(57)【要約】【課題】制御装置の演算負荷の増加を抑制しつつ、エイリアシングに起因して検出される周波数成分が、電流フィードバック制御に与える影響を抑制して、回転電機を制御する。【解決手段】交流周波数成分を含む実電流をサンプリングして検出電流を取得するサンプリング周期ＳＴを設定するサンプリング周期設定部と、サンプリング周期ＳＴに応じて実電流をサンプリングして検出電流を取得する電流サンプリング部と、所定の周波数領域の周波数成分の入力に応答するように応答領域Ｒが設定され、検出電流と目標電流とに基づいて電流フィードバック制御を行う電流制御部とを備え、サンプリング周期設定部は、エイリアシングに起因して検出される検出電流の複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つが、電流制御部の応答領域Ｒ外となるように、回転電機の回転速度に応じてサンプリング周期ＳＴを設定する。【選択図】図４
2013062985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機に流れる実電流を検出し、前記回転電機の目標電流に前記実電流が近づくように電流フィードバック制御を行って前記回転電機を制御する回転電機制御装置であって、
交流周波数成分を含む前記実電流をサンプリングして検出電流を取得するサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定部と、
前記サンプリング周期に応じて前記実電流をサンプリングして検出電流を取得する電流サンプリング部と、
所定の周波数領域の周波数成分の入力に応答するように応答領域が設定され、前記検出電流と前記目標電流とに基づいて前記電流フィードバック制御を行う電流制御部と、を備え、
前記サンプリング周期設定部は、エイリアシングに起因して検出される前記検出電流の複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つが、前記電流制御部の前記応答領域外となるように、前記回転電機の回転速度に応じて前記サンプリング周期を設定する回転電機制御装置。
【請求項２】
前記電流制御部の前記応答領域を規定するカットオフ周波数を変更可能な応答領域設定部をさらに備える請求項１に記載の回転電機制御装置。
【請求項３】
前記応答領域設定部は、前記サンプリング周期設定部が設定した前記サンプリング周期において前記エイリアシング周波数の内の少なくとも１つが前記応答領域に含まれる場合に、前記カットオフ周波数を低下させて前記応答領域を変更する請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項４】
前記サンプリング周期設定部は、前記検出電流の全てのエイリアシング周波数の内の最も多くが前記応答領域外となるように、前記サンプリング周期を設定する請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に流れる実電流を検出し、回転電機の目標電流に実電流が近づくように電流フィードバック制御を行って回転電機を制御する回転電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機及び発電機として機能する交流の回転電機は、しばしば、マイクロコンピュータなどを中核として構成された制御装置により、目標電流と回転電機に流れる実電流との偏差に応じて電流フィードバック制御される。マイクロコンピュータなどでは、実電流は、所定のサンプリング周期に応じたデジタルサンプリングによって取得されることが多い。デジタルサンプリングにおいては、サンプリング周期の逆数であるサンプリング周波数と、測定対象となる信号の周波数成分との間の標本化定理に注意する必要がある。つまり、正確なデジタルサンプリングのためには、測定対象となる信号の周波数成分の２倍以上のサンプリング周波数を用いる必要がある。測定対象となる信号の周波数成分がサンプリング周波数の１／２を超えると、エイリアシング（aliasing）と称される現象により、低周波の折り返し雑音が出現する場合がある（エリアシングとも称する。）。例えば、特開２０１１−８３０６８号公報（特許文献１）に記載されているように、回転電機の回転速度が高くなると、実電流に含まれる交流の周波数成分も高くなり、このエイリアシングの問題が生じやすくなる（第６段落等）。
【０００３】
ところで、電流フィードバック制御においては、多くの場合、１回のフィードバック演算に対応して実電流が検出される。このため、エイリアシングを抑制するためにサンプリング周期を短くすると、必要以上にフィードバック演算の頻度が高くなり、制御装置の演算負荷が増大することになる。そこで、特許文献１では、基準演算周期ごとに電流を検出する一方で、基準演算周期のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の周期で、Ｎ回分の検出結果を用いて電流フィードバック演算を行うことで制御装置の演算負荷を軽減している（第７〜９段落等）。
【０００４】
ところで、測定対象となる回転電機の実電流には、回転速度に応じた基本波の周波数成分の他、この基本波の高調波の周波数成分も含まれる。このような高調波は、基本波の周波数成分の５次、７次、１１次、１３次など、複数の周波数成分に亘って出現する。そして、これら高次の高調波は、サンプリング周波数の１／２よりも遙かに高い周波数成分を有することも多く、単純にサンプリング周波数を高くする（サンプリング周期を短くする）ことで対応するには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記背景に鑑みて、制御装置の演算負荷の増加を抑制しつつ、エイリアシングに起因して出現する周波数成分が、電流フィードバック制御に与える影響を抑制して、回転電機を制御する技術の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑みた本発明に係る回転電機制御装置の特徴構成は、
回転電機に流れる実電流を検出し、前記回転電機の目標電流に前記実電流が近づくように電流フィードバック制御を行って前記回転電機を制御する回転電機制御装置であって、
交流周波数成分を含む前記実電流をサンプリングして検出電流を取得するサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定部と、
前記サンプリング周期に応じて前記実電流をサンプリングして検出電流を取得する電流サンプリング部と、
所定の周波数領域の周波数成分の入力に応答するように応答領域が設定され、前記検出電流と前記目標電流とに基づいて前記電流フィードバック制御を行う電流制御部と、を備え、
前記サンプリング周期設定部は、エイリアシングに起因して検出される前記検出電流の複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つが、前記電流制御部の前記応答領域外となるように、前記回転電機の回転速度に応じて前記サンプリング周期を設定する点にある。
【０００８】
エイリアシングに起因して検出電流に重畳される雑音信号の周波数であるエイリアシング周波数は、実電流に含まれる周波数成分と、サンプリング周期の逆数であるサンプリング周波数とによって決まる。つまり、エイリアシング周波数が、電流制御部における応答領域内の周波数となり、電流フィードバック制御に与える影響が大きいか否かは、回転電機の回転速度とサンプリング周波数とによって判定可能である。例えば、電流サンプリング部において取得された検出電流に、エイリアシング周波数が含まれていても、当該エイリアシング周波数が電流制御部の応答領域外であれば、電流フィードバック制御に与える影響は軽微である。
【０００９】
交流周波数成分を含む実電流には、基本波成分及び複数の高調波成分の複数の周波数成分が含まれる。このため、検出電流にはエイリアシング周波数が複数出現することが多い。本特徴構成によれば、複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つが、電流制御部の応答領域外となるように、回転速度に応じてサンプリング周期が設定される。つまり、サンプリング周期は、エイリアシングを生じないように、回転速度に応じて単純に短くされるものではない。サンプリング周期は、エイリアシングを生じても応答領域外のエイリアシング周波数となって、電流フォードバック制御に与える影響が抑制されるように設定される。つまり、サンプリング周期は、長くなる方向に変更されてもよい。このように、本特徴構成によれば、サンプリング周期が一方的に短くされることもなく、制御装置の演算負荷の増加を抑制しつつ、エイリアシングに起因して出現する周波数成分が、電流フィードバック制御に与える影響を抑制して、回転電機を制御することが可能である。
【００１０】
上述したように、サンプリング周期を適切に設定することによって、電流制御部の応答領域内に入るエイリアシング周波数の数を減少させることができる。さらに、この応答領域を変更することによって、応答領域内に入るエイリアシング周波数を応答領域外のエイリアシング周波数とすることが可能である。このような応答領域は、カットオフ周波数によって規定されることが多い。従って、カットオフ周波数を変更することによって、応答領域を変更することが可能である。１つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置は、前記電流制御部の前記応答領域を規定するカットオフ周波数を変更可能な応答領域設定部をさらに備えると好適である。
【００１１】
サンプリング周期を適切に設定することによって、電流制御部の応答領域内に入るエイリアシング周波数が全て抑制可能な場合には、電流制御部の応答領域を変更することなく、通常通りの応答領域を維持する方が、応答性や追従性を確保することができる。従って、１つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置の前記応答領域設定部は、前記サンプリング周期設定部が設定した前記サンプリング周期において前記エイリアシング周波数の内の少なくとも１つが前記応答領域に含まれる場合に、前記カットオフ周波数を低下させて前記応答領域を変更すると好適である。
【００１２】
上述したように、実電流には、基本波成分及び複数の高調波成分の複数の周波数成分が含まれるから、検出電流にはエイリアシング周波数が複数出現する可能性がある。それぞれ振幅や周波数が異なるエイリアシング周波数は、それぞれ電流フィードバック制御に与える影響も異なる。但し、１つの観点として、電流制御部の応答領域内の周波数成分を有するエイリアシング周波数の数が少ない方が、電流フィードバック制御に対する影響も小さくなる。このような観点に基づく１つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置は、前記サンプリング周期設定部が、前記検出電流の全てのエイリアシング周波数の内の最も多くが前記応答領域外となるように、前記サンプリング周期を設定すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】マイクロコンピュータを中核とした回転電機制御装置の構成を模式的に示すブロック図
【図２】電流フィードバック制御を用いた回転電機制御の機能構成を模式的に示すブロック図
【図３】電流制御部の応答領域の概念を示す図
【図４】サンプリング周波数に応じたエイリアシングを示すグラフ
【図５】エイリアシング周波数と電流制御部のカットオフ周波数の関係を示すグラフ
【図６】回転速度に応じたサンプリング周波数（サンプリング周期）及び応答領域のカットオフ周波数の一例を示すマップ
【図７】サンプリング周期及び応答領域のカットオフ周波数を設定する手順の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両の駆動源及び当該車両の直流電源への回生源となる回転電機を制御する回転電機制御装置を例として、図面に基づいて説明する。説明を容易にするために、本実施形態では、１つの回転電機を制御する場合を例として説明するが、複数の回転電機を制御する回転電機制御装置にも本発明を適用することが可能である。尚、以下、回転電機を、適宜“モータ”と称して説明するが、これは電動機及び発電機として機能する回転電機を指す。
【００１５】
図１のブロック図は、そのようなモータ２０の制御装置（回転電機制御装置）を含む車両のシステム構成の一例を模式的に示している。図１に示すように、本実施形態では、回転電機制御装置は、交流の回転電機（３相同期モータ）であるモータ２０に流れる実電流を検出し、モータ２０の目標電流に実電流が近づくように電流フィードバック制御を行ってモータ２０を駆動制御する。図１に示すように、モータ２０は、インバータ４０を介して、直流電源３０と電気的に接続されている。この直流電源３０は、バッテリであっても良いし、バッテリ及びバッテリの出力電圧を昇圧するコンバータを含むものであってもよい。インバータ４０は、直流電源３０から出力される直流電力を３相交流電力（多相交流電力）に変換する。変換された３相交流電力によって、電動機として機能するモータ２０が駆動される。また、インバータ４０は、モータ２０が発電機として機能する場合には、発電された３相交流電力を直流電力に変換して直流電源３０に回生する。
【００１６】
インバータ４０は、よく知られているようにスイッチング素子を用いた複数相（ここでは３相）のブリッジ回路により構成される。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）やＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）を適用すると好適である。各スイッチング素子の制御端子は、後述するドライバ回路５５を介して、本発明の回転電機制御装置に相当するＥＣＵ（electronic control unit）５０に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。
【００１７】
ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータやＤＳＰ（digital signal processor）などの論理回路を中核として構成される。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータ５１と、インターフェース回路５２と、その他の周辺回路等とを有して構成される。マイクロコンピュータ５１は、回転電機制御プログラムを実行するコンピュータであり、本発明の回転電機制御装置の中核をなす。インターフェース回路５２は、ＥＭＩ（electro-magnetic interference）対策部品やバッファ回路などにより構成される。ドライバ回路５５は、インバータ４０のスイッチング素子を駆動する駆動信号（スイッチング制御信号）の電圧を変換する回路である。高電圧をスイッチングするＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴの制御端子（ゲート端子など）に入力される駆動信号は、マイクロコンピュータなどの一般的な電子回路の電源電圧よりも高い電圧を必要とする。このため、駆動信号は、ドライバ回路５５を介して電圧変換（例えば昇圧）された後、インバータ４０に入力される。
【００１８】
本実施形態のマイクロコンピュータ５１は、図１に示すように、例えば、ＣＰＵコア１１と、プログラムメモリ１２と、パラメータメモリ１３と、ワークメモリ１４と、通信制御部１５と、Ａ／Ｄコンバータ１６と、タイマ１７と、ポート１８とを有して構成される。ＣＰＵコア１１は、マイクロコンピュータ５１の中核であり、命令レジスタや命令デコーダ、種々の演算の実行主体となるＡＬＵ(arithmetic logic unit)、フラグレジスタ、汎用レジスタ、割り込みコントローラなどを有して構成される。つまり、ＣＰＵコア１１を主として、ワークメモリ１４やタイマ１７なども含むハードウェアと、プログラムメモリ１２やパラメータメモリ１３に格納されたプログラムやパラメータなどのソフトウェアとの協働により、回転電機制御装置が構成される。
【００１９】
プログラムメモリ１２は、モータ制御プログラム（回転電機制御プログラム）が格納された不揮発性のメモリである。パラメータメモリ１３は、プログラムの実行の際に参照される種々のパラメータが格納された不揮発性のメモリである。尚、パラメータメモリ１３は、プログラムメモリ１２と区別することなく構築されてもよい。また、プログラムメモリ１２やパラメータメモリ１３は、例えばフラッシュメモリなどによって構成されると好適である。ワークメモリ１４は、プログラム実行中の一時データを一時記憶するメモリである。ワークメモリ１４は、揮発性で問題なく、高速にデータの読み書きが可能なＤＲＡＭ（dynamic RAM）やＳＲＡＭ（static RAM）により構成される。
【００２０】
通信制御部１５は、車両内の他のシステムとの通信を制御する。例えば、車両内のＣＡＮ（controller area network）などのネットワークを介して、走行制御システム６０や、その他のシステム、センサ等との通信を制御する。本実施形態では、マイクロコンピュータ５１は、通信制御部１５を介して、走行制御システム６０から、モータ制御指令（例えば、モータ２０に対する要求トルク）を受け取り、これに基づいて、モータ２０を制御する。
【００２１】
Ａ／Ｄコンバータ１６は、アナログの電気信号をデジタルデータに変換する。本実施形態では、モータ２０の各ステータコイルに流れるモータ電流の検出結果を電流センサ９１から受け取り、デジタルデータに変換する。本実施形態では、ホール効果を利用してバスバーなどの電流配線に近接して非接触で電流を検出する電流センサ９１により３相各相の実電流が検出される例を示している。本実施形態では、３相全ての電流を検出する例を示しているが、３相は平衡しているので、２相のみを検出して残りの１相はマイクロコンピュータ５１において演算により求めてもよい。
【００２２】
本実施形態において、回転電機制御装置（マイクロコンピュータ５１）は、モータ２０のロータに配接された永久磁石による磁極の方向に設定されたｄ軸と当該ｄ軸に直交するｑ軸とで規定される直交ベクトル空間におけるベクトル制御によってモータ２０を駆動制御する。図２に示すように、回転電機制御装置は、ベクトル制御演算の中心となる主制御部１０ａと、主制御部１０ａによる演算を管理する管理部１０ｂとを備えて構成される。
【００２３】
主制御部１０ａは、トルク制御部１（電流指令決定部）と、電流指令マップ１ａと、電流制御部３（電圧指令決定部）と、フィードバック電流座標変換部４と、電圧制御部５（駆動指令演算部）と、位置検出部９３と、速度検出部９４と、電流サンプリング部９５とを備えている。電圧制御部（駆動指令演算部）５により生成された駆動指令に基づいて、インバータ４０が駆動制御される。管理部１０ｂは、制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）と、応答領域設定部７と、制御条件マップ６ａとを備えて構成される。本実施形態においては、主制御部１０ａによる演算の周期（制御周期）と、実電流のサンプリング周期とが一致しており、この周期は、制御周期設定部６により変更可能である。また、電流フィードバック制御の際の周波数の応答領域は、応答領域設定部７により変更可能である。管理部１０ｂは、これら制御条件を管理し、設定する機能部である。
【００２４】
モータ２０を制御する各機能部は、マイクロコンピュータやＤＳＰなどのハードウェアと、当該ハードウェア上で実行されるプログラムなどのソフトウェアとの協働によって実現される。従って、各機能部は、一部又は全てにおいて、同一のハードウェアや、同一のプログラムモジュールが兼用されるものであってよい。以下、各機能部について説明する。
【００２５】
トルク制御部（電流指令決定部）１は、目標トルクＴ＊に応じてモータ２０のステータコイルに流す電流の指令（目標電流）であって、それぞれｄ軸及びｑ軸に対応した電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊を、電流指令マップ１ａに基づいて決定する機能部である。電流指令マップ１ａは、例えば、ｄ軸電流とｑ軸電流とトルクとの関係を表すトルクマップに基づいて予め生成されたマップである。
【００２６】
電流制御部（電圧指令決定部）３は、ステータコイルに印加する電圧の指令である電圧指令ｖｄ＊，ｖｑ＊を決定する機能部である。そして、電圧制御部（駆動指令演算部）５は、電圧指令ｖｄ＊及びｖｑ＊に基づいてインバータ４０を構成するＩＧＢＴなどのスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成する機能部である。
【００２７】
電流制御部３は、所定の周波数領域の周波数成分に応答するように応答領域が設定され、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと目標電流（電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊）とに基づいて電流フィードバック制御を行う。具体的には、電流制御部３は、フィードバック電流ｉｄ，ｉｑと電流指令ｉｄ＊，ｉｑ＊との偏差に基づいて、比例積分制御（ＰＩ制御）や比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）を用いた電流制御を行って電圧指令ｖｄ＊，ｖｑ＊を決定する。フィードバック電流ｉｄ，ｉｑは、ステータコイルを流れる実電流を電流サンプリング部９５で検出した検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが、さらにフィードバック電流座標変換部４を介してフィードバックされたものである。本実施形態では、図３に示すようにＰＩ制御が実施される。図３において、Ｌｄ，Ｌｑは、それぞれｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンスを示し、Ｒａは、ステータコイルの抵抗を示し、ｓは微分演算子を示す。また、ωＣは、電流制御部３のＰＩ制御器の応答領域を規定するカットオフ周波数（カットオフ角周波数）を示す。ここでは、ＰＩ制御器は、カットオフ周波数ωＣ以下の周波数帯域の入力に対して応答するようなローパスフィルタ特性を有して設定されている。
【００２８】
フィードバック電流座標変換部４は、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、モータ２０のロータの回転角度θに基づいてｄ−ｑベクトル空間の２相のフィードバック電流ｉｄ，ｉｑに座標変換する機能部である。検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、交流周波数成分を含む３相の実電流が電流サンプリング部９５によってサンプリング周期に応じてサンプリングされたものである。電流サンプリング部９５は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ１６や、ＣＰＵコアの汎用レジスタなどにより実現される機能部である。１つの態様として、所定のサンプリング周期ごとに、Ａ／Ｄコンバータ１６によりデジタル変換された値が、ＣＰＵコア１１の汎用レジスタなどにラッチされ、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが取得される。ロータの回転角度θは、レゾルバなどの回転センサ９２の計測結果を利用して位置検出部９３において検出される。同様に、ロータの回転速度ωは、回転センサ９２の計測結果を利用して速度検出部９４において検出される。当然ながら、回転センサ９２が直接、回転角度θや回転速度ωを出力するように構成されていてもよい。
【００２９】
ところで、このように所定のサンプリング周期に応じたデータの離散的な取得、つまり、デジタルサンプリングにおいては、サンプリング周波数（サンプリング周期の逆数）と測定対象に含まれる周波数成分との間における標本化定理の影響を考える必要がある。測定対象となる信号の周波数成分がサンプリング周波数の１／２を超えると、エイリアシング（aliasing）と称される現象により、サンプリング周波数の１／２以下の低周波の折り返し雑音が出現する。このため、正確なサンプリングのためには、測定対象に含まれる周波数成分の２倍のサンプリング周波数を用いる必要がある。
【００３０】
図４は、サンプリング周波数とエイリアシングとの関係を模式的に示している。縦軸は実際に検出される信号の周波数（サンプリング結果）を示しており、横軸は検出対象の信号の実際の周波数を示している。グラフ中の点線は、第１サンプリング周波数ｆｓ１でのサンプリング結果、つまり、サンプリング周期ＳＴが第１サンプリング周期ＳＴ１でのサンプリング結果を示している。実線は、第２サンプリング周波数ｆｓ２でのサンプリング結果、つまり、サンプリング周期ＳＴが第２サンプリング周期ＳＴ２でのサンプリング結果を示している。
【００３１】
上述したように、デジタルサンプリングでは、サンプリング周波数の１／２までの分解能しか有しない。図４に示すように、サンプリング周波数の１／２までは、実際の周波数に対するサンプリング結果の周波数は、傾き“１”でリニアに変化する。つまり、実際の周波数に対してサンプリング結果の周波数が一致する。しかし、サンプリング周波数の１／２以降は、傾き“−１”でサンプリング結果の周波数が低下し、サンプリング周波数以降は、再度、傾き“１”でサンプリング結果の周波数が上昇する。このように、サンプリング結果の周波数は、横軸上でサンプリング周波数の１／２ごとに、傾き“１”と“−１”とを繰り返して変化する。横軸上でサンプリング周波数の１／２を超えた後は、実際の周波数とは異なる周波数（エイリアシング周波数）の折り返し雑音を生じることになる。
【００３２】
例えば、図４に示す周波数ｆ１は、第１サンプリング周波数ｆｓ１（第１サンプリング周期ＳＴ１）でサンプリングした場合には、周波数ｆａ２と検出され、第２サンプリング周波数ｆｓ２（第２サンプリング周期ＳＴ２）でサンプリングした場合には、周波数ｆａ３と検出される。周波数ｆ１は、第１サンプリング周波数ｆｓ１及び第２サンプリング周波数ｆｓ２よりも高い周波数であるが、検出される周波数ｆａ２及びｆａ３は、第１サンプリング周波数ｆｓ１及び第２サンプリング周波数ｆｓ２の半分よりも遙かに低周波数である。つまり、周波数ｆ１は、エイリアシングに起因して実際よりも遙かに低周波の雑音信号となって検出されてしまうことになる。
【００３３】
上述したように、実電流は、所定のサンプリング周期ＳＴごとに、電流サンプリング部９５においてサンプリングされる。実電流には、モータ２０の回転速度ωに応じた基本周波数に、基本周波数の高調波が重畳されている。この高調波には、５次、７次、１１次、１３次などの高次高調波も含まれ、これらの高次高調波の周波数は、多くの場合、サンプリング周波数よりも高い周波数となる。このため、電流サンプリング部９５において検出される検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗには、エイリアシングに起因して実際よりも遙かに低周波の周波数（エイリアシング周波数）の雑音信号が混入することになる。
【００３４】
この低周波のエイリアシング周波数の雑音信号は、フィードバック電流座標変換部４を経由して電流制御部３にも混入する。上述したように、電流制御部３は、所定の応答領域に応答するＰＩ制御器を有して構成されている。この応答領域は、カットオフ周波数ωＣによって規定されている。例えば、図４に二点鎖線で示す周波数ｆｃ１がこのカットオフ周波数ωＣに相当し、符号Ｒで示す周波数範囲が応答領域Ｒに相当する。エイリアシングにより出現する雑音信号の周波数成分が周波数ｆｃ１（カットオフ周波数ωＣ）より高ければ、電流制御部３における応答性が低いため、この雑音信号が電流フィードバック制御に与える影響は小さくなる。一方、エイリアシングにより出現する雑音信号の周波数成分が周波数ｆｃ１（カットオフ周波数ωＣ）よりも低ければ、電流制御部３において、この雑音信号が良好に応答するために、雑音信号が電流フィードバック制御に大きな影響を与えることになる。
【００３５】
ところで、図４を参照すると、実際の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４に対する、第１サンプリング周波数ｆｓ１（第１サンプリング周期ＳＴ１）及び第２サンプリング周波数ｆｓ２（第２サンプリング周期ＳＴ２）によるサンプリング結果は、次のようになる。
第１サンプリング周波数ｆｓ１（第１サンプリング周期ＳＴ１）
周波数ｆｃ１以上：ｆ２（ｆａ５），ｆ４（ｆａ５）
周波数ｆｃ１未満：ｆ１（ｆａ２），ｆ３（ｆａ１）
第２サンプリング周波数ｆｓ２（第２サンプリング周期ＳＴ２）
周波数ｆｃ１以上：ｆ１（ｆａ３），ｆ３（ｆａ４），ｆ４（ｆａ６）
周波数ｆｃ１未満：ｆ２（ｆａ２）
【００３６】
例えば、モータ２０が回転速度ωの場合に、実電流に重畳される高調波の周波数成分が、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４であったとする。実電流を第１サンプリング周波数ｆｓ１でサンプリングして検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを取得すると、２つの周波数ｆ１及びｆ３に対するエイリアシング周波数（周波数ｆａ２及びｆａ１）の雑音信号が、電流フィードバック制御に影響を与えることになる。一方、第２サンプリング周波数ｆｓ２で実電流をサンプリングして、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを取得すると、１つの周波数ｆ２に対するエイリアシング周波数（周波数ｆａ２）の雑音信号のみが電流フィードバック制御に影響を与えることになる。
【００３７】
従って、この場合には、電流サンプリング部９５は、第２サンプリング周波数ｆｓ２（第２サンプリング周期ＳＴ２）で実電流をサンプリングして検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを取得することが好ましい。交流周波数成分を含む実電流をサンプリングして検出電流を取得するサンプリング周期を設定するサンプリング周期設定部は、より適切な周期にサンプリング周期を設定する。本実施形態においては、１回の制御周期において１回、実電流がサンプリングされるので、サンプリング周期ＳＴ（サンプリング周波数の逆数）と、制御周期とが一致する。従って、管理部１０ｂの制御周期設定部６が、サンプリング周期設定部に相当し、制御周期設定部６は、サンプリング周期ＳＴが第２サンプリング周期ＳＴ２となるように、制御周期を設定する。つまり、制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）は、エイリアシングに起因して検出される検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つが、電流制御部３の応答領域Ｒ外となるように、モータ２０の回転速度ωに応じてサンプリング周期ＳＴを設定する。より好ましくは、制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）は、検出電流の全てのエイリアシング周波数の内の最も多くが応答領域Ｒ外となるように、サンプリング周期ＳＴを設定するとよい。
【００３８】
図５は、制御周期設定部６により、サンプリング周期ＳＴが第２サンプリング周期ＳＴ２となるように設定された場合を例示している。上述したように、サンプリング周期ＳＴを適切に設定することによって、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに含まれるエイリアシング周波数が電流フィードバック制御に与える影響を抑制することが可能である。しかし、以下に説明するように、電流制御部３の応答領域Ｒを変更することによって、検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに含まれるエイリアシング周波数が電流フィードバック制御に与える影響をさらに抑制することも可能である。
【００３９】
例えば、本実施形態では、上述したように、第２サンプリング周波数ｆｓ２（第２サンプリング周期ＳＴ２）で実電流をサンプリングした場合でも、電流制御部３のカットオフ周波数ωＣに対応する周波数ｆｃ１を下回るエイリアシング周波数（周波数ｆａ２）の雑音信号が検出電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに混入する。ここで、図５に示すように、カットオフ周波数ωＣをΔωＣだけ低下させると、カットオフ周波数ωＣに対応する周波数が、周波数ｆｃ１から周波数ｆｃ２（周波数ｆａ１）となる。この周波数ｆｃ２は、雑音信号の周波数ｆａ２よりも低い周波数である。従って、エイリアシング周波数は、全てカットオフ周波数ωＣ（＝周波数ｆｃ２）よりも高い周波数となる。つまり、実電流に重畳される高調波の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４に対する全てのエイリアシング周波数の雑音信号の影響を抑制することが可能となる。
【００４０】
管理部１０ｂの応答領域設定部７は、電流制御部３の応答領域Ｒを規定するカットオフ周波数ωＣを変更可能な機能部である。応答領域設定部７は、１つの態様として、上述したように、制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）が設定したサンプリング周期ＳＴにおいてエイリアシング周波数の内の少なくとも１つが応答領域Ｒに含まれる場合に、カットオフ周波数ωＣを低下させて応答領域Ｒを変更する。
【００４１】
１つの態様として、管理部１０ｂの制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）及び応答領域設定部７は、回転速度ωを引数として制御条件マップ６ａを参照して、サンプリング周期ＳＴ（制御周期）及びカットオフ周波数ωＣを設定する。図６は、制御条件マップ６ａの一例を示している。図６において実線はサンプリング周波数のマップを示し、破線はカットオフ周波数のマップを示している。図６では、サンプリング周波数として第１サンプリング周波数ｆｓ１から第４サンプリング周波数ｆｓ４までの４種類の周波数（ｆｓ１，ｆｓ２，ｆｓ３，ｆｓ４）が選択可能な例を示している。例えば、第１サンプリング周波数ｆｓ１を５［ｋＨｚ］、第２サンプリング周波数ｆｓ２を４．５［ｋＨｚ］、第３サンプリング周波数ｆｓ３を４［ｋＨｚ］、第４サンプリング周波数を３．５［ｋＨｚ］と、異なる周波数を用いることができる。エイリアシング周波数は、サンプリング対象の信号と、サンプリング周波数との関係で定まる。従って、同じ周波数成分に対して同じようなエイリアシング周波数が生じないように、サンプリング周波数は、互いに共通する公約数が少なくなるような（最小公倍数が大きくなるような）値の周波数として設定されると好適である。
【００４２】
また、図６では、カットオフ周波数ωＣとして、第１カットオフ周波数ｆｃ１と、第２カットオフ周波数ｆｃ２とが選択可能な例を示している。例えば、第１カットオフ周波数ｆｃ１に基づく角速度（２π・ｆｃ１）を１５００［ｒａｄ／ｓ］、第２カットオフ周波数ｆｃ２に基づく角速度（２π・ｆｃ２）を７５０［ｒａｄ／ｓ］と設定することができる。
【００４３】
図６において白抜きのマークは、対応する回転速度を含まないことを表し、塗りつぶされたマークは、対応する回転速度を含むことを表している。図６は、回転速度ωがｖ０以上ｖ１未満の範囲及びｖ５においては第１サンプリング周波数ｆｓ１を用い、ｖ１以上ｖ２未満の範囲及びｖ４以上ｖ５未満の範囲においては第２サンプリング周波数ｆｓ２を用い、ｖ２以上ｖ３未満の範囲においては第３サンプリング周波数ｆｓ３を用い、ｖ３以上ｖ４未満の範囲においては第４サンプリング周波数ｆｓ４を用いることを示している。また、図６は、回転速度ωがｖ０より大きくｖ２以下の場合、及びｖ４より大きくｖ５未満の場合には、第１カットオフ周波数ｆｃ１（角速度２π・ｆｃ１）を用い、ｖ０の場合及びｖ５の場合、及びｖ２より大きくｖ４以下の場合には、第２カットオフ周波数ｆｃ２（角速度２π・ｆｃ１）を用いることを示している。
【００４４】
図７のフローチャートは、主として管理部１０ｂの機能として実行されるプログラム（管理プログラム）の流れを示している。主として、主制御部１０ａの機能として実行されるプログラム（メインプログラム）は、図７のフローチャートと並行して、あるいは図７のフローチャートの中で適宜実行されるが、ここでは簡略化のため、メインプログラムについては図示並びに詳細な説明は省略する。
【００４５】
はじめに、現在の実電流のサンプリング周期ＳＴに対応するメインプログラムの現在の制御周期が取得される（＃１）。次に、速度検出部９４により検出されたモータ２０の回転速度ωが取得される（＃２）。続いて、回転速度ωに基づいて、例えば制御周期設定部６により、実電流の波形を構成する基本波の周波数（基本周波数）と、この基本波の高調波の周波数とが演算される（＃３）。もちろん、ステップ＃３の機能を実現させるために、別途、高調波周波数演算部などが設けられていてもよい。本実施形態では、奇数次の高調波が生じるが、モータ２０が３相同期モータであるので、３の倍数となる次数の高調波は抑制され、例えば、５次、７次、１１次、１３次などの高調波成分が実電流に重畳される。
【００４６】
求められた高調波成分の周波数と、サンプリング周波数（サンプリング周期ＳＴの逆数）とに基づいて、例えば制御周期設定部６により、設定可能な範囲内における最適なサンプリング周期ＳＴＢが導出される（＃４）。つまり、エイリアシングに起因して、検出電流に出現する複数のエイリアシング周波数の少なくとも１つ、好適には、全てのエイリアシング周波数の内の最も多くが電流制御部３の応答領域外となるように、最適なサンプリング周期ＳＴＢが求められる。サンプリング周期ＳＴが連続的に任意の値に設定可能であれば、可変範囲内における最適な値が導出される。図６を参照して上述したように、複数のサンプリング周期ＳＴ（サンプリング周波数）の内から最適なものを選択する形態であってもよい。
【００４７】
最適なサンプリング周期ＳＴＢが導出されると、現在のサンプリング周期ＳＴと、最適なサンプリング周期ＳＴＢとが一致しているか否かが判定される（＃５）。現在のサンプリング周期ＳＴが、最適なサンプリング周期ＳＴＢと異なる場合には、現在のサンプリング周期ＳＴを最適なサンプリング周期ＳＴＢに変更する（＃６）。現在のサンプリング周期ＳＴが、最適なサンプリング周期ＳＴＢと一致している場合には、サンプリング周期ＳＴの変更を行わず、次のステップに移行する。
【００４８】
次に、応答領域設定部７において、電流制御部３の応答領域を規定するカットオフ周波数ωＣ以下のエイリアシング周波数が存在するか否かが判定される（＃７）。カットオフ周波数ωＣ以下のエイリアシング周波数が存在しない場合には、応答領域設定部７は、初期設定値のカットオフ周波数ωＣの値をカットオフ周波数ωＣとして確定（設定）する（＃１０）。一方、カットオフ周波数ωＣ以下のエイリアシング周波数が１つ以上存在する場合には、設定可能な範囲内において、当該エイリアシング周波数が応答領域外となるようにカットオフ周波数ωＣを低下させる低下幅ΔωＣを導出する（＃８）。
【００４９】
この低下幅ΔωＣは、カットオフ周波数ωＣが連続的に任意の値に設定可能であれば、設定可能な範囲内における最適な値が導出される。また、図６を参照して上述したように、複数のカットオフ周波数ωＣの内から最適なものを選択する形態であれば、選択されたそのカットオフ周波数ωＣまでの低下幅ΔωＣが導出されると好適である。尚、設定可能な範囲内においてカットオフ周波数ωＣを低下させても、エイリアシング周波数が応答領域外とならない場合には、電流制御部３の応答性を確保するために許容される最大の低下幅ΔωＣが設定されると好適である。低下幅ΔωＣが求まると、応答領域設定部７は、カットオフ周波数ωＣを低下幅ΔωＣ低下させて応答領域を変更する（＃９）。
【００５０】
以上、説明したように、本発明によれば、エイリアシングの影響を抑制するために、制御周期を大きく変更することがないため、回転電機制御装置の演算負荷の増加が抑制される。また、エイリアシング周波数が電流制御の応答領域外となるように、制御周期（サンプリング周期）が設定されるので、エイリアシング周波数が電流フィードバック制御に与える影響も抑制される。
【００５１】
〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００５２】
（１）上記実施形態においては、好適な態様として、サンプリング周期ＳＴ及びカットオフ周波数ωＣの双方を変更する例を示した。しかし、カットオフ周波数ωＣを変更することなく、サンプリング周期ＳＴのみを適切に設定する構成であってもよい。例えば、管理部１０ｂは、応答領域設定部７を備えず、制御周期設定部６（サンプリング周期設定部）と制御条件マップ６ａとで構成されていてもよい。
【００５３】
（２）サンプリング周期ＳＴ及びカットオフ周波数ωＣは、必ずしも、図７のフローチャートに示した手順のように設定される必要はない。例えば、図６に一例を示した制御条件マップ６ａに従い、回転速度ωに応じて一義的にサンプリング周期ＳＴ及びカットオフ周波数ωＣが決定される形態であってもよい。
【００５４】
（３）上述した実施形態では、電流制御部３のＰＩ制御部がローパスフィルタ特性を有している場合を例示した。このため、フィルタ特性を変更するために、カットオフ周波数を低下させる例を示したが、フィルタ特性の変更はカットオフ周波数を低下させることに限定されるものではない。例えば、フィルタ特性がバンドパス特性を有している場合には、上限周波数及び下限周波数の何れか一方を変更させてもよい。この場合において、上限周波数を低下させてもよいし、下限周波数を上昇させてもよい。また、上限周波数と下限周波数とを共に低下させてもよいし、共に上昇させてもよい。つまり、サンプリング周波数を変更しても残存するエイリアシング周波数の応答性が低くなるように応答領域の特性を変更すればよい。
【００５５】
（４）上記実施形態においては、主制御部１０ａによる演算の周期である制御周期と、実電流のサンプリング周期とが一致している場合を例として説明した。しかし、制御周期とサンプリング周期とは、異なる期間に設定されるものであってもよい。図２に基づいて上述した例においては、制御周期設定部６がサンプリング周期設定部である場合を例示したが、制御周期とサンプリング周期とが異なる期間に設定される場合や、制御周期は一定であり、サンプリング周期だけが可変である場合には、独立したサンプリング周期設定部が設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、制御装置の演算負荷の増加を抑制しつつ、エイリアシングに起因して検出される周波数成分が、電流フィードバック制御に与える影響を抑制して、回転電機を制御する回転電機制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
ω        ：回転速度
ωＣ      ：カットオフ周波数
３        ：電流制御部
６        ：制御周期設定部（サンプリング周期設定部）
７        ：応答領域設定部
２０      ：モータ（回転電機）
３０      ：直流電源
ＳＴ      ：サンプリング周期
ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ：検出電流
【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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