JP7205660B2 - モータの制御方法、及び、モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの制御方法、及び、モータ制御装置に関する。

交流モータに交流電力を供給するために、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を用いたインバータの操作により、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して供給することが行われている。このようなＰＷＭ制御においては、直流電圧の入力に対する交流電圧の出力の比である変調率が１を上回る過変調制御となることがある。

モータの制御性を維持するためには、制御対象であるモータに対する電圧指令値と実際にモータへと印加される印加電圧とは比例関係であり、一次関数で示される線形応答性を有することが望ましい。過変調制御においては電圧降下が生じるため、電圧降下分を補償するために電圧指令値に対して予め補償ゲインを乗ずることで、線形応答性の維持が図られる。

ここで、高調波等の影響によってＰＷＭ制御における変調率が変動して一時的に大きくなることがある。電圧降下を考慮して補償ゲインを予め電圧指令値に対して乗じてしまうと、変調率が一時的に大きくなる場合には、交流モータへの印加電圧が適切な範囲を上回るおそれがある。さらに、制御装置においてフィードバック制御が行われている場合には、モータからの出力が適切とならないため、指令値を適切に生成できなくなるおそれがある。そこで、補償ゲインに上限を設定することで線形応答性の維持を図る技術が知られている（ＷＯ２０１９／１７６１０９Ａ１）。

しかしながら、ＰＷＭ制御の方法によっては、変調率の変動の発生頻度や変動幅が異なる。そのため、補償ゲインの上限を一律に設定してしまうと、線形応答性を維持できないおそれがあるという課題があった。そこで、本発明においては、上記課題を解決するために、線形応答性の維持を図るモータの制御方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、モータの制御方法により、ＰＷＭ制御で駆動されるインバータにより直流電圧を変換した交流の印加電圧を用いてモータを制御する。制御方法においては、モータにおいて所望のトルク出力を実現するように、インバータに対する電圧指令値を算出し、インバータによる変換前後における直流電圧に対する印加電圧の比率を示す変調率に応じて、電圧指令値と印加電圧との間に線形の関係性が保たれるようにする補償ゲインを算出し、上限値を用いて、補償ゲインに対して制限を行い、電圧指令値に対して制限された補償ゲインを乗ずることで、補償電圧指令値を算出し、補償電圧指令値を用いてインバータを駆動させることで、印加電圧をモータに印加する。上限値は、変調率の変動が大きい場合に、小さくなるように設定される。

図１は、第１実施形態によるモータの制御装置の概略構成図である。 図２は、補償ゲインの設定方法の例を説明する図である。 図３は、ゲイン補償制御のフローチャートである。 図４は、補償ゲイン上限値の切り替え時のタイミングチャートである。 図５は、第２実施形態によるモータの制御装置の概略構成図である。 図６は、ゲイン補償制御のフローチャートである。 図７は、補償ゲイン上限値の切り替え時のタイミングチャートである。 図８は、第３実施形態によるモータの制御装置の概略構成図である。 図９は、ゲイン補償制御のフローチャートである。 図１０は、補償ゲイン上限値の切り替え時のタイミングチャートである。 図１１は、第４実施形態によるモータの制御装置の概略構成図である。 図１２は、ゲイン補償制御のフローチャートである。 図１３は、補償ゲイン上限値の切り替え時のタイミングチャートである。

以下、図面を用いて、本発明の各実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、記載の簡略化のため、電流及び電圧等の三相成分及びｄ－ｑ座標成分を、「ｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）」、及び「三相電流値（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）」等のように必要に応じてまとめて表記する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態のモータの制御装置１００の概略構成図である。すなわち、本実施形態のモータの制御方法は、当該制御装置１００により実行される。

図示のように、本実施形態の制御装置１００は、電動車両などに搭載されて車両の駆動輪に接続される電動機としてのモータ２００の動作を制御する装置である。特に、制御装置１００は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量等に基づいて定まるトルク指令値Ｔ^*に応じて、モータ２００を制御する。

本実施形態の制御装置１００は、トルク指令値Ｔ^*に基づいてｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）を演算する電圧指令値演算部１と、変調率ｍに基づいた線形補償処理を行う電圧補償処理部２と、線形補償処理後の電圧指令値である補償後ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dcomp ^*，ｖ_qcomp ^*）に基づいてモータ２００への電圧を印加する出力制御部３と、モータ２００の駆動状態に基づいて制御モードの判定を行う制御モード判定部４とを有している。なお、本実施形態においては、制御モード判定部４は、出力制御部３において行われるＰＭＭ制御を、同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御のいずれで行うかを判定する。

電圧指令値演算部１、電圧補償処理部２、出力制御部３、及び制御モード判定部４は、ＣＰＵ等の各種演算・制御装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備える１又は複数のコンピュータにより実現される。以下では、電圧指令値演算部１、電圧補償処理部２、出力制御部３、及び制御モード判定部４の詳細について説明する。

電圧指令値演算部１は、電流指令生成部１１と、干渉電圧生成部１２と、電流ベクトル制御部１３と、を有している。

電流指令生成部１１は、トルク指令値Ｔ^*、出力制御部３の駆動に用いられる電源電圧としての直流電圧Ｖ_dc、回転数演算部３４から出力されるモータ回転数Ｎ、及び、制御モード判定部４から出力される変調モード信号MOD_modeを受け付ける。そして、電流指令生成部１１は、これらの入力に基づき、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*、及び、ｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を演算する。

詳細には、変調モード信号MOD_modeには、同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御のいずれを行うかが示されている。電流指令生成部１１は、制御モード毎に設けられたテーブルであって、トルク指令値Ｔ^*、直流電圧Ｖ_dc、及び、モータ回転数Ｎと、ｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）との間の関係を定めた所定のテーブルに基づいて、ｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）を演算する。なお、このテーブルは、例えば、モータ回転数Ｎ及びトルク指令値Ｔ^*に対して、所定のモータ温度の場合に所望のトルクを得る観点から好適なｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）を実験的又は解析的な方法で予め定めたものである。

そして、電流指令生成部１１は、演算したｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）を電流ベクトル制御部１３に出力する。

干渉電圧生成部１２は、トルク指令値Ｔ^*、出力制御部３の駆動に用いられる電源電圧としての直流電圧Ｖ_dc、及び、モータ回転数Ｎを取得する。干渉電圧生成部１２は、実験又は解析により予め定められたテーブルを用いて、トルク指令値Ｔ^*、直流電圧Ｖ_dc、及びモータ回転数Ｎから、モータ２００の制御におけるｄ軸及びｑ軸の間で相互に干渉し合う速度起電力項を抑制するような、ｄ軸干渉電圧ｖ_{d_dcpl} ^*、及びｑ軸干渉電圧ｖ_{q_dcpl} ^*を演算する。干渉電圧生成部１２は、演算したｄｑ軸干渉電圧（ｖ_{d_dcpl} ^*，ｖ_{q_dcpl} ^*）を電流ベクトル制御部１３に出力する。

電流ベクトル制御部１３は、電流指令生成部１１からｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）を受信し、干渉電圧生成部１２からｄｑ軸干渉電圧（ｖ_{d_dcpl} ^*，ｖ_{q_dcpl} ^*）を受信する。さらに、電流ベクトル制御部１３は、出力制御部３のＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５から、モータ２００の出力電流であるｄ軸電流値ｉ_d、及びｑ軸電流値ｉ_qを受信する。

電流ベクトル制御部１３は、ｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）、ｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）、及びｄｑ軸干渉電圧（ｖ_{d_dcpl} ^*，ｖ_{q_dcpl} ^*）に基づき、非干渉制御、及び電流フィードバック制御による電流ベクトル制御を行うことで、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５により取得されるｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）がｄｑ軸電流指令値（ｉ_d ^*，ｉ_q ^*）に近づくように、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を演算する。そして、電流ベクトル制御部１３は、演算したｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）を電圧補償処理部２の変調率演算部２１及び電圧線形補償部２５に出力する。

また、変調モード信号MOD_modeに示されるよう、出力制御部３においては、同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御のいずれかのＰＭＭ制御が行われる。同期ＰＷＭ制御においては、出力制御部３によるＰＭＷ制御において、所定の周期の単一のキャリア周波数が用いられる。非同期ＰＷＭ制御においては、出力制御部３によるＰＭＷ制御において、所定の周期において周波数が変化することで複数のキャリア周波数が用いられる。

そこで、電圧指令値演算部１においては、制御モードに基づいてキャリア周波数f_carrierが決定され、決定されたキャリア周波数f_carrierが出力制御部３（インバータ３３）に出力される。なお、この実施形態においては、電流ベクトル制御部１３からキャリア周波数f_carrierが出力されているが、これは、電圧指令値演算部１からの出力を電流ベクトル制御部１３に集約したためである。詳細には、キャリア周波数f_carrierは、電流指令生成部１１において決定された後に、電流ベクトル制御部１３から出力される。

電圧補償処理部２は、変調率演算部２１と、補償ゲイン演算部２２と、補償制限切替部２３と、補償ゲインリミット部２４と、電圧線形補償部２５と、を有している。

変調率演算部２１は、直流電圧Ｖ_dcを取得するとともに、電流ベクトル制御部１３からｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）を受信する。変調率演算部２１は、次式（１）、（２）に基づいて、直流電圧Ｖ_dc及びｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）から変調率ｍを演算する。

ここで、Ｖ_a ^*は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）の振幅を意味する。以下、Ｖ_a ^*を「電圧振幅指令値Ｖ_a ^*」と称するものとする。すなわち、電圧振幅指令値Ｖ_a ^*は、以下の式（２）により定まる。

すなわち、変調率ｍは、直流電圧Ｖ_dcに対するｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）の大きさ（実効値）の割合として求められるパラメータであり、出力制御部３におけるＰＷＭ制御による変換前の直流電圧に対する変換後の交流電圧の実行値の割合に相当するものである。したがって、変調率ｍが１以下の領域は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）に対して直流電圧Ｖ_dcに余裕がある通常変調領域であり、変調率ｍが１を超える領域が過変調領域となる。そして、変調率演算部２１は、変調率ｍを補償ゲイン演算部２２、及び、補償制限切替部２３に出力する。

補償ゲイン演算部２２は、変調率演算部２１から変調率ｍを受信する。補償ゲイン演算部２２は、制御装置１００の図示しないメモリ等に予め記憶された変調率－補償ゲインテーブルを参照して、変調率ｍから補償ゲインK_compを設定する。

図２は、変調率－補償ゲインテーブを示すグラフである。この図には変調率ｍに応じて設定される補償ゲインK_comp（変調率－補償ゲインテーブル）が示されている。変調率が１以上の場合に、変調率ｍの増加に伴って大きくなるような、１以上の補償ゲインK_compが設定される。

変調率が１以上の場合に、１以上の補償ゲインK_compが設定される理由は以下のとおりである。変調率ｍ≧１となる過変調領域において、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）に基づく三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）の大きさが直流電圧Ｖ_dcに起因する制限を越えるため、モータ２００への出力電圧を三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）に完全に調整することができない。このため、三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）の波形に対してモータ２００への出力電圧の波形のピーク部分が台状に欠ける電圧降下が生じる。

そこで、過変調領域においては、三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）に対する補償ゲインK_compとして１よりも大きな値を設定する。これにより、電圧降下に起因する出力の低下を抑制することができ、その結果、モータ２００の制御における線形応答性を保つことができる。

なお、変調率が１よりも小さい通常変調領域においては、電圧降下が発生せず補償を行う必要がないため、補償ゲインK_compとして１が設定される。

補償制限切替部２３は、変調率演算部２１から変調率ｍ、及び、制御モード判定部４から変調モード信号MOD_modeを受信する。ここで、変調モード信号MOD_modeは、非同期PWM制御、又は、同期PWM制御のいずれかの制御が行われる旨が示されている。そこで、補償制限切替部２３は、次表に従って補償ゲイン上限値K_upperを設定する。

すなわち、非同期ＰＷＭ制御が行われる場合には、K_{upper_Async}が補償ゲイン上限値K_upperとして設定され、同期ＰＷＭ制御が行われる場合には、K_{upper_Sync}が補償ゲイン上限値K_upperとして設定される。なお、K_{upper_Sync}は、K_{upper_Async}がよりも大きいものとする。

補償ゲインリミット部２４は、補償ゲイン演算部２２から出力される補償ゲインK_compに対して、上限が補償ゲイン上限値K_upperとなるように制限して、制限補償ゲインK_{comp_lim}を電圧線形補償部２５に出力する。

電圧線形補償部２５は、補償ゲインリミット部２４から制限補償ゲインK_{comp_lim}を受信する。そして、電圧線形補償部２５は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）及び制限補償ゲインK_{comp_lim}に基づいて、補償後ｄ軸電圧指令値ｖ_dcomp ^*及び補償後ｑ軸電圧指令値ｖ_qcomp ^*を演算する。

具体的に、電圧線形補償部２５は、先ず、次式に基づいて、ｄｑ軸電圧振幅指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）、及び、制限補償ゲインK_{comp_lim}から、補償後ｄｑ軸電圧指令値（Ｖ_dcomp ^*，Ｖ_qcomp ^*）を演算する。電圧線形補償部２５は、演算した補償後ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dcomp ^*，ｖ_qcomp ^*）を出力制御部３に出力する。

出力制御部３は、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換部３１と、ＰＷＭ変換部３２と、インバータ３３と、回転数演算部３４と、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５と、電圧センサ３６と、を備える。

ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換部３１は、電圧線形補償部２５から補償後ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dcomp ^*，ｖ_qcomp ^*）を受信する。そして、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換部３１は、後述する位置検出センサ２０１で検出したモータ２００の回転子の電気角θを用いて、次式に基づき補償後ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dcomp ^*，ｖ_qcomp ^*）を三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）に変換する。

ＰＷＭ変換部３２は、電圧センサ３６から出力される直流電圧Ｖ_dc、及びｄｑ軸／ＵＶＷ相変換部３１からの三相電圧指令値（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）を取得する。ＰＷＭ変換部３２は、デッドタイム補償処理及び電圧利用率向上処理によって（ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*）に対応したパワー素子駆動信号（Ｄ_uu ^*，Ｄ_ul ^*，Ｄ_vu ^*，Ｄ_vl ^*，Ｄ_wu ^*，Ｄ_wl ^*）を生成する。そして、ＰＷＭ変換部３２は、生成したパワー素子駆動信号（Ｄ_uu ^*，Ｄ_ul ^*，Ｄ_vu ^*，Ｄ_vl ^*，Ｄ_wu ^*，Ｄ_wl ^*）をインバータ３３に出力する。

インバータ３３は、電圧センサ３６により電圧が検出されるバッテリからの直流電圧Ｖ_dc供給された状態で、電圧指令値演算部１からキャリア周波数f_carrier、及び、ＰＷＭ変換部３２からのパワー素子駆動信号（Ｄ_uu ^*，Ｄ_ul ^*，Ｄ_vu ^*，Ｄ_vl ^*，Ｄ_wu ^*，Ｄ_wl ^*）を受け付ける。インバータ３３は、に基づいて、キャリア周波数f_carrierとパワー素子駆動信号（Ｄ_uu ^*，Ｄ_ul ^*，Ｄ_vu ^*，Ｄ_vl ^*，Ｄ_wu ^*，Ｄ_wl ^*）との大小関係を比較することで、不図示の駆動回路（三相ブリッジ回路）のパワー素子を駆動する。これにより、直流電圧Ｖ_dcを擬似的に三相交流電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）に変換してモータ２００に印加することができる。

モータ２００は、インバータ３３により印加された三相交流電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）に応じて各相にＵ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、及びＷ相電流ｉ_wが出力され、所望の出力トルクが実現される。

また、モータ２００には、回転子の電気角θを検出する位置検出センサ２０１が設けられている。位置検出センサ２０１により検出された電気角θは、ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換部３１、回転数演算部３４、及び、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５に出力される。

回転数演算部３４は、位置検出センサ２０１からの電気角θの時間当たりの変化量（＝モータ角速度）から、モータ回転数Ｎを演算する。回転数演算部３４は、モータ回転数Ｎを、電流指令生成部１１及び干渉電圧生成部１２に出力する。

インバータ３３とモータ２００との間には、Ｕ相配線に電流センサ３７ｕが設けられ、Ｖ相配線に電流センサ３７ｖが設けられている。Ｕ相電流センサ３７ｕにより検出されるＵ相電流ｉ_u、及び、Ｖ相電流センサ３７ｖにより検出されるＶ相電流ｉ_vは、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５に出力される。

ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５は、位置検出センサ２０１からの電気角θ、電流センサ３７ｕからのＵ相電流ｉ_u、及び、電流センサ３７ｖからのＶ相電流ｉ_vに基づいて、ｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）を演算する。

詳細には、まず、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５は、Ｗ相電流ｉ_wを次式に基づいて演算する。

すなわち、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、及びＷ相電流ｉ_wは、相互に位相が１２０°異なるため、Ｕ相電流ｉ_u及びＶ相電流ｉ_vに基づき、式（５）からＷ相電流ｉ_wを決定することができる。

さらに、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５は、電気角θに基づいて、次式を用いて、三相電流値（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）からｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）への変換を行う。

ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５は、求めたｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）を電流ベクトル制御部１３にフィードバックする。

制御モード判定部４は、電圧センサ３６から直流電圧Ｖ_dc、電流ベクトル制御部１３からｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）、及び、ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５からｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）を受信する。そして、制御モード判定部４は、これらのパラメータの間の関係が所定条件を満たすか否かに基づいて、同期ＰＷＭ制御または非同期ＰＷＭ制御を行うか選択する。例えば、非同期ＰＷＭ制御は、モータ２００に対して直流電圧Ｖ_dcを上回る電圧を印加する必要がある過変調制御が行われる場合に選択される。制御モード判定部４は、選択されたＰＷＭ制御方法を示す変調モード信号MOD_modeを、電流指令生成部１１、補償制限切替部２３、及び、ＰＷＭ変換部３２に出力する。

ここで、補償制限切替部２３、補償ゲインリミット部２４、及び、電圧線形補償部２５により行われる一連のゲイン補償制御を、図３を用いて説明する。

図３は、ゲイン補償制御を示すフローチャートである。制御モード判定部４において記憶されたプログラムが実行されることにより、ゲイン補償制御が行われる。

ステップＳ１において、補償制限切替部２３は、変調モード信号MOD_modeに示される制御モードが非同期ＰＷＭ制御であるか否かを判定する。そして、非同期ＰＷＭ制御が行われる場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、次にステップＳ２の処理を行う。非同期ＰＷＭ制御が行われない（同期ＰＷＭ制御が行われる）場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、次にステップＳ３の処理を行う。

ステップＳ２において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Async}を設定する。ステップＳ３において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Sync}を設定する。なお、K_{upper_Sync}はK_{upper_Async}よりも大きいため、K_{upper_Async}に対して所定値を加えることや、所定の割合を乗ずることで、K_{upper_Sync}を求めてもよい。これらの設定は表1に従うものである。

ステップＳ４において、補償ゲインリミット部２４は、補償ゲイン演算部２２から出力される補償ゲインK_compに対してその上限が補償ゲイン上限値K_upperとなるように制限して、制限補償ゲインK_{comp_lim}を算出する。

なお、補償制限切替部２３は、変調モード信号MOD_modeに示されるモードの切り替えを検出した場合には、補償ゲイン上限値K_upperの設定値として、K_{upper_Async}とK_{upper_Sync}との切り替えを行うが、その切り替えをパルス的でなく漸次的に変化するように行ってもよい。

図４は、補償ゲイン上限値K_upperの切替時のタイミングチャートである。この図によれば、時刻ｔ₄において制御モードが非同期ＰＷＭ制御から同期ＰＷＭ制御に切り替わったものとする。このような場合には、時刻ｔ₀～ｔ₄においては、K_upperとして、K_{upper_Async}が設定されている。そして制御モードの切り替え後、時刻ｔ₄～ｔ₆において、K_upperは、K_{upper_Async}からK_{upper_Sync}へと漸次大きくなるように変化し、時刻ｔ₆以降において、K_upperはK_{upper_Sync}となる。このように、K_upperの切り替えを漸次行うことにより、上限値の急減な変化が抑制できるので、制御の安定性を向上させることができる。

なお、K_{upper_Sync}は、K_{upper_Async}に比べてはるかに大きく設定してもよい。これは、同期ＰＷＭ処理が行われている場合は、変調率ｍは１以下であり補償ゲインK_compに制限を行う必要性が極めて低いことに起因する。そのため、図３において、非同期ＰＷＭ制御が行われずに同期ＰＷＭ制御が行われる場合には（Ｓ１：Ｎｏ）補償ゲインK_compに対して比較的大きなK_{upper_Sync}を用いて制限処理を行うことで、より幅広い電圧で線形応答性を維持できる。

また他の例としては、図３において、非同期ＰＷＭ制御が行われない場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、ステップＳ４の制限処理を行わなくてもよい。この例の場合には、補償ゲインリミット部２４は、補償ゲインK_compを制限補償ゲインK_{comp_lim}として電圧線形補償部２５へ出力する。同期ＰＷＭ処理が行われている場合は、変調率ｍは１以下であり補償ゲインK_compに制限を行う必要性が極めて低いため、同期ＰＷＭ制御が行われる場合には補償ゲインK_compに対する制限処理を省略することで、より幅広い電圧で線形応答性を維持できる。

このような第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第１実施形態のモータ２００の制御方法においては、電圧指令値演算部１は、トルク指令値Ｔ^*に基づいてｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）を算出する。電圧補償処理部２においては、補償ゲイン演算部２２は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）とモータ２００への印加電圧との大きさの関係が比例関係（線形応答性）となるように、直流電圧Ｖ_dc（直流電圧）に対する印加電圧の変調率に対する補償ゲインK_compを求める。補償ゲインリミット部２４は、補償ゲインK_compに対して補償ゲイン上限値K_upperにより制限を行うことで制限補償ゲインK_{comp_lim}を算出する。さらに、電圧線形補償部２５は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）に対して制限補償ゲインK_{comp_lim}を乗ずることで、補償後ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dcomp ^*，ｖ_qcomp ^*）を算出する。そして、補償制限切替部２３は、変調率ｍの変動が大きい場合には、補償ゲイン上限値K_upperをより小さく設定する。

変調率ｍの変動が大きい場合に、比較的大きな補償ゲイン上限値K_upperを用いてしまうと、インバータ３３からモータ２００に対して印加される電圧が過大となるおそれがあるが、比較的小さなK_{upper_Async}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いて補償ゲインK_compを制限することにより、モータ２００に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。その結果、モータ２００においてトルク及び電流の変動を抑制することができる。

第１実施形態のモータ２００の制御方法においては、変調率ｍの変動が大きい場合には、補償制限切替部２３は補償ゲイン上限値K_upperをより大きく設定する、もしくは、補償ゲインリミット部２４は補償ゲインK_compに対して制限処理を行わずに制限補償ゲインK_{comp_lim}を出力する。

変調率ｍの変動が小さい場合には、変調率ｍが一時的に大きくなるおそれが少ないため、比較的大きなK_{upper_Sync}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いて補償ゲインK_compを制限することにより、線形応答性を確保できる電圧範囲が大きくなるので、モータ２００の制御性を向上させることができる。また、変調率ｍが一時的に大きくなるおそれが少ないため、補償ゲインK_compに対する制限処理を省略することにより、全ての電圧範囲で線形応答性を確保することができる。

第１実施形態のモータ２００の制御方法においては、制御モード判定部４は、ＰＷＭ変換部３２において行われる制御として、同期ＰＷＭ制御、または、非同期ＰＷＭ制御のいずれかを選択する。ここで、非同期ＰＷＭ制御は、同期ＰＷＭ制御と比較すると、変調率ｍがより大きく、かつ、制御中における変調率ｍの変動幅が大きい。

そこで、制御モード判定部４によって非同期ＰＷＭ制御が選択された場合には、比較的小さなK_{upper_Async}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いることにより、モータ２００に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。その結果、モータ２００においてトルク及び電流の変動を抑制することができる。

一方、制御モード判定部４によって同期ＰＷＭ制御が選択された場合には、変調率ｍの変動が小さいため、比較的大きなK_{upper_Sync}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いる。これにより、線形応答性を確保できる電圧範囲が大きくなるので、モータ２００の制御性を向上させることができる。また、補償ゲインK_compに対する制限処理を省略することにより、全ての電圧範囲で線形応答性を確保してもよい。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、非同期ＰＷＭ制御又は同期ＰＷＭ制御の制御方式に応じて補償ゲイン上限値K_upperを設定する例について説明したが、これに限らない。第２実施形態においては、他の例として、電流ベクトル制御又は電圧位相制御等の制御モードに応じて補償ゲイン上限値K_upperを設定する例について説明する。

図５は、第２実施形態のモータ２００の制御装置１００の概略構成図である。この概略構成図によれば、図１の第１実施形態の概略構成図と比較すると、電圧指令値演算部１の詳細な構成、及び、電圧補償処理部２の補償制限切替部２３への入力、及び、制御モード判定部４からの出力に差異が存在する。これらの構成の差異の概略は以下の通りである。

第１実施形態においては、電圧指令値演算部１は、モータ２００に対して電流ベクトル制御のみを行っていたが、本実施形態においては、電流ベクトル制御又は電圧位相制御のいずれかが制御モードとして選択される。この選択は、制御モード判定部４によって行われる。

制御モード判定部４は、選択した制御モードを示す制御モード信号CTRL_modeを、電圧指令値演算部１（電圧指令値切替部１７）及び電圧補償処理部２（補償制限切替部２３）に出力する。なお、一例として、制御モード判定部４は、モータ２００の回転数が一定以上の高回転領域であると判断できる場合には電圧位相制御を選択し、そうでない場合（低回転領域である場合）には電流ベクトル制御を選択する。

そして、電圧指令値演算部１、及び、電圧補償処理部２は、以下に示すように、制御モード信号CTRL_modeに示される制御モードに応じた処理を行う。

電圧指令値演算部１は、第１実施形態の構成と比較すると、さらに、電圧振幅生成部１４、電圧位相生成部１５、電圧位相制御部１６、及び、電圧指令値切替部１７を備える。

第１実施形態と同じ構成である電流指令生成部１１、干渉電圧生成部１２、及び、電流ベクトル制御部１３によって、電流ベクトル制御の指令値（第１電圧指令値）が生成される。一方、電圧振幅生成部１４、電圧位相生成部１５、電圧位相制御部１６によって、電圧位相制御の指令値（第２電圧指令値）が生成される。そして、電圧指令値切替部１７によって、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御のいずれの制御方法の指令値を用いるかが決定される。

電流指令生成部１１、干渉電圧生成部１２、及び、電流ベクトル制御部１３は、第１実施形態と同様の処理を行う。そして、電流ベクトル制御部１３は、電流ベクトル制御に用いる指令値である第１ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_di ^*，ｖ_qi ^*）を電圧指令値切替部１７に出力する。なお、第１ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_di ^*，ｖ_qi ^*）は、第１実施形態におけるｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）に相当するものであり、本実施形態における説明の便宜上、名称を変更している。

電圧振幅生成部１４は、直流電圧Ｖ_dc及び変調率指令値ｍ^*を取得する。ここで、変調率指令値ｍ^*は、電圧位相制御が実行される場合に用いる変調率ｍの値として好適な固定値であって、予め求められた値が設定される。

電圧振幅生成部１４は、次式に基づき、直流電圧Ｖ_dc及び変調率指令値ｍ^*から第２電圧振幅指令値Ｖ_av ^*を演算する。なお、第１実施形態の（２）式に示される電流ベクトル制御に用いられる電圧振幅指令値Ｖ_a ^*と区別するために、電圧位相制御に用いられる電圧振幅指令値を、第２電圧振幅指令値Ｖ_av ^*と称するものとする。

そして、電圧振幅生成部１４は、演算した第２電圧振幅指令値Ｖ_av ^*を電圧位相制御部１６に出力する。

電圧位相生成部１５は、トルク指令値Ｔ^*、モータ回転数Ｎ、直流電圧Ｖ_dc、及び、変調モード信号MOD_modeを取得する。そして、電圧位相生成部１５は、これら入力に基づいて実験又は解析により予め定められたマップを参照して電圧位相α^*を演算する。そして、電圧位相生成部１５は、演算した電圧位相α^*を電圧位相制御部１６に出力する。

より詳細には、変調モード信号MOD_modeには、ＰＭＷ制御において同期ＰＷＭ制御信号を用いるか非同期ＰＷＭ信号を用いるかが示されている。そして、電圧位相生成部１５は、電圧位相制御が行われる場合の指令値を求めるために変調モード毎に設けられたテーブルであって、トルク指令値Ｔ^*、モータ回転数Ｎ、及び、直流電圧Ｖ_dcと、電圧位相α^*との間の関係を定めた所定のテーブルに基づいて電圧位相α^*を演算する。なお、このテーブルは、予め実験的又は解析的な方法で予め定めたものである。

電圧位相制御部１６は、トルク指令値Ｔ^*を取得するとともに、電圧振幅生成部１４から第２電圧振幅指令値Ｖ_av ^*、電圧位相生成部１５から電圧位相α^*、及びＵＶＷ相／ｄｑ軸変換部３５からｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）を受信する。

そして、電圧位相制御部１６は、ｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）からトルク推定値Ｔ_calを演算し、さらに、演算したトルク推定値Ｔ_calがトルク指令値Ｔ^*に近づくように、第２電圧振幅指令値Ｖ_av ^*、電圧位相α^*、トルク指令値Ｔ^*、及びｄｑ軸電流値（ｉ_d，ｉ_q）に基づいて、第２ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dv ^*，ｖ_qv ^*）を演算する。そして、電圧位相制御部１６は、演算した第２ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dv ^*，ｖ_qv ^*）を電圧指令値切替部１７に出力する。

電圧指令値切替部１７は、電流ベクトル制御部１３から第１ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ_i ^*，ｖｑ_i ^*）、電圧位相制御部１６から第２ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dv ^*，ｖ_qv ^*）、及び制御モード判定部４から制御モード信号CTRL_modeを受信する。そして、電圧指令値切替部１７は、これらの値及び信号に基づいて、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）を演算し、電圧補償処理部２及び電圧線形補償部２５に出力する。なお、第１ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ_i ^*，ｖｑ_i ^*）は第１電圧指令値の一例であり、第２ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dv ^*，ｖ_qv ^*）は第２電圧指令値の一例である。

具体的に、電圧指令値切替部１７は、電流ベクトル制御又は電圧位相制御の何れかの指令値を選択して、ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）として出力する。電圧指令値切替部１７は、制御モード信号CTRL_modeにより電流ベクトル制御が指定された場合には、第１ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_di ^*，ｖ_qi ^*）をｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）として出力する。一方、電圧指令値切替部１７は、電圧位相制御が指定された場合には、第２ｄｑ軸電圧指令値（ｖ_dv ^*，ｖ_qv ^*）をｄｑ軸電圧指令値（ｖ_d ^*，ｖ_q ^*）として出力する。

なお。電圧指令値演算部１におけるキャリア周波数f_carrierの決定は、任意のブロックで行われてもよい。例えば、電流指令生成部１１及び電圧位相生成部１５のそれぞれにおいて変調モードに応じて２つずつ、計４つ求められるキャリア周波数f_carrierのうち、制御モード及び変調モードに応じた値を、電圧指令値切替部１７から出力されてもよい。

また、電圧補償処理部２における差分は以下のとおりである。

補償制限切替部２３においては、第１実施形態と比較すると、変調モード信号MOD_modeに替えて制御モード信号CTRL_modeが入力される。ここで、制御モード信号CTRL_modeは、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御のいずれかの制御が行われる旨が示されている。そこで、補償制限切替部２３は、次表に従って、制御モード信号CTRL_modeに応じて補償ゲイン上限値K_upperを設定する。

これにより、補償ゲインリミット部２４は、電流ベクトル制御が行われる場合には、K_{upper_Current}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定し、電圧位相制御が行われる場合には、K_{upper_Volt}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定する。なお、K_{upper_Current}はK_{upper_Volt}がよりも小さいものとする。

ここで、第１実施形態の図３と同様に、補償制限切替部２３、補償ゲインリミット部２４、及び、電圧線形補償部２５により行われる一連のゲイン補償制御を、図６を用いて説明する。

ステップＳ２１において、補償制限切替部２３は、制御モード信号CTRL_modeに示される制御モードが電流ベクトル制御であるか否かを判定する。そして、電流ベクトル制御が行われる場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、次にステップＳ２２の処理を行う。電流ベクトル制御が行われない（電圧位相制御が行われる）場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、次にステップＳ２３の処理を行う。

ステップＳ２２において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Curent}を設定する。ステップＳ２３において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Volt}を設定する。なお、K_{upper_Volt}はK_{upper_Curent}よりも大きいため、K_{upper_Volt}に対して所定値を加えることや、所定の割合を乗ずることで、K_{upper_Curent}を求めてもよい。これらの設定は表２に従うものである。

ステップＳ２４において、補償ゲインリミット部２４は、補償ゲイン演算部２２から出力される補償ゲインK_compに対してその上限が補償ゲイン上限値K_upperとなるように制限して、制限補償ゲインK_{comp_lim}を算出する。

なお、補償制限切替部２３は、制御モード信号CTRL_modeに示されるモードの切り替えを検出した場合には、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Current}とK_{upper_Volt}との切り替えを行うが、その切り替えをパルス的でなく漸次的に変化するように行ってもよい。

図７は、補償ゲイン上限値K_upperの切り替えの一例を示すタイミングチャートである。図１に示された切り替えと同様に、時刻ｔ₀～ｔ₄においては、K_upperとして、K_{upper_Current}が設定されている。そして制御モードの切り替え後、時刻ｔ₄～ｔ₆において、K_upperは、K_{upper_Current}からK_{upper_Volt}へと漸次変化し、時刻ｔ₆以降において、K_upperはK_{upper_Volt}が設定される。このように、K_upperの切り替えを漸次行うことにより、上限値の急減な変化が抑制できるので、制御の安定性を向上させることができる。

なお、K_{upper_Volt}は、K_{upper_Current}に比べてはるかに大きく設定してもよい。これは、電圧位相制御が行われている場合は、変調率ｍは安定しており補償ゲインK_compに制限を行う必要性が極めて低いことに起因する。また、電流ベクトル制御が行わる場合にのみ、補償ゲインK_compに対して制限処理を行ってもよい。電圧位相制御が行われる場合には、制限処理を省略することで、より幅広い電圧で線形応答性を維持できる。

このような第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第２実施形態の制御装置１００の制御方法においては、制御モード判定部４は、モータ２００に対する制御モードとして、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御のいずれかを選択する。ここで、電流ベクトル制御は、電圧位相制御と比較すると、変調率ｍの安定性が低い。

そこで、制御モード判定部４によって電流ベクトル制御が選択された場合には、比較的小さなK_{upper_Current}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いることにより、モータ２００に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。その結果、モータ２００においてトルク及び電流の変動を抑制することができる。

一方、制御モード判定部４によって電圧位相制御が選択された場合には、変調率ｍの変動が小さいため、比較的大きなK_{upper_Sync}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いることにより、線形応答性を確保できる電圧範囲が大きくなるので、モータ２００の制御性を向上させることができる。また、補償ゲインK_compの制限を省略することにより、全ての電圧範囲で線形応答性を確保してもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態においては、他のパラメータを用いて補償ゲイン上限値K_upperを設定する例について説明する。

図８は、第３実施形態のモータ２００の制御装置１００の概略構成図である。この概略構成図によれば、図６の第２実施形態の概略構成図と比較すると、電圧補償処理部２の補償制限切替部２３への入力に差異が存在する。

補償制限切替部２３には、変調率ｍのみが入力されており、第１実施形態のような制御モード信号CTRL_modeの入力、及び、第２実施形態のような制御モード信号CTRL_modeの入力はない。補償制限切替部２３は、次表に従って、変調率ｍに応じて補償ゲイン上限値K_upperを設定する。

これにより、補償ゲインリミット部２４は、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さい場合には、K_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定し、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_th以上の場合には、K_{upper_High}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定する。なお、K_{upper_High}はK_{upper_Low}よりも大きいものとする。

ここで、補償制限切替部２３、補償ゲインリミット部２４、及び、電圧線形補償部２５により行われる一連のゲイン補償制御を、図９を用いて説明する。

ステップＳ３１において、補償制限切替部２３は、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さいか否かを判定する。そして、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さい場合には（m ＜ m_th）（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、次にステップＳ３２の処理を行う。変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さくない（m ≧ m_th）場合には（Ｓ３１：Ｎｏ）、次にステップＳ３３の処理を行う。

ステップＳ３２において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Low}を設定する。ステップＳ３３において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_High}を設定する。なお、K_{upper_High}はK_{upper_Low}よりも大きいため、K_{upper_Low}に対して所定値を加えることや、所定の割合を乗ずることで、K_{upper_High}を求めてもよい。これらの設定は表３に従うものである。

ステップＳ３４において、補償ゲインリミット部２４は、補償ゲイン演算部２２から出力される補償ゲインK_compに対してその上限が補償ゲイン上限値K_upperとなるように制限して、制限補償ゲインK_{comp_lim}を算出する。

なお、補償制限切替部２３は、変調率ｍが経時的に大きくなるように変化している状態において、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thを超えた場合には、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_low}からK_{upper_High}への切り替えを行うが、その切り替えをパルス的でなく漸次的に変化するように行ってもよい。

図１０は、補償ゲイン上限値K_upperの切り替えの一例を示すタイミングチャートである。図１に示された切り替えと同様に、時刻ｔ₀～ｔ₄においては、K_upperとして、K_{upper_Low}が設定されている。変調率ｍは漸次的に大きくなり、時刻ｔ₄において切替判定変調率ｍ_thを上回る。その結果時刻ｔ₄においてK_upperの設定値が切り替えられる。

この時刻ｔ₄において変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thを上回った後、時刻ｔ₄～ｔ₆において、K_upperは、K_{upper_Low}からK_{upper_High}へと漸次変化し、時刻ｔ₆以降において、K_upperはK_{upper_HIgh}が設定される。このように、K_upperの切り替えを漸次行うことにより、上限値の急減な変化が抑制できるので、制御の安定性を向上させることができる。

なお、K_{upper_High}は、K_{upper_Low}に比べてはるかに大きく設定してもよい。これは、変調率ｍが比較的小さい場合は、変調率ｍは安定しており補償ゲインK_compに制限を行う必要性が極めて低いことに起因する。また、変調率ｍが比較的小さい場合にのみ、補償ゲインK_compに対して制限処理を行ってもよい。変調率ｍが比較的大きい場合には、制限処理を省略することで、より幅広い電圧で線形応答性を維持できる。

第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第３実施形態の制御装置１００の制御方法においては、補償ゲインリミット部２４は、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さい場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、K_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定し（Ｓ３２）、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_th以上の場合には（Ｓ３１：Ｎｏ）、K_{upper_High}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定する（Ｓ３３）。

制御装置１００においては、制御対象であるモータ２００からの入力を用いたフィードバック制御が行われている。フィードバック系においては、モータ２００からのフィードバック入力に対してフィルタ処理されたものが利用される。ここで、補償ゲインK_compの制限は指令値の算出過程において行われているため、この制限により指令値と出力との間の線形応答性が確保されたとしても、出力が再び制御装置１００へとフィードバック入力されるまでにタイムラグが発生してしまう。そのため、このタイムラグの間に変調率ｍが変化してしまうと、フィードバック制御が適切に行われないおそれがある。

ここで、変調率ｍが小さいほど、フィードバック制御系においてタイムラグが発生しやすくなる特徴があり、変調率ｍの変化に起因してフィードバック制御系が不安定となるおそれがある。そこで、変調率ｍが切替判定変調率ｍ_thよりも小さい場合には、比較的小さなK_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いることにより、タイムラグが発生する状況であっても線形性が確保されやすくなる。その結果、ので、モータ２００においてトルク及び電流の変動を抑制することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態においては、さらに他のパラメータを用いて補償ゲイン上限値K_upperを設定する例について説明する。

図１１は、第４実施形態のモータ２００の制御装置１００の概略構成図である。この概略構成図によれば、図６の第２実施形態の概略構成図と比較すると、電圧補償処理部２の補償制限切替部２３への入力に差異が存在する。

補償制限切替部２３には、電圧指令値演算部１（電圧指令値切替部１７）からキャリア周波数f_carrierが入力され、第１実施形態のような変調モード信号MOD_modeの入力、第２実施形態のような制御モード信号CTRL_modeの入力、及び、第３実施形態のような変調率ｍの入力はない。そこで、補償制限切替部２３は、次表に従って、キャリア周波数f_carrierに応じて補償ゲイン上限値K_upperを設定する。

これにより、補償ゲインリミット部２４は、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さい場合には、K_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定し、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_th以上の場合には、K_{upper_High}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定する。なお、K_{upper_High}はK_{upper_Low}よりも大きいものとする。

ここで、補償制限切替部２３、補償ゲインリミット部２４、及び、電圧線形補償部２５により行われる一連のゲイン補償制御を、図１２を用いて説明する。

ステップＳ４１において、補償制限切替部２３は、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さいか否かを判定する。そして、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さい場合には（f_carrier ＜ f_th）（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、次にステップＳ４２の処理を行う。キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さくない（f_carrier ≧ f_th）場合には（Ｓ４１：Ｎｏ）、次にステップＳ４３の処理を行う。

ステップＳ４２において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_Lowt}を設定する。ステップＳ４３において、補償制限切替部２３は、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_High}を設定する。なお、K_{upper_High}はK_{upper_Low}よりも大きいため、K_{upper_Low}に対して所定値を加えることや、所定の割合を乗ずることで、K_{upper_High}を求めてもよい。これらの設定は表４に従うものである。

ステップＳ４４において、補償ゲインリミット部２４は、補償ゲイン演算部２２から出力される補償ゲインK_compに対してその上限が補償ゲイン上限値K_upperとなるように制限して、制限補償ゲインK_{comp_lim}を算出する。

なお、補償制限切替部２３は、キャリア周波数f_carrierが経時的に大きくなるように変化している状態において、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thを超えた場合には、補償ゲイン上限値K_upperとして、K_{upper_low}からK_{upper_High}への切り替えを行うが、その切り替えをパルス的でなく漸次的に変化するように行ってもよい。

図１３は、補償ゲイン上限値K_upperの切り替えの一例を示すタイミングチャートである。図１に示された切り替えと同様に、時刻ｔ₀～ｔ₄においては、K_upperとして、K_{upper_Lo}が設定されている。キャリア周波数f_carrierは漸次的に大きくなり、時刻ｔ₄において切替判定周波数f_thを上回る。その結果時刻ｔ₄においてK_upperの設定値が切り替えられる。

この時刻ｔ₄においてキャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thを上回った後、時刻ｔ₄～ｔ₆において、K_upperは、K_{upper_Low}からK_{upper_High}へと漸次変化し、時刻ｔ₆以降において、K_upperはK_{upper_HIgh}が設定される。このように、K_upperの切り替えを漸次行うことにより、上限値の急減な変化が抑制できるので、制御の安定性を向上させることができる。

なお、K_{upper_High}は、K_{upper_Low}に比べてはるかに大きく設定してもよい。これは、キャリア周波数f_carrierが比較的小さい場合は、変調率ｍは安定しており補償ゲインK_compに制限を行う必要性が極めて低いことに起因する。また、キャリア周波数f_carrierが比較的小さい場合にのみ、補償ゲインK_compに対して制限処理を行ってもよい。キャリア周波数f_carrierが比較的大きい場合には、制限処理を省略することで、より幅広い電圧で線形応答性を維持できる。

第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

第４実施形態の制御装置１００の制御方法においては、補償ゲインリミット部２４は、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さい場合には（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、K_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定し（Ｓ４２）、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_th以上の場合には（Ｓ４１：Ｎｏ）、K_{upper_High}を補償ゲイン上限値K_upperとして設定する（Ｓ４３）。

ここで、キャリア周波数f_carrierは小さいほどＰＷＭ制御における変調率ｍが不安定になりやすいという特徴がある。そこで、キャリア周波数f_carrierが切替判定周波数f_thよりも小さい場合には、比較的小さなK_{upper_Low}を補償ゲイン上限値K_upperとして用いることにより、変調率ｍが突発的に大きくなった場合等に、モータ２００に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。その結果、モータ２００においてトルク及び電流の変動を抑制することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記各実施形態において説明した電圧指令値演算部１、電圧補償処理部２、及び出力制御部３における各種の演算・制御は一例であり、上記各実施形態に限定されるものではない。

さらに、上記各実施形態では、電動機として３相で動作するモータ２００の例を説明したが、３相以外のモータに対して、上記各実施形態の構成を適用することも可能である。また、上記各実施形態では、制御装置１００が、電動車両に搭載されるモータ２００を制御する場合を想定して説明した。しかしながら、電動車両以外の家電機器、産業機器、及び医療機器等の他の種々の装置に用いられるモータに本発明の電動機制御装置の構成を適用しても良い。

Claims (7)

1. ＰＷＭ制御で駆動されるインバータにより直流電圧を変換した交流の印加電圧を用いてモータを制御する、モータの制御方法であって、
   前記モータにおいて所望のトルク出力を実現するように、前記インバータに対する電圧指令値を算出し、
   前記インバータによる変換前後における前記直流電圧に対する前記印加電圧の比率を示す変調率に応じて、前記電圧指令値と前記印加電圧との間に線形の関係性が保たれるようにする補償ゲインを算出し、
   上限値を用いて、前記補償ゲインに対して制限を行い、
   前記電圧指令値に対して前記制限された補償ゲインを乗ずることで、補償電圧指令値を算出し、
   前記補償電圧指令値を用いて前記インバータを駆動させることで、前記印加電圧を前記モータに印加し、
   前記上限値は、前記変調率の変動が大きい場合に、小さくなるように設定される、モータの制御方法。
2. 請求項１に記載のモータの制御方法であって、
   前記変調率の変動が小さい場合には、前記上限値をより大きく設定する、又は、前記上限値を用いた前記補償ゲインに対する制限を省略する、モータの制御方法。
3. 請求項１または２に記載のモータの制御方法であって、
   さらに、前記ＰＷＭ制御において同期ＰＷＭ制御、又は、非同期ＰＷＭ制御のいずれかを行うかを判定し、
   前記変調率の変動が大きい場合は、前記非同期ＰＷＭ制御が行うと判定される場合である、モータの制御方法。
4. 請求項１または２に記載のモータの制御方法であって、
   さらに、電流ベクトル制御、又は、電圧位相制御のいずれかによって前記モータのトルク制御を行うかを判定し、
   前記変調率の変動が大きい場合は、前記電流ベクトル制御が行うと判定される場合である、モータの制御方法。
5. 請求項１または２に記載のモータの制御方法であって、
   前記変調率の変動が大きい場合は、前記変調率が所定の閾値よりも小さいと判定される場合である、モータの制御方法。
6. 請求項１または２に記載のモータの制御方法であって、
   前記変調率の変動が大きい場合は、前記ＰＷＭ制御において用いられるキャリア周波数が所定の閾値よりも小さいと判定される場合である、モータの制御方法。
7. ＰＷＭ制御で駆動されるインバータと、前記インバータを操作して直流電圧を変換した交流の印加電圧を用いてモータを制御するコントローラと、を備えるモータ制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記モータにおいて所望のトルク出力を実現するように、前記インバータに対する電圧指令値を算出し、
   前記インバータによる変換前後における前記直流電圧に対する前記印加電圧の比率を示す変調率に応じて、前記電圧指令値と前記印加電圧との間に線形の関係性が保たれるような補償ゲインを算出し、
   上限値を用いて、前記補償ゲインに対して制限を行い、
   前記電圧指令値に対して前記制限された補償ゲインを乗ずることで、補償電圧指令値を算出し、
   前記補償電圧指令値を用いて前記インバータを駆動させることで、前記印加電圧を前記モータに印加し、
   前記上限値は、前記変調率の変動が大きいほど、小さくなるように設定される、モータ制御装置。

Images