特許 6661423 電動機駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6661423

(24)【登録日】2020年2月14日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】電動機駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20200227BHJP

   H02P 23/12 20060101ALI20200227BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/08

   H02P23/12

【請求項の数】2

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-48785(P2016-48785)

(22)【出願日】2016年3月11日

(65)【公開番号】特開2017-163801(P2017-163801A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2018年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100163511

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 啓太

(72)【発明者】

【氏名】中間 貴生

【審査官】 佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３３７２４３６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００７−２５２１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０５５４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０６−２７／０８

Ｈ０２Ｐ ２３／１２

Ｈ０２Ｍ １／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電圧を交流電圧に変換して、前記電動機に出力する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流と前記電動機の特性式とに基づき、前記電力変換器の出力電圧を推定する電圧推定器と、
前記電力変換器の出力電圧を指示する電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との電圧誤差を算出する誤差演算器と、
前記電力変換器の出力電流と前記電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量との関係を記憶し、前記誤差演算器により演算された電圧誤差に基づき、前記電力変換器の出力電流と前記デッドタイム補償量との関係を補正するとともに、前記関係に基づき、前記電力変換器の出力電流に対応するデッドタイム補償量を出力するデッドタイム補償器と、
前記電圧指令を前記デッドタイム補償器から出力されたデッドタイム補償量で補正した補正電圧指令を出力する指令補償器と、
前記指令補償器から出力された補正電圧指令に基づき前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御信号を生成する生成器と、
を備え、
前記デッドタイム補償器は、
複数の積分器と、
前記電力変換器の出力電流に応じて前記複数の積分器のうち、いずれかの積分器を選択し、前記誤差演算器により算出された電圧誤差を前記選択した積分器に入力するセレクタと、を備え、
前記積分器は、前記セレクタにより選択された場合には、前記誤差演算器から出力された電圧誤差を積算した積算値を前記デッドタイム補償量として出力し、前記セレクタにより選択されていない場合には、積算値を保持することを特徴とする電動機駆動装置。

【請求項2】

電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電圧を交流電圧に変換して、前記電動機に出力する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流と前記電動機の特性式とに基づき、前記電力変換器の出力電圧を推定する電圧推定器と、
前記電力変換器の出力電圧を指示する電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との電圧誤差を算出する誤差演算器と、
前記電力変換器の出力電流と前記電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量との関係を記憶し、前記誤差演算器により演算された電圧誤差に基づき、前記電力変換器の出力電流と前記デッドタイム補償量との関係を補正するとともに、前記関係に基づき、前記電力変換器の出力電流に対応するデッドタイム補償量を出力するデッドタイム補償器と、
前記電圧指令を前記デッドタイム補償器から出力されたデッドタイム補償量で補正した補正電圧指令を出力する指令補償器と、
前記指令補償器から出力された補正電圧指令に基づき前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御信号を生成する生成器と、
を備え、
前記誤差演算器は、前記電圧誤差として、前記補正電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との誤差を算出し、
前記デッドタイム補償器は、
複数の低域通過フィルタと、
前記電力変換器の出力電流に応じて前記複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタを選択し、前記誤差演算器により算出された電圧誤差を前記選択した低域通過フィルタに入力するセレクタと、を備え、
前記低域通過フィルタは、前記セレクタにより選択された場合には、前記誤差演算器から出力された電圧誤差に対してフィルタ処理を行い、前記デッドタイム補償量として出力し、前記セレクタにより選択されていない場合には、前回の出力を保持することを特徴とする電動機駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機を駆動する電動機駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

直流電圧を交流電圧に変換する電圧型インバータにより交流電圧を電動機に供給して、電動機を駆動する電動機駆動装置には、高精度な制御が求められるとともに、製造コストの抑制のために、電動機の回転位置を検出する位置センサを用いることなく、電動機の駆動を制御する位置センサレス制御が可能であることが求められる。

【0003】

位置センサレス制御には、電動機端子電圧や電動機に流れる電流に関する情報が必要となる。インバータには通常、電流制御や過電流保護のために電流センサが設けられているため、電動機に流れる電流に関する情報を取得するのは容易である。一方、電動機端子電圧に関する情報の取得には、インバータの出力電圧を指示する電圧指令を用いる手法が広く用いられている。しかしながら、インバータ内のスイッチング素子の電圧降下や、後述するデッドタイムの影響により、電圧指令とインバータの実際の出力電圧とには誤差（電圧誤差）が生じる。そこで、電圧指令に電圧誤差の補償量を加算することで電圧誤差を補償する技術が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３３７２４３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図６は、従来の電動機駆動装置３０の構成を示す図である。

【0006】

図６に示す電動機駆動装置３０は、インバータ１と、出力電圧検出回路３１と、電流検出器３２と、電流検出回路３３と、減算器３４と、電流制御演算器３５と、加算器３６と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路３７と、電圧誤差演算器３８と、デッドタイム補償量記憶部３９と、デッドタイム補償量演算部４０とを備える。

【0007】

インバータ１は、直流電源および複数のスイッチング素子を備え、複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電源から出力された直流電圧（直流電源電圧）を交流電圧（三相交流電圧）に変換して電動機２に出力する電圧型インバータである。より詳細には、インバータ１は、２つのスイッチング素子が直列に接続された直列体がＵ相、Ｖ相、Ｗ相毎に設けられ、各直列体が直流電源に並列に接続されている。各直列体を構成するスイッチング素子のオン、オフ比を制御（ＰＷＭ制御）することで、所望の電圧、周波数の交流電圧を出力する。なお、詳細は後述するが、各相を構成する２つのスイッチング素子を共にオフにする期間があり、その期間がデッドタイムと称される。

【0008】

出力電圧検出回路３１は、インバータ１から電動機２への出力電圧の電圧値を検出し、検出結果（出力電圧検出値）を電圧誤差演算器３８に出力する。電流検出器３２および電流検出回路３３は、インバータ１から電動機２に流れる電流（出力電流）の電流値を検出し、検出結果（出力電流検出値）を減算器３４、デッドタイム補償量記憶部３９およびデッドタイム補償量演算部４０に出力する。

【0009】

インバータ１の出力電流を指示する電流指令値ｉ^*が減算器３４およびデッドタイム補償量演算部４０に入力される。減算器３４は、電流指令値ｉ^*と電流検出回路３３による出力電流検出値との誤差（電流誤差）を算出し、算出した電流誤差を電流制御演算器３５に出力する。電流制御演算器３５は、減算器３４から出力された電流誤差に応じて、インバータ１の出力電圧を指示する電圧指令を生成し、加算器３６に出力する。

【0010】

加算器３６は、電流制御演算器３５から出力された電圧指令と、後述するデッドタイム補償量演算部４０から出力された、デッドタイムによる電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量とを加算して補正電圧指令を生成し、ＰＷＭ回路３７および電圧誤差演算器３８に出力する。

【0011】

ＰＷＭ回路３７は、加算器３６から出力された補正電圧指令に応じて、インバータ１のスイッチング素子のオン、オフを制御する。電圧誤差演算器３８は、加算器３６から出力された補正電圧指令と、出力電圧検出回路３１による出力電圧検出値との誤差（電圧誤差）を算出し、算出した電圧誤差をデッドタイム補償量記憶部３９に出力する。

【0012】

デッドタイム補償量記憶部３９は、インバータ１の出力電流に応じたデッドタイム補償量のデータを記憶しており、電流検出回路３３の出力電流検出値と電圧誤差演算器３８から出力された電圧誤差とに基づき、そのデータを補正する。デッドタイム補償量演算器４０は、電流指令値ｉ^*または電流検出回路３３による出力電流検出値に応じて、デッドタイム補償量記憶部３９に記憶されているデータに基づきデッドタイム補償量を算出し、算出したデッドタイム補償量を加算器３６に出力する。

【0013】

図７は、インバータ１のＵ相電圧を出力するための回路構成を示す図である。図７に示すように、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４が直列に接続され、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４の直列体が直流電源（不図示）に接続される。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４の接続点の電圧Ｅ_uがＵ相電圧（Ｕ相出力電圧）として電動機２に出力される。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４はそれぞれ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成され、各ＩＧＢＴには還流ダイオードが逆並列接続されている。なお、ＩＧＢＴは構造上、ドレインとソースとの間に微小なコンデンサで表される出力容量Ｃ_oesを有している。

【0014】

Ｕ相を構成する上側のスイッチング素子Ｓ１１と下側のスイッチング素子Ｓ１４とが同時にオンになると、直流電源は短絡状態となり、過電流が流れて回路が破損するおそれがある。この現象を防止するために、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４のオン、オフを切り替えるタイミングで、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４を共にオフにする期間が設けられる。この期間が一般的にデッドタイム（デッドタイム期間）と称される。

【0015】

デッドタイム期間におけるインバータ１の出力電圧は、出力電流の極性や大きさによって変化するため、電圧指令とインバータ１の出力電圧とにも電圧誤差が生じる。以下では、インバータ１から電動機２に電流が流れる向きを正の方向として、デッドタイムにより電圧誤差が生じる理由について説明する。

【0016】

図８は、インバータ１から出力される出力電圧（Ｕ相電圧）について説明するための図である。

【0017】

図８において、信号Ｓｕは、Ｕ相の補正電圧指令値を三角波比較して得られたＰＷＭ信号であり、あるタイミングで論理レベルがＬｏｗからＨｉｇｈに遷移し（立上り）、その遷移から時間ｔ₀が経過した後、論理レベルがＨｉｇｈからＬｏｗに遷移する（立下がる）。信号Ｓｕｐは、スイッチング素子Ｓ１１のゲート信号であり、信号Ｓｕの立上りからデットタイムｔ_dだけ遅延して立上り、信号Ｓｕの立下りと同じタイミングで立下がる。信号Ｓｕｎは、スイッチング素子Ｓ１４のゲート信号であり、信号Ｓｕの立上りと同じタイミングで立下り、信号Ｓｕの立下りからデッドタイムｔ_dだけ遅延して立上がる。

【0018】

なお、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４はそれぞれ、信号Ｓｕｐ，Ｓｕｎの立上りから時間ｔ_ONだけ遅延してオンとなり、信号Ｓｕｐ，Ｓｕｎの立下りから時間ｔ_OFFだけ遅延してオフとなる。したがって、これらの遅延分だけ、Ｕ相出力電圧Ｅ_uは、信号Ｓｕｐ，Ｓｕｎの論理レベルの遷移から遅延して変化する。

【0019】

スイッチング素子Ｓ１１がオン、スイッチング素子Ｓ１４がオフのとき、スイッチング素子Ｓ１１の出力容量Ｃ_oes1は放電され、スイッチング素子Ｓ１４の出力容量Ｃ_oes2には直流電源電圧相当の電圧が充電される。この状態でスイッチング素子Ｓ１１をオフにすると、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４が共にオフとなりデッドタイム状態となる。

【0020】

このとき、Ｕ相電流ｉ_uが正の方向であれば、出力容量Ｃ_oes2に充電された電圧が放電され、Ｕ相出力電圧Ｅ_uは０Ｖとなる。Ｕ相電流ｉ_uが正の方向に十分に大きければ（ｉ_u＞＞０）、出力容量Ｃ_oes2の放電は瞬時に行われる。Ｕ相電流ｉ_uが小さければ（ｉ_u＞０，ｉ_u≒０）、放電量も少ないため、Ｕ相電流ｉ_uが０に近づくにつれて、デッドタイム期間のＵ相出力電圧Ｅ_uは直流電源電圧に近づく。Ｕ相電流が負の方向であれば、出力容量Ｃ_oes2は充電されたままとなり、Ｕ相出力電圧Ｅ_uは直流電源電圧相当となる。

【0021】

一方、スイッチング素子Ｓ１１がオフ、スイッチング素子Ｓ１４がオンのとき、出力容量Ｃ_oes2は放電され、出力容量Ｃ_oes1には直流電源電圧相当の電圧が充電される。この状態でスイッチング素子Ｓ１４をオフにすると、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４が共にオフとなりデッドタイム状態となる。

【0022】

このとき、Ｕ相電流ｉ_uが正の方向であれば、出力容量Ｃ_oes1は充電されたままとなり、Ｕ相出力電圧Ｅ_uは０Ｖとなる。Ｕ相電流ｉ_uが負の方向であれば、出力容量Ｃ_oes1に充電された電圧が放電され、出力容量Ｃ_oes2に電圧が充電されるため、Ｕ相出力電圧Ｅ_uは直流電源電圧相当となる。Ｕ相電流ｉｕが負の方向に十分に大きければ（ｉ_u＜＜０）、出力容量Ｃ_oes1の放電は瞬時に行われる。Ｕ相電流ｉ_uが小さければ（ｉ_u＜０，ｉ_u≒０）、充電量も小さいため、Ｕ相電流が０に近づくにつれ、デッドタイム期間のＵ相出力電圧Ｅ_uも０Ｖに近づく。

【0023】

つまり、デッドタイム期間においては、Ｕ相電流ｉ_uが正の方向の場合、Ｕ相出力電圧Ｅ_uの平均は０Ｖであるが、Ｕ相電流ｉ_uが０に近づくにつれて、Ｕ相出力電圧Ｅ_uの平均は直流電源電圧の半分に近づき、Ｕ相電流ｉ_uが負の方向になると、Ｕ相出力電圧Ｅ_uの平均は直流電源電圧となる。このように、デッドタイム期間の出力電圧は出力電流によって変化するため、電圧指令に対して電圧誤差が発生する。

【0024】

電動機駆動装置３０においては、出力電圧検出回路３１によりインバータ１の出力電圧を検出し、補正電圧指令値と出力電圧検出値との差分（電圧誤差）を算出し、出力電流に対応するデッドタイム補償量として、デッドタイム補償量記憶部３９に記憶される。

【0025】

図９は、デッドタイム補償量記憶部３９が記憶する出力電流とデッドタイム補償量との関係の一例を示す図である。図９に示すように、デッドタイム補償量記憶部３９は、ある相の電流ｉ_x（_x=u,v,w）を横軸で、電流ｉ_xに対応するデッドタイム補償量Ｅ_d（ｉ_x）を縦軸で表した初期の値を、出力電流検出値と電圧誤差とに応じて補正しながら記憶する。そして、電流指令値ｉ^*または出力電流検出値に応じて、デッドタイム補償量記憶部３９に記憶されているデータに基づきデッドタイム補償量を算出することで、出力電流に応じた電圧誤差を補償することができる。

【0026】

出力電流とデッドタイム補償量との関係は、スイッチング素子のばらつきによって異なり、スイッチング素子の発熱によっても変化する。このようなデッドタイム補償量のばらつきや変化に対しても、出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正することで、インバータ１の出力電流を高精度に制御することができる。

【0027】

電動機駆動装置３０においては、出力電圧の検出に出力電圧検出回路を用いている。上述したように、インバータの電流制御や過電流保護のために電流センサが設けられるのは一般的であるが、電圧検出回路は設けられないことが多い。また、インバータの出力電圧は、制御系の回路の電源電圧と比べて高く、制御系の回路に出力電圧を取り込むには、絶縁距離を確保しなければならず、電圧検出回路は小型化しにくい。そのため、電圧検出回路を設けることは、装置の大型化や部品点数の増加といったコスト増を招いてしまう。

【0028】

本発明の目的は、上述した課題を解決し、コスト増を抑制しつつ、高精度な電動機の駆動制御を行うことができる電動機駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0029】

上記課題を解決するため、本発明に係る電動機駆動装置は、電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電圧を交流電圧に変換して、前記電動機に出力する電力変換器と、前記電力変換器の出力電流と前記電動機の特性式とに基づき、前記電力変換器の出力電圧を推定する電圧推定器と、前記電力変換器の出力電圧を指示する電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との電圧誤差を算出する誤差演算器と、前記電力変換器の出力電流と前記電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量との関係を記憶し、前記誤差演算器により演算された電圧誤差に基づき、前記電力変換器の出力電流と前記デッドタイム補償量との関係を補正するとともに、前記関係に基づき、前記電力変換器の出力電流に対応するデッドタイム補償量を出力するデッドタイム補償器と、前記電圧指令を前記デッドタイム補償器から出力されたデッドタイム補償量で補正した補正電圧指令を出力する指令補償器と、前記指令補償器から出力された補正電圧指令に基づき前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御信号を生成する生成器と、を備え、前記デッドタイム補償器は、複数の積分器と、前記電力変換器の出力電流に応じて前記複数の積分器のうち、いずれかの積分器を選択し、前記誤差演算器により算出された電圧誤差を前記選択した積分器に入力するセレクタと、を備え、前記積分器は、前記セレクタにより選択された場合には、前記誤差演算器から出力された電圧誤差を積算した積算値を前記デッドタイム補償量として出力し、前記セレクタにより選択されていない場合には、積算値を保持する。

【0031】

また、上記課題を解決するため、電動機の駆動を制御する電動機駆動装置であって、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電圧を交流電圧に変換して、前記電動機に出力する電力変換器と、前記電力変換器の出力電流と前記電動機の特性式とに基づき、前記電力変換器の出力電圧を推定する電圧推定器と、前記電力変換器の出力電圧を指示する電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との電圧誤差を算出する誤差演算器と、前記電力変換器の出力電流と前記電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量との関係を記憶し、前記誤差演算器により演算された電圧誤差に基づき、前記電力変換器の出力電流と前記デッドタイム補償量との関係を補正するとともに、前記関係に基づき、前記電力変換器の出力電流に対応するデッドタイム補償量を出力するデッドタイム補償器と、前記電圧指令を前記デッドタイム補償器から出力されたデッドタイム補償量で補正した補正電圧指令を出力する指令補償器と、前記指令補償器から出力された補正電圧指令に基づき前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御信号を生成する生成器と、を備え、前記誤差演算器は、前記電圧誤差として、前記補正電圧指令と前記電圧推定器により推定された前記電力変換器の出力電圧との誤差を算出し、前記デッドタイム補償器は、複数の低域通過フィルタと、前記電力変換器の出力電流に応じて前記複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタを選択し、前記誤差演算器により算出された電圧誤差を前記選択した低域通過フィルタに入力するセレクタと、を備え、前記低域通過フィルタは、前記セレクタにより選択された場合には、前記誤差演算器から出力された電圧誤差に対してフィルタ処理を行い、前記デッドタイム補償量として出力し、前記セレクタにより選択されていない場合には、前回の出力を保持する。

【発明の効果】

【0032】

本発明に係る電動機駆動装置によれば、コスト増を抑制しつつ、高精度な電動機の駆動制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る電動機駆動装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図１に示すａｂ軸デッドタイム補償器の構成の一例を示す図である。

【図3】図１に示すａｂ軸デッドタイム補償器が記憶する出力電流とデッドタイム補償量との関係の一例を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る電動機駆動装置の構成の一例を示す図である。

【図5】図４に示すａｂ軸デッドタイム補償器の構成の一例を示す図である。

【図6】従来の電動機駆動装置の構成の一例を示す図である。

【図7】インバータのＵ相の回路構成を示す図である。

【図8】インバータの出力電圧について説明するためのタイムチャートである。

【図9】インバータの出力電流とデッドタイム補償量との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施の形態について説明する。

【0035】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動機駆動装置１０の構成の一例を示す図である。

【0036】

図１に示す電動機駆動装置１０は、インバータ１（電力変換器）と、加算部１１と、ＰＷＭ生成器１２（生成器）と、電流検出器１３と、３相２相変換器１４，１６と、オブザーバ１５（電圧推定器）と、第１の減算部１７と、第２の減算部１８（誤差演算器）と、ａｂ軸デッドタイム補償器１９（デッドタイム補償器）と、２相３相変換器２１とを備える。

【0037】

インバータ１は、直流電圧を交流電圧に変換して、電動機２に供給する電圧型インバータであり、直流電源Ｅ１と、コンデンサＣ１と、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６とを備える。

【0038】

スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６はそれぞれ、例えば、ＩＧＢＴにより構成され、各ＩＧＢＴには還流ダイオードが逆並列接続されている。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４は直列に接続され、スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１５は直列に接続され、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１６は直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４の直列体と、スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１５の直列体と、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１６の直列体と、直流電源Ｅ１の出力を平滑化するコンデンサＣ１とが、直流電源Ｅ１に並列に接続されている。

【0039】

スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４の接続点の電圧、スイッチング素子Ｓ１２，Ｓ１５の接続点の電圧、および、スイッチング素子Ｓ１３，Ｓ１６の接続点の電圧がそれぞれ、Ｕ相出力電圧、Ｖ相出力電圧、Ｗ相出力電圧として、電動機２に出力される。各直列体を構成するスイッチング素子のオン、オフ比を制御（ＰＷＭ制御）することで、所望の大きさ，周波数の三相交流電圧を電動機２に供給することができる。

【0040】

加算部１１は、３相のインバータ１の出力電圧を指示する電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）が入力され、入力された電圧指令と後述する２相３相変換器２１から出力された３相のデッドタイム補償量（Ｕ相デッドタイム補償量Ｅ_du、Ｖ相デッドタイム補償量Ｅ_dv、Ｗ相デッドタイム補償量Ｅ_dw）とを加算して、３相の補正電圧指令（Ｕ相補正電圧指令ｖ_uc、Ｖ相補正電圧指令ｖ_vc、Ｗ相電圧指令ｖ_wc）を生成する。

【0041】

具体的には、加算部１１は、加算器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを備える。加算器１１ｕは、Ｕ相電圧指令ｖ_uとＵ相デッドタイム補償量Ｅ_duとを加算して、Ｕ相補正電圧指令ｖ_ucを生成する。加算器１１ｖは、Ｖ相電圧指令ｖ_vとＶ相デッドタイム補償量Ｅ_dvとを加算して、Ｖ相補正電圧指令ｖ_vcを生成する。加算器１１ｗは、Ｗ相電圧指令ｖ_wとＷ相デッドタイム補償量Ｅ_dwとを加算して、Ｗ相補正電圧指令ｖ_wcを生成する。

【0042】

なお、電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）は、例えば、インバータ１の出力電流が電流指令に追従するように電流フィードバック制御によって演算されたものであり、インバータ１の出力電圧範囲を超えないように直流電源Ｅ１の電圧（直流電源電圧）Ｖ_dcで制限されている。直流電源電圧Ｖ_dcは、図１においては不図示の電圧検出回路や設定パラメータによって取得する。

【0043】

加算部１１は、生成した補正電圧指令（Ｕ相補正電圧指令ｖ_uc、Ｖ相補正電圧指令ｖ_vc、Ｗ相電圧指令ｖ_wc）を、ＰＷＭ生成器１２および３相２相変換器１６に出力する。

【0044】

ＰＷＭ生成器１２は、３相の補正電圧指令をそれぞれ三角波比較することでインバータ１のスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６のスイッチングを制御するＰＷＭ信号（制御信号）を生成する。

【0045】

電流検出器１３は、インバータ１の出力電流（インバータ１から電動機２に流れる３相の電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w））を検出し、検出結果を３相２相変換器１４およびａｂ軸デッドタイム補償器１９に出力する。

【0046】

３相２相変換器１４は、電流検出器１３により検出されたインバータ１の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）を２相座標系のａ軸一次電流ｉ_1aおよびｂ軸一次電流ｉ_1bに変換する。具体的には、３相２相変換器１４は、以下の式（１）において、Ｕ相の値ｉｎ_uをＵ相電流ｉ_uとし、Ｖ相の値ｉｎ_vをＶ相電流ｉ_vとし、Ｗ相の値ｉｎ_wをＷ相電流ｉ_wとして、ａ軸の値ｏｕｔ_aとしてａ軸一次電流ｉ_1aを算出し、ｂ軸の値ｏｕｔ_bとしてｂ軸一次電流ｉ_1bを算出する。

【0047】

【数1】

【0048】

３相２相変換器１４は、算出した一次電流（ａ軸一次電流ｉ_1a、ｂ軸一次電流ｉ_1b）をオブザーバ１５に出力する。

【0049】

オブザーバ１５は、３相２相変換器１４から出力された一次電流（ａ軸一次電流ｉ_1a、ｂ軸一次電流ｉ_1b）と、電動機２の特性式とに基づき、インバータ１の出力電圧（２相の一次電圧（ａ軸一次電圧ｖ_1a、ｂ軸一次電圧ｖ_1b））を推定する。ここで、オブザーバ１５は、電動機２が誘導機であるとし、誘導機の電圧方程式に基づき、電動機２の特性式を構築する。以下の式（２）は、誘導機の電圧方程式の一例である。式（２）において、ｉ_2aはａ軸二次電流であり、ｉ_2bはｂ軸二次電流であり、Ｒ₁は一次自己抵抗であり、Ｒ₂は二次自己抵抗であり、Ｌ₁は一次自己インダクタンスであり、Ｌ₂は二次自己インダクタンスであり、Ｍは相互インダクタンスであり、ω_mは回転子回転角度であり、ｐは微分演算子である。

【0050】

【数2】

【0051】

インバータ１の出力電流から出力電圧を演算するための数式は、座標系やモデル化の厳密度によって異なり、式（２）に限られるものではない。例えば、電動機２の動作範囲が低速で、インバータ１の出力周波数十分低周波数（例えば、１Ｈｚ以下）であれば、式（２）の干渉項は省略することができ、以下の式（３）のような、一次抵抗Ｒ₁および一次自己インダクタンスＬ₁を用いた単純な式で表現することができる。

【0052】

【数3】

【0053】

オブザーバ１５は、算出した一次電圧（ａ軸一次電圧ｖ_1a、ｂ軸一次電圧ｖ_1b）を第２の減算部１８に出力する。

【0054】

３相２相変換器１６は、加算部１１から出力された３相の補正電圧指令（Ｕ相補正電圧指令ｖ_uc、Ｖ相補正電圧指令ｖ_vc、Ｗ相補正電圧指令ｖ_wc）を、２相座標系の補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）に変換する。具体的には、３相２相変換器１６は、上述した式（１）に基づき、Ｕ相の値ｉｎ_uをＵ相補正電圧指令ｖ_ucとし、Ｖ相の値ｉｎ_vをＶ相補正電圧指令ｖ_vcとし、Ｗ相の値ｉｎ_wをＷ相補正電圧指令ｖ_wcとして、ａ軸の値ｏｕｔ_aとしてａ軸補正電圧指令ｖ_acを算出し、ｂ軸の値ｏｕｔ_bとしてｂ軸補正電圧指令ｖ_bcを算出する。

【0055】

３相２相変換器１６は、算出した補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）を第１の減算部１７に出力する。

【0056】

第１の減算部１７は、３相２相変換器１６から出力された補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）から、ａｂ軸デッドタイム補償器１９から出力されたデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）を減算して、２相の電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）を生成する。

【0057】

具体的には、第１の減算部１７は、減算器１７ａ，１７ｂを備える。減算器１７ａは、ａ軸補正電圧指令ｖ_acからａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daを減算して、ａ軸電圧指令ｖ_a’を生成する。減算器１７ｂは、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bcからｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbを減算して、ｂ軸電圧指令ｖ_b’を生成する。

【0058】

第１の減算部１７は、生成した電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）を、第２の減算部１８に出力する。

【0059】

第２の減算部１８は、第１の減算部１７から出力された電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）から、オブザーバ１５から出力された一次電圧（ａ軸一次電圧ｖ_1a、ｂ軸一次電圧ｖ_1b）を減算して、ａ軸エラー値Δｖ_a、ｂ軸エラー値Δｖ_bを生成する。

【0060】

具体的には、第２の減算部１８は、減算器１８ａ，１８ｂを備える。減算器１８ａは、ａ軸電圧指令ｖ_a’からａ軸一次電圧ｖ_1aを減算して、ａ軸エラー値Δｖ_aを生成する。減算器１８ｂは、ｂ軸電圧指令ｖ_b’からｂ軸一次電圧ｖ_1bを減算して、ｂ軸エラー値Δｖ_bを生成する。

【0061】

第２の減算部１８は、生成したａ軸エラー値Δｖ_a、ｂ軸エラー値Δｖ_bを、ａｂ軸デッドタイム補償器１９に出力する。

【0062】

ａｂ軸デッドタイム補償器１９は、インバータ１の出力電流とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）との関係を記憶しており、第２の減算部１８から出力されたａ軸エラー値Δｖ_aおよびｂ軸エラー値Δｖ_bに基づき、記憶しているインバータ１の出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正する。また、ａｂ軸デッドタイム補償器１９は、電流検出器１３からインバータ１の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）の検出結果が出力されると、記憶している出力電流とデッドタイム補償量との関係に基づき、検出された出力電流に対応するデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）を求め、２相３相変換器２１および第１の減算部１７に出力する。

【0063】

２相３相変換器２１は、ａｂ軸デッドタイム補償器１９から出力された２相のデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）を、３相のデッドタイム補償量（Ｕ相デッドタイム補償量Ｅ_du、Ｖ相デッドタイム補償量Ｅ_dv、Ｗ相デッドタイム補償量Ｅ_dw）に変換する。具体的には、３相２相変換器２１は、以下の式（４）に基づき、ａ軸の値ｉｎ_aをａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daとし、ｂ軸の値ｉｎ_bをｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbとして、Ｕ相の値ｏｕｔ_uとしてＵ相デッドタイム補償量Ｅ_duを算出し、Ｖ相の値ｏｕｔ_vとしてＶ相デッドタイム補償量Ｅ_dvを算出し、Ｗ相の値ｏｕｔ_wとしてＷ相デッドタイム補償量Ｅ_dwを算出する。

【0064】

【数4】

【0065】

上述したように、３相の補正電圧指令（Ｕ相補正電圧指令ｖ_uc、Ｖ相補正電圧指令ｖ_vc、Ｗ相電圧指令ｖ_wc）は、３相の電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）と３相のデッドタイム補償量（Ｕ相デッドタイム補償量Ｅ_du、Ｖ相デッドタイム補償量Ｅ_dv、Ｗ相デッドタイム補償量Ｅ_dw）とを加算して生成される。この３相の補正電圧指令を２相座標系に変換することで、２相の補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac，ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）が生成される。

【0066】

したがって、第１の減算部１７から出力される２相の電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）は、３相の電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）を２相座標系に変換したものに相当する。また、第２の減算部１８から出力されるａ軸エラー値Δｖ_aおよびｂ軸エラー値Δｖ_bは、電圧指令と、インバータ１の出力電流から推定したインバータ１の出力電圧との誤差（電圧誤差）に相当する。この電圧誤差に基づき、インバータ１の出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正し、この関係に基づき、デッドタイム補償量を決定することで、より高精度な電動機２の駆動制御を行うことができる。また、インバータ１の出力電流から出力電圧を推定するため、出力電圧を検出する電圧検出回路を設ける必要が無くなり、装置の大型化や部品点数の増加に伴うコスト増を抑制することができる。

【0067】

なお、図１においては、３相の補正電圧指令を２相の補正電圧指令に変換し、その２相の補正電圧指令から２相のデッドタイム補償量を減算することで、２相の電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）を生成しているが、これに限られるものではなく、３相の電圧指令を直接、２相の電圧指令（ａ軸電圧指令ｖ_a’、ｂ軸電圧指令ｖ_b’）に変換してもよい。

【0068】

次に、ａｂ軸デッドタイム補償器１９の構成について説明する。

【0069】

図２は、ａｂ軸デッドタイム補償器１９の構成の一例を示すブロック図である。

【0070】

図２に示すａｂ軸デッドタイム補償器１９は、乗算器１９１ａ，１９１ｂと、積分器群１９２ａ，１９２ｂと、切替器１９３〜１９６と、セレクタ１９７とを備える。

【0071】

乗算器１９１ａは、ａ軸エラー値Δｖ_aが入力され、入力されたａ軸エラー値Δｖ_aにゲインＫを乗算して出力する。乗算器１９１ｂは、ｂ軸エラー値Δｖ_bが入力され、入力されたｂ軸エラー値Δｖ_bにゲインＫを乗算して出力する。

【0072】

積分器群１９２ａ、１９２ｂはそれぞれ、入力された値を積算し、積算値を出力する複数の積分器からなる。

【0073】

切替器１９３は、セレクタ１９７の制御に従い、乗算器１９１ａと、積分器群１９２ａを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器とを接続する。切替器１９３を介して乗算器１９１ａと接続された積分器には、ａ軸エラー値Δｖ_aにゲインＫを乗算した値が入力され、積分器は、乗算器１９１ａから出力された値を積算し、積算値を保持する。

【0074】

切替器１９４は、セレクタ１９７の制御に従い、積分器群１９２ａを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器と、ａｂ軸デッドタイム補償器１９のａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daの出力端とを接続する。切替器１９４を介してａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daの出力端と接続された積分器は、保持している積算値をａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daとして出力する。

【0075】

切替器１９５は、セレクタ１９７の制御に従い、乗算器１９１ｂと、積分器群１９２ｂを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器とを接続する。切替器１９５を介して乗算器１９１ｂと接続された積分器には、ｂ軸エラー値Δｖ_bにゲインＫを乗算した値が入力され、積分器は、乗算器１９１ｂから出力された値を積算し、積算値を保持する。

【0076】

切替器１９６は、セレクタ１９７の制御に従い、積分器群１９２ｂを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器と、ａｂ軸デッドタイム補償器１９のｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbの出力端とを接続する。切替器１９６を介してｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbの出力端と接続された積分器は、保持している積算値をｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbとして出力する。

【0077】

セレクタ１９７は、インバータ１の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）の検出結果が入力され、入力された検出結果に基づき、積分器群１９２ａを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器を選択する。そして、セレクタ１９７は、選択した積分器と乗算器１９１ａとが接続されるように切替器１９３を制御し、選択した積分器とａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daの出力端とが接続されるように切替器１９４を制御する。また、セレクタ１９７は、インバータ１の出力電流の検出結果に基づき、積分器群１９２ｂを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器を選択する。そして、セレクタ１９７は、選択した積分器と乗算器１９１ｂとが接続されるように切替器１９５を制御し、選択した積分器とｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbの出力端とが接続されるように切替器１９６を制御する。

【0078】

このように、セレクタ１９７は、インバータ１の出力電流の値に応じて、積分器群１９２ａ，１９２ｂそれぞれを構成する複数の積分器のうち、いずれかの積分器を選択する。各積分器は、セレクタ１９７により選択されると、対応する出力電流での電圧誤差を積算して、デッドタイム補償量として保持し、出力する。すなわち、各積分器は、出力電流の各値に対応するデッドタイム補償量を記憶し、セレクタ１９７により選択されると、記憶しているデッドタイム補償量を出力し、セレクタ１９７により選択されていない場合には、これまでの積算値を保持し続ける。

【0079】

つまり、複数の積分器がそれぞれ、出力電流に応じたデッドタイム補償量を記憶するメモリとして機能する。したがって、ａｂ軸デッドタイム補償器１９は、複数の積分器を用いて、出力電流とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）との関係（デッドタイムテーブル）を記憶している。なお、積分器群１９２ａ，１９２ｂを構成する積分器に記憶させるデッドタイム補償量の初期値としては、事前のオートチューニングによる測定値や理論値を与える。

【0080】

オートチューニングによる測定方法としては、電動機２に任意の直流電流を流し、電動機２の一次抵抗と電流との積で表される電圧降下と、スイッチング素子や還流ダイオードによる電圧降下とを電圧指令から減算して電圧誤差を演算し、その電圧誤差からデッドタイム補償量を求める方法がある。この方法により、直流電流の大きさを変えながら逐次、デッドタイム補償量を求めることで、デッドタイムテーブルの初期値を得ることができる。

【0081】

次に、セレクタ１９７による積分器の切り替え動作について説明する。

【0082】

図３は、デッドタームテーブルの一例を示す図である。

【0083】

図３において、横軸は、積分器群１９２ａ，１９２ｂそれぞれを構成する積分器の番号（積分器番号ｎ）を示す。図３においては、積分器群１９２ａ，１９２ｂはそれぞれ、６００個の積分器Ｓ_n（ｎは０から５９９までの整数）で構成されているものとする。また、縦軸は、オートチューニングによる測定時に電動機２に流す電流（Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_w）と、オートチューニングにより得られたデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）とを示す。

【0084】

なお、図３において、点線で示される電流は、図９に示す電流ｉ_max，−ｉ_maxのような、デッドタイム補償量が飽和するのに十分な電流を流していることを意味し、その大きさは重要ではない。したがって、各相の出力電流の大小関係によって、６つの領域Ａ〜Ｆに分けることができる。

【0085】

以下では、Ｕ相電流ｉ_uが正に最も大きく、Ｗ相電流ｉ_wが最も小さい領域を領域Ａとし、Ｖ相電流ｉ_vが正に最も大きく、Ｗ相電流ｉ_wが最も小さい領域を領域Ｂとし、Ｖ相電流ｉ_vが正に最も大きく、Ｕ相電流ｉ_uが最も小さい領域を領域Ｃとし、Ｗ相電流ｉ_wが正に最も大きく、Ｕ相電流ｉ_uが最も小さい領域を領域Ｄとし、Ｗ相電流ｉ_wが正に最も大きく、Ｖ相電流ｉ_vが最も小さい領域を領域Ｅとし、Ｕ相電流ｉ_uが正に最も大きく、Ｖ相電流ｉ_vが最も小さい領域を領域Ｆとする。

【0086】

積分器群１９２ａ，１９２ｂそれぞれが６００個の積分器で構成されている場合、各領域には以下のように積分器が割り当てられる。

【0087】

領域Ａには、積分器Ｓ₀から積分器Ｓ₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₀〜Ｓ₉₉はそれぞれ、−ｉ_maxからｉ_max−ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｖ相電流ｉ_vに対応し、各Ｖ相電流ｉ_vに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0088】

領域Ｂには、積分器Ｓ₁₀₀から積分器Ｓ₁₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₁₀₀〜Ｓ₁₉₉はそれぞれ、ｉ_maxから−ｉ_max＋ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｕ相電流ｉ_uに対応し、各Ｕ相電流ｉ_uに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0089】

領域Ｃには、積分器Ｓ₂₀₀から積分器Ｓ₂₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₂₀₀〜Ｓ₂₉₉はそれぞれ、−ｉ_maxからｉ_max−ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｗ相電流ｉ_wに対応し、各Ｗ相電流ｉ_wに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0090】

領域Ｄには、積分器Ｓ₃₀₀から積分器Ｓ₃₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₃₀₀〜Ｓ₃₉₉はそれぞれ、ｉ_maxから−ｉ_max＋ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｖ相電流ｉ_vに対応し、各Ｖ相電流ｉ_vに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0091】

領域Ｅには、積分器Ｓ₄₀₀から積分器Ｓ₄₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₄₀₀〜Ｓ₄₉₉はそれぞれ、−ｉ_maxからｉ_max−ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｕ相電流ｉ_uに対応し、各Ｕ相電流ｉ_uに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0092】

領域Ｆには、積分器Ｓ₅₀₀から積分器Ｓ₅₉₉が割り当てられる。積分器Ｓ₅₀₀〜Ｓ₅₉₉はそれぞれ、ｉ_maxから−ｉ_max＋ｉ_max／５０までｉ_max／５０刻みの各Ｗ相電流ｉ_wに対応し、各Ｗ相電流ｉ_wに対応するデッドタイム補償量を記憶する。

【0093】

セレクタ１９７は、領域Ａ〜Ｆの中から、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wの大小関係に一致する領域を選択する。そして、選択した領域において、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wのうち、絶対値が最も小さい電流の電流値に対応する積分器を選択する。なお、セレクタ１９７は、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wのうち、絶対値が最も小さい電流がｉ_max以上なら、絶対値が最も小さい電流の電流値をｉ_maxとして積分器を選択し、また、絶対値が最も小さい電流が−ｉ_max以下なら、絶対値が最も小さい電流の電流値を−ｉ_maxとして積分器を選択する。

【0094】

上述したように、各積分器が誤差電圧を積算していくため、デッドタイムテーブルに従い出力されるデッドタイム補償量が修正され、誤差電圧が減少していく。つまり、ａｂ軸デッドタイム補償器１９は、デッドタイム補償量の自動集積機能を備えていることになり、この機能により、電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）と、電動機２に印加される電圧との誤差が減少していく。これにより、電圧指令（Ｕ相電圧指令ｖ_u、Ｖ相電圧指令ｖ_v、Ｗ相電圧指令ｖ_w）と、電動機２に流れる電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）とにより電動機２の速度を演算する速度センサレス制御において、速度推定誤差が向上するため、速度リップルの低下を図ることができる。

【0095】

このように本実施形態によれば、電動機駆動装置１０は、複数のスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６を備え、複数のスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６のスイッチングにより直流電圧を交流電圧に変換して、電動機２を出力するインバータ１（電力変換器）と、インバータ１の出力電流と電動機２の特性式とに基づき、インバータ１の出力電圧を推定するオブザーバ１５（電圧推定器）と、インバータ１の出力電圧を指示する電圧指令とオブザーバ１５により推定されたインバータ１の出力電圧との電圧誤差を算出する第２の減算部１８（誤差演算器）と、インバータ１の出力電流と電圧誤差を補償するためのデッドタイム補償量との関係を記憶し、演算された電圧誤差に基づき、インバータ１の出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正するとともに、記憶している関係に基づき、インバータ１の出力電流に対応するデッドタイム補償量を出力するａｂ軸デッドタイム補償器１９（デッドタイム補償器）と、電圧指令をデッドタイム補償量で補正した補正電圧指令を出力する加算部１１（指令補償器）と、補正電圧指令に基づき複数のスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１６のスイッチングを制御する制御信号を生成するＰＷＭ生成器（生成器）と、を備える。

【0096】

インバータ１の出力電流と電動機２の特性式とからインバータ１の出力電圧を推定し、その推定した出力電圧と電圧指令との誤差（電圧誤差）に基づき、出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正し、この関係に基づき、デッドタイム補償量を決定することで、より高精度な電動機２の駆動制御を行うことができる。また、インバータ１の出力電流から出力電圧を推定するため、出力電圧を検出する電圧検出回路を設ける必要が無くなり、装置の大型化や部品点数の増加に伴うコスト増を抑制することができる。

【0097】

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電動機駆動装置１０Ａの構成の一例を示す図である。図４において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0098】

本実施形態に係る電動機駆動装置１０Ａは、第１の実施形態に係る電動機駆動装置１０と比較して、第１の減算部１７を削除した点と、第２の減算部１８を第２の減算部１８Ａに変更した点と、ａｂ軸デッドタイム補償器１９をａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａに変更した点とが異なる。

【0099】

３相２相変換器１６は、３相の補正電圧指令を２相座標系に変換した補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）を第２の減算部１８Ａに出力する。第２の減算部１８Ａは、３相２相変換器１６から出力された補正電圧指令（ａ軸補正電圧指令ｖ_ac、ｂ軸補正電圧指令ｖ_bc）から、オブザーバ１５から出力された一次電圧（ａ軸一次電圧ｖ_1a、ｂ軸一次電圧ｖ_1b）を減算して、ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’およびｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’を生成する。

【0100】

具体的には、第２の減算部１８Ａは、減算器１８ａ，１８ｂを備える。減算器１８ａは、ａ軸補正電圧指令ｖ_acからａ軸一次電圧ｖ_1aを減算して、ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’を生成する。減算器１８ｂは、ｂ軸電圧指令ｖ_bcからｂ軸一次電圧ｖ_1bを減算して、ｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’を生成する。

【0101】

第２の減算部１８Ａは、生成したａ軸電圧誤差値Δｖ_a’およびｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’を、ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａに出力する。第１の実施形態においては、第２の減算部１８は、電圧指令と推定したインバータ１の出力電圧との電圧誤差、すなわち、ａｂ軸デッドタイム補償器１９に記憶されているデッドタイム補償量とインバータ１で生じるデッドタイムによる電圧誤差との誤差を出力していた。一方、本実施形態においては、第２の減算部１８Ａは、インバータ１で生じるデッドタイムによる電圧誤差を出力する。

【0102】

ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａは、インバータ１の出力電流とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）との関係を記憶し、第２の減算部１８Ａから出力されたａ軸電圧誤差値Δｖ_a’およびｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’に基づき、記憶しているインバータ１の出力電流とデッドタイム補償量との関係を補正する。また、ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａは、インバータ１の出力電流とデッドタイム補償量との関係に基づき、インバータ１の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）に対応するデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）を求め、２相３相変換器２１に出力する。

【0103】

図５は、ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａの構成の一例を示す図である。図５において、図２と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0104】

図５に示すａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａは、図２に示すａｂ軸デッドタイム補償器１９と比較して、乗算器１９１ａ，１９１ｂを削除した点と、積分器群１９２ａ，１９２ｂをフィルタ群１９８ａ，１９８ｂに変更した点と、セレクタ１９７をセレクタ１９７Ａに変更した点とが異なる。

【0105】

フィルタ群１９８ａは、複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓs Ｆｉｌｔｅｒ）からなる。フィルタ群１９８ａを構成する複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタが、切替器１９３により第２の減算部１８Ａと接続され、ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’が入力されるとともに、切替器１９４によりａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daの出力端と接続される。ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’が入力された低域通過フィルタは、ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’に対するフィルタ処理を行い、ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daとして出力する。また、その他の低域通過フィルタは、前回の出力を保持する。

【0106】

フィルタ群１９８ｂは、複数の低域通過フィルタからなる。フィルタ群１９８ｂを構成する複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタが、切替器１９５により第２の減算部１８Ａと接続され、ｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’が入力されるとともに、切替器１９６によりｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbの出力端と接続される。ｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’が入力された低域通過フィルタは、ｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’に対するフィルタ処理を行い、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbとして出力する。また、その他の低域通過フィルタは、前回の出力を保持する。

【0107】

セレクタ１９７Ａは、インバータ１の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u，Ｖ相電流ｉ_v，Ｗ相電流ｉ_w）の検出結果が入力され、入力された検出結果に基づき、フィルタ群１９８ａを構成する複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタを選択する。そして、セレクタ１９７Ａは、選択した低域通過フィルタと第２の減算部１８Ａとが接続されるように切替器１９３を制御し、選択した低域通過フィルタとａ軸デッドタイム補償量Ｅ_daの出力端とが接続されるように切替器１９４を制御する。また、セレクタ１９７Ａは、インバータ１の出力電流の検出結果に基づき、フィルタ群１９８ｂを構成する複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタを選択する。そして、セレクタ１９７Ａは、選択した低域通過フィルタと第２の減算部１８Ａとが接続されるように切替器１９５を制御し、選択した低域通過フィルタとｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_dbの出力端とが接続されるように切替器１９６を制御する。

【0108】

このように、セレクタ１９７Ａは、インバータ１の出力電流の値に応じて、フィルタ群１９８ａ，１９８ｂを構成する複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタを選択する。各低域通過フィルタは、セレクタ１９７Ａにより選択されると、対応する出力電流における電圧誤差（ａ軸電圧誤差値Δｖ_a’、ｂ軸電圧誤差値Δｖ_b’）に対するフィルタ処理を行って、デッドタイム補償量として出力するとともに、その値を保持する。すなわち、各低域通過フィルタは、出力電流の各値に対応するデッドタイム補償量を記憶し、セレクタ１９７Ａにより選択されると、デッドタイム補償量を出力し、セレクタ１９７により選択されていない場合には、出力したデッドタイム補償量を保持し続ける。

【0109】

つまり、複数の低域通過フィルタがそれぞれ、出力電流に応じたデッドタイム補償量を記憶するメモリとして機能する。したがって、ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａは、複数の低域通過フィルタを用いて、出力電流とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）との関係（デッドタイムテーブル）を記憶している。なお、フィルタ群１９８ａ，１９８ｂを構成する低域通過フィルタに記憶させるデッドタイム補償量の初期値としては、第１の実施形態と同様に、事前のオートチューニングによる測定値や理論値を与える。

【0110】

次に、セレクタ１９７Ａによる低域通過フィルタの切り替え動作について説明する。

【0111】

ａｂ軸デッドタイム補償器１９Ａには、第１の実施形態と同様に、図３を参照して説明したようなデッドタイムテーブルが記憶されている。ただし、第１の実施形態においては、積分器群１９２ａ，１９２ｂそれぞれを構成する積分器の番号とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）とが対応つけて記憶されていたが、本実施形態においては、フィルタ群１９８ａ，１９８ｂを構成する低域通過フィルタの番号とデッドタイム補償量（ａ軸デッドタイム補償量Ｅ_da、ｂ軸デッドタイム補償量Ｅ_db）とが対応つけて記憶されている。

【0112】

そして、第１の実施形態と同様に、各相の出力電流（Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_w）の大小関係によって、６つの領域Ａ〜Ｆに分けられ、各領域にフィルタ群１９８ａ，１９８ｂを構成する低域通過フィルタが割り当てられる。そして、各領域において、出力電流の各値に低域通過フィルタが割り当てられ、各低域通過フィルタは割り当てられた出力電流におけるデッドタイム補償量を記憶する。

【0113】

セレクタ１９７Ａは、領域Ａ〜Ｆの中から、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wの大小関係に一致する領域を選択し、選択した領域において、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wのうち、絶対値が最も小さい電流の電流値に対応する低域通過フィルタを選択する。なお、セレクタ１９７Ａは、Ｕ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、Ｗ相電流ｉ_wのうち、絶対値が最も小さい電流がｉ_max以上なら、絶対値が最も小さい電流の電流値をｉ_maxとして低域通過フィルタを選択し、また、絶対値が最も小さい電流が−ｉ_max以下なら、絶対値が最も小さい電流の電流値を−ｉ_maxとして低域通過フィルタを選択する。

【0114】

このように本実施形態に係る電動機駆動装置１０Ａにおいては、第２の減算部１８Ａは、電圧誤差として、補正電圧指令とオブザーバ１５により推定されたインバータ１の出力電圧との誤差を算出し、デッドタイム補償器１９Ａは、複数の低域通過フィルタと、インバータ１の出力電流に応じて複数の低域通過フィルタのうち、いずれかの低域通過フィルタいずれかを選択し、第２の減算部１８Ａにより算出された電圧誤差を選択した低域通過フィルタに入力するセレクタ１９７Ａとを備える。低域通過フィルタは、セレクタ１９７Ａにより選択された場合には、第２の減算部１８Ａから出力された電圧誤差に対してフィルタ処理を行った値を、デッドタイム補償量として出力し、セレクタ１９７Ａにより選択されていない場合には、前回の出力を保持する。

【0115】

こうすることによっても、より高精度な電動機２の駆動制御を行うことができる。また、インバータ１の出力電流から出力電圧を推定するため、出力電圧を検出する電圧検出回路を設ける必要が無くなり、装置の大型化や部品点数の増加に伴うコスト増を抑制することができる。

【0116】

なお、上述した第１および第２の実施形態においては、電動機２が誘導機である場合を例として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、同期機を駆動する場合にも適用することが可能である。また、座標変換を適宜行うことで、ａｂデッドタイム補償器１９，１９Ａに保存するデッドタイム補償量の形態も任意に変更することができる。

【0117】

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0118】

１ インバータ
２ 電動機
１０ 電動機駆動装置
１１ 加算部
１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ 加算器
１２ ＰＷＭ生成器
１３電流検出器
１４，１６ ３相２相変換器
１５ オブザーバ
１７ 第１の減算部
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 減算器
１８，１８Ａ 第２の減算部
１９，１９Ａ ａｂ軸デッドタイム補償器
２１ ２相３相変換器
Ｅ１ 直流電源
Ｃ１ コンデンサ
Ｓ１１〜Ｓ１６ スイッチング素子
１９１ａ，１９１ｂ 乗算部
１９２ａ，１９２ｂ 積分器群
１９３，１９４，１９５，１９６ 切替器
１９７，１９７Ａ セレクタ
１９８ａ，１９８ｂ フィルタ群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】