JPH01174284A - レゾルバによる速度検出装置 - Google Patents

レゾルバによる速度検出装置

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JPH01174284A
JPH01174284A JP62327077A JP32707787A JPH01174284A JP H01174284 A JPH01174284 A JP H01174284A JP 62327077 A JP62327077 A JP 62327077A JP 32707787 A JP32707787 A JP 32707787A JP H01174284 A JPH01174284 A JP H01174284A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
resolver
excitation
excitation frequency
electric motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP62327077A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadayuki Igarashi
貞之 五十嵐
Hiroshi Chiba
千葉 宏
Keijiro Sakai
慶次郎 酒井
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37479Excitation as function of speed of rotor, to get always stable detection waves

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電動機制御装置において電動機の回転速度を検
出するレゾルバによる速度検出装置に係り、特に広範囲
な速度制御と高精度の位置制御を行なう電動機制御装置
において電動機の広範囲・高分解能の速度検出を簡単な
手段で可能にするレゾルバによる速度検出装置に関する
〔従来の技術〕
従来の電動機制御装置におけるレゾルバによる速度検出
装置は、他の速度・位置検出器にくらべて堅ろうでブラ
シレス化することもできるため耐環境性と保守性の点で
すぐれた性能をもつ、しかしながら広範囲・高分解能の
速度検出を行なおうとすると、高速域では励磁周波数と
レゾルバロータの回転、速度の相対速度が小さくなるた
めの出力電圧波高値が低下して速度検出が困鎧となり、
これを解決するため励磁周波数を高めると速度分解能が
低下する問題がある。
次にレゾルバによる速度検出方法について考察する。第
5図は2相励磁・1相出力型のレゾルバの等価回路であ
る。第5図において51.52は励磁電源、81.82
はレゾルバの入力巻線、83は出力巻線、9は出力信号
でθはレゾルバの基準点からの回転角度である。いま2
相入力巻線81.82の2相励磁電源51.52の励磁
電圧E al Hh 112は次式で表わされる。
EIll:ES i nwt           (
1)E、2=Ecoswt           (2
)二二でEは振幅、Wは角周波数、tは時間である。
このとき出力巻線83の出力信号9の出力電圧Enは次
式で与えられる。
EIl= Kx  (Eal ’ OO!3θ−Emz
・5lnO)=に、  ・E−sin (wt−θ) 
 (3)ここでに0入出力巻線間の結合比である。した
がって入出力電圧E6□+EI+の位相差θを測定する
ことによりレゾルバの回転角度θが求まり、また位相差
θを微分することにより回転速度θが求められる。
この位相差θの測定方法の一例として、励磁電圧の立上
りゼロクロス点から出力電圧の立上りゼロクロス点まで
の入力クロックパルスを計数する方法がある。第6図は
このレゾルバを用いて回転角度と回転速度を検出する方
法を示す説明図である。第6図において、13はクロッ
クパルス。
θ□、θ2は位相差、tmは位相差θ□、θ2の間の時
間間隔(計測時間)である。この励磁電源51の励磁電
圧(波形)E、□の立上りゼロクロス点から出力信号9
の出力電圧ERの立上りゼロクロス点までの入力クロッ
クパルス13を計測することにより位相差θ□、θ2 
を測定できる。この位相差θは励磁周波数feC−B)
、クロック周波数fc、クロックパルス数m、レゾルバ
の軸倍角Pとすると次式となる。
また位相差θ1,0□の間の時間間隔(計測時間)tm
とすると、回転速度の分解能Rnは(4)式の位相差θ
を時間微分し、タロツクパルス数m=1とおき、rpm
に換算すると次式となる。
つぎに励磁周波数feとレゾルバの回転速度の関係につ
いては、これら2つの量の間に相対速度がないと出力電
圧ERが発生しないから、1を越える定数に2、最高回
転速度Nmax[rpm〕として次式のようになる。
fe≧W粘LK、         (6)これにより
次式の関係となる。
Nma・≦主−k(7) K□ したがって励磁周波数feは(5)式より速度分解能R
nを上げるには低い方がよく、(7)式より速度検出の
上限の最高回転速度Nmaxを高くするには高い方がよ
いことがわかる。これより(6)式で速度検出範囲を優
先して最高速度Nmaxを決める励磁周波数feを高く
決定すると速度分解能Rnの方は(5)式で決定される
ことになるが、 (5)式でより速度分解能Rnを上げ
ようとするとクロック周波数fcあるいは時間間隔(計
測時間)tmを大きくする必要がある。
しかしながらクロック周波数fcを高くするのはディジ
タル回路の動作時間の点から制約があり、また時間間隔
(計測時間)tmを大きくするのは速度制御系の応答時
間の点から制限があってはほぼ限界値に選択するので、
これらを変えることは困難である。このように従来のレ
ゾルバによる速度検出装置では広範囲の速度検出と高分
解能の速度検出を1台のレゾルバで実現することが困難
であった。
なお従来のレゾルバによる速度検出装置としては、特開
昭60−194776号に記載のように。
速度検出用レゾルバど回転角検出用レゾルバの2台のレ
ゾルバを使用していて、検出速度に応じて速度検出用レ
ゾルバの励磁周波数発生回路の励磁周波数を階段状に切
り換えることにより、高精度で広範囲の速度制御を行な
おうとするものがある。
しかし速度検出用と回転角検出用の2台のレゾルバによ
るものであり、また検出速度に応じて励磁周波数を階段
状に切り換えるための演算が必要なので励磁周波数発生
回路が複雑になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、電動機制御装置の対象電動機応用例と
して工作機主軸電動機に代表されるような切削作業のた
めの広範囲な速度制御と工具交換のための位置制御(オ
リエンテーション制御)を要求される場合があり、その
広範囲な速度制御のためには広範囲な速度検出が必要な
一方で位置制御のためには高分解能の速度検出が必要と
なるが、しかし1台のレゾルバによる速度検出装置で簡
単にこのような高範囲な速度検出と高分解能の速度検出
を両立させるのが困難であって、どちらかを優先して決
定すると他方を犠牲にしなければならない問題があった
本発明の目的は1台のレゾルバにより必要に応じて簡m
に広範囲な速度検出あるいは高分解能の速度検出のどち
らかを選択可能にして電動機の広範囲な速度制御と高精
度の位置制御を実現できるレゾルバによる速度検出装置
を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、電動機の速度制御運転モードあるいは位置
制御運転モードに応じて電動機制御装置に入力する速度
制御状態信号あるいは位置制御状態信号により、電動機
の回転角度および回転速度を検出するレゾルバの励磁電
源回路の励磁周波数を速度制御状態では高くて位置制御
状態では低く設定する手段を設けたレゾルバによる速度
検出装置により達成される。
〔作用〕
上記のレゾルバによる速度検出装置では、オペレータの
設定する電動機制御運転モードに応じて入力する速度制
御状態信号または位置制御状態信号により、電動機制御
装置は上記(6)により最高回転速度から決まる励磁周
波数指令信号または上記(5)式により回転角度分解能
から決まるより低い励磁周波数指令信号を出力し、これ
に応じて励磁電源回路は速度制御状態よりも位置制御状
態での励磁周波数を低く切り換えてレゾルバを励磁する
ので、電動機制御運転モードに応じて高範囲な速度検出
または高分解能の速度検出が1台のレゾルバによって行
なえる。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例を第1図から第4図により説明
する。
第1図は本発明のレゾルバによる速度検出装置の基本構
成を示すブロック図である。第1図において、1は速度
制御状態信号、2は位置制御状態信号、3は電動機の制
御装置、4は励磁周波数指令信号、5は励磁電源回路、
6は励磁電源回路5の出力、7は電動機、8は電動機7
の回転子に結合されたレゾルバ、9はレゾルバ8の出力
信号である。
この構成で、電動機7の速度制御運転を行なう場合には
1図示しないオペレータの速度制御運転モードの設定に
応じて速度制御状態信号1が電動機7の制御装置3に入
力される。これにより制御装置3は上記(6)式により
最高回転速度N m aXから決まる励磁周波数feの
励磁周波数指令信号4を励磁電源回路5へ出力する。励
磁電源回路5は励磁周波数指令信号4にしたがって励磁
周波数feのレゾルバ8の磁気回路を飽和させない励磁
電圧E、の出力6でレゾルバ8を励磁する。制御装置3
はレゾルバ8の出力信号9の上記(3)式による出力電
圧ERから回転速度θを検出して電動機7を速度制御す
る。また電動機7の位置制御運転を行なう場合には、オ
ペレータの位置制御運転モードの設定に応じて電動機7
が高速のときには減速して低速になってから速度制御状
態信号1が解除されて位置制御状態信号2が入力される
これにより制御装置3は上記(5)式により回転速度分
解能Rnから決まる先の速度制御状態よりも低い励磁周
波数feの励磁周波数指令信号4を出力する。励磁電源
回路5はより低い励磁周波数feの励磁電圧E、の出力
6でレゾルバ8を励磁する。制御装置3はレゾルバ8の
出力信号9の出力電圧EIIから回転角度0および回転
速度θを検出して電動機7を位置制御する。
一般に位置制御状態の電動機7の回転速度は速度制御状
態の定格速度にくらべて十分に低い値であり、電動機7
の停止精度を上げるため速度分解能Rnを重視して励磁
周波数feを低く設定しても速度検出に支障をきたさな
い、このようにして電動機7の速度制御運転モードある
いは位置制御運転モードに応じて、速度制御運転時には
レゾルバのより高い励磁周波数での広範囲な速度検出が
行なえ、また位置制御運転時にはレゾルバのより低い励
磁周波数での高分解能の速度検出が行える。
第2図は本発明のレゾルバによる速度検出装置の一実施
例を示すブロック図である。第2図において、第1図と
同一符号は相当部分を示すものとし、10は制御装置3
の出力の3相電流指令、11は電動機7に電流を供給す
るインバータなどの電力変換器、12は電力変換器11
の入力電源である。
この構成で、速度制御運転を行なう場合には速度制御状
態信号1が入力され、制御装置3は(6)式によって決
まる励磁周波数feの励磁周波数指令信号4を出力する
。また位置制御運転を行なう場合には速度制御状態信号
1は解除されて位置制御状態信号2が入力され、制御装
置3は(5)式によって決まるより低い励磁周波数fe
の励磁周波数指令信号4を出力する。励磁電源回路5は
励磁周波数指令信号4にしたがって励磁周波数feの出
力6の励磁電圧E、でレゾルバ8を励磁する。
制御装置3はレゾルバ8の出力信号9の出力電圧E11
により回転速度Oを検出して3相の電流指令1oを出力
する。電力変換器11は電流指令10により入力電源1
2の電力を変換して、3相誘慕電動機7の速度制御運転
あるいは位置制御運転を行なう。
第3図は第2図の励磁電源回路5の詳細ブロック図であ
る。第3図において、1−4は励磁周波数指令信号4に
よって入力クロックパス13の分周比を可変する分周器
、15は分周器14の分周出力パルス、161,162
はカウンタ、17はSinテーブルをもつROM、18
はcosテーブルをもつROM、191,192はラッ
チ回路。
201.202はD/Aコンバータ、21はD/Aコン
バータ201,202の可変の基準電圧、221.22
2は増幅器である。
この構成で入力クロックパルス13の周波数を制御装置
3からの励磁周波数指令信号4により可変の分周比で分
周器14により分周する。分周出力パルス15をカウン
タ161,162に入力し。
カウンタ16L 162の出力をROM17.18のア
ドレス入力として、ROM17.18のSin+ CO
Sテーブルからデータを読み出す。Sin、cosデー
タをラッチ回路191,192でラッチしてD/Aコン
バータ201,202へ入力し、励磁周波数指令信号4
により可変の基準電圧21を波高値(振幅)としてアナ
ログ信号に変換する。D/Aコンバータ201,202
の出力を増幅器221,222で増幅して励磁電圧Es
inwt、Ecoswtの出力61.62をうる。
第4図(a)、(b)は第3図の励磁周波数feの異な
る励磁電圧波形の説明図である。第4図(a)、(b)
において、第4図(a)は周期tユで振幅Eの励磁電圧
波形、第4図(b)は周期し4で振幅E/2の励磁電圧
波形である。電動機7の速度制御運転時あるいは位置制
御運転時の励磁周波数指令信号4により、たとえば第4
図(a)の周期L2で振幅Eの励磁電圧Esあるいは第
4図(b)の周期t4 (=2t2)で振幅E/2の励
磁電圧Esがえられる。7.コお励磁電圧Esの周期X
振幅=一定としているのはレゾルバ8の磁気回路を励磁
周波数feおよび励磁電圧振幅Eによって飽和させない
ためである。
電動機7に誘導雷!jJ機を使用すれば、直流電動機と
くらべてブラシレスのため高速運転が可能であり、と記
のとおり必要に応じてレゾルバの励磁周波数feを切り
換える速度検出方式により広範囲の速度制御と高精度の
位置制御が行なえるほか。
誘導電動機を用いた高速化により同一出力をうる場合の
電v3機を小形化できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、必要に応じて1台のレゾルバの励磁周
波数を切り換えることにより広範囲な速度検出と高分解
能の速度検出ができるので、電動機の広範囲な速度制御
と高精度の位置制御が簡単な制御装置とレゾルバ励磁電
源回路で可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレゾルバによる速度検出装置の基本構
成を示すブロック図、第2図は本発明のレゾルバによる
速度検出装置の一実施例を示すブロック図、第3図は第
2図の励磁電源回路の詳細ブロック図、第4図(a)、
(b)は第3図の周波数の異なる励磁電圧波形の説明図
。 第5図はレゾルバの等価回路図、第6図は1ノゾルバの
回転角度および速度の検出方法の説明図である。 1・・・速度制御状態信号、2・・・位置制御状態信号
、3・・・制御装置、4・・・励磁周波数指令信号。 5・・・励磁電源回路、7・・・電動機、8・・・1ノ
ゾルバ。 阜 (図 ゝ5 $ 2 図 第 3 図 H+                 (i$ 5 
図 〉。 $ b 図 夕! し−ム一一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電動機の回転子に結合されたレゾルバの出力信号に
    より電動機の回転角度および回転速度を検出して速度制
    御および位置制御を行なう電動機制御装置において、位
    置制御状態でのレゾルバの励磁周波数を速度制御状態で
    の励磁周波数より低く設定する手段を設けたことを特徴
    とするレゾルバによる速度検出装置。
JP62327077A 1987-12-25 1987-12-25 レゾルバによる速度検出装置 Pending JPH01174284A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288924A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Yaskawa Electric Corp モータ駆動装置およびその非常停止方法
JP2008289361A (ja) * 2008-09-03 2008-11-27 Fujitsu Ten Ltd モータ駆動装置

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