WO2017047106A1 - インバータ制御装置 - Google Patents

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WO2017047106A1
WO2017047106A1 PCT/JP2016/050718 JP2016050718W WO2017047106A1 WO 2017047106 A1 WO2017047106 A1 WO 2017047106A1 JP 2016050718 W JP2016050718 W JP 2016050718W WO 2017047106 A1 WO2017047106 A1 WO 2017047106A1
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switching
pwm
phase
inverter
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PCT/JP2016/050718
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雄一 濱口
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シンフォニアテクノロジー株式会社
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    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Definitions

  • the present invention relates to an inverter control device.
  • an inverter When an AC motor is driven using a DC power source, an inverter is used.
  • the inverter includes a plurality of switching elements such as transistors, and converts a direct current into an alternating current.
  • An inverter control device is used to control operations of a plurality of switching elements provided in the inverter.
  • PWM pulse width modulation
  • the modulation rate of PWM control is about 0.6, which is lower than the modulation rate of one-pulse control described later.
  • PWM control is used, there is a problem that the upper limit of the AC voltage obtained from the voltage of the DC power supply is lowered, and the output of the AC motor is suppressed. That is, when PWM control is used, it is difficult to rotate the AC motor at high speed.
  • one-pulse control is used for inverter control. Since the one-pulse control has a higher modulation rate than the PWM control, the AC motor can be rotated at high speed. The switching frequency of the inverter in the one-pulse control is smaller than the switching frequency in the PWM control. Thereby, the one-pulse control can suppress the switching loss. However, since the one-pulse control drives the inverter using a rectangular wave, there is a problem that loss due to harmonic components included in the rectangular wave increases.
  • Patent Document 1 discloses a drive control device for an AC motor that executes PWM voltage phase control when switching from PWM control to one-pulse control. Specifically, when switching from PWM control to one-pulse control, this drive control device switches from one-pulse control to PWM voltage phase control, and then switches from PWM voltage phase control to one-pulse control.
  • the PWM voltage phase control controls the alternating current by changing the amplitude and frequency of the alternating voltage. As a result, torque shock that occurs when switching from PWM control to one-pulse control is reduced. Note that the PWM voltage phase control is also executed when switching from the one-pulse control to the PWM control.
  • FIG. 8 is a map schematically showing drive regions to which each of PWM control, PWM voltage phase control, and one-pulse control is applied in the drive control device according to Patent Document 1.
  • region 91 is a drive region to which PWM control is applied.
  • a region 92 is a drive region to which the PWM voltage phase control is applied.
  • a region 93 is a drive region to which the one pulse control is applied. Since the drive region to which the above three types of control methods are applied is fixed, for example, one-pulse control cannot be performed in the region 91.
  • FIG. 9 is a map schematically showing a drive region to which PWM control can be applied and a drive region to which one-pulse control can be applied.
  • a region 96 is a drive region in which PWM control is generally applied
  • a region 99 is a drive region to which only one-pulse control can be applied.
  • Regions 97 and 98 are drive regions in which application of both PWM control and one-pulse control is assumed.
  • the region 97 is a region where the PWM control is more efficient than the one-pulse control
  • the region 98 is a region where the one-pulse control is more efficient than the PWM control. Therefore, when the AC motor is driven at the point P100 shown in FIG. 9, both PWM control and one-pulse control can be applied, but the AC motor can be driven with high efficiency by applying the one-pulse control.
  • the broken line shown in FIG. 9 is a line that divides the regions 91 to 93 shown in FIG.
  • An object of the present invention is to provide an inverter control device capable of increasing efficiency when driving a motor by switching between PWM control and one-pulse control.
  • the inverter control device controls an inverter that generates a three-phase alternating current for driving a motor.
  • the inverter control device executes a PWM control based on the torque command value of the motor and generates a three-phase alternating current on the inverter, and executes a one-pulse control on the inverter based on the torque command value.
  • a switching control unit for controlling the PWM control unit and the one-pulse control unit.
  • the switching control unit alternately switches the PWM control and the one-pulse control during the switching period when switching the inverter control from the PWM control to the one-pulse control.
  • control other than PWM control and one-pulse control is not used.
  • the inverter control device performs the one-pulse from the PWM control. Since it can switch to control, the efficiency for driving a motor can be improved.
  • the instruction by the switching control unit may be performed in a predetermined order for each phase included in the three-phase alternating current.
  • the execution period of the one-pulse control after the N-th switching is after the (N ⁇ 1) -th switching.
  • the PWM control unit and the one-pulse control unit may be controlled so as to be longer than the execution period of the one-pulse control.
  • the PWM control unit generates a first voltage target value used for PWM control and a second voltage target value used for one-pulse control based on the torque command value, and generates a second voltage from the first voltage target value in the switching period. It may be gradually changed to the target value.
  • the difference between the phase of the three-phase alternating current generated by the execution of the PWM control and the phase of the three-phase alternating current generated by the execution of the one-pulse control can be reduced. Can be reduced.
  • the inverter control device may further include an initial phase table that records the torque command value and the initial phase value of the rectangular wave signal when the one-pulse control is started in association with each other.
  • the one-pulse control unit determines the phase of the rectangular wave signal based on the initial phase value corresponding to the torque command value at the end timing at the timing when the switching period ends, and after the elapse of the switching period, The phase of the rectangular wave signal may be determined based on the detected value of the motor torque and the initial phase value corresponding to the torque command value.
  • the error between the torque command value and the motor torque can be reduced, so that the torque shock that occurs after the switching period has elapsed can be reduced.
  • the efficiency when the motor is driven by switching between PWM control and one-pulse control, the efficiency can be further increased.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the change of the d-axis component of a voltage target value when the inverter control apparatus shown in FIG. 1 performs switching control. It is a map which shows the drive area
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a motor control system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a motor control system 100 includes an AC motor 1, an inverter 2, current sensors 3 and 4, a rotation angle sensor 5, and an inverter control device 10.
  • the inverter control device 10 controls the inverter 2 by executing one of PWM control and one-pulse control.
  • the AC motor 1 is an IPM (Interior / Permanent / Magnet) motor and is driven by a three-phase AC 200 supplied from the inverter 2.
  • the three-phase alternating current 200 has a U phase 50U, a V phase 50V, and a W phase 50W.
  • the inverter 2 converts the switching element (not shown) such as a transistor into a three-phase AC 200 by switching on and off based on the switching signal Sw input from the inverter control device 10.
  • the current sensor 3 is provided on the wiring for supplying the U phase 50U from the inverter 2 to the AC motor 1, and detects the current of the U phase 50U.
  • Current sensor 3 outputs current detection value Iu to inverter control device 10 as the detection result of the current of U phase 50U.
  • the current sensor 4 is provided on the wiring for supplying the W phase 50W from the inverter 2 to the AC motor 1, and detects the current of the W phase 50W.
  • Current sensor 4 outputs current detection value Iw to inverter control device 10 as the detection result of the current of W phase 50W.
  • the rotation angle sensor 5 is, for example, a resolver or a Hall element, and detects the rotational position ⁇ of a rotor (not shown) provided in the AC motor 1. Further, the rotational speed ⁇ of the rotor is calculated based on the detected rotational position ⁇ . The detected rotational position ⁇ and the calculated rotational speed ⁇ are input to the inverter control device 10.
  • the inverter control device 10 controls the inverter 2 by executing either PWM control or one-pulse control based on the torque command value TrqRef. Inverter control device 10 generates switching signal Sw corresponding to torque command value TrqRef and outputs it to inverter 2 for controlling inverter 2.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the inverter control device 10 shown in FIG.
  • inverter control device 10 includes a current command generation unit 11, a PWM control unit 12, a one-pulse control unit 13, a switching control unit 14, an output switching unit 15, and a torque estimation unit 16.
  • the current command generator 11 generates current target values Id_r and Iq_r based on the torque command value TrqRef input to the inverter control device 10.
  • the current target value Id_r is a d-axis component of the current target value in the dq coordinate space.
  • the current target value Iq_r is a q-axis component of the current target value.
  • the PWM control unit 12 generates a PWM signal 300 for driving the inverter 2 by PWM control using the current target values Id_r and Iq_r.
  • the PWM signal 300 includes PWM signals UP1, UN1, VP1, VN1, WP1, and WN1. Details of the configuration of the PWM control unit 12 will be described later.
  • PWM signals UP1 and UN1 have phases opposite to each other and are used in the inverter 2 to generate a U-phase 50U current.
  • the PWM signals VP1 and VN1 have phases opposite to each other, and are used in the inverter 2 to generate a V-phase current of 50V.
  • PWM signals WP1 and WN1 have phases opposite to each other, and are used in inverter 2 to generate a W-phase 50W current.
  • the one-pulse control unit 13 generates a rectangular wave signal 400 for driving the inverter 2 by one-pulse control based on the torque command value TrqRef.
  • the rectangular wave signal 400 includes rectangular wave signals UP2, UN2, VP2, VN2, WP2, and WN2. Details of the configuration of the one-pulse control unit 13 will be described later.
  • the rectangular wave signals UP2 and UN2 have opposite phases and are used in the inverter 2 to generate a U-phase 50U current.
  • the rectangular wave signals VP2 and VN2 have phases opposite to each other, and are used in the inverter 2 to generate a V-phase current of 50V.
  • the rectangular wave signals WP2 and WN2 have phases opposite to each other and are used in the inverter 2 to generate a W-phase 50W current.
  • the switching control unit 14 determines whether the control of the inverter 2 is executed by PWM control or one-pulse control, and outputs the switching signals Usig, Vsig, Wsig according to the determination to the output switching unit 15.
  • the switching signals Usig, Vsig, and Wsig correspond to the U phase, the V phase, and the W phase, respectively, and are signals that indicate the output of any one of the PWM signal and the rectangular wave signal corresponding to each phase.
  • the switching control unit 14 alternately switches between PWM control and one-pulse control in the switching period, and executes the one-pulse control after the switching period elapses.
  • the PWM control unit 12 and the one pulse control unit 13 are controlled.
  • the output switching unit 15 Based on the switching signals Usig, Vsig, Wsig input from the switching control unit 14, the output switching unit 15 uses either the PWM signal 300 or the rectangular wave signal 400 corresponding to each phase as the switching signal Sw for the inverter 2. Output to.
  • the torque estimation unit 16 calculates a torque estimation value TrqFB generated in the AC motor 1 based on the current detection values Id_f and Iq_f generated from the current detection values Iu and Iw by the vector conversion unit 124 described later. Then, the torque estimation unit 16 outputs the calculated torque estimation value TrqFB to the one-pulse control unit 13.
  • the PWM control unit 12 includes subtractors 121A and 121B, PI control units 122A and 122B, vector conversion units 123 and 124, and a PWM comparison circuit 125.
  • the subtractor 121A subtracts the current detection value Iq_f from the current target value Iq_r and outputs a current difference value Iq_s.
  • the subtractor 121B subtracts the current detection value Id_f from the current target value Id_r and outputs a current difference value Id_s.
  • PI control unit 122A executes PI control and generates voltage target value Vq from current difference value Iq_s
  • PI control unit 122B executes PI control and generates voltage target value Vd from current difference value Id_s. To do.
  • the vector conversion unit 123 refers to the rotation position ⁇ detected by the rotation angle sensor 5 and converts the two-phase voltage target values Vd and Vq into the three-phase voltage target values Vu, Vv and Vw.
  • Voltage target values Vu, Vv, and Vw correspond to U phase 50U, V phase 50V, and W phase 50W, respectively.
  • Each of the voltage target values Vu, Vv, Vw is a sine wave.
  • PWM comparison circuit 125 generates PWM signal 300 from voltage target values Vu, Vv, and Vw. Specifically, the PWM comparison circuit 125 generates the PWM signals UP1 and UN1 by comparing the voltage target value Vu with a carrier (not shown). Similarly, the PWM comparison circuit 125 generates PWM signals VP1 and VN1 from the voltage target value Vv, and generates PWM signals WP1 and WN1 from the voltage target value Vw.
  • the vector conversion unit 124 generates current detection values Id_f and Iq_f from the current detection values Iu and Iw output from the current sensors 3 and 4, respectively. Note that the rotational position ⁇ detected by the rotational angle sensor 5 is referred to when the current detection values Id_f and Iq_f are generated.
  • the one pulse control unit 13 includes a subtractor 131, a PI control unit 132, an initial phase table 133, an adder 134, and a rectangular wave generation circuit 135.
  • the subtracter 131 subtracts the estimated torque value TrqFB from the torque command value TrqRef and outputs a torque difference value Trq_s.
  • the PI control unit 132 executes PI control and calculates the phase target value ⁇ 1 from the torque difference value Trq_s.
  • the initial phase table 133 stores the initial phase value ⁇ 2 of the rectangular wave signal 400 when the one-pulse control is started upon completion of the switching period.
  • the initial phase value ⁇ 2 is stored in association with the torque command value TrqRef.
  • the initial phase table 133 outputs the initial phase value ⁇ 2 corresponding to the torque command value TrqRef to the adder 134.
  • the adder 134 adds the initial phase value ⁇ 2 to the phase target value ⁇ 1 and outputs the voltage phase value ⁇ 3 obtained by the addition to the rectangular wave generation circuit 135.
  • the rectangular wave generation circuit 135 generates a rectangular wave signal 400 whose phase is adjusted based on the voltage phase value ⁇ 3 and outputs the rectangular wave signal 400 to the output switching unit 15.
  • torque command value TrqRef is input to inverter control device 10 when AC motor 1 is stopped.
  • switching control unit 14 receives torque command value TrqRef.
  • the switching control unit 14 continuously monitors the rotational speed ⁇ of the rotor.
  • a map 60 indicating a PWM control drive region and a one-pulse control drive region as shown in FIG. 9 is set in advance. Since AC motor 1 is stopped, rotation speed ⁇ is zero. With reference to map 60 shown in FIG. 9, switching control unit 14 determines that a point on the map determined by rotational speed ⁇ and torque command value TrqRef is located in region 96. For this reason, the switching control unit 14 determines to execute the PWM control to control the inverter 2.
  • the switching control unit 14 generates a control status signal St according to the above determination, and outputs the control status signal St to the PWM control unit 12, the one-pulse control unit 13, and the torque estimation unit 16.
  • the control status signal St is a signal indicating that the control of the inverter 2 is executed by any one of PWM control, one-pulse control, and switching control.
  • the control status signal St is 0 when indicating PWM control, 2 when indicating one-pulse control, and 1 when indicating switching control.
  • the switching control is executed in a switching period for switching from PWM control to one-pulse control. Details of the switching control will be described later.
  • the control status signal St is 0.
  • the PWM control unit 12 starts generating the PWM signal 300 based on the current target values Iq_r and Id_r generated by the current command generation unit 11.
  • the one-pulse control unit 13 waits without generating the rectangular wave signal 400.
  • the torque estimation unit 16 stands by without calculating the torque estimation value TrqFB because the torque estimation value TrqFB is not used by the one-pulse control unit 13.
  • the switching control unit 14 outputs the switching signals Usig, Vsig, Wsig whose values are set to 1 to the output switching unit 15 in order to instruct the output of the PWM signal 300.
  • the switching signal Usig is 1 when instructing the output of the PWM signals UP1 and UN1, and is 0 when instructing the output of the rectangular wave signals UP2 and UN2.
  • the switching signal Vsig is 1 when instructing the output of the PWM signals VP1 and VN1, and is 0 when instructing the output of the rectangular wave signals VP2 and VN2.
  • the switching signal Wsig is 1 when instructing the output of the PWM signals WP1 and WN1, and is 0 when instructing the output of the rectangular wave signals WP2 and WN2.
  • the output switching unit 15 outputs the PWM signal 300 input from the PWM control unit 12 to the inverter 2 as the switching signal Sw based on the switching signals Usig, Vsig, Wsig input from the switching control unit 14.
  • the inverter control device 10 executes the PWM control and causes the inverter 2 to generate the three-phase AC 200.
  • the AC motor 1 starts to be driven by the three-phase AC 200 supplied from the inverter 2.
  • the switching control unit 14 determines which of the PWM control and the one-pulse control is appropriate based on the rotational speed ⁇ and the torque command value TrqRef. For this determination, a map 60 shown in FIG. 9 is used.
  • a point on the map 60 determined by the rotational speed ⁇ and the torque command value TrqRef moves to a point P100 at a certain time after the AC motor 1 starts rotating by PWM control.
  • the point P100 can be used for both PWM control and one-pulse control, and is located in a region 98 where the one-pulse control is more efficient than the PWM control. For this reason, the switching control unit 14 determines to control the inverter 2 by one-pulse control instead of the PWM control that has been executed since the start of the rotation of the AC motor 1.
  • the switching control unit 14 does not immediately switch from PWM control to one-pulse control, but performs switching control to switch from PWM control to one-pulse control.
  • PWM control and one-pulse control are alternately repeated in a switching period of a preset time length.
  • the inverter control device 10 does not execute any control other than PWM control and one-pulse control in the switching period.
  • the switching control unit 14 changes the value of the control status signal St from 0 to 1 in order to notify the execution of the switching control.
  • the control status signal St whose value has been changed to 1 is output to the PWM control unit 12, the one-pulse control unit 13, and the torque estimation unit 16.
  • the PWM control unit 12 continues to generate the PWM signal 300 when the control status signal St whose value is set to 1 is input.
  • the one-pulse control unit 13 starts generating the rectangular wave signal 400 when the control status signal St whose value is set to 1 is input.
  • the torque estimation unit 16 When the torque estimation unit 16 inputs the control status signal St having a value set to 1, the torque estimation unit 16 stands by without calculating the torque estimation value TrqFB in the switching control. This is because the one-pulse control unit 13 executes open loop control instead of closed loop control that uses the estimated torque value TrqFB during the switching period.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a part of the PWM signal, a part of the rectangular wave signal 400, and a part of the switching signal Sw when the inverter control device 10 executes the switching control.
  • the period before time t1 is a PWM control period in which inverter control device 10 is executing PWM control.
  • a period from time t1 to time t3 is a switching period in which the inverter control device 10 executes switching control.
  • the period after time t3 is a one-pulse control period in which the inverter control device 10 is executing one-pulse control.
  • FIG. 3 only rectangular wave signals UP2, VP2, and WP2 are displayed as part of the rectangular wave signal 400. Since the rectangular wave signals UN2, VN2, and WN2 are different only in that they have phases opposite to those of the rectangular wave signals UP2, VP2, and WP2, the display thereof is omitted in FIG. In FIG. 3, a rectangular wave signal 400 is generated in the PWM control period. This is for easy understanding of the relationship between the phases of the rectangular wave signals UP2, VP2, and WP2, and does not indicate that the rectangular wave signal 400 is generated in the PWM control period.
  • the PWM signal 300 As a part of the PWM signal 300, only the PWM signals UP1, VP1, and WP1 are displayed. Since the PWM signals UN1, VN1, and WN1 are different only in that they have phases opposite to the phases of the PWM signals UP1, VP1, and WP1, their display is omitted. In FIG. 3, the PWM signals UP1, VP1, and WP1 are shown in a vertical stripe pattern, but these vertical lines do not indicate the rise and fall timings of these PWM signals.
  • the switching signal UP is generated when the output switching unit 15 outputs a signal corresponding to the switching signal Usig out of the PWM signal UP1 and the rectangular wave signal UP2.
  • a signal indicated by vertical stripes corresponds to the PWM signal UP1.
  • a signal indicated by plain (white) corresponds to the rectangular wave signal UP2.
  • the switching signal VP is generated when the output switching unit 15 outputs a signal corresponding to the switching signal Vsig out of the PWM signal VP1 and the rectangular wave signal VP2.
  • the switching signal WP is generated when the output switching unit 15 outputs a signal corresponding to the switching signal Wsig out of the PWM signal WP1 and the rectangular wave signal WP2.
  • the one-pulse control unit 13 does not generate the rectangular wave signal 400 during the PWM control period. Further, since the PWM control unit 12 does not use the torque estimated value TrqFB to generate the PWM signal 300, the torque estimating unit 16 does not calculate the torque estimated value TrqFB during the PWM control period.
  • the switching control unit 14 sets the values of the switching signals Usig, Vsig, Wsig to 1 instructing the output of the PWM signal 300 and outputs the values to the output switching unit 15 in the PMW control period. For this reason, the output switching unit 15 outputs the PWM signal 300 output from the PWM control unit 12 to the inverter 2 as the switching signal Sw.
  • Period from time t1 to time t3 (switching period)
  • the switching control unit 14 determines to switch from PWM control to one-pulse control
  • the switching control unit 14 sets a period from time t1 to time t3 as a switching period.
  • the length of the switching period is a time corresponding to two cycles of the rectangular wave signal 400. Note that the period from time t1 to time t2 and the period from time t2 to time t3 correspond to the time of one cycle of the rectangular wave signal 400, respectively.
  • the switching period is two periods of the rectangular wave signal 400, the switching period is very short compared to the time scale in which the torque command value TrqRef is changed. Therefore, in the following description, it is assumed that the change of the torque command value TrqRef does not occur within the switching period.
  • the switching control unit 14 outputs the control status signal St whose value is set to 1 from the time t1 to the PWM control unit 12, the one-pulse control unit 13, and the torque estimation unit 16, and notifies the execution of the switching control. Thereby, the PWM control unit 12 continues the generation of the PWM signal 300 from the PWM control period.
  • the one-pulse control unit 13 starts generating the rectangular wave signal 400 from time t1. As described above, torque estimation unit 16 does not calculate estimated torque value TrqFB even during the switching period.
  • the switching control unit 14 performs PWM control so that the period during which the one-pulse control is performed is 60 degrees of the phase of the rectangular wave signal 400 in the period from the time t1 to the time t2 (the first half of the switching period). And one-pulse control are switched alternately.
  • the phase of the rectangular wave signal 400 is simply referred to as “phase”.
  • the timing for switching between PWM control and one-pulse control is from time ta to te, t2. At times t1, ta to te, t2, the interval between two adjacent times is a time corresponding to a phase of 60 degrees.
  • the switching control unit 14 uses a rectangular wave reference signal (not shown) in order to specify the times ta to te and t2. Since the rectangular wave reference signal is a clock signal, the switching control unit 14 specifies the phase by counting the rectangular wave reference signal, and specifies the timing for alternately switching between the PWM control and the one-pulse control.
  • the output switching unit 15 when the output switching unit 15 outputs the PWM signal UP1 as the switching signal UP based on the switching signal Usig, it outputs the PWM signal UN1 together with the PWM signal UP1.
  • the PWM signal VP1 when the PWM signal VP1 is output as the switching signal VP, the PWM signal VN1 is output together with the PWM signal VP1.
  • the PWM signal WP1 is output as the switching signal WP
  • the PWM signal WN1 is output together with the PWM signal WP1.
  • the output switching unit 15 outputs the rectangular wave signal UN2 together with the rectangular wave signal UP2 when outputting the rectangular wave signal UP2 as the switching signal UP based on the switching signal Usig.
  • the rectangular wave signal VP2 is output as the switching signal VP
  • the rectangular wave signal VN2 is output together with the rectangular wave signal VP2.
  • the rectangular wave signal WP2 is output as the switching signal WP
  • the rectangular wave signal WP2 is output together with the rectangular wave signal WN2.
  • the PWM signal UP1 is output from the output switching unit 15 to the inverter 2 as the switching signal UP from time t1 to time ta. That is, in the period from time t1 to time ta, inverter 2 generates a U-phase 50U current based on PWM control.
  • the switching control unit 14 changes the value of the switching signal Usig to 0 that instructs the output of the rectangular wave signal UP2.
  • the output switching unit 15 outputs the rectangular wave signal UP2 to the inverter 2 as the switching signal UP from time ta with the change of the switching signal Usig.
  • the output of the switching signal Usig whose value is set to 0 is continued until time tb. Therefore, in the period from time ta to time tb, inverter 2 generates a current of U phase 50U based on one-pulse control.
  • the period from time ta to time tb is the phase of 60 degrees.
  • the switching control unit 14 outputs the switching signal Usig whose value is set to 1 to the output switching unit 15 in the period from time tb to time td.
  • the PWM signal UP1 is output to the inverter 2 as the switching signal UP, and the inverter 2 generates a U-phase 50U current based on the PWM control.
  • the switching control unit 14 outputs the switching signal Usig whose value is set to 0 to the output switching unit 15 in the period from time td to time te.
  • the rectangular wave signal UP2 is output to the inverter 2 as the switching signal UP, and the inverter 2 generates a U-phase 50U current based on the one-pulse control.
  • the period from time td to time te is 60 degrees phase.
  • the switching control unit 14 outputs the switching signal Usig whose value is set to 1 to the output switching unit 15 in the period from the time te to the time t2.
  • PWM signal UP1 is output to inverter 2 as switching signal UP, and inverter 2 generates a current of U phase 50U based on PWM control.
  • the inverter control device 10 performs the PWM control and the one-pulse control so that the period in which the U-phase 50U is continuously generated based on the one-pulse control corresponds to the phase for 60 degrees in the first half of the switching period. Switch alternately.
  • the switching control unit 14 alternately switches between PWM control and one-pulse control in order to generate a V-phase 50V current. Specifically, the switching control unit 14 causes the output switching unit 15 to output the rectangular wave signal VP2 as the switching signal VP during the period from the time tc to the time td, and the PWM signal VP1 as the switching signal during other periods. Output to the output switching unit 15 as VP.
  • the period from time tc to time td is for 60 degrees phase.
  • the time tc at which the output of the rectangular wave signal VP2 is started is delayed by 120 degrees from the time ta at which the output of the rectangular wave signal UP2 is started. That is, the switching control unit 14 sets the period during which the switching signal Vsig is set to 0 by delaying the phase by 120 degrees from the period during which the switching signal Usig is set to 0. This is because the phase of the V phase 50V is 120 degrees behind the phase of the U phase 50U.
  • the switching control unit 14 alternately switches between PWM control and one-pulse control in order to generate the W-phase 50W current. Specifically, the switching control unit 14 causes the output switching unit 15 to output the rectangular wave signal WP2 as the switching signal VP during the period from time te to time t2, and the PWM signal WP1 as the switching signal during other periods. Output to the output switching unit 15 as WP.
  • the period from time te to time t2 is the phase of 60 degrees.
  • the time te at which the output of the rectangular wave signal WP2 is started is delayed by 120 degrees from the time tc at which the output of the rectangular wave signal VP2 is started. That is, the switching control unit 14 sets the period during which the switching signal Wsig is set to 0, being delayed by a time of 120 degrees from the period during which the switching signal Vsig is set to 0. This is because the phase of the W phase 50W is delayed by 120 degrees from the phase of the V phase 50V.
  • the switching control unit 14 alternately switches between the PWM control and the one-pulse control in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • the order of switching may not be the order described above, may be the order of V phase, W phase, and U phase, or may be the order of W phase, V phase, and U phase.
  • the switching control unit 14 switches between PWM control and one-pulse control alternately, as in the first half of the switching period. Accordingly, the period in which the output of the rectangular wave signal VP2 is started is delayed by a time of 120 degrees from the period in which the output of the rectangular wave signal UP2 is started. The period in which the output of the rectangular wave signal WP2 is started is delayed by a time of 120 degrees from the period in which the output of the rectangular wave signal VP2 is started.
  • the period in which the one-pulse control is executed is a time corresponding to 120 degrees in each phase, and is set longer than the period in which the one-pulse control is executed in the first half of the switching period.
  • the time interval from time tf to tk is the time for 60 degrees of phase.
  • the period from time t2 to time tf and the period from time tk to time t3 are times corresponding to a phase of 30 degrees.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Usig to 0 and outputs the rectangular wave signal UP2 in the period from the time tf to the time th and the period from the time ti to the time tk.
  • the output switching unit 15 is instructed.
  • the period from the time tf to the time th and the period from the time ti to the time tk each correspond to a time of 120 degrees in phase.
  • inverter 2 In the period from time tf to time th and in the period from time ti to time tk, inverter 2 generates a current of U phase 50U based on one-pulse control.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Usig to 1 that instructs the output of the PWM signal UP1 in a period other than the period from the time tf to the time th and the period from the time ti to the time tk.
  • inverter 2 generates a current of U phase 50U based on PWM control.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Vsig to 0 that instructs the output of the rectangular wave signal VP2 in the period from time t2 to time tg, the period from time th to time tj, and the period from time tk to time t3. To do. In these periods, the inverter 2 generates a V-phase 50V current based on the one-pulse control.
  • the period from time th to time tj is the time for 120 degrees of phase.
  • the total period of the period from time t2 to time tg and the period from time tk to time t3 is a time corresponding to 120 degrees of phase.
  • the period for outputting the rectangular wave signal VP2 is divided. This is because the output period of the rectangular wave signal VP2 is set 120 degrees later than the output period of the rectangular wave signal UP2.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Vsig to 1 that instructs the output of the PWM signal VP1 in the period from the time tg to the time th and the period from the time tj to the time tk.
  • inverter 2 In the period from time tg to time th and from time tj to time tk, inverter 2 generates a V-phase 50V current based on PWM control.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Wsig to 0 that instructs the output of the rectangular wave signal WP2 in the period from time t2 to time tf, in the period from time tg to time ti, and in the period from time tj to time t3. Set. In these periods, the inverter 2 generates a W-phase 50 W current based on the one-pulse control.
  • the period from time tg to time ti is a time for 120 degrees of phase.
  • the total period of the period from time t2 to time tf and the period from time tj to time t3 is a time corresponding to 120 degrees of phase.
  • the period for outputting the rectangular wave signal WP2 is divided. This is because the output period of the rectangular wave signal WP2 is set 120 degrees later than the output period of the rectangular wave signal VP2.
  • the switching control unit 14 sets the switching signal Wsig to 1 that instructs the output of the PWM signal WP1 in the period from time tf to time tg and in the period from time ti to time tj.
  • inverter 2 generates a W-phase 50W current based on PWM control.
  • the switching control unit 14 outputs the switching signals Usig, Vsig, Wsig in which each value is set to 0.
  • the output switching unit 15 outputs the rectangular wave signal 400 input from the one-pulse control unit 13 to the inverter 2 as the switching signal Sw based on the switching signals Usig, Vsig, Wsig whose values are set to 0. That is, in a period after time t3, inverter control device 10 performs one-pulse control to control inverter 2.
  • the inverter 2 When the inverter 2 generates the three-phase AC 200 by PWM control, the currents of the U-phase 50U, the V-phase 50V, and the W-phase 50W are balanced. However, when switching from PWM control to one-pulse control is performed immediately, the currents of the U phase 50U, the V phase 50V, and the W phase 50W become unbalanced.
  • the rectangular wave signal 400 is output to the inverter 2 from time t1.
  • the rectangular wave signals UP2 and WP2 are off and the rectangular wave signal VP2 is on, so that a current is generated only in the V phase 50V.
  • the current of the V phase 50V becomes excessive from time t1, so that the currents of the U phase 50U, the V phase 50V, and the W phase 50W become unbalanced.
  • the torque of AC motor 1 changes suddenly and a torque shock occurs.
  • the inverter control device 10 switches between PWM control and one-pulse control alternately during the switching period. At that time, the timing of switching to the one-pulse control is shifted for each phase of the rectangular wave signal 400 and executed. Thereby, torque shock can be reduced. For example, as shown in FIG. 3, in the period from time ta to time tb, a rectangular wave signal UP2 is output from the inverter control device 10 as the switching signal UP, and the PWM signals VP1 and WP1 are output as the switching signals VP and WP. Output from the inverter control device 10.
  • the ratio of the period during which the rectangular wave signal 400 is output increases compared to the first half of the switching period.
  • the rate of one-pulse control is increased step by step, thereby mitigating the three-phase AC current imbalance that occurs when switching from PWM control to one-pulse control and shifting to one-pulse control. It becomes possible to make it. Thereby, torque shock can be further reduced.
  • the PWM control unit 12 gradually changes the voltage target values Vd and Vq from a value corresponding to the PWM control to a value corresponding to the one-pulse control in the switching period.
  • the reason why the PWM control unit 12 gradually changes the voltage target values Vd and Vq will be described.
  • FIG. 4 is a diagram showing the current vector I_pwm calculated based on the torque command value TrqRef in the dq coordinate space when executing the PWM control.
  • the d-axis component of current vector I_pwm is set as current target value Id_pwm
  • the q-axis component is set as Iq_pwm.
  • the current target values Id_pwm and Iq_pwm correspond to the current target values Id_r and Iq_r generated by the current command generation unit 11, respectively.
  • the current vector I_pwm is located in the counterclockwise (CCW) direction with respect to the q axis.
  • the angle that the current vector I_pwm makes with the q axis is ⁇ .
  • FIG. 5 is a diagram showing a voltage vector V_one calculated on the basis of the torque command value TrqRef on the dq coordinate space when the one-pulse control is executed.
  • the d-axis component of voltage vector V_one is set as voltage target value Vd_one
  • the q-axis component is set as Vq_one.
  • the voltage vector V_one is located in the counterclockwise (CCW) direction with respect to the q axis.
  • the angle formed by the voltage vector V_one and the q axis is ⁇ . Note that the voltage target values Vd_one and Vq_one are not actually used by the one-pulse controller 13.
  • the angle ⁇ is set so that the efficiency in the AC motor 1 is maximized.
  • the one-pulse control controls the torque of the AC motor 1 by adjusting the phase of the rectangular wave. Therefore, since the angle ⁇ changes according to the torque command value TrqRef, the angle ⁇ used in the PWM control does not coincide with the angle ⁇ used in the one-pulse control.
  • the inverter control device 10 Even when the inverter control device 10 alternately switches between the PWM control and the one-pulse control in the switching period, a torque shock due to a phase shift occurs. Therefore, the inverter control device 10 gradually brings the voltage target values Vd and Vq closer to the voltage target values Vd_one and Vq_one used in the one-pulse control in the switching period. Thereby, since the shift
  • PI control unit 122A determines voltage target value Vq in the switching period by the following processing.
  • the PI control unit 122A calculates the voltage target value Vq_pwm and the voltage target value Vq_one based on the current difference value Iq_s.
  • the voltage target value Vq_pwm corresponds to the voltage target value Vq when the PWM control is executed.
  • FIG. 6 is a diagram showing changes in the voltage target value Vq during the switching period.
  • PI control unit 122A sets voltage target value Vq to voltage target value Vq_pwm at time t1 when switching control is started. Then, PI control unit 122A gradually changes voltage target value Vq so that voltage target value Vq becomes voltage target value Vq_one at time t3 when the switching period ends. Since the PWM control is not executed after the switching period ends, the PI control unit 122A sets the voltage target value Vq to 0 after the elapse of time t3.
  • the PI control unit 122B executes the same process as the PI control unit 122A to change the voltage target value Vd.
  • the PI control unit 122B calculates the voltage target value Vd_pwm and the voltage target value Vd_one based on the current difference value Id_s.
  • the voltage target value Vd_pwm corresponds to the voltage target value Vd when the PWM control is executed.
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in the voltage target value Vd during the switching period.
  • PI control unit 122B sets voltage target value Vd to voltage target value Vd_pwm at time t1 when switching control is started. Then, the PI control unit 122B gradually changes the voltage target value Vd so that the voltage target value Vd becomes the voltage target value Vd_one at time t3 when the switching period ends. Since the PWM control is not executed after the switching period ends, the PI control unit 122B sets the voltage target value Vd to 0 after the elapse of time t3.
  • the voltage target value Vq_pwm is smaller than the voltage target value Vq_one, but the voltage target value Vq_pwm may be larger than the voltage target value Vq_one.
  • the PI control unit 122A may change the voltage target value Vq linearly or exponentially instead of changing the voltage target value Vq linearly. The same applies to the voltage target value Vd_pwm and the voltage target value Vd_one shown in FIG.
  • the PI control units 122A and 122B change the voltage target values Vq and Vd, thereby reducing the torque shock that occurs when switching between the PWM control and the one-pulse control within the switching period. .
  • the one-pulse control unit 13 does not perform feedback control using the torque command value TrqRef and the torque estimation value TrqFB during the switching period, and starts feedback control at the timing when the switching period ends. This will be described in detail below.
  • the rectangular wave generation circuit 135 generates a rectangular wave signal 400 based on the voltage phase value ⁇ 3. That is, in the switching period, the voltage phase value ⁇ 3 is fixed to the initial phase value ⁇ 2.
  • the phase target value ⁇ 1 whose value is set to zero is input to the adder 134. Therefore, the adder 134 outputs the initial phase value ⁇ 2 as it is to the rectangular wave generation circuit 135 as the voltage phase value ⁇ 3 at the timing when the switching period ends.
  • the rectangular wave generation circuit 135 outputs a rectangular wave signal 400 whose phase is adjusted based on the initial phase value ⁇ 2.
  • the initial phase value ⁇ 2 is a value calculated in advance so that the AC motor 1 can output a torque corresponding to the torque command value TrqRef.
  • the one-pulse control unit 13 can generate the rectangular wave signal 400 corresponding to the torque command value TrqRef, so that torque shock can be reduced.
  • the torque estimation unit 16 starts outputting the torque estimation value TrqFB.
  • the PI control unit 132 uses the torque difference value Trq_s obtained by subtracting the estimated torque value TrqFB from the torque command value TrqRef.
  • the value ⁇ 1 is calculated.
  • the one-pulse control unit 13 starts closed loop control. Specifically, PI control unit 132 calculates phase target value ⁇ 1 based on torque difference value Trq_s obtained by subtracting estimated torque value TrqFB from torque command value TrqRef.
  • the adder 134 outputs the voltage phase value ⁇ 3 by adding the initial phase value ⁇ 2 to the phase target value ⁇ 1.
  • the rectangular wave generation circuit 135 generates a rectangular wave signal 400 based on the voltage phase value ⁇ 3. Thereby, at the start of one-pulse control, a rectangular wave signal 400 reflecting only the initial phase value ⁇ 2 is generated, and thereafter, a rectangular wave signal 400 whose phase is adjusted based on feedback control is generated.
  • the switching period is set to two periods of the rectangular wave signal 400 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the switching period may be for one cycle of the rectangular wave signal 400 or may have a length of three cycles or more.
  • the inverter control device 10 may gradually lengthen the one-pulse control period executed in each cycle.
  • the execution period of the one-pulse control of the first cycle is 30 degrees
  • the execution period of the one-pulse control of the second cycle is 60 degrees
  • the execution period of the one-pulse control of the third cycle is 90 degrees
  • the execution period of the four-cycle one-pulse control can be set to 120 degrees.
  • the switching period may not be determined depending on the period of the rectangular wave signal 400.
  • the switching control unit 14 may arbitrarily set the switching period.
  • the inverter control device 10 has described an example in which the period for executing the one-pulse control is set twice or more for each of the U phase, the V phase, and the W phase in the switching period. It is not limited to this.
  • the inverter control device 10 may perform the one-pulse control at least once by alternately switching between the PWM control and the one-pulse control. Even in this case, the torque shock can be reduced because the unbalance of the three-phase AC 200 is alleviated during the switching period. Note that, when the one-pulse control is executed in the switching period, the PWM control is executed at least once after the one-pulse control.
  • the switching control unit 14 sets the period for outputting the rectangular wave signal UP2 twice in the first half of the switching period, and the period for outputting the rectangular wave signal UP2 is a time corresponding to 60 degrees in phase.
  • the period for outputting the second rectangular wave signal UP2 may be longer than the period for outputting the first rectangular wave signal UP2.
  • the switching control unit 14 determines that the execution period of the one-pulse control after the N-th switching is the (N ⁇ 1) th time.
  • the PWM control and the one-pulse control may be switched alternately so as to be longer than the execution period of the one-pulse control after the switching.
  • AC motor 1 is an IPM motor
  • AC motor 1 may be an SPM (Surface Permanent Magnet) motor. That is, the inverter control device 10 can be used when driving a motor using a permanent magnet.
  • SPM Surface Permanent Magnet
  • each block may be individually made into one chip by a semiconductor device such as an LSI, or may be made into one chip so as to include a part or all of the blocks.
  • LSI LSI
  • IC system LSI
  • super LSI ultra LSI depending on the degree of integration
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments may be realized by a program.
  • a part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments is performed by a central processing unit (CPU) in the computer.
  • a program for performing each processing is stored in a storage device such as a hard disk or a ROM, and is read out and executed in the ROM or the RAM.
  • part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments may be performed by a digital signal processor (DSP) in a computer.
  • DSP digital signal processor
  • each process of the above embodiment may be realized by hardware, or may be realized by software (including a case where it is realized together with an OS (operating system), middleware, or a predetermined library). Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware.
  • OS operating system
  • middleware middleware
  • predetermined library predetermined library
  • execution order of the processing methods in the above embodiment is not necessarily limited to the description of the above embodiment, and the execution order can be changed without departing from the gist of the invention.
  • a computer program that causes a computer to execute the above-described method and a computer-readable recording medium that records the program are included in the scope of the present invention.
  • the computer-readable recording medium include a flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, large-capacity DVD, next-generation DVD, and semiconductor memory. .
  • the computer program is not limited to the one recorded on the recording medium, but may be transmitted via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, or the like.

Landscapes

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Abstract

インバータ制御装置１０は、交流モータ１を駆動させるための三相交流２００を生成するインバータ２を制御する。ＰＷＭ制御部１２は、交流モータ１のトルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて、ＰＷＭ制御を実行してインバータ２に三相交流２００を生成させる。ワンパルス制御部１３は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて、ワンパルス制御を実行してインバータ２に三相交流２００を生成させる。切替制御部１４は、インバータ２の制御をＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替えるための切替期間においてＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替え、切替期間の経過後にワンパルス制御が実行されるように、ＰＷＭ制御部１２とワンパルス制御部１３とを制御する。

Description

インバータ制御装置
　本発明は、インバータ制御装置に関する。
　直流電源を用いて交流モータを駆動させる場合、インバータが用いられる。インバータは、トランジスタなどの複数のスイッチング素子を備えており、直流電流を交流電流に変換する。インバータが備える複数のスイッチング素子の動作を制御するために、インバータ制御装置が用いられる。
　インバータの制御には、一般的に、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御が用いられる。ＰＷＭ制御では、交流モータに供給される交流電流が正弦波となるため、低速回転時において交流モータを滑らかに回転させることが可能である。
　しかし、ＰＷＭ制御の変調率は、約０．６であり、後述するワンパルス制御の変調率よりも低い。ＰＷＭ制御を用いた場合、直流電源の電圧から得られる交流電圧の上限が低くなり、交流モータの出力が抑えられるという問題がある。すなわち、ＰＷＭ制御を用いた場合、交流モータを高速に回転させることが難しい。
　インバータの制御には、ＰＷＭ制御の他に、ワンパルス制御が用いられる。ワンパルス制御は、ＰＷＭ制御に比べて変調率が高いため、交流モータを高速に回転させることができる。ワンパルス制御におけるインバータのスイッチング回数は、ＰＷＭ制御におけるスイッチング回数よりも少ない。これにより、ワンパルス制御は、スイッチング損失を抑制することができる。しかし、ワンパルス制御は、矩形波を用いてインバータを駆動させるため、矩形波に含まれる高調波成分による損失が増加するという問題がある。
　交流モータの回転速度及びトルクに応じて、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを切り替えて使用することにより、交流モータの効率を向上させることが従来から行われている。
　例えば、特許文献１には、ＰＷＭ制御からワンパルス制御へ切り替える際に、ＰＷＭ電圧位相制御を実行する交流モータの駆動制御装置が開示されている。具体的には、この駆動制御装置は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御へ切り替える際に、ワンパルス制御からＰＷＭ電圧位相制御に切り替え、その後、ＰＷＭ電圧位相制御からワンパルス制御に切り替える。ＰＷＭ電圧位相制御は、交流電圧の振幅と周波数を変化させることにより交流電流を制御する。これにより、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替える際に生じるトルクショックが低減される。なお、ワンパルス制御からＰＷＭ制御に切り替える場合においても、ＰＷＭ電圧位相制御が実行される。
特開２０００－５０６８６号公報
　特許文献１に係る駆動制御装置を実行する場合、ＰＷＭ制御、ＰＷＭ電圧位相制御、及びワンパルス制御の各々を実行する駆動領域が予め設定されている。図８は、特許文献１に係る駆動制御装置において、ＰＷＭ制御、ＰＷＭ電圧位相制御、及び、ワンパルス制御の各々が適用される駆動領域を模式的に示すマップである。
　図８を参照して、領域９１が、ＰＷＭ制御が適用される駆動領域である。領域９２が、ＰＷＭ電圧位相制御が適用される駆動領域である。領域９３が、ワンパルス制御が適用される駆動領域である。上記３種類の制御方式が適用される駆動領域が固定されているため、例えば、領域９１においてワンパルス制御を実行することができない。
　実際には、ＰＷＭ制御を適用可能な駆動領域と、ワンパルス制御を適用可能な駆動領域とは、重複する。図９は、ＰＷＭ制御を適用可能な駆動領域と、ワンパルス制御を適用可能な駆動領域とを模式的に示すマップである。図９に示すマップ６０において、領域９６は、ＰＷＭ制御の適用が一般的な駆動領域であり、領域９９は、ワンパルス制御のみを適用可能な駆動領域である。領域９６において、ワンパルス制御を適用することは可能であるが、ワンパルス制御を適用することは想定されてない。領域９７及び９８は、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の両者の適用が想定される駆動領域である。ただし、領域９７は、ＰＷＭ制御がワンパルス制御よりも高効率な領域であり、領域９８は、ワンパルス制御がＰＷＭ制御よりも高効率な領域である。従って、図９に示す点Ｐ１００で交流モータを駆動させる場合、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の両者を適用可能であるが、ワンパルス制御を適用することにより交流モータを高効率で駆動させることができる。なお、図９に示す破線は、図８に示す領域９１～９３を区分する線である。
　特許文献１に係る駆動制御装置の場合、上述のように、ＰＷＭ制御、ＰＷＭ電圧位相制御、及び、ワンパルス制御がそれぞれ適用される駆動領域が固定されている。点Ｐ１００の位置は、図８では、領域９１の中である。特許文献１に係る駆動制御装置は、点Ｐ１００で交流モータを駆動させる場合であっても、ＰＷＭ制御を利用しなければならない。このように、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の駆動領域を固定することにより、却って交流モータの効率が低下する場合があるという問題がある。
　本発明の目的は、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御を切り替えてモータを駆動させる際に、より効率を高めることのできるインバータ制御装置を提供することである。
　本発明の実施の形態によれば、インバータ制御装置は、モータを駆動させるための三相交流を生成するインバータを制御する。インバータ制御装置は、モータのトルク指令値に基づいて、ＰＷＭ制御を実行してインバータに三相交流を生成させるＰＷＭ制御部と、トルク指令値に基づいて、ワンパルス制御を実行してインバータに三相交流を生成させるワンパルス制御部と、インバータの制御をＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替えるための切替期間においてＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替え、切替期間の経過後にワンパルス制御が実行されるように、ＰＷＭ制御部とワンパルス制御部とを制御する切替制御部とを備える。
　切替制御部は、インバータの制御をＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替える場合、切替期間において、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。切り替えの際に、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御以外の制御を使用しない。モータのトルク及び回転速度の関係を示す駆動領域において、モータのトルク及び回転速度により定められる点が、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の両者を適用できる領域であれば、インバータ制御装置は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替えることができるため、モータを駆動させるための効率を高めることができる。
　また、切替期間の経過後にワンパルス制御を実行するときに、インバータにおける三相交流の電流の不平衡を緩和することができ、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に移行する際に発生するトルクショックを低減することができる。
　インバータ制御装置において、切替制御部による指示は、三相交流に含まれる相ごとに所定の順序で行われてもよい。
　切替期間において、三相交流に含まれる全ての相が同一のタイミングでＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替えられることが防止される。これにより、インバータにおける三相交流の電流の不平衡をさらに緩和することができ、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に移行する際に発生するトルクショックをさらに低減することができる。
　切替制御部は、切替期間におけるワンパルス制御への切り替えがＮ（Ｎは２以上の自然数）回目である場合、Ｎ回目の切り替え後におけるワンパルス制御の実行期間が、（Ｎ－１）回目の切り替え後におけるワンパルス制御の実行期間よりも長くなるように、ＰＷＭ制御部とワンパルス制御部とを制御してもよい。
　切替期間においてワンパルス制御が実行される期間を徐々に長くすることにより、切替期間に生じるトルクショックをさらに低減することができる。
　ＰＷＭ制御部は、トルク指令値に基づいて、ＰＷＭ制御に用いられる第１電圧目標値とワンパルス制御に用いられる第２電圧目標値とを生成し、切替期間において第１電圧目標値から第２電圧目標値まで徐々に変化させてもよい。
　これにより、ＰＷＭ制御の実行により生成される三相交流の位相と、ワンパルス制御の実行により生成される三相交流の位相とのずれを縮小させることができるため、切替期間に生じるトルクショックをさらに低減することができる。
　インバータ制御装置は、さらに、トルク指令値と、ワンパルス制御を開始する際における矩形波信号の初期位相値とを対応付けて記録する初期位相テーブルを備えてもよい。ワンパルス制御部は、切替期間を終了するタイミングにおいて、終了するタイミングにおけるトルク指令値に対応する初期位相値に基づいて矩形波信号の位相を決定し、切替期間の経過後において、トルク指令値と、モータのトルクの検出値と、トルク指令値に対応する初期位相値とに基づいて、矩形波信号の位相を決定してもよい。
　これにより、切替期間の経過後にワンパルス制御が開始される際に、トルク指令値とモータのトルクとの誤差を縮小させることができるため、切替期間の経過後に生じるトルクショックを低減することができる。
　本発明によれば、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御を切り替えてモータを駆動させる際に、より効率を高めることができる。
本発明の実施の形態に係るモータ制御システムの構成を示す機能ブロック図である。 図１に示すインバータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示すインバータ制御装置で生成されるＰＷＭ信号、矩形波信号、及び、スイッチング信号の時間関係を示す図である。 ＰＷＭ制御の実行時に算出される電流ベクトルを、ｄｑ座標空間において示す図である。 ワンパルス制御の実行時に算出される電圧ベクトルを、ｄｑ座標空間において示す図である。 図１に示すインバータ制御装置が切替制御を実行するときにおける、電圧目標値のｑ軸成分の変化を示す図である。 図１に示すインバータ制御装置が切替制御を実行するときにおける、電圧目標値のｄ軸成分の変化を示す図である。 従来のインバータ制御装置におけるＰＷＭ制御、ＰＷＭ電圧位相制御、及び、ワンパルス制御の駆動領域を示すマップである。 ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の両者を適用可能な駆動領域を示すマップである。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　｛１．モータ制御システム１００の構成｝
　（全体構成）
　図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御システム１００の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、モータ制御システム１００は、交流モータ１と、インバータ２と、電流センサ３，４と、回転角センサ５と、インバータ制御装置１０とを備える。モータ制御システム１００では、インバータ制御装置１０が、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御のいずれか一方を実行することにより、インバータ２を制御する。
　交流モータ１は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、インバータ２から供給される三相交流２００により駆動される。三相交流２００は、Ｕ相５０Ｕと、Ｖ相５０Ｖと、Ｗ相５０Ｗとを有する。
　インバータ２は、インバータ制御装置１０から入力されるスイッチング信号Ｓｗに基づいて、トランジスタ等のスイッチング素子（図示省略）のオンオフを切り替えることにより、三相交流２００に変換する。
　電流センサ３は、Ｕ相５０Ｕをインバータ２から交流モータ１に供給するための配線上に設けられ、Ｕ相５０Ｕの電流を検出する。電流センサ３は、Ｕ相５０Ｕの電流の検出結果として、電流検出値Ｉｕをインバータ制御装置１０に出力する。
　電流センサ４は、Ｗ相５０Ｗをインバータ２から交流モータ１に供給するための配線上に設けられ、Ｗ相５０Ｗの電流を検出する。電流センサ４は、Ｗ相５０Ｗの電流の検出結果として、電流検出値Ｉｗをインバータ制御装置１０に出力する。
　回転角センサ５は、例えば、レゾルバやホール素子などであり、交流モータ１が備える回転子（図示省略）の回転位置θを検出する。また、回転子の回転速度ωが、検出した回転位置θに基づいて算出される。検出された回転位置θ及び算出された回転速度ωは、インバータ制御装置１０に入力される。
　インバータ制御装置１０は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御のいずれかを実行して、インバータ２を制御する。インバータ制御装置１０は、インバータ２の制御のために、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに応じたスイッチング信号Ｓｗを生成して、インバータ２に出力する。
　（インバータ制御装置１０の構成）
　図２は、図１に示すインバータ制御装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照して、インバータ制御装置１０は、電流指令生成部１１と、ＰＷＭ制御部１２と、ワンパルス制御部１３と、切替制御部１４と、出力切替部１５と、トルク推定部１６とを備える。
　電流指令生成部１１は、インバータ制御装置１０に入力されるトルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて、電流目標値Ｉｄ＿ｒ及びＩｑ＿ｒを生成する。電流目標値Ｉｄ＿ｒは、ｄｑ座標空間における電流目標値のｄ軸成分である。電流目標値Ｉｑ＿ｒは、電流目標値のｑ軸成分である。
　ＰＷＭ制御部１２は、電流目標値Ｉｄ＿ｒ，Ｉｑ＿ｒを用いて、ＰＷＭ制御によりインバータ２を駆動させるためのＰＷＭ信号３００を生成する。ＰＷＭ信号３００は、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＵＮ１，ＶＰ１，ＶＮ１，ＷＰ１，ＷＮ１を有する。ＰＷＭ制御部１２の構成の詳細については、後述する。
　ＰＷＭ信号ＵＰ１及びＵＮ１は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＵ相５０Ｕの電流の生成に用いられる。ＰＷＭ信号ＶＰ１及びＶＮ１は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＶ相５０Ｖの電流の生成に用いられる。ＰＷＭ信号ＷＰ１及びＷＮ１は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＷ相５０Ｗの電流の生成に用いられる。
　ワンパルス制御部１３は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて、ワンパルス制御によりインバータ２を駆動させるための矩形波信号４００を生成する。矩形波信号４００は、矩形波信号ＵＰ２，ＵＮ２，ＶＰ２，ＶＮ２，ＷＰ２，ＷＮ２を有する。ワンパルス制御部１３の構成の詳細については、後述する。
　矩形波信号ＵＰ２及びＵＮ２は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＵ相５０Ｕの電流の生成に用いられる。矩形波信号ＶＰ２及びＶＮ２は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＶ相５０Ｖの電流の生成に用いられる。矩形波信号ＷＰ２及びＷＮ２は、互いに反対の位相を有し、インバータ２においてＷ相５０Ｗの電流の生成に用いられる。
　切替制御部１４は、インバータ２の制御をＰＷＭ制御及びワンパルス制御のどちらで実行するかを決定し、その決定に応じた切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇを出力切替部１５に出力する。切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇは、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し、各相に対応するＰＷＭ信号及び矩形波信号のいずれか一方の出力を指示する信号である。
　また、切替制御部１４は、インバータ２の制御をＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替える場合、切替期間において、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替え、切替期間の経過後にワンパルス制御を実行するように、ＰＷＭ制御部１２及びワンパルス制御部１３を制御する。
　出力切替部１５は、切替制御部１４から入力される切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇに基づいて、各相に対応するＰＷＭ信号３００及び矩形波信号４００のいずれか一方を、スイッチング信号Ｓｗとしてインバータ２に出力する。
　トルク推定部１６は、後述するベクトル変換部１２４により電流検出値Ｉｕ，Ｉｗから生成される電流検出値Ｉｄ＿ｆ，Ｉｑ＿ｆに基づいて、交流モータ１で発生しているトルク推定値ＴｒｑＦＢを計算する。そして、トルク推定部１６は、その計算したトルク推定値ＴｒｑＦＢをワンパルス制御部１３に出力する。
　（ＰＷＭ制御部１２の構成）
　ＰＷＭ制御部１２は、減算器１２１Ａ，１２１Ｂと、ＰＩ制御部１２２Ａ，１２２Ｂと、ベクトル変換部１２３，１２４と、ＰＷＭ比較回路１２５とを備える。
　減算器１２１Ａは、電流目標値Ｉｑ＿ｒから電流検出値Ｉｑ＿ｆを減算して、電流差分値Ｉｑ＿ｓを出力する。減算器１２１Ｂは、電流目標値Ｉｄ＿ｒから電流検出値Ｉｄ＿ｆを減算して、電流差分値Ｉｄ＿ｓを出力する。
　ＰＩ制御部１２２Ａは、ＰＩ制御を実行して、電流差分値Ｉｑ＿ｓから電圧目標値Ｖｑを生成し、ＰＩ制御部１２２Ｂは、ＰＩ制御を実行して、電流差分値Ｉｄ＿ｓから電圧目標値Ｖｄを生成する。
　ベクトル変換部１２３は、回転角センサ５により検出された回転位置θを参照して、二相の電圧目標値Ｖｄ，Ｖｑを三相の電圧目標値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電圧目標値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、それぞれＵ相５０Ｕ，Ｖ相５０Ｖ，Ｗ相５０Ｗに対応する。電圧目標値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各々は、正弦波である。
　ＰＷＭ比較回路１２５は、電圧目標値Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗからＰＷＭ信号３００を生成する。具体的には、ＰＷＭ比較回路１２５は、電圧目標値Ｖｕを図示しないキャリアと比較することにより、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＵＮ１を生成する。ＰＷＭ比較回路１２５は、同様に、電圧目標値ＶｖからＰＷＭ信号ＶＰ１，ＶＮ１を生成し、電圧目標値ＶｗからＰＷＭ信号ＷＰ１，ＷＮ１を生成する。
　ベクトル変換部１２４は、電流センサ３，４の各々から出力される電流検出値Ｉｕ，Ｉｗから、電流検出値Ｉｄ＿ｆ，Ｉｑ＿ｆを生成する。なお、電流検出値Ｉｄ＿ｆ，Ｉｑ＿ｆの生成の際に、回転角センサ５により検出された回転位置θが参照される。
　（ワンパルス制御部１３の構成）
　ワンパルス制御部１３は、減算器１３１と、ＰＩ制御部１３２と、初期位相テーブル１３３と、加算器１３４と、矩形波生成回路１３５とを備える。
　減算器１３１は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆからトルク推定値ＴｒｑＦＢを減算して、トルク差分値Ｔｒｑ＿ｓを出力する。ＰＩ制御部１３２は、ＰＩ制御を実行して、トルク差分値Ｔｒｑ＿ｓから位相目標値γ１を算出する。
　初期位相テーブル１３３は、切替期間の完了によりワンパルス制御を開始するときにおける、矩形波信号４００の初期位相値γ２を記憶している。初期位相値γ２は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに対応付けて記憶される。切替期間の終了によりワンパルス制御が開始されるとき、初期位相テーブル１３３は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに対応する初期位相値γ２を加算器１３４に出力する。
　加算器１３４は、位相目標値γ１に初期位相値γ２を加算し、加算により得られた電圧位相値γ３を矩形波生成回路１３５に出力する。矩形波生成回路１３５は、電圧位相値γ３に基づいて位相を調整した矩形波信号４００を生成して、出力切替部１５に出力する。
　｛２．インバータ制御装置１０の動作｝
　以下、インバータ制御装置１０の動作として、交流モータ１の回転開始時、ＰＷＭ制御からワンパルス制御への切り替えについてそれぞれ説明する。
　｛２．１．交流モータ１の回転開始｝
　図２を参照して、交流モータ１が停止しているときに、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆが、インバータ制御装置１０に入力される。インバータ制御装置１０において、切替制御部１４は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆを入力する。
　切替制御部１４は、回転子の回転速度ωを継続的に監視する。
　切替制御部１４には、図９に示すような、ＰＷＭ制御の駆動領域及びワンパルス制御の駆動領域を示すマップ６０が予め設定されている。交流モータ１が停止しているため、回転速度ωはゼロである。切替制御部１４は、図９に示すマップ６０を参照して、回転速度ω及びトルク指令値ＴｒｑＲｅｆにより定まるマップ上の点が領域９６に位置すると判断する。このため、切替制御部１４は、ＰＷＭ制御を実行してインバータ２を制御することを決定する。
　切替制御部１４は、上記の決定に応じた制御ステータス信号Ｓｔを生成し、ＰＷＭ制御部１２、ワンパルス制御部１３、及び、トルク推定部１６に出力する。制御ステータス信号Ｓｔは、インバータ２の制御を、ＰＷＭ制御、ワンパルス制御、及び、切替制御のいずれか１つで実行することを示す信号である。制御ステータス信号Ｓｔは、ＰＷＭ制御を示す場合には０、ワンパルス制御を示す場合には２、切替制御を示す場合には１である。切替制御は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御へ切り替えるための切替期間において実行される。切替制御の詳細については後述する。
　上述のように、切替制御部１４がＰＷＭ制御の実行を決定したため、制御ステータス信号Ｓｔは、０である。ＰＷＭ制御部１２は、値が０に設定された制御ステータス信号Ｓｔが入力された場合、電流指令生成部１１により生成された電流目標値Ｉｑ＿ｒ，Ｉｄ＿ｒに基づいて、ＰＷＭ信号３００の生成を開始する。一方、ワンパルス制御部１３は、値が０に設定された制御ステータス信号Ｓｔが入力された場合、矩形波信号４００を生成せずに待機する。トルク推定部１６は、トルク推定値ＴｒｑＦＢがワンパルス制御部１３により使用されないため、トルク推定値ＴｒｑＦＢを計算せずに待機する。
　また、切替制御部１４は、ＰＷＭ信号３００の出力を指示するために、値が１に設定された切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇを出力切替部１５に出力する。
　切替信号Ｕｓｉｇは、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＵＮ１の出力を指示する場合には１であり、矩形波信号ＵＰ２，ＵＮ２の出力を指示する場合には０である。同様に、切替信号Ｖｓｉｇは、ＰＷＭ信号ＶＰ１，ＶＮ１の出力を指示する場合には１であり、矩形波信号ＶＰ２，ＶＮ２の出力を指示する場合には０である。切替信号Ｗｓｉｇは、ＰＷＭ信号ＷＰ１，ＷＮ１の出力を指示する場合には１であり、矩形波信号ＷＰ２，ＷＮ２の出力を指示する場合には０である。
　出力切替部１５は、切替制御部１４から入力される切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇに基づいて、ＰＷＭ制御部１２から入力されるＰＷＭ信号３００をスイッチング信号Ｓｗとしてインバータ２に出力する。
　このように、インバータ制御装置１０は、交流モータ１の回転開始時などのように、ＰＷＭ制御を実行すると決定した場合、ＰＷＭ制御を実行してインバータ２に三相交流２００を生成させる。交流モータ１は、インバータ２から供給される三相交流２００により駆動を開始する。
　｛２．２．ＰＷＭ制御からワンパルス制御への切り替え｝
　｛２．２．１．切り替えの判断｝
　交流モータ１の回転速度ωは、交流モータ１が回転を開始してから時間が経過するにつれて増加する。また、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆは、交流モータ１を搭載した機器の動作等に応じて変化する。切替制御部１４は、回転速度ωと、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆとに基づいて、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御のどちらを使用することが適切であるかを判断する。この判断には、図９に示すマップ６０が用いられる。
　ＰＷＭ制御により交流モータ１が回転を開始した後のある時点において、回転速度ω及びトルク指令値ＴｒｑＲｅｆによって定まるマップ６０上の点が点Ｐ１００に移動した場合を想定する。点Ｐ１００は、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御の両者を使用可能であり、かつ、ワンパルス制御がＰＷＭ制御よりも高効率である領域９８内に位置する。このため、切替制御部１４は、交流モータ１の回転開始時から実行していたＰＷＭ制御ではなく、ワンパルス制御によりインバータ２を制御することを決定する。
　この場合、切替制御部１４は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御へ即座に切り替えるのではなく、ＰＷＭ制御からワンパルス制御へ切り替えるための切替制御を実行する。切替制御では、予め設定された時間長の切替期間において、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御が交互に繰り返される。インバータ制御装置１０は、切替期間において、ＰＷＭ制御及びワンパルス制御以外の制御を実行しない。
　切替制御部１４は、切替制御の実行を通知するために、制御ステータス信号Ｓｔの値を０から１に変更する。値が１に変更された制御ステータス信号Ｓｔが、ＰＷＭ制御部１２、ワンパルス制御部１３、及び、トルク推定部１６へ出力される。
　ＰＷＭ制御部１２は、値が１に設定された制御ステータス信号Ｓｔを入力した場合、ＰＷＭ信号３００の生成を継続する。ワンパルス制御部１３は、値が１に設定された制御ステータス信号Ｓｔを入力した場合、矩形波信号４００の生成を開始する。
　トルク推定部１６は、値が１に設定された制御ステータス信号Ｓｔを入力した場合、切替制御においてトルク推定値ＴｒｑＦＢを算出することなく待機する。この理由は、ワンパルス制御部１３が切替期間においてトルク推定値ＴｒｑＦＢを利用するクローズドループ制御ではなく、オープンループ制御を実行するためである。
　｛２．２．２．切替期間における切替制御部１４の動作｝
　図３は、インバータ制御装置１０が切替制御を実行するときにおけるＰＷＭ信号の一部と、矩形波信号４００の一部と、スイッチング信号Ｓｗの一部との対応関係を示す図である。
　図３を参照して、時刻ｔ１よりも前の期間は、インバータ制御装置１０がＰＷＭ制御を実行しているＰＷＭ制御期間である。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間は、インバータ制御装置１０が切替制御を実行している切替期間である。時刻ｔ３より後の期間は、インバータ制御装置１０がワンパルス制御を実行しているワンパルス制御期間である。
　図３において、矩形波信号４００の一部として、矩形波信号ＵＰ２，ＶＰ２，ＷＰ２のみを表示している。矩形波信号ＵＮ２，ＶＮ２，ＷＮ２は、矩形波信号ＵＰ２，ＶＰ２，ＷＰ２の位相と反対の位相を有している点のみが異なるため、図３においてその表示を省略している。また、図３において、矩形波信号４００がＰＷＭ制御期間において生成されている。これは、矩形波信号ＵＰ２，ＶＰ２，ＷＰ２の各々の位相の関係をわかりやすく示すためであり、ＰＷＭ制御期間において矩形波信号４００が生成されることを示しているのではない。
　ＰＷＭ信号３００の一部として、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＶＰ１，ＷＰ１のみを表示している。ＰＷＭ信号ＵＮ１，ＶＮ１，ＷＮ１は、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＶＰ１，ＷＰ１の位相と反対の位相を有している点のみが異なるため、その表示を省略している。図３において、ＰＷＭ信号ＵＰ１，ＶＰ１，ＷＰ１を縦縞模様で示しているが、これらの縦線は、これらのＰＷＭ信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングを示すものではない。
　スイッチング信号Ｓｗにおいて、スイッチング信号ＵＰは、ＰＷＭ信号ＵＰ１及び矩形波信号ＵＰ２のうち、出力切替部１５が切替信号Ｕｓｉｇに応じた信号を出力することにより生成される。スイッチング信号ＵＰにおいて、縦縞で示される信号は、ＰＷＭ信号ＵＰ１に相当する。無地（白色）で示される信号は、矩形波信号ＵＰ２に相当する。同様に、スイッチング信号ＶＰは、ＰＷＭ信号ＶＰ１及び矩形波信号ＶＰ２のうち、出力切替部１５が切替信号Ｖｓｉｇに応じた信号を出力することにより生成される。スイッチング信号ＷＰは、ＰＷＭ信号ＷＰ１及び矩形波信号ＷＰ２のうち、出力切替部１５が切替信号Ｗｓｉｇに応じた信号を出力することにより生成される。
　以下、図３を参照しながら、切替制御を実行するインバータ制御装置１０の動作について説明する。
　（１）時刻ｔ１よりも前の期間（ＰＷＭ制御期間）
　時刻ｔ１より前において、切替制御部１４は、ＰＷＭ制御の実行を指示する値「０」が設定された制御ステータス信号ＳｔをＰＷＭ制御部１２、ワンパルス制御部１３、及び、トルク推定部１６に出力している。この制御ステータス信号Ｓｔに基づいて、ＰＷＭ制御部１２は、ＰＷＭ制御期間においてＰＷＭ信号３００を生成する。
　ワンパルス制御部１３は、ＰＷＭ制御期間において矩形波信号４００を生成しない。また、ＰＷＭ制御部１２がＰＷＭ信号３００を生成するためにトルク推定値ＴｒｑＦＢを使用しないため、トルク推定部１６は、ＰＷＭ制御期間においてトルク推定値ＴｒｑＦＢを算出しない。
　切替制御部１４は、ＰＭＷ制御期間において、切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇの値を、ＰＷＭ信号３００の出力を指示する１に設定して出力切替部１５に出力している。このため、出力切替部１５は、ＰＷＭ制御部１２から出力されるＰＷＭ信号３００をスイッチング信号Ｓｗとして、インバータ２に出力する。
　（２）時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間（切替期間）
　切替制御部１４は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御への切り替えを決定した場合、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間を切替期間として設定する。切替期間の長さは、矩形波信号４００の２周期分の時間である。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間と、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、それぞれ、矩形波信号４００の１周期分の時間に相当する。
　切替期間が矩形波信号４００の２周期分であることから、切替期間は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆが変更される時間スケールに比べて非常に短い。従って、以下の説明では、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆの変更が切替期間内に生じないと仮定する。
　切替制御部１４は、時刻ｔ１から、値が１に設定された制御ステータス信号ＳｔをＰＷＭ制御部１２、ワンパルス制御部１３、及びトルク推定部１６に出力して、切替制御の実行を通知する。これにより、ＰＷＭ制御部１２は、ＰＷＭ信号３００の生成をＰＷＭ制御期間から継続する。ワンパルス制御部１３は、時刻ｔ１から、矩形波信号４００の生成を開始する。上述のように、トルク推定部１６は、切替期間においても、トルク推定値ＴｒｑＦＢを算出しない。
　・切替期間の前半
　切替制御部１４は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間（切替期間の前半）において、ワンパルス制御を実行する期間が矩形波信号４００の位相の６０度分となるように、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。以下、特に説明のない限り、矩形波信号４００の位相を、単に「位相」と記載する。
　ＰＷＭ制御とワンパルス制御とが切り替えられるタイミングは、時刻ｔａ～ｔｅ，ｔ２である。時刻ｔ１，ｔａ～ｔｅ，ｔ２において、隣り合う２つの時刻の間隔は、位相６０度分の時間である。切替制御部１４は、時刻ｔａ～ｔｅ，ｔ２を特定するために、図示していない矩形波基準信号を利用する。矩形波基準信号は、クロック信号であるため、切替制御部１４は、矩形波基準信号をカウントすることにより、位相を特定し、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替えるタイミングを特定する。
　以下、Ｕ相５０Ｕの生成に用いられるスイッチング信号ＵＰの出力を例にして、ＰＷＭ制御とワンパルス制御との切り替えについて説明する。
　なお、出力切替部１５が、切替信号Ｕｓｉｇに基づいて、ＰＷＭ信号ＵＰ１をスイッチング信号ＵＰとして出力する場合、ＰＷＭ信号ＵＰ１とともにＰＷＭ信号ＵＮ１を出力する。同様に、ＰＷＭ信号ＶＰ１がスイッチング信号ＶＰとして出力される際に、ＰＷＭ信号ＶＮ１が、ＰＷＭ信号ＶＰ１とともに出力される。ＰＷＭ信号ＷＰ１がスイッチング信号ＷＰとして出力される際に、ＰＷＭ信号ＷＮ１が、ＰＷＭ信号ＷＰ１とともに出力される。
　出力切替部１５は、切替信号Ｕｓｉｇに基づいて矩形波信号ＵＰ２をスイッチング信号ＵＰとして出力する場合、矩形波信号ＵＰ２とともに矩形波信号ＵＮ２を出力する。同様に、矩形波信号ＶＰ２がスイッチング信号ＶＰとして出力される場合、矩形波信号ＶＮ２が矩形波信号ＶＰ２をともに出力される。矩形波信号ＷＰ２がスイッチング信号ＷＰとして出力される場合、矩形波信号ＷＰ２が、矩形波信号ＷＮ２とともに出力される。
　以下の説明では、ＰＷＭ信号ＵＮ１，ＶＮ１，ＷＮ１の出力と、矩形波信号ＵＮ２，ＶＮ２，ＷＮ２の出力とに関する説明を省略する。
　時刻ｔ１から時刻ｔａにかけて、切替制御部１４は、ＰＷＭ信号ＵＰ１の出力を指示する切替信号Ｕｓｉｇ（Ｕｓｉｇ＝１）を出力切替部１５に出力する。この結果、時刻ｔ１から時刻ｔａにかけて、ＰＷＭ信号ＵＰ１が、スイッチング信号ＵＰとして出力切替部１５からインバータ２に出力される。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔａまでの期間において、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。
　時刻ｔａにおいて、切替制御部１４は、切替信号Ｕｓｉｇの値を、矩形波信号ＵＰ２の出力を指示する０に変更する。出力切替部１５は、切替信号Ｕｓｉｇの変更に伴って、時刻ｔａから矩形波信号ＵＰ２をスイッチング信号ＵＰとしてインバータ２に出力する。値が０に設定された切替信号Ｕｓｉｇの出力は、時刻ｔｂまで継続される。従って、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間において、インバータ２は、ワンパルス制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間は、位相６０度分である。
　その後、切替制御部１４は、時刻ｔｂから時刻ｔｄまでの期間において、値が１に設定された切替信号Ｕｓｉｇを出力切替部１５に出力する。時刻ｔｂから時刻ｔｄまでの期間において、ＰＷＭ信号ＵＰ１が、スイッチング信号ＵＰとしてインバータ２に出力され、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。
　切替制御部１４は、時刻ｔｄから時刻ｔｅまでの期間において、値が０に設定された切替信号Ｕｓｉｇを出力切替部１５に出力する。時刻ｔｄから時刻ｔｅまでの期間において、矩形波信号ＵＰ２が、スイッチング信号ＵＰとしてインバータ２に出力され、インバータ２は、ワンパルス制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。時刻ｔｄから時刻ｔｅまでの期間は、位相６０度分である。
　切替制御部１４は、時刻ｔｅから時刻ｔ２までの期間において、値が１に設定された切替信号Ｕｓｉｇを出力切替部１５に出力する。時刻ｔｅから時刻ｔ２までの期間において、ＰＷＭ信号ＵＰ１が、スイッチング信号ＵＰとしてインバータ２に出力され、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。
　このように、インバータ制御装置１０は、切替期間の前半において、ワンパルス制御に基づいてＵ相５０Ｕを連続して生成する期間が６０度分の位相に相当するように、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。
　次に、切替期間の前半におけるＶ相５０Ｖの生成について説明する。
　切替期間の前半におけるＵ相５０Ｕの生成と同様に、切替制御部１４は、Ｖ相５０Ｖの電流を生成するために、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。具体的には、切替制御部１４は、時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間において、矩形波信号ＶＰ２をスイッチング信号ＶＰとして出力切替部１５に出力させ、それ以外の期間において、ＰＷＭ信号ＶＰ１をスイッチング信号ＶＰとして出力切替部１５に出力させる。時刻ｔｃから時刻ｔｄまでの期間は、位相６０度分である。
　矩形波信号ＶＰ２の出力が開始される時刻ｔｃは、矩形波信号ＵＰ２の出力が開始される時刻ｔａよりも位相１２０度分だけ遅れている。つまり、切替制御部１４は、切替信号Ｖｓｉｇを０に設定する期間を、切替信号Ｕｓｉｇが０に設定される期間よりも位相１２０度分の時間だけ遅らせて設定する。この理由は、Ｖ相５０Ｖの位相が、Ｕ相５０Ｕの位相よりも１２０度遅れているためである。
　次に、切替期間の前半におけるＷ相５０Ｗの生成について説明する。
　切替期間の前半におけるＵ相５０Ｕの電流の生成と同様に、切替制御部１４は、Ｗ相５０Ｗの電流を生成するために、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。具体的には、切替制御部１４は、時刻ｔｅから時刻ｔ２までの期間において、矩形波信号ＷＰ２をスイッチング信号ＶＰとして出力切替部１５に出力させ、それ以外の期間において、ＰＷＭ信号ＷＰ１をスイッチング信号ＷＰとして出力切替部１５に出力させる。時刻ｔｅから時刻ｔ２までの期間は、位相６０度分である。
　矩形波信号ＷＰ２の出力が開始される時刻ｔｅは、矩形波信号ＶＰ２の出力が開始される時刻ｔｃよりも位相１２０度分だけ遅れている。つまり、切替制御部１４は、切替信号Ｗｓｉｇを０に設定する期間を、切替信号Ｖｓｉｇが０に設定される期間よりも、位相１２０度分の時間だけ遅らせて設定する。この理由は、Ｗ相５０Ｗの位相が、Ｖ相５０Ｖの位相よりも１２０度遅れているためである。
　このように、切替制御部１４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順序で、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。なお、切り替えの順序は、上記の順序でなくてもよく、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相の順序であってもよく、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順序であってもよい。
　・切替期間の後半
　切替期間の後半（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）においても、切替制御部１４は、切替期間の前半と同様に、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。従って、矩形波信号ＶＰ２の出力が開始される期間は、矩形波信号ＵＰ２の出力が開始される期間よりも位相１２０度分の時間だけ遅れる。矩形波信号ＷＰ２の出力が開始される期間は、矩形波信号ＶＰ２の出力が開始される期間よりも位相１２０度分の時間だけ遅れる。
　ただし、切替期間の後半において、ワンパルス制御が実行される期間は、各相において位相１２０度分の時間であり、切替期間の前半においてワンパルス制御が実行される期間よりも長く設定される。
　切替期間の後半において、時刻ｔｆからｔｋまでの各時刻の間隔は、位相６０度分の時間である。時刻ｔ２から時刻ｔｆまでの期間、時刻ｔｋから時刻ｔ３までの期間は、位相３０度分の時間である。
　最初に、切替期間の後半におけるＵ相５０Ｕの生成について説明する。
　切替制御部１４は、ワンパルス制御を実行するために、時刻ｔｆから時刻ｔｈまでの期間、時刻ｔｉから時刻ｔｋまでの期間において、切替信号Ｕｓｉｇを０に設定して、矩形波信号ＵＰ２の出力を出力切替部１５に指示する。時刻ｔｆから時刻ｔｈまでの期間、及び時刻ｔｉから時刻ｔｋまでの期間は、それぞれ、位相１２０度分の時間に相当する。時刻ｔｆから時刻ｔｈまでの期間、時刻ｔｉから時刻ｔｋまでの期間において、インバータ２は、ワンパルス制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。
　一方、切替制御部１４は、時刻ｔｆから時刻ｔｈまでの期間、時刻ｔｉから時刻ｔｋまでの期間以外の期間において、切替信号Ｕｓｉｇを、ＰＷＭ信号ＵＰ１の出力を指示する１に設定する。この結果、時刻ｔ２から時刻ｔｆの期間、時刻ｔｈから時刻ｔｉまでの期間、時刻ｔｋから時刻ｔ３までの期間において、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＵ相５０Ｕの電流を生成する。
　次に、切替期間の後半におけるＶ相５０Ｖの生成について説明する。
　切替制御部１４は、時刻ｔ２から時刻ｔｇまでの期間、時刻ｔｈから時刻ｔｊまでの期間、時刻ｔｋから時刻ｔ３までの期間において、切替信号Ｖｓｉｇを矩形波信号ＶＰ２の出力を指示する０に設定する。これらの期間において、インバータ２は、ワンパルス制御に基づくＶ相５０Ｖの電流を生成する。
　時刻ｔｈから時刻ｔｊまでの期間は、位相１２０度分の時間である。時刻ｔ２から時刻ｔｇまでの期間と時刻ｔｋから時刻ｔ３までの期間とを合計した期間は、位相１２０度分の時間である。切替期間の後半において、矩形波信号ＶＰ２を出力する期間が分割されている。この理由は、矩形波信号ＶＰ２の出力期間が、矩形波信号ＵＰ２の出力期間よりも１２０度遅れて設定されるためである。
　一方、切替制御部１４は、時刻ｔｇから時刻ｔｈまでの期間、時刻ｔｊから時刻ｔｋまでの期間において、切替信号ＶｓｉｇをＰＷＭ信号ＶＰ１の出力を指示する１に設定する。時刻ｔｇから時刻ｔｈの期間、時刻ｔｊから時刻ｔｋまでの期間において、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＶ相５０Ｖの電流を生成する。
　次に、切替期間の後半におけるＷ相５０Ｗの生成について説明する。
　切替制御部１４は、時刻ｔ２から時刻ｔｆまでの期間、時刻ｔｇから時刻ｔｉまでの期間、時刻ｔｊから時刻ｔ３までの期間において、切替信号Ｗｓｉｇを、矩形波信号ＷＰ２の出力を指示する０に設定する。これらの期間において、インバータ２は、ワンパルス制御に基づくＷ相５０Ｗの電流を生成する。
　時刻ｔｇから時刻ｔｉまでの期間は、位相１２０度分の時間である。時刻ｔ２から時刻ｔｆまでの期間と時刻ｔｊから時刻ｔ３までの期間とを合計した期間は、位相１２０度分の時間である。このように、切替期間の後半において、矩形波信号ＷＰ２を出力する期間が分割されている。この理由は、矩形波信号ＷＰ２の出力期間が矩形波信号ＶＰ２の出力期間よりも１２０度遅れて設定されるためである。
　一方、切替制御部１４は、時刻ｔｆから時刻ｔｇまでの期間、時刻ｔｉから時刻ｔｊまでの期間において、切替信号Ｗｓｉｇを、ＰＷＭ信号ＷＰ１の出力を指示する１に設定する。この結果、時刻ｔｆから時刻ｔｇの期間、時刻ｔｉから時刻ｔｊまでの期間において、インバータ２は、ＰＷＭ制御に基づくＷ相５０Ｗの電流を生成する。
　（３）時刻ｔ３より後の期間（ワンパルス制御期間）
　時刻ｔ３において、切替期間が終了する。切替制御部１４は、時刻ｔ３を経過した場合、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）をＰＷＭ制御部１２、ワンパルス制御部１３、及びトルク推定部１６に出力する。ＰＷＭ制御部１２は、値が２に設定された制御ステータス信号Ｓｔが入力された場合、ＰＷＭ信号３００の生成を停止する。トルク推定部１６は、トルク推定値ＴｒｑＦＢの算出を開始する。ワンパルス制御部１３は、トルク推定値ＴｒｑＦＢを用いたフィードバック制御を実行して、矩形波信号４００を生成する。
　また、切替制御部１４は、時刻ｔ３を経過した場合、各々の値が０に設定された切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇを出力する。出力切替部１５は、各々の値が０に設定された切替信号Ｕｓｉｇ，Ｖｓｉｇ，Ｗｓｉｇに基づいて、ワンパルス制御部１３から入力される矩形波信号４００をスイッチング信号Ｓｗとしてインバータ２に出力する。つまり、時刻ｔ３よりも後の期間において、インバータ制御装置１０は、ワンパルス制御を実行してインバータ２を制御する。
　以下、切替期間において、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える理由を説明する。
　交流モータ１の駆動中に、インバータ制御装置１０が、ＰＷＭ制御の実行からワンパルス制御の実行に即座に切り替えた場合、トルクショックが発生する。
　インバータ２がＰＷＭ制御により三相交流２００を生成している場合に、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ、及びＷ相５０Ｗの電流は、平衡を保っている。しかし、ＰＷＭ制御からワンパルス制御への切り替えが即座に行われた場合、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ、及びＷ相５０Ｗの電流が不平衡となる。
　図３を参照して、時刻ｔ１において、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に即座に切り替えた場合を例にして考える。この場合、時刻ｔ１より前において、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ及びＷ相５０Ｗは、ＰＷＭ制御により生成される。この場合、インバータ２におけるスイッチング素子のオンオフは、ワンパルス制御に比べて非常に短い間隔で実行されている。このため、ＰＷＭ制御期間では、インバータ２において、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ及びＷ相５０Ｗの電流は、平衡を保つことができる。
　しかし、時刻ｔ１においてＰＷＭ制御からワンパルス制御に即座に切り替えられた場合、矩形波信号４００が、時刻ｔ１からインバータ２に出力される。時刻ｔ１から時刻ｔａにかけて、矩形波信号４００のうち、矩形波信号ＵＰ２，ＷＰ２はオフであり、矩形波信号ＶＰ２がオンであるため、Ｖ相５０Ｖのみに電流が発生する。この結果、Ｖ相５０Ｖの電流が、時刻ｔ１から過大となるため、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ、及びＷ相５０Ｗの電流が不平衡となる。この結果、交流モータ１のトルクが急変し、トルクショックが発生する。
　しかし、インバータ制御装置１０は、ＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替える場合、切替期間において、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える。その際に、ワンパルス制御に切り替えるタイミングを、矩形波信号４００の相ごとにずらして実行する。これにより、トルクショックを低減することができる。例えば、図３に示すように、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間において、スイッチング信号ＵＰとして、矩形波信号ＵＰ２がインバータ制御装置１０から出力され、スイッチング信号ＶＰ，ＷＰとして、ＰＷＭ信号ＶＰ１，ＷＰ１がインバータ制御装置１０から出力される。
　この結果、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ、Ｗ相５０Ｗのうち２つの相が、ＰＷＭ制御により生成される。ＰＷＭ制御からワンパルス制御に即座に切り替える場合よりも、Ｕ相５０Ｕ、Ｖ相５０Ｖ、及びＷ相５０Ｗの電流の不平衡を緩和することができるため、トルクショックを低減することができる。
　また、切替期間の後半では、矩形波信号４００を出力する期間の比率が、切替期間の前半に比べて増加する。インバータ制御装置１０では、ワンパルス制御の割合を段階的に増やしていくことにより、ＰＷＭ制御からワンパルス制御への切り替えの際に発生する三相交流の電流の不平衡を緩和しながら、ワンパルス制御へ移行させることが可能となる。これにより、トルクショックを更に低減することができる。
　｛２．２．３．切替期間におけるＰＷＭ制御部１２の動作｝
　ＰＷＭ制御部１２は、切替期間において、電圧目標値Ｖｄ，Ｖｑを、ＰＷＭ制御に対応する値からワンパルス制御に対応する値へと徐々に変化させる。以下、ＰＷＭ制御部１２が電圧目標値Ｖｄ，Ｖｑを徐々に変化させる理由を説明する。
　図４は、ＰＷＭ制御を実行する際に、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて算出される電流ベクトルＩ＿ｐｗｍを、ｄｑ座標空間上に表した図である。図４を参照して、電流ベクトルＩ＿ｐｗｍのｄ軸成分を電流目標値Ｉｄ＿ｐｗｍとし、ｑ軸成分をＩｑ＿ｐｗｍとする。電流目標値Ｉｄ＿ｐｗｍ，Ｉｑ＿ｐｗｍは、電流指令生成部１１により生成される電流目標値Ｉｄ＿ｒ，Ｉｑ＿ｒにそれぞれに対応する。電流ベクトルＩ＿ｐｗｍは、ｑ軸を基準として反時計回り（ＣＣＷ）方向に位置する。電流ベクトルＩ＿ｐｗｍがｑ軸となす角度は、βである。
　図５は、ワンパルス制御を実行する際に、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づいて算出される電圧ベクトルＶ＿ｏｎｅをｄｑ座標空間上に表した図である。図５を参照して、電圧ベクトルＶ＿ｏｎｅのｄ軸成分を電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅとし、ｑ軸成分をＶｑ＿ｏｎｅとする。電圧ベクトルＶ＿ｏｎｅは、ｑ軸を基準として反時計回り（ＣＣＷ）方向に位置する。電圧ベクトルＶ＿ｏｎｅがｑ軸となす角度は、γである。なお、電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅ，Ｖｑ＿ｏｎｅは、実際には、ワンパルス制御部１３では使用されない。
　ＰＷＭ制御では、角度βが、交流モータ１における効率が最大となるように設定される。一方、ワンパルス制御は、矩形波の位相を調整することにより、交流モータ１のトルクを制御する。従って、角度γは、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに応じて変化するため、ＰＷＭ制御で用いられる角度βは、ワンパルス制御で用いられる角度γに一致しない。
　この結果、ＰＷＭ制御をワンパルス制御に切り替える際に、ＰＷＭ制御によりインバータ２で生成される三相交流２００の位相は、ワンパルス制御によりインバータ２で生成される三相交流２００の位相と一致しない。この２つの位相のずれは、トルクショックの発生の原因の１つである。
　インバータ制御装置１０が、切替期間においてＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替える場合においても、位相のずれによるトルクショックが発生する。そこで、インバータ制御装置１０は、切替期間において電圧目標値Ｖｄ，Ｖｑを、ワンパルス制御で用いられる電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅ，Ｖｑ＿ｏｎｅに徐々に近づける。これにより、２つの位相のずれが緩和されるため、切替期間に発生するトルクショックを低減することができる。
　図２を参照して、ＰＩ制御部１２２Ａは、切替制御の実行を通知する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝１）が入力された場合、切替期間における電圧目標値Ｖｑを以下の処理によって決定する。
　ＰＩ制御部１２２Ａは、電流差分値Ｉｑ＿ｓに基づいて、電圧目標値Ｖｑ＿ｐｗｍと、電圧目標値Ｖｑ＿ｏｎｅとを算出する。電圧目標値Ｖｑ＿ｐｗｍは、ＰＷＭ制御の実行時における電圧目標値Ｖｑに相当する。
　図６は、切替期間における電圧目標値Ｖｑの変化を示す図である。図６を参照して、ＰＩ制御部１２２Ａは、切替制御が開始される時刻ｔ１において、電圧目標値Ｖｑを電圧目標値Ｖｑ＿ｐｗｍに設定する。そして、ＰＩ制御部１２２Ａは、切替期間の終了する時刻ｔ３において、電圧目標値Ｖｑが電圧目標値Ｖｑ＿ｏｎｅとなるように、電圧目標値Ｖｑを徐々に変化させる。切替期間が終了した後にＰＷＭ制御が実行されないため、ＰＩ制御部１２２Ａは、時刻ｔ３の経過後に電圧目標値Ｖｑを０に設定する。
　ＰＩ制御部１２２Ｂは、ＰＩ制御部１２２Ａと同様の処理を実行して、電圧目標値Ｖｄを変化させる。ＰＩ制御部１２２Ｂは、電流差分値Ｉｄ＿ｓに基づいて、電圧目標値Ｖｄ＿ｐｗｍと、電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅを算出する。電圧目標値Ｖｄ＿ｐｗｍは、ＰＷＭ制御の実行時における電圧目標値Ｖｄに相当する。
　図７は、切替期間における電圧目標値Ｖｄの変化を示す図である。図７を参照して、ＰＩ制御部１２２Ｂは、切替制御が開始される時刻ｔ１において電圧目標値Ｖｄを電圧目標値Ｖｄ＿ｐｗｍに設定する。そして、ＰＩ制御部１２２Ｂは、切替期間の終了する時刻ｔ３において、電圧目標値Ｖｄが電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅとなるように、電圧目標値Ｖｄを徐々に変化させる。切替期間が終了した後にＰＷＭ制御が実行されないため、ＰＩ制御部１２２Ｂは、時刻ｔ３の経過後に電圧目標値Ｖｄを０に設定する。
　図６では、電圧目標値Ｖｑ＿ｐｗｍが電圧目標値Ｖｑ＿ｏｎｅよりも小さくなっているが、電圧目標値Ｖｑ＿ｐｗｍが電圧目標値Ｖｑ＿ｏｎｅよりも大きくてもよい。また、ＰＩ制御部１２２Ａは、線形的に電圧目標値Ｖｑを変化させるのではなく、２次関数あるいは指数関数的に変化させてもよい。図７に示す電圧目標値Ｖｄ＿ｐｗｍ及び電圧目標値Ｖｄ＿ｏｎｅについても同様である。
　このように、切替期間において、ＰＩ制御部１２２Ａ，１２２Ｂが、電圧目標値Ｖｑ，Ｖｄを変化させることにより、切替期間内におけるＰＷＭ制御とワンパルス制御の切り替え時に発生するトルクショックを低減することができる。
　｛２．２．４．切替期間におけるワンパルス制御部１３の動作｝
　ワンパルス制御部１３は、切替期間において、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆ及びトルク推定値ＴｒｑＦＢを用いたフィードバック制御を行なわず、切替期間の終了するタイミングで、フィードバック制御を開始する。以下、詳しく説明する。
　（切替期間における動作）
　ワンパルス制御部１３は、切替期間においては、位相が固定された矩形波信号４００を出力する。具体的には、トルク推定部１６は、切替制御の実行を示す制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝１）を切替制御部１４から受信した場合、トルク推定値ＴｒｑＦＢを算出しない。この結果、減算器１３１において減算処理が実行されない。減算器１３１は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆをトルク差分値Ｔｒｑ＿ｓとしてそのまま出力する。なお、後述するように、ＰＩ制御部１３２は、切替期間において、トルク差分値Ｔｒｑ＿ｓを使用して位相目標値γ１を計算しない。従って、ワンパルス制御部１３は、減算器１３１を停止させてもよい。
　ＰＩ制御部１３２は、切替制御の実行を示す制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝１）を切替制御部１４から受信した場合、トルク差分値Ｔｒｑ＿ｓに関係なく、値がゼロに設定された位相目標値γ１を生成して出力する。
　初期位相テーブル１３３は、切替制御を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝１）が入力されている間、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づく初期位相値γ２を出力する。加算器１３４には、値がゼロに設定された位相目標値γ１及びトルク指令値ＴｒｑＲｅｆに基づく初期位相値γ２が入力されるため、加算器１３４は、初期位相値γ２を電圧位相値γ３として出力する。矩形波生成回路１３５は、電圧位相値γ３に基づいて矩形波信号４００を生成する。つまり、切替期間において、電圧位相値γ３は、初期位相値γ２に固定される。
　（切替期間の終了時における動作）
　切替制御部１４は、切替期間が終了するタイミングで、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）をワンパルス制御部１３に出力する。初期位相テーブル１３３は、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）が入力された場合、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに対応する初期位相値γ２を加算器１３４に出力する。この時点で、加算器１３４には、値がゼロに設定された位相目標値γ１が入力されている。従って、加算器１３４は、切替期間が終了するタイミングで、初期位相値γ２をそのまま電圧位相値γ３として矩形波生成回路１３５に出力する。矩形波生成回路１３５は、初期位相値γ２に基づいて位相が調整された矩形波信号４００を出力する。
　初期位相値γ２は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに対応するトルクを交流モータ１が出力できるように予め計算された値である。ワンパルス制御期間が開始される時刻ｔ３において、ワンパルス制御部１３は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに応じた矩形波信号４００を生成することができるため、トルクショックを低減することができる。
　トルク推定部１６は、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）が入力された場合、トルク推定値ＴｒｑＦＢの出力を開始する。ＰＩ制御部１３２は、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）が入力された場合、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆからトルク推定値ＴｒｑＦＢを減算したトルク差分値Ｔｒｑ＿ｓを用いて、位相目標値γ１を計算する。これにより、ワンパルス制御部１３において、クローズドループ制御が開始される。具体的には、ＰＩ制御部１３２は、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆからトルク推定値ＴｒｑＦＢを減算したトルク差分値Ｔｒｑ＿ｓに基づいて、位相目標値γ１を計算する。
　また、初期位相テーブル１３３は、ワンパルス制御の実行を指示する制御ステータス信号Ｓｔ（Ｓｔ＝２）が入力されている間、トルク指令値ＴｒｑＲｅｆに対応する初期位相値γ２を継続して出力する。加算器１３４は、位相目標値γ１に初期位相値γ２を加算することにより、電圧位相値γ３を出力する。矩形波生成回路１３５は、電圧位相値γ３に基づいて矩形波信号４００を生成する。これにより、ワンパルス制御の開始時に、初期位相値γ２のみが反映された矩形波信号４００が生成され、その後、フィードバック制御に基づいて位相が調整された矩形波信号４００が生成される。
　｛変形例｝
　上記実施の形態において、切替期間が矩形波信号４００の２周期分に設定される例を説明したが、これに限られない。切替期間は、矩形波信号４００の１周期分であってもよいし、３周期以上の長さであってもよい。
　切替期間が３周期以上である場合、インバータ制御装置１０は、各周期において実行されるワンパルス制御の期間を徐々に長くしていけばよい。例えば、切替期間が４周期である場合、１周期目のワンパルス制御の実行期間を３０度、２周期目のワンパルス制御の実行期間を６０度、３周期目のワンパルス制御の実行期間を９０度、４周期目のワンパルス制御の実行期間を１２０度とすることができる。
　また、切替期間は、矩形波信号４００の周期に依存して決定しなくてもよい。切替制御部１４は、切替期間を任意に設定してもよい。
　また、上記実施の形態において、インバータ制御装置１０が、切替期間において、ワンパルス制御を実行する期間を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々に対して２回以上設定する例を説明したが、これに限られない。インバータ制御装置１０は、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替えることにより、ワンパルス制御が少なくとも１回実行されるようにすればよい。この場合であっても、切替期間において、三相交流２００の不平衡が緩和されるため、トルクショックを低減することができる。なお、切替期間においてワンパルス制御が実行された場合、ワンパルス制御の後にＰＷＭ制御が少なくとも１回実行される。
　また、上記実施の形態において、切替制御部１４が、切替期間の前半において、矩形波信号ＵＰ２を出力する期間を２回設定し、矩形波信号ＵＰ２を出力する期間がともに位相６０度分の時間とする例を説明したが、これに限られない。２回目の矩形波信号ＵＰ２を出力する期間を、１回目の矩形波信号ＵＰ２を出力する期間よりも長くしてもよい。矩形波信号ＶＰ２，ＷＰ２についても同様である。これにより、切替期間において、矩形波信号ＵＰ２が出力される期間の割合を徐々に増やしていくことができるため、トルクショックをさらに低減させることができる。つまり、切替制御部１４は、切替期間におけるワンパルス制御への切替がＮ（Ｎは２以上の自然数）回目である場合、Ｎ回目の切替後におけるワンパルス制御の実行期間が、（Ｎ－１）回目の切り替え後におけるワンパルス制御の実行期間よりも長くなるように、ＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替えればよい。
　また、上記実施の形態において、交流モータ１がＩＰＭモータである場合を例に説明したが、これに限られない。交流モータ１は、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータであってもよい。すなわち、永久磁石を用いたモータを駆動させる際に、インバータ制御装置１０を使用することが可能である。
　上記実施形態で説明したインバータ制御装置１０において、各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。
　なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
　また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。あるいは、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）により行われてもよい。
　また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。
　また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。
　前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。
　上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

Claims (5)

  1. 　モータを駆動させるための三相交流を生成するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
    　前記モータのトルク指令値に基づいて、ＰＷＭ制御を実行して前記インバータに前記三相交流を生成させるＰＷＭ制御部と、
    　前記トルク指令値に基づいて、ワンパルス制御を実行して前記インバータに前記三相交流を生成させるワンパルス制御部と、
    　前記インバータの制御をＰＷＭ制御からワンパルス制御に切り替えるための切替期間においてＰＷＭ制御とワンパルス制御とを交互に切り替え、切替期間の経過後にワンパルス制御が実行されるように、前記ＰＷＭ制御部と前記ワンパルス制御部とを制御する切替制御部とを備えるインバータ制御装置。
  2. 　請求項１に記載のインバータ制御装置であって、
    　前記切替制御部による指示は、前記三相交流に含まれる相ごとに所定の順序で行われるインバータ制御装置。
  3. 　請求項１に記載のインバータ制御装置において、
    　前記切替制御部は、前記切替期間におけるワンパルス制御への切り替えがＮ（Ｎは２以上の自然数）回目である場合、Ｎ回目の切り替え後におけるワンパルス制御の実行期間が、（Ｎ－１）回目の切り替え後におけるワンパルス制御の実行期間よりも長くなるように、前記ＰＷＭ制御部と前記ワンパルス制御部とを制御するインバータ制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のインバータ制御装置であって、
    　前記ＰＷＭ制御部は、前記トルク指令値に基づいて、ＰＷＭ制御に用いられる第１電圧目標値とワンパルス制御に用いられる第２電圧目標値とを生成し、前記切替期間において前記第１電圧目標値から前記第２電圧目標値まで徐々に変化させるインバータ制御装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のインバータ制御装置であって、さらに、
    　前記トルク指令値と、ワンパルス制御を開始する際における矩形波信号の初期位相値とを対応付けて記録する初期位相テーブルを備え、
    　前記ワンパルス制御部は、前記切替期間を終了するタイミングにおいて、前記終了するタイミングにおけるトルク指令値に対応する初期位相値に基づいて前記矩形波信号の位相を決定し、前記切替期間の経過後において、前記トルク指令値と、前記モータのトルクの検出値と、前記トルク指令値に対応する初期位相値とに基づいて、前記矩形波信号の位相を決定するインバータ制御装置。
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