JP6117744B2 - 出力段の不感帯幅推定機能を有するモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明はモータ駆動装置に関し、特に出力段の不感帯幅推定機能を有するモータ駆動装置に関する。

工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータの駆動装置の典型的な構成例を図１に示す。図１は、直流電源から３相交流電力を生成するモータ駆動装置の回路である。インバータ１００に含まれるスイッチング素子であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの上下２つのパワー素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲートに駆動信号を与えることにより、パワー素子をオン／オフさせ、モータ１０に電力を供給している。Ｄ１〜Ｄ６はパワー素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６にそれぞれ並列に接続されたダイオードである。モータ１０に流れる電流はＵ相用電流検出部２０１及びＶ相用電流検出部２０２を含む電流検出部２００により検出され、電流制御部３００にフィードバックされる。

このとき、上下２つのパワー素子を交互にオン／オフさせるが、ある相の上下２つのパワー素子のオン／オフが切り替わる瞬間には、必ず両方のパワー素子がオフとなる期間（不感帯）を設ける（図２参照）。これは、上下２つのパワー素子が同時にオンしてしまうと上下２つのパワー素子が短絡状態となり、大電流がパワー素子に流れてパワー素子が故障してしまうためである。

不感帯について図２を用いて説明する。図２は図１に示したＵ相の上アームパワー素子であるＴｒ１のゲートに信号Ａ（Ａ´）を印加し、Ｕ相の下アームパワー素子であるＴｒ２のゲートに信号Ｂ（Ｂ´）を印加する場合の、信号Ａ及びＢの波形を示している。信号Ａ及びＢは、Ｈｉｇｈレベルのときにパワー素子がオンし、Ｌｏｗレベルのときにパワー素子がオフする。上述したように、信号Ａ及びＢが共にＨｉｇｈレベルとなると、Ｕ相の上アームパワー素子であるＴｒ１と、Ｕ相の下アームパワー素子であるＴｒ２が同時にオン状態となり、これらのパワー素子が短絡状態となって破壊される恐れがある。そこで、信号Ａ及びＢが同時にＨｉｇｈレベルとなることを避けるために、パワー素子の出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子Ｔｒ１及びＴｒ２のオン／オフが切り替わる瞬間における、上アーム及び下アームのパワー素子Ｔｒ１及びＴｒ２が共にオフとなる期間、即ち、信号Ａ及びＢが共にＬｏｗレベルとなる期間である不感帯を設けている。この不感帯は所定の期間である不感帯幅を有し、例えば、ゲート駆動指令生成部４００が設定した不感帯幅Ｔsetを有する。

モータ駆動装置では、モータを所望の回転数で回転させたり、所望の位置で停止させたりするために、モータに電圧を印加し、モータへ流す電流を制御している。しかし、上述のような不感帯が存在すると、モータに所望の電圧を印加することができず、モータへ所望の電流を流すことができない。

これに対して、既知の不感帯幅に対して、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加えたり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から差し引いたりすることで、不感帯の影響を補正する技術（以下、「不感帯補正」という）が知られている（例えば、特許文献１）。

このような不感帯補正が正しく機能するためには、不感帯幅が正確に把握できていることが前提となっている。実際のモータ駆動装置では、図１に示すとおり、ゲート駆動指令生成部４００が生成したパワー素子をオン／オフするための信号である信号Ａ及び信号Ｂは、ゲートドライブ回路５００に含まれる上アーム用ゲートドライブ回路５０１及び下アーム用ゲートドライブ回路５０２をそれぞれ通って、絶縁、増幅されて、実際には信号Ａ´及び信号Ｂ´としてパワー素子のゲートへ入力される。その結果、ゲートドライブ回路５００を通過する際に、パワー素子をオン／オフするための信号である信号Ａ´及び信号Ｂ´には遅れが生じ、この遅れは回路部品の特性のばらつきなどが影響し、一定ではない。

上記のようにゲートドライブ回路５００を介することによる不感帯幅の変動について図面を用いて説明する。図３はゲート駆動指令生成部４００が生成したパワー素子をオン／オフするための信号である信号Ａ及び信号Ｂと、ゲートドライブ回路５００を通って絶縁、増幅されて、パワー素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のゲートへ実際に入力される信号Ａ´及び信号Ｂ´のそれぞれの波形を示す。信号Ａ´は信号Ａに対して、上アーム用ゲートドライブ回路５０１を介することにより時間Ｔａだけ信号遅れが生じる。同様に、信号Ｂ´は信号Ｂに対して、下アーム用ゲートドライブ回路５０２を介することにより時間Ｔｂだけ信号遅れが生じる。ゲート駆動指令生成部４００が設定した信号Ａ及び信号Ｂの不感帯幅をＴsetとすると、上アーム及び下アームのそれぞれのパワー素子のゲートにおける信号Ａ´及び信号Ｂ´の不感帯幅ＴはＴ＝Ｔset＋（Ｔａ−Ｔｂ）で表される。ここで、図３に示すように、必ずしもＴａ＝Ｔｂとはならない。従って、Ｔ≠Ｔsetとなる場合が生じうる。

このように、図３に示すように、ゲート駆動指令生成部４００が設定した不感帯幅Ｔsetと、パワー素子のゲートでの不感帯幅Ｔが異なる場合が有り得る。さらに、ゲートに入力された信号に応じてパワー素子がオン／オフする時間もパワー素子によって個体差があり、パワー素子の出力段での不感帯幅の差となって表れる。

即ち、ゲート駆動指令生成部４００が設定した不感帯幅Ｔsetに対して、ゲート駆動指令生成部４００が不感帯補正を行なったとしても、それは必ずしもパワー素子の出力段で適切な不感帯補正になっているとは限らない。むしろ、過補正や補正不足となり、モータの電流制御に悪影響を及ぼす場合もある。このように、従来技術では、パワー素子の出力段での不感帯幅Ｔを正確に把握することが困難であり、不感帯補正を適切に行うことができなかった。

これに対して、パワー素子の出力段に電圧測定回路などを付加して、実際のパワー素子の出力段の不感帯幅を測定することが考えられる。しかしながら、回路を追加するための実装面積やコストの面で不利であり、また１次〜２次回路間の絶縁が必要であったり、回路での測定誤差の問題など、様々な課題がある。

特開２０１２−２５４６８２号公報

本発明は、パワー素子の出力段の不感帯幅を既存の回路を用いて追加回路無しで正確に推定することが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の実施例に係るモータ駆動装置は、工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータのモータ駆動装置であって、複数のパワー素子を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータを駆動するための交流電圧を生成するインバータと、インバータからモータに入力される電流を検出する電流検出部と、電流指令及び電流検出部で検出した電流検出値から電圧指令を生成する電流制御部と、電流制御部から電圧指令を受けて、インバータの出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅となるように、複数のパワー素子の駆動指令を生成するゲート駆動指令生成部と、ゲート駆動指令生成部から駆動指令を受けて複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力するゲートドライブ回路部と、電流指令と電流検出値との差分から、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅を推定する不感帯幅推定部と、を有することを特徴とする。

本発明のモータ駆動装置によれば、追加回路を設けることなく、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定することができる。その結果、不感帯補正を適切に行うことができ、モータ電流制御の精度向上、ひいてはモータの制御精度向上が期待でき、工作機械などの高精度化に寄与することができる。

従来のモータ駆動装置の構成図である。 上アーム及び下アームのパワー素子のそれぞれのゲートに与えられる駆動指令であって、ゲート駆動指令生成部が設定した不感帯を設けた信号の波形を示す図である。 ゲート駆動指令生成部によって生成された複数のパワー素子の駆動指令、及びゲートドライブ回路部から出力されたパワー素子のゲートを駆動する信号の波形を示す図である。 本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 電流指令と電流検出値との差分Ｅ、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetと複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Ｔとの差分ΔＴの関係を示す図である。 本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 複数回測定した結果から得られた、電流指令と電流検出値との差分Ｅ、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetと複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Ｔとの差分ΔＴの関係を示す図である。 本発明の実施例３に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るモータ駆動装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
［実施例１］

まず、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。本発明の実施例１に係るモータ駆動装置１０１は、工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータ１０の動作を制御するモータ駆動装置であって、インバータ１と、電流検出部２と、電流制御部３と、ゲート駆動指令生成部４と、ゲートドライブ回路部５と、不感帯幅推定部６と、を有している。

インバータ１は、複数のパワー素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータ１０を駆動するための交流電圧を生成する。本実施例では３相のインバータを例にとって説明する。６個のパワー素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６には、例えばＩＧＢＴを用いることができ、これらには還流ダイオードＤ１〜Ｄ６が並列に設けられている。Ｔｒ１はＵ相用上アームパワー素子であり、Ｔｒ２はＵ相用下アームパワー素子である。Ｔｒ３はＶ相用上アームパワー素子であり、Ｔｒ４はＶ相用下アームパワー素子である。Ｔｒ５はＷ相用上アームパワー素子であり、Ｔｒ６はＷ相用下アームパワー素子である。

電流検出部２は、インバータ１からモータ１０に入力される電流を検出する。図４に示した実施例１に係るモータ駆動装置１０１においては、電流検出部２は、Ｕ相用電流検出部２１及びＶ相用電流検出部２２を備えている。本実施例ではＵ相電流及びＶ相電流を検出する場合を例にとっているが、これには限られず、３相のうちのいずれか１相のみの電流を検出するようにしてもよいし、他の２相、即ち、Ｕ相及びＷ相電流、あるいはＶ相及びＷ相電流を検出してもよいし、３相全ての電流を検出するようにしてもよい。電流検出部２によって検出された電流検出値Ｉは、電流制御部３及び不感帯幅推定部６に出力される。なお、本実施例では、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを検出しているが、これらを代表して「Ｉ」と表すことにする。

電流制御部３は、電流指令Ｉcmd及び電流検出部２で検出した電流検出値Ｉから電圧指令を生成する。生成された電圧指令はゲート駆動指令生成部４に出力される。

ゲート駆動指令生成部４は、電流制御部３から電圧指令を受けて、インバータ１の出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子（例えば、Ｔｒ１及びＴｒ２）が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅Ｔsetとなるように、複数のパワー素子の駆動指令を生成する。Ｕ相上アームパワー素子Ｔｒ１のゲートに印加するための駆動指令を信号Ａとし、Ｕ相下アームパワー素子Ｔｒ２のゲートに印加するための駆動指令を信号Ｂとすると、信号Ａ及び信号Ｂの波形は図２に示すようになる。Ｕ相上アームパワー素子Ｔｒ１は信号ＡがＨｉｇｈレベルのときにオンとなり、Ｌｏｗレベルのときにオフとなる。同様に、Ｕ相下アームパワー素子Ｔｒ２は信号ＢがＨｉｇｈレベルのときにオンとなり、Ｌｏｗレベルのときにオフとなる。従って、信号Ａ及び信号Ｂが共にＬｏｗレベルの場合にＵ相上アーム及び下アームのパワー素子Ｔｒ１及びＴｒ２が共にオフとなり、この期間が不感帯幅である。ゲート駆動指令生成部４は、この不感帯幅が所定の不感帯幅Ｔsetとなるように、Ｕ相上アーム及び下アームのパワー素子の駆動指令である信号Ａ及び信号Ｂを生成する。駆動指令はゲートドライブ回路５に出力される。

ゲートドライブ回路部５は、ゲート駆動指令生成部４から駆動指令を受けて複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力する。ゲートドライブ回路部５は、上アーム用ゲートドライブ回路部５１及び下アーム用ゲートドライブ回路部５２を備えている。上アーム用ゲートドライブ回路部５１は、Ｕ相上アームパワー素子Ｔｒ１、Ｖ相上アームパワー素子Ｔｒ３、及びＷ相上アームパワー素子Ｔｒ５を駆動する。一方、下アーム用ゲートドライブ回路部５２は、Ｕ相下アームパワー素子Ｔｒ２、Ｖ相下アームパワー素子Ｔｒ４、及びＷ相下アームパワー素子Ｔｒ６を駆動する。

例えば、Ｕ相上アームパワー素子Ｔｒ１のゲートに印加される駆動指令を信号Ａ´とし、Ｕ相下アームパワー素子Ｔｒ２のゲートに印加される駆動指令を信号Ｂ´とすると、これらの信号波形は図３に示すようになる。上述したように、Ｕ相上アームパワー素子Ｔｒ１のゲートに印加される駆動指令である信号Ａ´は、ゲート駆動指令生成部４によって生成されたＵ相上アームパワー素子Ｔｒ１の駆動指令である信号Ａに対して、ある時間Ｔａだけ遅延する。同様に、Ｕ相下アームパワー素子Ｔｒ２のゲートに印加される駆動指令である信号Ｂ´は、ゲート駆動指令生成部４によって生成されたＵ相下アームパワー素子Ｔｒ２の駆動指令である信号Ｂに対して、ある時間Ｔｂだけ遅延する。ここで、ＴａがＴｂと等しければ、信号Ａ及び信号Ｂが共にＬｏｗレベルである、ゲート駆動指令生成部４が設定した不感帯幅Ｔsetと、信号Ａ´及び信号Ｂ´が共にＬｏｗレベルである、パワー素子の出力段における不感帯幅Ｔは一致するはずである。しかしながら、信号Ａ´は上アーム用ゲートドライブ回路部５１により生成され、信号Ｂ´は下アーム用ゲートドライブ回路部５２により生成されており、上アーム用ゲートドライブ回路部５１を構成する部品と下アーム用ゲートドライブ回路部５２を構成する部品との特性の差によって、遅延時間Ｔａ及びＴｂは変化する。従って、ゲート駆動指令生成部４が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段における不感帯幅Ｔは常に一致するとは限らない。本発明は、パワー素子の出力段における不感帯幅Ｔを電流検出値及びゲート駆動指令生成部４が設定した不感帯幅Ｔsetから推定するものである。この推定方法については後述する。

不感帯幅推定部６は、電流指令Ｉcmdと電流検出値Ｉとの差分Ｅから、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅Ｔを推定する。

例えば、電流指令Ｉcmdと電流検出値Ｉとの差分Ｅ（＝Icmd−Ｉ）、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetから、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Ｔを定数Ａ及びＢを用いて以下の式により推定する。
Ｔ ＝ Ｔset ＋ Ａ×（Ｅ−Ｂ） （１）

次に、不感帯幅Ｔの推定方法について詳細に説明する。モータ駆動装置において、電流指令としてあるステップ状の指令を与え、そのときの電流検出値の応答を測定して、電流制御系を評価する方法がある（電流ステップ応答測定）。

このとき、電流のフィードバック制御において、電流指令と電流検出値との差分に応じて次の電圧指令を生成する、いわゆる比例制御のみを行うと、定常状態においては電流指令と電流検出値とは一定の誤差（定常誤差）を持つ状態に落ち着く。このときの定常誤差分は、フィードバック制御系によって決まる一定の誤差となるはずであるが、実際には以下の誤差分なども含む。
（ｉ）ゲート駆動指令生成部での不感帯幅と、パワー素子の出力段の不感帯幅との差による影響
（ｉｉ）電流検出部の検出誤差による影響
電流ステップ応答測定を行って、定常状態での電流指令と電流検出値との差分を測定し、その差分から上記（ｉ）の影響による誤差を抜き出せば、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定可能である。

ここで、そもそもフィードバック制御系によって決まる一定の誤差分は、制御系のゲインなどのパラメータが同一であれば、誤差分も同一である。一方、（ｉｉ）の電流検出部の検出誤差による影響としては、例えば電流を検出している２相間の電流検出回路のゲインにアンバランスがあったり、オフセットがあったり、といったことが考えられるが、一般には不感帯による影響より小さい場合が多い。仮に、電流検出回路のゲインアンバランスやオフセットの影響が無視できない場合は、別途ゲインアンバランスを補正する手法や、オフセットを除去する手法などが提案されており、それらを用いることで（ｉｉ）の影響は、無視できるほどに低減することが可能である。

以上より、電流ステップ応答測定によって得られる「電流指令と電流検出値との差分」から、不感帯の影響による誤差を抜き出し、実際のパワー素子の出力段の不感帯幅を推定することが可能である。具体的には、次のようにする。

あらかじめ、パワー素子の出力段の不感帯幅Ｔを測定したモータ駆動装置を、不感帯Ｔの幅のばらつき（Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，・・・）毎に何種類か準備して、それらの電流ステップ応答測定結果から、以下のようにデータを集めておく。電流指令Ｉcmdと電流検出値Ｉの差分をＥ（＝Ｉcmd−Ｉ）として、「ゲート駆動指令生成部での不感帯幅Ｔsetと、パワー素子の出力段の不感帯幅Ｔとの差分」をΔＴ（＝Ｔ−Ｔset）とすると、おおよそ以下のような関係式となる。
ΔＴ＝Ａ×（Ｅ−Ｂ） （２）

式（２）の関係をグラフに表すと図５のようになる。ここで、定数Ｂは上記のフィードバック制御系によって決まる誤差分であり、定数Ａは特定の係数である。あらかじめ取得したデータから、上式の定数ＡとＢを近似により求めておく。あるモータ駆動装置にて電流ステップ応答測定によりＥを実測し、上記であらかじめ求めておいた定数ＡとＢを使えば、上式よりΔＴを求めることができる。

上記の方法により、容易にパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔ ＝ Ｔset ＋ ΔＴを推定することができる。また、モータ駆動装置には、電流制御に用いるための電流検出部がもともとあるため、追加回路は不要である。

次に、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置を用いたパワー素子の出力段における不感帯幅の推定方法について説明する。図６は、本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、所定の電流指令Ｉcmdを与えてモータ１０を駆動する。

次に、ステップＳ１０２において、モータ１０に入力される電流Ｉを電流検出部２により検出する。なお、本実施例では電流検出部２にＵ相用電流検出部２１とＶ相用電流検出部２２を設け、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを測定する例を示しているが、説明を簡単にするために検出電流を単に「Ｉ」と表記する。

次に、ステップＳ１０３において、電流制御部３が、電流指令Ｉcmdと電流検出値Ｉとの差分Ｅ（＝Ｉcmd−Ｉ）を計算する。

次に、ステップＳ１０４において、不感帯推定部６が、既知である定数Ａ及びＢを用いてゲート駆動指令生成部４が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔとの差分ΔＴを計算式ΔＴ＝Ａ×（Ｅ−Ｂ） により計算する。

次に、ステップＳ１０５において、不感帯推定部６が、パワー素子の出力段の不感帯幅Ｔを計算式Ｔ＝Ｔset ＋ ΔＴ を用いて計算する。

以上のようにして、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定することができる。推定した不感帯幅を用いることによって、電流制御部３は、不感帯幅推定部６により推定された出力段の不感帯幅Ｔに応じて、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加算したり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から減算したりすることによって、不感帯の影響を補正することができる。

以上の説明においては、Ｕ相の上アーム及び下アームパワー素子からなる出力段における不感帯幅を推定する例について説明したが、Ｖ相についても同様に不感帯幅を推定することができる。さらに、Ｗ相の電流を検出するためのＷ相用電流検出部を電流検出部２に設けることによってＷ相についても不感帯幅を推定することができる。

さらに、本実施例では１相のみの不感帯幅を推定する例を示したが、これには限られず、不感帯幅推定部６は、電流検出部２で検出される電流量を、３相電流の位相を変えて複数回測定することにより、３相それぞれの出力段の不感帯幅を推定するようにしてもよい。

さらに、出力段の不感帯幅Ｔを推定する場合は、電流制御部３は、出力段の不感帯幅Ｔを推定するための特定の動作モードで動作するようにしてもよい。
［実施例２］

次に、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置について説明する。本発明の実施例２に係るモータ駆動装置１０２の構成を図７に示す。実施例２に係るモータ駆動装置１０２が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、不感帯幅推定部６が、出力段の不感帯幅Ｔを推定するためのデータを記憶させる記憶部６１を有する点である。実施例２に係るモータ駆動装置１０２のその他の構成は、実施例１に係るモータ駆動装置における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

実施例２に係るモータ駆動装置によれば、不感帯幅推定部６が、出力段の不感帯幅Ｔを推定するためのデータを記憶させる記憶部６１を有しているため、不感帯幅Ｔが異なる種々のモータ駆動装置について測定を行い、ゲート駆動指令生成部４が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔとの差分ΔＴを計算するための計算式ΔＴ＝Ａ×（Ｅ−Ｂ）における定数Ａ及びＢが未知の場合であっても、記憶部６１に記憶した測定データを用いることにより定数Ａ及びＢを決定することができる。

次に、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の動作方法について説明する。図８は、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ２０１において、所定の電流指令Ｉcmdを与えてモータ１０を駆動する。

次に、ステップＳ２０２において、モータ１０に入力される電流Ｉを電流検出部２により検出する。なお、本実施例では電流検出部２にＵ相用電流検出部２１とＶ相用電流検出部２２を設け、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖを測定する例を示しているが、説明を簡単にするために検出電流を単に「Ｉ」と表記する点は実施例１と同様である。

次に、ステップＳ２０３において、電流制御部３が、電流指令Ｉcmdと電流検出値Ｉとの差分Ｅ（＝Ｉcmd−Ｉ）を計算する。

次に、ステップＳ２０４において、予めパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔを測定したモータ駆動装置を、不感帯の幅のばらつき(Ｔ₁, Ｔ₂, Ｔ₃,…）毎に何種類か準備して、それらの電流ステップ応答測定を実行する。

次に、ステップＳ２０５において、電流ステップ応答測定の実行結果から、電流指令と電流検出値の差分(Ｅ₁, Ｅ₂, Ｅ₃,…）、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段の不感帯幅(Ｔ₁, Ｔ₂, Ｔ₃,…）との差分(ΔＴ₁, ΔＴ₂, ΔＴ₃,…)を用いて ΔＴ＝Ａ×（Ｅ−Ｂ） における定数Ａ及びＢを近似により求め記憶する。

電流ステップ応答測定の実行結果から、定数Ａ及びＢを算出する方法について説明する。例えば、３回の測定結果から定数Ａ及びＢを算出する場合を例にとって説明する。３回の測定により、電流指令と電流検出値の差分がＥ₁, Ｅ₂, Ｅ₃であるときのそれぞれのゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔ₁, Ｔ₂, Ｔ₃との差分ΔＴ₁, ΔＴ₂, ΔＴ₃であったとすると、これらの測定結果は図９に示すようにそれぞれ測定点α、β、γのようにプロットできる。これらの測定データを用いて最小二乗法等により、直線の傾きから定数Ａが求められ、直線とｘ軸との交点から定数Ｂが求められる。

次に、ステップＳ２０６において、求めた定数Ａ及びＢを用いてゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Ｔとの差分ΔＴを ΔＴ＝Ａ×（Ｅ−Ｂ） により計算する。

次に、ステップＳ２０７において、不感帯推定部６が、パワー素子の出力段の不感帯幅Ｔを計算式Ｔ＝Ｔset ＋ ΔＴ を用いて計算する。

以上のように、実施例２に係るモータ駆動装置によれば、定数Ａ及びＢが未知の場合であっても、定数Ａ及びＢを算出することができ、パワー素子の出力段における不感帯幅を計算することができる。
［実施例３］

次に、本発明の実施例３に係るモータ駆動装置について説明する。本発明の実施例３に係るモータ駆動装置１０３の構成を図１０に示す。実施例３に係るモータ駆動装置１０３が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、不感帯幅推定部６が、推定した出力段の不感帯幅Ｔを記憶させる不感帯幅記憶部６２を有する点である。実施例３に係るモータ駆動装置１０３のその他の構成は、実施例１に係るモータ駆動装置における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

実施例３に係るモータ駆動装置によれば、不感帯幅推定部６が、推定した出力段の不感帯幅Ｔを記憶させる不感帯幅記憶部６２を有しているため、記憶した不感帯幅を用いることによって、電流制御部３は、不感帯幅推定部６により推定された出力段の不感帯幅Ｔに応じて、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加算したり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から減算したりすることによって、不感帯の影響を補正することができる。

１ インバータ
２ 電流検出部
３ 電流制御部
４ ゲート駆動指令生成部
５ ゲートドライブ回路部
６ 不感帯幅推定部
６１ 記憶部
６２ 不感帯幅記憶部
１０ モータ

Claims (5)

1. 工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータのモータ駆動装置であって、
   複数のパワー素子を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータを駆動するための交流電圧を生成するインバータと、
   前記インバータからモータに入力される電流を検出する電流検出部と、
   電流指令及び前記電流検出部で検出した電流検出値から電圧指令を生成する電流制御部と、
   前記電流制御部から前記電圧指令を受けて、前記インバータの出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅となるように、前記複数のパワー素子の駆動指令を生成するゲート駆動指令生成部と、
   前記ゲート駆動指令生成部から前記駆動指令を受けて前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力するゲートドライブ回路部と、
   前記電流指令と前記電流検出値との差分から、前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅を推定する不感帯幅推定部と、
   を有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記不感帯幅推定部は、前記電流指令と前記電流検出値との差分Ｅ、及び前記ゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Ｔsetから、前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Ｔを定数Ａ及びＢを用いて計算式Ｔ ＝ Ｔset ＋ Ａ×（Ｅ−Ｂ）により推定し、
   前記定数Ａは、予め複数回の電流ステップ応答測定等により、前記差分Ｅ、及び前記不感帯幅Ｔsetと前記不感帯幅Ｔとの差分ΔＴの測定データを用いて最小二乗法等により、直線の傾きから求められ、前記定数Ｂは、前記直線とｘ軸との交点から求められる、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記電流制御部は、前記不感帯幅推定部により推定された前記出力段の不感帯幅Ｔに応じて、不感帯により印加できない分の電圧、あるいは印加し過ぎる分の電圧を、前記電圧指令に加算あるいは減算することによって、不感帯の影響を補正する、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記出力段の不感帯幅Ｔを推定する場合は、前記電流制御部は、前記出力段の不感帯幅Ｔを推定するための動作モードで動作する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
5. 前記不感帯幅推定部は、推定した前記出力段の不感帯幅Ｔを記憶させる不感帯幅記憶部を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

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