JP3108964B2

JP3108964B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP3108964B2
Application number: JP33662592A
Authority: JP
Inventors: 和美柳橋; 満工藤; 岳彦清治; 敏行根本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 2000-11-13
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JPH0666901A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、間欠運転する制御対象
を駆動するモータ制御装置に係り、特に、制御対象が稼
働停止している状態において、モータ回路の漏電及び地
絡、欠相並びに相間短絡等の異常診断を行うモータ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータ、インバータ及びモー
タとインバータを接続する電線等のモータ回路の欠相検
出、漏電検出、地絡検出及び相間短絡検出等を行う方法
としては、欠相検出リレーを用いる方法、零相電流を検
出する変流器と漏電検出リレーを組合せる方法、漏電検
出付き遮断器等を用いる方法及びサーマルリレーを用い
る方法等がある。ところで、モータを欠相運転すると、
トルクが不足したり、意図する動作と逆の動作をする場
合等があるので、欠相運転しないことが好ましい。この
ようなモータ回路の欠相を検出する方法としては、欠相
検出機能付きサーマルリレーを用いる方法があるが、バ
イメタルによる方法なので、検出に時間がかかる。ま
た、変流器（ＣＴ）等をモータ回路の電線に設けて、モ
ータ回路の電流を検出する方法では、電流検出器の数は
最大でモータ回路の電線の数、即ち、モータの相数分だ
け必要になると共に、異常電流を判断する回路も必要に
なるなど装置が大型化する。さらに、モータ回路の欠相
検出、漏電検出、地絡検出及び相間短絡検出等を併せて
行う場合には、欠相検出機能付きサーマルリレーあるい
は変流器（ＣＴ）等をモータ制御用のコンバータ及びイ
ンバータの出力側に、また、零相電流検出変流器と漏電
検出リレーあるいは漏電検出付遮断器等をモータ制御用
のコンバータ及びインバータの入力電源側に、コンバー
タ及びインバータとは別に設ける必要があり、一層装置
が大型化する。原子炉の制御棒駆動装置のように間欠駆
動で使用され、通常時停止していて、駆動している時間
よりも駆動停止している時間の方が相対的にかなり長い
制御対象がある。このような制御対象の場合には、稼働
開始時または稼働中にモータ回路の欠相、漏電、地絡や
相間短絡等の異常検出を行うことも重要ではあるが、稼
働停止中にそれらを検知して対応策をとることができれ
ば、システムの信頼性の観点からより望ましいのは言う
までもない。しかし、上記の方法は、主としてモータ稼
働中にモータ回路の異常状態を検出するものであり、モ
ータの停止中に上記の異常状態を確実に検出するもので
はない。モータの稼働開始時に上記の異常を検出する方
法として、特開昭６３ー８５３８０号に記載のように、
インバータに入力されるほぼ一定の大きさの電圧をイン
バータのトランジスタに印加し、インバータ装置の入力
側に設けた分流器を用いて検出したインバータの入力電
流を診断することにより、上記の異常を検出する方法が
提案されている。この提案は、インバータに入力される
ほぼ一定の大きさの電圧を、モータを回転させる交流周
波数よりも高い周波数でオン・オフすることにより、モ
ータ電流を制御しているが、インバータのトランジスタ
を高い周波数でオン・オフすると、発熱が大きくなるな
どするため、例えば、冷却方法など、これらに対しての
対応策が必要となる等の問題がある。すなわち、この対
応策が高い信頼性を得るひとつの要因となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、間欠
運転を行う制御対象に対して、この制御対象の稼動停止
中にモータ回路の漏電及び地絡、欠相並びに相間短絡等
の異常状態を検知して、制御対象を稼動させる前にそれ
らの異常状態に対して容易に対応策をとることの可能な
信頼性の高いモータ制御装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】間欠運転する制御対象を
駆動するモータに対して、前記モータを回転駆動するイ
ンバータと、前記インバータに供給する出力電圧が可変
であるコンバータと、前記インバータの直流部（前記コ
ンバータの出力部）に流れる電流を検出する手段と、モ
ータ回路の診断パターンを有する診断制御手段とからな
り、前記制御対象の稼働停止中に、前記診断制御手段に
よって前記コンバータを制御して前記モータ回路に通常
のモータ駆動時の電圧より低い電圧を印加すると共に、
このときに前記インバータの直流部に流れる電流を前記
診断パターンに基づいて診断判定する。この診断判定の
結果、異常状態を検知したときには、モータ回路への電
圧の印加を阻止する手段を有し、モータ回路に通常運転
時の高い電圧を印加しないようにする。

【０００５】

【作用】間欠運転する制御対象の稼動停止中に、制御対
象を駆動するモータを制御する制御回路のインバータを
介してモータ回路に直流電圧の印加を行うと、インバー
タの直流部の電流は、モータ回路に漏電及び地絡、欠相
ならびに相間短絡等が発生しているときの値と、それら
の発生していない正常な場合の値とでは異なる。これを
利用して、インバータの直流部の電流を計測し、その電
流値を判定することによって上記のモータ回路の異常を
検知する。この場合、モータに対しては直流電圧の印加
であるので、モータの回転は生じない。つまり、これら
の診断を行った場合でも、モータによって駆動される制
御対象を稼動させることはない。また、モータ回路に印
加する直流電圧は、異常診断に必要十分な小さな電流を
流すのに必要な低い電圧としているので、モータ回路の
損傷及び損傷を拡大することなく、異常を検知できる。
さらに、異常を検知した場合に、モータ回路への電圧の
印加を阻止することにより、モータ回路の損傷、損傷拡
大、誤動作等を防止できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１に、本発明の一実施例を示す。１は間欠運転す
る制御対象、例えば、原子炉の制御棒（図示せず）を駆
動するモータ、３０はモータ１を制御するためのインバ
ータ、２〜７はインバータ３０を構成するパワーデバイ
ス、９はインバータに直流電源を供給するコンバータ、
８はインバータ３０及びコンバータ９を制御するコント
ローラ、１０〜１２はインバータ〜モータ間の電線、１
９〜２１は変圧器〜コンバータ間の電線、１４は電流検
出手段、１７は電源電圧を所定の電圧に変換する変圧
器、１８は変圧器１７の２次側回路の接地回路、２３は
通常時電流検出手段１４をバイパスするツェナーダイオ
ードなどの特定の電圧が印加されたときに導通する非線
形素子、２５は電源開閉器である。なお、９６、９７は
それぞれコンバータ９の直流出力の＋ライン、−ライン
を示す。そこで、原子炉の制御棒（図示せず）の駆動
は、コントローラ８の出力信号により電源開閉器２５を
閉じ、変圧器１７の２次側電圧をコンバータ９に印加
し、同じくコントローラ８の出力信号によりコンバータ
９の直流出力電圧制御とインバータ３０のパワーデバイ
ス２〜７のＯＮーＯＦＦ制御を行い、直流電圧を交流電
圧に変換して、モータ１を駆動することにより行われ
る。制御棒は、一般的に間欠駆動であり、駆動している
時間よりも駆動停止している時間の方が相対的に長い。
例えば、数日間全く駆動されない場合もあるし、かなり
の頻度で駆動される場合もある。図１では、モータとし
て３相モータの場合を例とし、この場合、３相モータを
駆動するインバータ３０のパワーデバイスは最少の場合
６個必要である。パワーデバイスとして、トランジスタ
２〜７を図示しているが、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴ
Ｏ等のものであっても良い。また、モータ１の巻線（１
ａ、１ｂ、１ｃ）はスター結線とし、変圧器１７の２次
側の結線はスター結線として中性点を接地回路１８によ
り接地している。図１において、コンバータ９の直流出
力電圧制御は、モータに印加する電源の周波数によりモ
ータ巻線のインピーダンスが変化し、モータに流れる電
流が異なるため、コントローラ８によつて、例えば電流
をほぼ一定に保ち、出力トルクをほぼ一定とするため
に、コントローラ８によって電圧と周波数の比を一定と
する（Ｖ／Ｆ一定）制御を行って、モータ電流を適正な
値にするように行われる。

【０００７】本発明は、上述した間欠駆動する原子炉の
制御棒の稼働停止中に、モータ回路の漏電及び地絡、欠
相並びに相間短絡等の事故診断を実施するものであり、
この場合、コンバータ９が出力する直流電圧は、例え
ば、原子炉の制御棒の駆動時の直流電圧より低い直流電
圧とし、これによってモータは駆動されることがないよ
うにする。図２に、直流可変電圧を得るコンバータ９の
実施例を示す。同図（Ａ）は、コンバータ９の構成の一
実施例であり、サイリスタ９１の点弧角を制御して得ら
れる脈流をインダクタンス９２とキャパシタンス９３と
によって平滑し、直流可変電圧を得る。同図（Ｂ）は、
コンバータ９の構成の一実施例を示し、ダイオード９４
によって全波整流し、得られた脈流をトランジスタ９５
によってＯＮーＯＦＦ（チョッピング）し、インダクタ
ンス９２とキャパシタンス９３によって平滑して、直流
可変電圧を得る。なお、コーンバータ９の構成として
は、同様の機能を有するものであれば良く、図２（Ａ）
あるいは図２（Ｂ）以外の構成であっても良い。

【０００８】次に、図１において、インバータ３０のパ
ワーデバイス制御は、モータ１に印加する電源の周波数
とモータの回転方向を制御するために、コントローラ８
によつて、インバータ３０のパワーデバイス２〜７をＯ
ＮーＯＦＦすることにより行われる。通常時、原子炉の
制御棒は停止しているので、モータ１は動作していな
い。この停止状態において、欠相検出、漏電検出、地絡
検出及び相間短絡検出等の異常診断を行うため、コンバ
ータ９の出力電圧制御とインバータ３０のパワーデバイ
ス２〜７の制御を行い、モータ回路に直流電圧の印加を
行う。ここで、モータ回路とはモータ１、インバータ３
０及びモータとインバータを接続する電線１０〜１２を
いう。直流電圧を印加する場合、モータ回路が正常な状
態であってもモータ巻線のリアクタンスによる交流抵抗
分がなくなるので、過大な電流が流れないように、ま
た、診断を行なうのに適正な電流、例えば診断に必要十
分な範囲の小さな電流を流すような電圧値を印加する。
直流電圧を印加すると、モータ回路が正常な状態であれ
ば、電流検出手段１４には所定の電流が流れるが、異常
状態にあるときは正常時の値つまり所定の値とは異なる
値となる。漏電及び地絡の要因としては、モータ１内の
巻線１ａ〜１ｃが電気的にモータケースに接触するこ
と、インバータ〜モータ間の電線１０〜１２が電気的に
建屋あるいは大地等に接触することなどがあげられる。
欠相の要因としては、モータ１内の巻線１ａ〜１ｃの断
線、インバータ〜モータ間の電線１０〜１２の断線、イ
ンバータのパワーデバイス２〜７の故障等があげられ
る。相間短絡の要因としては、モータ１内の巻線１ａ〜
１ｃが相互に電気的に接触すること、各巻線内において
巻線の層間が電気的に接触すること、あるいはインバー
タ〜モータ間の電線１０〜１２が相互に電気的に接触す
ることなどがあげられる。これらの要因を検出するため
に、インバータの６個のパワーデバイス２〜７を順次Ｏ
ＮーＯＦＦし、その際に流れるインバータ直流部の電流
を計測し、判定を行なう。

【０００９】漏電検出・地絡検出を行う一実施例を示
す。図３〜図６に示す（Ａ）〜（Ｄ）は、図１のインバ
ータ３０のパワーデバイス２〜７の動作パターンであ
り、パワーデバイス２〜７を診断パターン１〜２０のよ
うにそれぞれＯＮあるいはＯＦＦする。図７〜図１０に
示す（Ａ）〜（Ｄ）は、図３〜図６に示す（Ａ）〜
（Ｄ）の診断パターンでモータ回路に直流電圧を印加し
たときに電流検出手段１４に流れる電流を示す。それぞ
れの図の診断パターンの番号１〜２０は対応している。
そこで、漏電、地絡の検出は、診断パターン４〜６あ
るいは診断パターン２０を用いて行う。モータ回路に直
流電圧を印加すると、正常時には電流は流れないが、電
線１０ないし１２のモータ回路が地絡あるいは漏電して
いれば、電流検出手段１４に電流が流れる。この電流を
検出して地絡あるいは漏電状態にあると判断する。具体
的には、電線１０が地絡あるいは漏電したとすると、診
断パターン４において、パワーデバイス５のみＯＮであ
り、変圧器１７の中性点−接地回路１８−電線１０−パ
ワーデバイス５−電流検出手段１４−コンバータ９−電
源開閉器２５の回路が形成され、電流検出手段１４に電
流が流れる。また、診断パターン５においては、パワー
デバイス６のみＯＮであり、変圧器１７の中性点−接地
回路１８−電線１０−モータ１の巻線１ａ、１ｂ−電線
１１−パワーデバイス６−電流検出手段１４−コンバー
タ９−電源開閉器２５の回路が形成され、電流検出手段
１４に電流が流れる。同じく診断パターン６、診断パタ
ーン２０においてもそれぞれ電流回路が形成され、電流
検出手段１４に電流が流れる。また、電線１１、１２が
地絡あるいは漏電したときも同様に電流検出手段１４に
電流が流れる。このようにして、診断パターン４〜６あ
るいは診断パターン２０を用いて、電線１０ないし１２
のモータ回路の地絡あるいは漏電状態を検出できる。次
に、モータ回路の地絡あるいは漏電状態を電線１０ない
し１２のいずれが起こしているか、つまり、異常個所
（電線）の特定を行う場合の判断を説明する。１．電線１０のみが地絡あるいは漏電状態を生じている
ときｉ）診断パターン４の場合先に述べたように、パワーデバイス５のみＯＮであり、
変圧器１７の中性点−接地回路１８−電線１０−パワー
デバイス５−電流検出手段１４−コンバータ９−電源開
閉器２５の回路が形成され、電流検出手段１４に電流が
流れる。このときの電流をＩ₀とする。ｉｉ）診断パターン５の場合パワーデバイス６のみＯＮであり、変圧器１７の中性点
−接地回路１８−電線１０−モータ１の巻線１ａ、１ｂ
−電線１１−パワーデバイス６−電流検出手段１４−コ
ンバータ９−電源開閉器２５の回路が形成され、電流検
出手段１４に電流が流れる。このときの電流は、モータ
１の巻線１ａ、１ｂの抵抗を介するため、診断パターン
４の場合の電流Ｉ₀より小さくなる。ｉｉｉ）診断パターン６の場合診断パターン５の場合と同様に、このときの電流は、モ
ータ１の巻線１ａ、１ｃの抵抗を介するため、診断パタ
ーン４の場合の電流Ｉ₀より小さくなる。この結果、診
断パターン５と診断パターン６の場合のいずれの電流も
診断パターン４の場合の電流Ｉ₀より小さいと判断し、
電線１０のみが地絡あるいは漏電状態を生じていると診
断する。因に、電線１１のみが地絡あるいは漏電状態を
生じているとき、診断パターン５の場合の電流をＩ₀と
すると、診断パターン４と診断パターン６の場合のそれ
ぞれの電流は、この診断パターン５の場合の電流をＩ₀
より小さくなる。この結果、電線１１のみが地絡あるい
は漏電状態を生じていると診断する。また、電線１２の
みが地絡あるいは漏電状態を生じているとき、診断パタ
ーン６の場合の電流をＩ₀とすると、診断パターン４と
診断パターン５の場合のそれぞれの電流は、この診断パ
ターン６の場合の電流をＩ₀より小さくなる。この結
果、電線１２のみが地絡あるいは漏電状態を生じている
と診断する。２．電線１０と電線１１が地絡あるいは漏電状態を生じ
ているときｉ）診断パターン４の場合先に述べた１．ｉ）の回路が形成され、電流検出手段１
４には電流Ｉ₀が流れる。ｉｉ）診断パターン５の場合パワーデバイス６がＯＮであり、変圧器１７の中性点−
接地回路１８−電線１１−パワーデバイス６−電流検出
手段１４−コンバータ９−電源開閉器２５の回路が形成
され、電流検出手段１４には電流Ｉ₀が流れる。ｉｉｉ）診断パターン６の場合パワーデバイス７がＯＮであり、変圧器１７の中性点−
接地回路１８電線１０−モータ１の巻線１ａ＜＞モータ１の巻線１ｃ−パワーデバイス７−電電線１１−モータ１の巻線１ｂ流検出手段１４−コンバータ９−電源開閉器２５の回路
が形成され、電流検出手段１４に電流が流れる。このと
きの電流は、モータ１の巻線１ａと１ｂの並列抵抗を介
するため、診断パターン４と診断パターン５の場合の電
流Ｉ₀より小さくなる。この結果、診断パターン６の場
合の電流は診断パターン４と診断パターン５の場合の電
流Ｉ₀より小さいと判断し、電線１０と電線１１が地絡
あるいは漏電状態を生じていると診断する。因に、電線
１０と電線１２が地絡あるいは漏電状態を生じていると
き、診断パターン５の場合の電流は診断パターン４と診
断パターン６の場合の電流Ｉ₀より小さいと判断し、電
線１０と電線１２が地絡あるいは漏電状態を生じている
と診断する。また、電線１１と電線１２が地絡あるいは
漏電状態を生じているとき、診断パターン４の場合の電
流は診断パターン５と診断パターン６の場合の電流Ｉ₀
より小さいと判断し、電線１１と電線１２が地絡あるい
は漏電状態を生じていると診断する。３．電線１０、電線１１及び電線１２が地絡あるいは漏
電状態を生じているときｉ）診断パターン４、診断パターン５、診断パターン６
の何れの場合も、モータ１の巻線１ａ、１ｂ、１ｃをバ
イパスして電流が流れるので、電流検出手段１４には電
流Ｉ₀が流れる。この結果、いずれの診断パターン４〜
６の場合も電流Ｉ₀が流れることから、電線１０、電線
１１及び電線１２が同時に地絡あるいは漏電状態を生じ
ていると診断する。以上説明したように、診断パターン
４〜６の組合せから、それぞれの診断パターンの電流の
大小を比較することにより、異常を起こしている特定の
電線の検出を行うことができる。なお、地絡検出・漏電
検出の判定期間中モータは直流電圧の印加状態である
が、パワーデバイス２〜４がＯＦＦであり、回路に対し
て電圧が印加されるだけでモータ及びインバータ以降の
回路に対して電流は流れないため、地絡の有無にかかわ
らずモータが回転することはない。つまりモータ及びパ
ワーデバイス等の回路に影響を与えなく、本診断による
回路の大きな発熱も生じない。ここで、図８、図９の
（Ｂ）、（Ｃ）の表中に「大〜小」とあるのは、回路条
件（図８、図９の（Ｂ）、（Ｃ）の表中左欄に記載の
「正常時」、「電線１０地絡時」、…に示す回路の状態
を云う。）によって、正常時の電流Ｉ₁またはＩ₂よりそ
れぞれ電流の値が大ないし小に変化することを示す。地
絡検出・漏電検出は、診断パターン７〜１８を用い、電
流検出手段１４により計測された電流値が上記回路条件
欄に記載された挙動と一致していれば、その回路条件に
該当することが特定され、これによりその回路条件に該
当する状態であると、診断される。このように、地絡検
出・漏電検出は、回路条件を特定することによって、こ
の図８、図９の（Ｂ）、（Ｃ）の診断パターン７〜１８
を用いて、診断パターン４〜６と同様に行うことができ
る。

【００１０】次に、欠相検出を行う一実施例を示す。上
記の地絡検出・漏電検出と同様に図３〜図６の（Ａ）〜
（Ｄ）に示す診断パターンでパワーデバイス２〜７をそ
れぞれＯＮあるいはＯＦＦしてモータ回路に直流電圧を
印加すると、電流検出手段１４には図７〜図１０の
（Ａ）〜（Ｄ）に示すような電流が流れる。そこで、診
断パターン７〜１２でモータ回路に電圧を印加すると、
正常時には、いずれの診断パターン７〜１２においても
Ｉ₁の大きさの電流が流れるが、欠相時には、診断パタ
ーン７〜１２のうちいずれかの診断パターンのとき、電
流が流れないので、欠相状態にあると判断する。また、
どの相が欠相状態に有るのかを判断するためには、どの
診断パターンのときに電流が流れ、どの診断パターンの
時に電流が流れないかを確認することにより判断する。
例えば、電線１０が欠相したとき、診断パターン７、
８、９、１１において電流が流れず、診断パターン１
０、１２において電流が流れ、この診断パターンの状態
から電線１０の相のモータ回路が欠相状態にあると判断
する。同様にして、他の相の欠相状態も検出できる。ど
の診断パターンでも電流が流れないときには、電線１０
〜１２の２相または全ての相のモータ回路が断線してい
る２相または全相欠相状態であると判断する。また、診
断パターン１３〜１８で実施した場合も、診断パターン
７〜１２で実施した場合と同様にして欠相状態を判断す
ることができる。なお、表中、「小」とあるのは正常時
の電流Ｉ₂より小さい値の電流であることを示す。な
お、欠相診断の期間中は、モータはコンバータ９から低
い直流電圧の印加状態であり、欠相の有無にかかわらず
回転することはない。また、これらの診断によって全て
のパワーデバイス２〜７の故障の有無を確認することが
できるとともに、電線１０〜１２及びモータの巻線１ａ
〜１ｃの異常の有無も同時に確認できる。

【００１１】次に、相間短絡検出を行う一実施例を示
す。上記の地絡検出・漏電検出と同様に図３〜図６の
（Ａ）〜（Ｄ）に示す診断パターンでパワーデバイス２
〜７をそれぞれＯＮあるいはＯＦＦしてモータ回路に直
流電圧を印加すると、電流検出手段１４には図７〜図１
０の（Ａ）〜（Ｄ）に示すような電流が流れる。そこ
で、診断パターン７〜１２でモータ回路に電圧を印加す
ると、正常時には、いずれの診断パターン７〜１２にお
いてもＩ₁の大きさの電流が流れるが、相間短絡時に
は、診断パターン７〜１２のうちいずれかの診断パター
ンのとき、電流が正常時の電流Ｉ₁より大きい値で流れ
るので、相間短絡状態にあると判断する。また、どの相
が相間短絡状態に有るのかを判断するためには、どの診
断パターンのときに正常時の電流Ｉ₁が流れ、どの診断
パターンのときに正常時の電流Ｉ₁より大きい電流が流
れるかを確認することにより判断する。例えば、電線１
０−電線１１が相間短絡したとき、診断パターン７、９
において正常時の電流Ｉ₁より大きい電流が流れ、診断
パターン８、１０、１１、１２において正常時の電流Ｉ
₁が流れ、この診断パターンの状態から電線１０−電線
１１が相間短絡状態にあると判断する。同様にして、他
の相の相間短絡状態も検出できる。なお、どの診断パタ
ーンでも正常時の電流Ｉ₁より大きい電流が流れるとき
には、電線１０〜１２の全ての相のモータ回路が相間短
絡している全相短絡状態であると判断する。また、診断
パターン１３〜１８で実施した場合も、診断パターン７
〜１２で実施した場合と同様にして相間短絡状態を判断
することができる。なお、相間短絡診断の期間中は、モ
ータはコンバータ９から低い直流電圧の印加状態であ
り、相間短絡の有無にかかわらず回転することはない。
また、これらの診断によって全てのパワーデバイス２〜
７の故障の有無を確認することができるとともに、電線
１０〜１２及びモータの巻線１ａ〜１ｃの異常の有無も
同時に確認できる。

【００１２】図１のコントローラの詳細な構成を図１１
に示す。モータ１を駆動するときには、モータ制御手段
８１がコンバータ出力電圧制御手段８２とインバータ周
波数制御手段８４を制御することによりモータ１を駆動
する。コンバータ出力電圧制御手段８２はコンバータ駆
動手段８３を介してコンバータ９のパワーデバイスを駆
動し、３相交流を可変電圧の直流に変換する。インバー
タ周波数制御手段８４はインバータ駆動手段８５を介し
てインバータ９のパワーデバイス２〜７へ駆動信号を与
え、モータ１を所定の回転方向に所定の速度にて回転さ
せる。上述した診断時にはモータ制御手段８１は診断制
御手段８６に診断をゆだねる。診断制御手段８６は欠相
検出、地絡検出、漏電検出、相間短絡検出等を行う診断
パターンを順次、インバータ駆動手段８５を介してイン
バータ３０のパワーデバイス２〜７へ出力する。同時
に、診断制御手段８６はコンバータ出力電圧制御手段８
２を介してコンバータ９の出力電圧を制御することによ
り、その診断に適した低い電圧値を生ぜしめ、モータ回
路に印加する。このとき、インバータの直流部に流れる
電流を電流検出手段１４より電流入力手段１６３を介し
て判定手段１６２に入力する。同時に診断制御手段８６
は設定値設定手段１５１に設定されている設定値のなか
から、この診断パターンに対応した設定値を設定値選択
手段１５２で選択し、前記の判定手段１６２へ入力す
る。判定手段１６１は、設定値選択手段１５２からの信
号と電流入力手段１６３からの信号を比較して設定値に
対して大きいかあるいは小さいかないしは等しいか等を
比較判定する。すなわち、判定手段１６２では、診断パ
ターンとそれに対応する電流値の大きさとの結果より、
総合的に正常状態かあるいはどのような異常状態かを判
定し、その判定結果を出力手段２０１に出力する。出力
手段２０１から異常状態の信号が出力されたとき、モー
タ回路に通常運転時の大きな電圧が印加されることを阻
止するため、電源開閉器２５を遮断する。このようにし
て、モータ、ケーブル、コンバータ及びインバータなど
の制御機器等の損傷や損傷拡大等を未然に防止できる。
また、出力手段２０１から異常状態の信号が出力された
とき、パワーデバイス２〜７の全てをＯＦＦするように
構成しても、制御機器等の損傷や損傷拡大等を未然に防
止できる。

【００１３】図１２に、本発明の構成の他の実施例示
す。図１おいて、電流検出手段１４は、コンバータ９の
直流出力の負側回路９７の回路に設けているが、図１２
に示すように、コンバータ９の直流出力の正側回路９６
の回路に設けても、本発明の趣旨を変更することなく、
本発明の効果を得ることができる。なお、この場合、図
３〜図６の（Ａ）〜（Ｄ）に示す診断パターンに対応し
て電流検出手段１４に流れる電流は、図５（Ａ）〜図５
（Ｄ）とは異なるものとなることはいうまでもないが、
図７〜図１０の（Ａ）〜（Ｄ）と同様に容易に得ること
ができるので、省略する。図１３に、本発明の構成の他
の実施例示す。図１３は、非線形素子に替え切換スイッ
チを用いた点で図１と異なり、動作は図１と同様であ
る。また、図１２の非線形素子に替え切換スイッチを用
いても動作に変わりがないことは云うまでもない。ま
た、図１では、モータ１の巻線はスター結線としている
が、デルタ結線であっても良い。また、変圧器１７の１
次側の結線あるいは２次側の結線は、各々スター結線あ
るいはデルタ結線のどちらであっても良い。図１では、
変圧器１７の２次側の結線をスター結線とし、中性点を
接地回路１８により接地しているが、中性点以外を接地
しても良いし、あるいは、コンバータの直流出力の回路
の片側すなわち正側回路９６あるいは負側回路９７を接
地しても良い。あるいは、いずれの回路の接地をもして
いなくても、本発明の趣旨を変更するものではない。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、間欠運転する制御対
象、例えば、原子炉の制御棒などの停止中に制御対象を
駆動するモータ回路に小さな電圧を印加し、診断パター
ンを採用することにより、モータ回路の異常状態を確実
かつ容易に検知でき、さらに、この異常検知に基づい
て、実際に制御対象を駆動しようとするとき、事前にモ
ータ回路に通常運転時の大きな電圧を印加することを阻
止することができるので、モータ、ケーブル、コンバー
タ及びインバータなどの制御機器等の損傷や損傷拡大等
を未然に防止することができるとともに、制御対象が意
図する動作と逆の動作をすることを未然に防止すること
ができる。また、駆動する前に異常状態を検知して修理
することが可能となるので、システムの稼働率を向上さ
せることができ、より一層信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の一実施例を示す図である。

【図２】コンバータの一実施例を示す図である。

【図３】インバータパワーデバイスの動作パターンを示
す表（Ａ）である。

【図４】インバータパワーデバイスの動作パターンを示
す表（Ｂ）である。

【図５】インバータパワーデバイスの動作パターンを示
す表（Ｃ）である。

【図６】インバータパワーデバイスの動作パターンを示
す表（Ｄ）である。

【図７】電流検出手段に流れる電流を示す表（Ａ）であ
る。

【図８】電流検出手段に流れる電流を示す表（Ｂ）であ
る。

【図９】電流検出手段に流れる電流を示す表（Ｃ）であ
る。

【図１０】電流検出手段に流れる電流を示す表（Ｄ）で
ある。

【図１１】本発明の構成のコントローラの詳細を示す図
である。

【図１２】本発明の構成の他の実施例を示す図である。

【図１３】本発明の構成の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１モータ１ａ、１ｂ、１ｃモータの巻線２、３、４、５、６、７インバータのパワーデバイス８コントローラ９コンバータ１０、１１、１２電線１４電流検出手段１７変圧器１８接地回路１９、２０、２１電線２５電源開閉器３０インバータ８１モータ制御手段８２コンバータ出力電圧制御手段８３コンバータ駆動手段８４インバータ周波数制御手段８５インバータ駆動手段８６診断制御手段９６正側回路９７負側回路１５１設定値設定手段１５２設定値選択手段１６２判定手段１６３電流入力手段２０１出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｚ (72)発明者清治岳彦茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者根本敏行茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開平４−331473（ＪＰ，Ａ) 特開平３−15770（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−31478（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−166593（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−245066（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−159841（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/34,29/18,31/02 H02M 1/00,7/48 H02P 7/63

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】間欠運転する制御対象を駆動するモータ
に対して、前記モータを回転駆動するインバータと、前
記インバータに供給する出力電圧が可変であるコンバー
タと、前記インバータの直流部（前記コンバータの出力
部）に流れる電流を検出する手段と、モータ回路の診断
パターンを有する診断制御手段とからなり、前記制御対
象の稼働停止中に、前記診断制御手段によって前記コン
バータを制御して前記モータ回路に通常のモータ駆動時
の電圧より低い電圧を印加すると共に、このときに前記
インバータの直流部に流れる電流を前記診断パターンに
基づいて診断判定することを特徴とするモータ制御装
置。
【請求項２】請求項１において、インバータの直流部
に流れる電流を診断判定した結果、異常状態を検知した
ときには、モータ回路への電圧の印加を阻止する手段を
有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、診断
パターンは、インバータのパワーデバイスの動作パター
ンからなり、当該動作パターンを組合せて、異常箇所の
特定を行うことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかにおい
て、診断パターンは、漏電及び地絡診断パターン、欠相
診断パターン並びに相間短絡診断パターンを有すること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかにおい
て、電流検出手段に並列接続された特定電圧で導通する
非線形素子または切り換えスイッチを有することを特徴
とするモータ制御装置。
【請求項６】請求項１から請求項５において、間欠運
転する制御対象は、原子炉の制御棒であることを特徴と
するモータ制御装置。