JPS6192187A - 同期電動機の界磁極位置補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は同期電動機のベクトル制御に係り、特に界磁極
位置補正方法に関する。

〔従来の技術〕

同期電動機のベクトル制御は検出器（レゾルバやパルス
ジェネレータ）により界磁極位置を検出し、界磁枠と同
期した位相の正弦波電流の指幅および位相の制御を行な
いトルク制御を行なうものである。

この同期電動機のベクトル制町１におり・ては、同期電
動機に検出器を取付ける際、同期電動機の界磁極位置と
検出器の検出信号による位置とに機械的なずれが発生す
る。

℃・ま、実際の界磁極位置なψ、検出した界磁ト１ｒｌ
。

位置をθ、レゾルバと同期電動機の機械的なずれをδ。

、印加する電流の位相をρ、電流の位相の袖ＩＥ量をγ
、実際の界磁極位置ψと印加する電流の位相差をδとす
ると、次式 ％式％ が１戊立する。

また、界磁極の大きさをψ、印加する電流の大きさを■
とすると発生トルクＴは、 Ｔ＝Ｋ・Φ弓ｃｏｓδ（Ｋ：定数ル・・・・・・・・　
（４）となる。ここで、位相差δは式（３）かられかる
ように、レゾルバを同期電動機に取付ける際の機械的な
ずれに基づいており、この位相差δが太きくなると、式
（４）か１つわかるように発生トルクＴは小さくなる。

発生トルクＴ　７’ｌ’−最大になる電流位相の補正量
γを決める方法として、従来（１）機械的なずれδ。を
直接検出する方法（特願昭５８−１５８８４１　）と、
（２）発生トルクＴが印加する電流の大きさＩによらず
零になる電流の位（１］の補１■量δ′０を検出し、そ
れを９０′：′ずらす方法（特願昭５９−８１７　）と
がある。

（１）の方法は、同門電動機の誘導電圧を検出し、その
電圧がゼロクロスするときの界磁極位置検出信号が機械
的なずれδ。であることを利用して印加する電流の位相
ρを補正するものである。したがって、この方法では誘
導電圧の検出回路およびパワ一部と信号処理部の絶縁回
路が複雑であった。

（２）の方法は、まず電流の位相の補正量ｒを一定増分
法により初期値γ。から一定量△γだけ等間隔に変化さ
せ、印加する電流の大きさＩによらず発生トルクＴが零
になる電流位相補正量へを求め、この電流位相補正ｍ偽
を用いて発生トルクＴが最大になる電流位相δ。を求め
、この電流位相δ。と検出した界磁極位置ψより印加す
る電流の位相ψを補正するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

１−たかって、この（２）の方法は、分解能を上げよう
（△γを小さくしよう）とするとそれにほぼ比例（△γ
に反比例）して電流の位相の補正量δｔを検出するのに
時間がかかる（たとえば、変化分△γをンにすると２倍
の時間がかかる）という問題点を有している。また、こ
の方法は、実際の界磁極位置と印加する電流の位相差が
９０″′の点を求める際、位相差が９０以上と以下で速
度フィードバックの極性が変化することを無視している
ため、実際の界磁極位置と印加する電流の位相差が９０
″′以下の場合に限定されていた。

本発明の目的は、発生トルクが零の点が精度よく短時間
に検出でき、かつ位相差が９０″′以上の場合でも印加
する電流の位相を補正することができる同期電動機の界
磁極位置補正方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は発生トルクＴが零になる電流の位相の補正量偽
の前後で発生トルクＴの極性が異なることを利用し、か
つ補正量の変化量を始めは大きく瀬次小さくして電ｔＡ
１−の位相の補正量δ′０を推定するもので、発生トル
クの極性が異なる２つの十補正量（γ１＋ｒ２＋ただし
γ、〈偽〈γ２）をそれぞれ下限値、上限値とする範囲
内にある中補正量（γ）を与えて発生トルクの極性を調
べ、このときの発生トルクの極性が、ｎＩＪ記補正補正
量、）のときの発生トルクの極性と異なった場合には前
記補正量（γ２）を前記補正量（ｒｌで更新し、前記補
正量（γ２）のときの発生トルクの極性と異なった場合
には前記補正量（γ、）をＭｉ前記補正量（γ）で更新
する処理を所定回数、繰返し、このようにして得られた
補正量（γ）の最終値を前記補ｉＥｆ’（（’ｎ　）の
１１を定値とすることを特徴とする。

〔実施例〕

本発明の実施例につ（・て図面を参照しながら説明する
。

第２図は本発明による同期電動機の界磁極位置呑抛補正
方法が適用された同期電動１幾＜　３　Ｉｌｌ　）のベ
クトル制御による駆動装置のブロック図である。

レゾルバ１２はレゾルバ励磁回路１３によって励磁され
る。速度検出回路１４はレゾルバ１２の検出信号の周期
Ｔを測定して、同１１ｊｌ電動ｉｌｌの回転子速度Ｎに
対応した周期Ｔを検出する。レゾルバ１５はレゾルバ励
磁回路１６によって励磁されろ。回転角検出回路１７は
レゾルバ１５の励磁信号と検出信号の位相差θを検出す
る。マイクロプロセッサ１８は速度指令Ｎ　ｒ　ｅ　ｆ
　　＋速度検出回路１４で検出した周期Ｔ９回転角検出
回路１７で検出した位相差θを用いて演算を行ない、２
相の電流指令ｌα、ｉβをそれぞれＤ／Ａ変換器１９．
２０によってデジタル／アナログ変換して電流制御回路
２１に出力する。電流制御回路２１は入力した２相の電
流指令１α、ｉβを３相の電流指令ｉ＋ｊ、ｉｂ。

ＩＣに変換し、インバータ２２を制御する。インバータ
２２はこれら３相の電流指令ｉａ＋　ｉｂ、　ｉｃ　　
に対応した電流を同期電動機１１に供給して、駆動する
。

第１図はマイクロプロセッサ１８のブロック図である。

周期／速度変換器１８．は周１９Ｊ　Ｔを速度Ｎに変換
する。速度フィードバック極性判定器１８□は周１０１
／速度変換器１８１から出力された速度Ｎを川し・て実
際の界磁極位置ψと印加する電流の位相澄δの余弦ｆ＋
ｌ’１ｃｏｓδの符号を判定し、ＣＯ５δ≧０て゛ある
ときはＦ　ｂ＝−１、ｃｏ　ｓδく０であると判定した
ときはＦ　ｌ）＝＋　１の速度フィードバック極性を出
力し、また擬似速度外乱発生器１８４に擬似速度外乱Ｎ
ｄ１ｓｔの発生が必要かどうかを指令する。すなわち、
速度フィードバック極性判定器１８□は、電流位相補正
量δ′の推定中は速度外乱発生器１８４によって、ある
電流位相補正量γに対して一定の小さな速度外乱Ｎｄ１
ｓｔを与え、次にこの速度外乱Ｎｄ　ｉ　ｓ　ｔを取除
いたときの速度Ｎｓｏを記録しておき、速度指令Ｎｒｅ
ｆを零にして速度制御を行なう。速度ループがネガティ
ブフィードバックになって（・るならばサイクルが進む
につれて速度Ｎは速度指令の値零に近づき、ｄ＝ＩＮｌ
−ＩＮｓｏｌは負になり、速度フィードバック極性Ｆｂ
　Ｏ値はそのままでよい。速度ループがポジイティブフ
ィードバックになっているならば速度Ｎはますます零か
ら遠ざかり、ｄは正の大きな値となる。そこで、フィー
ドバック極性ＦｂＯ値を反転し、速度ループをネガティ
ブフィードバックとする。このように、速度フィードバ
ック極性判定器１８２ではｄの値によってネガティブフ
ィードバックかポジティブフィードバックかを判定して
いる。さらに速度フィードバック極性判定器１８２は速
度フィードバック極性ＦｂＯ値が正しくたまったことを
電流位相補正器１８□に通知する。乗算器１８．は周！
１ｊ−１／速度変換器１８１で得られた速度Ｎと速度フ
ィードバック極性判定器１８□から出力されたフィード
バック極性Ｆｂ　を乗じて速度Ｍ　（−Ｆｂ−Ｎ）を出
力する。加算器１８．は速度指令Ｎｒｅｆ　＋乗算器１
８３の出力である速度げ。

擬似速度外乱発生器１８４から出力された速度外乱Ｎｄ
　ｉ　ｓ　ｔ　　を加算する。比例制御積分器１８Ｒは
加算器１８．の出力、すなわち速度偏差をトルク指令１
に変換する。電流位相補正器１８７は後述する方法量γ
−δ’、ｒ＋−９０’またはｒ−δ６−９０′を出力す
る。加算器１８８は位相差θと′電流位相補正器１８７
から出力された電流位相補正量γを加算して印加する電
流の位相ρを出力する。この位相ρは正弦関数発生器１
８、と符シ１反’ｋ　ｌｉ　ｌ　ｓ＋。によって−５目
１ρに、余弦関数発生器１８１．によってｃｏｓρにそ
れぞれ変スとして与えることによってＲＯＭに記憶され
て（・るｓｉｎρＩＣ’Ｏ３ρの値がそれぞれ出力され
る。乗算器１８，２．１８．３は比例積分制御器１８．
がら出力されたトルク指令１にそれぞれ一５ｉｎρ、。

ａｓρを乗じて２相の電流指令ｉα、ｌβを出力する。

次に電流位相補１１玉量偽の推定方法を第：３図のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

（処ｑ２．Ｌ）　　′ｆ：ＪＪ明値を設定する。すなわ
ち、’４電流相袖ｔＬ　川’、　ｒ　””　０　、フィ
ードバック極性Ｆｂ＝−１．推定回敢Ｊ−０，下限値δ
−−１８０’　、上限値δ＋＝　１８０’とする。下限
値δ−には速度フィードバック極性Ｆｂ＝−１で速度ル
ープがかかる場合の電流位相補正量δらに最も近（・電
流位相補正量γを入れる。上限値δ＋には速度フィード
バック極性Ｆ　ｂ−＋　１　　の場合の電流位相補正量
δらに最も近い電流位相補正量ｒを入れる。下限値δ−
１上限値δ＋に用期値として１８０を入れるのは、速度
フィードバック極性Ｆｂ　Ｏ値は電流位相補正量ｒ＝ｏ
とγ−１８０°とで異符号であることは明らかだからで
ある。

（処理２２）　擬似速度外乱Ｎｄ　ｉ　ｓ　ｔを発生す
べきかどうかを判定する。電流位相補正の最初の数制御
サイクルでは小さな一定の速度外乱Ｎｄ　ｉ　ｓ　ｔを
発生させるために処理２３に進み、次の数サイクルこの
擬似速度外乱Ｎｄ　ｉ　ｓ　ｔを取除くために処理２４
へ進む。

（処理２８）　擬似速度外乱発生器１８４により擬似速
度外乱Ｎｄ　ｉ　ｓ　ｔを発生する。

（処理２手）　速度制御を行なう。

（処理２５）　速度フィードバック極性ＦＬ＋　の値が
正し見・かどうか（速度フィードバックのループが正常
かどうか）の判定が終了したかどうかを調べ、終了した
場合は処理２６へ、終了していない場合は処理２２へ戻
る。

（処Ｆｌ　２　（５）　　速度フィードバック極性Ｆｂ
　の値が正しいかを調べ、正しい場合には処理２８へ進
み、間違っている場合には処理２７に進む。

（処理２７）　速度フィードバック極性Ｆｂ　を反転し
て、再チェックのため処理２２へ戻る。

（処理２８）　速度フィードバック極性Ｆｂ＝−１かど
うか調べ、−】、ならば処理２９へ、−１でないならば
処理３．０へ進む。

（処理２９）　δ−−γとし、処理３１へ進む。

（処理３０）　δ十−γとし、処理３１へ進む。

（処理３１）　次に調べる電流位相補正量ｒの値をδ＋
とδ−の平均値とし、処理３２へ進む。

（処理３２）　推定回数ｊを更新し、処理８３へ進む。

（処理８３）　推定回数ｊを調べ、所定の回数ｋに達し
ていなければ処理２２へ戻って、前述の処理を繰返し、
達したならば処理３４へ進む。

（処理３４）　処理３１で最後に更新した電流位相補正
量γを電流位相間ＩＥ量δ６として処理を終了する。

ここで、電流位相補正量δ６の精度について検討する。

精度△δちは次式 ％式％（５） で与えられる。Ｋ＝７の場合、△δ′ｏ−４ｏ、７ｏｓ
’である。

次に、このようにして求めた電流位相補正量δ６から機
械的なずれδ、を求める方法を説明する。

電流位相補正量γ＝０３とγ−９０°の場合の速度のと
きＦ　ｂ　＝　−１’　、　（３）　ｒ　＝　Ｏ’のと
きＦｂ＝＋１　、　ｒ　＝９０３のときＦｂ＝＋１　、
＋４）ｒ−σのときＦ１〕＝−１゜ｒ−９０°のときＦ
ｂ−−１の４１ｉＴｉりで、それぞれ第４図１１１　、
　（２＋　、　（３）　、　（４）に対応している。電
流位相補正量δ６はげと１８０３の間で求まる。機械的
なずれδ。

は速度フィードバック極性Ｆｌ）−−１（斜線部）にな
るように決める。すなわち、ｎ１１記の４つに場合に対
応して δ。二δ４−９０’　　　・・・・・・・・・・・・・
・　＋６＋δ。＝δ’ｔ、＋９ＣＦ　　　・・・・・・
・・・・・・・・　（７）δｏ−δ’ｒ、＋９Ｃｆ＋　
　　・・・・・・・・・・・・・・・　（８）δｏ−δ
’、−９（ｆ　　・・・・・・・・・・・・・・・　（
９）となる。

本実施例では、初期値としてｒ　＝　ｏ’　、δ＋−１
８０？δ−−１８＋１’としたが、ｒの値がδ＋、δ−
の値から１８ＣＦスれていれば、γ−σでなくてもよい
。また、γの更新値は、これがδ＋とδ−の間の値であ
れば、δ＋とδ−の平均値でなくてもよい。

〔発明の効用〕

本発明は、以上説明したように、発生トルクが零になる
電流位相の補正量の前後で発生トルクの極性が異なるこ
とを利用し、かつ電流位相の補正量の変化量を始めは大
きく、漸次小さくして電流の位相の補正量を求めるもの
であるので、実際の界磁極位置と印加する電流の位相差
が９０′以上の場合でも電流位相の袖１Ｆ量を検出する
ことができ、また検出する時間も短かい。

４１図図面簡ｉ）ｉな説明 第１図は第２図のマイクロプロセッサ１８のブロック図
、第２図は本発明による同期電動機の界磁極位置補正方
法が適用された同期電動機のヘクトル制御による駆動装
置の一実施例のブロック図、第３図は電流位置補正用δ
ｏの推定方法を示すフローチャート、第４図は電流位相
補正器ｒ−０°とｒ−９０°のときの速度フィードバン
ク極性Ｆｂの各組合せにおける機械的なずれδ’ｏの関
係を示す図である。

１８１：同期／速度変換器、 １８２：速度フィードバンク極性判定器、１８３：乗算
器、 １８４：擬似速度外乱発生器、 １８、：加算器、 １８γ：電流位相補正器。

第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）印加する電流の位相（ρ）の補正量（γ）を変化
   させて印加する電流の大きさによらず発生トルクが零に
   なる補正量（δ′＿ｏ）を求め、この補正量（δ′＿ｏ
   ）を用いて発生トルクが最大になる電流の位相の補正量
   （δ＿ｏ）を求め、この電流の位相の補正量（δ＿ｏ）
   と検出した界磁極位置（ψ）より印加する電流の位相（
   ρ）を決定して同期電動機をベクトル制御する方法にお
   いて、発生トルクの極性が異なる２つの補正量（γ＿１
   、γ＿２、ただしγ＿１＜δ′＿ｏ＜γ＿２）をそれぞ
   れ下限値、上限値とする範囲内にある補正量（γ）を与
   えて発生トルクの極性を調べ、このときの発生トルクの
   極性が、前記補正量（γ＿１）のときの発生トルクの極
   性と異なった場合には前記補正量（γ＿２）を前記補正
   量（γ）で更新し、前記補正量（γ＿２）のときの発生
   トルクの極性と異なった場合には前記補正量（γ＿１）
   を前記補正量（γ）で更新する処理を所定回数、繰返し
   、このようにして得られた補正量（γ）の最終値を前記
   補正量（δ′＿ｏ）の推定値とすることを特徴とする同
   期電動機の界磁極位置補正方法。
2. （２）発生トルクの極性の判定として速度フィードバッ
   クの極性を利用する特許請求の範囲第１項に記載の同期
   電動機の界磁極位置補正方法。
3. （３）補正量（γ）として下限値（γ＿１）と上限値（
   γ＿２）の平均値が与えられる特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の同期電動機の界磁極位置補 正方法。