角度位置检测装置的制造方法_5

文档序号:9731850阅读:来源:国知局
>[0288] 图21示出基准信号11a。图21示出在初始状态下矩形波脉冲生成部1002所输出的 矩形波脉冲信号lib。同样地,图21示出在初始状态下正弦波转换部1004所输出的信号、即 励磁信号生成部909所输出的励磁信号lid。
[0289] 如上述那样,在初始状态下,在图14所示的时刻11、t2、t3、t4,矢量长度相互之间 差异大。即,矢量长度差运算部1001所输出的矢量长度差的值处于从零偏离了的状态。
[0290] 因此,对矩形波脉冲生成部1002所输出的矩形波脉冲的相位进行变更以使得该矢 量长度差的值为零。
[0291] 也就是说,如图21所示,矩形波脉冲生成部所输出的信号Ilc成为相位向前偏离了 的信号。由此,基于矩形波脉冲生成部所输出的信号11c,正弦波转换部1004所输出的信号、 即励磁信号生成部909所输出的励磁信号lie也成为相位向前偏离了的信号。
[0292] 将该结果在图22中示出。图22示出旋转变压器101所输出的A相的信号12al和B相 的信号12a2、矢量长度运算部106所输出的矢量长度的值12b、以及基准信号生成部108所输 出的基准信号12c〇
[0293] 若将图22所示的波形与图14所示的波形进行比较,则如以下所述。
[0294]旋转变压器101所输出的A相的信号7al、12al、B相的信号7a2、12a2、以及矢量长度 运算部106所输出的矢量长度的值7b、12b成为相对于基准信号生成部108所输出的基准信 号7c、12c相位向前偏离了的信号。
[0295] 如图22所示的那样,如果使用本实施方式4中的角度位置检测装置902,则通过调 整励磁信号的相位的处理,时刻tl的矢量长度和时刻t2的矢量长度成为相互之间大致相等 的值。同样地,时刻t3的矢量长度和时刻t4的矢量长度也成为相互之间大致相等的值。
[0296] 另外,输出采样指令信号的时间的间隔与90度的相位差相当。由此,时刻tl、t2、 t3、t4自然成为相当于位于A相的信号的大小和B相的信号的大小成为最大的相位与成为最 小的相位的大致中间的相位的时刻。
[0297] 此外,采样指令信号具有从位于大致中间的相位偏离的相位偏离量Aec3S-S 面,如图15所示,矢量长度的大小的值与直到一次采样前为止所存储的矢量长度的大小的 值之差成为经过原点零的正弦波函数的曲线15。由此,能够通过在相位偏离量ΔΘ比较小的 区域内形成负的反馈环,来自动地调整输出采样指令信号的定时以使得相位偏离量A Θ成 为零。
[0298] 另外,通过形成负的反馈环,能够在进行初始的调整之后一边执行检测角度位置 的动作一边继续自动地调整输出采样指令信号的定时。由此,对于被配置在传递路径的各 构成要素等由于温度变化等因素而导致相位偏离的情况也能够应对。
[0299] 这样,如图19所示,励磁信号生成部909经过以下的过程来调整用于旋转变压器励 磁的励磁信号的相位。即,在矢量长度运算部106中,使用根据输出采样指令信号的定时而 输出的第一 AD转换器103的输出值和第二AD转换器104的输出值来计算矢量的大小。励磁信 号生成部909存储在一次米样前输出的矢量长度运算部106的输出值。励磁信号生成部909 对从矢量长度运算部106输出的一次采样前后的输出值进行比较,来调整用于旋转变压器 励磁的励磁信号的相位以使得该一次采样前后的输出值的差为零。输出采样指令信号的定 时同位于A相的信号的大小和B相的信号的大小成为最大的相位与成为最小的相位的大致 中间的相位一致。由此,例如通过图19所示的结构,本实施方式4中的角度位置检测装置902 能够始终稳定地以高精度进行旋转变压器101的角度检测。
[0300] 另外,如图20所示,励磁信号生成部909具备振幅调整部1003,因此能够进行励磁 信号的振幅调整。此外,对于励磁信号的振幅,能够如上述的那样使用矢量长度的值来进行 调整。通过使用矢量长度的值与目标值之差来构成负的反馈环,能够进行励磁信号的振幅 的初始调整。而且,能够在初始调整完成之后一边执行检测旋转变压器的角度位置的动作 一边继续调整励磁信号的振幅。由此,本实施方式4中的角度位置检测装置902对于由于温 度变化等因素而导致的振幅偏离也能够应对。
[0301] 如图23所示,本实施方式4中的角度位置检测装置902在时刻to开始励磁信号的振 幅的调整。然后,矢量长度的值23从时刻t0的初始值起逐渐增加,在时刻11达到目标值。这 样,角度位置检测装置902完成励磁信号的振幅的初始调整。为了精度良好且稳定地进行这 样的励磁信号的振幅的初始调整,期望的是,在如上述的那样执行励磁信号的相位调整之 后进行。通过进行励磁信号的振幅调整,被输入到第一 AD转换器103和第二AD转换器104的 旋转变压器101的信号的振幅被调整为适当值。由此,如果使用本实施方式4中的角度位置 检测装置902,则能够更加稳定地以高精度进行旋转变压器101的角度检测。
[0302] 另外,能够在1个周期的励磁信号中获取四次矢量长度来进行在本实施方式4中的 角度位置检测装置902中进行的处理。由此,本实施方式4中的角度位置检测装置902能够在 比以往更短的期间内进行励磁信号的相位调整以及励磁信号的振幅调整。
[0303]此外,在上述的说明中,使用平方根运算来进行矢量长度的计算。然而,矢量长度 的计算不必拘束于平方根运算。例如,考虑到处理时间等,在矢量长度的计算中也可以省略 平方根运算。
[0304] 产业上的可利用性
[0305]如以上所说明的那样,本发明中的旋转变压器的角度位置检测装置能够进行响应 性良好且高精度的角度位置检测。另外,本发明的角度位置检测装置能够将旋转变压器的 特性偏差、温度变化或者经时变化等也包括在内地调整输出到AD转换器的采样指令信号的 定时、励磁信号的相位。由此,本发明的角度位置检测装置能够进行稳定且精度良好的旋转 变压器的角度位置检测。因而,在产业用FA伺服电动机等中也能够应用。
[0306] 附图标记说明
[0307] 2&1、5&1、7&1、12&1、15&1:厶相的信号 ;2&2、5&2、5&3、7&2、12&2、15&2:8相的信号; 213、513、7(3、11&、12(3、1513:基准信号;5(31 :1^转换部的输出值;5〇2:平均1^转换部的输出值; 7b、12b:矢量长度的值;lib:矩形波脉冲信号;lie:矩形波脉冲生成部所输出的信号;lie: 励磁信号;15:曲线;23:矢量长度的值;101:旋转变压器;102、302、502、602、702、902、1102: 角度位置检测装置;103:第一模拟数字转换器(第一 AD转换器);104:第二模拟数字转换器 (第二AD转换器);105、705、1815:旋转变压器数字转换部(RD转换部);106:矢量长度运算 部;107、607、1107:采样指令信号生成部;108:基准信号生成部;109:励磁信号生成部;110: 接口处理部(IF处理部);111:缓冲电路;112:伺服放大器;113:电动机;114、514、714:平均 值运算部;300:平均旋转变压器数字转换部(平均RD转换部);401:角度数据存储部;402:角 度数据平均部;503: A相的平均值运算部;504: B相的平均值运算部;511:第一 AD转换值的存 储部;512:第一 AD转换值的平均部;521:第二AD转换值的存储部;522:第二AD转换值的平均 部;611、911、1011:矢量长度存储部;612:定时调整部;711:偏差信号存储部;712:偏差信号 平均部;707 :跟踪环;909:励磁信号生成部;912 :相位调整部;1001:矢量长度差运算部; 1002:矩形波脉冲生成部;1003:振幅调整部;1004:正弦波转换部;1801:第一乘法部;1802: 第二乘法部;1803:差分部;1804 :比例积分控制器(PI控制器);1805:余弦波表;1806:正弦 波表。
【主权项】
1. 一种角度位置检测装置,具备: 旋转变压器,其输出振幅被调制后的A相的信号、以及与所述A相的信号之间具有90度 的相位差且振幅被调制后的B相的信号; 采样指令信号生成部,在所述A相的信号和所述B相的信号中的至少一方的信号中将所 述A相的信号的大小或所述B相的信号的大小成为最小时设为第一相位、将所述A相的信号 的大小或所述B相的信号的大小成为最大时设为第二相位、将从所述第一相位向所述第二 相位变化的中间时设为第三相位、将从所述第二相位向所述第一相位变化的中间时设为第 四相位的情况下,该采样指令信号生成部在所述第三相位和所述第四相位分别输出采样指 令信号; 第一模拟数字转换器,其在被输入了所述采样指令信号时被输入所述A相的信号,将被 输入的所述A相的信号的大小转换为数字值来生成第一模拟数字转换值,并输出所生成的 所述第一模拟数字转换值; 第二模拟数字转换器,其在被输入了所述采样指令信号时被输入所述B相的信号,将被 输入的所述B相的信号的大小转换为数字值来生成第二模拟数字转换值,并输出所生成的 所述第二模拟数字转换值;以及 旋转变压器数字转换部,其被输入所述第一模拟数字转换值和所述第二模拟数字转换 值,基于被输入的所述第一模拟数字转换值和所述第二模拟数字转换值来计算表示所述旋 转变压器的角度位置的角度数据,并输出所计算出的所述角度数据。2. 根据权利要求1所述的角度位置检测装置,其特征在于, 取代所述旋转变压器数字转换部而具备平均旋转变压器数字转换部,该平均旋转变压 器数字转换部具有平均值运算部和旋转变压器数字转换部, 其中,在以所述第一模拟数字转换器所输出的所述第一模拟数字转换值作为过去的第 一模拟数字转换值、 以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之 后产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第一模 拟数字转换器新输出的所述第一模拟数字转换值作为新的第一模拟数字转换值、 以所述第二模拟数字转换器所输出的所述第二模拟数字转换值作为过去的第二模拟 数字转换值、 以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之 后产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第二模 拟数字转换器新输出的所述第二模拟数字转换值作为新的第二模拟数字转换值时, 在使用所述过去的第一模拟数字转换值、所述新的第一模拟数字转换值、所述过去的 第二模拟数字转换值以及所述新的第二模拟数字转换值来计算表示所述旋转变压器的角 度位置的角度数据的过程中, 所述平均值运算部基于所述过去的第一模拟数字转换值、所述新的第一模拟数字转换 值、所述过去的第二模拟数字转换值以及所述新的第二模拟数字转换值中的至少两个以上 的值来进行平均处理, 所述平均旋转变压器数字转换部中的所述旋转变压器数字转换部基于所述过去的第 一模拟数字转换值、所述新的第一模拟数字转换值、所述过去的第二模拟数字转换值以及 所述新的第二模拟数字转换值中的至少两个以上的值来计算所述角度数据,并输出所计算 出的所述角度数据。3. 根据权利要求2所述的角度位置检测装置,其特征在于, 在所述平均旋转变压器数字转换部中, 所述旋转变压器数字转换部被输入所述第一模拟数字转换值和所述第二模拟数字转 换值,基于被输入的所述第一模拟数字转换值和所述第二模拟数字转换值来计算表示所述 旋转变压器的角度位置的角度数据,并输出所计算出的所述角度数据, 所述平均值运算部具有: 角度数据存储部,其存储根据在所述第三相位或者所述第四相位从所述采样指令信号 生成部输出的所述采样指令而从所述旋转变压器数字转换部输出的所述角度数据,并且取 代已存储的所述角度数据而存储新的角度数据,其中,以根据在紧接在所述第三相位之后 产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之后产生的所述第三相位从所述采样指令 信号生成部输出的所述采样指令而从所述旋转变压器数字转换部新输出的所述角度数据 作为所述新的角度数据;以及 角度数据平均部,其被输入所述新的角度数据并且被输入过去的角度数据,计算所述 过去的角度数据与所述新的角度数据的平均值,并输出所计算出的所述平均值,其中,以根 据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之后产生的 所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述旋转变压器数字 转换部输出的所述角度数据作为所述新的角度数据,以在所述第三相位以前或者所述第四 相位以前在所述角度数据存储部中存储的所述角度数据作为所述过去的角度数据。4. 根据权利要求2所述的角度位置检测装置,其特征在于, 在所述平均旋转变压器数字转换部中, 所述平均值运算部具有A相的平均值运算部和B相的平均值运算部, 其中,所述A相的平均值运算部具有: 第一模拟数字转换值的存储部,其存储根据在所述第三相位或者所述第四相位从所述 采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第一模拟数字转换器输出的所述第一 模拟数字转换值,并且取代已存储的所述第一模拟数字转换值而存储新的第一模拟数字转 换值,其中,以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四 相位之后产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述 第一模拟数字转换器新输出的所述第一模拟数字转换值作为所述新的第一模拟数字转换 值;以及 第一模拟数字转换值的平均部,其被输入所述新的第一模拟数字转换值并且被输入过 去的第一模拟数字转换值,计算所述过去的第一模拟数字转换值和所述新的第一模拟数字 转换值的平均值,并输出所计算出的所述平均值作为平均化后的第一模拟数字转换值,其 中,以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之后 产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第一模拟 数字转换器输出的所述第一模拟数字转换值作为所述新的第一模拟数字转换值,以在所述 第三相位以前或者所述第四相位以前在所述第一模拟数字转换值的存储部中存储的所述 第一模拟数字转换值作为所述过去的第一模拟数字转换值, 所述B相的平均值运算部具有: 第二模拟数字转换值的存储部,其存储根据在所述第三相位或者所述第四相位从所述 采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第二模拟数字转换器输出的所述第二 模拟数字转换值,并且取代已存储的所述第二模拟数字转换值而存储新的第二模拟数字转 换值,其中,以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四 相位之后产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述 第二模拟数字转换器新输出的所述第二模拟数字转换值作为所述新的第二模拟数字转换 值;以及 第二模拟数字转换值的平均部,其被输入所述新的第二模拟数字转换值并且被输入过 去的第二模拟数字转换值,计算所述过去的第二模拟数字转换值与所述新的第二模拟数字 转换值的平均值,并输出所计算出的所述平均值作为平均化后的第二模拟数字转换值,其 中,以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之后 产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而从所述第二模拟 数字转换器输出的所述第二模拟数字转换值作为所述新的第二模拟数字转换值,以在所述 第三相位以前或者所述第四相位以前在所述第二模拟数字转换值的存储部中存储的所述 第二模拟数字转换值作为所述过去的第二模拟数字转换值, 所述旋转变压器数字转换部被输入所述平均化后的第一模拟数字转换值和所述平均 化后的第二模拟数字转换值,基于被输入的所述平均化后的第一模拟数字转换值和所述平 均化后的第二模拟数字转换值来计算表示所述旋转变压器的角度位置的角度数据,并输出 所计算出的所述角度数据。5.根据权利要求2所述的角度位置检测装置,其特征在于, 在所述平均旋转变压器数字转换部中, 所述旋转变压器数字转换部具有跟踪环,所述跟踪环在被输入了所述第一模拟数字转 换值和所述第二模拟数字转换值时基于被输入的所述第一模拟数字转换值和被输入的所 述第二模拟数字转换值并根据所述旋转变压器的旋转角Θ来计算所述旋转变压器的角度位 置Φ的情况下,根据被输入的所述第一模拟数字转换值和被输入的所述第二模拟数字转换 值来计算偏差信号Μη(θ-φ),并将所计算出的偏差信号Μη(θ-φ)收敛为零来计算所述旋 转变压器的角度位置Φ,所述旋转变压器数字转换部根据所计算出的所述角度位置Φ来输 出所述角度数据, 所述平均值运算部具有: 偏差信号存储部,其存储根据在所述第三相位或者所述第四相位从所述采样指令信号 生成部输出的所述采样指令而由所述跟踪环计算出的所述偏差信号,并且取代已存储的所 述偏差信号而存储新的偏差信号,其中,以根据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第 四相位或者紧接在所述第四相位之后产生的所述第三相位从所述采样指令信号生成部输 出的所述采样指令而由所述跟踪环新计算出的所述偏差信号作为所述新的偏差信号;以及 偏差信号平均部,其被输入所述新的偏差信号并且被输入过去的偏差信号,计算所述 过去的偏差信号与所述新的偏差信号的平均值,并输出所计算出的所述平均值,其中,以根 据在紧接在所述第三相位之后产生的所述第四相位或者紧接在所述第四相位之后产生的 所述第三相位从所述采样指令信号生成部输出的所述采样指令而由所述跟踪环计算出的 所述偏差信号作为所述新的偏差信号,以在所述第三相位以前或者所述第四相位以前在所 述偏差信号存储部中存储的所述偏差信号作为所述过去的偏差信号。6. 根据权利要求1或2所述的角度位置检测装置,其特征在于, 还具备矢量长度运算部,该矢量长度运算部被输入根据在
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