JP2886753B2 - 同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の検出方法 - Google Patents
同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の検出方法Info
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- JP2886753B2 JP2886753B2 JP4356675A JP35667592A JP2886753B2 JP 2886753 B2 JP2886753 B2 JP 2886753B2 JP 4356675 A JP4356675 A JP 4356675A JP 35667592 A JP35667592 A JP 35667592A JP 2886753 B2 JP2886753 B2 JP 2886753B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、同期電動機の回転子磁
気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の
検出方法に関し、特に同期電動機の回転子の磁気的基準
と回転位置検出センサの基準値の角度差を正確に求める
ことができる同期電動機の回転子磁気的基準と位置セン
サの基準位置との取り付け角度差の検出方法に関する。
気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の
検出方法に関し、特に同期電動機の回転子の磁気的基準
と回転位置検出センサの基準値の角度差を正確に求める
ことができる同期電動機の回転子磁気的基準と位置セン
サの基準位置との取り付け角度差の検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の同期電動機を駆動する駆動装置
は、主に、同期電動機の位置を検出できる位置検出セン
サと、同期電動機の各相の回転位置信号を検出するポー
ルセンサ等の位相検出センサと、前記位置検出センサか
らの位置検出信号と位置指令とから電流指令を形成する
位置・速度制御装置と、前記電流指令及び前記ポールセ
ンサからの各相の回転位置信号から電力変換用指令信号
を形成する三相分配装置と、前記三相分配装置からの電
力用指令信号を基に電力変換するPWM電力変換部とを
備えたものが一般的である。
は、主に、同期電動機の位置を検出できる位置検出セン
サと、同期電動機の各相の回転位置信号を検出するポー
ルセンサ等の位相検出センサと、前記位置検出センサか
らの位置検出信号と位置指令とから電流指令を形成する
位置・速度制御装置と、前記電流指令及び前記ポールセ
ンサからの各相の回転位置信号から電力変換用指令信号
を形成する三相分配装置と、前記三相分配装置からの電
力用指令信号を基に電力変換するPWM電力変換部とを
備えたものが一般的である。
【0003】このような駆動装置では、同期電動機の回
転子の位置をポールセンサ等の位相検出センサを使用し
て検出し、この検出した各相の回転位置信号を三相分配
装置に取り込んで電力変換用指令信号を形成し、これら
電力変換用指令信号でPWM電力変換部を駆動して同期
電動機の各相に通電し、同期電動機の回転を制御してい
る。このため、上記駆動装置にあっては、ポールセンサ
等の位相検出センサが必須の要件となるため、高価な部
品を使用することによる製造コストが増大するという不
都合がある。
転子の位置をポールセンサ等の位相検出センサを使用し
て検出し、この検出した各相の回転位置信号を三相分配
装置に取り込んで電力変換用指令信号を形成し、これら
電力変換用指令信号でPWM電力変換部を駆動して同期
電動機の各相に通電し、同期電動機の回転を制御してい
る。このため、上記駆動装置にあっては、ポールセンサ
等の位相検出センサが必須の要件となるため、高価な部
品を使用することによる製造コストが増大するという不
都合がある。
【0004】上述したような不都合を解消するため、ポ
ールセンサ等の位相検出センサに代えて、位置決め用の
位置検出センサであるエンコーダを利用することが考え
られている。このようにポールセンサ等の位相検出セン
サに代えてエンコーダを使用する場合には、同期電動機
の固定子と回転子との磁気的基準とエンコーダの原点と
の角度差をゼロに調整しなければ、同期電動機の回転制
御の効率を落とし、場合によっては三相分配できなくな
るという不都合がある。
ールセンサ等の位相検出センサに代えて、位置決め用の
位置検出センサであるエンコーダを利用することが考え
られている。このようにポールセンサ等の位相検出セン
サに代えてエンコーダを使用する場合には、同期電動機
の固定子と回転子との磁気的基準とエンコーダの原点と
の角度差をゼロに調整しなければ、同期電動機の回転制
御の効率を落とし、場合によっては三相分配できなくな
るという不都合がある。
【0005】逆に、同期電動機の回転子の磁気的基準と
エンコーダの原点とを測定し、その測定値で角度差を補
正できるようにすれば、エンコーダをポールセンサ等の
位相検出センサに代えて使用することができるといえ
る。
エンコーダの原点とを測定し、その測定値で角度差を補
正できるようにすれば、エンコーダをポールセンサ等の
位相検出センサに代えて使用することができるといえ
る。
【0006】そこで、上記角度差を測定する方法の一例
として、例えばPWM電力変換部を制御することにより
同期電動機の所定の固定子巻線に通電し、前記同期電動
機の回転子を安定位置まで回転させた後に、その安定位
置を回転子の基準として使用する方法が提供されている
(例えば、特開昭58−119794号等参照)。
として、例えばPWM電力変換部を制御することにより
同期電動機の所定の固定子巻線に通電し、前記同期電動
機の回転子を安定位置まで回転させた後に、その安定位
置を回転子の基準として使用する方法が提供されている
(例えば、特開昭58−119794号等参照)。
【0007】この測定方法によれば、同期電動機の駆動
装置を動作させる毎に、同期電動機の所定の固定子巻線
に通電して前記同期電動機の回転子を安定位置まで回転
させ、この回転子が安定位置にくることにより角度差を
求める処理を行っていることになる。
装置を動作させる毎に、同期電動機の所定の固定子巻線
に通電して前記同期電動機の回転子を安定位置まで回転
させ、この回転子が安定位置にくることにより角度差を
求める処理を行っていることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の電動機の回転角検出方法では、ロボット
等の如く、常に重力負荷、その他の外乱が同期電動機の
回転子に加わったまま、上述した操作を行うと、その外
乱分だけ、測定値は誤差をもった値となり、同期電動機
の回転制御の効率を落としてしまうという欠点がある。
たような従来の電動機の回転角検出方法では、ロボット
等の如く、常に重力負荷、その他の外乱が同期電動機の
回転子に加わったまま、上述した操作を行うと、その外
乱分だけ、測定値は誤差をもった値となり、同期電動機
の回転制御の効率を落としてしまうという欠点がある。
【0009】本発明は、同期電動機の回転制御の効率を
高めることができる電動機の回転角検出方法を提供する
ことを目的とする。
高めることができる電動機の回転角検出方法を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、同期電動機の位置を検出できる位置検出
センサと、位置検出センサからの位置検出信号と位置指
令とから電流指令を形成する位置・速度制御装置と、電
流指令及び同期電動機の各相の回転位置信号から電力変
換用指令信号を形成する分配装置と、分配装置からの電
力用指令信号を基に電力変換する電力変換部とを備えた
同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置
との取り付け角度差の検出方法であって、当該検出は、
同期電動機に一定の外乱負荷が加わった状態で行われる
場合、まず、分配装置に対して、同一通電パターン下
で、異なる複数の通電値(is1,is2…)を与えた時
の、各々の位置検出値(Φ1,Φ2…)を得て、一定の外
乱負荷に対する下記の数式2
め、本発明は、同期電動機の位置を検出できる位置検出
センサと、位置検出センサからの位置検出信号と位置指
令とから電流指令を形成する位置・速度制御装置と、電
流指令及び同期電動機の各相の回転位置信号から電力変
換用指令信号を形成する分配装置と、分配装置からの電
力用指令信号を基に電力変換する電力変換部とを備えた
同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置
との取り付け角度差の検出方法であって、当該検出は、
同期電動機に一定の外乱負荷が加わった状態で行われる
場合、まず、分配装置に対して、同一通電パターン下
で、異なる複数の通電値(is1,is2…)を与えた時
の、各々の位置検出値(Φ1,Φ2…)を得て、一定の外
乱負荷に対する下記の数式2
【数2】τ=Ktissinδ (τは外乱量、Ktは定数、δは負荷角であり回転子磁
極と固定子磁極との角度差) Φ=δ+ψs (Φは位置センサ出力、ψsは回転子磁気的基準と位置
センサの基準位置との取り付け角度差)を用いて、回転
子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度
差ψsを演算するようにしている。
極と固定子磁極との角度差) Φ=δ+ψs (Φは位置センサ出力、ψsは回転子磁気的基準と位置
センサの基準位置との取り付け角度差)を用いて、回転
子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度
差ψsを演算するようにしている。
【0011】
【作用】したがって、例えば三相同期電動機の場合、次
のような原理により、同期電動機の回転子の磁気的基準
とエンコーダの基準位置との角度差を求めることができ
る。以下、電流値iSJと回転子角δとの関係を示した図
3を参照して説明する。
のような原理により、同期電動機の回転子の磁気的基準
とエンコーダの基準位置との角度差を求めることができ
る。以下、電流値iSJと回転子角δとの関係を示した図
3を参照して説明する。
【0012】まず、エンコーダの基準位置(=0)に対
して、三相同期電動機に印加されるU相,V相,W相の
電圧の位相が何度の位置にあるかを知ることができれ
ば、その関係は、その後も持続することが分かってい
る。したがって、エンコーダの出力(角度)を基に、U
相,V相,W相の電圧の位相を求めることにする。
して、三相同期電動機に印加されるU相,V相,W相の
電圧の位相が何度の位置にあるかを知ることができれ
ば、その関係は、その後も持続することが分かってい
る。したがって、エンコーダの出力(角度)を基に、U
相,V相,W相の電圧の位相を求めることにする。
【0013】そこで、三相同期電動機の固定子の各相に
PWM電力変換部から電流を流して、三相同期電動機の
固定子内に、図3(A)に示すような指令電流ベクトル
is *(電流の大きさ(=通電値i)、U相からの角度が
角度θS (=通電パターン))が成立するようにする。
これにより、三相同期電動機1の回転子は指令電流ベク
トルis *の方向に吸引されて停止する。
PWM電力変換部から電流を流して、三相同期電動機の
固定子内に、図3(A)に示すような指令電流ベクトル
is *(電流の大きさ(=通電値i)、U相からの角度が
角度θS (=通電パターン))が成立するようにする。
これにより、三相同期電動機1の回転子は指令電流ベク
トルis *の方向に吸引されて停止する。
【0014】ここで、三相同期電動機の回転子に加わっ
ている負荷外乱トルクτがゼロであれば、回転子は指令
電流ベクトルis *に引き寄せられて回転子角δはゼロと
なる。しかしながら、産業用ロボット等に適用された三
相同期電動機の場合には、重力等の力が三相同期電動機
の回転子に印加されことになり、図3(A)に示すよう
に、負荷外乱トルクが一定トルクτとして当該回転子に
加わるため、回転子角はδ分の偏差を持つようになる。
すなわち、このトルクτと釣り合うために、三相同期電
動機の回転子は、図3(A)示すように、指令電流ベク
トルis *の方向に対して、角度δほどずれて静止するこ
とになる。このような状態で釣り合うとすると、
ている負荷外乱トルクτがゼロであれば、回転子は指令
電流ベクトルis *に引き寄せられて回転子角δはゼロと
なる。しかしながら、産業用ロボット等に適用された三
相同期電動機の場合には、重力等の力が三相同期電動機
の回転子に印加されことになり、図3(A)に示すよう
に、負荷外乱トルクが一定トルクτとして当該回転子に
加わるため、回転子角はδ分の偏差を持つようになる。
すなわち、このトルクτと釣り合うために、三相同期電
動機の回転子は、図3(A)示すように、指令電流ベク
トルis *の方向に対して、角度δほどずれて静止するこ
とになる。このような状態で釣り合うとすると、
【数3】 が成立することになる。
【0015】さて、三相同期電動機の固定子によって発
生する指令電流ベクトルis *は、電力変換部から供給さ
れた電流で形成されるベクトルであるから、既知であ
る。実際に求めたい値は、三相同期電動機に付属したエ
ンコーダの基準位置(位置検出出力がゼロとなる位置)
からの各相(U,V,W)の検出値である。つまり、指
令電流ベクトルis *からエンコーダの基準位置の原点ま
での角度ψS を求めれば、次に示す数式4によってU,
V,W相の基準位置からの角度ψU ,ψV ,ψWは求ま
ることになる。
生する指令電流ベクトルis *は、電力変換部から供給さ
れた電流で形成されるベクトルであるから、既知であ
る。実際に求めたい値は、三相同期電動機に付属したエ
ンコーダの基準位置(位置検出出力がゼロとなる位置)
からの各相(U,V,W)の検出値である。つまり、指
令電流ベクトルis *からエンコーダの基準位置の原点ま
での角度ψS を求めれば、次に示す数式4によってU,
V,W相の基準位置からの角度ψU ,ψV ,ψWは求ま
ることになる。
【0016】
【数4】
【0017】一方、数式3において角度δは直接検出で
きない。エンコーダにより検出できるのは、現実の基準
位置からの角度Φである。この角度Φは、
きない。エンコーダにより検出できるのは、現実の基準
位置からの角度Φである。この角度Φは、
【数5】 である。したがって、数式3より次の数式6が求まる。
【数6】 更に数式6を変更すると、
【数7】 となる。ここで、Φ,is が既知であり、τ,ψS が未
知である。そして、この数式7からψS を求める。
知である。そして、この数式7からψS を求める。
【0018】このψS は、指令電流ベクトルis *の角度
θS を固定して、電流値iS を可変とし、各電流値isJ
におけるΦJ を得て、これらΦJ から求めるのである。
θS を固定して、電流値iS を可変とし、各電流値isJ
におけるΦJ を得て、これらΦJ から求めるのである。
【0019】いま、指令電流ベクトルis *の角度θS
(通電パターン)を固定し、電流値iS (絶対値)を、
図3(B)〜図3(E)に示すように、iS1,iS2,i
S3,iS4と大きくして行くとものとすると、角度δは、
当然、δ1 ,δ2 ,δ3 ,δ4と小さくなって行く。前
述した数式7は、次の数式8のように表すことができ
る。
(通電パターン)を固定し、電流値iS (絶対値)を、
図3(B)〜図3(E)に示すように、iS1,iS2,i
S3,iS4と大きくして行くとものとすると、角度δは、
当然、δ1 ,δ2 ,δ3 ,δ4と小さくなって行く。前
述した数式7は、次の数式8のように表すことができ
る。
【数8】
【0020】上記数式8は一次式であり、Xa =1/i
S (同期電動機の固定子に流す電流値(絶対値)に基づ
く値)と、その電流値におけるエンコーダから得られる
検出値Φによって得られるy= sinΦ、Xb = cosΦの
値により、αa ,αb を求め、更にαb よりψS を求め
るのである。すなわち、基本的には、2種類の(y1,
Xa1,Xb1)、(y2 ,Xa2,Xb2)があれば、αa ,
αb ,ψS は、次の数式9で得ることができる。
S (同期電動機の固定子に流す電流値(絶対値)に基づ
く値)と、その電流値におけるエンコーダから得られる
検出値Φによって得られるy= sinΦ、Xb = cosΦの
値により、αa ,αb を求め、更にαb よりψS を求め
るのである。すなわち、基本的には、2種類の(y1,
Xa1,Xb1)、(y2 ,Xa2,Xb2)があれば、αa ,
αb ,ψS は、次の数式9で得ることができる。
【0021】
【数9】
【0022】なお、バラツキやノイズを考慮する場合に
は、さらに多くの(yJ ,XaJ,XbJ)データを取っ
て、これらの多数のデータを最小自乗法等で平均化する
ことにより、より精度の高い値を得ることができる。
は、さらに多くの(yJ ,XaJ,XbJ)データを取っ
て、これらの多数のデータを最小自乗法等で平均化する
ことにより、より精度の高い値を得ることができる。
【0023】すなわち、本発明は、上述した原理に基づ
いて、三相分配装置に与える電流指令について、上記同
期電動機の固定子に与える通電パターン(指令電流ベク
トルis *のうちの角度θS 分)を固定した状態で通電値
(電流値is )のみを可変可能とし、少なくとも二つの
通電値でもって電力変換部を駆動し、各通電値でもって
三相同期電動機が停止したときの位置検出センサからの
位置検出信号(=Φ)と当該通電値(iS からXa =1
/iS とする)とから、同期電動機の回転子の基準位置
を求めている。
いて、三相分配装置に与える電流指令について、上記同
期電動機の固定子に与える通電パターン(指令電流ベク
トルis *のうちの角度θS 分)を固定した状態で通電値
(電流値is )のみを可変可能とし、少なくとも二つの
通電値でもって電力変換部を駆動し、各通電値でもって
三相同期電動機が停止したときの位置検出センサからの
位置検出信号(=Φ)と当該通電値(iS からXa =1
/iS とする)とから、同期電動機の回転子の基準位置
を求めている。
【0024】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。尚、本実施例は三相同期電動機
に適用したものである。
づいて詳細に説明する。尚、本実施例は三相同期電動機
に適用したものである。
【0025】図1に、本発明の電動機の回転角検出方法
を実現する装置を示す。図1において、電動機の駆動装
置は、三相同期電動機1を駆動する装置であり、主に、
PWM電力変換部3、三相分配装置5、位置・速度制御
装置7、エンコーダ9を備えている。そして、電動機の
駆動装置に対して、測定装置11を付加することによ
り、本発明の電動機の回転角検出方法を実現している。
なお、電流フィードバック系や、直流電源部等の構成要
素は省略している。
を実現する装置を示す。図1において、電動機の駆動装
置は、三相同期電動機1を駆動する装置であり、主に、
PWM電力変換部3、三相分配装置5、位置・速度制御
装置7、エンコーダ9を備えている。そして、電動機の
駆動装置に対して、測定装置11を付加することによ
り、本発明の電動機の回転角検出方法を実現している。
なお、電流フィードバック系や、直流電源部等の構成要
素は省略している。
【0026】電動機1の回転軸には、位置検出センサと
してのエンコーダ9が固定されている。このエンコーダ
9は、電動機1の回転子の回転位置を検出できる。エン
コーダ9の出力は、三相分配装置5、位置・速度制御装
置7及び測定装置11に接続されている。また、位置・
速度制御装置7には位置(速度)指令が入力されてい
る。位置・速度制御装置7は、前述の位置(速度)指令
と、エンコーダ9からの検出信号とを基にトルク指令を
形成する。位置・速度制御装置7からのトルク指令は、
三相分配装置5に入力されている。三相分配装置5は、
エンコーダ9からの検出信号とトルク指令から電力変換
用指令信号iu,iv,iwを形成する。三相分配装置
5からの電力変換用指令信号iu,iv,iwはPWM
電力変換部3に入力されている。
してのエンコーダ9が固定されている。このエンコーダ
9は、電動機1の回転子の回転位置を検出できる。エン
コーダ9の出力は、三相分配装置5、位置・速度制御装
置7及び測定装置11に接続されている。また、位置・
速度制御装置7には位置(速度)指令が入力されてい
る。位置・速度制御装置7は、前述の位置(速度)指令
と、エンコーダ9からの検出信号とを基にトルク指令を
形成する。位置・速度制御装置7からのトルク指令は、
三相分配装置5に入力されている。三相分配装置5は、
エンコーダ9からの検出信号とトルク指令から電力変換
用指令信号iu,iv,iwを形成する。三相分配装置
5からの電力変換用指令信号iu,iv,iwはPWM
電力変換部3に入力されている。
【0027】PWM電力変換部3は、電力変換用指令信
号u,v,wを基にPWM信号を形成して交流を得てい
る。このPWM電力変換部3からの交流は、電動機1に
供給されるようになっている。
号u,v,wを基にPWM信号を形成して交流を得てい
る。このPWM電力変換部3からの交流は、電動機1に
供給されるようになっている。
【0028】また、測定装置11は、入出力部を備え測
定処理を実行するとともに測定結果から計算を実行する
測定処理装置13と、当該測定に必要な条件等を入力す
る入力装置15とから構成されている。そして、測定処
理装置13は、その制御信号を図示しない入出力部を通
して三相分配装置5に与えるとともに、エンコーダ9か
らの検出信号を図示しない入出力部を介して取り込んで
演算処理するものである。入力装置15は、測定者が操
作して、測定回数J、初期電流値iS1、電流加算幅Δ
i、U相からの角度θSを測定処理装置13に与える装
置である。
定処理を実行するとともに測定結果から計算を実行する
測定処理装置13と、当該測定に必要な条件等を入力す
る入力装置15とから構成されている。そして、測定処
理装置13は、その制御信号を図示しない入出力部を通
して三相分配装置5に与えるとともに、エンコーダ9か
らの検出信号を図示しない入出力部を介して取り込んで
演算処理するものである。入力装置15は、測定者が操
作して、測定回数J、初期電流値iS1、電流加算幅Δ
i、U相からの角度θSを測定処理装置13に与える装
置である。
【0029】<実施例の動作> 上述した実施例の作用を、図1、図2及び図3を参照し
て説明する。
て説明する。
【0030】図2に、本発明の測定装置11で処理され
るフローチャートを示す。
るフローチャートを示す。
【0031】まず、測定装置11が動作を開始すると、
入力装置15から、測定回数J=0、初期電流値iS1、
電流加算幅Δi、U相からの角度θS 、測定回数の最大
値Jmax を測定処理装置13に与える(ステップS10
0)。ここで、測定回数Jは測定回数を認識するために
使用され、設定時にはゼロとする。初期電流値iS1は、
測定開始の最初に三相同期電動機1に与える電流値であ
る。また、電流加算幅Δiは、2回目以降の電流値を可
変するために、初期電流値iS1に加算して使用する。U
相からの角度θS は、電流パターンとして使用される。
測定回数の最大値Jmax は測定回数を規定するものであ
り、最低2が設定される。
入力装置15から、測定回数J=0、初期電流値iS1、
電流加算幅Δi、U相からの角度θS 、測定回数の最大
値Jmax を測定処理装置13に与える(ステップS10
0)。ここで、測定回数Jは測定回数を認識するために
使用され、設定時にはゼロとする。初期電流値iS1は、
測定開始の最初に三相同期電動機1に与える電流値であ
る。また、電流加算幅Δiは、2回目以降の電流値を可
変するために、初期電流値iS1に加算して使用する。U
相からの角度θS は、電流パターンとして使用される。
測定回数の最大値Jmax は測定回数を規定するものであ
り、最低2が設定される。
【0032】次に、測定装置11から三相分配装置5に
対して、U相からの角度θS 、電流の値is1の指令が入
力される(ステップS101)。これにより、三相分配
装置5は、指令電流ベクトルis1 * が三相同期電動機1
の固定子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動
する。PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に
基づいた電流が三相同期電動機1の固定子に流れること
になる。これにより、三相同期電動機1の固定子には、
指令電流ベクトルis1 * が発生する。
対して、U相からの角度θS 、電流の値is1の指令が入
力される(ステップS101)。これにより、三相分配
装置5は、指令電流ベクトルis1 * が三相同期電動機1
の固定子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動
する。PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に
基づいた電流が三相同期電動機1の固定子に流れること
になる。これにより、三相同期電動機1の固定子には、
指令電流ベクトルis1 * が発生する。
【0033】すると、三相同期電動機1の回転子は、図
3(B)に示すように、指令電流ベクトルis1 * に従っ
て動作し、外力τと釣り合って静止する。ここで、測定
装置11は、エンコーダ9からの検出信号を監視し、三
相同期電動機1の回転子が完全に停止したことを確認す
る(ステップS102)。
3(B)に示すように、指令電流ベクトルis1 * に従っ
て動作し、外力τと釣り合って静止する。ここで、測定
装置11は、エンコーダ9からの検出信号を監視し、三
相同期電動機1の回転子が完全に停止したことを確認す
る(ステップS102)。
【0034】このとき、測定装置11は、エンコーダ9
からの検出値Φ1 を検出する(ステップS103)。そ
して、測定装置11は、(iS1,Φ1 )の組を図示しな
いメモリに記憶させる(ステップS104)。
からの検出値Φ1 を検出する(ステップS103)。そ
して、測定装置11は、(iS1,Φ1 )の組を図示しな
いメモリに記憶させる(ステップS104)。
【0035】ついで、測定装置11は、電流値の可変処
理と、測定回数Jのインクリメント処理を実行する。す
なわち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS2
=iS1+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て(初期値J=0であるから)、J=J+1=0+1=
1の計算をさせる(ステップS105)。
理と、測定回数Jのインクリメント処理を実行する。す
なわち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS2
=iS1+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て(初期値J=0であるから)、J=J+1=0+1=
1の計算をさせる(ステップS105)。
【0036】その後、測定装置11は、予め設定されて
いた処理回数の最大値Jmax (仮にJmax =4が設定さ
れているものとする。)を基に処理回数Jの判定を行う
(ステップS106)。上述したように、J=1となっ
ているから(ステップS106;N)、処理は再びステ
ップ101に戻される。
いた処理回数の最大値Jmax (仮にJmax =4が設定さ
れているものとする。)を基に処理回数Jの判定を行う
(ステップS106)。上述したように、J=1となっ
ているから(ステップS106;N)、処理は再びステ
ップ101に戻される。
【0037】再びステップ101からの処理が測定装置
11において実行される。すなわち、測定装置11から
三相分配装置5に対して、U相からの角度θS ,電流の
値is2の指令が入力される(ステップS101)。これ
により、三相分配装置5は、指令電流ベクトルis2 * が
三相同期電動機1の固定子に発生するように、PWM電
力変換部3を駆動する。PWM電力変換部3からは、上
記電力変換指令に基づいた電流が三相同期電動機1の固
定子に流れることになる。これにより、三相同期電動機
1の固定子には、指令電流ベクトルis2 * が発生する。
11において実行される。すなわち、測定装置11から
三相分配装置5に対して、U相からの角度θS ,電流の
値is2の指令が入力される(ステップS101)。これ
により、三相分配装置5は、指令電流ベクトルis2 * が
三相同期電動機1の固定子に発生するように、PWM電
力変換部3を駆動する。PWM電力変換部3からは、上
記電力変換指令に基づいた電流が三相同期電動機1の固
定子に流れることになる。これにより、三相同期電動機
1の固定子には、指令電流ベクトルis2 * が発生する。
【0038】三相同期電動機1の回転子が静止したこと
を確認されると(ステップS102)、図3(C)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの角度
Φ2を測定装置11が検出して(ステップS103)、
測定装置11は(iS2,Φ2)の組を図示しないメモリ
に記憶させる(ステップS104)。
を確認されると(ステップS102)、図3(C)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの角度
Φ2を測定装置11が検出して(ステップS103)、
測定装置11は(iS2,Φ2)の組を図示しないメモリ
に記憶させる(ステップS104)。
【0039】ついで、測定装置11は、電流値の可変処
理と、処理回数のインクリメント処理を実行させる。即
ち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS3=i
S2+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについて、
J=J+1=1+1=2の計算をさせる(ステップS1
05)。
理と、処理回数のインクリメント処理を実行させる。即
ち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS3=i
S2+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについて、
J=J+1=1+1=2の計算をさせる(ステップS1
05)。
【0040】そして、測定装置11は、予め設定されて
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=2であったから(ステップS106;N)、再
びステップ101に戻る。
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=2であったから(ステップS106;N)、再
びステップ101に戻る。
【0041】再びステップ101からの処理が実行され
る。即ち、測定装置11から三相分配装置5に対して、
U相からの角度θS ,電流の値is3の指令が入力される
(ステップS101)。これにより、三相分配装置5
は、指令電流ベクトルis3 * が三相同期電動機1の固定
子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動する。
PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に基づい
た電流が三相同期電動機1の固定子に流れることにな
る。これにより、三相同期電動機1の固定子には、指令
電流ベクトルis3 * が発生する。
る。即ち、測定装置11から三相分配装置5に対して、
U相からの角度θS ,電流の値is3の指令が入力される
(ステップS101)。これにより、三相分配装置5
は、指令電流ベクトルis3 * が三相同期電動機1の固定
子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動する。
PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に基づい
た電流が三相同期電動機1の固定子に流れることにな
る。これにより、三相同期電動機1の固定子には、指令
電流ベクトルis3 * が発生する。
【0042】三相同期電動機1の回転子が静止したこと
を確認されると(ステップS102)、図3(D)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの角度
Φ3を測定装置11が検出して(ステップS103)、
測定装置11は(iS3,Φ3)の組を図示しないメモリ
に記憶させる(ステップS104)。
を確認されると(ステップS102)、図3(D)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの角度
Φ3を測定装置11が検出して(ステップS103)、
測定装置11は(iS3,Φ3)の組を図示しないメモリ
に記憶させる(ステップS104)。
【0043】ついで、測定装置11は、電流値の可変処
理と、処理回数のインクリメント処理を実行する。すな
わち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS3=
iS2+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て、J=J+1=2+1=3の計算をさせる(ステップ
S105)。
理と、処理回数のインクリメント処理を実行する。すな
わち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS3=
iS2+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て、J=J+1=2+1=3の計算をさせる(ステップ
S105)。
【0044】そして、測定装置11は、予め設定されて
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=3であったから(ステップS106;N)、再
びステップ101に戻る。
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=3であったから(ステップS106;N)、再
びステップ101に戻る。
【0045】再びステップ101からの処理が実行され
る。すなわち、測定装置11から三相分配装置5に対し
て、U相からの角度θS ,電流の値is4の指令が入力さ
れる(ステップS101)。これにより、三相分配装置
5は、指令電流ベクトルis4 * が三相同期電動機1の固
定子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動す
る。PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に基
づいた電流が三相同期電動機1の固定子に流れることに
なる。これにより、三相同期電動機1の固定子には、指
令電流ベクトルis4 * が発生する。
る。すなわち、測定装置11から三相分配装置5に対し
て、U相からの角度θS ,電流の値is4の指令が入力さ
れる(ステップS101)。これにより、三相分配装置
5は、指令電流ベクトルis4 * が三相同期電動機1の固
定子に発生するように、PWM電力変換部3を駆動す
る。PWM電力変換部3からは、上記電力変換指令に基
づいた電流が三相同期電動機1の固定子に流れることに
なる。これにより、三相同期電動機1の固定子には、指
令電流ベクトルis4 * が発生する。
【0046】三相同期電動機1の回転子が静止したこと
を確認されると(ステップS102)、図3(E)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの検出
信号である角度Φ4 を測定装置11が検出して(ステッ
プS103)、測定装置11は(iS4,Φ4 )の組を図
示しないメモリに記憶させる(ステップS104)。
を確認されると(ステップS102)、図3(E)に示
すように状態になる。ここで、エンコーダ9からの検出
信号である角度Φ4 を測定装置11が検出して(ステッ
プS103)、測定装置11は(iS4,Φ4 )の組を図
示しないメモリに記憶させる(ステップS104)。
【0047】ついで、測定装置11は、電流値の可変処
理と、処理回数のインクリメントさ処理を実行する。す
なわち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS5
=iS4+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て、J=J+1=3+1=4の計算をさせる(ステップ
S105)。
理と、処理回数のインクリメントさ処理を実行する。す
なわち、予め設定しておいた電流加算幅Δiから、iS5
=iS4+Δiの演算をするとともに、処理回数Jについ
て、J=J+1=3+1=4の計算をさせる(ステップ
S105)。
【0048】そして、測定装置11は、予め設定されて
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=4であったから(ステップS106;Y)、数
式処理に移行する(ステップS107)。
いた処理回数の最大値Jmax (Jmax =4)を基に処理
回数Jの判定を行う(ステップS106)。この場合に
は、J=4であったから(ステップS106;Y)、数
式処理に移行する(ステップS107)。
【0049】この数式処理では、数式9または下記の数
式10で示す最小自乗法により、αa ,αb を算出する
ことにより、ψS を得ることができる。
式10で示す最小自乗法により、αa ,αb を算出する
ことにより、ψS を得ることができる。
【0050】
【数10】
【0051】ついで、測定装置11は、数式4に基づい
て、ψU ,ψV ,ψW を求めることができる(ステップ
S108)。そして、全ての処理を終了する。
て、ψU ,ψV ,ψW を求めることができる(ステップ
S108)。そして、全ての処理を終了する。
【0052】本実施例は、上述したように動作すること
により、(iSJ,ΦJ )を得た後、これらを基に正確に
αa ,αb ,ψS を算出して、ψU ,ψV ,ψW を求め
ることができる。
により、(iSJ,ΦJ )を得た後、これらを基に正確に
αa ,αb ,ψS を算出して、ψU ,ψV ,ψW を求め
ることができる。
【0053】したがって、上記実施例を使用すれば、三
相同期電動機1をロボット等に組み付けた状態で、重力
等が三相同期電動機1の回転子にかかっている状態で
も、三相同期電動機1の回転子の基準位置を求めること
ができる。
相同期電動機1をロボット等に組み付けた状態で、重力
等が三相同期電動機1の回転子にかかっている状態で
も、三相同期電動機1の回転子の基準位置を求めること
ができる。
【0054】また、上記実施例によれば、三相同期電動
機1の回転子の基準位置が求められるため、ポールセン
サを不要にすることができ、コストダウンか図れ、かつ
ユーザでのメンテナンス性も向上する。
機1の回転子の基準位置が求められるため、ポールセン
サを不要にすることができ、コストダウンか図れ、かつ
ユーザでのメンテナンス性も向上する。
【0055】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では、測定装置11をもって自動
的に上記処理を行うようにしたが、もちろん、外部に測
定装置11を設けて測定するようにしてもよく、あるい
は位置・速度制御装置7内に測定装置11を構成させて
もよく、さらには、人間が上記処理を行って測定するよ
うにしてもよい。また、本実施例は三相同期電動機に適
用した場合について主に説明したが、これに特に限定さ
れるものではなく、三相以上若しくはそれ以下のその他
の同期電動機にも適用できる。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では、測定装置11をもって自動
的に上記処理を行うようにしたが、もちろん、外部に測
定装置11を設けて測定するようにしてもよく、あるい
は位置・速度制御装置7内に測定装置11を構成させて
もよく、さらには、人間が上記処理を行って測定するよ
うにしてもよい。また、本実施例は三相同期電動機に適
用した場合について主に説明したが、これに特に限定さ
れるものではなく、三相以上若しくはそれ以下のその他
の同期電動機にも適用できる。
【0056】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、同期電動機をロボット等に組み付けた状態
で、即ち重力等が同期電動機の回転子にかかっている状
態でも、同期電動機の回転子の基準位置を求めることが
できる。したがって、回転子の磁気的基準とエンコーダ
の基準位置との角度差を求める際に、同期電動機をロボ
ット等から取り外さなくとも作業ができ、ロボットのテ
ィーチングや原点出しなどを再びやり直さなくとも済
む。
によれば、同期電動機をロボット等に組み付けた状態
で、即ち重力等が同期電動機の回転子にかかっている状
態でも、同期電動機の回転子の基準位置を求めることが
できる。したがって、回転子の磁気的基準とエンコーダ
の基準位置との角度差を求める際に、同期電動機をロボ
ット等から取り外さなくとも作業ができ、ロボットのテ
ィーチングや原点出しなどを再びやり直さなくとも済
む。
【0057】また、本発明によれば、同期電動機の回転
子の基準位置が求められるため、ポールセンサを不要に
することができ、コストダウンが図れ、かつユーザでの
メンテナンス性も向上する。特に、ロボットやNC装置
などの位置決めを目的とする装置に用いる場合には、元
々位置決めに必要な位置検出センサを利用してこれを電
動機の制御のための検出手段のポールセンサとして使用
できるので、モータ内のポールセンサが不要となり、コ
ストダウンが図れる。
子の基準位置が求められるため、ポールセンサを不要に
することができ、コストダウンが図れ、かつユーザでの
メンテナンス性も向上する。特に、ロボットやNC装置
などの位置決めを目的とする装置に用いる場合には、元
々位置決めに必要な位置検出センサを利用してこれを電
動機の制御のための検出手段のポールセンサとして使用
できるので、モータ内のポールセンサが不要となり、コ
ストダウンが図れる。
【図1】本発明の電動機の回転角検出方法の一実施例を
実現する電動機の駆動装置を含む装置のブロック図であ
る。
実現する電動機の駆動装置を含む装置のブロック図であ
る。
【図2】本発明の実施例を説明するためのフローチャー
トである。
トである。
【図3】本発明の原理図である。
1 三相同期電動機 3 PWM電力変換部 5 三相分配装置 7 位置・速度制御装置 9 エンコーダ 11 測定装置 13 測定処理装置 15 入力装置
Claims (1)
- 【請求項1】 同期電動機の位置を検出できる位置検出
センサと、前記位置検出センサからの位置検出信号と位
置指令とから電流指令を形成する位置・速度制御装置
と、前記電流指令及び同期電動機の各相の回転位置信号
から電力変換用指令信号を形成する分配装置と、前記分
配装置からの電力用指令信号を基に電力変換する電力変
換部とを備えた同期電動機の回転子磁気的基準と位置セ
ンサの基準位置との取り付け角度差の検出方法であっ
て、当該検出は、同期電動機に一定の外乱負荷が加わっ
た状態で行われる場合、まず、分配装置に対して、同一
通電パターン下で、異なる複数の通電値(i s1 ,i
s2 …)を与えた時の、各々の位置検出値(Φ 1 ,Φ 2 …)
を得て、一定の外乱負荷に対する下記の数式1 【数1】 τ=K t i s sinδ (τは外乱量、K t は定数、δは負荷角であり回転子磁
極と固定子磁極との角度差) Φ=δ+ψ s (Φは位置センサ出力、ψ s は回転子磁気的基準と位置
センサの基準位置との取り付け角度差)を用いて、回転
子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度
差ψ s を演算するものであることを特徴とする同期電動
機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り
付け角度差の検出方法 。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4356675A JP2886753B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4356675A JP2886753B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06197587A JPH06197587A (ja) | 1994-07-15 |
JP2886753B2 true JP2886753B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=18450228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4356675A Expired - Fee Related JP2886753B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 同期電動機の回転子磁気的基準と位置センサの基準位置との取り付け角度差の検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2886753B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4356675A patent/JP2886753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06197587A (ja) | 1994-07-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |