(57)【要約】  【課題】簡単な手段によって各相の三角波キャリアを高精度に得る。  【解決手段】三角波キャリアの１周期区間を６つの単位区間に分割し、各単位区間でのこぎり波からなる基準波Ｋを生成する。この基準波Ｋと、当該基準波Ｋのピーク値αとに基づき所定の演算を行うことにより、三角波キャリアをなす６つの波形要素イ〜ヘを生成する。そして、各単位区間において、各相ごとに異なる波形要素を１つ選択することにより、各相間で所定の位相差を持った三角波キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを発生させる。【選択図】  図４Ａ
2005318481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の三角波キャリアを発生させるキャリア発生装置であって、
所定の周期で、のこぎり波からなる基準波を発生させる基準波発生手段と、
この基準波発生手段で発生した基準波に基づいて、前記三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個（Ｎは正の整数、以下同じ）の連続する波形要素と、前記三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素とからなる２Ｎ個の異なる波形要素を生成する波形要素生成手段と、
各相ごとに設けられ、前記波形要素生成手段で生成される波形要素を１個ずつ所定の順に選択することで、１周期区間が２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを出力する選択手段とを備え、
前記各相の選択手段が、最初にそれぞれ異なる波形要素を選択することにより、１つの相の選択手段が、他の相の選択手段から出力される三角波キャリアに対し所定の位相差を持った三角波キャリアを出力することを特徴とする多相キャリア発生装置。
【請求項２】
前記基準波発生手段は、所定周波数のクロックを発生させるクロック発生手段と、前記クロック発生手段で発生したクロックをピーク値まで計数して前記基準波を生成する第１の計数手段と、前記第１の計数手段の計数値が前記ピーク値に達したことを検出して、前記第１の計数手段の計数値を０にリセットする第１の検出信号を出力する第１の検出手段とを備え、
前記第１の計数手段は、前記三角波キャリアの１周期区間にわたって２Ｎ個の基準波を発生させることを特徴とする請求項１に記載の多相キャリア発生装置。
【請求項３】
前記基準波発生手段から前記基準波が発生する回数を計数する第２の計数手段と、前記第２の計数手段の計数値が２Ｎに達したことを検出して、前記第２の計数手段の計数値を０にリセットする第２の検出信号を出力する第２の検出手段とを備え、
前記各相の選択手段は、前記第２の計数手段の計数値に基づいて、前記波形要素生成手段で生成される波形要素を所定の順に選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多相キャリア発生装置。
【請求項４】
前記波形要素生成手段は、前記第１の計数手段の計数値をＸ、前記ピーク値をαとして、前記三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｐ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成する第１の演算手段と、前記三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｑ番目（Ｑは１からＮまでの整数）の波形要素を、（Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成する第２の演算手段とからなり、
前記各相の選択手段は、前記下降部分をなすＮ番目（Ｑ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、前記第１の演算手段から生成される波形要素を１番目（Ｐ＝１）からＮ番目（Ｐ＝Ｎ）まで順に選択し、前記上昇部分をなすＮ番目（Ｐ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、前記第２の演算手段から生成される波形要素を１番目（Ｑ＝１）からＮ番目（Ｑ＝Ｎ）まで順に選択することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の多相キャリア発生装置。
【請求項５】
前記波形要素生成手段は、前記第１の計数手段の計数値をＸ、前記ピーク値をαとして、前記三角波キャリアをなす２Ｎ個の連続する波形要素のうち、前記上昇部分をなすＰ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成する第１の演算手段と、前記下降部分をなすＱ番目（ＱはＮ＋１から２Ｎまでの整数）の波形要素を、（２Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成する第２の演算手段とからなり、
前記各相の選択手段は、前記下降部分をなす２Ｎ番目の波形要素を選択した後は、前記第１の演算手段から生成される波形要素を１番目からＮ番目まで順に選択し、前記上昇部分をなすＮ番目の波形要素を選択した後は、前記第２の演算手段から生成される波形要素をＮ＋１番目から２Ｎ番目まで順に選択することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の多相キャリア発生装置。
【請求項６】
多相の三角波キャリアを発生させるキャリア発生方法であって、
所定の周期で、のこぎり波からなる基準波を発生させ、
発生した基準波に基づいて、前記三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個（Ｎは正の整数、以下同じ）の連続する波形要素と、前記三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素とからなる２Ｎ個の異なる波形要素を生成し、
各相ごとに、前記波形要素を１個ずつ所定の順に選択することで、１周期区間が２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを出力し、且つ、各相で最初にそれぞれ異なる波形要素を選択することにより、１つの相の三角波キャリアを、他の相の三角波キャリアに対し所定の位相差を持たせて出力することを特徴とする多相キャリア発生方法。
【請求項７】
所定周波数のクロックを発生させ、発生したクロックをピーク値まで計数して前記基準波を生成し、クロック計数値が前記ピーク値に達すると該クロック計数値を０にリセットすることを特徴とする請求項６に記載の多相キャリア発生方法。
【請求項８】
前記基準波が発生する回数を計数し、この基準波計数値に基づいて前記波形要素を所定の順に選択すると共に、この基準波計数値が２Ｎに達すると該基準波計数値を０にリセットすることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の多相キャリア発生方法。
【請求項９】
前記クロック計数値をＸ、前記ピーク値をαとして、前記三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｐ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成し、前記三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｑ番目（Ｑは１からＮまでの整数）の波形要素を、（Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成し、
前記各相ごとに、前記下降部分をなすＮ番目（Ｑ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、前記上昇部分をなす波形要素を１番目（Ｐ＝１）からＮ番目（Ｐ＝Ｎ）まで順に選択し、前記上昇部分をなすＮ番目（Ｐ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、前記下降部分をなす波形要素を１番目（Ｑ＝１）からＮ番目（Ｑ＝Ｎ）まで順に選択することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の多相キャリア発生方法。
【請求項１０】
前記クロック計数値をＸ、前記ピーク値をαとして、前記三角波キャリアをなす２Ｎ個の連続する波形要素のうち、前記上昇部分をなすＰ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成し、前記下降部分をなすＱ番目（ＱはＮ＋１から２Ｎまでの整数）の波形要素を、（２Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成し、
前記各相ごとに、前記下降部分をなす２Ｎ番目の波形要素を選択した後は、前記上昇部分をなす波形要素を１番目からＮ番目まで順に選択し、前記上昇部分をなすＮ番目の波形要素を選択した後は、前記下降部分をなす波形要素をＮ＋１番目から２Ｎ番目まで順に選択することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の多相キャリア発生方法。
【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ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御などに用いられる多相キャリア発生装置および多相キャリア発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ＰＷＭ制御による一般的な３相交流モータの制御装置を示している。図において、Ｂはバッテリで、このバッテリＢからコンタクタＺおよびインバータ回路１００を介して、モータＭへ電源が供給される。モータＭは、例えばフォークリフトに搭載される３相インダクションモータ（誘導電動機）である。コンタクタＺは、電磁接触器の接点から構成される。Ｃは電源ライン間に接続されたコンデンサ、ＳＴはモータＭに流れる電流を検出するためのシャントである。シャントＳＴは抵抗から構成される。ＰＧはモータＭの回転数を検出するためのパルス発生器であって、モータＭの回転軸に設けられた公知のロータリエンコーダから構成される。
【０００３】
インバータ回路１００は、バッテリＢの直流電源を交流電源に変換してモータＭを駆動するための回路であって、Ｕ相上、Ｕ相下、Ｖ相上、Ｖ相下、Ｗ相上、Ｗ相下の６個の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６から構成される公知の回路である。半導体スイッチング素子としては、たとえばＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの高速スイッチング動作が可能な素子が用いられる。各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートには、制御部１０１からのＰＷＭ信号が入力される。このＰＷＭ信号によって、各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は所定のオン時間、オフ時間で開閉動作を行ない、その結果、インバータ回路１００の出力は３相交流として取り出され、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧がモータＭに供給される。
【０００４】
制御部１０１は、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ変換器、キャリア発生回路、ＰＷＭ回路などを備えている。制御部１０１には、例えばフォークリフトのレバー操作に基づくモータ速度等の指示値、パルス発生器ＰＧから出力されるパルス、シャントＳＴで検出された電流値、バッテリＢの電圧値などが入力される。制御部１０１では、これらの入力値に基づいてモータＭの制御に必要なＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路１００へ出力する。以上のようなＰＷＭ制御を用いたモータ制御装置は、例えば後記の特許文献１に記載されている。
【０００５】
図８は、制御部１０１に設けられているＰＷＭ信号生成部の構成を示した図である。２００はキャリアＣａを発生するキャリア発生部、２０７はキャリアＣａとＵ相指令電圧の値とを比較する比較器、２０８はキャリアＣａとＶ相指令電圧の値とを比較する比較器、２０９はキャリアＣａとＷ相指令電圧の値とを比較する比較器、２１０は比較器２０７〜２０９の出力に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路である。ＰＷＭ回路２１０からは、図７のインバータ回路１００におけるＵ相上、Ｕ相下、Ｖ相上、Ｖ相下、Ｗ相上、Ｗ相下の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートへ与えられるパルスがＰＷＭ信号として出力される。
【０００６】
図９は、ＰＷＭ信号を生成する原理を説明する図である。図のように、キャリアＣａは一定の周波数を持った三角波であって、各相の指令電圧値とキャリアＣａの振幅とが比較器２０７〜２０９で比較される。そして、キャリアＣａの振幅が指令電圧値以上である区間では、比較器２０７〜２０９の出力は「Ｈ」となり、キャリアＣａの振幅が指令電圧値未満である区間では、比較器２０７〜２０９の出力は「Ｌ」となる。したがって、比較器２０７〜２０９からは、指令電圧値の変化に従ってパルス幅が変化する信号が得られる。この信号はＰＷＭ回路２１０へ入力され、ＰＷＭ回路２１０は、比較器２０７〜２０９の出力に基づいて、図９のような各相上下のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動するための６種類のＰＷＭ信号を生成する。図９からわかるように、キャリアＣａの振幅が各相の指令電圧値以上である区間では、各相の上段のスイッチング素子がオンとなり、下段のスイッチング素子はオフとなる。一方、キャリアＣａの振幅が指令電圧値未満である区間では、各相の下段のスイッチング素子がオンとなり、上段のスイッチング素子はオフとなる。
【０００７】
ここで、各相における上下一対のスイッチング素子の一方がオンするタイミングと、他方がオフするタイミングとが同時になると、上下のスイッチング素子が短絡回路を形成して大電流が流れ、素子が破壊するおそれがある。そこで、実際には、ＰＷＭ回路２１０において、上下一対のスイッチング素子の一方のオンタイミングと他方のオフタイミングとの間に一定の時間差（デッドタイム）を持たせる処理が行われる。
【０００８】
しかしながら、上記のような単一のキャリアＣａを用いてＰＷＭ信号を生成する方式では、モータ電圧が０Ｖ付近の場合、すなわち各相のＰＷＭ信号のパルスデューティ比が５０：５０近傍である場合に、図１０に示したように、各相のデッドタイムＴｄの区間が全て同じ位置で重なってしまい、この区間ではインバータ回路１００が不動作状態となって、出力されるはずのモータ電圧が出力されないという問題が生じる。
【０００９】
そこで、この問題を解消するために、図１１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに独立したキャリアを用い、キャリア間の位相を１２０°ずつ異ならせて、各相の指令電圧値を対応する相のキャリアと比較することによりＰＷＭ信号を得る方式が、後記の特許文献２で提案されている。これによれば、図１２に示したように、各相のＰＷＭ信号のパルスデューティ比が５０：５０近傍の場合であっても、キャリアの位相ずれに応じて、各相のデッドタイムＴｄの区間が重ならなくなるので、モータ電圧が０Ｖ付近の場合も、インバータ回路１００が動作して所定の電圧を得ることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１６４１９０号公報（段落００１９〜００２０、図１）
【特許文献２】特開２００２−２７７６３号公報（段落００５０〜００６５、図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２には、各相ごとに独立したキャリアを生成するための具体的な回路について何も開示がないので、このようなキャリアをどのようにして生成するかが問題となる。キャリア発生手段の一例として、例えば図１３に示すようなキャリア発生部３００の構成が考えられる。図１３において、３０１は矩形のパルスを発生するパルス発生器、３０２はパルス発生器３０１で発生したパルスを１２０°移相させる移相器、３０３は移相器３０２で１２０°移相されたパルスをさらに１２０°移相させる移相器である。３０４はパルス発生器３０１で発生したパルスを積分して三角波からなるＵ相キャリアＣｕを生成する積分回路、３０５は移相器３０２で１２０°移相されたパルスを積分して三角波からなるＶ相キャリアＣｖを生成する積分回路、３０６は移相器３０３で１２０°移相されたパルスを積分して三角波からなるＷ相キャリアＣｗを生成する積分回路である。３０７はＵ相キャリアＣｕとＵ相指令電圧とを比較する比較器、３０８はＶ相キャリアＣｖとＶ相指令電圧とを比較する比較器、３０９はＷ相キャリアＣｗとＷ相指令電圧とを比較する比較器である。比較器３０７〜３０９の出力は、図示しないＰＷＭ回路に与えられる。
【００１２】
図１３の回路によれば、パルス発生器３０１で発生したパルスを移相器３０２、３０３を通すとともに、各パルスを積分回路３０４〜３０６で積分することにより、１２０°ずつ位相がずれたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のキャリアＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗを得ることができる。しかしながら、図１３のようなキャリア発生部３００の構成では、移相器や積分回路を用いて複雑な波形処理を行う必要があり、キャリアの波形や位相差の精度を高くとれないという難点がある。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、簡単な手段によって各相の三角波キャリアを高精度に得ることができる多相キャリア発生装置および多相キャリア発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る多相キャリア発生装置は、所定の周期で、のこぎり波からなる基準波を発生させる基準波発生手段と、この基準波発生手段で発生した基準波に基づいて、三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個（Ｎは正の整数、以下同じ）の連続する波形要素と、三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素とからなる２Ｎ個の異なる波形要素を生成する波形要素生成手段と、各相ごとに設けられ、波形要素生成手段で生成される波形要素を１個ずつ所定の順に選択することで、１周期区間が２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを出力する選択手段とを備える。そして、各相の選択手段が、最初にそれぞれ異なる波形要素を選択することにより、１つの相の選択手段が、他の相の選択手段から出力される三角波キャリアに対し所定の位相差を持った三角波キャリアを出力するようになっている。
【００１５】
このように、三角波キャリアの１周期区間を２Ｎ個に等分割した各区間を一単位として、各区間ごとに基準波から演算によって波形要素を生成し、各相間で異なる波形要素を選択して行くことで、位相のずれた三角波キャリアが簡単に生成される。このため、複雑な波形処理をしなくても、基準波に対してカウンタによるデジタル演算を行うだけで、計数値に対応した正確な波形と位相差を持つ多相キャリアを得ることができる。
【００１６】
本発明の実施形態では、基準波発生手段は、所定周波数のクロックを発生させるクロック発生手段と、クロック発生手段で発生したクロックをピーク値まで計数して基準波を生成する第１の計数手段と、第１の計数手段の計数値がピーク値に達したことを検出して、第１の計数手段の計数値を０にリセットする第１の検出信号を出力する第１の検出手段とを備える。第１の計数手段は、三角波キャリアの１周期区間にわたって２Ｎ個の基準波を発生させる。これにより、のこぎり波からなる基準波が、三角波キャリアの１周期区間を２Ｎ個に等分割した各区間に対応して連続発生し、これに基づいて正確に波形要素を生成することができる。
【００１７】
本発明の実施形態では、基準波発生手段から基準波が発生する回数を計数する第２の計数手段と、第２の計数手段の計数値が２Ｎに達したことを検出して、第２の計数手段の計数値を０にリセットする第２の検出信号を出力する第２の検出手段とを備える。各相の選択手段は、第２の計数手段の計数値に基づいて、波形要素生成手段で生成される波形要素を所定の順に選択する。これにより、２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを連続して出力することができる。
【００１８】
本発明の実施形態では、波形要素生成手段は、第１の計数手段の計数値をＸ、ピーク値をαとして、三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｐ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成する第１の演算手段と、三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｑ番目（Ｑは１からＮまでの整数）の波形要素を、（Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成する第２の演算手段とからなる。各相の選択手段は、下降部分をなすＮ番目（Ｑ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、第１の演算手段から生成される波形要素を１番目（Ｐ＝１）からＮ番目（Ｐ＝Ｎ）まで順に選択し、上昇部分をなすＮ番目（Ｐ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、第２の演算手段から生成される波形要素を１番目（Ｑ＝１）からＮ番目（Ｑ＝Ｎ）まで順に選択する。これにより、正確な波形を持つ三角波キャリアを連続して出力することができる。
【００１９】
本発明の実施形態では、波形要素生成手段は、第１の計数手段の計数値をＸ、ピーク値をαとして、三角波キャリアをなす２Ｎ個の連続する波形要素のうち、上昇部分をなすＰ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成する第１の演算手段と、下降部分をなすＱ番目（ＱはＮ＋１から２Ｎまでの整数）の波形要素を、（２Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成する第２の演算手段とからなる。各相の選択手段は、下降部分をなす２Ｎ番目の波形要素を選択した後は、第１の演算手段から生成される波形要素を１番目からＮ番目まで順に選択し、上昇部分をなすＮ番目の波形要素を選択した後は、第２の演算手段から生成される波形要素をＮ＋１番目から２Ｎ番目まで順に選択する。これにより、正確な波形を持つ三角波キャリアを連続して出力することができる。
【００２０】
本発明の実施形態では、第２の計数手段の計数値に基づいて、各相の三角波キャリアの山部（上昇部分における最上点）および／または谷部（下降部分における最下点）のタイミングで割込信号を発生する割込信号発生手段が設けられる。これにより、三角波キャリアの山部や谷部において、ＣＰＵに割り込みをかけることができる。この割込信号は、例えばモータのＰＷＭ制御装置において、モータ電流のＡ／Ｄ変換や、インバータ回路の素子の故障診断などに用いることができる。
【００２１】
また、本発明に係る多相キャリア発生方法は、所定の周期で、のこぎり波からなる基準波を発生させ、発生した基準波に基づいて、三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個（Ｎは正の整数、以下同じ）の連続する波形要素と、三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素とからなる２Ｎ個の異なる波形要素を生成し、各相ごとに、波形要素を１個ずつ所定の順に選択することで、１周期区間が２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを出力し、且つ、各相で最初にそれぞれ異なる波形要素を選択することにより、１つの相の三角波キャリアを、他の相の三角波キャリアに対し所定の位相差を持たせて出力するようにしたものである。
【００２２】
このように、三角波キャリアの１周期区間を２Ｎ個に等分割した各区間を一単位（単位区間）として、各単位区間ごとに基準波から演算によって波形要素を生成し、各相間で異なる波形要素を選択して行くことで、位相のずれた三角波キャリアが簡単に生成される。このため、複雑な波形処理をしなくても、基準波に対してカウンタによるデジタル演算を行うだけで、計数値に対応した正確な波形と位相差を持つ多相キャリアを得ることができる。
【００２３】
本発明の実施形態では、所定周波数のクロックを発生させ、発生したクロックをピーク値まで計数して基準波を生成し、クロック計数値がピーク値に達すると該クロック計数値を０にリセットする。これにより、のこぎり波からなる基準波を連続して生成することができる。
【００２４】
本発明の実施形態では、基準波が発生する回数を計数し、この基準波計数値に基づいて波形要素を所定の順に選択すると共に、この基準波計数値が２Ｎに達すると該基準波計数値を０にリセットする。これにより、２Ｎ個の波形要素からなる三角波キャリアを連続して出力することができる。
【００２５】
本発明の実施形態では、クロック計数値をＸ、ピーク値をαとして、三角波キャリアの上昇部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｐ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成し、三角波キャリアの下降部分をなすＮ個の連続する波形要素のうち、Ｑ番目（Ｑは１からＮまでの整数）の波形要素を、（Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成しする。そして、各相ごとに、下降部分をなすＮ番目（Ｑ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、上昇部分をなす波形要素を１番目（Ｐ＝１）からＮ番目（Ｐ＝Ｎ）まで順に選択し、上昇部分をなすＮ番目（Ｐ＝Ｎ）の波形要素を選択した後は、下降部分をなす波形要素を１番目（Ｑ＝１）からＮ番目（Ｑ＝Ｎ）まで順に選択する。これにより、正確な波形を持つ三角波キャリアを連続して出力することができる。
【００２６】
本発明の実施形態では、クロック計数値をＸ、ピーク値をαとして、三角波キャリアをなす２Ｎ個の連続する波形要素のうち、上昇部分をなすＰ番目（Ｐは１からＮまでの整数）の波形要素を、Ｘ＋（Ｐ−１）・αの演算により生成し、下降部分をなすＱ番目（ＱはＮ＋１から２Ｎまでの整数）の波形要素を、（２Ｎ＋１−Ｑ）・α−Ｘの演算により生成する。そして、各相ごとに、下降部分をなす２Ｎ番目の波形要素を選択した後は、上昇部分をなす波形要素を１番目からＮ番目まで順に選択し、上昇部分をなすＮ番目の波形要素を選択した後は、下降部分をなす波形要素をＮ＋１番目から２Ｎ番目まで順に選択する。これにより、正確な波形を持つ三角波キャリアを連続して出力することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、基準波に基づき演算で波形要素を生成し、各相ごとに異なる波形要素を選択することにより位相のずれた三角波キャリアを生成するようにしたので、移相器や積分回路を用いた場合のような複雑な波形処理が不要となり、簡単な演算処理を行うだけで、基準波から波形や位相差の正確な多相キャリアを得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明に係る多相キャリア発生装置を備えた３相交流モータの制御装置の一例を示している。Ｂはバッテリで、このバッテリＢからコンタクタＺおよびインバータ回路１００を介して、モータＭへ電源が供給される。モータＭは、例えばフォークリフトに搭載される３相インダクションモータ（誘導電動機）である。コンタクタＺは、電磁接触器の接点から構成される。Ｃは電源ライン間に接続されたコンデンサ、ＳＴはモータＭに流れる電流を検出するためのシャントである。シャントＳＴは抵抗から構成される。ＰＧはモータＭの回転数を検出するためのパルス発生器であって、モータＭの回転軸に設けられた公知のロータリエンコーダから構成される。
【００２９】
インバータ回路１００は、バッテリＢの直流電源を交流電源に変換してモータＭを駆動するための回路であって、Ｕ相上、Ｕ相下、Ｖ相上、Ｖ相下、Ｗ相上、Ｗ相下の６個の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６から構成される公知の回路である。半導体スイッチング素子としては、たとえばＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などの高速スイッチング動作が可能な素子が用いられる。各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートには、制御部１０１からのＰＷＭ信号が入力される。このＰＷＭ信号によって、各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は所定のオン時間、オフ時間で開閉動作を行ない、その結果、インバータ回路１００の出力は３相交流として取り出され、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧がモータＭに供給される。以上の構成は、図７に示したものと同じである。
【００３０】
制御部１０１は、Ａ／Ｄ変換器１０２、ＣＰＵ１０３、メモリ１０４、クロック発生器１０５、キャリア発生部１０６、比較器１０７、ＰＷＭ回路１０８、割込コントローラ１０９を備えている。クロック発生器１０５と、キャリア発生部１０６とによって、本発明の多相キャリア発生装置が構成される。
【００３１】
ＣＰＵ１０３には、例えばフォークリフトのレバー操作に基づくモータ速度等の指示値、パルス発生器ＰＧから出力されるパルス、シャントＳＴで検出された電流値、バッテリＢの電圧値などが入力される。シャントＳＴの電流値とバッテリＢの電圧値は、Ａ／Ｄ変換器１０２によりデジタル値に変換された後にＣＰＵ１０３に入力される。ＣＰＵ１０３は、これらの入力値に基づいて、モータＭの制御に必要な処理を実行する。メモリ１０４はＲＡＭやＲＯＭから構成され、ＣＰＵ１０３は、処理を行うために必要とされる各種情報をメモリ１０４から読み出したり、情報をメモリ１０４に書き込んだりする。
【００３２】
クロック発生器１０５は、内蔵する発振回路により所定周波数のクロックを生成してキャリア発生部１０６へ出力する。なお、このクロック発生器１０５は、ＣＰＵ１０３からの信号を受けることなく、電源が投入されると同時に作動を開始する。キャリア発生部１０６は、クロック発生器１０５から入力されるクロックを計数することに基づいて、各相ごとの三角波キャリアを発生させる。比較器１０７は、ＣＰＵ１０３から与えられる各相の指令電圧と、キャリア発生部１０６からの各相の三角波キャリアとの比較を行い、比較結果をパルスとして出力する。
【００３３】
ＰＷＭ回路１０８は、比較器１０７からの出力に基づき、各相の指令電圧値の変化に応じた「Ｈ」「Ｌ」区間をもつ６種類のパルスをＰＷＭ信号として出力する。このＰＷＭ信号は、インバータ回路１００におけるＵ相上、Ｕ相下、Ｖ相上、Ｖ相下、Ｗ相上、Ｗ相下の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートへ与えられる。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、上記ＰＷＭ信号によりオン・オフ動作を行い、これによってインバータ回路１００からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧が出力されて、モータＭに印加される。
【００３４】
割込コントローラ１０９は、キャリア発生部１０６において三角波キャリアの山部分と谷部分で発生する割込信号を受けて、ＣＰＵ１０３に対して割り込みをかける。また、割込コントローラ１０９には、ＰＷＭ回路１０８からの割込信号も入力される。この割込信号は、例えばＰＷＭ信号の立上りのタイミングで発生する。
【００３５】
図２は、図１のキャリア発生部１０６の詳細な構成図である。１０は第１カウンタ、１１は第１カウンタ１０の計数値を基準値と比較する比較器、２０は第２カウンタ、２１は第２カウンタ２０の計数値を基準値と比較する比較器、３０は第１カウンタ１０の計数値に対して所定の演算を行う演算回路、４１〜４３は各相ごとに設けられたセレクタ、５０は各相の割込信号を発生する割込信号発生部である。
【００３６】
第１カウンタ１０には、図１のクロック発生器１０５から出力されるクロックと、ＣＰＵ１０３から送られてくる計数開始信号とが入力される。第１カウンタ１０は、ＣＰＵ１０３から計数開始信号が与えられると、クロックの計数を開始し、計数値Ｘを累加算（クロックが入力されるたびに１を加算）して、後述する基準波Ｋを生成する。比較器１１は、第１カウンタ１０の計数値Ｘと、基準波Ｋのピーク値αとを比較し、計数値Ｘがαに達した時点で検出信号（第１の検出信号）を出力する。この検出信号は、リセット信号として第１カウンタ１０に与えられ、第１カウンタ１０の計数値Ｘは、このリセット信号により０にリセットされる。したがって、第１カウンタ１０から出力される基準波Ｋの波形は、図４Ａ（ａ）に示すようなのこぎり波となる。この基準波Ｋの１周期は、第１カウンタ１０がクロックの計数を開始してからピーク値αでリセットされるまでの時間であり、以下ではこの１周期の区間を「単位区間」と呼ぶこととする。図４Ａ（ａ）では、（１）〜（６）の６つの単位区間が示されている。
【００３７】
また、比較器１１からの検出信号は、単位区間ごとに出力される信号であるから、単位区間検出信号として第２カウンタ２０に与えられる。第２カウンタ２０は、この検出信号が入力される回数を計数し、計数値を累加算（検出信号が入力されるたびに１を加算）する。したがって、第２カウンタ２０からは、単位区間が何番目の区間であるかを表す区間順位信号が出力される。比較器２１は、第２カウンタ２０の計数値（区間順位）と、基準値ｎとを比較し、計数値がｎに達した時点で検出信号（第２の検出信号）を出力する。この検出信号は、リセット信号として第２カウンタ２０に与えられ、第２カウンタ２０の計数値は、このリセット信号により０にリセットされる。なお、基準値ｎの値は、三角波キャリアの１周期区間に含まれる単位区間の数であり、本実施形態では図４Ａ（ａ）のように単位区間数が６であるから、ｎ＝６に設定されている。したがって、第２カウンタ２０は、区間順位を６まで計数すると、次に入力される単位区間検出信号に対しては、区間順位を１として計数する。
【００３８】
第１カウンタ１０で累加算される計数値Ｘ（基準波Ｋの振幅値）は、演算回路３０へ与えられる。演算回路３０は、計数値Ｘに対して所定の加算を行う加算回路３１〜３３と、計数値Ｘに対して所定の減算を行う減算回路３４〜３６とを備えている。加算回路３１は、計数値Ｘに対してＸ＋０の演算を行い、加算回路３２は、計数値Ｘに対してＸ＋αの演算を行い、加算回路３３は、計数値Ｘに対してＸ＋２αの演算を行う。また、減算回路３４は、計数値Ｘに対して３α−Ｘの演算を行い、減算回路３５は、計数値Ｘに対して２α−Ｘの演算を行い、減算回路３６は、計数値Ｘに対してα−Ｘの演算を行う。演算回路３０では、これらの演算によって、１つの基準波Ｋから三角波キャリアを構成する６つの波形要素が生成される。この詳細については後述する。セレクタ４１〜４３は、第２カウンタ２０から与えられる区間順位信号に基づき、単位区間ごとに、演算回路３０の演算結果（波形要素）のうちから１つを選択する。この結果、第１セレクタ４１からはＵ相の三角波キャリア（以下「Ｕ相キャリア」という）Ｃｕが出力され、第２セレクタ４２からはＶ相の三角波キャリア（以下「Ｖ相キャリア」という）Ｃｖが出力され、第３セレクタ４３からはＷ相の三角波キャリア（以下「Ｗ相キャリア」という）Ｃｗが出力される。この詳細についても後述する。
【００３９】
また、第２カウンタ２０から出力される区間順位信号は、割込信号発生部５０へも与えられる。割込信号発生部５０は、この信号に基づいて、６種類の割込信号ＩＮＴ１Ｕ〜ＩＮＴ２Ｗを出力する。後述するように、ＩＮＴ１Ｕ，ＩＮＴ１Ｖ，ＩＮＴ１Ｗは、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの山部で発生する山割込信号であり、ＩＮＴ２Ｕ，ＩＮＴ２Ｖ，ＩＮＴ２Ｗは、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの谷部で発生する谷割込信号である。これらの割込信号は、割込コントローラ１０９（図１）へ与えられ、割込コントローラ１０９は、それぞれの割込信号のタイミングで、ＣＰＵ１０３に対して割り込みをかける。
【００４０】
セレクタ４１〜４３から出力される各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗは、比較器１０７（図１）へ入力される。比較器１０７は、図３に示したように、各相ごとに設けられた比較器６１，６２，６３からなる。比較器６１は、ＣＰＵ１０３から送られてくるＵ相指令電圧の値とＵ相キャリアＣｕの振幅とを比較し、Ｕ相キャリアＣｕの振幅がＵ相指令電圧値以上である区間では「Ｈ」信号を出力し、Ｕ相キャリアＣｕの振幅がＵ相指令電圧値未満である区間では「Ｌ」信号を出力する。比較器６２は、ＣＰＵ１０３から送られてくるＶ相指令電圧の値とＶ相キャリアＣｖの振幅とを比較し、Ｖ相キャリアＣｖの振幅がＶ相指令電圧値以上である区間では「Ｈ」信号を出力し、Ｖ相キャリアＣｖの振幅がＶ相指令電圧値未満である区間では「Ｌ」信号を出力する。比較器６３は、ＣＰＵ１０３から送られてくるＷ相指令電圧の値とＷ相キャリアＣｗの振幅とを比較し、Ｗ相キャリアＣｗの振幅がＷ相指令電圧値以上である区間では「Ｈ」信号を出力し、Ｗ相キャリアＣｗの振幅がＷ相指令電圧値未満である区間では「Ｌ」信号を出力する。
【００４１】
比較器６１，６２，６３の出力は、それぞれＰＷＭ回路１０８へ入力される。ＰＷＭ回路１０８は、比較器６１，６２，６３からの「Ｈ」信号または「Ｌ」信号に基づき、各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動するための６種類のＰＷＭ信号を生成する。その原理は、図１１で説明したものと全く同じであるから、ここでは説明を省略する。
【００４２】
以上の構成において、クロック発生器１０５は本発明におけるクロック発生手段に相当し、第１カウンタ１０は第１の計数手段に相当し、第２カウンタ２０は第２の計数手段に相当し、比較器１１は第１の検出手段に相当し、比較器２１は第２の検出手段に相当する。また、クロック発生器１０５と第１カウンタ１０と比較器１１とは本発明における基準波発生手段に相当し、セレクタ４１〜４３は選択手段に相当する。また、演算回路３０は本発明における演算手段に相当し、加算回路３１〜３３は第１の演算手段に相当し、減算回路３４〜３６は第２の演算手段に相当する。また、割込信号発生部５０は、本発明における割込信号発生手段に相当する。
【００４３】
次に、各相の三角波キャリアを生成する原理につき、図２および図４Ａを参照しながら説明する。図２において、第１カウンタ１０の初期値は、最初０（下限値）となっている。ＣＰＵ１０３から第１カウンタ１０に計数開始信号が入力されると、第１カウンタ１０はクロック発生器１０５からのクロックの計数を開始し、計数値を累加算する。この結果、第１カウンタ１０の計数値Ｘは時間とともに増加してゆく。そして、計数値Ｘがα（上限値）に達すると、比較器１１からリセット信号が出力され、第１カウンタ１０の計数値Ｘは０にリセットされる。そして、第１カウンタ１０は、再びクロックの計数を開始し、計数値Ｘがαに達すると、比較器１１からのリセット信号により０にリセットされる。
【００４４】
このような動作を繰り返すことによって、第１カウンタ１０からは、図４Ａ（ａ）に示すようなのこぎり波からなる基準波Ｋが出力される。この基準波Ｋは、計数値Ｘに相当する振幅を持ったのこぎり波であり、そのピーク値はαである。また、図４Ａ（ａ）では、生成する三角波キャリアの１周期区間を６等分に分割したときの各区間が単位区間に対応し、６つの単位区間（１）〜（６）のそれぞれにおいて基準波Ｋが発生する。演算回路３０は、この基準波Ｋ（第１カウンタ１０の計数値Ｘ）を用いて、三角波キャリアを構成する波形要素を生成する。以下、これについて説明する。
【００４５】
図４Ａ（ｂ）において、例えばＵ相キャリアＣｕを例にとると、Ｕ相キャリアＣｕは、その１周期区間にわたる各単位区間（１）〜（６）において、それぞれ波形要素イ〜へから構成される。波形要素イ〜ハは、時間とともに振幅が増加する三角波キャリアの上昇部分をなす波形要素であり、波形要素ニ〜ヘは、時間とともに振幅が減少する三角波キャリアの下降部分をなす波形要素である。これは、他の相のキャリアに関しても同様である。例えば、Ｖ相キャリアＣｖについてみると、単位区間（１）の波形要素は、ホと同じであり、単位区間（２）の波形要素は、ヘと同じであり、単位区間（３）の波形要素は、イと同じであり、単位区間（４）の波形要素は、ロと同じであり、単位区間（５）の波形要素は、ハと同じであり、単位区間（６）の波形要素は、ニと同じである。また、Ｗ相キャリアＣｗについてみると、単位区間（１）の波形要素は、ハと同じであり、単位区間（２）の波形要素は、ニと同じであり、単位区間（３）の波形要素は、ホと同じであり、単位区間（４）の波形要素は、ヘと同じであり、単位区間（５）の波形要素は、イと同じであり、単位区間（６）の波形要素は、ロと同じである。
【００４６】
ここで、波形要素イは、三角波キャリアの上昇部分のうち最も低い部分の波形要素であって、基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）と同じ振幅を有しており、加算回路３１において、Ｘ＋０の演算により生成される。波形要素ロは、波形要素イに続く三角波キャリアの上昇部分のうち中間の部分の波形要素であって、基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）にαを加算した振幅を有しており、加算回路３２において、Ｘ＋αの演算により生成される。波形要素ハは、波形要素ロに続く三角波キャリアの上昇部分のうち最も高い部分の波形要素であって、基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）に２αを加算した振幅を有しており、加算回路３３において、Ｘ＋２αの演算により生成される。また、波形要素ニは、三角波キャリアの下降部分のうち最も高い部分の波形要素であって、３αから基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）を減算した振幅を有しており、減算回路３４において、３α−Ｘの演算により生成される。波形要素ホは、波形要素ニに続く三角波キャリアの下降部分のうち中間の部分の波形要素であって、２αから基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）を減算した振幅を有しており、減算回路３５において、２α−Ｘの演算により生成される。波形要素ヘは、波形要素ホに続く三角波キャリアの下降部分のうち最も低い部分の波形要素であって、αから基準波Ｋの振幅（計数値Ｘ）を減算した振幅を有しており、減算回路３６において、α−Ｘの演算により生成される。このようにして、演算回路３０では、加算回路３１〜３３および減算回路３４〜３６の演算により、三角波キャリアの上昇部分をなす３つの連続する波形要素と、三角波キャリアの下降部分をなす３つの連続する波形要素との計６つの波形要素を生成する。なお、演算回路３０による上記演算は単位区間ごとに行われ、それぞれの単位区間において、６つの波形要素が生成される。
【００４７】
上記のようにして生成された波形要素は、単位区間ごとにセレクタ４１〜４３により１つずつ選択される。以下、この選択動作の詳細について説明する。単位区間（１）では、第１セレクタ４１は、加算回路３１でのＸ＋０の演算により生成された波形要素イを選択して出力し、第２セレクタ４２は、減算回路３５での２α−Ｘの演算により生成された波形要素ホを選択して出力し、第３セレクタ４３は、加算回路３３でのＸ＋２αの演算により生成された波形要素ハを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（１）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００４８】
単位区間（２）では、第１セレクタ４１は、加算回路３２でのＸ＋αの演算により生成された波形要素ロを選択して出力し、第２セレクタ４２は、減算回路３６でのα−Ｘの演算により生成された波形要素ヘを選択して出力し、第３セレクタ４３は、減算回路３４での３α−Ｘの演算により生成された波形要素ニを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（２）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００４９】
単位区間（３）では、第１セレクタ４１は、加算回路３３でのＸ＋２αの演算により生成された波形要素ハを選択して出力し、第２セレクタ４２は、加算回路３１でのＸ＋０の演算により生成された波形要素イを選択して出力し、第３セレクタ４３は、減算回路３５での２α−Ｘの演算により生成された波形要素ホを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（３）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００５０】
単位区間（４）では、第１セレクタ４１は、減算回路３４での３α−Ｘの演算により生成された波形要素ニを選択して出力し、第２セレクタ４２は、加算回路３２でのＸ＋αの演算により生成された波形要素ロを選択して出力し、第３セレクタ４３は、減算回路３６でのα−Ｘの演算により生成された波形要素ヘを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（４）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００５１】
単位区間（５）では、第１セレクタ４１は、減算回路３５での２α−Ｘの演算により生成された波形要素ホを選択して出力し、第２セレクタ４２は、加算回路３３でのＸ＋２αの演算により生成された波形要素ハを選択して出力し、第３セレクタ４３は、加算回路３１でのＸ＋０の演算により生成された波形要素イを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（５）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００５２】
単位区間（６）では、第１セレクタ４１は、減算回路３６でのα−Ｘの演算により生成された波形要素ヘを選択して出力し、第２セレクタ４２は、減算回路３４での３α−Ｘの演算により生成された波形要素ニを選択して出力し、第３セレクタ４３は、加算回路３２でのＸ＋αの演算により生成された波形要素ロを選択して出力する。この結果、図４Ａ（ｂ）の単位区間（６）において示されるような各相の波形要素がセレクタ４１〜４３から出力される。
【００５３】
図５は、以上説明した単位区間（１）〜（６）でのセレクタ４１〜４３の選択動作をまとめて示したものである。なお、各セレクタの選択動作は、第２カウンタ２０からの区間順位信号に基づいて行われる。例えば、区間順位が３番目であれば、セレクタ４１〜４３は単位区間（３）における選択動作をそれぞれ実行し、区間順位が５番目であれば、セレクタ４１〜４３は単位区間（５）における選択動作をそれぞれ実行する。そして、単位区間（１）における選択動作から始めて単位区間（６）における選択動作までを実行した後、再び単位区間（１）における選択動作を実行する、という一連の処理を繰り返すことで、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗが連続的に出力される。つまり、各セレクタは、三角波キャリアの上昇部分においては、単位区間ごとに上昇部分をなす波形要素を低い方から順に選択し、三角波キャリアの下降部分においては、単位区間ごとに下降部分をなす波形要素を高い方から順に選択することを行う。そして、上昇部分をなす最も高い波形要素ハを選択した後は、次の単位区間で下降部分をなす最も高い波形要素二を選択し、下降部分をなす最も低い波形要素ヘを選択した後は、次の単位区間で上昇部分をなす最も低い波形要素イを選択する。
【００５４】
以上のようにして、各相のセレクタ４１〜４３が、演算回路３０で生成される波形要素のうちの１つを単位区間ごとに選択して出力することにより、１周期区間にわたって６つの波形要素から構成される各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗが得られる。ここで、図５からもわかるように、セレクタ４１〜４３は、１つの単位区間についてみた場合、互いに異なる波形要素を選択するため、各セレクタ４１〜４３から出力されるキャリアは、互いに位相のずれた三角波となる。図４Ａ（ｂ）の場合は、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗのピーク値が、基準波Ｋのピーク値αの３倍（３α）であって、Ｕ相キャリアＣｕを基準三角波キャリアとしたとき、その１周期区間の最初の単位区間（１）において、第１セレクタ４１が波形要素イ（Ｘ＋０）を選択し、第２セレクタ４２が波形要素ホ（２α−Ｘ）を選択し、第３セレクタ４３が波形要素ハ（Ｘ＋２α）を選択する。したがって、単位区間（１）では、Ｕ相キャリアＣｕは０からスタートして振幅が増加する波形であり、Ｖ相キャリアＣｖは２αからスタートして振幅が減少する波形であり、Ｗ相キャリアＣｗは２αからスタートして振幅が増加する波形となる。この結果、Ｖ相キャリアＣｖは、基準三角波キャリアであるＵ相キャリアＣｕに対して位相が１２０°遅れたものとなり、Ｗ相キャリアＣｗは、Ｕ相キャリアＣｕに対して位相が２４０°遅れたものとなる。すなわち、各相間で１２０°ずつの位相差を持った３相キャリアが得られることになる。
【００５５】
なお、図４Ａ（ｂ）では、Ｕ相キャリアＣｕ（基準三角波キャリア）を谷部（下限値０）から発生させているが、図４Ａ（ｃ）のように、Ｕ相キャリアＣｕを山部（ピーク値３α）から発生させてもよい。このためには、第１セレクタ４１が単位区間（１）において波形要素ニ（３α−Ｘ）を選択し、以下の単位区間（２）〜（６）において、それぞれ波形要素ホ、ヘ、イ、ロ、ハを選択するようにすればよい。この場合、Ｖ相キャリアＣｖについて、第２セレクタ４２が単位区間（１）において波形要素ロ（Ｘ＋α）を選択し、以下の単位区間（２）〜（６）において、それぞれ波形要素ハ、ニ、ホ、ヘ、イを選択することにより、基準三角波キャリアであるＵ相キャリアＣｕに対して１２０°の位相差を有するＶ相キャリアＣｖが得られる。また、Ｗ相キャリアＣｗについて、第３セレクタ４３が単位区間（１）において波形要素ヘ（α−Ｘ）を選択し、以下の単位区間（２）〜（６）において、それぞれ波形要素イ、ロ、ハ、ニ、ホを選択することにより、基準三角波キャリアであるＵ相キャリアＣｕに対して２４０°の位相差を有するＷ相キャリアＣｗが得られる。
【００５６】
以上のように、単位区間ごとに発生する基準波Ｋから演算によってキャリアの波形要素イ〜ヘを生成し、各単位区間（１）〜（６）において、各相間で異なる波形要素を選択することで、所定の位相差を持った三角波からなる３相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを簡単に生成することができる。このため、複雑な波形処理をしなくても、１つの基準波Ｋに対してデジタル演算を行うだけで、カウンタの計数値に対応した正確な波形と位相差を持つ多相キャリアを得ることができる。
【００５７】
上記実施形態では、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗに１２０°ずつの位相差を持たせたが、各単位区間で選択する波形要素を変えることで、１２０°以外の位相差を持つキャリアを発生させることも可能である。例えば、図４Ｂのように、Ｕ相キャリアＣｕを基準三角波キャリアとし、単位区間（１）において、第２セレクタ４２がＶ相キャリアＣｖの波形要素として波形要素へを選択し、以後の単位区間（２）〜（６）でそれぞれ波形要素イ〜ホを選択すれば、Ｕ相キャリアＣｕに対して６０°の位相差を有するＶ相キャリアＣｖが得られる。また、単位区間（１）において、第３セレクタ４３がＷ相キャリアＣｗの波形要素として波形要素ロを選択し、以後の単位区間（２）〜（６）でそれぞれ波形要素ハ〜ヘ、イを選択すれば、Ｕ相キャリアＣｕに対して３００°の位相差を有するＷ相キャリアＣｗが得られる。
【００５８】
また、上記実施形態では、各相キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗのピーク値を基準波のピーク値αの３倍としたが、２倍、４倍等の整数倍としてもよい。また、上記実施形態では、キャリアの１周期区間を６分割して単位区間を６つとしたが、１周期区間の分割数は６に限らず、４分割、８分割など他の数であってもよい。さらに、上記実施形態では、３相のキャリアを発生させる場合を例に挙げたが、２相、４相、５相、６相等のキャリアを発生させる場合にも、本発明を適用することができる。
【００５９】
次に、割込信号について説明する。前述したように、割込信号発生部５０（図２）は、６種類の割込信号ＩＮＴ１Ｕ〜ＩＮＴ２Ｗを生成する。これらの割込信号は、第２カウンタ２０から出力される区間順位信号に基づいて、当該単位区間の最後のタイミング（図４Ａのｔ１〜ｔ６）で発生する。このタイミングは、三角波キャリアの山部と谷部に相当するタイミングである。
【００６０】
図６は、三角波キャリアの山部と谷部における割り込みを説明するタイムチャートである。キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの振幅がそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の指令電圧値以上となる区間で、各相上のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５がオンし、キャリアＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗの振幅がそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の指令電圧値未満となる区間で、各相下のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６がオンする関係については、図１１の場合と同じである。なお、各相指令電圧は、実際には図１１のように時間ととともに変化するが、キャリアの数周期の区間をとらえた場合は、指令電圧の変化は小さいため、図６では便宜上、各相指令電圧を一定値として描いてある。
【００６１】
図６に示されるように、Ｕ相キャリアＣｕの山部（上限値に達した時点）において、Ｕ相の山割込信号ＩＮＴ１Ｕが発生し、Ｕ相キャリアＣｕの谷部（下限値に達した時点）において、Ｕ相の谷割込信号ＩＮＴ２Ｕが発生する。また、Ｖ相キャリアＣｖの山部において、Ｖ相の山割込信号ＩＮＴ１Ｖが発生し、Ｖ相キャリアＣｖの谷部において、Ｖ相の谷割込信号ＩＮＴ２Ｖが発生する。また、Ｗ相キャリアＣｗの山部において、Ｗ相の山割込信号ＩＮＴ１Ｗが発生し、Ｗ相キャリアＣｗの谷部において、Ｗ相の谷割込信号ＩＮＴ２Ｗが発生する。
【００６２】
上記のような割込信号が発生する各相の山部と谷部のタイミングでは、図６からわかるように、各相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に与えられるＰＷＭ信号は、立上りでも立下りでもなく、安定した「Ｈ」状態となっている。そして、各相上のＰＷＭ信号の「Ｈ」区間（立上りから立下りまでの区間）の中間タイミングで、各相に対応する山割込信号ＩＮＴ１Ｕ，ＩＮＴ１Ｖ，ＩＮＴ１Ｗが発生し、各相下のＰＷＭ信号の「Ｈ」区間の中間タイミングで、各相に対応する谷割込信号ＩＮＴ２Ｕ，ＩＮＴ２Ｖ，ＩＮＴ２Ｗが発生している。したがって、この中間タイミングでは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は最も安定したオン状態にある。このため、上記割込信号により、割込コントローラ１０９を介してＣＰＵ１０３に割り込みをかけることにより、各種の制御動作を安定して行うことができる。例えば、谷割込信号ＩＮＴ２Ｕ，ＩＮＴ２Ｖ，ＩＮＴ２Ｗのタイミングで、Ａ／Ｄ変換器１０２によりモータ電流（シャントＳＴの電流）のＡ／Ｄ変換を行い、山割込信号ＩＮＴ１Ｕ，ＩＮＴ１Ｖ，ＩＮＴ１Ｗのタイミングで、Ａ／Ｄ変換器１０２によりモータ電流以外のバッテリ電圧等のＡ／Ｄ変換を行うことができる。また、山割込信号ＩＮＴ１Ｕ，ＩＮＴ１Ｖ，ＩＮＴ１Ｗのタイミングで、ＣＰＵ１０３がインバータ回路１００の各相の上段のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の故障診断を行い、谷割込信号ＩＮＴ２Ｕ，ＩＮＴ２Ｖ，ＩＮＴ２Ｗのタイミングで、ＣＰＵ１０３がインバータ回路１００の各相の下段のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の故障診断を行うこともできる。
【００６３】
上記実施形態では、キャリアと比較する指令値は電圧値であったが、指令値は電流値であってもよい。また、上記実施形態では、三角波キャリアの山部と谷部の両方のタイミングにおいて割込信号を発生させたが、いずれか一方のタイミングにおいてのみ割込信号を発生させてもよい。さらに、上記実施形態では、本発明を適用したモータ制御装置を例に挙げたが、本発明は、モータ制御装置以外にも各種の制御装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る多相キャリア発生装置を用いたモータ制御装置の構成図である。
【図２】キャリア発生部の詳細を示すブロック図である。
【図３】比較器とＰＷＭ回路の部分の詳細を示すブロック図である。
【図４Ａ】多相キャリアを生成する原理を説明する図である。
【図４Ｂ】多相キャリアを生成する原理を説明する図である。
【図５】セレクタの動作を説明するテーブルである。
【図６】割り込みを説明するタイムチャートである。
【図７】一般的な３相交流モータの制御装置を示す図である。
【図８】ＰＷＭ信号生成部の構成を示した図である。
【図９】ＰＷＭ信号を生成する原理を説明する図である。
【図１０】デッドタイム区間の重なりを説明する図である。
【図１１】各相ごとに独立したキャリアを用いた場合の波形図である。
【図１２】デッドタイム区間のずれを説明する図である。
【図１３】キャリア発生部の構成を示す比較例である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  第１カウンタ
１１  比較器
２０  第２カウンタ
２１  比較器
３０  演算回路
３１〜３３  加算回路
３４〜３６  減算回路
４１  第１セレクタ
４２  第２セレクタ
４３  第３セレクタ
５０  割込信号発生部
６１〜６３  比較器
１００  インバータ回路
１０１  制御部
１０３  ＣＰＵ
１０５  クロック発生器
１０６  キャリア発生部
１０７  比較器
１０８  ＰＷＭ回路
１０９  割込コントローラ
Ｃｕ  Ｕ相キャリア
Ｃｖ  Ｖ相キャリア
Ｃｗ  Ｗ相キャリア
ＩＮＴ１Ｕ，ＩＮＴ１Ｖ，ＩＮＴ１Ｗ  山割込信号
ＩＮＴ２Ｕ，ＩＮＴ２Ｖ，ＩＮＴ２Ｗ  谷割込信号
イ〜ヘ  波形要素
（１）〜（６）  単位区間
【図１】
2005318481.tif 000003
【図２】
2005318481.tif 000004
【図３】
2005318481.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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