JP7621062B2

JP7621062B2 - Motor Control Device

Info

Publication number: JP7621062B2
Application number: JP2020001428A
Authority: JP
Inventors: 康平大西; 高見鈴木
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2025-01-24
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: JP2021112010A

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device.

モータに対するＰＷＭ制御において、三角波キャリアの周波数と、電圧制御指令の周波数が近づいてくると、ビート現象が生じることがある。ビート現象を抑止する方法として、同期ＰＷＭ制御は、キャリア波の周波数を電圧指令値の信号（以下、「電圧指令信号」という。）の周波数の整数倍に設定することで電圧指令信号の位相に対してキャリアの位相を同期させる同期ＰＷＭ制御が提案されている。 In PWM control of a motor, if the frequency of the triangular wave carrier and the frequency of the voltage control command become close, a beat phenomenon can occur. As a method of suppressing the beat phenomenon, synchronous PWM control has been proposed, in which the frequency of the carrier wave is set to an integer multiple of the frequency of the voltage command value signal (hereinafter referred to as the "voltage command signal"), thereby synchronizing the phase of the carrier with the phase of the voltage command signal.

特開２００５－７３３０７号公報JP 2005-73307 A

同期ＰＷＭ制御では、モータの回転に応じて、電圧指令信号の１周期に対応するキャリア波の数（以下、「同期数」という。）を切り替える場合がある。ただし、同期数を切り替えるとモータに大きな電流が流れてしまう場合がある。 In synchronous PWM control, the number of carrier waves corresponding to one period of the voltage command signal (hereafter referred to as the "synchronization number") may be switched depending on the rotation of the motor. However, switching the synchronization number may result in a large current flowing through the motor.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、同期数を切り替える場合にモータに大きな電流が流れることを抑制することである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to prevent a large current from flowing through the motor when switching the number of synchronisms.

（１）本発明の一態様は、モータを駆動するインバータをＰＷＭ制御するモータ制御装置であって、電圧指令値の位相に対しキャリア波の位相を同期させる同期ＰＷＭ制御を行う同期制御部を備え、前記同期制御部は、前記同期ＰＷＭ制御において、前記電圧指令値の一周期におけるキャリア波の数である同期数を第１同期数から第２同期数に切り替える場合には、前記同期数を第１同期数に制御する第１期間と前記同期数を第２同期数に制御する第２期間との間に、前記キャリア波の周波数を所定の目標値まで徐々に変化させる第３期間を設ける、ことを特徴とするモータ制御装置である。 (1) One aspect of the present invention is a motor control device that PWM controls an inverter that drives a motor, and includes a synchronization control unit that performs synchronous PWM control to synchronize the phase of a carrier wave with the phase of a voltage command value, and the synchronization control unit is characterized in that, when switching a synchronization number, which is the number of carrier waves in one cycle of the voltage command value, from a first synchronization number to a second synchronization number in the synchronous PWM control, a third period is provided between a first period in which the synchronization number is controlled to the first synchronization number and a second period in which the synchronization number is controlled to the second synchronization number, in which the frequency of the carrier wave is gradually changed to a predetermined target value.

（２）上記（１）のモータ制御装置であって、前記同期制御部は、前記第３期間において、前記キャリア波の周波数を所定の変化量で段階的に変化させてもよい。 (2) In the motor control device of (1) above, the synchronization control unit may change the frequency of the carrier wave stepwise by a predetermined amount during the third period.

（３）上記（１）又は上記（２）のモータ制御装置であって、前記所定の変化量は、前記第１同期数から前記第２同期数に切り替えるときの前記キャリア波の周波数と前記所定の目標値との差に応じて設定されてもよい。 (3) In the motor control device of (1) or (2) above, the predetermined amount of change may be set according to the difference between the frequency of the carrier wave when switching from the first synchronization number to the second synchronization number and the predetermined target value.

（４）上記（１）から上記（３）のいずれかのモータ制御装置であって、前記第３期間は、非同期区間であってもよい。 (4) In any of the motor control devices (1) to (3) above, the third period may be an asynchronous section.

（５）上記（１）から上記（４）のいずれかのモータ制御装置であって、前記同期制御部は、前記同期ＰＷＭ制御において、前記第１同期数から前記第２同期数に切り替える場合には、前記第１期間と前記第２期間との間に前記第３期間を設けることで、前記第１期間において前記インバータから前記モータに流れる各相の相電流の平均値と、前記第２期間において前記各相の相電流の平均値と、の差であるオフセット電流を徐々に低下させてもよい。 (5) In any of the motor control devices described in (1) to (4), when switching from the first synchronization number to the second synchronization number in the synchronous PWM control, the synchronization control unit may provide a third period between the first period and the second period, thereby gradually reducing an offset current that is the difference between the average value of the phase current of each phase flowing from the inverter to the motor in the first period and the average value of the phase current of each phase in the second period.

以上説明したように、本発明によれば、同期数を切り替える場合にモータに大きな電流が流れることを抑制することができる。 As described above, the present invention can prevent a large current from flowing through the motor when switching the number of synchronizations.

本実施形態に係るモータ制御装置を備えたモータシステムＡの概略構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a motor system A including a motor control device according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法を説明する図である。11 is a diagram illustrating a method for switching the synchronization number S according to the present embodiment. FIG. 本実施形態に係る規制変化量Δｆの決定方法を説明する図である。11A and 11B are diagrams illustrating a method for determining a restriction change amount Δf according to the present embodiment. 本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御のフロー図である。FIG. 4 is a flow diagram of synchronous PWM control according to the present embodiment. 従来の同期ＰＷＭ制御を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating conventional synchronous PWM control.

以下、本実施形態に係るモータ制御装置を、図面を用いて説明する。 The motor control device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係るモータ制御装置を備えたモータシステムＡの概略構成の一例を示す図である。モータシステムＡは、車両に搭載される。当該車両は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車である。 Figure 1 is a diagram showing an example of the schematic configuration of a motor system A equipped with a motor control device according to this embodiment. The motor system A is mounted on a vehicle. The vehicle is, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle.

モータシステムＡは、モータ１、バッテリ２、回転角センサ３、インバータ４、複数の電流センサ５、モータ制御装置６を備える。なお、モータ制御装置６は、回転角センサ３を備える構成であってもよい。モータ制御装置６は、電流センサ５を備える構成であってもよい。 The motor system A includes a motor 1, a battery 2, a rotation angle sensor 3, an inverter 4, a plurality of current sensors 5, and a motor control device 6. The motor control device 6 may also include the rotation angle sensor 3. The motor control device 6 may also include the current sensor 5.

モータ１は、モータ制御装置６によって駆動が制御される電動モータである。例えば、モータ１は、上記車両の走行用モータである。
本実施形態ではモータ１は、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータである。具体的には、モータ１は、永久磁石を有するロータ（不図示）と、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）それぞれに対応するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗ（不図示）がロータの回転方向に順に巻装されているステータ（不図示）とを備えている。そして、各相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれは、インバータ４に接続されている。 The motor 1 is an electric motor whose drive is controlled by a motor control device 6. For example, the motor 1 is a driving motor for the vehicle.
In this embodiment, the motor 1 is a three-phase (U, V, W) brushless motor. Specifically, the motor 1 includes a rotor (not shown) having a permanent magnet, and a stator (not shown) on which coils Lu, Lv, Lw (not shown) corresponding to the three phases (U phase, V phase, W phase) are wound in order in the rotational direction of the rotor. Each of the coils Lu, Lv, Lw of each phase is connected to an inverter 4.

バッテリ２は、上記車両に搭載されている。バッテリ２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。バッテリ２は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。さらに、バッテリ２は、交流電源からの出力を直流に整流する装置であってもよい。 Battery 2 is mounted on the vehicle. For example, a secondary battery such as a nickel-metal hydride battery or a lithium-ion battery can be used as battery 2. Instead of a secondary battery, an electric double layer capacitor (capacitor) can also be used as battery 2. Furthermore, battery 2 may be a device that rectifies the output from an AC power source to DC.

回転角センサ３は、モータ１の回転角を検出する。モータ１の回転角は、所定の基準回転位置からの上記ロータの電気角θである。回転角センサ３は、検出した電気角θをモータ制御装置６に出力する。例えば、回転角センサ３は、レゾルバを備えてもよい。 The rotation angle sensor 3 detects the rotation angle of the motor 1. The rotation angle of the motor 1 is the electrical angle θ of the rotor from a predetermined reference rotation position. The rotation angle sensor 3 outputs the detected electrical angle θ to the motor control device 6. For example, the rotation angle sensor 3 may include a resolver.

インバータ４は、モータ制御装置６から出力されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、バッテリ２からの直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ４は、変換した交流電力をモータ１に供給することでモータ１を駆動する。インバータ４は、モータ制御装置６によりＰＷＭ制御される。 The inverter 4 converts the DC power from the battery 2 into AC power based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal output from the motor control device 6. The inverter 4 then supplies the converted AC power to the motor 1 to drive the motor 1. The inverter 4 is PWM-controlled by the motor control device 6.

例えば、インバータ４は、各相に対応した３つのスイッチングレグを備えている。各スイッチングレグを構成する上アーム及び下アームの２つスイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」という。）は、ＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよいし、ＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果トランジスタ）であってもよい。
そして、インバータ４は、モータ制御装置６から出力される制御信号に基づいて、各スイッチングレグにおける上アーム及び下アームのスイッチング素子をスイッチングする。すなわち、各上記スイッチング素子は、制御端子がモータ制御装置６に接続されている。そして、モータ制御装置６から各制御端子に制御信号が入力する。なお、制御端子は、いわゆるゲート端子やベース端子である。 For example, the inverter 4 includes three switching legs corresponding to the respective phases. Two switching elements (hereinafter simply referred to as "switching elements") in an upper arm and a lower arm constituting each switching leg may be GBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or FETs (Field Effective Transistors).
The inverter 4 switches the switching elements of the upper and lower arms in each switching leg based on a control signal output from the motor control device 6. That is, the control terminals of each of the switching elements are connected to the motor control device 6. A control signal is input from the motor control device 6 to each control terminal. The control terminals are so-called gate terminals and base terminals.

複数の電流センサ５は、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の各相電流を検出する。すなわち、複数の電流センサ５は、Ｕ相のコイルＬｕに流れる相電流値（以下、「Ｕ相電流値」という。）Ｉｕ、Ｖ相のコイルＬｖに流れる相電流値（以下、「Ｖ相電流値」という。）Ｉｖ、及びＷ相のコイルＬｗに流れる相電流値（以下、「Ｗ相電流値」という。）Ｉｗを検出する。例えば、複数の電流センサ５は、インバータ４とモータ１との間に設けられている。電流センサ５は、各相の相電流を検出する構成であれば特に限定されないが、例えば、トランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）やホール素子を備えた電流センサである。また、電流センサ５は、シャント抵抗を備え、当該シャント抵抗の両端の電圧から相電流を検出してもよい。 The multiple current sensors 5 detect the currents of each of the three phases (U, V, W). That is, the multiple current sensors 5 detect the phase current value Iu (hereinafter referred to as the "U-phase current value") flowing through the U-phase coil Lu, the phase current value Iv (hereinafter referred to as the "V-phase current value") flowing through the V-phase coil Lv, and the phase current value Iw (hereinafter referred to as the "W-phase current value") flowing through the W-phase coil Lw. For example, the multiple current sensors 5 are provided between the inverter 4 and the motor 1. The current sensor 5 is not particularly limited as long as it is configured to detect the phase currents of each phase, but for example, it is a current transformer (CT) with a transformer or a current sensor with a Hall element. The current sensor 5 may also be provided with a shunt resistor and detect the phase current from the voltage across the shunt resistor.

モータ制御装置６は、回転角センサ３からの電気角θの情報を用いてインバータ４をＰＷＭ制御する。これにより、モータ制御装置６は、モータ１の駆動を制御する。モータ制御装置６は、インバータ４の駆動を制御することで、上記車両に搭載されているバッテリ２からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータ１に供給する。
モータ制御装置６は、ＣＰＵ又はＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。例えば、モータ制御装置６は、いわゆるモータＥＣＵである。 The motor control device 6 PWM controls the inverter 4 using information on the electrical angle θ from the rotation angle sensor 3. In this way, the motor control device 6 controls the driving of the motor 1. By controlling the driving of the inverter 4, the motor control device 6 converts DC power from the battery 2 mounted on the vehicle into predetermined AC power and supplies it to the motor 1.
The motor control device 6 may be configured by a microprocessor such as a CPU or an MPU, a microcontroller such as an MCU, etc. For example, the motor control device 6 is a so-called motor ECU.

以下に、本実施形態に係るモータ制御装置６の構成について、具体的に説明する。以下に、本実施形態に係るモータ制御装置６の構成を説明する。 The configuration of the motor control device 6 according to this embodiment is specifically described below. The configuration of the motor control device 6 according to this embodiment is specifically described below.

本実施形態に係るモータ制御装置６は、トルク制御部１０、三相／ｄｑ変換部１１、回転数演算部１２、電流制御部１３、ｄｑ／三相変換部１４、電圧位相演算部１５、同期制御部１６及びＰＷＭ制御部１７を備える。 The motor control device 6 according to this embodiment includes a torque control unit 10, a three-phase/dq conversion unit 11, a rotation speed calculation unit 12, a current control unit 13, a dq/three-phase conversion unit 14, a voltage phase calculation unit 15, a synchronization control unit 16, and a PWM control unit 17.

トルク制御部１０は、外部からトルク指令値Ｔ^＊を取得する。トルク指令値Ｔ^＊は、モータ１の出力トルクの目標値である。トルク制御部１０は、トルク指令値Ｔに基づいて、モータ１のｄ軸電流の目標値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊と、モータ１のｑ軸電流の目標値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、を生成する。そして、トルク制御部１０は、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を電流制御部１３に出力する。なお、トルク制御部１０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の生成に、電気角θを用いてもよい。 The torque control unit 10 acquires a torque command value T ^* from an external source. The torque command value T ^* is a target value of the output torque of the motor 1. The torque control unit 10 generates a d-axis current command value Id ^* , which is a target value of the d-axis current of the motor 1, and a q-axis current command value Iq ^* , which is a target value of the q-axis current of the motor 1, based on the torque command value T. Then, the torque control unit 10 outputs the generated d-axis current command value Id ^* and q-axis current command value Iq ^* to the current control unit 13. Note that the torque control unit 10 may use an electrical angle θ to generate the d-axis current command value Id ^* and the q-axis current command value Iq ^* .

三相／ｄｑ変換部１１は、電流センサ５が検出したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを取得する。そして、三相／ｄｑ変換部１１は、取得したＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ及びＷ相電流値Ｉｗを、回転角センサ３から取得した電気角θを用いて、ｄｑ座標系のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する。
三相／ｄｑ変換部１１は、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑを電流制御部１３に出力する。 The three-phase/dq conversion unit 11 acquires the U-phase current value Iu, the V-phase current value Iv, and the W-phase current value Iw detected by the current sensor 5. Then, the three-phase/dq conversion unit 11 converts the acquired U-phase current value Iu, the V-phase current value Iv, and the W-phase current value Iw into a d-axis current value Id and a q-axis current value Iq in a dq coordinate system, using the electrical angle θ acquired from the rotation angle sensor 3.
The three-phase/dq converter 11 outputs the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq to the current controller 13 .

回転数演算部１２は、回転角センサ３から出力されるモータ１の電気角θに基づいて、回転数（例えば、ｒｐｍ（revolutions per minute））Ｎを演算する。回転数演算部１２は、演算した回転数Ｎを電流制御部１３及び同期数切替判定部２０のそれぞれに出力する。なお、回転数演算部１２は、回転数Ｎに代えて、モータ１の電気角速度ωを演算してもよい。 The rotation speed calculation unit 12 calculates the rotation speed (e.g., rpm (revolutions per minute)) N based on the electrical angle θ of the motor 1 output from the rotation angle sensor 3. The rotation speed calculation unit 12 outputs the calculated rotation speed N to each of the current control unit 13 and the synchronization number switching determination unit 20. Note that the rotation speed calculation unit 12 may calculate the electrical angular velocity ω of the motor 1 instead of the rotation speed N.

電流制御部１３は、トルク制御部１０から取得したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊と、三相／ｄｑ変換部１１から取得したｄ軸電流値Ｉｄとの偏差Δｄを求める。そして、電流制御部１３は、回転数Ｎを用いて、偏差Δｄに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｄをゼロに近づけるためのｄ軸の電圧であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を算出する。
電流制御部１３は、トルク制御部１０から取得したｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、三相／ｄｑ変換部１１から取得したｑ軸電流値Ｉｑとの偏差Δｑを求める。そして、電流制御部１３は、回転数Ｎを用いて、偏差Δｑに対してＰＩ演算を実行することで、偏差Δｑをゼロに近づけるためのｑ軸の電圧であるｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出する。
電流制御部１３は、算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、ｄｑ／三相変換部１４及び電圧位相演算部１５のそれぞれに出力する。 The current control unit 13 obtains a deviation Δd between the d-axis current command value Id ^* obtained from the torque control unit 10 and the d-axis current value Id obtained from the three-phase/dq conversion unit 11. Then, the current control unit 13 performs a PI calculation on the deviation Δd using the rotation speed N to calculate a d-axis voltage command value Vd ^* , which is the d-axis voltage for bringing the deviation Δd closer to zero.
The current control unit 13 obtains a deviation Δq between the q-axis current command value Iq ^* obtained from the torque control unit 10 and the q-axis current value Iq obtained from the three-phase/dq conversion unit 11. Then, the current control unit 13 performs a PI calculation on the deviation Δq using the rotation speed N to calculate a q-axis voltage command value Vq ^* , which is a q-axis voltage for bringing the deviation Δq closer to zero.
The current control unit 13 outputs the calculated d-axis voltage command value Vd ^* and q-axis voltage command value Vq ^* to the dq/three-phase conversion unit 14 and the voltage phase calculation unit 15, respectively.

ｄｑ／三相変換部１４は、回転角センサ３から電気角θを取得する。ｄｑ／三相変換部１４は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を電流制御部１３から取得する。ｄｑ／三相変換部１４は、電気角θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、モータ１におけるＵＶＷ相の各相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ^＊に変換する。そして、ｄｑ／三相変換部１４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ^＊をそれぞれ電圧指令信号ＭとしてＰＷＭ制御部１７に出力する。電圧指令信号Ｍは、変調波である。 The dq/three-phase converter 14 obtains the electrical angle θ from the rotation angle sensor 3. The dq/three-phase converter 14 obtains the d-axis voltage command value Vd ^* and the q-axis voltage command value Vq ^* from the current controller 13. The dq/three-phase converter 14 converts the d-axis voltage command value Vd ^* and the q-axis voltage command value Vq ^* into a U-phase voltage command value Vu ^* , a V-phase voltage command value Vv ^* , and a W-phase voltage command value Vw*, which are voltage command values for each of the UVW phases in the motor 1, using the electrical angle ^θ . The dq/three-phase converter 14 then outputs the U-phase voltage command value Vu ^* , the V-phase voltage command value Vv ^* , and the W-phase voltage command value Vw ^* to the PWM controller 17 as voltage command signals M, respectively. The voltage command signals M are modulated waves.

電圧位相演算部１５は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊に基づいて、モータ１に印加する電圧（以下、「印加電圧」という。）の位相指令値（以下、「電圧位相指令値」という。）φｖを演算する。電圧位相指令値φｖは、印加電圧の位相の目標値である。電圧位相演算部１５は、電圧位相指令値φｖを同期制御部１６に出力する。 The voltage phase calculation unit 15 calculates a phase command value (hereinafter referred to as "voltage phase command value" ^{) φv of a voltage (hereinafter referred to as "applied voltage") to be applied to the motor 1 based on the d-axis} ^voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq*. The voltage phase command value φv is a target value for the phase of the applied voltage. The voltage phase calculation unit 15 outputs the voltage phase command value φv to the synchronization control unit 16.

同期制御部１６は、ｄｑ／三相変換部１４で求められた電圧指令信号Ｍ（ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊）の位相に対しキャリア波Ｃの位相を同期させる同期ＰＷＭ制御を行う。具体的には、同期制御部１６は、電圧指令信号Ｍの一周期におけるキャリア波Ｃの数である同期数Ｓを切り替えながら同期ＰＷＭ制御を行う。例えば、同期制御部１６は、回転数Ｎや電圧指令信号Ｍの周波数に応じて同期数Ｓを切り替える。ここで、同期数は、３の倍数であることが望ましい。 The synchronization control unit 16 performs synchronous PWM control to synchronize the phase of the carrier wave C with the phase of the voltage command signal M (d-axis voltage command value Vd ^* and q-axis voltage command value Vq ^* ) calculated by the dq/three-phase conversion unit 14. Specifically, the synchronization control unit 16 performs synchronous PWM control while switching the synchronization number S, which is the number of carrier waves C in one cycle of the voltage command signal M. For example, the synchronization control unit 16 switches the synchronization number S depending on the rotation speed N and the frequency of the voltage command signal M. Here, it is desirable for the synchronization number to be a multiple of three.

同期制御部１６は、同期ＰＷＭ制御において、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１に制御する第１期間Ｔ１と同期数Ｓを第２同期数Ｓ１に制御する第２期間Ｔ２との間に、キャリア波Ｃの周波数（すなわち、キャリア周波数）ｆｃを所定の目標値（以下、「キャリア周波数目標値」という。）ｆｃｔｈまで徐々に変化させる第３期間Ｔ３を設ける。
以下に、本実施形態に係る同期制御部１６の構成について説明する。 In the case where the synchronization number S is switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2 in the synchronous PWM control, the synchronization control unit 16 provides a third period T3 in which the frequency (i.e., carrier frequency) fc of the carrier wave C is gradually changed to a predetermined target value (hereinafter referred to as the "carrier frequency target value") fcth between the first period T1 in which the synchronization number S is controlled to the first synchronization number S1 and the second period T2 in which the synchronization number S is controlled to the second synchronization number S1.
The configuration of the synchronization control unit 16 according to this embodiment will be described below.

本実施形態に係る同期制御部１６は、同期数切替判定部２０、目標キャリア周波数設定部２１及びリミット部２２を備える。 The synchronization control unit 16 in this embodiment includes a synchronization number switching determination unit 20, a target carrier frequency setting unit 21, and a limit unit 22.

同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに基づき、同期数Ｓを切り替える信号である同期数切替信号を目標キャリア周波数設定部２１に供給する。例えば、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎが所定値に到達した場合には同期数切替信号を目標キャリア周波数設定部２１に供給する。 The synchronization number switching determination unit 20 supplies a synchronization number switching signal, which is a signal for switching the synchronization number S, to the target carrier frequency setting unit 21 based on the rotation number N calculated by the rotation number calculation unit 12. For example, the synchronization number switching determination unit 20 supplies the synchronization number switching signal to the target carrier frequency setting unit 21 when the rotation number N calculated by the rotation number calculation unit 12 reaches a predetermined value.

例えば、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに応じて同期数Ｓを決定してもよい。例えば、同期数切替判定部２０は、予め設定された計算式やテーブルに基づき同期数Ｓを決定してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば回転数Ｎに基づいて、同期数Ｓが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブルを用いる場合には、複数の回転数Ｎの範囲と、その範囲毎に関連付けられた同期数Ｓとを備えるルックアップテーブル（第１ルックアップテーブル）を不図示の記憶部に予め記憶されていてもよい。そして、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２で演算された回転数Ｎに対応する同期数Ｓを上記第１ルックアップテーブルから取得し、取得した同期数Ｓを第２同期数Ｓとして目標キャリア周波数設定部２１に供給してもよい。 For example, the synchronization number switching determination unit 20 may determine the synchronization number S according to the rotation speed N calculated by the rotation speed calculation unit 12. For example, the synchronization number switching determination unit 20 may determine the synchronization number S based on a preset calculation formula or table. These calculation formulas or tables may be experimentally or theoretically determined so that the synchronization number S can be determined based on, for example, the rotation speed N. When a preset table is used, a lookup table (first lookup table) having multiple ranges of rotation speed N and a synchronization number S associated with each range may be stored in advance in a storage unit (not shown). Then, the synchronization number switching determination unit 20 may obtain the synchronization number S corresponding to the rotation speed N calculated by the rotation speed calculation unit 12 from the first lookup table, and supply the obtained synchronization number S to the target carrier frequency setting unit 21 as the second synchronization number S.

目標キャリア周波数設定部２１は、回転角センサ３から電気角θを取得する。目標キャリア周波数設定部２１は、電圧位相演算部１５から電圧位相指令値φｖを取得する。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、電気角θ及び電圧位相指令値φｖに基づいてキャリア波Ｃの周波数ｆｃ（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）を決定する。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、同期数切替信号を取得した場合には、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換えたキャリア波Ｃの周波数ｆｃであるキャリア周波数目標値ｆｃｔｈをリミット部２２に出力する。 The target carrier frequency setting unit 21 acquires the electrical angle θ from the rotation angle sensor 3. The target carrier frequency setting unit 21 acquires the voltage phase command value φv from the voltage phase calculation unit 15. The target carrier frequency setting unit 21 then determines the frequency fc of the carrier wave C (carrier frequency target value fcth) based on the electrical angle θ and the voltage phase command value φv. When the target carrier frequency setting unit 21 acquires a synchronization number switching signal, it outputs to the limit unit 22 the carrier frequency target value fcth, which is the frequency fc of the carrier wave C with the synchronization number S switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2.

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃをキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで変化させるにあたって、キャリア周波数ｆｃの変化量を規制しながら、キャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力する。例えば、キャリア周波数目標値ｆｃｔｈがキャリア周波数ｆｃ２であるとする。この場合には、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃ１からキャリア周波数ｆｃ２へ変更するにあたって、キャリア周波数ｆｃが一気にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２へ変更されないように、キャリア周波数ｆｃの変化量を所定の変化量（以下、「規制変化量」という。）Δｆに規制する。したがって、キャリア周波数ｆｃをｆｃ１からｆｃ２まで下げる場合には、ＰＷＭ制御部１７に出力されるキャリア周波数ｆｃは、ｆｃ、ｆｃ－Δｆ、ｆｃ－２Δｆ、ｆｃ－３Δｆ、…の順に規制変化量Δｆだけ徐々に下がっていき、最終的にｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）となる。このように、同期数Ｓが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に変更される場合には、ＰＷＭ制御に用いられるキャリア周波数ｆｃは、一気にキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで変更するのではなく、所定の規制変化量Δｆで段階的に変化する。なお、規制変化量Δｆでキャリア周波数ｆｃが段階的に変化している期間は、上記第３期間Ｔ３である。 When changing the current carrier frequency fc to the carrier frequency target value fcth, the limit unit 22 outputs the carrier frequency fc to the PWM control unit 17 while regulating the amount of change in the carrier frequency fc. For example, assume that the carrier frequency target value fcth is the carrier frequency fc2. In this case, when changing the current carrier frequency fc1 to the carrier frequency fc2, the limit unit 22 regulates the amount of change in the carrier frequency fc to a predetermined amount of change (hereinafter referred to as the "regulated amount of change") Δf so that the carrier frequency fc is not changed from the carrier frequency f1 to the carrier frequency fc2 all at once. Therefore, when lowering the carrier frequency fc from fc1 to fc2, the carrier frequency fc output to the PWM control unit 17 gradually decreases by the regulated amount of change Δf in the order of fc, fc-Δf, fc-2Δf, fc-3Δf, ..., and finally becomes fc2 (the carrier frequency target value fcth). In this way, when the synchronization number S is changed from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, the carrier frequency fc used for PWM control is not changed to the carrier frequency target value fcth all at once, but is changed stepwise by a predetermined regulated change amount Δf. Note that the period during which the carrier frequency fc is changed stepwise by the regulated change amount Δf is the third period T3 described above.

ＰＷＭ制御部１７は、リミット部２２から供給されたキャリア周波数ｆｃに対応するキャリア波Ｃを生成する。そして、ＰＷＭ制御部１７は、キャリア波Ｃと電圧指令信号Ｍとを比較する。ＰＷＭ制御部１７は、比較の結果、キャリア波Ｃより電圧指令信号Ｍの振幅が大きい期間にＨｉレベルの信号を出力し、キャリア波Ｃより電圧指令信号Ｍの振幅が小さい期間にＬｏレベルの信号を出力することでＰＷＭ信号をインバータ４のスイッチング素子に出力する。 The PWM control unit 17 generates a carrier wave C corresponding to the carrier frequency fc supplied from the limit unit 22. Then, the PWM control unit 17 compares the carrier wave C with the voltage command signal M. As a result of the comparison, the PWM control unit 17 outputs a Hi level signal during a period when the amplitude of the voltage command signal M is greater than that of the carrier wave C, and outputs a Lo level signal during a period when the amplitude of the voltage command signal M is smaller than that of the carrier wave C, thereby outputting a PWM signal to the switching element of the inverter 4.

次に、本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法について、図２を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係る同期数Ｓの切り替え方法を説明する図である。 Next, a method for switching the synchronization number S according to this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for switching the synchronization number S according to the present embodiment.

図２に示すように、同期制御部１６は、時刻ｔ０から同期数Ｓを第１同期数Ｓ１（例えば、Ｓ１＝９）で制御している場合において、時刻ｔ１にて回転数Ｎに基づいて同期数Ｓを第２同期数Ｓ２（Ｓ２＝６）に切り替えると判定したとする。この場合には、同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換えたときのキャリア周波数ｆｃをキャリア周波数ｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）として設定する。 As shown in FIG. 2, the synchronization control unit 16 has been controlling the synchronization number S at a first synchronization number S1 (e.g., S1=9) since time t0, and has determined at time t1 to switch the synchronization number S to a second synchronization number S2 (S2=6) based on the rotation number N. In this case, the synchronization control unit 16 sets the carrier frequency fc when the synchronization number S is switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2 as the carrier frequency fc2 (carrier frequency target value fcth).

そして、同期制御部１６は、キャリア周波数ｆｃを現在のキャリア周波数ｆｃ１からｆｃ２まで下げるにあたって、キャリア周波数ｆｃを一気に下げずに規制変化量Δｆだけ徐々に下げてく。このように、同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り換える場合には、キャリア周波数ｆｃを徐々に変化させる周波数調整モードに移行して、キャリア周波数ｆｃを一気に下げずに徐々に下げてく。これにより、同期制御部１６は、オフセット電流を段階的に下げることが可能となり、各相に大きなピーク電流が流れるのを抑制することができる。オフセット電流は、同期数Ｓの切り替え前の三相の相電流の平均値（平均相電流値）と、同期数の切り替え後の平均相電流値との差である。オフセット電流が急減に変化するとモータ１の各相に大きな電流が流れてしまう。そこで、同期制御部１６は、オフセット電流を緩やかに変化させることで各相に大きなピーク電流が流れるのを抑制する。 Then, when lowering the carrier frequency fc from the current carrier frequency fc1 to fc2, the synchronization control unit 16 does not lower the carrier frequency fc all at once, but gradually lowers it by the regulated change amount Δf. In this way, when the synchronization number S is switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, the synchronization control unit 16 transitions to a frequency adjustment mode in which the carrier frequency fc is gradually changed, and the carrier frequency fc is gradually lowered without being lowered all at once. This enables the synchronization control unit 16 to gradually lower the offset current, and to suppress the flow of a large peak current to each phase. The offset current is the difference between the average value (average phase current value) of the three phases before switching the synchronization number S and the average phase current value after switching the synchronization number. If the offset current suddenly decreases, a large current will flow to each phase of the motor 1. Therefore, the synchronization control unit 16 suppresses the flow of a large peak current to each phase by gradually changing the offset current.

同期制御部１６は、キャリア周波数ｆｃがｆｃ２に到達すると、周波数調整モードを脱出する。そして、同期制御部は、同期数Ｓを第２同期数Ｓ２に制御しながらキャリア周波数ｆｃを制御する。ここで、図２において、第１期間Ｔ１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間であって、同期区間である。図２において、第２期間Ｔ２は、時刻ｔ２以降の期間であって、同期区間である。図２において、第３期間Ｔ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間であって、例えば、非同期区間である。同期区間とは、電圧指令信号Ｍとキャリア波Ｃの位相とが同期している区間である。非同期区間とは、電圧指令信号Ｍとキャリア波Ｃの位相とが非同期である区間である。 When the carrier frequency fc reaches fc2, the synchronization control unit 16 exits the frequency adjustment mode. The synchronization control unit then controls the carrier frequency fc while controlling the synchronization number S to the second synchronization number S2. Here, in FIG. 2, the first period T1 is the period from time t0 to time t1, and is a synchronization section. In FIG. 2, the second period T2 is the period after time t2, and is a synchronization section. In FIG. 2, the third period T1 is the period from time t1 to time t2, and is, for example, an asynchronous section. The synchronization section is a section in which the phases of the voltage command signal M and the carrier wave C are synchronized. The asynchronous section is a section in which the phases of the voltage command signal M and the carrier wave C are asynchronous.

次に、規制変化量Δｆの決定方法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る規制変化量Δｆの決定方法を説明する図である。図３において、時刻ｔ１からｔ２、及びｔ３からｔ４が上記第３期間ｔ３に相当する。 Next, an example of a method for determining the regulated change amount Δf will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a diagram for explaining a method for determining the regulated change amount Δf according to this embodiment. In FIG. 3, the time periods from t1 to t2 and from t3 to t4 correspond to the third period t3.

同期制御部１６は、同期数Ｓを切り替える回転数Ｎの閾値にヒステリシス（所定量ΔＮ）を持たせている。したがって、図３に示すように、同期制御部１６は、時刻ｔ１で同期数を１２から６に変更するための周波数調整モードに移行し、時刻ｔ２で１２から６への同期数Ｓの変更が完了した後、すぐに同期数を６から１２に変更する場合には、回転数Ｎが時刻ｔ１から所定量ΔＮ以上変化していなければならない。換言すれば、同期制御部１６は、回転数Ｎが時刻ｔ１から所定量ΔＮ以上変化していれば、同期数Ｓの変更が可能である。
したがって、図３に示す例では、同期制御部１６は、時刻ｔ１で同期数Ｓを１２から６に変更する第１制御を行い、時刻ｔ１から回転数Ｎが所定量ΔＮだけ下がった時刻ｔ３で同期数を６から１２に変更する第２制御を行う場合には、第１制御を時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間に完了させる必要がある。 The synchronization control unit 16 provides hysteresis (a predetermined amount ΔN) to the threshold value of the number of revolutions N for switching the number of synchronizations S. Therefore, as shown in Fig. 3, when the synchronization control unit 16 shifts to a frequency adjustment mode for changing the number of synchronizations from 12 to 6 at time t1 and immediately changes the number of synchronizations from 6 to 12 after completing the change of the number of synchronizations S from 12 to 6 at time t2, the number of revolutions N must have changed by the predetermined amount ΔN or more from time t1. In other words, the synchronization control unit 16 can change the number of synchronizations S if the number of revolutions N has changed by the predetermined amount ΔN or more from time t1.
Therefore, in the example shown in FIG. 3, if the synchronization control unit 16 performs a first control to change the synchronization number S from 12 to 6 at time t1, and then performs a second control to change the synchronization number from 6 to 12 at time t3 when the rotation speed N has decreased by a predetermined amount ΔN from time t1, the first control needs to be completed between time t1 and time t3.

ここで、モータ１には、回転数の変動レート（以下、「回転数変動レート」という。）が存在する。回転数変動レート（例えば、ｒｐｍ／ｓｅｃ）は、１秒間あたりにモータ１の回転数Ｎが変動する変動量の最大値である。そのため、同期制御部１６が最短で第２制御を実行し得る状態となるのは、時刻ｔ１から回転数Ｎが回転数変動レートで所定量ΔＮまで下がった状態である。すなわち、同期制御部１６が最短で第２制御を実行し得る状態とは、時刻ｔ１から（所定量ΔＮ／回転数変動レート）秒だけ経過した状態である。なお、（所定量ΔＮ／回転数変動レート）秒を「最短切替可能時間ΔＴｘ」と称する。これにより、時刻ｔ３＝ｔ１＋ΔＴｘである。 Here, the motor 1 has a rotational speed fluctuation rate (hereinafter referred to as the "rotational speed fluctuation rate"). The rotational speed fluctuation rate (e.g., rpm/sec) is the maximum amount of fluctuation by which the rotational speed N of the motor 1 fluctuates per second. Therefore, the shortest time when the synchronization control unit 16 can execute the second control is when the rotational speed N has dropped to a predetermined amount ΔN at the rotational speed fluctuation rate from time t1. In other words, the shortest time when the synchronization control unit 16 can execute the second control is when (predetermined amount ΔN/rotational speed fluctuation rate) seconds have elapsed since time t1. Note that (predetermined amount ΔN/rotational speed fluctuation rate) seconds are referred to as the "shortest switchable time ΔTx". Thus, time t3 = t1 + ΔTx.

したがって、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替えるにあたって、規制変化量Δｆは、最短切替可能時間ΔＴｘ以内にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２まで段階的に変更できるように設定される。例えば、キャリア周波数ｆｃを規制変化量Δｆだけ変化させるのに必要な時間を、規制変化量Δｆに関わらず一律で時間ｔｘと設定した場合には、キャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆ２へのキャリア周波数ｆｃの変動数（以下、「ステップ数」という。）は、最大で（最短切替可能時間ΔＴｘ／時間ｔｘ）である。例えば、（最短切替可能時間ΔＴｘ／時間ｔｘ）が５．５５である場合には、ステップ数を「５」に設定する。そして、規制変化量Δｆは、キャリア周波数ｆ１からｆ２を差し引いた周波数変化量Δｆｘをステップ数「５」で除算した値（Δｆ／５）に設定される。 Therefore, when switching the synchronization number S from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, the regulated change amount Δf is set so that the carrier frequency f1 to the carrier frequency fc2 can be changed stepwise within the shortest switchable time ΔTx. For example, if the time required to change the carrier frequency fc by the regulated change amount Δf is set to a uniform time tx regardless of the regulated change amount Δf, the number of changes in the carrier frequency fc from the carrier frequency f1 to the carrier frequency f2 (hereinafter referred to as the "step number") is at most (shortest switchable time ΔTx/time tx). For example, if (shortest switchable time ΔTx/time tx) is 5.55, the step number is set to "5". Then, the regulated change amount Δf is set to a value (Δf/5) obtained by dividing the frequency change amount Δfx obtained by subtracting f2 from the carrier frequency f1 by the step number "5".

同期制御部１６は、第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に同期数Ｓを変更する場合には、現在のキャリア周波数ｆ１及びキャリア周波数ｆｃ２（キャリア周波数目標値ｆｃｔｈ）に基づいて規制変化量Δｆを設定してもよい。また、同期制御部１６は、第１同期数Ｓ１と第２同期数Ｓ２との差である周波数変化量Δｆｘに基づいて規制変化量Δｆを設定してもよい。この場合には、同期制御部１６は、最短切替可能時間ΔＴｘ及び時間ｔｘの情報を、同期制御部１６の不揮発性メモリに予め格納している。例えば、同期制御部１６は、予め設定された計算式やテーブルに基づき規制変化量Δｆを決定してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば周波数変化量Δｆｘに基づいて、規制変化量Δｆが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブル（第２ルックアップテーブル）を用いる場合には、周波数変化量Δｆｘの複数の範囲と、その範囲毎に関連付けられた規制変化量Δｆとを備えるルックアップテーブルを上記不揮発性メモリに予め記憶されていてもよい。そして、同期制御部１６のリミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆ１と回転数Ｎに応じて求められたキャリア周波数ｆｃ２とから周波数変化量Δｆｘを求め、その周波数変化量Δｆｘに対応する規制変化量Δｆを第２ルックアップテーブルから取得してもよい。そして、リミット部２２は、取得した規制変化量Δｆを用いて、キャリア周波数ｆｃを規制する。
ただし、規制変化量Δｆは、これに限定されず、予め上記不揮発性メモリ内に設定されていてもよい。例えば、同期数Ｓは、３の倍数であり、下限値と上限値とが予め設定されている。そして、同期数Ｓが切り替わるすべてのパターン（例えば、３→６、６→１２等）において、規制変化量Δｆは、最短切替可能時間ΔＴｘ以内にキャリア周波数ｆ１からキャリア周波数ｆｃ２まで段階的に変更できるように予め設定されていてもよい。 When changing the synchronization number S from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, the synchronization control unit 16 may set the regulated change amount Δf based on the current carrier frequency f1 and carrier frequency fc2 (carrier frequency target value fcth). The synchronization control unit 16 may also set the regulated change amount Δf based on the frequency change amount Δfx that is the difference between the first synchronization number S1 and the second synchronization number S2. In this case, the synchronization control unit 16 stores information on the shortest switchable time ΔTx and the time tx in the non-volatile memory of the synchronization control unit 16 in advance. For example, the synchronization control unit 16 may determine the regulated change amount Δf based on a predetermined calculation formula or table. These calculation formulas and tables may be experimentally or theoretically determined so that the regulated change amount Δf can be determined based on, for example, the frequency change amount Δfx. When using a preset table (second lookup table), a lookup table including a plurality of ranges of the frequency change amount Δfx and the regulated change amount Δf associated with each range may be stored in advance in the non-volatile memory. The limit unit 22 of the synchronization control unit 16 may then determine a frequency change amount Δfx from the current carrier frequency f1 and the carrier frequency fc2 determined according to the rotation speed N, and obtain a regulated change amount Δf corresponding to the frequency change amount Δfx from the second lookup table. The limit unit 22 then uses the obtained regulated change amount Δf to regulate the carrier frequency fc.
However, the regulated change amount Δf is not limited to this, and may be set in advance in the non-volatile memory. For example, the synchronization number S is a multiple of 3, and a lower limit value and an upper limit value are set in advance. In addition, in all patterns in which the synchronization number S switches (e.g., 3→6, 6→12, etc.), the regulated change amount Δf may be set in advance so that the carrier frequency f1 can be changed stepwise to the carrier frequency fc2 within the shortest switchable time ΔTx.

次に、本実施形態に係る同期制御部１６の同期ＰＷＭ制御の流れを、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御のフロー図である。同期制御部１６は、モータ制御装置６がＰＷＭ制御を実行している場合には、図４に示す同期ＰＷＭ制御を一定周期ごとに繰り返す。 Next, the flow of synchronous PWM control by the synchronous control unit 16 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a flow diagram of synchronous PWM control according to this embodiment. When the motor control device 6 is executing PWM control, the synchronous control unit 16 repeats the synchronous PWM control shown in FIG. 4 at regular intervals.

図４に示すように、同期数切替判定部２０は、回転数演算部１２から一定周期ごとに回転数Ｎを取得する（ステップＳ１０１）。そして、同期数切替判定部２０は、回転数Ｎに応じて、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、同期数切替判定部２０は、回転数Ｎが閾値Ｎｔｈを超えた場合には、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えると判定する。なお、閾値Ｎｔｈは、現在の第１同期数Ｓ１に応じて設定される変動値であってもよいし、第１同期数Ｓ１に関わらず固定値であってもよい。同期制御部１６は、現在の第１同期数Ｓ１を第２同期数Ｓ２に切り替えると判定すると、周波数調整モードに移行して（ステップＳ１０３）、同期数切替判定部２０から目標キャリア周波数設定部２１に同期数切替信号を出力する。なお、同期数切替信号には、第２同期数Ｓ２の情報が付加されていてもよい。 As shown in FIG. 4, the synchronization number switching determination unit 20 acquires the rotation number N from the rotation number calculation unit 12 at regular intervals (step S101). Then, the synchronization number switching determination unit 20 determines whether or not to switch the current first synchronization number S1 to the second synchronization number S2 according to the rotation number N (step S102). For example, when the rotation number N exceeds a threshold value Nth, the synchronization number switching determination unit 20 determines that the current first synchronization number S1 is to be switched to the second synchronization number S2. Note that the threshold value Nth may be a variable value set according to the current first synchronization number S1, or may be a fixed value regardless of the first synchronization number S1. When the synchronization control unit 16 determines that the current first synchronization number S1 is to be switched to the second synchronization number S2, it transitions to a frequency adjustment mode (step S103) and outputs a synchronization number switching signal from the synchronization number switching determination unit 20 to the target carrier frequency setting unit 21. Note that information on the second synchronization number S2 may be added to the synchronization number switching signal.

目標キャリア周波数設定部２１は、同期数切替信号を受信すると、電気角θ及び電圧位相指令値φｖに基づいてキャリア周波数目標値ｆｃｔｈを決定する（ステップＳ１０４）。そして、目標キャリア周波数設定部２１は、決定したキャリア周波数目標値ｆｃｔｈをリミット部２２に出力する。 When the target carrier frequency setting unit 21 receives the synchronization number switching signal, it determines the carrier frequency target value fcth based on the electrical angle θ and the voltage phase command value φv (step S104). Then, the target carrier frequency setting unit 21 outputs the determined carrier frequency target value fcth to the limit unit 22.

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃ１からキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ（キャリア周波数ｆｃ２）へ変更するにあたって、キャリア周波数ｆｃの変化量を規制変化量Δｆに規制する。具体的には、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ変化させた値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める。例えば、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ減算した値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める（ステップＳ１０５）。ただし、これに限定されず、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ加算した値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求めてもよい。
リミット部２２は、ステップＳ１０５で求めた新たなキャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力する（ステップＳ１０６）。これにより、ＰＷＭ制御部１７は、リミット部２２から供給された新たなキャリア周波数ｆｃのキャリア波Ｃを生成し、キャリア波Ｃと電圧指令信号Ｍとに基づいてＰＷＭ信号を生成する。そして、ＰＷＭ制御部１７は、ＰＷＭ信号をインバータ４に出力することでインバータ４をＰＷＭ制御する。 When changing from the current carrier frequency fc1 to the carrier frequency target value fcth (carrier frequency fc2), the limiting unit 22 limits the change amount of the carrier frequency fc to the regulated change amount Δf. Specifically, the limiting unit 22 obtains a value obtained by changing the current carrier frequency fc by the regulated change amount Δf as the new carrier frequency fc. For example, the limiting unit 22 obtains a value obtained by subtracting the regulated change amount Δf from the current carrier frequency fc as the new carrier frequency fc (step S105). However, the present invention is not limited to this, and the limiting unit 22 may obtain a value obtained by adding the regulated change amount Δf to the current carrier frequency fc as the new carrier frequency fc.
The limit unit 22 outputs the new carrier frequency fc calculated in step S105 to the PWM control unit 17 (step S106). As a result, the PWM control unit 17 generates a carrier wave C having the new carrier frequency fc supplied from the limit unit 22, and generates a PWM signal based on the carrier wave C and the voltage command signal M. Then, the PWM control unit 17 outputs the PWM signal to the inverter 4 to PWM control the inverter 4.

リミット部２２は、ステップＳ１０６で新たなキャリア周波数ｆｃをＰＷＭ制御部１７に出力すると、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。例えば、リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ以上か否かを判定し、キャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ以上であると判定した場合には現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達したとする。同期制御部１６は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈに到達した場合には、同期数Ｓが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替わったとして周波数調整モードを脱出する（ステップＳ１０８）。 When the limit unit 22 outputs the new carrier frequency fc to the PWM control unit 17 in step S106, it determines whether the current carrier frequency fc has reached the carrier frequency target value fcth (step S107). For example, the limit unit 22 determines whether the current carrier frequency fc is equal to or greater than the carrier frequency target value fcth, and if it determines that the carrier frequency fc is equal to or greater than the carrier frequency target value fcth, it determines that the current carrier frequency fc has reached the carrier frequency target value fcth. If the current carrier frequency fc has reached the carrier frequency target value fcth, the synchronization control unit 16 determines that the synchronization number S has switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, and exits the frequency adjustment mode (step S108).

リミット部２２は、現在のキャリア周波数ｆｃがキャリア周波数目標値ｆｃｔｈ未満である場合には、ステップＳ１０５に移行して、現在のキャリア周波数ｆｃに規制変化量Δｆだけ変化させた値を新たなキャリア周波数ｆｃとして求める。これにより、リミット部２２は、キャリア周波数ｆｃをキャリア周波数目標値ｆｃｔｈまで徐々に変化させる。これにより、同期数Ｓｇが第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替わる場合に、モータ１に大きな電流が流れることを抑制することができる。 If the current carrier frequency fc is less than the carrier frequency target value fcth, the limit unit 22 proceeds to step S105 and obtains a new carrier frequency fc by changing the current carrier frequency fc by the regulated change amount Δf. In this way, the limit unit 22 gradually changes the carrier frequency fc to the carrier frequency target value fcth. This makes it possible to prevent a large current from flowing through the motor 1 when the synchronization number Sg switches from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2.

次に、本実施形態に係る同期ＰＷＭ制御の作用効果について説明する。
従来の同期ＰＷＭ制御では、図５に示すように、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、キャリア周波数ｆｃをキャリア周波数ｆｃ１からｆｃ２に一気に変更している。したがって、第１同期数Ｓ１でインバータ４を制御したときの平均相電流値と第２同期数Ｓ２でインバータ４を制御したときの平均相電流値との差であるオフセット電流の変化率が大きくなり、各相に大きなピーク電流が流れてしまう。
そこで、本実施形態に係る同期制御部１６は、同期数Ｓを第１同期数から第２同期数に切り替える場合にはオフセット電流を急変させずに緩やか下げていく。具体的には、同期制御部１６は、キャリア周波数を徐々に下げていき、オフセット電流を緩やかに低減させることでモータ１に大きな電流が流れることを抑制する。 Next, the effects of the synchronous PWM control according to this embodiment will be described.
In conventional synchronous PWM control, when the synchronization number S is switched from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2, the carrier frequency fc is changed in one go from carrier frequency fc1 to fc2, as shown in Fig. 5. Therefore, the rate of change of the offset current, which is the difference between the average phase current value when the inverter 4 is controlled with the first synchronization number S1 and the average phase current value when the inverter 4 is controlled with the second synchronization number S2, becomes large, and a large peak current flows in each phase.
Therefore, when switching the synchronization number S from the first synchronization number to the second synchronization number, the synchronization control unit 16 according to the present embodiment gradually reduces the offset current without suddenly changing it. Specifically, the synchronization control unit 16 gradually reduces the carrier frequency and gradually reduces the offset current, thereby preventing a large current from flowing through the motor 1.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

以上、説明したように、モータ制御装置６は、同期ＰＷＭ制御において、同期数Ｓを第１同期数Ｓ１から第２同期数Ｓ２に切り替える場合には、キャリア周波数ｆｃを所定の目標値まで徐々に変化させて第２同期数Ｓ２に切り替える。 As described above, when the motor control device 6 switches the synchronization number S from the first synchronization number S1 to the second synchronization number S2 in synchronous PWM control, it gradually changes the carrier frequency fc to a predetermined target value and switches to the second synchronization number S2.

このような構成によれば、モータ制御装置６は、インバータ４からモータ１へ流れる相電流の平均値のオフセット電流を緩やかに低減させることができ、モータ１に大きな電流が流れることを抑制することができる。 With this configuration, the motor control device 6 can gradually reduce the offset current of the average value of the phase current flowing from the inverter 4 to the motor 1, thereby preventing a large current from flowing to the motor 1.

なお、上述したモータ制御装置６の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記モータ制御装置６の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 The motor control device 6 may be realized in whole or in part by a computer. In this case, the computer may include a processor such as a CPU or a GPU, and a computer-readable recording medium. A program for realizing all or in part of the functions of the motor control device 6 by a computer may be recorded in the computer-readable recording medium, and the program recorded in the recording medium may be read by the processor and executed to realize the functions. Here, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, an optical magnetic disk, a ROM, a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built into a computer system. Furthermore, the "computer-readable recording medium" may also include a medium that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in such a case. The program may be for realizing part of the functions described above, or may be a program that can realize the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system, or may be a program that is realized using a programmable logic device such as an FPGA.

１モータ
４インバータ
６モータ制御装置
１６同期制御部 1 Motor 4 Inverter 6 Motor control device 16 Synchronization control unit

Claims

A motor control device that PWM controls an inverter that drives a motor,
a synchronization control unit that performs synchronous PWM control to synchronize a phase of a carrier wave with a phase of a voltage command value;
The synchronization control unit
in the synchronous PWM control, when a synchronous number, which is the number of carrier waves in one period of the voltage command value, is switched from a first synchronous number to a second synchronous number, a third period is provided between a first period in which the synchronous number is controlled to the first synchronous number and a second period in which the synchronous number is controlled to the second synchronous number, in which a frequency of the carrier wave is gradually changed to a predetermined target value;
a motor control device which switches the second synchronous number to the next synchronous number when the rotation speed of the motor has changed to a predetermined rotation speed corresponding to the next synchronous number and has changed by a predetermined amount or more from the start point of the previous switching to the second synchronous number .

The synchronization control unit changes the frequency of the carrier wave stepwise by a predetermined amount during the third period.
The motor control device according to claim 1 .

The motor control device according to claim 2, characterized in that the predetermined change amount is set according to the difference between the frequency of the carrier wave and the predetermined target value when switching from the first synchronization number to the second synchronization number.

The motor control device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the third period is an asynchronous section.

The synchronization control unit
5. The motor control device according to claim 1, wherein, in the synchronous PWM control, when switching from the first synchronous number to the second synchronous number, the third period is provided between the first period and the second period, thereby gradually reducing an offset current which is a difference between an average value of a phase current of each phase flowing from the inverter to the motor in the first period and an average value of the phase current of each phase in the second period.