特許 7161439 半導体装置及びモータ制御システム

(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】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】半導体装置及びモータ制御システム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/20 20060101AFI20221019BHJP

   H02P 29/024 20160101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

G01D5/20 110Q

H02P29/024

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019081522

(22)【出願日】2019-04-23

(65)【公開番号】P2020176998

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-09-06

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】大島 裕

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 久晃

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２３７４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－９４６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－６１３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６６７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２１２２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１８５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４５３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０６８６８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２８８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４００６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／２５２

Ｈ０２Ｐ ２９／００－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アナログ信号であるレゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備え、
前記スペクトルは、パワースペクトル又は振幅スペクトルであって、
前記スペクトル分析部は、
前記スペクトルにおいて、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに発生する最大ピークにおける周波数を用いて、レゾルバの励磁信号の周波数を算出し、
前記エラー検出部は、
算出された前記励磁信号の周波数を指示値と比較し、前記励磁信号の周波数のエラーを検出する、
半導体装置。

【請求項2】

前記指示値に基づいて前記励磁信号を生成し、前記レゾルバに対して出力する励磁信号生成回路をさらに備える、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

アナログ信号であるレゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備え、
前記スペクトルは、パワースペクトル又は振幅スペクトルであって、
前記スペクトル分析部は、
前記スペクトルにおいて、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに発生する最大ピークにおける周波数を用いて、レゾルバの回転周波数を算出し、
前記エラー検出部は、
算出された前記回転周波数を指示値と比較し、前記回転周波数のエラーを検出する、
半導体装置。

【請求項4】

アナログ信号であるレゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備え、
前記スペクトルは、パワースペクトル又は振幅スペクトルであって、
前記エラー検出部は、
前記スペクトルにおいて、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに発生する最大ピークの少なくとも一方の大きさに基づいて、前記レゾルバ信号の振幅のエラーを検出する、
半導体装置。

【請求項5】

前記エラー検出部からの信号に基づいて、デジタル化された前記レゾルバ信号の振幅を補正する信号補正回路と、
前記信号補正回路によって補正された前記レゾルバ信号からデジタル角度信号を演算する角度演算回路と、をさらに備えた、
請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記領域変換部は、前記信号補正回路によって補正された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する、
請求項５に記載の半導体装置。

【請求項7】

アナログ信号であるレゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備え、
前記スペクトルは、パワースペクトル又は振幅スペクトルであって、
前記エラー検出部は、
前記スペクトルにおいて、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに発生する最大ピーク以外のピークをノイズと判定し、前記ノイズの大きさに基づいて、前記レゾルバ信号の異常ノイズを検出する、
半導体装置。

【請求項8】

アナログ信号であるレゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備え、
前記スペクトルは、パワースペクトル又は振幅スペクトルであって、
前記エラー検出部は、
前記スペクトルにおいて、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに発生する最大ピークの少なくとも一方の大きさとバックグラウンドノイズの大きさとに基づいて、前記レゾルバ信号の信号ノイズ比のエラーを検出する、
半導体装置。

【請求項9】

モータと、
前記モータの回転角を検出するレゾルバと、
前記レゾルバから出力されたレゾルバ信号に基づいて、制御信号を生成する半導体装置と、
前記制御信号に基づいて、前記モータを駆動する駆動回路と、を備え、
前記半導体装置は、
アナログ信号である前記レゾルバ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、
前記領域変換部によって周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、
前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、
前記アナログ／デジタル変換器によってデジタル化された前記レゾルバ信号からデジタル角度信号を演算する角度演算回路と、を備え、
前記スペクトル分析部は、
前記モータの回転速度による前記レゾルバ信号の振幅の変化を示す第１のマップと、
前記モータの回転速度による前記レゾルバ信号の位相差の変化を示す第２のマップと、を生成し、
前記モータの回転速度に応じて、前記第１及び第２のマップに基づいて、前記デジタル角度信号を補正する、
モータ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置、モータ制御システム、及びエラー検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの回転角θをレゾルバによって検出し、検出されたレゾルバ信号をレゾルバ／デジタル変換器によりデジタル信号に変換し、モータをフィードバック制御するモータ制御システムが知られている。レゾルバは、固定子（ステータ）と、その内部を回転する回転子（ロータ）と、を備えた角度センサである。回転子は、例えばモータの回転軸の外周面に固定され、モータの回転軸と共に回転する。そのため、レゾルバの回転角はモータの回転角θに等しい。

【0003】

レゾルバ信号は、例えばｓｉｎωｃｔに比例する励磁信号に、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが重畳した２相アナログ信号である。ここで、ωｃは励磁信号の周波数（以下、「励磁周波数」という）、ｔは時間である。そのため、２つのレゾルバ信号は、振幅をＡとすると、Ａｓｉｎωｃｔ・ｓｉｎθ及びＡｓｉｎωｃｔ・ｃｏｓθと表現できる。すなわち、理論上、２つのレゾルバ信号は、同一振幅Ａかつ位相差Δφ＝９０°を有している。

【0004】

そのため、レゾルバ信号に基づいて、レゾルバ信号の振幅Ａ、位相差Δφ、レゾルバ回転周波数ωｒ（＝ｄθ／ｄｔ）、励磁周波数ωｃなどのエラー（異常）を検出できる。
例えば、特許文献１には、レゾルバ信号に関するエラー検出方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－４２４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

レゾルバ信号は種々のノイズの影響を受け易いため、特許文献１に開示されたような実時間上でのレゾルバ信号に関するエラー検出では、検出精度に問題があった。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施の形態に係る半導体装置は、デジタル化されたレゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換する領域変換部と、周波数領域に変換された前記レゾルバ信号のスペクトルを分析するスペクトル分析部と、前記スペクトル分析部からの出力信号に基づいて、前記レゾルバ信号に関するエラーを検出するエラー検出部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

前記一実施の形態によれば、レゾルバ信号に関するエラーを精度良く検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体装置１００の構成を示すブロック図である。

【図2】２つのアナログレゾルバ信号ａｒ（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の波形を示すグラフである。

【図3】フーリエ変換されたレゾルバ信号のパワースペクトルを模式的に示すグラフである。

【図4】フーリエ変換されたレゾルバ信号の位相差スペクトルを模式的に示す複素単位円である。

【図5】第１の実施の形態に係る半導体装置１００の構成を示す詳細なブロック図である。

【図6】領域変換部ＤＴの一例を示すブロック図である。

【図7】デジタルレゾルバ信号ｄｒのうちｆ（ｔ）ｓｉｎθをハニング窓により窓関数処理した様子を示すグラフである。

【図8】レジスタＲＥＧに格納された周波数領域信号ｆｄの一例を示す表である。

【図9】スペクトル分析部ＳＡの一例を示すブロック図である。

【図10】エラー検出部ＥＤの一例を示すブロック図である。

【図11】励磁周波数判定部３１におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。

【図12】レゾルバ信号振幅判定部３４におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。

【図13】ノイズ判定部３５におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。

【図14】直流成分判定部３６におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。

【図15】第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置１００の構成を示す詳細なブロック図である。

【図16】第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置１００の構成を示す詳細なブロック図である。

【図17】第２の実施の形態に係る半導体装置２００の構成を示す詳細なブロック図である。

【図18】信号補正回路ＳＣの一例を示すブロック図である。

【図19】第３の実施の形態に係る半導体装置３００の構成を示す詳細なブロック図である。

【図20】ピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー（ピークパワー）のモータ回転速度依存性を示すグラフである。

【図21】２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の位相差Δφのモータ回転速度依存性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成でき、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。従って、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0011】

（第１の実施の形態）
＜半導体装置１００の構成＞
まず、図１を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置及びモータ制御システムについて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１、領域変換部ＤＴ、スペクトル分析部ＳＡ、エラー検出部ＥＤを備えている。

【0012】

半導体装置１００は、レゾルバＲＥＳから出力されたアナログレゾルバ信号ａｒに基づいて、スイッチング駆動回路ＳＤを制御するパルス制御信号ｐｗｍを出力する。図１の例は、レゾルバＲＥＳがモータＭＴの回転角θを検出し、半導体装置１００から出力されたパルス制御信号ｐｗｍに基づいて、スイッチング駆動回路ＳＤがモータＭＴを駆動するモータ制御システムである。すなわち、半導体装置１００は、モータ制御システムを構成するモータ制御用の半導体装置である。

【0013】

レゾルバＲＥＳは、固定子と、その内部を回転する回転子と、を備えた角度センサである。回転子は、例えばモータＭＴの回転軸の外周面に固定され、モータＭＴの回転軸と共に回転する。そのため、レゾルバＲＥＳの回転角はモータＭＴの回転角θに等しい。

【0014】

上述の通り、レゾルバＲＥＳから出力されるアナログレゾルバ信号ａｒは、時間ｔの関数ｆ（ｔ）で表される励磁信号に、ｓｉｎθ及びｃｏｓθが重畳した２相信号である。そのため、図１に示すように、２つのアナログレゾルバ信号ａｒは、ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθと表現できる。

【0015】

ここで、図２は、２つのアナログレゾルバ信号ａｒ（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の波形を示すグラフである。ｆ（ｔ）で表される励磁信号は、励磁周波数をωｃとして、例えばｓｉｎωｃｔに比例する。そのため、２つのアナログレゾルバ信号ａｒは、振幅をＡとして、Ａｓｉｎωｃｔ・ｓｉｎθ及びＡｓｉｎωｃｔ・ｃｏｓθと表現できる。すなわち、理論上、２つのレゾルバ信号は、同一振幅Ａかつ一定の位相差Δφ＝９０°を有している。

【0016】

半導体装置１００について説明する。
アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１は、レゾルバＲＥＳから出力されたアナログレゾルバ信号ａｒをデジタルレゾルバ信号ｄｒに変換する。ここで、デジタルレゾルバ信号ｄｒも、アナログレゾルバ信号ａｒと同様に、Ａｓｉｎωｃｔ・ｓｉｎθ及びＡｓｉｎωｃｔ・ｃｏｓθと表現できる。
領域変換部ＤＴは、デジタルレゾルバ信号ｄｒを時間領域から周波数領域に変換する。例えば、領域変換部ＤＴは、デジタルレゾルバ信号ｄｒをフーリエ変換する。

【0017】

スペクトル分析部ＳＡは、周波数領域に変換されたデジタルレゾルバ信号ｄｒのスペクトルを分析する。スペクトル分析部ＳＡは、パワースペクトル及び位相差スペクトルの少なくともいずれかを分析する。また、スペクトル分析部ＳＡはパワースペクトルに代えて、振幅スペクトルを分析してもよい。

【0018】

図３は、フーリエ変換されたレゾルバ信号のパワースペクトルを模式的に示すグラフである。図３の横軸は周波数、縦軸はパワーを示している。図３に示すように、フーリエ変換されたレゾルバ信号のパワースペクトルでは、励磁周波数ωｃを中心として、上側帯波及び下側帯波のそれぞれに最大ピークが発生する。図３に示すように、最大ピークにおける周波数（以下、「ピーク周波数」という）をωｐ１、ωｐ２とすると、ωｐ１＝ωｃ＋ωｒ及びωｐ２＝ωｃ－ωｒである。ωｒはレゾルバ回転周波数である。

【0019】

ここで、励磁周波数ωｃ＝（ωｐ１＋ωｐ２）／２、及びレゾルバ回転周波数ωｒ＝（ωｐ１－ωｐ２）／２の等式が成立する。そのため、スペクトル分析部ＳＡにおいて、２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２から励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒが精度良くかつ容易に得られる。

【0020】

図４は、フーリエ変換されたレゾルバ信号の位相差スペクトルを模式的に示す複素単位円である。図４に示した複素単位円は、２つのレゾルバ信号（ｓｉｎ相及びｃｏｓ相）の位相差Δφを示している。位相差スペクトルによって、２つのレゾルバ信号の位相差Δφが精度良くかつ容易に得られる。

【0021】

エラー検出部ＥＤは、スペクトル分析部ＳＡからの出力信号に基づいて、レゾルバ信号に関するエラー（異常）を検出する。換言すると、エラー検出部ＥＤは、周波数領域に変換されたレゾルバ信号のスペクトルの分析結果に基づいて、レゾルバ信号に関するエラーを検出する。

【0022】

例えば、スペクトル分析部ＳＡが算出した励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒの観測値を指示値と比較し、励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒのエラーを精度良くかつ容易に検出できる。
また、ピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値からレゾルバ信号のパワーすなわち振幅のエラーも精度良くかつ容易に検出できる。

【0023】

さらに、上記２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２以外の周波数に表れるピークはノイズであるため、そのピーク値から異常ノイズも精度良くかつ容易に検出できる。
また、周波数０におけるパワー値から直流成分のエラーも精度良くかつ容易に検出できる。
なお、エラー検出部ＥＤがパワースペクトルを利用したこれらのエラー検出を行う場合、これら全てのエラー検出を行う必要はない。

【0024】

図４に示すように、得られた位相差Δφを期待値９０°と比較することによって、レゾルバ信号の位相差Δφのエラーも精度良くかつ容易に検出できる。例えば、図４に示すように、２つのレゾルバ信号（ｓｉｎ相及びｃｏｓ相）の位相差Δφが期待値９０°を中心とする所定の正常範囲から外れた場合、エラー検出部ＥＤは、エラーを検出する。

【0025】

＜効果の説明＞
以上の通り、本実施の形態に係る半導体装置１００では、領域変換部ＤＴにおいて、レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換し、スペクトル分析部ＳＡにおいて、周波数領域に変換されたレゾルバ信号のスペクトルを分析する。すなわち、時間領域から周波数領域に変換されたレゾルバ信号のスペクトルを分析する。

【0026】

レゾルバ信号は励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒの２つの周波数成分しか有さない。そのため、実時間上でのエラー検出に比べ、本実施の形態に係る半導体装置１００では、ノイズの影響が抑制され、精度良くかつ容易にエラーを検出できる。
さらに、エラー検出が容易になるため、例えばエラー検出部ＥＤの回路構成を簡易にでき、半導体装置１００のチップ面積を削減できる。

【0027】

＜半導体装置１００の詳細な構成＞
次に、図５を参照して、第１の実施の形態に係る半導体装置について、より詳細に説明する。図５は、第１の実施の形態に係る半導体装置１００の構成を示す詳細なブロック図である。図５に示すように、半導体装置１００は、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣ、処理部ＣＰＵ、ＰＷＭ信号生成回路ＰＧ、及びアナログ／デジタル変換器ＡＤＣ２を備えている。

【0028】

ここで、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣは、図１に示したアナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１、領域変換部ＤＴ、スペクトル分析部ＳＡ、及びエラー検出部ＥＤを全て備えている。さらに、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣは、レジスタＲＥＧ、角度演算回路ＡＡ、及び励磁信号生成回路ＥＧを備えている。

【0029】

アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ２は、アナログ電流信号ａｃをデジタル電流信号ｄｃに変換し、処理部ＣＰＵに出力する。アナログ電流信号ａｃは、スイッチング駆動回路から出力された駆動電流Ｉｄｒを電流センサ等によって検出した信号である。

【0030】

レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣは、レゾルバＲＥＳから出力されたアナログレゾルバ信号ａｒをデジタル角度信号ｄａに変換し、処理部ＣＰＵに出力する。より詳細には、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１が、アナログレゾルバ信号ａｒをデジタルレゾルバ信号ｄｒに変換する。そして、角度演算回路ＡＡが、デジタルレゾルバ信号ｄｒからデジタル角度信号ｄａを演算し、処理部ＣＰＵに出力する。デジタル角度信号ｄａは、レゾルバの回転角θのデジタル値である。

【0031】

また、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣにおける励磁信号生成回路ＥＧは、処理部ＣＰＵから出力された励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔに基づいて、ｆ（ｔ）で表される励磁信号ｅｓを出力する。ここで、上述の通り、ｆ（ｔ）で表される励磁信号ｅｓは、例えばｓｉｎωｃｔに比例する。つまり、励磁信号生成回路ＥＧは、励磁周波数ωｃを励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔに設定し、励磁信号ｅｓを出力する。
なお、図５に示すように、励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔは、エラー検出部ＥＤにも入力される。

【0032】

処理部ＣＰＵは、デジタル角度信号ｄａ、デジタル電流信号ｄｃ、及び要求信号ｒｅｑに基づいて、制御信号ｃｔｒを生成する。制御信号ｃｔｒはＰＷＭ信号生成回路ＰＧに出力される。処理部ＣＰＵは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。要求信号ｒｅｑは、半導体装置１００の外部から入力され、例えばモータＭＴの回転速度の指示値を示す信号である。

【0033】

より詳細には、処理部ＣＰＵは、モータＭＴからフィードバックされるデジタル角度信号ｄａ及びデジタル電流信号ｄｃから現状のモータＭＴの回転速度を算出する。そして、処理部ＣＰＵは、算出した現状のモータＭＴの回転速度と要求信号ｒｅｑとを比較して、モータＭＴの回転速度を増加もしくは減少させるための制御信号ｃｔｒを出力する。
ＰＷＭ信号生成回路ＰＧは、処理部ＣＰＵから出力された制御信号ｃｔｒに基づいて、パルス制御信号ｐｗｍを生成し、スイッチング駆動回路ＳＤに出力する。

【0034】

本実施の形態に係る半導体装置１００では、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣが、領域変換部ＤＴ、レジスタＲＥＧ、スペクトル分析部ＳＡ、及びエラー検出部ＥＤを備えている。

【0035】

まず、領域変換部ＤＴについて説明する。ここで、図６は、領域変換部ＤＴの一例を示すブロック図である。図６の例では、領域変換部ＤＴは、バンドパスフィルタ１１、窓関数処理部１２、及びフーリエ変換部１３を備えている。つまり、図６に示した例では、時間領域／周波数領域変換としてフーリエ変換を用いている。

【0036】

バンドパスフィルタ１１は、デジタルレゾルバ信号ｄｒの所定範囲の周波数のみを通過させる。バンドパスフィルタ１１によって、デジタルレゾルバ信号ｄｒのノイズを抑制できる。このように、デジタルレゾルバ信号ｄｒを時間領域から周波数領域に変換する前に、バンドパスフィルタ１１によってデジタルレゾルバ信号ｄｒからノイズを除去してもよい。ここで、バンドパスフィルタ１１が通過させる周波数の範囲は、励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒが取り得る範囲などから適宜設定すればよい。
なお、バンドパスフィルタ１１に代えて、ローパスフィルタを用いてもよい。

【0037】

窓関数処理部１２は、バンドパスフィルタ１１を通過したデジタルレゾルバ信号ｄｒを窓関数処理する。窓関数処理によって、フーリエ変換における時間窓による誤差を低減できる。このように、フーリエ変換部１３においてデジタルレゾルバ信号ｄｒをフーリエ変換する前に、窓関数処理部１２によってデジタルレゾルバ信号ｄｒを窓関数処理してもよい。ここで、図７は、デジタルレゾルバ信号ｄｒのうちｆ（ｔ）ｓｉｎθをハニング窓により窓関数処理した様子を示すグラフである。

【0038】

フーリエ変換部１３は、窓関数処理されたデジタルレゾルバ信号ｄｒをフーリエ変換する。フーリエ変換部１３によって、デジタルレゾルバ信号ｄｒが時間領域から周波数領域に変換される。フーリエ変換部１３からフーリエ変換後のレゾルバ信号である周波数領域信号ｆｄが出力される。フーリエ変換部１３は、例えば高速フーリエ変換回路から構成される。高速フーリエ変換回路を用いることによって、処理速度を高められる。

【0039】

次に、レジスタＲＥＧについて説明する。レジスタＲＥＧは、周波数領域信号ｆｄを例えば一時的に保持する。ここで、図８は、レジスタＲＥＧに格納された周波数領域信号ｆｄの一例を示す表である。図８に示すように、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）のそれぞれについて、フーリエ変換後の周波数領域信号ｆｄの値がレジスタＲＥＧに保持される。具体的には、周波数毎に実部及び虚部がレジスタＲＥＧに保持される。

【0040】

図８の例では、周波数０、ω１～ω４について実部及び虚部の値がデータとしてレジスタＲＥＧに保持されている。当然のことながら、実際には、より多くの周波数についてのデータが保持される。データ数を削減するために、周波数０の周辺、及び図３に示した２つのピーク周波数ωｐ１（＝ωｃ＋ωｒ）、ωｐ２（＝ωｃ－ωｒ）の周辺のみのデータをレジスタＲＥＧに保持してもよい。

【0041】

レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｓｉｎθについては、周波数０における実部及び虚部の値がそれぞれＲ０ｓ、Ｉ０ｓである。そして、周波数ω１～ω４では、実部の値がそれぞれＲ１ｓ～Ｒ４ｓ、虚部の値がそれぞれＩ１ｓ～Ｉ４ｓである。同様に、レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｃｏｓθについては、周波数０における実部及び虚部の値がそれぞれＲ０ｃ、Ｉ０ｃである。そして、周波数ω１～ω４では、実部の値がそれぞれＲ１ｓ～Ｒ４ｓ、虚部の値がそれぞれＩ１ｓ～Ｉ４ｓである。
なお、レジスタＲＥＧに代えて、メモリに周波数領域信号ｆｄを保持してもよい。

【0042】

次に、スペクトル分析部ＳＡについて説明する。ここで、図９は、スペクトル分析部ＳＡの一例を示すブロック図である。図９の例では、スペクトル分析部ＳＡは、位相差スペクトル算出部２１、パワースペクトル算出部２２、ピーク周波数抽出部２３、励磁周波数算出部２４、及びレゾルバ回転周波数算出部２５を備えている。

【0043】

位相差スペクトル算出部２１は、レジスタＲＥＧに保持されたデータから各周波数について、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の位相差Δφを算出する。レジスタＲＥＧに保持されたデータが、図８に示した表の場合、位相差スペクトル算出部２１は、周波数０、及びω１～ω４について、ｆ（ｔ）ｓｉｎθとｆ（ｔ）ｃｏｓθとの位相差Δφを算出する。
位相差スペクトル算出部２１は、算出した位相差スペクトルｐｈｓを出力する。

【0044】

例えば、周波数ω１の場合、レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｓｉｎθの実部Ｒ１ｓ及び虚部Ｉ１ｓからレゾルバ信号ｆ（ｔ）ｓｉｎθの位相φｓが得られる。レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｃｏｓθの実部Ｒ１ｃ及び虚部Ｉ１ｃからレゾルバ信号ｆ（ｔ）ｃｏｓθの位相φｃが得られる。その結果、両信号の位相差Δφ＝φｃ－φｓが得られる。ここで、ｃｏｓθ＝ｓｉｎ（θ＋９０°）であるため、位相差Δφの期待値は、いずれの周波数においても９０°である。

【0045】

パワースペクトル算出部２２は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）のそれぞれについて、レジスタＲＥＧに保持されたデータから各周波数のパワー値を算出する。レジスタＲＥＧに保持されたデータが、図８に示した表の場合、パワースペクトル算出部２２は、周波数０、及びω１～ω４のパワー値を算出する。
パワースペクトル算出部２２は、算出したパワースペクトルｐｗｓを出力する。

【0046】

パワー値は、実部及び虚部の二乗和である。例えば、周波数ω１の場合、レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｓｉｎθのパワー値は（Ｒ１ｓ）^２＋（Ｉ１ｓ）^２である。他方、レゾルバ信号ｆ（ｔ）ｃｏｓθのパワー値は（Ｒ１ｃ）^２＋（Ｉ１ｃ）^２である。全周波数についてパワー値を算出することによって、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）のそれぞれについて、図３に示したパワースペクトルが得られる。

【0047】

ピーク周波数抽出部２３は、図３に示したパワースペクトルの上側帯波及び下側帯波のそれぞれにおいて、パワー値が最大となるピーク周波数を抽出する。すなわち、ピーク周波数抽出部２３は、図３に示すピーク周波数ωｐ１、ωｐ２を抽出し、出力する。ここで、図３に示すように、２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２と、励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒとの間には、ωｐ１＝ωｃ＋ωｒ及びωｐ２＝ωｃ－ωｒの関係が成立する。

【0048】

励磁周波数算出部２４は、ピーク周波数抽出部２３が出力したピーク周波数ωｐ１、ωｐ２から励磁周波数ωｃを算出する。具体的には、励磁周波数算出部２４は、励磁周波数ωｃ＝（ωｐ１＋ωｐ２）／２の等式を用いて、励磁周波数ωｃを算出する。そして、励磁周波数算出部２４は、算出した励磁周波数ωｃを励磁周波数観測値ωｃ＿ｏｂｓとして出力する。このように、パワースペクトルから抽出された２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２を用いて、励磁周波数ωｃが精度良くかつ容易に得られる。

【0049】

レゾルバ回転周波数算出部２５は、ピーク周波数抽出部２３が出力したピーク周波数ωｐ１、ωｐ２からレゾルバ回転周波数ωｒを算出する。具体的には、レゾルバ回転周波数ωｒ＝（ωｐ１－ωｐ２）／２の等式を用いて、レゾルバ回転周波数ωｒを算出する。そして、レゾルバ回転周波数算出部２５は、算出したレゾルバ回転周波数ωｒをレゾルバ回転周波数観測値ωｒ＿ｏｂｓとして出力する。このように、パワースペクトルから抽出された２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２を用いて、レゾルバ回転周波数ωｒが精度良くかつ容易に得られる。

【0050】

次に、エラー検出部ＥＤについて説明する。ここで、図１０は、エラー検出部ＥＤの一例を示すブロック図である。図１０の例では、エラー検出部ＥＤは、エラー判定部３０及びエラー出力制御部４０を備えている。そして、エラー判定部３０は、励磁周波数判定部３１、レゾルバ回転周波数判定部３２、レゾルバ信号位相差判定部３３、レゾルバ信号振幅判定部３４、ノイズ判定部３５、直流成分判定部３６、及びＳ／Ｎ判定部３７を備えている。

【0051】

図１０に示すように、励磁周波数判定部３１は、励磁周波数算出部２４から出力された励磁周波数観測値ωｃ＿ｏｂｓと励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔとを比較し、励磁周波数ωｃがエラーか否かを判定する。励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔは、図５に示すように、処理部ＣＰＵから出力される。励磁周波数判定部３１は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られる励磁周波数観測値ωｃ＿ｏｂｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。

【0052】

ここで、図１１は、励磁周波数判定部３１におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。図１１に示すように、励磁周波数観測値ωｃ＿ｏｂｓと励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔとの偏差Δωｃが所定の基準値を所定の回数もしくは時間超えた場合、励磁周波数判定部３１は、励磁周波数ωｃがエラーであると判定する。

【0053】

このように、励磁周波数観測値ωｃ＿ｏｂｓと励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔとを比較することによって、励磁周波数ωｃのエラーを精度良くかつ容易に検出できる。また、励磁周波数判定部３１の回路構成を簡易にできる。
励磁周波数判定部３１は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0054】

図１０に示すように、レゾルバ回転周波数判定部３２は、レゾルバ回転周波数算出部２５から出力されたレゾルバ回転周波数観測値ωｒ＿ｏｂｓとレゾルバ回転周波数指示値ωｒ＿ｉｎｓｔとを比較し、レゾルバ回転周波数ωｒがエラーか否かを判定する。レゾルバ回転周波数判定部３２は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られるレゾルバ回転周波数観測値ωｒ＿ｏｂｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。

【0055】

レゾルバ回転周波数観測値ωｒ＿ｏｂｓとレゾルバ回転周波数指示値ωｒ＿ｉｎｓｔとの偏差Δωｒが所定の基準値を所定の回数もしくは時間超えた場合、レゾルバ回転周波数判定部３２は、レゾルバ回転周波数ωｒがエラーであると判定する。ここで、図５に示すように、レゾルバ回転周波数指示値ωｒ＿ｉｎｓｔは、要求信号ｒｅｑ（モータＭＴの回転速度指示値）に基づいて、処理部ＣＰＵから出力される。

【0056】

このように、レゾルバ回転周波数観測値ωｒ＿ｏｂｓとレゾルバ回転周波数指示値ωｒ＿ｉｎｓｔとを比較することによって、レゾルバ回転周波数ωｒのエラーを精度良くかつ容易に検出できる。また、レゾルバ回転周波数判定部３２の回路構成を簡易にできる。
レゾルバ回転周波数判定部３２は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0057】

図１０に示すように、レゾルバ信号位相差判定部３３は、位相差スペクトルｐｈｓ及びピーク周波数ωｐ１、ωｐ２に基づいて、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の位相差Δφがエラーか否かを判定する。具体的には、レゾルバ信号位相差判定部３３は、ピーク周波数ωｐ１、ωｐ２における２つのレゾルバ信号の位相差Δφの両方もしくは一方を期待値９０°と比較する。例えば、図４に示すように、位相差Δφが期待値９０°を中心とする所定の正常範囲から所定の回数もしくは時間外れた場合、レゾルバ信号位相差判定部３３は、位相差Δφがエラーであると判定する。

【0058】

このように、位相差スペクトルから得られた位相差Δφを期待値９０°と比較することによって、レゾルバ信号の位相差Δφのエラーも精度良くかつ容易に検出できる。また、レゾルバ信号位相差判定部３３の回路構成を簡易にできる。
レゾルバ信号位相差判定部３３は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0059】

図１０に示すように、レゾルバ信号振幅判定部３４は、パワースペクトルｐｗｓ及びピーク周波数ωｐ１、ωｐ２に基づいて、レゾルバ信号の振幅がエラーか否かを判定する。ここで、振幅の二乗がパワー値であるため、パワースペクトルｐｗｓに基づいて、振幅のエラーを判定できる。レゾルバ信号振幅判定部３４は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られるパワースペクトルｐｗｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。

【0060】

ここで、図１２は、レゾルバ信号振幅判定部３４におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。例えば、ピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値と期待値との偏差の両方もしくは一方が、所定の基準範囲から所定の回数もしくは時間外れた場合、レゾルバ信号振幅判定部３４は、レゾルバ信号の振幅がエラーであると判定する。両方の偏差の平均値を用いてもよい。図１２は、２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値が所定の基準範囲を下回り、異常であると判断された場合を示している。

【0061】

このように、パワースペクトルｐｗｓのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値に基づいて、レゾルバ信号の振幅のエラーを精度良くかつ容易に検出できる。また、レゾルバ信号振幅判定部３４の回路構成を簡易にできる。
レゾルバ信号振幅判定部３４は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0062】

図１０に示すように、ノイズ判定部３５は、パワースペクトルｐｗｓ及びピーク周波数ωｐ１、ωｐ２に基づいて、異常ノイズが発生しているか否かを判定する。ノイズ判定部３５は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られるパワースペクトルｐｗｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。

【0063】

ここで、図１３は、ノイズ判定部３５におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。図１３に示すように、２つのピーク周波数ωｐ１、ωｐ２以外の周波数に表れるピークはノイズである。そのため、ノイズのピーク値が所定の基準値を所定の回数もしくは時間超えた場合、ノイズ判定部３５は、異常ノイズであると判定する。

【0064】

このように、パワースペクトルｐｗｓにおいてピーク周波数ωｐ１、ωｐ２以外の周波数に表れるピークに基づいて、異常ノイズを精度良くかつ容易に検出できる。また、ノイズ判定部３５の回路構成を簡易にできる。
ノイズ判定部３５は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。さらに、ノイズ判定部３５は、異常ノイズが発生した周波数を、保持してもよいし、エラー出力制御部４０に出力してもよい。

【0065】

図１０に示すように、直流成分判定部３６は、パワースペクトルｐｗｓに基づいて、直流成分（周波数０におけるパワー値）がエラーか否かを判定する。直流成分判定部３６は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られるパワースペクトルｐｗｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。

【0066】

ここで、図１３は、直流成分判定部３６におけるエラー判定方法を模式的に示すパワースペクトルのグラフである。図１３に示すように、期待値０である周波数０におけるパワー値が基準値を所定の回数もしくは時間超えた場合、直流成分判定部３６は、直流成分がエラーであると判定する。

【0067】

このように、パワースペクトルｐｗｓに基づいて、直流成分（周波数０におけるパワー値）のエラーを精度良くかつ容易に検出できる。また、直流成分判定部３６の回路構成を簡易にできる。
直流成分判定部３６は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0068】

図１０に示すように、Ｓ／Ｎ判定部３７は、パワースペクトルｐｗｓに基づいて、Ｓ／Ｎ（信号ノイズ比）がエラーか否かを判定する。Ｓ／Ｎにおける信号はピーク周波数ωｐ１、ωｐ２における信号の少なくとも一方、ノイズはバックグラウンドノイズである。Ｓ／Ｎ判定部３７は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）から得られるパワースペクトルｐｗｓの少なくとも一方を用いてエラー判定を行う。パワースペクトルｐｗｓから得られるＳ／Ｎが所定の基準値を所定の回数もしくは時間下回った場合、Ｓ／Ｎ判定部３７は、Ｓ／Ｎがエラーであると判定する。

【0069】

このように、パワースペクトルｐｗｓに基づいて、Ｓ／Ｎのエラーを精度良くかつ容易に検出できる。また、Ｓ／Ｎ判定部３７の回路構成を簡易にできる。
Ｓ／Ｎ判定部３７は、判定結果をエラー出力制御部４０に出力する。

【0070】

エラー出力制御部４０は、エラー判定部３０の各判定部（レゾルバ信号位相差判定部３３等）から出力された判定結果に基づいて、エラー信号ｅｒｒを生成する。そして、エラー出力制御部４０は、例えば割り込み処理によって、処理部ＣＰＵにエラー信号ｅｒｒを出力する。
レゾルバ信号にエラー信号ｅｒｒが発生した場合、例えば、処理部ＣＰＵはモータＭＴを安全に停止させる。あるいは、デジタル電流信号ｄｃのみに基づいて、処理部ＣＰＵはモータＭＴの制御を継続してもよい。

【0071】

＜効果の説明＞
以上の通り、本実施の形態に係る半導体装置１００では、領域変換部ＤＴにおいて、レゾルバ信号を時間領域から周波数領域に変換し、スペクトル分析部ＳＡにおいて、周波数領域に変換されたレゾルバ信号のスペクトルを分析する。すなわち、時間領域から周波数領域に変換されたレゾルバ信号のスペクトルを分析する。

【0072】

レゾルバ信号は励磁周波数ωｃ及びレゾルバ回転周波数ωｒの２つの周波数成分しか有さない。そのため、実時間上でのエラー検出に比べ、本実施の形態に係る半導体装置１００では、ノイズの影響が抑制され、精度良くかつ容易にエラーを検出できる。
さらに、エラー検出が容易になるため、上述の通り、エラー検出部ＥＤのエラー判定部３０の回路構成を簡易にでき、半導体装置１００のチップ面積を削減できる。

【0073】

＜第１の実施の形態の変形例＞
ここで、図１５、図１６を参照して、第１の実施の形態の変形例に係る他の半導体装置について説明する。図１５、図１６は、第１の実施の形態の変形例に係る半導体装置１００の構成を示す詳細なブロック図である。

【0074】

まず、図１５に示した半導体装置１００について説明する。
図５に示した半導体装置１００では、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣは、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１、領域変換部ＤＴ、レジスタＲＥＧ、スペクトル分析部ＳＡ、及びエラー検出部ＥＤを備えている。
これに対し、図１５に示した半導体装置１００では、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１、領域変換部ＤＴ、レジスタＲＥＧ、スペクトル分析部ＳＡ、及びエラー検出部ＥＤが、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣに含まれない。

【0075】

ここで、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣは、角度演算回路ＡＡ２、励磁信号生成回路ＥＧを備えている。図５に示した角度演算回路ＡＡは、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１が出力したデジタルレゾルバ信号ｄｒからデジタル角度信号ｄａを演算する。これに対し、図１５に示した角度演算回路ＡＡ２は、レゾルバＲＥＳから出力されたアナログレゾルバ信号ａｒからデジタル角度信号ｄａを直接演算する。
その他の構成は、図５に示した半導体装置１００と同様であるため、説明を省略する。

【0076】

次に、図１６に示した半導体装置１００について説明する。
図５に示した半導体装置１００は、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣの内部に励磁信号生成回路ＥＧを備えている。これに対し、図１５に示した半導体装置１００は、内部に励磁信号生成回路ＥＧを備えておらず、外部に励磁信号生成回路ＥＧが設けられている。そして、励磁信号生成回路ＥＧから出力された励磁周波数指示値ωｃ＿ｉｎｓｔがエラー検出部ＥＤに入力される。
その他の構成は、図５に示した半導体装置１００と同様であるため、説明を省略する。
図１５、図１６に示した半導体装置１００においても、図５に示した半導体装置１００と同様の効果が得られる。

【0077】

（第２の実施の形態）
＜半導体装置２００の詳細な構成＞
次に、図１７を参照して、第２の実施の形態に係る半導体装置について詳細に説明する。図１７は、第２の実施の形態に係る半導体装置２００の構成を示す詳細なブロック図である。図５に示した半導体装置１００に対し、図１７に示した半導体装置２００では、レゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣが、信号補正回路ＳＣをさらに備えている。

【0078】

図１７に示すように、信号補正回路ＳＣは、アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１と角度演算回路ＡＡとの間に設けられている。アナログ／デジタル変換器ＡＤＣ１から出力されたデジタルレゾルバ信号ｄｒが信号補正回路ＳＣに入力される。信号補正回路ＳＣは、エラー検出部ＥＤからの出力信号に基づいて、デジタルレゾルバ信号ｄｒを補正し、補正されたデジタルレゾルバ信号ｄｒ＿ｃｒｒを出力する。角度演算回路ＡＡは、補正されたデジタルレゾルバ信号ｄｒ＿ｃｒｒからデジタル角度信号ｄａを演算し、処理部ＣＰＵに出力する。

【0079】

また、デジタルレゾルバ信号ｄｒに代えて補正されたデジタルレゾルバ信号ｄｒ＿ｃｒｒが領域変換部ＤＴに入力される。
なお、第２の実施の形態に係る半導体装置２００においても、デジタルレゾルバ信号ｄｒが領域変換部ＤＴに入力されてもよい。

【0080】

ここで、図１８を参照して、信号補正回路ＳＣの詳細な構成について説明する。図１８は、信号補正回路ＳＣの一例を示すブロック図である。図１８の例では、信号補正回路ＳＣは、オフセット調整部５１、振幅調整部５２、遅延調整部５３、及びノイズ除去フィルタ５４を備えている。

【0081】

オフセット調整部５１は、図１４に示したパワースペクトルにおける直流成分（周波数０におけるパワー値）が０になるように、デジタルレゾルバ信号ｄｒのオフセット量を調整する。例えば、図１８に示すように、オフセット調整部５１は、直流成分判定部３６が判定に使用した直流成分値を受け取り、オフセット量を調整する。２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）について、それぞれの直流成分を用いてオフセット量を調整することが好ましい。

【0082】

振幅調整部５２は、図１２に示したピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値が期待値に近付くように、デジタルレゾルバ信号ｄｒの振幅を調整する。例えば、図１８に示すように、振幅調整部５２は、レゾルバ信号振幅判定部３４が判定に使用したピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー値と期待値との偏差の両方もしくは一方に基づいて、デジタルレゾルバ信号ｄｒの振幅を調整する。偏差の両方を用いる場合、例えば偏差の平均値を用いて、デジタルレゾルバ信号ｄｒの振幅が調整される。２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）について、それぞれの偏差を用いて振幅を調整することが好ましい。

【0083】

遅延調整部５３は、図４に示した２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の位相差Δφが期待値９０°に近付くように、デジタルレゾルバ信号ｄｒ（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の両方もしくは一方の遅延量を調整する。例えば、図１８に示すように、遅延調整部５３は、レゾルバ信号位相差判定部３３が判定に使用した位相差Δφを受け取り、遅延量を調整する。

【0084】

ノイズ除去フィルタ５４は、デジタルレゾルバ信号ｄｒからノイズを除去する。ノイズ除去フィルタ５４として、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ又はＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタなどを用いることができる。例えば、図１８に示すように、ノイズ除去フィルタ５４は、Ｓ／Ｎ判定部３７が判定に使用したパワースペクトルのＳ／Ｎを受け取り、フィルタ係数を調整する。２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）について、それぞれのＳ／Ｎを用いてフィルタ係数を調整することが好ましい。

【0085】

以上の通り、第２の実施の形態に係る半導体装置２００では、信号補正回路ＳＣがデジタルレゾルバ信号ｄｒを補正する。補正されたデジタルレゾルバ信号ｄｒ＿ｃｒｒを用いることによって、角度演算回路ＡＡは、デジタル角度信号ｄａを精度良く演算できる。
また、エラー検出部ＥＤからフィードバックされる信号に基づいて、信号補正回路ＳＣはデジタルレゾルバ信号ｄｒを自動的に補正できる。

【0086】

その他の構成は、図５に示した半導体装置１００と同様であるため、説明を省略する。
図１７に示した半導体装置２００においても、図５に示した半導体装置１００と同様の効果が得られる。

【0087】

（第３の実施の形態）
＜半導体装置３００の詳細な構成＞
次に、図１９を参照して、第３の実施の形態に係る半導体装置について詳細に説明する。図１９は、第３の実施の形態に係る半導体装置３００の構成を示す詳細なブロック図である。図５に示した半導体装置１００に対し、図１９に示した半導体装置３００では、処理部ＣＰＵが、パワースペクトル及び位相差スペクトルを格納するためのメモリＭＥＭをさらに備えている。

【0088】

ここで、図２０は、ピーク周波数ωｐ１、ωｐ２におけるパワー（ピークパワー）のモータ回転速度による変化を示すグラフである。図２０に示したピークパワーのモータ回転速度依存性は、スペクトル分析部ＳＡのパワースペクトル算出部２２が算出したパワースペクトルから得られる。具体的には、事前にモータ回転速度を低速から高速まで変化ながらパワースペクトルのピークパワーを調査することによって、図２０に示したような特性が得られる。

【0089】

また、図２１は、２つのレゾルバ信号（ｆ（ｔ）ｓｉｎθ及びｆ（ｔ）ｃｏｓθ）の位相差Δφのモータ回転速度による変化を示すグラフである。図２１に示した位相差Δφのモータ回転速度依存性は、スペクトル分析部ＳＡの位相差スペクトル算出部２１が算出した位相差スペクトルから得られる。具体的には、事前にモータ回転速度を低速から高速まで変化ながら位相差スペクトルを調査することによって、図２１に示したような特性が得られる。

【0090】

本実施の形態に係る半導体装置３００では、図２０に示したピークパワーのモータ回転速度依存性を示すマップ（第１のマップ）と、図２１に示した位相差Δφのモータ回転速度依存性のマップ（第２のマップ）とが、メモリＭＥＭに格納されている。これらのマップは、図１９に破線矢印によって示したように、事前にスペクトル分析部ＳＡによって生成され、メモリＭＥＭに格納される。

【0091】

そのため、処理部ＣＰＵは、各モータ回転速度において、メモリＭＥＭに格納されたマップを参照し、角度演算回路ＡＡから出力されたデジタル角度信号ｄａを補正する。図１７に示した信号補正回路ＳＣを設けずに、デジタル角度信号ｄａを補正できる。

【0092】

なお、処理部ＣＰＵに代えてレゾルバ／デジタル変換器ＲＤＣが、図２０及び図２１に示したマップを格納するためのメモリＭＥＭを備えていてもよい。そして、例えば角度演算回路ＡＡがマップを参照し、予め補正されたデジタル角度信号ｄａを出力してもよい。

【0093】

その他の構成は、図５に示した半導体装置１００と同様であるため、説明を省略する。
図１９に示した半導体装置３００においても、図５に示した半導体装置１００と同様の効果が得られる。

【0094】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0095】

１１ バンドパスフィルタ
１２ 窓関数処理部
１３ フーリエ変換部
２１ 位相差スペクトル算出部
２２ パワースペクトル算出部
２３ ピーク周波数抽出部
２４ 励磁周波数算出部
２５ レゾルバ回転周波数算出部
３０ エラー判定部
３１ 励磁周波数判定部
３２ レゾルバ回転周波数判定部
３３ レゾルバ信号位相差判定部
３４ レゾルバ信号振幅判定部
３５ ノイズ判定部
３６ 直流成分判定部
３７ Ｓ／Ｎ判定部
４０ エラー出力制御部
５１ オフセット調整部
５２ 振幅調整部
５３ 遅延調整部
５４ ノイズ除去フィルタ
１００、２００、３００ 半導体装置
ＡＡ、ＡＡ２ 角度演算回路
ＡＤＣ１、ＡＤＣ２ アナログ／デジタル変換器
ＣＰＵ 処理部
ＤＴ 領域変換部
ＥＤ エラー検出部
ＥＧ 励磁信号生成回路
ＭＥＭ メモリ
ＭＴ モータ
ＰＧ ＰＷＭ信号生成回路
ＲＤＣ レゾルバ／デジタル変換器
ＲＥＧ レジスタ
ＲＥＳ レゾルバ
ＳＡ スペクトル分析部
ＳＣ 信号補正回路
ＳＤ スイッチング駆動回路

【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16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】