JP2007006585A - Device and method for estimating initial magnetic pole of ac synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアと回転機を含んだ永久磁石型AC同期モータにおいて磁極検出器(ポールセンサ)を用いずにAC同期モータの初期磁極推定を行うAC同期モータの初期磁極推定装置および方法に関する。 The present invention relates to an initial magnetic pole estimation apparatus and method for an AC synchronous motor that performs initial magnetic pole estimation of an AC synchronous motor without using a magnetic pole detector (pole sensor) in a permanent magnet AC synchronous motor including a linear machine and a rotating machine.
従来のAC同期モータの初期磁極推定装置は、速度ゲイン制御部とモード区間判断部の結果にしたがって第1または第2周期区間を選択し、第1周期区間を選択した場合は第1トルク演算部を、第2周期区間を選択した場合は第2トルク演算部の演算により、第1と第2のトルク演算部で得られるトルクデータを用いて推定磁極位置を演算している。(例えば、特許文献1と特許文献2に開示された方法がある。図5にその構成を示す)。
図5において、101は指令速度パターン発生部、102はモード区間判断部、103は速度積分ゲインの処理部、104はモードスイッチ、1101は第1周期区間、1102はデータ取得用速度区間判断部、1103は第1指令電流演算部、1104は第1メモリ記憶部、1201は第2周期区間、1202はデータ取得用速度区間判断部、1203は第2指令電流演算部、1204は第2メモリ記憶部であり、指令速度から指令トルク(指令電流)を計算する速度制御部と、指令トルク(指令電流)の通りにAC同期モータを駆動する電流制御部及びPWM電力変換装置とを備えたAC同期モータ制御装置において、指令速度パターン発生部から発生される指令速度から検出速度を差し引いて速度偏差を計算する速度偏差演算部と、速度偏差に速度ゲインを乗じて指令トルク(指令電流)を計算する速度ゲイン制御部と、指令速度からモード区間(第1周期区間と第2周期区間)の判断処理を行うモード区間判断部と、モード区間判断部での結果に従って第1周期区間と第2周期区間とのいずれかのモード区間に切り換えるモードスイッチと、第1周期区間を選択した場合、指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断部と、判断されたデータ取得用速度区間で指令トルク(指令電流)から第1指令トルクデータ(第1指令電流データ)を演算する第1指令トルク演算部(第1指令電流演算部)と、第2周期区間を選択した場合、指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断部と、判断されたデータ取得用速度区間で指令トルク(指令電流)から第2指令トルクデータ(第2指令電流データ)を演算する第2指令トルク演算部(第2指令電流演算部)と、第1指令トルクデータ(第1指令電流データ)と第2指令トルクデータ(第2指令電流データ)の情報を用いて推定初期磁極位置を演算する、という手順がとられていた。
In FIG. 5, 101 is a command speed pattern generation unit, 102 is a mode section determination section, 103 is a speed integral gain processing section, 104 is a mode switch, 1101 is a first period section, 1102 is a data acquisition speed section determination section, 1103 is a first command current calculation unit, 1104 is a first memory storage unit, 1201 is a second period interval, 1202 is a data acquisition speed interval determination unit, 1203 is a second command current calculation unit, and 1204 is a second memory storage unit. AC synchronous motor comprising a speed control unit that calculates a command torque (command current) from a command speed, a current control unit that drives the AC synchronous motor according to the command torque (command current), and a PWM power converter In the control device, a speed deviation calculator that calculates a speed deviation by subtracting the detected speed from the command speed generated from the command speed pattern generator, and a speed A speed gain control unit that calculates a command torque (command current) by multiplying the deviation by a speed gain, a mode zone determination unit that performs a mode zone (first cycle zone and second cycle zone) determination process from the command speed, and a mode When the mode switch for switching to one of the first period section and the second period section is selected according to the result of the section determination section, and when the first period section is selected, it is determined whether the command speed is the data acquisition speed section And a first command torque calculation unit (first command current data) for calculating first command torque data (first command current data) from command torque (command current) in the determined data acquisition speed zone. 1 command current calculation unit) and a second period section, a data acquisition speed section determination section that determines whether the command speed is a data acquisition speed section, A second command torque calculation unit (second command current calculation unit) that calculates second command torque data (second command current data) from the command torque (command current) in the operating speed section, and first command torque data (first The estimated initial magnetic pole position is calculated using information on the command current data) and the second command torque data (second command current data).
従来のAC同期モータの初期磁極推定装置では、速度制御を行っているので、初期磁極位置が設定と異なると暴走するため、暴走防止機能を必要とし、結果推定時間が増加するという問題があった。
また、摩擦の条件が区間で異なる場合、推定誤差が大きくなるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができるAC同期モータの初期磁極位置推定装置および推定方法を提供することを目的としている。
In the conventional AC synchronous motor initial magnetic pole estimation device, since speed control is performed, if the initial magnetic pole position is different from the setting, it will run out of control, requiring a runaway prevention function, resulting in an increase in estimation time. .
Further, when the friction condition is different in each section, there is a problem that the estimation error becomes large.
The present invention has been made in view of such problems, and since it does not run out of control without using a closed loop, the runaway detection function is omitted and the estimation time is shortened, and the friction and mechanical constants are simultaneously calculated at the time of initial magnetic pole estimation. An object of the present invention is to provide an initial magnetic pole position estimation device and an estimation method for an AC synchronous motor that can compensate for errors due to friction conditions and estimate an accurate magnetic pole position.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、磁極位置検出器を用いないAC同期モータの初期磁極推定装置において、指令推力あるいはトルクパターン発生部と、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第1周期区間と第2周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第1周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値+45度にする第1周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第1周期区間速度・位置検出部と、前記第1周期区間での速度および位置検出値を用いて、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクを演算する第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算部と、前記AC同期モータの速度、位置、第1機械定数および第1外乱推力あるいはトルクを格納する第1メモリ記憶部と、前記モードスイッチより第2周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値−45度にする第2周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第2周期区間速度・位置検出部と、前記第2周期区間での速度および位置検出値を用いて第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを演算する第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算部と、前記AC同期モータの速度、位置、第2機械定数および第2外乱推力あるいはトルクを格納する第2メモリ記憶部とを備えたことを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも1つ以上含むことを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
また、請求項4に記載の発明は、前記第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算部および第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算部は、
また、請求項5に記載の発明は、前記算出した第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクおよび第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴としている。
In order to achieve the above object, an invention according to
Further, the invention according to
According to a third aspect of the present invention, when the command thrust or torque pattern generator generates the command thrust or torque pattern,
According to a fourth aspect of the present invention, the first mechanical constant / first disturbance thrust or torque calculator and the second mechanical constant / second disturbance thrust or torque calculator are:
The invention according to
また、請求項6に記載の発明は、前記第1周期区間速度・位置検出部および第2周期区間速度・位置検出部において、第1周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第2周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、前記第1周期区間および第2周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部からの指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転した場合、AC同期モータが回転しない場合に第1周期区間、第2周期区間ともに前記AC同期モータが回転しない場合の磁極位置に45度加算して前記AC同期モータを運転することを特徴としている。
また、請求項8に記載の発明は、前記AC同期モータの初期磁極推定装置において、AC同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定が行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴としている。
また、請求項9に記載の発明は、前記第1周期区間速度・位置検出部および第2周期区間速度・位置検出部は、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで前記AC同期モータの速度および位置を検出する際に、前記指令推力あるいはトルクパターンを所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴としている。
また、請求項10に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
According to a seventh aspect of the present invention, when the AC synchronous motor is operated with the command thrust or the command thrust or torque pattern from the torque pattern generator in both the first period and the second period, the AC synchronous motor When the motor does not rotate, the AC synchronous motor is operated by adding 45 degrees to the magnetic pole position when the AC synchronous motor does not rotate in both the first period and the second period.
According to the eighth aspect of the present invention, in the initial magnetic pole estimation device for the AC synchronous motor, when the AC synchronous motor enters a range where it cannot be mechanically operated, a command for moving to a position where the initial magnetic pole estimation can be performed. The initial magnetic pole estimation is performed by inputting a thrust or torque pattern.
According to a ninth aspect of the present invention, in the first period interval speed / position detection unit and the second period interval speed / position detection unit, the command thrust or torque changes in polarity from positive to negative or from negative to positive. When detecting the speed and position of the AC synchronous motor, the command thrust or torque pattern is set to a predetermined magnification α and detected.
In the invention according to
また、請求項11に記載の発明は、磁極位置検出器を用いないAC同期モータの初期磁極推定方法において、指令推力あるいはトルクパターン発生ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第1周期区間と第2周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第1周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値+45度にする第1周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第1周期区間速度・位置検出ステップと、前記第1周期区間での速度および位置検出値を用いて、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクを演算する第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記AC同期モータの速度、位置、第1機械定数および第1外乱推力あるいはトルクを格納する第1メモリ記憶ステップと、前記モードスイッチより第2周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極委指令値−45度とする第2周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第2周期区間速度・位置検出ステップと、前記第2周期区間での速度および位置検出値を用いて第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを演算する第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記AC同期モータの速度、位置、第2機械定数および第2外乱推力あるいはトルクを格納する第2メモリ記憶ステップとを備えて、前記第1メモリ記憶ステップおよび第2メモリ記憶ステップの記憶内容を基に初期磁極位置を推定することを特徴としている。
また、請求項12に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも1つ以上含むことを特徴としている。
また、請求項13に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
The invention according to claim 12 is characterized in that, in the command thrust or torque pattern generation step, the command thrust or torque pattern is a trapezoidal wave or a rectangular wave and includes at least one positive and negative polarity change. .
In the invention according to claim 13, in the case where the command thrust or torque pattern is generated in the command thrust or torque pattern generation step,
また、請求項14に記載の発明は、前記第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算ステップおよび第2機械定数・第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算ステップは、
また、請求項15に記載の発明は、前記算出した第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクおよび第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴としている。
また、請求項16に記載の発明は、前記第1周期区間速度・位置検出ステップおよび第2周期区間速度・位置検出ステップにおいて、第1周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第2周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴としている。
また、請求項17に記載の発明は、前記第1周期区間および第2周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップからの指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転した場合、AC同期モータが回転しない場合に前記第1周期区間、第2周期区間ともに前記ACモータが回転しない場合の磁極位置に45度加算して前記AC同期モータを運転することを特徴としている。
The invention according to claim 14 is characterized in that the first mechanical constant / first disturbance thrust or torque calculating step and the second mechanical constant / second mechanical constant / second disturbance thrust or torque calculating step are:
The invention according to claim 15 is characterized in that the magnetic pole position is corrected using the calculated first mechanical constant, first disturbance thrust or torque and second mechanical constant, second disturbance thrust or torque. Yes.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the first period interval speed / position detection step and the second period interval speed / position detection step, the AC synchronous motor is being operated with a command thrust or torque pattern in the first period interval. The timing for detecting the speed and position of the synchronous motor and the timing for detecting the speed and position of the synchronous motor during operation of the AC synchronous motor with the command thrust or torque pattern in the second cycle interval are correct. It is characterized by the point of switching from negative to negative or from negative to positive.
In the invention according to claim 17, when the AC synchronous motor is operated by the command thrust or the torque pattern from the torque pattern generation step in both the first period and the second period, the AC synchronous motor When the motor does not rotate, the AC synchronous motor is operated by adding 45 degrees to the magnetic pole position when the AC motor does not rotate in both the first period and the second period.
また、請求項18に記載の発明は、前記AC同期モータの初期磁極推定装置において、AC同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定を行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴としている。
また、請求項19に記載の発明は、前記第1周期区間速度・位置検出ステップおよび第2周期区間速度・位置検出ステップは、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで同期モータの速度および位置を検出する際に、指令推力あるいはトルクパターンは所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴とする。
また、請求項20に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップは、指令推力あるいはトルクパターンを正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the first period interval speed / position detection step and the second period interval speed / position detection step, the command thrust or torque changes in polarity from positive to negative or from negative to positive. When detecting the speed and position of the synchronous motor, the command thrust or torque pattern is set at a predetermined magnification α and detected.
According to the twentieth aspect of the present invention, in the command thrust or torque pattern generation step, the command position or torque pattern is changed from positive to negative or from negative to positive. To return to the position
請求項1から6記載の発明によると、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができる。
また、請求項7から8、および請求項17から18記載の発明によると、磁極位置推定開始の範囲を広げることができるとともに、磁極位置推定の失敗を低減することができる。
また、請求項9および請求項19記載の発明によると、位置・速度等の検出処理を容易にして推定処理時間を短縮できる。
また、請求項10および請求項20記載の発明によると、磁極位置推定の精度を向上することができる。
請求項11から16記載の発明によると、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができる。
According to the first to sixth aspects of the invention, since no runaway occurs without using a closed loop, the runaway detection function is omitted to shorten the estimation time, and the friction and mechanical constant are simultaneously calculated at the time of initial magnetic pole estimation to compensate for errors due to friction conditions. An accurate magnetic pole position can be estimated.
In addition, according to the seventh to eighth and the seventeenth to eighteenth aspects of the present invention, it is possible to expand the range of the magnetic pole position estimation start and reduce the failure of the magnetic pole position estimation.
According to the ninth and nineteenth aspects of the present invention, the position / velocity detection process can be facilitated to shorten the estimation processing time.
Moreover, according to the invention of
According to the invention described in
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るAC同期モータの初期磁極推定装置の構成を示すブロック図である。
図1において、指令推力あるいはトルクパターン発生部1で、指令推力あるいはトルクパターンを発生し、指令推力あるいはトルクパターンより、モードスイッチ2において、磁極位置推定運転モード(磁極位置推定運転モードには、第1周期区間モード、第2周期区間モードとがある)を判別し、第1周期区間の選択信号あるいは、第2周期区間の選択信号を出力する。第1周期区間の選択信号が出力された場合、第1周期区間位相角度設定部3にて、磁極位置指令値を磁極位置指令値+45度にする。推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、AC同期モータを運転し、磁極位置推定を開始する。
推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、AC同期モータが動作したら、第1周期区間速度、位置検出部4にて、AC同期モータの速度、位置を検出する。第1周期区間速度、位置検出部4にて、検出したAC同期モータの速度、位置と次の式(2)を用いて、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルク演算部5において、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクを算出する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an initial magnetic pole estimating apparatus for an AC synchronous motor according to the present invention.
In FIG. 1, a command thrust or torque pattern is generated by a command thrust or torque
When the AC synchronous motor is operated by the thrust command or the torque pattern and the magnetic pole position command value, the speed and position of the AC synchronous motor are detected by the first period section speed /
次に、第2周期区間の選択信号が出力された場合は、第2周期区間位相角度設定部7にて、磁極位置指令値を磁極位置指令値を―45度にして、推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、AC同期モータを運転し、磁極位置推定を開始する。推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、AC同期モータが動作したら、第2周期区間速度、位置検出手段8にて、前と同様にAC同期モータの速度、位置を検出する。第2周期区間速度、位置検出手段8にて、検出したAC同期モータの速度、位置と式(2)を用いて、第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルク演算手段9において、第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを算出する。
第2周期区間速度、位置検出手段8にて、検出した前記AC同期モータの速度、位置と、第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルク演算手段9において算出した第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクは、第2メモリ記憶手段10にてメモリに格納する。
Next, when the selection signal of the second period section is output, the second period section phase
The speed and position of the AC synchronous motor detected by the second period section speed /
第1メモリ記憶手段6と第2メモリ記憶手段10に格納されたAC同期モータの速度、位置と第1機械定数、第1外乱推力と、第2機械定数、第2外乱推力を用いて、指令推力あるいはトルクパターン発生手段1において発生する指令推力あるいはトルクパターンを補正する。
図4は、本発明の方法に適用する指令推力あるいはトルクパターン図である。
図4のパターンは磁極位置推定の指令推力あるいはトルクパターンの一例である。図中、0〜t5期間が推定角θに+45°とする第1周期区間であり、t5〜t10の期間が推定角θに−45°とする第2周期区間を表している。また、指令推力は、t1〜t2(1倍定格推力A−2)と、t6〜t7(1倍定格推力B−2)の区間が、倍率α=1、とする区間であり、t2〜t4(1.5倍定格推力A−3)と、t7〜t9(−1.5倍定格推力B−3)の区間が、倍率α=−1.5、とする区間であり、t4〜t5(1.5倍定格推力A−4)と、t9〜t10(1.5倍定格推力B−4)の区間が、倍率α=+1.5、とする区間である。
このように、本発明では特許文献に示す従来技術と比較して、位置・速度の検出タイミングを指令推力の極性変化のタイミングで行い、更に検出時には、αを1〜1.5倍に変化させることで、検出処理を容易にして処理時間の短縮を図っるように改良している。
Using the speed, position, first mechanical constant, first disturbance thrust, second mechanical constant, and second disturbance thrust of the AC synchronous motor stored in the first memory storage means 6 and the second memory storage means 10, The command thrust or torque pattern generated in the thrust or torque pattern generating means 1 is corrected.
FIG. 4 is a command thrust or torque pattern diagram applied to the method of the present invention.
The pattern in FIG. 4 is an example of a command thrust or torque pattern for magnetic pole position estimation. In the figure, the period from 0 to t5 is a first period section in which the estimated angle θ is + 45 °, and the period from t5 to t10 is a second period section in which the estimated angle θ is −45 °. In addition, the command thrust is a section in which a section between t1 to t2 (single rated thrust A-2) and t6 to t7 (single rated thrust B-2) is a magnification α = 1, and t2 to t4. The section between (1.5 times rated thrust A-3) and t7 to t9 (-1.5 times rated thrust B-3) is the section where the magnification α = −1.5, and t4 to t5 ( The section between 1.5 times rated thrust A-4) and t9 to t10 (1.5 times rated thrust B-4) is the section where the magnification α = + 1.5.
As described above, in the present invention, the position / velocity detection timing is performed at the timing of the polarity change of the command thrust compared to the prior art disclosed in the patent document, and at the time of detection, α is changed by 1 to 1.5 times. Thus, the detection processing is facilitated to improve the processing time.
以上の動作を繰り返し、AC同期モータの動作が落ち着いてきたところで、磁極位置推定を終了し、第1メモリ記憶手段6と第2メモリ記憶手段10に格納された前記AC同期モータの位置と次の式(1)を用いてAC同期モータの磁極位置推定を行うことができる。 The above operation is repeated, and when the operation of the AC synchronous motor has settled, the magnetic pole position estimation is terminated, and the position of the AC synchronous motor stored in the first memory storage means 6 and the second memory storage means 10 and the next Formula (1) can be used to estimate the magnetic pole position of the AC synchronous motor.
また、特許文献1、2に示した従来技術では、図5に示した積分ゲインの処理部103を設けて、暴走防止機能を付加しているが、本発明では、この点を改良して閉ループを用いないので、暴走防止機構を削減できると共に、磁極推定処理の手順を簡単化して処理時間を短縮できるように、従来技術を改良している。
Further, in the prior arts shown in
図2は、本発明の磁極推定装置における推定方法の処理手順を示すフローチャートである。以下、図2を中心に本発明を詳細に説明する。
はじめに各テストの初期化ステップ11(図2には、ステップ=Sと表示)にて各テストの初期化、現在位置を位置オフセットに格納、テスト角=45度とする。次に磁極位置推定時間判別処理ステップ12で、磁極位置推定時間を判別し、磁極位置推定時間判別ステップ12に設定した時間内であれば、各テストの初期化ステップ11を実行し、磁極位置推定時間判別ステップ12に設定した時間を超えた場合(例えば、時間>T0+0.005となり、図4のt1に達したら)、定格推力の1倍の推力を設定するステップ13に移行し、定格推力の1倍の推力(α=1)でAC同期モータを運転する。
続いて、磁極位置推定時間判別ステップ14で、磁極推定時間を判別し、磁極位置推定時間判別ステップ14に設定した時間内であれば、定格推力の1倍の推力を設定するステップ13を実行し、定格推力の1倍の推力でAC同期モータを運転する。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the estimation method in the magnetic pole estimation apparatus of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.
First, in each test initialization step 11 (shown as step = S in FIG. 2), each test is initialized, the current position is stored in the position offset, and the test angle = 45 degrees. Next, in the magnetic pole position estimation time discrimination processing step 12, the magnetic pole position estimation time is discriminated. If it is within the time set in the magnetic pole position estimation time discrimination step 12, the
Subsequently, in the magnetic pole position estimation time determination step 14, the magnetic pole estimation time is determined, and if it is within the time set in the magnetic pole position estimation time determination step 14, step 13 for setting a thrust that is one time the rated thrust is executed. The AC synchronous motor is operated with a thrust that is one time the rated thrust.
磁極位置推定時間判別ステップ14に設定した時間(時間>T0+0.01)を超えた場合、移動距離判別ステップ15に移行し、設定距離(距離<1μm)より小さい場合は、推定角=+45度のステップ16にて、推定角=推定角+45度と設定し、すべての変数を初期化し、磁極位置推定時間判別ステップ12に戻る。設定値より大きい場合、最高移動距離、最高速度判別ステップ17にて、最高移動距離と最高速度を検出する。次に定格推力の―1.5倍の推力指令を設定するステップ18にて、定格推力の―1.5倍の推力指令をAC同期モータに与え、AC同期モータを運転する。(例えば、距離<1μm、を超えてt2に達したら、極性変化のタイミングとなり、方向、位置・速度の検出を行う)。
移動方向判別ステップ19にてAC同期モータの移動方向を判別し、正方向に移動したら定格推力の―1.5倍の推力指令を設定するステップ18を実行し、逆方向なら、最大移動距離チェックステップ20に移行し最大移動距離をチェックする。逆方向速度=最高速度判別ステップ21にて、逆方向速度=最高速度でない場合、逆方向速度=最高速度判別ステップ21を繰り返し、逆方向速度=最高速度となると、推力指令補正ステップ22に移行し、そこで、次の式(4)により、
In the moving direction determination step 19, the moving direction of the AC synchronous motor is determined, and if it moves in the positive direction,
その補正値が推力制限値の範囲であるか否かを推力指令判別ステップ23で判別し、推力制限値より大きければ、推力指令制限ステップ24にて推力指令=推力制限値とする。
次に、移動方向判別ステップ25、磁極位置推定時間判別ステップ26、動作判別ステップ27にてそれぞれ、AC同期モータの移動方向、磁極位置推定時間、AC同期モータの動作しない回数をチェックし、3項目がYESで、磁極位置推定演算ステップ28に移行し、磁極位置推定値を算出する。
以上を繰り返すことで、磁極位置推定ができる。
Whether or not the correction value is within the range of the thrust limit value is determined in the thrust
Next, the moving direction determination step 25, the magnetic pole position estimation time determination step 26, and the
By repeating the above, the magnetic pole position can be estimated.
このように検出時には、α=1.5倍、に引き上げることによって、方向、位置・速度の検出処理を容易にすると共に、磁極推定処理時間を短縮し、区間の摩擦条件による誤差を補償して正確な磁極推定を可能にしている。
なお、図2のフローには例として、第1周期区間の検出処理を主体に示しているが、第2周期区間についても、勿論、同様な手順で、方向、位置・速度の検出を行い、最終的にS28の処理による、式(1)の演算によって磁極推定を行うものである。
Thus, at the time of detection, by raising α to 1.5 times, the direction, position / velocity detection processing is facilitated, the magnetic pole estimation processing time is shortened, and the error due to the friction condition of the section is compensated. It enables accurate magnetic pole estimation.
In addition, although the flow of FIG. 2 mainly shows the detection process of the first period section as an example, the direction, the position / velocity are detected in the same procedure as a matter of course for the second period section, Finally, the magnetic pole is estimated by the calculation of Expression (1) by the process of S28.
次に、本発明の第2実施例について説明する。
図3は、本発明の第2実施例に係る初期磁極推定装置の処理手順を示すフローチャートである。
図3を用いて本発明の請求項8及び18に該当する推定方法を順を追って説明する。はじめに定格推力指令ステップ29にて、定格推力指令をAC同期モータに与え、モータを運転する。動作判別ステップ30にて、モータが移動するか否かを判別する。移動しない場合、推定角=+45度ステップ31にて、テスト角=テスト角+45度とし、動作判別ステップB30を繰り返す。移動する場合、リミット方向判別ステップ32にて、リミットのある方向を判別する。
後リミットの場合、移動方向判別ステップ33の判別結果が正方向で、次の定格推力ステップ36に移行する。移動方向判別ステップ33の判別結果が逆方向で、推定角=+180度ステップ35にて推定角=推定角+180度に設定し、次の定格推力ステップ36に移行する。
前リミットの場合、移動方向判別ステップ34の判別結果が逆方向で、次の定格推力ステップ36に移行する。移動方向判別ステップ34の判別結果が正方向で、推定角=+180度ステップ35にて推定角=推定角+180度に設定し、次の定格推力ステップ36に移行する。移動距離判別ステップ37にて移動距離を判別し、設定した移動距離移動するまで、移動距離判別ステップ37を繰り返し、設定した移動距離移動したら、磁極位置推定開始ステップ38に移行し、通常の磁極位置推定を行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the initial magnetic pole estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The estimation method corresponding to
In the case of the rear limit, the determination result of the movement
In the case of the front limit, the determination result of the movement direction determination step 34 is the reverse direction, and the process proceeds to the next rated
なお、請求項8及び18に該当する実施例2の場合は、例えば、リニアモータ等の場合で、前リミットと後リミットの位置等により機械的に動作不能点にある場合の処理である。
また、請求項7及び17に該当するAC同期モータが回転しない場合とは、例えば、位相誤差90度の場合等のような電磁作用的な原因で回転しないケースに該当し、S31の+45°の処理で回転可能な場合である。
In the case of the second embodiment corresponding to the eighth and eighteenth aspects, for example, in the case of a linear motor or the like, it is a process in a case where it is mechanically inoperable due to the positions of the front limit and the rear limit.
Further, the case where the AC synchronous motor corresponding to
本発明によれば、磁極検出を用いずにAC同期モータの初期磁極検出が可能であり、磁極検出器が取り付けられない構造のリニアモータやコスト低減が要求されるブラシレスDCモータの初期磁極検出装置として利用できる。 According to the present invention, it is possible to detect an initial magnetic pole of an AC synchronous motor without using magnetic pole detection, and an initial magnetic pole detection device for a linear motor having a structure without a magnetic pole detector or a brushless DC motor requiring cost reduction. Available as
1 指令推力あるいはトルクパターン発生部
2 モードスイッチ
3 第1周期区間位相角度設定部
4 第1周期区間速度、位置検出部
5 第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルク演算部
6 第1メモリ記憶部
7 第2周期区間位相角度設定部
8 第2周期区間速度、位置検出部
9 第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルク演算部
10 第2メモリ記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
指令推力あるいはトルクパターン発生部と、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第1周期区間と第2周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第1周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値+45度にする第1周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第1周期区間速度・位置検出部と、前記第1周期区間での速度および位置検出値を用いて、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクを演算する第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算部と、前記AC同期モータの速度、位置、第1機械定数および第1外乱推力あるいはトルクを格納する第1メモリ記憶部と、
前記モードスイッチより第2周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値−45度にする第2周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第2周期区間速度・位置検出部と、前記第2周期区間での速度および位置検出値を用いて第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを演算する第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算部と、前記AC同期モータの速度、位置、第2機械定数および第2外乱推力あるいはトルクを格納する第2メモリ記憶部とを備えたことを特徴とするAC同期モータの初期磁極推定装置。 In an initial magnetic pole estimation apparatus for an AC synchronous motor that does not use a magnetic pole position detector,
A command thrust or torque pattern generator, a mode switch that switches between the first cycle interval and the second cycle interval according to the command thrust or torque pattern, and when the first cycle interval is selected from the mode switch, the magnetic pole position command value is changed to the magnetic pole A first period section phase angle setting section for setting the position command value to +45 degrees, and a first period section speed / position detection section for detecting the speed and position of the synchronous motor while operating the AC synchronous motor with the command thrust or torque pattern. A first mechanical constant, a first disturbance thrust or a torque calculator for calculating a first mechanical constant, a first disturbance thrust or a torque using the speed and position detection value in the first period section, and the AC synchronous motor A first memory storage unit for storing the speed, position, first mechanical constant, and first disturbance thrust or torque of
When the second period section is selected from the mode switch, the second period section phase angle setting unit that sets the magnetic pole position command value to −45 degrees and the AC synchronous motor is operated with the command thrust or torque pattern. The second mechanical constant, second disturbance thrust or torque is calculated using the second period section speed / position detection unit for detecting the speed and position of the synchronous motor and the speed and position detection value in the second period section. A second mechanical constant / second disturbance thrust or torque calculating section, and a second memory storage section for storing the speed, position, second mechanical constant and second disturbance thrust or torque of the AC synchronous motor. A device for estimating an initial magnetic pole of an AC synchronous motor.
指令推力あるいはトルクパターン発生ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第1周期区間と第2周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第1周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値+45度にする第1周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第1周期区間速度・位置検出ステップと、前記第1周期区間での速度および位置検出値を用いて、第1機械定数、第1外乱推力あるいはトルクを演算する第1機械定数・第1外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記AC同期モータの速度、位置、第1機械定数および第1外乱推力あるいはトルクを格納する第1メモリ記憶ステップと、前記モードスイッチより第2周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極委指令値−45度とする第2周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでAC同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第2周期区間速度・位置検出ステップと、前記第2周期区間での速度および位置検出値を用いて第2機械定数、第2外乱推力あるいはトルクを演算する第2機械定数・第2外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記AC同期モータの速度、位置、第2機械定数および第2外乱推力あるいはトルクを格納する第2メモリ記憶ステップとを備えて、前記第1メモリ記憶ステップおよび第2メモリ記憶ステップの記憶内容を基に初期磁極位置を推定することを特徴とするAC同期モータの初期磁極推定方法。 In an initial magnetic pole estimation method of an AC synchronous motor without using a magnetic pole position detector,
A command thrust or torque pattern generation step; a mode switch that switches between the first and second cycle intervals according to the command thrust or torque pattern; and when the first cycle interval is selected by the mode switch, the magnetic pole position command value is A first period interval phase angle setting step for setting the position command value to +45 degrees; and a first period interval speed / position detection step for detecting the speed and position of the synchronous motor while the AC synchronous motor is operating with the command thrust or torque pattern; A first mechanical constant, a first disturbance thrust or a torque calculating step for calculating a first mechanical constant, a first disturbance thrust or a torque using the speed and position detection value in the first period section, and the AC synchronous motor A first memory storage step for storing the speed, position, first mechanical constant and first disturbance thrust or torque of When the second cycle section is selected from the mode switch, a second period section phase angle setting step in which the magnetic pole position command value is -45 degrees and the command synchronous force or torque pattern is used as the AC synchronous motor. A second period constant speed / position detection step for detecting the speed and position of the synchronous motor during operation, and a second mechanical constant, a second disturbance thrust or torque using the speed and position detection value in the second period section A second mechanical constant / second disturbance thrust or torque calculating step, and a second memory storage step for storing the speed, position, second mechanical constant and second disturbance thrust or torque of the AC synchronous motor. An AC synchronous motor characterized by estimating an initial magnetic pole position based on the storage contents of the first memory storage step and the second memory storage step Initial magnetic pole estimation method.
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