JP2014155356A - Control device for ac motor and control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an AC motor which is capable of executing abnormality processing by detecting abnormality in a voltage phase sequence, wiring of a rotation angle sensor and the number of magnetic poles.SOLUTION: A control device comprises: a phase sequence matching determination section 24 for determining, as a first determination, whether a commanded rotation direction given by an operation command of an AC power 10 is matched with a detected rotation direction obtained from an output signal of a resolver 11 and, when it is determined that the commanded rotation direction and the detected rotation direction are matched, determines, as a second determination whether the commanded rotation direction is matched with an actual rotation direction; an axis multiple detection section 25 for detecting an axis multiple from the output signal of the resolver 11 when it is determined that the commanded rotation direction and the actual rotation direction are matched; and a normality/abnormality detection section 26 for detecting normality/abnormality in a phase sequence of voltages to be applied to the motor 10 and determining, as a third determination, whether the axis multiple detected by the axis multiple detection section 25 and the number of magnetic poles in the motor 10 are matched.

Description

本発明は、レゾルバ等の回転角度検出センサによりフィードバックされる情報を用いて交流電動機を可変速運転する制御装置に関する。詳しくは、回転角度センサにより検出される交流電動機の回転方向や実際の回転方向が運転指令による回転方向やユーザが希望する方向と一致するか否かを判断し、交流電動機に印加される電圧の相順や回転速度センサの出力線の配線の正常・異常を検出可能とした交流電動機の制御装置及び制御方法に関するものである。   The present invention relates to a control device that operates an AC motor at a variable speed using information fed back by a rotation angle detection sensor such as a resolver. Specifically, it is determined whether the rotation direction of the AC motor detected by the rotation angle sensor or the actual rotation direction matches the rotation direction by the operation command or the direction desired by the user, and the voltage applied to the AC motor is determined. The present invention relates to a control device and control method for an AC motor that can detect normality / abnormality of the phase sequence and the wiring of the output line of the rotation speed sensor.

交流電動機の回転角度センサとしては、パルスエンコーダやレゾルバが広く用いられている。パルスエンコーダでは、一般にA相、B相、Z相のパルスを出力する。A相パルス及びB相パルスは相互に90度の位相差を有しており、各相パルスの立上り、立下りの順序が異なるため、これらの順序を監視すれば電動機の回転方向を検出することができ、A相パルスまたはB相パルスをカウントすれば回転子の回転角度や回転速度を求めることができる。
また、Z相パルスは電動機の一回転に一つだけ出力される。このZ相パルスを回転角度の基準(原点)として使用することにより回転子の一回転ごとに角度誤差を除去できるため、Z相パルスは通常、クリア信号(パルス)と呼ばれている。
更に、回転角度センサとしてレゾルバを用いる場合には、レゾルバの出力信号であるsin波,cos波をR/D(レゾルバ/ディジタル)変換器に入力してA相、B相、Z相の各パルスを生成し、これらのパルスを用いて前記同様に回転角度の検出や角度誤差の除去を行っている。
Pulse encoders and resolvers are widely used as rotation angle sensors for AC motors. A pulse encoder generally outputs A-phase, B-phase, and Z-phase pulses. The A-phase pulse and the B-phase pulse have a phase difference of 90 degrees from each other, and the order of rising and falling of each phase pulse is different. Therefore, if the order is monitored, the rotation direction of the motor can be detected. If the A-phase pulse or B-phase pulse is counted, the rotation angle and rotation speed of the rotor can be obtained.
Further, only one Z-phase pulse is output per rotation of the motor. By using this Z-phase pulse as a reference (origin) of the rotation angle, the angle error can be removed for each rotation of the rotor, so that the Z-phase pulse is usually called a clear signal (pulse).
Further, when a resolver is used as the rotation angle sensor, a sine wave and a cosine wave, which are output signals of the resolver, are input to an R / D (resolver / digital) converter, and pulses of A phase, B phase, and Z phase are input. The rotation angle is detected and the angle error is removed in the same manner as described above using these pulses.

回転角度センサを用いて交流電動機をベクトル制御する場合、電動機に三相交流電圧を印加する動力線のU,V,W相の配線(電圧相順)、または回転角度センサの出力線(出力線)の配線が誤っていると、例えば、回転角度センサにより検出した回転速度が実際の回転速度に対して負の数となり、結果的に制御不能となって電動機が暴走するおそれがある。
また、交流電動機の電圧相順と回転方向との関係はメーカによって異なり、動力線をU,V,Wの相順で接続したときに電動機が反時計回り(CCW)で回転することもあれば、時計回り(CW)で回転することもある。つまり、動力線のU,V,Wの相順に合わせて電動機を接続しても、そのときの電動機の回転方向は必ずしもユーザが所望する回転方向と一致するわけではない。
When vector control of an AC motor is performed using a rotation angle sensor, U, V, and W phase wiring (voltage phase order) of a power line that applies a three-phase AC voltage to the motor, or an output line (output line) of the rotation angle sensor If the wiring of () is incorrect, for example, the rotational speed detected by the rotational angle sensor becomes a negative number with respect to the actual rotational speed.
In addition, the relationship between the voltage phase sequence and the rotation direction of an AC motor varies depending on the manufacturer. When the power lines are connected in the U, V, W phase sequence, the motor may rotate counterclockwise (CCW). , It may rotate clockwise (CW). That is, even if the electric motor is connected in accordance with the phase order of the power lines U, V, and W, the rotation direction of the electric motor at that time does not necessarily match the rotation direction desired by the user.

このような問題を解決するために、例えば、特許文献1に示す交流電動機の制御方法が提供されている。
図7は、特許文献1に記載された制御装置の構成図である。図7において、誘導電動機100に取り付けられた回転角度センサとしてのパルスエンコーダ201の出力信号は速度・電動機回転方向検出回路202に入力され、速度・電動機回転方向検出信号aが生成される。また、電動機100の電流及び電圧が電流センサ203及び電圧センサ204により検出され、速度・電動機回転方向推定演算回路205に入力されて速度・電動機回転方向推定信号bが生成される。
In order to solve such a problem, for example, a method for controlling an AC motor shown in Patent Document 1 is provided.
FIG. 7 is a configuration diagram of the control device described in Patent Document 1. In FIG. 7, an output signal of a pulse encoder 201 as a rotation angle sensor attached to the induction motor 100 is input to a speed / motor rotation direction detection circuit 202, and a speed / motor rotation direction detection signal a is generated. In addition, the current and voltage of the electric motor 100 are detected by the current sensor 203 and the voltage sensor 204 and input to the speed / motor rotation direction estimation calculation circuit 205 to generate the speed / motor rotation direction estimation signal b.

これらの信号a,bと、通常運転時にスイッチ206を介して入力される正転・逆転の極性付き速度指令cとがPE(パルスエンコーダ)・電動機回転方向判断回路207に入力される。この判断回路207では、パルスエンコーダ201及び電動機100の回転方向が速度指令による回転方向に一致しているか否かが判断され、その判断結果が記憶装置208に記憶される。パルスエンコーダ201により検出した回転方向が異常である場合には、記憶装置208に記憶された情報に基づき、検出回転方向変更回路209を介して速度・電動機回転方向検出回路202がパルスエンコーダ201の出力信号を補正する。また、電動機100の回転方向が異常である場合には、記憶装置208に記憶された情報に基づいて出力電圧指令相順変更回路210に相順変更指令が送られ、PWM制御回路211及びインバータ212を介して電動機100に印加する三相交流電圧の相順が変更される。   These signals a and b and a forward / reverse polarity speed command c input through the switch 206 during normal operation are input to a PE (pulse encoder) / motor rotation direction determination circuit 207. In this determination circuit 207, it is determined whether or not the rotation directions of the pulse encoder 201 and the electric motor 100 coincide with the rotation direction based on the speed command, and the determination result is stored in the storage device 208. When the rotational direction detected by the pulse encoder 201 is abnormal, the speed / motor rotational direction detection circuit 202 outputs the output of the pulse encoder 201 via the detected rotational direction change circuit 209 based on the information stored in the storage device 208. Correct the signal. When the rotation direction of the electric motor 100 is abnormal, a phase sequence change command is sent to the output voltage command phase sequence change circuit 210 based on the information stored in the storage device 208, and the PWM control circuit 211 and the inverter 212. The phase order of the three-phase AC voltage applied to the electric motor 100 via the is changed.

なお、極性付き速度指令cとスイッチ213を介して入力される電動機速度との偏差は速度制御器214に入力され、この偏差をゼロにするように動作するベクトル制御演算回路215によって生成された出力電圧指令が、スイッチ216を介して出力電圧指令相順変更回路210に入力される。
また、217はオープンループによるV/F一定制御を行う場合にオンされるスイッチであり、オープンループ制御時には、極性付き速度指令cがスイッチ217を介しV/F制御演算回路218に入力されて出力電圧指令が生成され、この出力電圧指令が、スイッチ216を介して出力電圧指令相順変更回路210に入力される。
更に、ブロック220は、パルスエンコーダ201及び電動機100の回転方向の判断をオフラインにて実行するためのものであり、予めパターン化された速度指令や正逆転信号を、スイッチ206を介して速度制御器214側に出力するように構成されている。
The deviation between the speed command c with polarity and the motor speed input via the switch 213 is input to the speed controller 214, and the output generated by the vector control arithmetic circuit 215 that operates to make this deviation zero. The voltage command is input to the output voltage command phase change circuit 210 via the switch 216.
Reference numeral 217 denotes a switch that is turned on when V / F constant control is performed using an open loop. During open loop control, a speed command c with polarity is input to the V / F control arithmetic circuit 218 via the switch 217 and output. A voltage command is generated, and this output voltage command is input to the output voltage command phase sequence change circuit 210 via the switch 216.
Further, the block 220 is for executing the determination of the rotation direction of the pulse encoder 201 and the electric motor 100 offline. A speed controller or a forward / reverse signal that has been previously patterned is sent to the speed controller via the switch 206. It is configured to output to the 214 side.

図8は、この従来技術の動作を示すフローチャートである。
前述したように、電動機100に所望の回転方向の運転指令(速度指令)を与え、パルスエンコーダ201からのフィードバック信号に基づいて回転方向を検出する(ステップS1,S2)。そして、検出した回転方向と運転指令による回転方向とを比較することにより、両回転方向が一致するか否かを判断する(ステップS3)。これらの処理は、主に図7の速度・電動機回転方向検出回路202、PE・電動機回転方向判断回路207等によって実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of this prior art.
As described above, an operation command (speed command) in a desired rotation direction is given to the electric motor 100, and the rotation direction is detected based on the feedback signal from the pulse encoder 201 (steps S1 and S2). Then, by comparing the detected rotation direction with the rotation direction based on the operation command, it is determined whether or not both rotation directions match (step S3). These processes are mainly executed by the speed / motor rotation direction detection circuit 202, the PE / motor rotation direction determination circuit 207, etc. of FIG.

次に、ステップS3の判断結果が「YES」である場合には、電動機100の電流及び電圧から電動機100の実際の回転方向を回転速度と共に検出し、検出した実回転方向が運転指令と同方向か否かを判断する(ステップS4,S5)。そして、ステップS5の判断結果が「YES」である場合には、電動機100の動力線及びパルスエンコーダ201の出力線の配線が正常であると判断して終了する(ステップS6)。これらの処理は、主に図7の速度・電動機回転方向推定演算回路205、PE・電動機回転方向判断回路207等によって実行される。   Next, when the determination result of step S3 is “YES”, the actual rotation direction of the motor 100 is detected together with the rotation speed from the current and voltage of the motor 100, and the detected actual rotation direction is the same direction as the operation command. Whether or not (steps S4 and S5). If the determination result in step S5 is “YES”, it is determined that the wiring of the power line of the electric motor 100 and the output line of the pulse encoder 201 is normal, and the process ends (step S6). These processes are mainly executed by the speed / motor rotation direction estimation calculation circuit 205, the PE / motor rotation direction determination circuit 207, etc. of FIG.

なお、ステップS3の判断結果が「NO」である場合には、電動機100の実回転方向を検出してその実回転方向が運転指令による回転方向と同方向か否かを判断し(ステップS7,S8)、その結果に応じてパルスエンコーダ201の異常判断及び出力線の入れ替え(ステップS9,S10)、または、電動機100の異常判断及び相順変更を行い(ステップS12,S13)、これらの判断・処理結果を記憶装置208に記憶する(ステップS11,S14)。
更に、ステップS5の判断結果が「NO」である場合には、電動機100及びパルスエンコーダ201の異常判断、並びに、相順変更及びパルスエンコーダ201の出力線の入れ替えを行い(ステップS15,S16)、これらの判断・処理結果を記憶装置208に記憶する(ステップS17)。
If the determination result in step S3 is “NO”, the actual rotation direction of the electric motor 100 is detected to determine whether or not the actual rotation direction is the same as the rotation direction based on the operation command (steps S7 and S8). In accordance with the result, abnormality determination of the pulse encoder 201 and output line replacement (steps S9 and S10), or abnormality determination and phase order change of the electric motor 100 are performed (steps S12 and S13). The result is stored in the storage device 208 (steps S11 and S14).
Furthermore, when the determination result of step S5 is “NO”, the abnormality determination of the electric motor 100 and the pulse encoder 201 is performed, the phase order is changed, and the output line of the pulse encoder 201 is replaced (steps S15 and S16). These determination / processing results are stored in the storage device 208 (step S17).

特開2003−88154号公報(段落[0013]〜[0016],[0018]〜[0021]、図1,図6等)JP 2003-88154 A (paragraphs [0013] to [0016], [0018] to [0021], FIG. 1, FIG. 6, etc.)

図7,図8に示した従来技術では、パルスエンコーダ201により検出した回転方向が運転指令による回転方向と一致するか否かを判断し、更に、電動機100の電流及び電圧から検出した実際の回転方向が運転指令による回転方向と一致するか否かを判断することにより、電動機100の電圧相順及びパルスエンコーダ201の出力線の配線の正常、異常を検出している。また、この従来技術によれば、電動機100の実際の回転方向を検出する際に、巻線の断線や短絡等を検出することも可能となっている。
ところが、この従来技術では、電動機100の電流及び電圧から検出した回転方向が必ずしも実際の回転方向と一致しない場合がある。
In the prior art shown in FIGS. 7 and 8, it is determined whether or not the rotation direction detected by the pulse encoder 201 matches the rotation direction by the operation command, and the actual rotation detected from the current and voltage of the electric motor 100 is determined. By determining whether or not the direction coincides with the rotation direction by the operation command, the normality and abnormality of the voltage phase sequence of the electric motor 100 and the wiring of the output line of the pulse encoder 201 are detected. Further, according to this prior art, when detecting the actual rotation direction of the electric motor 100, it is also possible to detect a disconnection or a short circuit of the winding.
However, in this prior art, the rotation direction detected from the current and voltage of the electric motor 100 may not always coincide with the actual rotation direction.

一方、回転角度センサとしてレゾルバを用いる場合には、電動機100の磁極数とレゾルバのロータの磁極数(以下、単にレゾルバの磁極数という)とをマッチングさせる必要がある。
前述したごとく、レゾルバの出力信号はR/D変換器によりA相、B相、Z相の各パルスに変換される。電動機100の磁極数とレゾルバの磁極数とが等しく、または、電動機100の磁極数がレゾルバの磁極数の整数倍である場合には、電動機100が電気角で360°×N(Nは整数)回転する都度、R/D変換器からクリア信号としてのZ相パルスが1個出力される。このため、Z相パルスを用いてレゾルバによる検出角度の基準(原点)を決定することにより角度誤差が累積するのを解消し、高精度な電動機制御を行うことができる。
On the other hand, when a resolver is used as the rotation angle sensor, it is necessary to match the number of magnetic poles of the electric motor 100 with the number of magnetic poles of the resolver rotor (hereinafter simply referred to as the number of magnetic poles of the resolver).
As described above, the output signal of the resolver is converted into A-phase, B-phase, and Z-phase pulses by the R / D converter. When the number of magnetic poles of the motor 100 is equal to the number of magnetic poles of the resolver, or when the number of magnetic poles of the motor 100 is an integral multiple of the number of magnetic poles of the resolver, the motor 100 has an electrical angle of 360 ° × N (N is an integer). Each time the motor rotates, one Z-phase pulse is output from the R / D converter as a clear signal. For this reason, it is possible to eliminate the accumulation of angle errors by determining the reference (origin) of the detection angle by the resolver using the Z-phase pulse, and to perform highly accurate motor control.

しかし、電動機の磁極数とレゾルバの磁極数とが一致しない、または両者が整数倍の関係にない場合には、電動機100の回転角度が電気角0°〜360°の間にR/D変換器からZ相パルスが不規則に出力されてしまい、結果として電動機100を高精度に制御することができなくなる。
この点、特許文献1に記載された従来技術では、回転角度センサとしてレゾルバを使用した場合に、電動機100の磁極数とレゾルバの磁極数とがマッチングしているか、すなわち両者の磁極数が整数倍の関係にあるか否かを判断することができない。このため、Z相パルスが所望のタイミングで発生せず、レゾルバによる検出角度の誤差が累積して電動機100の高精度な制御が不可能になるという問題があった。
However, when the number of magnetic poles of the motor and the number of magnetic poles of the resolver do not match, or both are not in an integral multiple relationship, the R / D converter has a rotation angle of the electric motor 100 between an electrical angle of 0 ° to 360 °. Therefore, the Z-phase pulse is irregularly output, and as a result, the electric motor 100 cannot be controlled with high accuracy.
In this regard, in the conventional technique described in Patent Document 1, when a resolver is used as the rotation angle sensor, the number of magnetic poles of the electric motor 100 matches the number of magnetic poles of the resolver, that is, the number of magnetic poles of both is an integral multiple. It is not possible to determine whether or not the relationship is For this reason, there has been a problem that the Z-phase pulse is not generated at a desired timing, and errors in the detection angle by the resolver are accumulated, making it impossible to control the electric motor 100 with high accuracy.

そこで、本発明の解決課題は、交流電動機の実際の回転方向を正確に検出してユーザが所望する回転方向と一致するか否かを判断することはもとより、回転角度センサの磁極数と交流電動機の磁極数とのマッチングについても判断可能とし、電圧相順や回転角度センサの配線、磁極数の異常等を検出して、所定の異常処理を実行可能とした交流電動機の制御装置及び制御方法を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is not only to accurately detect the actual rotation direction of the AC motor and determine whether or not it matches the rotation direction desired by the user, but also to determine the number of magnetic poles of the rotation angle sensor and the AC motor. A control device and a control method for an AC motor that can determine the matching with the number of magnetic poles of the AC motor, detect voltage phase order, rotation angle sensor wiring, abnormality in the number of magnetic poles, etc., and execute predetermined abnormality processing. It is to provide.

上記課題を解決するため、本発明の制御装置は、請求項1,3に記載するように、交流電動機に取り付けられたレゾルバ等の回転角度センサによる検出信号をフィードバックして電動機を可変速運転する交流電動機の制御装置を対象とするものである。
そして、この制御装置は、交流電動機の運転指令に基づく指令回転方向と回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かの判断を第1判断として実行し、この第1判断により指令回転方向と検出回転方向とが一致すると判断される時に、指令回転方向と電動機の実回転方向とが一致するか否かの判断を第2判断として実行する相順マッチング判断部を備える。
また、前記第2判断により指令回転方向と実回転方向とが一致すると判断される時に、回転角度センサの出力信号から回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出部を備え、更に、相順マッチング判断部の判断結果に応じて、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線の正常・異常を検出し、かつ、軸倍数検出部により検出した軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かの判断を第3判断として実行する正常・異常検出部と、を備えている。
In order to solve the above-mentioned problems, a control device according to the present invention feeds a detection signal from a rotation angle sensor such as a resolver attached to an AC motor, and drives the motor at a variable speed, as described in claims 1 and 3. It is intended for an AC motor control device.
Then, the control device executes, as a first determination, whether or not the command rotation direction based on the operation command of the AC motor matches the detected rotation direction obtained from the output signal of the rotation angle sensor. A phase-sequence matching determination unit that executes, as a second determination, whether or not the command rotation direction and the actual rotation direction of the motor match when it is determined that the command rotation direction and the detected rotation direction match according to one determination; Prepare.
And a shaft multiple detector for detecting the shaft multiple of the rotation angle sensor from the output signal of the rotation angle sensor when it is determined by the second determination that the command rotation direction and the actual rotation direction coincide with each other. The normality / abnormality of the voltage phase sequence applied to the AC motor or the output line wiring of the rotation angle sensor is detected according to the determination result of the matching determination unit, and the shaft multiple detected by the shaft multiple detection unit and the AC motor A normality / abnormality detection unit that executes a determination as to whether or not the number of magnetic poles matches as a third determination.

また、請求項2に記載するように、前記正常・異常検出部は、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線の異常を検出した時に、電圧相順の変更操作または回転角度センサの出力線の配線変更操作を行わせると共に、第3判断により回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断した時にアラーム出力を行うものである。
ここで、請求項4または9に記載するように、電動機の実回転方向は、撮影画像または目視に基づいて検出することが望ましい。
According to a second aspect of the present invention, the normality / abnormality detecting unit detects a voltage phase sequence applied to the AC motor or an abnormality in the wiring of the output line of the rotation angle sensor. Alternatively, an operation of changing the wiring of the output line of the rotation angle sensor is performed, and an alarm is output when it is determined by the third determination that the shaft multiple of the rotation angle sensor and the number of magnetic poles of the AC motor do not match.
Here, as described in claim 4 or 9, it is desirable to detect the actual rotation direction of the electric motor based on a captured image or visual observation.

更に、本発明の制御方法は、請求項5に記載するように、交流電動機に取り付けられたレゾルバ等の回転角度センサの出力信号をフィードバックして電動機を可変速運転する交流電動機の制御方法を対象としている。
この制御方法は、交流電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かを判断する第1判断ステップと、第1判断ステップにより指令回転方向と検出回転方向とが一致すると判断される時に、指令回転方向と電動機の実回転方向とが一致するか否かを判断する第2判断ステップとを有する。また、第2判断ステップにより指令回転方向と実回転方向とが一致すると判断される時に、回転角度センサの出力信号から回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出ステップを有する。更に、軸倍数検出ステップにより検出した軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かを判断する第3判断ステップを有する。
そして、第1判断ステップまたは第2判断ステップにより、それぞれ不一致と判断される時、及び第3判断ステップによりマッチングしないと判断される時に、異常処理を行うものである。
Furthermore, the control method according to the present invention is directed to a control method for an AC motor that feeds back an output signal of a rotation angle sensor such as a resolver attached to the AC motor and operates the motor at a variable speed. It is said.
This control method includes a first determination step for determining whether or not a command rotation direction given by an operation command for an AC motor matches a detected rotation direction obtained from an output signal of a rotation angle sensor; A second determination step for determining whether or not the command rotation direction and the actual rotation direction of the electric motor match when it is determined in the step that the command rotation direction and the detected rotation direction match; In addition, when the second determination step determines that the command rotation direction and the actual rotation direction coincide with each other, there is an axis multiple detection step for detecting the axis multiple of the rotation angle sensor from the output signal of the rotation angle sensor. Furthermore, it has the 3rd judgment step which judges whether the shaft multiple detected by the shaft multiple detection step and the magnetic pole number of an AC motor match.
Then, when the first judgment step or the second judgment step determines that they do not match, and when the third judgment step judges that there is no matching, an abnormality process is performed.

なお、請求項6に記載するように、前記異常処理は、第1判断ステップまたは第2判断ステップにより、それぞれ判断対象となる両方向が不一致と判断される時に、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線が異常と判断して電圧相順の変更または出力線の配線変更を行うステップと、第3判断ステップにより、回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断された時にアラーム出力を行うステップと、を有するものである。   According to the sixth aspect of the present invention, the abnormality process is performed in the order of the voltage phase applied to the AC motor when the first determination step or the second determination step determines that the two directions to be determined are not consistent. Alternatively, it is determined that the output line wiring of the rotation angle sensor is abnormal and the voltage phase sequence is changed or the output line wiring is changed, and the third determination step determines the shaft multiple of the rotation angle sensor and the number of magnetic poles of the AC motor. And outputting an alarm when it is determined that they do not match.

ここで、請求項7に記載するように、回転角度センサの軸倍数は、回転角度センサの出力信号から生成したZ相パルスの数をカウントして検出することが望ましい。   Here, as described in claim 7, it is desirable to detect the shaft multiple of the rotation angle sensor by counting the number of Z-phase pulses generated from the output signal of the rotation angle sensor.

なお、第3判断ステップに移行する際には、第1判断ステップ及び第2判断ステップにおいて何れも各回転方向が一致すると判断されており、更に第3判断ステップによって回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングすると判断された場合には、交流電動機の電圧相順、回転角度センサの出力線の配線、軸倍数等が何れも正常である。従って、請求項8に記載するように、回転角度センサの出力信号に基づいて交流電動機を可変速運転しても特に支障は生じない。   When shifting to the third determination step, it is determined that the respective rotation directions coincide with each other in the first determination step and the second determination step, and the shaft multiple of the rotation angle sensor and the alternating current are further determined in the third determination step. When it is determined that the number of magnetic poles of the motor matches, the voltage phase order of the AC motor, the wiring of the output line of the rotation angle sensor, the shaft multiple, etc. are all normal. Therefore, as described in claim 8, there is no particular problem even if the AC motor is operated at a variable speed based on the output signal of the rotation angle sensor.

本発明によれば、回転角度センサによる交流電動機の検出回転方向と指令回転方向とを比較し、更に、実回転方向と指令回転方向とを比較すると共に、これらの比較結果により異常と判断された場合には、交流電動機の電圧相順や回転角度センサの出力線の配線を自動的に変更して交流電動機を正常に可変速運転することができる。
また、回転角度センサの軸倍数(磁極数)が交流電動機の磁極数とマッチングしていない異常時にはアラーム出力を発生させることにより、回転角度センサの点検、交換等を促すことが可能である。
According to the present invention, the detected rotation direction of the AC motor by the rotation angle sensor is compared with the command rotation direction, and the actual rotation direction is compared with the command rotation direction. In this case, the AC motor can be normally operated at a variable speed by automatically changing the voltage phase sequence of the AC motor and the wiring of the output line of the rotation angle sensor.
In addition, it is possible to prompt the inspection, replacement, etc. of the rotation angle sensor by generating an alarm output when an abnormality occurs when the shaft multiple (number of magnetic poles) of the rotation angle sensor does not match the number of magnetic poles of the AC motor.

本発明の実施形態が適用される交流電動機の駆動システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drive system of the alternating current motor with which embodiment of this invention is applied. 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of embodiment of this invention. 指令回転方向が正転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態の説明図である。It is explanatory drawing of the connection state in case a command rotation direction is normal rotation, and the state of a counter value. 指令回転方向が逆転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態の説明図である。It is explanatory drawing of the connection state in case a command rotation direction is reverse rotation, and the state of a counter value. レゾルバの軸倍数の検出原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection principle of the axial multiple of a resolver. レゾルバの軸倍数の検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detection process of the axial multiple of a resolver. 特許文献1に記載された従来技術の構成図である。It is a block diagram of the prior art described in patent document 1. FIG. 特許文献1に記載された従来技術の動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the operation of the prior art described in Patent Document 1.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、以下では回転角度センサとしてレゾルバを用いた場合を説明するが、本発明は、例えば特許第4691459号の段落[0023]に記載されているように、4個の磁気抵抗素子からなるブリッジ回路を交流励磁し、ロータ磁石の回転による磁界強度の変化を上記ブリッジ回路により検出する回転角度センサを用いた場合にも適用可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the case where a resolver is used as a rotation angle sensor will be described. However, the present invention is a bridge circuit including four magnetoresistive elements as described in paragraph [0023] of Japanese Patent No. 4691459, for example. The present invention is also applicable to a case where a rotation angle sensor is used in which a change in magnetic field intensity due to rotation of the rotor magnet is detected by the bridge circuit.

図1は、この実施形態に係る制御装置が適用される交流電動機の駆動システムを示すブロック図である。
図1において、制御装置20は、速度制御演算部21、PWMインバータ22、R/D変換器23、相順マッチング判断部24、軸倍数検出部25、正常・異常検出部26及び記憶装置27を備えている。PWMインバータ22の三相出力端子U,V,Wに接続された交流電動機10の回転軸には回転角度検出センサとしてのレゾルバ11が直結され、レゾルバ11の出力線12はR/D変換器23の入力端子S1,S2,S3,S4に接続されている。なお、上記出力線12からは、位相が電気角で90°ずれたsin波形及びcos波形の角度検出信号が出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing an AC motor drive system to which a control device according to this embodiment is applied.
In FIG. 1, the control device 20 includes a speed control calculation unit 21, a PWM inverter 22, an R / D converter 23, a phase order matching determination unit 24, an axial multiple detection unit 25, a normal / abnormality detection unit 26, and a storage device 27. I have. A resolver 11 as a rotation angle detection sensor is directly connected to the rotating shaft of the AC motor 10 connected to the three-phase output terminals U, V, and W of the PWM inverter 22, and the output line 12 of the resolver 11 is connected to the R / D converter 23. Input terminals S1, S2, S3, and S4. The output line 12 outputs an angle detection signal having a sin waveform and a cos waveform whose phases are shifted by 90 ° in electrical angle.

R/D変換器23は、レゾルバ11の出力信号に基づいてA相パルス,B相パルス,Z相パルスを生成する。これらの各相パルスは、速度制御演算部21、相順マッチング判断部24及び軸倍数検出部25に入力されている。速度制御演算部21には、運転指令(極性付き速度指令)及び前記各相パルスと、検出器28により検出した交流電動機10の端子電圧及び電流が入力され、PWMインバータ22に対する三相の電圧指令V,V,Vが出力される。電圧指令V,V,Vは相順マッチング判断部24にも入力されており、相順マッチング判断部24の出力信号は、軸倍数検出部25の出力信号と共に正常・異常検出部26に入力されている。なお、相順マッチング判断部24には、交流電動機10の実際の回転方向を示す信号も外部から入力されている。
更に、速度制御演算部21及び正常・異常検出部26には、記憶装置27が接続されている。
The R / D converter 23 generates an A phase pulse, a B phase pulse, and a Z phase pulse based on the output signal of the resolver 11. These phase pulses are input to the speed control calculation unit 21, the phase order matching determination unit 24, and the axis multiple detection unit 25. The speed control calculation unit 21 receives an operation command (speed command with polarity), the respective phase pulses, and the terminal voltage and current of the AC motor 10 detected by the detector 28, and a three-phase voltage command for the PWM inverter 22. V u , V v , and V w are output. The voltage commands V u , V v , and V w are also input to the phase sequence matching determination unit 24, and the output signal of the phase sequence matching determination unit 24 along with the output signal of the shaft multiple detection unit 25 is normal / abnormal detection unit 26. Has been entered. Note that a signal indicating the actual rotation direction of the AC motor 10 is also input to the phase sequence matching determination unit 24 from the outside.
Further, a storage device 27 is connected to the speed control calculation unit 21 and the normal / abnormality detection unit 26.

ここで、相順マッチング判断部24は、電圧指令V,V,Vから検出した運転指令による回転方向(以下、指令回転方向ともいう)とレゾルバ11及びR/D変換器23により検出した回転方向(以下、検出回転方向ともいう)とが一致するか否かを検出するものである。
また、軸倍数検出部25は、R/D変換器23から出力される各相パルスに基づいて軸倍数を検出する。軸倍数とは、レゾルバ11のロータが1回転する間に出力されるsin波形及びcos波形が何周期分であるかを示すパラメータであり、例えば、ロータが1回転する間に出力されるsin波形及びcos波形が5周期分であれば、軸倍数は5であり、この軸倍数はレゾルバの11の磁極数に一致する。
Here, the phase sequence matching determination unit 24 detects the rotation direction (hereinafter also referred to as the command rotation direction) based on the operation command detected from the voltage commands V u , V v , and V w , and the resolver 11 and the R / D converter 23. The detected rotation direction (hereinafter also referred to as a detected rotation direction) is detected.
Further, the axial multiple detector 25 detects the axial multiple based on each phase pulse output from the R / D converter 23. The axial multiple is a parameter indicating how many periods of the sin waveform and the cosine waveform output during one rotation of the rotor of the resolver 11, for example, a sin waveform output during one rotation of the rotor. If the cos waveform is 5 cycles, the axial multiple is 5, and this axial multiple matches the number of 11 magnetic poles of the resolver.

正常・異常検出部26は、相順マッチング判断部24の出力に基づいて交流電動機10に印加される電圧相順の正常・異常、レゾルバ11の出力線の配線の正常・異常を検出すると共に、交流電動機10の磁極数とレゾルバ11の軸倍数とのマッチング判断を行ってレゾルバ11の正常・異常を検出する。そして、これらの判断の結果、異常が検出された場合には、交流電動機10の電圧相順の変更やレゾルバ11の出力線の配線の変更を自動的に行い、必要に応じてアラーム出力を行うように構成されている。   The normality / abnormality detection unit 26 detects normality / abnormality of the voltage phase sequence applied to the AC motor 10 based on the output of the phase sequence matching determination unit 24, normality / abnormality of the wiring of the output line of the resolver 11, and The normality / abnormality of the resolver 11 is detected by making a matching judgment between the number of magnetic poles of the AC motor 10 and the axial multiple of the resolver 11. If an abnormality is detected as a result of these determinations, the change of the voltage phase sequence of the AC motor 10 or the change of the wiring of the output line of the resolver 11 is automatically performed, and an alarm is output as necessary. It is configured as follows.

次に、この実施形態の動作を、図2のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、運転指令(極性付き速度指令)が速度制御演算部21に入力される(ステップS101)。この運転指令には、交流電動機10の回転方向(正転、逆転)を示す情報が含まれている。速度制御演算部21は、レゾルバ11による検出情報を用いずに、例えばセンサレス制御やV/f制御等により電圧指令V,V,Vを生成してPWMインバータ22を制御し、交流電動機10を駆動する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, an operation command (polarity speed command) is input to the speed control calculation unit 21 (step S101). This operation command includes information indicating the rotation direction (forward rotation, reverse rotation) of the AC motor 10. The speed control calculation unit 21 generates the voltage commands V u , V v , and V w by, for example, sensorless control, V / f control, and the like without using the detection information from the resolver 11 to control the PWM inverter 22, and the AC motor 10 is driven.

次いで、相順マッチング判断部24は、レゾルバ11の出力信号に基づいてR/D変換器23が出力するA相パルス及びB相パルスから、交流電動機10の回転方向を検出する(ステップS102)。そして、この検出回転方向が運転指令に基づく指令回転方向と一致するか否かを判断し(ステップS103)、一致する場合には、外部からの実回転方向の入力を待つ(ステップS103 YES,S104)。また、検出回転方向が指令回転方向と一致しない場合には、正常・異常検出部26が異常を検出し、交流電動機10の印加電圧の相順変更(動力線の配線変更)、または、レゾルバ11の出力線の配線変更を自動的に実行し(ステップS103 NO,S109)、更にステップS101以降の処理を再度実行する。なお、正常・異常検出部26による検出結果や変更前後の電圧相順、レゾルバ11の出力線の配線状態等は、記憶装置27に適宜、記憶される。
ここで、正常・異常検出部26の出力を用いて電圧相順の変更やレゾルバ11の出力線の配線を変更する操作は、周知の配線変更操作によって容易に実現可能である。
Next, the phase sequence matching determination unit 24 detects the rotation direction of the AC motor 10 from the A phase pulse and the B phase pulse output from the R / D converter 23 based on the output signal of the resolver 11 (step S102). Then, it is determined whether or not the detected rotation direction matches the command rotation direction based on the operation command (step S103). If they match, the input of the actual rotation direction from the outside is waited (steps S103 YES, S104). ). When the detected rotation direction does not coincide with the command rotation direction, the normal / abnormality detection unit 26 detects an abnormality and changes the phase sequence of the applied voltage of the AC motor 10 (change of wiring of the power line) or the resolver 11. The output line is automatically changed (NO in steps S103 and S109), and the processes in and after step S101 are executed again. The detection result by the normal / abnormality detection unit 26, the voltage phase sequence before and after the change, the wiring state of the output line of the resolver 11, and the like are appropriately stored in the storage device 27.
Here, the operation of changing the voltage phase order and changing the wiring of the output line of the resolver 11 using the output of the normal / abnormality detection unit 26 can be easily realized by a known wiring changing operation.

なお、レゾルバ11による検出回転方向が指令回転方向と同じである場合(ステップS103 YES)でも、前述したように、交流電動機10のメーカの仕様により、実回転方向がユーザの所望する回転方向、すなわち指令回転方向と異なる場合がある。この場合、制御装置20自身では、実回転方向が指令回転方向と一致しているか否かを判断することができない。
そこで、この実施形態では、カメラにより撮影した画像や目視にて検出した実回転方向を示す信号を外部から相順マッチング判断部24に入力し、この実回転方向を指令回転方向と比較することにより、特許文献1等の従来技術に比べて一層正確に回転方向の一致不一致を判定可能としたものである。
Even when the rotational direction detected by the resolver 11 is the same as the command rotational direction (YES in step S103), as described above, the actual rotational direction is determined by the manufacturer of the AC motor 10, that is, the rotational direction desired by the user, that is, May differ from the command rotation direction. In this case, the control device 20 itself cannot determine whether or not the actual rotation direction matches the command rotation direction.
Therefore, in this embodiment, an image captured by the camera or a signal indicating the actual rotation direction visually detected is input from the outside to the phase sequence matching determination unit 24, and the actual rotation direction is compared with the command rotation direction. Thus, it is possible to determine the coincidence / non-coincidence in the rotational direction more accurately than in the prior art such as Patent Document 1.

すなわち、相順マッチング判断部24は、カメラによる撮影画像や目視に基づいて外部から入力された実回転方向と、指令回転方向とが一致するか否かを判断し(ステップS104,S105)、両方向が一致する場合には、正常・異常検出部26が交流電動機10の電圧相順及びレゾルバ11の配線が正常であると判断すると共に、軸倍数検出部25によりレゾルバ11の軸倍数(磁極数)を検出する(ステップS105 YES,S106)。また、実回転方向が指令回転方向と異なる場合には、正常・異常検出部26により異常と判断して、交流電動機10の相順変更及びレゾルバ11の出力線の配線変更を自動的に実行し(ステップS105 NO,S110)、更にステップS101以降の処理を再度、実行する。   In other words, the phase sequence matching determination unit 24 determines whether or not the actual rotation direction input from the outside based on the photographed image or visual observation by the camera matches the command rotation direction (steps S104 and S105). Are equal to each other, the normality / abnormality detection unit 26 determines that the voltage phase order of the AC motor 10 and the wiring of the resolver 11 are normal, and the axial multiple detection unit 25 determines the axial multiple (number of magnetic poles) of the resolver 11. Is detected (YES in step S105, S106). If the actual rotation direction is different from the command rotation direction, the normal / abnormality detection unit 26 determines that an abnormality has occurred and automatically changes the phase sequence of the AC motor 10 and the output line of the resolver 11. (Step S105 NO, S110), and further, the processing after Step S101 is executed again.

次に、正常・異常検出部26は、レゾルバ11の軸倍数が交流電動機10の磁極数とマッチングしているか否かを判断し(ステップS107)、マッチングしている場合にはレゾルバ11が正常であると判断して、その旨及び軸倍数を記憶装置27に記憶して終了する(ステップS107 YES,S108)。なお、記憶装置27に記憶された電圧相順及びレゾルバ11の軸倍数は、次に交流電動機10を運転する際の情報として使用される。
また、レゾルバ11の軸倍数が交流電動機10の磁極数とマッチングしていない場合、正常・異常検出部26はレゾルバ11が異常であると判断してアラーム出力を行い、終了する(ステップS107 NO,S111)
Next, the normality / abnormality detection unit 26 determines whether or not the axial multiple of the resolver 11 matches the number of magnetic poles of the AC motor 10 (step S107). If they match, the resolver 11 is normal. It is determined that there is, and the fact and the axial multiple are stored in the storage device 27 and the process is terminated (YES in steps S107 and S108). The voltage phase order and the axial multiple of the resolver 11 stored in the storage device 27 are used as information when the AC motor 10 is operated next time.
If the axial multiple of the resolver 11 does not match the number of magnetic poles of the AC motor 10, the normal / abnormality detection unit 26 determines that the resolver 11 is abnormal, outputs an alarm, and ends (NO in step S107). S111)

上記の各処理を、図3に基づいて具体的に説明する。ここでは、ユーザが所望する回転方向(指令回転方向)が正転であり、制御装置20の相順マッチング判断部24は、A相パルス及びB相パルスに基づいて交流電動機10が正転していると判断される場合に内部のカウンタをカウントアップするものとして説明する。   Each of the above processes will be specifically described with reference to FIG. Here, the rotation direction (command rotation direction) desired by the user is normal rotation, and the phase sequence matching determination unit 24 of the control device 20 causes the AC motor 10 to perform normal rotation based on the A-phase pulse and the B-phase pulse. It is assumed that the internal counter is counted up when it is determined that the

図3(a)は、交流電動機10の動力線の配線及びレゾルバ11の出力線の配線が正常であり、指令回転方向とレゾルバ11による検出回転方向とが一致する場合である。この場合には図2のステップS103の判断結果が「YES」となり、交流電動機10を支障なく可変速運転することができる。   FIG. 3A shows a case where the wiring of the power line of the AC motor 10 and the wiring of the output line of the resolver 11 are normal, and the command rotation direction matches the rotation direction detected by the resolver 11. In this case, the determination result in step S103 of FIG. 2 is “YES”, and the AC motor 10 can be operated at a variable speed without any problem.

しかし、カウンタ値の状態により交流電動機10が正転していると判断される場合でも、図3(d)に示すように、交流電動機10及びレゾルバ11の配線が何れも誤っていて交流電動機10の実際の回転方向が指令回転方向と一致しておらず、逆転している場合があるため、ステップS104により外部からの実回転方向の入力を待つ。
なお、図3(a)では、交流電動機10及びレゾルバ11の配線が正常であるため、実回転方向と指令回転方向とが一致していて前記ステップS105の判断結果が「YES」となり、その後にステップS106による軸倍数の検出、ステップS107によるマッチング判断が順次、実行される。
However, even when it is determined that the AC motor 10 is rotating forward according to the state of the counter value, as shown in FIG. 3D, the wiring of the AC motor 10 and the resolver 11 are both incorrect, and the AC motor 10 Since the actual rotation direction does not coincide with the command rotation direction and may be reversed, step S104 waits for the input of the actual rotation direction from the outside.
In FIG. 3A, since the wiring of the AC motor 10 and the resolver 11 is normal, the actual rotation direction matches the command rotation direction, and the determination result in step S105 is “YES”. The detection of the axial multiple in step S106 and the matching determination in step S107 are sequentially executed.

図3(b)は、交流電動機10の動力線が誤配線していて電圧相順が誤っているが、レゾルバ11の出力線は正しく配線されている場合である。この場合には、カウンタ値がカウントダウンするので交流電動機10が逆転していることが検出され、この検出回転方向は指令回転方向である正転とは異なっている。よって、ステップS103の判断結果は「NO」となり、ステップS109の処理に移行する。ステップS109において、交流電動機10の電圧相順またはレゾルバ11の出力線の配線を変更することにより、図3(a)または図3(d)の何れかの状態になる。   FIG. 3B shows a case where the power line of the AC motor 10 is miswired and the voltage phase order is wrong, but the output line of the resolver 11 is correctly wired. In this case, since the counter value is counted down, it is detected that the AC motor 10 is reversely rotated, and the detected rotation direction is different from the normal rotation that is the command rotation direction. Therefore, the determination result in step S103 is “NO”, and the process proceeds to step S109. In step S109, by changing the voltage phase order of the AC motor 10 or the wiring of the output line of the resolver 11, either state shown in FIG. 3A or FIG. 3D is obtained.

図3(c)は、交流電動機10の動力線の配線すなわち電圧相順は正常であるが、レゾルバ11の出力線が誤配線されている状態である。この場合、最初は交流電動機10が正転するが、レゾルバ11による検出回転方向が逆転であってカウンタ値がカウントダウンし、指令回転方向とは異なるのでステップS103の判断結果は「NO」となり、ステップS109の処理に移行する。すなわち、図3(b)の場合と同じ処理が実行される。   FIG. 3C shows a state where the wiring of the power line of the AC motor 10, that is, the voltage phase sequence is normal, but the output line of the resolver 11 is miswired. In this case, the AC motor 10 normally rotates at first, but the rotation direction detected by the resolver 11 is reverse and the counter value counts down, which is different from the command rotation direction. Therefore, the determination result in step S103 is “NO”. The process proceeds to S109. That is, the same processing as in the case of FIG.

図3(d)は、交流電動機10の動力線の配線及びレゾルバ11の出力線が何れも誤配線されている状態である。この場合、レゾルバ11による検出回転方向は指令回転方向と一致しているので、ステップS103の判断結果は「YES」となり、交流電動機10の可変速運転には問題ないが、前述したように交流電動機10の実回転方向が指令回転方向とは異なる可能性がある。従って、ステップS105により外部から入力された実回転方向を指令回転方向と比較し、その結果に応じてステップS106以下、またはステップS110の処理を実行する。   FIG. 3D shows a state where both the power line wiring of the AC motor 10 and the output line of the resolver 11 are miswired. In this case, since the rotation direction detected by the resolver 11 coincides with the command rotation direction, the determination result in step S103 is “YES”, and there is no problem with the variable speed operation of the AC motor 10. However, as described above, the AC motor There is a possibility that the actual rotation direction of 10 is different from the command rotation direction. Therefore, the actual rotation direction input from the outside in step S105 is compared with the command rotation direction, and the processing in step S106 and subsequent steps or step S110 is executed according to the result.

図4は、指令回転方向が逆転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態を示している。この場合、制御装置20の相順マッチング判断部24は、カウンタ値がカウントダウンすることから回転方向が逆転であることを検出する。
図4(a)〜(d)の各ケースにおいて、図3(a)〜(d)と異なるのはカウンタ値の変化(カウントアップ/カウントダウン)がそれぞれ逆になっている点であり、レゾルバ11による検出回転方向と指令回転方向との一致不一致、及び、実回転方向と指令回転方向との一致不一致に応じた処理内容は、図2と同様である。
FIG. 4 shows a connection state and a counter value state when the command rotation direction is reverse. In this case, the phase sequence matching determination unit 24 of the control device 20 detects that the rotation direction is reverse since the counter value counts down.
In each case of FIGS. 4A to 4D, the difference from FIGS. 3A to 3D is that the change of the counter value (count up / count down) is reversed, and the resolver 11 The processing contents corresponding to the coincidence / mismatch between the detected rotation direction and the command rotation direction and the coincidence / mismatch between the actual rotation direction and the command rotation direction are the same as in FIG.

次に、図5は、交流電動機10の回転速度が一定である場合のレゾルバ11の軸倍数の検出原理を説明するための図である。ここでは、交流電動機10の極対数が3(磁極数が6)である場合につき説明する。極対数が3の交流電動機10では、電動機が一回転(機械角で360°)する周期が電気角では3周期分に相当する。従って、図5に示すように、レゾルバ11の軸倍数が1,3,6である場合、Z相パルス(クリア信号)の周期と交流電動機10の電気角の周期とは整数比となる。   Next, FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of detecting the axial multiple of the resolver 11 when the rotational speed of the AC motor 10 is constant. Here, the case where the number of pole pairs of the AC motor 10 is 3 (the number of magnetic poles is 6) will be described. In the AC motor 10 having the number of pole pairs of 3, the cycle in which the motor makes one rotation (360 ° in mechanical angle) corresponds to three cycles in electrical angle. Therefore, as shown in FIG. 5, when the axial multiple of the resolver 11 is 1, 3 and 6, the cycle of the Z-phase pulse (clear signal) and the cycle of the electrical angle of the AC motor 10 are an integer ratio.

軸倍数が1の場合のZ相パルスは、電動機の電気角3周期分で1個発生し、軸倍数が3の場合のZ相パルスは、電動機の電気角1周期分で各1個発生し、軸倍数が6の場合のZ相パルスは、電動機の電気角1周期分及び半周期分で各1個発生する。よって、例えば軸倍数が3または6の場合に電動機の電気角1周期分で各1個発生するZ相パルスを用いて基準(原点)を決定すれば、レゾルバ11による検出角度の誤差を解消して角度検出精度を高めることができる。
しかし、図5における軸倍数が2の場合には、電動機の電気角3周期分がZ相パルスの2周期分に相当しており、電気角の周期とZ相パルスの周期とが整数比の関係になく、Z相パルスが電動機の電気角の1周期内の時点で発生する。このため、レゾルバ11による検出角度の誤差を運転中に簡単に修正できなくなり、交流電動機10を制御できなくなる可能性がある。
従って、交流電動機10の磁極数とレゾルバ11の軸倍数とは、図5における軸倍数1,3,6の場合のように、所定の整数比の関係にあることが望ましい。
When the shaft multiple is 1, one Z-phase pulse is generated for three electrical angle cycles of the motor, and when the shaft multiple is 3, one Z-phase pulse is generated for one cycle of the electrical angle of the motor. In the case where the axial multiple is 6, one Z-phase pulse is generated for each electrical angle cycle and half cycle of the motor. Therefore, for example, if the reference (origin) is determined by using one Z-phase pulse generated in one cycle of the electrical angle of the motor when the shaft multiple is 3 or 6, the detection angle error caused by the resolver 11 is eliminated. The angle detection accuracy can be increased.
However, when the shaft multiple in FIG. 5 is 2, the electrical angle of 3 periods of the motor corresponds to 2 periods of the Z-phase pulse, and the electrical angle period and the Z-phase pulse period have an integer ratio. Regardless, the Z-phase pulse occurs at a point in time within one cycle of the electrical angle of the motor. For this reason, the error in the detected angle by the resolver 11 cannot be easily corrected during operation, and the AC motor 10 may not be controlled.
Therefore, it is desirable that the number of magnetic poles of the AC motor 10 and the axial multiple of the resolver 11 have a predetermined integer ratio as in the axial multiples 1, 3, and 6 in FIG.

なお、図6は、レゾルバ11の軸倍数の検出処理を示すフローチャートである。
交流電動機10を一定速度で回転させ(ステップS201)、機械角1回転につき発生するZ相パルス数を記録する(ステップS202)。このZ相パルスの数は、図5に示したようにレゾルバ11の軸倍数に相当するので、Z相パルスの数から軸倍数を直ちに検出することができる(ステップS203)。
こうして検出したレゾルバ11の軸倍数を用いて、図2のステップS107により交流電動機10の磁極数とのマッチング判断が行われ、その結果に応じて前述したステップS108またはステップS111の処理を実行して終了する。
FIG. 6 is a flowchart showing the axial multiple detection processing of the resolver 11.
The AC motor 10 is rotated at a constant speed (step S201), and the number of Z-phase pulses generated for one rotation of the mechanical angle is recorded (step S202). Since the number of Z-phase pulses corresponds to the axial multiple of the resolver 11 as shown in FIG. 5, the axial multiple can be immediately detected from the number of Z-phase pulses (step S203).
Using the shaft multiple of the resolver 11 detected in this way, the matching judgment with the number of magnetic poles of the AC motor 10 is performed in step S107 of FIG. 2, and the processing of step S108 or step S111 described above is executed according to the result. finish.

以上のように本発明によれば、レゾルバ11による検出回転方向と指令回転方向とを比較し、更に、実回転方向と指令回転方向とを比較すると共に、これらの比較結果により異常と判断された場合には、交流電動機10の電圧相順の変更やレゾルバ11の出力線の配線の変更を自動的に行って交流電動機10を正常に可変速運転することができる。
また、レゾルバ11の軸倍数が交流電動機10の磁極数とマッチングしていない異常時にはアラーム出力を発生させることにより、レゾルバ11の点検、交換等を促すことが可能である。
As described above, according to the present invention, the rotation direction detected by the resolver 11 is compared with the command rotation direction, the actual rotation direction is compared with the command rotation direction, and the result of these comparisons is determined to be abnormal. In this case, the AC motor 10 can be normally operated at a variable speed by automatically changing the voltage phase sequence of the AC motor 10 or changing the wiring of the output line of the resolver 11.
In addition, it is possible to prompt the inspection, replacement, etc. of the resolver 11 by generating an alarm output at the time of abnormality when the axial multiple of the resolver 11 does not match the number of magnetic poles of the AC motor 10.

10:交流電動機
11:レゾルバ
12:出力線
20:制御装置
21:速度制御演算部
22:PWMインバータ
23:R/D変換器
24:相順マッチング判断部
25:軸倍数検出部
26:正常・異常検出部
27:記憶装置
28:検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: AC motor 11: Resolver 12: Output line 20: Control apparatus 21: Speed control calculating part 22: PWM inverter 23: R / D converter 24: Phase sequence matching judgment part 25: Shaft multiple detection part 26: Normal / abnormal Detection unit 27: storage device 28: detector

Claims (9)

  1. 交流電動機に取り付けられた回転角度センサの出力信号をフィードバックして前記電動機を可変速運転する交流電動機の制御装置において、
    前記電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と前記回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かの判断を第1判断として実行し、前記第1判断により前記指令回転方向と前記検出回転方向とが一致すると判断される時に、前記指令回転方向と前記電動機の実回転方向とが一致するか否かの判断を第2判断として実行する相順マッチング判断部と、
    前記第2判断により前記指令回転方向と前記実回転方向とが一致すると判断される時に、前記回転角度センサの出力信号から前記回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出部と、
    前記相順マッチング判断部の判断結果に応じて、前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線の正常・異常を検出し、かつ、前記軸倍数検出部により検出した軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かの判断を第3判断として実行する正常・異常検出部と、
    を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。
    In the control device for the AC motor that feeds back the output signal of the rotation angle sensor attached to the AC motor and operates the motor at a variable speed,
    Judgment as to whether or not the command rotation direction given by the operation command of the electric motor and the detected rotation direction obtained from the output signal of the rotation angle sensor coincide with each other is executed as a first determination. A phase sequence matching determination unit configured to execute, as a second determination, whether or not the command rotation direction and the actual rotation direction of the motor match when it is determined that the command rotation direction and the detected rotation direction match. ,
    A shaft multiple detection unit that detects a shaft multiple of the rotation angle sensor from an output signal of the rotation angle sensor when it is determined by the second determination that the command rotation direction and the actual rotation direction match;
    According to the determination result of the phase sequence matching determination unit, the voltage phase sequence applied to the AC motor or the normality / abnormality of the wiring of the output line of the rotation angle sensor is detected and detected by the shaft multiple detection unit A normal / abnormality detection unit that executes a determination as to whether or not the shaft multiple and the number of magnetic poles of the AC motor match as a third determination;
    An AC motor control device comprising:
  2. 請求項1に記載した交流電動機の制御装置において、
    前記正常・異常検出部は、
    前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線の異常を検出した時に、前記電圧相順の変更操作または前記回転角度センサの出力線の配線変更操作を行わせると共に、前記第3判断により前記軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断した時に、アラーム出力を行うことを特徴とする交流電動機の制御装置。
    In the control apparatus for an AC motor according to claim 1,
    The normal / abnormality detection unit
    When an abnormality is detected in the voltage phase sequence applied to the AC motor or the wiring of the output line of the rotation angle sensor, the voltage phase sequence is changed or the output line of the rotation angle sensor is changed. An AC motor control device that outputs an alarm when it is determined by the third determination that the shaft multiple and the number of magnetic poles of the AC motor do not match.
  3. 請求項1または2に記載した交流電動機の制御装置において、
    前記回転角度センサがレゾルバであることを特徴とする交流電動機の制御装置。
    In the control apparatus for an AC motor according to claim 1 or 2,
    The control apparatus for an AC motor, wherein the rotation angle sensor is a resolver.
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載した交流電動機の制御装置において、
    前記電動機の実回転方向を、撮影画像または目視に基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御装置。
    In the control apparatus of the alternating current motor according to any one of claims 1 to 3,
    An AC motor control device that detects an actual rotation direction of the motor based on a photographed image or visual observation.
  5. 交流電動機に取り付けられた回転角度センサの出力信号をフィードバックして前記電動機を可変速運転する交流電動機の制御方法において、
    前記電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と前記回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かを判断する第1判断ステップと、
    前記第1判断ステップにより前記指令回転方向と前記検出回転方向とが一致すると判断される時に、前記指令回転方向と前記電動機の実回転方向とが一致するか否かを判断する第2判断ステップと、
    前記第2判断ステップにより前記指令回転方向と前記実回転方向とが一致すると判断される時に、前記回転角度センサの出力信号から前記回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出ステップと、
    前記軸倍数検出ステップにより検出した軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かを判断する第3判断ステップと、
    を有し、
    前記第1判断ステップまたは前記第2判断ステップにより、それぞれ不一致と判断される時、及び前記第3判断ステップによりマッチングしないと判断される時に、異常処理を行うことを特徴とする交流電動機の制御方法。
    In the control method of the AC motor that feeds back the output signal of the rotation angle sensor attached to the AC motor and operates the motor at a variable speed,
    A first determination step of determining whether or not a command rotation direction given by an operation command of the electric motor and a detected rotation direction obtained from an output signal of the rotation angle sensor match;
    A second determination step for determining whether or not the command rotation direction and the actual rotation direction of the motor match when it is determined by the first determination step that the command rotation direction and the detected rotation direction match; ,
    A shaft multiple detection step of detecting a shaft multiple of the rotation angle sensor from an output signal of the rotation angle sensor when it is determined in the second determination step that the command rotation direction and the actual rotation direction match;
    A third determination step of determining whether or not the shaft multiple detected by the shaft multiple detection step matches the number of magnetic poles of the AC motor;
    Have
    A control method for an AC motor, wherein abnormality processing is performed when it is determined that they do not coincide with each other in the first determination step or the second determination step, and when it is determined that there is no matching in the third determination step. .
  6. 請求項5に記載した交流電動機の制御方法において、
    前記異常処理は、
    前記第1判断ステップまたは前記第2判断ステップにより、それぞれ判断対象となる両方向が不一致と判断される時に、前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線が異常と判断して前記電圧相順の変更または前記出力線の配線変更を行うステップと、前記第3判断ステップにより、前記軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断された時にアラーム出力を行うステップと、
    を有することを特徴とする交流電動機の制御方法。
    In the control method of the AC motor according to claim 5,
    The abnormality processing is
    When it is determined in the first determination step or the second determination step that the two directions to be determined are inconsistent, the voltage phase sequence applied to the AC motor or the wiring of the output line of the rotation angle sensor is abnormal. The step of determining and changing the voltage phase sequence or changing the wiring of the output line and the third determining step output an alarm output when it is determined that the shaft multiple and the number of magnetic poles of the AC motor do not match. Steps to do,
    An AC motor control method comprising:
  7. 請求項5または6に記載した交流電動機の制御方法において、
    前記回転角度センサの軸倍数を、前記回転角度センサの出力信号から生成したZ相パルスに基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御方法。
    In the control method of the AC motor according to claim 5 or 6,
    A method for controlling an AC motor, comprising: detecting a shaft multiple of the rotation angle sensor based on a Z-phase pulse generated from an output signal of the rotation angle sensor.
  8. 請求項5〜7の何れか1項に記載した交流電動機の制御方法において、
    前記第3判断ステップによりマッチングすると判断された時に、前記回転角度センサの出力信号に基づいて前記電動機を可変速運転することを特徴とする交流電動機の制御方法。
    In the control method of the alternating current motor according to any one of claims 5 to 7,
    An AC motor control method comprising: operating the motor at a variable speed based on an output signal of the rotation angle sensor when it is determined that matching is performed in the third determination step.
  9. 請求項5〜8の何れか1項に記載した交流電動機の制御方法において、
    前記電動機の実回転方向を、撮影画像または目視に基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御方法。
    In the control method of the alternating current motor according to any one of claims 5 to 8,
    A method for controlling an AC motor, comprising: detecting an actual rotation direction of the motor based on a photographed image or visual observation.
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