JP2004180458A - Device for controlling permanent magnet synchronous motor - Google Patents

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JP2004180458A
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芳信 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a permanent magnet synchronous motor to be operated continuously even if any abnormality occurs on a magnetic pole position sensor, without using duplex magnetic pole position sensors. <P>SOLUTION: This device is provided with the permanent magnet synchronous motor 20, an encoder 14, a pulse detector 15, a pulse counter 16, a speed computing unit 17, a magnetic pole position sensor 13, a magnetic pole position abnormality deciding device 19 that decides an abnormality from the output pulse state of the magnetic pole position sensor 13, a magnetic pole position computing unit 18' that computes the magnetic pole position using reference amount and pulse counts obtained from the output pulse state and rotating direction, a speed adjuster 11 that obtains a power command value, and a power converter 12 that supplies electric power to an electric motor 20 according to the power command value. The magnetic pole position computing unit 18' pre-holds the reference amount in a normal and an abnormal cases of the magnetic pole position sensor 13 for each rotating direction according to the output pulse state, and computes magnetic position using the reference amount in the abnormal case, when an abnormality is decided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石型同期電動機に取り付けた磁極位置センサ及びエンコーダにより永久磁石回転子の磁極位置及び回転速度を検出して永久磁石型同期電動機を可変速制御するための制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、この種の制御装置の従来技術を示すブロック図である。
図4に示す制御装置10は、永久磁石型同期電動機20の速度指令値に対して速度検出値を追従させるように電力指令値を演算する速度調節器11と、この速度調節器11から出力される電力指令値に応じた電力を、永久磁石回転子の磁極位置を考慮しながら電動機20に供給する電力変換器12と、電動機20の回転速度を検出するためのエンコーダ14と、永久磁石回転子の磁極位置を検出するための磁極位置センサ13と、エンコーダ14の出力パルスから回転方向を判別するパルス検出器15と、前記回転方向を考慮しながらエンコーダ14の出力パルスを計数するパルス数計測器16と、このパルス数計測器16の出力から電動機20の回転速度を演算し、速度検出値を速度調節器11に向けて出力する速度演算器17と、磁極位置センサ13の出力パルスとパルス検出器15からの回転方向とパルス数計測器16からのパルス数とに基づき磁極の初期位置や基準量を求めて磁極位置を演算する磁極位置演算器18とから構成されており、この演算器18により求めた磁極位置が電力変換器12に入力されている。
【0003】
ここで、図5は磁極位置センサ13の出力及び磁極位置信号の様子を示すものである。磁極位置センサ13は三相の各相毎にそれぞれ180度の期間、パルスを出力し、これらのパルスの各相間の位相差は120度となっている。回転子の磁極位置は0度から360度の間で繰り返し変化するので、その推移は三角波状の波形となる。
【0004】
以下の表1は、磁極位置演算器18が演算に用いる磁極位置センサ13の出力パルス状態と、磁極の初期位置及び位置演算のための基準量との関係を示している。この表1のパルス状態における丸付き数字“▲1▼”,“▲2▼”,“▲3▼”,……は、図5の上段に示した丸付き数字“▲1▼”,“▲2▼”,“▲3▼”,……に対応していて正常時のパルス状態を示しており、表1のパルス状態の数字“0”,“7”は、それぞれ全相のパルスがLowレベル(L)、Highレベル(H)となる異常時のパルス状態を示している。
【0005】
【表1】
【0006】
図5に示す如く、電動機20の正転時には、パルス状態が“▲1▼”から“▲2▼”,“▲3▼”,……と変化して磁極位置の角度が増加し、また、逆転時には、パルス状態が“▲6▼”から“▲5▼”,“▲4▼”,……と変化して角度が減少していく。なお、表1における初期位置は、電源投入時のように磁極位置の状態が不明のときに用いるデータであり、誤差幅が±30度となるように設定してある。更に、表1における基準量は、電源投入後に磁極位置センサ13の出力パルスが変化した場合に用いるデータである。
また、図5の磁極位置の三角波上にある丸印は、磁極位置センサ13の出力パルス状態が変化するときの正しい基準量を示しており、例えば、正転時にパルス状態が“▲1▼”から“▲2▼”に変化する場合の図5における基準量(三角波上にある丸印)は60度であり、表1のパルス状態“▲2▼”における正転時の基準量(60度)と一致している。
【0007】
次に、磁極位置演算器18による演算アルゴリズムを、図6のフローチャートに示す。磁極位置演算器18は、磁極位置センサ13の出力パルスから表1のパルス状態を読み取り(S1)、パルス状態の今回値が前回値と同じであるか否かを判断する(S2)。両者が同じであってパルス状態が変化していない場合には下記の数式1の磁極位置演算により磁極位置θを求めると共に(S4)、パルス状態が変化して今回値が前回値と異なる場合には、磁極位置演算用のパルス数の積算値をゼロクリアしてから(S3)、数式1の演算により磁極位置θを求める(S4)。その後、今回のパルス状態を前回値として保存する(S5)。
このようにして、一定周期ごとにパルス状態の変化の有無を検出しながら磁極位置演算を行っている。
【0008】
[数1]
θ=K×エンコーダパルス計測数+初期位置または基準量
(K:エンコーダ出力パルスの1パルス当たりの角度)
【0009】
次いで、図4に示した制御装置10の全体的な動作を説明する。この制御装置10では、速度指令値に対し速度検出値が追従するように速度調節器11によって電力指令値が演算され、この電力指令値に応じた電力を電動機20に供給するように電力変換器12が動作する。その際、電力変換器12では、磁極位置演算器18によって上述の如く演算された磁極位置を考慮しながら電動機20への供給電力を決定している。
【0010】
電動機20の回転速度は、エンコーダ14の出力パルスをパルス検出器15により検出して回転方向を判断し、パルス数計測器16が回転方向を考慮しながらパルス数を計測すると共に、このパルス数に基づいて速度演算器17が演算している。
また、磁極位置については、磁極位置演算器18が、表1におけるパルス状態に応じて、電源投入直後は初期位置を用い、その後にパルス状態が変化した場合には基準量を用いて数式1の演算により求めている。
【0011】
なお、上述した従来技術のようにエンコーダ及び磁極位置センサを用いて永久磁石型同期電動機の速度制御を行う制御装置は、例えば以下の特許文献1,2に記載されている。
このうち、特許文献2に記載された制御装置は、磁極位置センサの取付位置の誤差に起因する磁極位置検出誤差をなくすために、電源投入後にインバータと電動機との間に設けられたコンタクタを開放して電動機の誘起電圧波形を検出し、この誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との位相差である磁極位置検出誤差を求めて磁極位置検出値を補正するようにしたものである。
【0012】
【特許文献1】
特開平11−206198号公報
【特許文献2】
特開平9−47066号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
図7及び図8は、電動機20の正転時において、磁極位置センサ13から出力されるU相信号に異常が発生した場合の磁極位置センサ13の出力及び磁極位置信号を示している。
図7では、正常であったU相パルスが途中からLowレベルで固定となり、図8では、正常であったU相パルスが途中からHighレベルで固定となっている。このため、図7ではパルス状態が“0”、図8ではパルス状態が“7”となる期間が発生し、正常時にはあり得ない異常な状態が発生している。
【0014】
また、図7におけるパルス状態“0”の次のパルス状態は“▲4▼”となっているが、正常時にパルス状態が“▲3▼”から“▲4▼”に変わるときの正しい基準量は180度(図5、表1参照)であるのに対して、図7では“0”から“▲4▼”に変わるときの基準量が120度となっており、正常時に比べて60度遅れている。
同様に、図8におけるパルス状態“7”の次のパルス状態は“▲1▼”となっているが、正常時にパルス状態が“▲6▼”から“▲1▼”に変わるときの正しい基準量は0度(図5、表1参照)であるのに対して、図8では“7”から“▲1▼”に変わるときの基準量が300度となっており、このケースでも正常な場合に比べて60度遅れている。
【0015】
なお、図7、図8には示されていないが、電動機20の逆転時において、異常時のパルス状態“0”または“7”が発生した場合、次のパルス状態における基準量は正常時に比べて60度進む。
すなわち、異常時のパルス状態“0”または“7”が発生すると、次のパルス状態における基準量は、正転時、逆転時の何れの場合も正常時に比べて60度の誤差を持つことになる。
【0016】
このような異常時であるにも関わらず、表1に示した正常時の初期位置や基準量を用いて磁極位置演算を行うと、磁極位置を誤認することになり、場合によっては脱調を起こして電動機20を継続的に駆動することが困難になる。このため、磁極位置演算器18が異常時のパルス状態“0”または“7”を検出した場合には、直ちに電動機20を停止する保護動作が必要となる。
【0017】
しかし、プラント等の産業用機械においては、予め決められた動作が終了するまで、また、電動機が車両等の駆動部に用いられている場合には、車両等が安全な場所に移動するまで、電動機の運転を継続することが要求されている。
一方、前述したような磁極位置センサの異常時の対策としては、センサを二重化することが考えられるが、センサ取付場所の確保が困難であったり、システムの複雑化やコストの上昇を招くといった問題がある。
【0018】
更に、前述した特許文献2に記載された制御装置は、電動機の誘起電圧と磁極位置検出信号との位相差から磁極位置検出誤差を求め、この誤差を用いて磁極位置を補正するものであるが、図7や図8に示したようにある相の出力パルスが主として電気的要因によりLowレベルまたはHighレベルに固定されるような異常事態を想定したものではないと共に、磁極位置検出誤差を求めるためにコンタクタを開放する等の煩雑な処理を要するものであった。
【0019】
そこで本発明は、磁極位置センサを二重化したり煩雑な処理を要することなく、磁極位置センサの出力信号に異常が発生した場合でも永久磁石型同期電動機を何ら支障なく継続的に運転できるようにした制御装置を提供しようとするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、永久磁石型同期電動機と、電動機の回転速度検出用のエンコーダと、このエンコーダの出力パルスから電動機の回転方向を判別するパルス検出器と、前記エンコーダのパルス数を回転方向を考慮して計測するパルス数計測器と、このパルス数計測器により計測されたパルス数から電動機の回転速度を演算する速度演算器と、電動機の永久磁石回転子の磁極位置を検出して各相ごとに180度の期間、パルスを出力する磁極位置センサと、この磁極位置センサの出力パルス状態から前記磁極位置センサの異常を判定する磁極位置異常判定器と、前記磁極位置センサの出力パルス状態及び回転方向から磁極位置の基準量を求め、この基準量と前記パルス数計測器により計測されたパルス数とに基づいて前記磁極位置を演算する磁極位置演算器と、前記速度演算器から出力される速度検出値と速度指令値とから電力指令値を求める速度調節器と、この速度調節器から出力される電力指令値に応じて電動機に電力を供給する電力変換器と、を備え、
前記磁極位置演算器は、前記磁極位置センサの出力パルス状態に応じて、電動機の回転方向ごとに磁極位置センサの正常時及び異常時における前記基準量を予め保持しており、前記磁極位置異常判定器による異常判定時に、異常時における基準量を用いて前記磁極位置を演算するものである。
【0021】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
前記磁極位置センサの出力パルス状態の前回値が異常であるときに、前記出力パルス状態の今回値に応じた異常時における前記基準量を用いて前記磁極位置を演算するものである。
【0022】
請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
前記磁極位置センサの出力パルス状態の今回値が異常であるときに、前記電動機の回転方向及び前記出力パルス状態の前回値に応じて異常が発生した相を特定するものである。
【0023】
請求項4記載の発明は、請求項3に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
前記パルス数計測器により計測されたパルス数の積算値が一定値を超えた際に前記磁極位置センサの異常を判定するものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図1は、本発明の第1実施形態を示すブロック図であり、請求項1,2に記載した発明の実施形態に相当する。
図1において、図4の従来技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
【0025】
まず、この第1実施形態が図4と異なるのは、磁極位置センサ13の出力信号の異常を検出するための磁極位置異常判定器19が追加され、磁極位置演算器18’が、磁極位置異常判定器19の出力(異常判定信号)によって磁極位置演算に用いる基準量を決定するようにした点である。
なお、磁極位置異常判定器19には、パルス検出器15からの回転方向と磁極位置演算器18’からのパルス数の積算値とが入力されているが、これらの入力信号は、後述する第2実施形態において磁極位置の異常判定を行うために入力されており、第1実施形態では必要不可欠なものではない。
【0026】
次に、第1実施形態の動作を説明する。
まず、磁極位置異常判定器19により、磁極位置センサ13の出力パルス状態の前回値が表1に示した“0”や“7”のように異常と判断された場合には、磁極位置異常判定器19から磁極位置演算器18’に異常判定信号を送出する。
磁極位置演算器18’では、以下の表2に示すように、各パルス状態の今回値について、前回値の異常時を考慮した磁極位置の基準量を用い、図2に示すフローチャートに従って今回値における磁極位置を演算する。
【0027】
【表2】
【0028】
この表2が表1と異なるのは、各パルス状態の今回値における正転時、逆転時の基準量について、前回値が異常であった場合の角度を表1にそれぞれ追加した点である。
表2の見方としては、正転時において、例えば前回、異常が検出された後にパルス状態が“▲1▼”となった場合には、前述した60度の誤差を考慮して、正常時の基準量0度に対して60度遅れた300度を今回値に対する基準量とし、以下同様に、前回、異常が検出された後にパルス状態が“▲2▼”となった場合には、前述した60度の誤差を考慮して、正常時の基準量60度に対して60度遅れた0度を今回値に対する基準量とすることを示している。
【0029】
また、逆転時には、例えば前回、異常が検出された後にパルス状態が“▲1▼”となった場合には、前述した60度の誤差を考慮して、正常時の基準量60度に対して60度進んだ120度を今回値に対する基準量とし、以下同様に、前回、異常が検出された後にパルス状態が“▲2▼”となった場合には、前述した60度の誤差を考慮して、正常時の基準量120度に対して60度進んだ180度を今回値に対する基準量とすることを示している。
【0030】
このように、磁極位置異常判定器19が磁極位置センサ13の出力パルスから異常を検出して異常判定信号が磁極位置演算器18’に入力された場合には、磁極位置演算器18’が表2に示す異常時(パルス状態の前回値の異常時)の基準量を用いて数式1の演算を行うことにより、パルス状態の今回値における正しい磁極位置を求めることが可能になる。
【0031】
なお、図7,図8に示したように、異常時のパルス状態“0”と“7”が検出される前は、U相において正常時には60度毎に検出されていたパルス変化が120度の期間なくなり(図7におけるパルス状態“▲6▼”、及び、図8におけるパルス状態“▲3▼”を参照)、磁極位置の演算誤差を生じるが、従来技術によれば、その期間は図6におけるパルス数積算値のゼロクリア(S3)が行われないため、このパルス数積算値(数式1におけるエンコーダパルス計測数の積算値)により、演算誤差は緩和される。
しかし、従来技術において、異常時のパルス状態“0”または“7”の検出後の次のパルス状態では、前述したように基準量が正常時に対して60度の誤差を持ち、更に、図6によりパルス数の積算値がゼロクリアされるので、上述したような演算誤差の緩和は期待できない。
【0032】
これらの点を考慮し、本実施形態では、磁極位置演算器18’によりパルス状態前回値の異常時を考慮しながら今回値における磁極位置演算を行うこととし、そのために、表2に示した異常時の基準量を予め設定しておいて数式1による磁極位置演算を行うこととしたものである。
【0033】
図2は、この実施形態における磁極位置演算器18’の演算アルゴリズムを示している。
磁極位置演算器18’は、磁極位置センサ13の出力パルスからパルス状態を逐次読み取り(S11)、パルス状態の前回値が正常(パルス状態が“▲1▼”〜“▲6▼”の何れか)であるか否かを判断する(S12)。前回値が正常である場合には、表2における正常時の基準量を用い(S13)、前回値が異常である場合、すなわちパルス状態が“0”または“7”の場合には、表2における異常時の基準量を用いることを決定する(S14)。
【0034】
以後のステップS15〜S19は、パルス状態の前回値が正常であって正常時の基準量を用いる場合(S13)と、パルス状態の前回値が異常であって異常時の基準量を用いる場合(S14)とのそれぞれについて適用されるが、磁極位置演算のステップ(S18)において数式1の演算に使用される基準量が正常時と異常時とで異なっている。
【0035】
ステップS15以降の処理としては、まず、パルス状態の今回値が前回値と同じであるか否かを判断し(S15)、両者が同じ場合には、数式1の磁極位置演算を行って磁極位置θを求め(S18)、その後、今回の磁極位置のパルス状態を前回値として保存する(S19)。
また、パルス状態が変化して今回値が前回値と異なる場合には、今回のパルス状態が正常か否かを判断する(S16)。その際、パルス状態の今回値が正常であれば、磁極位置演算用パルス数の積算値をゼロクリアしてから(S17)、ステップS18の磁極位置演算に移行する。また、パルス状態の今回値が異常であれば、磁極位置演算用パルス数の積算値をゼロクリアすることなくステップS18の磁極位置演算に移行する。
【0036】
このような処理を行うことにより、例えば、パルス状態前回値が“0”または“7”の異常時から変化して今回値が正常になった場合には、図2におけるS12→S14→S15→S16→S17→S18の経路によって異常時の基準量を用いた磁極位置演算が行われることになる。
具体的には、図7において正転時に前回の異常なパルス状態“0”から今回の正常なパルス状態“▲4▼”に変化した場合には、基準量として表2における異常時の120度を用いて数式1の磁極位置演算を行うことにより、今回のパルス状態“▲4▼”における磁極位置が正確に演算される。その結果、磁極位置センサ13の出力パルスが異常であるにも関わらず、脱調等の不具合を起こすことなく、電動機20の速度を制御しながら継続して運転することが可能となる。
【0037】
なお、パルス状態の今回値が異常な場合には磁極位置演算用パルス数の積算値をゼロクリアしないようにし(S16)、この積算値を数式1のエンコーダパルス計測数として用いることで演算誤差の緩和を図っている。
【0038】
また、本発明は、図9に示すように電動機20の逆転時において磁極位置センサ13に異常が生じた場合にも、対応することができる。すなわち、図9は、電動機20の逆転時において、正常であったU相パルスが途中からLowレベルで固定となった例であり、この場合には、表2における逆転時かつ異常時の基準量を数式1の磁極位置演算に使用すればよい。
【0039】
更に、本発明は、図10に示すように磁極位置センサ13の二相以上で異常が発生した場合にも対応可能である。この図10は、電動機20の正転時において、正常であったU相パルスが途中からLowレベルで固定となり、その後、正常であったV相パルスも途中からLowレベルで固定となった例である。このような場合にも、表2における正転時かつ異常時の基準量を磁極位置演算に使用すればよい。
【0040】
次に、本発明の第2実施形態を説明する。この実施形態は、請求項3,4に記載した発明の実施形態に相当する。
この第2実施形態では、図1の磁極位置異常判定器19において、図3に示すフローチャートに従って磁極位置センサ13の異常な相及びその状態を検出する。
【0041】
磁極位置異常判定器19が読み取った磁極位置のパルス状態の今回値が正常な場合には、数式1に用いているパルス数の積算値(エンコーダパルス計測数)が回転子の回転角180度相当値未満(パルス数の積算値と角度Kとの積が180度未満)である場合には正常と判断し、処理を終了する(S21〜S24)。なお、ステップS24においてパルス数の積算値が180度相当値以上ある場合には、磁極位置センサ13の出力パルスが変化していないことから磁極位置信号が異常であると判断する(S25)。
【0042】
パルス状態の今回値が異常な場合には、回転方向及びパルス状態の前回値に基づいて、以下のように異常相の状態を特定することができる。
すなわち、パルス状態が異常と判断されると(S26)、磁極位置異常判定器19では、パルス検出器15の出力から回転方向を判断する(S27)。正転の場合、前回のパルス状態を調べ(S30)、正常時(前回のパルス状態が“▲1▼”〜“▲6▼”)と異常時(前回のパルス状態が“0”または“7”)とで、図示するようにU,V,W相のどの相がどのような状態で今回、異常になったか(H異常:Highレベルで固定,L異常:Lowレベルで固定)を決定して(S31)、ステップS24に移行する。逆転の場合も、同様に前回のパルス状態を調べ(S28)、正常時と異常時とで、U,V,W相のどの相がどのような状態で今回、異常になったかを決定して(S29)、ステップS24に移行する。
【0043】
ステップS31(正転時)またはS29(逆転時)における異常相及びその状態の特定は、以下のようにして行われる。
一例として、ステップS31において前回のパルス状態が“▲3▼”であった場合に、“U相H異常”(磁極位置センサ13のU相がHighレベルで固定)と判定され、また、前回のパルス状態が“▲6▼”であった場合に、“U相L異常”(磁極位置センサ13のU相がLowレベルで固定)と判定される理由を以下に説明する。正常時には、パルス状態は常に▲1▼〜▲6▼の6つのパターンのうちの何れかになるが(図5参照)、パルス状態の今回値が異常(“0”または“7”)と判定される場合、そのパルス状態の前回値は、常に本来の今回値の2つ前のパルス状態となる。具体的には、例えば図7に示す正転時においてパルス状態の今回値(“0”)が発生した位置は、本来であればパルス状態▲2▼の位置であり、その前回値は▲1▼となるはずであるが、U相信号の異常(U相L異常)によって、本来の今回値である▲2▼の2つ前の▲6▼となっている。
同様に、図8に示す正転時においてパルス状態の今回値(“7”)が発生した位置は、本来であればパルス状態▲5▼の位置であり、その前回値は▲4▼となるはずであるが、U相信号の異常(U相H異常)によって、本来の今回値である▲5▼の2つ前の▲3▼となっている。
このように、正転時にパルス状態の今回値が異常である場合、その前回値のパルス状態を調べることにより、これが“▲3▼”であれば“U相H異常”であり、“▲6▼”であれば“U相L異常”と判定することができる。
他のV相、W相についても、残りのパルス状態前回値である▲2▼,▲5▼,▲4▼,▲1▼がそれぞれ“V相L異常”、“V相H異常”、“W相L異常”、“W相H異常”に一対一で対応するので、ステップS31の判定が可能になる。
また、逆転時に関するステップS29についても、同様の原理でパルス状態の前回値を調べることにより、異常な相及びその状態を検出することができる。
【0044】
なお、ステップS29またはS31を得た場合のステップS24では、磁極位置センサ13の出力パルス状態が2相以上おかしくなった場合には、異常なパルス状態が180度以上継続するため、磁極位置演算器18’において数式1に用いているパルス数の積算値が180度相当値以上になった場合に2相以上の異常と判断する(S25)。
【0045】
このように異常な相及びその状態を特定できることにより、例えば、始動時においてU相がLowレベルで固定されていて異常なパルス状態“0”と判定された場合、表2によれば、正常な磁極位置のパルス状態はU相がHighレベルになる▲2▼の状態であると判断できるため、正しい初期位置すなわち90度を求めることが可能となり、異常検出後の再起動も可能となる。
【0046】
【発明の効果】
以上のように請求項1,2に記載した発明によれば、磁極位置センサの出力パルスが異常であると判断した場合に、磁極位置演算器において異常を考慮した基準量を用いて磁極位置演算を行うことにより、新たなセンサを追加することなく、永久磁石型同期電動機を速度制御しながら継続して運転することができる。
【0047】
また、請求項3,4に記載した発明によれば、磁極位置センサの異常な相とその状態を特定できるため、磁極位置センサの速やかな修理を可能とし、更に磁極位置センサの2相以上の異常も容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示すブロック図である。
【図2】第1実施形態における磁極位置演算アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施形態における磁極位置演算アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図4】従来技術を示すブロック図である。
【図5】従来技術における磁極位置センサの出力例を示す図である。
【図6】従来技術における磁極位置演算アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図7】磁極位置センサの出力例を示す図である。
【図8】磁極位置センサの出力例を示す図である。
【図9】磁極位置センサの出力例を示す図である。
【図10】磁極位置センサの出力例を示す図である。
【符号の説明】
10’:制御装置
11:速度調節器
12:電力変換器
13:磁極位置センサ
14:エンコーダ
15:パルス検出器
16:パルス数計測器
17:速度演算器
18’:磁極位置演算器
19:磁極位置異常判定器
20:永久磁石型同期電動機
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for detecting a magnetic pole position and a rotation speed of a permanent magnet rotor by a magnetic pole position sensor and an encoder attached to a permanent magnet type synchronous motor to perform variable speed control of the permanent magnet type synchronous motor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional technique of this type of control device.
The control device 10 shown in FIG. 4 includes a speed adjuster 11 that calculates a power command value so that a speed detection value follows a speed command value of the permanent magnet type synchronous motor 20, and an output from the speed adjuster 11. A power converter 12 for supplying electric power according to the electric power command value to the electric motor 20 in consideration of the magnetic pole position of the permanent magnet rotor, an encoder 14 for detecting a rotation speed of the electric motor 20, and a permanent magnet rotor A magnetic pole position sensor 13 for detecting the magnetic pole position, a pulse detector 15 for determining the rotational direction from the output pulse of the encoder 14, and a pulse number measuring device for counting the output pulse of the encoder 14 in consideration of the rotational direction. A speed calculator 17 for calculating the rotation speed of the electric motor 20 from the output of the pulse number measuring device 16 and outputting a detected speed value to the speed controller 11; A magnetic pole position calculator 18 for calculating a magnetic pole position by calculating an initial position and a reference amount of a magnetic pole based on the output pulse of the sensor 13, the rotation direction from the pulse detector 15, and the number of pulses from the pulse number measuring device 16. The magnetic pole position obtained by the calculator 18 is input to the power converter 12.
[0003]
Here, FIG. 5 shows the state of the output of the magnetic pole position sensor 13 and the magnetic pole position signal. The magnetic pole position sensor 13 outputs pulses for each of the three phases for a period of 180 degrees, and the phase difference between these phases is 120 degrees. Since the magnetic pole position of the rotor repeatedly changes between 0 degrees and 360 degrees, the transition is a triangular waveform.
[0004]
Table 1 below shows the relationship between the output pulse state of the magnetic pole position sensor 13 used for the calculation by the magnetic pole position calculator 18 and the initial position of the magnetic pole and a reference amount for position calculation. The circled numbers “1”, “2”, “3”,... In the pulse state of Table 1 are the circled numbers “1”, “▲” shown in the upper part of FIG. Corresponding to pulse numbers “0” and “7” in Table 1 correspond to “2 ▼”, “▲ 3 ▼”,..., Respectively. The pulse state at the time of an abnormality that becomes level (L) and High level (H) is shown.
[0005]
[Table 1]
[0006]
As shown in FIG. 5, when the electric motor 20 rotates forward, the pulse state changes from “1” to “2”, “3”,..., And the angle of the magnetic pole position increases. At the time of reverse rotation, the pulse state changes from "6" to "5", "4", ..., and the angle decreases. The initial position in Table 1 is data used when the state of the magnetic pole position is unknown, such as when the power is turned on, and is set so that the error width becomes ± 30 degrees. Further, the reference amount in Table 1 is data used when the output pulse of the magnetic pole position sensor 13 changes after the power is turned on.
Further, a circle on the triangular wave of the magnetic pole position in FIG. 5 indicates a correct reference amount when the output pulse state of the magnetic pole position sensor 13 changes. The reference amount (circle on the triangular wave) in FIG. 5 when changing from "2" to "2" is 60 degrees, and the reference amount (60 degrees) at the time of normal rotation in the pulse state "2" in Table 1 is shown. ).
[0007]
Next, a calculation algorithm by the magnetic pole position calculator 18 is shown in a flowchart of FIG. The magnetic pole position calculator 18 reads the pulse states shown in Table 1 from the output pulses of the magnetic pole position sensor 13 (S1), and determines whether the current value of the pulse state is the same as the previous value (S2). When both are the same and the pulse state has not changed, the magnetic pole position θ is calculated by the magnetic pole position calculation of the following equation 1 (S4), and when the pulse state changes and the current value differs from the previous value, Resets the integrated value of the number of pulses for calculating the magnetic pole position to zero (S3), and then calculates the magnetic pole position θ by the calculation of Expression 1 (S4). Thereafter, the current pulse state is stored as the previous value (S5).
In this manner, the magnetic pole position calculation is performed while detecting the presence or absence of a change in the pulse state at regular intervals.
[0008]
[Equation 1]
θ = K 1 X Encoder pulse count + initial position or reference amount
(K 1 : Angle per pulse of encoder output pulse)
[0009]
Next, the overall operation of the control device 10 shown in FIG. 4 will be described. In the control device 10, the power command value is calculated by the speed adjuster 11 so that the detected speed value follows the speed command value, and the power converter is configured to supply the electric power according to the power command value to the electric motor 20. 12 operates. At this time, the power converter 12 determines the power to be supplied to the electric motor 20 in consideration of the magnetic pole position calculated by the magnetic pole position calculator 18 as described above.
[0010]
The rotation speed of the motor 20 is determined by detecting the output pulse of the encoder 14 by the pulse detector 15 to determine the rotation direction, and the pulse number measurement device 16 measures the pulse number while considering the rotation direction, and The speed calculator 17 performs the calculation based on the calculation.
For the magnetic pole position, the magnetic pole position calculator 18 uses the initial position immediately after power-on according to the pulse state in Table 1, and uses the reference amount when the pulse state changes afterwards, using the reference amount. It is calculated by calculation.
[0011]
Note that a control device that controls the speed of a permanent magnet type synchronous motor using an encoder and a magnetic pole position sensor as in the above-described related art is described in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
Among these, the control device described in Patent Document 2 opens a contactor provided between the inverter and the motor after turning on the power in order to eliminate a magnetic pole position detection error caused by an error in the mounting position of the magnetic pole position sensor. Then, an induced voltage waveform of the motor is detected, and a magnetic pole position detection error which is a phase difference between the induced voltage waveform and an output signal of the magnetic pole position sensor is obtained to correct the magnetic pole position detected value.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-11-206198
[Patent Document 2]
JP-A-9-47066
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
7 and 8 show the output of the magnetic pole position sensor 13 and the magnetic pole position signal when an abnormality occurs in the U-phase signal output from the magnetic pole position sensor 13 during the forward rotation of the electric motor 20.
In FIG. 7, the normal U-phase pulse is fixed at the Low level from the middle, and in FIG. 8, the normal U-phase pulse is fixed at the High level from the middle. For this reason, a period in which the pulse state is "0" in FIG. 7 and a period in which the pulse state is "7" in FIG. 8 occurs, and an abnormal state that cannot be present in a normal state occurs.
[0014]
In addition, although the pulse state next to the pulse state “0” in FIG. 7 is “▲”, the correct reference amount when the pulse state changes from “▲” to “▲” in a normal state. Is 180 degrees (see FIG. 5 and Table 1), whereas in FIG. 7, the reference amount when changing from “0” to “▲ 4” is 120 degrees, which is 60 degrees compared to the normal state. Running late.
Similarly, the pulse state next to the pulse state “7” in FIG. 8 is “1”, but the correct reference when the pulse state changes from “6” to “1” in a normal state. The amount is 0 degrees (see FIG. 5 and Table 1), whereas in FIG. 8, the reference amount when changing from "7" to "(1)" is 300 degrees. It is 60 degrees behind the case.
[0015]
Although not shown in FIGS. 7 and 8, when the pulse state “0” or “7” in the abnormal state occurs during the reverse rotation of the electric motor 20, the reference amount in the next pulse state is smaller than that in the normal state. Advance 60 degrees.
That is, when the pulse state “0” or “7” occurs in the abnormal state, the reference amount in the next pulse state has an error of 60 degrees in both the forward rotation and the reverse rotation as compared with the normal state. Become.
[0016]
Despite such abnormalities, if the magnetic pole position is calculated using the initial position and the reference amount in the normal state shown in Table 1, the magnetic pole position may be misidentified, and in some cases, the step-out may occur. This makes it difficult to continuously drive the electric motor 20. Therefore, when the magnetic pole position calculator 18 detects the pulse state “0” or “7” at the time of abnormality, a protection operation for immediately stopping the electric motor 20 is required.
[0017]
However, in an industrial machine such as a plant, until a predetermined operation is completed, or until the vehicle moves to a safe place if the electric motor is used in a driving unit of the vehicle or the like. It is required to continue the operation of the electric motor.
On the other hand, as a countermeasure for abnormalities of the magnetic pole position sensor as described above, it is conceivable to duplicate the sensor, but problems such as difficulty in securing a sensor mounting place, complicating the system and increasing costs are caused. There is.
[0018]
Further, the control device described in Patent Document 2 described above obtains a magnetic pole position detection error from a phase difference between an induced voltage of a motor and a magnetic pole position detection signal, and corrects the magnetic pole position using this error. 7 and 8 do not assume an abnormal situation in which the output pulse of a certain phase is fixed at a low level or a high level mainly due to an electrical factor, and to obtain a magnetic pole position detection error. In addition, complicated processing such as opening the contactor was required.
[0019]
Therefore, the present invention enables the permanent magnet type synchronous motor to be continuously operated without any trouble even when an abnormality occurs in the output signal of the magnetic pole position sensor, without duplicating the magnetic pole position sensor or requiring complicated processing. It is intended to provide a control device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 includes a permanent magnet type synchronous motor, an encoder for detecting a rotation speed of the motor, a pulse detector for determining a rotation direction of the motor from an output pulse of the encoder, A pulse number measuring device that measures the number of pulses of the encoder in consideration of the rotation direction, a speed calculator that calculates the rotation speed of the electric motor from the number of pulses measured by the pulse number measuring device, and a permanent magnet rotor of the electric motor A magnetic pole position sensor that detects the magnetic pole position of each phase and outputs a pulse during a period of 180 degrees for each phase; a magnetic pole position abnormality determiner that determines an abnormality of the magnetic pole position sensor from an output pulse state of the magnetic pole position sensor; A reference amount of the magnetic pole position is obtained from the output pulse state and the rotation direction of the magnetic pole position sensor, and the reference amount and the number of pulses measured by the pulse number measuring device are obtained. A magnetic pole position calculator for calculating the magnetic pole position, a speed controller for obtaining a power command value from a detected speed value and a speed command value output from the speed calculator, and a power command output from the speed controller. A power converter that supplies power to the motor according to the value,
The magnetic pole position calculator holds in advance the reference amounts at normal and abnormal times of the magnetic pole position sensor for each rotation direction of the electric motor according to the output pulse state of the magnetic pole position sensor. The magnetic pole position is calculated using a reference amount at the time of abnormality when the abnormality is determined by the device.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to the first aspect,
When the previous value of the output pulse state of the magnetic pole position sensor is abnormal, the magnetic pole position is calculated using the reference amount at the time of abnormality according to the current value of the output pulse state.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to the first or second aspect,
When the current value of the output pulse state of the magnetic pole position sensor is abnormal, the phase in which the abnormality has occurred is specified in accordance with the rotation direction of the electric motor and the previous value of the output pulse state.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for a permanent magnet type synchronous motor according to the third aspect,
An abnormality of the magnetic pole position sensor is determined when an integrated value of the number of pulses measured by the pulse number measuring device exceeds a certain value.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and corresponds to the first and second embodiments of the present invention.
In FIG. 1, the same components as those of the prior art in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, different portions will be mainly described.
[0025]
First, the first embodiment is different from FIG. 4 in that a magnetic pole position abnormality determiner 19 for detecting an abnormality of an output signal of the magnetic pole position sensor 13 is added, and a magnetic pole position calculator 18 ′ is provided. The point is that the reference amount used for the magnetic pole position calculation is determined based on the output (abnormality determination signal) of the determiner 19.
The rotation direction from the pulse detector 15 and the integrated value of the number of pulses from the magnetic pole position calculator 18 'are input to the magnetic pole position abnormality determiner 19, and these input signals are described later. In the second embodiment, the input is performed to determine the abnormality of the magnetic pole position, and is not indispensable in the first embodiment.
[0026]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
First, when the magnetic pole position abnormality determiner 19 determines that the previous value of the output pulse state of the magnetic pole position sensor 13 is abnormal such as “0” or “7” shown in Table 1, the magnetic pole position abnormality determination is performed. The device 19 sends an abnormality determination signal to the magnetic pole position calculator 18 '.
As shown in Table 2 below, the magnetic pole position calculator 18 'uses the reference value of the magnetic pole position with respect to the current value of each pulse state in consideration of the abnormal time of the previous value, and calculates the current value in accordance with the flowchart shown in FIG. Calculate the magnetic pole position.
[0027]
[Table 2]
[0028]
Table 2 is different from Table 1 in that, for the reference amounts at the time of normal rotation and the reverse rotation in the current value of each pulse state, the angles when the previous value was abnormal are added to Table 1.
Table 2 shows that, for example, when the pulse state becomes “(1)” after the abnormality was detected last time during the normal rotation, the above-described error of 60 degrees is taken into consideration, and 300 degrees delayed by 60 degrees from the reference amount of 0 degree is set as the reference amount for the current value. Similarly, when the pulse state becomes "(2)" after the abnormality was detected last time, the above-described case is described. In consideration of the error of 60 degrees, 0 degrees delayed by 60 degrees from the normal reference amount of 60 degrees is set as the reference amount for the current value.
[0029]
At the time of reverse rotation, for example, if the pulse state becomes "(1)" after the abnormality was detected last time, the above-described error of 60 degrees is taken into consideration, and the reference amount in the normal state is 60 degrees. 120 degrees advanced by 60 degrees is set as a reference amount for the current value. Similarly, when the pulse state becomes “(2)” after the abnormality was detected last time, the above-mentioned error of 60 degrees is considered. Thus, 180 degrees, which is 60 degrees ahead of the normal reference amount of 120 degrees, is set as the reference amount for the current value.
[0030]
Thus, when the magnetic pole position abnormality determiner 19 detects an abnormality from the output pulse of the magnetic pole position sensor 13 and the abnormality determination signal is input to the magnetic pole position calculator 18 ', the magnetic pole position calculator 18' is displayed. By performing the calculation of Expression 1 using the reference amount at the time of abnormality (when the previous value of the pulse state is abnormal) shown in FIG. 2, a correct magnetic pole position at the current value of the pulse state can be obtained.
[0031]
As shown in FIGS. 7 and 8, before the pulse states “0” and “7” at the time of abnormality are detected, the pulse change detected every 60 degrees in the U phase during normal is 120 degrees. (Refer to the pulse state “6” in FIG. 7 and the pulse state “3” in FIG. 8), which causes an error in the calculation of the magnetic pole position. Since the pulse count integrated value is not cleared to zero (S3) in step 6, the calculation error is reduced by the pulse number integrated value (the integrated value of the encoder pulse measurement number in Expression 1).
However, in the prior art, in the next pulse state after the detection of the abnormal pulse state “0” or “7”, the reference amount has an error of 60 degrees with respect to the normal state as described above. As a result, the integrated value of the pulse number is cleared to zero, so that the above-described reduction of the calculation error cannot be expected.
[0032]
In consideration of these points, in the present embodiment, the magnetic pole position calculator 18 'calculates the magnetic pole position at the current value while considering the abnormal state of the previous pulse state value. The reference amount at the time is set in advance, and the magnetic pole position is calculated by Expression 1.
[0033]
FIG. 2 shows a calculation algorithm of the magnetic pole position calculator 18 'in this embodiment.
The magnetic pole position calculator 18 'sequentially reads the pulse state from the output pulse of the magnetic pole position sensor 13 (S11), and the previous value of the pulse state is normal (the pulse state is one of "1" to "6"). ) Is determined (S12). If the previous value is normal, the reference amount at the time of normality in Table 2 is used (S13). If the previous value is abnormal, that is, if the pulse state is “0” or “7”, Table 2 is used. It is determined to use the reference amount at the time of abnormality in (S14).
[0034]
The following steps S15 to S19 are performed when the previous value of the pulse state is normal and the reference amount in the normal state is used (S13), and when the previous value of the pulse state is abnormal and the reference amount in the abnormal state is used (S13). S14) is applied, but the reference amount used in the calculation of Expression 1 in the magnetic pole position calculation step (S18) is different between the normal time and the abnormal time.
[0035]
In the processing after step S15, first, it is determined whether or not the current value of the pulse state is the same as the previous value (S15). If the two values are the same, the magnetic pole position calculation of Expression 1 is performed and the magnetic pole position is calculated. θ is determined (S18), and the current pulse state of the magnetic pole position is stored as the previous value (S19).
If the pulse state changes and the current value is different from the previous value, it is determined whether the current pulse state is normal (S16). At this time, if the current value of the pulse state is normal, the integrated value of the number of magnetic pole position calculation pulses is cleared to zero (S17), and the process proceeds to magnetic pole position calculation in step S18. If the current value of the pulse state is abnormal, the process proceeds to the magnetic pole position calculation in step S18 without clearing the integrated value of the number of magnetic pole position calculation pulses to zero.
[0036]
By performing such processing, for example, when the previous value of the pulse state changes from the abnormal state of “0” or “7” and the current value becomes normal, S12 → S14 → S15 → The magnetic pole position calculation using the reference amount at the time of abnormality is performed through the path of S16 → S17 → S18.
Specifically, when the previous abnormal pulse state “0” changes from the previous abnormal pulse state “0” to the current normal pulse state “4” during normal rotation in FIG. Is used to calculate the magnetic pole position of Equation 1, whereby the magnetic pole position in the current pulse state "(4)" is accurately calculated. As a result, even if the output pulse of the magnetic pole position sensor 13 is abnormal, it is possible to continue the operation while controlling the speed of the electric motor 20 without causing a problem such as step-out.
[0037]
If the current value of the pulse state is abnormal, the integrated value of the number of magnetic pole position calculation pulses is not cleared to zero (S16), and this integrated value is used as the encoder pulse measurement number in Equation 1 to reduce the calculation error. I am planning.
[0038]
The present invention can also cope with a case where an abnormality occurs in the magnetic pole position sensor 13 when the electric motor 20 rotates in the reverse direction as shown in FIG. That is, FIG. 9 is an example in which the normal U-phase pulse is fixed at the Low level from the middle during the reverse rotation of the electric motor 20, and in this case, the reference amount at the time of the reverse rotation and the abnormal time in Table 2 May be used for the magnetic pole position calculation of Expression 1.
[0039]
Further, the present invention can cope with a case where an abnormality occurs in two or more phases of the magnetic pole position sensor 13 as shown in FIG. FIG. 10 shows an example in which a normal U-phase pulse is fixed at a low level from the middle during the normal rotation of the motor 20, and thereafter, a normal V-phase pulse is fixed at a low level from the middle. is there. Even in such a case, the reference amounts at the time of normal rotation and at the time of abnormality in Table 2 may be used for the magnetic pole position calculation.
[0040]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment corresponds to the third and fourth embodiments of the invention.
In the second embodiment, an abnormal phase of the magnetic pole position sensor 13 and its state are detected by the magnetic pole position abnormality determiner 19 of FIG. 1 according to a flowchart shown in FIG.
[0041]
If the current value of the pulse state of the magnetic pole position read by the magnetic pole position abnormality determiner 19 is normal, the integrated value of the number of pulses (the measured number of encoder pulses) used in Expression 1 is equivalent to the rotation angle of the rotor of 180 degrees. Less than the value (integrated value of pulse number and angle K 1 If the product is less than 180 degrees), it is determined to be normal, and the process ends (S21 to S24). If the integrated value of the pulse number is equal to or greater than 180 degrees in step S24, it is determined that the magnetic pole position signal is abnormal because the output pulse of the magnetic pole position sensor 13 has not changed (S25).
[0042]
When the current value of the pulse state is abnormal, the state of the abnormal phase can be specified as follows based on the rotation direction and the previous value of the pulse state.
That is, when it is determined that the pulse state is abnormal (S26), the magnetic pole position abnormality determiner 19 determines the rotation direction from the output of the pulse detector 15 (S27). In the case of normal rotation, the previous pulse state is checked (S30). ") To determine which phase of the U, V and W phases has become abnormal this time (H abnormal: fixed at high level, L abnormal: fixed at low level) as shown in the figure. (S31), and the process proceeds to step S24. In the case of reverse rotation as well, the previous pulse state is similarly examined (S28), and it is determined which phase of the U, V, and W phases has become abnormal this time between normal and abnormal. (S29), the process proceeds to step S24.
[0043]
The identification of the abnormal phase and its state in step S31 (during normal rotation) or S29 (during reverse rotation) is performed as follows.
As an example, when the previous pulse state is “3” in step S31, it is determined that “U-phase H abnormality” (the U-phase of the magnetic pole position sensor 13 is fixed at the High level). The reason why it is determined that the “U-phase L abnormality” (the U-phase of the magnetic pole position sensor 13 is fixed at the Low level) when the pulse state is “6” will be described below. In a normal state, the pulse state is always one of the six patterns (1) to (6) (see FIG. 5), but the current value of the pulse state is determined to be abnormal ("0" or "7"). In this case, the previous value of the pulse state is always the pulse state immediately before the original current value. Specifically, for example, the position where the current value (“0”) of the pulse state occurs during the forward rotation shown in FIG. 7 is originally the position of the pulse state (2), and the previous value is (1) Although it is supposed to be ▼, due to the abnormality of the U-phase signal (U-phase L abnormality), the value becomes 66, which is two times before the original current value ▲ 2 ▼.
Similarly, the position where the current value ("7") of the pulse state occurs during the forward rotation shown in FIG. 8 is originally the position of the pulse state (5), and the previous value is (4). Although it should have been, due to the abnormality of the U-phase signal (U-phase H abnormality), it becomes (3) two times before the original present value (5).
As described above, when the current value of the pulse state is abnormal at the time of normal rotation, the pulse state of the previous value is checked, and if this is "3", it is "U-phase H abnormality", and "6 "▼", it can be determined that "U phase L abnormality".
For the other V-phases and W-phases, the remaining pulse state previous values (2), (5), (4), and (1) are “V-phase L abnormal”, “V-phase H abnormal”, “ Since the "W-phase L abnormality" and the "W-phase H abnormality" correspond one-to-one, the determination in step S31 becomes possible.
Also in step S29 regarding the reverse rotation, an abnormal phase and its state can be detected by checking the previous value of the pulse state based on the same principle.
[0044]
In step S24 when step S29 or S31 is obtained, if the output pulse state of the magnetic pole position sensor 13 becomes abnormal in two or more phases, the abnormal pulse state continues for 180 degrees or more. If the integrated value of the number of pulses used in Equation 1 becomes equal to or more than 180 degrees in 18 ', it is determined that two or more phases are abnormal (S25).
[0045]
Since the abnormal phase and its state can be specified in this manner, for example, when the U-phase is fixed at the Low level and the abnormal pulse state is determined to be “0” at the start, according to Table 2, the abnormal phase is determined to be normal. Since the pulse state of the magnetic pole position can be determined to be in the state of (2) where the U phase becomes the high level, it is possible to obtain the correct initial position, that is, 90 degrees, and it is possible to restart after the abnormality is detected.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, when it is determined that the output pulse of the magnetic pole position sensor is abnormal, the magnetic pole position calculator calculates the magnetic pole position using the reference amount in consideration of the abnormality. , The permanent magnet type synchronous motor can be continuously operated while controlling the speed without adding a new sensor.
[0047]
According to the third and fourth aspects of the present invention, an abnormal phase of the magnetic pole position sensor and its state can be specified, so that the magnetic pole position sensor can be quickly repaired. Abnormalities can be easily detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a magnetic pole position calculation algorithm according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a magnetic pole position calculation algorithm according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional technique.
FIG. 5 is a diagram showing an output example of a magnetic pole position sensor according to the related art.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a magnetic pole position calculation algorithm according to the related art.
FIG. 7 is a diagram showing an output example of a magnetic pole position sensor.
FIG. 8 is a diagram showing an output example of a magnetic pole position sensor.
FIG. 9 is a diagram illustrating an output example of a magnetic pole position sensor.
FIG. 10 is a diagram illustrating an output example of a magnetic pole position sensor.
[Explanation of symbols]
10 ': Control device
11: Speed controller
12: Power converter
13: Magnetic pole position sensor
14: Encoder
15: Pulse detector
16: pulse number measuring instrument
17: Speed calculator
18 ': Magnetic pole position calculator
19: Magnetic pole position abnormality judgment device
20: Permanent magnet type synchronous motor

Claims (4)

  1. 永久磁石型同期電動機と、電動機の回転速度検出用のエンコーダと、このエンコーダの出力パルスから電動機の回転方向を判別するパルス検出器と、前記エンコーダのパルス数を回転方向を考慮して計測するパルス数計測器と、このパルス数計測器により計測されたパルス数から電動機の回転速度を演算する速度演算器と、電動機の永久磁石回転子の磁極位置を検出して各相ごとに180度の期間、パルスを出力する磁極位置センサと、この磁極位置センサの出力パルス状態から前記磁極位置センサの異常を判定する磁極位置異常判定器と、前記磁極位置センサの出力パルス状態及び回転方向から磁極位置の基準量を求め、この基準量と前記パルス数計測器により計測されたパルス数とに基づいて前記磁極位置を演算する磁極位置演算器と、前記速度演算器から出力される速度検出値と速度指令値とから電力指令値を求める速度調節器と、この速度調節器から出力される電力指令値に応じて電動機に電力を供給する電力変換器と、を備え、
    前記磁極位置演算器は、前記磁極位置センサの出力パルス状態に応じて、電動機の回転方向ごとに磁極位置センサの正常時及び異常時における前記基準量を予め保持しており、前記磁極位置異常判定器による異常判定時に、異常時における基準量を用いて前記磁極位置を演算することを特徴とする永久磁石型同期電動機の制御装置。
    A permanent magnet synchronous motor, an encoder for detecting the rotation speed of the motor, a pulse detector for determining the rotation direction of the motor from output pulses of the encoder, and a pulse for measuring the number of pulses of the encoder in consideration of the rotation direction A number measuring device, a speed calculator for calculating the rotation speed of the motor from the number of pulses measured by the pulse number measuring device, and a period of 180 degrees for each phase by detecting the magnetic pole position of the permanent magnet rotor of the motor. A magnetic pole position sensor that outputs a pulse, a magnetic pole position abnormality determiner that determines abnormality of the magnetic pole position sensor from an output pulse state of the magnetic pole position sensor, and a magnetic pole position based on the output pulse state and rotation direction of the magnetic pole position sensor. A magnetic pole position calculator for calculating a reference amount, and calculating the magnetic pole position based on the reference amount and the number of pulses measured by the pulse number measuring device; A speed controller for obtaining a power command value from a detected speed value and a speed command value output from the speed calculator, and a power converter for supplying electric power to the motor according to the power command value output from the speed controller And
    The magnetic pole position calculator holds in advance the reference amounts at normal and abnormal times of the magnetic pole position sensor for each rotation direction of the electric motor according to the output pulse state of the magnetic pole position sensor. A control device for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the magnetic pole position is calculated using a reference amount at the time of abnormality when the abnormality is determined by the heater.
  2. 請求項1に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
    前記磁極位置センサの出力パルス状態の前回値が異常であるときに、前記出力パルス状態の今回値に応じた異常時における前記基準量を用いて前記磁極位置を演算することを特徴とする永久磁石型同期電動機の制御装置。
    The control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1,
    A permanent magnet which calculates the magnetic pole position using the reference amount at the time of abnormality according to the current value of the output pulse state when the previous value of the output pulse state of the magnetic pole position sensor is abnormal. Type synchronous motor control device.
  3. 請求項1または2に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
    前記磁極位置センサの出力パルス状態の今回値が異常であるときに、前記電動機の回転方向及び前記出力パルス状態の前回値に応じて異常が発生した相を特定することを特徴とする永久磁石型同期電動機の制御装置。
    The control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1 or 2,
    A permanent magnet type wherein when the current value of the output pulse state of the magnetic pole position sensor is abnormal, the phase in which the abnormality has occurred is specified according to the rotation direction of the electric motor and the previous value of the output pulse state. Control device for synchronous motor.
  4. 請求項3に記載した永久磁石型同期電動機の制御装置において、
    前記パルス数計測器により計測されたパルス数の積算値が一定値を超えた際に前記磁極位置センサの異常を判定することを特徴とする永久磁石型同期電動機の制御装置。
    The control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 3,
    A controller for a permanent magnet type synchronous motor, wherein an abnormality of the magnetic pole position sensor is determined when an integrated value of the number of pulses measured by the pulse number measuring device exceeds a certain value.
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