JP7047602B2

JP7047602B2 - モータ制御装置、その制御方法及びプログラム

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Publication number: JP7047602B2
Application number: JP2018105155A
Authority: JP
Inventors: 優佐々木; 祐喜野村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: CN110557078A; JP2019213284A; US20190372498A1; CN110557078B; DE102019114482A1; US10742152B2

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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置であって、
前記変換手段は、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、および、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のうちの少なくとも一方のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する、
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、前記変換手段は、前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記３相交流モータの電気角θが、０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、前記３相交流モータの電気角θが、π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力してもよい。
この一態様において、前記変換手段は、前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、および、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し、前記変換した時刻ｔ＝τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、前記変換した時刻ｔ＝７τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、の平均値を算出し、該算出したＡＤ変換値の平均値を出力し、前記変換した時刻ｔ＝３τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、前記変換したｔ＝５τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、の平均値を算出し、該算出したＡＤ変換値の平均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、前記電流検出手段からの３相の相電流値のうち２相の相電流値を前記ＡＤ変換値に変換し、該変換した２相のＡＤ変換値と、３相の相電流値の関係式と、に基づいて、残りの１相のＡＤ変換値を算出してもよい。
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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、および、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のうちの少なくとも一方のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する、
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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置のプログラムであって、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、および、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のうちの少なくとも一方のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する処理と、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する処理と、をコンピュータに実行させる、
ことを特徴とするプログラム
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。電流指令値が小さい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。電流指令値が大きい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。Ｄ１及びＤ２の定義を示す図である。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。電流指令値が大きい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。本発明の実施形態２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。

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軸電流指令からｄｑ軸実電流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ｄｑ／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、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。

ところで、インバータのスイッチング素子が切替わるタイミングで、電流センサ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コンバータが、電流センサにより検出される各相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換すると、そのスイッチングノイズがＡＤ変換値に重畳され、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、電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８のタイミングで、電流センサ３から各相の相電流値を取得し、取得した各相の相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する。また、ＡＤコンバータ４は、電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、電流センサ３から各相の相電流値を取得し、取得した各相の相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する。

これにより、電流指令値が大きい場合、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と、電流センサ３が各相電流値を取得しＡＤ変換値に変換するタイミングと、を、ずらすことができる。したがって、ＡＤコンバータ４が各相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換しても、そのＡＤ変換値にスイッチングノイズが重畳されず、良好な制御性を維持できる。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。

一方、電流指令値が小さい場合、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は、電流センサ３が各相電流値を取得しＡＤ変換値に変換するタイミング、から離れている。したがって、ＡＤコンバータ４は、スイッチングノイズの影響を受けることなく、時刻ｔ＝τ／２の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変換値に変換できる。

図２は、電流指令値が小さい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。図２において、縦軸は時刻ｔであり、ＰＷＭ信号の１周期＝τを示す。横軸は、３相交流モータ１１の電気角を示す。直線（１）（ｔ＝τ／２）は、ＡＤコンバータ４が電流センサ３から相電流値を取得するタイミングを示す。

電流指令値の振幅Ａ＜閾値Ａｔであり、電流指令値が小さい場合、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（３相のスイッチングのタイミング）は、電流センサ３が各相電流値を取得しＡＤ変換値に変換するタイミング（直線（１））、から離れている。このタイミングで、ＡＤコンバータ４が各相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換しても、そのＡＤ変換値にスイッチングノイズが重畳され難い。

したがって、ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔより小さいと判定すると、時刻ｔ＝τ／２の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。時刻ｔ＝τ／２は、ＰＷＭカウンタ値の山のタイミングである。なお、閾値Ａｔは、予めメモリなどに記憶されている。

図３は、電流指令値が大きい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。
図３において、縦軸は時刻ｔでありＰＷＭ信号の１周期＝τを示す。横軸は、３相交流モータ１１の電気角を示す。直線（２）（時刻ｔ＝τ／８、３τ／８）は、ＡＤコンバータ４が電流センサ３から相電流値を取得するタイミングを示す。

電流指令値の振幅Ａ≧閾値Ａｔであり、電流指令値が大きい場合、従来、図３に示す如く、インバータのスイッチング素子が切替わるタイミングは、電流センサが各相電流を検出するタイミング（時刻ｔ＝τ／２のタイミング）と重なる。このタイミングで、ＡＤコンバータが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、制御性が悪化する。

したがって、本実施形態１において、ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定すると、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８のタイミング（直線（２）のタイミング）で電流センサ３からのアナログの相電流値を取得し、デジタルのＡＤ変換値に変換する。ＡＤコンバータ４は、変換したＡＤ変換値をｄｑ／３相変換部９に出力する。

これにより、電流指令値が大きい場合、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と、電流センサ３が各相電流値を取得しＡＤ変換値に変換するタイミングと、を、ずらすことができる。したがって、ＡＤコンバータ４が各相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換しても、そのＡＤ変換値にスイッチングノイズが重畳されず、制御性の悪化を抑制できる。

また、図３に示す如く、時刻ｔ＝τ／８のタイミングは、３相交流モータ１１の電気角θが（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πの場合、３相のスイッチングのタイミングから離れている。

したがって、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角θが、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８のタイミングで、電流センサ３からのアナログの相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する。ＡＤコンバータ４は、変換したＡＤ変換値をｄｑ／３相変換部９に出力する。

さらに、図３に示す如く、時刻ｔ＝３τ／８のタイミングは、３相交流モータ１１の電気角θが（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、３相のスイッチングのタイミングから離れている。

したがって、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角θが、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８のタイミングで、電流センサ３からのアナログの相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する。ＡＤコンバータ４は、変換したＡＤ変換値をｄｑ／３相変換部９に出力する。

ここで、上述した閾値Ａｔの設定方法について、説明する。
図４に示す如く、Ｄ１及びＤ２を定義し、閾値Ａｔを設定する。時刻ｔ＝τ／２のタイミングでＡＤ変換を行う場合、そのＡＤ変換のタイミングは、Ｄ１の位置で３相のスイッチングのタイミングに近付く。このため、ＡＤ変換値は、Ｄ１の位置で最もスイッチングノイズの影響を受ける。一方、時刻ｔ＝τ／８又は３τ／８のタイミングでＡＤ変換を行う場合、そのＡＤ変換のタイミングは、Ｄ２の位置で、３相のスイッチングのタイミングに近付く。このため、ＡＤ変換値は、Ｄ２の位置で最もスイッチングノイズの影響を受ける。したがって、以下のようなＤ１とＤ２の比較を行う。

Ｄ１≧Ｄ２の場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで電流センサ３からのアナログの相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する。

Ｄ１＜Ｄ２の場合、３相交流モータ１１の電気角によって時刻ｔ＝τ／８又は３τ／８を選択し、選択したタイミングで電流センサ３からのアナログの相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換する。

したがって、下記式に示す如く、Ｄ１＝Ｄ２を満たす振幅値が閾値Ａｔとなる。

なお、ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定すると、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８のタイミングで、電流センサ３からアナログの相電流値を取得し、デジタルのＡＤ変換値に変換しているが、これに限定されない。

ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定すると、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のタイミングで、電流センサ３からのアナログの相電流値を取得し、デジタルのＡＤ変換値に変換してもよい。この場合でも、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８のタイミングのときと同様に、電流指令値が大きい場合、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と、電流センサ３が各相電流値を取得しＡＤ変換値に変換するタイミングと、を、ずらすことができる。従がって、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。

図５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、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定した場合（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、３相交流モータ１１の電気角が、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、１１π／６≦θ＜２πの場合、および、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、のうちのいずれであるかを判定する（ステップＳ１０２）。

ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角が、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、１１π／６≦θ＜２πの場合、であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８のタイミングで電流センサ３からの相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換する（ステップＳ１０３）。

一方、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角が、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、であると判定した場合、時刻ｔ＝３τ／８のタイミングで電流センサ３からの相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換する（ステップＳ１０４）。

ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上でないと判定した場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで電流センサ３からの相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換する（ステップＳ１０５）。

ＡＤコンバータ４は、変換したＡＤ変換値をｄｑ／３相変換部９に出力する（ステップＳ１０６）。

以上、本実施形態１において、電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８のタイミングで、電流センサ３から各相の相電流値を取得し、取得した各相の相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、電流センサ３から各相の相電流値を取得し、取得した各相の相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する。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。

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、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定すると、上記時刻ｔ＝τ／８、３τ／８のタイミングに加えて、時刻ｔ＝５τ／８、７τ／８のタイミングで、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。これにより、複数の相電流値を取得し、取得した複数の相電流値をＡＤ変換値にそれぞれ変換し、そのＡＤ変換値の平均値を算出することで、ＡＤ変換値が平均化されるため、ＡＤ変換精度をより向上させることができる。

図６は、電流指令値が大きい場合の３相のスイッチングのタイミングを示す図である。図６において、縦軸は時刻ｔであり、ＰＷＭ信号の１周期＝τを示す。横軸は、３相交流モータ１１の電気角を示す。直線（３）（時刻ｔ＝５τ／８、７τ／８）は、ＡＤコンバータ４が電流センサ３から相電流を取得するタイミングを示す。

図６に示す如く、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングは、３相交流モータ１１の電気角θが（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πの場合、３相のスイッチングのタイミングから離れている。

したがって、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角θが、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８の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。

ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝τ／８のタイミングにおけるＡＤ変換値と、時刻ｔ＝７τ／８のタイミングにおけるＡＤ変換値と、の平均値を算出し、算出したＡＤ変換値の平均値をｄｑ軸電流生成部５に出力する。

図６に示す如く、時刻ｔ＝τ／８及び５τ／８のタイミングは、３相交流モータ１１の電気角θが（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、３相のスイッチングのタイミングから離れている。

したがって、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角θが、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８の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。

ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝３τ／８のタイミングにおけるＡＤ変換値と、時刻ｔ＝５τ／８のタイミングにおけるＡＤ変換値と、の平均値を算出し、算出したＡＤ変換値の平均値をｄｑ軸電流生成部５に出力する。

なお、ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングにおいて電流センサ３により検出された相電流値の平均値を算出し、算出した相電流値の平均値をＡＤ変換値に変換してもよい。同様に、ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８のタイミングにおいて電流センサ３により検出された相電流値の平均値を算出し、算出した相電流値の平均値をＡＤ変換値に変換してもよい。

図７は、本実施形態２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、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上であると判定した場合（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、３相交流モータ１１の電気角が、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、１１π／６≦θ＜２πの場合、および、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、のうちのいずれであるかを判定する（ステップＳ２０２）。

ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角が、（ａ）０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、１１π／６≦θ＜２πの場合、であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８の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ＡＤ変換値に変換する（ステップＳ２０３）。

ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝τ／８のタイミングＡＤ変換値と、時刻ｔ＝７τ／８のタイミングＡＤ変換値との平均値を算出し、算出したＡＤ変換値の平均値をｄｑ軸電流生成部５に出力する（ステップＳ２０４）。

一方、ＡＤコンバータ４は、３相交流モータ１１の電気角が、（ｂ）π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６の場合、であると判定した場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８の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ＡＤ変換値に変換する（ステップＳ２０５）。

ＡＤコンバータ４は、時刻ｔ＝３τ／８のタイミングＡＤ変換値と、時刻ｔ＝５τ／８のタイミングＡＤ変換値との平均値を算出し、算出したＡＤ変換値の平均値をｄｑ軸電流生成部５に出力する（ステップＳ２０６）。

ＡＤコンバータ４は、演算部６からの電流指令値の振幅Ａが閾値Ａｔ以上でないと判定した場合（ステップＳ２０１のＮＯ）、時刻ｔ＝τ／２の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ＡＤ変換値に変換し、変換したＡＤ変換値をｄｑ／３相変換部９に出力する（ステップＳ２０７）。

実施形態３
上記実施形態３において、ＡＤコンバータ４は、３相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換しているが、これに限定されない。例えば、安価なＡＤコンバータを使用する場合やＰＷＭの周期が短い場合に、ＡＤコンバータの変換時間が長く、３相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換するのが困難となることがある。

その場合、ＡＤコンバータ４は、２相の相電流値のみをデジタルのＡＤ変換値に変換してもよい。ＡＤコンバータ４は、次式（３相の電流値の和＝０）を用いて、残り１相のＡＤ変換値を算出してもよい。
Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０

ＡＤコンバータ４は、例えば、Ｕ相及びＶ相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に変換し、上式を用いて、残りのＷ相のＡＤ変換値を算出する。

また、ＡＤコンバータ４は、上述の実施形態２の如く、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、及びｔ＝５τ／８及び７τ／８のタイミングでＡＤ変換を行う場合、例えば、ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングでＵ相及びＶ相の相電流値をデジタルのＡＤ変換値に夫々変換し、上式を用いて、残りのＷ相のＡＤ変換値を算出する。

本実施形態３によれば、ＡＤ変換の処理としては、２相分の処理で済むため、ＡＤコンバータ４の処理負荷が軽減される。また、安価なＡＤコンバータを使用できるため、コスト低減に繋がる。

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５及び７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、４ＡＤコンバータ、５ｄｑ軸電流生成部、６演算部、７電流制御部、８角度センサ、９ｄｑ／３相変換部、１０キャリア変調部、１１３相交流モータ

Claims

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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置であって、
前記変換手段は、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、
前記３相交流モータの電気角θが、０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記３相交流モータの電気角θが、π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する、
ことを特徴とするモータ制御装置。
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、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、時刻ｔ＝τ／８及び３τ／８、および、時刻ｔ＝５τ／８及び７τ／８のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し、
前記変換した時刻ｔ＝τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、前記変換した時刻ｔ＝７τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、の平均値を算出し、該算出したＡＤ変換値の平均値を出力し、
前記変換した時刻ｔ＝３τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、前記変換した時刻ｔ＝５τ／８のタイミングのＡＤ変換値と、の平均値を算出し、該算出したＡＤ変換値の平均値を出力する、
ことを特徴とするモータ制御装置。
請求項１又は２記載のモータ制御装置であって、
前記変換手段は、前記電流検出手段からの３相の相電流値のうち２相の相電流値を前記ＡＤ変換値に変換し、該変換した２相のＡＤ変換値と、３相の相電流値の関係式と、に基づいて、残りの１相のＡＤ変換値を算出する、
モータ制御装置。
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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置の制御方法であって、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、
前記３相交流モータの電気角θが、０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記３相交流モータの電気角θが、π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する、
ことを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
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、
前記変換手段により変換されたＡＤ変換値に基づいた電流指令値を用いて、前記インバータの各スイッチング素子を切替えることで、前記３相交流モータを制御する電流制御手段と、
を備えるモータ制御装置のプログラムであって、
前記電流指令値の振幅が閾値以上であると判定した場合、前記インバータのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号の１周期をτとして、前記３相交流モータの電気角θが、０≦θ＜π／６、３π／６≦θ＜５π／６、７π／６≦θ＜９π／６、又は、１１π／６≦θ＜２πである場合、時刻ｔ＝τ／８及び７τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力し、前記３相交流モータの電気角θが、π／６≦θ＜３π／６、５π／６≦θ＜７π／６、又は９π／６≦θ＜１１π／６である場合、時刻ｔ＝３τ／８及び５τ／８のタイミングで前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する処理と、
前記電流指令値の振幅が閾値よりも小さいと判定した場合、時刻ｔ＝τ／２のタイミングで、前記電流検出手段から相電流値を取得し、取得した相電流値をＡＤ変換値に変換し出力する処理と、をコンピュータに実行させる、
ことを特徴とするプログラム。