JP2003189669A - スイッチトリラクタンス駆動装置の回転子位置検出 - Google Patents
スイッチトリラクタンス駆動装置の回転子位置検出Info
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Abstract
スイッチトリラクタンス駆動装置を制御する。 【解決手段】 制御方法は、位相に関連する持続してい
る鎖交磁束を計算し、この概算値を用いて回転子位置の
計算を改善する。本方法は、電流が連続であるか不連続
であるかにかかわらず、確実にうまく動作する。
Description
械、特にスイッチトリラクタンス機械におけるセンサレ
ス回転子位置検出に関する。
制御および動作は、1993年6月21日〜24日に独
国ニュルンベルグにおいて開催されたPCIM’93会
議・展示会において発表されたジェイ・エム・スティー
ブンソン(J M Stephenson)およびアール・ジェイ・ブ
レーク(R J Blake)による論文「スイッチトリラクタ
ンスモータおよび駆動装置の特性、設計および用途(Th
e Characteristics,Design and Application of Switch
ed Reluctance Motors and Drives)」(非特許文献1
参照。)に記載され、該論文は本願明細書に参照によっ
て組込まれる。この論文には、スイッチトリラクタンス
機械の励磁の「チョッピング」モードおよび「単一パル
ス」モードが、低速度および高速度における該機械の動
作のためにそれぞれ記載されている。
略的に示される。これは、バッテリまたは整流濾波され
た交流商用電源であり得る直流電源11を含む。電源1
1によって供給される直流電圧は、電子制御ユニット1
4の制御の下、電力変換器13によって、モータ12の
相巻線16間で切換えられる。多くの周知の変換器トポ
ロジのうちの1つが図2に示され、ここで電源11は、
供給レール26,27に供給され、該供給レールは電流
のあらゆる交番成分に応じるために該レール間に接続さ
れるコンデンサ25を有する。相巻線16は、上部スイ
ッチ21および下部スイッチ22によって、供給レール
に接続される。エネルギリターンダイオード23,24
は、従来の方法で接続される。抵抗28は、下部スイッ
チ22に直列に接続されて、電流フィードバック信号を
供給する。多相システムは、典型的には、並列に接続さ
れた図2の「位相レッグ(phase legs)」を複数用い
て、電気機械の各位相を励磁する。
つには、回転子位置に対する位相の励磁の正確なタイミ
ングに依存する。回転子位置の検出は、従来から、図1
に大略的に示される、前記機械の回転子に装着される歯
付き回転板などのトランスデューサ15を用いることに
よって達成され、該トランスデューサは固定子に装着さ
れる光学的、磁気的または他のセンサと協働する。信
号、たとえば固定子に対する回転子位置を示すパルス列
は、センサによって生成されて制御回路に供給され、正
確な位相の励磁を可能にする。このシステムは単純であ
り、多くの用途でうまく動作する。しかしながら、回転
子位置トランスデューサは、全体の組立コストを増加さ
せる。また回転子位置トランスデューサは、前記機械へ
の余分な電気的接続を増やし、したがって信頼性を欠く
原因となる。
ための様々な方法が提案されてきた。その方法のいくつ
かが、欧州パワーエレクトロニクス会議会報、英国、ブ
ライトン、1993年9月13日〜16日、Vol.
6,pp7−13において公開されたダブリュー・エフ
・レイ(W F Ray)およびアイ・エイチ・アルバハドリ
ー(I H Al-Bahadly)による「スイッチトリラクタンス
モータの回転子位置を求めるためのセンサレス法(Sens
orless Methods for Determining the RotorPosition o
f Switched Reluctance Motors)」(非特許文献2参
照。)において示され、本明細書に参照によって組込ま
れる。
らの方法の多くは、1以上の位相における相鎖交磁束
(すなわち時間に関する印加電圧の積分)および電流の
測定を用いる。位置は、前記機械のインダクタンス変化
が角度と電流との関数であるという知識を利用して、計
算される。この特性は鎖交磁束/角度/電流テーブルと
して記憶することが可能であり、図3に図的に示され
る。このデータの記憶は、大きなメモリアレイの使用お
よび/または記憶された時点間のデータの補間のための
追加システムの諸経費を必要とするので、不利である。
ルクを変化させるための主要な制御方法である場合、い
くつかの方法は低速におけるデータを用いる。チョッピ
ング制御は、図4(a)に図的に示され、電流波形およ
びインダクタンス波形が相インダクタンス期間にわたっ
て示される(なおインダクタンス変化は理想的な形で示
されていることに注意されたい)。これらの方法は、通
常、トルクを生成しない位相において診断用パルスを用
いる。低速運転に適した方法は、欧州パワーエレクトロ
ニクス会議会報、フィレンツェ、伊国、1991年、V
ol.1,pp390−393において公開されたエヌ
・エム・ムビュンギ(N M Mvungi)およびジェイ・エム
・スティーブンソン(J M Stephenson)による「SRモ
ータにおける正確なセンサレス回転子位置検出(Accura
te Sensorless Rotor PositionDetection in an S R Mo
tor)」(非特許文献3参照。)によって提案された方
法であり、本明細書に参照によって組込まれる。
パルス」モードで動作する。このモードは、図4(b)
に示され、電流波形およびインダクタンス波形が相イン
ダクタンス期間にわたって示される。これらの方法は、
正常な運転を妨げることなく、活性状態の位相の動作電
圧および電流を監視する。典型的な高速運転方法は、国
際特許出願第91/02401号パンフレット(特許文
献1参照。)に記載され、本明細書に参照によって組込
まれる。
タの二次元アレイを記憶しなければならないことは、明
らかな不都合である。別の方法が提案されてきており、
該方法は角度基準情報の大部分を必要とすることを回避
し、代わりにただ1つの角度におけるデータを記憶す
る。1つのこのような方法が、欧州特許出願公開第05
73198号明細書(Ray)(特許文献2参照。)に
記載され、本明細書に参照によって組込まれる。この方
法は、所定の角度における相鎖交磁束および電流を、所
望の時点からの計算された偏差に従って診断時点を調整
することによって検知ことを目的としている。鎖交磁束
は、位相に印加される電圧の測定を(時間に関して)積
分することによって計算される。好適な実施形態におい
ては、2つの一次元テーブル、すなわち一方の基準回転
子角度における鎖交磁束対電流と他方の回転子角度対電
流に対する鎖交磁束の差とが記憶される。相電圧および
相電流を監視することによって、予測された角度からの
偏差が参照テーブルを用いて計算され、したがってシス
テム動作を調整することができる。位置検出アルゴリズ
ムによって必要とされるときはいつでも、鎖交磁束が充
分な精度で求められる場合には、この方法は信頼性があ
るように思われる。鎖交磁束積分器ドリフト(該システ
ムにおける不所望なノイズおよび積分器の不完全性に起
因する)を回避するために、電流がゼロにまで低下し、
相巻線がもはやいずれの磁束とも鎖交しないときには、
積分器は各導通サイクルの終わりにおいてゼロに設定さ
れる。この方法は、「プレディクタ−コレクタ(predic
tor/corrector)」法であり、該方法において、回転子
が基準位置にあるとき、最初に予測し、基準位置に達し
たと確信されるときに、機械のパラメータを測定し、こ
れらの測定結果を用いて予測との誤差を検出し、その次
の基準位置に対する新たな予測を採用することによって
修正処理を行う。
モードは、米国特許第5469039号明細書(Ra
y)(特許文献3参照。)に記載されるように、連続電
流モードであり、該明細書は本明細書に参照によって組
込まれる。このモードにおいて、磁束および電流がエネ
ルギリターン期間の終わりにおいてゼロに戻る前に、相
巻線は電源に再び接続される。したがって、相巻線は、
そこを連続的に流れる電流で動作し、磁束によって常に
鎖交される。これは、高いレベルの過負荷出力をその運
転サイクルのいくつかの時点において生成する必要があ
るシステムにとって重要なモードである。このモードで
は駆動装置の効率は低下してしまうが、より大きな機械
でなければできないような仕様を達成することができ
る。しかしながら、このモードでは、位相サイクルにお
いて、磁束および電流がゼロになるいくつかの周知の時
点において、積分器をリセットする機会がなかったの
で、これまでセンサレス回転子位置検出のための先行技
術の方法のいずれかを用いることができなかった。なぜ
ならこのような時点が存在しないからである。
フレット
細書
M Stephenson),アール・ジェイ・ブレーク(R J Blak
e),「スイッチトリラクタンスモータおよび駆動装置
の特性、設計および用途(The Characteristics, Desig
n and Application of SwitchedReluctance Motors and
Drives)」,PCIM’93会議・展示会論文,独
国,1993年6月
y),アイ・エイチ・アルバハドリー(I H Al-Bahadl
y),「スイッチトリラクタンスモータの回転子位置を
求めるためのセンサレス法(Sensorless Methods for D
etermining the Rotor Position ofSwitched Reluctanc
e Motors)」,欧州パワーエレクトロニクス会議会報,
英国,1993年9月,第6巻,p.7−13
i),ジェイ・エム・スティーブンソン(J M Stephenso
n),「SRモータにおける正確なセンサレス回転子位
置検出(Accurate Sensorless Rotor Position Detecti
on in an S R Motor)」,欧州パワーエレクトロニクス
会議会報、伊国、1991年、第1巻,p.390−3
93
手段を見つける試みは、制御システムが位置を再計算す
ることが不可欠であると判断し、このとき連続電流モー
ドが終了され、位置が計算され、駆動装置が連続電流モ
ードに復帰する場合を除いて、駆動装置を連続電流モー
ドで動作させる方法を含んでいた。特に、これは、連続
電流が支配的ではあるが、予め定める時間間隔で不連続
電流に戻して位置情報を取得させるモードで、前記機械
を運転することによってなされ得る。この技術は、速度
が実質的に一定であることに依存するが、このことは、
より高い速度(この速度においては、通常、連続電流が
用いられる)においては、ほぼ正しいであろう。それに
もかかわらず、トルクの損失は、連続電流でなくなるこ
とに関連する。別の方法は、所定の数、たとえば10の
サイクルの間、連続電流で各位相を動作させ、次いで電
流が完全にゼロになるように、その次のサイクルで短期
間位相を励磁することであり、この方法は積分器をリセ
ットさせて鎖交磁束の正確な計算を行わせる。この「短
い」サイクルを連続電流で動作する他の位相間に差し挟
むことによって、トルクの損失の悪影響は緩和される。
して、トルクの損失は機械の動作を不安定にすることが
あり、電流が連続電流の状態で所定の期間にわたって増
加されなければならないので、再び安定にする前にいく
つかのサイクルを必要とする。
器を用いることなくスイッチトリラクタンス駆動装置を
制御するための、リラクタンス機械の回転子位置を検出
する方法およびその方法を用いた回転子位置検出器を提
供することである。
求項に定義される。いくつかの好適な特徴が、従属請求
項に記載される。
機械における回転子位置を検出する方法であって、第1
の時点における前記機械の少なくとも1つの位相に関連
する鎖交磁束に対する値を、その位相に電圧が印加され
る瞬間に導出し、回転子の次の時点における相電流と相
鎖交磁束の値とを導出し、導出された鎖交磁束の値を組
合せて次の時点における全鎖交磁束の値を与え、回転子
位置を、相電流と全鎖交磁束の値とから導出することを
特徴とする方法を提供する。
は、鎖交磁束の成長が開始される時点である。前記瞬間
における電流は、実質的にゼロであってもよく、または
非ゼロであってもよい。
における鎖交磁束の値は、前記瞬間における電流から導
出される。たとえば前記瞬間における鎖交磁束は、該電
流と、電流値に対するインダクタンスの記憶された値と
から導出される。
チトリラクタンス機械の単一パルスモードでの運転に特
に都合がよい。本発明は、第1の時点における電流の値
を用いて鎖交磁束の値を導出することができる。電流が
不連続であるとき、ゼロの電流値はゼロの鎖交磁束を引
起こす。電流が連続的であるとき、電流の値が使用され
て、非ゼロの鎖交磁束を導出することができる。
は、前記瞬間から次の時点までの相電圧を積分すること
によって導出される。次の時点における前記鎖交磁束
は、前記瞬間から次の時点までの相電圧を積分すること
によって導出されてもよい。回転子位置は、相電流と鎖
交磁束との組合せを有する記憶されたパラメータから導
出されてもよい。
は、磁束の成長が開始されたときに相巻線のターンオン
時における電流を測定し、この電流値を用いてインダク
タンスのテーブルに索引を付ける。次いで、このテーブ
ルによって与えられるインダクタンスの値に電流が乗算
され、該位相において持続している鎖交磁束の概算値を
与える。また、ターンオン時には、磁束測定積分器は、
ゼロに設定されており、積分モードに入る。予め定める
次の時点において、積分器によって与えられる鎖交磁束
の値が持続している鎖交磁束に加算され、その合計が回
転子位置を求めるために用いられる。
に、すなわち相インダクタンスサイクルにおける磁束成
長開始時に求められるので、この方法は、大量の記憶デ
ータを必要としない。またこの方法は、位置を推測する
波形上のノイズに強い。
械の各位相に関連する値から導出される方法が提供され
る。
にかかわらず、単一パルスモードにおいて回転子位置ト
ランスデューサなしで動作可能な、回転子位置を監視す
る強固で費用効率の高い方法および回転子位置検出器を
提供する。
機械の回転子位置を検出する方法であって、第1の時点
における前記機械の少なくとも1つの位相に関連する鎖
交磁束の値を、電圧がその位相に印加された瞬間に、導
出し、回転子の次の時点において、相電流と相鎖交磁束
との値を導出し、導出された鎖交磁束の値を組合せて、
次の時点における全鎖交磁束の値を与え、回転子位置を
相電流と全鎖交磁束の値とから導出することを特徴とす
る方法である。
成長が開始される時点であることを特徴とする。
非ゼロであることを特徴とする。本発明において、前記
瞬間における電流はゼロであることを特徴とする。
れる瞬間における鎖交磁束の値は、前記瞬間における電
流から導出されることを特徴とする。
束は、電流とインダクタンスの記憶された値とから導出
されることを特徴とする。
交磁束は前記瞬間から次の時点までの相電圧を積分する
ことによって導出されることを特徴とする。
束の時点であり、その瞬間において積分が開始されるこ
とを特徴とする。
鎖交磁束との記憶された値から導出されることを特徴と
する。
の各位相に関連する値から導出されることを特徴とす
る。
の1つの位相に関連する値から導出されることを特徴と
する。
検出器であって、第1の時点における前記機械の少なく
とも1つの位相に関連する鎖交磁束に対する値を、電圧
がその位相に印加された瞬間に求める手段と、回転子の
次の時点において、相電流と相鎖交磁束とに対する値を
導出する手段と、導出された鎖交磁束の値を組合せて、
次の時点における全鎖交磁束の値を与える手段と、回転
子位置を、相電流と全鎖交磁束の値とから導出する手段
とを含むことを特徴とする回転子位置検出器である。
ンスの値を記憶する参照テーブルを含むことを特徴とす
る。
束に対する値を導出する前記手段は、前記瞬間から次の
時点までの相電圧を積分する積分器を含むことを特徴と
する。
トするように動作可能なリセット手段を含むことを特徴
とする。
きに、鎖交磁束に対する値を求めるように動作可能であ
る処理手段を含むことを特徴とする。
間における電流から鎖交磁束に対する値を導出するよう
に動作可能であることを特徴とする。
記手段は、相電流と鎖交磁束との値に対する回転子位置
の値を記憶する記憶手段を含むことを特徴とする。
であり、そのいくつかが一例として、添付の図面を参照
して記載される。
タンスサイクルは、たとえば固定子極と、その関連する
各回転子極とが完全に一直線上に並ぶときの最大値間
の、各位相毎のインダクタンス変化の周期である。記載
されるべき説明するための実施形態は電動モードにおけ
る2相スイッチトリラクタンス駆動装置を用いている
が、電動モードまたは発電モードのいずれかにおける駆
動装置を用いて、1以上の位相数が使用可能である。
るためのシステムを示す。図7は、図5のシステムに対
する連続電流波形を図的に示す。このシステムにおい
て、電力変換器13は、図1に示される電力変換器と典
型的に同一であり、適切な場合には、同様の参照符が用
いられる。変換器13は、上述と同様に、スイッチトリ
ラクタンス機械を制御する。変換器13は、それ自体制
御装置42によって制御され、該制御装置42は、本実
施形態において、デジタル信号プロセッサ44、たとえ
ばAnalog Devices 2181ファミリの
中の1つを組込む。他の実施形態は、当該技術分野にお
いて周知であるような、マイクロプロセッサまたは他の
形式のプログラマブル装置を組込むことができる。図示
される2相機械は、固定子30と回転子32とを有す
る。固定子は4つの極50を有し、該極には相巻線3
4,36が巻回される。回転子は、回転子極52を有
し、機械を始動しやすくするために、固定子極の表面と
階段状の空隙を規定する極面54を有する。本発明は特
定の機械トポロジをなんら特定していないので、異なる
位相数または極の組合せを有する機械が使用可能である
ことを、当業者は理解するであろう。同様に、本発明
は、特定のタイプの制御技術に限定されず、適切にプロ
グラム可能である限り、任意の制御装置または変換器が
使用可能である。
電流トランスデューサ38によって検知される。各位相
における電流を示す出力信号は、制御装置42に供給さ
れる。また回転子角度に対する相インダクタンスを記憶
する参照テーブル46は、制御装置42と接続される。
各位相毎の電流トランスデューサが示されているが、1
つのまたは選択された位相を、本発明に従って相電流に
対して監視可能である。
電圧トランスデューサ43によって与えられる巻線間の
相電圧Vを積分することによって磁束の大きさを導くた
めに用いられる。より高い精度のために、巻線間の電圧
降下(IR)を積分値から取出すことが可能である。供
給電圧が各位相に共通しているので、ただ1つの電圧ト
ランスデューサ43が図5に示されている。当然のこと
ながら、各位相がそれぞれの電圧トランスデューサを有
していてもよい。積分器は個別素子として示されている
が、プロセッサ44で動作するソフトウェアで実施され
ることが好ましい。
うに行う。機械は連続電流モードで動作しており、回転
子位置は巻線を励磁させるために充分に既知であると仮
定する。ターンオンの時点において、正の電圧が位相に
わたって印加されるとき、電流の値がトランスデューサ
38によって測定され、制御装置42によって保持され
る。ターンオン角度が分かると、角度に対する相インダ
クタンスに関する参照テーブル46が問合されて、その
回転子角度に対応する相インダクタンスを返す。インダ
クタンスの値には記憶された電流値が乗算され、ターン
オンの時点における位相の鎖交磁束を与える。この値は
記憶される。回転子が回転すると、積分器40が動作し
て、相巻線間の電圧を積分する。次の予め定める位置が
予測されてその位置に到達したと制御システムが判断す
ると、活性状態の位相に対するトランスデューサ38を
用いて電流が測定され、積分器40からの鎖交磁束の概
算値がテーブル46からの記憶された値に加算されて、
その位置における位相の鎖交磁束の合計値を与える。次
いで、この合計値が前記電流とともに用いられて、必要
であれば、前の概算値を修正して用いて、真の位置を求
める。
置θrとの角度差Δθは次式のようにプロセッサ42に
よって計算可能である。
なされる位置)と基準位置との角度差を求めるために、
相電流iの値の組に対する偏導関数∂θ/∂Ψ(または
その逆偏導関数∂Ψ/∂θ)の値を、基準位置のための
プロセッサに記憶することもまた本実施形態の特徴であ
る。
の予測される瞬間における真の回転子位置は、次式とし
てΔθから計算され得る。 θm=θr+Δθ (2)
が、電動機速度の既知の値を用いて計算される。加速条
件または減速条件の下では、電動機速度に修正を行う必
要があってもよい。
合、次の回転子基準位置は位相2(またはその順序で次
の位相であるものすべて)に対する回転子基準位置であ
る。p個の回転子極を有するn相電動機に対して、この
位置に対する回転角度は(360/np)°−Δθであ
り、この角度を速度で除算することによって、この次の
位置に到達するために要する時間が計算可能である。
合、次の回転子基準位置は(360/p)°−Δθの回
転後にあり、この角度を速度で除算することによって、
この位置に到達するために要する時間が計算可能であ
る。
間は、周知の手段による高周波クロック(図示せず)を
用いて計数され、このような時間が経過した瞬間におい
て、磁束Ψmおよび電流Imのさらなる測定が対応する
位相に対してなされる。速度の変化と、記憶されるデー
タおよび計算の許容誤差とによって、予測される位置θ
mは、基準位置θrと一致しないであろう。角度差θr
−θmは、式(1)および式(2)を用いて上述に説明
された手順で、再び計算可能である。
おいて真の回転子位置を測定する方法は繰返されて、既
存の光学式または電磁式回転子位置センサの直接の代替
物として、回転子位置の増分表示を提供する。
対する手順は、図6に示される∂θ/∂Ψの値が、対応
する典型的な基準回転子位置に対して(正よりもむし
ろ)負であることを除いて、上述の手順と同様である。
れてもよい。任意の周知の形式の磁束トランスジューサ
が使用可能である。しかしながら、測定は、相巻線にお
ける抵抗電圧降下を補償する手段とともに、リセット可
能なアナログまたはデジタル電子式積分器(時間tに関
して相電圧を積分する)を用いることが好ましい。
抵抗であり、tmは測定の瞬間である。
速度モードに対して)励磁される度に、電圧の位相への
印加の瞬間であるように設けられる。デジタルプロセッ
サは、制御インターフェース(図示せず)を用いる電子
制御装置によって、電圧の位相への印加の瞬間の通知を
受ける。各磁束の読取りがなされた後、積分器はデジタ
ルプロセッサによってリセットされる。
体スイッチ間の電圧降下と比べて相対的に大きい場合に
おいて、個々の相電圧の代わりに、直流電源電圧が測定
され、積分されてもよい。このことは、ただ1つの電圧
しか測定する必要がないという利点がある。
る。
て、直流供給(または相)電圧に時間を、ステップバイ
ステップ法で乗算することによって、デジタルプロセッ
サが用いられてもよい。このことは、デジタルプロセッ
サが実質的に使用中となるという点で不都合であり、別
のユニットであることを必要としてもよい。
あり、抵抗電圧iRと比べて大きい場合、様々な近似が
なされてもよい。たとえば、 Ψm=(V−kimR)(tm−t0) (5) ここで、kは定数であり、典型的にはk=0.5であ
り、
抗電圧iRと比べて相対的に大きい場合、抵抗電圧降下
を補償する必要性は、記憶されたデータにおける磁束の
修正値を用いて、またはiR全体を無視することによっ
て回避することができる。
る特定の電流Iに対する相鎖交磁束Ψの値と特定の回転
子位置θの値とは、回転子位置θに対する相電流Iを生
成するために必要な、次式によって与えられる電圧−秒
積分Ψ’の値に置換される。 Ψ’=∫vdt
を確立するために機械を試験するとき、vは便宜上一定
に保持されてもよく(vが相対的に大きい場合)、供給
電圧に等しいことが好ましい。回転子位置の測定手順
は、測定磁束Ψmと期待磁束Ψeと導関数(∂θ/∂
Ψ)とが、Ψm’とΨe’と(∂θ/∂Ψ’)とにそれ
ぞれ置換されることを除いて、本願において既に記載さ
れた手順と同様である。ここで、Ψe’と(∂θ/∂
Ψ’)とは図4および図6に示される記憶されたデータ
から記載されるように得られ、磁束Ψm’は次式のよう
に測定される。 Ψm’=V(tm−t0) (6)
(6)は、回転子位置を特定する目的で、相鎖交磁束を
求める異なる方法を示し、これらは該技術の異なる実施
を示す。
れる回転子位置における磁束Ψmおよび電流Imの測定
と、基準回転子位置に対応する測定された電流imに対
する期待磁束Ψeの参照と、次式に従う基準回転子位置
および予測される回転子位置間の差Δθとに基づく。
波形Ψaは、機械が連続電流モードの状態にある間の位
相に関連する実際の鎖交磁束を示す。鎖交磁束の値Ψs
は、最小、またはサイクル中に「持続している」値であ
る。鋸刃波形Ψiは、積分器の出力によって示される鎖
交磁束である。位相は角度θonにおいて切換えられ、
それに先立って積分器は、プロセッサ44からの信号に
よって、期間Rの間リセット状態に保持される。この期
間Rは、積分器の出力をゼロに戻すために充分に長い。
θonにおいて、電流が測定され(図7参照)、インダ
クタンスの参照テーブル46が問合されてその回転子角
度に対する位相のインダクタンスを求める。電流とイン
ダクタンスとの積がプロセッサ44によって計算され
る。これはΨsの概算値を与え、これは次いで制御装置
42によって記憶される。θon後、その位相における
実際の鎖交磁束が、印加電圧によって決定される割合で
増加し、積分器の出力によって、Ψsのオフセット量を
伴って追従する。いくつかの時点(この議論においては
重要ではない)において、位相がオフに切換えられ、鎖
交磁束が減少し始める。回転子が予め定める位置θ
refにあると制御システムが判断すると、積分器から
の出力と相電流の値とがサンプリングされ、保持され
る。記憶されたΨsの概算値がΨiの値に加算されてΨ
aの概算値を与える。次いで、電流およびΨaが、上述
され、欧州特許出願公開0573198号明細書におけ
るRayによって教示された手法で、実際の回転子角度
を求めるために用いることができる。
る、すなわち従来の単一パルスモードにあるときに、同
様にうまく動作するという点で特に有利である。このこ
とは、図8に図的に示される。電流はθonの直前でゼ
ロであるので、インダクタンスとの乗算は、ゼロの持続
している鎖交磁束の修正結果を与える。こうして、同一
のプログラムコードが不連続電流および連続電流の両方
に対して制御装置42において使用可能である。
位置検出とを組合せた、機械性能の不所望な低下のな
い、簡単で、有効な方法を提供する。
脱することなく、特に制御装置のアルゴリズムの実施の
詳細においてなしうることを当業者は理解するであろ
う。また、回転子位置検出の基礎となる診断は、多相機
械のただ1つの位相において実行可能である。したがっ
て、上述の記載の複数の実施形態は、一例としてなさ
れ、限定を目的とするものではない。上述の動作への重
大な変更なく軽微な変更が駆動装置になされ得ること
は、当業者にとって明らかであろう。本発明は、特許請
求の範囲によってのみ限定されることを意図している。
ラクタンス機械の少なくとも1つの位相に関連する鎖交
磁束に対する値を、その位相に電圧が印加される瞬間に
導出し、回転子の次の時点における相電流と相鎖交磁束
の値とを導出し、導出された鎖交磁束の値を組合せて次
の時点における全鎖交磁束の値を与え、回転子位置を、
相電流と全鎖交磁束の値とから導出するので、スイッチ
トリラクタンス機械の単一パルスモードでの運転に特に
都合がよく、連続電流の有無にかかわらず、単一パルス
モードにおいて物理的な回転子位置検出器なしでリラク
タンス機械を安定して動作させることができる。
動装置を示す。
す。
な鎖交磁束−相電流曲線を示す。
な電動電流波形を示し、図4(b)は単一パスルモード
における電動電流波形を示す。
動装置を図式的に示す。
磁束波形を示す。
交磁束波形を示す。
Claims (18)
- 【請求項1】 リラクタンス機械の回転子位置を検出す
る方法であって、 第1の時点における前記機械の少なくとも1つの位相に
関連する鎖交磁束の値を、電圧がその位相に印加された
瞬間に、導出し、 回転子の次の時点において、相電流と相鎖交磁束との値
を導出し、 導出された鎖交磁束の値を組合せて、次の時点における
全鎖交磁束の値を与え、 回転子位置を相電流と全鎖交磁束の値とから導出するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記瞬間は、鎖交磁束の成長が開始され
る時点であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記瞬間における電流は非ゼロであるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記瞬間における電流はゼロであること
を特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項5】 正の電圧が位相に印加される瞬間におけ
る鎖交磁束の値は、前記瞬間における電流から導出され
ることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記
載の方法。 - 【請求項6】 前記瞬間における鎖交磁束は、電流とイ
ンダクタンスの記憶された値とから導出されることを特
徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 前記次の時点における鎖交磁束は前記瞬
間から次の時点までの相電圧を積分することによって導
出されることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項8】 前記瞬間は最小の鎖交磁束の時点であ
り、その瞬間において積分が開始されることを特徴とす
る請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 回転子位置は、相電流と鎖交磁束との記
憶された値から導出されることを特徴とする請求項1〜
8のうちのいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 回転子位置は、多相機械の各位相に関
連する値から導出されることを特徴とする請求項1〜9
のうちのいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 回転子位置は、多相機械の1つの位相
に関連する値から導出されることを特徴とする請求項1
〜9のうちのいずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 リラクタンス機械用回転子位置検出器
であって、 第1の時点における前記機械の少なくとも1つの位相に
関連する鎖交磁束に対する値を、電圧がその位相に印加
された瞬間に求める手段と、 回転子の次の時点において、相電流と相鎖交磁束とに対
する値を導出する手段と、 導出された鎖交磁束の値を組合せて、次の時点における
全鎖交磁束の値を与える手段と、 回転子位置を、相電流と全鎖交磁束の値とから導出する
手段とを含むことを特徴とする回転子位置検出器。 - 【請求項13】 相電流の値に対するインダクタンスの
値を記憶する参照テーブルを含むことを特徴とする請求
項12記載の検出器。 - 【請求項14】 次の時点における鎖交磁束に対する値
を導出する前記手段は、前記瞬間から次の時点までの相
電圧を積分する積分器を含むことを特徴とする請求項1
2または13記載の検出器。 - 【請求項15】 前記瞬間の間、積分器をリセットする
ように動作可能なリセット手段を含むことを特徴とする
請求項14記載の検出器。 - 【請求項16】 鎖交磁束の成長が開始されるときに、
鎖交磁束に対する値を求めるように動作可能である処理
手段を含むことを特徴とする請求項12,13,14ま
たは15記載の検出器。 - 【請求項17】 前記処理手段は、前記瞬間における電
流から鎖交磁束に対する値を導出するように動作可能で
あることを特徴とする請求項16記載の検出器。 - 【請求項18】 回転子位置を導出する前記手段は、相
電流と鎖交磁束との値に対する回転子位置の値を記憶す
る記憶手段を含むことを特徴とする請求項12〜17の
うちのいずれかに記載の検出器。
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