JPH10341599A - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
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- JPH10341599A JPH10341599A JP9149009A JP14900997A JPH10341599A JP H10341599 A JPH10341599 A JP H10341599A JP 9149009 A JP9149009 A JP 9149009A JP 14900997 A JP14900997 A JP 14900997A JP H10341599 A JPH10341599 A JP H10341599A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電気的突極性を持つ電動機の磁極位置をセンサ
レスにて検出し、この電動機をインバータにより駆動し
て可変速制御する。 【解決手段】インバータ２から基本波成分と高周波成分
とを合成した交番電圧を電動機１に印加し、電流検出器
５を介した電動機電流に高域通過フィルタ１１と増幅器
１２とによりＫ倍の高周波成分電流を抽出し、これを逐
次比較型Ａ／Ｄコンバータ１３によりデジタル値に変換
することにより、磁極位置推定器７の演算精度を向上さ
せ、演算された磁極位置（θm ）により可変速制御をす
る。
レスにて検出し、この電動機をインバータにより駆動し
て可変速制御する。 【解決手段】インバータ２から基本波成分と高周波成分
とを合成した交番電圧を電動機１に印加し、電流検出器
５を介した電動機電流に高域通過フィルタ１１と増幅器
１２とによりＫ倍の高周波成分電流を抽出し、これを逐
次比較型Ａ／Ｄコンバータ１３によりデジタル値に変換
することにより、磁極位置推定器７の演算精度を向上さ
せ、演算された磁極位置（θm ）により可変速制御をす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気的突極性を
持つ電動機、例えば同期電動機やリラクタンスモータの
回転子の磁極位置をセンサレスにて検出し、この電動機
をインバータにより駆動して可変速制御する電動機の制
御装置に関する。
持つ電動機、例えば同期電動機やリラクタンスモータの
回転子の磁極位置をセンサレスにて検出し、この電動機
をインバータにより駆動して可変速制御する電動機の制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電動機の制御装置にはベクトル制
御技術が定着し、この技術を具現するために制御回路に
マイコンを採用したものが一般的である。また、電動機
に基本波成分より十分高い、例えば基本波周波数の数十
倍程度の周波数の高周波成分の交番電圧ベクトルを印加
すると、印加ベクトルと回転子磁束軸とが平行または直
交しているとき以外は、印加ベクトルに対し直交する方
向にも電流が発生し、その大きさは印加ベクトルと磁束
軸との間の相差角の２倍の角度のｓｉｎ関数となる。ま
た、印加ベクトルに対し平行方向に発生する電流の大き
さは、印加ベクトルと磁束軸との間の相差角の２倍の角
度のｃｏｓ関数にオフセットを与えたものとなる。
御技術が定着し、この技術を具現するために制御回路に
マイコンを採用したものが一般的である。また、電動機
に基本波成分より十分高い、例えば基本波周波数の数十
倍程度の周波数の高周波成分の交番電圧ベクトルを印加
すると、印加ベクトルと回転子磁束軸とが平行または直
交しているとき以外は、印加ベクトルに対し直交する方
向にも電流が発生し、その大きさは印加ベクトルと磁束
軸との間の相差角の２倍の角度のｓｉｎ関数となる。ま
た、印加ベクトルに対し平行方向に発生する電流の大き
さは、印加ベクトルと磁束軸との間の相差角の２倍の角
度のｃｏｓ関数にオフセットを与えたものとなる。
【０００３】従って、例えば特開平７−２４５９８１号
公報に開示されているように、電動機に印加している交
番電圧ベクトルに対し、平行成分及び直交成分電流（電
動機電流）ベクトルを検出し、各成分のうち少なくとも
一方から、印加ベクトルと磁束軸との間の相差角を検出
することができる。そして上記相差角から磁極位置を直
接検出することもできるし、この相差角がゼロになるよ
うに印加ベクトルの位相を調節することで間接的に磁極
位置を検出することもできる。
公報に開示されているように、電動機に印加している交
番電圧ベクトルに対し、平行成分及び直交成分電流（電
動機電流）ベクトルを検出し、各成分のうち少なくとも
一方から、印加ベクトルと磁束軸との間の相差角を検出
することができる。そして上記相差角から磁極位置を直
接検出することもできるし、この相差角がゼロになるよ
うに印加ベクトルの位相を調節することで間接的に磁極
位置を検出することもできる。
【０００４】図１０はこの種の電動機の制御装置の従来
例を示すブロック構成図であり、１は電動機、２は可変
電圧・可変周波数電源としてのインバータ、３は座標変
換器、４は電流検出器、５は、例えば逐次比較型Ａ／Ｄ
コンバータ、６は高域通過フィルタ、７は磁極位置推定
器、８は電圧指令値演算器、９は加算演算器である。図
１０において、図示しない電動機１の速度制御ループに
より電動機１がトルクを発生するための電流指令値（ｉ
* ）と、逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５を介した電動機
電流（ｉ）と、後述の磁極位置推定器７で演算された磁
極位置（θm）とから電圧指令値演算器８によりインバ
ータ２側の座標軸（ｄC −ｑC 軸）の電圧指令値Ｖｄｃ
とＶｑｃ（Ｖｑｃ* ）とを演算し、このＶｄｃに高周波
成分の電圧指令値ΔＶｄｃを加算演算器９により加算し
て電圧指令値Ｖｄｃ* とし、座標変換器３において、電
圧指令値Ｖｄｃ* と電圧指令値Ｖｑｃ* と磁極位置θm
とからインバータ２が出力する交番電圧を演算してい
る。
例を示すブロック構成図であり、１は電動機、２は可変
電圧・可変周波数電源としてのインバータ、３は座標変
換器、４は電流検出器、５は、例えば逐次比較型Ａ／Ｄ
コンバータ、６は高域通過フィルタ、７は磁極位置推定
器、８は電圧指令値演算器、９は加算演算器である。図
１０において、図示しない電動機１の速度制御ループに
より電動機１がトルクを発生するための電流指令値（ｉ
* ）と、逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５を介した電動機
電流（ｉ）と、後述の磁極位置推定器７で演算された磁
極位置（θm）とから電圧指令値演算器８によりインバ
ータ２側の座標軸（ｄC −ｑC 軸）の電圧指令値Ｖｄｃ
とＶｑｃ（Ｖｑｃ* ）とを演算し、このＶｄｃに高周波
成分の電圧指令値ΔＶｄｃを加算演算器９により加算し
て電圧指令値Ｖｄｃ* とし、座標変換器３において、電
圧指令値Ｖｄｃ* と電圧指令値Ｖｑｃ* と磁極位置θm
とからインバータ２が出力する交番電圧を演算してい
る。
【０００５】また、高域通過フィルタ６により逐次比較
型Ａ／Ｄコンバータ５を介した電動機電流（ｉ）から高
周波成分の電流を抽出し、抽出した高周波成分の電流か
ら座標変換器，位相差検出器，積分器などで構成される
磁極位置推定器７により磁極位置（θm ）を求めてい
る。上記制御装置が備える各要素は、例えば特開平７−
２４５９８１号公報など周知の技術により構成されてい
るので、その詳細構成の説明は省略をする。
型Ａ／Ｄコンバータ５を介した電動機電流（ｉ）から高
周波成分の電流を抽出し、抽出した高周波成分の電流か
ら座標変換器，位相差検出器，積分器などで構成される
磁極位置推定器７により磁極位置（θm ）を求めてい
る。上記制御装置が備える各要素は、例えば特開平７−
２４５９８１号公報など周知の技術により構成されてい
るので、その詳細構成の説明は省略をする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１０に示した従来の
電動機の制御装置によると、逐次比較型Ａ／Ｄコンバー
タ５のフルスケールは電動機１がトルクを発生するため
の電流指令値（ｉ* ）に基き、この値は、通常電動機電
流の定格電流の１５０〜２５０％程度である。また、高
周波成分の割合を基本波成分に対して大きくすると、電
動機１の鉄心の飽和を招いて発熱をし且つインバータ２
が過電流になる恐れがあり、さらに電動機１の騒音を大
きくするので、磁極位置を推定する高周波成分の割合は
できるだけを小さくすることが望まれている。
電動機の制御装置によると、逐次比較型Ａ／Ｄコンバー
タ５のフルスケールは電動機１がトルクを発生するため
の電流指令値（ｉ* ）に基き、この値は、通常電動機電
流の定格電流の１５０〜２５０％程度である。また、高
周波成分の割合を基本波成分に対して大きくすると、電
動機１の鉄心の飽和を招いて発熱をし且つインバータ２
が過電流になる恐れがあり、さらに電動機１の騒音を大
きくするので、磁極位置を推定する高周波成分の割合は
できるだけを小さくすることが望まれている。
【０００７】従って、逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５と
高域通過フィルタ６とを介した高周波成分のデジタル値
は僅かなものとなり、その結果、磁極位置の推定精度が
悪くなり、電動機１に対して良好な可変速制御ができな
い恐れがあった。この発明の目的は、高周波成分の割合
を基本波成分に対して大きくするなく上記問題点を解決
する電動機の制御装置を提供することにある。
高域通過フィルタ６とを介した高周波成分のデジタル値
は僅かなものとなり、その結果、磁極位置の推定精度が
悪くなり、電動機１に対して良好な可変速制御ができな
い恐れがあった。この発明の目的は、高周波成分の割合
を基本波成分に対して大きくするなく上記問題点を解決
する電動機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】電気的突極性を有する電
動機の磁極位置を推定演算し、この演算値に基づいて電
動機を可変速駆動する電動機の制御装置において、この
第１の発明は、電動機に基本波成分と高周波成分とが合
成された交番電圧を印加するインバータと、電動機電流
を検出する電流検出器と、検出した電動機電流から印加
している高周波成分電流を抽出するフィルタと、抽出し
た高周波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器と、所定
の係数を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位置推
定値を演算する磁極位置推定器と、演算した磁極位置推
定値と、検出した電動機電流と、電動機の電流指令値と
から基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算
器と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分
の電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバ
ータが出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器
とを備える。
動機の磁極位置を推定演算し、この演算値に基づいて電
動機を可変速駆動する電動機の制御装置において、この
第１の発明は、電動機に基本波成分と高周波成分とが合
成された交番電圧を印加するインバータと、電動機電流
を検出する電流検出器と、検出した電動機電流から印加
している高周波成分電流を抽出するフィルタと、抽出し
た高周波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器と、所定
の係数を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位置推
定値を演算する磁極位置推定器と、演算した磁極位置推
定値と、検出した電動機電流と、電動機の電流指令値と
から基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算
器と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分
の電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバ
ータが出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器
とを備える。
【０００９】また第２の発明は前記電動機の制御装置に
おいて、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成され
た交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検出
する電流検出器と、電動機の電流指令値から電動機電流
推定値を演算する電動機電流推定器と、検出した電動機
電流と、演算した電動機電流推定値とから印加している
高周波成分電流を演算する加算演算器と、演算した高周
波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器と、所定の係数
を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位置推定値を
演算する磁極位置推定器と、演算した磁極位置推定値
と、検出した電動機電流と、電動機の電流指令値とから
基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算器
と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の
電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバー
タが出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器と
を備える。
おいて、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成され
た交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検出
する電流検出器と、電動機の電流指令値から電動機電流
推定値を演算する電動機電流推定器と、検出した電動機
電流と、演算した電動機電流推定値とから印加している
高周波成分電流を演算する加算演算器と、演算した高周
波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器と、所定の係数
を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位置推定値を
演算する磁極位置推定器と、演算した磁極位置推定値
と、検出した電動機電流と、電動機の電流指令値とから
基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令値演算器
と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の
電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバー
タが出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器と
を備える。
【００１０】また第３の発明は前記電動機の制御装置に
おいて、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成され
た交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検出
する電流検出器と、検出した電動機電流から印加してい
る高周波成分電流を抽出するシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコ
ンバータと、抽出した高周波成分電流から電動機の磁極
位置推定値を演算する磁極位置推定器と、演算した磁極
位置推定値と、検出した電動機電流と、電動機の電流指
令値とから基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令
値演算器と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本
波成分の電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とから
インバータが出力する交番電圧を演算して指令する座標
変換器とを備える。
おいて、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成され
た交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検出
する電流検出器と、検出した電動機電流から印加してい
る高周波成分電流を抽出するシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコ
ンバータと、抽出した高周波成分電流から電動機の磁極
位置推定値を演算する磁極位置推定器と、演算した磁極
位置推定値と、検出した電動機電流と、電動機の電流指
令値とから基本波成分の電圧指令値を演算する電圧指令
値演算器と、演算した磁極位置推定値と、演算した基本
波成分の電圧指令値と、高周波成分の電圧指令値とから
インバータが出力する交番電圧を演算して指令する座標
変換器とを備える。
【００１１】さらに第４の発明は前記電動機の制御装置
において、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成さ
れた交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検
出する電流検出器と、検出した電動機電流から印加して
いる基本波成分電流と高周波成分電流とを抽出するシグ
マ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータと、抽出した高周波成分
電流から電動機の磁極位置推定値を演算する磁極位置推
定器と、演算した磁極位置推定値と、抽出した基本波成
分電流と、電動機の電流指令値とから基本波成分の電圧
指令値を演算する電圧指令値演算器と、演算した磁極位
置推定値と、演算した基本波成分の電圧指令値と、高周
波成分の電圧指令値とからインバータが出力する交番電
圧を演算して指令する座標変換器とを備える。
において、電動機に基本波成分と高周波成分とが合成さ
れた交番電圧を印加するインバータと、電動機電流を検
出する電流検出器と、検出した電動機電流から印加して
いる基本波成分電流と高周波成分電流とを抽出するシグ
マ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータと、抽出した高周波成分
電流から電動機の磁極位置推定値を演算する磁極位置推
定器と、演算した磁極位置推定値と、抽出した基本波成
分電流と、電動機の電流指令値とから基本波成分の電圧
指令値を演算する電圧指令値演算器と、演算した磁極位
置推定値と、演算した基本波成分の電圧指令値と、高周
波成分の電圧指令値とからインバータが出力する交番電
圧を演算して指令する座標変換器とを備える。
【００１２】この発明によれば、後述の如く高周波成分
の割合を基本波成分に対して大きくすることなく、この
高周波成分から磁極位置を精度良く検出でき、その結
果、電動機に対して良好な可変速制御ができる。
の割合を基本波成分に対して大きくすることなく、この
高周波成分から磁極位置を精度良く検出でき、その結
果、電動機に対して良好な可変速制御ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施例
を示す電動機の制御装置のブロック構成図であり、図１
０に示した従来例の制御装置と同一機能を有するものに
は同一符号を付している。すなわち図１において、この
制御装置にはインバータ２，座標変換器３，電流検出器
４，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置推定器
７，電圧指令値演算器８，加算演算器９の他に、高域通
過フィルタ１１と、増幅器１２と、例えば逐次比較型Ａ
／Ｄコンバータ１３とを備えている。
を示す電動機の制御装置のブロック構成図であり、図１
０に示した従来例の制御装置と同一機能を有するものに
は同一符号を付している。すなわち図１において、この
制御装置にはインバータ２，座標変換器３，電流検出器
４，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置推定器
７，電圧指令値演算器８，加算演算器９の他に、高域通
過フィルタ１１と、増幅器１２と、例えば逐次比較型Ａ
／Ｄコンバータ１３とを備えている。
【００１４】図１に示した電動機の制御装置では、電流
検出器４の出力のアナログ値に高域通過フィルタ１１を
介することにより高周波成分のみのアナログ値を得て、
このアナログ値を増幅器１２でＫ倍に増幅し、Ｋ倍にし
た高周波成分のアナログ値を逐次比較型Ａ／Ｄコンバー
タ１３でデジタル値に変換することにより磁極位置推定
器７では、精度良く磁極位置（θm ）を求めることがで
きる。
検出器４の出力のアナログ値に高域通過フィルタ１１を
介することにより高周波成分のみのアナログ値を得て、
このアナログ値を増幅器１２でＫ倍に増幅し、Ｋ倍にし
た高周波成分のアナログ値を逐次比較型Ａ／Ｄコンバー
タ１３でデジタル値に変換することにより磁極位置推定
器７では、精度良く磁極位置（θm ）を求めることがで
きる。
【００１５】図２は、この発明の第２の実施例を示す電
動機の制御装置のブロック構成図であり、図１に示した
この発明の第１の実施例の制御装置と同一機能を有する
ものには同一符号を付している。すなわち図２におい
て、この制御装置にはインバータ２，座標変換器３，電
流検出器４，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置
推定器７，電圧指令値演算器８，加算演算器９，増幅器
１２，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ１３の他に、電動機
１の電流指令値（ｉ* ）から電動機電流推定値を演算す
る電動機電流推定器２１と、Ｄ／Ａコンバータ２２と、
加算演算器２３とを備えている。なお、電動機電流推定
器２１は周知の技術により構成されたものである。
動機の制御装置のブロック構成図であり、図１に示した
この発明の第１の実施例の制御装置と同一機能を有する
ものには同一符号を付している。すなわち図２におい
て、この制御装置にはインバータ２，座標変換器３，電
流検出器４，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置
推定器７，電圧指令値演算器８，加算演算器９，増幅器
１２，逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ１３の他に、電動機
１の電流指令値（ｉ* ）から電動機電流推定値を演算す
る電動機電流推定器２１と、Ｄ／Ａコンバータ２２と、
加算演算器２３とを備えている。なお、電動機電流推定
器２１は周知の技術により構成されたものである。
【００１６】図２に示した電動機の制御装置において、
電動機電流推定値（デジタル値）は電動機１の基本波成
分の電動機電流であるから、電流検出器４の出力からＤ
／Ａコンバータ２２を介した電動機電流推定値（アナロ
グ値）を加算演算器２３で減算演算をすることにより高
周波成分のアナログ値が得られる。図３は、この発明の
第３の実施例を示す電動機の制御装置のブロック構成図
であり、図１に示したこの発明の第１の実施例の制御装
置と同一機能を有するものには同一符号を付している。
電動機電流推定値（デジタル値）は電動機１の基本波成
分の電動機電流であるから、電流検出器４の出力からＤ
／Ａコンバータ２２を介した電動機電流推定値（アナロ
グ値）を加算演算器２３で減算演算をすることにより高
周波成分のアナログ値が得られる。図３は、この発明の
第３の実施例を示す電動機の制御装置のブロック構成図
であり、図１に示したこの発明の第１の実施例の制御装
置と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１７】すなわち図３において、この制御装置には
インバータ２，座標変換器３，電流検出器４，逐次比較
型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置推定器７，電圧指令値
演算器８，加算演算器９の他に、電流検出器４の出力か
ら高周波成分電流（デジタル値）を抽出するシグマ−デ
ルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０を備えている。図４は、こ
のシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０の詳細回路図
であり、３１はシグマ−デルタ変調器、３２はデジタル
カウンタ、３３はデータラッチャ、３４は遅延器、３５
は平均値回路、３６はデジタル減算器である。
インバータ２，座標変換器３，電流検出器４，逐次比較
型Ａ／Ｄコンバータ５，磁極位置推定器７，電圧指令値
演算器８，加算演算器９の他に、電流検出器４の出力か
ら高周波成分電流（デジタル値）を抽出するシグマ−デ
ルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０を備えている。図４は、こ
のシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０の詳細回路図
であり、３１はシグマ−デルタ変調器、３２はデジタル
カウンタ、３３はデータラッチャ、３４は遅延器、３５
は平均値回路、３６はデジタル減算器である。
【００１８】図４の動作を、図５に示すこのＡ／Ｄコン
バータ３０の動作説明図を参照しつつ、以下に説明す
る。信号Ｘａ（図５（ロ）参照）は、一定周波数の高周
波成分と、それよりも十分低い周波数以下に帯域制限さ
れた低周波成分とからなり、このＸａがシグマ−デルタ
変調器３１に入力されると、シグマ−デルタ変調器３１
の出力はパルス列Ｘｐとなる。このＸｐをデジタルカウ
ンタ３２で計数するとデジタル信号Ｘｄとなる。
バータ３０の動作説明図を参照しつつ、以下に説明す
る。信号Ｘａ（図５（ロ）参照）は、一定周波数の高周
波成分と、それよりも十分低い周波数以下に帯域制限さ
れた低周波成分とからなり、このＸａがシグマ−デルタ
変調器３１に入力されると、シグマ−デルタ変調器３１
の出力はパルス列Ｘｐとなる。このＸｐをデジタルカウ
ンタ３２で計数するとデジタル信号Ｘｄとなる。
【００１９】また信号Ｐ（図５（イ）参照）は、Ｘａの
高周波成分の位相がｎπ（ｎ：整数、π：円周率）とな
る毎に発生するインパルス信号である。このＰは、例え
ばＸａの高域フィルタを介して得た高周波成分から容易
に生成することができる。データラッチャ３３は、信号
Ｐのインパルスによって、Ｘｄｓの値をその時のＸｄの
値に更新保持する機能を有する。
高周波成分の位相がｎπ（ｎ：整数、π：円周率）とな
る毎に発生するインパルス信号である。このＰは、例え
ばＸａの高域フィルタを介して得た高周波成分から容易
に生成することができる。データラッチャ３３は、信号
Ｐのインパルスによって、Ｘｄｓの値をその時のＸｄの
値に更新保持する機能を有する。
【００２０】遅延器３４は、信号Ｐのインパルスが発生
してからデータラッチャ３３がＸｄｓの更新を終えるま
での期間より僅かに長い期間パルスの伝達を遅らせる機
能を有する。この遅延器３４によって、Ｘｄｓが更新さ
れた直後にデジタルカウンタ３２はリセットされる。図
５では簡単のため、高周波成分は三角波で示し、この三
角波に対し信号Ｐは位相が０°の場合と１８０°の場合
に出力するものとしている。従ってデジタルカウンタ３
２の計数期間は交互に高周波成分の正負のピークを含む
こととなり、Ｘｄｓは高周波成分を含んだＡ／Ｄ変換値
が得られる（図５（ハ）参照）。
してからデータラッチャ３３がＸｄｓの更新を終えるま
での期間より僅かに長い期間パルスの伝達を遅らせる機
能を有する。この遅延器３４によって、Ｘｄｓが更新さ
れた直後にデジタルカウンタ３２はリセットされる。図
５では簡単のため、高周波成分は三角波で示し、この三
角波に対し信号Ｐは位相が０°の場合と１８０°の場合
に出力するものとしている。従ってデジタルカウンタ３
２の計数期間は交互に高周波成分の正負のピークを含む
こととなり、Ｘｄｓは高周波成分を含んだＡ／Ｄ変換値
が得られる（図５（ハ）参照）。
【００２１】平均値回路３５は、図５の例では前回のＸ
ｄｓと今回のＸｄｓの平均値を求め、この平均値は低周
波成分すなわち基本波成分のみを含むこととなり、デジ
タル減算器３６で今回のＸｄｓから今回の平均値を減ず
ることにより高周波成分（デジタル値）が抽出される。
図６は、この発明の第４の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図であり、図１に示したこの発明の第
１の実施例の制御装置と同一機能を有するものには同一
符号を付している。
ｄｓと今回のＸｄｓの平均値を求め、この平均値は低周
波成分すなわち基本波成分のみを含むこととなり、デジ
タル減算器３６で今回のＸｄｓから今回の平均値を減ず
ることにより高周波成分（デジタル値）が抽出される。
図６は、この発明の第４の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図であり、図１に示したこの発明の第
１の実施例の制御装置と同一機能を有するものには同一
符号を付している。
【００２２】すなわち図６において、この制御装置には
インバータ２，座標変換器３，電流検出器４，磁極位置
推定器７，電圧指令値演算器８，加算演算器９の他に、
電流検出器４の出力から基本波成分電流（デジタル値）
と高周波成分電流（デジタル値）とを抽出するシグマ−
デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０又はシグマ−デルタ型Ａ
／Ｄコンバータ５０を備えている。
インバータ２，座標変換器３，電流検出器４，磁極位置
推定器７，電圧指令値演算器８，加算演算器９の他に、
電流検出器４の出力から基本波成分電流（デジタル値）
と高周波成分電流（デジタル値）とを抽出するシグマ−
デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０又はシグマ−デルタ型Ａ
／Ｄコンバータ５０を備えている。
【００２３】図７は、このシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコン
バータ４０の詳細回路図であり、図４に示したシグマ−
デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０と同一機能を有するもの
には同一符号を付している。すなわち図７に示したシグ
マ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０はシグマ−デルタ変
調器３１と、デジタルカウンタ３２と、データラッチャ
３３と同一機能のデータラッチャ３３ａ，３３ｂと、遅
延器３４と同一機能の遅延器３４ａ，３４ｂと、プリセ
ット付デジタルカウンタ４１とを備えている。
バータ４０の詳細回路図であり、図４に示したシグマ−
デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０と同一機能を有するもの
には同一符号を付している。すなわち図７に示したシグ
マ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０はシグマ−デルタ変
調器３１と、デジタルカウンタ３２と、データラッチャ
３３と同一機能のデータラッチャ３３ａ，３３ｂと、遅
延器３４と同一機能の遅延器３４ａ，３４ｂと、プリセ
ット付デジタルカウンタ４１とを備えている。
【００２４】図７の動作を、図８に示すこのＡ／Ｄコン
バータ４０の動作説明図を参照しつつ、以下に説明す
る。信号Ｐは、図５（イ）と同様であり、また、信号
Ｐ’（図８（イ）参照）は、Ｘａの高周波成分の位相が
〔ｎ−０．５〕π（ｎ：整数、π：円周率）となる毎に
発生するインパルス信号である。このＰ’は、例えばＸ
ａの高域フィルタを介して得た高周波成分から容易に生
成することができる。
バータ４０の動作説明図を参照しつつ、以下に説明す
る。信号Ｐは、図５（イ）と同様であり、また、信号
Ｐ’（図８（イ）参照）は、Ｘａの高周波成分の位相が
〔ｎ−０．５〕π（ｎ：整数、π：円周率）となる毎に
発生するインパルス信号である。このＰ’は、例えばＸ
ａの高域フィルタを介して得た高周波成分から容易に生
成することができる。
【００２５】図８では簡単のため、高周波成分は三角波
で示し、この三角波に対し信号Ｐ’は位相が９０°の場
合と２７０°の場合に出力するものとしている。従って
デジタルカウンタ３２の計測値Ｘｄｌには高周波成分が
含まれず、データラッチャ３３ａの出力Ｘｄｌｓは低周
波成分すなわち基本波成分のみのＡ／Ｄ変換値が得られ
る（図８（ハ）参照）。
で示し、この三角波に対し信号Ｐ’は位相が９０°の場
合と２７０°の場合に出力するものとしている。従って
デジタルカウンタ３２の計測値Ｘｄｌには高周波成分が
含まれず、データラッチャ３３ａの出力Ｘｄｌｓは低周
波成分すなわち基本波成分のみのＡ／Ｄ変換値が得られ
る（図８（ハ）参照）。
【００２６】プリセット付デジタルカウンタ４１では、
信号Ｐの遅延器３４ｂを介したタイミングでデータラッ
チャ３３ａの出力Ｘｄｌｓを読み込みプリセットし、こ
のデジタル値からＸｐをダウンカウントする。従って、
このデジタルカウンタ４１の計数値Ｘｄｈは高周波成分
のみを含むこととなり、データラッチャ３３ｂの出力Ｘ
ｄｈｓは高周波成分のＡ／Ｄ変換値である。なお、Ｘｄ
ｈｓは符号が反転されるが、後段にてソフトウェア処理
をすれば容易に符号を元に戻すことができる。
信号Ｐの遅延器３４ｂを介したタイミングでデータラッ
チャ３３ａの出力Ｘｄｌｓを読み込みプリセットし、こ
のデジタル値からＸｐをダウンカウントする。従って、
このデジタルカウンタ４１の計数値Ｘｄｈは高周波成分
のみを含むこととなり、データラッチャ３３ｂの出力Ｘ
ｄｈｓは高周波成分のＡ／Ｄ変換値である。なお、Ｘｄ
ｈｓは符号が反転されるが、後段にてソフトウェア処理
をすれば容易に符号を元に戻すことができる。
【００２７】図９は、図６に示したこのシグマ−デルタ
型Ａ／Ｄコンバータ５０の詳細回路図であり、図４に示
したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０または図７
に示したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０と同一
機能を有するものには同一符号を付している。すなわち
図９に示したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ５０は
シグマ−デルタ変調器３１と、デジタルカウンタ３２と
同一機能のデジタルカウンタ３２ａ，３２ｂと、データ
ラッチャ３３と同一機能のデータラッチャ３３ａ，３３
ｂと、遅延器３４と同一機能の遅延器３４ａ，３４ｂ
と、デジタル減算器５１とを備えている。
型Ａ／Ｄコンバータ５０の詳細回路図であり、図４に示
したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ３０または図７
に示したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ４０と同一
機能を有するものには同一符号を付している。すなわち
図９に示したシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ５０は
シグマ−デルタ変調器３１と、デジタルカウンタ３２と
同一機能のデジタルカウンタ３２ａ，３２ｂと、データ
ラッチャ３３と同一機能のデータラッチャ３３ａ，３３
ｂと、遅延器３４と同一機能の遅延器３４ａ，３４ｂ
と、デジタル減算器５１とを備えている。
【００２８】このシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータ５
０において、デジタルカウンタ３２ａとデータラッチャ
３３ａと遅延器３４ａとにより上述の図８で説明した如
く基本波成分のみのＡ／Ｄ変換値が得られ、デジタルカ
ウンタ３２ｂとデータラッチャ３３ｂと遅延器３４ｂと
により上述の図４で説明した如く高周波成分を含んだＡ
／Ｄ変換値が得られるので、デジタル減算器５１により
データラッチャ３３ｂのデジタル値からデータラッチャ
３３ａのデジタル値を減算して、高周波成分のみのデジ
タル値を得ている。
０において、デジタルカウンタ３２ａとデータラッチャ
３３ａと遅延器３４ａとにより上述の図８で説明した如
く基本波成分のみのＡ／Ｄ変換値が得られ、デジタルカ
ウンタ３２ｂとデータラッチャ３３ｂと遅延器３４ｂと
により上述の図４で説明した如く高周波成分を含んだＡ
／Ｄ変換値が得られるので、デジタル減算器５１により
データラッチャ３３ｂのデジタル値からデータラッチャ
３３ａのデジタル値を減算して、高周波成分のみのデジ
タル値を得ている。
【００２９】図４又は図７又は図９に示したシグマ−デ
ルタ型Ａ／Ｄコンバータは、周知の如く逐次比較型Ａ／
Ｄコンバータに比して非常に分解能が高いものが容易に
得られるので、得られる高周波成分のＡ／Ｄ変換値によ
り磁極位置推定器７で、精度良く磁極位置（θm ）を推
定演算することが可能である。
ルタ型Ａ／Ｄコンバータは、周知の如く逐次比較型Ａ／
Ｄコンバータに比して非常に分解能が高いものが容易に
得られるので、得られる高周波成分のＡ／Ｄ変換値によ
り磁極位置推定器７で、精度良く磁極位置（θm ）を推
定演算することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】この発明によれば、上述の如く高周波成
分の割合を基本波成分に対して大きくすることなく、こ
の高周波成分から磁極位置を精度良く検出でき、その結
果、電動機に対して良好な可変速制御ができる。また、
この発明の第１，第２の実施例回路では、逐次比較型Ａ
／Ｄコンバータを２個備えているが、１個の逐次比較型
Ａ／Ｄコンバータを時分割で用いることも可能である。
分の割合を基本波成分に対して大きくすることなく、こ
の高周波成分から磁極位置を精度良く検出でき、その結
果、電動機に対して良好な可変速制御ができる。また、
この発明の第１，第２の実施例回路では、逐次比較型Ａ
／Ｄコンバータを２個備えているが、１個の逐次比較型
Ａ／Ｄコンバータを時分割で用いることも可能である。
【００３１】さらに、第２の実施例回路において電動機
電流推定器は、電流制御ループの応答が十分早い場合は
単に座標変換回路で構成することができ、電流制御ルー
プの応答が一次遅れに近似できるときには一次遅れ回路
と座標変換回路とで構成することができる。
電流推定器は、電流制御ループの応答が十分早い場合は
単に座標変換回路で構成することができ、電流制御ルー
プの応答が一次遅れに近似できるときには一次遅れ回路
と座標変換回路とで構成することができる。
【図１】この発明の第１の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図
置のブロック構成図
【図２】この発明の第２の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図
置のブロック構成図
【図３】この発明の第３の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図
置のブロック構成図
【図４】図３の部分詳細回路図
【図５】図４の動作説明図
【図６】この発明の第４の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック構成図
置のブロック構成図
【図７】図６の部分詳細回路図
【図８】図７の動作説明図
【図９】図６の部分詳細回路図
【図１０】従来例を示す電動機の制御装置のブロック構
成図
成図
１…電動機、２…インバータ、３…座標変換器、４…電
流検出器、５…逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ、６…高域
通過フィルタ、７…磁極位置推定器、８…電圧指令値演
算器、９…加算演算器、１１…高域通過フィルタ、１２
…増幅器、１３…逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ、２１…
電動機電流推定器、２２…Ｄ／Ａコンバータ、２３…加
算演算器、３０，４０，５０…シグマ−デルタ型Ａ／Ｄ
コンバータ、３１…シグマ−デルタ変調器、３２…デジ
タルカウンタ、３３，３３ａ，３３ｂ…データラッチ
ャ、３４，３４ａ，３４ｂ…遅延器、３５…平均値回
路、３６…デジタル減算器、４１…プリセット付デジタ
ルカウンタ、５１…デジタル減算器。
流検出器、５…逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ、６…高域
通過フィルタ、７…磁極位置推定器、８…電圧指令値演
算器、９…加算演算器、１１…高域通過フィルタ、１２
…増幅器、１３…逐次比較型Ａ／Ｄコンバータ、２１…
電動機電流推定器、２２…Ｄ／Ａコンバータ、２３…加
算演算器、３０，４０，５０…シグマ−デルタ型Ａ／Ｄ
コンバータ、３１…シグマ−デルタ変調器、３２…デジ
タルカウンタ、３３，３３ａ，３３ｂ…データラッチ
ャ、３４，３４ａ，３４ｂ…遅延器、３５…平均値回
路、３６…デジタル減算器、４１…プリセット付デジタ
ルカウンタ、５１…デジタル減算器。
Claims (4)
- 【請求項１】電気的突極性を有する電動機の磁極位置を
推定演算し、この演算値に基づいて電動機を可変速駆動
する電動機の制御装置において、 電動機に基本波成分と高周波成分とが合成された交番電
圧を印加するインバータと、 電動機電流を検出する電流検出器と、 検出した電動機電流から印加している高周波成分電流を
抽出するフィルタと、 抽出した高周波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器
と、 所定の係数を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位
置推定値を演算する磁極位置推定器と、 演算した磁極位置推定値と、検出した電動機電流と、電
動機の電流指令値とから基本波成分の電圧指令値を演算
する電圧指令値演算器と、 演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の電圧
指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバータが
出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器とを備
えたことを特徴とする電動機の制御装置。 - 【請求項２】電気的突極性を有する電動機の磁極位置を
推定演算し、この演算値に基づいて電動機を可変速駆動
する電動機の制御装置において、 電動機に基本波成分と高周波成分とが合成された交番電
圧を印加するインバータと、 電動機電流を検出する電流検出器と、 電動機の電流指令値から電動機電流推定値を演算する電
動機電流推定器と、 検出した電動機電流と、演算した電動機電流推定値とか
ら印加している高周波成分電流を演算する加算演算器
と、 演算した高周波成分電流に所定の係数を乗ずる増幅器
と、 所定の係数を乗じた高周波成分電流から電動機の磁極位
置推定値を演算する磁極位置推定器と、 演算した磁極位置推定値と、検出した電動機電流と、電
動機の電流指令値とから基本波成分の電圧指令値を演算
する電圧指令値演算器と、 演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の電圧
指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバータが
出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器とを備
えたことを特徴とする電動機の制御装置。 - 【請求項３】電気的突極性を有する電動機の磁極位置を
推定演算し、この演算値に基づいて電動機を可変速制御
する電動機の制御装置において、 電動機に基本波成分と高周波成分とが合成された交番電
圧を印加するインバータと、 電動機電流を検出する電流検出器と、 検出した電動機電流から印加している高周波成分電流を
抽出するシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコンバータと、 抽出した高周波成分電流から電動機の磁極位置推定値を
演算する磁極位置推定器と、 演算した磁極位置推定値と、検出した電動機電流と、電
動機の電流指令値とから基本波成分の電圧指令値を演算
する電圧指令値演算器と、 演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の電圧
指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバータが
出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器とを備
えたことを特徴とする電動機の制御装置。 - 【請求項４】電気的突極性を有する電動機の磁極位置を
推定演算し、この演算値に基づいて電動機を可変速制御
する電動機の制御装置において、 電動機に基本波成分と高周波成分とが合成された交番電
圧を印加するインバータと、 電動機電流を検出する電流検出器と、 検出した電動機電流から印加している基本波成分電流と
高周波成分電流とを抽出するシグマ−デルタ型Ａ／Ｄコ
ンバータと、 抽出した高周波成分電流から電動機の磁極位置推定値を
演算する磁極位置推定器と、 演算した磁極位置推定値と、抽出した基本波成分電流
と、電動機の電流指令値とから基本波成分の電圧指令値
を演算する電圧指令値演算器と、 演算した磁極位置推定値と、演算した基本波成分の電圧
指令値と、高周波成分の電圧指令値とからインバータが
出力する交番電圧を演算して指令する座標変換器とを備
えたことを特徴とする電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149009A JPH10341599A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9149009A JPH10341599A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10341599A true JPH10341599A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15465687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9149009A Pending JPH10341599A (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10341599A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013952A1 (ja) * | 2002-08-06 | 2004-02-12 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | スイッチト・リラクタンス・モータ・センサレス駆動回路 |
| WO2005008879A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 同期電動機の磁極位置推定装置 |
| JP2010252595A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Panasonic Corp | モータ駆動装置 |
| JP2016021800A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社リコー | 位置推定装置、モータ駆動制御装置及び位置推定方法 |
-
1997
- 1997-06-06 JP JP9149009A patent/JPH10341599A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013952A1 (ja) * | 2002-08-06 | 2004-02-12 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | スイッチト・リラクタンス・モータ・センサレス駆動回路 |
| WO2005008879A1 (ja) * | 2003-07-16 | 2005-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 同期電動機の磁極位置推定装置 |
| US7161324B1 (en) | 2003-07-16 | 2007-01-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Device for estimating pole position of synchronous motor |
| JP2010252595A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Panasonic Corp | モータ駆動装置 |
| JP2016021800A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社リコー | 位置推定装置、モータ駆動制御装置及び位置推定方法 |
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