TW200908537A - Motor control device, and magnetic pole position estimation precision confirming method - Google Patents

Description

200908537 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係，有關能夠確認磁極推定精度的馬達控制裝 置與磁極位置推定精度確認方法。 【先前技術】 圖3係專利文獻1所明示具備有初期磁極位置推定部 之馬達控制裝置構成的區塊圖。關於圖1，1爲速度控制 部，2爲電流控制部，3爲2相/3相座標變換部，4爲P W Μ變換器，5爲電流檢出器，6爲3/2相座標變換器，8 爲速度信號生成部，2 1爲馬達，22爲編碼器（位置檢出 器）。投入電源時以初期磁極位置推定部1 1，推定馬達的 磁極位置來求出初期磁極位置，然後以編碼器的位置信號 和初期推定磁極位置來生成推定磁極位置。速度控制部1 係將速度指令和速度信號的差以PID控制處理來生成轉矩 指令，再變換成dq軸電流指令。電流控制部2係將dq軸 電流指令和d q軸電流信號的差以P I D控制處理來生成d q 軸電壓指令。 2/3相座標變換部3係使用馬達電角度將dq軸電壓指 令變換成3相電壓指令。PWM變換器4係由3相電壓指 令來生成PWM信號以電力放大驅動馬達。電流檢出器5 係檢出3相中2相的電流信號I u、I v。再將2相的電流信 號Iu、Iv以加算符號反轉，生成電流信號Iw。 3/2相座標變換部係使用3相電流信號IU、iv、iw生 -4 - 200908537 成爲2相電流信號的dq軸電流信號。速度信號生成部8 係以位置信號在每控制時間的時間差分來生成速度信號。 圖4係’表示圖3的初期磁極位置推定部2的內容之 區塊圖，詳細係明示於專利文獻1。圖4的初期磁極位置 推定部係具備有，發生圖5所示2周期S字型的位置指令 圖形的位置指令波形發生部，與判斷波形圖形是屬第1周 期（q軸制御模態）或是屬第2周期（d軸制御模態）的 dq模態判斷部，與切換dq模態的dq模態開關，與切換 dq軸時抑止速度控制的積分項的異常之積分清除部。還具 備有，q軸制御模態部，與判斷q軸模態的位置指令圖形 有單調增加的部位的位置指令單調增加判斷部，與記憶q 軸的瞬時初期推定値於q軸記憶體的q軸記憶體記憶部。 還具備有，d軸制御模態部，與判斷d軸模態的位置指令 圖形有單調增加的部位的位置指令單調增加判斷部，與q 軸記憶體呼出部，與能夠從瞬時d軸電流指令與記憶於記 憶體的瞬時q軸呼出電流指令選擇任意推定初期磁極位置 的推定初期磁極位置演算部。還具備有，以加上預設初期 磁極位置和任意推定初期磁極位置來求出最終的補正初期 磁極位置的初期磁極位置補正部，進行初期磁極位置推定 。這是初期磁極位置推定的一例’以其他初期磁極位置推 定也可。 但是，所求到的初期推定磁極位置包含誤差’最後有 確認是否正確的必要。爲此’固有的磁極位置精度確認方 法係，爲了在磁極位置推定終了後確認磁極位置精度’以 -5- 200908537 調查給予任何位置指令在一定的時間內是否能完成位置的 決定來判斷是OK或是NG。 專利文獻1日本特開2003-88166號公報（圖1、圖 2、圖 3 ) 【發明內容】 〔發明欲解決之課題〕 但是，固有的磁極位置精度確認方法係，由於摩擦和 控制增益的影響，有推定出精度好的磁極位置判斷成NG ，推定磁極位置精度不好的磁極位置判斷成OK的問題。 本發明係，爲了解決這樣的問題而發明，以提供推定 出精度好的磁極位置不會判斷成NG，推定磁極位置精度 不好的磁極位置不會判斷成OK，能正確的確認磁極位置 推定精度的馬達控制裝置與磁極位置推定精度確認方法爲 目的。 〔解決課題之手段〕 爲了解決上述問題，做如以下的構成。 申請範圍第1項的發明之特徵爲具備有：由速度指令 和速度信號來生成dq軸電流指令的速度控制部，與前述 dq軸電流指令和dq軸電流信號來生成dq軸電壓指令的 dq軸電流控制部，與將dq軸電壓指令變換爲3相電壓指 令的座標變換部，與將前述3相電壓指令電力放大來驅動 馬達的變換器（inverter)部，與檢出前述馬達的電流生 -6 - 200908537 成3相電流信號的電流檢出器，與將前述3 換爲d q軸電流信號的座標轉換部，與結合 位置檢出器之馬達位置信號來生成位置信號 成部，與以前述位置信號來生成速度信號的 部，與投入電源時推定前述馬達的磁極位置 信號的初期磁極位置推定部。 申請範圍第2項的發明係，如申請專利 馬達控制裝置，其中：前述規定角度可以任 申請範圍第3項的發明係，如申請專利 載之馬達控制裝置，其中：當前述移動角度 角度時判定爲精度不良，從推定初期磁極位 〇 申請範圍第4項的發明係，如申請專利 載之馬達控制裝置，其中：當前述重試次數 數時，輸出警告信號至上位系統。 申請範圍第5項的發明係，如申請專利 載之馬達控制裝置，其中：當前述移動角度 角度內時，由初期動作移行到通常動作。 申請範圍第6項的發明係，一種馬達控 位置推定精度確認方法，其中：馬達控制裝 速度指令和速度信號來生成轉矩指令的速度 前述轉矩指令來生成dq軸電流指令的電流 與以則記dq軸電流指令和dq軸電流信號萍 壓指令的dq軸電流控制部，與將dq軸電壓 相電流信號變 於前述馬達的 的位置信號生 速度信號生成 生成磁極位置 範圍第1項之 意設定。 範圍第1項記 超過前述規定 置來進行重試 範圍第3項記 重複過規定次 範圍第1項記 爲在前述規定 制裝置的磁極 置具備有，由 控制部，與以 指令生成部， ί生成dq軸電 :指令變換爲3 -7- 200908537 相電壓指令的座標變換部， 大來驅動永久磁鐵型馬達的 電流生成3相馬達電流信號 電流信號變換爲dq軸電流 前述馬達的位置檢出器之馬 位置信號生成部，與以前述 度信號生成部，與投入電源 成磁極位置信號的初期磁極 :推定初期磁極位置之步驟 ，鎖定馬達之步驟，與算出 比較移動角度和規定角度之 以內的話，將移動角度作爲 之步驟，與當移動角度比規 數之步驟，與比較重試次數 時回到推定初期磁極位置步 次數時輸出警告之步驟。 〔發明之效果〕 根據本發明，能提供初 向馬達的d軸方向流動的電 檢查推定出來後不會判斷成 候不會判斷成OK，能正確 達控制裝置與磁極位置推定 與將前述3相電壓指令電力放 變換器部’與檢出前述馬達的 的電流檢出器，與將前述3相 信號的座標轉換部，與結合於 達位置信號來生成位置信號的 位置信號來生成速度信號的速 時推定前述馬達的磁極位置生 位置推定部；其特徵爲具備有 ，與強制於d軸方向流入電流 鎖定時的移動角度之步驟，與 步驟，與移動角度在規定角度 補正角度來生成新的磁極位置 定角度大的場合，計數重試次 和規定次數，在未滿規定次數 驟之步驟，與重試次數爲規定 期磁極位置推定後，檢查強制 流的移動角度，能夠提供磁極 NG，磁極位置精度不好的時 的確認磁極位置推定精度的馬 精度確認方法。 200908537 【實施方式】 以下’參照有關圖來說明本發明的實施型態。 實施例1 [圖1 ]表示本發明的馬達控制裝置的實施例1之構成 的區塊圖。 關於圖1 ’ 1爲速度控制部，2爲電流控制部，3爲2 相/3相座標變換部’ 4爲p w Μ變換器，5爲電流檢出器 ’ 6爲3 /2相座標變換器，7爲位置信號生成部，8爲速度 信號生成部’ 9爲電角度生成部，1 〇爲初期磁極位置推定 部’ 1 1爲磁極位置推定精度確認部，1 2爲警告生成部。 投入電源時以初期磁極推定部1 1，推定馬達的磁極位置來 求出初期磁極位置，然後以編碼器的位置信號和初期推定 磁極位置來生成推定磁極位置。速度控制部1係將速度指 令和速度信號的差以PID控制處理來生成轉矩指令，再變 換成dq軸電流指令。 電流控制部2係將d q軸電流指令和d q軸電流信號的 差以PID控制處理來生成dq軸電壓指令。2/3相座標變換 部3係使用馬達電角度將dq軸電壓指令變換成3相電壓 指令。PWM變換器4係由3相電壓指令來生成PWM信號 以電力放大驅動馬達。電流檢出器5係檢出3相的電流信 號Iu、Iv、Iw。3/2相座標變換部6係使用3相電流信號 Iu、Iv、Iw生成爲2相電流信號的dq軸電流信號。速度 信號生成部8係以位置信號在每控制時間的時間差分來生 -9- 200908537 成速度信號。磁極位置推定精度確認部1 1係初期磁極位 置推定後於馬達的d軸方向流入電流後鎖定，由移動角度 來判斷磁極位置推定精度是否在規定角度內。警告生成部 1 2係磁極位置推定精度確認的重試次數到達規定次數時輸 出警告向上位系統出力。 再來’說明有關於磁極位置推定精度確認部的動作。 推定精度確認係利用，初期磁極推定部推定馬達的磁極位 置朝向d軸方向時，馬達的磁極位置會朝向電流流動的方 向的性質。即是，初期磁極位置推定結果，磁極朝向d軸 方向的話，朝d軸方向強制流入電流也不會迴轉，既使測 定鎖定後的移動角度也是移動角度Φ = 0。但是，實際上 並不一定能正確的推定磁極位置，會有像圖6推定成朝向 d軸一點鎖線的方向。本發明的磁極位置推定精度確認部 係，以強制朝d軸方向流入電流來使馬達移動到圖5的d 軸，以移動角度Φ爲推定誤差。又，移動角度P爲規定角 度未滿的話爲OK，以上的話爲NG。 判定移動角度Φ之規定角度α係爲，例如，像馬達的 迴轉角度± 1 0度在實用上沒有問題的値。 圖2係，磁極推定精度確認方法的流程圖。於步驟 ST1推定初期磁極位置，於步驟ST2朝d軸方向流入電流 並鎖定馬達，於步驟ST3求出移動角，於步驟ST4將移動 角度φ與規定角度α比較，規定角度α以下爲精度ΟΚ， 將移動角度φ做爲新的補正角度決定磁極位置補正電角度 -10- 200908537 實施例2 精度爲NG的場合，實行實施例2。當移動角度比規 定角度大的場合’步驟ST6計數重試次數，步驟ST7比較 重試次數和規定次數η，在未滿規定次數時回到初期磁極 推定步驟。 實施例3 重試次數到達規定次數η時，放棄重試以步驟ST8輸 出警告。 像這樣’於本發明，在磁極位置確定後，朝d軸方向 流入電流並鎖定馬達，測定出移動角度，進行移動角度φ 是否在規定角度α以內的精度確認，精度不高的場合爲 N G，精度高的場合爲Ο K，能夠安全有效率的運轉。尙且 ’本發明雖然以迴轉型馬達來說明，也適用於線性馬達。 又’雖然以專利文獻1的例來說明了本發明的初期磁極位 置推定的說明，只不過是一例，以其他所知的初期磁極位 置推定也可。 本發明的馬達控制裝置係，初期磁極位置推定後，能 確認正確的磁極推定精度，能期待適用於高效率化爲必要 的各產業範圍。 【圖式簡單說明】 [圖1 ]表示本發明的實施例1之構成的區塊圖。 -11 - 200908537 [圖2 ]表示本發明的實施例2的磁極推定精度確認方 法的流程圖。 [圖3 ]表示固有例的構成的區塊圖。 [圖4]表示固有例的磁極推定部的區塊圖。 [圖5]圖示作爲初期磁極推定部之一例的S字型位置 指令圖形。 [圖6]爲了說明磁極推定精度確認方法的說明圖。 【主要元件符號說明】 1 :速度控制部 2 :電流控制部 3 : 2/3相座標變換器 4 : p W Μ變換器 5 :電流檢出器 6 : 3/2相座標變換器 7 :位置信號生成部 8 :速度信號生成部 9 :電角度生成部 1 0 :初期磁極位置推定部 1 1 :磁極位置推定精度確認部 1 2 :警告生成部 21 :馬達 2 2 :編碼器 1 0 1 :位置指令波形生成 -12- 200908537 1 0 2 : d q模態判斷 1 0 3 : d q模態開關 1 04 : q軸控制模態轉矩指令—d軸電流指令 105 :位置指令單調增加判斷 1 〇 6 : q軸記憶 1 07 : d軸控制模態轉矩指令—d軸電流指令 1 0 8 =位置指令單調增加判斷 1 0 9 : q軸呼出 1 1 〇 :推定初期磁極演算 1 1 1 :初期磁極補正 1 1 2 :速度控制積分清除 1 1 3 :磁極位置推定精度確認 -13-

Claims (1)

1. 200908537 十、申請專利範圍 1. 一種馬達控制裝置，具備有， 由速度指令和速度信號來生成dq軸電流指令的速度 控制部，與前述dq軸電流指令和dq軸電流信號來生成dq 軸電壓指令的dq軸電流控制部，與將dq軸電壓指令變換 爲3相電壓指令的座標變換部，與將前述3相電壓指令電 力放大來驅動馬達的變換器（inverter)部，與檢出前述 馬達的電流生成3相電流信號的電流檢出器，與將前述3 相電流信號變換爲dq軸電流信號的座標轉換部，與結合 方令前述馬達的位置檢出器之馬達位置信號來生成位置信號 白勺位置信號生成部，與以前述位置信號來生成速度信號的 @度信號生成部，與投入電源時推定前述馬達的磁極位置 '生成磁極位置信號的初期磁極位置推定部；其特徵爲具 備有： 推定初期磁極位置之後，強制於d軸方向流入電流， %認移動過的移動角度是否在規定角度內的磁極位置推定 精度確認部。 2 .如申請專利範圍第1項所記載之馬達控制裝置， 其中：前述規定角度可以任意設定。 3 . $卩串請專利範圍第1項所記載之馬達控制裝置， #中：當前述移動角度超過前述規定角度時判定爲精度不 良’從推定初期磁極位置來進行重試。 4 _如申請專利範圍第3項所記載之馬達控制裝置， 其中：當前述重試次數重複過規定次數時，輸出警告信號 -14- 200908537 至上位系統。 5.如申請專利範圍第1項所記載之馬達控制裝置， 其中：當前述移動角度爲在前述規定角度內時，由初期動 作移行到通常動作。 6 · —種馬達控制裝置的磁極位置推定精度確認方法 ，其中，馬達控制裝置具備有： 由速度指令和速度信號來生成轉矩指令的速度控制部 ，與以前述轉矩指令來生成dq軸電流指令的電流指令生 成部，與以前述dq軸電流指令和dq軸電流信號來生成dq 軸電壓指令的dq軸電流控制部，與將dq軸電壓指令變換 爲3相電壓指令的座標變換部，與將前述3相電壓指令電 力放大來驅動永久磁鐵型馬達的變換器部，與檢出前述馬 達的電流生成3相馬達電流信號的電流檢出器，與將前述 3相電流信號變換爲dq軸電流信號的座標轉換部，與結合 於前述馬達的位置檢出器之馬達位置信號來生成位置信號 的位置信號生成部，與以前述位置信號來生成速度信號的 速度信號生成部，與投入電源時推定前述馬達的磁極位置 生成磁極位置信號的初期磁極位置推定部；其特徵爲具備 有： 推定初期磁極位置之步驟，與 強制於d軸方向流入電流，鎖定馬達之步驟， 算出鎖定時的移動角度之步驟，與 比較移動角度和規定角度之步驟，與 移動角度在規定角度以內的話，將移動角度作爲補正 -15- 200908537 角度來生成新的磁極位置之步驟，與 當移動角度比規定角度大的場合，計數重試次數之步 驟，與 比較重試次數和規定次數，在未滿規定次數時回到推 定初期磁極位置步驟之步驟，與 重試次數爲規定次數時輸出警告之步驟。 -16-