JP2001086800A - 同期電動機の界磁極検出方法 - Google Patents
同期電動機の界磁極検出方法Info
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- JP2001086800A JP2001086800A JP26410299A JP26410299A JP2001086800A JP 2001086800 A JP2001086800 A JP 2001086800A JP 26410299 A JP26410299 A JP 26410299A JP 26410299 A JP26410299 A JP 26410299A JP 2001086800 A JP2001086800 A JP 2001086800A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 界磁極検出中の電動機の速度を抑え、回転量
（移動量）を少なくし、、界磁極検出時間を短くできる
界磁極検出方法を提供する。 【解決手段】 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電磁力
が零になる電流位相補正量δ0 を、発生電磁力の極性を
加速度の極性より判定して求め（処理２９）、電流位相
補正量δ0 を用いて発生電磁力が最大となる電流位相補
正量δ1 を導出し（処理３６）、電流位相補正量δ1 と
位置検出器で検出された仮の界磁極位置θより印加する
電流の位相ρを決定する同期電動機の界磁極検出方法に
おいて、１推定期間における補正量での電磁力指令出力
が終わり、次の期間における補正量での電磁力指令出力
時に、速度が零でなければ零になるまで待ち（処理３
２）、電動機が動いている間は次の推定のトルク指令は
加えないようにした（処理３３）。
（移動量）を少なくし、、界磁極検出時間を短くできる
界磁極検出方法を提供する。 【解決手段】 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電磁力
が零になる電流位相補正量δ0 を、発生電磁力の極性を
加速度の極性より判定して求め（処理２９）、電流位相
補正量δ0 を用いて発生電磁力が最大となる電流位相補
正量δ1 を導出し（処理３６）、電流位相補正量δ1 と
位置検出器で検出された仮の界磁極位置θより印加する
電流の位相ρを決定する同期電動機の界磁極検出方法に
おいて、１推定期間における補正量での電磁力指令出力
が終わり、次の期間における補正量での電磁力指令出力
時に、速度が零でなければ零になるまで待ち（処理３
２）、電動機が動いている間は次の推定のトルク指令は
加えないようにした（処理３３）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は同期電動機のベクト
ル制御方法に関し、特に界磁極位置の検出方法に関す
る。
ル制御方法に関し、特に界磁極位置の検出方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、同期電動機のベクトル制御は、位
置検出器（レゾルバやパルス検出器）により界磁極位置
を検出し、界磁極位置に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い電磁力制御を行うものであ
る。一般に、同期電動機の界磁極位置をφ、検出した界
磁極位置をθ、φとθの差をδ1 、印加する電流の位相
をρ、電流位相の補正量をγ、実際の界磁極位置φと印
加する電流の位相差をδとすると、次の（１）式から
（３）式が成立する。 φ＝θ＋δ1 ・・・（１） ρ＝θ＋γ ・・・（２） δ＝φ−ρ＝δ1 −γ ・・・（３） また、界磁極の大きさをΦ、印加する電流の大きさをＩ
とすると、発生電磁力Ｔは（４）式となる。 Ｔ＝Ｋ×Φ×Ｉ×ｃｏｓ( δ) ・・・（４） 但し、Ｋは正の定数である。発生電磁力Ｔは、回転形同
期電動機の場合は発生トルクであり、直動形同期電動機
（リニアモータ）の場合は発生推力である。
置検出器（レゾルバやパルス検出器）により界磁極位置
を検出し、界磁極位置に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い電磁力制御を行うものであ
る。一般に、同期電動機の界磁極位置をφ、検出した界
磁極位置をθ、φとθの差をδ1 、印加する電流の位相
をρ、電流位相の補正量をγ、実際の界磁極位置φと印
加する電流の位相差をδとすると、次の（１）式から
（３）式が成立する。 φ＝θ＋δ1 ・・・（１） ρ＝θ＋γ ・・・（２） δ＝φ−ρ＝δ1 −γ ・・・（３） また、界磁極の大きさをΦ、印加する電流の大きさをＩ
とすると、発生電磁力Ｔは（４）式となる。 Ｔ＝Ｋ×Φ×Ｉ×ｃｏｓ( δ) ・・・（４） 但し、Ｋは正の定数である。発生電磁力Ｔは、回転形同
期電動機の場合は発生トルクであり、直動形同期電動機
（リニアモータ）の場合は発生推力である。
【０００３】以下、回転形同期電動機を例として説明を
行う。基本的に発生トルクが最大になる電流位相の補正
量γ（＝δ1 ）は、印加する電流によらず発生電磁力Ｔ
が零になる電流位相の補正量δ０を９０°ずらしたもの
である。この電流位相の補正量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（特開平８−１８２３９９）がある。この方法
は、電流位相の補正量γ1 、γ2 、（ただし、γ1 ＜δ
0 ＜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、γ3 ＝（γ1＋γ2 ）／２）を
与えて、発生トルクの極性を調べて、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、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と異
なった場合には下限の補正量γ1 を補正量γ3 で更新す
る。以上の処理１回を推定１回として、この推定を所定
回数繰り返して得られた補正量γの最終値をδ0 として
いる。発生トルクの極性の判定法としては、トルク指令
の符号と速度変化（加速度）の符号が一致したときを
正、一致しないときを負としている。また、トルク指令
は、仮の目標値まで単調増加させて加速度を随時求めて
いき、加速度が大きいときは目標値を小さくし、加速度
が小さいときは目標値を大きくする。
行う。基本的に発生トルクが最大になる電流位相の補正
量γ（＝δ1 ）は、印加する電流によらず発生電磁力Ｔ
が零になる電流位相の補正量δ０を９０°ずらしたもの
である。この電流位相の補正量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（特開平８−１８２３９９）がある。この方法
は、電流位相の補正量γ1 、γ2 、（ただし、γ1 ＜δ
0 ＜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、γ3 ＝（γ1＋γ2 ）／２）を
与えて、発生トルクの極性を調べて、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、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と異
なった場合には下限の補正量γ1 を補正量γ3 で更新す
る。以上の処理１回を推定１回として、この推定を所定
回数繰り返して得られた補正量γの最終値をδ0 として
いる。発生トルクの極性の判定法としては、トルク指令
の符号と速度変化（加速度）の符号が一致したときを
正、一致しないときを負としている。また、トルク指令
は、仮の目標値まで単調増加させて加速度を随時求めて
いき、加速度が大きいときは目標値を小さくし、加速度
が小さいときは目標値を大きくする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、推定と推定の間の時間が一定であったの
で、時間が長い場合は界磁極検出時間の増大につなが
る。また、時間が短い場合は次の推定の開始時に電動機
が動いていることがあり、トルク指令を与えるとその速
度から加速することがあるので、速度が高くなり、移動
距離も大きくなる。さらに、次の推定開始時に電動機が
惰性で動いていて摩擦で減速している場合は、その減速
度の絶対値が基準加速度になってしまい、それを超える
加速度を検出するまでトルク指令を上げるので、電動機
の速度が高くなり、回転量（移動量）も増えるという問
題があった。そこで、本発明は、界磁極検出中の電動機
の速度を抑えて、回転量（移動量）を少なくして界磁極
検出時間を短くすることができる、同期電動機の界磁極
検出方法を提供することを目的としている。
来の方法では、推定と推定の間の時間が一定であったの
で、時間が長い場合は界磁極検出時間の増大につなが
る。また、時間が短い場合は次の推定の開始時に電動機
が動いていることがあり、トルク指令を与えるとその速
度から加速することがあるので、速度が高くなり、移動
距離も大きくなる。さらに、次の推定開始時に電動機が
惰性で動いていて摩擦で減速している場合は、その減速
度の絶対値が基準加速度になってしまい、それを超える
加速度を検出するまでトルク指令を上げるので、電動機
の速度が高くなり、回転量（移動量）も増えるという問
題があった。そこで、本発明は、界磁極検出中の電動機
の速度を抑えて、回転量（移動量）を少なくして界磁極
検出時間を短くすることができる、同期電動機の界磁極
検出方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、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
ず発生電磁力が零になる電流位相補正量（δ0 ）を、前
記発生電磁力の極性を加速度の極性より判定して求め、
前記電流位相補正量（δ0 ）を用いて前記発生電磁力が
最大になる電流位相補正量（δ1 ）を導出し、前記電流
位相補正量（δ1 ）と位置検出器で検出された仮の界磁
極位置（θ）より印加する電流の位相（ρ）を決定する
同期電動機の界磁極検出方法において、１推定期間にお
ける補正量での電磁力指令出力が終わり、次の期間にお
ける補正量での電磁力指令を出力する時に、速度が零に
なっているかを確認し、速度が零ならば電磁力指令を出
力し、速度が零でなければ零になるまで待つことを特徴
とする。また、前記同期電動機は回転形同期電動機又は
直動形同期電動機（リニアモータ）であることを特徴と
し、さらに、前記速度はエンコーダの平均速度であるこ
とを特徴としている。この同期電動機の界磁極検出方法
によれば、回転形または直動形の同期電動機において、
推定と推定の間で必ず電動機が停止して検出速度が零で
あることを確認し、速度＝零を確認したら直ちに次の推
定処理を開始するようにしたので、推定と推定の間に一
定の時間を置く場合、その時間が長い場合は時間を短縮
できるので、界磁極検出時間の増大を抑制できる。ある
いは、推定と推定の間の一定の時間が短い場合には、次
の推定開始時に未だ電動機が動いている状態のまま次の
トルク指令を与えてしまうので、その速度から加速する
ため速度が高くなり、回転量、移動量が大きくなるとい
った不都合な現象を抑制できる。
め、本発明は、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
ず発生電磁力が零になる電流位相補正量（δ0 ）を、前
記発生電磁力の極性を加速度の極性より判定して求め、
前記電流位相補正量（δ0 ）を用いて前記発生電磁力が
最大になる電流位相補正量（δ1 ）を導出し、前記電流
位相補正量（δ1 ）と位置検出器で検出された仮の界磁
極位置（θ）より印加する電流の位相（ρ）を決定する
同期電動機の界磁極検出方法において、１推定期間にお
ける補正量での電磁力指令出力が終わり、次の期間にお
ける補正量での電磁力指令を出力する時に、速度が零に
なっているかを確認し、速度が零ならば電磁力指令を出
力し、速度が零でなければ零になるまで待つことを特徴
とする。また、前記同期電動機は回転形同期電動機又は
直動形同期電動機（リニアモータ）であることを特徴と
し、さらに、前記速度はエンコーダの平均速度であるこ
とを特徴としている。この同期電動機の界磁極検出方法
によれば、回転形または直動形の同期電動機において、
推定と推定の間で必ず電動機が停止して検出速度が零で
あることを確認し、速度＝零を確認したら直ちに次の推
定処理を開始するようにしたので、推定と推定の間に一
定の時間を置く場合、その時間が長い場合は時間を短縮
できるので、界磁極検出時間の増大を抑制できる。ある
いは、推定と推定の間の一定の時間が短い場合には、次
の推定開始時に未だ電動機が動いている状態のまま次の
トルク指令を与えてしまうので、その速度から加速する
ため速度が高くなり、回転量、移動量が大きくなるとい
った不都合な現象を抑制できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る同期電動機の界磁極検出方法による検出処理のフロ
ーチャートである。図２は図１に示す位相補正量の更新
処理のフローチャートである。図３は図１に示す界磁極
検出方法が適用される同期電動機のベクトル制御回路の
ブロック図である。図４は図３に示すマイクロプロセッ
サのブロック図である。図５は図４に示すトルク指令の
生成方法を示す図である。図６は図５に示すトルク指令
を一次関数で生成した図である。図７は図６に示すトル
ク指令の目標値を低くした場合を示す図である。図８は
図１に示す位相補正量δ1 を求める説明図である。図３
は、同期電動機の界磁極検出方法が適用される同期電動
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。図中のエンコーダ７は同期電
動機６の回転位置を検出する。マイクロプロセッサ１
は、トルク指令ｉとカウンタ８で検出された同期電動機
６の位置ｘを用いて演算を行い、２相の電流指令Ｉｕ、
Ｉｖを、それぞれＤ／Ａ変換機２、３によってデジタル
／アナログ変換して２相／３相変換回路４に出力する。
２相／３相変換回路４は、入力した２相の電流指令を３
相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに変換して、パワーアン
プ５を制御する。パワーアンプ５は、これら３相の電流
指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに対応した電流を同期電動機６に
供給して同期電動機６を駆動する。なお、同期電動機６
が直動形同期電動機（リニアモータ）の場合でも同様で
あって、リニアモータの場合は、エンコーダ７がリニア
スケールとなり、センサレスとしてポールセンサ等を省
略し、本実施の形態のようなソフトウェアによる界磁極
推定方法によって磁極位置を推定して、リニアスケール
からの位置検出信号ｘにより、マイクロプロセッサ１は
電流指令を出力し、座標変換回路よりゲートパルス発生
回路を介しパワーアンプ５を制御して、３相電流により
リニアモータ６を運転・駆動することになる。
て図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る同期電動機の界磁極検出方法による検出処理のフロ
ーチャートである。図２は図１に示す位相補正量の更新
処理のフローチャートである。図３は図１に示す界磁極
検出方法が適用される同期電動機のベクトル制御回路の
ブロック図である。図４は図３に示すマイクロプロセッ
サのブロック図である。図５は図４に示すトルク指令の
生成方法を示す図である。図６は図５に示すトルク指令
を一次関数で生成した図である。図７は図６に示すトル
ク指令の目標値を低くした場合を示す図である。図８は
図１に示す位相補正量δ1 を求める説明図である。図３
は、同期電動機の界磁極検出方法が適用される同期電動
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。図中のエンコーダ７は同期電
動機６の回転位置を検出する。マイクロプロセッサ１
は、トルク指令ｉとカウンタ８で検出された同期電動機
６の位置ｘを用いて演算を行い、２相の電流指令Ｉｕ、
Ｉｖを、それぞれＤ／Ａ変換機２、３によってデジタル
／アナログ変換して２相／３相変換回路４に出力する。
２相／３相変換回路４は、入力した２相の電流指令を３
相の電流指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに変換して、パワーアン
プ５を制御する。パワーアンプ５は、これら３相の電流
指令ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに対応した電流を同期電動機６に
供給して同期電動機６を駆動する。なお、同期電動機６
が直動形同期電動機（リニアモータ）の場合でも同様で
あって、リニアモータの場合は、エンコーダ７がリニア
スケールとなり、センサレスとしてポールセンサ等を省
略し、本実施の形態のようなソフトウェアによる界磁極
推定方法によって磁極位置を推定して、リニアスケール
からの位置検出信号ｘにより、マイクロプロセッサ１は
電流指令を出力し、座標変換回路よりゲートパルス発生
回路を介しパワーアンプ５を制御して、３相電流により
リニアモータ６を運転・駆動することになる。
【０００７】図４は、マイクロプロセッサ１のブロック
図である。界磁極位置演算器１０１は、位置情報ｘより
仮の界磁極位置θを演算する。速度演算器１０２は、位
置情報ｘの時間差分（微分）で速度を演算する。加速度
演算器１０３は、速度演算器１０２の速度情報の時間差
分（微分）で加速度を演算する。トルク指令発生器１０
４は、界磁極検出中は、後述のパターンに従ったトルク
指令ｉを発生し、検出後は制御に応じたトルク指令ｉを
生成する。トルク極性判定器１０５は、加速度情報をも
とに実際の界磁極位置φと印加する電流指令の位相ρと
の位相差δに係わるｃｏｓ（δ）の符号を判定する。す
なわち、トルク極性判定器１０５は、電流位相の補正量
δ1 の推定中は、任意の電流位相補正量γに対して、ま
ずトルク指令０のときの速度変化（加速度）Ａｃｃ１を
記憶する。Ａｃｃ１は外乱による加速度である。ここ
で、加速度Ａｃｃ１を予め設定している加速度Ａｃｃ２
と比較して大きい方を加速度の大きさを判定する基準加
速度Ａｃｃ０とする。できれば、Ａｃｃ０はＡｃｃ１よ
りも５％以上大きい値とする。一定時間おきに加速度Ａ
ｃｃ３を計算し、基準加速度Ａｃｃ０より大きくなった
ときの加速度の符号で発生トルクの極性を判断する。も
し、指令が最大トルク指令になっても加速度Ａｃｃ３が
基準加速度Ａｃｃ０より小さい場合はその時の加速度Ａ
ｃｃｉの符号で発生トルクの極性を判断する。なお、加
速度Ａｃｃ１、Ａｃｃ３は加速度演算器１０３が測定す
る。電流位相補正器１０６は後述する方法により電流位
相補正量δ0 を推定し、発生トルクの極性が正になるよ
うに、電流位相補正量γ＝δ1 （＝δ0 ＋９０°）また
はγ＝δ1 （＝δ0 −９０°）を出力する。加算器１０
７は、界磁極位置演算器１０１の出力である仮の界磁極
位置θと電流位相補正器１０６の出力である電流位相補
正量γ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１１０によってｓｉｎ
（ρ）に変換される。また、電流の位相ρと−１２０°
発生器１０８の出力を加算器１０９で加算することによ
りρ−１２０°となり、正弦関数発生器１１１によって
ｓｉｎ（ρ−１２０°）に変換される。正弦関数発生器
１１０、１１１はそれぞれ印加する電流位相ρおよびρ
−１２０°をアドレスとして与えることで、プログラム
メモリ上に記憶されているｓｉｎ関数を取り出すことが
できる。乗算器１１２、１１３はトルク指令発生器１０
４から出力されたトルク指令ｉにそれぞれｓｉｎ
（ρ）、ｓｉｎ（ρ−１２０°）を乗じて２相の電流指
令Ｉｕ、Ｉｖを出力する。
図である。界磁極位置演算器１０１は、位置情報ｘより
仮の界磁極位置θを演算する。速度演算器１０２は、位
置情報ｘの時間差分（微分）で速度を演算する。加速度
演算器１０３は、速度演算器１０２の速度情報の時間差
分（微分）で加速度を演算する。トルク指令発生器１０
４は、界磁極検出中は、後述のパターンに従ったトルク
指令ｉを発生し、検出後は制御に応じたトルク指令ｉを
生成する。トルク極性判定器１０５は、加速度情報をも
とに実際の界磁極位置φと印加する電流指令の位相ρと
の位相差δに係わるｃｏｓ（δ）の符号を判定する。す
なわち、トルク極性判定器１０５は、電流位相の補正量
δ1 の推定中は、任意の電流位相補正量γに対して、ま
ずトルク指令０のときの速度変化（加速度）Ａｃｃ１を
記憶する。Ａｃｃ１は外乱による加速度である。ここ
で、加速度Ａｃｃ１を予め設定している加速度Ａｃｃ２
と比較して大きい方を加速度の大きさを判定する基準加
速度Ａｃｃ０とする。できれば、Ａｃｃ０はＡｃｃ１よ
りも５％以上大きい値とする。一定時間おきに加速度Ａ
ｃｃ３を計算し、基準加速度Ａｃｃ０より大きくなった
ときの加速度の符号で発生トルクの極性を判断する。も
し、指令が最大トルク指令になっても加速度Ａｃｃ３が
基準加速度Ａｃｃ０より小さい場合はその時の加速度Ａ
ｃｃｉの符号で発生トルクの極性を判断する。なお、加
速度Ａｃｃ１、Ａｃｃ３は加速度演算器１０３が測定す
る。電流位相補正器１０６は後述する方法により電流位
相補正量δ0 を推定し、発生トルクの極性が正になるよ
うに、電流位相補正量γ＝δ1 （＝δ0 ＋９０°）また
はγ＝δ1 （＝δ0 −９０°）を出力する。加算器１０
７は、界磁極位置演算器１０１の出力である仮の界磁極
位置θと電流位相補正器１０６の出力である電流位相補
正量γ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１１０によってｓｉｎ
（ρ）に変換される。また、電流の位相ρと−１２０°
発生器１０８の出力を加算器１０９で加算することによ
りρ−１２０°となり、正弦関数発生器１１１によって
ｓｉｎ（ρ−１２０°）に変換される。正弦関数発生器
１１０、１１１はそれぞれ印加する電流位相ρおよびρ
−１２０°をアドレスとして与えることで、プログラム
メモリ上に記憶されているｓｉｎ関数を取り出すことが
できる。乗算器１１２、１１３はトルク指令発生器１０
４から出力されたトルク指令ｉにそれぞれｓｉｎ
（ρ）、ｓｉｎ（ρ−１２０°）を乗じて２相の電流指
令Ｉｕ、Ｉｖを出力する。
【０００８】次に、本実施の形態における電流位相補正
量δ１の推定方法を図１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°、推定回数ｊ＝１、時間ｔ＝０とする。時
間ｔは、トルク指令ｉの計算や加速度の測定などの処理
の基準時間である。処理２２に進む。 （処理２２）後述の方法でトルク指令ｉを計算する。処
理２３に進む。 （処理２３）時間ｔを判定する。以下それぞれ、 ｔ＝０の場合、処理２４に進む。 ｔ＝ｋ・Δｔの場合、処理２６に進む。 ｔ＝ｔI M A X の場合、処理２８に進む。 ｔ＝ｔ0 （ｔ0 ＝８・ｔI M A X ）の場合、処理３
２に進む。 その他は、処理３１に進む。ただし、ｋは正の整数
で、ｋ・Δｔ＜ｔI M A X である。ｔI M A X はトルク
指令ｉがｉM A X になる時間である。 （処理２４）加速度Ａｃｃ１を測定する。処理２５に進
む。 （処理２５）加速度Ａｃｃ１の絶対値と予め設定してい
る加速度Ａｃｃ２（＞０）を比較して、大きい方を基準
加速度Ａｃｃ０（＞０）とする。処理３１に進む。 （処理２６）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２７に進
む。 （処理２７）加速度Ａｃｃ３の絶対値と基準加速度Ａｃ
ｃ０を比較する。｜Ａｃｃ３｜がＡｃｃ０より大きいと
きは処理２９へ、そうでないときは処理３１に進む。 （処理２８）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２９に進
む。 （処理２９）後述の方法で電流位相補正量γを更新す
る。処理３０に進む。 （処理３０）トルク指令ｉを作成する基準時間ｔ1 を求
める。ｔ1 ＝ｔとする。ここで、ｔは加速度Ａｃｃ３の
絶対値が基準加速度Ａｃｃ０より大きくなった時間か、
ｔI M A X である。処理３１に進む。 （処理３１）時間を更新する。ｔ＝ｔ＋Δｔとする。処
理２２に進む。処理２３でｔ＝ｔ0 = ８・ｔ
1 M A X で、 （処理３２）Δｔ間の平均速度を検出し、零のときは処
理３３へ、そうでないときは処理２２に進む。 （処理３３）時間を初期値に戻す。ｔ＝０とする。処理
３４に進む。 （処理３４）推定回数ｊと最大推定回数ｊM A X とを比
較する。ｊがｊM A X より小さいときは処理３５へ、そ
うでないときは処理３６に進む。 （処理３５）推定回数ｊを更新する。ｊ＝ｊ＋１とす
る。処理２２に進む。 （処理３６）後述の方法により電流位相補正量δ1 を決
定する。処理を終了する。
量δ１の推定方法を図１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°、推定回数ｊ＝１、時間ｔ＝０とする。時
間ｔは、トルク指令ｉの計算や加速度の測定などの処理
の基準時間である。処理２２に進む。 （処理２２）後述の方法でトルク指令ｉを計算する。処
理２３に進む。 （処理２３）時間ｔを判定する。以下それぞれ、 ｔ＝０の場合、処理２４に進む。 ｔ＝ｋ・Δｔの場合、処理２６に進む。 ｔ＝ｔI M A X の場合、処理２８に進む。 ｔ＝ｔ0 （ｔ0 ＝８・ｔI M A X ）の場合、処理３
２に進む。 その他は、処理３１に進む。ただし、ｋは正の整数
で、ｋ・Δｔ＜ｔI M A X である。ｔI M A X はトルク
指令ｉがｉM A X になる時間である。 （処理２４）加速度Ａｃｃ１を測定する。処理２５に進
む。 （処理２５）加速度Ａｃｃ１の絶対値と予め設定してい
る加速度Ａｃｃ２（＞０）を比較して、大きい方を基準
加速度Ａｃｃ０（＞０）とする。処理３１に進む。 （処理２６）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２７に進
む。 （処理２７）加速度Ａｃｃ３の絶対値と基準加速度Ａｃ
ｃ０を比較する。｜Ａｃｃ３｜がＡｃｃ０より大きいと
きは処理２９へ、そうでないときは処理３１に進む。 （処理２８）加速度Ａｃｃ３を測定する。処理２９に進
む。 （処理２９）後述の方法で電流位相補正量γを更新す
る。処理３０に進む。 （処理３０）トルク指令ｉを作成する基準時間ｔ1 を求
める。ｔ1 ＝ｔとする。ここで、ｔは加速度Ａｃｃ３の
絶対値が基準加速度Ａｃｃ０より大きくなった時間か、
ｔI M A X である。処理３１に進む。 （処理３１）時間を更新する。ｔ＝ｔ＋Δｔとする。処
理２２に進む。処理２３でｔ＝ｔ0 = ８・ｔ
1 M A X で、 （処理３２）Δｔ間の平均速度を検出し、零のときは処
理３３へ、そうでないときは処理２２に進む。 （処理３３）時間を初期値に戻す。ｔ＝０とする。処理
３４に進む。 （処理３４）推定回数ｊと最大推定回数ｊM A X とを比
較する。ｊがｊM A X より小さいときは処理３５へ、そ
うでないときは処理３６に進む。 （処理３５）推定回数ｊを更新する。ｊ＝ｊ＋１とす
る。処理２２に進む。 （処理３６）後述の方法により電流位相補正量δ1 を決
定する。処理を終了する。
【０００９】次に、図２により電流位相補正量γを更新
する方法を説明する。 （処理４１）推定回数ｊを判定する。ｊ＝１の場合は処
理４２に、ｊ＝２〜ｊM A X の場合は、処理４５に進
む。なお、図１の説明よりｊ＞ｊM A X になることはな
い。 （処理４２）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４３に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４４に進む。 （処理４３）正の加速度が得られる限界値（以下、正の
限界値と略す）γp 、負の加速度が得られる限界値（以
下、負の限界値と略す）γm を初期化する。γp ＝０
°、γm ＝１８０°とする。処理４８に進む。なお、γ
p は加速度Ａｃｃ３≧０と判断した時のδ0 にもっとも
近い電流位相補正量γを入れる。γm は加速度Ａｃｃ３
＜０と判断した時のδ0 のもっとも近い電流位相補正量
γを入れる。 （処理４４）正の限界値γp 、負の限界値γm を初期化
する。γp ＝１８０°、γm ＝０°とする。処理４８に
進む。 （処理４５）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は処理４６に進む。Ａｃｃ３＜０の場合は処
理４７に進む。 （処理４６）正の限界値γp を更新する。γp ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４７）負の限界値γm を更新する。γm ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４８）次に使用する電流位相補正量γを計算す
る。γ＝（γp ＋γm ）／２とする。処理を終了する。
する方法を説明する。 （処理４１）推定回数ｊを判定する。ｊ＝１の場合は処
理４２に、ｊ＝２〜ｊM A X の場合は、処理４５に進
む。なお、図１の説明よりｊ＞ｊM A X になることはな
い。 （処理４２）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は、処理４３に進む。Ａｃｃ３＜０の場合
は、処理４４に進む。 （処理４３）正の加速度が得られる限界値（以下、正の
限界値と略す）γp 、負の加速度が得られる限界値（以
下、負の限界値と略す）γm を初期化する。γp ＝０
°、γm ＝１８０°とする。処理４８に進む。なお、γ
p は加速度Ａｃｃ３≧０と判断した時のδ0 にもっとも
近い電流位相補正量γを入れる。γm は加速度Ａｃｃ３
＜０と判断した時のδ0 のもっとも近い電流位相補正量
γを入れる。 （処理４４）正の限界値γp 、負の限界値γm を初期化
する。γp ＝１８０°、γm ＝０°とする。処理４８に
進む。 （処理４５）加速度Ａｃｃ３の符号を調べる。Ａｃｃ３
≧０の場合は処理４６に進む。Ａｃｃ３＜０の場合は処
理４７に進む。 （処理４６）正の限界値γp を更新する。γp ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４７）負の限界値γm を更新する。γm ＝γとす
る。処理４８に進む。 （処理４８）次に使用する電流位相補正量γを計算す
る。γ＝（γp ＋γm ）／２とする。処理を終了する。
【００１０】次に、図５をもとにトルク指令ｉを発生さ
せる方法を述べる。時間の区切りｔ2 〜ｔ0 は、処理３
０で決まったｔ1 ＝ｔをもとに次のように決める。 ｔ2 ＝２・ｔ ｔ3 ＝３・ｔ ｔ4 ＝４・ｔ ｔ5 ＝５・ｔ ｔ6 ＝６・ｔ ｔ7 ＝７・ｔ ｔ0 ＝８・ｔ トルク指令ｉは以下のように決定する。０≦ｔ＜ｔ1 の
ときは、ｉ＝ｆ（ｔ）とする。関数ｆ（ｔ）は、ｆ
（０）＝０、かつｆ（ｔ1 ）＝ｉM A X で、区間０≦ｔ
≦ｔ1 で単調増加するものとする。なお、ｉM A X は最
大のトルク指令が望ましいが、最大トルクより小さくて
もかまわない。例えば、最大トルク指令の９０％や５０
％でもよい。ｔ1 ≦ｔ＜ｔ2 のときは、ｉ＝ ｆ（ｔ2
−ｔ）とする。ｔ2 ≦ｔ＜ｔ3 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ
−ｔ2 ）とする。ｔ3 ≦ｔ＜ｔ4 のときは、ｉ＝−ｆ
（ｔ4 −ｔ）とする。ｔ4 ≦ｔ＜ｔ5 のときは、ｉ＝−
ｆ（ｔ−ｔ4 ）とする。ｔ5 ≦ｔ＜ｔ6 のときは、ｉ＝
−ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。ｔ6 ≦ｔ＜ｔ7 のときは、ｉ
＝ ｆ（ｔ−ｔ6 ）とする。ｔ7 ≦ｔ＜ｔ8 のときは、
ｉ＝ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。図６は、ｆ（ｔ）として１
次関数を用いた例で、ｔ1 ＝ｔI M A X の場合である。 ｆ（ｔ）＝ｉM A X ／ｔI M A X ・ｔ となる。図７は、図６と同じｆ（ｔ）を使用している
が、ｔがｔI M A X になる前に｜Ａｃｃ３｜＞Ａｃｃ０
となった場合で、ｔ1 ＝ｔI M I D （＜ｔI M A X ）の
ときの例である。トルク指令ｉの目標値の絶対値は、時
間ｔ1 におけるトルク指令ｉM I D （＜ｉM A X ）にな
る。
せる方法を述べる。時間の区切りｔ2 〜ｔ0 は、処理３
０で決まったｔ1 ＝ｔをもとに次のように決める。 ｔ2 ＝２・ｔ ｔ3 ＝３・ｔ ｔ4 ＝４・ｔ ｔ5 ＝５・ｔ ｔ6 ＝６・ｔ ｔ7 ＝７・ｔ ｔ0 ＝８・ｔ トルク指令ｉは以下のように決定する。０≦ｔ＜ｔ1 の
ときは、ｉ＝ｆ（ｔ）とする。関数ｆ（ｔ）は、ｆ
（０）＝０、かつｆ（ｔ1 ）＝ｉM A X で、区間０≦ｔ
≦ｔ1 で単調増加するものとする。なお、ｉM A X は最
大のトルク指令が望ましいが、最大トルクより小さくて
もかまわない。例えば、最大トルク指令の９０％や５０
％でもよい。ｔ1 ≦ｔ＜ｔ2 のときは、ｉ＝ ｆ（ｔ2
−ｔ）とする。ｔ2 ≦ｔ＜ｔ3 のときは、ｉ＝−ｆ（ｔ
−ｔ2 ）とする。ｔ3 ≦ｔ＜ｔ4 のときは、ｉ＝−ｆ
（ｔ4 −ｔ）とする。ｔ4 ≦ｔ＜ｔ5 のときは、ｉ＝−
ｆ（ｔ−ｔ4 ）とする。ｔ5 ≦ｔ＜ｔ6 のときは、ｉ＝
−ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。ｔ6 ≦ｔ＜ｔ7 のときは、ｉ
＝ ｆ（ｔ−ｔ6 ）とする。ｔ7 ≦ｔ＜ｔ8 のときは、
ｉ＝ｆ（ｔ6 −ｔ）とする。図６は、ｆ（ｔ）として１
次関数を用いた例で、ｔ1 ＝ｔI M A X の場合である。 ｆ（ｔ）＝ｉM A X ／ｔI M A X ・ｔ となる。図７は、図６と同じｆ（ｔ）を使用している
が、ｔがｔI M A X になる前に｜Ａｃｃ３｜＞Ａｃｃ０
となった場合で、ｔ1 ＝ｔI M I D （＜ｔI M A X ）の
ときの例である。トルク指令ｉの目標値の絶対値は、時
間ｔ1 におけるトルク指令ｉM I D （＜ｉM A X ）にな
る。
【００１１】図８は、印加する電流の大きさによらず発
生トルクが０となる電流位相補正量δ0 から最大トルク
が得られる電流位相補正量δ1 を求める方法を説明する
図である。図８において斜線の部分がＡｃｃ３≧０にな
る電流位相補正量γの範囲である。電流位相補正量γ＝
０°のときの加速度Ａｃｃ３の符号により次の組み合わ
せが考えられる。 （１）Ａｃｃ３≧０のとき（図８（１）と（４）に対
応） δ1 ＝δ0 −９０° （２）Ａｃｃ３＜０のとき（図８（２）と（３）に対
応） δ1 ＝δ0 ＋９０° なお、δ0 は必ず０°と１８０°の間で求まる。以上、
回転形同期電動機について説明したが、直動形同期電動
機（リニアモータ）であっても、トルクを推力に置き換
えて、界磁極位置の推定・補正処理が同様に可能であっ
て、本実施の形態により、回転形、直動形いずれの同期
電動機でも精度の高い界磁極推定処理が可能となった。
生トルクが０となる電流位相補正量δ0 から最大トルク
が得られる電流位相補正量δ1 を求める方法を説明する
図である。図８において斜線の部分がＡｃｃ３≧０にな
る電流位相補正量γの範囲である。電流位相補正量γ＝
０°のときの加速度Ａｃｃ３の符号により次の組み合わ
せが考えられる。 （１）Ａｃｃ３≧０のとき（図８（１）と（４）に対
応） δ1 ＝δ0 −９０° （２）Ａｃｃ３＜０のとき（図８（２）と（３）に対
応） δ1 ＝δ0 ＋９０° なお、δ0 は必ず０°と１８０°の間で求まる。以上、
回転形同期電動機について説明したが、直動形同期電動
機（リニアモータ）であっても、トルクを推力に置き換
えて、界磁極位置の推定・補正処理が同様に可能であっ
て、本実施の形態により、回転形、直動形いずれの同期
電動機でも精度の高い界磁極推定処理が可能となった。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動機が止まるまで次の電磁力指令を出力しないので、
界磁極検出中の電動機の速度を抑え、回転量（移動量）
を少なくし、また界磁極検出時間を短くすることができ
る。
電動機が止まるまで次の電磁力指令を出力しないので、
界磁極検出中の電動機の速度を抑え、回転量（移動量）
を少なくし、また界磁極検出時間を短くすることができ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係る同期電動機の界磁極
検出方法による検出処理のフローチャートである。
検出方法による検出処理のフローチャートである。
【図２】図１に示す位相補正量の更新処理のフローチャ
ートである。
ートである。
【図３】図１に示す界磁極検出方法が適用される同期電
動機のベクトル制御回路のブロック図である。
動機のベクトル制御回路のブロック図である。
【図４】図３に示すマイクロプロセッサのブロック図で
ある。
ある。
【図５】図４に示すトルク指令の生成方法を示す図であ
る。
る。
【図６】図５に示すトルク指令を一次関数で生成した図
である。
である。
【図７】図６に示すトルク指令の目標値を低くした場合
を示す図である。
を示す図である。
【図８】図１に示す位相補正量δ1 を求める説明図であ
る。
る。
１ マイクロプロセッサ ２、３ Ｄ／Ａ変換器 ４ ２／３相変換回路 ５ パワーアンプ ６ 同期電動機 ７ エンコーダ ８ カウンタ １０１ 界磁極位置演算器 １０２ 速度演算器 １０３ 加速度演算器 １０４ トルク指令発生器 １０５ トルク極性判定器 １０６ 電流位相補正器 １０７、１０９ 加算器 １０８ −１２０°発生器 １１０、１１１ 正弦関数発生器 １１２、１１３ 乗算器
Claims (3)
- 【請求項１】 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
ず発生電磁力が零になる電流位相補正量（δ0 ）を、前
記発生電磁力の極性を加速度の極性より判定して求め、
前記電流位相補正量（δ0 ）を用いて前記発生電磁力が
最大になる電流位相補正量（δ1 ）を導出し、前記電流
位相補正量（δ1 ）と位置検出器で検出された仮の界磁
極位置（θ）より印加する電流の位相（ρ）を決定する
同期電動機の界磁極検出方法において、１推定期間にお
ける補正量での電磁力指令出力が終わり、次の期間にお
ける補正量での電磁力指令を出力する時に、速度が零に
なっているかを確認して、速度が零ならば電磁力指令を
出力し、速度が零でなければ零になるまで待つことを特
徴とする同期電動機の界磁極検出方法。 - 【請求項２】 前記同期電動機は回転形同期電動機又は
直動形同期電動機であることを特徴とする請求項１記載
の同期電動機の界磁極検出方法。 - 【請求項３】 前記速度はエンコーダの平均速度である
ことを特徴とする請求項１記載の同期電動機の界磁極検
出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26410299A JP2001086800A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 同期電動機の界磁極検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26410299A JP2001086800A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 同期電動機の界磁極検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086800A true JP2001086800A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17398550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26410299A Pending JP2001086800A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 同期電動機の界磁極検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001086800A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008199864A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26410299A patent/JP2001086800A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008199864A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-08-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |