(57)【要約】【課題】モータの動作を制御するインバータに備えられるスイッチング素子の駆動を新たな構成で制御することが可能なモータインバータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】指令値に基づいて、モータ２の動作を制御するインバータ３のある相のスイッチング素子４の駆動を制御するモータインバータ制御装置１において、指令値に応じて三角波の周波数を変更し、その変更した周波数の三角波と、ある一定値にした基準電圧との比較結果に基づいて、スイッチング素子４の駆動を制御するための駆動信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令値に基づいて、モータの動作を制御するインバータの各相のスイッチング素子の駆動を制御するモータインバータ制御装置であって、
前記指令値に応じて基準波の周波数を変更する周波数変更手段と、
前記周波数変更手段により変更された周波数の基準波と、ある一定値にした基準電圧との比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
を備えることを特徴とするモータインバータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータインバータ制御装置であって、
前記周波数変更手段は、前記指令値の最小値を基準としたときの前記指令値が大きいほど前記基準波の周波数を低くする、
ことを特徴とするモータインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータインバータ制御装置であって、
前記周波数変更手段は、前記基準波の傾きを変更せず周波数を変更する
ことを特徴とするモータインバータ制御装置。
【請求項４】
指令値に基づいて、モータの動作を制御するインバータの各相のスイッチング素子の駆動を制御するモータ制御方法であって、
前記指令値に応じて基準波の周波数を変更し、
その変更した周波数の基準波と、ある一定値にした基準電圧との比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成する、
ことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ制御方法であって、
前記指令値の最小値を基準としたときの前記指令値が大きいほど前記基準波の周波数を低くする、
ことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載のモータ制御方法であって、
前記基準波は傾きを変更せず前記指令値に応じて周波数を変更する
ことを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの動作を制御するインバータに備えられるスイッチング素子の駆動を制御するモータインバータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、３相のモータの動作を制御するインバータは、各相にそれぞれ上下２個のスイッチング素子、合計で６個のスイッチング素子を備えている。この６個のスイッチング素子のそれぞれの駆動を制御することによりモータへ互いに１２０度ずつ位相の異なる３つの交流電圧を出力し、モータに回転磁界を生成させてモータ内のロータを回転させる。
【０００３】
ところで、上記スイッチング素子のスイッチング損失を抑えてモータの動作を制御するモータ制御方法としては様々なものがある。例えば、３相のうちのある１相の上下の各スイッチング素子を停止させているとき、残りの２相のそれぞれの上下の各スイッチング素子を駆動させてモータの動作を制御する２相変調方式というモータ制御方法がある。また、ロータの回転数が高くなるほど、三角波の周波数を低くするというモータ制御方法もある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−６９７６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のモータ制御方法を含め、一般的なモータ制御方法では、インバータからモータへ出力される所望な交流電圧に対応する指令値と一定周波数の三角波とを比較し、その比較結果に基づいてスイッチング素子の駆動を制御する構成であるが、従来では、それ以外の構成でスイッチング素子の駆動を制御することは考えられていない。
【０００５】
そこで、本発明は、モータの動作を制御するインバータに備えられるスイッチング素子の駆動を新たな構成で制御することが可能なモータインバータ制御装置及びモータ制御方法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】
【０００６】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成及び方法を採用した。
すなわち、本発明のモータインバータ制御装置は、指令値に基づいて、モータの動作を制御するインバータの各相のスイッチング素子の駆動を制御するモータインバータ制御装置であって、前記指令値に応じて基準波の周波数を変更する周波数変更手段と、前記周波数変更手段により変更された周波数の基準波と、ある一定値にした基準電圧との比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備える。
【０００７】
このように構成しても、一定周波数の三角波と、インバータからモータへ出力される所望な交流電圧に対応する指令値との比較結果に基づいて、スイッチング素子の駆動を制御する従来の構成と同様に、指令値通りのＤｕｔｙの駆動信号を生成することができインバータからモータへ所望な交流電圧を出力することができる。すなわち、新たな構成でスイッチング素子の駆動を制御することができる。
【０００８】
また、上記周波数変更手段は、前記指令値の最小値を基準としたときの前記指令値が大きいほど前記基準波の周波数を低くする。
また、上記周波数変更手段は、前記基準波の傾きを変更せず周波数を変更する。
【０００９】
また、本発明のモータ制御方法は、指令値に基づいて、モータの動作を制御するインバータの各相のスイッチング素子の駆動を制御するモータ制御方法であって、前記指令値に応じて基準波の周波数を変更し、その変更した周波数の基準波と、ある一定値にした基準電圧との比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の駆動を制御するための駆動信号を生成する。
【００１０】
また、上記モータ制御方法では、前記指令値の最小値を基準としたときの前記指令値が大きいほど前記基準波の周波数を低くする。
また、上記モータ制御方法では、前記基準波は傾きを変更せず前記指令値に応じて周波数を変更する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータの動作を制御するインバータに備えられるスイッチング素子の駆動を制御する際、新たな構成で制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態のモータインバータ制御装置を示す図である。
図１に示すモータインバータ制御装置１は、互いに１２０度ずつ位相の異なる３つの指令値によって周波数が変更されるある３つの基準波としての三角波と、ある一定値である基準電圧との各相それぞれの比較結果に基づいて、３相のモータ２の動作を制御するインバータ３の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）のそれぞれの上下の各スイッチング素子４、合計６個のスイッチング素子４を駆動するための６つの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。
【００１３】
上記インバータ３は、６個のスイッチング素子４がそれぞれモータインバータ制御装置１から出力される駆動信号Ｓ１〜Ｓ６によりオン、オフすることで直流電源５から出力される直流電圧を互いに１２０度ずつ位相の異なる３つの交流電圧に変換してモータ２へ出力し、モータ２に回転磁界を生成させてモータ２内のロータを回転させる。
【００１４】
上記モータインバータ制御装置１は、電気角判断部６と、三角波出力部７と、電気角−指令値変換テーブル８と、指令値−周波数変換テーブル９と、駆動信号生成部１０とを備える。なお、電気角判断部６や三角波出力部７は、ハードウエアにより構成されてもよいし、ソフトウエアにより構成されてもよい。
【００１５】
図２は、モータインバータ制御装置１の動作を示すフローチャートである。
まず、電気角判断部６は、ロータの現在の位置として電気角０〜３６０度のうちの現在の電気角を判断する（ステップＳ１）。例えば、電気角判断部６は、モータ２に設けられるレゾルバなどから得られるロータの現在の位置を示す電気信号に基づいてロータの現在の電気角を判断する。
【００１６】
次に、三角波出力部７は、ロータの現在の電気角と、インバータ３からモータ２へ出力される所望な交流電圧に対応する指令値とが対応付けられて記録される電気角−指令値変換テーブル８を用いて、電気角判断部６で判断された電気角に対応する指令値を各相毎に求める（ステップＳ２）。
【００１７】
図３は、電気角−指令値変換テーブル８の一例を示す図である。なお、横軸は、ロータの電気角（０〜３６０度）を示し、縦軸は、インバータ３からモータ２へ出力される所望な交流電圧に対応する指令値（０：指令値の振幅の最小値〜１：指令値の振幅の最大値）を示している。
【００１８】
例えば、図３に示す電気角−指令値変換テーブル８において、ステップＳ１で判断された電気角がθ１のとき、そのθ１に対応する指令値としてｄ１を求めることができる。同様に、ステップＳ１で判断された電気角がθ２のとき、そのθ２に対応する指令値としてｄ２を求めることができ、ステップＳ２で判断された電気角がθ３のとき、そのθ３に対応する指令値としてｄ３を求めることができる。
【００１９】
次に、図２に示すフローチャートにおいて、三角波出力部７は、指令値と三角波の周波数とが対応付けられて記録される指令値−周波数変換テーブル９を用いて、電気角−指令値変換テーブル８により求めた指令値に対応する三角波の周波数を各相毎に求め、それらの三角波を出力する（ステップＳ３）。
【００２０】
図４は、指令値−周波数変換テーブル９の一例を示す図である。なお、横軸は、指令値（０〜１）を示し、縦軸は、三角波の周波数を示している。
例えば、図４に示す指令値−周波数変換テーブル９において、ステップ２で求められた指令値がｄ１のとき、そのｄ１に対応する三角波の周波数としてｆ１を求めることができる。同様に、ステップＳ２で求められた指令値がｄ２のとき、そのｄ２に対応する三角波の周波数としてｆ２を求めることができ、ステップＳ２で求められた指令値がｄ３のとき、そのｄ３に対応する三角波の周波数としてｆ３を求めることができる。図４において、ｄ１〜ｄ３はｄ１、ｄ２、ｄ３の順に小さく、ｆ１〜ｆ３はｆ１、ｆ２、ｆ３の順に大きいものとする。
【００２１】
そして、図２に示すフローチャートにおいて、駆動信号生成部１０は、三角波出力部７から出力された各相の三角波と、ある一定値にした基準電圧とを比較し、その比較結果に基づいて駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する（ステップＳ４）。例えば、駆動信号生成部１０は、一定値にした基準電圧が三角波よりも小さいときハイレベルの駆動信号を生成し、一定値にした基準電圧が三角波よりも大きいときローレベルの駆動信号を生成する。なお、上記一定値にした基準電圧は、ゼロよりも大きい値で、かつ、三角波出力部７から出力される全ての三角波のそれぞれの振幅の最大値を超えないような値に設定されるものとする。
【００２２】
図５は、三角波及び一定値にした基準電圧の一例を示す図である。
図５に示す三角波ｔ１（一点鎖線）、三角波ｔ２（破線）、及び三角波ｔ３（実線）は、それぞれ、振幅の最小値を基準にして生成されており、三角波ｔ１、三角波ｔ２、三角波ｔ３の順に周波数が高くなっている。各三角波の傾きは同一であり、指令値によって傾きは変更されない。
【００２３】
また、図５には、図２に示すフローチャートのステップＳ４において、一定値にされる基準電圧ｖを示している。
また、図５には、三角波ｔ１と基準電圧ｖとの比較結果に基づいて生成される駆動信号Ｓｔ１、三角波ｔ２と基準電圧ｖとの比較結果に基づいて生成される駆動信号Ｓｔ２、及び三角波ｔ３と基準電圧ｖとの比較結果に基づいて生成される駆動信号Ｓｔ３を示している。そして、駆動信号Ｓｔ１〜Ｓｔ３のうちの１つが、ある１相の上下のスイッチング素子４のうちの一方のスイッチング素子４の駆動信号になり、その駆動信号の反転信号が他方のスイッチング素子４の駆動信号となる。
【００２４】
例えば、三角波ｔ１の周波数を図４に示すｆ１に、三角波ｔ２の周波数を図４に示すｆ２に、三角波ｔ３の周波数を図４に示すｆ３にそれぞれ対応させる場合、三角波出力部７から三角波ｔ１が出力されると、駆動信号生成部１０により駆動信号Ｓｔ１が生成され、三角波出力部７から三角波ｔ２が出力されると、駆動信号生成部１０により駆動信号Ｓｔ２が生成され、三角波出力部７から三角波ｔ３が出力されると、駆動信号生成部１０により駆動信号Ｓｔ３が生成される。すなわち、三角波出力部７から出力される三角波の周波数が低くなるほど、駆動信号生成部１０により生成される駆動信号のＤｕｔｙが大きくなる。
【００２５】
本実施形態のモータインバータ制御装置１では、電気角判断部６により判断される電気角に対応する指令値が大きくなると、三角波の周波数が低くなる。そのため、駆動信号生成部１０により生成される駆動信号のＤｕｔｙが大きくなるので、インバータ３からモータ２へ出力される電圧を大きくさせることができる。すなわち、電気角判断部６により判断される電気角に対応する指令値通りにインバータ３からモータ２へ電圧を出力することができる。
【００２６】
このように、インバータ３からモータ２へ出力させる所望な交流電圧に対応する指令値に応じて三角波の周波数を変更させて、その三角波と比較する基準電圧を一定値にすることにより、一定周波数の三角波と、インバータ３からモータ２へ出力させる所望な交流電圧に対応する指令値との比較結果に基づいてスイッチング素子４の駆動を制御する従来の構成と同様に、指令値通りのＤｕｔｙの駆動信号Ｓ１〜Ｓ６を生成することができインバータ３からモータ２へ所望な交流電圧を出力することができる。すなわち、新たな構成でインバータ３における６個のスイッチング素子４の駆動をそれぞれ制御することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態における指令値の波形は、図３に示す波形に限らず、正弦波、矩形波、または台形波など特に限定されない。
基準波として三角波を用いたが、のこぎり波でも良い。
【００２８】
上記実施の形態では、指令値に応じて、基準波を、傾きを変更せずに周波数を変更した結果、振幅も変更されたが、周波数と共に傾きおよび振幅を変更して駆動信号を生成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態のモータインバータ制御装置を示す図である。
【図２】モータインバータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】電気角−指令値変換テーブルの一例を示す図である。
【図４】指令値−周波数変換テーブルの一例を示す図である。
【図５】三角波及び一定値にした指令値の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  モータインバータ制御装置
２  モータ
３  インバータ
４  スイッチング素子
５  直流電源
６  電気角判断部
７  三角波出力部
８  電気角−指令値変換テーブル
９  指令値−周波数変換テーブル
１０  駆動信号生成部
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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