JP2003304696A

JP2003304696A - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2003304696A
Application number: JP2002106690A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Momose; 哲夫百瀬; Akihiro Ito; 彰啓伊藤
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＷＭデューティを任意な条件に変調可能に
して、高速域あるいは中速域でのトルクを向上すること
のできるモータ制御装置を提供すること。【解決手段】モータ制御装置１は、トランジスタＴｒ
ｐｕ、Ｔｒｎｕを駆動するプリドライブ回路ｋ１、ｋ２
と、キャパシタＣｐｕの充電および放電がトランジスタ
Ｔｒｐｕ、Ｔｒｎｕで制御されるチャージポンプ回路Ｃ
ｈｕと、電圧リミット値ＳＡＴで規定される振幅以下に
電圧指令信号の電圧レベルを制御する電圧指令リミット
部ｄ１、ｄ２、ｄ３と、電圧指令信号と搬送波ＣＡとの
電圧比較を行い、この比較結果に基づいてトランジスタ
Ｔｒｐｕ、Ｔｒｎｕを制御するスイッチング信号を出力
するＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３とを有し、さらに
電圧指令リミット値ＳＡＴを所定のタイミングで切り換
えるリミット値切換用の電圧指令リミット値演算部ｇ１
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チャージポンプ回
路を制御しながらＰＷＭ制御を行うモータ制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種のモータ制御装置のうち、チャージ
ポンプ回路を制御しながらＰＷＭ制御を行うモータ制御
装置では、従来、図９に示すように、速度位置制御部
ｒ、電流制御部ａ、電圧指令リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ
３、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３、およびデッドタ
イム作成部ｆ１、ｆ２、ｆ３がこの順に形成されてい
る。

【０００３】速度位置制御部ｒには、位置指令θ^*、お
よび位置検出部ｈからの位置θ（デジタル量）が入力さ
れる。速度位置制御部ｒには、速度位置制御部ｒで生成
されたトルク指令τ^*、電流センサｊｕ、ｊｖで検出さ
れた相電流ｉｕ、ｉｖをＡＤ変換器nでデジルタル量に
変換した相電流Ｉｕ、Ｉｖ、および位置検出部ｈからの
磁極位置θｅが入力される。また、電圧指令リミット部
ｄ１、ｄ２、ｄ３には、予め設定された電圧指令リミッ
ト値ＳＡＴ（デジタル量）、およびこの電圧指令リミッ
ト値ＳＡＴでリミット制御される前のリミット前電圧指
令Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wが入力され、リミット前電圧指令
Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wは、電圧指令リミット部ｄ１、ｄ
２、ｄ３において電圧指令リミット値ＳＡＴでリミット
制御された後、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、
Ｖ^*１wとして、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３に出力
される。このＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３には、搬
送波発生部ｂで生成された搬送波ＣＡが入力されてお
り、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３は、搬送波ＣＡと
リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、Ｖ^*１wとの比較
結果に基づいてスイッチング信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生
成し、デッドタイム作成部ｆ１、ｆ２、ｆ３に出力す
る。

【０００４】また、モータ制御装置１Ａには、ｕ相、ｖ
相、ｗ相からなる各相の駆動回路が構成されているが、
図９には、ｕ相の駆動回路Ｄｒｕの回路構成、および駆
動回路Ｄｒｕに対してデッドタイム作成部ｆ１からｕ相
正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｐ、ｕ相負側ト
ランジスタがオンとなる信号Ｓｕｎが出力されている様
子のみが示されている。ｕ相の駆動回路Ｄｒｕには、３
相交流電源Ｅｎ２から供給された３相交流を直流に変換
するコンデンサインプット形コンバータＥｃが構成され
ているとともに、コンデンサインプット形コンバータＥ
ｃから延びる高電位線Ｌｈと低電位線Ｌｌの間には、ｕ
相正側トランジスタＴｒｐｕとｕ相負側トランジスタＴ
ｒｎｕとが直列に接続されている。また、ｕ相正側トラ
ンジスタＴｒｐｕおよびｕ相負側トランジスタＴｒｎｕ
の各々に対してはプリドライブ回路ｋ１、ｋ２が構成さ
れている。さらに、駆動回路Ｄｒｕには、ｕ相正側トラ
ンジスタＴｒｐｕのプリドライブ回路ｋ１に直流電圧を
供給するためのキャパシタＣｐｕと、このキャパシタＣ
ｐｕに対するダイドードＤｕｐとを備えたチャージポン
プ回路Ｃｈｕが構成されている。なお、ｕ相負側トラン
ジスタＴｒｎｕのプリドライブ回路ｋ２に直流電圧を供
給するためのキャパシタＣｎには、ダイオードＤｎを介
してトランスＥｎ１から常時、充電が行われている。

【０００５】モータ制御装置１Ａにおいて、ｕ相正側ト
ランジスタＴｒｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒ
ｎｕは、デッドタイム作成部ｆ１から各プリドライブ回
路ｋ１、ｋ２に供給されるｕ相正側トランジスタがオン
となる信号Ｓｕｐ、およびｕ相負側トランジスタがオン
となる信号Ｓｕｎに基づいてオン・オフ制御され、ｕ相
正側トランジスタＴｒｐｕがオフ状態にあるときには、
ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕがオン状態となる。この
状態において、キャパシタＣｐｕにはダイオードＤｕｐ
を介してトランスＥｎ１、およびキャパシタＣｎから充
電が行われる。これに対して、ｕ相正側Ｔｒがオン状態
にあるときには、ｕ相負側Ｔｒがオフ状態にある。この
状態においては、キャパシタＣｕｐからプリドライブ回
路ｋ１に直流電圧が供給される。また、ｕ相正側トラン
ジスタＴｒｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒｎ
ｕ、すなわち、スイッチング素子のオン・オフ制御によ
って、その中点からは永久磁石型のモータＭＳに相電流
ｉｕが供給される。

【０００６】このように構成したモータ制御装置１Ａに
おいて、ｕ相正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ
ｐ、およびｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ
ｎは、図１０に示す処理を経て生成される。すなわち、
ステップＳＴ３１において、搬送波発生部ｂから出力さ
れた搬送波同期信号ＳＹＮＣによって割り込みが開始さ
れた以降、ステップＳＴ３２においては、電流制御部ａ
で、以下の式（１）、式（２）から縦軸電流および横軸
電流（いずれもデジタル量）を求め、さらにリミット前
電圧指令Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wを求める電流制御処理が行
われる。

【０００７】

【式１】

【０００８】

【式２】

【０００９】次に、ステップＳＴ３３において、電圧指
令リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ３で電圧指令リミット処理
が行われ、しかる後、ステップＳＴ３４において割り込
み処理が終了する。

【００１０】このような処理によって、図１１に示すよ
うに、各信号が生成される結果、ＰＷＭ用比較部ｅ１で
は、搬送波ＣＡとリミット後電圧指令Ｖ^*１ｕとの比較
される。この比較結果において、リミット後電圧指令Ｖ
^*１ｕの振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも小さい期間、ス
イッチング信号Ｓｕは、２値化信号のうち、「ローレベ
ル」になる。このため、デッドタイム作成部ｆ１からは
ｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｎが出力さ
れる。従って、ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕがオン状
態になる一方、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕがオフ状
態になるので、電圧Ｖｕは低電位となるとともに、キャ
パシタＣｐｕにはダイオードＤｕｐを介してトランスＥ
ｎ１、およびキャパシタＣｎから充電が行われる。

【００１１】これに対して、リミット後電圧指令Ｖ^*１
ｕの振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも大きい期間、スイッ
チング信号Ｓｕは、２値化信号のうち、「ハイレベル」
になる。このため、デッドタイム作成部ｆ１からはｕ相
正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｐが出力され
る。従って、ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕがオフ状態
になる一方、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕがオン状態
になるので、電圧Ｖｕは高電位となるとともに、キャパ
シタＣｐｕからプリドライブ回路ｋ１への電力の供給が
行われる。

【００１２】ここで、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの振
幅は、電圧指令リミット値ＳＡＴで規定された電位ＳＡ
Ｔｐ、ＳＡＴｎの範囲内にあり、電圧指令リミット値Ｓ
ＡＴは、搬送波ＣＡの振幅よりも小さなリミット値ＳＡ
Ｔ０に設定されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モータ制御装置１Ａでは、電圧指令リミット値ＳＡＴが
予め一定の値（リミット値ＳＡＴ０）に固定されている
ため、ＰＷＭデューティを０〜１００％の任意な条件に
変調することができない。それ故、従来のモータ制御装
置１Ａでは、モータＭＳに印加できる電圧が制限されて
しまい、高速域あるいは中速域でトルクが減少してしま
うという問題点がある。

【００１４】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
ＰＷＭデューティを任意な条件に変調可能にして、高速
域あるいは中速域でのトルクを向上することのできるモ
ータ制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明では、スイッチング素子を駆動するプリドラ
イブ回路と、該プリドライブ回路に直流電圧を供給する
キャパシタの充電および放電が前記スイッチング素子で
制御されるチャージポンプ回路と、リミット値で規定さ
れる振幅以下に電圧指令信号の電圧レベルを制御する電
圧指令リミット手段と、前記電圧指令信号と搬送波との
電圧比較を行い、該比較結果に基づいて前記スイッチン
グ素子を制御するためのスイッチング信号を出力するＰ
ＷＭ用比較手段とを有するモータ制御装置において、さ
らに、前記スイッチング素子のオン・オフパターンを所
定のタイミングで切り換える素子駆動条件切換手段を有
していることを特徴とする。

【００１６】本発明において、前記素子駆動条件切換手
段は、例えば、前記リミット値を所定のタイミングで切
り換えることにより、前記スイッチング素子のオン・オ
フパターンを所定のタイミングで切り換えるリミット値
切換手段を備えている。

【００１７】本発明において、リミット値を所定のタイ
ミングで切り換えるリミット値切換手段が設けられてい
るため、そのタイミングに合わせて電圧指令信号の電圧
レベルを切り換えることができる。従って、ＰＷＭ用比
較手段が電圧指令信号と搬送波との電圧比較を行う際、
電圧指令信号の振幅が搬送波の振幅よりも高い期間と低
い期間を任意に設けることができるので、スイッチング
素子を任意のタイミングで制御することができる。それ
故、ＰＷＭデューティを任意な範囲に変調することがで
きるので、モータに印加できる電圧を最適化することに
より、高速域あるいは中速域でのトルクの低下を回避す
ることができる。

【００１８】本発明において、前記リミット値切換手段
は、例えば、前記リミット値を前記搬送波の振幅より大
きな第１のリミット値と、前記搬送波の振幅より小さな
第２のリミット値とに切り換える。

【００１９】本発明において、前記リミット値切換手段
は、例えば、前記搬送波に同期した同期信号の数をカウ
ントし、そのカウント数が所定回数に到達する度毎に前
記リミット値を前記第１のリミット値から前記第２のリ
ミット値に切り換える。

【００２０】また、本発明において、前記リミット値切
換手段は、前記電圧指令信号と前記第２のリミット値と
を比較し、前記電圧指令信号が前記第２のリミット値よ
りも大きな期間が一定時間経過する度毎に前記リミット
値を前記第１のリミット値から前記第２のリミット値に
切り換える構成であってもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。なお、本発明を適用したモータ制御装
置は、基本的な構成が図９を参照して説明したものと同
様であるため、共通する機能を有する部分には同一の符
号を付して説明する。

【００２２】［実施の形態１］図１および図２はそれぞ
れ、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成
を示すブロック図、およびその電流制御部のブロック図
である。図３および図４はそれぞれ、図１に示すモータ
制御装置で行われる割り込み処理のフロチャート、およ
びこの割り込み処理において電圧指令信号に対する電圧
指令リミット値を設定するための手順を示すフローチャ
ートである。図５は、図４に示す電圧指令リミット値演
算処理によって求められたリミット値の一例を示すタイ
ムチャートである。図６は、本発明を適用したモータ制
御装置を用いた場合のトルク−回転速度特性を、従来の
モータ制御装置を用いた場合のトルク−回転速度特性と
比較して示すグラフである。

【００２３】図１に示すように、本形態のモータ制御装
置１は、チャージポンプ回路を制御しながらＰＷＭ制御
を行うものであり、速度位置制御部ｒ、電流制御部ａ、
電圧指令リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ３、ＰＷＭ用比較部
ｅ１、ｅ２、ｅ３、およびデッドタイム作成部ｆ１、ｆ
２、ｆ３がこの順に形成されている。

【００２４】速度位置制御部ｒには、位置指令θ^*、お
よび位置検出部ｈからの位置θ（デジタル量）が入力さ
れる。速度位置制御部ｒには、速度位置制御部ｒで生成
されたトルク指令τ^*、電流センサｊｕ、ｊｖで検出さ
れた相電流ｉｕ、ｉｖをＡＤ変換器ｎでデジルタル量に
変換した相電流Ｉｕ、Ｉｖ、および位置検出部ｈからの
磁極位置θｅが入力される。また、電圧指令リミット部
ｄ１、ｄ２、ｄ３には、予め設定された電圧指令リミッ
ト値ＳＡＴ（デジタル量）、およびこの電圧指令リミッ
ト値ＳＡＴでリミット制御される前のリミット前電圧指
令Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wが入力され、リミット前電圧指令
Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wは、電圧指令リミット部ｄ１、ｄ
２、ｄ３において電圧指令リミット値ＳＡＴでリミット
制御された後、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、
Ｖ^*１wとして、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３に出力
される。

【００２５】本形態のモータ制御装置１では、リミット
値切換用の電圧指令リミット値演算部ｇ１（リミット値
切換手段／素子駆動条件切換手段）が構成されており、
この電圧指令リミット値演算部ｇ１においては、図４を
参照して後述する電圧指令リミット値演算処理によって
電圧指令リミット値ＳＡＴを所定のタイミングで切り換
えるとともに、この切り換えられた電圧指令リミット値
ＳＡＴが電圧指令リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ３に入力さ
れるようになっている。

【００２６】ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３には、搬
送波発生部ｂで生成された搬送波ＣＡが入力されてお
り、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３は、搬送波ＣＡと
リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、Ｖ^*１wとの比較
結果に基づいてスイッチング信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生
成し、デッドタイム作成部ｆ１、ｆ２、ｆ３に出力す
る。

【００２７】電流制御部ａでは、図２に示すように、２
つの電流制御器ａ１、ａ２と、２つ座標変換部ａ３、ａ
４とが構成されている。座標変換部ａ４は、前記の式
（２）によって、相電流Ｉｕ、Ｉｖ（デジタル量）を縦
軸電流Ｉｄ（デジタル量）と横軸電流Ｉｑ（デジタル
量）とに変換する。横軸電流Ｉｑは、トルク指令τ^*と
ともに電流制御器ａ１に入力され、電流制御器ａ１から
は横軸電圧指令Ｖ^*ｑが出力される。また、縦軸電流Ｉ
ｄは、電流制御器ａ２に入力され、電流制御器ａ２から
は縦軸電圧指令Ｖ^*ｄが出力される。そして、横軸電圧
指令Ｖ^*ｑおよび縦軸電圧指令Ｖ^*ｄは、座標変換部ａ３
に入力され、この座標変換部ａ３は、前記の式（１）に
よって、リミット前電圧指令Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wを求
め、出力する。

【００２８】再び図１において、モータ制御装置１Ａに
は、ｕ相、ｖ相、ｗ相からなる各相の駆動回路が構成さ
れているが、図１には、ｕ相の駆動回路Ｄｒｕの回路構
成、および駆動回路Ｄｒｕに対してデッドタイム作成部
ｆ１からｕ相正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ
ｐ、ｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｎが出
力されている様子のみが示されている。ｕ相の駆動回路
Ｄｒｕには、３相交流電源Ｅｎ２から供給された３相交
流を直流に変換するコンデンサインプット形コンバータ
Ｅｃが構成されているとともに、コンデンサインプット
形コンバータＥｃから延びる高電位線Ｌｈと低電位線Ｌ
ｌの間には、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕとｕ相負側
トランジスタＴｒｎｕとが直列に接続されている。ま
た、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕ、およびｕ相負側ト
ランジスタＴｒｎｕの各々に対してはプリドライブ回路
ｋ１、ｋ２が構成されている。さらに、駆動回路Ｄｒｕ
には、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕのプリドライブ回
路ｋ１に直流電圧を供給するためのキャパシタＣｐｕ
と、このキャパシタＣｐｕに対するダイドードＤｕｐと
を備えたチャージポンプ回路Ｃｈｕが構成されている。
なお、駆動回路Ｄｒｕにおいて、ｕ相負側トランジスタ
Ｔｒｎｕのプリドライブ回路ｋ２に直流電圧を供給する
ためのキャパシタＣｎには、ダイオードＤｎを介してト
ランスＥｎ１から常時、充電が行われている。

【００２９】モータ制御装置１Ａにおいて、ｕ相正側ト
ランジスタＴｒｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒ
ｎｕは、デッドタイム作成部ｆ１から各プリドライブ回
路ｋ１、ｋ２に供給されるｕ相正側トランジスタがオン
となる信号Ｓｕｐ、およびｕ相負側トランジスタがオン
となる信号Ｓｕｎに基づいてオン・オフ制御され、ｕ相
正側トランジスタＴｒｐｕがオフ状態にあるときには、
ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕがオン状態にある。この
状態で、キャパシタＣｐｕにはダイオードＤｕｐを介し
てトランスＥｎ１、およびキャパシタＣｎから充電が行
われる。

【００３０】これに対して、ｕ相正側Ｔｒがオン状態に
あるときには、ｕ相負側Ｔｒがオフ状態にある。この状
態で、キャパシタＣｕｐからプリドライブ回路ｋ１に直
流電圧が供給される。また、ｕ相正側トランジスタＴｒ
ｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒｎｕのオン・オ
フ制御によって、その中点から永久磁石型のモータＭＳ
に相電流ｉｕが供給される。

【００３１】このように構成したモータ制御装置１Ａに
おいて、ｕ相正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ
ｐ、およびｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ
ｎは、図３に示す処理を経て生成される。ここで行われ
る処理は、ＭＰＵの制御の下、ＲＡＭあるいはＲＯＭな
どに格納されているプログラムに基づいて実行される。

【００３２】図３において、ステップＳＴ１１では、搬
送波発生部ｂから出力された搬送波同期信号ＳＹＮＣに
よって割り込みが開始された以降、ステップＳＴ１２に
おいては、電流制御部ａで、前記したように、縦軸電流
および横軸電流（いずれもデジタル量）を求め、さらに
リミット前電圧指令Ｖ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wを求める電流制
御処理が行われる。ここで、搬送波発生部ｂから出力さ
れる搬送波ＣＡは、図１１を参照して説明した示すよう
に、三角波であり、この搬送波のピーク位置に同期して
搬送波同期信号ＳＹＮＣが発生する。

【００３３】次に、本形態では、ステップＳＴ１３にお
いて、図４を参照して後述する電圧指令リミット値演算
処理が行われる。

【００３４】次に、ステップＳＴ１４において、電圧指
令リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ３で電圧指令リミット処理
が行われ、しかる後、ステップＳＴ１５において割り込
み処理が終了する。

【００３５】このような処理によって、図１１を参照し
て説明したように、各信号が生成される結果、ＰＷＭ用
比較部ｅ１では、搬送波ＣＡとリミット後電圧指令Ｖ^*
１ｕとの比較される。

【００３６】この比較結果において、リミット後電圧指
令Ｖ^*１ｕの振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも小さい期
間、スイッチング信号Ｓｕは、２値化信号のうち、「ロ
ーレベル」になる。このため、デッドタイム作成部ｆ１
からはｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｎが
出力される。従って、ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕが
オン状態になる一方、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕが
オフ状態になるので、電圧Ｖｕは低電位となるととも
に、キャパシタＣｐｕにはダイオードＤｕｐを介してト
ランスＥｎ１、およびキャパシタＣｎから充電が行われ
る。

【００３７】これに対して、リミット後電圧指令Ｖ^*１
ｕの振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも大きい期間、スイッ
チング信号Ｓｕは、２値化信号のうち、「ハイレベル」
になる。このため、デッドタイム作成部ｆ１からはｕ相
正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｐが出力され
る。従って、ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕがオフ状態
になる一方、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕがオン状態
になるので、電圧Ｖｕは高電位となるとともに、キャパ
シタＣｐｕからプリドライブ回路ｋ１への電力の供給が
行われる。

【００３８】このような処理のうち、ステップＳＴ１３
の電圧指令リミット値演算処理の具体的な内容を、図４
を参照して説明する。

【００３９】図４において、ステップＳＴ１３１で電圧
指令リミット値演算処理が開始されると、ステップＳＴ
１３２で、電圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍ
の繰上げが行われる。次に、ステップＳＴ１３３におい
て、電圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍと電圧
指令リミット値変更用周期定数ｍ０の比較が行われ、電
圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍが電圧指令リ
ミット値変更用周期定数ｍ０と等しくなければ、ステッ
プＳＴ１３４において、電圧指令リミット値ＳＡＴを第
１のリミット値ＳＡＴ１に設定した後、ステップＳＴ１
３５で電圧指令リミット値演算処理を終了する。このよ
うな処理は、搬送波発生部ｂから出力された搬送波同期
信号ＳＹＮＣによって割り込みが行われる度に実施さ
れ、このような動作を繰り返すうちに、ステップＳＴ１
３３において、電圧指令リミット値変更用周期演算用変
数ｍと電圧指令リミット値変更用周期定数ｍ０との比較
結果において、電圧指令リミット値変更用周期演算用変
数ｍが電圧指令リミット値変更用周期定数ｍ０と等しけ
れば、ステップＳＴ１３６において、電圧リミット値Ｓ
ＡＴを第２のリミット値ＳＡＴ０に設定した後、電圧指
令リミット値変更用周期演算用変数ｍを「０」に初期化
し、しかる後に、ステップＳＴ１３５で電圧指令リミッ
ト値演算処理を終了する。

【００４０】ここで、第１のリミット値ＳＡＴ１は、図
５に示すように、搬送波ＣＡの振幅よりも大きな値であ
り、第２のリミット値ＳＡＴ０は、搬送波ＣＡの振幅よ
りも小さな値である。

【００４１】従って、本形態のモータ制御装置１では、
電圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍが電圧指令
リミット値変更用周期定数ｍ０と等しくなるまで、電圧
指令リミット値ＳＡＴとしては、搬送波ＣＡの振幅より
も大きな第１のリミット値ＳＡＴ１が用いられるので、
リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの振幅も搬送波ＣＡの振幅
よりも大きくできる。このため、ＰＷＭ用比較部ｅ１に
おいて、搬送波ＣＡとリミット後電圧指令Ｖ^*１ｕとを
比較した結果において、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの
振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも大きい期間を自由に延長
できるので、スイッチング信号Ｓｕが「ハイレベル」に
なる期間も自由に延長できる。それ故、デッドタイム作
成部ｆ１からはｕ相正側トランジスタがオンとなる信号
Ｓｕｐが出力される期間を自由に延長できるので、ｕ相
正側トランジスタＴｒｐｕがオン状態になる期間も自由
に延長できる。よって、電圧Ｖｕは高電位となるととも
に、キャパシタＣｐｕからプリドライブ回路ｋ１への電
力の供給が行われる期間も自由に延長できる。

【００４２】また、このようなモードが所定の期間、続
いて、電圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍが電
圧指令リミット値変更用周期定数ｍ０と等しくなったと
き、すなわち、搬送波ＣＡのピーク位置に同期する搬送
波同期信号ＳＹＮＣのカウント数が所定回数に到達する
度毎に、電圧指令リミット値ＳＡＴは、搬送波ＣＡの振
幅よりも小さな第２のリミット値ＳＡＴ０に設定され
る。その結果、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの振幅が搬
送波ＣＡの振幅よりも小さくなるため、ＰＷＭ用比較部
ｅ１において、搬送波ＣＡとリミット後電圧指令Ｖ^*１
ｕとの比較結果において、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ
の振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも小さいので、所定のタ
イミングで、スイッチング信号Ｓｕは、２値化信号のう
ち、「ローレベル」になる。このため、デッドタイム作
成部ｆ１からはｕ相負側トランジスタがオンとなる信号
Ｓｕｎが出力される。従って、ｕ相負側トランジスタＴ
ｒｎｕがオン状態になる一方、ｕ相正側トランジスタＴ
ｒｐｕがオフ状態になるので、電圧Ｖｕは低電位となる
とともに、キャパシタＣｐｕにはダイオードＤｕｐを介
してトランスＥｎ１、およびキャパシタＣｎから充電が
行われる。

【００４３】このように、本形態では、電圧指令リミッ
ト値演算部ｇ１において、電圧指令リミット値ＳＡＴを
所定のタイミングで切り換える電圧指令リミット値演算
処理（リミット値切換処理／リミット値切換手段）が行
われるので、そのタイミングに合わせてリミット後電圧
指令Ｖ^*１ｕの電圧レベルを切り換えることができる。
従って、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの振幅が搬送波Ｃ
Ａの振幅よりも高い期間と低い期間を任意に設けること
ができるので、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕ、および
ｕ相負側トランジスタＴｒｎｕのオン・オフパターンを
任意のタイミングで切り換えることができる。それ故、
ＰＷＭデューティを任意な条件に変調することができる
ので、モータＭＳに印加できる電圧を最適化することに
より、高速域あるいは中速域でのトルクの低下を回避す
ることができる。

【００４４】［実施の形態２］図７および図８はそれぞ
れ、本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置の構成
を示すブロック図、およびその電流制御部での割り込み
処理において電圧指令信号に対するリミット値を設定す
るための手順を示すフローチャートである。なお、本形
態のモータ制御装置は、基本的な構成が実施の形態１と
同様である。このため、本形態の説明にあたっては、共
通する部分には同一の符号を付して図７に示すことにし
て、それらの説明を省略する。

【００４５】本形態でも、図７に示すように、電圧指令
リミット部ｄ１、ｄ２、ｄ３には、電圧指令リミット値
ＳＡＴ（デジタル量）、およびこの電圧指令リミット値
ＳＡＴでリミット制御される前のリミット前電圧指令Ｖ
^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wが入力され、リミット前電圧指令Ｖ
^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*wは、電圧指令リミット部ｄ１、ｄ２、
ｄ３において電圧指令リミット値ＳＡＴでリミット制御
された後、リミット後電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、Ｖ^*１
wとして、ＰＷＭ用比較部ｅ１、ｅ２、ｅ３に出力され
る。

【００４６】また、本形態のモータ制御装置１では、電
圧指令リミット値演算部ｇ２（リミット値切換手段／素
子駆動条件切換手段）が構成されており、この電圧指令
リミット値演算部ｇ２において、図８を参照して以下に
説明する電圧指令リミット値演算処理を行うことによっ
て、電圧指令リミット値ＳＡＴを所定のタイミングで切
り換えるようになっている。ここで、電圧指令リミット
値演算部ｇ２は、実施の形態１において図４を参照して
説明した電圧指令リミット値演算処理に代えて、図８を
参照して以下に説明する電圧指令リミット値演算処理を
行う。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

【００４７】図８に示す電圧指令リミット値演算処理で
は、まず、ステップＳＴ２３１で、電圧指令リミット値
演算処理が開始された以降、ステップＳＴ２３２で、電
圧指令リミット値変更用周期演算用変数ｍの繰上げが行
われる。次に、ステップＳＴ１３３において、（（縦軸
電圧指令Ｖ^*ｄ）²＋（横軸電圧指令Ｖ^*ｑ）²）^1/2が、
搬送波ＣＡの振幅よりも小さな第２のリミット値ＳＡＴ
０（図５を参照）より大きいか否かを判断し、（（縦軸
電圧指令Ｖ^*ｄ）²＋（横軸電圧指令Ｖ^*ｑ）²） ^1/2が第
２のリミット値ＳＡＴ０よりも大きい場合には、ステッ
プＳＴ２３４において電圧指令リミット値変更用周期演
算用変数ｍが電圧指令リミット値変更用周期定数ｍ０よ
り大きいか否かを判断する。

【００４８】このステップＳＴ２３４において、電圧指
令リミット値変更用周期演算用変数ｍが電圧指令リミッ
ト値変更用周期定数ｍ０より大きくなければ、ステップ
ＳＴ２３５において、電圧指令リミット値ＳＡＴを、搬
送波ＣＡの振幅よりも大きな第１のリミット値ＳＡＴ１
（図５を参照）に設定した後、ステップＳＴ２３８で電
圧指令リミット値演算処理を終了する。

【００４９】これに対して、ステップＳＴ２３４で電圧
指令リミット値変更用周期演算用変数ｍが電圧指令リミ
ット値変更用周期定数ｍ０より大きければ、ステップＳ
Ｔ２３６において、電圧指令リミット値変更用周期演算
用変数ｍを「０」に初期化した後、ステップＳＴ２３７
において、電圧リミット値ＳＡＴを、搬送波ＣＡの振幅
よりも小さな第２のリミット値ＳＡＴ２に設定した後、
ステップＳＴ２３８で電圧指令リミット値演算処理を終
了する。

【００５０】なお、ステップＳＴ２３３において、
（（縦軸電圧指令Ｖ^*ｄ）²＋（横軸電圧指令Ｖ^*ｑ）²）
^1/2が、第２のリミット値ＳＡＴ０より大きくなけれ
ば、ステップＳＴ２３９において電圧指令リミット値変
更用周期演算用変数ｍを「０」に初期化した後、ステッ
プＳＴ２３５において、電圧リミット値ＳＡＴを、搬送
波ＣＡの振幅よりも大きな第１のリミット値ＳＡＴ１に
設定し、しかる後、ステップＳＴ２３８で電圧指令リミ
ット値演算処理を終了する。

【００５１】従って、本形態では、リミット後電圧指令
Ｖ^*１ｕと第２のリミット値ＳＡＴ０とを比較し、リミ
ット後電圧指令Ｖ^*１ｕが第２のリミット値ＳＡＴ０よ
りも大きな期間が一定時間経過する度毎に電圧指令リミ
ット値ＳＡＴが第１のリミット値ＳＡＴ０から第２のリ
ミット値ＳＡＴ０に切り換えられることになる。

【００５２】このように、本形態のモータ制御装置１で
は、電圧指令リミット値演算部ｇ２において、電圧指令
リミット値ＳＡＴを所定のタイミングで切り換える電圧
指令リミット値演算処理（リミット値切換処理／リミッ
ト値切換手段）が行われるので、そのタイミングに合わ
せてリミット後電圧指令Ｖ^*１ｕの電圧レベルを切り換
えることができる。従って、リミット後電圧指令Ｖ^*１
ｕの振幅が搬送波ＣＡの振幅よりも高い期間と低い期間
を任意に設けることができるので、ｕ相正側トランジス
タＴｒｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒｎｕのオ
ン・オフパターンを任意に切り換えることができる。そ
れ故、ＰＷＭデューティを任意な条件に変調することが
できるので、モータＭＳに印加できる電圧を最適化する
ことにより、高速域あるいは中速域でのトルクの低下を
回避することができる。

【００５３】［その他の実施の形態］なお、上記形態で
は搬送波ＣＡとして三角波を用いたが、のこぎり波など
を用いてもよい。また、ＭＰＵの割り込みについては、
必ずしも、搬送波ＣＡと同期していなくてもよい。

【００５４】さらに、上記形態では、電圧指令リミット
値を切り換えることにより、ｕ相正側トランジスタＴｒ
ｐｕ、およびｕ相負側トランジスタＴｒｎｕのオン・オ
フパターンを間接的に切り換える構成であったが、電圧
指令、あるいは、スイッチング関数を任意のタイミング
で直接、切り換えて、ｕ相正側トランジスタＴｒｐｕ、
およびｕ相負側トランジスタＴｒｎｕのオン・オフパタ
ーンを切り換えてもよい。

【００５５】さらにまた、本発明は、同期モータに限ら
ず、直流モータ、誘導モータ、リラクタンスモータなど
といった各種のモータの制御装置に適用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るモータ制御
装置には、リミット値を所定のタイミングで切り換える
リミット値切換手段などの素子駆動条件切換手段が設け
られているため、そのタイミングに合わせて電圧指令信
号の電圧レベルなどを切り換えることができる。従っ
て、電圧指令信号の振幅が搬送波の振幅よりも高い期間
と低い期間を任意に設けることができるので、スイッチ
ング素子を任意のタイミングで制御することができる。
それ故、ＰＷＭデューティを任意な条件に変調すること
ができるので、モータに印加できる電圧を最適化するこ
とにより、高速域あるいは中速域でのトルクの低下を回
避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すモータ制御装置に用いた電流制御部
のブロック図である。

【図３】図１に示すモータ制御装置で行われる割り込み
処理のフロチャートである。

【図４】図１に示すモータ制御装置で行われる割り込み
処理において電圧指令信号に対するリミット値を設定す
るための手順を示すフローチャートである。

【図５】図４に示す電圧指令リミット値演算処理によっ
て求められたリミット値の一例を示すタイムチャートで
ある。

【図６】本発明を適用したモータ制御装置を用いた場合
のトルク−回転速度特性を、従来のモータ制御装置を用
いた場合のトルク−回転速度特性と比較して示すグラフ
である。

【図７】本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】図７に示すモータ制御装置で行われる割り込み
処理において電圧指令信号に対するリミット値を設定す
るための手順を示すフローチャートである。

【図９】従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図
である。

【図１０】図９に示すモータ制御装置で行われる割り込
み処理のフロチャートである。

【図１１】図９に示すモータ制御装置における各信号の
電圧変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１モータ制御装置ａ電流制御部ｂ搬送波発生部ｒ速度位置制御部ｄ１、ｄ２、ｄ３電圧指令リミット部ｅ１、ｅ２、ｅ３ＰＷＭ用比較部ｆ１、ｆ２、ｆ３デッドタイム作成部がこの順に形成
されている。ｇ１、ｇ２電圧指令リミット値演算部（リミット値切
換手段／素子駆動条件切換手段）ｈ位置検出部ｉｕ、ｉｖ相電流ｊｕ、ｊｖ電流センサｋ１、ｋ２プリドライブ回路 n ＡＤ変換器ＣＡ搬送波Ｃｈｕチャージポンプ回路ＣＰｕ、ＣｎキャパシタＤｒｕｕ相の駆動回路Ｄｕｐ、ＤｕｎダイドードＥｎ１トランスＥｃコンデンサインプット形コンバータＥｎ２３相交流電源部Ｌｈ高電位線Ｌｌ低電位線ＭＳ永久磁石型のモータＳＡＴ電圧指令リミット値ＳＡＴ１第１のリミット値ＳＡＴ０第２のリミット値Ｓｕｐｕ相正側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕｎｕ相負側トランジスタがオンとなる信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗスイッチング信号Ｔｒｐｕｕ相正側トランジスタＴｒｎｕｕ相負側トランジスタＶ^*ｕ、Ｖ^*v、Ｖ^*w リミット前電圧指令Ｖ^*１ｕ、Ｖ^*１v、Ｖ^*１w リミット後電圧指令 θ 位置 θ^* 位置指令 θｅ磁極位置 τ^* トルク指令

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA00 DC12 EB01 GG03 SS07 TT07 UA02 XA02 XA05 XA12 XB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチング素子を駆動するプリドライ
ブ回路と、該プリドライブ回路に直流電圧を供給するキ
ャパシタの充電および放電が前記スイッチング素子で制
御されるチャージポンプ回路と、リミット値で規定され
る振幅以下に電圧指令信号の電圧レベルを制御する電圧
指令リミット手段と、前記電圧指令信号と搬送波との電
圧比較を行い、該比較結果に基づいて前記スイッチング
素子を制御するためのスイッチング信号を出力するＰＷ
Ｍ用比較手段とを有するモータ制御装置において、さらに、前記スイッチング素子のオン・オフパターンを
所定のタイミングで切り換える素子駆動条件切換手段を
有していることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記素子駆動条件切
換手段は、前記リミット値を所定のタイミングで切り換
えることにより、前記スイッチング素子のオン・オフパ
ターンを所定のタイミングで切り換えるリミット値切換
手段を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】請求項２において、前記リミット値切換
手段は、前記リミット値を前記搬送波の振幅より大きな
第１のリミット値と、前記搬送波の振幅より小さな第２
のリミット値とに切り換えることを特徴とするモータ制
御装置。
【請求項４】請求項３において、前記リミット値切換
手段は、前記搬送波に同期した同期信号の数をカウント
し、そのカウント数が所定回数に到達する度毎に前記リ
ミット値を前記第１のリミット値から前記第２のリミッ
ト値に切り換えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】請求項３において、前記リミット値切換
手段は、前記電圧指令信号と前記第２のリミット値とを
比較し、前記電圧指令信号が前記第２のリミット値より
も大きな期間が一定時間経過する度毎に前記リミット値
を前記第１のリミット値から前記第２のリミット値に切
り換えることを特徴とするモータ制御装置。