(57)【要約】【課題】交流モータに印加する電圧を変更する際に発生するモータ電流の振動およびトルク振動を抑制する。【解決手段】交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、当該第1の電圧を印加した後複数回電圧を変化させることを特徴とする。  一例としては、まず第２の電圧を印加し、第２の電圧を印加してから第１の所定時間Δｔ1経過後に第１の電圧を印加し、第１の電圧を印加してから第２の所定時間（Δｔ2−Δｔ1）経過後に再び第２の電圧を印加する。【選択図】図３
2004180494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータに印加する電圧を決定する電圧決定装置と
前記電圧決定装置において決定された電圧に基づいてモータに印加する電圧を出力する電圧印加装置と
を有するモータ制御装置において、
前記電圧印加装置は
前記モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、
当該第1の電圧を印加した後複数回電圧を変化させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記電圧印加装置は、
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、
所定時間経過毎に電圧を変化させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記所定時間は、
前記交流モータに流れる電流の印加電圧変化時に発生する振動周期に基づいて定めることを特徴とする
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記交流モータに流れる電流の印加電圧変動時の振動周期は、
前記交流モータの回転速度と前記交流モータのモータパラメータとに基づいて定められることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のモータ制御装置において、
前記振動周期は、以下の関係に基づいて求められるものであることを特徴とするモータ制御装置。
2004180494.tif 000012
ただし、式中の文字は以下の意味を表す。
Ｔ：振動周期
π：円周率
ωe：モータ回転速度（電気）
Ｒ：モータ抵抗
Ｌd：モータｄ軸インダクタンス
Ｌq：モータｑ軸インダクタンス
【請求項６】
請求項３又は４に記載のモータ制御装置において、
前記振動周期Tは、以下の関係の基づいて求められるものであることを特徴とするモータ制御装置。
2004180494.tif 000013
【請求項７】
前記電圧印加装置は、
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、まず前記第２の電圧に基づいて定められる第３の電圧を印加し、前記第３の電圧を印加した後に前記第１の電圧に基づいて定められる第４の電圧を印加し、しかる後に前記第２の電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記電圧印加装置は、
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、まず前記第２の電圧に基づいて定められる第３の電圧を印加し、前記第３の電圧を印加してから第１の所定時間経過後に前記第１の電圧に基づいて定められる第４の電圧を印加し、しかる後に前記第４の電圧を印加してから第２の所定時間経過後に前記第２の電圧を印加することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記電圧印加装置は、第１の所定時間および前記第２の所定時間は、
それぞれ、前記交流モータに流れる電流の印加電圧変化時に発生する振動周期の１／６であることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記第３の電圧は前記第２の電圧と略等しく、前記第４の電圧は前記第１の電圧と略等しいことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載のモータ制御装置において、
第４の電圧は、前記交流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ｄｑ座標系にて演算されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれかに記載のモータ制御装置において、
第４の電圧は、３相交流座標系にて演算されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１３】
請求項７乃至１０のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記電圧印加装置は、前記交流モータの高回転領域において前記交流モータの駆動を停止する場合には前記第３の電圧を０にすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１４】
前記電圧印加装置は
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、電圧変更直前の電圧から、前記第１の電圧を1/ｎ倍（ｎは２以上の整数）した電圧をを、所定時間経過毎に順次減じることとし、印加電圧が前記第2の電圧になるまで電圧の減少を継続することを特徴とする
請求項２乃至６に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記所定時間は、前記交流モータに流れる電流の振動周期を1/ｎ倍した時間であることを特徴とする
請求項１４に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記電圧印加装置は、
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、
前記交流モータの所定角度回転毎に電圧を変化させることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
前記電圧印加装置は
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、電圧変更直前の電圧から、前記第１の電圧を1/ｎ倍（ｎは２以上の整数）した電圧を減じた電圧を、所定角度回転毎に順次減じることとし、印加電圧が前記第2の電圧になるまで電圧の減少を継続することを特徴とする
請求項16に記載のモータ制御装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のモータ制御装置において、
前記所定角度Δθeは、以下の関係に基づいて求められるものであることを特徴とするモータ制御装置。
Δθe＝２π／ｎ
但し、Δθeは電気角。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記電圧印加装置は、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータを備え、
前記インバータを構成するスイッチング素子に駆動信号が供給されていない場合には、前記インバータの上側アームのスイッチング素子および下側アームのスイッチング素子のいずれか一方が遮断状態であり、他方が導通状態であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１８のいずれかに記載のモータ制御装置において、
前記電圧印加装置は、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータと、
前記交流モータの３相端子間を短絡する短絡手段とをさらに備え、
前記短絡手段は、前記インバータを構成するスイッチング素子に駆動信号が供給されていない場合に前記３相端子間を短絡することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２１】
交流モータと
前記交流モータに印加する電圧を決定する電圧決定装置と
前記電圧決定装置において決定された電圧に基づいて前記モータに印加する電圧を出力する電圧印加装置と
を有するモータ装置において、
前記電圧印加装置は、
前記交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、
複数回電圧を変化させることを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相交流モータの制御装置に関する。
【０００２】
モータを駆動制御する装置として、特開２００２−１０１６８９号公報に開示されているモータ駆動制御装置が知られている。このモータ駆動制御装置では、モータが空転した場合等にモータに高電圧が発生するのを抑制するために、モータで異常な高電圧を発生しようとすることを検知すると、インバータを構成する上側アームのスイッチング素子を全て遮断状態にするとともに、下側アームのスイッチング素子を全て導通状態にすることにより、モータの３相端子を短絡し（以下、アクティブショートと呼ぶ）、高電圧の発生を抑止している。
【特許文献１】特開２００２−１０１６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、埋込型永久磁石（IPM）モータに対してアクティブショートを行った場合には、モータ電流に非常に大きな振動が発生し、その結果として大きなトルク振動が発生する。すなわち、モータに印加する電圧の変化に起因してモータ電流に振動が発生するとともに、トルク振動が発生する。
【０００４】
本発明は、モータに印加する電圧を変更する際に発生するモータ電流の振動およびトルク振動を抑制するモータ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるモータ制御装置は、交流モータに印加する電圧を決定する電圧決定装置と前記電圧決定装置において決定された電圧に基づいてモータに印加する電圧を出力する電圧印加装置とを有するモータ制御装置において、前記電圧印加装置は、前記モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、当該第１の電圧を印加した後複数回電圧を変化させることを特徴とする。具体的には、交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、まず第２の電圧に基づいて定められる第３の電圧を印加し、第３の電圧を印加してから第１の所定時間経過後に第１の電圧に基づいて定められる第４の電圧を印加し、第４の電圧を印加してから第２の所定時間経過後に第２の電圧を印加する電圧印加装置を備えることを特徴とする。
【０００６】
あるいは、交流モータに印加する電圧を第１の電圧から第２の電圧に変更する際に、電圧変更直前の電圧から、前記第１の電圧を1/ｎ倍（ｎは２以上の整数）した電圧を減じた電圧を、所定時間経過毎に順次減じることとし、印加電圧が前記第2の電圧(例えば0V)になるまで電圧の低下を継続する電圧印加装置を備えてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるモータ制御装置によれば、交流モータに印加する電圧を第1の電圧から第2の電圧に変更する際に、第1の電圧を印加した後複数回電圧を変化させる事により各電圧変化時に発生したモータ電流振動が互いに相殺されてモータ電流振動及びトルク振動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１は、実施例1におけるモータ制御装置の構成を示す制御ブロック図である。実施例１におけるモータ制御装置は、トルク制御部１と、電流制御部２と、加算部３と、ｄｑ／３相変換部４と、ＰＷＭ生成部５と、３相／ｄｑ変換部６と、非干渉制御部７と、位相・速度計算部８と、ＰＷＭインバータ９と、電流センサ１０と、３相交流モータ１１と回転角センサ１２と、電圧調整部１３とを備える。
【０００９】
実施例１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。ｄｑ座標系は、モータ回転に同期して回転する座標系である。
【００１０】
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および非干渉制御部７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、ＰＩ（比例・積分）演算を行うことにより、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖd*，ｖq*を演算する。
【００１１】
非干渉制御部７は、ｄ軸とｑ軸の干渉項を補償するために用いる電圧成分であるｄ軸補償電圧Ｖd_cmpとｑ軸補償電圧Ｖq_cmpとを算出する。加算部３は、電流制御部２の制御出力ｖd*，ｖq*と、非干渉制御部７で演算されるｄ軸補償電圧Ｖd_cmp、ｑ軸補償電圧Ｖq_cmpとをそれぞれ加算して、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*を算出する。算出された電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*は、電圧調整部１３に送られる。
【００１２】
電圧調整部１３は、後述するように、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*と、モータ回転速度ωeと、トリガ信号とに基づいて、最終的な電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を算出する。特に、電圧調整部１３は、３相交流モータ１１の高回転領域において、ＰＷＭインバータ９を保護するために電圧指令値の調整を行う。電圧調整部１３にて電圧調整された後の電圧指令値ｖd0*，ｖq0*は、ｄｑ／３相変換部４に送られる。ｄｑ／３相変換部４は、３相交流座標系から見たｄｑ座標系の位相θeに基づいて、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を３相交流電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。
【００１３】
ＰＷＭ生成部５は、３相交流電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭインバータ９に出力する。ＰＷＭインバータ９は、ＰＷＭ生成部５で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、直流電源１４の直流電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流モータ１１に印加する。電流センサ１０は、３相交流モータ１１のＵ相とＶ相の実電流ｉu，ｉvをそれぞれ検出する。検出したＵ相電流iuとＶ相電流ivは、３相／ｄｑ変換部６に送られる。３相／ｄｑ変換部６は、３相交流座標系から見たｄｑ座標系の位相θeに基づいて、３相交流モータ１１の実電流ｉu，ｉv，ｉw（＝−ｉu−ｉv）をｄ軸の実電流ｉdとｑ軸の実電流ｉqに変換する。
【００１４】
３相交流モータ１１は、永久磁石同期モータであって、内部埋め込み磁石構造のロータと、集中巻構造のステータとを備えたＩＰＭモータである。回転角センサ１２は、例えばエンコーダであり、３相交流モータ１１の回転位置θmを検出する。検出した回転位置θmは、位相速度計算部８に送られる。位相速度計算部８は、回転角センサ１２から送られた回転位置信号θmに基づいて、３相交流モータ１１の回転速度ωeと３相交流座標系から見たｄｑ座標系の位相θeを演算する。
【００１５】
図２は、電圧調整部１３の詳細な構成を示す図である。電圧調整部１３は、ｄ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ａと、ｑ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ｂと、タイミング演算部１３ｃとを備える。電圧選択部１３ａは、最終的なｄ軸電圧指令値ｖd0*を３つの値から選択する。すなわち、電圧選択部１３ａは、スイッチ１３ａ１および３つの端子ｔa0，ｔa1，ｔa2を備え、タイミング演算部１３ｃから送られてくるスイッチ位置信号に基づいてスイッチ１３ａ１を駆動して、いずれか１つの端子の値を選択する。
【００１６】
端子ｔa0は、加算部３で演算されたｄ軸電圧指令値ｖdｍ*を出力するための端子であり、端子ｔa1は、０Ｖを出力するための端子である。端子ｔa2は、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時の電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を出力するための端子である。
【００１７】
電圧選択部１３ｂは、スイッチ１３ｂ１および３つの端子ｔb0，ｔb1，ｔb2を備える。端子ｔb0は、加算部３で演算されたｑ軸電圧指令値ｖqｍ*を出力するための端子であり、端子ｔb1は、０Ｖを出力するための端子である。端子ｔb2は、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時の電圧指令値ｖqｍ*をサンプルホールドした値を出力するための端子である。スイッチ１３ｂ１は、スイッチ１３ａ１と同様に、タイミング演算部１３ｃから出力されるスイッチ位置信号に基づいて駆動する。すなわち、スイッチ１３ａ１が端子ｔa0を選択する時には、スイッチ１３ｂ１は端子ｔb0を選択し、スイッチ１３ａ１が端子ｔa1を選択する時には、スイッチ１３ｂ１は端子ｔb1を選択し、スイッチ１３ａ１が端子ｔa2を選択する時には、スイッチ１３ｂ１は端子ｔb2を選択する。
【００１８】
スイッチ１３ａ１および１３ｂ１の切り換え制御について説明する。本実施例におけるモータ制御装置では、通常はベクトル制御にて３相交流モータ１１の駆動制御を行う。この場合、タイミング演算部１３ｃからは端子ｔa0，ｔb0を選択する旨のスイッチ位置信号が出力されている。従って、電圧選択部１３ａからは、加算部３で演算されたｄ軸電圧指令値ｖdｍ*が電圧指令値ｖd0*として出力され、電圧選択部１３ｂからは、加算部３で演算されたｑ軸電圧指令値ｖqｍ*が電圧指令値ｖq0*として出力される。なお、以下では、電圧選択部１３ａの制御内容について説明するが、電圧選択部１３ｂの制御内容についても同様である。
【００１９】
本実施例におけるモータ制御装置では、３相交流モータ１１が高回転で駆動している時に、例えばインバータ９のＤＣリンク電圧が高くなった場合には、インバータ９の保護のために３相交流モータ１１の駆動を中止する。この場合、タイミング演算部１３ｃおよび電圧選択部１３ａ，１３ｂにトリガ信号が入力される。
【００２０】
タイミング演算部１３ｃは、端子ｔa1を選択する旨のスイッチ位置信号を電圧選択部１３ａに出力する（時刻ｔ0）。これにより、電圧選択部１３ａのスイッチ１３ａ１は、端子ｔa1を選択し、電圧指令値ｖd0*として０Ｖが選択される。
【００２１】
スイッチ１３ａ１が端子ｔa1を選択してから、後述する時間Δｔ1後の時刻ｔ1に、タイミング演算部１３ｃは、端子ｔa2を選択する旨のスイッチ位置信号を出力する。これにより、トリガ信号が電圧選択部１３ａに入力された時刻ｔ0に電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値が電圧指令値ｖd0*として電圧選択部１３ａから出力される。
【００２２】
時刻ｔ0から、後述する時間Δｔ2経過後の時刻ｔ2に、タイミング演算部１３ｃは、端子ｔa1を選択する旨のスイッチ位置信号を再び出力する。これにより、電圧選択部１３ａのスイッチ１３ａ１は、端子ｔa1を選択し、電圧指令値ｖd0*として０Ｖが選択される。
【００２３】
スイッチ１３ａ１，１３ｂ１を切り換える時間間隔である時間Δｔ1およびΔｔ2について、図３を用いて説明する。上述したように、３相交流モータ１１の高回転領域にてＰＷＭインバータ９を保護するために３相交流モータ１１の駆動を中止する場合には、トリガ信号がタイミング演算部１３ｃに入力される。時刻ｔ0にて端子ｔa1，ｔb1をそれぞれ選択する旨のスイッチ位置信号が電圧選択部１３ａ，１３ｂに入力されると、電圧選択部１３ａ，１３ｂからは、電圧指令値ｖd0*＝０Ｖ、ｖq0*＝０Ｖがそれぞれ出力される。
【００２４】
上述したように、時刻ｔ0から時間Δｔ1経過後の時刻ｔ1には、時刻ｔ0にｖdｍ*，ｖqｍ*をサンプルホールドした値が電圧指令値ｖd0*，ｖq0*として電圧選択部１３ａ，１３ｂからそれぞれ出力される。また、時刻ｔ0からΔt2経過後の時刻ｔ2には、再び電圧指令値ｖd0*，ｖq0*は０Ｖに設定される。ここで、時間Δｔ1，Δｔ2は、それぞれ次式（１），（２）にて表される。
2004180494.tif 000003
【００２５】
式（３）において、Ｒは３相交流モータ１１の相抵抗値、Ｌdは３相交流モータ１１のｄ軸インダクタンス、Ｌqは３相交流モータ１１のｑ軸インダクタンス、ζは減衰定数であり、それぞれモータパラメータを構成する。
【００２６】
上式（３）中のωは、モータ電圧をステップ状に変化させた場合のモータ電流の振動周波数である。すなわち、時間Δｔ1は、３相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期の１／６に相当する時間であり、Δｔ2はモータ電流の振動周期の１／３に相当する時間である。従って、電圧指令値を変化させる時間間隔、すなわち、図３に示す時刻ｔ0とｔ1との間の時間と、時刻ｔ1とｔ2との間の時間は、ともに同じ（Δｔ1）となる。
【００２７】
ここで、上述したモータ電流の振動周期をＴ（＝２π／ω）とする。時刻ｔ1で電圧指令値を変化させた時に発生するモータ電流の振動波形は、時刻ｔ0で電圧指令値を変化させた時に発生するモータ電流の振動波形を反転させた形で現れるため、振動発生時の位相差（１／６）Ｔを考慮すると、両振動の位相差は（２／３）Ｔ（２／３＝１／２＋１／６）となる。また、時刻ｔ2で電圧指令値を変化させた時に発生するモータ電流の振動波形は、時刻ｔ0で電圧指令値を変化させた時に発生するモータ電流の振動波形と同一の波形が現れるので、両振動の位相差は（１／３）Ｔ（＝Δｔ2）となる。
【００２８】
すなわち、時刻ｔ0，ｔ1，ｔ2において電圧指令値を変化させた時にそれぞれのタイミングにてモータ電流の振動が発生するが、これらの振動の位相が１／３位相ずつ異なるので、発生した電流振動はそれぞれ相殺される。これにより、電圧変化に起因するモータ電流振動およびトルク振動を抑制することができる。
【００２９】
図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）は、モータ電圧、モータ電流、３相交流モータ１１の出力トルクの変化をそれぞれ示す図である。モータ電圧は、上述した方法に基づいて印加される。モータ電流は、ｄ軸電流およびｑ軸電流ともにごくわずかな振動が発生しているだけである。また、相電流振幅には、モータ電圧変化後の大きな振動も見られない。３相交流モータ１１の出力トルクは、モータ電圧の変化後に振動のピークが発生しているが、その後の振動振幅は小さい。
【００３０】
これに対して、従来のモータ駆動制御装置のようにアクティブショートを行った場合のモータ電圧、モータ電流、モータの出力トルクの変化を図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す。従来の技術によれば、図１２（ｂ）に示すように、モータ電流に大きな振動が発生し、振動が収まるまでに長時間を要している。また、図１２（ｃ）に示すように、出力トルクも大きな振動が発生し、振動が収まるまでの長時間を要している。
【００３１】
モータ電流に振動が発生する理由について説明しておく。ＩＰＭモータに流れる電流を３相交流モータ１１に印加する電圧を用いて表すと、次式（４ａ），（４ｂ）のようになる。
2004180494.tif 000004
【００３２】
ここで、ｉd，ｉqはそれぞれｄ軸電流、ｑ軸電流であり、ｖdはモータのｄ軸電圧、ｖqはモータのｑ軸電圧であり、ｓはラプラス演算子である。
【００３３】
式（４ａ），（４ｂ）に示すように、電圧に対する電流の応答は２次振動系となる。従って、アクティブショートを行うと、電圧が変化することに起因してモータ電流の振動が発生する。モータ電流の振動が発生することにより、モータの出力トルクにも大きな変動が発生する。
【００３４】
これに対して、本実施例におけるモータ制御装置では、３相交流モータ１１に印加する電圧を第１の電圧ｖd0*，ｖq0*から第２の電圧である０［Ｖ］に変更する際に、まず第２の電圧を印加し、第２の電圧を印加してから第１の所定時間（Δｔ1）経過後に第１の電圧を印加する。さらに、第１の電圧を印加してから第２の所定時間（Δｔ2−Δｔ1）経過後に再び第２の電圧を印加するようにした。これにより、３相交流モータ１１に印加される電圧が変化する際に生ずるモータ電流が相殺されるので、電流振動およびトルク振動を非常に小さくすることができる。
【００３５】
また、第１の所定時間（Δｔ1）および第２の所定時間（Δｔ2−Δｔ1）を、３相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期に基づいて定めたので、モータ電圧の変化に起因して発生するモータ電流の振動を効果的に抑制することができる。さらに、第１の所定時間および第２の所定時間を、３相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期の１／６の時間としたので、第２の電圧→第１の電圧→第２の電圧の合計３回の電圧変化のそれぞれのタイミングにて発生する電流振動の位相が１／３位相ずつ異なって振動が相殺されるので、モータ電流の振動をより効果的に抑制することができる。
【００３６】
モータに印加する電圧を第１の電圧ｖd0*，ｖq0*から第２の電圧である０［Ｖ］に変更する際に、最初に第２の電圧を印加してから第１の所定時間（Δｔ1）経過後に印加する第１の電圧をｄｑ座標系にて演算するので、３相交流モータ１１が回転することによる誤差、すなわち、モータ回転角に起因する誤差が発生することがなく、精度の高い振動抑制制御を行うことができる。
【００３７】
図２０は、モータ電圧の電圧変化によって発生する変化の関係図（ｄ軸のみ、ｑ軸については省略する。）である。vd1、vd2、vd3はモータ電圧をそれぞれt0、t1、t2における変化毎に分解した電圧成分を示したものである。従ってvd1+vd2+vd3は全モータ電圧を示している。また、id1、id2、id3はそれぞれ電圧成分vd1、vd2、vd3を印加することによって発生する電流成分の変化を示したものであり、id1+id2+id3が全モータ電流を示す。
【００３８】
上述の方法によって電圧が印加される毎に電流id1、id2、id3が発生し、発生した電流振動がそれぞれ相殺されることになる。また、各電圧成分vd1、vd2、vd3により生じる３相交流モータ１１の出力トルク成分はid1、id2、id3と同様の特性で変化するため、３相交流モータ１１の出力トルクはid1+id2+id3と同様の変化を示す。従って出力トルク振動は電流振動と同様、相殺されることになる。
【００３９】
（実施例２）
図５は、実施例２におけるモータ制御装置の構成を示す制御ブロック図である。実施例１におけるモータ制御装置では、電圧調整部１３は、ｄｑ座標系にて最終的な電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を出力するための処理を行っていたが、実施例２におけるモータ制御装置の電圧調整部１３Ａは、３相交流座標系にて、最終的な電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*を出力するための処理を行う。以下、実施例1におけるモータ制御装置と異なる制御処理を中心に説明する。
【００４０】
加算部３は、電流制御部２の制御出力ｖd*，ｖq*と、非干渉制御部７で演算されるｄ軸補償電圧Ｖd_cmp、ｑ軸補償電圧Ｖq_cmpとをそれぞれ加算して、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を算出する。算出された電圧指令値ｖd0*，ｖq0*は、ｄｑ／３相変換部４に送られる。ｄｑ／３相変換部４は、３相交流座標系から見たｄｑ座標系の位相θeに基づいて、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を３相交流電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。変換後の３相交流電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*は、電圧調整部１３Ａに送られる。
【００４１】
電圧調整部１３Ａの詳細な構成について、図６を用いて説明する。電圧調整部１３Ａは、Ｕ相電圧指令値を調整するための電圧選択部１３Ａａと、Ｖ相電圧指令値を調整するための電圧選択部１３Ａｂと、Ｗ相電圧指令値を調整するための電圧選択部１３Ａｃと、タイミング演算部１３Ａｄとを備える。電圧選択部１３Ａａ〜１３Ａｃは、実施例1における電圧選択部１３ａ，１３ｂと同様に、３つの端子およびいずれか１つの端子を選択するスイッチを備える。各電圧選択部１３Ａａ〜１３Ａｃの動作は、実施例1における電圧選択部１３ａ，１３ｂと同じであるので、詳細な動作説明については省略する。
【００４２】
図７は、電圧調整部１３Ａから出力される電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*の一連の変化を示す図である。３相交流モータ１１の高回転領域にてＰＷＭインバータ９を保護するために、３相交流モータ１１の駆動を中止する場合には、時刻ｔ0にてトリガ信号が電圧選択部１３Ａａ〜１３Ａｃおよびタイミング演算部１３Ａｄに入力される。時刻ｔ0にて電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*がそれぞれ０Ｖに設定され、時間Δｔ1経過後の時刻ｔ1にｖu*，ｖv*，ｖw*をサンプルホールドした値が電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*として電圧選択部１３Ａａ，１３Ａｂ，１３Ａｃからそれぞれ出力される。また、時刻ｔ0からΔt2経過後の時刻ｔ2には、再び電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*は０Ｖに設定される。なお、時間Δｔ1およびΔｔ2は、それぞれ上式（１），（２）にて表される。
【００４３】
実施例２におけるモータ制御装置では、電圧調整部１３Ａが３相交流座標系にて電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*を出力するための処理を行っているので、時刻ｔ1にて、ＰＷＭインバータ９の保護を開始した時刻ｔ0（電圧変更前）の電圧指令値に設定すると、電圧指令値に誤差が発生する。この誤差について詳述する。ｄｑ座標系における電圧指令値ｖd0*，ｖq0*を３相交流座標系における電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する式は、次式（５）で示される。また、時刻ｔ0におけるｄｑ座標系と３相交流座標系の位相差をθe_t0、時刻ｔ1における両座標系の位相差をθe_t1とすると、次式（６）の関係が成り立つ。
2004180494.tif 000005
【００４４】
θe_t1＝θe_t0＋ωe・Δｔ1      …（６）
すなわち、３相交流モータ１１が回転しているので、時刻ｔ1において、時刻ｔ0における電圧指令値（電圧変更前）と同じ電圧指令値に設定しようとしても、時間Δｔ1の間に３相交流モータ１１が回転する角度ωeΔｔ1に依存した誤差が発生する。しかし、実施例２におけるモータ制御装置では、３相交流座標系にて電圧調整部１３Ａの処理を行うので、以後の処理を全てハードウェアで構成することができる。すなわち、実施例１におけるモータ制御装置では、電圧調整部１３以後で行う処理において、ｄｑ／３相交流変換処理を行う必要があるが、実施例２におけるモータ制御装置では、その必要もないために、簡単で信頼性の高い構成にすることができる。
【００４５】
（実施例３）
実施例３におけるモータ制御装置は、ＰＷＭインバータの構成に特徴がある。実施例３におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータ９の構成について、実施例１および実施例２におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータ９の動作と比較しながら説明する。なお、図３および図７を用いて説明したような、電圧調整手段１３，１３Ａで行われる制御内容は、実施例３におけるモータ制御装置でも同じである。
【００４６】
図８は、ＰＷＭインバータ９を構成するスイッチング素子９ａ〜９ｆに、ＰＷＭインバータ９内部で生成される駆動信号が供給されていない場合における、実施例１および実施例２におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータ９の詳細な構成を示す図である。スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合とは、例えば、ＰＷＭインバータ９の故障により駆動信号が生成できない場合である。図８に示すように、スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合には、インバータ９を構成する上側アームのスイッチング素子９ａ〜９ｃ、および、下側アームのスイッチング素子９ｄ〜９ｆは、全てオフとなっている。この状態におけるインバータ９内の電流の流れは、図９に示すものとなる。
【００４７】
これに対して、スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合において、実施例３におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータ９の詳細な構成を図１０に示す。図１０に示すように、上側アームのスイッチング素子９ａ〜９ｃは全てオフとなっているが、下側アームのスイッチング素子９ｄ〜９ｆは全てオンになっている。この場合、図１０に示すように、３相交流モータ１１の各相巻線と、下側アームのスイッチング素子９ｄ〜９ｆとの間に電流の短絡ループが形成されるので、３相交流モータ１１の３相端子間を短絡状態にすることができる。
【００４８】
すなわち、実施例３におけるモータ制御装置では、スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合に、インバータの上側アームを構成するスイッチング素子が全てオフ（ノーマリーオフ）、下側アームを構成するスイッチング素子が全てオン（ノーマリーオン）になる構成とした。これにより、３相交流モータ１１の高回転領域でインバータ９を保護するために３相交流モータ１１の駆動を中止する場合に、３相交流モータ１１の３相端子間が短絡状態になり、３相交流モータ１１の空転によってモータ巻線に異常な高電圧が発生するのを防ぐことができる。また、インバータ９をこのような構成にすることにより、インバータ９の電源が遮断された場合（スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号を供給できない場合）にも３相端子間を短絡状態にすることができる。
【００４９】
（実施例４）
実施例３におけるモータ制御装置では、スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合に、３相交流モータ１１の３相端子間を短絡状態にする構成とした。実施例４におけるモータ制御装置でも、スイッチング素子９ａ'〜９ｆ'に駆動信号が供給されていない場合に、３相交流モータ１１'の３相端子間を短絡状態にする。なお、実施例３におけるモータ制御装置と同様に、電圧調整部で行われる制御内容は実施例１，実施例２におけるモータ制御装置と同じである。
【００５０】
実施例４におけるモータ制御装置は、図１１に示されるように実施例１，実施例２におけるモータ制御装置の構成に加えて、３相交流モータ１１'の３相端子間を短絡するためのリレー２０を備える。すなわち、スイッチング素子９ａ'〜９ｆ'に駆動信号が供給されていない場合に、インバータ９ｘを構成する上側アームのスイッチング素子９ａ'〜９ｃ'、および、下側アームのスイッチング素子９ｄ'〜９ｆ'は全てオフとなっているが、リレー２０がオンすることにより、３相交流モータ１１の３相端子間が短絡される。従って、実施例４におけるモータ制御装置は、実施例３におけるモータ制御装置と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（実施例５）
本実施例では、全体的構成は実施例1とほぼ同様であるが、電圧調整部１３の動作が異なる。
【００５２】
以下，本実施例における電圧調整部を電圧調整部１３'とする。
【００５３】
３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時に、電圧調整部１３'において加算部３で演算された電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*から当該電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*を1/２倍した電圧を減じた値（本実施例においてはｖdｍ*，ｖqｍ*を1/２倍した値）と０Vを所定時間経過毎に順次印加する点において、実施例1と異なる。
【００５４】
以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００５５】
図１３は、電圧調整部１３'の詳細な構成を示す図である。
【００５６】
電圧調整部１３'は、ｄ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ａ'と、ｑ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ｂ'と、タイミング演算部１３ｃ'とを備えており、電圧選択部１３ａ'は、最終的なｄ軸電圧指令値ｖd0*を３つの値から選択する。
【００５７】
すなわち、実施例１と同様、電圧選択部１３ａ'は、スイッチ１３ａ１'および複数（本実施例においてはｔa0'，ｔa1'，ｔa2'の３つ）の端子を備え、タイミング演算部１３ｃ'から送られてくるスイッチ位置信号に基づいてスイッチ１３ａ１'を駆動して、いずれか１つの端子の値を選択する。
【００５８】
本実施例において、端子ｔa0'は、加算部３で演算されたｄ軸電圧指令値ｖdｍ*を出力するための端子であり、端子ｔa2'は、０Ｖを出力するための端子である。そして、端子ｔa１'が、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時の電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を1/2とした値を出力するための端子である。
【００５９】
電圧選択部１３ｂ'はスイッチ１３ｂ１'および３つの端子ｔb0'，ｔb1'，ｔb2'を備える。実施例１における１３a'、１３b'の関係から分かるように、１３ｂ'は１３ａ'と同様の駆動を行う。
【００６０】
次にスイッチ１３ａ１'および１３ｂ１'の切り換え制御について説明する。
【００６１】
実施例１と同様、モータ制御装置では、３相交流モータ１１が高回転で駆動している時、例えばインバータ９のＤＣリンク電圧が高くなった場合に、インバータ９の保護のために３相交流モータ１１の駆動を中止する。この場合、タイミング演算部１３ｃ'および電圧選択部１３ａ'，１３ｂ'にトリガ信号が入力される。ここで、トリガ信号入力時の電圧値をサンプルホールドする。
【００６２】
タイミング演算部１３ｃ'は、端子ｔa1'を選択する旨のスイッチ位置信号を電圧選択部１３ａ'に出力する（時刻ｔ0）。これにより、電圧選択部１３ａ'のスイッチ１３ａ１'は、端子ｔa1'を選択し、電圧指令値が電圧指令値ｖd0*として電圧選択部１３ａ'から出力される。
【００６３】
このときの電圧指令値は、トリガ信号が電圧選択部１３ａ'に入力された、時刻ｔ0に電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を1/2倍にした値となる。
【００６４】
スイッチ１３ａ１'が端子ｔa1'を選択してから、後述する時間Δｔ1後の時刻ｔ1に、タイミング演算部１３ｃ'は、端子ｔa2'を選択する旨のスイッチ位置信号を出力する。これにより、電圧指令値ｖd0*として０Ｖが選択される。
【００６５】
スイッチ１３ａ１'，１３ｂ１'を切り換える時間間隔である時間Δｔ1について図１４を用いて説明する。上述したように、モータの高回転領域にてＰＷＭインバータを保護するためにモータの駆動を中止する場合には、トリガ信号がタイミング演算部１３ｃに入力される。時刻ｔ0にて端子ｔa1'，ｔb1'をそれぞれ選択する旨のスイッチ位置信号が電圧選択部１３ａ'，１３ｂ'に入力されると、電圧選択部１３ａ'，１３ｂ'からは、時刻ｔ0でのｄ軸電圧指令値ｖdm*、ｑ軸電圧指令値ｖqm*の夫々1/2の値である電圧指令値ｖd0*＝ｖdm*/２（t=t0）、ｖq0*＝ｖdm*/２（t=t0）が出力される。
【００６６】
上述したように、時刻ｔ0から時間Δｔ1後の時刻ｔ1に、タイミング演算部１３ｃは、電圧指令値ｖd0*＝０V，ｖq0*＝０Vを１３ａ，１３ｂからそれぞれ出力する。ここで、時間Δｔ1は、次式（７）にて表される。
2004180494.tif 000006
【００６７】
ただし、ωは式（３）であらわされるものである。
【００６８】
時間Δｔ1は、３相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期Tの１／２に相当する時間である。従って、電圧指令値を変化させる時間間隔、すなわち、図１４に示す時刻ｔ0とｔ1との間の時間は、Δｔ1となる。
【００６９】
時刻ｔ1での電圧指令値変化幅と、時刻ｔ0での電圧指令値変化幅は同一である。
また、時刻ｔ0，ｔ1において電圧指令値を変化させた時にそれぞれのタイミングにてモータ電流の振動が発生するが、これらの振動の位相が１／２位相ずつ異なるので、発生した電流振動はそれぞれ相殺される。これにより、電圧変化に起因するモータ電流振動およびトルク振動を抑制することができる。
【００７０】
図１５（ａ），図１５（ｂ），図１５（ｃ）は、モータ電圧、モータ電流、３相交流モータ１１の出力トルクの変化をそれぞれ示す図である。モータ電圧は、上述した方法に基づいて印加される。モータ電流は、モータ電圧の電圧変化後ｄ軸電流およびｑ軸電流ともにごくわずかな振動が発生しているだけである。また、相電流振幅には、モータ電圧変化後の大きな振動も見られない。３相交流モータ１１の出力トルクは、モータ電圧の変化後に振動のピークが発生しているが、その後の振動振幅は小さい。
【００７１】
また、図２１は、モータ電圧と電圧変化によって発生する変化の関係図（ｄ軸のみ、ｑ軸については省略する。）である。
【００７２】
vd1、vd2はモータ電圧をそれぞれt0、t1における変化毎に分解した電圧成分で、電圧を印加するタイミングを示したものである。また、id1、id2はそれぞれ電圧成分vd1、vd2を印加することによって発生する電流トルクを示したものであり、id1+id2が全モータ電流を示す。
【００７３】
上述の方法によって電圧が印加される毎に電流id1、id2が発生し、発生した電流振動がそれぞれ相殺される事になる。また、各電圧成分vd1、vd2により生じる３相交流モータ１１の出力トルク成分はid1、id2と同様の特性で変化するため、３相交流モータ１１の出力トルクはid1+id2と同様の変化を示す。従って出力トルク振動は電流振動と同様、相殺されることになる。
【００７４】
ところで、本実施例では、電圧を変化させる時間を式（７）で求める例を示した。しかし、時間Δｔ1は、実用上問題のない近似的な方法で求めることもできる。
【００７５】
電流の振動周期Ｔは以下の式で表すことができる。
2004180494.tif 000007
【００７６】
また、本発明のように、モータ回転速度ωe、モータのパラメータである抵抗Ｒ、ｄ軸インダクタンスＬd、ｑ軸インダクタンスＬqの値を考慮すると、式（１０）の分母はωeで近似しても良い場合が多いと考えられる。
【００７７】
そのような応用においては、周期を式（１０'）のように求めても良い。
2004180494.tif 000008
【００７８】
これを式（７）に代入すると、先に述べた時間Δｔ１は下式となる。
2004180494.tif 000009
【００７９】
すなわち、定数をモータ回転速度ωeで割るだけの簡単な計算で良いことになる。
よって本実施例においては、このような方法で電圧を変化させるタイミングを計算しても良い。
【００８０】
実施例１では、電圧を３回変化させる必要があるのに対して、本実施例では、２回の電圧変化によって、電流振動をほぼ相殺することができる。
【００８１】
（実施例６）
本実施例は、全体的構成は実施例１，実施例５とほぼ同様であるが、実施例１における電圧調整部１３、実施例５における電圧調整部１３'の部分の動作が異なる（以下，本実施例における電圧調整部を電圧調整部１３”とする。）。
【００８２】
具体的には、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時に、電圧調整部１３”において、加算部３で演算された電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*から当該電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*を1/３倍した電圧を０Vになるまで順次減じた値（本実施例においてはｖdｍ*，ｖqｍ*を２/３倍した値と、1/３倍した値と０V）を所定時間経過毎に順次印加する点において、実施例１，実施例５と異なる。
【００８３】
以下、実施例１，実施例５と異なる点について説明する。
【００８４】
図17は、電圧調整部１３”の詳細な構成を示す図である。
【００８５】
電圧調整部１３”は、実施例１，実施例５と同様に、ｄ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ａ”と、ｑ軸の電圧指令値を調整するための電圧選択部１３ｂ”と、タイミング演算部１３ｃ”とを備える。
【００８６】
本実施例においては、電圧選択部１３ａ”は、最終的なｄ軸電圧指令値ｖd0*を４つの値から選択する。すなわち、実施例１，実施例５と同様、電圧選択部１３ａ”は、スイッチ１３ａ１”および複数（本実施例においてはｔa0”，ｔa1”，ｔa2”，ta3”の３つ）の端子を備え、タイミング演算部１３ｃ”から送られてくるスイッチ位置信号に基づいてスイッチ１３ａ１”を駆動して、いずれか１つの端子の値を選択する。
【００８７】
本実施例において、端子ｔa0”は、加算部３で演算されたｄ軸電圧指令値ｖdｍ*を出力するための端子であり、端子ｔa3”は、０Ｖを出力するための端子である。そして、端子ｔa１”が、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時の電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を2/3倍した値を出力するための端子で、端子ta2”が電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を1/3倍した値を出力するための端子である。
【００８８】
電圧選択部１３ｂ”はスイッチ１３ｂ１”および３つの端子ｔb0”，ｔb1”，ｔb2”，ｔb3”を備える。実施例１，実施例５における１３aと１３b、１３a'と１３b'等の関係から分かるように、１３ａ”と１３ｂ”は同様の駆動を行う。スイッチ１３ａ１”および１３ｂ１”の切り換え制御について、本実施例においては端子ta3”が追加されている点が異なる。
【００８９】
実施例１，実施例５と同様、モータ制御装置では、３相交流モータ１１が高回転で駆動している時に、例えばインバータ９のＤＣリンク電圧が高くなった場合に、インバータ９の保護のために３相交流モータ１１の駆動を中止する。この場合、タイミング演算部１３ｃ”および電圧選択部１３ａ”，１３ｂ”にトリガ信号が入力される。
【００９０】
タイミング演算部１３ｃ”は、端子ｔa1”を選択する旨のスイッチ位置信号を電圧選択部１３ａ”に出力する（時刻ｔ0）。これにより、電圧選択部１３ａ”のスイッチ１３ａ１”は、端子ｔa1”を選択し、電圧指令値ｖd0*が電圧選択部１３ａ”から出力される。このときの電圧指令値ｖd0*は、トリガ信号が電圧選択部１３ａ”に入力された、時刻ｔ0における電圧指令値ｖdｍ*をサンプルホールドした値を2/3倍した値となる。
【００９１】
スイッチ１３ａ１”が端子ｔa1”を選択してから、後述する時間Δｔ1後の時刻ｔ1に、タイミング演算部１３ｃ”は、端子ｔa2”を選択する旨のスイッチ位置信号を出力する。これにより、電圧指令値ｖd0*として電圧指令値ｖdm*をサンプルホールドした値の1/3倍の値が選択される。最後にスイッチ１３ａ１”が端子ｔa2”を選択してから更に時間Δｔ1後の時刻ｔ２にタイミング演算部１３ｃ”は端子ｔa3”を選択する旨のスイッチ位置信号を出力する。これにより電圧指令値ｖd0*として０Ｖが選択される。
【００９２】
スイッチ１３ａ１”，１３ｂ１”を切り換える時間間隔である時間Δｔ1について説明する。上述したように、モータの高回転領域にてＰＷＭインバータを保護するためにモータの駆動を中止する場合には、トリガ信号がタイミング演算部１３ｃ”に入力される。
【００９３】
時刻ｔ0にて端子ｔa1”，ｔb1”をそれぞれ選択する旨のスイッチ位置信号が電圧選択部１３ａ”，１３ｂ”に入力されると、電圧選択部１３ａ”，１３ｂ”からは、時刻ｔ0でのｄ軸電圧指令値ｖdm*、ｑ軸電圧指令値ｖqm*の夫々2/3倍の値である電圧指令値ｖd0*＝2ｖdm*（t=t0）/3、ｖq0*＝2ｖqm*（t=t0）/3が出力される。
【００９４】
次に、時刻ｔ0から時間Δｔ1後の時刻ｔ1に、タイミング演算部１３ｃ”は、１３ａ”，１３ｂ”から電圧指令値ｖd0*＝ｖdm*（t=t1）/3，ｖq0*＝ｖqm*（t=t0）/3をそれぞれ出力する。
【００９５】
さらに、時刻ｔ１から時間Δｔ１後の時刻ｔ２に、タイミング演算部１３ｃ”は、１３ａ”，１３ｂ”から電圧指令値ｖd0*＝０ｖ，ｖq0*＝０ｖをそれぞれ出力する。
ここで、時間Δｔ1は、次式（７’）にて表される。
2004180494.tif 000010
【００９６】
ただし、ωは式（３）であらわされるものである。
【００９７】
時間Δｔ1は、３相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期Tの１／３に相当する時間である。従って、電圧指令値を変化させる時間間隔、すなわち、時刻ｔ0とｔ1，ｔ1とｔ2との間の時間は、Δｔ1となり時刻ｔ0とｔ1とｔ2での電圧指令値変化幅は同一である。
【００９８】
また、時刻ｔ0，ｔ1，ｔ2において電圧指令値を変化させた時にそれぞれのタイミングにてモータ電流の振動が発生するが、これらの振動の位相が１／３位相ずつ異なるので、発生した電流振動はそれぞれ相殺される。
【００９９】
これにより、電圧変化に起因するモータ電流振動およびトルク振動を抑制することができる。
【０１００】
ところで、本実施例では、電圧を変化させる時間を式（７’）で求める例を示した。しかし、実施例５と同様に、時間Δｔ1は、実用上問題のない近似的な方法で求めることもできる。すなわち、周期を式（１０）のように求めても良い。
【０１０１】
また、これを式（７’）に代入すると、先に述べた時間Δｔ１は下式となる。
2004180494.tif 000011
【０１０２】
すなわち、定数をモータ回転速度ωeで割るだけの簡単な計算で良いことになる。
よって本実施例においては、このような方法で電圧を変化させるタイミングを計算しても良い。
【０１０３】
これにより、電圧変化に起因するモータ電流振動及びトルク振動を抑制することができる。
【０１０４】
本実施例では、3回に分けて徐々に電圧を下げているため、電圧が０Vになるまでの電圧変化時に発生する電流振動を小さくすることができる。
【０１０５】
（実施例７）
実施例５では2回、実施例６では3回に分けて電圧を徐々に減少させて最終的な印加電圧を０Vの電圧とする例を示したが、これらの方法を用いて、複数回に分けて電圧を減じてもよい。
【０１０６】
すなわち、電圧調整部を電圧調整部１３ｎとした場合、３相交流モータ１１の駆動を中止するトリガ信号が入力された時に、電圧調整部１３ｎにおいて加算部３で演算された電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*から当該電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*を1/ｎ倍した電圧を０Vになるまで順次減じた値（本実施例においてはｖdｍ*，ｖqｍ*をｎ−１／ｎ倍、ｎ−2／ｎ倍・・、１／ｎ倍した値と０V）を所定時間経過毎に順次印加することとなる。
【０１０７】
印加する電圧の数にあわせて、電圧選択部の端子がta0、ta1・・・ta n-１／tｂ0、tｂ1・・・tｂn-１となり、各々の端子は、電圧指令値ｖdｍ*，ｖqｍ*をサンプルホールドした値をｎ−１／ｎ倍、ｎ−2／ｎ倍・・、１／ｎ倍した値と最後に０Vを出力することとなる。電圧調整部１３ｎの電圧選択部、タイミング演算部、端子、スイッチの各々の切換え制御等については、前述の方法と同様のため省略する。
【０１０８】
本実施例では、ｎ回に分けて徐々に電圧を下げているので、振動がキャンセルされるまでに要する時間が電流振動周期のｎ−1／ｎの時間となるが、振動がキャンセルされるまでに生じる電流振動が他の実施例と比べて小さいという特徴がある。
【０１０９】
このように、電圧を減ずる回数を増やす事によって、電圧変化時の電流振動を小さくすることが可能となる。
【０１１０】
また、実施例５、実施例６においては、ｄｑ座標にて最終的な電圧指令値を出力するための処理を行う例を示した。しかし、これらは全て、実施例２に示すように、三相交流座標系にて最終的な電圧指令値を出力するための処理を行うようにすることができる。
【０１１１】
この場合、実施例２と同様に、３相交流座標系にて電圧調整部１３Ａの処理を行うので、以後の処理を全てハードウェアで構成することができ、時間Δｔ1の間に３相交流モータ１１が回転する角度ωeに依存した誤差が発生しなくなる。また、電圧調整部１３以後で行う処理において、ｄｑ／３相交流変換処理を行う必要がないため、簡単で信頼性の高い構成にすることができる。
【０１１２】
実施例５に示した２回に分けて電圧を減じた場合の、３相交流座標系にて電圧調整部１３Ａの処理を行う例について、電圧指令値ｖu0*，ｖv0*，ｖw0*の一連の変化を示したものを図１８に示す。
【０１１３】
更に、実施例１、２、５、６では、タイミング演算部１３Cスイッチの切換において、モータ回転速度ωeに基づいて所定の時間Δｔを算出していたが、タイミング演算部では、位相θeを基準に切換を行ってもよい。
【０１１４】
図１９は、実施例６の変形例であり、位相θeを基準に電圧を3回に分けて印加した場合のタイミング演算部１３の例を示したものである。また、図16は位相θeを基準に電圧を印加した場合の、電圧指令値の電圧調整部１３Aから出力される電圧指令値の一連の変化を示す図である。
【０１１５】
位相θe1、θe2．．．θeｎでの電圧指令値変化幅はそれぞれ一定の幅で変化している。位相θe0，θe1．．．θeｎにおいて電圧指令値を変化させた時にそれぞれのタイミングにてモータ電流の振動が発生するが、これらの振動の位相を1周期の１／ｎ位相ずつ、即ち、位相の変化量Δθen ＝ ２π/ｎずつとすることにより、発生した電流振動はそれぞれ相殺される。これにより、電圧変化に起因するモータ電流振動およびトルク振動を抑制することができる。
【０１１６】
位相θeによるタイミング演算処理を行う事により、所定時間Δｔの演算をする必要がなくなり、また、モータの回転速度の急激な変化による影響を受けることなく、所望の処理を行うことができる。
【０１１７】
本発明は、上述した一実施例に限定されることはない。例えば、上述した実施例１〜実施例４では、図３，図７に示すように、３相交流モータ１１に印加する電圧をある電圧値から０［Ｖ］に変更するものとして説明したが、変更後の電圧値は０［Ｖ］以外の電圧値でもよい。また、３相交流モータ１１に印加する電圧が第１の電圧から第２の電圧に変わる場合に、第２の電圧→第１の電圧→第２の電圧という順序で印加する電圧（電圧指令値）を変更したが、最初に印加する電圧は第２の電圧と同じである必要はなく、第２の電圧から大きくずれない電圧であればよい。同様に、２番目に印加する電圧も第１の電圧と同じである必要はなく、第１の電圧から大きくずれない電圧であればよい。
【０１１８】
また、電圧を印加する時間間隔（ｔ0〜ｔ1、および、ｔ1〜ｔ2）をそれぞれ、三相交流モータ１１のモータパラメータとモータ回転速度ωeとに基づいて定まるモータ電流の振動周期の１／６の時間としたが、この時間間隔は、電圧を変化させた時に発生するモータ電流の振動が相殺されるように定めればよい。
【０１１９】
実施例３におけるモータ制御装置のＰＷＭインバータ９は、スイッチング素子９ａ〜９ｆに駆動信号が供給されていない場合に、インバータの上側アームを構成するスイッチング素子が全てオフ、下側アームを構成するスイッチング素子が全てオンになる構成として説明したが、この逆でもよい。すなわち、上側アームおよび下側アームをそれぞれ構成するスイッチング素子は、いずれか一方がノーマリーオン、他方がノーマリーオフとなる構成であればよい。
【０１２０】
特許請求の範囲の構成要素と実施例1の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、電圧調整部１３，ｄｑ／３相変換部４，ＰＷＭ生成部５，ＰＷＭインバータ９，直流電源１４が電圧印加装置を構成する。また、実施例２の構成要素との対応関係においては、電圧調整部１３Ａ，ＰＷＭ生成部５，ＰＷＭインバータ９，直流電源１４が電圧印加装置を構成する。実施例３の構成要素との対応関係においては、ＰＷＭインバータ９がインバータを構成する。実施例４の構成要素との対応関係においては、リレー２０が短絡手段を構成する。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】
【０１２１】
【図１】本発明によるモータ制御装置の実施例1における構成を示す図
【図２】実施例１における電圧調整部の詳細な構成を示す図
【図３】実施例１におけるモータ制御装置が行う電圧指令値の調整方法を説明するための図
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、実施例１におけるモータ制御装置を用いて、モータに印加する電圧を変化させた際のモータ電圧、モータ電流、出力トルクの変化をそれぞれ示す図
【図５】実施例２におけるモータ制御装置の構成を示す図
【図６】実施例２における電圧調整部の詳細な構成を示す図
【図７】実施例２におけるモータ制御装置が行う電圧指令値の調整方法を説明するための図
【図８】モータに印加する電圧指令値が０［Ｖ］の場合において、実施例１および実施例２におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータの詳細な構成を示す図
【図９】図８に示すインバータ内の電流の流れを示す図
【図１０】モータに印加する電圧指令値が０［Ｖ］の場合において、実施例３におけるモータ制御装置に用いられるＰＷＭインバータの詳細な構成を示す図
【図１１】実施例４におけるモータ制御装置において、モータの３相端子間を短絡するためのリレーを設けた様子を示す図
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、従来のモータ制御装置において、アクティブショートを行った時のモータ電圧、モータ電流、出力トルクの変化をそれぞれ示す図
【図１３】実施例５における電圧調整部の詳細な構成を示す図
【図１４】実施例５におけるモータ制御装置が行う電圧指令値の調整方法を説明するための図
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、実施例５におけるモータ制御装置を用いて、モータに印加する電圧を変化させた際のモータ電圧、モータ電流、出力トルクの変化をそれぞれ示す図
【図１６】実施例６におけるモータ制御装置が行う電圧指令値の調整方法を説明するための図
【図１７】実施例６における電圧調整部の詳細な構成を示す図
【図１８】実施例５におけるモータ制御装置が行う電圧指令値の調整方法に代えて実施例２による電圧指令値の調整意方法を適用した変形例を説明するための図
【図１９】実施例６の電圧調整部に係る変形例を示す図
【図２０】実施例１における印加電圧と発生する電流トルクの関係を示す図
【図２１】実施例５における印加電圧と発生する電流トルクの関係を示す図
【符号の説明】
【０１２２】
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…ＰＷＭ生成部、６…３相／ｄｑ変換部、７…非干渉制御部、８…位相速度計算部、９，９ｘ…ＰＷＭインバータ、１０…電流センサ、１１…３相交流モータ、１２…回転角センサ、１３，１３',１３”,１３ｎ,１３Ａ…電圧調整部、１３ａ，１３ｂ，１３ａ'，１３ｂ', １３ａ”，１３ｂ”,１３Ａａ，１３Ａｂ，１３Ａｃ…電圧選択部、１３ｃ，１３Ａｄ…タイミング演算部、ｔa0，ｔa1，ｔa2，ｔb0，ｔb1，ｔb2、ｔa0'，ｔa1'，ｔa2'，ｔb0'，ｔb1'，ｔb2'、ｔa0”，ｔa1”，ｔa2”,ｔb0”，ｔb1”，ｔb2”…端子、１３ａ１，１３ｂ１、１３ａ１'，１３ｂ１'、１３ａ１”，１３ｂ１”…スイッチ、１４…直流電源、２０…リレー回路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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