(57)【要約】  角度誤差を正確に推定して補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得る。速度指令値生成部は、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機に対する速度指令値を生成し、速度制御器は、速度指令値と回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、電動機に対する電流指令値を生成し、制御状態切換部は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える。ここで、速度制御器は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、電動機の運転状態が通常運転である場合よりも、速度制御ゲインを大きくする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出部で検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析部と、
前記周波数解析部で演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定器と、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正部と、
前記角度誤差補正部で前記角度誤差が補正された前記電動機の回転位置に基づいて、前記回転電機の回転速度を演算する速度演算部と、
外部から入力される速度指令に基づいて、前記電動機に対する速度指令値を生成する速度指令値生成部と、
速度制御ゲインを予め決められた値から変化させる可変ゲイン機構を有し、前記速度指令値と前記回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、前記電動機に対する電流指令値を生成する速度制御器と、
前記電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換部と、を備え、
前記速度制御器は、前記電動機の運転状態が前記角度誤差推定運転である場合に、前記電動機の運転状態が前記通常運転である場合よりも、前記速度制御ゲインを大きくする
位置検出器の角度誤差補正装置。
【請求項２】
前記速度指令値生成部は、前記電動機の運転状態が前記角度誤差推定運転である場合に、前記速度指令値を、前記電動機の運転状態が前記通常運転である場合から変更する
請求項１に記載の位置検出器の角度誤差補正装置。
【請求項３】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出ステップで検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析ステップと、
前記周波数解析ステップで演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、
前記角度誤差補正ステップで前記角度誤差が補正された前記電動機の回転位置に基づいて、前記回転電機の回転速度を演算する速度演算ステップと、
外部から入力される速度指令に基づいて、前記電動機に対する速度指令値を生成する速度指令値生成ステップと、
前記電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換ステップと、
前記速度指令値と前記回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、前記電動機に対する電流指令値を生成する速度制御ステップと、
前記電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換ステップと、を有し、
前記速度制御ステップは、前記電動機の運転状態が前記角度誤差推定運転である場合に、前記電動機の運転状態が前記通常運転である場合よりも、前記速度制御ゲインを大きくするステップ
を含む位置検出器の角度誤差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばエレベータ巻上機の制御装置、車載電動機の制御装置または工作機械の電動機の制御装置等に適用され、電動機の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角度検出器、例えばレゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出し、レゾルバの誤差波形がレゾルバ固有の決められたｎ次成分から構成されていること、および再現性があることを利用して、角度誤差推定器により、検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤差信号を算出し、当該速度誤差信号を例えばフーリエ変換により周波数分析して周波数成分ごとの検出誤差を算出し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成し、角度信号補正回路により、生成した推定角度誤差信号を用いて検出された角度信号を補正するレゾルバの角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のレゾルバの角度検出装置では、速度検出器において、角度検出器で検出された角度信号からモータの回転速度が検出され、この検出速度を用いて角度誤差を推定している。ここで、検出速度を用いて角度誤差を推定する場合には、角度検出器または速度検出器の速度分解能によって、角度誤差の推定精度が決定される。そのため、速度分解能の低い角度検出器または速度検出器では、量子化誤差が生じ、角度誤差の推定精度が十分に得られないという問題がある。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、角度誤差を正確に推定して補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、電動機の回転位置を用いて、電流検出部で検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析部と、周波数解析部で演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定器と、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正部と、角度誤差補正部で角度誤差が補正された電動機の回転位置に基づいて、回転電機の回転速度を演算する速度演算部と、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機に対する速度指令値を生成する速度指令値生成部と、速度制御ゲインを予め決められた値から変化させる可変ゲイン機構を有し、速度指令値と回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、電動機に対する電流指令値を生成する速度制御器と、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換部と、を備え、速度制御器は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、電動機の運転状態が通常運転である場合よりも、速度制御ゲインを大きくするものである。【０００７】
また、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正方法は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、電動機に流れる電流を検出する電流検出ステップと、電動機の回転位置を用いて、電流検出ステップで検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析ステップと、周波数解析ステップで演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、角度誤差補正ステップで角度誤差が補正された電動機の回転位置に基づいて、回転電機の回転速度を演算する速度演算ステップと、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機に対する速度指令値を生成する速度指令値生成ステップと、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換ステップと、速度指令値と回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、電動機に対する電流指令値を生成する速度制御ステップと、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える制御状態切換ステップと、を有し、速度制御ステップは、電動機の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、電動機の運転状態が通常運転である場合よりも、速度制御ゲインを大きくするステップを含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法によれば、速度指令値生成部（ステップ）は、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機に対する速度指令値を生成し、速度制御器（ステップ）は、速度指令値と回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、電動機に対する電流指令値を生成し、制御状態切換部（ステップ）は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える。ここで、速度制御器（ステップ）は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、電動機の運転状態が通常運転である場合よりも、速度制御ゲインを大きくする。
速度制御ゲインが大きくなることによって、同一の速度偏差においても電流指令値が増加するため、電流検出器の分解能が同一の場合においても、電流を入力とする角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の位置検出器の検出誤差を例示するグラフである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の速度制御部を制御状態切換部と併せて示すブロック図である。
【図９】この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示す別のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
なお、以下の実施の形態では、電流振幅に基づいて、位置検出器からの出力である電動機の回転位置に含まれる位置依存性のある角度誤差を推定し、補正を行う位置検出器の角度誤差補正装置において、角度誤差推定運転時に速度制御器の速度制御ゲインを大きくして応答性を高めることにより、角度誤差の推定精度を向上させる方法について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。また、図２〜５は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【００１３】
図１〜５において、この電動機の制御装置は、速度指令値生成部１、速度制御器２、電流制御器３、インバータ４、電動機５、位置検出器６、電流センサ（電流検出部）７、速度演算部８、検出位置補正部９、位置演算部１１、座標変換器１２、角度誤差推定部２０および制御状態切換部３０を備えている。
【００１４】
速度指令値生成部１は、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機５に対する速度指令値を生成して出力する。なお、図示していないが、速度指令値生成部１は、位置制御系を含んでいてもよい。速度指令値生成部１が位置制御系を含む場合であっても、この発明は、適用することができる。
【００１５】
速度制御器２は、速度指令値生成部１からの速度指令値と、速度演算部８で演算された電動機５の回転速度との速度偏差を入力として、電動機５に対する電流指令値を生成して出力する。制御状態切換部３０は、電動機５の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える。なお、速度制御器２および制御状態切換部３０の詳細な機能については、後述する。
【００１６】
速度演算部８は、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正された位置情報または角度情報に基づいて、電動機５の回転速度を演算して出力する。なお、速度演算部８は、最も簡単には、位置または角度の時間微分によって回転速度を演算する。
【００１７】
また、速度演算部８は、図２、４に示されるように、位置検出器６の位置情報（例えば、光学式エンコーダのパルス数）をもとに速度演算を行ってもよいし、図３、５に示されるように、位置演算部１１によって演算された角度情報をもとに速度演算を行ってもよい。また、速度演算部８は、時間を計測するための構成を含んでいてもよい。
【００１８】
電流制御器３は、速度制御器２からの電流指令値と、図２、３に示される電流センサ７からの出力である相電流、または図４、５に示される相電流を座標変換器１２でｄ−ｑ軸等に変換した電動機５の軸電流との差分を入力として、電動機５の電圧指令値を生成して出力する。
【００１９】
位置演算部１１は、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置、または検出位置補正部９で補正された位置情報に基づいて、電動機５の角度情報を演算して出力する。また、座標変換器１２は、電動機５をベクトル制御する場合に、電流センサ７からの相電流を、α−β軸、ｄ−ｑ軸またはγ−δ軸等、制御に適した座標に変換する。
【００２０】
検出位置補正部９は、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置、または位置検出器６からの回転位置が位置演算部１１で変換された角度情報に対して、角度誤差推定部２０からの出力である角度誤差推定値を加算または減算して、補正後の位置情報または角度情報を出力する。
【００２１】
電流センサ７は、電動機５の電流を測定する。例えば、電動機５が三相電動機である場合には、二相の相電流を測定することが多いが、三相の相電流を測定してもよい。なお、図１〜５では、電流センサ７がインバータ４の出力電流を測定しているが、電流センサ７は、ワンシャント抵抗による電流測定法のように、インバータ４の母線電流を測定して、各相電流を推定してもよい。この場合であっても、この発明には何等影響を与えない。
【００２２】
インバータ４は、電流制御器３からの電圧指令値に基づいて、図示しない電源の電圧を、所望の可変電圧可変周波数に変換する。この発明では、一般的に販売されているインバータ装置のように、コンバータによって交流電圧を直流電圧に変換した後に、インバータによって直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置や、マトリクスコンバータのように、交流電圧を直接交流の可変電圧可変周波数に変換する電力変換装置を含む可変電圧可変周波数の電力変換装置を指す。
【００２３】
また、この発明の実施の形態１に係るインバータ４は、上述したインバータ４に加えて、座標変換の機能を含んでもよい。すなわち、電圧指令値がｄ−ｑ軸の電圧指令値である場合には、ｄ−ｑ軸の電圧指令値を相電圧または線間電圧に変換して、指令された電圧指令値に従った電圧に変換する座標変換機能も含めて、インバータ４と表現する。なお、図示していないが、インバータ４のデッドタイムを補正する装置または手段が設けられていても、この発明は、適用することができる。
【００２４】
位置検出器６は、例えば光学式エンコーダや磁気式エンコーダ、レゾルバのように、電動機５の制御に必要な電動機５の回転位置を検出する。また、位置検出器６は、図６に示されるように、出力される回転位置の情報には、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含んでいる。
【００２５】
ここで、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差とは、例えば上記特許文献１の段落００２０、００２１に記載されたレゾルバの検出誤差や、光学式エンコーダにおけるスリット不良によるパルス抜けおよびパルス間距離の不均衡のように、回転位置に応じて再現性のある誤差を指す。
【００２６】
以下、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差は、位置情報を角度に変換した角度誤差θerrとして表現する。なお、この発明は、位置検出器６が電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、かつ角度誤差θerrの主成分次数が既知である場合に適用することができる。
【００２７】
位置検出器６の周期的な角度誤差θerrは、次式（１）のように、正弦波を用いて近似的に表すことができる。なお、正弦波による表記でも余弦波による表記でも本質的な違いはないので、この発明の実施の形態１では、正弦波による表記に統一する。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
ただし、式（１）において、θmは電動機５の機械角度を示し、Ａ1はＮ1次の次数における誤差振幅を示し、Ａ2はＮ2次の次数における誤差振幅を示し、ＡnはＮn次の次数における誤差振幅を示し、φ1はＮ1次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれ（誤差位相）を示し、φ2はＮ2次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれを示し、φnはＮn次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれを示している。
【００３０】
なお、式（１）のＮ1、Ｎ2…Ｎnの空間次数は、１、２…Ｎｎのように連続した整数である必要はなく、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差の主成分の空間次数である。ここでいう主成分とは、他の周波数の振幅に対して、その空間次数における振幅が大きなものを指す。
【００３１】
また、式（１）は、３つ以上の周波数成分を合成したものとして表記されているが、周期的な角度誤差θerrの周波数成分は、１つでも２つでも、またはそれ以上の成分から構成されていてもよい。
【００３２】
図７は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部２０を示すブロック図である。図７において、角度誤差推定部２０は、周波数解析部２１および角度誤差推定器２２を有している。
【００３３】
周波数解析部２１は、電流センサ７からの相電流、および位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正された位置情報または角度情報を入力として、入力電流の所望の周波数における振幅、または振幅および位相を得る。
【００３４】
ここで、周波数解析部２１は、フーリエ変換、フーリエ級数解析または高速フーリエ変換のように、入力する信号の所望の周波数における振幅および位相が得られる構成が望ましいが、ノッチフィルタやバンドパスフィルタを組み合わせたフィルタのように、所望の周波数信号を抽出し、振幅検出部や位相検出部によって、入力信号の所望の振幅や位相を演算する構成であってもよい。また、ここで用いるフィルタは、抵抗やコンデンサ、コイル等を組み合わせた電気的なものであっても、計算機内で行う処理であってもよい。
【００３５】
特に、この発明の実施の形態１においては、所望の周波数の振幅に比例した情報、または振幅のべき乗に比例した情報を検出できる構成であれば、周波数解析部２１の構成は問わない。また、図２、図３では、相電流を入力としているが、図４、図５に示されるように、相電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流、γ軸電流、δ軸電流またはα軸電流、β軸電流の何れかの電流を入力としてもよい。
【００３６】
なお、ここでいう所望の周波数（特定周波数）の信号とは、位置検出器６の周期的な角度誤差θerrに起因する、角度誤差θerrの主成分と同じ周波数の信号を指す。また、この発明の実施の形態１では、所望の周波数を空間周波数として表すが、時間周波数であっても本質的な違いはない。
【００３７】
ここで、空間周波数とは、特定の区間、この発明の実施の形態１においては、電動機５の１回転における周波数をいう。また、電動機５の機械１回転における周期的なＮ個の波の信号を、空間次数のＮの波と呼ぶ。
【００３８】
位置検出器６を備えた電動機５の制御装置では、位置検出器６の誤差が電動機５の回転位置に応じた周期性を有することから、周波数解析は、空間周波数による解析が望ましく、上記式（１）でも、角度誤差θerrが空間周波数による表現となっており、さらに図１〜５に示された周波数解析部２１も、入力が空間周波数解析に対応した入力（電流および角度）になっている。
【００３９】
しかしながら、この発明の実施の形態１は、時間周波数による周波数解析にも適用することができ、時間周波数による周波数解析を行う場合には、電流および角度を入力とする代わりに、検出速度、時間計測部による計測時間および電流を入力として、周波数解析を行う。
【００４０】
角度誤差推定器２２は、周波数解析部２１の出力である所望の周波数成分の電流振幅値と、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正された角度情報とを入力として、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差θerrを後述する推定方法によって推定し、角度誤差推定値を角度情報または位置情報として出力する。
【００４１】
ここで、図２、４では、検出位置補正部９の入力の一方が、位置検出器６の出力信号（電動機５の回転位置）なので、角度誤差推定器２２は、位置検出器６の出力信号を出力する。すなわち、位置検出器６が光学式エンコーダで、その分解能が１０２４パルス／回転であり、角度誤差推定器２２の推定結果が１°である場合を考えると、角度誤差推定器２２は、１°に相当するパルス数３パルスを位置情報として出力する。
【００４２】
また、図３、５に示されるように、検出位置補正部９の入力の一方が、位置検出器６からの回転位置が位置演算部１１で変換された角度情報である場合には、角度誤差推定器２２は、角度情報を出力する。
【００４３】
なお、上記式（１）で示されるように、角度誤差の周波数成分が複数ある場合には、逐次各成分で角度誤差を推定して足し合わせるか、または複数の周波数成分を同時に推定すればよい。このとき、逐次各成分で角度誤差を推定する場合に比べて、同時推定の場合には、推定時間を短縮することができる。ここでは、簡単のため、角度誤差が単一の周波数成分のみからなる場合について説明する。
【００４４】
ここで、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差を含む位置検出器６によって速度フィードバック制御を行うと、角度誤差と同一次数の周波数成分を含む電流脈動または電流指令値の脈動が発生することがわかっている。そのため、電流脈動を抑制するように角度誤差を推定して補正してやれば、角度誤差、および位置検出器６からの出力を用いて演算される電動機５の回転位置の誤差を小さくすることができる。
【００４５】
なお、位置検出器６が、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む場合に、周波数解析部２１によって相電流の周波数解析を行うと、電動機５が永久磁石同期電動機であるときに、相電流に現れる電流脈動は、極対数をＰnとし、所望の周波数の次数をＮnとすると、機械次数でＰn±Ｎn次の次数となる。
【００４６】
そのため、相電流のうち、少なくとも１相の電流を周波数解析し、Ｐn＋Ｎn次またはＰn−Ｎn次の電流から、Ｐn＋Ｎn次またはＰn−Ｎn次の角度誤差を推定すればよい。ただし、Ｐn−Ｎn次の次数については、電動機５の極対数Ｐnよりも所望の周波数の次数Ｎnが大きい場合には、負の数となって存在しない可能性があるので、Ｐn＋Ｎn次の電流を周波数解析することが望ましい。また、推定を行う際は、定トルク、定速度運転が望ましい。
【００４７】
また、ｄ軸電流またはｑ軸電流の何れかを周波数解析部２１によって周波数解析する場合には、機械Ｎn次の次数の角度誤差によって、ｄｑ軸に現れる電流脈動成分は、Ｎn次と同一次数の脈動する成分を持つ。また、ｄ軸電流は、角度誤差によって生じる磁極ずれに起因して、トルク電流であるｑ軸電流が回り込んでくるので、角度誤差に相似の電流脈動となる。さらに、ｑ軸電流は、速度脈動が速度制御系を通して電流指令値の脈動となる。そのため、ｑ軸電流は、速度脈動の原因となる角度誤差相似の電流脈動となる。
【００４８】
そこで、例えば、角度誤差推定器２２は、周波数解析部２１における周波数解析によって得られたｄ軸電流またはｑ軸電流のＮn次の電流振幅を最小にするように、角度誤差を推定すればよい。
【００４９】
なお、ｄ軸電流またはｑ軸電流の何れかの電流検出値、または何れかの電流指令値で周波数解析を行う場合には、回り込んでくるｑ軸電流が一定の条件、すなわち一定加速度の条件で推定を行う。特に、加速度がゼロ、つまり一定速度で電動機５が回転しているという条件で推定を行うことが望ましい。
【００５０】
図８は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の速度制御部を制御状態切換部と併せて示すブロック図である。上述したように、制御状態切換部３０は、電動機５の運転状態を角度誤差推定運転と通常運転とで切り換える。この発明の実施の形態１に係る位置検出器６の角度誤差補正装置は、角度誤差推定運転時には、角度誤差に起因する周波数成分の電流脈動が最小となるように角度誤差を推定し、通常運転時には、角度誤差推定値を用いて角度誤差を補正する。なお、推定を行っていないときは、推定角度誤差の振幅値を０とする。
【００５１】
図８において、速度制御器２は、速度制御ゲインを予め決められた値から変化させる可変ゲイン機構を有しており、速度制御ゲインが変更可能になっている。可変ゲイン機構は、制御状態切換部３０が電動機５の運転状態を角度誤差推定運転に切り換えている場合には、電動機５の運転状態が通常運転に切り換えられている場合と比較して、速度制御ゲインを大きくすることで、応答性を高めている。
【００５２】
ここで、速度制御器２がＰＩＤ制御である場合を例にすると、速度制御器２の出力である電流指令値は、次式（２）で表される。
【００５３】
【数２】
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【００５４】
式（２）によれば、速度検出のタイミング、速度制御系の速度偏差および電流指令値の計算周期が同一であれば、速度検出脈動
【数３】
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が一定の場合、速度制御ゲイン（速度制御ＰゲインＧｓｐ、速度制御ＩゲインＧｓｉ、速度制御ＤゲインＧｓｄの何れか１つ、またはこれらの組み合わせ）が大きいほど、電流指令値の脈動が大きくなる。
【００５５】
また、速度制御ゲインが大きいと、誤差を含んだ位置検出器６によって発生する速度検出脈動
【数４】
2016117029.tif 000006
が同一の場合において、角度誤差推定時の電流指令値の脈動が大きくなる。このとき、電流検出値は、電流指令値に追従するように大きく脈動することになる。
【００５６】
なお、速度制御器２の速度制御ゲインを変化させても、電流センサ７の分解能自身は変化しない。しかしながら、角度誤差の大きさが同じであっても、現れる電流脈動が大きくなるので、相対的にこの発明の実施の形態１に係る、電流センサ７の分解能によって決まる角度誤差推定の分解能を大きくすることができる。そのため、固定ゲインである場合と比較して、角度誤差の推定精度を向上させることができる。
【００５７】
ここで、可変ゲイン機構は、時変パラメータに応じて速度制御ゲインを変更するのではなく、角度誤差推定運転時に、通常運転時よりも大きな速度制御ゲインに切り換えて運転するものをいう。このとき、可変ゲイン機構は、プリセットされた複数固定ゲインの値を切り換えてもよいし、シフタのように、ビットシフト量を変えることでゲインを切り換えてもよいし、例えば定数倍、変数倍や一定の値を加えるといった数学的な演算によってゲインを切り換えてもよい。
【００５８】
なお、上記の説明では、速度制御系がＰＩＤ制御の場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、速度制御系がＰ制御であっても、ＰＩ制御であっても、この発明は、適用することができる。これにより、速度制御ゲインを大きくして電流脈動を大きくし、電流分解能によって決まる角度誤差の推定精度を向上させることができる。
【００５９】
なお、図９に示されるように、速度指令値生成部１は、制御状態切換部３０が電動機５の運転状態を角度誤差推定運転に切り換えている場合に、速度指令値を、電動機５の運転状態が通常運転である場合から変更してもよい。図９は、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示す別のブロック図である。
【００６０】
ここで、速度指令値生成部１が、電動機５の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、速度指令値を、機械共振に当たらないような値に変更したり、速度制御系が発振しないような加速パターンの速度指令に変更したりしてもよい。これにより、速度指令値を変更して、機械共振や発振が発生するのを防止することができる。
【００６１】
以上のように、実施の形態１によれば、速度指令値生成部は、外部から入力される速度指令に基づいて、電動機に対する速度指令値を生成し、速度制御器は、速度指令値と回転電機の回転速度との速度偏差に基づいて、電動機に対する電流指令値を生成し、制御状態切換部は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転であるか通常運転であるかを切り換える。ここで、速度制御器は、電動機の運転状態が角度誤差推定運転である場合に、電動機の運転状態が通常運転である場合よりも、速度制御ゲインを大きくする。
速度制御ゲインが大きくなることによって、同一の速度偏差においても電流指令値が増加するため、電流検出器の分解能が同一の場合においても、電流を入力とする角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値の推定精度を向上させることができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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