JP2004266935A

JP2004266935A - 同期モータの制御装置および同期モータの回転位置ずれ補正方法

Info

Publication number: JP2004266935A
Application number: JP2003054472A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nishimura; 慎二西村; Masakazu Nakayama; 政和中山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: FR2851858A1; DE102004009638A1; US20050104551A1; FR2851858B1; JP3789895B2; US6940250B2

Abstract

【課題】無負荷検出器やモータ電圧検出器を不要とし、回転子に負荷が接続された状態でも回転位置検出器に係わる回転位置のずれを正確に補正できる同期モータの制御装置を得ること。
【解決手段】同期モータの制御装置は、ベクトル制御される同期モータの回転位置検出器に係わる回転位置のずれを補正する同期モータの制御装置において、位相補正指令が入力されたとき、トルク指令を無視し、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令をそれぞれゼロにする電流指令発生器と、ｄ軸−ｑ軸電流指令に基づきｄ軸−ｑ軸電圧指令を出力する電流制御器と、位相補正指令が入力されたとき、ｄ軸電圧指令がゼロでないときこれをゼロにするオフセット量を求める位相補正量検出器と、回転子位置角度とオフセット量とを加算する加算器と、この加算値とｄ軸−ｑ軸電圧指令とに基づき３相電圧指令を求める電圧変換器とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同期モータの回転位置ずれを補正する同期モータの制御装置に関し、さらにこの制御装置を使用する同期モータの回転位置ずれ補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転位置検出器の出力から求めるモータの回転位置と実際のモータの回転位置との間に生じるずれを補正する従来の方法は、無負荷検出器でモータの無負荷状態を検出するステップと、モータ電圧検出器でモータの巻線に掛かるモータ電圧を検出するステップと、回転位置検出器の回転角情報とモータ電圧とからｄ−ｑ軸電圧を演算するステップと、ｄ軸電圧がゼロになるように回転角度を補正するステップとを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、その他の方法は、３相同期モータのコイルに所定の直流電流を流すステップと、所定の電流を流すことで理論回転位置に停止した３相同期モータの回転位置を検出するステップと、検出されたモータの回転位置と予め設定されている理論回転位置とのずれを補正値として求めるステップと、この補正値に基づいて検出されたモータ回転位置を補正するステップとを備えている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらにその他の方法は、指令トルク電流をゼロに設定し、かつモータへ任意の有限な繰り返し波形の指令磁束電流を入力するステップと、検出速度から角加速度を演算するステップと、指令磁束電流、角加速度、モータのイナーシャ、モータの粘性摩擦およびモータの摩擦トルクとからモータ運動方程式を用いてモータから発生するトルクを推定するステップと、推定されたトルクをモータのトルク定数で除算してトルク電流を推定するステップと、指令磁束電流と推定トルク電流を用いて磁束電流を推定するステップと、推定磁束電流と推定トルク電流を用いて初期磁極位置を推定するステップとを備えている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１６５５６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２８４８４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０４１９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
回転位置検出器の出力から求める同期モータの回転位置と実際の同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正する従来の方法は、モータ電圧検出器および無負荷検出器を追加して使用しなければならないので、この方法を適用する装置は高価になる。
【０００７】
また、従来の方法は、直流を通電して回転子を所定の位置に停止することを期待しているため、回転子にたとえば内燃機関などの負荷が接続された状態では、負荷の摩擦力により、回転子は所定の位置からずれたところに停止する恐れがあるため、正確に回転位置のずれを補正することはできない。
【０００８】
また、従来の方法は、トルク電流Ｉｑをゼロとし、磁化電流Ｉｄを変化させた時の回転速度の変化から回転位置のずれ量を推定しているため、回転子に負荷がつながっている場合、負荷による回転速度変動により、正確な位置補正はできない。
【０００９】
この発明の目的は、無負荷検出器およびモータ電圧検出器を不要とし、回転子に負荷が接続された状態でも正確に回転位置検出器に係わる回転位置のずれを補正できる同期モータの制御装置を提供することであり、さらに、この装置を使用する回転位置ずれ補正方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる同期モータ装置の回転位置ずれ補正方法では、同期モータの回転位置を検出する回転位置検出器と、回転位置から回転角速度を求める角速度演算器と、回転角速度とトルク指令からｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を求める電流指令発生器と、同期モータに流れる３相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する３相２相変換器と、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令とｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求める電流制御器と、回転位置検出器の出力から回転子位置角度を求める位相演算器と、回転子位置角度とｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令とに基づき３相電圧指令を求める電圧変換器とを備えた同期モータの制御装置にあって、位相補正指令が入力されｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、位相補正指令が入力されｄ軸電圧指令がゼロのとき位相補正指令をオフする位相補正量検出器と、回転子位置角度にオフセット量を加算して回転子位置角度を求め、電圧変換器へ出力する加算器とを備え、位相補正指令が入力されたとき、電流指令発生器は、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令をそれぞれゼロにして、電流制御器は、ゼロにされたｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令とｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求め、位相補正量検出器は、ｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、加算器は、回転子位置角度とオフセット量とを加算して、ｄ軸電圧指令がゼロになる回転子位置角度を求め、同期モータの回転位置検出器の出力から求まる同期モータの回転位置と実際の同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の同期モータの制御装置のブロック図である。
【００１２】
同期モータ装置は、永久磁石界磁または巻線界磁を有する同期モータ１と、同期モータを制御する制御装置２とを備えている。制御装置２は、レゾルバからなる同期モータ１の回転子位置を検出する回転位置検出器３と、回転位置検出器３の出力から回転子位置角度θを演算する位相演算器４と、同期モータ１の３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流検出器５と、回転子位置角度θと３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとをｄ−ｑ軸実電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する３相２相変換器６と、回転位置検出器３の出力から同期モータ１の回転角速度ωを求める角速度演算器７と、トルク指令Ｔ＊と回転角速度ωとからｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を発生する電流指令発生器８と、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸実電流Ｉｄの誤差Δεｄおよびｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸実電流Ｉｑの誤差Δεｑからｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を求める電流制御器９と、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と回転子位置角度θとから３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を求める電圧変換器１０と、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づき図示しない直流電源の電力を３相交流電力に変換し、同期モータ１に通電するインバータ１１と、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を入力し回転子位置角度θに関するオフセット量Δθを求める位相補正量検出器１２と、位相演算器４からの回転子位置角度θにオフセット量Δθを加算する加算器１３とを備えている。
さらに、同期モータ１には、界磁巻線を励磁する界磁駆動部１４を備えている。
【００１３】
この同期モータの制御装置２は、位相補正量検出器１２を除いて、ベクトル制御が適用された従来の同期モータまたは永久磁石界磁同期モータ（ＤＣブラシレスモータ）の制御装置の構成と同様なので、同様な部分の動作を簡単に説明する。
【００１４】
回転位置検出器３であるレゾルバの出力から位相演算器４でモータ１の回転子位置角度θを求める。また、レゾルバの出力を用いて角速度演算器７で回転角速度ωを求める。この回転角速度ωとトルク指令Ｔ＊を電流指令発生器８に入力し、その回転角速度ωにおけるトルクＴがトルク指令値Ｔ＊になるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を求める。一方、電流検出器５でモータ１に流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出し、３相２相変換器９で回転子位置角度θと３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとからｄ軸実電流Ｉｄおよびｑ軸実電流Ｉｑを求める。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸実電流Ｉｄとの誤差Δεｄと、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸実電流Ｉｑとの誤差Δεｑを、比例積分制御（いわゆるＰＩ制御）し、さらに相互に干渉する項を差し引く非干渉制御してｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を電流制御器９で求める。さらに、これら電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊と回転子位置角度θとに基づき電圧変換器１０で３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を求める。この３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づきインバータ１１で電流出力を制御し、モータ１の回転速度およびトルクが制御される。このようにして同期モータ１のベクトル制御が行われる。さらに、界磁駆動部１４に界磁電流指令Ｉｆ＊が入力されて、界磁巻線に所定の電流を流す。
【００１５】
上述したベクトル制御において、同期モータ１に取り付けられたレゾルバの取付位置が回転方向にずれていると、レゾルバの出力から求める回転子位置角度θは、実際の同期モータ１の回転子の位置との間にずれが生じ、正しくｄ−ｑ軸電流に変換されないため、正常なベクトル制御はできない。
【００１６】
さらに詳しく説明すると、ｄ−ｑ軸における同期モータの電圧方程式は式（１）、（２）で表すことができる。
【００１７】
Ｖｄ＝ＲＩｄ−ωＬｑＩｑ・・・（１）
Ｖｑ＝ＲＩｑ＋ωＬｄＩｄ＋ωΨｆ・・・（２）
【００１８】
ここで、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、Ｒは１相の抵抗値、Ｉｄはｄ軸電流、Ｉｑはｑ軸電流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωは回転角速度、Ψｆは永久磁石または巻線界磁における磁束である。
【００１９】
上式（１）、（２）において、Ｉｄ＝０、Ｉｑ＝０とすれば、Ｖｄ＝０、Ｖｑ＝ωΨｆとなる。
【００２０】
ところが、回転位置検出器３の出力から求めるモータの回転位置と実際のモータの回転位置との間にずれδが生じていると、ＶｄおよびＶｑはそれぞれＶｄ＝ωΨｆｓｉｎδおよびＶｑ＝ωΨｆｃｏｓδとなって、Ｖｄはゼロにならない。そのため、回転位置検出器３の出力から求めるモータの回転位置と実際のモータの回転位置との間に生じるずれを補正することが必要になる。
【００２１】
次に、この発明による回転位置検出器３に係わるずれを補正する同期モータの回転位置ずれ補正方法を説明する。
【００２２】
回転位置ずれ補正方法は、位相補正Ａ＊を指令することによって、トルク指令Ｔ＊を無視し、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊をそれぞれゼロにするステップと、ｄ−ｑ軸実電流Ｉｄ、Ｉｑをゼロするようにｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を求めるステップと、求められたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊がゼロでないとき、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊がゼロになるオフセット量Δθを求めるステップと、回転位置検出器３の出力を積分して求まる回転子位置角度θとオフセット量Δθとを加算するステップと、加算値（θ＋Δθ）とｄ−ｑ軸電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊とに基づきインバータ１１に与える３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを求めるステップとを備えている。
【００２３】
さらに詳しくオフセット量Δθを求めるステップを説明する。電流制御器９の出力Ｖｄ＊がゼロでないとき、オフセット量Δθを求める。オフセット量Δθは、Ｖｄ＊が正のとき、＋Δθとし、Ｖｄ＊が負のとき、−Δθとする。オフセット量Δθは角度の等差級数列（１°、２°、・・・、ｎ°）から順次求めて加算機１３へ出力する。このようにして、Ｖｄ＊がゼロになるまでΔθを変化させる。
【００２４】
Ｖｄ＊がゼロに近づいて、Ｖｄ＊の正負が反転した、そのときのオフセット量Δθから半分の差分を引いた値をオフセット量Δθとして出力する。上述の等差級数列の場合、Δθ−０．５°をオフセット量とする。このようにしてＶｄ＊をゼロに収束させる。このようにしてＶｄ＊がゼロに収束したら、位相補正指令をオフして、通常の同期モータのベクトル制御に戻る。
【００２５】
このような同期モータの制御装置は、既に同期モータ装置内で求めているｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊をゼロかどうか判断し、ゼロでない場合、位相にオフセット量を加減することにより回転位置のずれを補正することができる。
【００２６】
また、通常Ｖｄ＊の演算や電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の出力、回転子角度演算などはソフトウエアにより実現されているため、このソフトウエアをわずかに変更するだけで回転位置ずれ補正を行うことができるので、従来方法のように電圧検出手段などを設けることなく安価な同期モータの制御装置でずれ補正することができる。
【００２７】
また、ずれ補正を行う間、Ｉｄ＊＝０、Ｉｑ＊＝０に制御されるため、同期モータにはほとんど電流は流れない。従って、でたらめな位置に回転位置検出器を取り付けた状態でも、同期モータおよびインバータに予期せぬ電流はほとんど流れず、同期モータにはほとんどトルクを発生しない。同期モータに接続された機器、たとえば内燃機関などを急加減速するなどの異常な動作を引き起こさない。
【００２８】
なお、回転位置検出器としてレゾルバを使用したが、エンコーダなど、他の回転位置検出器を用いても良い。
【００２９】
また、レゾルバの出力を位相演算器４、角速度演算器７に別々に入力しているが、これは説明をわかりやすくするためのものであり、位相検出器（Ｒ／Ｄコンバータなど）に入力して角速度を同時に求めても良いし、角度情報を時間微分（差分）して角速度を演算して求めても良い。
【００３０】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２の同期モータの制御装置のブロック図である。図２は、図１の同期モータ装置に対して位相補正量検出器が異なっているだけであり、その他は同様である。同様な部分の説明は省略する。
【００３１】
位相補正量検出器１２ａは、電流制御器９の出力である電圧指令Ｖｄ＊とＶｑ＊が入力されている。
【００３２】
また、位相補正量検出器１２ａは、ずれδを電圧指令Ｖｄ＊とＶｑ＊の逆正接（アークタンジェント）を計算して求める。このずれδを直接オフセット量Δθとして加算器１３へ出力する。
【００３３】
このような同期モータの制御装置は、ずれδを直接求めることができ、ずれ補正に係わる時間が短縮される。
【００３４】
実施の形態３．
実施の形態３の同期モータの制御装置の位相補正量検出器１２は、図１とオフセット量Δθの求め方が異なっている。Ｖｄ＊がゼロでないとき、オフセット量Δθとして１°から１８０°まで１°おきにスキャンし、Ｖｄ＊の値を記録し、Ｖｄ＊がゼロに近い２つのオフセット量から内挿してオフセット量Δθを求める。
【００３５】
このような同期モータの制御装置は、オフセット量を等差でスキャンし、内挿でＶｄ＊がゼロになるオフセット量を求められるので、繰り返しの操作が必要なくオフセット量を求める時間が短縮される。
【００３６】
実施の形態４．
図３は、この発明の実施の形態４の同期モータの制御装置のブロック図である。図３は、図１と位相補正量検出器が異なっているだけであり、その他は同様である。同様な部分の説明は省略する。
【００３７】
位相補正量検出器１２ｂは、補正量記憶部１５を備え、その補正量記憶部１５は不揮発性メモリである。
【００３８】
位相補正量検出器１２ｂは、実施の形態１と同様な方法でＶｄ＊がゼロになるオフセット量Δθを求め、そのオフセット量Δθを補正量記憶部１５に記憶する。
【００３９】
このような同期モータの制御装置は、電源を再投入した後、補正量記憶部１５に記憶したるオフセット量を読み出して、このオフセット量を用いればずれはゼロに補正されており、新たにずれ補正を行う必要がない。
【００４０】
なお、微少電力を通電したＳＲＡＭなどからなる補正量記憶部１５であってもよい。
【００４１】
実施の形態５．
図４は、この発明の実施の形態５の同期モータの制御装置を内燃機関の始動装置および充電装置として用いたエンジンのブッロク図である。図４において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
【００４２】
エンジンは、同期モータ１の回転軸とベルト１６を介して回転力を相互に伝達する内燃機関１７と、制御装置２のインバータ１１を介して充放電するバッテリ１８と、内燃機関１７を始動する始動電動機１９とを備えている。
【００４３】
このエンジンの動作に付いて説明する。図示しないイグニッションキーを始動位置まで廻すと、始動電動機１９で内燃機関１７を始動する。始動が完了したのち、位相補正指令Ａ＊を制御装置２に入力し、電流指令Ｉｄ＊およびＩｑ＊はゼロになるので、同期モータ１の電流は流れないように制御される。このとき、巻線界磁式モータの場合は界磁電流を流しておく。この状態で、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊がゼロでないとき、実施の形態１と同様にオフセットΔθを求める。電圧変換器１０は、このオフセット量Δθを加算した回転位置角度θと電圧指令Ｖｑ＊およびＶｄ＊とを用いて３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を求め、それをインバータ１１に入力する。このようにすることで、回転位置検出器３の出力から求めるモータの回転位置と実際のモータの回転位置との間に生じるずれをゼロに補正することができる。このオフセット量を記憶して位相補正作業は終了し、位相補正指令はオフされる。以後、同期モータ１は、内燃機関１７の充電装置として動作する。
【００４４】
このような同期モータの制御装置は、内燃機関のような負荷が接続された状態でもその接続を切り離すことなく位相補正が行える。
【００４５】
また、内燃機関により同期モータが駆動されるため、ずれ補正のために別のモータ駆動機構を設けることなくずれ補正を行える。
【００４６】
また、ずれ補正作業の完了した同期モータの制御装置は、アイドリングストップなど内燃機関１７が停止したとき、電動機として内燃機関１７を始動する始動装置の役割を果たすことができる。すなわち、事前のずれ補正作業により回転位置検出器に係わる位置ずれは補正されているので、同期モータ１は、正確に内燃機関１７を始動することができる。
【００４７】
また、イグニッションキーがオフされた後、バッテリ１８により補正量記憶部１５をバックアップされているので、補正量記憶部１５に記憶されたオフセット量Δθを読み出すことにより、新たにイグニッションキーをオンして同期モータ１の始動を行うことができる。
【００４８】
なお、同期モータ１に接続される電源（バッテリ１８）と、始動電動機に接続される電源（バッテリ１８）は同じものである必要はなく、別々のバッテリ１８を接続しても良いし、さらには電圧が異なるバッテリ１８を接続しても良い。
【００４９】
実施の形態６．
図５は、この発明の実施の形態６の同期モータの制御装置を内燃機関の始動装置および充電装置として用いたエンジンのブッロク図である。図５は、図４の始動電動機が省かれている点が異なっている。その他は同様であり、同様な部分の説明は省略する。
【００５０】
レゾルバの位置は、いくらか回転位置ずれを残したまま機械的に概略合わせ、同期モータ１で内燃機関１７を始動する。この場合、本来得られる駆動力よりも小さい駆動力となる可能性があるため、エンジン始動に若干時間はかかることも予想されるが、一度エンジンを始動した後はずれ補正作業を行って、オフセット量Δθを記憶しておけばよい。
【００５１】
このような同期モータは、一度だけ時間を掛けて始動することになるが、その後は通常通り内燃機関を始動できるので、始動電動機を別途内燃機関に設けなくても、内燃機関を始動することができる。
【００５２】
【発明の効果】
この発明に係わる同期モータの制御装置の効果は、同期モータの回転位置を検出する回転位置検出器と、回転位置から回転角速度を求める角速度演算器と、回転角速度とトルク指令からｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を求める電流指令発生器と、同期モータに流れる３相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する３相２相変換器と、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令とｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求める電流制御器と、回転位置検出器の出力から回転子位置角度を求める位相演算器と、回転子位置角度とｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令とに基づき３相電圧指令を求める電圧変換器とを備えた同期モータの制御装置にあって、位相補正指令が入力されｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、位相補正指令が入力されｄ軸電圧指令がゼロのとき位相補正指令をオフする位相補正量検出器と、回転子位置角度にオフセット量を加算して回転子位置角度を求め、電圧変換器へ出力する加算器とを備え、位相補正指令が入力されたとき、電流指令発生器は、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令をそれぞれゼロにして、電流制御器は、ゼロにされたｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令とｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求め、位相補正量検出器は、ｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、加算器は、回転子位置角度とオフセット量とを加算して、ｄ軸電圧指令がゼロになる回転子位置角度を求め、同期モータの回転位置検出器の出力から求まる同期モータの回転位置と実際の同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正するので、無負荷検出器やモータ電圧検出器を不要とし、回転子に負荷が接続された状態でも回転位置検出器に係わる回転位置のずれを正確に補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の同期モータの制御装置のブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２の同期モータの制御装置のブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態４の同期モータの制御装置のブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態５の同期モータの制御装置を始動装置および充電装置として用いたエンジンのブッロク図である。
【図５】この発明の実施の形態６の同期モータの制御装置を始動装置および充電装置として用いたエンジンのブッロク図である。
【符号の説明】
１同期モータ、２制御装置、３回転位置検出器、４位相演算器、５電流検出器、６３相２相変換器、７角速度演算器、８電流指令発生器、９電流制御器、１０電圧変換器、１１インバータ、１２、１２ａ、１２ｂ位相補正量検出器、１３加算器、１４界磁駆動部、１５補正量記憶部、１６ベルト、１７内燃機関、１８バッテリ、１９始動電動機。

Claims

同期モータの回転位置を検出する回転位置検出器と、
上記回転位置から回転角速度を求める角速度演算器と、
上記回転角速度とトルク指令からｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を求める電流指令発生器と、
上記同期モータに流れる３相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する３相２相変換器と、
上記ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令と上記ｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求める電流制御器と、
上記回転位置検出器の出力から回転子位置角度を求める位相演算器と、
上記回転子位置角度と上記ｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令とに基づき３相電圧指令を求める電圧変換器とを備えた同期モータの制御装置にあって、
位相補正指令が入力され上記ｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、位相補正指令が入力され上記ｄ軸電圧指令がゼロのとき上記位相補正指令をオフする位相補正量検出器と、
上記回転子位置角度に上記オフセット量を加算して回転子位置角度を求め、上記電圧変換器へ出力する加算器とを備え、
位相補正指令が入力されたとき、上記電流指令発生器は、上記ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令をそれぞれゼロにして、上記電流制御器は、ゼロにされた上記ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令と上記ｄ軸電流およびｑ軸電流との差分からｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求め、上記位相補正量検出器は、上記ｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求め、上記加算器は、上記回転子位置角度と上記オフセット量とを加算して、上記ｄ軸電圧指令がゼロになる回転子位置角度を求め、上記同期モータの上記回転位置検出器の出力から求まる上記同期モータの回転位置と実際の上記同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正することを特徴とする同期モータの制御装置。
上記位相補正量検出器は、オフセット量を逐次増減して、ｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求めることを特徴とする請求項１に記載の同期モータの制御装置。
上記位相補正量検出器は、上記ｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令からオフセット量を求めることを特徴とする請求項１に記載の同期モータの制御装置。
上記位相補正量検出器は、求めたオフセット量を記憶する補正量記憶部を有し、記憶されたオフセット量を上記制御装置の再起動時に出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。
上記同期モータは、内燃機関の始動装置であって、
上記同期モータの制御装置は、上記同期モータで上記内燃機関を始動後回転位置のずれ補正を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。
上記同期モータは、始動電動機を別途設けた内燃機関の始動装置であって、
上記内燃機関は、上記始動電動機で第１回目の始動を行い、
上記同期モータの制御装置は、
上記内燃機関の始動中または上記内燃機関の運転中に回転位置のずれ補正を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。
ベクトル制御される同期モータの回転位置検出器の出力から求まる上記同期モータの回転位置と実際の上記同期モータの回転位置との間に生じるずれを補正する同期モータの回転位置ずれ補正方法において、
回転位置ずれの補正を行うとき、回転位置ずれの補正を指令する位相補正指令を入力するステップと、
トルク指令を無視し、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令をそれぞれゼロにするステップと、
上記同期モータの３相電流値からｄ−ｑ軸電流に変換するステップと、
上記ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令とｄ−ｑ軸電流との差分を求めるステップと、
上記差分に基づきｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を求めるステップと、
求めた上記ｄ軸電圧指令がゼロであるか判断し、ｄ軸電圧指令がゼロでないときｄ軸電圧指令がゼロになるオフセット量を求め、ｄ軸電圧指令がゼロのとき位相補正指令をオフするステップと、
上記回転位置検出器の出力を積分して求まる回転子位置角度と上記オフセット量とを加算するステップと、
上記加算値とｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令とに基づきインバータに与える３相電圧指令を求めるステップとを有することを特徴とする同期モータの回転位置ずれ補正方法。
上記オフセット量を求めるステップにおいて、
オフセット量を逐次増減して、ｄ軸電圧指令をゼロにするオフセット量を求めることを特徴とする請求項７に記載の同期モータの回転位置ずれ補正方法。
上記オフセット量を求めるステップにおいて、
ｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令とからオフセット量を求めることを特徴とする請求項７に記載の同期モータの回転位置ずれ補正方法。
上記オフセット量を求めるステップにおいて、
求められたオフセット量を記憶し、記憶されたオフセット量を上記同期モータの再起動時に出力することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の同期モータの回転位置ずれ補正方法。