(57)【要約】【課題】回転機の回転制御において通常の起動時や異常発生後の再起動時等に制御を迅速に安定化させることを可能とする。【解決手段】回転機１００の回転角θに応じたレゾルバ信号を出力するレゾルバ１０２と、レゾルバ信号及び過去に算出された回転機１００の回転角を示すデータφに基づいて、新たに回転機１００の回転角を示すデータφを算出するＲ／Ｄコンバータ１０６と、を備える回転制御装置において、Ｒ／Ｄコンバータ１０６の電源３８の電圧が所定電圧未満になった後に復帰した場合、レゾルバ信号のみに基づいてＲ／Ｄコンバータ１０６におけるデータφの初期値φｉｎｔを算出して、その後のフィードバック制御を実行する。【選択図】図１
2008263680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機の回転角θに応じたレゾルバ信号を出力するレゾルバと、
前記レゾルバ信号及び過去に算出された前記回転機の回転角を示すデータφに基づいて、新たに前記回転機の回転角を示すデータφを算出するＲ／Ｄコンバータと、
起動時及び異常状態から復帰した場合、前記レゾルバ信号のみに基づいて前記Ｒ／Ｄコンバータにおける前記回転機の回転角を示すデータφの初期値φｉｎｔを算出することを特徴とする回転機の回転制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機の回転制御装置であって、
前記異常状態から復帰した場合とは、前記Ｒ／Ｄコンバータの電源電圧が所定電圧未満になった後、前記所定電圧以上に復帰した場合であることを特徴とする回転機の回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レゾルバを用いて電動機等の回転機の回転を制御する回転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機等の回転機の回転角を検出するレゾルバを用いて回転機の回転制御を行うシステムが知られている。レゾルバの１次巻線に正弦波ｓｉｎωｔの信号を入力すると、互いに９０°の位相差をもって配置された２つの２次巻線にそれぞれ回転機の回転角θに応じて変調された信号ｓｉｎωｔｓｉｎθ及びｓｉｎωｔｃｏｓθが誘起される。これらの信号をＲ／Ｄコンバータ（レゾルバ／デジタルコンバータ）により処理することによって、回転機の回転角θを算出し、算出された回転角θに基づいて回転機に対してフィードバック制御等を行う。
【０００３】
特許文献１には、レゾルバ出力から回転角θを算出するＲ／Ｄコンバータの電源が、一旦所定値未満に低下した後、復帰した場合に、回転角θを算出できるようにした回転角検出装置が開示されている。
【０００４】
Ｒ／Ｄコンバータは、回転機が正転しているか、逆転しているかを示すＡ相信号及びＢ相信号を出力する。また、Ｒ／Ｄコンバータは、回転機の回転角自体を示すデータφを出力する。回転機を制御するＣＰＵは、回転機の回転角をＡ相信号、Ｂ相信号に基づきデータψとして算出する。この算出されたデータψに基づき回転機をフィードバック制御する。Ｒ／Ｄコンバータ用の電源の電圧が所定値未満に低下し、その後所定値以上に復帰した後、回転角の絶対値のデータφをデータψの初期値として用いる点を特徴としている。
【０００５】
また、特許文献２には、回転角の増減の情報に基づいて算出された回転機の回転角の制御において、算出された回転角と現実の回転角とのずれを検出する技術が開示されている。
【０００６】
Ｒ／Ｄコンバータは、回転機の回転角を示すデータφを算出する。また、制御用のＣＰＵは、Ａ相信号及びＢ相信号に基づき回転機の回転角を示すデータψを算出する。このデータφとデータψとが一致しない場合に異常と判定する。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３７３７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記従来の技術では、フィードバック制御を一旦停止した後、制御を再起動しようとする場合や、Ｒ／Ｄコンバータ用の電源の電圧がなんらかの異常等で所定値未満に低下した後、その後所定値以上に復帰した場合、予めＲ／Ｄコンバータで求められていたデータφを制御用のＣＰＵの制御用データψの初期値として用いる。
【０００９】
このような方法においても起動時におけるフィードバック制御を早期に収束させ、制御が安定化するまでの時間を短くすることができる。しかしながら、制御が安定するまでの時間をさらに短縮することが望まれている。
【００１０】
制御が安定するまでの時間を短縮するためにフィードバック制御のループゲインを高くすると電気的なノイズに弱くなり、制御にオーバーシュートやアンダーシュートが発生し易くなり、制御が不安定となる問題が発生する。
【００１１】
また、従来の制御回路では誤差出力ｓｉｎ（θ−φ）の値が０となる角度φを収束点としてフィードバック制御を行っているが、誤差出力ｓｉｎ（θ−φ）の値が０となる角度φとしては０°と１８０°との２点が存在する。フィードバック制御回路が異常終了した場合、起動時にフィードバック制御用のデータφの初期値が不定値にセットされてしまい、データφの初期値が現実の回転角θと１８０°近くずれてしまう場合がある。このような場合、フィードバック制御において誤差出力ｓｉｎ（θ−φ）が１８０°に収束してしまい、制御が不安定となることがある。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑み、通常の起動時や異常発生後の再起動時等に制御を迅速に安定化させることができる回転機の回転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回転機の回転角θに応じたレゾルバ信号を出力するレゾルバと、前記レゾルバ信号及び過去に算出された前記回転機の回転角を示すデータφに基づいて、新たに前記回転機の回転角を示すデータφを算出するＲ／Ｄコンバータと、起動時及び異常状態から復帰した場合、前記レゾルバ信号のみに基づいて前記Ｒ／Ｄコンバータにおける前記回転機の回転角を示すデータφの初期値φｉｎｔを算出することを特徴とする回転機の回転制御装置である。ここで、前記異常状態から復帰した場合とは、前記Ｒ／Ｄコンバータの電源電圧が所定電圧未満になった後、前記所定電圧以上に復帰した場合等をいう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転機の回転制御において通常の起動時や異常発生後の再起動時等に制御を迅速に安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態における回転機システムは、図１に示すように、回転機１００、レゾルバ１０２、発振器１０４、Ｒ／Ｄコンバータ（レゾルバ／デジタルコンバータ）１０６及びＣＰＵ１０８を含んで構成される。
【００１６】
発振器１０４は、参照信号ｓｉｎωｔをレゾルバ１０２の１次コイル及びＲ／Ｄコンバータ１０６の信号処理部１０、検波器２０へ出力する。レゾルバ１０２には互いに９０°の位相差をもって配置された２つの２次コイルが設けられており、それぞれに回転機１００の回転角θに応じて変調された電圧ｓｉｎωｔｓｉｎθとｓｉｎωｔｃｏｓθが誘起される。レゾルバ１０２は２次コイルに誘起した電圧をレゾルバ信号としてＲ／Ｄコンバータ１０６の信号処理部１０へ出力する。
【００１７】
Ｒ／Ｄコンバータ１０６の信号処理部１０は、内蔵するアナログ／デジタルコンバータにより参照信号ｓｉｎωｔに基づいた所定のサンプリング周期でレゾルバ信号をデジタル信号に変換して掛算器１６及び初期値演算部１２へ出力する。初期値演算部１２での処理については後述する。
【００１８】
掛算器１６は、Ｕ／Ｄカウンタ２６からカウンタ値φを受けて、レゾルバ信号にｃｏｓφとｓｉｎφを乗算して減算器１８へ出力する。減算器１８は、掛算器１６からの信号を減算し、ｓｉｎωｔｓｉｎ（θ−φ）を得て、検波器２０へ出力する。検波器２０は、発振器１０４から参照信号ｓｉｎωｔを受けて、ｓｉｎωｔｓｉｎ（θ−φ）からｓｉｎ（θ−φ）のみを抽出する。積分器２２は、検波器２０からのｓｉｎ（θ−φ）を積分する。電圧制御発振器（ＶＣＯ）２４は、積分器２２で算出された積分値が正の所定値を超えるとアップ／ダウンカウンタ（Ｕ／Ｄカウンタ）２６の値を増加させ、積分器２２で算出された積分値が負の所定値を下回るとＵ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φを減少させる。Ｕ／Ｄカウンタ２６は、カウンタ値φを掛算器１６へ出力する。
【００１９】
Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φが位相を示している。このようにＲ／Ｄコンバータ１０６はフィードバック回路を形成しており、位相差（θ−φ）が０となるようにカウンタ値φを徐々に変更する。すなわち、ＣＰＵ１０８においてカウンタ値φを利用して回転機１００の回転を制御することによって、位相差（θ−φ）が０となるようにフィードバック制御を行うことができる。フィードバックが収束した後は、カウンタ値φが回転機の回転角θと一致する。
【００２０】
エンコーダインターフェース（エンコーダＩ／Ｆ）３０は、Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φをＣＰＵ１０８へ出力する。また、エンコーダＩ／Ｆ３０は、Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φに基づいて、回転機１００の回転方向が正転か逆転かを示すＡ相信号及びＢ相信号を生成してＣＰＵ１０８へ出力する。Ａ相信号及びＢ相信号は、互いに位相が９０°ずれた方形波信号であり、Ａ相信号がＢ相信号よりも位相が進んでいる場合には回転機１００が正転しており、逆の場合には回転機１００が逆転していることを示す。エンコーダＩ／Ｆ３０は、Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φが更新されるごとにＡ相信号及びＢ相信号を出力する。
【００２１】
なお、Ｒ／Ｄコンバータ１０６は、Ｒ／Ｄコンバータ用の電源３８からの電力により駆動される。
【００２２】
ＣＰＵ１０８のデコーダインターフェース（デコーダＩ／Ｆ）３２は、エンコーダＩ／Ｆ３０からカウンタ値φ及びＡ相信号，Ｂ相信号を受けて、カウンタ値φを制御用カウンタ３４にセットする。また、Ａ相信号がＢ相信号よりも進んでいれば制御用カウンタ３４の値を増加させ、Ｂ相信号がＡ相信号よりも進んでいれば制御用カウンタ３４の値を減少させる。ＣＰＵ１０８は、制御用カウンタ３４の値に基づき回転機１００の相電流を制御し、回転機１００をフィードバック制御する。
【００２３】
次に、初期値演算部１２の機能について説明する。初期値演算部１２は、Ｒ／Ｄコンバータ１０６に電源３８から電力が供給され、Ｒ／Ｄコンバータ１０６が起動（再起動）した場合に機能する。Ｒ／Ｄコンバータ１０６の再起動は、例えば、車両に搭載された電源３８が補機用バッテリである場合等において十分起こり得る。すなわち、本実施の形態における回転機１００が電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された電動機である場合、エンジンの出力による発電又は燃料電池等による発電により補機用バッテリに充電がなされるが、補機用バッテリの充電が不十分となって電圧が低下するとＲ／Ｄコンバータ１０６が停止し、後に補機用バッテリの充電が再度十分となるとＲ／Ｄコンバータ１０６が再起動する。このようにＲ／Ｄコンバータ１０６に電力を供給する補機用バッテリの電圧が一旦低下し、その後復帰することは十分に想定される現象である。
【００２４】
Ｒ／Ｄコンバータ１０６へ供給される電圧が所定の必要電圧よりも低下した場合、Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φはリセットされ、Ｒ／Ｄコンバータ１０６が起動した場合にはＵ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φは不定値となる可能性がある。そこで、Ｒ／Ｄコンバータ１０６が起動された場合、初期値演算部１２においてＵ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φの初期値φｉｎｔをレゾルバ信号に基づいて演算する。
【００２５】
Ｒ／Ｄコンバータ１０６の信号処理部１０は、起動後にレゾルバ１０２からレゾルバ信号を受け取ると、サンプリングによりデジタル化して初期値演算部１２へ出力する。初期値演算部１２は、信号処理部１０からレゾルバ信号（ｓｉｎωｔｓｉｎθ及びｓｉｎωｔｃｏｓθ）を受信すると、数式１に基づいて初期値φｉｎｔを算出する。
【００２６】
【数１】
2008263680.tif 000003
【００２７】
初期値演算部１２は、算出された初期値φｉｎｔをＵ／Ｄカウンタ２６にセットする。この処理はＲ／Ｄコンバータ１０６の起動時に１回のみ行われ、その後は、上記の通常のフィードバック制御が開始される。
【００２８】
このように、Ｒ／Ｄコンバータ１０６の起動時に初期値演算部１２において初期値φｉｎｔを算出し、Ｕ／Ｄカウンタ２６のカウンタ値φにセットした後に通常のフィードバック制御を行うことによって、現実の回転角θに近い初期値φｉｎｔから短い時間で制御を収束されることができる。
【００２９】
また、初期値φｉｎｔはレゾルバ１０２からのレゾルバ信号に基づいて算出されるので、実際の回転角θに対して１８０°近くまで値がずれてしまう可能性はなく、制御が不安定になってしまうことがなくなる。
【００３０】
また、本実施の形態では、掛算器１６、減算器１８、検波器２０、電圧制御発振器２４及びＵ／Ｄカウンタ２６での処理はデジタル信号処理回路として実現するものとしたが、図２に示すように、各部の機能をマイクロコンピュータによって実現することも可能である。
【００３１】
図２において、掛算器１６、減算器１８、検波器２０、電圧制御発振器２４及びＵ／Ｄカウンタ２６は、マイクロコンピュータで制御プログラムを実行することによって機能する角度演算部４０、演算部４２、フィルタ４４、積分演算部４６及びメモリ４８に置き換えられる。角度演算部４０は、信号処理部１０からデジタル化されたレゾルバ信号を受信して、レゾルバ信号から角度θを算出する。演算部４２は、メモリ４８に格納されているデータφを受けて、角度演算部４０で算出されたθとの差分（θ−φ）を算出する。フィルタ４４は、差分（θ−φ）からノイズを除去して積分演算部４６へ出力する。積分演算部４６は、差分（θ−φ）の時間的な積分を行い、その積分値の増減に応じてメモリ４８にセットされているデータφを増減させる。
【００３２】
このように、Ｒ／Ｄコンバータ１０６に含まれる各部の機能をマイクロコンピュータで実現した場合にも同様の作用・効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態における回転機システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における回転機システムの別例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  信号処理部、１２  初期値演算部、１６  掛算器、１８  減算器、２０  検波器、２２  積分器、２４  電圧制御発振器、２６  カウンタ、３０  エンコーダインターフェース、３２  デコーダインターフェース、３４  制御用カウンタ、３８  電源、４０  角度演算部、４２  演算部、４４  フィルタ、４６  積分演算部、４８  メモリ、１００  回転機、１０２  レゾルバ、１０４  発振器、１０６  コンバータ。
【図１】
2008263680.tif 000004
【図２】
2008263680.tif 000005