JP2014036480A - Motor driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同期電動機のベクトル制御方法に関し、特に磁極間あたりパルス数の誤設定の検出、および自動設定方法に関する。 The present invention relates to a vector control method for a synchronous motor, and more particularly to detection of an erroneous setting of the number of pulses per magnetic pole and an automatic setting method.
従来、同期電動機のベクトル制御は、絶対位置検出器(レゾルバやアブソリュートエンコーダ)により磁極位置を検出し、磁極位置に同期した位相の正弦波電流の振幅及び位相の制御を行いながら電磁力制御を行うものである。 Conventionally, vector control of a synchronous motor detects the magnetic pole position by an absolute position detector (resolver or absolute encoder), and performs electromagnetic force control while controlling the amplitude and phase of a sine wave current having a phase synchronized with the magnetic pole position. Is.
基本的に発生トルクが最大になる電流位相γmaxは、印加する電流によらず発生電磁力が零になる電流位相γminを90°ずらしたものである。この電流位相を求める方法として、発生トルクの極性に応じて電流位相γを更新していく方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Basically, the current phase γmax at which the generated torque is maximum is obtained by shifting the current phase γmin at which the generated electromagnetic force becomes zero regardless of the applied current by 90 °. As a method of obtaining the current phase, there is a method of updating the current phase γ according to the polarity of the generated torque (see, for example, Patent Document 1).
この方法は、仮の磁極位置を基準に電気角半周期をN分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向D(+,0,−)を判定するステップ1と、移動方向Dの符号が反転する電気角領域を2分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向D1を判定するステップ2と、移動方向が+から0および0から−に変化する電気角領域をそれぞれ2分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向D2を判定するステップ3と、移動方向が0となる電気角領域の中間点を発生電磁力が零となる位相と決定するステップ4とを備え、ステップ4における零位置Pを基準にして電流位相を決定している。
In this method, a current is applied to a phase obtained by dividing the electrical angle half cycle by N with reference to the temporary magnetic pole position, and the moving direction D (+, 0, −) at that time is determined in
しかしながら、上述した技術は、モータの移動量に応じて電流を印加する位相を更新する必要があり、モータの磁極間(N極間またはS極間)あたりの位置検出器のパルス数(以降、磁極間あたりパルス数と記す)の情報が必要となり、パラメータ等で磁極間あたりパルス数を直接設定する、または1回転あたりの磁極数および位置検出器の分解能をパラメータ等で設定し、この情報を基に磁極間あたりパルス数を導出する必要がある。このため、パラメータ等の設定が間違っていた場合、磁極位置の検出が正しく行えないという問題がある。 However, the above-described technique needs to update the phase in which the current is applied in accordance with the amount of movement of the motor, and the number of position detector pulses between the magnetic poles of the motor (between N poles or between S poles) (Referred to as the number of pulses per magnetic pole), and set the number of pulses per magnetic pole directly with parameters, etc., or set the number of magnetic poles per rotation and the resolution of the position detector with parameters etc. Based on this, it is necessary to derive the number of pulses per magnetic pole. For this reason, there is a problem in that the magnetic pole position cannot be detected correctly if the parameters are set incorrectly.
また、ホールセンサなどを用いて正しい磁極位置が分かる構成とした場合においても、粗い磁極位置情報しか得られないため、前期磁極間あたりパルス数を用いて磁極位置情報を詳細化する必要があり、設定が間違っていた場合、正常にモータが駆動できないという問題がある。 In addition, even when the correct magnetic pole position is known using a Hall sensor or the like, only rough magnetic pole position information can be obtained, so it is necessary to refine the magnetic pole position information using the number of pulses per previous magnetic pole, If the setting is wrong, there is a problem that the motor cannot be driven normally.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、磁極間あたりパルス数の誤設定を検出できるモータ駆動装置を提供すること、また磁極あたりパルス数を自動で設定できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a motor driving device that can detect an erroneous setting of the number of pulses between magnetic poles, and a motor driving device that can automatically set the number of pulses per magnetic pole. With the goal.
位置検出器が取り付けられた同期電動機を制御するモータ駆動装置において、
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりUVW指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から電気角あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号を出力する。
In a motor drive device that controls a synchronous motor to which a position detector is attached,
A torque command generator that outputs a torque command in response to a start signal;
A magnetic pole position setter that outputs a magnetic pole position command in response to the start signal;
A current controller that outputs a UVW command voltage according to the torque command and the magnetic pole position command;
An erroneous setting detector that outputs an erroneous setting detection signal from position information from the position detector and the magnetic pole position command;
The erroneous setting detector detects an erroneous setting of the number of pulses per electrical angle from the amount of change in the position information with respect to a change in the magnetic pole position command, and outputs an erroneous setting detection signal.
請求項1に記載のモータ駆動装置によれば、磁極位置指令の変化量に対する位置情報の変化量から、磁極間あたりパルス数の誤設定を検出できる。 また、請求項2に記載のモータ駆動装置によれば、磁極位置指令の変化量に対する位置情報の変化量から、磁極間あたりパルス数の自動設定ができる。 According to the motor drive device of the first aspect, it is possible to detect an erroneous setting of the number of pulses between the magnetic poles from the change amount of the position information with respect to the change amount of the magnetic pole position command. According to the motor drive device of the second aspect, it is possible to automatically set the number of pulses between the magnetic poles based on the change amount of the position information with respect to the change amount of the magnetic pole position command.
(実施の形態1)
図1は、請求項1に記載のモータ駆動装置のブロック図であり、起動信号11からトルク指令12を出力するトルク指令生成器1と、起動信号11から磁極位置指令13を出力する磁極位置設定器2と、磁極位置指令13と位置情報15から誤設定検出信号16を出力する誤設定検出器3と、トルク指令12と磁極位置指令13からUVW指令電圧14を出力する電流制御器4を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a motor drive device according to
まず、トルク指令12と磁極位置指令13によりモータを回転させる方法について説明する。ここでは固定子側に電磁石(電機子)、回転子側に永久磁石を用いたモータで説明する。起動信号11によりトルク指令12と磁極位置指令13が出力され電流制御器4により電流制御が行われる。通常同期型のモータを制御する場合、位置情報15を介してモータの磁極位置を検出し、その位置に応じて指令電圧を正弦波状に印加し、固定子側に回転磁界を作り出すことで回転子を回転させる。しかしながら、本方式では磁極位置を検出しておらず、磁極位置指令13を固定値にした状態でトルク指令12を印加すると、図2(a)、(b)に示すように固定子18側には一定の磁極方向を持つ磁界19が発生するため、回転子20はその磁極方向と一致する位置まで移動し停止する(ロック状態)。その状態から磁極位置指令13を少しずつ変化させると、図2(c)に示すように固定子18側に発生していた磁界19が少しずつ動くため、回転子20もその磁界19の動きにあわせて回転する。つまり、トルク指令12を印加し、磁極位置指令13を変化させることで位置情報15を使用せずにモータを回転させることができる。これにより、位置情報15に依存せず、磁極位置指令13と位置情報15の変化量のみでモータの回転量を制御することができる。
First, a method for rotating the motor using the torque command 12 and the magnetic pole position command 13 will be described. Here, a motor using an electromagnet (armature) on the stator side and a permanent magnet on the rotor side will be described. A torque command 12 and a magnetic pole position command 13 are output by the start signal 11, and current control is performed by the
次に、誤設定検出器3において、磁極位置指令13と位置情報15からモータの磁極間あたりパルス数の誤設定を検出する方法について説明する。通常、モータが1磁極間相当移動した際、位置情報15の変化量は磁極間あたりパルス数の設定値と等しくなる。前述の説明より、磁極位置指令13を変化させることで、モータの回転量が制御できるため、例えば磁極位置指令13を1磁極間変化させたときの位置情報15の変化量が予め設定されている磁極間あたりパルス数の設定値と大きく離れた値(例えば2倍以上または半分以
下など)である場合、磁極間あたりパルス数が正しく設定されていないと判断し、誤設定検出信号16を発生させる。位置情報15を用いたフィードバック制御を行っていないため、摩擦力等の影響により必ずしも磁極位置指令13の変化量どおりの正確なモータの回転量が得られるわけではないが、一般的に利用されている位置検出器の分解能は1回転あたり2のN乗(Nは正の整数)といったものが主流であり、設定値の誤りは2倍以上または半分以下となると考えられるため、2倍以上または半分以下といった検出精度で問題ない。また、磁極位置指令13の変化量を大きくすることで、磁極位置指令13の変化量に対する位置情報15の変化量の誤差は小さくなり、設定値異常の検出精度が向上できる。
Next, a method for detecting an erroneous setting of the number of pulses per magnetic pole of the motor from the magnetic pole position command 13 and the
具体的には、図2に示す磁極数が2極の回転型モータを例に説明する。 Specifically, a rotary motor having two magnetic poles as shown in FIG. 2 will be described as an example.
磁極位置指令13を初期値に固定し、トルク指令12を印加する。これにより、モータが回転し、回転子20の磁極と固定子18側に発生している磁界19とが一致する場所で停止する。モータが停止しているかどうかは、位置情報15の単位時間当たりの変化量がある閾値以内かどうかなどで判断できる。この初期動作は、最大電気角180度で正方向/負方向どちらにも動作しうる。初期動作完了後、磁極位置指令13を一定の変化量で変化させることで、磁極位置指令13の変化方向に応じて回転子20が回転する。よって磁極位置指令13を1磁極間である電気角の360度変化させれば、モータは1回転することになる。したがって、磁極位置指令13を電気角の360度変化させる前後の位置情報15の変化量を測定することで、前述のとおり予め設定されている磁極間あたりパルス数の設定値が正しいかどうか判断でき、誤設定検出信号16を発生させることで上位コントローラなどにおいて設定値異常の検出が実現できる。
The magnetic pole position command 13 is fixed to the initial value, and the torque command 12 is applied. As a result, the motor rotates and stops where the magnetic poles of the
また、初期動作におけるトルク指令12の印加時に一定の傾きをもたせることで、初期動作の衝撃を和らげることができる。 Also, by giving a certain inclination when the torque command 12 is applied in the initial operation, the impact of the initial operation can be reduced.
(実施の形態2)
図4は、請求項2に記載のモータ駆動装置のブロック図であり、起動信号11からトルク指令12を出力するトルク指令生成器1と、起動信号11と磁極間あたりパルス数補正値17から磁極位置指令13を出力する磁極位置設定器2と、磁極位置指令13と位置情報15から誤設定検出信号16と磁極間あたりパルス数補正値17を出力する誤設定検出器3と、トルク指令12と磁極位置指令13からUVW指令電圧14を出力する電流制御器4を備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram of the motor drive device according to
基本的動作は実施の形態1と同じであり、ここでは相違点のみ説明する。実施の形態1との相違点は、誤設定検出器3で磁極間あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号16を発生させるだけでなく、正しい磁極間あたりパルス数を導出して磁極間あたりパルス数補正値17として出力する点である。
The basic operation is the same as in the first embodiment, and only the differences will be described here. The difference from the first embodiment is that not only the
具体的には、磁極位置指令13を変化させる前後の位置情報15の変化量を測定し、1磁極間あたりの磁極位置指令13の変化量に相当するパルス数を導出し、磁極間あたりパルス数補正値17を磁極位置設定器2に出力する。これ以降は、磁極位置設定器2において、磁極間あたりパルス数補正値17を用いることで、位置情報15の変化量に応じて正しく磁極位置指令13を生成することができる。位置情報15を用いたフィードバック制御を行っていないため、摩擦力等の影響により必ずしも磁極位置指令13の変化量どおりの正確なモータの回転量が得られるわけではないが、磁極位置指令13の変化量を大きくすることで、磁極位置指令13の変化量に対する位置情報15の変化量の誤差は小さくなり、より精度良く磁極間あたりパルス数を設定することができる。また、一般的に利用されている位置検出器の分解能は1回転あたり2のN乗(Nは正の整数)といったものが主流であり、1回転あたりの磁極数と位置検出器の分解能の組合せにおける磁極あたりパル
ス数の設定値は限定されるため、磁極位置指令13の変化量に相当するパルス数として一番近い設定値を選択することで誤差なく磁極間あたりパルス数を設定することができる。
Specifically, the amount of change in the
また、本説明は便宜上回転型モータによる記載となっているが、図3に示すようにリニアモータなどの直線型モータでも本手法を用いることで同様に磁極間あたりパルス数の設定値異常の検出、および正しい磁極間あたりパルス数の設定が可能である。なお、図3におけるリニアモータの場合の動作方法は、図2におけるモータの回転子20の回転運動が、図3における可動子21の直線運動に変わっただけで同様であるため、説明を省略する。
In addition, although this description is described with a rotary motor for convenience, as shown in FIG. 3, detection of an abnormal setting value of the number of pulses per magnetic pole can be similarly performed with a linear motor such as a linear motor. And the correct number of pulses per magnetic pole can be set. The operation method in the case of the linear motor in FIG. 3 is the same as that in FIG. 2 except that the rotary motion of the
また、本説明は便宜上固定子側が電磁石で、回転子側が永久磁石の場合で説明しているが、固定子側が永久磁石で、回転子側が電磁石の場合でも同様の考え方で磁極間あたりパルス数の設定値異常の検出および正しい磁極間あたりパルス数の設定が可能である。 In addition, for the sake of convenience, this description is given for the case where the stator side is an electromagnet and the rotor side is a permanent magnet. It is possible to detect an abnormal set value and set the correct number of pulses per magnetic pole.
本発明のモータ駆動装置は、同期電動機と位置検出器の組合せ異常の検出などにも有用である。 The motor driving device of the present invention is also useful for detecting abnormal combinations of a synchronous motor and a position detector.
1 :トルク指令生成器
2 :磁極位置設定器
3 :誤設定検出器
4 :電流制御器
11 :起動信号
12 :トルク指令
13 :磁極位置指令
14 :UVW指令電圧
15 :位置情報
16 :誤設定検出信号
17 :磁極間あたりパルス数補正値
18 :固定子
19 :磁界
20 :回転子
21 :可動子
1: Torque command generator 2: Magnetic pole position setting device 3: Incorrect setting detector 4: Current controller 11: Start signal 12: Torque command 13: Magnetic pole position command 14: UVW command voltage 15: Position information 16: Incorrect setting detection Signal 17: Pulse number correction value between magnetic poles 18: Stator 19: Magnetic field 20: Rotor 21: Movable element
Claims (2)
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりUVW指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から電気角あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号を出力することを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device that controls a synchronous motor to which a position detector is attached,
A torque command generator that outputs a torque command in response to a start signal;
A magnetic pole position setter that outputs a magnetic pole position command in response to the start signal;
A current controller that outputs a UVW command voltage according to the torque command and the magnetic pole position command;
An erroneous setting detector that outputs an erroneous setting detection signal from position information from the position detector and the magnetic pole position command;
The motor drive device characterized in that the erroneous setting detector detects an erroneous setting of the number of pulses per electrical angle from the amount of change in the position information with respect to a change in the magnetic pole position command and outputs an erroneous setting detection signal.
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号と磁極間あたりパルス数補正値により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりUVW指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号と磁極間あたりパルス数補正値を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から正しい磁極間あたりパルス数を導出して磁極間あたりパルス数補正値とすることを特徴とするモータ駆動装置。 In a motor drive device that controls a synchronous motor to which a position detector is attached,
A torque command generator that outputs a torque command in response to a start signal;
A magnetic pole position setting device that outputs a magnetic pole position command based on the start signal and a pulse number correction value between the magnetic poles;
A current controller that outputs a UVW command voltage according to the torque command and the magnetic pole position command;
An erroneous setting detector for outputting an erroneous setting detection signal and a pulse number correction value between magnetic poles from position information from the position detector and the magnetic pole position command,
The motor setting device according to claim 1, wherein the erroneous setting detector derives a correct pulse number between magnetic poles from a change amount of the position information with respect to a change in the magnetic pole position command to obtain a pulse number correction value between magnetic poles.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006067744A (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Synchronous motor controlling device and its initial phase setting method |
JP2011130520A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Panasonic Corp | Motor drive unit |
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2012
- 2012-08-08 JP JP2012175703A patent/JP2014036480A/en active Pending
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