DE102018112806B4

DE102018112806B4 - Motorantriebsvorrichtung zur feststellung des wechselrichters mit grossem leckstrom

Info

Publication number: DE102018112806B4
Application number: DE102018112806.1A
Authority: DE
Inventors: Masaya TATEDA; Yasuyuki Matsumoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: JP2018207564A; DE102018112806A1; US20180348284A1; US10401415B2; CN108988695A; JP6431132B1; CN108988695B

Abstract

Motorantriebsvorrichtung (1) aufweisend:einen Wandler (11), der dafür ausgelegt ist, durch eine Wechselstromversorgung (3) zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und den Gleichstrom an einen Gleichstrom-Zwischenkreis auszugeben;einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator (12), der für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist;mehrere Wechselrichter (13-n), die jeweils für Motoren (2-n) vorgesehen und dafür ausgelegt sind, einen Stromumwandlungsvorgang in Übereinstimmung mit einer empfangenen Anweisung auszuführen, den Gleichstrom in dem Gleichstrom-Zwischenkreis in Wechselstrom zum Antreiben der Motoren umzuwandeln;eine Diagnosebefehlseinheit (14), die dafür ausgelegt ist, eine Verarbeitung zum Erteilen einer Anweisung an nur einen der Wechselrichter (13-n) zu einer gegebenen Zeit auszuführen, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, und die Verarbeitung nacheinander für die übrigen Wechselrichter aus den Wechselrichtern (13-n) zu wiederholen;eine Wechselspannungserfassungseinheit (15), die dafür ausgelegt ist, einen Spitzenwert der Wechselspannung an einer Wechselstromeingangsseite des Wandlers (11) zu erfassen;eine Gleichspannungserfassungseinheit (16), die dafür ausgelegt ist, den Wert einer Gleichspannung, die über dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator (12) anliegt, zu erfassen;eine Berechnungseinheit (17), die dafür ausgelegt ist, eine Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit (16) erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit (15) erfassten Wechselspannung zu berechnen;eine Speichereinheit (18), die dafür ausgelegt ist, die durch die Berechnungseinheit (17) berechnete Differenz in Zuordnung zu dem Wechselrichter zu speichern, der durch die Diagnosebefehlseinheit (14) angewiesen worden war, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, wenn der Wert der für die Berechnung der Differenz verwendeten Gleichspannung durch die Gleichspannungserfassungseinheit (16)erfasst wurde; undeine Leckstrom-Bestimmungseinheit (19), die dafür ausgelegt ist, festzustellen, dass der Wechselrichter, der in Zuordnung zu der größten in der Speichereinheit (18) gespeicherten Differenz gespeichert ist, derjenige Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung zum Feststellen eines Wechselrichters mit einem großen Leckstrom.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Motorantriebvorrichtungen zum Antreiben von Motoren in Werkzeugmaschinen, Formgebungsmaschinen, Spritzgussmaschinen, Industriemaschinen oder verschiedene Arten von Robotern wandeln über eine Wechselstromversorgung zugeführten Wechselstrom durch einen Wandler in Gleichstrom um, und wandeln dann den Gleichstrom durch einen Wechselrichter in Wechselstrom um und verwenden diesen Wechselstrom als Antriebsstrom für die jeweils für die Antriebsachsen vorgesehenen Motoren. Die Anzahl der bereitgestellten Wechselrichter entspricht der Anzahl der Motoren, da die Wechselrichter einzeln die für eine Mehrzahl von Antriebsachsen bereitgestellten Motoren mit Antriebsstrom versorgen. Hingegen ist für eine Mehrzahl von Wechselrichtern in den meisten Fällen nur ein Wandler bereitgestellt, um Kosten und erforderlichen Raum zu verringern.
Wenn bei dieser Art von Motorantriebsvorrichtungen an den Wechselrichtern pulsbreitenmodulierte (PWM) Schaltsteuerung ausgeführt wird, verursacht das Vorliegen von Streukapazität mit Motoren, Motorstromkabeln und dergleichen Leckstrom. Es ist wichtig, das Problem mit dem Leckstrom anzugehen, da Leckstrom eine Fehlfunktion oder eine Beschädigung der Motorantriebsvorrichtung oder ihrer Peripherievorrichtungen verursachen kann.
Die ungeprüfte japanische Patentschrift (Kokai) JP 2001- 211 653 A offenbart zum Beispiel ein Verfahren zum Verringern von Leckstrom in einer Mehrachsenantriebsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Antriebskreisen aufweist, welche jeweils eine Antriebseinheit aufweisen, die einen Motor und einen Umwandlungsschaltkreis, der eine Halbleiterschalter-Schaltvorrichtung aufweist, aufweist, um die Antriebseinheit zu steuern, und die eine Steuervorrichtung aufweist, um die Umschaltzeiten der Halbleiter-Schaltvorrichtungen in den Umwandlungsschaltkreisen zu steuern, das Verfahren umfassend: das einzelne Messen von Leckstrommustern, die in den Steuerschaltungen erzeugt werden im Voraus; und das Auswählen einer Kombination von Leckstrommustern, die sich gegenseitig aufheben können, im Voraus aus den gemessenen Leckstrommustern, wobei die Steuervorrichtung die Umschaltzeiten der Schaltvorrichtungen in den Umwandlungsschaltkreisen derart steuert, dass sich die Leckstrommuster der gewählten Kombination gegenseitig aufheben können.
Die ungeprüfte japanische Patentschrift (Kokai) JP 2009- 115 754 A offenbart zum Beispiel eine Leckstrom-Messvorrichtung für eine elektrische Vorrichtung, die Vorrichtung aufweisend: ein Spannung-gegen-Erde-Messmittel zum Messen von Spannungen gegen Erde aller drei Phasen einer Schaltstromversorgung zum Antreiben der elektrischen Vorrichtung; ein Nullphasenstrom-Messmittel zum Messen von Nullphasenstrom, welcher ein Leckstrom gegen Erde ist, der durch die elektrische Vorrichtung fließt, die einen Draht und/oder einen Motor, der Elektrizität, die von der Schaltstromversorgung bereitgestellt wird, empfängt, aufweist; ein Signalverarbeitungsmittel zum Berechnen von Phasendifferenzen zwischen der Spannung gegen Erde in jeder Phase, die vom Spannung-gegen-Erde-Messmittel gemessen wird, und dem Nullphasenstrom, der vom Nullphasenstrom-Messmittel gemessen wird; und ein Berechnungsmittel zum Berechnen eines Leckstroms, der durch einen Isolierungswiderstand zur Erde fließt, aus den Werten der Phasendifferenzen, die durch das Signalverarbeitungsmittel berechnet worden sind, die Spannungen gegen Erde, die durch die Spannung-gegen-Erde-Messmittel gemessen werden, den Nullphasenstrom, der durch das Nullphasenstrom-Messmittel gemessen wird, und eine Nennspannung gegen Erde der elektrischen Vorrichtung.
Die ungeprüfte japanische Patentschrift (Kokai) JP 2008- 86 154 A offenbart zum Beispiel ein Verfahren zum Verringern von Leckstrom eines Wechselrichters, das Verfahren umfassend das Steuern der Leitung/Nichtleitung eines Schalters, der zwischen der Erde und einem Verbindungspunkt eines ersten Kondensators und einem zweiten Kondensator, der zwischen dem Wechselrichter zum Antrieben einer Last und einer Wechselstromversorgung, der mit dem Wechselrichter verbunden ist, verbunden ist, wobei der erste Kondensator und der zweite Kondensator in Reihe geschaltet und über Ausgabeleitungen der Wechselstromversorgung angeschlossen sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Um das Problem mit dem Leckstrom anzugehen, muss der Leckstrom gemessen werden. Der Leckstrom wird durch eine pulsbreitenmodulierte Hochgeschwindigkeits-Schaltsteuerung der Wechselrichter zur Versorgung des Motors mit Antriebsstrom bei Vorhandensein von Streukapazität verursacht und weist folglich eine sehr hohe Frequenz auf. Somit ist es sehr schwierig, den Leckstrom selbst direkt zu messen. Wenn ein Wechselrichter zum Antreiben eines Motors verwendet wird, wird ein Leckstrom mit einer gewissen, großen oder kleinen Intensität erzeugt. Mit einer Motorantriebsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Wechselrichtern zum Zuführen von Antriebsstrom für eine Mehrzahl von Motoren verwendet, ist es sehr wichtig, die Kombination aus einem Wechselrichter und einem Motor zu kennen, welche den größten Leckstrom verursacht, um bei der Motorantriebsvorrichtung wirksame Maßnahmen zu treffen, das Problem mit dem Leckstrom zu behandeln. Daher ist eine Technologie wünschenswert, mit der die Kombination aus einem Wechselrichter und einem Motor, welche den größten Leckstrom verursacht, einfach und genau ermittelt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Motorantriebsvorrichtung einen Wandler, der derart ausgelegt ist, dass er Wechselstrom, der durch eine Wechselstromversorgung eingeleitet wird, in Gleichstrom verwandelt, und den Gleichstrom an einen Gleichstrom-Zwischenkreis abgibt, einen für den Gleichstrom-Zwischenkreis bereitgestellten Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator, eine Mehrzahl von für jeweils für Motoren vorgesehenen Wechselrichtern, die derart ausgelegt sind, dass sie einen Stromumwandlungsvorgang in Übereinstimmung mit einer empfangenen Anweisung ausführen, um den Gleichstrom in dem Gleichstrom-Zwischenkreis in Wechselstrom für den Antrieb der Motoren umzuwandeln, eine Diagnosebefehlseinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie eine Verarbeitung ausführt, um zu einer gegebenen Zeit immer nur einem der Wechselrichter die Anweisung zu erteilen, den Stromumwandlungsvorgang auszuführen und die Verarbeitung für die anderen Wechselrichter aus der Mehrzahl von Wechselrichtern nacheinander zu wiederholen, eine Wechselspannungs-Erfassungseinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie einen Spitzenwert des Wechselstroms an einer Wechselstromeingangsseite des Wandlers ermittelt, eine Gleichspannungs-Erfassungseinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie einen Wert der Gleichspannung ermittelt, die an dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator angelegt ist, eine Berechnungseinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie eine Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungs-Erfassungseinheit ermittelten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungs-Erfassungseinheit ermittelten Wechselspannung berechnet, eine Speichereinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie die durch die Berechnungseinheit berechnete Differenz in Zuordnung zu dem Wechselrichter, der durch die Diagnosebefehlseinheit angewiesen worden war, den Stromumwandlungsvorgang auszuführen, wenn der Wert der Gleichspannung, der für die Berechnung der Differenz verwendet worden ist, durch die Gleichspannungs-Erfassungseinheit ermittelt worden ist, speichert, und eine Leckstrom-Bestimmungseinheit, die derart ausgelegt ist, dass sie bestimmt, dass der in Zuordnung zu der größten in der Speichereinheit gespeicherten Differenz gespeicherte Wechselrichter der Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat, auf.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden begleitenden Zeichnungen besser verständlich:

1 zeigt eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2 ist ein Schaltplan zur Erklärung eines Strompfades eines Leckstroms, der durch einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator fließt;
3A ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten eines Leckstroms, wobei das Diagramm eine Beziehung zwischen Wechselspannungswellenformen an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers und Gleichspannungswellenformen am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator darstellt, wenn die Schaltvorrichtungen in den Wechselrichtern keinen Schaltvorgang ausführen;
3A ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten eines Leckstroms, wobei das Diagramm eine Beziehung zwischen Wechselspannungswellenformen an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers und Gleichspannungswellenformen am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator darstellt, wenn die Schaltvorrichtungen in den Wechselrichtern Schaltvorgänge ausgeführt haben;
4 ist ein (erstes) Diagramm zur Erklärung eines Stromflusses zum Zeitpunkt einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten von Leckstrom;
5 ist ein (zweites) Diagramm zur Erklärung eines Stromflusses zum Zeitpunkt einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten von Leckstrom;
6 ist ein (drittes) Diagramm zur Erklärung eines Stromflusses zum Zeitpunkt einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten von Leckstrom;
7 zeigt ein Simulationsergebnis einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom;
8 zeigt ein Simulationsergebnis von Schwankungen der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom;
9 zeigt ein Simulationsergebnis von Wechselstromflüssen durch Wechselstromdrosseln an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom;
10 zeigt ein Simulationsergebnis der Ladungsmenge, die verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator fließt; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betriebsvorgang der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine Motorantriebsvorrichtung zur Feststellung eines Wechselrichters mit einem großen Leckstrom beschrieben. In den Zeichnungen sind dieselben Elemente mit denselben Bezugsnummern gekennzeichnet. Durch dieselben Bezugsnummern gekennzeichnete konstituierende Bestandteile in verschiedenen Zeichnungen weisen dieselben Funktionen auf. Ferner sind die Zeichnungen zum besseren Verständnis durch den Leser in verschiedenen Maßstaben gezeigt. Es ist zu beachten, dass das Antreiben eines Motors im Allgemeinen Leckstrom einer gewissen, großen oder kleinen Intensität verursacht, während in der vorliegenden Offenbarung „ein Leckstrom, der eine Fehlfunktion oder Beschädigung verursachen würde, ist aufgetreten“ vereinfacht ausgedrückt werden kann durch „ein Leckstrom ist aufgetreten“ oder „ein Auftreten von Leckstrom“, während „kein Leckstrom, der eine Fehlfunktion oder Beschädigung verursachen würde, ist aufgetreten“ vereinfacht ausgedrückt werden kann durch „kein Leckstrom ist aufgetreten“ oder „kein Auftreten von Leckstrom“.
1 zeigt eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine Motorantriebsvorrichtung 1 eine Mehrzahl von Drehstrommotoren 2-n (n ist eine positive ganze Zahl) steuert. Die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf Motoren 2-n einer bestimmten Art beschränkt; die Motoren können zum Beispiel auch Asynchronmotoren oder Synchronmotoren sein. Ferner ist die vorliegende Ausführungsform nicht beschränkt auf eine Wechselstromversorgung 3 und Motoren 2, die für eine bestimmte Anzahl von Phasen ausgelegt sind; es können auch eine einphasige Stromversorgung und Einphasenmotoren verwendet sein. Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Wechselstromversorgung 3 eine Dreiphasen-Wechselstromversorgung und die Motoren 2-n sind Drehstrommotoren.
Vor der Beschreibung einer Servomotorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform wird die Antriebssteuerung des Motors 2 beschrieben. Wie bei herkömmlichen Motorantriebsvorrichtungen steuert die Motorantriebsvorrichtung 1 Wechselrichter 13-n (n ist eine positive ganze Zahl), die eine Stromumwandlung zwischen Gleichstrom eines Gleichstrom-Zwischenkreises und Wechselstrom, der ein Antriebsstrom oder ein regenerativer Strom der Motoren 2-n ist, ausführt. Auf Grundlage der Geschwindigkeiten der (Rotoren der) Motoren 2-n (Drehzahlrückkopplung), Ströme durch Verdrahtungen der Motoren 2-n (Stromrückkopplung), spezifischer Drehmomentanweisungen, eines Betriebsprogramms für die Motoren 2-n und dergleichen, erzeugt die Motorantriebsvorrichtung 1 Schaltanweisungen zum Steuern der Geschwindigkeiten, Drehmomente oder Positionen der Rotoren der Motoren 2-n zum Beispiel in einer übergeordneten Steuerung (nicht abgebildet). Der Stromumwandlungsvorgang durch die Wechselrichter 13-n wird in Übereinstimmung mit den durch die Motorantriebsvorrichtung 1 erzeugten Schaltanweisungen gesteuert.
Wie in 1 dargestellt weist die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform einen Wandler 11, einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12, Wechselrichter 13-n (n ist eine positive ganze Zahl), eine Diagnosebefehlseinheit 14, eine Wechselspannungserfassungseinheit 15, eine Gleichspannungserfassungseinheit 16, eine Berechnungseinheit 17, eine Speichereinheit 18 und eine Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 auf. Die Motorantriebsvorrichtung 1 weist auch eine Benachrichtigungseinheit 20 auf, die derart ausgelegt ist, dass sie über Ergebnisse der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 benachrichtigt. Die Phasen der dreiphasigen Wechselstromversorgung 3 werden als R-Phase, S-Phase und T-Phase bezeichnet, N bezeichnet einen Erdungspunkt.
Die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform weist einen Wandler 11 auf. Der Wandler 11 wandelt den durch die dreiphasige Wechselstromversorgung 3 gelieferten Wechselstrom in Gleichstrom um und gibt den Gleichstrom an den Gleichstrom-Zwischenkreis aus. Der Wandler 11 kann zum Beispiel eine Diodengleichrichtschaltung, eine 120-Grad Leitungsgleichrichtschaltung, eine pulsbreitenmodulierte Schaltsteuerungs-Gleichrichtschaltung mit darin angeordneten Schaltvorrichtungen, oder dergleichen sein. Ist der Wandler 11 eine Diodengleichrichtschaltung, so richtet der Wandler 11 den durch die Wechselstromversorgung 3 zugeführten Wechselstrom gleich und gibt einen Gleichstrom an den Gleichstrom-Zwischenkreis aus, der auf der Gleichstromseite angeordnet ist. Ist der Wandler 11 eine 120-Grad Leitungsgleichrichtschaltung oder eine pulsbreitenmodulierte Schaltsteuerungs-Gleichrichtschaltung, so kann der Wandler 11 ausgeführt sein als ein Stromwandler, der imstande ist, Wechsel- und Gleichströme in beide Richtungen umzuwandeln, den durch die Wechselstromversorgung 3 eingeleiteten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und den Gleichstrom an die Gleichstromseite auszugeben, sowie Gleichstrom im Gleichstrom-Zwischenkreis in Wechselstrom umzuwandeln und den Wechselstrom zur Wechselstromversorgung 3 rückzuführen, wenn die Motoren abbremsen. Ist der Wandler 11 eine pulsbreitenmodulierte Schaltsteuerungs-Gleichrichtschaltung, so weist der Wandler 11 Brückenschaltungen von Schaltvorrichtungen und Dioden in Antiparallelschaltung auf. In diesem Fall können die Schaltvorrichtungen zum Beispiel IGBTs (bipolare Transistoren mit isoliertem Gate), Thyristoren, GTOs (Abschaltthyristoren), Transistoren, oder dergleichen sein, wobei die vorliegende Ausführungsform jedoch nicht auf eine bestimmte Art von Schaltvorrichtungen beschränkt ist und andere Arten von Schaltvorrichtungen verwendet sein können.
Der Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator (auch als Glättungskondensator bezeichnet) 12 ist für den Gleichstrom-Zwischenkreis bereitgestellt, welcher die Gleichstromausgangsseite des Wandlers 11 mit der Gleichstromeingangsseite der Wechselrichter 13-n verbindet. Der Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 führt eine Funktion zur Reduzierung von Welligkeit der Gleichstromausgabe des Wandlers 11 und zur Speicherung von Gleichstrom im Gleichstrom-Zwischenkreis durch.
Jeder der Wechselrichter 13-n liefert Antriebsstrom für eine Mehrzahl von Motoren 2-n zum Antreiben der Motoren 2-n; somit ist die Anzahl der bereitgestellten Wechselrichter (n im dargestellten Beispiel) dieselbe, wie die Anzahl der Motoren 2-n.
Die Wechselrichter 13-n sind an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen und führen eine Stromumwandlung zwischen Gleichstrom im Gleichstrom-Zwischenkreis und Wechselstrom, der der Antriebsstrom oder regenerative Strom der Motoren 2-n ist, aus, während die Schaltvorrichtungen in Übereinstimmung mit den von einer übergeordneten Steuerung (nicht abgebildet) empfangenen Schaltanweisungen ein- oder ausgeschaltet werden. Die Wechselrichter 13-n weisen Brückenschaltungen von Schaltvorrichtungen und Dioden in Antiparallelschaltung auf, und die Schaltvorrichtungen werden zum Beispiel durch ein pulsbreitenmoduliertes Schaltsteuerungsverfahren ein- und ausgeschaltet. Die Schaltvorrichtungen können zum Beispiel FETs (Feldeffekttransistoren) oder andere unipolare Transistoren, bipolare Transistoren, IGBTs, Thyristoren, GTO-Thyristoren oder dergleichen sein, wobei die vorliegende Ausführungsform jedoch nicht auf eine bestimmte Art von Schaltvorrichtungen beschränkt ist und andere Arten von Schaltvorrichtungen verwendet sein können. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Wechselrichter 13-n als Drehstrombrückenschaltungen ausgeführt, da die an die Motorantriebsvorrichtung 1 angeschlossenen Motoren 2-n Drehstrommotoren sind; sind die Motoren 2-n Einphasenmotoren, so sind die Wechselrichter 13-n als Einphasen-Brückenschaltungen ausgeführt.
Im normalen Betriebsmodus zum Betreiben der Motoren 2-n wandeln die Wechselrichter 13-n den vom Wandler 11 durch den Gleichstrom-Zwischenkreis gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom einer gewünschten Spannung und einer gewünschten Frequenz um, um die Motoren 2-n anzutreiben, und zwar durch die Schaltvorgänge der darin angeordneten Schaltvorrichtungen in Übereinstimmung mit den von der übergenordneten Steuerung empfangenen Schaltanweisungen, und geben den Gleichstrom aus (Umkehrbetrieb). Somit arbeiten die Motoren 2-n mit einem zugeführten Wechselstrom variabler Spannung und variabler Frequenz. Regenerativer Strom wird erzeugt, wenn die Motoren 2-n abbremsen und die Wechselrichter 12-n durch die Motoren 2-n erzeugten regenerativen Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, und zwar durch die Schaltvorgänge der darin angeordneten Schaltvorrichtungen in Übereinstimmung mit den von der übergeordneten Steuerung empfangenen Schaltanweisungen, und den Gleichstrom zum Gleichstrom-Zwischenkreis rückführen (Umwandlungsbetrieb). Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der später ausführlich beschrieben wird, und zwar nicht im Betriebsmodus zum Betreiben der Motoren 2-n, sondern in einem Modus zur Bestimmung (Erkennung) eines Wechselrichters mit einem gro-ßen Leckstrom (im Folgenden bezeichnet als „der Diagnosemodus“), führt die Diagnosebefehlseinheit 14 die Verarbeitung aus, welche bewirkt, dass zu einer bestimmten Zeit jeweils nur ein Wechselrichter der Mehrzahl von Wechselrichtern 13-n den Stromumwandlungsvorgang durchführt, und wiederholt die Verarbeitung nacheinander für die übrigen Wechselrichter.
Im Diagnosemodus führt die Diagnosebefehlseinheit 14 die Verarbeitung zum Erteilen einer Anweisung an jeweils nur einen Wechselrichter der Mehrzahl von Wechselrichtern 13-n aus, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, und wiederholt die Verarbeitung nacheinander für die übrigen Wechselrichter 13-n. Insbesondere gibt die Diagnosebefehlseinheit 14 eine Anweisung an einen Wechselrichter aus, Gleichstrom im Gleichstrom-Zwischenkreis in Antriebs-Wechselstrom durch die Schaltvorgänge der Schaltvorrichtungen (Ein/Aus-Schaltanweisung) umzuwandeln, während sie an die übrigen Wechselrichter mit Ausnahme des einen Wechselrichters Anweisungen ausgibt, keinen durch den Wandler 11 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln (d.h., Nur-Aus-Schaltanweisung). Die Diagnosebefehlseinheit 14 führt diese Anweisungsverarbeitung für die Wechselrichter 13-n nacheinander für jeweils einen der Wechselrichter aus. Somit führt im Diagnosemodus zur einer bestimmten Zeit jeweils nur ein Wechselrichter den Stromumwandlungsvorgang aus. Daher wird nur der Motor angetrieben, der an den einen Wechselrichter, welcher den Stromumwandlungsvorgang ausführt, angeschlossen ist.
Die Wechselspannungs-Erfassungseinheit 15 erfasst einen Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11. Der Spitzenwert einer Wechselspannung beträgt $\sqrt{2}$
mal dem tatsächlichen Wert der Wechselspannung. Der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfasste Spitzenwert der Wechselspannung wird an die Berechnungseinheit 17 weitergeleitet.
Die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasst einen Wert einer Gleichspannung, die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegt. Der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasste Wert der Gleichspannung wird an die Berechnungseinheit 17 weitergeleitet.
Die Berechnungseinheit 17 berechnet die Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung. Einzelheiten der Berechnungsverarbeitung durch die Berechnungseinheit 17 werden später beschrieben.
Die Speichereinheit 18 speichert die durch die Berechnungseinheit 17 berechnete Differenz in Zuordnung zu dem Wechselrichter, der durch die Diagnosebefehlseinheit 14 angewiesen worden ist, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, als die Gleichspannungserfassungseinheit 16 den Wert der für die Berechnung der Differenz verwendeten Gleichspannung erfasst hat. Wie oben beschrieben, führt im Diagnosemodus zu einer bestimmten Zeit jeweils nur ein Wechselrichter den Stromumwandlungsvorgang aus. Daher wird nur der Motor angetrieben, der an den einen Wechselrichter, welcher den Stromumwandlungsvorgang ausführt, angeschlossen ist. Somit erfasst die Wechselspannungserfassungseinheit 15 den Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11, wenn der Motor angetrieben wird, der mit dem einen Wechselrichter verbunden ist, welcher den Stromumwandlungsvorgang durchführt, und die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasst einen Wert der Gleichspannung, der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegt, wenn der an dem einen Wechselrichter, der den Stromumwandlungsvorgang durchführt, angeschlossene Motor angetrieben wird. Die Berechnungseinheit 17 berechnet die Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung, wenn der mit dem Wechselrichter, welcher den Stromumwandlungsvorgang durchführt, verbundene Motor angetrieben wird. Die Speichereinheit 18 speichert die durch die Berechnungseinheit 17 berechnete Differenz zusammen mit einer Identitätsinformation des Wechselrichters, der durch die Diagnosebefehlseinheit 14 angewiesen worden war, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen. Die Speichereinheit 18 weist zum Beispiel elektrisch löschbaren und beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher auf, wie zum Beispiel EEPROM (eingetragenes Warenzeichen), oder Direktzugriffsspeicher, der mit hoher Geschwindigkeit gelesen und beschrieben werden kann, zum Beispiel DRAM oder SRAM. Alternativ dazu kann die Speichereinheit 18 in einem Bereich einer Speichervorrichtung geschaffen sein, welche die Motorantriebsvorrichtung 1 zum Antreiben der Motoren 2-n im normalen Betriebsmodus verwendet. Einzelheiten der Speicherverarbeitung durch die Speichereinheit 18 werden später beschrieben.
Die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 stellt fest, dass der Wechselrichter, der in Zuordnung zu der größten der Differenzen in der Speichereinheit 18 gespeichert ist (mit anderen Worten, der Wechselrichter, der durch die Diagnosebefehlseinheit 14 angewiesen worden war, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, als die Gleichspannungserfassungseinheit 16 den Wert der Gleichspannung erfasste, der für die Berechnung der größten Differenz durch die Berechnungseinheit 17 verwendet wurde) der Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursachte. Das Ergebnis der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ermöglicht dem Benutzer der Motorantriebsvorrichtung 1, den Wechselrichter zu erkennen, der als derjenige bestimmt wurde, der den größten Leckstrom verursachte. Einzelheiten der Verarbeitung der Leckstrom-Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 werden später beschrieben.
Die Benachrichtigungseinheit 20 benachrichtigt über die Identitätsinformationen des Wechselrichters, der durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 als der Wechselrichter bestimmt worden ist, welcher den größten Leckstrom verursacht hat. Die Benachrichtigungseinheit 20 kann zum Beispiel eine Anzeigevorrichtung eines Personalcomputers, ein mobiles Endgerät, ein Berührungsbildschirm oder dergleichen sein, oder eine Anzeigevorrichtung, die an einer numerischen Steuerungsvorrichtung (nicht abgebildet), die in der Motorantriebsvorrichtung 1 bereitgestellt ist, befestigt ist. Die Identitätsinformationen des Wechselrichters, der als der Wechselrichter, welcher den größten Leckstrom verursacht hat, ermittelt worden ist, werden an der Anzeigevorrichtung zum Beispiel als Buchstaben oder Bilder dargestellt. Ferner kann die Benachrichtigungseinheit 20 zum Beispiel als eine Audiovorrichtung ausgebildet sein, welche Stimme oder Ton wiedergibt, wie zum Beispiel ein Lautsprecher, ein Summer oder andere Hinweistöne, um die Identitätsinformationen des Wechselrichters, der als der Wechselrichter ermittelt wurde, welcher den größten Leckstrom verursacht hat, als Klang mitzuteilen. Ferner kann die Benachrichtigungseinheit 20 Informationen durch Verwendung eines Druckers auf einem Blatt Papier oder Ähnlichem ausdrucken; zum Beispiel können die Identitätsinformationen des Wechselrichters, der als der Wechselrichter, welcher den größten Leckstrom verursacht hat, ermittelt wurde, zusammen mit der Zeit abgebildet werden, zu welcher der Leckstrom entstand. Ferner kann die Benachrichtigungseinheit 20 durch Kombinieren dieser Mittel in angemessener Weise ausgeführt sein. Zusätzlich können Daten über das Ergebnis der durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ausgegebenen Bestimmung in einer Speichervorrichtung gespeichert und für andere Zwecke weiterverwendet werden.
Das Ergebnis der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ermöglicht dem Benutzer der Motorantriebsvorrichtung 1, den Wechselrichter, der als der Wechselrichter, der den größten Leckstrom verursachte, bestimmt worden ist, einfach und exakt zu erkennen. Zum Beispiel kann der Benutzer, der den „Wechselrichter, der als der Wechselrichter, welcher den größten Leckstrom verursacht hat, ermittelt wurde“ mit Hilfe der Benachrichtigungseinheit 20 erkannt hat, eine Änderung in der Konstruktion vornehmen, wie zum Beispiel ein an den Motor angeschlossenes Kabel, das mit dem betreffenden Wechselrichter verbunden ist, oder ein Kabel, das die Wechselstromversorgung 3 mit der Motorantriebsvorrichtung 1 verbindet, durch ein dickeres Kabel ersetzen. Ferner kann in der Motorantriebsvorrichtung 1 eine Schalldämpfungsschaltung (nicht abgebildet) bereitgestellt sein, um an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 (d.h. zwischen der Wechselstromversorgung 3 und dem Wandler 11) erzeugte Geräusche zu absorbieren. Der Benutzer, der mit Hilfe der Benachrichtigungseinheit 20 erfahren hat, dass „a Leckstrom (der eine Fehlfunktion oder eine Beschädigung verursachen würde) aufgetreten ist“, kann auch eine Änderung in der Konstruktion vornehmen, wie zum Beispiel diese Schalldämpfungsschaltung durch eine andere, welche unterschiedliche Schalldämpfungseigenschaften aufweist, zu ersetzen.
Die oben beschriebene Diagnosebefehlseinheit 14, die Wechselspannungserfassungseinheit 15, die Gleichspannungserfassungseinheit 16, die Berechnungseinheit 17, die Speichereinheit 18, die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 und die Benachrichtigungseinheit 20 können zum Beispiel durch ein Softwareprogramm oder eine Kombination elektrischer Schaltkreise verschiedenster Art und einem Softwareprogramm ausgeführt sein. Sind diese Einheiten zum Beispiel durch ein Softwareprogramm ausgeführt, werden die oben beschriebenen Funktionen dieser Einheiten dadurch umgesetzt, dass ein Computer veranlasst wird, in Übereinstimmung mit dem Softwareprogramm zu arbeiten, oder dadurch, dass die arithmetische Verarbeitungseinheit, die in einer numerischen Steuervorrichtung, welche mit der Motorantriebsvorrichtung 1 verbunden ist, bereitgestellt ist, veranlasst wird, dieses Softwareprogramm auszuführen. Alternativ dazu können die Diagnosebefehlseinheit 14, die Wechselspannungserfassungseinheit 15, die Gleichspannungserfassungseinheit 16, die Berechnungseinheit 17, die Speichereinheit 18, die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 und die Benachrichtigungseinheit 20 durch eine integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt sein, wobei ein in diese Schaltung geschriebenes Softwareprogramm die Funktionen dieser Einheiten ausführt.
Wenn ferner zum Beispiel eine Mehrzahl von Motorantriebsvorrichtungen 1 geschaffen sind und die Steuersysteme der Motorantriebsvorrichtungen 1 über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, können Ergebnisse der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheiten 19 der Motorantriebsvorrichtungen 1 in einem Cloud-Server gemeinsam genutzt werden.
Sind ferner zum Beispiel eine Mehrzahl von Fertigungszellen aufweisend Werkzeugmaschinen, die jeweils eine Motorantriebsvorrichtung 1 aufweisen, über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden, können Ergebnisse der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheiten 19 der Motorantriebsvorrichtungen 1 durch den Fertigungszellen übergeordnete Zellensteuerungen oder durch eine den Zellensteuerungen wiederum übergeordnete Produktionssteuerungsvorrichtung gemeinsam genutzt werden.
Eine Fertigungszelle ist eine Reihe von Werkzeugmaschinen, die zur Produktionsherstellung flexibel miteinander kombiniert sind. Eine Fertigungszelle ist zum Beispiel aus einer Mehrzahl von Werkzeugmaschinen oder einer Mehrzahl verschiedener Arten von Werkzeugmaschinen ohne Einschränkung der Anzahl von Werkzeugmaschinen in einer Fertigungszelle gebildet. Eine Fertigungszelle kann zum Beispiel eine Fertigungslinie sein, in der ein Werkstück durch eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen bearbeitet wird, um ein Fertigprodukt zu erzeugen. Ferner kann eine Fertigungszelle zum Beispiel eine Fertigungslinie sein, in der zwei oder mehrere Artikel (Komponenten), die jeweils durch zwei oder mehr Werkzeugmaschinen bearbeitet wurden, durch eine weitere Werkzeugmaschine im Herstellungsverfahren zu einem fertigen Artikel (Produkt) zusammengesetzt werden. Ferner können zum Beispiel zwei oder mehr Artikel, die in zwei oder mehr Fertigungszellen bearbeitet wurden, zu einem fertigen Artikel (Produkt) zusammengesetzt werden. Fertigungszellen und Zellensteuerungen sind kommunizierbar über ein Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel ein Intranet, miteinander verbunden. Fertigungszellen sind in einer Fabrik angeordnet, in welcher die Produkte hergestellt werden. Im Gegensatz dazu können Zellensteuerungen in der Fabrik bereitgestellt sein, in welcher Fertigungszellen angeordnet sind, oder in einem von der Fabrik getrennten Gebäude. Zum Beispiel können Zellensteuerungen in einem getrennten Gebäude geschaffen sein, das sich am selben Gelände befindet, wie die Fabrik, in der Fertigungszellen angeordnet sind.
Eine Produktionssteuerungsvorrichtung ist Zellensteuerung übergeordnet bereitgestellt. Eine Produktionssteuerungsvorrichtung ist gegenseitig kommunizierbar mit Zellensteuerungen verbunden und erteilt den Zellensteuerungen Anweisungen in Einklang mit einem Produktionsplan. Eine Produktionssteuerungsvorrichtung kann in einem Büro geschaffen sein, das sich in einem von der Fabrik entfernten Standort befindet. In einem solchen Fall sind die Zellensteuerungen und die Produktionssteuerungsvorrichtung gegenseitig kommunizierbar über ein Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel dem Internet, miteinander verbunden.
In einem solchen Produktionssystem kann eine Anzeigevorrichtung, die in einer Zellensteuerung oder in der Produktionssteuerungsvorrichtung bereitgestellt ist, als die Benachrichtigungseinheit 20 verwendet und angewiesen werden, die „Identitätsinformationen des Wechselrichters, der als der Wechselrichter ermittelt wurde, welcher den größten Leckstrom verursacht hat“ anzuzeigen. Alternativ dazu ist anstatt der oder gemeinsam mit der Anzeigevorrichtung eine als die Benachrichtigungseinheit 20 dienende Audiovorrichtung verwendet, um einen Alarmton oder ein Summen zu erzeugen, um dem Benutzer Ergebnisse der Bestimmung mitzuteilen. Dies ermöglicht Bedienern oder Führungskräften in der Fabrik, auf einfache Weise die Motorantriebsvorrichtung 1 zu erkennen, für welche eine Konstruktionsänderung erwünscht ist, um Leckstrom zu verringern.
Die Verarbeitung zum Berechnen von Differenzen durch die Berechnungseinheit 17, die Verarbeitung zum Speichern der Differenzen durch die Speichereinheit 18 und die Bestimmungsverarbeitung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 werden nun ausführlich beschrieben unter Bezugnahme auf 2 bis 10.
2 ist ein Schaltplan zur Erklärung eines Strompfades eines Leckstroms, der durch einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator fließt.
Es liegt eine Streukapazität vor mit den Motoren 2-n, den Stromversorgungskabeln für die Motoren und dergleichen. In 2, ist Streukapazität mit Bezugsnummer 200 gekennzeichnet. Wenn die Schaltvorrichtungen in den Wechselrichtern 13-n Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge ausführen, um Wechselstrom zum Antreiben der Motoren 2-n zuzuführen, fließt ein Leckstrom durch die Wechselstromversorgung 3, den Wandler 11, die Wechselrichter 13-n und die Streukapazität 200. In 2 bilden dicke gestrichelte Linien mit Pfeilen einen Beispielpfad ab, durch den ein durch den Motor 2-1- verursachter Leckstrom fließt. Der in 2 abgebildete Strompfad ist nur ein Beispiel, und in der Realität wechselt der Strompfad, durch den ein durch das Antreiben des Motors 2-1 verursachter Leckstrom fließt, von einem Augenblick zum anderen abhängig von den Kombinationen von Ein-/Aus-Zuständen der Schaltvorrichtungen am oberen Arm und am unteren Arm des Wechselrichter 13-1 sowie anderen Faktoren.
Wird durch Antreiben des Motors 2-1 ein Leckstrom verursacht, fließt ein Teil des Leckstroms auch zum Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12. In 2 bilden dicke, abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien mit Pfeilen einen Beispielpfad eines Leckstroms ab, der durch den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt, wenn der durch Antreiben des Motors 2-1 verursachte Leckstrom zum Beispiel durch den Strompfad fließt, der durch die dick gestrichelten Linien mit Pfeilen abgebildet ist. Nimmt der durch Antreiben des Motors 2-1 verursachte Leckstrom einen anderen Strompfad im Wandler 11, so nimmt der Leckstrom, der zum Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt, folglich einen anderen Strompfad im Wandler 11. der Fluss des Leckstroms in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 verursacht ein Schwanken der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden elektrischen Spannung.
3A ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten eines Leckstroms, wobei das Diagramm eine Beziehung zwischen Wechselspannungswellenformen an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers und Gleichspannungswellenformen am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator darstellt, wenn die Schaltvorrichtungen in den Wechselrichtern keinen Schaltvorgang ausführen. 3B ist ein schematisches Diagramm zur Erklärung einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch das Auftreten eines Leckstroms, wobei das Diagramm eine Beziehung zwischen Wechselspannungswellenformen an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers und Gleichspannungswellenformen am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator darstellt, wenn die Schaltvorrichtungen in den Wechselrichtern Schaltvorgänge ausgeführt haben. In 3A und 3B sind Drehstrom-Wechselspannungswellenformen an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 durch durchgezogene Linien abgebildet, während Gleichspannungswellenformen am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 durch abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien abgebildet sind.
Wenn in der Motorantriebsvorrichtung 1 der Wandler 11 den durch die Drehstromversorgung 3 (R-Phase, S-Phase und T-Phase) zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und den Gleichstrom zum Gleichstrom-Zwischenkreis weiterleitet und die Wechselrichter 13-n keinen Stromumwandlungsvorgang ausführen, da die darin angeordneten Schaltvorrichtungen keinen Schaltvorgang durchführen, ist der Wert der durch den Wandler 11 zum Gleichstrom-Zwischenkreis ausgegebenen Gleichspannung gleich dem Spitzenwert der Wechselspannung (V2 Mal der tatsächliche Wert der Wechselspannung) an der Wechselstromeingangsseite, wie in 3A dargestellt. Führen die Wechselrichter 13-n in der Folge einen Stromumwandlungsvorgang aus, da die Schaltvorrichtungen darin Schaltvorgänge durchführen, fließt ein Leckstrom durch die Wechselstromversorgung 3, den Wandler 11, die Wechselrichter 13-n und die Streukapazität 200, und ein Teil des Leckstroms fließt zum Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12. Dadurch schwankt die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung, wie in 3B dargestellt. Mit anderen Worten schwanken das Gleichstrompotenzial an der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial an der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial. Man beachte, dass die Amplitude der Spannungsschwankung nicht so groß ist, da der Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 im Allgemeinen eine sehr gro-ße Kapazität aufweist. Wenn, wie in 3B abgebildet, die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung schwankt, übertreffen die Spitzenwerte der Wechselspannung das Gleichstrompotenzial an der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial an der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensators 12 zu bestimmten Zeiten (P und Q in den Zeichnungen), wenn ein Strom auftritt, der durch die Wechselstromversorgung 3 in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt. Der Strom der in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt, lädt ferner den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12, was zu einer Schwankung der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Spannung führt. Die Beziehung zwischen der Schwankung der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Spannung und dem Leckstrom ist in der Folge ausführlicher beschrieben.
4 bis 6 sind Diagramme zur Erklärung eines Stromflusses zum Zeitpunkt einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom. Im Allgemeinen sind in der Motorantriebsvorrichtung 1 die Wechselstromdrosseln 21 an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 bereitgestellt. Ferner können Y-Kondensatoren (Leitungsumgehungskondensatoren) zwischen dem Gleichstrompotenzial der positiven Seite und der Erde und zwischen dem Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises und der Erde hauptsächlich zum Zweck der Schalldämpfung angeschlossen sein. In den in 4 bis 6 abgebildeten Beispielen ist ein Y-Kondensator 31P mit der Kapazität CPG zwischen dem Gleichstrompotenzial der positiven Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises und der Erde und ein Y-Kondensator 31N mit der Kapazität CNG zwischen dem Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises und der Erde angeschlossen. C_MOTOR ist die Kapazität der Streukapazität 200. In den in 4 bis 6 abgebildeten Beispielen wurde davon ausgegangen, dass die Motorantriebsvorrichtung 1 einen Motor und einen Wechselrichter aufweist, die zum Zweck einer einfacheren Beschreibung mit den Bezugszeichen 2-1 bzw. 13-1 gekennzeichnet sind.
Wenn die Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1 Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge ausführen, um Wechselstrom zum Antreiben des Motors zuzuführen, fließt ein Leckstrom durch die Wechselstromversorgung 3, den Wandler 11, den Wechselrichter 13-1 und die Streukapazität 200. Dieser Leckstrom fließt auch durch Gleichstromkondensator 12 und, wie in 4 abgebildet, bringt die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung zum Schwanken, d.h. bringt das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial zum Schwanken. Wenn das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial schwanken, liegt eine Spannung abhängig von der Amplitude dieser Schwankung an den Wechselstromdrosseln 21 an, welche in den Wechselstromdrosseln 21 Energie erzeugt, was zu Stromflüssen wie in 5 abgebildet führt, und die Ströme fließen in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 und die Y-Kondensatoren 31P und 31N. Durch die Auswirkungen der Induktivität der Y-Kondensatoren 31P und 31N erhöht sich das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial, was zu Stromflüssen wie in 6 abgebildet führt, die in der entgegengesetzten Richtung fließen, wie die Stromflüsse in 5.
Wie oben beschrieben schwankt das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial aufgrund der Ladungsübertragung zwischen dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12, der Streukapazität 200 und den Y-Kondensatoren 31P und 31N während den Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgängen der Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1. Jedoch ändert sich die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung VPN nur sehr geringfügig, da die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 sehr viel größer ist, als die Kapazität des Y-Kondensators 31P. Somit kann durch Näherung davon ausgegangen werden, dass die Übertragung der Ladungen zwischen der Streukapazität 200 und den Y-Kondensatoren 31P und 31N stattfindet. Geht man davon aus, dass Ladungen zwischen der Streukapazität 200 und den Y-Kondensatoren 31P und 31N ideal übertragen werden, ist die Ladung der Streukapazität 200 gleich der Entladung der Y-Kondensatoren 31P und 31N. Somit gilt die Gleichung 1, in der V_FALL die Amplitude der Spannungsschwankung im Gleichstrompotenzial der positiven Seite oder im Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial ist. $C_{MOTOR} (V_{PN} - V_{FALL}) = (C_{PG} + C_{NG}) V_{FALL}$
Gleichung 1 wird umgestellt zu Gleichung 2. $V_{FALL} = \frac{C_{MOTOR} V_{PN}}{C_{MOTOR} + C_{PG} + C_{NG}}$
Wie aus Gleichung 2 ersichtlich ist, hängt die Amplitude der Spannungsschwankung V_FALL des Gleichstrompotenzials der positiven Seite oder des Gleichstrompotenzials der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial von der Kapazität C_MOTOR der Streukapazität 200, der Kapazität CPG des Y-Kondensators 31P und der Kapazität CNG des Y-Kondensators 31N ab. Mit anderen Worten, aufgrund des Vorhandenseins der Streukapazität 200 tritt ein Leckstrom während den Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgängen der Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1 auf und bringt das Gleichstrompotenzial der positiven Seite oder das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial zum Schwanken.
Wenn, wie oben beschrieben, der Wandler 11 den durch die Drehstrom-Wechselstrom-Stromversorgung 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und den Gleichstrom zum Gleichstrom-Zwischenkreis weiterleitet und der Wechselrichter 13-1 keinen Stromumwandlungsvorgang ausführt, da die darin angeordneten Schaltvorrichtungen keinen Schaltvorgang durchführen, ist der Wert der durch den Wandler 11 zum Gleichstrom-Zwischenkreis ausgegebenen Gleichspannung gleich dem Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite, wie in 3A dargestellt. Mit anderen Worten ist der Wert der Gleichspannung, die durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasst wurde (d.h. der Wert der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Gleichspannung) gleich dem Spitzenwert der Wechselspannung, die in diesem Fall durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfasst wurde. Wenn im Gegensatz dazu die Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1 Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge durchführen, tritt ein Leckstrom auf, und dieser Leckstrom bringt die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung zum Schwanken (3B) In diesem Fall erhöht sich der Wert der Gleichspannung, die durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasst wurde (d.h. der Wert der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Gleichspannung) und übertrifft den Spitzenwert der Wechselspannung, die durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfasst wurde, und wird konstant, nachdem er sich auf ein bestimmtes Niveau erhöht hat. Als Ergebnis davon unterscheidet sich der Wert der Gleichspannung vom Spitzenwert der Wechselspannung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Auftreten von Leckstrom festgestellt auf Grundlage der Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung. Es ist vernünftig anzunehmen, dass die Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung proportional zur Intensität des Leckstroms ist. Die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ermittelt den Wechselrichter, der den größten Leckstrom verursacht hat, auf Grundlage der durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz (d.h. der Amplitude der Schwankung des Wertes der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Gleichspannung verglichen mit dem Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11).
Nun wird das Verhältnis zwischen der durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz und dem Leckstrom beschrieben. Es gilt die Gleichung 3, in der ΔV die Erhöhung der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Spannung ist, i der in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließende Leckstrom ist, Q die Erhöhung der Ladung des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensators 12 ist und C die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensators 12 ist. In Gleichung 3 ist t eine Zeitspanne vom Beginn einer Erhöhung der Spannung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 (d.h. dem Beginn der Schaltvorgänge durch die Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1) bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensators 12 nach der Erhöhung einen ungefähr konstanten Wert erreichte. $Q = C Δ V$
Gleichung 3 wird umgestellt zu Gleichung 4. $Δ V = \frac{Q}{C} = \frac{i}{C} t$
Wie aus Gleichung 4 ersichtlich ist, können die Spannungssteigerungen ΔV am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 ausgedrückt werden durch Zeitintegration des Leckstroms i, der in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt. Gleichung 4 wird umgestellt zu Gleichung 5. $i = \frac{C Δ V}{t}$
Wie oben unter Bezugnahme auf 3B beschrieben fließt ein Teil (d.h. i) des Leckstroms, der durch die Streukapazität 200, die Wechselstromversorgung 3 und den Wandler 11 fließt, in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 und der Rest durch den Wechselrichter 13-1. Das Verhältnis des Leckstroms i, der in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt, und dem Leckstrom, der durch den Wechselrichter 13-1 fließt, beträgt ungefähr den Kehrwert des Impedanzverhältnisses zwischen dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 und dem Wechselrichter 13-1. Mit anderen Worten stehen der Leckstrom I, der durch die Streukapazität 200 die Wechselstromversorgung 3 und den Wandler 11 fließt, und der Leckstrom i, der in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließt, in einem proportionalen Verhältnis zueinander. Es gilt die Gleichung 6, in der K ein Proportionalitätsfaktor ist. $I = Ki$
Durch Einsetzen von Gleichung 5 in Gleichung 6 erhält man Gleichung 7. $I = \frac{K Δ V}{t}$
Wie aus Gleichung 7 ersichtlich ist, ist der Leckstrom I, der durch die Streukapazität 200, die Wechselstromversorgung 3 und den Wandler 11 fließt, proportional zur durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz (d.h. der Amplitude der Schwankung des Wertes der am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegenden Wechselspannung im Vergleich zum Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11, welche die „Spannungserhöhung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12“ ist). Gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 fest, dass der Wechselrichter, der mit dem größten durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz in Zusammenhang steht, der Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat.
7 bis 10 zeigen Ergebnisse einer mit den oben unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschriebenen Vorgangsreihen durchgeführten Simulationsanalyse. Die Simulation wurde in einer Umgebung durchgeführt, in welcher Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1 Schaltvorgänge in bestimmten Zeitintervallen ausführen, während der Wandler 11 die durch die Wechselstromversorgung 3 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln und den Gleichstrom zum Gleichstrom-Zwischenkreis ausgeben. Die Kapazität C_MOTOR der Streukapazität 200 wurde so eingestellt, dass sie kleiner ist, als die Gesamtkapazität (C_PG + C_NG) der Y-Kondensatoren 31P und 31N.
7 zeigt ein Simulationsergebnis einer Spannungsschwankung am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom. In 7 kennzeichnen gestrichelte Linien das Gleichstrompotenzial der positiven Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial, abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien kennzeichnen das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial, und durchgezogene Linien kennzeichnen die an der Streukapazität 200 anliegende Spannung. Wenn kein Wechselspannungs-Antriebstrom durch den Motor 2-1 fließt, wie aus 7 ersichtlich ist, liegt das Gleichstrompotenzial der positiven Seite oder das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial an der Streukapazität 200 an. Sind zum Beispiel die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am unteren Arm des Wechselrichters 13-1 ein und die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am oberen Arm aus, so liegt das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial an der Streukapazität 200 an. Wenn der Betrieb der Schaltvorrichtungen vom Zustand, in dem die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am unteren Arm des Wechselrichters 13-1 ein sind und die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am oberen Arm aus sind, zu dem Zustand, in dem die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am unteren Arm aus sind und die Schaltvorrichtungen für alle drei Phasen am oberen Arm ein sind, umschaltet, wechselt die an der Streukapazität 200 anliegende Spannung vom Gleichstrompotenzial der negativen Seite zum Gleichstrompotenzial der positiven Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial, wie im Simulationsergebnis, das in 7 dargestellt ist. Während dieser Änderung akkumuliert die Streukapazität 200 eine Ladung, die aus der Entladung durch den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 und den Y-Kondensator 31P herrührt. Man beachte, dass die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreiskondensators 12 sehr viel größer ist, als die Kapazität des Y-Kondensators 31P, und sich die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung VPN wenig verändert. Folglich erscheint die Übertragung von Ladungen zwischen der Streukapazität 200 und den Y-Kondensatoren 31P und 31N als ein Phänomen, bei dem sich das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial in dieselbe Richtung im selben Umfang ändern, wie in 7 dargestellt.
8 zeigt ein Simulationsergebnis von Schwankungen der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom. In 8 kennzeichnen gestrichelte Linien die R-Phasen-Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11, durchgezogene Linien kennzeichnen die S-Phasen-Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 und abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien kennzeichnen die T-Phasen-Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11. Wenn das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial schwanken, wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, ist eine Spannung abhängig von der Schwankungsamplitude an den Wechselstromdrosseln 21 angelegt, und diese erscheint als Schwankungen der R-Phasen-, S-Phasen und T-Phasen-Spannungen im in 8 dargestellten Simulationsergebnis.
9 zeigt ein Simulationsergebnis von Wechselstromflüssen durch Wechselstromdrosseln an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom. In 9 kennzeichnen gestrichelte Linien den Wechselstrom, der durch die R-Phasen-Wechselstromdrossel 21 an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 fließt, durchgezogene Linien kennzeichnen den Wechselstrom, der durch die S-Phasen-Wechselstromdrossel 21 an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 fließt, und abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linien kennzeichnen den Wechselstrom, der durch die T-Phasen-Wechselstromdrossel 21 an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 fließt. Die abhängig von der Schwankungsamplitude im Gleichstrompotenzial der positiven Seite und dem Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial an den Wechselstromdrosseln 21 anliegende Spannung erzeugt Energie in den Wechselstromdrosseln 21, und aus 9 ist ersichtlich, dass Ströme durch die R-Phasen-, S-Phasen- und T-Phasen-Wechselstromdrosseln 21 fließen. Ferner ist auch ersichtlich, wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, dass Ströme durch die Auswirkungen der Induktivität der Y-Kondensatoren 31P und 31N in umgekehrter Richtung fließen.
10 zeigt ein Simulationsergebnis der Ladungsmenge, die verursacht durch ein Auftreten von Leckstrom in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator fließt. Wechselströme fließen durch die R-Phasen-, S-Phasen- und T-Phasen-Wechselstromdrosseln 21 aufgrund der Spannung, die abhängig von der Schwankungsamplitude im Gleichstrompotenzial der positiven Seite und dem Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial an den Wechselstromdrosseln 21 anliegt, und diese Wechselströme werden durch den Wandler 11 in Gleichströme umgewandelt (gleichgerichtet), und aus 10 ist ersichtlich, dass diese Ströme als Ladungen erscheinen, die in den Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 fließen.
Wie oben unter Bezugnahme auf 4 bis 10 beschrieben, verursachen Hochgeschwindigkeits-Schaltvorgänge durch die Schaltvorrichtungen im Wechselrichter 13-1 unter Vorhandensein der Streukapazität 200 einen Leckstrom, und dieser Leckstrom bringt die Spannung, die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegt (d.h. Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial), zum schwanken. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung berechnet die Berechnungseinheit 17 die Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung (d.h. dem Wert der Gleichspannung, die am Zwischenkreiskondensator 12 anliegt) und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung, und die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 stellt fest, dass der Wechselrichter, der mit der größten durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz in Zusammenhang steht, der Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betriebsvorgang der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
Die Verarbeitung zum Ermitteln des Wechselrichters, der den größten Leckstrom verursacht hat, aus der Mehrzahl von Wechselrichtern 13-n kann nur ausgeführt werden, wenn die Motorantriebsvorrichtung 1 im Diagnosemodus betrieben wird. Wird die Motorantriebsvorrichtung 1 im normalen Betriebsmodus für die Motoren 2-n betrieben, muss die Motorantriebsvorrichtung 1 in den Diagnosemodus umgeschaltet werden. Das Umschalten vom Betriebsmodus in den Diagnosemodus erfolgt zum Beispiel durch Betätigung bestimmter Tasten am Bedienterminal einer numerischen Steuerungsvorrichtung, die mit der Motorantriebsvorrichtung 1 verbunden ist, durch eine Schaltanweisung von einer der numerischen Steuerungsvorrichtung übergeordneten Zellensteuerung, oder durch eine Schaltanweisung von einer der Zellensteuerung übergeordneten Produktionssteuerungsvorrichtung. Im Diagnosemodus, bei Schritt S101, gibt die Diagnosebefehlseinheit 14 eine Anweisung an einen Wechselrichter aus, den durch den Wandler 11 zugeführten Gleichstrom über den Gleichstrom-Zwischenkreis in einen Antriebs-Wechselstrom umzuwandeln durch die Schaltvorgänge der Schaltvorrichtungen (Ein/Aus-Schaltanweisung) im Wechselrichter, und gibt die Diagnosebefehlseinheit 14 an die übrigen Wechselrichter mit Ausnahme des einen Wechselrichters Anweisungen aus, keinen durch den Wandler 11 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln (d.h. Nur-Aus-Schaltanweisung). Somit führt nur ein Wechselrichter, der die Anweisung von der Diagnosebefehlseinheit 14 empfangen hat, den Stromumwandlungsvorgang durch, und nur der Motor, der an dem einen Wechselrichter angeschlossen ist, wird angetrieben.
Eine pulsbreitenmodulierte Hochgeschwindigkeits-Schaltsteuerung des einen Wechselrichters, der die Anweisung von der Diagnosebefehlseinheit 14 empfangen hat, verursacht einen Leckstrom, der durch die Wechselstromversorgung 3, den Wandler 11, den einen Wechselrichter und die Streukapazität 200 fließt. Der Leckstrom bringt die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegende Spannung zum Schwanken, d.h. er bringt das Gleichstrompotenzial der positiven Seite und das Gleichstrompotenzial der negativen Seite des Gleichstrom-Zwischenkreises im Verhältnis zum Erdpotenzial zum Schwanken. Die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfasst den Spitzenwert der Wechselspannung an der Wechselstromeingangsseite des Wandlers 11 zu diesem Zeitpunkt (Schritt S102), und die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfasst den Wert der Gleichspannung, die zu diesem Zeitpunkt am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegt (Schritt S103). Die Verarbeitung zur Erfassung des Spitzenwerts der Wechselspannung durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 bei Schritt S102 und die Verarbeitung zur Erfassung des Werts der Gleichspannung, die am Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator 12 anliegt, bei Schritt S103, kann in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden.
Bei Schritt S104 berechnet die Berechnungseinheit 17 die Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit 16 erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit 15 erfassten Wechselspannung.
Bei Schritt S105 speichert die Speichereinheit 18 die durch die Berechnungseinheit 17 berechnete Differenz in Zuordnung zu den Identitätsinformationen des Wechselrichters, der durch die Diagnosebefehlseinheit 14 angewiesen worden ist, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, als die Gleichspannungserfassungseinheit 16 den Wert der für die Berechnung der Differenz verwendeten Gleichspannung erfasst hat.
Beim nächsten Schritt S106 ermittelt die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19, ob die Verarbeitung zum Speichern der durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenz, wenn der eine Wechselrichter, der die Anweisung von der Diagnosebefehlseinheit 14 empfangen hat, den Stromumwandlungsvorgang durchgeführt hat, in der Speichereinheit 18 für jeden der Wechselrichter ausgeführt worden ist, oder nicht. Wird ermittelt, dass es einen Wechselrichter gibt, für den eine solche Verarbeitung noch durchgeführt werden muss, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück. Während die Schritte S101 bis S106 für einen Wechselrichter nach dem anderen ausgeführt werden, werden die durch die Berechnungseinheit 17 berechneten Differenzen in Zuordnung zu den Identitätsinformationen der jeweiligen Wechselrichter, die durch die Diagnosebefehlseinheit 14 angewiesen worden waren, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, in der Speichereinheit 18 gespeichert, wenn die Gleichspannungserfassungseinheit 16 die Werte der für die Berechnung der Differenzen verwendeten Gleichspannung erfasst hat. Man beachte, dass die Bestimmungsverarbeitung bei Schritt S106 auch nicht durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ausgeführt werden könnte, wie oben beschrieben worden ist, sondern durch die Diagnosebefehlseinheit 14.
Bei Schritt S107 stellt die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 fest, dass der Wechselrichter, der in der Speichereinheit 18 in Zuordnung zu der größten der Differenzen gespeichert ist, der Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat. Das Ergebnis der Feststellung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 wird dem Benutzer durch die Benachrichtigungseinheit 20 mitgeteilt. Das Ergebnis der Bestimmung durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit 19 ermöglicht dem Benutzer der Motorantriebsvorrichtung 1, den Wechselrichter, der als der Wechselrichter, der den größten Leckstrom verursachte, bestimmt worden ist, einfach und exakt zu erkennen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Kombination eines Wechselrichters und eines Motors, welche den größten Leckstrom verursacht, in einer Motorantriebsvorrichtung, in der eine Mehrzahl von Wechselrichtern dazu verwendet wird, einer Mehrzahl von Motoren Antriebsstrom zuzuführen, einfach und exakt zu ermitteln.

Claims

Motorantriebsvorrichtung (1) aufweisend: einen Wandler (11), der dafür ausgelegt ist, durch eine Wechselstromversorgung (3) zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und den Gleichstrom an einen Gleichstrom-Zwischenkreis auszugeben; einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator (12), der für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist; mehrere Wechselrichter (13-n), die jeweils für Motoren (2-n) vorgesehen und dafür ausgelegt sind, einen Stromumwandlungsvorgang in Übereinstimmung mit einer empfangenen Anweisung auszuführen, den Gleichstrom in dem Gleichstrom-Zwischenkreis in Wechselstrom zum Antreiben der Motoren umzuwandeln; eine Diagnosebefehlseinheit (14), die dafür ausgelegt ist, eine Verarbeitung zum Erteilen einer Anweisung an nur einen der Wechselrichter (13-n) zu einer gegebenen Zeit auszuführen, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, und die Verarbeitung nacheinander für die übrigen Wechselrichter aus den Wechselrichtern (13-n) zu wiederholen; eine Wechselspannungserfassungseinheit (15), die dafür ausgelegt ist, einen Spitzenwert der Wechselspannung an einer Wechselstromeingangsseite des Wandlers (11) zu erfassen; eine Gleichspannungserfassungseinheit (16), die dafür ausgelegt ist, den Wert einer Gleichspannung, die über dem Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator (12) anliegt, zu erfassen; eine Berechnungseinheit (17), die dafür ausgelegt ist, eine Differenz zwischen dem Wert der durch die Gleichspannungserfassungseinheit (16) erfassten Gleichspannung und dem Spitzenwert der durch die Wechselspannungserfassungseinheit (15) erfassten Wechselspannung zu berechnen; eine Speichereinheit (18), die dafür ausgelegt ist, die durch die Berechnungseinheit (17) berechnete Differenz in Zuordnung zu dem Wechselrichter zu speichern, der durch die Diagnosebefehlseinheit (14) angewiesen worden war, den Stromumwandlungsvorgang durchzuführen, wenn der Wert der für die Berechnung der Differenz verwendeten Gleichspannung durch die Gleichspannungserfassungseinheit (16)erfasst wurde; und eine Leckstrom-Bestimmungseinheit (19), die dafür ausgelegt ist, festzustellen, dass der Wechselrichter, der in Zuordnung zu der größten in der Speichereinheit (18) gespeicherten Differenz gespeichert ist, derjenige Wechselrichter ist, der den größten Leckstrom verursacht hat.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Benachrichtigungseinheit (20), die dafür ausgelegt ist, Identitätsinformationen des Wechselrichters, von dem durch die Leckstrom-Bestimmungseinheit (19) festgestellt worden ist, dass er den größten Leckstrom verursacht hat, mitzuteilen.