WO2016139849A1 - レゾルバ装置 - Google Patents

レゾルバ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016139849A1
WO2016139849A1 PCT/JP2015/082906 JP2015082906W WO2016139849A1 WO 2016139849 A1 WO2016139849 A1 WO 2016139849A1 JP 2015082906 W JP2015082906 W JP 2015082906W WO 2016139849 A1 WO2016139849 A1 WO 2016139849A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
angle
error
resolver
harmonic
amplitude
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/082906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
憲一 中里
小林　義幸
Original Assignee
日本航空電子工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本航空電子工業株式会社 filed Critical 日本航空電子工業株式会社
Priority to CN201580074724.3A priority Critical patent/CN107209028B/zh
Priority to US15/536,797 priority patent/US9857203B2/en
Priority to EP15884015.7A priority patent/EP3239661B1/en
Priority to EP18201535.4A priority patent/EP3483563B1/en
Publication of WO2016139849A1 publication Critical patent/WO2016139849A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24476—Signal processing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/48—Servo-type converters
    • H03M1/485—Servo-type converters for position encoding, e.g. using resolvers or synchros

Definitions

  • This invention relates to a resolver device for detecting the rotation angle of a rotor.
  • FIG. 1 shows a configuration described in Patent Document 1 as a conventional example of a resolver device.
  • the resolver device detects a rotation angle of a rotor, and an excitation unit 12 that applies an excitation signal to the resolver 11. And an output signal conversion unit 13 that converts the output signal of the resolver 11 into a digital signal, and a calculation unit 14 that corrects the rotation angle of the resolver 11 using the converted phase information of the resolver 11.
  • the resolver 11 has a one-phase excitation and two-phase output, and an output signal (sin signal and cos signal) is input to the output signal conversion unit 13 together with the excitation signal.
  • the output signal conversion unit 13 outputs the excitation signal, sin signal, and cos signal.
  • the phase information and the zero point information are input to the calculation unit 14.
  • the phase information includes an error compared with the actual rotation angle of the rotor.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control block of the calculation unit 14.
  • the calculation unit 14 includes an error information table 20, an initialization processing unit 21, a rotation number determination unit 22, a rotation period calculation unit 23, a constant speed rotation determination unit 24, A predicted rotation angle calculation unit 25, a resolver error amount calculation unit 26, and a corrected rotation angle calculation unit 27 are included.
  • the error information table 20 can store, for each rotation angle of the resolver 11, a resolver error amount ⁇ e that is a difference between the rotation angle ⁇ r of the phase information and the predicted rotation angle ⁇ p when the resolver 11 is rotating at a constant speed.
  • the initialization processing unit 21 sets an initial value of the resolver error amount ⁇ e in the error information table 20.
  • the rotational speed determination unit 22 determines whether or not the rotational speed of the resolver 11 is equal to or higher than a predetermined rotational speed based on the pulse signal of the zero point information, the rotational period calculation unit 23 calculates the rotational period, and the constant speed rotational determination unit 24. Determines whether the resolver 11 is rotating at a constant speed.
  • the predicted rotation angle calculation unit 25 calculates the predicted rotation angle ⁇ p when the resolver 11 is rotating at a constant speed.
  • the resolver error amount calculation unit 26 calculates the resolver error amount ⁇ e when the resolver 11 is rotating at a constant speed, and updates the error information table 20 by applying a low-pass filter to the calculated resolver error amount ⁇ e.
  • the resolver error amount ⁇ e is calculated for each rotation angle of the resolver 11.
  • the corrected rotation angle calculator 27 calculates the corrected rotation angle ⁇ a of the resolver 11 by adding or subtracting the resolver error amount ⁇ e stored in the error information table 20 to the rotation angle ⁇ r of the phase information.
  • the corrected rotation angle ⁇ a is calculated for each rotation angle of the resolver 11.
  • the calculated corrected rotation angle ⁇ a is output to the power converter 15.
  • reference numeral 16 denotes a motor driven by the power converter 15.
  • the correction rotation angle ⁇ a of the resolver 11 is calculated using the resolver error amount ⁇ e stored in the error information table 20, and even when the resolver 11 is accelerating or decelerating. An error included in the rotation angle ⁇ r of the resolver 11 can be corrected.
  • An object of the present invention is to provide a resolver device that corrects an angle error and enables highly accurate angle detection without requiring a large storage area.
  • a resolver device is included in a resolver, an excitation circuit that applies an excitation signal to the resolver, an angle calculation unit that calculates a resolver angle ⁇ from an output signal of the resolver, and a resolver angle ⁇ .
  • An n-th harmonic error estimator for estimating an error component of n (n> 0) harmonics, and a corrected angle ⁇ by subtracting the n-th harmonic estimated angle error estimated by the n-th harmonic error estimator from the resolver angle ⁇ .
  • the n-th harmonic error estimation unit synchronously detects the resolver angle ⁇ with a rectangular wave that compares the COS wave represented by cos (n ⁇ + u) when the phase difference is u.
  • N is calculated so that the integral value for 1 / n period of the electrical angle of the detection output becomes zero, and a SIN wave represented by sin (n ⁇ + u) is generated and output by the obtained u.
  • the SIN wave A synchronous detector for synchronously detecting the corrected angle ⁇ ′ with a rectangular wave output from the comparator, an integrator for integrating the detection output of the synchronous detector for 1 / n period of the electrical angle, and a resolver angle ⁇
  • a real angle integral value calculation unit for calculating an integral value for 1 / n period of the electrical angle of the detection output obtained as a result of synchronous detection with the rectangular wave output from the comparator as to the actual angle that has no error, and A subtractor for subtracting the integral value of the actual angle integral value calculation unit from the integral value of the integrator; an amplitude setting unit for setting an error amplitude from the output of the subtractor; and an n-fold wave with the amplitude of the SIN wave as the error amplitude And a multiplier
  • the resolver device is included in a resolver, an excitation circuit that applies an excitation signal to the resolver, an angle calculation unit that calculates a resolver angle ⁇ from an output signal of the resolver, and a resolver angle ⁇ .
  • An n-th harmonic error estimator for estimating an error component of n (n> 0) harmonics, and a corrected angle ⁇ by subtracting the n-th harmonic estimated angle error estimated by the n-th harmonic error estimator from the resolver angle ⁇ .
  • the n-th harmonic error estimating unit subtracts the actual angle from the resolver angle ⁇ , and a first integrator that calculates the actual angle by integrating the angular velocity obtained from the angle calculating unit.
  • a first subtractor for calculating the resolver angle error and a detection output obtained by synchronously detecting the resolver angle error with a rectangular wave that compares the COS wave represented by cos (n ⁇ + u) when the phase difference is u. 1 / n period of electrical angle
  • An n-th harmonic wave error phase detector that generates and outputs a SIN wave represented by sin (n ⁇ + u) based on the obtained u, and a comparator that compares the SIN wave.
  • a second subtracter that calculates the corrected angle error by subtracting the actual angle from the corrected angle ⁇ ′, a synchronous detector that synchronously detects the corrected angle error with a rectangular wave output from the comparator, A second integrator that integrates the detection output of the synchronous detector for 1 / n period of the electrical angle; an amplitude setter that sets an error amplitude from the integral value of the second integrator; and the amplitude of the SIN wave
  • a multiplier that generates and outputs an n-th harmonic estimated angle error as an error amplitude is provided, and u and the error amplitude are updated when the resolver rotates at a constant speed and a predetermined rotational speed or higher.
  • the angle error is corrected by estimating the amplitude and phase of the angle error in real time to create an error waveform and subtracting it from the resolver angle ⁇ . Therefore, the correction of the angle error can be performed without requiring a large storage area.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a conventional configuration of a resolver device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing details of the calculation unit in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an outline of a functional configuration of an embodiment of the resolver device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the n-th harmonic error estimation unit in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing details of the n-th harmonic error phase detector in FIG.
  • FIG. 6A is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detector shown in FIG.
  • FIG. 6B is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detector shown in FIG.
  • FIG. 6A is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detector shown in FIG.
  • FIG. 6B is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase
  • FIG. 6C is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detector shown in FIG. 6D is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detection unit shown in FIG.
  • FIG. 7A is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error estimating unit shown in FIG.
  • FIG. 7B is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 7C is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram showing another configuration example of the n-th harmonic error estimator in FIG. FIG.
  • FIG. 10A is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error phase detection unit shown in FIG. 10B is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error phase detection unit shown in FIG.
  • FIG. 10C is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic wave error phase detector shown in FIG.
  • FIG. 11A is a graph showing an example of an operation waveform in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 11B is a graph showing an example of an operation waveform in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 11C is a graph showing an example of operation waveforms in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 11D is a graph showing an example of an operation waveform in the n-th harmonic error estimation unit shown in FIG.
  • FIG. 3 shows an outline of the configuration of the first embodiment of the resolver device according to the present invention.
  • the resolver device includes a resolver 30, an excitation circuit 40 for applying an excitation signal to the resolver 30, and a resolver angle from the output signal of the resolver 30. an angle calculation unit 50 for calculating ⁇ , and a plurality of n-th harmonic error estimation units 60 and subtraction means 70.
  • Each n harmonic error estimation unit 60 estimates an error component of n (n> 0) harmonics included in the resolver angle ⁇ .
  • the values of n are different and are distinguished from each other in FIG. Subscripts 1, 2, and x are attached to 60.
  • the resolver 30 has, for example, one-phase excitation and two-phase output, and the SIN signal and the COS signal are input to the angle calculation unit 50 as output signals.
  • An excitation signal is also input from the excitation circuit 40 to the angle calculation unit 50.
  • the angle calculation unit 50 executes, for example, a conventionally known tracking loop type angle calculation method.
  • Resolver angle ⁇ and each n is in the subtracting means 70 (n 1, n 2, ..., n x) harmonic error estimator 60 1, 60 2, ..., the n-fold wave estimated angle error estimated respectively 60 x
  • the subtracting means 70 subtracts each n-th harmonic estimated angle error from the resolver angle ⁇ and outputs a corrected angle ⁇ ′.
  • Each n (n 1, n 2, ..., n x) harmonic error estimator 60 1, 60 2, ..., from 60 x resolver angle ⁇ and the angular speed from the angle calculation unit 50 is input to the further subtraction means 70
  • the corrected angle ⁇ ′ which is an output of
  • FIG. 4 shows the configuration of the n-th harmonic error estimation unit 60.
  • the n-th harmonic error estimation unit 60 is synchronized with the period detection unit 61, the angular velocity determination unit 62, the n-th harmonic error phase detection unit 80, and the comparator 91.
  • the detector 92, the integrator 93, the hold circuit 94, the actual angle integral value calculation unit 95, the subtractor 96, the amplitude setter 97, and the multiplier 98 are included.
  • the resolver angle ⁇ is input to the cycle detector 61, and the cycle detector 61 outputs a cycle detection signal when the resolver angle ⁇ is 0 °.
  • the period detection signal is input to the n-th harmonic error phase detector 80, the integrator 93, the hold circuit 94, and the actual angle integral value calculator 95.
  • An angular velocity is input to the angular velocity determination unit 62, and the angular velocity determination unit 62 determines whether the rotation of the resolver 30 is constant speed or whether the rotation is a high-speed rotation greater than a predetermined number of rotations. When the speed is equal to or higher than the predetermined number of revolutions, the determination signal “1” is output. Otherwise, the determination signal “0” is output. The determination signal is input to the nth harmonic error phase detector 80 and the amplitude setter 97.
  • the n-th harmonic error phase detector 80 has a configuration as shown in FIG. 5, and includes a COS wave generator 81, a comparator 82, a synchronous detector 83, an integrator 84, a hold circuit 85, and a phase difference setting device 86. And a SIN wave generation unit 87.
  • the COS wave generation unit 81 receives the resolver angle ⁇ and the phase difference u that is the output of the phase difference setting unit 86, and the COS wave generation unit 81 generates a COS wave represented by cos (n ⁇ + u) and supplies it to the comparator 82. Output.
  • the comparator 82 compares the input COS wave to generate a rectangular wave, and outputs the generated rectangular wave to the synchronous detector 83.
  • the synchronous detector 83 receives the resolver angle ⁇ , and the synchronous detector 83 synchronously detects the resolver angle ⁇ with the rectangular wave input from the comparator 82.
  • the detection output of the synchronous detector 83 is input to the integrator 84, and the integrator 84 integrates the detection output for 1 / n period of the electrical angle.
  • the integrated value of the integrator 84 is input to the hold circuit 85 and held at the timing of the period detection signal.
  • the hold output of the hold circuit 85 is updated at the timing of the period detection signal and is input to the phase difference setting unit 86.
  • the phase difference setting unit 86 Since the integral value for the 1 / n period of the electrical angle of the detection output obtained by synchronously detecting the actual angle with no error in the resolver angle ⁇ with the rectangular wave output from the comparator 82 is always zero, the phase difference setting unit 86 The phase difference u is estimated and output so that the hold output (integral value) input from the hold circuit 85 becomes zero. The estimation and update of the phase difference u are executed when the determination signal input from the angular velocity determination unit 62 is “1”. The phase difference u is a phase (phase shift) of an angle error, and the phase difference setting unit 86 performs estimation of the phase difference u by PI control or PID control.
  • the phase difference u is input to the COS wave generator 81 and the SIN wave generator 87.
  • the resolver angle ⁇ is input to the SIN wave generation unit 87, and the SIN wave generation unit 87 generates and outputs a SIN wave represented by sin (n ⁇ + u).
  • This SIN wave is a SIN wave considering the phase shift of the angle error.
  • the SIN wave output from the SIN wave generation unit 87 is input to the comparator 91 and the multiplier 98 as shown in FIG.
  • the comparator 91 compares the input SIN wave to generate a rectangular wave, and outputs the generated rectangular wave to the synchronous detector 92.
  • the corrected angle ⁇ ′ is input to the synchronous detector 92, and the synchronous detector 92 synchronously detects the corrected angle ⁇ ′ with the rectangular wave input from the comparator 91.
  • the detection output of the synchronous detector 92 is input to the integrator 93, and the integrator 93 integrates the detection output for 1 / n period of the electrical angle.
  • the integrated value is input to the hold circuit 94 and held at the timing of the cycle detection signal.
  • the hold output of the hold circuit 94 is updated at the timing of the cycle detection signal and is input to the subtractor 96.
  • the integral value for the 1 / n period of the electrical angle of the detection output obtained as a result of synchronous detection of the actual angle with no error in the resolver angle ⁇ by the rectangular wave output from the comparator 91 is as follows.
  • the actual angle integral value calculation unit 95 calculates the integral value based on the period detection signal.
  • the calculated integral value is input to the subtractor 96.
  • the subtracter 96 subtracts the integral value calculated by the actual angle integral value calculation unit 95 from the hold output (integral value) input from the hold circuit 94 to obtain an integral value difference, and outputs the difference to the amplitude setting unit 97.
  • the difference between the integrated values is the angle error amplitude.
  • the amplitude setter 97 estimates the error amplitude from the difference between the input integral values and outputs it. The error amplitude is estimated and updated when the determination signal input from the angular velocity determination unit 62 is “1”.
  • the error amplitude set by the amplitude setting unit 97 is input to the multiplier 98.
  • the multiplier 98 multiplies the SIN wave input from the n-th harmonic error phase detection unit 80 by the error amplitude, that is, the error of the amplitude of the SIN wave.
  • An n-th harmonic estimation angle error is generated as the amplitude.
  • the n-th harmonic estimated angle error is input to the subtracting means 70 and subtracted from the resolver angle ⁇ .
  • FIGS. 7A-7C show waveform examples in the operation of the above-described n-th harmonic error estimation unit 60.
  • FIGS. 6A-6D show waveform examples of the n-th harmonic error phase detection unit 80 in particular. It is a thing.
  • FIG. 6A shows the resolver angle ⁇ when the resolver 30 is rotating at a high speed and at a constant speed.
  • the resolver angle ⁇ has an angular error as shown in FIG. 6A with respect to the actual angle shown by the broken line. It has become a thing. Note that the resolver angle ⁇ of 0 ° and the actual angle of 0 ° generally do not match due to an error, and there is a phase difference (phase shift), and the n-th harmonic error phase detector 80 estimates the phase difference. However, in FIG. 6A, the resolver angle ⁇ without a phase difference is shown for simplification of explanation. In this example, the resolver angle ⁇ is shown as having a first harmonic (fundamental wave) error component.
  • FIG. 6B shows a COS wave generated by the COS wave generating unit 81 and a rectangular wave generated by the comparator 82.
  • FIG. 6C shows the detection output of the resolver angle ⁇ (detection output of the synchronous detector 83) in which the resolver angle ⁇ is synchronously detected by a rectangular wave, and the detection output of the actual angle is also shown by a broken line.
  • FIG. 6D shows the integrated value of the detection output of the resolver angle ⁇ , and the arrows show the zero detection timing (timing at which the period detection signal is output) of the integrated value. If there is a phase difference (phase shift) in the angle error included in the resolver angle ⁇ , the integral value does not become zero at the zero detection timing, so that the phase difference u can be estimated from the value of the integral value.
  • FIG. 7A shows a state where the corrected angle ⁇ ′ has an initial stage angle error, that is, shows the corrected angle ⁇ ′ as the state of the resolver angle ⁇ shown in FIG. 6A, and the actual angle is also shown by a broken line.
  • FIG. 7B shows the SIN wave generated by the SIN wave generation unit 87 and the rectangular wave generated by the comparator 91 in the n-th harmonic error phase detection unit 80.
  • FIG. 7C shows the detection output of the corrected angle ⁇ ′ (detection output of the synchronous detector 92) in which the corrected angle ⁇ ′ is synchronously detected by a rectangular wave, and the actual angle detection output is also shown by a broken line. Show.
  • the integral value for the 1 / n period of the electrical angle of the detection output of the actual angle can be calculated if the time of the 1 / n period of the electrical angle is known, and FIG. 7C shows the detection output for easy understanding of this calculation.
  • the actual angle detection output can be represented as a triangular wave having an apex of 180 ° as shown in FIG. 7C, and 1 / n of the electrical angle of the actual angle detection output from the time of 1 / n cycle of the electrical angle.
  • the integral value for the period is uniquely determined.
  • the angle error amplitude and phase are estimated in real time for each frequency component to create an error waveform and subtract from the resolver angle ⁇ to correct the angle error. Therefore, unlike a conventional method in which correction is performed by referring to the error amount for each rotation angle stored in the error information table, a large storage area is not required.
  • the plurality of n-th harmonic error estimators 60 performs parallel processing of angle errors of different frequency components, and the number of n-th harmonic errors estimators 60 is appropriately determined.
  • the number of wave error estimation units 60 is four, for example. Note that the number of the n-th harmonic error estimators 60 may be one, and usually only the angular error of the first harmonic having the largest angular error may be removed.
  • the n-th harmonic error estimating unit 60 is not limited to the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 8 and 9 show the configuration of the n-th harmonic error estimator 60 'in the second embodiment.
  • the angle error is calculated and then the phase and amplitude of the angle error are estimated, and the n-th harmonic error estimation unit 60 ′ has a period detection unit 61 and an angular velocity determination unit as shown in FIG. 62, hold circuit 101, integrator 102, subtractors 103, 104, n-th harmonic error phase detector 80 ', comparator 91, synchronous detector 92, integrator 93, hold circuit 94, amplitude setter 97, and multiplier 98. And is composed of. Note that portions corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the period detection signal output from the period detector 61 is input to the hold circuits 101 and 94, the integrators 102 and 93, and the n-th harmonic error phase detector 80 '.
  • the angular velocity is input to the angular velocity determination unit 62 and the hold circuit 101.
  • the hold circuit 101 holds the angular velocity at the timing of the period detection signal, and outputs the held angular velocity to the integrator 102.
  • the integrator 102 integrates the angular velocity and calculates the actual angle.
  • the actual angle calculated by the integrator 102 is input to the subtracters 103 and 104, respectively.
  • the subtractor 103 calculates a resolver angle error by subtracting the actual angle from the resolver angle ⁇ .
  • the resolver angle error is input to the n-th harmonic error phase detector 80 'together with the resolver angle ⁇ .
  • the nth harmonic error phase detector 80 has the same configuration as the nth harmonic error phase detector 80 shown in FIG.
  • the difference from FIG. 5 is that the resolver angle error is detected synchronously instead of the resolver angle ⁇ , and the phase difference u of the resolver angle error is estimated to generate a SIN wave represented by sin (n ⁇ + u).
  • the corrected angle ⁇ ′ and the actual angle are input to the subtractor 104, and the subtractor 104 calculates the corrected angle error by subtracting the actual angle from the corrected angle ⁇ ′.
  • the corrected angle error is input to the synchronous detector 92.
  • the synchronous detector 92 synchronously detects the corrected angle error with the rectangular wave input from the comparator 91.
  • the detection output of the synchronous detector 92 is input to the integrator 93, and the integrator 93 integrates the detection output for 1 / n period of the electrical angle.
  • the integrated value is input to the hold circuit 94 and held at the timing of the cycle detection signal.
  • the hold output of the hold circuit 94 is updated at the timing of the period detection signal and is input to the amplitude setting unit 97.
  • the amplitude setter 97 estimates the error amplitude from the hold output (integrated value) input from the hold circuit 94 and outputs it.
  • the error amplitude is input to the multiplier 98, and the multiplier 98 generates an n-th harmonic estimation angle error using the amplitude of the SIN wave as the error amplitude.
  • the angle error is calculated and then the amplitude and phase of the angle error are estimated to generate an error waveform.
  • the integration amount of the integrator 93 is calculated. Is significantly reduced. That is, in the first embodiment, the integrator 93 needs to integrate the resolver angle ⁇ including the error from 0 ° to 360 °, whereas in the second embodiment, the integrator 93 integrates the angular error range (several degrees). Therefore, the integrator 93 can be greatly downsized accordingly.
  • FIGS. 10A-10C and FIGS. 11A-11D show examples of waveforms in the above-described nth harmonic error estimation unit 60 ′, and FIGS. 10A-10C show examples of waveforms of the nth harmonic error phase detection unit 80 ′. It is a thing.
  • FIG. 10A shows the resolver angle error calculated by the subtractor 103.
  • the resolver angle error is shown as having a first harmonic (fundamental wave) error component.
  • FIG. 10B shows a COS wave generated by the COS wave generator 81 and a rectangular wave generated by the comparator 82.
  • FIG. 10C shows the detection output of the resolver angle error (detection output of the synchronous detector 83) obtained by synchronously detecting the resolver angle error with a rectangular wave.
  • the arrows shown in FIG. 10C indicate zero detection timing (timing at which a cycle detection signal is output). If there is a phase difference (phase shift) in the angle error included in the resolver angle ⁇ , the integral value does not become zero at the zero detection timing, so that the phase difference u can be estimated from the value of the integral value.
  • FIG. 11A shows the corrected angle ⁇ ′ and the actual angle at the initial stage, as in FIG. 7A.
  • FIG. 11B shows a state where the post-correction angle error has an initial stage error, that is, the post-correction angle error as the resolver angle error state shown in FIG. 10A.
  • FIG. 11C shows the SIN wave generated by the SIN wave generation unit 87 and the rectangular wave generated by the comparator 91.
  • FIG. 11D shows the corrected angular error detection output (detected output of the synchronous detector 92) in which the corrected angular error is synchronously detected by a rectangular wave.
  • the error amplitude can be estimated by integrating the detection output.
  • the present invention is not limited to the resolver but can be used in other angle sensors.
  • the angle accuracy can be improved.
  • it can be used for an angle sensor using a Hall element, an optical rotary encoder, and the like.
  • the angular velocity output from the angle calculation unit is used, but the angular velocity may be obtained from the angle.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

　レゾルバ角度θに含まれるｎ倍波の誤差成分を推定するｎ倍波誤差推定部と、ｎ倍波推定角度誤差をθから減算して補正後角度θ'を出力する減算手段を備える。ｎ倍波誤差推定部は、位相差をｕとする時、ｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波をコンパレートした矩形波でθを同期検波した出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値がゼロとなるように求めたｕによりｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成するｎ倍波誤差位相検出部とＳＩＮ波をコンパレートした矩形波でθ'を同期検波する同期検波器と検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する積分器と実角度積分値算出部と積分器の積分値から実角度積分値算出部の積分値を減算した値から誤差振幅を設定する振幅設定器とＳＩＮ波の振幅を前記誤差振幅としてｎ倍波推定角度誤差を生成する乗算器を備える。大きな記憶領域を必要とせず、角度誤差を補正することができる。

Description

レゾルバ装置
　この発明はロータの回転角を検出するレゾルバ装置に関する。
　図１はレゾルバ装置の従来例として特許文献１に記載されている構成を示したものであり、レゾルバ装置はロータの回転角を検出するレゾルバ１１と、レゾルバ１１に励磁信号を印加する励磁部１２と、レゾルバ１１の出力信号をデジタル信号に変換する出力信号変換部１３と、変換されたレゾルバ１１の位相情報を用いてレゾルバ１１の回転角を補正する演算部１４とを備えている。
　レゾルバ１１は１相励磁２相出力とされており、出力信号（ｓｉｎ信号、ｃｏｓ信号）は励磁信号と共に出力信号変換部１３に入力され、出力信号変換部１３は励磁信号、ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号からデジタル信号の位相情報及び０点情報を生成する。位相情報及び０点情報は演算部１４に入力される。位相情報はロータの実際の回転角と比較した誤差を含んでいる。
　図２は演算部１４の制御ブロックを示すブロック図であり、演算部１４は誤差情報テーブル２０、初期化処理部２１、回転数判定部２２、回転周期算出部２３、等速度回転判定部２４、予測回転角算出部２５、レゾルバ誤差量算出部２６及び補正回転角算出部２７を有している。
　誤差情報テーブル２０はレゾルバ１１が等速度で回転している時の位相情報の回転角θｒと予測回転角θｐとの差分であるレゾルバ誤差量θｅをレゾルバ１１の回転角毎に記憶することができ、初期化処理部２１は誤差情報テーブル２０にレゾルバ誤差量θｅの初期値を設定する。
　回転数判定部２２は０点情報のパルス信号によりレゾルバ１１の回転数が所定回転数以上であるか否かを判定し、回転周期算出部２３は回転周期を算出し、等速度回転判定部２４はレゾルバ１１が等速度で回転しているか否かを判定する。予測回転角算出部２５はレゾルバ１１が等速度で回転している時に予測回転角θｐを算出する。
　レゾルバ誤差量算出部２６はレゾルバ１１が等速度で回転している時にレゾルバ誤差量θｅを算出し、算出されたレゾルバ誤差量θｅに対してローパスフィルタを掛けて誤差情報テーブル２０を更新する。レゾルバ誤差量θｅはレゾルバ１１の回転角毎に算出される。
　補正回転角算出部２７は誤差情報テーブル２０に記憶されているレゾルバ誤差量θｅを位相情報の回転角θｒに加算又は減算してレゾルバ１１の補正回転角θａを算出する。補正回転角θａはレゾルバ１１の回転角毎に算出される。算出された補正回転角θａは電力変換器１５に出力される。図２中、１６は電力変換器１５によって駆動されるモータを示す。
特開２０１３－２３８４３１号公報
　上述したレゾルバ装置では誤差情報テーブル２０に記憶されているレゾルバ誤差量θｅを用いてレゾルバ１１の補正回転角θａを算出するものとなっており、レゾルバ１１が加速又は減速をしている時においてもレゾルバ１１の回転角θｒに含まれる誤差を補正することができるものとなっている。
　しかしながら、レゾルバ誤差量θｅはレゾルバ１１の回転角毎に記憶されるため、誤差情報テーブル２０として極めて大きな記憶領域が必要となるという問題があった。
　この発明の目的は、大きな記憶領域を必要とすることなく、角度誤差を補正し、高精度な角度検出を可能としたレゾルバ装置を提供することにある。
　この発明の第１の観点によれば、レゾルバ装置はレゾルバと、レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、レゾルバ角度θに含まれるｎ（ｎ＞０）倍波の誤差成分を推定するｎ倍波誤差推定部と、ｎ倍波誤差推定部で推定されたｎ倍波推定角度誤差をレゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、ｎ倍波誤差推定部は、位相差をｕとする時、ｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波をコンパレートした矩形波でレゾルバ角度θを同期検波した検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値がゼロとなるようにｕを求め、求めたｕによりｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成して出力するｎ倍波誤差位相検出部と、前記ＳＩＮ波をコンパレートするコンパレータと、コンパレータより出力される矩形波で補正後角度θ’を同期検波する同期検波器と、同期検波器の検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する積分器と、レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度を前記コンパレータより出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値を算出する実角度積分値算出部と、前記積分器の積分値から実角度積分値算出部の積分値を減算する減算器と、減算器の出力から誤差振幅を設定する振幅設定器と、前記ＳＩＮ波の振幅を前記誤差振幅としてｎ倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時にｕ及び誤差振幅の更新を行うものとされる。
　この発明の第２の観点によれば、レゾルバ装置はレゾルバと、レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、レゾルバ角度θに含まれるｎ（ｎ＞０）倍波の誤差成分を推定するｎ倍波誤差推定部と、ｎ倍波誤差推定部で推定されたｎ倍波推定角度誤差をレゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、ｎ倍波誤差推定部は、角度算出部から得られる角速度を積分して実角度を算出する第１の積分器と、レゾルバ角度θから前記実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する第１の減算器と、位相差をｕとする時、ｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度誤差を同期検波した検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値がゼロとなるようにｕを求め、求めたｕによりｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成して出力するｎ倍波誤差位相検出部と、前記ＳＩＮ波をコンパレートするコンパレータと、補正後角度θ’から前記実角度を減算して補正後角度誤差を算出する第２の減算器と、コンパレータより出力される矩形波で補正後角度誤差を同期検波する同期検波器と、同期検波器の検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する第２の積分器と、第２の積分器の積分値から誤差振幅を設定する振幅設定器と、前記ＳＩＮ波の振幅を前記誤差振幅としてｎ倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時にｕ及び誤差振幅の更新を行うものとされる。
　この発明によれば、角度誤差の振幅と位相をリアルタイムに推定して誤差波形を作り、レゾルバ角度θから引くことにより角度誤差を補正するものとなっている。よって、角度誤差の補正は大きな記憶領域を必要とすることなく、行うことができる。
　また、角度誤差の各周波数成分に対応して補正するようにすれば、極めて高精度な角度検出が可能となる。
図１はレゾルバ装置の従来構成例を示すブロック図である。 図２は図１における演算部の詳細を示すブロック図である。 図３はこの発明によるレゾルバ装置の一実施例の機能構成の概要を示すブロック図である。 図４は図３におけるｎ倍波誤差推定部の一構成例を示すブロック図である。 図５は図４におけるｎ倍波誤差位相検出部の詳細を示すブロック図である。 図６Ａは図５に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。図６Ｂは図５に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。図６Ｃは図５に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。図６Ｄは図５に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。 図７Ａは図４に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。図７Ｂは図４に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。図７Ｃは図４に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。 図８は図３におけるｎ倍波誤差推定部の他の構成例を示すブロック図である。 図９は図８におけるｎ倍波誤差位相検出部の詳細を示すブロック図である。 図１０Ａは図９に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。図１０Ｂは図９に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。図１０Ｃは図９に示したｎ倍波誤差位相検出部における動作波形例を示すグラフである。 図１１Ａは図８に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。図１１Ｂは図８に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。図１１Ｃは図８に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。図１１Ｄは図８に示したｎ倍波誤差推定部における動作波形例を示すグラフである。
　以下、この発明の実施例を説明する。
　図３はこの発明によるレゾルバ装置の実施例１の構成概要を示したものであり、レゾルバ装置はレゾルバ３０と、レゾルバ３０に励磁信号を印加する励磁回路４０と、レゾルバ３０の出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部５０とを備え、さらに複数のｎ倍波誤差推定部６０と減算手段７０とを備えている。各ｎ倍波誤差推定部６０はレゾルバ角度θに含まれるｎ（ｎ＞０）倍波の誤差成分を推定するもので、ｎの値はそれぞれ異なり、区別するため、図３においてはｎおよび符号６０に添字１，２，ｘを付している。
　レゾルバ３０は例えば１相励磁、２相出力とされ、ＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号が出力信号として角度算出部５０に入力される。角度算出部５０には励磁回路４０から励磁信号も入力される。角度算出部５０は例えば従来公知のトラッキングループ方式の角度算出方法を実行するものとされる。
　減算手段７０にはレゾルバ角度θ及び各ｎ（ｎ１，ｎ２，…，ｎｘ）倍波誤差推定部６０１，６０２，…，６０ｘでそれぞれ推定されたｎ倍波推定角度誤差が入力され、減算手段７０はレゾルバ角度θからそれら各ｎ倍波推定角度誤差を減算して補正後角度θ’を出力する。各ｎ（ｎ１，ｎ２，…，ｎｘ）倍波誤差推定部６０１，６０２，…，６０ｘには角度算出部５０からレゾルバ角度θ及び角速度が入力され、さらに減算手段７０からの出力である補正後角度θ’が入力される。
　図４はｎ倍波誤差推定部６０の構成を示したものであり、ｎ倍波誤差推定部６０は周期検出部６１と角速度判定部６２とｎ倍波誤差位相検出部８０とコンパレータ９１と同期検波器９２と積分器９３とホールド回路９４と実角度積分値算出部９５と減算器９６と振幅設定器９７と乗算器９８とによって構成されている。
　周期検出部６１にはレゾルバ角度θが入力され、周期検出部６１はレゾルバ角度θが０°の時に周期検出信号を出力する。周期検出信号はｎ倍波誤差位相検出部８０、積分器９３、ホールド回路９４及び実角度積分値算出部９５に入力される。
　角速度判定部６２には角速度が入力され、角速度判定部６２は入力される角速度からレゾルバ３０の回転が等速であるか否か、また所定の回転数以上の高速回転であるか否かを判定し、等速かつ所定の回転数以上の時は判定信号“１”を出力し、それ以外の時は判定信号“０”を出力する。判定信号はｎ倍波誤差位相検出部８０及び振幅設定器９７に入力される。
　ｎ倍波誤差位相検出部８０は図５に示したような構成を有するものとされ、ＣＯＳ波生成部８１とコンパレータ８２と同期検波器８３と積分器８４とホールド回路８５と位相差設定器８６とＳＩＮ波生成部８７とを備えている。
　ＣＯＳ波生成部８１にはレゾルバ角度θと位相差設定器８６の出力である位相差ｕが入力され、ＣＯＳ波生成部８１はｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波を生成してコンパレータ８２に出力する。コンパレータ８２は入力されたＣＯＳ波をコンパレートして矩形波を生成し、生成した矩形波を同期検波器８３に出力する。同期検波器８３にはレゾルバ角度θが入力され、同期検波器８３はレゾルバ角度θをコンパレータ８２から入力された矩形波で同期検波する。
　同期検波器８３の検波出力は積分器８４に入力され、積分器８４は検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する。積分器８４の積分値はホールド回路８５に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路８５のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、位相差設定器８６に入力される。
　レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度をコンパレータ８２から出力される矩形波で同期検波した検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値は必ずゼロになるため、位相差設定器８６はホールド回路８５から入力されるホールド出力（積分値）がゼロとなるように位相差ｕを推定して出力する。位相差ｕの推定、更新は角速度判定部６２から入力される判定信号が“１”の時に実行される。位相差ｕは角度誤差の位相（位相ずれ）であり、位相差設定器８６はＰＩ制御やＰＩＤ制御により位相差ｕの推定を実行する。
　位相差ｕはＣＯＳ波生成部８１とＳＩＮ波生成部８７に入力される。ＳＩＮ波生成部８７にはレゾルバ角度θが入力され、ＳＩＮ波生成部８７はｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成して出力する。このＳＩＮ波は角度誤差の位相ずれを考慮したＳＩＮ波となる。
　ＳＩＮ波生成部８７から出力されるＳＩＮ波は図４に示したようにコンパレータ９１と乗算器９８に入力される。コンパレータ９１は入力されたＳＩＮ波をコンパレートして矩形波を生成し、生成した矩形波を同期検波器９２に出力する。同期検波器９２には補正後角度θ’が入力され、同期検波器９２は補正後角度θ’をコンパレータ９１から入力された矩形波で同期検波する。
　同期検波器９２の検波出力は積分器９３に入力され、積分器９３は検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する。積分値はホールド回路９４に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路９４のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、減算器９６に入力される。
　レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度をコンパレータ９１から出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値は、後述するように電気角の１／ｎ周期の時間から一義的に決まるものであり、実角度積分値算出部９５は周期検出信号をもとにこの積分値を算出する。算出した積分値は減算器９６に入力される。
　減算器９６はホールド回路９４から入力されるホールド出力（積分値）から実角度積分値算出部９５で算出された積分値を減算して積分値の差を求め、振幅設定器９７に出力する。この積分値の差が角度誤差の振幅となる。振幅設定器９７は入力された積分値の差から誤差振幅を推定して出力する。誤差振幅の推定、更新は角速度判定部６２から入力される判定信号が“１”の時に実行される。
　振幅設定器９７で設定された誤差振幅は乗算器９８に入力され、乗算器９８はｎ倍波誤差位相検出部８０から入力されたＳＩＮ波に誤差振幅を乗算し、即ちＳＩＮ波の振幅を誤差振幅としてｎ倍波推定角度誤差を生成する。そして、このｎ倍波推定角度誤差が減算手段７０に入力されてレゾルバ角度θから減算される。
　図６Ａ－６Ｄ及び図７Ａ－７Ｃは上述したｎ倍波誤差推定部６０の動作における波形例を示したものであり、図６Ａ－６Ｄは特にｎ倍波誤差位相検出部８０の波形例を示したものである。
　図６Ａはレゾルバ３０が高速かつ等速回転している時のレゾルバ角度θを示したものであり、レゾルバ角度θは破線で示した実角度に対して図６Ａに示したように角度誤差を有するものとなっている。なお、レゾルバ角度θの０°と実角度の０°は誤差により一般的には一致せず、位相差（位相ずれ）が存在し、ｎ倍波誤差位相検出部８０はその位相差を推定するものであるが、図６Ａでは説明の簡略化のため、位相差のないレゾルバ角度θを示している。また、レゾルバ角度θはこの例では１倍波（基本波）の誤差成分を有するものとして示している。
　図６ＢはＣＯＳ波生成部８１で生成されるＣＯＳ波及びコンパレータ８２で生成される矩形波を示したものである。図６Ｃはレゾルバ角度θが矩形波で同期検波されたレゾルバ角度θの検波出力（同期検波器８３の検波出力）を示したものであり、実角度の検波出力も併せて破線で示している。図６Ｄはレゾルバ角度θの検波出力の積分値を示したものであり、矢印は積分値のゼロ検出タイミング（周期検出信号が出力されるタイミング）を示している。レゾルバ角度θに含まれる角度誤差に位相差（位相ずれ）がある場合はゼロ検出タイミングにおいて積分値がゼロとならないので、積分値の値から位相差ｕを推定することができる。
　図７Ａは補正後角度θ’が初期段階の角度誤差がある状態とし、即ち図６Ａに示したレゾルバ角度θの状態として補正後角度θ’を示したものであり、実角度も併せて破線で示している。図７Ｂはｎ倍波誤差位相検出部８０におけるＳＩＮ波生成部８７で生成されるＳＩＮ波及びコンパレータ９１で生成される矩形波を示したものである。
　図７Ｃは補正後角度θ’が矩形波で同期検波された補正後角度θ’の検波出力（同期検波器９２の検波出力）を示したものであり、実角度の検波出力も併せて破線で示している。実角度の検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値は電気角の１／ｎ周期の時間がわかれば計算でき、この計算がわかりやすいように図７Ｃは検波出力を示している。実角度の検波出力は図７Ｃに示したように１８０°の角度を頂点とする三角波として表すことができ、電気角の１／ｎ周期の時間から実角度の検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値は一意に決まる。
　上述したように、この例では周波数成分毎に角度誤差の振幅と位相をリアルタイムに推定して誤差波形を作り、レゾルバ角度θから引くことにより角度誤差を補正するものとなっている。よって、従来のような誤差情報テーブルに記憶された回転角毎の誤差量を参照して補正を行う方式と異なり、大きな記憶領域は不要となる。
　複数のｎ倍波誤差推定部６０は異なる周波数成分の角度誤差を並列処理するもので、ｎ倍波誤差推定部６０の数は適宜、決定される。一般的には１倍波（基本波）、２倍波、３倍波、４倍波といった４倍波程度までの周波数成分の角度誤差を除去できれば高精度な角度検出が可能となり、よってｎ倍波誤差推定部６０の数は例えば４つとされる。なお、ｎ倍波誤差推定部６０の数を１つとし、通常、最も角度誤差が大きい１倍波の角度誤差のみを除去するようにしてもよい。
　ｎ倍波誤差推定部６０は図４，５に示した実施例１の構成に限らず、他の構成を採用することもできる。図８及び９は実施例２におけるｎ倍波誤差推定部６０’の構成を示したものである。
　この例では角度誤差を算出してから角度誤差の位相、振幅の推定を行うものとなっており、ｎ倍波誤差推定部６０’は図８に示したように周期検出部６１と角速度判定部６２とホールド回路１０１と積分器１０２と減算器１０３，１０４とｎ倍波誤差位相検出部８０’とコンパレータ９１と同期検波器９２と積分器９３とホールド回路９４と振幅設定器９７と乗算器９８とによって構成されている。なお、図４と対応する部分には同一符号を付してあり、詳細な説明を省略する。
　周期検出部６１から出力される周期検出信号はホールド回路１０１，９４、積分器１０２，９３及びｎ倍波誤差位相検出部８０’に入力される。
　角速度は角速度判定部６２とホールド回路１０１に入力される。ホールド回路１０１は周期検出信号のタイミングで角速度をホールドし、ホールドした角速度を積分器１０２に出力する。積分器１０２は角速度を積分し、実角度を算出する。積分器１０２で算出された実角度は減算器１０３，１０４にそれぞれ入力される。減算器１０３はレゾルバ角度θから実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する。レゾルバ角度誤差はレゾルバ角度θと共にｎ倍波誤差位相検出部８０’に入力される。
　ｎ倍波誤差位相検出部８０’は図９に示したように、図５に示したｎ倍波誤差位相検出部８０と同様の構成を有するものとされる。図５との違いはレゾルバ角度θではなく、レゾルバ角度誤差を同期検波する点にあり、レゾルバ角度誤差の位相差ｕを推定してｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成する。
　一方、減算器１０４には補正後角度θ’と実角度が入力され、減算器１０４は補正後角度θ’から実角度を減算して補正後角度誤差を算出する。補正後角度誤差は同期検波器９２に入力される。同期検波器９２はこの例では補正後角度誤差をコンパレータ９１から入力された矩形波で同期検波する。
　同期検波器９２の検波出力は積分器９３に入力され、積分器９３は検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する。積分値はホールド回路９４に入力され、周期検出信号のタイミングでホールドされる。ホールド回路９４のホールド出力は周期検出信号のタイミングで更新され、振幅設定器９７に入力される。振幅設定器９７はホールド回路９４から入力されるホールド出力（積分値）から誤差振幅を推定して出力する。誤差振幅は乗算器９８に入力され、乗算器９８はＳＩＮ波の振幅を誤差振幅としてｎ倍波推定角度誤差を生成する。
　以上説明したように、実施例２では角度誤差を算出してから角度誤差の振幅と位相を推定して誤差波形を作るものとなっており、実施例１と比較して積分器９３の積分量が大幅に減少するものとなっている。即ち、実施例１では積分器９３は誤差を含むレゾルバ角度θの０°から３６０°までの積分を要するものとなっているのに対し、実施例２では角度誤差の範囲（数度）の積分で済み、その分、積分器９３を大幅に小型化できる。
　図１０Ａ－１０Ｃ及び図１１Ａ－１１Ｄは上述したｎ倍波誤差推定部６０’における波形例を示したものであり、図１０Ａ－１０Ｃは特にｎ倍波誤差位相検出部８０’の波形例を示したものである。
　図１０Ａは減算器１０３によって算出されるレゾルバ角度誤差を示したものである。レゾルバ角度誤差はこの例では一倍波（基本波）の誤差成分を有するものとして示している。図１０ＢはＣＯＳ波生成部８１で生成されるＣＯＳ波及びコンパレータ８２で生成される矩形波を示したものである。図１０Ｃはレゾルバ角度誤差が矩形波で同期検波されたレゾルバ角度誤差の検波出力（同期検波器８３の検波出力）を示したものである。図１０Ｃ中に示した矢印はゼロ検出タイミング（周期検出信号が出力されるタイミング）を示したものである。レゾルバ角度θに含まれる角度誤差に位相差（位相ずれ）がある場合はゼロ検出タイミングにおいて積分値がゼロとならないので、積分値の値から位相差ｕを推定することができる。
　図１１Ａは図７Ａと同様、初期段階の補正後角度θ’と実角度を示したものである。図１１Ｂは補正後角度誤差が初期段階の誤差がある状態とし、即ち図１０Ａに示したレゾルバ角度誤差の状態として補正後角度誤差を示したものである。
　図１１ＣはＳＩＮ波生成部８７で生成されるＳＩＮ波及びコンパレータ９１で生成される矩形波を示したものである。
　図１１Ｄは補正後角度誤差が矩形波で同期検波された補正後角度誤差の検波出力（同期検波器９２の検波出力）を示したものである。この検波出力を積分することによって誤差振幅を推定することができる。
　本発明は、レゾルバに限らず、他の角度センサにおいても使用可能である。角度センサの信号から求めた角度を、本発明により補正することで、角度精度を向上させることができる。例えば、ホール素子を利用した角度センサ、光学式のロータリエンコーダ等にも使用可能である。また、本発明では、角度算出部から出力される角速度を使用するが、角度から角速度を求めても良い。

Claims (3)

  1. 　レゾルバと、
    　前記レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、
    　前記レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、
    　前記レゾルバ角度θに含まれるｎ（ｎ＞０）倍波の誤差成分を推定するｎ倍波誤差推定部と、
    　前記ｎ倍波誤差推定部で推定されたｎ倍波推定角度誤差を前記レゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、
    　前記ｎ倍波誤差推定部は、
    　位相差をｕとする時、ｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度θを同期検波した検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値がゼロとなるようにｕを求め、求めたｕによりｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成して出力するｎ倍波誤差位相検出部と、
    　前記ＳＩＮ波をコンパレートするコンパレータと、
    　前記コンパレータより出力される矩形波で前記補正後角度θ’を同期検波する同期検波器と、
    　前記同期検波器の検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する積分器と、
    　前記レゾルバ角度θに誤差がないとした実角度を前記コンパレータより出力される矩形波で同期検波したとして得られる検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値を算出する実角度積分値算出部と、
    　前記積分器の積分値から前記実角度積分値算出部の積分値を減算する減算器と、
    　前記減算器の出力から誤差振幅を設定する振幅設定器と、
    　前記ＳＩＮ波の振幅を前記誤差振幅として前記ｎ倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、
    　前記レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時に前記ｕ及び前記誤差振幅の更新を行うレゾルバ装置。
  2. 　レゾルバと、
    　前記レゾルバに励磁信号を印加する励磁回路と、
    　前記レゾルバの出力信号からレゾルバ角度θを算出する角度算出部と、
    　前記レゾルバ角度θに含まれるｎ（ｎ＞０）倍波の誤差成分を推定するｎ倍波誤差推定部と、
    　前記ｎ倍波誤差推定部で推定されたｎ倍波推定角度誤差を前記レゾルバ角度θから減算して補正後角度θ’を出力する減算手段とよりなり、
    　前記ｎ倍波誤差推定部は、
    　前記角度算出部から得られる角速度を積分して実角度を算出する第１の積分器と、
    　前記レゾルバ角度θから前記実角度を減算してレゾルバ角度誤差を算出する第１の減算器と、
    　位相差をｕとする時、ｃｏｓ（ｎθ＋ｕ）で表されるＣＯＳ波をコンパレートした矩形波で前記レゾルバ角度誤差を同期検波した検波出力の電気角の１／ｎ周期分の積分値がゼロとなるようにｕを求め、求めたｕによりｓｉｎ（ｎθ＋ｕ）で表されるＳＩＮ波を生成して出力するｎ倍波誤差位相検出部と、
    　前記ＳＩＮ波をコンパレートするコンパレータと、
    　前記補正後角度θ’から前記実角度を減算して補正後角度誤差を算出する第２の減算器と、
    　前記コンパレータより出力される矩形波で前記補正後角度誤差を同期検波する同期検波器と、
    　前記同期検波器の検波出力を電気角の１／ｎ周期分積分する第２の積分器と、
    　前記第２の積分器の積分値から誤差振幅を設定する振幅設定器と、
    　前記ＳＩＮ波の振幅を前記誤差振幅として前記ｎ倍波推定角度誤差を生成し、出力する乗算器とを備え、
    　前記レゾルバの回転が等速かつ所定の回転数以上の時に前記ｕ及び前記誤差振幅の更新を行うレゾルバ装置。
  3. 　請求項１又は２のレゾルバ装置において、
    　ｎの値が異なる複数の前記ｎ倍波誤差推定部を有する。
PCT/JP2015/082906 2015-03-05 2015-11-24 レゾルバ装置 WO2016139849A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580074724.3A CN107209028B (zh) 2015-03-05 2015-11-24 分析器装置
US15/536,797 US9857203B2 (en) 2015-03-05 2015-11-24 Resolver device
EP15884015.7A EP3239661B1 (en) 2015-03-05 2015-11-24 Resolver device
EP18201535.4A EP3483563B1 (en) 2015-03-05 2015-11-24 Resolver device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-043172 2015-03-05
JP2015043172A JP6005781B2 (ja) 2015-03-05 2015-03-05 レゾルバ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016139849A1 true WO2016139849A1 (ja) 2016-09-09

Family

ID=56846863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/082906 WO2016139849A1 (ja) 2015-03-05 2015-11-24 レゾルバ装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9857203B2 (ja)
EP (2) EP3483563B1 (ja)
JP (1) JP6005781B2 (ja)
CN (1) CN107209028B (ja)
WO (1) WO2016139849A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6498580B2 (ja) 2015-09-30 2019-04-10 日本航空電子工業株式会社 ブラシレスレゾルバ及び回転角度検出装置
JP6288481B2 (ja) * 2016-06-24 2018-03-07 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
JP6350834B2 (ja) * 2016-09-30 2018-07-04 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
US11209290B2 (en) 2018-07-09 2021-12-28 Hamilton Sundstrand Corporation Resolver/LVDT odd harmonic distortion compensation
DE102018130972A1 (de) * 2018-12-05 2020-06-10 HELLA GmbH & Co. KGaA Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen einem Rotor und einem Stator
JP6791515B1 (ja) * 2019-10-16 2020-11-25 多摩川精機株式会社 回転機器制御システム及びエンコーダ
CN111649774B (zh) * 2020-06-23 2021-12-07 北京控制工程研究所 一种旋转变压器测角误差硬件自校正系统和方法
US11277089B2 (en) * 2020-07-30 2022-03-15 Borgwarner Inc. Compensation for multiple non-ideal position sensor harmonic components in a rotary system
CN112202383B (zh) * 2020-08-21 2022-03-04 北京控制工程研究所 一种基于同频陷波器的旋变谐波误差软件自补偿系统
US11177987B1 (en) * 2020-10-27 2021-11-16 Infineon Technologies Ag Resolver signal processing
CN113804223B (zh) * 2021-10-20 2023-09-26 苏州汇川联合动力系统股份有限公司 提高旋变软件解码可靠性的方法、装置及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017659A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Tamagawa Seiki Co Ltd アナログ信号のデジタル変換方法
JP2007052001A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Hitachi Ltd 位相検出回路及びこれを用いたレゾルバ／デジタル変換器並びに制御システム
JP2010164426A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Ｒｄコンバータ及び角度検出装置
JP2012118049A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Hyundai Motor Co Ltd リゾルバの位置誤差を最適補償する装置及び方法
JP2013057590A (ja) * 2011-09-08 2013-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 誤差周波数成分取得装置、回転角度取得装置、モータ制御装置および回転角度取得方法
JP2013221827A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Denso Corp 信号処理装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309366A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 位置検出装置
CN100414255C (zh) * 2004-12-16 2008-08-27 阿尔卑斯电气株式会社 角度检测传感器的补偿值计算方法以及使用其的角度检测传感器
JP4237197B2 (ja) * 2006-04-26 2009-03-11 三菱電機株式会社 回転角度検出装置
KR100882400B1 (ko) * 2006-06-19 2009-02-05 파나소닉 주식회사 인코더 신호의 위상 보정 회로
JP5041419B2 (ja) * 2007-12-28 2012-10-03 東芝機械株式会社 レゾルバ装置およびレゾルバの角度検出装置とその方法
JP5341714B2 (ja) * 2009-06-15 2013-11-13 愛三工業株式会社 位相差式レゾルバ
JP4916556B2 (ja) * 2010-01-19 2012-04-11 三菱電機株式会社 回転角度検出装置、回転電機装置および電動パワーステアリング装置
JP5174945B2 (ja) * 2011-09-02 2013-04-03 日本航空電子工業株式会社 バリアブルリラクタンス型レゾルバ及び回転角検出装置
JP2013238431A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Aisin Seiki Co Ltd レゾルバ装置
US8729838B2 (en) * 2012-05-18 2014-05-20 Hamilton Sundstrand Corporation Current control for an electric actuator
KR101646346B1 (ko) * 2014-09-23 2016-08-05 현대자동차주식회사 모터 제어 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017659A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Tamagawa Seiki Co Ltd アナログ信号のデジタル変換方法
JP2007052001A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Hitachi Ltd 位相検出回路及びこれを用いたレゾルバ／デジタル変換器並びに制御システム
JP2010164426A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Ｒｄコンバータ及び角度検出装置
JP2012118049A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Hyundai Motor Co Ltd リゾルバの位置誤差を最適補償する装置及び方法
JP2013057590A (ja) * 2011-09-08 2013-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 誤差周波数成分取得装置、回転角度取得装置、モータ制御装置および回転角度取得方法
JP2013221827A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Denso Corp 信号処理装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3239661A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107209028A (zh) 2017-09-26
JP2016161530A (ja) 2016-09-05
EP3239661B1 (en) 2019-03-13
US9857203B2 (en) 2018-01-02
US20170343384A1 (en) 2017-11-30
EP3239661A1 (en) 2017-11-01
CN107209028B (zh) 2019-06-21
EP3483563A1 (en) 2019-05-15
JP6005781B2 (ja) 2016-10-12
EP3239661A4 (en) 2018-02-07
EP3483563B1 (en) 2020-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016139849A1 (ja) レゾルバ装置
CA2689812C (en) Rd converter and angle detecting apparatus
JP5281102B2 (ja) レゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置およびその方法
JP2014228413A (ja) 回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法
JP2009156852A (ja) レゾルバ装置およびレゾルバの角度検出装置とその方法
WO2015029427A1 (ja) 角度位置検出装置
JP2011033602A (ja) レゾルバ／デジタル変換装置およびレゾルバ／デジタル変換方法
US9933276B2 (en) Method and apparatus for encoder interpolation
JP3893033B2 (ja) 位置検出装置
KR101834526B1 (ko) 마그네틱 엔코더의 출력 신호를 보상하는 장치
WO2020152762A1 (ja) 回転角度検出装置、および当該回転角度検出装置を含む電動パワーステアリング装置
TW201251302A (en) Motor control device
JP2013238431A (ja) レゾルバ装置
JP2013205366A (ja) 位置検出器
JP2009025068A (ja) レゾルバ／デジタル変換方法およびレゾルバ／デジタル変換回路
US10797624B2 (en) Rotation angle correction device and motor control system
Karabeyli et al. Enhancing the accuracy for the open-loop resolver to digital converters
JP7200560B2 (ja) サーボ制御装置及びサーボシステム
JP2008008739A (ja) 信号処理装置、速度検出装置、サーボ機構
JP2009244022A (ja) 位相検出回路
JP4763821B2 (ja) 角度補正回路、ｒｄコンバータ及び角度検出装置
JP2008185486A (ja) 振幅検出装置
JP4710634B2 (ja) モータ制御装置
JP2020016452A (ja) 回転角センサの信号処理回路および回転角センサの信号処理方法
JP3092100B2 (ja) 誤差補正機能付き位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15884015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15536797

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015884015

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE