JP2021083257A - Magnetic pole direction detection device and magnetic pole direction detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁極方向検出装置に関する。 The present invention relates to a magnetic pole direction detection device.
従来、突極性のある同期モータにおいて、モータが停止した状態のまま磁極検出を行う手法が存在する。特許文献1には、モータの励磁位相を変えながら振幅の小さい高周波電圧をモータに印加したときに、各位相でのフィードバック電流値を測定し、その大きさから磁極方向を推定する技術が開示されている。
Conventionally, in a synchronous motor having a salient polarity, there is a method of detecting magnetic poles while the motor is stopped.
しかしながら、インダクタンス値のオーダが大きい場合には得られるフィードバック電流値が小さくなり、ノイズの影響を受けやすくなる。そのため、磁極方向の検出結果に誤差が生じやすく、複数回の磁極方向推定を行っても検出結果のばらつきが大きかった。 However, when the order of the inductance value is large, the obtained feedback current value becomes small, and it becomes easily affected by noise. Therefore, an error is likely to occur in the detection result of the magnetic pole direction, and the detection result has a large variation even if the magnetic pole direction is estimated a plurality of times.
本開示の一態様は、突極性を有する同期電動機(例えば、後述の電動機10)の磁極方向を検出する磁極方向検出装置(例えば、後述の磁極方向検出装置1)であって、前記電動機に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加部(例えば、後述の高周波電圧印加部2)と、前記電動機の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化部(例えば、後述の励磁位相変化部3)と、前記電動機の駆動電流値を検出する駆動電流検出部(例えば、後述の駆動電流検出部4)と、前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定部(例えば、後述の磁極方向推定部5)と、前記磁極方向推定部で推定された前記磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出部(例えば、後述のばらつき算出部6)と、前記ばらつき算出部が算出したばらつきが所定の閾値より大きいか否かを判定する判定部(例えば、後述の判定部7)と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を前記電動機の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きい場合には、前記高周波電圧印加部が印加する高周波電圧の周波数を変更して前記磁極方向推定を再試行する制御部(例えば、後述の制御部8)と、を備える磁極方向検出装置を提供する。
One aspect of the present disclosure is a magnetic pole direction detecting device (for example, a magnetic pole
また本開示の一態様は、突極性を有する同期電動機の磁極方向を検出する磁極方向検出方法であって、前記電動機に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加工程と、前記電動機の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化工程と、前記電動機の駆動電流値を検出する駆動電流検出工程と、前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定工程と、前記磁極方向推定部で推定された前記磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出工程と、前記ばらつき算出部が算出したばらつきが所定の閾値より大きいか否かを判定する判定工程と、を備え、前記判定工程の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を前記電動機の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きいである場合には、前記高周波電圧印加工程で印加する高周波電圧の周波数を変更して、前記高周波電圧印加工程と、前記励磁位相変化工程と、前記駆動電流検出工程と、前記磁極方向推定工程と、前記ばらつき算出工程と、前記判定工程と、を再試行する、前記磁極方向検出方法を提供する。 Further, one aspect of the present disclosure is a magnetic pole direction detection method for detecting the magnetic pole direction of a synchronous electric motor having salient poles, in which a high-frequency voltage application step of applying a high-frequency voltage to the electric motor and an excitation phase of the electric motor are set. The magnetic pole direction is estimated based on the excitation phase change step of changing to an arbitrary phase, the drive current detection step of detecting the drive current value of the electric motor, the excitation phase, and the drive current value under the application of the high frequency voltage. The magnetic pole direction estimation step for executing the above, the variation calculation step for calculating the variation of the magnetic pole direction estimation result estimated by the magnetic pole direction estimation unit, and whether or not the variation calculated by the variation calculation unit is larger than a predetermined threshold value. When the variation is equal to or less than a predetermined threshold value based on the determination result of the determination step, the magnetic pole direction estimation result is output as the magnetic pole direction detection result of the electric motor. When the variation is larger than a predetermined threshold value, the frequency of the high frequency voltage applied in the high frequency voltage application step is changed to change the high frequency voltage application step, the excitation phase change step, and the drive current detection step. The magnetic pole direction detecting method is provided, which retries the magnetic pole direction estimation step, the variation calculation step, and the determination step.
本発明によれば、突極性を有する同期電動機の磁極検出において、高精度な磁極方向検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly accurate magnetic pole direction detecting device in magnetic pole detection of a synchronous motor having a salient polarity.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明の一実施形態に係る磁極方向検出装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態の磁極方向検出装置1は、高周波電圧印加部2と、励磁位相変化部3と、駆動電流検出部4と、磁極方向推定部5と、ばらつき算出部6と、判定部7と、制御部8と、磁極位置検出部9と、を備える。磁極方向検出装置1は、突極性を有する同期式電動機10の磁極方向を高精度に検出可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnetic pole direction detection device according to an embodiment of the present invention.
The magnetic pole
磁極方向の検出対象となる同期式電動機10は突極性を有するものであれば特に限定されず、例えば図2Aに示すようなロータ11上に鉄芯12が配置されるとともに内部に永久磁石13が埋め込まれた埋込磁石型の電動機10であってもよいし、図2Bに示すようなロータ21上に鉄芯22のみが配置されたリラクタンス型の電動機20であってもよい。これらの電動機10,20は、ロータ11,21に配置された鉄芯12,22や永久磁石13の非対称性によってロータ11,21の回転軸周りのインダクタンスが異なる。以下では、主として埋込磁石型の電動機10を検出対象とした実施形態について説明し、適宜リラクタンス型の電動機20を検出対象とした場合についても記述する。
The
高周波電圧印加部2は、電動機10のロータ11に高周波電圧を印加可能である。励磁位相変化部3は、高周波電圧印加部2が印加される電動機10の励磁位相を変化させる。駆動電流検出部4は、高周波電圧の印加により電動機10に流れる駆動電流を検出する。磁極方向推定部5は、電動機10の励磁位相と、高周波電圧印加下の駆動電流検出部4によって検出した駆動電流の値に基づいて、電動機10の磁極方向を推定する。
The high frequency
高周波電圧の印加により電動機10に流れる駆動電流値は、高周波電圧印加時の電動機10の励磁位相によって変化する。励磁位相θを励磁位相変化部3によって0≦θ≦180°で変化させ、駆動電流検出部4によって駆動電流の値を検出することで、その電圧周波数での励磁位相θに対する駆動電流値iの関係を調べることができる。電動機10の励磁位相は、例えばロータ11を回転させることによって変化させることができる。
The drive current value that flows through the
ここで、本実施形態の磁極方向検出装置1が検出する磁極方向について説明する。図2Aに示すようにロータ11の回転角をθとする。ロータ11に外部から磁石のS極を向けた場合に、回転して当該S極を向くロータ11の角度位置θをロータ11の磁極位置(D相)といい、ロータ11の回転中心と磁極位置を結ぶ直線(D軸)方向が磁極方向である。また、Q軸はロータ11の回転面内でD軸に直交する。
例えば、図2Aに示す埋込磁石型の電動機10のロータ11では、埋め込まれた永久磁石13のN−S極に沿って延びる方向が磁極方向となる。また、図2Bに示すリラクタンス型の電動機20のロータ21では、模式的に長方形で描画された鉄芯12の長辺方向が磁極方向となる。
Here, the magnetic pole direction detected by the magnetic pole
For example, in the
上述したように、突極性を有する同期電動機では、D相インダクタンスLdとQ相インダクタンスLqは、ロータ構造の非対称性によって異なる値となっている。インダクタンスは磁束の通りやすさを表す指標であり、埋込磁石型の電動機10のロータ11ではLd<Lqとなり、リラクタンス型の電動機20のロータ21ではLq<Ldとなる。
As described above, in the synchronous motor having salient polarity, the D-phase inductance Ld and the Q-phase inductance Lq have different values depending on the asymmetry of the rotor structure. The inductance is an index showing the ease of passage of magnetic flux, and Ld <Lq in the
本実施形態の磁極方向検出装置1は、電流値iを時間tで微分した電流時間微分値(di/dt)の振幅に基づいて磁極方向を検出する。電流時間微分値は次の式(1)のように表せ、励磁位相θの変化に伴って周期的に変化する。
…(1)
ただし、
L0=(Ld+Lq)/2,
L2=(Ld−Lq)/2
θ(t):時刻tにおける印加電圧の位相
θp:磁極位置
Vsinγt:高周波電圧
The magnetic pole
… (1)
However,
L 0 = (L d + L q ) / 2,
L 2 = (L d −L q ) / 2
θ (t): Phase of applied voltage at time t θ p : Magnetic pole position Vsinγt: High frequency voltage
図3Aおよび図3Bに示すように、インダクタンスの大小は電流時間微分値の振幅の大小と逆相関する。すなわち、例えば埋込磁石型の電動機10の場合、電流時間微分値の振幅が極小値をとるとき、インダクタンスが極大値Lqをとる。また、電流時間微分値の振幅が極大値をとるとき、インダクタンスが極小値Ldをとる(図3A)。リラクタンス型の電動機20の場合、電流時間微分値の振幅が極小値をとるとき、インダクタンスが極大値Ldをとる。また、電流時間微分値の振幅が極大値をとるとき、インダクタンスが極小値Lqをとる(図3B)。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the magnitude of the inductance is inversely correlated with the magnitude of the amplitude of the current-time derivative value. That is, for example, in the case of the embedded
したがって、0°≦θ≦360°で励磁位相θを時刻tとともに変化させながら電流時間微分値の振幅の極小値または極大値を検出し、その時の励磁位相を出力することで、磁極方向を推定することができる。具体的には、上述の埋込磁石型の電動機10の場合、電流時間微分値の振幅が極大値をとるときインダクタンスはLdをとる。その時の励磁位相をθ1とすると、θ1+n×180°(0°≦θ1≦180°、nは整数)が磁極方向である。リラクタンス型の電動機20の場合、電流時間微分値の振幅が極小値をとるときインダクタンスはLdをとる。その時の励磁位相をθ2とすると、θ2+n×180°(0°≦θ2≦180°、nは整数)が磁極方向である。
Therefore, the magnetic pole direction is estimated by detecting the minimum or maximum value of the amplitude of the current-time differential value while changing the excitation phase θ with time t at 0 ° ≤ θ ≤ 360 ° and outputting the excitation phase at that time. can do. Specifically, in the case of the above-mentioned embedded
図4は、駆動電流値と励磁位相の関係を示すグラフである。一定の高周波電圧印加の下、電流時間微分値と励磁位相θの変化を経時的に観測し、電流時間微分値の振幅が極小値をとるときの励磁位相θに基づいて磁極方向を推定する。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the drive current value and the excitation phase. Under constant high-frequency voltage application, changes in the current-time differential value and the excitation phase θ are observed over time, and the magnetic pole direction is estimated based on the excitation phase θ when the amplitude of the current-time differential value takes the minimum value.
電流時間微分値はθの増加に伴って周期的に変化し、その極大値および極小値は1周につきそれぞれ2回ずつ現れる。したがって、複数の極大値および極小値に係る励磁位相θの値を推定して平均化することで、より高精度に磁極方向を推定することができるため、励磁位相は1周以上変化させて磁極方向を推定することが好ましい。なお、複数の励磁位相θの値の処理は平均化に限定されず、他の方法で処理してもよい。 The current-time derivative value changes periodically as θ increases, and its maximum value and minimum value appear twice each per lap. Therefore, by estimating and averaging the values of the exciting phases θ related to the plurality of maximum and minimum values, the magnetic pole direction can be estimated with higher accuracy. Therefore, the exciting phase can be changed by one or more turns to change the magnetic poles. It is preferable to estimate the direction. The processing of the values of the plurality of excitation phases θ is not limited to averaging, and may be processed by another method.
磁極方向の推定は電流時間微分値の振幅の極大値と極小値のいずれを検出してもよいが、特に極大値を検出して行うことが好ましい。電流時間微分値の振幅は、極大値の方が極小値と比較して急峻に変化するためノイズの影響を受けにくく、検出精度が向上するためである。Ld<Lqである埋込磁石型の電動機10の場合、検出した極大値をとる励磁位相がそのまま磁極方向と推定される。Lq<Ldとなるリラクタンス型の電動機20の場合、検出した極大値をとる励磁位相から90°ずらした位相が磁極方向と推定される。このようにして、例えばロータ11をS周させて2S回現れる極大値について検出し、磁極方向を推定する。
The magnetic pole direction may be estimated by detecting either the maximum value or the minimum value of the amplitude of the current-time differential value, but it is particularly preferable to detect the maximum value. This is because the amplitude of the current-time differential value changes sharply when the maximum value is compared with the minimum value, so that it is not easily affected by noise and the detection accuracy is improved. In the case of the embedded
ばらつき算出部6は、検出した2S個の極大値に係る磁極方向推定結果について、ばらつきを算出する。ばらつき算出結果が予め設定された所定の閾値よりも小さい場合は、その磁極方向推定結果は十分な精度を有するとして、磁極方向検出結果として出力される。ばらつき算出結果が予め設定された所定の閾値よりも小さい場合は、高周波電圧の周波数を変更して、磁極方向推定を再試行する。これを、磁極方向推定結果のばらつきが閾値以下となるまで繰り返す。これにより、高精度に磁極方向を検出することが可能となる。ばらつきの大きさの基準のとり方としては特に限定されず、例えば2S個の値の分散を基準としてもよいし、2S個の位相のうち最大位相と最小位相の差を基準としてもよい。
The
一方で、電流値が大きくなりすぎると電動機10の発熱が大きくなるなどの弊害が生じるため、電動機10への印加電流として適切な電流値の範囲で印加電圧の周波数を変更することが好ましい。さらに、電動機10がリミッターを有し、過電流防止のために電動機10に流れる電流値の上限値が設定されているような場合には、電流値が大きくなりすぎると継時的変化を正確に測定できず、電流時間微分値の極大値および極小値を高精度に検出できなくなる。したがってこの場合には、電流値が設定された上限値未満となる範囲で印加電圧の周波数を変更することが好ましい。
On the other hand, if the current value becomes too large, there will be an adverse effect such as an increase in heat generation of the
図5Aおよび図5Bには、高周波電圧の周波数を変えて磁極方向の推定を行った結果を示す。図5Bでは、図5Aよりも低い周波数の高周波電圧を印加した際の結果を示している。図5Bのほうが検出される電流値が大きく、推定磁極方向のばらつきが小さくなっている。 5A and 5B show the results of estimating the magnetic pole direction by changing the frequency of the high frequency voltage. FIG. 5B shows the result when a high frequency voltage having a frequency lower than that of FIG. 5A is applied. In FIG. 5B, the detected current value is larger and the variation in the estimated magnetic pole direction is smaller.
印加する高周波電圧の周波数の変さらに際し、周波数を低くすると電流値は増加するため、磁極方向がより高精度に検出可能となる。これについて、詳しく説明する。図6Aおよび図6Bは電流時間微分値と電流値の継時変化を並べて表記したグラフであり、図6Bでは、図6Aよりも低い周波数の高周波電圧を印加した際の結果を示している。t1およびt2は半周期となる時間tを、i1およびi2は電流iの振幅を表しており、t1<t2、i1<i2である。 When the frequency of the applied high-frequency voltage is further changed and the frequency is lowered, the current value increases, so that the magnetic pole direction can be detected with higher accuracy. This will be described in detail. 6A and 6B are graphs showing the time-dependent differential value and the change over time of the current value side by side, and FIG. 6B shows the result when a high frequency voltage having a frequency lower than that of FIG. 6A is applied. t 1 and t 2 represent the time t which is a half cycle, and i 1 and i 2 represent the amplitude of the current i, and t 1 <t 2 and i 1 <i 2 .
式(1)より、電流時間微分値の振幅はθとインダクタンスのみに依存するから、高周波電圧の周波数を小さくしても一定である。一方で、周波数が低くなると波長は大きくなるため、t2はt1よりも大きくなる。結果、印加電圧の周波数が低くなると電流時間微分値のグラフの網掛け部分の面積は大きくなる。電流値のグラフを時間で微分したものが電流時間微分値のグラフであるから、電流時間微分値のグラフの網掛け部分の面積は、対応する電流値のグラフの振幅の大きさを表す。したがって、印加する高周波電圧の周波数の変さらに際し、周波数を低くすると電流値は増加する。 From the equation (1), since the amplitude of the current-time differential value depends only on θ and the inductance, it is constant even if the frequency of the high frequency voltage is reduced. On the other hand, as the frequency becomes lower, the wavelength becomes larger, so that t 2 becomes larger than t 1. As a result, as the frequency of the applied voltage becomes lower, the area of the shaded portion of the graph of the current-time differential value becomes larger. Since the current-time derivative graph is obtained by differentiating the current value graph with respect to time, the area of the shaded portion of the current-time derivative graph represents the magnitude of the amplitude of the corresponding current value graph. Therefore, when the frequency of the applied high frequency voltage is further changed and the frequency is lowered, the current value increases.
検出対象の電動機が埋込磁石型の電動機10の場合、磁極位置検出部9によってさらに磁極位置を検出可能であることが好ましい。磁極位置の検出方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば次のような方法で検出可能である。まず、電動機10に、磁極方向検出装置1によって検出された磁極方向に対して平行に、外部磁界を印加する。続いて、前記外部磁界の符号を反転させる。外部磁界の印加方向が永久磁石13によって形成される磁界と同方向である場合には磁気飽和が起こり、逆方向の磁界を印加した時と比較してインダクタンスが低下するため、電流値の変化が大きくなる。この性質を利用して、磁極位置を検出することができる。
When the motor to be detected is an embedded
さらに図7に示すように、インダクタンス値は電流値に依存し、電流値が大きくなるとインダクタンス値は低下する。すなわち、電流時間微分値の振幅が大きい励磁位相ほど電流値が大きくなりインダクタンスが低下するため、電流時間微分値の振幅はさらに大きくなる。結果、電流時間微分値の振幅は極大値において極小値よりも急峻に変化するためノイズの影響を受けにくく、磁極方向を高精度に検出できる。 Further, as shown in FIG. 7, the inductance value depends on the current value, and the inductance value decreases as the current value increases. That is, the larger the amplitude of the current-time differential value is, the larger the current value is and the lower the inductance is, so that the amplitude of the current-time differential value is further increased. As a result, the amplitude of the current-time differential value changes steeper than the minimum value at the maximum value, so that it is not easily affected by noise, and the magnetic pole direction can be detected with high accuracy.
以下に、本実施形態に係る磁極方向検出の一例について、図8のフローチャートを用いて説明する。 Hereinafter, an example of magnetic pole direction detection according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、目的の精度に応じて、ばらつき算出結果の閾値を設定する(ステップS1)。次いで、高周波電圧印加工程において、高周波電圧印加部2は電動機10のロータ11に周波数Aの高周波電圧を印加する(ステップS2)。次いで、励磁位相変化工程において電動機10の励磁位相θを励磁位相変化部3によってS周変化させ、駆動電流検出工程において電動機10に流れる駆動電流を駆動電流検出部4によって検出する。次いで、磁極方向検出工程において、駆動電流検出部4によって2S回検出した駆動電流とその時の励磁位相θとに基づいて、磁極方向推定部5は電動機10の磁極方向を推定する。次いで、ばらつき算出工程において、ばらつき算出部6が周波数Aの印加電圧における推定磁極方向のばらつきを算出する(ステップS3)。
First, the threshold value of the variation calculation result is set according to the target accuracy (step S1). Next, in the high-frequency voltage application step, the high-frequency
続いて、判定部7は周波数Aの印加電圧について算出したばらつき結果σ(A)をステップS1で設定した閾値と比較する(ステップS4)。前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、ばらつき結果σ(A)に係る磁極方向推定結果を電動機10の磁極方向検出結果として出力する(ステップS6)。ばらつき結果σ(A)が所定の閾値より大きい場合には、高周波電圧印加工程で印加する高周波電圧の周波数を、周波数Aよりも低い周波数Bに変更して、ステップS2〜ステップS4を再試行する(ステップS5)。
Subsequently, the
これをばらつきが所定の閾値以下となるまで印加電圧の周波数を低くして繰り返し、前記ばらつきが所定の閾値以下となったところで、前記インダクタンス値に係る磁極方向推定結果を磁極方向検出結果として出力する(ステップS6)。 This is repeated by lowering the frequency of the applied voltage until the variation becomes equal to or less than a predetermined threshold value, and when the variation becomes equal to or less than a predetermined threshold value, the magnetic pole direction estimation result related to the inductance value is output as the magnetic pole direction detection result. (Step S6).
ばらつき結果について、例えば、周波数A,B,Cでの各8個の推定磁極方向が、以下の通りであった。
A(40°,42°,43°,61°,58°,56°,42°,59°) 分散72.4
B(40°,48°,52°,49°,70°,50°,48°,49°) 分散63.7
8個の値の分散を基準に取るならば、ばらつき結果σ(A)=72.4、ばらつき結果σ(B)=63.7である。閾値が分散70を基準に設定されていれば、周波数Aでの磁極方向推定結果はばらつきが閾値を超えているため、より低い周波数Bに変更して磁極方向推定を再試行する。周波数Bでの磁極方向推定結果はばらつきが閾値以下であるため、この磁極方向推定結果を電動機10の磁極方向検出結果として出力する。磁極方向θBは8個の値の平均値51°(小数点第一位四捨五入)である。
Regarding the variation results, for example, the estimated magnetic pole directions of each of the eight frequencies A, B, and C were as follows.
A (40 °, 42 °, 43 °, 61 °, 58 °, 56 °, 42 °, 59 °) Variance 72.4
B (40 °, 48 °, 52 °, 49 °, 70 °, 50 °, 48 °, 49 °) Variance 63.7
Taking the variance of eight values as a reference, the variation result σ (A) = 72.4 and the variation result σ (B) = 63.7. If the threshold value is set with reference to the variance 70, the variation in the magnetic pole direction estimation result at the frequency A exceeds the threshold value, so the frequency is changed to a lower frequency B and the magnetic pole direction estimation is retried. Since the variation in the magnetic pole direction estimation result at the frequency B is equal to or less than the threshold value, the magnetic pole direction estimation result is output as the magnetic pole direction detection result of the
以上により、ばらつきが小さく高精度な磁極方向検出結果が得られる。なお、検出対象の電動機が埋込磁石型の電動機10の場合には、ステップS6の後にさらに磁極位置検出部9によって電動機10に対して磁極方向と平行な双方向に外部磁界を印加することで、さらに磁極位置を検出してもよい。
As a result, a highly accurate magnetic pole direction detection result with little variation can be obtained. When the motor to be detected is an embedded
以上、本発明の一態様である磁極方向検出装置1について説明した。本発明によれば、以下のような効果が得られる。
The magnetic pole
本発明の一態様は、突極性を有する同期電動機10の磁極方向を検出する磁極方向検出装置2であって、電動機10に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加部2と、電動機10の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化部3と、電動機10の駆動電流値を検出する駆動電流検出部4と、前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定部5と、磁極方向推定部5で推定された前記磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出部6と、ばらつき算出部6が算出したばらつきが所定の閾値より大きいか否かを判定する判定部7と、判定部7の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を電動機10の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きい場合には、高周波電圧印加部2が印加する高周波電圧の周波数を変更して前記磁極方向推定を再試行する制御部8と、を備える磁極方向検出装置1を提供する。これにより、高精度な磁極方向検出が可能である。
One aspect of the present invention is a magnetic pole
磁極方向検出装置1はさらに、電動機10に対して、検出された前記磁極方向に平行な双方向に外部磁界を印加可能な磁極位置検出部9を備える。これにより、高精度に磁極位置を検出できる。
The magnetic pole
磁極方向検出装置1はさらに、励磁位相変化部3が電動機10をS周(Sは1以上の整数)回転させる。これにより、ばらつき算出の精度が向上するため、より高精度に磁極方向検出が可能である。
In the magnetic pole
磁極方向検出装置1はさらに、磁極方向推定部5が、駆動電流時間微分値が極大となる励磁位相を検出し、Ld<Lqの場合には当該励磁位相を、Lq<Ldの場合には当該励磁位相から90°変化させた位相を、磁極方向として推定する。これにより、電流値検出の精度が向上するため、より高精度に磁極方向検出が可能である。
In the magnetic pole
また本開示の一態様は、突極性を有する同期電動機の磁極方向を検出する磁極方向検出方法であって、前記電動機に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加工程と、前記電動機の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化工程と、前記電動機の駆動電流値を検出する駆動電流検出工程と、前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定工程と、前記磁極方向推定工程で推定された前記磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出工程と、前記ばらつき算出工程が算出したばらつきが所定の閾値より大きいか否かを判定する判定工程と、を備え、前記判定工程の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を前記電動機の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きいである場合には、前記ばらつきが所定の閾値以下となるまで、前記高周波電圧印加工程で印加する高周波電圧の周波数を変更して、前記磁極方向推定工程と、前記ばらつき算出工程と、前記判定工程と、を繰り返し再試行する前記磁極方向検出方法を提供する。これにより、高精度な磁極方向検出が可能である。 Further, one aspect of the present disclosure is a magnetic pole direction detection method for detecting the magnetic pole direction of a synchronous motor having salient poles, wherein a high frequency voltage application step of applying a high frequency voltage to the motor and an excitation phase of the motor The magnetic pole direction is estimated based on the excitation phase change step of changing to an arbitrary phase, the drive current detection step of detecting the drive current value of the motor, the excitation phase, and the drive current value under the application of the high frequency voltage. The magnetic pole direction estimation step for executing the above, the variation calculation step for calculating the variation of the magnetic pole direction estimation result estimated in the magnetic pole direction estimation step, and whether or not the variation calculated by the variation calculation step is larger than a predetermined threshold value When the variation is equal to or less than a predetermined threshold value based on the determination result of the determination step, the magnetic pole direction estimation result is output as the magnetic pole direction detection result of the motor. When the variation is larger than a predetermined threshold value, the frequency of the high frequency voltage applied in the high frequency voltage application step is changed until the variation becomes equal to or less than the predetermined threshold value. Provided is the magnetic pole direction detection method in which the variation calculation step and the determination step are repeatedly retried. This enables highly accurate detection of the magnetic pole direction.
1 …磁極方向検出装置
2 …高周波電圧印加部
3 …励磁位相変化部
4 …駆動電流検出部
5 …磁極方向推定部
6 …ばらつき算出部
7 …判定部
8 …制御部
9 …磁極位置検出部
10,20 …電動機
11,21 …ロータ
12,22 …鉄芯
13 …永久磁石
1 ... Magnetic pole
Claims (5)
前記電動機に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加部と、
前記電動機の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化部と、
前記電動機の駆動電流値を検出する駆動電流検出部と、
前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定部と、
前記磁極方向推定部で推定された磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出部と、
前記ばらつき算出部が算出したばらつきが所定の閾値より大きいか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を前記電動機の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きい場合には、前記ばらつきが所定の閾値以下となるまで、前記高周波電圧印加部が印加する高周波電圧の周波数を変更して前記磁極方向推定を繰り返し再試行する制御部と、を備える磁極方向検出装置。 A magnetic pole direction detection device that detects the magnetic pole direction of a synchronous motor having salient polarity.
A high-frequency voltage application unit that applies a high-frequency voltage to the motor,
An exciting phase changing unit that changes the exciting phase of the motor to an arbitrary phase,
A drive current detection unit that detects the drive current value of the motor,
A magnetic pole direction estimation unit that executes magnetic pole direction estimation based on the excitation phase and the drive current value under the application of the high frequency voltage.
A variation calculation unit that calculates the variation of the magnetic pole direction estimation result estimated by the magnetic pole direction estimation unit, and a variation calculation unit.
A determination unit that determines whether or not the variation calculated by the variation calculation unit is larger than a predetermined threshold value.
When the variation is equal to or less than a predetermined threshold value based on the determination result of the determination unit, the magnetic pole direction estimation result is output as the magnetic pole direction detection result of the motor, and when the variation is larger than the predetermined threshold value. Is a magnetic pole direction detecting device including a control unit that changes the frequency of the high frequency voltage applied by the high frequency voltage applying unit and repeatedly retries the estimation of the magnetic pole direction until the variation becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
前記電動機に対して高周波電圧を印加する高周波電圧印加工程と、
前記電動機の励磁位相を任意の位相に変化させる励磁位相変化工程と、
前記電動機の駆動電流値を検出する駆動電流検出工程と、
前記励磁位相と、前記高周波電圧印加下における前記駆動電流値と、に基づいて磁極方向推定を実行する磁極方向推定工程と、
前記磁極方向推定部で推定された前記磁極方向推定結果のばらつきを算出するばらつき算出工程と、
前記ばらつき算出部が算出したばらつきが所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定工程と、を備え、
前記判定工程の判定結果に基づいて、前記ばらつきが所定の閾値以下である場合には、前記磁極方向推定結果を前記電動機の磁極方向検出結果として出力し、前記ばらつきが所定の閾値より大きい場合には、前記ばらつきが所定の閾値以下となるまで、前記高周波電圧印加工程で印加する高周波電圧の周波数を変更して、前記磁極方向推定工程と、前記ばらつき算出工程と、前記判定工程と、を繰り返し再試行する、前記磁極方向検出方法。
It is a magnetic pole direction detection method for detecting the magnetic pole direction of a synchronous motor having a salient polarity.
A high-frequency voltage application step of applying a high-frequency voltage to the motor, and
The excitation phase change step of changing the excitation phase of the motor to an arbitrary phase,
The drive current detection process for detecting the drive current value of the motor and
A magnetic pole direction estimation step for executing magnetic pole direction estimation based on the excitation phase and the drive current value under the application of the high frequency voltage.
A variation calculation step for calculating the variation of the magnetic pole direction estimation result estimated by the magnetic pole direction estimation unit, and a variation calculation step.
A determination step for determining whether or not the variation calculated by the variation calculation unit is larger than a predetermined threshold value is provided.
When the variation is equal to or less than a predetermined threshold value based on the determination result of the determination step, the magnetic pole direction estimation result is output as the magnetic pole direction detection result of the motor, and when the variation is larger than the predetermined threshold value. Repeats the magnetic pole direction estimation step, the variation calculation step, and the determination step by changing the frequency of the high frequency voltage applied in the high frequency voltage application step until the variation becomes equal to or less than a predetermined threshold value. The magnetic pole direction detection method to be retried.
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