(57)【要約】【課題】磁極位置検出器を有する永久磁石型同期電動機を駆動する際に、磁極位置検出器の取り付け位置の原点と磁極位置原点との間のずれ角のチューニング忘れによる脱調を防止する。【解決手段】磁極位置検出器を有する永久磁石型同期電動機を電力変換装置により駆動するための駆動装置において、前記電動機の固定子を基準とした前記磁極位置検出器の原点の位相角と、前記固定子を基準とした磁極位置推定値の位相角との差を算出し、その値をずれ角として予めＲＡＭ等の記憶装置に格納しておき、運転指令が発生したときに、前記記憶装置内のずれ角を用いて真の磁極位置を求める。【選択図】図１
2012065409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極位置検出器を有する永久磁石型同期電動機を電力変換装置により駆動するための駆動装置において、
前記電動機の固定子を基準とした前記磁極位置検出器の原点の位相角と、前記固定子を基準とした磁極位置推定値の位相角との差を算出し、その値をずれ角として予め記憶装置に格納しておき、
運転指令が発生したときに、前記記憶装置内のずれ角を用いて真の磁極位置を求めることを特徴とする永久磁石型同期電動機の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載した永久磁石型同期電動機の駆動装置において、
前記ずれ角を算出して前記記憶装置に記憶させる動作を、前記電動機の初回運転時にのみ実行することを特徴とする永久磁石型同期電動機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ等の磁極位置検出器を有する永久磁石型同期電動機の駆動装置において、磁極位置検出器の原点と回転子磁極位置の原点との間のずれ角を自動的にチューニングする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石型同期電動機を駆動する際、脱調を抑制して効率よく駆動するには、回転子の正確な磁極位置情報が必要であり、この磁極位置情報はエンコーダまたはセンサなどの磁極位置検出器を用いて検出されている。
しかしながら、これらの磁極位置検出器を同期電動機に取り付ける際に、磁極位置検出器の原点と実際の磁極位置の原点との間にずれ角が生じる場合がある。このずれ角を補正しないと、検出される磁極位置情報に誤差が生じ、同期電動機を駆動できないおそれがあると共に、トルク制御精度にも影響し、最悪の場合には制御方向と違って逆方向に起動トルクを発生させ、負荷装置を破損させるに至る。
【０００３】
そこで、磁極位置検出器の取り付けや交換に伴って発生する上記ずれ角を補正することを目的として、特許文献１に係る同期電動機の磁極位置調整装置が提供されている。
図３は、特許文献１に記載された制御ブロック図であり、１は永久磁石型同期電動機（単に同期モータともいう）、２は磁極位置検出器としてのエンコーダ、３は同期モータ１に交流電圧Ｖを印加するインバータ等のＰＷＭ電力変換装置、４は電流指令値Ｉ＊と電流検出値Ｉｂとから電圧指令値Ｖ＊を生成する電流制御手段、５はトルク指令値Ｔ＊から速度指令値ω＊、電流指令値Ｉ＊及び初期磁極位置θｅｓｔを演算する初期磁極位置推定手段、６は速度指令値ω＊と速度演算値ωｂとからトルク指令値Ｔ＊を演算する速度制御手段、７は磁極位置θｂから速度演算値ωｂを求める速度演算手段を示し、エンコーダ２を取り付けた際の磁極検出直後の位置情報θｆｂ（エンコーダの原点）と初期磁極位置推定結果(磁極位置の原点)θｅｓｔとの偏差をずれ角θｅｒｒとしてエンコーダ２内のメモリに記憶するようになっている。ここで、エンコーダ２の原点、すなわち位置情報θｆｂは、同期モータ１を直流励磁してロックした状態で、固定子側の基準点にエンコーダ２の基準点を合わせたときのエンコーダ２の位置から求められる。
そして、同期モータ１の駆動時には、エンコーダ２に設けられたメモリ内の上記ずれ角θｅｒｒを回転位置θｂから減算して真の磁極位置θｒｅａｌを求め、この磁極位置θｒｅａｌを電流制御手段４に与えている。
【０００４】
なお、特許文献２には、磁極位置検出器を持たない永久磁石型同期電動機において、同期電動機に高周波交番電圧を印加したときの高周波成分の状態方程式を用いて、上記ずれ角を零にするような演算を行って磁極位置を真値に収束させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７２９０２号公報（段落[０００５]〜[０００７]、図１〜図４）
【特許文献２】特開２００９−２７３２５４号公報（段落[００２２]〜[００２６]、図９等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、エンコーダ２の取り付けや交換によって発生するずれ角を補正し、正確な磁極位置情報に基づいて同期モータ１を運転することが可能であるが、同期モータ１の起動時に、多くの手順を踏んでずれ角を演算、記憶し、更に記憶されたずれ角を用いて真の磁極位置θｒｅａｌを求めるという一連のチューニング作業に多くの手間と時間を要し、このチューニング作業を忘れてしまうこともあった。
【０００７】
そこで、本発明の解決課題は、ずれ角の存在を意識させずにずれ角を自動的に検出し、チューニング作業を自動的に実行して同期電動機を迅速に起動できるようにした永久磁石型同期電動機の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、磁極位置検出器を有する永久磁石型同期電動機を電力変換装置により駆動するための駆動装置において、
前記電動機の固定子を基準とした前記磁極位置検出器の原点の位相角と、前記固定子を基準とした磁極位置推定値の位相角との差を算出し、その値をずれ角として予め記憶装置に格納しておき、
運転指令が発生したときに、前記記憶装置内のずれ角を用いて真の磁極位置を求めるものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した永久磁石型同期電動機の駆動装置において、前記ずれ角を算出して前記記憶装置に記憶させる動作を、前記電動機の初回運転時にのみ実行するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動装置に運転指令が与えられると、ＲＡＭ等の記憶装置に予め格納されたずれ角を用いて真の磁極位置を求めることができるため、従来のように多くの手間や時間をかけずに永久磁石型同期電動機を速やかに起動することができる。
また、自動チューニング作業は初回運転時の１回のみで済むため、運転の都度、チューニングする煩雑さもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の駆動装置によるずれ角自動チューニングのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図２】位相角θｒ，θ１とずれ角θｏｆｆｓｅｔとの関係を示す図である。
【図３】特許文献１に記載された従来技術の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の駆動装置によるずれ角自動チューニングのアルゴリズムを示すフローチャートである。
まず、永久磁石型同期電動機の駆動装置に電源が供給され、運転指令が与えられると（ステップＳ１）、ずれ角自動チューニング手段１０は以下のアルゴリズムを実行する。
【００１３】
ここで、ずれ角自動チューニング手段１０には、ずれ角格納用ＲＡＭ１１が設けられている。このＲＡＭ１１には、本実施形態による自動チューニングによって算出されたずれ角θｏｆｆｓｅｔが格納されている。
なお、ずれ角θｏｆｆｓｅｔは、後述するように位相角θｒ（特許文献１におけるθｆｂに相当）と位相角θ１（同じくθｅｓｔに相当）との差（θｒ−θ１）として定義され、位相角θｒは、固定子を基準としたエンコーダ等の磁極位置検出器の原点の位相角（言い換えると、図２に示すように、磁極位置検出器基準軸と固定子座標のα軸との位相角）であり、位相角θ１は、固定子を基準とした磁極位置推定値の位相角（図２に示すように、回転子座標のｄ軸と固定子座標のα軸との位相角）である。
【００１４】
運転指令が与えられると、駆動装置は、始めにずれ角格納用ＲＡＭ１１の情報を読み出してずれ角θｏｆｆｓｅｔの設定の有無を判断する。
例えば、ＲＡＭ１１に０〜３６０°の値が格納されている場合、その角度がすでにずれ角θｏｆｆｓｅｔとして設定されているため、そのずれ角θｏｆｆｓｅｔを真の磁極位置の演算に用いて同期電動機の運転を開始する。
【００１５】
また、ＲＡＭ１１に０〜３６０°以外の値、例えば「９９９」のようにあり得ない値が格納されている場合（ずれ角が設定されていない場合）、ずれ角の自動チューニングがまだ行われていないと判断し、以下の処理を実行する。
【００１６】
まず、前記位相角θｒ，θ１のうち、θｒは磁極位置検出器の取り付け時に検出可能であり（ステップＳ２）、一方、θ１は、例えば前述した特許文献２の段落［００２２］〜［００２６］に記載された方法（同期電動機に高周波交番電圧を印加したときの高周波成分の状態方程式を用いて、高周波電流振幅を入力とするＰＬＬ回路を構成し、この高周波電流振幅を零に制御することでずれ角を零にし、これによって磁極位置θ１を推定する方法）等を用いて算出することができる（ステップＳ３）。
その後、以下の数式１の演算を行ってずれ角θｏｆｆｓｅｔを算出し（ステップＳ４）、このずれ角θｏｆｆｓｅｔをずれ角格納用ＲＡＭ１１に格納する。
［数１］
θｏｆｆｓｅｔ＝θｒ−θ１
【００１７】
なお、上述したずれ角の自動チューニング作業は、磁極位置検出器の交換等が行われない限り、同期電動機の初回運転時の一回だけ実施すれば足り、次回以降の運転時には常にずれ角格納用ＲＡＭ１１内のずれ角θｏｆｆｓｅｔを用いればよい。
従って、永久磁石型同期電動機を運転する都度、チューニングを行う必要がなく、同期電動機を円滑、迅速に起動することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１０：ずれ角自動チューニング手段
１１：ずれ角格納用ＲＡＭ
【図１】
2012065409.tif 000003
【図２】
2012065409.tif 000004
【図３】
2012065409.tif 000005