JP2002044984A - Ｐｍモータのベクトル制御装置 - Google Patents
Ｐｍモータのベクトル制御装置Info
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- JP2002044984A JP2002044984A JP2000226958A JP2000226958A JP2002044984A JP 2002044984 A JP2002044984 A JP 2002044984A JP 2000226958 A JP2000226958 A JP 2000226958A JP 2000226958 A JP2000226958 A JP 2000226958A JP 2002044984 A JP2002044984 A JP 2002044984A
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルス数の少ない速度検出用エンコーダを使
用した場合のＰＭモータの滑らかな制御を可能とする。 【解決手段】 ＰＭモータの磁極位置を演算する磁極位
置演算器を、ＰＭモータに取付けたエンコーダからのパ
ルス信号をカウントし磁極位置演算を行う第１の磁極演
算器７ａと、最新パルス信号が来た時間からの経過時間
をカウントするタイマとその時間と速度検出回路からの
速度検出値を乗算する乗算器からなる第２の磁極位置演
算器７ｂと、第１，第２の磁極位置演算器の演算値を加
算する加算器７ｄで構成する。ＰＭモータが回転しても
エンコーダパルスが来ない間の磁束位置の演算を第２の
磁極位置演算器７ｂが行っているので、加算器７ｄから
出力される磁極位置演算値は連続したものとなる。この
磁極位置演算値を用いて制御に使用する位相を演算する
ことでＰＭモータを滑らかに制御できる。
用した場合のＰＭモータの滑らかな制御を可能とする。 【解決手段】 ＰＭモータの磁極位置を演算する磁極位
置演算器を、ＰＭモータに取付けたエンコーダからのパ
ルス信号をカウントし磁極位置演算を行う第１の磁極演
算器７ａと、最新パルス信号が来た時間からの経過時間
をカウントするタイマとその時間と速度検出回路からの
速度検出値を乗算する乗算器からなる第２の磁極位置演
算器７ｂと、第１，第２の磁極位置演算器の演算値を加
算する加算器７ｄで構成する。ＰＭモータが回転しても
エンコーダパルスが来ない間の磁束位置の演算を第２の
磁極位置演算器７ｂが行っているので、加算器７ｄから
出力される磁極位置演算値は連続したものとなる。この
磁極位置演算値を用いて制御に使用する位相を演算する
ことでＰＭモータを滑らかに制御できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＭモータのベク
トル制御装置、詳しくはパルス数の少ないエンコーダを
使用してもＰＭモータを滑らかに制御できるＰＭモータ
のベクトル制御装置に関する。
トル制御装置、詳しくはパルス数の少ないエンコーダを
使用してもＰＭモータを滑らかに制御できるＰＭモータ
のベクトル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＭモータ（永久磁石式周期電動機）で
ベクトル制御を行う場合、ロータに張り付けられた磁石
（磁極）位置に応じた電流制御が必要となる。そのた
め、ＰＭモータのベクトル制御では、ロータ磁極位置を
検出することが必要となる。そこで、ＰＭモータのベク
トル制御装置では、絶対位置エンコーダをモータに取付
ける場合が多い。
ベクトル制御を行う場合、ロータに張り付けられた磁石
（磁極）位置に応じた電流制御が必要となる。そのた
め、ＰＭモータのベクトル制御では、ロータ磁極位置を
検出することが必要となる。そこで、ＰＭモータのベク
トル制御装置では、絶対位置エンコーダをモータに取付
ける場合が多い。
【０００３】絶対値エンコーダを取付けない場合は、停
止中に、高調波電流や電圧を用いて初期磁極位置推定を
行い、モータ回転中にはオブザーバや誘起電圧を利用し
て磁極位置を推定して運転する方式や、誘導電動機の速
度検出器として使用されるエンコーダ（ＰＶＴ）をＰＭ
モータに取付け、そのパルス信号をカウントすることに
より磁極位置を計算している。
止中に、高調波電流や電圧を用いて初期磁極位置推定を
行い、モータ回転中にはオブザーバや誘起電圧を利用し
て磁極位置を推定して運転する方式や、誘導電動機の速
度検出器として使用されるエンコーダ（ＰＶＴ）をＰＭ
モータに取付け、そのパルス信号をカウントすることに
より磁極位置を計算している。
【０００４】図６に従来ＰＭモータのベクトル制御装置
の例を示す。図中、主回路２は電源１に接続された順変
換器と順変換器出力をコンデンサで平滑した直流を電源
としてＰＭモータ３に出力する逆変換器で構成されてい
る。
の例を示す。図中、主回路２は電源１に接続された順変
換器と順変換器出力をコンデンサで平滑した直流を電源
としてＰＭモータ３に出力する逆変換器で構成されてい
る。
【０００５】ＰＭモータ３のＵ，Ｖ相電流はＨＣＴ４
ｕ，４ｖで検出され、電流検出回路２１で三相電流が検
出される。この三相電流は３相−２相変換回路２２で２
相に変換され、さらに位相演算器７から出力される位相
信号により回転する座標変換回路２３でｄ，ｑ軸検出電
流に変換される。また、ＰＭモータ３に直結されたエン
コーダ５からの速度パルスは速度検出回路６で検出速度
に変換される。
ｕ，４ｖで検出され、電流検出回路２１で三相電流が検
出される。この三相電流は３相−２相変換回路２２で２
相に変換され、さらに位相演算器７から出力される位相
信号により回転する座標変換回路２３でｄ，ｑ軸検出電
流に変換される。また、ＰＭモータ３に直結されたエン
コーダ５からの速度パルスは速度検出回路６で検出速度
に変換される。
【０００６】速度制御部１１はＰＩＤ制御回路１１ａ又
はオブザーバ制御回路１１ｂにより速度指令と検出速度
からトルク指令が演算され、ベクトル制御部１２はこの
トルク指令を受けてｄ軸励磁電流指令及びｑ軸トルク電
流指令を演算する。そして電流制御器１３はこのｄ，ｑ
軸電流指令と上記ｄ，ｑ軸検出電流に基づきｄ，ｑ軸電
圧指令を出力する。
はオブザーバ制御回路１１ｂにより速度指令と検出速度
からトルク指令が演算され、ベクトル制御部１２はこの
トルク指令を受けてｄ軸励磁電流指令及びｑ軸トルク電
流指令を演算する。そして電流制御器１３はこのｄ，ｑ
軸電流指令と上記ｄ，ｑ軸検出電流に基づきｄ，ｑ軸電
圧指令を出力する。
【０００７】このｄ，ｑ軸電圧指令は位相演算器７から
出力される位相信号により回転する座標変換回路２４で
２相電流とされ、さらに２相−３相変換回路２５で３相
電圧指令に変換され、ゲート出力回路２６、ベースドラ
イブ回路２７を介して主回路２の逆変換器のスイッチン
グ素子（主回路素子）のベースを駆動し、ＰＭモータ３
を速度指令の速度で回転させる。
出力される位相信号により回転する座標変換回路２４で
２相電流とされ、さらに２相−３相変換回路２５で３相
電圧指令に変換され、ゲート出力回路２６、ベースドラ
イブ回路２７を介して主回路２の逆変換器のスイッチン
グ素子（主回路素子）のベースを駆動し、ＰＭモータ３
を速度指令の速度で回転させる。
【０００８】このベクトル制御装置では、停止中、磁気
位置推定器８は初期磁極位置推定を行い、回転中は位相
演算器７がＰＭモータ３に取付けられたエンコーダ５か
らのＡ，Ｂ相信号をカウントして磁極位置を演算し、こ
の磁極位置演算値を用いて座標演算を行っている。
位置推定器８は初期磁極位置推定を行い、回転中は位相
演算器７がＰＭモータ３に取付けられたエンコーダ５か
らのＡ，Ｂ相信号をカウントして磁極位置を演算し、こ
の磁極位置演算値を用いて座標演算を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記ベクトル制御装置
は、初期磁極位置推定を行い、ＰＭモータに取付られた
エンコーダの信号より磁極位置を計算する方式で、ＰＭ
モータのベクトル制御を行うためには、パルス数が多い
エンコーダが必要となる。パルス数の少ないエンコーダ
の場合、ＰＭモータが回転してもエンコーダパルスが来
ない。例えば、３０パルスのエンコーダを使用した場
合、3度（３６０度／３０パスル＊４（エッジ））モー
タが回転しないと信号が来ない。
は、初期磁極位置推定を行い、ＰＭモータに取付られた
エンコーダの信号より磁極位置を計算する方式で、ＰＭ
モータのベクトル制御を行うためには、パルス数が多い
エンコーダが必要となる。パルス数の少ないエンコーダ
の場合、ＰＭモータが回転してもエンコーダパルスが来
ない。例えば、３０パルスのエンコーダを使用した場
合、3度（３６０度／３０パスル＊４（エッジ））モー
タが回転しないと信号が来ない。
【００１０】そのため、ＰＭモータが回転しているにも
かかわらず、エンコーダパルスが来ないため磁極位置演
算ができず、制御装置が計算している磁極位置とＰＭモ
ータの磁極位置が微小時間で考えるとずれていることに
なる（図７参照）。このずれの影響により、ＰＭモータ
の制御が滑らかに行えないことがある。
かかわらず、エンコーダパルスが来ないため磁極位置演
算ができず、制御装置が計算している磁極位置とＰＭモ
ータの磁極位置が微小時間で考えるとずれていることに
なる（図７参照）。このずれの影響により、ＰＭモータ
の制御が滑らかに行えないことがある。
【００１１】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
ものであり、その目的するところは、パスル数の少ない
エンコーダを用いてもモータ制御が滑らかに行うことが
できるＰＭモータのベクトル制御装置を提供することに
ある。
ものであり、その目的するところは、パスル数の少ない
エンコーダを用いてもモータ制御が滑らかに行うことが
できるＰＭモータのベクトル制御装置を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＭモータに
取付けられた速度検出用エンコーダのエンコーダパルス
信号から速度を演算する速度検出回路と、このエンコー
ダパルス信号からＰＭモータの磁極位置を演算する位相
演算器とを有するＰＭモータのベクトル制御装置におい
て、位相演算器を、前記エンコーダパルス信号をカウン
トすることによって磁極位置演算を行う第１の磁極位置
演算部と、前記エンコーダパルス信号の最新パスル検出
時間からの経過時間をカウントするタイマーとその経過
時間と速度検出器からの速度検出値を乗算する乗算器を
有する第２の磁極位置演算部と、前記第１，第２磁極位
置演算部の演算値を加算する加算器とで構成したもので
ある。
取付けられた速度検出用エンコーダのエンコーダパルス
信号から速度を演算する速度検出回路と、このエンコー
ダパルス信号からＰＭモータの磁極位置を演算する位相
演算器とを有するＰＭモータのベクトル制御装置におい
て、位相演算器を、前記エンコーダパルス信号をカウン
トすることによって磁極位置演算を行う第１の磁極位置
演算部と、前記エンコーダパルス信号の最新パスル検出
時間からの経過時間をカウントするタイマーとその経過
時間と速度検出器からの速度検出値を乗算する乗算器を
有する第２の磁極位置演算部と、前記第１，第２磁極位
置演算部の演算値を加算する加算器とで構成したもので
ある。
【００１３】または、ＰＭモータに取付けられた速度検
出用エンコーダのエンコーダパルス信号から速度を演算
する速度検出回路と、このエンコーダパルス信号からＰ
Ｍモータの磁極位置を演算する位相演算器と、速度制御
を行うオブザーバ制御器とを有するＰＭモータのベクト
ル制御装置において、位相演算器を、前記エンコーダパ
ルス信号をカウントすることによって磁極位置演算を行
う第１の磁極位置演算部と、前記エンコーダパルス信号
の最新パスル検出時間からの経過時間をカウントするタ
イマーと、この経過時間と前記速度制御を行うオブザー
バ制御器での速度推定値を乗算する乗算器とを有する第
２の磁極位置演算部と、前記第１，第２の磁極位置演算
部の演算値を加算する加算器とで構成したものである。
出用エンコーダのエンコーダパルス信号から速度を演算
する速度検出回路と、このエンコーダパルス信号からＰ
Ｍモータの磁極位置を演算する位相演算器と、速度制御
を行うオブザーバ制御器とを有するＰＭモータのベクト
ル制御装置において、位相演算器を、前記エンコーダパ
ルス信号をカウントすることによって磁極位置演算を行
う第１の磁極位置演算部と、前記エンコーダパルス信号
の最新パスル検出時間からの経過時間をカウントするタ
イマーと、この経過時間と前記速度制御を行うオブザー
バ制御器での速度推定値を乗算する乗算器とを有する第
２の磁極位置演算部と、前記第１，第２の磁極位置演算
部の演算値を加算する加算器とで構成したものである。
【００１４】前記第２の磁極位置演算部には、その出力
を次のエンコーダパルス信号検出時の位相で制限して前
記加算器に出力させるリミッタを設けるとよい。
を次のエンコーダパルス信号検出時の位相で制限して前
記加算器に出力させるリミッタを設けるとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１ 実施の形態１にかかるＰＭモータのベクトル制御装置を
図１，図２を用いて説明する。なお、図中、従来図６に
示したものと同一構成部分は同一符号を付してその重複
する説明を省略する。
図１，図２を用いて説明する。なお、図中、従来図６に
示したものと同一構成部分は同一符号を付してその重複
する説明を省略する。
【００１６】図１のＰＭモータのベクトル制御装置にお
いて、エンコーダパルス信号からＰＭモータの磁極位置
を演算する位相演算器７の磁極位置演算器を図２に示す
ように、エンコーダ５からのパルス信号をカウントする
ことによって磁極位置演算を行う第１の磁極位置演算器
７ａと、最新パルス信号が来た時間からの経過時間をカ
ウントするタイマとその経過時間と速度検出回路６から
の速度検出値を乗算する乗算器とで構成された第２の磁
極位置演算器７ｂと、第1、第2の磁極位置演算器７ａ，
７ｂの演算結果を加算し、磁極位置演算値を出力する加
算器７ｄで構成した。
いて、エンコーダパルス信号からＰＭモータの磁極位置
を演算する位相演算器７の磁極位置演算器を図２に示す
ように、エンコーダ５からのパルス信号をカウントする
ことによって磁極位置演算を行う第１の磁極位置演算器
７ａと、最新パルス信号が来た時間からの経過時間をカ
ウントするタイマとその経過時間と速度検出回路６から
の速度検出値を乗算する乗算器とで構成された第２の磁
極位置演算器７ｂと、第1、第2の磁極位置演算器７ａ，
７ｂの演算結果を加算し、磁極位置演算値を出力する加
算器７ｄで構成した。
【００１７】この位相演算器７によれば、エンコーダ５
として例えば、上記３０パスルエンコーダを使用した場
合のように３度ＰＭモータが回転しないと信号が来なく
てもその間第２の磁極位置演算器７ｂにより磁極位置演
算なされるので、加算器７ｄから出力される磁極位置演
算値の変化は滑らかになる。従って３０パルスエンコー
ダなどパルス数の少ないエンコーダを使用した場合でも
ＰＭモータを滑らかに制御できる。
として例えば、上記３０パスルエンコーダを使用した場
合のように３度ＰＭモータが回転しないと信号が来なく
てもその間第２の磁極位置演算器７ｂにより磁極位置演
算なされるので、加算器７ｄから出力される磁極位置演
算値の変化は滑らかになる。従って３０パルスエンコー
ダなどパルス数の少ないエンコーダを使用した場合でも
ＰＭモータを滑らかに制御できる。
【００１８】実施の形態２ 実施の形態２にかかるＰＭモータのベクトル制御装置を
図３，図４を用いて説明する。上記図１，図２との相違
点は位相演算器７における第２の磁極位置演算器７ｂの
入力が図２の場合速度検出値であったものを図４では速
度制御部１１からののオブザーバ速度推定値を用いてい
る点である。
図３，図４を用いて説明する。上記図１，図２との相違
点は位相演算器７における第２の磁極位置演算器７ｂの
入力が図２の場合速度検出値であったものを図４では速
度制御部１１からののオブザーバ速度推定値を用いてい
る点である。
【００１９】上記図２の場合、第２の磁極位置演算器７
ｂで演算に使用する速度が速度検出回路６からの速度検
出値であり、極低速域での速度検出値が実際の速度とず
れるため位相演算に誤差を生ずることがある。
ｂで演算に使用する速度が速度検出回路６からの速度検
出値であり、極低速域での速度検出値が実際の速度とず
れるため位相演算に誤差を生ずることがある。
【００２０】一方、極低速域での速度制御性向上のた
め、速度オブザーバ（図１の１１ｂ）を採用する装置が
増えている。速度オブザーバは、出力トルクと慣性モデ
ルより、モータ速度を推定している。
め、速度オブザーバ（図１の１１ｂ）を採用する装置が
増えている。速度オブザーバは、出力トルクと慣性モデ
ルより、モータ速度を推定している。
【００２１】実施の形態２では、速度制御部１１のオブ
ザーバ制御回路１１ｂの速度オブザーバで推定した速度
推定値を第２の磁極位置演算器７ｂで使用している。し
たがって極低速域での磁極位置演算の精度が向上し、極
低速域でも正しい磁極位置の演算ができる。
ザーバ制御回路１１ｂの速度オブザーバで推定した速度
推定値を第２の磁極位置演算器７ｂで使用している。し
たがって極低速域での磁極位置演算の精度が向上し、極
低速域でも正しい磁極位置の演算ができる。
【００２２】実施の形態３ 実施の形態３にかかる位相演算回路における磁極位置演
算器の構成を図５に示す。上記図２，図４の場合、速度
急変時に磁極位置演算値が第１磁極位置演算器７ａで検
出可能な分解能以上ずれることがある。
算器の構成を図５に示す。上記図２，図４の場合、速度
急変時に磁極位置演算値が第１磁極位置演算器７ａで検
出可能な分解能以上ずれることがある。
【００２３】実施の形態３は図５に示すように、第２の
磁極位置演算器７ｂに、その演算値を次のパルス検出時
の位相で制限して加算器７ｄに出力させるリミック７ｃ
を接続し、第１，第２の磁極位置演算器７ａ，７ｂの演
算値を加算器７ｄで加算して求めた磁極位置を、第１の
磁極位置演算器７ａにおいて次のパルスが来たとした場
合の磁極位置で制限する。これにより、速度急変時にお
いても磁極位置演算の演算値が第１の磁極位置演算器７
ａで検出可能な分解能以上ずれることを防止する。
磁極位置演算器７ｂに、その演算値を次のパルス検出時
の位相で制限して加算器７ｄに出力させるリミック７ｃ
を接続し、第１，第２の磁極位置演算器７ａ，７ｂの演
算値を加算器７ｄで加算して求めた磁極位置を、第１の
磁極位置演算器７ａにおいて次のパルスが来たとした場
合の磁極位置で制限する。これにより、速度急変時にお
いても磁極位置演算の演算値が第１の磁極位置演算器７
ａで検出可能な分解能以上ずれることを防止する。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、速度検出器としてパルス数の少ないエンコーダを
用いた場合においてもＰＭモータを滑らかに制御するこ
とができる。
ので、速度検出器としてパルス数の少ないエンコーダを
用いた場合においてもＰＭモータを滑らかに制御するこ
とができる。
【図１】実施の形態１にかかるＰＭモータのベクトル制
御装置の制御ブロック図。
御装置の制御ブロック図。
【図２】同装置におけるＰＭモータの磁極位置演算器の
構成説明図。
構成説明図。
【図３】実施の形態２にかかるＰＭモータのベクトル制
御装置の制御ブロック図。
御装置の制御ブロック図。
【図４】同装置におけるＰＭモータの磁極位置演算器の
構成説明図。
構成説明図。
【図５】実施の形態３にかかるＰＭモータの磁極位置演
算器の構成説明図。
算器の構成説明図。
【図６】従来例にかかるＰＭモータのベクトル制御装置
の制御ブロック図。
の制御ブロック図。
【図７】エンコーダ信号と位相演算出力との関係を示す
グラフ。
グラフ。
２…主回路 ３…ＰＭモータ ５…速度検出器（エンコーダ） ６…速度検出回路 ７…位相演算器 １１…速度制御部 １２…ベクトル制御部 １３…電流制御部 ２３，２４…回転座標変換回路
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA07 DB07 DB20 DC12 EB01 EB07 XA02 XA04 XA13 5H576 BB04 CC05 DD02 DD07 EE01 GG01 GG02 GG04 HB01 JJ04 JJ18 JJ23 JJ24 JJ28 LL07 LL22 LL41 LL44 MM15
Claims (3)
- 【請求項１】 ＰＭモータに取付けられた速度検出用エ
ンコーダのエンコーダパルス信号から速度を演算する速
度検出回路と、このエンコーダパルス信号からＰＭモー
タの磁極位置を演算する位相演算器とを有するＰＭモー
タのベクトル制御装置において、 位相演算器は、 エンコーダパルス信号をカウントすることによって磁極
位置演算を行う第１の磁極位置演算部と、 エンコーダパルス信号の最新パスル検出時間からの経過
時間をカウントするタイマーとその経過時間と速度検出
器からの速度検出値を乗算する乗算器を有する第２の磁
極位置演算部と、 前記第１，第２磁極位置演算部の演算値を加算する加算
器とを有することを特徴とするＰＭモータのベクトル制
御装置。 - 【請求項２】 ＰＭモータに取付けられた速度検出用エ
ンコーダのエンコーダパルス信号から速度を演算する速
度検出回路と、このエンコーダパルス信号からＰＭモー
タの磁極位置を演算する位相演算器と、速度制御を行う
オブザーバ制御器とを有するＰＭモータのベクトル制御
装置において、 位相演算器は、 エンコーダパルス信号をカウントすることによって磁極
位置演算を行う第１の磁極位置演算部と、 エンコーダパルス信号の最新パスル検出時間からの経過
時間をカウントするタイマーと、この経過時間と前記速
度制御を行うオブザーバ制御器での速度推定値を乗算す
る乗算器とを有する第２の磁極位置演算部と、 前記第１，第２の磁極位置演算部の演算値を加算する加
算器とを有することを特徴とするＰＭモータのベクトル
制御装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、 前記第２の磁極位置演算部からの出力を次のエンコーダ
パルス信号検出時の位相で制限して前記加算器に出力さ
せるリミッタを有することを特徴とするＰＭモータのベ
クトル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226958A JP2002044984A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | Ｐｍモータのベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226958A JP2002044984A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | Ｐｍモータのベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002044984A true JP2002044984A (ja) | 2002-02-08 |
| JP2002044984A5 JP2002044984A5 (ja) | 2006-07-06 |
Family
ID=18720483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000226958A Pending JP2002044984A (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | Ｐｍモータのベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002044984A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021172275A1 (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | ファナック株式会社 | 磁極位置検出装置 |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000226958A patent/JP2002044984A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021172275A1 (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | ファナック株式会社 | 磁極位置検出装置 |
| JPWO2021172275A1 (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 |
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