JPS6231385A - 同期電動機の界磁極位置補正方法 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、同期電動様のベクトル制御に係り、とくに界
１ｉ極位置の補正方法に１１１１１１ｊる。

〔従来技術と問題点〕

同期電動様のベクトル制御は検出器（レゾルバやパルス
ゼネレータ）により界磁極位置を検出し、界磁極と同期
した位相の正弦波電流の振幅および位相の制御を行ない
トルク制御を行なうものである。

この同期電動機のベクトル制御においては、同期電動機
に検出器を取付けるさい、同期電動機の界磁極位置と検
出器の検出信号による位置とに礪械的ずれが発生する。

いよ、 実際の界磁極位置をφ。

検出した界磁ル位買をθ。

レゾルバと同期電動機の機械的ずれをδ。。

印加づる電流の位相をρ。

電流の位相の補正量をγ。

実際の界磁極位置φと印加する電流ρの位相差をδ。

とりると、次の（１式）〜（３式）が成立する。

φ−θ１−δ。　　　　　・・・・・・・・・・・・（
１式）ρ＝θ＋Ｔ　　　　　　・・・・・・・・・・・
・（２式）δ＝φ−ρ−δ。−γ　・・・・・・・・・
・・・（３式）界ｔｉ！極の大ぎさをΦ。

印加する電流の大きざを■とすると、 発生１ヘルクＴは、 Ｔ＝Ｋ・Φ・ｌ　　ＣＯＳδ　　・・・・・・・・・・
・・（４式）％式％） ここで、位相差δは（３式）かられかるように、レゾル
バを同期電動機に取付けるさいの機械的ずれに基づいて
おり、この位相差δが大ぎくなると発生トルクＴは小さ
くなる。

発生１〜ルクＴが最大になる電流位相の補正量γは、印
加する電流の大きさによらず発生トルクＴが零になる電
流位相の補正量δ。′を９０°ずらしたものである。

この補正量δ。′を求める方法として、発生トルクの極
性に応じて電流位相の補正量γを更新していく方法とし
て、本出願人が提案した特願昭５９−２１０４７４号が
ある。

この方法は、つぎの３つの手段に特徴がある。

〔１〕雷電流相の補正量の更新方法 発生トルクの極性が異なる２つの補正量（γ１゜γ２、
ただしγ１〈δｏくγ２）をそれぞれ下限値、上限値と
する範囲内にある補正量γ３　〔例えば、γ　＝（γ１
＋γ２）／２）を与えて発生トルクの極性を調べ、この
ときの発生トルクの極性が下限の補正量γ１のときの発
生トルクの極性と異なった場合には、上限の補正量γ２
を補正量γ３で更新し、上限の補正量γ２のときの発生
トルクの極性が異なった場合には下限の補正量γ１を補
正■γ３で更新する。この処理を所定回数繰返して得ら
れた補正量γの最終値をδ　′としている。

〔２〕発生トルクの極性の判定法 発生トルクの極性の判定法として、速度ループをかけて
速度フィードバックがネガティブフィードバックになる
ときは発生トルクの極性は正、ポジティブフィードバッ
クになるときは発生トルクの極性は負としている。

〔３〕発生トルクの極性判定の前処理 速度フィードバックがポジティブフィードバックになっ
た場合に、速度フィードバックの極性を切り換えてネガ
ティブフィードバックにし、速度を零にして次の電流位
相補正量に対する発生トルクの極性の判定の準備する。

しかるに、この〔３〕に示した発生トルクの極性判定の
前処理では、同期電動機の速度ループをかけているので
、アルゴリズムが複雑である。

〔発明の目的〕

ここにおいて本発明は、従来手段め難点を克服し、簡単
なアルゴリズムで前処理として速度を零にできる同期電
動機の界磁極位置補正方法を提供することを、その目的
とする。

（発明の概要） 本発明は、上記目的を達成するために、同期電動機のベ
クトル制御において、発生トルクの極性を求めるさいに
使用したトルク指令によって生じた速度変化を打ち消す
だけの逆極性のトルク指令を加えて速度を零にすること
を特徴とする同期電動機の界磁極位置補正方法である。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

第２図は、本発明による同期電動機の界磁極位置補正方
法が適用される同）１１電動機（３相）のベクトル制御
による駆動装置の回路構成を表わすブロック図である。

第１のレゾルバ１２は第１のレゾルバ励磁回路１３によ
って励磁される。速度検出回路１４はレゾルバ１２の検
出信号の周期丁を測定して、同期電動機１１の回転子速
度Ｎに対応した周期Ｔを検出する。第２のレゾルバ１５
は第２のレゾルバ励磁回路１６によって励磁される。回
転角検出回路１７はレゾルバ１５の励磁信号と検出信号
の位相差θを検出する。

マイクロプロセッサ１はトルク指令ｉと、速度検出回路
１４で検出した周期Ｔと、回転角検出回路１７で検出し
た位相差θを用いて演篩を行ない、２相の電流指令１　
１　をそれぞれＤ／Ａ変換α・　β 器２．３によってデジタル／アナログ変換して電流＄Ｉ
Ｊ　Ｉ１１回路４へ出力する。

電流ル１１りυ回路４は入力した２相の電流指令ｉ。。

１βを３相の電流指令ｉａ、　ｂ、ｉｏに変換し、イン
バータ５を制御する。

インバータ５は、これら３相の電流指令ｉ　ａ。

ｊ　Ｂ　、ｊ　ｃに対応した電流を同期電動１１１に供
給して駆動する。

第３図は、本発明におけるマイクロプロセッサの回路構
成を示す１１３１９図である。

周期／速度変換器１０１は周期Ｔを速度Ｎに変換する。

トルク指令発生器１０２は１〜ルク指令ｉを出力する。

極性判定中と前処理中とでトルク指令の極性は逆である
。例えば、極性判定中ｉ−１ｍａｘとすれば、前処理中
はｉ　＝　−ｉ　ｍａｘとなる（　ｉ　ｗａｘはインバ
ータ５で許容される最大の電流の大きさに対応する）。

推定後は制御に応じたトルク指令になる。

トルク極性判定器１０３は電流位相補正量δ　′の推定
中か推定後かを、またδ　′の推定Ｏ 中のうち判定中か前処理中かを１ヘルク指令発生回路１
０１と電流位相補正回路１０４に知らせる。

ざらに、トルク極性判定器１０３は周期／速度変換器１
０１から出力される速度Ｎとトルク指令ｊを用いて実際
の界ｖＡ極位置φと印加する電流の位相差δの符号を判
定する。

すなわち、トルク極性判定器１０３は電流位相補正量δ
　′を推定するための極性判定中、任意の電流位相補正
量γに対して、まず速度Ｎ、ｏを記憶しておく。数サイ
クル後再び速度Ｎ８１を記憶し、速度変化ｄ＝Ｎ　３１
　　Ｎ　Ｓｏを計算する。トルク指令ｉの符号と速度変
化ｄの符号を比較する。一致した場合の発生トルクを正
とずれば、一致しない場合の発生トルクの極性は負とな
る。

電流位相補正器１０４は後述する方法により電流位相補
正量δ　′を１１定し、推定後は、発生トルクの極性が
正になるように電流位相補正量γ＝δ　’　　＋９０’
　またはδ　′−９０°を出力する。

Ｏ 加算器１０５は位相差θと電流位相補正器１０４から出
力される電流位相補正ｔ６γを加算して印加する電流の
位相ρを出力する。この゛電流の位相ρは正弦関数発生
器１０６と符号反転器１０８によって一５ｉｎρに、余
弦関数発生器１０７によってＣＯＳρにそれぞれ変換さ
れる。

正弦関数発生器１０６、余弦関数発生器１０７は例えば
ＲＯＭで印加電流の位相ρをアドレスとして与えること
によって、ＲＯＭに記憶されているｓｉｎρ、　　ＣＯ
Ｓρの値が出力される。

乗算器１０９．１１０はトルク指令発生器１０２から出
力されたトルク指令１にそれぞれ一５ｉｎρ、　　ｃｏ
ｓρを乗じて２相の電流指令ｉ　（ｘ。

ｉβを出力する。

次に、本発明の一実施例における電流位相補正量δ　′
の推定方法を第１図のフローチャートを参照しながら説
明する。

（処理２１）初期値を設定する。

すなわち、電流位相補正量γ＝０．限界値１でγ１’−
１８０”、限界値２でγ　’　＝１８０゜とする。限界
値１のγ１′には極性判定中（ｊ＞０）のときのトルク
指令１の符号と速度変化ｄの符号が一致する場合のδ　
′に最も近い電流位相補正量γを入れる。限界値２のγ
　′には極性判室中（ｊ＞０）のときのトルク指令の符
号と速度変化ｄの符号が一致しない場合のδ　′に最も
近い電流位相補正量γを入れる。限界値１のγ１′。

限ＵＫ（２（７）　７２　’　Ｉ）’／Ｊ）期値トシテ
、１８０°ヲ入れるのは、発生トルクの極性〔極性判定
中（ｊ＞０）のときの１〜ルク指令１の符号と速度変化
ｄの符号が一致するかどうか］が電流補正Ｇγ−〇。

とγ＝１８０°とで異なることは明らかだからである。

任意の補正量γに対する速度変化ｄを求めるための回数
ｍ＝Ｑとする。推定回数ｊ＝１とする。ｊ＞Ｏのときは
発生トルクの極性判定中、ｊ〈０のときは次の電流位相
補正量γのときの発生トルクの極性を判定するための前
処理中である。

処理２２に進む。

（処理２２）ｊ＞Ｏかどうかを判定する。

極性判定中（ｊ＞Ｏ）か、前処理中（ｊ＜Ｏ）かを判定
する。ｊ＞Ｏならば処理２３に進み、ｊくＯならば処理
２４に進む。

（処理２３）極性判定中なのでトルク指令ｉ−ｉ　ｍａ
ｘとする。その理由は１〜ルク指令の絶対値が大きけれ
ば大きいほど感度がよいからである。処理２５に進む。

（処理２４）前処理中なので、トルク指令ｉ−−ｉ　ｍ
ａｘとする。極性判定中のトルク指令１（＝ｉｍａｘ）
によって生じた速度変化を打ち消すために、符号が逆で
絶対（１ｎが同じトルク指令を与えている。処理２５に
進む。

（処理２５）速度Ｎの演算を行ない、処理２６に進む。

（処理２６）ｍ＝ｏかどうか判定する。

すなわち、任意の電流位相補正量γに対して速度変化ｄ
を計算するため最初の速度Ｎを保存しておく必要がある
か判定する。ｍ＝ｏなら処理２７に進み、ｍ〜０ならば
処理２８に進む。

（処理２７）ｍ＝ｏにおける迷電ＮをＮｓｏに保存し処
理２９に進む。

（処理２８）ｍ＝ｍ’　　（＞Ｏ）かどうか判定する。

つまり任意の電流位相補正Ｍγに対して速度変化ｄを３
１算してもよいか判定する。、ｍ＝ｍ’　ならば処理３
０に進み、ｒｎｔ＝ｍ’ならば処理２つに進む。

（処理２９）ｍの値を１ふやし処理２５にもどる。

（処理３０）ｊ　＞Ｏかどうか判定する。ｊ＞０（判定
中）なら処理３１に進み、ｊ〈０（前処理中）なら処理
３７に進む。

（処理３１　）　ｍ＝ｍ’　における速ＩＩＮをＮｓｉ
に保存し処理３２に進む。

（処理３２）速度変化ｄ　（＝Ｎ８１−Ｎ８ｏ）を計算
し、処理３３に進む。

（処理３３）速度変化ｄの符号とトルク指令ｉの符号を
調べ一致するかどうか判定する。一致するならば処理３
５に進み、一致しないならば処理３４に進む。

（処理３４）γ　′−γとして処理３６に進む。

（処理３５）γ　′＝γとして処理３６に進む。

（処理３６）ｊ＝−ｊとして前処理中（ｊ　＜Ｏ）にモ
ードを切り換える。処理４０に進む。

（処理３７）次に発生トルクの極性を調べる電流位相補
正量γの値をγ　′、γ２′の平均値とし、処理３８に
進む。

（処理３８）ｊ＝−ｊ＋１として判定中（ｊ＞０）にモ
ードを切り換える。処理３つに進む。

（処理３９）推定回数ｊを調べ、所定の回数ｋ（〉Ｏ）
に達してなければ、処理４ｏに進み、達したら処理４１
に進む。

（処理４０）ｍ＝０として処理２２にもどる。

（処理４１）処理３７で最後に更新した電流位相補正量
γを電流位相補正量δ　′として処理を終了する。

このように判定中（ｊ＞Ｏ）と前処理中（ｊ＜Ｏ）でそ
れぞれｍ＋ｆイクルづつ逆極性（符号が反対で絶対値が
同じ〉トルク指令を与えているので判定中に生じた速度
変化を前処理中で打ち消している。

次にこのようにして求めた電流位相補正量δ　′から様
械的ずれδ。を求める方法を説明づる。

電流位相補正量γ＝０°とγ＝９０°の場合のトルク指
令ｉの符号と速度変化ｄの符号の一致、不一致の組み合
せは、 （１）　　γ−〇°のとぎ一致、γ＝９０°のとき一致 （２）　　γ−〇°のとぎ不一致、γ−９０”のとき一
致 （３）　　γ＝０°のとき不一致、γ−９０’のとき不
一致 （４）　　γ＝０°のとき一致、γ−９０°のとき不一
致 の４通りで、それぞれ第４図（１）、（２＞。

（３）、（４）に対応している。電流位相補正量δ　′
は０°と１８０°の間で求まる。機械的ずれδ。はトル
ク指令ｉの符号ど速度変化ｄの符号が一致するように（
斜線部の範囲で）決める。すなわら、前記の４つの場合
に応じて δ　＝δ　’　−９０°　　・・・・・・・・・・・・
（５式）δ　−δ　’　＋９０’　　　・・・・・・・
・・・・・＜　６　式）δ　＝δ　′＋９０°　　・・
・・・・・・・・・・（７式）δ　−δ　’　−９０’
　　　・−・・・・・・・・・・（８式）Ｏ となる。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、与えられた電流位相補正量γ
に対して判定中と前処理中の２つのモードに分け、判定
中のトルク指令によって生じた速度変化を前処理中に、
判定中のトルク指令と逆極性（符号が反対で絶対値が同
じ）の１−ルク指令を同じ時間与えることにより打消す
ことができる。

したがって、発生１−ルクの極性の判定に必要な最初の
速度Ｎ３ｏが電流位相補正１■にＪ：らず同じになる（
普通は０になる）ので、速度に依存した検出のばらつき
がなくなり、アルゴリズム［単である。

本発明は当該分野に寄与するところ多い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わす流れ図、第２図は本
発明が適用される同期電動機ベクトルＱｉｌ＋御の回路
構成を示ずブロック図、第３図はマイクロプロセッサ部
の回路構成を表わづブロック図、第４図は本発明におけ
る電流位相補正量γ−〇。 とγ＝９０°のときのトルク指令ｉの符号を速度変化ｄ
の符号の一致、不一致の各組合せにお【プる機械的ずれ
δ。の関係図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・マイクロプロセッサ
２．３・・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器４・・・・・・
・・・・・・・・・電流制限回路５・・・・・・・・・
・・・・・・インバータ１１・・・・・・・・・・・・
同期電動機１２、ｊ５・・・レゾルバ １３．１６・・・レゾルバ励磁回路 １４・・・・・・・・・・・・速度検出回路１７・・・
・・・・・・・・・回転角検出回路１０１・・・・・・
・・・周期速度変換器１０２・・・・・・・・・トルク
指令発生器１０３・・・・・・・・・トルク極性判定器
１０４・・・・・・・・・電流位相補正器１０５・・・
・・・・・・加算器 １０６・・・・・・・・・正弦関数発生器１０７・・・
・・・・・・余弦関数発生器１０８・・・・・・・・・
符号反転器 １０９．１１０・・・乗算器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図 范３図 第・ 牛図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 印加する電流の位相（ρ）の補正量（γ）を変化させて
   印加する電流の大きさにかかわらず発生トルクが零にな
   る電流位相補正量（δ＿０′）を、その前後で発生トル
   クの極性が異なることを利用して、求め、この電流位相
   補正量（δ＿０′）を用いて発生トルクが最大になる電
   流の位相の補正量（δ＿０）を導出し、この電流の位相
   の補正量（δ＿０）と検出した界磁極位置（φ）より印
   加する電流の位相（ρ）を決定して同期電動機をベクト
   ル制御する方法において、 与えられた電流の位相の補正量（γ）に対して発生トル
   クの極性を求めたあとに、 更新された電流の位相の補正量に対して発生トルクの極
   性を求める前処理として発生トルクの極性を求めるため
   に使用したトルク指令によって生じた速度変化を打ち消
   すだけの逆極性のトルク指令を加える ことを特徴とする同期電動機の界磁極位置補正方法。