JP2014033527A - Motor control device and method for detecting insulation deterioration of motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの絶縁劣化検出機能を備えたモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法に関する。 The present invention relates to a motor control device having a motor insulation deterioration detection function and a motor insulation deterioration detection method.
一般的に、サーボモータは、モータ制御装置に接続され、モータ制御装置内に設けたＰＷＭインバータによって駆動される。サーボモータは、工作機械をはじめとする生産設備で多く用いられる。工作機械の中には、切削液を供給しながらワークを加工する機械がある。切削液を用いる機械では、切削液がサーボモータに付着し、付着した切削液がサーボモータの内部に侵入して、サーボモータの絶縁を徐々に劣化させる。 Generally, a servo motor is connected to a motor control device and driven by a PWM inverter provided in the motor control device. Servo motors are often used in production equipment including machine tools. Among machine tools, there is a machine that processes a workpiece while supplying a cutting fluid. In a machine using a cutting fluid, the cutting fluid adheres to the servo motor, and the adhering cutting fluid enters the inside of the servo motor to gradually deteriorate the insulation of the servo motor.
サーボモータの絶縁が劣化すると、サーボモータ内の巻線とグランドとの間の絶縁抵抗が小さくなり、最終的には、巻線とグランドとが電気的に繋がってしまい、地絡に至る。地絡が生じると、漏電ブレーカーをトリップさせたり、モータ制御装置を損傷させたりして、システムダウンを発生させる。システムダウンの発生は、工場の生産ラインを強制的に停止させることになるため、工場での生産に多大の損害を与える。 When the insulation of the servo motor deteriorates, the insulation resistance between the winding in the servo motor and the ground decreases, and eventually the winding and the ground are electrically connected, resulting in a ground fault. When a ground fault occurs, the earth leakage breaker is tripped or the motor control device is damaged, causing a system down. When the system goes down, the production line of the factory is forcibly stopped, which causes great damage to the production at the factory.
従来、予防保全の観点から、地絡に至る前に、サーボモータの絶縁劣化を容易に検出できる装置を要望する声があった。特に、多くのサーボモータを用いている多軸の工作機械を使用する工場では、サーボモータの絶縁劣化を、個々に検出できる装置が切望されている。 Conventionally, from the viewpoint of preventive maintenance, there has been a demand for a device that can easily detect insulation deterioration of a servo motor before a ground fault occurs. In particular, in a factory that uses a multi-axis machine tool using many servo motors, a device that can individually detect the insulation deterioration of the servo motors is desired.
サーボモータの絶縁劣化を検出する従来の方法として、代表的には、下記の３つの方法がある。
（１）電気絶縁抵抗計を用いる方法
この方法は、サーボモータの巻線とグランドとの間の絶縁抵抗を、電気絶縁抵抗計で直に読み取る方法である。
（２）ＰＷＭインバータの電路とグランドとの間の電圧を用いる方法
この方法は、下記特許文献１に記載されている発明を用いたものである。端的に言うと、ＰＷＭインバータのプラス極及びマイナス極の両方、またはいずれか一方の極とグランドとの間に、コンデンサと抵抗器とを直列接続した回路を接続し、抵抗器の両端の電圧を検出することによって絶縁抵抗を演算する方法である。
（３）非給電状態のＰＷＭインバータの電路とグランドとの間の電圧を用いる方法
この方法は、下記特許文献２に記載されている発明を用いたものである。端的に言うと、遮断器を介して電源に接続するＰＷＭインバータのマイナス極とグランドとの間に抵抗器とスイッチを接続し、遮断器を開状態にして、スイッチを閉じ、ＰＷＭインバータのプラス極の半導体スイッチを導通状態にし、抵抗器の両端の電圧を検出することによって絶縁抵抗を演算する方法である。この方法は、ＰＷＭインバータに電源を接続していない状態で絶縁抵抗を演算する点が異なる。
As a conventional method for detecting the insulation deterioration of the servo motor, there are typically the following three methods.
(1) Method using an electrical insulation resistance meter This method is a method of directly reading the insulation resistance between the winding of the servo motor and the ground with an electrical insulation resistance meter.
(2) Method using voltage between electric circuit of PWM inverter and ground This method uses the invention described in Patent Document 1 below. In short, a circuit in which a capacitor and a resistor are connected in series is connected between both the positive and negative poles of the PWM inverter or one of the poles and the ground, and the voltage across the resistor is In this method, the insulation resistance is calculated by detection.
(3) Method of Using Voltage between Electric Circuit of Non-Power-Supplying PWM Inverter and Ground This method uses the invention described in Patent Document 2 below. In short, a resistor and a switch are connected between the negative pole of the PWM inverter connected to the power supply via the circuit breaker and the ground, the circuit breaker is opened, the switch is closed, and the positive pole of the PWM inverter In this method, the semiconductor switch is turned on and the insulation resistance is calculated by detecting the voltage across the resistor. This method is different in that the insulation resistance is calculated in a state where no power source is connected to the PWM inverter.
しかしながら、サーボモータの絶縁劣化を検出する従来の方法では、次のような問題がある。 However, the conventional method for detecting the insulation deterioration of the servo motor has the following problems.
（１）の方法を採用する場合、絶縁抵抗を検出するためには、サーボモータとモータ制御装置とを繋ぐ配線を取り外し、サーボモータの巻線とグランドとの間に絶縁抵抗計を接続する作業が必要である。絶縁抵抗を検出するために、作業工数が多すぎて、予防保全としては現実的ではない。 When using the method (1), in order to detect insulation resistance, remove the wiring connecting the servo motor and motor controller and connect an insulation resistance meter between the winding of the servo motor and the ground. is necessary. In order to detect insulation resistance, there are too many work steps, which is not practical as preventive maintenance.
（２）の方法を採用する場合、（１）の方法のように工作機械の分解の必要はないものの、ＰＷＭインバータの電源を通じて、コンデンサと抵抗器とを直列接続した回路に漏れ電流が流れてしまうため、正確な絶縁抵抗は演算できない。 When the method (2) is adopted, there is no need to disassemble the machine tool as in the method (1), but a leakage current flows through a circuit in which a capacitor and a resistor are connected in series through the power supply of the PWM inverter. Therefore, accurate insulation resistance cannot be calculated.
（３）の方法を採用する場合、遮断器で電源とＰＷＭインバータとを切り離しているため、（２）の方法のような問題は存在しない。しかし、ＰＷＭインバータがブートストラップ回路を採用している場合には、下記のような理由から、この方法は適用できない。 When the method (3) is adopted, since the power source and the PWM inverter are separated by the circuit breaker, there is no problem like the method (2). However, when the PWM inverter employs a bootstrap circuit, this method cannot be applied for the following reasons.
図６のインバータ回路で示すように、ブートストラップ回路は、コンデンサ１５をプラス極１６側のトランジスタ１７の電源として利用する回路である。ブートストラップ回路は、ＰＷＭインバータ１０のマイナス極１１側に設けられた電源１２に、ダイオード１３、抵抗器１４、コンデンサ１５を接続して構成する。マイナス極１１側のトランジスタ１８のオン、オフにより、マイナス極１１側の電源１２から抵抗器１４、ダイオード１３を介してコンデンサ１５が充電される。したがって、コンデンサ１５がプラス極１６側のトランジスタ１７の電源となる。このため、プラス極１６側のトランジスタ１７を常時オンにしておくことができず、ＰＷＭインバータ１０がブートストラップ回路を採用している場合には、絶縁抵抗の検出ができない。 As shown by the inverter circuit in FIG. 6, the bootstrap circuit is a circuit that uses the capacitor 15 as a power source for the transistor 17 on the positive electrode 16 side. The bootstrap circuit is configured by connecting a diode 13, a resistor 14, and a capacitor 15 to a power source 12 provided on the negative pole 11 side of the PWM inverter 10. By turning on and off the transistor 18 on the negative electrode 11 side, the capacitor 15 is charged from the power source 12 on the negative electrode 11 side through the resistor 14 and the diode 13. Therefore, the capacitor 15 is a power source for the transistor 17 on the positive electrode 16 side. For this reason, the transistor 17 on the positive electrode 16 side cannot be always turned on, and when the PWM inverter 10 employs a bootstrap circuit, the insulation resistance cannot be detected.
特に、多くのサーボモータを用いている多軸の工作機械では、図６のようなインバータ回路が各サーボモータに対して個々に設けられ、全てのインバータ回路が並列に接続される。この場合には、個々のサーボモータの絶縁抵抗が検出できることが望まれるが、上記の理由から、個々のサーボモータの絶縁抵抗を検出することができない。 In particular, in a multi-axis machine tool using many servo motors, an inverter circuit as shown in FIG. 6 is individually provided for each servo motor, and all inverter circuits are connected in parallel. In this case, it is desired that the insulation resistance of each servo motor can be detected, but for the above reason, the insulation resistance of each servo motor cannot be detected.
本発明は、上記のような、絶縁劣化を検出する従来の方法の問題点を解消するために創案されたものであり、ブートストラップ回路を有するモータ制御装置であっても、容易に絶縁抵抗を検出することができ、複数のモータの絶縁劣化の状態を個別に正確に把握することができるモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法の提供を目的とする。 The present invention was devised in order to solve the problems of the conventional method for detecting insulation deterioration as described above. Even in a motor control device having a bootstrap circuit, an insulation resistance can be easily obtained. It is an object of the present invention to provide a motor control device and a motor insulation deterioration detection method that can detect and accurately grasp the state of insulation deterioration of a plurality of motors individually.
上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置は、遮断器、複数のインバータ回路、検出スイッチ、抵抗器、検出動作制御部、絶縁抵抗検出部を有する。各インバータ回路は、スイッチング部、第１駆動回路、第２駆動回路、分離スイッチを有する。 In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes a circuit breaker, a plurality of inverter circuits, a detection switch, a resistor, a detection operation control unit, and an insulation resistance detection unit. Each inverter circuit includes a switching unit, a first drive circuit, a second drive circuit, and a separation switch.
遮断器は、平滑コンデンサを備えた整流回路と交流電源との接続を遮断する。複数のインバータ回路は、平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する。 A circuit breaker interrupts | blocks the connection of the rectifier circuit provided with the smoothing capacitor, and AC power supply. The plurality of inverter circuits are connected in parallel with the smoothing capacitor and individually drive the plurality of motors.
各インバータ回路が有するスイッチング部は、一対の半導体スイッチを直列に接続し一対の半導体スイッチ同士の接続ラインをモータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を平滑コンデンサに並列に接続する。 Each inverter circuit has a switching unit in which a plurality of arm circuits in which a pair of semiconductor switches are connected in series and a connection line between the pair of semiconductor switches is connected to a motor winding are connected in parallel, and the plurality of arm circuits are used as a smoothing capacitor. Connect in parallel.
各インバータ回路が有する第１駆動回路は、アーム回路の一対の半導体スイッチのうちブートストラップ回路を有する一方の半導体スイッチを駆動する。各インバータ回路が有する第２駆動回路は、アーム回路の一対の半導体スイッチのうち他方の半導体スイッチを駆動する。 The first drive circuit included in each inverter circuit drives one semiconductor switch having a bootstrap circuit among the pair of semiconductor switches of the arm circuit. The second drive circuit included in each inverter circuit drives the other semiconductor switch of the pair of semiconductor switches of the arm circuit.
各インバータ回路が有する分離スイッチは、ブートストラップ回路への通電を遮断し第１駆動回路と第２駆動回路とを分離する。 A separation switch included in each inverter circuit cuts off power to the bootstrap circuit and separates the first drive circuit and the second drive circuit.
検出スイッチは、平滑コンデンサから、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路のアーム回路の半導体スイッチ、モータの巻線、グランドを介して平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。抵抗器は、平滑コンデンサとグランドとの間の絶縁抵抗検出用電流経路内に設けられ検出スイッチと直列に接続する。 The detection switch forms an insulation resistance detection current path from the smoothing capacitor to the smoothing capacitor through the semiconductor switch of the arm circuit of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected, the winding of the motor, and the ground. The resistor is provided in the current path for insulation resistance detection between the smoothing capacitor and the ground, and is connected in series with the detection switch.
検出動作制御部は、モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、遮断器を開き、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にし、検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、インバータ回路の第２駆動回路にはＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させる。絶縁抵抗検出部は、抵抗器の端子間電圧を用いて検出対象となるモータの絶縁抵抗を検出する。 When the detection operation control unit receives an instruction to detect the insulation resistance of the motor, it opens the circuit breaker and closes the separation switch of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected, while the motor to be detected is connected. Open the isolation switch of all inverter circuits other than the inverter circuit to be closed, close the detection switch to form the current path for insulation resistance detection, and the first drive circuit of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected Outputs a PWM signal with a duty ratio of A% to turn on one of a pair of semiconductor switches of at least one arm circuit of the switching unit of the inverter circuit and turn off the other, and then the second of the inverter circuit The drive circuit has a PWM signal with a duty ratio of 100-A% obtained by inverting HI and LOW of the PWM signal at the same timing. An output to one of a pair of semiconductor switches of the arms circuit in the OFF state to repeat the switching operation to turn on the other. The insulation resistance detector detects the insulation resistance of the motor to be detected using the voltage between the terminals of the resistor.
上記目的を達成するための本発明に係るモータの絶縁劣化検出方法は、遮断器、複数のインバータ回路、検出スイッチ、抵抗器、検出動作制御部、絶縁抵抗検出部を有し、各インバータ回路が、スイッチング部、第１駆動回路、第２駆動回路、分離スイッチを有するモータ制御装置におけるモータの絶縁劣化検出方法である。 In order to achieve the above object, a motor insulation deterioration detection method according to the present invention includes a circuit breaker, a plurality of inverter circuits, a detection switch, a resistor, a detection operation control unit, and an insulation resistance detection unit. , A motor insulation deterioration detection method in a motor control device having a switching unit, a first drive circuit, a second drive circuit, and a separation switch.
モータの絶縁劣化検出方法は、モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する段階と、遮断器により整流回路と交流電源との接続を遮断し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にして第１駆動回路と第２駆動回路とを接続する一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にしてブートストラップ回路への通電を遮断するとともに第１駆動回路と第２駆動回路とを分離し、検出スイッチにより絶縁抵抗検出用電流経路を形成する段階と、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させて絶縁抵抗検出用電流経路内に検出電流を流す段階と、検出電流が抵抗器に流れることで生成される抵抗器の電圧を検出する段階と、検出された電圧の大きさから検出対象となるモータの絶縁抵抗を検出する段階と、を含む。 The motor insulation deterioration detection method includes a step of receiving an instruction to detect the insulation resistance of the motor, and a circuit breaker that interrupts the connection between the rectifier circuit and the AC power supply, and the inverter circuit separation switch to which the motor to be detected is connected Is closed to connect the first drive circuit and the second drive circuit, while the isolation switch of all inverter circuits other than the inverter circuit to which the motor to be detected is connected is opened to energize the bootstrap circuit. In the first drive circuit of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected, the first drive circuit and the second drive circuit are separated and the insulation resistance detection current path is formed by the detection switch. One of a pair of semiconductor switches of at least one arm circuit of the switching unit of the inverter circuit by outputting a PWM signal having a duty ratio of A% Is turned on and the other is turned off. Thereafter, a PWM signal having a duty ratio of 100-A% obtained by inverting HI and LOW of the PWM signal at the same timing is output to the second drive circuit of the inverter circuit. A step of causing a detection current to flow in an insulation resistance detection current path by repeating a switching operation in which one of the pair of semiconductor switches of the arm circuit is turned off and the other is turned on, and the detection current flows through the resistor Detecting the voltage of the resistor thus generated, and detecting the insulation resistance of the motor to be detected from the magnitude of the detected voltage.
本発明によれば、ブートストラップ回路を有するモータ制御装置であっても、容易に絶縁抵抗を検出することができ、複数のモータの絶縁劣化の状態を個別に正確に把握することができる。 According to the present invention, even a motor control device having a bootstrap circuit can easily detect the insulation resistance, and can accurately grasp the state of insulation deterioration of a plurality of motors individually.
以下に、本発明に係るモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法の１実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a motor control device and a motor insulation deterioration detection method according to the present invention will be described.
〔モータ制御装置の構成〕
図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。図に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１００は、２台のモータＭ１、Ｍ２を駆動でき、２台のモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗を個別に検出できる。本実施形態に係るモータ制御装置を用いてモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗を検出する場合には、検出の対象となるモータの配線を外す必要がなく、電源からの漏れ電流の影響を受けることがない。また、下記のように、２軸で構成されるモータ制御装置がブートストラップ回路を備えていたとしても、２つのモータの絶縁抵抗を個別に正確に検出することができる。
[Configuration of motor controller]
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor control device according to the present embodiment. As shown in the figure, the motor control apparatus 100 according to the present embodiment can drive the two motors M1 and M2 and can individually detect the insulation resistances of the two motors M1 and M2. When detecting the insulation resistance of the motors M1 and M2 using the motor control device according to the present embodiment, it is not necessary to remove the wiring of the motor to be detected, and it may be affected by the leakage current from the power source. Absent. In addition, as described below, even if the motor control device configured with two axes includes a bootstrap circuit, the insulation resistance of the two motors can be accurately detected individually.
本実施形態で例示するモータは、三相交流モータであり、モータＭ１は、スター接続されたＲ相の巻線Ｗ１ｒ、Ｓ相の巻線Ｗ１ｓ、Ｔ相の巻線Ｗ１ｔを有する。モータＭ１が駆動されているときには、たとえば、巻線Ｗ１ｒ、Ｗ１ｓ、Ｗ１ｔに電気角で１２０°位相をずらした電流が流される。また、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉは等価回路として巻線Ｗ１ｒ、Ｗ１ｓ、Ｗ１ｔの中性点とグランドとの間の絶縁を示す抵抗として記載してある。絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値があらかじめ定めた一定の値以下になるとモータＭ１の絶縁が劣化していると判断できる。 The motor illustrated in the present embodiment is a three-phase AC motor, and the motor M1 includes an R-phase winding W1r, an S-phase winding W1s, and a T-phase winding W1t that are star-connected. When the motor M1 is being driven, for example, currents whose phases are shifted by 120 ° in electrical angle are passed through the windings W1r, W1s, and W1t. In addition, the insulation resistance R1i of the motor M1 is described as a resistance indicating insulation between the neutral point of the windings W1r, W1s, and W1t and the ground as an equivalent circuit. When the resistance value of the insulation resistance R1i is equal to or less than a predetermined value, it can be determined that the insulation of the motor M1 has deteriorated.
同様に、モータＭ２は、スター接続されたＲ相の巻線Ｗ２ｒ、Ｓ相の巻線Ｗ２ｓ、Ｔ相の巻線Ｗ２ｔを有する。モータＭ２が駆動されているときには、モータＭ１と同様に、たとえば、巻線Ｗ２ｒ、Ｗ２ｓ、Ｗ２ｔに、電気角で１２０°位相をずらした電流が流される。また、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉの抵抗値があらかじめ定めた一定の値以下になるとモータＭ２の絶縁が劣化していると判断できる。 Similarly, the motor M2 includes an R-phase winding W2r, an S-phase winding W2s, and a T-phase winding W2t that are star-connected. When the motor M2 is being driven, a current whose phase is shifted by 120 ° in terms of electrical angle is supplied to the windings W2r, W2s, and W2t, for example, similarly to the motor M1. Further, when the resistance value of the insulation resistance R2i of the motor M2 is equal to or less than a predetermined value, it can be determined that the insulation of the motor M2 has deteriorated.
モータ制御装置１００は、平滑コンデンサＣを備えた整流回路１１０と交流電源（三相）１２０との接続を遮断する遮断器１３０を有する。 The motor control device 100 includes a circuit breaker 130 that disconnects the connection between the rectifier circuit 110 including the smoothing capacitor C and the AC power source (three-phase) 120.
整流回路１１０は、図に示す通り、ブリッジ接続した６個のダイオードＤ１−Ｄ６を有し、６個のダイオードＤ１−Ｄ６は交流電源１２０から流れる交流電流を全波整流する。６個のダイオードＤ１−Ｄ６によって全波整流された直流電流は、平滑コンデンサＣによって平滑化され、全波整流後の直流電流のリップルが低減される。 As shown in the figure, the rectifier circuit 110 has six diodes D1-D6 connected in a bridge, and the six diodes D1-D6 rectify the AC current flowing from the AC power supply 120 in a full wave. The direct current that has been full-wave rectified by the six diodes D1 to D6 is smoothed by the smoothing capacitor C, and the ripple of the direct current after full-wave rectification is reduced.
遮断器１３０は、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときにその接点が開放され、整流回路１１０と交流電源１２０との接続を遮断する。 When detecting the insulation resistance of the motor M <b> 1 or M <b> 2, the circuit breaker 130 is opened at its contact point, and disconnects the connection between the rectifier circuit 110 and the AC power source 120.
整流回路１１０には、２つのインバータ回路１４０−１と１４０−２が並列に接続してある。インバータ回路１４０−１と１４０−２は、平滑コンデンサＣと並列に接続されモータＭ１、Ｍ２のそれぞれを個別に駆動する。インバータ回路１４０−１と１４０−２の構成は同一であるので、代表してインバータ１４０−１の構成を説明する。 Two inverter circuits 140-1 and 140-2 are connected to the rectifier circuit 110 in parallel. Inverter circuits 140-1 and 140-2 are connected in parallel with smoothing capacitor C and individually drive motors M1 and M2. Since the configurations of the inverter circuits 140-1 and 140-2 are the same, the configuration of the inverter 140-1 will be described as a representative.
インバータ１４０−１は、スイッチング部を構成する３つのアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを有する。 Inverter 140-1 has three arm circuits 150A, 150B, and 150C that constitute a switching unit.
アーム回路１５０Ａは、一対のトランジスタ（半導体スイッチ）ＴＲ１とＴＲ４とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ１とＴＲ４同士の接続ライン１５２ＡにモータＭ１の巻線Ｗ１ｒを接続する。アーム回路１５０Ｂは、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５同士の接続ライン１５２ＢにモータＭ１の巻線Ｗ１ｔを接続する。アーム回路１５０Ｃは、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６同士の接続ライン１５２ＣにモータＭ１の巻線Ｗ１ｓを接続する。 The arm circuit 150A connects a pair of transistors (semiconductor switches) TR1 and TR4 in series, and connects the winding W1r of the motor M1 to a connection line 152A between the pair of transistors TR1 and TR4. The arm circuit 150B connects a pair of transistors TR2 and TR5 in series, and connects the winding W1t of the motor M1 to a connection line 152B between the pair of transistors TR2 and TR5. The arm circuit 150C connects a pair of transistors TR3 and TR6 in series, and connects the winding W1s of the motor M1 to a connection line 152C between the pair of transistors TR3 and TR6.
３つのアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ（スイッチング部）は整流回路１１０の平滑コンデンサＣに並列に接続される。スイッチング部を形成する６つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、ＴＲ２、ＴＲ５、ＴＲ３、ＴＲ６のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードＤが逆接続される。 The three arm circuits 150A, 150B, and 150C (switching unit) are connected in parallel to the smoothing capacitor C of the rectifier circuit 110. A diode D is reversely connected between the collector and emitter of the six transistors TR1, TR4, TR2, TR5, TR3, and TR6 that form the switching unit.
各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを形成する一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ４または、ＴＲ２、ＴＲ５または、ＴＲ３、ＴＲ６のうち、一方のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のそれぞれには、抵抗Ｒ０、コンデンサＣ０、ダイオードＤ０及び直流電源ＤＰＳによって構成されるブートストラップ回路が接続される。 Of the pair of transistors TR1, TR4, TR2, TR5 or TR3, TR6 forming each arm circuit 150A, 150B, 150C, each of the transistors TR1, TR2, TR3 includes a resistor R0, a capacitor C0, and a diode. A bootstrap circuit constituted by D0 and the DC power source DPS is connected.
ブートストラップ回路を有する一方のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のそれぞれには、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する第１駆動回路１４５が接続される。 A first driving circuit 145 that drives the transistors TR1, TR2, and TR3 is connected to each of the transistors TR1, TR2, and TR3 having the bootstrap circuit.
各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを形成する一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ４または、ＴＲ２、ＴＲ５または、ＴＲ３、ＴＲ６のうち、他方のトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のそれぞれには、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を駆動する第２駆動回路１４７が接続される。 Of the pair of transistors TR1, TR4 or TR2, TR5 or TR3, TR6 forming each arm circuit 150A, 150B, 150C, the other transistors TR4, TR5, TR6 are respectively provided with transistors TR4, TR5, TR6. A second driving circuit 147 to be driven is connected.
第１駆動回路１４５は、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のそれぞれに対して個別に設けられる。また、第２駆動回路１４７は、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のそれぞれに対して個別に設けられる。 The first drive circuit 145 is individually provided for each of the transistors TR1, TR2, and TR3. Further, the second drive circuit 147 is individually provided for each of the transistors TR4, TR5, and TR6.
トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する第１駆動回路１４５を駆動するブートストラップ回路とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を駆動する第２駆動回路１４７とは、分離スイッチ１４８−１によって接続される。分離スイッチ１４８−１が開になると、第１駆動回路１４５を駆動するブートストラップ回路と第２駆動回路１４７とが分離される。すなわち、分離スイッチ１４８−１が開になるとブートストラップ回路への通電が遮断される。逆に、分離スイッチ１４８−１が閉になると、第１駆動回路１４５を駆動するブートストラップ回路と第２駆動回路１４７とが接続され、ブートストラップ回路への通電が可能になる。このため、コンデンサＣ０が充電され、第１駆動回路１４５は、コンデンサＣ０の電圧によりトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する。 The bootstrap circuit that drives the first drive circuit 145 that drives the transistors TR1, TR2, and TR3 and the second drive circuit 147 that drives the transistors TR4, TR5, and TR6 are connected by a separation switch 148-1. When the separation switch 148-1 is opened, the bootstrap circuit that drives the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 are separated. That is, when the separation switch 148-1 is opened, the energization to the bootstrap circuit is cut off. On the other hand, when the separation switch 148-1 is closed, the bootstrap circuit that drives the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 are connected, and the bootstrap circuit can be energized. Therefore, the capacitor C0 is charged, and the first drive circuit 145 drives the transistors TR1, TR2, and TR3 with the voltage of the capacitor C0.
なお、本実施形態では、分離スイッチ１４８−１を抵抗Ｒ０と直流電源ＤＰＳとの間に設けて、分離スイッチ１４８−１を開とすることで、全ての第１駆動回路１４５と全ての第２駆動回路１４７とを１つの分離スイッチ１４８−１でまとめて分離しているが、分離スイッチ１４８は、それぞれの抵抗Ｒ０とコンデンサＣ０との間に設けても良い。 In the present embodiment, the separation switch 148-1 is provided between the resistor R0 and the DC power source DPS, and the separation switch 148-1 is opened, so that all the first drive circuits 145 and all the second drive circuits 145-1 are opened. Although the drive circuit 147 is separated by a single separation switch 148-1, the separation switch 148 may be provided between each resistor R0 and the capacitor C0.
検出スイッチ１５５の一方の端子には、平滑コンデンサＣの一端とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のエミッタを接続するラインに一方の端子が接続された抵抗器１６０が接続される。また、検出スイッチ１５５の他方の端子には、モータＭ１またはＭ２が地絡状態にあるときに過電流が流れるのを防止する保護抵抗器１６５の一端が接続される。保護抵抗器１６５の他端はグランドに接続される。 One terminal of the detection switch 155 is connected to a resistor 160 having one terminal connected to a line connecting one end of the smoothing capacitor C and the emitters of the transistors TR4, TR5, and TR6. The other terminal of the detection switch 155 is connected to one end of a protective resistor 165 that prevents an overcurrent from flowing when the motor M1 or M2 is in a ground fault state. The other end of the protective resistor 165 is connected to the ground.
モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときに、検出スイッチ１５５を閉じると、下記のいずれかの絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。 If the detection switch 155 is closed when detecting the insulation resistance of the motor M1 or M2, one of the following insulation resistance detection current paths is formed.
すなわち、モータＭ１の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−１において、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、アーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ及びアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓの３つの巻線を経由し、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。 That is, when detecting the insulation resistance of the motor M1, in the inverter circuit 140-1, from the smoothing capacitor C, the transistors TR1 and TR4 of the arm circuit 150A, the winding W1r of the motor M1, the transistors TR2 and TR5 of the arm circuit 150B, and the motor M1. Winding W1t, the transistors TR3 and TR6 of the arm circuit 150C, and the winding W1s of the motor M1, the protective resistor 165, the detection switch 155, and the resistor 160 via the insulation resistance R1i and the ground. An insulation resistance detection current path from to the smoothing capacitor C is formed.
また、絶縁抵抗検出用電流経路は、上記のように３つの巻線を経由するのではなく、１つずつの巻線を経由する下記のいずれかの経路であっても良い。 In addition, the current path for detecting the insulation resistance may be any of the following paths that pass through each of the windings instead of passing through the three windings as described above.
すなわち、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。また、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）によって絶縁抵抗検出用電流経路を形成するようにしても良い。 That is, the insulation from the smoothing capacitor C to the smoothing capacitor C through the transistors TR1 and TR4 of the arm circuit 150A, the winding W1r of the motor M1, the insulation resistance R1i, and the ground, the protective resistor 165, the detection switch 155, and the resistor 160. It may be a current path for resistance detection. Alternatively, insulation from the smoothing capacitor C to the smoothing capacitor C through the transistors TR2 and TR5 of the arm circuit 150B, the winding W1t of the motor M1, the insulation resistance R1i, and the ground, the protective resistor 165, the detection switch 155, and the resistor 160. It may be a current path for resistance detection. Alternatively, insulation from the smoothing capacitor C to the smoothing capacitor C through the transistors TR3 and TR6 of the arm circuit 150C, the winding W1s of the motor M1, the insulation resistance R1i, and the ground, the protective resistor 165, the detection switch 155, and the resistor 160. It may be a current path for resistance detection. Also, an insulation resistance detection current path may be formed by any two arm circuits (for example, arm circuits 150A and 150C).
なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−２側において、上記と同様に、いずれかの経路で絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。 When detecting the insulation resistance of the motor M2, an insulation resistance detection current path is formed on either side of the inverter circuit 140-2 in the same manner as described above.
遮断器１３０、分離スイッチ１４８−１、１４８−２、検出スイッチ１５５は、検出動作指示部１７０によって駆動される。 The circuit breaker 130, the separation switches 148-1 and 148-2, and the detection switch 155 are driven by the detection operation instruction unit 170.
検出動作制御部１７０は、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、図４に示してあるように、遮断器１３０を開にし、分離スイッチ１４８−１を閉に、分離スイッチ１４８−２を開にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−１側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。 When the detection operation control unit 170 receives an instruction to detect the insulation resistance of the motor M1 or M2, the detection operation control unit 170 recognizes which motor the detection instruction is for. If the insulation resistance detection instruction is for the motor M1, as shown in FIG. 4, the circuit breaker 130 is opened, the separation switch 148-1 is closed, and the separation switch 148-2 is opened. The detection switch 155 is closed, and the above-described insulation resistance detection current path is formed on the inverter circuit 140-1 side.
一方、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ２に対するものであれば、遮断器１３０を開にし、分離スイッチ１４８−１を開に、分離スイッチ１４８−２を閉にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−２側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。 On the other hand, if the insulation resistance detection instruction is for the motor M2, the circuit breaker 130 is opened, the separation switch 148-1 is opened, the separation switch 148-2 is closed, and at the same time the detection switch 155 is closed. The insulation resistance detection current path is formed on the inverter circuit 140-2 side.
分離スイッチ１４８−１と１４８−２は同時に閉となることはなく、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであるか、モータＭ２に対するものであるかによって択一的に開閉される。したがって、インバータ回路１４０−１側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−２側の影響を受けることなく、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉが測定できる。また、インバータ回路１４０−２側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−１側の影響を受けることなく、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが測定できる。 The separation switches 148-1 and 148-2 are not closed at the same time, and are selectively opened and closed depending on whether the instruction to detect the insulation resistance is for the motor M <b> 1 or the motor M <b> 2. Therefore, when the insulation resistance detection current path is formed on the inverter circuit 140-1 side, the insulation resistance R1i of the motor M1 can be measured without being influenced by the inverter circuit 140-2 side. Further, when the insulation resistance detection current path is formed on the inverter circuit 140-2 side, the insulation resistance R2i of the motor M2 can be measured without being influenced by the inverter circuit 140-1 side.
ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作制御部１７０からの指示を受けて、第１駆動回路１４５にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力し、第２駆動回路１４７にはＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。 Upon receiving an instruction from the detection operation control unit 170, the PWM control circuit 175 outputs a PWM signal having a duty ratio of A% to the first drive circuit 145, and outputs the HI and LOW of the PWM signal to the second drive circuit 147. Is output at the same timing, and a PWM signal having a duty ratio of 100-A% is output.
これにより、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば３つであればアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃ）の一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオン状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。また、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば１つであればアーム回路１５０Ａ）の一対のトランジスタＴＲ１をオン状態にしてトランジスタＴＲ４をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。 As a result, the pair of transistors TR1, TR2, and TR3 of at least one arm circuit (for example, the arm circuits 150A to 150C in the case of three) are turned on, and the transistors TR4, TR5, and TR6 are turned off. The switching operation of turning off the transistors TR1, TR2, and TR3 and turning on the transistors TR4, TR5, and TR6 is repeated. In addition, a pair of transistors TR1 in at least one arm circuit (for example, arm circuit 150A if there is one) in the switching unit are turned on to turn off transistor TR4, and then turn off transistor TR1 to turn on transistor TR4. The switching operation for setting the state is repeated.
ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号をパルスの位相を合わせるように同期させて出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線の絶縁抵抗を検出できるようにする。 The PWM control circuit 175 outputs the PWM signal having the above-described duty ratio to the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 of the arm circuits 150A to 150C in synchronization with each other so as to match the phase of the pulse, and outputs the motor M1 or M2 It is possible to detect the insulation resistance of the winding.
また、ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａの第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｒまたは巻線Ｗ２ｒの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｂの第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｔまたは巻線Ｗ２ｔの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｃの第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｓまたは巻線Ｗ２ｓの絶縁抵抗を検出できるようにする。 Further, the PWM control circuit 175 outputs the PWM signal having the above-described duty ratio to the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 of the arm circuit 150A to insulate the winding W1r or the winding W2r of the motor M1 or M2. Enable resistance detection. Alternatively, the PWM signal having the above-described duty ratio is output to the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 of the arm circuit 150B so that the insulation resistance of the winding W1t or the winding W2t of the motor M1 or M2 can be detected. To do. Alternatively, the PWM signal having the above-described duty ratio is output to the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 of the arm circuit 150C so that the insulation resistance of the winding W1s or the winding W2s of the motor M1 or M2 can be detected. To do.
さらに、ＰＷＭ制御回路１７５は、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）の第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に対してパルスの位相を合わせるように同期させて、同時に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力しても良い。 Furthermore, the PWM control circuit 175 synchronizes the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147 of any two arm circuits (for example, the arm circuits 150A and 150C) so as to match the phase of the pulses, and simultaneously A PWM signal with a duty ratio of may be output.
なお、検出動作指示部１７０とＰＷＭ制御回路１７５とで検出動作制御部を形成する。 The detection operation instruction unit 170 and the PWM control circuit 175 form a detection operation control unit.
このときの、第１駆動回路１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、絶縁抵抗検出用電流経路に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗Ｒ１ｉまたはＲ２ｉの検出に必要な電流を流すための電圧が生成でき、かつ、ブートストラップ回路のコンデンサＣ０をトランジスタＴＲ１のスイッチング動作が可能な程度に充電できる、３０％から７０％の範囲の値を選定する。 At this time, the duty ratio A of the PWM signal output to the first drive circuit 145 is determined by a voltage for causing a current necessary for detecting the insulation resistance R1i or R2i of the motor M1 or M2 to flow in the insulation resistance detection current path. A value in the range of 30% to 70% is selected that can be generated and can charge the capacitor C0 of the bootstrap circuit to the extent that the switching operation of the transistor TR1 is possible.
検出スイッチ１５５と抵抗１６０との間にはＡ／Ｄコンバータ１８０が接続される。Ａ／Ｄコンバータ１８０は、抵抗１６０の端子間電圧をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１８０には、デジタル化された抵抗１６０の端子間電圧からモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗Ｒ１ｉまたはＲ２ｉを検出し、検出した絶縁抵抗の値を用いて絶縁劣化状態を判定する絶縁劣化判定コンピュータ１８５が接続される。 An A / D converter 180 is connected between the detection switch 155 and the resistor 160. The A / D converter 180 converts the voltage between the terminals of the resistor 160 into a digital value. The A / D converter 180 detects the insulation resistance R1i or R2i of the motors M1 and M2 from the digitized terminal voltage of the resistor 160, and uses the detected insulation resistance value to determine the insulation deterioration state. A determination computer 185 is connected.
なお、Ａ／Ｄコンバータ１８０と絶縁劣化判定コンピュータ１８５とで絶縁抵抗検出部を形成する。 The A / D converter 180 and the insulation deterioration determination computer 185 form an insulation resistance detector.
図２は、図１に示したアーム回路１５０Ａの動作説明に供する図である。図２（ａ）に示すように、アーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１には、ブートストラップ回路が接続されている。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of arm circuit 150A shown in FIG. As shown in FIG. 2A, a bootstrap circuit is connected to the transistor TR1 of the arm circuit 150A.
ブートストラップ回路では、分離スイッチ１４８−１が閉となりトランジスタＴＲ４がオンしている期間、直流電源ＤＳＰ、抵抗Ｒ０、ダイオードＤ０、コンデンサＣ０、トランジスタＴＲ４で構成される閉回路に電流が流れ、この電流によってコンデンサＣ０が充電される。 In the bootstrap circuit, during the period when the separation switch 148-1 is closed and the transistor TR4 is on, a current flows through the closed circuit including the DC power supply DSP, the resistor R0, the diode D0, the capacitor C0, and the transistor TR4. As a result, the capacitor C0 is charged.
コンデンサＣ０に充電された電荷はトランジスタＴＲ１のベース−エミッタ間電圧を上昇させる電源になる。第１駆動回路１４５から出力されるスイッチング信号によって、トランジスタＴＲ１の導通状態を確保できる。 The electric charge charged in the capacitor C0 serves as a power source for increasing the base-emitter voltage of the transistor TR1. With the switching signal output from the first drive circuit 145, the conduction state of the transistor TR1 can be ensured.
分離スイッチ１４８−１が閉となっている間、図２（ｂ）に示すような、ＰＷＭ信号がトランジスタＴＲ１とＴＲ４に印加される。ＰＷＭ信号１とＰＷＭ信号２は、ＨＩとＬＯＷの状態が反転している信号である。したがって、ＰＷＭ信号１がトランジスタＴＲ１に印加され、ＰＷＭ信号２がトランジスタＴＲ４に印加されると、トランジスタＴＲ１はオン状態となる一方トランジスタＴＲ４はオフ状態となり、その後トランジスタＴＲ１はオフ状態になる一方トランジスタＴＲ４はオン状態になる、というスイッチング動作を繰り返す。 While the separation switch 148-1 is closed, a PWM signal as shown in FIG. 2B is applied to the transistors TR1 and TR4. The PWM signal 1 and the PWM signal 2 are signals in which the states of HI and LOW are inverted. Therefore, when PWM signal 1 is applied to transistor TR1 and PWM signal 2 is applied to transistor TR4, transistor TR1 is turned on while transistor TR4 is turned off, and then transistor TR1 is turned off while transistor TR4. Repeats the switching operation of turning on.
〔モータ制御装置の動作〕
次に、図１に示したモータ制御装置１００の動作について説明する。絶縁抵抗を検出する動作について説明する前に、まず、モータＭ１、Ｍ２を駆動する通常の動作について説明する。
[Operation of motor controller]
Next, the operation of the motor control device 100 shown in FIG. 1 will be described. Before describing the operation for detecting the insulation resistance, first, a normal operation for driving the motors M1 and M2 will be described.
（通常動作）
モータＭ１とＭ２を駆動する場合には、検出動作指示部１７０は作動しないので、遮断器１３０は図１に示すように閉状態になっている。交流電源１２０によって印加される電圧は整流回路１１０によって直流に変換され、モータＭ１を駆動するインバータ回路１４０−１とモータＭ２を駆動するインバータ回路１４０−２とに供給される。なお、通常動作では、図１に示すように、分離スイッチ１４８−１と１４８−２はともに閉状態であり、検出スイッチ１５５は開状態となっている。
(Normal operation)
When the motors M1 and M2 are driven, the detection operation instruction unit 170 does not operate, so that the circuit breaker 130 is closed as shown in FIG. The voltage applied by the AC power source 120 is converted to DC by the rectifier circuit 110 and supplied to the inverter circuit 140-1 that drives the motor M1 and the inverter circuit 140-2 that drives the motor M2. In normal operation, as shown in FIG. 1, the separation switches 148-1 and 148-2 are both closed, and the detection switch 155 is open.
ＰＷＭ制御回路１７５は、インバータ回路１４０−１と１４０−２のアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１とアーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ５をオンし、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、Ｗ１ｔに電流を流し、モータＭ２の巻線Ｗ２ｒ、Ｗ２ｔに電流を流す。次に、ＰＷＭ制御回路１７５は、インバータ回路１４０−１と１４０−２のアーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２とアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ６をオンし、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、Ｗ１ｓに電流を流し、モータＭ２の巻線Ｗ２ｔ、Ｗ２ｓに電流を流す。次に、ＰＷＭ制御回路１７５は、インバータ回路１４０−１と１４０−２のアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３とアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ４をオンし、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、Ｗ１ｒに電流を流し、モータＭ２の巻線Ｗ２ｓ、Ｗ２ｒに電流を流す。 The PWM control circuit 175 turns on the transistor TR1 of the arm circuit 150A and the transistor TR5 of the arm circuit 150B of the inverter circuits 140-1 and 140-2, passes current through the windings W1r and W1t of the motor M1, and turns the winding of the motor M2. A current is passed through the lines W2r and W2t. Next, the PWM control circuit 175 turns on the transistor TR2 of the arm circuit 150B and the transistor TR6 of the arm circuit 150C of the inverter circuits 140-1 and 140-2, and supplies current to the windings W1t and W1s of the motor M1. Current is passed through the windings W2t and W2s of M2. Next, the PWM control circuit 175 turns on the transistor TR3 of the arm circuit 150C of the inverter circuits 140-1 and 140-2 and the transistor TR4 of the arm circuit 150A, and supplies current to the windings W1s and W1r of the motor M1. A current is passed through the windings W2s and W2r of M2.
ＰＷＭ制御回路１７５によるアーム回路１５０Ａ−１５０ＣのトランジスタＴＲ１−ＴＲ６のスイッチングを上記の順番に繰り返すことによって、モータＭ１、Ｍ２の巻線Ｗ１ｒ−Ｗ１ｔ、Ｗ２ｒ−Ｗ２ｔに電流が流れ、モータＭ１、Ｍ２が回転する。回転速度を変更する場合には、アーム回路１５０Ａ−１５０ＣのトランジスタＴＲ１−ＴＲ６に印加するＰＷＭ信号のデューティー比を変更する。 By repeating the switching of the transistors TR1-TR6 of the arm circuits 150A-150C by the PWM control circuit 175 in the above order, current flows through the windings W1r-W1t, W2r-W2t of the motors M1, M2, and the motors M1, M2 Rotate. When changing the rotation speed, the duty ratio of the PWM signal applied to the transistors TR1-TR6 of the arm circuits 150A-150C is changed.
ＰＷＭ制御回路１７５による以上の制御は、モータＭ１、Ｍ２に取り付けられているエンコーダからの信号に基づいて行われる。エンコーダからの信号によりモータＭ１、Ｍ２の回転位置が検出され、位置決めのためにモータＭ１、Ｍ２の速度が制御される。 The above control by the PWM control circuit 175 is performed based on signals from encoders attached to the motors M1 and M2. The rotational positions of the motors M1 and M2 are detected by signals from the encoder, and the speeds of the motors M1 and M2 are controlled for positioning.
（絶縁抵抗検出動作）
上記のような通常動作とは別に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、モータ制御装置１００は次のように動作する。
(Insulation resistance detection operation)
In addition to the normal operation as described above, when detecting the insulation resistance of the motor M1 or M2, the motor control device 100 operates as follows.
図３は、図１に示したモータ制御装置１００の絶縁抵抗検出時の動作フローチャートである。この動作フローチャートに示す処理手順は、モータの絶縁劣化検出方法の手順を示すものでもある。 FIG. 3 is an operation flowchart when the insulation resistance of the motor control device 100 shown in FIG. 1 is detected. The processing procedure shown in this operation flowchart also shows the procedure of the motor insulation deterioration detection method.
図３の動作フローチャートの処理を、図２、図４、図５を参照しながら説明する。 3 will be described with reference to FIGS. 2, 4, and 5. FIG.
絶縁抵抗検出動作は、検出動作指示部１７０が、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を外部から入力することによって開始される。 The insulation resistance detection operation is started when the detection operation instruction unit 170 inputs an instruction to detect the insulation resistance of the motor M1 or M2 from the outside.
検出動作指示部１７０が外部から絶縁抵抗の検出指示を受信すると（Ｓ１００）、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、遮断器１３０を閉状態から開状態にして、整流回路１１０を交流電源１２０から切り離す（Ｓ１０１）。これによってインバータ回路１４０−１と１４０−２には電力が供給されなくなり、モータ制御装置１００が通常動作から絶縁抵抗検出動作に移行する。なお、絶縁抵抗の検出指示には、検出対象となるモータＭ１またはＭ２の情報を含んでいる。 When the detection operation instruction unit 170 receives an instruction to detect the insulation resistance from the outside (S100), the detection operation instruction unit 170 changes the circuit breaker 130 from the closed state to the open state as shown in FIG. Disconnect from AC power supply 120 (S101). As a result, power is not supplied to the inverter circuits 140-1 and 140-2, and the motor control device 100 shifts from the normal operation to the insulation resistance detection operation. The insulation resistance detection instruction includes information on the motor M1 or M2 to be detected.
このステップＳ１００の処理は絶縁劣化検出方法の第１段階に相当する。 The process of step S100 corresponds to the first stage of the insulation deterioration detection method.
検出動作指示部１７０は、絶縁抵抗の検出指示に含まれる検出対象となるモータの情報から、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。認識した検出指示により、開状態にさせる分離スイッチ１４８−１または１４８−２を選択し、選択した分離スイッチを開状態にする。 The detection operation instruction unit 170 recognizes to which motor the detection instruction is the detection instruction from the information on the motor to be detected included in the insulation resistance detection instruction. According to the recognized detection instruction, the separation switch 148-1 or 148-2 to be opened is selected, and the selected separation switch is opened.
たとえば、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路は１４０−１であるので、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、分離スイッチ１４８−１のみを閉状態にする。すなわち、分離スイッチ１４８−１は閉状態のままとし、絶縁抵抗の検出対象外のモータが接続されるインバータ回路は１４０−２の分離スイッチ１４８−２は閉状態から開状態とする。 For example, if the insulation resistance detection instruction is for the motor M1, the inverter circuit to which the motor that is the object of insulation resistance detection is connected is 140-1, and therefore the detection operation instruction unit 170 is as shown in FIG. Only the separation switch 148-1 is closed. That is, the separation switch 148-1 is kept in the closed state, and in the inverter circuit to which the motor that is not subject to detection of insulation resistance is connected, the separation switch 148-2 of 140-2 is changed from the closed state to the open state.
分離スイッチ１４８−２を開状態にするのは、万が一、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが低下している場合には、インバータ回路１４０−２の直流電源ＤＰＳからブートストラップ回路の抵抗Ｒ０、ダイオードＤ０、コンデンサＣ０、絶縁抵抗Ｒ２ｉを通して電流が流れてしまうからである。この電流は絶縁抵抗Ｒ１ｉの誤検出を招く。 The separation switch 148-2 is opened when the insulation resistance R2i of the motor M2 is lowered by the resistance R0 of the bootstrap circuit, the diode D0, from the DC power source DPS of the inverter circuit 140-2. This is because a current flows through the capacitor C0 and the insulation resistance R2i. This current causes erroneous detection of the insulation resistance R1i.
さらに具体的には、モータＭ１をＰＷＭ駆動した場合に、グランド電位に対するマイナス極の電位は、ＰＷＭ信号の影響を受けて変動する。このため、マイナス極の電位がグランド電位よりも高くなった時に絶縁抵抗Ｒ２ｉを通して抵抗器１６０と保護抵抗器１６５に電流が流れる。これにより、絶縁抵抗Ｐ１ｉを検出しようとしているのに絶縁抵抗Ｐ２ｉを流れる電流の影響を受けて絶縁抵抗Ｐ１ｉの抵抗値が実際の抵抗値よりも小さく検出される。 More specifically, when the motor M1 is PWM driven, the potential of the negative pole with respect to the ground potential varies under the influence of the PWM signal. For this reason, when the potential of the negative electrode becomes higher than the ground potential, a current flows through the resistor 160 and the protective resistor 165 through the insulation resistance R2i. As a result, the resistance value of the insulation resistance P1i is detected to be smaller than the actual resistance value due to the influence of the current flowing through the insulation resistance P2i when the insulation resistance P1i is to be detected.
以上の誤検出を回避するために、モータＭ１の絶縁抵抗を検出する際には、分離スイッチ１４８−２を開状態にしている。なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出する際には、分離スイッチ１４８−１を開状態にする（Ｓ１０２）。 In order to avoid the above erroneous detection, the separation switch 148-2 is opened when detecting the insulation resistance of the motor M1. When detecting the insulation resistance of the motor M2, the separation switch 148-1 is opened (S102).
次に、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、検出スイッチ１５５を閉状態にする（Ｓ１０３）。 Next, the detection operation instruction unit 170 closes the detection switch 155 as shown in FIG. 4 (S103).
このステップＳ１０１からステップＳ１０３の動作は絶縁劣化検出方法の第２段階に相当する。 The operations from step S101 to step S103 correspond to the second stage of the insulation deterioration detection method.
ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作指示部１７０からの動作指示を受けて、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの第１駆動回路１４５にＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号は、図２（ｂ）の上側に示すパルス状の信号である。なお、絶縁劣化検出動作の際に用いるＰＷＭ信号と上記の通常動作の際に用いるＰＷＭ信号は異なる。絶縁劣化検出動作の際には、絶縁劣化検出に適した独自のＰＷＭ信号を用いる。 In response to the operation instruction from the detection operation instruction unit 170, the PWM control circuit 175 outputs a PWM signal having a duty ratio of A% to the first drive circuit 145 of the arm circuits 150A-150C of the inverter circuit 140-1. The PWM signal having a duty ratio of A% is a pulse signal shown on the upper side of FIG. Note that the PWM signal used in the insulation deterioration detection operation is different from the PWM signal used in the normal operation. In the insulation deterioration detection operation, a unique PWM signal suitable for insulation deterioration detection is used.
このＰＷＭ信号によって、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がスイッチング動作される。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がオンしている間は、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６はオフし、図４に示すように、平滑コンデンサＣからトランジスタＴＲ１、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、及びトランジスタＴＲ２、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ及びトランジスタＴＲ３、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランド、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０を介して平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れる。 The transistors TR1, TR2, and TR3 are switched by this PWM signal. While the transistors TR1, TR2, and TR3 are on, the transistors TR4, TR5, and TR6 are off. As shown in FIG. 4, the transistor TR1, the winding W1r of the motor M1, and the transistor TR2, the motor, as shown in FIG. M1 winding W1t and transistor TR3, motor M1 winding W1s, insulation resistance R1i, ground, protection resistor 165, detection switch 155, current through the current path for detection of insulation resistance to smoothing capacitor C via resistor 160 Flows.
一方、ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作指示部１７０からの動作指示を受けて、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの第２駆動回路１４７に、第１駆動回路１４５に出力したＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号は、図２（ｂ）の下側に示すパルス状の信号である。 On the other hand, the PWM control circuit 175 receives the operation instruction from the detection operation instruction unit 170, and outputs the PWM signal output to the first drive circuit 145 to the second drive circuit 147 of the arm circuits 150A to 150C of the inverter circuit 140-1. A PWM signal having a duty ratio of 100-A%, in which HI and LOW are inverted at the same timing, is output. The PWM signal having a duty ratio of 100-A% is a pulse-like signal shown on the lower side of FIG.
このＰＷＭ信号によって、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がスイッチング動作される。トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている間は、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３はオフし、図５に示すように、直流電源ＤＰＳから抵抗Ｒ０、コンデンサＣ０、ダイオードＤ０、トランジスタＴＲ４を介して直流電源ＤＰＳに至るブートストラップ回路に電流が流れる。この電流でコンデンサＣ０が充電される。充電されたコンデンサＣ０の電圧は、次にトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がスイッチング動作をするときの電源となる。 The transistors TR4, TR5, and TR6 are switched by this PWM signal. While the transistors TR4, TR5, and TR6 are on, the transistors TR1, TR2, and TR3 are off, and, as shown in FIG. 5, a direct current is supplied from the direct current power source DPS through the resistor R0, the capacitor C0, the diode D0, and the transistor TR4. A current flows through the bootstrap circuit reaching the power source DPS. This current charges the capacitor C0. The charged voltage of the capacitor C0 becomes a power source when the transistors TR1, TR2, and TR3 perform a switching operation next time.
なお、上記のように、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３及びトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を一斉に交互にスイッチングさせるのではなく、アーム回路１５０Ａ−１５０Ｃごとにトランジスタ（たとえばアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１とＴＲ４）をスイッチングさせるようにしても良い。 As described above, the transistors TR1, TR2, and TR3 and the transistors TR4, TR5, and TR6 are not switched alternately at the same time. May be switched.
したがって、第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に出力するＰＷＭ信号によってトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６とが交互にオン、オフを繰り返す。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がオンしている時間は第１駆動回路１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比によって決まるので、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、保護抵抗器１６５、抵抗器１６０の直列回路に印加される平均電圧Ｖは、平滑コンデンサＣの充電電圧をＶＤＣとすると、Ｖ＝ＶＤＣ×Ａ／１００ボルトになる。 Therefore, the transistors TR1, TR2, and TR3 and the transistors TR4, TR5, and TR6 are alternately turned on and off by the PWM signal output to the first drive circuit 145 and the second drive circuit 147. Since the time during which the transistors TR1, TR2, and TR3 are on is determined by the duty ratio of the PWM signal output to the first drive circuit 145, the average applied to the series circuit of the insulation resistor R1i, the protective resistor 165, and the resistor 160 The voltage V is V = VDC × A / 100 volts, assuming that the charging voltage of the smoothing capacitor C is VDC.
したがって、絶縁抵抗検出用電流経路に流れる検出電流をＩとし、絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値をＲＲ１ｉ、保護抵抗器１６５の抵抗値をＲ１６５、抵抗器１６０の抵抗値をＲ１６０すると、
Ｉ＝Ｖ／（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）
＝ＶＤＣ×Ａ／１００（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）アンペアである。
Therefore, if the detection current flowing through the insulation resistance detection current path is I, the resistance value of the insulation resistance R1i is R R1i , the resistance value of the protective resistor 165 is R 165 , and the resistance value of the resistor 160 is R 160 ,
I = V / (R R1i + R 165 + R 160 )
= VDC * A / 100 (R R1i + R 165 + R 160 ) amperes.
よって、抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０は、
Ｖ１６０＝ＶＤＣ×Ａ×Ｒ１６０／１００（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）ボルトである。なお、ここでは、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、巻線Ｗ１ｔ、巻線Ｗ１ｓの合成抵抗値と、トランジスタＴＲ１の電圧降下は、極めて小さいので無視している。
Therefore, the voltage V 160 between the terminals of the resistor 160 is
V 160 = VDC × A × R 160/100 (R R1i + R 165 + R 160) is a bolt. Here, the combined resistance value of the winding W1r, winding W1t, and winding W1s of the motor M1 and the voltage drop of the transistor TR1 are extremely small and are ignored.
抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０の大きさは絶縁抵抗Ｒ１ｉの大きさＲＲ１ｉに比例する。したがって、抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０の大きさを検出することで絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値ＲＲ１ｉを知ることができる。 The magnitude of the voltage V 160 between the terminals of the resistor 160 is proportional to the magnitude R R1i of the insulation resistance R1i. Therefore, the resistance value R R1i of the insulation resistance R1i can be known by detecting the magnitude of the voltage V 160 between the terminals of the resistor 160.
上記のように、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３は第１駆動回路１４５に出力されるＰＷＭ信号によってスイッチングされる。ＰＷＭ信号のデューティー比は大きいほどモータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、巻線Ｗ１ｔ、巻線Ｗ１ｓを含む、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、保護抵抗器１６５、抵抗器１６０の直列回路に印加される平均電圧Ｖが大きくなるので、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出には都合が良い。 As described above, the transistors TR1, TR2, and TR3 are switched by the PWM signal output to the first drive circuit 145. As the duty ratio of the PWM signal increases, the average voltage V applied to the series circuit of the insulation resistor R1i, the protective resistor 165, and the resistor 160 including the winding W1r, winding W1t, and winding W1s of the motor M1 increases. Therefore, it is convenient for detecting the insulation resistance R1i.
一方、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている時間は第１駆動回路１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比に依存する。トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている間だけブートストラップ回路に電流が流れるので、第１駆動回路１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比が大きければ大きいほど、コンデンサＣ０の充電時間が短くなって、コンデンサＣ０の電圧が上がらなくなる。 On the other hand, the time during which the transistors TR4, TR5, and TR6 are turned on depends on the duty ratio of the PWM signal output to the first drive circuit 145. Since the current flows through the bootstrap circuit only while the transistors TR4, TR5, and TR6 are on, the charging time of the capacitor C0 is shortened as the duty ratio of the PWM signal output to the first driving circuit 145 increases. The voltage of the capacitor C0 will not increase.
このため、第１駆動回路１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、絶縁抵抗検出用電流経路に、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出に必要な電流を流すための電圧が生成でき、かつ、ブートストラップ回路のコンデンサＣ０をトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のスイッチング動作が可能な程度に充電できる、３０％から７０％の範囲の値を選定している（Ｓ１０４）。 For this reason, the duty ratio A of the PWM signal output to the first drive circuit 145 can generate a voltage for flowing a current necessary for detecting the insulation resistance R1i in the current path for insulation resistance detection, and the bootstrap circuit. A value in the range of 30% to 70% is selected so that the capacitor C0 can be charged to such an extent that the transistors TR1, TR2, and TR3 can be switched (S104).
このステップＳ１０４は絶縁劣化検出方法の第３段階に相当する。 This step S104 corresponds to the third stage of the insulation deterioration detection method.
次に、Ａ／Ｄコンバータ１８０は、検出電流Ｉが抵抗器１６０に流れることで生成される抵抗器１６０の電圧Ｖ１６０をＡ／Ｄ変換する（Ｓ１０５）。 Next, the A / D converter 180 performs A / D conversion on the voltage V 160 of the resistor 160 generated when the detection current I flows through the resistor 160 (S105).
このステップＳ１０５は絶縁劣化検出方法の第４段階に相当する。 This step S105 corresponds to the fourth stage of the insulation deterioration detection method.
最後に、絶縁劣化判定コンピュータ１８５は、Ａ／Ｄ変換された電圧Ｖ１６０からモータＭ１の絶縁抵抗値ＲＲ１ｉを検出する（Ｓ１０６）。検出した絶縁抵抗値ＲＲ１ｉをモニタリングして、絶縁抵抗値ＲＲ１ｉが低下している場合には、モータＭ１を交換し、地絡によるシステムダウンの発生を未然に防止する。なお、絶縁劣化判定コンピュータ１８５には、検出したモータの絶縁抵抗を用いてモータの絶縁劣化を判定する絶縁劣化判定機能を設けても良い。 Finally, the insulation deterioration determination computer 185 detects the insulation resistance value R R1i of the motor M1 from the A / D converted voltage V 160 (S106). The detected insulation resistance value R R1i is monitored, and when the insulation resistance value R R1i is lowered, the motor M1 is replaced to prevent the occurrence of system down due to a ground fault. The insulation deterioration determination computer 185 may be provided with an insulation deterioration determination function for determining the motor insulation deterioration using the detected motor insulation resistance.
このステップＳ１０６は絶縁劣化検出方法の第５段階に相当する。 This step S106 corresponds to the fifth stage of the insulation deterioration detection method.
上記の絶縁抵抗検出動作においては、インバータ回路１４０−１または１４０−２のアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を、パルスの位相を合わせるように同期させて与えるため、モータＭ１、Ｍ２を回転させる方向に力が働かず、モータＭ１、Ｍ２が回転することはない。逆に言えば、絶縁劣化検出動作時には、モータＭ１、Ｍ２が回転することのないように、インバータ回路１４０−１または１４０−２の各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を与える。 In the above-described insulation resistance detection operation, the PWM signal having the same duty ratio is given to the arm circuits 150A, 150B, and 150C of the inverter circuit 140-1 or 140-2 in synchronization so as to match the phase of the pulse. The force does not act in the direction of rotating M1 and M2, and the motors M1 and M2 do not rotate. In other words, the PWM signal having the same duty ratio is supplied to each of the arm circuits 150A, 150B, and 150C of the inverter circuit 140-1 or 140-2 so that the motors M1 and M2 do not rotate during the insulation deterioration detection operation. give.
以上のように、本実施形態に係るモータ制御装置１００によれば、モータＭ１、Ｍ２の通常運転を停止し、遮断器１３０を開状態にすることでモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗が測定できる。このため、モータＭ１、Ｍ２の配線を取り外す必要が無なく、絶縁抵抗の測定に際して、電源ラインを通して流れる漏れ電流や交流電源のノイズの影響を受けることがない。 As described above, according to the motor control apparatus 100 according to the present embodiment, the insulation resistance of the motors M1 and M2 can be measured by stopping the normal operation of the motors M1 and M2 and opening the circuit breaker 130. For this reason, it is not necessary to remove the wires of the motors M1 and M2, and the measurement of the insulation resistance is not affected by the leakage current flowing through the power supply line or the noise of the AC power supply.
また、絶縁抵抗の検出時には、検出時のみ通電される専用の抵抗器１６０を用いて絶縁抵抗を測定している。このため、絶縁抵抗の抵抗値は絶縁抵抗の検出に適した値を採用することができる。しかも各アーム回路には、同一のデューティー比のＰＷＭ信号を、パルスの位相を合わせるように同期させて（必ずしも完全にパルスの位相が合っていなくとも良い）与えているため、モータは回転することがない。 In addition, when detecting the insulation resistance, the insulation resistance is measured using a dedicated resistor 160 that is energized only at the time of detection. For this reason, the resistance value of an insulation resistance can employ | adopt the value suitable for the detection of an insulation resistance. In addition, the PWM signal with the same duty ratio is given to each arm circuit in synchronism so that the phases of the pulses are matched (the pulse does not necessarily have to be completely in phase), so that the motor rotates. There is no.
さらに、１つの絶縁抵抗検出部を設けておくだけで複数のモータの絶縁抵抗を個別に検出できる。 Furthermore, the insulation resistance of a plurality of motors can be individually detected by providing only one insulation resistance detection unit.
そして、ブートストラップ回路への電流を遮断できる位置に分離スイッチを設け、他軸のモータの絶縁抵抗測定時にこの分離スイッチを開とするようにしたので、ブートストラップ電源を用いてインバータ回路が構成されている場合に、そのインバータ回路に接続されているモータの絶縁抵抗が低下していたとしても、モータの絶縁抵抗を正確に検出することができる。 And since a separation switch is provided at a position where the current to the bootstrap circuit can be cut off, and this separation switch is opened when measuring the insulation resistance of the motor of the other axis, an inverter circuit is configured using a bootstrap power supply. Even if the insulation resistance of the motor connected to the inverter circuit is reduced, the insulation resistance of the motor can be accurately detected.
上記の実施形態では、インバータ回路が２台の場合を例示したが、３台以上のインバータ回路を有するモータ制御装置であっても、本願発明の思想を適用できる。また、インバータ回路に設けたアーム回路が３つの場合を例示したが、モータの巻線構成によってたとえば６つのアーム回路を有するモータ制御装置であっても、本願発明の思想を適用できる。さらに、上記の実施形態では、全てのインバータ回路がブートストラップ回路を有している場合を例示したが、少なくとも１つのインバータ回路がブートストラップ回路を備えているモータ制御装置であっても、本願発明の思想を適用できる。この場合には、ブートストラップ回路を備えているインバータ回路に分離スイッチを設ける。 In the above embodiment, the case where there are two inverter circuits is illustrated, but the idea of the present invention can be applied even to a motor control device having three or more inverter circuits. Moreover, although the case where there are three arm circuits provided in the inverter circuit is illustrated, the idea of the present invention can be applied even to a motor control device having, for example, six arm circuits depending on the winding configuration of the motor. Furthermore, although the case where all the inverter circuits have a bootstrap circuit has been illustrated in the above embodiment, the present invention can be applied even if the motor control device has at least one inverter circuit provided with the bootstrap circuit. The idea of can be applied. In this case, a separation switch is provided in the inverter circuit provided with the bootstrap circuit.
１００ モータ制御装置、
１１０ 整流回路、
１２０ 交流電源（三相）、
１３０ 遮断器、
１４０−１、１４０−２ インバータ回路、
１４５ 第１駆動回路、
１４７ 第２駆動回路、
１４８−１、１４８−２ 分離スイッチ、
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ アーム回路（スイッチング部）、
１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ 接続ライン、
１５５ 検出スイッチ、
１６０ 抵抗器、
１６５ 保護抵抗器、
１７０ 検出動作指示部、
１７５ ＰＷＭ制御回路、
１８０ Ａ／Ｄコンバータ、
１８５ 絶縁劣化判定コンピュータ、
Ｃ 平滑コンデンサ、
ＴＲ１−ＴＲ６ トランジスタ、
ＤＰＳ 直流電源、
Ｒ０ 抵抗、
Ｄ０ ダイオード、
Ｃ０ コンデンサ。
100 motor control device,
110 rectifier circuit,
120 AC power supply (three-phase),
130 circuit breaker,
140-1, 140-2 inverter circuit,
145 first drive circuit,
147 second drive circuit,
148-1, 148-2 separation switch,
150A, 150B, 150C arm circuit (switching unit),
152A, 152B, 152C connection line,
155 detection switch,
160 resistors,
165 protective resistor,
170 detection operation instruction unit,
175 PWM control circuit,
180 A / D converter,
185 Insulation deterioration judgment computer,
C smoothing capacitor,
TR1-TR6 transistors,
DPS DC power supply,
R0 resistance,
D0 diode,
C0 capacitor.
Claims (9)
前記平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する複数のインバータ回路と、を備え、
各インバータ回路は、
一対の半導体スイッチを直列に接続し前記一対の半導体スイッチ同士の接続ラインをモータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を前記平滑コンデンサに並列に接続したスイッチング部と、
前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうちブートストラップ回路を有する一方の半導体スイッチを駆動する第１駆動回路と、
前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち他方の半導体スイッチを駆動する第２駆動回路と、
前記ブートストラップ回路への通電を遮断し前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを分離する分離スイッチと、を有し、
さらに、
前記平滑コンデンサから、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路のアーム回路の半導体スイッチ、前記モータの巻線、グランドを介して前記平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する検出スイッチと、
前記平滑コンデンサと前記グランドとの間の絶縁抵抗検出用電流経路内に設けられ前記検出スイッチと直列に接続した抵抗器と、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記遮断器により前記整流回路と前記交流電源との接続を遮断し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にして前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを接続する一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを分離し、前記検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させる検出動作制御部と、
前記抵抗器の端子間電圧を用いて前記モータの絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出部と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。 A circuit breaker that cuts off the connection between the rectifier circuit including the smoothing capacitor and the AC power supply;
A plurality of inverter circuits connected in parallel to the smoothing capacitor and individually driving each of the plurality of motors,
Each inverter circuit
A switching unit in which a pair of semiconductor switches are connected in series, a plurality of arm circuits in which a connection line between the pair of semiconductor switches is connected to a winding of a motor are connected in parallel, and a plurality of arm circuits are connected in parallel to the smoothing capacitor; ,
A first drive circuit for driving one semiconductor switch having a bootstrap circuit among the pair of semiconductor switches of the arm circuit;
A second drive circuit for driving the other semiconductor switch of the pair of semiconductor switches of the arm circuit;
A separation switch that cuts off power to the bootstrap circuit and separates the first drive circuit and the second drive circuit;
further,
A semiconductor switch of an arm circuit of an inverter circuit to which a motor to be detected is connected from the smoothing capacitor, a detection switch that forms an insulation resistance detection current path from the motor winding, ground to the smoothing capacitor; ,
A resistor provided in a current path for insulation resistance detection between the smoothing capacitor and the ground and connected in series with the detection switch;
When receiving an instruction to detect the insulation resistance of the motor, the circuit breaker cuts off the connection between the rectifier circuit and the AC power source, and closes the separation switch of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected. While the first drive circuit and the second drive circuit are connected, the first drive circuit and the second drive are opened by opening isolation switches of all inverter circuits other than the inverter circuit to which the motor to be detected is connected. The circuit is separated from the circuit, the detection switch is closed to form an insulation resistance detection current path, and a PWM signal having a duty ratio of A% is applied to the first drive circuit of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected. One of the pair of semiconductor switches of at least one arm circuit of the switching unit of the inverter circuit is turned on and the other is turned off. Thereafter, a PWM signal having a duty ratio of 100-A% obtained by inverting HI and LOW of the PWM signal at the same timing is output to the second drive circuit of the inverter circuit, and one of the pair of semiconductor switches of the arm circuit. A detection operation control unit that repeats a switching operation to turn off the other and turn on the other,
An insulation resistance detector that detects an insulation resistance of the motor using a voltage between terminals of the resistor;
A motor control device comprising:
前記第２駆動回路は各アーム回路を形成する一対の半導体スイッチのうちの他方の半導体スイッチに対して個別に設けられ、
前記分離スイッチは、全ての前記第１駆動回路と全ての第２駆動回路とをまとめて分離でき前記ブートストラップ回路への通電を遮断できる位置に設けた単独のスイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。 The first drive circuit is individually provided for one semiconductor switch of a pair of semiconductor switches forming each arm circuit,
The second drive circuit is individually provided for the other semiconductor switch of the pair of semiconductor switches forming each arm circuit,
The separation switch is a single switch provided at a position where all of the first drive circuit and all of the second drive circuits can be separated together and the power to the bootstrap circuit can be cut off. Item 3. The motor control device according to Item 1 or 2.
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する第１段階と、
前記遮断器により前記整流回路と前記交流電源との接続を遮断し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にして前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを接続する一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記ブートストラップ回路への通電を遮断するとともに前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを分離し、前記検出スイッチにより絶縁抵抗検出用電流経路を形成する第２段階と、
検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させて前記絶縁抵抗検出用電流経路内に検出電流を流す第３段階と、
前記検出電流が抵抗器に流れることで生成される抵抗器の電圧を検出する第４段階と、
検出された電圧の大きさから検出対象となるモータの絶縁抵抗を検出する第５段階と、
を含むことを特徴とするモータの絶縁劣化検出方法。 A method of detecting insulation deterioration of a motor in a motor control device according to any one of claims 1 to 6,
A first step of receiving an instruction to detect the insulation resistance of the motor;
The circuit breaker cuts off the connection between the rectifier circuit and the AC power supply, and the isolation switch of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected is closed to connect the first drive circuit and the second drive circuit. On the other hand, the isolation switch of all the inverter circuits other than the inverter circuit to which the motor to be detected is connected is opened to cut off the energization to the bootstrap circuit, and the first drive circuit and the second drive circuit And a second step of forming an insulation resistance detection current path by the detection switch;
A PWM signal having a duty ratio of A% is output to the first drive circuit of the inverter circuit to which the motor to be detected is connected, and one of the pair of semiconductor switches of at least one arm circuit of the switching unit of the inverter circuit is connected. After turning on the other and turning off the other, the second drive circuit of the inverter circuit outputs a PWM signal with a duty ratio of 100-A% obtained by inverting HI and LOW of the PWM signal at the same timing. A third stage in which a detection current is caused to flow in the insulation resistance detection current path by repeating a switching operation in which one of the pair of semiconductor switches of the arm circuit is turned off and the other is turned on;
A fourth step of detecting a voltage of the resistor generated by the detection current flowing through the resistor;
A fifth stage for detecting the insulation resistance of the motor to be detected from the magnitude of the detected voltage;
A method of detecting insulation deterioration of a motor, comprising:
前記モータの絶縁抵抗の検出指示がどのモータに対する指示であるのかを認識する段階を含むことを特徴とする請求項７または８に記載のモータの絶縁劣化検出方法。 In the first stage,
9. The method for detecting insulation deterioration of a motor according to claim 7, further comprising a step of recognizing which motor the instruction for detecting the insulation resistance of the motor is.
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