(57)【要約】【課題】高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１は、インバータ３０と、コントローラ５０と、ホールセンサ６２，６４，６６とを備える。コントローラ５０は、ホールセンサ６２，６４，６６の検知信号に従って、インバータ３０の出力パターンを生成する。そして、コントローラ５０は、出力パターンに基づいて生成される矩形波状のインバータ３０の電圧指令を、予め準備された補正係数を用いて正弦波状の電圧指令に補正し、その補正された正弦波状の電圧指令に基づいてインバータ３０を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータのロータ位置を所定の回転角毎に検知するための位置検知手段と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記位置検知手段の検知信号に従って前記インバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記検知信号に従って前記所定の回転角毎の前記インバータの出力パターンを生成し、
前記出力パターンに基づいて生成される矩形波状の前記インバータの出力指令を、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正し、
補正された前記出力指令に基づいて前記インバータを制御する、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記補正係数は、前記出力パターン毎に準備され、
前記制御装置は、
前記所定の回転角毎に切替わる前記位置検知手段の出力の切替わり時間を取得し、
前記出力パターンのうちの第１のパターンにおいて取得された前記切替わり時間と、前記第１のパターンに続く第２のパターンにおける前記補正係数とに基づいて、前記第２のパターンにおける前記出力指令を補正する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記出力パターン及び前記モータの回転速度に基づいて前記インバータの矩形波電圧指令を生成し、
前記出力パターン毎に前記矩形波電圧指令に前記補正係数を乗算することによって、正弦波状又は三角波状の前記インバータの電圧指令を生成する、請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記位置検知手段は、複数のホールセンサを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、モータを駆動するインバータの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御方式として、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうち通電する２層を６０度毎（電気角）に切替えることによって、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルにより生成される合成磁束の方向をロータの回転位置に応じて切替えてロータを回転させる、所謂「１２０度通電制御方式」が知られている。
【０００３】
たとえば、特開２０１２−１４７５６１号公報（特許文献１）には、このような１２０度通電制御方式を用いたインバータ制御システムが開示されている。このインバータ制御システムでは、モータの電気角に応じた１２０度通電パターンが生成され、この生成された１２０度通電パターンと、インバータ入力電流の大きさに基づいて生成されるＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号とを論理合成することによって、インバータを構成するスイッチング素子のゲート信号が生成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１２０度通電制御方式は、６０度毎（電気角）に通電パターンを切替えるものであり、インバータにより生成されてモータに印加される電圧は、通電パターンに応じた矩形波の電圧である。このような矩形波の電圧は、高調波成分を多く含むため、モータの騒音や振動等の原因となる。
【０００６】
上記の問題を解決する制御方式として、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサを用いて正弦波の電圧を生成する、所謂「ベクトル制御方式」が知られている。しかしながら、高分解能を有する上記センサは、コストが高い。また、ベクトル制御は、演算量が多くなるために演算能力の高いマイコンを用いる必要があり、この点でもハードウェアのコストが高くなる。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従うモータ駆動装置は、モータのロータ位置を所定の回転角毎に検知するための位置検知手段と、モータを駆動するインバータと、位置検知手段の検知信号に従ってインバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、位置検知手段の検知信号に従って、所定の回転角毎のインバータの出力パターンを生成する。そして、制御装置は、出力パターンに基づいて生成される矩形波状のインバータの出力指令を、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正し、その補正された出力指令に基づいてインバータを制御する。
【０００９】
このモータ駆動装置においては、所定の回転角毎の出力パターンに基づいて生成される矩形波状の出力指令が、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正される。そして、正弦波状又は三角波状の出力指令に基づいてインバータが制御されるので、矩形波駆動の場合のような高調波が抑制され、モータの騒音や振動等が抑制される。また、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令を生成するので、ベクトル制御方式のような、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、簡易な手法で正弦波状又は三角波状の出力指令を生成することができる。
【００１０】
好ましくは、補正係数は、上記の出力パターン毎に準備される。制御装置は、所定の回転角毎に切替わる位置検知手段の出力の切替わり時間を取得する。そして、制御装置は、出力パターンのうちの第１のパターンにおいて取得された切替わり時間と、第１のパターンに続く第２のパターンにおける補正係数とに基づいて、第２のパターンにおける出力指令を補正する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、出力パターン及びモータの回転速度に基づいてインバータの矩形波電圧指令を生成する。そして、制御装置は、出力パターン毎に矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、正弦波状又は三角波状のインバータの電圧指令を生成する。
【００１２】
好ましくは、位置検知手段は、複数のホールセンサを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に従うモータ駆動装置の全体構成図である。
【図２】図１に示すコントローラの速度制御に関する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】ホールセンサの出力信号の波形図である。
【図４】電圧指令生成部により生成される矩形波電圧指令、及び正弦波補正部による補正後の正弦波状の電圧指令を示す波形図である。
【図５】正弦波補正部において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。
【図６】従来の１２０度通電制御における電圧指令の波形図である。
【図７】コントローラにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態による制御手法を適用した場合の処理時間と、比較例としてベクトル制御を適用した場合の処理時間との比較結果の一例を示す図である。
【図９】変形例における電圧指令の波形図である。
【図１０】変形例における補正係数のマップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動装置の全体構成図である。図１を参照して、モータ駆動装置１は、直流電源１０と、キャパシタ２０と、インバータ３０と、コントローラ５０と、ホールセンサ６２，６４，６６とを備える。
【００１７】
直流電源１０は、インバータ３０へ直流電力を供給する。直流電源１０は、たとえば、電力を蓄える電力貯蔵要素であり、二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。キャパシタ２０は、インバータ３０の直流側の電力線対間に接続され、インバータ３０の直流側（入力側）のノイズを低減する。
【００１８】
インバータ３０は、スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６を含む。スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６の各々には、ダイオードが逆並列に接続されている。スイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２は、それぞれＵ相上アーム及びＵ相下アームを構成する。スイッチング素子Ｓｗ３，Ｓｗ４は、それぞれＶ相上アーム及びＶ相下アームを構成する。また、スイッチング素子Ｓｗ５，Ｓｗ６は、それぞれＷ相上アーム及びＷ相下アームを構成する。
【００１９】
そして、スイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２の接続ノードは、モータ４０のＵ相コイルに接続される。また、スイッチング素子Ｓｗ３，Ｓｗ４の接続ノードは、モータ４０のＶ相コイルに接続され、スイッチング素子Ｓｗ５，Ｓｗ６の接続ノードは、モータ４０のＷ相コイルに接続される（各相コイルについては図示せず）。
【００２０】
インバータ３０は、直流電源１０から直流電力を受け、コントローラ５０から受けるゲート信号Ｇ１〜Ｇ６に基づいてモータ４０を駆動する。より詳しくは、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６に基づいてスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６がオン／オフ駆動され、インバータ３０からモータ４０の各相コイルに電圧が印加されることによりモータ４０が駆動される。
【００２１】
モータ４０は、同期モータであり、具体的にはブラシレスＤＣモータである。モータ４０のロータには、永久磁石が設けられている（図示せず）。ホールセンサ６２，６４，６６により検知されるロータ位置に基づいて、インバータ３０によりＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの通電が切替えられる。これにより、各相コイルにより生成される合成磁束の方向がロータ位置に応じて切替えられ、ロータが回転する。なお、永久磁石のロータへの装着は、埋込型であってもよいし、表面型であってもよい。
【００２２】
ホールセンサ６２は、回転角でＷ相コイルとＵ相コイルとの間に配置され、ホールセンサ６４は、回転角でＵ相コイルとＶ相コイルとの間に配置され、ホールセンサ６６は、回転角でＶ相コイルとＷ相コイルとの間に配置される。
【００２３】
ホールセンサ６２，６４，６６は、それぞれ信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを出力する。信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各々は、ロータの回転に伴なうロータの磁極の変化によってＨ（論理ハイ）レベルとＬ（論理ロー）レベルとが切替わる。このようなホールセンサ６２，６４，６６からの信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを組合わせることによって、モータ４０のロータ位置を検知することができる。
【００２４】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、コントローラ５０の処理方法が記されたプログラムである。
【００２５】
＜コントローラ５０の構成＞
ホールセンサを用いた１２０度通電制御では、ホールセンサの出力信号に基づいて、モータのＵ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルの通電パターンが６０度毎（電気角）に切替えられる。モータの各相コイルには、通電パターンに応じた矩形波の電圧が印加される。しかしながら、矩形波は、高調波成分を多く含んでおり、モータの騒音や振動等の原因となる。
【００２６】
１２０度通電制御のような矩形波駆動に代わるインバータ制御方式として、ベクトル制御が知られている。ベクトル制御では、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサを用いて、正弦波の電圧が生成される。これにより、低騒音、低振動の滑らかなモータ駆動が実現される。しかしながら、高分解能を有するセンサは、一般的にコストが高い。また、ベクトル制御は、座標変換や複雑な演算処理が必要であり、演算量が多くなるため、演算能力の高いマイコン等を用いる必要があり、この点でもコストが高くなる。
【００２７】
そこで、本実施の形態に従うモータ駆動装置１では、高分解能を有する回転位置センサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なインバータ制御手法が採用される。具体的には、このモータ駆動装置１では、従来の１２０度通電制御と同様に、コントローラ５０は、ホールセンサ６２，６４，６６を用いてモータ４０の電気角を６０度毎に検知する。また、コントローラ５０は、電気角６０度毎のインバータ３０の出力パターンを生成し、その出力パターンに基づいて矩形波状の電圧指令を生成する。
【００２８】
そして、この実施の形態に従うモータ駆動装置１では、コントローラ５０は、生成された矩形波状の電圧指令に、予め準備された補正係数を乗じることによって、矩形波状の電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。そして、コントローラ５０は、正弦波状に補正された電圧指令に基づいてインバータ３０のゲート信号Ｇ１〜Ｇ６を生成し、インバータ３０へ出力する。
【００２９】
このようにして、このモータ駆動装置１では、ベクトル制御を用いることなく、ホールセンサ６２，６４，６６を用いた矩形波制御をベースに正弦波状の電圧指令が生成され、モータ４０が駆動される（正弦波駆動）。以下、これらの機能を実現するコントローラ５０の構成について詳しく説明する。
【００３０】
図２は、図１に示したコントローラ５０の速度制御に関する部分の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照して、コントローラ５０は、信号切替検知部１１０と、出力パターン生成部１１２と、速度検出部１１４と、減算部１１６と、速度制御部１１８とを含む。また、コントローラ５０は、電圧指令生成部１２０と、正弦波補正部１２２と、ゲート信号生成部１２４とをさらに含む。
【００３１】
信号切替検知部１１０は、ホールセンサ６２，６４，６６の出力信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを受け、各信号のＨ／Ｌレベルの切替わりを検知する。信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各々の切替わりを検知することによって、モータ４０のロータ位置を検知することができる。
【００３２】
図３は、ホールセンサ６２，６４，６６の出力信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの波形図である。図３を参照して、信号Ｈｕは、モータ４０のロータの回転に応じて、時刻ｔ１においてＨレベルからＬレベルに切替わり、時刻ｔ４においてＬレベルからＨレベルに切替わる。その後、信号Ｈｕは、時刻ｔ７において再びＨレベルからＬレベルに切替わる。
【００３３】
信号Ｈｖ，Ｈｗについても、信号Ｈｕと同様に、モータ４０のロータの回転に応じて信号レベルが切替わる。そして、３つのホールセンサ６２，６４，６６は、電気角で１２０度毎に配置されているため、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗのいずれかの切替わりタイミングは、電気角で６０度毎となる。このように、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを組合わせることによって、モータ４０の電気角が６０度毎に検知される。
【００３４】
再び図２を参照して、出力パターン生成部１１２は、信号切替検知部１１０からホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりタイミングを受け、その切替わりタイミングに応じたインバータ３０の出力パターンを生成する。具体的には、出力パターン生成部１１２は、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりタイミング（図３）に応じて切替わる６つのパターンＰＴ１〜ＰＴ６を繰り返し生成する。具体的には、たとえば、図３の時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ２〜ｔ３，ｔ３〜ｔ４，ｔ４〜ｔ５，ｔ５〜ｔ６，ｔ６〜ｔ７をそれぞれパターンＰＴ１〜ＰＴ６とする。時刻ｔ７〜ｔ８，ｔ８〜ｔ９は、それぞれ再びパターンＰＴ１，ＰＴ２となる。後述のように、電圧指令生成部１２０において、この出力パターンに従う矩形波電圧指令が生成される。
【００３５】
速度検出部１１４は、信号切替検知部１１０からホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりタイミングを受け、その切替わりタイミングを用いてモータ４０の回転速度を検出する。すなわち、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの隣接する切替わりタイミングの間隔は、電気角で６０度毎の時間であるから、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりタイミングの間隔を計時することによって、モータ４０の回転速度を検出することができる。一例として、モータ４０が２極モータの場合、速度検出部１１４は、連続する６つの切替わりタイミングの間隔（ロータ１回転分）を計時し、２πをその計時時間（秒）で除算することによって回転速度（ｒａｄ／秒）を算出する。
【００３６】
減算部１１６は、図示しない上位の制御ユニットから受けるモータ４０の速度指令値から、速度検出部１１４から受ける速度検出値を減算することによって速度偏差を算出し、算出された速度偏差を速度制御部１１８へ出力する。
【００３７】
速度制御部１１８は、減算部１１６から受ける速度偏差を入力として、たとえば比例積分演算を行ない、その演算結果を電圧指令生成部１２０へ出力する。すなわち、速度制御部１１８は、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度フィードバック（ＦＢ）制御を実行する。
【００３８】
電圧指令生成部１２０は、出力パターン生成部１１２により生成される出力パターンと、速度制御部１１８の出力とに基づいて、矩形波状の電圧指令（以下「矩形波電圧指令」と称する。）を生成する。具体的には、電圧指令生成部１２０は、各相コイルの通電が電気角で１８０度毎に切替わり、かつ、相間の通電パターンが互いに１２０度ずれた矩形波電圧指令を生成する。この矩形波電圧指令は、従来の１８０度通電制御において生成される矩形波電圧指令と同等である。矩形波電圧指令の大きさは、速度制御部１１８の出力に応じて調整される。
【００３９】
なお、実際の演算としては、電圧指令生成部１２０は、出力パターン生成部１１２からモータ４０の回転に応じてパターンＰＴ１〜ＰＴ６を順次受ける。また、電圧指令生成部１２０は、速度制御部１１８からその演算結果を受ける。そして、電圧指令生成部１２０は、パターンＰＴ１〜ＰＴ６毎に通電パターンが切替わる上記の矩形波電圧指令を生成する。生成される矩形波電圧指令の波形については、後ほど図４において説明する。
【００４０】
正弦波補正部１２２は、矩形波を正弦波に補正するための補正係数を用いて、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の矩形波を正弦波に補正するための補正係数が、パターンＰＴ１〜ＰＴ６毎にマップとして予め準備されてＲＯＭに記憶されている。そして、正弦波補正部１２２は、パターンＰＴ１〜ＰＴ６に応じて補正係数マップから補正係数を取得し、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。
【００４１】
図４は、電圧指令生成部１２０により生成される矩形波電圧指令、及び正弦波補正部１２２による補正後の正弦波状の電圧指令を示す波形図である。図４において、Ｕ＋は、Ｕ相上アームがオンすることによってＵ相コイルに正方向に印加される電圧を示し、Ｕ−は、Ｕ相下アームがオンすることによってＵ相コイルに負方向に印加される電圧を示す。Ｖ＋，Ｗ＋，Ｖ−，Ｗ−についても、Ｕ＋，Ｕ−と同様である。点線は、電圧指令生成部１２０により生成される矩形波電圧指令を示し、実線は、正弦波補正部１２２により補正された正弦波状の電圧指令を示す。
【００４２】
図４を参照して、電圧指令生成部１２０は、パターンＰＴ１〜ＰＴ３においてＵ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ４〜ＰＴ６においてＵ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｕ相矩形波電圧指令を生成する。また、電圧指令生成部１２０は、パターンＰＴ３〜ＰＴ５においてＶ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ６においてＶ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｖ相矩形波電圧指令を生成する。さらに、電圧指令生成部１２０は、パターンＰＴ１，ＰＴ５，ＰＴ６においてＷ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ２〜ＰＴ４においてＷ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｗ相矩形波電圧指令を生成する。なお、各相矩形波電圧指令の大きさは、速度制御部１１８（図２）の出力に応じて調整される。
【００４３】
正弦波補正部１２２は、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令に、矩形波を正弦波に補正するための補正係数を乗じることによって、図示されるように、矩形波状の電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。
【００４４】
図５は、正弦波補正部１２２において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。図５とともに図４を参照して、パターンＰＴ１では、Ｕ相矩形波電圧指令に対して、この区間でｓｉｎ０〜ｓｉｎ（π／３）まで連続的に変化する補正係数がＵ相矩形波電圧指令に乗算される（図４のＵ＋参照）。また、Ｖ相矩形波電圧指令に対しては、この区間でｓｉｎ（４π／３）〜ｓｉｎ（５π／３）まで連続的に変化する補正係数がＶ相矩形波電圧指令に乗算され（図４のＶ−参照）、Ｗ相矩形波電圧指令に対しては、この区間でｓｉｎ（２π／３）〜ｓｉｎπまで連続的に変化する補正係数がＷ相矩形波電圧指令に乗算される（図４のＷ＋参照）。
【００４５】
ここで、変化に要する時間については、前回のパターンの時間が用いられる。具体的には、図４を参照して、たとえば、時刻ｔ１１〜ｔ１２のパターンＰＴ１では、その前区間の時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１の時間Δｔ０を用いて、パターンＰＴ１における補正係数が求められる。パターンＰＴ１の時間は、実際には時間Δｔ１であるところ、パターンＰＴ１における補正係数を演算する際には、その前区間の時間Δｔ０を用いて補正係数が求められる。前区間からの速度変化は小さくΔｔ１≒Δｔ０として、パターンＰＴ１における補正係数をパターンＰＴ１の開始時点（時刻ｔ１１）において求めることができる。このため、この実施の形態では、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わり時間が算出され、その直後のパターンにおける補正係数の算出に用いられる。
【００４６】
同様にして、たとえば、時刻ｔ１２〜ｔ１３のパターンＰＴ２では、その前区間のパターンＰＴ１の時間Δｔ１（時刻ｔ１１〜ｔ１２）を用いて、パターンＰＴ２における補正係数が求められ、矩形波電圧指令が補正される。このように、図５に示されるマップと、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わり時間とに基づいて、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正することができる（図４）。
【００４７】
再び図２を参照して、ゲート信号生成部１２４は、正弦波補正部１２２により正弦波状に補正されたＵ，Ｖ，Ｗ各相電圧指令に基づいて、インバータ３０のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６を駆動するためのゲート信号Ｇ１〜Ｇ６を生成する。詳細には説明しないが、ゲート信号生成部１２４は、たとえば、公知のＰＷＭ手法を用いることによって、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相電圧指令からスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６を駆動するためのゲート信号Ｇ１〜Ｇ６を生成することができる。
【００４８】
なお、参考までに、図６は、従来の１２０度通電制御における電圧指令の波形図である。図６を参照して、１２０度通電制御では、パターンＰＴ１〜ＰＴ２においてＵ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ４〜ＰＴ５においてＵ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｕ相矩形波電圧指令が生成される。また、パターンＰＴ３〜ＰＴ４においてＶ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ１，ＰＴ６においてＶ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｖ相矩形波電圧指令が生成される。さらに、パターンＰＴ５，ＰＴ６においてＷ相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンＰＴ２，ＰＴ３においてＷ相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、Ｗ相矩形波電圧指令が生成される。そして、図６に示される通電パターンに従って、インバータ３０のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６がオン／オフ駆動される。
【００４９】
図７は、コントローラ５０により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。図７を参照して、コントローラ５０は、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを取得する（ステップＳ１０）。そして、コントローラ５０は、取得された信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各々についてＨ／Ｌレベルの切替わりを検知する（ステップＳ１５）。信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各々の切替わりを検知することによって、モータ４０の電気角が６０度毎に検知される。
【００５０】
そして、コントローラ５０は、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりに応じた出力パターン（パターンＰＴ１〜ＰＴ６）を生成する（ステップＳ２０）。さらに、コントローラ５０は、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わり時間を算出する（ステップＳ３０）。この切替わり時間は、次のステップＳ４０においてモータ４０の回転速度を検出する際に用いられ、また、後述のステップＳ７０において、図５に示した補正係数マップを用いて矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する際にも用いられる。
【００５１】
次いで、コントローラ５０は、モータ４０のロータの回転速度を検出する（ステップＳ４０）。信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりから電気角が分かるので、信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わり時間からロータの回転速度を算出することができる。
【００５２】
そして、コントローラ５０は、モータ４０の回転速度を速度指令値に調整するための速度制御を実行する（ステップＳ５０）。具体的には、コントローラ５０は、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度フィードバック制御を実行し、矩形波電圧指令の大きさを調整するための操作量を生成する。
【００５３】
次いで、コントローラ５０は、ステップＳ２０において生成された出力パターンに基づいて、矩形波電圧指令（図４の点線）を生成する（ステップＳ６０）。なお、コントローラ５０は、ステップＳ５０において実行される速度制御の操作量によって、速度偏差が小さくなる方向に矩形波電圧指令の大きさを調整する。
【００５４】
さらに、コントローラ５０は、生成された矩形波電圧指令を、図５に示した補正係数マップを用いて正弦波状の電圧指令に補正する（ステップＳ７０）。ここで、あるパターン（たとえばパターンＰＴ２）における補正係数の変化に要する時間には、そのパターンの前のパターン（パターンＰＴ１）の時間が用いられる。これにより、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わりに応じてパターンが移行するタイミングで、移行後のパターンにおける補正係数の変化を求めることができる。
【００５５】
そして、コントローラ５０は、正弦波状に補正された電圧指令に基づいて、インバータ３０のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６をそれぞれ駆動するためのゲート信号Ｇ１〜Ｇ６を生成し、生成されたゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をインバータ３０へ出力する（ステップＳ８０）。なお、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６は、公知のＰＷＭ手法を用いて電圧指令から生成することができる。
【００５６】
図８は、本実施の形態による制御手法を適用した場合の処理時間と、比較例としてベクトル制御を適用した場合の処理時間との比較結果の一例を示す図である。なお、前者の処理時間は、ホールセンサ６２，６４，６６の出力信号を取得してから（図７のステップＳ１０）電圧指令の補正が行なわれるまで（図７のステップＳ７０）の時間とし、後者の処理時間は、モータの電気角が取得されてから、座標変換、電流制御、座標逆変換、ＰＷＭ処理までの時間とした。いずれの場合も、同一の処理速度を有する同一のコントローラを用いて処理時間を計測しており、ハードウェアの性能差による処理時間の差はない。
【００５７】
図８を参照して、ベクトル制御を用いた場合の処理時間は４７．２０μ秒であったのに対し、本実施の形態による制御手法を用いた場合の処理時間は１６．８４μ秒であった。このことから、本手法は、ベクトル制御を用いる場合のような演算能力の高いマイコンを用いることなく、また、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサも用いることなく、正弦波状の電圧指令を生成して高調波が抑制されたモータ制御を実現することができる。
【００５８】
以上のように、この実施の形態においては、電気角６０度毎の出力パターンに基づいて生成される矩形波電圧指令が、予め準備される補正係数を用いて正弦波状の電圧指令に補正される。正弦波状の電圧指令に基づいてインバータ３０が制御されるので、従来の１２０度矩形波制御のような高調波成分が抑制され、モータ４０の騒音や振動等が抑制される。また、ベクトル制御方式のような、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、補正係数を用いた簡易な手法で正弦波状の電圧指令を生成することができる。したがって、この実施の形態によれば、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を実現することができる。
【００５９】
［変形例］
上記の実施の形態では、補正係数を用いて矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正するものとしたが、正弦波に代えて三角波状の電圧指令に補正してもよい。このような電圧指令によっても、矩形波駆動の場合と比べて高調波を抑制することができる。また、三角波は正弦波よりも波形が単純であるので、電圧指令の補正を行なう際の演算処理量やメモリ占有率等をさらに軽減し得る。
【００６０】
この変形例では、特に図示しないが、図２に示した正弦波補正部１２２に代えて、三角波補正部が設けられる。三角波補正部は、矩形波を三角波に補正するための補正係数を用いて、電圧指令生成部１２０（図２）により生成された矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の矩形波を三角波に補正するための補正係数が、パターンＰＴ１〜ＰＴ６毎にマップとして予め準備されてＲＯＭに記憶されている。そして、三角波補正部は、パターンＰＴ１〜ＰＴ６に応じて補正係数マップから補正係数を取得し、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。
【００６１】
図９は、この変形例における電圧指令生成部１２０により生成される矩形波電圧指令、及び三角波補正部による補正後の三角波状の電圧指令を示す波形図である。この図９においても、図４と同様に、点線は、電圧指令生成部１２０により生成される矩形波電圧指令を示し、実線は、三角波補正部により補正された三角波状の電圧指令を示す。
【００６２】
図９を参照して、三角波補正部は、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令に、矩形波を三角波に補正するための補正係数を乗じることによって、図示されるように、矩形波状の電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。
【００６３】
図１０は、三角波補正部において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。図１０とともに図９を参照して、パターンＰＴ１では、Ｕ相矩形波電圧指令に対して、この区間で０〜０．６７（２／３）まで連続的に変化する補正係数がＵ相矩形波電圧指令に乗算される（図９のＵ＋参照）。また、Ｖ相矩形波電圧指令に対しては、この区間で−０．６７（−２／３）〜−１〜−０．６７（−２／３）まで連続的に変化する補正係数がＶ相矩形波電圧指令に乗算され（図９のＶ−参照）、Ｗ相矩形波電圧指令に対しては、この区間で０．６７（２／３）〜０まで連続的に変化する補正係数がＷ相矩形波電圧指令に乗算される（図９のＷ＋参照）。
【００６４】
変化に要する時間については、上記の実施の形態と同様に、前回のパターンの時間が用いられる。このように、図１０に示されるマップと、ホールセンサ６２，６４，６６の信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの切替わり時間とに基づいて、電圧指令生成部１２０により生成された矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正することができる（図９）。
【００６５】
以上のように、この変形例によっても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。また、三角波の生成は、正弦波の生成よりも簡易であるので、正弦波に補正する上記の実施の形態よりも、コントローラ５０のメモリ占有率等をさらに軽減することができる。
【００６６】
なお、上記の実施の形態及び変形例では、ホールセンサ６２，６４，６６を用いてモータ４０のロータ位置が６０度毎（電気角）に検知されるものとしたが、ホールセンサ６２，６４，６６を用いずにモータ４０のロータ位置を推定してもよい（センサレス）。たとえば、公知のセンサレス通電制御のように、モータ４０の各相コイルに生じる誘起電圧を検出することによってロータ位置を推定してもよい。
【００６７】
また、上記の実施の形態及び変形例では、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度制御を行なうものとしたが、インバータ３０の直流側（入力側）の電流を検出し、電流指令値との偏差に基づく電流制御を行なってもよい。この場合、電流指令値と電流検出値との偏差を入力として、たとえば比例積分演算を行ない、その演算結果を電圧指令生成部１２０へ出力するようにしてもよい。
【００６８】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１  モータ駆動装置、１０  直流電源、２０  キャパシタ、３０  インバータ、４０  モータ、５０  コントローラ、６２，６４，６６  ホールセンサ、１１０  信号切替検出部、１１２  出力パターン生成部、１１４  速度検出部、１１６  減算部、１１８  速度制御部、１２０  電圧指令生成部、１２２  正弦波補正部、１２４  ゲート信号生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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