JP2023000734A - Rotation position correction device, motor driving system, and method for correcting rotation position - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、回転位置補正装置、モータ駆動システム、及び回転位置補正方法に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a rotational position correction device, a motor drive system, and a rotational position correction method.
レゾルバは、その軸の角度(回転位置)を検出することで、軸に連結された回転体の角度を検出することに利用される。レゾルバの周囲温度に依存して、角度の検出結果の精度が低下することがあった。 A resolver is used to detect the angle of a rotating body connected to the shaft by detecting the angle (rotational position) of the shaft. Depending on the ambient temperature of the resolver, the accuracy of the angle detection result may be degraded.
本発明の目的は、レゾルバによる軸の角度の検出結果の温度依存性を低減できる回転位置補正装置、モータ駆動システム、及び回転位置補正方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotational position correcting device, a motor drive system, and a rotational position correcting method that can reduce the temperature dependence of the shaft angle detection result by a resolver.
実施形態の回転位置補正装置は、検出値補正部を備える。モータは、レゾルバによって軸の角度が検出される。検出値補正部は、前記モータの出力により変化する前記レゾルバの温度の推定値又は検出値に基づいて、前記温度に対応する前記レゾルバの角度検出値を補正する。 A rotational position correction device according to an embodiment includes a detection value correction unit. A resolver detects the angle of the shaft of the motor. The detection value correction unit corrects the angle detection value of the resolver corresponding to the temperature based on the estimated value or the detection value of the temperature of the resolver that changes according to the output of the motor.
以下、実施形態の回転位置補正装置、モータ駆動システム、及び回転位置補正方法を、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部の機能の配分などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。 A rotational position correction device, a motor drive system, and a rotational position correction method according to embodiments will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are schematic or conceptual, and the distribution of functions of each part is not necessarily the same as the actual one.
以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。
実施形態において「接続されている」とは、電気的に接続されていることを含む。「XXに基づく」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含み得る。「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含み得る。「XX又はYY」とは、XXとYYのうち何れか一方の場合に限定されず、XXとYYの両方の場合も含み得る。これは選択的要素が3つ以上の場合も同様である。「XX」及び「YY」は、任意の要素(例えば任意の情報)である。「インバータ」は、交流を出力する電力変換器であって、例えば、DC/ACコンバータなどが含まれる。「モータ」は、交流電力によって駆動される誘導電動機などの回転電機のことである。「モータの回転速度」のことを単に「モータの速度」ということがある。
In the following description, the same reference numerals are given to components having the same or similar functions. Duplicate descriptions of those configurations may be omitted.
In the embodiments, "connected" includes electrically connected. "Based on XX" means "based at least on XX" and may include based on other elements in addition to XX. "Based on XX" is not limited to the case where XX is used directly, but can also include the case where XX is calculated or processed. "XX or YY" is not limited to either one of XX and YY, but may include both XX and YY. This is also the case when there are three or more selective elements. "XX" and "YY" are arbitrary elements (for example, arbitrary information). An “inverter” is a power converter that outputs alternating current, and includes, for example, a DC/AC converter. A "motor" is a rotating electric machine such as an induction motor driven by AC power. "Motor rotation speed" is sometimes simply referred to as "motor speed".
以下の説明に示す「電流の測定値」とは、実際の電流の測定値、実際の電流の大きさを示す指標値、又は電流の大きさを示す推定値のことである。 A "measured value of current" used in the following description refers to an actual measured value of current, an index value indicating the actual magnitude of current, or an estimated value indicating the magnitude of current.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る回転位置補正装置を含むモータ駆動システム1を例示するブロック図である。例えば、モータ駆動システム1は、モータ速度制御装置10を備える。モータ速度制御装置10は、回転位置補正装置の一例である。モータ駆動システム1は、さらに、モータ2(図1中の記載はM。)、及びレゾルバ2A(図1中の記載はSS。)を備えていてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a
モータ速度制御装置10は、モータ2、及びレゾルバ2Aに接続されている。モータ速度制御装置10は、レゾルバ2Aによって検出されたモータ2の実際の速度が、所望の速度指令値ω*に一致するように、モータ2の速度を制御する。
A
モータ2は、複数の巻線を備え、各巻線が、後述するインバータ30の出力に接続されている。インバータ30は、電力変換器の一例である。例えばインバータ30は、直流電源20(図中にDCと記載。)から供給される直流電力を変換して、モータ2を駆動させる。例えば、インバータ30からの交流が各巻線に流れると、電磁的な作用によりモータ2が回転する。例えば、モータ2の軸には、レゾルバ2Aの軸がフランジ結合などの方法で機械的に連結されていて、モータ2の軸の回転に応じてレゾルバ2Aの軸が連動して回転する。
The
レゾルバ2Aは、自らの軸の位置に応じた交流信号を生成する。例えば、レゾルバ2Aは、1次側巻線の電流によって励磁された磁束を2次側巻線によって検出する。2次側巻線に励起される電圧又は電流は、励磁された磁束の方向と2次側巻線の方向の角度差に応じた位相情報を含む交流信号になる。レゾルバ2Aは、その交流信号を自らの軸の位置の検出信号として生成する。例えば、レゾルバ2Aの1次側巻線は、その筐体に固定されている。レゾルバ2Aの筐体は、例えばモータ2と共通の基台又はモータ2の筐体に固定されている。そのため、レゾルバ2Aの温度の違いによって、各部の位置関係が許容される範囲内で変化することがある。
The
なお、実施形態のレゾルバ2Aは、その内部に信号変換器を含む。信号変換器は、自らの軸の位置に応じた交流信号に基づいて、レゾルバ2Aの軸の角度を示す指標値、つまりモータ2の軸の角度を示す指標値(角度検出値θe2という。)を生成する。換言すれば、このレゾルバ2Aは、モータ2の軸の角度の検出結果に対応する角度検出値θe2を生成して出力する。信号変換器は信号処理のための電子回路を含む。そのため、出力する信号に周囲温度に依存するオフセットが含まれることがある。以下の説明では、周囲温度に依存する機械的な検出誤差と電気的な検出誤差とを纏めて、レゾルバ2Aの温度の変化による誤差として説明する。なお、この信号変換器は、レゾルバ2Aの外部に別体で構成されていてもよく、後述するモータ速度制御装置10の一部として含まれていてもよい。以下の説明では、レゾルバ2Aに内蔵される場合について説明する。
Note that the
例えば、モータ速度制御装置10は、モータ2を駆動するインバータ30の制御装置である。モータ速度制御装置10は、回転位置補正装置の一例である。
For example, the
モータ速度制御装置10は、回転位置補正部3と、速度制御部5と、電流制御部6と、PWM制御部7(図中の記載はPWM。)と、電流値変換部8と、温度推定部9とを含む。なお、速度制御部5と、電流制御部6と、PWM制御部7は、制御部の一例である。この制御には一般的な手法を適用してよい。
The motor
速度制御部5は、速度指令値ω*とモータ2の速度推定値ωFBKとの速度偏差に所定の速度応答ゲインを乗じて駆動トルクの指令値を生成する。速度指令値ω*は、例えばプログラマブルコントローラ(PLC)等の上位制御装置から供給される。速度指令値ω*は、所望の値が設定され、設定後から次の値が設定されるまでその値に維持される。モータ2の速度推定値ωFBKについて後述する。
The
電流制御部6は、速度制御部5の出力に接続されている。電流制御部6は、速度制御部5から供給される駆動トルクの指令値と、モータ2に供給されるトルク電流成分の推定値(電流iFBKという。)との差に応じて生成される電圧指令値V*を出力する。
The
PWM制御部7は、PWM制御(Pulse Width Modulation制御)によってインバータ30を制御することにより、モータ2を駆動させる。例えば、PWM制御部7の入力は、電流制御部6の出力に接続され、その出力がインバータ30に接続されている。PWM制御部7は、電流制御部6によって生成された電圧指令値V*に応じてモータ2を駆動するようにインバータ30のゲート制御信号を出力する。
The
例えば、インバータ30の出力に接続される配線には、各相の相電流を夫々検出する変流器CTが設けられていてもよい。変流器CTは、3相交流の各相の配線のうち少なくとも2相の配線に設けられていてもよい。
For example, the wiring connected to the output of the
電流値変換部8は、変流器CTによって検出された相電流の瞬時値と、モータ2の回転に対応する基準位相θ0とに基づいて、相電流の大きさの指標値である電流検出値iFBKを生成する。電流制御部6は、電流検出値iFBKを用いて電流制御を実施してもよい。
Based on the instantaneous value of the phase current detected by the current transformer CT and the reference phase .theta. Generate iFBK. The
温度推定部9は、モータ駆動システム1のモータ2とレゾルバ2Aの温度Tを推定する。例えば、温度推定部9は、相電流の大きさ(電流検出値iFBK)と、電圧指令値V*とに基づいて、上記の温度Tを推定する。これの詳細について後述する。
A
回転位置補正部3の第1入力は、レゾルバ2Aの出力に接続されている。例えば、回転位置補正部3は、レゾルバ2Aから出力される角度検出値θe2を受けて、モータ2の速度制御のために利用する。回転位置補正部3の第2入力は、温度推定部9の出力に接続されている。例えば、回転位置補正部3は、温度推定部9が出力する温度推定値を、回転位置補正に利用する。
A first input of the
例えば、回転位置補正部3は、検出値補正部31と、速度変換部32とを備える。
検出値補正部31は、補正値生成部31aと、減算器31bとを備える。補正値生成部31aは、温度推定部9が出力する温度推定値に基づいて、角度補正値Δθtを生成する。減算器31bは、角度検出値θe2から角度補正値Δθtを減算して、角度推定値θe1を生成する。角度補正値Δθtは、角度補正情報の一例である。
For example, the
The detection
速度変換部32は、検出値補正部31によって生成された角度推定値θe1を取得して、角度推定値θe1に基づいて、前述の速度推定値ωFBKなどを生成する。
The
なお、モータ速度制御装置10は、例えば、CPUなどのプロセッサを含み、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって、回転位置補正部3、速度制御部5、電流制御部6、PWM制御部7、電流値変換部8、温度推定部9などの機能部の一部又は全部を実現してもよく、電気回路の組み合わせ(circuitry)によって上記を実現してもよい。モータ速度制御装置10は、内部に備える記憶部の記憶領域を利用して各データの転送処理、及び解析のための演算処理を、プロセッサによる所定のプログラムの実行によって実行してもよい。
The motor
次に、図2から図6を参照して、角度検出値の補正について説明する。
図2は、実施形態のモータ駆動システム1の出力の大きさと飽和温度の関係を説明するための図である。図3は、実施形態のモータ駆動システム1を運転した時間と温度との関係を説明するための図である。図4は、実施形態のモータ駆動システム1の運転状態の変更に伴った温度変化について説明するための図である。なお、モータ駆動システム1の出力とは、例えば、モータ2に供給する電力(出力電力)のことである。モータ駆動システム1の出力の大きさとは、モータ2に供給する電力量に相当する指標を適用できる。
Next, correction of the angle detection value will be described with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the magnitude of the output of the
以下、レゾルバ2Aの温度に基づいて、レゾルバ2Aの検出結果に生じた角度情報のズレを補正する事例について説明する。以下に例示する事例は、温度センサが設置されていない場合、あるいは温度を直接測れない環境の場合などに適用可能である。この場合には、温度を予測して、上記の角度情報のズレを補正するとよい。
An example of correcting a deviation of angle information occurring in the detection result of the
運転中のモータ2は、その損失により発熱する。モータ2の運転状況(モータ駆動システム1の出力の大きさ)が変化すると、これに伴ってモータ2の温度が変化する。モータ2の発熱量は、モータ駆動システム1の出力の大きさに依存する。モータ駆動システム1の出力の大きさが大きいほど発熱量が多くなる。モータ駆動システム1の出力の大きさの変化に伴って、モータ2などの発熱によってその周辺の温度が変化する。
例えば、モータ駆動システム1の出力を所定の大きさに維持していると、その出力の大きさにより定まる温度に飽和する。図2のグラフに、モータ駆動システム1の出力の大きさ(横軸)と飽和時の温度TP(縦軸)の関係を示す。このグラフに示す出力Pと温度TPの関係を、例えば、次の式(1)に示すように1次式で近似してモデル化するとよい。
The
For example, if the output of the
TP=k・P+Ta ・・・(1) TP=k・P+Ta (1)
上記の式(1)において、kが温度係数、Taが周囲温度である。この関係を参照用のテーブルとして予め定義しておいてもよい。上記の式(1)から温度が飽和した時点の温度を着てできるが、変化が緩慢な場合には、過渡状態を規定しきれない。そこで、下記の方法で過渡状態の温度を規定する。 In equation (1) above, k is the temperature coefficient and Ta is the ambient temperature. This relationship may be defined in advance as a reference table. The temperature at the time when the temperature is saturated can be obtained from the above formula (1), but if the change is slow, the transient state cannot be specified. Therefore, the temperature in the transient state is specified by the following method.
図3に、モータ駆動システム1を運転した時間t(横軸)と周囲の温度(縦軸)の関係を示す。図3に示す横軸の原点のタイミングに、モータ駆動システム1の出力の大きさがステップ状に変化した場合の温度の変化を示している。
上記のように、モータ駆動システム1の出力の大きさが変化すると、これに伴って、モータ2とその周辺の温度が変化する。ただし、この場合、各部にその熱抵抗と熱容量とがあり、温度Tの変化が出力の変化よりも遅れる傾向がある。例えば、この場合の温度Tの変化の傾向を、図3と次の式(2)に示すような一次遅れ系で近似してモデル化するとよい。
FIG. 3 shows the relationship between the time t (horizontal axis) during which the
As described above, when the magnitude of the output of the
T=(TP-T0)・(1-exp(-t/τ))+T0 ・・・(2) T=(TP-T0)・(1-exp(-t/τ))+T0 ・・・(2)
上記の式(2)において、τが時定数、T0が、温度Tが変化する直前の温度を示す。この関係を参照用のテーブルとして予め定義しておいてもよい。 In the above equation (2), τ is the time constant and T0 is the temperature immediately before the temperature T changes. This relationship may be defined in advance as a reference table.
図4に示す事例では、この図に示される期間の中で、モータ駆動システム1の運転状態を3回切り替えている。
この図に示す期間の初期状態では、モータ駆動システム1はモータ2に対する電力の供給を停止させているため、モータ2からの発熱がない。初期の温度Tは、周囲温度Taに等しい。
In the example shown in FIG. 4, the operating state of the
In the initial state of the period shown in this figure, the
時刻t1に、第1回目の運転状態の切り替えが行われる。モータ駆動システム1は、モータ2に対して電力量P1の供給を開始して、これを維持する。電力量P1を継続的にモータ2に供給する場合、周辺温度が温度T1になるまで徐々に上昇することが見込まれる。電力量P1と温度T1の関係は、前述した図2に示した対応関係から導出するとよい。なお、周辺温度が温度T1に到達する前に次の運転状態の切り替えが行われることがある。このような場合には、温度Tの変化の傾向が、その時点(例えば時刻t2)から変化する。
At time t1, the first operation state switching is performed. The
時刻t2に、第2回目の運転状態の切り替えが行われる。モータ駆動システム1は、モータ2に対して電力量P2の供給を開始して、供給する電力量を切り替えた後、これを維持する。電力量P2を継続的にモータ2に供給する場合、周辺温度が温度T2になるまで徐々に上昇することが見込まれる。電力量P2と温度T2の関係は、同様に前述した図2に示した対応関係から導出するとよい。なお、周辺温度が温度T2に到達する前に次の運転状態の切り替えが行われることがある。このような場合には、温度Tの変化の傾向が、その時点(例えば時刻t3)から変化する。
At time t2, the second operating state switching is performed. The
時刻t3に、第3回目の運転状態の切り替えが行われる。モータ駆動システム1は、モータ2に対して電力量P3の供給を開始して、供給する電力量を切り替えた後、これを維持する。電力量P3を継続的にモータ2に供給する場合、周辺温度が温度T3になるまで徐々に降下することが見込まれる。電力量P3と温度T3の関係は、同様に前述した図2に示した対応関係から導出するとよい。
At time t3, the third switching of the operating state is performed. The
このように、電力量と温度の関係をモデル化することで、時間遅れを伴って変化する温度Tに依存する誤差を含む角度検出値を補正することができる。より具体的な事例について、図5と図6とを参照して説明する。 By modeling the relationship between the amount of electric power and the temperature in this way, it is possible to correct the detected angle value including an error that depends on the temperature T that changes with a time delay. A more specific example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
図5は、実施形態の温度Tに依存する誤差を含む角度検出値について説明するための図である。図5に、物理的角度θrm(横軸)と検出値θe(縦軸)との関係を示す。例えば、検出値θeに誤差が含まれていない利用的な状況であれば、検出値θeは、物理的角度θrmに一致する。このような状態の検出値θeを実線で示す。これに対して、検出値θeに温度Tに依存する誤差が含まれている状況であると、検出値θeに含まれる誤差ΔθTが物理的角度θrmに対するオフセット成分として顕在化する。このような状態の検出値θeを破線で示す。この誤差ΔθTは、測定ごとの値がランダムに変化する成分とは明らかに異なる傾向を示す。 FIG. 5 is a diagram for explaining an angle detection value including an error that depends on the temperature T of the embodiment. FIG. 5 shows the relationship between the physical angle θrm (horizontal axis) and the detected value θe (vertical axis). For example, in a usable situation where the detected value θe contains no error, the detected value θe matches the physical angle θrm. A solid line indicates the detected value θe in such a state. On the other hand, if the detected value θe contains an error dependent on the temperature T, the error ΔθT contained in the detected value θe manifests itself as an offset component with respect to the physical angle θrm. A dashed line indicates the detected value θe in such a state. This error .DELTA..theta.T exhibits a tendency clearly different from that of the component whose value varies randomly from measurement to measurement.
例えば、0°から360°の角度範囲を検出可能な構成で、レゾルバ2Aが検出すべきモータ2の軸の物理的角度θrmがθmであるときに、誤差ΔθTが含まれていなければ、その時の検出値θeが物理的角度θrmのθmに等しい検出値θe1になる。これに対して、誤差ΔθTが含まれていると、その時の検出値θeが物理的角度θrmのθmとは異なる検出値θe2になる。次の式(3)に示すように、検出値θe1と検出値θe2との差が誤差ΔθTである。このような傾向は軸の角度によらずに生じることから、何れの角度においても概ね等量の誤差ΔθTが含まれることになる。
For example, in a configuration that can detect an angle range of 0° to 360°, when the physical angle θrm of the shaft of the
ΔθT=θe2-θe1 ・・・(3) ΔθT=θe2−θe1 (3)
上記の図5に示した状況の検出値θe2には、温度Tに依存するオフセット成分の誤差ΔθTが含まれることになる。図6を参照して、温度Tと、これに依存するオフセット成分の誤差ΔθTの関係について説明する。図6は、実施形態の温度と角度検出値の誤差との関係について説明するための図である。図6に、温度T(横軸)と角度検出値の誤差θT(縦軸)との関係を示す。 The detected value θe2 in the situation shown in FIG. 5 includes the error ΔθT of the offset component that depends on the temperature T. The relationship between the temperature T and the offset component error ΔθT dependent thereon will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the temperature and the error in the detected angle value according to the embodiment. FIG. 6 shows the relationship between the temperature T (horizontal axis) and the error θT (vertical axis) of the detected angle value.
温度Tと角度検出値の誤差θTとの間には、このグラフに示すような傾向があることから、上記の温度Tと角度検出値の誤差ΔθTの関係を、例えば、次の式(4)に示すように1次式で近似してモデル化するとよい。 Since there is a tendency shown in this graph between the temperature T and the error θT in the detected angle value, the relationship between the temperature T and the error ΔθT in the detected angle value can be expressed by the following equation (4). It is preferable to model by approximating with a linear expression as shown in .
ΔθT=a・(T_est-T_ref)+b ・・・(4) ΔθT=a・(T_est−T_ref)+b (4)
上記の式(4)において、T_estが予測温度、T_refが基準温度(例えば、25℃)、aとbが所定の定数である。なお、aは図6のグラフの傾きに対応する。bは図6のグラフの切片に対応する。上記の手順によって、角度検出値の誤差ΔθTの推定値を解析的に導出できることが明らかになった。 In the above equation (4), T_est is the predicted temperature, T_ref is the reference temperature (eg, 25° C.), and a and b are predetermined constants. Note that a corresponds to the slope of the graph in FIG. b corresponds to the intercept of the graph in FIG. It has been clarified that the estimated value of the error ΔθT of the angle detection value can be analytically derived by the above procedure.
そこで、次の式(5)に示すように、角度検出値の誤差ΔθTの推定値を、角度検出値θe2の補償量θcとして用いることにより、角度検出値θe2を補正した角度検出値θe1を得ることができる。 Therefore, as shown in the following equation (5), by using the estimated value of the error ΔθT of the angle detection value as the compensation amount θc of the angle detection value θe2, the angle detection value θe1 is obtained by correcting the angle detection value θe2. be able to.
θe1=θe2-θc=θe2-ΔθT ・・・(5) θe1=θe2−θc=θe2−ΔθT (5)
上記の原理を用いて、例えば、下記する手順に従って補正処理を実現してもよい。
温度推定部9は、相電流の大きさ(電流検出値iFBK)と、電圧指令値V*とに基づいて、上記の式(1)、式(2)などを用いて温度Tを導出する。
回転位置補正部3の検出値補正部31は、式(4)を用いて角度検出値の誤差ΔθTの推定値を導出する。検出値補正部31は、これを角度検出値θe2の補償量θcとして用いて、角度検出値θe2を補正した角度検出値θe1を導出する。
速度変換部32は、検出値補正部31によって生成された角度推定値θe1に基づいて、速度推定値ωFBKを生成する。
速度制御部5と、電流制御部6と、PWM制御部7は、速度推定値ωFBKが速度指令値ω*になるように、モータ2を制御する。速度制御部5と、電流制御部6と、PWM制御部7は、モータ2を制御する制御部の一例である。
上記の手順によって、レゾルバ2Aの検出結果の補正が可能になる。
Using the principle described above, the correction process may be implemented, for example, according to the procedure described below.
The
A detection
The
The
The above procedure enables correction of the detection result of the
上記の実施形態によれば、モータ速度制御装置10(回転位置補正装置)は、検出値補正部31を備える。検出値補正部31は、モータ2の出力により変化するレゾルバ2Aの温度の推定値又は検出値に基づいて、その温度に対応するレゾルバ2Aの角度検出値を補正する。これにより、モータ速度制御装置10は、レゾルバ2Aによる軸の角度の検出結果の温度依存性を低減できる。
According to the above embodiment, the motor speed control device 10 (rotational position correction device) includes the detected
(第1の実施形態の第1変形例)
上記の実施形態では、レゾルバ2Aの温度Tを推定する一手法を例示したが、この手法に制限されない。本変形例では、温度Tを規定する位置を特定の位置に定めた事例について説明する。例えば、特定の位置を、レゾルバ2Aの軸のフランジ部分に定める。
この場合、検出値補正部31は、レゾルバ2A側のフランジ部分の温度Tfと角度検出値の誤差ΔθTの関係のデータを予め保持するとよい。これにより、モータ2の軸受からその軸と、フランジ部分とを介した熱伝導により生じる位相誤差(誤差ΔθT)も同様の方法で対応可能となる。
(First Modification of First Embodiment)
Although one method of estimating the temperature T of the
In this case, the detection
(第1の実施形態の第2変形例)
また、本変形例では、レゾルバ2Aの温度Tの推定に代えて、モータ2本体、レゾルバ2A本体、モータ2の軸とレゾルバ2Aの軸を連結するフランジなどの温度を運転中に検出して、その結果をレゾルバ2Aの温度Tとして用いてもよい。
(Second modification of the first embodiment)
In addition, in this modification, instead of estimating the temperature T of the
(第2の実施形態)
図7を参照して、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態の構成は、1つのレゾルバ2Aを用いるものであった。本実施形態ではこれに代えて、複数のレゾルバ2Aを用いて、回転検出部分を冗長構成にする事例について説明する。レゾルバ2Aの個数は、以下の例に制限されず任意に定めてよい。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of the first embodiment used one
図7は、第2の実施形態のモータ駆動システムの概略構成図である。
モータ駆動システム1Aは、例えば、モータ駆動システム1のレゾルバ2Aに加えてレゾルバ2Bを備える。レゾルバ2Bは、レゾルバ2Aの構成と同じ構成を備える。説明の関係で符号を代えている。モータ駆動システム1Aは、モータ速度制御装置10に代えてモータ速度制御装置10Aを備える。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the motor drive system of the second embodiment.
The motor drive system 1A includes, for example, a
モータ速度制御装置10Aは、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの検出結果に対して、共通する補正量を用いてレゾルバ2Aとレゾルバ2Bのの角度検出値をそれぞれ補正してもよい。これに代えて、モータ速度制御装置10Aは、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの検出結果に対して、互いに異なる補正量を用いてレゾルバ2Aとレゾルバ2Bのの角度検出値をそれぞれ補正してもよい。
The motor
以下、後者についてより具体的に説明する。
モータ速度制御装置10Aは、モータ2、及びレゾルバ2Aとレゾルバ2Bに接続されている。モータ速度制御装置10Aは、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの何れか一方によって検出されたモータ2の実際の速度が、所望の速度指令値ω*に一致するように、モータ2の速度を制御する。その際に、モータ速度制御装置10Aは、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの検出結果を切り替える。
The latter will be described in more detail below.
モータ速度制御装置10Aは、モータ速度制御装置10の回転位置補正部3と、速度制御部5と、温度推定部9とに代えて、回転位置補正部3Aと3Bと、速度制御部5Aと、温度推定部9Aと9Bとを備える。
The
回転位置補正部3Aと3Bは、例えば、回転位置補正部3と同様に夫々構成される。
回転位置補正部3Aの検出値補正部31Aは、レゾルバ2Aの出力に接続され、温度推定部9Aによって推定された温度TAに基づいた角度補正値Δθtを生成して、これを用いて補正した角度推定値θe1Aを生成する。回転位置補正部3Aの速度変換部32Aは、角度推定値θe1Aに基づいて、速度推定値ωFBKAを生成する。
The rotational
A detection
同様に、回転位置補正部3Bの検出値補正部31B(不図示)は、レゾルバ2Bの出力に接続され、温度推定部9Bによって推定された温度TBに基づいた角度補正値Δθtを生成して、これを用いて補正した角度推定値θe1Bを生成する。回転位置補正部3Bの速度変換部32B(不図示)は、角度推定値θe1Bに基づいて、速度推定値ωFBKBを生成する。なお検出値補正部31Aと31Aは、前述の検出値補正部31に相当する。速度変換部32Aと32Bは、前述の速度変換部32に相当する。
Similarly, the detected value corrector 31B (not shown) of the
速度制御部5Aは、速度指令値ω*とモータ2の速度推定値ωFBKAとの速度偏差ΔωAに、又は、速度指令値ω*とモータ2の速度推定値ωFBKBとの速度偏差ΔωBに、所定の速度応答ゲインを夫々乗じて駆動トルクの指令値を生成する。例えば、速度制御部5Aは、冗長構成の系切り替えのために、速度偏差ΔωAと速度偏差ΔωBの何れか一方を選択して利用するように形成されている。
The
本実施形態によれば、上記のようにレゾルバ2Aとレゾルバ2Bと、回転位置補正部3Aと3Bとを冗長構成にすることにより、モータ駆動システム1Aを冗長構成にすることができる。
According to this embodiment, the motor drive system 1A can be configured redundantly by redundantly configuring the
(第2の実施形態の変形例)
第2の実施形態に冗長構成の事例について説明した。本変形例では、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの特性の個体差が存在する場合の事例について説明する。
レゾルバ2Aとレゾルバ2Bのそれぞれの検出結果に特性の個体差による誤差が含まれる場合がある。検出値補正部31Aと検出値補正部31Bは、レゾルバの特性の個体差を吸収するように補正することで、レゾルバ2Aとレゾルバ2Bの特性の個体差を吸収することができる。
(Modification of Second Embodiment)
An example of redundant configuration has been described in the second embodiment. In this modified example, an example in which there is an individual difference in the characteristics of the
The detection results of the
なお、モータ2の熱の影響を受ける程度がレゾルバ2Aとレゾルバ2Bのそれぞれで異なる場合に、これを吸収することができる。例えば、モータ2の軸上に、モータ2から遠ざかる方向に互いに異なる位置にレゾルバ2Aとレゾルバ2Bが配置されている場合には、モータ2が発してレゾルバ2Aに対して伝わる熱は、レゾルバ2Bに対して伝わる熱よりも多い。このような場合に、レゾルバ2Aの温度とレゾルバ2Bの温度との間に温度差が生じる。検出値補正部31Aと検出値補正部31Bは、この温度差を条件に含めた角度補正値Δθtを夫々算出するとよい。
If the degree of influence of the heat of the
(第3の実施形態)
図8を参照して、第3の実施形態について説明する。第1の実施形態のモータ駆動システム1は、補正量の算定基準を不変とする基本的な事例について説明した。本実施形態では、補正量の算定基準を、運転状況によって切り替え可能なモータ駆動システム1Bについて説明する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. In the
図8は、第3の実施形態のモータ駆動システムの概略構成図である。
モータ駆動システム1Bは、モータ駆動システム1のモータ速度制御装置10に代わるモータ速度制御装置10Bを備える。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the motor drive system of the third embodiment.
The
モータ速度制御装置10Bは、モータ速度制御装置10に対して、履歴情報処理部4をさらに備え、回転位置補正部3に代わる回転位置補正部3Cを備える。
The motor
履歴情報処理部4は、例えば、履歴情報記録処理部41と、履歴情報解析処理部42と、制御特性切替処理部43と、記憶部44とを備える。
The history
履歴情報記録処理部41は、制御状態を示す制御情報を、記憶部44に随時記録して履歴情報を生成する。
The history information
履歴情報解析処理部42は、記憶部44に記録された履歴情報を解析して、例えば経時的な変化、突発的な変化を検出する。これらの変化の手法は、異常検出に適用可能な統計的な解析手法を適用してよい。例えば、レゾルバ2Aの検出特性が過去のものから変化したことが検出された場合には、制御特性切替処理部43は、レゾルバ2Aの検出結果に対する角度補正値Δθtを、現在の特性に適したものに変更するように回転位置補正部3Cを制御する。
The history information
回転位置補正部3Cは、検出値補正部31に代わる検出値補正部31Cを備える。検出値補正部31Cは、検出値補正部31に相当する。検出値補正部31Cは、さらに、履歴情報解析処理部42からの制御によって、角度補正値Δθtを切り替える。この切り替えによって、角度補正値Δθtが現在の特性に適したものになる。
The rotational position correction section 3C includes a detection
上記の現在の特性に適したものへの変更方法は、予め定められている候補の中から選択する方法であってもよく、現時点の検出結果に基づいて角度補正値Δθtを生成して、新たに生成した角度補正値Δθtに切り替える方法であってもよい。 The method of changing to the one suitable for the current characteristics may be a method of selecting from among predetermined candidates, generating an angle correction value Δθt based on the current detection result, may be a method of switching to the angle correction value Δθt generated in .
本実施形態によれば、運転状態と実際に補正した角度の補正量のデータを用いて、履歴情報のうち過去のデータと比較することにより、レゾルバ2Aの検出特性の変化を発見することができる。レゾルバ2Aの検出特性の変化に応じたカーブのデータを更新し、経年変化に対応できる。
According to this embodiment, it is possible to find a change in the detection characteristic of the
以上に説明した少なくとも一つの実施形態によれば、回転位置補正装置は、検出値補正部を備える。モータは、レゾルバによって軸の角度が検出される。検出値補正部は、前記モータの出力により変化する前記レゾルバの温度の推定値又は検出値に基づいて、前記温度に対応する前記レゾルバの角度検出値を補正する。これにより、回転位置補正装置は、レゾルバによる軸の角度の検出結果の温度依存性を低減できる。 According to at least one embodiment described above, the rotational position correction device includes the detection value correction section. A resolver detects the angle of the shaft of the motor. The detection value correction unit corrects the angle detection value of the resolver corresponding to the temperature based on the estimated value or the detection value of the temperature of the resolver that changes according to the output of the motor. Thereby, the rotational position correcting device can reduce the temperature dependency of the detection result of the shaft angle by the resolver.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
1、1A、1B モータ駆動システム、2 モータ、3、3A、3B、3C 回転位置補正部、4 履歴情報処理部、5、5A 速度制御部、6 電流制御部、7 PWM制御部、8 電流値変換部、9、9A 温度推定部、10 モータ速度制御装置(回転位置補正装置)、20 直流電源、30 インバータ、31、31A、31B,31C 検出値補正部、32、32A、32B 速度変換部
1, 1A, 1B
Claims (9)
前記モータの出力により変化する前記レゾルバの温度の推定値又は検出値に基づいて、前記温度に対応する前記レゾルバの角度検出値を補正する検出値補正部
を備える回転位置補正装置。 A rotational position correction device for a motor in which an angle of a shaft is detected by a resolver,
A rotational position correction device comprising: a detection value correction unit that corrects an angle detection value of the resolver corresponding to the temperature based on an estimated value or a detection value of the temperature of the resolver that changes according to the output of the motor.
を備え、
前記検出値補正部は、
前記温度推定値を用いて前記レゾルバの角度検出値を補正する
請求項1に記載の回転位置補正装置。 a temperature estimator that estimates the temperature of the resolver and generates a temperature estimate;
The detection value correction unit is
2. The rotational position correction device according to claim 1, wherein the temperature estimated value is used to correct the angle detection value of the resolver.
前記レゾルバの温度の変化を一次遅れ系で近似して、前記温度推定値を生成する、
請求項2に記載の回転位置補正装置。 The temperature estimator,
approximating a change in temperature of the resolver with a first-order lag system to generate the temperature estimate;
3. The rotational position correction device according to claim 2.
前記モータに供給する電力の大きさに基づいて前記レゾルバの温度を推定する、
請求項2又は請求項3に記載の回転位置補正装置。 The temperature estimator,
estimating the temperature of the resolver based on the magnitude of power supplied to the motor;
4. The rotational position correction device according to claim 2 or 3.
前記モータの出力により変化する前記レゾルバの温度の推定値又は検出値に基づいて、前記温度に対応する前記レゾルバの角度検出値を補正する検出値補正部と、
前記補正された角度検出値を用いて前記モータを制御する制御部と
を備えるモータ駆動システム。 A motor drive system for a motor whose shaft angle is detected by a resolver,
a detection value correction unit that corrects the angle detection value of the resolver corresponding to the temperature based on the estimated value or the detection value of the temperature of the resolver that changes according to the output of the motor;
A motor drive system comprising: a control unit that controls the motor using the corrected angle detection value.
を備え、
前記検出値補正部は、
前記温度推定値と、前記モータに供給する電力とに基づいた角度補正情報とを用いて、前記レゾルバの角度検出値を補正する、
請求項5に記載のモータ駆動システム。 a temperature estimator that estimates the temperature of the resolver and generates a temperature estimate;
The detection value correction unit is
correcting the detected angle value of the resolver using the estimated temperature value and angle correction information based on the power supplied to the motor;
6. A motor drive system according to claim 5.
前記レゾルバと
を備える請求項5又は請求項6に記載のモータ駆動システム。 a motor whose shaft angle is detected by the resolver;
7. The motor drive system according to claim 5 or 6, comprising the resolver.
を備える請求項5から請求項7の何れか1項に記載のモータ駆動システム。 Control information indicating the control state of the motor is recorded at any time to generate history information, and by analyzing the history information, when it is detected that the detection characteristic of the resolver has changed, the angle of the resolver is detected. 8. The motor drive system according to any one of claims 5 to 7, further comprising a control characteristic switching processor that changes the angle correction value for the detected value to one suitable for the current characteristic.
前記モータの出力により変化する前記レゾルバの温度の推定値又は検出値に基づいて、前記温度に対応する前記レゾルバの角度検出値を補正する過程
を含む回転位置補正方法。 A method for correcting a rotational position of a motor in which an angle of a shaft is detected by a resolver,
A method of correcting a rotational position, comprising the step of correcting an angle detection value of the resolver corresponding to the temperature, based on an estimated value or a detection value of the temperature of the resolver that changes according to the output of the motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021101722A JP2023000734A (en) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | Rotation position correction device, motor driving system, and method for correcting rotation position |
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