JP2020065433A - Magnetic pole initial position detection device using direct-current excitation method and magnetic pole position detection device - Google Patents

Magnetic pole initial position detection device using direct-current excitation method and magnetic pole position detection device Download PDF

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Abstract

To provide a magnetic pole initial position detection device using a direct-current excitation method, capable of acquiring a magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor in a short period of time, and a magnetic pole position detection device including the same.SOLUTION: A magnetic pole initial position detection device 1 for detecting a magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor 2 includes: a direct-current excitation command generation section 11 configured to generate a first command for causing a constant excitation current with a current phase fixed to a first phase to flow through the synchronous motor 2; a torque-zero determination section 12 configured to determine whether or not a torque generated in the rotor of the synchronous motor 2 is zero when the excitation current based on the first command flows through the synchronous motor 2; and a magnetic pole initial position acquisition section 13 configured to acquire the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 on the basis of a rotor actual position in the vicinity of a point in time when the torque-zero determination section 12 determines that the torque is zero, the number of pole pairs of the synchronous motor 2, and an excitation phase during direct-current excitation under the first command.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、直流励磁方式の磁極初期位置検出装置及び磁極位置検出装置に関する。   The present invention relates to a DC excitation type magnetic pole initial position detection device and a magnetic pole position detection device.

同期モータにおいては、ｄｑ座標制御系を用いてロータの磁極位置に応じて適切な励磁位相巻線に電流を流し、所望のトルクを発生させる。同期モータには、ロータの磁極位置を検出するためのエンコーダなどの磁極位置センサを有する同期モータと、磁極位置センサを有しない同期モータがある。   In a synchronous motor, a dq coordinate control system is used to pass a current through an appropriate excitation phase winding according to the magnetic pole position of a rotor to generate a desired torque. The synchronous motor includes a synchronous motor having a magnetic pole position sensor such as an encoder for detecting the magnetic pole position of the rotor and a synchronous motor having no magnetic pole position sensor.

このうち磁極位置センサを有しない同期モータの場合、同期モータの電源投入（始動）の度に磁極位置検出処理を行って磁極の初期位置（以下、「磁極初期位置」と称する。）を検出し、この磁極初期位置を基準とした磁極位置に基づいて同期モータの回転を制御する。磁極初期位置の検出方式として、例えば、同期モータに電流位相を固定して一定の励磁電流を流し続け、最終的に停止した位置を磁極初期位置とする直流励磁方式がある。   In the case of a synchronous motor that does not have a magnetic pole position sensor, magnetic pole position detection processing is performed every time the synchronous motor is powered on (started) to detect the initial position of the magnetic pole (hereinafter referred to as the "magnetic pole initial position"). The rotation of the synchronous motor is controlled based on the magnetic pole position based on this magnetic pole initial position. As a method for detecting the magnetic pole initial position, for example, there is a DC excitation method in which the current phase is fixed to the synchronous motor, a constant exciting current is continuously supplied, and the finally stopped position is set as the magnetic pole initial position.

例えば、駆動コイルに励磁電流を通電して固定子に回転磁界を発生させる通電手段と、上記回転磁界により回転駆動される永久磁石を有する回転子と、上記回転子の回転に応じて位相のずれた２相のパルス状の回転信号を出力するエンコーダと、単位時間中の上記回転信号パルス数より回転子の回転角速度を検出すると共に、上記回転信号から回転子の回転方向を検出する回転速度検出手段と、上記駆動コイルへ一定時間通電後通電を停止する制御を行なうと共に上記回転速度検出手段の出力により回転子の初期位置を演算する論理演算手段と、上記回転信号を入力し回転子の初期位置から現在までの回転量をカウントするカウンタとを具備し、上記論理演算手段は、上記回転子の初期位置と上記現在までの回転量とから現在の回転子位置を決定することを特徴とするブラシレスモータの駆動回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。   For example, an energizing unit that applies an exciting current to the drive coil to generate a rotating magnetic field in the stator, a rotor having a permanent magnet that is rotationally driven by the rotating magnetic field, and a phase shift depending on the rotation of the rotor. And an encoder that outputs a two-phase pulse rotation signal, and a rotation speed detection that detects the rotation angular velocity of the rotor from the number of rotation signal pulses per unit time and that detects the rotation direction of the rotor from the rotation signal. Means, logical operation means for controlling energization to the drive coil after a certain time of energization, and for calculating the initial position of the rotor by the output of the rotation speed detecting means, and inputting the rotation signal to initialize the rotor. And a counter that counts the amount of rotation from the position to the present, and the logical operation means determines the current rotor position from the initial position of the rotor and the amount of rotation to the present. Driving circuit of the brushless motor, characterized in that the constant is known (e.g., see Patent Document 1.).

例えば、電力変換装置から出力される可変電圧および可変周波数によって制御される永久磁石式同期モータ、および該永久磁石式同期モータによって駆動される機械装置における永久磁石式同期モータの制御装置において、前記機械装置の停止を保持するブレーキ装置を解除し、該永久磁石式同期モータの回転位置にかかわらず、所定の電機子電流を流したときのモータ発生トルクと負荷トルクがほぼ平衡した時に、該永久磁石式同期モータの磁極位相を、前記電機子電流と前記負荷トルクから推定または前記電機子電流から推定することを特徴とする永久磁石式同期モータの制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。   For example, in a permanent magnet synchronous motor controlled by a variable voltage and a variable frequency output from a power converter, and a controller for a permanent magnet synchronous motor in a mechanical device driven by the permanent magnet synchronous motor, the machine comprising: The permanent magnet is released when the brake device that holds the stop of the device is released and the motor-generated torque and the load torque are almost balanced when a predetermined armature current is applied regardless of the rotational position of the permanent magnet synchronous motor. There is known a control device for a permanent magnet type synchronous motor, which estimates the magnetic pole phase of the synchronous motor from the armature current and the load torque or from the armature current (for example, Patent Document 2). reference.).

例えば、指令速度から指令トルク（指令電流）を計算する速度制御手段と、指令トルク（指令電流）の通りにＡＣ同期モータを駆動する電流制御手段及びＰＷＭ電力変換装置と、を備えたＡＣ同期モータ制御装置に設けられるＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、指令速度パターン発生手段から発生される前記指令速度から前記検出速度を差し引いて速度偏差を計算する速度偏差演算手段と、前記速度偏差に速度ゲインを乗じて指令トルク（指令電流）を計算する速度ゲイン制御部と、前記指令速度からモード区間（第１周期区間と第２周期区間）の判断処理を行うモード区間判断手段と、前記モード区間判断手段での結果に従って前記第１周期区間と前記第２周期区間とのいずれかのモード区間に切り換えるモードスイッチと、前記第１周期区間を選択した場合、前記指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断手段と、判断された前記データ取得用速度区間で前記指令トルク（前記指令電流）から第１指令トルクデータ（第１指令電流データ）を演算する第１指令トルク演算手段（第１指令電流演算手段）と、前記第２周期区間を選択した場合、前記指令速度が前記データ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断手段と、判断された前記データ取得用速度区間で前記指令トルク（前記指令電流）から第２指令トルクデータ（第２指令電流データ）を演算する第２指令トルク演算手段（第２指令電流演算手段）と、前記第１指令トルクデータ（前記第１指令電流データ）と前記第２指令トルクデータ（前記第２指令電流データ）の情報を用いて推定初期磁極位置を演算する推定初期磁極演算手段とを有することを特徴とするＡＣ同期モータの初期磁極推定装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。   For example, an AC synchronous motor including a speed control unit that calculates a command torque (command current) from a command speed, a current control unit that drives the AC synchronous motor according to the command torque (command current), and a PWM power converter. In an initial magnetic pole estimating device for an AC synchronous motor provided in a control device, speed deviation calculating means for calculating a speed deviation by subtracting the detected speed from the command speed generated from a command speed pattern generating means, and speed to the speed deviation. A speed gain control unit that multiplies a gain to calculate a command torque (command current), a mode interval determination unit that performs a process of determining a mode interval (first cycle interval and second cycle interval) from the command speed, and the mode interval. A mode switch for switching to one of the first period section and the second period section according to the result of the determination means; When the first period section is selected, a data acquisition speed section determination unit that determines whether the command speed is a data acquisition speed section, and the command torque (the command current) in the determined data acquisition speed section. ), The first command torque calculation means (first command current calculation means) for calculating the first command torque data (first command current data) and the second cycle section are selected. And a second command torque data (second command current data) from the command torque (the command current) in the determined data acquisition speed section. Second command torque calculation means (second command current calculation means) for calculating, the first command torque data (the first command current data), and the second command torque data (the second command torque data). There is known an initial magnetic pole estimation device for an AC synchronous motor, which has an estimated initial magnetic pole calculating means for calculating an estimated initial magnetic pole position by using information of command current data) (for example, refer to Patent Document 3). ).

特開平２−２７６４９２号公報JP-A-2-276492 特開２０００−７８８７８号公報JP-A-2000-78878 特開２００１−１５７４８２号公報JP 2001-157482 A

直流励磁方式による磁極初期位置処理では、例えば、同期モータを磁極０度で直流励磁し、同期モータのロータの停止を待ち、次いで磁極９０度で直流励磁し、さらに停止した後の位置を磁極初期位置として取得している。このように同期モータに対して直流励磁を開始してから同期モータのロータが停止するまでの時間は非常に長く、磁極初期位置の取得には時間がかかる。特に、静圧軸受を有する同期モータなどのように摩擦が非常に小さく加速性能の高い同期モータでは、磁極初期位置の取得に数分程度かかることもある。したがって、直流励磁方式による磁極位置検出処理においては、同期モータのロータの磁極初期位置を短時間で取得することができる技術が望まれている。   In the magnetic pole initial position processing by the DC excitation method, for example, the synchronous motor is DC-excited with a magnetic pole of 0 degree, waits for the rotor of the synchronous motor to stop, then the DC is excited with a magnetic pole of 90 degrees, and the position after the stop is the magnetic pole initial position. It is acquired as a position. In this way, the time from the start of DC excitation to the synchronous motor to the stop of the rotor of the synchronous motor is very long, and it takes time to acquire the magnetic pole initial position. In particular, in a synchronous motor such as a synchronous motor having a hydrostatic bearing that has very low friction and high acceleration performance, it may take several minutes to acquire the magnetic pole initial position. Therefore, in the magnetic pole position detection processing by the DC excitation method, there is a demand for a technique capable of acquiring the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor in a short time.

本開示の一態様によれば、同期モータのロータの磁極初期位置を検出する磁極初期位置検出装置は、電流位相を第１位相に固定した一定の励磁電流を前記同期モータへ流す第１指令を生成する直流励磁指令生成部と、前記同期モータに前記第１指令に基づく前記励磁電流が流れているときにおいて、前記同期モータのロータに発生するトルクがゼロとなったか否かを判定するトルクゼロ判定部と、前記トルクゼロ判定部により前記トルクがゼロとなったと判定された時点近傍におけるロータ実位置と、前記同期モータの極対数と、前記第１指令による直流励磁中の励磁位相とに基づいて、前記同期モータのロータの磁極初期位置を取得する磁極初期位置取得部と、を備える。   According to one aspect of the present disclosure, a magnetic pole initial position detection device for detecting a magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor issues a first command that causes a constant exciting current having a current phase fixed to the first phase to flow to the synchronous motor. Zero torque determination for determining whether or not the torque generated in the rotor of the synchronous motor is zero when the direct-current excitation command generation unit to generate and the excitation current based on the first command flow in the synchronous motor Part, based on the rotor actual position in the vicinity of the time when the torque is determined to be zero by the torque zero determination part, the number of pole pairs of the synchronous motor, and the excitation phase during direct-current excitation by the first command, A magnetic pole initial position acquisition unit that acquires the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor.

また、本開示の一態様によれば、磁極位置検出装置は、上記磁極初期位置検出装置により検出された磁極初期位置にて初期化された前記同期モータのロータの磁極位置を出力する磁極位置更新部を備える。   According to one aspect of the present disclosure, the magnetic pole position detecting device outputs a magnetic pole position update for outputting the magnetic pole position of the rotor of the synchronous motor initialized at the magnetic pole initial position detected by the magnetic pole initial position detecting device. Section.

本開示の一態様によれば、同期モータのロータの磁極初期位置を短時間で取得することができる直流励磁方式による磁極初期位置検出装置及びこれを備える磁極位置検出装置を実現することができる。   According to one aspect of the present disclosure, it is possible to realize a magnetic pole initial position detection device by a direct current excitation method that can acquire the magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor in a short time, and a magnetic pole position detection device including the same.

本開示の第１実施形態に係る磁極初期位置検出装置を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a magnetic pole initial position detection device according to the first embodiment of the present disclosure. 電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータに流し続けたときにおける同期モータのロータの挙動を例示する図であって、（Ａ）はロータの速度及び位置の時間経過を例示する図であり、（Ｂ）は（Ａ）を時間軸方向に拡大した図である。It is a figure which illustrates a behavior of a rotor of a synchronous motor when a current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor, and FIG. Yes, (B) is an enlarged view of (A) in the time axis direction. 同期モータに係るｄｑ座標系と同期モータを制御するモータ制御装置に係るｄｑ座標系との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the dq coordinate system which concerns on a synchronous motor, and the dq coordinate system which concerns on the motor control device which controls a synchronous motor. 突極性を有する同期モータの磁極初期位置を取得するために流す励磁電流の大きさを説明する図である。It is a figure explaining the magnitude of the exciting current sent in order to acquire the magnetic pole initial position of the synchronous motor which has salient polarity. 同期モータに設けられる永久磁石の温度と同期モータの主磁束の磁束密度との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the temperature of the permanent magnet provided in a synchronous motor, and the magnetic flux density of the main magnetic flux of a synchronous motor. 本開示の第１実施形態における磁極初期位置取得処理を説明する図であって、（Ａ）は同期モータのロータの加速度を例示し、（Ｂ）は同期モータのロータの速度を例示し、（Ｃ）は同期モータのロータ実位置を例示する。FIG. 6 is a diagram illustrating magnetic pole initial position acquisition processing in the first embodiment of the present disclosure, in which (A) illustrates the acceleration of the rotor of the synchronous motor, (B) illustrates the speed of the rotor of the synchronous motor, and C) illustrates the actual rotor position of the synchronous motor. 本開示の第１実施形態による磁極初期位置検出装置の動作フローを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an operation flow of the magnetic pole initial position detection device according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第１実施形態による磁極初期位置検出装置を備える磁極位置検出装置を含むモータ制御装置を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a motor control device including a magnetic pole position detection device including the magnetic pole initial position detection device according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第２実施形態に係る磁極初期位置検出装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the composition of the magnetic pole initial position detecting device concerning a 2nd embodiment of this indication. 磁極初期位置検出に用いる励磁位相を決定するため励磁位相決定処理を表すフローチャートである。7 is a flowchart showing an excitation phase determination process for determining an excitation phase used for detecting a magnetic pole initial position. 非突極性を有する同期モータの場合における励磁電流の位相とトルクとの関係を表すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the phase of the exciting current and the torque in the case of a synchronous motor having non-salient polarity. 励磁電流の位相とロータの回転方向との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the phase of an exciting current, and the rotation direction of a rotor.

以下図面を参照して、直流励磁方式の磁極初期位置検出装置及び磁極位置検出装置について説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。   A DC excitation type magnetic pole initial position detection device and a magnetic pole position detection device will be described below with reference to the drawings. For ease of understanding, the drawings are scaled accordingly. The embodiment shown in the drawings is an example for carrying out the invention, and the present invention is not limited to the embodiment shown.

第１実施形態
図１は、本開示の第１実施形態による磁極初期位置検出装置を示すブロック図である。 First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a magnetic pole initial position detection device according to a first embodiment of the present disclosure.

図１に示すように、本実施形態による同期モータ２のロータの磁極初期位置を検出する磁極初期位置検出装置１は、直流励磁指令生成部１１と、トルクゼロ判定部１２と、磁極初期位置取得部１３と、ロータ実位置取得部１４と、記憶部１５とを備える。   As shown in FIG. 1, a magnetic pole initial position detection device 1 for detecting a magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor 2 according to this embodiment includes a DC excitation command generation unit 11, a torque zero determination unit 12, and a magnetic pole initial position acquisition unit. 13, a rotor actual position acquisition unit 14, and a storage unit 15.

直流励磁指令生成部１１は、電流位相を所定の位相（以下では、第１位相とも記載する）に固定した一定の励磁電流を同期モータ２へ流すための指令（以下では、第１指令とも記載する）を生成する。直流励磁指令生成部１１により生成された指令は、同期モータ２の駆動を制御するためのモータ制御装置１０００内の電流制御部３３に送られる（図８参照）。モータ制御装置１０００内の電流制御部３３は、直流励磁指令生成部１１から受信した指令と固定された電流位相で変換される電流フィードバックとに基づいて電圧指令を生成し、電力変換部３５は、受信した電圧指令に基づいて同期モータ２に電圧を印加することで、電流位相を固定した一定の励磁電流を生成する。この励磁電流を駆動源にして同期モータ２のロータは回転方向に振動し、振動は徐々に減衰して最終的には停止する。   The direct-current excitation command generation unit 11 issues a command for flowing a constant exciting current to the synchronous motor 2 with a current phase fixed to a predetermined phase (hereinafter, also referred to as a first phase) (hereinafter, also referred to as a first command). Generate). The command generated by the DC excitation command generator 11 is sent to the current controller 33 in the motor controller 1000 for controlling the drive of the synchronous motor 2 (see FIG. 8). The current control unit 33 in the motor control device 1000 generates a voltage command based on the command received from the DC excitation command generation unit 11 and the current feedback converted at the fixed current phase, and the power conversion unit 35 By applying a voltage to the synchronous motor 2 based on the received voltage command, a constant exciting current with a fixed current phase is generated. The rotor of the synchronous motor 2 vibrates in the rotation direction by using this exciting current as a drive source, and the vibration is gradually attenuated and finally stopped.

トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２に直流励磁指令生成部１１により生成された第１指令に基づく一定の励磁電流が流れているときにおいて、同期モータ２のロータに発生するトルクがゼロ（０）となったか否かを判定する。なお、回転方向に振動するロータにおいてはトルクがゼロとなる時点（タイミング）はロータが完全に停止するまでに複数回存在するので、トルクゼロ判定部１２には、ロータが完全に停止する前までに、トルクゼロ判定をする機会が複数存在する。複数のトルクゼロ判定機会のうち、直流励磁指令生成部１１が同期モータ２に対する直流励磁指令の開始時点に近いトルクゼロ判定機会を採用するほど、直流励磁指令生成部１１が同期モータ２に対する直流励磁指令の開始時点から短い時間で磁極初期位置取得部１３による同期モータ２のロータの磁極初期位置の取得処理を完了することができる。例えば、トルクゼロ判定部１２は、直流励磁指令生成部１１が同期モータ２に対する直流励磁指令の開始後、一番最初に発生するトルクゼロを検知してこの検知結果（すなわちトルクゼロ判定）を磁極初期位置取得部１３に通知するのが最も好ましい。   The torque zero determination unit 12 generates zero torque (0) in the rotor of the synchronous motor 2 when a constant excitation current based on the first command generated by the DC excitation command generation unit 11 is flowing in the synchronous motor 2. Is determined. In the rotor vibrating in the rotation direction, the time (timing) at which the torque becomes zero exists a plurality of times before the rotor completely stops. , There are multiple opportunities to make a zero torque determination. Of the plurality of torque zero determination opportunities, the more the DC excitation command generation unit 11 adopts the torque zero determination opportunity closer to the start time point of the DC excitation command for the synchronous motor 2, the more the DC excitation command generation unit 11 outputs the DC excitation command for the synchronous motor 2. The acquisition process of the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 by the magnetic pole initial position acquisition unit 13 can be completed in a short time from the start time. For example, the torque zero determination unit 12 detects the torque zero that occurs first after the DC excitation command generation unit 11 starts the DC excitation command for the synchronous motor 2 and obtains this detection result (that is, torque zero determination) as the magnetic pole initial position. It is most preferable to notify the section 13.

磁極初期位置取得部１３は、トルクゼロ判定部１２によりトルクがゼロとなったと判定された時点近傍における同期モータ２のロータの位置（ロータ実位置）と、同期モータ２の極対数と、直流励磁中の励磁位相とに基づいて、同期モータ２のロータの磁極初期位置を取得する。   The magnetic pole initial position acquisition unit 13 determines the position of the rotor of the synchronous motor 2 (actual rotor position) near the time when the torque zero determination unit 12 determines that the torque has become zero, the number of pole pairs of the synchronous motor 2, and DC excitation. The magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 is acquired based on the excitation phase of the.

ロータ実位置取得部１４は、同期モータ２に設けられたセンサ５１から、同期モータ２のロータの位置であるロータ実位置を取得する。   The actual rotor position acquisition unit 14 acquires the actual rotor position, which is the position of the rotor of the synchronous motor 2, from the sensor 51 provided in the synchronous motor 2.

記憶部１５は、同期モータ２の極対数に係る情報を記憶する。記憶部１５は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどで構成される。   The storage unit 15 stores information regarding the number of pole pairs of the synchronous motor 2. The storage unit 15 is composed of an electrically erasable / recordable non-volatile memory such as EEPROM (registered trademark), or a random access memory such as DRAM and SRAM that can be read and written at high speed. .

ここで、同期モータ２のロータに発生するトルクがゼロになった時点またはその近傍の時点におけるロータ実位置に基づいて、同期モータ２のロータの磁極初期位置を取得する原理について、図２及び図３を参照して説明する。   Here, the principle of acquiring the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 based on the actual rotor position at or near the time when the torque generated in the rotor of the synchronous motor 2 becomes zero is shown in FIGS. This will be described with reference to FIG.

図２は、電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータに流し続けたときにおける同期モータのロータの挙動を例示する図であって、（Ａ）はロータの速度及び位置の時間経過を例示する図であり、（Ｂ）は（Ａ）を時間軸方向に拡大した図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、実線は同期モータ２のロータ実位置の時間経過を示し、一点鎖線は同期モータ２の速度（回転角速度）を示す。電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータ２に流し続けると、図２に例示するように、同期モータ２のロータは回転方向に振動する。同期モータ２の振動は徐々に減衰していき、ロータは最終的には停止する。   FIG. 2 is a diagram illustrating the behavior of the rotor of the synchronous motor when the current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor. FIG. It is a figure which illustrates and (B) is the figure which expanded (A) in the time-axis direction. 2 (A) and 2 (B), the solid line shows the elapsed time of the rotor actual position of the synchronous motor 2, and the alternate long and short dash line shows the speed (rotational angular speed) of the synchronous motor 2. When the current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor 2, the rotor of the synchronous motor 2 vibrates in the rotation direction as illustrated in FIG. The vibration of the synchronous motor 2 is gradually attenuated, and the rotor finally stops.

図３は、同期モータに係るｄｑ座標系と同期モータを制御するモータ制御装置に係るｄｑ座標系との関係を示す図である。同期モータに係るｄｑ座標系の座標軸をｄm及びｑm、同期モータを制御するモータ制御装置に係るｄｑ座標系の座標軸をｄc及びｑcとする。また、各座標系間のｄ軸のずれ量（すなわち座標軸ｄmと座標軸ｄcとのなす角）をθとする。なお、ずれ量θは、各座標系間のｑ軸のずれ量（すなわち座標軸ｑmと座標軸ｑcとのなす角）でもある。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the dq coordinate system related to the synchronous motor and the dq coordinate system related to the motor control device controlling the synchronous motor. The coordinate axes of the dq coordinate system related to the synchronous motor are d m and q m , and the coordinate axes of the dq coordinate system related to the motor control device that controls the synchronous motor are d c and q c . Further, the deviation amount of the d axis between the coordinate systems (that is, the angle formed by the coordinate axis d m and the coordinate axis d c ) is θ. The shift amount θ is also the shift amount of the q axis between the coordinate systems (that is, the angle between the coordinate axis q m and the coordinate axis q c ).

電流位相をモータ制御装置に係るｄｑ座標系において０度に固定した一定の励磁電流をＩeとする。このとき、励磁電流Ｉeは、同期モータに係るｄｑ座標系では、式１のように表される。 A constant exciting current whose current phase is fixed at 0 degree in the dq coordinate system related to the motor controller is defined as I e . At this time, the exciting current I e is represented by Expression 1 in the dq coordinate system related to the synchronous motor.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

同期モータ２の極対数をｐｐ、主磁束をΦ、ｄ相インダクタンスをＬd、ｑ相インダクタンスをＬqとしたとき、突極性を有する同期モータに励磁電流Ｉeを流したときに発生するトルクＴrは式２のように表される。 When the number of pole pairs of the synchronous motor 2 is pp, the main magnetic flux is Φ, the d-phase inductance is L d , and the q-phase inductance is L q , the torque generated when the exciting current I e is passed through the synchronous motor having saliency. T r is expressed as in Equation 2.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

また、非突極性の同期モータ（すなわち突極性を有さない同期モータ）では、ｄ相インダクタンスＬdとｑ相インダクタンスＬqとは等しい。したがって、非突極性の同期モータに励磁電流Ｉeを流したときに発生するトルクＴrは、式２を変形して式３のように表される。 In a non-saliency synchronous motor (that is, a synchronous motor without salient polarity), the d-phase inductance L d and the q-phase inductance L q are equal. Therefore, the torque T r generated when the exciting current I e is passed through the synchronous motor having the non-salient polarity is expressed by Expression 3 by modifying Expression 2.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータに流し続けると、図２に例示するように、同期モータのロータは回転方向に振動し、振動は徐々に減衰していき、最終的には停止する。同期モータのロータが最終的な停止位置にあるとき、このロータの停止位置は励磁位相と合致し、各座標系間のずれ量θはゼロとなる。同期モータに励磁電流を流し続けてロータが回転方向の振動している間、ずれ量θが刻々と変化している。式２及び式３には「ｓｉｎθ」が含まれるが、ずれ量θがゼロのとき「ｓｉｎθ」はゼロになり、したがってトルクＴrはゼロとなる。逆に言えば、トルクＴrがゼロのとき、式２及び式３における「ｓｉｎθ」がゼロであり、すなわちずれ量θがゼロとなり得る。よって、電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータに流し続けているときにおいて、トルクＴrがゼロとなった時点を検出し、この時点におけるロータ実位置に基づいて、磁極初期位置を取得する。 When the current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor, as illustrated in FIG. 2, the rotor of the synchronous motor vibrates in the rotation direction, the vibration is gradually attenuated, and finally, the vibration is finally attenuated. Stop. When the rotor of the synchronous motor is at the final stop position, the stop position of the rotor matches the excitation phase, and the shift amount θ between the coordinate systems becomes zero. While the excitation current is continuously supplied to the synchronous motor and the rotor is vibrating in the rotation direction, the deviation amount θ changes every moment. Expressions 2 and 3 include “sin θ”, but when the shift amount θ is zero, “sin θ” becomes zero, and therefore the torque Tr becomes zero. Conversely, when the torque T r is zero, “sin θ” in the equations 2 and 3 is zero, that is, the shift amount θ can be zero. Therefore, when the current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor, the time when the torque Tr becomes zero is detected, and the initial magnetic pole position is determined based on the actual rotor position at this time. get.

ただし、突極性を有する同期モータの場合は、励磁電流Ｉeの大きさによっては、θがゼロ以外のときに式２における「｛Φ−（Ｌq−Ｌd）・Ｉe・ｃｏｓθ｝」がゼロになり、すなわち式２で表されるトルクＴrがゼロとなる可能性がある。つまり、突極性を有する同期モータの場合は、トルクＴrがゼロであるからといっても必ずしもずれ量θがゼロであるとは限らない。したがって、突極性を有する同期モータに本実施形態を適用する際には、「｛Φ−（Ｌq−Ｌd）・Ｉe・ｃｏｓθ｝」がゼロになるような励磁電流Ｉeを流さないようにする必要がある。一方、非突極性の同期モータの場合は、ずれ量θは式３で表されるので、トルクＴrがゼロとあるのはずれ量θがゼロのときに限られるので、非突極性の同期モータに本実施形態を適用する際には、電流位相を固定した一定の励磁電流Ｉeに上限値を設ける必要はない。 However, in the case of a synchronous motor having saliency, depending on the magnitude of the exciting current I e , when θ is not zero, “{Φ− (L q −L d ) · I e · cos θ}” in Equation 2 is obtained. May become zero, that is, the torque T r expressed by the equation 2 may become zero. That is, in the case of a synchronous motor having saliency, even if the torque T r is zero, the deviation amount θ does not necessarily mean zero. Accordingly, in applying the present embodiment to the synchronous motor having saliency, does not flow "{Φ- (L q -L d) · I e · cosθ} " is zero such excitation current I e Need to do so. On the other hand, in the case of a non-salient-polarity synchronous motor, the deviation amount θ is expressed by the equation 3, and therefore the torque Tr is zero only when the deviation amount θ is zero. When this embodiment is applied to, it is not necessary to set an upper limit value to the constant exciting current I e having a fixed current phase.

ここで、突極性を有する同期モータの磁極初期位置を取得するために流すべき励磁電流Ｉeの大きさについて、図４及び図５を参照して説明する。 Here, the magnitude of the exciting current I e to be passed in order to acquire the magnetic pole initial position of the synchronous motor having saliency will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４は、突極性を有する同期モータの磁極初期位置を取得するために流す励磁電流の大きさを説明する図である。図４（Ａ）において、横軸はずれ量θを示し、縦軸はトルクＴrを示す。図４（Ｂ）において、横軸はずれ量θを示し、縦軸は発生トルクの式をｑ相電流で除したものを示す。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、二点鎖線は励磁電流Ｉeが３０Ａｒｍｓの場合を示し、一点鎖線は励磁電流Ｉeが６０Ａｒｍｓの場合を示し、実線は励磁電流Ｉeが８０Ａｒｍｓの場合を示す。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した励磁電流Ｉeの大きさはあくまでも一例である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the magnitude of the exciting current passed to acquire the magnetic pole initial position of the synchronous motor having saliency. In FIG. 4 (A), the horizontal axis represents the deviation amount θ and the vertical axis represents the torque Tr . In FIG. 4B, the horizontal axis represents the deviation amount θ, and the vertical axis represents the expression of the generated torque divided by the q-phase current. Further, in FIGS. 4A and 4B, the two-dot chain line shows the case where the exciting current I e is 30 Arms, the one-dot chain line shows the case where the exciting current I e is 60 Arms, and the solid line shows the exciting current I e. Shows 80 Arms. The magnitude of the exciting current I e shown in FIGS. 4A and 4B is merely an example.

励磁電流Ｉeが３０Ａｒｍｓの場合及び６０Ａｒｍｓの場合は、図４（Ａ）に示すようにずれ量θがゼロのときのみ、トルクＴrがゼロになっている。これに対し、励磁電流Ｉeが８０Ａｒｍｓの場合はずれ量θがゼロのときのみならず「−４４度」付近でもトルクＴrがゼロになっている。このように励磁電流Ｉeが８０Ａｒｍｓの場合において、ずれ量θがゼロ以外のときにもトルクＴrがゼロになる状態が発生するのは、図４（Ｂ）に示すように発生トルクの式をｑ相電流で除したものに負の領域が発生するからである。よって、突極性を有する同期モータに本実施形態を適用する際には、ずれ量θがゼロである以外の全ての場合において、式２で表されるトルクＴｒが正（すなわちゼロよりも大きい）となるような励磁電流Ｉｅを設定する必要がある。具体的には次の通りである。 When the exciting current I e is 30 Arms and 60 Arms, the torque Tr becomes zero only when the deviation amount θ is zero as shown in FIG. 4 (A). On the other hand, when the exciting current I e is 80 Arms, the torque Tr becomes zero not only when the deviation amount θ is zero but also near “−44 degrees”. As described above, when the exciting current I e is 80 Arms, the torque T r becomes zero even when the deviation amount θ is other than zero, as shown in FIG. 4B. This is because a negative region is generated in the value obtained by dividing Q by the q-phase current. Therefore, when the present embodiment is applied to the synchronous motor having saliency, the torque Tr represented by the equation 2 is positive (that is, larger than zero) in all cases except when the deviation amount θ is zero. It is necessary to set the exciting current Ie such that Specifically, it is as follows.

式２において「Ｔr＞０」かつ「θ≠０」を適用し、整理すると、不等式４が得られる。 Applying “T r > 0” and “θ ≠ 0” in Expression 2 and rearranging them yields inequality 4.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

不等式４において「−１≦ｃｏｓθ≦１」が成り立つので、不等式４から不等式５が得られる。   Since “−1 ≦ cos θ ≦ 1” is satisfied in the inequality 4, the inequality 4 to the inequality 5 are obtained.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

不等式５を整理すると、不等式６が得られる。   By rearranging the inequality 5, the inequality 6 is obtained.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

よって、突極性を有する同期モータに本実施形態を適用する際には、電流位相を固定した一定の励磁電流Ｉeは、不等式６を満たす大きさに設定すべきである。本実施形態では、磁極初期位置が取得されるべき同期モータが突極性を有する同期モータである場合は、直流励磁指令生成部１１は、上限値「Φ／（Ｌq−Ｌd）」未満の励磁電流Ｉeを同期モータ２へ流すような指令を生成する。 Therefore, when the present embodiment is applied to the synchronous motor having the saliency, the constant exciting current I e with the fixed current phase should be set to a value that satisfies the inequality 6. In the present embodiment, when the synchronous motor whose magnetic pole initial position is to be acquired is a synchronous motor having a salient polarity, the DC excitation command generation unit 11 has a value less than the upper limit value “Φ / (L q −L d )”. A command for flowing the exciting current I e to the synchronous motor 2 is generated.

なお、主磁束Φは、同期モータ２に設けられる永久磁石の温度の上昇に従って、低下する。よって、突極性を有する同期モータ２の駆動時に想定される永久磁石の温度上昇を考慮して、励磁電流Ｉeの上限値を設定してもよい。ここで、突極性を有する同期モータの永久磁石の温度上昇を考慮した磁極初期位置を取得するために流すべき励磁電流Ｉeの大きさについて、図５を参照して説明する。 The main magnetic flux Φ decreases as the temperature of the permanent magnet provided in the synchronous motor 2 increases. Therefore, the upper limit of the exciting current I e may be set in consideration of the temperature rise of the permanent magnet that is assumed when the synchronous motor 2 having the saliency is driven. Here, the magnitude of the exciting current I e to be passed in order to obtain the magnetic pole initial position in consideration of the temperature rise of the permanent magnet of the synchronous motor having saliency will be described with reference to FIG.

図５は、同期モータに設けられる永久磁石の温度と同期モータの主磁束の磁束密度との関係を例示する図である。図５において、横軸は同期モータ２に設けられる永久磁石の温度を示し、縦軸は永久磁石が２０℃のとき磁束密度を１００％としたときの磁束密度の比率を示す。なお、図５に示す数値はあくまでも一例であって、その他の数値であってもよい。例えば、突極性を有する同期モータ２の駆動時に想定される永久磁石の最高温度が１６０度である場合、永久磁石が１６０度のときでもずれ量θがゼロ以外で発生トルクがゼロとなることがないように、想定される同期モータ２の永久磁石の最高温度における磁束Φmin（もっとも小さくなる磁束密度）を考慮して、励磁電流Ｉeを制限する。すなわち、不等式６から不等式７を得ることができる。 FIG. 5: is a figure which illustrates the relationship between the temperature of the permanent magnet provided in a synchronous motor, and the magnetic flux density of the main magnetic flux of a synchronous motor. In FIG. 5, the horizontal axis represents the temperature of the permanent magnet provided in the synchronous motor 2, and the vertical axis represents the ratio of the magnetic flux density when the magnetic flux density is 100% when the permanent magnet is 20 ° C. The numerical values shown in FIG. 5 are merely examples, and other numerical values may be used. For example, when the maximum temperature of the permanent magnet assumed when driving the synchronous motor 2 having saliency is 160 degrees, the generated torque may be zero when the deviation amount θ is other than zero even when the permanent magnet is 160 degrees. In order to prevent this, the exciting current I e is limited in consideration of the magnetic flux Φ min (minimum magnetic flux density) at the maximum temperature of the assumed permanent magnet of the synchronous motor 2. That is, inequality 7 can be obtained from inequality 6.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

よって、突極性を有する同期モータに本実施形態を適用する際には、電流位相を固定した一定の励磁電流Ｉeは、同期モータの駆動時に想定される永久磁石の温度上昇を考慮して、不等式７を満たす大きさに設定してもよい。この場合、直流励磁指令生成部１１は、上限値「Φmin／（Ｌq−Ｌd）」未満の励磁電流Ｉeを同期モータ２へ流すような指令を生成する。 Therefore, when the present embodiment is applied to the synchronous motor having saliency, the constant exciting current I e with the fixed current phase is taken into consideration in consideration of the temperature rise of the permanent magnet that is assumed when the synchronous motor is driven. The size may be set to satisfy the inequality 7. In this case, the direct-current excitation command generation unit 11 generates a command that causes the excitation current Ie less than the upper limit value "Φ min / (L q -L d )" to flow to the synchronous motor 2.

続いて、トルクゼロ判定部１２によるトルクゼロ判定処理について、図２を参照して説明する。   Next, the torque zero determination processing by the torque zero determination unit 12 will be described with reference to FIG.

図２に示すように、電流位相を固定して一定の励磁電流を同期モータ２に流し続けると、同期モータ２のロータは回転方向に振動する。同期モータ２の振動は徐々に減衰していき、ロータは最終的には停止する。同期モータ２のロータが回転方向に振動している間、同期モータ２のロータに発生するトルクＴrがゼロとなるのは、同期モータ２のロータの加速度の極性が、正から負へ、または負から正へ変化した時点である。また、同期モータ２の加速度の極性が正から負へ変化した時点において同期モータ２の速度は最大（極大）を示し、同期モータ２の加速度の極性が負から正へ変化した時点において同期モータ２の速度は最小（極小）を示す。よって、本実施形態では、トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２の（ロータの）加速度を取得し、同期モータ２の加速度の極性が変化した時点を、トルクがゼロになった時点と判定する。またあるいは、トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２の（ロータの）速度を取得し、同期モータ２の速度が最大または最小となった時点を、トルクがゼロになった時点と判定する。同期モータ２の加速度は、ロータ実位置取得部１４によって取得されたロータ実位置を２階微分することにより取得することができる。また、同期モータ２の速度は、ロータ実位置取得部１４によって取得されたロータ実位置を１階微分することにより取得することができる。ロータ実位置の微分計算処理は、トルクゼロ判定部１２において実行されてもよく、ロータ実位置取得部１４において実行されてもよく、あるいはさらに別の処理部において実行されてもよい。 As shown in FIG. 2, when the current phase is fixed and a constant exciting current is continuously supplied to the synchronous motor 2, the rotor of the synchronous motor 2 vibrates in the rotation direction. The vibration of the synchronous motor 2 is gradually attenuated, and the rotor finally stops. While the rotor of the synchronous motor 2 vibrates in the rotation direction, the torque T r generated in the rotor of the synchronous motor 2 becomes zero because the polarity of the acceleration of the rotor of the synchronous motor 2 changes from positive to negative, or It is the time when it changed from negative to positive. Further, the speed of the synchronous motor 2 shows the maximum (maximum) at the time when the polarity of the acceleration of the synchronous motor 2 changes from positive to negative, and the synchronous motor 2 at the time when the polarity of the acceleration of the synchronous motor 2 changes from negative to positive. Shows the minimum (minimum) speed. Therefore, in the present embodiment, the zero torque determination unit 12 acquires the acceleration (of the rotor) of the synchronous motor 2 and determines the time when the polarity of the acceleration of the synchronous motor 2 changes as the time when the torque becomes zero. Alternatively, the torque zero determination unit 12 acquires the (rotor) speed of the synchronous motor 2 and determines that the time when the speed of the synchronous motor 2 becomes maximum or minimum is the time when the torque becomes zero. The acceleration of the synchronous motor 2 can be acquired by second-order differentiating the actual rotor position acquired by the actual rotor position acquisition unit 14. The speed of the synchronous motor 2 can be acquired by first-order differentiating the actual rotor position acquired by the actual rotor position acquisition unit 14. The rotor real position differential calculation processing may be executed by the torque zero determination unit 12, the rotor real position acquisition unit 14, or another processing unit.

続いて、磁極初期位置取得部１３による磁極初期位置取得処理について、図６を参照して説明する。   Next, the magnetic pole initial position acquisition processing by the magnetic pole initial position acquisition unit 13 will be described with reference to FIG.

図６は、本開示の実施形態における磁極初期位置取得処理を説明する図であって、（Ａ）は同期モータのロータの加速度を例示し、（Ｂ）は同期モータのロータの速度を例示し、（Ｃ）は同期モータのロータ実位置を例示する。   6A and 6B are diagrams illustrating a magnetic pole initial position acquisition process according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 6A illustrates the acceleration of the rotor of the synchronous motor, and FIG. 6B illustrates the speed of the rotor of the synchronous motor. , (C) exemplify the actual rotor position of the synchronous motor.

磁極初期位置取得部１３は、トルクゼロ判定部１２によりトルクＴrがゼロとなったと判定された時点近傍におけるロータ実位置と、同期モータ２の極対数と、直流励磁中の励磁位相とに基づいて、同期モータ２のロータの磁極初期位置を取得する。図示の例において、ロータ実位置取得部１４により取得されるロータ実位置のサンプリング周期をＴsとしたとき、ロータ実位置取得部１４が時刻０でロータ実位置を取得してから次にロータ実位置を取得するのは時刻Ｔsである。時刻０と時刻Ｔsとの間の時刻Ｔ0で、同期モータ２のロータの加速度ａの極性が正から負に変化した（すなわちロータの加速度ａがゼロクロスした）とする。時刻０における同期モータ２のロータの加速度をＡ0、ロータの速度をＶ0、ロータ実位置をＰ0とし、時刻Ｔsにおける同期モータ２のロータの加速度をＡ1、ロータの速度をＶ1、ロータ実位置をＰ1とする。また、時刻Ｔ0におけるロータ実位置をＰeとする。図示の例において、トルクＴrがゼロとなった時刻Ｔ0におけるロータ実位置Ｐeから時刻Ｔsにおけるロータ実位置Ｐ1までの間のずれに、同期モータ２の極対数を乗算して得られる値に直流励磁中の励磁位相を加算した値が、同期モータ２のロータの磁極初期位置に対応する。すなわち、ロータ実位置取得部１４により取得されたロータ実位置のサンプリング区間のうち、トルクゼロ判定部１２によりトルクＴrがゼロとなったと判定された時点が含まれるサンプリング区間を画定する２つのサンプリング時点である時刻０と時刻Ｔsとで挟まれる時間区間内に、トルクＴrがゼロとなったと判定された時点が含まれる。本実施形態では、ロータ実位置取得部１４により取得されたロータ実位置のサンプリング区間のうち、トルクゼロ判定部１２によりトルクＴrがゼロとなったと判定された時点が含まれるサンプリング区間を画定する２つのサンプリング時点（図６の例では時刻０と時刻Ｔs）に挟まれるいずれかの時点を、「トルクがゼロとなったと判定された時点」とみなし、これをトルクがゼロとなったと判定された時点の「近傍」と表現する。つまり、「トルクがゼロとなったと判定される時点近傍」は、トルクゼロ判定部１２によりトルクＴrがゼロとなったと判定された時点が含まれるサンプリング区間を画定する２つのサンプリング時点に挟まれる時間区間に存在すれば、いずれの時点であってもよい。ここで、当該時点におけるロータ実位置Ｐeを算出する。ロータ実位置Ｐeの算出処理の形態例について、以下にいくつか列挙する。 The magnetic pole initial position acquisition unit 13 is based on the actual rotor position near the time point when the torque zero determination unit 12 determines that the torque T r has become zero, the number of pole pairs of the synchronous motor 2, and the excitation phase during DC excitation. , The magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 is acquired. In the illustrated example, assuming that the sampling cycle of the rotor actual position acquired by the rotor actual position acquisition unit 14 is T s , the rotor actual position acquisition unit 14 acquires the rotor actual position at time 0 and then the rotor actual position is acquired. The position is acquired at time T s . At time T 0 between time 0 and time T s, the polarity of the acceleration a of the synchronous motor 2 rotor changes from positive to negative (i.e., the acceleration a of the rotor crosses zero). At time 0, the rotor acceleration of the synchronous motor 2 is A 0 , the rotor speed is V 0 , and the actual rotor position is P 0. At time T s , the rotor acceleration of the synchronous motor 2 is A 1 and the rotor speed is V 1 , And the actual rotor position is P 1 . The actual rotor position at time T 0 is P e . In the illustrated example, the deviation between the actual rotor position P e at time T 0 when the torque T r becomes zero and the actual rotor position P 1 at time T s is obtained by multiplying the number of pole pairs of the synchronous motor 2. The value obtained by adding the excitation phase during the DC excitation to the above value corresponds to the magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2. That is, of the sampling intervals of the rotor actual position acquired by the rotor actual position acquisition unit 14, two sampling time points defining a sampling interval including the time point when the torque zero determination unit 12 determines that the torque T r becomes zero. The time point between the time 0 and the time T s is the time point when it is determined that the torque Tr becomes zero. In the present embodiment, among the sampling sections of the rotor actual position acquired by the rotor actual position acquisition section 14, the sampling section including the time point when the torque zero determination section 12 determines that the torque Tr becomes zero is defined 2 Any time point between the two sampling time points (time 0 and time T s in the example of FIG. 6) is regarded as “time point when torque is determined to be zero”, and this is determined to be zero torque. It is expressed as the “neighborhood” of the time. That is, the “near the time point when the torque is determined to be zero” is the time between two sampling time points that define the sampling section including the time point when the torque zero determination unit 12 determines that the torque Tr becomes zero. It may be at any time as long as it exists in the section. Here, the actual rotor position P e at that time is calculated. Some examples of the calculation process of the rotor actual position P e will be listed below.

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第１の形態では次のようにしてロータ実位置Ｐeを算出する。 In a first aspect of the calculation process of the rotor actual position P e calculates the rotor actual position P e as follows.

時刻ｔにおける同期モータ２のロータの加速度ａは、式８のように表される。   The acceleration a of the rotor of the synchronous motor 2 at the time t is expressed by Expression 8.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

よって、同期モータ２のロータの加速度が正から負に変化する時刻Ｔ0は、式８にｔ＝Ｔ0、ａ（Ｔ0）＝０を代入して式９のように表される。 Therefore, the time T 0 when the acceleration of the rotor of the synchronous motor 2 changes from positive to negative is expressed by Expression 9 by substituting t = T 0 and a (T 0 ) = 0 into Expression 8.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

このとき、ロータ実位置もほぼ比例的に単調増加していることから、トルクＴrがゼロになる時点である同期モータ２のロータの加速度ａの極性が正から負に変化した（すなわちロータの加速度ａがゼロクロスした）時点におけるロータ実位置Ｐeは式１０のように表される。 At this time, since the actual rotor position also monotonically increases almost proportionally, the polarity of the acceleration a of the rotor of the synchronous motor 2 at the time when the torque T r becomes zero changes from positive to negative (that is, the rotor's position). The actual rotor position P e at the time point when the acceleration a crosses zero) is expressed as in Expression 10.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第１の形態では、磁極初期位置取得部１３は、式１０に基づいてロータ実位置を算出する。 In the first form of the calculation process of the rotor actual position P e , the magnetic pole initial position acquisition unit 13 calculates the rotor actual position based on the expression 10.

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第２の形態では次のようにしてロータ実位置Ｐeを算出する。 In the second embodiment of the calculation process of the rotor actual position P e calculates the rotor actual position P e as follows.

トルクゼロ判定部１２によりトルクＴrがゼロとなったと判定された時点が含まれる区間では、同期モータ２のロータの速度の変化が小さいことから、同期モータ２のロータの速度が一定速度Ｖ0であるとみなすと、トルクＴrがゼロになる時点におけるロータ実位置Ｐeを式１１のように表すことができる。 In the section including the time point when the torque zero determination unit 12 determines that the torque Tr becomes zero, the rotor speed of the synchronous motor 2 is small, so that the rotor speed of the synchronous motor 2 is the constant speed V 0 . Assuming that there is, the rotor actual position P e at the time when the torque T r becomes zero can be expressed by Expression 11.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第２の形態では、磁極初期位置取得部１３は、式１１に基づいてロータ実位置を算出する。 In the second form of the calculation process of the rotor actual position P e , the magnetic pole initial position acquisition unit 13 calculates the rotor actual position based on Expression 11.

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第３の形態では次のようにしてロータ実位置Ｐeを算出する。 In a third embodiment of the calculation process of the rotor actual position P e calculates the rotor actual position P e as follows.

ロータ実位置はほぼ比例的に単調増加していることから、ロータ実位置のサンプリング区間の中間点をトルクＴrがゼロになった時点とみなし、トルクＴrがゼロになる時点におけるロータ実位置Ｐeを式１２のように表すことができる。 Since the rotor actual position has increased substantially proportionally monotonous, regarded as the time of the midpoint of the sampled segment of the rotor actual position torque T r becomes zero, the rotor actual position at the time when the torque T r becomes zero P e can be expressed as in Expression 12.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

ロータ実位置Ｐeの算出処理の第３の形態では、磁極初期位置取得部１３は、式１２に基づいてロータ実位置を算出する。 In the third embodiment of the calculation process of the rotor actual position P e , the magnetic pole initial position acquisition unit 13 calculates the rotor actual position based on Expression 12.

磁極初期位置取得部１３は、第１〜第３の形態のうちのいずれかの算出処理にて算出されたトルクＴrがゼロになる時点Ｔ0におけるロータ実位置Ｐeと、トルクＴrがゼロになってから次のサンプリング時点Ｔsにおけるロータ実位置Ｐ1と、同期モータ２の極対数ｐｐとを用いて、式１３に基づいて磁極初期位置を計算する。 The magnetic pole initial position acquisition unit 13 determines that the actual rotor position P e and the torque T r at the time T 0 when the torque T r calculated by any one of the first to third modes becomes zero. Using the rotor actual position P 1 at the next sampling time T s after becoming zero and the number of pole pairs pp of the synchronous motor 2, the magnetic pole initial position is calculated based on Expression 13.

Figure 2020065433
Figure 2020065433

磁極初期位置検出装置１にて検出された磁極初期位置にて磁極位置カウンタ（図示せず）を初期化し、これ以降はサンプリング周期ごとのインクリメンタルパルス量（＝Ｐn−Ｐn-1）を極対数倍したものを磁極位置カウンタに加算する。 The magnetic pole position counter (not shown) to initialize at the detected magnetic pole initial position by the magnetic pole initial position detecting device 1, subsequent incremental pulse amount for each sampling cycle (= P n -P n-1 ) electrode The logarithmic multiple is added to the magnetic pole position counter.

図７は、本開示の実施形態による磁極初期位置検出装置の動作フローを示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the magnetic pole initial position detection device according to the embodiment of the present disclosure.

ステップＳ１０１において、直流励磁指令生成部１１は、電流位相を第１位相に固定した一定の励磁電流を同期モータ２へ流すための第１指令を生成する。電流位相（第１位相）は、例えば０度に固定される。直流励磁指令生成部１１により生成された第１指令は、同期モータ２の駆動を制御するためのモータ制御装置（図示せず）内の電流制御部に送られる。モータ制御装置内の電流制御部は、直流励磁指令生成部１１から受信した指令と固定された電流位相で変換される電流フィードバックとに基づいて電圧指令を生成し、電力変換部（図示せず）は、受信した電圧指令に基づいて同期モータ２に電圧を印加することで、電流位相を固定した一定の励磁電流を生成する。   In step S101, the direct-current excitation command generator 11 generates a first command for flowing a constant excitation current with the current phase fixed to the first phase to the synchronous motor 2. The current phase (first phase) is fixed to 0 degree, for example. The first command generated by the DC excitation command generation unit 11 is sent to the current control unit in the motor control device (not shown) for controlling the drive of the synchronous motor 2. The current control unit in the motor control device generates a voltage command based on the command received from the DC excitation command generation unit 11 and the current feedback converted at the fixed current phase, and the power conversion unit (not shown). Applies a voltage to the synchronous motor 2 based on the received voltage command to generate a constant exciting current with a fixed current phase.

ステップＳ１０２において、磁極初期位置検出装置１は、同期モータ２のロータが動いたか否かを判定する。ステップＳ１０２において同期モータ２のロータが動いたと判定された場合はステップＳ１０３へ進み、同期モータ２のロータが動いたと判定されなかった場合はステップＳ１０５へ進む。   In step S102, the magnetic pole initial position detection device 1 determines whether or not the rotor of the synchronous motor 2 has moved. When it is determined in step S102 that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, the process proceeds to step S103, and when it is not determined that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, the process proceeds to step S105.

ステップＳ１０３において、トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２に直流励磁指令生成部１１により生成された指令に基づく一定の励磁電流が流れているときにおいて、同期モータ２のロータに発生するトルクがゼロとなったか否かを判定する。例えば、トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２の加速度の極性が変化した時点を、トルクがゼロになった時点と判定する。また例えば、トルクゼロ判定部１２は、同期モータ２の速度が最大または最小となった時点を、トルクがゼロになった時点と判定する。ステップＳ１０３においてトルクがゼロとなったと判定された場合はステップＳ１０４へ進み、トルクがゼロにならなかったと判定された場合はステップＳ１０２へ戻る。   In step S103, the torque zero determination unit 12 determines that the torque generated in the rotor of the synchronous motor 2 is zero when the constant excitation current based on the command generated by the DC excitation command generation unit 11 is flowing in the synchronous motor 2. Determine whether or not For example, the torque zero determination unit 12 determines that the time when the polarity of the acceleration of the synchronous motor 2 changes is the time when the torque becomes zero. Further, for example, the torque zero determination unit 12 determines that the time point when the speed of the synchronous motor 2 becomes maximum or minimum is the time point when the torque becomes zero. When it is determined in step S103 that the torque has become zero, the process proceeds to step S104, and when it is determined that the torque has not become zero, the process returns to step S102.

ステップＳ１０４において、磁極初期位置取得部１３は、トルクゼロ判定部１２によりトルクがゼロとなったと判定された時点近傍における同期モータ２のロータ実位置と、同期モータ２の極対数と、直流励磁中の励磁位相とに基づいて、同期モータ２のロータの磁極初期位置を取得する。   In step S104, the magnetic pole initial position acquisition unit 13 determines the actual rotor position of the synchronous motor 2 near the time when the torque zero determination unit 12 determines that the torque has become zero, the number of pole pairs of the synchronous motor 2, and the DC excitation status. The magnetic pole initial position of the rotor of the synchronous motor 2 is acquired based on the excitation phase.

ステップＳ１０２において同期モータ２のロータが動いたと判定されなかった場合は、ステップＳ１０５において、直流励磁指令生成部１１は、ステップＳ１０１において設定していた電流位相（例えば０度）から９０度ずらした電流位相にて、一定の励磁電流を同期モータ２へ流すための指令を生成する。このようにステップＳ１０２において同期モータ２のロータが動いたと判定されなかった場合に電流位相を９０度ずらして再度、一定の励磁電流を流すのは、ステップＳ１０１において設定していた電流位相がロータの磁極初期位置近傍に既にあるときは励磁電流を流しても同期モータ２のロータが振動的な動作をせず、磁極初期位置を正確に取得することができないので、これを回避するためである。   When it is not determined in step S102 that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, in step S105, the DC excitation command generation unit 11 shifts the current 90 degrees from the current phase (for example, 0 degrees) set in step S101. In phase, a command for flowing a constant exciting current to the synchronous motor 2 is generated. In this way, when it is not determined in step S102 that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, the current phase is shifted by 90 degrees and a constant exciting current is flowed again. This is to avoid this because the rotor of the synchronous motor 2 does not vibrate even if an exciting current is passed when it is already near the magnetic pole initial position, and the magnetic pole initial position cannot be obtained accurately.

ステップＳ１０６において、磁極初期位置検出装置１は、同期モータ２のロータが動いたか否かを判定する。ステップＳ１０６において同期モータ２のロータが動いたと判定された場合はステップＳ１０３へ進み、同期モータ２のロータが動いたと判定されなかった場合はステップＳ１０７へ進む。   In step S106, the magnetic pole initial position detection device 1 determines whether or not the rotor of the synchronous motor 2 has moved. If it is determined in step S106 that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, the process proceeds to step S103, and if it is not determined that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, the process proceeds to step S107.

ステップＳ１０６において同期モータ２のロータが動いたと判定されなかった場合は、同期モータ２のロータが留め具で固定されるなど何らかの拘束状態にある可能性があるので、磁極初期位置検出装置１は、アラームを発してその動作を停止する。   If it is not determined in step S106 that the rotor of the synchronous motor 2 has moved, there is a possibility that the rotor of the synchronous motor 2 is in some restrained state such as being fixed by a fastener. Generate an alarm and stop the operation.

図８は、本開示の実施形態による磁極初期位置検出装置１を備える磁極位置検出装置１００を含むモータ制御装置１０００を示すブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram showing the motor control device 1000 including the magnetic pole position detection device 100 including the magnetic pole initial position detection device 1 according to the embodiment of the present disclosure.

磁極位置検出装置１００は、磁極初期位置検出装置１と磁極位置更新部４１とを備える。モータ制御装置１０００は、磁極位置検出装置１００と、速度制御部３１と、電流指令生成部３２と、電流制御部３３と、ｄｑ三相変換部３４と、電力変換部３５と、三相ｄｑ変換部３６と、速度取得部３７とを備える。   The magnetic pole position detecting device 100 includes a magnetic pole initial position detecting device 1 and a magnetic pole position updating unit 41. The motor control device 1000 includes a magnetic pole position detection device 100, a speed control unit 31, a current command generation unit 32, a current control unit 33, a dq three-phase conversion unit 34, a power conversion unit 35, and a three-phase dq conversion. The unit 36 and the speed acquisition unit 37 are provided.

速度制御部３１は、速度指令ωcmdと速度取得部３７によって取得された同期モータ２のロータの速度ωmとに基づいて、トルク指令Ｔcmdを生成する。 The speed control unit 31 generates the torque command T cmd based on the speed command ω cmd and the rotor speed ω m of the synchronous motor 2 acquired by the speed acquisition unit 37.

電流指令生成部３２は、トルク指令Ｔcmdと速度取得部３７によって取得された同期モータ２のロータの速度ωmとに基づいて、ｄ軸電流指令Ｉdc及びｑ軸電流指令Ｉqcを生成する。 The current command generation unit 32 generates the d-axis current command I dc and the q-axis current command I qc based on the torque command T cmd and the rotor speed ω m of the synchronous motor 2 acquired by the speed acquisition unit 37. .

三相ｄｑ変換部３６は、電力変換部３５から出力された三相電流Ｉu、Ｉv、Ｉwを磁極位置検出装置１００で検出された磁極位置に基づいて三相ｄｑ変換し、ｄ軸電流Ｉd及びｑ軸電流Ｉqを電流制御部３３へ出力する。 The three-phase dq converter 36 performs three-phase dq conversion on the three-phase currents I u , I v , and I w output from the power converter 35 based on the magnetic pole position detected by the magnetic pole position detection device 100, and the d-axis. The current I d and the q-axis current I q are output to the current controller 33.

電流制御部３３は、通常のモータ制御時には、ｄ軸電流指令Ｉdc及びｑ軸電流指令Ｉqcとｄ軸電流Ｉd及びｑ軸電流Ｉqとに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖdc及びｑ軸電圧指令Ｖqcを生成する。また、電流制御部３３は、磁極初期位置検出時には、磁極初期位置検出装置１（の直流励磁指令生成部１１）から出力された直流励磁指令（Ｉd＝Ｉe，Ｉq＝０）に基づいて、電流位相を固定した一定の励磁電流を流すためのｄ軸電圧指令Ｖdc及びｑ軸電圧指令Ｖqcを生成する。 During normal motor control, the current control unit 33, based on the d-axis current command I dc and the q-axis current command I qc, and the d-axis current I d and the q-axis current I q , d-axis voltage commands V dc and q. An axis voltage command V qc is generated. Further, the current control unit 33 is based on the DC excitation command (I d = I e , I q = 0) output from (the DC excitation command generation unit 11 of) the magnetic pole initial position detection device when the magnetic pole initial position is detected. Then, a d-axis voltage command V dc and a q-axis voltage command V qc for flowing a constant exciting current with a fixed current phase are generated.

ｄｑ三相変換部３４は、ｄ軸電圧指令Ｖdc及びｑ軸電圧指令Ｖqcを磁極位置検出装置１００で検出された磁極位置に基づいてｄｑ三相変換し、三相電圧指令Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcを電力変換部３５へ出力する。 The dq three-phase conversion unit 34 performs dq three-phase conversion on the d-axis voltage command V dc and the q-axis voltage command V qc based on the magnetic pole position detected by the magnetic pole position detection device 100, and three-phase voltage commands V uc , V uc . It outputs vc and V wc to the power converter 35.

電力変換部３５は、例えば半導体スイッチング素子のフルブリッジ回路からなる逆変換器（三相インバータ）で構成され、受信した三相電圧指令Ｖuc、Ｖvc、Ｖwcに基づいて半導体スイッチング素子のオンオフを制御し同期モータ２を駆動するための三相電流Ｉu、Ｉv、Ｉwを出力する。 The power conversion unit 35 includes, for example, an inverse converter (three-phase inverter) including a full-bridge circuit of semiconductor switching elements, and turns on / off the semiconductor switching elements based on the received three-phase voltage commands V uc , V vc , and V wc. And outputs three-phase currents I u , I v , and I w for controlling the synchronous motor 2 and driving the synchronous motor 2.

磁極位置検出装置１００内の磁極位置更新部４１は、磁極初期位置検出装置１（の磁極初期位置取得部１３）から出力された磁極初期位置にて、磁極位置カウンタを初期化する。磁極位置カウンタの初期化後、磁極位置更新部４１は、インクリメンタルパルス量を極対数倍したものを磁極位置カウンタに加算して磁極位置を出力する。   The magnetic pole position updating unit 41 in the magnetic pole position detecting device 100 initializes the magnetic pole position counter with the magnetic pole initial position output from (the magnetic pole initial position acquiring unit 13 of) the magnetic pole initial position detecting device 1. After the initialization of the magnetic pole position counter, the magnetic pole position updating unit 41 adds the incremental pulse amount multiplied by the number of pole pairs to the magnetic pole position counter and outputs the magnetic pole position.

なお、上述した直流励磁指令生成部１１、トルクゼロ判定部１２、磁極初期位置取得部１３、ロータ実位置取得部１４、速度制御部３１、電流指令生成部３２、電流制御部３３、ｄｑ三相変換部３４、三相ｄｑ変換部３６、速度取得部３７、及び磁極位置更新部４１は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、モータ制御装置１０００内にある演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、直流励磁指令生成部１１、トルクゼロ判定部１２、磁極初期位置取得部１３、ロータ実位置取得部１４、速度制御部３１、電流指令生成部３２、電流制御部３３、ｄｑ三相変換部３４、三相ｄｑ変換部３６、速度取得部３７、及び磁極位置更新部４１を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。   The DC excitation command generation unit 11, the torque zero determination unit 12, the magnetic pole initial position acquisition unit 13, the rotor actual position acquisition unit 14, the speed control unit 31, the current command generation unit 32, the current control unit 33, and the dq three-phase conversion described above. The unit 34, the three-phase dq conversion unit 36, the speed acquisition unit 37, and the magnetic pole position updating unit 41 may be constructed in, for example, a software program format, or may be constructed by a combination of various electronic circuits and a software program. . For example, when these are constructed in the software program format, the functions of the above-mentioned respective parts can be realized by operating the arithmetic processing unit in the motor control device 1000 according to the software program. Alternatively, the DC excitation command generation unit 11, the torque zero determination unit 12, the magnetic pole initial position acquisition unit 13, the rotor actual position acquisition unit 14, the speed control unit 31, the current command generation unit 32, the current control unit 33, the dq three-phase conversion unit. The 34, the three-phase dq conversion unit 36, the speed acquisition unit 37, and the magnetic pole position update unit 41 may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a software program that realizes the functions of each unit is written.

第２実施形態
以下、本開示の第２実施形態に係る磁極初期位置検出装置１Ａについて説明する。磁極初期位置検出装置１Ａは、第１実施形態における磁極初期位置検出装置１の変形例に相当する。図９は、磁極初期位置検出装置１Ａの構成を表すブロック図である。磁極初期位置検出装置１Ａは、第１実施形態に係る直流励磁指令生成部１１の機能を実現する構成要素として、第１指令生成部１１Ａと、励磁位相決定部１６と、第２指令生成部１１Ｂとを備える。第１指令生成部１１Ａは、第１実施形態において直流励磁指令生成部１１が有する機能として説明した、電流位相を第１位相に固定した一定の励磁電流を同期モータ２へ流す第１指令を生成する機能を有する。第２指令生成部１１Ｂは、電流位相を、任意に設定した第２位相に固定した一定の励磁電流を同期モータ２へ流す指令（以下、第２指令とも記す）を生成する。励磁位相決定部１６は、同期モータ２に第２指令に基づく励磁電流を流したときの同期モータ２の回転方向と、同期モータ２に対する速度指令（ωcmd）の回転方向とに基づいて、第１指令により同期モータ２が速度指令（ωcmd）の回転方向と同一方向に回転するように、第１指令を生成するための第１位相を決定する。この構成により、第１指令生成部１１Ａが生成した第１指令による直流励磁によりロータが回転する方向を、速度指令（ωcmd）によるロータの回転方向に合わせることができ、磁極初期位置検出動作から速度制御への移行をスムーズに行い、指令速度への到達時間を短縮することが可能になる。以下では、第２実施形態に係る磁極初期位置検出装置１Ａの上記機能に注目して説明を行う。 Second Embodiment Hereinafter, a magnetic pole initial position detection device 1A according to a second embodiment of the present disclosure will be described. The magnetic pole initial position detection device 1A corresponds to a modified example of the magnetic pole initial position detection device 1 in the first embodiment. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the magnetic pole initial position detection device 1A. The magnetic pole initial position detection device 1A has a first command generation unit 11A, an excitation phase determination unit 16, and a second command generation unit 11B as constituent elements that realize the function of the DC excitation command generation unit 11 according to the first embodiment. With. The first command generation unit 11A generates a first command, which has been described as a function of the DC excitation command generation unit 11 in the first embodiment and causes a constant excitation current having a current phase fixed to the first phase to flow to the synchronous motor 2. Have the function to The second command generation unit 11B generates a command (hereinafter, also referred to as a second command) in which a constant excitation current whose current phase is fixed to the arbitrarily set second phase is supplied to the synchronous motor 2. The excitation phase determination unit 16 determines, based on the rotation direction of the synchronous motor 2 when the excitation current based on the second command is applied to the synchronous motor 2 and the rotation direction of the speed command (ω cmd ) for the synchronous motor 2, The 1st command determines the 1st phase for generating the 1st command so that synchronous motor 2 may rotate in the same direction as the rotation direction of a speed command ((omega) cmd ). With this configuration, the direction in which the rotor rotates due to the DC excitation based on the first command generated by the first command generation unit 11A can be aligned with the rotation direction of the rotor based on the speed command (ω cmd ), and the magnetic pole initial position detection operation is performed. The transition to speed control can be performed smoothly, and the time required to reach the command speed can be shortened. In the following, description will be made focusing on the above-described functions of the magnetic pole initial position detection device 1A according to the second embodiment.

第２実施形態に係る磁極初期位置検出装置１Ａによる磁極初期位置の検出動作の概略は以下のようになる。はじめに、第２指令生成部１１Ｂは、任意に設定した第２位相（θ0）の電流位相で同期モータ２を直流励磁する。この場合の直流励磁は極短時間で良い。これにより、ロータが初期位置から、第２位相の電流位相での直流励磁に応じた方向に回転をはじめる。次に、励磁位相決定部１６は、このときの励磁位相（第２位相）とロータの回転方向との関係を取得する。この関係に基づいて、励磁位相決定部１６は、第１指令によりロータが回転する方向（極性）と速度指令（ωcmd）の回転方向（極性）とが一致するように、第１指令を生成するための第１位相を決定する。第１指令生成部１１Ａは、励磁位相決定部１６により決定された励磁位相（第１位相）を用いて第１指令を生成する。第１指令生成部１１Ａにより生成された第１指令による直流励磁が行われると、トルクゼロ判定部１２及び磁極初期位置取得部１３の動作により磁極初期値が取得される。この場合、トルクゼロ判定部１２は、第１指令生成部１１Ａによる同期モータ２に対する第１指令の開始後、一番最初に発生するトルクゼロを検知してこの検知結果を磁極初期位置取得部１３に通知する。磁極初期位置が取得されると、速度指令（ωcmd）による同期モータ２の速度制御への移行が行われる。 The outline of the operation of detecting the magnetic pole initial position by the magnetic pole initial position detection device 1A according to the second embodiment is as follows. First, the second command generator 11B DC-excites the synchronous motor 2 with a current phase of the arbitrarily set second phase (θ 0 ). In this case, DC excitation may be performed in an extremely short time. As a result, the rotor starts to rotate from the initial position in the direction corresponding to the DC excitation at the current phase of the second phase. Next, the excitation phase determination unit 16 acquires the relationship between the excitation phase (second phase) at this time and the rotation direction of the rotor. Based on this relationship, the excitation phase determination unit 16 generates the first command so that the direction (polarity) in which the rotor rotates by the first command matches the rotational direction (polarity) in the speed command (ω cmd ). Determine a first phase for The first command generation unit 11A generates the first command by using the excitation phase (first phase) determined by the excitation phase determination unit 16. When direct-current excitation is performed by the first command generated by the first command generation unit 11A, the magnetic pole initial value is acquired by the operations of the torque zero determination unit 12 and the magnetic pole initial position acquisition unit 13. In this case, the torque zero determination unit 12 detects the torque zero that occurs first after the first command generation unit 11A starts the first command to the synchronous motor 2 and notifies the magnetic pole initial position acquisition unit 13 of the detection result. To do. When the magnetic pole initial position is acquired, the speed control of the synchronous motor 2 is performed by the speed command (ω cmd ).

図１０は、磁極初期位置検出装置１Ａ（主として第２指令生成部１１Ｂ及び励磁位相決定部１６）により実行される、磁極初期位置検出に用いる励磁位相（第１位相）を決定するための処理（以下、励磁位相決定処理と記す）を表すフローチャートである。はじめに、磁極初期位置検出装置１Ａは、変数‘ＳＴＡＧＥ’の値を確認する（ステップＳ１）。変数‘ＳＴＡＧＥ’の値は本処理開始時にゼロに初期化されているため、最初にステップＳ１が実行されるときには‘ＳＴＡＧＥ’＝０と判定され、処理はステップＳ２に進む。ステップＳ２では、磁極初期位置検出装置１Ａは、本処理の開始時のロータ位置（θm0）をロータ実位置取得部１４から取得して記憶し、変数‘ＳＴＡＧＥ’を１に更新する。 FIG. 10 is a process for determining the excitation phase (first phase) used for detecting the magnetic pole initial position, which is executed by the magnetic pole initial position detection device 1A (mainly the second command generation unit 11B and the excitation phase determination unit 16) ( Hereinafter, it will be described as an excitation phase determination process). First, the magnetic pole initial position detection device 1A confirms the value of the variable'STAGE '(step S1). Since the value of the variable'STAGE 'is initialized to zero at the start of this process, it is determined that'STAGE' = 0 when the step S1 is first executed, and the process proceeds to step S2. In step S2, the magnetic pole initial position detection device 1A acquires the rotor position (θ m0 ) at the start of this processing from the rotor actual position acquisition unit 14 and stores it, and updates the variable'STAGE 'to 1.

次に、第２指令生成部１１Ｂは、直流励磁の電流位相を設定するための変数Θｅに、任意に設定した電流位相θ0（第２位相）の値を代入し、第２指令を生成する。第２指令はモータ制御装置１０００の電流制御部３３に送られ、第２指令による直流励磁が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ４では、変数‘ＳＴＡＧＥ’の値が確認される。現在、‘ＳＴＡＧＥ’＝１であるため、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５では、磁極初期位置検出装置１Ａは、ロータが動いたか否かを判定する。その結果、ロータが動いている場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、励磁位相決定部１６は、ロータが動いた方向（極性）が、速度指令（ωcmd）による回転方向（極性）と一致しているか否かを判定する（ステップＳ７）。その結果、ロータが動いた方向と速度指令による回転方向が一致している場合、（Ｓ７：ＹＥＳ）、励磁位相決定部１６は、第１指令を生成するための励磁位相を代入する変数Θwに、ステップＳ３で設定した電流位相θ0の値を代入する（ステップＳ８）。 Next, the second command generation unit 11B substitutes the value of the arbitrarily set current phase θ 0 (second phase) into the variable Θe for setting the current phase of DC excitation, and generates the second command. . The second command is sent to the current control unit 33 of the motor control device 1000, and DC excitation is performed according to the second command (step S3). In step S4, the value of the variable'STAGE 'is confirmed. Currently, 'STAGE' = 1, so the process proceeds to step S5. In step S5, the magnetic pole initial position detection device 1A determines whether or not the rotor has moved. As a result, when the rotor is moving (S5: YES), the excitation phase determination unit 16 determines whether the direction (polarity) the rotor is moving matches the rotational direction (polarity) according to the speed command (ω cmd ). It is determined (step S7). As a result, when the moving direction of the rotor and the rotating direction according to the speed command match (S7: YES), the excitation phase determining unit 16 substitutes the excitation phase for generating the first command with the variable Θ w. The value of the current phase θ 0 set in step S3 is substituted into (step S8).

他方、ロータが動いた方向と速度指令（ωcmd）による回転方向とが一致しない場合には（Ｓ７：ＮＯ）、励磁位相決定部１６は、電流位相θ0に１８０度を加えた値を変数Θwに代入する（ステップＳ９）。ここで電流位相θ0に１８０度を加えたものを変数Θwに加えるのは、励磁位相（Θw）での直流励磁におけるロータの回転方向を、電流位相θ0による直流励磁の場合のロータの回転方向と逆の方向とするためである。現時点のロータの位置は、ステップＳ２で記憶した処理開始時のロータ位置（θm0）よりも進んでいるので、ロータが進んだ分の位相を変数Θwに加えて最終的な第１指令を生成するための励磁位相（第１位相）とする（ステップＳ１０）。具体的には、ステップＳ１０では、以下のように変数Θwを決定する。
Θw＝Θw＋ｐｐ（Ｐc−θm0）
ここで、Ｐｃ：ロータ現在位置
ｐｐ：極対数
このように第１指令を生成するための励磁位相（Θw）が決定されると、励磁位相決定部１６は、決定された励磁位相（Θw）を第１指令生成部１１Ａに渡し、変数‘ＳＴＡＧＥ’を処理完了を示す３に更新する（ステップＳ１１）。スッテプＳ１１において変数‘ＳＴＡＧＥ’が３に更新されると、ステップＳ１において変数‘ＳＴＡＧＥ’が３であると判定され、本励磁位相決定処理は終了する。以上のように決定された励磁位相（Θw）を、第１指令生成部１１Ａにおいて第１指令を生成するために用いることで、磁極初期位置検出動作のための直流励磁におけるロータの回転方向を、速度指令（ωcmd）によるロータの回転方向に一致させることができる。 On the other hand, when the moving direction of the rotor and the rotating direction according to the speed command (ω cmd ) do not match (S7: NO), the excitation phase determination unit 16 sets the value obtained by adding 180 degrees to the current phase θ 0 as a variable. Substitute in Θ w (step S9). Here, the current phase θ 0 plus 180 degrees is added to the variable Θ w because the direction of rotation of the rotor in direct current excitation at the excitation phase (Θ w ) is the rotor in the case of direct current excitation at the current phase θ 0. This is because the direction is opposite to the rotation direction of. Since the current rotor position is ahead of the rotor position (θ m0 ) at the start of processing stored in step S2, the phase of the rotor advance is added to the variable Θ w to give the final first command. The excitation phase (first phase) for generation is set (step S10). Specifically, in step S10, the variable Θ w is determined as follows.
Θ w = Θ w + pp (P c −θ m0 )
Where Pc: current rotor position
pp: Number of pole pairs When the excitation phase (θ w ) for generating the first command is determined in this way, the excitation phase determination unit 16 sets the determined excitation phase (θ w ) to the first command generation unit 11A. And the variable'STAGE 'is updated to 3 indicating the completion of processing (step S11). When the variable'STAGE 'is updated to 3 in step S11, it is determined in step S1 that the variable'STAGE' is 3, and the main excitation phase determination process ends. By using the excitation phase (Θ w ) determined as described above to generate the first command in the first command generation unit 11A, the rotation direction of the rotor in the DC excitation for the magnetic pole initial position detection operation is determined. , The rotational direction of the rotor by the speed command (ω cmd ) can be matched.

ステップＳ５においてロータが動かないと判定された場合は、磁極初期位置検出装置１Ａは、電流位相θ0に９０度を加えた電流位相Θeにて直流励磁を行う（ステップＳ６）。ここで、ステップＳ５でロータが動かないと判定されるのは、電流位相θ0がロータの磁極初期位置（位相）近傍にある場合である。よって、これを回避するために、電流位相θ0に９０度を加えた電流位相Θeで直流励磁を行うこととする。ステップＳ６では、変数‘ＳＴＡＧＥ’を２に更新する。ステップＳ５において変数‘ＳＴＡＧＥ’が２に更新されて処理がステップＳ１に戻ると、変数‘ＳＴＡＧＥ’が２であると判定され、処理はステップＳ４に進む。この場合、ステップＳ４において変数‘ＳＴＡＧＥ’の値が２であると判定され、処理はステップＳ１２に進む。 When it is determined in step S5 that the rotor does not move, the magnetic pole initial position detection device 1A performs DC excitation with the current phase θ e obtained by adding 90 degrees to the current phase θ 0 (step S6). Here, it is determined in step S5 that the rotor does not move when the current phase θ 0 is near the magnetic pole initial position (phase) of the rotor. Therefore, in order to avoid this, DC excitation is performed with the current phase θ e obtained by adding 90 degrees to the current phase θ 0 . In step S6, the variable'STAGE 'is updated to 2. When the variable'STAGE 'is updated to 2 in step S5 and the process returns to step S1, it is determined that the variable'STAGE' is 2, and the process proceeds to step S4. In this case, the value of the variable'STAGE 'is determined to be 2 in step S4, and the process proceeds to step S12.

ステップＳ１２では、ステップＳ６で電流位相θ0に９０度を加えた電流位相Θeで直流励磁を行った結果としてロータが動いたか否かが判定される。その結果、ロータが動いたと判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ロータが回転した方向（極性）が判定される（ステップＳ１３）。その結果、ロータの回転方向がプラス方向であると判定された場合には（Ｓ１３：‘＋’）、ステップＳ３で設定した電流位相θ0が磁極初期位置（位相）を表していることになる。この場合、電流位相θ0に、本処理を開始してからロータが移動した分の位相を加えた値（Θw）を以下の数式の通り求めて磁極初期位置とする（ステップＳ１４）。
Θw＝θ0＋ｐｐ（Ｐc−θm0） In step S12, it is determined whether or not the rotor has moved as a result of performing DC excitation with the current phase θ e obtained by adding 90 degrees to the current phase θ 0 in step S6. As a result, when it is determined that the rotor has moved (S12: YES), the direction (polarity) in which the rotor has rotated is determined (step S13). As a result, when it is determined that the rotation direction of the rotor is the positive direction (S13: '+'), the current phase θ 0 set in step S3 represents the magnetic pole initial position (phase). . In this case, a value (θ w ) obtained by adding the phase of the amount of movement of the rotor after the start of this process to the current phase θ 0 is obtained by the following mathematical expression and set as the magnetic pole initial position (step S14).
Θ w = θ 0 + pp (P c −θ m0 )

他方、ステップＳ１３においてロータの回転方向がマイナス方向であると判定された場合には（Ｓ１３：‘−’）、ステップＳ３で設定した電流位相θ0に１８０度を加えた値が磁極初期位置（位相）を表していることになる。この場合、電流位相θ0に１８０度を加えた値に、本処理を開始してからロータが移動した分の位相を加えた値（Θw）を以下の数式の通り求めて磁極初期位置とする（ステップＳ１５）。
Θw＝θ0＋１８０度＋ｐｐ（Ｐc−θm0） On the other hand, when it is determined in step S13 that the rotor rotation direction is the minus direction (S13: '-'), the value obtained by adding 180 degrees to the current phase θ 0 set in step S3 is the magnetic pole initial position ( Phase). In this case, a value (Θ w ) obtained by adding the phase that corresponds to the movement of the rotor after the start of this process to the value obtained by adding 180 degrees to the current phase θ 0 is obtained by the following mathematical expression and is set as the magnetic pole initial position. Yes (step S15).
Θ w = θ 0 +180 degrees + pp (P c −θ m0 )

ステップＳ１６では、ステップＳ１４又はＳ１５で求められたΘwを磁極初期位置と決定し、本励磁位相決定処理を完了するため変数‘ＳＴＡＧＥ’を３に更新する。この場合、本励磁位相決定処理は終了し、第１指令生成部１１Ａによる第１指令の生成及び第１指令に基づく磁極初期位置検出は行われない。ステップＳ１４又はＳ１５で求められたΘwは、磁極初期位置検出装置１から磁極位置更新部４１に出力する磁極初期位置とされる。 In step S16, Θ w obtained in step S14 or S15 is determined as the magnetic pole initial position, and the variable'STAGE 'is updated to 3 to complete the main excitation phase determination process. In this case, the main excitation phase determination process ends, and the first command generation unit 11A does not generate the first command and the magnetic pole initial position detection based on the first command is not performed. Θ w obtained in step S14 or S15 is used as the magnetic pole initial position output from the magnetic pole initial position detection device 1 to the magnetic pole position updating unit 41.

ここで、ステップＳ６において電流位相θ0に９０度を加えた電流位相Θeで直流励磁を行った場合に、ロータの回転方向に応じてステップＳ１４、Ｓ１５の通り磁極初期位置を決定できることについて説明する。ステップＳ５でロータが動かないと判定されるのは、電流位相θ0が磁極初期値の位相と一致しているか、磁極初期位置の位相と１８０度異なる場合である。ステップＳ６で電流位相θ0＋９０度で直流励磁しロータが動いた状況について考える。ロータが動くのは、図３を参照して説明した通り、励磁電流Ｉeの励磁位相（図３の場合０度）と、磁極位置との間にθのずれがある場合、すなわち、数式２及び数式３で示したトルクが発生している場合である。ここでは、非突極性の場合（数式３）について考える。図１１は、励磁位相と磁極位置とのずれθにより数式３に従って発生するトルクを表すグラフである。図１１に示す通り、励磁位相と磁極位置との間のずれθが正の範囲（０〜１８０度）でトルクは負の値をとり、θが負の範囲（０〜−１８０度）でトルクは正の値をとる。 Here, it is explained that when DC excitation is performed at the current phase Θ e obtained by adding 90 degrees to the current phase θ 0 in step S6, the magnetic pole initial position can be determined as in steps S14 and S15 depending on the rotation direction of the rotor. To do. It is determined in step S5 that the rotor does not move when the current phase θ 0 matches the phase of the magnetic pole initial value or differs from the phase of the magnetic pole initial position by 180 degrees. Consider a situation in which the rotor is moved by direct-current excitation at the current phase θ 0 +90 degrees in step S6. As described with reference to FIG. 3, the rotor moves when there is a deviation of θ between the magnetic pole position and the excitation phase of the excitation current I e (0 degrees in FIG. 3), that is, Equation 2 And the case where the torque shown in Formula 3 is generated. Here, the case of non-salient polarity (Formula 3) is considered. FIG. 11 is a graph showing the torque generated according to Expression 3 due to the deviation θ between the excitation phase and the magnetic pole position. As shown in FIG. 11, the torque takes a negative value when the deviation θ between the excitation phase and the magnetic pole position is in the positive range (0 to 180 degrees), and the torque is in the negative range (0 to −180 degrees). Takes a positive value.

この場合、図１２に示すように、励磁電流Ｉeをｄc軸の位相０度に設定した座標系に対して磁極位置（位相）が第１象限及び第２象限に存在する場合にはロータはマイナス方向に回転し、磁極位置（位相）が第３象限及び第４象限にある場合にはロータはプラス方向に回転する。ここで、位相のプラス方向が図１２の左回りであることに留意すると、電流位相（θ0＋９０度）での直流励磁においてロータの回転方向がプラスと判定されるのは（Ｓ１３：‘＋’）、電流位相（θ0＋９０度）に対して磁極初期位置がマイナス方向に９０度ずれた位置（つまり、電流位相θ0の位置）にある場合であると理解できる。他方、電流位相（θ0＋９０度）での直流励磁においてロータの回転方向がマイナスと判定されるのは（Ｓ１３：‘−’）、電流位相（θ0＋９０度）に対して磁極初期位置がプラス方向に９０度ずれた位置（つまり、電流位相θ0に１８０度を加えた位置）にあった場合である。したがって、ステップＳ１４では電流位相θ0にロータが移動した分の位相を加えた値（Θw）を磁極初期値として決定することができ、ステップＳ１５では電流位相θ0に１８０度を加えた値にロータが移動した分の位相を加えた値（Θw）を磁極初期値として決定することができる。 In this case, as shown in FIG. 12, when the magnetic pole position (phase) exists in the first quadrant and the second quadrant with respect to the coordinate system in which the exciting current I e is set to the phase of 0 degrees on the dc axis, the rotor Rotates in the negative direction, and when the magnetic pole position (phase) is in the third and fourth quadrants, the rotor rotates in the positive direction. Here, note that the plus direction of the phase is the counterclockwise direction in FIG. 12, and it is determined that the rotor rotation direction is positive in the DC excitation at the current phase (θ 0 +90 degrees) (S13: ′ +). It can be understood that it is a case where the magnetic pole initial position is at a position deviated by 90 degrees in the negative direction with respect to the current phase (θ 0 +90 degrees) (that is, the position of the current phase θ 0 ). On the other hand, in DC excitation at the current phase (θ 0 +90 degrees), the rotor rotation direction is determined to be negative (S13: '−') because the magnetic pole initial position is relative to the current phase (θ 0 +90 degrees). This is the case where the position is deviated by 90 degrees in the plus direction (that is, the position obtained by adding 180 degrees to the current phase θ 0 ). Therefore, in step S14, a value (Θ w ) obtained by adding the phase corresponding to the movement of the rotor to the current phase θ 0 can be determined as the magnetic pole initial value, and in step S15, the value obtained by adding 180 degrees to the current phase θ 0 A value (Θ w ) obtained by adding the phase corresponding to the movement of the rotor can be determined as the magnetic pole initial value.

図１０の説明に戻り、ステップＳ１２でロータが動かないと判定されるのは、同期モータ２が拘束状態にあるか、動力線が断線している状態である。よってこの場合、磁極初期位置検出装置１Ａはアラームを発し、本処理を停止するため変数‘ＳＴＡＧＥ’を３に更新する。   Returning to the description of FIG. 10, it is determined that the rotor does not move in step S12 when the synchronous motor 2 is in the restricted state or the power line is broken. Therefore, in this case, the magnetic pole initial position detection device 1A issues an alarm and updates the variable'STAGE 'to 3 in order to stop this process.

以上説明したように、第２実施形態によれば、第１指令生成部１１Ａが生成する第１指令による直流励磁によりロータが回転する方向を、速度指令（ωcmd）によるロータの回転方向に合わせることができ、磁極初期位置検出動作から速度制御への移行をスムーズに行うことが可能になる。 As described above, according to the second embodiment, the direction in which the rotor rotates due to the DC excitation based on the first command generated by the first command generator 11A is aligned with the rotation direction of the rotor based on the speed command (ω cmd ). Therefore, it is possible to smoothly perform the transition from the magnetic pole initial position detection operation to the speed control.

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。   Although the present invention has been described above by using the typical embodiments, those skilled in the art can make changes to the above-described embodiments and various other modifications and omissions without departing from the scope of the present invention. It will be appreciated that additions can be made.

１、１Ａ 磁極初期位置検出装置
２ 同期モータ
１１ 直流励磁指令生成部
１１Ａ 第１指令生成部
１１Ｂ 第２指令生成部
１２ トルクゼロ判定部
１３ 磁極初期位置取得部
１４ ロータ実位置取得部
１５ 記憶部
１６ 励磁位相決定部
３１ 速度制御部
３２ 電流指令生成部
３３ 電流制御部
３４ ｄｑ三相変換部
３５ 電力変換部
３６ 三相ｄｑ変換部
３７ 速度取得部
４１ 磁極位置更新部
１００ 磁極位置検出装置
１０００ モータ制御装置 1, 1A Magnetic pole initial position detection device 2 Synchronous motor 11 DC excitation command generation unit 11A First command generation unit 11B Second command generation unit 12 Torque zero determination unit 13 Magnetic pole initial position acquisition unit 14 Rotor actual position acquisition unit 15 Storage unit 16 Excitation Phase determination unit 31 Speed control unit 32 Current command generation unit 33 Current control unit 34 dq Three-phase conversion unit 35 Power conversion unit 36 Three-phase dq conversion unit 37 Speed acquisition unit 41 Magnetic pole position update unit 100 Magnetic pole position detection device 1000 Motor control device

Claims (9)

同期モータのロータの磁極初期位置を検出する磁極初期位置検出装置であって、
電流位相を第１位相に固定した一定の励磁電流を前記同期モータへ流す第１指令を生成する直流励磁指令生成部と、
前記同期モータに前記第１指令に基づく前記励磁電流が流れているときにおいて、前記同期モータのロータに発生するトルクがゼロとなったか否かを判定するトルクゼロ判定部と、
前記トルクゼロ判定部により前記トルクがゼロとなったと判定された時点近傍におけるロータ実位置と、前記同期モータの極対数と、前記第１指令による直流励磁中の励磁位相とに基づいて、前記同期モータのロータの磁極初期位置を取得する磁極初期位置取得部と、
を備える、磁極初期位置検出装置。 A magnetic pole initial position detection device for detecting a magnetic pole initial position of a rotor of a synchronous motor,
A direct-current excitation command generation unit that generates a first command that causes a constant excitation current whose current phase is fixed to the first phase to flow to the synchronous motor;
A torque zero determination unit that determines whether or not the torque generated in the rotor of the synchronous motor is zero when the exciting current based on the first command is flowing in the synchronous motor;
The synchronous motor based on the rotor actual position in the vicinity of the time point when the torque is determined to be zero by the torque zero determination unit, the number of pole pairs of the synchronous motor, and the excitation phase during DC excitation by the first command. A magnetic pole initial position acquisition unit for acquiring the magnetic pole initial position of the rotor of
A magnetic pole initial position detection device comprising: 前記トルクゼロ判定部は、前記同期モータの加速度の極性が変化した時点で、前記トルクがゼロになったと判定する、請求項１に記載の磁極初期位置検出装置。   The magnetic pole initial position detection device according to claim 1, wherein the zero torque determination unit determines that the torque has become zero when the polarity of the acceleration of the synchronous motor changes. 前記トルクゼロ判定部は、前記同期モータの速度が最大または最小となった時点で、前記トルクがゼロになったと判定する、請求項１に記載の磁極初期位置検出装置。   The magnetic pole initial position detection device according to claim 1, wherein the zero torque determination unit determines that the torque has become zero at a time point when the speed of the synchronous motor becomes maximum or minimum. 前記同期モータに設けられたセンサから前記ロータの位置を取得するロータ実位置取得部と、
前記同期モータの前記極対数に係る情報を記憶する記憶部と、
をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁極初期位置検出装置。 A rotor actual position acquisition unit that acquires the position of the rotor from a sensor provided in the synchronous motor;
A storage unit that stores information related to the number of pole pairs of the synchronous motor;
The magnetic pole initial position detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: 前記トルクがゼロとなったと判定された時点近傍における前記ロータ実位置は、前記ロータ実位置取得部により取得される前記ロータの位置のサンプリング区間のうち、前記トルクゼロ判定部により前記トルクがゼロとなったと判定された時点が含まれるサンプリング区間を画定する２つのサンプリング時点に挟まれるいずれかの時点における前記ロータの位置である、請求項４に記載の磁極初期位置検出装置。   The rotor actual position in the vicinity of the time point when it is determined that the torque has become zero is zero torque by the torque zero determination unit in the sampling section of the position of the rotor acquired by the rotor actual position acquisition unit. The magnetic pole initial position detection device according to claim 4, which is the position of the rotor at any time point sandwiched between two sampling time points that define a sampling section that includes the time point determined to have occurred. 前記同期モータが突極性を有する同期モータである場合、前記直流励磁指令生成部は、所定の上限値未満の前記励磁電流を前記同期モータへ流す指令を前記第１指令として生成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁極初期位置検出装置。   When the synchronous motor is a synchronous motor having saliency, the direct-current excitation command generation unit generates, as the first command, a command to flow the excitation current of less than a predetermined upper limit value to the synchronous motor. 6. The magnetic pole initial position detection device according to any one of items 1 to 5. 前記同期モータの主磁束の大きさをΦ、ｄ相インダクタンスをＬd、ｑ相インダクタンスをＬqとしたとき、前記所定の上限値は、
Figure 2020065433
 に基づいて設定される、請求項６に記載の磁極初期位置検出装置。 When the magnitude of the main magnetic flux of the synchronous motor is Φ, the d-phase inductance is L d , and the q-phase inductance is L q , the predetermined upper limit value is
Figure 2020065433
 The magnetic pole initial position detection device according to claim 6, which is set based on 前記直流励磁指令生成部は、
電流位相を、任意に設定した第２位相に固定した一定の励磁電流を前記同期モータへ流す第２指令を生成する第２指令生成部と、
前記同期モータに前記第２指令に基づく前記励磁電流を流したときの前記同期モータの回転方向と、前記同期モータに対する速度指令の回転方向とに基づいて、前記第１指令により前記同期モータが前記速度指令の回転方向と同一方向に回転するように、前記第１指令を生成するための前記第１位相を決定する励磁位相決定部と、
前記励磁位相決定部により決定された前記第１位相の電流位相を用いて前記第１指令を生成する第１指令生成部と、を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の磁極初期位置検出装置。 The DC excitation command generation unit,
A second command generation unit that generates a second command that causes a constant exciting current whose current phase is fixed to the arbitrarily set second phase to flow to the synchronous motor;
Based on the rotation direction of the synchronous motor when the exciting current based on the second command is applied to the synchronous motor and the rotation direction of the speed command to the synchronous motor, the synchronous motor is controlled by the first command. An excitation phase determination unit that determines the first phase for generating the first command so as to rotate in the same direction as the rotation direction of the speed command;
The magnetic pole initial according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a first command generation unit that generates the first command using the current phase of the first phase determined by the excitation phase determination unit. Position detection device. 請求項１から８のいずれか一項に記載の磁極初期位置検出装置により検出された磁極初期位置にて初期化された前記同期モータのロータの磁極位置を出力する磁極位置更新部を備える、磁極位置検出装置。   A magnetic pole, comprising: a magnetic pole position updating unit that outputs the magnetic pole position of the rotor of the synchronous motor initialized at the magnetic pole initial position detected by the magnetic pole initial position detection device according to any one of claims 1 to 8. Position detection device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022091701A1 (en) * 2020-10-26 2022-05-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Motor control device, and washing machine or washing and drying machine having said motor control device installed therein
WO2022202817A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 ファナック株式会社 Synchronous motor control device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10262397A (en) * 1997-03-19 1998-09-29 Toyota Motor Corp Method for measuring electric angle offset of motor
JP2001103784A (en) * 1999-09-30 2001-04-13 Mitsubishi Electric Corp Method for detecting difference in angle between motor magnetic pole position and encoder reference position and motor controller
JP2007318894A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Nissan Motor Co Ltd Device and method for detecting phase shift of magnetic pole position sensor for synchronous motor
JP2008118778A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Toto Ltd Initial phase detection method for permanent-magnet synchronous machine, control method for permanent-magnet synchronous machine, moving device, manufacturing device for electronic component, inspection device for electronic component, manufacturing device for precision component, and inspection device for precision component
JP2013027261A (en) * 2011-07-26 2013-02-04 Hitachi Automotive Systems Ltd Inverter device
WO2014192467A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 富士電機株式会社 Device for detecting magnetic pole position of permanent magnet-type synchronous motor
JP2015082904A (en) * 2013-10-23 2015-04-27 三菱電機株式会社 Magnetic pole position detection method of synchronous rotating machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10262397A (en) * 1997-03-19 1998-09-29 Toyota Motor Corp Method for measuring electric angle offset of motor
JP2001103784A (en) * 1999-09-30 2001-04-13 Mitsubishi Electric Corp Method for detecting difference in angle between motor magnetic pole position and encoder reference position and motor controller
JP2007318894A (en) * 2006-05-25 2007-12-06 Nissan Motor Co Ltd Device and method for detecting phase shift of magnetic pole position sensor for synchronous motor
JP2008118778A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Toto Ltd Initial phase detection method for permanent-magnet synchronous machine, control method for permanent-magnet synchronous machine, moving device, manufacturing device for electronic component, inspection device for electronic component, manufacturing device for precision component, and inspection device for precision component
JP2013027261A (en) * 2011-07-26 2013-02-04 Hitachi Automotive Systems Ltd Inverter device
WO2014192467A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 富士電機株式会社 Device for detecting magnetic pole position of permanent magnet-type synchronous motor
JP2015082904A (en) * 2013-10-23 2015-04-27 三菱電機株式会社 Magnetic pole position detection method of synchronous rotating machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022091701A1 (en) * 2020-10-26 2022-05-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Motor control device, and washing machine or washing and drying machine having said motor control device installed therein
WO2022202817A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 ファナック株式会社 Synchronous motor control device

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