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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022153006
(43)【公開日】2022-10-12
(54)【発明の名称】モータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 21/22 20160101AFI20221004BHJP
H02P 21/24 20160101ALI20221004BHJP
H02P 21/18 20160101ALI20221004BHJP
H02P 27/06 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
H02P21/22
H02P21/24
H02P21/18
H02P27/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021055999
(22)【出願日】2021-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000006611
【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長田 侑大
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505CC01
5H505DD03
5H505EE41
5H505EE49
5H505GG02
5H505GG04
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ04
5H505JJ16
5H505JJ26
5H505KK05
5H505LL14
5H505LL22
5H505LL24
5H505LL41
(57)【要約】
【課題】モータ制御装置における部品点数の増加を抑えつつ、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行うこと。
【解決手段】モータ制御装置１００において、スイッチングモジュール１０は、直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧をモータＭに印加し、電流検出部２１は、直流電源とスイッチングモジュールとの間に接続されたシャント抵抗Ｒｓを用いてスイッチングモジュールの母線電流を検出し、３φ電流算出部６１は、モータＭにおける固定座標の３相電流を母線電流に基づいて算出し、３φ／ｄｑ変換部４２は、固定座標の３相電流を回転座標の２相電流に変換し、ノイズ判定部８０は、モータＭのモータモデル式に従って２相電流の予測値を算出し、回転座標の２相電流と２相電流の予測値とに基づいて、２相電流または予測値の何れをモータの制御に用いるかを決定する。
【選択図】図１
【解決手段】モータ制御装置１００において、スイッチングモジュール１０は、直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧をモータＭに印加し、電流検出部２１は、直流電源とスイッチングモジュールとの間に接続されたシャント抵抗Ｒｓを用いてスイッチングモジュールの母線電流を検出し、３φ電流算出部６１は、モータＭにおける固定座標の３相電流を母線電流に基づいて算出し、３φ／ｄｑ変換部４２は、固定座標の３相電流を回転座標の２相電流に変換し、ノイズ判定部８０は、モータＭのモータモデル式に従って２相電流の予測値を算出し、回転座標の２相電流と２相電流の予測値とに基づいて、２相電流または予測値の何れをモータの制御に用いるかを決定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧をモータに印加するスイッチングモジュールと、
前記直流電源と前記スイッチングモジュールとの間に接続された抵抗を用いて前記スイッチングモジュールの母線電流を検出する検出部と、
前記モータにおける固定座標の３相電流を前記母線電流に基づいて算出する第一算出部と、
前記３相電流を回転座標の２相電流に変換する変換部と、
前記モータのモータモデル式に従って前記２相電流の予測値を算出する予測部と、
前記２相電流と前記予測値とに基づいて、前記２相電流または前記予測値の何れを前記モータの制御に用いるかを決定する決定部と、
を具備するモータ制御装置。
前記直流電源と前記スイッチングモジュールとの間に接続された抵抗を用いて前記スイッチングモジュールの母線電流を検出する検出部と、
前記モータにおける固定座標の３相電流を前記母線電流に基づいて算出する第一算出部と、
前記３相電流を回転座標の２相電流に変換する変換部と、
前記モータのモータモデル式に従って前記２相電流の予測値を算出する予測部と、
前記２相電流と前記予測値とに基づいて、前記２相電流または前記予測値の何れを前記モータの制御に用いるかを決定する決定部と、
を具備するモータ制御装置。
【請求項2】
前記２相電流と前記予測値との間の差分を算出する第二算出部、をさらに具備し、
前記決定部は、前記差分が第一閾値以上、かつ、第二閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記差分が前記第一閾値未満、または、前記第二閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記決定部は、前記差分が第一閾値以上、かつ、第二閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記差分が前記第一閾値未満、または、前記第二閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項3】
前記２相電流と前記予測値との間の差分を算出する第二算出部と、
前記モータの回転次数に依存する周波数成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記モータの回転次数に依存する周波数成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項4】
前記２相電流と前記予測値との間の差分を算出する第二算出部と、
前記予測値の算出遅れに起因する周波数成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記予測値の算出遅れに起因する周波数成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項5】
前記２相電流と前記予測値との間の差分を算出する第二算出部と、
前記モータモデル式に含まれるモータパラメータと、前記モータの実際のモータパラメータとの間のオフセット成分を前記差分から抽出し、前記オフセット成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記モータモデル式に含まれるモータパラメータと、前記モータの実際のモータパラメータとの間のオフセット成分を前記差分から抽出し、前記オフセット成分を前記差分から除去することにより前記差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部と、をさらに具備し、
前記決定部は、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値以上、かつ、第四閾値未満のときに前記２相電流を前記モータの制御に用いると決定し、前記ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、前記第四閾値以上のときに前記予測値を前記モータの制御に用いると決定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
モータの駆動を制御するモータ制御装置は、モータに印加される３相の交流電圧（以下では「３相電圧」と呼ぶことがある）を生成するスイッチングモジュールを有する。スイッチングモジュールは、複数のスイッチング素子から構成される。スイッチングモジュールは、インバータと呼ばれることもある。
【0003】
また、モータ制御装置に対してベクトル制御を用いる場合、モ－タ制御装置は、モータの回転速度が速度指令値（目標速度）に一致するようにｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を生成し、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値からｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を生成する。さらに、モータ制御装置は、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を３相の電圧指令値へ変換する。
【0004】
３相の電圧指令値に基づいてスイッチングモジュールを制御する技術としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）が知られている。ＰＷＭは、スイッチングモジュールを構成する複数のスイッチング素子のオン／オフ時間の長さを調節することによりスイッチングモジュールの出力電圧（つまり、３相電圧）を変化させる技術である。スイッチング素子のオン／オフを制御する信号（以下では「ＰＷＭ信号」と呼ぶことがある）は、ＰＷＭの搬送波であるキャリア信号と比較値との比較結果に基づいて生成される。ＰＷＭ信号に応じてスイッチング素子のオン／オフが制御されることにより、モータに３相電圧が印加されてモータの駆動が制御される。
【0005】
また、モータのロータの回転位置（以下では「ロータ位置」と呼ぶことがある）を検出するためのセンサ（以下では「位置センサ」と呼ぶことがある）を使用せずにモータの駆動を制御する技術（以下では「位置センサレス方式」と呼ぶことがある）が知られている。位置センサレス方式では、モータに流れる３相の電流（以下では「モータ電流」と呼ぶことがある）を検出することにより、位置センサを使用せずに、ロータ位置を推定する。
【0006】
また、モータ電流の検出方式として「１シャント検出方式」が知られている。１シャント検出方式では、３相電圧を生成するスイッチングモジュールと直流電源との間に流れる母線電流に基づいてモータ電流のうちの２相分の電流を検出し、残りの１相分の電流を、２相分の電流からキルヒホッフの法則を用いて算出する。
【0007】
ここで、母線電流検出用のシャント抵抗の両端に発生する電圧を増幅した増幅電圧を第１Ａ／Ｄ変換器に伝送する第１接続線と、オフセット電圧生成部で生成されるオフセット電圧を第２Ａ／Ｄ変換器に伝送する第２接続線とを、できる限り等しくノイズの影響を受けるように配置する先行技術が提案されている。この先行技術では、第１接続線にノイズが重畳した場合には第２接続線にもノイズが重畳するため、オフセット電圧が所定の範囲外の電圧であるか否かを判定することにより、母線電流に大きなノイズが重畳されているか否かの判定（以下では「ノイズ判定」と呼ぶことがある）を行っている。また、この先行技術では、オフセット電圧が所定の範囲外の電圧であるときは、ノイズによる影響が大きいと判定し、オフセット電圧と同時に検出された母線電流としての増幅電圧を破棄し、オフセット電圧が所定の範囲内であるときに、オフセット電圧と同時に検出された母線電流に基づいてＰＷＭ信号が生成される。こうすることで、ノイズによる影響が小さい電流値（つまり、精度の高い電流値）を用いてモータを制御することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１５－１２６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記の先行技術では、ノイズ判定を行うにあたり、増幅電圧のサンプリングと同時にオフセット電圧のサンプリングを行う必要があるため、オフセット電圧を取得するための回路や、オフセット電圧をサンプリングするための第２Ａ／Ｄ変換器が別途必要になる。このため、上記の先行技術では、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行う際に、モータ制御装置における部品点数が増加してしまう。
【0010】
そこで、本開示では、モータ制御装置における部品点数の増加を抑えつつ、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行うことができる技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示のモータ制御装置は、スイッチングモジュールと、検出部と、第一算出部と、変換部と、予測部と、決定部とを有する。前記スイッチングモジュールは、直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧をモータに印加する。前記検出部は、前記直流電源と前記スイッチングモジュールとの間に接続された抵抗を用いて前記スイッチングモジュールの母線電流を検出する。前記第一算出部は、前記モータにおける固定座標の３相電流を前記母線電流に基づいて算出する。前記変換部は、前記３相電流を回転座標の２相電流に変換する。前記予測部は、前記モータのモータモデル式に従って前記２相電流の予測値を算出する。前記決定部は、前記２相電流と前記予測値とに基づいて、前記２相電流または前記予測値の何れを前記モータの制御に用いるかを決定する。
【発明の効果】
【0012】
開示の技術によれば、モータ制御装置における部品点数の増加を抑えつつ、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例において同一の構成には同一の符号を付す。
【0015】
［実施例１］
＜モータ制御装置の構成＞
図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１に示すモータ制御装置１００は、位置センサレス方式、１シャント検出方式、及び、ＰＷＭを用いてモータＭの駆動を制御する。図１において、モータ制御装置１００は、減算部４６，４７，５２と、ｄ軸電流設定部４８と、速度制御部４９と、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５と、ｄｑ／３φ変換部４３と、ＰＷＭ部４１と、スイッチングモジュール１０と、直流電源ＥＤＣと、シャント抵抗Ｒｓとを有する。また、モータ制御装置１００は、ＤＣ電圧検出部３１と、電流検出部２１と、ＡＤ変換部７１，７２と、３φ電流算出部６１と、ＤＣ電圧算出部３２と、３φ／ｄｑ変換部４２と、位置・速度推定部４４と、１／Ｐｎ処理部５１と、ノイズ判定部８０とを有する。
＜モータ制御装置の構成＞
図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１に示すモータ制御装置１００は、位置センサレス方式、１シャント検出方式、及び、ＰＷＭを用いてモータＭの駆動を制御する。図１において、モータ制御装置１００は、減算部４６，４７，５２と、ｄ軸電流設定部４８と、速度制御部４９と、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５と、ｄｑ／３φ変換部４３と、ＰＷＭ部４１と、スイッチングモジュール１０と、直流電源ＥＤＣと、シャント抵抗Ｒｓとを有する。また、モータ制御装置１００は、ＤＣ電圧検出部３１と、電流検出部２１と、ＡＤ変換部７１，７２と、３φ電流算出部６１と、ＤＣ電圧算出部３２と、３φ／ｄｑ変換部４２と、位置・速度推定部４４と、１／Ｐｎ処理部５１と、ノイズ判定部８０とを有する。
【0016】
減算部４６，４７，５２、ｄ軸電流設定部４８、速度制御部４９、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５、ｄｑ／３φ変換部４３、ＰＷＭ部４１、ＤＣ電圧検出部３１、電流検出部２１、ＡＤ変換部７１，７２、３φ電流算出部６１、ＤＣ電圧算出部３２、３φ／ｄｑ変換部４２、位置・速度推定部４４、１／Ｐｎ処理部５１、及び、ノイズ判定部８０は、ハードウェアとして、例えばＭＣＵ（Micro Control Unit）により実現される。
【0017】
また、スイッチングモジュール１０は、上アームのスイッチング素子ＳＷｕｐ，ＳＷｖｐ，ＳＷｗｐと、下アームのスイッチング素子ＳＷｕｎ，ＳＷｖｎ，ＳＷｗｎとを有する。
【0018】
モータ制御装置１００において、ｄ軸電流設定部４８は、所定値のｄ軸電流指令値ｉｄ＊を減算部４６へ出力する。
【0019】
減算部４６には、ｄ軸電流設定部４８からｄ軸電流指令値ｉｄ＊が入力され、ノイズ判定部８０からｄ軸電流ｉｄが入力される。減算部４６は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊からｄ軸電流ｉｄを減算することによりｄ軸電流偏差Δｉｄを算出し、算出したｄ軸電流偏差Δｉｄをｄ軸ｑ軸電圧設定部４５へ出力する。
【0020】
速度制御部４９は、減算部５２から入力される速度偏差Δωがゼロに近づくようにｑ軸電流指令値ｉｑ＊を算出し、算出したｑ軸電流指令値ｉｑ＊を減算部４７へ出力する。
【0021】
減算部４７には、速度制御部４９からｑ軸電流指令値ｉｑ＊が入力され、ノイズ判定部８０からｑ軸電流ｉｑが入力される。減算部４７は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊からｑ軸電流ｉｑを減算することによりｑ軸電流偏差Δｉｑを算出し、算出したｑ軸電流偏差Δｉｑをｄ軸ｑ軸電圧設定部４５へ出力する。
【0022】
ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５には、減算部４６からｄ軸電流偏差Δｉｄが入力され、減算部４７からｑ軸電流偏差Δｉｑが入力され、ノイズ判定部８０からｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが入力される。ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５は、ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑがゼロに近づくようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出し、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を位置・速度推定部４４、ｄｑ／３φ変換部４３及びノイズ判定部８０へ出力する。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、３φ電流算出部６１により算出されるモータ電流であるＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに応じても変化する。
【0023】
位置・速度推定部４４には、ノイズ判定部８０からｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが入力され、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５からｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力される。位置・速度推定部４４は、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、及び、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて、モータＭの電気的な角速度ωｅと、回転座標（ｄｑ座標）でのモータＭの回転位相角θｄｑとを推定する。位置・速度推定部４４は、推定した角速度ωｅを１／Ｐｎ処理部５１及びノイズ判定部８０へ出力し、推定した回転位相角θｄｑを３φ／ｄｑ変換部４２及びｄｑ／３φ変換部４３へ出力する。
【0024】
１／Ｐｎ処理部５１は、角速度ωｅをモータＭの極対数で除することにより、電気的な角速度ωｅをモータＭが有するロータの機械的な角速度ωｍに変換し、変換後の角速度ωｍを減算部５２へ出力する。
【0025】
減算部５２には、１／Ｐｎ処理部５１から角速度ωｍが入力され、モータ制御装置１００の外部から（例えば、モータ制御装置１００の上位のコントローラから）速度指令値ωｍ＊が入力される。減算部５２は、速度指令値ωｍ＊から角速度ωｍを減算することにより速度偏差Δωを算出し、算出した速度偏差Δωを速度制御部４９へ出力する。
【0026】
ｄｑ／３φ変換部４３は、回転位相角θｄｑを用いて、回転座標の２相のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、固定座標（ＵＶＷ座標）の３相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。ｄｑ／３φ変換部４３は、変換後の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ部４１へ出力する。
【0027】
ＰＷＭ部４１には、ｄｑ／３φ変換部４３から電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊が入力され、ＤＣ電圧算出部３２からＤＣ電圧Ｖｄｃが入力される。また、ＰＷＭ部４１には、モータ制御装置１００の外部から（例えば、モータ制御装置１００の上位のコントローラから）、ＰＷＭの搬送波であるキャリア信号が入力される。ＰＷＭ部４１は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、ＤＣ電圧Ｖｄｃと、キャリア信号とに基づいて、３相のＰＷＭ信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎを生成し、生成したＰＷＭ信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎをスイッチングモジュール１０及び３φ電流算出部６１へ出力する。
【0028】
スイッチングモジュール１０には、直流電源ＥＤＣから直流電圧が供給され、ＰＷＭ部４１からＰＷＭ信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎが入力される。スイッチングモジュール１０は、直流電源ＥＤＣから供給される直流電圧をＰＷＭ信号Ｕｐ～Ｗｎに従って３相の交流電圧に変換し、変換後の３相の交流電圧をモータＭに印加する。３相の交流電圧がモータＭに印加されることによりモータＭが駆動される。スイッチングモジュール１０では、ＰＷＭ信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎに従って各スイッチング素子ＳＷｕｐ，ＳＷｕｎ，ＳＷｖｐ，ＳＷｖｎ，ＳＷｗｐ，ＳＷｗｎがオン／オフされることにより、直流電圧が３相電圧に変換される。各スイッチング素子ＳＷｕｐ，ＳＷｕｎ，ＳＷｖｐ，ＳＷｖｎ，ＳＷｗｐ，ＳＷｗｎの両端には、還流ダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが接続されている。
【0029】
電流検出部２１は、直流電源ＥＤＣとスイッチングモジュール１０との間に接続されているシャント抵抗Ｒｓを用いて、スイッチングモジュール１０の母線電流Ｉｓを検出する。シャント抵抗Ｒｓは、直流電源ＥＤＣにおけるＮ側端子とスイッチングモジュール１０との間のＤＣラインであるＮラインＬＮ上に配置されている。なお、シャント抵抗Ｒｓは、直流電源ＥＤＣにおけるＰ側端子とスイッチングモジュール１０との間のＤＣラインであるＰラインＬＰ上に配置されても良い。シャント抵抗Ｒｓには、モータ電流であるＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流と、ＰＷＭ信号とに応じた母線電流Ｉｓが流れ、シャント抵抗Ｒｓに母線電流Ｉｓが流れるときに、シャント抵抗Ｒｓの両端に電圧降下が生じる。電流検出部２１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Ｉｓを検出する。さらに、電流検出部２１は、シャント抵抗Ｒｓと母線電流Ｉｓとに基づいて、式（１）によって表されるアナログ電圧ＶＡ１を算出し、算出したアナログ電圧ＶＡ１をＡＤ変換部７２へ出力する。式（１）における“ｋ”は所定の増幅率を示す。
ＶＡ１＝ｋ×（Ｒｓ・Ｉｓ） …（１）
ＶＡ１＝ｋ×（Ｒｓ・Ｉｓ） …（１）
【0030】
ＡＤ変換部７２は、アナログ電圧ＶＡ１に対してサンプリングを行うことにより、アナログ電圧ＶＡ１をデジタル電圧値ＶＡ２へ変換し、変換後のデジタル電圧値ＶＡ２を３φ電流算出部６１へ出力する。
【0031】
３φ電流算出部６１は、１シャント検出方式を用いてモータ電流を算出する。３φ電流算出部６１は、シャント抵抗Ｒｓの抵抗値と、増幅率ｋと、デジタル電圧値ＶＡ２と、ＰＷＭ信号Ｕｐ～Ｗｎとに基づいて、モータ電流であるＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗを算出し、算出したモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを３φ／ｄｑ変換部４２へ出力する。
【0032】
３φ／ｄｑ変換部４２は、位置・速度推定部４４から入力される回転位相角θｄｑを用いて、固定座標の３相の電流ベクトルを示すモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、回転座標の２相の電流ベクトルを示すｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する。以下では、３φ／ｄｑ変換部４２での変換後のｄ軸電流を「検出ｄ軸電流」と呼び、３φ／ｄｑ変換部４２での変換後のｑ軸電流を「検出ｑ軸電流」と呼ぶことがある。３φ／ｄｑ変換部４２は、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔをノイズ判定部８０へ出力する。
【0033】
ノイズ判定部８０には、３φ／ｄｑ変換部４２から検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔが入力され、位置・速度推定部４４から角速度ωｅが入力され、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５からｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力される。ノイズ判定部８０は、ノイズ判定を行い、ノイズ判定の判定結果に基づいて、位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４６へ出力するｄ軸電流ｉｄと、位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４７へ出力するｑ軸電流ｉｑとを決定する。ノイズ判定部８０の詳細については後述する。
【0034】
ＤＣ電圧検出部３１は、ＰラインＬＰとＮラインＬＮとの間の母線電圧を検出し、検出したアナログの母線電圧ＶＢ１をＡＤ変換部７１へ出力する。
【0035】
ＡＤ変換部７１は、アナログの母線電圧ＶＢ１に対してサンプリングを行うことにより、アナログの母線電圧ＶＢ１をデジタルの母線電圧値ＶＢ２へ変換し、変換後のデジタルの母線電圧値ＶＢ２をＤＣ電圧算出部３２へ出力する。
【0036】
ＤＣ電圧算出部３２は、デジタルの母線電圧値ＶＢ２からＤＣ電圧Ｖｄｃを算出し、算出したＤＣ電圧ＶｄｃをＰＷＭ部４１へ出力する。
【0037】
＜ノイズ判定部の構成＞
図２は、本開示の実施例１のノイズ判定部の構成例を示す図である。図２において、ノイズ判定部８０は、電流予測部８１と、差分算出部８２と、電流決定部８３とを有する。電流予測部８１には、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５からｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力され、位置・速度推定部４４から角速度ωｅが入力される。差分算出部８２及び電流決定部８３には、３φ／ｄｑ変換部４２から検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔが入力される。
図２は、本開示の実施例１のノイズ判定部の構成例を示す図である。図２において、ノイズ判定部８０は、電流予測部８１と、差分算出部８２と、電流決定部８３とを有する。電流予測部８１には、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５からｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が入力され、位置・速度推定部４４から角速度ωｅが入力される。差分算出部８２及び電流決定部８３には、３φ／ｄｑ変換部４２から検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔが入力される。
【0038】
ここで、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、式（２.１）及び式（２.２）に示すモータモデル式によって表される。式（２.１）及び式（２.２）において、“Ｒ”はモータＭの巻線抵抗、“ｉｄ”は前回の制御タイミングで電流決定部８３から出力されたｄ軸電流（以下では「前回ｄ軸電流」と呼ぶことがある）、“ｐ”は（ｄ／ｄｔ）の微分演算子、“Ｌｄ”はモータＭのｄ軸インダクタンス、“ωｅ”は位置・速度推定部４４から入力される角速度、“Ｌｑ”はモータＭのｑ軸インダクタンス、“ｉｑ”は前回の制御タイミングで電流決定部８３から出力されたｑ軸電流（以下では「前回ｑ軸電流」と呼ぶことがある）、“Ψ”はモータＭの鎖交磁束である。巻線抵抗Ｒ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ及び鎖交磁束Ψは、モータＭの特性を決定するパラメータ（以下では「モータパラメータ」と呼ぶことがある）である。
Ｖｄ＊＝Ｒ・ｉｄ＋ｐ・Ｌｄ・ｉｄ－ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ …（２.１）
Ｖｑ＊＝Ｒ・ｉｑ＋ｐ・Ｌｑ・ｉｑ＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ＋ωｅ・Ψ …（２.２）
Ｖｄ＊＝Ｒ・ｉｄ＋ｐ・Ｌｄ・ｉｄ－ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ …（２.１）
Ｖｑ＊＝Ｒ・ｉｑ＋ｐ・Ｌｑ・ｉｑ＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ＋ωｅ・Ψ …（２.２）
【0039】
また、モータ制御装置１００におけるキャリア周波数ｆｃを用いると、式（２.１）及び式（２.２）は、式（３.１）及び式（３.２）に変形できる。式（３.１）及び式（３.２）において、“ΔＩｄ”は、今回の制御タイミングで電流決定部８３から出力されると予測されるｄ軸電流（以下では「予測ｄ軸電流」と呼ぶことがある）の前回ｄ軸電流に対する変化量（以下では「ｄ軸電流変化量」と呼ぶことがある）、“ΔＩｑ”は、今回の制御タイミングで電流決定部８３から出力されると予測されるｑ軸電流（以下では「予測ｑ軸電流」と呼ぶことがある）の前回ｑ軸電流に対する変化量（以下では「ｑ軸電流変化量」と呼ぶことがある）である。
Ｖｄ＊＝Ｒ・ｉｄ＋Ｌｄ・ΔＩｄ・ｆｃ－ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ …（３.１）
Ｖｑ＊＝Ｒ・ｉｑ＋Ｌｑ・ΔＩｑ・ｆｃ＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ＋ωｅ・Ψ …（３.２）
Ｖｄ＊＝Ｒ・ｉｄ＋Ｌｄ・ΔＩｄ・ｆｃ－ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ …（３.１）
Ｖｑ＊＝Ｒ・ｉｑ＋Ｌｑ・ΔＩｑ・ｆｃ＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ＋ωｅ・Ψ …（３.２）
【0040】
式（３.１）及び式（３.２）をｄ軸電流変化量及びｑ軸電流変化量について解くと、式（４.１）及び式（４.２）が得られる。
ΔＩｄ＝（Ｖｄ＊－Ｒ・ｉｄ＋ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ）／（Ｌｄ・ｆｃ） …（４.１）
ΔＩｑ＝（Ｖｑ＊－Ｒ・ｉｑ－ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ－ωｅ・Ψ）／（Ｌｑ・ｆｃ）
…（４.２）
ΔＩｄ＝（Ｖｄ＊－Ｒ・ｉｄ＋ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ）／（Ｌｄ・ｆｃ） …（４.１）
ΔＩｑ＝（Ｖｑ＊－Ｒ・ｉｑ－ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ－ωｅ・Ψ）／（Ｌｑ・ｆｃ）
…（４.２）
【0041】
そこで、電流予測部８１は、前回の制御タイミングで電流決定部８３によって決定され電流決定部８３から入力された前回ｄ軸電流ｉｄと、前回の制御タイミングで電流決定部８３によって決定され電流決定部８３から入力された前回ｑ軸電流ｉｑとを用いて、式（５.１）及び式（５.２）に従って、予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを算出する。
ｉｄ_ｐｒｅ＝ｉｄ＋ΔＩｄ …（５.１）
ｉｑ_ｐｒｅ＝ｉｑ＋ΔＩｑ …（５.２）
ｉｄ_ｐｒｅ＝ｉｄ＋ΔＩｄ …（５.１）
ｉｑ_ｐｒｅ＝ｉｑ＋ΔＩｑ …（５.２）
【0042】
このようにして、電流予測部８１は、モータＭのモータモデル式に従って理論的に導出される予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを算出し、算出した予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを差分算出部８２及び電流決定部８３へ出力する。
【0043】
差分算出部８２は、式（６.１）及び式（６.２）に従って、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔと予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅとの差分（以下では「ｄ軸差分」と呼ぶことがある）ｉｄ_ｄｉｆ、及び、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔと予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅとの差分（以下では「ｑ軸差分」と呼ぶことがある）ｉｑ_ｄｉｆを算出する。差分算出部８２は、算出したｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆを電流決定部８３へ出力する。
ｉｄ_ｄｉｆ＝ｉｄ_ｄｅｔ－ｉｄ_ｐｒｅ …（６.１）
ｉｑ_ｄｉｆ＝ｉｑ_ｄｅｔ－ｉｑ_ｐｒｅ …（６.２）
ｉｄ_ｄｉｆ＝ｉｄ_ｄｅｔ－ｉｄ_ｐｒｅ …（６.１）
ｉｑ_ｄｉｆ＝ｉｑ_ｄｅｔ－ｉｑ_ｐｒｅ …（６.２）
【0044】
ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆは、ｄ軸電流及びｑ軸電流における検出値と予測値との差分である。検出値と予測値とが大きく乖離する場合には、ｄ軸電流及びｑ軸電流における検出値にノイズが重畳している可能性が考えられる。また、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆは、重畳するノイズによって正の値となる場合と負の値となる場合とが考えられる。電流決定部８３は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆを負の値である所定の第一閾値ＴＨ１及び正の値である所定の第二閾値ＴＨ２と比較することによりノイズ判定を行って、今回の制御タイミングでのｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを決定する。
【0045】
ここで、第一閾値ＴＨ１は、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていないとき、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいときの定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのボトム値よりも小さい負の値に設定される。例えば定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのボトム値は試験により予め求めておくことができる。定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのボトム値が－０.８［Ａ］であるとき、第一閾値ＴＨ１は、ボトム値よりも小さい負の値として、例えば－１［Ａ］に設定される。
【0046】
同様に、第二閾値ＴＨ２は、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていないとき、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいときの定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのピーク値よりも大きい正の値に設定される。例えば定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのピーク値は試験により予め求めておくことができる。定常的なｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆのピーク値が０.８［Ａ］であるとき、第二閾値ＴＨ２は、ピーク値よりも大きい正の値として、例えば１［Ａ］に設定される。
【0047】
電流決定部８３は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆが第一閾値ＴＨ１以上、かつ、第二閾値ＴＨ２未満であるときは、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔにノイズが重畳されていない、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいと判定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｄ軸電流ｉｄとして決定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅのうち検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５、減算部４６及び電流予測部８１へ出力する。一方で、電流決定部８３は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆが第一閾値ＴＨ１未満、または、第二閾値ＴＨ２以上であるときは、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔに重畳されているノイズが大きいと判定し、予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｄ軸電流ｉｄとして決定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅのうち予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５、減算部４６及び電流予測部８１へ出力する。
【0048】
また、電流決定部８３は、ｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆが第一閾値ＴＨ１以上、かつ、第二閾値ＴＨ２未満であるときは、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていない、または、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいと判定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｑ軸電流ｉｑとして決定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅのうち検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５、減算部４７及び電流予測部８１へ出力する。一方で、電流決定部８３は、ｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆが第一閾値ＴＨ１未満、または、第二閾値ＴＨ２以上であるときは、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが大きいと判定し、予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｑ軸電流ｉｑとして決定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅのうち予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５、減算部４７及び電流予測部８１へ出力する。
【0049】
以上、実施例１について説明した。
【0050】
［実施例２］
＜ノイズ判定部の構成＞
図３は、本開示の実施例２のノイズ判定部の構成例を示す図である。図３において、ノイズ判定部８０は、電流予測部８１と、差分算出部８２と、電流決定部８３と、ノイズ成分抽出部８４とを有する。電流予測部８１及び差分算出部８２の動作については、実施例１のものと同様であるため、説明を省略する。
＜ノイズ判定部の構成＞
図３は、本開示の実施例２のノイズ判定部の構成例を示す図である。図３において、ノイズ判定部８０は、電流予測部８１と、差分算出部８２と、電流決定部８３と、ノイズ成分抽出部８４とを有する。電流予測部８１及び差分算出部８２の動作については、実施例１のものと同様であるため、説明を省略する。
【0051】
差分算出部８２は、算出したｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆをノイズ成分抽出部８４へ出力する。
【0052】
ここで、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆには、ノイズ成分と、ノイズ以外の成分（以下では「非ノイズ成分」と呼ぶことがある）とが含まれる。ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから非ノイズ成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出し、抽出したｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを電流決定部８３へ出力する。ｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏは、正の値となる場合と負の値となる場合とが考えられる。
【0053】
電流決定部８３は、ｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを負の値である所定の第三閾値ＴＨ３及び正の値である所定の第四閾値ＴＨ４と比較することによりノイズ判定を行って、今回の制御タイミングでのｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを決定する。
【0054】
ここで、第三閾値ＴＨ３は、第一閾値ＴＨ１と異なる値を有する。例えば、第三閾値ＴＨ３は、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていないとき、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいときの定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのボトム値よりも小さい負の値に設定される。例えば定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのボトム値は試験により予め求めておくことができる。定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのボトム値が－０.３［Ａ］であるとき、第三閾値ＴＨ３は、ボトム値よりも小さい負の値として、例えば－０.５［Ａ］に設定される。
【0055】
同様に、第四閾値ＴＨ４は、第二閾値ＴＨ２と異なる値を有する。例えば、第四閾値ＴＨ４は、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていないとき、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいときの定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのピーク値よりも大きい正の値に設定される。例えば定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのピーク値は試験により予め求めておくことができる。定常的なｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのピーク値が０.３［Ａ］であるとき、第四閾値ＴＨ４は、ピーク値よりも大きい正の値として、例えば０.５［Ａ］に設定される。
【0056】
また、第三閾値ＴＨ３及び第四閾値ＴＨ４は、ｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏに基づいて随時更新されても良い。例えば、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていないとき、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいときのｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏのピーク値とボトム値とを随時更新し、ピーク値と、ボトム値の絶対値とのうちの大きい方の値にマージンを設けた値を算出し、算出した値を第四閾値ＴＨ４として設定し、算出した値に負の符号を付した値を第三閾値ＴＨ３として設定しても良い。
【0057】
電流決定部８３は、ｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏの大きさが第三閾値ＴＨ３以上、かつ、第四閾値ＴＨ４未満であるときは、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔにノイズが重畳されていない、または、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいと判定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｄ軸電流ｉｄとして決定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅのうち検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４６へ出力する。一方で、電流決定部８３は、ｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏの大きさが第三閾値ＴＨ３未満、または、第四閾値ＴＨ４以上であるときは、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔに重畳されているノイズが大きいと判定し、予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｄ軸電流ｉｄとして決定し、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ及び予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅのうち予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４６へ出力する。
【0058】
また、電流決定部８３は、ｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏの大きさが第三閾値ＴＨ３以上、かつ、第四閾値ＴＨ４未満であるときは、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔにノイズが重畳されていない、または、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが小さいと判定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｑ軸電流ｉｑとして決定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅのうち検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４７へ出力する。一方で、電流決定部８３は、ｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏの大きさが第三閾値ＴＨ３未満、または、第四閾値ＴＨ４以上であるときは、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔに重畳されているノイズが大きいと判定し、予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを今回の制御タイミングでのモータＭの制御に用いるｑ軸電流ｉｑとして決定し、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅのうち予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅを位置・速度推定部４４、ｄ軸ｑ軸電圧設定部４５及び減算部４７へ出力する。
【0059】
ここで、非ノイズ成分の一例として、モータＭの回転周波数の次数（以下では「回転次数」と呼ぶことがある）に依存する周波数成分（以下では「回転次数成分」と呼ぶことがある）、予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅの算出遅れに起因して発生する周波数成分（以下では「算出遅れ成分」と呼ぶことがある）、及び、モータパラメータの誤差に起因して発生する成分（以下では「パラメータ誤差成分」と呼ぶことがある）等が挙げられる。回転次数成分の一例として、コギングトルクによる脈動等が挙げられる。以下、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからのｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏの抽出について、抽出例１，２，３の３つの抽出例を挙げて説明する。
【0060】
＜抽出例１＞
抽出例１では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから回転次数成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
抽出例１では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから回転次数成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
【0061】
回転次数成分には高調波成分が含まれ、回転次数成分が出現する周波数の次数はモータＭの極数、モータＭのスロット数及びモータＭの回転数によって定まる。例えば、モータＭの回転数を基本波周波数として、モータＭがＸ極Ｙスロットモータである場合には、図４に示すように、ＸとＹの最小公倍数の周波数に回転次数成分が出現する。さらに、ＸとＹの最小公倍数の２分の１倍、２倍、３倍、…、ｎ倍の次数の周波数にも回転次数成分が出現する。例えば、モータＭが６極９スロットのモータである場合、６と９との最小公倍数である１８次の周波数の他、６と９との最小公倍数の２分の１倍の９次の周波数、及び、３６次、５４次、…という１８×ｎ次の周波数に回転次数成分が出現する。よって例えば、モータＭの回転数が３０［ｒｐｓ］である場合、２７０［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］、１０８０［Ｈｚ］、１６２０［Ｈｚ］、…、５４０×ｎ［Ｈｚ］の周波数に回転次数成分が出現する。このように、回転次数成分は、特定の周波数に出現する。図４は、本開示の実施例２のノイズ成分抽出部の動作例の説明に供する図である。
【0062】
そこで、抽出例１では、ノイズ成分抽出部８４は、特定の周波数成分を除去可能なノッチフィルタを用いてｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆをフィルタリングすることにより、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから回転次数成分を除去する。これにより、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから回転次数成分が除去された後のｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏが抽出される。
【0063】
＜抽出例２＞
抽出例２では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから算出遅れ成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
抽出例２では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから算出遅れ成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
【0064】
算出遅れ成分は予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅの算出に起因して発生する周波数成分であるため、図４に示すように、モータＭの回転数と同じ特定の周波数に算出遅れ成分が出現する。例えば、モータＭの回転数が３０［ｒｐｓ］である場合、３０［Ｈｚ］の周波数に算出遅れ成分が出現する。
【0065】
そこで、抽出例２では、ノイズ成分抽出部８４は、特定の周波数成分を除去可能なノッチフィルタを用いてｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆをフィルタリングすることにより、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから算出遅れ成分を除去する。これにより、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから算出遅れ成分が除去された後のｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏが抽出される。
【0066】
＜抽出例３＞
抽出例３では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからパラメータ誤差成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
抽出例３では、ノイズ成分抽出部８４は、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからパラメータ誤差成分を除去することによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏを抽出する。
【0067】
実際のモータパラメータは固定値ではなく、モータＭの状態によって変化する値であるため、式（２.１）及び式（２.２）に設定された固定値のモータパラメータと、実際のモータパラメータとの間には誤差が生じる。上記のように、予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ及び予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅは固定値のモータパラメータを設定された式（２.１）及び式（２.２）に基づいて算出されるため、モータパラメータ間の誤差に起因して、検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔと予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅとの間、及び、検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔと予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅとの間に定常的な誤差が生じる。つまり、パラメータ誤差成分は、図４に示すように、周波数成分を持たない所謂オフセット成分である。
【0068】
そこで、抽出例３では、ノイズ成分抽出部８４は、まず、ローパスフィルタを用いてｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆをフィルタリングすることによりｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからパラメータ誤差成分を抽出する。次いで、ノイズ成分抽出部８４は、抽出したパラメータ誤差成分をｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから除去する。これにより、ｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆからパラメータ誤差成分が除去された後のｄ軸ノイズ成分ｉｄ_ｎｏ及びｑ軸ノイズ成分ｉｑ_ｎｏが抽出される。
【0069】
以上、抽出例１，２，３について説明した。
【0070】
なお、ノイズ成分抽出部８４は、回転次数成分、算出遅れ成分及びパラメータ誤差成分のうち一つまたは複数をｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ及びｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆから除去しても良い。
【0071】
以上、実施例２について説明した。
【0072】
以上のように、本開示のモータ制御装置（実施例のモータ制御装置１００）は、スイッチングモジュール（実施例のスイッチングモジュール１０）、検出部（実施例の電流検出部２１）と、第一算出部（実施例の３φ電流算出部６１）と、変換部（実施例の３φ／ｄｑ変換部４２）と、予測部（実施例の電流予測部８１）と、決定部（実施例の電流決定部８３）とを有する。スイッチングモジュールは、直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換し、交流電圧をモータ（実施例のモータＭ）に印加する。検出部は、直流電源とスイッチングモジュールとの間に接続された抵抗（実施例のシャント抵抗Ｒｓ）を用いてスイッチングモジュールの母線電流を検出する。第一算出部は、モータにおける固定座標の３相電流を母線電流に基づいて算出する。変換部は、固定座標の３相電流を回転座標の２相電流（実施例の検出ｄ軸電流ｉｄ_ｄｅｔ，検出ｑ軸電流ｉｑ_ｄｅｔ）に変換する。予測部は、モータのモータモデル式に従って２相電流の予測値（実施例の予測ｄ軸電流ｉｄ_ｐｒｅ，予測ｑ軸電流ｉｑ_ｐｒｅ）を算出する。決定部は、回転座標の２相電流と２相電流の予測値とに基づいて、２相電流または予測値の何れをモータの制御に用いるかを決定する。
【0073】
例えば、本開示のモータ制御装置は、２相電流と予測値との間の差分（実施例のｄ軸差分ｉｄ_ｄｉｆ，ｑ軸差分ｉｑ_ｄｉｆ）を算出する第二算出部（実施例の差分算出部８２）を有する。決定部は、差分が第一閾値（実施例の第一閾値ＴＨ１）以上、かつ、第二閾値（実施例の第二閾値ＴＨ２）未満のときに２相電流をモータの制御に用いると決定し、差分が第一閾値未満、または、第二閾値以上のときに予測値をモータの制御に用いると決定する。
【0074】
こうすることで、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行うにあたり、上記の先行技術が必要としたオフセット電圧が不要になるため、オフセット電圧を取得するための回路や、オフセット電圧をサンプリングするためのＡ／Ｄ変換器が不要になる。よって、モータ制御装置における部品点数の増加を抑えつつ、精度の高い電流値を用いてモータの制御を行うことができる。また、オフセット電圧をサンプリングするためのＡ／Ｄ変換器が不要になるため、オフセット電圧のサンプリングに用いていたＡ／Ｄ変換器を別の用途に使用することが可能になる。
【0075】
また、本開示のモータ制御装置は、差分に含まれる非ノイズ成分を差分から除去することにより差分に含まれるノイズ成分を抽出する抽出部（実施例のノイズ成分抽出部８４）を有する。決定部は、ノイズ成分の大きさが第三閾値（実施例の第四閾値ＴＨ３）以上、かつ、第四閾値（実施例の第四閾値ＴＨ４）未満のときに２相電流をモータの制御に用いると決定し、ノイズ成分の大きさが第三閾値未満、または、第四閾値以上のときに予測値をモータの制御に用いると決定する。
【0076】
こうすることで、モータの制御に用いる電流値の精度をさらに高めることができる。
【0077】
例えば、抽出部は、モータの回転次数に依存する周波数成分を差分から除去することにより差分に含まれるノイズ成分を抽出する。
【0078】
また例えば、抽出部は、予測値の算出遅れに起因する周波数成分を差分から除去することにより差分に含まれるノイズ成分を抽出する。
【0079】
また例えば、抽出部は、モータモデル式に含まれるモータパラメータと、モータの実際のモータパラメータとの間のオフセット成分を差分から抽出し、オフセット成分を差分から除去することにより差分に含まれるノイズ成分を抽出する。
【0080】
こうすることで、ノイズ成分を正確に抽出することができる。
【符号の説明】
【0081】
１００ モータ制御装置
１０ スイッチングモジュール
２１ 電流検出部
４２ ３φ／ｄｑ変換部
６１ ３φ電流算出部
８０ ノイズ判定部
８１ 電流予測部
８２ 差分算出部
８３ 電流決定部
８４ ノイズ成分抽出部
１０ スイッチングモジュール
２１ 電流検出部
４２ ３φ／ｄｑ変換部
６１ ３φ電流算出部
８０ ノイズ判定部
８１ 電流予測部
８２ 差分算出部
８３ 電流決定部
８４ ノイズ成分抽出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】