JP6238264B2 - 交流回転機の制御装置 - Google Patents
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Description
特許文献1では、蓋部を設けることにより電機子が発生する磁場の影響がセンサに及ばないようにしているが、蓋部を追加することによって生じるコストの増加、生産性の悪化および製品全体の質量の増加が懸念される。
図1は、本発明の実施の形態1に係る交流回転機の制御装置の構成を、交流回転機とともに示す概略図である。図1に示す交流回転機の制御装置は、交流回転機1を制御するものであって、インバータ2、磁場発生器3、角度検出器4、インバータ接続部5、および制御演算部7を備えて構成される。
図6Aは、本発明の実施の形態2に係る交流回転機の制御装置における角度補正演算部20cのブロック図である。図6Aに示す本実施の形態2の角度補正演算部20cは、先の実施の形態1の図5Aと比較して、補正信号演算部31が、電気角θeの代わりに、補正後電気角θe_hoseiの前回値θe_hosei_oldを入力する点が異なっている。
図7Aは、本発明の実施の形態3に係る交流回転機の制御装置における角度補正演算部20eのブロック図である。図7Aに示す本実施の形態3の角度補正演算部20eは、先の実施の形態2の図6Aと比較して、交流回転機1の電気角θeの時間変化率ωeに基づいて、補正後電気角θe_hoseiの前回の演算値を補正する回転変化補正部34を備えている点が異なっている。
図8Aは、本発明の実施の形態4に係る交流回転機の制御装置における角度補正演算部20gのブロック図である。図8Aに示す本実施の形態4の角度補正演算部20gは、先の実施の形態1の図5Aと比較して、補正信号演算部31bが補正信号としてhθeを出力し、電気角θeをhθeにより補正する点が異なっている。
図9Aは、本発明の実施の形態5に係る交流回転機の制御装置における角度補正演算部20jのブロック図である。図9Aに示す本実施の形態5の角度補正演算部20jは、先の実施の形態4の図8Aと比較して、補正信号演算部31bが、電気角θeの代わりに、補正後電気角θe_hoseiの前回値θe_hosei_oldを入力する点が異なっている。
その他の構成および動作については先の実施の形態1と同様であるので説明は省略する。
図10Aは、本発明の実施の形態6に係る交流回転機の制御装置における角度補正演算部20lのブロック図である。図10Aに示す本実施の形態6の角度補正演算部20lは、先の実施の形態5の図9Aと比較して、交流回転機1の電気角θeの時間変化率ωeに基づいて、補正後電気角θe_hoseiの前回の演算値を補正する回転変化補正部34を備えている点が異なっている。
補正信号演算部31bは、外部から入力される電流指令id*、iq*から、上式(9)に従って、位相角θβを求めるとともに、電流ベクトルと位相角θβと第2の補正後電気角θe_hosei2とから、上式(24)に従って、電気角補正信号hθeを算出する。
その他の構成および動作については先の実施の形態1と同様であるので説明は省略する。
先の実施の形態1〜6では、電機子巻線が1組の場合について説明したが、本実施の形態8では、複数組の電機子巻線を持つ場合について説明する。また、磁場発生器3が生成する角度検出用磁場が強く、角度検出器4が飽和感度領域において使用される場合についても説明する。
先の実施の形態7では、第1の電機子巻線と第2の電機子巻線に流れる電流で30degの位相差を設けたが、本実施の形態8では第1の電機子巻線と第2の電機子巻線に流れる電流は同一位相であることが先の実施の形態7と異なっている。その他の構成については先の実施の形態7と同様であるので説明は省略する。
Claims (20)
- 固定子の電機子巻線に流れる多相交流電流が形成する回転磁場によって回転子が回転する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記交流回転機の前記電機子巻線に電圧を印加するインバータと、
前記電機子巻線と前記インバータとを接続するインバータ接続部と、
前記回転子と同期して回転することにより、前記交流回転機の回転角を検出するための角度検出用磁場を発生する磁場発生器と、
前記磁場発生器が発生する前記角度検出用磁場の互いに直交する2つの成分を正弦信号および余弦信号として検出する角度検出器と、
前記交流回転機の電流指令と、前記正弦信号および前記余弦信号から得られる角度情報とに基づいて前記インバータに印加する電圧を制御する制御演算部と、
を備え、
前記制御演算部は、
前記インバータ接続部に流れる前記多相交流電流が発生するノイズ磁場による前記角度情報の誤差を、
前記インバータ接続部に流れる前記多相交流電流の電流ベクトルと、
前記インバータ接続部と前記角度検出器との相対的な位置関係により決定される位相補正定数および振幅補正定数と、
によって位相および振幅が決定される補正信号を用いて補正し、補正後電気角として出力する角度補正演算部を有し、
前記補正後電気角に基づいて前記インバータを制御する
交流回転機の制御装置。 - 前記角度情報は、電気角、または前記電気角を定数倍したものであり、
前記角度補正演算部は、
前記補正信号として、前記電気角に対する正弦信号用補正信号または余弦信号用補正信号の少なくとも1つを算出し、
前記正弦信号と前記正弦信号用補正信号との差を、補正後の正弦信号として算出し、
前記余弦信号と前記余弦信号用補正信号との差を、補正後の余弦信号として算出し、
前記補正後の正弦信号および前記補正後の余弦信号から得られる補正後の電気角を、前記補正後電気角として出力する
請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度情報は、前記角度検出器の検出角、または前記検出角を定数倍したものであり、
前記交流回転機の極対数をP、前記角度検出器の軸倍角をPsnsとするとき、
前記角度補正演算部は、
前記補正信号として、前記検出角に対する正弦信号用補正信号または余弦信号用補正信号の少なくとも1つを算出し、
前記正弦信号と前記正弦信号用補正信号との差を、補正後の正弦信号として算出し、
前記余弦信号と前記余弦信号用補正信号との差を、補正後の余弦信号として算出し、
前記補正後の正弦信号および前記補正後の余弦信号から得られる補正後検出角をKp=P/Psns倍した値から算出される前記補正後電気角を出力する
請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記正弦信号および前記余弦信号のうち、前記ノイズ磁場による誤差が大きい方を第1信号、前記ノイズ磁場による誤差が小さい方を第2信号とするとき、
前記角度補正演算部は、
前記補正信号として、前記第1信号に対する第1信号用補正信号を算出し、
前記第1信号と前記第1信号用補正信号との差を、補正後の第1信号として算出し、
前記補正後の第1信号および前記第2信号から得られる補正後の電気角を、前記補正後電気角として出力する
請求項2または3に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記補正信号は正弦波であり、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角の基本周期である1次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項2から4のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度検出器は、飽和感度領域において使用され、
前記交流回転機の極対数をP、前記角度検出器の軸倍角をPsnsとするとき、
前記補正信号は正弦波であり、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角の(1±2Psns/P)次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項5に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記補正信号は、nを2以上の自然数とするn次正弦波の項を更に含み、
前記n次正弦波は、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角のn次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項5または6に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度検出器は、飽和感度領域において使用され、
前記補正信号は、nを2以上の自然数とする(n±2Psns/P)次正弦波の項を更に含み、
前記(n±2Psns/P)次正弦波は、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角の(n±2Psns/P)次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項7に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度情報は、電気角、または前記電気角を定数倍したものであり、
前記角度補正演算部は、
前記補正信号として、前記電気角に対する電気角補正信号を算出し、
前記電気角と前記電気角補正信号との差を、前記補正後電気角として出力する
請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度情報は、前記角度検出器の検出角、または前記検出角を定数倍したものであり、
前記交流回転機の極対数をP、前記角度検出器の軸倍角をPsnsとするとき、
前記角度補正演算部は、
前記補正信号として、前記検出角に対する検出角補正信号を算出し、
前記正弦信号および前記余弦信号から得られる前記検出角と前記検出角補正信号との差をKp=P/Psns倍した値から算出される前記補正後電気角を出力する
請求項1に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記交流回転機の極対数をP、前記角度検出器の軸倍角をPsnsとするとき、
前記補正信号は正弦波であり、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角の(1±Psns/P)次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項9または10に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記補正信号は、nを2以上の自然数とする(n±Psns/P)次正弦波の項を更に含み、
前記(n±Psns/P)次正弦波は、
前記電流ベクトルの絶対値に対して、前記振幅補正定数が乗算された振幅値を有し、
前記電流ベクトルのq軸に対する位相角に対して、電気角または前記補正後電気角の(n±Psns/P)次位相と、前記位相補正定数とが加算された位相値を有する
請求項11に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記電機子巻線は、第1の電機子巻線および第2の電機子巻線からなり、
前記インバータは、前記第1の電機子巻線に電圧を印加する第1のインバータと、前記第2の電機子巻線に電圧を印加する第2のインバータからなり、
前記インバータ接続部は、前記第1の電機子巻線と前記第1のインバータとを接続する第1のインバータ接続部と、前記第2の電機子巻線と前記第2のインバータとを接続する第2のインバータ接続部からなり、
前記角度補正演算部は、前記第2の電機子巻線、前記第2のインバータ、前記第2のインバータ接続部の少なくとも1つにおいて故障が発生した場合には、前記位相補正定数および前記振幅補正定数を、故障時用の位相補正定数および振幅補正定数に切替えて前記補正信号を算出する
請求項1から12のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記電機子巻線は、第1の電機子巻線および第2の電機子巻線からなり、
前記インバータは、前記第1の電機子巻線に電圧を印加する第1のインバータと、前記第2の電機子巻線に電圧を印加する第2のインバータからなり、
前記インバータ接続部は、前記第1の電機子巻線と前記第1のインバータとを接続する第1のインバータ接続部と、前記第2の電機子巻線と前記第2のインバータとを接続する第2のインバータ接続部からなり、
前記第1のインバータ接続部および前記第2のインバータ接続部は、前記角度検出器の位置において前記ノイズ磁場が相殺されるように配置され、
前記角度補正演算部は、前記第2の電機子巻線、前記第2のインバータ、前記第2のインバータ接続部の少なくとも1つにおいて故障が発生した場合には、故障により相殺しきれなくなったノイズ磁場により生じる電気角の誤差を補正する
請求項1から12のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度補正演算部は、前記角度情報として、前記角度補正演算部によって補正後の角度情報の前回演算値を用いる
請求項1から14のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記角度補正演算部は、前記補正後の角度情報の前回演算値を、前回演算時から今回演算時までの時間と前記角度情報の時間変化率との積を加算することにより補正する
請求項15に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記制御演算部は、前記電流指令から前記電流ベクトルを取得する
請求項1から16のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記多相交流電流を検出する電流検出器を更に備え、
前記制御演算部は、前記電流検出器が検出する検出電流から前記電流ベクトルを取得する
請求項1から16のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 前記振幅補正定数は、前記角度検出器が出力する前記正弦信号および前記余弦信号の基本波振幅に比例する
請求項1から18のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。 - 電動パワーステアリングの操舵トルクを補助するために用いられる
請求項1から19のいずれか1項に記載の交流回転機の制御装置。
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