モータ制御装置およびモータ制御システム
【課題】正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得る。
【解決手段】目標値及び電流復元部２３が復元した復元電流を用いて、二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部２２１１と、二軸電流指令値を用いて、三相交流モータ４に印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部２２２と、三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、電力変換器３をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部２２３と、二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部２２１２とを有し、Ａ／Ｄ変換部２１が出力する測定電流値と電流指令値との偏差を演算する偏差演算部２３１と、偏差の大きさが規定幅データよりも大きいときに、電流指令値を復元電流の値として設定し、偏差の大きさが設定値以下のときに、測定電流値を復元電流の値として設定する設定部２３２とを備える。
【解決手段】目標値及び電流復元部２３が復元した復元電流を用いて、二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部２２１１と、二軸電流指令値を用いて、三相交流モータ４に印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部２２２と、三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、電力変換器３をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部２２３と、二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部２２１２とを有し、Ａ／Ｄ変換部２１が出力する測定電流値と電流指令値との偏差を演算する偏差演算部２３１と、偏差の大きさが規定幅データよりも大きいときに、電流指令値を復元電流の値として設定し、偏差の大きさが設定値以下のときに、測定電流値を復元電流の値として設定する設定部２３２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器の直列側電流を検出することにより、モータ相電流を再現するモータ制御装置およびモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直流電力を複数のスイッチング素子によって三相電力に変換するインバータ（電力変換器）を介して、三相交流モータの回転速度を制御するモータ制御装置がある。
【０００３】
このモータ制御装置は、目標値と三相交流モータに流れるモータ相電流を復元した復元モータ電流とに基づいて、三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相の電圧指令値を生成する。そして、モータ制御装置は、三相の電圧指令値と一定周期で連続する三角波のキャリア信号とを比較することにより、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号を取得（生成）し、このＰＷＭ信号を制御信号としてインバータの複数のスイッチング素子に入力することにより、三相交流モータをＰＷＭ制御する。
【０００４】
また、三相交流モータの制御には、ロータの回転位置を検出する位置センサが必要であるが、三相交流モータの小型化が要求されているため、センサレス制御が求められている。このセンサレス制御の延長線上で、モータ制御装置は、モータ相電流を検出する電流センサ（たとえば、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等）の数を低減し、コストダウンを図ることが好ましい。たとえば、これらの電流センサを使用せずセンサレスの形態でモータ制御を行う技術も開示されている（例えば、非特許文献１参照）。以下、この電流センサを不要にしたモータ制御をセンサレス制御という。
【０００５】
非特許文献１に開示されている技術は、１つのシャント抵抗を用いた電流センサレス形態の電流復元方法である。電流復元方法として、インバータと直流電力を供給する直流電源との間を結ぶ直流バスに流れる直流バス電流から、電圧指令値とキャリア信号とを比較して得たＰＷＭスイッチングパターンに基づいて、特定の相に流れるモータ相電流を特定することにより、三相のモータ電流を復元する。
【０００６】
そして、電流検出のタイミングは、三角波１周期の区間内で、ＰＷＭパターンで１相のみＯＮ時とＰＷＭパターンで２相ＯＮ時の各々１回電流検出し、複数の周期で電流検出を行い、その複数の検出電流値とＰＷＭスイッチングパターンに基づいて、電気角３６０°のモータ電流を復元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】金丸就吾、野口季彦、川上学、佐野浩一「インバータの直流バス電流を用いた三相交流電流の復元法とモータドライブへの適用」電気学会研究会電力技術・電力系統技術・半導体電力変換合同研究会資料、２００９年３月２日、ｐｐ．３７−４２（資料番号ＰＥ−０９−２７、ＰＳＥ−０９−３５、ＳＰＣ−０９−６９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、１つのシャント抵抗（以後、１シャント抵抗と称する。）を用いて電流を取得する電流取得法では、サンプリング電流の電流取得のタイミングが三角波１周期に対して、ＰＷＭスイッチングパターン１区間に制限され、この１区間で１回の電流サンプリングでは、ノイズを受けやすい。
【０００９】
そこで、ＰＷＭスイッチングパターン１区間で複数回のサンプリングおよび平均化処理によって、ノイズの影響を低減させることも考えられる。
【００１０】
しかしながら、複数回のサンプリングを連続で取得する場合の処理時間は、取得回数が多いほど増加し、電流サンプリング以外の処理に影響を及ぼす可能性がある。また、複数取得は取得タイミングの異差による信号波形の時間変化により、取得データの異差も生じてしまう可能性がある。
【００１１】
ベクトル制御においては、１キャリア周期が制御周期となるため、１キャリア周期は短ければ短いほど離散誤差が小さくなり、正確な制御が可能となるが、実際の制御では、電流の取得、ベクトル制御演算、ＰＷＭ出力設定を行う等の処理時間を考慮する必要がある。
【００１２】
特に、１シャント抵抗を用いた電流センサレスでは、ベクトル制御を１キャリア周期毎に実行し、そのベクトル制御で算出されたＰＷＭ設定（電流の取得のためのＰＷＭ設定）を１キャリア周期の中の半周期毎に実行する。そして、ベクトル制御の処理時間としては１キャリアの半周期で処理を完了させる必要がある。
【００１３】
以上のように、複数回の電流取得を行う場合は、決められた時間内に収まるような回数としなければならず、特に、１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、電流取得するための時間が短いために、複数取得による処理時間の増加の影響は大きく、１キャリア周期内で一連のベクトル制御処理が終了しない可能性もある。
【００１４】
また、１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、１つのシャント抵抗とＰＷＭスイッチングパターンから電流を取得する。そして、サンプリング電流の電流取得のタイミングは、三角波１周期内で、ＰＷＭパターンで１相のみＯＮ時とＰＷＭパターンで２相ＯＮ時の各々１回に制限される。したがって、これら取得するサンプリング電流がノイズ等によるイレギュラ値を含んでいる場合には、復元された復元電流は、高調波成分を多く含む歪んだ電流波形となってしまう。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために、１つのシャント抵抗とＰＷＭスイッチングパターンから電流を取得する電流取得法を用いて、正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のモータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）に分解した二軸電流指令値（Ｉｄ*、Ｉｑ*）を演算する二軸電流指令値演算部と、前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰWM制御するＰＷＭ信号生成部と、前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明の請求項２のモータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、前記モータ相電流の電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰWM制御するＰＷＭ信号生成部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【００１８】
本発明のモータ制御装置によれば、Ａ／Ｄ変換部の出力値がノイズの影響を受けて、イレギュラな値となっても、平均化処理をすることなく、設定値以内の誤差でモータ電流を復元することができる。
【００１９】
前記単相三角波の周期をＰＷＭスイッチパターンに基づいて６分割し、予め規定されたスイッチングパターン（図３）に同期させてＡ／Ｄ変換部にモータ相電流を検出させることもできる。これによれば、三相交流モータを制御する制御用ＣＰＵや、Ａ／Ｄ変換部の速度が遅く、電流検出に時間がかかり、単相三角波の周期内でモータ相電流を１回検出しか検出できなくても、動作可能である。なお、３相の電流の和はゼロであるので、２相の電流を検出すれば、他の１相の電流は求められる。
【００２０】
そして、前記目的を達成するために、本発明のモータ制御システムは、三相交流モータと、直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記三相交流モータを、前記電力変換器を介してＰＷＭ制御するモータ制御装置と、を備えるモータ制御システムであって、前記モータ制御装置は、前記電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）に分解した二軸電流指令値（Ｉｄ*、Ｉｑ*）を演算する二軸電流指令値演算部と、前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置およびモータ制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。
【図２】１シャント抵抗を用いた電流取得法を説明するための各部における出力波形を示す図であり、（ａ）は、ＰＷＭ波形、（ｂ）は、シャント抵抗両端電圧、そして、（ｃ）は、モータ電流波形である。
【図３】ＰＷＭスイッチングパターンと検出電流の関係を示す表である。
【図４】１回のサンプリングデータの取得タイミング電圧の時間変化を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係る１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【図７】第１の実施形態の測定例（その１）として、（ａ）電流波形比較（測定電流値と電流指令値）、（ｂ）測定電流値と電流指令値との偏差を示す図である。
【図８】第１の実施形態の測定例（その２）として、（ａ）ノイズによる実際の停止時波形、（ｂ）（ａ）図の破線領域の拡大図である。
【図９】第１の実施形態の測定例（その３）として、（ａ）測定電流値波形（イレギュラ値を有する）、（ｂ）電流指令値波形を示す図である。
【図１０】第１の実施形態の測定例（その３）として、電流指令値により補正された復元電流波形を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態のモータ制御装置の構成図である。
【図１２】比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理を説明するための図である。
【図１３】比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【図１４】比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法を用いたモータ制御装置の構成図である。
【図１５】比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法によるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態のモータ制御装置を、図面を参照して説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態）
＜モータ制御装置２ａの構成＞
以下、図１を参照して、第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を説明する。図１は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａの構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置２ａは、電力変換器３および三相交流モータ（三相同期電動機）４とともに、モータ制御システム１ａを構成している。モータ制御装置２ａは、電力変換器３を介して三相交流モータ４の回転を制御している。電力変換器３は、直流電源Ｅが接続されており、直流電源Ｅから供給される直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流モータ４を駆動する。
【００２５】
モータ制御装置２ａは、Ａ／Ｄ変換部２１とベクトル制御部２２と電流復元部２３とを備えて構成される。Ａ／Ｄ変換部２１は、電力変換器３に直流電力を供給する直流電源Ｅに接続されたシャント抵抗ｒに流れる電力変換器３の直流側電流を検出する。ベクトル制御部２２は、電力変換器３を介して三相交流モータ４の回転速度をベクトル制御する。そして、電流復元部２３は、電力変換器３の直流側電流の値を用いて、三相交流モータ４に流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元するものである。
【００２６】
ベクトル制御部２２は、電流指令値演算部２２１と電圧指令値演算部２２２とＰＷＭ信号生成部２２３と単相三角波発生部２２４とを備えて構成される。
電流指令値演算部２２１は、二軸電流指令値演算部２２１１と二軸−三相変換部２２１２と三相−二軸変換部２２１３とを備えて構成される。電流指令値演算部２２１には、目標値（目標回転速度）Ｔおよび電流復元部２３からの復元された三相の復元電流ＩREが入力される。目標値（目標回転速度）Ｔは、二軸電流指令値演算部２２１１に入力され、三相の復元電流ＩREは、三相−二軸変換部２２１３に入力される。そして、三相−二軸変換部２２１３に入力された三相の復元電流ＩREは、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）の二軸の電流に変換され、二軸電流指令値演算部２２１１および電圧指令値演算部２２２に入力電流Ｉｄ、Ｉｑとして出力される。二軸電流指令値演算部２２１１は、入力された目標値（目標回転速度）Ｔおよび二軸の入力電流Ｉｄ、Ｉｑを二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に演算して、二軸−三相変換部２２１２および電圧指令値演算部２２２に出力する。二軸−三相変換部２２１２は、二軸電流指令値演算部２２１１から入力された二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を三相電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*に変換して、電流復元部２３に出力する。
【００２７】
電圧指令値演算部２２２は、電流指令値演算部２２１からの二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*と入力電流Ｉｄ、Ｉｑとを用いて、三相交流モータ４に印加する印加電圧を指令する電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*を演算し、ＰＷＭ信号発生部２２３に出力する。そして、ＰＷＭ信号生成部２２３は、電圧指令値演算部２２２からの電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*と単相三角波発生部２２４からの単相三角波とを比較してＰＷＭ信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを生成し、電力変換器３に出力して電力変換器３をＰＷＭ制御する。
【００２８】
電流復元部２３は、偏差演算部２３１と設定部２３２とＡ／Ｄ変換制御部２３３とを備えて構成される。
偏差演算部２３１は、Ａ／Ｄ変換部２１から出力された測定電流値（出力値）Ｉｏと電流指令値演算部２２１の二軸−三相変換部２２１２で変換された三相電流指令値Ｉ*（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）とが入力され、測定電流値（出力値）Ｉｏと三相指令電流値Ｉ*との偏差ＩDを演算し設定部２３２に出力する。
【００２９】
設定部２３２は、いわゆる、コンパレータとスイッチとの機能を有している。設定部２３２は、偏差演算部２３１からの偏差ＩDの大きさ（｜ＩD｜）が設定された規定幅データ（設定値）ＩSの大きさ（｜ＩS｜）よりも大きいときは、スイッチが「ａ」に切り替わり、電流指令値演算部２２１から指令された電流指令値Ｉ*を電流指令値演算部２２１に復元電流ＩREの値として出力する。一方、設定部２３２は、偏差演算部２３１からの偏差ＩDの大きさ（｜ＩD｜）が設定された規定幅データ（設定値）ＩSの大きさ（｜ＩS｜）以下のときは、スイッチが「ｂ」に切り替わり、Ａ／Ｄ変換部２１からの測定電流値（出力値）Ｉｏを、電流指令値演算部２２１に復元電流ＩREの値として出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換制御部２３３は、電力変換器３の三相交流モータ４のＵ相、Ｖ相、およびＷ相におけるＤｕｔｙ １００％のときの無通電状態および通電状態を表すＰＷＭスイッチングパターン（図３参照）を用いて、単相三角波発生部２２４が発生する単相三角波の周期に同期させてＡ／Ｄ変換部２１を制御する。
【００３０】
＜モータ制御装置の動作＞
以下、本実施形態のモータ制御装置２ａの動作につき説明する。なお、モータ制御装置２ａにおける各部の構成および関連動作については、前記＜モータ制御装置の構成＞の項において既に説明したので省略する。ここでは、図２乃至図６を参照して、本実施形態のモータ制御装置２ａの特徴である電流指令値Ｉ*および測定電流値（出力値）Ｉｏを取得して復元電流ＩREの値を出力する電流復元部２３の動作について主に説明する。
【００３１】
なお、モータ制御装置２ａは、Ａ／Ｄ変換器内蔵のワンチップＣＰＵにより構成され、図示せぬタイマによって計測された時間に基づいて動作する。また、モータ制御装置２の一連の動作は、図示せぬ記憶部に読み出し自在に予め格納されたプログラムによって規定されている。以下、これらの点については、情報処理では常套手段であるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、１シャント抵抗を用いた電流取得法を説明するための各部における出力波形を示す図である。なお、図２（ａ）乃至図２（ｃ）において、横軸の時間軸は、同様の時間単位で示してある。図２（ａ）は、ＰＷＭ信号生成部２２３から電力変換器３に出力されるＰＷＭ波形Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを示す。横軸は時間であり、本実施形態では、１キャリア周期２００μｓとした２周期分の時間を示している。なお、１キャリア周期２００μｓの値は、単相三角波発生部２２４からの単相三角波の周期の２００μｓとしてある。
【００３３】
図２（ｂ）は、シャント抵抗両端電圧波形であり、このタイミング（１）および（２）によって取得されるシャント抵抗ｒに流れる直流電流値と後記する図３のＰＷＭスイッチングパターンによって特定されたモータ相電流の検出電流、この場合は、ｉｕおよび−ｉｗがＡ／Ｄ変換部２１を介してモータ電流の各相の測定電流値（出力値）Ｉｏとして検出され、電流復元部２３の偏差演算部２３１および設定部２３２に入力される。
【００３４】
図２（ｃ）は、モータ電流波形であり、各モータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）のそれぞれ電気角３６０°を有した相電流のうちの、ここでは、キャリア周期２周期分のモータ電流波形と図２（ｂ）のタイミング（１）および（２）で取得される検出電流ｉｕおよび−ｉｗを取得部（１）および（２）として示してある。
【００３５】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンと検出電流の関係を示す表である。図３では、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明したタイミング（１）および（２）で取得される検出電流ｉｕおよび−ｉｗとそれ以外の検出電流をＰＷＭスイッチングパターンに対応させて図示してある。
【００３６】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンと特定の電流相との関係の説明図である。図３は、三相交流モータ４のＵ相、Ｖ相、およびＷ相におけるＤｕｔｙ １００％のときの無通電状態および通電状態を表すＰＷＭスイッチングパターンと、各ＰＷＭスイッチングパターンによって定まる特定の電流相（特定電流相と称する）との関係を示している。図３では、ＰＷＭスイッチングパターンは、無通電状態を「ＯＦＦ」とし、通電状態を「ＯＮ」として、各相の状態をＡ〜Ｈの８通りのＰＷＭスイッチングパターンとして示している。
【００３７】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンＡ〜Ｈの特定電流相が以下のようになることを示している。すなわち、パターンＡとして、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が特定できず検出電流は「なし」状態となる。また、パターンＢとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｕ相」となり、検出電流はｉｕとなる。また、パターンＣとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｖ相」となり、検出電流はｉｖとなる。また、パターンＤとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｗ相」となり、検出電流は−ｉｗとなる。また、パターンＥとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｗ相」となり、検出電流はｉｗとなる。また、パターンＦとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｖ相」となり、検出電流は−ｉｖとなる。また、パターンＧとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｕ相」となり、検出電流は−ｉｕとなる。また、パターンＨとして、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が特定できず検出電流は「なし」状態となる。
【００３８】
そして、本実施形態においては、電流復元部２３のＡ／Ｄ変換制御部２３３は、このＰＷＭスイッチングパターンに対応した電力変換器３のスイッチングパターン、すなわち、図３における検出電流「なし」の２つのパターンを除いた６つのスイッチングパターンに同期させて、Ａ／Ｄ変換部２１を制御する。したがって、単相三角波の周期２００μｓ中におけるＰＷＭスイッチパターンの内、前記の図３における６つのスイッチングパターンが検出電流の取得部として規定される。
【００３９】
さらに、Ａ／Ｄ変換制御部２３３は、単相三角波周期２００μｓ中におけるＰＷＭスイッチパターンの内、隣接した２つの期間、すなわち、図２の取得部（１）および（２）において、ここでは、Ｕ相およびＷ相の二相の検出電流を、１キャリア周期内に各１回検出し取得させる。
【００４０】
次いで、図４を参照して、Ａ／Ｄ変換部２１における１回の検出電流のサンプリングデータの取得タイミング電圧の時間変化を説明する。図４において、縦軸はタイミング電圧であり、横軸は時間（μｓ）である。
ａ）領域は、Ａ／Ｄ変換部２１への入力直前のフィルタ回路等による充電時間およびセットアップ時間（約６μｓ）であり、ｂ）領域は、１データのＡ／Ｄ変換部２１での電流検出時間を含むＡ／Ｄ変換時間（２．６μｓ）であり、ｃ）領域は、Ａ／Ｄ変換部２１中でのレジスタ等の設定処理時間（約１μｓ）であることから、ａ）〜ｃ）領域のトータル時間がデータ取得時間としての必要最低時間として、約１０μｓと見積もられる。
【００４１】
＜１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理＞
本実施形態の１シャント抵抗を用いた電流取得法では、前記したように、Ａ／Ｄ変換部２１における電流取得は１回測定に制限される。
そして、モータ制御は、電流指令値演算部２２１において、実際のモータ電流値がマイコン内部で算出する電流指令値Ｉ*となるように制御する。したがって、三相交流モータ４が正常に制御されて動作していれば、常識的な制御偏差値を含む値として、基本的に、「（電流指令値）≒（モータ電流正常値）」と考えて良い。
以下、電流指令値Ｉ*を（□）、モータ電流正常値（以下、正常値と記す。）を（○）および、測定電流値（出力値）Ｉｏを（白抜き三角）と付記して説明する。
【００４２】
本実施形態の電流復元部２３では、電流指令値演算部２２１からの電流指令値Ｉ*を判定基準値として用い、Ａ／Ｄ変換部２１でのＡ／Ｄ変換によって得られた取得データの精査を設定部２３２において行い、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ−電流指令値Ｉ*｜を規定幅データ（設定値）ＩSと比較することで、異常値を含まない適切な復元電流の値ＩREとして採用しベクトル制御を行う。
なお、規定幅データ（設定値）ＩSの値は、設定部２３２のバラツキやＡＤ変換誤差によるバラツキ等を考慮して決定される。
【００４３】
本実施形態の電流復元部２３における１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理について、図５（ａ）乃至図５（ｃ）を参照して説明する。
図５（ａ）に示すように、データ取得を４つの時点（ｎ−２、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１：ｎは自然数）でそれぞれ１回行ったときのｎ時点目のデータ取得において、設定部２３２で、正常値（○）の測定電流値（出力値）Ｉｏのデータ取得が行われたとき（偏差ＩD＝０）は、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏを正常値（○）として、モータ電流の復元電流ＩREの値として使用する。この場合は、前記したように、正常値（○）と電流指令値Ｉ*とが等しいとみなす。
【００４４】
また、図５（ｂ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）が正常値（○）に近いとみなされる測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）のデータ取得が行われ、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）−電流指令値Ｉ*（□）｜≦規定幅データ（設定値）ＩSであるときは、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）を真値（正常値（○））とみなし、モータ電流の復元電流の値ＩREの値として使用する。
このような測定電流値（出力値）Ｉｏが発生する要因は、軽微なノイズの発生、電流取得処理のバラツキ等が挙げられる。
【００４５】
一方、図５（ｃ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）が正常値（○）から大きく異なる（イレギュラ）とみなされる測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）のデータ取得が行われ、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）−電流指令値Ｉ*（□）｜＞規定幅データ（設定値）ＩSであるときは、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）を異常値とみなし破棄し、電流指令値Ｉ*（□）をモータ電流の復元電流ＩREの値として使用する。
このような測定電流値（出力値）Ｉｏが発生する要因は、大きなノイズの発生が挙げられる。
【００４６】
＜１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理フローチャート＞
本実施形態の電流復元部２３における１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
まず、Ａ／Ｄ変換部２１において、Ａ／Ｄ変換による電流取得（１回）を行い、測定電流値（出力値）Ｉｏを得る（ステップＳ１１）。
【００４８】
そして、偏差演算部２３１において、測定電流値（出力値）Ｉｏと電流指令値Ｉ*との偏差ＩDを得る（ステップＳ１２）。
【００４９】
ついで、設定部２３２において、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下であるか（偏差ＩD≦規定幅データ（設定値）ＩS）否かを判別する（ステップＳ１３）。そして、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下である場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ステップＳ１４の処理に進む。一方、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩSを超える場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ１５の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ１４では、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下である場合であり、設定部２３２において、測定電流値（出力値）Ｉｏを真値（正常値）とみなし、モータ電流の復元電流ＩREの値とする。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ１６）へ進む。
【００５１】
一方、ステップＳ１５では、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩSを超える場合であり、設定部２３２において、測定電流値（出力値）Ｉｏをイレギュラ値（異常値）とみなし破棄し、指令電流値Ｉ*をモータ電流の復元電流ＩREの値とする。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ１６）へ進む。
【００５２】
ベクトル制御処理（ステップＳ１６）では、ベクトル制御部２２において、モータ電流の復元電流ＩREの値を使用してモータ制御を行い、単相三角波の１周期の電流取得処理が終了する。そして、つぎの２周期目以降の電流取得処理が繰り返される。
【００５３】
本発明の実施形態の測定例として、図７乃至図１０を参照して説明する。
【００５４】
図７は、通常動作時における測定電流値（出力値）と電流指令値とを示した図である。前記実施形態において、図５（ｂ）を参照して説明した電流取得の場合に相当する測定例である。図７（ａ）は、ロータのＵ相における各電流波形を示し、回転速度は４０ｒｐｓ、測定電流値（出力値）の取得間隔は、２００μｓである。測定電流値（出力値）（○）および電流指令値（白抜き三角）が電流取得時ごとにプロットされている。横軸は時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。
【００５５】
通常動作時においても測定電流値（出力値）は、ステータの集中巻構造に起因する電流脈動の発現が観測される。これらの電流脈動の大きさは、ステータの巻線の巻数、巻線に流れる電流、ロータの回転速度等により変化する。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）における、測定電流値（出力値）と電流指令値との差、すなわち、本実施形態の偏差演算部２３１において演算された偏差をプロットした図である。この場合は、偏差≦規定幅データ（設定値）となっている。したがって、測定電流値（出力値）が正常値とみなされ、モータ電流の復元電流として使用されることになる。なお、図７（ｂ）において、横軸は図７（ａ）と同スケールの時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。
【００５７】
ここで、設定部２３２において、規定幅データ（設定値）ＩSを設定する場合は、以下の三つの要点を考慮して設定される。
先ず、第１の要点は、ステータ構造に起因する測定電流値（出力値）Ｉｏの最大電流脈動の最大値に基づいて設定され、この電流脈動の最大値にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
第２の要点は、三相交流モータ４の回転速度の加速（増加）又は減速（減少）によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定され、この変動成分にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
そして、第３の要点として、負荷の変動によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定され、この変動成分にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
ここで、Ａ／Ｄ変換部２１の測定誤差としては、量子化誤差として±０．５ＬＳＢ程度の誤差、フルスケール誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差、オフセット誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差、そして、非線形性誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差が挙げられる。
なお、ＬＳＢは、最下位ビット（Least Signification Bit）を意味する。
【００５８】
つぎに、図８は、後記する比較例１の図１２（ｃ）を参照して説明する電流取得の場合に相当する測定例である。図８（ａ）は、全体波形であり、横軸は、時間（５００μｓ／ｄｉｖ）、縦軸は、電圧（１Ｖ／ｄｉｖ）である。波形情報として、ロータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のＰＷＭ信号、過電流検知信号、および、シャント抵抗両端電圧が示されている。図８（ａ）の中央部の時刻において、ノイズが取得されたために、その後モータ制御が制御異常（制御破綻）状態となり、異常停止状態となってしまった場合を示している。
【００５９】
そして、図８（ａ）の電流取得時における太点線領域の拡大図を図８（ｂ）に示す。横軸は、時間（２０μｓ／ｄｉｖ）、縦軸は、図８（ａ）と同様に電圧（１Ｖ／ｄｉｖ）である。図８（ｂ）の中央部の電流取得時の１０μｓの時間において、各波形情報にノイズが重畳されており、特に、シャント抵抗両端電圧に大きなノイズが取得されていることが確認される。
【００６０】
つぎに、図９および図１０を参照して、図８を参照して説明した様な、明らかにイレギュラ値（異常値）を有する測定電流値（出力値）を取得した場合、すなわち、図５（ｃ）を参照して説明した電流取得の場合の実施形態に相当する測定例を説明する。
【００６１】
図９（ａ）は、ロータのＵ相における測定電流値（出力値）の波形を示し、回転速度は８０ｒｐｓであり、測定電流値（出力値）の取得間隔は、２００μｓである。この測定電流波形は、正常値とみなされる測定電流値（出力値）（○）とイレギュラ（異常値）とみなされる測定電流値（出力値）（白抜き三角）とを含んでいる。そして、図９（ｂ）は、図９（ａ）の測定電流値（出力値）に対応した電流指令値（○、●）が電流取得時ごとにプロットされている。横軸は時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。なお、図９（ｂ）における電流指令値（●）は、図９（ａ）のイレギュラ（異常値）とみなされる測定電流値（出力値）（白抜き三角）に対応した電流指令値を示している。この測定電流値（出力値）（白抜き三角）は、実施形態の図５（ｃ）に示すように、偏差＞規定幅データ（設定値）の場合に相当する。
【００６２】
本実施例では、イレギュラ（異常値）とみなされる図９（ａ）の測定電流値（出力値）（白抜き三角）を破棄し、図９（ｂ）の電流指令値（●）を適用することで、図１０に示す測定電流値（出力値）（○）と電流指令値（□）とから補正されたモータ電流の復元電流として使用することが可能となる。なお、図１０における補正後測定電流値（出力値）（□）は、本実施形態の設定部２３２において、破棄された測定電流値（出力値）（白抜き三角）に対応して適用された電流指令値を示す。
【００６３】
したがって、本実施形態のモータ制御装置によれば、Ａ／Ｄ変換部の出力値がノイズの影響を受けて、イレギュラな値となっても、平均化処理をすることなく、設定値以内の誤差でモータ電流を復元することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
つぎに、図１１を参照して本発明の第２の実施形態のモータ制御装置２ｂを有するモータ制御システム１ｂについて説明する。
【００６５】
図１１は、本実施形態のモータ制御装置２ｂを説明するための構成図である。この実施形態の構成は、図１を参照して説明した本発明の第１の実施形態のモータ制御装置２ａの構成とほぼ同一であるので、第１の実施形態のモータ制御装置２ａとの相違点についてのみ説明する。
【００６６】
本実施形態のモータ制御装置２ｂにおいて、電流指令値演算部２２１と電圧指令値演算部２２２とＰＷＭ信号生成部２２３とを備えたベクトル制御部２２は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａにおけるベクトル制御部２２の様な励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）の二軸電流の形態を用いず、三相電流の形態の電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*および入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、そのまま用いたベクトル制御部２２の構成となっている。
【００６７】
したがって、図１１に示すように、電流指令値演算部２２１には、目標値（目標回転速度）Ｔおよび電流復元部２３からの復元された三相の復元電流ＩREが入力される。そして、電流指令値演算部２２１で演算された三相の電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*は、電圧指令値演算部２２２に出力されるとともに、電流復元部２３に電流指令値I*（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）として出力される。
また、三相の復元電流ＩREは、電圧指令値演算部２２２にも、三相の入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとして出力される。
【００６８】
電圧指令値演算部２２２は、電流指令値演算部２２１からの電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*と入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとを用いて、三相交流モータ４に印加する印加電圧を指令する電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*を演算し、ＰＷＭ信号発生部２２３に出力する。そして、ＰＷＭ信号生成部２２３は、電圧指令値演算部２２２からの電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*と単相三角波発生部２２４からの単相三角波とを比較してＰＷＭ信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを生成し、電力変換器３に出力して電力変換器３をＰＷＭ制御する。
【００６９】
以下、電流復元部２３の構成および動作は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａと同様であるので説明を省略する。
【００７０】
＜比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理＞
これに対し、従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、電流取得は１回測定となるため、何らかの理由で電流ラインや電流取得回路にノイズが乗るような異常状態となった場合には、その異常値の電流取得が行われてしまうことになる。
【００７１】
したがって、電流取得処理として取得データの精査等を何も行わない従来の１シャント電流センサレス電流取得法では、本実施形態のモータ制御装置２ａの偏差演算部２３１および設定部２３２の機能を備えていないために、以下のような電流取得処理が行われる。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）を参照して説明する。
【００７２】
図１２（ａ）に示すように、データ取得を４つの時点（ｎ−２、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１：ｎは自然数）でそれぞれ１回行ったときのｎ時点目のデータ取得において、正常値（○）の測定電流値（出力値）（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、取得した測定電流値（出力値）（白抜き三角）を、モータ電流の復元電流として使用する。この場合、正常値（○）と測定電流値（出力値）（白抜き三角）とが等しいとみなす。そして、この場合には、モータ制御には、特に問題は発生しない。
【００７３】
また、図１２（ｂ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）（白抜き三角）が正常値（○）に近い測定電流値（出力値）出力値（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、取得した測定電流値（出力値）（白抜き三角）は制御的に問題ないと想定され、モータ電流の復元電流として使用する。この場合には、制御破綻に至る可能性はない。
このような測定電流値（出力値）が発生する要因は、軽微なノイズの発生、電流取得処理のバラツキ等が挙げられる。
【００７４】
一方、図１２（ｃ）に示すように、同様にｎ回目のデータ取得において、測定電流値（出力値）（白抜き三角）が正常値（○）と大きく異なる（イレギュラな）測定電流値（出力値）（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、制御的に正常電流値に復帰させようとして過剰な電流制御が行われてしまい、結果的に過剰な電流検知によるモータの異常停止となることが想定される。したがって、この場合には、図８を参照して説明した測定例のように、制御破綻に至る可能性はきわめて高い。
このような測定電流値（出力値）が発生する要因は、大きなノイズの発生が挙げられる。
【００７５】
＜比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理フローチャート＞
従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００７６】
Ａ／Ｄ変換による電流取得（１回）を行い、測定電流値（出力値）を得る（ステップＳ２１）。なお、この処理は、実施形態のステップＳ１１と同様の処理となる。
【００７７】
測定電流値（出力値）をそのまま（異常値の有無にかかわらず）、モータ電流の復元電流値とする（ステップＳ２２）。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ２３）へ進む。
【００７８】
ベクトル制御処理（ステップＳ２３）では、モータ電流の復元電流値を使用してモータ制御を行い、電流取得処理を終了する。
【００７９】
＜比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置＞
図１４乃至図１５を参照して、従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置の構成図およびデータ処理のフローを説明する。
【００８０】
図１４は、従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置の構成を示す図である。
この電流センサ付きモータ制御システムは、三相交流モータと、直流電源である電源（ＤＣ）と、この電源（ＤＣ）と直列接続されたシャント抵抗とを有する電力変換器と、この電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部（モータ制御装置）と、電力変換器と三相交流モータとの間に接続された三相交流モータに流れるモータ相電流の少なくとも二相のモータ相電流を検知する電流センサ、たとえば、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等、とを備えて構成される。
【００８１】
そして、この電流センサ付きモータ制御システムの動作を説明する。まず、ベクトル制御部（モータ制御装置）は、ＰＷＭゲート信号を電力変換器に入力し、電力変換器は、三相交流モータへのモータ相電流を出力することで、三相交流モータの回転制御を行う。そして、電力変換器は、シャント抵抗からの過電流検出用の相電流信号を入力して、過電流検知信号をベクトル制御部に出力する。一方、電流センサは、ベクトル制御用およびＡ／Ｄ変換データとしての相電流信号をベクトル制御部に出力する。
【００８２】
図１５を参照して、従来のセンサ付き電流取得法によるモータ制御装置のデータ処理フローを説明する。
先ず、データ処理が開始されると、電流センサは、Ａ／Ｄ変換による電流取得を行う（ステップＳ３１）。このとき電流取得回数は、複数回、例えば４回行う。そして、過電流信号を基にイレギュラ値の取得電流値の判別を行い、イレギュラ値の取得電流値を除去する（ステップＳ３２）。次いで、イレギュラ値を除いた残りの取得電流値での平均化処理を行う（ステップＳ３３）。そして、平均化処理を行った取得電流値を復元電流値とする（ステップＳ３４）。復元電流値を用いてベクトル制御処理（ステップＳ３５）を行い、電流取得処理を終了する。
【００８３】
この電流センサ付き電流取得法によれば、独立に設けた電流センサによって複数回の電流取得による平均化処理を行い、取得電流値の真偽の判別を行うことができる利点がある反面、前記した電流センサレス電流取得法と比較して電流取得のための処理時間が長くなるという欠点がある。そして、電流センサとして、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等を用いているため、コストアップとなる欠点を有する。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ＰＷＭスイッチングパターンを用いて、シャント抵抗に流れる電流を測定し、この測定電流値と電流指令値との偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいか否かにより、電流指令値および測定電流値の何れかを復元電流の値として設定している。これにより、ノイズの影響が低減された正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ、１ｂ モータ制御システム
２ａ、２ｂ モータ制御装置
３ 電力変換器
４ 三相交流モータ
２１ Ａ／Ｄ変換部
２２ ベクトル制御部
２３ 電流復元部
２２１ 電流指令値演算部
２２１１ 二軸電流指令値演算部
２２１２ 二軸−三相変換部
２２１３ 三相−二軸変換部
２２２ 電圧指令値演算部
２２３ ＰＷＭ信号生成部
２２４ 単相三角波発生部
２３１ 偏差演算部
２３２ 設定部
２３３ Ａ／Ｄ変換制御部
Ｔ 目標値（目標回転速度）
Ｉ*、Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*、Ｉｄ*、Ｉｑ* 電流指令値
Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ* 電圧指令値
Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ ＰＷＭ信号
ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ モータ電流
Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、入力電流
ＩRE 復元電流
Ｉｏ 測定電流値（出力値）
ＩD 偏差
ＩS 規定幅データ（設定値）
Ｅ 直流電源
ｒ シャント抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器の直列側電流を検出することにより、モータ相電流を再現するモータ制御装置およびモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直流電力を複数のスイッチング素子によって三相電力に変換するインバータ（電力変換器）を介して、三相交流モータの回転速度を制御するモータ制御装置がある。
【０００３】
このモータ制御装置は、目標値と三相交流モータに流れるモータ相電流を復元した復元モータ電流とに基づいて、三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相の電圧指令値を生成する。そして、モータ制御装置は、三相の電圧指令値と一定周期で連続する三角波のキャリア信号とを比較することにより、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号を取得（生成）し、このＰＷＭ信号を制御信号としてインバータの複数のスイッチング素子に入力することにより、三相交流モータをＰＷＭ制御する。
【０００４】
また、三相交流モータの制御には、ロータの回転位置を検出する位置センサが必要であるが、三相交流モータの小型化が要求されているため、センサレス制御が求められている。このセンサレス制御の延長線上で、モータ制御装置は、モータ相電流を検出する電流センサ（たとえば、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等）の数を低減し、コストダウンを図ることが好ましい。たとえば、これらの電流センサを使用せずセンサレスの形態でモータ制御を行う技術も開示されている（例えば、非特許文献１参照）。以下、この電流センサを不要にしたモータ制御をセンサレス制御という。
【０００５】
非特許文献１に開示されている技術は、１つのシャント抵抗を用いた電流センサレス形態の電流復元方法である。電流復元方法として、インバータと直流電力を供給する直流電源との間を結ぶ直流バスに流れる直流バス電流から、電圧指令値とキャリア信号とを比較して得たＰＷＭスイッチングパターンに基づいて、特定の相に流れるモータ相電流を特定することにより、三相のモータ電流を復元する。
【０００６】
そして、電流検出のタイミングは、三角波１周期の区間内で、ＰＷＭパターンで１相のみＯＮ時とＰＷＭパターンで２相ＯＮ時の各々１回電流検出し、複数の周期で電流検出を行い、その複数の検出電流値とＰＷＭスイッチングパターンに基づいて、電気角３６０°のモータ電流を復元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】金丸就吾、野口季彦、川上学、佐野浩一「インバータの直流バス電流を用いた三相交流電流の復元法とモータドライブへの適用」電気学会研究会電力技術・電力系統技術・半導体電力変換合同研究会資料、２００９年３月２日、ｐｐ．３７−４２（資料番号ＰＥ−０９−２７、ＰＳＥ−０９−３５、ＳＰＣ−０９−６９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、１つのシャント抵抗（以後、１シャント抵抗と称する。）を用いて電流を取得する電流取得法では、サンプリング電流の電流取得のタイミングが三角波１周期に対して、ＰＷＭスイッチングパターン１区間に制限され、この１区間で１回の電流サンプリングでは、ノイズを受けやすい。
【０００９】
そこで、ＰＷＭスイッチングパターン１区間で複数回のサンプリングおよび平均化処理によって、ノイズの影響を低減させることも考えられる。
【００１０】
しかしながら、複数回のサンプリングを連続で取得する場合の処理時間は、取得回数が多いほど増加し、電流サンプリング以外の処理に影響を及ぼす可能性がある。また、複数取得は取得タイミングの異差による信号波形の時間変化により、取得データの異差も生じてしまう可能性がある。
【００１１】
ベクトル制御においては、１キャリア周期が制御周期となるため、１キャリア周期は短ければ短いほど離散誤差が小さくなり、正確な制御が可能となるが、実際の制御では、電流の取得、ベクトル制御演算、ＰＷＭ出力設定を行う等の処理時間を考慮する必要がある。
【００１２】
特に、１シャント抵抗を用いた電流センサレスでは、ベクトル制御を１キャリア周期毎に実行し、そのベクトル制御で算出されたＰＷＭ設定（電流の取得のためのＰＷＭ設定）を１キャリア周期の中の半周期毎に実行する。そして、ベクトル制御の処理時間としては１キャリアの半周期で処理を完了させる必要がある。
【００１３】
以上のように、複数回の電流取得を行う場合は、決められた時間内に収まるような回数としなければならず、特に、１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、電流取得するための時間が短いために、複数取得による処理時間の増加の影響は大きく、１キャリア周期内で一連のベクトル制御処理が終了しない可能性もある。
【００１４】
また、１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、１つのシャント抵抗とＰＷＭスイッチングパターンから電流を取得する。そして、サンプリング電流の電流取得のタイミングは、三角波１周期内で、ＰＷＭパターンで１相のみＯＮ時とＰＷＭパターンで２相ＯＮ時の各々１回に制限される。したがって、これら取得するサンプリング電流がノイズ等によるイレギュラ値を含んでいる場合には、復元された復元電流は、高調波成分を多く含む歪んだ電流波形となってしまう。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために、１つのシャント抵抗とＰＷＭスイッチングパターンから電流を取得する電流取得法を用いて、正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のモータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）に分解した二軸電流指令値（Ｉｄ*、Ｉｑ*）を演算する二軸電流指令値演算部と、前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰWM制御するＰＷＭ信号生成部と、前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【００１７】
また、前記目的を達成するために、本発明の請求項２のモータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、前記モータ相電流の電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）を演算する電流指令値演算部と、前記電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰWM制御するＰＷＭ信号生成部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【００１８】
本発明のモータ制御装置によれば、Ａ／Ｄ変換部の出力値がノイズの影響を受けて、イレギュラな値となっても、平均化処理をすることなく、設定値以内の誤差でモータ電流を復元することができる。
【００１９】
前記単相三角波の周期をＰＷＭスイッチパターンに基づいて６分割し、予め規定されたスイッチングパターン（図３）に同期させてＡ／Ｄ変換部にモータ相電流を検出させることもできる。これによれば、三相交流モータを制御する制御用ＣＰＵや、Ａ／Ｄ変換部の速度が遅く、電流検出に時間がかかり、単相三角波の周期内でモータ相電流を１回検出しか検出できなくても、動作可能である。なお、３相の電流の和はゼロであるので、２相の電流を検出すれば、他の１相の電流は求められる。
【００２０】
そして、前記目的を達成するために、本発明のモータ制御システムは、三相交流モータと、直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記三相交流モータを、前記電力変換器を介してＰＷＭ制御するモータ制御装置と、を備えるモータ制御システムであって、前記モータ制御装置は、前記電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、前記三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元する電流復元部とを備え、前記ベクトル制御部は、目標値（目標回転速度）および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）に分解した二軸電流指令値（Ｉｄ*、Ｉｑ*）を演算する二軸電流指令値演算部と、前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値（Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*）を演算する電圧指令値演算部と、前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号（Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ）を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、前記電流復元部は、前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値（測定電流値）と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値（測定電流値）を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えていることを特徴とする。なお、（ ）内の記号、文字は、例示である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置およびモータ制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。
【図２】１シャント抵抗を用いた電流取得法を説明するための各部における出力波形を示す図であり、（ａ）は、ＰＷＭ波形、（ｂ）は、シャント抵抗両端電圧、そして、（ｃ）は、モータ電流波形である。
【図３】ＰＷＭスイッチングパターンと検出電流の関係を示す表である。
【図４】１回のサンプリングデータの取得タイミング電圧の時間変化を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係る１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【図７】第１の実施形態の測定例（その１）として、（ａ）電流波形比較（測定電流値と電流指令値）、（ｂ）測定電流値と電流指令値との偏差を示す図である。
【図８】第１の実施形態の測定例（その２）として、（ａ）ノイズによる実際の停止時波形、（ｂ）（ａ）図の破線領域の拡大図である。
【図９】第１の実施形態の測定例（その３）として、（ａ）測定電流値波形（イレギュラ値を有する）、（ｂ）電流指令値波形を示す図である。
【図１０】第１の実施形態の測定例（その３）として、電流指令値により補正された復元電流波形を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態のモータ制御装置の構成図である。
【図１２】比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理を説明するための図である。
【図１３】比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【図１４】比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法を用いたモータ制御装置の構成図である。
【図１５】比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法によるデータ処理のフローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態のモータ制御装置を、図面を参照して説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態）
＜モータ制御装置２ａの構成＞
以下、図１を参照して、第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を説明する。図１は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａの構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置２ａは、電力変換器３および三相交流モータ（三相同期電動機）４とともに、モータ制御システム１ａを構成している。モータ制御装置２ａは、電力変換器３を介して三相交流モータ４の回転を制御している。電力変換器３は、直流電源Ｅが接続されており、直流電源Ｅから供給される直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流モータ４を駆動する。
【００２５】
モータ制御装置２ａは、Ａ／Ｄ変換部２１とベクトル制御部２２と電流復元部２３とを備えて構成される。Ａ／Ｄ変換部２１は、電力変換器３に直流電力を供給する直流電源Ｅに接続されたシャント抵抗ｒに流れる電力変換器３の直流側電流を検出する。ベクトル制御部２２は、電力変換器３を介して三相交流モータ４の回転速度をベクトル制御する。そして、電流復元部２３は、電力変換器３の直流側電流の値を用いて、三相交流モータ４に流れるモータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を復元するものである。
【００２６】
ベクトル制御部２２は、電流指令値演算部２２１と電圧指令値演算部２２２とＰＷＭ信号生成部２２３と単相三角波発生部２２４とを備えて構成される。
電流指令値演算部２２１は、二軸電流指令値演算部２２１１と二軸−三相変換部２２１２と三相−二軸変換部２２１３とを備えて構成される。電流指令値演算部２２１には、目標値（目標回転速度）Ｔおよび電流復元部２３からの復元された三相の復元電流ＩREが入力される。目標値（目標回転速度）Ｔは、二軸電流指令値演算部２２１１に入力され、三相の復元電流ＩREは、三相−二軸変換部２２１３に入力される。そして、三相−二軸変換部２２１３に入力された三相の復元電流ＩREは、励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）の二軸の電流に変換され、二軸電流指令値演算部２２１１および電圧指令値演算部２２２に入力電流Ｉｄ、Ｉｑとして出力される。二軸電流指令値演算部２２１１は、入力された目標値（目標回転速度）Ｔおよび二軸の入力電流Ｉｄ、Ｉｑを二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に演算して、二軸−三相変換部２２１２および電圧指令値演算部２２２に出力する。二軸−三相変換部２２１２は、二軸電流指令値演算部２２１１から入力された二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を三相電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*に変換して、電流復元部２３に出力する。
【００２７】
電圧指令値演算部２２２は、電流指令値演算部２２１からの二軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*と入力電流Ｉｄ、Ｉｑとを用いて、三相交流モータ４に印加する印加電圧を指令する電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*を演算し、ＰＷＭ信号発生部２２３に出力する。そして、ＰＷＭ信号生成部２２３は、電圧指令値演算部２２２からの電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*と単相三角波発生部２２４からの単相三角波とを比較してＰＷＭ信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを生成し、電力変換器３に出力して電力変換器３をＰＷＭ制御する。
【００２８】
電流復元部２３は、偏差演算部２３１と設定部２３２とＡ／Ｄ変換制御部２３３とを備えて構成される。
偏差演算部２３１は、Ａ／Ｄ変換部２１から出力された測定電流値（出力値）Ｉｏと電流指令値演算部２２１の二軸−三相変換部２２１２で変換された三相電流指令値Ｉ*（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）とが入力され、測定電流値（出力値）Ｉｏと三相指令電流値Ｉ*との偏差ＩDを演算し設定部２３２に出力する。
【００２９】
設定部２３２は、いわゆる、コンパレータとスイッチとの機能を有している。設定部２３２は、偏差演算部２３１からの偏差ＩDの大きさ（｜ＩD｜）が設定された規定幅データ（設定値）ＩSの大きさ（｜ＩS｜）よりも大きいときは、スイッチが「ａ」に切り替わり、電流指令値演算部２２１から指令された電流指令値Ｉ*を電流指令値演算部２２１に復元電流ＩREの値として出力する。一方、設定部２３２は、偏差演算部２３１からの偏差ＩDの大きさ（｜ＩD｜）が設定された規定幅データ（設定値）ＩSの大きさ（｜ＩS｜）以下のときは、スイッチが「ｂ」に切り替わり、Ａ／Ｄ変換部２１からの測定電流値（出力値）Ｉｏを、電流指令値演算部２２１に復元電流ＩREの値として出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換制御部２３３は、電力変換器３の三相交流モータ４のＵ相、Ｖ相、およびＷ相におけるＤｕｔｙ １００％のときの無通電状態および通電状態を表すＰＷＭスイッチングパターン（図３参照）を用いて、単相三角波発生部２２４が発生する単相三角波の周期に同期させてＡ／Ｄ変換部２１を制御する。
【００３０】
＜モータ制御装置の動作＞
以下、本実施形態のモータ制御装置２ａの動作につき説明する。なお、モータ制御装置２ａにおける各部の構成および関連動作については、前記＜モータ制御装置の構成＞の項において既に説明したので省略する。ここでは、図２乃至図６を参照して、本実施形態のモータ制御装置２ａの特徴である電流指令値Ｉ*および測定電流値（出力値）Ｉｏを取得して復元電流ＩREの値を出力する電流復元部２３の動作について主に説明する。
【００３１】
なお、モータ制御装置２ａは、Ａ／Ｄ変換器内蔵のワンチップＣＰＵにより構成され、図示せぬタイマによって計測された時間に基づいて動作する。また、モータ制御装置２の一連の動作は、図示せぬ記憶部に読み出し自在に予め格納されたプログラムによって規定されている。以下、これらの点については、情報処理では常套手段であるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、１シャント抵抗を用いた電流取得法を説明するための各部における出力波形を示す図である。なお、図２（ａ）乃至図２（ｃ）において、横軸の時間軸は、同様の時間単位で示してある。図２（ａ）は、ＰＷＭ信号生成部２２３から電力変換器３に出力されるＰＷＭ波形Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを示す。横軸は時間であり、本実施形態では、１キャリア周期２００μｓとした２周期分の時間を示している。なお、１キャリア周期２００μｓの値は、単相三角波発生部２２４からの単相三角波の周期の２００μｓとしてある。
【００３３】
図２（ｂ）は、シャント抵抗両端電圧波形であり、このタイミング（１）および（２）によって取得されるシャント抵抗ｒに流れる直流電流値と後記する図３のＰＷＭスイッチングパターンによって特定されたモータ相電流の検出電流、この場合は、ｉｕおよび−ｉｗがＡ／Ｄ変換部２１を介してモータ電流の各相の測定電流値（出力値）Ｉｏとして検出され、電流復元部２３の偏差演算部２３１および設定部２３２に入力される。
【００３４】
図２（ｃ）は、モータ電流波形であり、各モータ相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）のそれぞれ電気角３６０°を有した相電流のうちの、ここでは、キャリア周期２周期分のモータ電流波形と図２（ｂ）のタイミング（１）および（２）で取得される検出電流ｉｕおよび−ｉｗを取得部（１）および（２）として示してある。
【００３５】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンと検出電流の関係を示す表である。図３では、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明したタイミング（１）および（２）で取得される検出電流ｉｕおよび−ｉｗとそれ以外の検出電流をＰＷＭスイッチングパターンに対応させて図示してある。
【００３６】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンと特定の電流相との関係の説明図である。図３は、三相交流モータ４のＵ相、Ｖ相、およびＷ相におけるＤｕｔｙ １００％のときの無通電状態および通電状態を表すＰＷＭスイッチングパターンと、各ＰＷＭスイッチングパターンによって定まる特定の電流相（特定電流相と称する）との関係を示している。図３では、ＰＷＭスイッチングパターンは、無通電状態を「ＯＦＦ」とし、通電状態を「ＯＮ」として、各相の状態をＡ〜Ｈの８通りのＰＷＭスイッチングパターンとして示している。
【００３７】
図３は、ＰＷＭスイッチングパターンＡ〜Ｈの特定電流相が以下のようになることを示している。すなわち、パターンＡとして、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が特定できず検出電流は「なし」状態となる。また、パターンＢとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｕ相」となり、検出電流はｉｕとなる。また、パターンＣとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｖ相」となり、検出電流はｉｖとなる。また、パターンＤとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ」となる場合に、特定電流相が「Ｗ相」となり、検出電流は−ｉｗとなる。また、パターンＥとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｗ相」となり、検出電流はｉｗとなる。また、パターンＦとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｖ相」となり、検出電流は−ｉｖとなる。また、パターンＧとして、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相がそれぞれ「ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が「Ｕ相」となり、検出電流は−ｉｕとなる。また、パターンＨとして、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相がそれぞれ「ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ」となる場合に、特定電流相が特定できず検出電流は「なし」状態となる。
【００３８】
そして、本実施形態においては、電流復元部２３のＡ／Ｄ変換制御部２３３は、このＰＷＭスイッチングパターンに対応した電力変換器３のスイッチングパターン、すなわち、図３における検出電流「なし」の２つのパターンを除いた６つのスイッチングパターンに同期させて、Ａ／Ｄ変換部２１を制御する。したがって、単相三角波の周期２００μｓ中におけるＰＷＭスイッチパターンの内、前記の図３における６つのスイッチングパターンが検出電流の取得部として規定される。
【００３９】
さらに、Ａ／Ｄ変換制御部２３３は、単相三角波周期２００μｓ中におけるＰＷＭスイッチパターンの内、隣接した２つの期間、すなわち、図２の取得部（１）および（２）において、ここでは、Ｕ相およびＷ相の二相の検出電流を、１キャリア周期内に各１回検出し取得させる。
【００４０】
次いで、図４を参照して、Ａ／Ｄ変換部２１における１回の検出電流のサンプリングデータの取得タイミング電圧の時間変化を説明する。図４において、縦軸はタイミング電圧であり、横軸は時間（μｓ）である。
ａ）領域は、Ａ／Ｄ変換部２１への入力直前のフィルタ回路等による充電時間およびセットアップ時間（約６μｓ）であり、ｂ）領域は、１データのＡ／Ｄ変換部２１での電流検出時間を含むＡ／Ｄ変換時間（２．６μｓ）であり、ｃ）領域は、Ａ／Ｄ変換部２１中でのレジスタ等の設定処理時間（約１μｓ）であることから、ａ）〜ｃ）領域のトータル時間がデータ取得時間としての必要最低時間として、約１０μｓと見積もられる。
【００４１】
＜１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理＞
本実施形態の１シャント抵抗を用いた電流取得法では、前記したように、Ａ／Ｄ変換部２１における電流取得は１回測定に制限される。
そして、モータ制御は、電流指令値演算部２２１において、実際のモータ電流値がマイコン内部で算出する電流指令値Ｉ*となるように制御する。したがって、三相交流モータ４が正常に制御されて動作していれば、常識的な制御偏差値を含む値として、基本的に、「（電流指令値）≒（モータ電流正常値）」と考えて良い。
以下、電流指令値Ｉ*を（□）、モータ電流正常値（以下、正常値と記す。）を（○）および、測定電流値（出力値）Ｉｏを（白抜き三角）と付記して説明する。
【００４２】
本実施形態の電流復元部２３では、電流指令値演算部２２１からの電流指令値Ｉ*を判定基準値として用い、Ａ／Ｄ変換部２１でのＡ／Ｄ変換によって得られた取得データの精査を設定部２３２において行い、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ−電流指令値Ｉ*｜を規定幅データ（設定値）ＩSと比較することで、異常値を含まない適切な復元電流の値ＩREとして採用しベクトル制御を行う。
なお、規定幅データ（設定値）ＩSの値は、設定部２３２のバラツキやＡＤ変換誤差によるバラツキ等を考慮して決定される。
【００４３】
本実施形態の電流復元部２３における１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理について、図５（ａ）乃至図５（ｃ）を参照して説明する。
図５（ａ）に示すように、データ取得を４つの時点（ｎ−２、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１：ｎは自然数）でそれぞれ１回行ったときのｎ時点目のデータ取得において、設定部２３２で、正常値（○）の測定電流値（出力値）Ｉｏのデータ取得が行われたとき（偏差ＩD＝０）は、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏを正常値（○）として、モータ電流の復元電流ＩREの値として使用する。この場合は、前記したように、正常値（○）と電流指令値Ｉ*とが等しいとみなす。
【００４４】
また、図５（ｂ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）が正常値（○）に近いとみなされる測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）のデータ取得が行われ、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）−電流指令値Ｉ*（□）｜≦規定幅データ（設定値）ＩSであるときは、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）を真値（正常値（○））とみなし、モータ電流の復元電流の値ＩREの値として使用する。
このような測定電流値（出力値）Ｉｏが発生する要因は、軽微なノイズの発生、電流取得処理のバラツキ等が挙げられる。
【００４５】
一方、図５（ｃ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）が正常値（○）から大きく異なる（イレギュラ）とみなされる測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）のデータ取得が行われ、偏差ＩD＝｜測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）−電流指令値Ｉ*（□）｜＞規定幅データ（設定値）ＩSであるときは、取得した測定電流値（出力値）Ｉｏ（白抜き三角）を異常値とみなし破棄し、電流指令値Ｉ*（□）をモータ電流の復元電流ＩREの値として使用する。
このような測定電流値（出力値）Ｉｏが発生する要因は、大きなノイズの発生が挙げられる。
【００４６】
＜１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理フローチャート＞
本実施形態の電流復元部２３における１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
まず、Ａ／Ｄ変換部２１において、Ａ／Ｄ変換による電流取得（１回）を行い、測定電流値（出力値）Ｉｏを得る（ステップＳ１１）。
【００４８】
そして、偏差演算部２３１において、測定電流値（出力値）Ｉｏと電流指令値Ｉ*との偏差ＩDを得る（ステップＳ１２）。
【００４９】
ついで、設定部２３２において、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下であるか（偏差ＩD≦規定幅データ（設定値）ＩS）否かを判別する（ステップＳ１３）。そして、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下である場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ステップＳ１４の処理に進む。一方、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩSを超える場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ１５の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ１４では、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩS以下である場合であり、設定部２３２において、測定電流値（出力値）Ｉｏを真値（正常値）とみなし、モータ電流の復元電流ＩREの値とする。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ１６）へ進む。
【００５１】
一方、ステップＳ１５では、偏差ＩDが規定幅データ（設定値）ＩSを超える場合であり、設定部２３２において、測定電流値（出力値）Ｉｏをイレギュラ値（異常値）とみなし破棄し、指令電流値Ｉ*をモータ電流の復元電流ＩREの値とする。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ１６）へ進む。
【００５２】
ベクトル制御処理（ステップＳ１６）では、ベクトル制御部２２において、モータ電流の復元電流ＩREの値を使用してモータ制御を行い、単相三角波の１周期の電流取得処理が終了する。そして、つぎの２周期目以降の電流取得処理が繰り返される。
【００５３】
本発明の実施形態の測定例として、図７乃至図１０を参照して説明する。
【００５４】
図７は、通常動作時における測定電流値（出力値）と電流指令値とを示した図である。前記実施形態において、図５（ｂ）を参照して説明した電流取得の場合に相当する測定例である。図７（ａ）は、ロータのＵ相における各電流波形を示し、回転速度は４０ｒｐｓ、測定電流値（出力値）の取得間隔は、２００μｓである。測定電流値（出力値）（○）および電流指令値（白抜き三角）が電流取得時ごとにプロットされている。横軸は時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。
【００５５】
通常動作時においても測定電流値（出力値）は、ステータの集中巻構造に起因する電流脈動の発現が観測される。これらの電流脈動の大きさは、ステータの巻線の巻数、巻線に流れる電流、ロータの回転速度等により変化する。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）における、測定電流値（出力値）と電流指令値との差、すなわち、本実施形態の偏差演算部２３１において演算された偏差をプロットした図である。この場合は、偏差≦規定幅データ（設定値）となっている。したがって、測定電流値（出力値）が正常値とみなされ、モータ電流の復元電流として使用されることになる。なお、図７（ｂ）において、横軸は図７（ａ）と同スケールの時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。
【００５７】
ここで、設定部２３２において、規定幅データ（設定値）ＩSを設定する場合は、以下の三つの要点を考慮して設定される。
先ず、第１の要点は、ステータ構造に起因する測定電流値（出力値）Ｉｏの最大電流脈動の最大値に基づいて設定され、この電流脈動の最大値にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
第２の要点は、三相交流モータ４の回転速度の加速（増加）又は減速（減少）によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定され、この変動成分にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
そして、第３の要点として、負荷の変動によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定され、この変動成分にＡ／Ｄ変換部２１の測定誤差を加えた値を考慮して設定される。
ここで、Ａ／Ｄ変換部２１の測定誤差としては、量子化誤差として±０．５ＬＳＢ程度の誤差、フルスケール誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差、オフセット誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差、そして、非線形性誤差として±５ＬＳＢ程度の誤差が挙げられる。
なお、ＬＳＢは、最下位ビット（Least Signification Bit）を意味する。
【００５８】
つぎに、図８は、後記する比較例１の図１２（ｃ）を参照して説明する電流取得の場合に相当する測定例である。図８（ａ）は、全体波形であり、横軸は、時間（５００μｓ／ｄｉｖ）、縦軸は、電圧（１Ｖ／ｄｉｖ）である。波形情報として、ロータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のＰＷＭ信号、過電流検知信号、および、シャント抵抗両端電圧が示されている。図８（ａ）の中央部の時刻において、ノイズが取得されたために、その後モータ制御が制御異常（制御破綻）状態となり、異常停止状態となってしまった場合を示している。
【００５９】
そして、図８（ａ）の電流取得時における太点線領域の拡大図を図８（ｂ）に示す。横軸は、時間（２０μｓ／ｄｉｖ）、縦軸は、図８（ａ）と同様に電圧（１Ｖ／ｄｉｖ）である。図８（ｂ）の中央部の電流取得時の１０μｓの時間において、各波形情報にノイズが重畳されており、特に、シャント抵抗両端電圧に大きなノイズが取得されていることが確認される。
【００６０】
つぎに、図９および図１０を参照して、図８を参照して説明した様な、明らかにイレギュラ値（異常値）を有する測定電流値（出力値）を取得した場合、すなわち、図５（ｃ）を参照して説明した電流取得の場合の実施形態に相当する測定例を説明する。
【００６１】
図９（ａ）は、ロータのＵ相における測定電流値（出力値）の波形を示し、回転速度は８０ｒｐｓであり、測定電流値（出力値）の取得間隔は、２００μｓである。この測定電流波形は、正常値とみなされる測定電流値（出力値）（○）とイレギュラ（異常値）とみなされる測定電流値（出力値）（白抜き三角）とを含んでいる。そして、図９（ｂ）は、図９（ａ）の測定電流値（出力値）に対応した電流指令値（○、●）が電流取得時ごとにプロットされている。横軸は時間（ｍｓ）、縦軸は電流値（Ａ）である。なお、図９（ｂ）における電流指令値（●）は、図９（ａ）のイレギュラ（異常値）とみなされる測定電流値（出力値）（白抜き三角）に対応した電流指令値を示している。この測定電流値（出力値）（白抜き三角）は、実施形態の図５（ｃ）に示すように、偏差＞規定幅データ（設定値）の場合に相当する。
【００６２】
本実施例では、イレギュラ（異常値）とみなされる図９（ａ）の測定電流値（出力値）（白抜き三角）を破棄し、図９（ｂ）の電流指令値（●）を適用することで、図１０に示す測定電流値（出力値）（○）と電流指令値（□）とから補正されたモータ電流の復元電流として使用することが可能となる。なお、図１０における補正後測定電流値（出力値）（□）は、本実施形態の設定部２３２において、破棄された測定電流値（出力値）（白抜き三角）に対応して適用された電流指令値を示す。
【００６３】
したがって、本実施形態のモータ制御装置によれば、Ａ／Ｄ変換部の出力値がノイズの影響を受けて、イレギュラな値となっても、平均化処理をすることなく、設定値以内の誤差でモータ電流を復元することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
つぎに、図１１を参照して本発明の第２の実施形態のモータ制御装置２ｂを有するモータ制御システム１ｂについて説明する。
【００６５】
図１１は、本実施形態のモータ制御装置２ｂを説明するための構成図である。この実施形態の構成は、図１を参照して説明した本発明の第１の実施形態のモータ制御装置２ａの構成とほぼ同一であるので、第１の実施形態のモータ制御装置２ａとの相違点についてのみ説明する。
【００６６】
本実施形態のモータ制御装置２ｂにおいて、電流指令値演算部２２１と電圧指令値演算部２２２とＰＷＭ信号生成部２２３とを備えたベクトル制御部２２は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａにおけるベクトル制御部２２の様な励磁軸（ｄ軸）およびこれに直交するトルク軸（ｑ軸）の二軸電流の形態を用いず、三相電流の形態の電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*および入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、そのまま用いたベクトル制御部２２の構成となっている。
【００６７】
したがって、図１１に示すように、電流指令値演算部２２１には、目標値（目標回転速度）Ｔおよび電流復元部２３からの復元された三相の復元電流ＩREが入力される。そして、電流指令値演算部２２１で演算された三相の電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*は、電圧指令値演算部２２２に出力されるとともに、電流復元部２３に電流指令値I*（Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*）として出力される。
また、三相の復元電流ＩREは、電圧指令値演算部２２２にも、三相の入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとして出力される。
【００６８】
電圧指令値演算部２２２は、電流指令値演算部２２１からの電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*と入力電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとを用いて、三相交流モータ４に印加する印加電圧を指令する電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*を演算し、ＰＷＭ信号発生部２２３に出力する。そして、ＰＷＭ信号生成部２２３は、電圧指令値演算部２２２からの電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*と単相三角波発生部２２４からの単相三角波とを比較してＰＷＭ信号Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを生成し、電力変換器３に出力して電力変換器３をＰＷＭ制御する。
【００６９】
以下、電流復元部２３の構成および動作は、第１の実施形態のモータ制御装置２ａと同様であるので説明を省略する。
【００７０】
＜比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法による電流取得時のデータ処理＞
これに対し、従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法では、電流取得は１回測定となるため、何らかの理由で電流ラインや電流取得回路にノイズが乗るような異常状態となった場合には、その異常値の電流取得が行われてしまうことになる。
【００７１】
したがって、電流取得処理として取得データの精査等を何も行わない従来の１シャント電流センサレス電流取得法では、本実施形態のモータ制御装置２ａの偏差演算部２３１および設定部２３２の機能を備えていないために、以下のような電流取得処理が行われる。図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）を参照して説明する。
【００７２】
図１２（ａ）に示すように、データ取得を４つの時点（ｎ−２、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１：ｎは自然数）でそれぞれ１回行ったときのｎ時点目のデータ取得において、正常値（○）の測定電流値（出力値）（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、取得した測定電流値（出力値）（白抜き三角）を、モータ電流の復元電流として使用する。この場合、正常値（○）と測定電流値（出力値）（白抜き三角）とが等しいとみなす。そして、この場合には、モータ制御には、特に問題は発生しない。
【００７３】
また、図１２（ｂ）に示すように、同様にｎ時点目のデータ取得において、測定電流値（出力値）（白抜き三角）が正常値（○）に近い測定電流値（出力値）出力値（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、取得した測定電流値（出力値）（白抜き三角）は制御的に問題ないと想定され、モータ電流の復元電流として使用する。この場合には、制御破綻に至る可能性はない。
このような測定電流値（出力値）が発生する要因は、軽微なノイズの発生、電流取得処理のバラツキ等が挙げられる。
【００７４】
一方、図１２（ｃ）に示すように、同様にｎ回目のデータ取得において、測定電流値（出力値）（白抜き三角）が正常値（○）と大きく異なる（イレギュラな）測定電流値（出力値）（白抜き三角）のデータ取得が行われたときは、制御的に正常電流値に復帰させようとして過剰な電流制御が行われてしまい、結果的に過剰な電流検知によるモータの異常停止となることが想定される。したがって、この場合には、図８を参照して説明した測定例のように、制御破綻に至る可能性はきわめて高い。
このような測定電流値（出力値）が発生する要因は、大きなノイズの発生が挙げられる。
【００７５】
＜比較例１ 従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理フローチャート＞
従来の１シャント抵抗を用いた電流センサレス電流取得法におけるデータ処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００７６】
Ａ／Ｄ変換による電流取得（１回）を行い、測定電流値（出力値）を得る（ステップＳ２１）。なお、この処理は、実施形態のステップＳ１１と同様の処理となる。
【００７７】
測定電流値（出力値）をそのまま（異常値の有無にかかわらず）、モータ電流の復元電流値とする（ステップＳ２２）。そして、ベクトル制御処理（ステップＳ２３）へ進む。
【００７８】
ベクトル制御処理（ステップＳ２３）では、モータ電流の復元電流値を使用してモータ制御を行い、電流取得処理を終了する。
【００７９】
＜比較例２ 従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置＞
図１４乃至図１５を参照して、従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置の構成図およびデータ処理のフローを説明する。
【００８０】
図１４は、従来の電流センサ付き電流取得法によるモータ制御装置の構成を示す図である。
この電流センサ付きモータ制御システムは、三相交流モータと、直流電源である電源（ＤＣ）と、この電源（ＤＣ）と直列接続されたシャント抵抗とを有する電力変換器と、この電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部（モータ制御装置）と、電力変換器と三相交流モータとの間に接続された三相交流モータに流れるモータ相電流の少なくとも二相のモータ相電流を検知する電流センサ、たとえば、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等、とを備えて構成される。
【００８１】
そして、この電流センサ付きモータ制御システムの動作を説明する。まず、ベクトル制御部（モータ制御装置）は、ＰＷＭゲート信号を電力変換器に入力し、電力変換器は、三相交流モータへのモータ相電流を出力することで、三相交流モータの回転制御を行う。そして、電力変換器は、シャント抵抗からの過電流検出用の相電流信号を入力して、過電流検知信号をベクトル制御部に出力する。一方、電流センサは、ベクトル制御用およびＡ／Ｄ変換データとしての相電流信号をベクトル制御部に出力する。
【００８２】
図１５を参照して、従来のセンサ付き電流取得法によるモータ制御装置のデータ処理フローを説明する。
先ず、データ処理が開始されると、電流センサは、Ａ／Ｄ変換による電流取得を行う（ステップＳ３１）。このとき電流取得回数は、複数回、例えば４回行う。そして、過電流信号を基にイレギュラ値の取得電流値の判別を行い、イレギュラ値の取得電流値を除去する（ステップＳ３２）。次いで、イレギュラ値を除いた残りの取得電流値での平均化処理を行う（ステップＳ３３）。そして、平均化処理を行った取得電流値を復元電流値とする（ステップＳ３４）。復元電流値を用いてベクトル制御処理（ステップＳ３５）を行い、電流取得処理を終了する。
【００８３】
この電流センサ付き電流取得法によれば、独立に設けた電流センサによって複数回の電流取得による平均化処理を行い、取得電流値の真偽の判別を行うことができる利点がある反面、前記した電流センサレス電流取得法と比較して電流取得のための処理時間が長くなるという欠点がある。そして、電流センサとして、電流変換トランス（ＣＴ：Current Transformer）やホール素子等を用いているため、コストアップとなる欠点を有する。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ＰＷＭスイッチングパターンを用いて、シャント抵抗に流れる電流を測定し、この測定電流値と電流指令値との偏差の大きさが設定値（規定幅データ）よりも大きいか否かにより、電流指令値および測定電流値の何れかを復元電流の値として設定している。これにより、ノイズの影響が低減された正弦波に近い、高調波成分の少ない復元電流波形を得ることが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ａ、１ｂ モータ制御システム
２ａ、２ｂ モータ制御装置
３ 電力変換器
４ 三相交流モータ
２１ Ａ／Ｄ変換部
２２ ベクトル制御部
２３ 電流復元部
２２１ 電流指令値演算部
２２１１ 二軸電流指令値演算部
２２１２ 二軸−三相変換部
２２１３ 三相−二軸変換部
２２２ 電圧指令値演算部
２２３ ＰＷＭ信号生成部
２２４ 単相三角波発生部
２３１ 偏差演算部
２３２ 設定部
２３３ Ａ／Ｄ変換制御部
Ｔ 目標値（目標回転速度）
Ｉ*、Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*、Ｉｄ*、Ｉｑ* 電流指令値
Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ* 電圧指令値
Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ ＰＷＭ信号
ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ モータ電流
Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、入力電流
ＩRE 復元電流
Ｉｏ 測定電流値（出力値）
ＩD 偏差
ＩS 規定幅データ（設定値）
Ｅ 直流電源
ｒ シャント抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸およびこれに直交するトルク軸に分解した二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部と、
前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、
前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、前記モータ相電流の電流指令値を演算する電流指令値演算部と、
前記電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記単相三角波の周期を６分割したＰＷＭスイッチングパターンに同期させて前記Ａ／Ｄ変換部に出力させるＡ／Ｄ変換制御部をさらに備え、
前記Ａ／Ｄ変換制御部は、前記Ａ／Ｄ変換部に前記６分割された期間の内、隣接する２つの期間を用いて、二相の電流値を各１回検出させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記設定値は、ステータ構造に起因する最大電流脈動の最大値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記設定値は、前記最大値に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記設定値は、前記三相交流モータの回転速度の加速又は減速によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記設定値は、前記電流偏差の変動成分に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記設定値は、負荷の変動によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記設定値は、前記電流偏差の変動成分に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
三相交流モータと、直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記三相交流モータを、前記電力変換器を介してＰＷＭ制御するモータ制御装置と、を備えるモータ制御システムであって、
前記モータ制御装置は、
前記電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸およびこれに直交するトルク軸に分解した二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部と、
前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、
前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御システム。
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸およびこれに直交するトルク軸に分解した二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部と、
前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、
前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
直流電力を交流電力に変換する電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記電力変換器を介して三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、前記モータ相電流の電流指令値を演算する電流指令値演算部と、
前記電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記単相三角波の周期を６分割したＰＷＭスイッチングパターンに同期させて前記Ａ／Ｄ変換部に出力させるＡ／Ｄ変換制御部をさらに備え、
前記Ａ／Ｄ変換制御部は、前記Ａ／Ｄ変換部に前記６分割された期間の内、隣接する２つの期間を用いて、二相の電流値を各１回検出させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記設定値は、ステータ構造に起因する最大電流脈動の最大値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記設定値は、前記最大値に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記設定値は、前記三相交流モータの回転速度の加速又は減速によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記設定値は、前記電流偏差の変動成分に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記設定値は、負荷の変動によって発生する電流偏差の変動成分に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記設定値は、前記電流偏差の変動成分に前記Ａ／Ｄ変換部の測定誤差を加えた値に設定されることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
三相交流モータと、直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記三相交流モータを、前記電力変換器を介してＰＷＭ制御するモータ制御装置と、を備えるモータ制御システムであって、
前記モータ制御装置は、
前記電力変換器の直流側電流を検出するＡ／Ｄ変換部と、
前記三相交流モータの回転速度をベクトル制御するベクトル制御部と、
前記直流側電流の値を用いて前記三相交流モータに流れるモータ相電流を復元する電流復元部とを備え、
前記ベクトル制御部は、
目標値および前記電流復元部が復元した復元電流を用いて、励磁軸およびこれに直交するトルク軸に分解した二軸電流指令値を演算する二軸電流指令値演算部と、
前記二軸電流指令値を用いて、前記三相交流モータに印加する印加電圧を指令する三相電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
前記三相電圧指令値と単相三角波とを比較してＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ信号生成部と、
前記二軸電流指令値を二軸−三相変換する二軸−三相変換部とを有し、
前記電流復元部は、
前記Ａ／Ｄ変換部が出力する出力値と前記二軸−三相変換部が変換した三相電流指令値との偏差を演算する偏差演算部と、
前記偏差の大きさが設定値よりも大きいときに、前記電流指令値を前記復元電流の値として設定し、前記偏差の大きさが前記設定値以下のときに、前記出力値を前記復元電流の値として設定する設定部とを備えている
ことを特徴とするモータ制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０５４４０（Ｐ２０１２−１０５４４０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１１７５（Ｐ２０１０−２５１１７５）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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