JP2006271035A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な回路構成により、モータ制御装置1の通常運転時、または、制動時、または、回生時での電圧観測点への電圧測定経路を変更することにより、電圧観測点1箇所の電圧を検出することで、簡単に突入電流防止抵抗Rruと制動抵抗Rdbと回生抵抗Rreの断線を検出することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置1の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部13と、前記切換え部13内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部7と、前記電圧検出部7からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部9と一端が前記切換え部13と接続される抵抗R1、R2、R3、R4を備える。
【選択図】図1
【解決手段】モータ制御装置1の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部13と、前記切換え部13内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部7と、前記電圧検出部7からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部9と一端が前記切換え部13と接続される抵抗R1、R2、R3、R4を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、直流電圧を平滑する平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部内の制動抵抗とモータ回生時に動作する回生処理部内の回生抵抗の断線を検出することができるモータ制御装置に関する。
従来、突入電流防止抵抗の断線検出は、突入電流防止抵抗の両端の電圧を観測し断線がない場合電圧との差異により断線検出していた。しかし、この場合、電圧の観測点は2 箇所になり、電圧の違いを判断する観測信号処理部が絶縁された弱電部にある場合、弱電部はユーザインターフェースを持ち絶縁を必要とするため、2 個の絶縁手段が必要であるので、一端が突入電流防止抵抗の各端に接続された2 個の抵抗と、一端が直流電圧負側に接続され、その他端が先の2 個の抵抗の他端に接続された抵抗と、先の2個の抵抗と直流電圧の負側に接続された抵抗の接続点の電圧状態より突入電流防止抵抗の断線の有無を検出する手段を有することにより、1 箇所の電圧の観測で突入電流防止抵抗の断線を検出している。(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、ヒューズの断線と回生電力放電回路の異常の検出は、ヒューズの一端子側に直流ラインの母線P−母線N間電圧を検出する手段を備え、他端子側に回生電力素子の端子間電圧の変化を検出する電圧変化検出手段を備え、両手段の検出結果に基づいて断線検出の判定を行うための制御手段を設けることにより、ヒューズの断線と回生抵抗の断線と回生電力素子の異常を検出している。(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−72819号公報(第2−4頁、図1)
特開2003−230283号公報(第3−6頁、図1)
モータ制御装置は、一般的に、その使い方により制動処理部や回生処理部を必要とする用途がある。加減速が頻繁に行われ、モータ自身の慣性よりも大きな慣性負荷を回すサーボドライバとして、モータ制御装置を使用する場合が代表的な例である。
通常運転中に異常状態が発生した場合、モータの回転を停止する必要があるが、今までの回転エネルギーを何らかの手段で消費させ、モータの回転を停止させるのが制動処理部の役目である。制動処理部はダイナミックブレーキ部(DB部)とも呼ばれ、モータの各相の巻線をリレーにより短絡させモータ巻線内で回転エネルギーを消費させる方式や電源投入時の突入電流を防止する回路のリレーを使用して、インバータ部のパワー素子のフライホイールダイオードから制動抵抗、制動用ダイオードを通ってパワー素子に帰還する閉経路を構成することにより、制動抵抗で回転エネルギーを消費させる方式が知られている。
また、通常運転中の特に減速時に回生動作をした場合、慣性負荷が大きいほど大きな回生エネルギーが発生し、その回生エネルギーがモータ制御装置へ帰還の際、モータ制御装置の直流母線間電圧が上昇する。インバータ部のパワー素子耐圧を超えて破損しないために、回生エネルギーを処理するのが回生処理部の役目である。通常、回生処理部をON/OFFさせる閾値を設け、閾値と直流母線間電圧を比較することで回生処理部を制御し、インバータ部のパワー素子破壊を回避している。回生処理部は、モータ制御装置内に備えている場合もあれば、モータ制御装置の小形化のために回生処理部を外部に備える場合もある。
よって、サーボドライバとしてモータ制御装置を使用する場合、制動処理部や回生処理部には各エネルギーを熱エネルギーに代える制動抵抗と回生抵抗、また、電源投入時の突入電流を防止する突入電流防止抵抗という比較的大きなエネルギーを消費するための容量が大きな抵抗が必要となる。また、これらの抵抗は、瞬時に大電流が流れるため、設計時点においてその耐量を考慮しないと破損する恐れがある。また、モータ制御装置以外の条件、例えば、負荷条件や運転条件、電源条件に関わる抵抗であるため、使用環境条件によっては破損が多い部品でもある。
特許文献1の従来例の場合、突入電流防止抵抗の断線検出はできるが、サーボドライバに必要な制動処理部や回生処理部を有するような場合、制動抵抗と回生抵抗の断線が検出できない問題点があった。
特許文献2の従来例の場合、突入電流防止抵抗や回生抵抗の断線は検出できるが、サーボドライバに必要な制動処理部を有するような場合、制動抵抗の断線が検出できない問題点があった。また、直流ラインの母線P−母線N間電圧を検出する手段と電圧変化検出手段を備え断線検出をしているため、電圧の違いを判断する観測信号処理部が絶縁された弱電部にある場合、弱電部はユーザインターフェースを持ち絶縁を必要とし、2個の絶縁手段が必要で2箇所の電圧観測をする必要があるため、回路が複雑化しモータ制御装置の小形化を妨げるという問題点もあった。
特許文献2の従来例の場合、突入電流防止抵抗や回生抵抗の断線は検出できるが、サーボドライバに必要な制動処理部を有するような場合、制動抵抗の断線が検出できない問題点があった。また、直流ラインの母線P−母線N間電圧を検出する手段と電圧変化検出手段を備え断線検出をしているため、電圧の違いを判断する観測信号処理部が絶縁された弱電部にある場合、弱電部はユーザインターフェースを持ち絶縁を必要とし、2個の絶縁手段が必要で2箇所の電圧観測をする必要があるため、回路が複雑化しモータ制御装置の小形化を妨げるという問題点もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な回路構成によりモータ制御装置の通常運転時、または、制動時、または、回生時での電圧観測点への電圧測定経路を変更することにより、電圧観測点1箇所の電圧を検出することで簡単に突入電流防止抵抗と制動抵抗と回生抵抗の断線を検出することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とモータ回生時に動作する回生処理部とを備えたモータ制御装置において、モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と、一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記回生処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、を備えるものである。
請求項2に記載の発明は、直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とを備えたモータ制御装置において、モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された2個の抵抗と、一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、を備えるものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1、または、2に記載の発明の構成における前記切換え部は、運転状態に応じた制御信号に基づいて切換えられるものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3に記載の発明の構成における前記制御部は、前記平滑コンデンサが放電するのに十分な時間が経過後、前記突入電流防止抵抗の断線を判断するものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4に記載の発明の構成における前記制御部は、前記電圧検出部からの電圧検出値の上昇の仕方を監視し、回生抵抗の断線と回生トランジスタの破損を区別するものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5に記載の発明の構成における前記制御部は、予め設定されたモータの回転数以上で制動抵抗の断線を判断するものである。
請求項1に記載の発明は、直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とモータ回生時に動作する回生処理部とを備えたモータ制御装置において、モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と、一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記回生処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、を備えるものである。
請求項2に記載の発明は、直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とを備えたモータ制御装置において、モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された2個の抵抗と、一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、を備えるものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1、または、2に記載の発明の構成における前記切換え部は、運転状態に応じた制御信号に基づいて切換えられるものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3に記載の発明の構成における前記制御部は、前記平滑コンデンサが放電するのに十分な時間が経過後、前記突入電流防止抵抗の断線を判断するものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4に記載の発明の構成における前記制御部は、前記電圧検出部からの電圧検出値の上昇の仕方を監視し、回生抵抗の断線と回生トランジスタの破損を区別するものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5に記載の発明の構成における前記制御部は、予め設定されたモータの回転数以上で制動抵抗の断線を判断するものである。
請求項1に記載の発明によると、制動処理部や回生処理部を有するような場合でも、簡単な回路構成で突入電流防止抵抗と制動抵抗と回生抵抗の断線検出をすることができる。また、簡単な回路構成により抵抗断線検出を実現できるため、小形化、低コスト化に貢献でき、信頼性向上にも寄与できる。
また、請求項2に記載の発明によると、制動処理部を有するような場合でも、簡単な回路構成で突入電流防止抵抗と制動抵抗の断線検出をすることができ、また、その回路構成は、制動処理部や回生処理部を有するような場合と同じにすることができる。
また、簡単な回路構成により抵抗断線検出を実現できるため、小形化、低コスト化に貢献でき、信頼性向上にも寄与できる。
また、請求項3に記載の発明によると、運転状態に応じた検出回路構成を容易に作成することができる。
また、請求項4に記載の発明によると、誤検出を防止することができる。
また、請求項5に記載の発明によると、回生抵抗の断線と回生トランジスタの破損を容易に区別することができ、いずれも検出することができる。
また、請求項6に記載の発明によると、誤検出を防止することができる。
また、請求項2に記載の発明によると、制動処理部を有するような場合でも、簡単な回路構成で突入電流防止抵抗と制動抵抗の断線検出をすることができ、また、その回路構成は、制動処理部や回生処理部を有するような場合と同じにすることができる。
また、簡単な回路構成により抵抗断線検出を実現できるため、小形化、低コスト化に貢献でき、信頼性向上にも寄与できる。
また、請求項3に記載の発明によると、運転状態に応じた検出回路構成を容易に作成することができる。
また、請求項4に記載の発明によると、誤検出を防止することができる。
また、請求項5に記載の発明によると、回生抵抗の断線と回生トランジスタの破損を容易に区別することができ、いずれも検出することができる。
また、請求項6に記載の発明によると、誤検出を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施例の構成を示す図である。図において、1はモータ制御装置、2は商用電源、3はモータ、4は回生処理部、5はコンバータ部、6はインバータ部、7は電圧検出部、8はゲートドライブ部、9は制御部、10は制動処理部、11は制動用リレー、12は制動用ダイオード、13は切換え部である。
通常運転時の動作について説明する。モータ制御装置1の外部からの運転指令や制御ゲイン設定やパラメータ設定を制御部9で処理し、制御部9は位置制御や速度制御やトルク制御を行い、運転指令に基づくPWM信号をゲートドライブ部8に出力する。ゲートドライブ部8は、PWM信号に基づくゲートドライブ信号をインバータ部6に出力し、インバータ部6内のパワー素子(IGBTやMOSFET)を駆動する。コンバータ部5は、商用電源2のような交流電源を直流母線電源PNに変換する。インバータ部6は、直流母線電源PNを交流に変換しゲートドライブ信号に基づくスイッチング動作をし、モータ3へ電力を供給する。
モータ制御装置1への電源遮断時、制動用リレー11の可動端子は、制動抵抗Rdb側に接続されている。ここでの制動用リレー11は、突入電流防止回路と制動回路の両方の一部分を兼ねている。モータ制御装置1への電源投入がされると、直流母線電圧PNを平滑する平滑コンデンサへ充電電流が流れ、その充電電流は突入電流防止抵抗Rruにより制限される。平滑コンデンサへの充電が完了するのに十分な時間が経過後、制御部9はリレー制御信号により制動用リレー11の可動端子を突入電流防止抵抗Rruを短絡する側に接続させる。この状態からモータ3の通常運転が開始される。
次に、制動時の動作を説明する。モータ制御装置1が何らかの異常検出をしモータ3の回転を停止させなければならない場合、また、通常運転時での外部からの運転指令入力を待機している場合、モータ制御装置1は、制御部9からのリレー制御信号により制動用リレー11の可動端子を突入電流防止抵抗Rruを短絡する側から制動抵抗Rdb側に接続し、制動処理部10を動作させる。
制動処理部10が動作すると、通常運転時のモータ3の回転エネルギーに相当する制動電流は、モータ3の出力線をモータ3からモータ制御装置1へ逆行し、インバータ部6内のパワー素子のフリーホイールダイオードを通って、制動用リレー11を介し制動抵抗Rdbへ流れ、制動用ダイオード12を介しモータ3の出力線に流れるという閉経路を形成する。閉経路を形成することにより、回転エネルギーは制動抵抗Rdbの損失に相当する熱エネルギーに変換され、ある時間経過後消費され、その時点でモータ3は停止する。すなわち、制動処理部10を動作させることにより、短時間でモータ3の回転を停止させることができる。
なお、制動はブレーキを意味する言葉であり、モータ制御装置1がサーボドライバとして使用される場合、電気式のブレーキを用いるのが一般的である。制動制御部10はダイナミックブレーキ部(DB部)とも呼ばれ、同じ発電制動の働きをする回生処理部4と使い分けられる。
なお、制動はブレーキを意味する言葉であり、モータ制御装置1がサーボドライバとして使用される場合、電気式のブレーキを用いるのが一般的である。制動制御部10はダイナミックブレーキ部(DB部)とも呼ばれ、同じ発電制動の働きをする回生処理部4と使い分けられる。
次に、回生時の動作について説明する。回生が発生する負荷条件としては、上下に移動する駆動軸に適用する場合、加減速頻度が高い使用条件となる場合、慣性負荷がモータ3の適用範囲を超える場合、モータ3の定格回転数を超えて高速運転となる場合が知られている。これらの場合、モータ3からの回生エネルギーがモータ制御装置1に帰還され、直流母線間電圧PNが上昇し、インバータ部のパワー素子耐圧を超えて破損する恐れがある。
回生エネルギーがモータ制御装置1で吸収や処理可能な大きさであれば、回生処理部4は必要ない。ここで、モータ制御装置1で吸収や処理可能かどうかの判断は、モータ3自体の消費エネルギーとモータ制御装置1内の平滑コンデンサの吸収エネルギーにより判断できる。モータ制御装置1で吸収や処理不可能であれば、回生処理部4をモータ制御装置1内部、あるいは、外部に備え、回生抵抗Rreで更にエネルギーを消費させる必要がある。
回生エネルギーがモータ制御装置1で吸収や処理可能な大きさであれば、回生処理部4は必要ない。ここで、モータ制御装置1で吸収や処理可能かどうかの判断は、モータ3自体の消費エネルギーとモータ制御装置1内の平滑コンデンサの吸収エネルギーにより判断できる。モータ制御装置1で吸収や処理不可能であれば、回生処理部4をモータ制御装置1内部、あるいは、外部に備え、回生抵抗Rreで更にエネルギーを消費させる必要がある。
制御部9は、電圧検出部7での検出電圧と制御部9内に予め設定されている回生処理部4のONレベルとOFFレベルを常時比較監視しておく。回生が発生する条件下で直流母線間電圧PNが上昇し始めると、その上昇値は電圧検出部7での検出電圧にも表れる。検出電圧がONレベルを超えた場合、制御部9は回生制御信号を回生処理部4に出力し動作させる。そして、回生処理部4内のトランジスタがONし、回生エネルギーが回生抵抗Rreで消費される。一方、消費とともに直流母線間電圧PNが下降し、検出電圧がOFFレベルを下回ると、制御部9は回生制御信号の出力を停止し回生処理部4に出力し動作を停止させる。
本発明が特許文献1と異なる部分は、制動処理部と回生処理部を備える場合において、突入電流防止抵抗Rruの断線と、更に、制動抵抗Rdbと回生抵抗Rreの断線検出が可能となる切換え部を備えた点である。
また、本発明が特許文献2と異なる部分は、制動処理部を備える場合において、突入電流防止抵抗Rruと回生抵抗Rreの断線と、更に、制動抵抗Rdbの断線検出が可能となる切換え部を備えた点と検出する回路構成が簡単である点である。
また、本発明が特許文献2と異なる部分は、制動処理部を備える場合において、突入電流防止抵抗Rruと回生抵抗Rreの断線と、更に、制動抵抗Rdbの断線検出が可能となる切換え部を備えた点と検出する回路構成が簡単である点である。
次に従来例と異なる部分について説明する。
図4は、突入電流防止抵抗Rruの断線を検出する動作の説明図である。図において、Rruは突入電流防止抵抗、FUはヒューズ、R1、R2、R3は突入電流防止抵抗Rruの断線を検出するために新たに備える抵抗である。ここで、図4は、図1での切換え部13内の半導体素子Q1、Q2がON、半導体素子Q3がOFF状態であり、簡単のために回生処理部4を備えていない場合として簡素化しているものである。制御部9からのリレー制御信号に基づいて、半導体素子Q1、Q2、Q3はON/OFFされる。
図4は、突入電流防止抵抗Rruの断線を検出する動作の説明図である。図において、Rruは突入電流防止抵抗、FUはヒューズ、R1、R2、R3は突入電流防止抵抗Rruの断線を検出するために新たに備える抵抗である。ここで、図4は、図1での切換え部13内の半導体素子Q1、Q2がON、半導体素子Q3がOFF状態であり、簡単のために回生処理部4を備えていない場合として簡素化しているものである。制御部9からのリレー制御信号に基づいて、半導体素子Q1、Q2、Q3はON/OFFされる。
モータ制御装置1への電源投入がされると、直流母線電圧PNを平滑する平滑コンデンサへ充電電流が流れ、その充電電流は突入電流防止抵抗Rruにより制限される。この時電圧観測点Aの電圧Vaは、直流母線電圧Vpnとすると、(1)式で検出できる。
Va=R3/{(R1×R2)/(R1+R2)+R3}×Vpn (1)
ここで、突入電流防止抵抗Rruが断線すると、電圧Vaは(2)式の検出値となる。
Va=R3/(R1+R3)×Vpn (2)
これは、ヒューズFUが断線した場合も同様な検出値となる。なお、(2)式の検出値は、電源投入前からの断線や断線後平滑コンデンサが放電するのに十分な時間が経過した場合である。また、電圧Vaは電圧検出信号として電圧検出部7で検出され、その検出値は制御部9へ出力される。
Va=R3/{(R1×R2)/(R1+R2)+R3}×Vpn (1)
ここで、突入電流防止抵抗Rruが断線すると、電圧Vaは(2)式の検出値となる。
Va=R3/(R1+R3)×Vpn (2)
これは、ヒューズFUが断線した場合も同様な検出値となる。なお、(2)式の検出値は、電源投入前からの断線や断線後平滑コンデンサが放電するのに十分な時間が経過した場合である。また、電圧Vaは電圧検出信号として電圧検出部7で検出され、その検出値は制御部9へ出力される。
このように、制御部9からのリレー制御信号に基づいて、切換え部13内の半導体素子Q1、Q2、Q3をON/OFFすることにより、電圧観測点Aの電圧Vaの変化を制御部9で監視しておくことにより、突入電流防止抵抗Rruの断線を検出することができる。
なお、(1)式および(2)式からの断線検出は、特許文献1で実施している内容と同じである。
なお、(1)式および(2)式からの断線検出は、特許文献1で実施している内容と同じである。
図5は、回生抵抗Rreの断線を検出する動作の説明図である。図において、Rreは回生抵抗、Rruは突入電流防止抵抗、FUはヒューズ、R1、R2、R3は回生抵抗Rreおよび突入電流防止抵抗Rruの断線を検出するために新たに備える抵抗である。ここで、図5は、図1での切換え部13内の半導体素子Q1、Q2がON、半導体素子Q3がOFF状態を簡素化しているものである。制御部9からのリレー制御信号に基づいて、半導体素子Q1、Q2、Q3はON/OFFされる。
モータ制御装置1への電源投入がされ、通常運転時は、電圧観測点Aの電圧Vaは、Rα=R2+Rre、直流母線電圧Vpnとすると、(3)式で検出できる。この状態では、回生処理部4は動作していない。
Va=R3/{(R1×Rα)/(R1+Rα)+R3}×Vpn (3)
ここで、突入電流防止抵抗Rruが断線すると、前述同様に、電圧Vaは(2)式の検出値となる。また、電圧Vaは電圧検出信号として電圧検出部7で検出され、その検出値は制御部9へ出力される。
Va=R3/{(R1×Rα)/(R1+Rα)+R3}×Vpn (3)
ここで、突入電流防止抵抗Rruが断線すると、前述同様に、電圧Vaは(2)式の検出値となる。また、電圧Vaは電圧検出信号として電圧検出部7で検出され、その検出値は制御部9へ出力される。
回生が発生する条件下で直流母線間電圧PNが上昇し、電圧観測点Aの電圧Vaが回生ONレベルを超えた場合、制御部9から回生制御信号22により回生処理部4の動作が開始され、回生エネルギーが回生抵抗Rreで消費されるまでON/OFF動作が繰り返され、同期して直流母線間電圧PNの上昇/下降が繰り返される。回生処理部4が動作した状態で回生抵抗Rreが断線すると、回生エネルギーが消費されることがないので直流母線間電圧PNが上昇しつづける。この状態で電圧観測点Aの電圧Vaが予め設定された閾値を超えた場合、制御部9は回生抵抗Rreが断線したと判断する。
なお、回生処理部4内のトランジスタが破損した場合も直流母線間電圧PNが上昇しつづけるが、回生抵抗Rreが断線した場合との電圧Vaの上昇の仕方を区別することにより、回生抵抗Rreの断線か回生処理部4内のトランジスタの破損かを区別する。
回生抵抗Rreが断線した場合、電圧Vaは、回生制御信号のON/OFFに同期して、上昇/下降しながら上昇していく。一方、回生処理部4内のトランジスタが破損した場合、電圧Vaは上昇していくのみである。よって、制御部9での電圧Vaの変化の監視は、このことを考慮して回生抵抗Rreの断線か回生処理部4内のトランジスタの破損かを区別して判断する。
回生抵抗Rreが断線した場合、電圧Vaは、回生制御信号のON/OFFに同期して、上昇/下降しながら上昇していく。一方、回生処理部4内のトランジスタが破損した場合、電圧Vaは上昇していくのみである。よって、制御部9での電圧Vaの変化の監視は、このことを考慮して回生抵抗Rreの断線か回生処理部4内のトランジスタの破損かを区別して判断する。
このように、制御部9からのリレー制御信号に基づいて、切換え部13内の半導体素子Q1、Q2、Q3をON/OFFすることにより、電圧観測点Aの電圧Vaの変化の監視と回生処理部4への回生制御信号、電圧Vaと予め設定された閾値との比較を制御部9で実施することにより、突入電流防止抵抗Rruと回生抵抗Rreの断線を検出することができる。
図6は、制動抵抗Rdbの断線を検出する動作の説明図である。図において、Rdbは制動抵抗、R3、R4は制動抵抗Rdbの断線を検出するために新たに備える抵抗である。ここで、図5は、図1での切換え部13内の半導体素子Q1、Q2がOFF、半導体素子Q3がON状態を簡素化しているものである。制御部9からのリレー制御信号に基づいて、半導体素子Q1、Q2、Q3はON/OFFされる。
制動時、制動電流経路24を通るように制動用リレー10を制御部9からのリレー制御信号により可動させる。この時電圧観測点Aの電圧Vaは、制動抵抗Rdbと抵抗R4の交点に発生する電圧をVdbとすると、(4)式で検出できる。
Va=R3/(R3+R4)×Vdb (4)
ここで、制動抵抗Rdbが断線すると、Vdb≒0、Va≒0となる。
Va=R3/(R3+R4)×Vdb (4)
ここで、制動抵抗Rdbが断線すると、Vdb≒0、Va≒0となる。
このように、制御部9からのリレー制御信号に基づいて、切換え部13内の半導体素子Q1、Q2、Q3をON/OFFすることにより、電圧観測点Aの電圧Vaの変化を制御部9で監視しておくことにより、制動抵抗Rdbの断線を検出することができる。
なお、制動時の場合、回転エネルギーが制動抵抗Rdbで消費され、一定時間が経過すればモータ3が停止するので、必然的にVdb≒0、Va≒0となる。よって、制御部9での電圧Vaの変化の監視は、このことを考慮してモータ3がある一定回転数以上の間で行う。
なお、制動時の場合、回転エネルギーが制動抵抗Rdbで消費され、一定時間が経過すればモータ3が停止するので、必然的にVdb≒0、Va≒0となる。よって、制御部9での電圧Vaの変化の監視は、このことを考慮してモータ3がある一定回転数以上の間で行う。
通常運転時、制動時、回生時のモータ制御装置1の運転状態は、制御部9で統括しているため、同一観測点である電圧観測点Aの電圧Vaがどういう状態の電圧を検出しているかは、制御部9自体で判断できる。
また、切換え部13内のスイッチとして、半導体素子を例にあげて説明したが、フォトカプラのような電気的に絶縁された素子を使用してもよい。
また、切換え部13、抵抗R1、R2、R3、R4と電圧観測点A一箇所の電圧Vaを監視する弱電部の制御部9へは電圧検出部7の1個の絶縁手段とで構成しているので、簡単な回路構成で各抵抗の断線検出をすることができる。
また、切換え部13内のスイッチとして、半導体素子を例にあげて説明したが、フォトカプラのような電気的に絶縁された素子を使用してもよい。
また、切換え部13、抵抗R1、R2、R3、R4と電圧観測点A一箇所の電圧Vaを監視する弱電部の制御部9へは電圧検出部7の1個の絶縁手段とで構成しているので、簡単な回路構成で各抵抗の断線検出をすることができる。
図2は、本発明の第2実施例の構成を示す図である。図において、図1と同符号を付加している構成要素は、第1の実施例と同様の動作をするため説明を省略する。
第1の実施例と異なる点は、回生処理部4がモータ制御装置1内に備えている点であり、そのため回生抵抗Rreもモータ制御装置1内に備えている例である。回生抵抗Rreは、モータ制御装置1内に備える場合や外部に備える場合やモータ制御装置1内と外部に直列に接続し備える場合があるが、いずれの場合においても突入電流防止抵抗Rruと制動抵抗Rdbと回生抵抗Rreの断線を検出することができる。
第1の実施例と異なる点は、回生処理部4がモータ制御装置1内に備えている点であり、そのため回生抵抗Rreもモータ制御装置1内に備えている例である。回生抵抗Rreは、モータ制御装置1内に備える場合や外部に備える場合やモータ制御装置1内と外部に直列に接続し備える場合があるが、いずれの場合においても突入電流防止抵抗Rruと制動抵抗Rdbと回生抵抗Rreの断線を検出することができる。
図3は、本発明の第3実施例の構成を示す図である。図において、図1と同符号を付加している構成要素は、第1の実施例と同様の動作をするため説明を省略する。
第1の実施例と異なる点は、モータ制御装置1の外部に備えた回生処理部4を使用しない点であり、回生処理部4を接続しない信号ラインを短絡して(T2−T3間)、他の突入電流防止抵抗Rruや制動抵抗Rdbの断線検出に影響がないように施している例である。
第1の実施例と異なる点は、モータ制御装置1の外部に備えた回生処理部4を使用しない点であり、回生処理部4を接続しない信号ラインを短絡して(T2−T3間)、他の突入電流防止抵抗Rruや制動抵抗Rdbの断線検出に影響がないように施している例である。
このように、簡単な回路構成で制御部9から切換え部13を制御することにより、モータ制御装置の通常運転時、または、制動時、または、回生時での電圧観測点への電圧測定経路の変更を実現しているので、電圧観測点1箇所の電圧を検出しその検出値を制御部9で判断することにより、突入電流防止抵抗Rruと制動抵抗Rdbと回生抵抗Rreの断線を検出することができる。
1 モータ制御装置
2 商用電源
3 モータ
4 回生処理部
5 コンバータ部
6 インバータ部
7 電圧検出部
8 ゲートドライブ部
9 制御部
10 制動処理部
11 制動用リレー
12 制動用ダイオード
13 切換え部
21 電圧検出信号
22 回生制御信号
23 リレー制御信号
24 制動電流経路
R1、R2、R3、R4 抵抗
Q1、Q2、Q3 半導体素子
Rru 突入電流防止抵抗
Rdb 制動抵抗
Rre 回生抵抗
2 商用電源
3 モータ
4 回生処理部
5 コンバータ部
6 インバータ部
7 電圧検出部
8 ゲートドライブ部
9 制御部
10 制動処理部
11 制動用リレー
12 制動用ダイオード
13 切換え部
21 電圧検出信号
22 回生制御信号
23 リレー制御信号
24 制動電流経路
R1、R2、R3、R4 抵抗
Q1、Q2、Q3 半導体素子
Rru 突入電流防止抵抗
Rdb 制動抵抗
Rre 回生抵抗
Claims (6)
- 直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とモータ回生時に動作する回生処理部とを備えたモータ制御装置において、
モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、
前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、
前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と、
一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
一端が前記回生処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 直流母線電圧を交流に変換するインバータ部と直流母線電圧を平滑する平滑コンデンサと前記平滑コンデンサへの充電電流を制限する突入電流防止抵抗とモータ制動時に動作する制動処理部とを備えたモータ制御装置において、
モータ制御装置の運転状態に応じて、電圧測定経路を変更する切換え部と、
前記切換え部内の1箇所の測定点の電圧検出を行う電圧検出部と、
前記電圧検出部からの電圧検出値に基づいて、抵抗の断線を判断する制御部と、
一端が直流母線正側に接続され、他端が前記切換え部に接続された2個の抵抗と、
一端が直流母線負側に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
一端が前記制動処理部に接続され、他端が前記切換え部に接続された抵抗と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 - 前記切換え部は、運転状態に応じた制御信号に基づいて切換えられることを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。
- 前記制御部は、前記平滑コンデンサが放電するのに十分な時間が経過後、前記突入電流防止抵抗の断線を判断することを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。
- 前記制御部は、前記電圧検出部からの電圧検出値の上昇の仕方を監視し、回生抵抗の断線と回生トランジスタの破損を区別することを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。
- 前記制御部は、予め設定されたモータの回転数以上で制動抵抗の断線を判断することを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005082139A JP2006271035A (ja) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005082139A JP2006271035A (ja) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | モータ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006271035A true JP2006271035A (ja) | 2006-10-05 |
Family
ID=37206408
Family Applications (1)
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JP2005082139A Abandoned JP2006271035A (ja) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006271035A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009056907A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Meidensha Corp | 電鉄用回生電力吸収装置 |
JP2013179741A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Fanuc Ltd | ダイナミックブレーキ制御手段を備えるモータ駆動装置 |
JP2017063557A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社マキタ | 電動作業機器 |
-
2005
- 2005-03-22 JP JP2005082139A patent/JP2006271035A/ja not_active Abandoned
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009056907A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Meidensha Corp | 電鉄用回生電力吸収装置 |
JP2013179741A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Fanuc Ltd | ダイナミックブレーキ制御手段を備えるモータ駆動装置 |
US8803458B2 (en) | 2012-02-28 | 2014-08-12 | Fanuc Corporation | Motor drive apparatus equipped with dynamic braking control unit |
JP2017063557A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社マキタ | 電動作業機器 |
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