(57)【要約】【課題】処理時間に起因する時間遅れを補償できるレゾルバ／デジタル変換器を提供する。【解決手段】レゾルバ／デジタル変換器１０では、回転位置算出手段１１は、回転位置センサから出力されたセンサ値Ｓ１、Ｓ２が入力されると、所定の処理時間ΔＴを要して、センサ値Ｓ１、Ｓ２に回転位置を求めるための処理を施し、処理結果を第１回転位置θcalcとして出力する。回転位置補正手段１２は、第１回転位置θcalcを処理時間ΔＴ以下の遅延時間ΔＴ１だけ遅延させた遅延値θdelay１を求め、第１回転位置θcalcと遅延値θdelay１との差分Δθ１を求め、差分Δθ１に処理時間ΔＴと遅延時間ΔＴ１の比に等しい第１補正係数ｍ１を乗算した結果を第１回転位置θcalcに加算して第２回転位置θcompを求め、第２回転位置θcompを回転位置として出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機に含まれる回転子の回転位置を検出する回転位置センサから出力されたセンサ値が入力されると、所定の処理時間を要して、前記センサ値に前記回転位置を求めるための処理を施し、前記処理結果を第１回転位置として出力する回転位置算出手段と、
前記第１回転位置を前記処理時間以下の遅延時間だけ遅延させた遅延値を求め、前記第１回転位置と前記遅延値との差分を求め、前記差分に前記処理時間と前記遅延時間の比に等しい第１補正係数を乗算した結果を前記第１回転位置に加算して第２回転位置を求め、前記第２回転位置を前記回転位置として出力する回転位置補正手段と、
を具備することを特徴とするレゾルバ／デジタル変換器。
【請求項２】
前記差分に、前記回転位置センサから前記センサ値が出力されてから前記回転位置算出手段に前記センサ値が入力されるまでに要する伝播時間と前記遅延時間の比に等しい第２補正係数を乗算した結果を、更に前記第１回転位置に加算することを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換器。
【請求項３】
前記第１回転位置を前記処理時間以下であって、且つ互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延値を求め、前記複数の遅延値の平均値を前記遅延値とし、前記複数の遅延値の遅延時間の平均値を前記遅延値としたことを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換器。
【請求項４】
前記回転位置算出手段および前記回転位置補正手段は、クロック信号に同期して作動し、
前記回転位置補正手段は、
前記クロック信号に同期して前記第１回転位置を通過させる複数段のレジスタを有する遅延回路と、
前記第１回転位置と前記遅延値との差分を求める減算回路と、
前記差分に前記処理時間と前記遅延時間の比に等しい第１補正係数を乗算する乗算回路と、
前記乗算結果を前記第１回転位置に加算する加算回路と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のレゾルバ／デジタル変換器。
【請求項５】
前記遅延回路に、選択信号に基づいて前記複数段のレジスタのいずれかを選択し、選択されたレジスタの出力を前記遅延値として出力する選択回路を具備することを特徴とする請求項４に記載のレゾルバ／デジタル変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レゾルバ／デジタル変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転磁界により回転子を回転させる同期電動機（以後、単にモータという）は、回転子の位置（角度）を検出し、この検出位置をもとにして回転子の外周部に設けられた電機子巻線に流れる電流を制御することにより駆動される。
【０００３】
制御に必要な回転子の位置は、モータの回転軸に取付けられた回転位置センサ（レゾルバ）により検出される。レゾルバとは回転子の位置を電気信号に変換するセンサで、基本的にモータと同じ構造を有し、回転する回転子の位置を検出し、回転子の位置に対応するアナログ信号を出力する。
【０００４】
レゾルバ/デジタル変換器とは、レゾルバから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、各種処理を施して回転位置を算出する装置である。
【０００５】
レゾルバ/デジタル変換器の出力に基づいて回転磁界を制御するための駆動信号が生成され、電機子巻線の各相に所定のタイミングで所定の交流電流を流すインバータが駆動される。これにより、回転磁界が生成され、回転子が回転する。
【０００６】
レゾルバ/デジタル変換器が行う処理には、アナログ・デジタル変換、デジタル信号の同期検波、比例積分（ＰＩ）制御、加減算、乗算、積分、正弦波／余弦波発生などの各種処理が含まれている。これらの処理には有限の時間ΔＴが必要である。
【０００７】
レゾルバ/デジタル変換器が時刻Ｔで算出したデジタル信号の値は、時刻Ｔ−ΔＴにレゾルバが出力したアナログ出力信号の値である。その結果、レゾルバが出力したアナログ出力信号とレゾルバ/デジタル変換器が算出したデジタル信号値との間には、処理時間ΔＴに起因する時間遅れが生じる問題がある。
【０００８】
モータの回転数が高くなると、この時間遅れが無視できなくなり、安定した回転数制御が行えないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−８８５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、処理時間に起因する時間遅れを補償できるレゾルバ／デジタル変換器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一つの実施形態によれば、レゾルバ／デジタル変換器では、回転位置算出手段は、電動機に含まれる回転子の回転位置を検出する回転位置センサから出力されたセンサ値が入力されると、所定の処理時間を要して、前記センサ値に前記回転位置を求めるための処理を施し、前記処理結果を第１回転位置として出力する。回転位置補正手段は、前記第１回転位置を前記処理時間以下の遅延時間だけ遅延させた遅延値を求め、前記第１回転位置と前記遅延値との差分を求め、前記差分に前記処理時間と前記遅延時間の比に等しい第１補正係数を乗算した結果を前記第１回転位置に加算して第２回転位置を求め、前記第２回転位置を前記回転位置として出力する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係るレゾルバ／デジタル変換器を示すブロック図。
【図２】実施例１に係る遅延回路を示す回路図。
【図３】実施例１に係る回転位置補正手段の動作を説明するための図。
【図４】実施例１に係る回転位置補正手段の動作を示すフローチャート。
【図５】実施例１に係る回転位置補正手段を示すブロック図。
【図６】実施例１に係る別の回転位置補正手段を示すブロック図。
【図７】実施例２に係る回転位置補正手段を示すブロック図。
【図８】実施例２に係る遅延回路を示す回路図。
【図９】実施例２に係る回転位置補正手段の動作を説明するための図。
【図１０】実施例２に係る回転位置補正手段の別の動作を説明するための図。
【図１１】実施例３に係るレゾルバ／デジタル変換器を示すブロック図。
【図１２】実施例４に係る回転位置補正手段を示すブロック図。
【図１３】実施例４に係る遅延回路を示す回路図。
【図１４】実施例４に係る回転位置補正手段の動作を説明するための図。
【図１５】実施例５に係る遅延回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例に係るレゾルバ／デジタル変換器について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例のレゾルバ／デジタル変換器の構成を示すブロック図、図２は遅延回路を示す回路図である。
【００１５】
図１に示すように本実施例のレゾルバ／デジタル変換器１０は、回転位置算出手段１１と、回転位置補正手段１２とで構成されている。
【００１６】
回転位置算出手段１１は、レゾルバ（図示せず）から入力されたセンサ値Ｓ１＝ｓｉｎτ・ｓｉｎφ、Ｓ２＝ｓｉｎτ・ｃｏｓφをデジタル値に変換し、各種処理を施して回転位置（回転角度）を算出し、第１回転位置θcalcを出力する。
【００１７】
回転位置算出手段１１にセンサ値Ｓ１、Ｓ２が入力されてから、回転位置算出手段１１から第１回転位置θcalcが出力されるまでに、有限の処理時間ΔＴを要している。
【００１８】
回転位置算出手段１１が時刻Ｔで出力した第１回転位置θcalcは、レゾルバが時刻Ｔ−ΔＴで出力したセンサ値Ｓ１、Ｓ２を基に算出された値である。その結果、時刻Ｔ−ΔＴと時刻Ｔの間にレゾルバが出力したセンサ値Ｓ１、Ｓ２が変化した場合、回転位置算出手段１１が時刻Ｔで出力した第１回転位置θcalcは、時刻Ｔでレゾルバが出力しているセンサ値Ｓ１、Ｓ２とは異なっている。
【００１９】
回転位置補正手段１２は、回転位置算出手段１１から入力された第１回転位置θcalcに、処理時間ΔＴに起因する時間遅れを補償する処理を施し、補償された第１回転位置θcalcを第２回転位置θcompとして出力する。
【００２０】
レゾルバ／デジタル変換器１０は、各種のデジタル信号処理回路で構成されており、周期Ｔｓのクロック信号に同期して作動する。回転位置算出手段１１は、クロック信号に同期して回転位置を求める処理を実行し、回転位置補正手段１２は、クロック信号に同期して時間遅れを補償する処理を実行する。
【００２１】
回転位置算出手段１１の構成および動作は周知であるが、以下簡単に説明する。回転位置算出手段１１では、励磁信号発生回路１３は、励磁信号ｓｉｎτを発生させ、励磁信号ｓｉｎτをレゾルバの励磁側巻線（ロータ）および後述する検波回路に供給する。ここで、τは励磁信号の励磁角である。
【００２２】
アナログ・デジタル変換器（ＡＤ変換器）１４は、レゾルバの出力側巻線（ステータ）のサイン側の出力信号Ｓ１をＡＤ変換する。ＡＤ変換器１５は、レゾルバの出力側巻線のコサイン側の出力信号Ｓ２をＡＤ変換する。ここで、φはレゾルバの軸の回転位置を示している。
【００２３】
ＡＤ変換器１４、１５は、例えば１２ｂｉｔの逐次比較型のＡＤ変換器で、クロック周期Ｔｓより速いサンプリングレートを有するＡＤ変換器が適している。
【００２４】
乗算回路１６は、ＡＤ変換器１４の出力とｃｏｓθ算出回路１７の出力を乗算し、ｓｉｎτ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθの値を出力する。乗算回路１８は、ＡＤ変換器１５の出力とｓｉｎθ算出回路１９の出力を乗算し、ｓｉｎτ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθの値を出力する。
【００２５】
減算回路２０は、乗算回路１６の出力から乗算回路１８の出力を減算し、ｓｉｎτ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ−ｓｉｎτ・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ＝ｓｉｎτ・ｓｉｎ（θ−φ）の値を出力する。
【００２６】
検波回路２１は、減算回路２０の出力に励磁信号ｓｉｎτを乗算して位相検波を行い、ｓｉｎ２τ・ｓｉｎ（θ−φ）の値を出力する。
【００２７】
角速度算出部２２は、入力に対して比例積分演算を行うＰＩ（比例積分）制御回路である。角速度算出部２２は、ｓｉｎ２τ・ｓｉｎ（θ−φ）に対して比例積分演算を行ない、ｓｉｎ（θ−φ）＝０、即ちθ−φ＝０となるように角速度ωの値を定める。
【００２８】
積分回路２７は、角速度算出部２２から出力された角速度ωを積分して出力角度θを求める。出力角度θは、レゾルバの角度φに対してθ−φ＝０となるように制御されているので、θ＝φとなる。回転位置算出手段１１は、このθをモータの回転位置として出力する。このθが第１回転位置θcalcである。
【００２９】
なお、ｃｏｓθ算出回路１７は、角度θに対するｃｏｓθの値を計算して、乗算回路１６に出力している。ｓｉｎθ算出回路１９は、角度θに対するｓｉｎθの値を計算して、乗算回路１８に出力している。
【００３０】
上述した処理時間ΔＴには、ＡＤ変換器１４、１５のＡＤ変換時間、乗算回路１６から積分回路２７までの演算時間の他に、角速度算出部２２および積分回路２７での信号の位相遅れなどが含まれている。
【００３１】
処理時間ΔＴは、回転位置算出手段１１の回路構成およびクロック周波数（１／Ｔｓ）に依存するが、例えば３から４クロック程度と見積もられる。処理時間ΔＴは、いくつかの手法により求めることができる。
【００３２】
回路構成が確定した段階で、シミュレーションにより事前に見積もることができる。実際のモータの回転位置を光学エンコーダなどで検出し、第１回転位置θcalcと比較することにより求めることができる。
【００３３】
また、遅延回路３１を回転位置算出手段１１と同じ構成にすることにより、本体の回転位置算出手段１１が動作中に動的に測定することも可能である。この場合、ＡＤ変換は行えないので、ＡＤ変換器１４、１５と同じ遅延を与える別の遅延回路を用意する。この遅延時間の間に、ｓｉｎτ・ｓｉｎθcalc、ｓｉｎτ・ｃｏｓθcalcを計算しておく。
【００３４】
例えば、クロック周波数が２５０ｋＨｚ（Ｔｓ＝４μｓ）、モータの回転数が２４００００ｒｐｍであるとする。モータが一回転するのに要する時間は２５０μｓなので、モータは１クロックの間に３６０°×４μｓ／２５０μｓ＝５．７６°回転する。処理時間ΔＴが３から４クロックのとき、その間に、モータは１７°から２３°先に進んでしまうことになる。
【００３５】
ここでは、モータの回転数は一定であり、処理時間ΔＴはクロック周期Ｔｓの整数倍、例えば３倍に等しいものとして説明する（ΔＴ＝３Ｔｓ）。
【００３６】
回転位置補正手段１２では、遅延回路３１は、第１回転位置θcalcを処理時間ΔＴに等しい遅延時間ΔＴ１だけ遅延させて得られる遅延値θdelay1を出力する。
【００３７】
減算回路３２は、第１回転位置θcalcから遅延値θdelay1を減算し、差分Δθ１を出力する。
【００３８】
補正係数乗算回路３３は、差分Δθ１に処理時間ΔＴと遅延時間ΔＴ１の比ΔＴ／ΔＴ１に等しい第１補正係数ｍ１を乗算する。ここでは、処理時間ΔＴは遅延時間ΔＴ１に等しいので、第１補正係数ｍ１は１である。
【００３９】
加算回路３４は、乗算結果ｍ１・Δθを第１回転位置θcalcに加算して、処理時間ΔＴに起因する時間遅れが補償された第２回転位置θcompを求め、第２回転位置θcompをレゾルバの回転位置として出力する。
【００４０】
図２は遅延回路３１を示す回路図である。図２に示すように、遅延回路３１は４段のレジスタ３５で構成され、第１回転位置θcalcにクロック周期Ｔｓの３倍の遅延を与える遅延回路である。レジスタ３５はフリップフロップであり、クロック信号Ｔｓに同期して第１回転位置θcalcを通過させる。
【００４１】
上述したレゾルバ／デジタル変換器１０は、センサ値Ｓ１、Ｓ２が入力されてから、第１回転位置θcalcが出力されるまでに要する処理時間ΔＴに起因する時間遅れを補償するように構成されている。
【００４２】
次に、回転位置補正手段１２の動作について説明する。図３は回転位置補正手段１２の動作を説明するための図である。図３において、横軸は経過時間、縦軸はモータの回転位置を示している。実線４１は、モータの実際の回転位置θを示している。破線４２は、第１回転位置θcalcを示している。
【００４３】
図３に示すように、モータの回転数は一定であり、回転位置θは時間に対して直線的に変化し、一回転すると元の位置に戻る。第１回転位置θcalcは回転位置θよりも処理時間ΔＴだけ遅延して追随しているものとする。
【００４４】
時間ｔｎにおいて、遅延回路３１は、第１回転位置θcalc（ｎ）を遅延時間ΔＴ１だけ遅延した遅延値θdelay1として、時間ｔｎ−１における第１回転位置θcalc（ｎ−１）を出力する。
【００４５】
減算回路３２は、θcalc（ｎ）からθdelay1を減算し、差分Δθ１＝θcalc（ｎ）−θdelay1＝θcalc（ｎ）−θcalc（ｎ−１）を出力する。
【００４６】
補正係数乗算回路３３は、第１補正係数ｍ１＝１なので、差分Δθ１をそのまま出力する。加算回路３４は、差分Δθ１を第１回転位置θcalc（ｎ）に加算し、第２回転位置θcomp（ｎ）＝θcalc（ｎ）＋Δθ１を出力する。
【００４７】
その結果、モータの実際の回転位置θ（ｎ）に等しい第２回転位置θcomp（ｎ）を得る事が可能である。
【００４８】
モータの回転数が一定である限り、Δθ１は一定である。但し、モータがちょうど一回転したとき、即ち時間ｔｎが一回転に要する時間Ｔより大きく、時間ｔｎ−１が時間Ｔより小さい場合、見掛け上差分Δθ１が負になる。
【００４９】
図４は見掛け上差分Δθ１が負になる場合の処理を示すフローチャートである。モータの回転方向が逆回転の場合も扱えるように、差分Δθ１は±１８０°の範囲のみ許すこととする。
【００５０】
図４に示すように、差分Δθ１を求め（ステップＳ０１）、差分Δθ１が−１８０°より小さいか否かを判定する（ステップＳ０２）。
【００５１】
差分Δθ１が−１８０°より小さい場合（ステップＳ０２のＹｅｓ）、差分Δθ１に３６０°を加算し（ステップＳ０３）、第２回転位置θcompを求める（ステップＳ０４）。差分Δθ１が１８０°より大きい場合（ステップＳ０２のＮｏ）、ステップＳ０５へ行く。
【００５２】
次に、差分Δθ１が１８０°より大きいか否かを判定する（ステップＳ０５）。差分Δθ１が１８０°より大きい場合（ステップＳ０５のＹｅｓ）、差分Δθ１から３６０°を減算し（ステップＳ０６）、第２回転位置θcompを求める（ステップＳ０６）。差分Δθ１が１８０°より大きい場合（ステップＳ０５のＮｏ）、ステップＳ０４へ行く。
【００５３】
以上説明したように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器１０では、回転位置補正手段１２は、第１回転位置θcalcに、処理時間ΔＴに等しい遅延時間ΔＴ１だけ遅延させた遅延値θdelay１を求め、第１回転位置θcalcと遅延値θdelay１の差分Δθ１を求め、差分Δθ１を第１回転位置θcalcに加算して第２回転位置θcompを求めている。
【００５４】
その結果、センサ値Ｓ１、Ｓ２が入力されてから第１回転位置θcalcが出力されるまでに要する処理時間ΔＴに起因する時間遅れを補償することができる。従って、処理時間に起因する時間遅れを補償できるレゾルバ／デジタル変換器が得られる。
【００５５】
ここでは、処理時間ΔＴがクロック周期Ｔｓの整数倍に等しい場合について説明したが、処理時間がクロック周期Ｔｓの整数倍と異なっていても構わない。
【００５６】
角速度算出部２２および積分回路２７での信号の位相遅れは、モータの回転数に依存する。その結果、処理時間ΔＴは一定ではなく、モータの回転数に応じて変化する。
【００５７】
最初の設定では、処理時間ΔＴがクロック周期Ｔｓの整数倍である条件を満たしていても、モータの回転数を大きく変更すると、その条件を満たさなくなる。
【００５８】
その場合は、図５に示すように、処理時間ΔＴ=ΔＴ１＋δと表わしたとき、第１補正係数ｍ１＝１＋δ／ΔＴとすればよい。ここで、δは０より大きく、Ｔｓより小さい値である。
【００５９】
また、回転位置補正手段１２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）によりハードウェアで実行する場合について説明したが、一連の補正処理をＣＰＵによりソフトウェアで実行するようにしても構わない。
【００６０】
図６はＣＰＵによりソフトウェアで実行される回転位置補正手段を示すブロック図である。図６に示すように、回転位置補正手段５０では、Ｉ／Ｏインターフェース５１は、回転位置算出手段１１から出力された第１回転位置θcalcをクロック周期Ｔｓに同期して取り込み、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２へ送出する。
【００６１】
ＣＰＵ５２は、第１回転位置θcalcをＲＡＭ（Random Access Memory）５３に格納し、カウンタ５４をして遅延時間ΔＴを計測させ、第１回転位置θcalcを遅延時間ΔＴだけ遅延させた遅延値θdelay１を求める。
【００６２】
次に、第１回転位置θcalcから遅延値θdelay１を減算して差分Δθを求め、差分Δθに第１補正係数ｍ１を乗算し、乗算結果を第１回転位置θcalcに加算して第２回転位置θcompを求める。
【００６３】
Ｉ／Ｏインターフェース５５は、得られた第２回転位置θcompを外部に出力する。ＲＯＭ（Read Only Memory）５６には、ＣＰＵ５２の動作を制御するプログラムや、演算のアルゴリズム、各種初期値などが格納されている。
【実施例２】
【００６４】
本発明の実施例２に係るレゾルバ／デジタル変換器について図７および図８を用いて説明する。図７は本実施例の回転位置補正手段を示すブロック図、図８は遅延回路を示す回路図である。
【００６５】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、遅延時間を処理時間より短くしたことにある。
【００６６】
即ち、図７に示すように、本実施例の回転位置補正手段６０では、遅延時間ΔＴ２が処理時間ΔＴより短く、例えばΔＴ２＝Ｔｓに設定されている。遅延回路６１は、第１回転位置θcalcを遅延時間ΔＴ２だけ遅延させた遅延値θdelay２を出力する。
【００６７】
減算回路３２は第１回転位置θcalcから遅延値θdelay２を減算し、差分Δθ２を出力する。
【００６８】
補正係数乗算回路３３は、差分Δθ２に処理時間ΔＴと遅延時間ΔＴ２の比ΔＴ／ΔＴ２に等しい第１補正係数ｍ１を乗算する。ここでは、処理時間ΔＴ＝３Ｔｓ、遅延時間ΔＴ２＝Ｔｓなので、第１補正係数ｍ１は３である。
【００６９】
加算回路３４は、乗算結果ｍ１・Δθ２を第１回転位置θcalcに加算して、処理時間ΔＴに起因する時間遅れが補償された第２回転位置θcompを求め、第２回転位置θcompをレゾルバの回転位置として出力する。
【００７０】
図８は遅延回路６１を示す回路図である。図８に示すように、遅延回路６１は２段のレジスタ３５で構成され、第１回転位置θcalcにクロック周期Ｔｓに等しい遅延を与える遅延回路である。
【００７１】
次に、回転位置補正手段６０の動作について説明する。図９は回転位置補正手段６０の動作を説明するための図である。
【００７２】
図９に示すように、時間ｔｎにおいて、遅延回路６１は、第１回転位置θcalc（ｎ）を遅延時間ΔＴ２だけ遅延した遅延値θdelay２として、時間ｔｎ−１／３における第１回転位置θcalc（ｎ−１／３）を出力する。減算回路３２は、θcalc（ｎ）からθdelay２を減算し、差分Δθ２＝θcalc（ｎ）−θdelay２＝θcalc（ｎ）−θcalc（ｎ−１／３）を出力する。
【００７３】
補正係数乗算回路３３は、第１補正係数ｍ１＝３なので、差分Δθ２をｍ１倍してｍ１Δθ２を出力する。加算回路３４は、差分Δθ２を第１回転位置θcalc（ｎ）に加算し、第２回転位置θcomp（ｎ）＝θcalc（ｎ）＋ｍ１Δθ２を出力する。
【００７４】
その結果、モータの実際の回転位置θ（ｎ）に等しい第２回転位置θcomp（ｎ）を得る事が可能である。第２回転位置θcomp（ｎ）は、モータの回転数が一定である限り、実施例１に示す第２回転位置θcomp（ｎ）と等しくなる。
【００７５】
遅延回路６１は遅延回路３１に比べてレジスタ３５が少なくて済むので、回転位置補正手段６０の回路規模を回転位置補正手段１２の回路規模より小さくすることが可能である。
【００７６】
図１０はモータの回転数が途中で変更されたときの回転位置補正手段６０の動作を、回転位置補正手段１２と対比して説明するための図である。図１０において、実線７１は、モータの回転数が変更された後のモータの実際の回転位置θを示している。破線７２は、モータの回転数が変更された後の第１回転位置θcalcを示している。
【００７７】
図１０に示すように、モータの回転数が時間ｔｎ−２と時間ｔｎ−１の間で増加したとする。これにより、モータの実際の回転位置θは、時間ｔｎ−２と時間ｔｎ−１の間で折れ曲がる実線４１、７１で表わされる。第１回転位置θcalcは処理時間ΔＴだけ遅れて時間ｔｎ−１と時間ｔｎの間で折れ曲がる破線４２、７２で表わされる。
【００７８】
始めに、回転位置補正手段１２の動作について説明する。回転位置補正手段１２は、上述したように、黒丸で示す第２回転位置θcomp（ｎ）＝θcalc（ｎ）＋Δθ１を出力する。この第２回転位置θcomp（ｎ）は、モータの実際の回転位置θ（ｎ）より小さいので、誤差が生じている。遅延値θdelay１＝θcalc（ｎ−１）が、モータの回転数が増加する前の値のためである。
【００７９】
一方、回転位置補正手段６０は、上述したように、白丸で示す第２回転位置θcomp（ｎ）＝θcalc（ｎ）＋３Δθ２を出力する。この第２回転位置θcomp（ｎ）は、モータの実際の回転位置θ（ｎ）に等しく、誤差は生じていない。遅延値θdelay２＝θcalc（ｎ−１／３）が、モータの回転数が増加した後の値のためである。
【００８０】
回転位置補正手段６０は、モータ回転数の増加に対して回転位置補正手段１２より早く応答できる。その結果、処理時間ΔＴに起因する時間遅れをより正確に補償することが可能である。モータの回転数が減少する場合についても同様であり、その説明は省略する。
【００８１】
以上説明したように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器では、回転位置補正手段６０は、遅延時間ΔＴ２を処理時間ΔＴより小さく、第１補正係数を１より大きくしている。その結果、遅延回路６１は遅延回路３１に比べてレジスタ３５が少なくて済み、回転位置補正手段６０の回路規模を小さくすることができる利点がある。
【００８２】
更に、回転位置補正手段６０は、モータ回転数の増減に対して回転位置補正手段１２より早く応答するので、処理時間ΔＴに起因する時間遅れをより正確に補償することができる利点がある。モータの回転数を繁雑に増減させる場合に適した構成である。
【００８３】
ここでは、遅延時間ΔＴ２＝Ｔｓである場合について説明したが、ΔＴ２＝２Ｔｓとすることもできる。その場合、第１補正係数ｍ１は１．５となる。遅延時間ΔＴ２に応じて回転位置補正手段６０の応答を調整することができる。
【実施例３】
【００８４】
本発明の実施例３に係るレゾルバ／デジタル変換器について図１１を用いて説明する。図１１は本実施例のレゾルバ／デジタル変換器を示すブロック図である。
【００８５】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、レゾルバと回転位置算出手段を接続する配線による遅延を補償するようにしたことにある。
【００８６】
即ち、図１１に示すように、モータ８０に取り付けられたレゾルバ８１と回転位置算出手段１１が一対の配線ケーブル８２で接続されている。レゾルバ８１から出力されたセンサ値Ｓ１、Ｓ２は、配線ケーブル８２を伝播して回転位置算出手段１１に入力される。
【００８７】
回転位置補正手段１２から出力された第２回転位置θcompは、モータ制御回路８３に帰還される。モータ制御回路８３は、モータ８０を駆動するインバータ回路、インバータを制御する制御信号生成回路などを含み、モータ８０の回転数を制御している。
【００８８】
配線ケーブル８２は、ケーブル長さＬに応じた伝播時間ΔＴＬを有している。配線ケーブル８２の伝播時間ΔＴＬは、ケーブル長Ｌおよび特性インピーダンスを基に求めることができる。
【００８９】
モータ８０の回転数が高い場合、配線ケーブル８２が長い場合など、モータ８０の回転数のフィードバック制御において伝播時間ΔＴＬが無視できないときは、伝播時間ΔＴＬに起因する時間遅れを補償することが必要である。
【００９０】
それには、回転位置補正手段１２において、差分Δθ１に伝播時間ΔＴＬに起因する時間遅れを補償するための第２補正係数ｍ２を乗算し、第１回転位置θcalcに加算すればよい。
【００９１】
第２補正係数ｍ２は、伝播時間ΔＴＬと遅延時間ΔＴ１の比（ΔＴＬ／ΔＴ１）で表わされる。トータルの補正係数ｍは、第１補正係数ｍ１と第２補正係数ｍ２の和となり、次式で表わされる。
【００９２】
ｍ＝（ΔＴ＋ΔＴＬ）／ΔＴ１＝ΔＴ／ΔＴ１＋ΔＴＬ／ΔＴ１＝ｍ１＋ｍ２    （１）
以上説明したように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器では、レゾルバ８１と回転位置算出手段１１を接続する配線ケーブル８２による伝播時間ΔＴＬに起因する時間遅れを、第２補正係数ｍ２により補償している。
【００９３】
モータ８０の回転数が高い場合、配線ケーブル８２が長い場合など、モータ８０の回転数のフィードバック制御において無視できない伝播時間ΔＴＬの影響を低減できる利点がある。
【００９４】
本実施例は、実施例２で説明したレゾルバ／デジタル変換器において、同様に適用できることは言うまでもない。
【実施例４】
【００９５】
本発明の実施例４に係るレゾルバ／デジタル変換器について図１２および図１３を用いて説明する。図１２は本実施例の回転位置補正手段を示すブロック図、図１３は遅延回路を示す回路図である。
【００９６】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、複数の遅延時間を有することにある。
【００９７】
即ち、図１２に示すように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器では、回転位置補正手段９０は、平均遅延回路９１が遅延時間ΔＴ３１を有する遅延回路９２、遅延時間ΔＴ３２を有する遅延回路９３、遅延時間ΔＴ３３を有する遅延回路９４および平均回路９５で構成されている。
【００９８】
遅延回路９２は、第１回転位置θcalcを遅延時間ΔＴ３１だけ遅延させた遅延値θdelay３１を出力する。遅延回路９３は、第１回転位置θcalcを遅延時間ΔＴ３２だけ遅延させた遅延値を出力する。遅延回路９４は、第１回転位置θcalcを遅延時間ΔＴ３３だけ遅延させた遅延値θdelay３３を出力する。
【００９９】
平均回路９５は、遅延値θdelay３１、遅延値θdelay３２および遅延値θdelay３３の平均値を求め、得られた平均値を平均遅延値θdelay３として出力する。
【０１００】
即ち、平均遅延回路９１は、第１回転位置θcalcを平均遅延時間ΔＴ３だけ遅延させた平均遅延値θdelay３を求めるものである。平均遅延時間ΔＴ３、平均遅延値θdelay３は次式で表わされる。
【０１０１】
ΔＴ３＝（ΔＴ３１＋ΔＴ３２＋ΔＴ３３）／３                            （２）
θdelay３＝（θdelay３１＋θdelay３２＋θdelay３３）／３                （３）
減算器３２は、第１回転位置θcalcから平均遅延値θdelay３を減算し、平均差分Δθ３を出力する。補正係数乗算回路３３は、処理時間ΔＴと平均遅延時間ΔＴ３の比（ΔＴ／ΔＴ３）を第１補正係数ｍ１として、平均差分Δθ３に第１補正係数ｍ１を乗算し、乗算結果ｍ１・Δθ３を出力する。加算器３４は、乗算結果ｍ１・Δθ３を第１回転位置θcalcに加算し、加算結果を第２回転位置θcompとして出力する。
【０１０２】
例えば、遅延時間ΔＴ３１、ΔＴ３２、ΔＴ３３を、ΔＴ３１＝Ｔｓ、ΔＴ３２＝２Ｔｓ、ΔＴ３３＝３Ｔｓとすると、平均遅延時間ΔＴ３＝２Ｔｓ、第１補正係数ｍ１＝１．５となる。
【０１０３】
図１３に示すように、遅延回路９２、９３、９４は、クロック信号に同期して第１回転位置θcalcを出力する４段のレジスタ３５で実現される。２乃至４段目のレジスタの出力が遅延回路９２、９３、９４の出力に対応する。
【０１０４】
次に、回転位置補正手段９０の動作について説明する。図１４は回転位置補正手段９０の動作を説明するための図である。
【０１０５】
図１４に示すように、時間ｔｎにおいて、第１回転位置θcalc（ｎ）を遅延時間ΔＴ３１だけ遅延した遅延値θdelay３１として、時間ｔｎ−１／３における第１回転位置θcalc（ｎ−１／３）が求められる。第１回転位置θcalc（ｎ）を遅延時間ΔＴ３２だけ遅延した遅延値θdelay３２として、時間ｔｎ−２／３における第１回転位置θcalc（ｎ−２／３）が求められる。第１回転位置θcalc（ｎ）を遅延時間ΔＴ３３だけ遅延した遅延値θdelay３３として、時間ｔｎ−１における第１回転位置θcalc（ｎ−１）が求められる。
【０１０６】
更に、遅延値θdelay３１、遅延値θdelay３２および遅延値θdelay３３の平均遅延値θdelay３が求められる。平均遅延値θdelay３は、遅延値θdelay３１、遅延値θdelay３２および遅延値θdelay３３の移動平均値でもある。
【０１０７】
第１回転位置θcalc（ｎ）と平均遅延値θdelay３の平均差分Δθ３が求められ、平均差分Δθ３に第１補正係数ｍ１が乗算される。乗算結果ｍ１・Δθ３が第１回転位置θcalc（ｎ）に加算され、第２回転位置θcompが求められる。
【０１０８】
回転位置補正手段９０は、実施例１で説明した回転位置補正手段１２の応答特性および実施例２で説明した回転位置補正手段６０の応答特性の中間の応答特性を有している。モータ回転数の増減に対する応答性およびノイズに対する耐性を持たせることが可能である。
【０１０９】
モータの回転数が一定である限り、本実施例の第２回転位置θcompは、実施例１および実施例２の第２回転位置θcompに等しい値を示す。
【０１１０】
以上説明したように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器では、回転位置補正手段９０は、第１回転位置θcalcを平均遅延時間ΔＴ３だけ遅延させた平均遅延値θdelay３を出力する平均遅延回路９１を備えている。
【０１１１】
その結果、回転位置補正手段９０は回転位置補正手段１２、６０の応答特性の中間の応答特性を有するので、モータ回転数の増減に対する応答性およびノイズに対する耐性を持たせることができる利点がある。
【実施例５】
【０１１２】
本発明の実施例５に係るレゾルバ／デジタル変換器について図１５を用いて説明する。図１５は本実施例の遅延回路を示す回路図である。
【０１１３】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、遅延時間を可変できるようにしたことにある。
【０１１４】
即ち、図１５に示すように、本実施例の可変遅延回路１００は、４段のレジスタ３５と、いずれかのレジスタ３５を選択する選択回路１０１とで構成されている。選択回路１０１は、選択信号Ｖｓｌに基づいて２段乃至４段目のレジスタ３５のいずれかを選択し、選択したレジスタ３５の出力を遅延値θdelayとして出力する。
【０１１５】
４段目のレジスタ３５を選択した場合、遅延時間ΔＴ４＝３Ｔｓであり、実施例１に示す遅延回路３１の遅延時間ΔＴ１に等しくなる。２段目のレジスタ３５を選択した場合、遅延時間ΔＴ４＝Ｔｓであり、実施例２に示す遅延回路６１の遅延時間ΔＴ２に等しくなる。
【０１１６】
可変遅延回路１００は、回路規模が大きくなるものの、目的に応じて遅延時間をプログラマブルに可変することが可能である。例えば、オフラインでモータの回転数を変更するときに、併せて適切な遅延時間を選択したい場合に適した構成である。なお、レジスタ３５の段数には特に制限はない。
【０１１７】
以上説明したように、本実施例のレゾルバ／デジタル変換器では、回転位置補正手段は可変遅延回路１００を備えているので、目的に応じて遅延時間をプログラマブルに可変することができる利点がある。
【０１１８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１１９】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  前記遅延回路に、前記複数段のレジスタの出力の平均値を求め、前記平均値を前記遅延値として出力する平均回路を具備する請求項４に記載のレゾルバ／デジタル変換器。
【０１２０】
（付記２）  電動機に含まれる回転子の回転位置を検出する回転位置センサから出力されたセンサ値が入力されると、所定の処理時間を要して、前記センサ値に前記回転位置を求めるための処理を施し、前記処理結果を第１回転位置として出力するステップと、
前記第１回転位置を前記処理時間以下の遅延時間だけ遅延させた遅延値を求め、前記第１回転位置と前記遅延値との差分を求め、前記差分に前記処理時間と前記遅延時間の比に等しい第１補正係数を乗算した結果を前記第１回転位置に加算して第２回転位置を求め、前記第２回転位置を前記回転位置として出力するステップと、
を具備するレゾルバ／デジタル変換方法。
【０１２１】
（付記３）  電動機に含まれる回転子の回転位置を検出する回転位置センサから出力されたセンサ値から前記回転位置を算出し、前記センサ値が入力されてから前記回転位置が出力されるまでの処理時間による時間遅れを補償する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記処理は、前記センサ値に前記回転位置を求めるための処理を施し、前記処理結果を第１回転位置として出力するステップと、
前記第１回転位置を前記処理時間以下の遅延時間だけ遅延させた遅延値を求め、前記第１回転位置と前記遅延値との差分を求め、前記差分に前記処理時間と前記遅延時間の比に等しい第１補正係数を乗算した結果を前記第１回転位置に加算して第２回転位置を求め、前記第２回転位置を前記回転位置として出力するステップと、
を具備するコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  レゾルバ／デジタル変換器
１１  回転位置算出手段
１２、５０、６０、９０  回転位置補正手段
２０、３２  減算回路
２２  角速度算出部
３１、６１、９２、９３、９４  遅延回路
３３  補正係数乗算回路
３４  加算回路
３５  レジスタ
８０  モータ
８１  レゾルバ
８２  配線ケーブル
８３  モータ制御回路
９１  平均遅延回路
９５  平均回路
１００  可変遅延回路
１０１  選択回路
τ  励磁角
φ  レゾルバ角度
θ  出力角度
ΔＴ  処理時間
ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３１、ΔＴ３２、ΔＴ３３  遅延時間
ΔＴＬ  信号伝播遅延時間
ΔＴ３  平均遅延時間
θｃａｌｃ  第１回転位置
θdelay１、θdelay２  遅延値
θdelay３  平均遅延値
Δθ１、Δθ２  差分
Δθ３  平均差分
θcomp  第２回転位置
ｍ１  第１補正係数
ｍ２  第２補正係数
Ｔｓ  クロック周期
Ｌ  ケーブル長
Ｖｓｌ  選択信号
【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】
2012127829.tif 000009
【図８】
2012127829.tif 000010
【図９】
2012127829.tif 000011
【図１０】
2012127829.tif 000012
【図１１】
2012127829.tif 000013
【図１２】
2012127829.tif 000014
【図１３】
2012127829.tif 000015
【図１４】
2012127829.tif 000016
【図１５】
2012127829.tif 000017