DE4444574A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom-Servomotors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wechselstrom- Servomotor und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Anfangssteuerung eines synchronen Wechselstrom-Ser­ vomotors mit erhöhtem Drehmoment.

Herkömmliche Servomotoren weisen einen Motor zum Umwan­ deln elektrischer Energie in Drehkraft und eine Servovor­ richtung zum Steuern der Bewegung des Motors auf. Solche Servomotoren können hinsichtlich des ihnen zugeordneten elektrischen Leistungsversorgungssystems in Wechselstrom- Servomotoren, Gleichstrom-Servomotoren und bürstenlose Gleichstrom-Servomotoren eingeordnet werden. Alternativ kön­ nen Servomotoren unterteilt werden in synchrone und asyn­ chrone Servomotoren abhängig davon, ob eine Rückwirkung aus­ geübt wird, wenn deren Rotor in einer nicht ausgerichteten Stellung ist.

Typischerweise weisen die synchronen Wechselstrom-Ser­ vomotoren einen Rotor und einen den Rotor umgebenden Stator auf, um eine Drehbewegung des Rotors zu ermöglichen. Eines der wichtigsten Merkmale der synchronen Wechselstrom-Servo­ motoren ist, daß der Rotor aus einem Permanentmagnet gebil­ det wird. Damit die synchronen Wechselstrom-Servomotoren ein maximales Motordrehmoment erzeugen können, muß die Phase des durch eine Wicklung des Stators fließenden Stroms mit der Winkelposition des Rotors exakt übereinstimmen, so daß die Stromphase senkrecht zum magnetischen Fluß des Rotors blei­ ben kann. Daher muß die Winkelposition des Rotors exakt be­ stimmt werden, um einen verbesserten Wirkungsgrad des Wech­ selstrom-Servomotors zu erhalten.

Um eine exakte Erfassung der Rotorposition zu gewähr­ leisten, wurde ein speziell konstruierter Codierer verwen­ det, der ein Magnetpolerfassungssignal erzeugen kann, das einen festgestellten Magnetpol des Rotors darstellt. Alter­ nativ wurde außerdem ein spezielles Erfassungsverfahren zum Bestimmen der Winkelposition des Rotors unter Verwendung ei­ ner Kombination aus einem Allzweckcodierer und einem Zusatz­ detektor, z. B. einem Hallsensor oder -drehmelder bzw. -re­ solver verwendet.

In der JP-A-6-102935 wird ein synchroner Wechselstrom- Servomotor beschrieben, bei dem die Drehposition seines Ro­ tors unter Verwendung eines speziell konstruierten Codierers bestimmt werden kann, der ein Magnetpolerfassungssignal er­ zeugen kann. Der Spezialcodierer ist dazu geeignet, nicht nur A-, B- und Z-Phasenimpulse sondern auch U-, V- und W- Phasenimpulse für die Magnetpolpositionsanpassung aus­ zugeben, um dadurch die Drehposition des Rotors zu bestim­ men. Die Übertragungsleitungen für die A-, B- und Z-Pha­ senimpulse werden auch für die U-, V-, bzw. W-Phasenimpulse verwendet. Beim Beginn oder bei einem Anfangszustand der Leistungszufuhr wird die Magnetpolposition unter Verwendung der U-, V- und W-Phasenimpulse überprüft. Bei einem nachfol­ genden Zustand wird die Stromphase entsprechend der Änderung der Polposition unter Verwendung der A-, B- und Z-Phasenim­ pulse verschoben. Dies dient dazu, die im Motor erforderli­ che Anzahl von Leitungen zu verringern.

In der JP-A-5-83978 wird ein anderes Verfahren zum Be­ stimmen der Drehposition eines Rotors beschrieben. Bei die­ sem Verfahren wird außer den A-, B- und Z-Phasensignalen ein Kommutationssignal zur Magnetpolanpassung verwendet, um eine Drehposition eines Rotors zu bestimmen.

In der JP-A-6-153576 wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition eines Rotors durch einen Allzweckcodierer beschrieben. Bei diesem Verfahren wird einem synchronen Wechselstrom-Servomotor eine einer vorgegebenen Winkelposi­ tion eines Magnetpols entsprechende Spannung zugeführt, um die Drehrichtung des Motors zu bestimmen und daraufhin einen Stromwert zu diesem Zeitpunkt abzutasten. Auf der Basis des abgetasteten Stromwertes wird die Stromphase korrigiert. Durch Wiederholen dieses Verfahrens kann eine bestimmte Phase erhalten werden, bei der der Stromwert minimiert wird. Anschließend wird die Anzahl der A- und B-Phasenimpulse ge­ zählt, um einen elektrischen Strom mit einer Phase bereitzu­ stellen, die mit dem Drehwinkel des Rotors variiert, so daß der Motor mit einem erhöhten Drehmoment betrieben werden kann.

Obwohl die vorstehenden Verfahren in gewisser Hinsicht erfolgreich sind, bleiben dabei die nachstehenden Nachteile ungelöst. Im Fall der JP-A-6-102935 kann die Anzahl der Lei­ tungen nicht verringert werden, ohne einen teuren Spe­ zialcodierer zu verwenden, wodurch der Preis des Wechsel­ strom-Servomotors erhöht wird.

Hinsichtlich der JP-A-5-83978 kann die Anzahl der Signalübertragungsleitungen im wesentlichen aufgrund der Verwendung eines Kommutationssignals erhöht sein. Ein ande­ rer Nachteil liegt darin, daß ein teurer Rückkopplungssensor verwendet werden muß, wodurch der Preis des Servomotors an­ steigt.

Hinsichtlich der JP-A-6-153576 kann, weil der minimale Strom durch Bestimmen eines Rückkopplungsstroms bestimmt wird, die Berechnung des Magnetpolwertes ungenau werden, wenn an der Abtriebswelle des Servomotors ein unregelmäßiges Reibungsdrehmoment oder eine Exzentrizität bzw. ein Rund­ lauffehler auftritt. Dies führt dazu, daß der Motor kein ma­ ximales Drehmoment erzeugen kann.

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anfangssteuerung eines Wechsel­ strom-Servomotors bereitzustellen, wobei ein kostengünstiger Allzweckcodierer verwendet werden kann, während der Wir­ kungsgrad des Servomotors erhalten bleibt.

Ferner wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur An­ fangssteuerung eines Wechselstrom-Servomotors bereitge­ stellt, wobei eine Drehposition eines Rotors durch die Ver­ wendung eines Allzweckcodierers exakt bestimmt werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Anfangssteue­ rung eines Wechselstrom-Servomotors mit einem maximalen Drehmoment bereitgestellt, wobei der Servomotor einen Stator und einen im Stator drehbar angeordneten Rotor zum Zuführen eines magnetischen Flusses zum Stator aufweist. Die Vorrich­ tung weist auf: eine Stromversorgungseinheit zum Zuführen einer gesteuerten Strommenge zum Stator, eine Stromerfas­ sungseinheit zum Bestimmen (Detektieren) der von der Stromversorgungseinheit zugeführten Stromstärke, um ein ak­ tuelles Stromsignal zu erzeugen, einen Codierer zum kontinu­ ierlichen Überwachen der Bewegung des Rotors, um ein erstes, ein zweites und ein drittes Phasensignal zu erzeugen, eine auf das erste, das zweite und das dritte Phasensignal und ein externes Positionssteuerungssignal ansprechende Positionssteuerungseinheit zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssteuerungssignals, eine Ge­ schwindigkeitsrechen- oder -operationseinheit zum Berechnen einer Drehgeschwindigkeit des Rotors basierend auf dem er­ sten und dem zweiten Phasensignal, um ein eine aktuelle Ge­ schwindigkeit des Rotors anzeigendes Signal zu erzeugen, eine Geschwindigkeitssteuerungseinheit zum Vergleichen des aktuellen Geschwindigkeitssignals mit dem Geschwindigkeitssteuerungssignal, um ein Stromsteuerungssi­ gnal zu erzeugen, und eine Stromsteuerungseinheit zum Ver­ gleichen des aktuellen Stromsignals mit dem Stromsteuerungs­ signal, um der Stromversorgungseinheit ein Steuersignal zu­ zuführen, wobei das Steuersignal durch Berechnen eines magnetischen Phasenwinkels des Rotors unter Verwendung des ersten und des zweiten Phasensignals bestimmt wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird außerdem ein Ver­ fahren zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom-Servomotors bereitgestellt, wobei der Servomotor einen Stator, einen im Stator drehbar angeordneten Rotor zum Zuführen eines magne­ tischen Flusses zum Stator und einen Codierer zum kontinu­ ierlichen Überwachen der Bewegung des Rotors aufweist, um Rückkopplungsimpulse zu erzeugen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Zuführen eines Blockierstroms mit einer wählbaren Phase zum Stator im Zustand der Anfangsleistungs­ zufuhr, um die Bewegung des Rotors zu blockieren, Bestimmen, ob der Rotor sich im blockierten Zustand befindet, durch Zählen der Rückkopplungsimpulse vom Codierer, Zuführen eines Steuerstroms mit einer Phase, die bezüglich der Phase des Blockierstroms um 90° verschoben ist, zum Stator, wenn festgestellt wird, daß der Rotor sich im blockierten Zustand befindet, Bestimmen eines Drehwinkels des Rotors durch Zäh­ len der Rückkopplungsimpulse vom Codierer und Ändern der Phase des Steuerstroms entsprechend dem Drehwinkel des Ro­ tors.

Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom-Servo­ motors;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Stromsteuerungseinheit, die einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung bil­ det;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Arbeits­ weise einer in Fig. 2 dargestellten Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit; und

Fig. 4 Beispiele von Wellenformen des den Stator­ wicklungen zugeführten elektrischen Stroms mit wechselnden Phasen.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom-Servomotors eine Motoreinheit 100 zum Er­ zeugen einer Drehkraft auf. Die Motoreinheit 100 weist einen Stator 110 und einen Rotor 112 auf. Der Rotor 112 ist dazu geeignet, dem Stator 110 einen magnetischen Fluß zuzuführen. Um den Stator 110 sind Wicklungen U, V und W gewickelt, denen elektrische Ströme I_U, I_V und I_W mit einer Phasendif­ ferenz von jeweils 120° zugeführt werden können. In der dar­ gestellten Ausführungsform sind aus Darstellungszwecken acht Magnetpole des Rotors 112 dargestellt, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diese Anzahl begrenzt ist.

Die elektrischen Ströme I_U, I_V und I_W werden dem Stator 110 von einem Leistungseingangsanschluß 102 nacheinander über eine Gleichrichterschaltung 104, einen Inverter 106 und eine Stromerfassungseinheit 108 zugeführt. Die Gleich­ richterschaltung dient dazu, die Wechselströme in Gleich­ ströme umzuwandeln. Die Gleichströme werden dann dem Inver­ ter 106 zugeführt, der einen elektrischen Strom erzeugt, der durch von einer später beschriebenen Steuerschaltung 116 er­ zeugte Steuersignale steuerbar ist. Die Stromerfassungsein­ heit 108 dient zum Bestimmen der dem Stator 110 zugeführten elektrischen Stromstärke, um ein Erfassungssignal zu erzeu­ gen. Das Erfassungssignal wird über eine Leitung L4 als ein aktuelles Stromsignal einer Stromsteuerungsschaltung 118 zu­ geführt, die nachstehend beschrieben wird.

Die Steuerschaltung 116 zum Steuern des Inverters 106 weist eine (nicht dargestellte) Impulsbreitenmodulati­ onsschaltung und eine (nicht dargestellte) Basissteuerungs­ schaltung auf. Die Impulsbreitenmodulationsschaltung dient zum Empfangen von Spannungssignalen, die durch die Strom­ steuerungseinheit 118 gemäß den Strömen I_U, I_V und I_W mit Phasen U, V bzw. W ausgegeben werden, und zum anschließenden Modulieren der Impulsbreite der empfangenen Span­ nungssignale, um modulierte Impulse zu erzeugen. Die Aus­ gangsimpulse der Impulsbreitenmodulationsschaltung werden der Basissteuerungsschaltung zugeführt, die den jeweiligen Basisanschlüssen von Transistoren Q1 bis Q6 des Inverters 106 Schaltsignale zuführt.

Andererseits weist die Servovorrichtung einen Allzweck­ codierer 114 auf, der die Bewegung des Rotors 112 kontinu­ ierlich überwachen und dabei A-, B- und Z-Phasensignale er­ zeugen kann. Diese Signale werden über eine Leitungsgruppe LG2 der Stromsteuerungseinheit 118, einer Positionssteue­ rungseinheit 120 bzw. einer Geschwindigkeitsoperationsein­ heit 122 zugeführt. Sowohl das A-, als auch das B- und das Z-Phasensignal sind Impulse. Im einzelnen besteht das Z-Pha­ sensignal aus bei jeder Umdrehung des Rotors 112 erzeugten Einzelimpulsen. Im Gegensatz dazu bestehen das A- und das B- Phasensignal aus bei jeder vollständigen Umdrehung des Ro­ tors 112 erzeugten Mehrfachimpulsen, z. B. aus 2000 Impulsen. Das A-Phasensignal ist bezüglich des B-Phasensignals entlang der Drehrichtung des Rotors 112 um 90° phasenverschoben.

Die Positionssteuerungseinheit 120 ist dazu geeignet, ein Positionsrückkopplungssignal mit einem durch einen Be­ nutzer bereitgestellten Positionssteuerungssignal zu ver­ gleichen, um einen möglicherweise zwischen diesen Signalen vorhandenen Fehler zu berechnen, wobei das Positionsrück­ kopplungssignal das vom Allzweckcodierer 114 zugeführte A- oder B-Phasensignal und das Positionssteuerungssignal ein externes Impulseingangssignal sein kann. Die Positionssteue­ rungseinheit 120 multipliziert daraufhin den berechneten Fehler mit einem Positionsverstärkungsfaktor, um der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 124 ein Geschwindigkeits­ steuerungssignal zuzuführen.

Die Geschwindigkeitsoperationseinheit 122 weist eine (nicht dargestellte) Schaltung zum Vervierfachen der Frequenz und einen (nicht dargestellten) Auf­ wärts/Abwärtszähler auf. Die Geschwindigkeitsoperations­ einheit 122 dient zum Vervierfachen der Frequenz des A- und des B-Signals, die vom Codierer 114 über die Leitungsgruppe LG2 erhalten werden, und zum Erzeugen eines Geschwindig­ keitswertes basierend auf der in einer vorgegebenen Zeit­ dauer gezählten Anzahl von Impulsen.

Die Geschwindigkeitssteuerungseinheit 124 dient zum Vergleichen des Ausgangssignals von der Geschwindigkeits­ operationseinheit 122 mit dem von der Positionssteuerungs­ einheit 120 erhaltenen Geschwindigkeitssteuerungssignal, um einen zwischen diesen Signalen möglicherweise vorhandenen Fehler zu berechnen. Die Geschwindigkeitssteuerungseinheit 124 multipliziert daraufhin den berechneten Fehler mit dem Positionsverstärkungsfaktor, um ein Stromsteuerungssignal zu erzeugen. Dieses Stromsignal wird über eine Leitung L2 der Stromsteuerungseinheit 118 zugeführt, die nachstehend im Zu­ sammenhang mit Fig. 2 beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Stromsteuerungsein­ heit 118, die einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vor­ richtung bildet. Gemäß Fig. 2 weist die Stromsteuerungsein­ heit 118 auf: eine Schaltersteuerungs- und Magnetpol­ initialisierungseinheit 206, eine Operationseinheit 208 für den magnetischen Phasenwinkel, einen Festspeicher (ROM-Spei­ cher) 210, eine Vergleichereinheit 202, eine Steu­ erschaltung-Steuersignalerzeugungseinheit 204 und ein Paar Schalter SW1 und SW2. Die Stromsteuerungseinheit 118 dient dazu, der Steuerschaltung 116 (Fig. 1) ein Steuerschaltung- Steuersignal zuzuführen, das dazu beiträgt, die Phase der elektrischen Ströme I_U, I_V und I_W bezüglich des magnetischen Flusses des Permanentmagneten orthogonal zu halten, wodurch der Motor dazu veranlaßt wird, ein maximales Drehmoment zu erzeugen.

Um zu gewährleisten, daß die Phasen der Ströme I_U, I_V und I_W bezüglich des magnetischen Flusses des Permanentma­ gneten orthogonal bleiben, ist es wichtig, die Position, bei der der Rotor sich befindet, exakt zu bestimmen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß dem Stator 110 ein konstanter Strom zugeführt und der Rotor 112 dadurch blockiert wird. D.h., wenn die Intensität der Ströme I_U, I_V und I_W konstant gehalten wird, wird der Rotor 112 an einer Position blockiert, bei der alle Stromrichtungen zueinander parallel sind. Weil die Phasen der Ströme I_U, I_V und I_W zum Blockie­ ren des Rotors 112 bekannt sind, kann die Position des Ro­ tors 112 im blockierten Zustand ohne Schwierigkeiten be­ stimmt werden. Ob der Rotor blockiert ist oder nicht, kann durch Zählen der Anzahl der Impulse des A- oder des B-Pha­ sensignals bestimmt werden, die während der Drehbewegung des Rotors 112 vom Codierer 114 zugeführt werden. Wenn die ge­ zählte Impulsanzahl Null ist, wird festgestellt, daß der Ro­ tor 112 blockiert ist. Im blockierten Zustand des Rotors 112 können die bezüglich des magnetischen Flusses des Rotors or­ thogonalen Anfangsphasen der Ströme I_U, I_V und I_W durch Ad­ dieren eines elektrischen Phasenwinkels von 90° zu oder durch Subtrahieren des gleichen Winkels von den Phasen der Rotorblockierströme I_U, I_V und I_W leicht berechnet werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die An­ fangsphasen der den Wicklungen des Stators 110 zugeführten Ströme I_U, I_V und I_W durch die Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 bestimmt, wohingegen die nachfolgenden Stromphasen durch die Operationseinheit 208 für den magnetischen Phasenwinkel bestimmt werden. Die Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 ist dazu geeignet, über eine Leitung L7 Stromwerte für die U-, V- und W-Wicklungen des Stators zu erzeugen, um den Ro­ tor 112 zu blockieren, sobald dem Wechselstrom-Servomotor eine elektrische Leistung zugeführt wird. Die Schaltersteue­ rungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 unterstützt ebenfalls das Zählen der Anzahl der Impulse des A- oder des B-Phasensignals, die über die Leitungsgruppe LG2 vom Codie­ rer 114 (vergl. Fig. 1) zugeführt werden, um den Blockierzu­ stand des Rotors 112 zu überprüfen. Wenn der Blockierzustand des Rotors festgestellt wird, d. h., wenn keine A- oder B- Phasenimpulse mehr gezählt werden, führt die Schaltersteue­ rungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 sowohl der Steuerschaltung-Steuersignalerzeugungseinheit 204 als auch der Operationseinheit 208 für den magnetischen Phasenwinkel über eine Leitung L8 einen Anfangsstromphasenwert zu.

Durch Verwendung einer im ROM-Speicher 210 gespeicher­ ten Sinustabelle sucht die Operationseinheit 208 für den ma­ gnetischen Phasenwinkel einen Stromphasenwert, der bezüglich des Anfangsstromphasenwertes entsprechend dem Drehwinkel des Rotors 112 verändert ist. Der Drehwinkel des Rotors 112 kann durch Zählen der Anzahl von Impulsen des A- oder des B-Pha­ sensignals bestimmt werden, die vom Codierer 114 erzeugt und über die Leitungsgruppe LG2 zugeführt werden.

In Antwort auf ein Schaltersteuerungssignal von der Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 führt der Schalter SW1 das Stromsteuerungssignal über eine Leitung L6 der Vergleichereinheit 202 zu, um die Drehbewe­ gung des Rotors 112 zu blockieren.

In Antwort auf das Schaltersteuerungssignal von der Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 dient der Schalter dazu, der Steuerschaltung-Steuersignaler­ zeugungseinheit 204 das Ausgangssignal von der Schalter­ steuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 oder das Ausgangssignal von der Operationseinheit 208 für den ma­ gnetischen Phasenwinkel zuzuführen.

Die Vergleichereinheit 202 wird dazu verwendet, das über die Leitung L4 empfangene aktuelle Stromsignal mit dem über die Leitung L6 zugeführten Stromsignal zu vergleichen, um einen Fehler zwischen diesen Signalen zu bestimmen. Das den Fehler anzeigende Ausgangssignal der Vergleichereinheit 202 wird der Steuerschaltung-Steuersignalerzeugungseinheit 204 zugeführt.

Die Steuerschaltung-Steuersignalerzeugungseinheit 204 dient zum Multiplizieren des von der Vergleichereinheit 202 erhaltenen Fehlers mit dem von der Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 oder der Operationsein­ heit 208 für den magnetischen Phasenwinkel erhaltenen Pha­ senwert, um einen Stromwert für die jeweilige Stromphase zu erhalten. Anschließend dient die Steuerschaltung-Steuersi­ gnalerzeugungseinheit 204 dazu, der Impulsbreiten­ modulationsschaltung der Steuerschaltung 116 ein dem Strom­ wert proportionales Spannungssignal über die Leitungsgruppe LG4 zuzuführen.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Ar­ beitsweise der Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisie­ rungseinheit 206. Fig. 4 zeigt ein Diagramm von Wellenformen der Ströme der verschiedenen Phasen, die dazu verwendet wer­ den, die Phasen der Anfangsströme zu bestimmen.

Bei Schritt S10 in Fig. 3 werden den Schaltern SW1 und SW2 Schaltersteuerungssignale zugeführt, um Anfangsphasen im Zustand der Anfangsleistungszufuhr zu erhalten. Bei diesem Schritt wird der Schalter SW1 auf eine Position umgeschal­ tet, bei der die Leitungen L6 und L7 miteinander verbunden sind, und der Schalter SW2 auf eine Position umgeschaltet, bei der die Leitungen L8 und L10 miteinander verbunden sind.

Bei Schritt S12 wird ein Blockierwinkel Θ_L vorgewählt, um den Rotor 112 bei einer bekannten Position zu blockieren. Bei Schritt S14 wird ein dem Blockierwinkel Θ_L entsprechen­ des Blockierstromsignal I_LC eingestellt. Das Blockierstrom­ signal I_LC wird daraufhin über die Leitungsgruppe LG4 der Steuerschaltung 116 zugeführt.

Gemäß Fig. 4 weisen die Ströme I_U, I_V und I_W jeweils eine Phasendifferenz von 120° auf. Unter Berücksichtigung der Tatsache, das die Stromrichtung umkehrbar ist, können sechs Modi von Stromflüssen I, II, III, IV, V bzw. VI defi­ niert werden. Um den Rotor bei der bekannten Position zu blockieren, sollte der Blockierwinkel Θ_L entsprechend der Position C, F oder I eingestellt werden. Anschließend werden den Wicklungen U, V und W des Stators 110 über die Leitung L7 dem vorgegebenen Blockierwinkel Θ_L entsprechende Ströme zugeführt.

Bei Schritt S18 analysiert die Schaltersteuerungs- und Magnetpolinitialisierungseinheit 206 das vom Codierer 114 zurückgeführte A- oder B-Phasensignal, um zu bestimmen, ob ein A- oder B-Phasenimpuls vorhanden ist oder nicht. Bei Schritt S20 wird festgestellt, ob der Rotor 112 blockiert wurde. Das Vorhandensein eines A- oder B-Phasenimpulses be­ deutet, daß der Rotor 112 noch nicht blockiert ist und umge­ kehrt. Wenn der Rotor 112 noch nicht blockiert wurde, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S18 zurück. Wenn der Rotor ein­ mal in den blockierten Zustand gebracht wurde, wird Schritt S22 ausgeführt.

Bei Schritt S22 werden Anfangsphasen Θ_S der jeweiligen Ströme bestimmt. Jede Anfangsphase Θ_S kann durch Subtrahie­ ren von 90° vom Blockierwinkel Θ_L erhalten werden (Θ_S= Θ_L- 90°). Wenn beispielsweise die Blockierströme I_U, I_V und I_W im Modus von Position C zugeführt werden, sollte die An­ fangsphase Θ₅ der jeweiligen Ströme mit der Stromphase von Position A oder E übereinstimmen, damit der Rotor 112 ein maximales Drehmoment erzeugen kann.

Bei Schritt S24 wird jede der Anfangsphasen Θ_S sowohl der Steuerschaltung-Steuersignalerzeugungseinheit 204 als auch der Operationseinheit 208 für den magnetischen Phasen­ winkel zugeführt. Schließlich wird Schritt S26 ausgeführt, um den Schalter SW1 auf eine Position umzuschalten, bei der die Leitungen L2 und L6 miteinander verbunden sind, und gleichzeitig den Schalter SW2 auf eine Position umzuschal­ ten, bei der die Leitungen L9 und L10 miteinander verbunden sind.

Wenn der Rotor sich unter den vorstehend erwähnten Be­ dingungen dreht, beginnt die Operationseinheit 208 für den magnetischen Phasenwinkel damit, den Drehwinkel des Rotors 112 unter Verwendung des durch den Codierer 114 erzeugten A- oder B-Phasensignals zu bestimmen. Durch das Zuführen eines elektrischen Stroms mit einer dem Rotorwinkel exakt entspre­ chenden Phase wird gewährleistet, daß der Motor kontinuier­ lich ein maximales Drehmoment erzeugt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom- Servomotors, wobei der Servomotor einen Stator und einen im Stator drehbar angeordneten Rotor zum Zuführen eines magnetischen Flusses zum Stator aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Stromversorgungseinrichtung zum Zuführen ei­ ner gesteuerten Strommenge zum Stator;
eine Stromerfassungseinrichtung zum Bestimmen der von der Stromversorgungseinrichtung zugeführten Strom­ stärke, um ein aktuelles Stromsignal zu erzeugen;
einen Codierer zum kontinuierlichen Überwachen der Bewegung des Rotors, um ein erstes, ein zweites und ein drittes Phasensignal zu erzeugen;
eine auf das erste und das zweite Phasensignal vom Codierer und ein durch einen Benutzer bereitgestelltes Positionssteuerungssignal ansprechende Positionssteue­ rungseinrichtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeits­ steuerungssignals;
eine Geschwindigkeitsoperationseinrichtung zum Be­ rechnen einer Drehgeschwindigkeit des Rotors basierend auf dem ersten und dem zweiten Phasensignal, um ein eine aktuelle Geschwindigkeit des Rotors anzeigendes Signal zu erzeugen;
eine Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung zum Vergleichen des aktuellen Geschwindigkeitssignals von der Geschwindigkeitsoperationseinrichtung mit dem Geschwindigkeitssteuerungssignal von der Positions­ steuerungseinrichtung, um ein Stromsteuerungssignal zu erzeugen; und
eine Stromsteuerungseinrichtung zum Vergleichen des aktuellen Stromsignals von der Stromerfassungsein­ richtung mit dem Stromsteuerungssignal von der Ge­ schwindigkeitssteuerungseinrichtung, um der Stromver­ sorgungseinrichtung ein Steuersignal zuzuführen, wobei das Steuersignal durch Berechnen eines magnetischen Phasenwinkels des Rotors unter Verwendung des ersten und des zweiten Phasensignals bestimmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromsteuerungs­ einrichtung aufweist:
eine Magnetpolinitialisierungseinrichtung zum Er­ zeugen eines Blockierstromsignals, um den Rotor zu blockieren, wenn dem Stator ein Anfangsstrom zugeführt wird, zum Überprüfen eines blockierten Zustands des Ro­ tors auf der Basis des ersten und des zweiten Phasensi­ gnals, die durch den Codierer erzeugt werden, und zum Erzeugen eines Anfangsstromphasensignals, um zu gewähr­ leisten, daß während der Drehbewegung des Rotors ein maximales Drehmoment erzeugt wird;
eine auf die durch die Magnetpolinitialisierungs­ einrichtung erzeugte Anfangsstromphase und das erste und das zweite Phasensignal, die durch den Codierer er­ zeugt werden, ansprechende Operationseinrichtung für den magnetischen Phasenwinkel zum Erzeugen eines entsprechend einem Drehwinkel des Rotors variierenden Stromphasensignals; und
eine Einrichtung zum Empfangen eines aus dem Blockierstromsignal von der Magnetpolinitialisierungs­ einrichtung und dem Stromsteuerungssignal von der Geschwindigkeitssteuerungseinrichtung ausgewählten Signals zum Vergleichen des ausgewählten Signals mit dem aktuellen Stromsignal von der Stromerfassungs­ einrichtung, um einen Fehler zwischen diesen Signalen zu berechnen, zum Empfangen eines aus dem Anfangsstrom­ phasensignal von der Magnetpolinitialisierungs­ einrichtung und dem variierten Stromphasensignal von der Operationseinrichtung für den magnetischen Phasen­ winkel ausgewählten Stromphasensignals, um das ausge­ wählte Stromphasensignal mit dem berechneten Fehler zu multiplizieren, um ein Stromsteuerungssignal zu erzeu­ gen und das Stromsteuerungssignal der Stromversorgungs­ einrichtung zuzuführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Codierer unab­ hängig von einer Magnetpolposition des Rotors angeord­ net ist.

4. Verfahren zur Anfangssteuerung eines Wechselstrom-Ser­ vomotors, wobei der Motor einen Stator, einen im Stator drehbar angeordneten Rotor zum Zuführen eines magneti­ schen Flusses zum Stator und einen Codierer zum kontinuierlichen Überwachen der Bewegung des Rotors aufweist, um Rückkopplungsimpulse zu erzeugen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Zuführen eines Blockierstroms mit einer wählbaren Phase zum Stator im Zustand der Anfangsleistungszufuhr, um die Bewegung des Rotors zu blockieren;
Bestimmen, ob der Rotor sich im blockierten Zu­ stand befindet, durch Zählen der Rückkopplungsimpulse vom Codierer;
Zuführen eines Steuerstroms mit einer Phase, die bezüglich der Phase des Blockierstroms um 90° verscho­ ben ist, zum Stator, wenn festgestellt wird, daß der Rotor sich im blockierten Zustand befindet;
Bestimmen eines Drehwinkels des Rotors durch Zäh­ len der Rückkopplungsimpulse vom Codierer; und
Ändern der Phase des Steuerstroms entsprechend dem Drehwinkel des Rotors.