JP4035700B2 - 同期電動機の初期磁極位置推定装置 - Google Patents
同期電動機の初期磁極位置推定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4035700B2 JP4035700B2 JP2002006118A JP2002006118A JP4035700B2 JP 4035700 B2 JP4035700 B2 JP 4035700B2 JP 2002006118 A JP2002006118 A JP 2002006118A JP 2002006118 A JP2002006118 A JP 2002006118A JP 4035700 B2 JP4035700 B2 JP 4035700B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic pole
- initial magnetic
- pole position
- estimated
- movement amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,同期電動機の初期磁極位置推定装置に関するもので、特に工作機械主軸の駆動用同期電動機に好適に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、AC同期電動機等の磁極推定法では、電流あるいは電圧指令を与え、実際の電流や電圧の変化を検出することにより磁極位置の推定や補正を行う方法が一般である。また、磁極位置を仮定し、速度指令を与え、電動機を動かした時のトルク指令の挙動から磁極位置を推定する方法もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーボモータ等では絶対位置を使用した制御を行う必要があり、そのため精度を追求するがゆえ、アルゴリズムが複雑になったり、あるいは検出時間がかかりすぎるというような場合も出てくる。
工作機械用主軸においてはインクリメントな回転座標系を使用した制御を行うため、何らかの形で電動機が一回転することにより正確なエンコーダ原点位置であるC相位置が得られ正常な制御となる。このため初期磁極検出精度は電動機が指令方向に回転するだけの精度が得られれば良い。
同期電動機では磁極位置の情報をもとに制御を行う。その場合、磁極位置が電動機の磁極に対して正しく設定されていれば、指令通りにトルクを発生し、電動機は回るが、設定される磁極位置がずれてくるにつれて指令通りにトルクがでなくなる。
そして磁極位置がずれて±90degでトルクは0となり、さらにずれると逆方向にトルクがでるようになり電動機は逆転、暴走する。すなわち、同じ速度指令を同じ時間だけ与えた場合の電動機が反応し移動する量は磁極の位置によって変わってくる。
したがって本発明の目的は、同期電動機の初期磁極位置、特にインクリメントな回転座標系を有する工作機械主軸用に好適な同期電動機の初期磁極位置を簡易的にすばやく推定する装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項1記載の同期電動機の初期磁極位置推定装置の発明は、磁極センサを用いずに、同期電動機の磁極位置を推定し、推定された磁極位置情報をもとにベクトル制御を行なう同期電動機の初期磁極位置推定装置において、同期電動機制御の位相計算に使用する推定初期磁極位置を設定する推定初期磁極設定器(1)と初期磁極検出用速度指令を発生させる速度指令発生器(2)と前記入力速度指令に対し同期電動機制御を行なう速度制御器(3)と電動機の速度を観測する速度検出器(4)と電動機回転移動量を観測する移動量検出器(5)と前記移動量より初期磁極位置を推定する初期磁極推定器(6)を備え、前記推定初期磁極位置設定器(1)はエンコーダ原点位置である推定C相位置と磁石とエンコーダの位置関係で決まる磁極原点補正値とからなる推定初期磁極位置を推定磁極位置を電気角0度から360度まで45度間隔でずらして設定し、前記速度指令発生器(2)は設定された制御時間の間、一定の極微小の速度指令を発生させ、前記速度制御器(3)は前記設定された推定初期磁極位置と前記速度検出器(4)より観測された電動機位置とから計算される位相と前記速度指令を基に速度制御を行ない、前記移動量検出器(5)は設定された検出時間経過後に前記同期電動機の回転移動量を測定し、前記初期磁極推定器(6)は前記測定した回転移動量のうち最大であったときの推定磁極位置を初期磁極位置とすることを特徴とする。
さらに、請求項2記載の発明は、請求項1記載の同期電動機の初期磁極位置推定装置において、前記初期磁極推定器(6)が、前記推定磁極位置を移動量が最大であった時の推定初期磁極位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+11.25度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−11.25度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+22.5度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−22.5度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンに基づいて初期磁極位置を求めることを特徴とする。
以上の構成により、特にインクリメントな回転座標系を有する工作機械主軸用の同期電動機においてその初期磁極位置を簡易的にかつ迅速に推定することが可能となる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し説明する。
図1は本発明で扱う磁石の位置とq軸および移動量を説明する図、すなわち、磁石とd−q軸の関係を考えた場合に、電流を流す位置と指令に反応して移動する量を示す図で、図中の移動量の数値は大小関係を相対的に表したものである。
まず、電気角360degに対し、磁極位置を45deg間隔で8等分ずらして行き、それぞれの位置において一定の速度指令を与えこの時の電動機の回転移動量を観測する。磁極位置は具体的に制御で使用する位相情報であるC相位置と磁石の位置との関係をC相位置を疑似的に変化させることによって推定する。
測定された8箇所の移動量の大小関係は、移動量が最大の位置が磁極が正常に最も近い位置であり負の移動量を示す位置は90deg以上ずれた位置である。
45deg間隔での検出を行なうため最大移動量を示す位置は、最大45degの推定ずれを伴うため、精度向上のため移動量パターンによって補正を行なうことにより11.25deg以内の精度での推定が可能となる。
【0006】
図2は本発明の実施形態のブロック図である。
図において、1は推定初期磁極設定器、2は速度指令発生器、3は速度制御器、4は速度検出器、5は移動量検出器、6は初期磁極推定器、7はパワー変換器、8は同期電動機、9はPGである。
初期磁極位置推定装置は、同期電動機制御の位相計算に使用する推定初期磁極位置を設定する推定初期磁極設定器1と初期磁極検出用速度指令を発生させる速度指令発生器2と前記入力速度指令に対し同期電動機制御を行なう速度制御器3と電動機の速度を観測する速度検出器4と電動機回転移動量を観測する移動量検出器5と前記移動量より初期磁極位置を推定する初期磁極推定器6を有する。
推定初期磁極位置設定器1は、推定C相位置と磁石とエンコーダの位置関係で決まる磁極原点補正値とからなる推定初期磁極位置を設定し、速度指令発生器2は、パラメータで設定された”制御時間”の間、一定の極微小の速度指令を発生させる。
前記推定初期磁極位置と速度検出器4より観測される電動機位置とから計算される位相(位相=磁極原点補正値−C相位置+電動機位置)と前記速度指令をもとに速度制御器3および速度検出器4にて速度制御を行なう。
パラメータで設定された”検出時間”経過後に移動量検出器5にて電動機の回転移動量を測定する。さらにパラメータで設定された”待ち時間”経過にて1サイクルを終了する。
つぎに推定C相位置を45deg進めた推定初期磁極位置にて前記サイクルを行なう。前記サイクルを8回、計360deg行なった後、移動量検出器5によって観測された前記8箇所の移動量をもとに初期磁極推定器6にて推定初期磁極位置のもととなる推定C相位置を求める。
初期磁極推定器6では、まず移動量が最大であった時の推定初期磁極位置を検出する。この後、精度を向上するために図3から図6に示す移動量のパターンによって磁極位置を補正する。
【0007】
図3に示すパターン▲1▼の場合には、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置が初期磁極位置となる。
図4に示すパターン▲2▼の場合には、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+11.25deg補正した位置が初期磁極位置となる。
図5に示すパターン▲3▼の場合には、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−11.25deg補正した位置が初期磁極位置となる。
図6に示すパターン▲4▼の場合には、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+22.5deg補正した位置が初期磁極位置となる。
パターン▲4▼’の場合には、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−22.5deg補正した位置が初期磁極位置となる。
【0008】
図7は以上説明した各パターン分けと補正との関係を説明する一覧表である。
パターン▲1▼の場合は推定初期磁極位置が初期磁極位置となるので補正量は0であるが、▲2▼以下では、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に、それぞれ、+11.25deg(▲2▼)、−11.25deg(▲3▼)、+22.5deg(▲4▼)、−22.5deg(▲4▼’)、の補正をした位置が初期磁極位置となる。
【0009】
図8はパターン分けのフローチャートを示す。
図8において、”MAX”は最大移動量が得られた磁極位置、”MAX−1”は”MAX”から−45degの位置、”MAX+1”は”MAX”から+45degの位置をそれぞれ示す。
まず、ステップS1において、MAX−1≦MAX+1を比較する。その結果、NOであればステップS2へ進み、YESであればステップS3へ進む。
ステップS2では、MAX−1<MAXを比較する。その結果、NOであればパターン▲4▼の処理を行う。すなわち、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+22.5deg補正した位置を初期磁極位置とする。また、ステップS2の結果がYESであればパターン▲2▼の処理を行う。すなわち、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+11.25deg補正した位置を初期磁極位置とする。
ステップS3では、MAX−1<MAX+1を比較する。その結果、NOであればパターン▲1▼の処理を行う。すなわち、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置を初期磁極位置とする。一方、ステップS3の結果がYESであればステップS4へ進む。
ステップS4では、MAX>MAX+1を比較する。その結果、NOであればパターン▲4▼’の処理を行ない、YESであればパターン▲3▼の処理を行う。パターン▲4▼’では、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−22.5deg補正した位置を初期磁極位置とし、パターン▲3▼の場合は、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−11.25deg補正した位置を初期磁極位置とする。
以上のように、本発明によって得られた初期磁極位置を用いて制御を行ない、電動機が1回転することにより正確なC相位置が得られ、同期電動機制御は正常となる。
パターン分けによる補正を行なった場合には、推定磁極位置のずれは±11.25deg以内となる。
なお、パターン分けを行なわず移動量が最大であった時の推定初期磁極位置を用いた場合でも推定磁極位置のずれは±45deg以内となり十分制御可能である。
なお,リラクタンストルクによるq軸のずれΔθ を考慮する場合にはさらにΔθを補正する。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同期電動機の磁極位置を推定し、推定された磁極位置情報をもとにベクトル制御を行なう同期電動機の初期磁極位置推定装置において、推定磁極位置を変化させ、この磁極位置と入力された一定の微小速度指令に基づき速度制御によるそれぞれ場合の移動量検出器によって観測される移動量のうち最大であったときの推定磁極位置を初期磁極位置とすることで、磁極センサを用いなくても、初期磁極位置の推定を簡易的かつ迅速に行なうことができ、同期電動機のスムーズな立ち上げが可能となる。従って、特に工作機械主軸駆動用の同期電動機に好適に用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】磁石の位置とq軸および移動量を説明する図である。
【図2】本発明の実施形態を説明するブロック図である。
【図3】磁極位置と移動量パターン(1)を説明する図である。
【図4】磁極位置と移動量パターン(2)を説明する図である。
【図5】磁極位置と移動量パターン(3)を説明する図である。
【図6】磁極位置と移動量パターン(4)を説明する図である。
【図7】各パターン分けと補正との関係を説明する一覧表である。
【図8】パターン分けのフローチャート図である。
【符号の説明】
1. 推定初期磁極設定器
2. 速度指令発生器
3. 速度制御器
4. 速度検出器
5. 移動量検出器
6. 初期磁極推定器
7. パワー 変換器
8. 同期電動機
9. PG
Claims (3)
- 磁極センサを用いずに、同期電動機の磁極位置を推定し、推定された磁極位置情報をもとにベクトル制御を行なう同期電動機の初期磁極位置推定装置において、
同期電動機制御の位相計算に使用する推定初期磁極位置を設定する推定初期磁極設定器(1)と初期磁極検出用速度指令を発生させる速度指令発生器(2)と前記入力速度指令に対し同期電動機制御を行なう速度制御器(3)と電動機の速度を観測する速度検出器(4)と電動機回転移動量を観測する移動量検出器(5)と前記移動量より初期磁極位置を推定する初期磁極推定器(6)を備え、
前記推定初期磁極位置設定器(1)はエンコーダ原点位置である推定C相位置と磁石とエンコーダの位置関係で決まる磁極原点補正値とからなる推定初期磁極位置を推定磁極位置を電気角0度から360度まで45度間隔でずらして設定し、
前記速度指令発生器(2)は設定された制御時間の間、一定の極微小の速度指令を発生させ、
前記速度制御器(3)は前記設定された推定初期磁極位置と前記速度検出器(4)より観測された電動機位置とから計算される位相と前記速度指令を基に速度制御を行ない、
前記移動量検出器(5)は設定された検出時間経過後に前記同期電動機の回転移動量を測定し、
前記初期磁極推定器(6)は前記測定した回転移動量のうち最大であったときの推定磁極位置を初期磁極位置とすることを特徴とする同期電動機の初期磁極位置推定装置。 - 前記初期磁極推定器(6)は、前記推定磁極位置を移動量が最大であった時の推定初期磁極位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+11.25度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−11.25度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に+22.5度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンと、移動量が最大であった時の推定初期磁極位置に−22.5度(電気角)補正した位置が初期磁極位置となるパターンに基づいて初期磁極位置を求めることを特徴とする請求項1記載の同期電動機の初期磁極位置推定装置。
- 前記同期電動機を工作機械主軸駆動用とした請求項1または2記載の同期電動機の初期磁極位置推定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002006118A JP4035700B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 同期電動機の初期磁極位置推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002006118A JP4035700B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 同期電動機の初期磁極位置推定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003209991A JP2003209991A (ja) | 2003-07-25 |
JP4035700B2 true JP4035700B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=27644975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002006118A Expired - Fee Related JP4035700B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 同期電動機の初期磁極位置推定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4035700B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4650118B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2011-03-16 | 株式会社安川電機 | Ac同期モータの初期磁極推定装置および推定方法 |
ATE454967T1 (de) * | 2006-11-21 | 2010-01-15 | Brandt Kantentechnik Gmbh | Kantenbearbeitungsaggregat |
JP5194838B2 (ja) | 2008-01-29 | 2013-05-08 | 三菱電機株式会社 | 交流同期モータの磁極位置推定方法 |
-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002006118A patent/JP4035700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003209991A (ja) | 2003-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100573369C (zh) | 电动机控制装置 | |
JP4879649B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
US7944163B2 (en) | Sensorless controlling apparatus of brushless motor | |
JP5174205B2 (ja) | 同期モータの磁極位置を検出する検出装置およびこれを備える制御装置 | |
WO2007034689A1 (ja) | Ac同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法 | |
JP2013027287A (ja) | 永久磁石同期電動機の永久磁石の不可逆減磁が発生したか否かを検出する制御装置 | |
CN106772052B (zh) | 永磁同步电机转子初始角度修正方法及修正系统 | |
JP2010045914A (ja) | 同期モータ駆動制御装置 | |
JP3253004B2 (ja) | 永久磁石形同期電動機の速度推定方法及びその回転子ずれ角推定方法並びに回転子位置修正方法 | |
CN109309466A (zh) | 电动机控制装置 | |
TWI469501B (zh) | 同步磁阻電動機的控制方法 | |
JP4035700B2 (ja) | 同期電動機の初期磁極位置推定装置 | |
JP5164025B2 (ja) | 誘導電動機制御装置とその制御方法 | |
CN108075703B (zh) | 用于降低永磁激励电马达的同步波动的方法 | |
JP2008099369A (ja) | モータ制御装置 | |
JP3707659B2 (ja) | 同期電動機の定数同定方法 | |
JP4284435B2 (ja) | サーボモータの磁極検出方法 | |
JP2001336951A (ja) | 回転位置検出装置及び方法 | |
JP4061446B2 (ja) | 同期電動機の抵抗値同定方法とその制御装置 | |
JP2002028858A (ja) | 工具台駆動用リニアモータのサーボ制御装置 | |
JP2005198474A (ja) | モーターの超電力の定数測定方法 | |
CN116846284B (zh) | 一种eps系统电机转子角度对中数据识别处理方法 | |
CN110798111A (zh) | 永磁同步电机旋转变压器零位检测方法、装置 | |
JP7321375B2 (ja) | モータ制御装置 | |
WO2022168339A1 (ja) | 演算装置、電動機の制御装置、演算方法、制御方法、およびプログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041209 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070627 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070704 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070828 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071016 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |