JP2011083097A - サージ電圧確認方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サージ電圧確認装置5は、端子P1、P2間の電圧がクランプ電圧を超えて上昇しようとするとその電圧をクランプ電圧に制限するクランプ動作を行うクランプ部6を備えている。モータ3端の各相間にサージ電圧確認装置5を接続した状態でインバータ2によりモータ3を駆動した際、クランプ動作が行われた場合にはクランプ電圧を超えるサージ電圧が発生していると判断し、クランプ動作が行われなかった場合にはクランプ電圧以下のサージ電圧が発生しているか、またはサージ電圧が発生していないと判断する。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図3を参照しながら説明する。
図1は、モータ制御装置の電気構成を概略的に示している。図1に示すモータ制御装置1は、汎用の電圧形インバータ2によりモータ3をPWM駆動して制御するものである。インバータ2の各出力端子には、電圧供給線4u、4v、4wを介してモータ3の各相端子が接続されている。モータ3は、例えば三相の交流モータである。
このサージ電圧の確認作業は、実際にインバータ2およびモータ3が設置される場所(例えば製造工場)において行われる。従って、この確認作業を行う者(以下、作業者と称す)は、サージ電圧確認装置5を持参して製造工場に行くことになる。なお、以下では、電圧供給線4u−4v間において発生するサージ電圧を確認する作業を例にして説明を行うが、電圧供給線4v−4w間、4u−4w間において発生するサージ電圧についても同様の作業により確認することができる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第2の実施形態について図4を参照しながら説明する。
図4は、第1の実施形態における図2相当図であり、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置11は、第1の実施形態のサージ電圧確認装置5に対し、新たに保護部12を備えている点が異なる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第3の実施形態について図5を参照しながら説明する。
図5は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置21は、第2の実施形態のサージ電圧確認装置11に対し、新たにサーミスタTH21を備えている点が異なる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第4の実施形態について図6を参照しながら説明する。
図6は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置31は、第2の実施形態のサージ電圧確認装置11に対し、新たにクランプ動作検出部32を備えている点が異なる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第5の実施形態について図7を参照しながら説明する。
図7は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置41は、第4の実施形態のサージ電圧確認装置31に対し、クランプ動作検出部32に代えてクランプ動作検出部42を備えている点が異なる。
さて、第4の実施形態では、クランプ電流が最大の場合において、抵抗R31の端子間電圧が発光ダイオードLD31、LD32の逆電圧定格値を超えないようにする必要がある。このため、抵抗R31の抵抗値は、上記制限によりあまり大きくすることができなかった。従って、クランプ電流が小さい場合には、発光ダイオードLD31、LD32を点灯させることができない可能性があった。一方、本実施形態では、発光ダイオードLD31、LD32に印加される電圧は、抵抗R31の端子間電圧そのものではなく、抵抗R31の端子間電圧に対しツェナーダイオードZD41、ZD42により電圧制限をかけた電圧としている。このため、クランプ電流が最大の場合における上記制限を受けることなく、抵抗R31の抵抗値を大きくすることが可能となる。従って、小さいクランプ電流を伴うクランプ動作についても精度よく確認することができる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第6の実施形態について図8を参照しながら説明する。
図8は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置51は、第4の実施形態のサージ電圧確認装置31に対し、クランプ動作検出部32に代えてクランプ動作検出部52を備えている点が異なる。
一方、クランプ部6によりクランプ動作が行われる際には、次の(1)、(2)の状態が繰り返されることになる。
この場合、端子P1から端子P2に向けて電流(クランプ電流)が流れる。このため、抵抗R31の端子間電圧が上昇する。この場合、抵抗R31の端子間電圧は、トランジスタM1側よりもヒューズF11側が高くなるため、抵抗R32およびダイオードD51を介してコンデンサC51に対する充電電流が流れる。コンデンサC51は、端子P1から端子P2に向けてクランプ電流が流れる度に充電され、その端子間電圧が上昇する。
この場合、端子P2から端子P1に向けて電流が流れる。このため、抵抗R31の端子間電圧が上昇する。この場合、抵抗R31の端子間電圧は、ヒューズF11側よりもトランジスタM1側が高くなる。このときには、ダイオードD51の整流作用により、コンデンサC51に対する充電電流が流れない。従って、この間は、コンデンサC51の端子間電圧は上昇しない。
以上説明したように、本実施形態によれば、発光ダイオードLD31の点灯状態によってクランプ動作の有無を判断することができるので、第4の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
以下、第1の実施形態に対し、サージ電圧確認装置の構成を変更した第7の実施形態について図9および図10を参照しながら説明する。
図9は、第1の実施形態における図2相当図であり、上記各実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態のサージ電圧確認装置61は、第4の実施形態のサージ電圧確認装置31に対し、クランプ部6に代えてクランプ部6A〜6Dを備えている点と、新たにスイッチSW61を備えている点とが異なる。
サージ電圧確認装置61は、4つのクランプ部6A〜6Dを含む全ての構成が1つの筐体内部に収容されている。ただし、スイッチSW61は、外部から切替操作可能な状態で配置されている。
まず、ステップT1では、スイッチSW61の共通端子が端子Dに接続されるように切替操作を行う。そして、この状態でインバータ2によりモータ3を駆動させる。このとき、端子P1、P2間の電圧がクランプ電圧VCPD以下である場合には、発光ダイオードLD31、LD32のいずれも点灯しない。これにより、クランプ部6Dによるクランプ動作が無かったと判断し(ステップT2で「NO」)、ステップT3に進む。一方、端子P1、P2間の電圧がクランプ電圧VCPDを超えて上昇しようとする場合には、発光ダイオードLD31、LD32のいずれかが点灯する。これにより、クランプ部6Dによるクランプ動作が有ったと判断する(ステップT2で「YES」)。この場合、サージ電圧の大きさは、クランプ電圧VCPD(約1800V)よりも大きいと判断することができる(ステップT4)。
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
クランプ部は、モータ3端の電圧が所定のクランプ電圧を超えて上昇しようとした場合にモータ3端から電流を流すことでその電圧をクランプ電圧に制限するものであればよく、上記各実施形態において示した構成に限らない。例えば、クランプ部6におけるトランジスタM1、M2の接続位置を入れ替えてもよい。すなわち、トランジスタM1、M2のドレイン同士を接続するとともに、各ソースをそれぞれノードNa、Nbに接続する構成としてもよい。また、2つのPチャネル型パワーMOSFETを用い、これらのドレイン同士(ソース同士)を接続するとともに、各ソース(各ドレイン)をそれぞれノードNa、Nbに接続する構成としてもよい。すなわち、クランプ部を構成する各パワーMOSFETは、それぞれのボディダイオードによる整流方向が互いに逆向きとなるように直列に接続されていればよい。
サージ電圧確認装置31、41、51、61は、ヒューズF11を省いた構成としてもよい。すなわち、クランプ部の短絡故障に対して保護動作を行う保護部12は必要に応じて設ければよい。
すなわち、発光ダイオードLD31、LD32は、いずれか一方が点灯している期間には他方は必ず消灯する。また、発光ダイオードLD31、LD32の点灯期間は、インバータ2から電圧供給線4u〜4wを介して出力されるパルス幅変調された出力電圧(擬似正弦波)が表すモータ3の回転速度に依存している。つまり、擬似正弦波の周期が長いほど(モータ3の回転速度が遅いほど)発光ダイオードLD31、LD32のいずれか一方が点灯する期間が長くなる。しかし、これは裏返せば、発光ダイオードLD31、LD32のいずれか他方が消灯する期間が長くなることになる。このようなことから、発光ダイオードLD31、LD32のうちいずれか一方を用いた構成においては、モータ3を低速回転させるときに、発光ダイオードが消灯している期間が長くなるため、クランプ動作の有無を誤って判断しないようにする注意が必要となる。
上記各実施形態では、サージ電圧確認装置をモータ3の各相間に接続してサージ電圧の大きさを確認する方法を説明したが、これに代えて或いはこれに加えて、サージ電圧確認装置をモータ3の各相と接地との間に接続してサージ電圧の大きさを確認することも可能である。このようにすれば、モータ3端において各相と接地との間に発生するサージ電圧の大きさを確認することができる。
Claims (9)
- 電圧形PWM方式のインバータによりモータが駆動される際に、そのモータ端にて発生するサージ電圧を確認するサージ電圧確認方法であって、
前記モータ端の電圧が所定のクランプ電圧を超えて上昇しようとすると当該モータ端から電流を流すことで当該電圧を前記クランプ電圧に制限するクランプ動作を行うクランプ部を前記モータ端に接続し、
前記クランプ部を接続した状態で前記インバータにより前記モータを駆動した際における前記クランプ動作の有無に基づいて前記サージ電圧の大きさを確認することを特徴とするサージ電圧確認方法。 - 前記クランプ部として、ドレイン・ソース間に内蔵されたボディダイオードを有する第1および第2のパワーMOSFETのゲート・ソース間をそれぞれ短絡するとともに、前記第1のパワーMOSFETと前記第2のパワーMOSFETとを前記ボディダイオードによる整流方向が互いに逆向きとなるように直列に接続して構成されたものを用いることを特徴とする請求項1記載のサージ電圧確認方法。
- 前記クランプ部を、前記モータ端の各相間に接続することを特徴とする請求項1または2記載のサージ電圧確認方法。
- 前記クランプ部を、前記モータ端の各相と接地との間に接続することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のサージ電圧確認方法。
- 前記クランプ部を接続した状態で前記インバータにより前記モータを所定時間駆動する前後における前記クランプ部の温度を測定し、
前記駆動前後での前記クランプ部の上昇温度が所定温度以上である場合に前記クランプ動作が行われたと判断することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかにサージ電圧確認方法。 - 前記クランプ部の近傍にサーミスタを配置し、
前記駆動前後における前記サーミスタの抵抗値を測定し、
前記サーミスタの抵抗値の測定結果に基づいて前記クランプ動作の有無を判断することを特徴とする請求項5記載のサージ電圧確認方法。 - 発光ダイオードと、
前記クランプ部が介在する通電経路に所定値以上の電流が流れると前記発光ダイオードに対し順方向の電流を前記モータ端から供給する検出電流供給部とを設け、
前記発光ダイオードが点灯した場合に前記クランプ動作が行われたと判断することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のサージ電圧確認方法。 - 前記クランプ電圧が互いに異なる複数の前記クランプ部を用意し、
前記複数のクランプ部を、1つずつ接続した状態で前記インバータにより前記モータを駆動した際における前記クランプ動作の有無を順次確認し、
前記複数のクランプ部を接続した場合のそれぞれの前記クランプ動作の有無に基づいて、前記サージ電圧の電圧値の範囲を判断することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のサージ電圧確認方法。 - 前記クランプ部が短絡故障すると、直ちに当該クランプ部が介在する通電経路を遮断する保護動作を行う保護部を、前記クランプ部に対応して設けることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のサージ電圧確認方法。
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