JP2000224888A - 切換えリラクタンスマシンにおけるロ―タ位置検出 - Google Patents
切換えリラクタンスマシンにおけるロ―タ位置検出Info
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- G02C5/126—Nose pads; Nose-engaging surfaces of bridges or rims exchangeable or otherwise fitted to the shape of the nose
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
- H02P25/086—Commutation
- H02P25/089—Sensorless control
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、モータまたは発電機として動作す
る切換えリラクタンスマシンにおいて高速で動作可能で
信頼性が高く、経済的な無センサロータ位置検出方法を
提供することの目的とする。 【解決手段】 磁気特性の各周期的変化におけるステー
タ47に関するロータ48の基準位置を規定し、基準位置の
１つに到達した時間の推定値におけるマシンの１以上の
特性を抽出し、抽出された特性からロータ48の位置を導
出し、後続する基準位置を越えてロータ48の回転を進め
て、ロータ48の位置の次の導出のための時間を大きくす
るために前記１以上の特性を再び抽出するステップを含
んでいることを特徴とする。
る切換えリラクタンスマシンにおいて高速で動作可能で
信頼性が高く、経済的な無センサロータ位置検出方法を
提供することの目的とする。 【解決手段】 磁気特性の各周期的変化におけるステー
タ47に関するロータ48の基準位置を規定し、基準位置の
１つに到達した時間の推定値におけるマシンの１以上の
特性を抽出し、抽出された特性からロータ48の位置を導
出し、後続する基準位置を越えてロータ48の回転を進め
て、ロータ48の位置の次の導出のための時間を大きくす
るために前記１以上の特性を再び抽出するステップを含
んでいることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切換えリラクタン
スマシンにおけるロータ位置検出に関し、とくに、ロー
タ位置を測定するためのセンサなしに動作されるマシン
に関する。
スマシンにおけるロータ位置検出に関し、とくに、ロー
タ位置を測定するためのセンサなしに動作されるマシン
に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、リラクタンスマシンは、磁気回路
のリラクタンスが最小にされる、すなわち、励起巻線の
インダクタンスが最大にされる位置にその可動部分が移
動する傾向によってトルクが発生される電気マシンであ
る。１つのタイプのリラクタンスマシンでは、ロータの
角度位置を検出し、ロータ位置の関数として相巻線を付
勢する回路が設けられる。このタイプのリラクタンスマ
シンは一般的に切換えリラクタンスマシンとしてよく知
られている。それはモータまたは発電機として動作され
てもよい。このような切換えリラクタンスマシンの特性
はよく知られており、たとえば、ここにおいて参考文献
とされている文献（“The characteristics,design and
application of switched reluctance motors and dri
ves ”by Stephenson and Blake ，PCIM'93 ，Nurnber
g, 21-24 June 1993 ）に記載されている。この文献に
は、相巻線の特有の周期的に変化するインダクタンスを
同時に生成する切換えリラクタンスマシンの特徴が記載
されている。
のリラクタンスが最小にされる、すなわち、励起巻線の
インダクタンスが最大にされる位置にその可動部分が移
動する傾向によってトルクが発生される電気マシンであ
る。１つのタイプのリラクタンスマシンでは、ロータの
角度位置を検出し、ロータ位置の関数として相巻線を付
勢する回路が設けられる。このタイプのリラクタンスマ
シンは一般的に切換えリラクタンスマシンとしてよく知
られている。それはモータまたは発電機として動作され
てもよい。このような切換えリラクタンスマシンの特性
はよく知られており、たとえば、ここにおいて参考文献
とされている文献（“The characteristics,design and
application of switched reluctance motors and dri
ves ”by Stephenson and Blake ，PCIM'93 ，Nurnber
g, 21-24 June 1993 ）に記載されている。この文献に
は、相巻線の特有の周期的に変化するインダクタンスを
同時に生成する切換えリラクタンスマシンの特徴が記載
されている。
【０００３】図１は典型的な切換えリラクタンス駆動シ
ステムの主要な構成要素を示している。入力直流電源11
は、電池または整流され濾波された交流電源であり、大
きさが固定または可変であることができる。電源11によ
り与えられる直流電圧は、電子制御装置14の制御下でパ
ワー変換器13によりモータ12の相巻線16を横切って切換
えられる。このスイッチングは、駆動装置を適切に動作
するためにロータの回転角度に正確に同期されなければ
ならない。代表的に、ロータの角度位置を示す信号を供
給するためにロータ位置検出器15が使用される。このロ
ータ位置検出器15の出力はまた速度フィードバック信号
を発生するために使用されることができる。電流フィー
ドバックは、１以上の相巻線中の電流を抽出する電流ト
ランスデューサ18によって制御装置14中で行われる。
ステムの主要な構成要素を示している。入力直流電源11
は、電池または整流され濾波された交流電源であり、大
きさが固定または可変であることができる。電源11によ
り与えられる直流電圧は、電子制御装置14の制御下でパ
ワー変換器13によりモータ12の相巻線16を横切って切換
えられる。このスイッチングは、駆動装置を適切に動作
するためにロータの回転角度に正確に同期されなければ
ならない。代表的に、ロータの角度位置を示す信号を供
給するためにロータ位置検出器15が使用される。このロ
ータ位置検出器15の出力はまた速度フィードバック信号
を発生するために使用されることができる。電流フィー
ドバックは、１以上の相巻線中の電流を抽出する電流ト
ランスデューサ18によって制御装置14中で行われる。
【０００４】ロータ位置検出器15は多数の形態をとるこ
とができ、たとえば図１に概略的に示されているハード
ウェアの形態を取ってもよい。いくつかのシステムにお
いて、ロータ位置検出器15は、パワー変換器13中におけ
る装置の異なるスイッチング配置が要求される位置にロ
ータが回転するたびに状態を変化させる出力信号を与え
るロータ位置トランスデューサを具備することができ
る。別のシステムでは、位置検出器は、駆動システムの
その他の監視されたパラメータから位置を計算または評
価するソフトウェアアルゴリズムであることができる。
これらのシステムは、位置を測定するロータに関連した
物理的トランスデューサを使用しないため、しばしば
“無センサ位置検出器システム”と呼ばれる。技術的に
よく知られているように、信頼性のある無センサシステ
ムを必要として多数の異なった方法が提案されている。
とができ、たとえば図１に概略的に示されているハード
ウェアの形態を取ってもよい。いくつかのシステムにお
いて、ロータ位置検出器15は、パワー変換器13中におけ
る装置の異なるスイッチング配置が要求される位置にロ
ータが回転するたびに状態を変化させる出力信号を与え
るロータ位置トランスデューサを具備することができ
る。別のシステムでは、位置検出器は、駆動システムの
その他の監視されたパラメータから位置を計算または評
価するソフトウェアアルゴリズムであることができる。
これらのシステムは、位置を測定するロータに関連した
物理的トランスデューサを使用しないため、しばしば
“無センサ位置検出器システム”と呼ばれる。技術的に
よく知られているように、信頼性のある無センサシステ
ムを必要として多数の異なった方法が提案されている。
【０００５】切換えリラクタンスマシンの相巻線の付勢
は、ロータの角度位置の検出に依存する。これは、モー
タとして動作しているリラクタンスマシンのスイッチン
グを示した図２および３を参照して説明される。図２
は、矢印22にしたがってステータ25のステータ磁極21に
接近しているロータ磁極20を有するロータ24を示してい
る。図２に示されているように、完全な相巻線16の一部
分23は、ステータ磁極21の周囲に巻かれている。ステー
タ磁極21に巻かれた相巻線16の一部分23が付勢されたと
き、ロータに力が加えられ、ロータ磁極20を引張ってス
テータ磁極21と整列させるように作用する。図３は、ス
テータ磁極21に巻かれた部分23を含んでいる相巻線16の
付勢を制御するパワー変換器13における典型的なスイッ
チング回路を全体的に示す。スイッチ31および32が閉じ
られたとき、相巻線は直流電源に結合され付勢される。
積層形状、巻線トポロジおよびスイッチング回路のその
他多数の構造が技術的に知られている。これらのうちの
いくつかは、上述したStephenson＆Blake 氏による文献
に記載されている。切換えリラクタンスマシンの相巻線
が上述のように付勢されたとき、磁気回路中の磁束によ
って設定された磁界が円周方向の力を生成し、それによ
って、説明したように、ロータ磁極が引っ張られ、ステ
ータ磁極と一線に整列する。
は、ロータの角度位置の検出に依存する。これは、モー
タとして動作しているリラクタンスマシンのスイッチン
グを示した図２および３を参照して説明される。図２
は、矢印22にしたがってステータ25のステータ磁極21に
接近しているロータ磁極20を有するロータ24を示してい
る。図２に示されているように、完全な相巻線16の一部
分23は、ステータ磁極21の周囲に巻かれている。ステー
タ磁極21に巻かれた相巻線16の一部分23が付勢されたと
き、ロータに力が加えられ、ロータ磁極20を引張ってス
テータ磁極21と整列させるように作用する。図３は、ス
テータ磁極21に巻かれた部分23を含んでいる相巻線16の
付勢を制御するパワー変換器13における典型的なスイッ
チング回路を全体的に示す。スイッチ31および32が閉じ
られたとき、相巻線は直流電源に結合され付勢される。
積層形状、巻線トポロジおよびスイッチング回路のその
他多数の構造が技術的に知られている。これらのうちの
いくつかは、上述したStephenson＆Blake 氏による文献
に記載されている。切換えリラクタンスマシンの相巻線
が上述のように付勢されたとき、磁気回路中の磁束によ
って設定された磁界が円周方向の力を生成し、それによ
って、説明したように、ロータ磁極が引っ張られ、ステ
ータ磁極と一線に整列する。
【０００６】一般に、相巻線は、以下のようにロータの
回転を行うように付勢される。ロータの第１の角度位置
（“ターンオン角度”、θONと呼ぶ）において、制御装
置14がスイッチング装置31および32の両者をオンに切換
えるためにスイッチング信号を供給する。スイッチング
装置31および32がオンのとき、相巻線16は直流バスに結
合され、マシン中に生成された磁束を増加させる。この
磁束はエアギャップ中に磁界を発生し、この磁界がロー
タ磁極に作用してモータトルクを生じさせる。マシン中
の磁束は、スイッチ31および32と相巻線16とを通って直
流電源から流れる電流により与えられる起磁力（ｍｍ
ｆ）により支持される。一般に、電流フィードバックが
使用され、相電流の大きさは、スイッチング装置31およ
び32の一方または双方をオンおよびオフに急速に切換え
ることによる電流のチョッピングによって制御される。
図４の（ａ）はチョッピング動作モードの典型的な電流
波形を示し、ここでは電流は２つの固定したレベル間で
チョッピングされている。モータ動作において、ターン
オン角度θONは、しばしばロータ上の磁極間の空間の中
心線がステータ磁極の中心線と整列するロータ位置であ
るように選択されるが、それ以外の角度であってもよ
い。
回転を行うように付勢される。ロータの第１の角度位置
（“ターンオン角度”、θONと呼ぶ）において、制御装
置14がスイッチング装置31および32の両者をオンに切換
えるためにスイッチング信号を供給する。スイッチング
装置31および32がオンのとき、相巻線16は直流バスに結
合され、マシン中に生成された磁束を増加させる。この
磁束はエアギャップ中に磁界を発生し、この磁界がロー
タ磁極に作用してモータトルクを生じさせる。マシン中
の磁束は、スイッチ31および32と相巻線16とを通って直
流電源から流れる電流により与えられる起磁力（ｍｍ
ｆ）により支持される。一般に、電流フィードバックが
使用され、相電流の大きさは、スイッチング装置31およ
び32の一方または双方をオンおよびオフに急速に切換え
ることによる電流のチョッピングによって制御される。
図４の（ａ）はチョッピング動作モードの典型的な電流
波形を示し、ここでは電流は２つの固定したレベル間で
チョッピングされている。モータ動作において、ターン
オン角度θONは、しばしばロータ上の磁極間の空間の中
心線がステータ磁極の中心線と整列するロータ位置であ
るように選択されるが、それ以外の角度であってもよ
い。
【０００７】多数のシステムにおいて、ロータが“フリ
ーホイール角度”θFWと呼ばれる角度に到達するように
回転するまで、相巻線は直流バスに接続されたままであ
る（あるいは、チョッピングが使用された場合は断続的
に接続されたままである）。ロータがフリーホイール角
度に対応した角度位置（たとえば図２で示されている位
置）に到達したとき、たとえば31のようなスイッチの一
方がオフに切換えられる。その結果、相巻線を流れる電
流は流れ続けるが、スイッチの一方だけ（この例では3
2）、およびダイオード33／34の一方だけ（この例では3
4）を通って流れることになる。フリーホイール期間中
は、相巻線を横切る電圧降下は小さく、磁束は実質的に
一定のままである。“ターンオフ角度”θOFF として知
られている角度位置にロータが回転するまで（たとえ
ば、ロータ磁極の中心線がステータ磁極の中心線と整列
されたとき）、回路はこのフリーホイール状態である。
ロータがターンオフ角度に到達したとき、スイッチ31お
よび32の両者はオフに切換えられ、相巻線23中の電流は
ダイオード33および34を通って流れ始める。ダイオード
33および34は直流バスから逆方向に直流電圧を供給し、
マシン中の磁束（それ故、相電流）を減少させる。その
他のスイッチング角度およびその他の電流制御レジメの
使用は技術的に知られている。
ーホイール角度”θFWと呼ばれる角度に到達するように
回転するまで、相巻線は直流バスに接続されたままであ
る（あるいは、チョッピングが使用された場合は断続的
に接続されたままである）。ロータがフリーホイール角
度に対応した角度位置（たとえば図２で示されている位
置）に到達したとき、たとえば31のようなスイッチの一
方がオフに切換えられる。その結果、相巻線を流れる電
流は流れ続けるが、スイッチの一方だけ（この例では3
2）、およびダイオード33／34の一方だけ（この例では3
4）を通って流れることになる。フリーホイール期間中
は、相巻線を横切る電圧降下は小さく、磁束は実質的に
一定のままである。“ターンオフ角度”θOFF として知
られている角度位置にロータが回転するまで（たとえ
ば、ロータ磁極の中心線がステータ磁極の中心線と整列
されたとき）、回路はこのフリーホイール状態である。
ロータがターンオフ角度に到達したとき、スイッチ31お
よび32の両者はオフに切換えられ、相巻線23中の電流は
ダイオード33および34を通って流れ始める。ダイオード
33および34は直流バスから逆方向に直流電圧を供給し、
マシン中の磁束（それ故、相電流）を減少させる。その
他のスイッチング角度およびその他の電流制御レジメの
使用は技術的に知られている。
【０００８】マシンの速度が増加すると、電流がチョッ
ピングレベルに上昇する時間は少なくなり、駆動装置は
通常“単一パルス”動作モードで動作する。このモード
では、ターンオン、フリーホイール、ターンオフ角度
が、たとえば速度および負荷トルクの関数として選択さ
れる。いくつかのシステムはフリーホイールの角度期間
を使用せず、すなわち、スイッチ31および32は同時にオ
ンおよびオフに切換えられる。図４の（ｂ）は、フリー
ホイール角度がゼロである代表的なこのような単一パル
ス電流波形を示す。ターンオン、フリーホイール、ター
ンオフ角度の値は予め定められ、必要とされるとき制御
システムによって検索されるようにある適切なフォーマ
ットで記憶されることが可能であり、あるいはそれらは
実時間で計算されるか演繹されることができることはよ
く知られている。
ピングレベルに上昇する時間は少なくなり、駆動装置は
通常“単一パルス”動作モードで動作する。このモード
では、ターンオン、フリーホイール、ターンオフ角度
が、たとえば速度および負荷トルクの関数として選択さ
れる。いくつかのシステムはフリーホイールの角度期間
を使用せず、すなわち、スイッチ31および32は同時にオ
ンおよびオフに切換えられる。図４の（ｂ）は、フリー
ホイール角度がゼロである代表的なこのような単一パル
ス電流波形を示す。ターンオン、フリーホイール、ター
ンオフ角度の値は予め定められ、必要とされるとき制御
システムによって検索されるようにある適切なフォーマ
ットで記憶されることが可能であり、あるいはそれらは
実時間で計算されるか演繹されることができることはよ
く知られている。
【０００９】ここにおいて参考文献とされている文
献（"Sensorless methods for determining the rotor
position of switched reluctance motors",Ray et al,
Proc EPE'93 Conference,Brighton ,UK,13-16 Sep.93,V
ol 6,pp7-13 ）には、多数の無センサシステムが概説さ
れ、類別されている。結論としては、動作範囲全体に対
する動作について、いずれの方法も満足できるものでは
なかった。ロータ位置が予測されることとなる磁束およ
び電流測定方法が開示されている欧州特許出願第EP-A-0
573198号明細書(Ray) （ここにおいて、やはり参考文献
とされている）には、高速（すなわち、単一パルス）モ
ードでの既知の動作方法の１つが記載されている。
献（"Sensorless methods for determining the rotor
position of switched reluctance motors",Ray et al,
Proc EPE'93 Conference,Brighton ,UK,13-16 Sep.93,V
ol 6,pp7-13 ）には、多数の無センサシステムが概説さ
れ、類別されている。結論としては、動作範囲全体に対
する動作について、いずれの方法も満足できるものでは
なかった。ロータ位置が予測されることとなる磁束およ
び電流測定方法が開示されている欧州特許出願第EP-A-0
573198号明細書(Ray) （ここにおいて、やはり参考文献
とされている）には、高速（すなわち、単一パルス）モ
ードでの既知の動作方法の１つが記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ほとんどの無センサ位
置検出器方法に共通する問題は、ロータ位置を予測する
ために必要な計算に有限量の時間を要することである。
市販のマイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッ
サを使用した場合、この時間は、マシンがチョッピング
モードにある相期間と比較して一般に短い。しかしなが
ら、マシンの速度が上昇するにしたがって、動作モード
は単一パルスモードに変化し、相期間は短くなり、結
局、マシンの正しい動作を続行するためにもはや計算が
間に合うように行われることのできない速度となる。こ
の問題は、たとえば、文献（"A self-tuning controlle
r for switched reluctance machines" by Russa et a
l,PESC98,29th Annual IEEE Power Electronics Specia
lists Conference,Fukuoka Japan,17-22 May 1998,Vol.
2,pp1269-1275）において研究者により広く報告されて
いる。
置検出器方法に共通する問題は、ロータ位置を予測する
ために必要な計算に有限量の時間を要することである。
市販のマイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッ
サを使用した場合、この時間は、マシンがチョッピング
モードにある相期間と比較して一般に短い。しかしなが
ら、マシンの速度が上昇するにしたがって、動作モード
は単一パルスモードに変化し、相期間は短くなり、結
局、マシンの正しい動作を続行するためにもはや計算が
間に合うように行われることのできない速度となる。こ
の問題は、たとえば、文献（"A self-tuning controlle
r for switched reluctance machines" by Russa et a
l,PESC98,29th Annual IEEE Power Electronics Specia
lists Conference,Fukuoka Japan,17-22 May 1998,Vol.
2,pp1269-1275）において研究者により広く報告されて
いる。
【００１１】本発明の目的は、高速で動作可能な切換え
リラクタンス駆動装置のための信頼性が高く、経済的な
無センサ位置検出方法を提供することである。本発明
は、一般にモータまたは発電機として動作する切換えリ
ラクタンスマシンに適用可能である。
リラクタンス駆動装置のための信頼性が高く、経済的な
無センサ位置検出方法を提供することである。本発明
は、一般にモータまたは発電機として動作する切換えリ
ラクタンスマシンに適用可能である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ロータ
と、ステータと、複数の相巻線と、ロータ速度を検出す
る手段とを有しており、各相の磁気特性の周期的変化に
したがってロータがステータに関して移動可能な切換え
リラクタンスマシンのロータ位置を決定する方法が提供
され、この方法は磁気特性の各周期的変化におけるステ
ータに関するロータの基準位置を規定し、基準位置の１
つに到達した時間の推定値においてマシンの１以上の特
性を抽出し、抽出された特性からロータ位置を導出し、
次の基準位置を越えてロータの回転を進め、ロータ位置
の次の導出のための時間を大きくするために前記１以上
の特性を再び抽出するステップを含んでいる。
と、ステータと、複数の相巻線と、ロータ速度を検出す
る手段とを有しており、各相の磁気特性の周期的変化に
したがってロータがステータに関して移動可能な切換え
リラクタンスマシンのロータ位置を決定する方法が提供
され、この方法は磁気特性の各周期的変化におけるステ
ータに関するロータの基準位置を規定し、基準位置の１
つに到達した時間の推定値においてマシンの１以上の特
性を抽出し、抽出された特性からロータ位置を導出し、
次の基準位置を越えてロータの回転を進め、ロータ位置
の次の導出のための時間を大きくするために前記１以上
の特性を再び抽出するステップを含んでいる。
【００１３】切換えリラクタンスマシンは、マシンの磁
気特性がロータ磁極ピッチに関して周期的であるという
原理に基づいて動作する。磁気特性は、相巻線のインダ
クタンスあるいは巻線によって発生された漏れ磁束を参
照して規定されることができる。
気特性がロータ磁極ピッチに関して周期的であるという
原理に基づいて動作する。磁気特性は、相巻線のインダ
クタンスあるいは巻線によって発生された漏れ磁束を参
照して規定されることができる。
【００１４】本発明は、１以上の基準位置にスキップ
し、それによってロータ位置が導出されなければならな
い時機を延ばすオプションを提供する。マシンの速度が
増加するにしたがって、所定の処理能力の範囲もまた拡
張されることができる。これは、高速処理に利用できる
時間が増加し、補償をするためである。本発明は、必ず
しも速度依存性ではない。基準位置は、速度を参照せず
にモータの制御方式の一部分としてスキップされること
ができる。しかしながら、好ましい実施形態は、低速度
範囲および少なくとも１つの高速度範囲を含んでいるロ
ータに対する１組の速度範囲を規定し、ロータ速度の速
度範囲を決定し、ロータ速度が高速度範囲である場合、
後続する基準位置を越えてロータの回転を進めることを
含んでいる。進行は、基準位置の整数であることが好ま
しい。
し、それによってロータ位置が導出されなければならな
い時機を延ばすオプションを提供する。マシンの速度が
増加するにしたがって、所定の処理能力の範囲もまた拡
張されることができる。これは、高速処理に利用できる
時間が増加し、補償をするためである。本発明は、必ず
しも速度依存性ではない。基準位置は、速度を参照せず
にモータの制御方式の一部分としてスキップされること
ができる。しかしながら、好ましい実施形態は、低速度
範囲および少なくとも１つの高速度範囲を含んでいるロ
ータに対する１組の速度範囲を規定し、ロータ速度の速
度範囲を決定し、ロータ速度が高速度範囲である場合、
後続する基準位置を越えてロータの回転を進めることを
含んでいる。進行は、基準位置の整数であることが好ま
しい。
【００１５】速度範囲は、第１の高速度範囲を含んでい
てもよく、第１の高速度範囲にしたがって後続する基準
位置の進行の値は、１つの相インダクタンスサイクルの
分数であることができる。たとえば、分数はｌ／ｎであ
り、ここでｎは相の数であることができる。
てもよく、第１の高速度範囲にしたがって後続する基準
位置の進行の値は、１つの相インダクタンスサイクルの
分数であることができる。たとえば、分数はｌ／ｎであ
り、ここでｎは相の数であることができる。
【００１６】速度範囲はまた、第２の高速度範囲を含ん
でいてもよく、第２の高速度範囲にしたがって後続する
基準位置の進行の値は、１以上の相インダクタンスサイ
クルであることができる。
でいてもよく、第２の高速度範囲にしたがって後続する
基準位置の進行の値は、１以上の相インダクタンスサイ
クルであることができる。
【００１７】ロータ速度は、抽出された特性を参照する
ことによって、あるいは独立的にそれから導出されるこ
とができる。
ことによって、あるいは独立的にそれから導出されるこ
とができる。
【００１８】本発明はまた、複数の相巻線を有するステ
ータと、ステータに関して移動可能なロータと、ロータ
速度を決定する手段と、マシンの各相の磁気特性の各周
期的変化におけるステータに関するロータの基準位置に
よりプログラムされた制御装置とを具備しており、制御
装置がマシンの１以上の抽出された特性からロータ位置
を導出する手段と、基準位置の１つに到達した時間の推
定値におけるマシンの１以上の特性を抽出する手段とを
有しており、さらにこの制御装置が、後続する基準位置
を越えてロータの回転を進め、その後抽出する手段がロ
ータ位置を続いて導出するための次の時間を与えること
を可能にするように動作する切換えリラクタンス駆動シ
ステムに関する。
ータと、ステータに関して移動可能なロータと、ロータ
速度を決定する手段と、マシンの各相の磁気特性の各周
期的変化におけるステータに関するロータの基準位置に
よりプログラムされた制御装置とを具備しており、制御
装置がマシンの１以上の抽出された特性からロータ位置
を導出する手段と、基準位置の１つに到達した時間の推
定値におけるマシンの１以上の特性を抽出する手段とを
有しており、さらにこの制御装置が、後続する基準位置
を越えてロータの回転を進め、その後抽出する手段がロ
ータ位置を続いて導出するための次の時間を与えること
を可能にするように動作する切換えリラクタンス駆動シ
ステムに関する。
【００１９】本発明によると、ステータ、ロータおよび
複数の相巻線を備えている切換えリアクタンスマシンに
おけるロータ位置の決定方法もまた提供され、この方法
は、単一パルスモードで動作されるとき、磁気特性の各
周期的変化におけるステータに関するロータの基準位置
を規定し、ｎ番目ごとの基準地点に到達した時間の推定
値におけるマシンの１以上の特性を抽出し、ここでｎは
２以上であり、抽出された特性からロータ位置を導出す
る。
複数の相巻線を備えている切換えリアクタンスマシンに
おけるロータ位置の決定方法もまた提供され、この方法
は、単一パルスモードで動作されるとき、磁気特性の各
周期的変化におけるステータに関するロータの基準位置
を規定し、ｎ番目ごとの基準地点に到達した時間の推定
値におけるマシンの１以上の特性を抽出し、ここでｎは
２以上であり、抽出された特性からロータ位置を導出す
る。
【００２０】ｎは変数であることが好ましい。基準位置
がロータの速度にしたがってデータの処理時間を与える
ように選択されるように、ｎの値はロータの速度にした
がって変化することが望ましい。
がロータの速度にしたがってデータの処理時間を与える
ように選択されるように、ｎの値はロータの速度にした
がって変化することが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明はいくつかの方法で実行す
ることができ、そのうちのいくつかを添付図面を参照し
て例示により説明する。図６は、本発明を含んでいる切
換えリラクタンス駆動システムの概略回路図を示してい
る。この回路は、図１に示されているものに基づいてお
り、同じ参照符号が適宜使用されている。ここでは、共
通の構成要素を繰り返し説明しないが、この回路には図
１のロータ位置トランスデューサ15がないので、ロータ
位置検出は無センタタイプのものであることを意味して
いる。
ることができ、そのうちのいくつかを添付図面を参照し
て例示により説明する。図６は、本発明を含んでいる切
換えリラクタンス駆動システムの概略回路図を示してい
る。この回路は、図１に示されているものに基づいてお
り、同じ参照符号が適宜使用されている。ここでは、共
通の構成要素を繰り返し説明しないが、この回路には図
１のロータ位置トランスデューサ15がないので、ロータ
位置検出は無センタタイプのものであることを意味して
いる。
【００２２】制御装置14' は、検索表（Ｌ／Ｕ）42およ
びＡ／Ｄ変換器44に結合されて動作するマイクロプロセ
ッサを含むアプリケーション特定集積回路（ＡＳＩＣ）
40を備えている。Ａ／Ｄ変換器は、電流トランスデュー
サ18から受信された信号、および相巻線16の１つを横切
る電圧を監視するように構成された電圧感知駆動装置46
から受信された信号を多重化する。分離したＡ／Ｄ変換
器がこれらの入力を処理するために各相に対して使用可
能であることは理解されるであろう。
びＡ／Ｄ変換器44に結合されて動作するマイクロプロセ
ッサを含むアプリケーション特定集積回路（ＡＳＩＣ）
40を備えている。Ａ／Ｄ変換器は、電流トランスデュー
サ18から受信された信号、および相巻線16の１つを横切
る電圧を監視するように構成された電圧感知駆動装置46
から受信された信号を多重化する。分離したＡ／Ｄ変換
器がこれらの入力を処理するために各相に対して使用可
能であることは理解されるであろう。
【００２３】この実施形態において、本発明の方法は、
たとえばRay 氏によるEP-A-0573198に記載されている単
一パルスモード等の、切換えリラクタンスマシンの無セ
ンサ動作の技術を使用している。この開示された文献に
示されている漏れ磁束および電流に対して使用される測
定方法は、適切である。もっとも、任意の他の適切な方
法が代りに使用されることができ、たとえば、電流は、
廉価な駆動システムに対して通常使用される非分離手段
によって測定可能であり、あるいは漏れ磁束測定は他の
解析または計算技術によって行われることができる。本
発明は、Ray 氏によって記載されたもの以外の無センサ
技術に対して同様に適用可能であることは明らかであろ
う。他の場合では速度に対する限界が制御装置における
データ処理速度によって定められるが、本発明により、
さらに高い速度が所定の無センサ技術により制御可能に
なる。
たとえばRay 氏によるEP-A-0573198に記載されている単
一パルスモード等の、切換えリラクタンスマシンの無セ
ンサ動作の技術を使用している。この開示された文献に
示されている漏れ磁束および電流に対して使用される測
定方法は、適切である。もっとも、任意の他の適切な方
法が代りに使用されることができ、たとえば、電流は、
廉価な駆動システムに対して通常使用される非分離手段
によって測定可能であり、あるいは漏れ磁束測定は他の
解析または計算技術によって行われることができる。本
発明は、Ray 氏によって記載されたもの以外の無センサ
技術に対して同様に適用可能であることは明らかであろ
う。他の場合では速度に対する限界が制御装置における
データ処理速度によって定められるが、本発明により、
さらに高い速度が所定の無センサ技術により制御可能に
なる。
【００２４】単一パルスモードにおいて、データは通常
各相のインダクタンスサイクルに一度収集される。これ
は、多相マシンでは、相インダクタンスサイクルが重な
るためである。したがって、所定のインダクタンスサイ
クルに対して、各相が順次質問されることとなる。角度
基準点が予め決定され、ロータがこの位置にあると予想
されたとき、電流および漏れ磁束が測定される。測定さ
れた漏れ磁束と予測される漏れ磁束との間のエラーは、
位置的なエラーおよび、したがって訂正された位置の推
定値を導出するために使用される。位置の推定値は、速
度および加速度の少なくとも一方の計算のベースとして
使用されることができる。図５には、この構造が概略的
に示されており、ＬＡ，ＬＢおよびＬＣは、３相マシン
の理想化されたインダクタンスプロフィールを示し、Ｒ
ｅｆＡ，ＲｅｆＢおよびＲｅｆＣは、モータ動作のため
の３つの相に対する基準角度を示す。モータおよび発電
機械動作は、インダクタンスプロフィールの半分に対応
したデータの記憶しか要求されないように、マシンの磁
気特性の対称性を利用することによって提供されること
ができる。代りに、データは両モードに対して明示的に
記憶されることができる。
各相のインダクタンスサイクルに一度収集される。これ
は、多相マシンでは、相インダクタンスサイクルが重な
るためである。したがって、所定のインダクタンスサイ
クルに対して、各相が順次質問されることとなる。角度
基準点が予め決定され、ロータがこの位置にあると予想
されたとき、電流および漏れ磁束が測定される。測定さ
れた漏れ磁束と予測される漏れ磁束との間のエラーは、
位置的なエラーおよび、したがって訂正された位置の推
定値を導出するために使用される。位置の推定値は、速
度および加速度の少なくとも一方の計算のベースとして
使用されることができる。図５には、この構造が概略的
に示されており、ＬＡ，ＬＢおよびＬＣは、３相マシン
の理想化されたインダクタンスプロフィールを示し、Ｒ
ｅｆＡ，ＲｅｆＢおよびＲｅｆＣは、モータ動作のため
の３つの相に対する基準角度を示す。モータおよび発電
機械動作は、インダクタンスプロフィールの半分に対応
したデータの記憶しか要求されないように、マシンの磁
気特性の対称性を利用することによって提供されること
ができる。代りに、データは両モードに対して明示的に
記憶されることができる。
【００２５】以下、図７を参照して単一パルス方法を詳
細に説明する。図７には、この方法のマイクロプロセッ
サベースの実施形態において使用されるステップのフロ
ーチャートが示されている。この特定の実施形態は、廉
価なマイクロプロセッサを使用するが、当業者は、同じ
効果を得るためにすこし異なったステップでこの方法を
実施することが可能であり、あるいはテジタル信号プロ
セッサ等の別の制御装置でこの方法を実施することがで
きることを認識するであろう。さらに、この方法を実施
する等価なアナログ回路もまた使用されることができ
る。ステップ51は、ロータが予め定められた基準角度に
あると予測されることを示す中断が受信されるまで待機
する制御システムを示す。ステップ52は、ロータが基準
角度であると考えられる時機に漏れ磁束および電流を抽
出し、以下の計算において使用するためにこれらの値を
記憶する。漏れ磁束Ψm は、相巻線に与えられたｅｍｆ
を積分することによって都合よく評価されてもよい： Ψm ＝∫（Ｖ−ｉＲ） （１） ここで、Ｖは任意の装置の電圧降下より小さい供給電圧
であり、ｉは瞬間的な相電流であり、Ｒは相抵抗であ
る。その代り、それは直流リンク電圧を積分し、積分装
置を制御するためにスイッチ状態の情報を使用すること
によって評価されることができる。電流は、既知のタイ
プの分離された電流トランスデューサによって、あるい
は回路中の構成要素（たとえば、抵抗、スイッチング装
置等）における電圧降下の測定によって測定されること
ができる。この値は、Ａ／Ｄ変換器44によってデジタル
ワードに変換され、レジスタ中に記憶される。
細に説明する。図７には、この方法のマイクロプロセッ
サベースの実施形態において使用されるステップのフロ
ーチャートが示されている。この特定の実施形態は、廉
価なマイクロプロセッサを使用するが、当業者は、同じ
効果を得るためにすこし異なったステップでこの方法を
実施することが可能であり、あるいはテジタル信号プロ
セッサ等の別の制御装置でこの方法を実施することがで
きることを認識するであろう。さらに、この方法を実施
する等価なアナログ回路もまた使用されることができ
る。ステップ51は、ロータが予め定められた基準角度に
あると予測されることを示す中断が受信されるまで待機
する制御システムを示す。ステップ52は、ロータが基準
角度であると考えられる時機に漏れ磁束および電流を抽
出し、以下の計算において使用するためにこれらの値を
記憶する。漏れ磁束Ψm は、相巻線に与えられたｅｍｆ
を積分することによって都合よく評価されてもよい： Ψm ＝∫（Ｖ−ｉＲ） （１） ここで、Ｖは任意の装置の電圧降下より小さい供給電圧
であり、ｉは瞬間的な相電流であり、Ｒは相抵抗であ
る。その代り、それは直流リンク電圧を積分し、積分装
置を制御するためにスイッチ状態の情報を使用すること
によって評価されることができる。電流は、既知のタイ
プの分離された電流トランスデューサによって、あるい
は回路中の構成要素（たとえば、抵抗、スイッチング装
置等）における電圧降下の測定によって測定されること
ができる。この値は、Ａ／Ｄ変換器44によってデジタル
ワードに変換され、レジスタ中に記憶される。
【００２６】ステップ53は、予測される漏れ磁束の値Ψ
ref と、基準角度における漏れ磁束に関する角度の勾配
ｄθ／ｄΨとを検索するために電流の測定された値を使
用する。適切な値が１以上の検索表中に保持され、通常
の方法で読出される。ステップ54は、読出しが行なわれ
た時機の角度と基準位置との間の角度エラーΔθを計算
する： Δθ＝ｄθ／ｄΨ（Ψm −Ψref ） （２） その後、ステップ55においてこの角度エラーを使用し
て、ロータ角度の真の値を計算することができる： θ＝θref ±Δθ （３） ここで、モータ動作に対して正の符号がとられ、発電動
作に対して負の符号がとられる。
ref と、基準角度における漏れ磁束に関する角度の勾配
ｄθ／ｄΨとを検索するために電流の測定された値を使
用する。適切な値が１以上の検索表中に保持され、通常
の方法で読出される。ステップ54は、読出しが行なわれ
た時機の角度と基準位置との間の角度エラーΔθを計算
する： Δθ＝ｄθ／ｄΨ（Ψm −Ψref ） （２） その後、ステップ55においてこの角度エラーを使用し
て、ロータ角度の真の値を計算することができる： θ＝θref ±Δθ （３） ここで、モータ動作に対して正の符号がとられ、発電動
作に対して負の符号がとられる。
【００２７】一般に、無センサ位置検出システムは、電
力切換え装置に近接した電気的に雑音の多い環境におい
て動作しなければならず、これは漏れ磁束および電流の
測定に悪影響を及ぼし、その結果スプリアス位置データ
が計算されることが多い。システムの頑強さを改善する
ために、計算された位置データの有効性をチェックする
方法が開発されている。この技術は、ステップ56で行わ
れる。新しい位置が計算されるたびに、位置、時間およ
び速度の値が記憶されることができる。最後のｎ個の記
憶された値を使用して、新しく計算された値と比較する
ために、予測された位置が外挿等で推定されることがで
きる。新しく計算された値と予測された値が予め定めら
れた量内で一致しない場合、エラーカウントが増分（イ
ンクレメント）され、計算された値の代りに、予測され
た値が使用される。それらが一致した場合には、任意の
既存のエラーカウントが減分（デクレメント）され、計
算された値が使用される。したがって、連続した測定の
サイクルにわたって、位置データの信頼できるものから
画像が構成される。エラーカウントが、たとえば、一致
しない連続した５つの計算を表すある値を越えた場合、
制御システムは、それがロータの実際の位置との同期を
失ったものと判断し、もっと深刻な何等かの故障が発生
する前にマシンの励起を停止することができる。値の記
憶および外挿等による推定は任意の都合のよい手段によ
って行われることが可能であるが、典型的にはメモリ位
置においてデジタル記憶することにより行われる。ｎ＝
８を使用すると、システム安定性と記憶要求との間にお
いて良好な妥協が得られることが認められた。別の実施
形態では、位置に対して８個の記憶された値が使用さ
れ、速度に対しては６４個の値が使用される。
力切換え装置に近接した電気的に雑音の多い環境におい
て動作しなければならず、これは漏れ磁束および電流の
測定に悪影響を及ぼし、その結果スプリアス位置データ
が計算されることが多い。システムの頑強さを改善する
ために、計算された位置データの有効性をチェックする
方法が開発されている。この技術は、ステップ56で行わ
れる。新しい位置が計算されるたびに、位置、時間およ
び速度の値が記憶されることができる。最後のｎ個の記
憶された値を使用して、新しく計算された値と比較する
ために、予測された位置が外挿等で推定されることがで
きる。新しく計算された値と予測された値が予め定めら
れた量内で一致しない場合、エラーカウントが増分（イ
ンクレメント）され、計算された値の代りに、予測され
た値が使用される。それらが一致した場合には、任意の
既存のエラーカウントが減分（デクレメント）され、計
算された値が使用される。したがって、連続した測定の
サイクルにわたって、位置データの信頼できるものから
画像が構成される。エラーカウントが、たとえば、一致
しない連続した５つの計算を表すある値を越えた場合、
制御システムは、それがロータの実際の位置との同期を
失ったものと判断し、もっと深刻な何等かの故障が発生
する前にマシンの励起を停止することができる。値の記
憶および外挿等による推定は任意の都合のよい手段によ
って行われることが可能であるが、典型的にはメモリ位
置においてデジタル記憶することにより行われる。ｎ＝
８を使用すると、システム安定性と記憶要求との間にお
いて良好な妥協が得られることが認められた。別の実施
形態では、位置に対して８個の記憶された値が使用さ
れ、速度に対しては６４個の値が使用される。
【００２８】ステップ57は、次の基準位置、すなわち、
次の測定のセットが行われる相における位置を決定す
る。従来技術によると、ステップ58はロータの角度位置
を許容可能な正確度に決定して、時間、位置および速度
の履歴から、次の相における次の基準位置に到達する時
機を計算する。この時機は記憶され、制御装置はループ
してステップ51に戻り、記憶された時間が過ぎて次の基
準位置で測定が行われるまで待機する。
次の測定のセットが行われる相における位置を決定す
る。従来技術によると、ステップ58はロータの角度位置
を許容可能な正確度に決定して、時間、位置および速度
の履歴から、次の相における次の基準位置に到達する時
機を計算する。この時機は記憶され、制御装置はループ
してステップ51に戻り、記憶された時間が過ぎて次の基
準位置で測定が行われるまで待機する。
【００２９】従来技術の手順に従うことによって、隣接
する基準点において連続的な測定が行われたことが認め
られるであろう。たとえば、図５を参照すると、ロータ
角度ＲｅｆＡにおける相Ａ上で測定が完了した場合、図
７におけるステップ57では、次の基準位置としてＲｅｆ
Ｂが設定される。漏れ磁束および電流の測定は、位置エ
ラーの小さい基準角度に十分に近接して行われなければ
ならず、さもないとシステムは不安定になり、制御不能
になることが認識されるであろう。
する基準点において連続的な測定が行われたことが認め
られるであろう。たとえば、図５を参照すると、ロータ
角度ＲｅｆＡにおける相Ａ上で測定が完了した場合、図
７におけるステップ57では、次の基準位置としてＲｅｆ
Ｂが設定される。漏れ磁束および電流の測定は、位置エ
ラーの小さい基準角度に十分に近接して行われなければ
ならず、さもないとシステムは不安定になり、制御不能
になることが認識されるであろう。
【００３０】計算に有限時間を要するため、この方法を
使用する動作速度には明らかに限界がある。たとえば、
１２個のステータ磁極および８個のロータ磁極を備えた
３相マシンでは、ロータの１回転に８つの相インダクタ
ンス期間が存在する。たとえば家電または自動車用に適
した典型的な低コストマイクロプロセッサを使用する
と、計算のサイクル時間はほぼ０．３ｍ秒であり、０．
９ｍ秒の相当たりのサイクル時間に対応する。４０００
回転／分の速度では、相インダクタンス期間は、１．８
８ｍ秒でトラバースされる。安定した動作を確実にする
ために、これら２つのサイクル時間の間に十分な差が求
められる。一般に、故障を阻止するために３０００乃至
３５００回転／分の速度限界が課せられることになる。
従来は、これは、このような無センサ位置検出システム
の動作の限界と考えられてきた。ロータ磁極の少ない
（したがって、長い相インダクタンス期間を有する）マ
シンの速度限界を上げることは可能であるが、この解決
方法では、マシンの他の部分にもっと多数の磁極が必要
になるため利用できない。別の解決方法は、高速プロセ
ッサを使用することであるが、これは制御装置の費用を
高くする。
使用する動作速度には明らかに限界がある。たとえば、
１２個のステータ磁極および８個のロータ磁極を備えた
３相マシンでは、ロータの１回転に８つの相インダクタ
ンス期間が存在する。たとえば家電または自動車用に適
した典型的な低コストマイクロプロセッサを使用する
と、計算のサイクル時間はほぼ０．３ｍ秒であり、０．
９ｍ秒の相当たりのサイクル時間に対応する。４０００
回転／分の速度では、相インダクタンス期間は、１．８
８ｍ秒でトラバースされる。安定した動作を確実にする
ために、これら２つのサイクル時間の間に十分な差が求
められる。一般に、故障を阻止するために３０００乃至
３５００回転／分の速度限界が課せられることになる。
従来は、これは、このような無センサ位置検出システム
の動作の限界と考えられてきた。ロータ磁極の少ない
（したがって、長い相インダクタンス期間を有する）マ
シンの速度限界を上げることは可能であるが、この解決
方法では、マシンの他の部分にもっと多数の磁極が必要
になるため利用できない。別の解決方法は、高速プロセ
ッサを使用することであるが、これは制御装置の費用を
高くする。
【００３１】本発明は、ロータ上の磁極の個数と無関係
に高速での動作を可能にする。ステップ57が完了した
後、ステップ59で速度が試験され、いくつかの予め定め
られた範囲のいずれに入るかを見出だす。これは、ステ
ップ56で決定された速度値を種々の適切な速度範囲と比
較することによりプロセッサ中で行われる。この例にお
いて、マシンは３相を有し、ロータは８個の磁極を有
し、３つの速度範囲が選択されている。これらの範囲
は、＜３５００回転／分、３５００乃至７０００回転／
分、および＞７０００回転／分であることができる。異
なった個数の相数および磁極を有する別のマシンに対し
て、異なった範囲が選択できる。採用できる異なった範
囲の数に理論上の制限はない。ステップ59に含まれるヒ
ステリシス効果を組み入れて、速度範囲間の境界付近の
速度変動に対処するように範囲を実際に重複させること
が適切であることも分かっている。
に高速での動作を可能にする。ステップ57が完了した
後、ステップ59で速度が試験され、いくつかの予め定め
られた範囲のいずれに入るかを見出だす。これは、ステ
ップ56で決定された速度値を種々の適切な速度範囲と比
較することによりプロセッサ中で行われる。この例にお
いて、マシンは３相を有し、ロータは８個の磁極を有
し、３つの速度範囲が選択されている。これらの範囲
は、＜３５００回転／分、３５００乃至７０００回転／
分、および＞７０００回転／分であることができる。異
なった個数の相数および磁極を有する別のマシンに対し
て、異なった範囲が選択できる。採用できる異なった範
囲の数に理論上の制限はない。ステップ59に含まれるヒ
ステリシス効果を組み入れて、速度範囲間の境界付近の
速度変動に対処するように範囲を実際に重複させること
が適切であることも分かっている。
【００３２】ステップ59において速度が範囲１に入ると
決定された場合、制御は前のように直接ステップ58に移
行し、ＲｅｆＡ後の次の基準位置はＲｅｆＢとなり、以
下同様となる。速度が次に高い範囲に入ると決定された
場合、基準位置に１／３サイクルを加算するステップ60
に制御が移行する。図５から、新しい基準位置は、これ
によって相Ｃ上の基準位置ＲｅｆＣに移動されることが
認められる。これは、新しい位置の計算に利用できる時
間を実効的に２倍にし、また所定の処理速度に対する速
度制限を２倍にする。各基準位置に加えられた付加的な
１／３の相角度により、基準位置は、連続したサイクル
で相Ａ、相Ｃ、相Ｂ、相Ａ・・・上にある、すなわち１
相置きにあり、一方マシン速度は範囲２のままであるこ
とが認められる。相は全て質問のために使用されるが、
質問の順序および頻度は、相の励起の順序および頻度と
は異なっている。
決定された場合、制御は前のように直接ステップ58に移
行し、ＲｅｆＡ後の次の基準位置はＲｅｆＢとなり、以
下同様となる。速度が次に高い範囲に入ると決定された
場合、基準位置に１／３サイクルを加算するステップ60
に制御が移行する。図５から、新しい基準位置は、これ
によって相Ｃ上の基準位置ＲｅｆＣに移動されることが
認められる。これは、新しい位置の計算に利用できる時
間を実効的に２倍にし、また所定の処理速度に対する速
度制限を２倍にする。各基準位置に加えられた付加的な
１／３の相角度により、基準位置は、連続したサイクル
で相Ａ、相Ｃ、相Ｂ、相Ａ・・・上にある、すなわち１
相置きにあり、一方マシン速度は範囲２のままであるこ
とが認められる。相は全て質問のために使用されるが、
質問の順序および頻度は、相の励起の順序および頻度と
は異なっている。
【００３３】速度が依然として高く、範囲３に入ると決
定された場合、ステップ61が実行され、基準位置が完全
な１サイクルだけ増加され、すなわちＲｅｆＢではなく
図５中のＲｅｆＢ2 に増加される。これは、４倍の掃引
ロータ角度を可能にし、したがって４倍の計算時間を可
能にする基準位置に移動させるという効果がある。これ
によって速度限界が４倍上昇する。この動作モードにお
いて、基準点の順序は相Ａ、相Ｂ、相Ｃ・・・である
が、頻度は元の１／４である。しかしながら、全ての相
が質問に対して相励起の順序で使用される。
定された場合、ステップ61が実行され、基準位置が完全
な１サイクルだけ増加され、すなわちＲｅｆＢではなく
図５中のＲｅｆＢ2 に増加される。これは、４倍の掃引
ロータ角度を可能にし、したがって４倍の計算時間を可
能にする基準位置に移動させるという効果がある。これ
によって速度限界が４倍上昇する。この動作モードにお
いて、基準点の順序は相Ａ、相Ｂ、相Ｃ・・・である
が、頻度は元の１／４である。しかしながら、全ての相
が質問に対して相励起の順序で使用される。
【００３４】ステップ60および61により別の量が基準点
に付加されることができることが認められる。この量
は、以下に説明するように当該マシンの特性データに依
存することとなる。
に付加されることができることが認められる。この量
は、以下に説明するように当該マシンの特性データに依
存することとなる。
【００３５】検索表42中に記憶された特性データが、こ
のマシンにおいて予想される平均値を示した場合には、
各相に順次質問することが適している。たとえば、２つ
の完全なサイクルを付加することによって７の係数を速
度限界に適用できるようになる。しかしながら、好まし
い実施形態は、ｎ相マシン（ここでｎはゼロでない正の
整数である）に対する１／ｎサイクルか、または全サイ
クルのいずれかを付加するものである。それは、これら
が、全ての相を順次質問のために使用し、それによって
相間のパラメータ変化の影響を平均して信頼性の高い位
置指標を与えるという加算であるためである。
のマシンにおいて予想される平均値を示した場合には、
各相に順次質問することが適している。たとえば、２つ
の完全なサイクルを付加することによって７の係数を速
度限界に適用できるようになる。しかしながら、好まし
い実施形態は、ｎ相マシン（ここでｎはゼロでない正の
整数である）に対する１／ｎサイクルか、または全サイ
クルのいずれかを付加するものである。それは、これら
が、全ての相を順次質問のために使用し、それによって
相間のパラメータ変化の影響を平均して信頼性の高い位
置指標を与えるという加算であるためである。
【００３６】記憶された特性データがマシンの特定の相
だけに関係している場合、その相だけに質問することが
適している。この場合、全サイクルだけが基準点に付加
されることとなる。
だけに関係している場合、その相だけに質問することが
適している。この場合、全サイクルだけが基準点に付加
されることとなる。
【００３７】一般的な関係において、スキップされた基
準点の個数Ｐの式は： Ｐ＝Ｃn ＋ｍ ここで、ｎは、マシンにおける相の数であり、ｍはｎよ
り小さい正の整数であり、Ｃはインダクタンスの全サイ
クルを表す０以上の整数である。
準点の個数Ｐの式は： Ｐ＝Ｃn ＋ｍ ここで、ｎは、マシンにおける相の数であり、ｍはｎよ
り小さい正の整数であり、Ｃはインダクタンスの全サイ
クルを表す０以上の整数である。
【００３８】たとえば、 ｍ＝１ Ｃ＝０ ｎ＝３ スキップ１位置、たと
えばＡからＣ ｍ＝２ Ｃ＝０ ｎ＝３ スキップ２位置、たと
えばＡからＡ ｍ＝０ Ｃ＝１ ｎ＝３ スキップ３位置、たと
えばＡからＢ2 したがって、本発明は一般に広範囲の制御レジメおよび
相数に対して適用可能なことが明かである。
えばＡからＣ ｍ＝２ Ｃ＝０ ｎ＝３ スキップ２位置、たと
えばＡからＡ ｍ＝０ Ｃ＝１ ｎ＝３ スキップ３位置、たと
えばＡからＢ2 したがって、本発明は一般に広範囲の制御レジメおよび
相数に対して適用可能なことが明かである。
【００３９】本発明の上記の実施形態は、必ずしも隣接
した相においてではないが、同じ角度基準を参照してロ
ータ位置の決定が実施されるように各相誘導（導電）サ
イクル中の固定した基準位置を使用する。しかしなが
ら、ロータ位置を決定すべき基準位置のさらに細かくグ
レード化された選択が可能であるように、同じ相中に１
以上の基準位置を設定することもできる。
した相においてではないが、同じ角度基準を参照してロ
ータ位置の決定が実施されるように各相誘導（導電）サ
イクル中の固定した基準位置を使用する。しかしなが
ら、ロータ位置を決定すべき基準位置のさらに細かくグ
レード化された選択が可能であるように、同じ相中に１
以上の基準位置を設定することもできる。
【００４０】上記の例は３相マシンに関して説明されて
いるが、本発明は任意の個数の磁極を備えた任意の多相
切換えリラクタンスマシンに適用可能なことが認められ
るであろう。同様に、本発明は、可動部分（しばしば、
“ロータ”と呼ばれる）が直線的に移動する線形マシン
に適用されることができる。したがって、当業者は、本
発明の技術的範囲を逸脱することなく、開示された構造
の変形が可能であることを理解するであろう。それ故、
いくつかの実施形態の上記の説明は単なる例示であり、
何等制限を課すものではない、本発明は、添付された特
許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
いるが、本発明は任意の個数の磁極を備えた任意の多相
切換えリラクタンスマシンに適用可能なことが認められ
るであろう。同様に、本発明は、可動部分（しばしば、
“ロータ”と呼ばれる）が直線的に移動する線形マシン
に適用されることができる。したがって、当業者は、本
発明の技術的範囲を逸脱することなく、開示された構造
の変形が可能であることを理解するであろう。それ故、
いくつかの実施形態の上記の説明は単なる例示であり、
何等制限を課すものではない、本発明は、添付された特
許請求の範囲によってのみ制限されるものである。
【図１】切換えリラクタンス駆動システムの主要な構成
要素の概略図。
要素の概略図。
【図２】ステータ磁極に接近するロータ磁極の概略図。
【図３】図１のマシンの位相巻線の付勢を制御するパワ
ー変換器の典型的なスイッチング回路図。
ー変換器の典型的なスイッチング回路図。
【図４】チョッピングモードおよび単一パルスモードで
それぞれ動作する切換えリラクタンス駆動装置の典型的
な電流波形図。
それぞれ動作する切換えリラクタンス駆動装置の典型的
な電流波形図。
【図５】単一パルスモードで本発明にしたがって動作さ
れるマシンの理想化されたインダクタンスプロフィール
および可能な基準角度位置の概略図。
れるマシンの理想化されたインダクタンスプロフィール
および可能な基準角度位置の概略図。
【図６】本発明を使用する切換えリラクタンス駆動装置
の概略ブロック図。
の概略ブロック図。
【図７】本発明にしたがった単一パルスモードで広い速
度範囲にわたって動作されるマシンの制御を示すフロー
チャート。
度範囲にわたって動作されるマシンの制御を示すフロー
チャート。
フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・エドワード・ブランドン・グ リーン イギリス国、エイチジー３・１ピーアー ル、ノース・ヨークシャー、ハロゲート、 オトレイ・ロード、イースト・パーク・ハ ウス（番地なし） スイッチト・リラクタ ンス・ドライブズ・リミテッド内
Claims (19)
- 【請求項１】 ロータと、ステータと、複数の相巻線と
を有しており、各相の磁気特性の周期的変化にしたがっ
てロータがステータに関して移動可能な切換えリラクタ
ンスマシンのロータ位置を決定する方法において、 磁気特性の各周期的変化におけるステータに関するロー
タの基準位置を規定し、 基準位置の１つに到達した時間の推定値におけるマシン
の１以上の特性を抽出し、 抽出された特性からロータ位置を導出し、 後続する基準位置を越えてロータの回転を進めてロータ
位置の続いての導出のための時間を大きくするために前
記１以上の特性を再び抽出するステップを含んでいるロ
ータ位置の決定方法。 - 【請求項２】 回転を進めた値は基準位置の整数である
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 低速度範囲および少なくとも第１の高速
度範囲を含んでいる１組のロータの速度範囲を規定し、 ロータ速度の速度範囲を決定し、 ロータ速度が低速度範囲外である場合、次の基準位置を
越えてロータの回転を進めるステップを含んでいる請求
項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 次の基準位置を越えて進めた値は、１つ
の相インダクタンスサイクルの分数である請求項３記載
の方法。 - 【請求項５】 分数はｍ／ｎであり、ｎは相の数であ
り、ｍはｎより小さい整数である請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 １組の速度範囲は第２の高速度範囲を含
んでおり、次の基準位置を越えた回転を進めた値は１以
上の相インダクタンスサイクルである請求項３乃至５の
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 抽出された特性は、相電流および対応し
た相巻線中の漏れ磁束を示す信号を供給するために使用
される請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 抽出された特性は、相電流および対応し
た巻線の両端間に印加された電圧である請求項１乃至７
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 抽出された特性からロータ速度を検出す
る請求項１乃至８のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 複数の相巻線を有するステータと、 ステータに関して移動可能なロータと、 マシンの各相の磁気特性の各周期的変化におけるステー
タに関するロータの基準位置によりプログラムされた制
御装置とを具備しており、 前記制御装置は、 マシンの１以上の抽出された特性からロータ位置を導出
する手段と、 基準位置の１つに到達した時間の推定値におけるマシン
の１以上の特性を抽出する手段とを有しており、 さらに、後続する基準位置を越えてロータの回転を進め
て、その後抽出する手段がロータ位置の次の導出のため
のより大きい時間を与えることを可能にするように動作
する切換えリラクタンス駆動システム。 - 【請求項１１】 ロータ速度が低速度範囲と少なくとも
第１の高速度範囲のどちらに入るかを決定する手段と、
ロータ速度が低速度範囲外である場合、次の基準位置を
越えてロータの回転を進めるように動作する制御装置と
を具備している請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記決定する手段は、決定されたロー
タ速度を第１の高速度範囲に割当てるように動作し、制
御装置は相インダクタンスサイクルの分数だけ次の基準
位置を越えてロータの回転を進めるように動作する請求
項１１記載のシステム。 - 【請求項１３】 分数はｍ／ｎであり、ｎは相の数であ
り、ｍはｎより小さい正の整数である請求項１２記載の
システム。 - 【請求項１４】 前記決定する手段は、決定されたロー
タ速度を第２の高速度範囲に割当てるように動作し、制
御装置は１以上の相インダクタンスサイクルだけ次の基
準位置を越えてロータの回転を進めるように動作する請
求項１１乃至１３のいずれか１項記載のシステム。 - 【請求項１５】 抽出された特性からロータ速度を導出
する手段を具備している請求項１０乃至１４のいずれか
１項記載のシステム。 - 【請求項１６】 ステータ、ロータおよび複数の相巻線
を備えている切換えリアクタンスマシンにおける単一パ
ルスモードで動作されるときのロータ位置の決定方法に
おいて、 マシンの磁気特性の各周期的変化におけるステータに関
するロータの基準位置を規定し、 ｎ番目ごとの基準地点に到達した時間の推定値において
マシンの１以上の特性を抽出し、ここでｎは２以上であ
り、 抽出された特性からロータ位置を導出するステップを含
んでいるロータ位置の決定方法。 - 【請求項１７】 ｎは変数である請求項１６記載の方
法。 - 【請求項１８】 ｎの値は、ステータに関するロータの
速度にしたがって決定される請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 抽出された特性は、相電流および対応
した相巻線中の漏れ磁束を示す信号を供給するために使
用される請求項１６乃至１８のいずれか１項記載の方
法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1139555A3 (en) * | 2000-03-30 | 2004-05-12 | Lg Electronics Inc. | Single-phase switched reluctance motor driving apparatus and method |
| GB0100552D0 (en) * | 2001-01-09 | 2001-02-21 | Switched Reluctance Drives Ltd | A method and system for determining rotor position in a switched reluctance machine |
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| GB0130237D0 (en) * | 2001-12-18 | 2002-02-06 | Switched Reluctance Drives Ltd | Rotor position detection of a switched reluctance drive |
| US6756753B1 (en) | 2002-12-11 | 2004-06-29 | Emerson Electric Co. | Sensorless control system and method for a permanent magnet rotating machine |
| GB0325955D0 (en) * | 2003-11-06 | 2003-12-10 | Switched Reluctance Drives Ltd | Operation of an electrical machine |
| JP4409313B2 (ja) * | 2004-02-24 | 2010-02-03 | 株式会社デンソー | ブラシレスモータ駆動装置 |
| CN103047070B (zh) * | 2004-04-16 | 2015-11-25 | Avl里斯脱有限公司 | 控制机动车起动阶段的方法 |
| JP4581544B2 (ja) * | 2004-08-02 | 2010-11-17 | 国産電機株式会社 | 回転電機の回転子位置判定方法、回転子位置判定装置及び回転電機の制御装置 |
| GB0722919D0 (en) * | 2007-11-22 | 2008-01-02 | Switched Reluctance Drives Ltd | Deriving information on parameters in electrical machines |
| CN102447369B (zh) * | 2011-12-26 | 2013-12-11 | 中国矿业大学 | 自检测转子位置的开关磁阻电机 |
| EP2712075B1 (en) * | 2012-09-20 | 2018-03-07 | Perkins Engines Company Limited | Method to control a switched reluctance machine |
| CN103208957B (zh) * | 2013-03-08 | 2016-03-30 | 湖南开启时代电子信息技术有限公司 | 一种开关磁阻电机变角度带重载启动的方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4777419A (en) * | 1987-01-28 | 1988-10-11 | Emerson Electric Co. | Control apparatus and method for operating a switched reluctance motor |
| US5140244A (en) * | 1991-09-13 | 1992-08-18 | General Electric Company | Lock detector for switched reluctance machine rotor position estimator |
| GB9211685D0 (en) * | 1992-06-03 | 1992-07-15 | Switched Reluctance Drives Ltd | Sensorless rotor position measurement |
| DE69314612T2 (de) * | 1992-12-17 | 1998-02-12 | Lg Electronics Inc | Sensorloser, geschalteter Reluktanzmotor |
| JPH10509859A (ja) * | 1995-09-20 | 1998-09-22 | ジョージア テック リサーチ コーポレーション | 磁気抵抗切替式モータを制御する方法及びその装置 |
| US5689165A (en) * | 1996-04-09 | 1997-11-18 | Sundstrand Corporation | Estimator initialization circuit and method for a sensorless switched reluctance machine system |
| US5920175A (en) * | 1996-04-09 | 1999-07-06 | Sundstrand Corporation | Instantaneous position indicating apparatus for a sensorless switched reluctance machine system |
| US5929590A (en) * | 1997-01-07 | 1999-07-27 | Emerson Electric Co. | Method and apparatus for implementing sensorless control of a switched reluctance machine |
| KR100228696B1 (ko) * | 1997-03-20 | 1999-11-01 | 윤종용 | 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 장치 및 방법 |
| US5864217A (en) * | 1997-05-08 | 1999-01-26 | General Electric Company | Switched reluctance machine with toothed-wheel rotor sensor |
| KR100259375B1 (ko) * | 1997-11-10 | 2000-06-15 | 윤종용 | 센서리스 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치 및 그 구동방법 |
-
2000
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004364498A (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Switched Reluctance Drives Ltd | スイッチトリラクタンス駆動装置の回転子位置検出 |
| JP4530726B2 (ja) * | 2003-06-04 | 2010-08-25 | スウィッチド リラクタンス ドライブズ リミテッド | スイッチトリラクタンス駆動装置の回転子位置検出 |
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