特許 6796726 レゾルバ信号処理装置、ドライブ装置、レゾルバ信号処理方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6796726

(24)【登録日】2020年11月18日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】レゾルバ信号処理装置、ドライブ装置、レゾルバ信号処理方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20201130BHJP

   H02P 23/18 20160101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/20 110Q

   H02P23/18

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-552309(P2019-552309)

(86)(22)【出願日】2019年3月1日

(86)【国際出願番号】JP2019008115

【審査請求日】2019年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100135301

【弁理士】

【氏名又は名称】梶井 良訓

(72)【発明者】

【氏名】森藤 力

(72)【発明者】

【氏名】白石 創

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１１７４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−２０５１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１０９５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１１８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４５８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−４１３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１３４２１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ｈ０２Ｐ ２３／００−２３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レゾルバが励磁信号に応じて出力する信号を、振幅変調されたＡ相の信号及び前記Ａ相に直交するＢ相の信号を取得して、
前記Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、前記Ｂ相の信号に前記基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出する偏差算出ユニットと、
比例演算と第１積分演算とを含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を前記偏差に基づいて実施するＰＩ演算ユニットと、
前記比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、前記第２積分演算の結果を前記レゾルバの位相情報として出力する積分演算ユニットと、
前記偏差に対する比例積分演算の結果が所定の条件を満たす場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果を出力し、前記比例演算と前記第１積分演算との和が前記所定の条件を満たさない場合に、前記比例演算と前記第１積分演算との和に代えて前記所定の制限値を出力するリミッタと
を備え、
前記積分演算ユニットは、
前記偏差に対する比例積分演算の結果が前記所定の条件を満たさない場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果に代わる前記所定の制限値を積分する、
レゾルバ信号処理装置。

【請求項2】

前記偏差に対する比例積分演算の結果が前記所定の条件を満たす場合は、前記偏差に対する比例積分演算の結果が前記所定の制限値以下の場合である、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項3】

前記リミッタが制限する前記偏差に対する比例積分演算の結果は、
周波数の次元を有する、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項4】

前記積分演算ユニットから出力される出力値が、前記積分演算ユニットの後段の回路の許容値を超えない範囲内に、前記所定の制限値が規定される、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項5】

前記レゾルバは、２相励磁２相出力型である、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項6】

前記レゾルバは、位相変調型である、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項7】

前記ＰＩ演算ユニットは、
前記偏差に対する前記比例演算と前記第１積分演算の結果との和を、前記比例積分演算の結果として出力する
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項8】

前記偏差算出ユニットは、
前記Ａ相の信号をｓｉｎθ０として取得し、前記Ｂ相の信号をｃｏｓθ０として取得し、
前記偏差をｓｉｎ（θref−θ０）に基づいて算出する、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置。

【請求項9】

モータと、
前記モータの回転を検出するレゾルバと、
請求項１に記載のレゾルバ信号処理装置であって、前記レゾルバが検出した前記モータの回転に基づいて、前記モータの位相の推定値を生成するレゾルバ信号処理装置と、
前記レゾルバ信号処理装置によって生成された前記モータの位相の推定値に基づいて、前記モータを駆動するインバータと
を備えるドライブ装置。

【請求項10】

レゾルバ信号処理装置が、
レゾルバが励磁信号に応じて出力する信号であって、振幅変調されたＡ相の信号及び前記Ａ相に直交するＢ相の信号を取得し、
前記Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、前記Ｂ相の信号に前記基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出し、
比例演算と第１積分演算とを含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を前記偏差に基づいて実施して、
前記比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、前記第２積分演算の結果を前記レゾルバの位相情報として出力するステップと、
前記偏差に対する比例積分演算の結果が所定の条件を満たす場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果を出力し、前記比例演算と前記第１積分演算との和が前記所定の条件を満たさない場合に、前記比例演算と前記第１積分演算との和に代えて前記所定の制限値をリミッタが出力するステップと
を含み、
前記第２積分演算を実施するステップにおいて、前記偏差に対する比例積分演算の結果が前記所定の条件を満たさない場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果に代わる前記所定の制限値を積分するステップ
を含むレゾルバ信号処理方法。

【請求項11】

レゾルバ信号処理装置のコンピュータに、
レゾルバが励磁信号に応じて出力する信号であって、振幅変調されたＡ相の信号及び前記Ａ相に直交するＢ相の信号を取得するステップと、
前記Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、前記Ｂ相の信号に前記基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出するステップと、
比例演算と第１積分演算とを含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を前記偏差に基づいて実施するステップと、
前記比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、前記第２積分演算の結果を前記レゾルバの位相情報として出力するステップと、
前記偏差に対する比例積分演算の結果が所定の条件を満たす場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果を出力し、前記比例演算と前記第１積分演算との和が前記所定の条件を満たさない場合に、前記比例演算と前記第１積分演算との和に代えて前記所定の制限値をリミッタが出力するステップと、
前記第２積分演算を実施するステップにおいて、前記偏差に対する比例積分演算の結果が前記所定の条件を満たさない場合に、前記偏差に対する比例積分演算の結果に代わる前記所定の制限値を積分するステップと
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、レゾルバ信号処理装置、ドライブ装置、レゾルバ信号処理方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

レゾルバ信号処理装置は、レゾルバが検出した位相の位相情報をレゾルバの出力信号に基づいて抽出する。しかしながら、レゾルバの出力信号にノイズが含まれる場合などがあり、レゾルバが検出した位相の位相情報を簡易な方法で抽出することは、容易でなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特開２０１６−９０２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、レゾルバの出力信号から、簡易な方法でレゾルバの位相情報を抽出するレゾルバ信号処理装置、ドライブ装置、レゾルバ信号処理方法、及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の一態様のレゾルバ信号処理装置は、偏差算出ユニットと、ＰＩ演算ユニットと、積分演算ユニットとを備える。偏差算出ユニットは、前記Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、前記Ｂ相の信号に前記基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出する。ＰＩ演算ユニットは、比例演算と第１積分演算とを含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を前記偏差に基づいて実施する。積分演算ユニットは、前記比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、前記第２積分演算の結果を前記レゾルバの位相情報として出力する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係るレゾルバ信号処理装置を含むドライブ装置の構成図。

【図2A】実施形態のレゾルバの構成図。

【図2B】実施形態のレゾルバ２の二相励磁信号を説明するための図。

【図2C】実施形態のレゾルバ２の二相の出力信号を説明するための図。

【図3】実施形態の軸倍角と励磁周波数とモータ速度との関係を説明するための図。

【図4】実施形態の軸倍角と励磁周波数とモータ速度との関係を説明するための図。

【図5】実施形態のレゾルバ位相検出系のシミュレーションの結果について説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態のレゾルバ信号処理装置、ドライブ装置、レゾルバ信号処理方法、及びプログラムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0008】

実施形態のレゾルバとして、二相励磁二相出力型を例示する。二相出力型のレゾルバは略９０度の位相差で振幅変調されたＡ相、Ｂ相の二相の信号を出力する。例えば、上記の二相の信号は、位相θ０によって振幅が変化する正弦波と余弦波である。二相励磁型のレゾルバは略９０度の位相差で振幅変調されたＡ相、Ｂ相の励磁信号が供給される。レゾルバには、二相励磁二相出力型のほかに、一相励磁二相出力型、二相励磁一相出力型などがある。
なお、以下の説明の中で電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。比較対象の速度、位相などの値が同じ値をとる場合、或いは略同じ値をとる場合のことを、単に「同じ」ということがある。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係るレゾルバ信号処理装置１００を含むドライブ装置１の構成図である。

【0010】

ドライブ装置１は、例えば、レゾルバ２（図中の記載はＳＳ。）と、モータ３（図中の記載はＭ。）と、インバータ４と、レゾルバ信号処理装置１００とを備える。

【0011】

レゾルバ２の軸は、モータ３の出力軸に連結されていて、モータ３の出力軸の回転に連動して回転する。例えば、モータ３は、インバータ４によって駆動される。

【0012】

レゾルバ信号処理装置１００は、レゾルバ２に接続されていて、レゾルバ２に二相励磁信号を供給し、レゾルバ２が出力する二相の信号を受ける。

【0013】

ここで図２Ａから図２Ｃを参照してレゾルバ２について説明する。
図２Ａは、実施形態のレゾルバ２の構成図である。図２Ｂは、実施形態のレゾルバ２の二相励磁信号を説明するための図である。図２Ｃは、実施形態のレゾルバ２の二相の出力信号を説明するための図である。

【0014】

例えば、レゾルバ２は、励磁位相θexの二相励磁信号により励磁される。レゾルバ２は、モータ３の出力軸の機械角位相θrmを検出する。レゾルバ２は、二相励磁信号の励磁位相θexと、機械角位相θrmとに関連する位相θ０に基づいた二相の信号を出力する。

【0015】

図に示すｓｉｎθexとｃｏｓθexとして示す信号は、二相励磁信号の一例である。ｓｉｎθ０とｃｏｓθ０として示す信号は、二相の出力信号の一例である。例えば、二相励磁信号と二相の出力信号はともに連続信号である。機械角位相θrmと、二相励磁信号の励磁位相θexと、位相θ０は、式（１）に示す関係にある。

【0016】

θ０＝θrm＋θex ・・・（１）
θex＝∫ωex（ｔ）ｄｔ ・・・（２）

【0017】

上記の式（１）における励磁位相θexは、式（２）に示すように励磁角周波数ωex（ｔ）に基づいて導出される。励磁角周波数ωex（ｔ）は、時刻ｔに依存して変化する。励磁位相θexは、励磁角周波数ωex（ｔ）の時間積分によって導出される。

【0018】

図１に戻りレゾルバ信号処理装置１００の説明を続ける。
レゾルバ信号処理装置１００は、上記の二相の信号に基づきレゾルバ２の位相、つまりモータ３の出力軸の機械角位相θrmを検出し、その推定値である機械角位相推定値θrm_hatをインバータ４に供給する。以下、レゾルバ２の位相とその推定値を、単に機械角位相θrm、機械角位相推定値θrm_hatと呼ぶ。
これにより、インバータ４は、機械角位相θrmに代わるフィードバック情報として、機械角位相推定値θrm_hatを用いることにより、機械角位相推定値θrm_hatに基づいた位置制御によりモータ３を駆動することができる。

【0019】

レゾルバ信号処理装置１００について説明する。
レゾルバ信号処理装置１００は、例えば、出力バッファー回路１０１Ａ、１０１Ｂと、入力バッファー回路１０４Ａ、１０４Ｂと、レゾルバ信号処理ユニット２００とを備える。

【0020】

出力バッファー回路１０１Ａ、１０１Ｂの入力は、レゾルバ信号処理ユニット２００に接続される。出力バッファー回路１０１Ａ、１０１Ｂの出力は、レゾルバ２の励磁側に接続される。出力バッファー回路１０１Ａ、１０１Ｂは、後述のレゾルバ信号処理ユニット２００から供給される励磁信号に基づいた２相の信号をレゾルバ２に供給する。

【0021】

例えば、出力バッファー回路１０１Ａには、Ａ相出力用の図示されないデジタルアナログ変換器１０２Ａ（以下、ＤＡ変換器という。図中の記載はＤＡ。）、図示しない信号増幅用のバッファー、絶縁用のトランス１０３Ａ（図中の記載はＴ。）などが含まれる。ＤＡ変換器１０２Ａと、信号増幅用のバッファーと、トランス１０３Ａは、記載の順に接続されている。トランス１０３Ａは、レゾルバ信号処理装置１００とレゾルバ２とを電気的に絶縁する。トランス１０３Ａの変圧比を１と仮定して、以下の説明におけるトランスの説明を省略する。出力バッファー回路１０１Ｂも同様であり、Ｂ相出力用の図示されないＤＡ変換器１０２Ｂ、図示しない信号増幅用のバッファー、トランス１０３Ｂなどが含まれる。ＤＡ変換器１０２Ｂは、ＤＡ変換器１０２Ａと同じものであってよい。トランス１０３Ｂは、トランス１０３Ａと同じものであってよい。ＤＡ変換器１０２Ｂと、信号増幅用のバッファーと、トランス１０３Ｂは、記載の順に接続されている。なお、トランス１０３Ａ、１０３Ｂの変圧比が１でない場合には、以下の説明を比の値に併せて適宜補正してもよい。

【0022】

入力バッファー回路１０４Ａ、１０４Ｂの入力は、レゾルバ２の出力側に接続される。入力バッファー回路１０４Ａ、１０４Ｂの出力は、レゾルバ信号処理ユニット２００に接続される。入力バッファー回路１０４Ａ、１０４Ｂは、レゾルバ２から位相θ０に基づいた二相の信号を受け、後述のレゾルバ信号処理ユニット２００に供給する。

【0023】

例えば、入力バッファー回路１０４Ａには、Ａ相入力用のアナログデジタル変換器１０５Ａ（以下、ＡＤ変換器という。図中の記載はＡＤ。）、図示されない信号増幅用のバッファー、絶縁用のトランス１０６Ａ（図中の記載はＴ。）などが含まれる。絶縁用のトランス１０６Ａと、信号増幅用のバッファーと、ＡＤ変換器１０５Ａは、記載の順に接続される。入力バッファー回路１０４Ｂも同様であり、Ｂ相入力用のＡＤ変換器１０５Ｂ、図示されない信号増幅用のバッファー、トランス１０６Ｂなどが含まれる。絶縁用のトランス１０６Ｂと、信号増幅用のバッファーと、ＡＤ変換器１０５Ｂは、記載の順に接続される。

【0024】

ＡＤ変換器１０５Ａ、１０５Ｂは、レゾルバ２が出力するＡ相、Ｂ相の各アナログ信号をそれぞれデジタル値に変換する。ＡＤ変換器１０５Ａ、１０５Ｂが変換するタイミングは、図示されないサンプリング指令信号生成処理部から出力されるサンプリング指令信号により規定され、予め定められた所定の周期になる。ＡＤ変換器１０５Ａ、１０５Ｂは、変換したデジタル値を、レゾルバ信号処理ユニット２００に供給する。

【0025】

レゾルバ信号処理ユニット２００は、デジタル値で供給された２相の信号から、レゾルバ２の位相に対応する位相情報に変換して、出力バッファー回路１０１Ａ、１０１Ｂを経由してインバータ４に供給する。

【0026】

インバータ４は、図示されない半導体スイッチング素子とインバータ制御部とを備える。インバータ４は、レゾルバ信号処理ユニット２００からモータ３の機械角位相推定値θrm_hatの供給を受け、機械角位相推定値θrm_hatに従い、モータ３を駆動する。

【0027】

次にレゾルバ信号処理ユニット２００について説明する。
レゾルバ信号処理ユニット２００は、偏差算出ユニット２０１と、ＰＩ制御器２０４（図中の記載はＰＩ。）と、リミッタ２０５と、積分器２０６（積分演算ユニット）と、変換処理ユニット２０７、２０８と、減算器２０９と、基準信号生成処理ユニット２１０と、加算器２１１と、励磁位相推定値生成ユニット２１５とを備える。ＰＩ制御器２０４は、ＰＩ演算ユニットの一例である。

【0028】

偏差算出ユニット２０１は、乗算器２０２Ａ、２０２Ｂと、減算器２０３とを備える。

【0029】

乗算器２０２Ａの入力は、ＡＤ変換器１０５Ａの出力と後述の変換処理ユニット２０７の出力とに接続されている。乗算器２０２Ａは、ＡＤ変換器１０５Ａから供給されるＡ相の信号成分と、変換処理ユニット２０７から供給される正弦波信号（ｓｉｎθref）とを乗じて、第１の積を得る。乗算器２０２Ａは、出力に接続されている減算器２０３の第１入力に、第１の積を供給する。

【0030】

乗算器２０２Ｂの入力は、ＡＤ変換器１０５Ｂの出力と後述の変換処理ユニット２０７の出力とに接続されている。乗算器２０２Ｂは、ＡＤ変換器１０５Ｂから供給されるＢ相の信号成分と、変換処理ユニット２０７から供給される余弦波信号（ｃｏｓθref）とを乗じて、第２の積を得る。乗算器２０２Ｂは、出力に接続されている減算器２０３の第２入力に、第２の積を供給する。

【0031】

減算器２０３は、乗算器２０２Ａによって算出された第１の積の値から、乗算器２０２Ｂによって算出された第２の積の値を減算して、その差をＰＩ制御器２０４に供給する。減算器２０３によって算出された差を、偏差ｓｉｎ（θref−θ０）と呼ぶ。

【0032】

ＰＩ制御器２０４は、偏差ｓｉｎ（θref−θ０）を積分する第１積分処理と、偏差ｓｉｎ（θref−θ０）に定数を乗算するゲイン乗算処理と、第１積分処理の結果とゲイン乗算処理の結果とを加算する演算処理とを実施する。これを比例積分演算という。ＰＩ制御器２０４の演算結果の値は、励磁角周波数（或いは周波数）の次元を持ち、これを励磁角周波数ωexと呼ぶ。ゲイン乗算処理の定数は、レゾルバ２のタイプに依存する。これについて後述する。

【0033】

加算器２１１は、ＰＩ制御器２０４の演算結果である励磁角周波数ωexと、後述する基準角周波数ωrefとを加算して出力する。その結果を励磁角周波数補償値ωex_compと呼ぶ。

【0034】

リミッタ２０５は、加算器２１１から供給される励磁角周波数補償値ωex_compを、所望の範囲の値に制限する。例えば、リミッタ２０５は、励磁角周波数補償値ωex_compが予め定められた閾値に基づいた所望の範囲を超えない場合には、励磁角周波数補償値ωex_compを制限することなく出力し、励磁角周波数補償値ωex_compが所望の範囲を超える場合には、励磁角周波数補償値ωex_compを所定の値に制限する。なお、励磁角周波数補償値ωex_compが予め定められた閾値に基づいた所望の範囲を超えないことは、ＰＩ制御器２０４の演算結果に基づく励磁角周波数補償値ωex_compが所定の条件を満たすことの一例である。

【0035】

積分器２０６は、例えば、励磁角周波数補償値ωex_compを積分する第２積分処理を実施する。ただし、励磁角周波数補償値ωex_compがリミッタ２０５によって制限された場合には、励磁角周波数補償値ωex_compに代えて、その制限値を積分する。積分器２０６の演算結果を励磁位相θexと呼ぶ。

【0036】

減算器２０９は、基準信号生成処理ユニット２１０から供給される基準位相θrefの値から、積分器２０６の演算結果である励磁位相θexの値を減算する。

【0037】

励磁位相推定値生成ユニット２１５は、減算器２０９の演算結果に基づいて、励磁位相推定値θrm_hatを生成する。

【0038】

基準信号生成ユニット２１０は、基準周波数ｆrefに基づいて、基準角周波数ωrefと、基準位相θrefとを生成する。基準信号生成ユニット２１０は、基準角周波数ωrefを積分して基準位相θrefを生成してもよい。

【0039】

変換処理ユニット２０７は、上記の基準位相θrefを余弦波信号（ｃｏｓθref）と正弦波信号（ｓｉｎθref）に変換する。正弦波信号（ｓｉｎθref）は、偏差算出ユニット２０１の乗算器２０２Ａに供給される。余弦波信号（ｃｏｓθref）は、偏差算出ユニット２０１の乗算器２０２Ｂに供給される。

【0040】

変換処理ユニット２０８は、上記の励磁位相θexを余弦波信号（ｃｏｓθex）と正弦波信号（ｓｉｎθex）に変換する。正弦波信号（ｓｉｎθex）は、出力バッファー回路１０１Ａの入力に供給される。余弦波信号（ｃｏｓθex）は、出力バッファー回路１０１Ｂの入力に供給される。

【0041】

上記のように、レゾルバ信号処理ユニット２００とレゾルバ２は、トラッキングループを形成する。トラッキングループの作用によって、レゾルバ信号処理ユニット２００は、レゾルバ２から供給されたＡ相とＢ相の信号から励磁位相θexを算出する。

【0042】

上記のトラッキングループは、基準位相θrefとレゾルバ出力に含まれる位相θ０(＝θrm＋θex)とが等しくなるように作用する。基準位相θrefとレゾルバ出力に含まれる位相θ０との差（θref−θ０）がトラッキングループ内部に配置されたＰＩ制御により０に近い値をとるようになる。よって、偏差ｓｉｎ（θref−θ０）は、（θref−θ０）に近似できる。（θref−θ０）をΔθで表す。

【0043】

上記の通りリミッタ２０５が励磁角周波数補償値ωex_compを所望の範囲に制限することにより、トラッキングループは、リミッタ２０５の制限された条件に従い作用する。これにより、励磁位相θexが急峻に変化することを抑制できる。

【0044】

上記の場合、レゾルバ信号処理装置１００を、レゾルバ２の種類に合わせてリミッタ２０５の制限値を規定することにより、励磁角周波数ωexの帯域が互いに異なるレゾルバ２に適用させることが可能になる。レゾルバ信号処理ユニット２００において、リミッタ２０５は、レゾルバ２の種類を識別する識別情報に基づいて、レゾルバ２の種類に対応する制限値を選択して設定するようにしてもよい。

【0045】

レゾルバ２の特性を示す１項目に軸倍角がある。軸倍角とは、機械角に対する電気角の比率である。レゾルバ２の軸倍角は、レゾルバ２の構造により規定される。例えば、レゾルバ２の軸が１回転した時にＮ回転分の出力信号を出力するタイプを「ＮＸ」型と呼ぶことがある。Ｎは、自然数である。これによれば、レゾルバ２の軸が１回転した時に１回転分の出力信号を出力するタイプは、「１Ｘ」型になる。

【0046】

レゾルバ２の回転速度に対する励磁角周波数ωexの変化率は、レゾルバ２の軸倍角により定まる。例えば、「１Ｘ」型のレゾルバ２を「ＮＸ」型のものに代えると、「ＮＸ」型の場合に回転速度に対する励磁角周波数（励磁角周波数ωex_NX）の変化率は、「１Ｘ」型の場合の回転速度に対する励磁角周波数ωex_1XのＮ倍になる。

【0047】

レゾルバ２の軸が回転している場合には励磁周波数が静止している場合と異なる値を示す。そのため、トランス１０３Ａ、１０３Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂの各トランスの励磁周波数の範囲に留意して、リミッタ２０５の制限値を規定するとよい。

【0048】

図３と図４は、実施形態の軸倍角と励磁周波数とモータ速度との関係を説明するための図である。図３と図４に示すグラフの横軸にモータ３の回転速度が設定され、縦軸に励磁周波数が設定されている。

【0049】

図３に例示するレゾルバ２は、例えば、「１Ｘ」型である。例えば、レゾルバ２を、基準周波数ｆrefを用いて励磁すると、モータ３が停止している場合には、基準周波数ｆrefと励磁周波数が等しくなる。モータ３が回転していると、励磁周波数は、回転周波数に依存して変化する。
仮に、上記の各トランスの励磁周波数仕様を（ｆref±Δｆ）（Ｈｚ）とした場合、励磁周波数がその仕様内に収まるように制御することで、各トランスが過負荷状態で利用されることを制限できる。

【0050】

例えば、同グラフから読み取れる運転範囲は、基準周波数を中心にして規定される±6,000rpmになる。

【0051】

図４に例示するレゾルバ２は、「１Ｘ」型と「ＮＸ」型とである。これを対比すると、「ＮＸ」型のグラフの傾きが「１Ｘ」型のグラフの傾きの概ねＮ倍になっている。各タイプについて、互いに異なる基準周波数を設定することができる。図に示す例では、ｆref（Ｈｚ）と、Ｎｆref（Ｈｚ）とである。

【0052】

上記のように、軸倍角が異なると、励磁周波数の条件が異なるため、各トランスに適した周波数範囲で利用するために、リミッタ２０５の制限値を規定するとよい。

【0053】

（シミュレーションによる検証）
図５は、実施形態のレゾルバ位相検出系のシミュレーションの結果について説明するための図である。

【0054】

図５内の（ａ）と（ｂ）に示すシミュレーションの結果は、時間の経過に伴ってモータ３の回転子速度（ｒａｄ／ｓ）を正負に振った際に、モータ３の回転子速度及びレゾルバ２の位相が正常に検出できるかを検証するためのものである。

【0055】

図５内の（ａ）のグラフにモータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）と、レゾルバ２の励磁角周波数ωrm_hatとを示す。図５内の（ｂ）のグラフにモータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatとを示す。

【0056】

時刻ｔ１までモータ３の回転が停止した状態にある。
時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を所定の変化率で増加させる。これに伴い、レゾルバ２の励磁角周波数ωrm_hatが、回転子速度ωrmに合わせて増加する。さらに、モータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatが、同様の変化の傾向し、モータ３の回転子が回転状態にある。

【0057】

時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を所定の値に固定する。これに伴い、レゾルバ２の励磁角周波数ωrm_hatが、回転子速度ωrmと同じ値の固定値を示す。さらに、モータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatが、同様の変化の傾向し、モータ３の回転子が定速で回転状態にある。

【0058】

時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を所定の変化率で減少させる。これに伴い、レゾルバ２の励磁角周波数ωrm_hatが、回転子速度ωrmに合わせて減少する。さらに、モータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatが、同様の変化の傾向し、モータ３の回転子の回転速度が徐々に低下している。

【0059】

時刻ｔ４から時刻ｔ５まで、時刻ｔ３から時刻ｔ４までと同様に、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を所定の変化率で減少させると、回転子速度ωrmが負の値をとり、時刻ｔ４までの回転方向と逆の方向に回転し始める。

【0060】

時刻ｔ５から時刻ｔ６まで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までと同様に、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を所定の値に固定する。この時の値は、上記の場合とは異なり負の値をとる。これに伴い、レゾルバ２の励磁角周波数ωrm_hatが、回転子速度ωrmと同じ大きさの負の固定値を示す。さらに、モータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatが、同様の変化の傾向し、モータ３の回転子が定速で回転状態にある。

【0061】

時刻ｔ６から時刻ｔ７まで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までと同様の変化率で、モータ３の回転子速度ωrm（ｒａｄ／ｓ）を増加させると、回転子速度ωrmが負の値をとっているが、その大きさが減少していることが読み取れる。時刻ｔ７から時刻ｔ８までの場合も、上記と同様にモータ３の機械角位相θrm（ｒａｄ）と、レゾルバ２の位相θrm_hatが、同様の変化の傾向を示す。

【0062】

時刻ｔ７になると、モータ３の回転子の回転が停止して、レゾルバ２の検出結果も同様に回転が停止した状態になる。これにより、位相も初期状態の０（ｒａｄ）に戻る。

【0063】

このシミュレーションの結果から、レゾルバ信号処理ユニット２００とレゾルバ２は、速度及び位相を正しく検出することが分かる。

【0064】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、レゾルバ信号処理装置１００は、偏差算出ユニット２０１と、ＰＩ制御器２０４と、積分器２０６とを備える。偏差算出ユニット２０１は、レゾルバ２が励磁信号に応じて出力する信号として、振幅変調されたＡ相の信号及びＡ相に直交するＢ相の信号を取得する。偏差算出ユニット２０１は、Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、Ｂ相の信号に基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出する。ＰＩ制御器２０４は、第１積分演算を含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を実施する。積分器２０６は、ＰＩ制御器２０４による比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、第２積分演算の結果をレゾルバ２の位相情報として出力する。これにより、レゾルバ２の出力信号から、簡易な方法でレゾルバ２の位相情報を抽出することができる。

【0065】

このようなレゾルバ信号処理装置１００の偏差算出ユニット２０１は、レゾルバ２が励磁信号に応じて出力する信号として、ｓｉｎθ０で振幅変調されたＡ相の信号及びｃｏｓθ０で振幅変調されたＢ相の信号を取得して、上記の偏差を算出してもよい。

【0066】

トラッキングループ内に設けられたリミッタ２０５は、励磁角周波数ωexが所定の制限値を超えた時に励磁角周波数ωexを制限する。これにより、レゾルバ２からの信号にノイズが重畳した場合であっても、レゾルバ２の励磁位相θexの検出値に与える影響を抑えることができ、かつ、レゾルバ２が所望の回転数よりも高速に回転することを抑制しつつ、応答性や安定性を損なわず実用的性能の優れたレゾルバの位相検出が可能になる。

【0067】

インバータ４が、レゾルバ信号処理装置１００によって生成された位相の推定値に基づいてモータ３を駆動することにより、ドライブ装置１は、モータ３における位置制御の精度を高めることができる。

【0068】

以上説明した実施形態のレゾルバ信号処理ユニット２００の各機能部の一部又は全部は、例えば、コンピュータの記憶部（メモリなど）に記憶されたプログラム（コンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント）がコンピュータのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、制御器３０の各機能部の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit)、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェアによって実現されてもよく、或いはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

【0069】

以上、幾つかの実施形態について説明したが、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、各実施形態の構成は、互いに組み合わせて実施されてもよい。

【0070】

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同様に、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ものである。

【0071】

例えば、実施形態のレゾルバは、二相励磁二相出力型に制限されることなく、レゾルバ信号処理装置１００の一部を変更して一相励磁二相出力型又は二相励磁一相出力型のレゾルバに適用してもよい。

【0072】

上記において、リミッタ２０５が加算器２１１から供給される励磁角周波数補償値ωex_compを、所望の範囲の値に制限するものと説明したが、これに代えて加算器２１１を設けない場合には、リミッタ２０５は、励磁角周波数ωexを処理の対象にして、励磁角周波数ωexを所望の範囲の値に制限するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0073】

１ ドライブ装置、２ レゾルバ、３ モータ、４ インバータ、１００ レゾルバ信号処理装置、１０１Ａ、１０１Ｂ 出力バッファー回路、１０２Ａ、１０２Ｂ ＤＡ変換器、１０３Ａ、１０３Ｂ トランス、１０４Ａ、１０４Ｂ 入力バッファー回路、１０５Ａ、１０５Ｂ ＡＤ変換器、１０６Ａ、１０６Ｂ トランス、２００ レゾルバ信号処理ユニット、２０１ 偏差算出ユニット、２０２Ａ、２０２Ｂ 乗算器、２０３ 減算器、２０４ ＰＩ制御器（ＰＩ演算ユニット）、２０５ リミッタ、２０６ 積分器（積分演算ユニット）、２０７ 変換処理ユニット、２０８ 変換処理ユニット、２０９ 差分処理ユニット、２１０ 基準信号生成処理ユニット、２１１ 加算器、２１５ 励磁位相推定値生成ユニット

【要約】

実施形態の一態様のレゾルバ信号処理装置は、偏差算出ユニットと、ＰＩ演算ユニットと、積分演算ユニットとを備える。偏差算出ユニットは、前記Ａ相の信号に基準位相θrefに基づいた余弦値を乗算して得られた第１積と、前記Ｂ相の信号に前記基準位相θrefに基づいた正弦値を乗算して得られた第２積との偏差を算出する。ＰＩ演算ユニットは、第１積分演算を含み、前記偏差をゼロに収束させるように規定された比例積分演算を前記偏差に基づいて実施する。積分演算ユニットは、前記比例積分演算の結果から生成される値を積分する第２積分演算を実施して、前記第２積分演算の結果を前記レゾルバの位相情報として出力する。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】