JP2011015535A - 電動機制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】オン損失の低減を図ることにより、電力変換効率の向上を図る。
【解決手段】最大電流相を処理対象として、ＰＷＭ制御の１制御周期において、上アーム側がオンした際の当該上アーム側の電流経路における損失（オン損失）と、下アーム側がオンした際の当該下アーム側の電流経路における損失（オン損失）との大小が比較される。これにより、最大電流相において、オン損失が大きい方の電流経路に対応するアームのオン時間比率が小さくなるようにオフセット信号ｍ_offが決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電動機を制御する電動機制御システムに関する。

従来より、電力変換手段（インバータ）を介して交流電動機を制御する電動機制御システムが知られている。例えば、特許文献１には、インバータのスイッチング損失を低減する手法が開示されている。具体的には、最大電流相、例えばＵ相の電圧と線電流との位相差である力率角を検出し、検出結果に基づき、Ｕ相のスイッチング動作を休止させるべく、スイッチング停止期間を制御する（２相変調制御）。このスイッチング停止期間は、Ｕ相線電流のピーク近傍となるよう制御され、この結果電流の増大に応じて増大するスイッチング損失が効果的に低減される。また、スイッチング停止期間がスイッチング停止可能区間の限界に到達した場合は、スイッチング停止可能区間の範囲内で最大限Ｕ相線電流のピークに近い区間となるよう、スイッチング停止期間を設定する。

特開平７−４６８５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、最大電流相のスイッチング動作を休止するため、最大電流相の電流経路として抵抗の大きい素子への通電時間が長くなった場合には、電流実効値が大きくなってしまうことがある。これにより、通電に伴う素子の損失（オン損失）が増加し、電力変換効率が低下するという可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オン損失の低減を図ることにより、電力変換効率の向上を図ることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、最大電流相を処理対象として、１制御周期において、上アーム側がオンした際の当該上アーム側の電流経路における損失（オン損失）と、下アーム側がオンした際の当該下アーム側の電流経路における損失（オン損失）との大小が比較される。これにより、最大電流相において、オン損失が大きい方の電流経路に対応するアームのオン時間比率が小さくなるように、変調率指令を補正するオフセット信号が生成される。

本発明によれば、最大電流相において抵抗の大きい素子に電流が流れる時間を短くすることで、オン損失の低減を図ることができ、これにより、電力変換効率の向上を図ることができる。

第１の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図 第１の実施形態にかかるオフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャート Ｕ相の電流経路を例示する説明図 従来例との比較を示す説明図 第２の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図 第２の実施形態にかかるオフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャート ステップ３４の処理の詳細を示すフローチャート 第３の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図 第３の実施形態にかかるオフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャート 第４の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態にかかるモータ制御システムは、電気自動車の駆動用モータを制御するモータ制御システムである。このモータ制御システムは、モータ１０、インバータ２０および制御ユニット３０を主体に構成されている。

モータ１０は、ロータとステータとを主体に構成されており、中性点を中心に星形結線された複数の相巻線（本実施形態では、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる３つの相巻線）がステータにそれぞれ巻回された永久磁石同期電動機である。このモータ１０は、後述するインバータ２０から、３相の交流電力が各相巻線にそれぞれ供給されることにより生じる磁界と、回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により駆動することにより、ロータおよびこれに連結された出力軸が回転する。モータ１０の出力軸は、例えば、電気自動車の自動変速機に連結されている。

インバータ２０は、電源（図示せず）に接続されており、電源からの直流電力を交流電力に変換してモータ１０に供給する電力変換手段である。この交流電力はモータ１０の各相に対応して生成され、インバータ２０によって生成された各相の交流電力は、モータ１０にそれぞれ供給される。

インバータ２０は、電源の正極側の母線に接続される上アームと、電源の負極側の母線に接続される下アームとが直列接続された回路を、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相に対応して備えている。単一の回路における各アームは、一方向の導通を制御可能な半導体スイッチ（例えば、ＩＧＢＴ等のトランジスタといった自己消弧形のスイッチング素子）を主体に構成されており、この半導体スイッチには、還流用ダイオードが逆並列接続されている。

各アームのオンオフ状態、すなわち、半導体スイッチのオンオフ状態（スイッチング動作）は、制御ユニット３０から出力される駆動信号を通じて制御される。個々のアームを構成する半導体スイッチは、制御ユニット３０の駆動信号によりオンされることにより導通状態となり、オフされることにより非導通状態（遮断状態）となる。

制御ユニット３０は、インバータ２０のスイッチング動作を制御することにより、モータ１０の出力トルクを制御する。制御ユニット３０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。制御ユニット３０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、インバータ２０を制御するための演算を行う。そして、制御ユニット３０は、この演算によって算出された制御信号（駆動信号）をインバータ２０に対して出力する。

制御ユニット３０には、各種のセンサによって検出されるセンサ信号が入力されている。位置センサ（例えば、レゾルバ）５０は、モータ１０に取り付けられており、モータ１０のロータ位置を表す位置情報を検出する。また、電流センサ５１は、モータ１０におけるＵ相の実電流ｉｕを検出し、電流センサ５２は、モータ１０におけるＷ相の実電流ｉｗを検出する。

制御ユニット３０は、例えば、ＰＷＭ波電圧駆動といった制御方式により、インバータ２０のスイッチング動作、具体的には、上下アームに対応する個々の半導体スイッチのオンオフ状態を相毎に制御する。ＰＷＭ波電圧駆動は、直流電圧からＰＷＭ波電圧を生成してモータ１０に印加する、具体的には、キャリア信号に基づいてＰＷＭ制御を行い、ＰＷＭ制御のデューティー指令値を算出することで等価的な正弦波交流電圧をモータ１０に印加する駆動方式である。

制御ユニット３０は、これを機能的に捉えた場合、電流制御部３１と、ｄｑ／３相変換部３２と、変調率生成部３３と、変調率オフセット部３４と、ＰＷＭ信号生成部３５と、位相演算部３６と、３相／ｄｐ変換部３７とを有している。

電流制御部３１は、外部より与えられるトルク指令Ｔe*と、モータ回転数ωとに基づいて、トルク指令Ｔe*に対応するｄ軸およびｑ軸電流指令をそれぞれ演算する。モータ１０の特性等を考慮して、トルク指令値Ｔe*およびモータ回転数ωと、ｄ軸およびｑ軸電流指令との関係を実験やシミュレーションを通じて予め取得しておくことで、電流制御部３１は、この関係を規定したマップを保持している。電流制御部３１は、当該マップを参照してｄ軸およびｑ軸電流指令をそれぞれを演算する。ここで、位相演算部３６は、位置センサ５０より検出される位置情報に基づいて電気的な位相（電気角）θを演算するとともに、この電気角θを時間微分することにより電気角速度、すなわち、モータ回転数ωを演算している。ｄ軸およびｑ軸電流指令の演算に必要となるモータ回転数ωは、位相演算部３６の演算結果を利用することができる。

電流制御部３１は、ｄ軸およびｑ軸電流指令から、モータ１０の実電流に対応するｄ軸およびｑ軸電流ｉｄ，ｉｑをそれぞれ減算することにより、ｄ軸およびｑ軸の電流偏差をそれぞれ演算する。ここで、モータ１０の実電流に対応するｄ軸およびｑ軸電流は、３相／ｄｑ変換部３７が、位相演算部３６において演算される電気角θに基づいて３相の実電流を座標変換することにより演算される。また、３相の実電流は、電流センサ５１，５２の検出結果から特定される。なお、３相の電流の総和はゼロとなるため、Ｕ相およびＷ相の実電流ｉｕ，ｉｗより残りのＶ相の実電流を検出することができる。

電流制御部３１は、例えば、ＰＩ制御を用いて、ｄ軸およびｑ軸の電流偏差がそれぞれ０となるようなｄ軸およびｑ軸電圧指令ｖｄ，ｖｑをそれぞれ演算する。演算されたｄ軸およびｑ軸電圧指令ｖｄ，ｖｑは、ｄｑ／３相変換部３２にそれぞれ出力される。

ｄｑ／３相変換部３２は、位相演算部３６において演算される電気角θを参照した上で、ｄ軸およびｑ軸電圧指令ｖｄ，ｖｑを、３相に対応する電圧指令ｖｕ，ｖｖ，ｖｗに座標変換する。各相の電圧指令ｖｕ〜ｖｗは、変調率生成部３３にそれぞれ出力される。

変調率生成部３３は、各相の電圧指令ｖｕ〜ｖｗを、電源電圧で規格化することにより、各相の変調率指令ｍｕ，ｍｖ，ｍｗをそれぞれ算出する。この変調率指令ｍｕ〜ｍｗは、１制御周期における各相の上下アームのオン時間比率をそれぞれ規定するパラメータである。本実施形態において、変調率生成部３３は、モータ１０のトルク指令Ｔe*に基づいて、各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗに算出する演算手段として機能する。算出された各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗは、変調率オフセット部３４およびＰＷＭ信号生成部３５にそれぞれ出力される。

変調率オフセット部３４は、ＰＷＭ信号生成部３５に入力される前段において、各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗにオフセット値をそれぞれ加算することにより、各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗを補正するオフセット信号ｍ_offを生成する。このオフセット信号ｍ_offと、変調率生成部３３から出力される各相の変調率指令ｍ〜ｍｗとは加算器にそれぞれ入力され、各相の変調率指令ｍ〜ｍｗにオフセット信号ｍ_offがそれぞれ加算される。そして、この加算結果である最終的な変調率指令ｍu*，ｍv*，ｍw*がＰＷＭ信号生成部３５に入力される。

変調率オフセット部３４は、これを機能的に捉えた場合、オン抵抗比較部３４ａと、最大電流検出部３４ｂと、オフセット信号生成部３４ｃとを有している。オン抵抗比較部３４ａは、アームを構成する半導体スイッチおよびダイオードのうち、それらが電流経路として機能する際の抵抗の大小を、半導体スイッチの抵抗ＲＳおよびダイオードの抵抗ＲＤに基づいて判断する。最大電流検出部３４ｂは、各相電流に基づいて、絶対値が最大となる相を最大電流相として検出する（電流検出手段）。オフセット信号生成部３４ｃは、オン抵抗比較部３４ａおよび最大電流検出部３４ｂの処理結果に基づいて、オフセット信号ｍ_offを生成する。具体的には、オフセット信号生成部３４ｃは、最大電流相を処理対象として、ＰＷＭ制御の１制御周期において、上アーム側がオンした際の当該上アーム側の電流経路における損失（オン損失）と、下アーム側がオンした際の当該下アーム側の電流経路における損失（オン損失）との大小を比較する（損失比較手段）。そして、オフセット信号生成部３４ｃは、最大電流相において、オン損失が大きい方の電流経路に対応するアームのオン時間比率が小さくなるようにオフセット信号ｍ_offを生成する（第１の信号生成手段）。

ここで、オン損失Ｗonと、オフセット信号ｍ_offとの関係は次式で表される。

本実施形態の変調率オフセット部３４は、これを構成する要素３４ａ〜３４ｃの各機能により、素子（半導体スイッチおよびダイオード）の抵抗の大小関係と、最大電流とに基づいて、オン損失Ｗonが最小となるように、オフセット信号ｍ_offを決定する。

ＰＷＭ信号生成部３５は、例えば、三角波といった周期的に変動するＰＷＭキャリアの信号レベルと、各相の変調率指令ｍu*〜ｍw*との比較に基づいて、インバータ２０の各相の上下アームの半導体スイッチをオンオフする駆動信号を生成する。具体的には、ＰＷＭ信号生成部３５は、変調率指令ｍu*〜ｍw*よりもＰＷＭキャリアの信号レベルの方が小さい場合には、対応する相の上アームをオンする駆動信号および下アームをオフする駆動信号を生成する。一方、ＰＷＭ信号生成部３５は、ＰＷＭキャリアの信号レベルよりも変調率指令ｍu*，ｍv*，ｍw*の方が小さい場合には、対応する相の上アームをオフする駆動信号および下アームをオンする駆動信号を生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部３５は駆動信号をインバータ２０に対して出力する。インバータ２０は、駆動信号に応じて各相の上下アームがスイッチング動作を行うことで所定の電圧をモータ１０に印加し、これにより、モータ１０を駆動する。換言すれば、ＰＷＭ信号生成部３５は、各相の変調率指令ｍu*，ｍv*，ｍw*に基づいて、相毎に、上下アームのオンオフ状態をそれぞれ制御する制御手段として機能する。

図２は、第１の実施形態にかかるモータ制御方法の手順、具体的には、オフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定の周期で呼び出され、制御ユニット３０によって実行される。まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが特定される。このステップ１０において特定される各相の電流ｉｕ〜ｉｗは、電流センサ５１，５２の検出結果に基づく実電流を用いることができるが、電流指令値によって代用してもよい。

ステップ１１（Ｓ１１）において、最大電流検出部３４ｂは、Ｕ相電流ｉｕの絶対値が、Ｖ相電流ｉｖの絶対値およびＷ相電流ｉｗの絶対値よりもそれぞれ大きいか否かを判断する。このステップ１１において肯定判定された場合、すなわち、Ｕ相電流ｉｕ（絶対値）がＶ相およびＷ相電流ｉｖ，ｉｗ（絶対値）よりもそれぞれ大きい場合には、ステップ１２（Ｓ１２）に進む。一方、ステップ１１において否定判定された場合には、ステップ１３（Ｓ１３）に進む。

ステップ１２において、電流の絶対値が最大となる相（最大電流相）であるＵ相をベースに、後述するステップ１８（Ｓ１８）以降の演算に用いる変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉｐが設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＵ相の変調率指令ｍｕがセットされ、ｍ２には、Ｕ相よりも１２０度位相が遅れたＶ相の変調率指令ｍｖがセットされ、ｍ３には、Ｕ相よりも２４０度位相が遅れたＷ相の変調率指令ｍｗがセットされる。また、ｉｐには、最大電流相であるＵ相電流ｉｕがセットされる。

ステップ１３において、最大電流検出部３４ｂは、Ｖ相電流ｉｖの絶対値が、Ｕ相電流ｉｕの絶対値およびＷ相電流ｉｗの絶対値よりもそれぞれ大きいか否かを判断する。このステップ１３において肯定判定された場合、すなわち、Ｖ相電流ｉｖ（絶対値）がＵ相およびＷ相電流ｉｕ，ｉｗ（絶対値）よりもそれぞれ大きい場合には、ステップ１４（Ｓ１４）に進む。一方、ステップ１３において否定判定された場合、Ｗ相電流ｉｗ（絶対値）がＵ相およびＶ相電流ｉｕ，ｉｖ（絶対値）よりもそれぞれ大きい場合には、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。

ステップ１４において、最大電流相であるＶ相をベースに、変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉｐが設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＶ相の変調率指令ｍｖがセットされ、ｍ２には、Ｖ相よりも１２０度位相が遅れたＷ相の変調率指令ｍｗがセットされ、ｍ３には、Ｖ相よりも１２０度位相が進んだＵ相の変調率指令ｍｕがセットされる。また、ｉｐには、最大電流相であるＶ相電流ｉｖがセットされる。

ステップ１５において、最大電流相であるＷ相をベースに、変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉｐが設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＷ相の変調率指令ｍｗがセットされ、ｍ２には、Ｗ相よりも２４０度位相が進んだＵ相の変調率指令ｍｕがセットされ、ｍ３には、Ｗ相よりも１２０度位相が進んだＶ相の変調率指令ｍｖがセットされる。また、ｉｐには、最大電流相であるＷ相電流ｉｗがセットされる。

ステップ１６（Ｓ１６）において、オン抵抗比較部３４ａは、最大電流相に対応する上下アームについて、当該アームの一方の電流経路に相当する半導体スイッチの抵抗ＲＳが、他方の電流経路に相当するダイオードの抵抗ＲＤよりも大きいか否かを判断する。ステップ１６において肯定判定された場合、すなわち、半導体スイッチの抵抗ＲＳがダイオードの抵抗ＲＤよりも大きい場合には、ステップ１７（Ｓ１７）に進む。一方、ステップ１６において否定判定された場合、すなわち、半導体スイッチの抵抗ＲＳがダイオードの抵抗ＲＤよりも大きくない場合には、後述するステップ２３（Ｓ２３）に進む。

ステップ１７において、オフセット信号生成部３４ｃは、最大電流相の電流ｉｐが正であるか否かを判断する。ステップ１７において肯定判定された場合、すなわち、電流ｉｐが正である場合には、ステップ１８（Ｓ１８）に進む。一方、ステップ１７において否定判定された場合、すなわち、電流ｉｐが正でない場合には、後述するステップ２４（Ｓ２４）に進む。

ステップ１８〜ステップ２２（Ｓ２２）の処理では、最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*が、変調率生成部３３において生成される変調率指令ｍｕ〜ｍｗよりも下側にオフセットするようにオフセット信号ｍ_offが生成される。この場合、変調率指令ｍu*〜ｍw*は「−１」以上「１」以下という制約ある。そのため、オフセット信号生成部３４ｃは、変調率生成部３３において演算された各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗのうち最小となる変調率指令ｍｕ〜ｍｗを特定し、この最小の変調率指令ｍｕ〜ｍｗが「−１」までオフセットするようにオフセット信号ｍ_offを生成する。

具体的には、ステップ１８（Ｓ１８）において、オフセット信号生成部３４ｃは、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も小さいパラメータを検索すべく、ｍ１がｍ２，ｍ３よりもそれぞれ小さいか否かを判断する。ステップ１８において肯定判定された場合、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も小さいパラメータがｍ１である場合には、ステップ１９（Ｓ１９）に進む。そして、ステップ１８において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「−１−ｍ１」をセットして本ルーチンを抜ける。一方、ステップ１８において否定判定された場合には、ステップ２０（Ｓ２０）に進む。

ステップ２０において、オフセット信号生成部３４ｃは、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も小さいパラメータを検索すべく、ｍ２がｍ１，ｍ３よりもそれぞれ小さいか否かを判断する。ステップ２０において肯定判定された場合、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も小さいパラメータがｍ２である場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進む。そして、ステップ２１において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「−１−ｍ２」をセットして本ルーチンを抜ける。一方、ステップ２０において否定判定された場合には、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も小さいパラメータがｍ３である場合には、ステップ２２（Ｓ２２）に進む。そして、ステップ２２において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「−１−ｍ３」をセットして本ルーチンを抜ける。

これに対して、ステップ１６の否定判定に続くステップ２３において、オフセット信号生成部３４ｃは、最大電流相の電流ｉｐが正であるか否かを判断する。ステップ２３において肯定判定された場合、すなわち、電流ｉｐが正である場合には、ステップ２４（Ｓ２４）に進む。一方、ステップ２３において否定判定された場合、すなわち、電流ｉｐが正でない場合には、上述したステップ１８の処理に進む。

ステップ２４〜ステップ２８（Ｓ２８）の処理では、最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*が、変調率生成部３３において生成された変調率指令ｍｕ〜ｍｗよりも上側にオフセットするようにオフセット信号ｍ_offが生成される。この場合、変調率指令は「−１」以上「１」以下という制約ある。そのため、変調率生成部３３において演算された各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗのうち最大となる変調率指令ｍｕ〜ｍｗを特定し、この最大の変調率指令ｍｕ〜ｍｗが「１」までオフセットするようにオフセット信号ｍ_offを生成する。

具体的には、ステップ２４において、オフセット信号生成部３４ｃは、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も大きいパラメータを検索すべく、ｍ１がｍ２，ｍ３よりもそれぞれ大きいか否かを判断する。ステップ２４において肯定判定された場合、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も大きいパラメータがｍ１である場合には、ステップ２５（Ｓ２５）に進む。そして、ステップ２５において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「１−ｍ１」をセットして本ルーチンを抜ける。一方、ステップ２４において否定判定された場合には、ステップ２６（Ｓ２６）に進む。

ステップ２６において、オフセット信号生成部３４ｃは、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も大きいパラメータを検索すべく、ｍ２がｍ１，ｍ３よりもそれぞれ大きいか否かを判断する。ステップ２６において肯定判定された場合、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も大きいパラメータがｍ２である場合には、ステップ２７（Ｓ２７）に進む。そして、ステップ２７において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「１−ｍ２」をセットして本ルーチンを抜ける。一方、ステップ２６において否定判定された場合には、すなわち、変調率パラメータｍ１〜ｍ３のうち最も大きいパラメータがｍ３である場合には、ステップ２８（Ｓ２８）に進む。そして、ステップ２８において、オフセット信号生成部３４ｃは、オフセット信号ｍ_offとして「１−ｍ３」をセットして本ルーチンを抜ける。

このように、本実施形態にかかるモータ制御システムのシステム構成およびその制御方法について説明したが、これらの特徴としての本実施形態の制御概念について説明する。図３は、Ｕ相の電流経路を例示する説明図である。以下、Ｕ相を例示して説明を行うが、他の相についても同様である。同図に示すように、電源２１の正極母線にはＵ相の上アーム２３が接続されており、この上アーム２３は、半導体スイッチ２３ａと、これに逆並列に接続されたダイオード２３ｂとで構成されている。一方、電源２１の負極母線にはＵ相の下アーム２４が接続されており、この下アーム２４は、半導体スイッチ２４ａと、これに逆並列に接続されたダイオード２４ｂとで構成されている。なお、正極母線と負極母線との間には、平滑コンデンサ２２が設けられている。

同図に示すように、Ｕ相の電流経路には、半導体スイッチを経由する経路と、ダイオードとを経由する経路とがある。具体的には、同図（ａ）に示すように、上アーム２３側（半導体スイッチ２３ａ）をオンして正方向（Ｕ相のアームからモータ１０へと向かう方向）のＵ相電流ｉｕを流す場合、電流経路は、上アーム２３側の半導体スイッチ２３ａを経由する経路となる。一方、同図（ｂ）に示すように、下アーム２４側（半導体スイッチ２４ａ）をオンして正方向のＵ相電流ｉｕを流す場合、電流経路は、下アーム２４側のダイオード２４ｂを経由する経路となる。

例えば、電流経路の抵抗として、半導体スイッチよりもダイオードの方が抵抗が小さいケースを考える。このケースでは、Ｕ相電流ｉｕが正のシーンにおいて、上アーム２３側がオンした際のこの上アーム２３側の電流経路における損失（オン損失）よりも、下アーム２４側がオンした際のこの下アーム２４側の電流経路における損失（オン損失）の方が小さいこととなる。したがって、抵抗が大なる要素が半導体スイッチで、かつ、正方向のＵ相電流ｉｕを流す場合には、下アーム２４側をオンする比率を増加させた方が、オン損失を相対的に低く抑えことができる。

一方、電流経路の抵抗として、ダイオードよりも半導体スイッチの方が抵抗が小さいケースを考える。このケースでは、Ｕ相電流ｉｕが正のシーンにおいて、下アーム２４側のオン損失よりも、上アーム２３側のオン損失の方が小さいこととなる。したがって、抵抗が大なる要素がダイオードで、かつ、正方向のＵ相電流ｉｕを流す場合には、上アーム２３側をオンする比率を増加させた方が、オン損失を相対的に低く抑えことができる。

これに対して、同図（ｃ）に示すように、上アーム２３側（半導体スイッチ２３ａ）をオンして負方向（モータ１０からＵ相のアームへと向かう方向）のＵ相電流ｉｕを流す場合、電流経路は、上アーム２３側のダイオード２３ｂを経由する経路となる。一方、同図（ｄ）に示すように、下アーム２４側（半導体スイッチ２４ａ）をオンして負方向のＵ相電流ｉｕを流す場合、電流経路は、下アーム２４側の半導体スイッチ２４ａを経由する経路となる。

例えば、電流経路の抵抗として、半導体スイッチよりもダイオードの方が抵抗が小さいケースを考える。このケースでは、Ｕ相電流ｉｕが負のシーンにおいて、下アーム２４側のオン損失よりも、上アーム２３側のオン損失の方が小さいこととなる。したがって、抵抗が大なる要素が半導体スイッチで、かつ、負方向のＵ相電流ｉｕを流す場合には、上アーム２３側をオンする比率を増加させた方が、オン損失を相対的に低く抑えことができる。

一方、電流経路の抵抗として、ダイオードよりも半導体スイッチの方が抵抗が小さいケースを考える。このケースでは、Ｕ相電流ｉｕが負のシーンにおいて、上アーム２３側のオン損失よりも、下アーム２４側のオン損失の方が小さいこととなる。したがって、抵抗が大なる要素がダイオードで、かつ、負方向のＵ相電流ｉｕを流す場合には、下アーム２４側をオンする比率を増加させた方が、オン損失を相対的に低く抑えことができる。

例えば、オフセット信号ｍ_offにより、初期的な変調率指令ｍｕ〜ｍｗを下側にオフセットさせる補正を行った場合には、この補正を行わないケースと比較して、１制御周期における上アーム側のオン時間比率が低減し、反面、下アームのオン時間比率が増加する。一方で、オフセット信号ｍ_offにより、初期的な変調率指令ｍｕ〜ｍｗを上側にオフセットさせる補正を行った場合には、この補正を行わないケースと比較して１制御周期における上アーム側のオン時間比率が増加し、反面、下アームのオン時間比率が減少する。これにより、最大電流相の電流経路において、オン損失が小さい方のアームのオン時間比率が大きくなるように、上下アームのオン時間比率を変更することができる。

このような観点から、本実施形態では、電流経路を担う半導体スイッチとダイオードとの抵抗を比較するとともに、最大電流相の電流の正負が比較される。これにより、最大電流相を処理対象として、ＰＷＭ制御の１制御周期において、上アーム側がオンした際の当該上アーム側の電流経路における損失（オン損失）と、下アーム側がオンした際の当該下アーム側の電流経路における損失（オン損失）との大小が比較される。これにより、最大電流相において、オン損失が大きい方の電流経路に対応するアームのオン時間比率が小さくなるようにオフセット信号ｍ_offが決定される。そのため、図４に示すように、最大電流相（例えば、Ｕ相）において、抵抗の大きい素子（例えば、半導体スイッチ）に電流が流れる時間（オン時間）が短くなり、オン損失が低減し、インバータ２０の電力変換効率の向上を図ることができる。ここで、図４において、Ａは、従来例（最大電流相のスイッチングを休止する手法）を示し、Ｂは、本実施形態による手法を示す。この場合、（ａ）はアームを構成する半導体スイッチの電流波形であり、（ｂ）は各相の最終的な変調率指令である。また、（ｃ）は同一の線間電圧をかけているときの各相の電流の平均値の総和を示し、（ｄ）は同一の線間電圧をかけているときの各相の電流の実効値の総和を示している。同図（ｄ）から分かるように、本実施形態に示す手法の方が、最大電流相の通電時間を短くすることで、電流の実効値の総和が低減している。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態にかかる制御システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は、第１の実施形態の制御手法と、ある相のスイッチング動作を休止させる２相変調制御とを両立させて、インバータ動作の高効率化を図ることである。なお、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

本実施形態形態において、変調率オフセット部３８は、ＰＷＭ信号生成部３５に入力される前段において、各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗにオフセット値をそれぞれ加算することにより、各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗを補正するオフセット信号ｍ_offを生成する。このオフセット信号ｍ_offと、変調率生成部３３から出力される各相の変調率指令ｍ〜ｍｗとは加算器にそれぞれ入力され、各相の変調率指令ｍ〜ｍｗにオフセット信号ｍ_offがそれぞれ加算される。そして、この加算結果である最終的な変調率指令ｍu*，ｍv*，ｍw*がＰＷＭ信号生成部３５に入力される。

変調率オフセット部３８は、これを機能的に捉えた場合、オン損失用信号生成部３８ａと、スイッチ損失用信号生成部３８ｂと、スイッチ損失推定部３８ｃと、第１の損失推定部３８ｄと、第２の損失推定部３８ｅと、最終信号生成部３８ｆとを有している。

オン損失用信号生成部３８ａは、第１の実施形態に示す変調率オフセット部３４と同様の手法によりオフセット信号ｍ_offを生成し、この信号ｍ_offをオン損失用オフセット信号ｍ_onとして出力する。

スイッチ損失用信号生成部３８ｂは、最大電流相または最大電流相の次に電流の絶対値が大きい第２電流相のスイッチング動作を休止するように、変調率生成部３３によって演算される各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗを補正するスイッチ損失用オフセット信号ｍ_swを生成する（第２の信号生成手段）。

スイッチ損失推定部３８ｃは、アームのスイッチング動作に伴う損失（スイッチ損失）を推定する。スイッチ損失推定部３８ｃの推定結果Ｌswは、第１の損失推定部３８ｄおよび第２の損失推定部３８ｅにそれぞれ出力される。第１の損失推定部３８ｄは、オン損失用オフセット信号ｍ_onを用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第１の損失ＷＡとして推定する（第１の推定手段）。第２の損失推定部３８ｅは、スイッチ損失用オフセット信号ｍ_swを用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第２の損失ＷＢとして推定する（第２の推定手段）。

最終信号生成部３８ｆは、第１の損失ＷＡと第２の損失ＷＢとのうち小さい方の損失に対応するオフセット信号を、補正に供するオフセット信号ｍ_offとして決定する（最終信号生成手段）。

図６は、第２の実施形態にかかるモータ制御方法の手順、具体的には、オフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定の周期で呼び出され、制御ユニット３０によって実行される。まず、ステップ３０（Ｓ３０）において、各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが特定される。このステップ３０において特定される各相の電流ｉｕ〜ｉｗは、電流センサ５１，５２の検出結果に基づく実電流を用いることができるが、電流指令値によって代用してもよい。

ステップ３１（Ｓ３１）において、オン損失用信号生成部３８ａは、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ２８までの処理に基づいて、オン損失用のオフセット信号ｍ_offを生成する。ステップ３２（Ｓ３２）において、オン損失用信号生成部３８ａは、ステップ３１において生成されたオフセット信号ｍ_offをオン損失用オフセット信号ｍ_onとしてセットする。

ステップ３３（Ｓ３３）において、第１の損失推定部３８ｄは、オン損失用オフセット信号ｍ_onを用いて最終的な各相の変調率指令ｍu*〜ｍw*を生成し、これに基づいて制御を行った場合のスイッチ損失（スイッチング損失）とオン損失との和を第１の損失ＷＡとして推定する。オン損失用オフセット信号ｍ_onを用いた場合のオン損失は、上述した数式１における第１項を計算することにより特定することができる。一方、オン損失用オフセット信号ｍ_onを用いた場合のスイッチ損失は、スイッチ損失推定部３８ｃが、素子のデータシートより、ある電流と、電源電圧とにおいて、半導体スイッチとダイオードとで発生する１スイッチングあたりの損失を簡単な近似式で表しておき、この近似式に基づいて計算することが考えられる。また、スイッチ損失推定部３８ｃは、実験やシミュレーションを通じて、スイッチ損失と、電流および電源電圧との関係をマップ化しておき、このマップを使用して算出することも考えられる。この際、温度条件も考慮することも考えられる。

ステップ３４において、スイッチ損失用信号生成部３８ｂは、図７に示すフローチャートの手順にしたがって、スイッチ損失用のオフセット信号ｍ_offを生成する。具体的には、ステップ４０（Ｓ４０）において、Ｕ相電流ｉｕの絶対値が、Ｖ相電流ｉｖの絶対値およびＷ相電流ｉｗの絶対値よりもそれぞれ大きいか否かが判断される。このステップ４０において肯定判定された場合、すなわち、Ｕ相電流ｉｕ（絶対値）がＶ相およびＷ相電流ｉｖ，ｉｗ（絶対値）よりもそれぞれ大きい場合には、ステップ４１（Ｓ４１）に進む。一方、ステップ４０において否定判定された場合、ステップ４２（Ｓ４２）に進む。

ステップ４１において、電流の絶対値が最大となる相（最大電流相）であるＵ相をベースに、後述するステップ４６（Ｓ４６）以降の演算に用いる変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉ１，ｉ２，ｉ３が設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＵ相の変調率指令ｍｕがセットされ、ｍ２には、Ｕ相よりも１２０度位相が遅れたＶ相の変調率指令ｍｖがセットされ、ｍ３には、Ｕ相よりも２４０度位相が遅れたＷ相の変調率指令ｍｗがセットされる。また、ｉ１には、最大電流相であるＵ相電流ｉｕがセットされ、ｉ２には、Ｕ相よりも１２０度位相が遅れたＶ相電流ｉｖがセットされ、ｉ３には、Ｕ相よりも２４０度位相が遅れたＷ相電流ｉｗがセットされる。

ステップ４２において、Ｖ相電流ｉｖの絶対値が、Ｕ相電流ｉｕの絶対値およびＷ相電流ｉｗの絶対値よりもそれぞれ大きいか否かが判断される。このステップ４２において肯定判定された場合、すなわち、Ｖ相電流ｉｖ（絶対値）がＵ相およびＷ相電流ｉｕ，ｉｗ（絶対値）よりもそれぞれ大きい場合には、ステップ４３（Ｓ４３）に進む。一方、ステップ４２において否定判定された場合には、ステップ４４（Ｓ４４）に進む。

ステップ４３において、最大電流相であるＶ相をベースに、変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉ１，ｉ２，ｉ３が設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＶ相の変調率指令ｍｖがセットされ、ｍ２には、Ｖ相よりも１２０度位相が遅れたＷ相の変調率指令ｍｗがセットされ、ｍ３には、Ｖ相よりも１２０度位相が進んだＵ相の変調率指令ｍｕがセットされる。また、ｉ１には、最大電流相であるＶ相電流ｉｖがセットされ、ｉ２には、Ｖ相よりも１２０度位相が遅れたＷ相電流ｉｗがセットされ、ｉ３には、Ｖ相よりも１２０度位相が進んだＵ相電流ｉｕがセットされる。

ステップ４４において、最大電流相であるＷ相をベースに、変調率パラメータｍ１，ｍ２，ｍ３および電流パラメータｉ１，ｉ２，ｉ３が設定される。具体的には、ｍ１には、最大電流相であるＷ相の変調率指令ｍｗがセットされ、ｍ２には、Ｗ相よりも２４０度位相が進んだＵ相の変調率指令ｍｕがセットされ、ｍ３には、Ｗ相よりも１２０度位相が進んだＶ相の変調率指令ｍｖがセットされる。また、ｉ１には、最大電流相であるＷ相電流ｉｗがセットされ、ｉ２には、Ｗ相よりも２４０度位相が進んだＵ相電流Ｉｕがセットされ、ｉ３には、Ｗ相よりも１２０度位相が進んだＶ相電流ｉｖがセットされる。

ステップ４５（Ｓ４５）において、最大電流相のアームのスイッチングを休止させるべく、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ１」にセットされる。ステップ４６（Ｓ４６）において、ステップ４５において設定されたオフセット信号ｍ_offに基づいて決定される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かが判断される。このステップ４６において肯定判定された場合には、ステップ４７（Ｓ４７）に進み、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ１」として確定される。一方、ステップ４６において否定判定された場合には、ステップ４８（Ｓ４８）に進む。

ステップ４８において、最大電流相のアームのスイッチングを休止させるべく、オフセット信号ｍ_offが「−１−ｍ１」としてセットされる。ステップ４９（Ｓ４９）において、ステップ４８において設定されたオフセット信号ｍ_offに基づいて決定される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かが判断される。このステップ４９において肯定判定された場合には、ステップ５０（Ｓ５０）に進み、オフセット信号ｍ_offが「−１−ｍ１」として確定される。一方、ステップ４９において否定判定された場合には、ステップ５１（Ｓ５１）に進む。

ステップ５１において、電流の絶対値が２番目に大きい相電流を特定すべく、ｉ２の絶対値がｉ３の絶対値よりも大きいか否かが判断される。ステップ５１において肯定判定された場合、すなわち、ｉ２が２番目に大きい相電流である場合には、ステップ５２（Ｓ５２）に進む。一方、ステップ５１において否定判定された場合、すなわち、ｉ３が２番目に大きい相電流である場合には、後述するステップ５６（Ｓ５６）に進む。

ステップ５２において、２番目に大きい電流ｉ２が流れる相のアームのスイッチングを休止させるべく、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ２」としてセットされる。ステップ５３（Ｓ５３）において、ステップ５２において設定されたオフセット信号ｍ_offに基づいて決定される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かが判断される。このステップ５３において肯定判定された場合には、ステップ５４（Ｓ５４）に進み、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ２」として確定される。一方、ステップ５３において否定判定された場合には、ステップ５５（Ｓ５５）に進み、オフセット信号ｍ_offが「−１−ｍ２」として確定される。

ステップ５６において、２番目に大きい電流ｉ３が流れる相のアームのスイッチングを休止させるべく、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ３」としてセットされる。ステップ５７（Ｓ５７）において、ステップ５６において設定されたオフセット信号ｍ_offに基づいて決定される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かが判断される。このステップ５７において肯定判定された場合には、ステップ５８（Ｓ５８）に進み、オフセット信号ｍ_offが「１−ｍ３」として確定される。一方、ステップ５７において否定判定された場合には、ステップ５９（Ｓ５９）に進み、オフセット信号ｍ_offが「−１−ｍ３」として確定される。

再び図６を参照するに、ステップ３５（Ｓ３５）において、スイッチ損失用信号生成部３８ｂは、ステップ３４において生成されたオフセット信号ｍ_offをスイッチ損失用オフセット信号ｍ_swとしてセットする。

ステップ３６（Ｓ３６）において、第２の損失推定部３８ｅは、スイッチ損失用オフセット信号ｍ_swを用いて最終的な各相の変調率指令ｍu*〜ｍw*を生成し、これに基づいて制御を行った場合のスイッチ損失（スイッチング損失）とオン損失との和を第２の損失ＷＢとして推定する。スイッチ損失用オフセット信号ｍ_swを用いた場合のオン損失およびスイッチ損失は、ステップ３３の処理と同様の特定することができる。

ステップ３７（Ｓ３７）において、最終信号生成部３８ｆは、第１の損失ＷＡが第２の損失ＷＢよりも小さいか否かを判断する。このステップ３７において肯定判定された場合には、ステップ３８（Ｓ３８）に進み、最終的なオフセット信号ｍ_offとして、オン損失用オフセット信号ｍ_onが設定される。一方、ステップ３７において否定判定された場合には、ステップ３９（Ｓ３９）に進み、最終的なオフセット信号ｍ_offとして、スイッチ損失用オフセット信号ｍ_swが設定される。

このように本実施形態によれば、スイッチ損失がオン損に比べて大きい運転条件においても、スイッチ損失を低減するようなインバータ２０の制御が可能となる。このため、オン損失とスイッチ損失との大小に拘わらず、インバータ２０の高効率化を図ることができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態にかかる制御システムが、第２の実施形態のそれと相違する点は、第２の実施形態にかかる制御手法と、キャリア周波数を低下させた３相変調制御とを両立させて、インバータ動作の高効率化を図ることである。なお、第２の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

本実施形態形態において、変調率オフセット部３８は、これを機能的に捉えた場合、オン損失用信号生成部３８ａと、スイッチ損失用信号生成部３８ｂと、スイッチ損失推定部３８ｃと、第１の損失推定部３８ｄと、第２の損失推定部３８ｅと、最終信号生成部３８ｆとに加え、３相スイッチング用のスイッチ損失用信号生成部（以下「３相スイッチ損失用信号生成部」という）３８ｇと、第３の損失推定部３８ｈとをさらに有している。

３相スイッチ損失用信号生成部３８ｇは、オン損失が低下するように、各相のスイッチング動作が休止しない範囲において変調率生成部３３によって演算される各相の変調率指令ｍｕ〜ｍｗを補正する３相用オフセット信号ｍ_3を生成する。第３の損失推定部３８ｈは、３相用オフセット信号ｍ_3を用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第３の損失ＷＣとして推定する（第３の推定手段）。この場合、最終信号生成部３８ｆは、第１の損失ＷＡ、第２の損失ＷＢおよび第３の損失ＷＣのうち最も小さい損失に対応するオフセット信号を、補正に供するオフセット信号ｍ_offとして決定する。

キャリア周波数指令生成部３９は、各相の変調率指令と比較されるキャリアの周波数指令を低減させる機能を担っている。

図９は、第３の実施形態にかかるモータ制御方法の手順、具体的には、オフセット信号ｍ_offの決定方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、所定の周期で呼び出され、制御ユニット３０によって実行される。まず、ステップ６０（Ｓ６０）において、各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが特定される。このステップ６０において特定される各相の電流ｉｕ〜ｉｗは、電流センサ５１，５２の検出結果に基づく実電流を用いることができるが、電流指令値によって代用してもよい。

ステップ６１（Ｓ６１）において、オン損失用信号生成部３８ａは、第１の実施形態に示すステップ１１からステップ２８までの処理に基づいて、オン損失用のオフセット信号ｍ_offを生成する。ステップ６２（Ｓ６２）において、オン損失用信号生成部３８ａは、ステップ３１において生成されたオフセット信号ｍ_offをオン損失用オフセット信号ｍ_onとしてセットする。そして、ステップ６３（Ｓ６３）において、第１の損失推定部３８ｄは、第２の実施形態に示すステップ３３の処理と同様に、第１の損失ＷＡを推定する。

ステップ６４（Ｓ６４）において、スイッチ損失用信号生成部３８ｂは、第２の実施形態に示すステップ４０からステップ５９までの処理に基づいて、スイッチ損失用のオフセット信号ｍ_offを生成する。ステップ６５（Ｓ６５）において、スイッチ損失用信号生成部３８ｂは、ステップ６４において生成されたオフセット信号ｍ_offをスイッチ損失用オフセット信号ｍ_swとしてセットする。そして、ステップ６６（Ｓ６６）において、第２の損失推定部３８ｅは、第２の実施形態に示すステップ３６の処理と同様に、第２の損失ＷＢを推定する。

ステップ６７（Ｓ６７）において、３相スイッチ損失用信号生成部３８ｇは、３相用オフセット信号ｍ_3として、オン損失用オフセット信号ｍ_onに微小値αを加算した値をセットする。

ステップ６８（Ｓ６８）において、３相スイッチ損失用信号生成部３８ｇは、ステップ６７において設定される３相用オフセット信号ｍ_3に基づいて演算される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かを判断する。このステップ６８において肯定判定された場合には、ステップ６９（Ｓ６９）に進む。一方、ステップ６８において否定判定された場合には、ステップ７０（Ｓ７０）に進む。

ステップ６９において、第３の損失推定部３８ｈは、３相用オフセット信号ｍ_3を用いて最終的な各相の変調率指令ｍu*〜ｍw*を生成し、これに基づいて制御を行った場合のスイッチ損失（スイッチング損失）とオン損失との和を第３の損失ＷＣとして推定する。３相用オフセット信号ｍ_3を用いた場合のオン損失およびスイッチ損失は、ステップ６３またはステップ６６と同様の手法を用いて演算することができる。

ステップ７０において、３相スイッチ損失用信号生成部３８ｇは、３相用オフセット信号ｍ_3として、オン損失用オフセット信号ｍ_onから微小値αを減算した値をセットする。

ステップ７１（Ｓ７１）において、３相スイッチ損失用信号生成部３８ｇは、ステップ７０において設定される３相用オフセット信号ｍ_3に基づいて演算される最終的な変調率指令ｍu*〜ｍw*のそれぞれが「−１」から「１」までの範囲を満たすか否かを判断する。このステップ７１において肯定判定された場合には、ステップ６９に進む。一方、ステップ７１において否定判定された場合には、ステップ７２（Ｓ７２）に進み、微小値αをゼロにセットした上で、ステップ６９の処理を行う。

ステップ７３（Ｓ７３）において、最終信号生成部３８ｆは、第１の損失ＷＡが第２および第３の損失ＷＢ，ＷＣよりもそれぞれ小さいか否かを判断する。このステップ７３において肯定判定された場合、すなわち、第１の損失ＷＡが最も小さい場合には、ステップ７４に進む。一方、ステップ７３において否定判定された場合には、ステップ７６（Ｓ７６）に進む。

ステップ７４において、最終信号生成部３８ｆは、最終的なオフセット信号ｍ_offとしてオン損失用オフセット信号ｍ_onを設定する。そして、ステップ７５（Ｓ７５）において、最終信号生成部３８ｆは、キャリア周波数Ｈｃを、予め設定されているベース値Ｈcbに設定する。

ステップ７６において、最終信号生成部３８ｆは、第２の損失ＷＢが第１および第３の損失ＷＡ，ＷＣよりもそれぞれ小さいか否かを判断する。このステップ７６において肯定判定された場合、すなわち、第２の損失ＷＢが最も小さい場合には、ステップ７７に進む。一方、ステップ７６において否定判定された場合、すなわち、第３の損失ＷＣが最も小さい場合には、ステップ７９（Ｓ７９）に進む。

ステップ７７において、最終信号生成部３８ｆは、最終的なオフセット信号ｍ_offとしてスイッチ損失用オフセット信号ｍ_swを設定する。そして、ステップ７８（Ｓ７８）において、最終信号生成部３８ｆは、キャリア周波数Ｈｃを、予め設定されているベース値Ｈcbに設定する。

ステップ７９において、最終信号生成部３８ｆは、最終的なオフセット信号ｍ_offとして３相用オフセット信号ｍ_3を設定する。そして、ステップ８０（Ｓ８０）において、最終信号生成部３８ｆは、キャリア周波数Ｈｃを、予め設定されているベース値Ｈcbの２／３倍の値に設定する。

このように本実施形態によれば、低力率の状態ではスイッチ損失を低減させた２相変調制御よりも、キャリア周波数を低下させた３相変調制御の方が有効に効率の向上を図ることができる場合がある。そのため、低力率状態でも高効率を図ることができる。

（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成を模式的に示す説明図である。本実施形態にかかる制御システムが、第１から第３の各実施形態のそれと相違する点は、アームを構成する半導体スイッチおよびダイオードの抵抗ＲＳ，ＲＤを演算することである。なお、上述した各実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

本実施形態において、変調率オフセット部４０は、これを機能的に捉えた場合、オフセット信号生成部４０ａと、オン抵抗値演算部４０ｂとを有することである。オフセット信号生成部４０ａは、上述した第１から第３の実施形態のいずれかに示す変調率オフセット部４０と同様の処理を行い、オフセット信号ｍ_offを生成する。

オン抵抗値演算部４０ｂは、３相の電流と、アームを構成する半導体スイッチおよびダイオードの各温度ＴＳＷ，ＴＤとに基づいて、半導体スイッチおよびダイオードの抵抗ＲＳ，ＲＤを演算する。具体的には、オン抵抗値演算部４０ｂは、素子のデータシートより、ある電流と温度において半導体スイッチとダイオードの抵抗を簡単な近似式で表しておき、この近似式に基づいて計算することが考えられる。また、実験やシミュレーションを通じて、抵抗と、電流および温度との関係をマップ化しておき、このマップを使用して演算することも考えられる。オン抵抗値演算部４０ｂによって演算された半導体スイッチおよびダイオードの抵抗ＲＳ，ＲＤは、オフセット信号生成部４０ａに対して出力され、オン損失を演算する際に参照される。

このように本実施形態によれば、半導体スイッチやダイオードの抵抗は、温度や電流量で変化してしまうことがあるため、これを推定することで、半導体スイッチとダイオードと抵抗の大小関係を誤判断することが抑制される。これにより、任意の温度、電流条件で最適な制御を行うことができ、インバータ２０の高効率化を図ることができる。

１０…モータ
２０…インバータ
３０…制御ユニット
３１…電流制御部
３２…ｄｑ／３相変換部
３３…変調率生成部
３４…変調率オフセット部
３４ａ…オン抵抗比較部
３４ｂ…最大電流検出部
３４ｃ…オフセット信号生成部
３５…ＰＷＭ信号生成部
３６…位相演算部
３７…３相／ｄｑ変換部
３８…ステップ
３８…変調率オフセット部
３８ａ…オン損失用信号生成部
３８ｂ…スイッチ損失用信号生成部
３８ｃ…スイッチ損失推定部
３８ｄ…第１の損失推定部
３８ｅ…第２の損失推定部
３８ｆ…最終信号生成部
３８ｇ…３相スイッチ損失用信号生成部
３８ｈ…第３の損失推定部
３９…キャリア周波数指令生成部
４０…変調率オフセット部
４０ａ…オフセット信号生成部
４０ｂ…オン抵抗値演算部
５０…位置センサ
５１…電流センサ
５２…電流センサ

Claims (5)

1. 多相の交流電動機を制御する電動機制御システムにおいて、
   電源の正極側に接続される上アームと前記電源の負極側に接続される下アームとが直列接続された回路を前記交流電動機の各相に対応して備える電力変換手段と、
   前記交流電動機のトルク指令に基づいて、１制御周期における上下アームのオン時間比率をそれぞれ規定する変調率指令を相毎に算出する演算手段と、
   各相電流のうち絶対値が最大となる相を最大電流相として検出する電流検出手段と、
   最大電流相を対象として、前記１制御周期における、上アーム側がオンした際の当該上アーム側の電流経路におけるオン損失と、下アーム側がオンした際の当該下アーム側の電流経路におけるオン損失との大小を比較する損失比較手段と、
   前記損失比較手段の比較結果に基づいて、前記オン損失が大きい方の電流経路に対応するアームのオン時間比率が小さくなるように、前記演算手段によって演算される各相の変調率指令を補正するオン損失用オフセット信号を生成する第１の信号生成手段と、
   オフセット信号によって補正された各相の変調率指令に基づいて、相毎に、上下アームのオンオフ状態をそれぞれ制御する制御手段と
   を有することを特徴とする電動機制御システム。
2. 前記アームのそれぞれは、自己消弧形のスイッチング素子と、当該スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとで構成されることを特徴とする請求項１に記載された電動機制御システム。
3. 前記最大電流相または前記最大電流相の次に電流の絶対値が大きい第２電流相のスイッチング動作を休止するように、前記演算手段によって演算される各相の変調率指令を補正するスイッチ損失用オフセット信号を生成する第２の信号生成手段と、
   前記オン損失用オフセット信号を用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第１の損失として推定する第１の推定手段と、
   前記スイッチ損失用オフセット信号を用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第２の損失として推定する第２の推定手段と、
   前記第１の損失と前記第２の損失とのうち小さい方の損失に対応するオフセット信号を、補正に供するオフセット信号として決定する最終信号生成手段とをさらに有し、
   前記制御手段は、前記最終信号生成手段によって決定されたオフセット信号によって補正された各相の変調率指令に基づいて、相毎に、上下アームのオンオフ状態をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１または２に記載された電動機制御システム。
4. 各相の変調率指令と比較されるキャリアの周波数指令を低減させる周波数指令生成手段と、
   オン損失が低下するように、各相のスイッチング動作が休止しない範囲において前記演算手段によって演算される各相の変調率指令を補正する３相用オフセット信号を生成する第３の信号生成手段と、
   前記３相用オフセット信号を用いて補正を行った場合のスイッチング損失およびオン損失をそれぞれ推定するとともに、各損失の和を第３の損失として推定する第３の推定手段とをさらに有し、
   前記最終信号生成手段は、前記第１の損失、前記第２の損失および前記第３の損失のうち最も小さい損失に対応するオフセット信号を、補正に供するオフセット信号として決定することを特徴とする請求項３に記載された電動機制御システム。
5. 前記自己消弧形のスイッチング素子と、前記ダイオードとの抵抗値を推定する抵抗推定手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載された電動機制御システム。

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