JP6405978B2

JP6405978B2 - Inverter device

Info

Publication number: JP6405978B2
Application number: JP2014253985A
Authority: JP
Inventors: 正和宇都宮
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-12-16
Also published as: JP2016116364A

Description

本発明は、ロボットの関節軸を構成するモータをインバータ回路により駆動制御するインバータ装置に関する。 The present invention relates to an inverter device that drives and controls a motor constituting a joint axis of a robot by an inverter circuit.

例えば特許文献１には、駆動中にモータ側回路にショート故障が生じた場合でも、そのショート故障を検出できるブラシレスモータ駆動装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a brushless motor driving device that can detect a short circuit fault even when a short circuit fault occurs in the motor side circuit during driving.

特開２０１１−１２５１１３号公報JP 2011-125113 A

ところで、例えば医療器具の分野に用いられるロボットを構成しているモータが制御対象である場合、特に手術用メスの操作を行うためのロボット等では、インバータ回路に故障が発生した際に動作を直ちに停止することなく、稼働を継続できることが望ましい。また、人間の生活環境において共存する例えばコンパニオンロボットや介護作業をアシストするためのロボット等も同様であり、インバータ回路に故障が発生しても稼働を継続して、安全な状況下で確実に動作を停止できることが望ましい。 By the way, for example, when a motor constituting a robot used in the field of medical instruments is a control target, especially in a robot for operating a surgical knife, the operation is immediately performed when a failure occurs in the inverter circuit. It is desirable to be able to continue operation without stopping. This also applies to companion robots that coexist in the human living environment, robots that assist care work, etc., and continue operation even if a failure occurs in the inverter circuit, so that it operates reliably in a safe situation. It is desirable to be able to stop.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ回路に故障が発生した際にもロボットの稼働を継続できるインバータ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an inverter device capable of continuing the operation of a robot even when a failure occurs in an inverter circuit.

請求項１記載のインバータ装置によれば、ロボットの関節軸を構成する１つのモータに対して並列に接続される複数のインバータ回路を備え、何れかのインバータ回路によりモータを駆動制御する際に、電流検出手段により前記インバータ回路に流れる電流を検出する。故障素子特定手段は、電流検出手段を介して検出される電流が異常値を示すと、インバータ回路の通電パターンに基づいて、前記インバータ回路の内部で故障が発生したスイッチング素子を特定する。そして、制御手段は、故障が発生したスイッチング素子が属する上下アームの何れかを、その他のインバータ回路における対応するアームのスイッチング素子に置き換えてモータを駆動制御する。 According to the inverter device of claim 1, the inverter device includes a plurality of inverter circuits connected in parallel to one motor constituting the joint axis of the robot, and when driving the motor by any of the inverter circuits, The current flowing through the inverter circuit is detected by current detection means. When the current detected through the current detecting means shows an abnormal value, the faulty element specifying means specifies the switching element in which a fault has occurred inside the inverter circuit based on the energization pattern of the inverter circuit. Then, the control means drives and controls the motor by replacing any one of the upper and lower arms to which the failed switching element belongs with the corresponding arm switching element in the other inverter circuit.

すなわち、ロボットにおいては、インバータ回路の故障を判断するためのデータサンプリング時間は、モータを駆動制御するためのサンプリング時間に対して極めて短い。また、ロボットの関節軸には減速機が介在しているので、多くのギアによる機械的な誤差が最初から存在する。これらの前提から、インバータ回路の制御に用いる波形のデータが特定のサンプリング時間で乱れたとしても、サンプリング周期内でその乱れを吸収して機械的な誤差に包含できる。 That is, in the robot, the data sampling time for judging the failure of the inverter circuit is extremely short compared to the sampling time for driving the motor. Further, since a reduction gear is interposed in the joint axis of the robot, mechanical errors due to many gears are present from the beginning. From these assumptions, even if the waveform data used for controlling the inverter circuit is disturbed at a specific sampling time, the disturbance can be absorbed within the sampling period and included in the mechanical error.

したがって、現在使用中のインバータ回路を構成する何れかのスイッチング素子に故障が発生した場合でも、その時点で直ちにモータの駆動制御を停止させる必要が無く、故障したスイッチング素子を特定して異なるインバータ回路のスイッチング素子を使用するように切り替えることで、故障が発生する以前との連続性がある稼動状態を継続できる。 Therefore, even if a failure occurs in any of the switching elements that constitute the inverter circuit that is currently in use, there is no need to immediately stop the motor drive control at that time. By switching so as to use the switching element, it is possible to continue the operation state with continuity from before the failure occurred.

請求項２記載のインバータ装置によれば、電流検出手段を１つだけ設け、故障素子特定手段は、電流検出手段を介して検出される電流が異常値を示した時点における前記インバータ回路の通電パターンと、その次に切り換えられる通電パターンにおいて電流検出手段を介して検出される電流の値を参照することで、故障が発生したスイッチング素子を特定する。したがって、１つの電流検出手段を使用するだけで故障が発生したスイッチング素子を特定できる。 According to the inverter device of claim 2, only one current detection unit is provided, and the failure element specifying unit is configured such that the energization pattern of the inverter circuit at the time when the current detected through the current detection unit shows an abnormal value. Then, the switching element in which the failure has occurred is specified by referring to the value of the current detected through the current detecting means in the energization pattern to be switched next. Therefore, the switching element in which the failure has occurred can be specified by using only one current detection means.

請求項３記載のインバータ装置によれば、故障素子特定手段は、検出される電流値が上限値を超えた通電パターンが２回継続すると、それら２つの通電パターンで共通して通電対象であったスイッチング素子が短絡故障したことを検出する。また、故障素子特定手段は、検出される電流値が下限値を下回った通電パターンが２回継続すると、それら２つの通電パターンで共通して通電対象であったスイッチング素子が開放故障したことを検出する。つまり、過電流状態の通電パターンが２回連続した際に短絡故障したスイッチング素子を検出し、無通電状態の通電パターンが２回連続すると開放故障したスイッチング素子を検出する。このように、短絡，開放の何れの故障についても検出が可能である。 According to the inverter device of the third aspect, when the energization pattern in which the detected current value exceeds the upper limit value continues twice, the faulty element specifying unit is commonly energized by the two energization patterns. It detects that the switching element has a short circuit failure. In addition, when the energization pattern in which the detected current value is lower than the lower limit value continues twice, the faulty element specifying means detects that the switching element that is the energization target in the two energization patterns has an open failure. To do. That is, a switching element having a short circuit failure is detected when the energization pattern in the overcurrent state continues twice, and a switching element having an open failure is detected when the energization pattern in the non-energization state continues twice. In this way, it is possible to detect both short-circuit and open-circuit failures.

また、請求項４記載のインバータ装置によれば、故障素子特定手段は、検出される電流値が上限値を上回った第１通電パターンに続く第２通電パターンにおいて電流値が正常値であれば、第１通電パターンのみで通電対象であったスイッチング素子が短絡故障したことを検出する。この場合も短絡故障したスイッチング素子を検出できる。 According to the inverter device of the fourth aspect, the faulty element specifying unit is configured such that if the current value is a normal value in the second energization pattern following the first energization pattern in which the detected current value exceeds the upper limit value, It detects that the switching element which was the energization target only by the 1st energization pattern failed. In this case as well, a switching element having a short circuit failure can be detected.

また、請求項５記載のインバータ装置によれば、故障素子特定手段は、検出される電流値が下限値を下回った第１通電パターンに続く第２通電パターンにおいて電流値が正常値であれば、第１通電パターンのみで通電対象であったスイッチング素子が開放故障したことを検出する。この場合も開放故障したスイッチング素子を検出できる。 According to the inverter device of the fifth aspect, the faulty element specifying unit is configured such that if the current value is a normal value in the second energization pattern following the first energization pattern in which the detected current value is lower than the lower limit value, It is detected that the switching element that is the target of energization with only the first energization pattern has an open failure. Also in this case, it is possible to detect a switching element that has failed open.

請求項６記載のインバータ装置によれば、制御手段は、検出される電流が正常値を示す状態において、モータを駆動制御するインバータ回路を所定の条件で切り換える。このように構成すれば、複数のインバータ回路を備え、常時それらを切替えて使用することで、特定のインバータ回路を使用し続ける状態に比較して故障が発生する確率が低下するので信頼性を向上させることができる。 According to the inverter device of the sixth aspect, the control means switches the inverter circuit for driving and controlling the motor under a predetermined condition in a state where the detected current shows a normal value. By configuring in this way, it is possible to provide a plurality of inverter circuits, and by switching them all the time, the probability that a failure will occur is reduced compared to a state where a specific inverter circuit is continuously used, thus improving reliability. Can be made.

第１実施形態であり、インバータ装置を含むモータ駆動システムの全体構成を示す図The figure which is 1st Embodiment and shows the whole structure of the motor drive system containing an inverter apparatus インバータ回路の通電パターン（フェーズ）の遷移状態を示す図The figure which shows the transition state of the conduction pattern (phase) of an inverter circuit ＭＣＵにより実行されるメインループ部の処理内容を示すフローチャートThe flowchart which shows the processing content of the main loop part performed by MCU ショート破壊判定処理を示すフローチャートFlow chart showing short break determination processing オープン破壊判定処理を示すフローチャートFlow chart showing open break determination process 各フェーズの遷移に対応してショート破壊が検出可能な素子の一覧を示す図Diagram showing a list of elements that can detect a short circuit breakage corresponding to the transition of each phase 各フェーズの遷移に対応してオープン破壊が検出可能な素子の一覧を示す図Diagram showing a list of elements that can detect open breakdown corresponding to the transition of each phase 各素子が正常な状態でのフェーズ１の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of phase 1 in the state where each element is normal 各素子が正常な状態でのフェーズ２の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 2 in the state where each element is normal Ｕ相下アームの素子がショート破壊された場合のフェーズ１の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 1 when the element of the U-phase lower arm is short-circuited Ｗ相上アームの素子がショート破壊された場合のフェーズ１の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 1 when the element of a W-phase upper arm is short-circuit broken Ｕ相下アームの素子がショート破壊された場合のフェーズ２の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 2 when the element of the U-phase lower arm is short-circuited Ｗ相上アームの素子がショート破壊された場合のフェーズ２の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 2 when the element of the W-phase upper arm is short-circuit broken Ｕ相上アームの素子がオープン破壊された場合のフェーズ１の状態を示す図The figure which shows the state of the phase 1 when the element of a U-phase upper arm is openly destroyed Ｗ相下アームの素子がオープン破壊された場合のフェーズ１の状態を示す図The figure which shows the state of the phase 1 when the element of a W-phase lower arm is open broken Ｕ相上アームの素子がオープン破壊された場合のフェーズ２の電流経路を示す図The figure which shows the electric current path of the phase 2 when the element of the U-phase upper arm is broken open Ｗ相下アームの素子がオープン破壊された場合のフェーズ２の状態を示す図The figure which shows the state of the phase 2 when the element of a W-phase lower arm is open fractured インバータ回路２Ｂの下アーム側の素子を使用してＡＣモータを駆動する状態を示す図The figure which shows the state which drives an AC motor using the element of the lower arm side of the inverter circuit 2B インバータ回路２Ｂの上アーム側の素子を使用してＡＣモータを駆動する状態を示す図The figure which shows the state which drives an AC motor using the element of the upper arm side of the inverter circuit 2B ２つのインバータ回路について、上下アームを切替えて使用する状態の一覧を示す図The figure which shows the list of the state which switches the upper and lower arms and uses about two inverter circuits 第２実施形態であり、ＭＣＵにより実行されるメインループ部の処理内容を示すフローチャートThe flowchart which is 2nd Embodiment and shows the processing content of the main loop part performed by MCU. 第３実施形態であり、インバータ装置を含むモータ駆動システムの全体構成を示す図The figure which is 3rd Embodiment and shows the whole motor drive system structure containing an inverter apparatus ３つのインバータ回路について、上下アームを切替えて使用する状態の一覧を示す図The figure which shows the list of the state which switches the upper and lower arms and uses about three inverter circuits

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図２０を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態のインバータ装置１は２つのインバータ回路２Ａ，２Ｂを備えており、インバータ回路２Ａ，２Ｂの各相出力端子は何れも、ＡＣモータ３の各相固定子巻線４Ｕ，４Ｖ，４Ｗに接続されている。ＡＣモータ３は、ロボットの関節軸を構成するものである。インバータ回路２Ａ，２Ｂのスイッチング制御は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）５によって行われる。 (First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 20. As shown in FIG. 1, the inverter device 1 of the present embodiment includes two inverter circuits 2A and 2B, and each phase output terminal of the inverter circuits 2A and 2B is each phase stator winding of the AC motor 3. Connected to lines 4U, 4V, 4W. The AC motor 3 constitutes the joint axis of the robot. Switching control of the inverter circuits 2A and 2B is performed by an MCU (Micro Control Unit) 5.

インバータ回路２Ａ，２Ｂは、それぞれ６個のスイッチング素子，例えばＩＧＢＴ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ（上アーム側），６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ（下アーム側）を３相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ６のコレクタ，エミッタ間にはフリーホイールダイオード７が接続されている。ここで、スイッチング素子やダイオードを用いて電流のスイッチングを行う回路の総称をアーム回路と定義している。インバータ回路２は、３相のアーム回路である。そして、インバータ回路のハイサイド側のスイッチング素子を上アームと定義し、ローサイド側のスイッチング素子をしたアームと定義している。 Each of the inverter circuits 2A and 2B is configured by connecting six switching elements, for example, IGBTs 6U, 6V, and 6W (upper arm side), 6X, 6Y, and 6Z (lower arm side) with a three-phase bridge. A free wheel diode 7 is connected between the collector and the emitter. Here, a generic term for circuits that perform current switching using a switching element or a diode is defined as an arm circuit. The inverter circuit 2 is a three-phase arm circuit. A switching element on the high side of the inverter circuit is defined as an upper arm, and an arm having a switching element on the low side is defined.

また、インバータ回路２Ａ，２Ｂは、例えばそれぞれ各ＩＧＢＴ６及びフリーホイールダイオード７を１つにまとめてパッケージ化したモジュール（主回路モジュール）で構成されている（これに限らず、ディスクリート製品のスイッチング素子を組み合わせてインバータ回路２を構成しても良い）。尚、図中に示すスイッチング素子は、種類を特定しない抽象的なシンボルで示している。 Further, the inverter circuits 2A and 2B are each configured by a module (main circuit module) in which, for example, each IGBT 6 and free wheel diode 7 are combined into one package (not limited to this, switching elements of discrete products). The inverter circuit 2 may be configured in combination). Note that the switching elements shown in the figure are indicated by abstract symbols that do not specify the type.

インバータ回路２Ａ，２Ｂの正側電源線８Ａ，８Ｂは、それぞれ電源側スイッチ９Ａ，９Ｂ（例えばＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）を介して電源に接続されている。また、電源と電源側スイッチ９Ａ，９Ｂとの間には、電流センサ等を含む電流検出回路１０（電流検出手段）が介挿されており、電流検出回路１０が出力する電流検出信号は、ＭＣＵ５に入力されている。そして、インバータ回路２Ａ，２Ｂの負側電源線１１Ａ，１１Ｂは、それぞれグランド側スイッチ１２Ａ，１２Ｂ（例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）を介してグランドに接続されている。 Positive power supply lines 8A and 8B of the inverter circuits 2A and 2B are connected to a power supply via power supply switches 9A and 9B (for example, P-channel MOSFETs), respectively. In addition, a current detection circuit 10 (current detection means) including a current sensor or the like is interposed between the power supply and the power supply side switches 9A and 9B, and the current detection signal output from the current detection circuit 10 is the MCU 5 Has been entered. The negative power supply lines 11A and 11B of the inverter circuits 2A and 2B are connected to the ground via ground switches 12A and 12B (for example, N-channel MOSFETs), respectively.

ＭＣＵ５（故障素子特定手段，制御手段）は、電源側スイッチ９Ａ，９Ｂ及びグランド側スイッチ１２Ａ，１２Ｂを制御して正側電源線８Ａ，８Ｂ及び負側電源線１１Ａ，１１Ｂの何れを電源，グランドに接続するかを制御する。また、インバータ回路２Ａ，２Ｂを構成する各ＩＧＢＴ６の何れか一方にゲート信号を出力するように切り換える。 The MCU 5 (failure element specifying means, control means) controls the power supply side switches 9A and 9B and the ground side switches 12A and 12B to control any one of the positive side power supply lines 8A and 8B and the negative side power supply lines 11A and 11B. Controls whether to connect to. In addition, switching is performed so that a gate signal is output to one of the IGBTs 6 constituting the inverter circuits 2A and 2B.

次に、本実施形態の作用について図２から図２０を参照して説明する。ＭＣＵ５は、最初は電源側スイッチ９Ａ及びグランド側スイッチ１２Ａをオンしてインバータ回路２Ａに電源を供給し、インバータ回路２Ａを使用してＡＣモータ３を回転駆動する。ＭＣＵ５はその際に、図２に示すように、通電パターンをフェーズ１〜６に順次移行させることを繰り返す。各フェーズでオンする対象となるＩＧＢＴ６は、以下の通りである。
上アーム下アーム
フェーズ１Ｕ相Ｗ相
フェーズ２Ｖ相Ｗ相
フェーズ３Ｖ相Ｕ相
フェーズ４Ｗ相Ｕ相
フェーズ５Ｗ相Ｖ相
フェーズ６Ｕ相Ｖ相
図８，図９は、それぞれフェーズ１，２に対応して、電源からインバータ回路２Ａを介してグランドに流れる電流の経路を示している。 Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. The MCU 5 first turns on the power supply side switch 9A and the ground side switch 12A to supply power to the inverter circuit 2A, and rotates the AC motor 3 using the inverter circuit 2A. At that time, the MCU 5 repeatedly shifts the energization pattern to phases 1 to 6 sequentially as shown in FIG. The IGBTs 6 to be turned on in each phase are as follows.
Upper arm Lower arm
Phase 1 U phase W phase
Phase 2 V phase W phase
Phase 3 V phase U phase
Phase 4 W phase U phase
Phase 5 W phase V phase
Phase 6 U phase V phase FIGS. 8 and 9 show paths of current flowing from the power source to the ground via the inverter circuit 2A corresponding to phases 1 and 2, respectively.

そして、ＭＣＵ５は、各フェーズで電流検出回路１０が出力する電流検出信号を監視しており、連続する２つのフェーズにおける電流量の変化によってショート又はオープン破壊されたＩＧＢＴ６を特定する。すなわち、図３に示すように、メインループでは、ステップＳ１からＳ５の間で各フェーズＸ（＝１〜６）に対応した処理を実行する。駆動（オン）する素子（ＩＧＢＴ６）を各フェーズＸに対応して切り替え（Ｓ２）、ショート破壊判定（Ｓ３）とオープン破壊判定（Ｓ４）とを行う。 The MCU 5 monitors the current detection signal output from the current detection circuit 10 in each phase, and identifies the IGBT 6 that has been short-circuited or broken due to a change in the current amount in two consecutive phases. That is, as shown in FIG. 3, in the main loop, processing corresponding to each phase X (= 1 to 6) is executed between steps S1 and S5. The element (IGBT 6) to be driven (turned on) is switched corresponding to each phase X (S2), and a short breakdown determination (S3) and an open breakdown determination (S4) are performed.

＜ショート破壊判定＞
以下、ショート破壊判定について、図４，図６，図８〜図１３を参照して説明する。例えば図１０に示すように、フェーズ１においてＵ相下アームのＩＧＢＴ６Ｘがショート破壊（短絡故障）しているとＵ相アームに短絡電流が流れるので、電流検出回路１０が出力する電流検出信号は上限値を超える過電流レベル（異常値）となる。しかしながら、図１１に示すように、フェーズ１においてＷ相上アームのＩＧＢＴ６Ｗがショート破壊した場合もＷ相アームに短絡電流が流れるので、電流検出回路１０が出力する電流検出信号は過電流レベルとなる。したがって、フェーズ１で過電流が検出された場合は、Ｕ相下アーム，Ｗ相上アームの何れかがショート破壊している。 <Short failure determination>
Hereinafter, short break determination will be described with reference to FIGS. 4, 6, and 8 to 13. For example, as shown in FIG. 10, when the IGBT 6X of the U-phase lower arm is short-circuited (short-circuit fault) in phase 1, a short-circuit current flows through the U-phase arm, so the current detection signal output by the current detection circuit 10 is the upper limit. The overcurrent level (abnormal value) exceeds the value. However, as shown in FIG. 11, even when the IGBT 6W of the W-phase upper arm is short-circuited in phase 1, a short-circuit current flows through the W-phase arm, so that the current detection signal output by the current detection circuit 10 is at an overcurrent level. . Therefore, when an overcurrent is detected in phase 1, either the U-phase lower arm or the W-phase upper arm is short-circuited.

これらの何れがショート破壊したのかを特定するため、フェーズ１に連続する１つ前のフェーズ６及び次のフェーズ２での電流検出結果も利用する。図４は、ステップＳ３におけるフェーズ１についてのショート破壊判定を示す。先ず、過電流を検知したか否かを判断し（Ｓ１１）、検知しなければ（ＮＯ）Ｕ相下アームショートフラグを「０」にリセットしてから（Ｓ１６）ステップＳ１２ｖに移行する。 In order to identify which of these has caused the short circuit failure, the current detection results in the immediately preceding phase 6 and the next phase 2 that are consecutive to the phase 1 are also used. FIG. 4 shows a short break determination for phase 1 in step S3. First, it is determined whether or not an overcurrent has been detected (S11). If not detected (NO), the U-phase lower arm short flag is reset to “0” (S16), and the process proceeds to step S12v.

一方、過電流を検知すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、その時点でＵ相下アームショートフラグが「１」にセットされているか否かを判断する（Ｓ１２ｕ）。ここで、Ｕ相下アームのＩＧＢＴ６Ｘがショート破壊していれば、フェーズ６のショート破壊判定において上記フラグが「１」にセットされている（ＹＥＳ）。したがって、ここでＵ相下アームのショート破壊が確定する（Ｓ１３ｕ）。すると、以降はインバータ回路２Ａ（モジュールＡ）の下アーム側ＩＧＢＴ６Ｘ〜６Ｚを使用せず、インバータ回路２Ｂ（モジュールＢ）の下アーム側ＩＧＢＴ６Ｘ〜６Ｚを使用する（Ｓ１４ｕ，図１８参照）。そのため、グランド側スイッチ１２Ａをオフし、グランド側スイッチ１２Ｂをオンさせる。それから、ステップＳ１６と同様にＵ相下アームショートフラグを「０」にリセットして（Ｓ１５ｕ）処理を終了する。 On the other hand, when an overcurrent is detected (S11: YES), it is determined whether or not the U-phase lower arm short flag is set to “1” at that time (S12u). Here, if the IGBT 6X of the U-phase lower arm is short-circuited, the flag is set to “1” in the phase 6 short-circuit failure determination (YES). Accordingly, short-circuit destruction of the U-phase lower arm is determined here (S13u). Then, the lower arm IGBTs 6X to 6Z of the inverter circuit 2A (module A) are not used, and the lower arm IGBTs 6X to 6Z of the inverter circuit 2B (module B) are used (S14u, see FIG. 18). Therefore, the ground side switch 12A is turned off and the ground side switch 12B is turned on. Then, similarly to step S16, the U-phase lower arm short flag is reset to “0” (S15u), and the process is terminated.

また、ステップＳ１２ｕにおいて、Ｕ相下アームショートフラグが「０」であれば（ＮＯ）、Ｗ相上アーム又はＵ相下アームがショート破壊している可能性がある。そこで、Ｗ相上アーム及びＵ相下アームショートフラグを「１」にセットして（Ｓ１７，Ｓ１８）、次のフェーズ２におけるショート破壊判定に委ねる。 In step S12u, if the U-phase lower arm short flag is “0” (NO), the W-phase upper arm or the U-phase lower arm may be short-circuited. Therefore, the W-phase upper arm and U-phase lower arm short flag is set to “1” (S 17, S 18), and it is left to the next short break determination in phase 2.

ステップＳ１２ｖでは、その時点でＶ相上アームショートフラグが「１」にセットされているか否かを判断する。ここで、Ｖ相上アームのＩＧＢＴ６Ｖがショート破壊していれば、フェーズ６のショート破壊判定において上記フラグが「１」にセットされている（ＹＥＳ）。したがって、ここでＶ相上アームのショート破壊が確定する（Ｓ１３ｖ）。すると、以降はインバータ回路２Ａの上アーム側ＩＧＢＴ６Ｕ〜６Ｗを使用せず、インバータ回路２Ｂの下アーム側ＩＧＢＴ６Ｕ〜６Ｗを使用する（Ｓ１４ｖ）。そのため、グランド側スイッチ１２Ａをオフし、グランド側スイッチ１２Ｂをオンさせる。それから、Ｖ相上アームショートフラグを「０」にリセットして（Ｓ１５ｖ）処理を終了する。 In step S12v, it is determined whether or not the V-phase upper arm short flag is set to “1” at that time. If the IGBT 6V of the V-phase upper arm is short-circuited, the flag is set to “1” in the phase 6 short-circuit failure determination (YES). Therefore, short-circuit destruction of the V-phase upper arm is determined here (S13v). Thereafter, the upper arm side IGBTs 6U to 6W of the inverter circuit 2A are not used, and the lower arm side IGBTs 6U to 6W of the inverter circuit 2B are used (S14v). Therefore, the ground side switch 12A is turned off and the ground side switch 12B is turned on. Then, the V-phase upper arm short flag is reset to “0” (S15v), and the process is terminated.

例えばＵ相下アームのＩＧＢＴ６Ｘがショート破壊しており、フェーズ１で過電流が検出されても（第１通電パターン）、図１２に示すように、フェーズ２においてコイル４Ｖに流入した電流はコイル４Ｕ，４Ｗに分流し、ＩＧＢＴ６Ｘ，６Ｗの双方を介してグランドに流れる。したがって、この時に短絡電流は流れず過電流状態にならないので（第２通電パターン）、Ｕ相下アームのショート破壊が特定できる。 For example, even if the IGBT 6X of the U-phase lower arm is short-circuited and an overcurrent is detected in the phase 1 (first energization pattern), as shown in FIG. 12, the current flowing into the coil 4V in the phase 2 is the coil 4U. , 4W, and flows to the ground via both IGBT 6X and 6W. Therefore, since a short-circuit current does not flow at this time and an overcurrent state does not occur (second energization pattern), it is possible to specify a short-circuit failure of the U-phase lower arm.

一方、図１３に示すように、Ｗ相上アームのＩＧＢＴ６Ｗがショート破壊していれば、フェーズ２でも短絡電流が流れる。したがって、Ｗ相上アームのショート破壊が特定できる。図６は、各フェーズへの移行に伴いショート破壊が特定可能なＩＧＢＴ６の一覧を示している。 On the other hand, as shown in FIG. 13, if the IGBT 6W of the W-phase upper arm is short-circuited, a short-circuit current also flows in phase 2. Therefore, it is possible to specify short-circuit destruction of the W-phase upper arm. FIG. 6 shows a list of IGBTs 6 that can identify short breaks as they move to each phase.

＜オープン破壊判定＞
以下、オープン破壊（開放故障）判定について、図５，図７，図１４〜図１７を参照して説明する。例えば図１４に示すように、フェーズ１においてＵ相上アームのＩＧＢＴ６Ｕがオープン破壊していると電流が流れないので、電流検出回路１０が出力する電流検出信号は下限値を下回るゼロレベル（異常値）となる。しかしながら、図１５に示すように、フェーズ１においてＷ相下アームのＩＧＢＴ６Ｚがオープン破壊した場合も同様に電流が流れない。したがって、フェーズ１で電流が流れなければ、Ｕ相上アーム，Ｗ相下アームの何れかがオープン破壊している。 <Open destruction judgment>
Hereinafter, open break (open failure) determination will be described with reference to FIGS. 5, 7, and 14 to 17. For example, as shown in FIG. 14, since current does not flow when the U-phase upper arm IGBT 6U is broken open in phase 1, the current detection signal output from the current detection circuit 10 is zero level (abnormal value) below the lower limit value. ) However, as shown in FIG. 15, when the IGBT 6Z of the W-phase lower arm breaks open in phase 1, no current flows in the same manner. Therefore, if no current flows in phase 1, either the U-phase upper arm or the W-phase lower arm is open broken.

これらの何れがオープン破壊したのかを特定するため、ショート破壊の場合と同様に、フェーズ１に連続するフェーズ６及びフェーズ２での電流検出結果も利用する。図５は、ステップＳ４におけるフェーズ１についてのオープン破壊判定を示す。先ず、電流ゼロレベルを検知したか否かを判断し（Ｓ２１）、検知しなければ（ＮＯ）Ｕ相上アームオープンフラグを「０」にリセットして（Ｓ２６）ステップＳ２２ｖに移行する。 In order to specify which of these breaks, the current detection results in phase 6 and phase 2 subsequent to phase 1 are also used, as in the case of short break. FIG. 5 shows the open destruction determination for phase 1 in step S4. First, it is determined whether or not the current zero level is detected (S21). If not detected (NO), the U-phase upper arm open flag is reset to “0” (S26), and the process proceeds to step S22v.

一方、電流ゼロレベルを検知すると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、その時点でＵ相上アームオープンフラグが「１」にセットされているか否かを判断する（Ｓ２２ｕ）。ここで、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ６Ｕがオープン破壊していれば、フェーズ６のオープン破壊判定において上記フラグが「１」にセットされている（ＹＥＳ）。したがって、ここでＵ相上アームのオープン破壊が確定する（Ｓ２３ｕ）。すると、以降はインバータ回路２Ａの上アーム側ＩＧＢＴ６Ｕ〜６Ｗを使用せず、インバータ回路２Ｂの上アーム側ＩＧＢＴ６Ｕ〜６Ｗを使用する（Ｓ２４ｕ，図１９参照）。そのため、電源側スイッチ９Ａをオフし、電源側スイッチ９Ｂをオンさせる。それから、ステップＳ２６と同様にＵ相上アームオープンフラグを「０」にリセットして（Ｓ２５ｕ）処理を終了する。 On the other hand, when the current zero level is detected (S21: YES), it is determined whether or not the U-phase upper arm open flag is set to “1” at that time (S22u). Here, if the IGBT 6U of the U-phase upper arm has broken open, the flag is set to “1” in the open break determination of phase 6 (YES). Therefore, the open fracture of the U-phase upper arm is determined here (S23u). Then, the upper arm side IGBTs 6U to 6W of the inverter circuit 2A are not used, and the upper arm side IGBTs 6U to 6W of the inverter circuit 2B are used (S24u, see FIG. 19). Therefore, the power switch 9A is turned off and the power switch 9B is turned on. Then, similarly to step S26, the U-phase upper arm open flag is reset to “0” (S25u), and the process ends.

また、ステップＳ２２ｕにおいて、Ｕ相上アームオープンフラグが「０」であれば（ＮＯ）、Ｗ相下アーム又はＵ相上アームがオープン破壊している可能性がある。そこで、Ｗ相下アーム及びＵ相上アームオープンフラグを「１」にセットして（Ｓ２７，Ｓ２８）次のフェーズ２におけるオープン破壊判定に委ねる。 If the U-phase upper arm open flag is “0” in step S22u (NO), there is a possibility that the W-phase lower arm or the U-phase upper arm is broken open. Therefore, the W-phase lower arm and U-phase upper arm open flag is set to “1” (S 27, S 28), and it is left to open break determination in the next phase 2.

ステップＳ２２ｖでは、その時点でＶ相下アームオープンフラグが「１」にセットされているか否かを判断する。ここで、Ｖ相下アームのＩＧＢＴ６Ｙがオープン破壊していれば、フェーズ６のオープン破壊判定において上記フラグが「１」にセットされている（ＹＥＳ）。したがって、ここでＶ相下アームのショート破壊が確定する（Ｓ２３ｖ）。すると、以降はインバータ回路２Ａの下アーム側ＩＧＢＴ６Ｘ〜６Ｚを使用せず、インバータ回路２Ｂの下アーム側ＩＧＢＴ６Ｘ〜６Ｚを使用する（Ｓ２４ｖ）。そのため、グランド側スイッチ１２Ａをオフし、グランド側スイッチ１２Ｂをオンさせる。それから、Ｖ相下アームオープンフラグを「０」にリセットして（Ｓ２５ｖ）処理を終了する。 In step S22v, it is determined whether or not the V-phase lower arm open flag is set to “1” at that time. Here, if the IGBT 6Y of the V-phase lower arm is open broken, the flag is set to “1” in the open break determination of phase 6 (YES). Therefore, short-circuit destruction of the V-phase lower arm is determined here (S23v). Thereafter, the lower arm side IGBTs 6X to 6Z of the inverter circuit 2A are not used, and the lower arm side IGBTs 6X to 6Z of the inverter circuit 2B are used (S24v). Therefore, the ground side switch 12A is turned off and the ground side switch 12B is turned on. Then, the V-phase lower arm open flag is reset to “0” (S25v), and the process ends.

図１６に示すように、フェーズ２においてＵ相上アームのＩＧＢＴ６Ｕがオープン破壊しており、Ｗ相下アームのＩＧＢＴ６Ｚが健全であれば、電流は、電源→ＩＧＢＴ６Ｖ→コイル４Ｖ→コイル４Ｗ→ＩＧＢＴ６Ｚの経路でグランドに流れる（第２通電パターン）。したがって、フェーズ１においてＵ相上アームオープンフラグがセットされていれば（第１通電パターン）、Ｕ相上アームのオープン破壊が特定できる。また、フェーズ６→１における２回連続の電流ゼロレベル検出でもＵ相上アームのオープン破壊が特定できる。 As shown in FIG. 16, if the IGBT 6U of the U-phase upper arm is broken open in phase 2 and the IGBT 6Z of the W-phase lower arm is healthy, the current is: power source → IGBT 6V → coil 4V → coil 4W → IGBT 6Z It flows to the ground along the path (second energization pattern). Therefore, if the U-phase upper arm open flag is set in phase 1 (first energization pattern), it is possible to specify an open failure of the U-phase upper arm. Further, the open failure of the U-phase upper arm can be identified even by detecting the current zero level twice in the phase 6 → 1.

一方、Ｗ相下アームのＩＧＢＴ６Ｚがオープン破壊していれば、フェーズ１に続いて、図１７に示すようにフェーズ２でも電流は流れない。したがって、フェーズ１→２でＷ相下アームのオープン破壊が特定できる。図７は、各フェーズへの移行に伴いオープン破壊が特定可能なＩＧＢＴ６の一覧を示している。 On the other hand, if the IGBT 6Z of the W-phase lower arm is open broken, no current flows in phase 2 as shown in FIG. Therefore, the open fracture of the lower arm of the W phase can be specified in phase 1 → 2. FIG. 7 shows a list of IGBTs 6 that can identify open breaks as they move to each phase.

＜ステップＳ１５，Ｓ２５の破壊素子置き換え処理＞
図１８は、インバータ回路２ＡのＩＧＢＴ６Ｘがショート又はオープン破壊した場合に、インバータ回路２Ｂの下アーム側素子（ＩＧＢＴ６Ｚ）を使用してフェーズ１の通電パターンを実行した場合を示している。また、図１９は、インバータ回路２ＡのＩＧＢＴ６Ｗがショート又はオープン破壊した場合に、インバータ回路２Ｂの上アーム側素子（ＩＧＢＴ６Ｕ）を使用して同じくフェーズ１の通電パターンを実行した場合を示している。 <Destructive element replacement processing in steps S15 and S25>
FIG. 18 shows a case where the phase 1 energization pattern is executed using the lower arm side element (IGBT 6Z) of the inverter circuit 2B when the IGBT 6X of the inverter circuit 2A is short-circuited or open broken. FIG. 19 shows a case where the phase 1 energization pattern is similarly executed by using the upper arm side element (IGBT 6U) of the inverter circuit 2B when the IGBT 6W of the inverter circuit 2A is short-circuited or open broken.

また、図２０に一覧を示すように、例えばインバータ回路２Ａ（モジュールＡ）の上アーム側素子の何れか１つ以上が破壊された場合は前記上アーム側素子の使用を停止し（ＯＦＦ）、それに替えてインバータ回路２Ｂ（モジュールＢ）の上アーム側素子を使用する（ＯＮ）。それの状態に加えて、インバータ回路２Ａの下アーム側素子の何れか１つ以上も破壊されると前記下アーム側素子の使用を停止し、下アーム側素子もインバータ回路２Ｂの素子を使用する。 Further, as shown in a list in FIG. 20, for example, when any one or more of the upper arm side elements of the inverter circuit 2A (module A) is destroyed, the use of the upper arm side element is stopped (OFF), Instead, the upper arm side element of the inverter circuit 2B (module B) is used (ON). In addition to the state, when any one or more of the lower arm side elements of the inverter circuit 2A are destroyed, the use of the lower arm side element is stopped, and the lower arm side element also uses the element of the inverter circuit 2B. .

以上のように本実施形態によれば、１つのＡＣモータ３に対して並列に接続される２つのインバータ回路２Ａ，２Ｂを備え、インバータ回路２ＡでＡＣモータ３を駆動制御する際に、電流検出回路１０によりインバータ回路２Ａに流れる電流を検出する。ＭＣＵ５は、電流検出回路１０を介して検出される電流が異常値を示すと、インバータ回路２Ａの通電パターンに基づいて、インバータ回路２Ａの内部で故障が発生したＩＧＢＴ６を特定する。そして、ＭＣＵ５は、故障が発生したＩＧＢＴ６が属する上下アームの何れかを、インバータ回路２Ｂにおける対応するアームのＩＧＢＴ６に置き換えてＡＣモータ３を駆動制御する。 As described above, according to the present embodiment, two inverter circuits 2A and 2B connected in parallel to one AC motor 3 are provided, and when the AC motor 3 is driven and controlled by the inverter circuit 2A, current detection is performed. The circuit 10 detects the current flowing through the inverter circuit 2A. When the current detected through the current detection circuit 10 shows an abnormal value, the MCU 5 specifies the IGBT 6 in which a failure has occurred in the inverter circuit 2A based on the energization pattern of the inverter circuit 2A. Then, the MCU 5 drives and controls the AC motor 3 by replacing any of the upper and lower arms to which the failed IGBT 6 belongs with the IGBT 6 of the corresponding arm in the inverter circuit 2B.

すなわち、ロボットにおいては、インバータ回路２Ａの故障を判断するためのデータサンプリング時間は、ＡＣモータ３を駆動制御するためのサンプリング時間に対して極めて短い。また、ロボットの関節軸には減速機が介在しているので、多くのギアによる機械的な誤差が最初から存在する。これらの前提から、インバータ回路２Ａの制御に用いる波形のデータが特定のサンプリング時間で乱れたとしても、サンプリング周期内でその乱れを吸収して機械的な誤差に包含できる。 That is, in the robot, the data sampling time for determining the failure of the inverter circuit 2A is extremely short compared to the sampling time for driving and controlling the AC motor 3. Further, since a reduction gear is interposed in the joint axis of the robot, mechanical errors due to many gears are present from the beginning. From these assumptions, even if the waveform data used for control of the inverter circuit 2A is disturbed at a specific sampling time, the disturbance can be absorbed within the sampling period and included in the mechanical error.

したがって、現在使用中のインバータ回路２Ａを構成する何れかのＩＧＢＴ６に故障が発生した場合でも、その時点で直ちにＡＣモータ３の駆動制御を停止させる必要が無く、故障したＩＧＢＴ６を特定してインバータ回路２ＢのＩＧＢＴ６を使用するように切り替えることで、故障が発生する以前との連続性がある稼動状態を継続できる。 Therefore, even when a failure occurs in any of the IGBTs 6 constituting the inverter circuit 2A that is currently in use, it is not necessary to immediately stop the drive control of the AC motor 3 at that time, and the inverter circuit can be identified by identifying the failed IGBT 6 By switching to use the 2B IGBT 6, it is possible to continue the operation state with continuity from before the failure occurred.

そして、ＭＣＵ５は、電流検出回路１０を介して検出される電流が異常値を示した時点におけるインバータ回路２Ａの通電パターンと、その次に切り替えられる通電パターンにおいて電流検出回路１０を介して検出される電流の値を参照することで故障が発生したＩＧＢＴ６を特定する。したがって、１つの電流検出回路１０を使用するだけで故障が発生したＩＧＢＴ６を特定できる。 The MCU 5 is detected via the current detection circuit 10 in the energization pattern of the inverter circuit 2A at the time when the current detected via the current detection circuit 10 shows an abnormal value and the energization pattern to be switched next. The IGBT 6 in which the failure has occurred is identified by referring to the current value. Therefore, the IGBT 6 in which the failure has occurred can be specified by using only one current detection circuit 10.

また、ＭＣＵ５は、検出される電流値が上限値を超えた通電パターンが２回継続すると、それら２つの通電パターンで共通して通電対象であったＩＧＢＴ６がショート破壊されたことを検出する。また、検出される電流値が下限値を下回った通電パターンが２回継続すると、それら２つの通電パターンで共通して通電対象であったＩＧＢＴ６がオープン破壊されたことを検出する。つまり、電流値が過電流状態となる通電パターンが２回連続した際にショート破壊されたＩＧＢＴ６を検出し、電流値がゼロレベルとなる通電パターンが２回連続するとオープン破壊されたＩＧＢＴ６を検出する。このように、ショート，オープンの何れの破壊についても検出できる。 In addition, when the energization pattern in which the detected current value exceeds the upper limit value is continued twice, the MCU 5 detects that the IGBT 6 that is the energization target in the two energization patterns is short-circuited. Further, when the energization pattern in which the detected current value is lower than the lower limit value continues twice, it is detected that the IGBT 6 that was the energization target in the two energization patterns is open-broken. That is, when the energization pattern in which the current value is in the overcurrent state continues twice, the short-circuited IGBT 6 is detected, and when the energization pattern in which the current value becomes zero level continues twice, the open-breaked IGBT 6 is detected. . Thus, it is possible to detect both short and open breaks.

またＭＣＵ５は、検出される電流値が上限値を超えた第１通電パターンに続く第２通電パターンにおいて電流値が正常値であれば、第１通電パターンのみで通電対象であったＩＧＢＴ６がショート破壊されたことを検出する。また、検出される電流値がゼロレベルとなった第１通電パターンに続く第２通電パターンにおいて電流値が正常値であれば、第１通電パターンのみで通電対象であったＩＧＢＴ６がオープン破壊されたことを検出する。これらの場合もショート破壊，オープン破壊を検出できる。 Further, if the current value is normal in the second energization pattern following the first energization pattern in which the detected current value exceeds the upper limit value, the MCU 5 causes the IGBT 6 that was energized only in the first energization pattern to be short-circuited. It is detected that Further, if the current value is normal in the second energization pattern following the first energization pattern in which the detected current value becomes zero level, the IGBT 6 that was energized only in the first energization pattern was open broken. Detect that. In these cases, short breaks and open breaks can be detected.

（第２実施形態）
図２１は第２実施形態を示す図３相当図であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第１実施形態では、ＭＣＵ５は当初から、ＩＧＢＴ６に故障が発生しない限りはインバータ回路２Ａのみを使用し続け、ＩＧＢＴ６に故障が発生すると、上下アームの何れかをインバータ回路２Ｂに置き換えて使用する。これに対して第２実施形態では、ＩＧＢＴ６に故障が発生しない状態でも、インバータ回路２Ａ，２Ｂを随時置き換えて使用する。 (Second Embodiment)
FIG. 21 is a view corresponding to FIG. 3 showing the second embodiment. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described below. In the first embodiment, the MCU 5 continues to use only the inverter circuit 2A from the beginning unless a failure occurs in the IGBT 6, and when a failure occurs in the IGBT 6, one of the upper and lower arms is replaced with the inverter circuit 2B. On the other hand, in the second embodiment, the inverter circuits 2A and 2B are replaced and used as needed even when no failure occurs in the IGBT 6.

すなわち、図２１に示すように、ステップＳ４の実行後にＡＣモータ３の静止条件（所定の条件）が成立したか否かを判断し（Ｓ６）、静止条件が成立すれば（ＹＥＳ）その時使用しているインバータ回路２を他方のインバータ回路２に切替えて使用する（Ｓ７）。例えば、現在使用しているのがインバータ回路２Ａであればインバータ回路２Ｂを使用するように切替え、現在使用しているのがインバータ回路２Ｂであればインバータ回路２Ａを使用するように交互に切替える。 That is, as shown in FIG. 21, it is determined whether or not the stationary condition (predetermined condition) of the AC motor 3 is satisfied after the execution of step S4 (S6). If the stationary condition is satisfied (YES), it is used at that time. The inverter circuit 2 being used is switched to the other inverter circuit 2 for use (S7). For example, if the inverter circuit 2A is currently used, the inverter circuit 2B is switched to be used, and if the inverter circuit 2B is currently used, the inverter circuit 2A is alternately switched to be used.

ステップＳ６における静止条件は、例えばＡＣモータ３がロボットの関節軸を駆動するものである場合、関節軸を回転駆動させずにＡＣモータ３を停止させた状態が一定時間継続した場合等である。また、ステップＳ３，Ｓ４において、インバータ回路２Ａ，２Ｂの何れにもＩＧＢＴ６の故障が発生していない状態が前提である。 The stationary condition in step S6 is, for example, when the AC motor 3 drives the joint axis of the robot, or when the AC motor 3 is stopped for a certain time without rotating the joint axis. In addition, in steps S3 and S4, it is assumed that no failure of the IGBT 6 has occurred in any of the inverter circuits 2A and 2B.

以上のように第２実施形態によれば、ＭＣＵ５は、電流検出回路１０により検出される電流が正常値を示す状態でも、ＡＣモータ３を駆動制御するインバータ回路２Ａ，２Ｂを所定の条件で切替える。このように構成すれば、特定のインバータ回路２を使用し続ける状態に比較して、発熱を低減したりＩＧＢＴ６の劣化を抑制できる。したがって、インバータ装置１の寿命を延ばすことができる。また、故障が発生する確率が低下するのでインバータ装置１の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, the MCU 5 switches the inverter circuits 2A and 2B that drive and control the AC motor 3 under a predetermined condition even when the current detected by the current detection circuit 10 shows a normal value. . If comprised in this way, compared with the state which continues using the specific inverter circuit 2, heat_generation | fever can be reduced or deterioration of IGBT6 can be suppressed. Therefore, the life of the inverter device 1 can be extended. Moreover, since the probability that a failure will occur decreases, the reliability of the inverter device 1 can be improved.

（第３実施形態）
図２２及び図２３は第３実施形態を示す。第３実施形態のインバータ装置２１は、第１実施形態のインバータ装置１に更に１つのインバータ回路２Ｃ（モジュールＣ）を並列に接続して３並列構成とし、ＭＣＵ２２により３つのインバータ回路２Ａ〜２Ｃを切替えて使用可能としたものである。そのため、電源側スイッチ９Ｃ及びグランド側スイッチ１２Ｃが追加されている。 (Third embodiment)
22 and 23 show a third embodiment. In the inverter device 21 of the third embodiment, one inverter circuit 2C (module C) is further connected in parallel to the inverter device 1 of the first embodiment to form a three-parallel configuration, and three inverter circuits 2A to 2C are connected by the MCU 22. It can be used after switching. Therefore, a power supply side switch 9C and a ground side switch 12C are added.

図２３は図２０相当図である。第３実施形態では、例えば第１実施形態のようにインバータ回路２Ａの上アーム側ＩＧＢＴ６が故障してインバータ回路２Ｂの上アーム側素子を使用するように切替えた後、インバータ回路２Ｂの上アーム側素子が故障しても、インバータ回路２Ｃの上アーム側素子を使用するように切替えてＡＣモータ３の駆動制御を継続できる。 FIG. 23 corresponds to FIG. In the third embodiment, for example, as in the first embodiment, after the upper arm side IGBT 6 of the inverter circuit 2A fails and is switched to use the upper arm side element of the inverter circuit 2B, the upper arm side of the inverter circuit 2B is used. Even if an element breaks down, the drive control of the AC motor 3 can be continued by switching to use the upper arm side element of the inverter circuit 2C.

例えば、図２３に示す「モジュールＡ上アーム破損」の２段目のケースでは、インバータ回路２Ａの下アーム側素子とインバータ回路２Ｃの上アーム側素子とを使用している。また、「モジュールＡ下アーム破損」の４段目のケースでは、インバータ回路２Ｂの下アーム側素子とインバータ回路２Ｃの上アーム側素子とを使用している。
以上のように第３実施形態によれば、インバータ回路２を３並列構成にしたので、インバータ装置２１の信頼性をより向上させることができる。 For example, in the second case of “module A upper arm breakage” shown in FIG. 23, the lower arm side element of the inverter circuit 2A and the upper arm side element of the inverter circuit 2C are used. In the fourth case of “module A lower arm breakage”, the lower arm side element of the inverter circuit 2B and the upper arm side element of the inverter circuit 2C are used.
As described above, according to the third embodiment, since the inverter circuit 2 has a three-parallel configuration, the reliability of the inverter device 21 can be further improved.

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
第２実施形態において、ステップＳ７にてインバータ回路２Ａ，２Ｂの使用を切替えるための条件は、その他、例えば一方のインバータ回路２を継続使用した時間が所定時間に達したこと等を条件としても良い。
第３実施形態において、第２実施形態のように各素子が正常な状態でインバータ回路２Ａ〜２Ｃを随時切替えて使用しても良い。
インバータ回路２を４並列以上接続しても良い。 The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
In the second embodiment, the condition for switching the use of the inverter circuits 2A and 2B in step S7 may be, for example, a condition that the time for which one inverter circuit 2 is continuously used has reached a predetermined time, for example. .
In the third embodiment, the inverter circuits 2 </ b> A to 2 </ b> C may be switched and used as needed with each element in a normal state as in the second embodiment.
Four or more inverter circuits 2 may be connected in parallel.

特許文献１のように、電流検出回路をインバータ回路の上アーム用と下アーム用とで２つ設けて、１つの通電パターンでスイッチング素子の故障を検出しても良い。
電流検出手段による電流の検出は、複数個所の電圧を検出することで行っても良い。
スイッチング素子はＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタを用いても良い。 As in Patent Document 1, two current detection circuits may be provided for the upper arm and the lower arm of the inverter circuit, and the failure of the switching element may be detected by one energization pattern.
The current detection by the current detection means may be performed by detecting voltages at a plurality of locations.
The switching element is not limited to IGBT or MOSFET, and a bipolar transistor may be used.

図面中、１はインバータ装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃはインバータ回路、３はＡＣモータ、５はＭＣＵ（故障素子特定手段，制御手段）、６はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１０は電流検出回路（電流検出手段）、２１はインバータ装置、２２はＭＣＵ（故障素子特定手段，制御手段）を示す。 In the drawings, 1 is an inverter device, 2A, 2B and 2C are inverter circuits, 3 is an AC motor, 5 is MCU (failure element specifying means, control means), 6 is IGBT (switching element), and 10 is a current detection circuit (current). Detection means), 21 is an inverter device, and 22 is an MCU (failure element specifying means, control means).

Claims

A plurality of inverter circuits connected in parallel to one motor constituting the joint axis of the robot, each comprising a plurality of switching elements;
A current detecting means for detecting a current flowing in the inverter circuit when the motor is driven and controlled by any one of the inverter circuits;
When the current detected through the current detection means indicates an abnormal value, based on the energization pattern of the inverter circuit, a faulty element specifying means for specifying a switching element in which a fault has occurred inside the inverter circuit;
An inverter device comprising control means for driving and controlling the motor by replacing any of the upper and lower arms to which the failed switching element belongs with a switching element of a corresponding arm in another inverter circuit.

There is only one current detection means,
The faulty element specifying means includes the current detecting means in the energization pattern of the inverter circuit at the time when the current detected through the current detection means shows an abnormal value and the energization pattern switched next to the energization pattern. The inverter device according to claim 1, wherein the switching element in which the failure has occurred is specified by referring to a value of a current detected via the inverter.

When the energization pattern in which the current value detected via the current detection unit exceeds the upper limit value is continued twice, the faulty element specifying unit determines that the switching element that is the energization target in the two energization patterns is common. Detect that a short-circuit failure
When the energization pattern in which the current value detected via the current detection means falls below the lower limit value continues twice, it is detected that the switching element that is the energization target in both the two energization patterns has an open failure. The inverter device according to claim 2.

In the second energization pattern following the first energization pattern in which the current value detected through the current detection unit exceeds the upper limit value, the faulty element specifying unit has a current value detected through the current detection unit. The inverter device according to claim 3, wherein if it is a normal value, it detects that the switching element that is the target of energization only by the first energization pattern has a short circuit failure.

In the second energization pattern following the first energization pattern in which the current value detected via the current detection means falls below the lower limit value, the faulty element specifying means is configured to obtain a current value detected via the current detection means. 5. The inverter device according to claim 3, wherein if it is a normal value, it detects that an open failure has occurred in a switching element that is an energization target only by the first energization pattern.

6. The control unit according to claim 1, wherein the control unit switches an inverter circuit that controls driving of the motor under a predetermined condition in a state where a current detected through the current detection unit shows a normal value. 7. Inverter device.