JP4691916B2 - 回転位置角推定方法及び回転位置角推定装置、並びにモータの制御方法及びモータの制御装置 - Google Patents
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Description
この発明の請求項45にかかる回転位置角推定装置は、請求項16または請求項17記載の回転位置角推定方法であって、前記ステップ(c−3)において、前記回転位置角(θ re )は二つ求まり、そのうち前記前回推定された前記回転位置角(θ re1 )と近い方が一つ選定される。
この発明の請求項46にかかる回転位置角推定装置は、請求項33または請求項34記載の回転位置角推定装置であって、前記第2の演算部において、前記回転位置角(θ re )が二つ求まり、そのうち前記前回推定された前記回転位置角(θ re1 )と近い方が一つ選定される。
図1は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置A1を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置A1は、回転位置角推定部1a、突極モータ2、高周波電圧発生部3、電流制御部4、インバータ5、3/2相変換部6、スイッチング部72、初期位置検出部8、速度制御部31、回転速度計算部32、回転座標変換部33及び加算器34を備える。
図3は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置B1を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置B1は、図1で示される回転位置角推定部1aに替えて回転位置角推定部1bが採用される。回転位置角推定部1bは、回転位置角推定部1aに含まれる識別信号発生部15に替えて、識別信号発生部16を有する。図3に示される構成要素のうち図1で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
図4は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置D1を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置D1は、図1で示される回転位置角推定部1aに替えて回転位置角推定部1dが採用される。回転位置角推定部1dは、回転位置角推定部1aに含まれる位置角演算部13に替えて、位置角演算部17を有する。図4に示される構成要素のうち図1で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
図7は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置A2を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置A2は、図1で示される回転位置角推定装置A1において回転位置角推定部1aに替えて回転位置角推定部2aを採用する。図7に示される構成要素のうち図1で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
図9は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置B2を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置B2は、図7で示される回転位置角推定部2aに替えて回転位置角推定部2bが採用される。回転位置角推定部2bは、回転位置角推定部2aに含まれる識別信号発生部25に替えて、識別信号発生部26を有する。図9に示される構成要素のうち図7で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
図10は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置D2を概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置D2は、図7で示される回転位置角推定部2aに替えて回転位置角推定部2dが採用される。回転位置角推定部2dは、回転位置角推定部2aに含まれる位置角演算部23に替えて、位置角演算部27を有する。図10に示される構成要素のうち図7で示される構成要素と同じものは、同符号が付されており、同じ動作を行う。
図12は、本実施の形態にかかる回転位置角推定装置Cを概念的に示すブロック図である。回転位置角推定装置Cは、回転位置角推定部1cと、第1の実施の形態で説明されると同様に動作する突極モータ2、高周波電圧発生部3、電流制御部4、インバータ5、3/2相変換部6、スイッチング部72、初期位置検出部8、速度制御部31、回転速度計算部32、回転座標変換部33及び加算器34とを備える。
本実施の形態では、図12で示される回転位置角推定装置Cの選択部81における回転位置角の選択方法を、第7の実施の形態で示されるもの以外に3つ示す。
θre,d,θre,q 回転位置角候補
v* 1,α,v* 1,β 電圧指令値
ωh 角周波数
v* h,α,v* h,β 高周波電圧指令値
vu,vv,vw 3相電圧
iu,iv,iw 3相電流
vα,vβ 2相電圧
iα,iβ 2相電流
Ld d軸インダクタンス
Lq q軸インダクタンス
λd,α,λd,β,λq,α,λq,β 磁束鎖交数
λd,h,α,λd,h,β,λq,h,α,λq,h,β 磁束鎖交数の高周波成分
idh d軸電流の高周波成分
iqh q軸電流の高周波成分
|λd,h|,|λq,h|,|idh|,|iqh| 高周波成分の振幅
γ1,γ2 振幅比
J1,J2 所定値
θh 高周波電圧の位相
θih 電流の高周波成分の位相
S1,S2 (位相)領域
εd,εq 誤差
1a,1b,2a,2b,1c 回転位置角推定部
2 突極モータ
3 高周波電圧発生部
4 電流制御部
5 インバータ
6 3/2相変換部
11 λd演算部
21 λq演算部
12,152,22,252 BPF部
13,23 位置角演算部
15,16,25,26 識別信号発生部
134,234 選定部
151 d軸電流演算部
251 q軸電流演算部
17,27 位置角演算部
81 選択部
811a,811b,814a,814b 振幅計算部
812,815 振幅比計算部
813,816,818,821 判定部
817 位相計算部
819 記憶部
820a,820b 誤差計算部
Claims (46)
- 突極性を有するモータの回転位置角(θre)を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)とを重畳して、第2の電圧指令値(v* α,v* β)を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)では、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンス(Lq;Ld)とに基づいて磁束鎖交数(λd,α,λd,β;λq,α,λq,β)を求めるステップと、
(c−2)前記磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β;λq,h,α,λq,h,β)を求めるステップと、
(c−3)前記固定座標系で求めた電流を前記回転位置角(θ re )に基づいて回転する回転座標系に変換した電流(i d ;i q )の、前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh;iqh)を求めるステップと、
(c−4)前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分とから前記回転位置角(θre)を求めるステップと
を行う、回転位置角推定方法。 - 前記ステップ(c−3)は、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)を前記回転座標系に変換して、前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第2の高周波成分(idh;iqh)を求める、請求項1記載の回転位置角推定方法。
- 前記ステップ(c−3)は、前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)の前記固定座標系における位相(θh)に基づいて前記第2の高周波成分(idh;iqh)を求める、請求項1記載の回転位置角推定方法。
- 前記ステップ(c−4)は、前記第2の高周波成分(idh;iqh)の符号に基づいて前記回転位置角(θre)を選定するステップを更に含む、請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
- 前記ステップ(c−1)では前記モータのインダクタンスのうち、前記回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して前記磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
前記ステップ(c−3)では前記第2の高周波成分として前記回転座標系に変換した前記電流(i d ;i q )の前記角周波数近傍の角周波数を有した前記回転座標系のd軸方向への成分(idh)を求める、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。 - 前記ステップ(c−1)では前記モータのインダクタンスのうち、前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して前記磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
前記ステップ(c−3)では前記第2の高周波成分として前記回転座標系に変換した前記電流(i d ;i q )の前記角周波数近傍の角周波数を有した前記回転座標系のq軸方向への成分(iqh)を求める、請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。 - 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求め、
(c−3)前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転座標系に変換した電流のd軸方向への成分(i d )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh)を求め、
(c−4)前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−5)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−6)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第3の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求め、
(c−7)前記固定座標系で求めた電流を前記回転座標系に変換した電流のq軸方向への成分(i q )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第4の高周波成分(i qh )を求め、
(c−8)前記第3の高周波成分と前記第4の高周波成分に基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−9)前記第1の高周波成分の振幅(|λq,h|)に対する、前記第3の高周波成分の振幅(|λd,h|)の比である振幅比(γ1)を求め、
(c−10)前記振幅比が所定値(J1)よりも大きい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角(θre)とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求め、
(c−3)前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転座標系に変換した電流のd軸方向への成分(i d )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh)を求め、
(c−4)前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−5)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−6)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第3の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求め、
(c−7)前記固定座標系で求めた電流を前記回転座標系に変換した電流のq軸方向への成分(i q )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第4の高周波成分(i qh )を求め、
(c−8)前記第3の高周波成分と前記第4の高周波成分に基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−9)前記第4の高周波成分の振幅(|i qh |)に対する、前記第2の高周波成分の振幅(|i dh |)の比である振幅比(γ2)を求め、
(c−10)前記振幅比が所定値(J2)よりも大きい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記比が前記所定値よりも小さい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記d軸方向への成分(Ld)に対する前記q軸方向への成分(Lq)の比である、請求項7又は請求項8のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。
- 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求め、
(c−3)前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転座標系に変換した電流のd軸方向への成分(i d )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh)を求め、
(c−4)前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−5)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−6)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第3の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求め、
(c−7)前記固定座標系で求めた電流を前記回転座標系に変換した電流のq軸方向への成分(i q )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第4の高周波成分(i qh )を求め、
(c−8)前記第3の高周波成分と前記第4の高周波成分に基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−9)前記電流の前記角周波数近傍の成分の前記固定座標系での位相(θih)に基づいて、前記第1の回転位置角候補及び前記第2の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 前記位相(θih)は、前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)の前記固定座標系での位相から90°を差し引いた値である、請求項10記載の回転位置角推定方法。
- 前記第4の高周波成分の振幅(|iqh|)に対する前記第2の高周波成分の振幅(|idh|)の比である振幅比を求め、
前記振幅比が所定値よりも大きい時の第1の位相領域(S1)と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第2の位相領域(S2)とを求め、
前記位相(θ ih )が前記第1の位相領域内にある時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第2の位相領域内にある時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項10又は請求項11のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法。 - 前記第4の高周波成分(i qh )及び前記第2の高周波成分(i dh )は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)から求める、請求項12記載の回転位置角推定方法。
- 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求め、
(c−3)前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転座標系に変換した電流のd軸方向への成分(i d )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh)を求め、
(c−4)前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−5)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−6)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第3の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求め、
(c−7)前記固定座標系で求めた電流を前記回転座標系に変換した電流のq軸方向への成分(i q )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第4の高周波成分(i qh )を求め、
(c−8)前記第3の高周波成分と前記第4の高周波成分に基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−9)前回推定された前記回転位置角(θre1)と前記第1の回転位置角候補との差の絶対値を、第1誤差(εd)として求め、前記前回推定された前記回転位置角と前記第2の回転位置角候補との差の絶対値を、第2誤差(εq)として求め、
(c−10)前記第1誤差が前記第2誤差よりも小さい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第1誤差が前記第2誤差よりも大きい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 突極性を有するモータの回転位置角(θre)を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)とを重畳して、第2の電圧指令値(v* α,v* β)を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)では、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンス(Lq;Ld)とに基づいて磁束鎖交数(λd,α,λd,β;λq,α,λq,β)を求めるステップと、
(c−2)前記磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β;λq,h,α,λq,h,β)を求めるステップと、
(c−3)前記第1の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角(θre)を、前回推定された前記回転位置角(θre1)に基づいて一つ選定するステップと
を行う、回転位置角推定方法。 - 前記ステップ(c−1)において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して前記磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求める、請求項15記載の回転位置角推定方法。
- 前記ステップ(c−1)において、前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して前記磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求める、請求項15記載の回転位置角推定方法。
- 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンス)のうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ d,h,α ,λ d,h,β )の第1成分を求め、
(c−3)前記第1の高周波成分の前記第1成分と前回推定された前記回転位置角(θre1)とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−4)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−5)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ q,h,α ,λ q,h,β )の第2成分を求め、
(c−6)前記第1の高周波成分の前記第2成分と前記前回推定された前記回転位置角(θre1)とに基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−7)前記第1の高周波成分の第1の成分の振幅(|λq,h|)に対する、前記第1の高周波成分の前記第2成分の振幅(|λd,h|)の比である振幅比(γ1)を求め、
(c−8)前記振幅比が所定値(J1)よりも大きい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角(θre)とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンス)のうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ d,h,α ,λ d,h,β )の第1成分を求め、
(c−3)前記第1の高周波成分の前記第1成分と前回推定された前記回転位置角(θre1)とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−4)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−5)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ q,h,α ,λ q,h,β )の第2成分を求め、
(c−6)前記第1の高周波成分の前記第2成分と前記前回推定された前記回転位置角(θre1)とに基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−7)前記電流の前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分の前記固定座標系での位相(θih)に基づいて、前記第1の回転位置角候補及び前記第2の回転位置角候補のどちらか一方を選択して、前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 前記位相(θih)は、前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)の前記固定座標系での位相から90°を差し引いた値である、請求項19記載の回転位置角推定方法。
- 前記第2の高周波成分の前記q軸方向への第1成分(iqh)と、前記第2の高周波成分の前記d軸方向への第2成分(idh)とを予め求め、
前記第2の高周波成分の前記第1成分の振幅(|iqh|)に対する前記第2の高周波成分の前記第2成分の振幅(|idh|)の振幅比を求め、
前記振幅比が所定値よりも大きい時の第1の位相領域(S1)と、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時の第2の位相領域(S2)とを求め、
前記位相が前記第1の位相領域内にある時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記位相が前記第2の位相領域内にある時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項19または請求項20記載の回転位置角推定方法。 - 前記第2の高周波成分の前記q軸方向への第1成分(iqh)と、前記第2の高周波成分の前記d軸方向への第2成分(idh)は、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)から求める、請求項21記載の回転位置角推定方法。
- 突極性を有するモータの回転位置角(θ re )を推定する方法であって、
(a)電圧指令値(v * 1,α ,v * 1,β )と、前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ω h )を有する高周波電圧の指令値(v * h,α ,v * h,β )とを重畳して、第2の電圧指令値(v * α ,v * β )を得るステップと、
(b)前記第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(v u ,v v ,v w )及び電流(i u ,i v ,i w )を、固定座標系で求めるステップと、
(c)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )とに基づいて、前記回転位置角を求めるステップと
を備え、
前記ステップ(c)において、
(c−1)前記固定座標系で求めた電圧(v α ,v β )と、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )と、前記モータのインダクタンス)のうち前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して第1の磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、
(c−2)前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ d,h,α ,λ d,h,β )の第1成分を求め、
(c−3)前記第1の高周波成分の前記第1成分と前回推定された前記回転位置角(θre1)とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)が求められ、
(c−4)前記固定座標系で求めた電圧と、前記固定座標系で求めた電流と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して第2の磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、
(c−5)前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ω h )の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λ q,h,α ,λ q,h,β )の第2成分を求め、
(c−6)前記第1の高周波成分の前記第2成分と前記前回推定された前記回転位置角(θ re1 )とに基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)が求められ、
(c−7)前記前回推定された前記回転位置角と前記第1の回転位置角候補との差の絶対値を、第1誤差(εd)として求め、前記前回推定された前記回転位置角と前記第2の回転位置角候補との差の絶対値を、第2誤差(εq)として求め、
(c−8)前記第1誤差が前記第2誤差よりも小さい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記第1誤差が前記第2誤差よりも大きい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、回転位置角推定方法。 - 請求項1乃至請求項23のいずれか一つに記載の回転位置角推定方法を用いて得られた前記回転位置角(θre)に基づいて、前記電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)が求められる、モータの制御方法。
- 回転位置角推定部(1a;1b;2a;2b)と、
高周波電圧発生部(3)と、
電流制御部(4)と、
加算器(34)と、
インバータ(5)と、
相変換部(6)と
を備え、
前記電流制御部は電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)を発生し、
前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)を発生し、
前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第2の電圧指令値(v* α,v* β)として出力し、
前記相変換部は、第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求め、
前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)とに基づいて、前記モータの回転位置角(θre)を求め、
前記回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンス(Lq;Ld)とに基づいて磁束鎖交数(λd,α,λd,β;λq,α,λq,β)を求める第1の演算部(11;21)と、
前記磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β;λq,h,α,λq,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(12;22)と、
前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転位置角(θ re )に基づいて回転する回転座標系に変換した電流(i d ;i q )で前記角周波数近傍の角周波数を有する第2の高周波成分(idh;iqh)を求める第2の演算部(15;16;25;26)と、
前記第1の高周波成分と前記第2の高周波成分から前記回転位置角(θre)を求める第3の演算部(13;23)と
を有する、回転位置角推定装置。 - 前記第2の演算部(15;25)は、
前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)を、前記回転座標系に変換する変換部(151;251)と、
前記変換部で変換された前記電流を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第2の高周波成分(idh;iqh)を求めるバンドパスフィルタ(152;252)と
を備える、請求項25記載の回転位置角推定装置。 - 前記第2の演算部(16;26)は、前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)の前記固定座標系における位相(θh)に基づいて前記第2の高周波成分(idh;iqh)を求める、請求項25記載の回転位置角推定装置。
- 前記第3の演算部(13;23)は、前記第2の高周波成分(idh;iqh)の符号に基づいて前記回転位置角(θre)を選定する選定部(134;234)を更に含む、請求項25乃至請求項27のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
- 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して前記磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求め、前記第2の高周波成分として前記回転座標系に変換した前記電流(i d ;i q )の前記角周波数近傍の角周波数を有した前記回転座標系のd軸方向への成分(idh)を求め、これらに基づいて前記回転位置角(θre)を求める、請求項25乃至請求項28のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
- 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して前記磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求め、前記第2の高周波成分として前記回転座標系に変換した前記電流(i d ;i q )の前記角周波数近傍の角周波数を有した前記回転座標系のq軸方向への成分(iqh)を求め、これらに基づいて前記回転位置角(θre)を求める、請求項25乃至請求項28のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置。
- 第1の回転位置角推定部(1a;1b)と、
第2の回転位置角推定部(2a;2b)と、
高周波電圧発生部(3)と、
電流制御部(4)と、
加算器(34)と、
インバータ(5)と、
相変換部(6)と、
選択部(81)と
を備え、
前記電流制御部は電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)を発生し、
前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)を発生し、
前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第2の電圧指令値(v* α,v* β)として出力し、
前記相変換部は、第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求め、
前記第1の回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)とに基づいて第1の磁束鎖交数(λd,α,λd,β)を求める第1の演算部(11)と、
前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第1の磁束鎖交数の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(12)と、
第2の高周波成分の第1成分として、前記固定座標系で求めた電流(i α ,i β )を前記回転座標系に変換した電流(i d ;i q )の前記角周波数近傍の角周波数を有して前記q軸方向に直交するd軸方向への成分(idh)を求める第2の演算部(15;16)と、
前記第1の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第2の高周波成分の前記第1成分とに基づいて第1の回転位置角候補(θre,d)を求める第3の演算部(13)と
を有し、
前記第2の回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンスのうち前記d軸方向への成分(Ld)とに基づいて第2の磁束鎖交数(λq,α,λq,β)を求める第4の演算部(21)と、
前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第2の磁束鎖交数の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(22)と、
前記第2の高周波成分の第2成分として、前記回転座標系に変換した電流の前記角周波数近傍の角周波数を有した前記q軸方向への成分(iqh)を求める第5の演算部(25;26)と、
前記第2の磁束鎖交数の前記高周波成分と、前記第2の高周波成分の前記第2成分とに基づいて第2の回転位置角候補(θre,q)を求める第6の演算部(23)と
を有し、
前記選択部は、前記第1の回転位置角候補及び前記第2の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する、回転位置角推定装置。 - 回転位置角推定部(1a;1b;2a;2b)と、
高周波電圧発生部(3)と、
電流制御部(4)と、
加算器(34)と、
インバータ(5)と、
相変換部(6)と
を備え、
前記電流制御部は電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)を発生し、
前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)を発生し、
前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳し、これを第2の電圧指令値(v* α,v* β)として出力し、
前記相変換部は、第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求め、
前記回転位置角推定部は、前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)とに基づいて、前記モータの回転位置角(θre)を求め、
前記回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンス(Lq;Ld)とに基づいて磁束鎖交数(λd,α,λd,β;λq,α,λq,β)を求める第1の演算部(11;21)と、
前記磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、第1の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β;λq,h,α,λq,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(12;22)と、
前回推定された前記回転位置角(θre1)が与えられ、前記第1の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角(θre)を、前記前回推定された前記回転位置角に基づいて一つ選定する第2の演算部(17;27)と
を有する、回転位置角推定装置。 - 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)を採用して前記磁束鎖交数(λ d,α ,λ d,β )を求める、請求項32記載の回転位置角推定装置。
- 前記モータのインダクタンスのうち、前記回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のd軸方向への成分(Ld)を採用して前記磁束鎖交数(λ q,α ,λ q,β )を求める、請求項32記載の回転位置角推定装置。
- 第1の回転位置角推定部(1a;1b)と、
第2の回転位置角推定部(2a;2b)と、
高周波電圧発生部(3)と、
電流制御部(4)と、
加算器(34)と、
インバータ(5)と、
相変換部(6)と、
選択部(81)と
を備え、
前記電流制御部は電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)を発生し、
前記高周波電圧発生部は前記電圧指令値よりも大きな角周波数(ωh)を有する高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)を発生し、
前記加算器は、前記高周波電圧の指令値と前記電圧指令値とを重畳して、これを第2の電圧指令値(v* α,v* β)として出力し、
前記相変換部は、第2の電圧指令値に基づいてインバータ(5)から前記モータに入力される電圧(vu,vv,vw)及び電流(iu,iv,iw)を、固定座標系で求め、
前記第1の回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンスのうち、回転位置角(θre)に基づいて回転する回転座標系のq軸方向への成分(Lq)とに基づいて第1の磁束鎖交数(λd,α,λd,β)を求める第1の演算部(11)と、
前記第1の磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第1の磁束鎖交数の高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(12)と、
前回推定された前記回転位置角(θre1)が与えられ、前記第1の磁束鎖交数の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角(θre)を、前記前回推定された前記回転位置角に基づいて一つ選定する第2の演算部(17)と
を有し、
前記第2の回転位置角推定部は、
前記固定座標系で求めた電圧(vα,vβ)と、前記固定座標系で求めた電流(iα,iβ)と、前記モータのインダクタンスのうち前記回転座標系のd軸方向への成分(Ld)とに基づいて第2の磁束鎖交数(λq,α,λq,β)を求める第3の演算部(21)と、
前記第2の磁束鎖交数を前記角周波数(ωh)の近傍で濾波して、前記第2の磁束鎖交数の高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)を求めるバンドパスフィルタ(22)と、
前記前回推定された前記回転位置角(θre1)が与えられ、前記第2の磁束鎖交数の高周波成分から多値で求まる前記回転位置角(θre)を、前記前回推定された前記回転位置角に基づいて一つ選定する第4の演算部(27)と
を有し、
前記選択部は、前記第1の回転位置角候補及び前記第2の回転位置角候補のいずれか一方を、前記回転位置角として選択する、回転位置角推定装置。 - 前記選択部(81)は、
第1の振幅計算部(811a)と、
第2の振幅計算部(811b)と、
振幅比計算部(812)と、
判定部(813)と
を有し、
前記第1の振幅計算部は、前記第1の磁束鎖交数の前記高周波成分(λd,h,α,λd,h,β)が与えられて、前記第1の磁束鎖交数の前記高周波成分の第1振幅(|λd,h|)を求め、
前記第2の振幅計算部は、前記第2の磁束鎖交数の前記高周波成分(λq,h,α,λq,h,β)が与えられて、前記第2の磁束鎖交数の前記高周波成分の第2振幅(|λq,h|)を求め、
前記振幅比計算部は、前記第2振幅に対する前記第1振幅の振幅比(γ1)を求め、
前記判定部は、前記第1の回転位置角候補(θre,d)及び前記第2の回転位置角候補(θre,q)が与えられ、前記振幅比が所定値(J1)よりも大きい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項31または請求項35記載の回転位置角推定装置。 - 前記選択部(81)は、
第1の振幅計算部(814a)と、
第2の振幅計算部(814b)と、
振幅比計算部(815)と、
判定部(816)と
を有し、
前記第1の振幅計算部は、前記第2の高周波成分の前記第1成分(idh)が与えられ、前記第1成分の第1振幅(|idh|)を求め、
前記第2の振幅計算部は、前記第2の高周波成分の前記第2成分(iqh)が与えられ、前記第2成分の第2振幅(|iqh|)を求め、
前記振幅比計算部は、前記第2振幅に対する前記第1振幅の振幅比(γ2)を求め、
前記判定部は、前記第1の回転位置角候補(θre,d)及び前記第2の回転位置角候補(θre,q)が与えられ、前記振幅比が所定値(J2)よりも大きい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角とし、前記振幅比が前記所定値よりも小さい時には、前記第2の回転位置角候補を前記回転位置角とする、請求項31記載の回転位置角推定装置。 - 前記所定値は、前記モータのインダクタンスの前記d軸方向への成分(Ld)に対する前記q軸方向への成分(Lq)の比である、請求項37記載の回転位置角推定装置。
- 前記選択部(81)は、
位相計算部(817)と、
判定部(818)と
を有し、
前記位相計算部は、前記電流の前記角周波数近傍の成分の前記固定座標系での位相(θih)を求め、
前記判定部は、前記第1の回転位置角候補(θre,d)及び前記第2の回転位置角候補(θre,q)が与えられ、前記位相の値に従って、前記第1の回転位置角候補及び前記第2の回転位置角候補のどちらか一方を前記回転位置角とする、請求項31または請求項35記載の回転位置角推定装置。 - 前記位相(θih)は、前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)の前記固定座標系での位相から90°を差し引いた値である、請求項39記載の回転位置角推定装置。
- 前記判定部(818)は、前記位相(θih)が第1の位相領域(S1)内にある時には、前記第1の回転位置角候補(θre,d)を前記回転位置角(θre)とし、前記位相が前記第2の位相領域(S2)内にある時には、前記第2の回転位置角候補(θre,q)を前記回転位置角とし、
前記第1の位相領域は、振幅比が所定値よりも大きく、
前記第2の位相領域は、前記振幅比が前記所定値よりも小さく、
前記振幅比は、前記電流の前記角周波数近傍の成分の前記q軸方向への第1成分(iqh)の振幅(|iqh|)に対する、前記電流の前記角周波数近傍の成分の前記d軸方向への第2成分(idh)の振幅(|idh|)の比である、請求項39または請求項40記載の回転位置角推定装置。 - 前記第1成分(iqh)及び前記第2成分(idh)には、前記モータの突極比及び前記高周波電圧の指令値(v* h,α,v* h,β)から求まる電流の前記q軸方向の成分及び前記d軸方向の成分がそれぞれ採用される、請求項41記載の回転位置角推定装置。
- 前記選択部(81)は、
記憶部(819)と、
第1の誤差計算部(820a)と、
第2の誤差計算部(820b)と、
判定部(821)と
を有し、
前記記憶部は、前回推定された回転位置角(θre1)を記憶し、
前記第1の誤差計算部は、前記第1の回転位置角候補(θre,d)及び前記前回推定された前記回転位置角が与えられ、前記前回推定された回転位置角と前記第1の回転位置角候補との差の絶対値を第1誤差(εd)として求め、
前記第2の誤差計算部は、前記第2の回転位置角候補(θre,q)及び前記前回推定された前記回転位置角が与えられ、前記前回推定された回転位置角と前記第2の回転位置角候補との差の絶対値を第2誤差(εq)として求め、
前記判定部は、前記第1の回転位置角候補(θre,d)及び前記第2の回転位置角候補(θre,q)が与えられ、前記第1誤差が前記第2誤差よりも小さい時には、前記第1の回転位置角候補を前記回転位置角(θre)とし、前記第1誤差が前記第2誤差よりも大きい時には、前記第2の回転位置角を前記回転位置角とする、請求項31または請求項35記載の回転位置角推定装置。 - 請求項25乃至請求項43のいずれか一つに記載の回転位置角推定装置を用いて得られた前記回転位置角(θre)に基づいて、前記電流制御部(4)が前記電圧指令値(v* 1,α,v* 1,β)を発生する、モータの制御装置。
- 前記ステップ(c−3)において、前記回転位置角(θ re )は二つ求まり、そのうち前記前回推定された前記回転位置角(θ re1 )と近い方が一つ選定される、請求項16または請求項17記載の回転位置角推定方法。
- 前記第2の演算部において、前記回転位置角(θ re )が二つ求まり、そのうち前記前回推定された前記回転位置角(θ re1 )と近い方が一つ選定される、請求項33または請求項34記載の回転位置角推定装置。
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