JPH0956199A - 同期モータの制御装置 - Google Patents
同期モータの制御装置Info
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- JPH0956199A JPH0956199A JP7225904A JP22590495A JPH0956199A JP H0956199 A JPH0956199 A JP H0956199A JP 7225904 A JP7225904 A JP 7225904A JP 22590495 A JP22590495 A JP 22590495A JP H0956199 A JPH0956199 A JP H0956199A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石がずれても、ベクトル制御が続けら
れる制御装置とする。 【解決手段】 インバータ２は直流を交流電力に変換し
同期モータ３に供給する。同期モータ３の回転子の回転
角θｓｅｎが角度センサ４で、駆動電流が電流センサ
５、６で、駆動電圧が電圧センサ１２、１３で検出され
コントローラ２００に出力される。コントローラでは、
トルク指令値Ｔ＊および回転子の回転速ωに基づいてベ
クトル制御を行ない、駆動電流を制御指令に追従するよ
うに制御する。この際、磁極位置推定演算器１５は交流
電流、電圧に基づいて磁極位置θ’ｃａｌを推定し、角
度補正器１４は、θ’ｃａｌをもとに磁極の推定位置θ
ｃａｌを算出し、θｓｅｎとを引き算して誤差量を求
め、回転速に応じた強度調整したのち、θｓｅｎに補正
する。これにより磁極が正確に検出されるとともに磁極
位置の推定周期を電流の制御周期と同等にする必要がな
く、演算負荷が軽減される。
れる制御装置とする。 【解決手段】 インバータ２は直流を交流電力に変換し
同期モータ３に供給する。同期モータ３の回転子の回転
角θｓｅｎが角度センサ４で、駆動電流が電流センサ
５、６で、駆動電圧が電圧センサ１２、１３で検出され
コントローラ２００に出力される。コントローラでは、
トルク指令値Ｔ＊および回転子の回転速ωに基づいてベ
クトル制御を行ない、駆動電流を制御指令に追従するよ
うに制御する。この際、磁極位置推定演算器１５は交流
電流、電圧に基づいて磁極位置θ’ｃａｌを推定し、角
度補正器１４は、θ’ｃａｌをもとに磁極の推定位置θ
ｃａｌを算出し、θｓｅｎとを引き算して誤差量を求
め、回転速に応じた強度調整したのち、θｓｅｎに補正
する。これにより磁極が正確に検出されるとともに磁極
位置の推定周期を電流の制御周期と同等にする必要がな
く、演算負荷が軽減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を回転子
に用いた同期モータの制御装置に関し、とくに永久磁石
の位置ずれにより位置検出値に差が生じるときにその差
を検出し、自動補正するようにした同期モータの制御装
置に関する。
に用いた同期モータの制御装置に関し、とくに永久磁石
の位置ずれにより位置検出値に差が生じるときにその差
を検出し、自動補正するようにした同期モータの制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期モータを制御するには、ベクトル制
御が用いられている。同期モータのベクトル制御を行な
うには、まず同期モータの電機子を流れる電流や、電機
子にかかる電圧を測定し、その測定値を回転子に同期し
て回転する回転座標ｄ−ｑ座標系に変換し、変換された
後のｄ−ｑ座標系上で電流の制御を行なって制御動作信
号を作り出す。そしてこの制御動作信号は再度交流座標
に逆変換されて同期モータを制御する。これらの座標変
換に際してはその瞬間の回転子の磁極の位置情報が必要
である。この磁極の位置情報は通常回転子に角度センサ
を設けて回転子の回転角から得ている。
御が用いられている。同期モータのベクトル制御を行な
うには、まず同期モータの電機子を流れる電流や、電機
子にかかる電圧を測定し、その測定値を回転子に同期し
て回転する回転座標ｄ−ｑ座標系に変換し、変換された
後のｄ−ｑ座標系上で電流の制御を行なって制御動作信
号を作り出す。そしてこの制御動作信号は再度交流座標
に逆変換されて同期モータを制御する。これらの座標変
換に際してはその瞬間の回転子の磁極の位置情報が必要
である。この磁極の位置情報は通常回転子に角度センサ
を設けて回転子の回転角から得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のベクトル制御にあっては、例えば界磁に永
久磁石を用いた回転子の場合、回転子と永久磁石の位置
関係に何等かのずれが生じると、たとえ角度センサが回
転子の回転角を正確に検出しても、ベクトル制御が角度
センサをもとに認識する磁極の位置と実際の位置とが異
なり、ベクトル制御などのような回転子と共に回転する
ｄ−ｑ座標系に検出された電流、電圧を変換するときに
は、座標変換が正常に行なわれなくなり、結果的に正確
な電流制御ができなくなってしまう。効率の低下や過電
流の発生など、ひいては永久磁石の永久減磁が起こると
いう問題点があった。
ような従来のベクトル制御にあっては、例えば界磁に永
久磁石を用いた回転子の場合、回転子と永久磁石の位置
関係に何等かのずれが生じると、たとえ角度センサが回
転子の回転角を正確に検出しても、ベクトル制御が角度
センサをもとに認識する磁極の位置と実際の位置とが異
なり、ベクトル制御などのような回転子と共に回転する
ｄ−ｑ座標系に検出された電流、電圧を変換するときに
は、座標変換が正常に行なわれなくなり、結果的に正確
な電流制御ができなくなってしまう。効率の低下や過電
流の発生など、ひいては永久磁石の永久減磁が起こると
いう問題点があった。
【０００４】一方、角度センサを用いず、磁極を演算に
よって推定し、この推定位置を用いて座標変換が行なわ
れるいわゆるセンサレス制御がある。しかし、センサレ
ス制御では、刻々の角度情報を得るために推定する角度
の更新周期を電流の制御周期と同等にする必要があり、
そのため高回転域では更新周期が短くなければ、その時
間内に回転する角度が大きくなり制御性が悪化してしま
う。またこれを解消するため周期を速め、演算を早く行
なえるようにするには、演算を行なうＭＰＵなどの性能
を高める必要があり、コストが増加するといった問題が
あった。
よって推定し、この推定位置を用いて座標変換が行なわ
れるいわゆるセンサレス制御がある。しかし、センサレ
ス制御では、刻々の角度情報を得るために推定する角度
の更新周期を電流の制御周期と同等にする必要があり、
そのため高回転域では更新周期が短くなければ、その時
間内に回転する角度が大きくなり制御性が悪化してしま
う。またこれを解消するため周期を速め、演算を早く行
なえるようにするには、演算を行なうＭＰＵなどの性能
を高める必要があり、コストが増加するといった問題が
あった。
【０００５】そしてセンサレス制御を実際に用いた場合
は、低速域では電圧のＰＷＭ波形においてデューティ比
が小さい関係から誤差を含みやすく、さらには停止時に
電圧の情報が得られないので磁極位置の推定に困難を伴
なうという問題点がある。本発明は、上記のような問題
点に鑑み、磁極の位置を正確に検出し、回転子と永久磁
石の位置関係にずれが生じても、正確な座標変換を行な
えるベクトル制御装置を提供することを目的としてい
る。
は、低速域では電圧のＰＷＭ波形においてデューティ比
が小さい関係から誤差を含みやすく、さらには停止時に
電圧の情報が得られないので磁極位置の推定に困難を伴
なうという問題点がある。本発明は、上記のような問題
点に鑑み、磁極の位置を正確に検出し、回転子と永久磁
石の位置関係にずれが生じても、正確な座標変換を行な
えるベクトル制御装置を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、回転子に永久磁石を用いた同期モータにおい
て、直流電力を交流に変換して前記同期モータに電力を
供給するインバータと、該インバータから前記同期モー
タの電機子コイルに流れる電流を検出する電流検出手段
と、前記電機子コイルにかかる電圧を検出する電圧検出
手段と、前記同期モータの回転子の回転位置を検出する
位置検出手段と、前記検出された電流および検出された
電圧に基づき前記回転子の磁極位置を推定算出する磁極
位置推定手段と、前記検出された回転子の回転位置と前
記磁極位置推定手段で推定された磁極位置との誤差を算
出する誤差演算手段と、前記演算された誤差から前記回
転子に設けられた永久磁石の実際位置と前記検出された
回転子の回転位置とのずれを検出するずれ検出手段と、
前記検出されたずれを補正する補正手段とを有するもの
とした。請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の構
成において、回転子の回転速度を検出する速度検出手段
を備え、前記補正手段は回転子の回転速度に応じて前記
ずれを補正するものとした。
の発明は、回転子に永久磁石を用いた同期モータにおい
て、直流電力を交流に変換して前記同期モータに電力を
供給するインバータと、該インバータから前記同期モー
タの電機子コイルに流れる電流を検出する電流検出手段
と、前記電機子コイルにかかる電圧を検出する電圧検出
手段と、前記同期モータの回転子の回転位置を検出する
位置検出手段と、前記検出された電流および検出された
電圧に基づき前記回転子の磁極位置を推定算出する磁極
位置推定手段と、前記検出された回転子の回転位置と前
記磁極位置推定手段で推定された磁極位置との誤差を算
出する誤差演算手段と、前記演算された誤差から前記回
転子に設けられた永久磁石の実際位置と前記検出された
回転子の回転位置とのずれを検出するずれ検出手段と、
前記検出されたずれを補正する補正手段とを有するもの
とした。請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の構
成において、回転子の回転速度を検出する速度検出手段
を備え、前記補正手段は回転子の回転速度に応じて前記
ずれを補正するものとした。
【０００７】
【作用】請求項１のものでは、回転子の位置を位置検出
手段で検出し、その検出値に、磁極位置推定手段で推定
された永久磁石の磁極位置が比較されて、回転子の回転
位置と永久磁石の磁極位置とのずれを検出し、さらにそ
れを補正するようにしたから、磁極位置推定手段での位
置更新周期を電流の制御周期と同等にする必要がなく、
演算を行なうＭＰＵの演算負荷が軽減される。また低速
あるいは停止したときにも同期モータの制御が行なえ
る。そして、その位置ずれの補正を回転速度に応じて行
なうときには、推定信頼度の異なる回転域でそれに対応
した補正が行なえる。
手段で検出し、その検出値に、磁極位置推定手段で推定
された永久磁石の磁極位置が比較されて、回転子の回転
位置と永久磁石の磁極位置とのずれを検出し、さらにそ
れを補正するようにしたから、磁極位置推定手段での位
置更新周期を電流の制御周期と同等にする必要がなく、
演算を行なうＭＰＵの演算負荷が軽減される。また低速
あるいは停止したときにも同期モータの制御が行なえ
る。そして、その位置ずれの補正を回転速度に応じて行
なうときには、推定信頼度の異なる回転域でそれに対応
した補正が行なえる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下発明の実施の形態を実施例に
より説明する。図１は、本発明の実施例を示す。まず構
成を説明すると、同期モータ３は回転子に２極の永久磁
石を用いた同期モータである。バッテリ１からの直流電
力はＩＧＢＴなどのスイッチング素子から構成されるイ
ンバータ２で３相交流電力に変換された後、同期モータ
３に供給される。同期モータ３の回転子の回転角θｓｅ
ｎは角度センサ４で検出される。
より説明する。図１は、本発明の実施例を示す。まず構
成を説明すると、同期モータ３は回転子に２極の永久磁
石を用いた同期モータである。バッテリ１からの直流電
力はＩＧＢＴなどのスイッチング素子から構成されるイ
ンバータ２で３相交流電力に変換された後、同期モータ
３に供給される。同期モータ３の回転子の回転角θｓｅ
ｎは角度センサ４で検出される。
【０００９】またインバータ２のうちＵ、Ｖ相の出力
は、電機子コイルに流れる交流電流ｉｕ、ｉｖが電流セ
ンサ５、６で、電機子にかかる電圧ｖｕ、ｖｖが電圧セ
ンサ１２、１３で検出される。上記角度センサ４はレゾ
ルバや光学式あるいは直抵抗素子を用いたロータリエン
コーダなどが使用される。コントローラ２００では、ト
ルク指令値Ｔ＊および回転子の回転角θｓｅｎから求め
られた回転速ωに基づいて回転座標上でベクトル制御を
行ない、電機子コイルに流れる電流を制御指令に追従す
るように制御する。
は、電機子コイルに流れる交流電流ｉｕ、ｉｖが電流セ
ンサ５、６で、電機子にかかる電圧ｖｕ、ｖｖが電圧セ
ンサ１２、１３で検出される。上記角度センサ４はレゾ
ルバや光学式あるいは直抵抗素子を用いたロータリエン
コーダなどが使用される。コントローラ２００では、ト
ルク指令値Ｔ＊および回転子の回転角θｓｅｎから求め
られた回転速ωに基づいて回転座標上でベクトル制御を
行ない、電機子コイルに流れる電流を制御指令に追従す
るように制御する。
【００１０】回転座標は、図２に示すように回転子とと
もに同期して回転し、磁束方向にｄ軸、これと垂直方向
にｑ軸を定義するｄ−ｑ座標系とする。したがって３相
交流のうちｕ、ｖ相を用いてｄ−ｑ座標系に変換する場
合は式（１）による。またｄ−ｑ座標系から３相交流へ
の変換式は式（２）になる。
もに同期して回転し、磁束方向にｄ軸、これと垂直方向
にｑ軸を定義するｄ−ｑ座標系とする。したがって３相
交流のうちｕ、ｖ相を用いてｄ−ｑ座標系に変換する場
合は式（１）による。またｄ−ｑ座標系から３相交流へ
の変換式は式（２）になる。
【数１】
【数２】
【００１１】以下コントローラ２００について説明す
る。電流指令作成器８には、トルク指令値Ｔ＊とｑ軸電
流ｉｑ＊の関係、回転子の回転速ωとｄ軸電流ｉｄ＊の
関係が設定されており、これにより電流指令作成器８か
らはｄ−ｑ座標系上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊が電流調
節器１０に出力される。３／２変換器９には、式１で示
すｕ、ｖ相信号からｄ−ｑ座標系のｄ、ｑ軸信号への変
換式が記憶されており、電流センサ５、６によって検出
された電流ｉｕ、ｉｖがここでｄ−ｑ座標系上の電流ｉ
ｄ、ｉｑに座標変換され電流調節器１０に出力される。
る。電流指令作成器８には、トルク指令値Ｔ＊とｑ軸電
流ｉｑ＊の関係、回転子の回転速ωとｄ軸電流ｉｄ＊の
関係が設定されており、これにより電流指令作成器８か
らはｄ−ｑ座標系上の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊が電流調
節器１０に出力される。３／２変換器９には、式１で示
すｕ、ｖ相信号からｄ−ｑ座標系のｄ、ｑ軸信号への変
換式が記憶されており、電流センサ５、６によって検出
された電流ｉｕ、ｉｖがここでｄ−ｑ座標系上の電流ｉ
ｄ、ｉｑに座標変換され電流調節器１０に出力される。
【００１２】電流調節器１０では、電流指令作成器８か
らの電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊と３／２変換器９によって
変換された電流ｉｄ、ｉｑとに基づいて比例または積分
制御を行ない、これにより得られた制御動作指令を２／
３変換器１１に出力する。２／３変換器１１には、式２
に示すｄ−ｑ座標系のｄ、ｑ軸信号を３相交流ｕ、ｖ、
ｗ相信号に変換する変換式が記憶されており、ｄ−ｑ座
標上の制御動作指令はここでｕ、ｖ、ｗの３相交流制御
指令信号に変換され、インバータ２に出力される。
らの電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊と３／２変換器９によって
変換された電流ｉｄ、ｉｑとに基づいて比例または積分
制御を行ない、これにより得られた制御動作指令を２／
３変換器１１に出力する。２／３変換器１１には、式２
に示すｄ−ｑ座標系のｄ、ｑ軸信号を３相交流ｕ、ｖ、
ｗ相信号に変換する変換式が記憶されており、ｄ−ｑ座
標上の制御動作指令はここでｕ、ｖ、ｗの３相交流制御
指令信号に変換され、インバータ２に出力される。
【００１３】次に上記座標変換に用いられる磁極の位置
検出について説明する。回転子が図２のように電気角速
度ωで回転している同期モータについて、その電流・電
圧方程式をｄ−ｑ座標系で表わすと、式（３）のように
なる。
検出について説明する。回転子が図２のように電気角速
度ωで回転している同期モータについて、その電流・電
圧方程式をｄ−ｑ座標系で表わすと、式（３）のように
なる。
【数３】 ここで、Ｖｄ、Ｖｑはｄ軸、ｑ軸電圧、ｉｄ、ｉｑはｄ
軸、ｑ軸電流、Ｒｄ、Ｒｑはｄ軸、ｑ軸電機子抵抗、Ｌ
ｄ、Ｌｑはｄ軸、ｑ軸インダクタンス、ψｆは界磁鎖交
磁束である。上式のｄ−ｑ座標系上の電圧Ｖｄ、Ｖｑ、
電流ｉｄ、ｉｑは電圧センサ１２、１３および電流セン
サ５、６によって実測した各相の電機子電圧・電流を式
（１）で座標変換して得ることができる。したがって式
（３）の電圧電流方程式からθを解くことで磁極位置の
推定が可能となる。
軸、ｑ軸電流、Ｒｄ、Ｒｑはｄ軸、ｑ軸電機子抵抗、Ｌ
ｄ、Ｌｑはｄ軸、ｑ軸インダクタンス、ψｆは界磁鎖交
磁束である。上式のｄ−ｑ座標系上の電圧Ｖｄ、Ｖｑ、
電流ｉｄ、ｉｑは電圧センサ１２、１３および電流セン
サ５、６によって実測した各相の電機子電圧・電流を式
（１）で座標変換して得ることができる。したがって式
（３）の電圧電流方程式からθを解くことで磁極位置の
推定が可能となる。
【００１４】磁極位置推定演算器１５には、式（３）に
示す同期モータの等価モデル、および式（１）に示す座
標変換式が記憶されており、検出された電機子電流ｉ
ｕ、ｉｖ、電圧Ｖｕ、Ｖｄはまず式（１）によって座標
変換されｄ−ｑ座標上のｉｄ、ｉｑ、Ｖｄ、Ｖｑとな
る。その値に式（３）を適用し、積分演算を経て磁極位
置θ’ｃａｌが推定される。
示す同期モータの等価モデル、および式（１）に示す座
標変換式が記憶されており、検出された電機子電流ｉ
ｕ、ｉｖ、電圧Ｖｕ、Ｖｄはまず式（１）によって座標
変換されｄ−ｑ座標上のｉｄ、ｉｑ、Ｖｄ、Ｖｑとな
る。その値に式（３）を適用し、積分演算を経て磁極位
置θ’ｃａｌが推定される。
【００１５】角度補正器１４では、角度センサ４からの
検出値θｓｅｎを上記のように磁極位置推定演算器１５
による磁極推定演算結果に応じて補正を行なう。これに
はまず推定された磁極位置θ’ｃａｌに演算時間Δｔに
角速度ωを掛け合わせた時間補正量を加算し磁極の推定
角度θｃａｌを算出する。補正は回転数に応じて３領域
に分割し、推定演算に誤差が含まれやすい低回転域では
補正を行なわず、ある程度以上の回転数域で補正を行な
うように設定される。
検出値θｓｅｎを上記のように磁極位置推定演算器１５
による磁極推定演算結果に応じて補正を行なう。これに
はまず推定された磁極位置θ’ｃａｌに演算時間Δｔに
角速度ωを掛け合わせた時間補正量を加算し磁極の推定
角度θｃａｌを算出する。補正は回転数に応じて３領域
に分割し、推定演算に誤差が含まれやすい低回転域では
補正を行なわず、ある程度以上の回転数域で補正を行な
うように設定される。
【００１６】次に上記補正を図４のフローチャートに基
づき説明する。まずステップ１００において、磁極位置
推定演算器１５からの磁極位置θ’ｃａｌに時間補正量
（ω×Δｔ）を加算し磁極の推定位置θｃａｌを算出す
る。ステップ１０１では、回転数ωがある定められた回
転数ω１より小さいかが判断される。回転数ω１未満の
低回転域では、ステップ１０２において、誤差量δの変
化量δ’＝０とし以前に決定されている誤差量δを変化
させないように決定する。
づき説明する。まずステップ１００において、磁極位置
推定演算器１５からの磁極位置θ’ｃａｌに時間補正量
（ω×Δｔ）を加算し磁極の推定位置θｃａｌを算出す
る。ステップ１０１では、回転数ωがある定められた回
転数ω１より小さいかが判断される。回転数ω１未満の
低回転域では、ステップ１０２において、誤差量δの変
化量δ’＝０とし以前に決定されている誤差量δを変化
させないように決定する。
【００１７】回転数ω１以上の回転域では、ステップ１
０３において、ある定められた回転数ω２より大きいか
の判断が行なわれる。回転数ω２より大きい場合、磁極
の推定位置θｃａｌと演算用角度θを引き算して誤差量
の変換量を求める。回転数ω２より小さい場合、ステッ
プ１０４において、補正を行なわない回転域（ω１未
満）と補正を行なう回転域（ω２以上）との間では、誤
差量δ’を線形に変化させるように比例係数ｋを導入す
る。この場合比例係数ｋは以下のように表わせる。 ｋ（ω）＝（ω−ω１）／（ω２−ω１） （４）
０３において、ある定められた回転数ω２より大きいか
の判断が行なわれる。回転数ω２より大きい場合、磁極
の推定位置θｃａｌと演算用角度θを引き算して誤差量
の変換量を求める。回転数ω２より小さい場合、ステッ
プ１０４において、補正を行なわない回転域（ω１未
満）と補正を行なう回転域（ω２以上）との間では、誤
差量δ’を線形に変化させるように比例係数ｋを導入す
る。この場合比例係数ｋは以下のように表わせる。 ｋ（ω）＝（ω−ω１）／（ω２−ω１） （４）
【００１８】ステップ１０６において、得られた誤差量
δ’を現在使用している誤差量δに加え、新たな誤差量
δを求める。ステップ１０７では、この誤差量δを用い
て角度センサ４の検出値θｓｅｎに加えて次の座標変換
などの制御に用いる演算用角度θを作成する。
δ’を現在使用している誤差量δに加え、新たな誤差量
δを求める。ステップ１０７では、この誤差量δを用い
て角度センサ４の検出値θｓｅｎに加えて次の座標変換
などの制御に用いる演算用角度θを作成する。
【００１９】図４は、コントローラ２００における電流
制御ルーチンの起動タイミングを示す。この電流制御ル
ーチンは座標変換を含み、指令値にしたがって電流制御
を実現することを目的としている。このルーチンでは、
３相電流のうちｕ、ｖ相の電流を取り込み、角度センサ
４からの角度θｓｅｎに、上記のように角度補正器１４
で決定されるずれ量δを加えた演算用角度θによって前
記３相電流を永久磁石とともに回転するｄ−ｑ座標系上
の値に変換し、ｄ軸およびｑ軸電流指令値との偏差を取
りそれぞれの電圧指令値を作成する。作成された電圧指
令値は３相交流上に逆変換され、インバータへのスイッ
チング指令となる。
制御ルーチンの起動タイミングを示す。この電流制御ル
ーチンは座標変換を含み、指令値にしたがって電流制御
を実現することを目的としている。このルーチンでは、
３相電流のうちｕ、ｖ相の電流を取り込み、角度センサ
４からの角度θｓｅｎに、上記のように角度補正器１４
で決定されるずれ量δを加えた演算用角度θによって前
記３相電流を永久磁石とともに回転するｄ−ｑ座標系上
の値に変換し、ｄ軸およびｑ軸電流指令値との偏差を取
りそれぞれの電圧指令値を作成する。作成された電圧指
令値は３相交流上に逆変換され、インバータへのスイッ
チング指令となる。
【００２０】演算用角度θは角度センサ４からの情報θ
ｓｅｎと、このθｓｅｎと推定位置θｃａｌとの誤差量
δとの和からなっている。演算用角度θは図４のように
ｔ１のタイミングで電機子の電流・電圧を検出し、その
タイミングでの磁極位置を推定するが、この演算結果が
出るまでの時間差が生じるので、その時間補正量は演算
時間Δｔに角速度ωを掛け合わせたものとなる。よっ
て、その補正量に磁極位置θ’ｃａｌを加えたものが要
求される推定位置θｃａｌとなる。
ｓｅｎと、このθｓｅｎと推定位置θｃａｌとの誤差量
δとの和からなっている。演算用角度θは図４のように
ｔ１のタイミングで電機子の電流・電圧を検出し、その
タイミングでの磁極位置を推定するが、この演算結果が
出るまでの時間差が生じるので、その時間補正量は演算
時間Δｔに角速度ωを掛け合わせたものとなる。よっ
て、その補正量に磁極位置θ’ｃａｌを加えたものが要
求される推定位置θｃａｌとなる。
【００２１】本実施例は、以上のように構成され、角度
センサ４の検出により運転を行ないながら電機子電流、
電圧から永久磁石の磁極位置を推定し、この推定結果に
より永久磁石と回転子の位置ずれを検出し、さらに予想
される演算誤差の程度に応じてずれを補正するようにし
たため、永久磁石が回転子からずれても運転を続けるこ
とができる。
センサ４の検出により運転を行ないながら電機子電流、
電圧から永久磁石の磁極位置を推定し、この推定結果に
より永久磁石と回転子の位置ずれを検出し、さらに予想
される演算誤差の程度に応じてずれを補正するようにし
たため、永久磁石が回転子からずれても運転を続けるこ
とができる。
【００２２】また演算用角度θは回転子の回転と共に随
時更新される角度センサ４からの情報θｓｅｎと、電流
制御周期より長い周期で更新される誤差量δとの和から
なるので、磁極位置推定の演算周期を電流制御周期と同
等に行なわなくともよく、ＭＰＵにそれほど演算負荷を
要求しなくとも角度センサの補正が行なえることにな
る。したがって永久磁石が回転子からずれても運転を続
けることができるという効果が得られる。
時更新される角度センサ４からの情報θｓｅｎと、電流
制御周期より長い周期で更新される誤差量δとの和から
なるので、磁極位置推定の演算周期を電流制御周期と同
等に行なわなくともよく、ＭＰＵにそれほど演算負荷を
要求しなくとも角度センサの補正が行なえることにな
る。したがって永久磁石が回転子からずれても運転を続
けることができるという効果が得られる。
【００２３】そして、得られた誤差量δは記憶保持用の
電源が必要のない書き換え可能な記憶用ＲＯＭに記憶さ
せることによって、一旦コントローラの電源を落とした
後でも、誤差量δを保持し、運転開始直後から補正され
た状態で運転することも可能である。
電源が必要のない書き換え可能な記憶用ＲＯＭに記憶さ
せることによって、一旦コントローラの電源を落とした
後でも、誤差量δを保持し、運転開始直後から補正され
た状態で運転することも可能である。
【００２４】さらに、このようにＲＯＭなどに誤差量δ
を記憶させることができるように構成すると、製造段階
での角度センサ取り付け時の微調整を不要とすることも
可能である。すなわち角度センサの取り付けの微調整を
機械的に行なうのではなく、コントローラが運転中にそ
の調整量を誤差量として検出し、それを記憶することで
実現できる。
を記憶させることができるように構成すると、製造段階
での角度センサ取り付け時の微調整を不要とすることも
可能である。すなわち角度センサの取り付けの微調整を
機械的に行なうのではなく、コントローラが運転中にそ
の調整量を誤差量として検出し、それを記憶することで
実現できる。
【００２５】なお、補正量の変化量δ’を決定するため
の比例係数ｋは線形とせずに、推定演算誤差の程度に応
じて非線形とすることも可能である。また、誤差量δの
変化量δ’に最小値を設定し、極微小なδ’であればそ
れを無視することで、例えば小さな推定演算誤差の影響
を回避することも可能である。
の比例係数ｋは線形とせずに、推定演算誤差の程度に応
じて非線形とすることも可能である。また、誤差量δの
変化量δ’に最小値を設定し、極微小なδ’であればそ
れを無視することで、例えば小さな推定演算誤差の影響
を回避することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、回転子の位置を位置検出手段で検出し、その検出値
に、磁極位置推定手段で推定された永久磁石の磁極位置
が比較されて、回転子の回転位置と永久磁石の磁極位置
とのずれを検出し、さらにそれを補正するようにしたか
ら、磁極位置推定手段での位置更新周期を電流の制御周
期と同等にする必要がなく、演算を行なうＭＰＵの演算
負荷が軽減される。また低速あるいは停止したときにも
同期モータの制御が行なえる。これによりコストダウン
が実現されるとともに、制御装置の応用範囲が拡大され
る。そして、その位置ずれの補正を回転速度に応じて行
なうと、推定信頼度の異なる回転域でそれに対応した補
正が行なえ、安定した座標変換が行なえる。
ば、回転子の位置を位置検出手段で検出し、その検出値
に、磁極位置推定手段で推定された永久磁石の磁極位置
が比較されて、回転子の回転位置と永久磁石の磁極位置
とのずれを検出し、さらにそれを補正するようにしたか
ら、磁極位置推定手段での位置更新周期を電流の制御周
期と同等にする必要がなく、演算を行なうＭＰＵの演算
負荷が軽減される。また低速あるいは停止したときにも
同期モータの制御が行なえる。これによりコストダウン
が実現されるとともに、制御装置の応用範囲が拡大され
る。そして、その位置ずれの補正を回転速度に応じて行
なうと、推定信頼度の異なる回転域でそれに対応した補
正が行なえ、安定した座標変換が行なえる。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】ｄ−ｑ座標系の説明図である。
【図３】補正量を算出ためのフローチャートである。
【図４】制御ルーチンを示す図である。
１ バッテリ ２ インバータ ３ 同期モータ ４ 角度センサ ５、６ 電流センサ ７ 微分器 ８ 電流指令作成器 ９ ３／２変換器 １０ 電流調節器 １１ ２／３変換器 １２、１３ 電圧センサ １４ 角度補正器 １５ 磁極位置推定演算器 ２００ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 光悦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 回転子に永久磁石を用いた同期モータに
おいて、直流電力を交流に変換して前記同期モータに電
力を供給するインバータと、該インバータから前記同期
モータの電機子コイルに流れる電流を検出する電流検出
手段と、前記電機子コイルにかかる電圧を検出する電圧
検出手段と、前記同期モータの回転子の回転位置を検出
する位置検出手段と、前記検出された電流および検出さ
れた電圧に基づき前記回転子の磁極位置を推定算出する
磁極位置推定手段と、前記検出された回転子の回転位置
と前記磁極位置推定手段で推定された磁極位置との誤差
を算出する誤差演算手段と、前記演算された誤差から前
記回転子に設けられた永久磁石の実際位置と前記検出さ
れた回転子の回転位置とのずれを検出するずれ検出手段
と、前記検出されたずれを補正する補正手段とを有する
ことを特徴とする同期モータの制御装置。 - 【請求項２】 回転子に永久磁石を用いた同期モータに
おいて、直流電力を交流に変換して前記同期モータに電
力を供給するインバータと、該インバータから前記同期
モータの電機子コイルに流れる電流を検出する電流検出
手段と、前記電機子コイルにかかる電圧を検出する電圧
検出手段と、前記同期モータの回転子の位置を検出する
位置検出手段と、前記検出された電流および検出された
電圧に基づき前記回転子の磁極位置を推定算出する磁極
位置推定手段と、前記検出された回転子の回転位置と前
記磁極位置推定手段で推定された磁極位置との誤差を算
出する誤差演算手段と、前記演算された誤差から前記回
転子に設けられた永久磁石の実際位置と前記検出された
回転子の回転位置とのずれを検出するずれ検出手段と、
前記検出されたずれを補正する補正手段とを有して、前
記回転子の回転速度を検出する速度検出手段を備え、前
記補正手段は回転子の回転速度に応じて前記ずれを補正
することを特徴とする同期モータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22590495A JP3397013B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 同期モータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22590495A JP3397013B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 同期モータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0956199A true JPH0956199A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3397013B2 JP3397013B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=16836716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22590495A Expired - Fee Related JP3397013B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 同期モータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3397013B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065137A1 (en) * | 1998-06-11 | 1999-12-16 | Abb Industry Oy | Method of minimizing errors in rotor angle estimate in synchronous machine |
| SG102674A1 (en) * | 2001-05-09 | 2004-03-26 | Hitachi Ltd | Apparatus, method or system for controlling mobile body |
| US6914408B2 (en) * | 2001-02-27 | 2005-07-05 | Hitachi, Ltd. | Motor control apparatus and electric vehicle using same |
| US7024332B2 (en) | 2003-11-27 | 2006-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for identifying a faulty rotor position angle signal |
| US7294988B2 (en) | 2004-12-10 | 2007-11-13 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor drive unit and a driving method thereof |
| JP2010148270A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Honda Motor Co Ltd | 永久磁石式回転電機の制御装置 |
| WO2012063297A1 (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-18 | トヨタ自動車株式会社 | 回転角算出装置および回転角算出方法 |
| JP2012100409A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Denso Corp | 回転角度検出装置 |
| WO2012163585A3 (de) * | 2011-05-30 | 2013-05-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur winkelschätzung in einer synchronmaschine |
| US9312799B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-04-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| US9350282B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-05-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| US9438156B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-09-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| CN111446890A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-24 | 武汉迈信电气技术有限公司 | 一种具有电流检测功能的编码器及电流检测方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4708992B2 (ja) | 2005-12-12 | 2011-06-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 位置検出装置及びこれを用いた同期モータ駆動装置 |
| FI120992B (fi) * | 2008-05-30 | 2010-05-31 | Kone Corp | Tahtikoneen liikkeen määritys |
| CN105490608B (zh) * | 2015-12-30 | 2018-02-16 | 上海贝思特门机有限公司 | 一种永磁电梯门机控制器及其控制方法 |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP22590495A patent/JP3397013B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO1999065137A1 (en) * | 1998-06-11 | 1999-12-16 | Abb Industry Oy | Method of minimizing errors in rotor angle estimate in synchronous machine |
| US6914408B2 (en) * | 2001-02-27 | 2005-07-05 | Hitachi, Ltd. | Motor control apparatus and electric vehicle using same |
| SG102674A1 (en) * | 2001-05-09 | 2004-03-26 | Hitachi Ltd | Apparatus, method or system for controlling mobile body |
| US7199547B2 (en) | 2001-05-09 | 2007-04-03 | Hitachi, Ltd. | Apparatus, method or system for controlling mobile body |
| US7024332B2 (en) | 2003-11-27 | 2006-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for identifying a faulty rotor position angle signal |
| US7294988B2 (en) | 2004-12-10 | 2007-11-13 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor drive unit and a driving method thereof |
| JP2010148270A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Honda Motor Co Ltd | 永久磁石式回転電機の制御装置 |
| JP2012100409A (ja) * | 2010-11-01 | 2012-05-24 | Denso Corp | 回転角度検出装置 |
| WO2012063297A1 (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-18 | トヨタ自動車株式会社 | 回転角算出装置および回転角算出方法 |
| US8288977B2 (en) | 2010-11-08 | 2012-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Rotation angle calculation apparatus and rotation angle calculation method |
| JP5333583B2 (ja) * | 2010-11-08 | 2013-11-06 | トヨタ自動車株式会社 | 回転角算出装置および回転角算出方法 |
| WO2012163585A3 (de) * | 2011-05-30 | 2013-05-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur winkelschätzung in einer synchronmaschine |
| US9312799B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-04-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| US9350282B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-05-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| US9438156B2 (en) | 2011-10-21 | 2016-09-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Motor control device and motor control method |
| CN111446890A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-24 | 武汉迈信电气技术有限公司 | 一种具有电流检测功能的编码器及电流检测方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3397013B2 (ja) | 2003-04-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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