(57)【要約】  正確な磁極位置推定精度確認ができるモータ制御装置と磁極位置推定精度確認方法を提供する。  速度を制御しｄｑ軸電流指令を生成する速度制御部（１）と、ｄｑ軸電流を制御するｄｑ軸電流制御部（２）と、ｄｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する座標変換部（３）と、３相電圧指令を電力増幅してモータを駆動するＰＷＭインバータ部（４）と、３相電流信号を生成する電流検出器（５）と、３相電流信号をｄｑ軸電流信号に変換する座標変換部（６）と、モータ位置信号から位置信号を生成する位置信号生成部（７）と、速度信号を生成する速度信号生成部（８）と、電源投入時にモータの磁極位置信号を生成する初期磁極位置推定部（１０）と、を備えるモータ制御装置において、磁極位置推定後ｄ軸方向に強制的に電流を流して動いた移動角度が所定角度内にあるかどうかを確認する磁極位置推定精度確認部（１１）を備えた。
2008120580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令と速度信号からｄｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記ｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号からｄｑ軸電圧指令を生成するｄｑ軸電流制御部と、ｄｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する座標変換部と、前記３相電圧指令を電力増幅してモータを駆動するインバータ部と、前記モータの電流を検出し３相電流信号を生成する電流検出器と、前記３相電流信号をｄｑ軸電流信号に変換する座標変換部と、前記モータに結合された位置検出器のモータ位置信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、電源投入時に前記モータの磁極位置を推定し磁極位置信号を生成する初期磁極位置推定部と、を備えるモータ制御装置において、
初期磁極位置推定後、ｄ軸方向に強制的に電流を流し動いた移動角度が所定角度内にあるかどうかを確認する磁極位置推定精度確認部を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記所定角度は任意に設定できることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記移動角度が前記所定角度を超えた場合は精度不良と判定し、初期磁極位置推定からトライすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記トライ回数が所定回数繰り返したときはアラーム信号を上位システムに出力することを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記移動角度が所定角度内にあるときは初期動作から通常動作に移行することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項６】
速度指令と速度信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令からｄｑ軸電流指令を生成する電流指令生成部と、前記ｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号からｄｑ軸電圧指令を生成するｄｑ軸電流制御部と、ｄｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する座標変換部と、前記３相電圧指令を電力増幅して永久磁石型のモータを駆動するインバータ部と、前記モータの電流を検出し３相モータ電流信号を生成する電流検出器と、前記３相電流信号をｄｑ軸電流信号に変換する座標変換部と、前記モータに結合された位置検出器のモータ位置信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、電源投入時に前記モータの磁極位置を推定し磁極位置信号を生成する初期磁極位置推定部と、を備えるモータ制御装置の磁極位置推定精度確認方法において、
初期磁極位置を推定するステップと、
ｄ軸方向に強制的に電流を流しモータをロックするステップと、
ロックした時の移動角度を求めるステップと、
移動角度を所定角度と比較するステップと、
移動角度が所定角度以内なら移動角度を補正角度として新たな磁極位置を生成するステップと、
移動角度が所定角度よりも大きい場合はトライ回数をカウントアップするステップと、トライ回数と所定回数を比較し、所定回数未満の場合は初期磁極位置を推定するステップにもどりトライするステップと、
トライ回数が所定回数ならアラームを出力するステップと、
を備えることを特徴とする磁極位置推定精度確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極推定精度が確認できるモータ制御装置と磁極位置推定精度確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は特許文献１に開示された初期磁極位置推定部を備えたモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は速度制御部、２は電流制御部、３は２相／３相座標変換部、４はＰＷＭインバータ、５は電流検出器、６は３／２相座標変換器、８は速度信号生成部、２１はモータ、２２はエンコーダ（位置検出器）である。電源投入時に初期磁極位置推定部１１が、モータの磁極位置を推定して初期磁極位置をもとめ、それ以後はエンコーダの位置信号と初期推定磁極位置から推定磁極位置を生成する。速度制御部１は速度指令と速度信号の差をＰＩＤ制御処理をしてトルク指令を生成、さらにｄｑ軸電流指令に変換する。電流制御部２はｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号の差をＰＩＤ制御処理をしてｄｑ軸電圧指令を生成する。２／３相座標変換部３はｄｑ軸電圧指令をモータ電気角を使用して３相電圧指令に変換する。ＰＷＭインバータ４は３相電圧指令からＰＷＭ信号を生成し電力増幅してモータを駆動する。電流検出器５は３相のうち２相の電流信号Ｉｕ、Ｉｖを検出する。さらに２相の電流信号Ｉｕ、Ｉｖを加算符号反転し、電流信号Ｉｗを生成する。３／２相座標変換部は３相電流信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをモータ電気角を使用して２相の電流信号であるｄｑ軸電流信号を生成する。速度信号生成部８は位置信号を制御時間ごとに時間差分し速度信号を生成する。【０００３】
図４は、図３の初期磁極位置推定部２の内容を示したブロック図で、詳しくは特許文献１に開示されている。図４の初期磁極位置推定部は、図５に示す２周期Ｓ字型の位置指令パターンを発生する位置指令波形発生部と、波形パターンが第１周期目（ｑ軸制御モード）か第２周期目（ｄ軸制御モード）かを判断するｄｑモード判断部と、ｄｑモードを切替えるｄｑモードスイッチと、ｄｑ軸切替え時に速度制御の積分項の異常を抑止する積分クリア部と、を備える。さらに、ｑ軸制御モード部と、ｑ軸モードの位置指令パターンが単調増加している部位を判断する位置指令単調増加判断部と、ｑ軸メモリにｑ軸の瞬時初期推定値を記憶するｑ軸メモリ記憶部と、を備える。さらに、ｄ軸モード制御部と、ｄ軸モードの位置指令パターンが単調増加している部位を判断する位置指令単調増加判断部と、ｑ軸メモリ呼び出し部と、瞬時ｄ軸電流指令とメモリに記憶している瞬時ｑ軸呼出し電流指令から任意推定初期磁極位置を選択する推定初期磁極位置演算部と、を備える。さらに、デフォルト初期磁極位置と任意推定初期磁極位置を加えて最終的な補正初期磁極位置を求める初期磁極位置補正部と、を備え、初期磁極位置推定を行っている。これは、初期磁極位置推定の一例であり、その他の知られている初期磁極位置推定でもよい。
しかしながら、もとめられた初期推定磁極位置は誤差を含むため、最終的に正しいかどうか確認する必要があった。そのため、従来の磁極位置精度確認方法は、磁極位置推定終了後に磁極位置精度を確認するために、ある位置指令を与えて所定時間以内に位置決めが完了するかどうかを調べてＯＫかＮＧかの判断をしていた。
【特許文献１】特開２００３−８８１６６号公報（図１、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の磁極位置推定精度確認方法は、摩擦や制御ゲインの影響で、精度の良い磁極位置が推定できていてもＮＧと判断したり、磁極位置推定精度が悪くてもＯＫと判断したりする問題があった。【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、精度の良い磁極位置が推定できていればＮＧと判断せず、磁極位置推定精度が悪い場合はＯＫと判断しない正確な磁極位置推定精度確認ができるモータ制御装置と磁極位置推定精度確認方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、速度指令と速度信号からｄｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記ｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号からｄｑ軸電圧指令を生成するｄｑ軸電流制御部と、ｄｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する座標変換部と、前記３相電圧指令を電力増幅してモータを駆動するインバータ部と、前記モータの電流を検出し３相モータ電流信号を生成する電流検出器と、前記３相電流信号をｄｑ軸電流信号に変換する座標変換部と、前記モータに結合された位置検出器のモータ位置信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、電源投入時に前記モータの磁極位置を推定し磁極位置信号を生成する初期磁極位置推定部と、を備えるモータ制御装置において、磁極位置推定後ｄ軸方向に強制的に電流を流し動いた移動角度が所定角度内にあるかどうかを確認する磁極位置推定精度確認部を備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記所定角度は任意に設定できることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記移動角度が前記所定角度を超えた場合は精度不良と判定し、初期磁極推定からトライすることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載のモータ制御装置において、前記トライ回数が所定回数繰り返したときはアラーム信号を上位システムに出力することを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記移動角度が所定角度内にあるときは初期動作から通常動作に移行することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、速度指令と速度信号からｄｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記ｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号からｄｑ軸電圧指令を生成するｄｑ軸電流制御部と、ｄｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する座標変換部と、前記３相電圧指令を電力増幅して永久磁石型のモータを駆動するインバータ部と、前記モータの電流を検出し３相モータ電流信号を生成する電流検出器と、前記３相電流信号をｄｑ軸電流信号に変換する座標変換部と、前記モータに結合された位置検出器のモータ位置信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、電源投入時に前記モータの磁極位置を推定し磁極位置信号を生成する初期磁極位置推定部と、を備えるモータ制御装置の磁極位置推定精度確認方法において、初期磁極位置を推定するステップと、ｄ軸方向に強制的に電流を流しモータをロックするステップと、ロックした時の移動角度を求めるステップと、移動角度を所定角度と比較するステップと、移動角度が所定角度以内なら移動角度を補正角度として新たな磁極位置を生成するステップと、移動角度が所定角度よりも大きい場合はトライ回数をカウントアップするステップと、トライ回数と所定回数を比較し、所定回数未満の場合は初期磁極位置を推定するステップにもどるステップと、トライ回数が所定回数所定回数ならアラームを出力するステップと、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、初期磁極位置推定後、モータのｄ軸方向に強制的に電流を流して移動角度を調べるので、磁極検出が推定できていればＮＧと判断せず、磁極位置精度が悪い場合はＯＫと判断しない正確な磁極位置推定精度確認ができるモータ制御装置と磁極位置推定精度確認方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２の磁極推定精度確認方法を示すフローチャートである。
【図３】従来例の構成を示すブロック図である。
【図４】従来例の磁極推定部を示すブロック図である。
【図５】初期磁極推定部の一例としてのＳ字型位置指令パターンを示す図である。
【図６】磁極推定精度確認方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  速度制御部
２  電流制御部
３  ２／３相座標変換器
４  ＰＷＭインバータ
５  電流検出器
６  ３／２相座標変換器
７  位置信号生成部
８  速度信号生成部
９  電気角生成部
１０  初期磁極位置推定部
１１  磁極位置推定精度確認部
１２  アラーム生成部
２１  モータ
２２  エンコーダ
１０１  位置指令波形生成
１０２  ｄｑモード判断
１０３  ｄｑモードスイッチ
１０４  ｑ軸制御モードトルク指令→ｄ軸電流指令
１０５  位置指令単調増加判断
１０６  ｑ軸記憶
１０７  ｄ軸制御モードトルク指令→ｄ軸電流指令
１０８  位置指令単調増加判断
１０９  ｑ軸呼出
１１０  推定初期磁極演算
１１１  初期磁極補正
１１２  速度制御積分クリア
１１３  磁極位置推定精度確認
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明によるモータ制御装置の実施例１の構成を示すブロック図である。
図１において、１は速度制御部、２は電流制御部、３は２／３相座標変換器、４はＰＷＭインバータ、５は電流検出器、６は３／２相座標変換器、７は位置信号生成部、８は速度信号生成部、９は電気角生成部、１０は初期磁極位置推定部、１１は磁極位置推定精度確認部、１２はアラーム生成部である。電源投入時に初期磁極推定部１１が、モータの磁極位置を推定して初期磁極位置をもとめ、それ以後はエンコーダの位置信号と初期磁極位置から推定磁極位置を生成する。速度制御部１は速度指令と速度信号の差をＰＩＤ制御処理をしてトルク指令を生成、さらにｄｑ軸電流指令に変換する。電流制御部２はｄｑ軸電流指令とｄｑ軸電流信号の差をＰＩＤ制御処理をしてｄｑ軸電圧指令を生成する。２／３相座標変換部３はｄｑ軸電圧指令をモータ電気角を使用して３相電圧指令に変換する。ＰＷＭインバータ４は３相電圧指令からＰＷＭ信号を生成し電力増幅してモータを駆動する。電流検出器５は３相の電流信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。３／２相座標変換部６は３相電流信号Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをモータ電気角を使用して２相の電流信号であるｄｑ軸電流信号を生成する。速度信号生成部８は位置信号を制御時間ごとに時間差分し速度信号を生成する。磁極位置推定精度確認部１１は初期磁極位置推定後にモータにｄ軸方向に電流を流してロックし移動角度から磁極位置推定精度が所定角度内かどうか判断する。アラーム生成部１２は磁極位置推定精度確認のトライ回数が所定回数に達したらアラームを生成し上位システムに出力する。【００１２】
次に、磁極位置推定精度確認部の動作について説明する。推定精度確認は、初期磁極推定部がモータの磁極位置がｄ軸方向を向くように推定するのと、モータの磁極位置が電流を流した方向を向くという性質とを利用している。すなわち、初期磁極位置推定結果、磁極がｄ軸方向を向いていれば、次にｄ軸方向に強制的に電流を流しても回転することはなく、ロックした後移動角度を測定しても移動角度φ＝０になる。しかし、実際には正確な磁極位置推定ができるとは限らず図６のようにｄ軸が一点鎖線の方向に向いて推定することがある。本発明の磁極位置推定精度確認部は、モータのｄ軸方向に電流を強制的に流すことでモータを図５のｄ軸まで移動させ、移動角度φを推定誤差とする。また、移動角度φが所定角度未満であればＯＫ、以上であればＮＧとする。
移動角度φを判定する所定角度αは、例えば、モータの回転角度で±１０度が実用上問題のない値である。【００１３】
図２は、磁極位置推定精度確認方法のフローチャートである。ステップＳＴ１で初期磁極位置を推定し、ステップＳＴ２でｄ軸方向に電流を流しモータをロックさせ、ステップＳＴ３で移動角を求め、ステップＳＴ４で移動角度φを所定角度αと比較し所定角度α以下なら精度ＯＫとし、移動角度を新たな補正角度として磁極位置を決定し電気角を補正する。
【実施例２】
【００１４】
精度ＮＧの場合は、実施例２を実行する。移動角が所定角よりも大きい場合はステップＳＴ６でトライ回数をカウントアップし、ステップＳＴ７でトライ回数と所定回数ｎを比較し、所定回数未満なら初期磁極推定ステップにもどる。
【実施例３】
【００１５】
トライ回数が所定回数ｎに達したらトライを断念しステップＳＴ８でアラームを出力する。
このように、本発明では、磁極位置確定後、モータのｄ軸方向に強制的に電流を流してロックし、移動角度を測定し、移動角度が所定角度α度以内にあるかどうかで精度確認を行い、精度が出ていない場合はＮＧ、精度が出ている場合はＯＫとするので安全で効率のよい運転ができるようになる。
なお、本発明の説明を回転型のモータで説明したが、リニア型のモータについても適用できる。また、本発明の初期磁極位置推定の説明は特許文献１の例で説明したが、一例であり、その他の知られている初期磁極位置推定でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のモータ制御装置は、初期磁極位置推定後、正確な磁極位置推定精度確認ができるので、高効率化が必要なあらゆる産業分野への適用が期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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