JP2022055205A - モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変調率の向上。
【解決手段】複数相のコイルを有するモータの各相に対応する複数のＰＷＭ信号を生成する制御部と、前記ＰＷＭ信号に基づいて、各相の前記コイルを駆動するインバータ回路の直流ラインに直列に接続された電流検出器と、を備え、一制御周期は、第１ＰＷＭ周期と第２ＰＷＭ周期とを含み、導出された第１相のＰＷＭ信号のパルス幅設定値をｐ１、パルス幅設定値ｐ１が第１ＰＷＭ周期に収まらない分である超過パルス幅をｐｅとするとき、第１相のＰＷＭ信号の第１ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１－ｐｅ）であり、第１相のＰＷＭ信号の第２ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１＋ｐｅ）である、モータ制御装置。
【選択図】図９

Description

本開示は、モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法に関する。

従来、インバータ回路の直流部に挿入した１つのシャント抵抗を用いて、３相のモータを制御するためのＵ，Ｖ，Ｗ各相の電流を検出する技術が知られている。この方式では、１つのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，パルス幅変調）周期内において、１相がオンする期間と２相がオンする期間で電流を検出できるように各相のＰＷＭ信号を発生させる（例えば、特許文献１，２，３，４参照）。

特開２００３－１８９６７０号公報 特開２０１０－０７４９０２号公報 特開２０１３－０５５７７２号公報 特開２０１７－１６３７８９号公報

しかしながら、シャント抵抗等の電流検出器に流れる電流が大きくなる状況では、電流検出区間を確保すると、ＰＷＭ信号のパルス幅が一つのＰＷＭ周期に収まらない相が発生するという不都合が生じることある。このような不都合を防ぐため、電圧変調率に制限をかけると、所望の回転数やトルクを得ることができない場合がある。電圧変調率とは、パルス幅を０～１００％内でどこまで広げられるか（又は、どこまで狭められるか）の割合を表す。

本開示は、電圧変調率の向上が可能なモータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法を提供する。

本開示の一態様では、
複数相のコイルを有するモータの各相に対応する複数のＰＷＭ信号を生成する制御部と、
前記ＰＷＭ信号に基づいて、各相の前記コイルを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路の直流ラインに直列に接続された電流検出器と、を備え、
一制御周期は、第１ＰＷＭ周期と第２ＰＷＭ周期とを含み、
前記第１ＰＷＭ周期は、第１期間と残りの第２期間とを含み、
前記制御部は、
前記電流検出器に前記第２期間に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流の検出結果に基づいて、各相の前記ＰＷＭ信号のパルス幅設定値を設定する設定部と、
前記設定部によって設定された各相の前記ＰＷＭ信号の前記パルス幅設定値に基づいて、前記第１ＰＷＭ周期及び前記第２ＰＷＭ周期のそれぞれの各相の前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、を有し、
前記設定部によって設定された第１相のＰＷＭ信号のパルス幅設定値をｐ１、パルス幅設定値ｐ１が前記第１ＰＷＭ周期に収まらない分である超過パルス幅をｐｅとするとき、
前記第１相のＰＷＭ信号の前記第１ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１－ｐｅ）であり、
前記第１相のＰＷＭ信号の前記第２ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１＋ｐｅ）である、
モータ制御装置を提供する。

本開示によれば、電圧変調率を向上できる。

実施の形態１に係るモータシステムの構成例を示す図である。 実施の形態１に係るモータ制御装置による相電流の検出方法の概要を説明するための図である。 実施の形態１に係るモータ制御装置によるＰＷＭ信号の生成原理を説明するための図である。 実施の形態１に係るモータ制御装置によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。 デューティ比の設定値に基づいて各相のＰＷＭ信号を生成する処理（図４のステップＳ１４）の流れを示すフローチャートである。 デューティ比の設定値に基づいて各相のＰＷＭ信号を生成する処理（図４のステップＳ１４）の流れを示すフローチャートである。 デューティ比の設定値に基づいて各相のＰＷＭ信号を生成する処理（図４のステップＳ１４）の流れを示すフローチャートである。 デューティ比の設定値に基づいて各相のＰＷＭ信号を生成する処理（図４のステップＳ１４）の流れを示すフローチャートである。 第２期間Ｂが第１ＰＷＭ周期の後半にある電流検出方式で相電流を検出する第1ケースの各波形を例示するタイミングチャートである。 第２期間Ｂが第１ＰＷＭ周期の前半にある電流検出方式で相電流を検出する第２ケースの各波形を例示するタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法について詳細に説明する。

≪実施の形態１≫
図１は、実施の形態１に係るモータシステムの構成例を示す図である。図１に示されるモータシステム１は、モータ４の回転動作を制御する。モータシステム１が搭載される機器は、例えば、コピー機、パーソナルコンピュータ、冷蔵庫等であるが、当該機器は、これらに限られない。モータシステム１は、モータ４と、モータ制御装置１００とを少なくとも備える。

モータ４は、複数のコイルを有する。モータ４は、例えば、Ｕ相コイルＬｕと、Ｖ相コイルＬｖと、Ｗ相コイルＬｗとを含む３相コイルを有する。モータ４の具体例として、３相のブラシレスモータなどが挙げられる。Ｕ相コイルＬｕと、Ｖ相コイルＬｖと、Ｗ相コイルＬｗとは、例えば、スター結線により互いに接続されている。

モータ制御装置１００は、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を３相のＰＷＭ信号を含む通電パターンに従いオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御することで、直流を３相交流に変換してモータ４の駆動を制御する。

具体的に、モータ制御装置１００は、インバータ回路２３、制御部２０、および電流検出器２４を備え、モータ４を制御する。

インバータ回路２３は、直流電源２１から供給される直流電力を複数のスイッチング素子のスイッチングによって３相交流に変換し、３相交流の駆動電流をモータ４の各相のコイルに流すことによって、モータ４のロータを回転させる回路である。インバータ回路２３は、後述する通電パターン生成部３５によって生成される複数の通電パターン（より具体的には、通電パターン生成部３５内のＰＷＭ信号生成部３２によって生成される３相のＰＷＭ信号）に基づいて、モータ４を駆動する。このように、インバータ回路２３は、３相のＰＷＭ信号に基づいて、各相のコイルを駆動して、モータ４を駆動する。

インバータ回路２３は、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋，２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－を有する。スイッチング素子２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋は、それぞれ、直流電源２１の正極側に正側母線２２ａを介して接続されるハイサイドスイッチング素子（上アーム）である。スイッチング素子２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－は、それぞれ、直流電源２１の負極側（具体的には、グランド側）に接続されるローサイドスイッチング素子（下アーム）である。複数のスイッチング素子２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋，２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－は、それぞれ、上述の通電パターンに含まれるＰＷＭ信号に基づいて駆動回路３３から供給される複数の駆動信号のうち、対応する駆動信号に従って、オン又はオフとなる。以下では、複数のスイッチング素子２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋，２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－を、特に区別しない場合には、単にスイッチング素子と称する場合がある。

スイッチング素子２５Ｕ＋とスイッチング素子２５Ｕ－との接続点は、モータ４のＵ相コイルの一端に接続される。スイッチング素子２５Ｖ＋とスイッチング素子２５Ｖ－との接続点は、モータ４のＶ相コイルの一端に接続される。スイッチング素子２５Ｗ＋とスイッチング素子２５Ｗ－との接続点は、モータ４のＷ相コイルの一端に接続される。Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルとのそれぞれの他端は、互いに接続されている。

スイッチング素子の具体例として、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などが挙げられる。しかしながら、スイッチング素子は、これらに限られない。

電流検出器２４は、インバータ回路２３の直流側に流れる電流の電流値に対応する検出信号Ｓｄを出力する。図１に示される電流検出器２４は、負側母線２２ｂに流れる電流の電流値に対応する検出信号Ｓｄを発生させる。電流検出器２４は、例えば、負側母線２２ｂに配置される電流検出素子であり、より具体的には、負側母線２２ｂに挿入される抵抗（シャント抵抗）である。シャント抵抗等の電流検出素子は、自身に流れる電流の電流値に対応する電圧信号を検出信号Ｓｄとして発生する。負側母線２２ｂは、インバータ回路２３の直流ラインの一例である。電流検出器２４は、負側母線２２ｂに直列に接続されたデバイスである。なお、電流検出器２４は、負側母線２２ｂに流れる電流の電流値に対応する検出信号を出力するものであればよく、他の電流検出方式の電流センサでもよい。

制御部２０は、モータ４の各相に対応する複数のＰＷＭ信号を生成する。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバスを介して互いに接続された構成を有するプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ）である。本実施の形態において、制御部２０は、ＩＣ（集積回路）としてパッケージ化されているが、これに限られない。

制御部２０は、例えば、上位装置（図示せず）から入力されたモータ４の回転速度指令ωｒｅｆと、電流検出器２４の検出信号Ｓｄに基づくモータ４の各相の相電流とに基づいて、モータ４が適切に動作するように、各相のＰＷＭ信号を生成する。

ＰＷＭ信号の１周期（以下、「ＰＷＭ周期」とも称する。）の期間に各相の相電流を計測するために、通電パターンに応じて各相のＰＷＭ信号のレベルが切り替わる順番が変化するようなパルス位相調整法を採用する場合がある。この場合、各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わる順番が変化するタイミングにおいて、モータ４の電流に歪みが生じ、騒音の原因となることがある。

本実施の形態に係るモータ制御装置１００では、モータ４の電流の歪みを防止するために、ＰＷＭ周期を、デューティ比を調整するための第１期間Ａと各相の相電流を検出するための第２期間Ｂとに分ける。制御部２０は、各相のＰＷＭ信号の信号レベルが、第１期間Ａにおいてデューティ比に応じた一又は複数のタイミングでそれぞれ切り替わり、第２期間Ｂにおいて互いに異なる所定のタイミングでそれぞれ切り替わるように、各相のＰＷＭ信号を生成する。そして、制御部２０は、ＰＷＭ周期における第２期間Ｂ内の所定の電流検出タイミングにおいて、相電流を計測する。

図２は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００による相電流の検出方法の概要を説明するための図である。

図２に示すように、本実施の形態に係るモータ制御装置１００では、ＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，ＷのキャリアＣとして、２種類のキャリアＣ１，Ｃ２を用いる。

キャリアＣ１は、ＰＷＭ周期における第１期間Ａに対応する周期でレベルが増加する、のこぎり波状のキャリアである。キャリアＣ２は、ＰＷＭ周期における第２期間Ｂに対応する周期でレベルが増加する、のこぎり波状のキャリアである。

図２に示すように、キャリアＣ１とキャリアＣ２とは、交互に生成され、連続する一組のキャリアＣ１，Ｃ２によってＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの１周期（ＰＷＭ周期）が定められる。

各相に対応するＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、後述するパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに基づいて算出される閾値とキャリアＣ１，Ｃ２とが一致するタイミングで、ハイレベルとローレベルとが反転するように、生成される。

ＰＷＭ信号Ｕは、Ｕ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号Ｕがローレベルのとき、Ｕ相の下アームのスイッチング素子がオン（Ｕ相の上アームのスイッチング素子がオフ）となり、ＰＷＭ信号Ｕがハイレベルのとき、Ｕ相の下アームのスイッチング素子がオフ（Ｕ相の上アームのスイッチング素子がオン）となる。ＰＷＭ信号Ｕのレベルの変化に対して、Ｕ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子は相補的にオンオフ動作する。

ＰＷＭ信号Ｖは、Ｖ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号Ｖがローレベルのとき、Ｖ相の下アームのスイッチング素子がオン（Ｖ相の上アームのスイッチング素子がオフ）となり、ＰＷＭ信号Ｖがハイレベルのとき、Ｖ相の下アームのスイッチング素子がオフ（Ｖ相の上アームのスイッチング素子がオン）となる。ＰＷＭ信号Ｖのレベルの変化に対して、Ｖ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子は相補的にオンオフ動作する。

ＰＷＭ信号Ｗは、Ｗ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号Ｗがローレベルのとき、Ｗ相の下アームのスイッチング素子がオン（Ｗ相の上アームのスイッチング素子がオフ）となり、ＰＷＭ信号Ｗがハイレベルのとき、Ｗ相の下アームのスイッチング素子がオフ（Ｗ相の上アームのスイッチング素子がオン）となる。ＰＷＭ信号Ｗのレベルの変化に対して、Ｗ相の上下アームを構成する２つのスイッチング素子は相補的にオンオフ動作する。

なお、複数のＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗがローレベルからハイレベルに転じるタイミングは、各相のパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに基づく閾値とキャリアＣとが一致するタイミングよりも若干遅れたタイミングとなる。上下アームの短絡防止のためのデッドタイムが必要だからである。図２では、説明の便宜上デッドタイムの表記が省略される。以下では、複数のＰＷＭ信号Ｕ～Ｗのそれぞれを区別しない場合、「ＰＷＭ信号」と称する場合がある。

通常モードで、実施の形態１に係るＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、キャリアＣ１によって定められる時刻ｔ０から時刻ｔ４までの第１期間Ａにおいて、デューティ比に応じたタイミングでそれぞれの信号レベルが切り替わり、キャリアＣ２によって定められる時刻ｔ４から時刻ｔ８までの第２期間Ｂにおいて互いに異なる固定されたタイミングでそれぞれの信号レベルが切り替わる。通常モードとは、後述の図８のステップＳ８２で設定されたタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２でＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの信号レベルが切り替わるモードであり、第１モードの一例である。

例えば、Ｕ相のＰＷＭ信号Ｕは、第１期間Ａにおけるタイミング（時刻）ｔ１において信号レベルがローレベルからハイレベルに切り替わり、第２期間Ｂにおけるタイミングｔ５において信号レベルがハイレベルからローレベルに切り替わる。Ｖ相のＰＷＭ信号Ｖは、第１期間Ａにおけるタイミング（時刻）ｔ２において信号レベルがローレベルからハイレベルに切り替わり、第２期間Ｂにおけるタイミングｔ６において信号レベルがハイレベルからローレベルに切り替わる。Ｗ相のＰＷＭ信号Ｖは、第１期間Ａにおけるタイミング（時刻）ｔ３において信号レベルがローレベルからハイレベルに切り替わり、第２期間Ｂにおけるタイミングｔ７において信号レベルがハイレベルからローレベルに切り替わる。

通常モードでは、第１期間Ａにおいて、ＰＷＭ信号Ｕ、Ｖ、およびＷの信号レベルが切り替わるタイミングは、後述するデューティ比算出部３１によって設定されるパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに応じて変化する。

一方、通常モードでは、第２期間Ｂにおいて、ＰＷＭ信号Ｕ、Ｖ、およびＷの信号レベルが変化する（切り替わる）タイミングは、デューティ比の設定値（パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕ）によらず固定されている。換言すれば、第２期間Ｂにおいて、ＰＷＭ信号Ｕ、Ｖ、およびＷの信号レベルが切り替わる順番は、固定されている。例えば、図２に示すように、第２期間Ｂにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に、ＰＷＭ信号Ｕ、Ｖ、およびＷの信号レベルが切り替わり、この順番は、モータの駆動制御中は、変更されない。なお、各ＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの信号レベルが切り替わる順番は、上記の例に限定されない。

図２に示すように、第２期間Ｂにおいて、モータ制御装置１００は、Ｕ相のＰＷＭ信号Ｕが切り替わるタイミングｔ５とＶ相のＰＷＭ信号Ｖが切り替わるタイミングｔ６との間の期間Ｔｕにおいて、例えばシャント抵抗のような電流検出器２４に流れる電流を計測する。また、モータ制御装置１００は、Ｖ相のＰＷＭ信号Ｖが切り替わるタイミングｔ６とＷ相のＰＷＭ信号Ｗが切り替わるタイミングｔ７との間の期間Ｔｕｖにおいて、電流検出器２４に流れる電流を計測する。

期間Ｔｕにおいて計測された電流は、Ｕ相の相電流Ｉｕを表している。また、期間Ｔｕｖにおいて計測された電流は、Ｕ相の相電流ＩｕとＶ相の相電流Ｉｖとの和を表している。

ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、"Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０"の関係がある。すなわち、"Ｉｗ＝－（Ｉｕ＋Ｉｖ）"の関係がある。

したがって、上記の関係式と、上記期間Ｔｕｖで計測されたＵ相とＶ相の相電流の和（Ｉｕ＋Ｉｖ）の計測値から、Ｗ相の相電流Ｉｗを算出することができる。また、上記期間Ｔｕで検出したＵ相の相電流Ｉｕの計測値と、上記期間Ｔｕｖで検出したＷ相の相電流Ｉｗの計測値から、Ｖ相の相電流Ｉｖを算出することができる。

このように、モータ制御装置１００は、ＰＷＭ周期の第２期間内の期間Ｔｕと期間Ｔｕｖにおいて電流検出器２４の電流を検出することにより、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各相電流を計測する。

次に、モータ制御装置１００における、各相のＰＷＭ信号の生成するための具体的な構成と、相電流を検出するための具体的な構成について、詳細に説明する。

図１に示すように、制御部２０は、各相のＰＷＭ信号を生成するための機能ブロックとして、電流検出部２７、電流検出タイミング調整部３４、駆動回路３３、通電パターン生成部３５、クロック発生部３６、およびキャリア発生部３７を有している。

電流検出部２７は、通電パターン生成部３５によって生成される複数の通電パターン（より具体的には、３相のＰＷＭ信号）に基づいて、検出信号Ｓｄを取得することによって、モータ４に流れるＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。より詳細には、電流検出部２７は、複数の通電パターン（より具体的には、３相のＰＷＭ信号）に同期する取得タイミングで検出信号Ｓｄを取得することによって、モータ４に流れるＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。検出信号Ｓｄの取得タイミングは、電流検出タイミング調整部３４により設定される。

例えば、電流検出部２７は、電流検出器２４で発生するアナログ電圧の検出信号Ｓｄを、電流検出タイミング調整部３４により設定される取得タイミングでＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器に取り込む。当該Ａ／Ｄ変換器は、電流検出部２７に設けられている。そして、電流検出部２７は、取り込んだアナログの検出信号Ｓｄをデジタルの検出信号ＳｄにＡＤ変換し、ＡＤ変換後のデジタルの検出信号Ｓｄをデジタル処理することによって、モータ４のＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを計測する。

電流検出部２７により計測された各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの計測値は、通電パターン生成部３５に供給される。クロック発生部３６は、内蔵する発振回路により所定周波数のクロックを生成し、生成したクロックをキャリア発生部３７へ出力する。なお、クロック発生部３６は、例えば、モータ制御装置１００の電源が投入されると同時に、動作を開始する。

通電パターン生成部３５は、電流検出部２７により計測されるモータ４の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの計測値に基づいて、モータ４のロータ位置を決定し、その決定したロータ位置にモータ４のロータが追従するように、インバータ回路２３を通電させるパターン（インバータ回路２３の通電パターン）を指定する信号を生成する。

ここで、インバータ回路２３の通電パターンは、モータ４を通電させるパターン（モータ４の通電パターン）と言い換えてもよい。インバータ回路２３の通電パターンを指定する信号は、例えば、モータ４が回転するようにインバータ回路２３を通電させる３相のＰＷＭ信号を含む。

本実施の形態において、通電パターン生成部３５は、インバータ回路２３の通電パターンを、ベクトル制御により生成する。なお、インバータの通電パターンを生成する方法は、ベクトル制御に限らず、ｖｆ制御等を用いて各相の相電圧を求める方法であってもよい。

具体的に、通電パターン生成部３５は、デューティ比設定部３９およびＰＷＭ信号生成部３２を有する。

デューティ比設定部３９は、インバータ回路２３の通電パターンを指定する信号としてのＰＷＭ信号を生成するための機能部である。デューティ比設定部３９は、電流検出部２７による電流の検出結果に基づいて、３相のＰＷＭ信号のデューティ比を設定する。デューティ比設定部３９は、例えば、ベクトル制御部３０およびデューティ比算出部３１を含む。

ベクトル制御部３０は、外部からモータ４の回転速度指令ωｒｅｆが与えられると、モータ４の回転速度の計測値又は推定値と、回転速度指令ωｒｅｆとの差分に基づいて、トルク電流指令Ｉｑｒｅｆと励磁電流指令Ｉｄｒｅｆを生成する。ベクトル制御部３０は、電流検出部２７による相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの計測値に基づいて、ロータ位置θを用いたベクトル制御演算により、トルク電流Ｉｑ及び励磁電流Ｉｄを算出する。

ベクトル制御部３０は、トルク電流指令Ｉｑｒｅｆとトルク電流Ｉｑとの差分に対して例えばＰＩ制御演算を行い、電圧指令Ｖｑを生成する。ベクトル制御部３０は、励磁電流指令Ｉｄｒｅｆと励磁電流Ｉｄとの差分に対して例えばＰＩ制御演算を行い、電圧指令Ｖｄを生成する。

ベクトル制御部３０は、電圧指令Ｖｑ，Ｖｄを上記のロータ位置θを用いてＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に変換する。各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊は、デューティ比算出部３１に供給される。

デューティ比算出部３１は、入力される各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に基づいて、３相のＰＷＭ信号を生成するためのパルス幅設定値（各相のデューティ比の設定値）Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕを算出する。

ＰＷＭ信号生成部３２は、デューティ比設定部３９により設定される各相のパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕと、キャリアＣ１，Ｃ２とに基づいて、通電パターン信号としての３相のＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗを生成する。

上述したように、キャリアＣ１，Ｃ２は、レベルが周期的に増減する搬送波信号である。ＰＷＭ信号生成部３２は、各相のパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに基づく閾値とキャリアＣ１，Ｃ２との比較結果に基づいて、３相のＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗを生成する。

具体的に、ＰＷＭ信号Ｕは、Ｕ相上アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＵＨとＵ相下アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＵＬとを含む。ＰＷＭ信号Ｖは、Ｖ相上アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＶＨとＶ相下アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＶＬとを含む。ＰＷＭ信号Ｗは、Ｗ相上アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＷＨとＷ相下アームのスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号ＷＬとを含む。

ＰＷＭ信号生成部３２は、生成したＰＷＭ信号Ｕ，Ｖ，Ｗを駆動回路３３にそれぞれ出力する。

駆動回路３３は、与えられたＰＷＭ信号を含む通電パターンに従い、インバータ回路２３に含まれる６つのスイッチング素子２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋，２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－をスイッチングさせる駆動信号を出力する。これにより、３相交流の駆動電流がモータ４に供給され、モータ４のロータが回転する。

電流検出タイミング調整部３４は、ＰＷＭ信号生成部３２により生成される後述の割り込み信号Ｓｉに基づいて、電流検出部２７がＰＷＭ信号の１周期内で３つの相の内、２つの相の相電流を検出するための取得タイミングを決定する。

なお、電流検出部２７、通電パターン生成部３５及び電流検出タイミング調整部３４は、不図示の記憶装置に読み出し可能に記憶されるプログラムに従ってプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ））が各種の演算を行うことによって実現される。例えば、これらの各機能は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータにおけるハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。

キャリア発生部３７は、図１に示すクロック発生部３６によって生成されたクロックＣＬＫに基づいて、ＰＷＭ周期における第１期間Ａに対応する周期を有するのこぎり波状のキャリアＣ１と、ＰＷＭ周期における第２期間Ｂに対応する周期を有するのこぎり波状のキャリアＣ２とを生成する。キャリア発生部３７は、例えば、計数開始信号が与えられると、クロックＣＬＫの計数を開始し、計数値の累加算（クロックＣＬＫが入力されるたびに１を加算）により、のこぎり波キャリアであるキャリアＣ１，Ｃ２を出力するカウント部を有する。

キャリア発生部３７は、キャリアＣ１，Ｃ２の周期、すなわち、上述したＰＷＭ信号の１周期における第１期間Ａと第２期間Ｂの長さを指定するための情報を記憶する。具体的には、キャリア発生部３７は、第１上限値Ｔ１と第２上限値Ｔ２を記憶する。

第１上限値Ｔ１は、キャリアＣ１の周期、すなわち、ＰＷＭ周期における第１期間Ａの長さを指定する値である。第２上限値Ｔ２は、キャリアＣ２の周期、すなわち、ＰＷＭ周期における第２期間Ｂの長さを指定する値である。

ここで、ＰＷＭ周期をＴとしたとき、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２であり、Ｔ１＞Ｔ２である。なお、ＰＷＭ周期が極端に短い場合や、電流検出区間を極端に長くする場合等、これに限らず、Ｔ１＜Ｔ２となってもよい。

図３は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００によるＰＷＭ信号の生成原理を説明するための図である。

ＰＷＭ信号生成部３２は、ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおける各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わるタイミングを指定する情報を記憶する固定閾値記憶部を有する。具体的に、固定閾値記憶部は、固定閾値Ｕｄｕ２、Ｖｄｕ２、およびＷｄｕ２を記憶する。

固定閾値Ｕｄｕ２は、ＰＷＭ周期の第２期間ＢにおけるＵ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。固定閾値Ｖｄｕ２は、ＰＷＭ周期の第２期間ＢにおけるＶ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。固定閾値Ｗｄｕ２は、ＰＷＭ周期の第２期間ＢにおけるＷ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。

後述するように、ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおいて各相のＰＷＭ信号の信号レベルが変化する順番は、固定閾値Ｕｄｕ２、Ｖｄｕ２、Ｗｄｕ２同士の大小関係に基づいて、決定される。例えば、Ｕｄｕ２＜Ｖｄｕ２＜Ｗｄｕ２とした場合、ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に、ＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わる。

ＰＷＭ信号生成部３２は、デューティ比設定部３９によって設定されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに応じたデューティ比（パルス幅ｐｕ，ｐｖ，ｐｗ）を有するＰＷＭ信号が生成されるように、固定閾値Ｕｄｕ２，Ｖｄｕ２，Ｗｄｕ２に基づいて、可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ，Ｗｄｕを算出する。

可変閾値Ｕｄｕ１は、ＰＷＭ周期の第１期間ＡにおけるＵ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。可変閾値Ｖｄｕ１は、ＰＷＭ周期の第１期間ＡにおけるＶ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。可変閾値Ｗｄｕ１は、ＰＷＭ周期の第１期間ＡにおけるＷ相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替りタイミングを指定する値である。

ＰＷＭ信号生成部３２は、デューティ比設定部３９によって設定されたＵ相のパルス幅設定値Ｕｄｕと固定閾値Ｕｄｕ２とに基づいて、可変閾値Ｕｄｕ１を算出する。例えば、ＰＷＭ信号生成部３２は、パルス幅設定値Ｕｄｕから固定閾値Ｕｄｕ２を減算した値を第１上限値Ｔ１から減算して、可変閾値Ｕｄｕ１（＝Ｔ１－（Ｕｄｕ－Ｕｄｕ２））を算出する。同様に、可変閾値算出部４１は、例えば、パルス幅設定値Ｖｄｕから固定閾値Ｖｄｕ２を減算した値を第１上限値Ｔ１から減算して可変閾値Ｖｄｕ１（＝Ｔ１－（Ｖｄｕ－Ｖｄｕ２））を算出し、パルス幅設定値Ｗｄｕから固定閾値Ｗｄｕ２を減算した値を第１上限値Ｔ１から減算して可変閾値Ｗｄｕ１（＝Ｔ１－（Ｗｄｕ－Ｗｄｕ２））を算出する。

ＰＷＭ信号生成部３２は、第１期間Ａと第２期間Ｂの切り替わりに応じて、可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１と固定閾値Ｕｄｕ２，Ｖｄｕ２，Ｗｄｕ２とを交互に切り替える。

モータ制御装置１００は、ＰＷＭ周期（Ｔ）のｎ（ｎは２以上の整数）倍の周期（Ｔ×ｎ）毎に、各相の通電パターン（各相のＰＷＭ信号のデューティ比）を更新し、相電流を計測する。図３には、モータ制御装置１００が、ＰＷＭ周期の２周期（ｎ＝２）毎に、ＰＷＭ信号のデューティ比の更新と相電流の計測を行う場合が一例として示されている。以下、ＰＷＭ信号のデューティ比を更新する周期を「制御周期」とも称する。

先ず、時刻ｔ０において、キャリアＣ１の生成が開始される。ＰＷＭ信号生成部３２は、第１期間Ａ（キャリアＣ１が生成されている期間）において、キャリアＣ１と可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１とを比較する。

時刻ｔ１において、キャリアＣ１のレベルと可変閾値Ｕｄｕ１とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｕ相のＰＷＭ信号ＵＬをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｕ相のＰＷＭ信号ＵＨをローレベルからハイレベルに切り替える。

次に、時刻ｔ２において、キャリアＣ１のレベルと可変閾値Ｖｄｕ１とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｖ相のＰＷＭ信号ＶＬをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｖ相のＰＷＭ信号ＶＨをローレベルからハイレベルに切り替える。

次に、時刻ｔ３において、キャリアＣ１のレベルと可変閾値Ｗｄｕ１とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｗ相のＰＷＭ信号ＷＬをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｗ相のＰＷＭ信号ＷＨをローレベルからハイレベルに切り替える。

その後、時刻ｔ４において、キャリアＣ１の生成が終了し、キャリアＣ２の生成が開始される。ＰＷＭ信号生成部３２は、第２期間Ｂ（キャリアＣ２が生成されている期間）において、キャリアＣ２と固定閾値Ｕｄｕ２，Ｖｄｕ２，Ｗｄｕ２とを比較する。

時刻ｔ５において、キャリアＣ２のレベルと固定閾値Ｕｄｕ２とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｕ相のＰＷＭ信号ＵＨをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｕ相のＰＷＭ信号ＵＬをローレベルからハイレベルに切り替える。

次に、時刻ｔ６において、キャリアＣ２のレベルと固定閾値Ｖｄｕ２とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｖ相のＰＷＭ信号ＶＨをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｖ相のＰＷＭ信号ＶＬをローレベルからハイレベルに切り替える。

次に、時刻ｔ７において、キャリアＣ２のレベルと固定閾値Ｗｄｕ２とが一致したとき、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｗ相のＰＷＭ信号ＷＨをハイレベルからローレベルに切り替えるとともに、所定のデッドタイム経過後に、Ｗ相のＰＷＭ信号ＷＬをローレベルからハイレベルに切り替える。

その後、時刻ｔ８において、キャリアＣ２の生成が終了し、キャリアＣ１の生成が開始される。その後は、時刻ｔ０からｔ８までと同様の処理により、各相のＰＷＭ信号が繰り返し生成される。

図３に示す例では、制御周期に含まれる２つのＰＷＭ周期の内、後半のＰＷＭ周期の第２期間Ｂ（時刻ｔ１０から時刻ｔ１５までの期間）において、モータ４の相電流の計測が行われる。なお、制御周期に含まれる２つのＰＷＭ周期の内、前半のＰＷＭ周期の第２期間Ｂ（時刻ｔ４から時刻ｔ８までの期間）において、モータ４の相電流の計測が行われてもよい。

ＰＷＭ信号生成部３２は、後半のＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおいて、Ｕ相のＰＷＭ信号Ｕの信号レベルの切り替わり（例えば、ＰＷＭ信号ＵＨの立ち下がり）に応じて、割り込み信号Ｓｉを発生させる。ＰＷＭ信号生成部３２は、割り込み信号Ｓｉに応じて、Ｖ相のＰＷＭ信号Ｖの信号レベルが切り替わる前に、電流検出部２７に対してＡ／Ｄ変換の指令を与える。具体的には、ＰＷＭ信号生成部３２は、ＰＷＭ信号ＵＬの立ち上がる時刻ｔ１１からＰＷＭ信号ＶＨが立ち下がる時刻ｔ１２までの期間Ｔｕにおける所定のタイミング（時刻）ｔｕで、電流検出部２７に対してＡ／Ｄ変換の指令を与える。電流検出部２７は、その指令に応じて、電流検出器２４の検出信号Ｓｄを検出する。

その後、ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｖ相のＰＷＭ信号Ｖの信号レベルの切り替わり（例えば、ＰＷＭ信号ＶＨの立ち下がり）に応じて、割り込み信号Ｓｉを発生させる。ＰＷＭ信号生成部３２は、Ｗ相のＰＷＭ信号Ｗの信号レベルが切り替わる前に、電流検出部２７に対してＡ／Ｄ変換の指令を与える。具体的には、ＰＷＭ信号生成部３２は、ＰＷＭ信号ＶＬの立ち上がる時刻ｔ１３からＰＷＭ信号ＷＨが立ち下がる時刻ｔ１４までの期間Ｔｕｖにおける所定のタイミング（時刻）ｔｕｖで、電流検出部２７に対してＡ／Ｄ変換の指令を与える。電流検出部２７は、その指令に応じて、電流検出器２４の検出信号Ｓｄを検出する。

次に、本実施の形態に係るモータ制御装置１００で実行されるモータ制御方法について説明する。

図４は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００によるモータ駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。例えば、上位装置（図示せず）からモータ４の回転速度指令ωｒｅｆが入力されたとき、モータ制御装置１００は、モータ４の駆動制御を開始し、ステップＳ１０からステップＳ１４までの一連の処理を所定の制御周期で繰り返す。

モータ制御装置１００は、モータ４を駆動するための通電パターンの生成処理を行う（ステップＳ１０）。具体的には、ＰＷＭ信号生成部３２は、第２期間Ｂに期間Ｔｕ及び期間Ｔｕｖを確保するため、固定閾値Ｕｄｕ２，Ｖｄｕ２，Ｗｄｕ２を設定するパルス位相調整処理を行う。ＰＷＭ信号生成部３２は、前回の制御周期のステップＳ１４で設定された後述のタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２で信号レベルが切り替わる各相のＰＷＭ信号を生成する。インバータ回路２３は、ＰＷＭ信号生成部３２により生成された各相のＰＷＭ信号に基づいて、モータ４の各相のコイルを駆動する。

次に、モータ制御装置１００は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを計測する（ステップＳ１１）。例えば、図３に示したように、電流検出部２７は、ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミング（時刻）ｔｕにおいて、検出信号ＳｄをＡＤ変換器により取得し、その検出信号Ｓｄの取得値（Ｉｕ）を第１取得レジスタ（不図示）に格納する。また、電流検出部２７は、ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミング（時刻）ｔｕｖにおいて、検出信号ＳｄをＡＤ変換器により取得し、その検出信号Ｓｄの取得値（Ｉｕ＋Ｉｗ）を第２取得レジスタ（不図示）に格納する。電流検出部２７は、第１取得レジスタ及び第２取得レジスタにそれぞれ格納された検出信号Ｓｄの計測値に基づいて、上述した手法により、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ算出する。

次に、ベクトル制御部３０が、ステップＳ１１において電流検出部２７により検出された３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流算出値に基づいて、ＰＩ制御等の電流制御を行い（ステップＳ１２）、各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊（制御量）を算出する（ステップＳ１３）。デューティ比算出部３１は、各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に基づいて、パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕを算出する。パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕを制御量としてもよい。以下、説明の便宜上、相電圧指令又はパルス幅設定値を、制御量Ｃｑとも称する。

次に、デューティ比設定部３９が、ステップＳ１３で算出された各相の相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に基づいて、各相のデューティ比を更新（設定）する（ステップＳ１４）。具体的には、デューティ比設定部３９は、相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に基づいて、パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕを算出し、ＰＷＭ信号生成部３２は、算出されたパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕに基づいて、上述した手法により、可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１を更新（設定）する。ＰＷＭ信号生成部３２は、更新（設定）された可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１に基づいて、次回の制御周期の各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わる後述のタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定（確定）する。

図５，６，７，８は、デューティ比の設定値（パルス幅設定値）に基づいて各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わるタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定する処理（図４のステップＳ１４）の流れを示すフローチャートである。図９は、電流検出区間である第２期間Ｂが第１ＰＷＭ周期の後半にある電流検出方式で相電流を検出する第１ケースの各波形を例示するタイミングチャートである。

図９は、一制御周期に含まれる２回のＰＷＭ周期当たりに１回の電流検出が行われる場合を示す。通常モードで、一制御周期に含まれる複数のＰＷＭ周期のそれぞれのＵ相のＰＷＭ信号は、互いに同じ波形である（Ｖ相のＰＷＭ信号、Ｗ相のＰＷＭ信号も同様である）。しかしながら、モータ４の回転数が速かったり、大きな電流がモータ４に流れたりする状況では、電流検出区間である第２期間Ｂを確保すると、ＰＷＭ信号のパルス幅が一つのＰＷＭ周期に収まらない相が発生することがある。図９の上段は、Ｕ相のＰＷＭ信号のパルス幅が第１ＰＷＭ周期に収まらない場合を例示する。

実施の形態１に係るモータ制御装置１００では、ＰＷＭ信号生成部３２は、一つのＰＷＭ周期に収まらないパルス幅の部分を、現周期内ではカットし、そのカットした部分を、同一の制御周期内の次回以降のＰＷＭ周期に配分することで、帳尻を合わせる。電流検出を行わないＰＷＭ周期では、相電流検出用の通電区間が無くてもよいため、電流検出を行わないＰＷＭ周期にそのカットした部分を配分することでパルス位置が崩れても問題ない。

次に、実施の形態１に係るモータ制御装置１００が行う図５，６，７，８に示す処理について、図３，９を参照して説明する。

ＰＷＭ信号生成部３２は、第1期間ＡにおけるキャリアＣ１と比較されるタイミングｄ１，ｅ１，ｆ１のカウント値（例えば、上述した手法により設定（更新）された可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１）を参照する（ステップＳ２０）。可変閾値Ｕｄｕ１，Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１は、それぞれ、第１ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおける各相のＰＷＭ信号の信号レベルの切り替えタイミングｄ１，ｅ１，ｆ１を指定する値に相当する。

ステップＳ２１において、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｄ１のカウント値が負数か否かを判定する（例えば、可変閾値Ｕｄｕ１が負数か否かを判定する）。ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｄ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｕｄｕ１）が負数でないと判定した場合、Ｕ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｕが第１ＰＷＭ周期に収まると判断できるので、ステップＳ３３の処理を行う。一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｄ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｕｄｕ１）が負数であると判定した場合、Ｕ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｕが第１ＰＷＭ周期に収まらないと判断できるので、ステップＳ２２の処理を行う。

ステップＳ３３において、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｅ１のカウント値が負数か否かを判定する（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１が負数か否かを判定する）。ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｅ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１）が負数でないと判定した場合、Ｖ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｖが第１ＰＷＭ周期に収まると判断できるので、ステップＳ３４の処理を行う。一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｅ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１）が負数であると判定した場合、Ｖ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｖが第１ＰＷＭ周期に収まらないと判断できるので、図６のステップＳ４２の処理を行う。

ステップＳ３４において、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｆ１のカウント値が負数か否かを判定する（例えば、可変閾値Ｗｄｕ１が負数か否かを判定する）。ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｆ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｗｄｕ１）が負数でないと判定した場合、Ｗ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｗが第１ＰＷＭ周期に収まると判断できるので、図８のステップＳ８２の処理を行う。一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｆ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｗｄｕ１）が負数であると判定した場合、Ｗ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｗが第１ＰＷＭ周期に収まらないと判断できるので、図７のステップＳ６２の処理を行う。

図８のステップＳ８２では、ＰＷＭ信号生成部３２は、今回の制御周期の図４のステップＳ１３において算出された制御量Ｃｑを用いて、次回の制御周期における通常モードの各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わるタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定する。ステップＳ８２により、各相のＰＷＭ信号は、第１ＰＷＭ周期と第２ＰＷＭ周期とで互いに同じ波形となる。

ステップＳ８２において、ＰＷＭ信号生成部３２は、例えば、タイミングｄ２の固定カウント値（例えば、固定閾値Ｕｄｕ２）に対応するタイミングに、タイミングｄ２を設定する。同様に、ＰＷＭ信号生成部３２は、例えば、タイミングｅ２の固定カウント値（例えば、固定閾値Ｖｄｕ２）に対応するタイミングに、タイミングｅ２を設定し、タイミングｆ２の固定カウント値（例えば、固定閾値Ｗｄｕ２）に対応するタイミングに、タイミングｆ２を設定する。また、ステップＳ８２において、ＰＷＭ信号生成部３２は、例えば、ステップＳ２０で参照したタイミングｄ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｕｄｕ１）に対応するタイミングに、タイミングｄ１を設定する。同様に、ＰＷＭ信号生成部３２は、例えば、ステップＳ２０で参照したタイミングｅ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１）に対応するタイミングに、タイミングｅ１を設定し、ステップＳ２０で参照したタイミングｆ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｗｄｕ１）に対応するタイミングに、タイミングｆ１を設定する。

図５のステップＳ２２～Ｓ３２は、Ｕ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｕが第１ＰＷＭ周期に収まらない場合の処理モードであり、第２モードの一例である。図５のステップＳ２２において、ＰＷＭ信号生成部３２は、図４のステップＳ１３において算出された最大の制御量Ｃｑが、第１ＰＷＭ周期に収まらないパルス幅の部分（パルス超過部分）を第２ＰＷＭ周期に配分できる程度の大きさか否かを判定する。図４のステップＳ１３において算出された最大の制御量Ｃｑとは、相電圧指令Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊のうちの最大値でもよいし、パルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕのうちの最大値でもよい。

例えば、ＰＷＭ信号生成部３２は、最大の制御量Ｃｑがパルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に配分できる程度の大きさと判定した場合（例えば、最大の制御量Ｃｑが所定値以下の場合）、ステップＳ２３の処理を行う。一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、最大の制御量Ｃｑがパルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に配分できないほど大きいと判定した場合（例えば、最大の制御量Ｃｑが所定値よりも大きい場合）、ステップＳ２８の処理を行う。

ステップＳ２３において、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｔ０からタイミングｄ１までのパルス超過部分のカウント幅ａ（例えば、可変閾値Ｕｄｕ１の絶対値）をメモリに保存する。また、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｄ２-+，ｅ２，ｆ２の固定カウント値（例えば、固定閾値Ｕｄｕ２，Ｖｄｕ２，Ｗｄｕ２）に対応する各タイミングに、第１ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２を設定する。ＰＷＭ信号生成部３２は、ステップＳ２０で参照したタイミングｅ１，ｆ１のカウント値（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１，Ｗｄｕ１）に対応する各タイミングに、第１ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｅ１，ｆ１を設定する。

次に、ＰＷＭ信号生成部３２は、第２ＰＷＭ周期の各相のＰＷＭ信号の信号レベルが切り替わるタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を導出する。ステップＳ２４において、ＰＷＭ信号生成部３２は、第２ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２の各々のカウント値を、図９に示すように、第２ＰＷＭ周期の終端のカウント最大値に仮設定する。ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に仮設定されたタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２とステップＳ１３において算出されたパルス幅設定値Ｕｄｕ，Ｖｄｕ，Ｗｄｕとに基づいて、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１，ｅ１，ｆ１を導出する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４において、例えば、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に仮設定されたタイミングｄ２のカウント値からパルス幅設定値Ｕｄｕを減算することによって、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１のカウント値を算出する。同様に、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に仮設定されたタイミングｅ２のカウント値からパルス幅設定値Ｖｄｕを減算することによって、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｅ１のカウント値を算出する。同様に、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に仮設定されたタイミングｆ２のカウント値からパルス幅設定値Ｗｄｕを減算することによって、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｆ１のカウント値を算出する。

ＰＷＭ信号生成部３２は、ステップＳ２４で得られたタイミングｄ１のカウント値からステップＳ２３で保存されたカウント幅ａを減算して得られた差分Ｄが零よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２５）。ＰＷＭ信号生成部３２は、差分Ｄが零よりも大きいとステップＳ２５で判定した場合、パルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に配分できると判断できるので、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１のカウント値を、制御部２０が設定可能な最小値に設定する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６では、ＰＷＭ信号生成部３２は、ステップＳ２４で仮設定されたカウント最大値に対応するタイミングに、第２ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２を設定（確定）する。また、ステップＳ２６では、ＰＷＭ信号生成部３２は、ステップＳ２４で算出されたタイミングｅ１，ｆ１のカウント値に対応する各タイミングに、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｅ１，ｆ１を設定（確定）する。また、ステップＳ２６では、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に仮設定されたタイミングｄ２のカウント値からパルス幅設定値Ｕｄｕを減算して得られたカウント値に対応するタイミングに、第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１を設定（確定）する。

一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、差分Ｄが零よりも大きくないとステップＳ２５で判定した場合、パルス超過部分が第２ＰＷＭ周期に配分できないほど大きいと判断できる。この場合、ステップＳ２７では、ＰＷＭ信号生成部３２は、各相のＰＷＭ信号を前回の制御周期と同じ出力パターンに設定する、つまり、前回の制御周期で設定したタイミングと同じタイミングに、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期のタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定する。

ステップＳ２８において、ＰＷＭ信号生成部３２は、各相のＰＷＭ信号を前回の制御周期と同じ出力パターンに設定する指示があるか否かを判定する。ＰＷＭ信号生成部３２は、当該指示があると判定した場合、各相のＰＷＭ信号を前回の制御周期と同じ出力パターンに設定する、つまり、前回の制御周期で設定したタイミングと同じタイミングに、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期のタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定する（ステップＳ３２）。一方、ＰＷＭ信号生成部３２は、当該指示がないと判定した場合、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期のタイミングｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２を設定するため、ステップＳ２９の処理を行う。

ステップＳ２９において、ＰＷＭ信号生成部３２は、第１ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２の各々のカウント値を、第１ＰＷＭ周期の終端のカウント最大値に設定する。つまり、ＰＷＭ信号生成部３２は、第１ＰＷＭ周期の終端のカウント最大値に対応するタイミングに、第１ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２を設定する。同様に、ステップＳ２９において、ＰＷＭ信号生成部３２は、第２ＰＷＭ周期の各々の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２の各々のカウント値を、第２ＰＷＭ周期の終端のカウント最大値に設定する。つまり、ＰＷＭ信号生成部３２は、第２ＰＷＭ周期の終端のカウント最大値に対応するタイミングに、第２ＰＷＭ周期の第２期間Ｂにおけるタイミングｄ２，ｅ２，ｆ２を設定する。

ステップＳ３０において、ＰＷＭ信号生成部３２は、ステップＳ２０で参照されたタイミングｄ１のカウント値からパルス超過部分のカウント幅ａを減算して得られた差分Ｄを、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１のカウント値に設定する。つまり、ＰＷＭ信号生成部３２は、差分Ｄに対応するタイミングに、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｄ１を設定する。

ステップＳ３１において、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に設定されたタイミングｅ２，ｆ２とステップＳ１３において算出されたパルス幅設定値Ｖｄｕ，Ｗｄｕとに基づいて、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｅ１，ｆ１を導出する。例えば、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に設定されたタイミングｅ２のカウント値からパルス幅設定値Ｖｄｕを減算して得られたカウント値に対応するタイミングに、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｅ１を設定する。同様に、例えば、ＰＷＭ信号生成部３２は、カウント最大値に設定されたタイミングｆ２のカウント値からパルス幅設定値Ｗｄｕを減算して得られたカウント値に対応するタイミングに、第１ＰＷＭ周期及び第２ＰＷＭ周期の第１期間Ａにおけるタイミングｆ１を設定する。

図６のステップＳ４２～Ｓ５２は、Ｖ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｖが第１ＰＷＭ周期に収まらない場合の処理モードであり、第３モードの一例である。図６のステップＳ４２～Ｓ５２の処理内容は、それぞれ、図５のステップＳ２２～Ｓ３２の処理内容と対応するので、上述の説明を援用することで、それらの説明を省略する。ステップＳ４３では、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｔ０からタイミングｅ１までのパルス超過部分のカウント幅ｂ（例えば、可変閾値Ｖｄｕ１の絶対値）をメモリに保存する。

図７のステップＳ６２～Ｓ７２は、Ｗ相のＰＷＭ信号のパルス幅ｐｗが第１ＰＷＭ周期に収まらない場合の処理モードであり、第４モードの一例である。図７のステップＳ６２～Ｓ７２の処理内容は、それぞれ、図５のステップＳ２２～Ｓ３２の処理内容と対応するので、上述の説明を援用することで、それらの説明を省略する。ステップＳ６３では、ＰＷＭ信号生成部３２は、タイミングｔ０からタイミングｆ１までのパルス超過部分のカウント幅ｃ（例えば、可変閾値Ｗｄｕ１の絶対値）をメモリに保存する。

図１０は、電流検出区間である第２期間Ｂが第１ＰＷＭ周期の前半にある電流検出方式で相電流を検出する第２ケースの各波形を例示するタイミングチャートである。図１０は、図９と同じく、一制御周期に含まれる２回のＰＷＭ周期当たりに１回の電流検出が行われる場合を示す。図１０の上段は、Ｕ相のＰＷＭ信号のパルス幅が第１ＰＷＭ周期に収まらない場合を例示する。図１０のような場合でも、実施の形態１に係るモータ制御装置１００では、ＰＷＭ信号生成部３２は、一つのＰＷＭ周期に収まらないパルス幅の部分を、現周期内ではカットし、そのカットした部分を、同一の制御周期内の次回以降のＰＷＭ周期に配分することで、帳尻を合わせる。電流検出を行わないＰＷＭ周期では、相電流検出用の通電区間が無くてもよいため、電流検出を行わないＰＷＭ周期にそのカットした部分を配分することでパルス位置が崩れても問題ない。

図５～８に示すタイミングｄ１，ｅ１，ｆ１，ｄ２，ｅ２，ｆ２を、それぞれ、タイミングｄ２，ｅ２，ｆ２，ｄ１，ｅ１，ｆ１に読み替えることで、図１０の場合を説明できるため、その詳細な説明については省略する。

したがって、実施の形態１に係るモータ制御装置１００によれば、第１ＰＷＭ周期にパルス超過部分が発生しても、そのパルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に付け加えることができるので、一制御周期における電圧変調率が向上する。例えば、デューティ比設定部３９によって設定された第１相のＰＷＭ信号のパルス幅設定値をｐ１、パルス幅設定値ｐ１が第１ＰＷＭ周期に収まらない分である超過パルス幅をｐｅとする。このとき、モータ制御装置１００によれば、第１相のＰＷＭ信号の第１ＰＷＭ周期のパルス幅を（ｐ１－ｐｅ）に調整でき、第１相のＰＷＭ信号の第２ＰＷＭ周期のパルス幅を（ｐ１＋ｐｅ）に調整できるので、一制御周期における電圧変調率が向上する。上述のカウント幅ａ，ｂ，ｃは、超過パルス幅ｐｅの一例である。

また、実施の形態１に係るモータ制御装置１００の場合、第２ＰＷＭ周期は、電流検出部２７による電流検出が行われない周期である。よって、上述のように、パルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に付け加えても、電流検出の機会が過度に制限されることを抑制できる。

また、実施の形態１に係るモータ制御装置１００によれば、各相のＰＷＭ信号の第２ＰＷＭ周期の信号レベルが互いに同じタイミングで切り替わる。よって、パルス超過部分を第２ＰＷＭ周期に付け加える期間を確保しやすくなる。

以上、モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法を実施の形態により説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。他の実施の形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、上記実施の形態では、ＰＷＭ周期の２周期毎に、各相の通電パターン（各相のＰＷＭ信号のデューティ比）の更新と相電流の計測が実行される場合を例示したが、これに限られない。例えば、ＰＷＭ周期の３周期（ｎ＝３）毎に、各相の通電パターン（各相のＰＷＭ信号のデューティ比）の更新と相電流の計測が実行されてもよい。

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

１ モータシステム
４ モータ
２０ 制御部
２１ 直流電源
２２ａ 正側母線
２２ｂ 負側母線
２３ インバータ回路
２４ 電流検出器
２５Ｕ＋，２５Ｖ＋，２５Ｗ＋，２５Ｕ－，２５Ｖ－，２５Ｗ－ スイッチング素子
２７ 電流検出部
３０ ベクトル制御部
３１ デューティ比算出部
３２ ＰＷＭ信号生成部
３３ 駆動回路
３４ 電流検出タイミング調整部
３５ 通電パターン生成部
３６ クロック発生部
３７ キャリア発生部
３９ デューティ比設定部
１００ モータ制御装置

Claims (5)

1. 複数相のコイルを有するモータの各相に対応する複数のＰＷＭ信号を生成する制御部と、
   前記ＰＷＭ信号に基づいて、各相の前記コイルを駆動するインバータ回路と、
   前記インバータ回路の直流ラインに直列に接続された電流検出器と、を備え、
   一制御周期は、第１ＰＷＭ周期と第２ＰＷＭ周期とを含み、
   前記第１ＰＷＭ周期は、第１期間と残りの第２期間とを含み、
   前記制御部は、
   前記電流検出器に前記第２期間に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流の検出結果に基づいて、各相の前記ＰＷＭ信号のパルス幅設定値を設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された各相の前記ＰＷＭ信号の前記パルス幅設定値に基づいて、前記第１ＰＷＭ周期及び前記第２ＰＷＭ周期のそれぞれの各相の前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、を有し、
   前記設定部によって設定された第１相のＰＷＭ信号のパルス幅設定値をｐ１、パルス幅設定値ｐ１が前記第１ＰＷＭ周期に収まらない分である超過パルス幅をｐｅとするとき、
   前記第１相のＰＷＭ信号の前記第１ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１－ｐｅ）であり、
   前記第１相のＰＷＭ信号の前記第２ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１＋ｐｅ）である、
   モータ制御装置。
2. 前記第２ＰＷＭ周期は、前記電流検出部による電流検出が行われない周期である、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 各相の前記ＰＷＭ信号の前記第２ＰＷＭ周期の信号レベルが互いに同じタイミングで切り替わる、
   請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
   前記モータと、を備える、
   モータシステム。
5. 複数相のコイルを有するモータの各相に対応する複数のＰＷＭ信号を生成する制御部と、前記ＰＷＭ信号に基づいて、各相の前記コイルを駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路の直流ラインに直列に接続された電流検出器と、を備えるモータ制御装置で実行されるモータ制御方法であって、
   一制御周期は、第１ＰＷＭ周期と第２ＰＷＭ周期とを含み、
   前記第１ＰＷＭ周期は、第１期間と残りの第２期間とを含み、
   前記電流検出器に前記第２期間に流れる電流を検出し、
   前記電流の検出結果に基づいて、各相の前記ＰＷＭ信号のパルス幅設定値を導出し、
   導出された各相の前記ＰＷＭ信号の前記パルス幅設定値に基づいて、前記第１ＰＷＭ周期及び前記第２ＰＷＭ周期のそれぞれの各相の前記ＰＷＭ信号を生成し、
   導出された第１相のＰＷＭ信号の前記パルス幅設定値をｐ１、パルス幅設定値ｐ１が前記第１ＰＷＭ周期に収まらない分である超過パルス幅をｐｅとするとき、
   前記第１相のＰＷＭ信号の前記第１ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１－ｐｅ）であり、
   前記第１相のＰＷＭ信号の前記第２ＰＷＭ周期のパルス幅は、（ｐ１＋ｐｅ）である、
   モータ制御方法。

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