电动机控制装置的制作方法

专利名称：电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉M行定位控制的电动机控制装置。
背景技术：
在测量審、监視照相机、半导体的制造装置、检查装置等中，需 要进行高精度的定位控制。另外，作为社会背景，有使用电池的产品 增加的倾向，提高了对高效率运转和高精度的定位运转双方的需求。
一般的定位控制装置具备根据位置偏差，生成电动机的指令旋转速 度的位置反俯循环；根据速度偏差，生成电动机的指令电流或指令电 压的速度反醬循环。
在专利文献l中，记栽了预先作成绝对位置定位控制用的修正数 据，将该修亚数据与目标位置相加，生成对伺服电动机的指令值的定
位控制装置.通过在每个规定的角度对伺服电动机进行定位，用髙分 辨率编码器鲷量进行该定位时的绝对位置，根据该高分辨率编码器的
位置数据和祠服电动机的编码器的位置数据得到误差角度数据，而作 成修正数据.
专利文献l:特开2005 - 292898号公报
在定位控制中，通过使用了处理器的数字控制对电动机进行控 制。在该情况下，在处理器的硬件结构的基础上，对数据分辨率(数 据长度)和PWM控制电路中的信号波的分辨率存在上限，因此针对 对电动机的输出转矩的分辨率也产生上限。其结果是无论怎样提高编 码器等位置搶测装置的分辦率，在现有的电动机控制装置中，也难以 进行例如秒(")级别的角度精度的定位。

发明内容
本发明鶬是鉴于上述问趙而提出的，其目的在于提供一种能够 进行高精度的定位控制的电动机控制装置。
为了达到上述目的，权利要求1的电动机控制装置的特征在于包 括检测无刷DC电动机的旋转位置的旋转位置检测单元；检测上述 无刷DC电动机的电流的电流检测单元；使用控制相位角对由该电流 检测单元检测出的电流进行旋转座标变换，求出作为磁通方向成分的 d轴电流和作为与之正交的转矩方向成分的q轴电流的座标变换单 元；根据指令d轴电流与由上述电流检测单元检测出的d轴电流的
差，生成指令d轴电压，根据指令q轴电流与由上述电流检测单元 检测出的q轴电流的差，生成指令q轴电压的电流控制单元；使用 上述控制相位角对上述指令d轴电压和上述指令q轴电压进行旋转 座标变换，生成3相指令电压的座标变换单元；根据上述3相指令电 压，形成3相通电信号的通电信号形成单元；在定位运转中，将上述 指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，与目标 的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差对 应地控制上迷控制相位角的位置控制单元(基于相位控制的定位控 制电流控制型)。
权利要求2记栽的电动机控制装置的特征在于在定位运转中， 将上述指令d轴电压保持为一定值，将上述指令q轴电压保持为0， 与上述目标的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的旋转 位置的差对应地控制上述控制相位角的位置控制单元(基于相位控制 的定位控制电压控制型)，
权利要求3记栽的电动机控制装置的特征在于在定位运转中， 将上述指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0， 将上迷控制相位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由 上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差，求出各相的电压修正 值，根据该电压修正值修正上述3相指令电压的位置控制单元(基于 相电压修正的定位控制电流控制型)。
权利要求4记栽的电动机控制装置的特征在于在定位运转中，
将上述指令d轴电压保持为一定值，将上述指令q轴电压保持为0， 将上述控制相位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由 上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差，求出各相的电压修正 值，根据该电压修正值修正上述3相指令电压的位置控制单元(基于 相电压修正的定位控制电压控制型)。
根据本发明的电动机控制装置，在使d轴的电流/电压成分为一 定，q轴的电流/电压成分为0的基础上，根据位置偏差直接控制控 制相位，因此能够将位置分辨率提高到与控制相位具有的高分辦率同 等的程度.另外，在使d轴的电流/电压成分为一定，q轴的电流/电 压成分为0，并使控制相位一定的基础上，根据位置偏差修正并控制 各相的电压，因此能够得到与该各相的电压修正状态对应的微小的旋 转角，能够提高位置分辦芈，
附困说明
困1是本发明的实施例1的基于相位控制的定位控制的系统结构图。
困2是基于速度控制的定位控制的系统结构图。 困3是定位控制的流程图。
困4是表示本发明的实施例2的与图l对应的图。 困5是与困2对应的困，
困6是表示本发明的实施例3的与困l对应的图。 困7是与困3对应的围，
困8是表示相位角与修正的相电压的对应关系的图。 困9是用于导出困8所示的对应关系的说明图。 困10是表示本发明的实施例4的与困l对应的图。 困11是表示本发明的实施例5的与图3对应的图。
具体实施方式
(实施例1)以下，参考困1~困3，说明本发明的实施例l。
图l和調2表示了电动机控制系统的结构。电动机控制装置l在 位置偏差AP大的情况下，通过与困2所示的现有技术一样的结构， 采用与位置镇差AP对应地得到指令旋转速度or的位置反馈循环作 为主循环，采用与速度偏差Aco对应地得到指令电流的速度反馈循环 作为辅循环(以下称为基于速度控制的定位控制)。对此，如果位置 偏差AP小于等于规定值，则如图l所示那样，采用以下的位置反馈 循环(以下称为基于相位控制的定位控制)，即在使速度反馈循环无 效而使指令电流成为一定值的基础上，与位置偏差AP对应地控制控 制相位角e (以下称为相位角e)。
首先，说明困2所示的控制结构.作为控制对象的无刷DC电动 机2 (以下称为电动机2)例如是24极中空型的无芯电动机，在激光 测量装置中用于扫描激光光束的旋转机构等中。在该电动机2中，安 装有高分辦率(作为一个例子，为4194304脉冲/rev)的编码器3， 该编码器3的输出信号SA、 SB、 SZ被提供给电动机控制装置1。另 外，在上述示例的编码器3的情况下，每1脉冲的角度分辨率为约 0.3",
通过将6个开关元件例如FET4ap、 4an......连接为3相桥的电路
形式而成的公知的电压型反相器(inverter) 4来驱动电动机2。经由 驱动电路5向FET4ap、 4an......的各栅极提供从电动机控制装置1
输出的换流信号(后述)。另外，在将反相器4和电动机2的各相端 子连接起来的输出线上分别设置有霍尔CT等的电流检测器6a、 6b、 6c。
电动机控制装置1由CPU、存储器等基本结构、以及具备A/D 变换器、具有PWM计算功能的计时器等外围电路的处理器构成，通 过执行存储在快闪存储器等非易失性存储器中的控制程序，来控制电 动机2。困1和困2通过框图表示该电动机控制装置1执行的处理内 容。电动机攄制装置1以电动机2的磁通轴方向为d轴，以与之正交 的转矩轴方向为q轴，在这些dq座标轴上执行所谓的向量控制.
位置检糊部件7与上述编码器3 —起构成旋转位置检测单元8， 根据从编码審3提供的输出信号SA、 SB、 SZ，检测作为电动机2的 转子的绝对旋转角度的位置P。相位角计算部件9 (相当于控制相位 角生成单元)将电动机2的极对数(对于上述的电动机是12)乘以
该检测位置P，得到作为电气角的相位角e。
旋转速虚检测部件10 (相当于旋转速度检测单元)根据检测位置 P检测出旋转速度co.位置控制部件11由减法器12和PI计算部件 13构成，在从目标的停止旋转位置Pr (以下称为指令位置Pr)减去 检测位置P而得到位置偏差AP后进行PI计算，生成指令旋转速度 cor。在计算位里偏差AP时，进行用于防止溢出的限制处理。
减法器14从指令旋转速度份r减去检出旋转速度co，求出速度偏 差A(d， PI计算部件15对速度偏差A(O执行PI计算，生成指令q轴 电流Iqr。由这些减法器4和PI计算部件15构成速度控制单元16。 另外，指令d轴电流Idr为一定值。
由A/D臾換器等构成的电流检测部件17与上述电流检测器6a、 6b、 6c—起构成电流检测单元18，根据从电流检测器6a、 6b、 6c输 出的信号，求出3相电流Ia、 Ib、 Ic。电流变换部件19 (相当于座 标变换单元)针对这些3相电流Ia、 Ib、 Ic，使用相位角0，进行3 相- 2相变換和旋转座标变换，求出检出d轴电流Id和检出q轴电 流Iq。
减法審加从上述指令d轴电流Idr减去检出d轴电流Id，求出 d轴电流偏差AM， PI计算部件21对该d轴电流偏差Aid执行PI计 算，生成指令d轴电压Vd。同样，减法器22从指令q轴电流Iqr减 去检出q轴电流Iq,求出q轴电流偏差AIq, PI计算部件23对该q 轴电流偏差AIq执行PI计算，生成指令q轴电压Vq。由这些减法 器20、 22和PI计算部件21、 23构成电流控制单元24。
电压变換部件25 (相当于座标变换单元)针对这些d轴电压Vd 和q轴电压Vq，使用相位角0，进行2相，3相变换和旋转座标变 换，求出3相的电压Va、 Vb、 Vc。 PWM控制部件26 (相当于通电信号形成单无)使用专用的计时器，对这些相电压Va、 Vb、 Vc执 行PWM计算，生成换流信号(相当于3相通电信号)。
另一方面，在困1所示的基于相位控制的定位控制中，旋转速度 检测部件10和速度控制单元16停止处理。另外，相位角计算部件9 停止上述极对数的乘法处理，维持并输出从基于速度控制的定位控制 (图2)切換到基于相位控制的定位控制(

图1)时的相位角e。位 置控制部件11的PI计算部件13对位置偏差AP执行PI计算，生成 修正角ep，加法器27将修正角ep加上从相位角计算部件9输出的
切换时的相位角e，生成修正后的相位角e。由上述位置控制部件ii
和加法器27构成位置控制单元28。
接着，参考困3所示的流程困，说明本实施例的作用。
电动机控制装置1如果输入了定位指令，则开始困3所示的定位 控制.在该定位控制中，根据位置偏差AP，即从现在的位置P到达 指令位置Pr的剩余移动量，切换控制方法。例如在为了进行位置反 转而将指令隹置Pr从定位控制开始时的位置设置到180。的禽度位置 的情况下，电动机控制装置1判断位置偏差AP (角度)是否小于等 于36"(步壤Sl)，如果判断为"NO"，则通过图2所示的结构，执 行基于速度控制的定位控制(步骤S2:笫一控制形式).
该基于速度控制的定位控制如开始说明的那样，使与位置偏差 AP对应地生成指令旋转速度cor的位置反馈循环、与速度偏差A(O对 应地生成指令q轴电流Iqr的速度反馈循环有效。指令d轴电流Idr 为一定.由此，位里偏差AP越大则指令旋转速度wr越大，与此同 时，q轴电流Iq和q轴电压Vq也变大。因此，能够得到高转矩， 响应性好，能够在短时间内旋转到指令位置Pr附近。但是，处理器 的PWM控制部件26的电压振幅的分辨率比较低，另外由于经由速 度反馈循环，所以有难以进行高精度的定位的缺点。
对此，电动机控制装置1如果判断出位置偏差AP (角度)小于 等于36" (YES)，则通过困1所示的结构，执行基于相位控制的定 位控制(步壤S3:笫二控制形式)。在该定位控制中，停止速度控
制，将指令d轴电流Idr原样保持为一定，将指令q轴电流Iqr设置 为0。另外，相位角计算部件9保持切换到该定位控制时的相位角， 使与位置偏差AP对应地修正并控制相位角e、的位置反馈循环有效。
在该情况下，作为位置控制部件11的减法器12的功能，处理器 为了防止以后的16比特乘法计算中的溢出，而执行以下的限制处 理。在此，S—preSet—dev32是表示位置偏差AP的变量，S_temp是 临时变量.
If (S_preSet—dev32>0x00007fff) S—temp=0x7fff
Else If (S—preSet_dev32<0xfffffi000) S一te啤一x8000
Else
S_tem>= S_preSet—dev32的低位16比特 接着，作为PI计算部件13的功能，处理器依照以下的公式，根 据16比特鯓位置偏差计算出修正角ep (变量S_phase_user)。 PhaKp、 Ph沐i分別是表示相位修正定位控制的比例增益、积分增 益，S_phase—user—I是表示积分项的变量，笫1个公式是积分计算的 公式，笫2个公式是将积分计算结果与比例计算结果相加的公式。另 外，依照愤例，(n)表示数字控制周期。
Sj)hase一nser一I (n) 88 S—phase一user一I ( n - 1) + PhaKixS—temp S_phase—aser ( n) 88 S—phase一user一I ( n ) + PhaKpxS_temp 处理器针对该计算出的变量S_phase—user实施修正角的限制。 另外，作为加法器27的功能，将切换到基于相位控制的定位控制时 的相位角e所对应的变量作为S一theta一Lock，依照以下的公式计算 出相位角0 (变量R— ieta_com )。
R一theta jo加■= S—theta一Lock + S_phase—user 该基于相位控制的定位控制不经由速度反馈循环，由于指令d轴 电流Idr和推令q轴电流Iqr是固定的，所以难以由于因速度反馈循 环引起的电压变动而产生转矩变动。相位角e的数字数据的分辨率一
般可以比上述PWM控制部件26 (计时器)的电压振幅的分辨率 高，进而通过将q轴电流Iq控制为0而抑制产生转矩，而更容易进 行微小转矩的控制。其结果是与上述基于速度控制的定位控制相比， 能够进行响应性低但高精度的定位控制。
如果上逸步棵S2或S3的处理结束，则电动机控制装置1判断现 在位置P是否到达指令位置Pr (反转位置)。在此，如果判断出不 一致(NO)，則转移到步骤Sl，如果判断出一致(YES)，则结束 定位控制，
如以上说明的那样，本实施例的电动机控制装置1如果位置偏差 AP小于等于规定值，则执行与位置偏差AP对应地直接控制相位角e 的基于相位控制的定位控制，因此在指令位置Pr的近旁能够进行高 精度的定位.另外，在位置偏差AP比规定值大的情况下，执行基于 速度控制的定位控制，因此作为整体能够提高响应性和效率。 (实施僻2 )
接着，参考困4和困5，说明本发明的实施例2。
困4和圃5表示了电动机控制系统的结构，向与图1和困2—样 的部分附加相同的符号。电动机控制装置29不具备电流控制循环而 直接控制电压，该结构与实施例l不同。
该电动机控制装置29在位置偏差AP大的情况下，如图5所示那 样，采用与位置偏差AP对应地得到指令旋转速度cor的位置反馈循 环，同时采用与速度偏差Aco对应地得到q轴电压Vq的速度反馈循 环(基于速度控制的定位控制)。PI计算部件30对速度偏差A份执 行PI计算，生成指令q轴电压Vq，因此与减法器14 一起构成速度 控制单元31.另外，d轴电压Vd为一定值.
如果位置偏差AP变小，則如图4所示那样，采用以下这样的位 置反馈循环(基于相位控制的定位控制)，即在使速度反馈循环无 效，使d轴电压Vd为一定值，q轴电压Vq为0的基础上，与位置 偏差AP对应地控制相位角G。在该情况下，由位置控制部件ll和加 法器27构成锒置控制单元32,
也依照与实施例1 一样的处理执行该使用了电动机控制装置29 的定位控制，能够得到与实施例l一样的作用和效果。另外，由于除 去了电流反锖循环，所以因该循环造成的电压变动不会产生转矩变 动，与实施例l相比，能够进行更高精度的定位。 (实施例3)
接着，参考困6~困9，说明本发明的实施例3。
图6表示了电动机控制系统的结构，向与图l相同的部分附加相 同的符号，电动机控制装置33在位置偏差AP大的情况下，通过与 困2 —样的结构，执行基于速度控制的定位控制，如果位置偏差AP 变小，则使用困6所示的结构，采用位置反馈循环(以下称为基于相 电压修正的定位控制)，即与位置偏差AP对应地修正并控制相电压 Va、 Vb、 Vc,
如果切換到基于相电压修正的定位控制，则旋转速度检测部件10 和速度控制羊元16停止处理.另外，相位角计算部件9停止上述的
极对数的乘法处理，维持并输出切换时的相位角e。位置控制部件ii
的PI计算部件13对位直偏差AP执行PI计算，生成相电压修正值 Vp。
选择部件34根据相位角e，选择进行相电压修正的相(a相、b 相、c相)和修正的方向(极性)，对该选择出的相，以规定的极性 输出相电压修正值Vp (参考困8)。加法器35a、 35b、 35c分别将 从电压变换部件25输出的相电压Va、 Vb、 Vc和从选择部件34输 出的相电压修正值Vp相加，由这些位置控制部件11、选择部件34 和加法器35a、 35b、 35c构成位置控制单元36。
困7是定位控制的流程图，向与图3所示的各处理步稞一样的处 理步錄附加相同的步稞编号，在为了位置反转而将指令位置Pr从定 位控制开始时的位置设置为180。的角度位置的情况下，电动机控制 装置33判断位置偏差AP是否小于等于10"(步骤Sll),如果判断 为"YES"， JW执行基于相电压修正的定位控制(步骤S12:第二控制 形式)。在该定位控制中，如上所迷那样停止速度控制，将指令d
轴电流Idr原样保持为一定，使指令q轴电流Iqr为0。相位角计算 部件9使保持切换到该定位控制时的相位角e并与位置偏差AP对应 地修正并控制任意的相电压Va、 Vb、 Vc的位置反馈循环有效。
在该情况下，处理器执行与实施例1 一样的限制处理，作为PI 计算部件13的功能，根据16比特的位置偏差，依照以下的公式计算 出相电压修正值Vp (变量S_phase_userM20 ) 。 PhaM20Kp 、 PhaM20Ki分别是表示相电压修正定位控制的比例增益、积分增益， S_phase_userM20—I是表示积分项的变量，第1个公式是积分计算的 公式，第2个公式是将积分计算结果与比例计算结果相加的公式。
S—phase一userM20—I ( n ) 88 S_phaseuserM20—I ( n - 1 ) + PhaM20KixS一temp
S』hase一userM20 ( n ) = S_phase_userM20—I ( n ) + PhaM20Kpxg;一temp
处理器钟对该计算出的S_phase—userM20实施相电压修正量的限 制。另外，逸择部件34如困8所示那样，将电气角的360。区分为每 60°的6个角度区域，并与相位角e (变量R_theta_com)所属的角 度区域对应地修正规定的一个相电压，图9是用于导出图8所示的对 应关系的说明困。例如在相位角e位于从120°到180。的角度区域的 情况下，在进行电动机2的正旋转，即增加相位角e的同时，c相 电压Vc増加。因此，a相电压和b相电压Vb保持为从电压变换部 件25输出的值，用正极性的相电压修正值Vp (变量 S_phase_userM20)修正c相电压Vc。其结果是电动机2向正旋转 的方向只旋转与相电压修正值Vp对应的微小的角度。对于其他角度 区域也一样。
该基于相电压修正的定位控制不经由速度反馈循环，指令d轴电 流Idr和指令q轴电流Iqr是固定的，因此因速度反馈循环造成的电
压变动难以产生转矩变动。另外，由于直接修正规定相的相电压，所 以能够对施加到电动机2的三相交流进行只产生微小失真的微小角度 的旋转控制，与基于速度控制的定位控制相比，能够进行高精度的定
位控制。另外，在位置偏差AP比规定值大的情况下，执行基于速度 控制的定位控制，因此作为整体能够提髙响应性和效率。 (实施例4) 接着，参考困IO，说明本发明的实施例4。
困10表示了电动机控制系统的结构，不具备电流控制循环，在 该结构上与圃6所示的实施例3不同。
该电动机控制装置37在位置偏差AP大的情况下，通过图5所示 的结构执行基于速度控制的定位控制，如果位置偏差AP变小，则如 图10所示那样，使速度反馈循环无效，在使d轴电压Vd为一定 值，使q轴电压Vq为0的基础上，执行以下的基于相电压修正的定 位控制，即与位置偏差AP对应地修正并控制相电压Va、 Vb、 Vc。
也依照与实施例3 —样的处理执行使用了该电动机控制装置37 的定位控制，能够得到与实施例3相同的作用和效果。另外，由于除 去了电流反俯循环，所以因该循环造成的电压变动不产生转矩变动， 与实施例3相比，能够进行更高精度的定位。 (实施例5)
本实施铜的电动机控制装置在具有电流反馈循环的形式的情况 下， 一边与位置偏差AP的大小对应地切换困2、图1、图6所示的 第一、第二、笫三控制形式， 一边进行定位，在不具备电流反馈循环 的形式的情况下， 一边与位置偏差AP的大小对应地切换图5、图 4、困10所示的笫一、笫二、第三控制形式，， 一边进行定位。
困11是可以共通地适用于上述任意的形式的定位控制的流程 图，向与困3和困7所示的各处理步骤一样的处理步骤附加相同的步 骤编号。即，在位置偏差AP大于作为第一阈值的36"的情况下，执 行图2或困5所示的基于速度控制的定位控制。如果位置偏差AP变 得大于IO"而小于等于36"，则执行图1或困4所示的基于相位控制 的定位控制，进而，如果位置偏差AP变得小于等于10"，则执行图 6或闺IO所承的基于相电压修正的定位控制。
根据本实施例，随着位置偏差AP变小，顺序地切换到能够进行
更微小角度的定位的定位控制，因此能够进行高响应性并且高精度的 定位控制.
(其他实施例)
另外，本发明并不只限于上述和附图所示的各实施例，例如可以 如下这样进衧变形或扩展。
各实施镧构成为进行与基于速度控制的定位控制的切换，但也可 以不进行该切換，而只使用基于相位控制的定位控制或基于相电压修 正的定位控制来执行定位。另外，也可以切换基于相位控制的定位控
制和基于相电压修正的定位控制，而进行定位，
在基于相位控制的定位控制和基于相电压修正的定位控制中，将
指令q轴电统Iqr或指令q轴电压Vq设置为0，但也可以根据与定 位精度的关 在产生转矩降低到能够进行微小转矩控制的程度的设置 范围内设置为不是O的一定值。
权利要求
1.一种电动机控制装置，其特征在于包括检测无刷DC电动机的旋转位置的旋转位置检测单元；检测上述无刷DC电动机的电流的电流检测单元；使用控制相位角对由该电流检测单元检测出的电流进行旋转座标变换，求出作为磁通方向成分的d轴电流和作为与之正交的转矩方向成分的q轴电流的座标变换单元；根据指令d轴电流与由上述电流检测单元检测出的d轴电流的差，生成指令d轴电压，根据指令q轴电流与由上述电流检测单元检测出的q轴电流的差，生成指令q轴电压的电流控制单元；使用上述控制相位角对上述指令d轴电压和上述指令q轴电压进行旋转座标变换，生成3相指令电压的座标变换单元；根据上述3相指令电压，形成3相通电信号的通电信号形成单元；在定位运转中，将上述指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，与目标的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差对应地控制上述控制相位角的位置控制单元。
2. —种电动机控制装置，其特征在于包括检测无剧lie电动机的旋转位置的旋转位置检测单元；使用控制相位角对作为磁通方向成分的指令d轴电压和作为与之正交的转矩方向成分的指令q轴电压进行旋转座标变换，生成3相指令电压的座标变换单元；根据上迷3相指令电压，形成3相通电信号的通电信号形成单元；在定位逮转中，将上述指令d轴电压保持为一定值，将上迷指令q轴电压保持为0,与目标的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的徒转位置的差对应地控制上述控制相位角的位置控制单 元，
3. —种电动机控制装置，其特征在于包括 检测无剧DC电动机的旋转位置的旋转位置检测单元； 检测上逋无刷DC电动机的电流的电流检测单元；使用控制相位角对由该电流检测单元检测出的电流进行旋转座标 变换，求出作为磁通方向成分的d轴电流和作为与之正交的转矩方 向成分的q釉电流的座标变换单元；根据指令d轴电流与由上述电流检测单元检测出的d轴电流的 差，生成指令d轴电压，根据指令q轴电流与由上述电流检测单元 检测出的q柚电流的差，生成指令q轴电压的电流控制单元；使用上逸控制相位角对上述指令d轴电压和上述指令q轴电压进 行旋转座标变換，生成3相指令电压的座标变换单元；根据上迷3相指令电压，形成3相通电信号的通电信号形成单元；在定位逸转中，将上述指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，将上述控制相位角保持为一定值，根据目标的停止旋转位置与由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差，求出各相的电压修正值，根椐该电压修正值修正上述3相指令电压的位置 控制单元.
4. 一种电动机控制装置，其特征在于包括 检测无剩DC电动机的旋转位置的旋转位置检测单元； 使用控镯相位角对作为磁通方向成分的指令d轴电压和作为与之正交的转矩方向成分的指令q轴电压进行旋转座标变换，生成3相指 令电压的座标变换单元；根据上迷3相指令电压，形成3相通电信号的通电信号形成单元5在定位逸转中，将上述指令d轴电压保持为一定值，将上述指令 q轴电压保持为0，将上述控制相位角保持为一定值，根据目标的停 止旋转位置与由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置的差，求出 各相的电压修正值，根据该电压修正值修正上述3相指令电压的位置 控制单元.
5. 根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于还包括生成与由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置对应的控制相 位角的控制相位角生成单元；根据由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置，检测出旋转速 度的旋转速度检测单元；根据指令旋转速度与由上述旋转速度检测单元检测出的旋转速度 的差，生成栅令q轴电流的速度控制单元，其中上述位置控制单元构成为能够在定位运转中切换以下的控制形 式使上述桂制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元 有效，根椐上述目标的停止旋转位置与由上述旋转速度检测单元检测 出的旋转位置的差，生成上述指令旋转速度的第一控制形式；使上述 控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元无效，将上 述指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，与上 述目标的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置 的差对应地，控制上述控制相位角的第二控制形式。
6. 根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于还包括生成与由上迷旋转位置检测单元检测出的旋转位置对应的控制相 位角的控制相位角生成羊元；根据由上述旋转位里检测单元检测出的旋转位置，检测出旋转速 度的旋转速度检测单元；根据指令旋转速度与由上述旋转速度检测单元检测出的旋转速度 的差，生成指令q轴电压的速度控制单元，其中上述位置控制单元构成为能够在定位运转中切换以下的控制形 式使上迷撞制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元 有效，根据上述目标的停止旋转位置与由上述旋转速度检测单元检测 出的旋转位置的差，生成上述指令旋转速度的第一控制形式；使上迷 控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元无效，将上述指令d轴电压保持为一定值，将上述指令q轴电压保持为0，与上 述目标的停止旋转位置和由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置 的差对应地，控制上述控制相位角的笫二控制形式。
7. 根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于还包括生成与由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置对应的控制相 位角的控制相位角生成单元；根据由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置，检测出旋转速 度的旋转速度检测单元；根据指令旋转速度与由上述旋转速度检测单元检测出的旋转速度的差，生成指令q轴电流的速度控制单元，其中上述位置控制单元构成为能够在定位运转中切换以下的控制形 式使上述控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元 有效，根据上述目标的停止旋转位置与由上述旋转速度检测单元检测 出的旋转位里的差，生成上述指令旋转速度的第一控制形式；使上述 控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元无效，将上 述指令d轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，将上 迷控制相位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由上述 旋转位置检測单元检测出的旋转位置的差，求出各相的电压修正值， 根据该电压修正值修正上述3相指令电压的第二控制形式。
8. 根据权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于还包括生成与由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置对应的控制相 位角的控制相位角生成单元；根据由上述旋转位置检测单元检测出的旋转位置，检测出旋转速 度的旋转速度检测羊元；根据指令旋转速度与由上迷旋转速度检测单元检测出的旋转速度 的差，生成插令q轴电流的速度控制单元，其中上述位置控制单元构成为能够在定位运转中切换以下的控制形 式使上述控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元 有效，根据上迷目标的停止旋转位置与由上述旋转速度检测单元检测 出的旋转位置的差，生成上述指令旋转速度的第一控制形式；使上述 控制相位角生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元无效，将上 述指令d轴电压保持为一定值，将上述指令q轴电压保持为0，将上 述控制相位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由上述 旋转位置检測单元检测出的旋转位置的差，求出各相的电压修正值， 根据该电压修正值修正上述3相指令电压的笫二控制形式。
9. 根据杈利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于 上述位置控制单元构成为除了上述第一、第二控制形式以外，还能够在定位逸转中切换到以下的第三控制形式，即使上述控制相位角 生成单元、旋转速度检测单元和速度控制单元无效，将上述指令d 轴电流保持为一定值，将上述指令q轴电流保持为0，将上述控制相 位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由上述旋转位置 检测单元检測出的旋转位置的差，求出各相的电压修正值，根据该电 压修正值修正上述3相指令电压。
10. 根槺权利要求6所述的电动机控制装置，其特征在于 上述位置控制单元构成为除了上述第一、第二控制形式以外，还能够在定位遨转中切换到以下的第三控制形式，即使上述控制相位角 生成单元、徒转速度检测单元和速度控制单元无效，将上述指令d 轴电压保持为一定值，将上述指令q轴电压保持为0,将上述控制相 位角保持为一定值，根据上述目标的停止旋转位置与由上述旋转位置 检测单元检測出的旋转位置的差，求出各相的电压修正值，根据该电 压修正值修正上述3相指令电压。
11. 根栅权利要求5~8中的任意一个所述的电动机控制装置， 其特征在于上述位置控制单元在上述目标的停止旋转位置与由上述旋转位置 检测单元检澜出的旋转位置的差小于等于规定值的情况下，从上述笫 一控制形式切換到上述笫二控制形式，进行定位。
12.根播权利要求9或10所述的电动机控制装置，其特征在于上述位置控制单元随着上述目标的停止旋转位置与由上述旋转位 置检测单元检测出的旋转位置的差变小，以上述第一控制形式、第二 控制形式、第三控制形式的顺序进行切换而进行定位。
全文摘要
本发明的电动机控制装置进行高精度的定位。在位置偏差(ΔP)大于规定值的情况下，使速度反馈循环有效，执行基于速度控制的定位控制。如果位置偏差(ΔP)变得小于等于规定值，则使速度反馈循环无效，执行基于相位控制的定位控制。在基于相位控制的定位控制中，使指令q轴电流(Iqr)为0，由PI计算部件(13)根据位置偏差(ΔP)生成修正角(θp)，利用加法器(27)将修正角(θp)加上切换时的相位角(θ)。电流变换部件(19)和电压变换部件(25)使用修正后的相位角(θ)进行旋转座标变换。
文档编号G05D3/20GK101097438SQ20071008587
公开日2008年1月2日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年6月28日
发明者大村直起, 小湊真一, 永井一信, 粟津稔, 长谷川幸久 申请人:株式会社东芝