JP2006006037A - 電流補正制御装置及び電流補正制御装置を備えるインバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ制御用ＰＷＭ信号により発生するリップル電流の影響を抑えてモータを駆動制御することが可能な電流補正制御装置及びインバータ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 シャント抵抗１０を介して検出される電圧に対応する３相モータ３の電流値を所定のタイミングで読み込み、その電流値を補正する。そして、３相モータ３の回転数及び３相モータ３の電気角位相を計算し、補正した電流値や計算された回転数及び電気角位相に基づいて駆動用スイッチング素子４〜９にそれぞれ入力されるドライブ信号のデューティを計算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、３相モータの電流値を補正する電流補正制御装置及びその補正された電流値に基づいて３相モータを駆動制御するインバータ装置に関する。

一般に、３相モータは３相モータの電流値などに基づいて駆動制御されている（例えば、特許文献１参照）。３相モータの電流値を検出する方法としては、例えば、電流検出用トランスなどの電流センサを使用する場合がある。

しかしながら、一般に、電流センサは高価なため生産コストが高くなるという問題がある。
そこで、従来より、電流検出用トランスなどの高価な電流センサを使用せずに３相モータの電流値を検出する方法が考えられている。例えば、３相モータを駆動させる駆動用スイッチング素子に接続されるシャント抵抗にかかる電圧から３相モータの電流値を検出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、１つの電流センサ（例えば、シャント抵抗や電流検出用トランス）を使用して３相モータの電流値を検出する方法がある（例えば、特許文献３または特許文献４参照）。このように、１つの電流センサを使用して３相モータの電流値を検出する場合は、各相の駆動用スイッチング素子にそれぞれ電流センサを用意して３相モータの電流値を検出する場合に比べて、電流センサの数を減らすことができる分生産コストを抑えることができる。
特開平６−２９２３８９号 （第２〜４頁、第１〜１３図） 特開２０００−２０９８８８号 （第２〜４頁、第１〜６図） 特開２００２−０９５２６３号 （第２〜１３頁、第１〜１９図） 特開２００３−１８９６７０号 （第３〜１２頁、第１〜２２図）

しかしながら、１つのシャント抵抗で電流を検出する場合、電流値を読み込むタイミングは各相のデューティに基づいているため、１つのＰＷＭ期間に変化するリップル電流の影響を受ける。

そこで、本発明では、リップル電流の影響を抑えて３相モータを駆動制御することが可能な電流補正制御装置及びインバータ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の電流補正制御装置は、複数相モータの各相に接続された駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティに基づくタイミングで、全ての相の合計電流を測定可能に接続された１つのシャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段とを備えることを特徴とする。

ここで「過去の補正された電流値に基づいて」について説明する。電流値を読み込むタイミングは繰り返しやってくるが、今回補正を行うタイミングより前のタイミングで読み込み補正された電流値に基づいて、その補正された電流値そのものの値やそこから計算される様々な値などを、今回からどれだけの前のタイミングの値なのかということに応じて用いることである。

このように、１つのシャント抵抗にかかる電圧に対応する３相モータの電流値を過去の電流値に基づいて補正しているので、例えば、３相モータの各相の電流が正弦波で制御されている場合、電流値を過去の電流値に基づいて、正弦波に近づくように補正することができる。そして、常にほぼリップル成分を取り除いた３相モータの電流値に基づいてドライブ信号のデューティを計算することができるので、リップル電流の影響を抑えてドライブ信号のデューティを計算することができる。

また、本発明の電流補正制御装置は、複数相モータの各相に接続され各相に対応する駆動用スイッチング素子のドライブ信号の位相のうち、少なくとも１つの相の位相を残りの相の位相に対してシフトする位相シフト手段と、前記位相シフト手段でシフトされた位相のシフト量と前記ドライブ信号のデューティとに基づくタイミングで、全ての相の合計電流を測定可能に接続された１つのシャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段とを備えることを特徴とする。

位相シフトされると各相のリップル電流の発生するタイミングがずれて、リップル電流の低減ができるが、電流値をサンプリングするタイミングが周期毎に一定とならない。すなわち、シャント抵抗にかかる電圧の検出のたびに毎回異なるリップルが電圧にのり、リップルの影響がばらつく。しかし電流値を補正することによってリップルの影響による電流値のばらつきも抑えることができる。

また、上記電流補正制御装置の電流値補正手段は、過去の補正された電流値により求められる前記モータの回転数及び電気角位相と前記過去の補正された電流値とに基づいて、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を補正するように構成してもよい。

また、本発明のインバータ装置は、複数相モータの各相に接続され直流電源からの直流入力を交流に変換して前記モータを駆動させる駆動用スイッチング素子と、全ての相の合計電流を測定可能に接続される１つのシャント抵抗と、前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティに基づくタイミングで、前記シャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明のインバータ装置は、複数相モータの各相に接続され直流電源からの直流入力を交流に変換して前記モータを駆動させる駆動用スイッチング素子と、全ての相の合計電流を測定可能に接続される１つのシャント抵抗と、複数相モータの各相に対応する前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号の位相のうち、少なくとも１つの相の位相を残りの相の位相に対してシフトする位相シフト手段と、前記位相シフト手段でシフトされた位相のシフト量と前記ドライブ信号のデューティとに基づくタイミングで、前記シャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段とを備えることを特徴とする。

また、上記インバータ装置の電流値補正手段は、過去の補正された電流値により求められる前記モータの回転数及び電気角位相と前記過去の補正された電流値とに基づいて、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を補正するように構成してもよい。

本発明によれば、読み込んだ電流値を補正してドライブ信号のデューティを計算することができるので、リップル電流の影響を抑えて３相モータを駆動制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態の電流補正制御装置を備えるインバータ装置を示す図である。

図１に示すように、インバータ装置１は、直流電源２の直流入力を交流に変換して３相モータ３を駆動させる駆動用スイッチング素子４〜９と、駆動用スイッチング素子４〜９に接続されるシャント抵抗１０と、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する３相モータ３の電流値を補正し、その補正した電流値に基づいて駆動用スイッチング素子４〜９のそれぞれのドライブ信号のデューティを計算しドライブ信号を出力する電流補正制御装置１１とを備えて構成されている。なお、駆動用スイッチング素子４〜９は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）など特に限定されない。

上記駆動用スイッチング素子４〜９は、それぞれ互いにブリッジ接続されている。具体的には、駆動用スイッチング素子４、５、６のそれぞれのドレインが互いに接続されてコンデンサ１２の一方端に接続されると共に直流電源２のプラス端子に接続されている。また、駆動用スイッチング素子４、５、６のそれぞれのソースが駆動用スイッチング素子７、８、９のそれぞれのドレインに接続されている。また、駆動用スイッチング素子７、８、９のそれぞれのソースが互いに接続されてシャント抵抗１０の一方端に接続されている。また、シャント抵抗１０の他方端はコンデンサ１２の他方端に接続されると共に直流電源２のマイナス端子に接続されている。

上記電流補正制御装置１１は、駆動用スイッチング素子４〜９にそれぞれ入力されるドライブ信号の位相のうち、少なくとも１つの位相を残りの位相に対してシフトして、ドライブ信号を出力する位相シフトユニット１３と、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する３相モータ３の電流値に基づいて駆動用スイッチング素子４〜９にそれぞれ入力されるドライブ信号のデューティを計算する制御部１４とを備えて構成されている。なお、上記位相シフトユニット１３は、ドライブ信号を位相シフトする構成であるが、ドライブ信号の位相シフトを行わないように構成してもよい。このような場合、制御部１４で計算されたデューティのドライブ信号を位相シフトせずにそのまま駆動用スイッチング素子４〜９に出力するものとする。

また、上記制御部１４は、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する３相モータ３の電流値を所定のタイミングで読み込む電流値読込部１５（電流値読込手段）と、電流値読込部１５で読み込まれた電流値を補正する電流値補正制御部１６（電流値補正制御手段）と、電流値補正制御部１６で補正された電流値などに基づいて３相モータ３の回転数及び３相モータ３の電気角位相を計算する回転数・電気角位相計算部１７と、電流値補正制御部１６で補正された電流値や回転数・電気角位相計算部１７で計算された回転数または電気角位相に基づいて駆動用スイッチング素子４〜９にそれぞれ入力されるドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算部１８（デューティ計算手段）とを備えて構成されている。なお、制御部１４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算部とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録部とにより構成されていてもよく、このように制御部１４を構成する場合、電流値読込部１５、電流値補正制御部１６、回転数・電気角位相計算部１７、及びデューティ計算部１８の各動作は、記録部に記録されるプログラムやデータが演算部により実行されることにより実現されるものとする。

次に、電流補正制御装置１１の動作について説明する。
図２は、電流補正制御装置１１の動作を示すフローチャートである。
図２に示すように、まず、ステップＳ１において、電流補正制御装置１１は、制御部１４に備えられるカウンタのカウンタ値が所定値に到達したか否かを判断する。

次に、ステップＳ２において、電流補正制御装置１１は、カウンタ値が所定値に到達すると、電流値読込部１５においてシャント抵抗１０にかかる電圧に対応する３相モータ３に流れる電流の電流値を読み込む。なお、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値は、演算により求めてもよいし、シャント抵抗１０にかかる電圧と３相モータ３の電流値とが関連付けられて記録されるテーブルを参照して求めるようにしてもよい。

次に、ステップＳ３において、電流補正制御装置１１は、読み込んだ電流値を電流値補正制御部１６において補正する。
ここで、例えば、読み込んだ電流値を３相モータ３の回転数と３相モータ３の電気角位相と過去の電流値とに基づいて補正する場合を考える。すなわち、（今回の補正後の電流値）＝ｆ（読み込まれた電流値、回転数、電気角位相、過去の電流値）とする場合を考える。なお、ｎ回目の補正後の電流値＝Ｉ（ｎ）、読み込んだ電流値＝Ｉｒｅａｄ（ｎ）、回転数＝ＲＰＭ（ｎ）、電気角位相＝θ（ｎ）、回転数の差分ΔＲＰＭ（ｎ）＝ＲＰＭ（ｎ）−ＲＰＭ（ｎ−１）、電気角位相の差分Δθ（ｎ）＝θ（ｎ）−θ（ｎ−１）とする。

まず、前回（ｎ−１回目）、前々回（ｎ−２回目）のステップＳ４において計算された３相モータ３の回転数ＲＰＭ（ｎ−１）、ＲＰＭ（ｎ−２）を読み込む。
次に、読み込んだ回転数から回転数補正項を求める。なお、回転数補正項の求め方としては、例えば、以下の２つの方法がある。

１．ＲＰＭ（ｎ−１）とΔＲＰＭ（ｎ−１）と回転数補正項とが関連づけられて記録されるテーブルを参照して回転数補正項を求める方法。
２．演算により回転数補正項を求める方法。

まず、テーブルを参照して回転数補正項を求める方法１．について説明する。
図３（ａ）は、回転数補正項を求めるために使用される回転数補正項テーブルの一例を示す図である。なお、回転数補正項テーブルは、例えば、制御部１４が備える記録部に記録されているものとする。

図３（ａ）に示すように、回転数補正項テーブル３０は、一番左の列に、ＲＰＭ（ｎ−１）の値が複数の範囲で分けられたときのその各範囲が上から順に示されている。具体的には、上から順に、「ＲＰＭ（ｎ−１）＜Ａ１」、「Ａ１≦ＲＰＭ（ｎ−１）＜Ｂ１」、・・・、「ＲＰＭ（ｎ−１）≧＊１」と示されている。また、一番上の行に、ΔＲＰＭ（ｎ−１）が複数の範囲で分けられたときのその各範囲が左から順に示されている。具体的には、左から順に、「ΔＲＰＭ（ｎ−１）＜Ａ２」、「Ａ２≦ΔＲＰＭ（ｎ−１）＜Ｂ２」、・・・、「ΔＲＰＭ（ｎ−１）≧＊２」と示されている。そして、ＲＰＭ（ｎ−１）の各範囲とΔＲＰＭ（ｎ−１）の各範囲とが対応する各領域に、対応する回転数補正項が格納されている。具体的には、例えば、「ＲＰＭ（ｎ−１）＜Ａ１」と「ΔＲＰＭ（ｎ−１）＜Ａ２」とが対応する領域に、「ａ１１」が格納されている。

このように、回転数補正項テーブル３０を参照することにより、ＲＰＭ（ｎ−１）とΔＲＰＭ（ｎ−１）に対応する回転数補正項を求めることができる。
次に、演算により回転数補正項を求める方法２．について説明する。

回転数補正項を求めるための式、回転数補正項＝ｆ（ＲＰＭ）は、ａ＊＊（回転数補正項）＝Ｋｒ×ＲＰＭ（ｎ−１）＋Ｋｒｐ×ΔＲＰＭ（ｎ−１）・・・（１）と表すことができる。なお、Ｋｒ及びＫｒｐは、それぞれ係数を示すものとする。

このように、式（１）を用いることにより、ＲＰＭ（ｎ−１）とΔＲＰＭ（ｎ−１）に対応する回転数補正項を求めることができる。
なお、式（１）に、ΔＲＰＭ（ｎ−１）、ΔＲＰＭ（ｎ−２）、・・・などの回転数差の推移を用いて、ＲＰＭ（ｎ−１）とΔＲＰＭ（ｎ−１）に対応する回転数補正項を求めるようにしてもよい。

次に、前回（ｎ−１回目）、前々回（ｎ−２回目）のステップＳ４において計算された３相モータ３の電気角位相θ（ｎ−１）、θ（ｎ−２）を読み込む。
次に、読み込んだ電気角位相から電気角位相補正項を求める。なお、電気角位相補正項に求め方としては、回転数補正項と同様に、例えば、以下の２つの方法がある。

３．θ（ｎ−１）とΔθ（ｎ−１）と電気角位相補正項とが関連づけられて記録されるテーブルを参照して電気角位相補正項を求める方法。
４．演算により電気角位相補正項を求める方法。

まず、テーブルを参照して電気角位相補正項を求める方法３．について説明する。
図３（ｂ）は、電気角位相補正項を求めるために使用される電気角位相補正項テーブルの一例を示す図である。なお、電気角位相補正項テーブルは、例えば、制御部１４が備える記録部に記録されているものとする。

図３（ｂ）に示すように、電気角位相補正項テーブル３１は、一番左の列に、θ（ｎ−１）が複数の範囲で分けられたときのその各範囲が上から順に示されている。具体的には、上から順に、「θ（ｎ−１）＜Ａ３」、「Ａ３≦θ（ｎ−１）＜Ｂ３」、・・・、「θ（ｎ−１）≧＊３」と示されている。また、一番上の行に、Δθ（ｎ−１）が複数の範囲で分けられたときのその各範囲が左から順に示されている。具体的には、左から順に、「Δθ（ｎ−１）＜Ａ４」、「Ａ４≦Δθ（ｎ−１）＜Ｂ４」、・・・、「Δθ（ｎ−１）≧＊４」と示されている。そして、θ（ｎ−１）の各範囲とΔθ（ｎ−１）の各範囲とが対応する各領域に、対応する電気角位相補正項が格納されている。具体的には、例えば、「θ（ｎ−１）＜Ａ３」と「Δθ（ｎ−１）＜Ａ４」とが対応する領域に、「ｂ１１」が格納されている。

このように、電気角位相補正項テーブル３１を参照することにより、θ（ｎ−１）とΔθ（ｎ−１）に対応する電気角位相補正項を求めることができる。
次に、演算により電気角位相応補正項を求める方法４．について説明する。

電気角位相補正項を求めるための式、電気角補正項＝ｆ（θ）は、ｂ＊＊（回転数補正項）＝Ｋθ×θ（ｎ−１）＋Ｋθｐ×Δθ（ｎ−１）・・・（２）と表すことができる。なお、Ｋθ及びＫθｐは、それぞれ係数を示すものとする。

このように、式（２）を用いることにより、θ（ｎ−１）とΔθ（ｎ−１）に対応する電気角位相補正項を求めることができる。
なお、式（２）に、Δθ（ｎ−１）、Δθ（ｎ−２）、・・・などの電気角位相差の推移を用いて、θ（ｎ−１）とΔθ（ｎ−１）に対応する電気角位相補正項を求めるようにしてもよい。

次に、求めた回転数補正項ａ＊＊と電気角位相補正項ｂ＊＊に基づいてＩｒｅａｄ（ｎ）を補正する。
図３（ｃ）は、Ｉｒｅａｄ（ｎ）を補正する際に使用される電流値補正係数テーブルの一例を示す図である。なお、電流値補正係数テーブルは、例えば、制御部１４が備える記録部に記録されているものとする。

図３（ｃ）に示すように、電流値補正係数テーブル３２は、一番上の行に、図３（ａ）に示す各回転数補正項が左から順に示されている。具体的には、左から順に、「ａ１１」、「ａ１２」、・・・、「ａｍｍ」と示されている。また、一番左の列に、図３（ｂ）に示す各電気角位相補正項が上から順に示されている。具体的には、上から順に、「ｂ１１」、「ｂ１２」、・・・、「ｂｍｍ」と示されている。そして、各回転数補正項と各電気角位相補正項とが対応する各領域に、対応する電流値補正係数が格納されている。具体的には、例えば、「ａ１１」と「ｂ１１」に対応する領域には、「ｃ１１」が格納されている。

このように、電流値補正係数テーブル３２を参照することにより、回転数補正項ａ＊＊と電気角位相補正項ｂ＊＊に対応する電流値補正係数ｃ＊＊を求めることができる。
そして、求めた電流値補正係数ｃ＊＊を、Ｉ（ｎ）＝ｃ＊＊×Ｉｒｅａｄ（ｎ）＋Ｉ（ｎ−１）・・・（３）に代入してＩ（ｎ）を求める。

このように、本実施形態では、ａ＊＊及びｂ＊＊に基づいてＩ（ｎ）を求めている。なお、Ｉ（ｎ）は、ａ＊＊やｂ＊＊を使用せずに求めてもよいし、ａ＊＊やｂ＊＊以外の他のパラメータを使用して求めてもよい。

次に、図２のステップＳ４において、電流補正制御装置１１は、回転数・電気角位相計算部１７において３相モータ３の回転数及び電気角位相を計算する。なお、３相モータ３の回転数は、３相モータ３の電流値と３相モータ３の回転数とが関連付けられて記録されるテーブルを参照して求めてもよいし、演算により求めてもよい。また、３相モータ３の電気角位相は、３相モータ３の電流値と３相モータ３の電気角位相とが関連付けられて記録されるテーブルを参照して求めてもよいし、演算により求めてもよい。

次に、ステップＳ５において、電流補正制御装置１１は、補正された電流値や計算された回転数及び電気角位相に基づいて、駆動用スイッチング素子４〜９に出力される各ドライブ信号のデューティをデューティ計算部１８において計算し、各ドライブ信号を位相シフトユニット１３に出力する。

次に、ステップＳ６において、電流補正制御装置１１は、計算されたデューティとドライブ信号の位相のシフト量とに基づいて次回のシャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値の読込みタイミングを計算し、その読込みタイミングに対応するカウンタ値を求める。

次に、ステップＳ７において、電流補正制御装置１１は、デューティが計算された各ドライブ信号を位相シフトユニット１３において位相シフトし、その位相シフトした各ドライブ信号を駆動用スイッチング素子４〜９に出力し、ステップＳ１に戻る。なお、各ドライブ信号を位相シフトしない場合、ステップＳ７において、電流補正制御装置１１は、デューティが計算された各ドライブ信号をそのまま駆動用スイッチング素子４〜９に出力し、ステップＳ１に戻る。

このように、本実施形態では、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する３相モータ３の電流値を過去の電流値に基づいて補正している。すなわち、上述したように、過去の電流値から得られるＲＰＭ（ｎ−１）、ＲＰＭ（ｎ−２）、θ（ｎ−１）、及びθ（ｎ−２）に基づいて係数ｃ＊＊を求め、さらにＩｒｅａｄ（ｎ）にその係数ｃ＊＊を乗算してＩ（ｎ−１）を加算することでＩ（ｎ）を求めている。

このように読み込まれた電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））は補正されるので、たとえ、電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））が読み込まれるたびに異なっていても、常に読み込まれた電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））をほぼリップル成分を取り除いた値に補正しドライブ信号のデューティを計算することができる。

ここでリップル成分がシャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値を読み込むタイミングに応じてどのように影響してくるか説明する。
図４（ａ）は、シャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅のうちリップル成分のみを時間軸と共に示す図である。なお、図４（ａ）に示す３相モータ３の駆動制御方法は、ドライブ信号の位相をシフトしない場合の駆動制御方法を示している。また、図４（ａ）には、基準三角波１と指令値１〜３とドライブ信号１〜３とが同じ時間軸上に示されている。また、駆動用スイッチング素子４〜９には、ドライブ信号１〜３とドライブ信号１〜３の反転信号とが入力されるものとする。

図４（ａ）に示すように、ドライブ信号１は基準三角波１が指令値１を超えるとオンとなるように生成され、ドライブ信号２は基準三角波１が指令値２を超えるとオンとなるように生成され、ドライブ信号３は常にオフとなるように生成されている。なお、図４（ａ）に示す３相モータ３の駆動制御方法は、２相変調方式と呼ばれるもので、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のうち、オン、オフさせる２つの相を順次変更させて３相モータ３を駆動制御する方法である。

図４（ａ）に示すような駆動制御方法の場合、一般に、シャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））は、図４（ａ）に示すタイミング１やタイミング２のような一定の周期で読み込まれる。タイミング１で電流値を読み込む場合は、常にシャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅が大きいとき、すなわち、常にリップル（ドライブ信号のオンタイミングが重なるときにコンデンサ１２などに生じる脈流成分）が大きいときに読み込むことができる。また、タイミング２で電流値を読み込む場合は、常にシャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅が小さいとき、すなわち、常にリップルが小さいときに読み込むことができる。

また、ドライブ信号１〜３をシフトしない場合では、各ドライブ信号のオンタイミングが固定されるため、リップルは一定の周期で同じように変化していく。
このように、固定タイミングでシャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値を読み込む場合、シャント抵抗１０にかかる電圧の検出のたびに毎回ほぼ同じようなリップルがその電圧にのり、正確な電流値を求めることができない。

本実施形態では、電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））にリップルの影響があっても、常に読み込まれた電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））をほぼリップル成分を取り除いた値に補正しドライブ信号のデューティを計算することができるので、リップル電流の影響を抑えてドライブ信号のデューティを計算し３相モータ３を駆動することができる。

なお、本実施形態は、位相シフトユニット１３においてドライブ信号の位相をシフトする場合の電流値のばらつきに対しても有効である。
図４（ｂ）は、位相シフトユニット１３がドライブ信号をシフトする場合のシャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅のうちリップル成分のみを時間軸と共に示す図である。なお、図４（ｂ）には、基準三角波１〜２と指令値１〜３とドライブ信号１〜３とが同じ時間軸上に示されている。また、駆動用スイッチング素子４〜９には、ドライブ信号１〜３とドライブ信号１〜３の反転信号とが入力されるものとする。

図４（ｂ）に示すように、ドライブ信号１は基準三角波１が指令値１を超えるとオンとなるように生成され、ドライブ信号２は基準三角波２が指令値２を超えるとオンとなるように生成され、ドライブ信号３は常にオフとなるように生成されている。なお、図４（ｂ）に示す３相モータ３の駆動制御方法は、図４（ａ）に示す駆動制御方法と同様、２相変調方式と呼ばれるもので、例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のうち、オン、オフされる２つの相を順次変更させることで３相モータ３を駆動制御させる方法である。

図４（ｂ）に示すような駆動制御方法の場合、シャント抵抗１０にかかる電圧は、図４（ｂ）に示すタイミング３（タイミング３−１、３−２、３−３、・・・）のように、読み込むタイミングが周期毎に変化し、一定タイミングで電流値が読み込まれることが少ない。なお、図４（ｂ）において、ドライブ信号１をＵ相に対応する駆動用スイッチング素子を駆動させるためのドライブ信号、ドライブ信号２をＶ相に対応する駆動用スイッチング素子を駆動させるためのドライブ信号、ドライブ信号３をＷ相に対応する駆動用スイッチング素子を駆動させるためのドライブ信号とする場合、例えば、タイミング３−１でＵ相に流れる電流値を計算することができ、タイミング３−２でＶ相に流れる電流値を計算することができ、タイミング３−３でＷ相に流れる電流値（Ｗ相電流＝全体の電流−（Ｕ相電流＋Ｖ相電流））を計算することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、ドライブ信号１〜３のうち、ドライブ信号１の位相をドライブ信号２の位相に対してシフトする場合（またはドライブ信号２の位相をドライブ信号１の位相に対してシフトする場合）では、各相のドライブ信号のオンタイミングが周期毎に変化していくため、そのオンタイミングの変化に伴ってシャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅も変化する。

このように、ドライブ信号の位相をシフトする場合では、シャント抵抗１０にかかる電圧の変化幅やシャント抵抗１０にかかる電圧に対応する電流値の読込みタイミングが周期毎に一定とならないため、読み込まれた電流値にばらつきが生じる。すなわち、ドライブ信号の位相をシフトする場合では、シャント抵抗１０にかかる電圧の検出のたびに毎回異なるリップルがその電圧にのり、リップルの影響がばらつく。

本実施形態では、電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））が読み込まれるたびに異なっていても、常に読み込まれた電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））をほぼリップル成分を取り除いた値に補正しドライブ信号のデューティを計算することができるので、リップルの影響による電流値（Ｉｒｅａｄ（ｎ））のばらつきも抑えてドライブ信号のデューティを計算し３相モータ３を駆動することができる。

また、上記実施形態では、３相モータ３の駆動制御方法として、２相変調方式を行う構成であるが、３相のそれぞれの駆動用スイッチング素子４〜９をオン、オフさせることにより３相モータ３を駆動制御させる３相変調方式を行うように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、ｎ回目の補正を行なうのにｎ−１回目、ｎ−２回目の値を用いたが、それ以前の値を用いても良い。その場合、どれだけ以前の値を用いるかによって、それに応じた補正項テーブルや係数を用いる。

本発明の実施形態の電流補正制御装置及びインバータ装置を示す図である。 電流補正制御装置の動作を示すフローチャートである。 制御部が備える記録部に記録されるテーブルの一例を示す図である。 電流値の読込みタイミングを示す図である。

符号の説明

１ インバータ装置
２ 直流電源
３ ３相モータ
４〜９ 駆動用スイッチング素子
１０ シャント抵抗
１１ 電流補正制御装置
１２ コンデンサ
１３ 位相シフトユニット
１４ 制御部
１５ 電流値読込部
１６ 電流値補正部
１７ 回転数・電気角位相計算部
１８ デューティ計算部
３０ 回転数補正項テーブル
３１ 電気角位相補正項テーブル
３２ 電流値補正係数テーブル

Claims (6)

1. 複数相モータの各相に接続された駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティに基づくタイミングで、全ての相の合計電流を測定可能に接続された１つのシャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、
   前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、
   前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段と、
   を備えることを特徴とする電流補正制御装置。
2. 複数相モータの各相に接続され各相に対応する駆動用スイッチング素子のドライブ信号の位相のうち、少なくとも１つの相の位相を残りの相の位相に対してシフトする位相シフト手段と、
   前記位相シフト手段でシフトされた位相のシフト量と前記ドライブ信号のデューティとに基づくタイミングで、全ての相の合計電流を測定可能に接続された１つのシャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、
   前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、
   前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段と、
   を備えることを特徴とする電流補正制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電流補正制御装置であって、
   前記電流値補正手段は、過去の補正された電流値により求められる前記モータの回転数及び電気角位相と前記過去の補正された電流値とに基づいて、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を補正することを特徴とする電流補正制御装置。
4. 複数相モータの各相に接続され直流電源からの直流入力を交流に変換して前記モータを駆動させる駆動用スイッチング素子と、
   全ての相の合計電流を測定可能に接続される１つのシャント抵抗と、
   前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティに基づくタイミングで、前記シャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、
   前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、
   前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段と、
   を備えることを特徴とするインバータ装置。
5. 複数相モータの各相に接続され直流電源からの直流入力を交流に変換して前記モータを駆動させる駆動用スイッチング素子と、
   全ての相の合計電流を測定可能に接続される１つのシャント抵抗と、
   複数相モータの各相に対応する前記駆動用スイッチング素子のドライブ信号の位相のうち、少なくとも１つの相の位相を残りの相の位相に対してシフトする位相シフト手段と、
   前記位相シフト手段でシフトされた位相のシフト量と前記ドライブ信号のデューティとに基づくタイミングで、前記シャント抵抗にかかる電圧に対応する前記モータの電流値を読み込む電流値読込手段と、
   前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を過去の補正された電流値に基づいて、補正する電流値補正制御手段と、
   前記電流値補正制御手段で補正された電流値に基づいて、前記ドライブ信号のデューティを計算するデューティ計算手段と、
   を備えることを特徴とするインバータ装置。
6. 請求項４または請求項５に記載のインバータ装置であって、
   前記電流値補正手段は、過去の補正された電流値により求められる前記モータの回転数及び電気角位相と前記過去の補正された電流値とに基づいて、前記電流値読込手段で読み込まれた電流値を補正することを特徴とするインバータ装置。
   
   
   

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