JP2022139562A - 検査装置、検査方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】直流供給路への印加電圧の発振が起こり得るかを把握可能とする。【解決手段】インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに直流電流を供給する供給路の検査装置であって、検査装置は、モータの停止時に、微小変動を有し、モータの駆動時に供給路に印加される第１の電圧と異なる第２の電圧が供給路に印加された場合におけるＬＣ回路のインピーダンスを測定する測定部と、ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、供給路に対する第１の電圧の印加によってモータが駆動する場合に、ＬＣ回路のインピーダンスとインバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部と、判定部の判定結果を出力する出力部とを含む。【選択図】図６

Description

本開示は、検査装置、検査方法及びプログラムに関する。

従来、直流／交流変換を行い、自身に接続されたモータに交流電流を供給する１又は２以上のインバータと、各インバータに対する直流電流の供給路（直流供給路：ＤＣバス又はＤＣリンクと呼ばれる）とを備えるサーボドライバ（以下、「ドライバ」と称する）がある。

国際公開ＷＯ２０１８／１３１０８６号 国際公開ＷＯ２０１９／２３０４３０号

ドライバのＤＣバスには、モータからインバータに逆流する回生エネルギーの吸収等を目的とした平滑コンデンサが設けられる。この平滑コンデンサは、ＤＣバスの配線のインダクタンスとＬＣ回路を形成する。ドライバの設計にあたり、平滑コンデンサの容量をドライバの小型化のために小さくすることが考えられる。しかしながら、平滑コンデンサの容量が小さくなると、ＤＣバスに印加される電圧（ＤＣバス電圧）の微小な変動がＬＣ回路のインピーダンスとインバータの制御応答の相互作用により増幅される発振現象が発生し、過電圧が生じる虞があった。

本開示は、直流電流の供給路の電圧の発振現象が起こりうるかどうかを事前に把握することができる検査装置を提供することを目的とする。

本開示に係る検査装置は、インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに直流電流を供給する供給路の検査装置である。この検査装置は、モータの停止時に、微小変動を有し、モータの駆動時に供給路に印加される第１の電圧と異なる第２の電圧が供給路に印加された場合におけるＬＣ回路のインピーダンスを測定する測定部と、ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、供給路に対する第１の電圧の印加によってモータが駆動する場合に、ＬＣ回路のインピーダンスとインバータの応答制御の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部と、判定部の判定結果を出力する出力部とを含む。

検査装置において、例えば、判定部は、ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果のピークがインバータ及びモータに等価な負性抵抗値の最小値の絶対値を超過するか否かを判定し、出力部は、ピークが負性抵抗値の最小値の絶対値を超過すると判定される場合に、発振現象が起こり得る旨を出力するのが好ましい。

また、検査装置において、例えば、測定部は、第２の電圧の印加時における平滑コンデンサの両端間の電圧を測定し、第２の電圧に含まれた微小変動の電圧値と、平滑コンデンサの両端間の電圧に含まれた第２の電圧の微小変動の電圧値に対応する微小変動の電圧値とを用いてＬＣ回路のインピーダンスを算出するのが好ましい。

また、検査装置において、例えば、測定部は、供給路に所定の抵抗が接続され、第２の電圧が印加された場合に抵抗を流れる電流を測定し、所定の抵抗の値と、第２の電圧に含まれた微小変動の電圧値と、電流の値とを用いてＬＣ回路のインピーダンスを算出してもよい。この場合、例えば、測定部は、モータからの回生エネルギーを吸収するブレーキ抵抗が所定の抵抗として供給路に接続された場合においてブレーキ抵抗を流れる電流を測定してもよい。この場合、既存のブレーキ抵抗を用いてインピーダンスを算出できる。

また、検査装置において、出力部は、判定部によって前記発振現象が起こり得ると判定される場合に、前記平滑コンデンサに追加すべき容量を出力する構成を採用してもよい。このようにすれば、発振が起こり得ないように容量を増やすことが可能となる。この場合、出力部は、判定部によってピークが負性抵抗値の最小値の絶対値を超過すると判定される場合に、ＬＣ回路のインピーダンスの目標値と、ピークを示す値と、ピークにおける角周波数とを用いて、平滑コンデンサに追加すべき容量を算出して出力するのが好ましい。

本開示に係る発明は、上述した検査装置と同様の特徴を有する、検査方法、プログラム、そのようなプログラムを記録した記録媒体なども含む。

本開示によれば、直流電流の供給路の電圧の発振現象が起こり得るかどうかを事前に把握することが可能となる。

図１Ａは、ドライバの概略構成図であり、図１Ｂは、ＤＣバスへの入力電圧を説明するグラフであり、図１Ｃは、ＤＣバスが備える平滑コンデンサの両端間の電圧を示すグラフである。 図２Ａは、図１Ａに示したドライバ１０ａ及びモータ１３－１の等価回路を示す図であり、図２Ｂは、図２Ａに示したＬＣ回路のインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。 図３は、インピーダンス検査装置の構成例を示す図である。 図４Ａ及びＢは、測定部によって得られるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。 図５は、平滑コンデンサの電圧の測定方法（第１の方法）の説明図である。 図６は、第１の方法を用いたインピーダンスの検査に係る処理を示すフローチャートである。 図７は、平滑コンデンサの電圧の測定方法（第２の方法）の説明図である。 図８は、第２の方法を用いたインピーダンスの測定方法の説明図である。 図９は、第２の方法を用いたインピーダンスの検査に係る処理を示すフローチャートである。

＜適用例＞
本開示に係る検査装置は、インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに直流電流を供給する供給路を検査する検査装置である。検査装置は、モータの停止時に、モータの駆動時に供給路に印加される第１の電圧と異なり、且つ微小変動を有する第２の電圧が供給路に印加された場合におけるＬＣ回路のインピーダンスを測定する測定部と、ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、供給路に対する第１の電圧の印加によって前記モータが駆動する場合に、ＬＣ回路のインピーダンスとインバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部と、判定部の判定結果を出力する出力部とを含む。検査装置によれば、ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、供給路
に第１の電圧を印加した場合に発振現象が起こり得るかどうかをユーザが事前に把握可能となる。第２の電圧は、例えば第１の電圧より小さくされる。また、ＬＣ回路のインピーダンスの測定は、１種類の周波数に対して１回行われてもよいが、微小変動の周波数を変えて複数回行われてもよい。

以下、図面に基づいて本願の実施形態に係るインピーダンスの検査装置について説明する。実施形態の構成は例示であり、実施形態の構成に限定されない。

＜ＤＣ給電システム＞
図１Ａは、ドライバの概略構成図である。図１Ａにおいて、ドライバ１０は、ドライバ１０に接続されたｎ個（ｎは１以上の整数）のモータ１３－１～１３－ｎ（区別しない場合は「モータ１３」と表記）の夫々に交流電流を供給する。

ドライバ１０は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１と、ＡＣ／ＤＣ変換器１１とＤＣバスを介して接続された、モータ１３－１～モータ１３－ｎの夫々に対応するインバータ１２－１～１２－ｎとを含む。インバータ１２－１～１２－ｎを区別しない場合は、「インバータ１２」と表記する。また、ドライバ１０は、モータ１３－１～１３－ｎの夫々の動作を制御する制御回路（サーボ制御部）を含んでいる。制御回路は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の動作を制御する制御回路、各インバータ１２の動作を制御する制御回路などを含む。

インバータ１２は、モータ駆動用のインバータであり、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相の電力ケーブルを介してモータ１３に接続される。インバータ１２は、ＤＣバスから供給される直流電流を交流電流に変換し、電力ケーブルを介して交流電流をモータ１３に供給する。

インバータ１２－１～１２－ｎの夫々は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１と行きと戻りの二線を介して接続されており、この二線がインバータ１２に直流電流を供給するＤＣバス（直流電流の供給路）をなす。ＤＣバスには平滑コンデンサＣｓが接続されており、ＤＣバスには、電圧Ｖｓが印加される。モータ１３の運転時に、電圧Ｖｓの値は微小変動する。微小変動はΔＶｓとして表すことができる（図１Ｂを参照）。

また、ＤＣバスには、インバータ１２－１～１２－ｎの夫々からの回生エネルギーの吸収等を目的として、平滑コンデンサＣ１,Ｃ２,…，Ｃｎ－１，Ｃｎが設けられている。例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器１１とインバータ１２－１とを接続するＤＣバスには、平滑コンデンサＣ１が接続されている。なお、平滑コンデンサＣ１～Ｃｎを区別しない場合は、平滑コンデンサＣｎと表記する。

図１Ａに示したドライバ１０において、ドライバ１０の小型化のために、各ＤＣバスにおける平滑コンデンサＣ１～Ｃｎの容量を小さくすることが考えられる。例えば、平滑コンデンサＣ１の容量が小さくなると、図１Ｃのグラフに示すように、ＤＣバス電圧の発振により平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧Ｖｃ１が増幅され、過電圧によって平滑コンデンサＣ１やインバータ１２－１が破損する虞があった。

発振現象に関する詳細を、図１Ａにおいて一点鎖線のブロックで囲まれた、モータ１３－１にインバータ１２－１を介して電流を供給する部分（「ドライバ１０ａ」と称する）を用いて説明する。ドライバ１０ａ及びモータ１３－１に関して、モータ１３－１が駆動によって加減速している期間、ドライバ１０ａに含まれるＤＣバスへの入力電圧Ｖｓが微小変動する（図１Ｂ参照）。微小変動はΔＶｓとして表すことができる。

インバータ１２－１及びモータ１３－１は、微小変動ΔＶｓに対して負荷抵抗特性を示
す。このため、ドライバ１０ａ及びモータ１３－１は、図２Ａに示す等価回路によって表すことができる。等価回路において、ＡＣ／ＤＣ変換器１１及び平滑コンデンサＣｓは、直流電源Ｖｉｎと見なすことができる。また、インバータ１２－１及びモータ１３－１は、電源側（ＡＣ／ＤＣ変換器１１）からの電圧の微小変動に対して、一定の負の抵抗“－Ｒ”のように振る舞う。また、等価回路において、ＤＣバスをなす配線等のインダクタンスを示すインダクタＬ１と平滑コンデンサ（キャパシタ）Ｃ１とがＬＣ回路をなす。等価回路中の抵抗ｒ_Ｌ及びｒ_Ｃは、インダクタＬ０及びキャパシタＣ１の夫々の直列等価抵抗である。このとき、ＬＣ回路のインピーダンスＺｏ(ｓ)のピーク値Ｚｏ＿ｐｅａｋは、以下の式（１）で表すことができる。

図２Ｂは、インピーダンスＺｏ(ｓ)の周波数特性を示すグラフである。グラフの横軸は周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸はインピーダンスＺｏ(ｓ)の絶対値（｜Ｚ｜）を示す。周波数特性のグラフは、周波数の上昇に伴い｜Ｚ｜が上昇し、やがてピーク（Ｚｏ＿ｐｅａｋ）を迎え、その後は低下していく。図２Ｂのグラフにおいて、抵抗－Ｒの絶対値｜－Ｒ｜を上回る部分は、ＤＣバス電圧の発振現象が起こり、電圧Ｖｃ１が増幅され得る状態（図１Ｃ参照）となり、｜－Ｒ｜を下回る部分では発振現象が起こり得ない状態となる。以下の実施形態では、ＤＣバスが有するＬＣ回路のインピーダンスの周波数特性を検査することによって、モータを駆動させる電圧の印加時に発振現象が起こり得るかどうかを判定可能な検査装置について説明する。

図３は、検査装置の構成例を示す図である。図３において、検査装置２０（検査装置の一例）は、図１Ａに示したドライバ１０が備えるＡＣ／ＤＣ変換器１１（の制御回路）と通信線２４を介して接続される。また、検査装置２０は、ドライバ１０が備えるインバータ１２－１～１２－ｎの夫々（の制御回路）と通信線２５を介して接続されている。

検査装置２０は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、或いは、パー
ソナルコンピュータ（ＰＣ）などを用いて構成される。検査装置２０は、プログラム及びデータを記憶したメモリ、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵなど）、入力装置、出力装置（ディスプレイなど）、及び通信装置を備える。

検査装置２０は、プログラムの実行によって、測定部２１、判定部２２、及び出力部２３を備えた装置として動作する。検査装置２０は、図１に示すドライバ１０において、モータ１３－１～１３－ｎの夫々に対するＤＣバス毎に、ＤＣバスが有するＬＣ回路のインピーダンスＺｏ（ｓ）の事前検査に使用される。

検査装置２０の測定部２１は、モータ１３が運転停止の状態で、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧Ｖｓを、例えば、運転時におけるＶｏｐより小さい電圧Ｖｔｓに設定する。測定部２１は、検査対象のＤＣバスに、微小変動ΔＶｔｓを有する電圧Ｖｔｓを、その変動（振動）の周波数を変化させながら発生させる。測定部２１は、電圧Ｖｔｓの供給中において、ＤＣバスのＬＣ回路を形成する平滑コンデンサＣｎの両端間の電圧Ｖｃｎの微小変動ΔＶｃｎを計測し、インバータ１２側から見た出力インピーダンスＺｏｎ（ｓ）を算出する。そして、インピーダンスＺｏｎ（ｓ）のゲイン特性（周波数特性）が推定される。

図４Ａ及び図４Ｂは、測定部２１によって得られるインピーダンスＺｏｎ（ｓ）の周波数特性を示すグラフである。電圧の振動ΔＶｔｓの周波数は低い値から高い値へ変化する
ように与えられ、インピーダンスの最大値（ピーク）が求められる。判定部２２は、インピーダンスＺｏｎ（ｓ）の周波数特性を示すグラフを用いて、インピーダンスのピークＺｏｎ＿ｐｅａｋと、ドライバの出力容量から算出され得る負性抵抗値－Ｒの最小値Ｒｎ＿ｍｉｎ（事前に用意される）とを比較する。

Ｒｎ＿ｍｉｎは、例えば、以下の式（２）で表される。

ここに、“Ｖｏｐ＿ｍｉｎ”は、インバータ動作可能電圧の最小値であり、“Ｐｎ＿ｍａｘ”は、インバータｎの最大出力である。

比較において、図４Ａに示すように、Ｚｏｎ＿ｐｅａｋがＲｎ＿ｍｉｎを超えない場合には、判定部２２は“ＯＫ”（発振現象は起こり得ない）との判定を行う。これに対し、Ｚｏｎ＿ｐｅａｋがＲｍｉｎ＿ｎを超過する場合には、判定部２２は“ＮＧ”（発振現象が起こり得る）との判定を行う。出力部２３は、判定の結果を、ディスプレイに表示するなどによって出力し、ドライバ１０及びモータ１３のユーザに報知する。

判定部２２の判定結果がＮＧの場合に、出力部２３は、インピーダンスの推定結果と各サーボドライバの機種情報から平滑コンデンサＣｎの容量を呼び出し、配線のインダクタンスを逆算して、安定動作（発振が起こり得ない動作）に必要な追加のコンデンサ容量を計算する。追加のコンデンサ容量は、平滑コンデンサＣｎに追加するコンデンサ容量の推定値であり、図４Ｂに示すように、インピーダンスのピークがＲｎ＿ｍｉｎより小さい図中のＺｏｎ＿ｉｍｐとなるように計算される。追加のコンデンサの容量は、出力部２３によって出力される。追加のコンデンサの量に従って平滑コンデンサＣｎの容量が増加されることで、微小変動ΔＶｓの発振による増幅が抑圧される。なお、出力部２３は、追加の容量を出力する場合にはＮＧの旨の出力を省略してもよい。

図５は、平滑コンデンサの電圧の測定方法（第１の方法）の説明図である。測定方法の一例（第１の方法）として、平滑コンデンサＣ１～Ｃｎの夫々に対応する電圧計３０を設け、電圧Ｖｓとして微小振動ΔＶｔｓを有する電圧Ｖｔｓを印加している場合の平滑コンデンサＣ１～Ｃｎの電圧Ｖｃ１～Ｖｃｎを測定する。

各ＤＣバスが有するＬＣ回路のインピーダンスＺｏｎは、以下の式（３）で表すことができる。但し、式（３）はＺｏｎの一例として、ドライバ１０ａのインダクタＬ１及び平滑コンデンサＣ１からなるＬＣ回路のインピーダンスＺｏ１を求める式を示す。また、式（４）は、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１に含まれる微小変動ΔＶｃ１を示す式である。電圧ΔＶｃ１は、電圧Ｖｃ１の測定によって求めることができる。

上記の式（３）に示すインピーダンスＺ’ｏ１は、平滑コンデンサＣ１より前段におけるＤＣバスのインピーダンスを示し、上記の式（４）は式（５）に変形でき、さらに式（６）に変形することができる。そして、インピーダンスＺｏ１は、式（７）で表すことができる。

図６は、検査装置２０の処理例を示すフローチャートである。図６には、第１の方法に従ってインピーダンスを算出する場合の処理例が示されている。図６に示す処理は、例えば、検査装置２０が備えるプロセッサ（ＣＰＵ等）がプログラムを実行することによって行われる。但し、図６に示す処理は、集積回路等のハードウェアによって行われてもよい。

また、図６の説明において、ＬＣ回路のインピーダンスＺｏｎの算出の一例として、ドライバ１０ａのＬＣ回路のインピーダンスＺｏ１の算出を一例として示す。図６に示す処理は、モータ１３－１以外のモータ１３－２～１３－ｎの夫々に対応するＬＣ回路のインピーダンスＺｏ２～ＺｏＮの夫々の検査についても適用可能である。

ステップＳ００１では、検査装置２０は、検査対象のＬＣ回路を有するドライバ１０ａが備えるモータ１３－１の制御回路に対し、モータ１３－１の運転を停止する指示を与える。

ステップＳ００２では、検査装置２０の測定部２１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の制御回路に対し、所定周波数の振動ΔＶｓを有する電圧Ｖｓでの通電を指示する。これによって、ＤＣバスに電圧が印加され、この電圧に応じた電流が流れる。

ステップＳ００３では、測定部２１は、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１を測定し、上
述した式（２）～（６）に従ってインピーダンスＺｏ１を算出する。

ステップＳ００４では、測定部２１は、インピーダンスＺｏ１の算出を終了するか否かを判定する。このとき、インピーダンスＺｏ１の算出を終了しないと判定される場合には、処理がステップＳ００３に戻り、ΔＶｓの周波数を変更して、ステップＳ００２及びＳ００３の処理が行われる。このループ処理によって、各周波数に対するインピーダンスＺｏ１が算出される。ステップＳ００４において、インピーダンスＺｏ１の算出を終了すると判定される場合には、処理がステップＳ００５に進む。なお、ΔＶｓの周波数の変更、及び各周波数に対するインピーダンスＺｏ１の測定はオプションであり、一種類のΔＶｓに対するインピーダンスＺｏ１の測定が１回行われる構成であってもよい。

ステップＳ００５では、判定部２２は、インピーダンスＺｏ１のピークＺｏ１＿ｐｅａｋをインピーダンスＺｏ１の測定結果から求めるとともに、Ｚｏ１＿ｐｅａｋを閾値Ｒ１＿ｍｉｎ（既知。Ｒｎ＿ｍｉｎに相当）と比較する。

ステップＳ００６では、判定部２２は、Ｚｏ１＿ｐｅａｋがＲ１＿ｍｉｎを超過するか否かを判定する。Ｚｏ１＿ｐｅａｋがＲ１＿ｍｉｎを超過すると判定される場合には、モータ１３－１の駆動時にＤＣバス電圧の発振が起こり得ると扱われ、処理がステップＳ００７に進む。これに対し、Ｚｏ１＿ｐｅａｋがＲ１＿ｍｉｎ以下と判定される場合には、上記したＤＣバス電圧の発振が起こり得ないとして扱われ、処理がステップＳ００９に進む。

ステップＳ００７では、出力部２３が、平滑コンデンサＣ１に係る追加のコンデンサ容量を算出する。すなわち、出力部２３は、出力インピーダンスの目標値Ｚ*ｏｎ＿ｉｍｐ
を負性抵抗の最小値Ｒｎ＿ｍｉｎと、ゲイン余裕ＧＭ［ｄＢ］とから算出する。Ｚ*ｏｎ
＿ｉｍｐは、以下の式（８）及び（９）で表すことができる。すなわち、Ｚ*ｏｎ＿ｉｍ
ｐは、式（７）に示すように、出力インピーダンスの最大値（ビーク値）Ｚｏｎ＿ｐｅａｋと、最大値（ピーク）における角周波数ωｎ＿ｐｅａｋと、追加すべきコンデンサ容量Ｃｎ＿ａｄｄとから求めることができ、式（９）を変形した式（１０）から容量Ｃｎ＿ａｄｄを算出することができる。但し、式（８）～（１０）の内容は、平滑コンデンサＣｎの一例である平滑コンデンサＣ１に追加すべきコンデンサ容量Ｃ１＿ａｄｄを求める内容となっている。

ステップＳ００８では、出力部２３が、ＮＧの旨と、追加のコンデンサ容量を報知（デ
ィスプレイに表示）する処理を行う。ユーザは、追加のコンデンサ容量を見て、Ｃｎの容量を追加する作業を行うことができる。ステップＳ００９に処理が進んだ場合、出力部２３が、ＯＫの旨をディスプレイに表示する処理を行う。ステップＳ００８又はＳ００９が終了すると、図６に示した処理が終了する。

図７は、平滑コンデンサの電圧の測定方法（第２の方法）の説明図である。図７は、一インバータ１２とモータ１３との接続部分の構成を示す。インバータ１２は、モータ１３のＵ相、Ｖ相及びＷ相の夫々に電力ケーブルを介して交流電流を供給するための複数のスイッチング素子を有している。Ｕ相の電力ケーブルには、モータ１３からの回生エネルギーを熱として消費するためのブレーキ抵抗１７とスイッチ１６ａとが接続されている。なお、Ｖ相の電力ケーブルにも、スイッチ１６ｂとブレーキ抵抗１８が接続されている。

測定部２１は、インバータ１２が有するスイッチング素子Ｓ１及びＳ２、並びにスイッチ１６ａをオンにする指示を出す。スイッチング素子Ｓ１及びＳ２のオン、並びにスイッチ１６ａのオン（短絡）によって、ＤＣバスを流れる電流がスイッチング素子Ｓ１→スイッチ１６ａ→ブレーキ抵抗１７→スイッチング素子Ｓ２の順で流れる流路が形成される。流路が形成された状態において、上記した微小変動ΔＶｓを含む電圧Ｖｓで直流電流を流し、ブレーキ抵抗１７を流れる電流を測定する。この電流の測定値を用いてＬＣ回路のインピーダンスを算出することができる。

図８は、第２の方法を用いた、ＬＣ回路のインピーダンスＺｏｎの測定方法の説明図である。ＬＣ回路の一例として、ドライバ１０ａに含まれるＬＣ回路のインピーダンスＺｏ１の測定方法について説明する。測定部２１は、インバータ１２－１が有するスイッチング素子Ｓ１及びＳ２と、スイッチ１６ａとの夫々をオンにする指示を与える。これによって、図７に示したようなブレーキ抵抗１７を通過する電流の流路が形成される。電流の流路は、図８に示すように、ドライバ１０ａのＤＣバスに対し、ブレーキ抵抗１７に相当する抵抗Ｒが接続された状態と等価である。その後、測定部２１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１に対し、微小変動ΔＶｓを有する電圧ＶｓでＤＣバスに電流を流す指示を与える。これにより、電流が流路を流れる。測定部２１は、流路を流れる電流Ｉｂ１を測定する。

電圧Ｖｓの微小変動ΔＶｓは、以下の式（１１）で表すことができ、ドライバ１０ａのＤＣバスが備えるＬＣ回路のインピーダンスＺｏ＿１は、式（１１）を変形した式（１２）で表すことができる。電圧ΔＶｓと抵抗Ｒの値は既知であるため、電流ΔＩｂ１を測定することで、測定部２１はインピーダンスＺｏ１を算出することができる。なお、ドライバ１０ａ以外のドライバに含まれるＬＣ回路のインピーダンスＺｏ２～ＺｏＮについても、同様の手法で算出することができる。

図９は、第２の方法を用いたインピーダンスの検査に係る検査装置２０の処理例を示すフローチャートである。図９に示す処理は、検査装置２０が備えるプロセッサ（ＣＰＵ等）がプログラムを実行することによって行われる。但し、図９に示す処理も、集積回路等のハードウェアによって行われてもよい。図９の説明は、インピーダンスＺｏｎの一例としてインピーダンスＺｏ１を求める場合について説明する。

図９において、ステップＳ００１及びＳ００２処理は、図６に示したステップＳ００１
及びＳ００２の処理と同じである。このため、これらの説明は省略する。図９に示す処理では、ステップＳ００１とステップＳ００２との間に、ステップＳ００１Ａの処理が挿入されている。ステップＳ００１Ａでは、検査装置２０の測定部２１は、ドライバ１０が備える制御回路に対し、検査対象のＤＣバスに対応するスイッチング素子Ｓ１及びＳ２、並びにスイッチ１６ａをオンにする指示を与える。これによって、抵抗Ｒを含む電流の流路（図８参照）が形成される。

また、図９の処理では、ステップＳ００３の代わりに、ステップＳ００３Ａの処理が実行される。ステップＳ００３Ａでは、測定部２１は、ステップＳ００１Ａの処理によって形成された流路を流れる電流（電流Ｉｂ１に相当）を測定し、電流Ｉｂ１の値と、既知のΔＶｓ及びＲの値とを用いて、式（５）に従いインピーダンスＺｏ１を算出する。

図９に示すステップＳ００４～Ｓ００９の処理は、図６に示したステップＳ００４～Ｓ００９の処理と同じであるため説明を省略する。第２の方法のように、ブレーキ抵抗１７を流れる電流の測定によっても、インピーダンスＺｏｎを求めることができる。第２の方法では、既存のドライバ回路の構成に改変を加えずに済むという利点がある。

実施形態に係る検査装置２０は、インダクタンスＬ１と平滑コンデンサＣ１の容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータ１３－１に供給するインバータ１２－１に直流電流を供給する供給路であるＤＣバスが備えるＬＣ回路のインピーダンスを検査する検査装置として動作する。

検査装置２０は、モータ１３－１の停止時に、モータ１３－１の駆動時（運転時）にＤＣバスに印加される第１の電圧Ｖｏｐより小さく且つ微小変動ΔＶｓを有する第２の電圧ＶｓがＤＣバスに印加された場合におけるＤＣバスのインピーダンスを、微小変動ΔＶｓの周波数を変えて複数回測定する測定部２１を含む。また、検査装置２０は、インピーダンスの測定結果を用いて、第１の電圧Ｖｏｐでモータ１３－１を動作させる場合に、ＤＣバス電圧の発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部２２を含む。本実施形態では、判定部２２は、インピーダンスの測定結果のピークＺｏ１＿ｐｅａｋがインバータ１２－１及びモータ１３－１に等価な負性抵抗値“－Ｒ”の最小値Ｒ１＿ｍｉｎ（絶対値）を超過するか否かを判定する。さらに、検査装置２０は、判定部２２の判定結果を出力する出力部２３を含む。出力部２３は、ピークＺｏ１＿ｐｅａｋがＲ１＿ｍｉｎを超過すると判定される場合に、発振現象が起こり得る旨（ＮＧ）を出力し、そうでなければＯＫを出力する。検査装置２０によれば、ＤＣバス電圧の発振現象が起こり得るかどうかを事前に把握することができる。

測定部２１は、第２の電圧Ｖｓの印加時における平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧Ｖｃ１を測定し、第２の電圧Ｖｓに含まれた微小変動ΔＶｓの電圧値と、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧Ｖｃ１に含まれた第２の電圧の微小変動ΔＶｓの電圧値に対応する微小変動の電圧値ΔＶｃ１とを用いてＬＣ回路のインピーダンスを算出することができる。

また、測定部２１は、モータ１３－１からの回生エネルギーを吸収するブレーキ抵抗１７が所定の抵抗ＲとしてＤＣバスに接続された場合において、ブレーキ抵抗１７を流れる電流を測定する。但し、所定の抵抗Ｒはブレーキ抵抗１７以外であってもよい。そして、測定部２１は、第２の電圧Ｖｓが印加された場合に所定の抵抗Ｒを流れる電流Ｉｂ１を測定し、所定の抵抗Ｒの値と、第２の電圧Ｖｓに含まれた微小変動ΔＶｓの電圧値と、電流Ｉｂ１の値とを用いてＬＣ回路のインピーダンスを算出することもできる。

検査装置２０は、判定部２２によって発振現象が起こり得ると判定される場合に、平滑コンデンサＣ１に追加すべき容量Ｃ１＿ａｄｄを出力する出力部２３を含む。出力部２３
は、例えば、判定部２２によってピークＺｏ１＿ｐｅａｋが負性抵抗値の最小値Ｒ１＿ｍｉｎを超過すると判定される場合に、ＬＣ回路のインピーダンスの目標値Ｚ*ｏ１＿ｉｍ
ｐと、ピークＺｏ１＿ｐｅａｋを示す値と、ピークＺｏ１＿ｐｅａｋにおける角周波数ω１＿ｐｅａｋとを用いて、平滑コンデンサＣ１に追加すべき容量Ｃ１＿ａｄｄを算出し、出力することができる。追加すべき容量Ｃ１＿ａｄｄは、出力部２３によって出力することができ、ユーザが追加すべき容量を把握することができる。実施形態の構成は発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせが可能である。

＜付記＞
インダクタンス（Ｌ１）と平滑コンデンサ（Ｃ１）の容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータ（１３－１）に供給するインバータ（１２－１）に前記直流電流を供給する供給路の検査装置（２０）であって、
前記モータ（１３－１）の停止時に、微小変動（ΔＶｓ）を有し、前記モータ（１３－１）の駆動時に前記供給路に印加される第１の電圧（Ｖｏｐ）と異なる第２の電圧（Ｖｓ）が前記供給路に印加された場合における前記ＬＣ回路のインピーダンス（Ｚｏ１）を測定する測定部と、
前記ＬＣ回路のインピーダンス（Ｚｏ１）の測定結果を用いて、前記供給路に対する前記第１の電圧（Ｖｏｐ）の印加によって前記モータが駆動する場合に、前記ＬＣ回路のインピーダンスと前記インバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部（２２）と、
前記判定部（２２）の判定結果を出力する出力部（２３）と、
を含む検査装置（２０）。

１０、１０ａ・・・サーボドライバ
１１・・・ＡＣ／ＤＣ変換器
１２・・・インバータ
１３・・・モータ
２０・・・検査装置
２１・・・測定部
２２・・・判定部
２３・・・出力部

Claims (9)

1. インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに前記直流電流を供給する供給路の検査装置であって、
   前記モータの停止時に、微小変動を有し、前記モータの駆動時に前記供給路に印加される第１の電圧と異なる第２の電圧が前記供給路に印加された場合における前記ＬＣ回路のインピーダンスを測定する測定部と、
   前記ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、前記供給路に対する前記第１の電圧の印加によって前記モータが駆動する場合に、前記ＬＣ回路のインピーダンスと前記インバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果を出力する出力部と、
   を含む検査装置。
2. 前記判定部は、前記ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果のピークが前記インバータ及び前記モータに等価な負性抵抗値の最小値の絶対値を超過するか否かを判定し、
   前記出力部は、前記ピークが前記負性抵抗値の最小値の絶対値を超過すると判定される場合に、前記発振現象が起こり得る旨を出力する
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記測定部は、前記第２の電圧の印加時における前記平滑コンデンサの両端間の電圧を測定し、前記第２の電圧に含まれた微小変動の電圧値と、前記平滑コンデンサの両端間の電圧に含まれた前記第２の電圧の微小変動の電圧値に対応する微小変動の電圧値とを用いて前記ＬＣ回路のインピーダンスを算出する
   請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記測定部は、前記供給路に所定の抵抗が接続され、前記第２の電圧が印加された場合に前記抵抗を流れる電流を測定し、前記所定の抵抗の値と、前記第２の電圧に含まれた微小変動の電圧値と、前記電流の値とを用いて前記ＬＣ回路のインピーダンスを算出する
   請求項１又は２に記載の検査装置。
5. 前記測定部は、前記モータからの回生エネルギーを吸収するブレーキ抵抗が前記所定の抵抗として前記供給路に接続された場合において前記ブレーキ抵抗を流れる電流を測定する
   請求項４に記載の検査装置。
6. 前記出力部は、前記判定部によって前記発振現象が起こり得ると判定される場合に、前記平滑コンデンサに追加すべき容量を出力する
   請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記出力部は、前記判定部によって前記ピークが前記負性抵抗値の最小値の絶対値を超過すると判定される場合に、前記ＬＣ回路のインピーダンスの目標値と、前記ピークを示す値と、前記ピークにおける角周波数とを用いて、前記平滑コンデンサに追加すべき容量を算出して出力する
   請求項２に記載の検査装置。
8. インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに前記直流電流を供給する供給路を検査する方法であって、
   前記モータの停止時に、微小変動を有し、前記モータの駆動時に前記供給路に印加される第１の電圧と異なる第２の電圧が前記供給路に印加された場合における前記ＬＣ回路のインピーダンスを測定することと、
   前記ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、前記供給路に対する前記第１の電圧の印加によって前記モータが駆動する場合に、前記ＬＣ回路のインピーダンスと前記インバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定することと、
   前記判定の結果を出力することと、
   を含む検査方法。
9. インダクタンスと平滑コンデンサの容量とからなるＬＣ回路を有し、直流電流から変換した交流電流をモータに供給するインバータに前記直流電流を供給する供給路を検査するプログラムであって、
   前記モータの停止時に、微小変動を有し、前記モータの駆動時に前記供給路に印加される第１の電圧と異なる第２の電圧が前記供給路に印加された場合における前記ＬＣ回路のインピーダンスを測定することと、
   前記ＬＣ回路のインピーダンスの測定結果を用いて、前記供給路に対する前記第１の電圧の印加によって前記モータが駆動する場合に、前記ＬＣ回路のインピーダンスと前記インバータの制御応答の相互作用に起因する発振現象が起こり得るかどうかを判定することと、
   前記判定の結果を出力することと、
   をコンピュータに実行させるプログラム。

Images