JP5808210B2 - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。

インバータを具備するモータ制御装置における制御方式の１つに、パルス幅変調（Pulse Width Modulation；ＰＷＭ）制御方式がある。また、パルス幅変調制御方式ではモータに印加できる電圧が必要電圧に満たない場合に、矩形波制御方式に切り替えてモータ制御を行う方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の、交流電動機の制御装置は、矩形波電圧駆動（矩形波制御方式）と、ＰＷＭ電圧駆動（パルス幅変調制御方式）とを行う。

ここで、矩形波制御方式において、モータ軸の回転角に誤差が生じると、インバータからモータに供給する電流の切り替えタイミングにずれが生じ、電流が正側または負側にオフセットが発生し得るという問題がある。かかるオフセットにより、モータの発熱や振動等が発生するおそれがある。
かかる問題に対し、特許文献２では、モータの回転の１周期を等間隔に複数に分割したタイミングで駆動電流値（インバータからモータに供給される電流の値）を１周期分サンプリングし、これらサンプリングした駆動電流値の平均値としてオフセット値を算出して、得られたオフセット値に基づいて駆動信号のデューティ比を補正することで、駆動電流のオフセットを補正することが記載されている。
また、特許文献１では、ローパスフィルタを用いて、相電流（インバータからモータに供給される電流）の直流成分をオフセットとして検出することが記載されている。

特開２００６−７４９５１号公報 特開２００１−２９８９９２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２には、パルス幅変調制御方式と矩形波制御方式とを通じて適切にオフセットを検出する方法は示されていない。例えば、特許文献１に記載の方法では、モータ低速回転領域において矩形波電圧駆動を行う際に、相電流の周波数が低いことから、相電流自身をオフセットと誤検出してしまうおそれがある。
さらに、特許文献２に記載には、駆動電流値のサンプリングを行うタイミングの検出方法が示されていない。モータ速度が変化する場合、モータの回転の１周期や、当該１周期に基づくサンプリングのタイミングをリアルタイムで検出することは困難と思われる。駆動電流値のサンプリングを行うタイミングにずれが生じると、得られるオフセットに誤差が生じ、オフセット補正を正確に行えなくなってしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、パルス幅変調制御方式と矩形波制御方式とを通じて適切に電流オフセットを抑制することのできるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるモータ制御装置は、交流電力をモータに供給するインバータを具備し、前記インバータが前記モータに供給する電力をパルス幅変調制御方式にて制御する第１制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を矩形波制御方式にて制御する第２制御モードとを有するモータ制御装置であって、前記インバータが前記モータに供給する電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部が測定した電流のうち低周波成分を抽出するローパスフィルタと、前記電流測定部が測定した電流の低周波成分に作用させるゲインを、前記第１制御モードにおける前記ゲインが前記第２制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定するゲイン設定部と、前記電流測定部が測定した電流の低周波成分に前記ゲインを作用させて得られるオフセット補正指令値に基づいて、前記インバータが前記モータに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行うオフセット補正部と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の一態様によるモータ制御装置は、上述のモータ制御装置であって、前記ゲイン設定部は、制御モードの切り替わりの際の前記ゲインの急変を防止するローパスフィルタを具備することを特徴とする。

また、本発明の一態様によるモータ制御装置は、上述のモータ制御装置であって、前記モータ制御装置は、前記インバータが前記モータに供給する電力を正弦波パルス幅変調制御方式にて制御する第３制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を過変調パルス幅変調制御方式にて制御する第４制御モードとを、前記第１制御モードに含んで有し、前記ゲイン設定部は、前記第３制御モードにおける前記ゲインが前記第４制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定することを特徴とする。

また、本発明の一態様によるモータ制御方法は、交流電力をモータに供給するインバータを具備し、前記インバータが前記モータに供給する電力をパルス幅変調制御方式にて制御する第１制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を矩形波制御方式にて制御する第２制御モードとを有するモータ制御装置のモータ制御方法であって、前記インバータが前記モータに供給する電流を測定する電流測定ステップと、前記電流測定ステップにて測定した電流のうち低周波成分を抽出する低周波成分抽出ステップと、前記電流測定ステップにて測定した電流の低周波成分に作用させるゲインを、前記第１制御モードにおける前記ゲインが前記第２制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定するゲイン設定ステップと、前記電流測定ステップにて測定した電流の低周波成分に前記ゲインを作用させて得られるオフセット補正指令値に基づいて、前記インバータが前記モータに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行うオフセット補正ステップと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、パルス幅変調制御方式と矩形波制御方式とを通じて適切に電流オフセットを抑制し得る。

本発明の一実施形態におけるモータ制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態において、モータ制御装置１００がオフセット補正を行う処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるモータ制御装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、モータ制御装置１００は、角度検出部１１１と、速度計算部１１２と、電流検出器１２１と、３相／２相変換部１２２と、モード切替部１３１と、ゲイン設定部１４０と、低周波成分抽出部１５１と、乗算部１５２と、ＰＷＭ制御電圧生成部１６１と、ワンパルス制御電圧生成部１６２と、信号選択部１６３と、２相／３相変換部１６４と、オフセット補正部１６５と、デューティ計算部１６６と、電源部１６７と、インバータ１６８とを具備する。ゲイン設定部１４０は、記憶部１４１と、ゲイン切替部１４２と、急変防止部１４３とを具備する。また、モータ制御装置１００は、モータＭを制御する。

モータ制御装置１００は、電気自動車に搭載されて、当該電気自動車の駆動用モータＭを制御する。ただし、本発明は、電気自動車のモータ制御に限らず様々なモータの制御に適用可能である。例えば、産業車両、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機または発電システム等のモータの制御にも本発明を適用可能である。

モータＭは、３相モータであり、電力変換部１５５から出力される駆動電流により駆動される。モータＭには、角度検出部１１１が取り付けられている。
角度検出部１１１は、例えばレゾルバであり、モータＭのロータ回転角度θを検出し、得られたロータ回転角度θを速度計算部１１２と３相／２相変換部１２２と２相／３相変換部１６４とに出力する。
速度計算部１１２は、角度検出部１１１から出力される回転角度θから、モータＭの回転子の角速度ωを算出し、得られた角速度ωをワンパルス制御電圧生成部１６２とＰＷＭ制御電圧生成部１６１とに出力する。

電流検出器１２１は、例えば電流トランス（Current Transformer）を具備し、インバータ１６８がモータＭに供給する３相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ（の電流値）を検出して、３相／２相変換部１２２と低周波成分抽出部１５１とに出力する。
３相／２相変換部１２２は、電流検出器１２１から出力される３相の電流値Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、２相のｄ軸成分の電流値Ｉｄおよびｑ軸成分の電流値Ｉｑ（以下、「検出電流値」と称する）に変換する。３相／２相変換部１２２は、得られた検出電流値ＩｄおよびＩｑを、ＰＷＭ制御電圧生成部１６１と、ワンパルス制御電圧生成部１６２とに出力する。ここで、ｄ軸およびｑ軸はモータ軸に対して設定される座標軸である。ｄ軸は、磁極が発生させる磁束の方向に設定され、ｑ軸はｄ軸と電気的および磁気的に直交して設定される。ｄ軸成分の電流（ｄ軸電流）は、モータＭに磁束を発生させるのに用いられる成分（励磁電流成分）である。また、ｑ軸成分の電流（ｑ軸電流）は、負荷のトルクに対応した成分である。
なお、以下では、指令値や指令信号を、右上に「＊」を付した変数にて表す。

モード切替部１３１は、信号選択部１６３から出力される指令電圧値Ｖｄ^＊およびＶｑ^＊に基づいて、モータ制御装置１００の制御モード切り替える。
ここで、モータ制御装置１００は、制御モードとして、正弦波ＰＷＭ制御モード（第３制御モード）と、過変調ＰＷＭ制御モード（第４制御モード）と、ワンパルス制御モード（第２制御モード）とを有する。また、以下では、正弦波ＰＷＭ制御モードおよび過変調ＰＷＭ制御モードを、「ＰＷＭ制御モード」（第１制御モード）と総称する。

正弦波ＰＷＭ制御モードは、インバータ１６８がモータＭに供給する電力を正弦波パルス幅変調制御方式（正弦波ＰＷＭ制御方式）にて制御するモードである。
正弦波パルス幅変調制御方式は、インバータ１６８に対する駆動信号として、その基本波成分が正弦波となるデューティ比を有するＰＷＭ電圧波形の駆動信号を用いる方式である。この正弦波パルス幅変調制御方式は、騒音・振動の少なさやトルクの安定性の点で、矩形波制御方式や正弦波パルス幅変調制御方式よりも優れているが、モータに供給（印加）可能な電圧は、矩形波制御方式や過変調パルス幅変調制御方式よりも低い。

ワンパルス制御モードは、インバータ１６８がモータＭに供給する電力を矩形波制御方式（ワンパルス制御方式）にて制御するモードである。
矩形波制御方式は、インバータ１６８に対する、モータの回転の１周期分の駆動信号として、ハイレベル期間とローレベル期間との比が１：１の矩形波１パルス分を用いる方式である。矩形波制御方式では、正弦波パルス幅変調制御方式や過変調パルス幅変調制御方式の場合よりも高い電圧をモータに供給可能である。

過変調ＰＷＭ制御モードは、インバータ１６８がモータＭに供給する電力を過変調パルス幅変調制御方式（過変調ＰＷＭ制御方式）にて制御するモードである。
過変調パルス幅変調制御方式では、インバータ１６８に対する駆動信号として、その基本波成分が正弦波から歪むデューティ比を有するＰＷＭ電圧波形の駆動信号を用いる。これによって、正弦波パルス幅変調制御方式の場合よりも高い電圧をモータに供給可能である。

これら各方式の特性に従って、モード切替部１３１は、モータ制御装置１００の制御モードを切り替える。具体的には、モータＭへの必要電圧が低い場合、モード切替部１３１は、正弦波ＰＷＭ制御モードを選択する。これにより、騒音・振動を抑制し、また、モータＭのトルクを安定させ得る。一方、正弦波ＰＷＭ制御モードではモータＭへの必要電圧に足りない場合、モード切替部１３１は、過変調ＰＷＭ制御モードを選択する。これにより、ワンパルス制御モードの場合よりも騒音・振動を抑制し、また、モータＭのトルクを安定させ得る。さらに、過変調ＰＷＭ制御モードでもモータＭへの必要電圧に足りない場合、モード切替部１３１は、ワンパルス制御モードを選択する。これにより、騒音・振動やトルクの安定性の点では劣るものの、モータＭに対して高い電圧を供給し得る。例えば、モード切替部１３１は、予め記憶している正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードでの供給可能電圧と、信号選択部１６３から出力される指令電圧値Ｖｄ^＊およびＶｑ^＊とを比較して制御モードを選択する。

なお、モータ制御装置１００が、ＰＷＭ制御モードとして、正弦波ＰＷＭ制御モードのみを有するようにしてもよい。この場合、モード切替部１３１は、正弦波ＰＷＭ制御モードとワンパルス制御モードとのいずれかを選択する。

ＰＷＭ制御電圧生成部１６１は、トルク指令と、速度計算部１１２から出力される角速度ωと、３相／２相変換部１２２から出力される検出電流値ＩｄおよびＩｑとの入力を受けて、出力電流のＰＩ制御によるｄ軸電圧Ｖｄａ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑａ^＊を出力する。
具体的には、ＰＷＭ制御電圧生成部１６１は、まず、トルク指令の値と角速度ωとに対応する電流の指令値として、ｄ軸成分およびｑ軸成分を持つ２相の電流値である指令電流値を生成する。次に、ＰＷＭ制御電圧生成部１６１は、検出電流値ＩｄおよびＩｑを制御変数として、この検出電流値ＩｄおよびＩｑが、指令電流値に応じた値になるように、ＰＩ制御によるｄ軸電圧Ｖｄａ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑａ^＊を算出し、信号選択部１６３に出力する。

ワンパルス制御電圧生成部１６２は、トルク指令と、速度計算部１１２から出力される角速度ωと、３相／２相変換部１２２から出力される検出電流値ＩｄおよびＩｑとの入力を受けて、モータトルクのＰＩ制御によるｄ軸電圧Ｖｄｂ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑｂ^＊を出力する。
具体的には、ワンパルス制御電圧生成部１６２は、まず、トルク指令の値と、検出電流値ＩｄおよびＩｑとに基づいて、モータＭの出力トルクを推定する。次に、ワンパルス制御電圧生成部１６２は、推定した出力トルクが、トルク指令に応じた値になるように、ＰＩ制御によるｄ軸電圧Ｖｄｂ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑｂ^＊を算出し、信号選択部１６３に出力する。

信号選択部１６３は、モード切替部１３１の選択した制御モードに応じて、正弦波ＰＷＭ制御モードまたは過変調ＰＷＭ制御モードの場合は、ＰＷＭ制御電圧生成部１６１からのｄ軸電圧Ｖｄａ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑａ^＊を、指令電圧値Ｖｄ^＊およびＶｑ^＊として２相／３相変換部１６４に出力し、ワンパルス制御モードの場合は、ワンパルス制御電圧生成部１６２からのｄ軸電圧Ｖｄｂ^＊およびｑ軸電圧Ｖｑｂ^＊を、指令電圧値Ｖｄ^＊およびＶｑ^＊として２相／３相変換部１６４に出力する。

２相／３相変換部１６４は、角度検出部１１１から出力される回転角度θを用いて、信号選択部１６３から出力される指令電圧値Ｖｄ^＊およびＶｑ^＊を座標変換して、３相の指令電圧Ｖｕｏ^＊、Ｖｖｏ^＊、Ｖｗｏ^＊を算出する。２相／３相変換部１６４は、算出した３相の指令電圧Ｖｕｏ^＊、Ｖｖｏ^＊、Ｖｗｏ^＊をオフセット補正部１６５に出力する。
特に、モータ制御装置１００の制御モードがワンパルスモードの場合、２相／３相変換部１６４は、指令電圧Ｖｕｏ^＊、Ｖｖｏ^＊、Ｖｗｏ^＊として、インバータ１６８に対する駆動指令を出力する。ここで、角度検出部１１１の検出誤差により、２相／３相変換部１６４が出力する駆動指令において、ハイレベル期間とローレベル期間との比が１：１からずれている場合がある。

オフセット補正部１６５は、インバータ１６８がモータＭに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行う。
モータ制御装置１００の制御モードが正弦波ＰＷＭ制御モードまたは過変調ＰＷＭ制御モードの場合、オフセット補正部１６５は、２相／３相変換部１６４から出力される指令電圧Ｖｕｏ^＊から、乗算部１５２から出力されるオフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊を減算して補正後指令電圧Ｖｕ^＊を算出する。同様に、オフセット補正部１６５は、指令電圧Ｖｖｏ^＊からオフセット補正指令値Ｖｖｍ^＊を減算して補正後指令電圧Ｖｕ^＊を算出し、また、指令電圧Ｖｗｏ^＊からオフセット補正指令値Ｖｗｍ^＊を減算して、補正後指令電圧Ｖｗ^＊を算出する。そして、オフセット補正部１６５は、得られた補正後指令電圧Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊をデューティ計算部１６６に出力する。

一方、モータ制御装置１００の制御モードがワンパルス制御モードの場合、オフセット補正部１６５は、乗算部１５２から出力されるオフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊に基づいて、インバータ１６８がモータＭに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行う。
ここで、後述するように、モータ制御装置１００の制御モードがワンパルス制御モードの場合、オフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊は、インバータ１６８がモータＭに供給する電圧のオフセット示す。そこで、オフセット補正部１６５は、フィードバック制御（例えば積分制御）により、オフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊の示すオフセットが０となるよう補正を行う。オフセットが正の値の場合、オフセット補正部１６５は、指令電圧のハイレベル期間が短くなるように、あるいは、ローレベル期間が長くなるようにデューティ比を変更して補正後指令電圧とする。一方、オフセットが負の値の場合、オフセット補正部１６５は、指令電圧のハイレベル期間が長くなるように、あるいは、ローレベル期間が短くなるようにデューティ比を変更して補正後指令電圧とする。

デューティ計算部１６６は、モータ制御装置１００の制御モードが正弦波ＰＷＭ制御モードの場合、基本波成分が正弦波となるデューティ比を有するＰＷＭ電圧波形の駆動信号を生成して、インバータ１６８に出力する。例えば、まず、オフセット補正部１６５が、補正後指令電圧Ｖｕ^＊として、正弦波の信号を出力する。そして、デューティ計算部１６６は、補正後指令電圧Ｖｕ^＊と三角波状の搬送波とを比較して、補正後指令電圧Ｖｕ^＊が搬送波よりも大きいタイミングでは駆動信号をハイレベルとし、補正後指令電圧Ｖｕ^＊が搬送波よりも小さいタイミングでは駆動信号をローレベルする。デューティ計算部１６６は、ｖ相およびｗ相についても同様にしてＰＷＭ電圧波形の駆動信号を生成する。モータ制御装置１００の制御モードが過変調ＰＷＭ制御モードの場合も同様にして、デューティ計算部１６６は、基本波成分が正弦波から歪むデューティ比を有するＰＷＭ電圧波形の駆動信号を生成して、インバータ１６８に出力する。

また、モータ制御装置１００の制御モードがワンパルス制御モードの場合、デューティ計算部１６６は、オフセット補正部１６５から出力される補正後指令電圧（駆動指令）を、そのままインバータ１６８に出力する。

電源部１６７は、二次電池等の直流電源であり、インバータ１６８に電力を供給する。
インバータ１６８は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子などの電力制御素子（パワー素子）を具備して、電源部１６７から供給される電力を、デューティ計算部１６６から出力される駆動信号に応じた３相のモータ駆動電力に変換して、モータＭに供給する。

記憶部１４１は、正弦波ＰＷＭ制御モード、過変調ＰＷＭ制御モード、ワンパルス制御モードの各々について、オフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊を生成するためのゲインの基となる定数（以下では、「ゲイン基定数」と称する）を予め記憶している。
記憶部１４１の記憶するゲイン基定数は、ワンパルス制御モードのゲイン基定数が最も大きく、次に、過変調ＰＷＭ制御モードのゲイン基定数が大きく、正弦波ＰＷＭ制御モードのゲイン基定数が最も小さい。
ここで、ワンパルス制御モードでは、矩形波のデューティ比が１：１から僅かでもずれるとオフセットが発生してしまうため、充分な補正が必要となる。これに対して、過変調ＰＷＭ制御モードでは、オフセットは発生し難く、補正量は少なくてよい。正弦波ＰＷＭ制御モードでは、補正量はさらに少なくてよい。
なお、記憶部１４１が、半導体メモリを具備してゲイン基定数を記憶するようにしてもよいし、あるいは、各ゲイン基定数に応じた抵抗値の電気抵抗を具備するなど、半導体メモリ以外の手段でゲイン基定数を記憶するようしてもよい。

ゲイン切替部１４２は、モータ制御装置１００の制御モードに応じたゲイン基定数を、記憶部１４１から取得して、急変防止部１４３に出力する。以下では、急変防止部１４３の出力する値を「フィルタ前ゲイン」と称する。
急変防止部１４３は、例えば１次のローパスフィルタであり、ゲイン切替部１４２から出力されるゲイン基定数が切り替わる際の高調波成分を除去して、ゲインとして乗算部１５２に出力する。これにより、急変防止部１４３は、モータ制御装置１００の制御モードが切り替わる際の、ゲインの急変を防止する。

また、以上により、ゲイン設定部１４０は、電流検出器１２１が測定した電流から低周波成分抽出部１５１が抽出する低周波成分に作用させるゲインを、ＰＷＭ制御モードにおけるゲインがワンパルス制御モードにおけるゲインより小さくなるように設定する。また、ゲイン設定部１４０は、正弦波ＰＷＭ制御モードにおけるゲインが過変調ＰＭＷ制御モードにおけるゲインより小さくなるように設定する。

低周波成分抽出部１５１は、例えば１次のローパスフィルタであり、電流検出器１２１が測定した電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち低周波成分Ｉｕｌ、Ｉｖｌ、Ｉｗｌを抽出する。
ここで、モータＭの回転速度が速い場合（例えば、ワンパルス制御モードの場合）、インバータ１６８がモータＭに供給する電流の周波数が高い。従って、低周波成分抽出部１５１は直流成分、すなわちオフセットを抽出し得る。

乗算部１５２は、急変防止部１４３から出力されるゲインを、低周波成分抽出部１５１から出力される低周波成分に作用させる。具体的には、乗算部１５２は、低周波成分抽出部１５１から出力される低周波成分Ｉｕｌ、Ｉｖｌ、Ｉｗｌの各々に、急変防止部１４３から出力されるゲインを乗算する。そして、乗算部１５２は、得られた乗算結果を、三相電圧に対するオフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊としてオフセット補正部１６５に出力する。
ただし、乗算部１５２がゲインを作用させる方法は、ゲインを乗算する方法に限らない。例えば、ゲインの対数を乗算するなど、単純にゲインを乗算する以外の方法で、乗算部１５２がゲインを作用させるようにしてもよい。
ここで、モータ制御装置１００の制御モードがワンパルス制御モードの場合、モータＭの回転速度が速いことが考えられる。この場合、上記のように、低周波成分抽出部１５１が、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのオフセットを抽出する。従って、乗算部１５２の出力するオフセット補正指令値Ｖｕｍ^＊、Ｖｖｍ^＊、Ｖｗｍ^＊は、インバータ１６８がモータＭに供給する電圧のオフセット示す。

次に、図２を参照して、モータ制御装置１００が行うオフセット補正の処理手順について説明する。
図２は、モータ制御装置１００がオフセット補正を行う処理手順を示すフローチャートである。同図の処理において、まず、モータ制御装置１００の制御モードに応じて、ゲイン切替部１４２が、記憶部１４１からゲイン基定数を取得し、急変防止部１４３に出力する（ステップＳ１０１）。次に、急変防止部１４３は、ゲイン切替部１４２から出力される値をローパスフィルタに通して、モータ制御装置１００の制御モードが切り替わる際の値の急変を防止したゲインを取得する（ステップＳ１０２）。急変防止部１４３は、得られたゲインを乗算部１５２に出力させる。

一方、電流検出器１２１は、インバータ１６８がモータＭに供給する電流を測定し、得られた電流値を低周波成分抽出部１５１に出力する（ステップＳ１１１）。次に、低周波成分抽出部１５１は、電流検出器１２１が測定した電流の低周波成分を抽出して乗算部１５２に出力する（ステップＳ１１２）。
そして、乗算部１５２は、低周波成分抽出部１５１から出力された低周波成分（の電流値）に急変防止部１４３から出力されたゲインを乗算してオフセット補正指令を算出し、オフセット補正部１６５に出力する（ステップＳ１２１）。そして、オフセット補正部１６５は、モータ制御装置１００の制御モードに応じて、オフセット補正指令に基づいてオフセット補正を行う（ステップＳ１２２）。
その後、同図の処理を終了する。

以上のように、低周波成分抽出部１５１は、インバータ１６８がモータＭに供給する電流のうち低周波成分を抽出する。また、ゲイン設定部１４０は、低周波成分抽出部１５１が抽出した低周波成分に作用させるゲインを、ＰＷＭ制御モードにおけるゲインがワンパルス制御モードにおけるゲインより小さくなるように設定する。そして、オフセット補正部１６５は、低周波成分抽出部１５１が抽出した低周波成分に、ゲイン設定部１４０が設定したゲインを作用させて得られるオフセット補正指令値に基づいて、インバータ１６８がモータＭ供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行う。
これにより、モータ制御装置１００は、パルス幅変調制御方式と矩形波制御方式とを通じて適切にオフセットを検出し得る。

ここで、ワンパルス制御モードでは、インバータ１６８がモータＭに供給する電力の周波数が高く、低周波成分抽出部１５１は、当該電力のオフセットを抽出し得る。一方、ＰＷＭ制御モードでは、インバータ１６８がモータに供給する電力の周波数が低い。このため、低周波成分抽出部１５１は、インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身をオフセットと誤検出してしまうおそれがある。インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身に基づいてオフセット補正部１６５がオフセット補正を行うと、インバータ１６８がモータＭに出力する電流が弱められてしまい、モータ制御を適切に行えないおそれがある。

この場合、低周波成分抽出部１５１のフィルタの時定数を大きくすれば（すなわち、フィルタが通過させる周波数を低くすれば）、インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身をオフセットと誤検出するおそれを低減させ得る。しかし、フィルタの時定数を大きくすることで、電流値の変化に対する応答性が低下し、オフセットを適切に検出するまでに時間を要してしまうおそれがある。

そこで、乗算部１５２は、低周波成分抽出部１５１が抽出した低周波成分に対して、ワンパルス制御モードの際には大きいゲインを作用させ、ＰＷＭ制御モードの際には小さいゲインを作用させる。これにより、ワンパルス制御モードにおいては、低周波成分抽出部１５１の抽出するオフセットに対して充分な補正を行い、かつ、ＰＷＭ制御モードにおいては、インバータ１６８がモータＭに出力する電流が弱められてモータ制御を適切に行えない事態を回避し得る。

また、ゲイン設定部１４０は、制御モードの切り替わりの際のゲインの急変を防止するローパスフィルタ（急変防止部１４３）を具備する。これにより、制御モードが切り替わる際にも、モータ制御装置１００は、モータＭを安定的に制御し得る。
本願発明者が、ゲイン設定部１４０がローパスフィルタを具備しないモデルを用いてモータ制御装置の動作のシミュレーションを行ったところ、制御モードが切り替わる際に、モータ制御装置１００の動作が不安定になった。
そこで、本願発明者は、ゲイン設定部１４０がローパスフィルタを具備するモデルを用いてモータ制御装置の動作のシミュレーションを行った。かかるモデルでは、制御モードが切り替わる際にもモータ制御装置１００の動作が安定し、良好な結果を得られた。

また、モータ制御装置１００は、正弦波ＰＷＭ制御モードと、過変調ＰＷＭ制御モードとを、ＰＷＭ制御モードに含んで有する。そして、ゲイン設定部１４０は、正弦波ＰＷＭ制御モードにおけるゲインが、過変調ＰＷＭ制御モードにおけるゲインより小さくなるように設定する。
これにより、モータＭの回転速度がより遅く、従って、インバータ１６８がモータＭに供給する電流の周波数がより低いと考えられる正弦波ＰＷＭ制御モードにおいて、インバータ１６８がモータＭに出力する電流が弱められてモータ制御を適切に行えない事態を、より確実に回避し得る。

なお、ゲイン設定部１４０がゲインの基となる値を切り替える方法は、上述したモータ制御装置１００の制御モードに基づく方法に限らない。例えば、ゲイン設定部１４０が、モータＭの回転速度(回転角ω)に応じて、ゲインの元となる値を変化させる（従って、ゲインを変化させる）ようにしてもよい。具体的には、ゲイン設定部１４０は、モータＭの回転速度が速いほどゲインを大きくし、モータＭの回転速度が遅いほどゲインを小さくする。
これにより、モータ制御装置１００は、モータの回転速度が速い場合には、インバータ１６８がモータＭに供給する電流のオフセットを抽出して適切にオフセット補正を行い、また、モータの回転速度が遅い場合には、インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身に基づいてオフセット補正部１６５がオフセット補正を行う影響を抑制し得る。

なお、モータ制御装置１００が、ワンパルス制御モードにおけるオフセット補正量を大きくし、ＰＷＭ制御モードにおけるオフセット補正量を小さくする方法は、上述したゲインを作用させる方法に限らない。例えば、モータ制御装置１００が、ワンパルス制御モードにおいて低周波成分抽出部１５１の時定数を比較的小さく設定し、ＰＷＭ制御モードにおいて低周波成分抽出部１５１の時定数を比較的大きく設定するようにしてもよい。
これにより、モータ制御装置１００は、モータＭの回転速度が比較的速いと考えられるワンパルス制御モードでは、インバータ１６８がモータＭに供給する電流の変化に応答して適切にオフセット補正を行い、また、モータの回転速度が比較的遅いと考えられるＰＷＭ制御モードでは、インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身に基づいてオフセット補正部１６５がオフセット補正を行う影響を抑制し得る。

あるいは、モータ制御装置１００が、モータＭの回転速度が速い場合に低周波成分抽出部１５１の時定数を比較的小さく設定し、モータＭの回転速度が遅い場合に低周波成分抽出部１５１の時定数を比較的大きく設定するようにしてもよい。
これにより、モータ制御装置１００は、モータＭの回転速度が速いが場合には、インバータ１６８がモータＭに供給する電流の変化に応答して適切にオフセット補正を行い、また、モータの回転速度が遅い場合には、インバータ１６８がモータＭに出力する電流自身に基づいてオフセット補正部１６５がオフセット補正を行う影響を抑制し得る。

なお、以上では、ワンパルス制御モードにおいて、オフセット補正指令値で指令電圧を補正して補正後指令電圧とすることでオフセット補正を行う場合について説明したが、本発明におけるオフセット補正は、指令電圧を補正するものに限らない。例えば、特許文献１や特許文献２に示されているような、ワンパルス波形の電圧位相を制御する場合において、オフセット補正指令値で電圧位相を直接補正するようにしてもよい。

なお、ゲイン設定部１４０や、低周波成分抽出部１５１や、乗算部１５２の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１００ モータ制御装置
１１１ 角度検出部
１１２ 速度計算部
１２１ 電流検出器
１２２ ３相／２相変換部
１３１ モード切替部
１４０ ゲイン設定部
１４１ 記憶部
１４２ ゲイン切替部
１４３ 急変防止部
１５１ 低周波成分抽出部
１５２ 乗算部
１６１ ＰＷＭ制御電圧生成部
１６２ ワンパルス制御電圧生成部
１６３ 信号選択部
１６４ ２相／３相変換部
１６５ オフセット補正部
１６６ デューティ計算部
１６７ 電源部
１６８ インバータ

Claims (4)

1. 交流電力をモータに供給するインバータを具備し、前記インバータが前記モータに供給する電力をパルス幅変調制御方式にて制御する第１制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を矩形波制御方式にて制御する第２制御モードとを有するモータ制御装置であって、
   前記インバータが前記モータに供給する電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部が測定した電流のうち低周波成分を抽出するローパスフィルタと、
   前記電流測定部が測定した電流の低周波成分に作用させるゲインを、前記第１制御モードにおける前記ゲインが前記第２制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定するゲイン設定部と、
   前記電流測定部が測定した電流の低周波成分に前記ゲインを作用させて得られるオフセット補正指令値に基づいて、前記インバータが前記モータに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行うオフセット補正部と、
   を具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記ゲイン設定部は、制御モードの切り替わりの際の前記ゲインの急変を防止するローパスフィルタを具備することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータ制御装置は、前記インバータが前記モータに供給する電力を正弦波パルス幅変調制御方式にて制御する第３制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を過変調パルス幅変調制御方式にて制御する第４制御モードとを、前記第１制御モードに含んで有し、
   前記ゲイン設定部は、前記第３制御モードにおける前記ゲインが前記第４制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 交流電力をモータに供給するインバータを具備し、前記インバータが前記モータに供給する電力をパルス幅変調制御方式にて制御する第１制御モードと、前記インバータが前記モータに供給する電力を矩形波制御方式にて制御する第２制御モードとを有するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
   前記インバータが前記モータに供給する電流を測定する電流測定ステップと、
   前記電流測定ステップにて測定した電流のうち低周波成分を抽出する低周波成分抽出ステップと、
   前記電流測定ステップにて測定した電流の低周波成分に作用させるゲインを、前記第１制御モードにおける前記ゲインが前記第２制御モードにおける前記ゲインより小さくなるように設定するゲイン設定ステップと、
   前記電流測定ステップにて測定した電流の低周波成分に前記ゲインを作用させて得られるオフセット補正指令値に基づいて、前記インバータが前記モータに供給する電流のオフセットを低減させるオフセット補正を行うオフセット補正ステップと、
   を具備することを特徴とするモータ制御方法。
   

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