JP2016082805A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流モータの駆動中であっても、簡易な構成で電流のオフセット値を補正できる制御装置を提供する。【解決手段】交流モータ２０の駆動を制御する交流モータ駆動制御装置１０であって、交流モータ２０を駆動するための電流を所定時間ごとに検出する電流検出部１１と、交流モータ２０が駆動しているときに、電流検出部１１によって検出された電流値のうち、電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、電流検出部１１により検出される電流の暫定オフセット値を算出する算出部１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、交流モータの駆動を制御する制御装置に関する。

交流モータの駆動を制御する制御装置では、交流モータを駆動する電流を高精度に検出することが要求される。しかしながら、電流を検出する電流センサにはオフセットが生ずるうえ、温度等の使用環境によってオフセットが変動することもある。このようなオフセットの変動に対処するために、交流モータの駆動を停止したときに、オフセット値（電流が０であるときの電流検出値）を測定し、その測定した値でオフセット補正することが一般に行われている。下記特許文献１には、オフセット補正を行う複数の交流モータ駆動装置を備える交流モータ駆動システムが開示されており、自交流モータ駆動装置が無通電状態であり、他の交流モータ駆動装置が電流を発生するためのスイッチング動作を停止しているときに、オフセット補正を行うことが記載されている。

特開２００６−２５８７４５号公報

上記特許文献１の交流モータ駆動装置は、無通電状態でオフセット補正を実施するため、オフセット補正を高精度に実施することが可能である。しかしながら、オフセット補正を実施する条件が上述したように制限されているため、例えば、交流モータ駆動中にリセットなどでオフセット値がクリアされた場合、オフセット値が再設定されるまでに長時間要するおそれがある。オフセット値が再設定されるまでの間、交流モータの駆動はオフセット値を考慮せずに行わなければならなくなり、その駆動制御の精度が低下する。ここで、オフセット値のクリアへの対処法として、例えば、オフセット値をＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等に保存することも考えられる。しかしながら、その場合にはＩＣを追加する等、構成が複雑になり、コストが嵩む要因になる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、交流モータの駆動中であっても、簡易な構成で電流検出のオフセット値を設定できる制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、交流モータ（２０）の駆動を制御する制御装置（１０）であって、交流モータを駆動するための交流電流を所定時間ごとに検出する電流検出手段（１１）と、交流モータの駆動が停止しているときに測定された正規オフセット値を格納する格納手段（１９）と、格納手段に格納された正規オフセット値を用いて、交流モータの駆動を制御する駆動制御手段（１３）と、交流モータが駆動しているときに、電流検出手段によって検出された電流値のうち、電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、交流電流における原点の理想原点に対するずれ量を示す暫定オフセット値を算出する算出手段（１２）と、を備える。駆動制御手段は、格納手段からの正規オフセット値の読み取りに異常が発生した場合に、格納手段からの正規オフセット値の読み取りが正常に回復するまでの間、暫定オフセット値を用いて交流モータの駆動を制御する。

このような構成を採用することで、電流検出手段が、交流モータを駆動するための電流を所定時間ごとに検出し、算出手段が、電流信号の一周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、電流の暫定オフセット値を算出するため、交流モータの駆動が停止するのを待つことなく、交流モータ駆動中に検出された電流値に基づいて、電流のオフセット値を暫定的に設定することが可能となる。このため、格納手段からの正規オフセット値の読み取りに異常が発生した場合に、格納手段からの正規オフセット値の読み取りが正常に回復するまでの間、暫定オフセット値を用いて交流モータの駆動を制御することができ、交流モータ制御における精度低下を最小限に留めることができる。

本発明によれば、交流モータの駆動中であっても、簡易な構成で電流検出のオフセット値を補正できる制御装置を提供することができる。

本発明の各実施形態に係る交流モータ駆動制御装置の構成を例示する図である。 第１実施形態における暫定オフセット値の算出方法を説明するための図である。 第１実施形態における検出電流値の中から最大値を特定するプロセスを説明するための図である。 第１実施形態におけるノイズ除去機能を説明するための図である。 第１実施形態におけるノイズ除去機能を説明するための図である。 交流モータ駆動制御装置におけるオフセット補正処理を説明するためのフローチャートである。 交流モータ駆動制御装置におけるオフセット補正のタイミングチャートである。 第１実施形態における暫定オフセット値の算出手順を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態におけるノイズ除去機能付きの暫定オフセット値の算出手順を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態における暫定オフセット値の算出法を説明するための図である。 第２実施形態におけるノイズ除去機能を説明するための図である。 第２実施形態におけるノイズ除去機能付きの暫定オフセット値の算出手順を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

[第１実施形態]
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る交流モータ駆動制御装置について説明する。図１は、交流モータ駆動制御装置を含む交流モータ駆動システム１の構成を例示するものである。交流モータ駆動システム１は、交流式の交流モータ２０と、その交流モータ２０の駆動を制御する交流モータ駆動制御装置１０と、を備える。

交流モータ駆動制御装置１０は、機能構成として、電流検出部（電流検出手段）１１と、算出部（算出手段）１２と、駆動制御部（駆動制御手段）１３とを有する。交流モータ駆動制御装置１０のメモリ１９（格納手段）には、例えば、オフセット値が記憶される。オフセット値は、正常時には、正式なオフセット値である正規オフセット値が設定され、オフセット値に異常が発生した時には、初期値または暫定オフセット値が設定される。正規オフセット値は、交流モータの駆動が停止して電流が０であるときに測定された電流の原点オフセット値である。暫定オフセット値は、算出部１２により算出されるオフセット値であり、交流モータ２０が駆動中に電流検出部１１によって検出された電流値を用いて算出される。

電流検出部１１は、交流モータ２０を駆動するための電流を所定のサンプリング時間ごとに検出するものであり、物理的には電流センサが該当する。

算出部１２は、交流モータ２０が駆動しているときに、電流検出部１１によって検出された電流値の中から最大値および最小値を特定し、特定した最大値および最小値を用いて、暫定オフセット値を算出する。図２を参照して、具体的に説明する。図２は、横軸に時間をとり、縦軸に電流値をとった図であって、電流値の変遷を示す図である。

最初に、算出部１２は、電流信号の一周期分に相当する期間Ｔａに検出された複数の電流値の中から最大値ａおよび最小値ｂを特定する。続いて、算出部１２は、最大値ａと最小値ｂとを加算した値（和）の１／２（半分）を暫定オフセット値とする。なお、最大値ａおよび最小値ｂを特定する期間は、電流信号の一周期分に相当する期間Ｔａであることには、限定されない。少なくとも電流信号の一周期分に相当する期間以上の期間を確保できればよい。また、電流信号の一周期は、例えば交流モータ２０の回転数に基づいて算出することができる。

図３を参照して、最大値を特定するプロセスについて説明する。図３には、６つの電流値ｉａ〜ｉｆが表されており、これらの電流値のうち、電流値ｉｄが最大値となる。図３において、連続する二つの電流値を、時系列に順次比較していくと、電流値ｉｂ（今回）は電流値ｉａ（前回）よりも大きく、電流値ｉｃ（今回）は電流値ｉｂ（前回）よりも大きく、電流値ｉｄ（今回）は電流値ｉｃ（前回）よりも大きく、電流値ｉｅ（今回）は電流値ｉｄ（前回）よりも小さく、電流値ｉｆ（今回）は電流値ｉｅ（前回）よりも小さい。つまり、連続する二つの電流値を順次比較していき、今回の方が前回よりも大きい状態から、今回の方が前回よりも小さい状態に切り替った時に、その切り替り時に比較している前回の電流値を、最大値とみなしている。

最小値については、最大値を特定する際の比較条件と逆の条件を用いることで、同様に特定できる。つまり、連続する二つの電流値を順次比較していき、今回の方が前回よりも小さい状態から、今回の方が前回よりも大きい状態に切り替った時に、その切り替り時に比較している前回の電流値が、最小値となる。

二つの電流値を比較する際に、最大値を特定するプロセスと、最小値を特定するプロセスとのいずれを実行するのかについては、比較対象となる前回電流値が０以上であれば、最大値を特定するプロセスを実行し、比較対象となる前回電流値が０未満であれば、最小値を特定するプロセスを実行する。

ここで、電流検出部１１により検出される電流値には、ノイズが含まれることがある。最大値または最小値を特定する際に、ノイズを含む電流値が、最大値または最小値に特定されてしまうと、その電流値を用いて算出するオフセット値の誤差が大きくなってしまう。そこで、ノイズを含む電流値が誤って最大値や最小値に特定されることを防止する機能として、ノイズ除去機能を算出部１２のオプション機能として追加することができる。

ノイズ除去機能を追加した算出部１２は、特定した最大値、最小値、ならびに最大値および最小値の前後に検出された電流値を用いて、電流検出部１１により検出された電流値から、ノイズを含む電流値を除去する。図４および図５を参照して、ノイズ除去機能について、具体的に説明する。

ノイズ除去機能では、電流信号が正弦波として表され、その正弦波には、頂点（ピーク）に近いほど、時間に対する電流値の変位が小さくなるという特性と、電流値が一定のサンプリング間隔で検出されるという特性とを利用する。

以下においては、最大値または最小値として特定されたノイズを含む電流値が、正弦波の頂点よりも前で検出された場合と、正弦波の頂点よりも後で検出された場合とにわけて説明する。正弦波の頂点よりも前か後かは、最大値または最小値における、直前の検出値に対する変位量と、直後の検出値に対する変位量とを比較することで判別できる。具体的には、直前の検出値に対する変位量が、直後の検出値に対する変位量よりも大きい場合には、変位量が小さい直後側の方が頂点に近いことになるため、正弦波の頂点よりも前で検出されたと判別できる。一方、直前の検出値に対する変位量が、直後の検出値に対する変位量よりも小さい場合には、変位量が小さい直前側の方が頂点に近いことになるため、正弦波の頂点よりも後で検出されたと判別できる。

まず、図４を参照して、ノイズを含む電流値が、正弦波の頂点よりも前で検出された場合について説明する。ここでは、電流信号の最大値側について説明するが、電流信号の最小値側についても同様に処理することができる。

図４は、６つの電流値ｉａ〜ｉｆのうち、電流値ｉｃにノイズが含まれ、最も大きな電流値として検出されたことを示している。この場合、上述した最大値を特定するプロセスに従うと、電流値ｉｃが最大値として特定されることになる。また、最大値ｉｃにおける直前の電流値ｉｂに対する変位量ＩＣが、最大値ｉｃにおける直後の電流値ｉｄに対する変位量ＩＤよりも大きいことから、最大値ｉｃは、正弦波の頂点よりも前で検出されたと判別されることになる。

正弦波の頂点よりも前に最大値がある場合は、本来であれば、最大値における直前の電流値に対する変位量が、最大値における一つ後の電流値に対する変位量と、当該一つ後の電流値における更に一つ後の電流値に対する変位量との加算値（和）よりも小さくなるはずである。

ところが、図４に示すように、ノイズを含む電流値ｉｃが誤って最大値に特定された場合には、最大値ｉｃにおける直前の電流値ｉｂに対する変位量ＩＣは、最大値ｉｃにおける一つ後の電流値ｉｄに対する変位量ＩＤと、当該一つ後の電流値ｉｄにおける更に一つ後の電流値ｉｅに対する変位量ＩＥとの加算値（和）よりも大きくなる。

つまり、最大値ｉｃにおける直前の電流値ｉｂに対する変位量ＩＣが、最大値ｉｃの後に続く２回分の変位量の和よりも大きい場合には、その最大値に特定された電流値ｉｃには、ノイズが含まれていると判別することができる。したがって、この場合には、ノイズが含まれている電流値ｉｃを除外し、最大値を更新しない。

次に、図５を参照して、ノイズを含む電流値が、正弦波の頂点よりも後で検出された場合について説明する。ここでは、電流信号の最小値側について説明するが、電流信号の最大値側についても同様に処理することができる。

図５は、６つの電流値ｉｇ〜ｉｌのうち、電流値ｉｊにノイズが含まれ、最も小さな電流値として検出されたことを示している。この場合、上述した最小値を特定するプロセスに従うと、電流値ｉｊが最小値として特定されることになる。また、最小値ｉｊにおける直前の電流値ｉｉに対する変位量ＩＪが、最小値ｉｊにおける直後の電流値ｉｋに対する変位値ＩＫよりも小さいことから、最小値ｉｊは、正弦波の頂点よりも後で検出されたと判別されることになる。

正弦波の頂点よりも後に最小値がある場合は、本来であれば、最小値における直後の電流値に対する変位量が、最小値における一つ前の電流値に対する変位量と、当該一つ前の電流値における更に一つ前の電流値に対する変位量との加算値（和）よりも小さくなるはずである。

ところが、図５に示すように、ノイズを含む電流値ｉｊが誤って最小値に特定された場合には、最小値ｉｊにおける直後の電流値ｉｋに対する変位量ＩＫは、最小値ｉｊにおける一つ前の電流値ｉｉに対する変位量ＩＪと、当該一つ前の電流値ｉｉにおける更に一つ前の電流値ｉｈに対する変位量ＩＩとの加算値（和）よりも大きくなる。

つまり、最小値ｉｊにおける直後の電流値ｉｋに対する変位量ＩＫが、最小値ｉｊに向けて続く２回分の変位量の和よりも大きい場合には、その最小値に特定された電流値ｉｊには、ノイズが含まれていると判別することができる。したがって、この場合には、ノイズが含まれている電流値ｉｊを除外し、最小値を更新しない。

図１に戻って、駆動制御部１３の動作について説明を続ける。図１に示す駆動制御部１３は、メモリ１９に記憶されている正規オフセット値を用いて、交流モータ２０の駆動を制御する。

駆動制御部１３は、メモリ１９からの正規オフセット値の読み取りに異常が発生した場合に、正規オフセット値がメモリ１９に再設定されて読み取りが正常に回復されるまでは、算出部１２が算出した暫定オフセット値を用いて交流モータ２０の駆動を制御する。正規オフセット値の読み取り異常としては、例えば、メモリ１９の正規オフセット値がリセットされることや、算出部１２が算出した暫定オフセット値とメモリ１９に格納された正規オフセット値とが乖離すること等がある。

算出部１２は、暫定オフセット値を算出した場合に、メモリ１９に格納されている正規オフセット値を、暫定オフセット値で更新することとしてもよいし、メモリ１９の正規オフセット値を格納すべき領域に暫定オフセット値を書き込んでもよい。また、算出部１２は、正規オフセット値を記憶する領域の他に暫定オフセット値を記憶する領域をメモリ１９に設け、その暫定オフセット値記憶領域の値を更新することとしてもよい。

次に、図６を参照して、オフセット補正処理について説明する。

最初に、算出部１２は、オフセットの測定を許可するためのオフセット測定条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。オフセット測定条件としては、例えば、交流モータ２０を駆動するためのスイッチング動作が停止状態であり、かつ交流モータ２０の回転数が逆起電流を発生しない回転数であることといったように、交流モータ２０に電流が流れない条件が該当する。

上記ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、電流検出部１１の電流値を測定し、その値を正規オフセット値とし（ステップＳ１０２）、後述するステップＳ１０５に処理を移行する。

一方、上記ステップＳ１０１の判定結果がＮＯである場合に、算出部１２は、暫定オフセット値の算出を許可するための暫定オフセット算出条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。暫定オフセット算出条件としては、例えば、交流モータ２０のトルクおよび回転数の変化量が所定の範囲に収まることといったこと等が該当する。この所定の範囲は、電流信号の振幅および周波数の変動が、暫定オフセットの算出に影響を来さない範囲に収まるように設定する。

上記ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、電流検出部１１により検出される電流に基づいて、暫定オフセット値を算出し（ステップＳ１０４）、後述するステップＳ１０５に処理を移行する。

なお、このステップＳ１０４の処理を、上記ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳである間に、繰り返し行うこととしてもよい。繰り返し行うことで、暫定オフセット値の誤差を徐々に軽減させ、交流モータ駆動の制御性を向上させることが可能となる。

一方、上記ステップＳ１０３の判定結果がＮＯである場合には、後述するステップＳ１０５に処理を移行する。

続いて、算出部１２は、正規オフセット値の測定が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、メモリ１９のオフセット値を、上記ステップＳ１０２で測定した正規オフセット値で更新（オフセット補正）する（ステップＳ１０６）。

一方、上記ステップＳ１０５の判定結果がＮＯである場合に、算出部１２は、暫定オフセット値の算出が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、メモリ１９のオフセット値を、上記ステップＳ１０４で算出した暫定オフセット値で更新（オフセット補正）する（ステップＳ１０８）。

一方、上記ステップＳ１０７の判定結果がＮＯである場合に、算出部１２は、メモリ１９のオフセット値を予め定められた初期値で更新（オフセット補正）する（ステップＳ１０８）。

次に、図７を参照して、オフセット値を補正するタイミングについて説明する。

図７（Ａ）は、交流モータの駆動制御に用いる制御用オフセット値を示す波形である。図７（Ｂ）は、暫定オフセット値の算出完了フラグの状態を示す波形であり、図７（Ｃ）は、暫定オフセット値を示す波形である。図７（Ｄ）は、オフセットの測定完了フラグの状態を示す波形であり、図７（Ｅ）は、正規オフセット値を示す波形である。図７（Ｆ）は、オフセットの測定条件の成立状況を示す波形である。

最初に、時間ｔ１において、例えばリセットにより各値等がクリアされると、制御用オフセット値（Ａ）は、“初期値”に補正される。

続いて、時間ｔ２において、暫定オフセット値の算出完了フラグ（Ｂ）が“ＯＮ”に切り替わり、暫定オフセット値（Ｃ）として“Ｍ”が算出されると、制御用オフセット値（Ａ）は、“Ｍ”に補正される。

続いて、時間ｔ３において、正規オフセット値の測定完了フラグ（Ｄ）が“ＯＮ”に切り替わり、オフセット測定値（Ｅ）として“Ｎ”が測定されると、制御用オフセット値（Ａ）は、“Ｎ”に補正される。

次に、図８を参照して、暫定オフセット値を算出する際の処理手順について説明する。この処理では、電流検出部１１によって検出された最新の電流値（以下、「今回値」ともいう。）と、今回値の１つ前に検出された電流値（以下、「前回値」ともいう。）と、を用いて、暫定オフセット値を算出する。

最初に、算出部１２は、前回値が０以上（正側の電流）であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、前回値が今回値よりも大きい（ピーク値）か否かを判定する（ステップＳ２０２）。この判定結果がＮＯである場合には、上記ステップＳ２０１に処理を移行し、次に検出される電流値を今回値として処理する。

一方、上記ステップＳ２０２の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、前回値を最大値として特定し（ステップＳ２０３）、後述するステップＳ２０６に処理を移行する。

一方、上記ステップＳ２０１において前回値が０未満（負側の電流）であると判定された場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）に、算出部１２は、前回値が今回値よりも小さい（ピーク値）か否かを判定する（ステップＳ２０４）。この判定結果がＮＯである場合には、上記ステップＳ２０１に処理を移行し、次に検出される電流値を今回値として処理する。

一方、上記ステップＳ２０４の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、前回値を最小値として特定する（ステップＳ２０５）。

続いて、算出部１２は、最大値と最小値とが特定済みであるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。この判定結果がＮＯである場合には、この処理手順を終了する。

一方、上記ステップＳ２０６の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、｛（最大値＋最小値）／２｝を算出し、算出した値を暫定オフセット値とする（ステップＳ２０７）。そして、この処理手順を終了する。

次に、図９を参照して、ノイズ除去機能を用いて暫定オフセット値を算出する際の処理手順について説明する。この処理では、電流検出部１１によって検出された最新の電流値（以下、「今回値」ともいう。）と、今回値の１つ前に検出された電流値（以下、「前回値」ともいう。）と、今回値の２つ前に検出された電流値（以下、「前々回値」ともいう。）と、を用いて、暫定オフセット値を算出する。また、この処理では、ノイズを含む電流値が、正弦波の頂点よりも前で検出される場合について説明する。

最初に、算出部１２は、前々回値が０以上（正側の電流）であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、前々回値が前回値よりも大きい（ピーク値）か否かを判定する（ステップＳ３０２）。この判定結果がＮＯである場合には、上記ステップＳ３０１に処理を移行し、次に検出される電流値を今回値として処理する。

一方、上記ステップＳ３０２の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、ピーク値である前々回値がノイズを含む電流値であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、前々回値を除外して、最大値を更新せず、後述するステップＳ３０８に処理を移行する。

一方、上記ステップＳ３０３の判定結果がＮＯである場合に、算出部１２は、ピーク値である前々回値を最大値として特定し（ステップＳ３０４）、後述するステップＳ３０８に処理を移行する。

一方、上記ステップＳ３０１において前々回値が０未満（負側の電流）であると判定された場合（ステップＳ３０１；ＮＯ）に、算出部１２は、前々回値が前回値よりも小さい（ピーク値）か否かを判定する（ステップＳ３０５）。この判定結果がＮＯである場合には、上記ステップＳ３０１に処理を移行し、次に検出される電流値を今回値として処理する。

一方、上記ステップＳ３０５の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、ピーク値である前々回値がノイズを含む電流値であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。この判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、最大値を更新せず、後述するステップＳ３０８に処理を移行する。

一方、上記ステップＳ３０６の判定結果がＮＯである場合に、算出部１２は、ピーク値である前々回値を最小値として特定し（ステップＳ３０７）、後述するステップＳ３０８に処理を移行する。

続いて、算出部１２は、最大値と最小値とが特定済みであるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。この判定結果がＮＯである場合には、この処理手順を終了する。

一方、上記ステップＳ３０８の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、｛（最大値＋最小値）／２｝を算出し、暫定オフセット値とする（ステップＳ３０９）。そして、この処理手順を終了する。

上述したように、第１実施形態に係る交流モータ駆動制御装置１０によれば、交流モータ２０を駆動するための電流を所定時間ごとに検出する電流検出部１１と、電流検出の仮オフセット値を算出する算出部１２と、オフセット値を用いて交流モータ２０の駆動を制御する駆動制御部１３とを備え、算出部１２が、電流信号の一周期分に相当する期間に検出された複数の電流値の中から特定した最大値および最小値を用いて、仮のオフセット値を算出するため、交流モータの駆動が停止するのを待つことなく、交流モータ駆動中に検出された電流値に基づいて、オフセット値を補正することが可能となる。すなわち、電流検出部１１を備えるという簡易な構成により、交流モータ駆動中に、電流のオフセット値を補正することが可能となる。

また、駆動制御部１３が、交流モータ２０の駆動が停止しているときに測定されたオフセット測定値に異常が発生したときに、次にオフセット測定値が測定されるまでの間、仮オフセット値を用いて交流モータの駆動を制御するため、高精度なオフセット測定値を算出することができない交流モータ駆動中に、交流モータ駆動の制御性が悪化することを抑制することが可能となる。

また、駆動制御部１３が、正規オフセット値と暫定オフセット値とが乖離する場合に、暫定オフセット値を用いて交流モータ２０の駆動を制御するため、例えば、電流検出部１１の温度特性等によりオフセット量が変化した場合であっても、暫定オフセット値で交流モータ２０の駆動を制御することができ、交流モータ駆動の制御性が悪化することを抑制することが可能となる。

また、算出部１２が、最大値または最小値と、最大値または最小値の前後に検出された電流値との差の大小関係に基づいて、電流検出部１１により検出された電流値に含まれるノイズを除去するため、暫定オフセット値の算出精度を向上させることが可能となる。

[第２実施形態]
続いて、本発明の第２実施形態に係る交流モータ駆動制御装置について説明する。上述した第１実施形態に係る交流モータ駆動制御装置と異なる点は、算出部１２における機能の内容である。これ以外の他の構成や機能については、第１実施形態に係る交流モータ駆動制御装置と同一である。このため、以下では、第２実施形態に係る交流モータ駆動制御装置の算出部１２について説明する。

算出部１２は、交流モータ２０が駆動しているときに、電流検出部１１によって検出された電流値の中から、連続する３回分の原点到達時間を算出し、算出した３回分の原点到達時間に基づいて、暫定オフセット値を算出する。図１０を参照して、具体的に説明する。

図１０に示すＴｃは、制御用オフセット値に対応する原点Ｏを基準にして、１回目の原点到達時間ｔ１１から２回目の原点到達時間ｔ１４までの期間であり、Ｔｄは、２回目の原点到達時間ｔ１４から３回目の原点到達時間ｔ１５までの期間である。図１０に示すＴｃ'は、理想原点Ｏ'を基準にして、一回目の原点到達時間ｔ１２から二回目の原点到達時間ｔ１３までの期間であり、Ｔｄ'は、理想原点Ｏ'を基準にして、二回目の原点到達時間ｔ１３から三回目の原点到達時間ｔ１６までの期間である。図１０に示すＯＳは、原点Ｏと原点Ｏ'との間のずれであり、Ｔｅは、このずれにより生ずる原点到達時間のずれ時間である。

最初に、算出部１２は、電流信号の一周期分に相当する期間Ｔｃ＋ｄに検出された複数の電流値の中から、連続する３回分の原点到達時間ｔ１１、ｔ１４、ｔ１５をそれぞれ算出する。続いて、算出部１２は、以下の式（１）により算出した値を暫定オフセット値とする。

｛（｜Ｙ２｜＋｜Ｙ１｜）／（Ｘ２−Ｘ１）｝×｛（Ｔｃ−Ｔｄ）／４｝ … （１）

上記式（１）のＹ２、Ｙ１、Ｘ２、Ｘ１は、図１０の拡大図中に示す原点ｈの前後に検出された二つの電流値ｆ、ｇのＸＹ座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）を構成する要素である。式（１）の｛（Ｔｃ−Ｔｄ）／４｝は、ずれＯＳにより生じた原点到達時間のずれ時間Ｔｅを表している。

ここで、原点到達時間ｔ１１は、以下のように算出することができる。図１０に拡大図中に示すように、正弦波の原点付近は、略直線状に推移するため、原点ｈの前後に検出された二つの電流値ｆ、ｇを線形補完し、Ｘ１から原点ｈまでの時間に、Ｘ１を加算することで、原点到達時間ｔ１１を算出する。Ｘ１から原点ｈまでの時間は、以下の式（２）から算出する。

｛（Ｘ２−Ｘ１）／（｜Ｙ２｜＋｜Ｙ１｜）｝×｜Ｙ１｜ … （２）

原点到達時間ｔ１４および原点到達時間ｔ１５についても原点到達時間ｔ１１と同様に算出する。

また、ずれ時間Ｔｅは、以下のように算出することができる。図１０に示すＴｃおよびＴｄとＴｃ'およびＴｄ'との間には、以下の式（３）および式（４）の関係が成立する。
Ｔｃ＝Ｔｃ'＋２Ｔｅ … （３）
Ｔｄ＝Ｔｄ'−２Ｔｅ … （４）

式（３）および式（４）より、Ｔｃ−Ｔｄを求めると、以下の式（５）となる。
Ｔｃ−Ｔｄ＝Ｔｃ'＋２Ｔｅ−Ｔｄ'＋２Ｔｅ … （５）

式（５）のＴｃ'とＴｄ'は、理想原点間の距離であるため、同値となる。したがって、ずれ時間Ｔｅは、式（５）より、｛（Ｔｃ−Ｔｄ）／４｝として求まる。

なお、連続する３回分の原点到達時間を算出する期間は、電流信号の一周期分に相当する期間Ｔｃ＋ｄであることには、限定されない。少なくとも電流信号の一周期分に相当する期間以上の期間を確保できればよい。

また、算出部１２は、連続する３回分の原点到達時間、および１周期分の時間を用いて、電流検出部１１により検出された電流値に含まれるノイズを除去するノイズ除去機能を有する。具体的には、“１回目の原点到達時間から２回目の原点到達時間までの時間”Ｔｃと“２回目の原点到達時間から３回目の原点到達時間までの時間”Ｔｄとを加算した時間が、電流信号の１周期分の時間の許容誤差の範囲内を超えた場合に、ノイズを含む電流値が検出されたとし、今回算出する仮オフセット値を、オフセット補正の対象から除外することとする。

図１１は、正常であれば、１回目の原点到達時間ｔ１１から２回目の原点到達時間ｔ１４までの時間として、Ｔｃが算出されるところ、ノイズを含む電流値ｚが検出されたことで、Ｔｃよりも短いＴｃ''が算出されたことを表している。この場合、電流信号の１周期分の時間よりも、許容範囲を超えて短くなるため、今回算出する仮オフセット値は、オフセット補正の対象から除外されることとなる。なお、電流信号の１周期は、例えば交流モータ２０の回転数に基づいて算出することができる。

次に、図１２を参照して、第２実施形態に係る交流モータ駆動制御装置において、暫定オフセット値を算出する際の処理手順について説明する。

最初に、算出部１２は、電流検出部１１によって検出された電流値の中から、連続する３回分の原点到達時間をそれぞれ算出する（ステップＳ４０１）。

続いて、算出部１２は、連続する３回分の原点到達時間から、“１回目の原点到達時間から２回目の原点到達時間までの時間”Ｔｃと、“２回目の原点到達時間から３回目の原点到達時間までの時間”Ｔｄと、を算出する（ステップＳ４０２）。

続いて、算出部１２は、交流モータ２０の回転数に基づいて電流信号の１周期分の時間を算出する（ステップＳ４０３）。

続いて、算出部１２は、上記ステップＳ４０２で算出した時間Ｔｃと時間Ｔｄとを加算した時間が、上記ステップＳ４０３で算出した電流信号の１周期分の時間に、許容時間を加算した時間よりも短く、かつ、電流信号の１周期分の時間から、許容時間を減算した時間よりも長いか否かを判定する（ステップＳ４０４）。この判定結果がＮＯである場合には、この処理手順を終了する。

一方、上記ステップＳ４０４の判定結果がＹＥＳである場合に、算出部１２は、上記式（１）を用いて暫定オフセット値を算出し（ステップＳ４０５）、この処理手順を終了する。

上述したように、第２実施形態に係る交流モータ駆動制御装置によれば、第１実施形態に係る交流モータ駆動制御装置と同様の効果を奏し、さらに、算出部１２が、電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、連続する３回分の原点到達時間を算出し、その３回分の原点到達時間に基づいて暫定オフセット値を算出するため、交流モータの駆動が停止するのを待つことなく、交流モータ駆動中に検出された電流値に基づいて、オフセット値を補正することが可能となる。

また、算出部１２が、３回分の原点到達時間と１周期分の時間とを用いて、電流検出部１１により検出された電流値に含まれるノイズを除去するため、仮オフセット値の算出精度を向上させることが可能となる。

なお、上述した各実施の形態は、単なる例示に過ぎず、各実施の形態に明示していない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態に変形して実施することができる。例えば、上述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：交流モータ駆動システム
１０：交流モータ駆動制御装置
１１：電流検出部
１２：算出部
１３：駆動制御部
１９：メモリ
２０：交流モータ

Claims (7)

1. 交流モータ（２０）の駆動を制御する制御装置（１０）であって、
   前記交流モータを駆動するための交流電流を所定時間ごとに検出する電流検出手段（１１）と、
   前記交流モータの駆動が停止しているときに測定された正規オフセット値を格納する格納手段（１９）と、
   前記格納手段に格納された前記正規オフセット値を用いて、前記交流モータの駆動を制御する駆動制御手段（１３）と、
   前記交流モータが駆動しているときに、前記電流検出手段によって検出された電流値のうち、電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、前記交流電流における原点の理想原点に対するずれ量を示す暫定オフセット値を算出する算出手段（１２）と、を備え、
   前記駆動制御手段は、前記格納手段からの前記正規オフセット値の読み取りに異常が発生した場合に、前記格納手段からの前記正規オフセット値の読み取りが正常に回復するまでの間、前記暫定オフセット値を用いて前記交流モータの駆動を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記駆動制御手段は、
   前記正規オフセット値に基づいて前記交流モータの駆動を制御しているときに、前記正規オフセット値と前記暫定オフセット値との乖離を算出し、
   所定量以上の乖離が発生した場合に、前記暫定オフセット値を用いて前記交流モータの駆動を制御する、請求項１記載の制御装置。
3. 前記算出手段は、前記電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値の中から最大値および最小値を特定し、前記最大値および前記最小値を用いて、前記暫定オフセット値を算出する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記算出手段は、前記最大値、前記最小値、ならびに前記最大値および前記最小値の前後に検出された電流値を用いて、前記電流検出手段により検出された電流値に含まれるノイズを除去する、請求項３記載の制御装置。
5. 前記算出手段は、前記電流信号の１周期分に相当する期間に検出された複数の電流値を用いて、連続する３回分の原点到達時間を算出し、当該算出した原点到達時間に基づいて、前記暫定オフセット値を算出する、請求項１又は２に記載の制御装置。
6. 前記算出手段は、前記連続する３回分の原点到達時間、および前記１周期分の時間を用いて、前記電流検出手段により検出された電流値に含まれるノイズを除去する、請求項５記載の制御装置。
7. 前記算出手段は、前記交流モータが駆動しているときに、前記暫定オフセット値を繰り返し算出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。

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