JP3289758B2 - 同期電動機の界磁極位置補正方法 - Google Patents
同期電動機の界磁極位置補正方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は同期電動機のベクトル制
御方法に関し、特に界磁極位置の補正方法に関する。
御方法に関し、特に界磁極位置の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、同期電動機のベクトル制御は、位
置検出器（レゾルバやパルス検出器）により界磁極位置
を検出し、界磁極位置に同期した位相の正弦波電流の振
幅および位相の制御を行い電磁力制御を行うものであ
る。一般に、同期電動機の界磁極位置と検出器の検出信
号による位置とはかならずしも一致しない。今、実際の
界磁極位置をφ、検出した界磁極位置をθ、φとθの差
をδ1 、印加する電流の位相をρ、電流位相の補正量を
γ、実際の界磁極位置φと印加する電流の位相差をδと
すると、次の（１）式から（３）式が成立する。 φ＝θ＋δ1 …（１） ρ＝θ＋γ …（２） δ＝φ−ρ＝δ1 −γ …（３） また、界磁極の大きさをΦ、印加する電流の大きさをＩ
とすると、発生電磁力Ｔは、 Ｔ＝Ｋ＊Φ＊Ｉ＊ｃｏｓ（δ） …（４） となる。ただし、Ｋは正の定数である。発生電磁力Ｔ
は、回転形の同期電動機の場合は発生トルクであり、直
動形の同期電動機の場合は発生推力である。以下、回転
形の同期電動機で説明を行う。発生トルクが最大にな
る、電流位相の補正量γ（＝δ1 ）は、印加する電流に
よらず発生電磁力Ｔが零になる電流位相の補正量δ0 を
９０°ずらしたものである。
置検出器（レゾルバやパルス検出器）により界磁極位置
を検出し、界磁極位置に同期した位相の正弦波電流の振
幅および位相の制御を行い電磁力制御を行うものであ
る。一般に、同期電動機の界磁極位置と検出器の検出信
号による位置とはかならずしも一致しない。今、実際の
界磁極位置をφ、検出した界磁極位置をθ、φとθの差
をδ1 、印加する電流の位相をρ、電流位相の補正量を
γ、実際の界磁極位置φと印加する電流の位相差をδと
すると、次の（１）式から（３）式が成立する。 φ＝θ＋δ1 …（１） ρ＝θ＋γ …（２） δ＝φ−ρ＝δ1 −γ …（３） また、界磁極の大きさをΦ、印加する電流の大きさをＩ
とすると、発生電磁力Ｔは、 Ｔ＝Ｋ＊Φ＊Ｉ＊ｃｏｓ（δ） …（４） となる。ただし、Ｋは正の定数である。発生電磁力Ｔ
は、回転形の同期電動機の場合は発生トルクであり、直
動形の同期電動機の場合は発生推力である。以下、回転
形の同期電動機で説明を行う。発生トルクが最大にな
る、電流位相の補正量γ（＝δ1 ）は、印加する電流に
よらず発生電磁力Ｔが零になる電流位相の補正量δ0 を
９０°ずらしたものである。
【０００３】この電流位相の補正量を求める方法とし
て、発生トルクの極性に応じて電流位相の補正量γを更
新していく方法（本出願人による特開昭６１−９２１８
７）がある。この方法は、電流位相の補正量γ1 、γ
2 、（ただしγ1 ＜δ0 ＜γ2 ）をそれぞれ下限値、上
限値とする範囲内にある補正量γ3 （例えばγ3 ＝（γ
1＋γ2 ）／２）を与えて、発生トルクの極性を調べ、
このときの発生トルクの極性が下限の補正量γ1 のとき
の発生トルクの極性と異なった場合は、上限の補正量γ
2 を補正量γ3 で更新し、上限の補正量γ2 のときの発
生トルクの極性と異なった場合には下限の補正量γ1 を
補正量γ3 で更新する。この処理を所定回数繰り返して
得られた補正量γの最終値をδ0 としている。発生トル
クの極性の判定法としては、本出願人が提案した特開昭
６１−９２１８７号および特開昭６２−３１３８５号が
ある。前者は、速度ループをかけて速度フィードバック
がネガティブフィードバックになるときは、発生トルク
の極性は正、ポジティブフィードバックになるときは発
生トルクの極性は負としている。後者では、発生トルク
の極性を、トルク指令の符号と速度変化（加速度）の符
号が一致したときを正、一致しないときを負としてい
る。また、トルク指令としては、最大のトルク指令を与
えている。
て、発生トルクの極性に応じて電流位相の補正量γを更
新していく方法（本出願人による特開昭６１−９２１８
７）がある。この方法は、電流位相の補正量γ1 、γ
2 、（ただしγ1 ＜δ0 ＜γ2 ）をそれぞれ下限値、上
限値とする範囲内にある補正量γ3 （例えばγ3 ＝（γ
1＋γ2 ）／２）を与えて、発生トルクの極性を調べ、
このときの発生トルクの極性が下限の補正量γ1 のとき
の発生トルクの極性と異なった場合は、上限の補正量γ
2 を補正量γ3 で更新し、上限の補正量γ2 のときの発
生トルクの極性と異なった場合には下限の補正量γ1 を
補正量γ3 で更新する。この処理を所定回数繰り返して
得られた補正量γの最終値をδ0 としている。発生トル
クの極性の判定法としては、本出願人が提案した特開昭
６１−９２１８７号および特開昭６２−３１３８５号が
ある。前者は、速度ループをかけて速度フィードバック
がネガティブフィードバックになるときは、発生トルク
の極性は正、ポジティブフィードバックになるときは発
生トルクの極性は負としている。後者では、発生トルク
の極性を、トルク指令の符号と速度変化（加速度）の符
号が一致したときを正、一致しないときを負としてい
る。また、トルク指令としては、最大のトルク指令を与
えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、いずれの方
法にしても、発生トルクの極性のみを利用して電流位相
の補正量を求めているので、使用するトルク指令を大き
くすると、電動機が動く量が大きくなり、使用するトル
ク指令を小さくすると、発生トルクの極性の判断の精度
が悪くなる。本発明の目的は、電動機の動きが少なく、
かつ発生電磁力の極性の判断の精度を落とさずに電流位
相の補正量を求めることができる、同期電動機の界磁極
位置補正方法を提供することにある。
法にしても、発生トルクの極性のみを利用して電流位相
の補正量を求めているので、使用するトルク指令を大き
くすると、電動機が動く量が大きくなり、使用するトル
ク指令を小さくすると、発生トルクの極性の判断の精度
が悪くなる。本発明の目的は、電動機の動きが少なく、
かつ発生電磁力の極性の判断の精度を落とさずに電流位
相の補正量を求めることができる、同期電動機の界磁極
位置補正方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の、同期電動機の
界磁極位置補正方法は、印加する電流の位相（ρ）の補
正量（γ）を変化させて、印加する電流の大きさにかか
わらず、トルクまたは推力である発生電磁力が零になる
電流位相補正量（δ0 ）を、発生電磁力の極性を加速度
の極性より判定して求め、この電流位相補正量（δ0 ）
を用いて発生電磁力が最大になる電流位相の補正量（δ
1 ）を導出し、この電流の位相の補正量（δ1 ）と位置
検出器で検出された仮の界磁極位置（φ）より印加する
電流の位相（ρ）を決定して同期電動機をベクトル制御
する方法において、トルク指令または推力指令である電
磁力指令を仮の目標値まで単調増加させて加速度を随時
求めていき、加速度が大きいときは目標値を小さくし、
加速度が小さいときは目標値を大きくすることを特徴と
する。
界磁極位置補正方法は、印加する電流の位相（ρ）の補
正量（γ）を変化させて、印加する電流の大きさにかか
わらず、トルクまたは推力である発生電磁力が零になる
電流位相補正量（δ0 ）を、発生電磁力の極性を加速度
の極性より判定して求め、この電流位相補正量（δ0 ）
を用いて発生電磁力が最大になる電流位相の補正量（δ
1 ）を導出し、この電流の位相の補正量（δ1 ）と位置
検出器で検出された仮の界磁極位置（φ）より印加する
電流の位相（ρ）を決定して同期電動機をベクトル制御
する方法において、トルク指令または推力指令である電
磁力指令を仮の目標値まで単調増加させて加速度を随時
求めていき、加速度が大きいときは目標値を小さくし、
加速度が小さいときは目標値を大きくすることを特徴と
する。
【０００６】本発明の他の、同期電動機の界磁極位置補
正方法は、印加する電流の位相（ρ）の補正量（γ）を
変化させて、印加する電流の大きさにかかわらず、トル
クまたは推力である発生電磁力が零になる電流位相補正
量（δ0 ）を、発生電磁力の極性を加速度の極性より判
定して求め、この補正量（δ0 ）を用いて発生電磁力が
最大になる電流位相補正量（δ1 ）を導出し、この電流
位相補正量（δ1 ）と位置検出器で検出された仮の界磁
極位置（φ）より印加する電流の位相（ρ）を決定して
同期電動機をベクトル制御する方法において、トルク指
令または推力指令である電磁力指令を０から第１の目標
値まで単調に変化させ、第１の目標値の時間を軸として
対称に０まで単調に変化させ、次に電磁力指令０を軸と
して対称に第１の目標値と絶対値が等しい極性の異なる
第２の目標値まで変化させ、再び０まで単調に変化さ
せ、さらに今までと全く逆に電磁力指令を第２の目標
値、０、第１の目標値、０と変化させることを特徴とす
る。
正方法は、印加する電流の位相（ρ）の補正量（γ）を
変化させて、印加する電流の大きさにかかわらず、トル
クまたは推力である発生電磁力が零になる電流位相補正
量（δ0 ）を、発生電磁力の極性を加速度の極性より判
定して求め、この補正量（δ0 ）を用いて発生電磁力が
最大になる電流位相補正量（δ1 ）を導出し、この電流
位相補正量（δ1 ）と位置検出器で検出された仮の界磁
極位置（φ）より印加する電流の位相（ρ）を決定して
同期電動機をベクトル制御する方法において、トルク指
令または推力指令である電磁力指令を０から第１の目標
値まで単調に変化させ、第１の目標値の時間を軸として
対称に０まで単調に変化させ、次に電磁力指令０を軸と
して対称に第１の目標値と絶対値が等しい極性の異なる
第２の目標値まで変化させ、再び０まで単調に変化さ
せ、さらに今までと全く逆に電磁力指令を第２の目標
値、０、第１の目標値、０と変化させることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】したがって、加速度が大きいときは、発生電磁
力が大きいので電磁力指令を小さくしても外乱に打ち勝
つことができ、その結果回転量（移動量）を小さくする
ことができる。また、加速度が小さいときは、当然回転
量（移動量）が小さいので電磁力指令を大きくすること
ができ、発生電磁力の極性の判断精度を上げることがで
きる。
力が大きいので電磁力指令を小さくしても外乱に打ち勝
つことができ、その結果回転量（移動量）を小さくする
ことができる。また、加速度が小さいときは、当然回転
量（移動量）が小さいので電磁力指令を大きくすること
ができ、発生電磁力の極性の判断精度を上げることがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図３は、本発明の同期電動機の界磁極位置
補正方法が適用される同期電動機（３相）のベクトル制
御による駆動装置の回路構成を表すブロック図である。
エンコーダ７は、同期電動機６の回転位置を検出する。
マイクロプロセッサ１は、トルク指令ｉとカウンタ８で
検出された同期電動機６の位置ｘを用いて演算を行い、
２相の電流指令Ｉｕ、ＩｖをそれぞれＤ／Ａ変換器２、
３によってデジタル／アナログ変換して２相／３相変換
回路４に出力する。２相／３相変換回路４は、入力した
２相の電流指令を３相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに変
換し、パワーアンプ５を制御する。パワーアンプ５は、
これら３相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに対応した電流
を同期電動機６に供給して同期電動機６を駆動する。
て説明する。図３は、本発明の同期電動機の界磁極位置
補正方法が適用される同期電動機（３相）のベクトル制
御による駆動装置の回路構成を表すブロック図である。
エンコーダ７は、同期電動機６の回転位置を検出する。
マイクロプロセッサ１は、トルク指令ｉとカウンタ８で
検出された同期電動機６の位置ｘを用いて演算を行い、
２相の電流指令Ｉｕ、ＩｖをそれぞれＤ／Ａ変換器２、
３によってデジタル／アナログ変換して２相／３相変換
回路４に出力する。２相／３相変換回路４は、入力した
２相の電流指令を３相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに変
換し、パワーアンプ５を制御する。パワーアンプ５は、
これら３相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに対応した電流
を同期電動機６に供給して同期電動機６を駆動する。
【０００９】図４は、マイクロプロセッサ１のブロック
図である。界磁極位置演算器１０１は、位置情報ｘより
仮の界磁極位置θを演算する。速度演算器１０２は、位
置情報ｘの時間差分（微分）で速度を演算する。加速度
演算器１０３は、速度演算器１０２の速度情報の時間差
分（微分）で加速度を演算する。トルク指令発生器１０
４は、界磁極位置補正量の推定中は、後述のパターンに
従ったトルク指令ｉを発生し、推定後は制御に応じたト
ルク指令ｉを生成する。トルク極性判定器１０５は、加
速度情報をもとに実際の界磁極位置φと印加する電流指
令の位相ρとの位相差δに係わるｃｏｓ（δ）の符号を
判定する。すなわち、トルク極性判定器１０５は、電流
位相の補正量δ1 の推定中は、任意の電流位相補正量γ
に対して、まずトルク指令０のときの速度変化（加速
度）Ａｃｃ１を記憶する。Ａｃｃ１は外乱による加速度
である。ここで、加速度Ａｃｃ１を予め設定している加
速度Ａｃｃ２と比較して大きい方を加速度の大きさを判
定する基準加速度Ａｃｃ０とする。できれば、Ａｃｃ０
はＡｃｃ１よりも５％以上大きい値とする。一定時間お
きに加速度Ａｃｃ３を計算し、基準加速度Ａｃｃ０より
大きくなったときの加速度の符号で発生トルクの極性を
判断する。もし、指令が最大トルク指令になっても加速
度Ａｃｃ３が基準加速度Ａｃｃ０より小さい場合はその
時の加速度Ａｃｃｉの符号で発生トルクの極性を判断す
る。なお、加速度Ａｃｃ１、Ａｃｃ３は加速度演算器１
０３が測定する。電流位相補正器１０６は後述する方法
により電流位相補正量δ0 を推定し、発生トルクの極性
が正になるように電流位相補正量γ＝δ1 （＝δ0 ＋９
０°）またはγ＝δ1 （＝δ0 −９０°）を出力する。
加算器１０７は、界磁極位置演算器１０１の出力である
仮の界磁極位置θと電流位相補正器１０６の出力である
電流位相補正量γを加算して印加する電流の位相ρを出
力する。この電流の位相ρは正弦関数発生器１１０によ
ってｓｉｎ（ρ）に変換される。また、電流の位相ρと
−１２０°発生器１０８の出力を加算器１０９で加算す
ることによりρ−１２０°となり、正弦関数発生器１１
１によってｓｉｎ（ρ−１２０°）に変換される。正弦
関数発生器１１０、１１１はそれぞれ印加する電流位相
ρおよびρ−１２０°をアドレスとして与えることで、
プログラムメモリ上に記憶されているｓｉｎ関数を取り
出すことができる。乗算器１１２、１１３はトルク指令
発生器１０４から出力されたトルク指令ｉにそれぞれｓ
ｉｎ（ρ）、ｓｉｎ（ρ−１２０°）を乗じて２相の電
流指令Ｉｕ、Ｉｖを出力する。
図である。界磁極位置演算器１０１は、位置情報ｘより
仮の界磁極位置θを演算する。速度演算器１０２は、位
置情報ｘの時間差分（微分）で速度を演算する。加速度
演算器１０３は、速度演算器１０２の速度情報の時間差
分（微分）で加速度を演算する。トルク指令発生器１０
４は、界磁極位置補正量の推定中は、後述のパターンに
従ったトルク指令ｉを発生し、推定後は制御に応じたト
ルク指令ｉを生成する。トルク極性判定器１０５は、加
速度情報をもとに実際の界磁極位置φと印加する電流指
令の位相ρとの位相差δに係わるｃｏｓ（δ）の符号を
判定する。すなわち、トルク極性判定器１０５は、電流
位相の補正量δ1 の推定中は、任意の電流位相補正量γ
に対して、まずトルク指令０のときの速度変化（加速
度）Ａｃｃ１を記憶する。Ａｃｃ１は外乱による加速度
である。ここで、加速度Ａｃｃ１を予め設定している加
速度Ａｃｃ２と比較して大きい方を加速度の大きさを判
定する基準加速度Ａｃｃ０とする。できれば、Ａｃｃ０
はＡｃｃ１よりも５％以上大きい値とする。一定時間お
きに加速度Ａｃｃ３を計算し、基準加速度Ａｃｃ０より
大きくなったときの加速度の符号で発生トルクの極性を
判断する。もし、指令が最大トルク指令になっても加速
度Ａｃｃ３が基準加速度Ａｃｃ０より小さい場合はその
時の加速度Ａｃｃｉの符号で発生トルクの極性を判断す
る。なお、加速度Ａｃｃ１、Ａｃｃ３は加速度演算器１
０３が測定する。電流位相補正器１０６は後述する方法
により電流位相補正量δ0 を推定し、発生トルクの極性
が正になるように電流位相補正量γ＝δ1 （＝δ0 ＋９
０°）またはγ＝δ1 （＝δ0 −９０°）を出力する。
加算器１０７は、界磁極位置演算器１０１の出力である
仮の界磁極位置θと電流位相補正器１０６の出力である
電流位相補正量γを加算して印加する電流の位相ρを出
力する。この電流の位相ρは正弦関数発生器１１０によ
ってｓｉｎ（ρ）に変換される。また、電流の位相ρと
−１２０°発生器１０８の出力を加算器１０９で加算す
ることによりρ−１２０°となり、正弦関数発生器１１
１によってｓｉｎ（ρ−１２０°）に変換される。正弦
関数発生器１１０、１１１はそれぞれ印加する電流位相
ρおよびρ−１２０°をアドレスとして与えることで、
プログラムメモリ上に記憶されているｓｉｎ関数を取り
出すことができる。乗算器１１２、１１３はトルク指令
発生器１０４から出力されたトルク指令ｉにそれぞれｓ
ｉｎ（ρ）、ｓｉｎ（ρ−１２０°）を乗じて２相の電
流指令Ｉｕ、Ｉｖを出力する。
【００１０】次に、本実施例における電流位相補正量δ
1 の推定方法を図１のフローチャートを参照にしながら
説明する。 （処理２１）初期値を設定する。すなわち、電流位相補
正量γ＝０°、推定回数ｊ＝１、時間ｔ＝−ｍ・Δｔ
（＝ｔ-1）とする。ただし、ｍは正の整数である。時間
ｔは、トルク指令ｉの計算や加速度の測定等の処理の基
準時間である。処理２２に進む。 （処理２２）後述の方法でトルク指令ｉを計算する。処
理２３に進む。 （処理２３）時間ｔを判定する。ｔ＝０の場合、処理２
４に進む。ｔ＝ｋ・Δｔの場合、処理２６に進む。ｔ＝
ｔ1MAXの場合、処理２８に進む。ｔ＝ｔ8 （ｔ 8 ＝８・
ｔ1MAX）の場合、処理３２に進む。その他は、処理３１
に進む。ただし、ｋは正の整数で、ｋ・△ｔ＜ｔ1MAXで
ある。ｔ1MAXはトルク指令ｉがｉMAX になる時間であ
る。
1 の推定方法を図１のフローチャートを参照にしながら
説明する。 （処理２１）初期値を設定する。すなわち、電流位相補
正量γ＝０°、推定回数ｊ＝１、時間ｔ＝−ｍ・Δｔ
（＝ｔ-1）とする。ただし、ｍは正の整数である。時間
ｔは、トルク指令ｉの計算や加速度の測定等の処理の基
準時間である。処理２２に進む。 （処理２２）後述の方法でトルク指令ｉを計算する。処
理２３に進む。 （処理２３）時間ｔを判定する。ｔ＝０の場合、処理２
４に進む。ｔ＝ｋ・Δｔの場合、処理２６に進む。ｔ＝
ｔ1MAXの場合、処理２８に進む。ｔ＝ｔ8 （ｔ 8 ＝８・
ｔ1MAX）の場合、処理３２に進む。その他は、処理３１
に進む。ただし、ｋは正の整数で、ｋ・△ｔ＜ｔ1MAXで
ある。ｔ1MAXはトルク指令ｉがｉMAX になる時間であ
る。
【００１１】（処理２４）加速度Ａｃｃ１を測定する。
処理２５に進む。 （処理２５）加速度Ａｃｃ１の絶対値とあらかじめ設定
している加速度Ａｃｃ２（＞０）を比較して大きい方を
基準加速度Ａｃｃ０（＞０）とする。処理３１に進む。 （処理２６）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２７に進
む。 （処理２７）加速度Ａｃｃ３の絶対値と基準加速度Ａｃ
ｃ０を比較する。｜Ａｃｃ３｜がＡｃｃ０より大きいと
きは処理２９へ、そうでないときは処理３１に進む。 （処理２８）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２９へ進
む。 （処理２９）後述の方法で電流位相補正量γを更新す
る。処理３０に進む。
処理２５に進む。 （処理２５）加速度Ａｃｃ１の絶対値とあらかじめ設定
している加速度Ａｃｃ２（＞０）を比較して大きい方を
基準加速度Ａｃｃ０（＞０）とする。処理３１に進む。 （処理２６）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２７に進
む。 （処理２７）加速度Ａｃｃ３の絶対値と基準加速度Ａｃ
ｃ０を比較する。｜Ａｃｃ３｜がＡｃｃ０より大きいと
きは処理２９へ、そうでないときは処理３１に進む。 （処理２８）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２９へ進
む。 （処理２９）後述の方法で電流位相補正量γを更新す
る。処理３０に進む。
【００１２】（処理３０）トルク指令ｉを作成する基準
時間ｔ1 を求める。ｔ1 ＝ｔとする。ここで、ｔは加速
度Ａｃｃ３の絶対値が基準加速度Ａｃｃ０より大きくな
った時間か、ｔ1MAXである。処理３１に進む。 （処理３１）時間を更新する。ｔ＝ｔ＋Δｔとする。処
理２２に進む。 （処理３２）時間を初期値に戻す。ｔ＝−ｍ・Δｔとす
る。処理３３に進む。 （処理３３）推定回数ｊと最大推定回数ｊmAX とを比較
する。ｊがｊmAX より小さいときは処理３４へ、そうで
ないときは処理３５へ進む。 （処理３４）推定回数ｊを更新する。ｊ＝ｊ＋１とす
る。処理２２に進む。 （処理３５）後述の方法によりで電流位相補正量δ1 を
決定する。処理を終了する。
時間ｔ1 を求める。ｔ1 ＝ｔとする。ここで、ｔは加速
度Ａｃｃ３の絶対値が基準加速度Ａｃｃ０より大きくな
った時間か、ｔ1MAXである。処理３１に進む。 （処理３１）時間を更新する。ｔ＝ｔ＋Δｔとする。処
理２２に進む。 （処理３２）時間を初期値に戻す。ｔ＝−ｍ・Δｔとす
る。処理３３に進む。 （処理３３）推定回数ｊと最大推定回数ｊmAX とを比較
する。ｊがｊmAX より小さいときは処理３４へ、そうで
ないときは処理３５へ進む。 （処理３４）推定回数ｊを更新する。ｊ＝ｊ＋１とす
る。処理２２に進む。 （処理３５）後述の方法によりで電流位相補正量δ1 を
決定する。処理を終了する。
【００１３】次に、図２により電流位相補正量γを更新
する方法を説明する。 （処理４１）推定回数ｊを判定する。ｊ＝１の場合は処
理４２に、ｊ＝２〜ｊ mAX の場合は、処理４５に進む。
なお、図１の説明よりｊ＞ｊmAX になることはない。 （処理４２）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４３に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４４に進む。 （処理４３）正の加速度が得られる限界値（以下、正の
限界値と略す）γp 、負の加速度が得られる限界値（以
下、負の限界値と略す）γm を初期化する。γ p ＝０
°、γm ＝１８０°とする。処理４８に進む。なお、γ
p は加速度Ａｃｃ３≧０と判断した時のδ0 にもっとも
近い電流位相補正量γを入れる。γm は加速度Ａｃｃ３
＜０と判断した時のδ0 にもっとも近い電流位相補正量
γを入れる。
する方法を説明する。 （処理４１）推定回数ｊを判定する。ｊ＝１の場合は処
理４２に、ｊ＝２〜ｊ mAX の場合は、処理４５に進む。
なお、図１の説明よりｊ＞ｊmAX になることはない。 （処理４２）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４３に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４４に進む。 （処理４３）正の加速度が得られる限界値（以下、正の
限界値と略す）γp 、負の加速度が得られる限界値（以
下、負の限界値と略す）γm を初期化する。γ p ＝０
°、γm ＝１８０°とする。処理４８に進む。なお、γ
p は加速度Ａｃｃ３≧０と判断した時のδ0 にもっとも
近い電流位相補正量γを入れる。γm は加速度Ａｃｃ３
＜０と判断した時のδ0 にもっとも近い電流位相補正量
γを入れる。
【００１４】（処理４４）正の限界値γp 、負の限界値
γm を初期化する。γp ＝１８０°、γm ＝０°とす
る。処理４８に進む。 （処理４５）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４６に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４７に進む。 （処理４６）正の限界値γp を更新する。γp ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４７）負の限界値γm を更新する。γm ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４８）次に使用する電流位相補正量γを計算す
る。γ＝（γp ＋γm ）／２とする。処理を終了する。 次に、図５をもとにトルク指令ｉを発生させる方法を述
べる。時間の区切りｔ2 〜ｔ8 は、処理３０で決まった
ｔ1 をもとに次のように決める。
γm を初期化する。γp ＝１８０°、γm ＝０°とす
る。処理４８に進む。 （処理４５）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４６に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４７に進む。 （処理４６）正の限界値γp を更新する。γp ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４７）負の限界値γm を更新する。γm ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４８）次に使用する電流位相補正量γを計算す
る。γ＝（γp ＋γm ）／２とする。処理を終了する。 次に、図５をもとにトルク指令ｉを発生させる方法を述
べる。時間の区切りｔ2 〜ｔ8 は、処理３０で決まった
ｔ1 をもとに次のように決める。
【００１５】 ｔ2 ＝２・ｔ1 ｔ3 ＝３・ｔ1 ｔ4 ＝４・ｔ1 ｔ5 ＝５・ｔ1 ｔ6 ＝６・ｔ1 ｔ7 ＝７・ｔ1 ｔ8 ＝８・ｔ1 トルク指令ｉは以下のように決定する。ｔ-1≦ｔ＜０の
ときは、ｉ＝０とする。ｔ-1＝−ｍ・Δｔである。０≦
ｔ＜ｔ1 のときは、ｉ＝ｆ（ｔ）とする。関数ｆ（ｔ）
は、ｆ（０）＝０、かつｆ（ｔ1 ）＝ｉMAX で区間０≦
ｔ≦ｔ1 で単調増加するものとする。なお、ｉMAX は最
大のトルク指令が望ましいが、最大トルク指令より小さ
くてもかまわない。例えば最大トルク指令の９０％や５
０％でよい。
ときは、ｉ＝０とする。ｔ-1＝−ｍ・Δｔである。０≦
ｔ＜ｔ1 のときは、ｉ＝ｆ（ｔ）とする。関数ｆ（ｔ）
は、ｆ（０）＝０、かつｆ（ｔ1 ）＝ｉMAX で区間０≦
ｔ≦ｔ1 で単調増加するものとする。なお、ｉMAX は最
大のトルク指令が望ましいが、最大トルク指令より小さ
くてもかまわない。例えば最大トルク指令の９０％や５
０％でよい。
【００１６】ｔ1 ≦ｔ＜ｔ2 のときは、ｉ＝ｆ（ｔ2 −
ｔ）とする。ｔ2 ≦ｔ＜ｔ3 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ−
ｔ2 ）とする。ｔ3 ≦ｔ＜ｔ4 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ
4 −ｔ）とする。ｔ4 ≦ｔ＜ｔ5 のときは、ｉ＝−ｆ
（ｔ−ｔ4 ）とする。ｔ5 ≦ｔ＜ｔ6 のときは、ｉ＝−
ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。ｔ6 ≦ｔ＜ｔ7 のときは、ｉ＝
ｆ（ｔ−ｔ6 ）とする。ｔ7 ≦ｔ＜ｔ8 のときは、ｉ＝
ｆ（ｔ8 −ｔ）とする。図６は、ｆ（ｔ）として１次関
数を用いた例で、ｔ1 ＝ｔ1MAXの場合である。 ｆ（ｔ）＝ｉMAX ／ｔ1MAX・ｔ 図７は、図６と同じｆ（ｔ）を使用しているが、ｔがｔ
1MAXになる前に｜Ａｃｃ３｜＞Ａｃｃ０となった場合
で、ｔ1 ＝ｔ1MID（＜ｔ1MAX）のときの例である。トル
ク指令ｉの目標値の絶対値は、時間ｔ1 におけるトルク
指令ｉMID （＜ｉ MAX ）になる。また、トルク指令ｉを
与える時間は８・ｔ1MAX＋ｔ-1から８・ｔ 1MID＋ｔ-1に
なり、短縮される。
ｔ）とする。ｔ2 ≦ｔ＜ｔ3 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ−
ｔ2 ）とする。ｔ3 ≦ｔ＜ｔ4 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ
4 −ｔ）とする。ｔ4 ≦ｔ＜ｔ5 のときは、ｉ＝−ｆ
（ｔ−ｔ4 ）とする。ｔ5 ≦ｔ＜ｔ6 のときは、ｉ＝−
ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。ｔ6 ≦ｔ＜ｔ7 のときは、ｉ＝
ｆ（ｔ−ｔ6 ）とする。ｔ7 ≦ｔ＜ｔ8 のときは、ｉ＝
ｆ（ｔ8 −ｔ）とする。図６は、ｆ（ｔ）として１次関
数を用いた例で、ｔ1 ＝ｔ1MAXの場合である。 ｆ（ｔ）＝ｉMAX ／ｔ1MAX・ｔ 図７は、図６と同じｆ（ｔ）を使用しているが、ｔがｔ
1MAXになる前に｜Ａｃｃ３｜＞Ａｃｃ０となった場合
で、ｔ1 ＝ｔ1MID（＜ｔ1MAX）のときの例である。トル
ク指令ｉの目標値の絶対値は、時間ｔ1 におけるトルク
指令ｉMID （＜ｉ MAX ）になる。また、トルク指令ｉを
与える時間は８・ｔ1MAX＋ｔ-1から８・ｔ 1MID＋ｔ-1に
なり、短縮される。
【００１７】図８は、印加する電流の大きさによらず発
生トルクが０となる電流位相補正量δ0 から最大トルク
が得られる電流位相補正量δ1 を求める方法を説明する
図である。図８において斜線の部分がＡｃｃ３≧０にな
る電流位相補正量γの範囲である。電流位相補正量γ＝
０°のときの加速度Ａｃｃ３の符号により次の組み合わ
せが考えられる。 （１）Ａｃｃ３≧０のとき（図８（１）と（４）に対
応） δ1 ＝δ0 −９０° （２）Ａｃｃ３＜０のとき（図８（２）と（３）に対
応） δ1 ＝δ0 ＋９０° なお、δ0 は必ず０°と１８０°の間で求まる。
生トルクが０となる電流位相補正量δ0 から最大トルク
が得られる電流位相補正量δ1 を求める方法を説明する
図である。図８において斜線の部分がＡｃｃ３≧０にな
る電流位相補正量γの範囲である。電流位相補正量γ＝
０°のときの加速度Ａｃｃ３の符号により次の組み合わ
せが考えられる。 （１）Ａｃｃ３≧０のとき（図８（１）と（４）に対
応） δ1 ＝δ0 −９０° （２）Ａｃｃ３＜０のとき（図８（２）と（３）に対
応） δ1 ＝δ0 ＋９０° なお、δ0 は必ず０°と１８０°の間で求まる。
【００１８】以上、回転形の同期電動機について説明し
たが、直動形の同期電動機でもトルクを推力に置き換え
ることにより同様のことがいえる。
たが、直動形の同期電動機でもトルクを推力に置き換え
ることにより同様のことがいえる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下記の
ような効果がある。 （１）請求項１の発明は、加速度の大きさに応じて与え
る電磁力指令を変更することにより、回転量（移動量）
を少なく、かつ発生電磁力の極性の判断の精度を落とさ
ずに電流位相の補正量を求めることができる。 （２）請求項２の発明は、第２の目標値の後の０指令ま
でで速度を開始時点と同じに戻すことで、最後の０指令
までで位置も開始時点と同じに戻すことができる。電流
位相の補正量を変化させても外乱が変化しなければ、同
じ条件で加速度の極性を判断できる。 （３）請求項３の発明は、関数の発生が簡単にできる。 （４）請求項４の発明は、加速度が大きいときに電磁力
指令を小さくするので、仮の目標値のままよりも回転量
（移動量）が少なくなる。 （５）請求項５の発明は、外乱による加速度よりも基準
加速度を大きくしているので、外乱による電磁力極性判
定のミスをなくすことができる。 （６）請求項６の発明は、各補正量に対し、直前の０指
令における外乱加速度を測定することができるので、外
乱が変化しても対応できる。
ような効果がある。 （１）請求項１の発明は、加速度の大きさに応じて与え
る電磁力指令を変更することにより、回転量（移動量）
を少なく、かつ発生電磁力の極性の判断の精度を落とさ
ずに電流位相の補正量を求めることができる。 （２）請求項２の発明は、第２の目標値の後の０指令ま
でで速度を開始時点と同じに戻すことで、最後の０指令
までで位置も開始時点と同じに戻すことができる。電流
位相の補正量を変化させても外乱が変化しなければ、同
じ条件で加速度の極性を判断できる。 （３）請求項３の発明は、関数の発生が簡単にできる。 （４）請求項４の発明は、加速度が大きいときに電磁力
指令を小さくするので、仮の目標値のままよりも回転量
（移動量）が少なくなる。 （５）請求項５の発明は、外乱による加速度よりも基準
加速度を大きくしているので、外乱による電磁力極性判
定のミスをなくすことができる。 （６）請求項６の発明は、各補正量に対し、直前の０指
令における外乱加速度を測定することができるので、外
乱が変化しても対応できる。
【図１】本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図２】本発明の電流位相補正量を更新する方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】本発明が適用される同期電動機ベクトル制御の
回路構成を示すブロック図である。
回路構成を示すブロック図である。
【図４】マイクロプロセッサ１を表すブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明のトルク指令の生成法を説明する図であ
る。
る。
【図６】本発明のトルク指令を一次関数用いて生成する
場合を説明する図である。
場合を説明する図である。
【図７】本発明のトルク指令を一次関数用いて生成し、
かつ加速度が大きくて推力指令がｉMAX まで必要としな
い場合を説明する図である。
かつ加速度が大きくて推力指令がｉMAX まで必要としな
い場合を説明する図である。
【図８】本発明の電流位相補正量δ1 を求める説明図で
ある。
ある。
１ マイクロプロセッサ ２、３ Ｄ／Ａ変換器 ４ ２／３相変換回路 ５ パワーアンプ ６ 同期電動機 ７ エンコーダ ８ カウンタ ２１〜３５、４１〜４８ 処理 １０１ 速度検出器 １０２ 加速度検出器 １０３ トルク極性判定器 １０４ トルク指令発生器 １０５ 仮の磁極位置検出器 １０６ 電流位相補正器 １０７ −１２０°発生器 １０８、１０９ 加算器 １１０、１１１ 正弦関数発生器 １１２、１１３ 乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 21/00 H02P 5/408
Claims (6)
- 【請求項１】 印加する電流の位相（ρ）の補正量
（γ）を変化させて、印加する電流の大きさにかかわら
ず、トルクまたは推力である発生電磁力が零になる電流
位相補正量（δ0 ）を、前記発生電磁力の極性を加速度
の極性より判定して求め、前記電流位相補正量（δ0 ）
を用いて前記発生電磁力が最大になる電流位相補正量
（δ1 ）を導出し、前記電流位相補正量（δ1 ）と位置
検出器で検出された仮の界磁極位置（φ）より印加する
電流の位相（ρ）を決定して同期電動機をベクトル制御
する方法において、トルク指令または推力指令である電
磁力指令を仮の目標値まで単調増加させて前記加速度を
随時求めていき、前記加速度が大きいときは前記目標値
を小さくし、前記加速度が小さいときは目標値を大きく
することを特徴とする、同期電動機の界磁極補正方法。 - 【請求項２】 印加する電流の位相（ρ）の補正量
（γ）を変化させて、印加する電流の大きさにかかわら
ず、トルクまたは推力である発生電磁力が零になる電流
位相補正量（δ0 ）を、前記発生電磁力の極性を加速度
の極性より判定して求め、前記電流位相補正量（δ0 ）
を用いて前記発生電磁力が最大になる電流位相補正量
（δ1 ）を導出し、前記電流位相補正量（δ1 ）と位置
検出器で検出された仮の界磁極位置（φ）より印加する
電流の位相（ρ）を決定して同期電動機をベクトル制御
する方法において、トルク指令または推力指令である電
磁力指令を０から第１の目標値まで単調に変化させ、第
１の目標値の時間を軸として対称に０まで単調に変化さ
せ、次に前記電磁力指令０を軸として対称に第１の目標
値と絶対値が等しい極性の異なる第２の目標値まで変化
させ、再び０まで単調に変化させ、さらに今までと全く
逆に前記電磁力指令を第２の目標値、０、第１の目標
値、０と変化させることを特徴とする、同期電動機の界
磁極補正方法。 - 【請求項３】 前記電磁力指令を与える関数が、単調に
変化させる区間で一次曲線である、請求項１または２記
載の同期電動機の界磁極位置補正方法。 - 【請求項４】 前記電磁力指令を０より仮の第１の目標
値まで変化させている間に前記加速度を逐次検出し、前
記加速度の大きさが基準の加速度より大きくなれば、第
１の目標値をその時点の電磁力指令に変更する、請求項
２記載の同期電動機の界磁極位置補正方法。 - 【請求項５】 電磁力指令０の時の加速度より大きい値
を前記基準の加速度とする請求項４記載の同期電動機の
界磁極位置補正方法。 - 【請求項６】 ある補正量と次の補正量の間で電磁力指
令０の区間を設ける請求項２記載の同期電動機の界磁極
位置補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32536194A JP3289758B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 同期電動機の界磁極位置補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32536194A JP3289758B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 同期電動機の界磁極位置補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08182399A JPH08182399A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3289758B2 true JP3289758B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=18175973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32536194A Expired - Fee Related JP3289758B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 同期電動機の界磁極位置補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289758B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4659298B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2011-03-30 | 住友重機械工業株式会社 | 同期モータの相検出方法及び同期モータの制御装置 |
| JP5916342B2 (ja) | 2011-10-21 | 2016-05-11 | 三菱重工業株式会社 | モータ制御装置、モータ制御方法 |
| JP5693429B2 (ja) | 2011-10-21 | 2015-04-01 | 三菱重工業株式会社 | モータ制御装置、モータ制御方法 |
| JP5916343B2 (ja) | 2011-10-21 | 2016-05-11 | 三菱重工業株式会社 | モータ制御装置、モータ制御方法 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32536194A patent/JP3289758B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08182399A (ja) | 1996-07-12 |
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