(57)【要約】【課題】三相電圧を瞬時に算出し、高精度で汎用性の高いモータシミュレータを提供すること。【解決手段】モータシミュレータ１内部のインバータモデル演算部１２は、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、さらにモータ中性点基準に変換することで三相電圧を算出する。この時、Ｖｕ算出部２１、Ｖｖ算出部２２、Ｖｗ算出部２３がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧を並列に算出する。また、モータ制御装置２が出力するモータ制御信号（ゲート信号）が３本である場合は、入力処理部１１が制御信号の変換を行って６本の制御信号を作成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、
前記制御信号が入力された場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する三相電圧演算手段と、
を備えたことを特徴とするモータシミュレータ。
【請求項２】
前記三相電圧演算手段は、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換することを特徴とする請求項１に記載のモータシミュレータ。
【請求項３】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、
前記制御信号が入力された場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換して三相電圧を演算する三相電圧演算手段と、
を備えたことを特徴とするモータシミュレータ。
【請求項４】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、
前記モータに対する制御信号が各相に対して単一の制御信号である場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成する制御信号変換手段と、
を備えたことを特徴とするモータシミュレータ。
【請求項５】
前記制御信号変換手段は、前記単一の制御信号を前記上段側制御信号として使用し、前記単一の制御信号を反転した信号を前記下段側制御信号として使用することを特徴とする請求項４に記載のモータシミュレータ。
【請求項６】
前記制御信号変換手段は、前記上段側制御信号および／または前記下段側制御信号に対し、低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうことを特徴とする請求項４または５に記載のモータシミュレータ。
【請求項７】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と、
前記制御信号が入力された場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する三相電圧演算工程と、
を含んだことを特徴とするモータシミュレート方法。
【請求項８】
前記三相電圧演算工程は、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換することを特徴とする請求項７に記載のモータシミュレート方法。
【請求項９】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と
前記制御信号が入力された場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換して三相電圧を演算する三相電圧演算工程と、
を含んだことを特徴とするモータシミュレート方法。
【請求項１０】
モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、
モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と、
前記モータに対する制御信号が各相に対して単一の制御信号である場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成する制御信号変換工程と、
を含んだことを特徴とするモータシミュレート方法。
【請求項１１】
前記制御信号変換工程は、前記単一の制御信号を前記上段側制御信号として使用し、前記単一の制御信号を反転した信号を前記下段側制御信号として使用することを特徴とする請求項１０に記載のモータシミュレート方法。
【請求項１２】
前記制御信号変換工程は、前記上段側制御信号および／または前記下段側制御信号に対し、低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうことを特徴とする請求項１０または１１に記載のモータシミュレート方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの動作をシミュレートするモータシミュレータ、およびそのシミュレート方法に関し、特に高精度で汎用性の高いモータシミュレータ、およびそのシミュレート方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御装置などを製造する場合に、シミュレーション（模擬実験）を行って動作の検証を行なうことが一般的である。例えば、モータ制御装置はモータに対する制御信号を出力し、制御結果であるモータの状態の入力を受けるのであるが、モータの替わりに模擬実験装置（シミュレータ）を接続し、シミュレータはモータの動作を演算によって仮想的に実現する。
【０００３】
このシミュレーションにおいては、実機（ここではモータ）の動作をいかに忠実に再現できるかが重要な課題である。そこで、例えば特許文献１が開示する半導体試験装置は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を使用することでプログラミング処理によるシミュレーションで可能な処理内容と、半導体試験装置で可能な処理内容とに生じる差を埋めている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６３７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の方法でモータの動作をシミュレートする場合、シミュレータの演算周期間の制御信号の時間割合から、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧（三相電圧）を算出していた。
【０００６】
しかし、このように演算周期間の平均電圧を求める方法では、演算周期分サンプリングした後でないと三相電圧を算出することができず、その遅れ分シミュレーションの精度が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、モータ制御装置が出力する制御信号のキャリア周期とシミュレータの演算周期との同期が取れていない場合には、三相電圧を正確に求めることができず、さらに本来モータ制御装置は自身のキャリア周期を外部に出力する必要がないので、かかる出力を行なうためにはモータ制御装置側の仕様変更が必要となる。
【０００８】
さらに、モータ制御装置には、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対してそれぞれ単一の制御信号で制御を行なう（３本の信号でモータ制御を行なう）ものと、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対してそれぞれ２本（上下段）の制御信号で制御を行なう（６本の信号でモータ制御を行なう）ものとがある。そのため従来はそれぞれの仕様に合わせたモータシミュレータが必要であった。
【０００９】
すなわち、従来のモータシミュレータは、制御信号入力時に瞬時に三相電圧を求めることが不可能で、精度が低く、汎用性に乏しいという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、三相電圧を瞬時に算出し、高精度で汎用性の高いモータシミュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係るモータシミュレータは、モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、前記制御信号が入力された場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する三相電圧演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項１の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する。
【００１３】
また、請求項２の発明に係るモータシミュレータは、請求項１の発明において、前記三相電圧演算手段は、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換することを特徴とする。
【００１４】
この請求項２の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換する。
【００１５】
また、請求項３の発明に係るモータシミュレータは、モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、前記制御信号が入力された場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換して三相電圧を演算する三相電圧演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項３の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換する。
【００１７】
また、請求項４の発明に係るモータシミュレータは、モータの動作をシミュレートするモータシミュレータであって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付手段と、前記モータに対する制御信号が各相に対して単一の制御信号である場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成する制御信号変換手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この請求項４の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成してモータの動作をシミュレートする。
【００１９】
また、請求項５の発明に係るモータシミュレータは、請求項４の発明において、前記制御信号変換手段は、前記単一の制御信号を前記上段側制御信号として使用し、前記単一の制御信号を反転した信号を前記下段側制御信号として使用することを特徴とする。
【００２０】
この請求項５の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、単一の制御信号を上段側制御信号として使用し、単一の制御信号を反転した信号を下段側制御信号として使用してモータの動作をシミュレートする。
【００２１】
また、請求項６の発明に係るモータシミュレータは、請求項４または５の発明において、前記制御信号変換手段は、前記上段側制御信号および／または前記下段側制御信号に対し、低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうことを特徴とする。
【００２２】
この請求項６の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成するとともに、上段側制御信号や下段側制御信号に対して低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なう。
【００２３】
また、請求項７の発明に係るモータシミュレート方法は、モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と、前記制御信号が入力された場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する三相電圧演算工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２４】
この請求項７の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、当該入力時点における三相電圧を演算する。
【００２５】
また、請求項８の発明に係るモータシミュレート方法は、請求項７の発明において、前記三相電圧演算工程は、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換することを特徴とする。
【００２６】
この請求項８の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換する。
【００２７】
また、請求項９の発明に係るモータシミュレート方法は、モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と前記制御信号が入力された場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換して三相電圧を演算する三相電圧演算工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２８】
この請求項９の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換する。
【００２９】
また、請求項１０の発明に係るモータシミュレート方法は、モータの動作をシミュレートするモータシミュレート方法であって、モータに対する制御信号を受け付ける入力受付工程と、前記モータに対する制御信号が各相に対して単一の制御信号である場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成する制御信号変換工程と、を含んだことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１０の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成してモータの動作をシミュレートする。
【００３１】
また、請求項１１の発明に係るモータシミュレート方法は、請求項１０の発明において、前記制御信号変換工程は、前記単一の制御信号を前記上段側制御信号として使用し、前記単一の制御信号を反転した信号を前記下段側制御信号として使用することを特徴とする。
【００３２】
この請求項１１の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、単一の制御信号を上段側制御信号として使用し、単一の制御信号を反転した信号を下段側制御信号として使用してモータの動作をシミュレートする。
【００３３】
また、請求項１２の発明に係るモータシミュレート方法は、請求項１０または１１の発明において、前記制御信号変換工程は、前記上段側制御信号および／または前記下段側制御信号に対し、低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうことを特徴とする。
【００３４】
この請求項１２の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成するとともに、上段側制御信号や下段側制御信号に対して低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なう。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、当該入力時点における三相電圧を演算するので、三相電圧を瞬時に、かつ高精度に算出するモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００３６】
また、請求項２の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換するので、三相電圧を瞬時に、かつ高精度に算出するモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００３７】
また、請求項３の発明によればモータシミュレータは、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換するので、三相電圧を高精度に算出するモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００３８】
また、請求項４の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成してモータの動作をシミュレートするので、モータ制御装置が出力する制御信号の本数に関わらず使用可能な汎用性の高いモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００３９】
また、請求項５の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、単一の制御信号を上段側制御信号として使用し、単一の制御信号を反転した信号を下段側制御信号として使用してモータの動作をシミュレートするので、モータ制御信号を簡易に変換可能な汎用性の高いモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００４０】
また、請求項６の発明によればモータシミュレータは、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成するとともに、上段側制御信号や下段側制御信号に対して低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうので、モータ制御信号を変換する際にデットタイムを設定可能で、汎用性の高いモータシミュレータを得ることができるという効果を奏する。
【００４１】
また、請求項７の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、当該入力時点における三相電圧を演算するので、三相電圧を瞬時に、かつ高精度に算出するモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【００４２】
また、請求項８の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換するので、三相電圧を瞬時に、かつ高精度に算出するモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【００４３】
また、請求項９の発明によればモータシミュレート方法は、モータに対する制御信号を受け付けた場合に、インバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、当該直流電源中性点基準の三相電圧をモータ中性点基準電圧に変換するので、三相電圧を高精度に算出するモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【００４４】
また、請求項１０の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成してモータの動作をシミュレートするので、モータ制御装置が出力する制御信号の本数に関わらず使用可能な汎用性の高いモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【００４５】
また、請求項１１の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、単一の制御信号を上段側制御信号として使用し、単一の制御信号を反転した信号を下段側制御信号として使用してモータの動作をシミュレートするので、モータ制御信号を簡易に変換可能な汎用性の高いモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【００４６】
また、請求項１２の発明によればモータシミュレート方法は、各相に対して単一の制御信号を受け付けた場合に、当該単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成するとともに、上段側制御信号や下段側制御信号に対して低電位側から高電位側への立ち上がりタイミングを遅らせる処理を行なうので、モータ制御信号を変換する際にデットタイムを設定可能で、汎用性の高いモータシミュレート方法を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るモータシミュレータの好適な実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００４８】
図１は、本発明の実施例であるモータシミュレータ（モータ模擬実験装置）の概要構成を示す概要構成図である。同図に示すように、モータシミュレータ１はモータ制御装置２と接続する。モータ制御部２は、モータの動作制御を行なう装置であり、モータに対する制御信号を出力し、制御結果であるモータの状態の入力を受ける。
【００４９】
そしてモータシミュレータ１は、モータ制御装置２が出力する制御信号に基づいて、モータの動作を演算によって模擬的に算出するシミュレーション（模擬実験）を実行し、演算結果をモータ制御装置２に出力する。
【００５０】
すなわち、モータシミュレータ１は仮想的なモータとして機能し、モータ制御装置２はモータの実機が接続された場合と同様に動作することができる。
【００５１】
具体的にはモータシミュレータ１は、その内部に入力処理部１１、インバータモデル演算部１２、モータモデル演算部１３および設定記憶部１４を有する。入力処理部１１は、モータからのモータ制御信号を受け付ける処理を行う。また、インバータモデル演算部１２は、インバータ部分のシミュレーションを行う演算処理部であり、モータ制御信号から三相電圧を算出する処理を行なう。さらにモータモデル演算部１３はモータ部分のシミュレーションを行う演算処理部であり、インバータモデル演算部１２が算出した三相電圧からモータの動作を求め、発生する三相電流を算出して出力する処理を行なう。
【００５２】
そして、設定記憶部１４は、モータ制御装置２に関する情報、例えばモータ制御信号の数などの情報を「制御設定」として、仮想のモータに関する情報、例えばモータ発生トルクなどの情報を「モータ設定」として、それぞれ記憶する。入力処理部１１、インバータモデル演算部１２、モータモデル演算部１３は、この制御設定とモータ設定を読み出して入力処理や演算処理に使用する。
【００５３】
実機におけるモータの構成は、図２−１に示すようにインバータ部とモータ部に分かれている。インバータ部は、モータのＵ相の電圧Ｖｕ、Ｖ相の電圧Ｖｖ、Ｗ相の電圧Ｖｗを制御することでモータを回転させる。
【００５４】
図２−１では、インバータ部は、電圧ＶｕをトランジスタＵＨ，ＵＬのゲートのオンオフ制御によって制御する。同様に、電圧ＶｖをトランジスタＶＨ，ＶＬのゲートのオンオフ制御によって制御し、電圧ＶｗをトランジスタＷＨ，ＷＬのゲートのオンオフ制御によって制御している。
【００５５】
従って、モータ部の出力電圧ベクトルは、図２−２に示すトランジスタＵＨ，ＵＬ、ＶＨ，ＶＬ、ＷＨ，ＷＬのゲートのオンオフのパターンＰ１〜８によって決定され、図２−３に示すようにパターンＰ４で電圧Ｖｕが最大、パターンＰ６で電圧Ｖｖが最大、パターンＰ７で電圧Ｖｗが最大となる。
【００５６】
すなわち、モータ制御装置２は、モータに対する制御信号としてトランジスタＵＨ，ＵＬ、ＶＨ，ＶＬ、ＷＨ，ＷＬのゲート制御を行うゲート信号を出力し、出力電圧ベクトルを回転させることで、モータを動作させる。
【００５７】
ここで、従来のシミュレータでは、所定の演算周期を設定し、演算周期間のゲート信号レベルの組み合わせから出力電圧ベクトルを推測し、ゲート信号レベルの時間割合から三相電圧を算出していた。
【００５８】
しかし、従来のシミュレータのように演算周期間の平均電圧を求める手法では、演算周期間サンプリングした後に三相電圧を算出することとなるので、モータ制御信号が入力された時点で瞬時に三相電圧を出力することはできず、また、その遅れ分シミュレーションの精度が低下する。
【００５９】
さらにモータ制御装置２が出力するモータ制御信号、すなわちインバータのトランジスタを制御するゲート信号は、図３に示すようにモータ２制御装置自身のキャリア周期を有する。そして、このキャリア周期とシミュレータ１の演算周期とが同期していないと、三相電圧を正確に求めることができない。
【００６０】
しかし、本来モータ制御装置２は自身のキャリア周期を外部に出力する必要がないので、シミュレータ１と接続して動作の評価を行なうためだけに、キャリア周期を外部に出力する専用の端子を設けることは望ましくない。
【００６１】
そこで、本発明にかかるシミュレータ１は、インバータをスイッチとみなし、制御信号が入力された場合に入力時点における三相電圧を演算する。この具体的な算出方法を、図４を参照して説明する。
【００６２】
図４では、インバータの直流電源電圧はＥｄであり、直流電源中性点がＮである。ここでインバータをスイッチとみなすと、インバータの直流電源中性点Ｎを基準とした各相の電圧は次のようになる。
【００６３】
まず、上段トランジスタ（ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）がオン、かつ下段トランジスタ（ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）がオフならば、その相の直流電源中性点Ｎを基準とした電圧（ＶｕＮ，ＶｖＮ，ＶｗＮ）は「Ｅｄ／２」である。
【００６４】
そして、上段トランジスタ（ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）がオフ、かつ下段トランジスタ（ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）がオンならば、その相の直流電源中性点Ｎを基準とした電圧（ＶｕＮ，ＶｖＮ，ＶｗＮ）は「−Ｅｄ／２」である。
【００６５】
さらに、上段トランジスタ（ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）と下段トランジスタ（ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）とオフになる、いわゆるデットタイムにはその相の電流に依存し、電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が負の場合にその相の直流電源中性点Ｎを基準とした電圧（ＶｕＮ，ＶｖＮ，ＶｗＮ）は「Ｅｄ／２」、電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）が正の場合にその相の直流電源中性点Ｎを基準とした電圧（ＶｕＮ，ＶｖＮ，ＶｗＮ）は「−Ｅｄ／２」となる。
【００６６】
つぎに、モータでの三相電圧はモータ中性点が基準であるので、直流電源中性点Ｎを基準とした電圧（ＶｕＮ，ＶｖＮ，ＶｗＮ）をモータ中性点基準に変換する必要がある。このモータ中性点電圧をＶ0とすると、
ＶｕＮ−Ｖ0＝Ｒ×Ｉｕ＋Ｌ×ｄＩｕ／ｄｔ
ＶｖＮ−Ｖ0＝Ｒ×Ｉｖ＋Ｌ×ｄＩｖ／ｄｔ
ＶｗＮ−Ｖ0＝Ｒ×Ｉｗ＋Ｌ×ｄＩｗ／ｄｔ
の三式から、
ＶｕＮ＋ＶｖＮ＋ＶｗＮ−３Ｖ0＝（Ｒ＋Ｌ×ｄ／ｄｔ）（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ）
となる。
【００６７】
さらに、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０よりモータ中性点電圧Ｖ0は、
Ｖ0＝（ＶｕＮ＋ＶｖＮ＋ＶｗＮ）／３
よって、モータ中性点基準の三相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは
Ｖｕ＝ＶｕＮ−Ｖ0＝ＶｕＮ−（ＶｕＮ＋ＶｖＮ＋ＶｗＮ）／３
Ｖｖ＝ＶｖＮ−Ｖ0＝ＶｖＮ−（ＶｕＮ＋ＶｖＮ＋ＶｗＮ）／３
Ｖｗ＝ＶｗＮ−Ｖ0＝ＶｗＮ−（ＶｕＮ＋ＶｖＮ＋ＶｗＮ）／３
となる。
【００６８】
インバータモデル演算部１２は、この演算処理を実行することによって三相電圧を瞬時に算出する。ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧を並行して演算することで、処理を高速化することができる。図１においては、インバータモデル演算部１２は、Ｕ相の電圧を算出するＶｕ算出部２１、Ｖ相の電圧を算出するＶｖ算出部２２、Ｗ相の電圧を算出するＶｗ算出部２３を備え、これらが並列に処理を実行する。
【００６９】
なおＶｕ算出部２１、Ｖｕ算出部２２、Ｖｗ算出部２３は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やソフトウェアによって構成することで、書き換えを容易にすることが好適である。特にＦＰＧＡによって構成すれば、変更が容易でシミュレーション速度の速いシミュレータを得ることができる。
【００７０】
つづいて、入力処理部１１の処理動作について説明する。既に述べたように実機のインバータにはＵ，Ｖ，Ｗの各相に上段トランジスタ（ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）と下段トランジスタ（ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）の二つ、合計６のトランジスタが設けられる。
【００７１】
そして、モータ制御装置には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対してそれぞれ２本（上下段）の制御信号を出力する、すなわちトランジスタに１対１に対応する６本の信号でモータ制御を行なうものと、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対してそれぞれ単一の制御信号で制御を行なう（３本の信号でモータ制御を行なう）ものがある。
【００７２】
そこで入力処理部１１は、モータ制御装置２からのモータ制御信号（ゲート信号）の本数が３本、すなわち各相に対して単一の制御信号である場合に、その単一の制御信号から上段側制御信号と下段側制御信号とをそれぞれ作成することで、モータ制御装置２の仕様に関わらず使用可能な、汎用性の高いモータシミュレータを実現する。
【００７３】
入力処理部１１の内部構成を図５に示す。同図に示すように、入力処理部１１は、その内部にゲート信号変換部１１ａおよび経路切替スイッチ１１ｂを有する。ゲート信号変換部１１ａは、各相に対し単一のゲート信号から上段制御信号と下段制御信号とを作成する処理を行なう処理部である。
【００７４】
そして、経路切替スイッチ１１ｂは、設定記憶部１４から制御設定を読み出し、ゲート信号数が３本である場合はゲート信号変換部１１ａを経由する経路を選択し、ゲート信号数が６本である場合はゲート信号変換部１１ａを迂回する経路を選択する。
【００７５】
つづいてゲート信号変換部１１ａにおける処理について図６を参照して説明する。ゲート信号変換部１１ａは、モータ制御装置２が出力したゲート信号から、まず、上段信号と下段信号を作成する。
【００７６】
上段信号はゲート信号と同一の波形（ゲート信号が低電位Ｌである場合に上段信号は低電位Ｌ、ゲート信号が高電位Ｈである場合に上段信号は高電位Ｈ）であり、下段信号はゲート信号を反転した波形（ゲート信号が低電位Ｌである場合に下段信号は高電位Ｈ、ゲート信号が高電位Ｈである場合に下段信号は低電位Ｌ）である。
【００７７】
そしてゲート信号変換部１１ａは、上段信号および下段信号の低電位Ｌから高電位Ｈへの立ち上がり時に、設定記憶部１４に記憶されたデットタイムに対応する時間分の遅れ（ディレイ）を持たせて上段制御信号と下段制御信号を作成する。
【００７８】
このゲート信号変換部１１ａの処理動作を図７および図８を参照して説明する。まず、図７は、ゲート信号変換部１１ａによる上段制御信号の作成処理動作を説明するフローチャートである。
【００７９】
同図に示すようにゲート信号変換部１１ａは、ゲート信号が低電位であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。その結果ゲート信号が低電位であるならば（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、ゲート信号変換部１１ａは、そのまま低電位Ｌを上段制御信号として出力して（ステップＳ１０４）処理を終了する。
【００８０】
一方、ゲート信号が高電位であるならば（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ゲート信号変換部１１ａは、低電位Ｌから高電位Ｈへの立ち上がりからデットタイム以内であるいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００８１】
その結果、立ち上がりからデットタイム以内である場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には上段制御信号として低電位Ｌを出力し（ステップＳ１０４）、デットタイム以内でない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には上段制御信号として高電位Ｈを出力して（ステップＳ１０３）、処理を終了する。
【００８２】
また、図８はゲート信号変換部１１ａによる下段制御信号の作成処理動作を説明するフローチャートである。
【００８３】
同図に示すようにゲート信号変換部１１ａは、まずゲート信号を反転して下段信号を作成する（ステップＳ２０１）。次に、ゲート信号変換部１１ａは、下段信号が低電位であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００８４】
その結果、下段信号が低電位であるならば（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、ゲート信号変換部１１ａは、そのまま低電位Ｌを下段制御信号として出力して（ステップＳ２０５）処理を終了する。
【００８５】
一方、下段信号が高電位であるならば（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、ゲート信号変換部１１ａは、低電位Ｌから高電位Ｈへの立ち上がりからデットタイム以内であるいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００８６】
その結果、立ち上がりからデットタイム以内である場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）には下段制御信号として低電位Ｌを出力し（ステップＳ２０５）、デットタイム以内でない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）には下段制御信号として高電位Ｈを出力して（ステップＳ２０４）、処理を終了する。
【００８７】
上述してきたように、本実施例にかかるモータシミュレータ１は、インバータモデル演算部１２がインバータをスイッチとみなして直流電源中性点基準の三相電圧を算出し、さらにモータ中性点基準に変換することで三相電圧を算出するので、三相電圧を瞬時に、かつ高精度に算出することができる。
【００８８】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧をＶｕ算出部２１、Ｖｖ算出部２２、Ｖｗ算出部２３が並列に演算を行うので、シミュレーションの高速化を実現することができる。さらに、Ｖｕ算出部２１、Ｖｖ算出部２２、Ｖｗ算出部２３をＦＰＧＡやソフトウェアによって構成することで、構成を容易に変更することができる。
【００８９】
さらに、モータ制御装置２が出力するモータ制御信号（ゲート信号）が３本である場合は、入力処理部１１が制御信号の変換を行って６本の制御信号を作成するので、モータ制御装置２の構成に依存することなく、汎用性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかるモータシミュレータは、モータのシミュレーションに有用であり、特にシミュレーションの高速化、高精度化、汎用性向上に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例であるモータシミュレータの概要構成を示す概要構成図である。
【図２−１】実機におけるモータの構成について説明する説明図である。
【図２−２】トランジスタの制御パターンについて説明する説明図である。
【図２−３】モータ部の出力電圧ベクトルについて説明する説明図である。
【図３】モータ制御装置のキャリア周期について説明する説明図である。
【図４】本発明にかかる三相電圧の算出について説明する説明図である。
【図５】図１に示した入力処理部の内部構成について説明する説明図である。
【図６】図５に示したゲート信号変換部の処理について説明する説明図である。
【図７】図５に示したゲート信号変換部による上段制御信号作成処理を説明するフローチャートである。
【図８】図５に示したゲート信号変換部による下段制御信号作成処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１    モータシミュレータ
２    モータ制御装置
１１    入力処理部
１１ａ  ゲート信号変換部
１１ｂ  経路切替スイッチ
１２    インバータモデル演算部
１３    モータモデル演算部
１４    設定記憶部
２１    Ｖｕ算出部
２２    Ｖｖ算出部
２３    Ｖｗ算出部
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
2006230105.tif 000006
【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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