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JP6636206B2 - Apparatus and method for correcting torque pulsation of electric motor, control device for elevator - Google Patents
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JP6636206B2 - Apparatus and method for correcting torque pulsation of electric motor, control device for elevator - Google Patents

Apparatus and method for correcting torque pulsation of electric motor, control device for elevator Download PDF

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Description

この発明は、例えばエレベーター巻上機の制御装置、車載電動機の制御装置または工作機械の電動機の制御装置等に適用され、電動機の回転位置に応じて一意に決まる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正装置等に関するものである。   The present invention is applied to, for example, a control device of an elevator hoist, a control device of an on-vehicle motor, or a control device of a motor of a machine tool, and corrects a periodic torque pulsation uniquely determined according to a rotational position of the motor. And the like.

電動機に発生するトルク脈動は、主に回転子位置に依存して発生することが分かっており、これを周期的な外乱と見なして繰り返し補償信号を生成する方法が従来から考えられている。
下記特許文献1では、電動機のトルク脈動周波数成分を軸トルク検出値から抽出してトルク脈動を抑制するための補償電流を学習で求め、補償電流をインバータの電流制御指令に重畳させて周波数成分毎のトルク脈動を抑制する。
このトルク脈動抑制のための補償電流の学習を、複数の異なる動作点で自動的に繰り返し実行し、この学習データを補償電流テーブルとして生成する。
It has been known that torque pulsation generated in an electric motor mainly occurs depending on a rotor position, and a method of repeatedly generating a compensation signal by regarding this as a periodic disturbance has been considered.
In Patent Document 1 below, a compensation current for suppressing a torque pulsation is obtained by learning a torque pulsation frequency component of an electric motor from a detected shaft torque value, and the compensation current is superimposed on a current control command of an inverter to obtain a compensation current for each frequency component. To suppress torque pulsation.
The learning of the compensation current for suppressing the torque pulsation is automatically and repeatedly executed at a plurality of different operating points, and the learning data is generated as a compensation current table.

特開2011−50119号公報JP 2011-50119 A

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のトルク脈動の補正装置では、軸トルク検出値の周波数解析を複数の動作点で繰り返し行い、このデータを基にトルク脈動の補償電流テーブルを生成している。ここで、学習結果によりテーブルデータを作成するため、多数回のデータ(学習)が必要であり、特に、電動機とその制御装置を機械システムに据付けた後にトルク脈動の調整を行う場合には、運用開始前に多数の運転条件でデータを取得することが困難であるため、より簡素な構成でトルク脈動を補正することが課題である。
However, the related art has the following problems.
In a conventional torque pulsation correction device, frequency analysis of a shaft torque detection value is repeatedly performed at a plurality of operating points, and a torque pulsation compensation current table is generated based on this data. Here, a large number of data (learning) is required to create the table data based on the learning result.In particular, when the torque pulsation is adjusted after the electric motor and its control device are installed in the mechanical system, the operation is required. Since it is difficult to acquire data under a number of operating conditions before the start, it is an issue to correct torque pulsation with a simpler configuration.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、トルク脈動を簡素な構成で推定して補正することができる電動機のトルク脈動補正装置および電動機のトルク脈動補正方法等を得ることを目的にする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a motor torque pulsation correction device and a motor torque pulsation correction method capable of estimating and correcting torque pulsation with a simple configuration. The purpose is to get.

この発明は、電動機制御装置における電動機を制御する電流指令値対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正装置であって、前記電動機を回転させた時に、位置検出器からの前記電動機の回転位置から前記電動機の回転速度を演算して回転速度を周波数解析し、特定周波数の振幅および位相を演算して周波数解析結果として出力する周波数解析部と、電動機制御装置に電動機運転指令を入力して前記電動機を回転させると共に、前記周波数解析結果から前記電動機に発生するトルク脈動の振幅および位相を推定してトルク脈動推定値として出力するトルク脈動推定部と、前記トルク脈動推定値と電流検出器で検出された電動機電流と前記位置検出信号によりトルク脈動補正電流値を演算して前記電動機制御装置の電流指令値を補正するトルク脈動補正部と、を備え、前記トルク脈動推定部は、前記周波数解析部に前記電動機の電流が異なる複数の条件について前記周波数解析結果を演算させ、取得した複数の前記周波数解析結果からトルク脈動の振幅または位相を電流の関数として求める、電動機のトルク脈動補正装置等にある。   The present invention is a motor torque pulsation correction device that corrects a periodic torque pulsation included in the torque of the electric motor with respect to a current command value for controlling the electric motor in the electric motor control device.When the electric motor is rotated, A frequency analysis unit that calculates the rotation speed of the motor from the rotation position of the motor from a position detector, performs frequency analysis of the rotation speed, calculates the amplitude and phase of a specific frequency, and outputs the result as a frequency analysis result; A torque pulsation estimating unit that inputs a motor operation command to the device and rotates the motor, estimates the amplitude and phase of torque pulsation generated in the motor from the frequency analysis result, and outputs the estimated value as a torque pulsation estimation value, A torque pulsation correction current value is calculated based on the torque pulsation estimated value, the motor current detected by the current detector, and the position detection signal. A torque pulsation correction unit that corrects the current command value of the motor control device, and the torque pulsation estimation unit causes the frequency analysis unit to calculate the frequency analysis result for a plurality of conditions where the current of the motor is different, A torque pulsation correction device for an electric motor or the like obtains an amplitude or a phase of a torque pulsation as a function of a current from a plurality of the obtained frequency analysis results.

この発明は、トルク脈動を簡素な構成で推定して補正することができる電動機のトルク脈動補正装置およびトルク脈動補正方法等を提供できる。   The present invention can provide a torque pulsation correction device and a torque pulsation correction method for an electric motor that can estimate and correct torque pulsation with a simple configuration.

この発明の実施の形態1,2における電動機のトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムの全体図を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall view of a motor control system including a motor torque pulsation correction device according to Embodiments 1 and 2 of the present invention. 図1に示した電動機の制御システムの電動機制御装置の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a motor control device of the motor control system illustrated in FIG. 1. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動補正装置においてトルク脈動補正部の出力を明示したブロック図である。FIG. 4 is a block diagram clearly showing an output of a torque pulsation correction unit in the motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動補正装置においてトルク脈動補正部の出力から電動機速度までの伝達特性を伝達関数で表わしたブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a transfer characteristic from an output of a torque pulsation correction unit to a motor speed in a motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention by a transfer function. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動補正装置においてトルク脈動補正部の出力から電動機速度までの伝達特性の伝達関数の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a transfer function of a transfer characteristic from an output of a torque pulsation correction unit to a motor speed in the motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動補正装置の処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a process of the electric motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動の振幅と電流値の関係を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a relationship between an amplitude of torque pulsation of the electric motor and a current value according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における電動機のトルク脈動補正装置の特にトルク脈動推定部の処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a process of a torque pulsation estimating unit of the electric motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態2における電動機のトルク脈動の位相と電流値の関係を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a relationship between a phase of a torque pulsation of an electric motor and a current value according to Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態2における電動機のトルク脈動補正装置の特にトルク脈動推定部の処理を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating a process of a torque pulsation estimating unit of the electric motor torque pulsation correction device according to the second embodiment of the present invention. この発明の実施の形態3における電動機のトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムの全体図を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an overall view of a motor control system including a motor torque pulsation correction device according to Embodiment 3 of the present invention. この発明の実施の形態4におけるエレベーター制御装置を含むエレベーターシステムを示す概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating an elevator system including an elevator control device according to Embodiment 4 of the present invention. この発明の一実施の形態における電動機のトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムの制御部分のハードウェア構成の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control portion of a control system for a motor including a torque pulsation correction device for a motor according to an embodiment of the present invention.

以下、この発明による電動機のトルク脈動補正装置および補正方法、エレベーターの制御装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。   Hereinafter, a torque pulsation correction device and a correction method for an electric motor according to the present invention, and an elevator control device will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電動機のトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムの全体構成を示すブロック図である。図1において、この電動機の制御システムは、電動機制御装置4、位置検出器2、電流検出器3およびトルク脈動補正装置5を備えている。以下、電動機1も含めて電動機の制御システムと記載する場合もある。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control system including a motor torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. 1, the motor control system includes a motor control device 4, a position detector 2, a current detector 3, and a torque pulsation correction device 5. Hereinafter, the control system of the electric motor including the electric motor 1 may be described.

電動機制御装置4は、電動機1の回転速度や回転位置を制御する装置である。ここで、図2を参照しながら、電動機制御装置4が電動機1の回転速度を制御する場合について説明する。図2は、図1に示した電動機の制御システムの電動機制御装置4の構成を示すブロック図である。   The motor control device 4 is a device that controls the rotation speed and the rotation position of the motor 1. Here, a case where the motor control device 4 controls the rotation speed of the motor 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the motor control device 4 of the motor control system shown in FIG.

図2において、電動機制御装置4は、速度演算部41、速度制御部42、電流制御部43および電力変換器44を有している。速度演算部41は、位置検出器2で検出された電動機1の回転位置MRPまたは角度情報に基づいて、電動機1の回転速度MRSを演算する。なお、速度演算部41は、最も簡単な構成は、位置情報または角度情報の時間微分によって回転速度を演算する。   2, the motor control device 4 includes a speed calculation unit 41, a speed control unit 42, a current control unit 43, and a power converter 44. The speed calculation unit 41 calculates the rotation speed MRS of the electric motor 1 based on the rotation position MRP or the angle information of the electric motor 1 detected by the position detector 2. In the simplest configuration, the speed calculator 41 calculates the rotation speed by time differentiation of the position information or the angle information.

速度制御部42は、電動機1の回転速度MRSが予め定められた設定速度になるように、電動機1のトルク指令値tcである電流指令値icを演算する。なお、電流指令値icを速度制御信号とする。また、速度制御部42の出力には加算部AD1により、トルク脈動補正部53からの出力であるトルク脈動補正電流信号Itpcまたは試験信号TSが加算される。これにより電動機1のトルク脈動を補正するトルク指令値TCである電流指令値ICとなる。なお、トルク脈動補正電流信号Itpc、試験信号TSの詳細については後述する。電流制御部43は、速度制御部42から出力された電流指令値ICに、電流検出器3で検出された電動機1の電流である電動機電流Imが一致するように、電動機1の電圧指令値VCを演算する。電力変換器44は、電動機電流Imを制御するために、電流制御部43から出力された電圧指令値VCに基づいて、電動機1に電動機印加電圧Vmaを印加する。   The speed control unit 42 calculates a current command value ic that is a torque command value tc of the electric motor 1 so that the rotation speed MRS of the electric motor 1 becomes a predetermined set speed. Note that the current command value ic is a speed control signal. Further, to the output of the speed control unit 42, the torque pulsation correction current signal Itpc or the test signal TS, which is the output from the torque pulsation correction unit 53, is added by the addition unit AD1. Thus, the current command value IC is a torque command value TC for correcting the torque pulsation of the electric motor 1. The details of the torque pulsation correction current signal Itpc and the test signal TS will be described later. The current control unit 43 controls the voltage command value VC of the motor 1 so that the current command value IC output from the speed control unit 42 matches the motor current Im that is the current of the motor 1 detected by the current detector 3. Is calculated. The power converter 44 applies the motor application voltage Vma to the motor 1 based on the voltage command value VC output from the current control unit 43 in order to control the motor current Im.

ここで、速度制御部42や電流制御部43での制御には、一般的にP制御、PI制御、PID制御が用いられることが多いが、種々の制御方法を用いることができる。また、電動機1の電流制御には、一般的にベクトル制御が用いられ、電動機電流や電動機印加電圧をd−q軸に変換し、変換後の電流、電圧に対して、前述のPID制御等の制御方法が用いられる。   Here, P control, PI control, and PID control are generally often used for control by the speed control unit 42 and the current control unit 43, but various control methods can be used. In addition, vector control is generally used for the current control of the motor 1, and the motor current and the motor applied voltage are converted into d-q axes, and the converted current and voltage are subjected to the above-described PID control or the like. A control method is used.

また、電動機1に電圧を印加する電力変換器44としては、一般的にインバータが用いられる。インバータは、図示しない電源の電圧を、所望の可変電圧可変周波数の電圧に変換する。この発明では電力変換器44は、一般的に販売されているインバータ装置のように、コンバータによって交流電圧を直流電圧に変換した後に、インバータによって直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器、またはマトリクスコンバータのように、交流電圧を直接交流の可変電圧可変周波数の電圧に変換する電力変換器を含む可変電圧可変周波数の電力変換器を指す。   In general, an inverter is used as the power converter 44 that applies a voltage to the electric motor 1. The inverter converts a voltage of a power supply (not shown) into a voltage having a desired variable voltage and variable frequency. In the present invention, the power converter 44 is a power converter that converts an AC voltage into a DC voltage by a converter and then converts the DC voltage into an AC voltage by an inverter, or a matrix, like a commonly sold inverter device. A variable voltage variable frequency power converter including a power converter that directly converts an AC voltage into an AC variable voltage variable frequency voltage, such as a converter.

また、この発明の実施の形態1に係るインバータすなわち電力変換器44は、上述したインバータに加えて、座標変換の機能を含んでもよい。すなわち、電圧指令値VCがd−q軸の電圧指令値である場合には、d−q軸の電圧指令値を相電圧または線間電圧に変換して、指令された電圧指令値に従った電圧に変換する座標変換機能も含むものとする。なお、インバータのデッドタイムを補正する装置または手段が設けられていても、この発明は、適用することができる。   Further, the inverter according to Embodiment 1 of the present invention, that is, power converter 44, may include a function of coordinate conversion in addition to the inverter described above. That is, when the voltage command value VC is a dq axis voltage command value, the dq axis voltage command value is converted into a phase voltage or a line voltage, and the voltage command value is in accordance with the commanded voltage command value. It also includes a coordinate conversion function for converting to voltage. The present invention can be applied even if a device or means for correcting the dead time of the inverter is provided.

また、電動機1の回転位置を制御する場合には、速度制御部42の上位に位置制御部42aが付加される。位置制御部42aは、電動機1の回転位置が所望の位置になるように、速度制御部42に入力される電動機1の速度指令値SCを演算する。速度制御部42は、速度指令値SCを所望の速度として上述した制御を実行する。位置制御部42aでの制御には、一般的にP制御、PI制御、PID制御が用いられることが多いが、種々の制御方法を用いることができる。   When controlling the rotational position of the electric motor 1, a position control unit 42 a is added above the speed control unit 42. The position control unit 42a calculates the speed command value SC of the electric motor 1 input to the speed control unit 42 so that the rotational position of the electric motor 1 is at a desired position. The speed control unit 42 executes the above-described control with the speed command value SC as a desired speed. In general, P control, PI control, and PID control are often used for control by the position control unit 42a, but various control methods can be used.

また、速度制御部42を用いずに、位置制御部42aおよび電流制御部43によって電動機制御装置4を構成してもよい。この場合には、位置制御部42aは、電動機1の回転位置が所望の位置になるように、電動機1の電流指令値ICを演算する。   Further, the motor control device 4 may be configured by the position control unit 42a and the current control unit 43 without using the speed control unit 42. In this case, the position control unit 42a calculates the current command value IC of the electric motor 1 so that the rotational position of the electric motor 1 becomes a desired position.

図1に戻って、電流検出器3は、電動機1の電流を測定する。例えば、電動機1が三相電動機である場合には、二相の相電流を測定することが多いが、三相の相電流を測定してもよい。なお、図1では、電流検出器3が電動機制御装置4の出力、すなわち電力変換器44の出力電流を測定しているが、電流検出器3は、ワンシャント抵抗による電流測定法のように、電力変換器44の母線電流を測定して、各相電流を推定してもよい。この場合であっても、この発明に何等影響を与えない。   Returning to FIG. 1, the current detector 3 measures the current of the electric motor 1. For example, when the motor 1 is a three-phase motor, a two-phase current is often measured, but a three-phase current may be measured. In FIG. 1, the current detector 3 measures the output of the motor control device 4, that is, the output current of the power converter 44, but the current detector 3 uses the one-shunt resistor to measure the current as shown in FIG. The bus current of the power converter 44 may be measured to estimate each phase current. Even in this case, the present invention is not affected at all.

ここで、電動機1の出力するトルクには、トルク脈動が含まれている。電動機1は、構造的な磁束の歪みおよびコギングトルクを持つため、回転に応じて振動、騒音の一因となるトルク脈動を発生する。また、電動機1に発生するトルク脈動は、モータ構造の磁気的な不完全性、およびそのモータ構造を駆動するインバータの応答誤差または電流誤差、機械特性など、様々な要因が複雑に関連している。ただし、電動機の脈動周期に着目すると、主に回転子位置に依存して発生することが分かっている。   Here, the torque output from the electric motor 1 includes torque pulsation. Since the electric motor 1 has structural magnetic flux distortion and cogging torque, it generates torque pulsation that contributes to vibration and noise in accordance with rotation. Further, the torque pulsation generated in the electric motor 1 is complicatedly related to various factors such as magnetic imperfection of a motor structure, a response error or a current error of an inverter driving the motor structure, and mechanical characteristics. . However, when focusing on the pulsation cycle of the electric motor, it is known that the pulsation occurs mainly depending on the rotor position.

以下、電動機1の回転位置に応じて一意に決まるトルク脈動を、Trとして表現する。なお、この発明は、電動機1が回転位置に応じて一意に決まる周期的なトルク脈動を含み、かつトルク脈動Trの主成分次数が既知である場合に適用することができる。   Hereinafter, a torque pulsation uniquely determined according to the rotational position of the electric motor 1 is expressed as Tr. The present invention can be applied to the case where the electric motor 1 includes a periodic torque pulsation uniquely determined according to the rotational position, and the main component order of the torque pulsation Tr is known.

電動機1の周期的なトルク脈動Trは、次式(1)のように、正弦波を用いて近似的に表すことができる。なお、正弦波による表記でも余弦波による表記でも本質的な違いはないので、この発明の実施の形態1では、正弦波による表記に統一する。   The periodic torque pulsation Tr of the electric motor 1 can be approximately expressed using a sine wave as in the following equation (1). Since there is no essential difference between the notation using a sine wave and the notation using a cosine wave, the notation using a sine wave is used in the first embodiment of the present invention.

r=Ar1sin(N1θm+φr1)+Ar2sin(N2θm+φr2)+…+Arnsin(Nnθm+φrn) (1) Tr = A r1 sin (N 1 θ m + φ r1 ) + A r2 sin (N 2 θ m + φ r2 ) +... + A rn sin (N n θ m + φ rn ) (1)

ただし、式(1)において、
θm:電動機1の機械角度
r1:N1次の次数におけるトルク脈動の振幅
r2:N2次の次数におけるトルク脈動の振幅
rn:Nn次の次数におけるトルク脈動の振幅
φr1:N1次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ(初期位相)
φr2:N2次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
φrn:Nn次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
を示している。
However, in equation (1),
θ m : mechanical angle of electric motor 1 A r1 : amplitude of torque pulsation in order of N 1 order A r2 : amplitude of torque pulsation in order of N 2 A rn : amplitude of torque pulsation in order of N n order φ r1 : N 1st order phase shift with respect to mechanical angle of motor 1 (initial phase)
φ r2 : phase shift with respect to the mechanical angle of the electric motor 1 in the order of N 2 φ rn : phase shift with respect to the mechanical angle of the electric motor 1 in the order of N n .

なお、式(1)のN1、N2…Nnの次数は、1、2…Nnのように連続した整数である必要はなく、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的なトルク脈動の主成分の次数である。ここでいう主成分とは、他の周波数の振幅に対して、その次数における振幅が大きなものを指す。また、式(1)は、3つ以上の周波数成分を合成したものとして表記されているが、周期的なトルク脈動Trの周波数成分は、1つでも2つでも、またはそれ以上の成分から構成されていてもよい。The order of N 1 , N 2, ... N n in the equation (1) does not need to be continuous integers such as 1, 2,... N n , and is periodically determined uniquely according to the rotational position of the electric motor 1. This is the order of the principal components of the torque pulsation. The term “principal component” as used herein refers to a component whose amplitude in the order is larger than the amplitude of another frequency. Further, although the equation (1) is described as a combination of three or more frequency components, the frequency component of the periodic torque pulsation Tr is composed of one or two or more components. It may be.

ここで、式(1)に対応した電流値は、d−q軸上のq軸の電流値を用いて、次式(2)のように表わすことができる。   Here, the current value corresponding to the expression (1) can be expressed as the following expression (2) using the current value of the q axis on the dq axis.

qr=Iqr1sin(N1θm+φr1)+Iqr2sin(N2θm+φr2)+…
+Iqrnsin(Nnθm+φrn) (2)
i qr = I qr1 sin (N 1 θ m + φ r1 ) + I qr2 sin (N 2 θ m + φ r2 ) +.
+ I qrn sin (N n θ m + φ rn ) (2)

なお、トルク脈動Trとそれに対応したq軸電流値iqrとの関係は、トルク定数Ktを用いて、次式で表現できる。   The relationship between the torque pulsation Tr and the corresponding q-axis current value iqr can be expressed by the following equation using the torque constant Kt.

r=Kt・iqr (3)T r = K t · i qr (3)

したがって、トルク脈動の振幅とその電流換算値の振幅は、例えば、
qr1=Ar1/Kt
の関係となる。従って、速度制御部42の出力する電流指令値icに対し、式(1)で表わされるトルク脈動と同様の式(2)で再現したトルク脈動補正電流信号を重畳することでトルク脈動を補正することができる。
Therefore, the amplitude of the torque pulsation and the amplitude of the current conversion value are, for example,
I qr1 = A r1 / K t
It becomes the relationship. Accordingly, the torque pulsation is corrected by superimposing the torque pulsation correction current signal reproduced by the equation (2) similar to the torque pulsation represented by the equation (1) on the current command value ic output from the speed control unit 42. be able to.

また、位置検出器2は、例えば光学式エンコーダや磁気式エンコーダ、レゾルバのように、電動機1の制御に必要な電動機1の回転位置を検出して、電動機回転位置MRPで示される位置検出信号を出力するが、位置検出器2により出力される回転位置の情報には、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含んでいる。   The position detector 2 detects a rotation position of the electric motor 1 necessary for controlling the electric motor 1 such as an optical encoder, a magnetic encoder, and a resolver, and outputs a position detection signal indicated by the electric motor rotation position MRP. Although it is output, the information on the rotational position output by the position detector 2 includes a periodic error uniquely determined according to the rotational position of the electric motor 1.

ここで、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差とは、レゾルバの検出誤差や、光学式エンコーダにおけるスリット不良によるパルス抜けおよびパルス間距離の不均衡のように、回転位置に応じて再現性のある誤差を指す。電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差は、位置情報を角度に変換した角度誤差θerrとして表現すると、次式(4)のように、正弦波を用いて近似的に表すことができる。なお、正弦波による表記でも余弦波による表記でも本質的な違いはないので、この発明の実施の形態1では、正弦波による表記に統一する。Here, the periodic error uniquely determined according to the rotational position of the electric motor 1 refers to a rotational error, such as a detection error of a resolver, a pulse omission due to a slit defect in an optical encoder, and an imbalance in inter-pulse distance. Indicates a reproducible error accordingly. When a periodic error uniquely determined according to the rotational position of the electric motor 1 is expressed as an angle error θ err obtained by converting position information into an angle, it is approximately expressed using a sine wave as in the following equation (4). be able to. Since there is no essential difference between the notation using a sine wave and the notation using a cosine wave, the notation using a sine wave is used in the first embodiment of the present invention.

θerr=Aerr1sin(X1θm+ψ1)+Aerr2sin(X2θm+ψ2)+…
+Aerrnsin(Xnθm+ψn) (4)
θ err = A err1 sin (X 1 θ m + ψ 1 ) + A err2 sin (X 2 θ m + ψ 2 ) +.
+ A errn sin (X n θ m + ψ n) (4)

ただし、式(4)において、
θm:電動機1の機械角度
err1:X1次の次数における誤差振幅
err2:X2次の次数における誤差振幅
errn:Xn次の次数における誤差振幅
ψ1:X1次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ(初期位相)
ψ2:X2次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
ψn:Xn次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
を示している。
However, in equation (4),
θ m : mechanical angle A err1 of motor 1: error amplitude A err2 in the first order of X 1 error amplitude A errn in the second order of the order A errn : error amplitude in the order of the X n order ψ 1 : error amplitude in the first order of X 1 Phase shift of motor 1 relative to machine angle (initial phase)
ψ 2 : The phase shift of the motor 1 in the X 2 order with respect to the mechanical angle ψ n : The phase shift of the X 1 order with respect to the mechanical angle of the motor 1.

なお、式(4)のX1、X2…Xnの次数は、1、2…Xnのように連続した整数である必要はなく、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差の主成分の次数である。ここでいう主成分とは、他の周波数の振幅に対して、その次数における振幅が大きなものを指す。また、式(4)は、3つ以上の周波数成分を合成したものとして表記されているが、周期的な角度誤差θerrの周波数成分は、1つでも2つでも、またはそれ以上の成分から構成されていてもよい。Note that the order of X 1 , X 2 ... X n in the equation (4) does not need to be continuous integers such as 1, 2,... X n , and is periodically determined uniquely according to the rotational position of the electric motor 1. This is the order of the principal component of the error. The term “principal component” as used herein refers to a component whose amplitude in the order is larger than the amplitude of another frequency. Equation (4) is described as a combination of three or more frequency components. However, the frequency component of the periodic angle error θ err is calculated from one or two or more components. It may be configured.

ここで、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的なトルク脈動が電動機1の出力トルクに含まれる場合には、トルク脈動と同一次元の周波数成分を含む速度脈動が発生することが分かっている。同様に、トルク脈動補正部53により特定の周期的な信号を発生し、速度制御部42の出力に加えると、加えた信号と同じ周波数成分を含む速度脈動が発生することが分かっている。   Here, when a periodic torque pulsation uniquely determined according to the rotational position of the electric motor 1 is included in the output torque of the electric motor 1, it is understood that a velocity pulsation including a frequency component of the same dimension as the torque pulsation occurs. ing. Similarly, it is known that when a specific periodic signal is generated by the torque pulsation correction unit 53 and added to the output of the speed control unit 42, a speed pulsation including the same frequency component as the added signal is generated.

従って、式(1)に示した電動機1のトルク脈動と式(4)に示した位置検出器2の周期的な誤差の次数が一致するとき、すなわち、式(1)と式(4)において、N1=X1、N2=X2、Nn=Xn、の場合、電動機1の回転速度には、電動機1のトルク脈動による速度脈動成分と、位置検出器2の角度誤差による速度脈動成分の和が含まれることになる。これを次式(5)のように表わす。Therefore, when the torque pulsation of the electric motor 1 shown in the equation (1) matches the order of the periodic error of the position detector 2 shown in the equation (4), that is, in the equations (1) and (4), , N 1 = X 1 , N 2 = X 2 , N n = X n , the rotational speed of the motor 1 includes a speed pulsation component due to torque pulsation of the motor 1 and a speed due to an angular error of the position detector 2. The sum of the pulsation components will be included. This is expressed as the following equation (5).

ωerr=Yerr1sin(N1θm+γ1)+Yerr2sin(N2θm+γ2)+…
+Yerrnsin(Nnθm+γn)
=Yerr1sin(X1θm+γ1)+Yerr2sin(X2θm+γ2)+…
+Yerrnsin(Xnθm+γn) (5)
ω err = Y err1 sin (N 1 θ m + γ 1 ) + Y err2 sin (N 2 θ m + γ 2 ) +.
+ Y errn sin (N n θm + γ n )
= Y err1 sin (X 1 θ m + γ 1) + Y err2 sin (X 2 θ m + γ 2) + ...
+ Y errn sin (X n θ m + γ n ) (5)

ここで、式(5)において、
θm:電動機1の機械角度
err1:N1次またはX1次の次数における速度脈動振幅
err2:N2次またはX2次の次数における誤差振幅
errn:Nn次またはXn次の次数における誤差振幅
γ1:N1次またはX1次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ(初期位相)
γ2:N2次またはX2次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
γn:Nn次またはXn次の次数における電動機1の機械角度に対する位相ずれ
を示している。
Here, in equation (5),
θ m : mechanical angle of motor 1 Y err1 : speed pulsation amplitude in N 1 or X 1 order Y err2 : error amplitude in N 2 or X 2 order Y errn : N n or X n order Error amplitude γ 1 in order : phase shift (initial phase) with respect to mechanical angle of motor 1 in order of N 1 or X 1
γ 2 : phase shift with respect to the mechanical angle of the electric motor 1 in the order of the N 2 or X 2 order γ n : phase shift with respect to the mechanical angle of the electric motor 1 in the order of the N n or X n order.

なお、式(1)に示した電動機1のトルク脈動と式(4)に示した位置検出器2の周期的な誤差の次数が一致しないときには、速度脈動は、電動機1のトルク脈動による成分と位置検出器2の誤差による速度脈動成分とを分離して取り扱うことができる。   When the torque pulsation of the electric motor 1 shown in the equation (1) does not match the order of the periodic error of the position detector 2 shown in the equation (4), the speed pulsation is equal to the component due to the torque pulsation of the electric motor 1. The velocity pulsation component due to the error of the position detector 2 can be handled separately.

以降、式(1)に示した電動機1のトルク脈動と式(4)に示した位置検出器2の周期的な誤差の次数は一致しているとする。すなわち、電動機1の回転速度に含まれる速度脈動は、電動機1のトルク脈動成分と位置検出器2の角度誤差成分の和となっている。   Hereinafter, it is assumed that the torque pulsation of the electric motor 1 shown in the equation (1) and the order of the periodic error of the position detector 2 shown in the equation (4) match. That is, the speed pulsation included in the rotation speed of the electric motor 1 is the sum of the torque pulsation component of the electric motor 1 and the angle error component of the position detector 2.

次に、この発明の実施の形態1において、トルク脈動補正装置5は、周波数解析部51、トルク脈動推定部52およびトルク脈動補正部53を有している。トルク脈動推定部52は、周波数解析部51で解析した電動機1の回転速度の周波数解析結果FARに基づいて、電動機1のトルク脈動を式(1)と同様の形の関数として推定する。本実施の形態では、電動機1のトルク脈動と位置検出器2の周期的な誤差の次数は一致しているとするため、式(1)に対し位置検出器2の誤差による速度脈動を補正するトルク脈動補正値が加算された形で推定する。   Next, in the first embodiment of the present invention, the torque pulsation correction device 5 includes a frequency analysis unit 51, a torque pulsation estimation unit 52, and a torque pulsation correction unit 53. The torque pulsation estimating unit 52 estimates the torque pulsation of the electric motor 1 as a function having the same form as the equation (1) based on the frequency analysis result FAR of the rotation speed of the electric motor 1 analyzed by the frequency analyzing unit 51. In this embodiment, since the order of the torque pulsation of the electric motor 1 and the order of the periodic error of the position detector 2 match, the velocity pulsation due to the error of the position detector 2 is corrected with respect to the equation (1). It is estimated in a form in which the torque pulsation correction value is added.

また、トルク脈動補正部53は、トルク脈動推定部52からの入力信号であるトルク脈動推定値(TPE)、位置検出器2からの回転位置信号(MRP)と電流検出器3からの電動機電流信号(Im)から加算信号を生成する。具体的には、トルク脈動補正部53は、トルク脈動の推定結果に基づいて、式(1)と同形式のトルク脈動補正値を生成し、図2に示すようにトルク指令値(tc)である電流指令値(ic)に加算することにより、トルク脈動を補正する。   The torque pulsation correction unit 53 includes an input signal from the torque pulsation estimation unit 52, a torque pulsation estimation value (TPE), a rotation position signal (MRP) from the position detector 2, and a motor current signal from the current detector 3. (Im) to generate an addition signal. Specifically, the torque pulsation correction unit 53 generates a torque pulsation correction value of the same type as in the equation (1) based on the estimation result of the torque pulsation, and generates a torque command value (tc) as shown in FIG. The torque pulsation is corrected by adding it to a certain current command value (ic).

以下、トルク脈動補正装置5の動作について説明する。周波数解析部51は、位置検出器2で検出された電動機1の回転位置MRPまたは角度情報に基づいて電動機1の回転速度MRSを演算し、回転速度MRSおよび位置検出器2からの出力である電動機1の回転位置情報MRPまたは角度情報に基づいて、電動機速度の特定の周波数における振幅(A1)および位相(φ1)のうち、少なくとも1つを演算する。なお、周波数解析部51における速度演算は、電動機制御装置4に含まれる速度演算部41と同様のものである。また、周波数解析部51に含まれる速度演算機能は、速度演算部41と同様でなくても良い。電動機1の回転速度を演算する種々の方法を適用できる。なお、電動機速度とは電動機の回転速度を意味し、以下同様とする。   Hereinafter, the operation of the torque pulsation correction device 5 will be described. The frequency analysis unit 51 calculates the rotation speed MRS of the electric motor 1 based on the rotation position MRP or the angle information of the electric motor 1 detected by the position detector 2, and outputs the rotation speed MRS and the output from the position detector 2. At least one of the amplitude (A1) and the phase (φ1) at a specific frequency of the motor speed is calculated based on the one piece of rotational position information MRP or the angle information. Note that the speed calculation in the frequency analysis unit 51 is the same as the speed calculation unit 41 included in the motor control device 4. Further, the speed calculation function included in the frequency analysis unit 51 may not be the same as the speed calculation unit 41. Various methods for calculating the rotation speed of the electric motor 1 can be applied. The motor speed refers to the rotation speed of the motor, and the same applies hereinafter.

ここで、周波数解析部51は、フーリエ変換、フーリエ級数解析または高速フーリエ変換のように、入力する信号の所望の周波数における振幅および位相が得られる構成が望ましいが、ノッチフィルタやバンドパスフィルタを組み合わせたフィルタのように、所望の周波数信号を抽出し、振幅検出部や位相検出部によって、入力信号の所望の振幅や位相を演算する構成であってもよい。また、ここで用いるフィルタは、抵抗やコンデンサ、コイル等を組み合わせた電気的なものであっても、計算機内で行う処理であってもよい。   Here, the frequency analysis unit 51 is preferably configured to obtain the amplitude and phase at a desired frequency of the input signal, such as Fourier transform, Fourier series analysis, or fast Fourier transform. Like a filter, a configuration may be employed in which a desired frequency signal is extracted and a desired amplitude and phase of an input signal are calculated by an amplitude detection unit and a phase detection unit. Further, the filter used here may be an electric filter combining a resistor, a capacitor, a coil, and the like, or may be a process performed in a computer.

なお、ここでいう所望の周波数すなわち特定周波数の信号とは、電動機1のトルク脈動Trに起因するトルク脈動Trの主成分と同じ周波数の信号、または位置検出器2の角度誤差に起因する速度脈動の主成分と同じ周波数の信号、またはトルク脈動補正部53で発生させる試験信号TSの主成分と同じ周波数の信号を指す。なお、試験信号について、詳細は後述する。   Here, the signal of the desired frequency, that is, the signal of the specific frequency is the signal of the same frequency as the main component of the torque pulsation Tr caused by the torque pulsation Tr of the electric motor 1 or the speed pulsation caused by the angular error of the position detector 2. Or a signal having the same frequency as the main component of the test signal TS generated by the torque pulsation correction unit 53. The details of the test signal will be described later.

トルク脈動推定部52は、周波数解析部51の出力の周波数解析結果(FAR)である所望の周波数成分の速度振幅値(A1)、または速度振幅値(A1)および位相値(φ1)と、位置検出器2からの出力である電動機1の回転位置(MRP)、または角度情報と、電流検出器3からの出力である電動機電流(Im)を用いて、電動機1の回転位置に応じて一意に決まる周期的なトルク脈動Trを後述する推定方法によって推定し、トルク脈動推定値(TPE)をトルク脈動補正部53に出力する。   The torque pulsation estimating unit 52 calculates the velocity amplitude value (A1) of the desired frequency component, which is the frequency analysis result (FAR) of the output of the frequency analysis unit 51, or the velocity amplitude value (A1) and the phase value (φ1), Using the rotational position (MRP) or the angle information of the motor 1 output from the detector 2 and the angle information, and the motor current (Im) output from the current detector 3, the motor 1 is uniquely determined according to the rotational position of the motor 1. The determined periodic torque pulsation Tr is estimated by an estimation method described later, and an estimated torque pulsation value (TPE) is output to the torque pulsation correction unit 53.

トルク脈動補正部53は電動機制御装置4に対して、加算部AD1により、速度制御部42の出力(ic)に、トルク脈動推定部52からの出力であるトルク脈動推定値(TPE)に基づくトルク脈動補正電流信号(Itpc)または試験信号(TS)を加算して、トルク脈動を補正するトルク指令値(TC)である電流指令値(IC)を出力させるようにする。従って図2の加算部AD1はトルク脈動補正部53の機能を示すものとする。   The torque pulsation correction unit 53 supplies the electric motor control device 4 with the addition (AD1) to the output (ic) of the speed control unit 42 and the torque based on the torque pulsation estimation value (TPE) output from the torque pulsation estimation unit 52. The pulsation correction current signal (Itpc) or the test signal (TS) is added to output a current command value (IC) which is a torque command value (TC) for correcting torque pulsation. Therefore, the adder AD1 in FIG. 2 indicates the function of the torque pulsation corrector 53.

なお、上記式(1)で示されるように、トルク脈動の周波数成分が複数ある場合には、逐次各成分で角度誤差を推定して足し合わせるか、または複数の周波数成分を同時に推定すればよい。このとき、逐次各成分でトルク脈動を推定する場合に比べて、同時推定の場合には、推定時間を短縮することができる。ここでは、説明を簡単にするために、トルク脈動が単一の周波数成分のみからなる場合について説明する。   In addition, as shown in the above equation (1), when there are a plurality of frequency components of the torque pulsation, the angle errors may be sequentially estimated and added for each component, or the plurality of frequency components may be estimated simultaneously. . At this time, the estimation time can be reduced in the case of simultaneous estimation, as compared with the case of estimating torque pulsation with each component sequentially. Here, in order to simplify the description, a case will be described in which the torque pulsation includes only a single frequency component.

周波数解析部51で速度信号を周波数解析すると、電動機1のトルク脈動および位置検出器2の角度誤差に起因した速度脈動成分を抽出することができる。なお、周波数解析を行う場合には、加速度が一定の条件で推定を行う。特に、加速度がゼロ、すなわち速度一定で電動機1が回転している条件で推定を行うことが望ましい。   When the frequency signal is frequency-analyzed by the frequency analysis unit 51, a speed pulsation component caused by torque pulsation of the electric motor 1 and an angle error of the position detector 2 can be extracted. When performing frequency analysis, estimation is performed under the condition that the acceleration is constant. In particular, it is desirable to perform the estimation under the condition that the acceleration is zero, that is, the motor 1 is rotating at a constant speed.

これらトルク脈動やトルク脈動補正部53からの信号は、電動機制御装置4、電動機1、電動機1に接続される後述するエレベーターの綱車等からなる負荷の動特性によって決まる伝達特性に従って速度脈動を生じさせる。また、位置検出器2の角度誤差は位置検出器2のみの特性により決まるが、位置検出器2の角度誤差は、電動機1のトルク脈動により発生していると考えることもできる。   The torque pulsation and the signal from the torque pulsation correction unit 53 generate a speed pulsation in accordance with a transmission characteristic determined by a dynamic characteristic of a load composed of the electric motor control device 4, the electric motor 1, and an elevator sheave described below connected to the electric motor 1. Let it. Further, although the angle error of the position detector 2 is determined by the characteristics of only the position detector 2, it can be considered that the angle error of the position detector 2 is caused by torque pulsation of the electric motor 1.

そのため、この伝達特性を求めることができれば、速度脈動を生じさせるトルク脈動信号を推定することができる。すなわち、求めた伝達特性と速度脈動とから、その速度脈動を生じさせるトルク脈動を逆算して求めることができる。   Therefore, if this transfer characteristic can be obtained, a torque pulsation signal that causes a speed pulsation can be estimated. That is, the torque pulsation that causes the speed pulsation can be calculated back from the obtained transmission characteristics and the speed pulsation.

以下、電動機1の速度の周波数解析結果から、伝達特性および周期的なトルク脈動等を推定する方法について説明する。なお、伝達特性および周期的なトルク脈動等の推定はトルク脈動推定部52で行われる。   Hereinafter, a method of estimating a transfer characteristic, a periodic torque pulsation, and the like from a frequency analysis result of the speed of the electric motor 1 will be described. The estimation of the transfer characteristics and the periodic torque pulsation is performed by the torque pulsation estimation unit 52.

図3は、この発明の実施の形態1に係るトルク脈動補正装置において、トルク脈動補正部53の出力を明示したブロック図である。図3において、トルク脈動補正部53は、トルク脈動補正電流値(Itpc)を生成する。トルク脈動補正部53により生成されるトルク脈動補正電流値(Itpc)を、速度制御部42の出力すなわち電流指令値icに加えて補正した電流指令値ICが電流制御部43へ入力される。電流制御部43では、電流指令値ICと電流検出器3で検出された電動機電流Imとに基づき電圧指令値VCが計算される。計算された電圧指令値VCは電力変換器44へ入力され、電力変換器44は電動機1に電圧を印加し、その結果、電動機1が回転する。そして、位置検出器2はその電動機1の回転を検出する。   FIG. 3 is a block diagram clearly showing the output of torque pulsation correction section 53 in the torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, the torque pulsation correction unit 53 generates a torque pulsation correction current value (Itpc). The current command value IC obtained by adding the torque pulsation correction current value (Itpc) generated by the torque pulsation correction unit 53 to the output of the speed control unit 42, that is, the current command value ic, is input to the current control unit 43. The current controller 43 calculates a voltage command value VC based on the current command value IC and the motor current Im detected by the current detector 3. The calculated voltage command value VC is input to the power converter 44, and the power converter 44 applies a voltage to the electric motor 1, and as a result, the electric motor 1 rotates. Then, the position detector 2 detects the rotation of the electric motor 1.

このとき、トルク脈動補正電流Itpcから電動機1の電動機速度MRSまでの伝達特性TCHを、伝達関数表現でGTr_ω(s)と表すと、ブロック図は図4のように示される。図4は、この発明の実施の形態1に係るトルク脈動補正装置において、トルク脈動補正部53の出力から電動機速度までの伝達特性を伝達関数表現で表したブロック図である。ここで、「s」はラプラス演算子である。なお、電動機1に負荷が接続されている場合は、負荷の動特性も含めてGTr_ω(s)で表されるものとする。At this time, if the transfer characteristic TCH from the torque pulsation correction current Itpc to the electric motor speed MRS of the electric motor 1 is represented by G Tr_ω (s) in a transfer function expression, a block diagram is shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the transfer characteristics from the output of torque pulsation correction unit 53 to the motor speed in the transfer function expression in the torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention. Here, "s" is a Laplace operator. When a load is connected to the motor 1, it is represented by G Tr_ω (s) including the dynamic characteristics of the load.

この発明では、GTr_ω(s)の、速度脈動の周波数または特定の周波数における振幅を示すゲインおよび位相を求め、求めたゲインおよび位相からトルク脈動を推定する。図5にGTr_ω(s)の一例を示す。図5は、この発明の実施の形態1に係るトルク脈動補正装置において、トルク脈動補正部の出力から電動機速度までの伝達特性の一例を示す図である。According to the present invention, a gain and a phase indicating the amplitude of G Tr — ω (s) at the frequency of the speed pulsation or at a specific frequency are obtained, and the torque pulsation is estimated from the obtained gain and phase. FIG. 5 shows an example of G Tr —ω (s). FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a transfer characteristic from the output of the torque pulsation correction unit to the motor speed in the torque pulsation correction device according to Embodiment 1 of the present invention.

図5において、上段の5Aはゲイン特性を示し、下段の5Bは位相特性を示している。トルク脈動の周波数が変化すると、トルク脈動に対応する電動機速度脈動の振幅および位相は、図5のような特性に従って変化する。また、トルク脈動の周波数は、電動機1の回転速度MRSに依存して変化する。すなわち、回転速度に応じてトルク脈動に起因する速度脈動の位相および振幅が変化する。   In FIG. 5, the upper part 5A shows gain characteristics, and the lower part 5B shows phase characteristics. When the frequency of the torque pulsation changes, the amplitude and phase of the motor speed pulsation corresponding to the torque pulsation change according to the characteristics as shown in FIG. Further, the frequency of the torque pulsation changes depending on the rotation speed MRS of the electric motor 1. That is, the phase and the amplitude of the speed pulsation caused by the torque pulsation change according to the rotation speed.

また、式(5)に示した速度脈動とトルク脈動補正電流Itpcの関係は、図5の伝達特性で決まる。従って、図5の伝達特性TCHを求めることができれば、速度脈動を補正する電流補正値を求めることが可能であり、逆に電流補正値から速度脈動を求めることも可能となる。従って、位置検出器2の誤差による速度脈動は、図5の伝達特性を求めることができれば、電流補正値により補正することが可能である。電動機1のトルク脈動による速度脈動も同様である。なお、電動機1のトルク脈動と位置検出器2の周期的な誤差の次数は一致しているときには、図5の伝達特性により、電動機1のトルク脈動による速度脈動と位置検出器2の誤差による速度脈動を同時に補正する電流補正値を求めればよい。   Further, the relationship between the speed pulsation and the torque pulsation correction current Itpc shown in Expression (5) is determined by the transfer characteristics in FIG. Therefore, if the transfer characteristic TCH of FIG. 5 can be obtained, a current correction value for correcting the speed pulsation can be obtained, and conversely, the speed pulsation can be obtained from the current correction value. Therefore, the speed pulsation due to the error of the position detector 2 can be corrected by the current correction value if the transfer characteristics shown in FIG. 5 can be obtained. The same applies to the speed pulsation caused by the torque pulsation of the electric motor 1. When the torque pulsation of the electric motor 1 and the order of the periodic error of the position detector 2 match, the speed pulsation due to the torque pulsation of the electric motor 1 and the speed pulsation due to the error of the position detector 2 are determined by the transfer characteristics shown in FIG. What is necessary is just to obtain a current correction value for simultaneously correcting the pulsation.

続いて、図6のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態1に係るトルク脈動補正装置5の処理について説明する。   Next, the processing of the torque pulsation correction device 5 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、トルク脈動の推定を開始すると、トルク脈動推定部52は、電動機1の運転指令MDCを電動機制御装置4に出力する。これにより運転指令MDCが例えば電動機制御装置4の図2に示した速度制御部42へ入力されて電動機1が運転される。この時、トルク脈動推定部52は、トルク脈動補正部53にトルク脈動補正信号をゼロとする指令、すなわち試験信号TSをゼロとする指令を出力する(ステップS1)。この結果、トルク脈動補正部53は、トルク脈動補正電流Itpcをゼロとして、トルク脈動の補正を行わない状態で電動機1を回転させる。これは試験信号TSを加えずに電動機1を運転することを意味する。   First, when torque pulsation estimation is started, the torque pulsation estimation unit 52 outputs an operation command MDC of the electric motor 1 to the electric motor control device 4. As a result, the operation command MDC is input to, for example, the speed control unit 42 of the motor control device 4 shown in FIG. At this time, the torque pulsation estimation unit 52 outputs a command to set the torque pulsation correction signal to zero, that is, a command to set the test signal TS to zero, to the torque pulsation correction unit 53 (step S1). As a result, the torque pulsation correction unit 53 sets the torque pulsation correction current Itpc to zero, and rotates the electric motor 1 in a state where the correction of the torque pulsation is not performed. This means that the motor 1 is operated without adding the test signal TS.

次に、トルク脈動推定部52は、周波数解析指令FACを周波数解析部51に出力し、周波数解析部51によって電動機回転位置MRPに従って電動機1の回転速度MRSが周波数解析される(ステップS2)。周波数解析結果FARは、トルク脈動推定部52に入力される。このとき周波数解析部51では、トルク脈動の周波数に対応した周波数において、電動機1の回転速度が周波数解析される。   Next, the torque pulsation estimation unit 52 outputs the frequency analysis command FAC to the frequency analysis unit 51, and the frequency analysis unit 51 analyzes the frequency of the rotation speed MRS of the electric motor 1 according to the electric motor rotation position MRP (step S2). The frequency analysis result FAR is input to the torque pulsation estimation unit 52. At this time, the frequency analysis unit 51 performs frequency analysis of the rotation speed of the electric motor 1 at a frequency corresponding to the frequency of the torque pulsation.

これは、例えば、特定周波数に対応する速度脈動のフーリエ係数を求めることによって行われる。以下、周波数解析部51での周波数解析に関し、電動機回転位置MRPに従った速度信号に対して速度脈動のフーリエ係数を求める場合について説明する。トルク脈動の周波数に対応した速度脈動の周波数M1[Hz]におけるフーリエ係数は、次式(6)、(7)の演算式によって求めることができる。This is performed, for example, by obtaining a Fourier coefficient of a speed pulsation corresponding to a specific frequency. In the following, a description will be given of a case where a Fourier coefficient of a speed pulsation is obtained with respect to a speed signal according to the motor rotation position MRP, with respect to the frequency analysis in the frequency analysis unit 51. The Fourier coefficient at the frequency M 1 [Hz] of the speed pulsation corresponding to the frequency of the torque pulsation can be obtained by the following equations (6) and (7).

n1=2/T∫T/2 -T/2 ω(t)cos(2πM1t)dt (6)
n1=2/T∫T/2 -T/2 ω(t)sin(2πM1t)dt (7)
A n1 = 2 / T∫ T / 2 -T / 2 ω (t) cos (2πM 1 t) dt (6)
B n1 = 2 / T∫ T / 2 -T / 2 ω (t) sin (2πM 1 t) dt (7)

式(6)、(7)において、
ω(t):電動機速度(=MRS)
T:周波数M1[Hz]の速度脈動周期
を示している。
なお、T=1/M1である。また、An1、Bn1はそれぞれ余弦波、正弦波の係数を示している。
In equations (6) and (7),
ω (t): Motor speed (= MRS)
T indicates a speed pulsation cycle of a frequency M 1 [Hz].
Note that T = 1 / M 1 . A n1 and B n1 represent the coefficients of a cosine wave and a sine wave, respectively.

なお、式(6)、(7)は、時間積分の形式で求める場合について示しているが、電動機1の回転角度で積分する形式で求めてもよい。また、式(6)、(7)は、連続時間領域での演算式であるが、トルク脈動補正装置5をコンピュータ等の計算機で構成する際には、離散時間領域の式に変換して実行する。また、式(6)、(7)は、余弦波、正弦波の信号発生器、乗算器、積分器があれば演算できるため、計算機で容易に構成することができる。   Expressions (6) and (7) show the case of obtaining in the form of time integration, but they may be obtained in the form of integration based on the rotation angle of the electric motor 1. Equations (6) and (7) are arithmetic expressions in the continuous time domain. However, when the torque pulsation correction device 5 is configured by a computer such as a computer, the equations are converted into discrete time domain equations and executed. I do. Equations (6) and (7) can be calculated by using a cosine-wave or sine-wave signal generator, a multiplier, or an integrator, and can be easily configured by a computer.

また、式(6)、(7)は、信号1周期分の積分によってフーリエ係数を演算しているが、数周期分を積分して、積分値を周期数で割った値として求めてもよい。この場合は、数周期分の平均値として求めているため、電流脈動のばらつきや外乱の影響を軽減することができる。また、積分の開始時間を電動機1の回転角度の基準点、例えばゼロ度から開始することが望ましい。これにより、電動機1の回転角度を基準としたフーリエ係数を求めることができる。   In the equations (6) and (7), the Fourier coefficients are calculated by integrating one cycle of the signal. However, the Fourier coefficients may be integrated over several cycles, and the integral value may be calculated as a value obtained by dividing the integrated value by the number of cycles. . In this case, since the average value is obtained for several periods, it is possible to reduce the influence of variations in current pulsation and disturbance. It is desirable that the start time of the integration be started from a reference point of the rotation angle of the electric motor 1, for example, zero degree. Thereby, the Fourier coefficient based on the rotation angle of the electric motor 1 can be obtained.

ここで、式(6)、(7)のフーリエ係数から、速度脈動成分の振幅Aω1および位相φω1を次式(8)、(9)で求めることができる。Here, Equation (6), the Fourier coefficients of (7), the following equation amplitude A .omega.1 and phase phi .omega.1 velocity ripple component (8) can be obtained by (9).

ω1=√(An1 2+Bn1 2) (8)
φω1=tan-1(An1/+Bn1) (9)
A ω1 = √ (A n1 2 + B n1 2 ) (8)
φ ω1 = tan -1 (A n1 / + B n1 ) (9)

トルク脈動推定部52は、式(8)、(9)で求めた振幅Aω1および位相φω1を記憶する。なお、フーリエ係数An1、Bn1を記憶するようにして、振幅および位相は式(8)、(9)により演算で求めるようにしてもよい。
なお、ステップS2で求めた振幅、位相を振幅(A1a)、位相(φ1a)とする。
The torque pulsation estimating unit 52 stores the amplitude A ω1 and the phase φ ω1 obtained by the equations (8) and (9). It should be noted that the Fourier coefficients A n1 and B n1 may be stored, and the amplitude and the phase may be calculated by the equations (8) and (9).
The amplitude and phase obtained in step S2 are referred to as amplitude (A1a) and phase (φ1a).

続いて、トルク脈動推定部52は、試験信号TSを加えて電動機1を運転し(ステップS3)、電動機1を回転させた状態で、周波数解析部51に電動機速度の周波数解析をさせる(ステップS4)。このときの電動機1の回転速度は、ステップS1と同じ速度で行うようにする。なお、電動機1の運転指令MDCはトルク脈動推定部52から電動機制御装置4の例えば速度制御部42へ入力され、試験信号TSの設定値は、トルク脈動推定部52からトルク脈動補正部53へ出力される。また、周波数解析結果FARは、周波数解析部51からトルク脈動推定部52に入力される。   Subsequently, the torque pulsation estimation unit 52 operates the motor 1 by adding the test signal TS (step S3), and causes the frequency analysis unit 51 to analyze the frequency of the motor speed while the motor 1 is rotating (step S4). ). The rotation speed of the electric motor 1 at this time is set to be the same as that in step S1. The operation command MDC of the electric motor 1 is input from the torque pulsation estimating unit 52 to, for example, the speed control unit 42 of the electric motor control device 4, and the set value of the test signal TS is output from the torque pulsation estimating unit 52 to the torque pulsation correcting unit 53. Is done. The frequency analysis result FAR is input from the frequency analysis unit 51 to the torque pulsation estimation unit 52.

ここで、試験信号TSは、予め設定された振幅、周波数および初期位相を設定した正弦波または余弦波の試験信号とし、トルク脈動補正部53により試験信号TSを発生して、速度制御部42の出力icに加える。正弦波および余弦波は、初期位相を変えると互いに変換することができるので、以下では正弦波として説明する。また、試験信号TSの予め設定された振幅をAtとし、初期位相をφtとする。また、試験信号TSの周波数は、トルク脈動の周波数と同一周波数である。Here, the test signal TS is a sine or cosine wave test signal having a preset amplitude, frequency, and initial phase, and the torque pulsation correction unit 53 generates the test signal TS. Add to output ic. Since the sine wave and the cosine wave can be mutually converted by changing the initial phase, they will be described below as sine waves. Also, a preset amplitude of the test signal TS and A t, the initial phase and phi t. The frequency of the test signal TS is the same as the frequency of the torque pulsation.

また、ステップS4で電動機速度MRSの周波数解析を行う際は、ステップS3で加えた試験信号TSに対応した周波数において周波数解析を行う。周波数解析は、式(6)から(9)と同様の演算により求めるが、M1やTは、試験信号TSに対応した周波数および周期に置き換えた値となるが、これはトルク脈動の周波数である。When frequency analysis of the motor speed MRS is performed in step S4, frequency analysis is performed at a frequency corresponding to the test signal TS added in step S3. Frequency analysis is obtained by calculation from the equation (6) the same as (9), M 1 and T is a value obtained by replacing the frequency and period corresponding to the test signal TS, which is a frequency of the torque pulsation is there.

このとき、速度脈動の周波数解析結果FARは、電動機1のトルク脈動および位置検出器2の誤差と試験信号TSとが合成された合成信号に対して生じた速度脈動に対する周波数解析結果となっている。
なお、ステップS4で求めた振幅、位相を振幅(A1b)、位相(φ1b)とする。
At this time, the frequency analysis result FAR of the speed pulsation is a frequency analysis result of the speed pulsation generated by the torque pulsation of the electric motor 1 and the error signal of the position detector 2 and the test signal TS and the synthesized signal. .
The amplitude and phase obtained in step S4 are referred to as amplitude (A1b) and phase (φ1b).

続いて、ステップS5では、トルク脈動推定部52は、ステップS2で求めた周波数解析結果FARとステップS4で求めた周波数解析結果FARとに基づいて、トルク脈動の推定を行う。このとき、上述したように、ステップS4で求めた周波数解析結果FARは、電動機1のトルク脈動および位置検出器2の誤差と試験信号とが合成された合成信号に対して生じた速度脈動に対する周波数解析結果であり、トルク脈動および位置検出器の誤差の振幅および初期位相は未知であるから、この結果からトルク脈動の周波数における伝達特性を求めることができない。   Subsequently, in step S5, the torque pulsation estimating unit 52 estimates torque pulsation based on the frequency analysis result FAR obtained in step S2 and the frequency analysis result FAR obtained in step S4. At this time, as described above, the frequency analysis result FAR obtained in step S4 is based on the frequency pulsation caused by the torque pulsation of the electric motor 1, the error of the position detector 2, and the speed pulsation generated from the synthesized signal obtained by synthesizing the test signal. Since it is an analysis result and the amplitude and the initial phase of the torque pulsation and the error of the position detector are unknown, the transmission characteristics at the frequency of the torque pulsation cannot be obtained from this result.

そこで、まず、ステップS4で求めた周波数解析結果FARから、トルク脈動および位置検出器の誤差に起因する速度脈動成分と、試験信号TSに起因する速度脈動成分とを分離する演算を行う。これは、ステップS2とステップS4における各周波数解析結果を用いて行うことができる。   Therefore, first, from the frequency analysis result FAR obtained in step S4, an operation for separating a speed pulsation component caused by the torque pulsation and the error of the position detector from a speed pulsation component caused by the test signal TS is performed. This can be performed using each frequency analysis result in step S2 and step S4.

例えば、演算の一例として、ステップS4における周波数解析結果から、ステップS2における、試験信号TSを加えずに運転したときの周波数解析結果を減じることで分離することができる。すなわち、ステップS4およびステップS2で求めたフーリエ係数の差が、試験信号TSに起因する速度脈動成分のフーリエ係数となる。   For example, as an example of the calculation, the separation can be performed by subtracting the frequency analysis result at the time of operation without adding the test signal TS in step S2 from the frequency analysis result in step S4. That is, the difference between the Fourier coefficients obtained in steps S4 and S2 becomes the Fourier coefficient of the velocity pulsation component caused by the test signal TS.

このようにして抽出した試験信号TSに起因する速度脈動成分の周波数解析結果であるフーリエ係数を用いて、試験信号TSの周波数と等しいトルク脈動信号の周波数における伝達特性を求め、トルク脈動を推定する。   Using the Fourier coefficient which is the frequency analysis result of the speed pulsation component resulting from the test signal TS extracted in this way, the transfer characteristic at the frequency of the torque pulsation signal equal to the frequency of the test signal TS is obtained to estimate the torque pulsation. .

すなわち、抽出した試験信号TSに起因する速度脈動成分のフーリエ係数を用いて試験信号TSに対応する振幅および位相をそれぞれ、Aωt、φωtとする。That is, the amplitude and the phase corresponding to the test signal TS are set to Aωt and φωt , respectively, using the Fourier coefficient of the velocity pulsation component caused by the extracted test signal TS.

次に、トルク脈動推定部52は、電動機1のトルク脈動推定値を演算する(ステップS5)。ステップS4において、試験信号の振幅Atに対し、対応する速度脈動振幅がAωtであったことから、速度脈動は、試験信号の振幅をAωt/At倍したものであることが分かる。Next, the torque pulsation estimation unit 52 calculates an estimated torque pulsation value of the electric motor 1 (step S5). In step S4, the relative amplitude A t test signals, since the corresponding speed pulsation amplitude was A .omega.t, speed pulsations, it can be seen the amplitude of the test signal is obtained by multiplying A .omega.t / A t.

ここで、トルク脈動の周波数と試験信号の周波数が同じ場合、トルク脈動によって生じる速度脈動について、トルク脈動の振幅に対する速度脈動の振幅の倍率は、上述した倍率と同じとみなし、ステップS2で求めた誤差信号に関する電流脈動振幅Aω1を発生させる誤差信号の振幅を求めることができる。すなわち、誤差信号の振幅をA1とすると、次式(10)で求めることができる。Here, when the frequency of the torque pulsation and the frequency of the test signal are the same, regarding the speed pulsation caused by the torque pulsation, the magnification of the amplitude of the speed pulsation with respect to the amplitude of the torque pulsation is considered to be the same as the above-described magnification, and is obtained in step S2. The amplitude of the error signal that generates the current pulsation amplitude Aω1 for the error signal can be determined. That is, the amplitude of the error signal when the A 1, can be obtained by the following equation (10).

1=(Aω1/Aωt)At (10) A 1 = (A ω1 / A ωt) A t (10)

また、ステップS4において、試験信号の初期位相であるφtに対し、対応する速度脈動の位相がφωtであったことから、速度脈動の位相は、試験信号の位相に対してφωt−φtだけずれたものであることが分かる。Further, in step S4, with respect to the initial phase and is phi t test signals, since the corresponding speed pulsation phase was phi .omega.t, velocity pulsation phase, phi .omega.t -.phi the phase of the test signal It can be seen that they are shifted by t .

ここで、トルク脈動周波数と試験信号との周波数が同じ場合、トルク脈動によって生じる速度脈動について、トルク脈動振幅に対する電動機速度脈動振幅の位相ずれは、試験信号の位相ずれと同じとみなし、ステップS2で求めた誤差信号に関する電流脈動の位相φω1を発生させる誤差信号の位相を求めることができる。すなわち、誤差信号の位相をφ1とすると、次式(11)で求めることができる。
なお、ステップS5で求めた振幅、位相を振幅(A2)、位相(φ2)とする。
Here, when the torque pulsation frequency and the frequency of the test signal are the same, regarding the speed pulsation caused by the torque pulsation, the phase shift of the motor speed pulsation amplitude with respect to the torque pulsation amplitude is regarded as the same as the phase shift of the test signal. The phase of the error signal that generates the current pulsation phase φ ω1 with respect to the obtained error signal can be obtained. That is, when the phase of the error signal and phi 1, can be obtained by the following equation (11).
The amplitude and phase obtained in step S5 are referred to as amplitude (A2) and phase (φ2).

φ1=φω1−(φωt−φt) (11)φ 1 = φ ω1 − (φ ωt −φ t ) (11)

以上のように、式(10)、(11)で求めた振幅および位相を持つ正弦波を、トルク脈動推定値TPEとして推定する。トルク脈動の推定が終了すると、トルク脈動補正部53は、トルク脈動推定値TPEから生成されるトルク脈動に基づいて、それを打ち消すようなトルク脈動補正電流信号Itpcを生成し、速度制御部42の出力icに加えて出力する。   As described above, the sine wave having the amplitude and the phase obtained by the equations (10) and (11) is estimated as the torque pulsation estimated value TPE. When the estimation of the torque pulsation is completed, the torque pulsation correction unit 53 generates a torque pulsation correction current signal Itpc that cancels the torque pulsation based on the torque pulsation generated from the estimated torque pulsation value TPE. Output in addition to output ic.

この発明の実施の形態1では、トルク脈動の補正を行わない場合の速度脈動の周波数解析結果FARと、所定の試験信号TSを加えて運転した場合の速度脈動の周波数解析結果FARとから、トルク脈動を推定している。これは、トルク脈動補正電流から電動機の回転速度までの伝達特性TCHを、トルク脈動に起因する速度脈動の周波数帯において求め、その伝達特性を用いてトルク脈動を換算していることとなる。   In the first embodiment of the present invention, the torque analysis is performed based on the frequency analysis result FAR of the speed pulsation when the torque pulsation is not corrected and the frequency analysis result FAR of the speed pulsation when the operation is performed by adding the predetermined test signal TS. Estimates the pulsation. This means that the transmission characteristic TCH from the torque pulsation correction current to the rotation speed of the electric motor is obtained in the frequency band of the speed pulsation caused by the torque pulsation, and the torque pulsation is converted using the transmission characteristic.

例えば、図5において、トルク脈動に対応する周波数がA点であったとすると、この発明の実施の形態1では、試験信号TSをA点で設定し、試験信号を加えた運転によって、A点における伝達特性(ゲインおよび位相)を求める。そして、試験信号を加えない運転で求めた速度脈動の振幅および位相から、トルク脈動を推定している。このように、速度信号MRSを周波数解析することでトルク脈動を補正する電流指令値すなわちトルク脈動補正電流信号Itpcを求めることができる。
そして電動機制御装置4の速度制御部42から出力される電流指令値icが、トルク脈動補正装置5で求めたトルク脈動補正電流信号Itpcで補正され、補正された電流指令値ICにより電動機1が駆動される。
For example, in FIG. 5, if the frequency corresponding to the torque pulsation is point A, in the first embodiment of the present invention, the test signal TS is set at point A, and the operation at the point A Find transfer characteristics (gain and phase). Then, the torque pulsation is estimated from the amplitude and the phase of the speed pulsation obtained in the operation without adding the test signal. In this manner, by analyzing the frequency of the speed signal MRS, a current command value for correcting torque pulsation, that is, a torque pulsation correction current signal Itpc can be obtained.
The current command value ic output from the speed control unit 42 of the motor control device 4 is corrected by the torque pulsation correction current signal Itpc obtained by the torque pulsation correction device 5, and the motor 1 is driven by the corrected current command value IC. Is done.

なお、トルク脈動補正部53により試験信号TSを加えた運転を複数回実施して、複数回トルク脈動を推定するようにしても良い。図6を参照すると、ステップS3からS5を繰り返し行うことになる。また、複数得られた推定結果を平均化して最終的な推定値としても良い。これにより、推定結果の信頼性を向上することができる。   Note that the torque pulsation correction unit 53 may perform the operation to which the test signal TS is added a plurality of times to estimate the torque pulsation a plurality of times. Referring to FIG. 6, steps S3 to S5 are repeatedly performed. Further, a plurality of estimation results obtained may be averaged to obtain a final estimated value. Thereby, the reliability of the estimation result can be improved.

さらに、試験信号TSの振幅、位相を変更しながら試験信号を加えた運転を複数回実施して、複数回トルク脈動を推定するようにしても良い。図6を参照すると、ステップS3で加える試験信号の振幅、位相を変化させ、ステップS3からS5を繰り返し行うことになる。また、複数得られた推定結果を平均化して最終的な推定値としても良い。これにより、推定結果の信頼性を向上することができる。   Further, the operation with the test signal added while changing the amplitude and phase of the test signal TS may be performed a plurality of times to estimate the torque pulsation a plurality of times. Referring to FIG. 6, the amplitude and phase of the test signal added in step S3 are changed, and steps S3 to S5 are repeatedly performed. Further, a plurality of estimation results obtained may be averaged to obtain a final estimated value. Thereby, the reliability of the estimation result can be improved.

以上のような手法により速度信号を周波数解析することで、トルク脈動を推定することが可能であるが、電動機1のトルク脈動による速度脈動と位置検出器2に含まれる誤差による速度脈動の合成信号を周波数解析して補正値を求めていることになる。この場合、電動機1のトルク脈動と位置検出器2の誤差による速度脈動をトルク脈動によるものと見なして同時に補正していることになる。   It is possible to estimate the torque pulsation by frequency-analyzing the speed signal by the above-described method. However, a synthesized signal of the speed pulsation due to the torque pulsation of the electric motor 1 and the speed pulsation due to the error included in the position detector 2 is obtained. Is frequency-analyzed to obtain a correction value. In this case, the torque pulsation of the electric motor 1 and the speed pulsation due to the error of the position detector 2 are regarded as being caused by the torque pulsation and are simultaneously corrected.

位置検出器2の誤差は電動機1の回転角度に応じて一意に決まるが、電動機1のトルク脈動は電流値に応じて変化する。したがって、上記の手順で求めた補正値は、推定が完了したときの電流条件のみで有効であり、それ以外の電流条件では補正値に誤差が発生することが考えられるため、トルク脈動を精度よく補正することができない。電動機1のトルク脈動が、電流量に応じて変化しない場合には、この推定値で十分トルク脈動を補正可能であるが、一般的に電動機1のトルク脈動は電流値に応じて変化するため、トルク脈動の補正は電流値に応じて可変となるようにする必要がある。   The error of the position detector 2 is uniquely determined according to the rotation angle of the electric motor 1, but the torque pulsation of the electric motor 1 changes according to the current value. Therefore, the correction value obtained by the above procedure is effective only under the current condition when the estimation is completed, and an error may occur in the correction value under the other current conditions. It cannot be corrected. If the torque pulsation of the electric motor 1 does not change according to the current amount, the estimated value can sufficiently correct the torque pulsation. However, since the torque pulsation of the electric motor 1 generally changes according to the current value, It is necessary to make the correction of the torque pulsation variable in accordance with the current value.

ここで、電動機1のトルク脈動が電流値に比例する場合、トルク脈動の振幅は図7のようになる。電動機1のトルク脈動の振幅は、図7の直線L1のように表わされ、電流値iに比例する関数a×iとなる。ここで、aは直線L1または直線L2の傾きである。なお、図7ではトルク脈動の振幅が電流値に対して線形に変化するとしているが、2次関数やそれ以上の高次の関数であっても良い。また、電流値に依存しないトルク脈動の振幅、すなわち、実施の形態1においては位置検出器2の誤差をトルク脈動によるものと見なしたときの振幅は、電流値に応じて変化しないためオフセット値bとして表わされる。   Here, when the torque pulsation of the electric motor 1 is proportional to the current value, the amplitude of the torque pulsation is as shown in FIG. The amplitude of the torque pulsation of the electric motor 1 is represented by a straight line L1 in FIG. 7 and is a function a × i proportional to the current value i. Here, a is the inclination of the straight line L1 or the straight line L2. Although FIG. 7 shows that the amplitude of the torque pulsation changes linearly with respect to the current value, it may be a quadratic function or a higher-order function. Further, the amplitude of the torque pulsation independent of the current value, that is, the amplitude when the error of the position detector 2 is considered to be due to the torque pulsation in the first embodiment does not change in accordance with the current value. b.

従って、電動機1のトルク脈動の周波数と、位置検出器2の誤差の周波数が一致しているときに、電動機1の回転速度を周波数解析してトルク脈動を推定すると、直線L2上の点が求まることになる。例えば、トルク脈動推定を行ったときの電流条件がi1のときには、振幅Ar1が求まることになる。ここで、位置検出器2の誤差による推定結果を排除し、電動機1のトルク脈動のみを抽出するときには、直線L1と直線L2の傾きが同じであることを利用する。これは、電動機1の電流値iが異なる条件においてトルク脈動の推定を複数回行い、推定値の差をとることで、電流値に応じて変化しない位置検出器2の誤差による速度脈動成分を排除する。Therefore, when the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1 and the frequency of the error of the position detector 2 coincide with each other, when the torque pulsation is estimated by frequency analysis of the rotational speed of the electric motor 1, a point on the straight line L2 is obtained. Will be. For example, current requirements when performing torque pulsation estimation when i 1 would amplitude A r1 is obtained. Here, when the estimation result due to the error of the position detector 2 is excluded and only the torque pulsation of the electric motor 1 is extracted, the fact that the slopes of the straight line L1 and the straight line L2 are the same is used. This is because a torque pulsation is estimated a plurality of times under the condition that the current value i of the electric motor 1 is different, and a difference between the estimated values is taken, thereby eliminating a speed pulsation component due to an error of the position detector 2 that does not change according to the current value. I do.

まず、電流i1のときにトルク脈動を推定し、トルク脈動の振幅を求める。求めたトルク脈動の振幅は、電動機1のトルク脈動の振幅と位置検出器2の誤差による速度脈動をトルク脈動によるものと見なしたときの振幅の和となる。First, to estimate the torque pulsation when the current i 1, to obtain an amplitude of torque pulsation. The obtained amplitude of the torque pulsation is the sum of the amplitude of the torque pulsation of the electric motor 1 and the amplitude when the speed pulsation due to the error of the position detector 2 is regarded as the torque pulsation.

r1=ATr1+AS (12)A r1 = A Tr1 + A S (12)

ここで、
Tr1:電流i1のときの電動機1のトルク脈動の振幅
S:位置検出器2の誤差による速度脈動がトルク脈動に起因しているとしたときの振幅
である。
次に電流条件2で同様に求める。
here,
A Tr1 : Amplitude of torque pulsation of electric motor 1 at current i 1 A S : Amplitude when speed pulsation due to error of position detector 2 is caused by torque pulsation.
Next, it is similarly obtained under the current condition 2.

r2=ATr2+AS (13)A r2 = A Tr2 + A S (13)

ここで、
Tr2:電流i2のときの電動機1のトルク脈動の振幅
S:位置検出器2の誤差による速度脈動がトルク脈動に起因しているとしたときの振幅
である。
電流条件1と2で求めた振幅の差を計算すると、次式(14)となり、位置検出器2の誤差成分は打ち消され、電動機1のトルク脈動の振幅の差となる。
here,
A Tr2 : Amplitude of torque pulsation of electric motor 1 at current i 2 A S : Amplitude when speed pulsation due to error of position detector 2 is caused by torque pulsation.
When the difference between the amplitudes obtained under the current conditions 1 and 2 is calculated, the following equation (14) is obtained. The error component of the position detector 2 is canceled, and the difference becomes the amplitude of the torque pulsation of the electric motor 1.

r2−Ar1=ATr2−ATr1 (14)A r2 -A r1 = A Tr2 -A Tr1 (14)

また、電動機1のトルク脈動の振幅を求めたときの電流値はi1とi2であるから、次式(15)により電動機1のトルク脈動の電流値に対する傾きaを計算することができる。Further, since the current values when the amplitude of the torque pulsation of the electric motor 1 is obtained are i 1 and i 2 , the slope a with respect to the current value of the torque pulsation of the electric motor 1 can be calculated by the following equation (15).

a=(Ar2−Ar1)/(i2−i1) (15)a = (A r2 −A r1 ) / (i 2 −i 1 ) (15)

傾きaが求まると、切片b、すなわち位置検出器2の誤差をトルク脈動によるものと見なしたときの振幅を次式(16)で求めることができる。   When the slope a is obtained, the intercept b, that is, the amplitude when the error of the position detector 2 is considered to be caused by torque pulsation can be obtained by the following equation (16).

b=Ar2−ai2
b=Ar1−ai1 (16)
b = A r2 −ai 2
b = A r1 −ai 1 (16)

(16)式はどちらも同じ値である。従って、電流量に応じて可変となる電動機1のトルク脈動の振幅と、電流量に依存しない位置検出器2の誤差による速度脈動をトルクで補正するときの振幅を次式(17)で計算できる。   Equation (16) has the same value in both cases. Therefore, the amplitude of the torque pulsation of the electric motor 1 that can be varied according to the current amount and the amplitude when the speed pulsation due to the error of the position detector 2 that does not depend on the current amount is corrected by the torque can be calculated by the following equation (17). .

A=ai+b (17)     A = ai + b (17)

なお、電動機1のトルク脈動の位相は電流値に応じて変化しないとすると、電流条件1で求めた位相と電流条件2出求めた位相は同じであり、どちらを用いても良い。また、電流条件1と電流条件2で求めた位相の平均値としても良い。   Assuming that the phase of the torque pulsation of the electric motor 1 does not change according to the current value, the phase obtained under the current condition 1 and the phase obtained under the current condition 2 are the same, and either one may be used. Alternatively, the average value of the phases obtained under the current conditions 1 and 2 may be used.

次に、電流によって可変となるトルク脈動の振幅の求め方を図8のフローチャートを参照して説明する。まず、トルク脈動の推定を開始すると、トルク脈動推定部52は、電動機1の運転指令MDCを電動機制御装置4に出力するとともに、電流条件がi1となるように運転する(ステップS81)。そして、電流条件がi1のときに、トルク脈動の推定を行う。なお、電流条件i1で行うトルク脈動の推定は、図6のフローチャートの通りである。電流条件i1でトルク脈動の推定が終わると、電流値i1と振幅推定値Ar1を合わせて記憶する(ステップS82)。Next, a method of obtaining the amplitude of the torque pulsation that is variable by the current will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when starting the estimation of the torque pulsation, the torque pulsation estimation unit 52 outputs the operation command MDC of the motor 1 to the motor control unit 4 is operated so that the current condition is i 1 (step S81). Then, when the current condition is i 1, to estimate the torque pulsation. Incidentally, the estimation of the torque pulsation performed by the current condition i 1 are as in the flowchart of FIG. At the end the estimation of the torque pulsation in current condition i 1, and stores the combined current value i 1 and the estimated amplitude value A r1 (step S82).

次に、電流条件がi2となるように運転する(ステップS83)。そして、電流条件がi2のときに、トルク脈動の推定を行う。なお、電流条件i2で行うトルク脈動の推定は、図6のフローチャートの通りである。電流条件i2でトルク脈動の推定が終わると、電流値i2と振幅推定値Ar2を合わせて記憶する(ステップS84)。このフローチャートでは、位相は電流条件i1のときに求めた値を記憶するようにしたが、位相が電流値に応じて変化しないとすると、電流条件i2で求めた値を記憶しても良い。また、電流条件i1とi2で求めた位相を両方記憶しておき、その平均値を求めるようにしても良い。Next, the operation such that the current condition is i 2 (step S83). Then, when the current condition is i 2, to estimate the torque pulsation. Incidentally, the estimation of the torque pulsation performed by the current condition i 2 are as in the flowchart of FIG. At the end the estimation of the torque pulsation in current condition i 2, and stores the combined current i 2 and the amplitude estimate A r2 (step S84). In this flow chart, the phase is provided to store the value obtained when the current condition i 1, when the phase does not change in accordance with the current value may be stored a value determined by the current condition i 2 . Alternatively, both the phases obtained under the current conditions i 1 and i 2 may be stored, and the average value thereof may be obtained.

異なる電流条件で推定が完了すると、(15)式、(16)式により、トルク脈動の振幅を電流値の関数として計算する(ステップS85)。これにより、電動機1のトルク脈動の周波数と同じ周波数の他の脈動、すなわち位置検出器2の誤差による脈動が存在してもそれぞれを正確に推定することができる。なお、電動機1のトルク脈動と位置検出器2の誤差の周波数が異なる場合には、式(16)はゼロとなる。   When the estimation is completed under different current conditions, the amplitude of the torque pulsation is calculated as a function of the current value according to Expressions (15) and (16) (Step S85). Thus, even if there is another pulsation having the same frequency as the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1, that is, even if there is a pulsation due to an error of the position detector 2, each can be accurately estimated. When the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1 and the frequency of the error of the position detector 2 are different, the expression (16) becomes zero.

なお、実施の形態1では、2つの電流条件による推定方法を示したが、電流条件は2条件以上であればよい。また、2条件の線形近似の例を示したが、条件数を増やして2次関数、3次関数などの関数の次元を高くしても同じ方法により学習、補正することが可能である。したがって、電動機1のトルク脈動が非線形な場合にも適用することが可能である。   In the first embodiment, the estimation method based on the two current conditions has been described, but the current conditions may be any two or more conditions. Further, although an example of linear approximation under two conditions has been described, learning and correction can be performed by the same method even if the number of conditions is increased and the dimension of a function such as a quadratic function or a cubic function is increased. Therefore, the present invention can be applied to a case where the torque pulsation of the electric motor 1 is nonlinear.

なお、電動機1のトルク脈動推定は、電動機1を含めた電動機の制御システムの据付時に行うことができる。また、電動機1に負荷が取り付けられた状態でも取り付けられていいない状態でも、どちらの状態でも行うことができる。そのため、出荷前の調整等が不要で据付時に容易にトルク脈動の補正が可能である。また、トルク脈動の推定は、装置の保守時や、電動機1の交換時に行うことができ、さらには装置の稼働時に定期的に行うようにしてもよい。この発明では、電動機の制御システムの伝達特性を試験信号TSによる運転で求めるため、負荷の有無に関わらずトルク脈動推定を行うことができる。   The estimation of the torque pulsation of the electric motor 1 can be performed when the control system of the electric motor including the electric motor 1 is installed. In addition, the operation can be performed in any state whether the load is attached to the electric motor 1 or not. For this reason, it is not necessary to make adjustments before shipping and the torque pulsation can be easily corrected at the time of installation. Further, the estimation of the torque pulsation can be performed at the time of maintenance of the device or at the time of replacement of the electric motor 1, and may be performed periodically at the time of operation of the device. According to the present invention, since the transfer characteristics of the control system of the electric motor are obtained by the operation based on the test signal TS, the torque pulsation can be estimated regardless of the presence or absence of the load.

また、この発明では、トルク脈動の推定にあたり、試験信号の有無の2通り×電流条件2通りからなる最小で4通りの周波数解析を行うだけでよい。また、周波数解析部51によって行われる周波数解析も電動機1を1回転程度回転させている間に行うことができるため、短時間でトルク脈動推定を行うことができる。さらに、図6および図8のフローチャートを、電動機1を停止させずに連続的に行うことができるので、短時間でトルク脈動の推定を行うことができる。   Further, in the present invention, in estimating the torque pulsation, it is only necessary to perform a minimum of four types of frequency analysis including two types of presence / absence of a test signal and two types of current conditions. In addition, since the frequency analysis performed by the frequency analysis unit 51 can be performed while the electric motor 1 is rotated by about one rotation, the torque pulsation can be estimated in a short time. Furthermore, since the flowcharts of FIGS. 6 and 8 can be performed continuously without stopping the electric motor 1, the torque pulsation can be estimated in a short time.

なお、上記式(1)で示されるように、トルク脈動の周波数成分が複数ある場合には、逐次各成分でトルク脈動を推定して足し合わせるか、または複数の周波数成分を同時に推定すればよい。複数の周波数成分を同時に推定する場合には、試験信号TSによる運転を行う際に、試験信号TSを推定するトルク脈動の周波数に合わせて同時に入力する。また、ステップS2およびステップS4で行う周波数解析についても、試験信号に起因する速度脈動成分の全てについて周波数解析を行う。   In addition, as shown by the above formula (1), when there are a plurality of frequency components of the torque pulsation, the torque pulsation may be sequentially estimated and added for each component, or the plurality of frequency components may be estimated simultaneously. . When a plurality of frequency components are to be estimated at the same time, the test signal TS is simultaneously input in accordance with the frequency of the torque pulsation to be estimated when the operation is performed using the test signal TS. In the frequency analysis performed in steps S2 and S4, the frequency analysis is performed for all the speed pulsation components caused by the test signal.

なお、上記実施の形態1では、トルク脈動推定部52でステップS1およびステップS3の電動機1の運転指令MDCを出力し、ステップS2およびステップS4で周波数解析指令FACを出力しているが、これらのトルク脈動推定の動作シーケンス制御を行う動作シーケンス制御部を、トルク脈動補正装置5または電動機制御装置4に別に設けてもよいし、専用の制御装置として設けてもよい。   In the first embodiment, the torque pulsation estimation unit 52 outputs the operation command MDC of the electric motor 1 in steps S1 and S3, and outputs the frequency analysis command FAC in steps S2 and S4. An operation sequence control unit that performs operation sequence control of torque pulsation estimation may be provided separately in the torque pulsation correction device 5 or the motor control device 4, or may be provided as a dedicated control device.

以上のように、実施の形態1によれば、トルク脈動補正装置は、電動機速度の特定周波数成分を周波数解析し、周波数解析結果に基づいて電動機1の周期的なトルク脈動を推定できる。このとき、複数の電流条件で電動機の回転速度を周波数解析するステップと、周波数解析結果からトルク脈動を推定するステップと、演算された複数のトルク脈動推定結果からトルク脈動を電流の関数として求めるステップにより、トルク脈動を推定する。そのため、トルク脈動を正確に推定して補正することができるトルク脈動補正装置およびトルク脈動補正方法を得ることができる。   As described above, according to the first embodiment, the torque pulsation correction device can perform frequency analysis of a specific frequency component of the motor speed, and can estimate periodic torque pulsation of motor 1 based on the frequency analysis result. At this time, a step of frequency-analyzing the rotational speed of the electric motor under a plurality of current conditions, a step of estimating a torque pulsation from the frequency analysis result, and a step of obtaining the torque pulsation as a function of the current from the calculated plurality of torque pulsation estimation results , The torque pulsation is estimated. Therefore, it is possible to obtain a torque pulsation correction device and a torque pulsation correction method that can accurately estimate and correct torque pulsation.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2では、図1に示したトルク脈動補正装置5において、トルク脈動の位相を電流値の関数として学習する。図9は、図7と同様、電動機1のトルク脈動の位相が電流値に応じて変化する時の概略図を示している。
Embodiment 2 FIG.
In the second embodiment of the present invention, the torque pulsation correcting device 5 shown in FIG. 1 learns the phase of the torque pulsation as a function of the current value. FIG. 9 is a schematic diagram when the phase of the torque pulsation of the electric motor 1 changes according to the current value, similarly to FIG.

電動機1のトルク脈動の位相は、図9の直線L3のように表わされ、電流値iに比例する関数c×iとなる。ここで、cは直線L3または直線L4の傾きである。なお、図9ではトルク脈動の位相が電流値に対して線形に変化するとしているが、2次関数やそれ以上の高次の関数であっても良い。また、電流値に依存しないトルク脈動の位相、すなわち、実施の形態2においては位置検出器2の誤差をトルク脈動によるものと見なしたときの位相は、電流値に応じて変化しないためオフセット値dとして表わされる。   The phase of the torque pulsation of the electric motor 1 is represented by a straight line L3 in FIG. 9 and is a function c × i proportional to the current value i. Here, c is the inclination of the straight line L3 or the straight line L4. Although the phase of the torque pulsation changes linearly with respect to the current value in FIG. 9, it may be a quadratic function or a higher-order function. Further, the phase of the torque pulsation independent of the current value, that is, the phase when the error of the position detector 2 is considered to be due to the torque pulsation in the second embodiment does not change in accordance with the current value, and thus the offset value represented as d.

従って、電動機1のトルク脈動の周波数と、位置検出器2の誤差の周波数が一致しているときに、電動機1の回転速度を周波数解析すると、直線L4上の点が求まることになる。例えば、トルク脈動推定を行ったときの電流条件がi1のときには、位相φr1が求まることになる。ここで、位置検出器2の誤差による推定結果を排除し、電動機1のトルク脈動のみを抽出するときには、直線L3と直線L4の傾きが同じであることを利用する。これは、電動機1の電流値iが異なる条件においてトルク脈動の推定を複数回行い、推定値の差をとることで、電流値に応じて変化しない位置検出器2の誤差による速度脈動成分を排除する。Therefore, when the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1 and the frequency of the error of the position detector 2 coincide with each other, a point on the straight line L4 is obtained by frequency analysis of the rotational speed of the electric motor 1. For example, current requirements when performing torque pulsation estimation when i 1 would phase phi r1 is obtained. Here, when the estimation result due to the error of the position detector 2 is excluded and only the torque pulsation of the electric motor 1 is extracted, the fact that the slopes of the straight line L3 and the straight line L4 are the same is used. This is because a torque pulsation is estimated a plurality of times under the condition that the current value i of the electric motor 1 is different, and a difference between the estimated values is taken, thereby eliminating a speed pulsation component due to an error of the position detector 2 that does not change according to the current value. I do.

まず、電流i1のときにトルク脈動を推定し、トルク脈動の位相を求める。求めたトルク脈動の位相は、電動機1のトルク脈動の位相と位置検出器2の誤差による速度脈動をトルク脈動によるものと見なしたときの位相の和となる。First, to estimate the torque pulsation when the current i 1, obtains the phase of the torque pulsation. The obtained phase of the torque pulsation is the sum of the phase of the torque pulsation of the electric motor 1 and the phase when the speed pulsation due to the error of the position detector 2 is regarded as the torque pulsation.

φr1=φTr1+φS (18)φ r1 = φ Tr1 + φ S (18)

ここで、
φTr1:電流i1のときの電動機1のトルク脈動の位相
φS:位置検出器2の誤差による速度脈動がトルク脈動に起因しているとしたときの位相
である。
次に電流条件2で同様に求める。
here,
φ Tr1 : phase of torque pulsation of motor 1 at current i 1 φ s : phase when speed pulsation due to error of position detector 2 is attributed to torque pulsation.
Next, it is similarly obtained under the current condition 2.

φr2=φTr2+φS (19)φ r2 = φ Tr2 + φ S (19)

ここで、
φTr2:電流i2のときの電動機1のトルク脈動の位相
φS:位置検出器2の誤差による速度脈動がトルク脈動に起因しているとしたときの位相
である。
電流条件1と2で求めた位相の差を計算すると、次式(20)となり、位置検出器2の誤差成分は打ち消され、電動機1のトルク脈動の位相の差となる。
here,
φ Tr2 : phase of torque pulsation of electric motor 1 at current i 2 φ s : phase when speed pulsation due to error of position detector 2 is caused by torque pulsation.
When the difference between the phases obtained under the current conditions 1 and 2 is calculated, the following equation (20) is obtained. The error component of the position detector 2 is canceled out, and the phase difference of the torque pulsation of the electric motor 1 is obtained.

φr2−φr1=φTr2−φTr1 (20)φ r2 −φ r1 = φ Tr2 −φ Tr1 (20)

また、電動機1のトルク脈動の位相を求めたときの電流値はi1とi2であるから、次式(21)により電動機1のトルク脈動の電流値に対する傾きcを計算することができる。Further, since the current values when the phase of the torque pulsation of the motor 1 is obtained are i 1 and i 2 , the slope c with respect to the current value of the torque pulsation of the motor 1 can be calculated by the following equation (21).

c=(φr2−φr1)/(i2−i1) (21)c = (φ r2 −φ r1 ) / (i 2 −i 1 ) (21)

傾きcが求まると、切片d、すなわち位置検出器2の誤差をトルク脈動によるものと見なしたときの位相を次式(22)で求めることができる。   When the slope c is obtained, the intercept d, that is, the phase when the error of the position detector 2 is considered to be caused by torque pulsation can be obtained by the following equation (22).

d=φr2−ci2
d=φr1−ci1 (22)
d = φ r2 −ci 2
d = φ r1 −ci 1 (22)

(22)式はどちらも同じ値である。従って、電流量に応じて可変となる電動機1のトルク脈動の位相と、電流量に依存しない位置検出器2の誤差による速度脈動をトルクで補正するときの位相を次式(23)で計算できる。   Equation (22) has the same value in both cases. Therefore, the following equation (23) can be used to calculate the phase of the torque pulsation of the electric motor 1 that is variable according to the amount of current and the phase when the speed pulsation due to the error of the position detector 2 that does not depend on the amount of current is corrected by the torque. .

φ=ci+d (23)         φ = ci + d (23)

次に、電流によって可変となるトルク脈動の位相の求め方を図10のフローチャートを参照して説明する。まず、トルク脈動の推定を開始すると、トルク脈動推定部52は、電動機1の運転指令MDCを電動機制御装置4に出力するとともに、電流条件がi1となるように運転する(ステップS101)。そして、電流条件がi1のときに、トルク脈動の推定を行う。なお、電流条件i1で行うトルク脈動の推定は、図6のフローチャートの通りである。電流条件i1でトルク脈動の推定が終わると、電流値i1と位相推定値φr1を合わせて記憶する(ステップS102)。Next, a method of obtaining the phase of the torque pulsation that is variable by the current will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when starting the estimation of the torque pulsation, the torque pulsation estimation unit 52 outputs the operation command MDC of the motor 1 to the motor control unit 4 is operated so that the current condition is i 1 (step S101). Then, when the current condition is i 1, to estimate the torque pulsation. Incidentally, the estimation of the torque pulsation performed by the current condition i 1 are as in the flowchart of FIG. At the end the estimation of the torque pulsation in current condition i 1, and stores the combined current value i 1 and the phase estimate phi r1 (step S102).

次に、電流条件がi2となるように運転する(ステップS103)。そして、電流条件がi2のときに、トルク脈動の推定を行う。なお、電流条件i2で行うトルク脈動の推定は、図6のフローチャートの通りである。電流条件i2でトルク脈動の推定が終わると、電流値i2と位相推定値φr2を合わせて記憶する(ステップS104)。Next, the operation such that the current condition is i 2 (step S103). Then, when the current condition is i 2, to estimate the torque pulsation. Incidentally, the estimation of the torque pulsation performed by the current condition i 2 are as in the flowchart of FIG. At the end the estimation of the torque pulsation in current condition i 2, and stores the combined current i 2 and phase estimate phi r2 (step S104).

異なる電流条件で推定が完了すると、(21)式、(22)式により、トルク脈動の位相を電流値の関数として計算する(ステップS105)。これにより、電動機1のトルク脈動の周波数と同じ周波数の他の脈動、すなわち位置検出器2の誤差による脈動が存在してもそれぞれを正確に推定することができる。また、電動機1のトルク脈動と位置検出器2の誤差の周波数が異なる場合には、式(22)はゼロとなる。   When the estimation is completed under different current conditions, the phase of the torque pulsation is calculated as a function of the current value according to equations (21) and (22) (step S105). Thus, even if there is another pulsation having the same frequency as the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1, that is, even if there is a pulsation due to an error of the position detector 2, each can be accurately estimated. If the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1 and the frequency of the error of the position detector 2 are different, the expression (22) becomes zero.

なお、実施の形態2では、2つの電流条件による推定方法を示したが、電流条件は2条件以上であればよい。また、2条件の線形近似の例を示したが、条件数を増やして2次関数、3次関数などの関数の次元を高くしても同じ方法により学習、補正することが可能である。したがって、電動機1のトルク脈動が非線形な場合にも適用することが可能である。   In the second embodiment, the estimation method based on two current conditions has been described. However, the current conditions may be any two or more conditions. Further, although an example of linear approximation under two conditions has been described, learning and correction can be performed by the same method even if the number of conditions is increased and the dimension of a function such as a quadratic function or a cubic function is increased. Therefore, the present invention can be applied to a case where the torque pulsation of the electric motor 1 is nonlinear.

なお、位相の推定も振幅の推定と同様の方法で行うことから、図10のフローチャートは図8のフローチャートと同時に実行することが可能であり、この場合は振幅と位相の両方を電流値の関数として求めることができる。従って、位相を電流値の関数として求める処理を新たに行う必要がないため、トルク脈動の推定時間を短縮することができる。実施の形態2により、電動機1のトルク脈動の位相が電流値に応じて変化するような場合でも、精度良くトルク脈動を補正することが可能となる。   Since the phase estimation is performed in the same manner as the amplitude estimation, the flowchart of FIG. 10 can be executed simultaneously with the flowchart of FIG. 8, and in this case, both the amplitude and the phase are functions of the current value. Can be obtained as Therefore, it is not necessary to newly perform a process of obtaining the phase as a function of the current value, so that the estimation time of the torque pulsation can be reduced. According to the second embodiment, it is possible to accurately correct the torque pulsation even when the phase of the torque pulsation of the electric motor 1 changes according to the current value.

実施の形態3.
図11は、この発明の実施の形態3に係るトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムの全体構成を示すブロック図である。図11において、図1と同じ符号を記した要素は、上記実施の形態1で説明した動作と同じ動作を行う。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control system including a torque pulsation correcting device according to Embodiment 3 of the present invention. 11, elements denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 perform the same operations as those described in the first embodiment.

この発明の実施の形態3では、図1に示したトルク脈動補正装置5に代えて、トルク脈動補正装置5Aを備えている。トルク脈動補正装置5Aは、周波数解析部51、トルク脈動推定部52A、トルク脈動補正部53および共振判定部54Aを有している。すなわち、図1に示したトルク脈動推定部52と動作の異なるトルク脈動推定部52Aを有し、共振判定部54Aをさらに有している。   In the third embodiment of the present invention, a torque pulsation correction device 5A is provided instead of the torque pulsation correction device 5 shown in FIG. The torque pulsation correction device 5A includes a frequency analysis unit 51, a torque pulsation estimation unit 52A, a torque pulsation correction unit 53, and a resonance determination unit 54A. That is, it has a torque pulsation estimation unit 52A that operates differently from the torque pulsation estimation unit 52 shown in FIG. 1, and further has a resonance determination unit 54A.

共振判定部54Aは、周波数解析部51による周波数解析結果FAR、またはトルク脈動推定部52Aによるトルク脈動推定値TPEに基づいて、電動機1のトルク脈動の周波数、または試験信号TSの周波数が、電動機の制御システムの共振周波数と一致しているか否かの判定を行い、判定結果DRをトルク脈動推定部52Aに出力する。   The resonance determination unit 54A determines whether the frequency of the torque pulsation of the electric motor 1 or the frequency of the test signal TS is based on the frequency analysis result FAR of the frequency analysis unit 51 or the estimated torque pulsation TPE of the torque pulsation estimation unit 52A. It is determined whether or not the resonance frequency matches the resonance frequency of the control system, and the determination result DR is output to the torque pulsation estimation unit 52A.

電動機1を後述するエレベーターの綱車等からなる負荷に接続した場合、負荷の動特性によっては電動機の制御システムが共振点を持つ場合がある。電動機1の運転時にトルク脈動の周波数および試験信号TSの周波数が、共振点の周波数である共振周波数に近い場合および一致する場合には、トルク脈動推定の推定精度が悪くなる場合がある。   When the motor 1 is connected to a load such as an elevator sheave described below, the control system of the motor may have a resonance point depending on the dynamic characteristics of the load. When the frequency of the torque pulsation and the frequency of the test signal TS are close to or coincide with the resonance frequency which is the frequency of the resonance point during the operation of the electric motor 1, the estimation accuracy of the torque pulsation estimation may be deteriorated.

そこで、この発明の実施の形態3では、このようなケースを回避でき、トルク脈動推定が安定して高精度に行えるトルク脈動補正装置5Aについて説明する。以下、共振判定部54Aの動作について説明する。共振判定部54Aは、上記実施の形態1と2で説明したトルク脈動推定を行う前に、電動機1を運転してトルク脈動の周波数および試験信号TSの周波数が共振点の周波数と一致しているか否かを判定する。
トルク脈動推定部52Aは、共振判定部54aでトルク脈動に対応した特定周波数が電動機の制御システムの共振周波数と一致すると判定された場合には、電動機1の回転速度または回転位置を変更してトルク脈動の推定を行う。
Therefore, in a third embodiment of the present invention, a torque pulsation correction device 5A that can avoid such a case and can perform torque pulsation estimation stably with high accuracy will be described. Hereinafter, the operation of the resonance determination unit 54A will be described. Before performing the torque pulsation estimation described in the first and second embodiments, resonance determination section 54A operates motor 1 to determine whether the frequency of the torque pulsation and the frequency of test signal TS match the frequency of the resonance point. Determine whether or not.
When the resonance determining unit 54a determines that the specific frequency corresponding to the torque pulsation matches the resonance frequency of the control system of the electric motor, the torque pulsation estimating unit 52A changes the rotational speed or the rotational position of the electric motor 1 to reduce the torque. Estimate the pulsation.

ここで、電動機1の回転位置によって共振点が変わらない場合、例えば負荷が回転機等である場合には、電動機1の運転速度を変えながら運転し、電動機電流Imの周波数解析を行う。   Here, when the resonance point does not change depending on the rotational position of the motor 1, for example, when the load is a rotating machine or the like, the motor 1 is operated while changing the operating speed, and the frequency analysis of the motor current Im is performed.

また、電動機電流の周波数解析により、上記式(6)および式(7)、または上記式(8) および式(9)の値に基づいて、トルク脈動の周波数が共振周波数近傍であるか否かを判定する。共振周波数付近では、速度脈動の振幅が急増または急減したり、位相が180度近く急激に変化したりする。   Further, based on the frequency analysis of the motor current, based on the values of the above equations (6) and (7), or the above equations (8) and (9), it is determined whether or not the frequency of the torque pulsation is near the resonance frequency. Is determined. In the vicinity of the resonance frequency, the amplitude of the speed pulsation sharply increases or decreases, or the phase rapidly changes by nearly 180 degrees.

したがって、周波数解析で求めた速度脈動振幅(A)や位相(φ)の変化量が予め定められた設定値を超えているか否かを調べ、設定値を超えている場合には、その周辺での電動機1の運転速度が共振周波数に近いと判定する。例えば、電動機の速度脈動の振幅の変化量と位相の変化量のうち少なくとも1つが設定値を超える場合に共振であると判定する。以下同様とする。   Therefore, it is checked whether or not the amount of change in the speed pulsation amplitude (A) or the phase (φ) obtained by the frequency analysis exceeds a predetermined set value. It is determined that the operating speed of the electric motor 1 is close to the resonance frequency. For example, when at least one of the amplitude change amount and the phase change amount of the speed pulsation of the electric motor exceeds a set value, it is determined that resonance occurs. The same applies hereinafter.

また、トルク脈動推定部52Aは、共振判定部54Aの判定結果に基づいて、電動機制御装置4に対して、共振周波数に近くならない条件で電動機1の運転を行うような運転指令MDCを出力する。   Further, the torque pulsation estimating unit 52A outputs an operation command MDC to the motor control device 4 based on the determination result of the resonance determining unit 54A such that the motor 1 is operated under a condition that does not approach the resonance frequency.

また、トルク脈動推定部52Aは、上記実施の形態1と2で説明した方法でトルク脈動の推定を行う。この場合には、電動機1の運転速度を変更して共振周波数を避けるようにする。電動機1の運転速度を変更すると、トルク脈動の周波数や試験信号の周波数が変わるため、共振周波数を回避することができる。   The torque pulsation estimation unit 52A estimates the torque pulsation by the method described in the first and second embodiments. In this case, the operating speed of the electric motor 1 is changed to avoid the resonance frequency. When the operating speed of the motor 1 is changed, the frequency of the torque pulsation and the frequency of the test signal change, so that the resonance frequency can be avoided.

以上のように、この発明の実施の形態3では、共振判定部54Aによってトルク脈動の周波数および試験信号の周波数が、電動機の制御システムの共振周波数と一致するか否かを判定し、共振周波数に一致しないような条件でトルク脈動の推定を行うため、トルク脈動の推定が安定して高精度に行える。特に、負荷を取り付けた状態においても共振周波数を回避することができるため、電動機の制御システムの据付時の調整を精度良く行うことができる。   As described above, in the third embodiment of the present invention, the resonance determination unit 54A determines whether or not the frequency of the torque pulsation and the frequency of the test signal match the resonance frequency of the control system of the electric motor. Since the torque pulsation is estimated under the condition that they do not match, the torque pulsation can be stably and accurately estimated. In particular, since the resonance frequency can be avoided even in the state where the load is attached, the adjustment at the time of installation of the control system of the electric motor can be performed with high accuracy.

なお、上記実施の形態3では、トルク脈動推定部52Aによって、共振周波数を避けるような電動機1の運転指令MDCを出力した例について説明したが、上記のような電動機1の運転指令等のトルク脈動推定の動作シーケンスを上記実施の形態に記載した動作シーケンス制御部で行うようにしてもよいし、専用の制御装置として設けてもよい。   In the third embodiment, the example in which the torque pulsation estimating unit 52A outputs the operation command MDC of the electric motor 1 so as to avoid the resonance frequency, but the torque pulsation such as the operation command of the electric motor 1 as described above is described. The estimation operation sequence may be performed by the operation sequence control unit described in the above embodiment, or may be provided as a dedicated control device.

実施の形態4.
図12は、この発明の実施の形態4に係るエレベーター制御装置を含むエレベーターシステムを示す概略構成図である。図12は、上記の実施の形態1から3に係るトルク脈動補正装置を含む電動機の制御システムを、アプリケーションとして例えばエレベーターに適用した場合の構成図を示している。図12において、図1または図11と同じ符号を記した部分は、上記実施の形態1から3で説明した動作と同じ動作を行う。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an elevator system including an elevator control device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 12 shows a configuration diagram in a case where the motor control system including the torque pulsation correction devices according to the first to third embodiments is applied to, for example, an elevator as an application. In FIG. 12, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 or FIG. 11 perform the same operations as those described in the first to third embodiments.

図12において、エレベーターのかご7と釣合錘9とは、それぞれ巻上ロープ8の両端に接続されて綱車6につるべ式に吊られている。綱車6は、かご7の駆動用電動機である電動機1に連結しており、かご7は、電動機1の動力により昇降する。   In FIG. 12, a car 7 and a counterweight 9 of an elevator are respectively connected to both ends of a hoisting rope 8 and hung in a sheave manner on a sheave 6. The sheave 6 is connected to the electric motor 1 which is a motor for driving the car 7, and the car 7 is moved up and down by the power of the electric motor 1.

ここでは、例えば巻上機の据付時に、トルク脈動を推定する。具体的には、エレベーターシステムにおける電動機1である巻上機を据え付けた後、綱車6にロープ8をかけていない状態、または綱車6にロープ8をかけた状態で、トルク脈動を推定するための運転を行い、巻上機(1)を回転させてトルク脈動の推定を行う。   Here, for example, torque pulsation is estimated when the hoist is installed. Specifically, after the hoist, which is the electric motor 1 in the elevator system, is installed, the torque pulsation is estimated in a state where the rope 8 is not hung on the sheave 6 or in a state where the rope 8 is hung on the sheave 6. Is performed, and the hoisting machine (1) is rotated to estimate the torque pulsation.

このとき、トルク脈動の推定は、かご7が一定速度で走行している区間のみで行うと、安定した推定を行うことができる。また、一定速度で走行している区間を延ばすために、走行速度を、エレベーターの定格速度よりも小さい速度として運転するようにしてもよい。また、推定精度を上げるために、速度脈動の振幅が大きくなるような走行速度になるようにエレベーターの走行速度を変更してもよい。なお、かご7の位置には制約はなく、かご7が走行する昇降路内のどの位置においても推定することができる。   At this time, if the estimation of the torque pulsation is performed only in the section where the car 7 is traveling at a constant speed, stable estimation can be performed. In addition, in order to extend a section where the vehicle is traveling at a constant speed, the vehicle may be operated at a traveling speed lower than the rated speed of the elevator. Further, in order to increase the estimation accuracy, the traveling speed of the elevator may be changed so that the traveling speed becomes such that the amplitude of the speed pulsation becomes large. The position of the car 7 is not limited, and can be estimated at any position in the hoistway on which the car 7 travels.

また、速度脈動の振幅を大きくして推定精度を上げるために、図2,3に示す電流制御部43のゲインが大きくなるように変更して運転するようにしてもよい。PID制御の場合は、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインが制御装置のゲインに相当する。   Further, in order to increase the amplitude of the speed pulsation and increase the estimation accuracy, the operation may be performed with the gain of the current control unit 43 shown in FIGS. In the case of PID control, the proportional gain, the integral gain, and the differential gain correspond to the gain of the control device.

また、トルク脈動推定結果は、巻上機(1)の磁極位置に対応したトルク脈動として、例えば、不揮発性メモリからなる記憶媒体に記録する。通常の運転時には、この記憶媒体から位置検出器2の出力に対応したトルク脈動推定値を読み出し補正を行う。記憶媒体に記録するトルク脈動に関する情報は、トルク脈動の振幅および位相ずれとして上記式(1)と同様の式から演算によってトルク脈動を求める。   The torque pulsation estimation result is recorded as a torque pulsation corresponding to the magnetic pole position of the hoisting machine (1), for example, in a storage medium including a nonvolatile memory. During normal operation, an estimated torque pulsation value corresponding to the output of the position detector 2 is read from this storage medium and corrected. The information on the torque pulsation to be recorded in the storage medium is obtained by calculating the torque pulsation from the same equation as the above equation (1) as the amplitude and the phase shift of the torque pulsation.

なお、エレベーターでは、かご7の位置や積載重量に応じて、エレベーターシステムの動特性が変化するため、図5で示した伝達特性TCHもかご7の位置や積載重量に応じて変化する。そのため、トルク脈動推定を行う際の補正信号を加えない運転と補正信号を加えた運転は、かご位置や積載重量が同等か同等に近い条件で行うことが望ましい。   In the elevator, the dynamic characteristics of the elevator system change according to the position of the car 7 and the load weight. Therefore, the transfer characteristic TCH shown in FIG. 5 also changes according to the position of the car 7 and the load weight. Therefore, it is desirable that the operation without adding the correction signal and the operation with the addition of the correction signal when performing the torque pulsation estimation be performed under the condition that the car position and the loaded weight are equal or nearly equal.

また、エレベーターでは、昇降長さや定格積載量等の仕様が変わるとエレベーターシステムの動特性が変化するが、この発明では、電動機の制御システムの伝達特性TCHを試験信号TSによる運転で求めるため、エレベーターの仕様に関わらずトルク脈動推定を行うことができる。もちろん、エレベーターに限らず、電動機の負荷の特性が時々刻々変化するようなシステムにおいても、この発明を用いることでトルク脈動推定を行うことができる。   Further, in the elevator, the dynamic characteristics of the elevator system change when the specifications such as the elevating length and the rated load capacity change, but in the present invention, the transfer characteristic TCH of the control system of the electric motor is obtained by the operation based on the test signal TS. Torque pulsation can be estimated irrespective of the specification. Of course, the torque pulsation can be estimated by using the present invention not only in the elevator but also in a system in which the characteristics of the load of the electric motor change every moment.

また、この発明では、トルク脈動の推定にあたり、最小で、電流条件2通り×試験信号の有無2通り、からなる4通りの周波数解析を行うだけでよく、短時間でトルク脈動を推定することが可能である。また、推定を開始すると、電動機1を停止させずに連続的に推定を行うことができるので、短時間でトルク脈動推定を行うことができる。よって、例えば、エレベーターを据え付けた後の試験運転中に短時間でトルク脈動推定が可能なため、据付時の調整時間を短縮することができる。   Further, in the present invention, in estimating the torque pulsation, it is only necessary to perform at least four types of frequency analysis consisting of two current conditions × two presence / absence of a test signal, and the torque pulsation can be estimated in a short time. It is possible. Further, when the estimation is started, the estimation can be continuously performed without stopping the electric motor 1, so that the torque pulsation can be estimated in a short time. Therefore, for example, the torque pulsation can be estimated in a short time during the test operation after the installation of the elevator, so that the adjustment time at the time of installation can be shortened.

次に、かご7の位置を変えながら推定する場合について説明する。例えば、据付時にかご7を最下階から最上階や、最上階から最下階に運転させながら推定する場合には、以下の手順で推定を行うことにより、精度よくトルク脈動の推定ができる。   Next, a case where estimation is performed while changing the position of the car 7 will be described. For example, when the car 7 is estimated while operating the car 7 from the lowest floor to the highest floor or from the highest floor to the lowest floor at the time of installation, the torque pulsation can be accurately estimated by performing the estimation in the following procedure.

エレベーターでは、かご7とロープ8との間や釣合錘9とロープ8との間に、ロープ8の弾性特性に起因する共振点が存在する。また、共振点は、かご7の位置やかごの積載質量に応じて変化する。そのため、トルク脈動の周期や、トルク脈動推定を行う際の試験信号TSの周波数が、これらの共振周波数と一致する場合がある。ここで、トルク脈動の周波数や試験信号の周波数がエレベーターの共振周波数と一致すると、周波数解析に用いる速度の振幅と位相とが急変化し、周波数解析結果が安定しないため、トルク脈動の推定精度が悪化してしまう。   In the elevator, a resonance point due to the elastic characteristics of the rope 8 exists between the car 7 and the rope 8 or between the counterweight 9 and the rope 8. Further, the resonance point changes according to the position of the car 7 and the loaded mass of the car. Therefore, the cycle of the torque pulsation and the frequency of the test signal TS when estimating the torque pulsation may coincide with these resonance frequencies. Here, when the frequency of the torque pulsation or the frequency of the test signal coincides with the resonance frequency of the elevator, the amplitude and phase of the speed used for the frequency analysis change suddenly, and the frequency analysis result is not stable. It gets worse.

そこで、トルク脈動の推定を行う前に、エレベーターのかご7を最下階から最上階または最上階から最下階まで運転させ、トルク脈動に対応した周波数において、電動機速度の周波数解析を行う。このとき、トルク脈動の周波数が共振周波数近傍である場合には、対応する速度脈動の振幅が急増または急減したり、位相が180度近く急激に変化したりする。   Therefore, before estimating the torque pulsation, the elevator car 7 is operated from the lowest floor to the highest floor or from the highest floor to the lowest floor, and the frequency analysis of the motor speed is performed at a frequency corresponding to the torque pulsation. At this time, when the frequency of the torque pulsation is near the resonance frequency, the amplitude of the corresponding speed pulsation sharply increases or decreases, or the phase rapidly changes by nearly 180 degrees.

したがって、周波数解析で求めた速度脈動振幅や位相の変化量が所定値を超えているか否かを調べ、所定値を超えている場合には、その周辺で共振周波数に近いと判定する。また、この判定結果に基づいて、共振周波数に近いと判定される位置とは異なる位置でトルク脈動の推定を行うようにする。なお、トルク脈動推定時の運転速度を変更して共振周波数近傍とならないようにしてもよい。また、エレベーターに限らず、電動機1の回転位置によって共振周波数が変わる場合に上記方法を適用することができる。   Therefore, it is checked whether or not the change amount of the speed pulsation amplitude or the phase obtained by the frequency analysis exceeds a predetermined value, and if it exceeds the predetermined value, it is determined that the vicinity thereof is close to the resonance frequency. Further, based on the determination result, the torque pulsation is estimated at a position different from the position determined to be close to the resonance frequency. The operating speed at the time of torque pulsation estimation may be changed so as not to be near the resonance frequency. Further, the above method can be applied not only to the elevator but also to a case where the resonance frequency changes depending on the rotational position of the electric motor 1.

例えば、エレベーターの据付時においてトルク脈動の推定を実施するときには、次のようにすればよい。まず、エレベーターのかご7を最下階から最上階または最上階から最下階まで運転させ、トルク脈動に対応した周波数において、電動機速度の周波数解析を行い、速度脈動振幅および位相の変化量を計算する。   For example, when estimating torque pulsation at the time of installing an elevator, the following may be performed. First, the elevator car 7 is operated from the bottom floor to the top floor or from the top floor to the bottom floor, and a frequency analysis of the motor speed is performed at a frequency corresponding to the torque pulsation, and a change amount of the speed pulsation amplitude and phase is calculated. I do.

このとき、速度脈動振幅および位相の変化量とともにかご位置を記憶しておく。続いて、最下階から最上階または最上階から最下階までの運転が終わると、速度脈動の振幅および位相の変化量が所定値を超えているか否かを調べ、所定値を超えていない位置を抽出する。次に、速度脈動の振幅および位相の変化量が所定値を超えていない位置へ移動し、トルク脈動推定を実施する。   At this time, the car position is stored together with the speed pulsation amplitude and the amount of change in the phase. Subsequently, when the operation from the lowest floor to the top floor or from the top floor to the lowest floor is finished, it is checked whether or not the amount of change in the amplitude and phase of the speed pulsation exceeds a predetermined value, and does not exceed the predetermined value. Extract location. Next, the velocity pulsation is moved to a position where the amplitude and phase change amounts do not exceed predetermined values, and torque pulsation estimation is performed.

速度脈動の振幅および位相の変化量が所定値を超えているか否かを調べる運転が、最下階から最上階への運転であった場合には、トルク脈動を推定する運転は、反対の最上階から最下階への運転で実施すると、一度の往復運転でトルク脈動を推定できるため、トルク脈動推定に係る時間を短縮することができる。   If the operation to check whether the amplitude and phase variation of the speed pulsation exceeds a predetermined value is the operation from the lowest floor to the top floor, the operation to estimate the torque pulsation is the opposite top operation. When the operation is performed from the floor to the lowest floor, the torque pulsation can be estimated by one reciprocating operation, so that the time required for the torque pulsation estimation can be reduced.

一方、速度脈動の振幅および位相の変化量が所定値を超えているか否かを調べる運転が、最上階から最下階への運転であった場合には、トルク脈動を推定する運転は、反対の最下階から最上階への運転で実施すればよい。このような推定方法により、共振による推定精度の悪化を避けてトルク脈動を推定できるため、トルク脈動の補正を正確に行うことができる。また、一度の往復運転によりトルク脈動を正確に推定できるため、据付時の調整時間の短縮にもなる。   On the other hand, when the operation for checking whether the amplitude and the phase change of the speed pulsation exceed a predetermined value is the operation from the top floor to the bottom floor, the operation for estimating the torque pulsation is the opposite. It can be implemented by driving from the lowest floor to the highest floor. According to such an estimation method, it is possible to estimate torque pulsation while avoiding deterioration of estimation accuracy due to resonance, so that torque pulsation can be accurately corrected. Further, since the torque pulsation can be accurately estimated by one reciprocating operation, the adjustment time during installation can be shortened.

なお、エレベーターの全体の機器のレイアウトおよびローピング方式等は、図12の例に限定されるものではない。例えば、この発明は、2:1ローピングのエレベーターにも適用することができる。また、例えば電動機1からなる巻上機の位置も図12の例に限定されない。また、この発明は、例えば機械室レスエレベータ、ダブルデッキエレベータ、ワンシャフトマルチカー方式のエレベーター、または斜行エレベーター等、種々のタイプのエレベーターに適用することができる。   The layout and roping method of the entire equipment of the elevator are not limited to the example of FIG. For example, the present invention can be applied to a 2: 1 roping elevator. Further, for example, the position of the hoist including the electric motor 1 is not limited to the example in FIG. 12. Further, the present invention can be applied to various types of elevators such as a machine room-less elevator, a double deck elevator, a one-shaft multi-car type elevator, and a skew elevator.

なお、図1−3、図11,12の構成において、トルク脈動補正装置5,5Aは専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)であっても構成可能である。   In the configuration of FIGS. 1-3, 11 and 12, even if the torque pulsation correction devices 5 and 5A are dedicated hardware, a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in a memory is used. , A processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, a processor, and a DSP).

図13の(a)はトルク脈動補正装置5,5Aの機能をハードウェアで構成した場合、(b)はソフトウェアで構成した場合の、ハードウェア構成を概略的に示す。
トルク脈動補正装置5,5Aを図13の(a)に示すハードウェアで構成した場合、処理回路1000は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。トルク脈動補正装置5,5Aの各機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
FIG. 13A schematically illustrates a hardware configuration when the functions of the torque pulsation correction devices 5 and 5A are configured by hardware, and FIG. 13B schematically illustrates a case where the functions are configured by software.
When the torque pulsation correction devices 5 and 5A are configured by the hardware illustrated in FIG. 13A, the processing circuit 1000 includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, An FPGA or a combination thereof is applicable. Each function of the torque pulsation correction devices 5 and 5A may be realized by a processing circuit, or the function of each unit may be realized by a processing circuit.

上記各機能を図13の(b)に示すCPUで構成した場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ2100に格納される。処理回路であるプロセッサ2000は、メモリ2100に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。これらのプログラムは、上記各機能の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ2100とは、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROM、EEPROM等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等が該当する。   When the above functions are configured by the CPU shown in FIG. 13B, each function is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are described as programs and stored in the memory 2100. The processor 2000, which is a processing circuit, implements each function by reading and executing a program stored in the memory 2100. It can be said that these programs cause a computer to execute the procedures and methods of the above functions. Here, the memory 2100 includes, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, and an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, and a DVD. Applicable.

なお、上記各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。   A part of each of the above functions may be realized by dedicated hardware, and a part may be realized by software or firmware.

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
また処理に必要な各種情報は、ハードウェア構成の場合は回路に予め設定され、またソフトウェア構成の場合にはメモリに予め記憶させておく。
As described above, the processing circuit can realize each of the above functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
Various kinds of information required for processing are set in advance in a circuit in the case of a hardware configuration, and are stored in a memory in advance in a case of a software configuration.

さらにトルク脈動補正装置5,5Aは図2,3に示す電動機制御装置4の電力変換器44を除く部分と共に上記のように構成することも可能である。   Further, the torque pulsation correction devices 5 and 5A can be configured as described above together with the portion of the electric motor control device 4 shown in FIGS.

以上この発明の電動機のトルク脈動補正装置では、電動機制御装置(4)における電動機(1)を制御する電流指令値(ic,tc)対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正装置(5)であって、
前記電動機を回転させた時に、位置検出器(2)からの前記電動機の回転位置(MRP)から前記電動機の回転速度(MRS)を演算して回転速度を周波数解析し、特定周波数の振幅(A1)および位相(φ1)を演算して周波数解析結果(FAR)として出力する周波数解析部(51)と、
電動機制御装置(4)に電動機運転指令(MDC)を入力して前記電動機を回転させると共に、前記周波数解析結果(FAR)から前記電動機に発生するトルク脈動の振幅(A2)および位相(φ2)を推定してトルク脈動推定値(TPE)として出力するトルク脈動推定部(52)と、
前記トルク脈動推定値(TPE)と電流検出器(3)で検出された電動機電流(Im)と前記位置検出信号(MRP)によりトルク脈動補正電流値(Itpc)を演算して前記電動機制御装置(4)の電流指令値(ic,tc)を補正するトルク脈動補正部(53)と、
を備え、
前記トルク脈動推定部(52)は、前記周波数解析部(51)に前記電動機の電流が異なる複数の条件について前記周波数解析結果(FAR)を演算させ、取得した複数の前記周波数解析結果(FAR)からトルク脈動の振幅(A2)または位相(φ2)を電流の関数として求める。
これにより、トルク脈動の補正値を電流の関数として求めることで、テーブルデータなどが不要になり簡素な構成で補正が実施できる。
As described above, in the motor torque pulsation correction device of the present invention, the periodic torque pulsation included in the motor torque is corrected for the current command value (ic, tc) for controlling the motor (1) in the motor control device (4). A torque pulsation correction device (5) for an electric motor,
When the electric motor is rotated, the rotational speed (MRS) of the electric motor is calculated from the rotational position (MRP) of the electric motor from the position detector (2), the rotational speed is frequency-analyzed, and the amplitude of the specific frequency (A1 ) And a phase (φ1), and outputs a frequency analysis result (FAR) as a frequency analysis unit (51);
A motor operation command (MDC) is input to the motor control device (4) to rotate the motor, and the amplitude (A2) and phase (φ2) of torque pulsation generated in the motor are obtained from the frequency analysis result (FAR). A torque pulsation estimator (52) for estimating and outputting as a torque pulsation estimated value (TPE);
The torque pulsation correction current value (Itpc) is calculated based on the torque pulsation estimated value (TPE), the motor current (Im) detected by the current detector (3), and the position detection signal (MRP), and the motor control device ( 4) a torque pulsation corrector (53) for correcting the current command value (ic, tc) of
With
The torque pulsation estimation unit (52) causes the frequency analysis unit (51) to calculate the frequency analysis result (FAR) for a plurality of conditions where the electric current of the electric motor is different, and obtains the obtained plurality of frequency analysis results (FAR). , The amplitude (A2) or phase (φ2) of the torque pulsation is obtained as a function of the current.
Thus, by obtaining the correction value of the torque pulsation as a function of the current, table data and the like become unnecessary, and the correction can be performed with a simple configuration.

また、前記トルク脈動推定部(52)は、
前記トルク脈動補正部(53)によってトルク脈動補正を行わない状態で前記電動機を運転させる第1制御処理と、
前記周波数解析部(51)によって、前記第1制御処理によって得られた前記電動機の回転速度(MRS)を、前記トルク脈動に対応した周波数について周波数解析させた振幅(A1a)および位相(φ1a)を得る第2制御処理と、
前記トルク脈動補正部(53)に既知の振幅、位相および周波数を有する試験信号(TS)を設定し、前記トルク脈動補正部(53)によって前記試験信号(TS)を加えた状態で前記電動機を運転させる第3制御処理と、
前記周波数解析部(51)によって、前記第3制御処理によって得られた前記電動機の回転速度(MRS)を、前記試験信号(TS)の周波数について周波数解析させた振幅(A1b)および位相(φ1b)を得る第4制御処理と、を有し、
前記第2制御処理で得られた振幅(A1a)および位相(φ1a)、および前記第4制御処理で得られた振幅(A1b)および位相(φ1b)に基づいて、前記トルク脈動の振幅(A2)および位相(φ2)を演算する。
これにより、試験信号を入力することで速度からトルク脈動を補正する電流値を求めることができる。
Further, the torque pulsation estimation unit (52)
A first control process for operating the electric motor in a state where the torque pulsation correction unit (53) does not perform the torque pulsation correction;
By the frequency analysis unit (51), the rotation speed (MRS) of the electric motor obtained by the first control process is subjected to frequency analysis for a frequency corresponding to the torque pulsation, and an amplitude (A1a) and a phase (φ1a) are obtained. A second control process to obtain;
A test signal (TS) having a known amplitude, phase, and frequency is set in the torque pulsation correction unit (53), and the electric motor is supplied with the test signal (TS) added by the torque pulsation correction unit (53). A third control process for driving,
An amplitude (A1b) and a phase (φ1b) obtained by subjecting the rotational speed (MRS) of the electric motor obtained by the third control process to frequency analysis for the frequency of the test signal (TS) by the frequency analysis unit (51). And a fourth control process for obtaining
Based on the amplitude (A1a) and phase (φ1a) obtained in the second control process, and the amplitude (A1b) and phase (φ1b) obtained in the fourth control process, the amplitude (A2) of the torque pulsation And the phase (φ2) are calculated.
Thus, the current value for correcting the torque pulsation from the speed can be obtained by inputting the test signal.

また、前記トルク脈動推定部(52)は、前記電動機の電流から電動機の回転速度までの前記トルク脈動に対応した特定周波数における伝達特性(TCH)を演算し、前記伝達特性(TCH)に基づいて前記トルク脈動の振幅(A2)および位相(φ2)の推定値を推定する。
これにより、負荷を接続した状態でもトルク脈動の推定を行うことができる。
また、前記伝達特性は、前記電動機の電流(Im)から前記電動機の回転速度(MRS)までのゲインおよび位相である。
Further, the torque pulsation estimating unit (52) calculates a transfer characteristic (TCH) at a specific frequency corresponding to the torque pulsation from the current of the motor to the rotation speed of the motor, and based on the transfer characteristic (TCH). An estimated value of the amplitude (A2) and the phase (φ2) of the torque pulsation is estimated.
This makes it possible to estimate torque pulsation even when the load is connected.
The transfer characteristic is a gain and a phase from a current (Im) of the electric motor to a rotation speed (MRS) of the electric motor.

また、前記試験信号(TS)の周波数は、前記トルク脈動に対応した特定周波数に設定され、
前記トルク脈動推定部(52)は、複数の周波数解析から、トルク脈動に起因する速度脈動成分と、試験信号に起因する速度脈動成分を分離する演算を行い、前記トルク脈動に起因する速度脈動成分と前記伝達特性(TCH)に基づいて、前記トルク脈動を推定する。
これにより、試験信号の周波数をトルク脈動の周波数に一致させることで、精度良く推定ができる。
Further, the frequency of the test signal (TS) is set to a specific frequency corresponding to the torque pulsation,
The torque pulsation estimating unit (52) performs a calculation to separate a speed pulsation component due to the torque pulsation and a speed pulsation component due to the test signal from a plurality of frequency analysis, and a speed pulsation component due to the torque pulsation. And the torque pulsation is estimated based on the transmission characteristic (TCH).
Thus, the frequency of the test signal is made to coincide with the frequency of the torque pulsation, so that accurate estimation can be performed.

また、前記トルク脈動推定部(52)は、前記電動機制御装置(4)、前記位置検出器(2)、前記電流検出器(3)、および前記トルク脈動補正装置(5)から構成される電動機の制御システムの据付調整時に、前記トルク脈動の推定を行う。
これにより、据付後でも容易にトルク脈動の推定が可能である。
Further, the torque pulsation estimating unit (52) includes an electric motor including the electric motor control device (4), the position detector (2), the current detector (3), and the torque pulsation correction device (5). The torque pulsation is estimated at the time of installation adjustment of the control system.
This makes it possible to easily estimate torque pulsation even after installation.

また、前記トルク脈動に対応した特定周波数が、前記電動機制御装置(4)、前記位置検出器(2)、前記電流検出器(3)、および前記トルク脈動補正装置(5)から構成される電動機の制御システムの共振周波数と一致するか否かを判定する共振判定部(54a)をさらに有し、
前記トルク脈動推定部(52A)は、前記共振判定部(54a)で前記トルク脈動に対応した特定周波数が前記電動機の制御システムの共振周波数と一致すると判定された場合には、前記電動機の回転速度または回転位置を変更して前記トルク脈動の推定を行う。
これにより、共振時には推定誤差が発生するため、共振判定をすることで推定精度が高くなる。
また、前記共振判定部(54A)は、トルク脈動に対応した特定周波数成分の前記電動機の速度脈動の振幅の変化量と位相の変化量のうち少なくとも1つが設定値を超える場合に共振であると判定する。
Further, the specific frequency corresponding to the torque pulsation is an electric motor constituted by the motor control device (4), the position detector (2), the current detector (3), and the torque pulsation correction device (5). Further comprising a resonance determination unit (54a) for determining whether the resonance frequency matches the resonance frequency of the control system of
The torque pulsation estimating unit (52A) is configured to determine, when the resonance determining unit (54a) determines that the specific frequency corresponding to the torque pulsation matches the resonance frequency of the control system of the electric motor, the rotational speed of the electric motor. Alternatively, the torque pulsation is estimated by changing the rotational position.
As a result, an estimation error occurs at the time of resonance, and therefore, by performing the resonance determination, the estimation accuracy is increased.
Further, the resonance determination unit (54A) determines that resonance occurs when at least one of the change amount of the amplitude and the change amount of the phase of the speed pulsation of the electric motor corresponding to the torque pulsation exceeds a set value. judge.

また、前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記第2制御処理により得られた振幅である第1振幅と、前記第4制御処理により得られた振幅である第2振幅および前記試験信号の振幅と、を用いて、前記第1振幅と前記第2振幅との比に前記試験信号の振幅の乗じることで前記トルク脈動の振幅を推定する。
また、前記トルク脈動補正部(53)は、振幅、位相および周波数が同じ前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記トルク脈動の振幅の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の振幅の推定値の平均値を前記トルク脈動の振幅の推定値とする。
これにより、同じ試験信号で複数回推定を行うことで信頼性が向上する。
また、前記トルク脈動補正部(53)は、振幅、位相および周波数が異なる前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記トルク脈動の振幅の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の振幅の推定値の平均値を前記トルク脈動の振幅の推定値とする。
これにより、異なる試験信号で複数回推定を行うことで信頼性が向上する。
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) includes a first amplitude that is an amplitude obtained by the second control process, a second amplitude that is an amplitude obtained by the fourth control process, and the test signal. And the amplitude of the torque pulsation is estimated by multiplying the ratio of the first amplitude to the second amplitude by the amplitude of the test signal.
The torque pulsation correction unit (53) performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signal having the same amplitude, phase, and frequency,
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) estimates the amplitude of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the amplitude of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the amplitude of the torque pulsation.
As a result, the reliability is improved by performing estimation multiple times with the same test signal.
The torque pulsation correction unit (53) performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signals having different amplitudes, phases, and frequencies,
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) estimates the amplitude of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the amplitude of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the amplitude of the torque pulsation.
As a result, the reliability is improved by performing the estimation a plurality of times with different test signals.

また、前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記第2制御処理により得られた位相である第1位相と、前記第4制御処理により得られた位相と前記試験信号の位相との差分である第2位相と、を用いて、前記第1位相と前記第2位相の差分により前記トルク脈動の位相を推定する。
また、前記トルク脈動補正部(53)は、振幅、位相および周波数が同じ前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記トルク脈動の位相の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の位相の推定値の平均値を前記トルク脈動の位相の推定値とする。
これにより、同じ試験信号で複数回推定を行うことで信頼性が向上する。
また、前記トルク脈動補正部(53)は、振幅、位相および周波数が異なる前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部(52,52A)は、前記トルク脈動の位相の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の位相の推定値の平均値を前記トルク脈動の位相の推定値とする。
これにより、異なる試験信号で複数回推定を行うことで信頼性が向上する。
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) is configured to calculate a difference between a first phase obtained by the second control processing and a phase obtained by the fourth control processing and a phase of the test signal. And the second phase is used to estimate the phase of the torque pulsation from the difference between the first phase and the second phase.
The torque pulsation correction unit (53) performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signal having the same amplitude, phase, and frequency,
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) estimates the phase of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the phases of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the phase of the torque pulsation.
As a result, the reliability is improved by performing estimation multiple times with the same test signal.
The torque pulsation correction unit (53) performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signals having different amplitudes, phases, and frequencies,
The torque pulsation estimating unit (52, 52A) estimates the phase of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the phases of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the phase of the torque pulsation.
As a result, the reliability is improved by performing the estimation a plurality of times with different test signals.

またこの発明によるエレベーターの制御装置では、エレベーターの巻上機である電動機(1)と、前記電動機(1)の制御する電動機制御装置(4)と、前記電動機(1)の回転位置(MRP)を検出する位置検出器(2)と、前記電動機(1)に流れる電動機電流(Im)を検出する電流検出器(3)と、前記電動機(1)の回転位置(MRP)および電動機電流(Im)に基づいて、前記電動機制御装置(4)における前記電動機(1)を制御する電流指令値(ic,tc)対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正するトルク脈動補正電流値(Itpc)で補正を行う請求項1から14までのいずか1項に記載のトルク脈動補正装置(5)と、を備える。   Further, in the elevator control device according to the present invention, an electric motor (1) as a hoist of the elevator, an electric motor control device (4) controlled by the electric motor (1), and a rotational position (MRP) of the electric motor (1). , A current detector (3) for detecting a motor current (Im) flowing through the motor (1), a rotational position (MRP) and a motor current (Im) of the motor (1). ), A torque pulsation correction current for correcting a periodic torque pulsation included in the torque of the electric motor with respect to a current command value (ic, tc) for controlling the electric motor (1) in the electric motor control device (4). The torque pulsation correction device (5) according to any one of claims 1 to 14, which performs correction with a value (Itpc).

またこの発明の電動機のトルク脈動補正方法では、電動機(1)を制御する電動機制御装置(4)の電流指令値(ic,tc)に対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正方法(5)であって、
前記電動機を回転させた時に、位置検出器(2)からの前記電動機の回転位置(MRP)から前記電動機の回転速度(MRS)を演算して回転速度を周波数解析し、特定周波数の振幅(A1)および位相(φ1)を演算して周波数解析結果(FAR)として求め(51)、
前記周波数解析結果(FAR)から前記電動機に発生するトルク脈動の振幅(A2)および位相(φ2)を推定してトルク脈動推定値(TPE)として求め(52)、
前記トルク脈動推定値(TPE)と電流検出器(3)で検出された電動機電流(Im)と前記位置検出信号(MRP)によりトルク脈動補正電流値(Itpc)を演算して前記電動機制御装置(4)の電流指令値(ic,tc)を補正し(53)、
前記トルク脈動推定値(TPE)を求める際に、前記電動機の電流が異なる複数の条件について前記周波数解析結果(FAR)を演算し、取得した複数の前記周波数解析結果(FAR)からトルク脈動の振幅(A2)または位相(φ2)を電流の関数として求める。
これにより、トルク脈動の補正値を電流の関数として求めることで、テーブルデータなどが不要になり簡素な構成で補正が実施できる。
In the method for correcting torque pulsation of a motor according to the present invention, a periodic torque pulsation included in the torque of the motor is controlled with respect to a current command value (ic, tc) of a motor control device (4) for controlling the motor (1). A method for correcting torque pulsation of a motor to be corrected (5),
When the electric motor is rotated, the rotational speed (MRS) of the electric motor is calculated from the rotational position (MRP) of the electric motor from the position detector (2), the rotational speed is frequency-analyzed, and the amplitude of the specific frequency (A1 ) And phase (φ1) to obtain a frequency analysis result (FAR) (51),
From the frequency analysis result (FAR), the amplitude (A2) and phase (φ2) of the torque pulsation generated in the electric motor are estimated to obtain a torque pulsation estimated value (TPE) (52),
The torque pulsation correction current value (Itpc) is calculated based on the torque pulsation estimated value (TPE), the motor current (Im) detected by the current detector (3), and the position detection signal (MRP), and the motor control device ( The current command value (ic, tc) of 4) is corrected (53),
When obtaining the torque pulsation estimated value (TPE), the frequency analysis result (FAR) is calculated for a plurality of conditions where the electric current of the electric motor is different, and the amplitude of the torque pulsation is calculated from the obtained plurality of frequency analysis results (FAR). Determine (A2) or phase (φ2) as a function of current.
Thus, by obtaining the correction value of the torque pulsation as a function of the current, table data and the like become unnecessary, and the correction can be performed with a simple configuration.

この発明に係る電動機のトルク脈動補正装置およびトルク脈動補正方法によれば、電動機の回転速度の特定周波数成分を周波数解析し、周波数解析結果に基づいて電動機のトルク脈動を推定できる。このとき、電流条件が異なる複数回の条件で得られた周波数解析結果に基づき、トルク脈動の振幅または位相を電流の関数として推定する。
そのため、トルク脈動を簡素な構成で推定して補正することができるトルク脈動補正装置およびトルク脈動補正方法を得ることができる。
また、この発明に係るエレベーターの制御装置によれば、電動機の回転速度の特定周波数成分を周波数解析し、周波数解析結果に基づいて電動機のトルク脈動を推定できる。このとき、電流条件が異なる複数回の条件で得られた周波数解析結果に基づき、トルク脈動の振幅または位相を電流の関数として推定する。
そのため、エレベーターにおいて、トルク脈動を簡素な構成で推定して補正することができるトルク脈動補正装置およびトルク脈動補正方法を得ることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the torque pulsation correction apparatus and the torque pulsation correction method for a motor according to the present invention, it is possible to perform frequency analysis of a specific frequency component of the rotation speed of the motor and estimate torque pulsation of the motor based on the frequency analysis result. At this time, the amplitude or the phase of the torque pulsation is estimated as a function of the current based on the frequency analysis results obtained under a plurality of conditions under different current conditions.
Therefore, it is possible to obtain a torque pulsation correction device and a torque pulsation correction method that can estimate and correct torque pulsation with a simple configuration.
Further, according to the elevator control apparatus of the present invention, it is possible to perform frequency analysis of a specific frequency component of the rotation speed of the electric motor and estimate torque pulsation of the electric motor based on the frequency analysis result. At this time, the amplitude or the phase of the torque pulsation is estimated as a function of the current based on the frequency analysis results obtained under a plurality of conditions under different current conditions.
Therefore, it is possible to obtain a torque pulsation correction device and a torque pulsation correction method that can estimate and correct torque pulsation with a simple configuration in an elevator.

この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含む。   The present invention is not limited to the above embodiments, but includes all possible combinations.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

この発明による電動機のトルク脈動補正装置および補正方法は、種々の分野で使用されている電動機に適用することができる。またこの発明によるエレベーターの制御装置は多くのタイプのエレベーターシステムに適用することができる。   The motor torque pulsation correction device and correction method according to the present invention can be applied to motors used in various fields. Further, the elevator control device according to the present invention can be applied to many types of elevator systems.

1 電動機、2 位置検出器、3 電流検出器、4 電動機制御装置、5,5A トルク脈動補正装置、6 綱車、8 ロープ、9 釣合錘、41 速度演算部、42 速度制御部、42a 位置制御部、43 電流制御部、44 電力変換器、51 周波数解析部、52,52A トルク脈動推定部、53 トルク脈動補正部、54A 共振判定部、1000 処理回路、2000 プロセッサ、2100 メモリ、AD1 加算部   REFERENCE SIGNS LIST 1 motor, 2 position detector, 3 current detector, 4 motor control device, 5, 5 A torque pulsation correction device, 6 sheave, 8 rope, 9 counterweight, 41 speed calculation unit, 42 speed control unit, 42 a position Control section, 43 current control section, 44 power converter, 51 frequency analysis section, 52, 52A torque pulsation estimation section, 53 torque pulsation correction section, 54A resonance determination section, 1000 processing circuits, 2000 processor, 2100 memory, AD1 addition section

Claims (16)

電動機制御装置における電動機を制御する電流指令値対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正装置であって、
前記電動機を回転させた時に、位置検出器からの前記電動機の回転位置から前記電動機の回転速度を演算して回転速度を周波数解析し、特定周波数の振幅および位相を演算して周波数解析結果として出力する周波数解析部と、
電動機制御装置に電動機運転指令を入力して前記電動機を回転させると共に、前記周波数解析結果から前記電動機に発生するトルク脈動の振幅および位相を推定してトルク脈動推定値として出力するトルク脈動推定部と、
前記トルク脈動推定値と電流検出器で検出された電動機電流と前記位置検出信号によりトルク脈動補正電流値を演算して前記電動機制御装置の電流指令値を補正するトルク脈動補正部と、
を備え、
前記トルク脈動推定部は、前記周波数解析部に前記電動機の電流が異なる複数の条件について前記周波数解析結果を演算させ、取得した複数の前記周波数解析結果からトルク脈動の振幅または位相を電流の関数として求める、電動機のトルク脈動補正装置。
A torque pulsation correction device for a motor for correcting a periodic torque pulsation included in the torque of the motor with respect to a current command value for controlling the motor in the motor control device,
When the electric motor is rotated, the rotational speed of the electric motor is calculated from the rotational position of the electric motor from the position detector to analyze the rotational speed, and the amplitude and phase of a specific frequency are calculated and output as a frequency analysis result. Frequency analysis unit to perform,
A torque pulsation estimating unit that inputs a motor operation command to the motor control device and rotates the motor, estimates the amplitude and phase of the torque pulsation generated in the motor from the frequency analysis result, and outputs the estimated value as a torque pulsation estimation value. ,
A torque pulsation correction unit that calculates a torque pulsation correction current value based on the torque pulsation estimated value and the motor current detected by the current detector and the position detection signal to correct a current command value of the motor control device,
With
The torque pulsation estimation unit causes the frequency analysis unit to calculate the frequency analysis result for a plurality of conditions where the current of the electric motor is different, and obtains the amplitude or phase of the torque pulsation from the obtained plurality of frequency analysis results as a function of the current. The required motor torque pulsation correction device.
前記トルク脈動推定部は、
前記トルク脈動補正部によってトルク脈動補正を行わない状態で前記電動機を運転させる第1制御処理と、
前記周波数解析部によって、前記第1制御処理によって得られた前記電動機の回転速度を、前記トルク脈動に対応した周波数について周波数解析させた振幅および位相を得る第2制御処理と、
前記トルク脈動補正部に既知の振幅、位相および周波数を有する試験信号を設定し、前記トルク脈動補正部によって前記試験信号を加えた状態で前記電動機を運転させる第3制御処理と、
前記周波数解析部によって、前記第3制御処理によって得られた前記電動機の回転速度を、前記試験信号の周波数について周波数解析させた振幅および位相を得る第4制御処理と、を有し、
前記第2制御処理で得られた振幅および位相、および前記第4制御処理で得られた振幅および位相に基づいて、前記トルク脈動の振幅および位相を演算する、
請求項1に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The torque pulsation estimator,
A first control process for operating the electric motor in a state where the torque pulsation correction unit does not perform the torque pulsation correction;
A second control process of obtaining, by the frequency analysis unit, an amplitude and a phase obtained by frequency-analyzing the rotation speed of the electric motor obtained by the first control process with respect to a frequency corresponding to the torque pulsation;
A third control process for setting a test signal having a known amplitude, phase, and frequency in the torque pulsation correction unit, and operating the motor with the torque pulsation correction unit applying the test signal;
A fourth control process of obtaining, by the frequency analysis unit, an amplitude and a phase obtained by performing a frequency analysis on the rotation speed of the electric motor obtained by the third control process with respect to the frequency of the test signal;
Calculating the amplitude and the phase of the torque pulsation based on the amplitude and the phase obtained in the second control process and the amplitude and the phase obtained in the fourth control process;
The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 1.
前記トルク脈動推定部は、前記電動機の電流から電動機の回転速度までの前記トルク脈動に対応した特定周波数における伝達特性を演算し、前記伝達特性に基づいて前記トルク脈動の振幅および位相の推定値を推定する請求項2に記載の電動機のトルク脈動補正装置。   The torque pulsation estimating unit calculates a transfer characteristic at a specific frequency corresponding to the torque pulsation from the current of the motor to the rotation speed of the motor, and estimates an amplitude and a phase of the torque pulsation based on the transfer characteristic. 3. The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 2, wherein the estimation is performed. 前記伝達特性は、前記電動機の電流から前記電動機の回転速度までのゲインおよび位相である請求項3に記載の電動機のトルク脈動補正装置。   4. The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 3, wherein the transfer characteristic is a gain and a phase from a current of the electric motor to a rotation speed of the electric motor. 前記試験信号の周波数は、前記トルク脈動に対応した特定周波数に設定され、
前記トルク脈動推定部は、複数の周波数解析から、トルク脈動に起因する速度脈動成分と、試験信号に起因する速度脈動成分を分離する演算を行い、前記トルク脈動に起因する速度脈動成分と前記伝達特性に基づいて、前記トルク脈動を推定する請求項3または4に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The frequency of the test signal is set to a specific frequency corresponding to the torque pulsation,
The torque pulsation estimating unit performs a calculation for separating a speed pulsation component due to a torque pulsation and a speed pulsation component due to a test signal from a plurality of frequency analysis, and calculates a speed pulsation component due to the torque pulsation and the transmission. The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 3, wherein the torque pulsation is estimated based on characteristics.
前記トルク脈動推定部は、前記電動機制御装置、前記位置検出器、前記電流検出器、および前記トルク脈動補正装置から構成される電動機の制御システムの据付調整時に、前記トルク脈動の推定を行う請求項2から5までのいずれか1項に記載の位置検出器のトルク脈動補正装置。   The said torque pulsation estimation part estimates the said torque pulsation at the time of installation adjustment of the control system of the electric motor which consists of the said motor control apparatus, the said position detector, the said current detector, and the said torque pulsation correction apparatus. The torque pulsation correction device for a position detector according to any one of 2 to 5. 前記トルク脈動に対応した特定周波数が、前記電動機制御装置、前記位置検出器、前記電流検出器、および前記トルク脈動補正装置から構成される電動機の制御システムの共振周波数と一致するか否かを判定する共振判定部をさらに有し、
前記トルク脈動推定部は、前記共振判定部で前記トルク脈動に対応した特定周波数が前記電動機の制御システムの共振周波数と一致すると判定された場合には、前記電動機の回転速度または回転位置を変更して前記トルク脈動の推定を行う請求項2から6までのいずれか1項に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
It is determined whether or not a specific frequency corresponding to the torque pulsation coincides with a resonance frequency of a control system of a motor including the motor control device, the position detector, the current detector, and the torque pulsation correction device. Further comprising a resonance determination unit
The torque pulsation estimating unit, when it is determined in the resonance determination unit that the specific frequency corresponding to the torque pulsation matches the resonance frequency of the control system of the electric motor, changes the rotational speed or rotational position of the electric motor. The torque pulsation correction device for an electric motor according to any one of claims 2 to 6, wherein the torque pulsation is estimated by performing the estimation.
前記共振判定部は、トルク脈動に対応した特定周波数成分の前記電動機の速度脈動の振幅の変化量と位相の変化量のうち少なくとも1つが設定値を超える場合に共振であると判定する、請求項7に記載の電動機のトルク脈動補正装置。   The said resonance determination part determines that it is a resonance, when at least one of the amount of change of the amplitude and the amount of change of the phase of the speed pulsation of the electric motor of the specific frequency component corresponding to the torque pulsation exceeds a set value. 8. The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 7. 前記トルク脈動推定部は、前記第2制御処理により得られた振幅である第1振幅と、前記第4制御処理により得られた振幅である第2振幅および前記試験信号の振幅と、を用いて、前記第1振幅と前記第2振幅との比に前記試験信号の振幅の乗じることで前記トルク脈動の振幅を推定する、請求項2から8までのいずれか1項に記載の電動機のトルク脈動補正装置。   The torque pulsation estimating unit uses the first amplitude that is the amplitude obtained by the second control process, the second amplitude that is the amplitude obtained by the fourth control process, and the amplitude of the test signal. The torque pulsation of an electric motor according to any one of claims 2 to 8, wherein an amplitude of the torque pulsation is estimated by multiplying a ratio of the first amplitude and the second amplitude by an amplitude of the test signal. Correction device. 前記トルク脈動補正部は、振幅、位相および周波数が同じ前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部は、前記トルク脈動の振幅の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の振幅の推定値の平均値を前記トルク脈動の振幅の推定値とする、
請求項9に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The torque pulsation correction unit performs the third control process and the fourth control process a plurality of times with the test signal having the same amplitude, phase, and frequency,
The torque pulsation estimation unit estimates the amplitude of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the amplitude of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the amplitude of the torque pulsation.
The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 9.
前記トルク脈動補正部は、振幅、位相および周波数が異なる前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部は、前記トルク脈動の振幅の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の振幅の推定値の平均値を前記トルク脈動の振幅の推定値とする、
請求項9に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The torque pulsation correction unit performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signals having different amplitudes, phases, and frequencies,
The torque pulsation estimation unit estimates the amplitude of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the amplitude of the torque pulsation a plurality of times as the estimated value of the amplitude of the torque pulsation.
The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 9.
前記トルク脈動推定部は、前記第2制御処理により得られた位相である第1位相と、前記第4制御処理により得られた位相と前記試験信号の位相との差分である第2位相と、を用いて、前記第1位相と前記第2位相の差分により前記トルク脈動の位相を推定する、請求項2から8までのいずれか1項に記載の電動機のトルク脈動補正装置。   The torque pulsation estimating unit includes: a first phase that is a phase obtained by the second control process; a second phase that is a difference between a phase obtained by the fourth control process and a phase of the test signal; The torque pulsation correction device for an electric motor according to any one of claims 2 to 8, wherein a phase of the torque pulsation is estimated based on a difference between the first phase and the second phase by using the following. 前記トルク脈動補正部は、振幅、位相および周波数が同じ前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部は、前記トルク脈動の位相の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の位相の推定値の平均値を前記トルク脈動の位相の推定値とする、
請求項12に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The torque pulsation correction unit performs the third control process and the fourth control process a plurality of times with the test signal having the same amplitude, phase, and frequency,
The torque pulsation estimating unit performs the estimation of the phase of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the phases of the plurality of the torque pulsations as the estimated value of the phase of the torque pulsation.
The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 12.
前記トルク脈動補正部は、振幅、位相および周波数が異なる前記試験信号により前記第3制御処理および前記第4制御処理を複数回行い、
前記トルク脈動推定部は、前記トルク脈動の位相の推定を複数回行い、複数回の前記トルク脈動の位相の推定値の平均値を前記トルク脈動の位相の推定値とする、
請求項12に記載の電動機のトルク脈動補正装置。
The torque pulsation correction unit performs the third control processing and the fourth control processing a plurality of times using the test signals having different amplitudes, phases, and frequencies,
The torque pulsation estimating unit performs the estimation of the phase of the torque pulsation a plurality of times, and sets an average value of the estimated values of the phases of the plurality of the torque pulsations as the estimated value of the phase of the torque pulsation.
The torque pulsation correction device for an electric motor according to claim 12.
エレベーターの巻上機である電動機と、
前記電動機の制御する電動機制御装置と、
前記電動機の回転位置を検出する位置検出器と、
前記電動機に流れる電動機電流を検出する電流検出器と、
前記電動機の回転位置および電動機電流に基づいて、前記電動機制御装置における前記電動機を制御する電流指令値対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正するトルク脈動補正電流値で補正を行う請求項1から14までのいずか1項に記載のトルク脈動補正装置と、
を備えたエレベーターの制御装置。
An electric motor, which is the hoist of the elevator,
A motor control device that controls the motor,
A position detector for detecting a rotational position of the electric motor,
A current detector for detecting a motor current flowing through the motor,
Based on the rotation position and the motor current of the motor, a correction is made with a torque pulsation correction current value for correcting a periodic torque pulsation included in the torque of the motor with respect to a current command value for controlling the motor in the motor control device. A torque pulsation correction device according to any one of claims 1 to 14, wherein
Elevator control device with
電動機を制御する電動機制御装置の電流指令値に対して前記電動機のトルクに含まれる周期的なトルク脈動を補正する電動機のトルク脈動補正方法であって、
前記電動機を回転させた時に、位置検出器からの前記電動機の回転位置から前記電動機の回転速度を演算して回転速度を周波数解析し、特定周波数の振幅および位相を演算して周波数解析結果として求め、
前記周波数解析結果から前記電動機に発生するトルク脈動の振幅および位相を推定してトルク脈動推定値として求め、
前記トルク脈動推定値と電流検出器で検出された電動機電流と前記位置検出信号によりトルク脈動補正電流値を演算して前記電動機制御装置の電流指令値を補正し、
前記トルク脈動推定値を求める際に、前記電動機の電流が異なる複数の条件について前記周波数解析結果を演算し、取得した複数の前記周波数解析結果からトルク脈動の振幅または位相を電流の関数として求める、電動機のトルク脈動補正方法。
A torque pulsation correction method for an electric motor that corrects a periodic torque pulsation included in a torque of the electric motor with respect to a current command value of an electric motor control device that controls the electric motor,
When the electric motor is rotated, the rotational speed of the electric motor is calculated from the rotational position of the electric motor from the position detector, the rotational speed is frequency-analyzed, and the amplitude and phase of a specific frequency are calculated to obtain a frequency analysis result. ,
Estimating the amplitude and phase of torque pulsation generated in the electric motor from the frequency analysis result to obtain a torque pulsation estimated value,
Correcting the current command value of the motor control device by calculating a torque pulsation correction current value based on the torque pulsation estimated value and the motor current detected by the current detector and the position detection signal,
When obtaining the torque pulsation estimated value, the frequency analysis result is calculated for a plurality of conditions where the current of the electric motor is different, and the amplitude or phase of the torque pulsation is obtained as a function of the current from the obtained plurality of frequency analysis results. A method for correcting torque pulsation of an electric motor.
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