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Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors - Dokument DE10196894T5
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10196894T5 07.10.2004
Titel Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kaitani, Toshiyuki, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 10196894
Vertragsstaaten CN, DE, GB, JP, KR, US
WO-Anmeldetag 27.08.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/JP01/07308
WO-Veröffentlichungsnummer 0003019314
WO-Veröffentlichungsdatum 06.03.2003
Date of publication of WO application in German translation 07.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.10.2004
IPC-Hauptklasse H02P 6/16

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine sensorlose Steuervorrichtung von einem Synchronmotor, die eine Positionierungsoperation durch Nutzung eines Grenzschalters durchführt.

Stand der Technik

Viele automatische Lagerhallen, Übertragungsmaschinen und Maschinenwerkzeuge sind derart aufgebaut, um ein vorbestimmtes Objekt an einer vorbestimmten Position zu positionieren, während ein Motor als eine Energiequelle verwendet wird. Im allgemeinen werden zwei Grenzschalter zum Positionieren verwendet und sind auf eine spezielle Art und Weise angeordnet; es wird nämlich eine gewünschte Drehgeschwindigkeit zu einer niedrigen Drehgeschwindigkeit (z.B. einer Kriechgeschwindigkeit) in Übereinstimmung mit einem Signal umgeschaltet, das von einem ersten Grenzschalter ausgegeben wird, der an einer Abbremsungsstartposition vorgesehen ist, wobei so der Motor abgebremst wird. Während der Motor in diesem abgebremsten Zustand ist, wird das Objekt zu einer vorbestimmten Position transportiert. Wenn das Objekt eine vorbestimmte Position erreicht hat, wird die Drehung des Motors in Übereinstimmung mit einem Signal gestoppt, das von dem zweiten Grenzschalter ausgegeben wird, der an einer Stoppoperationsstartposition vorgesehen ist.

11 ist eine Ansicht, die verschiedene Wellenformen zeigt, die in Verbindung mit einem vereinfachten Positionierungsverfahren erzeugt werden, das einen Grenzschalter in einer Abbremsungsschaltung eines Motors des Stands der Technik nutzt, beschrieben z.B. in JP-A-60-223486. 11A ist eine Wellenform einer Zielgeschwindigkeit; 11B ist eine Wellenform einer Spannung, die von einer Lade-und-Entlade-Schaltung ausgegeben wird; 11C ist eine Wellenform eines Abbremsungszeiteinstellungssignals; und 11D ist eine Wellenform einer Geschwindigkeitsinstruktion.

In den Zeichnungen bestimmt Bezugszeichen "a" einen ersten Grenzschalter, der an einer Abbremsungsstartposition vorgesehen ist; "b" bestimmt einen zweiten Grenzschalter, der an einer Stoppoperationsstartposition vorgesehen ist; "v1" bestimmt ein Spannungssignal, das zum Bestimmen einer Abbremsungszeiteinstellung verwendet wird; und "t" bestimmt eine Zeit, die seit einer Eingabe einer Abbremsungsinstruktion bis zum Umschalten einer Zieldrehgeschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit verstreicht.

Es wird nun eine vereinfachte Positionierungsoperation durch Bezug auf 11 beschrieben, die einen Grenzschalter nutzt, der in einer Abbremsungsschaltung eines Motors des Stands der Technik vorgesehen ist.

Wenn ein Objekt den ersten Grenzschalter "a", der an der Abbremsungsstartposition vorgesehen ist, passiert hat, während es bei einer hohen Geschwindigkeit (oder einer mittleren Geschwindigkeit) transportiert wird, führt die Lade-und-Entlade-Schaltung eine sequenzielle elektrische Entladung einer Ausgabespannung in Übereinstimmung mit einem Signal, das von dem Grenzschalter "a" ausgegeben wird, und mit einem Spannungssignal entsprechend einer gewünschten Drehgeschwindigkeit durch. Wenn die Spannung, die von der Lade-und-Entlade-Schaltung ausgegeben wird, auf ein Spannungssignal v1 (11B) abgefallen ist, ändert sich ein Abbremsungszeiteinstellungssignal von H auf L (11C), wodurch eine Zielgeschwindigkeit von einer hohen Geschwindigkeit (oder mittleren Geschwindigkeit) zu einer niedrigen Geschwindigkeit umgeschaltet wird (11A).

In Übereinstimmung mit einer Geschwindigkeitsinstruktion wird zu der Schaltzeiteinstellung der Zielgeschwindigkeit eine Abbremsungsoperation gestartet. Wenn das Objekt den zweiten Grenzschalter "b", der an der Stoppoperationsstartposition vorgesehen ist, passiert hat, während es bei einer niedrigen Geschwindigkeit nach Abschluss einer Abbremsung transportiert wird, wird die Geschwindigkeitsinstruktion auf 0 gesetzt, wobei somit eine Drehung des Motors angehalten wird (11D).

Eine sensorlose Steuervorrichtung, die einen Induktionsmotor steuert, dessen tatsächliche Positionsinformation aus Gründen von "Schlupf" des Motors unbekannt ist, führt im allgemeinen die oben beschriebene vereinfachte Positionierungsoperation unter Einbeziehung einer Verwendung des Grenzschalters durch.

Im Gegensatz dazu erfordert ein Synchronmotor mit Permanentmagnet – der effizienter, kleiner und leichter zu steuern als ein Induktionsmotor ist und in der Industrie vorherrschend wurde – eine Stromsteuerung entsprechend der Position eines Rotors zum Steuern eines Drehmoments. Da gewöhnlich ein Positionssensor, wie etwa ein Encoder oder Drehmelder, verwendet wird, wird eine Positionierung des Synchronmotors gewöhnlich durch Verwendung des Positionssensors gesteuert.

Wenn der Positionssensor entfernt werden kann, können ein kompakterer, leichtgewichtigerer und weniger aufwändiger Motor und Verbesserungen bei Umweltwiderstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit erzielt werden. Deshalb wird eine Untersuchung verschiedener sensorloser Steuerungen einer Position verfolgt.

JP-T-8-505996 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Beobachterbasis eines Synchronmotors mit Permanentmagnet als ein Beispiel einer Steueroperation ohne Positionssensor des Stands der Technik. Unter diesem Verfahren werden die Position und Geschwindigkeit eines Rotors eines mehrphasigen bürstenlosen Synchronmotors mit Permanentmagnet mit hoher Auflösung gesteuert. Die Werte von Position und Geschwindigkeit des Rotors, die durch Verwendung eines gemessenen Ständerphasenstroms geschätzt werden, werden für eine gewünschte Justierung der Position oder Geschwindigkeit des Rotors verwendet. Alternativ wird der Betrag einer Spannung, die an jeweilige Ständerphasen anzulegen ist, zum Ausgeben einer Instruktion zu dem Rotor derart bestimmt, dass der Rotor einer gewünschten Spur von Position oder Geschwindigkeit folgt.

Eine Schätzung einer Position des Rotors, die in dem Fall einer sensorlosen Steuerung des Synchronmotors durchzuführen ist, dient zum Erfassen der Position des Motors innerhalb eines Zyklus eines elektrischen Winkels; d.h. der Position eines Magnetpols. Da die mechanische Position einer Welle des Motors (d.h. ein mechanischer Winkel des Motors) unbekannt ist (z.B. dreht sich ein elektrischer Winkel eines Vier-Pol-Motors zweimal innerhalb eines Zyklus des Motors; d.h. eines Zyklus eines mechanischen Winkels), erfordert eine Steuerung einer mechanische Position Verwendung von Erfindung. Wenn ein Synchronmotor einer sensorlosen Steuerung unterworfen wird, werden Positionen von Magnetpolen außerdem mittels eines elektrischen Stroms, der durch den Motor fließt, geschätzt. Wenn ein Fluss eines elektrischen Stroms durch Stoppen einer Operation einer Ansteuerschaltung unterbrochen wird, wenn der Motor nicht in Betrieb ist, können deshalb Positionen von Magnetpolen nicht geschätzt werden. Wenn die Welle des Motors in dieser Situation gedreht wird, wird ein Problem entstehen, dass Positionen der Magnetpole verloren gehen.

Wie oben erwähnt, ist eine sensorlose Positionssteuerung des Synchronmotors schwierig, und gewöhnlich wird eine Ansteuerung eines sensorlosen Synchronmotors zum Steuern einer Geschwindigkeit eingesetzt.

[Probleme, die die Erfindung zu lösen hat]

Wie oben erwähnt, erfordert die vereinfachte Positionierung, die gewöhnlich durch einen Induktionsmotor eingesetzt wird und einen Grenzschalter verwendet, zwei Grenzschalter; d.h. einen Grenzschalter, der zum Starten einer Abbremsungsoperation zu verwenden ist, und einen anderen Grenzschalter, der für eine Stoppoperation zu verwenden ist. Außerdem stellt die vereinfachte Positionierung auch ein Problem einer komplizierten Operation dar, wie etwa eine Positionsjustierung von Grenzschaltern.

Wenn ein Synchronmotor eine Positionierungssteueroperation durchführen muss, muss der Motor mit Positionssensoren ausgerüstet werden, was Kosten erhöht.

Die Erfindung wurde erdacht, um ein derartiges Problem zu lösen, und ein erstes Ziel der Erfindung ist es, eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors zu erhalten, die einen Synchronmotor an einem gewünschten Standort ohne Verwendung eines Sensors positioniert.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors zu erhalten, die eine Verringerung der Anzahl von Grenzschaltern, die vorzusehen sind, ermöglicht und eine Justierung zum Einstellen der Grenzschalter erleichtert.

Offenlegung der Erfindung

Eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors der Erfindung inkludiert einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms eines Synchronmotors, eine Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung zum Berechnen einer geschätzten Geschwindigkeit des Synchronmotors und einer geschätzten Position eines Magnetpols durch Verwendung des Stroms, der von dem Stromsensor ausgegeben wird, und eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit des Synchronmotors durch Verwendung einer Geschwindigkeitsinstruktion und der geschätzten Geschwindigkeit; und steuert den Synchronmotor ohne Verwendung eines Drehpositionssensors an. Die Steuervorrichtung umfasst ein Referenzpositionssignalausgabemittel zum Ausgeben eines Referenzpositionssignals, das als ein Standard für eine Positionierungszähloperation dient; einen Zähler einer relativen Position, der eine geschätzte Position eines Magnetpols von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung als eine Referenzposition gleichzeitig mit Rücksetzen eines summierten Werts auf null erlangt, wenn das Referenzpositionssignal eingegeben wird, und der eine Summierungsoperation startet; und einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mit einer Positionssteuervorrichtung, die eine Positionssteueroperation auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Instruktionswert, der den Umfang einer Bewegung von der Referenzposition betrifft, und einem summierten Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, durchführt, wobei der Generator eine Geschwindigkeitsinstruktion ausgibt. Deshalb kann ein Synchronmotor ohne einem Positionssensor an einem vorbestimmten Standort positioniert werden. Ferner kann eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors erhalten werden, die eine Verringerung der Anzahl von zu platzierenden Grenzschaltern ermöglicht und eine Justierung einer Einstellung von Grenzschaltern erleichtert.

Der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator ist angeordnet, eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition und einer Stoppoperationsstartposition, Startabbremsungsoperation, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat, und Startstoppoperation, wenn der summierte Wert die Stoppoperationsstartposition erreicht hat, zu ermöglichen. Deshalb zwei Grenzschalter; d.h. ein Grenzschalter, der für eine Startabbremsungsoperation zu verwenden ist, und ein anderer Grenzschalter, der für eine Startstoppoperation zu verwenden ist, die beide bisher erforderlich waren, um eine Positionierungsoperation zu steuern, können als ein einzelner Grenzschalter verkörpert werden. Außerdem kann eine Stoppposition durch Änderung der Abbremsungsstartposition oder der Stoppoperationsstartposition einfach justiert werden. Folglich kann eine komplizierte Operation, wie etwa eine Justierung einer Stoppposition, durch Rücksetzen von Grenzschaltern, was bisher erforderlich gewesen wäre, umgangen werden.

Ferner kann der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mindestens zwei Paare einstellen, jedes Paar gebildet aus einer Abbremsungsstartposition und einer Stoppoperationsstartposition, ermöglicht eine Auswahl von einem, um während einer Operation von der Abbremsungsstartposition und der Stoppoperationsstartposition verwendet zu werden, startet eine Abbremsung, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, eine ausgewählte Abbremsungsstartposition erreicht hat, und startet eine Stoppoperation, wenn der summierte Wert eine ausgewählte Stoppoperationsstartposition erreicht hat. Deshalb kann eine Positionierung in zwei oder mehr Typen von Mustern ohne Einbeziehung einer Erhöhung der Anzahl von Grenzschaltern durchgeführt werden. Ferner wird eine Operation zum Justieren von Grenzschaltern oder Ändern der Abbremsungsstartposition selbst zum Zeitpunkt einer Umschaltung eines Positionierungsmusters umgangen.

Außerdem inkludiert eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms eines Synchronmotors, eine Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung zum Berechnen einer geschätzten Geschwindigkeit des Synchronmotors und einer geschätzten Position eines Magnetpols durch Verwendung der Stromausgabe von dem Stromsensor, und eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit des Synchronmotors durch Verwendung einer Geschwindigkeitsinstruktion und der geschätzten Geschwindigkeit; und steuert den Synchronmotor ohne Verwendung eines Drehpositionssensors an. Die Steuervorrichtung umfasst Referenzpositionssignalausgabemittel zum Ausgeben eines Referenzpositionssignals, das als ein Standard für eine Positionierungszähloperation dient; einen Zähler einer relativen Position, der eine geschätzte Position eines Magnetpols von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung gleichzeitig mit einem Rücksetzen eines summierten Werts auf null erlangt, wenn das Referenzpositionssignal eingegeben wird, und der eine Summierungsoperation startet; Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignals; und einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mit einer Positionssteuervorrichtung, die eine Positionssteueroperation auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Instruktionswert, der den Umfang einer Bewegung von der Referenzposition betrifft, und einem summierten Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, durchführt, wobei der Generator eine Geschwindigkeitsinstruktion ausgibt. Deshalb kann ein Synchronmotor ohne einem Positionssensor an einem vorbestimmten Standort positioniert werden.

Ferner ermöglicht der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition, startet eine Abbremsungsoperation, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat, und startet eine Stoppoperation, wenn der summierte Wert die Stoppoperationsstartposition erreicht hat. Die Genauigkeit eines Stopps eines Synchronmotors ohne einem Positionssensor an einem vorbestimmten Standort kann ferner durch Ausgeben eines Referenzpositionssignals während einer Operation bei niedriger Geschwindigkeit verbessert werden.

Der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator ermöglicht eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition, einer relativen Position einer ersten Operationsänderung und einer relativen Position einer zweiten Operationsänderung; ändert eine Geschwindigkeitsinstruktion, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, die relative Position einer ersten Operationsänderung oder die relative Position einer zweiten Operationsänderung erreicht hat; startet eine Abbremsung, wenn ein summierter Wert, der von dem Zähler einer relativen Position als eine relative Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat; und startet eine Stoppoperation, wenn ein Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal von dem Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal-Ausgabemittel ausgegeben wird. Deshalb kann ein Synchronmotor ohne einem Positionssensor an einem vorbestimmten Standort positioniert werden, und die Geschwindigkeit des Motors wird während des Verlaufs einer Operation über einem Abstand zwischen der relativen Position einer ersten Operationsänderung und der relativen Position einer zweiten Operationsänderung geändert, wodurch der Abstand für eine Untersuchung oder dergleichen verwendet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1a eines Synchronmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Geschwindigkeitsinstruktionsgenerators 3 zeigt, der in der sensorlosen Steuervorrichtung 1a des Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist;

3 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1b eines Synchronmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

4 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1b des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

5 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1c eines Synchronmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

6 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Operationen der sensorlosen Steuervorrichtung 1c des Synchronmotors der dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Operationen wegen einem Unterschied in einer Drehrichtung unterscheiden;

7 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1d eines Synchronmotors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

8 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1d des Synchronmotors der vierten Ausführungsform der Erfindung;

9 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1e eines Synchronmotors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;

10 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1e des Synchronmotors der fünften Ausführungsform der Erfindung; und

11 ist eine Ansicht, die verschiedene Wellenformen zeigt, die in Verbindung mit einem vereinfachten Positionierungsverfahren erzeugt werden, das einen Grenzschalter nutzt, der in einer Abbremsungsschaltung eines Motors des Stands der Technik vorgesehen ist, beschrieben z.B. in JP-A-60-223486.

Beste Modi zum Ausführen der Erfindung Erste Ausführungsform

1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1a eines Synchronmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung bestimmt Bezugszeichen 1a eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 2 bestimmt eine sensorlose Geschwindigkeitssteuersektion; 3 bestimmt einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator; 4 bestimmt einen Zähler einer relativen Position; 5 bestimmt eine externe Vorrichtung, die als ein Referenzpositionssignalausgabemittel dient, wobei das Mittel ein Referenzpositionssignal ausgibt, das als ein Standard für eine Positionierungszahl dient; und 10 bestimmt einen Synchronmotor.

Ferner bestimmt Bezugszeichen 20 einen Subtrahierer zum Berechnen einer Differenz zwischen einer Geschwindigkeitsinstruktion, die von dem Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 3 ausgegeben wird, und einer geschätzten Geschwindigkeit, die von einer Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 ausgegeben wird, die später zu beschreiben ist; 21 bestimmt eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Ausgeben einer Strominstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Subtrahierer 20; 22 bestimmt einen Subtrahierer zum Berechnen einer Differenz zwischen einer Strominstruktion, die von der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 21 ausgegeben wird, und der Ausgabe von einem Stromkoordinatenkonverter 26, der später zu beschreiben ist; 23 bestimmt eine Stromsteuervorrichtung, die eine Spannung in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Subtrahierer 22 ausgibt; 24 bestimmt einen Spannungskoordinatenkonverter zum Konvertieren einer Ausgabe von der Stromsteuervorrichtung 23 in eine Spannung, die an den Synchronmotor 10 durch eine Koordinatenkonvertierung anzulegen ist; 25 bestimmt einen Stromsensor; 26 bestimmt einen Stromkoordinatenkonverter zum Konvertieren eines Ausgabestroms, der durch den Stromsensor 25 erfasst wird, in Koordinaten; und 27 bestimmt eine Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung zum Schätzen der Position und Geschwindigkeit des Synchronmotors 10 durch Verwendung des Stroms, der von dem Stromkoordinatenkonverter 20 ausgegeben wird, und der Spannung, die von der Stromsteuervorrichtung 23 ausgegeben wird.

Die sensorlose Geschwindigkeitssteuersektion 2 ist hauptsächlich in einer Konfiguration identisch mit einem Verfahren zum Steuern eines Synchronmotors ohne Verwendung eines Sensors, wobei der Motor über einen gesamten Geschwindigkeitsbereich betriebsfähig ist, was vorgeschlagen wird z.B. als "CONTROL OF SENSORLESS SALIENT-POLE PM SYNCHRONOUS MOTOR OVER ENTIRE SPEED RANGE", pp. 240 bis 247, Nr. 2, Vol. 120, Transactions D of The Institute of Electrical Engineers of Japan, 2000 oder ein Verfahren vorgeschlagen z.B. als "SENSORLESS CONTROL OF POSITION OF BRUSHLESS DC MOTOR USING ADAPTIVE OBSERVER", pp. 579 bis 586, Vol. 113, Transactions D of The Institute of Electrical Engineers of Japan, 1993.

Nun wird eine Operation der sensorlosen Geschwindigkeitssteuersektion 2 beschrieben.

Der Subtrahierer 20 berechnet eine Differenz zwischen einer Geschwindigkeitsinstruktion, die von dem Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 3 ausgegeben wird, und einer geschätzten Geschwindigkeit, die von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 ausgegeben wird.

Die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 21 berechnet eine Strominstruktion auf der Basis eines Geschwindigkeitsabweichungssignals, das z.B. durch ein Proportionalelement und ein Integralelement generiert wird, und von dem Subtrahierer 20 ausgegeben wird, und gibt sie aus.

Der Subtrahierer 22 berechnet eine Differenz zwischen einer Strominstruktion, die von der Geschwindigkeitssteuervorrichtung 21 ausgegeben wird, und einem Stromwert, der von dem Stromkoordinatenkonverter 26 ausgegeben wird.

Die Stromsteuervorrichtung 23 berechnet eine Spannungsinstruktion auf der Basis eines Stromabweichungssignals, das z.B. durch ein Proportionalelement und ein Integralelement generiert wird, und von dem Subtrahierer 22 ausgegeben wird, und gibt sie aus.

Der Spannungskoordinatenkonverter 24 konvertiert eine Spannungsinstruktion, die von der Stromsteuervorrichtung 23 ausgegeben wird, in eine Spannung, die an den Synchronmotor 10 durch Verwendung einer geschätzten Position anzulegen ist, die von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 ausgegeben wird.

Der Stromkoordinatenkonverter 26 konvertiert einen Strom des Synchronmotors 10 in Koordinaten durch Verwendung einer geschätzten Position, die von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 ausgegeben wird.

Die Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 schätzt die Position und Geschwindigkeit des Synchronmotors 10 aus einer Spannung, die von der Stromsteuervorrichtung 23 ausgegeben wird, und einem Strom, der von dem Stromkoordinatenkonverter 26 ausgegeben wird.

In der sensorlosen Steuervorrichtung 1a des Synchronmotors der ersten Ausführungsform ist die sensorlose Geschwindigkeitssteuersektion 2 mit dem Zähler einer relativen Position 4 verbunden, und die Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung 27 schätzt die Position eines Magnetpols, die erhalten wird, wenn ein Referenzpositionssignal von der externen Vorrichtung 5 eingegeben wird (d.h. Information über einen elektrischen Winkel des Motors). Der so geschätzte Positionswert wird zu dem Zähler einer relativen Position 4 als eine Magnetpolposition ausgegeben, die als ein Standard dient. Der geschätzte Positionswert wird zu dem Zähler einer relativen Position 4 jedesmal ausgegeben, wenn ein Magnetpol die Magnetpolposition passiert, die als ein Standard dient.

2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration des Geschwindigkeitsinstruktionsgenerators 3 zeigt, der in der sensorlosen Steuervorrichtung 1a eines Synchronmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. In der Darstellung bestimmt Bezugszeichen 28 einen Subtrahierer zum Berechnen einer Differenz zwischen einem angewiesenen Umfang einer Bewegung von der Referenzposition und einer Position bezüglich der Standardposition, die von dem Zähler einer relativen Position 4 ausgegeben wird; und 29 bestimmt eine Positionssteuervorrichtung.

Durch Bezug auf 1 und 2 wird nun eine Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1a des Synchronmotors der ersten Ausführungsform beschrieben. Die sensorlose Steuervorrichtung 1a des Synchronmotors, die keinen Sensor zum Abtasten einer Absolutposition verwendet, berechnet eine Absolutposition durch Bestimmen einer Position bezüglich einer Referenzposition, während die Position eines Magnetpols, die erhalten wird, wenn ein Referenzpositionssignal eingegeben wird, als eine Referenzposition genommen wird.

Wenn das Referenzpositionssignal von der externen Vorrichtung 5 eingegeben wird, setzt der Zähler einer relativen Position 4 einen Gesamtwert auf Null zurück. Gleichzeitig startet der Zähler einer relativen Position 4 eine Summierung von Positionswerten eines Magnetpols, während die Position des Magnetpols, die erhalten wird, wenn ein Referenzpositionssignal eingegeben wurde, als eine Referenzposition von der sensorlosen Geschwindigkeitssteuersektion 2 eingegeben wird.

Der Zähler einer relativen Position 4 bestimmt eine Position bezüglich der Referenzposition mittels Aufaddieren eines Werts, der jedesmal gezählt wird, wenn der Magnetpol eine Magnetpolposition passiert, die als ein Standard zum Zählen dient, und des Umfangs einer Verschiebung von einer Referenzposition für einen Magnetpol innerhalb eines Zyklus eines elektrischen Winkels.

Der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 3 ist derart angeordnet, dass die Positionssteuervorrichtung 29 eine Geschwindigkeitsinstruktion auf der Basis einer Differenz zwischen einem angewiesenen Umfang einer Bewegung von der Referenzposition, bestimmt durch den Subtrahierer 28, und einer Position bezüglich der Referenzposition, die von dem Zähler einer relativen Position 4 ausgegeben wird, vorbereitet. Der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 3 kann eine Geschwindigkeitsinstruktion in Übereinstimmung mit Information über die relative Position, die von dem Zähler einer relativen Position 4 ausgegeben wird, ändern, wobei dadurch eine Positionssteueroperation ermöglicht wird.

In der sensorlosen Steuervorrichtung 1a des Synchronmotors der ersten Ausführungsform addiert der Zähler einer relativen Position 4 einen Wert, der jedesmal gezählt wird, wenn ein Magnetpol eine Magnetpolposition passiert, die als eine Referenz dient, und den Umfang einer Verschiebung von der Referenzposition für einen Magnetpol innerhalb eines Zyklus eines elektrischen Winkels auf, wobei dadurch eine Position bezüglich der Referenzposition bestimmt wird. Deshalb kann ein Synchronmotor ohne einem Positionssensor ein Objekt an einer Position bezüglich der Referenzposition stoppen. Ferner wurde bisher ein Positionssensor verwendet, wenn ein Synchronmotor eine Positionierungsoperation durchführt. Ein Synchronmotor kann jedoch eine Positionierungsoperation ohne Verwendung eines Positionssensors durchführen, wobei dadurch Kosten eines Systems begrenzt werden, während Zuverlässigkeit verbessert wird.

Zweite Ausführungsform

3 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1b eines Synchronmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 2, 4 und 10 jene Elemente, die denen in 1 gezeigten entsprechen, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1b bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 6 bestimmt einen Grenzschalter, der ein Referenzpositionssignal zu dem Zähler einer relativen Position 4 ausgibt; und 7a bestimmt einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator zum Ändern einer Geschwindigkeitsinstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4. Ferner bestimmen Bezugszeichen X1, X2 Referenzwerte, die im voraus für den Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7a eingestellt sind. Hier entspricht X1 dem ersten Grenzschalter "a", der an der Abbremsungsstartposition in 11 vorgesehen ist, und bestimmt einen Abstand zwischen einer Position, an der der Grenzschalter 6 ist, um ein Referenzpositionssignal auszugeben, und der Abbremsungsstartposition. X2 bestimmt entspricht dem zweiten Grenzschalter "b", der an der in 11 gezeigten Stoppoperationsstartposition vorgesehen ist, und bestimmt einen Abstand zwischen einer Position, an der der Grenzschalter 6 ist, um ein Referenzpositionssignal auszugeben, und der Stoppoperationsstartposition.

4 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1b des Synchronmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 4A zeigt eine Beispielkonfiguration einer Übertragungsvorrichtung; 4B zeigt eine Geschwindigkeitsinstruktion, die von dem Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7a ausgegeben wird; 4C zeigt eine Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4; und 4D bestimmt eine Geschwindigkeit. In der Zeichnung bestimmt Bezugszeichen 1b eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors, fähig zum Eingeben eines Signals, das von dem Grenzschalter 6 ausgegeben wird; 10 bestimmt einen Synchronmotor; 11 bestimmt eine Welle des Synchronmotors; 12 bestimmt einen Riemen, der mit der Welle 11 des Synchronmotors verbunden ist und betätigt wird; 13 bestimmt ein Objekt, das transportiert wird, während es mit dem Riemen gesichert ist; und 14a bestimmt einen Stopper.

Es wird nun durch Bezug auf 3 und 4 eine Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1b des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform beschrieben.

Wenn das Objekt 13 den Grenzschalter 6 passiert, während es in einer nach rechts gerichteten Richtung von dem linken Ende von 4A transportiert wird, gibt der Grenzschalter 6 ein Referenzpositionssignal aus.

Bei Empfang eines Referenzpositionssignals, das von dem Grenzschalter 6 ausgegeben wird, setzt der Zähler einer relativen Position 4 einen Gesamtwert auf Null zurück. Gleichzeitig startet der Zähler einer relativen Position 4 eine Summierung von Positionswerten eines Magnetpols, während die Position des Magnetpols, die erhalten wird, wenn ein Referenzpositionssignal eingegeben wurde, als eine Referenzposition von der sensorlosen Geschwindigkeitssteuersektion 2 eingegeben wird.

Der Zähler einer relativen Position 4 bestimmt eine Position bezüglich der Referenzposition mittels Aufaddieren eines Werts, der jedesmal gezählt wird, wenn der Magnetpol eine Magnetpolposition passiert, die als ein Standard zum Zählen dient, und des Betrags einer Verschiebung von einer Referenzposition für einen Magnetpol innerhalb eines Zyklus eines elektrischen Winkels. Ein Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 summiert wird, erhöht sich auf eine in 4C gezeigte Art und Weise.

Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, eine zuvor eingestellte Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat, wie in 4C gezeigt, startet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7a eine Abbremsungsoperation durch Ändern der Geschwindigkeitsinstruktion, wie in

4B gezeigt. Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat, beginnt der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7a ferner eine Stoppoperation und ändert die Geschwindigkeitsinstruktion.

Wie in 4D gezeigt, erscheinen Änderungen in einer Reisegeschwindigkeit des Objekts 13 derart, dass das Objekt 13 den Grenzschalter 6 derart passiert (t0), dass eine Abbremsung begonnen wird, wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, die Abbremsungsstartposition X1 (t1) erreicht hat, und derart, dass eine Stoppoperation gestartet wird (t2), wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat.

In der sensorlosen Steuervorrichtung 1b des Synchronmotors der zweiten Ausführungsform werden die Abbremsungsstartposition X1 und die Stoppoperationsstartposition X2 im voraus eingestellt. Wenn das Objekt den Grenzschalter 6 passiert hat oder wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, der eine Zähloperation gestartet hat, die Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat, wird eine Abbremsungsoperation gestartet. Wenn der gezählte Wert die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat, wird eine Stoppoperation begonnen. Deshalb können ein Abbremsungsstart-Grenzschalter und ein Stoppoperationsstart-Grenzschalter, die beide erforderlich sind, um eine Positionierungssteuerung durchzuführen, die Form eines einzelnen Grenzschalters annehmen. Eine Reduzierung der Anzahl von Grenzschaltern führt zu einer Reduzierung einer Länge eines Drahtes, der sich von dem Grenzschalter zu der Steuervorrichtung erstreckt, wodurch eine Verdrahtungsoperation weiter erleichtert wird.

Eine Stoppposition kann durch Ändern der Abbremsungsstartposition X1 und der Stoppoperationsstartposition X2 einfach justiert werden. Deshalb kann eine komplizierte Operation umgangen werden, wie etwa eine Justierung einer Stoppposition, die durch Rücksetzen von Grenzschaltern durchgeführt wird, die anderenfalls erforderlich wäre.

Dritte Ausführungsform

5 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1c eines Synchronmotors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 2, 4 und 10 Elemente, die jenen in 1 gezeigten identisch sind, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1c bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 6 bestimmt einen Grenzschalter, der ein Referenzpositionssignal zu dem Zähler einer relativen Position 4 ausgibt; und 7b bestimmt einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator zum Ändern einer Geschwindigkeitsinstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4. Bezugszeichen X1, X2, X3 und X4 bestimmen Referenzwerte, die in dem Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7b im voraus eingestellt sind. Hier bestimmt X1 eine Abbremsungsstartposition für eine normale Operation; X2 bestimmt eine Stoppoperationsstartposition für eine normale Operation; X3 bestimmt eine Abbremsungsstartposition für eine Umkehrdrehung; und X4 bestimmt eine Stoppoperationsstartposition für eine Umkehrdrehung.

6 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Operationen der sensorlosen Steuervorrichtung 1c des Synchronmotors der dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die Operationen wegen einem Unterschied in der Drehrichtung unterscheiden.

6A zeigt eine Beispielkonfiguration einer Übertragungsvorrichtung; 6B zeigt eine Geschwindigkeitsinstruktion, die während einer Vorwärtsdrehung zu erteilen ist; 6C zeigt eine Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4 während einer Vorwärtsdrehung; 6D bezeichnet eine Geschwindigkeit, die während einer Vorwärtsdrehung erreicht wird; 6E bezeichnet eine Geschwindigkeitsinstruktion, die während einer Umkehrdrehung erteilt wird; 6F bezeichnet eine Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4 während einer Umkehrdrehung; und 6G bezeichnet eine Geschwindigkeit, die während einer Umkehrdrehung erreicht wird. In den Zeichnungen bezeichnen Bezugszeichen 14a, 14b Stopper.

Die folgende Beschreibung wird vorgesehen, während eine Bewegung eines Objekts von links nach rechts in der Zeichnung als eine Vorwärtsdrehoperation angenommen wird und eine Bewegung desselben von rechts nach links in der Zeichnung als eine Umkehrdrehoperation angenommen wird.

Während einer Vorwärtsdrehoperation startet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7b eine Abbremsung durch Ändern einer Geschwindigkeitsinstruktion, wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, die zuvor eingestellte Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat(t1). Der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7b beginnt eine Stoppoperation und ändert die Geschwindigkeitsinstruktion, wenn der gezählte Wert die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat (t2). Wenn während einer Umkehrdrehoperation der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, eine zuvor eingestellte Abbremsungsstartposition X3 erreicht hat (t11), startet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7b eine Abbremsung durch Ändern der Geschwindigkeitsinstruktion. Wenn der gezählte Wert die Stoppoperationsstartposition X4 erreicht hat (t12), beginnt der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 11b eine Stoppoperation und ändert die Geschwindigkeitsinstruktion.

4 der zweiten Ausführungsform zeigt ein Beispiel, in dem eine Abbremsung gestartet wird, wenn die Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4 die Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat, und in dem eine Stoppoperation gestartet wird, wenn die Ausgabe die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat. Wenn jedoch eine Positionierung durch Ändern einer Reiserichtung durchgeführt wird (z.B. wenn eine Positionierung, die während einer Vorwärtsdrehoperation durchzuführen ist, in eine Positionierung geändert wird, die während einer Umkehrdrehoperation durchzuführen ist), ist eine Operation zum Justieren der Position eines Grenzschalters für eine Vorwärtsdrehoperation und für eine Umkehrdrehoperation oder eine Operation zum Ändern der Abbremsungsstartposition X1 und der Stoppoperationsstartposition X2 erforderlich. Wenn eine Positionierung für eine Vorwärtsdrehoperation und für eine Umkehrdrehoperation durchgeführt wird, sind außerdem ein Grenzschalter für eine Vorwärtsdrehoperation und ein anderer Grenzschalter für eine Umkehrdrehoperation erforderlich. Abhängig von einer Reiserichtung muss außerdem eine Bestimmung bezüglich dessen gemacht werden, ob einer der Grenzschalter gültig oder ungültig ist und ob der verbleibende Grenzschalter ungültig oder gültig ist.

Die sensorlose Steuervorrichtung 1c des Synchronmotors der dritten Ausführungsform ist jedoch mit der Abbremsungsstartposition X1 und der Stoppoperationsstartposition X2 für eine Vorwärtsdrehoperation und der Abbremsungsstartposition X3 und der Stoppoperationsstartposition X4 für eine Umkehrdrehoperation versehen. Die Abbremsungsstartposition und die Stoppoperationsstartposition können einzeln für eine Vorwärtsdrehoperation und eine Umkehrdrehoperation eingestellt werden. Deshalb können eine Positionierung für eine Vorwärtsdrehoperation und eine Positionierung für eine Umkehrdrehoperation ohne Einbeziehung einer Erhöhung der Anzahl von Grenzschaltern ausgeführt werden. Selbst wenn eine Reiserichtung zur Positionierung umgeschaltet wird (wenn eine Positionierung, die für eine Vorwärtsdrehoperation durchzuführen ist, zu einer Positionierung umgeschaltet wird, die für eine Umkehrdrehoperation durchzuführen ist oder umgekehrt), wird eine Operation zum Justieren von Grenzschaltern oder eine Operation zum Ändern der Abbremsungsstartpositionen X1, X2 umgangen.

Die vorangehende Beschreibung hat ein Beispiel beschrieben, in dem zwei Paare von Referenzwerten, die für den Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7b im voraus einzustellen sind, als die Abbremsungsstartposition X1 und die Stoppoperationsstartposition X2 für eine Vorwärtsdrehoperation und als die Abbremsungsstartposition X3 und die Stoppoperationsstartposition X4 für eine Umkehrdrehoperation bestimmt werden. Es wird eine Bestimmung bezüglich dessen vorgenommen, ob eine Operation eine Vorwärtsdrehung oder eine Umkehrdrehung ist. Zum Zeitpunkt einer Vorwärtsdrehoperation werden die Abbremsungsstartposition X1 und die Stoppoperationsstartposition X2 verwendet. Zum Zeitpunkt einer Umkehrdrehoperation werden die Abbremsungsstartposition X3 und die Stoppoperationsstartposition X4 eingesetzt. Es können eine Abbremsungsstartposition und eine Stoppoperationsstartposition, die während einer Operation zu verwenden sind, während des Verlaufs einer Bewegung eines Objekts in einer einzelnen Richtung ausgewählt werden.

Vierte Ausführungsform

7 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1d eines Synchronmotors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 2, 4 und 10 Elemente, die jenen in 1 gezeigten identisch sind, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1d bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 7c bestimmt einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator zum Ändern einer Geschwindigkeitsinstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4; 15 bestimmt einen Grenzschalter, der ein Referenzpositionssignal zu dem Zähler einer relativen Position 4 ausgibt; und 16 bestimmt einen Grenzschalter zum Starten einer Stoppoperation. Hier bestimmt X1 ein Referenzwert, der im voraus in dem Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7c eingestellt wird und einem Abstand von einem Standort, bei dem der Grenzschalter 15 ein Referenzpositionssignal ausgeben muss, zu der Abbremsungsstartposition entspricht.

8 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1d des Synchronmotors der vierten Ausführungsform der Erfindung. 8A zeigt eine Beispielkonfiguration einer Übertragungsvorrichtung; 8B zeigt eine Geschwindigkeitsinstruktion; 8C zeigt eine Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4; und 8D zeigt eine Geschwindigkeit.

In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 10 bis 13 und 14a Elemente, die jenen in 4 gezeigten identisch sind, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1d bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 15 bestimmt einen Grenzschalter, der ein Referenzpositionssignal zu dem Zähler einer relativen Position 4 ausgibt; und 16 bestimmt einen Stoppoperationsstart-Grenzschalter.

Es wird nun durch Bezug auf 7 und 8 eine Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1d des Synchronmotors gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben.

Wenn der Synchronmotor hochgefahren wird, wird das Objekt 13 von dem linken Ende von 8A nach rechts in Übereinstimmung mit einer Instruktion niedriger Geschwindigkeit fL bewegt.

Zu einem Zeitpunkt (t20), wenn das Objekt 13 den Grenzschalter 15 während einer Operation niedriger Geschwindigkeit passiert, wird der Zähler einer relativen Position 4 zurückgesetzt, wodurch eine Zähloperation gestartet wird. Zu dem Zeitpunkt (t20), wenn das Objekt 13 den Grenzschalter 15 passiert, schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7c außerdem die Instruktion zu einer Instruktion hoher Geschwindigkeit fH um.

Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, während einer Operation hoher Geschwindigkeit die Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat (t21), schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7c die Geschwindigkeitsinstruktion zu der Instruktion niedriger Geschwindigkeit fL um.

Es wird eine Abbremsung begonnen, und zu einem Zeitpunkt (t22), wenn das Objekt den Grenzschalter 16 passiert, während es sich bei einer vorbestimmten niedrigen Drehgeschwindigkeit bewegt, wird eine Stoppoperation gestartet.

Die zweite Ausführungsform hat eine Ausführungsform beschrieben, in der der Zähler einer relativen Position 4 eine Ausgabe von dem Grenzschalter 6 als ein Referenzpositionssignal während einer Operation hoher Geschwindigkeit empfängt, wodurch eine Zähloperation gestartet wird, in der, wenn ein gezählter Wert die Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat, der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7a eine Abbremsungsoperation startet, und in der, wenn der gezählte Wert die Stoppoperationsstartposition X2 erreicht hat, eine Stoppoperation gestartet wird. Die vierte Ausführungsform ist derart angeordnet, dass der Zähler einer relativen Position 4 eine Ausgabe von dem Grenzschalter 15 als ein Referenzpositionssignal während einer Operation niedriger Geschwindigkeit empfängt, wodurch eine Zähloperation gestartet wird. Wenn ein gezählter Wert die Abbremsungsstartposition X1 erreicht hat, startet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7c eine Abbremsungsoperation. Zu einem Zeitpunkt, wenn das Objekt den Stoppoperationsstart-Grenzschalter 16 passiert hat, wird eine Stoppoperation gestartet.

In der vierten Ausführungsform wird ein Signal, das von dem Grenzschalter 15 ausgegeben wird, während einer Operation niedriger Geschwindigkeit gelesen, und deshalb kann ein Auftreten eines Fehlers in einer Abbremsungsstartposition unterdrückt werden, der anderenfalls durch eine Verzögerung bei einer Verriegelung eines Signals verursacht würde. Außerdem passiert das Objekt den Stoppoperationsstart-Grenzschalter 16 während einer Operation niedriger Geschwindigkeit, und deshalb kann die Genauigkeit eines Stopps weiter verbessert werden.

Die vorangehende Ausführungsform hat ein Beispiel beschrieben, in dem die Abbremsungsstartposition X1 als ein Umfang an Bewegung verwendet wird, der zuvor einzustellen ist. Alternativ können auch der Umfang an Bewegung, der zu verwenden ist, um den Schalter von einer Operation niedriger Geschwindigkeit zu einer Operation hoher Geschwindigkeit zu betätigen, und der Umfang an Bewegung, der zum Starten einer Stoppoperation zu verwenden ist, eingestellt und in einer Operation verwendet werden, die durchgeführt würde, wenn das Objekt die Grenzschalter 15, 16 passiert.

Fünfte Ausführungsform

9 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer sensorlosen Steuervorrichtung 1e eines Synchronmotors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 2, 4 und 10 Elemente, die jenen in 1 gezeigten identisch sind, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1e bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; 7d bestimmt einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator zum Ändern einer Geschwindigkeitsinstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4; 15 bestimmt einen Grenzschalter, der ein Referenzpositionssignal zu dem Zähler einer relativen Position 4 ausgibt; und 16 bestimmt einen Grenzschalter.

10 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1e des Synchronmotors der fünften Ausführungsform der Erfindung. 10A zeigt eine Beispielkonfiguration einer Übertragungsvorrichtung; 10B zeigt eine Geschwindigkeitsinstruktion; 10C zeigt eine Ausgabe von dem Zähler einer relativen Position 4; und 10D zeigt eine Geschwindigkeit. In der Zeichnung bestimmen Bezugszeichen 10 bis 13 und 14a Elemente, die jenen in 4 gezeigten identisch sind, und ihre wiederholten Erläuterungen werden weggelassen. Bezugszeichen 1e bestimmt eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors; und 15, 16 bestimmen Grenzschalter. Bezugszeichen fL bezeichnet eine Instruktion einer niedrigen Drehgeschwindigkeit; fM bezeichnet eine Geschwindigkeitsinstruktion, um eine Drehgeschwindigkeit zeitweilig niedriger als die zu machen, die durch eine Instruktion einer hohen Drehgeschwindigkeit erreicht wird; und fH bezeichnet eine Instruktion einer hohen Drehgeschwindigkeit.

Es wird nun durch Bezug auf 9 und 10 eine Operation der sensorlosen Steuervorrichtung 1d des Synchronmotors gemäß der fünften Ausführungsform beschrieben.

Wenn der Synchronmotor hochgefahren wird, wird das Objekt 13 von dem linken Ende von 10A nach rechts in Übereinstimmung mit einer Instruktion einer niedrigen Drehgeschwindigkeit fL bewegt.

Zu einem Zeitpunkt (t20), wenn das Objekt 13 den Grenzschalter 15 während einer Operation niedriger Geschwindigkeit vor einer Abbremsung passiert, wird der Zähler einer relativen Position 4 zurückgesetzt, wodurch eine Zähloperation gestartet wird. Zu einem Zeitpunkt (t20), wenn das Objekt 13 den Grenzschalter 15 passiert, schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7d außerdem die Instruktion zu einer Instruktion hoher Geschwindigkeit fH um.

Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, einen Umfang an Bewegung X5 während einer Operation hoher Geschwindigkeit erreicht hat (t23), schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7d zeitweilig die Geschwindigkeitsinstruktion zu der Instruktion niedriger Geschwindigkeit fM um.

Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, einen Umfang an Bewegung X6 während einer Operation niedriger Geschwindigkeit (t24) erreicht hat, schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7d die Geschwindigkeitsinstruktion zu der Instruktion hoher Geschwindigkeit fH um.

Wenn der Wert, der durch den Zähler einer relativen Position 4 gezählt wird, den Umfang an Bewegung X1 während einer Operation hoher Geschwindigkeit (t21) erreicht hat, schaltet der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 7d die Geschwindigkeitsinstruktion zu der Instruktion niedriger Geschwindigkeit fI, um.

Es wird eine Abbremsung begonnen, und zu einem Zeitpunkt (t22), wenn das Objekt den Grenzschalter 16 passiert, während es sich bei einer vorbestimmten niedrigen Drehgeschwindigkeit bewegt, wird eine Stoppoperation gestartet.

Die fünfte Ausführungsform ist derart angeordnet, um eine Einstellung der relativen Positionen einer Operationsänderung X5, X6 zu ermöglichen. Wenn das Objekt 13 die zuvor eingestellte relative Position einer Operationsänderung X5 erreicht hat, wird die Geschwindigkeitsinstruktion zeitweilig verringert. Wenn das Objekt 13 die zuvor eingestellte relative Position einer Operationsänderung X6 erreicht hat, wird die Geschwindigkeit erneut erhöht. Wenn deshalb die sensorlose Steuervorrichtung in Verbindung mit einem Operationsmuster mit einem Geschwindigkeitsbereich einschließlich mechanischer Resonanz oder in Verbindung mit einem Operationsmuster, das eine Untersuchung während des Verlaufs einer Operation erfordert, verwendet wird, werden eine Region einschließlich mechanischer Resonanz und eine Region entsprechend einer Periode einer Untersuchung durch X5, X6 spezifiziert, wodurch das Objekt veranlasst werden kann, bei niedriger Geschwindigkeit zu passieren oder bei einer niedrigen Geschwindigkeit betätigt zu werden, was eine Untersuchung ermöglicht.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie oben erwähnt, ermöglicht eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors gemäß der Erfindung eine Positionierung eines Synchronmotors ohne einem Positionssensor bei einem vorbestimmten Standort. Deshalb ist die sensorlose Steuervorrichtung zur Verwendung mit allen Typen von Motoren geeignet, wie etwa einem bürstenlosen Gleichstrommotor, einem Synchronmotor mit implantiertem Magnet (IPM), einem geschalteten Reluktanzmotor (SRM), und einem synchronen Reluktanzmotor (SyRM), in Applikationen, in denen Positionierung ohne Verwendung eines Positionssensors durchgeführt wird.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung sieht eine sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors vor, die einen Synchronmotor ohne Verwendung eines Drehpositionssensors ansteuert. Die Steuervorrichtung hat einen Zähler einer relativen Position 4, der eine geschätzte Position eines Magnetpols von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung gleichzeitig mit einem Rücksetzen eines summierten Werts auf null erlangt, wenn das Referenzpositionssignal eingegeben wird, und der eine Summierungsoperation startet; und einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator 3 mit einer Positionssteuervorrichtung 29, die eine Positionssteueroperation auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Instruktionswert, der den Umfang an Bewegung von der Referenzposition betrifft, und einem summierten Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, durchführt, wobei der Generator eine Geschwindigkeitsinstruktion ausgibt. Die sensorlose Steuervorrichtung kann einen Synchronmotor ohne einem Positionssensor an einem vorbestimmten Standort positionieren.


Anspruch[de]
  1. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors, die inkludiert einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms eines Synchronmotors, eine Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung zum Berechnen einer geschätzten Geschwindigkeit des Synchronmotors und einer geschätzten Position eines Magnetpols durch Verwendung des Stroms, der von dem Stromsensor ausgegeben wird, und eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit des Synchronmotors durch Verwendung einer Geschwindigkeitsinstruktion und der geschätzten Geschwindigkeit; und die den Synchronmotor ohne Verwendung eines Drehpositionssensors ansteuert, wobei die Steuervorrichtung umfasst:

    Referenzpositionssignal-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Referenzpositionssignals, das als ein Standard für eine Positionierungszähloperation dient;

    einen Zähler einer relativen Position, der eine geschätzte Position eines Magnetpols von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung als eine Referenzposition gleichzeitig mit Rücksetzen eines summierten Werts auf null erlangt, wenn das Referenzpositionssignal eingegeben wird, und der eine Summierungsoperation startet; und

    einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mit einer Positionssteuervorrichtung, die eine Positionssteueroperation auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Instruktionswert, der den Umfang an Bewegung von der Referenzposition betrifft, und einem summierten Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, durchführt, wobei der Generator eine Geschwindigkeitsinstruktion ausgibt.
  2. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors nach Anspruch 1, wobei der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition und einer Stoppoperationsstartposition ermöglicht, eine Abbremsungsoperation startet, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat, und eine Stoppoperation startet, wenn der summierte Wert die Stoppoperationsstartposition erreicht hat.
  3. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors nach Anspruch 1, wobei der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mindestens zwei Paare einstellen kann, jedes Paar gebildet aus einer Abbremsungsstartposition und einer Stoppoperationsstartposition, eine Auswahl von einer während einer Operation zu verwendenden von der Abbremsungsstartposition und der Stoppoperationsstartposition ermöglicht, eine Abbremsung startet, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, eine ausgewählte Abbremsungsstartposition erreicht hat, und eine Stoppoperation startet, wenn der summierte Wert eine ausgewählte Stoppoperationsstartposition erreicht hat.
  4. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors, die inkludiert einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms eines Synchronmotors, eine Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung zum Berechnen einer geschätzten Geschwindigkeit des Synchronmotors und einer geschätzten Position eines Magnetpols durch Verwendung des Stroms, der von dem Stromsensor ausgegeben wird, und eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung zum Steuern einer Geschwindigkeit des Synchronmotors durch Verwendung einer Geschwindigkeitsinstruktion und der geschätzten Geschwindigkeit; und die den Synchronmotor ohne Verwendung eines Drehpositionssensors ansteuert, wobei die Steuervorrichtung umfasst:

    Referenzpositionssignal-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Referenzpositionssignals, das als ein Standard für eine Positionierungszähloperation dient;

    einen Zähler einer relativen Position, der eine geschätzte Position eines Magnetpols von der Positions-und-Geschwindigkeitsschätzvorrichtung gleichzeitig mit Rücksetzen eines summierten Werts auf null erlangt, wenn das Referenzpositionssignal eingegeben wird, und der eine Summierungsoperation startet;

    Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignals; und

    einen Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator mit einer Positionssteuervorrichtung, die eine Positionssteueroperation auf der Basis einer Abweichung zwischen einem Instruktionswert, der den Umfang an Bewegung von der Referenzposition betrifft, und einem summierten Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, wobei der Generator eine Geschwindigkeitsinstruktion ausgibt.
  5. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors nach Anspruch 4, wobei der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition ermöglicht, eine Abbremsungsoperation startet, wenn ein summierter Wert, der als eine relative Position von dem Zähler einer relativen Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat, und eine Stoppoperation startet, wenn der summierte Wert die Stoppoperationsstartposition erreicht hat.
  6. Sensorlose Steuervorrichtung eines Synchronmotors nach Anspruch 4, wobei der Geschwindigkeitsinstruktionsgenerator eine Einstellung einer Abbremsungsstartposition, einer relativen Position einer ersten Operationsänderung und einer relativen Position einer zweiten Operationsänderung ermöglicht; eine Geschwindigkeitsinstruktion ändert, wenn ein summierter Wert, der von dem Zähler einer relativen Position als eine relative Position ausgegeben wird, die relative Position einer ersten Operationsänderung oder die relative Position einer zweiten Operationsänderung erreicht hat; eine Abbremsung startet, wenn ein summierter Wert, der von dem Zähler einer relativen Position als eine relative Position ausgegeben wird, die Abbremsungsstartposition erreicht hat; und eine Stoppoperation startet, wenn das Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal von dem Geschwindigkeitsinstruktionsänderungspositionssignal-Ausgabemittel ausgegeben wird.
Es folgen 11 Blatt Zeichnungen






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