(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じてスイッチング素子をオンオフするインバータとを備えたモータの制御装置において、
モータの駆動電流の電流値を検出する電流検出部と、
モータ駆動時において検出された電流値に基づいて前記駆動電流のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
前記算出したオフセット量に基づいて前記駆動信号の補正を行う駆動信号補正部と、
を有し、
前記オフセット量算出部は、駆動電流一周期分の電流値に基づいてオフセット量を算出し、
前記駆動信号生成部は、駆動信号を矩形波信号として生成し、
前記駆動信号補正部は、前記算出したオフセット量に基づいて前記矩形波信号のデューティ比を補正するものであり、算出された前記オフセット量が正の値の場合には前記デューティ比を小さくするように補正し、前記オフセット量が負の値の場合には前記矩形波信号の前記デューティ比を大きくするように補正する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータの制御装置において、
前記駆動信号補正部は、算出された前記オフセット量を用いて比例積分演算により位相補正量を算出し、算出された前記位相補正量の分だけ前記デューティ比を補正する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項３】
インバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じてスイッチング素子をオンオフするインバータとを備えたモータの制御装置において、
モータの駆動電流の電流値を検出する電流検出部と、
モータ駆動時において検出された電流値に基づいて前記駆動電流のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、
前記算出したオフセット量に基づいて前記駆動信号の補正を行う駆動信号補正部と、
を有し、
前記オフセット量算出部は、駆動電流一周期分の電流値に基づいてオフセット量を算出し、
前記駆動信号生成部は、同期ＰＷＭ制御の電圧指令値に基づいて駆動信号を生成し、
前記駆動信号生成部は、前記算出したオフセット量に基づいて前記電圧指令値を補正する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のモータの制御装置において、
前記駆動信号補正部は、算出された前記オフセット量が正の値の場合には前記電圧指令値のレベルを下げるように補正し、前記オフセット量が負の値の場合には前記電圧指令値のレベルを上げるように補正する
ことを特徴とするモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動電流を制御する装置、特に、駆動電流のオフセットを補正する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの駆動電流値を電流検出器により検出し、この駆動電流値を駆動制御にフィードバックする制御装置が知られている。この種の装置では、電流検出器の検出値がオフセットしている場合には、その分モータの駆動電流が正側または負側にオフセットし、これによりロータ内に磁束変動による渦電流が生じ、発熱による永久磁石の減磁によるトルク低下や、トルク脈動による振動／騒音の増大といった問題が発生する場合がある。
【０００３】
このような駆動電流のオフセットを補正する技術として、例えば特開平８−１４９８８２号公報に開示されるモータの制御装置が知られている。この装置では、モータに駆動電流を供給していない状態即ちモータの停止状態での電流検出器の出力電流値をオフセット量として検出し、駆動電流をこの分補正する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、従来より、レゾルバ等の角度センサによりロータの回転角を検出し、この回転角に基づいて駆動信号を生成するモータの制御装置が知られている。
【０００５】
この種の装置では、角度センサの検出誤差が原因で駆動信号のデューティ比にずれが生じ、駆動電流がオフセットする場合がある。このオフセットについて図６を用いて説明する。図６（ａ）は、角度センサの出力特性の一例を示し、横軸に実際のロータの回転角θｒ（以下実回転角θｒとする）、縦軸に角度センサの検出したロータ回転角θ（以下検出角θとする）をとる。この図に示すように、角度センサは、ロータの一回転周期内で検出誤差を有する場合がある。この例の場合は、実回転角θｒ＝πに対して検出角θは誤差δθ分だけ遅れている。
【０００６】
図６（ｂ），（ｃ）は、図６（ａ）の出力特性を有する角度センサの検出角θに基づいて生成した駆動信号を示す。図６（ｂ）は駆動信号を矩形波電圧波形（θ＝０，πでレベルを切り替える矩形波）とした場合、図６（ｃ）は駆動信号をＰＷＭ電圧波形とした場合である。それぞれ上段は駆動信号の目標値Ｓｒ、下段は実際の駆動信号Ｓｕであり、高レベル側をＨｉ、低レベル側をＬｏとする。角度センサの検出角θに誤差がある場合には、これに基づいて生成される駆動信号Ｓｕのデューティ比は目標値Ｓｒに対してずれる。図６（ｂ），（ｃ）の場合はいずれも実回転角θｒ＝πに対して検出角θが誤差δθ分だけ遅れる分、駆動信号のＨｉ側出力が長くなるため、駆動電流は正側にオフセットする。
【０００７】
しかしながらこのような角度センサの検出誤差による駆動電流のオフセットは、モータが回転している際の駆動電流のオフセットであるため、特開平８−１４９８８２号公報に開示されるようなモータの停止状態で算出したオフセット量ではこれを補正することができず、モータのトルク低下や振動／騒音の増大を来す場合があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じてスイッチング素子をオンオフするインバータとを備えたモータの制御装置において、モータの駆動電流の電流値を検出する電流検出部と、モータ駆動時において検出された電流値に基づいて前記駆動電流のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、前記算出したオフセット量に基づいて前記駆動信号の補正を行う駆動信号補正部とを有し、前記オフセット量算出部は、駆動電流一周期分の電流値に基づいてオフセット量を算出し、前記駆動信号生成部は、駆動信号を矩形波信号として生成し、前記駆動信号補正部は、前記算出したオフセット量に基づいて前記矩形波信号のデューティ比を補正するものであり、前記オフセット量が正の値の場合には前記デューティ比を小さくするように補正し、前記オフセット量が負の値の場合には前記矩形波信号の前記デューティ比を大きくするように補正することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、インバータの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じてスイッチング素子をオンオフするインバータとを備えたモータの制御装置において、モータの駆動電流の電流値を検出する電流検出部と、モータ駆動時において検出された電流値に基づいて前記駆動電流のオフセット量を算出するオフセット量算出部と、前記算出したオフセット量に基づいて前記駆動信号の補正を行う駆動信号補正部とを有し、前記オフセット量算出部は、駆動電流一周期分の電流値に基づいてオフセット量を算出し、前記駆動信号生成部は、同期ＰＷＭ制御の電圧指令値に基づいて駆動信号を生成し、前記駆動信号生成部は、前記算出したオフセット量に基づいて前記電圧指令値を補正することを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記駆動信号補正部は、算出された前記オフセット量が正の値の場合には前記電圧指令値のレベルを下げるように補正し、前記オフセット量が負の値の場合には前記電圧指令値のレベルを上げるように補正するのが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるモータの制御装置の第一の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本実施形態にかかる制御装置の構成図を、図２にモータ各相の駆動信号および駆動電流の波形を、図３に本実施形態にかかる駆動信号の補正の説明図を示す。
【００１４】
本実施形態ではモータ２０は多相例えば３相の交流電動機であり、電流供給部１２例えばインバータからモータ２０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に供給される駆動電流により駆動される。電流供給部１２例えばインバータは、各相に対する駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）に基づいて、電源部１１からの電流を多相交流に変換してモータ２０の駆動電流を生成する。本実施形態にかかる制御装置１０は、駆動信号を、角度センサ２１例えばレゾルバにより検出したロータの回転角（以下検出角と記す）に基づいてレベルを切り替える矩形波電圧波形として生成する。
【００１５】
モータの制御装置１０は、電源部１１、インバータ１２、駆動電流検出部１３、オフセット量算出部１４、補正量算出部１５、電圧位相制御器１６、駆動信号生成部１７、および駆動信号補正部１８を備える。
【００１６】
電圧位相制御器１６は、外部の制御装置からトルク指令値τを受け取り、これに応じて各相の電圧位相φを決定する。駆動信号生成部１７例えば矩形波発生器は、この電圧位相φ、および検出角θに基づいて、各相の駆動信号（Ｓｕｏ，Ｓｖｏ，Ｓｗｏ）を矩形波の電圧波形として生成する。駆動信号補正部１８はこの駆動信号（Ｓｕｏ，Ｓｖｏ，Ｓｗｏ）をそれぞれ駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）に補正する。この補正については後述する。
【００１７】
駆動電流検出部１３は、電流供給部１２からモータ２０へ供給される各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を検出する。オフセット量算出部１４は、駆動電流検出部１３で検出したモータ駆動時の各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）と検出角θとに基づいて、駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のオフセット量を、例えば駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の一周期分の平均値として算出する。図２にその一例を示す。図２は上から、検出角θ、各相の駆動信号（上からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動電流指令値Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗ）、および各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を示す。本実施形態では、検出角θに基づいて、モータの回転の一周期Ｔを等間隔に複数に分割したタイミングで各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を一周期分サンプリングし、これらサンプリングした駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の平均値としてオフセット値を算出する。即ち、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相における各駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のオフセット量をそれぞれIuofs、Ivofs、Iwofsとすると、
Iuofs＝（Iu(1) + Iu(2) +・・・+Iu(n)）／ｎ
Ivofs＝（Iv(1) + Iv(2) +・・・+Iv(n)）／ｎ
Iwofs＝（Iw(1) + Iw(2) +・・・+Iw(n)）／ｎ
（ここに、ｎ：一周期Ｔを等間隔に分割した分割数）
となる。図２の例では、回転一周期Ｔ即ち検出角θ＝０〜２πを検出角θ＝１／３πずつ６点に等分割したタイミングにおける駆動電流値の平均値としてオフセット値を算出する。
【００１８】
本実施形態において、駆動信号に対する補正は、後述するように駆動信号の位相の補正として行う。補正量算出部１５は、オフセット量算出部１４で算出したオフセット量（Iuofs、Ivofs、Iwofs）に基づいて、各相の駆動信号に対する補正量を算出する。この位相補正量（Δθｕ、Δθｖ、Δθｗ）を算出する。例えば補正量算出部１５はＰＩ演算器を含み、各相に対する位相補正量（Δθｕ、Δθｖ、Δθｗ）を、以下の式
Δθu = Ksp・Iuofs + Ksi・∫Iuofs・dt
Δθv = Ksp・Ivofs + Ksi・∫Ivofs・dt
Δθw = Ksp・Iwofs + Ksi・∫Iwofs・dt
（ここに、Ｋｓｐ：比例ゲイン、Ｋｓｉ：積分ゲイン）
により算出する。ここで比例ゲインＫｓｐおよび積分ゲインＫｓｉはそれぞれ制御装置毎に予め定めた値であり、例えば図示しない記憶部に予め記憶される。
【００１９】
駆動信号補正部１８は補正量算出部１５で算出した補正量（Δθｕ、Δθｖ、Δθｗ）に基づいて駆動信号（Ｓｕｏ，Ｓｖｏ，Ｓｗｏ）を補正する。本実施形態では、前述したように、この補正は、矩形波として駆動信号生成部１７より出力される駆動信号（Ｓｕｏ，Ｓｖｏ，Ｓｗｏ）のデューティ比を位相により補正する。図３にこの一例を示す。この図において、破線は補正前のＵ相駆動信号Ｓｕｏの波形を、また実線は補正後のＵ相駆動信号Ｓｕの波形を示す。算出したＵ相駆動電流のオフセット量Iuofsが負の値であった場合には、図３（ａ）に示すようにデューティ比を大きくする。より具体的には、補正量算出部１５で算出した補正量Δθｕの分、駆動信号Ｓｕｏの矩形波の立ち上がりおよび立ち下がりをそれぞれΔθｕずつ広げる方向にシフトさせる。デューティ比が大きい場合には駆動電流は高くなる、即ち駆動電流は正側へシフトするため、これによりオフセット分を補正することができる。
【００２０】
一方、算出したオフセット量Iuofsが正の値であった場合には、図３（ｂ）に示すようにデューティ比を小さくする。より具体的には、補正量算出部１５で算出した補正量Δθｕの分、駆動信号Ｓｕｏの矩形波の立ち上がりおよび立ち下がりをそれぞれΔθｕずつ狭める方向にシフトさせる。デューティ比が小さい場合には駆動電流は低くなる、即ち負側へシフトするため、これによりオフセット分を補正することができる。このように、駆動信号Ｓｕｏの補正を位相によるデューティ比の補正として行うことにより、容易にかつ精度良く駆動電流のオフセット補正を行うことができる。なお、この補正は他相においても全く同様に行うことができる。
【００２１】
次に、本発明にかかるモータの制御装置の第二の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図４に本実施形態にかかる制御装置の構成図を、また図５に本実施形態にかかる駆動信号の補正の説明図を示す。
【００２２】
本実施形態ではモータ２０は多相例えば３相の交流電動機であり、電流供給部３２からモータ２０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に供給される駆動電流により駆動される。電流供給部３２例えばインバータは、各相に対する駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）に基づいて、電源部３１からの電流を多相交流に変換してモータ２０の駆動電流を生成する。本実施形態にかかる制御装置は、駆動信号を、角度センサ２１で検出したロータの回転角（検出角）θに応じてＰＷＭ電圧波形として生成する。
【００２３】
モータの制御装置３０は、電源部３１、電流供給部３２、駆動電流検出部３３、オフセット量算出部３４、補正量算出部３５、電圧指令値生成部３６、駆動信号生成部３７、および駆動信号補正部３８を備える。
【００２４】
電圧指令値生成部３６は、外部の制御装置からトルク指令値τを受け取り、これに応じて駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）の生成の元となる電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）を生成する。駆動信号補正部３８はこれら電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）を電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に補正する。駆動信号生成部３７例えばＰＷＭ回路は、駆動信号補正部３８において補正された電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に基づいて各相の駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）をＰＷＭによる電圧波形として生成する。電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）の補正およびＰＷＭ回路における駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）の生成については後述する。
【００２５】
駆動電流検出部３３は、電流供給部３２からモータ２０へ供給される各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を検出する。オフセット量算出部３４は、駆動電流検出部３３で検出したモータ駆動時の各相の駆動電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）に基づいて駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のオフセット量を算出する。オフセット量は、上記のように、各相の駆動電流値を一周期分サンプリングし、これらサンプリングした駆動電流値の平均値として算出できる。
【００２６】
補正量算出部３５はオフセット量算出部３４で算出したオフセット量に基づいて、各相の電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）の補正量を算出し、駆動信号補正部３８はこの補正量に基づいて電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）を補正する。本実施形態では、この補正は、ＰＷＭによる駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）の元となる電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）のレベルの補正により行う。図５（ａ）に、駆動信号生成部３７例えばＰＷＭ回路における電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｕｏ１，Ｖｕｏ２）および三角波Ｔｗを、図５（ｂ）にこれら電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｕｏ１，Ｖｕｏ２）および三角波Ｔｗに基づいてそれぞれ生成された駆動信号（Ｓｕ，Ｓｕｏ１，Ｓｕｏ２）を示す。駆動信号生成部３７は比較器を含み、電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）と三角波Ｔｗとの比較に基づいて駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）を算出する。より具体的には、駆動信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）を、電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）が三角波Ｔｗより大きい場合には高い電圧値Ｈｉ、また電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）が三角波Ｔｗより低い場合には低い電圧値Ｌｏとする矩形波の電圧波形として生成する。同様に電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｕｏ２に対してはそれぞれ駆動信号Ｓｕｏ１、Ｓｕｏ２が生成される。
【００２７】
補正量算出部３５は、オフセット量算出部１４で算出したオフセット量に基づいて、各相の電圧指令値に対する補正量を算出する。本実施形態において、電圧指令値に対する補正は、後述するように電圧指令値の電圧値の補正として行うため、補正量算出部３５はこの電圧補正量（ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗ）を算出する。例えば補正量算出部３５はＰＩ演算器を含み、各相に対する電圧補正量（ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗ）を、以下の式、
ΔＶu = Kvp・Iuofs + Kvi・∫Iuofs・dt
ΔＶv = Kvp・Ivofs + Kvi・∫Ivofs・dt
ΔＶw = Kvp・Iwofs + Kvi・∫Iwofs・dt
（ここに、Ｋｖｐ：比例ゲイン、Ｋｖｉ：積分ゲイン）
により算出する。比例ゲインＫｖｐおよび積分ゲインＫｖｉはそれぞれ制御装置毎に予め定めた値であり、例えば図示しない記憶部に予め記憶される。
【００２８】
駆動信号補正部３８は補正量算出部３５で算出した補正量（ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗ）に基づいて電圧指令値（Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏ）を電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に補正する。算出した駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のオフセット量（Iuofs,Ivofs,Iwofs）が正の値であった場合、例えば、図５（ａ）に示すようにＵ相電圧指令値Ｖｕｏ１により算出したＵ相駆動電流Ｉｕのオフセット量Iuofsが正の値であった場合には、電圧指令値Ｖｕｏ１からオフセット量ΔＶｕ分だけレベルを下げた電圧指令値Ｖｕに補正する。この補正によれば、図５（ｂ）に示すように、駆動信号Ｓｕｏはデューティ比の低い駆動信号Ｓｕに補正される。デューティ比が小さい場合には駆動電流は低くなる、即ち駆動電流は負側へシフトするため、これによりオフセット分を補正することができる。
【００２９】
一方、算出した駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）のオフセット量（Iuofs,Ivofs,Iwofs）が負の値であった場合、例えば、図５（ａ）に示すように、Ｕ相電圧指令値Ｖｕｏ２により算出したＵ相駆動電流Ｉｕのオフセット量Iuofsが負の値であった場合には、電圧指令値Ｖｕｏ２からオフセット量ΔＶｕ分だけレベルを上げた電圧指令値Ｖｕに補正する。この補正によれば、図５（ｂ）に示すように駆動信号Ｓｕｏはデューティ比の高い駆動信号Ｓｕに補正される。デューティ比が大きい場合には駆動電流は高くなる、即ち駆動電流は正側へシフトするため、これによりオフセット分を補正することができる。このように、電圧指令値（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）の補正により駆動信号（Ｓｕｏ，Ｓｖｏ，Ｓｗｏ）を補正することにより、容易にかつ精度良く駆動電流のオフセットの補正を行うことができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータ駆動時の駆動電流に基づいて駆動電流を補正するため、モータ駆動により生じる駆動電流のオフセットも補正することができる。このためモータのトルク低下や振動／騒音の増大をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかるモータの制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態にかかるモータの制御装置におけるオフセット量算出を示す説明図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態にかかるモータの制御装置における駆動信号の補正を示す説明図である。
【図４】本発明の第二の実施形態にかかるモータの制御装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態にかかるモータの制御装置における電圧指令値の生成および電圧指令値の補正を示す説明図である。
【図６】実際のロータ回転角に対する角度センサの検出角の誤差と、この検出角に基づいて生成した駆動信号におけるデューティ比のずれを示す説明図である。
【符号の説明】
１０，３０  制御装置、１２，３２  インバータ、１３，３３  駆動電流検出部、１４，３４  オフセット量算出部、１５，３５  補正量算出部、１７，３７駆動信号生成部、１８，３８  駆動信号補正部、２０  モータ、２１  角度センサ。
【図１】
0004575547.tif 000002
【図２】
0004575547.tif 000003
【図３】
0004575547.tif 000004
【図４】
0004575547.tif 000005
【図５】
0004575547.tif 000006
【図６】
0004575547.tif 000007