误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置以及旋转角度获取方法
【专利摘要】在使用解析器检测转子旋转角度的装置中，减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。角度测定值获取单元(210)获取电机轴的旋转角度测定值，误差计算单元(220)计算在多个旋转角度测定值的各个值中包含的误差。而且，频率分量获取单元(230)从多个误差求误差的频率分量的相位和振幅。由此，误差频率分量获取装置(121)能够自动地计算在旋转角度测定值中包含的误差的频率分量的相位和振幅，能够使用该相位和振幅对旋转角度测定值进行校正。因此，能够减轻调整者的负担，获得误差小的转子旋转角度。
【专利说明】误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置以及旋转角度获取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置和旋转角度获取方法。
【背景技术】
[0002]作为检测电机具有的转子(电机轴)的旋转角度的方法，已知使用解析器的方法。解析器是根据转子线圈和定子线圈之间的相位差来检测转子旋转角度的旋转检测装置。例如，解析器包括:励磁用线圈；与电机轴一起旋转的解析器和转子；以及检测用线圈。而且，对励磁用线圈施加交流电压时，在检测用线圈中产生与解析器和转子的旋转角度对应的振幅的电压。基于在该检测用线圈中产生的电压的振幅，能够检测转子旋转角度(解析器和转子的旋转角度，即，电机轴的旋转角度)。
[0003]使用解析器检测转子旋转角度时，因解析器的安装位置等而产生误差。作为修正这样的误差的(使误差降低)方法，提出了几个方法。
[0004]例如，有预先生成与解析器检测的转子旋转角度对应的误差地图，使用该误差地图修正误差的方法。这里，误差地图如下生成:将转子设定为某个旋转角度，并对多个转子旋转角度进行通过取设定的旋转角度(正确的旋转角度)和解析器检测出的旋转角度之间的差分而求误差的作业。
[0005]此外，提出了专利文献I中记载的旋转角度检测装置。该专利文献I记载的旋转角度检测装置包括:检测电机的转子(转子)的旋转角度并输出旋转角度信号的解析器；基于旋转角度信号，计算转子的旋转角度的旋转角度计算单元；预先存储了旋转角度的误差中包含的多个高次正弦波分量的偏移角度和振幅的EEPROM ;基于旋转角度、偏移角度、以及振幅，计算多个高次正弦波分量的高次正弦波分量计算单元；以及从旋转角度中减去多个高次正弦波分量来计算校正旋转角度的旋转角度校正单元。
[0006]由此，能够不包含误差而高精度地检测旋转角度。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:特开2007-292653号
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]在使用误差地图修正解析器检测的转子旋转角度的方法中，需要生成误差地图的作业，成为调整者(调整使用了解析器的旋转角度检测装置的人)的负担。例如，调整者需要对于多个转子旋转角度的各个旋转角度进行调整，以使转子成为相应旋转角度，计算解析器检测的转子旋转角度相对于调整后的转子旋转角度的误差，并基于算出的误差而生成误差地图，这些都成为调整者的很大的负担。[0012]此外，在因故障等而更换了电机或解析器的情况下，需要再次生成误差地图，这方面也成为调整者的负担。
[0013]此外，在专利文献I中记载的旋转角度检测装置中，需要EEPROM(ElectronicalIyErasable Programmable Read-Only Memory ;电可擦除可编程只读存储器)预先存储解析器检测的旋转角度的误差中包含的高次正弦波分量的偏移角度和振幅。
[0014]作为求这种偏移角度和振幅的方法，与使用误差地图的情况同样，考虑计算解析器检测的转子旋转角度的误差，从获得的误差求相应偏移角度和振幅的方法。可是，与上述同样，调整者需要对于多个转子旋转角度的各个旋转角度进行调整，以使转子成为相应旋转角度，计算解析器检测的转子旋转角度相对调整后转子旋转角度的误差，并基于算出的误差而生成误差地图。而且，需要从算出的误差求偏移角度和振幅。以上这样的必要条件，成为调整者的很大的负担。
[0015]此外，在因故障等更换了电机或解析器的情况下，需要再次求偏移角度和振幅，这方面对调整者也成为负担。
[0016]本发明是考虑了这样的情况而完成的发明，其目的在于，提供能够减轻调整者的负担、并且获得误差小的转子旋转角度的误差频率分量获取装置、旋转角度获取装置、电机控制装置和旋转角度获取方法。
[0017]解决问题的方案
[0018]本发明是为了解决上述课题而完成的发明，具有以下所示的方式。
[0019](I)误差频率分量获取装置的特征在于，包括:获取电机轴的旋转角度测定值的角度测定值获取单元；计算所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差的误差计算单元；以及从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅的频率分量获取单元。
[0020](2)上述(I)中记载的误差频率分量获取装置中，所述频率分量获取单元包括:基于所述误差计算单元算出的多个所述误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的等间隔化单元；以及求适合于所述等间隔化单元获取的所述等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数，从而求所述误差的频率分量的相位和振幅的傅立叶级数获取单元。
[0021](3)上述(I)或(2)中记载的误差频率分量获取装置中，所述频率分量获取单元从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅。
[0022](4)上述(I)至(3)中任意一个记载的误差频率分量获取装置中，所述误差计算单元包括:使所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值中的旋转角度的切换部位变得连续，将该多个旋转角度测定值变换为连续化后的旋转角度测定值的连续化单元；获取将所述连续化单元生成的所述连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻的旋转角度基准数据的基准数据获取单元；以及从所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中，减去所述基准数据获取单元获取的旋转角度基准数据的值的减法单元。
[0023](5)旋转角度获取装置的特征在于，包括:上述(I)至(4)中任意一个记载的误差频率分量获取装置；以及基于所述误差频率分量获取装置获取的误差的频率分量的相位和振幅，对于电机轴的旋转角度测定值进行减轻误差的校正的旋转角度校正单元。
[0024](6)电机控制装置的特征在于，包括上述(5)中记载的旋转角度获取装置。
[0025](7)旋转角度获取方法的特征在于，包括:获取电机轴的旋转角度测定值的角度测定值获取步骤；计算在所述角度测定值获取步骤中获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差的误差计算步骤；从所述误差计算步骤中算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅的频率分量获取步骤；以及基于所述频率分量获取步骤中获取的所述误差的频率分量的相位和振幅，对于电机轴的旋转角度测定值进行减轻误差的校正的旋转角度校正步骤。
[0026]发明的效果
[0027]根据本发明，能够减轻调整者的负担，并且获得误差小的转子旋转角度。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是表示本发明的一实施方式的电机控制装置的功能结构的概略方框图。
[0029]图2是表示该实施方式中的解析器110的概略结构的结构图。
[0030]图3是表示该实施方式中的误差频率分量获取装置121的功能结构的概略方框图。
[0031]图4是表示在该实施方式中，将转子旋转角度(电机M的转子的旋转角度)以0° (度)以上、低于360°的范围来表示的例子的曲线图。
[0032]图5是表示在该实施方式中，解析器110检测的转子旋转角度的例子的曲线图。
[0033]图6是表示在该实施方式中，从采样次数低于i的旋转角度测定值中减去了 360°的例子的曲线图。
[0034]图7是表示在该实施方式中，在所有的区间中连续化后的旋转角度测定值的序列的例子的曲线图。
[0035]图8是表示在该实施方式中，在采样次数低于i的旋转角度测定值中相加了 360°的例子的曲线图。
[0036]图9是表示该实施方式中的转子旋转角度和时刻之间的关系的例子的曲线图。
[0037]图10是表示该实施方式中的旋转角度测定值和时刻之间的关系的例子的曲线图。
[0038]图11是表示在该实施方式中减法单元223算出的误差的例子的说明图。
[0039]图12是表示在该实施方式中等间隔化单元231获取的误差的例子的说明图。
[0040]图13是表示该实施方式中的、旋转角度测定值中包含的误差、该误差中的基波分量和二次高谐波分量之间的关系的曲线图。
[0041]图14是表示在该实施方式中，误差频率分量获取装置121获取旋转角度测定值中包含的频率分量的相位和振幅的处理步骤的流程图。
[0042]图15是表示在该实施方式中，角度校正单元122进行校正的处理步骤的说明图。
[0043]标号说明
[0044]100电机控制装置
[0045]110解析器
[0046]120旋转角度获取装置[0047]121误差频率分量获取装置
[0048]122角度校正单元
[0049]130速度计算单元
[0050]141电流检测器
[0051]142三相/ 二相变换单元
[0052]151电流指令单元
[0053]152电流PI控制单元
[0054]153二相/三相变换单元[0055]154占空计算单元
[0056]155电力变换单元
[0057]210角度测定值获取单元
[0058]220误差计算单元
[0059]221连续化单元
[0060]222基准数据获取单元
[0061]223减法单元
[0062]230频率分量获取单兀
[0063]231等间隔化单元
[0064]232傅立叶级数获取单元
[0065]240存储单元
【具体实施方式】
[0066]以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
[0067]首先，说明电机控制装置的概略动作。电机控制装置，例如在工业车辆或电动汽车、混合动力汽车、电动机车、船舶、飞机、发电系统等中，从电池组接受电力而控制电机。
[0068]在以电动机为动力的电动汽车、同时使用内燃机和电动机并作为动力的混合动力汽车(以下，称为‘电动汽车等’)中，为了提高电力使用效率，电机控制装置在控制三相的驱动电流时采用调制脉冲宽度的脉冲宽度调制控制(PWM(Pulse Width Modulation)控制)。
[0069]在电动汽车等中，主要使用永磁同步电机，在该电机中，流过与旋转同步的三相电流。为了对该三相电流进行PWM控制，采用被称为载波信号的固定频率的电脉冲。这种情况下，驱动电流匹配载波信号的定时(timing)而作为调制了脉冲宽度的矩形波供给到电机，通过电机的电感成为正弦波的三相电流。
[0070]而且，这样的电机控制装置，例如，通过调整电机中流过的电流的PI (Proportional Integral ;比例积分)控制来进行控制，以使其成为输入的转矩指令的转矩(torque)。此时，电机控制装置在将对电机供給的三相坐标变换到d轴q轴的二轴坐标，并以d轴q轴的二相进行PI控制。
[0071]图1是表示本发明的一实施方式中的电机控制装置的功能结构的概略方框图。在该图中，电机控制装置100包括:解析器110 ;旋转角度获取装置120 ;速度计算单元130 ;电流检测器141 ;三相/ 二相变换单元142 ;电流指令单元151 ;电流PI控制单元152 ;二相/三相变换单元153 ；占空计算单元154 ；以及电力变换单元155。旋转角度获取装置120包括误差频率分量获取装置121和角度校正单元122。此外，电机控制装置100控制电机M。
[0072]电机M是三相电机，通过从电力变换单元155输出的驱动电流而被驱动。在电机M上，安装了解析器110。
[0073]解析器110是检测电机M的转子旋转角度的旋转检测装置，将表示转子旋转角度的信号(后述的解析器检测信号)输出到旋转角度获取装置120。后面论述解析器110的更详细的结构。
[0074]旋转角度获取装置120将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，进而计算使误差减轻的校正后旋转角度θ’，并将获得的校正后旋转角度Θ’输出到速度计算单元130、三相/ 二相变换单元142和二相/三相变换单元153。
[0075]误差频率分量获取装置121将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，进而求旋转角度测定值I中包含的误差的频率分量的相位和振幅。
[0076]误差频率分量获取装置121求误差的频率分量的相位和振幅，作为用于角度校正单元122对旋转角度测定值y进行校正的预处理。然后，误差频率分量获取装置121将误差的频率分量的相位和振幅输出到角度校正单元122，此外，将旋转角度测定值y顺序输出到角度校正单元122。后面论述误差频率分量获取装置121的更详细的结构。
[0077]角度校正单元122进行将从误差频率分量获取装置121输出的旋转角度测定值y中包含的误差，基于从该误差频率分量获取装置121输出的误差的频率分量的相位和振幅来减轻的校正，将获得的校正后旋转角度Θ ’输出到速度计算单元130、三相/ 二相变换单元142和二相/三相变换单元153。
[0078]速度计算单元130根据从角度校正单元122输出的校正后旋转角度Θ ’，计算电机M的转子的角速度ω，并将获得的角速度ω输出到电流指令单元151。
[0079]电流检测器141检测对电机M的三相的电流值Iu、Iv, Iw而输出到三相/ 二相变换单元142。
[0080]三相/ 二相变换单元142将电流检测器141输出的三相的电流值Iu、Iv和Iw变换为二相的d轴分量的电流值Id和q轴分量的电流值Iq (以下，称为‘检测电流值’)。三相/ 二相变换单元142将获得的检测电流值Id和Iq输出到电流PI控制单元152。
[0081 ] 这里，d轴和q轴是相对于电机轴设定的坐标轴。d轴被设定为使磁极产生磁通的方向，q轴与d轴被电和磁地正交设定。d轴分量的电流(d轴电流)是用于使电机M产生磁通的分量(励磁电流分量)。此外，q轴分量的电流(q轴电流)是与负载的转矩对应的分量。
[0082]再有，在以下，将指令值和指令信号以在右上附加了 的变量来表示。
[0083]在电流指令单元151中，在汽车的情况下被输入与油门踏板的开度等关联的转矩指令和从速度计算单元130输出的角速度ω。转矩指令是指令使电机产生转矩的指令。电流指令单元151生成具有d轴分量和q轴分量的二相的电流值IcT和Iq*(以下，称为‘指令电流值’)，作为与该转矩指令的值和角速度ω对应的电流的指令值。电流指令单元151将生成的指令电流值输出到电流PI控制单元152。
[0084]电流PI控制单元152将从三相/ 二相变换单元142输出的检测电流值Id和Iq作为控制变量，控制在电机M中流过的电流值Iu、Iv和Iw，以使该检测电流值Id和Iq成为与从电流指令单元151输出的指令电流值IcT和Iq*对应的值。
[0085]这里，电流PI控制单元152从指令电流值Icf和Iq*中，分别减去检测电流值Id和Iq，计算偏差Λ Id和Alq。而且，电流PI控制单元152使用算出的偏差Λ Id，基于式
(I)，计算d轴的指令电压值Vd'
[0086]Vd* = Kp X Δ Id+Ki X / ( Δ Id) dt (I)
[0087]这里，系数Kp、Ki是预先设定的系数。
[0088]此外，电流PI控制单元152使用算出的偏差Alq，基于式(2)，计算q轴的指令电压值Vq'
[0089]Vq* = KpX Δ Iq+Ki X / (Alq)dt (2)
[0090]二相/三相变换单元153使用从旋转角度获取装置120输出的校正后旋转角度Θ ’，将从电流PI控制单元152输出的指令电压值Vcf和Vq*进行坐标变换，计算三相的指令电压值Vu'V/、Vw' 二相/三相变换单元153将算出的三相的指令电压值Vu'V/、Vw*输出到占空计算单元154。
[0091]占空计算单元154以根据载波频率fc确定的定时，从三相的指令电压值Vu'V/、Vw*计算表示对电机提供的驱动电流信号的占空信号Du、Dv、Dw。占空计算单元154将算出的占空信号Du、Dv、Dw输出到电力变换单元155。
[0092]电力变换单兀155,例如具备 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor ;绝缘栅双极晶体管)元件等的功率控制元件(功率元件)，生成与占空信号对应的驱动电流(电机驱动电流)。电力变换单元155生成与从占空计算单元154输出的占空信号Du、Dv、Dw对应的三相的驱动电流，将生成的三相的驱动电流供给到电机M。
[0093]图2是表示解析器110的概略结构的结构图。在该图中，解析器110包括:被施加交流电压(励磁用电压)的一次侧线圈(励磁用线圈)111 ;布设在电机M的转子中，与该电机M的转子一起旋转的解析器和转子112 ;以及彼此具有90度相位差设置的两个二次侧线圈(检测用线圈)即正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114。
[0094]一次侧线圈111上施加交流电压时，在正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中也产生电压。这里，正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中产生的电流的振幅，根据解析器和转子112的旋转角度(即，电机M的转子的旋转角度)而变化。具体地说，将解析器和转子的旋转角度设为Θ时，在正弦信号检测用线圈113中产生振幅sin Θ的电压，在余弦信号检测用线圈114中产生振幅cos Θ的电压。
[0095]在以下，将在正弦信号检测用线圈113和余弦信号检测用线圈114中产生的电压称为‘解析器检测信号’。
[0096]图3是表示误差频率分量获取装置121的功能结构的概略方框图。在该图中，误差频率分量获取装置121包括:角度测定值获取单元210 ;误差计算单元220 ;频率分量获取单元230 ;以及存储单元240。误差计算单元220包括:连续化单元221 ;基准数据获取单元222 ；以及减法单元223。频率分量获取单元230包括:等间隔化单元231 ；以及傅立叶级数获取单元232。
[0097]存储单元240存储误差计算单元220和频率分量获取单元230的各单元算出的数据。此外，存储单元240为各单元进行处理时的工作存储器(working memory) 0
[0098]角度测定值获取单元210是R/D转换器(解析器-数字转换器)，通过将从解析器110输出的解析器检测信号变换为旋转角度测定值y，获取电机轴的旋转角度测定值y。角度测定值获取单元210对每个规定的采样时间将解析器检测信号变换为旋转角度测定值1，将获得的旋转角度测定值I顺序输出到误差计算单元220 (连续化单元221)和角度校正单元122 (图1)。
[0099]误差计算单元220计算角度测定值获取单元210获取的多个旋转角度测定值y (每个采样时间的旋转角度测定值y)的各个值中包含的误差。
[0100]连续化单元221使角度测定值获取单元210获取的多个旋转角度测定值y中的旋转角度的切换部位变得连续，将该多个旋转角度测定值y变换为连续化后的旋转角度测定值。使用图4和图5说明该旋转角度的切换部位。
[0101]图4是表示将转子旋转角度(电机M的转子的旋转角度)以0° (度)以上、低于360°的范围表示的例子的曲线图。如该图所示，转子旋转角度从0°起缓慢地变大而接近360°。例如，从时刻tl到时刻t2，转子旋转角度缓慢地变大。
[0102]可是，在转子旋转角度达到了 360°的情况下，该转子旋转角度作为0°来表示，所以转子旋转角度的曲线图不连续。在以下，将该转子旋转角度的曲线图不连续的部位称为‘旋转角度的切换部位’、或只称为‘切换部位’。即，切换部位是转子旋转一圈而旋转角度为O。的部位。在图4的曲线图中，时刻tl、t2和t3的各部位相当于切换部位。
[0103]再有，图4的曲线图表示转子旋转加速度小的情况下的例子。即，转子旋转速度大致固定，所以转子旋转角度的曲线图为直线的锯齿波形。
[0104]图5是表示解析器110检测的转子旋转角度的例子的曲线图。如该图所示，解析器110在0°以上、低于360°的范围检测转子旋转角度。因此，在图5的曲线图中也与图4的情况同样，存在切换部位。
[0105]此外，解析器110检测的转子旋转角度中包含误差，图5的曲线图为在图4的曲线图中的直线的锯齿波形上重叠了误差的波形。
[0106]这里，旋转角度测定值y是表示解析器110检测出的转子旋转角度的值。因此，在从角度测定值获取单元210顺序输出的旋转角度测定值y的序列(多个旋转角度测定值)中，存在相当于图5的切换部位的部位。在以下，将旋转角度测定值y的序列中相当于图5的切换部位的部位称为多个旋转角度测定值中的‘旋转角度的切换部位’。这种多个旋转角度测定值中旋转角度的切换部位，在旋转角度测定值y的序列中作为值极大地减少的部位而出现。
[0107]这样，在旋转角度测定值y的序列中，包含旋转角度的切换部位。对于跨越该旋转角度的切换部位的区间，不能适当地进行用于使误差平滑化的直线近似。另一方面，为了对于旋转角度测定值y的序列进行直线近似而降低误差，优选对于某个程度长区间(某个程度多个采样数)进行直线近似。
[0108]因此，连续化单元221使多个旋转角度测定值y中的旋转角度的切换部位变得连续，从而将该多个旋转角度测定值y变换为连续化后的旋转角度测定值。
[0109]具体地说，在采样次数i (i为正整数)中的旋转角度测定值Ji小于从I采样前的旋转角度测定值中减去180°后的值的情况下(即，y^yg-lSO。的情况)，连续化单元221从采样次数低于i的全部旋转角度测定值lx、l2、->7^中减去360°。
[0110] 由此，旋转角度测定值y以-360°以上、低于360°的值表示，采样次数i_l和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。
[0111]图6是表示从采样次数低于i的旋转角度测定值中减去360°后的例子的曲线图。在该图中，通过从采样次数低于i的旋转角度测定值y1、y2、…、yg中减去360°，位于直线LlOl附近的各值被变换为位于直线L102附近的值。
[0112]由此，采样次数1-Ι和采样次数i之间旋转角度的切换部位变得连续。即，采样次数i中的值相对于采样次数i_l中的值极大地减少的状态被取消。
[0113]连续化单元221对从角度测定值获取单元210输出的全部旋转角度测定值y，进行上述处理。例如，在从角度测定值获取单元210输出了 n(n为正整数)个旋转角度测定值Yi> y2>…、yn的情况下，对于i = 1、2、…、η顺序地进行上述处理。由此,连续化单元221获取在全部区间中连续化后的旋转角度测定值的序列(即，不包含旋转角度的切换部位的序列)。
[0114]图7是表示在全部区间中连续化后的旋转角度测定值的序列的例子的曲线图。在该图中，旋转角度的切换部位变得连续，连续化后的旋转角度测定值表示在以直线L201表示的转子旋转角度上重叠了误差后的值。因此，对于图7所示的连续化后的旋转角度测定值，可适当地进行直线近似。
[0115]再有，在转子旋转的方向和解析器110检测的角度的方向相反的情况下，转子的旋转角度、以及解析器110检测的角度，与图4和图5的曲线图相反，成为值缓慢地减少的锯齿波形。
[0116]因此，在采样次数i中的旋转角度测定值Ji大于对I采样前的旋转角度测定值yi_i相加180°后的值的情况下(即，的情况)，连续化单元221对采样次数低于i的全部旋转角度测定值yp y2、…、相加360°。
[0117]由此，旋转角度测定值以0°以上、低于720°的值表示，采样次数i_l和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。
[0118]图8是表示对采样次数低于i的旋转角度测定值相加360°后的例子的曲线图。在该图中，通过对采样次数低于i的旋转角度测定值y1、y2、…、yg相加360°，位于直线L301附近的各值被变换为位于直线L302附近的值。
[0119]由此，采样次数1-Ι和采样次数i之间的旋转角度的切换部位变得连续。即，采样次数i中的值相对于采样次数i_l中的值极大地增加的状态被取消。
[0120]再有，连续化单元221进行的处理不限于上述处理，只要是能够使包含切换部位的旋转角度测定值的序列变得连续的处理即可。例如，在采样次数i中的旋转角度测定值Yi小于从I采样前的旋转角度测定值yg中减去180°后的值的情况下，连续化单元221也可以对采样次数为i以上的全部的旋转角度测定值y1、y2、…、yg相加360°，取代从采样次数低于i的全部旋转角度测定值ypyy…、Y1-1中减去360°。此外,在采样次数i中的旋转角度测定值Yi大于从I采样前的旋转角度测定值yg中减去180°后的值的情况下，连续化单元221也可以从采样次数i以上的全部旋转角度测定值y1、yi+1、…、yn中减去360°，取代对采样次数低于i的全部旋转角度测定值yp y2>…、Y1-1相加360°。
[0121]连续化单元221，例如，通过将连续化后的旋转角度测定值写入存储单元240，将表示处理完成的信号输出到基准数据获取单元222，从而将连续化后的旋转角度测定值转送到基准数据获取单元222。[0122]基准数据获取单元222获取减轻了将连续化单元221生成的、连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差的旋转角度基准数据。具体地说，基准数据获取单元222通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似来获取旋转角度基准数据。使用图9和图10说明该直线近似。
[0123]图9是表示转子旋转角度和时刻之间关系的例子的曲线图。在转子的旋转加速度小的情况下，将旋转角度的切换部位变得连续的转子旋转角度，如图9的直线L401那样以直线表示。因此，如果连续化后的旋转角度测定值不包含误差，则如点(tn_5，yn_5)、(tn_4，yn-4)、…、(tn，yn)那样。
[0124]这里，时刻\表示进行了第i采样的时刻。
[0125]图10表示旋转角度测定值和时刻之间的关系的例子的曲线图。在转子的旋转加速度小的情况下，如图9中说明的，如果连续化后的旋转角度测定值不包含误差，则该连续化后的旋转角度测定值位于直线上。但是，实际上，连续化后的旋转角度测定值包含有误差。因此，如图10所示，连续化后的旋转角度测定值从不包含误差的情况下的直线L401分
散配置。
[0126]因此，基准数据获取单元222通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似，从而降低误差。特别地，在连续化后的旋转角度测定值分散在不包含误差的情况下的直线L401的两侧的情况下，通过直线近似而被期待误差的降低。
[0127]这里，作为旋转角度测定值中包含的误差，起因于对电机的解析器安装位置造成的误差、起因于对解析器检测信号的处理造成的误差(起因于对正弦信号(sine)的增益或偏移、对余弦信号(cose)的增益或偏移不同造成的误差)是支配性的。而且，这些误差作为频率分量而出现。因此，连续化后的旋转角度测定值，在不包含误差的情况下的直线的两侧，大致均等地分散配置。因此，通过将连续化后的旋转角度测定值进行直线近似，可大幅度地降低误差。
[0128]基准数据获取单元222使用最小平方法进行直线近似。具体地说，基准数据获取单元222使用式(3)求在最小平方法中将旋转角度测定值y1、y2、…、7?进行近似的直线y=at+b (y是旋转角度测定值，t是时刻)的斜率a。
【权利要求】
1.一种误差频率分量获取装置，其特征在于，包括: 角度测定值获取单元，获取电机轴的旋转角度测定值； 误差计算单元，计算在所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差；以及 频率分量获取单元，从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅。
2.如权利要求1所述的误差频率分量获取装置， 所述频率分量获取单元包括: 等间隔化单元，基于所述误差计算单元算出的多个所述误差，获取等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差；以及 傅立叶级数获取单元，求适合于在所述等间隔化单元获取的所述等间隔地设定的多个旋转角度的各个旋转角度中的误差的傅立叶级数，从而求所述误差的频率分量的相位和振幅。
3.如权利要求1或权利要求2所述的误差频率分量获取装置， 所述频率分量获取单元从所述误差计算单元算出的多个所述误差，求误差的基波分量的相位和振幅、以及误差的二次高谐波分量的相位和振幅。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的误差频率分量获取装置， 所述误差计算单元包括: 连续化单元，使所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值中的旋转角度的切换部位变得连续，从而将该多个旋转角度测定值变换成连续化后的旋转角度测定值； 基准数据获取单元，获取使所述连续化单元生成的所述连续化后的旋转角度测定值的各个值中包含的误差减轻后的旋转角度基准数据；以及 减法单元，从所述角度测定值获取单元获取的多个所述旋转角度测定值的各个旋转角度测定值中，减去所述基准数据获取单元获取的旋转角度基准数据的值。
5.一种旋转角度获取装置，其特征在于，包括: 权利要求1到4中任意一项所述的误差频率分量获取装置；以及旋转角度校正单元，基于所述误差频率分量获取装置获取的误差的频率分量的相位和振幅，进行对于电机轴的旋转角度测定值减轻误差的校正。
6.一种电机控制装置，其特征在于， 具备权利要求5所述的旋转角度获取装置。
7.一种旋转角度获取方法，其特征在于，包括: 角度测定值获取步骤，获取电机轴的旋转角度测定值； 误差计算步骤，计算在所述角度测定值获取步骤中获取的多个所述旋转角度测定值的各个值中包含的误差； 频率分量获取步骤，从所述误差计算步骤中算出的多个所述误差，求误差的频率分量的相位和振幅；以及 旋转角度校正步骤，基于在所述频率分量获取步骤中获取的所述误差的频率分量的相位和振幅，进行对于电机轴的旋转角度测定值减轻误差的校正。
【文档编号】G01D5/244GK103917851SQ201280054229
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年9月5日 优先权日:2011年9月8日
【发明者】加藤义树 申请人:三菱重工业株式会社