(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の各相に接続された複数の半導体スイッチング素子をスイッチングして前記電動機の各相に出力相電圧を印加することによって前記電動機を駆動するインバータ回路と、
第１の周期で発生する第１のタイミングの発生時刻から第２の周期で発生する第２のタイミングの発生時刻までの時間を、前記第１のタイミングが発生する毎に計測するタイマと、
前記電動機の回転子が所定の角度回転する毎に発生するパルスの数をカウントして、前記第１のタイミングが発生する毎に該パルスのカウント値をラッチして出力する位相検出手段と、
前記位相検出手段から前記パルスのカウント値が出力される毎に、前記パルスのカウント値から今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相を計算して出力し、前回の第１のタイミングから今回の第１のタイミングまでの前記電動機の回転子の位相の変化量を第１の変化量として出力し、前記第１の周期に対する前記第２の周期の比率を前記第１の変化量に乗算した値を第２の変化量として出力し、次回の第１のタイミングまで、今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と前記第１の変化量と前記第２の変化量との出力を保持する位相算出手段と、
前記第２のタイミングが発生する毎に、前記タイマによって計測された時間を読取り、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していた場合には、前記タイマによって計測された時間に基づいて算出された前記電動機の回転子の位相の補正量と前記位相算出手段から出力されている前記電動機の回転子の位相とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とし、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していなかった場合には、前回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と前記第２の変化量とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とし、今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相を出力する位相補正演算手段と、
前記位相補正手段から今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相が出力される毎に、前記電動機の各相の電流値を検出し、該各相の電流値から成る３相交流座標系における電流ベクトルと前記位相補正演算手段から出力される今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とに基づいて、前記電動機の回転子の磁束と同期して回転する座標系で該磁束と同方向のｄ軸と該ｄ軸に直交する方向のｑ軸とからなるｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分を求める座標変換手段と、
前記座標変換手段によってｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分が求められる毎に、上位装置から入力される前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電流指令と、前記座標変換手段によって求められた前記ｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分との偏差から、次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を計算して出力する電流制御手段と、
前記電流制御手段から次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値が出力される毎に、前記位相補正手段から出力された今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相に前記第２の変化量が加算された値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相として入力し、入力された位相を用いて前記電流制御手段から出力された次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値に変換して、該次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値を用いて前記インバータ回路の半導体スイッチング素子をスイッチングするインバータ回路駆動手段とを備える電動機制御装置。
【請求項２】
前記電動機の回転子の位相の補正量は、前記タイマによって計測された時間の前記第１の周期に対する比率を前記第１の変化量に乗算することによって算出される請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記電動機の回転子の位相の補正量は、前記タイマによって計測された時間の前記第２の周期に対する比率を前記第２の変化量に乗算することによって算出される請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項４】
第１の周期で発生する第１のタイミングでラッチされる電動機の回転子の位相と、ＰＷＭキャリア信号の周期に同期する第２の周期で発生する第２のタイミングで検出される前記電動機の各相の電流値とに基づいて、前記第２のタイミングが発生する毎に前記第２の周期におけるＰＷＭパルスを生成し、該ＰＷＭパルスによって前記電動機の各相に接続された複数の半導体スイッチング素子をスイッチングして前記電動機の各相に出力相電圧を印加することによって前記電動機を駆動するインバータ回路を用いた電動機制御方法において、
前記第１の周期で発生する第１のタイミングの発生時刻から前記第２の周期で発生する第２のタイミングの発生時刻までの時間を、前記第１のタイミングが発生する毎に計測し、
前記第１のタイミングが発生する毎に、今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と、前回の第１のタイミングから今回の第１のタイミングまでの前記電動機の回転子の位相の変化量である第１の変化量と、前記第１の周期に対する前記第２の周期の比率を前記第１の変化量に乗算した値である第２の変化量とを求め、
前記第２のタイミングが発生する毎に、前記タイマによって計測された時間を読取り、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していた場合には、前記タイマによって計測された時間に基づいて算出された前記電動機の回転子の位相の補正量と今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相として求め、
前記第２のタイミングが発生する毎に、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していなかった場合には、前回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と前記第２の変化量とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相として求め、
今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相が求められる毎にに、今回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電流値と今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とに基づいて、該各相の電流値から成る３相交流座標系における電流ベクトルを前記電動機の回転子の磁束と同期して回転する座標系で該磁束と同方向のｄ軸と該ｄ軸に直交する方向のｑ軸とからなるｄ−ｑ座標系における電流ベクトルに変換し、前記ｄ−ｑ座標系における電流ベクトルの各軸の成分を求め、
前記ｄ−ｑ座標系における電流ベクトルの各軸の成分を求められる毎に、上位装置から入力される前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電流指令と、前記ｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分との偏差から、次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を計算し、
前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値が計算される毎に、今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相に前記第２の変化量が加算された値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相を用いて次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値に変換し、該次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値を用いて前記インバータ回路の半導体スイッチング素子をスイッチングすることを特徴とする電動機制御方法。
【請求項５】
前記電動機の回転子の位相の補正量は、前記タイマによって計測された時間の前記第１の周期に対する比率を前記第１の変化量に乗算することによって算出される請求項４記載の電動機制御方法。
【請求項６】
前記電動機の回転子の位相の補正量は、前記タイマによって計測された時間の前記第２の周期に対する比率を前記第２の変化量に乗算することによって算出される請求項５記載の電動機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を駆動制御する電動機制御装置および方法に関し、特にインバータ回路を用いて電動機に流れる電流を制御する電動機制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。この電動機制御装置は、インバータ回路４によって３相の電動機５の各相の電流を制御するための制御装置である。電動機制御装置は、ｑ軸電流制御器（ｑ−ＡＣＲ）１およびｄ軸電流制御器（ｄ−ＡＣＲ）２と、パルス幅変調（以降  ＰＷＭ）演算回路３と、座標変換器８とから構成される電流ループ処理部２０を備えている。この電流ループ処理部２０は、上位装置（不図示）から出力された電流指令と電動機５に流れる電流との偏差を打ち消すように動作するものである。
【０００３】
２つの電流検出器１０は、電動機５の各相の電流の値の検出を行い、検出された電流の値は座標変換器８に出力される。電流検出器１０が電動機５の３相のうち２相にしか取り付けられていないのは、電動機５の３相の電流の和は常に０であることから、２相の電流の値を検出することができれば残りの電流の値を算出することができるためである。
【０００４】
図６（ａ）は、図５の電動機制御装置の電流ループ処理部２０の動作を示すタイミングチャートである。電流ループ処理部２０が動作しているときには、このタイミングチャートのレベルは、ハイレベル（Ｈ）となっている。この電動機制御装置はディジタル方式の制御装置である。タイマ２７は、サンプリング周期ＴSMPに同期して割り込み信号１０２を出力している。電流ループ処理部２０は、この割り込み信号１０２が入力される毎に動作する。
【０００５】
座標変換器８は、割り込み信号１０２が入力される時刻ｔa［ｋ］（ｋ＝０、１、２…）において検出された３相の電流の値から成る３相交流座標系における電流ベクトルをｄ−ｑ軸座標系に変換した場合の各軸の成分Ｉq［ｋ］、Ｉd［ｋ］を求めてそれらを出力する。ｄ−ｑ軸座標系は、電動機５の回転子の磁束と同期して回転する座標系で、その磁束と同方向のｄ軸とこのｄ軸に直交する方向のｑ軸とからなる座標系である。インデックス値ｋは、その値が時刻ｔa［ｋ］における値であることを意味している。
【０００６】
ｑ軸電動機制御器１およびｄ軸電流制御器２は、上位装置（不図示）から出力されたｑ軸電流指令値Ｉq_ref［ｋ］とｑ軸方向の電流ベクトル成分Ｉq［ｋ］との偏差、ｄ軸電流指令値Ｉd_ref［ｋ］とｄ軸方向の電流ベクトルの成分Ｉd［ｋ］との偏差をそれぞれ入力して比例−積分制御（Ｐ−Ｉ制御）を行い、各軸の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］を計算してＰＷＭ演算回路３に出力する。このときの電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］のインデックス値がｋ＋１となっているのは、電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］に基づいて電動機５が駆動されるのが時刻ｔa［ｋ＋１］になったときであるためである。
【０００７】
ＰＷＭ演算回路３は、インバータ回路４を駆動する駆動手段である。ＰＷＭ演算回路３は、入力されたｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］を、電動機５の各相の電圧指令値に変換する。さらに、ＰＷＭ演算回路３は、ＰＷＭキャリア信号の周期ＴPWMで変動するＰＷＭキャリア信号を生成している。ＰＷＭ演算回路３は、電動機５の各相の電圧指令値とそのＰＷＭキャリア信号とを比較することによってインバータ回路４の各半導体スイッチング素子をスイッチングするためのＰＷＭパルスを作成し出力している。ＰＷＭキャリア信号の周期ＴPWMは、電流ループ処理部２０のサンプリング周期ＴSMPと一致している。
【０００８】
このＰＷＭパルスはＰＷＭキャリア信号の１周期におけるインバータ回路４の半導体スイッチング素子のスイッチングパターンである。時刻ｔa［ｋ＋１］において、インバータ回路４はＰＷＭ演算回路３から出力されたＰＷＭパルスに基づいて半導体スイッチング素子のスイッチングを行い、電動機５の各相に出力相電圧を印加することによって電動機５を駆動している。
【０００９】
なお、座標変換器８において、ｄ−ｑ軸座標系における各軸の電流ベクトル成分Ｉq［ｋ］、Ｉd［ｋ］を求めるためには、電動機５の各相の電流の値とともに、時刻ｔa［ｋ］における電動機５の回転子の位相が必要となる。さらに、ＰＷＭ演算回路３では入力されたｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］を電動機５の各相の電圧指令値に変換するために、時刻ｔa［ｋ＋１］における電動機５の回転子の位相が必要となる。そのため、電動機制御装置では電動機５の回転子の位相を検出する位相算出部２１を備えている。
【００１０】
タイマ２７は、位相検出器６および位相算出部２１に一定のラッチ間隔ＴPGでラッチ信号兼割り込み信号１０１を出力している。電動機５には位相検出器（ＰＧ）６が備え付けられており、位相検出器６は、電動機５の回転子が所定の角度回転する毎に発生するパルスの数をカウントし、ラッチ信号兼割り込み信号１０１が入力される毎にそのパルスのカウント値をラッチして出力している。位相算出部２１の位相計算器７は、ラッチ信号兼割り込み信号１０１が入力される毎に、位相検出器６から出力されるパルスのカウント値から電動機の回転子の位相θdet［ｋ］を計算して出力している。
【００１１】
図６（ｂ）は、位相算出部２１の動作を示すタイミングチャートである。図６（ｂ）に示すように、従来の電動機制御装置では、電流ループ処理部２０のサンプリング周期ＴSMPの長さとラッチ間隔ＴPGの長さとは同じであり、電動機５の各相の電流が電流検出器１０によって検出されるタイミングと位相検出器６がパルスカウント値をラッチするタイミングとは一致していると見なしている。そのため、座標変換器８では、位相算出部２１から出力される位相θdet［ｋ］をそのまま入力して、時刻ｔa［ｋ］におけるｄ−ｑ軸座標系の各軸の電流ベクトル成分Ｉq［ｋ］、Ｉd［ｋ］を出力することができる。
【００１２】
また、ｑ軸電流制御器１、ｄ軸電流制御器２において出力される各軸の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］は前述のように時刻ｔa［ｋ＋１］における電圧指令値であるため、ＰＷＭ演算回路３では、時刻ｔa［ｋ＋１］における電動機５の回転子の位相θdet［ｋ＋１］を入力する必要がある。そのため、位相算出部２１は、以下の式（１）に示すように、時刻ｔa［ｋ］における位相θdet［ｋ］からラッチ間隔ＴPGの１周期前の時刻ｔa［ｋ−１］における位相θdet［ｋ−１］を減算することによって得られる変化量Δθ［ｋ］を計算し、その変化量Δθ［ｋ］を位相θdet［ｋ］に加算した値を時刻ｔa［ｋ＋１］におけるθdet［ｋ＋１］として作成している。ＰＷＭ演算回路３は、そのθdet［ｋ＋１］を用いて各軸の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］を電動機５の各相の電圧指令値に変換している。ここで、ラッチ間隔ＴPGは十分に短い時間であり、時刻ｔa［ｋ−１］〜時刻ｔa［ｋ＋１］間における電動機５の角速度の変化は非常に小さいものとしている。
【００１３】
Δθ［ｋ］＝θdet［ｋ］−θdet［ｋ−１］…（１）
しかし、従来の電動機制御装置では、ラッチ間隔ＴPGの長さと電流ループ処理部２０のサンプリング周期ＴSMPの長さとが異なってくる場合がある。ラッチ間隔ＴPGの長さと電流ループ処理部２０のサンプリング周期ＴSMPの長さが倍数の関係にない場合、電流ループ処理部２０が動作するタイミングと位相算出部２１が動作するタイミングとの間にはずれが生じ、そのずれの大きさは、常に変化する。
【００１４】
上述したように、電流ループ処理部２０は、位相検出器６において検出される電動機５の回転子の位相に基づいて演算を行っている。位相検出器６においてラッチ信号兼割り込み信号１０１が入力されるタイミングと、電流検出器１０において電流が検出されるタイミングとがずれた場合、電流検出器１０において電流が検出されたときの回転子の位相と位相検出器６によって検出された回転子の位相θdet［ｋ］との間にずれが生じ、その位相のずれによって電動機制御装置の制御性能が低下してしまうという問題があった。
【００１５】
特開平９−２８０９３号公報には、サンプリング周期ＴSMPすなわちＰＷＭキャリア信号の周期ＴPWMを調整する方法が開示されている。しかし、この方法は、ＰＷＭキャリア信号の周期ＴPWMをインバータ回路の変調波の周期に同期させる方法であるため、前述の問題を解決するための有効な方法とはならない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、インバータ回路を用いた従来の電動機制御装置では、電動機の回転子の位相が検出されるタイミングと、電流が検出されるタイミングとがずれている場合、電流が検出されたときの電動機の回転子の実際の位相と検出された位相とのずれによって電動機制御装置の制御性能が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
本発明は、電動機の回転子の位相の検出タイミングと電動機の電流の検出タイミングとのずれを補正して、位相のずれによる電動機の制御性能の低下を防止することができる電動機制御装置を提供する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電動機制御装置では、電動機の各相に接続された複数の半導体スイッチング素子をスイッチングして前記電動機の各相に出力相電圧を印加することによって前記電動機を駆動するインバータ回路と、
第１の周期で発生する第１のタイミングの発生時刻から第２の周期で発生する第２のタイミングの発生時刻までの時間を、前記第１のタイミングが発生する毎に計測するタイマと、
前記電動機の回転子が所定の角度回転する毎に発生するパルスの数をカウントして、前記第１のタイミングが発生する毎に該パルスのカウント値をラッチして出力する位相検出手段と、
前記位相検出手段から前記パルスのカウント値が出力される毎に、前記パルスのカウント値から今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相を計算して出力し、前回の第１のタイミングから今回の第１のタイミングまでの前記電動機の回転子の位相の変化量を第１の変化量として出力し、前記第１の周期に対する前記第２の周期の比率を前記第１の変化量に乗算した値を第２の変化量として出力し、次回の第１のタイミングまで、今回の第１のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と前記第１の変化量と前記第２の変化量との出力を保持する位相算出手段と、
前記第２のタイミングが発生する毎に、前記タイマによって計測された時間を読取り、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していた場合には、前記タイマによって計測された時間に基づいて算出された前記電動機の回転子の位相の補正量と前記位相算出手段から出力されている前記電動機の回転子の位相とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とし、前回の第２のタイミングが発生した後に前記第１のタイミングが発生していなかった場合には、前回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相と前記第２の変化量とを加算した値を今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とし、今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相を出力する位相補正演算手段と、
前記位相補正手段から今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相が出力される毎に、前記電動機の各相の電流値を検出し、該各相の電流値から成る３相交流座標系における電流ベクトルと前記位相補正演算手段から出力される今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相とに基づいて、前記電動機の回転子の磁束と同期して回転する座標系で該磁束と同方向のｄ軸と該ｄ軸に直交する方向のｑ軸とからなるｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分を求める座標変換手段と、
前記座標変換手段によってｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分が求められる毎に、上位装置から入力される前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電流指令と、前記座標変換手段によって求められた前記ｄ−ｑ座標系における前記電流ベクトルの各軸の成分との偏差から、次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を計算して出力する電流制御手段と、
前記電流制御手段から次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値が出力される毎に、前記位相補正手段から出力された今回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相に前記第２の変化量が加算された値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の回転子の位相として入力し、入力された位相を用いて前記電流制御手段から出力された次回の第２のタイミングにおける前記ｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値を次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値に変換して、該次回の第２のタイミングにおける前記電動機の各相の電圧指令値を用いて前記インバータ回路の半導体スイッチング素子をスイッチングするインバータ回路駆動手段とを備える。
【００１９】
本発明の電動機制御装置では、第１のタイミングと第２のタイミングとがずれていても、第１のタイミングが発生してから第２のタイミングが発生するまでの時間を計測するタイマを備え、そのタイマによって計測された時間によって第１のタイミングにおける電動機の回転子の位相から第２のタイミングにおける電動機の回転子の位相に補正する位相補正演算手段とを備えることによって、電動機の各相の電流を検出した時点での電動機の回転子の位相と、位相検出手段によって検出された位相との間のずれを補正することができる。そのため、本発明の電動機制御装置では、位相のずれに起因する電動機の制御性能の低下を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態の電動機制御装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電動機制御装置は、図５の従来の電動機制御装置の電流ループ処理部２０と位相算出部２１とタイマ２７との代わりに、電流ループ処理部２６および位相算出部２３とタイマ２５とを備えている。電流ループ処理部２６は、電流ループ処理部２０の構成要素に加えて位相補正演算器９を備えている。
【００２１】
タイマ２５は、第１の周期であるラッチ間隔ＴPGで発生する第１のタイミングでラッチ信号兼割り込み信号１０１を出力している。ラッチ信号兼割り込み信号１０１は位相検出器６に入力され、位相検出器６は、電動機５の回転子が所定の角度回転する毎に発生するパルスの数をカウントして、ラッチ信号兼割り込み信号１０１が入力される毎にそのパルスのカウント値をラッチして出力している。また、ラッチ信号兼割り込み信号１０１は位相算出部２３にも入力され、位相算出部２３はラッチ信号兼割り込み信号１０１が入力される毎に動作している。また、タイマ２５は、第２の周期であるサンプリング周期ＴSMPで発生する第２のタイミングで割り込み信号１０２を電流ループ処理部２０に出力しており、電流ループ処理部２６は、この割り込み信号１０２が入力される毎に動作している。座標変換器８には、割り込み信号１０２が入力される毎に、電流検出器１０によって検出された電動機５の電流値が入力されている。
【００２２】
図２は、本実施形態の電動機制御装置の動作を示すタイミングチャートである。図２に示すように、サンプリング周期ＴSMPすなわち電流ループ処理部２６の周期の長さと、位相検出器６のパルスのカウント値をラッチするラッチ間隔ＴPGの長さとは異なっている。そのため、位相検出器６においてパルスのカウント値がラッチされる第１のタイミング（時刻ｔb［ｍ］（ｍ＝０、１、２…））と、電流検出器１０において電流が検出される第２のタイミング（時刻ｔa［ｋ］（ｋ＝０、１、２…））とはずれているのがわかる。タイマ２５は、ラッチ信号兼割り込み信号１０１を出力してから割り込み信号１０２を出力するまでの時間ΔＴを計測している。時間ΔＴは、ラッチ信号兼割り込み信号１０１を出力する毎に計測し直されている。
【００２３】
ラッチ信号兼割り込み信号１０１がタイマ２５から出力される時刻ｔb［ｍ］において、位相検出器６はパルスのカウント値をラッチしてそのパルスのカウント値を位相計算器７に出力する。位相計算器７は入力されたパルスのカウント値から時刻ｔb［ｍ］における電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］を計算して出力している。そして位相算出部２３は、位相計算器７から出力された電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］を出力し、時刻ｔb［ｍ−１］から時刻ｔb［ｍ］までの電動機５の回転子の位相の変化量を第１の変化量ΔθPG［ｍ］として計算して出力し、サンプリング周期ＴSMPのラッチ間隔ＴPGに対する比率を第１の変化量ΔθPG［ｍ］に乗算した値を第２の変化量Δθ［ｍ］として出力し、時刻ｔb［ｍ＋１］になるまで電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］と第１の変化量ΔθPG［ｍ］と第２の変化量Δθ［ｍ］との出力を保持している。
【００２４】
上述のように、位相算出部２３は、時刻ｔb［ｍ］における電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］を出力しているが、座標変換器８は、時刻ｔa［ｋ］における位相θ’det［ｋ］を入力する必要がある。そこで、電流ループ処理部２６の位相補正演算器９は、割り込み信号１０２が入力される毎に、位相算出部２３から出力されている電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］と第１の変化量ΔθPG［ｍ］と第２の変化量Δθ［ｍ］とを入力し、時刻ｔa［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］を出力している。
【００２５】
図２、図３に示すように、本実施形態の電動機制御装置では、サンプリング周期ＴSMPがラッチ間隔ＴPGに比べて長い場合と、サンプリング周期ＴSMPがラッチ間隔ＴPGに比べて短い場合とがある。図２に示すように、サンプリング周期ＴSMPがラッチ間隔ＴPGに比べて長い場合には、時刻ｔa［１］〜時刻ｔa［２］間のように、ラッチ信号兼割り込み信号１０１が位相算出部２３に２回入力されて、位相算出部２３から出力される電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］が２回更新される場合がある。位相補正演算器９では、制御精度を悪化させないようにするため、常に更新された電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］を用いる必要がある。そのため、位相補正演算器９では、時刻ｔa［２］では、時刻ｔb［３］において更新された電動機５の回転子の位相θdet［３］を用いて位相θ’det［２］を演算する。
【００２６】
また、図３に示すように、サンプリング周期ＴSMPがラッチ間隔ＴPGに比べて短い場合には、時刻ｔb［０］〜時刻ｔb［１］間のように、電流ループ処理部２６がラッチ間隔ＴPG内で複数回の動作を行う場合がある。この場合、時刻ｔa［１］、ｔa［２］においては、それぞれ、前回の時刻ｔa［０］、ｔa［１］における位相θ’det［０］、θ’det［１］と、時刻ｔa［ｋ−１］から時刻ｔa［ｋ］までの位相の変化量ΔθPG［ｋ］とを用いて、時刻ｔa［１］、ｔa［２］における位相θ’det［１］、θ’det［２］を求めるようにする。
【００２７】
図４は、本実施形態の電動機制御装置における位相補正演算器９の動作を示すフローチャートである。位相補正演算器９は、まず、時刻ｔb［ｋ］において、時刻ｔb［ｋ−１］後に位相算出部２３から出力されている電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］が更新されていれているか否かを確認する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］が更新されていた場合には、タイマ２５によって計測された時間ΔＴのサンプリング周期ＴSMPに対する比率と、第１の変化量ΔθPG［ｍ］とを乗算することによって得られた値と、位相算出部２３から出力されている電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］とを加算した値を時刻ｔb［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］として出力し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１において、電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］が更新されていた場合には、時刻ｔb［ｋ−１］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ−１］と第１の変化量Δθ［ｍ］とを加算した値を時刻ｔb［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］として出力する（ステップＳ１０３）。座標変換器８には、位相補正演算器９から出力された位相θ’det［ｋ］が入力され、座標変換器８は、電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］に基づいて、ｄ−ｑ座標系における電流ベクトルの各軸の成分Ｉd［ｋ］、Ｉq［ｋ］を求める。
【００２８】
また、ＰＷＭ演算回路３は、時刻ｔa［ｋ］において、位相補正演算器９から出力される時刻ｔa［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］に第２の変化量Δθ［ｋ］を加算した値を、時刻ｔa［ｋ＋１］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ＋１］として入力する。そして、ＰＷＭ演算回路３は、入力された位相θ’det［ｋ＋１］を用いて、ｑ軸電流制御器１およびｄ軸電流制御器２から出力された時刻ｔa［ｋ＋１］におけるｄ−ｑ座標系の各軸の電圧指令値Ｖq［ｋ＋１］、Ｖd［ｋ＋１］を、電動機５の各相の電圧指令値に変換する。そして、ＰＷＭ演算回路３は、ＰＷＭキャリア信号と電動機５の各相の電圧指令値とを比較することによって、インバータ回路４の半導体スイッチング素子をスイッチングするための時刻ｔa［ｋ＋１］における電動機５の各相のＰＷＭパルスを生成し、そのＰＷＭパルスをインバータ回路４に出力する。
【００２９】
上述したように、本実施形態の電動機制御装置では、ラッチ間隔ＴPGの長さと電流ループ処理２０のサンプリング周期ＴSMPの長さとが異なり、電動機５の回転子の位相が検出されるタイミングと電動機５の電流が検出されるタイミングとがずれていても、タイマ２５がラッチ信号兼割り込み信号１０１を出力してから割り込み信号１０２を出力するまでの時間を計測し、位相補正演算器９がタイマ２５によって計測された時間を用いて、電動機５の回転子の位相を時刻ｔb［ｍ］における電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］から時刻ｔa［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］に補正することによって、電動機５の電流を検出した時点で時刻ｔa［ｋ］の電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］と、位相検出器６によって検出された位相θdet［ｍ］との間のずれを補正することができる。そのため、本実施形態の電動機制御装置では、位相のずれによる制御性能の低下を防止することができる。
【００３０】
なお、本実施形態の電動機制御装置では、図４に示すステップＳ１０２における位相補正演算器９の動作を、タイマ２５によって計測された時間ΔＴのラッチ間隔ＴPGに対する比率と、第１の変化量ΔθPG［ｍ］とを乗算することによって得られた値と、位相算出部２３から出力されている電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］とを加算した値を時刻ｔb［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］としたが、タイマ２５によって計測された時間ΔＴのサンプリング周期ＴSMPに対する比率と、第２の変化量Δθ［ｍ］とを乗算することによって得られた値と、位相算出部２３から出力されている電動機５の回転子の位相θdet［ｍ］とを加算した値を、時刻ｔb［ｋ］における電動機５の回転子の位相θ’det［ｋ］としてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電動機制御装置では、電動機の回転子の位相が検出されるタイミングと電流が検出されるタイミングとがずれていても、位相検出器へのラッチ信号兼割り込み信号を出力してから電流ループ処理部への割り込み信号を出力するまでの時間を計測するタイマと、そのタイマによって計測された時間によってラッチ信号兼割り込み信号が入力されたときの電動機の回転子の位相から、電流ループ処理部に割り込み信号が入力されたときの電動機の回転子の位相に補正する位相補正演算器とを備えることによって、電動機の電流を検出した時点での電動機の回転子の位相と、位相検出器によって検出された位相との間のずれを補正することができる。そのため、本発明の電動機制御装置では、位相のずれによる制御性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の電動機制御装置におけるサンプリング周期が位相のラッチ間隔に比べて長い場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施形態の電動機制御装置におけるサンプリング周期が位相のラッチ間隔に比べて短い場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態の電動機制御装置における位相補正演算器の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の電動機制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１    ｑ軸電流制御器（ｑ−ＡＣＲ）
２    ｄ軸電流制御器（ｄ−ＡＣＲ）
３    ＰＷＭ演算回路
４    インバータ回路
５    電動機
６    位相検出器（ＰＧ）
７    位相計算器
８    座標変換器
９    位相補正演算器
１０    電流検出器
２０、２６    電流ループ処理部
２１、２３    位相算出部
２５、２７    タイマ
１０１    ラッチ信号兼割り込み信号
１０２    割り込み信号
Ｓ１０１〜Ｓ１０３    ステップ
【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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