JP7028071B2 - モータ制御装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、３相交流モータを制御するモータ制御装置、その制御方法及びプログラムに関する。

電流センサにより検出された３相交流モータに対する相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換し、該変換したＡＤ変換値に基づいて電流指令値を生成し、この電流指令値に基づいて、インバータのスイッチング素子を切替えて３相交流モータを制御するモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２０１０－１４８３０１号公報 特開２００８－２６５６４５号公報

特許文献１に示すモータ制御装置は、インバータのスイッチングノイズを回避するために、電流指令値を補正している。しかしながら、この電流指令値の補正によって、電流指令値の波形が歪み、モータ制御に悪影響を与える虞がある。また、特許文献２に示すモータ制御装置においては、デューティー比が変化すると、インバータのスイッチングノイズを回避できず、モータ制御に悪影響を与える虞がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できるモータ制御装置、その制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
を備えるモータ制御装置であって、
前記変換手段は、前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する、
ことを特徴とするモータ制御装置
である。
この一態様において、前記ＰＷＭカウンタ値は、三角波であり、前記変換手段は、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を高い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を低い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を低い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を高い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力してもよい。
この一態様において、前記ＰＷＭカウンタ値は、鋸波であり、前記変換手段は、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を高い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を低い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を低い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を高い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力してもよい。
この一態様において、前記変換手段は、前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングで、所定時間だけ、前記相電流値を複数回、取得し、該取得した複数の相電流値をＡＤ変換値に夫々変換し、該変換した複数のＡＤ変換値の平均値を算出し出力してもよい。
この一態様において、前記所定時間は、前記ＰＷＭ信号の１／２周期から、前記スイッチング素子によるスイッチングノイズの持続時間を、減算して算出されもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する、
ことを特徴とするモータ制御装置の制御方法
であってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
を備えるモータ制御装置のプログラムであって、
前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する処理
をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするモータ制御装置のプログラム
であってもよい。

本発明によれば、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できるモータ制御装置、その制御方法及びプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 ＰＷＭカウンタ値、相電圧値、相電流値、ＡＤコンバータのトリガ、及びＡＤ変換値のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１に係るモータ制御方法のフローを示すフローチャートである。 所定時間だけ相電流値を複数回、連続的に取得する状態を示す図である。 ＡＤ変換可能時間を示す図である。 相電圧が高いＯＮ時間と相電圧の低いＯＦＦ時間とを示す図である。

実施形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るモータ制御装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態１に係るモータ制御装置１は、３相交流モータ１１を制御するものである。３相交流モータ１１は、例えば、回転子及び固定子を有し、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる。

本実施形態１に係るモータ制御装置１は、インバータ２と、電流センサ３と、ＡＤコンバータ４と、ｄｑ軸電流生成部５と、演算部６と、電流制御部７と、角度センサ８と、ｄｑ／３相変換部９と、キャリア変調部１０と、を備えている。

なお、モータ制御装置１は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

インバータ２は、電力変換を行うスイッチング部２１と、スイッチング部２１を駆動するドライブ部２２と、を有する。スイッチング部２１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等の複数のスイッチング素子と、シャント抵抗と、を有している。

インバータ２は、キャリア変調部１０からのＰＷＭ信号に応じて、スイッチング部２１のスイッチング素子をオン及びオフに切替えることにより直流電流値を３相交流電流値に変換する。インバータ２は、交流に変換した３相の相電流値を、３相交流モータ１１に対して出力する。

電流センサ３は、電流検出手段の一具体例である。電流センサ３は、インバータ２から３相交流モータ１１の各相へ出力される相電流値を検出する。電流センサ３は、検出した各相の相電流値をＡＤコンバータ４に出力する。

ＡＤコンバータ４は、変換手段の一具体例である。ＡＤコンバータ４は、電流センサ３からのアナログの相電流値を取得し、取得した相電流値をデジタルの相電流値（以下、ＡＤ変換値）に変換する。ＡＤコンバータ４は、変換した各相のＡＤ変換値をｄｑ軸電流生成部５に出力する。

ｄｑ軸電流生成部５は、ＡＤコンバータ４からの各相のＡＤ変換値と、ｄｑ／３相変換部９からの３相電圧指令値と、に基づいて、３相交流モータ１１のｄｑ軸電流値（ｄ軸及びｑ軸電流値）を算出する。ここで、３相交流モータ１１の回転に同期して回転する座標系として、３相交流モータ１１の永久磁石の磁束の方向をｄ軸とし、このｄ軸に直交する軸をｑ軸と定義する。ｄｑ軸電流生成部５は、算出したｄｑ軸電流値を演算部６に出力する。

演算部６は、ｄｑ軸電流生成部５からのｄｑ軸電流値と、モータトルク指令値に応じたｄｑ軸電流指令値（ｄ軸及びｑ軸電流指令値）と、を加算して、電流指令値を算出する。演算部６は、算出した電流指令値を電流制御部７に出力する。

電流制御部７は、電流制御手段の一具体例である。電流制御部７は、演算部６からの電流指令値に基づいて、比例積分制御処理などを行い、ｄｑ軸電圧指令値（ｄ軸及びｑ軸電圧指令値）を算出する。電流制御部７は、入力された電流指令値に３相交流モータ１１の固定子電流が追従するように制御を行う。

より具体的には、電流制御部７は、まず、ｄ軸電流偏差およびｑ軸電流偏差をそれぞれ演算する。電流制御部７は、ｄ軸およびｑ軸毎に、ｄｑ軸電流指令値からｄｑ軸実電流値を減算することにより、ｄ軸電流偏差およびｑ軸電流偏差をそれぞれ演算する。そして、電流制御部７は、比例積分制御処理を行い、ｄ軸電流偏差およびｑ軸電流偏差がそれぞれ０となるようなｄ軸電圧指令値Ｖｑおよびｑ軸電圧指令値Ｖｄ（以下、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ、Ｖｄ）を算出する。電流制御部７は、算出したｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ、Ｖｄをｑｄ／３相変換部９に対して出力する。

角度センサ８は、３相交流モータ１１に設けられ、３相交流モータ１１のロータの回転角を検出する。角度センサ８は、検出した回転角をｄｑ／３相変換部９に出力する。

ｄｑ／３相変換部９は、角度センサ８からの回転角に基づいて３相交流モータ１１の電気角を算出する。ｄｑ／３相変換部９は、算出した３相交流モータ１１の電気角に基づいて、電流制御部７により算出されたｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ、Ｖｄに対して座標変換処理などを行い、相電圧指令値を算出する。より具体的には、ｄｑ相変換部９は、算出した電気角に基づいて、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｑ、Ｖｄを、３相交流モータ１１の３相に対応する電圧指令値、すなわち、Ｕ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値およびＷ相電圧指令値に座標変換処理した相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する。ｄｑ／３相変換部９は、算出した相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをキャリア変調部１０に対して出力する。

キャリア変調部１０は、変調手段の一具体例である。キャリア変調部１０は、所定周期で動作するタイマを利用してＰＷＭカウンタ値（ＰＷＭキャリア信号）を生成する。キャリア変調部１０は、ｄｑ／３相変換部９からの相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、ＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。キャリア変調部１０は、生成したＰＷＭ信号をインバータ２に対して出力することで、インバータ２のスイッチング素子を切替えて、３相交流モータ１１を制御する。

図２は、ＰＷＭカウンタ値、相電圧値、相電流値、ＡＤコンバータのトリガ、及びＡＤ変換値のタイミングチャートである。ＰＭＷカウント値（搬送波）は、例えば、三角波である。相電圧値は、ＰＭＷカウント値が閾値以上のときに高い状態となり、ＰＭＷカウント値が閾値より小さいときに低い状態となる、矩形波を形成する。閾値は予めメモリに設定されている。

図２に示す如く、インバータ２のスイッチング素子が切替わるタイミング（ＰＷＭカウンタ値が山から谷あるいは谷から山に切替わるタイミング）で、電流センサ３により検出される各相の相電流値にノイズ（スイッチングノイズ）が発生する。

このタイミングで、ＡＤコンバータは、電流センサにより検出された各相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換すると、そのＡＤ変換値にスイッチングノイズが重畳され、モータ制御に悪影響を与える虞がある。

これに対し、本実施形態１に係るモータ制御装置１において、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングは、スイッチングノイズの発生タイミングとずれている。これにより、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できる。

例えば、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングであって、ＰＷＭカウンタ値が最大値又は最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

より具体的には、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上の場合、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値の方が、ＰＷＭカウンタの最小値のタイミングで取得した相電流値よりも、スイッチングノイズによる影響が小さい。一方で、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％未満の場合、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値の方が、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値よりも、スイッチングノイズによる影響が小さい。したがって、上述の如く、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。これにより、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できる。

ここで、ＰＷＭ信号のデューティー比が０％及び１００％近くになると、スイッチングノイズが発生するタイミングと、ＡＤコンバータ４のＡＤ変換のタイミングと、が重なり、そのＡＤ変換値にスイッチングノイズが重畳され得る。したがって、本実施形態１に係るＡＤコンバータ４は、上述の如く、ＰＷＭカウンタ値が最大値及び最小値となるタイミングで、電流センサ３から相電流値を取得し、取得した相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する。そして、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最大値及び最小値のタイミングにおけるＡＤ変換値のうち、スイッチングノイズによる影響が小さい方を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。

例えば、ＡＤコンバータ４は、例えば、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで、電流センサ３から相電流値Ｉ_ｔを取得し、取得した相電流値Ｉ_ｔをデジタルのＡＤ変換値Ｉ_ｔ′に変換する。同様に、ＡＤコンバータ４は、例えば、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで、電流センサ３から相電流値Ｉ_ｂを取得し、取得した相電流値Ｉ_ｂをデジタルのＡＤ変換値Ｉ_ｂ′に変換する。

さらに、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上である場合、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｔの方が、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｂよりも、スイッチングノイズの影響が小さい。したがって、ＡＤコンバータ４は、算出したデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｔをデジタル化したＡＤ変換値Ｉ_ｔ′を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。

一方で、デューティー比が５０％より小さい場合、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｂの方が、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｔよりも、スイッチングノイズの影響が小さい。したがって、ＡＤコンバータ４は、算出したデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値Ｉ_ｂをデジタル化したＡＤ変換値Ｉ_ｂ′を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。

ＡＤコンバータ４は、キャリア変調部１０により生成されたＰＷＭ信号のデューティー比を次式を用いて算出できる。
デューティー比＝相電圧の高い時間／ＰＷＭ信号の１周期×１００［％］

図２に示す如く、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値Ｉ_ｂ（ｎ）を取得し、取得した相電流値Ｉ_ｂ（ｎ）をＡＤ変換値Ｉ_ｂ′（ｎ）に変換する。

続いて、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値Ｉ_ｔ（ｎ）を取得し、取得した相電流値Ｉ_ｔ（ｎ）をＡＤ変換値Ｉ_ｔ′（ｎ）に変換する。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比に応じて、ＡＤ変換値Ｉ_ｂ′（ｎ）およびＩ_ｔ′（ｎ）のうちの一方を選択し、選択したＡＤ変換値をＩ（ｎ）として、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。

さらに、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値Ｉ_ｂ（ｎ＋１）を取得し、取得した相電流値Ｉ_ｂ（ｎ＋１）をＡＤ変換値Ｉ_ｂ′（ｎ＋１）に変換する。続いて、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値Ｉ_ｔ（ｎ＋１）を取得し、取得した相電流値Ｉ_ｔ（ｎ＋１）をＡＤ変換値Ｉ_ｔ′（ｎ＋１）に変換する。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比に応じて、ＡＤ変換値Ｉ_ｂ′（ｎ＋１）およびＩ_ｔ′（ｎ＋１）のうちの一方を選択し、選択したＡＤ変換値をＩ（ｎ＋１）として、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。

ＡＤコンバータ４は、上述したＰＷＭカウンタ値の最小値及び最大値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値のＡＤ変換、ＡＤ変換値の選択、及び、選択したＡＤ変換値の出力を繰り返す。

図３は、本実施形態１に係るモータ制御方法のフローを示すフローチャートである。
ＡＤコンバータ４は、例えば、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで、電流センサ３から相電流値Ｉ_ｔを取得し、取得した相電流値Ｉ_ｔをＡＤ変換値Ｉ_ｔ′に変換する（ステップＳ１０１）。ＡＤコンバータ４は、例えば、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで、電流センサ３から相電流値Ｉ_ｂを取得し、取得した相電流値Ｉ_ｂをＡＤ変換値Ｉ_ｂ′に変換する（ステップＳ１０２）。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングにおけるＡＤ変換値Ｉ_ｔ′を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する（ステップＳ１０４）。一方、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングにおけるＡＤ変換値Ｉ_ｂ′を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する（ステップＳ１０５）。

以上、本実施形態１に係るモータ制御装置１は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。これにより、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できる。

なお、相電圧値は、ＰＭＷカウント値が閾値以上のときに低い状態となり、ＰＭＷカウント値が閾値より小さいときに高い状態となる、矩形波を形成してもよい。この場合、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最小値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値が最大値となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上の場合、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値の方が、ＰＷＭカウンタの最大値のタイミングで取得した相電流値よりも、スイッチングノイズによる影響が小さい。一方で、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％未満の場合、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで取得した相電流値の方が、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで取得した相電流値よりも、スイッチングノイズによる影響が小さい。したがって、上記構成によって、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できる。

また、ＰＭＷカウント値（搬送波）は、鋸波であってもよい。相電圧値は、ＰＭＷカウント値が閾値以上のときに高い状態となり、ＰＭＷカウント値が閾値より小さいときに低い状態となる、矩形波を形成する。

この場合、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値がそのＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値がそのＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

一方、相電圧値は、ＰＭＷカウント値が閾値以上のときに低い状態となり、ＰＭＷカウント値が閾値より小さいときに高い状態となる、矩形波を形成する。この場合、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値がそのＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値がそのＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する。

これにより、ＰＭＷカウント値が鋸波である場合でも、三角波の場合と同様に、ＡＤコンバータ４のＡＤ変換のタイミングと、スイッチングノイズ発生のタイミングとを、ずらすことができる。すなわち、スイッチングノイズを回避し、高精度にモータを制御できる。

実施形態２
本発明の実施形態２において、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングであって、ＰＷＭカウンタ値の最小値又は最大値（あるいは、その１／４又は３／４）のタイミングで、電流センサ３から複数の相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔを取得し、取得した相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔをＡＤ変換値Ｉ_ｂ′、Ｉ_ｔ′に変換してもよい。ＡＤコンバータ４は、変換した複数のＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｂ′ave、Ｉ_ｔ′aveを算出し、算出したＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｂ′ave、Ｉ_ｔ′aveをｄｑ軸電流生成部５に出力する。
ＡＤコンバータ４が、ＰＷＭ信号の周期に対して十分に高速である場合、電流センサ３から相電流値を複数取得し、ＡＤ変換値に変換できる。これにより、複数のＡＤ変換値を平均化し、ＡＤ変換値の精度をより向上させることができる。

例えば、図４に示す如く、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングで、１回のＡＤＣトリガに応じて、所定時間だけ、相電流値Ｉ_ｂ（ｎ）を複数回、連続的に取得する。ＡＤコンバータ４は、取得した複数の相電流値Ｉ_ｂ（ｎ）をＡＤ変換値Ｉ_ｂ′（ｎ）に夫々変換する。ＡＤコンバータ４は、変換した複数のＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｂ′ave（ｎ）を算出する。

続いて、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングで、１回のＡＤＣトリガに応じて、所定時間だけ、相電流値Ｉ_ｔ（ｎ）を複数回、連続的に取得する。ＡＤコンバータ４は、取得した複数の相電流値Ｉ_ｔ（ｎ）をＡＤ変換値Ｉ_ｔ′（ｎ）に夫々変換する。ＡＤコンバータ４は、変換した複数のＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｔ′ave（ｎ）を算出する。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、ＰＷＭカウンタ値の最大値のタイミングにおけるＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｔ′ave（ｎ）を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する。一方、ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、ＰＷＭカウンタ値の最小値のタイミングにおけるＡＤ変換値の平均値Ｉ_ｂ′ave（ｎ）を、ｄｑ軸電流生成部５に出力する

ＡＤコンバータ４は、上述したＰＷＭカウンタ値の最小値及び最大値のタイミングで、ＡＤＣトリガに応じて、相電流値のＡＤ変換、ＡＤ変換値の平均値の算出、ＡＤ変換値の平均値の選択、及び、選択したＡＤ変換値の平均値の出力、を繰り返す。

ここで、ＡＤコンバータ４は、１回のＡＤＣトリガに応じて、所定時間（ＡＤ変換可能時間）だけ、電流センサ３から相電流値を複数回、連続的に取得しＡＤ変換を行う。ＡＤ変換可能時間は、図５に示す如く、スイッチングノイズに影響されず、ＡＤ変換が可能な時間帯である。

次に、ＡＤ変換可能時間の算出方法について説明する。
図６に示す如く、ＰＷＭ信号の１周期の内、相電圧が高い時間をＯＮ時間とし、相電圧の低い時間をＯＦＦ時間とする。本実施形態２において、ＯＮ時間及びＯＦＦ時間のうち、長い方の相電流値を取得することで、スイッチングノイズを回避している。このため、デューティー比５０％の場合が、最もＡＤ変換可能時間が短くなる。

したがって、図５に示す如く、下記式を用いてＡＤ変換可能時間を算出することができる。下記ノイズ持続時間（スイッチングノイズが持続する時間）は、シミュレーションや実測によって求めることができる。
（ＡＤ変換可能時間）＝（ＰＷＭ信号の１／２周期）－（ノイズ持続時間）

なお、通常は、ｔ＝ｔ０からＡＤ変換を開始するが、全ＡＤ変換可能時間において、ＡＤ変換を行うため、ｔ＝ｔ０をオフセット時間だけ前にオフセットさせ、ｔ＝ｔ１からＡＤ変換を開始する。オフセット時間は、下記式を用いて算出することができる。
（オフセット時間）＝（ＰＷＭ信号の１／４周期）－（ノイズ持続時間）

このように、スイッチングノイズに影響されない全ＡＤ変換可能時間に渡って、より多くの相電流値を取得しＡＤ変換を行い、そのＡＤ変換値の平均値を算出することで、ＡＤ変換値の精度をより向上させることができる。

ＡＤコンバータ４は、ＰＷＭカウンタ値の最小値又は最大値のタイミングで、電流センサ３から複数の相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔを取得し、取得した複数の相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔの平均値を算出してもよい。ＡＤコンバータ４は、算出した相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔの平均値を算出し、算出した相電流値Ｉ_ｂ、Ｉ_ｔの平均値をＡＤ変換値に変換する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明は、例えば、図３に示す処理を、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１ モータ制御装置、２ インバータ、３ 電流センサ、４ ＡＤコンバータ、５ ｄｑ軸電流生成部、６ 演算部、７ 電流制御部、８ 角度センサ、９ ｄｑ／３相変換部、１０ キャリア変調部、１１ ３相交流モータ

Claims (5)

1. オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
   前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
   前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
   を備えるモータ制御装置であって、
   前記変換手段は、前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、
   前記ＰＷＭカウンタ値が、鋸波であり、
   前記変換手段は、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を高い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を低い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を低い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を高い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置であって、
   前記変換手段は、
   前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングで、所定時間だけ、前記相電流値を複数回、取得し、該取得した複数の相電流値をＡＤ変換値に夫々変換し、該変換した複数のＡＤ変換値の平均値を算出し出力する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項２記載のモータ制御装置であって、
   前記所定時間は、前記ＰＷＭ信号の１／２周期から、前記スイッチング素子によるスイッチングノイズの持続時間を、減算して算出される、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
4. オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
   前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
   前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
   を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
   前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、
   前記ＰＷＭカウンタ値が、鋸波であり、
   前記変換手段は、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を高い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を低い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を低い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を高い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する、
   ことを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
5. オン及びオフに切替える複数のスイッチング素子を含むインバータと、
   前記インバータから３相交流モータの各相に出力される相電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する変換手段と、
   前記変換手段からのＡＤ変換値に基づく相電圧指令値と、所定周期で動作するタイマを利用して生成したＰＷＭカウンタ値と、を比較して、ＰＷＭ信号を生成し、該生成したＰＷＭ信号を前記インバータに対して出力することで、該インバータのスイッチング素子を切替えて、前記３相交流モータを制御する変調手段と、
   を備えるモータ制御装置のプログラムであって、
   前記ＰＷＭカウンタ値に応じた相電圧値の矩形波の矩形幅の長い方のタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する処理
   をコンピュータに実行させ、
   前記ＰＷＭカウンタ値が、鋸波であり、
   前記変換手段は、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を高い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を低い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、
   前記ＰＷＭカウンタ値が閾値以上の場合に前記相電圧値を低い状態にし、前記ＰＷＭカウンタ値が閾値より小さい場合に前記相電圧値を高い状態にした場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％以上であると判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の１／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力し、前記ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％より小さいと判断した場合、前記ＰＷＭカウンタ値が該ＰＷＭカウンタ値の最大値の３／４となるタイミングにおける相電流値を変換したＡＤ変換値を出力する、
   ことを特徴とするモータ制御装置のプログラム。

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