特許 7621062 モータ制御装置

(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】

(24)【登録日】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20250117BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

H02M7/48 F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020001428

(22)【出願日】2020-01-08

(65)【公開番号】P2021112010

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2021-12-01

【審判番号】

【審判請求日】2023-12-19

(73)【特許権者】

【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】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 康平

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 高見

【合議体】

【審判長】吉田 美彦

【審判官】林 毅

【審判官】大塚 俊範

(56)【参考文献】

【文献】特開平５－２２９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－５８０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H02P27/08

H02M7/48

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動するインバータをＰＷＭ制御するモータ制御装置であって、
電圧指令値の位相に対しキャリア波の位相を同期させる同期ＰＷＭ制御を行う同期制御部を備え、
前記同期制御部は、
前記同期ＰＷＭ制御において、前記電圧指令値の一周期におけるキャリア波の数である同期数を第１同期数から第２同期数に切り替える場合には、前記同期数を第１同期数に制御する第１期間と前記同期数を第２同期数に制御する第２期間との間に、前記キャリア波の周波数を所定の目標値まで徐々に変化させる第３期間を設け、
前記第２同期数を次の同期数に切替える場合には、前記モータの回転数が前記次の同期数に対応する所定の回転数に変化し、かつ、前回の前記第２同期数への切替え開始時点から所定量以上変化したことを条件として切り替えることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記同期制御部は、前記第３期間において、前記キャリア波の周波数を所定の変化量で段階的に変化させることを特徴とする、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記第１同期数から前記第２同期数に切り替えるときの前記キャリア波の周波数と前記所定の目標値との差に応じて前記所定の変化量を設定することを特徴とする、請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記第３期間は、非同期区間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記同期制御部は、
前記同期ＰＷＭ制御において、前記第１同期数から前記第２同期数に切り替える場合には、前記第１期間と前記第２期間との間に前記第３期間を設けることで、前記第１期間において前記インバータから前記モータに流れる各相の相電流の平均値と、前記第２期間において前記各相の相電流の平均値と、の差であるオフセット電流を徐々に低下させることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータに対するＰＷＭ制御において、三角波キャリアの周波数と、電圧制御指令の周波数が近づいてくると、ビート現象が生じることがある。ビート現象を抑止する方法として、同期ＰＷＭ制御は、キャリア波の周波数を電圧指令値の信号（以下、「電圧指令信号」という。）の周波数の整数倍に設定することで電圧指令信号の位相に対してキャリアの位相を同期させる同期ＰＷＭ制御が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－７３３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

同期ＰＷＭ制御では、モータの回転に応じて、電圧指令信号の１周期に対応するキャリア波の数（以下、「同期数」という。）を切り替える場合がある。ただし、同期数を切り替えるとモータに大きな電流が流れてしまう場合がある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、同期数を切り替える場合にモータに大きな電流が流れることを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様は、モータを駆動するインバータをＰＷＭ制御するモータ制御装置であって、電圧指令値の位相に対しキャリア波の位相を同期させる同期ＰＷＭ制御を行う同期制御部を備え、前記同期制御部は、前記同期ＰＷＭ制御において、前記電圧指令値の一周期におけるキャリア波の数である同期数を第１同期数から第２同期数に切り替える場合には、前記同期数を第１同期数に制御する第１期間と前記同期数を第２同期数に制御する第２期間との間に、前記キャリア波の周波数を所定の目標値まで徐々に変化させる第３期間を設ける、ことを特徴とするモータ制御装置である。

【0007】

（２）上記（１）のモータ制御装置であって、前記同期制御部は、前記第３期間において、前記キャリア波の周波数を所定の変化量で段階的に変化させてもよい。

【0008】

（３）上記（１）又は上記（２）のモータ制御装置であって、前記所定の変化量は、前記第１同期数から前記第２同期数に切り替えるときの前記キャリア波の周波数と前記所定の目標値との差に応じて設定されてもよい。

【0009】

（４）上記（１）から上記（３）のいずれかのモータ制御装置であって、前記第３期間は、非同期区間であってもよい。

【0010】

（５）上記（１）から上記（４）のいずれかのモータ制御装置であって、前記同期制御部は、前記同期ＰＷＭ制御において、前記第１同期数から前記第２同期数に切り替える場合には、前記第１期間と前記第２期間との間に前記第３期間を設けることで、前記第１期間において前記インバータから前記モータに流れる各相の相電流の平均値と、前記第２期間において前記各相の相電流の平均値と、の差であるオフセット電流を徐々に低下させてもよい。

【発明の効果】

【0011】

以上説明したように、本発明によれば、同期数を切り替える場合にモータに大きな電流が流れることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係るモータ制御装置を備えたモータシステムＡの概略構成の一例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法を説明する図である。

【図3】本実施形態に係る規制変化量Δｆの決定方法を説明する図である。

【図4】本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御のフロー図である。

【図5】従来の同期ＰＷＭ制御を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本実施形態に係るモータ制御装置を、図面を用いて説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置を備えたモータシステムＡの概略構成の一例を示す図である。モータシステムＡは、車両に搭載される。当該車両は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車である。

【0015】

モータシステムＡは、モータ１、バッテリ２、回転角センサ３、インバータ４、複数の電流センサ５、モータ制御装置６を備える。なお、モータ制御装置６は、回転角センサ３を備える構成であってもよい。モータ制御装置６は、電流センサ５を備える構成であってもよい。

【0016】

モータ１は、モータ制御装置６によって駆動が制御される電動モータである。例えば、モータ１は、上記車両の走行用モータである。
本実施形態ではモータ１は、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータである。具体的には、モータ１は、永久磁石を有するロータ（不図示）と、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）それぞれに対応するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗ（不図示）がロータの回転方向に順に巻装されているステータ（不図示）とを備えている。そして、各相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれは、インバータ４に接続されている。

【0017】

バッテリ２は、上記車両に搭載されている。バッテリ２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。バッテリ２は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。さらに、バッテリ２は、交流電源からの出力を直流に整流する装置であってもよい。

【0018】

回転角センサ３は、モータ１の回転角を検出する。モータ１の回転角は、所定の基準回転位置からの上記ロータの電気角θである。回転角センサ３は、検出した電気角θをモータ制御装置６に出力する。例えば、回転角センサ３は、レゾルバを備えてもよい。

【0019】

インバータ４は、モータ制御装置６から出力されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、バッテリ２からの直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ４は、変換した交流電力をモータ１に供給することでモータ１を駆動する。インバータ４は、モータ制御装置６によりＰＷＭ制御される。

【0020】

例えば、インバータ４は、各相に対応した３つのスイッチングレグを備えている。各スイッチングレグを構成する上アーム及び下アームの２つスイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」という。）は、ＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよいし、ＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果トランジスタ）であってもよい。
そして、インバータ４は、モータ制御装置６から出力される制御信号に基づいて、各スイッチングレグにおける上アーム及び下アームのスイッチング素子をスイッチングする。すなわち、各上記スイッチング素子は、制御端子がモータ制御装置６に接続されている。そして、モータ制御装置６から各制御端子に制御信号が入力する。なお、制御端子は、いわゆるゲート端子やベース端子である。

【0021】

複数の電流センサ５は、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の各相電流を検出する。すなわち、複数の電流センサ５は、Ｕ相のコイルＬｕに流れる相電流値（以下、「Ｕ相電流値」という。）Ｉｕ、Ｖ相のコイルＬｖに流れる相電流値（以下、「Ｖ相電流値」という。）Ｉｖ、及びＷ相のコイルＬｗに流れる相電流値（以下、「Ｗ相電流値」という。）Ｉｗを検出する。例えば、複数の電流センサ５は、インバータ４とモータ１との間に設けられている。電流センサ５は、各相の相電流を検出する構成であれば特に限定されないが、例えば、トランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）やホール素子を備えた電流センサである。また、電流センサ５は、シャント抵抗を備え、当該シャント抵抗の両端の電圧から相電流を検出してもよい。

【0022】

モータ制御装置６は、回転角センサ３からの電気角θの情報を用いてインバータ４をＰＷＭ制御する。これにより、モータ制御装置６は、モータ１の駆動を制御する。モータ制御装置６は、インバータ４の駆動を制御することで、上記車両に搭載されているバッテリ２からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータ１に供給する。
モータ制御装置６は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。例えば、モータ制御装置６は、いわゆるモータＥＣＵである。

【0023】

以下に、本実施形態に係るモータ制御装置６の構成について、具体的に説明する。以下に、本実施形態に係るモータ制御装置６の構成を説明する。

【0024】

本実施形態に係るモータ制御装置６は、トルク制御部１０、三相／ｄｑ変換部１１、回転数演算部１２、電流制御部１３、ｄｑ／三相変換部１４、電圧位相演算部１５、同期制御部１６及びＰＷＭ制御部１７を備える。

【0025】

トルク制御部１０は、外部からトルク指令値Ｔ^＊を取得する。トルク指令値Ｔ^＊は、モータ１の出力トルクの目標値である。トルク制御部１０は、トルク指令値Ｔに基づいて、モータ１のｄ軸電流の目標値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊と、モータ１のｑ軸電流の目標値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、を生成する。そして、トルク制御部１０は、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を電流制御部１３に出力する。なお、トルク制御部１０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の生成に、電気角θを用いてもよい。

【0026】

三相／ｄｑ変換部１１は、電流センサ５が検出したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを取得する。そして、三相／ｄｑ変換部１１は、取得したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを、回転角センサ３から取得した電気角θを用いて、ｄｑ座標系のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する。
三相／ｄｑ変換部１１は、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを電流制御部１３に出力する。

【0027】

回転数演算部１２は、回転角センサ３から出力されるモータ１の電気角θに基づいて、回転数（例えば、ｒｐｍ（revolutions per minute））Ｎを演算する。回転数演算部１２は、演算した回転数Ｎを電流制御部１３及び同期数切替判定部２０のそれぞれに出力する。なお、回転数演算部１２は、回転数Ｎに代えて、モータ１の電気角速度ωを演算してもよい。

【0028】

電流制御部１３は、トルク制御部１０から取得したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊と、三相／ｄｑ変換部１１から取得したｄ軸電流値Ｉｄとの偏差Δｄを求める。そして、電流制御部１３は、回転数Ｎを用いて、偏差Δｄに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｄをゼロに近づけるためのｄ軸の電圧であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を算出する。
電流制御部１３は、トルク制御部１０から取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、三相／ｄｑ変換部１１から取得したｑ軸電流値Ｉｑとの偏差Δｑを求める。そして、電流制御部１３は、回転数Ｎを用いて、偏差Δｑに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｑをゼロに近づけるためのｑ軸の電圧であるｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出する。
電流制御部１３は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、ｄｑ／三相変換部１４及び電圧位相演算部１５のそれぞれに出力する。

【0029】

ｄｑ／三相変換部１４は、回転角センサ３から電気角θを取得する。ｄｑ／三相変換部１４は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を電流制御部１３から取得する。ｄｑ／三相変換部１４は、電気角θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、モータ１におけるＵＶＷ相の各相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ^＊に変換する。そして、ｄｑ／三相変換部１４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ^＊をそれぞれ電圧指令信号ＭとしてＰＷＭ制御部１７に出力する。電圧指令信号Ｍは、変調波である。

【0030】

電圧位相演算部１５は、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１に印加する電圧（以下、「印加電圧」という。）の位相指令値（以下、「電圧位相指令値」という。）φｖを演算する。電圧位相指令値φｖは、印加電圧の位相の目標値である。電圧位相演算部１５は、電圧位相指令値φｖを同期制御部１６に出力する。

【0031】

同期制御部１６は、ｄｑ／三相変換部１４で求められた電圧指令信号Ｍ（ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊）の位相に対しキャリア波Ｃの位相を同期させる同期ＰＷＭ制御を行う。具体的には、同期制御部１６は、電圧指令信号Ｍの一周期におけるキャリア波Ｃの数である同期数Ｓを切り替えながら同期ＰＷＭ制御を行う。例えば、同期制御部１６は、回転数Ｎや電圧指令信号Ｍの周波数に応じて同期数Ｓを切り替える。ここで、同期数は、３の倍数であることが望ましい。

【0032】

同期制御部１６は、同期ＰＷＭ制御において、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１に制御する第１期間Ｔ１と同期数Ｓを第２同期数Ｓ１に制御する第２期間Ｔ２との間に、キャリア波Ｃの周波数（すなわち、キャリア周波数）ｆｃを所定の目標値（以下、「キャリア周波数目標値」という。）ｆｃｔｈまで徐々に変化させる第３期間Ｔ３を設ける。
以下に、本実施形態に係る同期制御部１６の構成について説明する。

【0033】

本実施形態に係る同期制御部１６は、同期数切替判定部２０、目標キャリア周波数設定部２１及びリミット部２２を備える。

【0034】

同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに基づき、同期数Ｓを切り替える信号である同期数切替信号を目標キャリア周波数設定部２１に供給する。例えば、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎが所定値に到達した場合には同期数切替信号を目標キャリア周波数設定部２１に供給する。

【0035】

例えば、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに応じて同期数Ｓを決定してもよい。例えば、同期数切替判定部２０は、予め設定された計算式やテーブルに基づき同期数Ｓを決定してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば回転数Ｎに基づいて、同期数Ｓが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブルを用いる場合には、複数の回転数Ｎの範囲と、その範囲毎に関連付けられた同期数Ｓとを備えるルックアップテーブル（第１ルックアップテーブル）を不図示の記憶部に予め記憶されていてもよい。そして、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに対応する同期数Ｓを上記第１ルックアップテーブルから取得し、取得した同期数Ｓを第２同期数Ｓとして目標キャリア周波数設定部２１に供給してもよい。

【0036】

目標キャリア周波数設定部２１は、回転角センサ３から電気角θを取得する。目標キャリア周波数設定部２１は、電圧位相演算部１５から電圧位相指令値φｖを取得する。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、電気角θ及び電圧位相指令値φｖに基づいてキャリア波Ｃの周波数ｆｃ（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）を決定する。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、同期数切替信号を取得した場合には、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換えたキャリア波Ｃの周波数ｆｃであるキャリア周波数目標値ｆｃｔｈをリミット部２２に出力する。

【0037】

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃをキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで変化させるにあたって、キャリア周波数ｆｃの変化量を規制しながら、キャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力する。例えば、キャリア周波数目標値ｆｃｔｈがキャリア周波数ｆｃ２であるとする。この場合には、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃ１からキャリア周波数ｆｃ２へ変更するにあたって、キャリア周波数ｆｃが一気にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２へ変更されないように、キャリア周波数ｆｃの変化量を所定の変化量（以下、「規制変化量」という。）Δｆに規制する。したがって、キャリア周波数ｆｃをｆｃ１からｆｃ２まで下げる場合には、ＰＷＭ制御部１７に出力されるキャリア周波数ｆｃは、ｆｃ、ｆｃ－Δｆ、ｆｃ－２Δｆ、ｆｃ－３Δｆ、…の順に規制変化量Δｆだけ徐々に下がっていき、最終的にｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）となる。このように、同期数Ｓが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に変更される場合には、ＰＷＭ制御に用いられるキャリア周波数ｆｃは、一気にキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで変更するのではなく、所定の規制変化量Δｆで段階的に変化する。なお、規制変化量Δｆでキャリア周波数ｆｃが段階的に変化している期間は、上記第３期間Ｔ３である。

【0038】

ＰＷＭ制御部１７は、リミット部２２から供給されたキャリア周波数ｆｃに対応するキャリア波Ｃを生成する。そして、ＰＷＭ制御部１７は、キャリア波Ｃと電圧指令信号Ｍとを比較する。ＰＷＭ制御部１７は、比較の結果、キャリア波Ｃより電圧指令信号Ｍの振幅が大きい期間にＨｉレベルの信号を出力し、キャリア波Ｃより電圧指令信号Ｍの振幅が小さい期間にＬｏレベルの信号を出力することでＰＷＭ信号をインバータ４のスイッチング素子に出力する。

【0039】

次に、本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法について、図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法を説明する図である。

【0040】

図２に示すように、同期制御部１６は、時刻ｔ０から同期数Ｓを第１同期数Ｓ１（例えば、Ｓ１＝９）で制御している場合において、時刻ｔ１にて回転数Ｎに基づいて同期数Ｓを第２同期数Ｓ２（Ｓ２＝６）に切り替えると判定したとする。この場合には、同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換えたときのキャリア周波数ｆｃをキャリア周波数ｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）として設定する。

【0041】

そして、同期制御部１６は、キャリア周波数ｆｃを現在のキャリア周波数ｆｃ１からｆｃ２まで下げるにあたって、キャリア周波数ｆｃを一気に下げずに規制変化量Δｆだけ徐々に下げてく。このように、同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換える場合には、キャリア周波数ｆｃを徐々に変化させる周波数調整モードに移行して、キャリア周波数ｆｃを一気に下げずに徐々に下げてく。これにより、同期制御部１６は、オフセット電流を段階的に下げることが可能となり、各相に大きなピーク電流が流れるのを抑制することができる。オフセット電流は、同期数Ｓの切り替え前の三相の相電流の平均値（平均相電流値）と、同期数の切り替え後の平均相電流値との差である。オフセット電流が急減に変化するとモータ１の各相に大きな電流が流れてしまう。そこで、同期制御部１６は、オフセット電流を緩やかに変化させることで各相に大きなピーク電流が流れるのを抑制する。

【0042】

同期制御部１６は、キャリア周波数ｆｃがｆｃ２に到達すると、周波数調整モードを脱出する。そして、同期制御部は、同期数Ｓを第２同期数Ｓ２に制御しながらキャリア周波数ｆｃを制御する。ここで、図２において、第１期間Ｔ１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間であって、同期区間である。図２において、第２期間Ｔ２は、時刻ｔ２以降の期間であって、同期区間である。図２において、第３期間Ｔ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間であって、例えば、非同期区間である。同期区間とは、電圧指令信号Ｍとキャリア波Ｃの位相とが同期している区間である。非同期区間とは、電圧指令信号Ｍとキャリア波Ｃの位相とが非同期である区間である。

【0043】

次に、規制変化量Δｆの決定方法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る規制変化量Δｆの決定方法を説明する図である。図３において、時刻ｔ１からｔ２、及びｔ３からｔ４が上記第３期間ｔ３に相当する。

【0044】

同期制御部１６は、同期数Ｓを切り替える回転数Ｎの閾値にヒステリシス（所定量ΔＮ）を持たせている。したがって、図３に示すように、同期制御部１６は、時刻ｔ１で同期数を１２から６に変更するための周波数調整モードに移行し、時刻ｔ２で１２から６への同期数Ｓの変更が完了した後、すぐに同期数を６から１２に変更する場合には、回転数Ｎが時刻ｔ１から所定量ΔＮ以上変化していなければならない。換言すれば、同期制御部１６は、回転数Ｎが時刻ｔ１から所定量ΔＮ以上変化していれば、同期数Ｓの変更が可能である。
したがって、図３に示す例では、同期制御部１６は、時刻ｔ１で同期数Ｓを１２から６に変更する第１制御を行い、時刻ｔ１から回転数Ｎが所定量ΔＮだけ下がった時刻ｔ３で同期数を６から１２に変更する第２制御を行う場合には、第１制御を時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に完了させる必要がある。

【0045】

ここで、モータ１には、回転数の変動レート（以下、「回転数変動レート」という。）が存在する。回転数変動レート（例えば、ｒｐｍ／ｓｅｃ）は、１秒間あたりにモータ１の回転数Ｎが変動する変動量の最大値である。そのため、同期制御部１６が最短で第２制御を実行し得る状態となるのは、時刻ｔ１から回転数Ｎが回転数変動レートで所定量ΔＮまで下がった状態である。すなわち、同期制御部１６が最短で第２制御を実行し得る状態とは、時刻ｔ１から（所定量ΔＮ／回転数変動レート）秒だけ経過した状態である。なお、（所定量ΔＮ／回転数変動レート）秒を「最短切替可能時間ΔＴｘ」と称する。これにより、時刻ｔ３＝ｔ１＋ΔＴｘである。

【0046】

したがって、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替えるにあたって、規制変化量Δｆは、最短切替可能時間ΔＴｘ以内にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２まで段階的に変更できるように設定される。例えば、キャリア周波数ｆｃを規制変化量Δｆだけ変化させるのに必要な時間を、規制変化量Δｆに関わらず一律で時間ｔｘと設定した場合には、キャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆ２へのキャリア周波数ｆｃの変動数（以下、「ステップ数」という。）は、最大で（最短切替可能時間ΔＴｘ／時間ｔｘ）である。例えば、（最短切替可能時間ΔＴｘ／時間ｔｘ）が５．５５である場合には、ステップ数を「５」に設定する。そして、規制変化量Δｆは、キャリア周波数ｆ１からｆ２を差し引いた周波数変化量Δｆｘをステップ数「５」で除算した値（Δｆ／５）に設定される。

【0047】

同期制御部１６は、第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に同期数Ｓを変更する場合には、現在のキャリア周波数ｆ１及びキャリア周波数ｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）に基づいて規制変化量Δｆを設定してもよい。また、同期制御部１６は、第１同期数Ｓ１と第２同期数Ｓ２との差である周波数変化量Δｆｘに基づいて規制変化量Δｆを設定してもよい。この場合には、同期制御部１６は、最短切替可能時間ΔＴｘ及び時間ｔｘの情報を、同期制御部１６の不揮発性メモリに予め格納している。例えば、同期制御部１６は、予め設定された計算式やテーブルに基づき規制変化量Δｆを決定してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば周波数変化量Δｆｘに基づいて、規制変化量Δｆが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブル（第２ルックアップテーブル）を用いる場合には、周波数変化量Δｆｘの複数の範囲と、その範囲毎に関連付けられた規制変化量Δｆとを備えるルックアップテーブルを上記不揮発性メモリに予め記憶されていてもよい。そして、同期制御部１６のリミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆ１と回転数Ｎに応じて求められたキャリア周波数ｆｃ２とから周波数変化量Δｆｘを求め、その周波数変化量Δｆｘに対応する規制変化量Δｆを第２ルックアップテーブルから取得してもよい。そして、リミット部２２は、取得した規制変化量Δｆを用いて、キャリア周波数ｆｃを規制する。
ただし、規制変化量Δｆは、これに限定されず、予め上記不揮発性メモリ内に設定されていてもよい。例えば、同期数Ｓは、３の倍数であり、下限値と上限値とが予め設定されている。そして、同期数Ｓが切り替わるすべてのパターン（例えば、３→６、６→１２等）において、規制変化量Δｆは、最短切替可能時間ΔＴｘ以内にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２まで段階的に変更できるように予め設定されていてもよい。

【0048】

次に、本実施形態に係る同期制御部１６の同期ＰＷＭ制御の流れを、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御のフロー図である。同期制御部１６は、モータ制御装置６がＰＷＭ制御を実行している場合には、図４に示す同期ＰＷＭ制御を一定周期ごとに繰り返す。

【0049】

図４に示すように、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２から一定周期ごとに回転数Ｎを取得する（ステップＳ１０１）。そして、同期数切替判定部２０は、回転数Ｎに応じて、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、同期数切替判定部２０は、回転数Ｎが閾値Ｎｔｈを超えた場合には、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えると判定する。なお、閾値Ｎｔｈは、現在の第１同期数Ｓ１に応じて設定される変動値であってもよいし、第１同期数Ｓ１に関わらず固定値であってもよい。同期制御部１６は、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えると判定すると、周波数調整モードに移行して（ステップＳ１０３）、同期数切替判定部２０から目標キャリア周波数設定部２１に同期数切替信号を出力する。なお、同期数切替信号には、第２同期数Ｓ２の情報が付加されていてもよい。

【0050】

目標キャリア周波数設定部２１は、同期数切替信号を受信すると、電気角θ及び電圧位相指令値φｖに基づいてキャリア周波数目標値ｆｃｔｈを決定する（ステップＳ１０４）。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、決定したキャリア周波数目標値ｆｃｔｈをリミット部２２に出力する。

【0051】

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃ１からキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ（キャリア周波数ｆｃ２）へ変更するにあたって、キャリア周波数ｆｃの変化量を規制変化量Δｆに規制する。具体的には、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ変化させた値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める。例えば、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ減算した値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める（ステップＳ１０５）。ただし、これに限定されず、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ加算した値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求めてもよい。
リミット部２２は、ステップＳ１０５で求めた新たなキャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力する（ステップＳ１０６）。これにより、ＰＷＭ制御部１７は、リミット部２２から供給された新たなキャリア周波数ｆｃのキャリア波Ｃを生成し、キャリア波Ｃと電圧指令信号Ｍとに基づいてＰＷＭ信号を生成する。そして、ＰＷＭ制御部１７は、ＰＷＭ信号をインバータ４に出力することでインバータ４をＰＷＭ制御する。

【0052】

リミット部２２は、ステップＳ１０６で新たなキャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力すると、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ以上か否かを判定し、キャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ以上であると判定した場合には現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達したとする。同期制御部１６は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達した場合には、同期数Ｓが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替わったとして周波数調整モードを脱出する（ステップＳ１０８）。

【0053】

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ未満である場合には、ステップＳ１０５に移行して、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ変化させた値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める。これにより、リミット部２２は、キャリア周波数ｆｃをキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで徐々に変化させる。これにより、同期数Ｓｇが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替わる場合に、モータ１に大きな電流が流れることを抑制することができる。

【0054】

次に、本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御の作用効果について説明する。
従来の同期ＰＷＭ制御では、図５に示すように、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、キャリア周波数ｆｃをキャリア周波数ｆｃ１からｆｃ２に一気に変更している。したがって、第１同期数Ｓ１でインバータ４を制御したときの平均相電流値と第２同期数Ｓ２でインバータ４を制御したときの平均相電流値との差であるオフセット電流の変化率が大きくなり、各相に大きなピーク電流が流れてしまう。
そこで、本実施形態に係る同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数から第２同期数に切り替える場合にはオフセット電流を急変させずに緩やか下げていく。具体的には、同期制御部１６は、キャリア周波数を徐々に下げていき、オフセット電流を緩やかに低減させることでモータ１に大きな電流が流れることを抑制する。

【0055】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0056】

以上、説明したように、モータ制御装置６は、同期ＰＷＭ制御において、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、キャリア周波数ｆｃを所定の目標値まで徐々に変化させて第２同期数Ｓ２に切り替える。

【0057】

このような構成によれば、モータ制御装置６は、インバータ４からモータ１へ流れる相電流の平均値のオフセット電流を緩やかに低減させることができ、モータ１に大きな電流が流れることを抑制することができる。

【0058】

なお、上述したモータ制御装置６の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記モータ制御装置６の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0059】

１ モータ
４ インバータ
６ モータ制御装置
１６ 同期制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】