特開 2024-48720 モータ制御装置

(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】P2024048720

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20240402BHJP

   H02P 23/04 20060101ALI20240402BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

H02P23/04

H02P27/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022154790

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】武田 広大

(72)【発明者】

【氏名】谷口 峻

(72)【発明者】

【氏名】松尾 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】初瀬 渉

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505BB04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG01

5H505GG04

5H505HA09

5H505HA10

5H505JJ03

5H505JJ16

5H505JJ22

5H505JJ25

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL41

5H505MM17

(57)【要約】

【課題】
特別な動作シーケンスを備えることなく、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】
本モータ制御装置（１）は、交流モータ（５）を駆動するインバータ（４）の制御信号（Ｄ＊_ｕｖｗ）を生成するものであって、電流センサ（１１）によって検出される三相モータ電流の振幅値を用いて電流センサのゲイン誤差（ｅｒｒ_ｕｖｗ）を計算する誤差計算部（１００）と、誤差計算部によって推定されるゲイン誤差に基づいて、ゲイン誤差を補償するための電流補正量（ｍ_ｕｖｗ，Δｉ_ｄｐ）を計算する補正量計算部（２００）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流モータを駆動するインバータの制御信号を生成するモータ制御装置において、
電流センサによって検出される三相モータ電流の振幅値を用いて前記電流センサのゲイン誤差を計算する誤差計算部と、
前記誤差計算部によって推定される前記ゲイン誤差に基づいて、前記ゲイン誤差を補償するための電流補正量を計算する補正量計算部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記誤差計算部は、前記三相モータ電流の各相の前記振幅値と、三相の前記振幅値の平均値とに基づいて、前記ゲイン誤差を計算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記誤差計算部は、前記三相モータ電流の検出値と、前記交流モータの電気角および電気角速度と、ｄｑ軸電流の指令値とに基づいて、前記三相モータ電流の前記各相の前記振幅値を推定することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記誤差計算部は、前記交流モータの電流位相量の時間変化率が所定値以下であるときに、前記ゲイン誤差の計算を実施することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記補正量計算部は、前記三相モータ電流の検出値を補正する三相電流補正量と、ｄｑ軸電流の検出値を補正するｄｑ軸電流補正量を計算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載のモータ制御装置において、
前記補正量計算部は、前記三相電流補正量として、前記ゲイン誤差に基づいて、補正係数を計算し、
前記補正量計算部は、前記ゲイン誤差と、前記交流モータの電気角と、前記ｄｑ軸電流の前記指令値に基づいて、前記ｄｑ軸電流補正量を計算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項7】

請求項５に記載のモータ制御装置において、
前記補正量計算部は、前記三相電流補正量および前記ｄｑ軸電流補正量のいずれか一方を選択する選択部を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項8】

請求項５に記載のモータ制御装置において、
前記三相電流補正量によって補正された前記三相モータ電流の前記検出値を前記ｄｑ軸電流の前記検出値に変換することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項9】

請求項５に記載のモータ制御装置において、
前記ｄｑ軸電流補正量によって補正された前記ｄｑ軸電流の前記検出値と、前記ｄｑ軸電流の指令値とに基づいて、前記制御信号を生成する制御器を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項10】

請求項２に記載のモータ制御装置において、
ｄｑ軸電流の指令値と前記ｄｑ軸電流の検出値とが一致しないモータ動作では、
前記誤差計算部は、前記三相モータ電流の検出値と、前記交流モータの電気角および電気角速度と、前記ｄｑ軸電流の前記検出値とに基づいて、前記三相モータ電流の前記各相の前記振幅値を推定することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項11】

請求項１０に記載のモータ制御装置において、
前記補正量計算部は、前記三相モータ電流の前記検出値を補正する三相電流補正量と、前記ｄｑ軸電流の前記検出値を補正するｄｑ軸電流補正量を計算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項12】

請求項１１に記載のモータ制御装置において、
前記ｄｑ軸電流の前記指令値と前記ｄｑ軸電流の前記検出値とが一致しない前記モータ動作では、
前記補正量計算部は、前記三相電流補正量として、前記ゲイン誤差に基づいて、補正係数を計算し、
前記補正量計算部は、前記ゲイン誤差と、前記モータの電気角と、前記ｄｑ軸電流の前記検出値に基づいて、前記ｄｑ軸電流補正量を計算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項13】

請求項１２に記載のモータ制御装置において、
前記補正量計算部は、前記三相電流補正量および前記ｄｑ軸電流補正量の内、前記三相電流補正量を選択する選択部を備えることを特徴とするモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータのトルクや速度を制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置は、モータのトルクや速度が指令値に追従するように、モータ電流を制御する。このとき、モータ電流の時間高調波やモータ磁束の空間高調波により、トルクリプルが生じる。トルクリプルは、振動や騒音の発生要因となる。モータ制御装置は、トルクリプルを低減するために、トルクリプル抑制制御を実行する。トルクリプル抑制制御においては、トルクリプル推定値に応じて電流指令値が補正される。

【0003】

トルクリプルは、電流センサのゲイン誤差によっても発生する。電流センサにゲイン誤差がある場合、モータ電流検出値から変換されるｄｑ軸電流に、二次の振動成分が発生する（例えば、後述する特許文献１に記載の「式（２）」参照）。モータ制御装置は、この振動成分を除去するように電流制御を実行する。このため、モータ電流に電流リプルが生じるので、トルクリプルが発生する。

【0004】

このような電流センサのゲイン誤差を推定・補正する従来技術として、特許文献１に記載された技術が知られている。

【0005】

本従来技術では、モータ制御装置は、動作モードとして、通常の動作モードとＣＴ補正駆動モードを備えている。ＣＴ補正駆動モードにおいては、電流制御部において、ｄ軸電流制御部およびｑ軸電流制御部は停止状態となり、非干渉制御部のみが動作を継続する。このような動作状態において、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊のいずれか一方を零に設定し、ｄｑ軸の一方にのみ電流を流す。このときｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値のいずれかに含まれる脈動成分のみを抽出して、ＣＴゲイン誤差を算出する。算出されたＣＴゲイン誤差に基づいて、三相電流演算部におけるゲインを補正する。

【0006】

本従来技術によるモータ制御装置は、通常の動作モードとして起動後、ＣＴ補正駆動モードを経て、再び通常の動作モードに復帰する動作シーケンスを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１６－１９３４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記従来技術では、電流センサのゲイン誤差を推定・補正するために、モータ制御装置が特別な動作シーケンスを備えている。このため、シーケンス実施条件の設定や、シーケンス切り替え時における制御の安定化などのため、モータ制御装置の開発期間や開発コストが増加する可能性がある。

【0009】

そこで、本発明は、特別な動作シーケンスを備えることなく、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できるモータ制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、交流モータを駆動するインバータの制御信号を生成するものであって、電流センサによって検出される三相モータ電流の振幅値を用いて電流センサのゲイン誤差を計算する誤差計算部と、誤差計算部によって推定されるゲイン誤差に基づいて、ゲイン誤差を補償するための電流補正量を計算する補正量計算部と、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、特別な動作シーケンスによらず、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できる
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例１であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】実施例１における誤差計算部の構成を示す機能ブロック図である。

【図3】実施例１における補正量計算部の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】誤差推定部１０２の動作の変更を示す状態遷移図である。

【図5】モータ状態判定部１０３の動作を示すフローチャートである。

【図6】補正先選択部２０３の動作を示すフローチャートである。

【図7】実施例２であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図8】実施例２における誤差計算部の構成を示す機能ブロック図である。

【図9】実施例２における補正量計算部の構成を示す機能ブロック図である。

【図10】補正先選択部３０３の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１～２により、図面を用いながら説明する。

【0014】

各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

【実施例0015】

図１は、本発明の実施例１であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【0016】

以下の記載において、「ｄｑ軸」という記載は、「ｄ軸およびｑ軸」を表す。また、以下に記載する添え字付きのパラメータＸ（「ｉ」など）については、特に断らない限り、「Ｘ_ｄｑ」は「ベクトル量（Ｘ_ｄ，Ｘ_ｑ）」を表し、「Ｘ_ｕｖｗ」は「ベクトル量（Ｘ_ｕ，Ｘ_ｖ，Ｘ_ｗ）」を表す。ここで、「ｕｖｗ」は、交流の三相すなわち「Ｕ相、Ｖ相およびＷ相」を表す。

【0017】

モータ制御装置１は、モータ５に交流電力を供給するインバータ４のスイッチングを制御することにより、モータ５の速度やトルクを制御する。

【0018】

本実施例において、モータ制御装置１は、マイクロコンピュータなどの演算処理装置によって構成され、所定のプログラムを実行することにより、各部として機能する。

【0019】

本実施例において、インバータ４は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチング素子から構成される三相フルブリッジ回路を主回路とする三相インバータである。

【0020】

モータ制御装置１が生成する制御信号Ｄ＊_ｕｖｗによって、インバータ４の主回路を構成する半導体スイッチング素子のオン・オフが制御される。これにより、インバータ４は、蓄電池などの直流電源から入力する直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電圧ｖ_ｕｖｗを出力する。制御信号Ｄ＊_ｕｖｗは、半導体スイッチング素子がＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴである場合、半導体スイッチング素子のゲート制御信号である。

【0021】

制御信号Ｄ＊_ｕｖｗは、インバータ４の主回路である三相フルブリッジ回路のスイッチングを制御するため、６個の制御信号、すなわちＵ相上アーム用制御信号（Ｄ＊_ｕｐ）、Ｕ相下アーム用制御信号（Ｄ＊_ｕｎ）、Ｖ相上アーム用制御信号（Ｄ＊_ｖｐ）、Ｖ相下アーム用制御信号（Ｄ＊_ｖｎ）、Ｗ相上アーム用制御信号（Ｄ＊_ｗｐ）およびＷ相下アーム用制御信号（Ｄ＊_ｗｎ）から構成される。なお、添え字ｐ，ｎは、それぞれ上アーム、下アームを表す。

【0022】

本実施例において、モータ５としては、回転機である三相交流同期モータ、例えば、永久磁石同期モータが適用される。

【0023】

モータ５としては、同期機に限らず、誘導機が適用されてもよい。また、モータ５としては、回転機に限らず、リニアモータが適用されてもよい。なお、モータ５は、発電機能を有してもよい。

【0024】

図１に示すように、モータ制御装置１は、ｄｑ軸電流指令値２（ｉ＊_ｄｑ）と、制御器３と、電気角計算部６と、電気角速度計算部７と、Ａ／Ｄ変換器８と、三相／ｄｑ軸変換器９と、ｄｑ軸電流補正部１０ａと、三相電流補正部１０ｂと、電流センサ１１と、誤差計算部１００と、補正量計算部２００と、を備える。

【0025】

制御器３は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑとｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑ（２）との差分に応じて、ｉ_ｄｑがｉ＊_ｄｑに一致するように、インバータ４のスイッチングを制御する制御信号Ｄ_ｕｖｗ＊を生成する。本実施例において、ｄｑ軸電流補正部１０ａは、制御器３へ入力される差分量をｄｑ軸電流補正量Δｉ_ｄｑによって補正する。Δｉ_ｄｑは、ｉ_ｄｑの補正量であり、後述するように、電流センサ１１のゲイン誤差に起因するｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑの振動成分の発生を補償する。

【0026】

本実施例においては、制御器３は、公知の構成を有している。例えば、制御器３は、ＰＩ演算によりｄｑ軸電圧指令値を作成するｄｑ軸電流制御器と、ｄｑ軸電圧指令値を三相電圧指令値に変換するｄｑ／三相変換器と、三相電圧指令値に応じてインバータの制御信号を生成するＰＷＭ制御器とから構成される。なお、ＰＩ演算に代えて、公知の電圧方程式を用いて、ｄｑ軸電圧指令値を作成してもよい。

【0027】

電気角計算部６は、モータ５が備える回転センサ（図示せず）からの回転位置信号に基づき、電気角θ_ｅを計算して出力する。回転センサは、モータ５の回転子の機械角（θ_ｍ）に応じて回転位置信号を出力するが、電気角計算部６は、モータ５の極対数（ｐ）、並びに、θ_ｅとθ_ｍとｐとの関係（θ_ｅ＝ｐ・θ_ｍ）を用いて、θ_ｅを計算する。

【0028】

回転センサとしては、レゾルバ、ホールセンサ、ロータリエンコーダなどが適用できる。

【0029】

電気角速度計算部７は、電気角計算部６と同様にモータ５が備える回転センサ（図示せず）からの回転位置信号に基づき、電気角速度ω_ｅを計算して出力する。電気角度計算部７は、モータ５の極対数（ｐ）、電気角θ_ｅと機械角θ_ｍとｐとの関係（θ_ｅ＝ｐ・θ_ｍ）およびおよびθ_ｅとω_ｅの関係（ω_ｅ＝ｄθ_ｅ／ｄｔ）用いて、ω_ｅを計算する。なお、電気角速度演算部７は、電気角計算部６の出力するθ_ｅを微分してω_ｅを計算する微分器によって構成されてもよい。

【0030】

Ａ／Ｄ変換器８は、インバータ４の出力とモータ５との間の配線ケーブルに流れる三相モータ実電流値ｉｒｅａｌ_ｕｖｗを電流センサ１１によって取得するときの電流センサ１１の電流検出信号を、モータ制御装置１が扱うデジタル値に変換して、三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗとして出力する。

【0031】

三相／ｄｑ軸変換器９は、Ａ／Ｄ変換器８からの三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗと電気角計算部６からの電気角θｅに基づきｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑを計算する。本実施例において、三相電流補正部１０ｂは、後述する補正係数ｍ_ｕｖｗによってｉｍｅａｓ_ｕｖｗを補正する。補正された三相モータ電流検出値が三相／ｄｑ軸変換器９に入力される。後述するように、補正係数ｍ_ｕｖｗは、電流センサ１１のゲイン誤差（以下、「誤差」と記す）に起因するｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑの振動成分の発生を補償する。

【0032】

電流センサ１１は、三相の配線ケーブルの各々、もしくは、三相の配線ケーブルの内の二相に設けられる。電流センサ１１を二相分の配線ケーブルに設ける場合、Ａ／Ｄ変換器８は、二相分の検出信号をデジタル値に変換し、二相分のモータ電流検出値とする。さらに、三相モータ電流の和が零になることを用いて、図示しない演算器（加減算器）によって、残る一相分のモータ電流値が計算される。

【0033】

なお、電流センサ１１としては、電流トランス（ＣＴ）やホール素子などが適用される。

【0034】

誤差計算部１００は、三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗと、電気角θ_ｅと、電気角速度ω_ｅと、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄｑ＊とに基づいて、電流センサ１１の誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを計算する。

【0035】

補正量計算部２００は、誤差計算部１００によって計算されたｅｒｒ_ｕｖｗと、ｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑとに基づいて、ｄｑ軸電流補正部１０ａにおいて用いられるｄｑ軸電流補正量Δｉ_ｄｑと、三相電流補正部１０ｂにおいて用いられる補正係数ｍ_ｕｖｗとを計算する。

【0036】

図２は、実施例１における誤差計算部１００（図１）の構成を示す機能ブロック図である。

【0037】

図２に示すように、誤差計算部１００は、三相電流振幅推定部１０１と、誤差推定部１０２と、モータ状態判定部１０３とを備えている。

【0038】

三相電流振幅推定部１０１は、三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗ（＝（ｉｍｅａｓ_ｕ，Ｉｍｅａｓ_ｖ，Ｉｍｅａｓ_ｗ））と、電気角θ_ｅおよび電気角速度ω_ｅ（図１）と、ｄｑ軸電流指令値Ｉ＊_ｄｑ（＝（Ｉ＊_ｄ，Ｉ＊_ｑ））とに基づいて、三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷ（＝（Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗ）を推定する。なお、添え字「ＵＶＷ」は、交流の三相すなわち「Ｕ相、Ｖ相およびＷ相」を表す。

【0039】

モータ状態判定部１０３は、ｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑに基づいて、モータ５（図１）の状態を判定する。

【0040】

誤差推定部１０２は、モータ状態判定部１０３によって判定されたモータ５の状態に応じて、三相電流振幅推定部１０１によって推定された三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷに基づいて電流センサ１１（図１）の誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを計算して推定する。

【0041】

図３は、実施例１における補正量計算部２００（図１）の構成を示す機能ブロック図である。

【0042】

図３に示すように、補正量計算部２００は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１と、三相電流補正量計算部２０２と、補正先選択部２０３とを有している。

【0043】

ｄｑ軸電流補正量計算部２０１は、誤差計算部１００（図１，２）によって計算された誤差ｅｒｒ_ｕｖｗ（＝（ｅｒｒ_ｕ，ｅｒｒ_ｖ，ｅｒｒ_ｗ））と、機械角θ_ｅ（図１）と、ｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑとに基づいて、ｄｑ軸電流補正量Δｉ_ｄｑ（＝（Δｉ_ｄ，Δｉ_ｑ））を計算する。

【0044】

三相電流補正量計算部２０２は、誤差ｅｒｒ_ｕｖｗに基づいて、補正係数ｍ_ｕｖｗ（＝（ｍ_ｕ，ｍ_ｖ，ｍ_ｗ））を計算する。

【0045】

補正先選択部２０３は、Δｉ_ｄｑおよびｍ_ｕｖｗから、電流センサ１１の誤差に起因するｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑの振動成分の発生を補償するために用いる補正量を選択する。すなわち、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１および三相電流補正量計算部２０２から、補正量の計算を実行する補正量計算部を選択する。

【0046】

ここで、電流センサ１１の誤差に起因するｄｑ軸電流検出値の振動成分の発生について、概略的に説明する。

【0047】

電流センサ１１に誤差ｅｒｒ_ｕｖｗが有る場合の三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗを何ら補正することなく回転座標へ座標変換すると、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑは式（１）で表される。

【0048】

【数1】

【0049】

式（１）の左辺においては、ｉ_ｄｑを列ベクトルで表している。右辺第一項の列ベクトルは、ｉｒｅａｌ_ｕｖｗを座標変換して得られるｉｒｅａｌ_ｄｑを表す。右辺第二および第三項における位相ψは、後述するように（式（１２）参照）、一定値の位相量である。

【0050】

式（１）の右辺第二および第三項が示すように、電流センサ１１に誤差ｅｒｒ_ｕｖｗが有る場合、ｉｒｅａｌ_ｄｑに対して誤差となる直流成分（第二項）および２次の振動成分（第三項）が生じる。

【0051】

このように、ｉｒｅａｌ_ｕｖｗが振動成分を含まなくても、電流センサ１１の誤差が有ると、ｉ_ｄｑに振動成分が生じる。

【0052】

以下、上述のような電流センサ１１の誤差に起因するｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑに発生する振動成分を補償するための、実施例１によるモータ制御装置１の動作について説明する。なお、適宜、図１～３を参照しながら、説明する。

【0053】

三相電流補正部１０ｂ（図１）は、式（２）に基づいて、三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗを補正する。

【0054】

【数2】

【0055】

式（２）が示すように、三相電流補正部１０ｂは、ｉｍｅａｓ_ｕｖｗに、補正量計算部２００（図１）によって計算された補正係数ｍ_ｕｖｗを乗じて、補正された三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗ’（＝（ｉｍｅａｓ_ｕ’，ｉｍｅａｓ_ｖ’，ｉｍｅａｓ_ｗ’）＝（ｍ_ｕ・ｉｍｅａｓ_ｕ，ｍ_ｖ・ｉｍｅａｓ_ｖ，ｍ_ｗ・ｉｍｅａｓ_ｗ））として三相／ｄｑ軸変換器９（図１）へ出力する。

【0056】

なお、誤差計算部１００（図１）によって誤差ｅｒｒ_ｕｖｗの計算が実行される前は、ｍ_ｕｖｗ（＝（ｍ_ｕ，ｍ_ｖ，ｍ_ｗ））は（１，１，１）に設定される。

【0057】

三相／ｄｑ軸変換器９は、補正された三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗ’と、電気角θ_ｅとから、式（３）に基づいてｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑを計算する。

【0058】

【数3】

【0059】

制御器３（図１）は、このようなｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑを用いて、前述のようにインバータ４（図１）のスイッチングを制御する制御信号Ｄ＊_ｕｖｗを生成する。

【0060】

次に、誤差計算部１００（図２）の動作について説明する。

【0061】

まず、三相電流振幅推定部１０１における三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷの推定手段について、Ｕ相モータ電流振幅値Ｉ_Ｕを例にして説明する。

【0062】

Ｕ相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕとＵ相モータ電流振幅値Ｉ_Ｕとは、式（４）の関係にある。

【0063】

【数4】

【0064】

式（４）においては、モータ５におけるＵ相磁束を位相基準としている。

【0065】

式（４）に基づいて、Ｉ_ｕは式（５）で表される。

【0066】

【数5】

【0067】

なお、電流検出タイミングが、電気角θ_ｅの検出タイミングに対してΔｔだけ遅れる場合、電気角θ_ｅをω_ｅΔｔだけ進める補正を行ってもよい。

【0068】

式（４）および（５）におけるβ_ｃは、回転座標系における電流位相であり、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑから計算できるが、本実施例では、式（６）を用いて、ｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑから計算される。

【0069】

【数6】

【0070】

これにより、ｉ_ｄｑに含まれる電流センサの誤差やノイズのβｃに対する影響が抑えられる。また、周波数として表される電流制御応答相当のローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通したｉ＊_ｄｑに基づきβ_ｃを計算してもよい。

【0071】

なお、式（６）に代えて、さらに、β_ｃとｉ_ｄｑとの対応を表すテーブルデータを用いてもよい。

【0072】

Ｖ相およびＷ相モータ電流振幅値Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗは、位相基準から、それぞれ、-２/３π、２/３πだけ位相をずらして、式（７）、式（８）で表される。

【0073】

【数7】

【0074】

【数8】

【0075】

三相電流振幅推定部１０１においては、式（６）～（８）の分母が三角関数であるため、電気角１周期について２度、ゼロ割もしくはゼロ割に非常に近い状態が発生する。実際の三相モータ電流は正弦波から歪むため、電流ゼロクロス付近で電流振幅値が大きく振れる可能性がある。したがって、誤差推定部１０２における誤差の計算精度が低下する可能性がある。そのため、三相電流振幅推定部１０１は、分母の三角関数の値がある一定値以下となる時、計算動作を停止して、予め設定される所定値を出力してもよい。

【0076】

誤差推定部１０２は、三相電流振幅推定部１０１から三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷを受ける。もし、電流センサの誤差がなければ、三相平衡の条件下で、Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗは等しくなる。そこで、誤差推定部１０２は、Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗの平均値Ｉ_ａｖｅ（＝（Ｉ_Ｕ＋Ｉ_Ｖ＋Ｉ_Ｗ）／３）を真値として、式（９）を用いて、電流センサ１１の誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを計算して推定する。

【0077】

【数9】

【0078】

誤差推定部１０２は、モータ状態判定部１０３の出力（判定結果）に基づき動作を変更する。

【0079】

図４は、誤差推定部１０２の動作の変更を示す状態遷移図である。

【0080】

初期状態Ｓ１において、誤差推定部１０２は、初期値として設定した誤差ｅｒｒ_ｕｖｗ（＝（ｅｒｒ_ｕ，ｅｒｒ_ｖ，ｅｒｒ_ｗ））の値を出力する。本実施例では、初期値は（１，１，１）である。また、予め誤差がわかっている場合、その誤差を初期値として設定してもよい。

【0081】

モータ状態判定部１０３の出力が「誤差推定実施可」であれば、状態Ｓ２に遷移する。状態Ｓ２において、誤差推定部１０２は、式（９）に基づいて誤差を計算して出力する。

【0082】

モータ状態判定部１０３の出力が、「誤差推定実施不可」であれば、状態Ｓ３に遷移する。状態Ｓ３において、誤差推定部１０２は、誤差として前回値を保持して出力する。

【0083】

図５は、モータ状態判定部１０３の動作を示すフローチャートである。

【0084】

モータ状態判定部１０３は、処理を開始すると（ステップＳ１０１）、ステップＳ１０２において、式（６）で表されるモータ５の電流位相量βｃの時間変化率が所定の一定値以下であるかを判定する。モータ状態判定部１０３は、一定値以下であると判定すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、次にステップＳ１０３を実行し、一定値以下ではない、すなわち一定値より大であると判定すると（ステップＳ１０２のＮＯ）、次にステップＳ１０５を実行する。

【0085】

ステップＳ１０３において、モータ状態判定部１０３は、誤差の推定を実施するかを判定する。モータ状態判定部１０３は、実施すると判定すると（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、次にステップＳ１０４を実行し、実施しないと判定すると（ステップＳ１０３のＮＯ）、次にステップＳ１０５を実行する。

【0086】

ステップＳ１０４において、モータ状態判定部１０３は、モータ状態の判定結果として「誤差推定実施可」を出力する。ステップＳ１０４を実行すると、モータ状態判定部１０３は、一連の処理を終了する。

【0087】

ステップＳ１０５は、モータ状態判定部１０３は、モータ状態の判定結果として「誤差推定実施不可」を出力する。ステップＳ１０５を実行すると、モータ状態判定部１０３は、一連の処理を終了する。

【0088】

なお、ステップＳ１０３における判定基準は、誤差の推定精度が低下したり、計算負荷が増大したりする場合を考慮して、適宜設定される。

【0089】

また、常に誤差の推定および補償を実施する場合には、ステップＳ１０３は省略してもよい。

【0090】

また、式（９）が示すように、誤差の計算には電流振幅値による割り算が含まれるため、電流振幅値が小さい場合、誤差の計算精度が低下する可能性がある。そのような場合、モータ状態判定部１０３の動作に、電流振幅値が所定の一定値以下の場合に「誤差推定実施不可」を出力するような条件分岐を加えてもよい。

【0091】

次に、補正量計算部２００（図３）の動作について説明する。

【0092】

ｄｑ軸電流補正量計算部２０１は、誤差計算部１００（図１、図２）によって計算された誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを用いて、式（１０）～（１３）に基づき、ｄｑ軸電流補正量Δｉ_ｄｑ（＝（Δｉ_ｄ，Δｉ_ｑ））を計算する。

【0093】

【数10】

【0094】

【数11】

【0095】

【数12】

【0096】

【数13】

【0097】

本実施例では、式（１０）および式（１１）が示すように、式（１）の右辺第三項に示すようなｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑにおける２次の振動成分が補償される。なお、本実施例では、式（１）の右辺第二項に示すようなｄｑ軸電流の直流成分の発生は補償されない。このため、直流成分の補償に伴う予期せぬトルク精度の低下を抑制できる。

【0098】

なお、電流制御帯域以上では補償なしでもよいため、モータ５の回転数に応じて徐々に補正量を修正してもよい。

【0099】

三相電流補正量計算部２０２は、ｅｒｒ_ｕｖｗを用いて、式（１４）に基づき、補正係数ｍ_ｕｖｗを計算する。

【0100】

【数14】

【0101】

なお、ｍ_ｕｖｗによる三相モータ電流検出値の補正は、Δｉ_ｄｑによるｄｑ軸電流の補正に比べ、計算量が少なく、計算負荷が小さい。

【0102】

補正先選択部２０３は、条件に応じて、ｍ_ｕｖｗおよびΔｉ_ｄｑの内、誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを用いて計算する補正量を選択する。すなわち、補正先選択部２０３は、計算されたｍ_ｕｖｗによる三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗの補正と、計算されたΔｉ_ｄｑによるｄｑ軸電流検出値の補正との内、いずれか一方を選択する。なお、予めいずれか一方が選択される場合には、補正先選択部２０３は、省略してもよい。

【0103】

図６は、補正先選択部２０３の動作を示すフローチャートである。

【0104】

補正先選択部２０３は、処理を開始すると（ステップＳ２０１）、ステップＳ２０２において、誤差補正を行うかを判定する。補正先選択部２０３は、誤差補正を行うと判定すると（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、次にステップＳ２０４を実行し、誤差補正を行わないと判定すると（ステップＳ２０２のＮＯ）、次にステップＳ２０３を実行する。

【0105】

ステップＳ２０４において、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流に対して誤差補正を行なうかを判定する。補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流に対して誤差補正を行うと判定すると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、次にステップＳ２０５を実行し、ｄｑ軸電流に対しては誤差補正を行わないと判定すると（ステップＳ２０３のＮＯ）、次にステップＳ２０６を実行する。

【0106】

ステップＳ２０３において、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１に対して、Δｉ_ｄｑとして「０」（ベクトル量）を出力するように指令し、また三相電流補正量計算部２０２に対して、ｍ_ｕｖｗとして「１」（ベクトル量）を出力するように指令する。補正先選択部２０３は、ステップＳ２０３を実行すると、一連の処理を終了する（ステップＳ２０７）。

【0107】

ステップＳ２０５において、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１に対して、誤差ｅｒｒ_ｕｖｗを用いてΔｉ_ｄｑを計算して出力するように指令し、また三相電流補正量計算部２０２に対してｍ_ｕｖｗとして「１」（ベクトル量）を出力するように指令する。補正先選択部２０３は、ステップＳ２０５を実行すると、一連の処理を終了する（ステップＳ２０７）。

【0108】

ステップＳ２０６において、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１に対して、Δｉ_ｄｑとして「０」（ベクトル量）を出力するように指令し、また三相電流補正量計算部２０２に対して、ｅｒｒ_ｕｖｗを用いてｍ_ｕｖｗを計算して出力するように指令する。補正先選択部２０３は、ステップＳ２０６補正先選択部２０３は、ステップＳ２０３を実行すると、一連の処理を終了する（ステップＳ２０７）。

【0109】

ステップＳ２０３，Ｓ２０５およびＳ２０６が示すように、本実施例では、誤差補正は、三相電流およびｄｑ軸電流の内の一方のみに対して行われる。これにより、モータ制御装置における誤差補正動作の安定性が向上する。

【0110】

なお、ステップＳ２０４における判定基準は、誤差の推定精度が低下したり、計算負荷が増大したりする場合を考慮して、適宜設定される。ステップＳ２０４における判定基準によっては、三相電流およびｄｑ軸電流の両方に対して、誤差補正を行ってもよい。

【0111】

上述のように、本実施例によれば、三相交流電流振幅値に基づいて電流センサのゲイン誤差が計算され、計算されたゲイン誤差に基づいて三相電流検出値およびｄｑ軸電流検出値の内の一方が補正される。これにより、特別な動作シーケンスを備えることなく、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できる。

【0112】

なお、本実施例によるモータ制御装置がゲイン誤差の推定・補償を実行するときには、予め電流センサのオフセット誤差が補償されていることが好ましい。電流センサのオフセット誤差補償は、例えば、モータ電流を流していないときの電流センサの出力信号が示す平均的な電流値を、モータ電流検出値から差し引くことにより実施できる。

【0113】

本実施例のモータ制御装置１においては、電流センサ１１のゲイン誤差を補償するための制御部を、誤差推定を実行する誤差計算部１００と、誤差補正を実行する補正量計算部２００とに分けて備えている。これにより、誤差計算部１００を動作させて誤差推定を行った後、補正量計算部２００を動作させて誤差補正を行ってもよい。例えば、モータ５の起動時に、まず誤差計算部１００により誤差を推定し、その後、補正量計算部２００を動作させて、推定された誤差に基づいて誤差補正を行なう。なお、モータ５の起動時毎に誤差推定を行ってもよいし、モータ制御装置１に対して所定操作した場合に、誤差推定を行ってもよい。

【実施例0114】

図７は、本発明の実施例２であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【0115】

以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

【0116】

図７に示すように、本実施例のモータ制御装置１は、電流制御系を有していない。このため、電流センサ１１のゲイン誤差補償のためにｄｑ軸電流検出値は補正されない。

【0117】

本実施例のモータ制御装置１は、モータ駆動中に電流制御が行われていないがモータ電流が流れている場合、すなわち、ｄｑ軸電流指令値と実際に流れるｄｑ軸電流とが一致しない場合、例えば、過電圧保護などのためにインバータ４の三相短絡が実行される場合に、動作する。

【0118】

なお、本実施例２のモータ制御装置１の構成は、実施例１（図１）のモータ制御装置において上記の場合に動作する部分である。

【0119】

図８は、実施例２における誤差計算部１００（図７）の構成を示す機能ブロック図である。

【0120】

本実施例２における三相電流振幅推定部１０１は、三相モータ電流検出値ｉｍｅａｓ_ｕｖｗ（＝（ｉｍｅａｓ_ｕ，Ｉｍｅａｓ_ｖ，Ｉｍｅａｓ_ｗ））と、電気角θ_ｅおよび電気角速度ω_ｅ（図７）とに基づくとともに、さらにｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑ（図２）に替えてｄｑ軸電流検出値Ｉ_ｄｑ（＝（Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑ））に基づいて、三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷ（＝（Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗ）を推定する。

【0121】

三相電流振幅推定部１０１は、前述の式（５），（７）および（８）に基づいて三相モータ電流振幅値Ｉ_ＵＶＷを計算する。ただし、回転座標系における電流位相β_ｃは、式（１５）を用いて、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑから計算される。

【0122】

【数15】

【0123】

本実施例２におけるモータ状態判定部１０３は、ｄｑ軸電流検出値ｉ＊_ｄｑ（図２）に替えてｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑを用いて、モータ５（図７）の状態を判定する。

【0124】

図９は、実施例２における補正量計算部２００（図７）の構成を示す機能ブロック図である。

【0125】

本実施例２におけるｄｑ軸電流補正量計算部２０１は、誤差計算部１００（図８）によって計算された誤差ｅｒｒ_ｕｖｗ（＝（ｅｒｒ_ｕ，ｅｒｒ_ｖ，ｅｒｒ_ｗ））と、機械角θ_ｅ（図７）とに基づくとともに、ｄｑ軸電流指令値ｉ＊_ｄｑ（図３）に替えてｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｑに基づいて、ｄｑ軸電流補正量Δｉ_ｄｑ（＝（Δｉ_ｄ，Δｉ_ｑ））を計算する。

【0126】

図１０は、補正先選択部３０３の動作を示すフローチャートである。

【0127】

図１０に示すステップＳ３０１，Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３０６，Ｓ３０７およびＳ３０８は、それぞれ、前述の図６（実施例１）におけるステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０３およびＳ２０７に相当する。

【0128】

本実施例２において、補正先選択部３０３は、処理を開始すると（ステップＳ３０１）、ステップＳ３０２において、電流制御が有効であるかを判定する。本実施例２においては、電流制御が実行されないので、補正先選択部３０３は、電流制御は有効ではないと判定し（ステップＳ３０２のＮＯ）、次にステップＳ３０６を実行する。

【0129】

ステップＳ３０６において、補正先選択部２０３は、ｄｑ軸電流補正量計算部２０１に対して、Δｉ_ｄｑとして「０」（ベクトル量）を出力するように指令し、また三相電流補正量計算部２０２に対して、ｅｒｒ_ｕｖｗを用いてｍ_ｕｖｗを計算して出力するように指令する。補正先選択部３０３は、ステップＳ３０６を実行すると、一連の処理を終了する（ステップＳ３０８）。

【0130】

本実施例２によれば、三相交流電流振幅値に基づいて電流センサのゲイン誤差が計算され、計算されたゲイン誤差に基づいて三相電流検出値が補正される。これにより、特別な動作シーケンスを備えることなく、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できる。これにより、インバータ４の三相短絡動作時のようにモータ駆動中に電流制御が行われていないがモータ電流が流れている場合でも、特別な動作シーケンスを備えることなく、安定かつ正確に電流センサのゲイン誤差を推定・補償できる。

【0131】

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。