JPH0947066A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置Info
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- JPH0947066A JPH0947066A JP7214255A JP21425595A JPH0947066A JP H0947066 A JPH0947066 A JP H0947066A JP 7214255 A JP7214255 A JP 7214255A JP 21425595 A JP21425595 A JP 21425595A JP H0947066 A JPH0947066 A JP H0947066A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石形同期電動機の磁極位置センサの取
付位置に誤差があると、電動機のトルク誤差に影響す
る。上記取付位置を機械的に調整する場合、多くの時間
や労力、センサ部の加工や治具等が必要になり、コスト
アップとなる。また、取付位置の個別調整が量産の妨げ
となる。 【解決手段】 回転子軸にアブソリュートエンコーダ８
が取り付けられた永久磁石形同期電動機７を駆動するイ
ンバータ４と、インバータ４と電動機７との間のコンタ
クタ６と、エンコーダ８の出力信号による磁極位置検出
値に基づいてインバータ４を制御する制御回路１０とを
備えた永久磁石形同期電動機７の制御装置に関する。制
御電源投入後に、コンタクタ６を開放して電動機７の誘
起電圧波形を検出し、この誘起電圧波形とエンコーダ８
の出力信号との位相差である磁極位置検出誤差ΔθAVR
を求めて磁極位置検出値θ1を補正する。
付位置に誤差があると、電動機のトルク誤差に影響す
る。上記取付位置を機械的に調整する場合、多くの時間
や労力、センサ部の加工や治具等が必要になり、コスト
アップとなる。また、取付位置の個別調整が量産の妨げ
となる。 【解決手段】 回転子軸にアブソリュートエンコーダ８
が取り付けられた永久磁石形同期電動機７を駆動するイ
ンバータ４と、インバータ４と電動機７との間のコンタ
クタ６と、エンコーダ８の出力信号による磁極位置検出
値に基づいてインバータ４を制御する制御回路１０とを
備えた永久磁石形同期電動機７の制御装置に関する。制
御電源投入後に、コンタクタ６を開放して電動機７の誘
起電圧波形を検出し、この誘起電圧波形とエンコーダ８
の出力信号との位相差である磁極位置検出誤差ΔθAVR
を求めて磁極位置検出値θ1を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
の車両駆動用電動機として使用される永久磁石形同期電
動機の制御装置に関する。
の車両駆動用電動機として使用される永久磁石形同期電
動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石形同期電動機を駆動するために
は、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を知らな
ければならない。そこで、永久磁石形同期電動機の多く
のものには、回転子軸に磁極位置センサが取り付けられ
ている。例えば、磁極位置センサには位相が１２０度ず
つずれたＵ，Ｖ，Ｗの３つの信号を出力するアブソリュ
ートエンコーダ等が用いられ、このアブソリュートエン
コーダは、出力信号が磁極位置に対し所定の位置（位
相）になるように取り付けられる。
は、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を知らな
ければならない。そこで、永久磁石形同期電動機の多く
のものには、回転子軸に磁極位置センサが取り付けられ
ている。例えば、磁極位置センサには位相が１２０度ず
つずれたＵ，Ｖ，Ｗの３つの信号を出力するアブソリュ
ートエンコーダ等が用いられ、このアブソリュートエン
コーダは、出力信号が磁極位置に対し所定の位置（位
相）になるように取り付けられる。
【０００３】本文において、上記所定の位置とは、図５
に示すようにＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロ
ス点とアブソリュートエンコーダのＵ相信号ＰUの立ち
上がりとが一致するような位置とする。また、以後で磁
極位置検出誤差とは、Ｕ相誘起電圧ｅUとアブソリュー
トエンコーダのＵ相信号ＰUとの位相差をいう。なお、
図５において、ｅV，ｅWはそれぞれＶ相誘起電圧，Ｗ相
誘起電圧、ＰV，ＰWはそれぞれアブソリュートエンコー
ダのＶ相信号，Ｗ相信号である。
に示すようにＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロ
ス点とアブソリュートエンコーダのＵ相信号ＰUの立ち
上がりとが一致するような位置とする。また、以後で磁
極位置検出誤差とは、Ｕ相誘起電圧ｅUとアブソリュー
トエンコーダのＵ相信号ＰUとの位相差をいう。なお、
図５において、ｅV，ｅWはそれぞれＶ相誘起電圧，Ｗ相
誘起電圧、ＰV，ＰWはそれぞれアブソリュートエンコー
ダのＶ相信号，Ｗ相信号である。
【０００４】前記磁極位置検出誤差をゼロにするように
アブソリュートエンコーダを回転子軸に取り付けること
は、センサ取付部の機械加工精度や永久磁石の着磁のば
らつき等の影響により、一般に困難である。そこで、あ
る精度内にアブソリュートエンコーダを取り付けた後、
電動機を負荷機により回転させ、Ｕ相誘起電圧ｅUの立
ち上がりのゼロクロス点とアブソリュートエンコーダの
Ｕ相出力パルスＰUの立ち上がりとが一致するように、
つまり磁極位置検出誤差がゼロになるようにアブソリュ
ートエンコーダの取付位置を機械的に調整することが必
要となっている。
アブソリュートエンコーダを回転子軸に取り付けること
は、センサ取付部の機械加工精度や永久磁石の着磁のば
らつき等の影響により、一般に困難である。そこで、あ
る精度内にアブソリュートエンコーダを取り付けた後、
電動機を負荷機により回転させ、Ｕ相誘起電圧ｅUの立
ち上がりのゼロクロス点とアブソリュートエンコーダの
Ｕ相出力パルスＰUの立ち上がりとが一致するように、
つまり磁極位置検出誤差がゼロになるようにアブソリュ
ートエンコーダの取付位置を機械的に調整することが必
要となっている。
【０００５】また、このアブソリュートエンコーダの取
付位置の調整作業は、前述の如く永久磁石の着磁のばら
つき等に起因して、複数の永久磁石形同期電動機のそれ
ぞれについて個別に行われている。
付位置の調整作業は、前述の如く永久磁石の着磁のばら
つき等に起因して、複数の永久磁石形同期電動機のそれ
ぞれについて個別に行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】磁極位置検出誤差は、
出力トルクの大きさに影響するため、高精度のトルク制
御を行おうとする場合に大きな問題となる。磁極位置セ
ンサであるアブソリュートエンコーダの取り付け後に、
その取付位置を調整して磁極位置検出誤差を小さくしよ
うとする方法では、磁極位置検出誤差を完全になくすこ
とが困難であり、しかも正確に調整するために多大な時
間や労力を要する。更に、この調整を行うためには永久
磁石形同期電動機を回転させる負荷機を必要としたり、
取付位置を微調整できるような加工をセンサ部に施した
り、または専用の治具を用意しなくてはならない。
出力トルクの大きさに影響するため、高精度のトルク制
御を行おうとする場合に大きな問題となる。磁極位置セ
ンサであるアブソリュートエンコーダの取り付け後に、
その取付位置を調整して磁極位置検出誤差を小さくしよ
うとする方法では、磁極位置検出誤差を完全になくすこ
とが困難であり、しかも正確に調整するために多大な時
間や労力を要する。更に、この調整を行うためには永久
磁石形同期電動機を回転させる負荷機を必要としたり、
取付位置を微調整できるような加工をセンサ部に施した
り、または専用の治具を用意しなくてはならない。
【０００７】従って、アブソリュートエンコーダの取付
位置を調整する方法では、磁極位置検出誤差を小さくで
きないことによるトルク制御性能の悪化、作業時間の長
期化、調整のための機材調達や加工によるコストアップ
等の問題を生じる。更に、この調整作業は個々の電動機
について行わなくてはならないため、大量生産する場合
に上記問題が深刻なものとなる。
位置を調整する方法では、磁極位置検出誤差を小さくで
きないことによるトルク制御性能の悪化、作業時間の長
期化、調整のための機材調達や加工によるコストアップ
等の問題を生じる。更に、この調整作業は個々の電動機
について行わなくてはならないため、大量生産する場合
に上記問題が深刻なものとなる。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、磁極位置センサの
取付位置を調整する方法によらず、永久磁石形同期電動
機の制御回路内で演算により磁極位置検出誤差をなくす
ようにして、トルク制御性能や作業時間、コストアップ
等の問題を解消した永久磁石形同期電動機の制御装置を
提供することにある。
たもので、その目的とするところは、磁極位置センサの
取付位置を調整する方法によらず、永久磁石形同期電動
機の制御回路内で演算により磁極位置検出誤差をなくす
ようにして、トルク制御性能や作業時間、コストアップ
等の問題を解消した永久磁石形同期電動機の制御装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した発明は、回転子軸に磁極位置セ
ンサが取り付けられた永久磁石形同期電動機を駆動する
インバータと、このインバータと電動機との間に設けら
れた開閉手段と、前記磁極位置センサの出力信号による
電動機の磁極位置検出値に基づいてインバータを制御す
る制御回路とを有する永久磁石形同期電動機の制御装置
において、制御電源投入後に前記開閉手段を開放して電
動機の誘起電圧波形を検出する手段と、この誘起電圧波
形と前記磁極位置センサの出力信号との位相差である磁
極位置検出誤差を求める手段と、求めた磁極位置検出誤
差により磁極位置検出値を補正する手段とを備えたもの
である。
め、請求項１に記載した発明は、回転子軸に磁極位置セ
ンサが取り付けられた永久磁石形同期電動機を駆動する
インバータと、このインバータと電動機との間に設けら
れた開閉手段と、前記磁極位置センサの出力信号による
電動機の磁極位置検出値に基づいてインバータを制御す
る制御回路とを有する永久磁石形同期電動機の制御装置
において、制御電源投入後に前記開閉手段を開放して電
動機の誘起電圧波形を検出する手段と、この誘起電圧波
形と前記磁極位置センサの出力信号との位相差である磁
極位置検出誤差を求める手段と、求めた磁極位置検出誤
差により磁極位置検出値を補正する手段とを備えたもの
である。
【００１０】本発明では、前記開閉手段として例えばコ
ンタクタを設け、このコンタクタを開放した状態で電動
機の誘起電圧を十分検出可能となるような所定の回転数
で電動機の端子に現われる誘起電圧を検出する。この誘
起電圧を用いて磁極位置検出誤差を求めると共に、電動
機の制御回路内で、磁極位置センサの出力信号に基づい
て求められる磁極位置検出値から前記磁極位置検出誤差
を減算して磁極位置を補正する。
ンタクタを設け、このコンタクタを開放した状態で電動
機の誘起電圧を十分検出可能となるような所定の回転数
で電動機の端子に現われる誘起電圧を検出する。この誘
起電圧を用いて磁極位置検出誤差を求めると共に、電動
機の制御回路内で、磁極位置センサの出力信号に基づい
て求められる磁極位置検出値から前記磁極位置検出誤差
を減算して磁極位置を補正する。
【００１１】ここで、磁極位置検出誤差をΔθとする
と、電動機のトルク指令値τ*と出力トルクτとの関係
は概略、次の式で表わされる。 τ＝τ*×ｃｏｓ（Δθ） すなわち、磁極位置検出誤差Δθによる影響が、ｃｏｓ
関数で出力トルクτの誤差となって現われる。
と、電動機のトルク指令値τ*と出力トルクτとの関係
は概略、次の式で表わされる。 τ＝τ*×ｃｏｓ（Δθ） すなわち、磁極位置検出誤差Δθによる影響が、ｃｏｓ
関数で出力トルクτの誤差となって現われる。
【００１２】請求項１の発明では、磁極位置センサの取
付位置の誤差による磁極位置検出誤差がある場合、セン
サの取付位置を機械的に調整するのではなく、取付位置
の誤差を含んだ磁極位置検出値から磁極位置検出誤差を
減算することにより、磁極位置検出誤差のトルクへの影
響をなくすことができる。更に、コンタクタ等の開閉手
段の開放時に電動機の端子に現われる誘起電圧波形を用
いて、この誘起電圧と磁極位置センサの出力信号との位
相差を求めることにより、磁極位置検出誤差を正確に求
めることができる。また、開閉手段の開放により、実際
に永久磁石形同期電動機を駆動するシステムに磁極位置
センサを軸端に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだ
状態で磁極位置検出誤差を求めることが可能である。
付位置の誤差による磁極位置検出誤差がある場合、セン
サの取付位置を機械的に調整するのではなく、取付位置
の誤差を含んだ磁極位置検出値から磁極位置検出誤差を
減算することにより、磁極位置検出誤差のトルクへの影
響をなくすことができる。更に、コンタクタ等の開閉手
段の開放時に電動機の端子に現われる誘起電圧波形を用
いて、この誘起電圧と磁極位置センサの出力信号との位
相差を求めることにより、磁極位置検出誤差を正確に求
めることができる。また、開閉手段の開放により、実際
に永久磁石形同期電動機を駆動するシステムに磁極位置
センサを軸端に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだ
状態で磁極位置検出誤差を求めることが可能である。
【００１３】請求項２に記載した発明は、請求項１の発
明において、前記開閉手段を閉成した状態でインバータ
により永久磁石形同期電動機を実際に駆動し、電動機が
ある回転数になった時に、開閉手段を開放して磁極位置
検出誤差を求めるものであり、具体的な磁極位置検出誤
差の求め方は請求項３、請求項４に記載したとおりであ
る。本発明においては、実際に永久磁石形同期電動機を
駆動する製品レベルのシステムに磁極位置センサを軸端
に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだシステムにお
いて、負荷機を用いずに請求項３、請求項４等の手段に
より磁極位置検出誤差を求めることが可能になる。
明において、前記開閉手段を閉成した状態でインバータ
により永久磁石形同期電動機を実際に駆動し、電動機が
ある回転数になった時に、開閉手段を開放して磁極位置
検出誤差を求めるものであり、具体的な磁極位置検出誤
差の求め方は請求項３、請求項４に記載したとおりであ
る。本発明においては、実際に永久磁石形同期電動機を
駆動する製品レベルのシステムに磁極位置センサを軸端
に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだシステムにお
いて、負荷機を用いずに請求項３、請求項４等の手段に
より磁極位置検出誤差を求めることが可能になる。
【００１４】請求項３に記載した発明は、請求項２記載
の発明において、電動機の回転子軸に取り付けられて位
相の異なる２つのパルスを出力するインクリメンタルエ
ンコーダと、前記パルスの計数手段とを備え、電動機の
誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との位相差中
の前記パルスを前記計数手段により計数して磁極位置検
出誤差を求めるものである。
の発明において、電動機の回転子軸に取り付けられて位
相の異なる２つのパルスを出力するインクリメンタルエ
ンコーダと、前記パルスの計数手段とを備え、電動機の
誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との位相差中
の前記パルスを前記計数手段により計数して磁極位置検
出誤差を求めるものである。
【００１５】位相が異なる２つのパルスを出力するイン
クリメンタルエンコーダは、アブソリュートエンコーダ
よりも高い角度分解能を有する。そこで、磁極位置セン
サであるアブソリュートエンコーダの例えばＵ相信号の
立ち上がりとＵ相誘起電圧の立ち上がりのゼロクロスと
の位相差、すなわち磁極位置検出誤差を上記２つのパル
スをカウントすることにより求める。この発明では、イ
ンクリメンタルエンコーダの２つの出力パルスの分解能
で磁極位置検出誤差を求めることができる。
クリメンタルエンコーダは、アブソリュートエンコーダ
よりも高い角度分解能を有する。そこで、磁極位置セン
サであるアブソリュートエンコーダの例えばＵ相信号の
立ち上がりとＵ相誘起電圧の立ち上がりのゼロクロスと
の位相差、すなわち磁極位置検出誤差を上記２つのパル
スをカウントすることにより求める。この発明では、イ
ンクリメンタルエンコーダの２つの出力パルスの分解能
で磁極位置検出誤差を求めることができる。
【００１６】請求項４に記載した発明は、請求項２記載
の発明において、電動機の回転速度検出手段及び時間計
測手段を備え、電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサ
の出力信号との位相差に対応する時間を前記時間計測手
段により計測し、この時間と、前記回転速度検出手段に
より計測した電動機の回転速度とを乗算して磁極位置検
出誤差を求めるものである。
の発明において、電動機の回転速度検出手段及び時間計
測手段を備え、電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサ
の出力信号との位相差に対応する時間を前記時間計測手
段により計測し、この時間と、前記回転速度検出手段に
より計測した電動機の回転速度とを乗算して磁極位置検
出誤差を求めるものである。
【００１７】本発明では、磁極位置センサであるアブソ
リュートエンコーダの例えばＵ相信号とＵ相誘起電圧と
の位相差の時間を計測する。電動機の磁極位置は角度で
あるため、回転速度と乗算することにより磁極位置検出
誤差が求められる。この方法では、時間分解能を上げる
ことにより、制御回路内で用いる分解能で磁極位置検出
誤差を求めることができる。
リュートエンコーダの例えばＵ相信号とＵ相誘起電圧と
の位相差の時間を計測する。電動機の磁極位置は角度で
あるため、回転速度と乗算することにより磁極位置検出
誤差が求められる。この方法では、時間分解能を上げる
ことにより、制御回路内で用いる分解能で磁極位置検出
誤差を求めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、請求項１〜３に係る発明の実施形
態を述べる。図１はこの実施形態の全体的な構成を示す
ものであり、図において、１はトルク指令器、２は直流
電源、３は電圧検出器、４はインバータ、５は電流検出
器、６は開閉手段としてのモータコンタクタ、７は永久
磁石形同期電動機、８はＵ，Ｖ，Ｗ各相の信号ＰU，
ＰV，ＰWを出力する磁極位置センサとしてのアブソリュ
ートエンコーダ、９は位相が異なる２つの信号ＰA，ＰB
を出力するインクリメンタルエンコーダ、１０は制御回
路、１１は磁極位置誤差検出回路である。ここで、制御
回路１０及び磁極位置誤差検出回路１１の構成、動作が
本発明の主要部をなしている。
態を説明する。まず、請求項１〜３に係る発明の実施形
態を述べる。図１はこの実施形態の全体的な構成を示す
ものであり、図において、１はトルク指令器、２は直流
電源、３は電圧検出器、４はインバータ、５は電流検出
器、６は開閉手段としてのモータコンタクタ、７は永久
磁石形同期電動機、８はＵ，Ｖ，Ｗ各相の信号ＰU，
ＰV，ＰWを出力する磁極位置センサとしてのアブソリュ
ートエンコーダ、９は位相が異なる２つの信号ＰA，ＰB
を出力するインクリメンタルエンコーダ、１０は制御回
路、１１は磁極位置誤差検出回路である。ここで、制御
回路１０及び磁極位置誤差検出回路１１の構成、動作が
本発明の主要部をなしている。
【００１９】制御回路１０において、１０４はアブソリ
ュートエンコーダ８及びインクリメンタルエンコーダ９
の出力信号ＰU，ＰV，ＰW，ＰA，ＰBが加えられるパル
ス処理回路、１０５はパルス処理回路１０４から出力さ
れる磁極位置検出値θ1からメモリ１０６に記憶された
磁極位置誤差検出値ΔθAVRを減算して磁極位置検出値
補正値θを出力する加算器、１０１はトルク指令器１に
よるトルク指令値τ*と、電圧検出器３による直流電圧
検出値ＶDCと、前記磁極位置検出値補正値θと、パルス
処理回路１０４から出力された回転角速度ωと、電流検
出器５による交流電流検出値ｉとが入力され、インバー
タ４に対して所定のスイッチングパターンに基づくゲー
ト駆動信号を出力するトルク制御器、１０２は論理
“１”，“０”の選択により通常運転モードと磁極位置
誤差検出モードとを切り替える制御モード切替スイッ
チ、１０３はモータコンタクタ６を開閉制御するモータ
コンタクタ制御回路、１０３１は回転角速度ωと基準角
速度ω’とを比較するコンパレータ、１０３２はコンパ
レータ１０３１の出力信号と制御モード切替スイッチ１
０２の出力信号との論理積によりモータコンタクタ６の
開閉制御信号を出力するアンド回路である。
ュートエンコーダ８及びインクリメンタルエンコーダ９
の出力信号ＰU，ＰV，ＰW，ＰA，ＰBが加えられるパル
ス処理回路、１０５はパルス処理回路１０４から出力さ
れる磁極位置検出値θ1からメモリ１０６に記憶された
磁極位置誤差検出値ΔθAVRを減算して磁極位置検出値
補正値θを出力する加算器、１０１はトルク指令器１に
よるトルク指令値τ*と、電圧検出器３による直流電圧
検出値ＶDCと、前記磁極位置検出値補正値θと、パルス
処理回路１０４から出力された回転角速度ωと、電流検
出器５による交流電流検出値ｉとが入力され、インバー
タ４に対して所定のスイッチングパターンに基づくゲー
ト駆動信号を出力するトルク制御器、１０２は論理
“１”，“０”の選択により通常運転モードと磁極位置
誤差検出モードとを切り替える制御モード切替スイッ
チ、１０３はモータコンタクタ６を開閉制御するモータ
コンタクタ制御回路、１０３１は回転角速度ωと基準角
速度ω’とを比較するコンパレータ、１０３２はコンパ
レータ１０３１の出力信号と制御モード切替スイッチ１
０２の出力信号との論理積によりモータコンタクタ６の
開閉制御信号を出力するアンド回路である。
【００２０】また、磁極位置誤差検出回路１１におい
て、１１１は同期電動機７の交流側から三相各相の相電
圧を検出する相電圧検出回路、１１２は例えばＵ相の相
電圧検出値ｅUを方形波ＥUに変換するコンパレータ、１
１４は方形波ＥUの立ち上がりエッジのタイミングで磁
極位置検出値θ1をラッチし、これを磁極位置誤差検出
値Δθnとして出力するラッチ回路、１１５は磁極位置
誤差検出値Δθnの平均値を演算して新たな磁極位置誤
差検出値ΔθAVRとして出力する平均値演算回路であ
る。そして、この磁極位置誤差検出値ΔθAVRが前記メ
モリ１０６に記憶される。
て、１１１は同期電動機７の交流側から三相各相の相電
圧を検出する相電圧検出回路、１１２は例えばＵ相の相
電圧検出値ｅUを方形波ＥUに変換するコンパレータ、１
１４は方形波ＥUの立ち上がりエッジのタイミングで磁
極位置検出値θ1をラッチし、これを磁極位置誤差検出
値Δθnとして出力するラッチ回路、１１５は磁極位置
誤差検出値Δθnの平均値を演算して新たな磁極位置誤
差検出値ΔθAVRとして出力する平均値演算回路であ
る。そして、この磁極位置誤差検出値ΔθAVRが前記メ
モリ１０６に記憶される。
【００２１】次に、この実施形態の動作を説明する。こ
のシステムは、２つの動作モードを有しており、制御回
路１０内の制御モード切替スイッチ１０２により通常動
作モードと磁極位置誤差検出モードとの切り替えが可能
である。但し、本システムでは、永久磁石形同期電動機
７の回転子の軸端にアブソリュートエンコーダ８を取り
付けた時に、制御電源投入後、まず最初に必ず磁極位置
誤差検出モードで運転して磁極位置検出誤差を求めた
後、通常動作モードで運転するシーケンスとする。そし
て通常動作モードでは、磁極位置誤差検出モードで求め
られた磁極位置誤差検出値ΔθAVRによる補償後の磁極
位置検出値補正値θを用いて運転される。
のシステムは、２つの動作モードを有しており、制御回
路１０内の制御モード切替スイッチ１０２により通常動
作モードと磁極位置誤差検出モードとの切り替えが可能
である。但し、本システムでは、永久磁石形同期電動機
７の回転子の軸端にアブソリュートエンコーダ８を取り
付けた時に、制御電源投入後、まず最初に必ず磁極位置
誤差検出モードで運転して磁極位置検出誤差を求めた
後、通常動作モードで運転するシーケンスとする。そし
て通常動作モードでは、磁極位置誤差検出モードで求め
られた磁極位置誤差検出値ΔθAVRによる補償後の磁極
位置検出値補正値θを用いて運転される。
【００２２】はじめに、通常動作モードについて詳細に
説明する。なお、通常動作モードでは制御モード切替ス
イッチ１０２が“０”側に設定される。トルク指令器１
によるトルク指令値τ*は、制御回路１０内のトルク制
御器１０１に入力される。
説明する。なお、通常動作モードでは制御モード切替ス
イッチ１０２が“０”側に設定される。トルク指令器１
によるトルク指令値τ*は、制御回路１０内のトルク制
御器１０１に入力される。
【００２３】トルク制御器１０１では、電圧検出器３に
よる直流電圧検出値ＶDCと、アブソリュートエンコーダ
８及びインクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰU，
ＰV，ＰW,ＰA,ＰBに基づきパルス処理回路１０４で演算
して得た磁極位置検出値θ1からメモリ１０６内の磁極
位置誤差検出値ΔθAVRを減算してなる磁極位置検出値
補正値θと、インクリメンタルエンコーダ９の単位時間
当たりの出力信号ＰA，ＰBを計数して得られる回転角速
度ωと、電流検出器５による電流検出値ｉとを用いて、
トルク指令値τ*どおりのトルクを永久磁石形同期電動
機７が出力するようなスイッチングパターンを生成し、
インバータ４のゲート駆動信号を出力する。
よる直流電圧検出値ＶDCと、アブソリュートエンコーダ
８及びインクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰU，
ＰV，ＰW,ＰA,ＰBに基づきパルス処理回路１０４で演算
して得た磁極位置検出値θ1からメモリ１０６内の磁極
位置誤差検出値ΔθAVRを減算してなる磁極位置検出値
補正値θと、インクリメンタルエンコーダ９の単位時間
当たりの出力信号ＰA，ＰBを計数して得られる回転角速
度ωと、電流検出器５による電流検出値ｉとを用いて、
トルク指令値τ*どおりのトルクを永久磁石形同期電動
機７が出力するようなスイッチングパターンを生成し、
インバータ４のゲート駆動信号を出力する。
【００２４】インバータ４では、上記ゲート駆動信号に
従い、直流電源２から供給される直流電圧ＶDCをスイッ
チングして所定の電圧、電流を永久磁石形同期電動機７
に供給する。
従い、直流電源２から供給される直流電圧ＶDCをスイッ
チングして所定の電圧、電流を永久磁石形同期電動機７
に供給する。
【００２５】次いで、磁極位置誤差検出モードの動作に
つき述べる。この磁極位置誤差検出モードでは、制御モ
ード切替スイッチ１０２が“１”側に設定される。この
モードにおいて、トルク指令器１によりトルク指令値τ
*を指令して永久磁石形同期電動機７を駆動する動作は
前記通常動作モードと同様である。
つき述べる。この磁極位置誤差検出モードでは、制御モ
ード切替スイッチ１０２が“１”側に設定される。この
モードにおいて、トルク指令器１によりトルク指令値τ
*を指令して永久磁石形同期電動機７を駆動する動作は
前記通常動作モードと同様である。
【００２６】但し、磁極位置誤差検出モードで運転する
場合、メモリ１０６に記憶されている磁極位置誤差検出
値ΔθAVRはゼロであり、しかも、磁極位置センサであ
るアブソリュートエンコーダ８の取付位置と磁極位置と
の誤差は、永久磁石形同期電動機７をある範囲内のトル
ク精度で回転可能な程度である。
場合、メモリ１０６に記憶されている磁極位置誤差検出
値ΔθAVRはゼロであり、しかも、磁極位置センサであ
るアブソリュートエンコーダ８の取付位置と磁極位置と
の誤差は、永久磁石形同期電動機７をある範囲内のトル
ク精度で回転可能な程度である。
【００２７】この磁極位置誤差検出モードで永久磁石形
同期電動機７を駆動する場合、回転角速度ωが、電動機
誘起電圧のゼロクロスが検出可能となる基準角速度ω’
以上になった時点で、コンパレータ１０３１及びアンド
回路１０３２を介しモータコンタクタ６をオフする。具
体的には、アンド回路１０３２の二つの入力の論理が
“１”となることにより、モータコンタクタ６を開放す
る。モータコンタクタ６がオフすると永久磁石形同期電
動機７の端子には誘起電圧が表われ、この誘起電圧は磁
極位置誤差検出回路１１の相電圧検出回路１１１に入力
される。
同期電動機７を駆動する場合、回転角速度ωが、電動機
誘起電圧のゼロクロスが検出可能となる基準角速度ω’
以上になった時点で、コンパレータ１０３１及びアンド
回路１０３２を介しモータコンタクタ６をオフする。具
体的には、アンド回路１０３２の二つの入力の論理が
“１”となることにより、モータコンタクタ６を開放す
る。モータコンタクタ６がオフすると永久磁石形同期電
動機７の端子には誘起電圧が表われ、この誘起電圧は磁
極位置誤差検出回路１１の相電圧検出回路１１１に入力
される。
【００２８】ここで、図２の信号波形を参照しつつ磁極
位置誤差検出回路１１の動作を以下に説明する。磁極位
置誤差検出回路１１に取り込まれた誘起電圧は、相電圧
検出回路１１１により例えばＵ相電圧（Ｕ相誘起電圧）
ｅUに変換され、更にコンパレータ１１２によって方形
波ＥUに変換される。この方形波ＥUの立ち上がりエッジ
のタイミングで、パルス処理回路１０４から出力される
磁極位置検出値θ1をラッチ回路１１４によりラッチす
る。
位置誤差検出回路１１の動作を以下に説明する。磁極位
置誤差検出回路１１に取り込まれた誘起電圧は、相電圧
検出回路１１１により例えばＵ相電圧（Ｕ相誘起電圧）
ｅUに変換され、更にコンパレータ１１２によって方形
波ＥUに変換される。この方形波ＥUの立ち上がりエッジ
のタイミングで、パルス処理回路１０４から出力される
磁極位置検出値θ1をラッチ回路１１４によりラッチす
る。
【００２９】磁極位置検出値θ1をラッチすることはイ
ンクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰA，ＰBをカウ
ントすることと等価であり、このラッチされたデータが
磁極位置誤差検出値Δθnとなる。この動作をｎ周期間
にｎ回行い、各回の磁極位置誤差検出値Δθnの平均値
を平均値演算回路１１５により算出して新たな磁極位置
誤差検出値ΔθAVRを求め、この値がメモリ１０６に記
憶される。
ンクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰA，ＰBをカウ
ントすることと等価であり、このラッチされたデータが
磁極位置誤差検出値Δθnとなる。この動作をｎ周期間
にｎ回行い、各回の磁極位置誤差検出値Δθnの平均値
を平均値演算回路１１５により算出して新たな磁極位置
誤差検出値ΔθAVRを求め、この値がメモリ１０６に記
憶される。
【００３０】メモリ１０６内の磁極位置誤差検出値Δθ
AVRを加算器１０５により磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。
AVRを加算器１０５により磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。
【００３１】次に、請求項１，２，４に係る発明の実施
形態を説明する。図３はこの実施形態の全体構成を示し
ており、図１と異なるのは磁極位置誤差検出回路１１Ａ
の構成のみであるため、この部分を中心に述べる。な
お、図１と同一の構成要素には同一番号を付してある。
形態を説明する。図３はこの実施形態の全体構成を示し
ており、図１と異なるのは磁極位置誤差検出回路１１Ａ
の構成のみであるため、この部分を中心に述べる。な
お、図１と同一の構成要素には同一番号を付してある。
【００３２】図３の磁極位置誤差検出回路１１Ａにおい
て、コンパレータ１１２の出力である方形波ＥUとアブ
ソリュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUとはカウンタ制
御回路１１６に入力され、その出力である制御信号がア
ップダウンカウンタ１１７のスタート入力端子、ストッ
プ入力端子、リセット入力端子に入力されている。な
お、１１９はクロック発生回路である。
て、コンパレータ１１２の出力である方形波ＥUとアブ
ソリュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUとはカウンタ制
御回路１１６に入力され、その出力である制御信号がア
ップダウンカウンタ１１７のスタート入力端子、ストッ
プ入力端子、リセット入力端子に入力されている。な
お、１１９はクロック発生回路である。
【００３３】カウンタ１１７の出力信号ＣCLKはラッチ
回路１１４に入力され、カウンタ１１７のストップ入力
端子に加わる制御信号の立ち上がりエッジで信号ＣCLK
がラッチされるように構成されている。ここで、前記カ
ウンタ制御回路１１６、アップダウンカウンタ１１７、
クロック発生回路１１９、ラッチ回路１１４は時間計測
手段を構成している。
回路１１４に入力され、カウンタ１１７のストップ入力
端子に加わる制御信号の立ち上がりエッジで信号ＣCLK
がラッチされるように構成されている。ここで、前記カ
ウンタ制御回路１１６、アップダウンカウンタ１１７、
クロック発生回路１１９、ラッチ回路１１４は時間計測
手段を構成している。
【００３４】ラッチ回路１１４の出力信号は、乗算器１
１８において、回転速度検出手段としてパルス処理回路
１０４の出力である回転角速度ωと乗算され、その結果
が磁極位置誤差検出値Δθnとして平均値演算回路１１
５に入力される。以後の構成は図１と同一であり、Δθ
nの平均値である磁極位置誤差検出値ΔθAVRが制御回路
１０のメモリ１０６に記憶される。
１８において、回転速度検出手段としてパルス処理回路
１０４の出力である回転角速度ωと乗算され、その結果
が磁極位置誤差検出値Δθnとして平均値演算回路１１
５に入力される。以後の構成は図１と同一であり、Δθ
nの平均値である磁極位置誤差検出値ΔθAVRが制御回路
１０のメモリ１０６に記憶される。
【００３５】この実施形態の動作を以下に述べる。ここ
では、図１において説明した部分を除き、本実施形態に
特有である磁極位置誤差検出回路１１Ａ内の動作を図４
の信号波形を参照しながら説明する。
では、図１において説明した部分を除き、本実施形態に
特有である磁極位置誤差検出回路１１Ａ内の動作を図４
の信号波形を参照しながら説明する。
【００３６】まず、前記同様に線間の誘起電圧は相電圧
検出回路１１１によりＵ相電圧ｅUに変換され、更に方
形波ＥUに変換される。この方形波ＥUとアブソリュート
エンコーダ８のＵ相信号ＰUとは、カウンタ制御回路１
１６に入力される。このとき、カウンタ制御回路１１６
は、図４に示すように、ＥUまたはＰUの立ち上がりエッ
ジから他方の立ち上がりエッジまでのクロック発生回路
１１９からのクロックを、カウンタ１１７が計数するよ
うに制御信号を出力する。
検出回路１１１によりＵ相電圧ｅUに変換され、更に方
形波ＥUに変換される。この方形波ＥUとアブソリュート
エンコーダ８のＵ相信号ＰUとは、カウンタ制御回路１
１６に入力される。このとき、カウンタ制御回路１１６
は、図４に示すように、ＥUまたはＰUの立ち上がりエッ
ジから他方の立ち上がりエッジまでのクロック発生回路
１１９からのクロックを、カウンタ１１７が計数するよ
うに制御信号を出力する。
【００３７】すなわち、図４の上段に示すごとくＥUの
位相がＰUよりも遅れている場合、カウンタ１１７はＰU
の立ち上がりのタイミングからカウントを開始し、ＥU
の立ち上がりのタイミングでカウントを終了する。ま
た、図４の下段に示すごとくＥUの位相がＰUよりも進ん
でいる場合、カウンタ１１７はＥUの立ち上がりのタイ
ミングからカウントを開始し、ＰUの立ち上がりのタイ
ミングでカウントを終了すると共に、このカウント出力
信号ＣCLKの極性が反転される。
位相がＰUよりも遅れている場合、カウンタ１１７はＰU
の立ち上がりのタイミングからカウントを開始し、ＥU
の立ち上がりのタイミングでカウントを終了する。ま
た、図４の下段に示すごとくＥUの位相がＰUよりも進ん
でいる場合、カウンタ１１７はＥUの立ち上がりのタイ
ミングからカウントを開始し、ＰUの立ち上がりのタイ
ミングでカウントを終了すると共に、このカウント出力
信号ＣCLKの極性が反転される。
【００３８】このカウント出力信号ＣCLKはラッチ回路
１１４に入力され、ＥU，ＰUの位相の遅れ進みにより各
信号ＥU，ＰUの立ち上がりエッジでラッチされる。ラッ
チされたデータ、つまりＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がり
のゼロクロスとアブソリュートエンコーダ９のＵ相信号
ＰUの立ち上がりエッジまでの時間に相当するデータは
乗算器１１８により回転角速度ωと乗算され、磁極位置
誤差検出値Δθnが得られる。この動作をｎ周期間にｎ
回行い、平均値演算回路１１５により各回の磁極位置誤
差検出値Δθnの平均値を算出して新たな磁極位置誤差
検出値ΔθAVRを求め、その値がメモリ１０６に記憶さ
れる。
１１４に入力され、ＥU，ＰUの位相の遅れ進みにより各
信号ＥU，ＰUの立ち上がりエッジでラッチされる。ラッ
チされたデータ、つまりＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がり
のゼロクロスとアブソリュートエンコーダ９のＵ相信号
ＰUの立ち上がりエッジまでの時間に相当するデータは
乗算器１１８により回転角速度ωと乗算され、磁極位置
誤差検出値Δθnが得られる。この動作をｎ周期間にｎ
回行い、平均値演算回路１１５により各回の磁極位置誤
差検出値Δθnの平均値を算出して新たな磁極位置誤差
検出値ΔθAVRを求め、その値がメモリ１０６に記憶さ
れる。
【００３９】よって、前記同様にメモリ１０６内の磁極
位置誤差検出値ΔθAVRを磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。
位置誤差検出値ΔθAVRを磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁極位置
センサの取り付け後にその取付位置を機械的に調整する
ことなく、演算により求めた磁極位置検出誤差を磁極位
置検出値から減算することにより、磁極位置検出誤差の
トルク誤差への影響をなくすことができる。同時に、従
来の取付位置調整作業に必要とされた多大な時間や労力
を節減し、センサ部への加工や専用の治具も不要になる
と共に、調整のための機材調達や加工によるコストアッ
プ等の問題もなく、量産性に優れた制御装置を実現する
ことができる。
センサの取り付け後にその取付位置を機械的に調整する
ことなく、演算により求めた磁極位置検出誤差を磁極位
置検出値から減算することにより、磁極位置検出誤差の
トルク誤差への影響をなくすことができる。同時に、従
来の取付位置調整作業に必要とされた多大な時間や労力
を節減し、センサ部への加工や専用の治具も不要になる
と共に、調整のための機材調達や加工によるコストアッ
プ等の問題もなく、量産性に優れた制御装置を実現する
ことができる。
【００４１】また、請求項１記載の発明においては、イ
ンバータと電動機との間に設けた開閉手段を開放するこ
とにより、磁極位置検出誤差を求めるために必要な誘起
電圧を正確に検出することができる。その結果として、
磁極位置検出誤差を正確に検出することが可能である。
更に、開閉手段を開放することにより、実際に永久磁石
形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置センサを
回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組み込ん
だ状態で、請求項３、請求項４等の手段により磁極位置
検出誤差を求めることを可能としている。
ンバータと電動機との間に設けた開閉手段を開放するこ
とにより、磁極位置検出誤差を求めるために必要な誘起
電圧を正確に検出することができる。その結果として、
磁極位置検出誤差を正確に検出することが可能である。
更に、開閉手段を開放することにより、実際に永久磁石
形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置センサを
回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組み込ん
だ状態で、請求項３、請求項４等の手段により磁極位置
検出誤差を求めることを可能としている。
【００４２】請求項２記載の発明においては、実際に永
久磁石形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置セ
ンサを回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組
み込んだ状態で、負荷機を用いることなく磁極位置検出
誤差の正確な検出が可能であり、また、請求項３、請求
項４記載の発明によって磁極位置検出誤差を求める手段
が具体的に提供されるものである。
久磁石形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置セ
ンサを回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組
み込んだ状態で、負荷機を用いることなく磁極位置検出
誤差の正確な検出が可能であり、また、請求項３、請求
項４記載の発明によって磁極位置検出誤差を求める手段
が具体的に提供されるものである。
【図１】請求項１〜３記載の発明の実施形態を示す全体
構成図である。
構成図である。
【図２】図１における磁極位置誤差検出回路の動作を示
す信号波形図である。
す信号波形図である。
【図３】請求項１，２，４記載の発明の実施形態を示す
全体構成図である。
全体構成図である。
【図４】図３における磁極位置誤差検出回路の動作を示
す信号波形図である。
す信号波形図である。
【図５】各相誘起電圧とアブソリュートエンコーダの各
相信号を示す波形図である。
相信号を示す波形図である。
１ トルク指令器 ２ 直流電源 ３ 電圧検出器 ４ インバータ ５ 電流検出器 ６ モータコンタクタ ７ 永久磁石形同期電動機 ８ アブソリュートエンコーダ ９ インクリメンタルエンコーダ １０ 制御回路 １０１ トルク制御器 １０２ 制御モード切替スイッチ １０３ モータコンタクタ制御回路 １０３１ コンパレータ １０３２ アンド回路 １０４ パルス処理回路 １０５ 加算器 １０６ メモリ １１，１１Ａ 磁極位置誤差検出回路 １１１ 相電圧検出回路 １１２ コンパレータ １１４ ラッチ回路 １１５ 平均値演算回路 １１６ カウンタ制御回路 １１７ アップダウンカウンタ １１８ 乗算器 １１９ クロック発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 芳信 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 花澤 昌彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 菊池 俊雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 北田 眞一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 麻生 剛 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 回転子軸に磁極位置センサが取り付けら
れた永久磁石形同期電動機を駆動するインバータと、こ
のインバータと電動機との間に設けられた開閉手段と、
前記磁極位置センサの出力信号による電動機の磁極位置
検出値に基づいてインバータを制御する制御回路とを有
する永久磁石形同期電動機の制御装置において、 制御電源投入後に前記開閉手段を開放して電動機の誘起
電圧波形を検出する手段と、この誘起電圧波形と前記磁
極位置センサの出力信号との位相差である磁極位置検出
誤差を求める手段と、求めた磁極位置検出誤差により磁
極位置検出値を補正する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の永久磁石形同期電動機の
制御装置において、 前記開閉手段を閉成した状態でインバータにより永久磁
石形同期電動機を駆動し、電動機がある回転数になった
時に、前記開閉手段を開放して磁極位置検出誤差を求め
ることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の永久磁石形同期電動機の
制御装置において、 電動機の回転子軸に取り付けられて位相の異なる２つの
パルスを出力するインクリメンタルエンコーダと、前記
パルスを計数する計数手段とを備え、 電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との
位相差中の前記パルスを前記計数手段により計数して磁
極位置検出誤差を求めることを特徴とする永久磁石形同
期電動機の制御装置。 - 【請求項４】 請求項２記載の永久磁石形同期電動機の
制御装置において、 電動機の回転速度検出手段と、時間計測手段とを備え、 電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との
位相差に対応する時間を前記時間計測手段により計測
し、この時間と、前記回転速度検出手段により計測した
電動機の回転速度とを乗算して磁極位置検出誤差を求め
ることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214255A JPH0947066A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214255A JPH0947066A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0947066A true JPH0947066A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16652731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214255A Pending JPH0947066A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 永久磁石形同期電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0947066A (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002354876A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-12-06 | Toyota Motor Corp | センサ基準点のズレ検出装置およびズレ検出方法、電動機の制御装置および制御方法、電動機の異常判定方法、センサの取付位置調整方法 |
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| FR2861922A1 (fr) * | 2003-10-30 | 2005-05-06 | Luk Lamellen & Kupplungsbau | Moteur a commutation electronique (ec) et procede de fonctionnement d'un tel moteur |
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| US11843335B2 (en) | 2021-08-25 | 2023-12-12 | Nidec Corporation | Motor adjustment method |
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