JP2006074944A

JP2006074944A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2006074944A
Application number: JP2004257224A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takeoka; 栄二竹岡; Shigeru Nakano; 滋中野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】過電流保護の原因解析が的確に行え、短絡故障部品が特定できるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】平滑コンデンサ４の少なくとも一方の出力に接続した過電流検出手段５と、過電流の発生箇所を特定する自己診断機能を有する制御回路９と、制御回路９からのスイッチング素子駆動信号を入力とするモータ駆動手段６と、モータ駆動手段６の出力相６ｕ，出力相６ｖ，出力相６ｗ間に接続されたダイナミックブレーキリレー７ａ，ダイナミックブレーキリレー７ｂとを備え、自己診断機能により、ダイナミックブレーキリレーの接続された相の上下異なるスイッチング素子の組合せのＯＮ時における過電流診断を実行することでスイッチング素子またはダイナミックブレーキリレーの過電流発生部品を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、過電流発生の原因となった部品を特定する自己診断機能を有するモータ駆動装置に関する。

突入電流や過電圧からモータ駆動装置を保護するため、突入電流抑制抵抗器や回生抵抗器を開閉器と組み合わせて用いる。一方、モータ駆動装置は非常停止などのモータ制動時にモータ端子を短絡してダイナミックブレーキ制動するが、回路の小型化、低価格化を実現するため、開閉器を用いたダイナミックブレーキ制動が一般的である。

しかしながら、開閉器の接点は許容電流を超えた電流によって溶着することがある。開閉器の接点が溶着したままでモータを駆動させようとすると、過電流が発生する。この過電流を検出するために過電流検出手段を設けてモータ駆動装置を保護している。

また、開閉器が故障していることを検出するために、モータ駆動手段の電源に低電圧を充電してモータ駆動手段の上アームのスイッチング素子からダイナミックブレーキ回路を通して下アームのスイッチングに直流電流を流し、その後このダイナミックブレーキ回路を不動作にして、動作時および不動作時の各電流値からダイナミックブレーキ回路の故障を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−３２２６６３号公報

解決しようとする問題点は、過電流検出手段が検出した過電流が、どの部品に起因したのか解析するのに時間を要する点である。すなわち、過電流保護機能が動作するには、開閉器の接点の溶着以外にもスイッチング素子の短絡故障が考えられる。このように複数の対象部品の中から短絡故障部品を特定するのは困難であった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、過電流保護の原因解析が的確に行え、短絡故障部品が特定できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、平滑コンデンサの少なくとも一方の出力に接続した過電流検出手段と、過電流の発生箇所を特定する自己診断機能を有する制御回路と、前記制御回路からのスイッチング素子駆動信号を入力とするモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段の出力相間に接続された開閉器とを備え、前記自己診断機能により、開閉器の接続された相の上下異なるスイッチング素子のＯＮ時における過電流診断を実行することで前記スイッチング素子または開閉器の過電流発生部品を特定するモータ駆動装置である。

本発明のモータ駆動装置によれば、自己診断機能により過電流保護の原因解析が的確に行え、短絡故障部品が特定できるので、解析および交換作業を容易化できる。

平滑コンデンサの少なくとも一方の出力に接続した過電流検出手段と、過電流の発生箇所を特定する自己診断機能を有する制御回路と、前記制御回路からのスイッチング素子駆動信号を入力とするモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段の出力相間に接続された開閉
器とを備え、前記自己診断機能により、開閉器の接続された相の上下異なるスイッチング素子のＯＮ時における過電流診断を実行することで前記スイッチング素子または開閉器の過電流発生部品を特定するモータ駆動装置。

図１において、１は商用電源である主電源、２は交流を直流に整流する整流手段、３は突入電流抑制回路で、抵抗器とリレーで構成されるが図示しない。４は平滑コンデンサ、５は過電流検出手段で、平滑コンデンサ３の少なくとも一方の出力に接続している。６はモータ駆動手段で、スイッチング素子６ａからスイッチング素子６ｆをブリッジ接続して構成される。７は開閉器でダイナミックブレーキリレー７ａ，ダイナミックブレーキリレー７ｂ、８はモータ、９は制御回路である。

主電源１は整流手段２に接続され、整流手段２の出力は平滑コンデンサ３に入力される。整流手段２の正電圧出力は突入電流抑制回路３に入力され、平滑コンデンサ４の正電極端子に接続される。整流手段２の負電圧出力は平滑コンデンサ４の負電極端子に接続される。

一方、平滑コンデンサ４の正電圧出力は過電流検出手段５を介してモータ駆動手段６に接続され、負電圧出力はモータ駆動手段６に接続される。また、抵抗器からなる過電流検出手段５により検出した電流の代用として、抵抗器による電圧降下分を制御回路に入力する。

モータ駆動手段６のＵ相出力６ｕとＶ相出力６ｖとＷ相出力６ｗはモータ８に接続され、さらに、Ｕ相出力６ｕとＶ相出力６ｖ間にダイナミックブレーキリレー７ａ、Ｖ相出力６ｖとＷ相出力６ｗ間にダイナミックブレーキリレー７ｂが接続される。

モータ駆動手段６は平滑コンデンサ４の出力を電源として、制御回路９のスイッチング素子駆動信号によりスイッチング素子６ａからスイッチング素子６ｆのスイッチング動作を行い、モータ６に流れる電流を変化させモータ制御を実現する。

ところが、開閉器が許容電流を超える電流によって溶着したり、あるいはスイッチング素子に短絡故障が生じた場合、モータ駆動手段６によりモータ８を駆動させようとすると過電流検出手段により、過電流保護機能が動作する。

以下、過電流保護機能が動作した後の自己診断機能について、図および表を用いて説明するが、自己診断のとき、モータ駆動装置とモータ８との接続は解除し、ダイナミックブレーキリレーは不動作とする。

図１において、自己診断信号１０を制御回路９に入力すると、制御回路９はモータ駆動手段６のスイッチング素子にＰＷＭ駆動信号を出力して自己診断機能が実行される。まず、スイッチング素子６ａとスイッチング素子６ｅのみをＯＮさせる（診断パターン１）。次に、スイッチング素子６ｂとスイッチング素子６ｄのみをＯＮさせる（診断パターン２）。

この診断パターン１、診断パターン２の両方において過電流保護機能が働いた（過電流を検出した）場合、診断結果からダイナミックブレーキリレー７ａが溶着して短絡していると特定できる（ステップ１−１）。

次に、スイッチング素子６ｂとスイッチング素子６ｆのみをＯＮさせる（診断パターン３）。さらに、スイッチング素子６ｃとスイッチング素子６ｅのみをＯＮさせる（診断パ
ターン４）。

この診断パターン３、診断パターン４の両方において過電流保護機能が働いた場合、診断結果からダイナミックブレーキリレー７ｂが溶着して短絡していると特定できる（ステップ１−２）。

つまり、診断パターン１から診断パターン４のすべてにおいて過電流保護機能が働いた場合は、ダイナミックブレーキリレー７ａ、ダイナミックブレーキリレー７ｂの両方が溶着して短絡していると特定できる。

ここで、過電流保護機能が働くパターンがステップ１−１、ステップ１−２と異なる場合、スイッチング素子の短絡故障が考えられる。

まず、診断パターン１で過電流保護機能が働き、診断パターン２で過電流保護機能が働かない場合は、スイッチング素子６ｂまたはスイッチング素子６ｄの短絡故障であると考えられ、続いて診断パターン４において過電流保護機能が働いた場合は、スイッチング素子６ｂの短絡故障（ステップ２−１）、過電流保護機能が働かない場合は、スイッチング素子６ｄの短絡故障（ステップ２−２）と特定できる。

逆に、診断パターン１で過電流保護機能が働かず、診断パターン２で過電流保護が働いた場合は、スイッチング素子６ａまたは６ｅの短絡故障であると考えられ、続いて診断パターン３において過電流保護機能が働いた場合は、スイッチング素子６ｅの短絡故障（ステップ２−３）、過電流保護機能が働かない場合は、スイッチング素子６ａの短絡故障（ステップ２−４）と特定できる。

残ったスイッチング素子６ｃとスイッチング素子６ｆについては、診断パターン１と診断パターン２で過電流保護機能が働かず、さらに診断パターン３または診断パターン４のいずれか一方で過電流保護機能が働く場合であり、診断パターン３で過電流保護機能が働いた場合は、スイッチング素子６ｃの短絡故障（ステップ２−５）、診断パターン４で過電流保護機能が働いた場合は、スイッチング素子６ｆの短絡故障（ステップ２−６）と特定できる。

以上をまとめると下表のようになる。

表１からも分かるように、診断パターン１から診断パターン４を組み合わせることで、ダイナミックブレーキリレー７ａ、ダイナミックブレーキリレー７ｂとスイッチング素子
６ａからスイッチング素子６ｆまでの部品で、過電流保護機能が動作した部品を特定することが可能であり、モータ駆動装置の短絡故障の解析作業および交換作業を効率化できる。

また、本実施例は、ダイナミックブレーキリレー７がu相出力６ｕとｖ相出力６ｖ間、およびｖ相出力６ｖとw相出力６ｗ間に接続されているが、他の場合も同様に検出可能である。

本発明のモータ駆動装置は、ダイナミックブレーキ制動を必要とする産業用途のサーボアンプなどにも有用である。

本発明の実施例１におけるモータ駆動装置のブロック図

符号の説明

１主電源
２整流手段
３突入電流抑制回路
４平滑コンデンサ
５過電流検出手段
６モータ駆動手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆスイッチング素子
６ｕ，６ｖ，６ｗ相出力
７ａ，７ｂダイナミックブレーキリレー（開閉器）
８モータ
９制御回路
１０自己診断信号

Claims

平滑コンデンサの少なくとも一方の出力に接続した過電流検出手段と、過電流の発生箇所を特定する自己診断機能を有する制御回路と、前記制御回路からのスイッチング素子駆動信号を入力とするモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段の出力相間に接続された開閉器とを備え、前記自己診断機能により、開閉器の接続された相の上下異なるスイッチング素子のＯＮ時における過電流診断を実行することで前記スイッチング素子または開閉器の過電流発生部品を特定するモータ駆動装置。
制御回路に自己診断信号を入力して自己診断を実行する請求項１に記載のモータ駆動装置。