JP6305573B2 - 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法 - Google Patents

位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6305573B2
JP6305573B2 JP2016570375A JP2016570375A JP6305573B2 JP 6305573 B2 JP6305573 B2 JP 6305573B2 JP 2016570375 A JP2016570375 A JP 2016570375A JP 2016570375 A JP2016570375 A JP 2016570375A JP 6305573 B2 JP6305573 B2 JP 6305573B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angle error
position detector
electric motor
angle
error correction
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.)
Active
Application number
JP2016570375A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016117028A1 (ja
Inventor
盛臣 見延
盛臣 見延
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2016117028A1 publication Critical patent/JPWO2016117028A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6305573B2 publication Critical patent/JP6305573B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24476Signal processing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24485Error correction using other sensors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/05Determination of the rotor position by using two different methods and/or motor models
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/07Speed loop, i.e. comparison of the motor speed with a speed reference

Description

この発明は、例えばエレベータ巻上機の制御装置、車載電動機の制御装置または工作機械の電動機の制御装置等に適用され、電動機の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法に関するものである。
従来から、角度検出器により、レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出し、レゾルバの誤差波形がレゾルバ固有の決められたn次成分から構成されていること、および再現性があることを利用して、角度誤差推定器により、検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤差信号を算出し、当該速度誤差信号を例えばフーリエ変換により周波数分析して周波数成分ごとの検出誤差を算出し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成し、角度信号補正回路により、生成した推定角度誤差信号を用いて検出された角度信号を補正するレゾルバの角度検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−145371号公報
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のレゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置を用いて速度検出をする場合、角度検出器で検出された角度信号を微分してモータの回転速度が検出され、この検出速度をフーリエ変換して角度誤差を推定している。ここで、検出速度を用いて角度誤差を推定する場合には、角度検出装置の位置分解能、および速度演算のサンプリング時間(時間分解能)によって、角度誤差の推定精度が決定される。そのため、位置分解能の低い角度検出装置では、量子化誤差が生じ、角度誤差の推定精度が十分に得られないという問題がある。
また、従来例とは別の方法で角度誤差を推定する方法において、位置検出器の分解能を超えて、良好な推定精度の角度誤差が得られた場合であっても、得られた角度誤差を用いて位置検出器で検出された角度信号を補正するときに、位置検出器の分解能がボトルネックとなり、十分な補正効果を得ることができないという問題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得ることを目的とする。
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定する角度誤差推定器と、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、角度誤差補正部は、角度誤差推定器の分解能が位置検出器の分解能よりも少なくともα倍(αは2以上の整数)高い場合には、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα逓倍した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正するものである。
また、この発明に係る別の位置検出器の角度誤差補正装置は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定する角度誤差推定器と、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、角度誤差補正部は、角度誤差推定器の分解能が位置検出器の分解能よりもγ倍(γは正の数)高い場合には、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を1/γ逓倍した値を用いて、角度誤差を補正するものである。
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、角度誤差推定器は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定し、角度誤差補正部は、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍(αは2以上の整数)した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正するか、または、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を1/γ倍(γは正の数)した値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、補正する角度誤差補正値を位置検出器の分解能よりも高くすることが可能となるので、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得ることができる。
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の位置検出器の検出誤差を例示するグラフである。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の効果を示す説明図である。 この発明の実施の形態2に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。
以下、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、電動機に流れる電流に基づいて、位置検出器からの出力である電動機の回転位置に含まれる位置依存性のある角度誤差を推定し、補正を行う位置検出器の角度誤差補正装置において、位置検出器の分解能によらず、角度誤差を十分に補正することができる方法について説明する。
また、以下の実施の形態では、電流に基づいて角度誤差を推定する推定方法を例に説明を行うが、推定方法が位置検出器の分解能に依存しない推定方法であれば、別の推定方法にも適用可能である。
実施の形態1.
図1は、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。また、図2、3は、この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
図1〜3において、この電動機の制御装置は、速度指令値生成部1、速度制御器2、電流制御器3、インバータ4、電動機5、位置検出器6、電流センサ(電流検出部)7、速度演算部8、検出位置補正部(角度誤差補正部)9、位置演算部11、座標変換器12および角度誤差推定部20を備えている。
速度指令値生成部1は、電動機5に対する速度指令値を生成して出力する。なお、図示していないが、速度指令値生成部1は、位置制御系を含んでいてもよい。速度指令値生成部1が位置制御系を含む場合であっても、この発明は、適用することができる。
速度制御器2は、速度指令値生成部1からの速度指令値と、速度演算部8で演算された電動機5の回転速度との差分を入力として、電動機5に対する電流指令値を生成して出力する。
速度演算部8は、位置検出器6からの出力である電動機5の回転位置が、検出位置補正部9で補正された位置情報に基づいて、電動機5の回転速度を演算して出力する。なお、速度演算部8は、最も簡単には、位置の時間微分によって回転速度を演算する。
また、速度演算部8は、位置検出器6の位置情報(例えば、光学式エンコーダのパルス数)をもとに速度演算を行ってもよい。また、速度演算部8は、時間を計測するための構成を含んでいてもよい。
電流制御器3は、速度制御器2からの電流指令値と、図2に示される電流センサ7からの出力である相電流、または図3に示される相電流を座標変換器12でd−q軸等に変換した電動機5の軸電流との差分を入力として、電動機5の電圧指令値を生成して出力する。
位置演算部11は、検出位置補正部9で補正された位置情報に基づいて、電動機5の角度情報を演算して出力する。また、座標変換器12は、電動機5をベクトル制御する場合に、電流センサ7からの相電流を、α−β軸、d−q軸またはγ−δ軸等、制御に適した座標に変換する。
検出位置補正部9は、位置検出器6からの出力である電動機5の回転位置に対して、角度誤差推定部20からの出力である角度誤差推定値を加算または減算して、補正後の位置情報を出力する。なお、検出位置補正部9の詳細な機能については、後述する。
電流センサ7は、電動機5の電流を測定する。例えば、電動機5が三相電動機である場合には、二相の相電流を測定することが多いが、三相の相電流を測定してもよい。なお、図1〜3では、電流センサ7がインバータ4の出力電流を測定しているが、電流センサ7は、ワンシャント抵抗による電流測定法のように、インバータ4の母線電流を測定して、各相電流を推定してもよい。この場合であっても、この発明には何等影響を与えない。
インバータ4は、電流制御器3からの電圧指令値に基づいて、図示しない電源の電圧を、所望の可変電圧可変周波数に変換する。この発明では、一般的に販売されているインバータ装置のように、コンバータによって交流電圧を直流電圧に変換した後に、インバータによって直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置や、マトリクスコンバータのように、交流電圧を直接交流の可変電圧可変周波数に変換する電力変換装置を含む可変電圧可変周波数の電力変換装置を指す。
また、この発明の実施の形態1に係るインバータ4は、上述したインバータ4に加えて、座標変換の機能を含んでもよい。すなわち、電圧指令値がd−q軸の電圧指令値である場合には、d−q軸の電圧指令値を相電圧または線間電圧に変換して、指令された電圧指令値に従った電圧に変換する座標変換機能も含めて、インバータ4と表現する。なお、図示していないが、インバータ4のデッドタイムを補正する装置または手段が設けられていても、この発明は、適用することができる。
位置検出器6は、例えば光学式エンコーダや磁気式エンコーダ、レゾルバのように、電動機5の制御に必要な電動機5の回転位置を検出する。また、位置検出器6は、図4に示されるように、出力される回転位置の情報には、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含んでいる。
ここで、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差とは、例えば上記特許文献1の段落0020、0021に記載されたレゾルバの検出誤差や、光学式エンコーダにおけるスリット不良によるパルス抜けおよびパルス間距離の不均衡のように、回転位置に応じて再現性のある誤差を指す。
以下、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差は、位置情報を角度に変換した角度誤差θerrとして表現する。なお、この発明は、位置検出器6が電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、かつ角度誤差θerrの主成分次数が既知である場合に適用することができる。
位置検出器6の周期的な角度誤差θerrは、次式(1)のように、正弦波を用いて近似的に表すことができる。なお、正弦波による表記でも余弦波による表記でも本質的な違いはないので、この発明の実施の形態1では、正弦波による表記に統一する。
Figure 0006305573
ただし、式(1)において、θmは電動機5の機械角度を示し、A1はN1次の次数における誤差振幅を示し、A2はN2次の次数における誤差振幅を示し、AnはNn次の次数における誤差振幅を示し、φ1はN1次の次数における電動機5の機械角度に対する位相ずれ(誤差位相)を示し、φ2はN2次の次数における電動機5の機械角度に対する位相ずれを示し、φnはNn次の次数における電動機5の機械角度に対する位相ずれを示している。
なお、式(1)のN1、N2…Nnの空間次数は、1、2…Nnのように連続した整数である必要はなく、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差の主成分の空間次数である。ここでいう主成分とは、他の周波数の振幅に対して、その空間次数における振幅が大きなものを指す。
また、式(1)は、3つ以上の周波数成分を合成したものとして表記されているが、周期的な角度誤差θerrの周波数成分は、1つでも2つでも、またはそれ以上の成分から構成されていてもよい。
図5は、この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部を示すブロック図である。図5において、角度誤差推定部20は、周波数解析部21および角度誤差推定器22を有している。
周波数解析部21は、電流センサ7からの相電流と、位置検出器6からの出力である電動機5の回転位置が、検出位置補正部9で補正されて、位置演算部11で演算された電動機5の角度情報とを入力として、入力電流の所望の周波数における振幅、または振幅および位相を得る。
ここで、周波数解析部21は、フーリエ変換、フーリエ級数解析または高速フーリエ変換のように、入力する信号の所望の周波数における振幅および位相が得られる構成が望ましいが、ノッチフィルタやバンドパスフィルタを組み合わせたフィルタのように、所望の周波数信号を抽出し、振幅検出部や位相検出部によって、入力信号の所望の振幅や位相を演算する構成であってもよい。また、ここで用いるフィルタは、抵抗やコンデンサ、コイル等を組み合わせた電気的なものであっても、計算機内で行う処理であってもよい。
特に、この発明の実施の形態1においては、所望の周波数の振幅に比例した情報、または振幅のべき乗に比例した情報を検出できる構成であれば、周波数解析部21の構成は問わない。また、図2では、相電流を入力としているが、図3に示されるように、相電流を座標変換したd軸電流、q軸電流、γ軸電流、δ軸電流またはα軸電流、β軸電流の何れかの電流を入力としてもよい。
なお、ここでいう所望の周波数(特定周波数)の信号とは、位置検出器6の周期的な角度誤差θerrに起因する、角度誤差θerrの主成分と同じ周波数の信号を指す。また、この発明の実施の形態1では、所望の周波数を空間周波数として表すが、時間周波数であっても本質的な違いはない。
ここで、空間周波数とは、特定の区間、この発明の実施の形態1においては、電動機5の1回転における周波数をいう。また、電動機5の機械1回転における周期的なN個の波の信号を、空間次数のNの波と呼ぶ。
位置検出器6を備えた電動機5の制御装置では、位置検出器6の誤差が電動機5の回転位置に応じた周期性を有することから、周波数解析は、空間周波数による解析が望ましく、上記式(1)でも、角度誤差θerrが空間周波数による表現となっており、さらに図1〜3に示された周波数解析部21も、入力が空間周波数解析に対応した入力(電流および角度)になっている。
しかしながら、この発明の実施の形態1は、時間周波数による周波数解析にも適用することができ、時間周波数による周波数解析を行う場合には、電流および角度を入力とする代わりに、検出速度、時間計測部による計測時間および電流を入力として、周波数解析を行う。
角度誤差推定器22は、周波数解析部21の出力である所望の周波数成分の電流振幅値と、位置検出器6からの出力である電動機5の回転位置が、検出位置補正部9で補正されて、位置演算部11で演算された電動機5の角度情報とを入力として、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差θerrを後述する推定方法によって推定し、角度誤差推定値を出力する。
ここで、検出位置補正部9の入力の一方が、位置検出器6の出力信号(電動機5の回転位置)なので、角度誤差推定器22は、位置情報を出力する。すなわち、位置検出器6が光学式エンコーダで、その分解能が1024パルス/回転であり、角度誤差推定器22の推定結果が1°である場合を考えると、角度誤差推定器22は、1°に相当するパルス数3パルスを位置情報として出力する。
なお、上記式(1)で示されるように、角度誤差の周波数成分が複数ある場合には、逐次各成分で角度誤差を推定して足し合わせるか、または複数の周波数成分を同時に推定すればよい。このとき、逐次各成分で角度誤差を推定する場合に比べて、同時推定の場合には、推定時間を短縮することができる。ここでは、簡単のため、角度誤差が単一の周波数成分のみからなる場合について説明する。
ここで、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差を含む位置検出器6によって速度フィードバック制御を行うと、角度誤差と同一次数の周波数成分を含む電流脈動または電流指令値の脈動が発生することがわかっている。そのため、電流脈動を抑制するように角度誤差を推定して補正してやれば、角度誤差、および位置検出器6からの出力を用いて演算される電動機5の回転位置の誤差を小さくすることができる。
なお、位置検出器6が、電動機5の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む場合に、周波数解析部21によって相電流の周波数解析を行うと、電動機5が永久磁石同期電動機であるときに、相電流に現れる電流脈動は、極対数をPnとし、所望の周波数の次数をNnとすると、機械次数でPn±Nn次の次数となる。
そのため、相電流のうち、少なくとも1相の電流を周波数解析し、Pn+Nn次またはPn−Nn次の電流から、Pn+Nn次またはPn−Nn次の角度誤差を推定すればよい。ただし、Pn−Nn次の次数については、電動機5の極対数Pnよりも所望の周波数の次数Nnが大きい場合には、負の数となって存在しない可能性があるので、Pn+Nn次の電流を周波数解析することが望ましい。また、推定を行う際は、定トルク、定速度運転が望ましい。
また、d軸電流またはq軸電流の何れかを周波数解析部21によって周波数解析する場合には、機械Nn次の次数の角度誤差によって、dq軸に現れる電流脈動成分は、Nn次と同一次数の脈動する成分を持つ。また、d軸電流は、角度誤差によって生じる磁極ずれに起因して、トルク電流であるq軸電流が回り込んでくるので、角度誤差に相似の電流脈動となる。さらに、q軸電流は、速度脈動が速度制御系を通して電流指令値の脈動となる。そのため、q軸電流は、速度脈動の原因となる角度誤差相似の電流脈動となる。
そこで、例えば、角度誤差推定器22は、周波数解析部21における周波数解析によって得られたd軸電流またはq軸電流のNn次の電流振幅を最小にするように、角度誤差を推定すればよい。
なお、d軸電流またはq軸電流の何れかの電流検出値、または何れかの電流指令値で周波数解析を行う場合には、回り込んでくるq軸電流が一定の条件、すなわち一定加速度の条件で推定を行う。特に、加速度がゼロ、つまり一定速度で電動機5が回転しているという条件で推定を行うことが望ましい。
続いて、検出位置補正部9の詳細な機能について説明する。まず、位置検出器6からの出力である電動機5の回転位置に含まれる位置依存性のある角度誤差を推定し、補正を行う場合には、角度誤差推定部20からの出力である角度誤差推定値を位置検出器6の位置情報に変換し、位置検出器6の検出値に合わせこんでいた。
例えば、位置検出器6が、出力の位置情報をAB相で表す光学式エンコーダである場合には、光学式エンコーダのAB相パルスをカウントしたものに、角度誤差推定値を光学式エンコーダの分解能Dに応じて離散化したものを適用して補正していた。
そのため、従来、角度誤差推定器の分解能D’は、位置検出器6の分解能Dと同一であった。このとき、位置検出器6および角度誤差推定器の1パルスあたりの角度は、次式(2)で表される。
360/D=360/D’[°/パルス] ・・・(2)
しかしながら、この発明の実施の形態1によれば、角度誤差推定部20は、電動機5に流れる電流に基づいて角度誤差推定値を推定するので、角度誤差推定器22の分解能D’は、電流センサ7の分解能によって決まり、角度誤差推定器の分解能D’が位置検出器6の分解能Dよりも高くなる場合が存在する(D’>D)。
この場合には、角度誤差推定器22からの角度誤差推定値を用いて位置検出器6の角度誤差を補正するときに、位置検出器6の分解能Dがボトルネックとなり、本来の角度誤差推定器22の分解能D’よりも小さな位置検出器6の分解能Dでしか角度誤差を補正することができず、十分な補正効果を得ることができない。
具体的には、角度誤差推定器22の分解能D’=3600(360/D’=0.1[°/パルス])であり、位置検出器6の分解能D=720(360/D=0.5[°/パルス])である場合を考える。
このとき、角度誤差推定器22は、0.1°刻みで角度誤差推定値を推定することができるものの、位置検出器6の角度誤差を補正する場合には、位置検出器6の分解能Dの影響を受けて、0.5°刻みで位置情報(パルス)を補正することになる。
そこで、この発明の実施の形態1では、角度誤差推定部20からの角度誤差推定値を用いて位置検出器6の角度誤差を補正する場合に、位置検出器6の分解能Dをα倍(αは2以上の整数)することにより、検出位置補正部9の分解能を、位置検出器6の分解能Dよりも高いαDとして、十分な補正効果を得ることができる方法について説明する。
図6は、この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。図6において、検出位置補正部9は、高分解能位置変換部91、離散化処理部92、逓倍部93、位置補正器94および1/逓倍部95を有している。
高分解能位置変換部91は、角度誤差推定器22からの角度誤差推定値を分解能αDで離散化する。離散化処理部92は、位置検出器6の位置情報を分解能Dで離散化する。逓倍部93は、離散化処理部92からの出力をα倍する。位置補正器94は、逓倍部93からの出力に対して、高分解能位置変換部91で離散化された角度誤差推定値を適用し、補正後の位置情報を出力する。1/逓倍部95は、位置補正器94からの出力を1/α倍する。
このように、位置検出器6の検出値を離散化したものをα倍し、角度誤差推定値による補正を行い、その後、補正したものを1/α倍する。これにより、疑似的に、検出位置補正部9の分解能を、位置検出器6の分解能Dから、α倍のαDに高くすることができる。このとき、検出位置補正部9の分解能αDは、角度誤差推定器22の分解能D’が上限となる。
具体的には、上記の例では、検出位置補正部9の分解能を、位置検出器6の分解能D=720から、最大で角度誤差推定器22の分解能D’=3600とすることができ、検出位置補正部9は、5倍の分解能で位置検出器6の角度誤差を補正することができる。
ここで、角度誤差推定値をθerr *とすると、角度誤差推定値θerr *を位置検出器6の分解能Dで離散化した場合の離散値Peは、次式(3)で表される。
Pe≒θerr *D/2π ・・・(3)
また、角度誤差推定値θerr *を分解能αDで離散化した場合の離散値Pe’について、次式(4)の関係が成立する。
Pe’≒θerr *αD/2π=αPe+β ・・・(4)
なお、式(4)において、βは、高分解能に離散化処理することによって、新たに見えるようになった離散値であり、β<αとなる整数である。
このとき、位置検出器6の位置情報を分解能Dで離散化した場合の離散値をPsとすると、従来の補正後のパルス数がPs−Peであるのに対して、この発明の実施の形態1による補正後のパルス数は、(αPs−Pe’)/αとなり、次式(5)で表される。
(αPs−Pe’)/α=Ps−Pe’/α=Ps−(αPe+β)/α=Ps−Pe−β/α ・・・(5)
ここで、式(5)より、この発明の実施の形態1によって、β/αの分だけ高精度に、位置検出器6の角度誤差を補正することができる。この発明の実施の形態1に係る位置検出器の角度誤差補正装置の効果を図7に示す。図7において、Aは角度誤差推定値を示し、Bは従来の補正後のパルスを示し、Cはこの発明の実施の形態1による補正後のパルスを示している。
以上のように、実施の形態1によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、電流検出部は、電動機に流れる電流を検出し、周波数解析部は、電動機の回転位置を用いて、電流検出部で検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算し、角度誤差推定器は、周波数解析部で演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定し、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍(αは2以上の整数)した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、角度誤差推定部20からの角度誤差推定値を用いて位置検出器6の角度誤差を補正する場合に、位置検出器6の分解能Dをα倍(αは2以上の整数)することにより、検出位置補正部9の分解能を、位置検出器6の分解能Dよりも高いαDとして、十分な補正効果を得ることができる方法について説明した。
これに対して、実施の形態2では、角度誤差推定部20からの角度誤差推定値を用いて位置検出器6の角度誤差を補正する場合に、分解能γD(γは正の数)で離散化された角度誤差推定値を1/γ倍することにより、位置検出器6の角度誤差を、位置検出器6の分解能Dよりも高い小数または分数パルスで補正することで、十分な補正効果を得ることができる方法について説明する。
図8は、この発明の実施の形態2に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。図8において、検出位置補正部9は、高分解能位置変換部91、離散化処理部92、1/逓倍部95および位置補正器94を有している。
高分解能位置変換部91は、角度誤差推定器22からの角度誤差推定値を分解能γDで離散化する。離散化処理部92は、位置検出器6の位置情報を分解能Dで離散化する。1/逓倍部95は、位置補正器94からの出力を1/γ倍する。位置補正器94は、離散化処理部92からの出力に対して、高分解能位置変換部91で離散化され、1/逓倍部95で1/γ倍された角度誤差推定値を適用し、補正後の位置情報を出力する。
このように、角度誤差推定器22からの角度誤差推定値を分解能γDで離散化したものを1/γ倍し、これを用いて、位置検出器6の角度誤差を、位置検出器6の分解能Dよりも高い小数または分数パルスで補正する。
これにより、位置検出器6の分解能Dを基準とした場合に、1/γの分数パルスにより角度誤差を補正することができ、疑似的に、検出位置補正部9の分解能を、位置検出器6の分解能Dから、γ倍のγDに高くすることができる。このとき、γは、角度誤差推定器22の分解能D’と位置検出器6の分解能Dとの比率となる。
以上のように、実施の形態2によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、電流検出部は、電動機に流れる電流を検出し、周波数解析部は、電動機の回転位置を用いて、電流検出部で検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算し、角度誤差推定器は、周波数解析部で演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定し、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を1/γ倍(γは正の数)した値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる。
なお、上記実施の形態2では、分数パルスを用いて位置検出器6の角度誤差を補正する場合について説明したが、小数パルスを用いて位置検出器6の角度誤差を補正する場合であっても、この発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
また、上記実施の形態1、2において、定数倍の方法は、例えば離散化後の、光学式エンコーダの例ではパルスで表される位置情報信号を数学的処理したり、シフターでビットシフトをしたりして補正を行ってもよい。

Claims (6)

  1. 電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、
    前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差を推定する角度誤差推定器と、
    前記角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、
    前記角度誤差補正部は、前記角度誤差推定器の分解能が前記位置検出器の分解能よりも少なくともα倍(αは2以上の整数)高い場合には、前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置をα逓倍した後に、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する
    位置検出器の角度誤差補正装置。
  2. 電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、
    前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差を推定する角度誤差推定器と、
    前記角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、
    前記角度誤差補正部は、前記角度誤差推定器の分解能が前記位置検出器の分解能よりもγ倍(γは正の数)高い場合には、前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を1/γ逓倍した値を用いて、前記角度誤差を補正する
    位置検出器の角度誤差補正装置。
  3. 前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
    前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出部で検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析部と、をさらに備え、
    前記角度誤差推定器は、前記周波数解析部で演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する
    請求項1または請求項2に記載の位置検出器の角度誤差補正装置。
  4. 電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、
    前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、
    前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、を有し、
    前記角度誤差補正ステップは、
    前記角度誤差推定値の分解能が前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置の分解能よりも少なくともα倍(αは2以上の整数)高い場合には、前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置をα逓倍するステップと、
    α倍された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正するステップと、を含む
    位置検出器の角度誤差補正方法。
  5. 電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、
    前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、
    前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、を有し、
    前記角度誤差補正ステップは、
    前記角度誤差推定値の分解能が前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置の分解能よりもγ倍(γは正の数)高い場合には、前記角度誤差推定値を1/γ逓倍するステップと、
    前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、1/γ倍された前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正するステップと、を含む
    位置検出器の角度誤差補正方法。
  6. 前記電動機に流れる電流を検出する電流検出ステップと、
    前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出ステップで検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析ステップと、をさらに含み、
    前記角度誤差推定ステップは、前記周波数解析ステップで演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する
    請求項4または請求項5に記載の位置検出器の角度誤差補正方法。
JP2016570375A 2015-01-20 2015-01-20 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法 Active JP6305573B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/051390 WO2016117028A1 (ja) 2015-01-20 2015-01-20 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016117028A1 JPWO2016117028A1 (ja) 2017-04-27
JP6305573B2 true JP6305573B2 (ja) 2018-04-04

Family

ID=56416594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016570375A Active JP6305573B2 (ja) 2015-01-20 2015-01-20 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6305573B2 (ja)
CN (1) CN107210691B (ja)
DE (1) DE112015006001T5 (ja)
WO (1) WO2016117028A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109506681B (zh) * 2018-12-26 2021-05-11 绍兴光大芯业微电子有限公司 基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构
CN114518134B (zh) * 2022-02-23 2023-07-21 深蓝汽车科技有限公司 一种旋转变压器测角误差的自校正方法和系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10117489A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位相制御装置
JP5912242B2 (ja) * 2010-11-01 2016-04-27 株式会社デンソー インバータ制御装置およびインバータ制御システム
WO2012066617A1 (ja) * 2010-11-15 2012-05-24 三菱電機株式会社 モータ制御装置
JP5281102B2 (ja) * 2011-01-07 2013-09-04 東芝機械株式会社 レゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置およびその方法
JP2014153294A (ja) * 2013-02-13 2014-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電磁誘導式位置検出器の検出位置補正方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107210691A (zh) 2017-09-26
JPWO2016117028A1 (ja) 2017-04-27
DE112015006001T5 (de) 2017-10-26
CN107210691B (zh) 2019-06-25
WO2016117028A1 (ja) 2016-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6272508B2 (ja) 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法
EP3040690B1 (en) Angle error correction device and angle error correction method for position detector
JP5523584B2 (ja) 同期電動機のインダクタンス測定装置及び測定方法
US20130049656A1 (en) Sensorless control apparatus for synchronous motor and inverter apparatus
JP6184609B2 (ja) 位置検出器の角度誤差補正装置、角度誤差補正方法、エレベータ制御装置およびエレベータシステム
JP5281102B2 (ja) レゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置およびその方法
US10177695B2 (en) Motor control apparatus and control method for motor control apparatus
JP2016161530A (ja) レゾルバ装置
JPWO2016125559A1 (ja) モータ制御装置
JP2007306694A (ja) 誘導電動機のインバータ制御装置
JP6305573B2 (ja) 位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法
JP5163049B2 (ja) 交流電動機制御装置および交流電動機制御方法
JP2010035352A (ja) 同期電動機のロータ位置推定装置
US6242882B1 (en) Motor control apparatus
JP2019022353A (ja) オフセット推定器、および、インバータ制御装置、および、オフセット推定方法
JP6098827B2 (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
JP5332667B2 (ja) 誘導電動機の制御装置
JP6108114B2 (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
JP2018023203A (ja) 電動機の制御装置
JP4632170B2 (ja) 誘導電動機のインバータ制御装置
JP2004135407A (ja) 交流電動機の制御装置
JP7346991B2 (ja) 電圧形インバータの制御装置
JP2012100410A (ja) インバータ制御装置およびインバータ制御システム
JP2016020819A (ja) 角度検出装置及びモータ駆動回路
JP2000032789A (ja) パルス計数器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171201

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: 20180206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6305573

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250