JP2023064794A - Angle detection device and control system for ac rotary machine - Google Patents

Abstract

To provide an angle detection device that can accurately detect a rotation angle at an arbitrary predicted time by considering the influence of detection timings of an output signal of a first output coil and an output signal of a second output coil on the calculation of the rotation angle, and a control system for an AC rotary machine.SOLUTION: An angle detection device is configured to: calculate an intermediate rotation angle θm at an intermediate time tm based on a ratio between (S11-S12) and (S21-S22); calculate an amount of change in a rotation angle during a prediction period Δtest based on the prediction period Δtest from the intermediate time tm to a prediction time test and a rotational angular velocity of a rotor; and calculate a rotation angle θest at the prediction time by adding the amount of change in the rotation angle to the intermediate rotation angle θm.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本願は、角度検出装置及び交流回転機の制御システムに関するものである。 The present application relates to an angle detection device and a control system for an AC rotating machine.

特許文献１では、レゾルバには、励磁巻線、第１出力巻線、及び第２出力巻線が設けられており、第１出力巻線から出力された第１の信号と、第２出力巻線から出力された第の２信号とを４回に分けて検出している。第１の信号を１回目ｔ１と４回目ｔ４に検出し、それぞれｙ１（ｔ１）とｙ１（ｔ４）として取得し、第２の信号を２回目ｔ２と３回目ｔ３に検出し、それぞれｙ２（ｔ２）とｙ２（ｔ３）として取得し、｜ｙ１（ｔ１）－ｙ１（ｔ４）｜と｜ｙ２（ｔ２）－ｙ２（ｔ３）｜の振幅比に基づいて回転体の角度を算出している。 In Patent Document 1, the resolver is provided with an excitation winding, a first output winding, and a second output winding. The second signal output from the line is detected four times. The first signal is detected at the first time t1 and the fourth time t4 and obtained as y1(t1) and y1(t4) respectively, and the second signal is detected at the second time t2 and the third time t3 and respectively obtained as y2(t2 ) and y2(t3), and the angle of the rotating body is calculated based on the amplitude ratio of |y1(t1)-y1(t4)| and |y2(t2)-y2(t3)|.

｜ｙ１（ｔ１）－ｙ１（ｔ４）｜により得られる振幅は、ｔ１とｔ４の中間のタイミングにおける第１の信号の振幅の２倍になり、｜ｙ２（ｔ２）－ｙ２（ｔ３）｜により得られる振幅は、ｔ２とｔ３の中間のタイミングにおける第２の信号の振幅の２倍になる。ｔ１とｔ２の間隔と、ｔ３とｔ４の間隔とを等しくすることで、ｔ１とｔ４の中間のタイミングと、ｔ２とｔ３の中間のタイミングとを揃えている。 The amplitude given by |y1(t1)-y1(t4)| is double the amplitude of the first signal at the timing between t1 and t4, given by |y2(t2)-y2(t3)| The resulting amplitude will be twice the amplitude of the second signal at a timing halfway between t2 and t3. By equalizing the interval between t1 and t2 and the interval between t3 and t4, the intermediate timing between t1 and t4 and the intermediate timing between t2 and t3 are aligned.

特開２０１３－２４５７７号公報JP 2013-24577 A

しかしながら、発明者が検討したところ、特許文献１の検出方法では、算出できる角度は、ｔ１からｔ４の中間のタイミングにおける回転体の角度に相当する。ｔ１からｔ４の区間後に、４つの検出信号に基づいて角度が算出されるため、角度の算出時点と、算出される角度に対応する時点とのずれが生じる。特に回転速度が高い場合には、この時点のずれによる角度の誤差が大きくなる。 However, according to the inventor's study, the angle that can be calculated by the detection method of Patent Document 1 corresponds to the angle of the rotating body at the timing between t1 and t4. Since the angle is calculated based on the four detection signals after the interval from t1 to t4, there is a gap between the time point at which the angle is calculated and the time point corresponding to the calculated angle. In particular, when the rotation speed is high, the angle error due to the deviation at this point becomes large.

そこで、本願は、第１出力巻線の出力信号及び第２出力巻線の出力信号の検出タイミングが、回転角度の算出に与える影響を考慮して、任意の予測時点における回転角度を精度よく検出することができる角度検出装置及び交流回転機の制御システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present application considers the influence of the detection timing of the output signal of the first output winding and the output signal of the second output winding on the calculation of the rotation angle, and accurately detects the rotation angle at an arbitrary prediction time. It is an object of the present invention to provide an angle detection device and a control system for an AC rotating machine.

本願に係る角度検出装置は、
突極を有する回転子と、励磁巻線、前記回転子の回転角度に応じて振幅が正弦波状に変化する第１信号を出力する第１出力巻線、及び前記回転角度に応じて振幅が余弦波状に変化する第２信号を出力する第２出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、
前記励磁巻線に励磁周期であるＴｅｘの交流電圧を印加する励磁部と、
前記第１出力巻線から出力される前記第１信号、及び前記第２出力巻線から出力される前記第２信号を、複数のタイミングで検出する信号検出部と、
検出された前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記回転子の前記回転角度を算出する角度演算部と、を備え、
前記信号検出部は、
第１タイミングであるｔ１で、前記第１信号をＳ１１として検出し、
前記第１タイミングから（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過した第２タイミングであるｔ２で、前記第２信号をＳ２２として検出し、ここで、ｋ１は、整数であり、
前記第１タイミングからｋ２×Ｔｅｘだけ経過した第３タイミングであるｔ３で、前記第２信号をＳ２１として検出し、ここで、ｋ２は、整数であり、
前記第３タイミングから（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過した第４タイミングであるｔ４で、前記第１信号をＳ１２として検出し、
前記角度演算部は、
（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比に基づいて、前記第２タイミングと前記第３タイミングとの中間時点における中間回転角度を算出し、
前記中間時点から予測時点までの予測期間と、前記回転子の回転角速度と、に基づいて、前記予測期間における回転角度の変化量を算出し、
前記中間回転角度に前記回転角度の変化量を加算して、前記予測時点における回転角度を算出するものである。 The angle detection device according to the present application is
A rotor having salient poles, an excitation winding, a first output winding for outputting a first signal whose amplitude varies sinusoidally according to the rotation angle of the rotor, and a cosine amplitude according to the rotation angle. a stator having a second output winding that outputs a wave-like varying second signal;
an excitation unit that applies an alternating voltage of Tex, which is an excitation period, to the excitation winding;
a signal detection unit that detects the first signal output from the first output winding and the second signal output from the second output winding at a plurality of timings;
an angle calculation unit that calculates the rotation angle of the rotor based on the detected first signal and the second signal,
The signal detection unit is
At the first timing t1, the first signal is detected as S11,
Detecting the second signal as S22 at a second timing t2 after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from the first timing, where k1 is an integer,
Detecting the second signal as S21 at a third timing t3 which is k2×Tex after the first timing, where k2 is an integer,
Detecting the first signal as S12 at t4, which is the fourth timing after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from the third timing,
The angle calculator is
calculating an intermediate rotation angle at an intermediate point between the second timing and the third timing based on the ratio of (S11-S12) and (S21-S22);
calculating an amount of change in the rotation angle during the prediction period based on the prediction period from the intermediate time point to the prediction time point and the rotational angular velocity of the rotor;
The amount of change in the rotation angle is added to the intermediate rotation angle to calculate the rotation angle at the predicted time point.

また、本願に係る交流回転機の制御システムは、
上記の角度検出装置と、
前記回転子が一体回転するように固定されたモータ回転子と、複数相の巻線を有するモータ固定子とを備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置と、を備え、
前記交流回転機の制御装置は、前記複数相の巻線に流れる電流を検出し、前記複数相の巻線の電流検出値、及び前記信号検出部により算出された前記予測時点における前記回転角度に基づいて、前記複数相の巻線に電圧を印加し、
前記信号検出部は、前記予測時点を、前記複数相の巻線の電流検出時点に設定するものである。 Further, the control system for an AC rotating machine according to the present application is
the angle detection device;
A control device for an AC rotating machine that controls an AC rotating machine including a motor rotor fixed so that the rotor rotates integrally and a motor stator having multiple phase windings,
The control device for the AC rotating machine detects the current flowing through the windings of the plurality of phases, and the current detection values of the windings of the plurality of phases and the rotation angle at the prediction time calculated by the signal detection unit are Based on, applying a voltage to the windings of the plurality of phases,
The signal detection unit sets the predicted time point to the current detection time point of the windings of the plurality of phases.

Ｓ１１からＳ２２に基づいて算出される回転角度を、ｔ１からｔ４の期間全体の中間時点の中間回転角度であると定義し、回転子の回転角速度に基づいて、中間時点から予測時点までの予測期間における回転角度の変化量を算出し、中間回転角度に回転角度の変化量を加算することで、任意の予測時点における回転角度を精度よく算出することができる。よって、回転角度が算出される時点、又は算出された回転角度が用いられる時点などの、任意の予測時点における回転角度を精度よく検出することができる。 The rotation angle calculated based on S11 to S22 is defined as the intermediate rotation angle at the middle point of the entire period from t1 to t4, and the prediction period from the intermediate point to the prediction point is based on the rotational angular velocity of the rotor. By calculating the amount of change in the rotation angle at , and adding the amount of change in the rotation angle to the intermediate rotation angle, it is possible to accurately calculate the rotation angle at an arbitrary prediction time. Therefore, it is possible to accurately detect the rotation angle at an arbitrary predicted time, such as when the rotation angle is calculated or when the calculated rotation angle is used.

実施の形態１に係る角度検出装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an angle detection device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１に係る励磁信号、第１信号、及び第２信号を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining an excitation signal, first signal, and second signal according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る制御装置の概略ハードウェア構成図である。2 is a schematic hardware configuration diagram of a control device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１に係るｋ１＝１、ｋ２＝３の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=1 and k2=3 according to Embodiment 1; 実施の形態１に係るｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 according to the first embodiment; 実施の形態１に係るｋ１＝０、ｋ２＝１の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=0 and k2=1 according to the first embodiment; 実施の形態１に係るｋ１＝０、ｋ２＝０の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=0 and k2=0 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るｋ１＝０、ｋ２＝－１の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=0 and k2=-1 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るｋ１＝－１、ｋ２＝１の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=-1 and k2=1 according to the first embodiment; 実施の形態１に係るｋ１＝－１、ｋ２＝－１の場合のｔ１からｔ４の設定を説明するタイムチャートである。4 is a time chart for explaining settings of t1 to t4 when k1=-1 and k2=-1 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る角度検出装置の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an angle detection device according to Embodiment 2; 実施の形態３に係る交流回転機の制御システムの概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a control system for an AC rotating machine according to Embodiment 3;

１．実施の形態１
実施の形態１に係る角度検出装置１について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る角度検出装置１の概略構成図である。 1. Embodiment 1
An angle detection device 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an angle detection device 1 according to this embodiment.

１－１．レゾルバ２
角度検出装置１は、レゾルバ２を備えている。レゾルバ２は、固定子１３及び回転子１４を備えている。固定子１３は、励磁巻線５、第１出力巻線６、及び第２出力巻線７を有している。 1-1. Resolver 2
The angle detection device 1 has a resolver 2 . The resolver 2 has a stator 13 and a rotor 14 . The stator 13 has an excitation winding 5 , a first output winding 6 and a second output winding 7 .

励磁巻線５、第１出力巻線６、及び第２出力巻線７は、同じ１つの固定子１３に巻装されている。固定子１３の径方向内側に回転子１４が配置されている。 The excitation winding 5 , the first output winding 6 and the second output winding 7 are wound around the same single stator 13 . A rotor 14 is arranged radially inside the stator 13 .

回転子１４は、突極を有している。本実施の形態では、回転子１４は、Ｎ個（Ｎは、２以上の自然数）の突極を有している。本例は、Ｎ＝４に設定されており、軸倍角Ｎは４とされている。よって、回転子１４が機械角で１回転する毎に、電気角で４回転する。回転子１４は、外周部に周方向に均等配置されたＮ個の突出部を備えている。突出部により突極が生じる。突出部の径方向外側への突出高さは、固定子１３及び回転子１４間のギャップパーミアンスが、回転に応じて、正弦波状に変化するように形成されている。すなわち、レゾルバ２は、可変リラクタンス（ＶＲ）型レゾルバとされている。 The rotor 14 has salient poles. In this embodiment, the rotor 14 has N salient poles (N is a natural number of 2 or more). In this example, N is set to 4, and the shaft angle multiplier N is set to 4. Therefore, every time the rotor 14 makes one mechanical rotation, it makes four electrical rotations. The rotor 14 has N protrusions that are evenly arranged in the circumferential direction on the outer periphery. A salient pole is generated by the protrusion. The radially outward protrusion height of the protrusion is formed so that the gap permeance between the stator 13 and the rotor 14 changes sinusoidally according to rotation. That is, the resolver 2 is a variable reluctance (VR) resolver.

図２に示すように、励磁巻線５に交流電圧ＶＲが印加されている状態で、回転子が回転すると、回転子の電気角での回転角度（ギャップパーミンアンス）に応じて第１出力巻線６に誘起される交流電圧Ｓ１（以下、第１信号Ｓ１と称す）の振幅が正弦波状に変化し、及び第２出力巻線７に誘起される交流電圧Ｓ２（以下、第２信号Ｓ２と称す）の振幅が余弦波状に変化する。第１出力巻線６と第２出力巻線７とは、それらの交流電圧の振幅が相互に電気角で９０度異なるように、固定子１３の周方向の位置に巻装されている。 As shown in FIG. 2, when the rotor rotates while the AC voltage VR is applied to the excitation winding 5, the first output is generated according to the rotation angle (gap perminance) of the rotor in terms of electrical angle. The amplitude of the AC voltage S1 induced in the winding 6 (hereinafter referred to as the first signal S1) changes sinusoidally, and the AC voltage S2 induced in the second output winding 7 (hereinafter referred to as the second signal S2 ) changes cosinusoidally. The first output winding 6 and the second output winding 7 are wound at positions in the circumferential direction of the stator 13 so that the amplitudes of the AC voltages thereof differ from each other by 90 electrical degrees.

１－２．制御装置３０
角度検出装置１は、制御装置３０を備えている。図１に示すように、制御装置３０は、励磁部３１、信号検出部３２、及び角度演算部３３を備えている。 1-2. control device 30
The angle detection device 1 has a control device 30 . As shown in FIG. 1 , the control device 30 includes an excitation section 31 , a signal detection section 32 and an angle calculation section 33 .

制御装置３０の各機能は、制御装置３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。 Each function of the control device 30 is implemented by a processing circuit provided in the control device 30 . Specifically, as shown in FIG. 3, the control device 30 includes, as processing circuits, an arithmetic processing unit 90 (computer) such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 91 that exchanges data with the arithmetic processing unit 90, An input circuit 92 for inputting an external signal to the arithmetic processing unit 90 and an output circuit 93 for outputting a signal from the arithmetic processing unit 90 to the outside are provided.

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、及び演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２には、第１出力巻線６、第２出力巻線７が接続されている。入力回路９２は、これらの巻線の出力電圧を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３には、励磁巻線５が接続され、これら巻線に交流電圧ＶＲを印加するためのスイッチング素子等の駆動回路を備えている。スイッチング素子の出力側にローパスフィルタ回路が設けられてもよい。また、算出した回転角度θｅｓｔを外部の制御装置９５に伝達する通信回路９４が備えられている。 As the arithmetic processing unit 90, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an IC (Integrated Circuit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), various logic circuits, various signal processing circuits, and the like are provided. may Further, as the arithmetic processing unit 90, a plurality of units of the same type or different types may be provided, and each process may be shared and executed. As the storage device 91, a RAM (random access memory) configured to be able to read and write data from the arithmetic processing unit 90, a ROM (read only memory) configured to be able to read data from the arithmetic processing unit 90, etc. are provided. The first output winding 6 and the second output winding 7 are connected to the input circuit 92 . The input circuit 92 includes an A/D converter or the like for inputting the output voltages of these windings to the arithmetic processing unit 90 . The output circuit 93 is connected to the excitation windings 5 and has a drive circuit such as a switching element for applying an AC voltage VR to these windings. A low-pass filter circuit may be provided on the output side of the switching element. A communication circuit 94 for transmitting the calculated rotation angle θest to an external control device 95 is also provided.

そして、制御装置３０が備える各制御部３１～３３等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１～３３等が用いる設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置３０の各機能について詳細に説明する。 Each function of the control units 31 to 33 provided in the control device 30 is executed by the arithmetic processing device 90 executing software (program) stored in a storage device 91 such as a ROM, and the storage device 91 and the input circuit 92 , and other hardware of the control device 30 such as the output circuit 93 . The setting data used by the control units 31 to 33 and the like are stored in a storage device 91 such as a ROM as a part of software (program). Each function of the control device 30 will be described in detail below.

＜励磁部３１＞
励磁部３１は、励磁巻線５に励磁周期であるＴｅｘの交流電圧ＶＲを印加する。励磁部３１は、励磁周期Ｔｅｘの交流電圧指令を算出し、交流電圧指令と三角波との比較結果に基づいて、出力回路９３に設けられた励磁巻線用のスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ信号(Pulse Width Modulation)を生成する。スイッチング素子がオンされると、電源電圧が励磁巻線５側に印加され、スイッチング素子がオフされると、電源電圧の印加が停止する。 <Excitation unit 31>
The excitation unit 31 applies to the excitation winding 5 an AC voltage VR with an excitation period of Tex. The excitation unit 31 calculates an AC voltage command of the excitation period Tex, and based on the result of comparison between the AC voltage command and the triangular wave, outputs a PWM signal (Pulse Width Modulation). When the switching element is turned on, the power supply voltage is applied to the excitation winding 5 side, and when the switching element is turned off, the application of the power supply voltage stops.

＜ｔ１からｔ４の検出タイミング＞
信号検出部３２は、第１出力巻線６から出力される第１信号Ｓ１、及び第２出力巻線７から出力される第２信号Ｓ２を、複数のタイミングで検出する。 <Detection timing from t1 to t4>
The signal detector 32 detects the first signal S1 output from the first output winding 6 and the second signal S2 output from the second output winding 7 at a plurality of timings.

本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換器は、第１出力巻線６の第１信号Ｓ１、第２出力巻線７の第２信号Ｓ２が入力されるマルチプレクサを有しており、マルチプレクサは、入力された複数の信号から、演算処理装置９０から指令された一つを選択し、Ａ／Ｄ変換器本体に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器本体は、入力された信号をＡ／Ｄ変換し、演算処理装置９０に出力する。よって、信号検出部３２は、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を同時に検出できず、異なるタイミングで検出する必要がある。 In this embodiment, the A/D converter has a multiplexer to which the first signal S1 of the first output winding 6 and the second signal S2 of the second output winding 7 are input. One commanded by the arithmetic processing unit 90 is selected from a plurality of input signals and output to the main body of the A/D converter. Then, the A/D converter main body A/D-converts the input signal and outputs it to the arithmetic processing unit 90 . Therefore, the signal detector 32 cannot detect the first signal S1 and the second signal S2 at the same time, and needs to detect them at different timings.

本実施の形態では、後述するように、角度演算部３３は、２つの第１信号Ｓ１、及び２つの第２信号Ｓ２に基づいて、回転角度θを算出するように構成されている。信号検出部３２は、回転角度θを算出するための２つの第１信号Ｓ１及び２つの第２信号Ｓ２を、異なる４つのタイミングでＡ／Ｄ変換し、検出する。 In this embodiment, as will be described later, the angle calculator 33 is configured to calculate the rotation angle θ based on the two first signals S1 and the two second signals S2. The signal detection unit 32 A/D-converts and detects the two first signals S1 and the two second signals S2 for calculating the rotation angle θ at four different timings.

第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２は、励磁周期Ｔｅｘで振動しており、回転角度θ（本例では、中間回転角度θｍ）の演算のために、相互に対応する位相で検出する必要がある。少なくとも、複数のタイミングは、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２の整数倍の間隔に設定される。 The first signal S1 and the second signal S2 oscillate at the excitation period Tex, and need to be detected in phases corresponding to each other in order to calculate the rotation angle θ (in this example, the intermediate rotation angle θm). . At least, the plurality of timings are set at intervals of integral multiples of the half cycle Tex/2 of the excitation cycle.

図４に示すように、信号検出部３２は、第１タイミングであるｔ１で、第１信号Ｓ１をＳ１１として検出し、第２タイミングであるｔ２で、第２信号Ｓ２をＳ２２として検出し、第３タイミングであるｔ３で、第２信号Ｓ２をＳ２１として検出し、第４タイミングであるｔ４で、第１信号Ｓ１をＳ１２として検出する。次式に示すように、ｔ２は、ｔ１から（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過したタイミングである。ここで、ｋ１は、整数である。ｔ３は、ｔ１からｋ２×Ｔｅｘだけ経過したタイミングである。ここで、ｋ２は、整数である。ｔ４は、ｔ３から（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過したタイミングである。なお、各経過時間（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２、ｋ２×Ｔｅｘが、負の値である場合は、基準タイミングから経過時間の絶対値だけ過去に遡る。

As shown in FIG. 4, the signal detection unit 32 detects the first signal S1 as S11 at the first timing t1, detects the second signal S2 as S22 at the second timing t2, and detects the second signal S2 as S22 at the second timing t2. At the third timing t3, the second signal S2 is detected as S21, and at the fourth timing t4, the first signal S1 is detected as S12. As shown in the following equation, t2 is the timing after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from t1. where k1 is an integer. t3 is the timing when k2×Tex has passed from t1. where k2 is an integer. t4 is the timing after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from t3. When each elapsed time (2*k1+1)*Tex/2 and k2*Tex is a negative value, the absolute value of the elapsed time goes back from the reference timing.

ｔ１～ｔ４は、１つの回転角度θ（中間回転角度θｍ）の演算のための検出タイミングである。図５に示すように、所定の角度演算周期ごとに回転角度θを演算するために、信号検出部３２は、所定の角度演算周期ごとに、ｔ１～ｔ４を設定し、各信号を検出する。 t1 to t4 are detection timings for calculating one rotation angle θ (intermediate rotation angle θm). As shown in FIG. 5, in order to calculate the rotation angle θ at each predetermined angle calculation cycle, the signal detector 32 sets t1 to t4 and detects each signal at each predetermined angle calculation cycle.

図４では、ｋ１＝１、ｋ２＝３に設定されている。ｋ１及びｋ２を、次式を満たすように設定することで、ｔ１からｔ４を等間隔に設定することができる。

In FIG. 4, k1=1 and k2=3 are set. By setting k1 and k2 so as to satisfy the following equation, t1 to t4 can be set at equal intervals.

式（２）を満たすように、式（３）に示すように、ｋ１＝０、ｋ２＝１に設定した場合は、図６のようになる。励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２ごとに、ｔ１からｔ４が設定され、ｔ１からｔ４までの期間が、最短になる。

When k1=0 and k2=1 are set as shown in equation (3) so as to satisfy equation (2), the result is as shown in FIG. t1 to t4 are set every half cycle Tex/2 of the excitation cycle, and the period from t1 to t4 is the shortest.

本実施の形態と異なり、第１信号Ｓ１用のＡ／Ｄ変換器と、第２信号Ｓ２用のＡ／Ｄ変換器との２つのＡ／Ｄ変換器が備えられる場合は、ｋ２＝０に設定し、ｋ１＝０に設定することができる。この場合は、図７のようになる。第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを同時に検出できるため、ｔ１からｔ４までの期間を、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２に設定することができる。しかし、この場合は、２つＡ／Ｄ変換器が必要になる。 Unlike the present embodiment, if two A/D converters, one for the first signal S1 and the other for the second signal S2, are provided, k2=0. , and set k1=0. In this case, it becomes like FIG. Since the first signal S1 and the second signal S2 can be detected simultaneously, the period from t1 to t4 can be set to half the excitation period Tex/2. However, in this case, two A/D converters are required.

＜回転角度の算出の理論的考察＞
回転角度の算出について、理論的考察を行う。第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２は、次式で与えられる。ここで、ωｒは、電気角での回転子の回転角速度［ｒａｄ／ｓ］であり、ωｅｘは、励磁巻線５に印加される交流電圧ＶＲの角周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、ａ０及びｃ０は、各信号のオフセットであり、ａ１及びｄ１は、各信号の振幅であり、ｔは、時間であり、δは、位相オフセットである。

<Theoretical Consideration of Calculation of Rotation Angle>
A theoretical consideration is given to the calculation of the rotation angle. The first signal S1 and the second signal S2 are given by the following equations. where ωr is the rotational angular velocity of the rotor in electrical angle [rad/s], ωex is the angular frequency [rad/s] of the AC voltage VR applied to the excitation winding 5, and a0 and c0 is the offset of each signal, a1 and d1 are the amplitude of each signal, t is time, and δ is the phase offset.

このとき、式（４）の時間ｔに、ｔ１からｔ４を代入すれば、Ｓ１１～Ｓ２２は、次式で表すことができる。

At this time, by substituting t1 to t4 for time t in equation (4), S11 to S22 can be expressed by the following equation.

ここで、ｔ２とｔ３との中間時点をｔｍとし、ｔ１を用いずにｔｍを用いるように式（１）を変形すると、次式が得られる。なお、中間時点ｔｍは、ｔ１からｔ４の期間全体の中間時点でもある。

Here, if the midpoint between t2 and t3 is defined as tm, and the formula (1) is modified so that tm is used instead of t1, the following formula is obtained. Note that the midpoint tm is also the midpoint of the entire period from t1 to t4.

式（６）を式（５）に代入すると、次式が得られる。

Substituting equation (6) into equation (5) yields the following equation.

このとき、振幅（Ｓ１１－Ｓ１２）及び振幅（Ｓ２１－Ｓ２２）は、次式で与えられる。

At this time, the amplitude (S11-S12) and the amplitude (S21-S22) are given by the following equations.

通常、第１信号の振幅ｄ１と第２信号の振幅ａ１との差は、微小であるため、簡略化のため式（８）においてｄ１≒ａ１と仮定する。また、電気角での回転子の回転角速度ωｒに対して励磁角周波数ωｅｘが十分に大きい（速い）と仮定する。これにより、式（８）から、式（９）が成り立つ。

Since the difference between the amplitude d1 of the first signal and the amplitude a1 of the second signal is usually very small, it is assumed that d1≈a1 in equation (8) for simplification. It is also assumed that the excitation angular frequency ωex is sufficiently large (fast) with respect to the rotational angular velocity ωr of the rotor in electrical angle. Accordingly, the formula (9) is obtained from the formula (8).

式（９）により算出される回転角度θは、中間時点ｔｍにおける回転角度であることがわかる。よって、ｔ１からｔ４において検出されたＳ１１からＳ２２によって算出される回転角度θは、ｔ１からｔ４の区間の中間時点ｔｍにおける回転角度に相当する。回転角度は、Ｓ１１からＳ２２の検出後、すなわち、ｔ１からｔ４の区間後に算出されるので、算出時点と、算出された回転角度に対応する中間時点ｔｍとが一致しておらず、回転角度の誤差が生じる。例えば、算出された回転角度は、モータ制御に用いられ、ｄｑ軸の回転座標系の座標変換に用いられる。そのため、回転角度の誤差があると、座標変換に誤差が生じ、電流の制御精度が悪化し、モータの制御精度が悪化する。 It can be seen that the rotation angle θ calculated by Equation (9) is the rotation angle at the intermediate time tm. Therefore, the rotation angle θ calculated from S11 to S22 detected from t1 to t4 corresponds to the rotation angle at the midpoint tm of the section from t1 to t4. The rotation angle is calculated after the detection from S11 to S22, that is, after the interval from t1 to t4. an error occurs. For example, the calculated rotation angle is used for motor control, and used for coordinate transformation of the rotating coordinate system of the dq axes. Therefore, if there is an error in the rotation angle, an error will occur in the coordinate conversion, the current control accuracy will deteriorate, and the motor control accuracy will deteriorate.

以上のように、Ｓ１１からＳ２２によって算出される回転角度θは、ｔ１からｔ４の区間の中間時点ｔｍにおける回転角度θｍに相当するため、回転角度が算出される時点、又は算出された回転角度が用いられる時点などの、任意の予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを精度よく検出することが求められる。 As described above, the rotation angle θ calculated from S11 to S22 corresponds to the rotation angle θm at the middle point tm in the section from t1 to t4. It is required to accurately detect the rotation angle θest at an arbitrary predicted time point test such as the time point of use.

＜予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔの算出＞
そこで、角度演算部３３は、（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比に基づいて、ｔ２とｔ３との中間時点ｔｍにおける中間回転角度θｍを算出する。また、角度演算部３３は、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔと、回転子の回転角速度ωｒと、に基づいて、予測期間Δｔｅｓｔにおける回転角度の変化量Δθｅｓｔを算出する。そして、角度演算部３３は、中間回転角度θｍに回転角度の変化量Δθｅｓｔを加算して、予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを算出する。ここで算出される各回転角度θ、θｅｓｔは、電気角での角度になる。また、回転子の回転角速度ωｒは、電気角での回転角速度である。中間時点ｔｍは、ｔ１からｔ４の期間全体の中間時点でもある。 <Calculation of Rotation Angle θest at Prediction Time Test>
Therefore, the angle calculator 33 calculates the intermediate rotation angle θm at the intermediate time tm between t2 and t3 based on the ratio between (S11-S12) and (S21-S22). Further, the angle calculation unit 33 calculates the amount of change Δθest in the rotation angle during the prediction period Δtest based on the prediction period Δtest from the intermediate time tm to the prediction time test and the rotational angular velocity ωr of the rotor. Then, the angle calculator 33 adds the amount of change Δθest in the rotation angle to the intermediate rotation angle θm to calculate the rotation angle θest at the prediction time point test. The rotation angles θ and θest calculated here are electrical angles. Also, the rotation angular velocity ωr of the rotor is the rotation angular velocity in electrical angle. The midpoint tm is also the midpoint of the entire period t1 to t4.

この構成によれば、Ｓ１１からＳ２２に基づいて算出される回転角度θｍを、ｔ１からｔ４の期間全体の中間時点ｔｍの中間回転角度θｍであると定義し、回転子の回転角速度ωｒに基づいて、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔにおける回転角度の変化量Δθｅｓｔを算出し、中間回転角度θｍに回転角度の変化量Δθｅｓｔを加算することで、任意の予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを算出することができる。よって、回転角度が算出される時点、又は算出された回転角度が用いられる時点などの、任意の予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを精度よく検出することができる。例えば、後述する実施の形態３で説明するように、算出された回転角度が、モータ制御に用いられ、ｄｑ軸の回転座標系の座標変換に用いられる場合であっても、座標変換の誤差の発生を抑制し、電流の制御精度の悪化を抑制し、モータの制御精度の悪化を抑制できる。 According to this configuration, the rotation angle θm calculated based on S11 to S22 is defined as the intermediate rotation angle θm at the intermediate point tm of the entire period from t1 to t4, and based on the rotational angular velocity ωr of the rotor, , the change amount Δθest of the rotation angle during the prediction period Δtest from the intermediate time point tm to the prediction time point test is calculated, and the change amount Δθest of the rotation angle is added to the intermediate rotation angle θm to obtain the rotation angle θest at the arbitrary prediction time point test. can be calculated. Therefore, it is possible to accurately detect the rotation angle θest at an arbitrary predicted time point test such as when the rotation angle is calculated or when the calculated rotation angle is used. For example, as will be described in a third embodiment to be described later, even when the calculated rotation angle is used for motor control and used for coordinate transformation of the rotating coordinate system of the dq axes, the coordinate transformation error It is possible to suppress the occurrence, suppress the deterioration of the current control accuracy, and suppress the deterioration of the motor control accuracy.

例えば、角度演算部３３は、次式を用いて、中間回転角度θｍ、回転角度の変化量Δθｅｓｔ、及び予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを算出する。

For example, the angle calculator 33 uses the following equations to calculate the intermediate rotation angle θm, the rotation angle change amount Δθest, and the rotation angle θest at the prediction time point test.

角度演算部３３は、複数の時点で算出した中間回転角度θｍ又は予測時点の回転角度θｅｓｔに基づいて、回転子の回転角速度ωｒを算出する。角度演算部３３は、回転角度θの時間微分値を算出することにより、回転角速度ωｒを算出する。 The angle calculator 33 calculates the rotation angular velocity ωr of the rotor based on the intermediate rotation angle θm calculated at a plurality of times or the rotation angle θest at the predicted time. The angle calculator 33 calculates the rotation angular velocity ωr by calculating the time differential value of the rotation angle θ.

或いは、第４タイミングｔ４から予測時点ｔｅｓｔまでの経過時間Δｔｏｆｓを用いて、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔを表すと、次式のようになり、式（１０）の予測期間Δｔｅｓｔの代わりに、次式を用いてもよい。

Alternatively, when the prediction period Δtest from the intermediate time tm to the prediction time test is expressed using the elapsed time Δtofs from the fourth timing t4 to the prediction time test, the following equation is obtained. Alternatively, the following formula may be used.

このように、ｔ４がｔ１からｔ４の最後の検出タイミングである場合に、ｔ４を基準に予測期間Δｔｅｓｔを算出することにより、予測時点ｔｅｓｔの設定及び予測期間Δｔｅｓｔの算出が容易になる。なお、ｔ１、ｔ２、又はｔ３が最後の検出タイミングである場合は、ｔ１、ｔ２、又はｔ３から予測時点ｔｅｓｔまでの経過時間を用いて、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔが表せられてもよい。 In this way, when t4 is the last detection timing from t1 to t4, setting the prediction time point test and calculating the prediction period Δtest are facilitated by calculating the prediction period Δtest based on t4. When t1, t2, or t3 is the last detection timing, the elapsed time from t1, t2, or t3 to the prediction time test can be used to express the prediction period Δtest from the intermediate time tm to the prediction time test. may be

ｔ４がｔ１からｔ４の最後の検出タイミングになるためには、次式に示すように、ｋ１とｋ２が０以上の整数に設定されればよい。

In order for t4 to be the last detection timing from t1 to t4, k1 and k2 should be set to integers equal to or greater than 0, as shown in the following equation.

ｔ４が最後の検出タイミングである場合は、ｔ４の時点で、Ｓ１１からＳ２２の検出信号に基づいて、回転角度を算出できるため、Δｔｏｆｓ＝０に設定されてもよい。予測期間Δｔｅｓｔを最小にすることができ、予測精度を高めることができる。 If t4 is the last detection timing, the rotation angle can be calculated based on the detection signals from S11 to S22 at time t4, so Δtofs=0 may be set. The prediction period Δtest can be minimized and prediction accuracy can be improved.

＜回転角速度ωｒが大きい場合の中間回転角度θｍの算出＞
なお、式（１０）において、回転子の回転角速度ωｒに対して励磁角周波数ωｅｘが十分に大きい（速い）と仮定したが、回転子の回転角速度ωｒが大きい場合は、回転角度の誤差が生じる。そこで、式（８）から得られる次式に示すように、（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比に対して、回転子の回転角速度ωｒに応じた補正係数ｋｒを乗算することで、回転子の回転角速度ωｒが大きい場合においても、中間回転角度θｍを精度よく算出することができる。

<Calculation of intermediate rotation angle θm when rotation angular velocity ωr is large>
In equation (10), it is assumed that the excitation angular frequency ωex is sufficiently large (fast) relative to the rotational angular velocity ωr of the rotor. . Therefore, as shown in the following equation obtained from equation (8), the ratio of (S11-S12) and (S21-S22) is multiplied by a correction coefficient kr corresponding to the rotational angular velocity ωr of the rotor. Therefore, even when the rotation angular velocity ωr of the rotor is large, the intermediate rotation angle θm can be calculated with high accuracy.

よって、角度演算部３３は、式（１３）を用い、（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比、及び回転子の回転角速度ωｒに基づいて、中間時点ｔｍにおける中間回転角度θｍを算出してもよい。励磁角周波数ωｅｘは、既知であるので、所定値が用いられる。 Therefore, the angle calculator 33 calculates the intermediate rotation angle θm at the intermediate time point tm based on the ratio of (S11−S12) and (S21−S22) and the rotation angular velocity ωr of the rotor using equation (13). can be calculated. Since the excitation angular frequency ωex is known, a predetermined value is used.

＜Ｓ／Ｎ比を向上させるｋ１、ｋ２の設定＞
式（８）を整理した次式に示すように、振幅（Ｓ１１－Ｓ１２）及び振幅（Ｓ２１－Ｓ２２）は、ｐ１、ｐ２、及びｐ３の絶対値の大きさによって振幅の大きさが変化し、ｐ１、ｐ２、及びｐ３の絶対値を大きくすることで、Ｓ１１～Ｓ２２に含まれるノイズに対するＳ／Ｎ比を向上させることができる。

<Setting k1 and k2 to improve the S/N ratio>
As shown in the following formula, which summarizes the formula (8), the amplitude (S11-S12) and the amplitude (S21-S22) change depending on the magnitude of the absolute values of p1, p2, and p3, By increasing the absolute values of p1, p2, and p3, the S/N ratio for noise contained in S11 to S22 can be improved.

ｐ１のｃｏｓが±１の時、ｐ１の絶対値が最大になる。そのためには、次式に示すように、ｐ１のｃｏｓの位相を、πの整数ｍ倍にすればよい。

When the cos of p1 is ±1, the absolute value of p1 is maximized. For that purpose, as shown in the following equation, the phase of cos of p1 should be multiplied by an integer m times π.

式（１５）を変形し、各整数ｋ１、ｋ２、ｍを整数ｎにまとめた、次式に示すように、中間時点ｔｍは、次式を満たせばよい。

As shown in the following equation obtained by transforming equation (15) and combining the integers k1, k2, and m into an integer n, the midpoint tm may satisfy the following equation.

このとき、式（６）の第１式に式（１６）を代入し、各整数ｋ１、ｋ２、ｎを整数ｏにまとめた、次式に示すように、ｔ１は、次式を満たせばよい。すなわち、ｔ１は、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２の整数ｏ倍に設定されればよい。式（４）からわかるように、時間ｔが、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２の整数ｏ倍になるときに、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の励磁周期Ｔｅｘの成分は、極大又は極小になる。よって、ｐ１の絶対値を最大にするためには、ｔ１は、第１信号Ｓ１の励磁周期Ｔｅｘの成分が、極大又は極小になるタイミングに設定されればよい。

At this time, as shown in the following equation obtained by substituting the equation (16) into the first equation of the equation (6) and combining the integers k1, k2, and n into the integer o, t1 may satisfy the following equation. . That is, t1 may be set to an integer o times the half period Tex/2 of the excitation period. As can be seen from the equation (4), when the time t is an integer o times the half period Tex/2 of the excitation period, the components of the excitation period Tex of the first signal S1 and the second signal S2 are maximum or minimum. become. Therefore, in order to maximize the absolute value of p1, t1 should be set to the timing at which the component of the excitation period Tex of the first signal S1 becomes maximum or minimum.

式（１４）より、ｐ２及びｐ３のｃｏｓが±１の時、ｐ２の絶対値及びｐ３の絶対値が最大になる。そのためには、次式に示すように、ｐ２及びｐ３のｃｏｓの位相を、πの整数ｍ倍に近づければよい。

From Equation (14), when cos of p2 and p3 is ±1, the absolute values of p2 and p3 are maximized. For that purpose, as shown in the following equation, the phases of cos of p2 and p3 should be brought close to an integer m times π.

しかし、式（１８）の左辺には、ωｒ／ωｅｘの項があり、この項は、１よりも小さくなるので、次式に示すように、（ｋ１＋ｋ２＋１／２）及び（ｋ１－ｋ２＋１／２）が、０に最も近い±１／２になるように、ｋ１及びｋ２を設定すれば、ｐ２及びｐ３のｃｏｓの位相を、０に最も近づけることができ、ｐ２及びｐ３のｃｏｓを１に最も近づけることができ、ｐ２の絶対値及びｐ３の絶対値を最大値に最も近づけることができる。

However, there is a term ωr/ωex on the left side of equation (18), which is less than 1, so (k1+k2+1/2) and (k1-k2+1/2), as shown in the following equations. However, if k1 and k2 are set to be ±1/2 closest to 0, the phases of cos of p2 and p3 can be brought closest to 0, and cos of p2 and p3 can be brought closest to 1. , the absolute value of p2 and the absolute value of p3 can be brought closest to the maximum.

式（１９）の第１式と第２式が同時に成り立つ、ｋ１とｋ２の組合せは、次式に示す４つの組合せになる。

Combinations of k1 and k2 that simultaneously satisfy the first and second expressions of Equation (19) are the four combinations shown in the following equations.

第１の組合せ（ｋ１＝０、ｋ２＝１）の場合の、ｔ１からｔ４の設定は図６に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の順になり、間隔は、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２に設定される。第２の組合せ（ｋ１＝０、ｋ２＝－１）の場合の、ｔ１からｔ４の設定は図８に示すように、ｔ３、ｔ４、ｔ１、ｔ２の順になり、間隔は、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２に設定される。第３の組合せ（ｋ１＝－1、ｋ２＝１）の場合の、ｔ１からｔ４の設定は図９に示すように、ｔ２、ｔ１、ｔ４、ｔ３の順になり、間隔は、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２に設定される。第４の組合せ（ｋ１＝－1、ｋ２＝－１）の場合の、ｔ１からｔ４の設定は図１０に示すように、ｔ４、ｔ３、ｔ２、ｔ１の順になり、間隔は、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２に設定される。 In the case of the first combination (k1=0, k2=1), the settings of t1 to t4 are in the order of t1, t2, t3, t4 as shown in FIG. /2. For the second combination (k1=0, k2=-1), the settings of t1 to t4 are in the order t3, t4, t1, t2, as shown in FIG. Set to Tex/2. For the third combination (k1=-1, k2=1), the settings of t1 to t4 are in the order t2, t1, t4, t3, as shown in FIG. Set to Tex/2. For the fourth combination (k1=-1, k2=-1), the settings of t1 to t4 are in the order t4, t3, t2, t1 as shown in FIG. It is set to period Tex/2.

いずれの組合せでも、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の一方の２つの検出タイミングが、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２を空け、互いに隣接して設定され、他方の２つの検出タイミングが、一方の２つの検出タイミングの前及び後に、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２を空け、設定される。また、いずれの組合せが設定されても、同じｐ２、Ｐ３の値になるので、同じＳ／Ｎ比の向上効果が得られる。従って、どの組み合わせが設定されてもよいが、ｔ４が最後のタイミングになるのは、図６の第１の組合せ（ｋ１＝０、ｋ２＝１）であるため、第１の組合せが設定されてもよい。なお、ｋ１及びｋ２は、式（２０）の組み合わせ以外に設定されてもよい。Ｓ／Ｎ比の向上効果が低下するが、実用上許容できれば問題ない。 In any combination, the two detection timings of one of the first signal S1 and the second signal S2 are set adjacent to each other with a half period Tex/2 of the excitation period, and the other two detection timings A half period Tex/2 of the excitation period is set before and after the two detection timings of . Moreover, since the values of p2 and P3 are the same regardless of which combination is set, the same effect of improving the S/N ratio can be obtained. Therefore, any combination may be set, but the first combination (k1=0, k2=1) in FIG. good too. Note that k1 and k2 may be set in a combination other than the combination of formula (20). Although the effect of improving the S/N ratio is lowered, there is no problem as long as it is practically acceptable.

本実施の形態と異なり、第１信号Ｓ１用のＡ／Ｄ変換器と、第２信号Ｓ２用のＡ／Ｄ変換器との２つのＡ／Ｄ変換器が備えられる場合は、ｋ２＝０に設定することができる。ｋ２＝０の場合は、ｋ１＝０、又は－１に設定することで、式（１９）が成立し、ｐ２の絶対値及びｐ３の絶対値を最大値に最も近づけることができ、式（２０）の設定と同様に、Ｓ／Ｎ比の向上効果を最大にすることができる。逆に言えば、２つのＡ／Ｄ変換器が供えられておらず、１つのＡ／Ｄ変換器が備えられている場合でも、式（２０）の設定を行うことにより、同様のＳ／Ｎ比の向上効果が得られ、Ａ／Ｄ変換器のコスト低減が可能である。 Unlike the present embodiment, if two A/D converters, one for the first signal S1 and the other for the second signal S2, are provided, k2=0. can be set. When k2=0, by setting k1=0 or -1, formula (19) is established, and the absolute values of p2 and p3 can be brought closest to the maximum values, and formula (20 ), the effect of improving the S/N ratio can be maximized. Conversely, even if two A/D converters are not provided and one A/D converter is provided, the same S/N The effect of improving the ratio is obtained, and the cost of the A/D converter can be reduced.

２．実施の形態２
実施の形態２に係る角度検出装置１について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る角度検出装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様である。 2. Embodiment 2
An angle detection device 1 according to Embodiment 2 will be described with reference to the drawings. Descriptions of the same components as in the first embodiment are omitted. The basic configuration of the angle detection device 1 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施の形態では、図１１に示すように、角度検出装置１は、第１出力巻線６の第１信号Ｓ１、及び第２出力巻線７の第２信号Ｓ２にフィルタ処理を行うフィルタ回路３を設けている。Ａ／Ｄ変換器は、フィルタ処理後の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換する。よって、信号検出部３２は、フィルタ処理後の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を検出する。実施の形態１と同様に、信号検出部３２は、ｔ１で第１信号Ｓ１をＳ１１として検出し、ｔ２で、第２信号Ｓ２をＳ２２として検出し、ｔ３で、第２信号Ｓ２をＳ２１として検出し、ｔ４で、第１信号Ｓ１をＳ１２として検出する。 In this embodiment, as shown in FIG. 11, the angle detection device 1 includes a filter circuit for filtering the first signal S1 of the first output winding 6 and the second signal S2 of the second output winding 7. 3 is provided. The A/D converter A/D-converts the filtered first signal S1 and second signal S2. Therefore, the signal detection unit 32 detects the first signal S1 and the second signal S2 after filtering. As in the first embodiment, the signal detection unit 32 detects the first signal S1 as S11 at t1, detects the second signal S2 as S22 at t2, and detects the second signal S2 as S21 at t3. Then, at t4, the first signal S1 is detected as S12.

フィルタ回路３は、高周波ノイズを除去する、時定数ＴＬのローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数ωＬは、次式に示すように、時定数ＴＬの逆数になる。

The filter circuit 3 performs low-pass filter processing with a time constant TL to remove high-frequency noise. The cutoff frequency ωL for low-pass filtering is the reciprocal of the time constant TL, as shown in the following equation.

フィルタ処理後の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２は、次式で表せる。

The first signal S1 and the second signal S2 after filtering can be expressed by the following equations.

ここで、式（２３）が成り立つため、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２は式（２４）で与えられる。

Here, since equation (23) holds, the first signal S1 and the second signal S2 are given by equation (24).

式（２４）より、整数ｎを用いて、式（２５）になるタイミングで検出すると、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を式（２６）のようにできる。よって、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との位相差をπ／２にすることができる。すなわち、ｔが、励磁周期の半周期Ｔｅｘ／２の整数ｎ倍になるときに、フィルタ処理前の第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の励磁周期Ｔｅｘの成分は、極大又は極小になる。そして、第１タイミングは、フィルタ処理前の第１信号Ｓ１の励磁周期Ｔｅｘの成分が極大又は極小になるタイミングよりも時定数ＴＬだけ遅れたタイミングに設定されればよい。

From the equation (24), the first signal S1 and the second signal S2 can be expressed as the equation (26) by using the integer n and detecting at the timing of the equation (25). Therefore, the phase difference between the first signal S1 and the second signal S2 can be π/2. That is, when t is an integer n times the half period Tex/2 of the excitation period, the components of the excitation period Tex of the first signal S1 and the second signal S2 before filtering become maximum or minimum. The first timing may be set to a timing delayed by the time constant TL from the timing at which the component of the excitation period Tex of the first signal S1 before filtering becomes maximum or minimum.

ここで、詳細な式導出を省略するが、実施の形態１の式（６）から式（９）と同様に、式（２６）に式（６）を代入し、ｄ１≒ａ１と仮定し、ωｒ＜＜ωｅｘと仮定すれば、次式を得る。

Here, although detailed derivation of equations is omitted, as with equations (6) to (9) in Embodiment 1, equation (6) is substituted into equation (26), and assuming that d1≈a1, Assuming ωr<<ωex, we have:

式（２７）より算出される回転角度θは、中間時点ｔｍにおける実際の回転角度に対して、ωｒ×ＴＬだけ小さい角度である。よって、予測時点Ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔの演算において、このフィルタ処理の時定数ＴＬによる回転角度の減少ωｒ×ＴＬを補償する必要がある。 The rotation angle θ calculated by Equation (27) is an angle smaller by ωr×TL than the actual rotation angle at the intermediate time tm. Therefore, in calculating the rotation angle θest at the prediction time Test, it is necessary to compensate for the decrease ωr×TL in the rotation angle due to the time constant TL of this filtering process.

そこで、本実施の形態では、角度演算部３３は、（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比に基づいて、ｔ２とｔ３との中間時点ｔｍにおける中間回転角度θｍを算出する。また、角度演算部３３は、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔと、回転子の回転角速度ωｒと、フィルタ処理の時定数ＴＬと、に基づいて、予測期間Δｔｅｓｔにおける回転角度の変化量Δθｅｓｔを算出する。そして、角度演算部３３は、中間回転角度θｍに回転角度の変化量Δθｅｓｔを加算して、予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを算出する。 Therefore, in the present embodiment, the angle calculator 33 calculates the intermediate rotation angle θm at the intermediate time tm between t2 and t3 based on the ratio between (S11-S12) and (S21-S22). Further, the angle calculation unit 33 calculates the change in rotation angle during the prediction period Δtest based on the prediction period Δtest from the intermediate time tm to the prediction time test, the rotational angular velocity ωr of the rotor, and the filtering time constant TL. Calculate the quantity Δθest. Then, the angle calculator 33 adds the amount of change Δθest in the rotation angle to the intermediate rotation angle θm to calculate the rotation angle θest at the prediction time point test.

この構成によれば、中間時点ｔｍから予測時点ｔｅｓｔまでの予測期間Δｔｅｓｔにおける回転角度の変化量Δθｅｓｔの演算において、フィルタ処理の時定数ＴＬによる回転角度の減少を補償し、予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔの予測精度を高めることができる。なお、数学的に等価であるため、回転角度の変化量Δθｅｓｔに代えて、中間時点ｔｍの中間回転角度θｍが補償されてもよい。 According to this configuration, in calculating the change amount Δθest of the rotation angle in the prediction period Δtest from the intermediate time tm to the prediction time test, the decrease in the rotation angle due to the time constant TL of the filtering process is compensated, and the rotation angle at the prediction time test is calculated. It is possible to improve the prediction accuracy of θest. Since it is mathematically equivalent, the intermediate rotation angle θm at the intermediate time point tm may be compensated instead of the change amount Δθest of the rotation angle.

例えば、角度演算部３３は、次式を用いて、中間回転角度θｍ、回転角度の変化量Δθｅｓｔ、及び予測時点ｔｅｓｔにおける回転角度θｅｓｔを算出する。

For example, the angle calculator 33 uses the following equations to calculate the intermediate rotation angle θm, the rotation angle change amount Δθest, and the rotation angle θest at the prediction time point test.

数式の代わりに、数式を模したマップデータが用いられてもよい。また、第１タイミングｔ１の設定が、式（２５）のタイミングからずれる場合、正確な回転角度の変化量Δθｅｓｔが、式（２８）の第２式と少しずれるため、式（２８）の第２式に、そのずれを反映させた補正項を追加してもよいし、式（２８）の第２式の代わりに、そのずれを反映させた回転子の回転角速度ωｒと回転角度の変化量Δθｅｓｔとの関係が設定されたマップデータを用いてもよい。 Instead of mathematical expressions, map data imitating mathematical expressions may be used. Further, when the setting of the first timing t1 deviates from the timing of expression (25), the accurate change amount Δθest of the rotation angle deviates slightly from the second expression of expression (28). A correction term that reflects the deviation may be added to the equation, or instead of the second equation of Equation (28), the rotation angular velocity ωr of the rotor and the amount of change in the rotation angle Δθest You may use the map data with which the relationship with was set.

３．実施の形態３
実施の形態３に係る角度検出装置１について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１又は２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る角度検出装置１の基本的な構成は実施の形態１又は２と同様である。 3. Embodiment 3
An angle detection device 1 according to Embodiment 3 will be described with reference to the drawings. Descriptions of components similar to those in the first or second embodiment are omitted. The basic configuration of the angle detection device 1 according to this embodiment is the same as that of the first or second embodiment.

本実施の形態では、図１２に示すように、角度検出装置１は、交流回転機の制御システムに設けられている。交流回転機の制御システムは、交流回転機の制御装置１１０を備えている。本実施の形態では、角度検出装置１の制御装置３０と交流回転機の制御装置１１０とは、一体的に構成されている。なお、角度検出装置１の制御装置３０と交流回転機の制御装置１１０とが別体の制御装置により構成されてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 12, the angle detection device 1 is provided in a control system for an AC rotating machine. The AC rotating machine control system includes an AC rotating machine control device 110 . In the present embodiment, the control device 30 of the angle detection device 1 and the control device 110 of the AC rotary machine are configured integrally. Note that the control device 30 of the angle detection device 1 and the control device 110 of the AC rotating machine may be configured as separate control devices.

交流回転機１０１は、複数相（本例では、３相）の巻線１０２が巻装されたモータ固定子１０３と、モータ回転子１０４とを備えている。モータ回転子１０４には永久磁石が設けられている。モータ回転子１０４には、界磁巻線が設けられてもよく、鉄心が設けられてもよい。レゾルバ２の回転子１４は、モータ回転子１０４と一体回転するように連結されており、レゾルバ２は、交流回転機１０１の回転角度を検出する。 An AC rotating machine 101 includes a motor stator 103 and a motor rotor 104 , which are wound with multi-phase (three-phase in this example) windings 102 . A permanent magnet is provided in the motor rotor 104 . The motor rotor 104 may be provided with a field winding or an iron core. The rotor 14 of the resolver 2 is connected to the motor rotor 104 so as to rotate together, and the resolver 2 detects the rotation angle of the AC rotating machine 101 .

インバータ１０７が、直流電源１０６と３相の巻線１０２との間に接続されており、直流電力と３相の交流電力との電力変換を行う。インバータ１０７は、複数のスイッチング素子を備えている。インバータ１０７には、３相の巻線１０２を流れる電流を検出するための電流センサ１０５が設けられている。 An inverter 107 is connected between the DC power supply 106 and the three-phase winding 102, and performs power conversion between DC power and three-phase AC power. Inverter 107 includes a plurality of switching elements. Inverter 107 is provided with current sensor 105 for detecting the current flowing through three-phase winding 102 .

交流回転機の制御装置１１０は、３相の巻線に流れる電流を検出し、３相の巻線の電流検出値、及び信号検出部３２により算出された予測時点の回転角度θｅｓｔに基づいて、３相の巻線に電圧を印加する。本実施の形態では、交流回転機の制御装置１１０は、電圧指令値算出部１１１、及びＰＷＭ制御部１１２を備えている。 The control device 110 for the AC rotating machine detects currents flowing in the three-phase windings, and based on the current detection values of the three-phase windings and the rotation angle θest at the predicted time calculated by the signal detection unit 32, A voltage is applied to the three-phase windings. In the present embodiment, a control device 110 for an AC rotary machine includes a voltage command value calculator 111 and a PWM controller 112 .

電圧指令値算出部１１１は、所定の電流検出タイミングで電流センサ１０５の出力信号をＡ／Ｄ変換して、３相の巻線に流れる３相の電流を検出する。電圧指令値算出部１１１は、３相の電流検出値、及び角度演算部３３により算出された予測時点の回転角度θｅｓｔに基づいて、３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を演算する。なお、レゾルバの電気角と、交流回転機の電気角とが異なる場合は、電気角の変換が行われる。また、交流回転機の制御には、Ｕ相の巻線を基準にしたＮ極の電気角での角度θｎ（磁極位置θｎ）が用いられる。よって、電圧指令値算出部１１１は、予測時点の回転角度θｅｓｔに対して電気角の変換係数を乗算すると共に、オフセット角度を加算して、モータ角度θｎ（磁極位置θｎ）に変換する。 The voltage command value calculator 111 performs A/D conversion on the output signal of the current sensor 105 at predetermined current detection timings to detect three-phase currents flowing through the three-phase windings. The voltage command value calculation unit 111 calculates three-phase voltage command values to be applied to the three-phase windings based on the three-phase current detection values and the rotation angle θest at the prediction time calculated by the angle calculation unit 33. do. If the electrical angle of the resolver and the electrical angle of the AC rotating machine are different, the electrical angle is converted. Also, the electrical angle θn (magnetic pole position θn) of the N pole with respect to the U-phase winding is used for the control of the AC rotating machine. Therefore, the voltage command value calculator 111 multiplies the rotation angle θest at the time of prediction by the electrical angle conversion coefficient, adds the offset angle, and converts it into the motor angle θn (magnetic pole position θn).

例えば、３相の電圧指令値の算出には、ｄ軸及びｑ軸の回転座標系上で電流を制御するベクトル制御が用いられる。ｄ軸及びｑ軸の回転座標系は、Ｎ極（磁極位置θｎ）の方向に定めたｄ軸及びｄ軸より電気角で９０°進んだ方向に定めたｑ軸からなる２軸の回転座標である。 For example, vector control that controls currents on a d-axis and q-axis rotating coordinate system is used to calculate three-phase voltage command values. The rotating coordinate system of the d-axis and the q-axis is a two-axis rotating coordinate system consisting of the d-axis set in the direction of the N pole (magnetic pole position θn) and the q-axis set in the direction 90° ahead of the d-axis in electrical angle. be.

電圧指令値算出部１１１は、３相の電流検出値を、磁極位置θｎ（モータ角度θｎ）に基づいて、公知の３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄ軸の電流検出値及びｑ軸の電流検出値に変換する。また、電圧指令値算出部１１１は、公知の各種の方法を用いて、ｄ軸の電流指令値及びｑ軸の電流指令値を算出する。そして、電圧指令値算出部１１１は、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値及びｄ軸及びｑ軸の電流検出値に基づいて、公知の電流フィードバック制御を行い、ｄ軸の電圧指令値及びｑ軸の電圧指令値を算出する。そして、電圧指令値算出部１１１は、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値を、磁極位置θｎ（モータ角度θｎ）に基づいて、公知の固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相の電圧指令値を算出する。 The voltage command value calculation unit 111 performs known three-phase to two-phase conversion and rotational coordinate conversion on the three-phase current detection values based on the magnetic pole position θn (motor angle θn) to obtain d-axis current detection values and Convert to a q-axis current detection value. Also, the voltage command value calculation unit 111 calculates the d-axis current command value and the q-axis current command value using various known methods. Then, the voltage command value calculation unit 111 performs a known current feedback control based on the d-axis and q-axis current command values and the d-axis and q-axis current detection values. Calculate the voltage command value of Based on the magnetic pole position θn (motor angle θn), the voltage command value calculation unit 111 performs known fixed coordinate transformation and two-phase three-phase transformation on the voltage command values of the d-axis and the q-axis to obtain three-phase Calculate the voltage command value of

そして、ＰＷＭ制御部１１２は、３相の電圧指令値に基づいて、ＰＷＭ制御によりインバータ１０７の複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。 Then, PWM control unit 112 performs ON/OFF control of the plurality of switching elements of inverter 107 by PWM control based on the three-phase voltage command values.

このように、交流回転機の制御には、角度演算部３３により算出された回転角度θｅｓｔを換算した磁極位置θｎ（モータ角度θｎ）に基づいて、３相の電流検出値が、ｄ軸及びｑ軸の電流検出値に座標変換され、電流フィードバック制御が行われる。そのため、角度演算部３３により算出された回転角度θｅｓｔに誤差があると、ｄ軸電流及びｑ軸電流の制御誤差が生じる。ｑ軸電流は、交流回転機の出力トルクに比例するため、ｑ軸電流の制御誤差があると、出力トルクの制御精度が悪化する。ｄ軸電流は、弱め磁束制御などにおいて重要になり、ｄ軸電流の制御誤差があると、出力トルクの制御精度が悪化したり、トルクリプルが大きくなったりする。 In this way, for the control of the AC rotating machine, based on the magnetic pole position θn (motor angle θn) obtained by converting the rotation angle θest calculated by the angle calculator 33, the current detection values of the three phases are applied to the d-axis and q It is coordinate-transformed into the current detection value of the axis, and current feedback control is performed. Therefore, if there is an error in the rotation angle θest calculated by the angle calculator 33, a control error occurs in the d-axis current and the q-axis current. Since the q-axis current is proportional to the output torque of the AC rotating machine, if there is a control error in the q-axis current, the control accuracy of the output torque deteriorates. The d-axis current is important in flux-weakening control and the like, and if there is a control error in the d-axis current, the control accuracy of the output torque deteriorates or the torque ripple increases.

この場合の回転角度の誤差は、磁極位置θｎ（モータ角度θｎ）に基づいて３相の電流検出値を座標変換する際に生じる。よって、Ａ／Ｄ変換により３相の巻線電流を検出した電流検出時点のモータ角度θｎを精度よく検出する必要がある。よって、予測時点ｔｅｓｔを、３相の巻線電流の検出時点に設定することで、回転角度の誤差によるｄ軸電流の誤差及びｑ軸電流の誤差を低減できる。 An error in the rotation angle in this case occurs when the three-phase current detection values are coordinate-transformed based on the magnetic pole position θn (motor angle θn). Therefore, it is necessary to accurately detect the motor angle .theta.n at the time when the three-phase winding current is detected by A/D conversion. Therefore, by setting the prediction time point test to the detection time point of the three-phase winding current, it is possible to reduce errors in the d-axis current and the error in the q-axis current due to errors in the rotation angle.

そこで、角度演算部３３は、予測時点ｔｅｓｔを、３相の巻線の電流検出時点に設定する。Ａ／Ｄ変換器の制約等により、各相の巻線の電流検出時点が前後にずれる場合は、予測時点ｔｅｓｔは、３相各相の巻線の電流検出時点の中心時点に設定されるとよい。 Therefore, the angle calculator 33 sets the predicted time point test to the current detection time point of the windings of the three phases. If the current detection time points of the windings of each phase shift forward or backward due to restrictions of the A/D converter, etc., the predicted time point test is set to the central time point of the current detection time points of the windings of each of the three phases. good.

或いは、角度演算部３３は、予測時点ｔｅｓｔを、ｔ１からｔ４の最後の検出タイミングに設定し、電圧指令値算出部１１１は、ｔ１からｔ４の最後の検出タイミング（予測時点ｔｅｓｔ）で、３相の巻線の電流を検出してもよい。いずれにしても、予測時点ｔｅｓｔと３相の巻線の電流検出時点とが一致するように設定される。なお、演算処理装置は、逐次処理を行うため、両者のタイミングに処理周期程度のずれが生じても、両者のタイミングは実質的に一致しているといえる。 Alternatively, the angle calculation unit 33 sets the predicted time point test to the last detection timing from t1 to t4, and the voltage command value calculation unit 111 sets the three-phase may sense the current in the windings of In any case, the predicted time point test and the current detection time points of the windings of the three phases are set so as to coincide with each other. Since the arithmetic processing unit performs sequential processing, it can be said that the timings of the two substantially match even if there is a difference of about the processing cycle between the timings of the two.

なお、角度検出装置１は、各種の回転機又は回転体の回転角度の検出に用いられてもよい。 Note that the angle detection device 1 may be used to detect the rotation angle of various rotating machines or rotating bodies.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 While this application describes various exemplary embodiments and examples, various features, aspects, and functions described in one or more embodiments may not apply to particular embodiments. can be applied to the embodiments singly or in various combinations. Accordingly, numerous variations not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed herein. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included.

１ 角度検出装置、２ レゾルバ、３ フィルタ回路、５ 励磁巻線、６ 第１出力巻線、７ 第２出力巻線、１３ 固定子、１４ 回転子、３１ 励磁部、３２ 信号検出部、３３ 角度演算部、１０１ 交流回転機、Ｓ１ 第１信号、Ｓ２ 第２信号、Ｓ１１ ｔ１で検出された第１信号、Ｓ２２ ｔ２で検出された第２信号、Ｓ２１ ｔ３で検出された第２信号、Ｓ１２ ｔ４で検出された第１信号、ＴＬ 時定数、Ｔｅｓｔ 予測時点、Ｔｅｘ 励磁周期、ｔ１ 第１タイミング、ｔ２ 第２タイミング、ｔ３ 第３タイミング、ｔ４ 第４タイミング、ｔｅｓｔ 予測時点、ｔｍ 中間時点、Δθｅｓｔ 回転角度の変化量、Δｔｅｓｔ 予測期間、Δｔｏｆｓ 経過時間、θｅｓｔ 予測時点の回転角度、θｍ 中間回転角度、ωｅｘ 励磁角周波数、ωｒ 回転子の回転角速度 1 angle detector 2 resolver 3 filter circuit 5 excitation winding 6 first output winding 7 second output winding 13 stator 14 rotor 31 excitation section 32 signal detection section 33 angle Arithmetic unit, 101 AC rotating machine, S1 first signal, S2 second signal, S11 first signal detected at t1, second signal detected at S22 t2, second signal detected at S21 t3, S12 t4 TL Time constant Test Predicted time Tex Excitation period t1 First timing t2 Second timing t3 Third timing t4 Fourth timing Test Predicted time tm Intermediate time Δθest Rotation Angle change amount, Δtest prediction period, Δtofs elapsed time, θest rotation angle at prediction time, θm intermediate rotation angle, ωex excitation angular frequency, ωr rotor rotation angular velocity

Claims (15)

突極を有する回転子と、励磁巻線、前記回転子の回転角度に応じて振幅が正弦波状に変化する第１信号を出力する第１出力巻線、及び前記回転角度に応じて振幅が余弦波状に変化する第２信号を出力する第２出力巻線を有する固定子と、を備えたレゾルバと、
前記励磁巻線に励磁周期であるＴｅｘの交流電圧を印加する励磁部と、
前記第１出力巻線から出力される前記第１信号、及び前記第２出力巻線から出力される前記第２信号を、複数のタイミングで検出する信号検出部と、
検出された前記第１信号及び前記第２信号に基づいて、前記回転子の前記回転角度を算出する角度演算部と、を備え、
前記信号検出部は、
第１タイミングであるｔ１で、前記第１信号をＳ１１として検出し、
前記第１タイミングから（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過した第２タイミングであるｔ２で、前記第２信号をＳ２２として検出し、ここで、ｋ１は、整数であり、
前記第１タイミングからｋ２×Ｔｅｘだけ経過した第３タイミングであるｔ３で、前記第２信号をＳ２１として検出し、ここで、ｋ２は、整数であり、
前記第３タイミングから（２×ｋ１＋１）×Ｔｅｘ／２だけ経過した第４タイミングであるｔ４で、前記第１信号をＳ１２として検出し、
前記角度演算部は、
（Ｓ１１－Ｓ１２）と（Ｓ２１－Ｓ２２）との比に基づいて、前記第２タイミングと前記第３タイミングとの中間時点における中間回転角度を算出し、
前記中間時点から予測時点までの予測期間と、前記回転子の回転角速度と、に基づいて、前記予測期間における回転角度の変化量を算出し、
前記中間回転角度に前記回転角度の変化量を加算して、前記予測時点における回転角度を算出する角度検出装置。 A rotor having salient poles, an excitation winding, a first output winding for outputting a first signal whose amplitude varies sinusoidally according to the rotation angle of the rotor, and a cosine amplitude according to the rotation angle. a stator having a second output winding that outputs a wave-like varying second signal;
an excitation unit that applies an alternating voltage of Tex, which is an excitation period, to the excitation winding;
a signal detection unit that detects the first signal output from the first output winding and the second signal output from the second output winding at a plurality of timings;
an angle calculation unit that calculates the rotation angle of the rotor based on the detected first signal and the second signal,
The signal detection unit is
At the first timing t1, the first signal is detected as S11,
Detecting the second signal as S22 at a second timing t2 after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from the first timing, where k1 is an integer,
Detecting the second signal as S21 at a third timing t3 which is k2×Tex after the first timing, where k2 is an integer,
Detecting the first signal as S12 at t4, which is the fourth timing after (2×k1+1)×Tex/2 has passed from the third timing,
The angle calculator is
calculating an intermediate rotation angle at an intermediate point between the second timing and the third timing based on the ratio of (S11-S12) and (S21-S22);
calculating an amount of change in the rotation angle during the prediction period based on the prediction period from the intermediate time point to the prediction time point and the rotational angular velocity of the rotor;
An angle detection device for calculating the rotation angle at the predicted time point by adding the amount of change in the rotation angle to the intermediate rotation angle. 前記角度演算部は、前記回転子の前記回転角速度をωｒとし、前記予測期間をΔｔｅｓｔとし、前記回転角度の変化量をΔθｅｓｔとし、

の算出式を用いて、前記回転角度の変化量を算出する請求項１に記載の角度検出装置。 The angle calculation unit sets ωr as the rotational angular velocity of the rotor, Δtest as the prediction period, and Δθest as the amount of change in the rotation angle,

2. The angle detection device according to claim 1, wherein the amount of change in the rotation angle is calculated using the calculation formula of . 前記第１タイミングは、検出された前記第１信号の前記励磁周期の成分が極大又は極小になるタイミングに設定されている請求項１又は２に記載の角度検出装置。 3. The angle detection device according to claim 1, wherein the first timing is set to a timing at which the component of the excitation period of the detected first signal becomes maximum or minimum. 前記信号検出部は、フィルタ処理後の前記第１信号及び前記第２信号を検出し、
前記角度演算部は、
前記予測期間と、前記回転子の回転角速度と、前記フィルタ処理の時定数と、に基づいて、前記回転角度の変化量を算出する請求項１に記載の角度検出装置。 The signal detection unit detects the first signal and the second signal after filtering,
The angle calculator is
2. The angle detection device according to claim 1, wherein the change amount of the rotation angle is calculated based on the prediction period, the rotational angular velocity of the rotor, and the time constant of the filtering process. 前記角度演算部は、前記回転子の前記回転角速度をωｒとし、前記予測期間をΔｔｅｓｔとし、前記時定数をＴＬとし、前記回転角度の変化量をΔθｅｓｔとし、

の算出式を用いて、前記回転角度の変化量を算出する請求項４に記載の角度検出装置。 The angle calculation unit defines the rotational angular velocity of the rotor as ωr, the prediction period as Δtest, the time constant as TL, the rotation angle variation as Δθest,

5. The angle detection device according to claim 4, wherein the amount of change in the rotation angle is calculated using the calculation formula of . 前記第１タイミングは、フィルタ処理前の前記第１信号の前記励磁周期の成分が極大又は極小になるタイミングよりも前記時定数だけ遅れたタイミングに設定されている請求項４又は５に記載の角度検出装置。 6. The angle according to claim 4 or 5, wherein the first timing is set to a timing delayed by the time constant from a timing at which the component of the excitation period of the first signal before filtering becomes maximum or minimum. detection device. 前記角度演算部は、前記第４タイミングから前記予測時点までの経過時間をΔｔｏｆｓとし、

の算出式を用いて、前記予測期間を算出する請求項２又は５に記載の角度検出装置。 The angle calculation unit sets the elapsed time from the fourth timing to the prediction time as Δtofs,

6. The angle detection device according to claim 2 or 5, wherein the prediction period is calculated using the calculation formula of . 前記第４タイミングと前記予測時点との時間差が、０である請求項７に記載の角度検出装置。 8. The angle detection device according to claim 7, wherein the time difference between said fourth timing and said predicted time is zero. 前記角度演算部は、前記中間回転角度をθｍとし、

の算出式を用いて、前記中間回転角度を算出する請求項１から８のいずれか一項に記載の角度検出装置。 The angle calculator sets the intermediate rotation angle to θm,

9. The angle detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the intermediate rotation angle is calculated using a calculation formula of . 前記角度演算部は、前記中間回転角度をθｍとし、前記回転子の前記回転角速度をωｒとし、前記励磁周期に対応する励磁角周波数をωｅｘとし、

の算出式を用いて、前記中間回転角度を算出する請求項１から８のいずれか一項に記載の角度検出装置。 The angle calculator defines the intermediate rotation angle as θm, the rotation angular velocity of the rotor as ωr, and the excitation angular frequency corresponding to the excitation period as ωex,

9. The angle detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein the intermediate rotation angle is calculated using a calculation formula of . ｋ１＝０に設定されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の角度検出装置。 11. The angle detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein k1=0. ｋ２＝±（２×ｋ１＋１）に設定されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の角度検出装置。 12. The angle detection device according to claim 1, wherein k2=±(2*k1+1). ｋ１＝０及びｋ２＝－１、ｋ１＝０及びｋ２＝１、ｋ１＝－１及びｋ２＝１、又はｋ１＝－１及びｋ２＝－１に設定されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の角度検出装置。 12. Set k1=0 and k2=-1, k1=0 and k2=1, k1=-1 and k2=1, or k1=-1 and k2=-1. The angle detection device according to the paragraph. ｋ２＝０に設定されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の角度検出装置。 12. The angle detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein k2=0. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の角度検出装置と、
前記回転子が一体回転するように固定されたモータ回転子と、複数相の巻線を有するモータ固定子とを備えた交流回転機を制御する交流回転機の制御装置と、を備え、
前記交流回転機の制御装置は、前記複数相の巻線に流れる電流を検出し、前記複数相の巻線の電流検出値、及び前記信号検出部により算出された前記予測時点における前記回転角度に基づいて、前記複数相の巻線に電圧を印加し、
前記信号検出部は、前記予測時点を、前記複数相の巻線の電流検出時点に設定する交流回転機の制御システム。 an angle detection device according to any one of claims 1 to 14;
A control device for an AC rotating machine that controls an AC rotating machine including a motor rotor fixed so that the rotor rotates integrally and a motor stator having multiple phase windings,
The control device for the AC rotating machine detects the current flowing through the windings of the plurality of phases, and the current detection values of the windings of the plurality of phases and the rotation angle at the prediction time calculated by the signal detection unit are Based on, applying a voltage to the windings of the plurality of phases,
The control system for an AC rotating machine, wherein the signal detection unit sets the predicted time point to a current detection time point of the windings of the plurality of phases.

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