JP2015195649A - モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの制御装置において、ＰＷＭ制御で設定最小パルス幅未満の微小パルス幅を設定最小パルス幅又は消失するよう零値のパルス幅に制限する場合にも、その最小パルス幅制限に伴うパルス幅誤差を早期且つ確実に減少又は相殺する。
【解決手段】ある相の相電圧のパルス幅が設定最小パルス幅未満のときには、そのパルス幅を設定最小パルス幅又は消失するよう零値のパルス幅に制限する。このとき、この最小パルス幅制限に伴う線間電圧のパルス幅誤差を演算する。その後、例えば最小パルス幅制限をした相の相電圧のパルス幅を上記演算したパルス幅誤差分だけ補正する。
【選択図】図２

Description

本発明はモータの制御装置、特に、モータ駆動用のインバータ等に備える複数のスイッチング素子のオン/オフをＰＷＭ制御するモータの制御装置の改良に関する。

従来、モータを駆動するインバータ等の電力変換回路には、複数のスイッチング素子が備えられる。この電力変換回路を有するモータ制御装置では、上記各スイッチング素子にＰＷＭ（pulse Width Modulation）信号を出力して、これ等スイッチング素子をオン／オフ制御することにより、モータの回転数を可変制御することが行われる。

ところで、上記構成のモータの制御装置では、各スイッチング素子へのＰＷＭ信号である相電圧のパルス幅が極く狭いパルス幅の場合には、この狭いパルス幅をその幅を超える設定最小パルス幅に制限する技術が採用される。しかし、この技術では、相電圧のパルス幅に誤差が生じる。

そこで、従来、例えば特許文献１では、設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が出現する毎に、その微小パルス幅を消失させるか、設定最小パルス幅に制限するかを選択することを繰り返し、全体としてモータへの出力電圧誤差を軽減している。

特開２００４−１２９４０５号公報

また、上記従来技術では、一相の相電圧のパルス幅を設定最小パルス幅に制限する場合を対象としているが、二相間の線間電圧が設定最小パルス幅未満の微小パルス幅となる場合にも、上記従来技術を適用して、線間電圧の微小パルス幅を設定最小パルス幅に制限することを基本とし、その線間電圧に微小パルス幅が出現する毎にその消失と設定最小パルス幅への制限との選択を繰り返して、全体としてモータへの出力電圧誤差を軽減することが想定される。

しかしながら、上記何れの技術であっても、設定最小パルス幅制限に伴う相電圧の誤差又は線間電圧の誤差を零値にすることは困難である。また、微小パルス幅の出現が１回限りの場合には、その誤差は補正できない。更に、複数回の選択動作を繰り返す必要があるため、誤差の低減に時間がかかり、早期の誤差解消を行い得ない欠点がある。

本発明は、上記欠点に鑑み、その目的は、ＰＷＭ制御を行うモータの制御装置において、相電圧の微小パルス幅を設定最小パルス幅又は消失するよう零値のパルス幅に制限する場合にも、早期にパルス幅の誤差を零値に調整することにある。

上記目的を達成するため、第１の発明のモータの制御装置は、複数のスイッチング素子（Tr）に出力する相電圧信号を発生して、多相モータ（6）への出力電圧をＰＷＭ制御するモータの制御装置であって、上記スイッチング素子（Tr）に出力する相電圧信号が設定最小パルス幅未満のとき、この相電圧信号を上記設定最小パルス幅又は消失するよう零値のパルス幅に制限する制限手段（10）と、上記制限手段（10）による相電圧信号の最小パルス幅制限時に、その制限に伴う線間電圧のパルス幅の指令値との誤差を演算する誤差演算手段（11）と、上記演算された線間電圧のパルス幅誤差を小さくするように、相電圧信号のパルス幅を補正する誤差補正手段（12）とを備えたことを特徴とする。

上記第１の発明では、相電圧信号が設定最小パルス幅又は消失するように制限された際には、その制限に伴う線間電圧の誤差が誤差演算手段で演算され、その演算された線間電圧の誤差を小さくするように誤差補正手段が相電圧信号を補正するので、設定最小パルス幅への制限に伴うパルス幅誤差を確実に零値にすることが可能である。

第２の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差演算手段（11）は、上記相電圧信号の最小パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅誤差を相電圧パルス幅の誤差で演算し、上記誤差補正手段（12）は、上記演算された相電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した相の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第２の発明では、設定最小パルス幅への制限によって生じた線間電圧の誤差を、そのパルス幅制限をした相の相電圧信号の補正で零値にできるので、他の相の相電圧信号のパルス幅を変更する必要がなく、補正制御が簡易である。

第３の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差演算手段（11）は、上記相電圧信号の最小パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅誤差を線間電圧パルス幅の誤差で演算し、上記誤差補正手段（12）は、上記演算された線間電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正すると共に、この相電圧信号のパルス幅補正に伴う線間電圧パルス幅の誤差を上記二相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第３の発明では、最小パルス幅制限によって生じた線間電圧の誤差を、最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号で補正したので、最小パルス幅制限をした周期内で線間電圧の誤差を確実に且つ早期に零値に補正できる。

第４の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、上記演算された相電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した周期の次の周期の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第４の発明では、最小パルス幅制限によって生じた線間電圧の誤差を、その最小パルス幅制限した周期の次の周期で補正できるので、線間電圧の誤差を早期に解消できる。

第５の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、相電圧信号のパルス幅補正時に上記演算された相電圧パルス幅の誤差を零値に補正できないとき、補正し切れない誤差を次の周期で補正することを特徴とする。

上記第５の発明では、相電圧パルス幅の誤差を１回で零値に補正できなくても、その補正し切れない誤差を次の周期で確実に補正できる。

第６の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、上記最小パルス幅制限した相以外の相電圧信号のパルス幅が所定のパルス幅制限により制限を受けるとき、その制限を施すと共に、その制限により生じた線間電圧パルス幅の誤差を、複数の線間電圧間のパルス幅の比率が同じになるように、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第６の発明では、線間電圧パルス幅の誤差を、複数の線間電圧間で同じ比率に振り分けたので、１つの線間電圧のみが大きく指令値と異なることを防止できる。

第７の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、上記最小パルス幅制限した相以外の相電圧信号のパルス幅が所定のパルス幅制限により制限を受けるとき、その制限を施すと共に、その制限により生じた線間電圧パルス幅の誤差を、複数の線間電圧のなかで大きな線間電圧のパルス幅で吸収するように、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第７の発明では、線間電圧パルス幅の誤差を、大きなパルス幅を持つ線間電圧で吸収するので、その線間電圧のパルス幅の誤差の割合を小さくできる。

第８の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、相電圧信号のパルス幅補正時に上記演算された線間電圧パルス幅の誤差を零値に補正できないとき、補正し切れない誤差を次の周期で補正することを特徴とする。

上記第８の発明では、線間電圧パルス幅の誤差を１回で零値に補正できなくても、その補正し切れない誤差を次の周期で確実に補正できる。

第９の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、全ての相の相電圧信号のうち何れか一相以上が１周期の全期間で零値又は所定電圧となる場合には、上記演算された線間電圧のパルス幅の誤差を、上記１周期の全期間で零値又は所定電圧となる相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正することを特徴とする。

上記第９の発明では、相電圧が１周期の全期間で零値又は所定電圧となる相では、その相の相電圧のパルス幅を用いて線間電圧パルス幅の誤差をできないが、他の相を用いて線間電圧パルス幅の誤差を補正できる。

第１０の発明は、上記モータの制御装置において、上記誤差補正手段（12）は、線間電圧パルス幅の誤差の補正時に、パルス幅を補正する相電圧信号が１周期の全期間で零値又は所定電圧となる場合には、その相電圧信号のパルス幅補正を行わないことを特徴とする。

上記第１０の発明では、線間電圧誤差が生じた期間とはパルス幅制御の様子が全く異なる期間での誤差補正を回避できる。

上記第１の発明のモータの制御装置によれば、最小パルス幅制限に伴う線間電圧の誤差を演算し、その誤差分を低減、相殺するように相電圧信号を補正するので、設定最小パルス幅への制限に伴うパルス幅誤差を確実に縮小又は零値にすることが可能である。

第２の発明によれば、他の相の相電圧信号を変更する必要がないので、補正制御を簡易にできる。

第３の発明によれば、最小パルス幅制限をした周期内で線間電圧の誤差を確実に零値に補正できる。

第４の発明によれば、最小パルス幅制限によって生じた線間電圧の誤差を早期に解消できる。

第５の発明によれば、相電圧パルス幅の誤差を１回で零値に補正できなくても、その補正し切れない誤差を次の周期で確実に零値に補正できる。

第６の発明によれば、線間電圧の誤差補正に際しても、１つの線間電圧のみが大きく指令値と異なることを防止できる。

第７の発明によれば、線間電圧パルス幅の誤差補正を行った線間電圧において、補正前のパルス幅に対する補正後のパルス幅の誤差の割合を小さくできる。

第８の発明によれば、相電圧パルス幅の誤差を１回の補正で補正し切れない誤差を、次の周期で確実に補正できる。

第９の発明によれば、最小パルス幅制限に伴う線間電圧パルス幅の誤差を、相電圧が１周期の全期間で零値又は所定電圧となる相以外の相を用いて補正できる。

第１０の発明によれば、線間電圧誤差が生じた期間とはパルス幅制御の様子が全く異なる期間での誤差補正を回避できる。

図１は実施形態１に係るモータ制御装置を備えた電力供給装置の電気回路図である。 図２は同モータ制御装置の動作を示す制御フローチャート図である。 図３は実施形態１において設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が発生する様子の説明図である。 図４は実施形態１において微小パルス幅を設定最小パルス幅に制限した様子の説明図である。 図５は実施形態１において最小パルス幅制限で生じた線間電圧パルス幅の誤差をその最小パルス幅制限をした相で補正する様子の説明図である。 図６は実施形態２において設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が発生する様子の説明図である。 図７は実施形態２において微小パルス幅を設定最小パルス幅に制限した様子の説明図である。 図８は実施形態２において最小パルス幅制限で生じた線間電圧パルス幅の誤差をその最小パルス幅制限をした相以外の相で補正する様子の説明図である。 図９は実施形態３において相電圧に設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が発生する様子の説明図である。 図１０は実施形態３において微小パルス幅を設定最小パルス幅に制限すると共に、その制限時の線間電圧パルス幅の誤差を、最小パルス幅制限をした相以外の相で補正する様子の説明図である。 図１１は実施形態３において線間電圧パルス幅の誤差補正時に各線間電圧のパルス幅間の比率を元の比率に設定した様子の説明図である。 図１２は実施形態４において相電圧に設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が発生する様子の説明図である。 図１３は実施形態４において微小パルス幅を設定最小パルス幅に制限すると共に、その制限時の線間電圧パルス幅の誤差を、最小パルス幅制限をした相以外の相で補正する様子の説明図である。 図１４は実施形態４において線間電圧パルス幅の誤差補正時にその線間電圧のパルス幅誤差をパルス幅の大きい線間電圧に割り振った様子の説明図である。 図１５は実施形態５において相電圧に設定最小パルス幅未満の微小パルス幅が発生する様子の説明図である。 図１６は実施形態５において最小パルス幅制限をした周期内で相電圧のパルス幅を補正して線間電圧のパルス幅誤差を補正した様子の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、又はその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
以下、本発明の実施形態１に係るモータの制御装置を備えた電力供給装置を示す。

図１の電力供給装置(P)は、三相モータに三相交流電力を供給するものであって、(1)は三相交流電源、(2)は上記三相交流電源(1)の三相交流を直流に変換する６個のダイオード(Dr)がブリッジ状に結線されたコンバータ部、(3)は上記コンバータ部(2)により変換された直流電圧を平滑する平滑コイル、(4)は同様に上記コンバータ部(2)からの直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、(5)は上記平滑された直流電圧を三相交流電圧に変換するスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）(Tr)及びこれ等のＩＧＢＴ(Tr)の各々に逆並列に接続された６個の還流ダイオード(Dw)を有するインバータである。このインバータ(5)で変換された三相交流電圧は、三相モータ(6)に供給される。この三相モータ(6)は、例えば空気調和装置などの冷凍装置に備える圧縮機を回転駆動するためのモータである。この構成は一例であり、コンバータ部(2)がダイオードで構成される必要はないし、平滑コイル(3)又は平滑コンデンサ(4)が無い構成でも良く、インバータ(5)のスイッチング素子もＩＧＢＴである必要はない。

また、(7)はコントローラであって、上記三相モータ（6）の各相に流れる電流（iu,iv,iw）の検出値が入力され、これ等の各相電流（iu,iv,iw）を三相交流に制御するよう、上記インバータ(5)に内蔵する６個のＩＧＢＴ(Tr)へのＰＷＭ信号を発生し、出力して、三相モータ(6)の回転数を制御する。

上記コントローラ(7)は、ＩＧＢＴ(Tr)へＰＷＭ信号を出力して、三相モータ（6）の回転数を制御するモータ制御装置である。このコントローラ（7）の基本的な動作を図２の制御フローチャートに基づいて説明する。

同図において、ステップＳ１ではインバータ(5)から三相モータ(6)への出力電圧が三相交流になるように内部の６個のＩＧＢＴ（スイッチング素子）(Tr)へのＰＷＭ信号を発生させる。

次いで、ステップＳ２では、発生したＰＷＭ信号のパルス幅を設定最小パルス幅(Wlim)と比較し、発生したＰＷＭ信号のパルス幅(Wlow)が設定最小パルス幅(Wlim)未満の場合には、ステップＳ３において、電圧指令値(Tc)を変更して、その発生したＰＷＭ信号のパルス幅を設定最小パルス幅(Wlim)に制限する。このステップＳ２は、本発明の制限手段（10）を構成する。

その後は、ステップＳ４において、設定最小パルス幅(Wlim)への制限に伴うパルス幅の誤差、すなわち、元のパルス幅(Wlow)と設定最小パルス幅(Wlim)との差分（Wlow−Wlim＜０）を演算する。このステップＳ３は、本発明の誤差演算手段（11）を構成する。ここで、最小パルス幅制限時にパルス幅を消失させる処理（パルス幅を零値に制限する処理）を行う場合は、元のパルス幅(Wlow)と消失させたパルス幅との差分（Wlow−０＞０）を演算することになる。

そして、上記誤差（Wlow−Wlim＜０）を相殺するように、ステップＳ５において、電圧指令値(Tc)を変更して、上記パルス幅制限をした後の信号のパルス幅を上記誤差分（｜Wlow−Wlim｜）だけ補正して、誤差を相殺する。このステップＳ３は、本発明の誤差補正手段（12）を構成する。

次に、上記誤差演算手段（11）及び誤差補正手段（12）の詳細な動作を説明する。ここでの説明は、設定最小パルス幅に制限した場合を記載するが、パルス幅を消失させる場合については補正する方向が逆になるだけであるので、割愛する。

図３〜図５は上記両手段（11）、（12）の動作を説明する動作タイミングチャートである。同図では、上記図１の三相モータ（6）の各相を相１、相２及び相３と表現し、平滑コンデンサ（4）の端子電圧を電圧（Vdc）と表現している。この図では、更に、上アームの比較三角波、各相電圧のパルス幅発生用の電圧指令値（Tca1〜Tca3、Tcb1〜Tcb3）、各相のＰＷＭ信号である相電圧１、相電圧２、相電圧３、及び相電圧１、２間の線間電圧１２、及び相電圧２、３間の線間電圧２３を示している。

図３では、周期（X）にて電圧指令値（Tca3）が低くて、相電圧３に設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow）が発生してしまう様子を示している。この相電圧３のパルス幅（Wlow）は、電圧（ov）のＯＦＦのパルス（Poff）である。その際、線間電圧２３において電圧（-Vdc）を有するパルス幅は幅(W21a+W22a)である。また、周期（X）にて相電圧３の電圧（Vdc）を有するパルス幅は幅（W1）である。更に、上記周期（X）の次周期（Y）では、線間電圧２３において電圧（-Vdc）を有するパルス幅は(幅W21b+W22b)である。尚、以下では、パルス幅がそのまま電圧に変換されることを前提に説明する。このことは以下で述べる他の実施形態でも同様である。

図４は、上記設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限する場合を示している（ちなみに、図を例にすると、相電圧３で周期(X)の手前の周期においてOFFのパルスが出力されていない場合は、周期(X)のOFFのパルスを消失するように処理することが可能となる）。すなわち、相電圧３用の電圧指令値（Tca3）を高く設定し直した電圧指令値（Tca3’）により相電圧３のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim）に制限している。この時、線間電圧２３のパルス幅を幅(W21a’+W22a’)とし、相電圧３のパルス幅を(W1’)とすると、線間電圧２３のパルス幅の減少量は幅{(W21a-W21a’)+( W22a-W22a’)}であり、相電圧３のパルス幅の減少量は幅(W1-W1’)であり、両減少量は同一量{（W21a-W21a’）+( W22a-W22a’)=( W1-W1’)}である。従って、線間電圧２３のパルス幅の減少量は、相電圧３のパルス幅の減少量で把握できる。これらのパルス幅の減少量は、最小パルス幅制限前の元のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限したことに起因して生じた線間電圧の誤差である。この線間電圧の誤差、すなわち、相電圧３のパルス幅の減少量（W1-W1’）は、相電圧３の当初パルス幅（Wlow）と設定最小パルス幅（Wlim）との差ΔW（= Wlim- Wlow）の２倍である。誤差演算手段（11）は、相電圧３のパルス幅の減少量（W1-W1’=2ΔW）を演算する。

図５は、上記線間電圧の減少量（すなわち、相電圧３のパルス幅の減少量（W1-W1’=2ΔW））を次周期（Y）で補正した場合を示している。同図では、元のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限した相である相電圧３のパルス幅を幅(W2’)に設定している。この幅(W2’)は、元のパルス幅（W2）に上記誤差（2ΔW）を加算したパルス幅である。誤差補正手段（11）は、相電圧３のパルス幅が上記幅(W2’)になるように相電圧３用の電圧指令値（Tcb3’）を 上記パルス幅(W2)を発生させる図４の電圧指令値（Tcb3）よりも低く設定し直す。その結果、周期（X）及び周期（Y）の２周期内では、線間電圧２３の電圧（-Vdc）のパルス幅(（W21a’+W22a’）+(W21b’+W22b’）は、設定最小パルス幅（Wlim）への補正前のパルス幅((W21a+W22a)+(W21b+W22b）)に等しくなる。従って、設定最小パルス幅（Wlim）に制限した場合に生じた線間電圧の誤差をなくすことができる。

ここで、相電圧３の元のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限したことにより生じた線間電圧２３の誤差（2ΔW）を、そのパルス幅制限した相と同じ相３の相電圧３で補正したので、他の相電圧１及び相電圧２については補正が不要であり、制御が簡易である。しかも、パルス幅制限した周期（X）の次の周期（Y）で線間電圧２３の誤差（2ΔW）を補正しているので、線間電圧誤差を早期に解消することができる。

尚、本実施形態では、線間電圧の誤差（2ΔW）の全てを次周期（Y）で補正したが、その誤差（2ΔW）の全てを周期（Y）で補正できないときには、補正し切れない誤差を周期（Y）の次の周期で相電圧３のパルス幅に加算して補正すれば良い。

《実施形態２》
次に、本発明の実施形態２を説明する。上記実施形態１では、パルス幅制限した相と同一の相３において線間電圧の誤差を補正したが、本実施形態では、パルス幅制限した相とは異なる相において線間電圧の誤差を補正するものである。

図６〜図８は、本実施形態の誤差演算手段（11）及び誤差補正手段（12）の動作を説明する動作タイミングチャートである。

図６では、周期（Y）にて電圧指令値（Tcb3a）が低くて、相電圧３に設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow）が発生してしまう様子を示している。同図では、その際の線間電圧２３において電圧（-Vdc）を有するパルス幅は幅(W21a+W22a)である。

図７は、上記設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限する場合を示している。すなわち、相電圧３用の電圧指令値（Tcb3a）を高く設定し直した電圧指令値（Tcb3b）により相電圧３のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim）に制限している。この時、線間電圧２３の電圧（-Vdc）を有するパルス幅を幅(W21b+W22b)とすると、線間電圧２３のパルス幅の減少量は((W21a-W21b)+(W22a-W22b))である。この線間電圧２３のパルス幅の減少量は、相電圧３の元のパルス幅（Wlow）と設定最小パルス幅（Wlim）との差（Wlim-Wlow=ΔW）の２倍（2ΔW）である。誤差演算手段（10）は、この線間電圧２３のパルス幅の誤差（減少量）（2ΔW）を演算する。

図８は、上記線間電圧の減少量（2ΔW））を上記パルス幅制限をした周期（Y）と同周期（Y）で補正した場合を示している。同図では、上記パルス幅制限をした相３とは異なる相２の相電圧２のパルス幅を幅(W4)に設定している。この幅(W4)は、図７に示したように相電圧２の元のパルス幅（W3）から上記誤差（2ΔW）を減算したパルス幅（W4=W3-2ΔW）である。誤差補正手段（11）は、相電圧２のパルス幅が上記幅(W4)になるように相電圧２用の電圧指令値（Tcb2b）を、上記パルス幅(W3)を発生させる図７の電圧指令値（Tcb2a）よりも高く設定し直す。その結果、線間電圧２３のパルス幅（W21c+W22c）は、設定最小パルス幅（Wlim）への補正前のパルス幅（W21a+W22a）に等しくなる。従って、設定最小パルス幅（Wlim）に制限した場合に生じた線間電圧２３の誤差をなくすことができる。

更に、図８において、パルス幅制限をした相３とは異なる相２の相電圧２のパルス幅を上記の通り幅(W3)から幅(W4)（W4=W3-2ΔW）に減少補正した結果、他の線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅は上記相電圧２のパルス幅減少分（2ΔW）狭くなる。このパルス幅の減少を補正するために、上記パルス幅制限をした相３とパルス幅補正をした相２以外の相、すなわち相１の相電圧１のパルス幅を、元のパルス幅(W1a)からパルス幅(W1c)に狭く補正する。このパルス幅(W1c)は、元のパルス幅(W1a)から上記線間電圧１２のパルス幅の減少分（2ΔW）だけ狭いパルス幅（W1c=W1a-2ΔW）である。従って、誤差補正手段（12）は、相電圧１のパルス幅が上記幅(W1c)になるように相電圧１用の電圧指令値（Tcb1b）を 上記パルス幅(W1a)を発生させる図６の電圧指令値（Tcb1a）よりも高く設定し直す。その結果、線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅（W11c+W12c）は、パルス幅制限前の図６のパルス幅（W11a+W12a）に等しくなる。従って、線間電圧２３の誤差補正によって生じた線間電圧１２の誤差もなくすことができる。

従って、本実施形態では、パルス幅制限をした周期（Y）内において、線間電圧２３でのパルス幅の誤差補正と、線間電圧１２でのパルス幅の誤差補正とを行うので、周期（Y）内での各線間電圧の誤差を完全になくして、線間電圧のベクトル関係を良好に維持できる。

尚、本実施形態では、パルス幅制限をした周期（Y）内で線間電圧の誤差（2ΔW）の全てを補正したが、その誤差（2ΔW）の全てを補正できないときには、補正し切れない誤差を周期（Y）の次の周期で補正すれば良い。

《実施形態３》
続いて、本発明の実施形態３を説明する。本実施形態では、パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅の誤差を、その誤差が生じた周期内で零値に補正できない場合にも、各線間電圧のパルス幅を所望値に一層近づける対策を例示する。

図９〜図１１は、本実施形態の誤差演算手段（11）及び誤差補正手段（12）の動作を説明する動作タイミングチャートである。

図９では、周期（Y）にて、相電圧３用の電圧指令値（Tca3a）が低くて、相電圧３に設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow）が発生してしまう様子を示している。同図では、周期やパルス幅の長さを数値で表現し、１周期の期間を「138」、設定最小パルス幅（Wlim）を「10」として説明する。その際の線間電圧２３の電圧（-Vdc）のパルス幅（W21a+W22a）は幅（30+30）、線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅（W11a+W12a）も幅（30+30）、相電圧１のパルス幅（W1a）は「14」であり、設定最小パルス幅未満のパルス幅（Wlow）は「6」である。

図１０では、上記設定最小パルス幅（Wlim）未満のパルス幅（Wlow=6）を設定最小パルス幅（Wlim=10）に制限する場合を示している。すなわち、相電圧３用の電圧指令値（Tca3a）を高く設定し直した電圧指令値（Tca3b）により相電圧３のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim=10）に制限している。この時、線間電圧２３の電圧（-Vdc）を有するパルス幅が上記相電圧３のパルス幅の増大分（2ΔW=2・4=8）減少するため、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2b）を元の電圧指令値（Tcb2a）よりも高く設定し直して、相電圧２のパルス幅を幅（W5）から幅（W6）に狭くし、線間電圧２３のパルス幅（W21b+W22b）を上記減少分（2ΔW=2・4=8）増大させて元のパルス幅（W21a+W22a=30+30）と等しくする。更に、線間電圧１２の電圧（-Vdc）を有するパルス幅が上記相電圧２のパルス幅の減少分（W5-W6=2ΔW=2・4=8）減少するため、この減少分を補正するためには、相電圧１用の電圧指令値（Tcb1b）を元の電圧指令値（Tcb1a）よりも高く設定し直して、相電圧１のパルス幅を幅（W1a=14）から幅（W1c=6）に狭くすることが必要である。しかし、このパルス幅（W1c=6）が設定最小パルス幅（Wlim=10）未満であるため、この相電圧１のパルス幅（W1c）を設定最小パルス幅（Wlim=10）に制限する。このとき、線間電圧１２のパルス幅（W11b+W12b）は、相電圧１のパルス幅の増大分（Wlim-W1c=10-6=4）だけ減少して、幅（28+28）となる。従って、線間電圧２３は元のパルス幅（30+30）を確保できるものの、線間電圧１２は元のパルス幅（30+30）よりも狭い幅（28+28）に調整されて、線間電圧の誤差が線間電圧１２に偏ってしまう欠点が生じる。

そこで、図１１では、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2b）を変更して、線間電圧２３のパルス幅（W21c+W22c）と線間電圧１２のパルス幅（W11c+W12c）との比率が同率の（29+29:29+29）の比率になるように、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2b）を電圧指令値（Tcb2c）に低く設定し直して、線間電圧２３のパルス幅（W21b+W22b）を「1+1」減らすと共に、線間電圧１２のパルス幅（W11b+W12b）を「1+1」増やす。

従って、本実施形態では、線間電圧２３と線間電圧１２との間で線間電圧の誤差を等分に分配できて、線間電圧の誤差の偏りを防止することができる。

尚、本実施形態では、相電圧１のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim）に制限する場合を例示したが、このパルス幅制限は最小パルス幅制限に限らない。
《実施形態４》
次に、本発明の実施形態４を説明する。本実施形態では、パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅の誤差を、その誤差が生じた周期内で零値に補正できない場合には、線間電圧のパルス幅が大きい線間電圧に誤差を割り付けて、線間電圧の誤差率を低く制限するものである。

図１２〜図１４は、本実施形態の誤差演算手段（11）及び誤差補正手段（12
）の動作を説明する動作タイミングチャートである。

図１２では、周期（Y）にて、相電圧３用の電圧指令値（Tca3a）が低くて、相電圧３に設定最小パルス幅（Wlim=10）未満のパルス幅（Wlow=6）が発生してしまう様子を示している。その際の線間電圧２３の電圧（-Vdc）のパルス幅（W21a+W22a）は幅（50+50）、線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅（W11a+W12a）は幅（10+10）、相電圧１のパルス幅（W1a）は「14」である。

図１３では、相電圧３の設定最小パルス幅（Wlim=10）未満のパルス幅（Wlow=6）を設定最小パルス幅（Wlim=10）に制限する場合を示している。すなわち、相電圧３用の電圧指令値（Tcb3a）を高く設定し直した電圧指令値（Tcb3b）により相電圧３のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim=10）に制限している。このパルス幅制限に伴い線間電圧２３のパルス幅に誤差（2(Wlim-Wlow)=8=2ΔW）が生じるため、上記実施形態３と同様に、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2a）を電圧指令値（Tcb2b）に高く設定し直して、相電圧２のパルス幅を幅（W7）から幅（W8=W7-2ΔW）に減少補正し、線間電圧２３のパルス幅（W21b+W22b）を元のパルス幅（W21a+W22a=50+50）と等しくする。また、上記相電圧２のパルス幅の減少補正に伴う線間電圧１２の減少誤差（-2ΔW=-8）を補正するには、相電圧１用の電圧指令値（Tcb1a）を電圧指令値（Tcb1b）に高く設定し直して、相電圧１のパルス幅を幅（W1a=14）から幅（W1c=14-8=6）に設定することが必要である。しかし、このパルス幅（W1c）が設定最小パルス幅（Wlim=10）未満になるため、電圧指令値（Tcb1b）を若干低く設定して、この相電圧１のパルス幅（W1c）を設定最小パルス幅（Wlim=10）に設定する。このとき、このパルス幅制限に起因して線間電圧１２のパルス幅（W11b+W12b）は、幅（10+10）から幅（8+8）に減少する。従って、線間電圧の誤差は全てパルス幅（W11a+W21a=8+8）の小さい線間電圧１２に偏ってしまう。ここで、図１２に示したように、元の線間電圧１２のパルス幅（W11a+W21a）は幅（10+10）であるため、線間電圧１２のパルス幅（W11b+W12b=8+8）の誤差割合は、２０％（(20-16)/20）と大きい。一方、線間電圧２３のパルス幅（W21a+W22a）は幅（50+50）であって、線間電圧２３の方がパルス幅が大きい。従って、上記線間電圧のパルス幅の減少誤差（2+2）を、パルス幅が大きい線間電圧２３に偏らせて、電圧誤差の割合を小さくする。

すなわち、図１４に示すように、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2b）を電圧指令値（Tcb2c<Tcb2b）に低く設定し直して、相電圧２のパルス幅（W9）を幅（W8）から幅（W8+2+2）に増大させる。その結果、線間電圧２３のパルス幅（W21c+W22c）は幅（50+50）から幅（48+48）に減少する一方、線間電圧１２のパルス幅（W11c+W12c）は幅（8+8）から幅（10+10）に拡大する。ここで、線間電圧２３のパルス幅（W21c+W22c）の誤差割合は、４％（(100-96)/100）となり、上記線間電圧１２のパルス幅（W11b+W12b）の誤差割合（２０％）に比して、誤差割合が極めて小さい。

尚、本実施形態では、相電圧１のパルス幅を設定最小パルス幅（Wlim）に制限する場合を例示したが、このパルス幅制限は最小パルス幅制限に限らない。

《実施形態５》
次に、本発明の実施形態５を説明する。本実施形態では、二相変調や過変調の場合などのように、少なくとも一相で相電圧が１周期の全期間で零値又は電圧（-Vdc）である場合に、最小パルス幅制限時に生じた線間電圧誤差の補正の方法を説明する。

図１５及び図１６は、本実施形態の誤差演算手段（11）及び誤差補正手段（12）の動作を説明する動作タイミングチャートである。

図１５では、周期（Y）にて、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2a）が低くて、相電圧２に設定最小パルス幅未満のパルス幅（Wlow）が発生してしまう様子を示している。この周期（Y）では、その全期間で相電圧３は電圧（Vdc）のパルス幅を有している。

図１６では、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2a’）を周期（Y）の前半で元の電圧指令値（Tcb2a）よりも高く設定し直して、相電圧２のパルス幅（Wlow）を設定最小パルス幅（Wlim）に制限している。その結果、線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅は、上記相電圧２の設定最小パルス幅（Wlim）の期間で、誤差（Wlim-Wlow=ΔW）だけ減少する。この誤差（ΔW）を補正すべく、最小パルス幅制限をした周期（Y）の後半において、相電圧２用の電圧指令値（Tcb2a’’）を元の電圧指令値（Tcb2a’）よりも低く設定し直して、相電圧２の電圧（Vdc）のパルス幅（WA）の終期部分（立下り部分）を上記誤差（ΔW）分延長して（遅らせて）、相電圧２の電圧（Vdc）のパルス幅（WA）を元のパルス幅（WA）に等しくしている。その結果、線間電圧１２の電圧（-Vdc）のパルス幅（W11a’+W12a’）は、元のパルス幅（W11a+W12a）に等しくなる。

このように、本実施形態では、１周期（Y）内で１つの相電圧用の電圧指令値を２種用いることにより、相電圧のパルス幅を長く又は短く調整することが可能である。

《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１〜５について、以下のような構成としてもよい。

以上の各実施形態において、１周期の全期間で一相の相電圧が零値又は電圧（-Vdc）である場合に、その相電圧のパルス幅を調整して、最小パルス幅制限に伴う誤差補正を行うこととなる場合には、その相電圧のパルス幅調整は行わないのが、望ましい。線間電圧誤差が生じた期間とはパルス幅制御の様子が全く異なる期間での誤差補正を回避するためである。

また、上記実施形態では、上アームのＩＧＢＴ(Tr)に出力するＰＷＭ信号について、ＯＦＦのパルス(Poff)のパルス幅(Wlow)が最小パルス幅(Wlim)未満になる場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、ＯＮのパルスのパルス幅が最小パルス幅(Wlim)未満になる場合にも同様に適用できるのは勿論であり。また、下アームのＩＧＢＴ(Tr)に出力するＰＷＭ信号について、設定最小パルス幅(Wlim)未満になる場合に適用しても良い。尚、設定最小パルス幅未満のパルス幅を設定最小パルス幅に制限する場合を例示したが、パルス幅を消失させる場合に適用しても良い。

更に、以上の説明では、インバータ(5)を構成する６個のＩＧＢＴ(Tr)に出力するＰＷＭ信号を発生する場合に本発明を適用したが、本発明は、インバータに備えるＩＧＢＴに限らず、スイッチング素子に出力するＰＷＭ信号を発生する場合に広く適用可能である。また、スイッチング素子のＯＮ−ＯＦＦ動作で回転駆動されるモータ(6)も、冷凍装置の圧縮機駆動用モータに限らない。

以上説明したように、本発明は、ＰＷＭ制御で最小パルス幅制限を行うモータの制御装置において、その最小パルス幅制限に起因する誤差を早期に且つ確実に減少又は相殺したので、モータへの出力電圧の精度を高く確保できるモータ制御装置に適用して、有用である。

Ｐ 電力供給装置
１ 三相交流電源
２ コンバータ部
３ 平滑コイル
Ｄｒ ダイオード
Ｄｗ 還流ダイオード
４ 平滑コンデンサ
５ インバータ
Ｔｒ ＩＧＢＴ（スイッチング素子）
６ 三相モータ
７ コントローラ
１０ 制限手段
１１ 誤差演算手段
１２ 誤差補正手段

Claims (10)

1. 複数のスイッチング素子（Tr）に出力する相電圧信号を発生して、多相モータ（6）への出力電圧をＰＷＭ制御するモータの制御装置であって、
   上記スイッチング素子（Tr）に出力する相電圧信号が設定最小パルス幅未満のとき、この相電圧信号を上記設定最小パルス幅又は消失するよう零値のパルス幅に制限する制限手段（10）と、
   上記制限手段（10）による相電圧信号の最小パルス幅制限時に、その制限に伴う線間電圧のパルス幅の指令値との誤差を演算する誤差演算手段（11）と、
   上記演算された線間電圧のパルス幅誤差を小さくするように、相電圧信号のパルス幅を補正する誤差補正手段（12）とを備えた
   ことを特徴とするモータの制御装置。
2. 請求項１において、
   上記誤差演算手段（11）は、上記相電圧信号の最小パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅誤差を相電圧パルス幅の誤差で演算し、
   上記誤差補正手段（12）は、上記演算された相電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した相の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
3. 請求項１において、
   上記誤差演算手段（11）は、上記相電圧信号の最小パルス幅制限により生じた線間電圧のパルス幅誤差を線間電圧パルス幅の誤差で演算し、
   上記誤差補正手段（12）は、上記演算された線間電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正すると共に、この相電圧信号のパルス幅補正に伴う線間電圧パルス幅の誤差を上記二相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
4. 請求項２において、
   上記誤差補正手段（12）は、上記演算された相電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した周期の次の周期の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
5. 請求項２又は４において、
   上記誤差補正手段（12）は、
   相電圧信号のパルス幅補正時に上記演算された相電圧パルス幅の誤差を零値に補正できないとき、補正し切れない誤差を次の周期で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
6. 請求項３において、
   上記誤差補正手段（12）は、
   上記最小パルス幅制限した相以外の相電圧信号のパルス幅が所定のパルス幅制限により制限を受けるとき、その制限を施すと共に、その制限により生じた線間電圧パルス幅の誤差を、複数の線間電圧間のパルス幅の比率が同じになるように、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
7. 請求項３において、
   上記誤差補正手段（12）は、
   上記最小パルス幅制限した相以外の相電圧信号のパルス幅が所定のパルス幅制限により制限を受けるとき、その制限を施すと共に、その制限により生じた線間電圧パルス幅の誤差を、複数の線間電圧のなかで大きな線間電圧のパルス幅で吸収するように、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
8. 請求項３、６及び７の何れか１項において、
   上記誤差補正手段（12）は、
   相電圧信号のパルス幅補正時に上記演算された線間電圧パルス幅の誤差を零値に補正できないとき、補正し切れない誤差を次の周期で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
9. 請求項１において、
   上記誤差補正手段（12）は、
   全ての相の相電圧信号のうち何れか一相以上が１周期の全期間でオン又はオフとなる場合には、上記演算された線間電圧のパルス幅の誤差を、上記１周期の全期間で零値又は所定電圧となる相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正する
   ことを特徴とするモータの制御装置。
10. 請求項１において、
    上記誤差補正手段（12）は、
    線間電圧パルス幅の誤差の補正時に、パルス幅を補正する相電圧信号が１周期の全期間で零値又は所定電圧となる場合には、その相電圧信号のパルス幅補正を行わない
    ことを特徴とするモータの制御装置。

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