JP2009254045A - Magnetic pole position detection device of synchronous motor, and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同期電動機の磁極位置検出装置及び方法に関し、特に、ロータ(回転子)の回転を抑え、かつ複雑な処理を行うことなく磁極位置を検出し、その検出した磁極位置に基づいて同期電動機を駆動制御する技術に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for detecting a magnetic pole position of a synchronous motor, and more particularly, detects a magnetic pole position without suppressing rotation of a rotor (rotor) and performing complicated processing, and synchronizes based on the detected magnetic pole position. The present invention relates to a technique for driving and controlling an electric motor.
同期電動機を駆動制御する電動機制御装置は、所望のトルクを発生させるために、ロータの磁極位置に対応した位相で電流を供給する必要がある。このため、ロータの磁極位置を検出することは、同期電動機を駆動制御するために必要不可欠な技術となっている。 An electric motor control device that drives and controls a synchronous motor needs to supply current at a phase corresponding to the magnetic pole position of the rotor in order to generate a desired torque. For this reason, detecting the magnetic pole position of the rotor is an indispensable technique for driving and controlling the synchronous motor.
従来、ロータの磁極位置を検出する技術として様々な手法が知られている。例えば、同期電動機に磁極位置センサ及びパルスジェネレータを設け、これらの測定値に基づいて磁極位置を検出する手法がある。また、同期電動機のステータ(固定子)に所定の直流電流(電流ベクトル)を供給し、その電流ベクトルによってロータが停止した位置を磁極位置とするものもある。 Conventionally, various techniques are known as techniques for detecting the magnetic pole position of a rotor. For example, there is a method in which a magnetic pole position sensor and a pulse generator are provided in a synchronous motor, and the magnetic pole position is detected based on these measured values. In some cases, a predetermined direct current (current vector) is supplied to the stator (stator) of the synchronous motor, and the position where the rotor is stopped by the current vector is set as the magnetic pole position.
図5は、従来の磁極位置検出装置の構成を示す図である。この磁極位置検出装置110は、磁極位置検出を実現する装置の一例であり、座標変換器111、絶対値演算器112、ローパスフィルタ113及び磁極位置演算器114を備え、図示しない電動機制御装置から同期電動機102へ供給される3相高周波電流を、バンドパスフィルタ120を介して入力し、この3相高周波電流の値に基づいて磁極位置θを検出し、出力する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional magnetic pole position detection device. The magnetic pole
具体的には、図示しない電動機制御装置は、オペレータの操作によって、同期電動機102におけるロータの磁極位置を検出するモードに設定されると、同期電動機102を制御する電力変換器(インバータ/図示せず)の出力周波数範囲外の周波数で、任意の3相高周波電流を同期電動機102へ供給する。
Specifically, a motor control device (not shown), when set to a mode for detecting the magnetic pole position of the rotor in the
バンドパスフィルタ120は、3相高周波電流のうち、予め設定された周波数のみを抽出して出力する。磁極位置検出装置110の座標変換器111は、バンドパスフィルタ120により出力された3相高周波電流を入力し、α軸、β軸、α’軸及びβ’軸への座標変換を施し、これら4軸の電流値を出力する。ここで、同期電動機102のU相をα軸とし、α軸に90度直交する軸をβ軸とし、α軸及びβ軸の二相の静止座標系においてα軸から45度移動した軸をα’軸とし、α’軸に90度直交する軸をβ’軸とする。
The band pass filter 120 extracts and outputs only a preset frequency from the three-phase high-frequency current. The
絶対値演算器112は、座標変換器111により変換された4軸の電流値を入力し、それぞれのピーク値を平均化し、平均化した4軸の電流値を出力する。ローパスフィルタ113は、絶対値演算器112から4軸の電流値を入力し、高周波成分を除去して出力する。磁極位置演算器114は、ローパスフィルタ113から4軸の電流値を入力し、これらの4軸の電流値に基づいて所定の演算を行い、磁極位置θを出力する。磁極位置検出装置110における詳細な演算については、特許文献1を参照されたい。
The
このように、磁極位置検出装置110により検出された磁極位置θは、同期電動機102へ供給する電流を生成するために用いられ、図示しない電動機制御装置は、ロータの磁極位置に対応した適切な位相の電流を同期電動機102へ供給することができる。
Thus, the magnetic pole position θ detected by the magnetic pole
しかしながら、磁極位置を検出する手法として特許文献1の磁極位置検出装置110を用いた場合には、磁極位置θを検出するために複雑な演算を行う必要があることから、処理負荷が大きいという問題があった。
However, when the magnetic pole
また、磁極位置を検出する他の手法として、同期電動機のステータに所定の電流ベクトルを供給し、ロータが停止した位置を磁極位置とする手法を用いた場合には、電流ベクトルと磁極位置とは直交する関係にあるから、電流ベクトルに直交する位置までロータが回転してしまう。つまり、オペレータの操作によって、ロータの磁極位置を検出するモードに設定されると、同期電動機102のロータが急に回転してしまうから、安全性に十分配慮する必要があった。
As another method for detecting the magnetic pole position, when a method is used in which a predetermined current vector is supplied to the stator of the synchronous motor and the position where the rotor stops is the magnetic pole position, the current vector and the magnetic pole position are Because of the orthogonal relationship, the rotor rotates to a position orthogonal to the current vector. In other words, if the mode of detecting the magnetic pole position of the rotor is set by the operation of the operator, the rotor of the
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複雑な演算を行うことなく磁極位置を演算し、かつ安全性に優れた磁極位置検出装置及び方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic pole position detection apparatus and method that calculates the magnetic pole position without performing complicated calculations and is excellent in safety. There is.
上記目的を達成するために、本発明による磁極位置検出装置は、同期電動機におけるロータの回転位置を示すロータ現在位置を入力し、前記ロータ現在位置に基づく磁極位置の位置情報を用いることにより前記同期電動機を駆動制御する電動機制御装置における、前記磁極位置を検出する装置において、前記磁極位置を検出する初期状態におけるロータ現在位置を、ロータ初期位置として記憶する記憶部と、前記ロータ現在位置と、前記記憶部に記憶されたロータ初期位置とが一致するようにフィードバック制御を行い、補正量を演算する演算部と、を備え、前記演算部により演算された補正量に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a magnetic pole position detection device according to the present invention inputs a rotor current position indicating a rotational position of a rotor in a synchronous motor, and uses the position information of the magnetic pole position based on the rotor current position to obtain the synchronization. In the motor control device for driving and controlling the motor, in the device for detecting the magnetic pole position, a storage unit that stores a rotor current position in an initial state for detecting the magnetic pole position as a rotor initial position, the rotor current position, A calculation unit that performs feedback control so as to match the rotor initial position stored in the storage unit and calculates a correction amount, and the synchronization information is obtained based on the position information based on the correction amount calculated by the calculation unit. A current vector of a direct current supplied to the electric motor is determined.
また、本発明による磁極位置検出装置は、前記ロータ現在位置と、前記記憶部に記憶されたロータ初期位置との間の偏差を算出する減算部と、磁極位置初期設定値を予め記憶する第2の記憶部と、前記演算部により演算された補正量と、前記第2の記憶部により記憶された磁極位置初期設定値とを加算する加算部と、を備え、前記演算部が、減算部により算出された偏差を入力し、この偏差がゼロになるように、P(比例)制御及びI(積分)制御によって補正量を演算し、前記加算部による加算結果に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定することを特徴とする。 The magnetic pole position detection device according to the present invention includes a subtractor that calculates a deviation between the current rotor position and the initial rotor position stored in the storage unit, and a second magnetic pole position initial setting value that is stored in advance. A storage unit; and an addition unit that adds the correction amount calculated by the calculation unit and the magnetic pole position initial setting value stored by the second storage unit. The calculated deviation is input, the correction amount is calculated by P (proportional) control and I (integral) control so that the deviation becomes zero, and the synchronization is calculated based on the position information based on the addition result by the adding unit. A current vector of a direct current supplied to the electric motor is determined.
また、本発明による磁極位置検出方法は、同期電動機におけるロータの回転位置を示すロータ現在位置を入力し、前記ロータ現在位置に基づく磁極位置の位置情報を用いることにより前記同期電動機を駆動制御する電動機制御装置によって、前記磁極位置を検出する方法において、前記磁極位置を検出する初期状態におけるロータ現在位置を、ロータ初期位置として記憶する第1のステップと、入力したロータ現在位置と前記記憶したロータ初期位置とが一致するようにフィードバック制御を行い、補正量を演算する第2のステップと、前記補正量に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定する第3のステップと、を有することを特徴とする。 The magnetic pole position detection method according to the present invention inputs a rotor current position indicating a rotational position of a rotor in the synchronous motor, and uses the position information of the magnetic pole position based on the rotor current position to drive and control the synchronous motor. In the method of detecting the magnetic pole position by the control device, a first step of storing the rotor current position in the initial state of detecting the magnetic pole position as the rotor initial position, the input rotor current position, and the stored rotor initial position A second step of performing feedback control so as to match the position and calculating a correction amount; and a third step of determining a current vector of a direct current to be supplied to the synchronous motor based on position information based on the correction amount And a step.
また、本発明による磁極位置検出方法は、磁極位置初期設定値を予め記憶するステップと、前記第2ステップにより演算した補正量と前記記憶した磁極位置初期設定値とを加算するステップと、を有し、前記第2のステップが、入力したロータ現在位置と前記記憶したロータ初期位置との間の偏差を算出し、この偏差がゼロになるように、P(比例)制御及びI(積分)制御によって補正量を演算し、前記第3のステップが、前記補正量と磁極位置初期設定値との加算結果に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定する、ことを特徴とする。 The magnetic pole position detection method according to the present invention includes a step of storing a magnetic pole position initial setting value in advance, and a step of adding the correction amount calculated in the second step and the stored magnetic pole position initial setting value. Then, the second step calculates a deviation between the input rotor current position and the stored rotor initial position, and P (proportional) control and I (integration) control so that the deviation becomes zero. The third step determines a current vector of a direct current to be supplied to the synchronous motor based on position information based on the addition result of the correction amount and the magnetic pole position initial setting value. It is characterized by.
以上説明したように、本発明によれば、ロータ初期位置とロータ現在位置とが一致するようにフィードバック制御を行うことにより、ロータの磁極位置を初期状態の位置からさほど回転させることなく、その初期状態の磁極位置に直交する電流ベクトルを決定するようにした。これにより、複雑な演算を行うことなく磁極位置を演算し、かつ安全性に優れた磁極位置検出装置及び方法を実現することができる。 As described above, according to the present invention, by performing feedback control so that the rotor initial position and the rotor current position coincide with each other, the rotor magnetic pole position is not rotated so much from the initial state position. The current vector orthogonal to the magnetic pole position in the state is determined. Thereby, it is possible to realize a magnetic pole position detection apparatus and method that calculates the magnetic pole position without performing complicated calculations and is excellent in safety.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔電動機制御装置の構成〕
図1は、本発明の実施形態による磁極位置検出装置が用いられる電動機制御装置の基本構成を示す図である。この電動機制御装置1は、磁極位置検出装置10、座標変換器20、2相3相変換器30、PWM制御器40、電力変換器50、減算器60−1,60−2及び電流制御器70−1,70−2を備えている。電動機制御装置1は、同期電動機2に連結された絶対位置検出器(アブソリュート型エンコーダ)3からロータ現在位置θ2を入力し、ロータ現在位置θ2が示す磁極位置に対応する位置情報(機械角)θ3の位相で、駆動電流を同期電動機2へ供給する。以下、説明を簡単にするために、ロータの磁極数は2極とする。尚、このときの位置情報θ3は電気角と一致する。また、絶対位置検出器3の回転部及び固定部は、ロータ及び電動機制御装置1のシャーシ部にそれぞれ取り付けられている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Configuration of motor control device]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electric motor control device in which a magnetic pole position detection device according to an embodiment of the present invention is used. The motor control device 1 includes a magnetic pole
電動機制御装置1の磁極位置検出装置10は、絶対位置検出器3からロータ現在位置θ2を入力すると共に、モード信号として、通常の運転モードであるノーマルモード信号または磁極位置を検出する磁極位置検出モード信号を入力する。モード信号は、図示しない設定器においてオペレータの選択により設定される。そして、ノーマルモードの場合、入力したロータ現在位置θ2に磁極オフセットθ3’を加算して位置情報θ3として座標変換器20に出力する。一方、磁極位置検出モードの場合、入力したロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致するように、PI(P:比例、I:積分)演算を行い、演算結果である位置情報θ3を座標変換器20に出力する。
The magnetic pole
磁極位置検出モードにおいて、所定の時間が経過して演算結果である位置情報θ3が安定したときの位置情報を磁極オフセットθ3’とすると、磁極位置検出装置10は、磁極オフセットθ3’に対応する電流ベクトルを同期電動機2へ供給することになり、ロータは、磁極位置検出モードの開始時点である初期状態のロータ初期位置θ1と同じ位置を維持することになる。つまり、磁極位置検出装置10は、磁極位置検出モードにおいて、ロータの回転を抑えながら、ロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致する磁極オフセットθ3’を演算し、その磁極オフセットθ3’に対応する電流ベクトルを決定する。
In the magnetic pole position detection mode, if the position information when the position information θ3 as a calculation result is stabilized after a predetermined time has elapsed is the magnetic pole offset θ3 ′, the magnetic pole
電動機制御装置1の減算器60−1は、トルク分電流指令i*qからトルク分電流帰還信号iqを減算し、その減算結果を出力する。電流制御器70−1は、減算器60−1から減算結果を入力し、電流制御によりトルク分電圧指令V*qを出力する。減算器60−2は、励磁分電流指令i*dから励磁分電流帰還信号idを減算し、その減算結果を出力する。電流制御器70−2は、減算器60−2から減算結果を入力し、電流制御により励磁分電圧指令V*dを出力する。ここで、トルク分電流帰還信号iq及び励磁分電流帰還信号idは、UWV各相の電流信号を3相/2相変換して得られた電流信号である。具体的には、電力変換器50と同期電動機2との間の巻線上に配置された電流センサ(図示せず)がUVW各相の電流信号を検出し、3相/2相座標変換器(図示せず)がUVW各相の電流信号に対して座標変換の演算を行い、トルク分電流帰還信号iq及び励磁分電流帰還信号idを得る。尚、電力変換器50から同期電動機2へ供給される電流ベクトルは、トルク分電流指令i*q及び励磁分電流指令i*dの合成ベクトルに相当する。
The subtractor 60-1 of the motor control device 1 subtracts the torque current feedback signal iq from the torque current command i * q, and outputs the subtraction result. The current controller 70-1 receives the subtraction result from the subtractor 60-1, and outputs a torque divided voltage command V * q by current control. The subtractor 60-2 subtracts the excitation current feedback signal id from the excitation current command i * d and outputs the subtraction result. The current controller 70-2 receives the subtraction result from the subtractor 60-2 and outputs the excitation voltage command V * d by current control. Here, the torque component current feedback signal iq and the excitation component current feedback signal id are current signals obtained by three-phase / two-phase conversion of the current signal of each UWV phase. Specifically, a current sensor (not shown) arranged on a winding between the
座標変換器20は、電流制御器70−1,70−2からトルク分電圧指令V*q及び励磁分電圧指令V*dをそれぞれ入力し、磁極位置検出装置10から位置情報θ3を入力し、2相の交流電圧指令Va及びVbに変換する。2相3相変換器30は、座標変換器20から2相の交流電圧指令Va及びVbを入力し、3相の正弦波電圧指令に変換する。PWM制御器40は、2相3相変換器30から3相の正弦波電圧指令を入力し、図示しない搬送波信号(三角波信号)を用いてパルス幅制御し、3相のPWM信号に変換する。電力変換器50は、PWM制御器40からPWM信号を入力し、このPWM信号をドライブ信号としてゲートをオンオフ動作させ、3相のパルス状正弦波電圧信号を生成し、同期電動機2へ供給する。尚、磁極位置検出モードの場合、電動機制御装置1は、位置情報θ3に対応した直流の電流ベクトルを同期電動機2へ供給する。
The coordinate
〔磁極位置検出装置の構成〕
次に、図1に示した磁極位置検出装置10について詳細に説明する。図2は、本発明の実施形態による磁極位置検出装置10の構成を示すブロック図である。この磁極位置検出装置10は、ロータ初期位置を記憶するメモリ11、磁極位置初期設定値を記憶するメモリ12、減算器13、PI増幅器14、加算器15、セレクタ16、メモリ17及び加算器18を備えている。
[Configuration of magnetic pole position detection device]
Next, the magnetic pole
メモリ11には、ロータに負荷が接続されていないフリー状態のときのロータ現在位置θ2が、ロータ初期位置θ1として記憶されている。つまり、磁極位置検出装置10は、フリー状態(初期状態)においてロータ現在位置θ2を入力し、ロータ初期位置θ1としてメモリ11に記憶する。尚、図1に示した絶対位置検出器3から入力するロータ現在位置θ2は、ロータの磁極位置に対応した位置情報である。
The memory 11 stores the rotor current position θ2 when the load is not connected to the rotor as the rotor initial position θ1. That is, the magnetic pole
図3(1)は、ロータの初期状態を示す説明図である。図3(1)は、ロータがフリー状態にあり、同期電動機2のステータ巻線に直流電流が供給されていないときの磁極位置a1を示している。このとき、基準軸に対するロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1となる。ここで、基準軸とは、電動機制御装置1から同期電動機2へ供給する直流の電流ベクトルのうち、初期状態において基準となる電流ベクトルの位相位置を示す。つまり、電動機制御装置1は、磁極位置検出モードにおいて、後述する図3(2)の電流ベクトルb1(基準軸上の電流ベクトル)を基準にして、位置情報θ3に対応した直流の電流ベクトルを同期電動機2へ供給する。前述したように、メモリ11には、図3(1)の初期状態におけるロータ初期位置θ1が記憶される。
FIG. 3 (1) is an explanatory view showing an initial state of the rotor. FIG. 3A shows the magnetic pole position a1 when the rotor is in a free state and no DC current is supplied to the stator winding of the
図3(2)は、基準軸に沿って電流ベクトルb1を供給したときのロータの状態を示す説明図である。電動機制御装置1が、図3(1)の初期状態において、基準となる電流ベクトル(基準軸上の電流ベクトル)b1を供給すると、ロータの磁極位置a1は、図3(2)に示すように、電流ベクトルb1に直交する磁極位置a2まで回転してしまう。そこで、本発明の実施形態では、後述する図3(3)に示すように、ロータが初期状態にある磁極位置a1から極力回転しないように、この磁極位置a1に直交する電流ベクトル(位置情報θ3=θ3’に対応する電流ベクトル)b2を決定する。 FIG. 3B is an explanatory diagram showing the state of the rotor when the current vector b1 is supplied along the reference axis. When the motor control device 1 supplies a reference current vector (current vector on the reference axis) b1 in the initial state of FIG. 3 (1), the magnetic pole position a1 of the rotor is as shown in FIG. 3 (2). Then, it rotates to the magnetic pole position a2 orthogonal to the current vector b1. Therefore, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 (3) described later, a current vector (position information θ3) orthogonal to the magnetic pole position a1 is set so that the rotor does not rotate as much as possible from the magnetic pole position a1 in the initial state. = Current vector) b2 corresponding to θ3 ′ is determined.
図3(3)は初期状態の磁極位置a1に直交する位置の電流ベクトルb2を供給したときの状態を示す説明図である。磁極位置検出装置10が、初期状態の磁極位置a1に直交する電流ベクトルb2を電動機制御装置1によって供給するための磁極オフセットθ3’を出力することにより、ロータの磁極位置a1を初期状態に維持することができる。つまり、ロータを初期状態から極力回転させないための磁極位置の情報は、初期状態である磁極位置a1のロータ初期位置θ1の情報に、後述するPI増幅器14により演算された補正量(磁極オフセットθ3’に相当する量)の情報を加えたものとして検出されることになる。
FIG. 3 (3) is an explanatory diagram showing a state when the current vector b2 at a position orthogonal to the magnetic pole position a1 in the initial state is supplied. The magnetic pole
図2に戻って、メモリ12には、磁極位置初期設定値が予め記憶されている。この磁極位置初期設定値は、図3(1)〜図3(3)に示した基準軸の位置情報に相当し、この例では0が設定される。
Returning to FIG. 2, the magnetic pole position initial setting value is stored in the
減算器13は、絶対位置検出器3からロータ現在位置θ2を、メモリ11からロータ初期位置θ1をそれぞれ入力し、ロータ初期位置θ1からロータ現在位置θ2を減算し、その減算結果である偏差Δθを出力する。
The
PI増幅器14は、減算器13から偏差Δθを入力し、偏差Δθに基づいて比例演算及び積分演算を行い、演算結果である補正量を出力する。この補正量は、加算器15及びセレクタ16を経て、位置情報θ3として座標変換器20へ出力される。そして、電動機制御装置1は、位置情報θ3に対応した直流の電流ベクトルを同期電動機2へ供給し、電流ベクトルの位置に応じて同期電動機2のロータが回転する。そして、磁極位置検出装置10は、新たなロータ現在位置θ2を絶対位置検出器3から入力することになる。ここで、PI増幅器14は、フィードバック制御により、ロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致するように、すなわち偏差Δθが0になるように、フィードバック制御を行い、PI増幅演算により、補正量を出力する。このフィードバック制御系が安定すると、ロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致するときの補正量が出力され、この補正量に対応する位置情報θ3=θ3’が出力されることになる。尚、PI増幅器14には、PIの各パラメータが予め設定されているものとする。
The
加算器15は、PI増幅器14から補正量を、メモリ12から磁極位置初期設定値をそれぞれ入力し、補正量に磁極位置初期設定値を加算し、その加算結果を磁極位置設定値として出力する。
The
メモリ17は、フィードバック制御系が安定したときの、加算器15により出力された磁極位置設定値を磁極オフセットθ3’として記憶する。ここで、磁極オフセットθ3’を記憶するタイミングは、例えば、減算器13による減算結果Δθが所定時間の間、0を基準にした所定の許容範囲内に入ったときである。
The
加算器18は、絶対位置検出器3からロータ現在位置θ2を、メモリ17から磁極オフセットθ3’をそれぞれ入力し、ロータ現在位置θ2に磁極オフセットθ3’を加算し、その加算結果を出力する。
The
セレクタ16は、加算器15から磁極位置設定値を、加算器18から加算結果を、図示しない設定器においてオペレータにより設定されたモード信号をそれぞれ入力し、モード信号がノーマルモード信号の場合に、加算器18からの加算結果を位置情報θ3として出力し、モード信号が磁極位置検出モード信号の場合に、磁極位置設定値を位置情報θ3として出力する。
The
このように、磁極位置検出装置10は、磁極位置検出モードの場合、出力信号である位置情報θ3が反映されるロータ現在位置θ2を入力し、ロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致するように、PI演算によるフィードバック制御を行うようにした。これにより、ロータ現在位置θ2がロータ初期位置θ1に一致するように補正量が出力され、この補正量に対応する位置情報θ3が出力され、制御系は徐々に安定するようになる。このときの位置情報θ3=θ3’が、検出すべき磁極位置に対応した電流ベクトルの位相位置となる。
Thus, in the magnetic pole position detection mode, the magnetic pole
〔磁極位置検出装置の処理〕
次に、図2に示した磁極位置検出装置10の処理について説明する。図4は、磁極位置検出装置10による磁極位置検出モードの処理を示す説明図である。まず、磁極位置検出装置10は、モード信号として磁極位置検出モード信号を入力すると、図3(1)に示した初期状態のロータ現在位置θ2をロータ初期位置θ1としてメモリ11に記憶する(ステップS401)。
[Processing of magnetic pole position detection device]
Next, the process of the magnetic pole
磁極位置検出装置10は、入力したモード信号が磁極位置検出モード信号であるか否かを判定し(ステップS402)、モード信号が磁極位置検出モード信号である限り(ステップS402:Y)、ステップS403からステップS406までのフィードバック制御を行う。一方、モード信号が磁極位置検出モード信号でない場合(ステップS402:N)、磁極位置検出モードの処理を終了する。
The magnetic pole
磁極位置検出装置10は、絶対位置検出器3からロータ現在位置θ2を入力する(ステップS403)。そして、磁極位置検出装置10の減算器13は、メモリ11に記憶されたロータ初期位置θ1から、ステップS403にて入力したロータ現在位置θ2を減算し、減算結果である偏差Δθを算出する(ステップS404)。
The magnetic pole
PI増幅器14は、減算器13から偏差Δθを入力し、偏差Δθが0になるように、PI演算を行って補正量を算出する(ステップS405)。そして、加算器15は、メモリ12に予め記憶された磁極位置初期設定値と、PI増幅器14からの補正量とを加算し、加算結果である磁極位置設定値を算出し、フィードバック制御系が安定したタイミングで、磁極オフセットθ3’としてメモリ17に記憶される(ステップS406)。また、磁極位置設定値は、位置情報θ3としてセレクタ16を介して座標変換器20に出力される。
The
このように、磁極位置検出装置10は、ステップS403からステップS406までのフィードバック制御を行うことにより、フィードバック制御系が安定したときの位置情報θ3=θ3’を出力し、電動機制御装置1は、磁極オフセットθ3’に対応する直流の電流ベクトルb2を決定する。
In this way, the magnetic pole
次に、ノーマルモードの処理について説明する。磁極位置検出装置10がモード信号としてノーマルモード信号を入力すると、加算器18は、磁極位置検出モード時にメモリ11に記憶した磁極オフセットθ3’とロータ現在位置θ2とを加算し、加算結果により得られる値を位置情報θ3として、セレクタ16を介して座標変換器20に出力する。
Next, normal mode processing will be described. When the magnetic pole
以上のように、本発明の実施形態による磁極位置検出装置10によれば、メモリ11が、ロータに負荷が接続されていないフリー状態(初期状態)におけるロータ現在位置θ2をロータ初期位置θ1として記憶し、PI増幅器14が、ロータ現在位置θ2とロータ初期位置θ1とが一致するようにPI演算を行って補正量を演算するようにし、磁極位置検出装置10の出力として電流ベクトルの位置情報θ3を得るようにした。このようなフィードバック制御系が安定すると、位置情報θ3=θ3’に対応する電流ベクトルb2が、ロータ初期位置θ1の磁極位置a1に直交する位置となる。これにより、ロータ初期位置θ1に、PI増幅器14により演算された補正量を加算した情報が磁極位置の情報となるから、複雑な演算を行うことなく、磁極位置を検出することができる。また、ロータは、ロータ初期位置θ1を維持することになるから、さほど回転することがない。したがって、安全性を確保した状態で磁極位置を検出することができる。
As described above, according to the magnetic pole
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、PI増幅器14は、比例及び積分によるPI演算を行うようにしたが、これに微分を加えてPID演算を行うようにしてもよいし、PI演算以外の手法により補正量を出力するようにしてもよい。
The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, in the above-described embodiment, the
1 電動機制御装置
2,102 同期電動機
3 絶対位置検出器
10,110 磁極位置検出装置
11,12,17 メモリ
13,60−1,60−2 減算器
14 PI増幅器
15,18 加算器
16 セレクタ
20 座標変換器
30 2相3相変換器
40 PWM制御器
50 電力変換器
70−1,70−2 電流制御器
111 座標変換器
112 絶対値演算器
113 ローパスフィルタ
114 磁極位置演算器
120 バンドパスフィルタ
θ1 ロータ初期位置
θ2 ロータ現在位置
θ3 位置情報
θ3’ 磁極オフセット
i*q トルク分電流指令
i*d 励磁分電流指令
iq トルク分電流帰還信号
id 励磁分電流帰還信号
V*q トルク分電圧指令
V*d 励磁分電圧指令
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 2,102
Claims (4)
前記磁極位置を検出する初期状態におけるロータ現在位置を、ロータ初期位置として記憶する記憶部と、
前記ロータ現在位置と、前記記憶部に記憶されたロータ初期位置とが一致するようにフィードバック制御を行い、補正量を演算する演算部と、を備え、
前記演算部により演算された補正量に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定することを特徴とする磁極位置検出装置。 An apparatus for detecting the magnetic pole position in an electric motor control apparatus that inputs the rotor current position indicating the rotational position of the rotor in the synchronous motor and drives and controls the synchronous motor by using position information of the magnetic pole position based on the rotor current position. In
A storage unit that stores a rotor current position in an initial state for detecting the magnetic pole position as a rotor initial position;
A calculation unit that performs feedback control so that the rotor current position and the rotor initial position stored in the storage unit match, and calculates a correction amount;
A magnetic pole position detection device, wherein a current vector of a direct current supplied to the synchronous motor is determined based on position information based on a correction amount calculated by the calculation unit.
前記ロータ現在位置と、前記記憶部に記憶されたロータ初期位置との間の偏差を算出する減算部と、
磁極位置初期設定値を予め記憶する第2の記憶部と、
前記演算部により演算された補正量と、前記第2の記憶部により記憶された磁極位置初期設定値とを加算する加算部と、を備え、
前記演算部は、減算部により算出された偏差を入力し、この偏差がゼロになるように、P(比例)制御及びI(積分)制御によって補正量を演算し、
前記加算部による加算結果に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定することを特徴とする磁極位置検出装置。 In the magnetic pole position detection apparatus according to claim 1,
A subtraction unit that calculates a deviation between the rotor current position and the rotor initial position stored in the storage unit;
A second storage unit that stores in advance magnetic pole position initial setting values;
An addition unit that adds the correction amount calculated by the calculation unit and the magnetic pole position initial setting value stored by the second storage unit;
The calculation unit inputs a deviation calculated by the subtraction unit, calculates a correction amount by P (proportional) control and I (integration) control so that the deviation becomes zero,
A magnetic pole position detecting device, wherein a current vector of a direct current supplied to the synchronous motor is determined based on position information based on an addition result by the adding unit.
前記磁極位置を検出する初期状態におけるロータ現在位置を、ロータ初期位置として記憶する第1のステップと、
入力したロータ現在位置と前記記憶したロータ初期位置とが一致するようにフィードバック制御を行い、補正量を演算する第2のステップと、
前記補正量に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定する第3のステップと、を有することを特徴とする磁極位置検出方法。 A method of detecting the magnetic pole position by an electric motor control device that inputs a rotor current position indicating a rotational position of the rotor in the synchronous motor and drives and controls the synchronous motor by using position information of the magnetic pole position based on the rotor current position. In
A first step of storing a rotor current position in an initial state for detecting the magnetic pole position as a rotor initial position;
A second step of performing feedback control so that the inputted rotor current position and the stored rotor initial position coincide with each other, and calculating a correction amount;
And a third step of determining a current vector of a direct current to be supplied to the synchronous motor based on position information based on the correction amount.
磁極位置初期設定値を予め記憶するステップと、
前記第2ステップにより演算した補正量と前記記憶した磁極位置初期設定値とを加算するステップと、を有し、
前記第2のステップは、入力したロータ現在位置と前記記憶したロータ初期位置との間の偏差を算出し、この偏差がゼロになるように、P(比例)制御及びI(積分)制御によって補正量を演算し、
前記第3のステップは、前記補正量と磁極位置初期設定値との加算結果に基づいた位置情報により、前記同期電動機へ供給する直流電流の電流ベクトルを決定する、ことを特徴とする磁極位置検出方法。 In the magnetic pole position detection method according to claim 3,
Storing in advance magnetic pole position initial setting values;
Adding the correction amount calculated in the second step and the stored magnetic pole position initial setting value,
In the second step, a deviation between the input rotor current position and the stored rotor initial position is calculated, and corrected by P (proportional) control and I (integral) control so that the deviation becomes zero. Calculate the quantity,
In the third step, a current vector of a direct current to be supplied to the synchronous motor is determined based on position information based on the addition result of the correction amount and a magnetic pole position initial setting value. Method.
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