JP2011205740A - モータ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異常発生時の原因の切り分けを容易にする。
【解決手段】コンバータ１２へ入力される交流電源の各相の電圧および電流を検出し、電源監視部２４において最新のデータを一定期間にわたって記憶する。コンバータ１２、インバータ１６またはコントローラ２２においてアラームが発生したら、その時に電源監視部２４において記憶されているデータを記録部２６に記録する。これを表示することにより、原因が電源１４側にあるのかモータ駆動装置１０側にあるのかの切り分けが容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常発生時にその原因が入力電源にあるのか装置自身にあるのかの切り分けが容易なモータ駆動装置に関する。
工作機械や産業機械、ロボット等を駆動するモータ制御装置において、交流の入力電力を直流の電力に変換するコンバータ部に入力される交流電源は、本来は平衡三相の交流であり通常は問題なく、交流から直流への変換が行われている。
ところが、電源は他につながる他の機器の運転状況或いは、電力会社から供給される電源そのものの影響（すなわち外的要因）で瞬時的に電圧が下がったり、或いは三相の平衡状態が崩れたりする場合がある。
この際、場合によってはコンバータ側、インバータ側或いはモータに指令を出しているコントローラにおいて内部の異常を検出し、運転の停止を伴うケースが発生する。
この場合、装置そのものに故障が発生した訳ではなく、入力電源側で発生した異常が原因であるため、アラーム発生後に装置を調査・交換しても異常の根本原因が判明せず、原因究明まで長期化しやすい。
したがって、運転停止の原因が電源側の異常かどうかを容易にかつ速やかに判断できることが望まれる。
下記特許文献１には、モータ駆動装置において、発生するアラームの履歴を記録し、要求に応じて出力することが記載されている。しかしながら、入力電源については何ら記載されていない。
特許文献２には、入力電圧を検出して所定値以下に低下したとき、順変換器（コンバータ）と逆変換器（インバータ）の運転を停止することが記載されている。特許文献３には、瞬時停電を検出してモータへの電力供給を遮断することが記載されている。いずれも、運転停止の原因が入力電源にあるのか装置自身にあるのかの切り分けに関しては記載されていない。
特開平１１−３３８５４２号公報 特許第２６４５１４４号 特開平６−３０５９７号公報
したがって本発明の目的は、異常発生時に原因の切り分けが容易なモータ駆動装置を提供することにある。
本発明によれば、交流電源を直流に変換するコンバータと、前記コンバータが出力する直流を周波数可変の交流に変換してモータへ供給するインバータと、前記コンバータおよび前記インバータを制御するコントローラと、前記交流電源の各相の電流および電圧の少なくとも一方を検出する入力電源検出部と、前記入力電源検出部が検出した最新のデータを一定期間にわたって記憶する電源監視部と、前記コンバータ、前記インバータおよび前記コントローラの少なくとも１つにおいて異常が発生した時に、前記電源監視部において記憶されているデータを後の出力のために保存する記録部とを具備するモータ駆動装置が提供される。
異常発生時に異常発生時より一定時間前から一定時間後までの電圧・電流のデータを後の出力のために保存することにより、原因が電源側にあるのかモータ駆動装置側にあるのかの切り分けが容易になる。
本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置１０の構成を示すブロック図である。 図１の電源監視部２４内の電圧を検出する部分の構成の一例を示す図である。 図１の電源監視部２４内の電流を検出する部分の構成の一例を示す図である。 正常時の入力電流および入力電圧の波形図である。 異常時の入力電流および入力電圧の波形図である。
図１は本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置１０の構成を示すブロック図である。コンバータ１２は三相交流電源１４からの三相交流を直流に変換する。インバータ１６はコンバータ１２からの直流を周波数可変の三相交流に変換してモータ１８へ供給する。コンバータ１２とインバータ１６の間には平滑コンデンサ２０が設けられる。コントローラ２２はコンバータ１２およびインバータ１６を制御する。
電源監視部２４は、コンバータ１２へ入力される三相交流の各相の電圧および電流を検出し、停電、欠相、電圧不平衡、過電圧、過電流等の異常がないかを監視して、異常があればコントローラ２２へアラーム信号を送り、モータ運転停止等の保護動作を行う。電源監視部２４はさらに、検出した電圧・電流の最新の値を一定期間分レジスタ（後述）に記憶する。アラーム検出部２５は、コンバータ１２、インバータ１６およびコントローラ２２において発生するアラームを検出し、アラーム検出時には、電源監視部２４に対して、その時のレジスタの値を記録部２６に保存させる。電源監視部２４は、前述した電源の異常を検出したときも記録部２６への保存を行うようにしても良い。
図２は電源監視部２４内の電圧を検出する部分の構成の一例を示す。絶縁アンプ３０，３２，３４は、抵抗３６，３８，４０により形成される三相交流の中点の電位を基準とする各相の電圧を検出する。なお、中点の電位を基準とする各相の電圧を検出する代わりに、相関電圧を検出しても良い。Ａ／Ｄ変換器４２，４４，４６は絶縁アンプ３０，３２，３４が検出した各相の電圧を所定の周期でサンプリングしてディジタル信号に変換してその結果をレジスタ４８に格納する。レジスタ４８は例えばシフトレジスタであり、各相の電圧の最新のデータを一定期間にわたって記憶する。
図３は電源監視部２４内の電流を検出する部分の構成の一例を示す。変流器５０，５２，５４により各相の電流が検出され、Ａ／Ｄ変換器５６，５８，６０においてディジタル信号に変換され、レジスタ６２に格納される。レジスタ６２もレジスタ４８と同様に、例えばシフトレジスタであり、各相の電流の最新のデータを一定期間にわたって記憶する。
図２および図３には示されていないが、検出された電圧および電流のデータは、前述したような、電源の異常を検出するためにも用いられる。
図４は正常なときの入力電流および入力電圧の波形を示す。図５はアラーム発生時の入力電流および入力電圧の波形を示す。図５において、時刻ｔ1で過電流となりコンバータ１２、インバータ１６またはコントローラ２２においてアラームが発生した場合、記録部２６には図５中“Ｔ（＝Ｔa+Ｔb）”で示す区間、すなわち、時刻ｔ1−Ｔaからｔ1+Ｔbまでの期間の電圧および電流のデータが記録部２６に記録される。そこで、その後記録部２６に記録されている電圧・電流のデータをモータ駆動装置１０に付属するディスプレイ（図示せず）に表示することにより、時刻ｔ2で電源に電圧不平衡が発生し、そのために過電流となってアラームが発生したことが直ちに判明する。
コンバータ１２、インバータ１６およびコントローラ２２において発生するアラームをトリガとして記録部２６にデータを記録することに加えて、コントローラ２２において内部パラメータとして持っているモータ出力の値がモータ出力指令と比べて所定値以上低い値に低下した時、モータ速度がモータ速度指令と比べて所定値以上低い値に低下した時、或いはそれ以外の内部データに異常が発生した時、コントローラ２２内で実行される制御プログラムの実行が所定の段階まで到達した時などにも記憶部２６に電圧・電流のデータを記録するようにしても良い。
また、記録部２６に記録されているデータを現地の作業者以外の者が参照して原因の切り分けができるように、記録部２６においてデータを取り外し可能な記録媒体に記録する、および／または他の機器へ転送できるようにしても良い。

Claims (3)

  1. 交流電源を直流に変換するコンバータと、
    前記コンバータが出力する直流を周波数可変の交流に変換してモータへ供給するインバータと、
    前記コンバータおよび前記インバータを制御するコントローラと、
    前記交流電源の各相の電流および電圧の少なくとも一方を検出する入力電源検出部と、
    前記入力電源検出部が検出した最新のデータを一定期間にわたって記憶する電源監視部と、
    前記コンバータ、前記インバータおよび前記コントローラの少なくとも１つにおいて異常が発生した時に、前記電源監視部において記憶されているデータを後の出力のために保存する記録部とを具備するモータ駆動装置。
  2. 前記記録部はさらに、モータ出力がモータ出力指令と比べて所定値以上低い値に低下した時、モータ速度がモータ速度指令と比べて所定値以上低い値に低下した時、前記モータ出力およびモータ速度を除く前記コントローラ内のデータの変化または値に異常が発生した時、及び前記コントローラ内で実行される制御プログラムの実行が所定の段階まで到達した時の少なくとも１つにおいて、前記電源監視部において記憶されているデータを後の出力のために保存する請求項１記載のモータ駆動装置。
  3. 前記後の出力のために保存されるデータは、取り外し可能な記憶媒体に記憶されるかまたはモータ駆動装置の外部に転送されることにより、モータ駆動装置以外の装置において出力することが可能である請求項１または２記載のモータ駆動装置。
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