JP3681700B2

JP3681700B2 - Ａｃモータ制御用のインバータ装置

Info

Publication number: JP3681700B2
Application number: JP2002070031A
Authority: JP
Inventors: 俊介松原; 裕一山田; 眞一堀越; 和之杉山
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: EP1345312A3; JP2003274692A; TW200304270A; EP1345312B1; CN1445921A; US6891737B1; EP1345312A2; TW591885B; KR20030074421A; CN1203607C; KR100526372B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
ＡＣモータの制御に使用されるインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＣモータを駆動するインバータ装置は、該インバータ装置からＡＣモータに出力される各相の電流を検出しフィードバックし、電流のフィードバック制御を行っている。例えば、三相ＡＣモータに取り付けられるインバータ装置においては２相の各電流を検出する電流検出器を設け、各相の電流のフィードバック制御を行っている。
【０００３】
この場合、電流検出器のゲインに差があるとトルクリップルが発生し、ＡＣモータの回転むらが生じる。この不具合を避けるために、従来は、インバータ装置運転前ないし運転中に、インバータ装置の電流検出器の検出値やモータの速度・位置・トルク情報から、インバータ装置毎に手動もしくは自動によるゲインアンバランスの調整を行っていた。例えば、特開平６−１２１５６９号公報参照。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、インバータ装置の電流検出器のゲインアンバランスを補正するために、インバータ装置運転前ないし運転中に、モータを回転させたり、インバータ装置の出力電流を流す等の処理が必要であった。また、インバータ装置を交換し、該インバータをモータや電流検出器に接続したとき、再度同じ調整を行う必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術の問題点を改善し、インバータ装置運転時における調整、もしくはインバータ装置のモータへの組み付け時、またはインバータ装置交換時のゲインアンバランス再調整の必要を無くしたインバータ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２相以上の各相の電流検出を行なうための各電流検出手段と、該各電流検出手段のゲインアンバランスを補正するための補正情報を記憶する記憶手段と、モータの駆動時に前記記憶手段に記憶した前記補正情報に基づき前記ゲインアンバランスを補正する手段とを備えたＡＣモータ制御用のインバータ装置であって、前記補正情報は、各電流検出手段からインバータ装置の電流制御回路にフィードバックされるフィードバック値に基づいて求められ、前記記憶手段に格納されており、かつ、前記インバータ装置をモータに取り付ける前に前記記憶手段に格納するようにしたものであり、インバータ装置運転時における調整、インバータ装置のモータへの組み付け交換時のゲインアンバランス調整の必要をなくした。そして、このゲインアンバランスを補正するための補正情報は、２相以上の電流検出手段のゲインの比率、若しくは、２相以上の電流検出回路のゲイン、２相出力に同じ電流が流れる状態で２パターン以上の出力電流を流し、この時得られる各相の電流検出回路の出力値の差分の比率とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のＡＣモータ制御用に使用されるインバータ装置の一実施形態のブロック図である。本実施形態のインバータ装置１０は、図１に示すように、トランジスタ等のスイッチング素子とダイオード等からなるインバータ自体を構成するブリッジ回路１と、該ブリッジ回路１を駆動制御するＰＷＭ指令を作成するＰＷＭ指令発生部２、上位制御装置からの電流指令（トルク指令）と電流フィードバック値により電流のフィードバック制御を行いＰＷＭ指令発生部２へ指令信号を出力する電流制御回路３、電流検出器４ｒ，４ｓ（この実施形態ではＲ相とＳ相の電流を検出するようにしている）、Ａ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓ、乗算器６、ＥＥＰＲＯＭ７で構成されている。
【０００８】
本発明においては、この図１に示すように、インバータ装置１０内に電流検出器４ｒ，４ｓ及びＡ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓの電流検出手段がすでに組み込まれて構成されていること、乗算器６、ＥＥＰＲＯＭ７を備える点に特徴を有する。
【０００９】
インバータ装置１０の出力、すなわちブリッジ回路１のＲ相，Ｓ相，Ｔ相の出力はＡＣモータに接続され、上位制御装置からの電流指令（トルク指令）と電流検出器電流４ｒ，４ｓで検出されＡ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓにディジタル信号に変換された電流フィードバック値により電流制御回路３が電流のフィードバック制御を行いＰＷＭ指令発生部２へ指令信号を出力し、この指令信号によりＰＷＭ指令発生部２は、ブリッジ回路１のスイッチング素子をオン／オフさせるＰＷＭ指令を出力し、ブリッジ回路１を制御する。
【００１０】
２つの電流検出手段のゲイン（電流検出器のゲインとＡ／Ｄ変換器のゲインをも含めて電流検出手段のゲインという）が同一であれば問題はないが、通常は異なるので、このゲインアンバランスを調整するために乗算器６、ＥＥＰＲＯＭ７が設けられている。これらの手段でＲ相、Ｓ相の電流検出手段のゲイン（電流帰還のゲイン）が同一となるように調整されている。この実施形態ではＲ相の電流帰還信号にＥＥＰＲＯＭ７に格納された補正値Ｈが乗じられて、Ｒ相の電流検出手段（４ｒ，５ｒ）のゲイン（電流帰還のゲインであり、電流検出器４ｒとＡ／Ｄ変換器５ｒのゲインを含む）がＳ相の電流検出手段（４ｓ，５ｓ）のゲイン（電流検出器４ｓとＡ／Ｄ変換器５ｓのゲインを含む）と等しくなるように調整される。
【００１１】
従来は、インバータ装置内にゲインアンバランスを格納するためのＲＯＭが内蔵されていなかった。そのため電流検出器のゲインアンバランス調整は、モータにインバータ装置及び電流検出器を組み付けた後にしか行うことができず、インバータ装置を作動させモータ駆動している途中に行うか、モータ駆動前にモータの回転をロックしてインバータ装置に電流を流して電流検出手段のゲインアンバランスを検出して調整していた。
【００１２】
本発明は、インバータ装置として電流検出器４ｒ，４ｓさらにはＡ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓをも組み込み一体化していることから、すでに電流検出手段の特性が決まり、電流検出手段（電流帰還）のゲインアンバランスも確定している。そこで、インバータ装置１０を構成したとき、この電流検出手段のゲインアンバランスを測定し、ＥＥＰＲＯＭ７に補正値Ｈを格納することができる。
【００１３】
その結果、インバータ装置をモータに組み付ける現場でゲインアンバランスの調整を行う必要がなく、当然インバータ装置を交換したときもこの調整を行う必要がないので、モータ制御装置の構築が容易となる。
【００１４】
図２は、この電流検出手段のゲインアンバランスの測定と、このアンバランスを調整するための補正値ＨをＥＥＰＲＯＭ７への書き込みの説明図である。
該インバータ装置１０をモータに組み付ける前、すなわちこのインバータ装置１０を構成した時（例えば出荷時）に、電流検出を行う２相分の出力端子を負荷抵抗２１で短絡する。この実施形態では、Ｒ相，Ｓ相に電流検出器４ｒ，４ｓが取り付けられていることから、Ｒ相，Ｓ相の出力端子に負荷抵抗２１を接続する。また、Ａ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓの出力を演算装置２２に接続する。
このＲ相とＳ相間に直流電流Ｉoを流す。この場合、大きさと方向を変えて、例えばＩo＝Ａ（Ａ），方向を変えてＩo＝Ｂ（Ａ）を流す。電流Ａ（Ａ）を流したとき、電流検出器４ｒで検出された値がＩrd1、電流検出器４ｓで検出された値がＩsd2であったとする。また、電流電流Ｂ（Ａ）を流したとき、電流検出器４ｒで検出された値がＩrd2、電流検出器４ｓで検出された値がＩsd1であったとする。
【００１５】
その結果、図３に示すように、Ｒ相では流れる電流が−Ｂ（Ａ）からＡ（Ａ）まで変化する間に電流検出器４ｒで検出される検出値がＩrd2からＩrd1に変化しているものであるから、電流検出器４ｒのゲインＧｒは図３の点（−Ｂ，Ｉrd2）と点（Ａ，Ｉrd1）を結ぶ直線の傾きとして求められる。
【００１６】
Ｇｒ＝（Ｉrd1−Ｉrd2）／（Ａ＋Ｂ） …・（１）
また、同様に、Ｓ相では流れる電流が−Ｂ（Ａ）からＡ（Ａ）まで変化する間に電流検出器４ｓで検出される検出値がＩsd1からＩsd2に変化しているものであるから、電流検出器４ｓのゲインＧｓは図４の点（−Ｂ，Ｉsd1）と点（Ａ，Ｉsd2）を結ぶ直線の傾きとして求められる。
【００１７】
Ｇｓ＝（Ｉsd1−Ｉsd2）／（Ａ＋Ｂ） …・（２）
ゲインアンバランスＧｕｂは上記１式、２式より、次の３式によって求められる。
【００１８】
Ｇｕｂ＝(Ｇｒ／Ｇｓ)−１＝［(Ｉrd1−Ｉrd2)／(Ｉsd1−Ｉsd2)］−１…・（３）
またこの実施形態においては、Ｒ相の検出電流値に補正値Ｈを乗じてこのゲインアンバランスを解消させようとするものであるから、補正値Ｈは、

となる。
【００１９】
そこで、電流検出器４ｒ，４ｓで検出したＩrd1，Ｉrd2，Ｉsd1，Ｉsd2をＡ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓを介して演算装置２２に入力し上記４式の演算を該演算装置２２で実行して、補正値Ｈを求めロムライタ２３でインバータ装置１０内のＥＥＰＲＯＭ７に書き込む。
【００２０】
こうして、インバータ装置１０内に２相分の電流検出手段（電流検出器４ｒ，４ｓ、Ａ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓ）が組み込まれ、かつ、この電流検出手段のゲインアンバランスを補正するための情報Ｈが格納され、ゲインアンバランスを補正できるように一体的に構成されることになるから、このインバータ装置１０をモータに組み付けたときには直ちにインバータ運転を開始できるものである。
【００２１】
この場合、例えばＳ相に電流Ｉが流れた時、電流検出器４ｓで検出されＡ／Ｄ変換器５ｓでディジタル信号に変換され、電流制御回路３にフィードバックされる検出電流値Ｉsdは、
Ｉsd＝Ｇｓ・Ｉ
となる。
【００２２】
同様にＲ相に電流Ｉが流れた時、電流検出器４ｒで検出されＡ／Ｄ変換器５ｒでディジタル信号に変換され、さらに乗算器６で補正値Ｈが乗じられ、電流制御回路３にフィードバックされる検出電流値Ｉrdは、
Ｉrd＝Ｇｒ・Ｉ・Ｈ＝Ｇｒ・Ｉ・(Ｇｓ／Ｇｒ)＝Ｇｓ・Ｉ
となり、Ｒ，Ｓ相の電流検出手段で検出で同じ大きさの電流を検出したとき、電流制御回路３にフィードバックされる検出電流値は、同じ大きさの検出電流値となり、ゲインアンバランスは調整されている。
【００２３】
なお、上述した、ゲインアンバランスＧｕｂ、補正値Ｈを求める方法として、電流の大きさ、方向を変えてＡ（Ａ），Ｂ（Ａ）の電流を流し、そのとき検出される検出電流値に基づいて、ゲインアンバランスＧｕｂ、補正値Ｈを求めたが、これは、電流オフセットを排除するためのもので、このオフセットがなければ、単に所定量の電流を流し、検出される検出電流値より各電流検出手段のゲインを求めてもよい。
【００２４】
また、電流検出器４ｒ，４ｓ、Ａ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓの個々のゲインを個別に求めて、ゲインアンバランスを求めてもよい。しかし、本発明は、電流検出器４ｒ，４ｓ、Ａ／Ｄ変換器５ｒ，５ｓ等の電流検出手段がインバータに組み込まれているものであり、この組み込まれた状態で、電流制御回路にフィードバックされる検出電流値に基づいて、ゲインアンバランスを求めることによって、より正確に電流検出手段をも含めた電流フィードバックゲインのゲインアンバランスを求めることができる。
【００２５】
なお、補正値ＨはＥＥＰＲＯＭ７等の書き換え可能な不揮発性メモリに格納されていることから、ゲインアンバランスが変わったときには、この補正値Ｈを変更することもできる。
【００２６】
また電流制御回路３は、通常プロセッサで構成されこの電流制御をソフトウエアで制御するのが一般的である。この場合、乗算器６の処理をこの電流制御回路３のプロセッサでソフトウエア処理するようにする。また、ソフトウエア処理であることから、ＥＥＰＲＯＭ７等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶される情報は、補正値Ｈでも、又は、ゲインアンバランスＧｕｂでも、さらには、各電流検出手段のそれぞれのゲイン又はそのゲインの比率でもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、インバータ装置に２相以上の電流検出手段が組み込まれ一体化されているので、該インバータ装置が製造された時点で電流検出手段のゲインアンバランスを求めることができ、ゲインアンバランスを補正するための補正情報を記憶手段に設定格納されるから、該インバータ装置をモータに組み付けたとき、ゲインアンバランス調整を行う必要がなく直ちにインバータ運転を行うことができる。またインバータ装置を交換するときもゲインアンバランスの調整は必要がない。よって、インバータ装置をモータに組み付ける現場での作業が容易となる。しかも、記憶手段に格納するゲインアンバランスを補正するための補正情報を、電流制御回路にフィードバックされる電流フィードバック値に基づいて求めることができ、より正確な情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】同実施形態におけるゲインアンバランスの測定方法及び補正値の設定方法の説明図である。
【図３】同実施形態におけるゲインアンバランスの測定方法でのＲ相の検出結果の説明図である。
【図４】同実施形態におけるゲインアンバランスの測定方法でのＳ相の検出結果の説明図である。
【符号の説明】
４ｒＲ相電流検出器
４ｓＳ相電流検出器
６乗算器
１０インバータ装置
２１負荷抵抗

Claims

２相以上の各相の電流検出を行なうための各電流検出手段と、該各電流検出手段のゲインアンバランスを補正するための補正情報を記憶する記憶手段と、モータの駆動時に前記記憶手段に記憶した前記補正情報に基づき前記ゲインアンバランスを補正する手段とを備えたＡＣモータ制御用のインバータ装置であって、
前記補正情報は、各電流検出手段からインバータ装置の電流制御回路にフィードバックされるフィードバック値に基づいて求められ、前記記憶手段に格納されており、かつ、前記インバータ装置をモータに取り付ける前に前記記憶手段に格納されていることを特徴とするＡＣモータ制御用のインバータ装置。
前記記憶手段に格納されたゲインアンバランスを補正するための補正情報は、２相以上の電流検出手段のゲインの比率である請求項１に記載のＡＣモータ制御用のインバータ装置。
前記記憶手段に格納されたゲインアンバランスを補正するための補正情報は、２相以上の電流検出回路のゲインである請求項１に記載のＡＣモータ制御用のインバータ装置。
前記記憶手段に格納されたゲインアンバランスを補正するための補正情報は、前記２相出力に同じ電流が流れる状態で２パターン以上の出力電流を流し、この時得られる各相の電流検出回路の出力値の差分の比率である請求項１に記載のＡＣモータ制御用のインバータ装置。