JP6673124B2

JP6673124B2 - モータ駆動装置、コンピュータプログラム及びモータ駆動装置の動作方法

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Publication number: JP6673124B2
Application number: JP2016192083A
Authority: JP
Inventors: 丹羽　宏彰; 宏彰丹羽
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: JP2018054509A

Description

本発明は、モータ駆動装置、コンピュータプログラム及びモータ駆動装置の動作方法に関する。

工作機械などの生産設備には、一般的にモータが備えられている。また、工作機械には、ワークの切削時、あるいは工具の交換時に冷却液等を用いるものがあるが、冷却液等がモータに付着すると、モータの内部に侵入し、モータの巻線と接地レベルとの間の絶縁を徐々に劣化させる。そして、絶縁の劣化が進行すると、最終的に地絡事故となり生産設備に多大の損害を与える場合がある。

そこで、一対の半導体スイッチを直列に接続し、一対の半導体スイッチ同士の接続ラインをモータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続したスイッチング部と、一対の半導体スイッチを駆動する駆動回路とを有するインバータ回路を備え、絶縁抵抗の検出対象のモータが接続されるインバータ回路の直流電源接続スイッチを閉にし、検出対象となるモータが接続される駆動回路にＰＷＭ信号を出力して、モータの絶縁抵抗を測定することができるモータ制御装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−３３５２８号公報

しかし、特許文献１のようなモータ制御装置にあっては、一対の半導体スイッチのうち高圧側の半導体スイッチを駆動する駆動回路には、いわゆるブートストラップ回路が接続されているが、測定電流を検出してモータの絶縁抵抗を測定する場合に、ブートストラップ回路に流れる電流が測定電流に影響を及ぼし、精度良く絶縁抵抗を測定することができないおそれがある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができるモータ駆動装置、該モータ駆動装置を動作させるためのコンピュータプログラム及びモータ駆動装置の動作方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置であって、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部と、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部と、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記第１開閉部を開とし、前記第２開閉部を閉とすべく制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記制御部は、前記モータを駆動する場合、前記第１開閉部を閉とし、前記第２開閉部を開とすべく制御することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、前記直列回路の電圧を検出する電圧検出部と、前記高圧側スイッチングデバイスに逆並列に接続されたダイオードとを備え、前記電圧検出部で検出した電圧が、前記所定電圧から前記ダイオードの順方向電圧を減算した下限電圧以上である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記電圧検出部で検出した電圧が所定の上限電圧以下である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記平滑コンデンサに並列に接続され、抵抗及び第３開閉部が直列に接続された放電回路と、前記電圧検出部で検出した電圧が前記上限電圧より大きい場合、前記第３開閉部を所定時間だけ閉とする放電制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置は、平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、前記整流回路と前記直列回路との間の電路を開閉する第４開閉部とを備え、前記制御部は、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記第４開閉部を開とすべく制御することを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置を動作させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とする処理と、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とする処理とを実行させることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の動作方法は、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置の動作方法であって、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とし、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とすることを特徴とする。

本発明によれば、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態のモータ駆動装置の回路構成の一例を示す説明図である。本実施の形態のモータ駆動装置によるモータの絶縁抵抗測定時の動作状態の一例を示す説明図である。本実施の形態のモータ駆動装置によるモータの絶縁抵抗測定時の動作状態の他の例を示す説明図である。本実施の形態のモータ駆動装置の動作方法に係る処理手順の一例を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明を実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のモータ駆動装置１００の回路構成の一例を示す説明図である。図１に示すように、モータ駆動装置１００は、コンバータとも称する主回路１０、及びアンプとも称するインバータ回路４０などを備える。主回路１０は、電源遮断リレー２を介して交流電源１（例えば、三相交流電源）に接続される。インバータ回路４０には、３本のモータ駆動線５８（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を介してモータ３（例えば、３相交流モータ）が接続される。主回路１０とインバータ回路４０とは、正側の電源線３１及び負側（接地レベル）の接地線３２により接続されている。なお、図１には、主回路１０に一つのインバータ回路４０が接続された構成を示すが、インバータ回路４０は一つに限定されるものではなく、一つの主回路１０に複数のインバータ回路４０が接続される構成であってもよい。これにより、複数のモータを駆動することが可能となる。

主回路１０は、ダイオードブリッジを構成する６個のダイオード１１及び平滑コンデンサ１２を有する整流回路、平滑コンデンサ１２の電圧を検出するための抵抗１３、１４の直列回路及びＡ／Ｄ変換器１５、平滑コンデンサ１２に並列に接続されたスイッチＳ３と抵抗１６との直列回路、ＮＣとも称するＣＰＵ２１、並びに通信回路２２などを備える。なお、スイッチＳ３と抵抗１６との直列回路は、放電回路を構成する。

整流回路は、６個のダイオード１１によって交流電源１からの交流を整流し、平滑コンデンサ１２で平滑した直流をインバータ回路４０へ供給する。

Ａ／Ｄ変換器１５は、平滑コンデンサ１２の両端の電圧、すなわち、インバータ回路４０へ供給される電圧を検出し、検出した電圧ＶｃをＣＰＵ２１へ出力する。

通信回路２２は、ＣＰＵ２１の制御の下、インバータ回路４０内の通信回路９２との間で無線通信又は有線通信を行うことができる。

ＣＰＵ２１は、主回路の電源監視機能、及び放電制御部としの機能を有する。ＣＰＵ２１は、電源遮断リレー２の開閉の制御、スイッチＳ３の開閉の制御を行う。ＣＰＵ２１は、スイッチＳ３の開閉の制御を行うことにより、平滑コンデンサ１２の両端の電圧を下げることができる。また、ＣＰＵ２１は、電源遮断リレー２の開閉の制御を行うことにより、平滑コンデンサ１２の両端の電圧を上げることができる。

インバータ回路４０は、電源線３１及び接地線３２の間に接続される、高圧側スイッチングデバイス５１及び低圧側スイッチングデバイス５２の直列回路（請求項に記載の直列回路に相当）、高圧側スイッチングデバイス５３及び低圧側スイッチングデバイス５４の直列回路（請求項に記載の直列回路に相当）、及び高圧側スイッチングデバイス５５及び低圧側スイッチングデバイス５６の直列回路（請求項に記載の直列回路に相当）を備える。高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスは、双方向に電流を流すことができ、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などを用いることができる。

本実施の形態では、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスは、ＩＧＢＴ（トランジスタ）として説明する。また、各トランジスタ５１〜５６は、コレクタ・エミッタ間に逆並列に接続されたダイオード５１１、５２１、５３１、５４１、５５１、５６１を有する。なお、ダイオード５１１〜５６１は、スイッチングデバイスに内蔵のものでもよく、あるいは外付けのものでもよい。なお、高圧側を上アームとも称し、低圧側を下アームとも称する。

各トランジスタ５１〜５６は、ＣＰＵ９１の制御の下、所定の順番及び周期でオン／オフ動作を繰り返すことにより、モータ３へ三相交流を供給する。

トランジスタ５１のエミッタとトランジスタ５２のコレクタとの接続点には、モータ駆動線５８（例えば、Ｕ相）が接続され、トランジスタ５３のエミッタとトランジスタ５４のコレクタとの接続点には、モータ駆動線５８（例えば、Ｖ相）が接続され、トランジスタ５５のエミッタとトランジスタ５６のコレクタとの接続点には、モータ駆動線５８（例えば、Ｗ相）が接続されている。３本のモータ駆動線５８は、モータ３のＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、及びＷ相の巻線に接続される。

トランジスタ５１〜５６のベース（ゲート）には、駆動用ＩＣ８１、８２、８３、８４、８５、８６が接続されている。

駆動用ＩＣ８１には、ブートストラップ回路６１が接続されている。ブートストラップ回路６１は、抵抗６１１、ダイオード６１２及びキャパシタ６１３の直列回路で構成され、キャパシタ６１３の一端（ブートストラップ回路６１の一端）は、トランジスタ５１のエミッタとトランジスタ５２のコレクタとの接続点に接続されている。

トランジスタ５１のエミッタとトランジスタ５２のコレクタとの接続点は、第２開閉部としてのスイッチＳ２を介して、モータ３の絶縁抵抗を測定するための測定用電源（電源）７０の正側に接続されている。また、ブートストラップ回路６１の他端（抵抗６１１の一端）は、第１開閉部としてのスイッチＳ１を介して、測定用電源（電源）７０の正側に接続されている。

すなわち、スイッチＳ１は、電源７０からブートストラップ回路６１へ電力を供給するための電路を開閉することができる。また、スイッチＳ２は、電源７０からモータ駆動線５８へ電力を供給するための電路を開閉することができる。

なお、モータ３の絶縁抵抗４は、モータ３のＵ相の巻線、Ｖ相の巻線、及びＷ相の巻線の中性点と接地レベルとの間の絶縁を示す抵抗であり、等価回路として表している。

ブートストラップ回路６１のダイオード６１２とキャパシタ６１３との接続点は、トランジスタ５１の駆動電圧を生成する生成端子としての機能を有する。すなわち、ブートストラップ回路６１は、トランジスタ５２がオン状態であるときに、キャパシタ６１３の両端に所要の電圧を充電する。そして、トランジスタ５２がオフ状態となり、トランジスタ５１のエミッタの電圧がフローティング状態になる場合でも、キャパシタ６１３に充電された電圧を駆動用ＩＣ８１に供給することにより、トランジスタ５１のベース（ゲート）に所要の電圧を供給することができる。

駆動用ＩＣ８３には、ブートストラップ回路６２が接続されている。ブートストラップ回路６２は、抵抗６２１、ダイオード６２２及びキャパシタ６２３の直列回路で構成されている。また、駆動用ＩＣ８５には、ブートストラップ回路６３が接続されている。ブートストラップ回路６３は、抵抗６３１、ダイオード６３２及びキャパシタ６３３の直列回路で構成されている。ブートストラップ回路６２、６３の機能は、ブートストラップ回路６１と同様である。

駆動用ＩＣ８１、８３、８５は、それぞれブートストラップ回路６１、６２、６３を介して電源７０に接続されている。また、駆動用ＩＣ８２、８４、８６は、電源７０に接続されている。

接地線３２と接地レベルとの間には、絶縁抵抗を測定するための測定回路を接続している。測定回路は、抵抗７１、７２、オペアンプ７３、Ａ／Ｄ変換器７４などで構成される。また、抵抗７１、７２の接続点には、スイッチＳｒを介装してある。

インバータ回路４０の主回路１０側の電源線３１及び接地線の間には、抵抗４１、４２の直列回路、並びに抵抗４３、フォトカプッラのフォトダイオード４４及びシャントレギュレータＩＣ４５の直列回路を接続してある。抵抗４３、フォトカプッラのフォトダイオード４４及びシャントレギュレータＩＣ４５の直列回路は、インバータ回路４０に印加される電圧の電圧検出部としての機能を有する。フォトカプッラのフォトトランジスタ（不図示）は、電圧検出部で検出した電圧ＶｄをＣＰＵ９１へ出力する。

通信回路９２は、ＣＰＵ９１の制御の下、主回路１０の通信回路２２との間で無線通信又は有線通信を行うことができる。

ＣＰＵ９１は、制御部としての機能を有し、スイッチＳ１（分離スイッチとも称する）、スイッチＳ２（中継スイッチとも称する）、スイッチＳｒ（絶縁抵抗リレーとも称する）の開閉を制御する。また、ＣＰＵ９１は、Ａ／Ｄ変換器７４が出力する電圧Ｖｒを取得し、モータ３の絶縁抵抗４を算出する。すなわち、ＣＰＵ９１は、取得した電圧Ｖｒに基づいて、抵抗７１に流れる電流Ｉｒ（すなわち、絶縁抵抗４に流れる電流）を算出し、絶縁抵抗４の絶縁抵抗値ＲｍをＲｍ＝Ｖｔ／Ｉｒという式により算出する。ここで、Ｖｔは、電源７０の電圧である。また、ＣＰＵ９１は、電圧検出部が出力する電圧Ｖｄを取得する。

次に、本実施の形態のモータ駆動装置１００の動作について説明する。まず、モータ３を駆動する場合について説明する。ＣＰＵ２１及びＣＰＵ９１は、それぞれの通信回路２２、９２を通じて、情報の授受を行うことができる。ＣＰＵ２１は、電源遮断リレー２を閉とし、主回路１０がインバータ回路４０へ直流を供給すべく制御する。

ＣＰＵ９１は、分離スイッチＳ１を閉とし、中継スイッチＳ２及び絶縁抵抗リレーＳｒを開とする。そして、ＣＰＵ９１は、駆動用ＩＣ８１、８２、８３、８４、８５、８６それぞれに所要の駆動信号を出力することにより、各トランジスタ５１〜５６を所定の順番及び周期でオン／オフすることにより、モータ３を駆動する。

次に、モータ３の絶縁抵抗を測定する場合について説明する。

図２は本実施の形態のモータ駆動装置１００によるモータ３の絶縁抵抗測定時の動作状態の一例を示す説明図である。ＣＰＵ９１は、モータ３の絶縁抵抗を測定する場合、電源遮断リレー２によってインバータ回路４０（インバータ）及び主回路１０（コンバータ）の電路を切断した後、分離スイッチＳ１を開とし、中継スイッチＳ２を閉とすべく制御する。すなわち、モータ３の絶縁抵抗を測定する場合に、中継スイッチＳ２を閉とすることにより、電源７０からモータ駆動線５８へ測定電流Ｉｒを流すことができる。

図２に示すように、測定電流Ｉｒは、電源７０の正側から、中継スイッチＳ２、モータ駆動線５８、モータ３の巻線、接地レベル、測定回路としての絶縁抵抗測定回路（抵抗７２、７１）、電源７０の負側へと流れる。

また、分離スイッチＳ１を開とするので、電源７０からブートストラップ回路６１〜６３に流れる電流を遮断することができ、モータ３の絶縁抵抗を測定する際の測定電流Ｉｒに対する、ブートストラップ回路６１〜６３に流れる電流による影響をなくすことができる。これにより、モータ３の絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

次に、モータ３の絶縁抵抗をさらに精度良く測定するための方法について説明する。すなわち、逆電流及びトランジスタの遮断電流による影響を小さくする方法について説明する。

図３は本実施の形態のモータ駆動装置１００によるモータ３の絶縁抵抗測定時の動作状態の他の例を示す説明図である。図３に示すように、電圧検出部で検出した電圧（インバータ回路４０に印加される電圧、主回路電圧とも称する）をＶｄ、電源７０の所定電圧をＶｔ、ダイオード５１１の順方向電圧をＶｆとする。仮に、Ｖｔ-Ｖｆ＞Ｖｄとなると、電源７０からの電流（図３中、破線で示す電流Ｉ１）がダイオード５１１を介して平滑コンデンサ１２の方へ逆電流が流れ、絶縁抵抗を測定する際の測定電流に対して逆電流が影響を与える。

そこで、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが、電源７０の所定電圧Ｖｔからダイオード５１１の順方向電圧Ｖｆを減算した下限電圧以上である場合、モータ３の絶縁抵抗を測定する。すなわち、Ｖｄ≧（Ｖｔ-Ｖｆ）とすることにより、逆電流の影響をなくして、モータ３の絶縁抵抗を精度良く測定することができる。なお、ダイオード５３１、５５１についても同様である。

次に、トランジスタ５１、５３、５５の遮断電流について説明する。図３に示すように、モータ３の絶縁抵抗を測定する場合、トランジスタ５１〜５６は、すべてオフ状態となっている。例えば、トランジスタ５１、５２がオフ状態である場合、インバータ回路４０に印加される電圧が高いほど、トランジスタ５１の遮断電流（例えば、コレクタ・エミッタ間の漏れ電流であり、図中一点鎖線で示す電流Ｉ２）が大きくなり、モータ駆動線５８を介して、測定電流に重畳する。

そこで、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧（例えば、２０Ｖ程度）以下である場合、モータ３の絶縁抵抗を測定する。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧以下にすることにより、トランジスタ５１の遮断電流の影響を少なくして、モータ３の絶縁抵抗を精度良く測定することができる。なお、トランジスタ５３、５５も同様である。

また、ＣＰＵ９１は、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが上限電圧（例えば、２０Ｖ程度）より大きい場合、通信回路９２を介して、ＣＰＵ２１に対して、放電回路動作要求を行うことができる。

この場合、ＣＰＵ２１は、スイッチＳ３を所定時間（例えば、数十ｍｓ程度）だけ閉とする。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが上限電圧より大きい場合、オフ状態のトランジスタ５１、５３、５５での遮断電流が大きくなり、モータ３の絶縁抵抗の測定電流に対する遮断電流の影響が大きくなる。そこで、スイッチＳ３を所定時間だけ閉とすることにより、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄを小さくする。これにより、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧以下にすることができ、モータ３の絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

次に、上述の実施形態のモータ駆動装置１００の動作方法について説明する。

図４は本実施の形態のモータ駆動装置１００の動作方法に係る処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体をＣＰＵ９１として説明する。図４に示すフローチャートは、モータ停止指令を受信して、モータが停止したときに開始される。なお、モータの停止は、例えば、モータからのエンコーダ信号（位置情報）等で判定することができる。

ＣＰＵ９１は、絶縁抵抗測定準備完了信号をＣＰＵ２１へ送信し（Ｓ１１）、ＣＰＵ２１から絶縁抵抗測定指令を受信したか否かを判定する（Ｓ１２）。絶縁抵抗測定指令を受信していない場合（Ｓ１２でＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１２の処理を続ける。

絶縁抵抗測定指令を受信した場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、主回路電源遮断要求信号をＣＰＵ２１へ送信する（Ｓ１３）。ＣＰＵ２１は、主回路電源遮断要求信号を受信すると、電源遮断リレー２を開とする（切断する）。ＣＰＵ９１は、主回路電圧Ｖｄを検出し（Ｓ１４）、主回路電圧Ｖｄ＞上限値（上限電圧、例えば、２０Ｖ程度）であるか否かを判定する（Ｓ１５）。主回路電圧Ｖｄ＞上限値である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、放電回路動作要求信号をＣＰＵ２１へ送信し（Ｓ１６）、ステップＳ１５の処理を行う。

この場合、ＣＰＵ２１は、放電回路動作要求信号を受信すると、スイッチＳ３を所定時間（例えば、数十ｍｓ程度）だけ閉とする。これにより、主回路電圧Ｖｄを下げることができる。

主回路電圧Ｖｄ＞上限値でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、ＣＰＵ９１は、主回路電圧Ｖｄ＜下限値（下限電圧、例えば、Ｖｔ-Ｖｆ）であるか否かを判定する（Ｓ１７）。主回路電圧Ｖｄ＜下限値である場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、主回路電源接続要求信号をＣＰＵ２１へ送信し（Ｓ１８）、所定時間が経過した後に、ステップＳ１３の処理を行う。

この場合、ＣＰＵ２１は、電源遮断リレー２の開閉の制御を行うことにより、主回路電圧Ｖｄ（平滑コンデンサ１２の両端の電圧）を上げることができる。

主回路電圧Ｖｄ＜下限値でない場合（Ｓ１７でＮＯ）、ＣＰＵ９１は、絶縁抵抗リレーＳｒを閉とし、分離スイッチＳ１を開とし、中継スイッチＳ２を閉とし（Ｓ１９）、絶縁抵抗を測定する（Ｓ２０）。ＣＰＵ９１は、絶縁抵抗の測定を完了すると、絶縁抵抗測定完了信号をＣＰＵ２１へ送信し（Ｓ２１）、処理を終了する。

本実施の形態のモータ駆動装置１００の動作方法は、例えば、ＣＰＵ９１（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などを用いて、図４に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上でモータ駆動装置１００の動作方法を実現することができる。

（第２実施形態）
図示していないが、第２実施形態では、主回路１０とインバータ回路４０との間の電源線３１に第４開閉部としてのスイッチＳ４を介装することができる。ＣＰＵ９１は、モータ３の絶縁抵抗を測定する場合、スイッチＳ４を開とすべく制御する。スイッチＳ４を開とすることにより、インバータ回路４０に印加される電圧を遮断することができるので、オフ状態のトランジスタ５１、５３、５５での遮断電流をなくすことができ、遮断電流の影響をなくして、モータ３の絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置であって、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部と、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部と、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記第１開閉部を開とし、前記第２開閉部を閉とすべく制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置を動作させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とする処理と、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とする処理とを実行させることを特徴とする。

本実施の形態に係るモータ駆動装置の動作方法は、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置の動作方法であって、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とし、前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とすることを特徴とする。

モータ駆動装置は、ブートストラップ回路の他端と電源との間の電路を開閉する第１開閉部と、接続点と電源との間の電路を開閉する第２開閉部とを備える。すなわち、第１開閉部は、電源からブートストラップ回路へ電力を供給するための電路を開閉することができる。また、第２開閉部は、電源からモータ駆動線へ電力を供給するための電路を開閉することができる。

制御部は、モータの絶縁抵抗を測定する場合、電源遮断リレーによってインバータとコンバータの電路を切断した後、第１開閉部を開とし、第２開閉部を閉とすべく制御する。すなわち、モータの絶縁抵抗を測定する場合に、第２開閉部を閉とすることにより、電源からモータ駆動線へ測定電流を流すことができる。また、第１開閉部を開とするので、電源からブートストラップ回路に流れる電流を遮断することができ、モータの絶縁抵抗を測定する際の測定電流に対する、ブートストラップ回路に流れる電流による影響をなくすことができる。これにより、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記制御部は、前記モータを駆動する場合、前記第１開閉部を閉とし、前記第２開閉部を開とすべく制御することを特徴とする。

制御部は、モータを駆動する場合、第１開閉部を閉とし、第２開閉部を開とすべく制御する。第１開閉部を閉とすることにより、電源からブートストラップ回路へ電力を供給することができ、高圧側スイッチングデバイスを駆動するための駆動電圧を生成することができる。より具体的には、高圧側スイッチングデバイスと低圧側スイッチングデバイスとの接続点を基準とする駆動電圧を高圧側スイッチングデバイスへ出力することができる。また、第２開閉部を開とすることにより、電源からモータ駆動線へ流れる測定電流を遮断することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、前記直列回路の電圧を検出する電圧検出部と、前記高圧側スイッチングデバイスに逆並列に接続されたダイオードとを備え、前記電圧検出部で検出した電圧が、前記所定電圧から前記ダイオードの順方向電圧を減算した下限電圧以上である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする。

整流回路は、平滑コンデンサを有し、交流を整流し、平滑コンデンサで平滑された直流を、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路へ供給する。高圧側スイッチングデバイスにはダイオードが逆並列に接続されている。なお、ダイオードは、高圧側スイッチングデバイスに内蔵のものでもよく、あるいは外付けのもでもよい。電圧検出部は、直列回路の電圧を検出する。

電圧検出部で検出した電圧が、電源の所定電圧からダイオードの順方向電圧を減算した下限電圧以上である場合、モータの絶縁抵抗を測定する。例えば、電圧検出部で検出した電圧をＶｄ、電源の所定電圧をＶｔ、ダイオードの順方向電圧をＶｆとすると、仮に、Ｖｔ-Ｖｆ＞Ｖｄとなると、電源からの電流がダイオードを介して平滑コンデンサの方へ逆流することになり、絶縁抵抗を測定する際の測定電流に対して逆電流が影響を与える。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが、電源の所定電圧Ｖｔからダイオードの順方向電圧Ｖｆを減算した下限電圧以上、すなわち、Ｖｄ≧（Ｖｔ-Ｖｆ）とすることにより、逆電流の影響をなくして、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記電圧検出部で検出した電圧が所定の上限電圧以下である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする。

電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧以下である場合、モータの絶縁抵抗を測定する。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄ、すなわち、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路に印加される電圧が高いほど、オフ状態の高圧側スイッチングデバイスでの遮断電流（例えば、コレクタ・エミッタ間の漏れ電流）が大きくなり、モータ駆動線を介して、測定電流に重畳する。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧以下にすることにより、遮断電流の影響を少なくして、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、前記平滑コンデンサに並列に接続され、抵抗及び第３開閉部が直列に接続された放電回路と、前記電圧検出部で検出した電圧が前記上限電圧より大きい場合、前記第３開閉部を所定時間だけ閉とする放電制御部とを備えることを特徴とする。

放電回路は、抵抗及び第３開閉部が直列に接続され直列回路であり、平滑コンデンサに並列に接続されている。放電制御部は、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが上限電圧より大きい場合、第３開閉部を所定時間（例えば、数十ｍｓ程度）だけ閉とする。電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが上限電圧より大きい場合、オフ状態の高圧側スイッチングデバイスでの遮断電流が大きくなり、モータの絶縁抵抗の測定電流に対する遮断電流の影響が大きくなる。そこで、第３開閉部を所定時間だけ閉とすることにより、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄを小さくする。これにより、電圧検出部で検出した電圧Ｖｄが所定の上限電圧以下にすることができ、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置は、平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、前記整流回路と前記直列回路との間の電路を開閉する第４開閉部とを備え、前記制御部は、前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記第４開閉部を開とすべく制御することを特徴とする。

整流回路は、平滑コンデンサを有し、交流を整流し、平滑コンデンサで平滑された直流を、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路へ供給する。第４開閉部は、整流回路と直列回路との間の電路を開閉する。制御部は、モータの絶縁抵抗を測定する場合、第４開閉部を開とすべく制御する。第４開閉部を開とすることにより、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスに印加される電圧を遮断することができるので、オフ状態の高圧側スイッチングデバイスでの遮断電流をなくすことができ、遮断電流の影響をなくして、モータの絶縁抵抗を精度良く測定することができる。

１交流電源
２電源遮断リレー
３モータ
４絶縁抵抗
１０主回路
１２平滑コンデンサ
２１ＣＰＵ
４０インバータ回路
４１、４２、４３抵抗
４４フォトダイオード
４５シャントレギュレータＩＣ
５１、５３、５５トランジスタ（高圧側スイッチングデバイス）
５２５４、５６トランジスタ（低圧側スイッチングデバイス）
５８モータ駆動線
６１、６２、６３ブートストラップ回路
７１、７２抵抗
７３オペアンプ
７４Ａ／Ｄ変換器
８１、８２、８３、８４、８５、８６駆動用ＩＣ
９１ＣＰＵ
Ｓ１分離スイッチ
Ｓ２中継スイッチ
Ｓ３スイッチ
Ｓｒ絶縁抵抗リレー

Claims

電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置であって、
前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部と、
前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部と、
前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記第１開閉部を開とし、前記第２開閉部を閉とすべく制御する制御部と
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
前記制御部は、
前記モータを駆動する場合、前記第１開閉部を閉とし、前記第２開閉部を開とすべく制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、
前記直列回路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記高圧側スイッチングデバイスに逆並列に接続されたダイオードと
を備え、
前記電圧検出部で検出した電圧が、前記所定電圧から前記ダイオードの順方向電圧を減算した下限電圧以上である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
前記電圧検出部で検出した電圧が所定の上限電圧以下である場合、前記モータの絶縁抵抗を測定することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
前記平滑コンデンサに並列に接続され、抵抗及び第３開閉部が直列に接続された放電回路と、
前記電圧検出部で検出した電圧が前記上限電圧より大きい場合、前記第３開閉部を所定時間だけ閉とする放電制御部と
を備えることを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
平滑コンデンサを有し、前記直列回路に直流を供給する整流回路と、
前記整流回路と前記直列回路との間の電路を開閉する第４開閉部と
を備え、
前記制御部は、
前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記第４開閉部を開とすべく制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
コンピュータに、電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置を動作させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とする処理と、
前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とする処理と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
電源遮断リレーを介して交流電源と接続するコンバータと、該コンバータと接続するインバータとを備え、該インバータは、高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスが直列に接続された直列回路と、前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスの接続点とモータとを接続するモータ駆動線と、一端が前記接続点に接続され、前記高圧側スイッチングデバイスの駆動電圧を生成する生成端子を有するブートストラップ回路と、所定電圧を出力し、前記接続点及び前記ブートストラップ回路の他端それぞれが接続される電源とを備え、前記モータ駆動線を介して前記モータの絶縁抵抗を測定する測定回路をさらに備えるモータ駆動装置の動作方法であって、
前記モータの絶縁抵抗を測定する場合、前記電源遮断リレーによって前記インバータと前記コンバータの電路を切断した後、前記ブートストラップ回路の他端と前記電源との間の電路を開閉する第１開閉部を開とし、
前記接続点と前記電源との間の電路を開閉する第２開閉部を閉とすることを特徴とするモータ駆動装置の動作方法。