JP7599657B2 - Absolute angle position detection method and device - Google Patents
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Description
本発明は、絶対角度位置検出方法及び装置に関し、特に、2相励磁/2相出力のレゾルバを使用し、通電時及び停電時共に連続して多回転カウントデータを検出するための新規な改良に関する。 The present invention relates to a method and device for detecting absolute angular position, and in particular to a new improvement that uses a two-phase excitation/two-phase output resolver to continuously detect multi-revolution count data both when power is applied and when there is a power outage.
レゾルバを用いた絶対角度位置検出方法及び装置において、通電時はAC励磁による励磁を行い、停電時は電池バックアップによるパルス励磁を行うことが提案されている。従来、用いられていたこの種の絶対角度位置検出方法及び装置としては、例えば、特許文献1に示される構成を挙げることができる。 In a method and device for detecting absolute angle position using a resolver, it has been proposed to perform excitation by AC excitation when current is applied, and perform pulse excitation with battery backup when a power outage occurs. An example of a conventional method and device for detecting absolute angle position of this type is the configuration shown in Patent Document 1.
ここで、特許文献1に記載された絶対角度位置検出装置は、1相励磁/2相出力のレゾルバを使用しており、通電時には、レゾルバを1相AC励磁すると共に、レゾルバ/デジタル変換部からの1回転データと、回転数カウント部からの通電時多回転カウントデータとを演算回路にて演算し、多回転位置を示す絶対角度位置検出信号を生成する。
一方、停電時において、絶対角度位置検出装置は、レゾルバを1相パルス励磁すると共に、通電時と共通の回転数カウント部を用いて、停電時多回転カウントデータを生成するように構成されている。
Here, the absolute angular position detection device described in Patent Document 1 uses a one-phase excitation/two-phase output resolver, and when power is applied, the resolver is excited with one-phase AC, and a calculation circuit calculates one-rotation data from a resolver/digital conversion unit and power-applied multiple-rotation count data from a rotation number count unit, to generate an absolute angular position detection signal indicating a multiple-rotation position.
On the other hand, during a power outage, the absolute angle position detection device is configured to excite the resolver with a one-phase pulse and to generate multiple-revolution count data during a power outage using the rotation number counting section that is also used during power supply.
以上の特許文献1記載の絶対位置検出装置は、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることができるものの、1相励磁/2相出力のレゾルバを使用しているために高精度の絶対角度検出を行えない問題があった。
すなわち、1相励磁/2相出力のレゾルバは、2相の出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる。このため、1相励磁/2相出力のレゾルバを用いた場合、高精度な絶対角度検出を実現することは難しいという課題があった。
The absolute position detection device described in Patent Document 1 above can obtain continuous multi-rotation count data both when power is applied and when a power failure occurs, but has a problem in that it cannot detect absolute angles with high accuracy because it uses a one-phase excitation/two-phase output resolver.
That is, in a one-phase excitation/two-phase output resolver, the imbalance in the amplitude of the two-phase output signals directly results in an error. For this reason, when a one-phase excitation/two-phase output resolver is used, there is a problem that it is difficult to realize highly accurate absolute angle detection.
本発明は、以上のような課題を解決するために、1相励磁/2相出力のレゾルバに比べて高精度な2相励磁/2相出力のレゾルバを用いた多回転検出による絶対角度検出を実現し、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることが可能な絶対角度位置検出方法及び装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above problems, the present invention aims to provide an absolute angle position detection method and device that realizes absolute angle detection by multi-rotation detection using a two-phase excitation/two-phase output resolver, which has higher accuracy than a one-phase excitation/two-phase output resolver, and is capable of obtaining continuous multi-rotation count data both when power is applied and when there is a power outage.
この発明に係る絶対角度位置検出方法は、2相励磁/2相出力のレゾルバにより多回転検出を行う絶対角度位置検出方法であって、通電時に、切換部内部の接続が通電時接続状態に切り換えられ、AC励磁部において生成された互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を、切換部経由でレゾルバの2つの励磁相に入力して2相励磁し、レゾルバから2相のレゾルバ信号を得るステップと、2相のレゾルバ信号をレゾルバ/デジタル変換部において処理して1回転データを生成するステップと、2相AC励磁信号からタイミング部において2相のタイミング信号を生成するステップと、回転数カウント部において2相のタイミング信号により2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成するステップと、1回転データと通電時多回転カウントデータとを演算部において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有し、停電時に、切換部内部の接続が停電時接続状態に切り換えられ、パルス励磁部において生成された1相パルス励磁信号を、切換部経由で、2つの励磁相の1つずつに交互に入力して励磁し、レゾルバから2相のレゾルバ信号を得るステップと、回転数カウント部において1相パルス励磁信号により2相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成するステップと、停電時多回転カウントデータを演算部において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有する、ことを特徴とする。 The absolute angle position detection method according to the present invention is an absolute angle position detection method for performing multi-rotation detection using a two-phase excitation/two-phase output resolver, and includes the steps of: when energized, the internal connection of the switching unit is switched to an energized connection state; two-phase AC excitation signals, which are 90° out of phase with each other and generated in the AC excitation unit, are input to the two excitation phases of the resolver via the switching unit to perform two-phase excitation, and a two-phase resolver signal is obtained from the resolver; the two-phase resolver signals are processed in a resolver/digital conversion unit to generate one-rotation data; a two-phase timing signal is generated in a timing unit from the two-phase AC excitation signal; and a rotation count unit counts the two-phase resolver signals using the two-phase timing signals to obtain a two-phase resolver signal from the two-phase AC excitation signal. The method includes a step of generating multiple rotation count data, a step of calculating the single rotation data and the energized multiple rotation count data in a calculation unit to generate an absolute angle position signal, and a step of switching the internal connection of the switching unit to a power outage connection state during a power outage, alternately inputting the one-phase pulse excitation signal generated in the pulse excitation unit to each of the two excitation phases via the switching unit to excite them, and obtaining a two-phase resolver signal from the resolver, a step of counting the two-phase resolver signal using the one-phase pulse excitation signal in the rotation count unit to generate multiple rotation count data during a power outage, and a step of calculating the multiple rotation count data during a power outage in the calculation unit to generate an absolute angle position signal.
この発明に係る絶対角度位置検出装置は、2相励磁/2相出力のレゾルバにより多回転検出を行う絶対角度位置検出装置であって、互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を生成するAC励磁部と、2相AC励磁信号を2相のタイミング信号に変換するタイミング部と、レゾルバから供給された2相のレゾルバ信号をデジタル変換して1回転データを生成するレゾルバ/デジタル変換部と、1相パルス励磁信号を生成するパルス励磁部と、2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータまたは停電時多回転カウントデータを生成する回転数カウント部と、2相AC励磁信号と1相パルス励磁信号との一方を切り換えてレゾルバに供給する切換部と、1回転データ、通電時多回転カウントデータ及び停電時多回転カウントデータを処理する演算部と、を備え、通電時には、切換部は、内部の接続を通電時接続状態に切り換え、2つの励磁相に2相AC励磁信号を入力して2相励磁し、レゾルバから2相のレゾルバ信号を得て、2相のレゾルバ信号をレゾルバ/デジタル変換部において処理して1回転データを生成し、回転数カウント部は、2相のタイミング信号により2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成し、演算部は、1回転データと通電時多回転カウントデータとを演算して絶対角度位置信号を生成し、停電時には、切換部は、内部の接続を停電時接続状態に切り換え2つの励磁相の1つずつに交互に1相パルス励磁信号を入力して励磁し、レゾルバから2相のレゾルバ信号を得て、回転数カウント部は、1相パルス励磁信号により2相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成し、演算部は、停電時多回転カウントデータを演算して絶対角度位置信号を生成する、ことを特徴とする。 The absolute angle position detection device according to the present invention is an absolute angle position detection device that performs multi-rotation detection using a two-phase excitation/two-phase output resolver, and is equipped with an AC excitation unit that generates two-phase AC excitation signals that are 90° out of phase with each other, a timing unit that converts the two-phase AC excitation signals into two-phase timing signals, a resolver/digital conversion unit that digitally converts the two-phase resolver signals supplied from the resolver to generate one-rotation data, a pulse excitation unit that generates a one-phase pulse excitation signal, a rotation count unit that counts the two-phase resolver signals to generate multi-rotation count data when power is applied or multi-rotation count data when a power failure occurs, a switching unit that switches between the two-phase AC excitation signal and the one-phase pulse excitation signal and supplies the signal to the resolver, and a calculation unit that processes one-rotation data, multi-rotation count data when power is applied, and multi-rotation count data when a power failure occurs. When power is applied, the switching unit switches the internal connection to a power-on connection state. The system is characterized in that it switches between two excitation phases, inputs a two-phase AC excitation signal to two excitation phases for two-phase excitation, obtains a two-phase resolver signal from the resolver, processes the two-phase resolver signal in a resolver/digital conversion unit to generate one-revolution data, the rotation count unit counts the two-phase resolver signal using a two-phase timing signal to generate multiple-revolution count data when power is applied, the calculation unit calculates the one-revolution data and the multiple-revolution count data when power is applied to generate an absolute angle position signal, and in the event of a power outage, the switching unit switches the internal connection to a power outage connection state and inputs a one-phase pulse excitation signal alternately to each of the two excitation phases to excite them, obtains a two-phase resolver signal from the resolver, the rotation count unit counts the two-phase resolver signal using the one-phase pulse excitation signal to generate multiple-revolution count data when power is applied, and the calculation unit calculates the multiple-revolution count data when power is applied to generate an absolute angle position signal.
この発明において、回転数カウント部は、2つの励磁相を1つずつ交互に励磁して得られるそれぞれの停電時多回転カウントデータを比較し、停電時多回転カウントデータの異常の有無を判定することを特徴とする。 In this invention, the rotation count unit compares the power failure multi-rotation count data obtained by alternately exciting two excitation phases one by one, and determines whether there is an abnormality in the power failure multi-rotation count data.
この発明において、回転数カウント部は、比較において、一致、または、レゾルバの電気角で1象限以下のずれを検出した場合、停電時多回転カウントデータを正常であると判定する、ことを特徴とする。
この発明において、回転数カウント部は、比較において、レゾルバの電気角で2象限以上のずれを検出した場合、停電時多回転カウントデータを異常であると判定する、ことを特徴とする。
In the present invention, the rotation count unit determines that the multiple rotation count data during a power outage is normal if the comparison detects a match or a deviation of one quadrant or less in the electrical angle of the resolver.
In the present invention, the rotation count unit determines that the power failure multi-revolution count data is abnormal if a deviation of two or more quadrants is detected in the electrical angle of the resolver in the comparison.
この発明において、停電時には、パルス励磁部と回転数カウント部とがバックアップ電源により駆動されることを特徴とする。 This invention is characterized in that in the event of a power outage, the pulse excitation unit and the rotation count unit are driven by a backup power source.
この発明によれば、1相励磁/2相出力のレゾルバに比べて高精度な2相励磁/2相出力のレゾルバを用いて、2相のレゾルバ信号を使用した多回転検出により高精度な絶対角度検出を実現すると共に、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることが可能になる。 According to this invention, a two-phase excitation/two-phase output resolver, which is more accurate than a one-phase excitation/two-phase output resolver, is used to achieve highly accurate absolute angle detection by detecting multiple rotations using a two-phase resolver signal, and it is also possible to obtain continuous multiple rotation count data both when power is applied and when there is a power outage.
以下、本発明の絶対角度位置検出方法と絶対角度位置検出装置の実施の形態につき、図面を用いて説明する。 The following describes an embodiment of the absolute angle position detection method and absolute angle position detection device of the present invention with reference to the drawings.
実施の形態1.
はじめに、実施の形態1における絶対角度位置検出装置100の基本的な構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施の形態1の絶対角度位置検出装置100の構成を示す構成図である。なお、絶対角度位置検出装置100は、絶対角度位置検出方法の各処理ステップを実行する装置である。
Embodiment 1.
First, the basic configuration of an absolute angular position detection device 100 in the embodiment 1 will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the absolute angular position detection device 100 in the embodiment 1. Note that the absolute angular position detection device 100 is a device that executes each processing step of an absolute angular position detection method.
[絶対角度位置検出装置100の構成]
図1において、絶対角度位置検出方法を実行する絶対角度位置検出装置100は、主に、電源監視部110と、切換部120と、第1信号処理部130と、第2信号処理部140と、演算部150と有している。絶対角度位置検出装置100には、2相励磁/2相出力のレゾルバ1が接続されている。絶対角度位置検出装置100には、通電時には図示されない通電動作用電源から電力の供給を受け、停電時には図示されないバックアップ電源から電力の供給を受ける。なお、バックアップ電源は、電池などを供給源とする停電時等のための限定的な電源である。
[Configuration of absolute angular position detection device 100]
1, an absolute angular position detection device 100 that executes an absolute angular position detection method mainly includes a power supply monitoring unit 110, a switching unit 120, a first signal processing unit 130, a second signal processing unit 140, and a calculation unit 150. A two-phase excitation/two-phase output resolver 1 is connected to the absolute angular position detection device 100. The absolute angular position detection device 100 receives power from a current-carrying operating power supply (not shown) when current is applied, and receives power from a backup power supply (not shown) when a power outage occurs. The backup power supply is a limited power supply source that uses a battery or the like as a supply source for use during power outages, etc.
電源監視部110は、通電動作用電源の状態、すなわち、通電時であるか停電時であるかを監視しており、通電時と停電時とで切換部120内部の接続状態を設定する切換制御信号を生成する。ここで、通電時とは通電動作用電源が有効であるときを意味しており、停電時とは通電動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効であるときを意味している。 The power supply monitoring unit 110 monitors the state of the energized operating power supply, i.e., whether it is energized or in a power outage, and generates a switching control signal that sets the connection state inside the switching unit 120 depending on whether it is energized or in a power outage. Here, energization refers to when the energized operating power supply is active, and power outage refers to when the energized operating power supply is inactive and the backup power supply is active.
切換部120は、通電時と停電時とで、内部の接続状態を通電時接続状態と停電時接続状態とに切り換える。
すなわち、切換部120は、電源監視部110からの切換制御信号に基づいて、通電時には通電時接続状態に設定され、第1信号処理部130からの2相のAC励磁信号(以下、「2相AC励磁信号」)をレゾルバ1の2つの励磁相に供給する。
また、切換部120は、電源監視部110からの切換制御信号に基づいて、停電時には停電時接続状態に設定され、第2信号処理部140からの1相パルス励磁信号をレゾルバ1の2つの励磁相の一つずつに交互に供給する。
The switching unit 120 switches the internal connection state between a power-on connection state and a power-off connection state depending on whether the power is on or off.
That is, the switching unit 120 is set to a power-on connection state when power is applied based on a switching control signal from the power supply monitoring unit 110, and supplies a two-phase AC excitation signal (hereinafter, “two-phase AC excitation signal”) from the first signal processing unit 130 to two excitation phases of the resolver 1.
In addition, the switching unit 120 is set to a power outage connection state during a power outage based on a switching control signal from the power supply monitoring unit 110, and alternately supplies a one-phase pulse excitation signal from the second signal processing unit 140 to each of the two excitation phases of the resolver 1.
第1信号処理部130には、レゾルバ/デジタル変換部131と、AC励磁部132と、タイミング部133とが設けられている。ここで、第1信号処理部130は、通電動作用電源の供給を受け、通電時に動作する。 The first signal processing unit 130 includes a resolver/digital conversion unit 131, an AC excitation unit 132, and a timing unit 133. Here, the first signal processing unit 130 receives a supply of a current-carrying operating power source and operates when current is applied.
レゾルバ/デジタル変換部131は、レゾルバ1から2相のレゾルバ信号を供給され、1回転データを生成し、生成した1回転データを演算部150に供給する。また、レゾルバ/デジタル変換部131は、2相AC励磁信号を生成するための2相励磁用データをAC励磁部132に供給する。AC励磁部132は、レゾルバ/デジタル変換部131から2相励磁用データの供給を受け、互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を生成する。生成された2相AC励磁信号は、通電時に、切換部120を経由してレゾルバ1の2つの励磁相に供給される。タイミング部133は、2相AC励磁信号を2相のタイミング信号に変換し、後述する第2信号処理部140内の回転数カウント部142に供給する。 The resolver/digital conversion unit 131 receives a two-phase resolver signal from the resolver 1, generates one-revolution data, and supplies the generated one-revolution data to the calculation unit 150. The resolver/digital conversion unit 131 also supplies two-phase excitation data for generating a two-phase AC excitation signal to the AC excitation unit 132. The AC excitation unit 132 receives two-phase excitation data from the resolver/digital conversion unit 131, and generates two-phase AC excitation signals that are 90° out of phase with each other. The generated two-phase AC excitation signal is supplied to the two excitation phases of the resolver 1 via the switching unit 120 when current is applied. The timing unit 133 converts the two-phase AC excitation signal into a two-phase timing signal and supplies it to the rotation count unit 142 in the second signal processing unit 140, which will be described later.
第2信号処理部140には、パルス励磁部141と、回転数カウント部142とが設けられている。なお、第2信号処理部140は、通電動作用電源とバックアップ電源との供給を受け、通電時と停電時とに動作する。 The second signal processing unit 140 is provided with a pulse excitation unit 141 and a rotation count unit 142. The second signal processing unit 140 is supplied with power from a power supply and a backup power supply, and operates when power is applied and during a power outage.
パルス励磁部141は、停電時にバックアップ電源により駆動され、1相パルス励磁信号を生成する。生成された1相パルス励磁信号は、停電時に、回転数カウント部142に供給されると共に、切換部120を経由してレゾルバ1の2つの励磁相の一つずつに交互に供給される。
回転数カウント部142は、通電時と停電時とに共に動作する。すなわち、通電時において、回転数カウント部142は、2相のタイミング信号により2相のレゾルバ信号をカウントし、通電時多回転カウントデータを生成する。また、停電時において、回転数カウント部142は、1相パルス励磁信号により2相のレゾルバ信号をカウントし、停電時多回転カウントデータを生成する。
回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータを生成する際に、レゾルバ1の2つの励磁相の一つずつに1相パルス励磁信号を交互に供給して得たレゾルバ信号の正常/異常判定を行い、判定結果を演算部150に通知する。
The pulse excitation unit 141 is driven by a backup power supply during a power outage to generate a one-phase pulse excitation signal. The generated one-phase pulse excitation signal is supplied to the rotation count unit 142 during a power outage, and is also supplied alternately to each of the two excitation phases of the resolver 1 via the switching unit 120.
The rotation count unit 142 operates both when power is applied and when a power failure occurs. That is, when power is applied, the rotation count unit 142 counts two-phase resolver signals using two-phase timing signals to generate multiple rotation count data when power is applied. Also, when a power failure occurs, the rotation count unit 142 counts two-phase resolver signals using a one-phase pulse excitation signal to generate multiple rotation count data when a power failure occurs.
When generating multi-rotation count data during a power outage, the rotation count unit 142 performs a normal/abnormal determination of the resolver signal obtained by alternately supplying a one-phase pulse excitation signal to each of the two excitation phases of the resolver 1, and notifies the calculation unit 150 of the determination result.
演算部150は、通電時において通電動作用電源を供給され、レゾルバ/デジタル変換部131からの1回転データと通電時多回転カウントデータとを合成する演算を行い、多回転位置を示す絶対角度位置信号を生成する。一方、演算部150は、停電時においてバックアップ電源を供給され、回転数カウント部142から正常の判定結果を受けた場合、または回転数カウント部142から異常の判定結果を受けない場合、回転数カウント部142からの停電時多回転カウントデータを受けて演算して絶対角度位置信号を生成する。また、演算部150は、停電時において、回転数カウント部142から異常の判定結果を受けた場合、予め定められたエラー処理を実行する。 The calculation unit 150 is supplied with a power supply when current is applied, performs a calculation to combine the single rotation data from the resolver/digital conversion unit 131 and the multiple rotation count data when current is applied, and generates an absolute angle position signal indicating the multiple rotation position. On the other hand, the calculation unit 150 is supplied with a backup power supply during a power outage, and when it receives a normal judgment result from the rotation count unit 142 or when it does not receive an abnormal judgment result from the rotation count unit 142, it receives the multiple rotation count data during a power outage from the rotation count unit 142 and performs calculations to generate an absolute angle position signal. Furthermore, when the calculation unit 150 receives an abnormal judgment result from the rotation count unit 142 during a power outage, it executes a predetermined error process.
以下、切換部120の内部における接続状態の設定について、図2の(a)~(c)を参照して説明する。図2は、実施の形態1の絶対角度位置検出装置100における励磁信号供給の切り換えの様子を示す構成図である。 The following describes the setting of the connection state inside the switching unit 120 with reference to (a) to (c) in FIG. 2. FIG. 2 is a configuration diagram showing how the excitation signal supply is switched in the absolute angle position detection device 100 of the first embodiment.
切換部120は、第1信号処理部130からの2相AC励磁信号と、第2信号処理部140からの1相パルス励磁信号とのいずれか一方を、切換制御信号に応じた接続状態の設定により、レゾルバ1の2つの励磁相に供給する。 The switching unit 120 supplies either the two-phase AC excitation signal from the first signal processing unit 130 or the one-phase pulse excitation signal from the second signal processing unit 140 to the two excitation phases of the resolver 1 by setting the connection state according to the switching control signal.
図2の(a)は、通電時の切換制御信号を受けた場合の切換部120の内部の接続状態を示している。この状態において、切換部120は、2相AC励磁信号のA相のaをレゾルバ1の励磁相Aに供給し、2相AC励磁信号のB相のbをレゾルバ1の励磁相Bに供給する。これにより、通電時に、AC励磁部132からの2相AC励磁信号は、切換部120を経由して、レゾルバ1の2つの励磁相A,Bに供給される。 Figure 2 (a) shows the internal connection state of the switching unit 120 when it receives a switching control signal when current is applied. In this state, the switching unit 120 supplies a of the A-phase of the two-phase AC excitation signal to the excitation phase A of the resolver 1, and supplies b of the B-phase of the two-phase AC excitation signal to the excitation phase B of the resolver 1. As a result, when current is applied, the two-phase AC excitation signal from the AC excitation unit 132 is supplied to the two excitation phases A and B of the resolver 1 via the switching unit 120.
図2の(b)は、停電時の切換制御信号を受けた場合の切換部120内部の第1の停電時接続状態(以下、「停電時第1接続状態」)を示している。この停電時第1接続状態において、切換部120は、1相パルス励磁信号cを、レゾルバ1の励磁相Aに供給する。 Figure 2 (b) shows the first power failure connection state (hereinafter, "first power failure connection state") inside the switching unit 120 when a power failure switching control signal is received. In this first power failure connection state, the switching unit 120 supplies a one-phase pulse excitation signal c to the excitation phase A of the resolver 1.
図2の(c)は、停電時の切換制御信号を受けた場合の切換部120内部の第2の停電時接続状態(以下、「停電時第2接続状態」)を示している。この停電時第2接続状態において、切換部120は、1相パルス励磁信号cを、レゾルバ1の励磁相Bに供給する。
そして、切換部120は、停電時において、任意のタイミングで内部の接続を、停電時第1接続状態(図2の(b))と停電時第2接続状態(図2の(c))とを交互に切り換えて、1相パルス励磁信号をレゾルバ1の2つの励磁相A,Bの一つずつに交互に供給する。
2C shows a second power failure connection state (hereinafter, "power failure second connection state") in the switching unit 120 when a power failure switching control signal is received. In this power failure second connection state, the switching unit 120 supplies a one-phase pulse excitation signal c to the excitation phase B of the resolver 1.
During a power outage, the switching unit 120 alternately switches the internal connection between the first connection state during power outage ((b) in FIG. 2) and the second connection state during power outage ((c) in FIG. 2) at any timing, and alternately supplies a one-phase pulse excitation signal to each of the two excitation phases A and B of the resolver 1.
[絶対角度位置検出方法の説明]
次に、実施の形態1の絶対角度位置検出装置100において実行される絶対角度位置検出方法について説明する。
[Description of absolute angle position detection method]
Next, a method for detecting an absolute angular position executed in the absolute angular position detection device 100 according to the first embodiment will be described.
実施の形態1において、絶対角度位置検出装置100は、2相励磁/2相出力のレゾルバ1を使用するものであり、通電時のみ動作する第1信号処理部130と、通電時と停電時の両方で動作する第2信号処理部140とのそれぞれの機能を、2相励磁/2相出力のレゾルバ1に対応させて、通電時には2相AC励磁信号によりレゾルバ1を2相励磁することにより2相のレゾルバ信号を得ると共に、停電時にはレゾルバ1の2つの励磁相A,Bの一つずつに交互に1相パルス励磁信号を入力してレゾルバ1を励磁することにより2相のレゾルバ信号を得ることで、通電時と停電時とで連続した多回転カウントデータを得ることを特徴としている。 In the first embodiment, the absolute angle position detection device 100 uses a resolver 1 with two-phase excitation/two-phase output, and the functions of the first signal processing unit 130, which operates only when power is applied, and the second signal processing unit 140, which operates both when power is applied and when there is a power outage, are made to correspond to the resolver 1 with two-phase excitation/two-phase output. When power is applied, the resolver 1 is excited in two phases by a two-phase AC excitation signal to obtain a two-phase resolver signal, and when there is a power outage, the resolver 1 is excited by inputting a one-phase pulse excitation signal alternately to each of the two excitation phases A and B of the resolver 1 to obtain a two-phase resolver signal, thereby obtaining continuous multi-rotation count data when power is applied and when there is a power outage.
[通電時の2相AC励磁信号による2相励磁]
以下、通電時における、2相励磁/2相出力のレゾルバ1の2相AC励磁信号による2相励磁について詳細に説明する。
2相励磁/2相出力のレゾルバ1は、sinωtとcosωtの2相AC励磁信号を用いて励磁されると、レゾルバ1の角度θに応じて位相の変化を有する位相変調信号を、レゾルバ信号として出力する。
そして、出力信号の振幅のアンバランスがそのまま誤差になる1相励磁/2相出力のレゾルバと比較すると、2相励磁/2相出力のレゾルバ1は、ノイズの影響を受けにくい位相変調信号を用いるため高精度であるという特長を有している。
[Two-phase excitation by two-phase AC excitation signal during energization]
Hereinafter, a detailed description will be given of two-phase excitation by a two-phase AC excitation signal of the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 during energization.
When the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 is excited using two-phase AC excitation signals of sinωt and cosωt, it outputs a phase modulated signal having a phase change according to the angle θ of the resolver 1 as a resolver signal.
Furthermore, compared to a one-phase excitation/two-phase output resolver in which imbalance in the amplitude of the output signal directly results in an error, the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 has the advantage of being highly accurate because it uses a phase modulation signal that is less susceptible to the effects of noise.
ここで、レゾルバ1において、2相AC励磁信号の供給を受ける励磁相A,Bについて、励磁相Aは励磁巻線R1と励磁巻線R3により形成され、励磁相Bは励磁巻線R2と励磁巻線R4により形成されているとする。また、レゾルバ1において、2相のレゾルバ信号を出力する出力相A,Bについて、出力相Aは検出巻線S1と検出巻線S3により形成され、出力相Bは検出巻線S2と検出巻線S4により形成されているとする。
この場合、次のような出力電圧方程式(1)~(4)が成立する。ここで、Eは電圧、Kは変圧比、θはレゾルバ1の角度、ωは励磁角周波数を意味している。なお、倍角数をNとする。
励磁相A:ER1-R3=Ecosωt …(1)
励磁相B:ER2-R4=Esinωt …(2)
出力相A:ES1-S3=K(ER2-R4・sinNθ+ER1-R3・cosNθ)
=KEcos(ωt-Nθ) …(3)
出力相B:ES2-S4=K(ER2-R4・cosNθ-ER1-R3・sinNθ)
=KEsin(ωt-Nθ) …(4)
Here, in the resolver 1, with respect to excitation phases A and B that receive a two-phase AC excitation signal, the excitation phase A is formed by the excitation windings R1 and R3, and the excitation phase B is formed by the excitation windings R2 and R4. Also, with respect to output phases A and B that output a two-phase resolver signal in the resolver 1, the output phase A is formed by the detection windings S1 and S3, and the output phase B is formed by the detection windings S2 and S4.
In this case, the following output voltage equations (1) to (4) are established. Here, E is the voltage, K is the transformation ratio, θ is the angle of the resolver 1, and ω is the excitation angular frequency. Note that the multiplication factor is N.
Excitation phase A: E R1-R3 = Ecosωt …(1)
Excitation phase B:E R2-R4 =Esinωt…(2)
Output phase A: E S1-S3 = K(E R2-R4・sinNθ+E R1-R3・cosNθ)
=KEcos(ωt−Nθ)…(3)
Output phase B:E S2-S4 =K(E R2-R4・cosNθ-E R1-R3・sinNθ)
=KEsin(ωt−Nθ)…(4)
以上の出力電圧方程式(3)と(4)とが示すとおり、2相励磁/2相出力のレゾルバ1の出力信号は位相変調信号である。この位相変調信号は、それぞれ電圧は等しく、位相がずれた励磁信号の振幅変調信号が合成された結果として得られるものである。従って、いずれか一方の励磁相のみを用いてレゾルバ1を励磁した場合、1相励磁/2相出力のレゾルバ信号と同じ振幅変調信号が得られることになる。よって、実施の形態1の絶対角度位置検出装置100において実行される絶対角度位置検出方法は、レゾルバ1についての2相励磁/2相出力と1相励磁/2相出力とを併用可能な特徴的な性質を、積極的に利用する。 As shown by the above output voltage equations (3) and (4), the output signal of the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 is a phase-modulated signal. This phase-modulated signal is obtained by combining amplitude-modulated signals of excitation signals that are equal in voltage but out of phase. Therefore, when the resolver 1 is excited using only one of the excitation phases, an amplitude-modulated signal that is the same as a one-phase excitation/two-phase output resolver signal is obtained. Therefore, the absolute angle position detection method executed in the absolute angle position detection device 100 of embodiment 1 actively utilizes the characteristic property of the resolver 1 that allows the use of both two-phase excitation/two-phase output and one-phase excitation/two-phase output.
絶対角度位置検出装置100において、通電時にレゾルバ1を2相AC励磁信号により励磁している場合、レゾルバ信号の各励磁相に対する出力相の位相関係を基に、通電時多回転カウントデータを生成可能である。 In the absolute angle position detection device 100, when the resolver 1 is excited by a two-phase AC excitation signal while current is applied, it is possible to generate multi-revolution count data while current is applied based on the phase relationship of the output phase to each excitation phase of the resolver signal.
ここで、図3を参照してレゾルバ信号の位相関係を説明する。図3は、実施の形態1の絶対角度位置検出処理時における励磁信号とレゾルバ信号の位相関係を示す説明図である。図3において、2相励磁/2相出力のレゾルバ1を2相AC励磁信号により励磁した際の、レゾルバ角度毎の励磁信号とレゾルバ信号の位相関係を示している。 Here, the phase relationship of the resolver signal will be explained with reference to FIG. 3. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the phase relationship between the excitation signal and the resolver signal during the absolute angle position detection process in the first embodiment. FIG. 3 shows the phase relationship between the excitation signal and the resolver signal for each resolver angle when the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 is excited by a two-phase AC excitation signal.
図3は、レゾルバ1の角度0°~90°、90°~180°、180°~270°、270°~360°の象限ごとに、各励磁信号に対するそれぞれのレゾルバ信号の位相が、4種類の組合せに分けられることを示している。ここで、基準となる励磁信号に対して、レゾルバ信号の位相が0°~+180°を「進み」と定義している。また、基準となる励磁信号に対して、レゾルバ信号の位相が-180°~0°を「遅れ」と定義している。 Figure 3 shows that the phase of the resolver signal relative to each excitation signal can be divided into four combinations for each quadrant of the resolver 1 angle: 0° to 90°, 90° to 180°, 180° to 270°, and 270° to 360°. Here, a resolver signal phase of 0° to +180° relative to the reference excitation signal is defined as "leading." Additionally, a resolver signal phase of -180° to 0° relative to the reference excitation signal is defined as "lagging."
図3における「進み」と「遅れ」の組み合わせの状態から、象限を判定することが可能であり、従来技術におけるA相信号、B相信号を生成できることが明らかである。従って、回転数カウント部142は、通電時において、2相のレゾルバ信号と、タイミング部133において2相AC励磁信号から生成した2相のタイミング信号とから、A相/B相の通電時多回転カウントデータを生成することができる。 The quadrant can be determined from the combination of "lead" and "lag" in Figure 3, and it is clear that A-phase and B-phase signals can be generated in the conventional technology. Therefore, when current is applied, the rotation count unit 142 can generate A-phase/B-phase multi-revolution count data from the two-phase resolver signal and the two-phase timing signal generated from the two-phase AC excitation signal in the timing unit 133.
[停電時の1相パルス励磁信号による交互励磁]
以下、停電時において、レゾルバ1の2つの励磁相A,Bの一つずつに交互に1相パルス励磁信号を供給する交互励磁について詳細に説明する。
[Alternating excitation by one-phase pulse excitation signal during power outage]
Hereinafter, a detailed description will be given of the alternating excitation in which a one-phase pulse excitation signal is alternately supplied to each of the two excitation phases A and B of the resolver 1 during a power outage.
停電時においては、2相ある励磁相A,Bのうち、一方のみをパルス励磁すれば、レゾルバ1からレゾルバ信号が振幅変調信号として出力される。回転数カウント部142において、このようなレゾルバ信号を1相パルス励磁信号によりカウントし、停電時多回転カウントデータを生成することができる。 During a power outage, if only one of the two excitation phases A and B is pulse excited, the resolver signal is output from the resolver 1 as an amplitude modulated signal. In the rotation count unit 142, such resolver signals are counted using a one-phase pulse excitation signal, and multi-rotation count data during a power outage can be generated.
1相パルス励磁信号によりレゾルバ1の2つの励磁相A,Bのどちらをパルス励磁した場合でも、得られるレゾルバ信号の極性が異なるだけであり、振幅変調信号であることは変わらない。このため、励磁相Aをパルス励磁して得られた停電時多回転カウントデータ(A)と、励磁相Bをパルス励磁して得られた停電時多回転カウントデータ(B)とは、極性の違いを除いて、同じ内容のデータが得られる。 Regardless of whether one of the two excitation phases A and B of resolver 1 is pulse excited by a one-phase pulse excitation signal, the only difference is the polarity of the resulting resolver signal, and it remains an amplitude modulated signal. Therefore, the multi-rotation count data during a power outage (A) obtained by pulse exciting excitation phase A and the multi-rotation count data during a power outage (B) obtained by pulse exciting excitation phase B are the same data, except for the difference in polarity.
このような特性を利用し、切換部120により励磁相Aのパルス励磁と励磁相Bのパルス励磁とを任意のタイミングで切り換え、回転数カウント部142は、励磁相Aをパルス励磁して得られた停電時多回転カウントデータ(A)と、励磁相Bをパルス励磁して得られた停電時多回転カウントデータ(B)を比較して、停電時多回転カウントデータの異常の有無を判定する、 Utilizing these characteristics, the switching unit 120 switches between pulse excitation of excitation phase A and pulse excitation of excitation phase B at any timing, and the rotation count unit 142 compares the power failure multi-rotation count data (A) obtained by pulse excitation of excitation phase A with the power failure multi-rotation count data (B) obtained by pulse excitation of excitation phase B to determine whether there is an abnormality in the power failure multi-rotation count data,
回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)とを比較して、一致または、レゾルバ1の電気角で1象限の範囲内に収まっている場合、停電時多回転カウントデータを正常であると判定する。
なお、回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)を区別せずに、停電時多回転カウントデータのずれを常時検出しておき、ずれを検出しない場合、及び、検出したずれが1象限以下の場合を正常と判定してもよい。
The rotation count unit 142 compares the multi-rotation count data during power outage (A) with the multi-rotation count data during power outage (B), and if they match or fall within one quadrant of the electrical angle of the resolver 1, it determines that the multi-rotation count data during power outage is normal.
In addition, the rotation count unit 142 may constantly detect deviations in the multi-rotation count data during a power outage without distinguishing between the multi-rotation count data during a power outage (A) and the multi-rotation count data during a power outage (B), and may determine that the data is normal when no deviation is detected or when the detected deviation is one quadrant or less.
一方、回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)とを比較して、レゾルバ1の電気角で2象限以上のずれを検出した場合、停電時多回転カウントデータを異常であると判定する。このような判定を停電時に行うことで、停電時多回転カウントデータの信頼性を高めることができる。
なお、回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)を区別せずに、停電時多回転カウントデータのずれを常時検出しておいて、2象限以上のずれを検出した場合に異常と判定してもよい。
また、回転数カウント部142は、停電時多回転カウントデータについて、正常であるかの判定をおこなわず、異常の有無の判定のみを行うようにしてもよい。
On the other hand, the rotation count unit 142 compares the power failure multiple rotation count data (A) with the power failure multiple rotation count data (B), and if it detects a deviation of two or more quadrants in the electrical angle of the resolver 1, it determines that the power failure multiple rotation count data is abnormal. By performing such a determination during a power failure, it is possible to increase the reliability of the power failure multiple rotation count data.
In addition, the rotation count unit 142 may constantly detect deviations in the multi-rotation count data during a power outage without distinguishing between the multi-rotation count data during a power outage (A) and the multi-rotation count data during a power outage (B), and may determine that an abnormality has occurred if a deviation of two or more quadrants is detected.
In addition, the rotation count unit 142 may be configured not to determine whether the power failure multiple rotation count data is normal, but to only determine whether there is an abnormality.
[絶対角度位置検出の処理手順]
次に、絶対角度位置検出装置100の動作である絶対角度位置検出方法について、図4を参照して説明する。図4は、実施の形態1の絶対角度位置検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
[Procedure for detecting absolute angular position]
Next, an absolute angular position detection method, which is the operation of the absolute angular position detection device 100, will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the absolute angular position detection method according to the first embodiment.
まず、ステップS100において、電源監視部110は、通常動作用電源が有効な通電時であるか、通常動作用電源が無効であってバックアップ電源が有効な停電時であるか、を監視している。この後、通電時には処理がステップS111に進み、停電時には処理がステップS121に進む。 First, in step S100, the power supply monitoring unit 110 monitors whether the normal operation power supply is active and power is on, or whether the normal operation power supply is inactive and the backup power supply is active and there is a power outage. After this, if power is on, the process proceeds to step S111, and if there is a power outage, the process proceeds to step S121.
ステップS111において、通電時には、切換部120は図2の(a)に示す通電時接続状態に切り換わる。この後、処理はステップS112に進む。 In step S111, when power is applied, the switching unit 120 switches to the power-on connection state shown in FIG. 2(a). After this, the process proceeds to step S112.
ステップS112において、AC励磁部132は、2相AC励磁信号を生成し、生成した2相AC励磁信号を切換部120経由でレゾルバ1の2つの励磁相に供給する。この後、処理はステップS113に進む。 In step S112, the AC excitation unit 132 generates a two-phase AC excitation signal and supplies the generated two-phase AC excitation signal to the two excitation phases of the resolver 1 via the switching unit 120. After this, the process proceeds to step S113.
ステップS113において、レゾルバ1は、2相励磁されて2相のレゾルバ信号を生成する。レゾルバ1は、生成した2相のレゾルバ信号をレゾルバ/デジタル変換部131と回転数カウント部142とに供給する。この後、処理はステップS114に進む。 In step S113, resolver 1 is excited in two phases to generate a two-phase resolver signal. Resolver 1 supplies the generated two-phase resolver signal to resolver/digital conversion unit 131 and rotation speed count unit 142. After this, the process proceeds to step S114.
ステップS114において、レゾルバ/デジタル変換部131は、レゾルバ1から供給された2相のレゾルバ信号をデジタル変換して1回転データを生成し、生成した1回転データを演算部150に供給する。この後、処理はステップS115に進む。 In step S114, the resolver/digital conversion unit 131 digitally converts the two-phase resolver signal supplied from the resolver 1 to generate one-revolution data, and supplies the generated one-revolution data to the calculation unit 150. After this, the process proceeds to step S115.
ステップS115において、タイミング部133は、2相AC励磁信号を2相のタイミング信号に変換し、第2信号処理部140内の回転数カウント部142に供給する。この後、処理はステップS116に進む。 In step S115, the timing unit 133 converts the two-phase AC excitation signal into a two-phase timing signal and supplies it to the rotation count unit 142 in the second signal processing unit 140. After this, the process proceeds to step S116.
ステップS116において、回転数カウント部142は、レゾルバ1からの2相のレゾルバ信号と、タイミング部133からの2相のタイミング信号とを受け、2相のタイミング信号により2相のレゾルバ信号をカウントし、A相/B相の通電時多回転カウントデータを生成する。この後、処理はステップS117に進む。 In step S116, the rotation count unit 142 receives the two-phase resolver signal from the resolver 1 and the two-phase timing signal from the timing unit 133, counts the two-phase resolver signal using the two-phase timing signal, and generates multi-rotation count data when current is applied to phase A/phase B. After this, the process proceeds to step S117.
ステップS117において、演算部150は、レゾルバ/デジタル変換部131からの1回転データと、回転数カウント部142からのA相/B相の通電時多回転カウントデータとを受けて、1回転データと通電時多回転カウントデータとを合成する演算をすることで、従来の1相励磁/2相出力のレゾルバよりも高精度な絶対角度位置信号を生成することができる。そして、処理はステップS100に戻り、電源判定以降の処理を繰り返し実行する。 In step S117, the calculation unit 150 receives the one-rotation data from the resolver/digital conversion unit 131 and the A-phase/B-phase energized multiple-rotation count data from the rotation count unit 142, and performs a calculation to combine the one-rotation data and the energized multiple-rotation count data, thereby generating an absolute angle position signal with higher accuracy than a conventional one-phase excitation/two-phase output resolver. Then, the process returns to step S100, and the processes from the power supply determination onwards are repeatedly executed.
一方、ステップS121において、停電時には、切換部120が停電時第1接続状態と停電時第2接続状態とに交互に切り換わる。ここで、切換部120は、停電時において内部の接続を、任意のタイミングで、停電時第1接続状態(図2の(b))と停電時第2接続状態(図2の(c))とを交互に切り換える。この後、処理はステップS122に進む。 Meanwhile, in step S121, during a power outage, the switching unit 120 alternates between a first power outage connection state and a second power outage connection state. Here, during a power outage, the switching unit 120 alternates between a first power outage connection state (FIG. 2(b)) and a second power outage connection state (FIG. 2(c)) at any timing. After this, the process proceeds to step S122.
ステップS122において、パルス励磁部141は、バックアップ電源により駆動されて1相パルス励磁信号を生成し、生成した1相パルス励磁信号を切換部120経由で、レゾルバ1の2つの励磁相A,Bの一つずつに交互に供給する。この後、処理はステップS123に進む。 In step S122, the pulse excitation unit 141 is driven by the backup power supply to generate a one-phase pulse excitation signal, and supplies the generated one-phase pulse excitation signal alternately to each of the two excitation phases A and B of the resolver 1 via the switching unit 120. After this, the process proceeds to step S123.
ステップS123において、レゾルバ1は、励磁相Aと励磁相Bとが交互に1相パルス励磁信号により励磁されて、2相のレゾルバ信号を生成する。レゾルバ1は、生成した2相のレゾルバ信号を回転数カウント部142に供給する。この後、処理はステップS124に進む。 In step S123, the resolver 1 generates a two-phase resolver signal by alternately exciting phase A and phase B with a one-phase pulse excitation signal. The resolver 1 supplies the generated two-phase resolver signal to the rotation speed count unit 142. After this, the process proceeds to step S124.
ステップS124において、回転数カウント部142は、バックアップ電源により駆動され、レゾルバ1において生成された2相のレゾルバ信号と、パルス励磁部141からの1相パルス励磁信号とを受け、2相のレゾルバ信号を1相パルス励磁信号のパルス幅によりカウントし、停電時多回転カウントデータを生成する。この後、処理はステップS125に進む。 In step S124, the rotation count unit 142 is driven by the backup power supply, receives the two-phase resolver signal generated by the resolver 1 and the one-phase pulse excitation signal from the pulse excitation unit 141, counts the two-phase resolver signal based on the pulse width of the one-phase pulse excitation signal, and generates multi-rotation count data during a power outage. After this, the process proceeds to step S125.
ステップS125において、回転数カウント部142は、励磁相Aを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(A)と、励磁相Bを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(B)とを比較して、正常/異常判定の結果を演算部150に通知する。この後、処理はステップS126に進む。 In step S125, the rotation count unit 142 compares the power failure multi-rotation count data (A) when excitation phase A is excited with the power failure multi-rotation count data (B) when excitation phase B is excited, and notifies the calculation unit 150 of the normal/abnormal determination result. After this, the process proceeds to step S126.
ステップS126において、ステップS125の比較により正常であると判定された場合、または、比較により異常と判定されなかった場合、処理がステップS127に進む。
ステップS127において、演算部150は、回転数カウント部142からの停電時多回転カウントデータを受けて演算し、絶対角度位置信号を生成する。そして、処理はステップS100に戻り、電源判定以降の処理を繰り返し実行する。
In step S126, if the comparison in step S125 determines that the signal is normal, or if the comparison does not determine that the signal is abnormal, the process proceeds to step S127.
In step S127, the calculation unit 150 receives and calculates the power failure multiple rotation count data from the rotation number counter 142 to generate an absolute angle position signal. Then, the process returns to step S100, and the processes subsequent to the power supply determination are repeatedly executed.
一方、ステップS126において、ステップS125の比較により異常であると判定された場合、演算部150は、予め定められたエラー処理を実行する。 On the other hand, if the comparison in step S125 determines that an abnormality exists in step S126, the calculation unit 150 executes a predetermined error process.
以上のように、回転数カウント部142は、通電時と停電時とにおいて共用されるため、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことができる。また、停電時には、間欠的なパルス励磁信号を用いてレゾルバ1の2つの励磁相を交互にパルス励磁することで、通電時よりも消費電流を低減することができる。
また、停電時に、励磁相Aと励磁相Bとを交互に1相パルス励磁信号により励磁し、励磁相Aを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(A)と、励磁相Bを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(B)とを比較して正常か異常かを判定するため、停電時多回転カウントデータの信頼性を高めることができる。
As described above, the rotation count unit 142 is used both during energization and during a power outage, so that continuous multiple rotation detection can be performed during energization and during a power outage. Also, during a power outage, the current consumption can be reduced compared to when energized by alternately pulse exciting the two excitation phases of the resolver 1 using an intermittent pulse excitation signal.
In addition, during a power outage, excitation phase A and excitation phase B are alternately excited by a one-phase pulse excitation signal, and the multi-rotation count data during a power outage (A) when excitation phase A is excited is compared with the multi-rotation count data during a power outage (B) when excitation phase B is excited to determine whether the data is normal or abnormal, thereby improving the reliability of the multi-rotation count data during a power outage.
[実施の形態により得られる効果]
実施の形態1に説明した絶対角度位置検出装置100及び絶対角度位置検出方法によれば、2相励磁/2相出力のレゾルバ1を用いて、以下のように、高精度な絶対角度検出を実現する。
[Effects Obtained by the Embodiments]
According to the absolute angular position detection device 100 and the absolute angular position detection method described in the first embodiment, highly accurate absolute angle detection is realized using the two-phase excitation/two-phase output resolver 1 as follows.
通電時には、切換部120内部の接続が通電時接続状態に切り換えられ、AC励磁部132において生成された互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を、切換部120経由でレゾルバ1の2つの励磁相に入力して2相励磁し、レゾルバ1から2相のレゾルバ信号を得て、2相のレゾルバ信号をレゾルバ/デジタル変換部131において処理して1回転データを生成し、2相AC励磁信号からタイミング部133において2相のタイミング信号を生成し、回転数カウント部142において2相のタイミング信号により2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成し、1回転データと通電時多回転カウントデータとを演算部150において演算して絶対角度位置信号を生成する。
一方、停電時には、切換部120内部の接続が停電時第1接続状態と停電時第2接続状態とに交互に切り換えられ、パルス励磁部141において生成された1相パルス励磁信号を切換部120経由で、2つの励磁相の一つずつに交互に入力して励磁し、レゾルバ1から2相のレゾルバ信号を得て、回転数カウント部142において1相パルス励磁信号により2相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成し、停電時多回転カウントデータを演算部150において演算して絶対角度位置信号を生成する。
When current is applied, the internal connection of the switching unit 120 is switched to a current-applied connection state, and two-phase AC excitation signals, which are generated in the AC excitation unit 132 and are shifted in phase by 90° from each other, are input to the two excitation phases of the resolver 1 via the switching unit 120 to perform two-phase excitation, a two-phase resolver signal is obtained from the resolver 1, the two-phase resolver signal is processed in the resolver/digital conversion unit 131 to generate one-revolution data, a two-phase timing signal is generated from the two-phase AC excitation signal in the timing unit 133, the two-phase resolver signals are counted in the rotation count unit 142 using the two-phase timing signals to generate current-applied multiple-revolution count data, and the one-revolution data and current-applied multiple-revolution count data are calculated in the calculation unit 150 to generate an absolute angle position signal.
On the other hand, during a power outage, the connection inside the switching unit 120 is alternately switched between a first connection state during power outage and a second connection state during power outage, and the one-phase pulse excitation signal generated in the pulse excitation unit 141 is alternately input to each of the two excitation phases via the switching unit 120 to excite them, a two-phase resolver signal is obtained from the resolver 1, the two-phase resolver signal is counted in the rotation count unit 142 by the one-phase pulse excitation signal to generate multi-rotation count data during power outage, and the multi-rotation count data during power outage is calculated in the calculation unit 150 to generate an absolute angle position signal.
通電時には、1相励磁/2相出力のレゾルバに比べて高精度な2相励磁/2相出力のレゾルバ1を使用することで、絶対角度検出を実現することが可能になる。
また、停電時には、間欠的なパルス励磁信号を用いてレゾルバ1の2つの励磁相をパルス励磁することで、通電時よりも消費電流を低減することができる。
そして、回転数カウント部142は、通電時には通電時多回転カウントデータを生成し、停電時には停電時多回転カウントデータを生成するため、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことができる。
When power is applied, absolute angle detection can be achieved by using a two-phase excitation/two-phase output resolver 1, which has higher accuracy than a one-phase excitation/two-phase output resolver.
In addition, during a power outage, the current consumption can be reduced compared to when electricity is applied by pulse exciting the two excitation phases of the resolver 1 using an intermittent pulse excitation signal.
The rotation count unit 142 generates power-on multi-rotation count data when power is applied, and generates power-off multi-rotation count data when there is a power outage, so that continuous multi-rotation detection can be performed both when power is applied and during a power outage.
停電時に、2つの励磁相A,Bを交互に1相パルス励磁信号により励磁し、励磁相Aを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(A)と、励磁相Bを励磁したときの停電時多回転カウントデータ(B)とを比較して正常か異常かを判定するため、停電時多回転カウントデータの信頼性を高めることができる。 During a power outage, the two excitation phases A and B are alternately excited by a one-phase pulse excitation signal, and the multi-rotation count data during a power outage when excitation phase A is excited (A) is compared with the multi-rotation count data during a power outage when excitation phase B is excited (B) to determine whether the data is normal or abnormal, thereby improving the reliability of the multi-rotation count data during a power outage.
停電時に、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)とを比較し、一致、または、レゾルバ1の電気角で1象限以下のずれを検出した場合、停電時多回転カウントデータを正常であると判定することにより、停電時多回転カウントデータの信頼性を高めることができる。 During a power outage, the power outage multi-rotation count data (A) is compared with the power outage multi-rotation count data (B). If a match or a deviation of one quadrant or less is detected in the electrical angle of resolver 1, the power outage multi-rotation count data is determined to be normal, thereby increasing the reliability of the power outage multi-rotation count data.
停電時に、停電時多回転カウントデータ(A)と停電時多回転カウントデータ(B)とを比較し、レゾルバ1の電気角で2象限以上のずれを検出した場合、停電時多回転カウントデータを異常であると判定することにより、停電時多回転カウントデータの信頼性を高めることができる。 During a power outage, the power outage multi-rotation count data (A) is compared with the power outage multi-rotation count data (B). If a deviation of two or more quadrants is detected in the electrical angle of resolver 1, the power outage multi-rotation count data is determined to be abnormal, thereby improving the reliability of the power outage multi-rotation count data.
停電時においてパルス励磁部141と回転数カウント部142とはバックアップ電源により駆動されるため、通電動作用電源からの電源供給が停止した場合であっても、レゾルバ1の励磁と回転数カウント部142でのカウントの動作を継続することができ、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を確実に行うことが可能になる。 During a power outage, the pulse excitation unit 141 and the rotation count unit 142 are driven by a backup power supply. Therefore, even if the power supply from the energizing power supply is stopped, the excitation of the resolver 1 and the counting operation in the rotation count unit 142 can continue, making it possible to reliably perform continuous multi-rotation detection during energization and power outages.
回転数カウント部142は、通電時と停電時とにおいて共用され、通電時及び停電時を通して連続した多回転検出を行うことにより、通電時及び停電時を通して、途切れることなく、連続した多回転検出を行うことが可能になる。 The rotation count unit 142 is used both when power is applied and when there is a power outage, and by performing continuous multi-rotation detection throughout both power application and power outages, it becomes possible to perform continuous, uninterrupted multi-rotation detection throughout power application and power outages.
以上説明してきた絶対角度位置検出装置100は、レゾルバ1に限られず、シンクロと呼ばれる角度検出器に対して適用することも可能である。 The absolute angle position detection device 100 described above is not limited to the resolver 1, but can also be applied to an angle detector called a synchro.
1 レゾルバ、100 絶対角度位置検出装置、110 電源監視部、120 切換部、130 第1信号処理部、131 レゾルバ/デジタル変換部、132 AC励磁部、133 タイミング部、140 第2信号処理部、141 パルス励磁部、142 回転数カウント部、150 演算部。 1 resolver, 100 absolute angle position detection device, 110 power supply monitoring unit, 120 switching unit, 130 first signal processing unit, 131 resolver/digital conversion unit, 132 AC excitation unit, 133 timing unit, 140 second signal processing unit, 141 pulse excitation unit, 142 rotation speed count unit, 150 calculation unit.
Claims (10)
通電時に、
切換部(120)内部の接続が通電時接続状態に切り換えられ、
AC励磁部(132)において生成された互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を、前記切換部(120)経由で前記レゾルバ(1)の2つの励磁相に入力して2相励磁し、前記レゾルバ(1)から2相のレゾルバ信号を得るステップと、
前記2相のレゾルバ信号をレゾルバ/デジタル変換部(131)において処理して1回転データを生成するステップと、
前記2相AC励磁信号からタイミング部(133)において2相のタイミング信号を生成するステップと、
回転数カウント部(142)において前記2相のタイミング信号により前記2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータを生成するステップと、
前記1回転データと前記通電時多回転カウントデータとを演算部(150)において演算して絶対角度位置信号を生成するステップと、を有し、
停電時に、
前記切換部(120)内部の接続が停電時接続状態に切り換えられ、
パルス励磁部(141)において生成された1相パルス励磁信号を、前記切換部(120)経由で、前記2つの励磁相の1つずつに交互に入力して励磁し、前記レゾルバ(1)から前記2相のレゾルバ信号を得るステップと、
前記回転数カウント部(142)において前記1相パルス励磁信号により前記2相のレゾルバ信号をカウントして停電時多回転カウントデータを生成するステップと、
前記停電時多回転カウントデータを前記演算部(150)において演算して前記絶対角度位置信号を生成するステップと、を有する、
ことを特徴とする絶対角度位置検出方法。 A method for detecting an absolute angular position by performing multiple rotation detection using a two-phase excitation/two-phase output resolver (1), comprising the steps of:
When powered on,
The connection inside the switching unit (120) is switched to a power-on connection state,
a step of inputting two-phase AC excitation signals, which are generated in an AC excitation unit (132) and have a phase difference of 90° from each other, to two excitation phases of the resolver (1) via the switching unit (120) to perform two-phase excitation, and obtaining a two-phase resolver signal from the resolver (1);
Processing the two-phase resolver signal in a resolver/digital conversion unit (131) to generate one-rotation data;
generating a two-phase timing signal in a timing section (133) from the two-phase AC excitation signal;
A step of counting the two-phase resolver signal in a rotation count unit (142) using the two-phase timing signal to generate multiple rotation count data during energization;
A step of calculating the single rotation data and the energized multiple rotation count data in a calculation unit (150) to generate an absolute angle position signal,
During a power outage,
The connection inside the switching unit (120) is switched to a power failure connection state,
a step of alternately inputting a one-phase pulse excitation signal generated in a pulse excitation unit (141) to each of the two excitation phases via the switching unit (120) to excite them, and obtaining the two-phase resolver signal from the resolver (1);
A step of counting the two-phase resolver signal by the one-phase pulse excitation signal in the rotation count unit (142) to generate multi-rotation count data during a power failure;
A step of calculating the power failure multiple rotation count data in the calculation unit (150) to generate the absolute angle position signal.
Absolute angular position detection method according to the present invention.
ことを特徴とする請求項1に記載の絶対角度位置検出方法。 The rotation count unit (142) compares the multiple rotation count data during a power failure obtained by alternately exciting two excitation phases one by one, and determines whether or not there is an abnormality in the multiple rotation count data during a power failure.
2. The method for detecting an absolute angular position according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の絶対角度位置検出方法。 The rotation count unit (142) determines that the power failure multi-rotation count data is normal when the comparison detects a match or a deviation of one quadrant or less in the electrical angle of the resolver (1).
3. The method for detecting an absolute angular position according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載の絶対角度位置検出方法。 When the rotation count unit (142) detects a deviation of two or more quadrants in the electrical angle of the resolver (1) in the comparison, it determines that the power failure-time multiple rotation count data is abnormal.
3. The method for detecting an absolute angular position according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の絶対角度位置検出方法。 In the event of a power outage, the pulse excitation unit (141) and the rotation number counting unit (142) are driven by a backup power source.
5. The method for detecting an absolute angular position according to claim 1,
互いに位相が90°ずれた2相AC励磁信号を生成するAC励磁部(132)と、
前記2相AC励磁信号を2相のタイミング信号に変換するタイミング部(133)と、
前記レゾルバ(1)から供給された2相のレゾルバ信号をデジタル変換して1回転データを生成するレゾルバ/デジタル変換部(131)と、
1相パルス励磁信号を生成するパルス励磁部(141)と、
前記2相のレゾルバ信号をカウントして通電時多回転カウントデータまたは停電時多回転カウントデータを生成する回転数カウント部(142)と、
前記2相AC励磁信号と前記1相パルス励磁信号との一方を切り換えて前記レゾルバ(1)に供給する切換部(120)と、
前記1回転データ、前記通電時多回転カウントデータ及び前記停電時多回転カウントデータを処理する演算部(150)と、を備え、
通電時には、
前記切換部(120)は、内部の接続を通電時接続状態に切り換え、
2つの励磁相に前記2相AC励磁信号を入力して2相励磁し、前記レゾルバ(1)から前記2相のレゾルバ信号を得て、
前記2相のレゾルバ信号を前記レゾルバ/デジタル変換部(131)において処理して1回転データを生成し、
前記回転数カウント部(142)は、前記2相のタイミング信号により前記2相のレゾルバ信号をカウントして前記通電時多回転カウントデータを生成し、
演算部(150)は、前記1回転データと前記通電時多回転カウントデータとを演算して絶対角度位置信号を生成し、
停電時には、
前記切換部(120)は、内部の接続を停電時接続状態に切り換え、
前記2つの励磁相の1つずつに交互に前記1相パルス励磁信号を入力して励磁し、前記レゾルバ(1)から前記2相のレゾルバ信号を得て、
前記回転数カウント部(142)は、前記1相パルス励磁信号により前記2相のレゾルバ信号をカウントして前記停電時多回転カウントデータを生成し、
前記演算部(150)は、前記停電時多回転カウントデータを演算して前記絶対角度位置信号を生成する、
ことを特徴とする絶対角度位置検出装置。 An absolute angular position detection device that performs multi-rotation detection using a two-phase excitation/two-phase output resolver (1),
An AC excitation unit (132) that generates two-phase AC excitation signals that are 90° out of phase with each other;
a timing unit (133) for converting the two-phase AC excitation signal into a two-phase timing signal;
a resolver/digital conversion unit (131) that digitally converts a two-phase resolver signal supplied from the resolver (1) to generate one-revolution data;
A pulse excitation unit (141) that generates a one-phase pulse excitation signal;
A rotation number counting unit (142) that counts the two-phase resolver signal to generate energized multiple rotation count data or power failure multiple rotation count data;
a switching unit (120) that switches between the two-phase AC excitation signal and the one-phase pulse excitation signal and supplies the signal to the resolver (1);
A calculation unit (150) that processes the one-rotation data, the energized multiple rotation count data, and the power failure multiple rotation count data,
When power is on,
The switching unit (120) switches the internal connection to a power-on connection state,
The two-phase AC excitation signal is input to two excitation phases to perform two-phase excitation, and the two-phase resolver signal is obtained from the resolver (1);
The two-phase resolver signal is processed in the resolver/digital conversion unit (131) to generate one-revolution data;
the rotation count unit (142) counts the two-phase resolver signal in response to the two-phase timing signal to generate the energized multiple rotation count data;
A calculation unit (150) calculates the single rotation data and the energized multiple rotation count data to generate an absolute angle position signal,
In the event of a power outage,
The switching unit (120) switches the internal connection to a power outage connection state,
The one-phase pulse excitation signal is alternately input to each of the two excitation phases to excite them, and the two-phase resolver signal is obtained from the resolver (1);
The rotation number counting unit (142) counts the two-phase resolver signal by the one-phase pulse excitation signal to generate the power failure multi-rotation count data,
The calculation unit (150) calculates the power failure multiple rotation count data to generate the absolute angle position signal.
Absolute angular position detection device.
ことを特徴とする請求項6に記載の絶対角度位置検出装置。 The rotation count unit (142) compares the multiple rotation count data during a power failure obtained by alternately exciting the two excitation phases one by one, and determines whether or not there is an abnormality in the multiple rotation count data during a power failure.
7. An absolute angular position detection device according to claim 6.
ことを特徴とする請求項7に記載の絶対角度位置検出装置。 The rotation count unit (142) determines that the power failure multi-rotation count data is normal when the comparison detects a match or a deviation of one quadrant or less in the electrical angle of the resolver (1).
8. An absolute angular position detection device according to claim 7.
ことを特徴とする請求項7に記載の絶対角度位置検出装置。 When the rotation count unit (142) detects a deviation of two or more quadrants in the electrical angle of the resolver (1) in the comparison, it determines that the power failure-time multiple rotation count data is abnormal.
8. An absolute angular position detection device according to claim 7.
ことを特徴とする請求項6~9のいずれか一項に記載の絶対角度位置検出装置。 The pulse excitation unit (141) and the rotation number counting unit (142) are driven by a backup power source during a power outage.
10. The absolute angular position detection device according to claim 6,
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