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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