モータの制御装置
【課題】２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できるモータの制御装置を得る。
【解決手段】直流電源とインバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部とを備え、第１のキャリア信号と第２のキャリア信号とを用いて、第１の相のＰＷＭ信号と、第２の相のＰＷＭ信号と、第３の相のＰＷＭ信号を発生し、前記検出部により検出された母線電流から第１の相の電流、第２の相の電流、及び第３の相の電流を推定する推定部と、前記推定部により推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部とを有する。
【解決手段】直流電源とインバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部とを備え、第１のキャリア信号と第２のキャリア信号とを用いて、第１の相のＰＷＭ信号と、第２の相のＰＷＭ信号と、第３の相のＰＷＭ信号を発生し、前記検出部により検出された母線電流から第１の相の電流、第２の相の電流、及び第３の相の電流を推定する推定部と、前記推定部により推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のブラシレスＤＣモータの制御を精度良く行うには、ロータ（回転子）位置に対応した３相電流を正確に把握する必要がある。各相に流れる電流が把握できれば、モータの回転位置を推定したり、モータの回転速度を制御したりすることができる。
【０００３】
一般に、回路のあるノードを流れる電流の電流値を求める場合、二つの方法が挙げられる。１つ目の方法は、電流センサを用いる方法である。この方法では、電流検出用のトランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）や、ホール素子を備えた電流センサなどを用いて、電流を検出する。２つ目の方法は、シャント抵抗を用いる方法である。あらかじめ求めたいノードにシャント抵抗を接続しておき、そのシャント抵抗の両端における電圧値を測定し、その電圧値と抵抗値とから電流値を求めることが行われている。
【０００４】
３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）モータの回転動作制御を行うモータの制御装置では、３相電流を検出するために、各相にシャント抵抗を設けることがある。この構成では、３つのシャント抵抗や検出回路が必要となるので、制御装置の回路構成が大きくなり、コストが増大する傾向にある。
【０００５】
それに対して、特許文献１には、インバータ装置において、３相の電流の合計電流値である母線電流値に応じた電圧を１つのシャント抵抗のみで検出することが記載されている。具体的には、各相ごとに所定の位相差をもつ三角基準波に基づいて各相のスイッチング素子の動作を制御するＰＷＭ制御信号を各相ごとに生成して、各相のＯＮタイミングをずらし、シャント抵抗により各相の合計電流値である母線電流値を２回検出する。これにより、特許文献１によれば、２回の検出による２つの電圧値に基づいて各相に流れる電流値を算出しているので、１つのシャント抵抗により各相の電流値を算出でき、インバータ装置の回路構成を小型化できるため、コストを低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ制御信号が常に変調状態にある３相変調方式でモータの動作制御を行うことが前提となっている。すなわち、特許文献１には、２相変調方式でモータの動作制御を行うことに関連した記載が一切なく、そのため、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域をどのようにして増やすのかについても一切記載がない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できるモータの制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータの制御装置は、直流電源から供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータへ供給するインバータと、前記直流電源と前記インバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、前記検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部とを備え、前記制御部は、３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第１の相の電圧指令値と、第１のキャリア信号とを比較して、前記第１の相のＰＷＭ信号を発生する第１の比較部と、３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第２の相の電圧指令値と、前記第１のキャリア信号に対して位相差を有する第２のキャリア信号とを比較して、前記第２の相のＰＷＭ信号を発生する第２の比較部と、前記発生された前記第１の相のＰＷＭ信号と、前記発生された前記第２の相のＰＷＭ信号と、前記２相変調方式による変調状態にない第３の相のＰＷＭ信号とに基づいて、前記検出部により検出された母線電流から前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を推定する推定部と、前記推定部により推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるモータの制御装置は、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態における駆動信号生成部の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態における２相変調方式を示す波形図である。
【図４】図４は、実施形態におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図５】図５は、比較例におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図６】図６は、比較例におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるモータの制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施形態にかかるモータＭの制御装置１００について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。図１は、モータＭの制御装置１００の構成を示す図である。図３は、２相変調方式を示す波形図である。図４は、モータＭの制御装置１００の動作を示す波形図である。
【００１５】
制御装置１００は、モータＭを制御するにあたり、１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出し、その検出した母線電流に応じて、２相変調方式を用いたＰＷＭ変調による制御信号を生成しモータＭを制御する。具体的には、制御装置１００は、インバータ１０、検出回路（検出部）２０、及び制御部３０を備える。
【００１６】
インバータ１０は、直流電源ＥＤＣから供給された直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。インバータ１０は、変換された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力をモータＭへ出力することにより、モータＭを駆動する。
【００１７】
具体的には、インバータ１０は、上アームのスイッチング素子Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ及び下アームのスイッチング素子Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを有する。インバータ１０では、各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎをオン・オフすることにより、直流電源ＥＤＣから供給された直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。なお、各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎの両端には、さらに還流ダイオードＵｐｄ〜Ｗｎｄが接続されている。
【００１８】
検出回路２０は、１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出する。シャント抵抗Ｒｓは、直流電源ＥＤＣとインバータ１０との間に接続されている。シャント抵抗Ｒｓは、例えば、直流電源ＥＤＣにおけるＮ側の端子とインバータ１０との間のＤＣラインであるＮラインＬＮ上に挿入されている。なお、シャント抵抗Ｒｓは、例えば、直流電源ＥＤＣにおけるＰ側の端子とインバータ１０との間のＤＣラインであるＰラインＬＰ上に挿入されていてもよい。
【００１９】
１つのシャント抵抗Ｒｓには、インバータ１０におけるＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流の合計である母線電流が流れる。このとき、シャント抵抗Ｒｓの両端に電圧降下が生じる。検出回路２０は、この電圧降下の大きさとシャント抵抗Ｒｓの抵抗値とから、シャント抵抗Ｒｓに流れる母線電流値を検出し、検出結果を制御部３０へ出力する。
【００２０】
制御部３０は、検出回路２０により検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号をインバータ１０へ出力する。
【００２１】
２相変調方式は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの２相を変調し残りの１相のスイッチングを停止するようなＰＷＭ変調の方式である。例えば、図３に示す位相領域ＰＨＲ１では、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｕ相、Ｖ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｗ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ１では、Ｕ相及びＶ相が変調状態にあり、Ｗ相が変調状態にない。例えば、位相領域ＰＨＲ２では、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊とＷ相の電圧指令値Ｖｗ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｖ相、Ｗ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｕ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ２では、Ｖ相及びＷ相が変調状態にあり、Ｕ相が変調状態にない。例えば、位相領域ＰＨＲ３では、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊とＷ相の電圧指令値Ｖｗ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｕ相、Ｗ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｖ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ３では、Ｕ相及びＷ相が変調状態にあり、Ｖ相が変調状態にない。
【００２２】
具体的には、制御部３０は、ＡＤ変換器３１、相電流再現器（推定部）３２、ドライブ制御部３３、出力電圧算出部（生成部）３４、及び駆動信号生成部３５を有する。
【００２３】
ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示す信号を検出回路２０から受ける。ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示す信号（アナログ信号）をＡＤ変換して母線電流値を示す信号（デジタル信号）を生成する。ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示すデータを相電流再現器３２へ出力する。
【００２４】
また、ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号を駆動信号生成部３５から受ける。ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（アナログ信号）をそれぞれＡＤ変換して３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（デジタル信号）を生成する。このＡＤ変換処理は、サンプリング処理を含む。ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（デジタル信号）を相電流再現器３２へ出力する。
【００２５】
相電流再現器３２は、母線電流値を示す信号と３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号とをＡＤ変換器３１から受ける。相電流再現器３２は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号に基づいて３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちどの相の電流が母線電流として現れているかを特定し、母線電流値をその特定された相の電流値とする。すなわち、相電流再現器３２は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相のＰＷＭ信号を特定し、その相のＰＷＭ信号に対応した相の電流が母線電流として現れているものとする。そして、相電流再現器３２は、その特定された相の電流値を上記の検出された母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２６】
例えば、図４に示す期間ＴＰ１、ＴＰ３、ＴＰ５、ＴＰ７では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＷ相である。そこで、インバータ１０からモータＭに向かう向きを電流の正の向きとするとき、相電流再現器３２は、Ｗ相の電流（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０より、−Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖ）が母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｗ相の電流（−Ｉｗ）の大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２７】
例えば、図４に示す期間ＴＰ２、ＴＰ６では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＵ相である。そこで、相電流再現器３２は、Ｕ相の電流Ｉｕが母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｕ相の電流Ｉｕの大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２８】
例えば、図４に示す期間ＴＰ４、ＴＰ８では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＶ相である。そこで、相電流再現器３２は、Ｖ相の電流Ｉｖが母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｖ相の電流Ｉｖの大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２９】
相電流再現器３２は、推定された相の電流値をドライブ制御部３３へ出力する。
【００３０】
ドライブ制御部３３は、推定された相の電流値を相電流再現器３２から受ける。すなわち、ドライブ制御部３３は、３相の電流値を相電流再現器３２から受ける。ドライブ制御部３３は、３相の電流値に基づいて、出力電圧を決定するための制御信号を生成して出力電圧算出部３４へ出力する。
【００３１】
出力電圧算出部３４は、制御信号をドライブ制御部３３から受ける。出力電圧算出部３４は、３相の電流値や外部から入力されるモータの目標回転数に基づいて生成された制御信号に従って、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成する。すなわち、出力電圧算出部３４は、上記の推定された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流値に基づいて、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成する。出力電圧算出部３４は、生成した３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を駆動信号生成部３５へ出力する。
【００３２】
駆動信号生成部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を出力電圧算出部３４から受ける。駆動信号生成部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に応じて、３相のＰＷＭ信号を発生させてインバータ１０へ出力する。すなわち、駆動信号生成部３５は、Ｕｐ駆動信号、Ｕｎ駆動信号、Ｖｐ駆動信号、Ｖｎ駆動信号、Ｗｐ駆動信号、Ｗｎ駆動信号を発生させて、それぞれ、インバータ１０におけるスイッチング素子Ｕｐ、Ｕｎ、Ｖｐ、Ｖｎ、Ｗｐ、Ｗｎのゲートへ供給する。これにより、インバータ１０の各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎは、制御部３０の制御に応じたオン・オフのパターンで動作する。
【００３３】
次に、駆動信号生成部３５の詳細について図２及び図４を用いて説明する。図２は、駆動信号生成部３５の内部構成を示す図である。
【００３４】
駆動信号生成部３５は、上記の２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う。また、２つのキャリア信号には、互いに位相差を持たせる。具体的には、駆動信号生成部３５は、キャリア発生器３５１、キャリア発生器３５２、キャリア割り当て処理器３５３、比較器（第１の比較部）３５４、比較器（第２の比較部）３５５、及び駆動信号割り当て処理器３５６を有する。
【００３５】
キャリア発生器３５１は、第１のキャリア信号ＣＳ１を発生する。第１のキャリア信号ＣＳ１は、後述の第２のキャリア信号ＣＳ２との間で例えば１８０度の位相差を有する。第１のキャリア信号ＣＳ１は、例えば、図４に示すような三角波である。キャリア発生器３５１は、発生した第１のキャリア信号ＣＳ１を比較器３５４へ供給する。
【００３６】
キャリア発生器３５２は、第２のキャリア信号ＣＳ２を発生する。第２のキャリア信号ＣＳ２は、第１のキャリア信号ＣＳ１との間で例えば１８０度の位相差を有する。第２のキャリア信号ＣＳ２は、例えば、図４に示すような三角波である。キャリア発生器３５２は、発生した第２のキャリア信号ＣＳ２を比較器３５５へ供給する。
【００３７】
キャリア割り当て処理器３５３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうち変調状態にある２相をそれぞれ第１の変調相及び第２の変調相とし、変調状態にない残りの１相を固定相とする。例えば、キャリア割り当て処理器３５３は、変調状態にある２相のうちの１相をＵ相＞Ｖ相＞Ｗ相の優先度で第１の変調相へ割り当て、変調状態にある残りの１相を第２の変調相へ割り当てる。キャリア割り当て処理器３５３は、第１の変調相の電圧指令値を比較器３５４へ出力し、第２の変調相の電圧指令値を比較器３５５へ出力し、固定相の電圧指令値をゼロとして駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００３８】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、キャリア割り当て処理器３５３は、Ｕ相及びＶ相をそれぞれ第１の変調相及び第２の変調相とし、Ｗ相を固定相とする。そして、キャリア割り当て処理器３５３は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊を比較器３５４へ出力し、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊を比較器３５５へ出力し、Ｗ相の電圧指令値Ｗｗ＊をゼロとして駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００３９】
比較器３５４は、第１のキャリア信号ＣＳ１をキャリア発生器３５１から受け、第１の変調相の電圧指令値をキャリア割り当て処理器３５３から受ける。比較器３５４は、第１の変調相の電圧指令値と第１のキャリア信号ＣＳ１とを比較して、その比較結果に応じて第１の変調相のＰＷＭ信号を発生して駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００４０】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、比較器３５４は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊と第１のキャリア信号ＣＳ１とを比較する。例えば、図４に示すように、比較器３５４は、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きい場合（期間ＴＰ４、ＴＰ８）にＵ相のＰＷＭ信号をｏｆｆレベルにし、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さい場合（期間ＴＰ１〜ＴＰ３、ＴＰ５〜ＴＰ７）にＵ相のＰＷＭ信号をｏｎレベルにする。
【００４１】
比較器３５５は、第２のキャリア信号ＣＳ２をキャリア発生器３５２から受け、第２の変調相の電圧指令値をキャリア割り当て処理器３５３から受ける。比較器３５５は、第２の変調相の電圧指令値と第２のキャリア信号ＣＳ２とを比較して、その比較結果に応じて第２の変調相のＰＷＭ信号を発生して駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００４２】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、比較器３５４は、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊と第２のキャリア信号ＣＳ２とを比較する。例えば、図４に示すように、比較器３５５は、第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きい場合（期間ＴＰ２、ＴＰ６）にＶ相のＰＷＭ信号をｏｆｆレベルにし、第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さい場合（期間ＴＰ１、ＴＰ３〜ＴＰ５、ＴＰ７、ＴＰ８）にＶ相のＰＷＭ信号をｏｎレベルにする。
【００４３】
駆動信号割り当て処理器３５６は、キャリア割り当て処理器３５３で割り当てた情報に応じて第１の変調相、第２の変調相、固定相のＰＷＭ波形を３相の各駆動信号へ割り当てる。すなわち、駆動信号割り当て処理器３５６は、第１の変調相のＰＷＭ信号を比較器３５４から受け、第１の変調相のＰＷＭ信号に応じて第１の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における第１の変調相のスイッチング素子へ出力する。駆動信号割り当て処理器３５６は、第２の変調相のＰＷＭ信号を比較器３５５から受け、第２の変調相のＰＷＭ信号に応じて第２の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における第２の変調相のスイッチング素子へ出力する。駆動信号割り当て処理器３５６は、固定相のＰＷＭ信号をキャリア割り当て処理器３５３から受け、固定相のＰＷＭ信号に応じて第２の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における固定相のスイッチング素子へ出力する。
【００４４】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、駆動信号割り当て処理器３５６は、Ｕ相のＰＷＭ信号をＵｐ駆動信号とし、Ｕ相のＰＷＭ信号に対してｏｎ／ｏｆｆレベルを反転させたものをＵｎ駆動信号とし、Ｕｐ駆動信号及びＵｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｕｐ、Ｕｎへ供給する。駆動信号割り当て処理器３５６は、Ｖ相のＰＷＭ信号をＶｐ駆動信号とし、Ｖ相のＰＷＭ信号に対してｏｎ／ｏｆｆレベルを反転させたものをＶｎ駆動信号とし、Ｖｐ駆動信号及びＶｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｖｐ、Ｖｎへ供給する。駆動信号割り当て処理器３５６は、ゼロ（ｏｆｆレベル）に固定されたＷ相のＰＷＭ信号をＷｐ駆動信号とし、ｏｎレベルに固定されたものをＷｎ駆動信号とし、Ｗｐ駆動信号及びＷｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｗｐ、Ｗｎへ供給する。
【００４５】
ここで、仮に、図５及び図６に示すように、駆動信号生成部３５が１つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う場合について考える。この場合、変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４、ＣＲ５等（図３参照）において、１相の電流しか検出できない。
【００４６】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ａでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが略等しくなっている。この場合、図５に示すように、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとがほぼ一致しており、その後、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きくなるタイミングとがほぼ一致している。これにより、Ｕ相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間とＶ相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間とがほぼ一致している。これにより、相電流再現器３２は、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＷ相しか特定できないので、Ｗ相の電流しか推定できない。
【００４７】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ｂでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが非常に近くなっている。この場合、図６に示すように、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとが近接している。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ１０１、ＴＰ１０３が、サンプリング期間に対して短すぎるために、例えばＡＤ変換器３１によりサンプリングできずＡＤ変換ができない傾向にある。また、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きくなるタイミングとが近接している。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ１０２、ＴＰ１０４が、サンプリング期間に対して短すぎるために、例えばＡＤ変換器３１によりサンプリングできずＡＤ変換ができない傾向にある。そのため、相電流再現器３２によるＵ相の電流の推定も困難になり、Ｗ相の電流しか推定できない傾向にある。
【００４８】
それに対して、実施形態では、駆動信号生成部３５は、２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う。また、２つのキャリア信号には、互いに位相差を持たせる。これにより、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間をずらすことが容易である（図４参照）。したがって、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できる。
【００４９】
また、実施形態では、２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うための構成として、駆動信号生成部３５が、２つのキャリア発生器３５１、３５２を有するとともに、２つの比較器３５４、３５５を有する。すなわち、実施形態の構成は、１つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う場合に比べて、わずかな構成要素の増加で実現できる。このため、コストの増加も抑制できる。
【００５０】
また、実施形態では、２つのキャリア信号ＣＳ１、ＣＳ２の位相差が１８０度である。これにより、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間を大幅にずらすことが容易である。
【００５１】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ａでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが略等しくなっている。この場合でも、図４に示すように、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングと第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとが大幅にずれている。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ２、ＴＰ６が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。同様に、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＶ相が特定されるべき期間ＴＰ４、ＴＰ８が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。同様に、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＷ相が特定されるべき期間ＴＰ１、ＴＰ３、ＴＰ５、ＴＰ７が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。このため、相電流再現器３２による３相の電流の推定を確実に行うことができる。
【００５２】
また、実施形態では、検出回路２０が１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出し、相電流再現器３２が検出回路２０により検出された母線電流から各相の電流を推定する。これにより、インバータ１０の各相にシャント抵抗Ｒｓを設けて各相の電流を検出する場合に比べて、インバータ１０を構成する回路全体を小型化することが可能となり、その分コストも削減できる。
【００５３】
なお、上記の実施形態では、第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との位相差が１８０度である場合について例示したが、第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下であっても良い。この場合でも、３相変調方式では実現できない大きな位相差を第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との間に持たせることができる。
【００５４】
すなわち、３相変調方式で複数相のキャリア信号を用いようとすれば、３相変調方式による変調状態にある３相に対応した３つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うことになる。この場合、３つのキャリア信号の間で大きな位相差を持たせようと思っても、１２０度より大きい位相差を実現できない。
【００５５】
それに対して、本変形例では、２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うので、２つのキャリア信号の位相差を１２０度より大きく１８０度以下にできる。これにより、上記のように、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間を大幅にずらすことが容易である。これにより、３相電流を推定可能な領域を大幅に増加できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、２相変調方式に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ インバータ
２０ 検出回路
３０ 制御部
３１ ＡＤ変換器
３２ 相電流再現器
３３ ドライブ制御部
３４ 出力電圧算出部
３５ 駆動信号生成部
１００ 制御装置
３５１ キャリア発生器
３５２ キャリア発生器
３５３ キャリア割り当て処理器
３５４ 比較器
３５５ 比較器
３５６ 駆動信号割り当て処理器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のブラシレスＤＣモータの制御を精度良く行うには、ロータ（回転子）位置に対応した３相電流を正確に把握する必要がある。各相に流れる電流が把握できれば、モータの回転位置を推定したり、モータの回転速度を制御したりすることができる。
【０００３】
一般に、回路のあるノードを流れる電流の電流値を求める場合、二つの方法が挙げられる。１つ目の方法は、電流センサを用いる方法である。この方法では、電流検出用のトランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）や、ホール素子を備えた電流センサなどを用いて、電流を検出する。２つ目の方法は、シャント抵抗を用いる方法である。あらかじめ求めたいノードにシャント抵抗を接続しておき、そのシャント抵抗の両端における電圧値を測定し、その電圧値と抵抗値とから電流値を求めることが行われている。
【０００４】
３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）モータの回転動作制御を行うモータの制御装置では、３相電流を検出するために、各相にシャント抵抗を設けることがある。この構成では、３つのシャント抵抗や検出回路が必要となるので、制御装置の回路構成が大きくなり、コストが増大する傾向にある。
【０００５】
それに対して、特許文献１には、インバータ装置において、３相の電流の合計電流値である母線電流値に応じた電圧を１つのシャント抵抗のみで検出することが記載されている。具体的には、各相ごとに所定の位相差をもつ三角基準波に基づいて各相のスイッチング素子の動作を制御するＰＷＭ制御信号を各相ごとに生成して、各相のＯＮタイミングをずらし、シャント抵抗により各相の合計電流値である母線電流値を２回検出する。これにより、特許文献１によれば、２回の検出による２つの電圧値に基づいて各相に流れる電流値を算出しているので、１つのシャント抵抗により各相の電流値を算出でき、インバータ装置の回路構成を小型化できるため、コストを低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ制御信号が常に変調状態にある３相変調方式でモータの動作制御を行うことが前提となっている。すなわち、特許文献１には、２相変調方式でモータの動作制御を行うことに関連した記載が一切なく、そのため、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域をどのようにして増やすのかについても一切記載がない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できるモータの制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータの制御装置は、直流電源から供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータへ供給するインバータと、前記直流電源と前記インバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、前記検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部とを備え、前記制御部は、３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第１の相の電圧指令値と、第１のキャリア信号とを比較して、前記第１の相のＰＷＭ信号を発生する第１の比較部と、３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第２の相の電圧指令値と、前記第１のキャリア信号に対して位相差を有する第２のキャリア信号とを比較して、前記第２の相のＰＷＭ信号を発生する第２の比較部と、前記発生された前記第１の相のＰＷＭ信号と、前記発生された前記第２の相のＰＷＭ信号と、前記２相変調方式による変調状態にない第３の相のＰＷＭ信号とに基づいて、前記検出部により検出された母線電流から前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を推定する推定部と、前記推定部により推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるモータの制御装置は、上記の発明において、前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるモータの制御装置は、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態にかかるモータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態における駆動信号生成部の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態における２相変調方式を示す波形図である。
【図４】図４は、実施形態におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図５】図５は、比較例におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【図６】図６は、比較例におけるモータの制御装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるモータの制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施形態にかかるモータＭの制御装置１００について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。図１は、モータＭの制御装置１００の構成を示す図である。図３は、２相変調方式を示す波形図である。図４は、モータＭの制御装置１００の動作を示す波形図である。
【００１５】
制御装置１００は、モータＭを制御するにあたり、１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出し、その検出した母線電流に応じて、２相変調方式を用いたＰＷＭ変調による制御信号を生成しモータＭを制御する。具体的には、制御装置１００は、インバータ１０、検出回路（検出部）２０、及び制御部３０を備える。
【００１６】
インバータ１０は、直流電源ＥＤＣから供給された直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。インバータ１０は、変換された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力をモータＭへ出力することにより、モータＭを駆動する。
【００１７】
具体的には、インバータ１０は、上アームのスイッチング素子Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ及び下アームのスイッチング素子Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを有する。インバータ１０では、各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎをオン・オフすることにより、直流電源ＥＤＣから供給された直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する。なお、各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎの両端には、さらに還流ダイオードＵｐｄ〜Ｗｎｄが接続されている。
【００１８】
検出回路２０は、１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出する。シャント抵抗Ｒｓは、直流電源ＥＤＣとインバータ１０との間に接続されている。シャント抵抗Ｒｓは、例えば、直流電源ＥＤＣにおけるＮ側の端子とインバータ１０との間のＤＣラインであるＮラインＬＮ上に挿入されている。なお、シャント抵抗Ｒｓは、例えば、直流電源ＥＤＣにおけるＰ側の端子とインバータ１０との間のＤＣラインであるＰラインＬＰ上に挿入されていてもよい。
【００１９】
１つのシャント抵抗Ｒｓには、インバータ１０におけるＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流の合計である母線電流が流れる。このとき、シャント抵抗Ｒｓの両端に電圧降下が生じる。検出回路２０は、この電圧降下の大きさとシャント抵抗Ｒｓの抵抗値とから、シャント抵抗Ｒｓに流れる母線電流値を検出し、検出結果を制御部３０へ出力する。
【００２０】
制御部３０は、検出回路２０により検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号をインバータ１０へ出力する。
【００２１】
２相変調方式は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの２相を変調し残りの１相のスイッチングを停止するようなＰＷＭ変調の方式である。例えば、図３に示す位相領域ＰＨＲ１では、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｕ相、Ｖ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｗ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ１では、Ｕ相及びＶ相が変調状態にあり、Ｗ相が変調状態にない。例えば、位相領域ＰＨＲ２では、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊とＷ相の電圧指令値Ｖｗ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｖ相、Ｗ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｕ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ２では、Ｖ相及びＷ相が変調状態にあり、Ｕ相が変調状態にない。例えば、位相領域ＰＨＲ３では、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊とＷ相の電圧指令値Ｖｗ＊とがそれぞれキャリア信号と比較されて、Ｕ相、Ｗ相のＰＷＭ変調波が生成され、Ｖ相のＰＷＭ変調波は生成されない。すなわち、位相領域ＰＨＲ３では、Ｕ相及びＷ相が変調状態にあり、Ｖ相が変調状態にない。
【００２２】
具体的には、制御部３０は、ＡＤ変換器３１、相電流再現器（推定部）３２、ドライブ制御部３３、出力電圧算出部（生成部）３４、及び駆動信号生成部３５を有する。
【００２３】
ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示す信号を検出回路２０から受ける。ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示す信号（アナログ信号）をＡＤ変換して母線電流値を示す信号（デジタル信号）を生成する。ＡＤ変換器３１は、母線電流値を示すデータを相電流再現器３２へ出力する。
【００２４】
また、ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号を駆動信号生成部３５から受ける。ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（アナログ信号）をそれぞれＡＤ変換して３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（デジタル信号）を生成する。このＡＤ変換処理は、サンプリング処理を含む。ＡＤ変換器３１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号（デジタル信号）を相電流再現器３２へ出力する。
【００２５】
相電流再現器３２は、母線電流値を示す信号と３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号とをＡＤ変換器３１から受ける。相電流再現器３２は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号に基づいて３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちどの相の電流が母線電流として現れているかを特定し、母線電流値をその特定された相の電流値とする。すなわち、相電流再現器３２は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相のＰＷＭ信号を特定し、その相のＰＷＭ信号に対応した相の電流が母線電流として現れているものとする。そして、相電流再現器３２は、その特定された相の電流値を上記の検出された母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２６】
例えば、図４に示す期間ＴＰ１、ＴＰ３、ＴＰ５、ＴＰ７では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＷ相である。そこで、インバータ１０からモータＭに向かう向きを電流の正の向きとするとき、相電流再現器３２は、Ｗ相の電流（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０より、−Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖ）が母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｗ相の電流（−Ｉｗ）の大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２７】
例えば、図４に示す期間ＴＰ２、ＴＰ６では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＵ相である。そこで、相電流再現器３２は、Ｕ相の電流Ｉｕが母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｕ相の電流Ｉｕの大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２８】
例えば、図４に示す期間ＴＰ４、ＴＰ８では、ＰＷＭ信号のオン・オフ状態が他の２相と異なる１相がＶ相である。そこで、相電流再現器３２は、Ｖ相の電流Ｉｖが母線電流として現れていると特定する。そして、相電流再現器３２は、Ｖ相の電流Ｉｖの大きさを母線電流値に略等しいものとして推定する。
【００２９】
相電流再現器３２は、推定された相の電流値をドライブ制御部３３へ出力する。
【００３０】
ドライブ制御部３３は、推定された相の電流値を相電流再現器３２から受ける。すなわち、ドライブ制御部３３は、３相の電流値を相電流再現器３２から受ける。ドライブ制御部３３は、３相の電流値に基づいて、出力電圧を決定するための制御信号を生成して出力電圧算出部３４へ出力する。
【００３１】
出力電圧算出部３４は、制御信号をドライブ制御部３３から受ける。出力電圧算出部３４は、３相の電流値や外部から入力されるモータの目標回転数に基づいて生成された制御信号に従って、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成する。すなわち、出力電圧算出部３４は、上記の推定された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電流値に基づいて、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成する。出力電圧算出部３４は、生成した３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を駆動信号生成部３５へ出力する。
【００３２】
駆動信号生成部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を出力電圧算出部３４から受ける。駆動信号生成部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に応じて、３相のＰＷＭ信号を発生させてインバータ１０へ出力する。すなわち、駆動信号生成部３５は、Ｕｐ駆動信号、Ｕｎ駆動信号、Ｖｐ駆動信号、Ｖｎ駆動信号、Ｗｐ駆動信号、Ｗｎ駆動信号を発生させて、それぞれ、インバータ１０におけるスイッチング素子Ｕｐ、Ｕｎ、Ｖｐ、Ｖｎ、Ｗｐ、Ｗｎのゲートへ供給する。これにより、インバータ１０の各スイッチング素子Ｕｐ〜Ｗｎは、制御部３０の制御に応じたオン・オフのパターンで動作する。
【００３３】
次に、駆動信号生成部３５の詳細について図２及び図４を用いて説明する。図２は、駆動信号生成部３５の内部構成を示す図である。
【００３４】
駆動信号生成部３５は、上記の２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う。また、２つのキャリア信号には、互いに位相差を持たせる。具体的には、駆動信号生成部３５は、キャリア発生器３５１、キャリア発生器３５２、キャリア割り当て処理器３５３、比較器（第１の比較部）３５４、比較器（第２の比較部）３５５、及び駆動信号割り当て処理器３５６を有する。
【００３５】
キャリア発生器３５１は、第１のキャリア信号ＣＳ１を発生する。第１のキャリア信号ＣＳ１は、後述の第２のキャリア信号ＣＳ２との間で例えば１８０度の位相差を有する。第１のキャリア信号ＣＳ１は、例えば、図４に示すような三角波である。キャリア発生器３５１は、発生した第１のキャリア信号ＣＳ１を比較器３５４へ供給する。
【００３６】
キャリア発生器３５２は、第２のキャリア信号ＣＳ２を発生する。第２のキャリア信号ＣＳ２は、第１のキャリア信号ＣＳ１との間で例えば１８０度の位相差を有する。第２のキャリア信号ＣＳ２は、例えば、図４に示すような三角波である。キャリア発生器３５２は、発生した第２のキャリア信号ＣＳ２を比較器３５５へ供給する。
【００３７】
キャリア割り当て処理器３５３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうち変調状態にある２相をそれぞれ第１の変調相及び第２の変調相とし、変調状態にない残りの１相を固定相とする。例えば、キャリア割り当て処理器３５３は、変調状態にある２相のうちの１相をＵ相＞Ｖ相＞Ｗ相の優先度で第１の変調相へ割り当て、変調状態にある残りの１相を第２の変調相へ割り当てる。キャリア割り当て処理器３５３は、第１の変調相の電圧指令値を比較器３５４へ出力し、第２の変調相の電圧指令値を比較器３５５へ出力し、固定相の電圧指令値をゼロとして駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００３８】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、キャリア割り当て処理器３５３は、Ｕ相及びＶ相をそれぞれ第１の変調相及び第２の変調相とし、Ｗ相を固定相とする。そして、キャリア割り当て処理器３５３は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊を比較器３５４へ出力し、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊を比較器３５５へ出力し、Ｗ相の電圧指令値Ｗｗ＊をゼロとして駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００３９】
比較器３５４は、第１のキャリア信号ＣＳ１をキャリア発生器３５１から受け、第１の変調相の電圧指令値をキャリア割り当て処理器３５３から受ける。比較器３５４は、第１の変調相の電圧指令値と第１のキャリア信号ＣＳ１とを比較して、その比較結果に応じて第１の変調相のＰＷＭ信号を発生して駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００４０】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、比較器３５４は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊と第１のキャリア信号ＣＳ１とを比較する。例えば、図４に示すように、比較器３５４は、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きい場合（期間ＴＰ４、ＴＰ８）にＵ相のＰＷＭ信号をｏｆｆレベルにし、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さい場合（期間ＴＰ１〜ＴＰ３、ＴＰ５〜ＴＰ７）にＵ相のＰＷＭ信号をｏｎレベルにする。
【００４１】
比較器３５５は、第２のキャリア信号ＣＳ２をキャリア発生器３５２から受け、第２の変調相の電圧指令値をキャリア割り当て処理器３５３から受ける。比較器３５５は、第２の変調相の電圧指令値と第２のキャリア信号ＣＳ２とを比較して、その比較結果に応じて第２の変調相のＰＷＭ信号を発生して駆動信号割り当て処理器３５６へ出力する。
【００４２】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、比較器３５４は、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖ＊と第２のキャリア信号ＣＳ２とを比較する。例えば、図４に示すように、比較器３５５は、第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きい場合（期間ＴＰ２、ＴＰ６）にＶ相のＰＷＭ信号をｏｆｆレベルにし、第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さい場合（期間ＴＰ１、ＴＰ３〜ＴＰ５、ＴＰ７、ＴＰ８）にＶ相のＰＷＭ信号をｏｎレベルにする。
【００４３】
駆動信号割り当て処理器３５６は、キャリア割り当て処理器３５３で割り当てた情報に応じて第１の変調相、第２の変調相、固定相のＰＷＭ波形を３相の各駆動信号へ割り当てる。すなわち、駆動信号割り当て処理器３５６は、第１の変調相のＰＷＭ信号を比較器３５４から受け、第１の変調相のＰＷＭ信号に応じて第１の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における第１の変調相のスイッチング素子へ出力する。駆動信号割り当て処理器３５６は、第２の変調相のＰＷＭ信号を比較器３５５から受け、第２の変調相のＰＷＭ信号に応じて第２の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における第２の変調相のスイッチング素子へ出力する。駆動信号割り当て処理器３５６は、固定相のＰＷＭ信号をキャリア割り当て処理器３５３から受け、固定相のＰＷＭ信号に応じて第２の変調相の駆動信号を生成してインバータ１０における固定相のスイッチング素子へ出力する。
【００４４】
例えば、Ｕ相及びＶ相が変調状態にありＷ相が変調状態にない位相領域ＰＨＲ１（図３参照）において、駆動信号割り当て処理器３５６は、Ｕ相のＰＷＭ信号をＵｐ駆動信号とし、Ｕ相のＰＷＭ信号に対してｏｎ／ｏｆｆレベルを反転させたものをＵｎ駆動信号とし、Ｕｐ駆動信号及びＵｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｕｐ、Ｕｎへ供給する。駆動信号割り当て処理器３５６は、Ｖ相のＰＷＭ信号をＶｐ駆動信号とし、Ｖ相のＰＷＭ信号に対してｏｎ／ｏｆｆレベルを反転させたものをＶｎ駆動信号とし、Ｖｐ駆動信号及びＶｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｖｐ、Ｖｎへ供給する。駆動信号割り当て処理器３５６は、ゼロ（ｏｆｆレベル）に固定されたＷ相のＰＷＭ信号をＷｐ駆動信号とし、ｏｎレベルに固定されたものをＷｎ駆動信号とし、Ｗｐ駆動信号及びＷｎ駆動信号をそれぞれインバータ１０におけるスイッチング素子Ｗｐ、Ｗｎへ供給する。
【００４５】
ここで、仮に、図５及び図６に示すように、駆動信号生成部３５が１つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う場合について考える。この場合、変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４、ＣＲ５等（図３参照）において、１相の電流しか検出できない。
【００４６】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ａでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが略等しくなっている。この場合、図５に示すように、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとがほぼ一致しており、その後、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きくなるタイミングとがほぼ一致している。これにより、Ｕ相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間とＶ相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間とがほぼ一致している。これにより、相電流再現器３２は、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＷ相しか特定できないので、Ｗ相の電流しか推定できない。
【００４７】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ｂでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが非常に近くなっている。この場合、図６に示すように、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとが近接している。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ１０１、ＴＰ１０３が、サンプリング期間に対して短すぎるために、例えばＡＤ変換器３１によりサンプリングできずＡＤ変換ができない傾向にある。また、１つのキャリア信号ＣＳがＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より大きくなるタイミングとＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より大きくなるタイミングとが近接している。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ１０２、ＴＰ１０４が、サンプリング期間に対して短すぎるために、例えばＡＤ変換器３１によりサンプリングできずＡＤ変換ができない傾向にある。そのため、相電流再現器３２によるＵ相の電流の推定も困難になり、Ｗ相の電流しか推定できない傾向にある。
【００４８】
それに対して、実施形態では、駆動信号生成部３５は、２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う。また、２つのキャリア信号には、互いに位相差を持たせる。これにより、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間をずらすことが容易である（図４参照）。したがって、２相変調方式でモータを制御する場合にモータの３相電流を推定可能な領域を増加できる。
【００４９】
また、実施形態では、２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うための構成として、駆動信号生成部３５が、２つのキャリア発生器３５１、３５２を有するとともに、２つの比較器３５４、３５５を有する。すなわち、実施形態の構成は、１つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行う場合に比べて、わずかな構成要素の増加で実現できる。このため、コストの増加も抑制できる。
【００５０】
また、実施形態では、２つのキャリア信号ＣＳ１、ＣＳ２の位相差が１８０度である。これにより、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間を大幅にずらすことが容易である。
【００５１】
例えば、図３に示すように、位相領域ＣＲ１における位相点Ａでは、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕ＊の振幅とＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊の振幅とが略等しくなっている。この場合でも、図４に示すように、第１のキャリア信号ＣＳ１がＵ相の電圧指令値Ｖｕ＊より小さくなるタイミングと第２のキャリア信号ＣＳ２がＶ相の電圧指令値Ｖｖ＊より小さくなるタイミングとが大幅にずれている。これにより、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＵ相が特定されるべき期間ＴＰ２、ＴＰ６が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。同様に、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＶ相が特定されるべき期間ＴＰ４、ＴＰ８が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。同様に、３相のＰＷＭ信号のうちオン・オフ状態が他の２相と異なる１相としてＷ相が特定されるべき期間ＴＰ１、ＴＰ３、ＴＰ５、ＴＰ７が、サンプリング期間に対して十分な長さを有している。このため、相電流再現器３２による３相の電流の推定を確実に行うことができる。
【００５２】
また、実施形態では、検出回路２０が１つのシャント抵抗Ｒｓを用いて母線電流を検出し、相電流再現器３２が検出回路２０により検出された母線電流から各相の電流を推定する。これにより、インバータ１０の各相にシャント抵抗Ｒｓを設けて各相の電流を検出する場合に比べて、インバータ１０を構成する回路全体を小型化することが可能となり、その分コストも削減できる。
【００５３】
なお、上記の実施形態では、第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との位相差が１８０度である場合について例示したが、第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下であっても良い。この場合でも、３相変調方式では実現できない大きな位相差を第１のキャリア信号ＣＳ１と第２のキャリア信号ＣＳ２との間に持たせることができる。
【００５４】
すなわち、３相変調方式で複数相のキャリア信号を用いようとすれば、３相変調方式による変調状態にある３相に対応した３つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うことになる。この場合、３つのキャリア信号の間で大きな位相差を持たせようと思っても、１２０度より大きい位相差を実現できない。
【００５５】
それに対して、本変形例では、２相変調方式による変調状態にある２相に対応した２つのキャリア信号を用いてＰＷＭ変調を行うので、２つのキャリア信号の位相差を１２０度より大きく１８０度以下にできる。これにより、上記のように、２相変調方式による変調状態にある２相の電圧指令値の振幅が近い位相領域においても、変調状態にある２相のＰＷＭ信号がｏｎレベルにある期間を大幅にずらすことが容易である。これにより、３相電流を推定可能な領域を大幅に増加できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかるモータの制御装置は、２相変調方式に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ インバータ
２０ 検出回路
３０ 制御部
３１ ＡＤ変換器
３２ 相電流再現器
３３ ドライブ制御部
３４ 出力電圧算出部
３５ 駆動信号生成部
１００ 制御装置
３５１ キャリア発生器
３５２ キャリア発生器
３５３ キャリア割り当て処理器
３５４ 比較器
３５５ 比較器
３５６ 駆動信号割り当て処理器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータへ供給するインバータと、
前記直流電源と前記インバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、
前記検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第１の相の電圧指令値と、第１のキャリア信号とを比較して、前記第１の相のＰＷＭ信号を発生する第１の比較部と、
３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第２の相の電圧指令値と、前記第１のキャリア信号に対して位相差を有する第２のキャリア信号とを比較して、前記第２の相のＰＷＭ信号を発生する第２の比較部と、
前記発生された前記第１の相のＰＷＭ信号と、前記発生された前記第２の相のＰＷＭ信号と、前記２相変調方式による変調状態にない第３の相のＰＷＭ信号とに基づいて、前記検出された母線電流から前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を推定する推定部と、
前記推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部と、
を有する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項１】
直流電源から供給された直流電力を３相の交流電力に変換してモータへ供給するインバータと、
前記直流電源と前記インバータとの間に接続された１つのシャント抵抗を用いて母線電流を検出する検出部と、
前記検出された母線電流に基づいて、２相変調方式による３相のＰＷＭ信号を生成して前記インバータへ供給する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第１の相の電圧指令値と、第１のキャリア信号とを比較して、前記第１の相のＰＷＭ信号を発生する第１の比較部と、
３相のうち前記２相変調方式による変調状態にある第２の相の電圧指令値と、前記第１のキャリア信号に対して位相差を有する第２のキャリア信号とを比較して、前記第２の相のＰＷＭ信号を発生する第２の比較部と、
前記発生された前記第１の相のＰＷＭ信号と、前記発生された前記第２の相のＰＷＭ信号と、前記２相変調方式による変調状態にない第３の相のＰＷＭ信号とに基づいて、前記検出された母線電流から前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を推定する推定部と、
前記推定された前記第１の相の電流、前記第２の相の電流、及び前記第３の相の電流を用いて、前記第１の相の電圧指令値、前記第２の相の電圧指令値、及び前記第３の相の電圧指令値を生成する生成部と、
を有する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号との位相差は、１２０度より大きく１８０度以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２０５３７０（Ｐ２０１２−２０５３７０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６７３３（Ｐ２０１１−６６７３３）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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