JPH01164288A - 回転子の瞬時位置を間接的に推定する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は軸位置センサを使わずに作用し、可変リラク
タンス駆動装置の回転子の位置を推定する装置と方法、
更に特定すれば、固定子の付勢されていない相のインダ
クタンス特性から回転子位置を推定することに関する。

切換え形リラクタンス・モータ（ＳＲＭ）駆動装置は前
から知られているが、最近、この駆動装置に対する関心
が復活した。普通の誘導電動機及び同期電動機駆動装置
と比べて、ＳＲＭ駆動装置は構造が簡単で経済的である
。更に、ＳＲＭ機に電力を加える変換器は必要な電力装
置の数が少なく、従って一層経済的で信頼性がある。こ
う云う利点がある為、切換え形リラクタンス・モータ駆
動装置は、普通の駆動装置に代わる魅力あるものとなり
、工業用に広く普及すると予想される。

切換え形リラクタンス・モータは普通固定子及び回転子
の両方に多極又は多くの歯を持っている。

即ち、こう云うモータは２重凸極である。固定子には各
相巻線があるが、回転子には巻線も磁石もない。固定子
の直径上で向かいあった各々の一対の磁極を直列に接続
して、多相切換え形リラクタンス・モータの独立の１相
を形成する。

回転子の角度位置と同期した予定の順序で、各相巻線の
電流を切換え、互いに接近しつつある回転子及び固定子
の磁極の間に磁気引力が生ずるようにすることによって
、トルクが発生される。各相の電流は、その相の固定子
の磁極に最も近い回転子の磁極が整合位置を通り越す前
に、オフに切換える。そうしないと、磁気引力により、
負のトルク又は制動トルクが発生、する。発生されるト
ルクは電流の流れの方向に無関係であり、従って、サイ
リスタ又はトランジスタの様な一方向電流スイツチング
素子を用いた変換器により、固定子の各相巻線に、回転
子の動きと同期した一方向電流パルスを印加することが
できる。

切換え形リラクタンス駆動装置は、回転子位置と同期し
て、固定子の各相電流をオン及びオフに切換えることに
よって動作する。回転子角度に対する点弧パルスを正し
い位置にすることにより、順方向又は逆方向の運転、及
び電動機動作又は発電動作を達成することができる。

普通、所望の各相電流の転流は、軸位置センサ、例えば
エンコーダ又はレゾルバから制御器に回転子位置信号を
フィードバックすることによって達成される。小形駆動
装置ではコストの為、大形駆動装置では信頼性の為、並
びにどの様な駆動装置でも寸法、重量及び慣性を少なく
する為、この軸位置センサを除くことが望ましい。

この目的の為、従来、モータの端子電圧及び電流を監視
することにより、回転子位置を間接的に感知する種々の
方式が提案されている。この様な１つの方式は、波形検
出と呼ばれるものであるが、逆起電力に頼り、従って低
速の時は信頼性がなく、速度ゼロでは動作しない。

米国特許節４．６１１，１５７号及び同第４゜６４２．
５４３号には、軸位置ではなく、平均直流リンク電流を
フィードバックすることによって、切換え形リラクタン
ス駆動装置を動的に安定化する為の研究が記載されてい
る。こう云う制御装置は、そのフィードバック情報が平
均値であること、並びに始動時にジッタを生ずる傾向が
あることによって制約を受ける。ファン及び送風機形の
用途には役立つが、こう云う制御装置は、精密な速度及
び／又は位置の制御を必要とするサーボ形の用途には用
いることができない。

米国特許節４，５２０．３０２号では、相巻線のインダ
クタンスが回転子位置に関係し、回転子が磁極ピッチの
上を前進する時、略正弦状に最大値から最小値へ変化す
ることを認識している。この米国特許では、インダクタ
ンスの変化が相電流の流れのある特性に対応する変化を
招き、それを監視して、回転子位置の間接的な表示を取
出すことができる。付勢されている゛トロ巻線又は付勢
されていない相巻線を通る電流の流れを監視することが
できる。チョッパ形駆動回路の場合、測定される電流の
流れの特性は、電流の立上り時間、電流の減衰時間又は
チョッパ周波数であってよい。この米国特許にぽ種々の
構成が提案されているが、測定された各相電流の変化に
基づいて、既知の、　　　　゛例えば最小のインダクタ
ンス値を探すことを利用する様に思われる。目標インダ
クタンスに対して検出された位置の曖昧さが、監視して
いる電流の流れの特性が回転子位置と共に増加しつつあ
るか減少しつつあるかを考慮に入れることによって除か
れる（カラム６、第６２行乃至第６５行及びカラム８、
第１２行乃至第１９行参照）。曖昧さを解決するこの方
式は、モータが所定の方向に動いていると仮定している
。従って、モータが静止状態から始動する時は有効でな
いと思われる。この制約は、駆動装置が始動する時に小
刻みに揺れることを許すことができない様なサーボ駆動
装置では、特に重大である。

米国特許節４．５２０．３０２号の間接回転子位置推定
及びフィードバック方式が、ＩＥＥＥトランザクション
ズ・オン・インダストリアル・エレクトロニクス、ＩＥ
−３２巻、第３号（１９８５年８月）、第２１５頁乃至
第２２２頁所載の「電流波形の監視によるステップ・モ
ータ及び切換え形モータの回転子位置の検出」と云う論
文に更に論じられている。この論文の著者は、その方式
を歩進の小さい駆動装置に用いる時、４相モータの両方
の励振されていない相の相電流のチョッパ特性を監視す
ることを勧めている。著者は、「各々のインダクタンス
／位置特性の勾配が、位置範囲の一端でゼロに近づく為
に」こう云うことが重要であると述べている。この範囲
内の中間点では、この従来の方式は、モータの予定の回
転方向に頼って、回転子位置の曖昧さを解決している様
に思われる。

切換え形リラクタンス・モータでは、歩道の小さい駆動
装置と異なり、監視することができる固定子の励振され
ていない２相が必ずしも存在しない。更に、例えばサー
ボ駆動装置を始動する時、回転子の回転方向が分からず
に、或いは仮定することができずに、回転子の位置を確
認することが重要である場合がある。従って、モータの
速度又は方向に関係なく、回転子位置センサに頼らずに
、ＳＲＭに於ける回転子瞬時位置を正確に推定すること
ができる方法及びその方法を実施する装置に対する需要
が依然としである。

発明の要約 この発明では、この需要を満たし、従来の欠点を解決す
る為、間接回転子位置推定方法を提供する。この方法は
、遊びの２相の電流変化を同時に測定し、測定値を処理
して各相に対して考えられる一対の回転子角度を発生し
、瞬時回転子位置の独特な推定値になる様な形で、これ
らの角度を組合せる。ＳＲＭの２相が、標本化期間全体
にわたって付勢されないままでいない場合、又はモータ
の何れかの相が標本化期間中に状態変化を生ずる場合、
この発明は、推定回転子瞬時位置の代わり　　　゛に、
補性回転子位置を出す。この補性は、回転子速度を決定
する為の指数関数形忘却過程を伴う反復的な最小自乗に
よる推定を用いることが好ましい。

この発明の方法を実施する装置は、ＳＲＭのどの固定予
相が現在付勢されていないかを決定して、付勢されてい
ない各々の相に標本化パルスを印加するインピーダンス
感知制御論理回路を含む。標本化パルスは持続時間が短
く、この結果相電流の積重なりは無視することができ、
回転子の動きも無視し得る。標本化パルスを印加した結
果、付勢されていない各相に電流変化が生ずる。付勢さ
れていない各相に付設された電流センサにより、定めら
れた標本化期間にわたる電流変化を感知する。

感知された電流変化から、付勢されていない各相に対す
る推定インダクタンス値を導き出し、直接的に、又はそ
れから取出した推定インダクタンス値から、付勢されて
いない各相に対する推定インダクタンス値に対応する一
対の推定回転子角度を確認する。角度組合せ器が、この
様な付勢されていない１相に関連する一対の推定角度を
、付勢されていない２番目の相の既知の位相変位に等し
い値だけ移動し、移動した一対の推定角度を２番目の相
に対する一対の推定角度と比較して、どの角度が釣合う
かを決定する。釣合う角度に等しい推定回転子瞬時角度
位置を発生する。補性器が補性回転子角度位置を発生し
、モータの固定子の何れかの相が、標本化期間の間に状
態変化を生じた場合、又はモータの付勢されていない２
相が標本化期間全体にわたって付勢されないままでいな
い場合、推定瞬時位置の代わりに、補性回転子位置を表
わす出力信号を発生する。

」二に述べた装置は１個のマイクロプロセッサによって
有利に構成することができる。この発明の別の一面では
、回転子位置推定装置を制御器及びインバータと組合せ
て、切換え形リラクタンス・モータに対する閉ループ制
御装置を形成することができる。

従って、この発明の主な目的は、回転子位置センサの必
要性を省き、それに伴う費用、信頓性の心配、余分の型
口及び場所を軽減する様な、回転子瞬時位置を間接的に
推定する方法と装置を提供することである。

この発明の別の目的は、モータの端子を通じて回転子の
位置を正確に測定することができる様にし、モータの付
勢並びに回転子位置の決定の両方の為に、現存の配線を
使える様にすることである。

この発明の別の目的は、モータの速度又は方向に関係な
く有効な回転子位置推定装置を提供することである。

その他の目的は、実時間で連続的な、曖昧さのない位置
情報を供給し、相結合の干渉に対処し、マイクロプロセ
ッサで容易に実現され、サーボ位置又はその他の高性能
の駆動装置の用途に使うのに特に適した回転子位置推定
装置を提供することである。

この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面について詳しく説明するところから、更によく
理解されよう。

詳しい説明 第１図は回転子１４の角度位置をｆｌｌｌ定する為に位
置センサ１２を典型的に用いた切換え形リラクタンス・
モータ１０に対する普通の駆動装置を示す。位置センサ
１２の出力信号が信号条件づけ回路１６で条件づけられ
、これが回転子角度を表わす電気信号を制御器１８に供
給する。周知の様に、制御器１８がインバータ２０に転
流信号を供給し、このインバータがモータ１０に対する
駆動信号を発生する。典型的には、電流調整回路（図面
に示してない）に結合された電流センサを用いて、モー
タに供給される電流を調整する。

この発明では、従来の装置の軸位置センサ及び信号条件
づけ回路を省略し、その代わりに、位置推定装置によっ
て発生された推定回転子角度位置が制御器に対する入力
信号として供給される。

切換え形リラクタンス・モータは回転子及び固定子の両
方が凸極であるから、固定子各相巻線の端子からみたイ
ンダクタンスは、回転子位置の強い関数である。１つ又
は更に多くの相巻線が任意の所定の時にオフに切換えら
れるから、低レベルの信号を用いてその巻線を試し、そ
の入力インピーダンスを決定することが可能である。こ
の情報と、インダクタンス及び位置の間の関数関係が分
かっていることとにより、電気的な測定だけによって、
回転子の角度位置を決定することが可能になり、軸位置
センサの必要がなくなる。

回転機械に於ける電圧Ｖ及び電流■の間の瞬時的な関係
は、次の式で表わされる。

ｄφ ｖ＝　Ｉ　ｒ＋　−（１） ｔ ここでφは鎖交磁束を表わす。電流で表わせば、ここで
Ｌは固定子端子からみた機械のインダクタンスであり、
ｒは固定子の抵抗である。切換え形リラクタンス拳モー
タでは、インダクタンスＬが位置の関数であるから、 回転子速度ω−ｄθ／ｄｔであるから、ンオンの直後の
相では、相電流が小さく、従って式（４）のＩＲ降下及
び逆起電力の項が小さい。

この時、端子電圧の式は次の様になる。

ｖ−Ｌ−（５） ｔ この発明で回転子位置を推定する為に使う一般的な方式
は、電流の積重なり並びに回転子の動きが無視し得るく
らいに短い期間の間、付勢されていない相を点弧するこ
とである。この場合、相インダクタンスは次の様に近似
することができる。

ム鴛 ここで記号“−°は推定値を表わす。

このインダクタンスの推定値を使うと、回転子位置は次
の様に推定することができる。

θ−Ｇ−’　（Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（７）ここで Ｌ−Ｇ　（の　　　　　　　　　　　　　　　（８）付
勢されていない相の初期の電流の立上りの勾配を使って
、インダクタンス、従って回転子位置を決定する考えは
、知られている。然し、この発明では、モータの運動方
向が分かっていない時に、回転子位置を一意的に決定す
る為には、２相以上を標本化することが必要であること
が分かった。

これは、関数Ｌ−Ｇ　（θ）が−値ではないからである
。然し、この関数は周期的であり、その為、２相からの
測定値で、回転子位置を一意的に決定するのに十分であ
る。

第２図は３相ＳＲＭで、回転子位置θの関数として１．
相インダクタンスＬを示す波形図である。

各相をＣ，Ａ＆びＢと記してあり、夫々相Ｃ，Ａ及びＢ
に関連するインダクタンス値には対応する添字を付けで
ある。但し、第２図では、相Ｃ及びＡが付勢されていな
い時点を示しているから、Ｌｃ及びＬＡＬか示してない
。第２図から明らかな様に、インダクタンス波形の極限
の場合を除き、各相に対し、各々のインダクタンス値に
対して２つの回転子角度が関係している。例えば、イン
ダクタンス値Ｌｃには角度θｃ１及びθｃ２が関係して
いる。従って、一意的な回転子推定位置を設定する為に
は、異なる相の２つの測定値を組合せる。

例えば、特定の時点で、付勢されていない相Ｃの推定イ
ンダクタンス値がＬｃであり、付勢されていない相Ａの
推定インダクタンス値がＬＡであれば、夫々の相に関連
する対の推定角度はθ。１及びθ。２と、θＡ１及びθ
Ａ２である。第２図にみられる様に、相Ａの一方の角度
、θ４、及び相Ｃの一方の角度、θｃ２が一致し、他の
角度はそうではない。

釣合う角度が実際の回転子位置を表わす。

実際には、この角度組合せ工程は、付勢されていない両
方の相からの両方の角度推定位置を求め、一方の相の角
度推定位置を、相の間の角度変位だけ移動し、その後結
果を比較して、どの角度が釣合うかを決定する。

切換え形リラクタンス・モータでは、一方の相の電流が
まだ減衰しつつあって、他方の相の電流がまだ増加しつ
つある為に、固定子の２相が標本化の為に自由になって
いない様な回転子位置があることがある。云い換えれば
、例えば３相機械では、完全に付勢されていないのは１
相しかない。

標本化の為に２相を利用することができないこの様な場
合、この発明は、標本化が再び可能になるまで、角度を
補性する。後で更に詳しく説明するが、好ましい補性器
は、回転子速度を推定する為、指数関数形の忘却を伴う
反復的な最小自乗邪推定器を使う。不作動の相に於ける
低レベルの電流感知の間、作動状態の１相がターンオフ
になった場合、感知信号に雑音スパイクが起こる。従っ
て、この発明は電流標本化期間の間、付勢されている相
に状態変化が起こった時には、いつでも補性を利用する
。

この発明の好ましい実施例の位置推定器３ｏが第３図に
示されており、これは例としての３相切換え形リラクタ
ンス・モータ１０に対する制御装置の中に取入れである
。この制御装置は、制御器１８が位置推定器３０からの
推定回転子瞬時角度θが供給され、インバータ２０には
、線３２を介して制御器１８からの転流信号だけでなく
、位置推定器３０から線３４を介して送られる持続時間
の短い低レベルの感知パルスも供給されることを別とす
ると、第１図の従来の装置について前に述べたのと基本
的に同じ形で動作する。線３２の転流指令及び線３４の
感知パルスがオア・ゲート３６を通過してから、インバ
ータ２０に入る。。後で詳しく説明するが、転流指令は
、位置推定器３０内にある制御論理回路によっても監視
される。

図面全体にわたり、共通の素子には同じ参照数字を用い
ていることに注意されたい。更に図面を簡単にする為、
３重の線が１本の線で示されているが、斜線を施し、数
字３を付しである。

第３図にみられる様に、夫々相Ａ、　Ｂ、　Ｃに対する
電流センサ３８．４０．４２が、インバータ２０の出力
とモータ１０の入力の間にある。夫々の相に対する感知
された電流ＩＡ、ＩＢ、Ｉｃがそれぞれアナログ・ディ
ジタル変換器４４．４６゜４８を通り、その後、後で詳
しく説明する様に、位置推定器３０によって処理される
。同様に、インバータ２０からの直流リンク電圧ｖＤｃ
がアナログ・ディジタル変換器５０を通ってから、位置
推定器３０に供給される。

位置推定器３０が、種々のアナログ・ディジタル変換器
を選択的に作動するインピーダンス感知制御論理回路５
２を含む。制御論理回路５２は線３２の転流指令及び線
５４の各相電流レベルをも監視して、相異なる時点で、
どの相が付勢されていないかを決定する。制御論理回路
に接続されたタイマ５６が、計時動作を容易にする。

制御論理回路５２が、電圧Ｖを表わす電気信号を計算ブ
ロック５８に供給する。この計算ブロックは、前に示し
た式（６）に従って相Ａに対する推定インダレタンス値
ＬＡを取出し、この値を関数ブロック６０に供給する。

この関数ブロックは、任意の公知の形で、例えばルック
アップ・テーブルの形で、推定インダクタンス値ＬＡに
対応する２つの推定回転子角度θＡ１及びθＡ２を確認
する。

この後、相Ａに対する一対の推定角度が角度組合せ器／
補性器６２に供給される。

第３図でチャンネルＢ及びチャンネルＣと記したブロッ
クでは、ブロック５８及び６０で行なわれるのと同様な
動作が、夫々相Ｂ及びＣに対して行なわれ、相Ｂに対す
る一対の推定角度θ８□及びθ　と、相Ｃに対する一対
の推定角度θｃ１及びθｃ２を発生する。相Ａの推定角
度と同じく、相Ｂ及びＣに対する対の推定角度が、角度
組合せ器／補性器６２に供給される。角度組合せ器／補
性器は、後で説明する様な形で、相異なる相に対する対
の推定角度を組合せ、それから制御器１８で使う為の回
転子瞬時位置を発生する。

動作について説明すると、インピーダンス感知制御論理
回路５２が、制御器１８によって発生された転流指令及
び線５４の各相電流を監視して、最初はどの相が付勢さ
れていないかを決定する。

次に制御論理回路５２が付勢されていない各々の相に対
し、線３４に持続時間の短い低レベルパルスを印加し、
これがオア・ゲート３６を介してインバータ２０へ通過
する。こう云う感知パルスがインバータに非常に短い期
間の間、付勢されていない相をオンに切換えさせる。付
勢されていない各々の相に付設された電流センサ３８．
４０又は４２が、前は付勢されていなかった相で、誘導
式に従って立上り始める電流の流れの開始に応答する。

前は付勢されていなかった相の付勢の開始から、制御論
理回路内でプリセットされた予定の時間の後、インピー
ダンス感知制御論理回路がこの各々の相の電流を測定し
、その後練３４を介して各相をオフに切換える。

標本化期間（この期間の間、付勢されていない相に感知
パルスが印加される）の始め及び終りに於ける感知され
た電流が、測定された直流リンク電圧Ｖと共に、相Ａに
対する計算ブロック５８、及び相Ｂ及びＣに対する同等
の部分で夫々処理されて、夫々の付勢されていないチャ
ンネルに対する推定インダクタンス値を発生す゛る。付
勢されていない各相に対する推定インダクタンス値を表
わす信号が、関数ブロック″６０、並びにチャンネルＢ
及びＣの同等の部分に供給され、付勢されていない各々
チャンネルに対し、推定インダクタンス値に対応して考
えられる２つの回転子位置が確認される。付勢されてい
ない角度に対する一対の推定角度を表わす信号が角度組
合せ器／補性器６２に供給され、その動作はインピーダ
ンス感知制御論理回路５２から線６４を介して制御され
る。

制御論理回路５２が標本化期間の終りに各々の転流指令
の状態を決定して、標本化期間中に何れかの固定子の相
に状態変化を起こったかどうかを判定する。状態変化が
起こらず、標本化期間全体にわたって２相が付勢されて
いなければ、角度組合せ器／補性器６２にある角度組合
せ器６６（第４図参照）が、付勢されていない２相から
の推定角度を組合せて、感知した回転子瞬時位置θＳを
発生する。角度組合せの時は、最初に付勢されていない
１相に対する１組の角度を、２相の間の既知の位相変位
だけ移動し、その後移動した角度を２番目の相に対する
１組の推定角度と比較して、どの角度が釣合うかを決定
する。釣合う角度が、感知された回転子瞬時位置を定め
る。

推定器６８が角度組合せ器６６と並列に動作する。推定
器は、機械の速度ωを実質的に追跡する指数関数形忘却
を伴う反復形最小自乗推定器であることが好ましい。推
定器が連続的に更新され、メモリから古いデータを削除
する、又は指数関数形に「忘れる」。こう云う推定器は
従来公知であり、本にも記載されているので、ここでは
詳しく説明しない。推定器６８の出力が補性器７０に供
給され、この補性器は、公知の様に、前の感知された回
転子位置及び推定速度と経過時間に基づいて、補性によ
る回転子位置θＥを決定する。制御論理回路５２がスイ
ッチ７２を制御して、何れかの相に状態変化が起こった
場合、又は最初は付勢されていなかった２相が標本化期
間全体にわたって付勢されないままでいない場合、補性
による回転子位置を感知された回転子位置の代わりに置
換える。スイッチ７２からの出力信号が所望の回転子瞬
時位置δを表わす。

第３図に示す位置推定器３０の素子は、テキサス・イン
スッルメンツ社のＴＭＳ　　３２０の様な１個の高速マ
イクロプロセッサによって構成することが好ましい。こ
の発明の方法を実施するコンピュータ・プログラムは次
の通りである。

位置推定器のプログラム 標本化期間はＴ　　　　　　　制御器の点弧信号ベクト
ルはＸ標本化感知時間はＴ１　　　　各相電流ベクトル
は！サイクル Ｔ−０クロックを始動 （Ｘｌ）読取り　　　　　　制御器の初期の点弧状態を
読取る（り読取り　　　　　　　各相電流を読取るＸＳ
−ｆ（土、ｘｌ）　　　　感知する相の組を決定する（
Ｘｓ　）点弧　　　　　　　感知する相を点弧する（Ｔ
１）待つ　　　　　　　ここでしばらく止まる（Ｉｓ）
読取り　　　　　　感知する電流を読取る（ＸＳ　）の
点弧解除　　　　感知する相のターンオフ（Ｘ２）読取
り　　　　　　制御器の最後の点弧状態を読取るＸｌ−
Ｘ２であれば　　　　状態が変化したら、入力を無視す
る１−一■■−■−シー■−―■１■−シ（θ）を補性
する 又は Ｉｓからθ、ωを みつける 次の時に終る。

（のを出力する　　　結果を供給する （Ｔ−ｔ）だけ待つ　　次回まで待つ 終り 次に上に述べたプログラムを簡単に説明する。

この方法は、最初に全てを初期設定し、次に制御器の点
弧状態を読取る。実質的には、制御器がターンオンした
相を読取り、各相電流を読取る。次に感知する相の組を
決定する。即ち、どの相が付勢されていないでいて、従
って感知の為に利用し得るかを決定する。その後感知パ
ルスを利用し得る相に印加し、特定の期間だけ待ち、そ
の後各相電流を再び読取る。次に感知パルスをターンオ
フし、制御器の最後の点弧状態を読取る。制御器の点弧
状態の変化は、１つの相がターンオン又はターンオフし
たこと、測定値に雑音があることを意味する。従って、
感知した読みを無視し、補性を実施する。「であれば」
のステイトメントは、任意の相に対する制御器の初期及
び最後の点弧状態が同じでなければ、角度を補性すべき
ことを要求している。そうでない場合、回転子角度位置
及び速度が感知された電流の組から見出され、回転子角
度位置を表わす信号が発生され、短い期間の後、この方
法全体を繰返す。

感知する相の組を決定する為に、次の式を用いることが
できる。

関数ｆ　（１，Ｘ）　　　　感知する相の組を決定する 開始 ｊニー１乃至相数に対し Ｘｓ　　（ｊ）−Ｘ　（ｊ）−ＯＦＦ 及びＩＩ（ｊ）ｌ＜許容公差 終り 終り ある相を感知する組の１つの要素とする判断基準は、そ
の相がターンオフになっていること、即ち、制御器が点
弧していないこと、並びにその相の電流がゼロ又はある
許容公差レベルより小さいことである。ある相を付勢さ
れていないと認める為には、この両方の条件が満されな
ければならない。各相をこの条件を満すかどうか調べる
。

次の補性ルーチンを使って、感知を使うことができない
時、前の角度から新しい角度を決定することができる。

補性手順 開始 θＮＥＷニーθＯＬＤ十ω８Ｔ 一定速度を仮定 終り このルーチンでωと記した速度は、最小自乗形推定器か
ら取出される。

最後に、付勢されていない多数の相の推定インダクタン
ス値からθをみつける簡略ルーチンを説明する。

開始 ｄ！ θｅｓｔニーθ（Ｌ） 考えられるθのルックアップ ２相に対するθｅｓｔから正しいθを選択する終り 上に述べたところから、切換え形リラクタンス・モータ
の端子から回転子瞬時位置を正確に推定する新規で改良
された方法と装置が開発されたことが理解されよう。切
換え形リラクタンス・モータは、簡単で頑丈である為、
航空用のサーボ駆動装置として用途が広がりつつある。

こう云う用途は、閉ループサーボ制御の為に精密な位置
の情報を必要とする場合が多い。こう云う用途で、切換
え形リラクタンス・モータから軸位置センサを除去する
ことが、その信頼性を高め、その重量を軽くするが、こ
れは航空産業にとって極めて重要な２つの判断基準であ
る。更に軸位置センサを除くことは、位置センサによっ
てコストが高くなると共に信頼性も低下する様な工業用
の駆動の用途にとっても、切換え形リラクタンス・モー
タの魅力を増すものである。この発明の位置推定器はこ
う云う目的並びに前に述べた他の全ての目的を達成する
。

特定の実施例を図面に示して説明したが、当業者であれ
ば、この発明の範囲内で、種々の変更を加えることがで
きることが理解されよう。例えば、渦電流効果を避ける
為に、標本化期間の開始は感知パルスを印加してから少
し遅延させることができる。更に、直流リンク電圧の変
動を無視するか又はそれが許容し得る公差内に止まる場
合、感知された電流の変化から直接的に、即ち、推定イ
ンダクタンス値を導き出さずに、付勢されていない各相
に対する一対の推定角度を確認することができる。当業
者には、この他の変更が容易に考えられよう。従って、
特許請求の範囲は、この発明の範囲内で取り得るこの様
な全ての変更を包括するものであることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転子位置センサを用いた従来のＳＲＭ駆動装
置のブロック図、 第２図は固定子の３相の回転子位置の関数としてインダ
クタンスを示す波形図、 第３図はこの発明に従って構成された回転子位置推定器
を用いたＳＲＭ制御装置のブロック図、第４図はこの発
明を実施するのに役立つ角度組合せ器及び補性器のブロ
ック図である。 主な符号の説明 １０：モータ １４：回転子 ３ｇ、４０，４２：電流センサ ５２：インピーダンス感知制御論理回路−６Ｏ，；関数
ブロック ６２；角度組合せ器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転子の位置と同期して付勢される固定子の多相を
   持つ切換え形リラクタンス・モータの回転子の瞬時位置
   を間接的に推定する方法に於いて、電動機の最初は付勢
   されていない固定子の２相の各々に対し、標本化期間に
   わたって、前記最初は付勢されていない固定子の各相に
   持続時間の短い感知パルスを印加したことによって起こ
   る相電流の変化を感知し、 付勢されていない各相に対する感知された相電流の変化
   に対応する回転子の角度を確認し、前記標本化期間全体
   にわたって前記２相が付勢されないままでいるかどうか
   を決定し、付勢されないままでいれば、前記２相に対し
   どの回転子角度が釣合うかを決定して、釣合う回転子角
   度と等しい回転子推定瞬時位置の表示を発生し、付勢さ
   れたままでいなければ、前の回転子推定位置からの補外
   によって、回転子瞬時位置の補外表示を発生する工程を
   含む方法。 ２、２つの回転子角度が、付勢されていない各相に対す
   る感知された電流変化に夫々対応し、２相が付勢されな
   いままでいるかどうかを決定する工程が、１相の回転子
   角度を前記２相の間の位相変位だけ移動して、前記２相
   の回転子角度を比較して、どちらが釣合うかを決定する
   ことを含む請求項１記載の方法。 ３、前記補外作業が、回転子速度を決定する為の、指数
   関数形忘却過程を伴う反復的な最小自乗による推定を用
   いる請求項２記載の方法。 ４、前記補外作業が、標本化期間の間、固定子の何れか
   の相が状態を変化した場合に実施される請求項２記載の
   方法。 ５、前記感知パルスの持続時間が、相電流の積重なりが
   無視し得る様になり且つ回転子の運動が無視し得るくら
   いに短かい請求項１記載の方法。 ６、更に、最初は付勢されていなかった各相に対する感
   知された電流変化から、推定インダクタンス値を導き出
   す工程を含み、回転子角度を確認する工程が、付勢され
   ていない各相に対する推定インダクタンス値に対応する
   一対の回転子角度を確認することを含む請求項１記載の
   方法。 ７、回転子位置と同期して選択的に付勢される固定子の
   多相を持つ切換え形リラクタンス・モータの回転子の瞬
   時位置を推定する装置に於いて、固定子のどの相が現在
   付勢されていないかを決定して、付勢されていない各々
   の相に持続時間の短い標本化パルスを印加するインピー
   ダンス感知制御論理手段と、 付勢されていない各々の相に標本化パルスが印加された
   ことに応答して、付勢されていない各々の相に対し、限
   定された標本化期間の間、電流変化を感知する電流感知
   手段と、 付勢されていない各々の相に対する感知された電流変化
   に対応する一対の回転子推定角度を確認する信号処理手
   段と、 付勢されていない１相に対する一対の推定角度を、付勢
   されていない２番目の相の位相変位に等しい値だけ移動
   し、移動した一対の推定角度を２番目の付勢されていな
   い相に対する一対の推定角度と比較して、どの角度が釣
   合うかを決定し、釣合う角度に等しい回転子瞬時推定角
   度位置の表示を発生する角度組合せ手段とを有する装置
   。 ８、固定子の何れかの相が標本化期間中に状態変化を生
   じた時、回転子補外角度位置の表示を発生して、瞬時推
   定位置の代わりに、前記補外位置の表示を発生する補外
   手段を有する請求項７記載の装置。 ９、前記補外位置の表示が、モータの付勢されていない
   ２相が前記標本化期間全体にわたって付勢されたままで
   いない時に発生される請求項８記載の装置。 １０、前記補外手段が、指数関数形忘却過程を伴う反復
   的な最小自乗による推定により、回転子速度を推定する
   推定手段を有する請求項９記載の装置。 １１、前記インピーダンス感知制御論理手段が固定子の
   １相に対する制御器の点弧状態及び相電流を監視して、
   固定子の監視されている相が付勢されていないかどうか
   を決定する請求項７記載の装置。 １２、前記信号処理手段が、付勢されていない各々の相
   に対する感知された電流変化から、推定インダクタンス
   値を導き出す手段を有し、信号処理手段が、付勢されて
   いない各々の相に対する推定インダクタンス値に応答し
   て、付勢されていない各々の相に対する一対の回転子推
   定角度を確認する請求項９記載の装置。 １３、回転子角度位置の出力を受取って転流信号を発生
   する制御器と組合せて使う為に、転流信号を受取って、
   モータに対する各相駆動電流を発生するインバータを有
   する請求項１２記載の装置。 １４、前記転流信号がインピーダンス感知制御論理手段
   にも供給され、更に、前記転流信号及び前記インバータ
   に対する標本化パルスを受取ってそのオア・ゲート作用
   を行なうオア・ゲート手段と、前記標本化期間を定める
   タイマ手段とを有する請求項１３記載の装置。 １５、前記インピーダンス感知制御論理手段、信号処理
   手段、角度組合せ手段及び補外手段が何れもマイクロプ
   ロセッサの中に構成されている請求項８記載の装置。