JP6124112B2 - 交流電動機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レゾルバ等の回転角度検出センサによりフィードバックされる情報を用いて交流電動機を可変速運転する制御装置に関する。詳しくは、回転角度センサにより検出される交流電動機の回転方向や実際の回転方向が運転指令による回転方向やユーザが希望する方向と一致するか否かを判断し、交流電動機に印加される電圧の相順や回転速度センサの出力線の配線の正常・異常を検出可能とした交流電動機の制御装置及び制御方法に関するものである。

交流電動機の回転角度センサとしては、パルスエンコーダやレゾルバが広く用いられている。パルスエンコーダでは、一般にＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルスを出力する。Ａ相パルス及びＢ相パルスは相互に９０度の位相差を有しており、各相パルスの立上り、立下りの順序が異なるため、これらの順序を監視すれば電動機の回転方向を検出することができ、Ａ相パルスまたはＢ相パルスをカウントすれば回転子の回転角度や回転速度を求めることができる。
また、Ｚ相パルスは電動機の一回転に一つだけ出力される。このＺ相パルスを回転角度の基準（原点）として使用することにより回転子の一回転ごとに角度誤差を除去できるため、Ｚ相パルスは通常、クリア信号（パルス）と呼ばれている。
更に、回転角度センサとしてレゾルバを用いる場合には、レゾルバの出力信号であるｓｉｎ波，ｃｏｓ波をＲ／Ｄ（レゾルバ／ディジタル）変換器に入力してＡ相、Ｂ相、Ｚ相の各パルスを生成し、これらのパルスを用いて前記同様に回転角度の検出や角度誤差の除去を行っている。

回転角度センサを用いて交流電動機をベクトル制御する場合、電動機に三相交流電圧を印加する動力線のＵ，Ｖ，Ｗ相の配線（電圧相順）、または回転角度センサの出力線（出力線）の配線が誤っていると、例えば、回転角度センサにより検出した回転速度が実際の回転速度に対して負の数となり、結果的に制御不能となって電動機が暴走するおそれがある。
また、交流電動機の電圧相順と回転方向との関係はメーカによって異なり、動力線をＵ，Ｖ，Ｗの相順で接続したときに電動機が反時計回り（ＣＣＷ）で回転することもあれば、時計回り（ＣＷ）で回転することもある。つまり、動力線のＵ，Ｖ，Ｗの相順に合わせて電動機を接続しても、そのときの電動機の回転方向は必ずしもユーザが所望する回転方向と一致するわけではない。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１に示す交流電動機の制御方法が提供されている。
図７は、特許文献１に記載された制御装置の構成図である。図７において、誘導電動機１００に取り付けられた回転角度センサとしてのパルスエンコーダ２０１の出力信号は速度・電動機回転方向検出回路２０２に入力され、速度・電動機回転方向検出信号ａが生成される。また、電動機１００の電流及び電圧が電流センサ２０３及び電圧センサ２０４により検出され、速度・電動機回転方向推定演算回路２０５に入力されて速度・電動機回転方向推定信号ｂが生成される。

これらの信号ａ，ｂと、通常運転時にスイッチ２０６を介して入力される正転・逆転の極性付き速度指令ｃとがＰＥ（パルスエンコーダ）・電動機回転方向判断回路２０７に入力される。この判断回路２０７では、パルスエンコーダ２０１及び電動機１００の回転方向が速度指令による回転方向に一致しているか否かが判断され、その判断結果が記憶装置２０８に記憶される。パルスエンコーダ２０１により検出した回転方向が異常である場合には、記憶装置２０８に記憶された情報に基づき、検出回転方向変更回路２０９を介して速度・電動機回転方向検出回路２０２がパルスエンコーダ２０１の出力信号を補正する。また、電動機１００の回転方向が異常である場合には、記憶装置２０８に記憶された情報に基づいて出力電圧指令相順変更回路２１０に相順変更指令が送られ、ＰＷＭ制御回路２１１及びインバータ２１２を介して電動機１００に印加する三相交流電圧の相順が変更される。

なお、極性付き速度指令ｃとスイッチ２１３を介して入力される電動機速度との偏差は速度制御器２１４に入力され、この偏差をゼロにするように動作するベクトル制御演算回路２１５によって生成された出力電圧指令が、スイッチ２１６を介して出力電圧指令相順変更回路２１０に入力される。
また、２１７はオープンループによるＶ／Ｆ一定制御を行う場合にオンされるスイッチであり、オープンループ制御時には、極性付き速度指令ｃがスイッチ２１７を介しＶ／Ｆ制御演算回路２１８に入力されて出力電圧指令が生成され、この出力電圧指令が、スイッチ２１６を介して出力電圧指令相順変更回路２１０に入力される。
更に、ブロック２２０は、パルスエンコーダ２０１及び電動機１００の回転方向の判断をオフラインにて実行するためのものであり、予めパターン化された速度指令や正逆転信号を、スイッチ２０６を介して速度制御器２１４側に出力するように構成されている。

図８は、この従来技術の動作を示すフローチャートである。
前述したように、電動機１００に所望の回転方向の運転指令（速度指令）を与え、パルスエンコーダ２０１からのフィードバック信号に基づいて回転方向を検出する（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、検出した回転方向と運転指令による回転方向とを比較することにより、両回転方向が一致するか否かを判断する（ステップＳ３）。これらの処理は、主に図７の速度・電動機回転方向検出回路２０２、ＰＥ・電動機回転方向判断回路２０７等によって実行される。

次に、ステップＳ３の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、電動機１００の電流及び電圧から電動機１００の実際の回転方向を回転速度と共に検出し、検出した実回転方向が運転指令と同方向か否かを判断する（ステップＳ４，Ｓ５）。そして、ステップＳ５の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、電動機１００の動力線及びパルスエンコーダ２０１の出力線の配線が正常であると判断して終了する（ステップＳ６）。これらの処理は、主に図７の速度・電動機回転方向推定演算回路２０５、ＰＥ・電動機回転方向判断回路２０７等によって実行される。

なお、ステップＳ３の判断結果が「ＮＯ」である場合には、電動機１００の実回転方向を検出してその実回転方向が運転指令による回転方向と同方向か否かを判断し（ステップＳ７，Ｓ８）、その結果に応じてパルスエンコーダ２０１の異常判断及び出力線の入れ替え（ステップＳ９，Ｓ１０）、または、電動機１００の異常判断及び相順変更を行い（ステップＳ１２，Ｓ１３）、これらの判断・処理結果を記憶装置２０８に記憶する（ステップＳ１１，Ｓ１４）。
更に、ステップＳ５の判断結果が「ＮＯ」である場合には、電動機１００及びパルスエンコーダ２０１の異常判断、並びに、相順変更及びパルスエンコーダ２０１の出力線の入れ替えを行い（ステップＳ１５，Ｓ１６）、これらの判断・処理結果を記憶装置２０８に記憶する（ステップＳ１７）。

特開２００３−８８１５４号公報（段落［００１３］〜［００１６］，［００１８］〜［００２１］、図１，図６等）

図７，図８に示した従来技術では、パルスエンコーダ２０１により検出した回転方向が運転指令による回転方向と一致するか否かを判断し、更に、電動機１００の電流及び電圧から検出した実際の回転方向が運転指令による回転方向と一致するか否かを判断することにより、電動機１００の電圧相順及びパルスエンコーダ２０１の出力線の配線の正常、異常を検出している。また、この従来技術によれば、電動機１００の実際の回転方向を検出する際に、巻線の断線や短絡等を検出することも可能となっている。
ところが、この従来技術では、電動機１００の電流及び電圧から検出した回転方向が必ずしも実際の回転方向と一致しない場合がある。

一方、回転角度センサとしてレゾルバを用いる場合には、電動機１００の磁極数とレゾルバのロータの磁極数（以下、単にレゾルバの磁極数という）とをマッチングさせる必要がある。
前述したごとく、レゾルバの出力信号はＲ／Ｄ変換器によりＡ相、Ｂ相、Ｚ相の各パルスに変換される。電動機１００の磁極数とレゾルバの磁極数とが等しく、または、電動機１００の磁極数がレゾルバの磁極数の整数倍である場合には、電動機１００が電気角で３６０°×Ｎ（Ｎは整数）回転する都度、Ｒ／Ｄ変換器からクリア信号としてのＺ相パルスが１個出力される。このため、Ｚ相パルスを用いてレゾルバによる検出角度の基準（原点）を決定することにより角度誤差が累積するのを解消し、高精度な電動機制御を行うことができる。

しかし、電動機の磁極数とレゾルバの磁極数とが一致しない、または両者が整数倍の関係にない場合には、電動機１００の回転角度が電気角０°〜３６０°の間にＲ／Ｄ変換器からＺ相パルスが不規則に出力されてしまい、結果として電動機１００を高精度に制御することができなくなる。
この点、特許文献１に記載された従来技術では、回転角度センサとしてレゾルバを使用した場合に、電動機１００の磁極数とレゾルバの磁極数とがマッチングしているか、すなわち両者の磁極数が整数倍の関係にあるか否かを判断することができない。このため、Ｚ相パルスが所望のタイミングで発生せず、レゾルバによる検出角度の誤差が累積して電動機１００の高精度な制御が不可能になるという問題があった。

そこで、本発明の解決課題は、交流電動機の実際の回転方向を正確に検出してユーザが所望する回転方向と一致するか否かを判断することはもとより、回転角度センサの磁極数と交流電動機の磁極数とのマッチングについても判断可能とし、電圧相順や回転角度センサの配線、磁極数の異常等を検出して、所定の異常処理を実行可能とした交流電動機の制御装置及び制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の制御装置は、請求項１，３に記載するように、交流電動機に取り付けられたレゾルバ等の回転角度センサによる検出信号をフィードバックして電動機を可変速運転する交流電動機の制御装置を対象とするものである。
そして、この制御装置は、交流電動機の運転指令に基づく指令回転方向と回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かの判断を第１判断として実行し、この第１判断により指令回転方向と検出回転方向とが一致すると判断される時に、指令回転方向と電動機の実回転方向とが一致するか否かの判断を第２判断として実行する相順マッチング判断部を備える。
また、前記第２判断により指令回転方向と実回転方向とが一致すると判断される時に、回転角度センサの出力信号から回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出部を備え、更に、相順マッチング判断部の判断結果に応じて、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線の正常・異常を検出し、かつ、軸倍数検出部により検出した軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かの判断を第３判断として実行する正常・異常検出部と、を備えている。

また、請求項２に記載するように、前記正常・異常検出部は、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線の異常を検出した時に、電圧相順の変更操作または回転角度センサの出力線の配線変更操作を行わせると共に、第３判断により回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断した時にアラーム出力を行うものである。
ここで、請求項４または９に記載するように、電動機の実回転方向は、相順マッチング判断部への入力信号に基づいて検出することが望ましい。

更に、本発明の制御方法は、請求項５に記載するように、交流電動機に取り付けられたレゾルバ等の回転角度センサの出力信号をフィードバックして電動機を可変速運転する交流電動機の制御方法を対象としている。
この制御方法は、交流電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かを判断する第１判断ステップと、第１判断ステップにより指令回転方向と検出回転方向とが一致すると判断される時に、指令回転方向と電動機の実回転方向とが一致するか否かを判断する第２判断ステップとを有する。また、第２判断ステップにより指令回転方向と実回転方向とが一致すると判断される時に、回転角度センサの出力信号から回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出ステップを有する。更に、軸倍数検出ステップにより検出した軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かを判断する第３判断ステップを有する。
そして、第１判断ステップまたは第２判断ステップにより、それぞれ不一致と判断される時、及び第３判断ステップによりマッチングしないと判断される時に、異常処理を行うものである。

なお、請求項６に記載するように、前記異常処理は、第１判断ステップまたは第２判断ステップにより、それぞれ判断対象となる両方向が不一致と判断される時に、交流電動機に印加される電圧相順または回転角度センサの出力線の配線が異常と判断して電圧相順の変更または出力線の配線変更を行うステップと、第３判断ステップにより、回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断された時にアラーム出力を行うステップと、を有するものである。

ここで、請求項７に記載するように、回転角度センサの軸倍数は、回転角度センサの出力信号から生成したＺ相パルスの数をカウントして検出することが望ましい。

なお、第３判断ステップに移行する際には、第１判断ステップ及び第２判断ステップにおいて何れも各回転方向が一致すると判断されており、更に第３判断ステップによって回転角度センサの軸倍数と交流電動機の磁極数とがマッチングすると判断された場合には、交流電動機の電圧相順、回転角度センサの出力線の配線、軸倍数等が何れも正常である。従って、請求項８に記載するように、回転角度センサの出力信号に基づいて交流電動機を可変速運転しても特に支障は生じない。

本発明によれば、回転角度センサによる交流電動機の検出回転方向と指令回転方向とを比較し、更に、実回転方向と指令回転方向とを比較すると共に、これらの比較結果により異常と判断された場合には、交流電動機の電圧相順や回転角度センサの出力線の配線を自動的に変更して交流電動機を正常に可変速運転することができる。
また、回転角度センサの軸倍数（磁極数）が交流電動機の磁極数とマッチングしていない異常時にはアラーム出力を発生させることにより、回転角度センサの点検、交換等を促すことが可能である。

本発明の実施形態が適用される交流電動機の駆動システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。 指令回転方向が正転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態の説明図である。 指令回転方向が逆転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態の説明図である。 レゾルバの軸倍数の検出原理を説明するための図である。 レゾルバの軸倍数の検出処理を示すフローチャートである。 特許文献１に記載された従来技術の構成図である。 特許文献１に記載された従来技術の動作を示すフローチャートである。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。なお、以下では回転角度センサとしてレゾルバを用いた場合を説明するが、本発明は、例えば特許第４６９１４５９号の段落[００２３]に記載されているように、４個の磁気抵抗素子からなるブリッジ回路を交流励磁し、ロータ磁石の回転による磁界強度の変化を上記ブリッジ回路により検出する回転角度センサを用いた場合にも適用可能である。

図１は、この実施形態に係る制御装置が適用される交流電動機の駆動システムを示すブロック図である。
図１において、制御装置２０は、速度制御演算部２１、ＰＷＭインバータ２２、Ｒ／Ｄ変換器２３、相順マッチング判断部２４、軸倍数検出部２５、正常・異常検出部２６及び記憶装置２７を備えている。ＰＷＭインバータ２２の三相出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続された交流電動機１０の回転軸には回転角度検出センサとしてのレゾルバ１１が直結され、レゾルバ１１の出力線１２はＲ／Ｄ変換器２３の入力端子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に接続されている。なお、上記出力線１２からは、位相が電気角で９０°ずれたｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形の角度検出信号が出力される。

Ｒ／Ｄ変換器２３は、レゾルバ１１の出力信号に基づいてＡ相パルス，Ｂ相パルス，Ｚ相パルスを生成する。これらの各相パルスは、速度制御演算部２１、相順マッチング判断部２４及び軸倍数検出部２５に入力されている。速度制御演算部２１には、運転指令（極性付き速度指令）及び前記各相パルスと、検出器２８により検出した交流電動機１０の端子電圧及び電流が入力され、ＰＷＭインバータ２２に対する三相の電圧指令Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗが出力される。電圧指令Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗは相順マッチング判断部２４にも入力されており、相順マッチング判断部２４の出力信号は、軸倍数検出部２５の出力信号と共に正常・異常検出部２６に入力されている。なお、相順マッチング判断部２４には、交流電動機１０の実際の回転方向を示す信号も外部から入力されている。
更に、速度制御演算部２１及び正常・異常検出部２６には、記憶装置２７が接続されている。

ここで、相順マッチング判断部２４は、電圧指令Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗから検出した運転指令による回転方向（以下、指令回転方向ともいう）とレゾルバ１１及びＲ／Ｄ変換器２３により検出した回転方向（以下、検出回転方向ともいう）とが一致するか否かを検出するものである。
また、軸倍数検出部２５は、Ｒ／Ｄ変換器２３から出力される各相パルスに基づいて軸倍数を検出する。軸倍数とは、レゾルバ１１のロータが１回転する間に出力されるｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形が何周期分であるかを示すパラメータであり、例えば、ロータが１回転する間に出力されるｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形が５周期分であれば、軸倍数は５であり、この軸倍数はレゾルバの１１の磁極数に一致する。

正常・異常検出部２６は、相順マッチング判断部２４の出力に基づいて交流電動機１０に印加される電圧相順の正常・異常、レゾルバ１１の出力線の配線の正常・異常を検出すると共に、交流電動機１０の磁極数とレゾルバ１１の軸倍数とのマッチング判断を行ってレゾルバ１１の正常・異常を検出する。そして、これらの判断の結果、異常が検出された場合には、交流電動機１０の電圧相順の変更やレゾルバ１１の出力線の配線の変更を自動的に行い、必要に応じてアラーム出力を行うように構成されている。

次に、この実施形態の動作を、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、運転指令（極性付き速度指令）が速度制御演算部２１に入力される（ステップＳ１０１）。この運転指令には、交流電動機１０の回転方向（正転、逆転）を示す情報が含まれている。速度制御演算部２１は、レゾルバ１１による検出情報を用いずに、例えばセンサレス制御やＶ／ｆ制御等により電圧指令Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗを生成してＰＷＭインバータ２２を制御し、交流電動機１０を駆動する。

次いで、相順マッチング判断部２４は、レゾルバ１１の出力信号に基づいてＲ／Ｄ変換器２３が出力するＡ相パルス及びＢ相パルスから、交流電動機１０の回転方向を検出する（ステップＳ１０２）。そして、この検出回転方向が運転指令に基づく指令回転方向と一致するか否かを判断し（ステップＳ１０３）、一致する場合には、外部からの実回転方向の入力を待つ（ステップＳ１０３ ＹＥＳ，Ｓ１０４）。また、検出回転方向が指令回転方向と一致しない場合には、正常・異常検出部２６が異常を検出し、交流電動機１０の印加電圧の相順変更（動力線の配線変更）、または、レゾルバ１１の出力線の配線変更を自動的に実行し（ステップＳ１０３ ＮＯ，Ｓ１０９）、更にステップＳ１０１以降の処理を再度実行する。なお、正常・異常検出部２６による検出結果や変更前後の電圧相順、レゾルバ１１の出力線の配線状態等は、記憶装置２７に適宜、記憶される。
ここで、正常・異常検出部２６の出力を用いて電圧相順の変更やレゾルバ１１の出力線の配線を変更する操作は、周知の配線変更操作によって容易に実現可能である。

なお、レゾルバ１１による検出回転方向が指令回転方向と同じである場合（ステップＳ１０３ ＹＥＳ）でも、前述したように、交流電動機１０のメーカの仕様により、実回転方向がユーザの所望する回転方向、すなわち指令回転方向と異なる場合がある。この場合、制御装置２０自身では、実回転方向が指令回転方向と一致しているか否かを判断することができない。
そこで、この実施形態では、カメラにより撮影した画像や目視にて検出した実回転方向を示す信号を外部から相順マッチング判断部２４に入力し、この実回転方向を指令回転方向と比較することにより、特許文献１等の従来技術に比べて一層正確に回転方向の一致不一致を判定可能としたものである。

すなわち、相順マッチング判断部２４は、カメラによる撮影画像や目視に基づいて外部から入力された実回転方向と、指令回転方向とが一致するか否かを判断し（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）、両方向が一致する場合には、正常・異常検出部２６が交流電動機１０の電圧相順及びレゾルバ１１の配線が正常であると判断すると共に、軸倍数検出部２５によりレゾルバ１１の軸倍数（磁極数）を検出する（ステップＳ１０５ ＹＥＳ，Ｓ１０６）。また、実回転方向が指令回転方向と異なる場合には、正常・異常検出部２６により異常と判断して、交流電動機１０の相順変更及びレゾルバ１１の出力線の配線変更を自動的に実行し（ステップＳ１０５ ＮＯ，Ｓ１１０）、更にステップＳ１０１以降の処理を再度、実行する。

次に、正常・異常検出部２６は、レゾルバ１１の軸倍数が交流電動機１０の磁極数とマッチングしているか否かを判断し（ステップＳ１０７）、マッチングしている場合にはレゾルバ１１が正常であると判断して、その旨及び軸倍数を記憶装置２７に記憶して終了する（ステップＳ１０７ ＹＥＳ，Ｓ１０８）。なお、記憶装置２７に記憶された電圧相順及びレゾルバ１１の軸倍数は、次に交流電動機１０を運転する際の情報として使用される。
また、レゾルバ１１の軸倍数が交流電動機１０の磁極数とマッチングしていない場合、正常・異常検出部２６はレゾルバ１１が異常であると判断してアラーム出力を行い、終了する（ステップＳ１０７ ＮＯ，Ｓ１１１）

上記の各処理を、図３に基づいて具体的に説明する。ここでは、ユーザが所望する回転方向（指令回転方向）が正転であり、制御装置２０の相順マッチング判断部２４は、Ａ相パルス及びＢ相パルスに基づいて交流電動機１０が正転していると判断される場合に内部のカウンタをカウントアップするものとして説明する。

図３（ａ）は、交流電動機１０の動力線の配線及びレゾルバ１１の出力線の配線が正常であり、指令回転方向とレゾルバ１１による検出回転方向とが一致する場合である。この場合には図２のステップＳ１０３の判断結果が「ＹＥＳ」となり、交流電動機１０を支障なく可変速運転することができる。

しかし、カウンタ値の状態により交流電動機１０が正転していると判断される場合でも、図３（ｄ）に示すように、交流電動機１０及びレゾルバ１１の配線が何れも誤っていて交流電動機１０の実際の回転方向が指令回転方向と一致しておらず、逆転している場合があるため、ステップＳ１０４により外部からの実回転方向の入力を待つ。
なお、図３（ａ）では、交流電動機１０及びレゾルバ１１の配線が正常であるため、実回転方向と指令回転方向とが一致していて前記ステップＳ１０５の判断結果が「ＹＥＳ」となり、その後にステップＳ１０６による軸倍数の検出、ステップＳ１０７によるマッチング判断が順次、実行される。

図３（ｂ）は、交流電動機１０の動力線が誤配線していて電圧相順が誤っているが、レゾルバ１１の出力線は正しく配線されている場合である。この場合には、カウンタ値がカウントダウンするので交流電動機１０が逆転していることが検出され、この検出回転方向は指令回転方向である正転とは異なっている。よって、ステップＳ１０３の判断結果は「ＮＯ」となり、ステップＳ１０９の処理に移行する。ステップＳ１０９において、交流電動機１０の電圧相順またはレゾルバ１１の出力線の配線を変更することにより、図３（ａ）または図３（ｄ）の何れかの状態になる。

図３（ｃ）は、交流電動機１０の動力線の配線すなわち電圧相順は正常であるが、レゾルバ１１の出力線が誤配線されている状態である。この場合、最初は交流電動機１０が正転するが、レゾルバ１１による検出回転方向が逆転であってカウンタ値がカウントダウンし、指令回転方向とは異なるのでステップＳ１０３の判断結果は「ＮＯ」となり、ステップＳ１０９の処理に移行する。すなわち、図３（ｂ）の場合と同じ処理が実行される。

図３（ｄ）は、交流電動機１０の動力線の配線及びレゾルバ１１の出力線が何れも誤配線されている状態である。この場合、レゾルバ１１による検出回転方向は指令回転方向と一致しているので、ステップＳ１０３の判断結果は「ＹＥＳ」となり、交流電動機１０の可変速運転には問題ないが、前述したように交流電動機１０の実回転方向が指令回転方向とは異なる可能性がある。従って、ステップＳ１０５により外部から入力された実回転方向を指令回転方向と比較し、その結果に応じてステップＳ１０６以下、またはステップＳ１１０の処理を実行する。

図４は、指令回転方向が逆転である場合の接続状態及びカウンタ値の状態を示している。この場合、制御装置２０の相順マッチング判断部２４は、カウンタ値がカウントダウンすることから回転方向が逆転であることを検出する。
図４（ａ）〜（ｄ）の各ケースにおいて、図３（ａ）〜（ｄ）と異なるのはカウンタ値の変化（カウントアップ／カウントダウン）がそれぞれ逆になっている点であり、レゾルバ１１による検出回転方向と指令回転方向との一致不一致、及び、実回転方向と指令回転方向との一致不一致に応じた処理内容は、図２と同様である。

次に、図５は、交流電動機１０の回転速度が一定である場合のレゾルバ１１の軸倍数の検出原理を説明するための図である。ここでは、交流電動機１０の極対数が３（磁極数が６）である場合につき説明する。極対数が３の交流電動機１０では、電動機が一回転（機械角で３６０°）する周期が電気角では３周期分に相当する。従って、図５に示すように、レゾルバ１１の軸倍数が１，３，６である場合、Ｚ相パルス（クリア信号）の周期と交流電動機１０の電気角の周期とは整数比となる。

軸倍数が１の場合のＺ相パルスは、電動機の電気角３周期分で１個発生し、軸倍数が３の場合のＺ相パルスは、電動機の電気角１周期分で各１個発生し、軸倍数が６の場合のＺ相パルスは、電動機の電気角１周期分及び半周期分で各１個発生する。よって、例えば軸倍数が３または６の場合に電動機の電気角１周期分で各１個発生するＺ相パルスを用いて基準（原点）を決定すれば、レゾルバ１１による検出角度の誤差を解消して角度検出精度を高めることができる。
しかし、図５における軸倍数が２の場合には、電動機の電気角３周期分がＺ相パルスの２周期分に相当しており、電気角の周期とＺ相パルスの周期とが整数比の関係になく、Ｚ相パルスが電動機の電気角の１周期内の時点で発生する。このため、レゾルバ１１による検出角度の誤差を運転中に簡単に修正できなくなり、交流電動機１０を制御できなくなる可能性がある。
従って、交流電動機１０の磁極数とレゾルバ１１の軸倍数とは、図５における軸倍数１，３，６の場合のように、所定の整数比の関係にあることが望ましい。

なお、図６は、レゾルバ１１の軸倍数の検出処理を示すフローチャートである。
交流電動機１０を一定速度で回転させ（ステップＳ２０１）、機械角１回転につき発生するＺ相パルス数を記録する（ステップＳ２０２）。このＺ相パルスの数は、図５に示したようにレゾルバ１１の軸倍数に相当するので、Ｚ相パルスの数から軸倍数を直ちに検出することができる（ステップＳ２０３）。
こうして検出したレゾルバ１１の軸倍数を用いて、図２のステップＳ１０７により交流電動機１０の磁極数とのマッチング判断が行われ、その結果に応じて前述したステップＳ１０８またはステップＳ１１１の処理を実行して終了する。

以上のように本発明によれば、レゾルバ１１による検出回転方向と指令回転方向とを比較し、更に、実回転方向と指令回転方向とを比較すると共に、これらの比較結果により異常と判断された場合には、交流電動機１０の電圧相順の変更やレゾルバ１１の出力線の配線の変更を自動的に行って交流電動機１０を正常に可変速運転することができる。
また、レゾルバ１１の軸倍数が交流電動機１０の磁極数とマッチングしていない異常時にはアラーム出力を発生させることにより、レゾルバ１１の点検、交換等を促すことが可能である。

１０：交流電動機
１１：レゾルバ
１２：出力線
２０：制御装置
２１：速度制御演算部
２２：ＰＷＭインバータ
２３：Ｒ／Ｄ変換器
２４：相順マッチング判断部
２５：軸倍数検出部
２６：正常・異常検出部
２７：記憶装置
２８：検出器

Claims (9)

1. 交流電動機に取り付けられた回転角度センサの出力信号をフィードバックして前記電動機を可変速運転する交流電動機の制御装置において、
   前記電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と前記回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かの判断を第１判断として実行し、前記第１判断により前記指令回転方向と前記検出回転方向とが一致すると判断される時に、前記指令回転方向と前記電動機の実回転方向とが一致するか否かの判断を第２判断として実行する相順マッチング判断部と、
   前記第２判断により前記指令回転方向と前記実回転方向とが一致すると判断される時に、前記回転角度センサの出力信号から前記回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出部と、
   前記相順マッチング判断部の判断結果に応じて、前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線の正常・異常を検出し、かつ、前記軸倍数検出部により検出した軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かの判断を第３判断として実行する正常・異常検出部と、
   を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。
2. 請求項１に記載した交流電動機の制御装置において、
   前記正常・異常検出部は、
   前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線の異常を検出した時に、前記電圧相順の変更操作または前記回転角度センサの出力線の配線変更操作を行わせると共に、前記第３判断により前記軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断した時に、アラーム出力を行うことを特徴とする交流電動機の制御装置。
3. 請求項１または２に記載した交流電動機の制御装置において、
   前記回転角度センサがレゾルバであることを特徴とする交流電動機の制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載した交流電動機の制御装置において、
   前記電動機の実回転方向を、前記相順マッチング判断部への入力信号に基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御装置。
5. 交流電動機に取り付けられた回転角度センサの出力信号をフィードバックして前記電動機を可変速運転する交流電動機の制御方法において、
   前記電動機の運転指令によって与えられた指令回転方向と前記回転角度センサの出力信号から得られた検出回転方向とが一致するか否かを判断する第１判断ステップと、
   前記第１判断ステップにより前記指令回転方向と前記検出回転方向とが一致すると判断される時に、前記指令回転方向と前記電動機の実回転方向とが一致するか否かを判断する第２判断ステップと、
   前記第２判断ステップにより前記指令回転方向と前記実回転方向とが一致すると判断される時に、前記回転角度センサの出力信号から前記回転角度センサの軸倍数を検出する軸倍数検出ステップと、
   前記軸倍数検出ステップにより検出した軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングするか否かを判断する第３判断ステップと、
   を有し、
   前記第１判断ステップまたは前記第２判断ステップにより、それぞれ不一致と判断される時、及び前記第３判断ステップによりマッチングしないと判断される時に、異常処理を行うことを特徴とする交流電動機の制御方法。
6. 請求項５に記載した交流電動機の制御方法において、
   前記異常処理は、
   前記第１判断ステップまたは前記第２判断ステップにより、それぞれ判断対象となる両方向が不一致と判断される時に、前記交流電動機に印加される電圧相順または前記回転角度センサの出力線の配線が異常と判断して前記電圧相順の変更または前記出力線の配線変更を行うステップと、前記第３判断ステップにより、前記軸倍数と前記交流電動機の磁極数とがマッチングしないと判断された時にアラーム出力を行うステップと、
   を有することを特徴とする交流電動機の制御方法。
7. 請求項５または６に記載した交流電動機の制御方法において、
   前記回転角度センサの軸倍数を、前記回転角度センサの出力信号から生成したＺ相パルスに基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御方法。
8. 請求項５〜７の何れか１項に記載した交流電動機の制御方法において、
   前記第３判断ステップによりマッチングすると判断された時に、前記回転角度センサの出力信号に基づいて前記電動機を可変速運転することを特徴とする交流電動機の制御方法。
9. 請求項５〜８の何れか１項に記載した交流電動機の制御方法において、
   前記電動機の実回転方向を、前記相順マッチング判断部への入力信号に基づいて検出することを特徴とする交流電動機の制御方法。

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