(57)【要約】【課題】各相の電流振幅が異なった場合に、電流検出値のゲインを自動的に調整して電流振幅を一致させ、モータが発生するトルクリップルを低減できるトルクリップル低減装置を提供する。【解決手段】トルクリップル低減装置は、モータ制御装置において、モータ１の電気角１周期のトルク指令６２とｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和をとり、その値を電気角１周期分の平均トルクで割る演算部５１と、モータ１の電気角１周期分の速度信号６１とトルク指令６２から調整量を更新するか否かを判断する更新判断部５４と、演算部５１の結果をもとに調整量を更新する値を決定する更新値決定部５２と、更新判断部５４の判断に基づき、更新値決定部５２の結果で調整量を更新する調整量更新部５３と、調整量更新部５３の結果で電流検出値のゲインを調整する第１及び第２のゲイン調整部４１１．４１２とを備えた。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を検出して電流制御を行い、モータの回転から速度を検出して速度制御を行うようにしたモータ制御装置において、
前記モータに供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブルと、
前記モータの電気角１周期のトルク指令と前記ｓｉｎテーブルより出力されるｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和をとり、その値を電気角１周期分の平均トルクで割る演算部と、
前記モータの電気角１周期分の速度信号とトルク指令から調整量を更新するか否かを判断する更新判断部と、
前記演算部の結果をもとに調整量を更新する値を決定する更新値決定部と、
前記更新判断部の判断に基づき、更新値決定部の結果で調整量を更新する調整量更新部と、
前記調整量更新部の結果で電流検出値のゲインを調整する第１及び第２のゲイン調整部とを備えたことを特徴とするトルクリップル低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流フィードバック制御を有するサーボアンプやインバータ等のモータ制御装置に関し、とくに電流制御系に存在する各相の電流振幅の不一致が原因で発生するトルクリップルを低減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータを制御するサーボアンプのブロック図は、図３に示すようになっている。図において、１はモータ、２はエンコーダ、３１は位置制御部、３２は速度制御部、３３は電流制御部、３４はパワー変換部、３５は位置検出部、３６は速度検出部、３７１はＵ相電流検出部、３７２はＶ相電流検出部、３８はモータ１に供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎ（正弦波）テーブルである。
一般に、電流制御部３３、パワー変換部３４、Ｕ相電流検出部３７１、Ｖ相電流検出部３７２からなる電流制御系では、各相の電流振幅を一致させなければならない。もし、各相の電流振幅が異なる場合、モータ１が発生するトルクは、回転角度によって変動する。以下、このトルク変動をトルクリップルと呼ぶ。
そこで、従来技術では、製品の出荷時などにＵ相電流とＶ相電流の振幅を一致させるための調整を行う。２相の調整を行えば、他の相は自動的に一致する。そして、調整後の調整値は固定である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、電流検出部のゲインが温度などで変化し、各相の電流振幅が異なった場合、モータの発生トルクにトルクリップルを生じるという問題があった。
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、各相の電流振幅が異なった場合に、電流検出値のゲインを自動的に調整して電流振幅を一致させ、モータが発生するトルクリップルを低減できるトルクリップル低減装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、モータに流れる電流を検出して電流制御を行い、モータの回転から速度を検出して速度制御を行うようにしたモータ制御装置において、前記モータに供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブルと、前記モータの電気角１周期のトルク指令と前記ｓｉｎテーブルより出力されるｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和をとり、その値を電気角１周期分の平均トルクで割る演算部と、前記モータの電気角１周期分の速度信号とトルク指令から調整量を更新するか否かを判断する更新判断部と、前記演算部の結果をもとに調整量を更新する値を決定する更新値決定部と、前記更新判断部の判断に基づき、更新値決定部の結果で調整量を更新する調整量更新部と、前記調整量更新部の結果で電流検出値のゲインを調整する第１及び第２のゲイン調整部とを備えたことを特徴とするトルクリップル低減装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の特徴を説明する前に各相の電流振幅不一致とトルクリップルの関係について説明する。
各相の電流振幅が異なる場合の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、式１で表わせる。θ°は電気角、ｉは電流の振幅、δはＵ相とＶ相の電流振幅の違いを示す。この場合、Ｗ相の電流は自動的に決まる。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
モータに式１の電流が流れた場合、モータが発生するトルクτは、式２で表わせる。ここで、ｋｔは比例定数である。
【０００８】
【数２】
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【０００９】
式２から分るように、発生トルクは電流に比例する第１項と電気角で変動する第２項からなる。電気角で変動する項がトルクリップルである。トルクリップルは、Ｕ相とＶ相の電流振幅の違いδで決まる。
次に、サーボアンプが速度フィードバック制御を行っている時のトルク指令とＵ相とＶ相の電流振幅の違いδの関係を説明する。トルク指令τｒは、式３で表わせる。ここで、τｒ０は負荷トルクで決まる値、ｋ１は比例定数である。
【００１０】
【数３】
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【００１１】
式３から分るように、トルク指令にはＵ相とＶ相の電流振幅の違いδが含まれる。
次に、離散値であるトルク指令から、Ｕ相とＶ相の電流振幅の違いδを求める方法を説明する。電気角３６０°をｎ分割した場合、δは有限フーリエ級数の理論から、式４の演算で求めることができる。ここで、Ｔは、電気角１周期分のトルク指令の平均値である。
【００１２】
【数４】
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【００１３】
簡単に説明すると、δは、トルク指令とその中に存在するリップルと同周期で同位相のｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和を１周期分のトルク指令の平均値で割って求めることができる。
【００１４】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すブロック図である。なお、本発明が従来技術と同じ構成要素についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図において、４１１は第１のゲイン調整部、４１２は第２のゲイン調整部、４２は調整量ｘ、５１は演算部、５２は更新値決定部、５３は調整量更新部、５４は更新判断部、６１は速度信号、６２はトルク指令、６３はｓｉｎ（２θ°＋６０°）である。
本発明が従来技術と異なる構成のうち、演算部５１は、トルク指令６２とｓｉｎテーブル３８の出力ｓｉｎ（２θ°＋６０°）（６３）、を用いて、式５の演算を行い、Ｕ相とＶ相の電流振幅の違いδに比例する値Ａを求める。つまり、Ａが正の時は、Ｕ相電流振幅がＶ相電流振幅より大きく、負の時は、Ｖ相電流振幅がＵ相電流振幅より大きいことを示す。
【００１５】
【数５】
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【００１６】
更新値決定部５２は、演算部５１の結果Ａを基に、式６に示すように更新値ａを決定する。ｆは更新値を決定する関数を示し、その例を図２に示す。図２は更新値決定部の関数の例を示す。
【００１７】
【数６】
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【００１８】
簡単に説明すると、演算部５１の結果Ａの絶対値が小さい時は、更新値は０である。そして、Ａの絶対値が大きくなり、Ａが正の場合は更新値ａを正とし、Ａが負の場合は更新値ａを負とする。さらに、Ａの絶対値が大きい場合は、何か異常があったものと判断し、更新値を０にする。
調整量更新部５３は、更新値ａを用いて式７の計算によって調整量ｘを更新する。
【００１９】
【数７】
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【００２０】
そして、更新された調整量ｘは、第１、第２のゲイン調整部４１１、４１２に送られ、Ｕ相電流検出値とＶ相電流検出値のゲインを調整する。つまり、Ａが正の場合は、Ｕ相電流振幅がＶ相電流振幅より大きいので、Ｕ相電流の検出ゲインを大きく、Ｖ相電流の検出ゲインを小さくして、Ｕ相とＶ相の電流振幅が一致するように作用する。Ａが負の場合も同様にＵ相とＶ相の電流振幅が一致するように作用する。
更新判断部５４は、電気角１周期分の速度信号６１とトルク指令６２から調整量の更新を行うか否かの判定を行う。調整量の更新は、電気角１周期で、次の条件（イ）〜（ホ）をすべて満足したときに行う。
（イ）角度が単調に増加、または、減少した。
（ロ）最低回転速度が設定値以上、かつ、最高回転速度が設定値以下。
（ハ）最低トルク指令が設定値以上、かつ、最高トルク指令が設定値以下。
（ニ）速度変動が設定値以下。
（ホ）トルク指令変動が設定値以下。
したがって、本発明に係るトルクリップル低減装置は、モータ１に流れる電流を検出して電流制御を行い、モータ１の回転から速度を検出して速度制御を行うようにしたモータ制御装置において、モータ１に供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブル３８と、モータ１の電気角１周期のトルク指令６２とｓｉｎテーブル３８より出力されるｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和をとり、その値を電気角１周期分の平均トルクで割る演算部５１と、モータ１の電気角１周期分の速度信号６１とトルク指令６２から調整量を更新するか否かを判断する更新判断部５４と、演算部５１の結果をもとに調整量を更新する値を決定する更新値決定部５２と、更新判断部５４の判断に基づき、更新値決定部５２の結果で調整量を更新する調整量更新部５３と、調整量更新部５３の結果で電流検出値のゲインを調整する第１のゲイン調整部４１１及び第２のゲイン調整部４１２とを備える構成にしたので、サーボアンプの電流検出部のゲインが温度などで変化し、各相の電流振幅が異なった場合に、電気角１周期分のトルク指令からＵ相とＶ相の電流振幅の違いδを求め、その結果に基づいて電流検出値のゲインを自動的に調整し、常に各相の電流振幅を一致するように作用することから、電流検出部のゲインが変化することなく、モータのトルクリップルを低減できるという効果がある。
なお、本発明の実施例を示す図１は、式５の演算および更新判断を制御周期毎に逐次行う構成であるが、電気角１周期分の角度、速度信号、トルク指令を記憶装置に記憶して、その後、演算や更新判断を実施してもよい。その場合、それぞれのデータは、記憶装置の容量を節約するために全てのデータを記憶する必要はなく、たとえば、電気角を２５６分割し、それぞれ２５６個のデータを記憶し、演算すればよい。
また、本発明の実施例を示す図１は、Ｕ相とＶ相の電流フィードバック制御を行う場合であるが、Ｕ相とＷ相の電流フィードバック制御の場合も同様な考えで調整可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、本発明に係るトルクリップル低減装置は、モータに流れる電流を検出して電流制御を行い、モータの回転から速度を検出して速度制御を行うようにしたモータ制御装置において、モータに供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブルと、モータの電気角１周期のトルク指令とｓｉｎテーブルより出力されるｓｉｎ（２θ°＋６０°）の積の総和をとり、その値を電気角１周期分の平均トルクで割る演算部と、モータの電気角１周期分の速度信号とトルク指令から調整量を更新するか否かを判断する更新判断部と、演算部の結果をもとに調整量を更新する値を決定する更新値決定部と、更新判断部の判断に基づき、更新値決定部の結果で調整量を更新する調整量更新部と、調整量更新部の結果で電流検出値のゲインを調整する第１のゲイン調整部及び第２のゲイン調整部とを備える構成にしたため、サーボアンプの電流検出部のゲインが温度などで変化し、各相の電流振幅が異なった場合に、電気角１周期分のトルク指令からＵ相とＶ相の電流振幅の違いδを求め、その結果に基づいて電流検出値のゲインを自動的に調整し、常に各相の電流振幅を一致するように作用することから、電流検出部のゲインが変化することなく、モータのトルクリップルを低減できるトルクリップル低減装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
【図２】更新値決定部の関数の例を示す図
【図３】従来技術を示すブロック図
【符号の説明】
１　モータ
２　エンコーダ
３１　位置制御部
３２　速度制御部
３３　電流制御部
３４　パワー変換部
３５　位置検出部
３６　速度検出部
３７１　Ｕ相電流検出部
３７２　Ｖ相電流検出部
３８　ｓｉｎテーブル
４１１　第１のゲイン調整部
４１２　第２のゲイン調整部
４２　調整量：ｘ
５１　演算部
５２　更新値決定部
５３　調整量更新部
５４　更新判断部
６１　速度信号
６２　トルク指令
６３　ｓｉｎ（２θ°＋６０°）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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