KR20200106815A

KR20200106815A - 리졸버 신호 처리 장치, 드라이브 장치, 리졸버 신호 처리 방법, 및 컴퓨터 판독가능 기록 매체

Info

Publication number: KR20200106815A
Application number: KR1020197029904A
Authority: KR
Inventors: 치카라 모리토; 하지메 시라이시
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-15
Also published as: JPWO2020178904A1; CN111902702A; US11754421B2; US20210270638A1; JP6796726B1; CN111902702B; WO2020178904A1; KR102266025B1

Abstract

실시 형태의 일 형태의 리졸버 신호 처리 장치는, 편차 산출 유닛과, PI 연산 유닛과, 적분 연산 유닛을 구비한다. 편차 산출 유닛은, 상기 A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인 값을 승산하여 얻어진 제1 적과, 상기 B상의 신호에 상기 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출한다. PI 연산 유닛은, 제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 상기 편차에 기초하여 실시한다. 적분 연산 유닛은, 상기 비례 적분 연산의 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 상기 제2 적분 연산의 결과를 상기 리졸버의 위상 정보로서 출력한다.

Description

리졸버 신호 처리 장치, 드라이브 장치, 리졸버 신호 처리 방법, 및 프로그램

본 발명의 실시 형태는, 리졸버 신호 처리 장치, 드라이브 장치, 리졸버 신호 처리 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.

리졸버 신호 처리 장치는, 리졸버가 검출한 위상의 위상 정보를 리졸버의 출력 신호에 기초하여 추출한다. 그러나, 리졸버의 출력 신호에 노이즈가 포함되는 경우 등이 있고, 리졸버가 검출한 위상의 위상 정보를 간이한 방법으로 추출하는 것은, 용이하지 않았다.

일본 특허 공개 제2016-90244호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 리졸버의 출력 신호로부터, 간이한 방법으로 리졸버의 위상 정보를 추출하는 리졸버 신호 처리 장치, 드라이브 장치, 리졸버 신호 처리 방법, 및 프로그램을 제공하는 것이다.

실시 형태의 일 형태의 리졸버 신호 처리 장치는, 편차 산출 유닛과, PI 연산 유닛과, 적분 연산 유닛을 구비한다. 편차 산출 유닛은, 상기 A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인값을 승산하여 얻어진 제1 적과, 상기 B상의 신호에 상기 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출한다. PI 연산 유닛은, 제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 상기 편차에 기초하여 실시한다. 적분 연산 유닛은, 상기 비례 적분 연산의 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 상기 제2 적분 연산의 결과를 상기 리졸버의 위상 정보로서 출력한다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 리졸버 신호 처리 장치를 포함하는 드라이브 장치의 구성도.
도 2a는 실시 형태의 리졸버의 구성도.
도 2b는 실시 형태의 리졸버(2)의 2상 여자 신호를 설명하기 위한 도면.
도 2c는 실시 형태의 리졸버(2)의 2상의 출력 신호를 설명하기 위한 도면.
도 3은 실시 형태의 축배각과 여자 주파수와 모터 속도의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 실시 형태의 축배각과 여자 주파수와 모터 속도의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 실시 형태의 리졸버 위상 검출계의 시뮬레이션의 결과에 대해 설명하기 위한 도면.

이하, 실시 형태의 리졸버 신호 처리 장치, 드라이브 장치, 리졸버 신호 처리 방법, 및 프로그램을, 도면을 참조하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성에 동일 부호를 부여한다. 그리고, 그 구성들의 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다.

실시 형태의 리졸버로서, 2상 여자 2상 출력형을 예시한다. 2상 출력형 리졸버는 대략 90도의 위상차로 진폭 변조된 A상, B상의 2상의 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 2상의 신호는, 위상 θ0에 의해 진폭이 변화되는 사인파와 코사인파이다. 2상 여자형 리졸버는 대략 90도의 위상차로 진폭 변조된 A상, B상의 여자 신호가 공급된다. 리졸버에는, 2상 여자 2상 출력형 외에, 1상 여자 2상 출력형, 2상 여자 1상 출력형 등이 있다.

또한, 이하의 설명 중에서 전기적으로 접속되는 것을, 간단히 「접속된다」라고 하는 경우가 있다. 비교 대상의 속도, 위상 등의 값이 동일 값을 취하는 경우, 혹은 대략 동일 값을 취하는 경우를, 간단히 「동일」이라고 하는 경우가 있다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 실시 형태에 관한 리졸버 신호 처리 장치(100)를 포함하는 드라이브 장치(1)의 구성도이다.

드라이브 장치(1)는, 예를 들어 리졸버(2)(도면 중의 기재는 SS)와, 모터(3)(도면 중의 기재는 M)와, 인버터(4)와, 리졸버 신호 처리 장치(100)를 구비한다.

리졸버(2)의 축은, 모터(3)의 출력축에 연결되어 있고, 모터(3)의 출력축 회전에 연동하여 회전한다. 예를 들어, 모터(3)는, 인버터(4)에 의해 구동된다.

리졸버 신호 처리 장치(100)는, 리졸버(2)에 접속되어 있어, 리졸버(2)에 2상 여자 신호를 공급하고, 리졸버(2)가 출력하는 2상의 신호를 받는다.

여기서 도 2a 내지 2c를 참조하여 리졸버(2)에 대해 설명한다.

도 2a는, 실시 형태의 리졸버(2)의 구성도이다. 도 2b는, 실시 형태의 리졸버(2)의 2상 여자 신호를 설명하기 위한 도면이다. 도 2c는, 실시 형태의 리졸버(2)의 2상의 출력 신호를 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 리졸버(2)는, 여자 위상 θex의 2상 여자 신호에 의해 여자된다. 리졸버(2)는, 모터(3)의 출력축의 기계각 위상 θrm을 검출한다. 리졸버(2)는, 2상 여자 신호의 여자 위상 θex와, 기계각 위상 θrm에 관련된 위상 θ0에 기초한 2상의 신호를 출력한다.

도면에 도시되는 sinθex와 cosθex로서 나타내는 신호는, 2상 여자 신호의 일례이다. sinθ0과 cosθ0으로서 나타내는 신호는, 2상의 출력 신호의 일례이다. 예를 들어, 2상 여자 신호와 2상의 출력 신호는 모두 연속 신호이다. 기계각 위상 θrm과, 2상 여자 신호의 여자 위상 θex와, 위상 θ0은, 식 (1)로 나타내는 관계에 있다.

θ0=θrm+θex ···(1)

θex=∫ωex(t)dt ···(2)

상기 식 (1)에서의 여자 위상 θex는, 식 (2)에 나타내는 바와 같이 여자각 주파수 ωex(t)에 기초하여 도출된다. 여자각 주파수 ωex(t)는, 시각 t에 의존하여 변화한다. 여자 위상 θex는, 여자각 주파수 ωex(t)의 시간 적분에 의해 도출된다.

도 1로 복귀하여 리졸버 신호 처리 장치(100)의 설명을 계속한다.

리졸버 신호 처리 장치(100)는, 상기 2상의 신호에 기초하여 리졸버(2)의 위상, 즉 모터(3)의 출력축의 기계각 위상 θrm을 검출하고, 그 추정값인 기계각 위상 추정값 θrm_hat를 인버터(4)에 공급한다. 이하, 리졸버(2)의 위상과 그 추정값을, 간단히 기계각 위상 θrm, 기계각 위상 추정값 θrm_hat이라고 칭한다.

이에 의해, 인버터(4)는, 기계각 위상 θrm을 대신하는 피드백 정보로서, 기계각 위상 추정값 θrm_hat을 사용함으로써, 기계각 위상 추정값 θrm_hat에 기초한 위치 제어에 의해 모터(3)를 구동할 수 있다.

리졸버 신호 처리 장치(100)에 대해 설명한다.

리졸버 신호 처리 장치(100)는, 예를 들어 출력 버퍼 회로(101A, 101B)와, 입력 버퍼 회로(104A, 104B)와, 리졸버 신호 처리 유닛(200)을 구비한다.

출력 버퍼 회로(101A, 101B)의 입력은, 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 접속된다. 출력 버퍼 회로(101A, 101B)의 출력은, 리졸버(2)의 여자측에 접속된다. 출력 버퍼 회로(101A, 101B)는, 후술하는 리졸버 신호 처리 유닛(200)으로부터 공급되는 여자 신호에 기초한 2상의 신호를 리졸버(2)에 공급한다.

예를 들어, 출력 버퍼 회로(101A)에는, A상 출력용의 도시되지 않은 디지털/아날로그 변환기(102A)(이하, DA 변환기라고 함. 도면 중의 기재는 DA), 도시되지 않은 신호 증폭용 버퍼, 절연용 트랜스(103A)(도면 중의 기재는 T) 등이 포함된다. DA 변환기(102A)와, 신호 증폭용 버퍼와, 트랜스(103A)는, 기재된 순으로 접속되어 있다. 트랜스(103A)는, 리졸버 신호 처리 장치(100)와 리졸버(2)를 전기적으로 절연한다. 트랜스(103A)의 변압비를 1이라 가정하고, 이하의 설명에 있어서의 트랜스의 설명을 생략한다. 출력 버퍼 회로(101B)도 마찬가지이며, B상 출력용의 도시되지 않은 DA 변환기(102B), 도시되지 않은 신호 증폭용 버퍼, 트랜스(103B) 등이 포함된다. DA 변환기(102B)는, DA 변환기(102A)와 동일한 것이어도 된다. 트랜스(103B)는, 트랜스(103A)와 동일한 것이어도 된다. DA 변환기(102B)와, 신호 증폭용 버퍼와, 트랜스(103B)는, 기재된 순으로 접속되어 있다. 또한, 트랜스(103A, 103B)의 변압비가 1이 아닌 경우에는, 이하의 설명을 비의 값에 맞춰 적절히 보정해도 된다.

입력 버퍼 회로(104A, 104B)의 입력은, 리졸버(2)의 출력측에 접속된다. 입력 버퍼 회로(104A, 104B)의 출력은, 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 접속된다. 입력 버퍼 회로(104A, 104B)는, 리졸버(2)로부터 위상 θ0에 기초한 2상의 신호를 받아, 후술하는 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 공급한다.

예를 들어, 입력 버퍼 회로(104A)에는, A상 입력용 아날로그/디지털 변환기(105A)(이하, AD 변환기라고 함. 도면 중의 기재는 AD), 도시되지 않은 신호 증폭용 버퍼, 절연용 트랜스(106A)(도면 중의 기재는 T) 등이 포함된다. 절연용 트랜스(106A)와, 신호 증폭용 버퍼와, AD 변환기(105A)는, 기재된 순으로 접속된다. 입력 버퍼 회로(104B)도 마찬가지이며, B상 입력용 AD 변환기(105B), 도시되지 않은 신호 증폭용 버퍼, 트랜스(106B) 등이 포함된다. 절연용 트랜스(106B)와, 신호 증폭용 버퍼와, AD 변환기(105B)는, 기재된 순으로 접속된다.

AD 변환기(105A, 105B)는, 리졸버(2)가 출력하는 A상, B상의 각 아날로그 신호를 각각 디지털값으로 변환된다. AD 변환기(105A, 105B)가 변환되는 타이밍은, 도시되지 않은 샘플링 명령 신호 생성 처리부로부터 출력되는 샘플링 명령 신호에 의해 규정되어, 미리 정해진 소정의 주기로 된다. AD 변환기(105A, 105B)는, 변환된 디지털값을, 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 공급한다.

리졸버 신호 처리 유닛(200)은, 디지털값으로 공급된 2상의 신호로부터, 리졸버(2)의 위상에 대응하는 위상 정보로 변환하여, 출력 버퍼 회로(101A, 101B)를 경유하여 인버터(4)에 공급한다.

인버터(4)는, 도시되지 않은 반도체 스위칭 소자와 인버터 제어부를 구비한다. 인버터(4)는, 리졸버 신호 처리 유닛(200)으로부터 모터(3)의 기계각 위상 추정값 θrm_hat의 공급을 받아, 기계각 위상 추정값 θrm_hat에 따라, 모터(3)를 구동한다.

다음에 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 대해 설명한다.

리졸버 신호 처리 유닛(200)은, 편차 산출 유닛(201)과, PI 제어기(204)(도면 중의 기재는 PI)와, 리미터(205)와, 적분기(206)(적분 연산 유닛)와, 변환 처리 유닛(207, 208)과, 감산기(209)와, 기준 신호 생성 처리 유닛(210)과, 가산기(211)와, 여자 위상 추정값 생성 유닛(215)을 구비한다. PI 제어기(204)는, PI 연산 유닛의 일례이다.

편차 산출 유닛(201)은, 승산기(202A, 202B)와, 감산기(203)를 구비한다.

승산기(202A)의 입력은, AD 변환기(105A)의 출력과 후술하는 변환 처리 유닛(207)의 출력에 접속되어 있다. 승산기(202A)는, AD 변환기(105A)로부터 공급되는 A상의 신호 성분과, 변환 처리 유닛(207)으로부터 공급되는 사인파 신호(sinθref)를 곱하여, 제1 적을 얻는다. 승산기(202A)는, 출력에 접속되어 있는 감산기(203)의 제1 입력에, 제1 적을 공급한다.

승산기(202B)의 입력은, AD 변환기(105B)의 출력과 후술하는 변환 처리 유닛(207)의 출력에 접속되어 있다. 승산기(202B)는, AD 변환기(105B)로부터 공급되는 B상의 신호 성분과, 변환 처리 유닛(207)으로부터 공급되는 코사인파 신호(cosθref)를 곱하여, 제2 적을 얻는다. 승산기(202B)는, 출력에 접속되어 있는 감산기(203)의 제2 입력에, 제2 적을 공급한다.

감산기(203)는, 승산기(202A)에 의해 산출된 제1 적의 값으로부터, 승산기(202B)에 의해 산출된 제2 적의 값을 감산하여, 그 차를 PI 제어기(204)에 공급한다. 감산기(203)에 의해 산출된 차를, 편차 sin(θref-θ0)이라 칭한다.

PI 제어기(204)는, 편차 sin(θref-θ0)을 적분하는 제1 적분 처리와, 편차sin(θref-θ0)에 상수를 승산하는 게인 승산 처리와, 제1 적분 처리의 결과와 게인 승산 처리의 결과를 가산하는 연산 처리를 실시한다. 이것을 비례 적분 연산이라 한다. PI 제어기(204)의 연산 결과의 값은, 여자각 주파수(또는 주파수)의 차원을 갖고, 이것을 여자각 주파수 ωex라고 칭한다. 게인 승산 처리의 상수는, 리졸버(2)의 타입에 의존한다. 이것에 대해 후술한다.

가산기(211)는, PI 제어기(204)의 연산 결과인 여자각 주파수 ωex와, 후술하는 기준각 주파수 ωref를 가산하여 출력한다. 그 결과를 여자각 주파수 보상값 ωex_comp라 칭한다.

리미터(205)는, 가산기(211)로부터 공급되는 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를, 원하는 범위의 값으로 제한한다. 예를 들어, 리미터(205)는, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp가 미리 정해진 임계값에 기초한 원하는 범위를 초과하지 않는 경우에는, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를 제한하지 않고 출력하고, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp가 원하는 범위를 초과하는 경우에는, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를 소정의 값으로 제한한다. 또한, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp가 미리 정해진 임계값에 기초한 원하는 범위를 초과하지 않는 것은, PI 제어기(204)의 연산 결과에 기초하는 여자각 주파수 보상값 ωex_comp가 소정의 조건을 만족하는 것의 일례이다.

적분기(206)는, 예를 들어 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를 적분하는 제2 적분 처리를 실시한다. 단, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp가 리미터(205)에 의해 제한된 경우에는, 여자각 주파수 보상값 ωex_comp 대신에, 그 제한값을 적분한다. 적분기(206)의 연산 결과를 여자 위상 θex라고 칭한다.

감산기(209)는, 기준 신호 생성 처리 유닛(210)으로부터 공급되는 기준 위상 θref의 값으로부터, 적분기(206)의 연산 결과인 여자 위상 θex의 값을 감산한다.

여자 위상 추정값 생성 유닛(215)은, 감산기(209)의 연산 결과에 기초하여, 여자 위상 추정값 θrm_hat를 생성한다.

기준 신호 생성 유닛(210)은, 기준 주파수 fref에 기초하여, 기준각 주파수 ωref와, 기준 위상 θref를 생성한다. 기준 신호 생성 유닛(210)은, 기준각 주파수 ωref를 적분하여 기준 위상 θref를 생성해도 된다.

변환 처리 유닛(207)은, 상기 기준 위상 θref를 코사인파 신호(cosθref)와 사인파 신호(sinθref)로 변환된다. 사인파 신호(sinθref)는, 편차 산출 유닛(201)의 승산기(202A)에 공급된다. 코사인파 신호(cosθref)는, 편차 산출 유닛(201)의 승산기(202B)에 공급된다.

변환 처리 유닛(208)은, 상기 여자 위상 θex를 코사인파 신호(cosθex)와 사인파 신호(sinθex)로 변환된다. 사인파 신호(sinθex)는, 출력 버퍼 회로(101A)의 입력에 공급된다. 코사인파 신호(cosθex)는, 출력 버퍼 회로(101B)의 입력에 공급된다.

상기한 바와 같이 리졸버 신호 처리 유닛(200)과 리졸버(2)는, 트래킹 루프를 형성한다. 트래킹 루프의 작용에 의해, 리졸버 신호 처리 유닛(200)은, 리졸버(2)로부터 공급된 A상과 B상의 신호로부터 여자 위상 θex를 산출한다.

상기 트래킹 루프는, 기준 위상 θref와 리졸버 출력에 포함되는 위상 θ0(=θrm+θex)이 동등해지도록 작용한다. 기준 위상 θref와 리졸버 출력에 포함되는 위상 θ0의 차(θref-θ0)가 트래킹 루프 내부에 배치된 PI 제어에 의해 0에 가까운 값을 취하게 된다. 따라서, 편차 sin(θref-θ0)은, (θref-θ0)에 근사할 수 있다. (θref-θ0)을 Δθ으로 나타낸다.

상기한 바와 같이 리미터(205)가 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를 원하는 범위로 제한함으로써, 트래킹 루프는, 리미터(205)의 제한된 조건에 따라 작용한다. 이에 의해, 여자 위상 θex가 급준하게 변화되는 것을 억제할 수 있다.

상기의 경우, 리졸버 신호 처리 장치(100)를, 리졸버(2)의 종류에 맞춰서 리미터(205)의 제한값을 규정함으로써, 여자각 주파수 ωex의 대역이 서로 다른 리졸버(2)에 적용시키는 것이 가능해진다. 리졸버 신호 처리 유닛(200)에 있어서, 리미터(205)는, 리졸버(2)의 종류를 식별하는 식별 정보에 기초하여, 리졸버(2)의 종류에 대응하는 제한값을 선택하여 설정하도록 해도 된다.

리졸버(2)의 특성을 나타내는 1항목에 축배각이 있다. 축배각이란, 기계각에 대한 전기각의 비율이다. 리졸버(2)의 축배각은, 리졸버(2)의 구조에 의해 규정된다. 예를 들어, 리졸버(2)의 축이 1회전했을 때에 N 회전분의 출력 신호를 출력하는 타입을 「NX」형이라 칭하는 경우가 있다. N은, 자연수이다. 이것에 의하면, 리졸버(2)의 축이 1회전했을 때에 1회전분의 출력 신호를 출력하는 타입은, 「1X」형이 된다.

리졸버(2)의 회전 속도에 대한 여자각 주파수 ωex의 변화율은, 리졸버(2)의 축배각에 의해 정해진다. 예를 들어, 「1X」형 리졸버(2)를 「NX」형의 것으로 바꾸면, 「NX」형인 경우에 회전 속도에 대한 여자각 주파수(여자각 주파수 ωex_NX)의 변화율은, 「1X」형인 경우의 회전 속도에 대한 여자각 주파수 ωex_1X의 N배가 된다.

리졸버(2)의 축이 회전하고 있는 경우에는 여자 주파수가 정지하고 있는 경우와 상이한 값을 나타낸다. 그 때문에, 트랜스(103A, 103B, 106A, 106B)의 각 트랜스의 여자 주파수의 범위에 유의하여, 리미터(205)의 제한값을 규정하면 된다.

도 3과 도 4는, 실시 형태의 축배각과 여자 주파수와 모터 속도의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3과 도 4에 도시하는 그래프의 횡축에 모터(3)의 회전 속도가 설정되며, 종축에 여자 주파수가 설정되어 있다.

도 3에 예시하는 리졸버(2)는, 예를 들어 「1X」형이다. 예를 들어, 리졸버(2)를, 기준 주파수 fref를 사용하여 여자하면, 모터(3)가 정지하고 있는 경우에는, 기준 주파수 fref와 여자 주파수가 동등해진다. 모터(3)가 회전하고 있으면, 여자 주파수는, 회전 주파수에 의존하여 변화된다.

가령, 상기 각 트랜스의 여자 주파수 사양을 (fref±Δf)(Hz)로 한 경우, 여자 주파수가 그 사양 내에 수렴되도록 제어함으로써, 각 트랜스가 과부하 상태에서 이용되는 것을 제한할 수 있다.

예를 들어, 동그래프로부터 판독되는 운전 범위는, 기준 주파수를 중심으로 하여 규정되는 ±6,000rpm이 된다.

도 4에 예시되는 리졸버(2)는, 「1X」형과 「NX」형이다. 이것을 대비하면, 「NX」형 그래프의 기울기가 「1X」형 그래프의 기울기의 대략 N배가 되어 있다. 각 타입에 대해, 서로 다른 기준 주파수를 설정할 수 있다. 도면에 나타내는 예에서는, fref(Hz)와, Nfref(Hz)이다.

상기한 바와 같이 축배각이 상이하면, 여자 주파수의 조건이 상이하기 때문에, 각 트랜스에 적합한 주파수 범위에서 이용하기 위해서, 리미터(205)의 제한값을 규정하면 된다.

(시뮬레이션에 의한 검증)

도 5는, 실시 형태의 리졸버 위상 검출계의 시뮬레이션의 결과에 대해 설명하기 위한 도면이다.

도 5 내의 (a)와 (b)에 나타내는 시뮬레이션의 결과는, 시간의 경과에 수반하여 모터(3)의 회전자 속도(rad/s)를 정부로 진동시켰을 때에, 모터(3)의 회전자 속도 및 리졸버(2)의 위상을 정상적으로 검출할 수 있는지를 검증하기 위한 것이다.

도 5 내의 (a)의 그래프에 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)와, 리졸버(2)의 여자각 주파수 ωrm_hat를 나타낸다. 도 5 내의 (b)의 그래프에 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat를 나타낸다.

시각 t1까지 모터(3)의 회전이 정지된 상태에 있다.

시각 t1로부터 시각 t2까지, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 소정의 변화율로 증가시킨다. 이에 따라, 리졸버(2)의 여자각 주파수 ωrm_hat가, 회전자 속도 ωrm에 맞춰서 증가한다. 또한, 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat가, 마찬가지의 변화의 경향을 보이고, 모터(3)의 회전자가 회전 상태에 있다.

시각 t2로부터 시각 t3까지, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 소정의 값으로 고정한다. 이에 따라, 리졸버(2)의 여자각 주파수 ωrm_hat가, 회전자 속도 ωrm과 동일 값의 고정값을 나타낸다. 또한, 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat가, 마찬가지의 변화의 경향을 보이고, 모터(3)의 회전자가 정속으로 회전 상태에 있다.

시각 t3으로부터 시각 t4까지, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 소정의 변화율로 감소시킨다. 이에 따라, 리졸버(2)의 여자각 주파수 ωrm_hat가, 회전자 속도 ωrm에 맞춰서 감소한다. 또한, 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat가, 마찬가지의 변화의 경향을 보이고, 모터(3)의 회전자 회전 속도가 점차 저하되고 있다.

시각 t4로부터 시각 t5까지, 시각 t3으로부터 시각 t4까지와 마찬가지로, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 소정의 변화율로 감소시키면, 회전자 속도 ωrm이 부의 값을 취하고, 시각 t4까지의 회전 방향과 역의 방향으로 회전하기 시작한다.

시각 t5로부터 시각 t6까지, 시각 t2로부터 시각 t3까지와 마찬가지로, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 소정의 값으로 고정한다. 이 때의 값은, 상기 경우와는 달리 부의 값을 취한다. 이에 따라, 리졸버(2)의 여자각 주파수 ωrm_hat가, 회전자 속도 ωrm과 동일 크기의 부의 고정값을 나타낸다. 또한, 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat가, 마찬가지의 변화의 경향을 보이고, 모터(3)의 회전자가 정속으로 회전 상태에 있다.

시각 t6으로부터 시각 t7까지, 시각 t1로부터 시각 t2까지와 마찬가지의 변화율로, 모터(3)의 회전자 속도 ωrm(rad/s)을 증가시키면, 회전자 속도 ωrm이 부의 값을 취하고 있지만, 그 크기가 감소되어 있음을 판독할 수 있다. 시각 t7로부터 시각 t8까지의 경우도, 상기와 마찬가지로 모터(3)의 기계각 위상 θrm(rad)과, 리졸버(2)의 위상 θrm_hat가, 마찬가지의 변화의 경향을 나타낸다.

시각 t7이 되면, 모터(3)의 회전자 회전이 정지하여, 리졸버(2)의 검출 결과도 마찬가지로 회전이 정지한 상태가 된다. 이에 의해, 위상도 초기 상태의 0(rad)으로 복귀한다.

이 시뮬레이션의 결과로부터, 리졸버 신호 처리 유닛(200)과 리졸버(2)는, 속도 및 위상을 정확하게 검출하는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 적어도 하나의 실시 형태에 따르면, 리졸버 신호 처리 장치(100)는, 편차 산출 유닛(201)과, PI 제어기(204)와, 적분기(206)를 구비한다. 편차 산출 유닛(201)은, 리졸버(2)가 여자 신호에 따라 출력하는 신호로서, 진폭 변조된 A상의 신호 및 A상에 직교하는 B상의 신호를 취득한다. 편차 산출 유닛(201)은, A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인값을 승산하여 얻어진 제1 적과, B상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출한다. PI 제어기(204)는, 제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 실시한다. 적분기(206)는, PI 제어기(204)에 의한 비례 적분 연산의 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 제2 적분 연산의 결과를 리졸버(2)의 위상 정보로서 출력한다. 이에 의해, 리졸버(2)의 출력 신호로부터, 간이한 방법으로 리졸버(2)의 위상 정보를 추출할 수 있다.

이와 같은 리졸버 신호 처리 장치(100)의 편차 산출 유닛(201)은, 리졸버(2)가 여자 신호에 따라 출력하는 신호로서, sinθ0로 진폭 변조된 A상의 신호 및 cosθ0으로 진폭 변조된 B상의 신호를 취득하여, 상기 편차를 산출해도 된다.

트래킹 루프 내에 마련된 리미터(205)는, 여자각 주파수 ωex가 소정의 제한값을 초과했을 때에 여자각 주파수 ωex를 제한한다. 이에 의해, 리졸버(2)로부터의 신호에 노이즈가 중첩된 경우에도, 리졸버(2)의 여자 위상 θex의 검출값에 끼치는 영향을 억제할 수 있으며, 또한, 리졸버(2)가 원하는 회전수보다도 고속으로 회전하는 것을 억제하면서, 응답성이나 안정성을 손상시키지 않고 실용적 성능이 우수한 리졸버의 위상 검출이 가능해진다.

인버터(4)가, 리졸버 신호 처리 장치(100)에 의해 생성된 위상의 추정값에 기초하여 모터(3)를 구동함으로써, 드라이브 장치(1)는, 모터(3)에 있어서의 위치 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

이상 설명한 실시 형태의 리졸버 신호 처리 유닛(200)의 각 기능부의 일부 또는 전부는, 예를 들어 컴퓨터의 기억부(메모리 등)에 기억된 프로그램(컴퓨터 프로그램, 소프트웨어 컴포넌트)이 컴퓨터의 프로세서(하드웨어 프로세서)에 의해 실행됨으로써 실현되는 소프트웨어 기능부이다. 또한, 제어기(30)의 각 기능부의 일부 또는 전부는, 예를 들어 LSI(Large Scale Integration), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 또는 FPGA(Field-Progra㎜able Gate Array)와 같은 하드웨어에 의해 실현되어도 되고, 또는 소프트웨어 기능부와 하드웨어의 조합에 의해 실현되어도 된다.

이상, 몇몇 실시 형태에 대해 설명했지만, 실시 형태의 구성은, 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 실시 형태의 구성은, 서로 조합하여 실시되어도 된다.

본 발명의 몇몇 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 실시 형태는, 그밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위와 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것이다.

예를 들어, 실시 형태의 리졸버는, 2상 여자 2상 출력형에 제한되지 않고, 리졸버 신호 처리 장치(100)의 일부를 변경하여 1상 여자 2상 출력형 또는 2상 여자 1상 출력형의 리졸버에 적용해도 된다.

상기에 있어서, 리미터(205)가 가산기(211)로부터 공급되는 여자각 주파수 보상값 ωex_comp를, 원하는 범위의 값으로 제한하는 것으로 설명했지만, 이것 대신에 가산기(211)를 마련하지 않는 경우에는, 리미터(205)는, 여자각 주파수 ωex를 처리의 대상으로 하여, 여자각 주파수 ωex를 원하는 범위의 값으로 제한하도록 해도 된다.

1: 드라이브 장치
2: 리졸버
3: 모터
4: 인버터
100: 리졸버 신호 처리 장치
101A, 101B: 출력 버퍼 회로
102A, 102B: DA 변환기
103A, 103B: 트랜스
104A, 104B: 입력 버퍼 회로
105A, 105B: AD 변환기
106A, 106B: 트랜스
200: 리졸버 신호 처리 유닛
201: 편차 산출 유닛
202A, 202B: 승산기
203: 감산기
204: PI 제어기(PI 연산 유닛)
205: 리미터
206: 적분기(적분 연산 유닛)
207: 변환 처리 유닛
208: 변환 처리 유닛
209: 차분 처리 유닛
210: 기준 신호 생성 처리 유닛
211: 가산기
215: 여자 위상 추정값 생성 유닛

Claims

리졸버가 여자 신호에 따라 출력하는 신호를, 진폭 변조된 A상의 신호 및 상기 A상에 직교하는 B상의 신호를 취득하고,
상기 A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인값을 승산하여 얻어진 제1 적과, 상기 B상의 신호에 상기 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출하는 편차 산출 유닛과,
제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 상기 편차에 기초하여 실시하는 PI 연산 유닛과,
상기 비례 적분 연산의 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 상기 제2 적분 연산의 결과를 상기 리졸버의 위상 정보로서 출력하는 적분 연산 유닛과,
상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 소정의 조건을 충족하는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 출력하고, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합 대신에 상기 소정의 제한값을 출력하는 리미터
를 구비하고,
상기 적분 연산 유닛은,
상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 대신하는 상기 소정의 제한값을 적분하는,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 상기 소정의 조건을 만족하는 경우는, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 상기 소정의 제한값 이하의 경우인,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 리미터가 제한하는 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과는,
주파수의 차원을 갖는
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 적분 연산 유닛으로부터 출력되는 출력값이, 상기 적분 연산 유닛의 후단의 회로의 허용값을 초과하지 않는 범위 내에, 상기 소정의 제한값이 규정되는,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 리졸버는, 2상 여자 2상 출력형인,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 리졸버는, 위상 변조형인,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 PI 연산 유닛은,
상기 편차에 대한 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 결과의 합을, 상기 비례 적분 연산의 결과 대신에 출력하는,
리졸버 신호 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 편차 산출 유닛은,
상기 A상의 신호를 sinθ0으로서 취득하고, 상기 B상의 신호를 cosθ0으로서 취득하고,
상기 편차를 sin(θref-θ0)에 기초하여 산출하는,
리졸버 신호 처리 장치.
모터와,
상기 모터의 회전을 검출하는 리졸버와,
제1항에 기재된 리졸버 신호 처리 장치이며, 상기 리졸버가 검출한 상기 모터의 회전에 기초하여, 상기 모터의 위상 추정값을 생성하는 리졸버 신호 처리 장치와,
상기 리졸버 신호 처리 장치에 의해 생성된 상기 모터의 위상 추정값에 기초하여, 상기 모터를 구동하는 인버터,
를 구비하는 드라이브 장치.
리졸버 신호 처리 장치가,
리졸버가 여자 신호에 따라 출력하는 신호이며, 진폭 변조된 A상의 신호 및 상기 A상에 직교하는 B상의 신호를 취득하고,
상기 A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인값을 승산하여 얻어진 제1 적과, 상기 B상의 신호에 상기 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출하고,
제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 상기 편차에 기초하여 실시하고,
상기 비례 적분 연산 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 상기 제2 적분 연산의 결과를 상기 리졸버의 위상 정보로서 출력하는 스텝과,
상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 소정의 조건을 만족하는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 출력하고, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합 대신에 상기 소정의 제한값을 리미터가 출력하는 스텝
을 포함하고,
상기 제2 적분 연산을 실시하는 스텝에 있어서, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 대신하는 상기 소정의 제한값을 적분하는 스텝
을 포함하는, 리졸버 신호 처리 방법.
리졸버 신호 처리 장치의 컴퓨터에,
리졸버가 여자 신호에 따라 출력하는 신호이며, 진폭 변조된 A상의 신호 및 상기 A상에 직교하는 B상의 신호를 취득하는 스텝과,
상기 A상의 신호에 기준 위상 θref에 기초한 코사인값을 승산하여 얻어진 제1 적과, 상기 B상의 신호에 상기 기준 위상 θref에 기초한 사인값을 승산하여 얻어진 제2 적의 편차를 산출하는 스텝과,
제1 적분 연산을 포함하고, 상기 편차를 제로로 수렴시키도록 규정된 비례 적분 연산을 상기 편차에 기초하여 실시하는 스텝과, 상기 비례 적분 연산의 결과로부터 생성되는 값을 적분하는 제2 적분 연산을 실시하여, 상기 제2 적분 연산의 결과를 상기 리졸버의 위상 정보로서 출력하는 스텝과,
상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 소정의 조건을 만족하는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 출력하고, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합이 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 비례 연산과 상기 제1 적분 연산의 합 대신에 상기 소정의 제한값을 리미터가 출력하는 스텝과,
상기 제2 적분 연산을 실시하는 스텝에 있어서, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과가 상기 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에, 상기 편차에 대한 비례 적분 연산의 결과를 대신하는 상기 소정의 제한값을 적분하는 스텝
을 실행시키기 위한, 프로그램.