JP2018152929A - Motor drive device for detecting inverse converter of large leakage current - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、漏れ電流の大きい逆変換器を検知するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that detects an inverter having a large leakage current.
工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータを駆動するモータ駆動装置においては、交流電源から供給された交流電力を順変換器にて直流電力に一旦変換したのちさらに逆変換器にて交流電力に変換し、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたモータの駆動電力として用いている。逆変換器は、複数の駆動軸に対応してそれぞれ設けられる各モータに個別に駆動電力を供給してモータを駆動制御するために、モータの台数と同数台設けられる。一方、順変換器は、コスト低減や占有スペース低減を目的として、複数の逆変換器に対して1台が設けられることが多い。 In machine tools, forging machines, injection molding machines, industrial machines, or motor drive devices that drive motors in various robots, AC power supplied from an AC power source is once converted into DC power by a forward converter, and then further The AC power is converted to AC power by an inverse converter, and this AC power is used as driving power for a motor provided for each drive shaft. Inverse converters are provided in the same number as the number of motors in order to control driving of the motors by individually supplying driving power to the motors provided corresponding to the plurality of driving shafts. On the other hand, one forward converter is often provided for a plurality of inverse converters for the purpose of cost reduction and space reduction.
このようなモータ駆動装置においては、逆変換器をPWMスイッチング制御した際に、モータ及びモータ動力ケーブルなどに存在する浮遊容量により漏れ電流が発生する。漏れ電流はモータ駆動装置あるいはその周辺装置の誤動作や破損をもたらすのでその対策は重要である。 In such a motor drive device, when PWM switching control is performed on the inverse converter, a leakage current is generated due to stray capacitance existing in the motor and the motor power cable. Since the leakage current causes malfunction or damage of the motor drive device or its peripheral devices, countermeasures are important.
例えば、インバータ素子温度と漏れ電流との関係を実験などにより調べて漏れ電流設定用マップとして記憶しておき、インバータ素子温度が与えられるとマップから対応する漏れ電流の大きさを推定する導出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, the relationship between the inverter element temperature and the leakage current is examined by experiment and stored as a leakage current setting map, and when the inverter element temperature is given, a technique for estimating the magnitude of the corresponding leakage current from the map is derived. Is known (for example, see Patent Document 1).
例えば、空調室外機を制御する制御装置であって、交流電源の出力を直流に変換するコンバータと、コンバータ内に平滑回路用として接続されている電解コンデンサに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段が検出する電流から、電解コンデンサの漏れ電流を読取るマイコンと、を備え、マイコンは、漏れ電流のデータを用いて電解コンデンサの故障あるいは寿命を予知する制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 For example, a control device for controlling an air conditioner outdoor unit, a converter that converts the output of an alternating current power source into direct current, a current detection means that detects a current flowing through an electrolytic capacitor connected as a smoothing circuit in the converter, And a microcomputer that reads the leakage current of the electrolytic capacitor from the current detected by the current detection means, and the microcomputer uses a leakage current data to predict a failure or life of the electrolytic capacitor (for example, , See Patent Document 2).
漏れ電流対策をとるにあたっては漏れ電流を測定する必要がある。漏れ電流は、浮遊容量の存在の下、モータに駆動電力を供給する逆変換器に対して高速なPWMスイッチング制御を行うことで発生するものであるので、非常に高周波である。したがって、漏れ電流自体を直接に測定することは困難である。逆変換器を用いてモータを駆動する際には漏れ電流が大なり小なり発生する。複数のモータに対して複数の逆変換器で駆動電力を供給するモータ駆動装置においては、最も大きな漏れ電流が発生する逆変換器とモータとの組を把握することはモータ駆動装置に対して効果的な漏れ電流対策をとる上で非常に重要であることから、最も大きな漏れ電流が発生する逆変換器とモータとの組を容易かつ的確に検知することができる技術が望まれている。 In order to take measures against leakage current, it is necessary to measure the leakage current. Since the leakage current is generated by performing high-speed PWM switching control on the inverse converter that supplies driving power to the motor in the presence of the stray capacitance, the leakage current has a very high frequency. Therefore, it is difficult to directly measure the leakage current itself. When a motor is driven using an inverse converter, a leakage current increases or decreases. In a motor drive device that supplies drive power to a plurality of motors with a plurality of inverse converters, it is effective for the motor drive device to grasp the combination of the inverter and the motor that generate the largest leakage current. Therefore, a technique that can easily and accurately detect a combination of an inverter and a motor that generate the largest leakage current is desired.
本開示の一態様は、モータ駆動装置は、交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する順変換器と、各々がモータごとに設けられ、受信した指令に応じて順変換器から出力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換する電力変換動作を行う、複数の逆変換器と、複数の逆変換器のうち1台の逆変換器に対してのみ電力変換動作が行われるよう指令する処理を、各逆変換器ごとに順次行う診断用指令部と、抵抗とコンデンサとを有し、交流電源と順変換器との間に発生するノイズを吸収するノイズ吸収回路と、抵抗の温度を測定する温度測定部と、温度測定部によって測定された温度を、当該温度が測定されたときに診断用指令部により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器に対応付けて記憶する記憶部と、記憶部に記憶された温度のうち最も高い温度が測定されたときに診断用指令部により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器を、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器として判定する漏れ電流判定部と、を備える。 According to one aspect of the present disclosure, a motor drive device includes a forward converter that converts alternating current power supplied from an alternating current power source into direct current power and outputs the forward power, and a forward converter that is provided for each motor, and that is forward converted according to a received command. Power conversion operation for converting the DC power output from the converter into AC power for driving the motor, and power conversion only for one of the plurality of inverse converters and the plurality of inverse converters Noise absorption that absorbs the noise generated between the AC power supply and the forward converter, having a diagnostic command section that sequentially performs the process to command the operation for each inverse converter, a resistor and a capacitor Circuit, temperature measuring unit for measuring the temperature of the resistance, and inverse conversion that has been commanded so that the power conversion operation is performed by the diagnostic command unit when the temperature is measured by the temperature measuring unit The memory to be stored in association with the vessel And the reverse converter that has been commanded to perform the power conversion operation by the diagnostic command unit when the highest temperature among the temperatures stored in the storage unit is measured. And a leakage current determination unit for determining as a converter.
本発明によれば、複数のモータに対して複数の逆変換器で駆動電力を供給するモータ駆動装置において、最も大きな漏れ電流が発生する逆変換器とモータとの組を容易かつ的確に検知することができる。 According to the present invention, in a motor drive device that supplies drive power to a plurality of motors with a plurality of inverters, a pair of the inverter and the motor that generate the largest leakage current is detected easily and accurately. be able to.
以下図面を参照して、漏れ電流の大きい逆変換器を検知するモータ駆動装置について説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。なお、一般に漏れ電流は、モータを駆動する際に大なり小なり発生するものであるが、本開示では、「誤動作や破損をもたらすほどの漏れ電流が発生した」を単に「漏れ電流が発生した」もしくは「漏れ電流の発生有り」と表現し、「誤動作や破損をもたらすほどの漏れ電流は発生していない」を単に「漏れ電流が発生していない」もしくは「漏れ電流の発生無し」と表現することがある。 With reference to the drawings, a motor driving device for detecting an inverter having a large leakage current will be described below. In the drawings, similar members are denoted by the same reference numerals. Moreover, what attached | subjected the same referential mark in a different drawing shall mean that it is a component which has the same function. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed. In general, the leakage current is generated more or less when the motor is driven. However, in the present disclosure, “a leakage current that causes malfunction or damage has occurred” is simply referred to as “a leakage current has occurred. ”Or“ There is leakage current ”and“ No leakage current causing malfunction or damage ”is simply expressed as“ No leakage current ”or“ No leakage current ”. There are things to do.
図1は、一実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。ここでは、一例として、モータ駆動装置1により三相交流の複数のモータ2−n(nは正の整数)を制御する場合について説明するが、モータ2−nの種類については本発明を特に限定するものではなく、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。なお、図1に示す実施形態では、交流電源3を三相とし、モータ2−nを三相交流モータとした。交流電源3が単相の場合及びモータ2−nが単相交流モータである場合の適用例については後述する。 FIG. 1 is a diagram illustrating a motor drive device according to an embodiment. Here, as an example, a case where a plurality of three-phase AC motors 2-n (n is a positive integer) is controlled by the motor driving device 1 will be described, but the present invention is particularly limited with respect to the types of motors 2-n. For example, it may be an induction motor or a synchronous motor. In the embodiment shown in FIG. 1, the AC power supply 3 is a three-phase motor, and the motor 2-n is a three-phase AC motor. Application examples when the AC power supply 3 is a single phase and when the motor 2-n is a single-phase AC motor will be described later.
図1に示すように、一実施形態によるモータ駆動装置1は、順変換器11と、逆変換器12−n(nは正の整数)と、診断用指令部13と、ノイズ吸収回路14と、温度測定部15と、記憶部16と、漏れ電流判定部17とを備える。ここで、三相の交流電源3の各相を、R相、S相及びT相とし、接地点をNとする。
As shown in FIG. 1, a motor drive device 1 according to an embodiment includes a
一実施形態によるモータ駆動装置1は、順変換器11を1台有する。順変換器11は、三相の交流電源3から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する。順変換器11の例としては、ダイオード整流回路、120度通電型整流回路、あるいは内部にスイッチング素子を備えるPWMスイッチング制御方式の整流回路などがある。順変換器11がダイオード整流回路である場合は、交流電源3側から供給された交流電流を整流し、直流側であるDCリンクに直流電流を出力する。順変換器11が120度通電型整流回路やPWMスイッチング制御方式の整流回路である場合は、順変換器11は、交流電源3側から供給された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力し、モータ減速時にはDCリンクから供給された直流電力を交流電力に変換して交流電源3側へ出力する、交直双方向に変換可能である電力変換器として実現することができる。順変換器11がPWMスイッチング制御方式の整流回路である場合は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。この場合、スイッチング素子の例としては、IGBT、サイリスタ、GTO(Gate Turn−OFF thyristor:ゲートターンオフサイリスタ)、トランジスタなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本発明を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。
The motor drive device 1 according to one embodiment has one
順変換器11の直流出力側と逆変換器12−nの直流入力側とを接続するDCリンクには、DCリンクコンデンサ(平滑コンデンサとも称する)20が設けられる。DCリンクコンデンサ20は、DCリンクにおいて直流電力を蓄積する機能及び順変換器11の直流出力の脈動分を抑える機能を有する。
A DC link capacitor (also referred to as a smoothing capacitor) 20 is provided in the DC link that connects the DC output side of the
逆変換器12−nは、複数のモータ2−nに対して個別に駆動電力を供給してモータ2−nを駆動制御するために、モータ2−nの台数と同数台(図示の例ではn台)設けられる。 The inverse converters 12-n supply the drive power individually to the plurality of motors 2-n to drive and control the motor 2-n. n).
逆変換器12−nは、DCリンクに接続され、上位コントローラ(図示せず)から受信したスイッチング指令に基づき各スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、DCリンクの直流電力とモータ2−nの駆動電力もしくは回生電力である交流電力との間で電力変換する。逆変換器12−nは、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなり、例えばPWMスイッチング制御方式に基づいて各スイッチング素子がオンオフ制御される。本実施形態では、モータ駆動装置1に接続されるモータ2−nを三相交流モータとしたので、逆変換器12−nは三相のブリッジ回路として構成される。スイッチング素子の例としては、IGBT、サイリスタ、GTO、トランジスタなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本発明を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。 The reverse converter 12-n is connected to the DC link, and each switching element is on / off controlled based on a switching command received from a host controller (not shown), whereby the DC power of the DC link and the motor 2-n are controlled. Power is converted between AC power that is drive power or regenerative power. The inverse converter 12-n includes a switching element and a bridge circuit of a diode connected in antiparallel to the switching element, and each switching element is on / off controlled based on, for example, a PWM switching control method. In this embodiment, since the motor 2-n connected to the motor drive device 1 is a three-phase AC motor, the inverse converter 12-n is configured as a three-phase bridge circuit. Examples of the switching element include an IGBT, a thyristor, a GTO, and a transistor. However, the type of the switching element itself does not limit the present invention, and other switching elements may be used.
モータ2−nに対する通常の運転モードでは、逆変換器12−nは、上位コントローラから受信したスイッチング指令に基づき内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、DCリンクを介して順変換器11から供給される直流電力を、モータ2−nを駆動するための所望の電圧及び所望の周波数の交流電力に変換する(逆変換動作)。これにより、モータ2−nは、供給された電圧可変及び周波数可変の交流電力に基づいて動作することになる。また、モータ2−nの減速時には回生電力が発生するが、上位コントローラから受信したスイッチング指令に基づき内部のスイッチング素子をスイッチング動作させ、モータ2−nで発生した交流の回生電力を直流電力へ変換してDCリンクへ戻す(順変換動作)。また、詳細については後述するが、モータ2−nに対する通常の運転モードではなく漏れ電流の大きい逆変換器を判定(特定)するモード(以下、「診断モード」と称する。)においては、診断用指令部13により、複数の逆変換器12−nのうち1台の逆変換器に対してのみ電力変換動作が行われる処理が、各逆変換器2−nごとに順次行われる。
In the normal operation mode for the motor 2-n, the reverse converter 12-n switches the internal switching element based on the switching command received from the host controller, and is supplied from the
診断用指令部13は、診断モードにおいて、複数の逆変換器12−nのうち1台の逆変換器に対してのみ電力変換動作が行われるよう指令する処理を、各逆変換器2−nごとに順次行う。より具体的には、診断用指令部13は、1台の逆変換器に対して、その内部のスイッチング素子をスイッチング動作させてDCリンクを介して順変換器11から供給される直流電力を交流の駆動電力に変換する指令(オンオフのスイッチング指令)を出力し、当該1台の逆変換器以外の逆変換器に対しては、順変換器11から供給される直流電力を交流電力に変換しないようにする指令(すなわちオフのみのスイッチング指令)を出力する。診断用指令部13はこの指令処理を、複数の逆変換器12−nについて1台ごとに行う。したがって、診断モードでは、ある時点において、1台の逆変換器のみが電力変換動作を行うので、電力変換動作を行う当該1台の逆変換器に接続されたモータのみが駆動されていることになる。
The
ノイズ吸収回路14は、抵抗31とコンデンサ32とを有し、交流電源3と順変換器11との間に発生するノイズを吸収する。モータ2−nは誘導性負荷であるので、逆変換器12−n内のスイッチング素子がオンオフ動作すると逆起電力によって大きなエネルギーを持った「サージ」と呼ばれる瞬間的な高電圧ノイズを発生させる。この高電圧ノイズによって、逆変換器12−nの各素子が破壊されたり誤動作する可能性があることから、これを防ぐためにノイズ吸収回路14が順変換器11の交流入力側に設置される。ノイズ吸収回路14では、高電圧ノイズを、コンデンサ32で受けて抵抗31で消費させることで除去する。ノイズ吸収回路14の構成は様々なものがあるが、一例を図2に示す。図2は、一実施形態によるモータ駆動装置におけるノイズ吸収回路の第1形態を示す図である。第1形態によるノイズ吸収回路14は、直列接続された抵抗31とコンデンサ32との組がデルタ結線されて構成され、交流電源3と順変換器11との間のR相、S相及びT相の各相間に接続される。
The
温度測定部15は、ノイズ吸収回路14内の抵抗31の温度を測定する。温度測定部15のセンサ部分は、抵抗31に対してできるだけ近くに設置されるのが好ましい。より具体的には、温度測定部15のセンサ部分は、例えば抵抗31に対して直付けされるかもしくは抵抗31に対して何らかの部材を介して設置され、また例えば抵抗31がノイズ吸収回路14のケース内に収容されている場合にはそのケース上に設置される。
The
記憶部16は、温度測定部15によって測定された温度を、当該温度が測定されたときに診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器に対応付けて記憶する。上述のように、診断モードのある時点においては、1台の逆変換器のみが電力変換動作を行うので、電力変換動作を行う当該1台の逆変換器に接続されたモータのみが駆動されていることになる。よって、温度測定部15は、電力変換動作を行っている逆変換器に接続されたモータが駆動しているときの抵抗31の温度を測定することになり、記憶部16は、この測定された温度を、診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器の識別情報とともに記憶する。記憶部16は、例えば、例えばEEPROM(登録商標)などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばDRAM、SRAMなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリによって構成される。またあるいは、記憶部16は、モータ駆動装置1が通常の運転モードにおいてモータ2−nを駆動する際に用いられる記憶装置の一部の領域に設けられてもよい。
The
漏れ電流判定部17は、記憶部16に記憶された温度のうち最も高い温度が測定されたときに診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器を、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器として判定する。漏れ電流判定部17による漏れ電流の判定処理について、図2を用いてより詳細に説明すると次の通りである。
Leakage
各モータ2―n及びモータ動力ケーブルなどには浮遊容量が存在する。図2では浮遊容量を参照符号200で示す。モータ2−nを駆動するための交流電力を供給するために逆変換器2−n内のスイッチング素子に対して高速なPWMスイッチング制御を行うと、交流電源3、順変換器11、逆変換器2−n及び浮遊容量200を経由して、漏れ電流が流れる。図2では、モータ2−1の駆動に起因する漏れ電流が流れる経路の一例を、太い破線の矢印で示している。図2に示す電流経路はあくまでも一例であり、実際は、逆変換器12−1の上側アーム及び下側アームにおける各スイッチング素子のオンオフ状態との組合せなどにより、モータ2−1の駆動に起因する漏れ電流が流れる電流経路は刻々と変わる。
Each motor 2-n, motor power cable, and the like have stray capacitance. In FIG. 2, stray capacitance is indicated by
モータ2−1の駆動に起因する漏れ電流が発生すると、そのうちの一部の漏れ電流が、ノイズ吸収回路14にも流れる。図2において、例えばモータ2−1の駆動に起因する漏れ電流が太い破線の矢印に示す電流経路を流れたときにおける、ノイズ吸収回路14中における漏れ電流が流れる経路の一例を、太い一点鎖線の矢印で示す。なお、モータ2−1の駆動に起因する漏れ電流が流れる電流経路が変われば、それに応じてノイズ吸収回路14中における漏れ電流の電流経路も変わる。
When a leakage current resulting from the driving of the motor 2-1 occurs, a part of the leakage current also flows to the
ノイズ吸収回路14内に流れる高周波の漏れ電流は、ノイズ吸収回路14内の抵抗31によって消費され、これに伴い抵抗31は発熱する。抵抗31の温度上昇値は、抵抗31における熱損失(消費電力)にほぼ比例する。ノイズ吸収回路14内の抵抗31の抵抗値をR、抵抗31に流れる漏れ電流の大きさをi、抵抗31での熱損失に対する温度上昇係数をkとしたとき、抵抗31の温度上昇値ΔTは式1のように表される。
The high-frequency leakage current flowing in the
式1を変形すると式2が得られる。
When formula 1 is transformed,
式2より、抵抗31における温度上昇値ΔTが分かれば、抵抗31に流れる漏れ電流の大きさiを推定することができることが分かる。
From
上述のように、診断モードでは、ある時点において、1台の逆変換器のみが電力変換動作を行うので、温度測定部15は、複数の逆変換器のうち電力変換動作を行っている1台の逆変換器に接続されたモータが駆動しているときの温度を測定することになる。診断モードにおいて電力変換動作を行う逆変換器を順次変更していけば、各逆変換器2−nを単体で動作させた際における、モータ2−nの駆動に起因する漏れ電流の発生に伴う抵抗31における温度上昇値ΔTを知ることができる。式2からわかるように、抵抗31における温度上昇値ΔTが大きいほど、抵抗31に流れる漏れ電流に流れる電流量も大きい。よって、一実施形態におけるモータ駆動装置1における漏れ電流判定部17は、診断モードにおいて、記憶部16に記憶された温度のうち最も高い温度が測定されたときに診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器を、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器として判定する。
As described above, in the diagnostic mode, only one inverse converter performs the power conversion operation at a certain point in time, so the
なお、図2に示すように、ノイズ吸収回路14内の抵抗31が複数存在する場合は、温度測定部15により全ての抵抗31の温度を測定することが好ましい。その理由は次の通りである。例えば、交流電源3とモータ駆動装置1とを結ぶケーブルの三相のうち二相分に、例えば直流の制御電源を生成するための装置などのような電気機器が接続され、これによってモータ駆動装置1の交流入力側に多少の三相不平衡が発生することがある。この三相不平衡によりノイズ吸収回路14内の各抵抗31の温度の上昇傾向が異なることになる。温度測定部15により全ての抵抗31の温度を測定し、測定の結果一番大きな温度上昇値に基づいて漏れ電流判定部17による判定処理を行えば、より正確に、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器を検知することができる。
As shown in FIG. 2, when there are a plurality of
上述した漏れ電流判定部17による判定結果に基づいて、ユーザに対し、最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報を報知することができる。漏れ電流の発生の有無を報知する報知部について、図3を参照して説明すると次の通りである。
Based on the determination result by the leakage
図3は、漏れ電流判定部に報知部を接続した場合を示すブロック図である。図3に示すように、モータ駆動装置1は、漏れ電流判定部17により最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報を報知する報知部18をさらに備える。報知部18の例としては、パソコン、携帯端末、タッチパネルなどのディスプレイやモータ駆動装置1内に設けられる数値制御装置(図示せず)に付属のディスプレイなどがあり、最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報を例えば文字や絵柄でディスプレイに表示する。また例えば、報知部18を、音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて実現してもよく、最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報を音により報知する。またあるいは、報知部18について、プリンタを用いて紙面等にプリントアウトして表示させる形態をとってもよく、例えば最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報を、その発生時刻とともに表示させてもよい。またあるいは、これらを適宜組み合わせて報知部18を実現してもよい。なお、漏れ電流判定部17によって出力された判定結果に関するデータを、記憶装置に格納し、当該データをさらなる用途に用いてもよい。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a case where a notification unit is connected to the leakage current determination unit. As shown in FIG. 3, the motor drive device 1 further includes a
漏れ電流判定部17の判定結果により、モータ駆動装置1のユーザは、最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器を容易かつ的確に把握することができる。例えば、報知部18を介して、「最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器」を把握することができたユーザは、例えば、当該逆変換器に接続されたモータに接続されるケーブルや交流電源3とモータ駆動装置1とを接続するケーブルを太くしたり、ノイズ吸収回路14を抵抗31の抵抗値もしくはコンデンサ32の容量が異なるものに交換するといったような設計変更をすることができる。
Based on the determination result of the leakage
なお、上述した診断用指令部13、記憶部16及び漏れ電流判定部17は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、このソフトウェアプログラムに従って動作させるためのコンピュータを設けたり、モータ駆動装置1に接続される数値制御装置内の演算処理装置にこのソフトウェアプログラムを動作させたりすることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、診断用指令部13、記憶部16及び漏れ電流判定部17を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。
Note that the
また例えば、モータ駆動装置1が複数設けられ、各モータ駆動装置1の制御系が通信ネットワークを介して接続されている場合は、各モータ駆動装置1における漏れ電流判定部17の判定結果を、クラウドサーバ上で共有してもよい。
Further, for example, when a plurality of motor driving devices 1 are provided and the control system of each motor driving device 1 is connected via a communication network, the determination result of the leakage
また例えば、モータ駆動装置1を備える工作機械を含む複数の製造セルが、通信ネットワークを介して接続されている場合、各モータ駆動装置1における漏れ電流判定部17の判定結果を、製造セルの上位にあるセルコントローラ、あるいはそのセルコントローラのさらに上位にある生産管理装置で共有してもよい。
For example, when a plurality of manufacturing cells including a machine tool including the motor driving device 1 are connected via a communication network, the determination result of the leakage
製造セルは、製品を製造する複数の工作機械をフレキシブルに組合せた集合である。製造セルは、例えば複数個もしくは複数種類の工作機械により構築されているが、製造セルにおける工作機械の個数は限定されない。例えば、製造セルは、あるワークが複数の工作機械により順次に処理されることによって最終的な製品となる製造ラインでありうる。また例えば、製造セルは、2つ以上の工作機械の各々により処理された2つ以上の工作物(部品)を製造工程の途中で別の工作機械によって組み合せることにより最終的な工作物(製品)を完成させる製造ラインであってもよい。また例えば、2つ以上の製造セルにより処理された2つ以上の工作物を組み合せることにより、最終的な工作物(製品)を完成させてもよい。製造セルとセルコントローラとは、例えばイントラネットなどのような通信ネットワークを介して通信可能に相互接続される。製造セルは、製品を製造する工場に配置されている。これに対して、セルコントローラは、製造セルが配置された工場に配置されてもよく、あるいは工場とは異なる建屋に配置されてもよい。例えば、セルコントローラは、製造セルが配置された工場の敷地にある別の建屋に配置されていてもよい。 A manufacturing cell is a set of a plurality of machine tools that manufacture products flexibly. The production cell is constructed by, for example, a plurality or a plurality of types of machine tools, but the number of machine tools in the production cell is not limited. For example, the manufacturing cell may be a manufacturing line that becomes a final product by sequentially processing a certain workpiece by a plurality of machine tools. In addition, for example, the manufacturing cell is obtained by combining two or more workpieces (parts) processed by each of two or more machine tools with another machine tool in the course of the manufacturing process. ) May be a production line that completes. Further, for example, a final workpiece (product) may be completed by combining two or more workpieces processed by two or more manufacturing cells. The manufacturing cell and the cell controller are interconnected to be communicable via a communication network such as an intranet. The production cell is arranged in a factory for producing a product. On the other hand, the cell controller may be arranged in a factory where the manufacturing cell is arranged, or may be arranged in a building different from the factory. For example, the cell controller may be arranged in another building on the site of a factory where the manufacturing cell is arranged.
また、セルコントローラの上位には生産管理装置が設けられる。生産管理装置は、セルコントローラと相互通信可能に接続され、セルコントローラに生産計画を指示する。生産管理装置は、例えば、工場から遠隔地にある事務所に配置されていてもよい。この場合には、セルコントローラと生産管理装置とは、例えばインターネットの通信ネットワークを介して通信可能に相互接続される。 A production management device is provided above the cell controller. The production management device is connected to the cell controller so as to be able to communicate with each other, and instructs the cell controller to produce a production plan. For example, the production management device may be arranged in an office in a remote place from the factory. In this case, the cell controller and the production management apparatus are interconnected so as to be communicable via, for example, an Internet communication network.
このような生産システムにおいて、セルコントローラあるいは生産管理装置に設けられたディスプレイ装置に「最も大きい漏れ電流が発生したと判定された逆変換器の識別情報」を表示させてもよい。またあるいは、ディスプレイ装置に代えてあるいはディスプレイ装置と共に、音響機器にて警報音やブザーを発生させて判定結果をユーザに報知してもよい。これにより、工場で働く作業者や管理者は容易に、漏れ電流低減を目的とした設計変更を行うべきモータ駆動装置1を把握することができる。 In such a production system, “the identification information of the inverse converter determined to have the largest leakage current” may be displayed on the display device provided in the cell controller or the production management device. Alternatively, instead of the display device or together with the display device, an alarm sound or a buzzer may be generated by an acoustic device to notify the determination result to the user. Thereby, the worker and manager who work in a factory can grasp | ascertain easily the motor drive device 1 which should perform the design change for the purpose of leakage current reduction.
図4は、一実施形態によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation flow of the motor drive device according to the embodiment.
複数の逆変換器の中から最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器を検知する処理は、モータ駆動装置1が診断モードにある場合に実行される。モータ駆動装置1がモータ2−nに対する通常の運転モードにある場合は、診断モードに切り替える。運転モードから診断モードへの切替えは、例えば、モータ駆動装置1に接続された数値制御装置の操作端末に対する特定のキー操作、数値制御装置の上位にあるセルコントローラからの切替え指示、セルコントローラの上位にある生産管理装置からの切替え指示により行われる。診断モードにおいて、ステップS101では、診断用指令部13は、1台の逆変換器に対して、その内部のスイッチング素子をスイッチング動作させてDCリンクを介して順変換器11から供給される直流電力を交流の駆動電力に変換する指令(オンオフのスイッチング指令)を出力し、当該1台の逆変換器以外の逆変換器に対しては、順変換器11から供給される直流電力を交流電力に変換しないようにする指令(すなわちオフのみのスイッチング指令)を出力する。これにより、診断用指令部13から指令を受信した1台の逆変換器のみが電力変換動作を行い、当該1台の逆変換器に接続されたモータのみが駆動されることになる。
The process of detecting the reverse converter in which the largest leakage current is generated from among the multiple reverse converters is executed when the motor drive device 1 is in the diagnostic mode. When the motor drive device 1 is in the normal operation mode for the motor 2-n, the mode is switched to the diagnosis mode. The switching from the operation mode to the diagnosis mode is performed by, for example, a specific key operation on the operation terminal of the numerical controller connected to the motor drive device 1, a switching instruction from a cell controller above the numerical controller, This is performed by a switching instruction from a production management apparatus in the factory. In the diagnostic mode, in step S101, the
診断用指令部13から指令を受信した1台の逆変換器において高速なPWMスイッチング制御が行われることにより、交流電源3、順変換器11、当該1台の逆変換器及び浮遊容量200を経由して、漏れ電流が流れる。この漏れ電流の一部がノイズ吸収回路14にも流れる。ノイズ吸収回路14内に流れる高周波の漏れ電流は、ノイズ吸収回路14内の抵抗31によって消費され、これに伴い抵抗31は発熱する。温度測定部15は、このときの抵抗31の温度を測定する(ステップS102)。
High-speed PWM switching control is performed in one inverter that has received a command from the
ステップS103では、記憶部16は、温度測定部15により測定された抵抗31の温度を、診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器の識別情報とともに記憶する。
In step S <b> 103, the
続くステップS104では、漏れ電流判定部17は、診断用指令部13から指令を受信した1台の逆変換器が電力変換動作しているときに温度測定部15が抵抗31の温度を測定する処理を、全ての逆変換器について実行したか否かを判定する。実行していない逆変換器があると判定された場合はステップS101へ戻る。ステップS101〜ステップS104の処理を、全ての逆変換器について順次繰り替えることによって、記憶部16には、温度測定部15によって測定された温度と、当該温度が測定されたときに診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器の識別情報とが対応付けて記憶される。なお、ステップS104における判定処理の実行主体を、ここで説明した漏れ電流判定部17に代えて、診断用指令部13としてもよい。
In subsequent step S104, the leakage
ステップS105では、漏れ電流判定部17は、記憶部16に記憶された温度のうち最も高い温度が測定されたときに診断用指令部13により電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器を、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器として判定する。漏れ電流判定部17による判定結果は、報知部18によりユーザに対し報知される。
In step S105, the leakage
上述した一実施形態によるモータ駆動装置1は、様々な形態のノイズ吸収回路、順変換器、逆変換器及びモータに適用することできる。以下、図5〜図9を参照していくつか説明する。なお、図5〜図9に示す形態については、特に言及する構成要素以外の構成要素については図1に示す構成要素と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して当該構成要素についての詳細な説明は省略している。 The motor drive device 1 according to the above-described embodiment can be applied to various forms of noise absorbing circuits, forward converters, inverse converters, and motors. Hereafter, some will be described with reference to FIGS. In addition, about the form shown in FIGS. 5-9, since it is the same as that of the component shown in FIG. 1 about components other than the component mentioned especially, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the said structure A detailed description of the elements is omitted.
図5は、一実施形態によるモータ駆動装置におけるノイズ吸収回路の第2形態を示す図である。図5に示すように、ノイズ吸収回路14がモータ駆動装置1の交流入力側の二相間(図5の例ではR相−T相間)に設けられる場合、ノイズ吸収回路14内の抵抗31の温度を温度測定部15により測定し、この測定結果に基づいて漏れ電流判定部17は漏れ電流判定処理を行えばよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second form of the noise absorbing circuit in the motor drive device according to the embodiment. As shown in FIG. 5, when the
図6は、一実施形態によるモータ駆動装置におけるノイズ吸収回路の第3形態を示す図である。図6に示すように、ノイズ吸収回路14がモータ駆動装置1の交流入力側の一相分とグランドとの間(図6の例ではR相とグランドとの間)に設けられる場合、ノイズ吸収回路14内の抵抗31の温度を温度測定部15により測定し、この測定結果に基づいて漏れ電流判定部17は漏れ電流判定処理を行えばよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating a third form of the noise absorption circuit in the motor drive device according to the embodiment. As shown in FIG. 6, when the
図7は、一実施形態によるモータ駆動装置におけるノイズ吸収回路の第4形態を示す図である。図7に示すように、直列接続された抵抗31とコンデンサ32との組がスター結線(Y結線)されてノイズ吸収回路14が構成されて、直列接続された抵抗31とコンデンサ32との組の一端がR相、S相及びT相に接続され、他端がグランドに接続される場合、ノイズ吸収回路14内の各抵抗31の温度を温度測定部15により測定し、この測定結果に基づいて漏れ電流判定部17は漏れ電流判定処理を行えばよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating a fourth form of the noise absorption circuit in the motor drive device according to the embodiment. As shown in FIG. 7, a set of a
図8は、一実施形態によるモータ駆動装置における順変換器の他の形態を示す図である。図8に示すように、交流電源3が単相電源である場合、順変換器41は単相整流回路で構成され、ノイズ吸収回路14はモータ駆動装置1の交流入力側の二相間(図8の例ではR相−T相間)に設けられる。この場合、ノイズ吸収回路14内の抵抗31の温度を温度測定部15により測定し、この測定結果に基づいて漏れ電流判定部17は漏れ電流判定処理を行えばよい。
FIG. 8 is a diagram illustrating another form of the forward converter in the motor drive device according to the embodiment. As shown in FIG. 8, when the AC power supply 3 is a single-phase power supply, the
図9は、一実施形態によるモータ駆動装置における逆変換器の他の形態を示す図である。図9に示すように、モータ2−nが単相交流モータである場合、逆変換器42−nは、単相逆変換器で構成される。ノイズ吸収回路14として図1のものと同様のものが設けられる場合、ノイズ吸収回路14内の抵抗31の温度を温度測定部15により測定し、この測定結果に基づいて漏れ電流判定部17は漏れ電流判定処理を行えばよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating another form of the inverse converter in the motor drive device according to the embodiment. As shown in FIG. 9, when the motor 2-n is a single-phase AC motor, the reverse converter 42-n is configured by a single-phase reverse converter. When the
このように、一実施形態によるモータ駆動装置1は、様々な形態のノイズ吸収回路、順変換器、逆変換器及びモータに適用することできる。上述した各構成要素の形態を適宜組み合わせてモータ駆動装置1を実現してもよい。例えば、逆変換器の交流出力側に設けられる複数のモータが単相交流モータ及び三相交流モータの両方であってもよく、この場合、単相交流モータには単相逆変換器が接続され、三相交流モータには三相逆変換器が接続される。 Thus, the motor drive device 1 according to the embodiment can be applied to various forms of noise absorption circuits, forward converters, inverse converters, and motors. The motor drive device 1 may be realized by appropriately combining the above-described components. For example, the plurality of motors provided on the AC output side of the reverse converter may be both a single-phase AC motor and a three-phase AC motor. In this case, a single-phase AC converter is connected to the single-phase AC motor. A three-phase reverse converter is connected to the three-phase AC motor.
1 モータ駆動装置
2−1、2−2、2−3、2−n モータ
3 交流電源
11、41 順変換器
12−1、12−2、12−3、12−n、42−1、42−2 逆変換器
13 診断用指令部
14 ノイズ吸収回路
15 温度測定部
16 記憶部
17 漏れ電流判定部
18 報知部
20 DCリンクコンデンサ
31 抵抗
32 コンデンサ
200 浮遊容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive device 2-1, 2-2, 2-3, 2-n Motor 3
Claims (2)
各々がモータごとに設けられ、受信した指令に応じて前記順変換器から出力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換する電力変換動作を行う、複数の逆変換器と、
前記複数の逆変換器のうち1台の逆変換器に対してのみ前記電力変換動作が行われるよう指令する処理を、各前記逆変換器ごとに順次行う診断用指令部と、
抵抗とコンデンサとを有し、交流電源と前記順変換器との間に発生するノイズを吸収するノイズ吸収回路と、
前記抵抗の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部によって測定された温度を、当該温度が測定されたときに前記診断用指令部により前記電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器に対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された温度のうち最も高い温度が測定されたときに前記診断用指令部により前記電力変換動作が行われるよう指令されていた逆変換器を、最も大きい漏れ電流が発生した逆変換器として判定する漏れ電流判定部と、
を備える、モータ駆動装置。 A forward converter for converting AC power supplied from an AC power source into DC power and outputting the DC power;
A plurality of inverse converters, each provided for each motor, for performing a power conversion operation for converting the DC power output from the forward converter into AC power for driving the motor according to the received command;
A diagnostic command unit that sequentially performs the process of commanding the power conversion operation only for one of the plurality of inverse converters, for each of the inverse converters, and
A noise absorbing circuit that has a resistor and a capacitor and absorbs noise generated between the AC power source and the forward converter;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the resistor;
A storage unit that stores the temperature measured by the temperature measurement unit in association with the inverse converter that has been commanded to perform the power conversion operation by the diagnostic command unit when the temperature is measured;
When the highest temperature among the temperatures stored in the storage unit is measured, the reverse converter that has been commanded to perform the power conversion operation by the diagnostic command unit is reversed with the largest leakage current. A leakage current determination unit for determining as a converter;
A motor drive device comprising:
Priority Applications (1)
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