(57)【要約】【課題】デッドタイムに起因する歪み電圧と補償値とのずれの影響を軽減するデッドタイム補償を行うモータ制御装置を提供する。【解決手段】３相交流モータ１０に流れる電流を制御するための電圧指令値を算出する電流制御部２と、電圧指令値に基づいてモータ１０を駆動制御するための電圧を印加する電力変換部８と、電力変換部８のデッドタイムに起因する補償電圧を算出する補償電圧演算部１２ａと、電流制御部２により算出された電圧指令値と補償電圧演算部１２ａにより算出された補償電圧とを加算して、電力変換部８に印加する最終的な電圧指令値を算出する加算部１２ｂとを備える。補償電圧演算部１２ａは、デッドタイムに起因する歪み電圧を構成する複数の次数成分のうち、特定次数成分の電圧を補償電圧として算出するので、補償電圧の変化が緩やかとなり、歪み電圧と補償電圧とのずれの影響を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を制御するための電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段と、
電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御するための電圧を印加する電力変換手段と、
前記電力変換手段のデッドタイムに起因する歪み電圧を構成する複数の次数成分のうち、特定次数成分の補償電圧を算出する補償電圧算出手段と、
前記電圧指令値算出手段により算出された電圧指令値と、前記補償電圧算出手段により算出された補償電圧とに基づいて、前記電力変換手段に印加する最終的な電圧指令値を算出する最終電圧指令値算出手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記補償電圧の特定次数は、３の倍数を除く奇数の次数であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
前記電圧指令値算出手段は、前記モータに流れる電流をフィードバック制御することにより前記電圧指令値を算出する手段であって、
前記補償電圧算出手段が算出する補償電圧の次数を、前記モータの回転速度に基づいて変更する次数変更手段をさらに備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ制御装置において、
前記次数変更手段は、前記モータの回転速度が大きい程、前記補償電圧の次数を小さくすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記モータに流れる電流の基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転するｄｈ軸およびｑｈ軸から成る直交座標系（以下、ｄｈｑｈ座標系と呼ぶ）において前記モータの特定次数の高調波電流成分を制御する高調波電流制御手段をさらに備え、
前記補償電圧算出手段は、前記高調波電流制御手段で制御される高調波電流成分の次数と異なる次数成分の補償電圧を算出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記補償電圧算出手段は、３相交流座標系にて前記補償電圧を算出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記補償電圧算出手段は、前記モータの回転に同期して回転するｄ軸およびｑ軸から成る直交座標系（ｄｑ座標系）にて前記補償電圧を算出することを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流モータを駆動制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流電圧を３相交流電圧に変換する電力変換器は、パワー素子が直列に接続されたアームが基本単位となっており（図２参照）、上側のパワー素子と下側のパワー素子が交互にオン／オフされる。電力変換器では、通常、上側のパワー素子と下側のパワー素子とが同時にオンして短絡することを防止するために、オン／オフの切替の際には、上側と下側のパワー素子が同時にオフとなる期間が設けられる。この同時にオフとなる短絡防止時間はデッドタイムと呼ばれるが、デッドタイムの存在により、電圧指令値と実際に出力される電圧との間に誤差が発生し、出力電圧に歪みが生じることがある。この問題を解決するために、特開２００２−９５２６２号公報では、モータ電流の極性に応じてデッドタイムに起因する電圧歪みを補償している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電圧歪み補償方法では、補償タイミングのずれが大きい場合には、補償の効果が小さくなったり、電圧歪みの補償が逆効果となってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、デッドタイムに起因する歪み電圧と補償値とのずれの影響を軽減するデッドタイム補償を行うモータ制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるモータ制御装置は、モータに流れる電流を制御するための電圧指令値を算出する電圧指令値算出手段と、電圧指令値に基づいてモータを駆動制御するための電圧を印加する電力変換手段と、電力変換手段のデッドタイムに起因する歪み電圧を構成する複数の次数成分のうち、特定次数成分の補償電圧を算出する補償電圧算出手段と、電圧指令値算出手段により算出された電圧指令値と補償電圧算出手段により算出された補償電圧とに基づいて、電力変換手段に印加する最終的な電圧指令値を算出する最終電圧指令値算出手段とを備えることにより、上記目的を達成する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によるモータ制御装置によれば、デッドタイムに起因する歪み電圧を構成する複数の次数成分のうち、特定次数成分の補償電圧を算出することによってデッドタイム補償を行うので、不必要な次数成分や周波数が高く補償が困難な次数成分の補償により、デッドタイム補償が逆効果になることを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
−第１の実施の形態−
図１は、本発明によるモータ制御装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態におけるモータ制御装置で行われる制御演算では、３相交流モータ１０に流れる電流のうち、励磁電流成分の方向をｄ軸に設定し、トルク電流成分の方向をｄ軸と直交するｑ軸に設定した回転直交座標系（ｄｑ座標系）を用いる。このｄｑ座標系は、モータ１０の回転に同期して回転する。
【０００８】
トルク制御部１は、トルク指令値Ｔｅ＊とモータ回転速度ωｅとに基づいて、励磁電流成分であるｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、トルク電流成分であるｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを演算する。演算した電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊は、電流制御部２に送られる。電流制御部２は、ｄ軸とｑ軸の実電流ｉｄ，ｉｑをそれぞれ電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に一致させるために、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を演算する。
【０００９】
非干渉制御部６は、ｄｑ軸座標系における速度起電力を補償してｄｑ軸電流の応答性を改善するために、ｄｑ軸座標系の速度起電力を補償するためのｄ軸補償電圧Ｖｄ＿ｃｍｐとｑ軸補償電圧Ｖｑ＿ｃｍｐとを演算する。加算部３は、電流制御部２で演算された電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊と、非干渉制御部６で演算された補償電圧Ｖｄ＿ｃｍｐ，Ｖｑ＿ｃｍｐとを加算して、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。ｄｑ／３相変換部４は、３相交流モータＭの基本波電流の位相θｅに基づいて、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換する。
【００１０】
エンコーダ１１は、３相交流モータ１０に連結され、モータ１０の回転位置（機械角）θｍを検出する。位相速度演算部７は、エンコーダ１１からの回転位置信号θｍに基づいて、モータ１０の回転位相（電気角）θｅを演算するとともに、デッドタイムにより生じる歪み電圧（以下、デッドタイム歪み電圧と呼ぶ）を構成する周波数成分の中の特定の次数の周波数成分の位相θｅｈを演算する。３相／ｄｑ変換部５は、位相θｅに基づいて、電流センサ９で検出された３相交流モータＭの実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ（＝−ｉｕ−ｉｖ）をｄ軸とｑ軸の実電流ｉｄ，ｉｑへ変換する。
【００１１】
電力変換部８は、後述する最終的な電圧指令値ｖｕｏ＊、ｖｖｏ＊、ｖｗｏ＊に基づいて、直流電源１３の直流電圧をスイッチングし、パルス状に変換した電圧をモータ１０に印加する。電力変換部８の構成を図２に示す。上述したように、電力変換部８を構成する上側のパワー素子と下側のパワー素子は、交互にオン／オフされる。上側パワー素子と下側パワー素子とが共にオフとなるデッドタイム（短絡防止時間）、および、デッドタイム歪み電圧について、図３を用いて説明する。
【００１２】
図３には、上から順に、Ｕ相の目標電圧、Ｕ相上側のパワー素子に与えるオン／オフ信号Ｖｕ＿ｐ、下側パワー素子に与える信号Ｖｕ＿ｎ、出力電流ｉｕが正の時に生じる電圧歪み、電流ｉｕが負の時に生じる電圧歪みがそれぞれ示されている。図３に示すように、デッドタイムは、上側のパワー素子に与えるオン／オフ信号Ｖｕ＿ｐ、下側パワー素子に与える信号Ｖｕ＿ｎが双方オフとなる時間であり、目標電圧値が切り替わる箇所に設けられる。デッドタイムでの出力電圧Ｖｕは、出力電流ｉｕが正の時には、信号Ｖｕ＿ｐと同じタイミングにて切り替わる。また、出力電流ｉｕが負の時には、信号Ｖｕ＿ｎと同じタイミングにて切り替わる。従って、出力電流が正の場合には、目標電圧に対して負方向に電圧が歪み、電流が負の場合には正方向に電圧が歪むことになる。
【００１３】
デッドタイムに起因する電圧歪みの大きさは、直流電源電圧をＶｄｃ、デッドタイムをＴｄｔ、ＰＷＭ周期をＴｐｗｍとすると、Ｖｄｃ・（Ｔｄｔ／Ｔｐｗｍ）となる。従って、電流が正の場合は、Ｖｄｃ・（Ｔｄｔ／Ｔｐｗｍ）だけ電圧を補正し、電流が負の場合には、−Ｖｄｃ・（Ｔｄｔ／Ｔｐｗｍ）だけ電圧を補正すれば良いことが分かる。しかし、矩形波状の電圧によりデッドタイム補償を行う場合には、上述したように、補償タイミングのずれにより、補償の効果が逆効果になる場合もある。従って、本実施の形態におけるモータ制御装置では、後述するように、デッドタイム歪み電圧に含まれる特定次数成分の電圧を補償する。
【００１４】
デッドタイム歪み電圧の補償は、補償電圧演算部１２ａと加算部１２ｂとを備えるデッドタイム歪み電圧補償部１２で行われる。補償電圧演算部１２ａは、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊と、位相速度演算部７で演算された位相θｅｈとに基づいて、デッドタイム歪み電圧に含まれる特定次数成分の瞬時値を求め、求めた瞬時値を補償するための補償電圧Ｖｕ＿ｃｍｐ，Ｖｖ＿ｃｍｐ，Ｖｗ＿ｃｍｐを演算する。補償電圧演算部１２ａの詳細な構成を図４に示す。図４に示す１２ａＡは、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令値値ｖｄ＊，ｖｑ＊と、位相速度演算部７で演算された位相θｅｈとに基づいて、デッドタイム歪み電圧に含まれる特定次数成分の瞬時値を求める。１２ａＡで求められる瞬時値は、電流のディメンジョンになっているので、１２ａＢにて電圧のディメンジョンに変換するための係数を乗じて、デッドタイム歪み電圧の特定次数成分を補償する補償電圧Ｖｕ＿ｃｍｐ，Ｖｖ＿ｃｍｐ，Ｖｗ＿ｃｍｐを演算する。
【００１５】
加算部１２ｂは、ｄｑ／３相変換部４で変換された３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と、補償電圧演算部１２ａで演算された補償電圧Ｖｕ＿ｃｍｐ，Ｖｖ＿ｃｍｐ，Ｖｗ＿ｃｍｐとをそれぞれ加算して、最終的な３相の電圧指令値ｖｕｏ＊、ｖｖｏ＊、ｖｗｏ＊を求める。
【００１６】
図５は、デッドタイム歪み電圧とデッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分との関係を示す図である。デッドタイム歪み電圧は、ほぼ矩形波であると考える。図４では、デッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分のうち、基本波成分、５次成分および７次成分の波形を示している。電流の位相をθとし、振幅を１としたときのデッドタイム歪み電圧ｙ（θ）は、次式（１）にて表される。
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…（１）
ただし、ｎは奇数である。
【００１７】
第１の実施の形態におけるモータ制御装置では、上式（１）で示されるデッドタイム歪み電圧ｙ（θ）を構成する周波数成分のうち、いずれかの次数の成分のみについて補償する。３相交流モータ１０の対称性から、３の倍数の次数の歪み電圧は線間電圧では発生しないので補償する必要はない。従って、補償する次数ｎは、３の倍数を除く奇数次数成分のいずれかとする。
【００１８】
図１１は、従来のモータ制御装置の構成を示す図である。図１に示すモータ制御装置と同じ構成要素については、同一の符合を付して説明を省略する。従来のモータ制御装置では、ｄｑ／３相変換部１２ａ１にて、ｄ軸，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を３相交流電流指令値ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊に変換する。デッドタイム補償値演算部１２ａ２は、３相交流電流指令値ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊に基づいて、補償電圧Ｖｕ＿ｃｍｐ，Ｖｖ＿ｃｍｐ，Ｖｗ＿ｃｍｐを演算する。
【００１９】
図１２は、ｄｑ／３相変換部１２ａ１とデッドタイム補償値演算部１２ａ２の詳細な構成を示す図である。上述したように、デッドタイムでの出力電圧Ｖｕは、出力電流ｉｕが正の時には、信号Ｖｕ＿ｐと同じタイミングにて切り替わり、出力電流ｉｕが負の時には、信号Ｖｕ＿ｎと同じタイミングにて切り替わる（図３参照）。従って、出力電流が正の場合には目標電圧に対して負方向に電圧が歪み、電流が負の場合には正方向に電圧が歪むので、デッドタイム補償値演算部１２ａ２は、３相交流電流指令値ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊に基づいて電流の極性を判断し、電流が正の場合にはＶｄｃ・（Ｔｄｔ／Ｔｐｗｍ）を、負の場合には−Ｖｄｃ・（Ｔｄｔ／Ｔｐｗｍ）を出力する。
【００２０】
しかし、図１１に示すモータ制御装置で行われるデッドタイム補償では、全ての次数成分を含む矩形状の電圧でデッドタイム補償を行うため、補正のタイミングがずれた場合には、デッドタイム補償による効果が逆効果となる可能性がある。これに対し、図１に示す第１の実施の形態におけるモータ制御装置では、以下のような効果が得られる。
【００２１】
第１の実施の形態におけるモータ制御装置では、電流のフィードバック制御を行っているので、フィードバック制御で追従する周波数成分については、デッドタイム補償は不要となる。また、次数の高い成分については、補償のタイミングを合わせるのが困難となる。従って、従来のデッドタイム補償方法のように、全ての次数成分を含む矩形状の電圧でデッドタイム補償を行うよりは、本実施の形態のように、必要な次数成分のみを補償する方が効率が良い。さらに、ある次数成分の電圧を補償する方法では、図５に示すように、矩形状の電圧を補償する場合に比べて補償電圧の変化が緩やかとなるので、補償タイミングのずれに対しての感度が小さくなる。従って、補償タイミングがずれた場合の電流の歪み、すなわち、歪み電圧と補償電圧とのずれが生じた場合におけるずれの影響をを小さくすることができる。
【００２２】
また、デッドタイム歪み電圧を補償する補償電圧の次数を３の倍数を除く奇数の次数としたので、３相交流モータの対称性を考慮した適切なデッドタイム補償を行うことができる。
【００２３】
−第２の実施の形態−
図６は、第２の実施の形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。第１の実施の形態におけるモータ制御装置と同じ構成要素については、同一の符合を付して説明を省略する。第１の実施の形態におけるモータ制御装置では、３相交流座標系にてデッドタイム歪み電圧の補償を行ったが、第２の実施の形態におけるモータ制御装置では、ｄｑ座標系にてデッドタイム歪み電圧の補償を行う。
【００２４】
補償電圧演算部１２ａ’は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令値値ｖｄ＊，ｖｑ＊と、位相速度演算部７で演算された位相θｅｈおよびθｅとに基づいて、デッドタイム歪み電圧に含まれる特定次数成分の瞬時値を求め、求めた瞬時値を補償するための補償電圧Ｖｄ＿ｃｍｐ，Ｖｑ＿ｃｍｐを演算する。補償電圧演算部１２ａ’の詳細な構成を図７に示す。図７に示す１２ａＡ’は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令値値ｖｄ＊，ｖｑ＊と、位相速度演算部７で演算された位相θｅｈおよび位相θｅとに基づいて、デッドタイム歪み電圧に含まれる特定次数成分の瞬時値を求める。１２ａＡ’で求められる瞬時値は、電流のディメンジョンになっているので、１２ａＢ’にて電圧のディメンジョンに変換するための係数を乗じて、ｄｑ座標系におけるデッドタイム歪み電圧の特定次数成分を補償する補償電圧Ｖｄ＿ｃｍｐ，Ｖｑ＿ｃｍｐを演算する。
【００２５】
加算部１２ｂ’は、加算部３で演算されたｖｄｏ＊，ｖｑｏ＊と、補償電圧演算部１２ａ’で演算された補償電圧Ｖｄ＿ｃｍｐ，Ｖｑ＿ｃｍｐとを加算する。加算結果は、ｄｑ／３相変換部４に送られて、ｄｑ／３相変換部４にて最終的な３相の電圧指令値ｖｕｏ＊、ｖｖｏ＊、ｖｗｏ＊に変換される。
【００２６】
第２の実施の形態におけるモータ制御装置によれば、デッドタイム歪み電圧を補償するための補償電圧をｄｑ座標系にて演算するので、第１の実施の形態におけるモータ制御装置と同様の効果が得られる他に、第１の実施の形態の場合に比べて補償電圧を演算するための演算量が少なくて済む。
【００２７】
−第３の実施の形態−
図６は、第３の実施の形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。第１の実施の形態におけるモータ制御装置と同じ構成要素については、同一の符合を付して説明を省略する。第３の実施の形態におけるモータ制御装置は、第１の実施の形態におけるモータ制御装置の構成に加え、特定次数の高調波電流成分を制御する高調波電流制御系を備えている。すなわち、第３の実施の形態におけるモータ制御装置は、基本波電流成分を制御する基本波電流制御系と高調波電流成分を制御する高調波電流制御系とを備える。
【００２８】
高調波電流制御系は、ハイパスフィルタ２０と、ｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１と、ｄｈｑｈ軸電流制御部２２と、ｄｈｑｈ／ｄｑ変換部２３とを備える。ハイパスフィルタ２０は、ｄ軸，ｑ軸の実電流ｉｄ，ｉｑにフィルタ処理を施して高調波成分を抽出する。ｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１は、基本波電流制御回路のみでモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを制御した場合に発生する所定次数の高調波成分の周波数で回転する直交座標系（高調波座標系）ｄｈｑｈを有し、ｄ軸，ｑ軸の実電流ｉｄ，ｉｑの高周波成分をそれぞれ、高調波座標系ｄｈｑｈの実電流ｉｄｈ，ｉｑｈに変換する。高調波座標系（ｄｈｑｈ座標系）は、換言すれば、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転する座標系である。
【００２９】
ｄｈｑｈ軸電流制御部２２は、ｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１で変換された高調波座標系ｄｈｑｈの実電流ｉｄｈ，ｉｑｈと、高調波電流指令値ｉｄｈ＊（＝０），ｉｑｈ＊（＝０）とに基づいて、ｄｈ軸とｑｈ軸の高調波電圧指令値ｖｄｈ＊，ｖｑｈ＊を演算する。ｄｈｑｈ／ｄｑ変換部２３は、ｄｈ軸とｑｈ軸の高調波電圧指令値ｖｄｈ＊，ｖｑｈ＊をｄｑ座標系における電圧指令値に変換して、加算器１５に出力する。
【００３０】
高調波電流制御系のｄｈｑｈ軸電流制御部２２は、高調波座標系ｄｈｑｈの実電流ｉｄｈ，ｉｑｈを高調波電流指令値ｖｄｈ＊，ｖｑｈ＊と一致させるための制御を行う。従って、デッドタイム歪み電圧に含まれる次数成分のうち、高調波電流制御系２０〜２３にて制御される高調波成分の電圧補償は不要となる。このことから、第３の実施の形態における補償電圧演算部１２ａは、デッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分のうち、高調波電流制御系２０〜２３で制御される周波数成分以外の成分を補償する。
【００３１】
第３の実施の形態におけるモータ制御装置では、高調波電流制御系２０〜２３で５次の高調波成分を制御し、デッドタイム歪み電圧補償部１２は、デッドタイム歪み電圧の７次成分を補償する。
【００３２】
ここで、高調波電流制御系を構成するｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１およびｄｈｑｈ／ｄｑ変換部２３が座標変換を行うための位相θｅｈ２とモータ１０の回転位相θｅとの間には、高調波の次数をｎとすると次式（３），（４）のような関係がある。
θｅｈ２＝（−ｎ−１）θｅ　（ｎ＝５，８，１１，…，３ｋ−１（ｋ：自然数））…（３）
θｅｈ２＝（ｎ−１）θｅ　（ｎ＝７，１０，１３，…，３ｋ＋１（ｋ：自然数））…（４）
また、デッドタイム補償を行う周波数成分の位相θｅｈとモータ１０の回転位相θｅとの間には、次式（５）の関係が成り立つ。
θｅｈ＝ｎθｅ　　…（５）
【００３３】
従って、高調波電流制御系を構成するｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１およびｄｈｑｈ／ｄｑ変換部２３は、５次の高調波成分を制御するので、座標変換を行うための位相θｅｈ２として、次式（６）で示すものを用いる。
θｅｈ２＝（−５−１）θｅ＝−６θｅ　　…（６）
一方、補償電圧演算部１２ａは、デッドタイム歪み電圧の７次成分の補償を行うので、補償電圧演算の際に用いる位相θｅは、次式（７）で表されるものを用いる。
θｅｈ＝７θｅ　　…（７）
【００３４】
第３の実施の形態におけるモータ制御装置によれば、デッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分のうち、５次成分は高調波電流制御系にて制御（補償）され、７次成分はデッドタイム歪み電圧補償部１２で補償されるので、効果的な歪み電圧が可能となる。
【００３５】
なお、デッドタイム歪み電圧補償部１２は、単一の次数成分（７次成分）のみを補償したが、複数の次数成分を補償する構成としても良い。また、矩形波状のデッドタイム歪み電圧から特定の周波数成分を除いた電圧を補償電圧とすることもできる。
【００３６】
−第４の実施の形態−
図９は、第４の実施の形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。第１の実施の形態におけるモータ制御装置と同じ構成要素については、同一の符合を付して説明を省略する。第４の実施の形態におけるモータ制御装置は、３相交流モータ１０の回転速度に応じて、補償を行うデッドタイム歪み電圧の次数成分を変更する。
【００３７】
位相速度演算部７ａは、エンコーダ１１からの回転位置信号θｍに基づいて、モータ１０の回転位相θｅを演算するとともに、デッドタイムにより生じる歪み電圧（以下、デッドタイム歪み電圧と呼ぶ）を構成する周波数成分の中の特定の次数の周波数成分の位相θｅｈを演算する。この位相θｅｈは、モータ１０の回転位置信号θｍに応じて変更される。また、位相速度演算部７ａは、補償するデッドタイム歪み電圧の次数成分が固定ではなく可変であるので、補償する次数ｎを補償電圧演算部１２に出力する。
【００３８】
補償電圧演算部１２の構成は、図２に示される、第１の実施の形態の補償電圧演算部１２の構成と同じである。すなわち、第１の実施の形態における補償電圧演算部１２は、デッドタイム歪み電圧を補償するための補償電圧演算に際し、デッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分のうち、補償する電圧成分の次数ｎとして予め設定された値を用いるのに対し、第３の実施の形態における補償電圧演算部１２は、位相速度演算部７ａから送られる次数ｎを用いており、補償電圧Ｖｕ＿ｃｍｐ，Ｖｖ＿ｃｍｐ，Ｖｗ＿ｃｍｐの演算方法は同じである。
【００３９】
図１０は、位相速度演算部７ａの詳細な構成を示すブロック図である。ブロック７ａ１は、モータ１０の機械角θｍを極対数ｐ倍することにより、モータの電気角θｅを算出する。ブロック７ａ２は、電気角θｅを微分することにより、モータ１０の電気的回転速度ωｅを算出する。
【００４０】
ブロック７ａ３は、モータ１０の電気的回転速度ωｅに基づいて、補償する電圧成分の次数ｎを算出する。図１０に示すように、モータ１０の電気的回転速度ωｅが大きくなるほど、補償する電圧成分の次数ｎを下げるようにしている。電流のフィードバック制御を行っているモータ制御装置では、低い周波数成分の外乱では電流に歪みは生じない。また、モータ１０の回転速度が高くなると、デッドタイムにより生じる歪み電圧に含まれる周波数成分の周波数は高くなる。従って、モータ１０の電気的回転速度ωｅが大きくなるほど、補償する電圧成分の次数ｎを下げることにより、デッドタイム歪み電圧に含まれている周波数成分のうち、電流フィードバック制御では追従できない最も支配的な周波数成分を補償することができ、効果的なデッドタイム補償を行うことができる。
【００４１】
第４の実施の形態におけるモータ制御装置によれば、モータ１０の回転速度に応じて、デッドタイム歪み電圧を構成する周波数成分のうちの補償する電圧成分の次数ｎを変更するので、より効果的なデッドタイム補償を行うことができる。
【００４２】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、第３の実施の形態におけるモータ制御装置では、高調波電流座標系で５次の高調波成分を制御し、デッドタイム歪み電圧補償部１２でデッドタイム歪み電圧の７次成分を補償したが、他の次数成分をそれぞれ制御することもできる。この場合、モータ１０の速度などのモータの状態に応じて、高調波電流座標系で制御する高調波成分の次数を切り替えるとともに、デッドタイム歪み電圧を補償する成分の次数を切り替えるようにすることもできる。
【００４３】
第３の実施の形態におけるモータ制御装置は、第１の実施の形態におけるモータ制御装置の構成に加え、特定次数の高調波電流成分を制御する高調波電流制御系を備えるようにしたが、第２の実施の形態におけるモータ制御装置の構成に対して、特定次数の高調波電流成分を制御する高調波電流制御系を備えることもできる。また、第２の実施の形態におけるモータ制御装置において、３相交流モータ１０の回転速度に応じて、補償を行うデッドタイム歪み電圧の次数成分を変更するようにしてもよい。さらに、本発明がモータ１０の種類に限定されることもなく、３相交流モータ以外のモータに適用することもできる。
【００４４】
特許請求の範囲の構成要素と第１の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電流制御部２が電圧指令値算出手段を、電力変換部８が電力変換手段を、補償電圧演算部１２ａが補償電圧算出手段を、加算部１２ｂが最終指令値算出手段をそれぞれ構成する。また、高調波電流制御系を備える第３の実施の形態の構成要素との対応関係では、ハイパスフィルタ２０、ｄｑ／ｄｈｑｈ変換部２１、ｄｈｑｈ軸電流制御部２２およびｄｈｑｈ／ｄｑ変換部２３が高調波電流制御手段を構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモータ制御装置の第１の実施の形態の構成を示す図
【図２】電力変換部の構成を示す図
【図３】デッドタイムおよびデッドタイムに起因する電圧歪みを説明するための図
【図４】第１の実施の形態における補償電圧演算部の構成を示す図
【図５】デッドタイム歪み電圧と、デッドタイム歪み電圧を構成する基本波成分、５次成分および７次成分の補償電圧波形をそれぞれ示す図
【図６】本発明によるモータ制御装置の第２の実施の形態の構成を示す図
【図７】第２の実施の形態における補償電圧演算部の構成を示す図
【図８】本発明によるモータ制御装置の第３の実施の形態の構成を示す図
【図９】本発明によるモータ制御装置の第４の実施の形態の構成を示す図
【図１０】第４の実施の形態における位相速度演算部の構成を示す図
【図１１】従来のモータ制御装置の構成を示す図
【図１２】従来のモータ制御装置のデッドタイム補償値演算部の構成を示す図
【符号の説明】
１…トルク制御部、２…電流制御部、３…加算部、４…ｄｑ／３相変換部、５…３相／ｄｑ変換部、６…非干渉制御部、７，７ａ…位相速度演算部、８…電力変換部、９…電流センサ、１０…３相交流モータ、１１…エンコーダ、１２…デッドタイム歪み電圧補償部、１２ａ，１２ａ’…補償電圧演算部、１２ｂ…加算部、１５…加算部、２０…ハイパスフィルタ、２１…ｄｑ／ｄｈｑｈ変換部、２２…ｄｈｑｈ軸電流制御部、２３…ｄｈｑｈ／ｄｑ変換部
【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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【図１１】
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【図１２】
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