WO2006103869A1 - 電流制御装置とその電流オフセット補正方法 - Google Patents

電流制御装置とその電流オフセット補正方法 Download PDF

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Abstract

　電流検出値に重畳する電流検出系のオフセット値を、モータ通電状態において常に検出して電流検出値を補正することができ、高精度な電流検出ができる電流制御装置とその電流オフセット補正方法を提供する。 　搬送波山谷判別部１０を備え搬送波の山谷を判別し、搬送波の山の立ち下がりで検出したＡ／Ｄ変換値を電流検出値とし、また、変調波指令が計算式で算出できる比較基準値より大きい場合、搬送波の谷の立ち上がりで検出したＡ／Ｄ変換値をオフセット値とし、この電流検出値とオフセット値に基づいて電流検出補正値を演算する。

Description

明 細 書
電流制御装置とその電流オフセット補正方法
技術分野
[0001] 本発明は、モータを駆動する電流を制御する電流制御装置と 3相 PWMインバータ の電流検出値のオフセットや温度ドリフトを抑制するための電流オフセット補正方法 に関する。
背景技術
[0002] 従来の電流制御装置は、 3相 PWMインバータの各相の下アーム素子と直列接続 されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流を検出する電流検出装置を有 し、モータを駆動する電流を制御している。また、その電流検出装置には、下アーム 素子のうちオン期間が短い下アーム素子の相の電流として、残る 2相の電流値の和 の逆符号値を採用する電流値決定部を備え、シャント抵抗が下アーム側に配置され るため検出できない下アーム素子が一つだけオフしている電流位相期間、および、 下アーム素子がオンして 、るにもかかわらず下アーム素子のオン期間が短 、ために 高精度の検出が困難な電流位相期間において、すべての相電流を高精度に検出す るのものがある。（例えば、特許文献 1参照）
[0003] また、電流制御装置の電流オフセット補正方法には、相電流 iu、 iv、 iwが 0であるこ とに相当する PWM信号 PWMU、 PWMV、 PWMWのデューティ比がすべて 50% である状態が、モータに蓄積された電磁エネルギーの消失に十分な所定時間持続し た場合に、相電流 iu、 iv、 iwを読み込んでそれらを電流オフセット量とし、その後、こ の電流オフセット量を用いて検出相電流 iu、 iv、 iwのオフセット補償を行い、簡単に 正確な相電流 iu、 iv、 iwの検出を実現するものがある。（例えば、特許文献 2参照） 特許文献 1 :特開 2003— 164159号公報 (第 3、 4頁、図 5)
特許文献 2 :特開 2003— 164192号公報 (第 4、 5頁、図 5、図 6)
[0004] 以下、図により従来技術を説明する。図 4は、特許文献 1のような電流検出装置を 有する電流制御装置の一般的な構成を示すものである。図において、 1は電流制御 装置、 2は 3相 PWMインバータ部、 3はスイッチング素子駆動回路、 4は AZD変換 部、 5は電流制御演算部、 6は変調波指令作成部、 7は電流検出値演算部、 8は搬 送波発生部、 9は PWM信号発生部である。また、 101は商用電源、 102はコンパ一 タ部、 103は平滑コンデンサ、 104はモータ、 105は位置検出器、 106は上位制御 部であり、これらに電流制御装置 1を加えることにより一般的なモータ制御装置の構 成となる。また、 21はスイッチング素子、 22はフリーホイールダイオード、 23は負側（ Nch)のスィッチ S2と直流母線の負側（Nch)との間に挿入された電流検出用のシャ ント抵抗、 24はスイッチング素子 21の負側ノルスを利用してスイッチング素子 21の 駆動電源を作成するチャージポンプ回路である。
[0005] IGBTトランジスタ 21と逆並列接続されたフリーホイールダイオード 22でスィッチ S1 を構成し、これを 2個 Sl、 S2直列接続してなる 1組で 1相分として、これを 3組用いて 3相を構成する。また、チャージポンプ回路 21は直流電源 +Vsから、各相について それぞれ順方向に接続されたダイオードとコンデンサを介して、スイッチング素子駆 動回路 3に接続されている。これらスイッチング素子 21とフリーホイールダイオード 22 とシャント抵抗 23とチャージポンプ回路 24で 3相 PWMインバータ部 2は構成されて いる。
[0006] 先ず、一般的なモータ制御装置の動作について説明する。上位制御部 106は、位 置検出器 105での位置検出信号である位置フィードバック信号と外部力もの運転指 令により位置制御や速度制御やトルク制御を行!、、電流制御演算部 5に電流指令を 出力する。コンバータ部 102は、商用電源 101の交流電力を直流電力に変換し、 3 相 PWMインバータ部 2は、 PWM信号発生部 9からの PWM信号に応じた直流電力 力も交流電力への変換をし、モータ 104へ電力を供給する。モータ制御装置は、この ような一連の流れにより、外部からの運転指令に応じたモータ制御をする。
[0007] 次に、電流制御装置 1の各部の動作について説明する。 3相 PWMインバータ部 2 内のシャント抵抗 23の両端の電圧を検出することで、シャント抵抗 23に流れる電流を 検出する AZD変換部 4は、電流フィードバック信号として両端検出電圧を AZD変 換し、電流検出値演算部 7に出力する。電流検出値演算部 7は、 AZD変換部 4から の電流フィードバック信号を電流検出値演算し、電流検出値を電流制御演算部 5に 出力する。また、電流検出値演算部 7は、電流検出値のオフセット補正をする場合、 電流検出値からのオフセット値検出ならびにオフセット補正演算を兼ねる。
[0008] 電流制御演算部 5は、上位制御部 106からの電流指令と電流検出値演算部 7から の電流検出値と位置フィードバック信号に基づいて、電流制御演算し電圧指令を変 調波指令作成部 6に出力する。搬送波発生部 8は、搬送波周波数と搬送波振幅に応 じた搬送波を出力する。変調波指令作成部 6は、電圧指令が搬送波振幅より大きい 場合は変調率を制限し、電圧指令どおりの電圧が出力されるように変調波指令を作 成し、 PWM信号発生部 9に出力する。 PWM信号発生部 9は、搬送波と変調波指令 とを比較してパルス信号を作成し、更にパルス信号の反転信号を作成した後、スイツ チング素子の正側と負側の 2つに分けて PWM信号を作成する。
[0009] また、 PWM信号には、同相の正側と負側のスイッチング素子が同時に ONした場 合に直流電源が短絡するため、同時に ON状態とならないようにデッドタイムを設けて いる。また、一般的に電圧指令または変調率指令に対し、デッドタイムにより変化する 電圧分の補償を電流指令または電流検出値あるいは電流推定値などを用いて行うよ うにすることにより、電圧指令と実電圧が一致するようにしている。スイッチング素子駆 動回路 3は、 PWM信号によりスイッチング素子 21の ONZOFFを制御し、モータ 10 4へ電力を供給する。
[0010] 次に、従来技術のオフセット補正動作について説明する。図 5は、従来技術の電流 オフセット量検出動作を示すフローチャートである。最初に、各相の PWM信号のデ ユーティ比を読み込み（S 100)、読み込んだ PWM信号のデューティ比がすべて 50 %かどうかを判定し（S 102)、すべて 50%であればすべて 50%である状態が所定設 定時間継続したカゝどうかを判定し (S104)、所定設定時間継続したら各相の電流ォ フセット量の演算を実行する（S 106、 S108、 SI 10)。ここで、各相の PWM信号の デューティ比は、デッドタイムを無視した値とする。
[0011] 図 6は、従来技術の電流オフセット量演算動作を示すフローチャートである。まず、 三相の相電流 iu、 iv、 iwを次回の下アーム素子がオンの期間に読み込み、読み込ん だ相電流 iu、 iv、 iwを各相のオフセット量の今回値とする（S200)。次に、直前の N 回 (Nは整数値)の下アーム素子がオンの期間にそれぞれ求めた各オフセット量の今 回値の総和を求め（S202、 S204)、この総和を Nで割って平均オフセット値を各相 ごとに求め（S206)、それを記憶する（S208)。
[0012] 図 7は、従来技術の電流オフセット量を用いた電流オフセット補正動作を示すフロ 一チャートである。まず、所定タイミングで三相の相電流 iu、 iv、 iwを読み込み（S300 )、読み込んだ三相の相電流 iu、 iv、 iwから電流オフセット量の記憶値を個別に減算 してオフセット補償相電流 iu，、 iv'、 iw'を求め（S302)、それらを新たな電流検出値 として出力する（S304)。
[0013] このように従来装置とその電流オフセット補正方法は、電流検出値演算部 7におい て電流オフセット量検出、電流オフセット量演算、電流オフセット補正し、電流検出系 のオフセット量の変動を補正した新たな電流検出値に基づいた電流制御をするので ある。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 従来の特許文献 1の電流制御装置は、 3相全ての下アーム側の電流を検出するこ とにより精度補正しているので、低コスト化、小形ィ匕ならびに回路の簡素化における 2 相のみの下アーム側電流検出においては、高精度な電流検出ができないという問題 点がある。
また、従来の特許文献 2の電流オフセット補正方法は、各相電流が 0であることに相 当する各相の PWM信号のデューティ比がすべて 50%であり、かつ、この状態が所 定時間持続した場合に、各相電流を読み込んでそれらを電流オフセット量とし、オフ セット補正を行うので、サーボ用途での実際のモータ通電において、各相の PWM信 号のデューティ比がすべて 50%になる状態は、無負荷でのサーボロック状態くらいし 力なぐ実使用条件下ではオフセット補正をすることができないという問題点があった
[0015] 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータ通電状態において 、常にオフセット値を検出し補正をすることができ、定常的なオフセットだけでなぐ時 間的に変化するオフセットに対しても有効であり、また、低コスト化、小形化ならびに 回路の簡素化における 2相のみの下アーム側電流検出においても、高精度な電流 検出ができる電流制御装置とその電流オフセット補正方法を提供することを目的とす る。
課題を解決するための手段
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項 1に記載の発明は、電流指令に基づ!/、て電流制御演算し電圧指令を作成 する電流制御演算部と、前記電圧指令に基づ!、て変調波指令を作成する変調波指 令作成部と、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との 比較に基づ 、て PWM信号を発生する PWM信号発生部と、 3相 PWMインバータの 各相の下アーム素子と直列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電 流検出値を AZD変換する AZD変換部とを備えた電流制御装置にお ヽて、前記搬 送波を入力し、前記搬送波の立ち上がりあるいは立ち下がりの判別信号を出力する 搬送波山谷判別部と、前記変調波指令と前記山谷情報と AZD変換値を入力し、電 流検出補正値を出力する電流検出値演算部とを備えたものである。
請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記判別信号は、前記 搬送波の今回のサンプリング値が前記搬送波の振幅最大値あるいは振幅最小値を 通過した力否かのフラグ信号と、前記搬送波の今回のサンプリング値より以前の任意 区間の前記搬送波のサンプリング値により、前記搬送波がその谷からの立ち上がり であるか、あるいは、前記搬送波がその山からの立ち下がりであるかを判別するもの である。
請求項 3に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記電流検出値演算 部が、前記搬送波の山からの立ち下がりで検出した前記 AZD変換値である電流検 出値と、前記搬送波の谷からの立ち上がりで検出した前記 AZD変換値であるオフ セット値との減算により電流検出補正値を演算するものである。
請求項 4に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記電流検出値演算 部が、前記変調波指令と比較基準値との比較に基づいて、前記電流検出値のオフ セット検出とオフセット補正演算をするものである。
請求項 5に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記電流検出値演算 部が、前記搬送波がその谷力 の立ち上がりであり、かつ、前記変調波指令が前記 比較基準値より大きい場合のみ、オフセット検出をするものである。 請求項 6に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記電流検出値演算 部で用いられる前記比較基準値が、前記 AZD変換部のサンプル &ホールド時間と 搬送波周波数とデッドタイムに基づいて算出されるものである。
請求項 7に記載の発明は、請求項 1に記載の発明における前記 AZD変換値が、 前記 3相インバータの 3相あるいはいずれか 2相の前記電流検出値であるものである 請求項 8に記載の発明は、電流指令に基づいて電流制御演算し電圧指令を作成 する電流制御演算部と、前記電圧指令に基づ!、て変調波指令を作成する変調波指 令作成部と、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との 比較に基づ 、て PWM信号を発生する PWM信号発生部と、 3相 PWMインバータの 各相の下アーム素子と直列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電 流検出値を AZD変換する AZD変換部とを備えた電流制御装置の電流オフセット 補正方法において、前記搬送波がその谷力もの立ち上がりか、あるいは、その山から の立ち下がりかの山谷判断処理をし、前記判断処理結果に基づいて、前記変調波 指令と比較基準値との比較処理をし、前記比較処理結果に基づいて、前記電流検 出値のオフセット検出処理をし、前記電流検出値と前記オフセット検出処理で検出し たオフセット値との差を電流検出補正値とする補正値演算処理をする手順をとつたの であり、モータ通常運転状態において、一連の処理を常時行うものである。
請求項 9に記載の発明は、請求項 8に記載の発明における前記山谷判断処理は、 前記電流検出値の AZD変換処理完了後に処理するものであり、前記搬送波がその 山からの立ち下がりの場合、 AZD変換値を電流検出値とし、前記搬送波がその谷 からの立ち上がりの場合、前記比較処理へ進み、前記比較処理は、前記比較基準 値より前記変調波指令が大きい場合、 AZD変換値を前記オフセット値とし、前記比 較基準値より前記変調波指令が小さい場合、前記補正値演算処理へ進むという手 順をとつたのである。
発明の効果
請求項 1に記載の発明によると、電流検出値に重畳する電流検出系のオフセット値 を検出することができ、電流検出値を補正することができ、高精度な電流検出におけ る電流制御性能を向上させることができる。
また、請求項 2に記載の発明によると、搬送波がその谷力もの立ち上がりであるか、 あるいは、搬送波がその山力 の立ち下がりであるかを容易にかつ確実に判別する ことができる。
また、請求項 3に記載の発明によると、モータ通電状態において、常にオフセット値 検出して電流検出値を補正することができ、定常的なオフセットだけでなぐ温度ドリ フトのような時間的に変化するオフセットに対してもオフセット値検出して電流検出値 をネ ΐ正することができる。
また、請求項 4に記載の発明、または、請求項 5に記載の発明によると、オフセット 検出における誤検出を防止することができ、電流制御性能の低下を防止することが できる。
また、請求項 6に記載の発明によると、モータ通電状態あるいはモータ通電の予め 前に簡単な演算式で比較基準値を算出することができ、ソフトウェア処理時間の負担 を少なくすることができる。
また、請求項 7に記載の発明によると、装置の低コストィ匕ゃ小形ィ匕ゃ回路の簡素化 における 3相インバータのいずれ力 2相の下アーム側電流検出においても、オフセッ ト値検出して電流検出値を補正することができる。
請求項 8に記載の発明によると、電流検出値に重畳する電流検出系のオフセット値 を検出することができ、電流検出値を補正することができ、高精度な電流検出におけ る電流制御性能を向上させることができる。
また、請求項 9に記載の発明によると、モータ通電状態において、常にオフセット値 検出して電流検出値を補正することができ、定常的なオフセットだけでなぐ温度ドリ フトのような時間的に変化するオフセットに対してもオフセット値検出して電流検出値 をネ ΐ正することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の第 1実施例を示す電流制御装置の構成を示す図である。
[図 2]本発明の電流制御装置の電流オフセット補正方法を示す一連のフローチャート である。 圆 3]電流オフセット値を検出する方法を説明する図である。
圆 4]従来の電流制御装置の構成を示す図である。
[図 5]従来技術の電流オフセット量検出動作を示すフローチャートである。
[図 6]従来技術の電流オフセット量演算動作を示すフローチャートである。
[図 7]従来技術の電流オフセット量を用いた電流オフセット補正動作を示すフローチ ヤートである。
符号の説明
1 電流制御装置
2 3相 PWMインバータ部
3 スイッチング素子駆動回路
4 AZD変換部
5 電流制御演算部
6 変調波指令作成部
7 電流検出値演算部
8 搬送波発生部
9 PWM信号発生部
10 搬送波山谷判別部
21 スイッチング素子
22 フリーホイールダイオード
23 シャント抵抗
24 チャージポンプ回路
101 商用電源
102 コンバータ部
103 平滑コンデンサ
104 モータ
105 位置検出器
106 上位制御部
発明を実施するための最良の形態 [0020] 以下、本発明の電流制御装置とその電流オフセット方法の具体的実施例について 、図に基づいて説明する。
実施例 1
[0021] 図 1は、本発明の構成を示すものである。図において、 1は電流制御装置、 2は 3相 PWMインバータ部、 3はスイッチング素子駆動回路、 4は AZD変換部、 5は電流制 御演算部、 6は変調波指令作成部、 7は電流検出値演算部、 8は搬送波発生部、 9 は PWM信号発生部、 10は搬送波山谷判別部である。また、 21はスイッチング素子 、 22はフリーホイールダイオード、 23は負側（Nch)のスィッチ S2と直流母線の負側（ Nch)との間に挿入された電流検出用のシャント抵抗、 24はスイッチング素子 21の負 側パルスを利用してスイッチング素子 21の駆動電源を作成するチャージポンプ回路 である。
[0022] IGBTトランジスタ 21と逆並列接続されたフリーホイールダイオード 22でスィッチ S1 を構成し、これを 2個 Sl、 S2直列接続してなる 1組で 1相分として、これを 3組用いて 3相を構成する。また、チャージポンプ回路 21は直流電源 +Vsから、各相について それぞれ順方向に接続されたダイオードとコンデンサを介して、スイッチング素子駆 動回路 3に接続されている。これらスイッチング素子 21とフリーホイールダイオード 22 とシャント抵抗 23とチャージポンプ回路 24で 3相 PWMインバータ部 2は構成されて いる。
[0023] 本発明が特許文献 1ならびに特許文献 2と異なる点は、搬送波山谷判別部 10を備 えた点と電流検出値演算部 7が実施する、搬送波山谷判別部 10と変調波指令作成 部 6の出力に基づく電流オフセット値検出方法とその補正方法である。
[0024] 次に、本発明の電流制御装置を有するモータ制御装置の動作について説明する。
上位制御部 106は、位置検出器 105での位置検出信号である位置フィードバック信 号と外部力 の運転指令により位置制御や速度制御やトルク制御を行 、、電流制御 演算部 5に電流指令を出力する。コンバータ部 102は、商用電源 101の交流電力を 直流電力に変換し、 3相 PWMインバータ部 2は、 PWM信号発生部 9からの PWM信 号に応じた直流電力から交流電力への変換をし、モータ 104へ電力を供給する。モ ータ制御装置は、このような一連の流れにより、外部からの運転指令に応じたモータ 制御をする。
[0025] 次に、電流制御装置の動作について説明する。上位制御部 106は、位置検出器 1 05での位置検出信号である位置フィードバック信号と外部力もの運転指令により位 置制御や速度制御やトルク制御を行い、電流制御演算部 5に電流指令を出力する。 コンバータ部 102は、商用電源 101の交流電力を直流電力に変換し、 3相 PWMイン バータ部 2は、 PWM信号発生部 9からの PWM信号に応じた直流電力から交流電力 への変換をし、モータ 104へ電力を供給する。モータ制御装置は、このような一連の 流れにより、外部力もの運転指令に応じたモータ制御をする。
[0026] 次に、電流制御装置 1の各部の動作について説明する。 3相 PWMインバータ部 2 内のシャント抵抗 23の両端の電圧を検出することで、シャント抵抗 23に流れる電流を 検出する AZD変換部 4は、電流フィードバック信号として両端検出電圧を AZD変 換し、ディジタル値 AD , AD , AD として電流検出値演算部 7に出力する。搬送波
U V W
山谷判別部 10は、搬送波の山谷を判別してその判別情報を電流検出値演算部 7に 出力する。電流検出値演算部 7は、変調波指令 T *, T * , T *と搬送波の山谷の
U V W
判別情報と電流検出ディジタル値 AD , AD , AD に基づいて、検出電流の電流
U V W
オフセット値を検出および電流オフセット補正を行 、、オフセット補正後電流検出値 I
, 1 , 1 を電流制御演算部 5に出力する。
U V W
[0027] 電流制御演算部 5は、上位制御部 106からの電流指令と電流検出値演算部 7から の電流検出値と位置フィードバック信号に基づいて、電流制御演算し電圧指令 V *
U
, V *, V *を変調波指令作成部 6に出力する。搬送波発生部 8は、搬送波周波数と
V W
搬送波振幅に応じた搬送波を出力する。変調波指令作成部 6は、電圧指令が搬送 波振幅より大きい場合は変調率を制限し、電圧指令どおりの電圧が出力されるように 変調波指令 T *, T *, T *を作成し、 PWM信号発生部 9に出力する。 PWM信号
U V W
発生部 9は、搬送波と変調波指令とを比較してパルス信号を作成し、更にパルス信 号の反転信号を作成した後、スイッチング素子の正側と負側の 2つに分けて PWM信 号を作成する。
[0028] また、 PWM信号には、同相の正側と負側のスイッチング素子が同時に ONした場 合に直流電源が短絡するため、同時に ON状態とならないようにデッドタイムを設けて いる。また、一般的に電圧指令または変調率指令に対し、デッドタイムにより変化する 電圧分の補償を電流指令または電流検出あるいは電流推定値などを用いて行うよう にすることにより、電圧指令と実電圧が一致するようにしている。スイッチング素子駆 動回路 3は、 PWM信号によりスイッチング素子 21の ONZOFFを制御し、モータ 10 4へ電力を供給する。
[0029] 次に、電流制御装置の電流オフセット補正方法について説明する。図 2は、電流制 御装置の電流オフセット補正方法を示す一連のフローチャートである。
(5101)まず、シャント抵抗 23の両端の検出電圧を読み込んだ電流検出値の AZ D変換が完了しているかどうかを確認する。完了している場合、（S102)処理に進む 。完了していない場合、一連の補正処理を終了する。
(5102)搬送波発生部 11からの搬送波が、その山の立ち下がりかその谷の立ち上 力 Sりかを判断する。搬送波の谷の立ち上がりである場合、（S 103)処理に進む。搬送 波の山の立ち下がりである場合、（S104)処理に進む。ここで、搬送波の山谷は、前 記搬送波の今回のサンプリング値が前記搬送波の振幅最大値あるいは振幅最小値 を通過したか否かのフラグ信号と、搬送波の今回のサンプリング値より以前の任意区 間の搬送波のサンプリング値により、搬送波がその谷からの立ち上がりである力、ある いは、搬送波がその山からの立ち下がりであるかを判別できる。
[0030] (S103)変調波指令作成部 6からの変調波指令と後述する計算方法で算出される 比較基準値とを比較する。変調波指令が比較基準値より小さい場合、（S106)処理 に進む。変調波指令が比較基準値以上の場合、（S 105)処理に進む。
(S104)搬送波の山の立ち下がりである場合、スイッチング素子 21の各相の下ァー ムが ONし、各相の下アーム側に接続されたシャント抵抗に電流が流れるため、（S1 01)処理での AZD変換値を今回のオフセット補正前電流検出値とし、 (S106)処理 に進む。
[0031] (S105)搬送波の谷の立ち上がりであり、かつ、変調波指令が比較基準値以上の 場合、スイッチング素子 21の各相の上アームが ONし、各相の下アーム側に接続さ れたシャント抵抗に電流が流れないため、（S 101)処理での AZD変換値を今回の オフセット値とし、（S 106)処理に進む。 (S106)オフセット補正前電流検出値力もオフセット値を減算し、オフセット補正後 電流検出値を算出する。ここで、（S 104)処理を介して（S 106)処理を行う場合、今 回のオフセット補正前電流検出値力 前回のオフセット値を減算してオフセット補正 後電流検出値とする。また、（S 105)処理を介して（S 106)処理を行う場合、前回の オフセット補正前電流検出値力 今回のオフセット値を減算してオフセット補正後電 流検出値とする。
[0032] 次に、電流オフセット値を検出する方法を説明する。図 3は、電流オフセット値を検 出する方法を説明する図である。モータ通電状態において、各相のオフセット値を検 出するためには、各相のスイッチング素子 21の下アーム側に電流指令に基づく電流 が流れていない期間に、 AZD変換値を読み込む必要がある。すなわち、 PWM信 号発生部 9からの PWM信号に基づいて、各相のスイッチング素子 21の下アーム側 力 SON状態であれば、その際の AZD変換値は、電流検出系のオフセット値が含まれ た電流指令に基づく電流検出値となるため、オフセット値のみを検出することは困難 である。
[0033] よって、各相のスイッチング素子 21の上アーム側が ON状態（下アーム側が OFF状 態）の期間であれば、各相のオフセット値を検出することができる。図において、下側 アーム ON状態力 デッドタイム Tdを挟んで、上側アーム ON状態に各相のスィッチ ング素子 21の ONZOFF状態が切り替わった、オフセット値検出可能期間（図中斜 線部）に各相のオフセット値を検出することができる。
[0034] ここで、オフセット値検出可能期間である上側アーム ON期間は、変調波指令と比 較基準値との比較により、変調波指令が比較基準値以上の場合、この期間が上側ァ ーム ON期間である、すなわち、オフセット値検出可能期間であると判断できる。ここ での比較基準値 Crは、上アーム側 ON最小時間を Tmin、デッドタイムを Td、搬送波 周波数を fc、搬送波振幅値を 0〜 ocとすると、式（1)で計算できる。ここでの上アーム 側 ON最小時間は、 AZD変換部のサンプル &ホールド時間を意味する。
Cr = (Tmin+Td) X fc X α ( 1)
[0035] 以上のように、本発明の電流制御装置とその電流オフセット補正方法は、電流検出 系のオフセット値を検出し、電流検出値のオフセット補正をすることにより電流制御性 能を向上させることができる。更に、モータ通電状態でもオフセット値検出および補正 を行うので、定常的なオフセットだけでなぐ温度ドリフトのような非定常的なオフセット ちネ ΐ正することがでさる。
[0036] 本発明は、シャント抵抗 23による電流検出を 3相、あるいは、いづれか 2相のみ行う 場合でも使用できる。また、シャント抵抗 23を DCCTに代えて電流検出することもで きる。また、オフセット値は、任意の回数分の平均値をオフセット値としても良い。 また、式（1)での比較基準値 Crは、各パラメータ Tmin、 Td、 fr、 aが予め既知であ り、通常運転状態に変化しない用途に限り、通常運転前に予め算出しても良い。 産業上の利用可能性
[0037] モータ通電状態において、常にオフセット値を検出し補正をすることができ、定常的 なオフセットだけでなぐ時間的に変化するオフセットに対しても有効であり、高精度 な電流検出ができるので、本発明を実施する電流制御装置を有する電動機 (モータ) 制御装置にも適用でき、この電動機 (モータ)制御装置により電動機 (モータ)駆動す る一般産業機械、工作機械、ロボット等の用途にも適用できる。また、ここでの電動機 (モータ）は、回転形または直動形であってもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 電流指令に基づ!、て電流制御演算し電圧指令を作成する電流制御演算部と、前 記電圧指令に基づ!、て変調波指令を作成する変調波指令作成部と、搬送波を発生 する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との比較に基づ!、て PWM信 号を発生する PWM信号発生部と、 3相 PWMインバータの各相の下アーム素子と直 列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流検出値を AZD変換す る AZD変換部とを備えた電流制御装置にお 、て、
前記搬送波を入力し、前記搬送波の立ち上がりあるいは立ち下がりの判別信号を 出力する搬送波山谷判別部と、
前記変調波指令と前記山谷情報と AZD変換値を入力し、電流検出補正値を出力 する電流検出値演算部とを備えたことを特徴とする電流制御装置。
[2] 前記判別信号は、前記搬送波の今回のサンプリング値が前記搬送波の振幅最大 値あるいは振幅最小値を通過したか否かのフラグ信号と、
前記搬送波の今回のサンプリング値より以前の任意区間の前記搬送波のサンプリ ング値により、
前記搬送波がその谷力 の立ち上がりである力、あるいは、前記搬送波がその山か らの立ち下がりであるかを判別するものであることを特徴とする請求項 1記載の電流 制御装置。
[3] 前記電流検出値演算部が、前記搬送波の山からの立ち下がりで検出した前記 AZ
D変換値である電流検出値と、前記搬送波の谷からの立ち上がりで検出した前記 A
ZD変換値であるオフセット値との減算により電流検出補正値を演算することを特徴 とする請求項 1記載の電流制御装置。
[4] 前記電流検出値演算部が、前記変調波指令と比較基準値との比較に基づいて、 前記電流検出値のオフセット検出とオフセット補正演算をすることを特徴とする請求 項 1記載の電流制御装置。
[5] 前記電流検出値演算部が、前記搬送波がその谷からの立ち上がりであり、かつ、 前記変調波指令が前記比較基準値より大きい場合のみ、オフセット検出をすることを 特徴とする請求項 1記載の電流制御装置。
[6] 前記電流検出値演算部で用いられる前記比較基準値が、前記 AZD変換部のサ ンプル &ホールド時間と搬送波周波数とデッドタイムに基づいて算出されることを特 徴とする請求項 1記載の電流制御装置。
[7] 前記 AZD変換値が、前記 3相インバータの 3相あるいはいずれ力 2相の前記電流 検出値であることを特徴とする請求項 1記載の電流制御装置。
[8] 電流指令に基づ!、て電流制御演算し電圧指令を作成する電流制御演算部と、前 記電圧指令に基づ!、て変調波指令を作成する変調波指令作成部と、搬送波を発生 する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との比較に基づ!、て PWM信 号を発生する PWM信号発生部と、 3相 PWMインバータの各相の下アーム素子と直 列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流検出値を AZD変換す る AZD変換部とを備えた電流制御装置の電流オフセット補正方法において、 前記搬送波がその谷力もの立ち上がりか、あるいは、その山からの立ち下がりかの 山谷判断処理をし、
前記判断処理結果に基づ!、て、前記変調波指令と比較基準値との比較処理をし、 前記比較処理結果に基づいて、前記電流検出値のオフセット検出処理をし、 前記電流検出値と前記オフセット検出処理で検出したオフセット値との差を電流検 出補正値とする補正値演算処理をする手順とし、
モータ通常運転状態において、一連の処理を常時行うことを特徴とする電流制御 装置の電流オフセット補正方法。
[9] 前記山谷判断処理は、前記電流検出値の AZD変換処理完了後に処理するもの であり、前記搬送波がその山からの立ち下がりの場合、 AZD変換値を電流検出値と し、前記搬送波がその谷力 の立ち上がりの場合、前記比較処理へ進み、
前記比較処理は、前記比較基準値より前記変調波指令が大きい場合、 AZD変換 値を前記オフセット値とし、前記比較基準値より前記変調波指令が小さい場合、前記 補正値演算処理へ進むことを特徴とする請求項 8記載の電流制御装置の電流オフ セット補正方法。
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