JPS63178781A - 速度検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレゾルバを用いて電動機の速度をディジタル的
に検出する速度検出装置に関する。

〔従来の技術〕

電動機に直結されたレゾルバの１次巻線を励磁する励磁
信号の位相が零の時点を電動機の機械的な原点とすると
、励磁信号と２次側巻線出力信号の位相差が機械的原点
を基準とした電動機ロータの回転角に対応する。そこで
、レゾルバの励磁信号と出力信号の位相差の時間的な変
化量を検出して速度を検出する方式がある。この方式の
従来例としては特開昭５７−３４７８８号公報に記載さ
れている。この方法は、一定周波数ｆｃのクロックをカ
ウンタで計数してレゾルバ励磁信号の位相をＯｏを作っ
ておき、レゾルバ出力信号の零位相においてカウンタの
出力θ０をサンプルホールドすることで機械的原点から
のロータの回転角を検出する。

そこで、今回のサンプル時点におけるカウンタ出力値を
θＯｎとし、前回のサンプル時点におけるカウンタ出力
値をθＯｎｌとすると、その差分Δθ０（Δθｏ：＝Ｏ
ｏｎ−〇０ｎ−１）がロータの回転角変化負となる。ま
た、前回と今回のサンプル時点の周期を八Ｔとすると電
動機の回転速度ω、は（１）式で与えられる。

ΔＴ 以上、述べたように、従来方式はレゾルバ出力信号の周
期ΔＴ毎に（１）式から速度を検出すると共に、一定周
波数のクロックを計数することで、励磁信号の位相θ０
を作っており、励磁周波数は一定であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

次に、レゾルバの励磁周波数をωｏ、２次巻線の出力周
波数をω０１ｌｔ　、回転速度をω、とすると（２）式
の関係がある。

ωｏｕｔ”ωＯ±ω「　　　　　　　　　　・・・（２
）また、励磁周波数ω０は回転速度ω、の数倍は必要で
あり、一般的に最大回転周波数の数倍に設定される。

そこで、例えば最大回転周波数ω、＝５００Ｈｚとし、
励磁周波数ω０を１　、５　Ｋ　Ｈｚ　　とすると、ω
ｏｕｔ　”　２　Ｋ　Ｈｚとなり、レゾルバ出力信号の
周期へＴは５００μｓとなる。一方、励磁周波数の周期
は６６７μｓなので、レゾルバの出力周期へＴは回転速
度ω、がＯ〜５００　Ｈｚ変化することで、６６７μｓ
から５００μｓ変化することになる。そこで、励磁周波
数の位相を作るクロック周波数ｆｃを例えば５　Ｍ　Ｈ
ｚとすると１６７μｓ区間に入力される値は８３５　ｄ
ｉｇｉｔとなり、この値が５００　Ｈｚに対応するので
０．６Ｈｚ／ｄｉｇｉｔの検出分解能となり、２極の誘
導機を運転した場合、±３６ｒｐｍと非常に大きい速度
検出分解能となる。

以上、述べたごと〈従来方式のように一定の励磁周波数
でレゾルバ出力信号周期ΔＴ毎に速度を検出する方式で
は、速度検出精度が非常に悪くなると言う問題があった
。

本発明の目的はレゾルバを用いて高精度に速度検出を行
う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〕

上記目的を達成するために励磁周波数を一定で制御する
のではなく、回転速度ω、または、速度指令ω−にほぼ
比例して励磁周波数ω０を可変するようにした。なお、
本発明では励磁周波数を可変できるように、並列の励磁
周波数指令を基準クロック周期ΔＴｃ毎に加算器で加算
することでディジタル積分を行い励磁信号の位相θ０を
作る回路構成とした。

また、レゾルバ出力信号の周期へＴ毎に速度を検出する
のではなく、まえもって速度を検出するサンプル周期指
令Ｔｓ傘を設けておき、レゾルバ出力信号周期へＴの積
算値がＴｓ＄をオーバーした時点でのΔｔの積算値をＴ
ｓとすると、Ｔｓ待時間おける励磁信号位相Ｏｏの変化
量Ｏ８から速度を検出するようにしたものである。

〔作用〕

つまり、本発明の装置は低速になるに従い励磁周波数ω
０は小さくなり、レゾルバ出力信号と励磁信号の位相差
に入力される基準クロック数が等測的に多くなる。また
、レゾルバ出力周期へＴよりサンプル周期ＴＳは大きく
設定するのでＴｓ区間における励磁信号の位相変化量Ｏ
８がより大きくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。マイ
コン１から出力される励磁周波数指令ω０はラッチ回路
２でラッチされる。また、加算回路３とラッチ回路４で
励磁周波数ω０を積分し。

励磁信号の位相θ０を作っている。つまり、ラッチ回路
４は励磁信号の位相θ０を入力として、基準クロック周
期ΔＴ　ｃ　（ΔＴｃ＝　１　／　：ｆ　ｃ）毎にラッ
チする。また、加算回路３ではラッチ回路４の出力Σ　
ω０・Δｔｃと励磁角周波数ω０を加えて出力する。つ
まり、基準クロック周期ΔＴｃ毎にω０の加算を行うこ
とで（３）式に示すようにディジタル的な積分動作を行
い、励磁信号の位相θ０を出力している。

θ０＝Σ（ｉｌＱ’Δｔ、ｃ＝　ｆ　ωｏｄ　ｔ　　　
　　・・・（３）次に励磁回路５は、ｓｕｎ関数テーブ
ルＲＯＭ６　ａ　、　ｃｏｓ関数テーブルＲＯＭ６ｂと
Ｄ／Ａ変換器７ａ、７ｂから構成され、励磁信号の位相
Ｏ。

を入力として、レゾルバ８の１次巻線８ａ、８ｂにｓｉ
ｎ　ωｏｔ及びｃｏｓωｏｔの励磁信号を与えている。

一方、誘導電動機９が直結されたレゾルバ８の２次巻線
８ｃの出力は励磁周波数ω０と誘導電動機９の回転周波
数ω１の加算した正弦波信号ｓｕｎ　（ωθ±ωｒ）ｔ
が出力される。次に波形整形回路１０に内蔵されたコン
パレータで正弦波のレゾルバ出力信号を零レベルで比較
し方形波信号Ｇ１を出力する。そこで方形波信号Ｇ１の
立上りは、レゾルバ出力信号の零位相であり、この時点
で加算回路３の出力である励磁信号位相θ０をラッチ回
路１１でラッチする。なお、ラッチ回路１１の出１．力
θＨはマイコン１で入力する。

°′また、基準クロックｆｃはカウンタ１２で計数し、
そのカウンタ出力Ｔｏは波形整形回路の出力信号Ｇ１の
立上り時点においてラッチ回路１３でラッチし、その出
力ＴＨはマイコン１で入力する。

なお、波形整形回路１０の出力信号Ｇ１の立上りでマイ
コン１に割込信号を入力する。

次に第１図の本発明の実施例回路の動作を第２図に示す
タイムチャートと第３図に示すマイコンのソフト処理に
より説明する。まず、マイコン１から任意の励磁周波数
ω０がラッチ回路２にラッチされると、加算回路３及び
ラッチ回路４によりΔＴｃ毎にＯ０が積算されることで
Ｏ０の積分を行い、加算回路３の出力は第２図の００に
示すような波形となり、励磁信号の瞬時位相を表わす。

また、加算回路がオーバーフローすると再度、位相が零
度から開始する。

次に励磁回路５の出力ｓｉｎωｏｔ　　は第２図に示す
ように励磁周波数ω０の正弦波信号となり、レゾルバ極
数が２極の場合この信号の零位相が機械的な原点となる
。一方、レゾルバ８の出力信号は励磁周波数ω０と電動
機回転周波数ω、を加算した周波数の正弦波信号で第２
図に示すように正転の場合、ｓｉｎ　（ω０＋ωｒ）ｔ
となり、逆転の場合は、ｓｕｎ　（ω０−ωｒ）ｔとな
る。

次に、レゾルバ出力信号を零レベルで比較した方形波出
力信号が０１信号となり、このＧ１信号の立上りで励磁
信号位相θ０と、カウンタ１２の出力Ｔｏをラッチした
出力がθＨ，ＴＨとなる。

この結果、θＨは、励磁信号とレゾルバ出力信号の位相
差なので、機械的な原点からの電動機ロータの回転角を
表わす。

次に、マイコン１で行う速度演算処理について第３図を
用いて説明する。レゾルバ出力信号の零位相毎にマイコ
ン１に割込み信号が入力され、割込み処理を行う。この
処理はまず、ラッチ回路１１．１３の出力である現在の
ロータ回転角θ゛Ｈと時間ＴＨを入力する。次に、前回
の速度演算した時点を第２図の（ａ）点とし、その時の
時間をＴＨｎ−ｔとする。また速度検出のサンプリング
周期設定値をＴｓＩとすると、第２図の（ｂ）、（Ｑ）
点の割込み時においては（ＴＨ−ＴｌＮ−１）＜Ｔｓ申
なので速度演算を行わない。なお、（ｄ）点の割込み時
においては、Ｔ　Ｈ−Ｔ　ＨＮ−１＞　Ｔ　ｓ＊なので
速度演算処理を行う。そこで（ａ）点と（ｄ）点の間の
励磁信号位相の変化量（θＨ−θＨＮ−１）をＯ８とし
、時間変化量（ＴＨ−ＴＨＩＮ−１）をＴｓとすると、
速度ω、は（４）式から演算している。

次に、速度演算値ω、または、電動機の速度指令ω−に
ほぼ比例した励磁周波数指令ω０をラッチ回路２へ出力
し、速度に応じて励磁周波数を変えている。

以上述べたように本発明によれば低速になるに従い、励
磁周波数ω０の周期１／ω０が大きくなるので、励磁信
号ｓｉｎωｏｔ　　とレゾルバ出力信号ｓｉｎ　（ωθ
±ωｒ）ｔの位相差の時間が大きくなる。

この結果、位相差に入力される一定の基準クロック数が
増加するので加算回路３の出力である励磁信号位相θ０
のビット数が増加したことになり、果がある。

また、速度検出周期の指令Ｔｓ＊をマイコンで任意に設
定でき、Ｔｓ傘を大きくすることで（４）式の励磁信号
位相変化量Ｏ８が大きくなり、Ｔｓ区間に入力される基
準クロック数が増加するので、励磁信号位相θ０のビッ
ト数が増加したことになり、速度検出精度が良くなる。

なお、検出周期Ｔｓを大きくすると、励磁位相変化量Ｏ
８が３６０゜以上になりオーバーフローするが、割込み
処理毎に３６００間隔のオーバーフロー回数を記憶して
Ｏ８の演算を行うことで、３６０°以上のＯ８変化量に
おいても速度検出が可能となる。この結果、Ｏ８のビッ
ト数が増加したことになり、速度検出精度が良くなると
言う効果もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば励磁周波数ω０と速度検出周期を任意の
値に制御できる回路構成としており、低速になるに従い
レゾルバ励磁周波数ω０を小さくできるので励磁信号位
相θ０の変化量Ｏ８の分解能が上がり、速度検出精度が
良くなると言う効果がある。

また、速度検出周期Ｔｓを大きくした場合、Ｔｓ区間に
おける励磁位相変化量θＳが３６０゜以上でもＯ８を検
出できるので、Ｏ８のビット数が増加することになり速
度検出精度が良くなると言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成のブロック図
、第２図は第１図に示す回路の動作タイムチャート、第
３図は速度演算処理を行うマイコンのフローチャートで
ある。 １・・・マイコン、３・・・加算回路、５・・・励磁回
路、８・・・レゾルバ、９・・・誘導電動機、１０・・
・波形整形回路、１２・・・カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電動機に直結されたレゾルバの１次巻線を励磁する
   励磁信号発生回路と、レゾルバ２次巻線出力信号の零位
   相時点で前記励磁信号の位相θ＿０をラッチし、ラッチ
   した励磁信号位相の時間的な変化量から電動機の速度を
   検出する装置において、前記励磁信号の発生回路として
   励磁周波数指令ω＿０を並列データとして与え、これを
   一定周期ΔＴ＿ｃ毎に加算することでディジタル積分を
   行い、前記励磁信号位相θ＿０を作る回路構成とし、低
   速になるに従い、前記励磁周波数指令ω＿０を小さく設
   定して速度を検出することを特徴とした速度検出装置。