WO2021059741A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2021059741A1
WO2021059741A1 PCT/JP2020/029353 JP2020029353W WO2021059741A1 WO 2021059741 A1 WO2021059741 A1 WO 2021059741A1 JP 2020029353 W JP2020029353 W JP 2020029353W WO 2021059741 A1 WO2021059741 A1 WO 2021059741A1
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period
duty ratio
transistor
pwm control
control device
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PCT/JP2020/029353
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久史 山本
之彦 谷藤
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愛三工業株式会社
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Definitions

  • Patent Document 1 discloses a motor driving device for driving a motor including a three-phase inverter.
  • the three-phase inverter includes a U-phase transistor pair (transistor UH, UL), a V-phase transistor pair (transistor VH, VL), and a W-phase transistor pair (transistor WH, WL).
  • Each transistor pair is connected to a power supply, and the transistor pairs are connected in parallel.
  • the transistors UH, VH, and WH are connected to the high voltage side, and the transistors UL, VL, and WL are connected to the low voltage side.
  • Patent Document 1 for example, when the transistor UH and the transistor VL are on, one of the transistor UH and the transistor VL (specifically, the transistor UH) is switched based on the duty ratio (hereinafter, referred to as PWM control). .. Further, in Patent Document 1, while the transistor UH is off, the transistor UL connected in series with the transistor UH is turned on (hereinafter, referred to as complementary PWM control). In Patent Document 1, when the duty ratio exceeds the threshold value (that is, when the off time of the transistor UH is short), the transistor UL is not turned on and the transistor UL is kept in the off state. That is, when the duty ratio exceeds the threshold value, the complementary PWM control is not performed and only the PWM control is performed.
  • PWM control the threshold value
  • Patent Document 1 by stopping the complementary PWM control when the duty ratio exceeds the threshold value, it is prevented that both U-phase transistor pairs (transistors UH, UL) are turned on at the same time.
  • the complementary PWM control is stopped, the amount of heat generated by each transistor increases, and it is necessary to provide a structure, a device, or the like for taking measures against heat generation. If the heat generation of each transistor can be suppressed, the structure, device, and the like for taking measures against heat generation can be omitted (or simplified), and a great advantage can be obtained.
  • the present specification provides a technique for realizing a motor drive device capable of suppressing heat generation of transistors constituting an inverter.
  • the first technology disclosed in this specification is a motor control device that drives a motor connected to an inverter.
  • the inverter may have a plurality of switching element pairs in which an upper arm element connected to the high voltage side of the power supply and a lower arm element connected to the low voltage side of the power supply are connected in series.
  • PWM control may be performed in which the first element of one of the upper arm element and the lower arm element selected on to energize the motor is switched based on the duty ratio.
  • the motor control device sets a duty command value for switching the second element so that the second element connected in series with the first element performs complementary PWM control in which the second element is turned on for a predetermined time during the off period of the first element.
  • complementary PWM control may be performed.
  • the first element is subjected to a first period in which it is continuously turned on for a plurality of carrier cycles and a modified duty ratio in which the first element is turned off for a longer period of time not turned off in the first period.
  • the average duty ratio in the total period of the first period and the second period is the same as the set duty ratio, and the average PWM control is performed, and the first element is turned off in the second period.
  • the second element may be turned on while it is on.
  • the second technique disclosed in the present specification is the motor control device of the first technique, and when the correction duty ratio is smaller than the threshold value, average PWM control is performed over the entire period in which the motor is driven to correct the motor.
  • average PWM control is performed until the third element, which is different from the first element of the on-selected upper arm element and lower arm element, is turned off, and the third element is turned off.
  • the duty ratio may be 100% for the period from that time until the first element is turned off.
  • the third technique disclosed in the present specification is the motor control device of the first or second technique described above, and when the modified duty ratio is set, the third period is the second period when the first period extends over n carrier cycles.
  • the nth modified duty ratio is compared with the threshold value, and when the nth modified duty ratio is larger than the threshold value, the n + 1 modified duty ratio of the second period when the first period extends over the n + 1 carrier cycle is calculated. It may be repeated (n ⁇ 2, n is an integer).
  • the complementary PWM control can be performed.
  • the first element and the second element for example, transistors UH, UL
  • the second element is not turned on immediately before the next turning on. That is, it is necessary to provide a period (dead time) in which both the first element and the second element are turned off.
  • the duty ratio of the first element becomes large (exceeds the threshold value)
  • the dead time cannot be secured. Therefore, the complementary PWM control is not performed and only the PWM control is performed.
  • the ratio (duty ratio) of the on-time and the off-time of the first element is not changed, the time for turning on at one time is lengthened (the original number of carrier cycles are kept on in the first period), and the turning is continued. Increase the off time in the second period. That is, the first element is switched by average PWM control. As a result, even if the duty ratio of the first element is a large value that originally cannot perform complementary PWM control, the off time of the first element can be secured for a long time, and the second element can be switched by complementary PWM control. it can.
  • the complementary PWM control can be performed up to a range in which the duty ratio of the first element is larger than in the conventional case. As a result, heat generation of the transistor can be suppressed as compared with the conventional case.
  • the duty command value is the time from the timing when the first element is turned on to the timing when the second element is turned on. As the duty ratio of the first element increases, the time from when the first element turns on to when it turns off becomes longer, and the duty command value also increases.
  • the control that performs the complementary PWM control in the second period of the average PWM control period is referred to as the complementary average PWM control.
  • the frequency of transistor switching can be reduced. It is possible to suppress the switching loss of the transistor and suppress heat generation, and it is also possible to suppress hunting of the current flowing through the motor.
  • complementary average PWM control can be performed without making the first period (the period during which the first element continues to be on) excessive.
  • the shortest first period during which complementary average PWM control can be performed can be set.
  • the circuit diagram of the inverter is shown.
  • the timing table of the inverter when driving the motor is shown.
  • the figure explaining the complementary PWM control is shown.
  • the figure explaining the relationship between the duty ratio and the duty command value is shown.
  • the timing table in which the switching timing of the upper arm element is changed is shown.
  • the timing table in which the switching timing of the upper arm element is changed is shown.
  • the timing at which the complementary average PWM control is performed is shown.
  • the timing at which the complementary average PWM control is performed is shown.
  • the flowchart of the control executed by the motor control device is shown.
  • the flowchart of the control executed by the motor control device is shown.
  • the flowchart of the control executed by the motor control device is shown.
  • the inverter 100 will be described with reference to FIG.
  • the inverter 100 is connected to the motor M and supplies a drive current to the motor M.
  • the inverter 100 is a gate control that switches (switches) the power supply 12, the inverter circuit 5 that changes the frequency of the power supply 12, and the transistors (UH, UL, VH, VL, WH, WL) that make up the inverter circuit 5.
  • a circuit 8 and a motor control device 10 for controlling the gate control circuit 8 are provided.
  • the gate control circuit 8 and the motor control device 10 are connected to the power supply 12.
  • the motor control device 10 includes a CPU and a memory. Further, signals from a circuit for detecting the rotor position of the motor M, a circuit for detecting the current flowing through the motor M, and the like are input to the motor control device 10.
  • the inverter 100 is a three-phase inverter, and the inverter circuit 5 includes three switching element pairs (U-phase switching element vs. 6, V-phase switching element vs. 4, W-phase switching element pair 2).
  • the inverter circuit 5 is sometimes called a bridge circuit.
  • Each switching element pair 2, 4, 6 is connected to the power supply 12, and the switching element pairs 2, 4, 6 are connected in parallel.
  • Each of the switching element pairs 2, 4 and 6 is connected in series with the upper arm element (transistor UH, VH, WH) connected to the high voltage side of the power supply 12 and the upper arm element, and is connected to the low voltage side of the power supply 12. It is equipped with lower arm elements (transistors UL, VL, WL) connected to.
  • Transistor UH and transistor UL are connected in series, transistor VH and transistor VL are connected in series, and transistor WH and transistor WL are connected in series.
  • Three wires 14, 16 and 18 are connected between the upper arm element and the lower arm element.
  • the wirings 14, 16 and 18 are connected to the terminals of the motor M. Specifically, the wiring 14 is connected to the intermediate portion between the transistor UH and the transistor UL, the wiring 16 is connected to the intermediate portion between the transistor VH and the transistor VL, and the wiring 18 is connected to the intermediate portion between the transistor WH and the transistor WL. It is connected to the.
  • the motor control device 10 drives the motor M by switching the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL and changing the currents flowing through the wirings 14, 16, and 18.
  • the gates of the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL are connected to the gate control circuit 8 via gate wiring (not shown).
  • the timing table 20 shows the rotation angle of the motor M (rotor phase) and the switching state (on / off state) of each transistor.
  • the motor control device 10 controls the gate control circuit 8, selects one of the upper arm elements (transistors UH, VH, WH) on, and turns on the selected upper arm element.
  • One of the lower arm elements (transistors UL, VL, WL) not connected in series is selected on and a current is supplied to the motor M.
  • the transistor UH and the transistor VL are selected on when the rotation angle is 0 to 60 degrees
  • the transistor UH and the transistor WL are selected on when the rotation angle is 60 to 120 degrees
  • the transistor is selected when the rotation angle is 120 to 180 degrees.
  • Each transistor keeps on while the motor M (rotor) rotates 120 degrees, and the combination of the upper arm element and the lower arm element changes every time the motor M rotates 60 degrees.
  • the motor control device 10 switches the transistor UH based on the duty ratio between, for example, an angle of rotation of 0 to 60 degrees, and adjusts the rotation speed of the motor M.
  • the transistor VL is kept on while the rotation angle is 0 to 60 degrees.
  • the transistor UH is an example of the first element during the rotation angle of 0 to 60 degrees.
  • the motor control device 10 switches one of the two on-selected transistors based on the duty ratio. That is, the motor control device 10 performs PWM control and adjusts the rotation speed of the motor M.
  • the period of driving by PWM control is indicated by “D1”.
  • Each transistor with "D1" is an example of the first element during the period (rotation angle) with "D1".
  • the first element turns off the transistor (transistor UL when the rotation angle is 0 to 60 degrees) connected in series with the transistor (first element) that switches based on the duty ratio. While it is on, turn it on for a specified period of time.
  • the transistor UL is an example of the second element.
  • the motor control device 10 controls each transistor so as to perform complementary PWM control while the motor M is being driven. In FIG. 2, the period during which the second element and the second element perform complementary PWM control at each rotation angle is indicated by “D2”.
  • the motor control device 10 does not always perform complementary PWM control. Depending on the duty ratio of the first element, complementary PWM control and / or PWM control may not be performed. The conditions under which the motor control device 10 performs complementary PWM control and PWM control will be described later.
  • FIG. 3 shows a switching state (a part of the timing table) between the transistor UH (first element) and the transistor UL (second element) at a rotation angle of 0 to 60 degrees.
  • the duty ratios of the transistors UH are different.
  • FIG. 3 shows a part of the switching states of the transistors UH and UL at a rotation angle of 0 to 60 degrees. In reality, a large number of waveforms shown in FIG. 3 repeatedly appear between the rotation angles of 0 to 60 degrees.
  • the transistor UH repeats the operation of turning on the time T1 and then turning off the time T2.
  • the duty ratio of the transistor UH is "time T1 / (time T1 + time T2) x 100%".
  • the transistor UL is turned on after the time b0 after the transistor UH is turned off, and is turned off after the time a0 is turned on (before the time b0 when the transistor UH is turned on). That is, in order to avoid a state in which the transistor UH and the transistor UL are turned on at the same time, a period (time b0) in which both are turned off is provided. Time b0 is called dead time.
  • the duty ratio of the transistor UH is increased to "time T11 / (time T11 + time T12) x 100%" as compared with the timing table 30. Even if the duty ratio of the transistor UH is increased, the dead time (time b0) does not change. Therefore, the on-time (time a1) is shorter than the on-time (time a0) of the transistor UL in the timing table 30. As the duty ratio of the transistor UH increases, the time from when the transistor UH is turned on to when the transistor UL is turned on also becomes longer.
  • the motor control device 10 determines the timing (duty command value) for turning on the transistor UL based on the duty ratio of the transistor UH and the length of the dead time. As the duty ratio of the transistor UH increases, so does the duty command value for the transistor UL. In the timing tables 30 and 40, the transistor UH is driven by PWM control, and the transistor UL is driven by complementary PWM control.
  • the duty ratio of the transistor UH is further increased, and the off time (time T22) of the transistor UH is equal to or less than the dead time (time T22 ⁇ 2 ⁇ b0). Therefore, if the duty ratio of the transistor UH increases to "time T21 / (time T21 + time T22) x 100%", the transistor UL cannot be turned on during the period when the transistor UH is off (time T22). .. That is, in the conventional motor control device, if the duty ratio of the transistor UH becomes too large, complementary PWM control cannot be performed.
  • the motor control device 10 changes the timing table 50 and performs complementary PWM control. The control performed by the motor control device 10 when the duty ratio of the transistor UH becomes too large as in the timing table 50 will be described.
  • FIG. 4 is a part of the timing table 50 and shows more cycle cycles than FIG. 3 (c).
  • the off time (time T22) of the transistor UH is shown wider than it actually is.
  • the motor control device 10 determines the duty command value A1 for turning on the transistor UL based on the duty ratio and the dead time of the transistor UH.
  • the "threshold value” is set to a value slightly smaller than the duty command value A1 that makes it impossible to turn on the transistor UL.
  • the motor control device 10 When the duty command value A1 is larger than the preset threshold value, the motor control device 10 performs a process of changing the switching timing of the transistor UH. 5 and 6 show a timing table 50a and a timing table 50b in which the switching timing of the transistor UH is changed. When the duty ratio of the transistor UH is small and the duty command value A1 is less than the set threshold value as in the timing table 30, the motor control device 10 does not change the switching timing of the transistor UH and performs complementary PWM control. (See also the timing table 20 in FIG. 2).
  • the timing table 50a shown in FIG. 5 shows a control in which the transistor UH is turned on twice the time T21 and then turned off twice the time T22. That is, in the timing table 50a, the transistors UH are continuously built and turned on for the two carrier cycles shown in the timing table 50, and then turned off continuously for the two carrier cycles (see also FIG. 4). In other words, in the timing table 50a, the transistor UH keeps turning on C1 for the first period (driving the transistor UH at a duty ratio of 100%), and the timing table 50 does not turn off in the first period C1 in the second period C2. Drive the transistor UH with a modified duty ratio that turns off longer than.
  • the length of the first period C1 (the carrier period of the first period C1) is the same as the value of the duty command value A1.
  • the duty ratio (corrected duty ratio) of the second period C2 is (2 ⁇ A1-100)%.
  • the transistor UH is turned on continuously for two carrier cycles and then the transistor UH is turned off continuously for two carrier cycles.
  • the average duty ratio of the transistor UH in the total period of the second period C2 is the same as the duty ratio of the transistor UH in the timing table 50.
  • the control of driving the transistor UL with different duty ratios in the first period C1 and the second period C2 while keeping the average duty ratio the same as the set (original) duty ratio is referred to as complementary average PWM control. ..
  • the timing table 50b shown in FIG. 6 shows a control in which the transistor UH is turned on three times the time T21 and then turned off three times the time T22.
  • the length of the first period C1 is "2 x A1”
  • the duty ratio of the second period C2 is (3 x A1-2 x 100)%.
  • the motor control device 10 controls the transistor UH to be turned on n times the time T21 (n> 3, n is an integer) and then turned off n times the time T22 according to the value of the duty command value A1. You can also.
  • the off time of the transistor UH in the second period C2 is longer than that in the timing table 50. Therefore, the transistor UL can be turned on during the period when the transistor UH is off while ensuring the dead time.
  • the motor control device 10 drives the transistor UH by average PWM control, secures a sufficient off period, and turns on the transistor UL (transistor UL is complemented by PWM control). Drive).
  • the control of driving the lower arm element (transistor UL) by the complementary PWM control by driving the upper arm element (transistor UH) by the average PWM control is referred to as a complementary average PWM control.
  • the motor control device 10 performs complementary PWM control (complementary PWM control) on the transistor UL by driving the transistor UH with average PWM control even when the duty ratio of the transistor UH is so large that conventional complementary PWM control cannot be performed. It is realized to be driven by average PWM control).
  • timing tables 60 and 70 show the rotation angle (rotor phase) of the motor M and the switching state (on / off state) of each transistor when the complementary average PWM control is performed (timing tables 60 and 70).
  • the period for driving the transistor under the average PWM control is indicated by "D51”.
  • the period for driving by the complementary PWM control is indicated by "D52”.
  • the duty ratio of the transistor to be PWM-controlled is small, and the duty command value A1 is less than the set threshold value.
  • Transistors can be switched for the same duration and duration as in the case (see comparison in FIG. 2).
  • the motor control device 10 performs a period in which the transistor is driven by average PWM control (that is, complementary average PWM control is performed) and PWM control (average PWM control).
  • periods for driving the target transistor at a duty ratio of 100% are alternately provided. For example, at a rotation angle of 0 to 120 degrees, the period until the transistor VL of the on-selected transistor UH and the transistor VL that is not driven by the average PWM control is turned off (rotation angle 0 to 60 degrees) is the transistor UH. Is driven by average PWM control.
  • the transistor UH is controlled with a duty ratio of 100%.
  • the transistor VL is an example of the third element.
  • the transistor WL is an example of the third element at a rotation angle of 120 to 240 degrees
  • the transistor UL is an example of the third element at a rotation angle of 240 to 360 degrees.
  • the timing table 70 repeats the control of performing the average PWM control every 60 degrees and the control of not performing the PWM control and the average PWM control. Although the details will be described later, in the control such as the timing table 70, the duty ratio of the on-selected transistor (transistor switching based on the duty ratio) is very large (that is, the duty command value A1 is very large). ) Sometimes done.
  • the duty command value A1 is determined based on the duty ratio of the transistor UH and the dead time when complementary PWM control is performed (steps S2 and FIG. 4).
  • the threshold value TA1 is set based on a value in which the duty ratio of the transistor UH is smaller than the duty ratio (state as shown in FIG. 3C) at which complementary PWM control cannot be performed.
  • step S4 NO
  • the duty command value A1 is compared with the value obtained by subtracting the switching hysteresis ⁇ 1 of the transistor UH from the threshold value TA1 (TA1- ⁇ 1), and the duty command value A1 is compared. Is smaller than (TA1- ⁇ 1) (step S12). That is, it is determined whether or not the dead time can be surely secured.
  • step S12 When the duty command value A1 is (TA1- ⁇ 1) or more (step S12: NO), the process returns to step S2 to determine the duty command value A1 and compares the duty command value A1 with the threshold value TA1 (step S4). On the other hand, when the duty command value A1 is less than (TA1- ⁇ 1) (step S12: YES), normal complementary PWM control is performed (step S14, FIG. 2).
  • step S4 YES
  • the process proceeds to step S6, and the conditions for driving the transistor UH by the average PWM control are calculated. Specifically, the duty ratio (corrected duty ratio) C3 of the second period C2 is calculated (step S6).
  • step S24 it is determined whether or not the value of "n” has reached the upper limit. That is, it is determined whether or not the number of carrier cycles used to form the first period C1 and the second period C2 has reached a preset upper limit number. If the value of "n” has not reached the upper limit (step S24: NO), the value of "n” is counted up in step S28 (that is, "1" is added to n), and the process returns to step S20. The process of calculating the duty ratio C3 and comparing the duty ratio C3 with the threshold value TA1 (step S22) is repeated until the value of “n” reaches the upper limit.
  • step S24 YES
  • step S24: YES even if the obtained duty ratio C3 is larger than the threshold value TA1 (step S22: NO)
  • step S26 the process proceeds to step S26.
  • the duty ratio C3 is determined. For example, when the duty ratio of the transistor UH is extremely large, the duty ratio C3 may not be equal to or less than the threshold value TA1 even if the calculation of the duty ratio C3 is repeated. Alternatively, it may be necessary to repeat many operations before the duty ratio C3 becomes equal to or less than the threshold value TA1. By setting the upper limit of "n", the load on the motor control device 10 can be reduced.
  • step S8 After determining the duty ratio C3, the process proceeds to step S8, and the determined duty ratio C3 and the threshold value TA1 are compared.
  • step S10 When the duty ratio C3 is equal to or less than the threshold value TA1 (step S8: YES), the process proceeds to step S10, and as shown in FIG. 7, average PWM control is performed over the entire period during which the motor M is driven (complementary average PWM control). I do).
  • step S8: NO the process proceeds to step S16, and as shown in FIG. 8, the period during which the average PWM control is performed (complementary average PWM control is performed) and the duty of the transistor UH are increased.
  • Periods for controlling at a ratio of 100% are alternately provided. That is, when the duty ratio C3, which is smaller than the duty command value A1, is still larger than the threshold value TA1, the period for switching the transistor UH by average PWM control and the duty ratio 100 for the transistor UH in order to reduce the number of transistor switchings. Periods controlled by% (without PWM control) are alternately provided every 60 degrees.
  • step S8 NO
  • the period during which the transistor UH is switched by the average PWM control and the transistor UH An example was described in which a period for controlling the duty ratio of 100% was alternately provided every 60 degrees.
  • normal PWM control without complementary PWM control
  • a second period (a period in which the second element is driven by complementary average PWM control) is provided after the first period (a period in which the first element is driven at a duty ratio of 100%) has been described.
  • the first period may be provided after the second period.

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Abstract

モータ制御装置は、オン選択された上アーム素子と下アーム素子の一方の第１素子をデューティ比に基づいてスイッチングするＰＷＭ制御を行う。また、モータ制御装置は、第１素子に直列に接続されている第２素子を、第１素子がオフしてる間の所定時間オンする相補ＰＷＭ制御を行うようにデューティ指令値を決定する。モータ制御装置は、デューティ指令値が閾値以下の場合は相補ＰＷＭ制御を行い、デューティ指令値が閾値より大きい場合は、第１素子に対し、オンし続ける第１期間と、長くオフする修正デューティ比を実行する第２期間を設けるとともに、第１期間と第２期間の合計期間における平均デューティ比が設定されたデューティ比と同一である平均ＰＷＭ制御を行う。モータ制御装置は、第２期間において第１素子がオフしている間に第２素子をオンさせる。

Description

モータ制御装置
　本出願は、２０１９年９月２４日に出願された日本国特許出願第２０１９－１７３３９０号に基づく優先権を主張する。その出願の全ての内容は、この明細書中に参照により援用されている。本明細書は、モータ制御装置に関する技術を開示する。
　特開２０１８－５８１４３号公報（以下、特許文献１と称する）に、三相インバータを備えたモータを駆動するモータ駆動装置が開示されている。三相インバータは、Ｕ相トランジスタ対（トランジスタＵＨ，ＵＬ）と、Ｖ相トランジスタ対（トランジスタＶＨ，ＶＬ）と、Ｗ相トランジスタ対（トランジスタＷＨ，ＷＬ）を備えている。各トランジスタ対は、電源に接続されており、トランジスタ対同士は並列に接続されている。トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨが高電圧側に接続され、トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬが低電圧側に接続されている。
　特許文献１では、例えばトランジスタＵＨとトランジスタＶＬがオンしているときに、トランジスタＵＨとトランジスタＶＬの一方（具体的にはトランジスタＵＨ）を、デューティ比に基づいてスイッチングする（以下、ＰＷＭ制御という）。また、特許文献１では、トランジスタＵＨがオフしている間に、トランジスタＵＨに直列接続されているトランジスタＵＬをオンさせる（以下、相補ＰＷＭ制御という）。特許文献１では、デューティ比が閾値を超えている場合（すなわち、トランジスタＵＨのオフ時間が短い場合）、トランジスタＵＬをオンさせず、トランジスタＵＬをオフ状態に維持する。すなわち、デューティ比が閾値を超えると、相補ＰＷＭ制御を行わず、ＰＷＭ制御のみを行う。
　特許文献１では、デューティ比が閾値を超えたときに相補ＰＷＭ制御を停止することにより、Ｕ相トランジスタ対（トランジスタＵＨ，ＵＬ）の双方が同時にオンすることを防止している。しかしながら、相補ＰＷＭ制御を停止すると、各トランジスタの発熱量が増大し、発熱に対策するための構造、装置等を設けることが必要となる。各トランジスタの発熱を抑制することができれば、発熱に対策するための構造、装置等を省略（あるいは、簡素化）することができ、大きな利点が得られる。本明細書は、インバータを構成しているトランジスタの発熱を抑制し得るモータ駆動装置を実現する技術を提供する。
　本明細書で開示する第１技術は、インバータに接続されるモータを駆動するモータ制御装置である。インバータは、電源の高圧側に接続される上アーム素子と電源の低圧側に接続される下アーム素子とが直列に接続されたスイッチング素子対を複数個有していてよい。このモータ制御装置では、モータに通電するためにオン選択された上アーム素子と下アーム素子の一方の第１素子をデューティ比に基づいてスイッチングするＰＷＭ制御を行ってよい。また、モータ制御装置は、第１素子に直列に接続されている第２素子が第１素子のオフ期間に所定時間オンする相補ＰＷＭ制御を行うように、第２素子をスイッチングさせるデューティ指令値を決定し、決定したデューティ指令値が閾値以下の場合は相補ＰＷＭ制御を行ってよい。さらに、決定したデューティ指令値が閾値より大きい場合は、第１素子に対し、複数のキャリア周期に亘ってオンし続ける第１期間と、第１期間でオフしない分長くオフする修正デューティ比を実行する第２期間とを設けるとともに、第１期間と第２期間の合計期間における平均デューティ比が設定されたデューティ比と同一である平均ＰＷＭ制御を行い、第２期間において第１素子がオフしている間に第２素子をオンさせてよい。
　本明細書で開示する第２技術は、上記第１技術のモータ制御装置であり、修正デューティ比が閾値より小さいときは、モータを駆動している期間全体に亘って平均ＰＷＭ制御を行い、修正デューティ比が閾値以上のときは、オン選択された上アーム素子と下アーム素子のうちの第１素子とは異なる第３素子がオフするまでの期間は平均ＰＷＭ制御を行い、第３素子がオフしてから第１素子がオフするまでの期間はデューティ比１００％で制御を行ってよい。
　本明細書で開示する第３技術は、上記第１または２技術のモータ制御装置であり、修正デューティ比を設定するときに、第１期間がｎキャリア周期に亘っているときの第２期間の第ｎ修正デューティ比と閾値を比較し、第ｎ修正デューティ比が閾値より大きいときは、第１期間がｎ＋１キャリア周期に亘っているときの第２期間の第ｎ＋１修正デューティ比を算出することを繰り返してよい（ｎ≧２，ｎは整数）。
　第１技術によると、第１素子のデューティ比が従来は相補ＰＷＭ制御を行うことができない程に大きい場合であっても、相補ＰＷＭ制御を行うことができる。具体的には、相補ＰＷＭ制御を行う場合、第１素子と第２素子（例えばトランジスタＵＨ，ＵＬ）が同時にオンすることを防止するため、第１素子がオフしている期間のうち、オフ直後と、次のオンの直前は第２素子をオンさせない。すなわち、第１素子と第２素子の両者がオフする期間（デッドタイム）を設けることが必要となる。従来は、第１素子のデューティ比が大きくなる（閾値を超える）と、デッドタイムを確保することができなくなるので、相補ＰＷＭ制御を行わず、ＰＷＭ制御のみを行っていた。
　第１技術によると、第１素子のオン時間とオフ時間の比率（デューティ比）は変えず、１度にオンする時間を長くし（第１期間で本来の数キャリア周期分オンし続け）、第２期間においてオフする時間を長くする。すなわち、第１素子を平均ＰＷＭ制御でスイッチングする。その結果、第１素子のデューティ比が本来は相補ＰＷＭ制御を行えないような大きな値であっても、第１素子のオフ時間が長く確保され、第２素子は相補ＰＷＭ制御でスイッチングすることができる。すなわち、平均ＰＷＭ制御期間のうちの第２期間に相補ＰＷＭ制御を行うことにより、従来よりも第１素子のデューティ比が大きい範囲まで相補ＰＷＭ制御を行うことができる。その結果、従来と比較して、トランジスタの発熱を抑制することができる。なお、デューティ指令値とは、第１素子がオンしたタイミングから第２素子がオンするタイミングまでの時間である。第１素子のデューティ比が大きくなると、第１素子がオンしてからオフするまでの時間が長くなり、デューティ指令値も大きくなる。以下、平均ＰＷＭ制御期間のうちの第２期間に相補ＰＷＭ制御を行う制御を、相補平均ＰＷＭ制御という。
　第２技術によると、トランジスタのスイッチング頻度を少なくすることができる。トランジスタのスイッチング損失が低減して発熱を抑制することができるとともに、モータを流れる電流がハンチングすることを抑制することもできる。
　第３技術によると、第１期間（第１素子がオンし続ける期間）を過大にすることなく、相補平均ＰＷＭ制御を行うことができる。換言すると、相補平均ＰＷＭ制御を行うことができる最短の第１期間を設定することができる。
インバータの回路図を示す。 モータを駆動するときのインバータのタイミングテーブルを示す。 相補ＰＷＭ制御を説明する図を示す。 デューティ比とデューティ指令値の関係を説明する図を示す。 上アーム素子のスイッチングタイミングを変更したタイミングテーブルを示す。 上アーム素子のスイッチングタイミングを変更したタイミングテーブルを示す。 相補平均ＰＷＭ制御が行われるタイミングを示す。 相補平均ＰＷＭ制御が行われるタイミングを示す。 モータ制御装置が実行する制御のフローチャートを示す。 モータ制御装置が実行する制御のフローチャートを示す。 モータ制御装置が実行する制御のフローチャートを示す。
（インバータ）
　図１を参照し、インバータ１００について説明する。インバータ１００は、モータＭに接続され、モータＭに対して駆動電流を供給する。インバータ１００は、電源１２と、電源１２の周波数を変化させるインバータ回路５と、インバータ回路５を構成するトランジスタ（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）のオンオフを切換える（スイッチングする）ゲート制御回路８と、ゲート制御回路８を制御するモータ制御装置１０を備えている。ゲート制御回路８及びモータ制御装置１０は、電源１２に接続されている。なお、図示は省略するが、モータ制御装置１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えている。また、モータ制御装置１０には、モータＭのロータ位置を検出する回路、モータＭに流れている電流を検出する回路等からの信号が入力される。
　インバータ１００は三相インバータであり、インバータ回路５は３個のスイッチング素子対（Ｕ相スイッチング素子対６，Ｖ相スイッチング素子対４，Ｗ相スイッチング素子対２）を含んでいる。なお、インバータ回路５は、ブリッジ回路と呼ばれることもある。各スイッチング素子対２，４，６は電源１２に接続されており、スイッチング素子対２，４，６同士は並列に接続されている。各スイッチング素子対２，４，６は、電源１２の高圧側に接続されている上アーム素子（トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）と、上アーム素子と直列に接続されており、電源１２の低圧側に接続されている下アーム素子（トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）を備えている。
　トランジスタＵＨとトランジスタＵＬが直列に接続されており、トランジスタＶＨとトランジスタＶＬが直列に接続されており、トランジスタＷＨとトランジスタＷＬが直列に接続されている。上アーム素子と下アーム素子の間に、３個の配線１４，１６，１８が接続されている。配線１４，１６，１８は、モータＭの端子に接続されている。具体的には、配線１４がトランジスタＵＨとトランジスタＵＬの中間部分に接続されており、配線１６がトランジスタＶＨとトランジスタＶＬの中間部分に接続されており、配線１８がトランジスタＷＨとトランジスタＷＬの中間部分に接続されている。モータ制御装置１０は、トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをスイッチングし、配線１４，１６，１８に流れる電流を変化させることによってモータＭを駆動する。なお、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートは、ゲート配線（図示省略）を介してゲート制御回路８に接続されている。
（インバータ回路のスイッチング状態）
　図２を参照し、モータＭを駆動するときの、各トランジスタのスイッチング状態について説明する。タイミングテーブル２０は、モータＭの回転角（ロータの位相）と各トランジスタのスイッチング状態（オンオフ状態）を示している。モータＭを駆動する際、モータ制御装置１０は、ゲート制御回路８を制御し、上アーム素子（トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）のうちの１個をオン選択し、オン選択された上アーム素子と直列に接続されていない下アーム素子（トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）のうちの１個をオン選択し、モータＭに電流を供給する。例えば、回転角０～６０度の間はトランジスタＵＨとトランジスタＶＬをオン選択し、回転角６０～１２０度の間はトランジスタＵＨとトランジスタＷＬをオン選択し、回転角１２０～１８０度の間はトランジスタＶＨとトランジスタＷＬをオン選択する。各トランジスタは、モータＭ（ロータ）が１２０度回転する間オンし続け、モータＭが６０度回転する毎に上アーム素子と下アーム素子の組合せが変わる。
　モータ制御装置１０は、例えば、回転角０～６０度の間、トランジスタＵＨをデューティ比に基づいてスイッチングし、モータＭの回転数を調整する。但し、トランジスタＶＬは、回転角０～６０度の間、オン状態を維持させる。回転角０～６０度の間、トランジスタＵＨは第１素子の一例である。回転角６０～３６０度の間も、モータ制御装置１０は、オン選択された２個のトランジスタのうちの一方のトランジスタを、デューティ比に基づいてスイッチングさせる。すなわち、モータ制御装置１０は、ＰＷＭ制御を行い、モータＭの回転数を調整する。図２には、デューティ比に基づいてスイッチングするトランジスタ（ＰＷＭ制御で駆動するトランジスタ）について、ＰＷＭ制御で駆動する期間が「Ｄ１」で示されている。「Ｄ１」が付されているトランジスタは何れも、「Ｄ１」が付されている期間（回転角）における第１素子の一例である。
　モータ制御装置１０は、さらに、デューティ比に基づいてスイッチングするトランジスタ（第１素子）に直列に接続されているトランジスタ（回転角０～６０度の場合、トランジスタＵＬ）を、第１素子がオフしてる間、所定時間オンさせる。回転角０～６０度において、トランジスタＵＬが第２素子の一例である。モータ制御装置１０は、モータＭの駆動中、相補ＰＷＭ制御を行うように各トランジスタを制御する。図２には、各回転角における第２素子及び第２素子が相補ＰＷＭ制御を行う期間が「Ｄ２」で示されている。なお、モータ制御装置１０は、常に相補ＰＷＭ制御を行う訳ではない。第１素子のデューティ比によって、相補ＰＷＭ制御、及び／又は、ＰＷＭ制御を行わないこともある。モータ制御装置１０が相補ＰＷＭ制御，ＰＷＭ制御を行う条件については後述する。
（相補ＰＷＭ制御の説明）
　図３は、回転角０～６０度におけるトランジスタＵＨ（第１素子）とトランジスタＵＬ（第２素子）のスイッチング状態（タイミングテーブルの一部）を示している。図３の（ａ）～（ｃ）は、トランジスタＵＨのデューティ比が異なる。なお、図３では、回転角０～６０度におけるトランジスタＵＨ，ＵＬのスイッチング状態の一部を示している。実際は、回転角０～６０度の間に、図３に示す波形が繰り返し多数出現する。（ａ）に示すタイミングテーブル３０では、トランジスタＵＨは時間Ｔ１オンした後に時間Ｔ２オフする動作を繰り返す。すなわち、トランジスタＵＨのデューティ比は「時間Ｔ１／（時間Ｔ１＋時間Ｔ２）×１００％」である。トランジスタＵＬは、トランジスタＵＨがオフしてから時間ｂ０後にオンし、時間ａ０オンした後（トランジスタＵＨがオンする時間ｂ０前）にオフする。すなわち、トランジスタＵＨとトランジスタＵＬが同時にオンする状態を避けるため、両者がオフしている期間（時間ｂ０）を設ける。時間ｂ０はデッドタイムと呼ばれる。
　（ｂ）に示すタイミングテーブル４０では、タイミングテーブル３０と比較して、トランジスタＵＨのデューティ比が「時間Ｔ１１／（時間Ｔ１１＋時間Ｔ１２）×１００％」に増大している。なお、トランジスタＵＨのデューティ比が増大しても、デッドタイム（時間ｂ０）は変わらない。そのため、タイミングテーブル３０におけるトランジスタＵＬのオン時間（時間ａ０）と比較して、オン時間（時間ａ１）が短くなる。なお、トランジスタＵＨのデューティ比が増大すると、トランジスタＵＨがオンしてからトランジスタＵＬがオンするまでの時間も長くなる。モータ制御装置１０は、トランジスタＵＨのデューティ比と、デッドタイムの長さに基づき、トランジスタＵＬをオンさせるタイミング（デューティ指令値）を決定する。トランジスタＵＨのデューティ比が増大すると、トランジスタＵＬに対するデューティ指令値も増大する。タイミングテーブル３０，４０では、トランジスタＵＨはＰＷＭ制御で駆動され、トランジスタＵＬは相補ＰＷＭ制御で駆動される。
　（ｃ）タイミングテーブル５０では、トランジスタＵＨのデューティ比がさらに増大し、トランジスタＵＨのオフ時間（時間Ｔ２２）がデッドタイム以下になっている（時間Ｔ２２≦２×ｂ０）。そのため、トランジスタＵＨのデューティ比が「時間Ｔ２１／（時間Ｔ２１＋時間Ｔ２２）×１００％」まで増大すると、このままでは、トランジスタＵＨがオフしている期間（時間Ｔ２２）にトランジスタＵＬをオンさせることができない。すなわち、従来のモータ制御装置では、トランジスタＵＨのデューティ比が大きくなり過ぎると、相補ＰＷＭ制御を行うことができなくなる。しかしながら、モータ制御装置１０は、トランジスタＵＨのデューティ比が「（時間Ｔ２１／（時間Ｔ２１＋時間Ｔ２２）×１００％」まで増大しても、タイミングテーブル５０を変更し、相補ＰＷＭ制御を行う。以下、タイミングテーブル５０のように、トランジスタＵＨのデューティ比が大きくなり過ぎたときにモータ制御装置１０が行う制御について説明する。
（モータ制御装置１０が行う制御）
　図４から図６を参照し、トランジスタＵＨのデューティ比がタイミングテーブル５０のように増大したときにモータ制御装置１０が行う制御について説明する。図４は、タイミングテーブル５０の一部であり、図３（ｃ）より多くのサイクル周期を示している。なお、図４から図６では、モータ制御装置１０が行う制御を明瞭に説明するため、トランジスタＵＨのオフ時間（時間Ｔ２２）を実際より広く示している。図４に示すように、モータ制御装置１０は、トランジスタＵＨのデューティ比及びデッドタイムに基づき、トランジスタＵＬをオンさせるためのデューティ指令値Ａ１を決定する。しかしながら、トランジスタＵＨのデューティ比が大きく、デューティ指令値Ａ１が予め設定した閾値より大きくなるので、トランジスタＵＬをオンさせることができない。なお、「閾値」は、トランジスタＵＬをオンさせることができなくなるデューティ指令値Ａ１よりも僅かに小さい値が設定されている。
　モータ制御装置１０は、デューティ指令値Ａ１が予め設定した閾値より大きい場合、トランジスタＵＨのスイッチングタイミングを変更する処理を行う。図５及び図６に、トランジスタＵＨのスイッチングタイミングを変更したタイミングテーブル５０ａ，タイミングテーブル５０ｂが示されている。なお、モータ制御装置１０は、タイミングテーブル３０のようにトランジスタＵＨのデューティ比が小さく、デューティ指令値Ａ１が設定された閾値未満の場合は、トランジスタＵＨのスイッチングタイミングを変更することなく、相補ＰＷＭ制御を行う（図２のタイミングテーブル２０も参照）。
　図５に示すタイミングテーブル５０ａは、トランジスタＵＨを時間Ｔ２１の２倍オンした後、時間Ｔ２２の２倍オフする制御を示している。すなわち、タイミングテーブル５０ａでは、トランジスタＵＨを、タイミングテーブル５０に示す２キャリア周期分連造してオンした後、２キャリア周期分連続してオフする（図４も参照）。換言すると、タイミングテーブル５０ａは、トランジスタＵＨが第１期間Ｃ１オンし続け（トランジスタＵＨをデューティ比１００％で駆動し）、第２期間Ｃ２では第１期間Ｃ１でオフしなかった分だけタイミングテーブル５０よりも長くオフする修正デューティ比でトランジスタＵＨを駆動する。
　タイミングテーブル５０ａでは、第１期間Ｃ１の長さ（第１期間Ｃ１のキャリア周期）は、デューティ指令値Ａ１の値と同一である。また、第２期間Ｃ２のデューティ比（修正デューティ比）は、（２×Ａ１-１００）％である。なお、上述したように、タイミングテーブル５０ａによる制御では、トランジスタＵＨを２キャリア周期分連続してオンした後、トランジスタＵＨを２キャリア周期分連続してオフしているだけなので、第１期間Ｃ１と第２期間Ｃ２の合計期間におけるトランジスタＵＨの平均デューティ比は、タイミングテーブル５０におけるトランジスタＵＨのデューティ比と同一である。以下、平均デューティ比を設定された（本来の）デューティ比と同一に維持したまま、トランジスタＵＬを第１期間Ｃ１と第２期間Ｃ２で異なるデューティ比で駆動する制御を、相補平均ＰＷＭ制御と呼ぶ。
　図６に示すタイミングテーブル５０ｂは、トランジスタＵＨを時間Ｔ２１の３倍オンした後、時間Ｔ２２の３倍オフする制御を示している。タイミングテーブル５０ｂでは、第１期間Ｃ１の長さが「２×Ａ１」であり、第２期間Ｃ２のデューティ比が（３×Ａ１-２×１００）％である。なお、モータ制御装置１０は、デューティ指令値Ａ１の値に応じて、トランジスタＵＨを時間Ｔ２１のｎ倍（ｎ＞３，ｎは整数）オンした後、時間Ｔ２２のｎ倍オフする制御を行うこともできる。
　図５及び図６に示すように、タイミングテーブル５０ａ，５０ｂでは、第２期間Ｃ２におけるトランジスタＵＨのオフ時間が、タイミングテーブル５０よりも長くなっている。そのため、トランジスタＵＬは、デッドタイムを確保しながら、トランジスタＵＨがオフしている期間にオンすることができる。モータ制御装置１０は、デューティ指令値Ａ１が予め設定した閾値より大きい場合、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御で駆動し、十分なオフ期間を確保してトランジスタＵＬをオンさせる（トランジスタＵＬを相補ＰＷＭ制御で駆動する）。以下、上アーム素子（トランジスタＵＨ）を平均ＰＷＭ制御で駆動することによって下アーム素子（トランジスタＵＬ）を相補ＰＷＭ制御で駆動する制御を、相補平均ＰＷＭ制御と呼ぶ。モータ制御装置１０は、従来は相補ＰＷＭ制御を行うことができない程トランジスタＵＨのデューティ比が大きい場合であっても、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御で駆動することにより、トランジスタＵＬを相補ＰＷＭ制御（相補平均ＰＷＭ制御）で駆動することを実現している。
　図７及び図８は、相補平均ＰＷＭ制御が行われるときのモータＭの回転角（ロータの位相）と各トランジスタのスイッチング状態（オンオフ状態）を示している（タイミングテーブル６０，７０）。タイミングテーブル６０，７０には、平均ＰＷＭ制御で駆動するトランジスタについて、平均ＰＷＭ制御で駆動する期間が「Ｄ５１」で示されている。また、相補ＰＷＭ制御（相補平均ＰＷＭ制御）で駆動するトランジスタについて、相補ＰＷＭ制御（相補平均ＰＷＭ制御）で駆動する期間が「Ｄ５２」で示されている。図７に示すタイミングテーブル６０ように、モータ制御装置１０では、平均ＰＷＭ制御と相補平均ＰＷＭ制御を用いることにより、ＰＷＭ制御するトランジスタのデューティ比が小さく、デューティ指令値Ａ１が設定された閾値未満の場合と同様のトランジスタ及び期間、トランジスタをスイッチングすることができる（図２を比較参照）。
　なお、図８に示すタイミングテーブル７０のように、モータ制御装置１０は、トランジスタを平均ＰＷＭ制御で駆動する（すなわち、相補平均ＰＷＭ制御を行う）期間と、ＰＷＭ制御（平均ＰＷＭ制御）が行われる対象のトランジスタをデューティ比１００％で駆動する（すなわち、ＰＷＭ制御を行わない）期間を交互に設ける場合もある。例えば、回転角０～１２０度において、オン選択されたトランジスタＵＨとトランジスタＶＬのうち、平均ＰＷＭ制御で駆動しない方のトランジスタＶＬがオフするまでの期間（回転角０～６０度）は、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御で駆動する。トランジスタＶＬがオフしてからトランジスタＵＨがオフするまでの期間（回転角６０～１２０度）は、トランジスタＵＨをデューティ比１００％で制御する。なお、回転角０～１２０度では、トランジスタＶＬが第３素子の一例である。また、回転角１２０～２４０度ではトランジスタＷＬが第３素子の一例であり、回転角２４０～３６０度ではトランジスタＵＬが第３素子の一例である。
　タイミングテーブル７０は、６０度毎に平均ＰＷＭ制御を行う制御と、ＰＷＭ制御及び平均ＰＷＭ制御を行わないという制御を繰り返している。なお、詳細は後述するが、タイミングテーブル７０のような制御は、オン選択されたトランジスタ（デューティ比に基づいてスイッチングするトランジスタ）のデューティ比が非常に大きい（すなわち、デューティ指令値Ａ１が非常に大きい）ときに行われる。
（モータ制御装置が行う演算処理）
　以下、図９及び図１０を参照し、モータ制御装置１０で行われる演算処理についてフローチャートを参照して説明する。なお、フローチャートの説明では、説明を容易にするため、オン選択されたトランジスタがトランジスタＵＨとトランジスタＶＬである期間（回転角０～０度）について説明する。また、必要に応じて、適宜図４から図８も参照する。
　まず、トランジスタＵＨのデューティ比と相補ＰＷＭ制御が行われる場合のデッドタイムに基づき、デューティ指令値Ａ１を決定する（ステップＳ２，図４）。次に、デューティ指令値Ａ１が閾値ＴＡ１より大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。なお、閾値ＴＡ１は、トランジスタＵＨのデューティ比が相補ＰＷＭ制御を行うことができなくなるデューティ比（図３（ｃ）のような状態）よりも小さい値に基づいて設定される。デューティ指令値Ａ１が閾値ＴＡ１以下の場合（ステップＳ４：ＮＯ）、デューティ指令値Ａ１と、閾値ＴＡ１からトランジスタＵＨの切換ヒステリシスα１を減じた値（ＴＡ１－α１）とを比較し、デューティ指令値Ａ１が（ＴＡ１－α１）より小さいか否かを判断する（ステップＳ１２）。すなわち、確実にデッドタイムを確保できるか否かを判断する。
　デューティ指令値Ａ１が（ＴＡ１－α１）以上の場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ２に戻ってデューティ指令値Ａ１を決定し、デューティ指令値Ａ１と閾値ＴＡ１の比較を行う（ステップＳ４）。一方、デューティ指令値Ａ１が（ＴＡ１－α１）未満の場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、通常の相補ＰＷＭ制御を行う（ステップＳ１４，図２）。
　デューティ指令値Ａ１が閾値ＴＡ１より大きい場合、トランジスタＵＨを通常のＰＷＭ制御でスイッチングすると、トランジスタＵＬをオンすることができない（相補ＰＷＭ制御を行うことができない）。そのため、ステップＳ４においてデューティ指令値Ａ１が閾値ＴＡ１より大きい場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御で駆動するための条件を算出する。具体的には、第２期間Ｃ２のデューティ比（修正デューティ比）Ｃ３を算出する（ステップＳ６）。
　デューティ比Ｃ３は、図１０に示す手順で算出する。まず、ステップＳ２０に示す式「Ｃ３＝｛ｎ×Ａ１－（ｎ－１）｝×１００」を用いて、第２期間Ｃ２のデューティ比Ｃ３を算出する。最初の演算では、「ｎ＝２」、すなわち、２キャリア周期を用いて第１期間Ｃ１と第２期間Ｃ２を形成する場合の第２期間Ｃ２のデューティ比Ｃ３を算出する（図５も参照）。次に、ステップＳ２２に進み、デューティ比Ｃ３と閾値ＴＡ１を比較する。デューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１以下の場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、デューティ比Ｃ３を決定する（ステップＳ２６）。
　ステップＳ２２においてデューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１より大きい場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２４に進み、「ｎ」の値が上限に達しているか否かを判断する。すなわち、第１期間Ｃ１と第２期間Ｃ２を形成するために用いるキャリア周期の数が、予め設定した上限数に達しているか否かを判断する。「ｎ」の値が上限に達していない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２８において「ｎ」の値をカウントアップし（すなわち、ｎに「１」を足して）、ステップＳ２０の処理に戻ってデューティ比Ｃ３を計算し、デューティ比Ｃ３と閾値ＴＡ１を比較する処理（ステップＳ２２）を「ｎ」の値が上限に達するまで繰り返す。
　一方、「ｎ」の値が上限に達している場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、得られているデューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１より大きい場合（ステップＳ２２：ＮＯ）であっても、ステップＳ２６に進み、デューティ比Ｃ３を決定する。例えば、トランジスタＵＨのデューティ比が極めて大きい場合、デューティ比Ｃ３の計算を繰り返しても、デューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１以下にならない場合がある。あるいは、デューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１以下になるまでに、多くの演算を繰り返すことが必要となる場合がある。「ｎ」の上限を設けることにより、モータ制御装置１０の負荷を低減することができる。
　デューティ比Ｃ３を決定した後、ステップＳ８に進み、決定したデューティ比Ｃ３と閾値ＴＡ１を比較する。デューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１以下の場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、図７に示すように、モータＭが駆動している期間全体に亘って平均ＰＷＭ制御を行う（相補平均ＰＷＭ制御を行う）。一方、デューティ比Ｃ３が閾値ＴＡ１より大きい場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１６に進み、図８に示すように、平均ＰＷＭ制御を行う（相補平均ＰＷＭ制御を行う）期間と、トランジスタＵＨをデューティ比１００％で制御する（ＰＷＭ制御を行わない）期間を交互に設ける。すなわち、デューティ指令値Ａ１よりも小さい値となるデューティ比Ｃ３が依然として閾値ＴＡ１より大きい場合は、トランジスタのスイッチング回数を減らすため、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御でスイッチングする期間と、トランジスタＵＨをデューティ比１００％で制御する（ＰＷＭ制御を行わない）期間を６０度毎に交互に設ける。
（他の実施形態）
　図９及び図１０で説明したフローでは、決定したデューティ比Ｃ３と閾値ＴＡ１を比較し、「Ｃ３＞ＴＡ１」の場合（ステップＳ８：ＮＯ）、トランジスタＵＨを平均ＰＷＭ制御でスイッチングする期間とトランジスタＵＨをデューティ比１００％で制御する期間を６０度毎に交互に設ける例について説明した。しかしながら、図１１に示すように、「Ｃ３＞ＴＡ１」の場合（ステップＳ８：ＮＯ）、通常のＰＷＭ制御（相補ＰＷＭ制御なし）を行ってもよい。
　また、デューティ比Ｃ３を決定する演算を行う場合、第１期間Ｃ１と第２期間Ｃ２を形成するために用いるキャリア周期の数を限定することなく（ステップＳ２４を実施することなく）、「Ｃ３≦ＴＡ１」を満足するまでデューティ比Ｃ３の計算を繰り返してもよい。
　上記実施例では、第１期間（第１素子をデューティ比１００％で駆動する期間）の後に第２期間（第２素子を相補平均ＰＷＭ制御で駆動する期間）を設ける例について説明した。しかしながら、第２期間の後に第１期間を設けてもよい。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
 

Claims (3)

  1. 　インバータに接続されるモータを駆動するモータ制御装置であり、
    　インバータは、電源の高圧側に接続される上アーム素子と電源の低圧側に接続される下アーム素子とが直列に接続されたスイッチング素子対を複数個有しており、
    　モータ制御装置は、
    　モータに通電するためにオン選択された上アーム素子と下アーム素子の一方の第１素子をデューティ比に基づいてスイッチングするＰＷＭ制御を行い、
    　第１素子に直列に接続されている第２素子が第１素子のオフ期間に所定時間オンする相補ＰＷＭ制御を行うように、第２素子をスイッチングさせるデューティ指令値を決定し、決定したデューティ指令値が閾値以下の場合は相補ＰＷＭ制御を行い、
    　決定したデューティ指令値が閾値より大きい場合は、第１素子に対し、複数のキャリア周期に亘ってオンし続ける第１期間と、第１期間でオフしない分長くオフする修正デューティ比を実行する第２期間とを設けるとともに、第１期間と第２期間の合計期間における平均デューティ比が設定されたデューティ比と同一である平均ＰＷＭ制御を行い、
    　第２期間において第１素子がオフしている間に第２素子をオンさせるモータ制御装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ制御装置であって、
    　修正デューティ比が閾値より小さいときは、モータを駆動している期間全体に亘って平均ＰＷＭ制御を行い、
    　修正デューティ比が閾値以上のときは、オン選択された上アーム素子と下アーム素子のうちの第１素子とは異なる第３素子がオフするまでの期間は平均ＰＷＭ制御を行い、第３素子がオフしてから第１素子がオフするまでの期間はデューティ比１００％で制御を行うモータ制御装置。
  3. 　請求項１または２に記載のモータ制御装置であって、
    　修正デューティ比を設定するときに、第１期間がｎキャリア周期に亘っているときの第２期間の第ｎ修正デューティ比と閾値を比較し、第ｎ修正デューティ比が閾値より大きいときは、第１期間がｎ＋１キャリア周期に亘っているときの第２期間の第ｎ＋１修正デューティ比を算出することを繰り返すモータ制御装置（ｎ≧２，ｎは整数）。
     
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