JP5601339B2 - Position detection device - Google Patents
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Description
本発明は、モータの回転角度位置を検出するレゾルバを備えた位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device including a resolver that detects a rotational angle position of a motor.
位置検出装置は、励磁信号(キャリア信号)が供給されたレゾルバから出力される3相電流信号を電流/電圧変換器で電圧信号に変換し、この電圧信号をsin信号及びcos信号に変換し、さらにデジタル角度信号に変換し、このデジタル角度信号をCPUに供給して位置検出値を演算するとともに、電動モータに駆動信号(PWM駆動信号)を出力して電動モータを駆動する装置である。 The position detection device converts a three-phase current signal output from a resolver supplied with an excitation signal (carrier signal) into a voltage signal by a current / voltage converter, converts the voltage signal into a sin signal and a cos signal, The device further converts the digital angle signal, supplies the digital angle signal to a CPU to calculate a position detection value, and outputs a drive signal (PWM drive signal) to the electric motor to drive the electric motor.
ところで、上述した位置検出装置は、電動モータに入力するPWM駆動信号で発生するノイズと、PWM駆動信号のPWM駆動周波数及びレゾルバに入力するレゾルバ励磁信号のレゾルバ励磁周波数の干渉によって発生するノイズとが、位置検出値に重畳してしまう。
PWM駆動周波数及びレゾルバ励磁周波数の干渉ノイズを防ぐため、現行技術では、PWM駆動周波数及びレゾルバ励磁周波数を互い離す必要があった。
By the way, the above-described position detection device has noise generated by the PWM drive signal input to the electric motor and noise generated by interference between the PWM drive frequency of the PWM drive signal and the resolver excitation frequency of the resolver excitation signal input to the resolver. And superimposed on the position detection value.
In order to prevent interference noise between the PWM drive frequency and the resolver excitation frequency, the current technology requires that the PWM drive frequency and the resolver excitation frequency be separated from each other.
一般的に電動モータを回転させるために流す電流制御の帯域は、レゾルバから得られる位置情報に基づく位置制御の帯域に対して十分高く設定する必要がある。電流制御の帯域を上げるためにはPWM駆動周波数を高く設定する必要があり、干渉ノイズを防ぐために、レゾルバ励磁周波数は下げる。
しかし、レゾルバ励磁周波数を下げると、位置検出可能な速度が下がってしまうという問題がある。すなわち、レゾルバ変調周波数は回転速度に比例するため、回転速度が上がるとレゾルバ変調周波数がレゾルバ励磁周波数に近づき、正常な位置検出ができなくなる。
In general, it is necessary to set the band of current control to flow for rotating the electric motor sufficiently higher than the band of position control based on the position information obtained from the resolver. In order to increase the current control band, it is necessary to set the PWM drive frequency high. In order to prevent interference noise, the resolver excitation frequency is decreased.
However, when the resolver excitation frequency is lowered, there is a problem that the speed at which position detection is possible decreases. That is, since the resolver modulation frequency is proportional to the rotation speed, when the rotation speed increases, the resolver modulation frequency approaches the resolver excitation frequency, and normal position detection cannot be performed.
ここで、レゾルバ励磁周波数をPWM駆動周波数より上げて干渉ノイズを防ぐ方法も考えられるが、レゾルバ励磁周波数を上げるとコイルで構成されているレゾルバのインピーダンスが上がり、レゾルバ電流が低下する結果SN比の低下が懸念される。それを回避するために励磁電圧を上げる必要があり、昇圧回路等の追加部品が必要になる。さらに、励磁電圧を上げた結果、消費電力も上昇してしまうというデメリットもある。 Here, a method of preventing the interference noise by raising the resolver excitation frequency above the PWM drive frequency is also conceivable. However, when the resolver excitation frequency is increased, the impedance of the resolver composed of the coil is increased, and the resolver current is decreased. There is concern about the decline. In order to avoid this, it is necessary to increase the excitation voltage, and additional components such as a booster circuit are required. Furthermore, there is a demerit that the power consumption increases as a result of increasing the excitation voltage.
一方、PWM駆動周波数及びレゾルバ励磁周波数を変化させずに位置検出値に重畳したノイズを除去する技術として、例えば特許文献1の装置が知られている。この特許文献1の装置は、照明手段の駆動周波数のノイズを除去するフィルタ回路を備えたものである。
この特許文献1の装置は、照明手段の駆動周波数のバラツキについては考慮されておらず、フィルタ回路の阻止帯域を広く設定しなければならない。
On the other hand, as a technique for removing noise superimposed on a position detection value without changing the PWM drive frequency and the resolver excitation frequency, for example, an apparatus of Patent Document 1 is known. The device disclosed in Patent Document 1 includes a filter circuit that removes noise at the driving frequency of the illumination unit.
The device of Patent Document 1 does not take into consideration variations in the driving frequency of the illumination means, and the stop band of the filter circuit must be set wide.
特許文献1のフィルタ回路を上述した位置検出装置に適用すると、このPWM駆動信号の周波数及び励磁信号の周波数域を含んだ広い阻止帯域のフィルタ回路を備えることになる。
このような広い阻止帯域のフィルタ回路を位置検出値が通過すると、位置検出値に信号遅れが発生し、モータ制御の応答性に影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、
モータ制御の応答性に影響を与えずに位置検出値に重畳するノイズを除去することができるとともに、高速回転時の位置検出を正常に行うことができる位置検出装置を提供することを目的としている。
When the filter circuit of Patent Document 1 is applied to the position detection device described above, a filter circuit having a wide stop band including the frequency range of the PWM drive signal and the frequency range of the excitation signal is provided.
When the position detection value passes through such a wide stop band filter circuit, a signal delay occurs in the position detection value, which may affect the response of the motor control.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above conventional example,
An object of the present invention is to provide a position detection device that can remove noise superimposed on a position detection value without affecting the responsiveness of motor control and can normally perform position detection during high-speed rotation. .
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項1記載の位置検出装置は、モータの回転角度位置を検出するレゾルバにレゾルバ励磁信号を出力する励磁信号生成手段と、前記レゾルバから出力されたアナログの位置検出信号をデジタルの位置検出値に変換するレゾルバ/デジタル信号変換手段と、前記レゾルバ/デジタル信号変換手段から出力された前記位置検出値のノイズを除去するフィルタ手段と、前記モータに駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、を備えた位置検出装置において、前記駆動信号出力手段で生成した前記駆動信号の駆動周波数を取得する駆動周波数取得手段と、前記駆動周波数に起因したノイズ周波数を算出するノイズ周波数算出手段と、前記ノイズ周波数を阻止可能とするように前記フィルタ手段のフィルタ係数を設定するノイズ阻止帯域設定手段と、前記ノイズ阻止帯域設定手段でセッティング機構した前記フィルタ係数を前記フィルタ回路に出力するフィルタ係数出力手段と、を備えた装置である。 In order to achieve the above object, a position detection device according to claim 1 of the present invention is an excitation signal generating means for outputting a resolver excitation signal to a resolver for detecting a rotational angle position of a motor, and output from the resolver. A resolver / digital signal conversion means for converting an analog position detection signal into a digital position detection value, a filter means for removing noise of the position detection value output from the resolver / digital signal conversion means, and a motor driven A drive signal output means for outputting a signal, a drive frequency acquisition means for acquiring a drive frequency of the drive signal generated by the drive signal output means, and a noise frequency caused by the drive frequency. A noise frequency calculating means for calculating, and a filter function of the filter means so as to prevent the noise frequency. A noise rejection band setting means for setting a an apparatus and a filter coefficient output means for outputting said filter coefficient to the filter circuits setting mechanism by the noise rejection band setting means.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の位置検出装置において、前記励磁信号生成手段で生成した前記レゾルバ励磁信号のレゾルバ励磁周波数を取得する励磁周波数取得手段を備え、前記ノイズ周波数算出手段は、前記駆動周波数に起因したノイズ周波数に加えて、前記駆動周波数と前記レゾルバ励磁周波数との干渉から生じるノイズ周波数も算出し、前記ノイズ阻止帯域設定手段は、前記駆動周波数に起因したノイズ周波数と、前記駆動周波数と前記レゾルバ励磁周波数との干渉から生じるノイズ周波数と、これらの高調波周波数を用いて、前記フィルタ回路のフィルタ係数を設定する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the position detection apparatus according to the first aspect, further comprising excitation frequency acquisition means for acquiring a resolver excitation frequency of the resolver excitation signal generated by the excitation signal generation means, and the noise frequency calculation. The means also calculates a noise frequency resulting from interference between the drive frequency and the resolver excitation frequency in addition to the noise frequency due to the drive frequency, and the noise prevention band setting means is configured to reduce the noise frequency due to the drive frequency. The filter coefficient of the filter circuit is set using the noise frequency generated by the interference between the drive frequency and the resolver excitation frequency and the higher harmonic frequency thereof.
本発明に係る請求項1記載の位置検出装置によると、レゾルバ/デジタル信号変換手段から出力した位置検出値は、フィルタ手段を通過することで駆動信号により発生するノイズが除去された値となる。したがって、高精度の位置検出を行うことができる。そして、阻止帯域が狭いフィルタ手段を位置検出値が通過することで、位置検出値の信号遅れを解消することができ、制御応答性への影響を低減することができる。 According to the position detection apparatus of the first aspect of the present invention, the position detection value output from the resolver / digital signal conversion means is a value from which noise generated by the drive signal is removed by passing through the filter means. Therefore, highly accurate position detection can be performed. And since a position detection value passes a filter means with a narrow stop band, the signal delay of a position detection value can be eliminated, and the influence on control responsiveness can be reduced.
また、本発明に係る請求項2記載の位置検出装置によると、レゾルバ/デジタル信号変換手段から出力した位置検出値は、フィルタ手段を通過することで、駆動信号により発生するノイズと、駆動信号とレゾルバ励磁信号との干渉から生じるノイズも除去された値となるので、さらに高精度の位置検出を行うことができる。また、干渉によるノイズを低減するために駆動周波数に対してレゾルバ励磁周波数を大きく下げる必要がなく、できるだけレゾルバ励磁周波数を受けることができるので、モータの高速回転時の位置検出を正常に行うことができる。 According to the position detection device of the second aspect of the present invention, the position detection value output from the resolver / digital signal conversion means passes through the filter means, so that the noise generated by the drive signal, the drive signal, Since the noise resulting from the interference with the resolver excitation signal is also removed, the position can be detected with higher accuracy. In addition, it is not necessary to greatly reduce the resolver excitation frequency with respect to the drive frequency in order to reduce noise due to interference, and since the resolver excitation frequency can be received as much as possible, the position detection during high-speed rotation of the motor can be performed normally. it can.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、例えば、位置決めモータ・アクチュエータに搭載された第1実施形態の位置検出装置を示すブロック図であり、電動モータ1と、レゾルバ2と、ドライブユニット3とを備え、ドライブユニット3は、レゾルバ/デジタル信号変換回路(RDC)4と、モータ駆動回路5と、励磁信号生成回路6と、CPU7と、を備えている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a position detection apparatus according to a first embodiment mounted on, for example, a positioning motor / actuator. The position detection apparatus includes an electric motor 1, a resolver 2, and a
CPU7は、PWM信号生成部8と、PWM駆動周波数測定部9と、レゾルバ励磁周波数測定部10と、ノイズ周波数推定部11と、ノイズ阻止帯域設定部12と、ノッチフィルタ回路13と、を備えている。
ドライブユニット3の励磁信号生成回路6はレゾルバ励磁信号VC(t)を生成し、このレゾルバ励磁信号VC(t)がレゾルバ2に出力されると、レゾルバ2から電動モータ1の回転角度位置を示す位置検出信号Vcos(t),Vsin(t)が、電流/電圧変換回路15,16を介してドライブユニット3のRDC4に入力される。
The CPU 7 includes a PWM
The excitation
RDC4は、アナログ信号(位置検出信号Vcos(t),Vsin(t))を、デジタル信号(位置検出値φ)に変換する装置である。
CPU7のPWM信号生成部8は、位置検出値φに基づいて駆動信号(PWM信号)を生成し、モータ駆動回路5に入力したPWM信号は、電動モータ1に出力される。
また、PWM駆動周波数測定部9は、PWM信号生成部8で生成したPWM信号のPWM駆動周波数ωpwmを測定する。
The
The
The PWM drive frequency measuring unit 9 measures the PWM drive frequency ω pwm of the PWM signal generated by the PWM
また、レゾルバ励磁周波数測定部10は、励磁信号生成回路6で生成したレゾルバ励磁信号のレゾルバ励磁周波数ωCを測定する。
また、ノイズ周波数推定部11は、PWM駆動周波数ωpwm、レゾルバ励磁周波数ωCに基づいてノイズ周波数を推定する。
また、ノイズ阻止帯域設定部12は、ノイズ周波数推定部11が推定したノイズ周波数に対応した阻止帯域を設定するフィルタ係数を設定する。
そして、ノイズ阻止帯域設定部12から所定のフィルタ係数が入力したノッチフィルタ回路13は、入力した位置検出値φからノイズを除去して出力するようになっている。
Further, the resolver excitation
Further, the noise
The noise stop
The
次に、本実施形態の動作を説明する前に、位置検出値φにノイズが重畳する原理について、図1を参照しながら説明する。
レゾルバ2には、励磁信号生成回路6で生成したレゾルバ励磁信号VC(t)が入力するともに、位置情報を含んだ位置検出信号Vcos(t),Vsin(t)が出力される。
これらの信号VC(t)、Vcos(t),Vsin(t)は、以下の式1、式2、式3で表される。
Next, before explaining the operation of the present embodiment, the principle of noise superimposed on the position detection value φ will be described with reference to FIG.
The resolver excitation signal V C (t) generated by the excitation
These signals V C (t), V cos (t), and V sin (t) are expressed by the following Expression 1, Expression 2, and
また、PWM信号生成部8で生成されたPWM駆動信号(矩形波)Vpwm(t)は、モータ駆動回路5から電動モータ1に出力される。このPWM駆動信号Vpwm(t)は、以下の式4で表される。
The PWM drive signal (rectangular wave) V pwm (t) generated by the PWM
式4より、PWM駆動信号Vpwm(t)より発生するノイズ成分を、以下の式5で近似する.
From
また電動モータ1内部、ケーブル上、ドライブユニット3内部にて発生するレゾルバ励磁信号とPWM駆動信号による干渉ノイズVnoise(t)は、以下の式7、式9で表すことができる。
ここで、PWM駆動周波数ωpwmとレゾルバ励磁周波数ωCの条件により次の2ケースが存在する。
ケース(1):ωC ≦ ωpwm
The interference noise V noise (t) generated by the resolver excitation signal and the PWM drive signal generated in the electric motor 1, on the cable, and in the
Here, there are the following two cases depending on the conditions of the PWM drive frequency ω pwm and the resolver excitation frequency ω C.
Case (1): ω C ≦ ω pwm
ケース(2):ωC > ωpwm Case (2): ω C > ω pwm
したがって、上記式6、式7より、干渉ノイズの周波数成分はωcenter、ωnoiseと、それらの高調波から成ることが分かる。
つまり、Vnoise(t)に加え,式5で示したPWM駆動信号Vpwm(t)より発生するノイズVpwmnoise(t)が位置検出信号に重畳する。これらの全てのノイズを以下の式10で表すと、ノイズを含んだ位置検出信号は以下の式11、式12となる。
Therefore, from the
That is, in addition to V noise (t), noise V pwmnoise (t) generated from the PWM drive signal V pwm (t) shown in Expression 5 is superimposed on the position detection signal. When all these noises are expressed by the following
RDC4により位置検出信号(アナログ)を位置検出値(デジタル)に変換すると、位置検出値φは、以下の式15となる。なお、以下の式13,式14は、RDC4内部の演算式を示している。
When the position detection signal (analog) is converted into a position detection value (digital) by the
式15から、RDC4が位置検出信号を位置検出値φに変換した際に、ノイズVnoisetotが重畳していることがわかる。
したがって、上述した式4、式7、式9より、以下に示す(1)、(2)の周波数成分を含むノイズが位置検出値φに重畳することが推定される。
(1)PWM駆動周波数ωpwmに起因するノイズ周波数ωpwmnoise
(2)PWM駆動周波数ωpwmとレゾルバ励磁周波数ωCの干渉から生じるノイズ周波数ωcenter、ωnoise
From
Therefore, it is estimated from the above-described
(1) Noise frequency ω pwmnoise caused by PWM drive frequency ω pwm
(2) Noise frequencies ω center and ω noise resulting from interference between PWM drive frequency ω pwm and resolver excitation frequency ω C
そこで、本実施形態の位置検出装置のCPU7は、図2のフローチャートで示すノイズカット処理を実行する。
先ず、ステップST1では、レゾルバ励磁周波数測定部10が、励磁信号生成回路6で生成したレゾルバ励磁信号VC(t)のレゾルバ励磁周波数ωCを測定する。
次いで、ステップST2に移行して、PWM駆動周波数測定部9が、PWM信号生成部8で生成したPWM駆動信号Vpwm(t)のPWM駆動周波数ωpwmを測定する。
次いで、ステップST3に移行して、ノイズ周波数推定部11が、前述した式5を用いて、PWM駆動周波数ωpwmに起因するノイズ周波数ωpwmnoiseを算出する。
Therefore, the CPU 7 of the position detection apparatus according to the present embodiment executes a noise cut process shown in the flowchart of FIG.
First, in step ST1, the resolver excitation
Subsequently, the process proceeds to step ST2, and the PWM drive frequency measurement unit 9 measures the PWM drive frequency ω pwm of the PWM drive signal V pwm (t) generated by the PWM
Next, the process proceeds to step ST3, and the noise
次いで、ステップST4に移行して、ノイズ周波数推定部11が、PWM駆動周波数ωpwmとレゾルバ励磁周波数ωCの干渉から生じるノイズ周波数ωcenter、ωnoiseを算出する。このステップでは、前述したように、ωC ≦ ωpwmの場合には前述した式6を参照し、ωC > ωpwmの場合には前述した式8を参照する。
次いで、ステップST5に移行して、ノイズ阻止帯域設定部12が、ノイズ周波数ωpwmnoise,ωcenter,ωnoiseと、それらの高周波周波数に基づいて、ノッチフィルタ回路13の阻止帯域が狭くなるフィルタ係数を設定する。
Next, the process proceeds to step ST4, where the noise
Next, the process proceeds to step ST5, where the noise stop band setting unit 12 calculates a filter coefficient for narrowing the stop band of the
次いで、ステップST6に移行し、ノイズ阻止帯域設定部12が設定したフィルタ係数をノッチフィルタ回路13に出力する。
なお、電動モータ1がモータに対応し、励磁信号生成回路6が励磁信号生成手段に対応し、RDC4がレゾルバ/デジタル信号変換手段に対応し、ノッチフィルタ回路13がフィルタ手段に対応し、PWM駆動周波数測定部9及びステップST2が駆動信号取得手段に対応し、ノイズ周波数推定部11及びステップST3がノイズ周波数算出手段に対応し、ノイズ阻止帯域設定部12及びステップST5がノイズ阻止帯域設定手段に対応し、ステップST6がフィルタ係数出力手段に対応し、レゾルバ励磁周波数測定部10及びステップST1が励磁周波数取得手段に対応している。
Next, the process proceeds to step ST6, and the filter coefficient set by the noise stop
The electric motor 1 corresponds to the motor, the excitation
したがって、RDC4から出力した位置検出値φは、ノイズカット処理においてノイズ周波数ωpwmnoise,ωcenter,ωnoiseと、それらの高周波周波数に基づいたフィルタ係数に変更したノッチフィルタ回路13を通過することで、PWM駆動信号Vpwm(t)により発生するノイズVpwmnoise(t)と、レゾルバ励磁信号VC(t)とPWM駆動信号Vpwm(t)との干渉によるノイズVnoise(t)とが除去された位置検出値φとして出力される。
Therefore, the position detection value φ output from the
このようにノイズが除去された位置検出値φを位置決め制御ループの位置フィードバック値として使用するので、高精度の位置決めモータ・アクチュエータを提供することができるとともに、微弱な振動も検出して位置決めする装置にも適用することができる。
また、本実施形態のノイズカット処理を行って阻止帯域が狭いノッチフィルタ回路13とすることで、位置検出値φの信号遅れを解消することができるので、制御応答性への影響を低減することができる。
Since the position detection value φ from which noise is removed is used as the position feedback value of the positioning control loop, it is possible to provide a highly accurate positioning motor / actuator and to detect and position weak vibrations. It can also be applied to.
Further, by performing the noise cut processing of the present embodiment to form the
また、本実施形態のノイズカット処理は、電動モータ1の回転状態の位置検出値からノイズ周波数を算出するのではなく、励磁信号生成回路6で生成したレゾルバ励磁信号のレゾルバ励磁周波数ωCを測定し、PWM信号生成部8で生成したPWM信号のPWM駆動周波数ωpwmを測定し、それに基づいてノイズ周波数を算出しているので、電動モータ1の回転状態であっても、ノイズが除去された位置検出値φを正確に得ることができる。
In the noise cut processing of the present embodiment, the resolver excitation frequency ω C of the resolver excitation signal generated by the excitation
さらに、干渉によるノイズを低減するためにPWM駆動周波数ωpwmに対してレゾルバ励磁周波数ωCを大きく下げる必要がなく、できるだけレゾルバ励磁周波数ωCを受けることができるので、電動モータ1の高速回転時の位置検出を正常に行うことができる。
次に、図3は、位置決めモータ・アクチュエータに搭載された第2実施形態の位置検出装置を示すブロック図である。なお、図1で示した第1実施形態の位置検出装置と同一構成部分には、同一符号を付して説明は省略する。
Furthermore, increased without the need to lower the resolver excitation frequency omega C the PWM driving frequency omega pwm to reduce noise due to interference, can be received as much as possible the resolver excitation frequency omega C, during high-speed rotation of the electric motor 1 Can be normally detected.
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a position detection apparatus according to a second embodiment mounted on a positioning motor / actuator. The same components as those of the position detection device of the first embodiment shown in FIG.
本実施形態の位置検出装置は、電動モータ1と、レゾルバ2と、ドライブユニット3とを備え、ドライブユニット3は、モータ駆動回路5と、CPU7と、励磁アンプ19と、を備えている。
CPU7は、レゾルバ/デジタル信号変換回路(RDC)4と、励磁信号生成回路6と、PWM信号生成部8と、レゾルバ励磁周波数設定部17と、PWM駆動周波数設定部18と、ノイズ周波数推定部11と、ノイズ阻止帯域設定部12と、ノッチフィルタ回路13と、を備えている。
The position detection device of the present embodiment includes an electric motor 1, a resolver 2, and a
The CPU 7 includes a resolver / digital signal conversion circuit (RDC) 4, an excitation
CPU7のレゾルバ励磁周波数設定部17は、励磁信号生成回路6に対してレゾルバ励磁信号VC(t)を生成するためのレゾルバ励磁周波数ωCを設定する。
また、CPU7のPWM駆動周波数設定部18は、PWM信号生成部8に対してVpwm(t)を生成するためのPWM駆動周波数ωpwmを設定する。
また、CPU7のPWM信号生成部8は、PWM駆動周波数設定部18から入力したPWM駆動周波数ωpwmに基づいてVpwm(t)を生成する。
The resolver excitation
Further, the PWM drive
Further, the PWM
ドライブユニット3の励磁アンプ19は、励磁信号生成回路6で生成したレゾルバ励磁信号VC(t)を増幅させる。
本実施形態の位置検出装置のCPU7は、図4のフローチャートで示すノイズカット処理を実行する。
先ず、ステップST11では、レゾルバ励磁周波数設定部17が、ノイズ周波数推定部11に対してレゾルバ励磁周波数ωCを出力する。
次いで、ステップST12に移行して、PWM駆動周波数測定部9が、ノイズ周波数推定部11に対してPWM駆動周波数ωpwmを出力する。
次いで、ステップST13に移行して、ノイズ周波数推定部11が、前述した式5を用いて、PWM駆動周波数ωpwmに起因するノイズ周波数ωpwmnoiseを算出する。
The
The CPU 7 of the position detection apparatus according to the present embodiment executes a noise cut process shown in the flowchart of FIG.
First, in step ST11, the resolver excitation
Subsequently, the process proceeds to step ST <b> 12, and the PWM drive frequency measurement unit 9 outputs the PWM drive frequency ω pwm to the noise
Next, the process proceeds to step ST13, and the noise
次いで、ステップST14に移行して、ノイズ周波数推定部11が、PWM駆動周波数ωpwmとレゾルバ励磁周波数ωCの干渉から生じるノイズ周波数ωcenter、ωnoiseを算出する。このステップでは、前述したように、ωC ≦ ωpwmの場合には前述した式6を参照し、ωC > ωpwmの場合には前述した式8を参照する。
次いで、ステップST15に移行して、ノイズ阻止帯域設定部12が、ノイズ周波数ωpwmnoise,ωcenter,ωnoiseと、それらの高周波周波数に基づいて、ノッチフィルタ回路13の阻止帯域が狭くなるフィルタ係数を設定する。
次いで、ステップST16に移行し、ノイズ阻止帯域設定部12が設定したフィルタ係数をノッチフィルタ回路13に出力する。
Next, the process proceeds to step ST14, where the noise
Subsequently, the process proceeds to step ST15, where the noise stop band setting unit 12 calculates a filter coefficient for narrowing the stop band of the
Next, the process proceeds to step ST <b> 16, and the filter coefficient set by the noise stop
なお、電動モータ1がモータに対応し、励磁信号生成回路6が励磁信号生成手段に対応し、RDC4がレゾルバ/デジタル信号変換手段に対応し、ノッチフィルタ回路13がフィルタ手段に対応し、PWM駆動周波数設定部18及びステップST12が駆動信号取得手段に対応し、ノイズ周波数推定部11及びステップST13がノイズ周波数算出手段に対応し、ノイズ阻止帯域設定部12及びステップST15がノイズ阻止帯域設定手段に対応し、ステップST16がフィルタ係数出力手段に対応し、レゾルバ励磁周波数設定部17及びステップST11が励磁周波数取得手段に対応している。
The electric motor 1 corresponds to the motor, the excitation
したがって、RDC4から出力した位置検出値φは、ノイズカット処理においてノイズ周波数ωpwmnoise,ωcenter,ωnoiseと、それらの高周波周波数に基づいたフィルタ係数に変更したノッチフィルタ回路13を通過することで、PWM駆動信号Vpwm(t)により発生するノイズVpwmnoise(t)と、レゾルバ励磁信号VC(t)とPWM駆動信号Vpwm(t)との干渉によるノイズVnoise(t)とが除去された位置検出値φとして出力される。
Therefore, the position detection value φ output from the
このようにノイズが除去された位置検出値φを位置決め制御ループの位置フィードバック値として使用するので、高精度の位置決めモータ・アクチュエータを提供することができるとともに、微弱な振動も検出して位置決めする装置にも適用することができる。
また、本実施形態のノイズカット処理を行って阻止帯域が狭いノッチフィルタ回路13とすることで、位置検出値φの信号遅れを解消することができるので、制御応答性への影響を低減することができる。
Since the position detection value φ from which noise is removed is used as the position feedback value of the positioning control loop, it is possible to provide a highly accurate positioning motor / actuator and to detect and position weak vibrations. It can also be applied to.
Further, by performing the noise cut processing of the present embodiment to form the
また、本実施形態のノイズカット処理は、電動モータ1の回転状態の位置検出値からノイズ周波数を算出するのではなく、レゾルバ励磁周波数設定部17が設定したレゾルバ励磁周波数ωCと、PWM駆動周波数設定部18が設定したPWM駆動周波数ωpwmに基づいてノイズ周波数を算出しているので、電動モータ1の回転状態であっても、ノイズが除去された位置検出値φを正確に得ることができる。
また、干渉によるノイズを低減するためにPWM駆動周波数ωpwmに対してレゾルバ励磁周波数ωCを大きく下げる必要がなく、できるだけレゾルバ励磁周波数ωCを受けることができるので、電動モータ1の高速回転時の位置検出を正常に行うことができる。
In the noise cut processing according to the present embodiment, the noise frequency is not calculated from the position detection value of the rotation state of the electric motor 1, but the resolver excitation frequency ω C set by the resolver excitation
Also, increased without the need to lower the resolver excitation frequency omega C the PWM driving frequency omega pwm to reduce noise due to interference, can be received as much as possible the resolver excitation frequency omega C, during high-speed rotation of the electric motor 1 Can be normally detected.
さらに、本実施形態は、CPU7内部のレゾルバ励磁周波数設定部17がレゾルバ励磁周波数ωCを設定してノイズ周波数推定部11に出力し、CPU7内部のPWM駆動周波数設定部18がPWM駆動周波数ωpwmを設定してノイズ周波数推定部11に出力しており、第1実施形態と比較して、レゾルバ励磁周波数測定部10による励磁信号生成回路6からのレゾルバ励磁周波数ωCの測定と、PWM駆動周波数測定部9によるPWM信号生成部8からのPWM駆動周波数ωpwmの測定が不要となり、レゾルバ励磁周波数ωC及びPWM駆動周波数ωpwmの測定に要する部品の削減とCPU7の演算処理の低減を図ることができる。
なお、上述した第1及び第2実施形態は、位置決めモータ・アクチュエータに搭載した位置検出装置について説明したが、本発明に要旨がこれに限定されるのではなく、例えば、サーボモータ用のコントローラやエンコーダ、電動パワーステアリング装置の位置検出装置に適用してもよい。
Further, in this embodiment, the resolver excitation
In the first and second embodiments described above, the position detection device mounted on the positioning motor / actuator has been described. However, the gist of the present invention is not limited to this, and for example, a controller for a servo motor, You may apply to the position detection apparatus of an encoder and an electric power steering device.
1…電動モータ、2…レゾルバ、3…ドライブユニット、5…モータ駆動回路、6…励磁信号生成回路、7…CPU、8…信号生成部、9…PWM駆動周波数測定部、10…レゾルバ励磁周波数測定部、11…ノイズ周波数推定部、12…ノイズ阻止帯域設定部、13…ノッチフィルタ回路、15,16…電流/電圧変換回路、17…レゾルバ励磁周波数設定部、18…PWM駆動周波数設定部、VC(t)…レゾルバ励磁信号、Vcos(t)…位置検出信号、Vsin(t)…位置検出信号、Vpwmnoise(t),Vnoise(t),Vnoisetot(t)…ノイズ、Vpwm(t)…PWM駆動信号、φ…位置検出値、ωC…レゾルバ励磁周波数、ωpwm… PWM駆動周波数、ωpwmnoise…ノイズ周波数、ωpwmnoise,ωcenter,ωnoise…ノイズ周波数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor, 2 ... Resolver, 3 ... Drive unit, 5 ... Motor drive circuit, 6 ... Excitation signal generation circuit, 7 ... CPU, 8 ... Signal generation part, 9 ... PWM drive frequency measurement part, 10 ... Resolver
Claims (2)
前記駆動信号出力手段で生成した前記駆動信号の駆動周波数を取得する駆動周波数取得手段と、
前記駆動周波数に起因したノイズ周波数を算出するノイズ周波数算出手段と、
前記ノイズ周波数を阻止可能とするように前記フィルタ手段のフィルタ係数を設定するノイズ阻止帯域設定手段と、
前記ノイズ阻止帯域設定手段でセッティング機構した前記フィルタ係数を前記フィルタ回路に出力するフィルタ係数出力手段と、を備えたことを特徴とする位置検出装置。 An excitation signal generating means for outputting a resolver excitation signal to a resolver for detecting a rotational angle position of the motor; a resolver / digital signal converting means for converting an analog position detection signal output from the resolver into a digital position detection value; In the position detection apparatus comprising: filter means for removing noise of the position detection value output from the resolver / digital signal conversion means; and drive signal output means for outputting a drive signal to the motor.
Drive frequency acquisition means for acquiring the drive frequency of the drive signal generated by the drive signal output means;
Noise frequency calculation means for calculating a noise frequency resulting from the drive frequency;
Noise blocking band setting means for setting a filter coefficient of the filter means so as to be able to block the noise frequency;
And a filter coefficient output means for outputting the filter coefficient set by the noise stop band setting means to the filter circuit.
前記ノイズ周波数算出手段は、前記駆動周波数に起因したノイズ周波数に加えて、前記駆動周波数と前記レゾルバ励磁周波数との干渉から生じるノイズ周波数を算出し、
前記ノイズ阻止帯域設定手段は、前記駆動周波数に起因したノイズ周波数と、前記駆動周波数と前記レゾルバ励磁周波数との干渉から生じるノイズ周波数と、これらの高調波周波数を用いて、前記フィルタ回路のフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。 An excitation frequency acquisition means for acquiring a resolver excitation frequency of the resolver excitation signal generated by the excitation signal generation means;
The noise frequency calculation means calculates a noise frequency resulting from interference between the drive frequency and the resolver excitation frequency in addition to the noise frequency due to the drive frequency,
The noise stop band setting means uses the noise frequency resulting from the drive frequency, the noise frequency resulting from the interference between the drive frequency and the resolver excitation frequency, and the harmonic frequency thereof, and the filter coefficient of the filter circuit The position detection device according to claim 1, wherein:
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