JP6005781B2 - レゾルバ装置 - Google Patents

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Description

この発明はロータの回転角を検出するレゾルバ装置に関する。
図10はレゾルバ装置の従来例として特許文献1に記載されている構成を示したものであり、レゾルバ装置はロータの回転角を検出するレゾルバ11と、レゾルバ11に励磁信号を印加する励磁部12と、レゾルバ11の出力信号をデジタル信号に変換する出力信号変換部13と、変換されたレゾルバ11の位相情報を用いてレゾルバ11の回転角を補正する演算部14とを備えている。
レゾルバ11は1相励磁2相出力とされており、出力信号(sin信号、cos信号)は励磁信号と共に出力信号変換部13に入力され、出力信号変換部13は励磁信号、sin信号及びcos信号からデジタル信号の位相情報及び0点情報を生成する。位相情報及び0点情報は演算部14に入力される。位相情報はロータの実際の回転角と比較した誤差を含んでいる。
図11は演算部14の制御ブロックを示すブロック図であり、演算部14は誤差情報テーブル20、初期化処理部21、回転数判定部22、回転周期算出部23、等速度回転判定部24、予測回転角算出部25、レゾルバ誤差量算出部26及び補正回転角算出部27を有している。
誤差情報テーブル20はレゾルバ11が等速度で回転している時の位相情報の回転角θrと予測回転角θpとの差分であるレゾルバ誤差量θeをレゾルバ11の回転角毎に記憶することができ、初期化処理部21は誤差情報テーブル20にレゾルバ誤差量θeの初期値を設定する。
回転数判定部22は0点情報のパルス信号によりレゾルバ11の回転数が所定回転数以上であるか否かを判定し、回転周期算出部23は回転周期を算出し、等速度回転判定部24はレゾルバ11が等速度で回転しているか否かを判定する。予測回転角算出部25はレゾルバ11が等速度で回転している時に予測回転角θpを算出する。
レゾルバ誤差量算出部26はレゾルバ11が等速度で回転している時にレゾルバ誤差量θeを算出し、算出されたレゾルバ誤差量θeに対してローパスフィルタを掛けて誤差情報テーブル20を更新する。レゾルバ誤差量θeはレゾルバ11の回転角毎に算出される。
補正回転角算出部27は誤差情報テーブル20に記憶されているレゾルバ誤差量θeを位相情報の回転角θrに加算又は減算してレゾルバ11の補正回転角θaを算出する。補正回転角θaはレゾルバ11の回転角毎に算出される。算出された補正回転角θaは電力変換器15に出力される。図11中、16は電力変換器15によって駆動されるモータを示す。
特開2013−238431号公報
上述したレゾルバ装置では誤差情報テーブル20に記憶されているレゾルバ誤差量θeを用いてレゾルバ11の補正回転角θaを算出するものとなっており、レゾルバ11が加速又は減速をしている時においてもレゾルバ11の回転角θrに含まれる誤差を補正することができるものとなっている。
しかしながら、レゾルバ誤差量θeはレゾルバ11の回転角毎に記憶されるため、誤差情報テーブル20として極めて大きな記憶領域が必要となるという問題があった。
この発明の目的はこの問題に鑑み、大きな記憶領域を必要とすることなく、角度誤差を補正し、高精度な角度検出を可能としたレゾルバ装置を提供することにある。
請求項1の発明によれば、レゾルバ装置はレゾルバと、レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、レゾルバ角度θに含まれるn(n>0)倍波の誤差成分を推定するn倍波誤差推定部と、n倍波誤差推定部で推定されたn倍波推定角度誤差をレゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、n倍波誤差推定部は、レゾルバ角度θに含まれるn倍波の誤差成分に基づく位相差をuとする時、cos(nθ+u)で表されるCOS波をコンパレートした矩形波でレゾルバ角度θを同期検波した検波出力の電気角の1/n周期分の積分値がゼロとなるようにuを求め、求めたuによりsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成して出力するn倍波誤差位相検出部と、前記SIN波をコンパレートするコンパレータと、コンパレータより出力される矩形波で補正後角度θ’を同期検波する同期検波器と、同期検波器の検波出力を電気角の1/n周期分積分する積分器と、レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度を前記コンパレータより出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の1/n周期分の積分値を算出する実角度積分値算出部と、前記積分器の積分値から実角度積分値算出部の積分値を減算する減算器と、減算器の出力から誤差振幅を設定する振幅設定器と、前記SIN波の振幅を前記誤差振幅としてn倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時にu及び誤差振幅の更新を行うものとされる。
請求項2の発明によれば、レゾルバ装置はレゾルバと、レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、レゾルバ角度θに含まれるn(n>0)倍波の誤差成分を推定するn倍波誤差推定部と、n倍波誤差推定部で推定されたn倍波推定角度誤差をレゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、n倍波誤差推定部は、角度算出部から得られる角速度を積分して実角度を算出する第1の積分器と、レゾルバ角度θから前記実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する第1の減算器と、レゾルバ角度θに含まれるn倍波の誤差成分に基づく位相差をuとする時、cos(nθ+u)で表されるCOS波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度誤差を同期検波した検波出力の電気角の1/n周期分の積分値がゼロとなるようにuを求め、求めたuによりsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成して出力するn倍波誤差位相検出部と、前記SIN波をコンパレートするコンパレータと、補正後角度θ’から前記実角度を減算して補正後角度誤差を算出する第2の減算器と、コンパレータより出力される矩形波で補正後角度誤差を同期検波する同期検波器と、同期検波器の検波出力を電気角の1/n周期分積分する第2の積分器と、第2の積分器の積分値から誤差振幅を設定する振幅設定器と、前記SIN波の振幅を前記誤差振幅としてn倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時にu及び誤差振幅の更新を行うものとされる。
請求項3の発明では請求項1又は2の発明において、nの値が異なる複数のn倍波誤差推定部を有するものとされる。
この発明によれば、角度誤差の振幅と位相をリアルタイムに推定して誤差波形を作り、レゾルバ角度θから引くことにより角度誤差を補正するものとなっている。よって、角度誤差の補正は大きな記憶領域を必要とすることなく、行うことができる。
また、角度誤差の各周波数成分に対応して補正するようにすれば、極めて高精度な角度検出が可能となる。
この発明によるレゾルバ装置の一実施例の機能構成の概要を示すブロック図。 図1におけるn倍波誤差推定部の一構成例を示すブロック図。 図2におけるn倍波誤差位相検出部の詳細を示すブロック図。 図3に示したn倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフ。 図2に示したn倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフ。 図1におけるn倍波誤差推定部の他の構成例を示すブロック図。 図6におけるn倍波誤差位相検出部の詳細を示すブロック図。 図7に示したn倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフ。 図6に示したn倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフ。 レゾルバ装置の従来構成例を示すブロック図。 図10における演算部の詳細を示すブロック図。
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1はこの発明によるレゾルバ装置の実施例1の構成概要を示したものであり、レゾルバ装置はレゾルバ30と、レゾルバ30に励磁信号を印加する励磁回路40と、レゾルバ30の出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部50とを備え、さらに複数のn倍波誤差推定部60と減算手段70とを備えている。各n倍波誤差推定部60はレゾルバ角度θに含まれるn(n>0)倍波の誤差成分を推定するもので、nの値はそれぞれ異なり、区別するため、図1においてはnおよび符号60に添字1,2,xを付している。
レゾルバ30は例えば1相励磁、2相出力とされ、SIN信号及びCOS信号が出力信号として角度算出部50に入力される。角度算出部50には励磁回路40から励磁信号も入力される。角度算出部50は例えば従来公知のトラッキングループ方式の角度算出方法を実行するものとされる。
減算手段70にはレゾルバ角度θ及び各n(n,n,…,n)倍波誤差推定部60,60,…,60でそれぞれ推定されたn倍波推定角度誤差が入力され、減算手段70はレゾルバ角度θからそれら各n倍波推定角度誤差を減算して補正後角度θ’を出力する。各n(n,n,…,n)倍波誤差推定部60,60,…,60には角度算出部50からレゾルバ角度θ及び角速度が入力され、さらに減算手段70からの出力である補正後角度θ’が入力される。
図2はn倍波誤差推定部60の構成を示したものであり、n倍波誤差推定部60は周期検出部61と角速度判定部62とn倍波誤差位相検出部80とコンパレータ91と同期検波器92と積分器93とホールド回路94と実角度積分値算出部95と減算器96と振幅設定器97と乗算器98とによって構成されている。
周期検出部61にはレゾルバ角度θが入力され、周期検出部61はレゾルバ角度θが0°の時に周期検出信号を出力する。周期検出信号はn倍波誤差位相検出部80、積分器93、ホールド回路94及び実角度積分値算出部95に入力される。
角速度判定部62には角速度が入力され、角速度判定部62は入力される角速度からレゾルバ30の回転が等速であるか否か、また所定の回転数以上の高速回転であるか否かを判定し、等速かつ所定の回転数以上の時は判定信号“1”を出力し、それ以外の時は判定信号“0”を出力する。判定信号はn倍波誤差位相検出部80及び振幅設定器97に入力される。
n倍波誤差位相検出部80は図3に示したような構成を有するものとされ、COS波生成部81とコンパレータ82と同期検波器83と積分器84とホールド回路85と位相差設定器86とSIN波生成部87とを備えている。
COS波生成部81にはレゾルバ角度θと位相差設定器86の出力である位相差uが入力され、COS波生成部81はcos(nθ+u)で表されるCOS波を生成してコンパレータ82に出力する。コンパレータ82は入力されたCOS波をコンパレートして矩形波を生成し、生成した矩形波を同期検波器83に出力する。同期検波器83にはレゾルバ角度θが入力され、同期検波器83はレゾルバ角度θをコンパレータ82から入力された矩形波で同期検波する。
同期検波器83の検波出力は積分器84に入力され、積分器84は検波出力を電気角の1/n周期分積分する。積分器84の積分値はホールド回路85に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路85のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、位相差設定器86に入力される。
レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度をコンパレータ82から出力される矩形波で同期検波した検波出力の電気角の1/n周期分の積分値は必ずゼロになるため、位相差設定器86はホールド回路85から入力されるホールド出力(積分値)がゼロとなるように位相差uを推定して出力する。位相差uの推定、更新は角速度判定部62から入力される判定信号が“1”の時に実行される。位相差uは角度誤差の位相(位相ずれ)であり、位相差設定器86はPI制御やPID制御により位相差uの推定を実行する。
位相差uはCOS波生成部81とSIN波生成部87に入力される。SIN波生成部87にはレゾルバ角度θが入力され、SIN波生成部87はsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成して出力する。このSIN波は角度誤差の位相ずれを考慮したSIN波となる。
SIN波生成部87から出力されるSIN波は図2に示したようにコンパレータ91と乗算器98に入力される。コンパレータ91は入力されたSIN波をコンパレートして矩形波を生成し、生成した矩形波を同期検波器92に出力する。同期検波器92には補正後角度θ’が入力され、同期検波器92は補正後角度θ’をコンパレータ91から入力された矩形波で同期検波する。
同期検波器92の検波出力は積分器93に入力され、積分器93は検波出力を電気角の1/n周期分積分する。積分値はホールド回路94に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路94のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、減算器96に入力される。
レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度をコンパレータ91から出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の1/n周期分の積分値は、後述するように電気角の1/n周期の時間から一義的に決まるものであり、実角度積分値算出部95は周期検出信号をもとにこの積分値を算出する。算出した積分値は減算器96に入力される。
減算器96はホールド回路94から入力されるホールド出力(積分値)から実角度積分値算出部95で算出された積分値を減算して積分値の差を求め、振幅設定器97に出力する。この積分値の差が角度誤差の振幅となる。振幅設定器97は入力された積分値の差から誤差振幅を推定して出力する。誤差振幅の推定、更新は角速度判定部62から入力される判定信号が“1”の時に実行される。
振幅設定器97で設定された誤差振幅は乗算器98に入力され、乗算器98はn倍波誤差位相検出部80から入力されたSIN波に誤差振幅を乗算し、即ちSIN波の振幅を誤差振幅としてn倍波推定角度誤差を生成する。そして、このn倍波推定角度誤差が減算手段70に入力されてレゾルバ角度θから減算される。
図4及び5は上述したn倍波誤差推定部60の動作における波形例を示したものであり、図4は特にn倍波誤差位相検出部80の波形例を示したものである。
図4Aはレゾルバ30が高速かつ等速回転している時のレゾルバ角度θを示したものであり、レゾルバ角度θは破線で示した実角度に対して図4Aに示したように角度誤差を有するものとなっている。なお、レゾルバ角度θの0°と実角度の0°は誤差により一般的には一致せず、位相差(位相ずれ)が存在し、n倍波誤差位相検出部80はその位相差を推定するものであるが、図4Aでは説明の簡略化のため、位相差のないレゾルバ角度θを示している。また、レゾルバ角度θはこの例では1倍波(基本波)の誤差成分を有するものとして示している。
図4BはCOS波生成部81で生成されるCOS波及びコンパレータ82で生成される矩形波を示したものである。図4Cはレゾルバ角度θが矩形波で同期検波されたレゾルバ角度θの検波出力(同期検波器83の検波出力)を示したものであり、実角度の検波出力も併せて破線で示している。図4Dはレゾルバ角度θの検波出力の積分値を示したものであり、矢印は積分値のゼロ検出タイミング(周期検出信号が出力されるタイミング)を示している。レゾルバ角度θに含まれる角度誤差に位相差(位相ずれ)がある場合はゼロ検出タイミングにおいて積分値がゼロとならないので、積分値の値から位相差uを推定することができる。
図5Aは補正後角度θ’が初期段階の角度誤差がある状態とし、即ち図4Aに示したレゾルバ角度θの状態として補正後角度θ’を示したものであり、実角度も併せて破線で示している。図5Bはn倍波誤差位相検出部80におけるSIN波生成部87で生成されるSIN波及びコンパレータ91で生成される矩形波を示したものである。
図5Cは補正後角度θ’が矩形波で同期検波された補正後角度θ’の検波出力(同期検波器92の検波出力)を示したものであり、実角度の検波出力も併せて破線で示している。実角度の検波出力の電気角の1/n周期分の積分値は電気角の1/n周期の時間がわかれば計算でき、この計算がわかりやすいように図5Cは検波出力を示している。実角度の検波出力は図5Cに示したように180°の角度を頂点とする三角波として表すことができ、電気角の1/n周期の時間から実角度の検波出力の電気角の1/n周期分の積分値は一意に決まる。
上述したように、この例では周波数成分毎に角度誤差の振幅と位相をリアルタイムに推定して誤差波形を作り、レゾルバ角度θから引くことにより角度誤差を補正するものとなっている。よって、従来のような誤差情報テーブルに記憶された回転角毎の誤差量を参照して補正を行う方式と異なり、大きな記憶領域は不要となる。
複数のn倍波誤差推定部60は異なる周波数成分の角度誤差を並列処理するもので、n倍波誤差推定部60の数は適宜、決定される。一般的には1倍波(基本波)、2倍波、3倍波、4倍波といった4倍波程度までの周波数成分の角度誤差を除去できれば高精度な角度検出が可能となり、よってn倍波誤差推定部60の数は例えば4つとされる。なお、n倍波誤差推定部60の数を1つとし、通常、最も角度誤差が大きい1倍波の角度誤差のみを除去するようにしてもよい。
n倍波誤差推定部60は図2,3に示した実施例1の構成に限らず、他の構成を採用することもできる。図6及び7は実施例2におけるn倍波誤差推定部60’の構成を示したものである。
この例では角度誤差を算出してから角度誤差の位相、振幅の推定を行うものとなっており、n倍波誤差推定部60’は図6に示したように周期検出部61と角速度判定部62とホールド回路101と積分器102と減算器103,104とn倍波誤差位相検出部80’とコンパレータ91と同期検波器92と積分器93とホールド回路94と振幅設定器97と乗算器98とによって構成されている。なお、図2と対応する部分には同一符号を付してあり、詳細な説明を省略する。
周期検出部61から出力される周期検出信号はホールド回路101,94、積分器102,93及びn倍波誤差位相検出部80’に入力される。
角速度は角速度判定部62とホールド回路101に入力される。ホールド回路101は周期検出信号のタイミングで角速度をホールドし、ホールドした角速度を積分器102に出力する。積分器102は角速度を積分し、実角度を算出する。積分器102で算出された実角度は減算器103,104にそれぞれ入力される。減算器103はレゾルバ角度θから実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する。レゾルバ角度誤差はレゾルバ角度θと共にn倍波誤差位相検出部80’に入力される。
n倍波誤差位相検出部80’は図7に示したように、図3に示したn倍波誤差位相検出部80と同様の構成を有するものとされる。図3との違いはレゾルバ角度θではなく、レゾルバ角度誤差を同期検波する点にあり、レゾルバ角度誤差の位相差uを推定してsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成する。
一方、減算器104には補正後角度θ’と実角度が入力され、減算器104は補正後角度θ’から実角度を減算して補正後角度誤差を算出する。補正後角度誤差は同期検波器92に入力される。同期検波器92はこの例では補正後角度誤差をコンパレータ91から入力された矩形波で同期検波する。
同期検波器92の検波出力は積分器93に入力され、積分器93は検波出力を電気角の1/n周期分積分する。積分値はホールド回路94に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路94のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、振幅設定器97に入力される。振幅設定器97はホールド回路94から入力されるホールド出力(積分値)から誤差振幅を推定して出力する。誤差振幅は乗算器98に入力され、乗算器98はSIN波の振幅を誤差振幅としてn倍波推定角度誤差を生成する。
以上説明したように、実施例2では角度誤差を算出してから角度誤差の振幅と位相を推定して誤差波形を作るものとなっており、実施例1と比較して積分器93の積分量が大幅に減少するものとなっている。即ち、実施例1では積分器93は誤差を含むレゾルバ角度θの0°から360°までの積分を要するものとなっているのに対し、実施例2では角度誤差の範囲(数度)の積分で済み、その分、積分器93を大幅に小型化できる。
図8及び9は上述したn倍波誤差推定部60’における波形例を示したものであり、図8は特にn倍波誤差位相検出部80’の波形例を示したものである。
図8Aは減算器103によって算出されるレゾルバ角度誤差を示したものである。レゾルバ角度誤差はこの例では一倍波(基本波)の誤差成分を有するものとして示している。図8BはCOS波生成部81で生成されるCOS波及びコンパレータ82で生成される矩形波を示したものである。図8Cはレゾルバ角度誤差が矩形波で同期検波されたレゾルバ角度誤差の検波出力(同期検波器83の検波出力)を示したものである。図8C中に示した矢印はゼロ検出タイミング(周期検出信号が出力されるタイミング)を示したものである。レゾルバ角度θに含まれる角度誤差に位相差(位相ずれ)がある場合はゼロ検出タイミングにおいて積分値がゼロとならないので、積分値の値から位相差uを推定することができる。
図9Aは図5Aと同様、初期段階の補正後角度θ’と実角度を示したものである。図9Bは補正後角度誤差が初期段階の誤差がある状態とし、即ち図8Aに示したレゾルバ角度誤差の状態として補正後角度誤差を示したものである。
図9CはSIN波生成部87で生成されるSIN波及びコンパレータ91で生成される矩形波を示したものである。
図9Dは補正後角度誤差が矩形波で同期検波された補正後角度誤差の検波出力(同期検波器92の検波出力)を示したものである。この検波出力を積分することによって誤差振幅を推定することができる。
本発明は、レゾルバに限らず、他の角度センサにおいても使用可能である。角度センサの信号から求めた角度を、本発明により補正することで、角度精度を向上させることができる。例えば、ホール素子を利用した角度センサ、光学式のロータリエンコーダ等にも使用可能である。また、本発明では、角度算出部から出力される角速度を使用するが、角度から角速度を求めても良い。
11 レゾルバ 12 励磁部
13 出力信号変換部 14 演算部
15 電力変換器 16 モータ
20 誤差情報ケーブル 21 初期化処理部
22 回転数判定部 23 回転周期算出部
24 等速度回転判定部 25 予測回転角算出部
26 レゾルバ誤差量算出部 27 補正回転角算出部
30 レゾルバ 40 励磁回路
50 角度算出部 60,60’ n倍波誤差推定部
61 周期検出部 62 角速度判定部
70 減算手段 80,80’ n倍波誤差位相検出部
81 COS波生成部 82 コンパレータ
83 同期検波器 84 積分器
85 ホールド回路 86 位相差設定器
87 SIN波生成部 91 コンパレータ
92 同期検波器 93 積分器
94 ホールド回路 95 実角度積分値算出部
96 減算器 97 振幅設定器
98 乗算器 101 ホールド回路
102 積分器 103,104 減算器

Claims (3)

  1. レゾルバと、
    前記レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、
    前記レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、
    前記レゾルバ角度θに含まれるn(n>0)倍波の誤差成分を推定するn倍波誤差推定部と、
    前記n倍波誤差推定部で推定されたn倍波推定角度誤差を前記レゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、
    前記n倍波誤差推定部は、
    前記レゾルバ角度θに含まれるn倍波の誤差成分に基づく位相差をuとする時、cos(nθ+u)で表されるCOS波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度θを同期検波した検波出力の電気角の1/n周期分の積分値がゼロとなるようにuを求め、求めたuによりsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成して出力するn倍波誤差位相検出部と、
    前記SIN波をコンパレートするコンパレータと、
    前記コンパレータより出力される矩形波で前記補正後角度θ’を同期検波する同期検波器と、
    前記同期検波器の検波出力を電気角の1/n周期分積分する積分器と、
    前記レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度を前記コンパレータより出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の1/n周期分の積分値を算出する実角度積分値算出部と、
    前記積分器の積分値から前記実角度積分値算出部の積分値を減算する減算器と、
    前記減算器の出力から誤差振幅を設定する振幅設定器と、
    前記SIN波の振幅を前記誤差振幅として前記n倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、
    前記レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時に前記u及び前記誤差振幅の更新が行われることを特徴とするレゾルバ装置。
  2. レゾルバと、
    前記レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、
    前記レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、
    前記レゾルバ角度θに含まれるn(n>0)倍波の誤差成分を推定するn倍波誤差推定部と、
    前記n倍波誤差推定部で推定されたn倍波推定角度誤差を前記レゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、
    前記n倍波誤差推定部は、
    前記角度算出部から得られる角速度を積分して実角度を算出する第1の積分器と、
    前記レゾルバ角度θから前記実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する第1の減算器と、
    前記レゾルバ角度θに含まれるn倍波の誤差成分に基づく位相差をuとする時、cos(nθ+u)で表されるCOS波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度誤差を同期検波した検波出力の電気角の1/n周期分の積分値がゼロとなるようにuを求め、求めたuによりsin(nθ+u)で表されるSIN波を生成して出力するn倍波誤差位相検出部と、
    前記SIN波をコンパレートするコンパレータと、
    前記補正後角度θ’から前記実角度を減算して補正後角度誤差を算出する第2の減算器と、
    前記コンパレータより出力される矩形波で前記補正後角度誤差を同期検波する同期検波器と、
    前記同期検波器の検波出力を電気角の1/n周期分積分する第2の積分器と、
    前記第2の積分器の積分値から誤差振幅を設定する振幅設定器と、
    前記SIN波の振幅を前記誤差振幅として前記n倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、
    前記レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時に前記u及び前記誤差振幅の更新が行われることを特徴とするレゾルバ装置。
  3. 請求項1又は2記載のレゾルバ装置において、
    nの値が異なる複数の前記n倍波誤差推定部を有することを特徴とするレゾルバ装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6498580B2 (ja) 2015-09-30 2019-04-10 日本航空電子工業株式会社 ブラシレスレゾルバ及び回転角度検出装置
JP6288481B2 (ja) * 2016-06-24 2018-03-07 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
JP6350834B2 (ja) * 2016-09-30 2018-07-04 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
US11209290B2 (en) * 2018-07-09 2021-12-28 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver/LVDT odd harmonic distortion compensation
DE102018130972A1 (de) * 2018-12-05 2020-06-10 HELLA GmbH & Co. KGaA Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen einem Rotor und einem Stator
JP6791515B1 (ja) * 2019-10-16 2020-11-25 多摩川精機株式会社 回転機器制御システム及びエンコーダ
CN111649774B (zh) * 2020-06-23 2021-12-07 北京控制工程研究所 一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法
US11277089B2 (en) * 2020-07-30 2022-03-15 Borgwarner Inc. Compensation for multiple non-ideal position sensor harmonic components in a rotary system
CN112202383B (zh) * 2020-08-21 2022-03-04 北京控制工程研究所 一种基于同频陷波器的旋变谐波误差软件自补偿系统
US11177987B1 (en) * 2020-10-27 2021-11-16 Infineon Technologies Ag Resolver signal processing
CN113804223B (zh) * 2021-10-20 2023-09-26 苏州汇川联合动力系统股份有限公司 提高旋变软件解码可靠性的方法、装置及存储介质

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309366A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 位置検出装置
JP2006017659A (ja) 2004-07-05 2006-01-19 Tamagawa Seiki Co Ltd アナログ信号のデジタル変換方法
CN100414255C (zh) * 2004-12-16 2008-08-27 阿尔卑斯电气株式会社 角度检测传感器的补偿值计算方法以及使用其的角度检测传感器
JP4627746B2 (ja) 2005-07-19 2011-02-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 位相検出回路及びこれを用いたレゾルバ/デジタル変換器並びに制御システム
JP4237197B2 (ja) * 2006-04-26 2009-03-11 三菱電機株式会社 回転角度検出装置
US7933373B2 (en) * 2006-06-19 2011-04-26 Panasonic Corporation Phase correction circuit of encoder signal
JP5041419B2 (ja) * 2007-12-28 2012-10-03 東芝機械株式会社 レゾルバ装置およびレゾルバの角度検出装置とその方法
JP4885245B2 (ja) * 2009-01-15 2012-02-29 日本航空電子工業株式会社 Rdコンバータ及び角度検出装置
JP5341714B2 (ja) * 2009-06-15 2013-11-13 愛三工業株式会社 位相差式レゾルバ
JP4916556B2 (ja) * 2010-01-19 2012-04-11 三菱電機株式会社 回転角度検出装置、回転電機装置および電動パワーステアリング装置
KR101294566B1 (ko) * 2010-12-01 2013-08-07 기아자동차주식회사 레졸버의 위치 오차를 적응적으로 보상하기 위한 장치
JP5174945B2 (ja) * 2011-09-02 2013-04-03 日本航空電子工業株式会社 バリアブルリラクタンス型レゾルバ及び回転角検出装置
JP5836026B2 (ja) 2011-09-08 2015-12-24 三菱重工業株式会社 誤差周波数成分取得装置、回転角度取得装置およびモータ制御装置
JP5895680B2 (ja) * 2012-04-16 2016-03-30 株式会社デンソー 信号処理装置
JP2013238431A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Aisin Seiki Co Ltd レゾルバ装置
US8729838B2 (en) * 2012-05-18 2014-05-20 Hamilton Sundstrand Corporation Current control for an electric actuator
KR101646346B1 (ko) * 2014-09-23 2016-08-05 현대자동차주식회사 모터 제어 장치 및 방법

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