JP2011193637A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが高速に回転する場合にも、トルクリップルや異音の発生を抑制することが可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１００は、インバータ１と、インバータ１を制御する制御部２とを備える。制御部２は、電流指令値を算出する電流指令値算出部２１と、モータ１５０の回転角度θおよび角速度ωを算出する回転演算部２２と、ＰＷＭ信号を生成する駆動信号生成部２４と、インバータ１のデッドタイムを補償するために、ＰＷＭ信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部２５と、補正信号により補正されたＰＷＭ信号にデッドタイムを付加して、インバータ１に出力する印加電流設定部２７とを含む。補正信号生成部２５は、電流指令値と、回転演算部２２により算出された回転角度θおよび角速度ωとに基づいて、補正信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御部とを備えたモータ駆動装置に関する。

従来、図６に示すような、モータ５５０を駆動するインバータ５１０と、インバータ５１０を制御する制御部５２０とを備えたモータ駆動装置５００が知られている。このモータ５５０は、たとえば、３相ブラシレスモータである。

インバータ５１０は、図７に示すように、上下一対のアームがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３組設けられた３相ブリッジから構成されている。Ｕ相の上アーム５１１ａはスイッチング素子５１１ｂを有し、Ｕ相の下アーム５１２ａはスイッチング素子５１２ｂを有している。Ｖ相の上アーム５１３ａはスイッチング素子５１３ｂを有し、Ｖ相の下アーム５１４ａはスイッチング素子５１４ｂを有している。Ｗ相の上アーム５１５ａはスイッチング素子５１５ｂを有し、Ｗ相の下アーム５１６ａはスイッチング素子５１６ｂを有している。これらのスイッチング素子５１１ｂ〜５１６ｂは、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、制御部５２０から入力されるＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ、ＰＷＭｖ、ＰＷＭｗ）に基づいてオン／オフ状態が制御される。

制御部５２０は、図６に示すように、ＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ^*、ＰＷＭｖ^*、ＰＷＭｗ^*）を生成するＰＷＭ信号生成部５２１と、ＰＷＭ信号生成部５２１により生成されたＰＷＭ信号にデッドタイムを付加するとともに、デッドタイムが付加されたＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ、ＰＷＭｖ、ＰＷＭｗ）をインバータ５１０に出力する印加電流設定部５２２とを含んでいる。

ＰＷＭ信号生成部５２１により生成されるデッドタイム付加前のＰＷＭ信号のタイムチャートを図８に示し、印加電流設定部５２２によりデッドタイムＤが付加されたＰＷＭ信号のタイムチャートを図９に示す。

図９からわかるように、デッドタイムＤは、各相の上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子のオン／オフの切り替えのタイミングをずらすために付加される時間である。これにより、たとえば、スイッチング素子５１１ｂがオン状態であり、スイッチング素子５１２ｂがオフ状態である場合において、スイッチング素子５１１ｂをオフ状態に切り替えるとともに、スイッチング素子５１２ｂをオン状態に切り替える際に、両スイッチング素子５１１ｂ、５１２ｂが共にオン状態となるタイミングが存在しなくなる。したがって、上下アーム５１１ａ、５１２ａがスイッチング素子５１１ｂおよび５１２ｂを介して短絡することによるインバータ５１０の破壊を防止することが可能である。

しかしながら、図６に示すような、従来のモータ駆動装置５００では、ＰＷＭ信号にデッドタイムを付加することにより、モータ電流に歪みが発生するので、トルクリップルや異音が発生するという不都合があった。

そこで、従来では、トルクリップルや異音の発生を抑制するために、電流指令値に基づいてデッドタイム補償量を算出するデッドタイム補償演算器を備えたモータ駆動装置が提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。

上記特許文献１には、電流指令値がゼロに近い場合に、電圧指令値をデューティ比が１００％となる電圧値に補正するモータ駆動装置が開示されている。このモータ駆動装置では、電流指令値の極性が変化する際に、補正電圧指令値を変化させないことにより、電流指令と実際の出力電流とで電流極性が変化するタイミングがずれた場合にも、変化点近傍で逆向きの補償が行われない。

上記特許文献２には、電流指令値と操舵状態とに基づいて、デッドタイム補償を行うモータ駆動装置が開示されている。

上記特許文献３には、階段状波形のデッドタイム補償波形信号を生成するモータ駆動装置が開示されている。このモータ駆動装置では、デッドタイム補償を行うタイミングがずれた場合にも、デッドタイム補償波形信号が階段状波形であるので、タイミングのずれによる影響を抑制することが可能である。

特開平９−２６１９７４号公報 特開２００６−１９９１４０号公報 特開２００８−２５４６３３号公報

本発明の課題とするところは、モータが高速に回転する場合にも、トルクリップルや異音の発生を抑制することが可能なモータ駆動装置を提供することである。

本発明のモータ駆動装置は、複数のスイッチング素子を含み、モータを駆動するための駆動回路と、駆動回路を制御する制御部とを備える。制御部は、電流指令値を算出する電流指令値算出手段と、モータの回転角度および角速度を算出する回転演算手段と、電流指令値に基づいて、駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、駆動回路のデッドタイムを補償するために、駆動信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、補正信号により補正された駆動信号にデッドタイムを付加して、駆動回路に出力するデッドタイム付加手段とを含む。補正信号生成手段は、電流指令値と、回転演算手段により算出された回転角度および角速度とに基づいて、補正信号を生成する。

このように構成することによって、補正信号生成手段が、電流指令値と、回転演算手段により算出された回転角度および角速度とに基づいて、補正信号を生成することにより、モータが高速に回転する場合にも、フィードバックによる遅れを補正することができるので、モータ電流の極性が切り替わるタイミングにあわせて、デッドタイム補償を行うことができる。その結果、モータが高速に回転する場合にも、トルクリップルや異音の発生を抑制することができる。

上記モータ駆動装置において、電流指令値は、ｄ軸電流指令値と、ｑ軸電流指令値とを含み、補正信号生成手段は、ｄ軸電流指令値と、ｑ軸電流指令値と、回転演算手段により算出された回転角度および角速度とに基づいて、補正信号を生成するようにしてもよい。

上記電流指令値がｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含むモータ駆動装置において、補正信号生成手段は、回転演算手段により算出された角速度に基づいて、回転演算手段により算出された回転角度を補正するための補正値を算出する補正値演算部と、回転演算手段により算出された回転角度と、補正値演算部により算出された補正値とを加算する第１加算器と、第１加算器の加算結果を用いて、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を３相の補正信号に変換する変換部とを含むようにしてもよい。

上記電流指令値がｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含むモータ駆動装置において、駆動回路からモータに供給される電流を検出するための電流検出部をさらに備え、制御部は、電流検出部の検出結果と、回転演算手段により算出された回転角度とに基づいて、ｄ軸電流実測値およびｑ軸電流実測値を算出する電流実測値算出手段をさらに含み、駆動信号生成手段は、ｄ軸電流指令値と、ｄ軸電流実測値と、ｑ軸電流指令値と、ｑ軸電流実測値と、回転演算手段により算出された回転角度とに基づいて、駆動信号を生成するようにしてもよい。

上記モータ駆動装置において、制御部は、駆動信号生成手段により生成された駆動信号と、補正信号生成手段により生成された補正信号とを加算する第２加算器をさらに含み、デッドタイム付加手段は、第２加算器から出力される補正された駆動信号にデッドタイムを付加して、駆動回路に出力するようにしてもよい。

本発明によれば、モータが高速に回転する場合にも、トルクリップルや異音の発生を抑制することが可能なモータ駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態によるモータ駆動装置の構成を示したブロック図である。 図１のモータ駆動装置のインバータを示した回路図である。 比較例によるモータ駆動装置において、ＰＷＭ信号のデューティ比とモータ電流との関係を示したグラフである。 実施例によるモータ駆動装置において、ＰＷＭ信号のデューティ比とモータ電流との関係を示したグラフである。 比較例によるモータ駆動装置の構成を示したブロック図である。 従来のモータ駆動装置の構成を示したブロック図である。 図６のモータ駆動装置のインバータを示した回路図である。 図６のモータ駆動装置のＰＷＭ信号生成部により生成されるＰＷＭ信号のタイムチャートである。 図６のモータ駆動装置の印加電流設定部によりデッドタイムが付加されたＰＷＭ信号のタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるモータ駆動装置１００の構成について説明する。

本実施形態のモータ駆動装置１００は、図１に示すように、モータ１５０を駆動するインバータ１と、インバータ１を制御する制御部２とを備えている。このモータ１５０は、たとえば、車両の電動パワーステアリング装置に用いられる３相ブラシレスモータである。なお、インバータ１は、本発明の「駆動回路」の一例である。

インバータ１は、図２に示すように、上下一対のアームがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３組設けられた３相ブリッジから構成されている。Ｕ相の上アーム１１ａはスイッチング素子１１ｂを有し、Ｕ相の下アーム１２ａはスイッチング素子１２ｂを有している。Ｖ相の上アーム１３ａはスイッチング素子１３ｂを有し、Ｖ相の下アーム１４ａはスイッチング素子１４ｂを有している。Ｗ相の上アーム１５ａはスイッチング素子１５ｂを有し、Ｗ相の下アーム１６ａはスイッチング素子１６ｂを有している。

上アーム１１ａ、１３ａおよび１５ａには、モータ１５０に電圧を供給するための電源１７が接続され、下アーム１２ａ、１４ａおよび１６ａには、モータ１５０に流れる電流を検出するための抵抗１８が接続されている。なお、抵抗１８は、本発明の「電流検出部」の一例である。これらのスイッチング素子１１ｂ〜１６ｂは、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、制御部２から入力されるＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ、ＰＷＭｖ、ＰＷＭｗ）に基づいてオン／オフ状態が制御される。

これにより、インバータ１は、制御部２から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、３相の駆動電圧を生成する。そして、インバータ１は、３相の駆動電圧をモータ１５０に出力することにより、モータ１５０を駆動する。

制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどにより構成されている。この制御部２は、図１に示すように、電流指令値算出部２１と、回転演算部２２と、電流実測値算出部２３と、駆動信号生成部２４と、補正信号生成部２５と、加算器２６ａ〜２６ｃと、印加電流設定部２７とを含んでいる。

電流指令値算出部２１には、電流指令値Ｉｒｅｆが入力されており、電流指令値算出部２１は、電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑを算出する。そして、電流指令値算出部２１は、ｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑを駆動信号生成部２４および補正信号生成部２５に出力する。なお、電流指令値算出部２１は、本発明の「電流指令値算出手段」の一例である。

回転演算部２２は、モータ１５０の回転角度を検出するレゾルバ１５１の検出信号に基づいて、モータ１５０の回転角度θおよび角速度ωを算出する。そして、回転演算部２２は、回転角度θを電流実測値算出部２３、駆動信号生成部２４および補正信号生成部２５に出力するとともに、角速度ωを補正信号生成部２５に出力する。なお、角速度ωは、回転角度θの単位時間当たりの変化量に基づいて算出される。また、回転演算部２２は、本発明の「回転演算手段」の一例である。

電流実測値算出部２３は、電流算出回路２３ａと、電流補正部２３ｂと、３相−ｄｑ変換部２３ｃとを有する。なお、電流実測値算出部２３は、本発明の「電流実測値算出手段」の一例である。

電流算出回路２３ａは、抵抗１８の両端に生じる電圧に基づいて、モータ１５０に流れる各相の電流実測値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを算出する。ここで、各相の電流実測値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの間には、以下の式（１）の関係が成立する。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０ ・・・（１）

このため、実際には、３相のうちの２相の電流実測値を算出し、それらの電流実測値から残りの１相の電流実測値を算出する。たとえば、Ｕ相の電流実測値ＩｕおよびＷ相の電流実測値Ｉｗを算出すれば、Ｖ相の電流実測値Ｉｖは、以下の式（２）から求めることができる。
Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ） ・・・（２）

電流補正部２３ｂは、電流算出回路２３ａにより算出された電流実測値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに対して所定の補正処理を施す。３相−ｄｑ変換部２３ｃは、電流補正部２３ｂにより補正された電流実測値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、回転演算部２２により算出されたモータ１５０の回転角度θを用いて、ｄ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｄおよびｑ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｑに変換する。そして、３相−ｄｑ変換部２３ｃは、ｄ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｄおよびｑ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｑを駆動信号生成部２４に出力する。なお、３相−ｄｑ変換は、以下の式（３）に従って行われる。

駆動信号生成部２４は、減算器２４ａおよび２４ｂと、ＰＩ（比例積分）制御部２４ｃおよび２４ｄと、ｄｑ−３相変換部２４ｅと、ＰＷＭ信号生成部２４ｆとを有する。なお、駆動信号生成部２４は、本発明の「駆動信号生成手段」の一例である。

減算器２４ａには、電流指令値算出部２１からｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄが入力されるとともに、電流実測値算出部２３からｄ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｄが入力される。この減算器２４ａは、ｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄとｄ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｄとの偏差を算出し、その算出された偏差をＰＩ制御部２４ｃに出力する。

減算器２４ｂには、電流指令値算出部２１からｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑが入力されるとともに、電流実測値算出部２３からｑ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｑが入力される。この減算器２４ｂは、ｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑとｑ軸電流実測値Ｉｆｂ＿ｑとの偏差を算出し、その算出された偏差をＰＩ制御部２４ｄに出力する。

ＰＩ制御部２４ｃは、減算器２４ａから入力される偏差に応じたｄ軸電圧指令値Ｖ＿ｄを算出し、そのｄ軸電圧指令値Ｖ＿ｄをｄｑ−３相変換部２４ｅに出力する。

ＰＩ制御部２４ｄは、減算器２４ｂから入力される偏差に応じたｑ軸電圧指令値Ｖ＿ｑを算出し、そのｑ軸電圧指令値Ｖ＿ｑをｄｑ−３相変換部２４ｅに出力する。

ｄｑ−３相変換部２４ｅは、ＰＩ制御部２４ｃから入力されるｄ軸電圧指令値Ｖ＿ｄ、および、ＰＩ制御部２４ｄから入力されるｑ軸電圧指令値Ｖ＿ｑを、回転演算部２２により算出されたモータ１５０の回転角度θを用いて、３相の印加電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。そして、ｄｑ−３相変換部２４ｅは、３相の印加電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗをＰＷＭ信号生成部２４ｆに出力する。なお、ｄｑ−３相変換は、以下の式（４）に従って行われる。

ＰＷＭ信号生成部２４ｆは、３相の印加電圧値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいて、インバータ１のスイッチング素子１１ｂ〜１６ｂ（図２）のオン／オフ状態を制御するための所定のデューティを持ったＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ^*、ＰＷＭｖ^*、ＰＷＭｗ^*）を生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部２４ｆは、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕ^*を加算器２６ａに出力し、ＰＷＭ信号ＰＷＭｖ^*を加算器２６ｂに出力し、ＰＷＭ信号ＰＷＭｗ^*を加算器２６ｃに出力する。

補正信号生成部２５は、インバータ１のデッドタイムを補償するために、ＰＷＭ信号を補正するための補正信号を生成する。この補正信号生成部２５は、補正値演算部２５ａと、加算器２５ｂと、ｄｑ−３相変換部２５ｃとを含んでいる。なお、補正信号生成部２５は、本発明の「補正信号生成手段」の一例である。また、加算器２５ｂは、本発明の「第１加算器」の一例であり、ｄｑ−３相変換部２５ｃは、本発明の「変換部」の一例である。

補正値演算部２５ａには、回転演算部２２からモータ１５０の角速度ωが入力されている。この補正値演算部２５ａは、回転演算部２２により算出された角速度ωに進角ゲインＧを乗じて、回転演算部２２により算出された回転角度θを補正するための補正値Ｇωを算出する。進角ゲインＧは、ＰＷＭ信号の補正のタイミングを進める（早くする）ためのパラメータであり、補正値Ｇωは、モータ１５０の角速度ωに応じた進角量である。そして、補正値演算部２５ａは、算出した補正値Ｇωを加算器２５ｂに出力する。

加算器２５ｂには、回転演算部２２からモータ１５０の回転角度θが入力されるとともに、補正値演算部２５ａから補正値Ｇωが入力される。この加算器２５ｂは、回転演算部２２により算出された回転角度θと、補正値演算部２５ａにより算出された補正値Ｇωとを加算する。そして、加算器２５ｂは、加算結果θ＋Ｇωをｄｑ−３相変換部２５ｃに出力する。

ｄｑ−３相変換部２５ｃには、電流指令値算出部２１からｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑが入力されるとともに、加算器２５ｂから加算結果θ＋Ｇωが入力される。このｄｑ−３相変換部２５ｃは、電流指令値算出部２１により算出されたｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑを、加算器２５ｂの加算結果θ＋Ｇωを用いて、３相の補正信号ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに変換する。そして、ｄｑ−３相変換部２５ｃは、補正信号ΔＩｕを加算器２６ａに出力し、補正信号ΔＩｖを加算器２６ｂに出力し、補正信号ΔＩｗを加算器２６ｃに出力する。なお、ｄｑ−３相変換は、以下の式（５）に従って行われる。

加算器２６ａ〜２６ｃは、駆動信号生成部２４により生成されたＰＷＭ信号に対して、補正信号生成部２５により生成された補正信号を加算する。なお、加算器２６ａ〜２６ｃは、本発明の「第２加算器」の一例である。具体的には、加算器２６ａは、駆動信号生成部２４から入力されるＰＷＭ信号ＰＷＭｕ^*と、補正信号生成部２５から入力される補正信号ΔＩｕとを加算して、その加算結果ＰＷＭｕ^*＋ΔＩｕを印加電流設定部２７に出力する。

加算器２６ｂは、駆動信号生成部２４から入力されるＰＷＭ信号ＰＷＭｖ^*と、補正信号生成部２５から入力される補正信号ΔＩｖとを加算して、その加算結果ＰＷＭｖ^*＋ΔＩｖを印加電流設定部２７に出力する。

加算器２６ｃは、駆動信号生成部２４から入力されるＰＷＭ信号ＰＷＭｗ^*と、補正信号生成部２５から入力される補正信号ΔＩｗとを加算して、その加算結果ＰＷＭｗ^*＋ΔＩｗを印加電流設定部２７に出力する。

印加電流設定部２７は、加算器２６ａ〜２６ｃの加算結果に基づいて、インバータ１に印加される電流を設定する。具体的には、印加電流設定部２７は、補正信号が加算されたＰＷＭ信号に対してデッドタイムを付加するとともに、デッドタイムが付加されたＰＷＭ信号（ＰＷＭｕ、ＰＷＭｖ、ＰＷＭｗ）をインバータ１に出力する。なお、印加電流設定部２７は、本発明の「デッドタイム付加手段」の一例である。

なお、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕは、Ｕ相のスイッチング素子１１ｂおよび１２ｂを駆動するための信号であり、ＰＷＭ信号ＰＷＭｖは、Ｖ相のスイッチング素子１３ｂおよび１４ｂを駆動するための信号であり、ＰＷＭ信号ＰＷＭｗは、Ｗ相のスイッチング素子１５ｂおよび１６ｂを駆動するための信号である。

次に、上記した本実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、比較例によるモータ駆動装置のＰＷＭ信号ＰＷＭｕのデューティ比とＵ相のモータ電流とを測定した。また、本実施形態に対応する実施例によるモータ駆動装置のＰＷＭ信号ＰＷＭｕのデューティ比とＵ相のモータ電流とを測定した。なお、このシミュレーションでは、モータの回転数を１６００ｒｐｍとした。そして、その測定結果を図３および図４に示した。

ここで、比較例によるモータ駆動装置２００は、図５に示すように、補正信号生成部２５に補正値演算部２５ａおよび加算器２５ｂが設けられておらず、電流指令値算出部２１からのｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑと、回転演算部２２からの回転角度θとを用いてｄｑ−３相変換を行う。このため、比較例によるモータ駆動装置２００では、補正信号を生成する際のｄｑ−３相変換は、以下の式（６）に従って行われる。

比較例によるモータ駆動装置２００では、図３に示すように、Ｕ相のモータ電流がゼロクロスする地点Ｐａ１に対して、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕの補正が行われるタイミングＴａ１が遅れている。また、Ｕ相のモータ電流がゼロクロスする地点Ｐａ２に対して、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕの補正が行われるタイミングＴａ２が遅れている。すなわち、モータ電流の極性が切り替わるタイミング（Ｐａ１，Ｐａ２）と、補正が行われるタイミング（Ｔａ１，Ｔａ２）とがずれている。

これは、電流実測値算出部２３からのフィードバックに時間的な遅れがあることに起因している。このため、比較例によるモータ駆動装置では、モータ電流の極性が切り替わるタイミングにあわせて、デッドタイム補償を行うことができないので、図３のＡ、Ｂの部分でＵ相のモータ電流に歪みが発生していることが判明した。

なお、フィードバックの時間的遅れは、モータの回転数に応じて大きくなる。したがって、特にモータが高速に回転する場合は、フィードバックの時間的遅れが大きくなって、上述した極性切替タイミングと補正タイミングとのずれも大きくなる。そのため、モータ電流に発生する歪みが大きくなり、トルクリップルや異音が発生する。

一方、実施例によるモータ駆動装置１００では、図４に示すように、Ｕ相のモータ電流がゼロクロスする地点Ｐｂ１に対して、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕの補正が行われるタイミングＴｂ１が遅れていない。また、Ｕ相のモータ電流がゼロクロスする地点Ｐｂ２に対して、ＰＷＭ信号ＰＷＭｕの補正が行われるタイミングＴｂ２が遅れていない。すなわち、モータ電流の極性が切り替わるタイミング（Ｐｂ１，Ｐｂ２）と、補正が行われるタイミング（Ｔｂ１，Ｔｂ２）とが略一致している。

これは、回転演算部２２で算出した回転角度θおよび角速度ωと進角ゲインＧとを用いて補正信号生成部２５が生成した補正信号により、補正のタイミングが進められてフィードバック遅れの影響が是正されたことによる。このため、実施例によるモータ駆動装置１００では、モータ電流の極性が切り替わるタイミングにあわせて、デッドタイム補償を行うことができるので、比較例によるモータ駆動装置２００に比べて、図４のＡ、Ｂの部分におけるＵ相のモータ電流の歪みを小さくすることができた。

次に、比較例によるモータ駆動装置２００および実施例によるモータ駆動装置１００において、モータの回転数を１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、４００ｒｐｍ、８００ｒｐｍおよび１２００ｒｐｍとした場合のモータ電流を測定した。

モータの回転数が１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍおよび４００ｒｐｍの場合には、比較例によるモータ駆動装置２００および実施例によるモータ駆動装置１００のいずれも、モータ電流の歪みが小さかった。

しかし、比較例によるモータ駆動装置２００では、モータの回転数が８００ｒｐｍおよび１２００ｒｐｍの場合には、モータ電流に歪みが発生していた。このモータ電流の歪みはモータの回転数に応じて大きくなっていた。これは、高速回転になるほどフィードバックの追従が困難になるためであると考えられる。一方、実施例によるモータ駆動装置１００では、モータの回転数が８００ｒｐｍおよび１２００ｒｐｍの場合にも、モータ電流の歪みが小さかった。これは、回転角度θおよび角速度ωをＰＷＭ信号の補正に反映させることで、モータの高速回転時でもフィードバックの追従の遅れが改善されるためであると考えられる。

本実施形態では、上記のように、インバータ１のデッドタイムを補償するために、ｄ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｄおよびｑ軸電流指令値Ｉｒｅｆ＿ｑと、回転演算部２２により算出された回転角度θおよび角速度ωとに基づいて、ＰＷＭ信号を補正するための補正信号（ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗ）を生成する補正信号生成部２５を設ける。そして、補正信号生成部２５は、回転演算部２２により算出された角速度ωと進角ゲインＧとに基づいて、回転演算部２２により算出された回転角度θを補正するための補正値Ｇωを算出する補正値演算部２５ａと、回転角度θと補正値Ｇωとを加算する加算器２５ｂとを有する。これによって、モータ１５０が高速に回転する場合にも、フィードバックによる遅れを補正することができるので、モータ電流の極性が切り替わるタイミングにあわせて、デッドタイム補償を行うことができる。その結果、モータ１５０が高速に回転する場合にも、トルクリップルや異音の発生を抑制することができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、モータ１５０が３相モータである例を示したが、これに限らず、モータ１５０が４相以上の多相モータであってもよい。

また、上記実施形態では、モータ１５０がブラシレスモータである例を示したが、これに限らず、モータ１５０がブラシ付きのモータであってもよい。

また、上記実施形態では、スイッチング素子１１ｂ〜１６ｂがＦＥＴである例を示したが、これに限らず、スイッチング素子１１ｂ〜１６ｂがＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であってもよい。

また、上記実施形態では、モータ１５０の回転角度を検出するレゾルバ１５１を設ける例を示したが、これに限らず、モータ１５０の回転角度を検出するエンコーダなどのその他の角度センサを設けてもよい。

１ インバータ（駆動回路）
２ 制御部
１１ｂ スイッチング素子
１２ｂ スイッチング素子
１３ｂ スイッチング素子
１４ｂ スイッチング素子
１５ｂ スイッチング素子
１６ｂ スイッチング素子
１８ 抵抗（電流検出部）
２１ 電流指令値算出部（電流指令値算出手段）
２２ 回転演算部（回転演算手段）
２３ 電流実測値算出部（電流実測値算出手段）
２４ 駆動信号生成部（駆動信号生成手段）
２５ 補正信号生成部（補正信号生成手段）
２５ａ 補正値演算部
２５ｂ 加算器（第１加算器）
２５ｃ ｄｑ−３相変換部（変換部）
２６ａ 加算器（第２加算器）
２６ｂ 加算器（第２加算器）
２６ｃ 加算器（第２加算器）
２７ 印加電流設定部（デッドタイム付加手段）
１００ モータ駆動装置
１５０ モータ

Claims (5)

1. 複数のスイッチング素子を含み、モータを駆動するための駆動回路と、
   前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   電流指令値を算出する電流指令値算出手段と、
   前記モータの回転角度および角速度を算出する回転演算手段と、
   前記電流指令値に基づいて、駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   前記駆動回路のデッドタイムを補償するために、前記駆動信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、
   前記補正信号により補正された駆動信号にデッドタイムを付加して、前記駆動回路に出力するデッドタイム付加手段と、を含み、
   前記補正信号生成手段は、前記電流指令値と、前記回転演算手段により算出された回転角度および角速度とに基づいて、前記補正信号を生成する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   前記電流指令値は、ｄ軸電流指令値と、ｑ軸電流指令値とを含み、
   前記補正信号生成手段は、前記ｄ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流指令値と、前記回転演算手段により算出された回転角度および角速度とに基づいて、補正信号を生成する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動装置において、
   前記補正信号生成手段は、
   前記回転演算手段により算出された角速度に基づいて、前記回転演算手段により算出された回転角度を補正するための補正値を算出する補正値演算部と、
   前記回転演算手段により算出された回転角度と、前記補正値演算部により算出された補正値とを加算する第１加算器と、
   前記第１加算器の加算結果を用いて、前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を３相の補正信号に変換する変換部とを含む、ことを特徴とするモータ駆動装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のモータ駆動装置において、
   前記駆動回路から前記モータに供給される電流を検出するための電流検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電流検出部の検出結果と、前記回転演算手段により算出された回転角度とに基づいて、ｄ軸電流実測値およびｑ軸電流実測値を算出する電流実測値算出手段をさらに含み、
   前記駆動信号生成手段は、前記ｄ軸電流指令値と、前記ｄ軸電流実測値と、前記ｑ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流実測値と、前記回転演算手段により算出された回転角度とに基づいて、駆動信号を生成する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置において、
   前記制御部は、前記駆動信号生成手段により生成された駆動信号と、前記補正信号生成手段により生成された補正信号とを加算する第２加算器をさらに含み、
   前記デッドタイム付加手段は、前記第２加算器から出力される補正された駆動信号にデッドタイムを付加して、前記駆動回路に出力する、ことを特徴とするモータ駆動装置。

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