JPH0947066A - Controller for permanent magnet type synchronous motor - Google Patents
Controller for permanent magnet type synchronous motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
の車両駆動用電動機として使用される永久磁石形同期電
動機の制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for a permanent magnet type synchronous motor used as an electric motor for driving a vehicle of, for example, an electric vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】永久磁石形同期電動機を駆動するために
は、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を知らな
ければならない。そこで、永久磁石形同期電動機の多く
のものには、回転子軸に磁極位置センサが取り付けられ
ている。例えば、磁極位置センサには位相が１２０度ず
つずれたＵ，Ｖ，Ｗの３つの信号を出力するアブソリュ
ートエンコーダ等が用いられ、このアブソリュートエン
コーダは、出力信号が磁極位置に対し所定の位置（位
相）になるように取り付けられる。2. Description of the Related Art In order to drive a permanent magnet type synchronous motor, it is necessary to know the magnetic pole position, which is the direction of the magnetic flux produced by the permanent magnet. Therefore, in many of the permanent magnet type synchronous motors, a magnetic pole position sensor is attached to the rotor shaft. For example, an absolute encoder or the like that outputs three signals U, V, and W whose phases are shifted by 120 degrees is used for the magnetic pole position sensor. In this absolute encoder, the output signal is a predetermined position (phase) relative to the magnetic pole position. ) Is attached.
【０００３】本文において、上記所定の位置とは、図５
に示すようにＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロ
ス点とアブソリュートエンコーダのＵ相信号ＰUの立ち
上がりとが一致するような位置とする。また、以後で磁
極位置検出誤差とは、Ｕ相誘起電圧ｅUとアブソリュー
トエンコーダのＵ相信号ＰUとの位相差をいう。なお、
図５において、ｅV，ｅWはそれぞれＶ相誘起電圧，Ｗ相
誘起電圧、ＰV，ＰWはそれぞれアブソリュートエンコー
ダのＶ相信号，Ｗ相信号である。In the text, the above-mentioned predetermined position is shown in FIG.
As shown in, the zero crossing point of the rising edge of the U-phase induced voltage e U and the rising edge of the U-phase signal P U of the absolute encoder coincide with each other. Further, hereinafter, the magnetic pole position detection error means a phase difference between the U-phase induced voltage e U and the U-phase signal P U of the absolute encoder. In addition,
In FIG. 5, e V and e W are the V-phase induced voltage and the W-phase induced voltage, respectively, and P V and P W are the V-phase signal and the W-phase signal of the absolute encoder, respectively.
【０００４】前記磁極位置検出誤差をゼロにするように
アブソリュートエンコーダを回転子軸に取り付けること
は、センサ取付部の機械加工精度や永久磁石の着磁のば
らつき等の影響により、一般に困難である。そこで、あ
る精度内にアブソリュートエンコーダを取り付けた後、
電動機を負荷機により回転させ、Ｕ相誘起電圧ｅUの立
ち上がりのゼロクロス点とアブソリュートエンコーダの
Ｕ相出力パルスＰUの立ち上がりとが一致するように、
つまり磁極位置検出誤差がゼロになるようにアブソリュ
ートエンコーダの取付位置を機械的に調整することが必
要となっている。It is generally difficult to mount the absolute encoder on the rotor shaft so that the magnetic pole position detection error is zero because of the influence of machining accuracy of the sensor mounting portion and variations in the magnetization of the permanent magnets. So, after installing the absolute encoder within a certain accuracy,
The electric motor is rotated by the load machine so that the zero-cross point of the rising of the U-phase induced voltage e U and the rising of the U-phase output pulse P U of the absolute encoder match.
That is, it is necessary to mechanically adjust the mounting position of the absolute encoder so that the magnetic pole position detection error becomes zero.
【０００５】また、このアブソリュートエンコーダの取
付位置の調整作業は、前述の如く永久磁石の着磁のばら
つき等に起因して、複数の永久磁石形同期電動機のそれ
ぞれについて個別に行われている。The work of adjusting the mounting position of the absolute encoder is individually performed for each of the plurality of permanent magnet type synchronous motors due to variations in the magnetization of the permanent magnets as described above.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】磁極位置検出誤差は、
出力トルクの大きさに影響するため、高精度のトルク制
御を行おうとする場合に大きな問題となる。磁極位置セ
ンサであるアブソリュートエンコーダの取り付け後に、
その取付位置を調整して磁極位置検出誤差を小さくしよ
うとする方法では、磁極位置検出誤差を完全になくすこ
とが困難であり、しかも正確に調整するために多大な時
間や労力を要する。更に、この調整を行うためには永久
磁石形同期電動機を回転させる負荷機を必要としたり、
取付位置を微調整できるような加工をセンサ部に施した
り、または専用の治具を用意しなくてはならない。The magnetic pole position detection error is
Since it affects the magnitude of output torque, it becomes a big problem when trying to perform highly accurate torque control. After installing the absolute encoder which is the magnetic pole position sensor,
With the method of adjusting the mounting position to reduce the magnetic pole position detection error, it is difficult to completely eliminate the magnetic pole position detection error, and much time and labor are required for accurate adjustment. Furthermore, in order to make this adjustment, a load machine that rotates a permanent magnet type synchronous motor is required,
The sensor part must be processed so that the mounting position can be finely adjusted, or a dedicated jig must be prepared.
【０００７】従って、アブソリュートエンコーダの取付
位置を調整する方法では、磁極位置検出誤差を小さくで
きないことによるトルク制御性能の悪化、作業時間の長
期化、調整のための機材調達や加工によるコストアップ
等の問題を生じる。更に、この調整作業は個々の電動機
について行わなくてはならないため、大量生産する場合
に上記問題が深刻なものとなる。Therefore, in the method of adjusting the mounting position of the absolute encoder, the torque control performance is deteriorated due to the fact that the magnetic pole position detection error cannot be reduced, the working time is lengthened, the cost for procurement of equipment and processing for adjustment, etc. are increased. Cause problems. Furthermore, since this adjustment work must be performed for each electric motor, the above problem becomes serious in mass production.
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、磁極位置センサの
取付位置を調整する方法によらず、永久磁石形同期電動
機の制御回路内で演算により磁極位置検出誤差をなくす
ようにして、トルク制御性能や作業時間、コストアップ
等の問題を解消した永久磁石形同期電動機の制御装置を
提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to perform calculation in the control circuit of a permanent magnet type synchronous motor regardless of the method of adjusting the mounting position of the magnetic pole position sensor. Therefore, it is an object of the present invention to provide a control device for a permanent magnet type synchronous motor, which eliminates the magnetic pole position detection error and solves the problems of torque control performance, working time, and cost increase.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した発明は、回転子軸に磁極位置セ
ンサが取り付けられた永久磁石形同期電動機を駆動する
インバータと、このインバータと電動機との間に設けら
れた開閉手段と、前記磁極位置センサの出力信号による
電動機の磁極位置検出値に基づいてインバータを制御す
る制御回路とを有する永久磁石形同期電動機の制御装置
において、制御電源投入後に前記開閉手段を開放して電
動機の誘起電圧波形を検出する手段と、この誘起電圧波
形と前記磁極位置センサの出力信号との位相差である磁
極位置検出誤差を求める手段と、求めた磁極位置検出誤
差により磁極位置検出値を補正する手段とを備えたもの
である。In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in claim 1 is an inverter for driving a permanent magnet type synchronous motor in which a magnetic pole position sensor is attached to a rotor shaft, and the inverter. A controller for a permanent magnet synchronous motor, comprising: an opening / closing means provided between the motor and a motor; and a control circuit for controlling an inverter based on a detected value of a magnetic pole position of the motor based on an output signal of the magnetic pole position sensor. A means for detecting the induced voltage waveform of the electric motor by opening the opening / closing means after closing, a means for obtaining a magnetic pole position detection error which is a phase difference between the induced voltage waveform and the output signal of the magnetic pole position sensor, and the obtained magnetic pole. And a means for correcting the magnetic pole position detection value based on the position detection error.
【００１０】本発明では、前記開閉手段として例えばコ
ンタクタを設け、このコンタクタを開放した状態で電動
機の誘起電圧を十分検出可能となるような所定の回転数
で電動機の端子に現われる誘起電圧を検出する。この誘
起電圧を用いて磁極位置検出誤差を求めると共に、電動
機の制御回路内で、磁極位置センサの出力信号に基づい
て求められる磁極位置検出値から前記磁極位置検出誤差
を減算して磁極位置を補正する。In the present invention, for example, a contactor is provided as the opening / closing means, and the induced voltage appearing at the terminal of the electric motor is detected at a predetermined rotation speed such that the induced voltage of the electric motor can be sufficiently detected with the contactor opened. . This induced voltage is used to determine the magnetic pole position detection error, and the magnetic pole position is corrected by subtracting the magnetic pole position detection error from the magnetic pole position detection value obtained based on the output signal of the magnetic pole position sensor in the motor control circuit. To do.
【００１１】ここで、磁極位置検出誤差をΔθとする
と、電動機のトルク指令値τ*と出力トルクτとの関係
は概略、次の式で表わされる。 τ＝τ*×ｃｏｓ（Δθ） すなわち、磁極位置検出誤差Δθによる影響が、ｃｏｓ
関数で出力トルクτの誤差となって現われる。Here, assuming that the magnetic pole position detection error is Δθ, the relationship between the torque command value τ * of the electric motor and the output torque τ is roughly expressed by the following equation. τ = τ * × cos (Δθ) That is, the influence of the magnetic pole position detection error Δθ is cos.
It appears as an error in the output torque τ as a function.
【００１２】請求項１の発明では、磁極位置センサの取
付位置の誤差による磁極位置検出誤差がある場合、セン
サの取付位置を機械的に調整するのではなく、取付位置
の誤差を含んだ磁極位置検出値から磁極位置検出誤差を
減算することにより、磁極位置検出誤差のトルクへの影
響をなくすことができる。更に、コンタクタ等の開閉手
段の開放時に電動機の端子に現われる誘起電圧波形を用
いて、この誘起電圧と磁極位置センサの出力信号との位
相差を求めることにより、磁極位置検出誤差を正確に求
めることができる。また、開閉手段の開放により、実際
に永久磁石形同期電動機を駆動するシステムに磁極位置
センサを軸端に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだ
状態で磁極位置検出誤差を求めることが可能である。According to the first aspect of the present invention, when there is a magnetic pole position detection error due to an error in the mounting position of the magnetic pole position sensor, the magnetic pole position including the error in the mounting position is not mechanically adjusted but the sensor mounting position is mechanically adjusted. By subtracting the magnetic pole position detection error from the detected value, the influence of the magnetic pole position detection error on the torque can be eliminated. Further, by using the induced voltage waveform that appears at the terminals of the electric motor when the opening / closing means such as the contactor is opened, the phase difference between this induced voltage and the output signal of the magnetic pole position sensor can be obtained to accurately obtain the magnetic pole position detection error. You can Further, by opening the opening / closing means, it is possible to obtain the magnetic pole position detection error in a state where the permanent magnet type synchronous motor having the magnetic pole position sensor at the shaft end is incorporated in the system for actually driving the permanent magnet type synchronous motor.
【００１３】請求項２に記載した発明は、請求項１の発
明において、前記開閉手段を閉成した状態でインバータ
により永久磁石形同期電動機を実際に駆動し、電動機が
ある回転数になった時に、開閉手段を開放して磁極位置
検出誤差を求めるものであり、具体的な磁極位置検出誤
差の求め方は請求項３、請求項４に記載したとおりであ
る。本発明においては、実際に永久磁石形同期電動機を
駆動する製品レベルのシステムに磁極位置センサを軸端
に持つ永久磁石形同期電動機を組み込んだシステムにお
いて、負荷機を用いずに請求項３、請求項４等の手段に
より磁極位置検出誤差を求めることが可能になる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, when the permanent magnet type synchronous electric motor is actually driven by the inverter with the opening / closing means closed, the electric motor reaches a certain rotational speed. The magnetic pole position detection error is obtained by opening the opening / closing means, and the specific method of obtaining the magnetic pole position detection error is as described in claims 3 and 4. According to the present invention, in a system in which a permanent magnet type synchronous motor having a magnetic pole position sensor at the shaft end is incorporated into a product level system for actually driving the permanent magnet type synchronous motor, a load machine is not used, and a system is provided. It is possible to obtain the magnetic pole position detection error by means of item 4 or the like.
【００１４】請求項３に記載した発明は、請求項２記載
の発明において、電動機の回転子軸に取り付けられて位
相の異なる２つのパルスを出力するインクリメンタルエ
ンコーダと、前記パルスの計数手段とを備え、電動機の
誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との位相差中
の前記パルスを前記計数手段により計数して磁極位置検
出誤差を求めるものである。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, it is provided with an incremental encoder which is attached to the rotor shaft of the electric motor and outputs two pulses having different phases, and the pulse counting means. The pulse in the phase difference between the induced voltage waveform of the electric motor and the output signal of the magnetic pole position sensor is counted by the counting means to obtain a magnetic pole position detection error.
【００１５】位相が異なる２つのパルスを出力するイン
クリメンタルエンコーダは、アブソリュートエンコーダ
よりも高い角度分解能を有する。そこで、磁極位置セン
サであるアブソリュートエンコーダの例えばＵ相信号の
立ち上がりとＵ相誘起電圧の立ち上がりのゼロクロスと
の位相差、すなわち磁極位置検出誤差を上記２つのパル
スをカウントすることにより求める。この発明では、イ
ンクリメンタルエンコーダの２つの出力パルスの分解能
で磁極位置検出誤差を求めることができる。An incremental encoder that outputs two pulses with different phases has a higher angular resolution than an absolute encoder. Therefore, for example, the phase difference between the rising of the U-phase signal and the zero crossing of the rising of the U-phase induced voltage of the absolute encoder which is the magnetic pole position sensor, that is, the magnetic pole position detection error is obtained by counting the above two pulses. According to the present invention, the magnetic pole position detection error can be obtained with the resolution of the two output pulses of the incremental encoder.
【００１６】請求項４に記載した発明は、請求項２記載
の発明において、電動機の回転速度検出手段及び時間計
測手段を備え、電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサ
の出力信号との位相差に対応する時間を前記時間計測手
段により計測し、この時間と、前記回転速度検出手段に
より計測した電動機の回転速度とを乗算して磁極位置検
出誤差を求めるものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the rotational speed detecting means and the time measuring means of the electric motor are provided, and the phase difference between the induced voltage waveform of the electric motor and the output signal of the magnetic pole position sensor is calculated. The corresponding time is measured by the time measuring means, and this time is multiplied by the rotation speed of the electric motor measured by the rotation speed detecting means to obtain the magnetic pole position detection error.
【００１７】本発明では、磁極位置センサであるアブソ
リュートエンコーダの例えばＵ相信号とＵ相誘起電圧と
の位相差の時間を計測する。電動機の磁極位置は角度で
あるため、回転速度と乗算することにより磁極位置検出
誤差が求められる。この方法では、時間分解能を上げる
ことにより、制御回路内で用いる分解能で磁極位置検出
誤差を求めることができる。In the present invention, the time of the phase difference between the U-phase signal and the U-phase induced voltage of the absolute encoder which is the magnetic pole position sensor is measured. Since the magnetic pole position of the electric motor is an angle, the magnetic pole position detection error is obtained by multiplying it by the rotation speed. In this method, the magnetic pole position detection error can be obtained with the resolution used in the control circuit by increasing the time resolution.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、請求項１〜３に係る発明の実施形
態を述べる。図１はこの実施形態の全体的な構成を示す
ものであり、図において、１はトルク指令器、２は直流
電源、３は電圧検出器、４はインバータ、５は電流検出
器、６は開閉手段としてのモータコンタクタ、７は永久
磁石形同期電動機、８はＵ，Ｖ，Ｗ各相の信号ＰU，
ＰV，ＰWを出力する磁極位置センサとしてのアブソリュ
ートエンコーダ、９は位相が異なる２つの信号ＰA，ＰB
を出力するインクリメンタルエンコーダ、１０は制御回
路、１１は磁極位置誤差検出回路である。ここで、制御
回路１０及び磁極位置誤差検出回路１１の構成、動作が
本発明の主要部をなしている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of the invention according to claims 1 to 3 will be described. FIG. 1 shows the overall configuration of this embodiment. In the figure, 1 is a torque command device, 2 is a DC power supply, 3 is a voltage detector, 4 is an inverter, 5 is a current detector, and 6 is a switching device. A motor contactor as a means, 7 is a permanent magnet type synchronous motor, 8 is a signal P U of each phase of U, V and W,
An absolute encoder as a magnetic pole position sensor that outputs P V and P W , 9 is two signals P A and P B with different phases
Incremental encoder for outputting 10 is a control circuit, and 11 is a magnetic pole position error detection circuit. Here, the configurations and operations of the control circuit 10 and the magnetic pole position error detection circuit 11 form the main part of the present invention.
【００１９】制御回路１０において、１０４はアブソリ
ュートエンコーダ８及びインクリメンタルエンコーダ９
の出力信号ＰU，ＰV，ＰW，ＰA，ＰBが加えられるパル
ス処理回路、１０５はパルス処理回路１０４から出力さ
れる磁極位置検出値θ1からメモリ１０６に記憶された
磁極位置誤差検出値ΔθAVRを減算して磁極位置検出値
補正値θを出力する加算器、１０１はトルク指令器１に
よるトルク指令値τ*と、電圧検出器３による直流電圧
検出値ＶDCと、前記磁極位置検出値補正値θと、パルス
処理回路１０４から出力された回転角速度ωと、電流検
出器５による交流電流検出値ｉとが入力され、インバー
タ４に対して所定のスイッチングパターンに基づくゲー
ト駆動信号を出力するトルク制御器、１０２は論理
“１”，“０”の選択により通常運転モードと磁極位置
誤差検出モードとを切り替える制御モード切替スイッ
チ、１０３はモータコンタクタ６を開閉制御するモータ
コンタクタ制御回路、１０３１は回転角速度ωと基準角
速度ω’とを比較するコンパレータ、１０３２はコンパ
レータ１０３１の出力信号と制御モード切替スイッチ１
０２の出力信号との論理積によりモータコンタクタ６の
開閉制御信号を出力するアンド回路である。In the control circuit 10, 104 is an absolute encoder 8 and an incremental encoder 9.
Pulse processing circuit to which the output signals P U , P V , P W , P A , and P B are added, and 105 is a magnetic pole position error stored in the memory 106 from the magnetic pole position detection value θ 1 output from the pulse processing circuit 104 An adder that subtracts the detection value Δθ AVR and outputs a magnetic pole position detection value correction value θ, 101 is a torque command value τ * by the torque command device 1, a DC voltage detection value V DC by the voltage detector 3, and the magnetic pole. The position detection value correction value θ, the rotational angular velocity ω output from the pulse processing circuit 104, and the AC current detection value i from the current detector 5 are input, and the gate drive signal based on a predetermined switching pattern is input to the inverter 4. Is a torque controller, 102 is a control mode switch for switching between the normal operation mode and the magnetic pole position error detection mode by selecting logic "1" or "0", and 103 is a motor contact. Motor contactor control circuit that controls the opening and closing of the 6, a comparator for comparing the rotational angular velocity omega reference velocity omega 'and 1031, 1032 output signal and the control mode selector switch 1 of the comparator 1031
An AND circuit that outputs an opening / closing control signal for the motor contactor 6 by ANDing with the output signal of 02.
【００２０】また、磁極位置誤差検出回路１１におい
て、１１１は同期電動機７の交流側から三相各相の相電
圧を検出する相電圧検出回路、１１２は例えばＵ相の相
電圧検出値ｅUを方形波ＥUに変換するコンパレータ、１
１４は方形波ＥUの立ち上がりエッジのタイミングで磁
極位置検出値θ1をラッチし、これを磁極位置誤差検出
値Δθnとして出力するラッチ回路、１１５は磁極位置
誤差検出値Δθnの平均値を演算して新たな磁極位置誤
差検出値ΔθAVRとして出力する平均値演算回路であ
る。そして、この磁極位置誤差検出値ΔθAVRが前記メ
モリ１０６に記憶される。In the magnetic pole position error detection circuit 11, 111 is a phase voltage detection circuit for detecting the phase voltage of each of the three phases from the AC side of the synchronous motor 7, and 112 is the phase voltage detection value e U of the U phase, for example. comparator for converting a square wave E U, 1
14 latch circuit latches the magnetic pole position detection value theta 1 at the rising edge of the square wave E U, and outputs it as a magnetic pole position error detecting value [Delta] [theta] n, 115 is the average value of the magnetic pole position error detection value [Delta] [theta] n The average value calculation circuit calculates and outputs a new magnetic pole position error detection value Δθ AVR . Then, the detected magnetic pole position error value Δθ AVR is stored in the memory 106.
【００２１】次に、この実施形態の動作を説明する。こ
のシステムは、２つの動作モードを有しており、制御回
路１０内の制御モード切替スイッチ１０２により通常動
作モードと磁極位置誤差検出モードとの切り替えが可能
である。但し、本システムでは、永久磁石形同期電動機
７の回転子の軸端にアブソリュートエンコーダ８を取り
付けた時に、制御電源投入後、まず最初に必ず磁極位置
誤差検出モードで運転して磁極位置検出誤差を求めた
後、通常動作モードで運転するシーケンスとする。そし
て通常動作モードでは、磁極位置誤差検出モードで求め
られた磁極位置誤差検出値ΔθAVRによる補償後の磁極
位置検出値補正値θを用いて運転される。Next, the operation of this embodiment will be described. This system has two operation modes, and it is possible to switch between the normal operation mode and the magnetic pole position error detection mode by the control mode changeover switch 102 in the control circuit 10. However, in the present system, when the absolute encoder 8 is attached to the shaft end of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor 7, after the control power is turned on, the magnetic pole position error detection mode is always operated first to eliminate the magnetic pole position detection error. After determining, the sequence is to operate in the normal operation mode. Then, in the normal operation mode, the operation is performed using the magnetic pole position detection value correction value θ after compensation by the magnetic pole position error detection value Δθ AVR obtained in the magnetic pole position error detection mode.
【００２２】はじめに、通常動作モードについて詳細に
説明する。なお、通常動作モードでは制御モード切替ス
イッチ１０２が“０”側に設定される。トルク指令器１
によるトルク指令値τ*は、制御回路１０内のトルク制
御器１０１に入力される。First, the normal operation mode will be described in detail. In the normal operation mode, the control mode switch 102 is set to the "0" side. Torque command device 1
The torque command value τ * is input to the torque controller 101 in the control circuit 10.
【００２３】トルク制御器１０１では、電圧検出器３に
よる直流電圧検出値ＶDCと、アブソリュートエンコーダ
８及びインクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰU，
ＰV，ＰW,ＰA,ＰBに基づきパルス処理回路１０４で演算
して得た磁極位置検出値θ1からメモリ１０６内の磁極
位置誤差検出値ΔθAVRを減算してなる磁極位置検出値
補正値θと、インクリメンタルエンコーダ９の単位時間
当たりの出力信号ＰA，ＰBを計数して得られる回転角速
度ωと、電流検出器５による電流検出値ｉとを用いて、
トルク指令値τ*どおりのトルクを永久磁石形同期電動
機７が出力するようなスイッチングパターンを生成し、
インバータ４のゲート駆動信号を出力する。In the torque controller 101, the DC voltage detected value V DC by the voltage detector 3 and the output signals P U of the absolute encoder 8 and the incremental encoder 9 are
Magnetic pole position detection value obtained by subtracting the magnetic pole position error detection value Δθ AVR in the memory 106 from the magnetic pole position detection value θ 1 calculated by the pulse processing circuit 104 based on P V , P W , P A , P B Using the correction value θ, the rotational angular velocity ω obtained by counting the output signals P A and P B of the incremental encoder 9 per unit time, and the current detection value i by the current detector 5,
Generate a switching pattern such that the permanent magnet type synchronous motor 7 outputs the torque according to the torque command value τ * ,
The gate drive signal of the inverter 4 is output.
【００２４】インバータ４では、上記ゲート駆動信号に
従い、直流電源２から供給される直流電圧ＶDCをスイッ
チングして所定の電圧、電流を永久磁石形同期電動機７
に供給する。In the inverter 4, the DC voltage V DC supplied from the DC power supply 2 is switched in accordance with the gate drive signal to generate a predetermined voltage and current in the permanent magnet type synchronous motor 7.
To supply.
【００２５】次いで、磁極位置誤差検出モードの動作に
つき述べる。この磁極位置誤差検出モードでは、制御モ
ード切替スイッチ１０２が“１”側に設定される。この
モードにおいて、トルク指令器１によりトルク指令値τ
*を指令して永久磁石形同期電動機７を駆動する動作は
前記通常動作モードと同様である。Next, the operation of the magnetic pole position error detection mode will be described. In this magnetic pole position error detection mode, the control mode changeover switch 102 is set to the "1" side. In this mode, the torque command device 1 outputs the torque command value τ
The operation of instructing * to drive the permanent magnet type synchronous motor 7 is the same as in the normal operation mode.
【００２６】但し、磁極位置誤差検出モードで運転する
場合、メモリ１０６に記憶されている磁極位置誤差検出
値ΔθAVRはゼロであり、しかも、磁極位置センサであ
るアブソリュートエンコーダ８の取付位置と磁極位置と
の誤差は、永久磁石形同期電動機７をある範囲内のトル
ク精度で回転可能な程度である。However, when operating in the magnetic pole position error detection mode, the magnetic pole position error detection value Δθ AVR stored in the memory 106 is zero, and moreover, the mounting position and the magnetic pole position of the absolute encoder 8 which is the magnetic pole position sensor. The error between and is such that the permanent magnet synchronous motor 7 can be rotated with a torque accuracy within a certain range.
【００２７】この磁極位置誤差検出モードで永久磁石形
同期電動機７を駆動する場合、回転角速度ωが、電動機
誘起電圧のゼロクロスが検出可能となる基準角速度ω’
以上になった時点で、コンパレータ１０３１及びアンド
回路１０３２を介しモータコンタクタ６をオフする。具
体的には、アンド回路１０３２の二つの入力の論理が
“１”となることにより、モータコンタクタ６を開放す
る。モータコンタクタ６がオフすると永久磁石形同期電
動機７の端子には誘起電圧が表われ、この誘起電圧は磁
極位置誤差検出回路１１の相電圧検出回路１１１に入力
される。When the permanent magnet type synchronous motor 7 is driven in this magnetic pole position error detection mode, the rotational angular velocity ω is the reference angular velocity ω ′ at which the zero cross of the motor induced voltage can be detected.
When the above is reached, the motor contactor 6 is turned off via the comparator 1031 and the AND circuit 1032. Specifically, the logic of the two inputs of the AND circuit 1032 becomes "1", thereby opening the motor contactor 6. When the motor contactor 6 is turned off, an induced voltage appears at the terminals of the permanent magnet type synchronous motor 7, and this induced voltage is input to the phase voltage detection circuit 111 of the magnetic pole position error detection circuit 11.
【００２８】ここで、図２の信号波形を参照しつつ磁極
位置誤差検出回路１１の動作を以下に説明する。磁極位
置誤差検出回路１１に取り込まれた誘起電圧は、相電圧
検出回路１１１により例えばＵ相電圧（Ｕ相誘起電圧）
ｅUに変換され、更にコンパレータ１１２によって方形
波ＥUに変換される。この方形波ＥUの立ち上がりエッジ
のタイミングで、パルス処理回路１０４から出力される
磁極位置検出値θ1をラッチ回路１１４によりラッチす
る。The operation of the magnetic pole position error detection circuit 11 will be described below with reference to the signal waveform of FIG. The induced voltage taken into the magnetic pole position error detection circuit 11 is, for example, a U-phase voltage (U-phase induced voltage) by the phase voltage detection circuit 111.
It is converted into e U and further converted into a square wave E U by the comparator 112. At a rising edge of the square wave E U, latches the magnetic pole position detection value theta 1 which is output from the pulse processing circuit 104 by the latch circuit 114.
【００２９】磁極位置検出値θ1をラッチすることはイ
ンクリメンタルエンコーダ９の出力信号ＰA，ＰBをカウ
ントすることと等価であり、このラッチされたデータが
磁極位置誤差検出値Δθnとなる。この動作をｎ周期間
にｎ回行い、各回の磁極位置誤差検出値Δθnの平均値
を平均値演算回路１１５により算出して新たな磁極位置
誤差検出値ΔθAVRを求め、この値がメモリ１０６に記
憶される。Latching the magnetic pole position detection value θ 1 is equivalent to counting the output signals P A and P B of the incremental encoder 9, and the latched data becomes the magnetic pole position error detection value Δθ n . This operation is performed n times in n cycles, the average value of the magnetic pole position error detection values Δθ n at each time is calculated by the average value calculation circuit 115 to obtain a new magnetic pole position error detection value Δθ AVR , and this value is stored in the memory 106. Memorized in.
【００３０】メモリ１０６内の磁極位置誤差検出値Δθ
AVRを加算器１０５により磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。Magnetic pole position error detection value Δθ in the memory 106
By subtracting AVR from the magnetic pole position detection value θ 1 by the adder 105 to obtain the magnetic pole position detection value correction value θ, the zero crossing of the rising of the U phase induced voltage e U and the U phase signal P of the absolute encoder 8 are equivalently obtained. The rising edge of U can be matched.
【００３１】次に、請求項１，２，４に係る発明の実施
形態を説明する。図３はこの実施形態の全体構成を示し
ており、図１と異なるのは磁極位置誤差検出回路１１Ａ
の構成のみであるため、この部分を中心に述べる。な
お、図１と同一の構成要素には同一番号を付してある。Next, an embodiment of the invention according to claims 1, 2 and 4 will be described. FIG. 3 shows the overall configuration of this embodiment. What is different from FIG. 1 is the magnetic pole position error detection circuit 11A.
Since this is the only configuration, this section will be mainly described. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００３２】図３の磁極位置誤差検出回路１１Ａにおい
て、コンパレータ１１２の出力である方形波ＥUとアブ
ソリュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUとはカウンタ制
御回路１１６に入力され、その出力である制御信号がア
ップダウンカウンタ１１７のスタート入力端子、ストッ
プ入力端子、リセット入力端子に入力されている。な
お、１１９はクロック発生回路である。In the magnetic pole position error detection circuit 11A shown in FIG. 3, the square wave E U output from the comparator 112 and the U-phase signal P U output from the absolute encoder 8 are input to the counter control circuit 116, which outputs the control signal. Are input to the start input terminal, the stop input terminal, and the reset input terminal of the up / down counter 117. Reference numeral 119 is a clock generation circuit.
【００３３】カウンタ１１７の出力信号ＣCLKはラッチ
回路１１４に入力され、カウンタ１１７のストップ入力
端子に加わる制御信号の立ち上がりエッジで信号ＣCLK
がラッチされるように構成されている。ここで、前記カ
ウンタ制御回路１１６、アップダウンカウンタ１１７、
クロック発生回路１１９、ラッチ回路１１４は時間計測
手段を構成している。The output signal C CLK of the counter 117 is input to the latch circuit 114, the signal C CLK at the rising edge of the control signal applied to the stop input terminal of the counter 117
Are configured to be latched. Here, the counter control circuit 116, the up / down counter 117,
The clock generation circuit 119 and the latch circuit 114 constitute time measuring means.
【００３４】ラッチ回路１１４の出力信号は、乗算器１
１８において、回転速度検出手段としてパルス処理回路
１０４の出力である回転角速度ωと乗算され、その結果
が磁極位置誤差検出値Δθnとして平均値演算回路１１
５に入力される。以後の構成は図１と同一であり、Δθ
nの平均値である磁極位置誤差検出値ΔθAVRが制御回路
１０のメモリ１０６に記憶される。The output signal of the latch circuit 114 is the multiplier 1
At 18, the rotational angular velocity ω which is the output of the pulse processing circuit 104 as the rotational velocity detecting means is multiplied, and the result is used as the magnetic pole position error detection value Δθ n to calculate the average value arithmetic circuit 11
5 is input. The subsequent structure is the same as that shown in FIG.
The magnetic pole position error detection value Δθ AVR, which is the average value of n , is stored in the memory 106 of the control circuit 10.
【００３５】この実施形態の動作を以下に述べる。ここ
では、図１において説明した部分を除き、本実施形態に
特有である磁極位置誤差検出回路１１Ａ内の動作を図４
の信号波形を参照しながら説明する。The operation of this embodiment will be described below. Here, except for the part described with reference to FIG. 1, the operation in the magnetic pole position error detection circuit 11A that is peculiar to the present embodiment will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the signal waveforms of.
【００３６】まず、前記同様に線間の誘起電圧は相電圧
検出回路１１１によりＵ相電圧ｅUに変換され、更に方
形波ＥUに変換される。この方形波ＥUとアブソリュート
エンコーダ８のＵ相信号ＰUとは、カウンタ制御回路１
１６に入力される。このとき、カウンタ制御回路１１６
は、図４に示すように、ＥUまたはＰUの立ち上がりエッ
ジから他方の立ち上がりエッジまでのクロック発生回路
１１９からのクロックを、カウンタ１１７が計数するよ
うに制御信号を出力する。First, similarly to the above, the induced voltage between the lines is converted into the U-phase voltage e U by the phase voltage detection circuit 111 and further converted into the square wave E U. The square wave E U and the U-phase signal P U of the absolute encoder 8 are the counter control circuit 1
16 is input. At this time, the counter control circuit 116
As shown in FIG. 4, the clock from the clock generation circuit 119 from the rising edge of the E U or P U to the other of the rising edge, the counter 117 outputs a control signal to count.
【００３７】すなわち、図４の上段に示すごとくＥUの
位相がＰUよりも遅れている場合、カウンタ１１７はＰU
の立ち上がりのタイミングからカウントを開始し、ＥU
の立ち上がりのタイミングでカウントを終了する。ま
た、図４の下段に示すごとくＥUの位相がＰUよりも進ん
でいる場合、カウンタ１１７はＥUの立ち上がりのタイ
ミングからカウントを開始し、ＰUの立ち上がりのタイ
ミングでカウントを終了すると共に、このカウント出力
信号ＣCLKの極性が反転される。That is, as shown in the upper part of FIG. 4, when the phase of E U lags behind P U , the counter 117 outputs P U.
It starts counting from the rise timing, E U
Counting ends at the rising edge of. Further, when the phase of the E U as shown in the lower part of FIG. 4 is ahead of the P U, the counter 117 starts counting from the rise timing of E U, the control section 10 ends the counting at the rising edge of the P U , The polarity of this count output signal C CLK is inverted.
【００３８】このカウント出力信号ＣCLKはラッチ回路
１１４に入力され、ＥU，ＰUの位相の遅れ進みにより各
信号ＥU，ＰUの立ち上がりエッジでラッチされる。ラッ
チされたデータ、つまりＵ相誘起電圧ｅUの立ち上がり
のゼロクロスとアブソリュートエンコーダ９のＵ相信号
ＰUの立ち上がりエッジまでの時間に相当するデータは
乗算器１１８により回転角速度ωと乗算され、磁極位置
誤差検出値Δθnが得られる。この動作をｎ周期間にｎ
回行い、平均値演算回路１１５により各回の磁極位置誤
差検出値Δθnの平均値を算出して新たな磁極位置誤差
検出値ΔθAVRを求め、その値がメモリ１０６に記憶さ
れる。[0038] The count output signal C CLK is input to the latch circuit 114, E U, phase delay advances the signal by E U of P U, is latched on the rising edge of P U. The latched data, that is, the data corresponding to the time between the rising zero cross of the U-phase induced voltage e U and the rising edge of the U-phase signal P U of the absolute encoder 9 is multiplied by the rotation angular velocity ω by the multiplier 118, and the magnetic pole position The error detection value Δθ n is obtained. This operation is repeated for n cycles
The average value calculation circuit 115 calculates the average value of the magnetic pole position error detection values Δθ n for each time to obtain a new magnetic pole position error detection value Δθ AVR , and the new value is stored in the memory 106.
【００３９】よって、前記同様にメモリ１０６内の磁極
位置誤差検出値ΔθAVRを磁極位置検出値θ1から減算し
て磁極位置検出値補正値θを得ることにより、等価的に
Ｕ相誘起電圧ｅUの立ち上がりのゼロクロスとアブソリ
ュートエンコーダ８のＵ相信号ＰUの立ち上がりとを一
致させることができる。Therefore, similarly to the above, by subtracting the magnetic pole position error detection value Δθ AVR in the memory 106 from the magnetic pole position detection value θ 1 to obtain the magnetic pole position detection value correction value θ, the U-phase induced voltage e is equivalently obtained. The zero crossing of the rising edge of U and the rising edge of the U-phase signal P U of the absolute encoder 8 can be matched.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁極位置
センサの取り付け後にその取付位置を機械的に調整する
ことなく、演算により求めた磁極位置検出誤差を磁極位
置検出値から減算することにより、磁極位置検出誤差の
トルク誤差への影響をなくすことができる。同時に、従
来の取付位置調整作業に必要とされた多大な時間や労力
を節減し、センサ部への加工や専用の治具も不要になる
と共に、調整のための機材調達や加工によるコストアッ
プ等の問題もなく、量産性に優れた制御装置を実現する
ことができる。As described above, according to the present invention, the magnetic pole position detection error obtained by calculation can be subtracted from the magnetic pole position detection value without mechanically adjusting the mounting position after the magnetic pole position sensor is mounted. Thus, the influence of the magnetic pole position detection error on the torque error can be eliminated. At the same time, it saves a great deal of time and labor required for conventional mounting position adjustment work, eliminates the need for processing on the sensor section and dedicated jigs, and increases the cost of equipment procurement and processing for adjustment. It is possible to realize a control device excellent in mass productivity without any problem.
【００４１】また、請求項１記載の発明においては、イ
ンバータと電動機との間に設けた開閉手段を開放するこ
とにより、磁極位置検出誤差を求めるために必要な誘起
電圧を正確に検出することができる。その結果として、
磁極位置検出誤差を正確に検出することが可能である。
更に、開閉手段を開放することにより、実際に永久磁石
形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置センサを
回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組み込ん
だ状態で、請求項３、請求項４等の手段により磁極位置
検出誤差を求めることを可能としている。According to the first aspect of the present invention, the induced voltage required for obtaining the magnetic pole position detection error can be accurately detected by opening the opening / closing means provided between the inverter and the electric motor. it can. As a result,
It is possible to accurately detect the magnetic pole position detection error.
Further, in a state in which the permanent magnet type synchronous motor having a magnetic pole position sensor at the shaft end of the rotor is incorporated in a system which actually drives the permanent magnet type synchronous motor by opening the opening / closing means, It is possible to obtain the magnetic pole position detection error by means of item 4 or the like.
【００４２】請求項２記載の発明においては、実際に永
久磁石形同期電動機を駆動するシステムに、磁極位置セ
ンサを回転子の軸端に有する永久磁石形同期電動機を組
み込んだ状態で、負荷機を用いることなく磁極位置検出
誤差の正確な検出が可能であり、また、請求項３、請求
項４記載の発明によって磁極位置検出誤差を求める手段
が具体的に提供されるものである。According to the second aspect of the present invention, the load machine is mounted in a state where the permanent magnet type synchronous motor having the magnetic pole position sensor at the shaft end of the rotor is incorporated in the system for actually driving the permanent magnet type synchronous motor. Accurate detection of the magnetic pole position detection error is possible without using it, and means for obtaining the magnetic pole position detection error is specifically provided by the inventions of claims 3 and 4.
【図１】請求項１〜３記載の発明の実施形態を示す全体
構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the invention described in claims 1 to 3.
【図２】図１における磁極位置誤差検出回路の動作を示
す信号波形図である。FIG. 2 is a signal waveform diagram showing an operation of the magnetic pole position error detection circuit in FIG.
【図３】請求項１，２，４記載の発明の実施形態を示す
全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the invention described in claims 1, 2 and 4.
【図４】図３における磁極位置誤差検出回路の動作を示
す信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram showing an operation of the magnetic pole position error detection circuit in FIG.
【図５】各相誘起電圧とアブソリュートエンコーダの各
相信号を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing each phase induced voltage and each phase signal of the absolute encoder.
１ トルク指令器 ２ 直流電源 ３ 電圧検出器 ４ インバータ ５ 電流検出器 ６ モータコンタクタ ７ 永久磁石形同期電動機 ８ アブソリュートエンコーダ ９ インクリメンタルエンコーダ １０ 制御回路 １０１ トルク制御器 １０２ 制御モード切替スイッチ １０３ モータコンタクタ制御回路 １０３１ コンパレータ １０３２ アンド回路 １０４ パルス処理回路 １０５ 加算器 １０６ メモリ １１，１１Ａ 磁極位置誤差検出回路 １１１ 相電圧検出回路 １１２ コンパレータ １１４ ラッチ回路 １１５ 平均値演算回路 １１６ カウンタ制御回路 １１７ アップダウンカウンタ １１８ 乗算器 １１９ クロック発生回路 1 Torque Command Device 2 DC Power Supply 3 Voltage Detector 4 Inverter 5 Current Detector 6 Motor Contactor 7 Permanent Magnet Type Synchronous Motor 8 Absolute Encoder 9 Incremental Encoder 10 Control Circuit 101 Torque Controller 102 Control Mode Change Switch 103 Motor Contactor Control Circuit 1031 Comparator 1032 AND circuit 104 Pulse processing circuit 105 Adder 106 Memory 11, 11A Magnetic pole position error detection circuit 111 Phase voltage detection circuit 112 Comparator 114 Latch circuit 115 Average value calculation circuit 116 Counter control circuit 117 Up-down counter 118 Multiplier 119 Clock generation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 芳信 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 花澤 昌彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 菊池 俊雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 北田 眞一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 麻生 剛 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshinobu Sato 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd. No. 1 in Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Kikuchi 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Shinichiro Kitada 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. ( 72) Inventor Go Aso, Nissan Motor Co., Ltd. 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa
Claims (4)
れた永久磁石形同期電動機を駆動するインバータと、こ
のインバータと電動機との間に設けられた開閉手段と、
前記磁極位置センサの出力信号による電動機の磁極位置
検出値に基づいてインバータを制御する制御回路とを有
する永久磁石形同期電動機の制御装置において、 制御電源投入後に前記開閉手段を開放して電動機の誘起
電圧波形を検出する手段と、この誘起電圧波形と前記磁
極位置センサの出力信号との位相差である磁極位置検出
誤差を求める手段と、求めた磁極位置検出誤差により磁
極位置検出値を補正する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。1. An inverter for driving a permanent magnet type synchronous electric motor having a magnetic pole position sensor attached to a rotor shaft, and an opening / closing means provided between the inverter and the electric motor.
A controller for a permanent magnet synchronous motor having a control circuit for controlling an inverter based on a detected value of a magnetic pole position of an electric motor based on an output signal of the magnetic pole position sensor, wherein the opening / closing means is opened after turning on a control power source to induce the electric motor. Means for detecting a voltage waveform, means for obtaining a magnetic pole position detection error which is a phase difference between the induced voltage waveform and the output signal of the magnetic pole position sensor, and means for correcting the magnetic pole position detection value by the obtained magnetic pole position detection error. And a control device for a permanent magnet type synchronous motor.
制御装置において、 前記開閉手段を閉成した状態でインバータにより永久磁
石形同期電動機を駆動し、電動機がある回転数になった
時に、前記開閉手段を開放して磁極位置検出誤差を求め
ることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。2. The controller for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1, wherein the inverter drives the permanent magnet type synchronous motor with the opening / closing means closed, and when the electric motor reaches a certain rotation speed, A controller for a permanent magnet type synchronous motor, wherein the opening / closing means is opened to obtain a magnetic pole position detection error.
制御装置において、 電動機の回転子軸に取り付けられて位相の異なる２つの
パルスを出力するインクリメンタルエンコーダと、前記
パルスを計数する計数手段とを備え、 電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との
位相差中の前記パルスを前記計数手段により計数して磁
極位置検出誤差を求めることを特徴とする永久磁石形同
期電動機の制御装置。3. The controller for a permanent magnet synchronous motor according to claim 2, further comprising: an incremental encoder that is attached to a rotor shaft of the electric motor and outputs two pulses having different phases; and a counting unit that counts the pulses. A controller for a permanent magnet type synchronous motor, characterized in that the pulse in the phase difference between the induced voltage waveform of the electric motor and the output signal of the magnetic pole position sensor is counted by the counting means to obtain a magnetic pole position detection error. .
制御装置において、 電動機の回転速度検出手段と、時間計測手段とを備え、 電動機の誘起電圧波形と磁極位置センサの出力信号との
位相差に対応する時間を前記時間計測手段により計測
し、この時間と、前記回転速度検出手段により計測した
電動機の回転速度とを乗算して磁極位置検出誤差を求め
ることを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。4. The permanent magnet synchronous motor control device according to claim 2, further comprising: a motor rotation speed detection means and a time measurement means, wherein the position of the induced voltage waveform of the motor and the output signal of the magnetic pole position sensor is measured. The time corresponding to the phase difference is measured by the time measuring means, and this time is multiplied by the rotation speed of the electric motor measured by the rotation speed detection means to obtain a magnetic pole position detection error. Electric motor controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214255A JPH0947066A (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Controller for permanent magnet type synchronous motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214255A JPH0947066A (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Controller for permanent magnet type synchronous motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0947066A true JPH0947066A (en) | 1997-02-14 |
Family
ID=16652731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214255A Pending JPH0947066A (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Controller for permanent magnet type synchronous motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
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