(57)【要約】【課題】１パルス制御による交流モータの駆動に際し、交流モータが制御不能になる事態の発生を防ぎながら、交流モータの本来的の最大出力トルクに近いトルクを発生させるための技術を提供する。【解決手段】モータシステム（１）の制御装置（６）は、外部から与えられるトルク指令に応じて制限後トルク指令を生成するトルク制限手段（１３）と、制限後トルク指令に応答して電流制御を行うことにより位相指令を生成する位相指令生成手段（１４〜１６）と、位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段（１７）と、制限後位相指令に応答してインバータ（３）を制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段（１８）とを具備する。トルク制限手段（１３）は、位相指令が位相制限値を超えている場合に制限後トルク指令が増加しないように制限後トルク指令を生成する。【選択図】図３
2014072920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータと、
前記交流モータを駆動するインバータと、
前記インバータを１パルス制御によって制御する制御装置
とを具備し、
前記制御装置は、
外部から与えられるトルク指令に応じて制限後トルク指令を生成するトルク制限手段と、
前記制限後トルク指令に応答して前記インバータに供給される電流の電流制御を行うことにより位相指令を生成する位相指令生成手段と、
前記位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段と、
前記制限後位相指令に応答して前記インバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段
とを具備し、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている場合に前記制限後トルク指令が増加しないように前記制限後トルク指令を生成する
モータシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のモータシステムであって、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている間、前記制限後トルク指令を減少させる
モータシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のモータシステムであって、
前記位相指令が前記位相制限値を超えている間に前記制限後トルク指令が減少する単位時間当たりの減少率が一定である
モータシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のモータシステムであって、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えていない場合、前記制限後トルク指令が前記トルク指令を追随するように前記制限後トルク指令を生成する
モータシステム。
【請求項５】
交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御する制御装置であって、
外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するトルク制限手段と、
前記制限後トルク指令に応答して前記インバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成する位相指令生成手段と、
前記位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段と、
前記制限後位相指令に応答して前記インバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段
とを具備し、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている場合、前記制限後トルク指令が増加しないように前記制限後トルク指令を生成する
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であって、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている間、前記制限後トルク指令を減少させる
モータ制御装置。
【請求項７】
交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御する演算装置を、
外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するトルク制限手段と、
前記制限後トルク指令に応答して前記インバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成する位相指令生成手段と、
前記位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段と、
前記制限後位相指令に応答して前記インバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段
として機能させるプログラムであって、
前記トルク制限手段が、前記位相指令が前記位相制限値を超えている場合、前記制限後トルク指令が増加しないように前記制限後トルク指令を生成する
モータ制御プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のモータ制御プログラムであって、
前記トルク制限手段は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている間、前記制限後トルク指令を減少させる
モータ制御プログラム。
【請求項９】
交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御するモータ制御方法であって、
外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するステップと、
前記制限後トルク指令に応答して前記インバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成するステップと、
前記位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成するステップと、
前記制限後位相指令に応答して前記インバータを制御する制御信号を生成するステップ
とを具備し、
前記制限後トルク指令は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている場合、前記制限後トルク指令が増加しないように生成される
モータ制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータ制御方法であって、
前記制限後トルク指令は、前記位相指令が前記位相制限値を超えている間、減少される
モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータシステム、モータ制御装置、モータ制御プログラム、及び、モータ制御方法に関し、特に、１パルス制御によって交流モータを駆動するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流モータ（例えば、同期モータ）を駆動する駆動方法の一つとして、１パルス制御（矩形波電圧位相駆動）が知られている。１パルス制御とは、１周期あたりに半周期のパルス幅を有する単一のパルスを有する矩形波になるように、各相の駆動電圧を生成する駆動方式である。１パルス制御については、例えば、特許文献１（特開２０００−３５８３９３号公報）に開示されている。なお、特許文献１は、電圧指令値がインバータで生成可能な最大電圧値を超えたときには、トルク指令値を引き下げることを開示している。
【０００３】
１パルス制御においては、電流制御、即ち、トルク制御が、電圧位相δを制御することによって行われる。図１は、１パルス制御における電圧ベクトル図を示す。この電圧ベクトル図は、定常状態の交流モータについて成立する、下記の電圧方程式に基づいている：
【数１】
2014072920.tif 000003
ここで、Ｒａは電機子巻線抵抗値であり、φａは電機子巻線の鎖交磁束であり、ωは角速度であり、Ｌｄは、ｄ軸インダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸インダクタンスであり、Ｉｄはｄ軸電流であり、Ｉｑはｑ軸電流である。
【０００４】
１パルス制御では、ｑ軸電流Ｉｑが要求されたトルク（即ち、トルク指令）に対応した値になるように電圧位相δが決定される。トルク指令が増大されると電圧位相δが増大され、これにより、トルク指令に要求されたトルクを実現するようにｑ軸電流が増大される。このとき、電圧位相δは、電圧ベクトルの大きさが電圧振幅｜Ｖａ｜に維持されるように（即ち、電圧ベクトルが半径｜Ｖａ|の電圧制限円の上に維持されるように）決定される。
【０００５】
その一方で、電圧位相δは、特定の制限値以下に制限される必要がある。即ち、電圧ベクトルは電圧制限円に拘束されるから、電圧位相δは、本質的に９０°までに制限される。電圧位相δが９０°でも実現できないトルクを要求するトルク指令に対しては、電流制御が不可能になってしまう。加えて、電圧位相δが９０°の近傍の範囲にあると制御性が劣化する。このような背景から、電圧位相δは、９０°よりも少し小さい特定の制限値（例えば、８０°）以下になるように制限される。この場合、トルク指令も、電圧位相δが制限値よりも小さくなるように生成される。
【０００６】
一つの問題は、モータの特性変動、例えば、モータの動作温度、バス電圧（インバータに供給される直流電圧）、ロータ位置の検出誤差の変動が発生すると、電圧位相δが特定の制限値に固定される事態が発生し得ることである。モータの特性変動が発生すると、電圧位相δが特定の制限値より小さくなるようにトルク指令を生成したつもりでも、実際には、トルク指令に要求されたトルクが発生できない事態が発生し得る。この場合、電圧位相δが該特定の制限値に固定されてしまう。これは、交流モータが制御不能になってしまうことを意味しており、好ましくない。
【０００７】
モータの特性変動によって電圧位相が特定の制限値に固定される事態を防ぐためには、トルク指令を、余裕を持って小さめに設定することが考えられる。しかしながら、この手法では、交流モータにおいて本来的には実現できるはずのトルク性能を引き出すことができない。
【０００８】
特許文献２（特開２０１０−１７０２０号公報）は、交流モータから本来得ることができるトルクをより確実に出力可能にするために、矩形波電圧の位相と交流モータから出力されるトルクとの関係をマップ（即ち、交流モータのモデル）としてモータ制御装置の記憶装置に記憶し、該マップを用いて限界位相を決定し、更に、その限界位相により規定される位相範囲内で、矩形波電圧の目標電圧位相を設定する技術を開示している。しかしながら、特許文献２の技術では、マップ、即ち、交流モータのモデルに誤差があると、モータ性能が最大限に生かせない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３５８３９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、１パルス制御による交流モータの駆動に際し、電圧位相が特定値に固定されて交流モータが制御不能になる事態の発生を防ぎながら、交流モータにおいて本来的には得られるはずのトルクになるべく近いトルクを発生させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の観点では、モータシステムが、交流モータと、交流モータを駆動するインバータと、インバータを１パルス制御によって制御する制御装置とを具備する。制御装置は、外部から与えられるトルク指令に応じて制限後トルク指令を生成するトルク制限手段と、制限後トルク指令に応答してインバータに供給される電流の電流制御を行うことにより位相指令を生成する位相指令生成手段と、位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段と、制限後位相指令に応答してインバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段とを具備する。トルク制限手段は、位相指令が位相制限値を超えている場合に制限後トルク指令が増加しないように制限後トルク指令を生成する。
【００１２】
ここで、位相指令が位相制限値を超えている間、トルク制限手段が制限後トルク指令を減少させることが好ましい。一実施形態では、位相指令が位相制限値を超えている間に制限後トルク指令が減少する単位時間当たりの減少率が一定である。
【００１３】
また、トルク制限手段は、位相指令が位相制限値を超えていない場合、制限後トルク指令がトルク指令を追随するように制限後トルク指令を生成することが好ましい。
【００１４】
本発明の他の観点では、交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御する制御装置が、外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するトルク制限手段と、制限後トルク指令に応答してインバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成する位相指令生成手段と、位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段と、制限後位相指令に応答してインバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段とを具備している。トルク制限手段は、位相指令が位相制限値を超えている場合、制限後トルク指令が増加しないように制限後トルク指令を生成する。
【００１５】
本発明の更に他の観点では、モータ制御プログラムが、交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御する演算装置を、下記手段：外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するトルク制限手段、制限後トルク指令に応答してインバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成する位相指令生成手段、位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成する位相制限手段、及び、制限後位相指令に応答してインバータを制御する制御信号を生成する１パルス制御出力手段として機能させる。ここで、トルク制限手段は、位相指令が位相制限値を超えている場合、制限後トルク指令が増加しないように制限後トルク指令を生成するような手段である。
【００１６】
本発明の更に他の観点では、交流モータを駆動するインバータを１パルス制御によって制御するモータ制御方法が、外部から与えられるトルク指令から制限後トルク指令を生成するステップと、制限後トルク指令に応答してインバータに供給される電流の電流制御を行って位相指令を生成するステップと、位相指令を特定の位相制限値を超えないように制限して制限後位相指令を生成するステップと、制限後位相指令に応答してインバータを制御する制御信号を生成するステップとを具備している。制限後トルク指令は、位相指令が位相制限値を超えている場合、制限後トルク指令が増加しないように生成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１パルス制御による交流モータの駆動に際し、位相指令が特定値に固定されて交流モータが制御不能になる事態の発生を防ぎながら、交流モータにおいて本来的には得られるはずのトルクになるべく近いトルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】１パルス制御における電圧ベクトル図である。
【図２】本発明の一実施形態のモータシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態におけるインバータコントローラの機能ブロック図である。
【図４】本実施形態におけるモータシステムの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態のモータシステム１の構成を示すブロック図である。モータシステム１は、モータ２と、インバータ３と、レゾルバ４と、Ｒ／Ｄ（レゾルバ−デジタル）変換器５と、インバータコントローラ６とを備えている。
【００２０】
モータ２は、ｕ相電源線７ｕ、ｖ相電源線７ｖ及びｗ相電源線７ｗによりインバータ３に接続されている。モータ２は、インバータ３からｕ相電源線７ｕ、ｖ相電源線７ｖ及びｗ相電源線７ｗを介して３相電力を供給されて動作する交流モータ（例えば、永久磁石モータや同期モータ）である。ｕ相電源線７ｕ、ｖ相電源線７ｖ及びｗ相電源線７ｗには、それぞれ、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗを計測するための電流センサ８ｕ、８ｖ、８ｗが設けられる。なお、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗの全てが検出される必要は必ずしもない。これらの３つの電流のうちの２つが測定され、残りの一つが演算によって算出されてもよい。
【００２１】
レゾルバ４及びＲ／Ｄ変換器５は、モータ２のロータ位置（即ち、ロータ角度）θを検出するために使用される装置群である。レゾルバ４は、ロータ位置θに応じて、ｓｉｎθ、ｃｏｓθに依存する２つの信号を出力する。Ｒ／Ｄ変換器５は、それら２つの信号からロータ位置θを算出し、ロータ位置θを示すデジタルデータを出力する。
【００２２】
インバータコントローラ６は、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊に対応するトルクをモータ２が生成するようにインバータ３を制御する制御装置である。インバータコントローラ６は、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊に加え、検出されたｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗ及びロータ位置θに応答して、インバータ３のパワートランジスタのオンオフを制御する制御信号ＳＣＴＲＬを生成する。制御信号ＳＣＴＲＬは、典型的には、ｕ相、ｖ相、及び、ｗ相それぞれの正側アーム及び負側アームのパワートランジスタのゲートを駆動するゲート駆動信号を含んでいる。
【００２３】
このような構成のモータシステム１は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーの駆動輪を駆動する駆動系に用いられる。この場合、モータ２が発生する駆動力が駆動輪に伝達される。
【００２４】
図３は、インバータコントローラ６における演算を示す機能ブロック図である。本実施形態のインバータコントローラ６は、１パルス制御（矩形波電圧位相制御）を行うように構成されている。詳細には、インバータコントローラ６では、次の演算：速度計算１１、３相−２相変換１２、トルク制限演算１３、電流指令計算１４、電流ＰＩ制御１５、ｄｑ−Ｖａδ変換１６、δ制限演算１７及び１パルス制御出力演算１８が行われる。これらの演算は、インバータコントローラ６にインストールされたソフトウェア（プログラム）によって実現されてもよい。この場合、インバータコントローラ６として演算装置、例えば、ＣＰＵ(central processing unit)が使用されてもよい。また、上記の演算は、ハードウェアとして実装されてもよく、また、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして実装されても良い。
【００２５】
速度計算１１では、Ｒ／Ｄ変換器５によって算出されたロータ位置θから、ロータ速度ωが算出される。
【００２６】
３相−２相変換１２では、Ｒ／Ｄ変換器５によって算出されたロータ位置θを用いてｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗに対して３相−２相変換が行われ、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑが算出される。
【００２７】
トルク制限演算１３では、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊を、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭに応じて制限して制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を生成する演算が行われる。制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊とは、インバータコントローラ６における１パルス制御において、実際に使用されるトルク指令である。また、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭとは、後述のように、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊に応答した電流制御（本実施形態では、電流指令計算１４、電流ＰＩ制御１５及びｄｑ−Ｖａδ変換１６）によって生成された位相指令δ＊が特定の位相上限値δＭＡＸを超えているか否かに応じて生成されるフラグである。位相指令δ＊が特定の位相上限値δＭＡＸを超えている場合にδリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされる。一方、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さい場合にはδリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされた状態では、トルク制限演算１３において、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊はトルク指令Ｔ＊を追随するように生成される。この場合、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加が許可される。一方、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされると、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、更に増加しないように制限される。即ち、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加が禁止される。
【００２８】
より具体的には、本実施形態では、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされた場合に制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が開始され、これにより、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加が制限される。ここで、「制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少」とは、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊に関係なく制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を減少させることを意味する。本実施形態では、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少の際の、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの減少率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、所定値ＤＤＣＲで一定である。
【００２９】
また、本実施形態では、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊がトルク指令Ｔ＊に追随するように生成されている状態（δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされている状態）でも、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が増加している場合には、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間に対する増加率が、所定値ＤＭＡＸ以下であるように制限される。制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が増加される場合でも、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間に対する変化率（増加率）が所定値ＤＭＡＸ以下であるという条件が満たされる場合、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、トルク指令Ｔ＊に一致するように生成される。トルク制限演算１３の役割については、後に詳細に説明する。
【００３０】
電流指令計算１４では、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊とロータ速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｑ軸電流指令Ｉｑ＊が算出される。
【００３１】
また、電流ＰＩ制御１５では、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令Ｉｄ＊の差分、及び、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令Ｉｑ＊の差分とに応答してＰＩ制御が行われ、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とが算出される。更に、ｄｑ−Ｖａδ変換１６では、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とが、電圧振幅指令Ｖａ＊及び位相指令δ＊に変換される。上述の３相−２相変換１２、電流ＰＩ制御１５、及び、ｄｑ−Ｖａδ変換１６は、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗの制御、即ち、電流制御により位相指令δ＊を生成する一連の演算を構成している。
【００３２】
δ制限演算１７では、位相指令δ＊を位相上限値δＭＡＸ以下に制限して制限後位相指令δＬＩＭ＊を生成する演算が行われる。制限後位相指令δＬＩＭ＊とは、実際に１パルス制御に用いられる位相指令である。詳細には、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さい場合、制限後位相指令δＬＩＭ＊は、位相指令δ＊に一致するように生成される。一方、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超えている場合、制限後位相指令δＬＩＭ＊は、位相上限値δＭＡＸに設定される。このような演算により、実際に１パルス制御に用いられる位相指令である制限後位相指令δＬＩＭ＊が、位相上限値δＭＡＸ以下に制限される。
【００３３】
加えて、δ制限演算１７では、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭが生成される。位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さい場合、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭはネゲートされる。一方、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸが超えている場合、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされる。δ制限演算１７の役割については、後に詳細に説明する。
【００３４】
１パルス制御出力演算１８では、制限後位相指令δＬＩＭ＊からインバータ３のパワートランジスタのオンオフを制御する制御信号ＳＣＴＲＬを生成する演算が行われる。
【００３５】
なお、図３では、インバータコントローラ６の動作が機能ブロックとして図示されているが、インバータコントローラ６は、同等の動作をするソフトウェア、ハードウェア、及びそれらの組み合わせによって実現可能であることに留意されたい。
【００３６】
続いて、本実施形態のモータシステム１の動作、本実施形態の１パルス制御において行われる位相制御について説明する。
【００３７】
本実施形態のモータシステム１においては、実際に１パルス制御に用いられる位相指令（即ち、制限後位相指令δＬＩＭ＊）が、位相上限値δＭＡＸ以下であるように生成される。このような演算は、δ制限演算１７によって実現されている。詳細には、電流制御（具体的には、電流指令計算１４、電流ＰＩ制御１５及びｄｑ−Ｖａδ変換１６）によって生成された位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸ未満の場合、δ制限演算１７において、制限後位相指令δＬＩＭ＊が位相指令δ＊に一致するように生成される。一方、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超える場合、δ制限演算１７において、制限後位相指令δＬＩＭ＊が位相上限値δＭＡＸに設定される。
【００３８】
加えて、電流制御によって生成された位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超える場合、実際に１パルス制御に用いられるトルク指令、即ち、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が制限される。このような演算は、トルク制限演算１３によって実現されている。トルク制限演算１３において、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さい場合には、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊はトルク指令Ｔ＊を追随するように生成される。一方で、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、電流制御によって生成された位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超える状態である限り、その増加が禁止される。本実施形態においては、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が強制的に減少される。ここで、「強制的に減少される」とは、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊に関係なく制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を減少させることを意味する。
【００３９】
このような動作により、本実施形態のモータシステム１では、１パルス制御において電圧位相が特定値に長時間固定されることが防がれている。電圧位相が特定値に長時間固定されることを防ぐことが、モータ２が制御不能の状態になることを防止する観点で重要であることは、上述したとおりである。加えて、実際に１パルス制御に用いられるトルク指令（制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊）が、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸの近傍になるような範囲に維持されるため、モータ２の特性から実現され得るトルク特性（特に、最大のトルク）を実現することができる。以下、本実施形態の１パルス制御について、具体例を挙げて説明する。
【００４０】
図４は、本実施形態のモータシステム１の動作の例を示すタイミングチャートである。図４の動作においては、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊が、時刻ｔ０から時刻ｔ４までは増大し、時刻ｔ４から時刻ｔ８までは減少している。以下では、時刻ｔ０から時刻ｔ８までの動作、特に、位相指令δ＊、制限後位相指令δＬＩＭ＊、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭ、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の変化について詳細に説明する。なお、実使用においては、トルク指令Ｔ＊の変化が図４に示されたものに限定されないことは当業者には自明的であろう。
【００４１】
時刻ｔがｔ０＜ｔ＜ｔ１の期間においては、トルク指令Ｔ＊が増大している。トルク指令Ｔ＊の増大に応答して制限後トルク指令Ｔ＊、位相指令δ＊、及び、制限後位相指令δＬＩＭ＊も増大する。ただし、ｔ０＜ｔ＜ｔ１の期間においては位相指令δ＊は位相上限値δＭＡＸよりも小さく、よって、制限後位相指令δＬＩＭ＊は位相指令δ＊に一致し、制限後トルク指令Ｔ＊はトルク指令Ｔ＊に一致している。
【００４２】
ｔ１＜ｔ＜ｔ２の期間においても、トルク指令Ｔ＊は増大し続ける。ただし、時刻ｔ１において位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸに到達するため、ｔ１＜ｔ＜ｔ２の期間においては、制限後位相指令δＬＩＭ＊が位相上限値δＭＡＸに制限される。加えて、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超えたことに応答して、時刻ｔ１においてδリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのアサートに応答して、時刻ｔ１において、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が開始される。上述の通り、「制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少」とは、外部から与えられるトルク指令Ｔ＊に関係なく制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を減少させることを意味する。本実施形態では、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少の際の、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの減少率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、所定値ＤＤＣＲで一定である。位相指令δ＊は、一旦、位相上限値δＭＡＸを超えるが、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が減少されることにより、ある特定の最大値を取った後、減少し始める。
【００４３】
時刻ｔ２において、電流制御によって生成された位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さくなると、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのネゲートに応答して、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が停止される。
【００４４】
制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が停止された後、ｔ２＜ｔ＜ｔ３の期間においては制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、トルク指令Ｔ＊を追随するように生成される。時刻ｔ２におけるトルク指令Ｔ＊は、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊よりも大きいので、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は増加される。ただし、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの増加率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、所定値ＤＭＡＸ以下に制限される。位相指令δ＊は、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加により、一旦、極小値を取った後、再び増加し始める。
【００４５】
以後、トルク指令Ｔ＊が電流制御によって生成された位相指令δ＊を位相上限値δＭＡＸよりも小さくするような値にまで減少されるまで、同様の動作が繰り返される。即ち、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加に応じて位相指令δ＊が増加され、時刻ｔ３において位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸに到達するため、ｔ３＜ｔ＜ｔ５の期間においては、制限後位相指令δＬＩＭ＊が位相上限値δＭＡＸに制限される。加えて、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超えたことに応答して、時刻ｔ３においてδリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのアサートに応答して、時刻ｔ３において、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が開始される。制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの減少率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、所定値ＤＤＣＲで一定である。位相指令δ＊は、一旦、位相上限値δＭＡＸを超えるが、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が減少されることにより、ある特定の最大値を取った後、減少し始める。
【００４６】
時刻ｔ５において、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さくなると、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのネゲートに応答して、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が停止される。
【００４７】
制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の減少が停止された後、ｔ５＜ｔ＜ｔ６の期間においては制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、トルク指令Ｔ＊を追随するように生成される。時刻ｔ５におけるトルク指令Ｔ＊は、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊よりも大きいので、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は増加される。ただし、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの増加率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、所定値ＤＭＡＸ以下に制限される。位相指令δ＊は、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加により、一旦、極小値を取った後、再び増加し始める。
【００４８】
時刻ｔ６において位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸに到達するため、ｔ６＜ｔ＜ｔ７の期間においては、制限後位相指令δＬＩＭ＊が位相上限値δＭＡＸに制限される。加えて、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超えたことに応答して、時刻ｔ６においてδリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがアサートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのアサートに応答して、時刻ｔ６において、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が開始される。制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の単位時間あたりの減少率ｄＴＬＩＭ＊／ｄｔは、一定である。位相指令δ＊は、一旦、位相上限値δＭＡＸを超えるが、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が減少されることにより、ある特定の最大値を取った後、減少し始める。
【００４９】
時刻ｔ７において、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸよりも小さくなると、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭがネゲートされる。δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのネゲートに応答して、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の強制的な減少が停止され、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊がトルク指令Ｔ＊に追随するように生成され始める。図４の動作では、時刻ｔ７において制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊がトルク指令Ｔ＊に一致しており、更に、時刻ｔ７の後、トルク指令Ｔ＊が減少されるので、以後、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊は、トルク指令Ｔ＊に一致して減少される。
【００５０】
以上に説明した動作によれば、１パルス制御において位相指令が特定値に長時間固定されることを防ぎ、モータ２が制御不能の状態に陥ることを防止することができる。加えて、このような動作によれば、１パルス制御で実際に使用されるトルク指令（即ち、制限後トルク指令Ｔ＊）が、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸの近傍になるような範囲に維持されるため、モータ２の特性から実現され得る最高の性能（特に、最大のトルク）を引き出すことができる。
【００５１】
上記の実施形態では、δリミットフラグｆｌａｇ＿δＬＩＭのアサートに応答して制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊が強制的に減少されることで、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加が禁止されるが、他の方法により、制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊の増加の禁止及び許可の制御が行われても良い。例えば、電流制御によって生成される位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸの近傍の特定範囲にある場合に位相指令δ＊をトルク指令Ｔ＊にフィードバックして制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を生成してもよい。即ち、位相指令δ＊が、δ＊＞δＭＡＸ−α（αは所定値）である場合に、
ＴＬＩＭ＊＝Ｔ＊−Ｋδ＊
として制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を生成することで、位相指令δ＊が位相上限値δＭＡＸを超えないように制限後トルク指令ＴＬＩＭ＊を生成してもよい。
【００５２】
また、本実施形態においては、インバータコントローラが、１パルス制御を含む複数の駆動方式（例えば、ＰＷＭ（pulse
width modulation）制御）を切り換えて使用するように構成されていてもよい。この場合、上述された本実施形態の動作は、１パルス制御が選択された場合に実行される。
【００５３】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は上記の実施形態に限定されず、当業者に自明な様々な変更と共に実施され得ることに留意されたい。
【符号の説明】
【００５４】
１        ：モータシステム
２        ：モータ
３        ：インバータ
４        ：レゾルバ
５        ：Ｒ／Ｄ変換器
６        ：インバータコントローラ
７ｕ      ：ｕ相電源線
７ｖ      ：ｖ相電源線
７ｗ      ：ｗ相電源線
８ｕ、８ｖ、８ｗ：電流センサ
１１      ：速度計算
１２      ：３相−２相変換
１３      ：トルク制限演算
１４      ：電流指令計算
１５      ：電流ＰＩ制御
１６      ：ｄｑ−Ｖａδ変換
１７      ：δ制限演算
１８      ：１パルス制御出力演算
Ｉｕ      ：ｕ相電流
Ｉｖ      ：ｖ相電流
Ｉｗ      ：ｗ相電流
Ｔ＊      ：トルク指令：
Ｉｄ      ：ｄ軸電流
Ｉｑ      ：ｑ軸電流
ＴＬＩＭ＊  ：制限後トルク指令
Ｉｄ＊      ：ｄ軸電流指令
Ｉｑ＊      ：ｑ軸電流指令
Ｖｄ＊      ：ｄ軸電圧指令
Ｖｑ＊      ：ｑ軸電圧指令
δ＊        ：位相指令
δＬＩＭ＊    ：制限後位相指令
ＳＣＴＲＬ  ：制御信号
ｆｌａｇ＿δＬＩＭ：δリミットフラグ
δＭＡＸ    ：位相上限値
θ        ：ロータ位置
ω        ：ロータ速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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