(57)【要約】【課題】電動機をより適正に制御する。【解決手段】モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きな変化中回転変化量Δθｏｆｓを用いて変換器３４からの理想角θｉｄを補正して得られる補正後理想角θｉｄｍｏをインバータ１２のスイッチング素子のスイッチング制御に用いる。これにより、電子制御ユニット４０に入力された理想角θｉｄをそのタイミングでレゾルバ装置２２から出力された検出角θｄｅｔに対応する理想角に換算することができ、モータ１０をより適正に駆動制御することができる。【選択図】図１
2012130156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転子の回転角に応じた信号を出力するレゾルバ装置と、前記レゾルバ装置からの信号を該信号よりも実際の回転角に近い値としての理想角に変換して出力する変換器と、前記変換器から前記理想角を入力すると共に前記電動機を制御する制御部と、を備える電動機制御装置において、
前記制御部は、前記変換器での処理時間の間に変化したと想定される前記回転子の回転角の変化量として前記電動機の回転数が大きいほど大きくなる傾向に定められる変換中回転角変化量だけ前記入力した理想角よりも前記電動機の回転方向に進んだ回転角を前記電動機の制御に用いる、
電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動機制御装置としては、織機の駆動用の駆動モータに取り付けられたレゾルバから得られる回転位相情報に基づいて織機の回転角度を検出し、検出した織機の回転角度に対して、織機の回転角度を検出するためのサンプリングの遅れや位相補正のための演算時間による遅れに応じた位相補正を行ない、位相補正を行なった回転角度を用いて駆動モータの回転制御の遅れ防止を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした制御により、織機の回転に対する駆動モータの追従性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした電動機制御装置では、モータの回転位相情報（回転位相に応じた信号）を出力するレゾルバ装置からの信号をモータを制御する制御部に直接入力するのではなく、その信号を制御部外の変換器によって実際の回転位相により近い値（理想位相）に変換してから制御部に入力することが考えられている。この構成では、変換器での処理時間の間にもモータの回転位相が進むことから、制御部に実際に入力される理想位相は、そのタイミングでのレゾルバ装置からの信号に対応する理想位相よりもモータの回転方向で遅れた位相となる。このため、制御部において、入力した理想角をそのままモータの制御に用いると、モータを適正に制御できない場合が生じる。
【０００５】
本発明の電動機制御装置は、電動機をより適正に制御することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電動機制御装置は、
電動機の回転子の回転角に応じた信号を出力するレゾルバ装置と、前記レゾルバ装置からの信号を該信号よりも実際の回転角に近い値としての理想角に変換して出力する変換器と、前記変換器から前記理想角を入力すると共に前記電動機を制御する制御部と、を備える電動機制御装置において、
前記制御部は、前記変換器での処理時間の間に変化したと想定される前記回転子の回転角の変化量として前記電動機の回転数が大きいほど大きくなる傾向に定められる変換中回転角変化量だけ前記入力した理想角よりも前記電動機の回転方向に進んだ回転角を前記電動機の制御に用いる、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電動機制御装置では、変換器から理想角を入力すると共に電動機を制御する制御部は、レゾルバ装置からの信号をその信号よりも実際の回転角に近い値としての理想角に変換して出力する変換器での処理時間の間に変化したと想定される回転子の回転角の変化量として電動機の回転数が大きいほど大きくなる傾向に定められる変換中回転角変化量だけ理想角よりも電動機の回転方向に進んだ回転角を電動機の制御に用いる。したがって、制御部に入力された理想角を、その入力タイミングでレゾルバ装置から出力された信号に対応する理想角により近い値に置き換えて電動機の制御に用いることができるから、電動機をより適正に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電動機制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】検出角θｄｅｔと理想角θｉｄと基準角信号ＮＭとの関係の一例を示す説明図である。
【図３】理想角θｉｄと補正後理想角θｉｄｍｏと変換器３４での処理時間Ｔｏｆｓと変換中回転変化量Δθｏｆｓとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】モータ１０の回転数Ｎｍと変換中回転変化量Δθｏｆｓの関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電動機制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電動機制御装置２０は、例えば同期発電電動機として構成されたモータ１０をインバータ１２のスイッチング素子をスイッチング制御することによって駆動制御する制御装置として構成されており、図示するように、モータ１０のロータの回転角に応じた信号（以下、検出角θｄｅｔという）を出力するレゾルバ装置２２と、レゾルバ装置２２からの検出角θｄｅｔをより実際の回転角に近い値（以下、理想角θｉｄという）に変換する変換器３４と、変換器３４から理想角θｉｄを入力したりインバータ１２のスイッチン素子をスイッチング制御したりする電子制御ユニット４０と、を備える。
【００１２】
レゾルバ装置２２は、モータ１０の回転軸１１に取り付けられたレゾルバ２３と、レゾルバ２３からの出力信号をデジタル変換する周知のレゾルバデジタルコンバータ（以下、Ｒ／Ｄコンバータという）３０と、を備える。レゾルバ２３は、モータ１０の回転軸１１と一体で回転する磁性体としてのロータ２４と、図示しない発振回路から励磁信号として一定周波数の交流電流が印加される励磁コイル２５や互いに電気的に９０度の間隔をもって配置された２つの出力コイル２６，２７を内蔵する磁性体としてのステータ２８と、を備える。２つの出力コイル２６，２７の出力信号は、楕円形状のロータ２４の回転によって生じるロータ２４とステータ２８との間隙の変化に伴って発生する信号であり、ピーク値を補完したときにそれぞれ正弦波状，余弦波状となる信号である（以下、それぞれＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号と称することがある）。Ｒ／Ｄコンバータ３０は、レゾルバ２３からの出力信号（ＳＩＮ信号，ＣＯＳ信号）を入力し、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号との差などに基づいて検出角θｄｅｔを生成すると共に、ＳＩＮ信号とＣＯＳ信号とがクロスするタイミングの１つで検出角θｄｅｔの回転周期の基準角を示すパルス状の基準角信号ＮＭを生成し、生成した検出角θｄｅｔと基準角信号ＮＭとを変換器３４に出力する。
【００１３】
変換器３４は、レゾルバ装置２２のＲ／Ｄコンバータ３０から検出角θｄｅｔと基準角信号ＮＭとを入力し、入力した検出角θｄｅｔと基準角信号ＮＭを用いて理想角θｉｄを生成し、生成した理想角θｉｄと基準角信号ＮＭとを出力する。図２は、検出角θｄｅｔと理想角θｉｄと基準角信号ＮＭとの関係の一例を示す説明図である。現在周期のｉ（ｉは変数）番目の理想角θｉｄ（ｉ）の生成は、実施例では、基準角信号ＮＭがオン信号となる時間間隔（モータ１０の回転数Ｎｍの逆数に相当する）が前回周期と現在周期とではそれほど変化しないとみなして、前回周期のｉ番目の理想角（前回θｉｄ（ｉ））から前回周期のｉ番目の検出角（前回θｄｅｔ（ｉ））を減じた値を補正量Δθ（ｉ）として現在の周期のｉ番目の検出角θｄｅｔ（ｉ）に加えることによって生成するものとした。なお、この変換器３４は、専用の電子回路として構成するものとしてもよいし、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えるマイクロプロセッサ（電子制御ユニット４０とは別のマイクロプロセッサ）として構成するものとしてもよい。
【００１４】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポートを備える。電子制御ユニット４０には、変換器３４からの理想角θｉｄや基準角信号ＮＭなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット４０からは、インバータ１２のスイッチング素子へのスイッチング制御制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１５】
こうして構成された実施例の電動機制御装置２０では、電子制御ユニット４０は、変換器３４での処理時間（検出角θｄｅｔを理想角θｉｄに変換するのに要する時間）の間に変化したと想定されるロータの回転角の変化量である変化中回転変化量Δθｏｆｓを理想角θｉｄに加えることによって変換器３４からの理想角θｉｄを補正し、補正後の理想角θｉｄである補正後理想角θｉｄｍｏを用いてインバータ１２のスイッチング制御信号を生成してインバータ１２のスイッチング素子をスイッチング制御する。スイッチング制御信号の生成は、実施例では、補正後理想角θｉｄｍｏを電気角θｅに変換し、モータ１０の三相コイルのＶ相，Ｗ相の相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｖ，Ｉｗを電気角θｅを用いて座標変換（３相−２相変換）することによってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを計算し、計算した電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ１０のトルク指令に応じて設定されるｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とを用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し、電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換（２相−３相変換）することによってＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を計算し、計算した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換することによって生成するものとした。変換中回転変化量Δθｏｆｓは、実施例では、基準角信号ＮＭがオン信号となる時間間隔に基づいて得られるモータ１０の回転数Ｎｍと、レゾルバ２３の極数Ｐと、予め実験などによって定めた変換器３４での処理時間Ｔｏｆｓと、を用いて次式（１）により演算するものとした。レゾルバ２３の極数Ｐや変換器３４での処理時間Ｔｏｆｓについては一定値を用いることができるから、変換中回転変化量Δθｏｆｓは、モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きな値となる。以下、変換器３４からの理想角θｉｄを補正する理由について説明する。レゾルバ装置２２からの検出角θｄｅｔを変換器３４で理想角θｉｄに変換してから電子制御ユニット４０に入力する構成では、モータ１０が回転している場合には変換器３４での処理時間の間にもモータ１０のロータの回転角が進むため、電子制御ユニット４０に入力される理想角θｉｄは、そのタイミングでのレゾルバ装置２２からの検出角θｄｅｔに対応する理想角よりも遅れた値となる。このため、電子制御ユニット４０に入力される理想角θｉｄをそのまま用いてスイッチング制御信号を生成してインバータ１２のスイッチング素子をスイッチング制御すると、モータ１０を適正に駆動制御できない場合が生じる。実施例では、これを踏まえて、モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きな変換中回転変化量Δθｏｆｓだけ変換器３４からの理想角θｉｄよりもモータ１０の回転方向に進んだ回転角（補正後理想角θｉｄｍｏ）を用いてスイッチング制御信号を生成してインバータ１２のスイッチング素子をスイッチング制御するものとした。これにより、モータ１０をより適正に駆動制御することができる。理想角θｉｄと補正後理想角θｉｄｍｏと変換器３４での処理時間Ｔｏｆｓと変換中回転変化量Δθｏｆｓとの関係の一例を図３に示す。
【００１６】
Δθofs[deg]=Tofs[sec]・360[deg]・Nm[rpm]/(60・P)                        (1)
【００１７】
以上説明した実施例の電動機制御装置２０によれば、モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きな変化中回転変化量Δθｏｆｓだけ変換器３４からの理想角θｉｄよりもモータ１０の回転方向に進んだ回転角としての補正後理想角θｉｄｍｏをインバータ１２のスイッチング素子のスイッチング制御に用いるから、電子制御ユニット４０に入力された理想角θｉｄをそのタイミングでレゾルバ装置２２から出力された検出角θｄｅｔに対応する理想角により近い値に置き換えてインバータ１２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうことができ、モータ１０をより適正に駆動制御することができる。
【００１８】
実施例の電動機制御装置２０では、上述の式（１）により変換中回転変化量Δθｏｆｓを演算するものとしたが、モータ１０の回転数Ｎｍと変換中回転変化量Δθｏｆｓとの関係を予め実験などによって定めてマップとして記憶しておき、回転数Ｎｍが与えられると記憶したマップから対応する変換中回転変化量Δθｏｆｓを導出して設定するものとしてもよい。回転数Ｎｍと変換中回転変化量Δθｏｆｓの関係の一例を図４に示す。図４から分かるように、変換中回転変化量Δθｏｆｓは、モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きくなる。
【００１９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、レゾルバ２３とＲ／Ｄコンバータとを備えるレゾルバ装置２２が「レゾルバ装置」に相当し、変換器３４が「変換器」に相当し、モータ１０の回転数Ｎｍが大きいほど大きな変化中回転変化量Δθｏｆｓだけ変換器３４からの理想角θｉｄよりもモータ１０の回転方向に進んだ回転角としての補正後理想角θｉｄｍｏをインバータ１２のスイッチング素子のスイッチング制御に用いる電子制御ユニット４０が「制御部」に相当する。
【００２０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、電動機制御装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  モータ、１２  インバータ、２０  電動機制御装置、２２  レゾルバ装置、２３  レゾルバ、２４  ロータ、２５  励磁コイル、２６，２７  出力コイル、２８  ステータ、３０  レゾルバデジタルコンバータ（Ｒ／Ｄコンバータ）、変換器３４、４０  電子制御ユニット。
【図１】
2012130156.tif 000003
【図２】
2012130156.tif 000004
【図３】
2012130156.tif 000005
【図４】
2012130156.tif 000006