JP6603294B2 - モータ駆動装置および測定方法 - Google Patents
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Description
<モータ駆動装置10の全体構成>
図1は、実施の形態におけるモータ駆動装置10の構成を示す図である。モータ駆動装置10は、複数のモータMを駆動させる。モータ駆動装置10は、第1スイッチSW1、コンバータ部14、複数のインバータ部16、第2スイッチSW2、第1検出部18、第2検出部20、および、制御部22を備える。
次に、スイッチ制御部32の制御について詳しく説明する。
次に、収束判断部34について詳しく説明する。収束判断部34は、第1検出部18が検出した対地間電圧Vmまたは対地間電流Imの波形の変化量を算出し、変化量が閾値TH以下となったときに、対地間電圧Vmまたは対地間電流Imが収束したと判断する。
第1の手法においては、収束判断部34は、所定時間Δtの間に対地間電圧Vmが変化した量(電圧変化量)の絶対値ΔCを、対地間電圧Vmの波形の変化量として用いる。この場合は、収束判断部34は、所定時間Δt間隔で、第1検出部18によって検出された対地間電圧Vmから変化量ΔCを算出し、変化量ΔCが閾値TH以下になったか否かを判断する。
第2の手法においては、収束判断部34は、所定時間Δtの間に対地間電圧Vmが変化した量の絶対値をΔCとしたとき、ΔC/Δt、を対地間電圧Vmの波形の変化量として用いる。この場合は、収束判断部34は、所定時間Δt間隔で、第1検出部18によって検出された対地間電圧Vmから変化量ΔC/Δtを算出し、変化量ΔC/Δtが閾値TH以下であるか否かを判断する。第2の手法も同様に、タイミングt3〜t4の間で対地間電圧Vmが変化した変化量ΔC/Δtが閾値TH以下になるものとすると、収束判断部34は、タイミングt4の時点で対地間電圧Vmが収束したと判断する。
第3の手法においては、収束判断部34は、対地間電圧Vmの波形の微分値(波形の接線の傾き)Dvを求め、微分値Dvの絶対値(傾きの絶対値)ΔCを変化量として用いる。この場合は、収束判断部34は、第1検出部18が検出した対地間電圧Vmから微分値Dvを求め、微分値Dvの絶対値ΔCが閾値TH以下になったか否かを判断する。
第4の手法においては、収束判断部34は、所定時間T経過しても対地間電圧Vmが基準変化量ΔCsだけ変化しなかった場合は、対地間電圧Vmの波形の変化量が閾値TH以下となったと見做し、対地間電圧Vmが収束したと判断する。図5に示すように時間の経過とともに対地間電圧Vmが徐々に減少していくので、図7に示すように、対地間電圧Vmが基準変化量ΔCsだけ変化するのにかかる時間は、時間の経過とともに長くなる。
次に、モータ駆動装置10による絶縁抵抗Rmの測定動作を図8に示すフローチャートにしたがって説明する。ステップS1で、スイッチ制御部32は、全てのインバータ部16(16a、16b、16c)の複数の半導体スイッチング素子S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)を全てオフ状態にする。これにより、全てのモータM(M1〜M3)の運転が停止する。
上記実施の形態では、コンデンサCaの一方の端子を負極側の端子として説明したが、コンデンサCaの一方の端子を正極側の端子としてもよい。この場合は、コンデンサCaの正極側の端子は、第2スイッチSW2を介して大地に接続され、検出抵抗r1は、コンデンサCaの正極側の端子(一方の端子)と大地との間で、第2スイッチSW2と直列に接続される。この場合であっても、モータMの絶縁抵抗Rmを測定することができる。
上記実施の形態および変形例から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
複数のモータ(M)を駆動するモータ駆動装置(10)は、第1スイッチ(SW1)を介して交流電源(12)から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路(Re)と、整流回路(Re)で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサ(Ca)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子とモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する上アームの半導体スイッチング素子(S)と、コンデンサ(Ca)の負極側の端子とモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する下アームの半導体スイッチング素子(S)とを有し、上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のスイッチング動作により、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を交流電圧に変換して複数のモータ(M)を駆動する複数のインバータ部(16)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子および負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチ(SW2)と、コンデンサ(Ca)の一方の端子と大地との間の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)を検出する第1検出部(18)と、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を検出する第2検出部(20)と、複数のインバータ部(16)の各々の上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)をオフにして複数のモータ(M)の運転を停止し、第1スイッチ(SW1)をオフ、第2スイッチ(SW2)をオンにした後に、測定対象となるモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、測定対象以外のモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の一方の端子に接続されている方をオンにさせて、測定対象となるモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定できる測定状態にするスイッチ制御部(32)と、測定状態で、第1検出部(18)が検出した対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)の波形の変化量を算出し、変化量が閾値(TH)以下となったときに対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)が収束したと判断する収束判断部(34)と、収束判断部(34)により収束したと判断された場合に、第1検出部(18)が検出した対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)と第2検出部(20)が検出したコンデンサ電圧(Vc)とに基づいて、測定対象のモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を算出する絶縁抵抗算出部(36)と、を備える。
複数のモータ(M)を駆動するモータ駆動装置(10)がモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定する測定方法である。モータ駆動装置(10)は、第1スイッチ(SW1)を介して交流電源(12)から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路(Re)と、整流回路(Re)で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサ(Ca)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子とモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する上アームの半導体スイッチング素子(S)と、コンデンサ(Ca)の負極側の端子とモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する下アームの半導体スイッチング素子(S)とを有し、上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のスイッチング動作により、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を交流電圧に変換して複数のモータ(M)を駆動する複数のインバータ部(16)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子および負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチ(SW2)と、コンデンサ(Ca)の一方の端子と大地との間の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)を検出する第1検出部(18)と、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を検出する第2検出部(20)と、を備える。測定方法は、複数のインバータ部(16)の各々の上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)をオフにして複数のモータ(M)の運転を停止し、第1スイッチ(SW1)をオフ、第2スイッチ(SW2)をオンにした後に、測定対象となるモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、測定対象以外のモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の一方の端子に接続されている方をオンにさせて、測定対象となるモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定できる測定状態にするスイッチ制御ステップと、測定状態で、第1検出部(18)が検出した対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)の波形の変化量を算出し、変化量が閾値(TH)以下となったときに対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)が収束したと判断する収束判断ステップと、収束判断ステップにより収束したと判断された場合に、第1検出部(18)が検出した対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)と第2検出部(20)が検出したコンデンサ電圧(Vc)とに基づいて、測定対象のモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を算出する絶縁抵抗算出ステップと、を含む。
14…コンバータ部 16(16a〜16c)…インバータ部
18…第1検出部 20…第2検出部
22…制御部 30…測定対象選択部
32…スイッチ制御部 34…収束判断部
36…絶縁抵抗算出部 Ca…コンデンサ
Cu、Cv、Cw…モータコイル Im…対地間電流
M(M1〜M3)…モータ r1、r2…検出抵抗
Re…整流回路 Rm(Rm1〜Rm3)…絶縁抵抗
S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)…半導体スイッチング素子
SW1…第1スイッチ SW2…第2スイッチ
Vm…対地間電圧
Claims (4)
- 複数のモータを駆動するモータ駆動装置であって、
第1スイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御部と、
前記測定状態で、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧の波形の変化量を算出し、前記変化量が閾値以下となったときに前記対地間電流または前記対地間電圧が収束したと判断する収束判断部と、
前記収束判断部により収束したと判断された場合に、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧と前記第2検出部が検出した前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの前記絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部と、
を備え、
前記収束判断部は、所定時間Δtの間に前記対地間電流または前記対地間電圧が変化した量の絶対値ΔCを前記変化量とし、且つ、前記所定時間Δtを時間の経過とともに徐々に長くする、モータ駆動装置。 - 複数のモータを駆動するモータ駆動装置であって、
第1スイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御部と、
前記測定状態で、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧の波形の変化量を算出し、前記変化量が閾値以下となったときに前記対地間電流または前記対地間電圧が収束したと判断する収束判断部と、
前記収束判断部により収束したと判断された場合に、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧と前記第2検出部が検出した前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの前記絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部と、
を備え、
前記収束判断部は、所定時間Δtの間に前記対地間電流または前記対地間電圧が変化した量の絶対値をΔCとしたとき、ΔC/Δt、を前記変化量とし、且つ、前記所定時間Δtを時間の経過とともに徐々に長くする、モータ駆動装置。 - 複数のモータを駆動するモータ駆動装置が前記モータの絶縁抵抗を測定する測定方法であって、
前記モータ駆動装置は、
第1スイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
を備え、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの前記絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御ステップと、
前記測定状態で、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧の波形の変化量を算出し、前記変化量が閾値以下となったときに前記対地間電流または前記対地間電圧が収束したと判断する収束判断ステップと、
前記収束判断ステップにより収束したと判断された場合に、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧と前記第2検出部が検出した前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの前記絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出ステップと、
を含み、
前記収束判断ステップは、所定時間Δtの間に前記対地間電流または前記対地間電圧が変化した量の絶対値ΔCを前記変化量とし、且つ、前記所定時間Δtを時間の経過とともに徐々に長くする、測定方法。 - 複数のモータを駆動するモータ駆動装置が前記モータの絶縁抵抗を測定する測定方法であって、
前記モータ駆動装置は、
第1スイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
を備え、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの前記絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御ステップと、
前記測定状態で、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧の波形の変化量を算出し、前記変化量が閾値以下となったときに前記対地間電流または前記対地間電圧が収束したと判断する収束判断ステップと、
前記収束判断ステップにより収束したと判断された場合に、前記第1検出部が検出した前記対地間電流または前記対地間電圧と前記第2検出部が検出した前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの前記絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出ステップと、
を含み、
前記収束判断ステップは、所定時間Δtの間に前記対地間電流または前記対地間電圧が変化した量の絶対値をΔCとしたとき、ΔC/Δt、を前記変化量とし、且つ、前記所定時間Δtを時間の経過とともに徐々に長くする、測定方法。
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