JP6711116B2 - Electric motor drive - Google Patents
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Description
この発明は、電動機駆動装置に関し、特に、インバータ回路からの電流を検出する電流検出回路を備える電動機駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device, and more particularly to a motor drive device including a current detection circuit that detects a current from an inverter circuit.
従来、インバータ回路からの電流を検出する電流検出回路を備える電動機駆動装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known an electric motor drive device including a current detection circuit that detects a current from an inverter circuit (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の電動機駆動装置は、インバータ回路と、インバータ回路から電動機などの負荷へ出力される、3相の出力電流を検出する電流検出回路(実効値演算部)とを備える。また、上記特許文献1に記載の電動機駆動装置は、電流検出回路によって検出された3相の出力電流の電流値(実効値)の変動率を監視することにより、インバータ回路と負荷との間の断線(欠相)の有無を検出(判断)するように構成されている。
The electric motor drive device described in
ここで、上記特許文献1に記載の電動機駆動装置では、3相の出力電流の電流値(実効値)の変動率を監視することによって、断線(欠相)の有無を判断するため、断線の発生から、断線の発生を検出するまでに、時間がかかるという問題点がある。
Here, in the electric motor drive device described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、インバータ回路と負荷との間の断線をすみやかに検出することが可能な電動機駆動装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric motor drive device capable of promptly detecting a disconnection between an inverter circuit and a load. Is to provide.
この発明の一の局面による電動機駆動装置は、負荷に交流電流を出力するインバータ回路と、インバータ回路を駆動するためのPWM信号のオンオフ時間を制御するパルス幅変調部と、インバータ回路から負荷に出力される、3相のうち少なくとも2相の交流電流を検出する電流検出回路と、インバータ回路から負荷に出力される電流値を所定の電流値になるように制御する電流指令部と、電流指令部からの信号と電流検出回路の検出信号とに基づいて出力される、パルス幅変調部からのPWM信号のオン時間が、所定のしきい時間以上であることに基づいて、インバータ回路と負荷との間の断線状態を検出する制御部、とを備える。 An electric motor drive device according to one aspect of the present invention includes an inverter circuit that outputs an alternating current to a load, a pulse width modulator that controls the on/off time of a PWM signal for driving the inverter circuit, and an output from the inverter circuit to the load. A current detection circuit for detecting an alternating current of at least two phases out of three phases; a current command section for controlling the current value output from the inverter circuit to the load to a predetermined current value; and a current command section Of the PWM signal output from the pulse width modulation unit, which is output based on the signal from the current detection circuit and the detection signal of the current detection circuit, is equal to or longer than a predetermined threshold time , And a control unit for detecting a disconnection state between them.
この発明の一の局面による電動機駆動装置では、上記のように、制御部は、パルス幅変調部からのPWM信号に基づいて、インバータ回路と負荷との間の断線状態を検出するように構成されていることによって、電流検出回路によって検出された電流値を演算するとともに、電流値の変動率を監視することなく、インバータ回路と負荷との間の断線を検出することができる。ここで、電流値を演算するとともに電流値の変動率を監視するために要する時間に対して、PWM信号は、断線が生じてから比較的短い時間内に変化する。したがって、PWM信号に基づいて断線状態を検出することによって、インバータ回路と負荷との間の断線をすみやかに検出することができる。 In the motor drive device according to one aspect of the present invention, as described above, the control unit is configured to detect the disconnection state between the inverter circuit and the load based on the PWM signal from the pulse width modulation unit. Accordingly, the current value detected by the current detection circuit can be calculated, and the disconnection between the inverter circuit and the load can be detected without monitoring the fluctuation rate of the current value. Here, the PWM signal changes within a relatively short time after the disconnection occurs with respect to the time required to calculate the current value and monitor the variation rate of the current value. Therefore, by detecting the disconnection state based on the PWM signal, the disconnection between the inverter circuit and the load can be promptly detected.
また、PWM信号のオン時間と所定のしきい時間とを比較するだけで、断線を検出することができる。その結果、電流値を演算するとともに電流値の変動率を監視する場合に比べて、容易に断線を検出することができる。 Further , the disconnection can be detected only by comparing the ON time of the PWM signal with a predetermined threshold time. As a result, the disconnection can be detected more easily than in the case where the current value is calculated and the fluctuation rate of the current value is monitored.
この場合、好ましくは、制御部は、電流検出回路の検出信号が、電流指令部からの信号よりも小さくなったことに起因して出力される、パルス幅変調部からのPWM信号のオン時間が、所定のしきい時間以上である場合に、インバータ回路と負荷との間が断線していると判断するように構成されている。ここで、断線が生じると、電流検出回路の検出信号が小さくなるので、電流検出回路の検出信号が、電流指令部からの信号よりも小さくなる。そこで、上記のように構成することによって、断線が生じた場合、パルス幅変調部からのPWM信号のオン時間が長くなるので、容易に断線を検出することができる。 In this case, preferably, the control unit outputs the detection signal of the current detection circuit that is smaller than the signal from the current command unit and is output, and the on-time of the PWM signal from the pulse width modulation unit. If the predetermined threshold time is exceeded, it is determined that there is a disconnection between the inverter circuit and the load. Here, when the disconnection occurs, the detection signal of the current detection circuit becomes smaller, so that the detection signal of the current detection circuit becomes smaller than the signal from the current command unit. Therefore, with the above configuration, when a disconnection occurs, the PWM signal from the pulse width modulation unit is turned on for a long time, so that the disconnection can be easily detected.
上記PWM信号のオン時間に基づいて断線を検出する電動機駆動装置において、好ましくは、インバータ回路、および、電流検出回路の各々は、共通電源によって電力が供給されるように構成されており、インバータ回路と負荷との間が断線することによって、共通電源の供給電力が低下することに起因して、電流検出回路の検出信号が小さくなるように構成されている。このように構成すれば、電流検出回路の検出信号が小さくなったことにより、インバータ回路の出力電流を増加させるように制御を行う場合において、インバータ回路に電力を供給している共通電源の電力供給能力が低下しているので、インバータ回路の出力電力が増加しなくなる。このため、インバータ回路の出力電力を増加させるように制御する信号であるPWM信号がオン状態になる。これにより、PWM信号のオン時間の長さに基づいて、インバータ回路と負荷との間の断線を容易に検出することができる。 In the motor drive device that detects disconnection based on the ON time of the PWM signal, each of the inverter circuit and the current detection circuit is preferably configured to be supplied with power from a common power source. The disconnection between the load and the load reduces the supply power of the common power supply, and thus the detection signal of the current detection circuit is reduced. According to this structure, when the detection signal of the current detection circuit becomes small and the control is performed so as to increase the output current of the inverter circuit, the power supply of the common power supply that supplies power to the inverter circuit. Since the capacity is lowered, the output power of the inverter circuit does not increase. Therefore, the PWM signal which is a signal for controlling the output power of the inverter circuit to increase is turned on. Thereby, the disconnection between the inverter circuit and the load can be easily detected based on the length of the ON time of the PWM signal.
この場合、好ましくは、インバータ回路は、インバータ回路と電流検出回路との共通電源であるブートストラップコンデンサを有するブートストラップ回路と、PWM信号に同期してオンオフが制御される、上アームを構成する半導体素子と、下アームを構成する半導体素子とを含み、ブートストラップ回路は、PWM信号がオンしている場合は、ブートストラップコンデンサが放電されるとともに、PWM信号がオフしている場合は、ブートストラップコンデンサが充電されるように構成されており、インバータ回路と負荷との間が断線することによって、ブートストラップコンデンサの電荷が低下することに起因して、電流検出回路の検出信号が小さくなるように構成されている。このように構成すれば、共通電源としてブートストラップコンデンサを用いることによって、共通電源として外部電源などを用いる場合に比べて、コストを低減させることができる。また、外部電源などに比べて、ブートストラップコンデンサは、充電された電荷が放電され易いので、PWM信号のオン時間の長さによる断線の検出を容易に行うことができる。 In this case, preferably, the inverter circuit includes a bootstrap circuit having a bootstrap capacitor that is a common power source for the inverter circuit and the current detection circuit, and a semiconductor that constitutes an upper arm whose on/off is controlled in synchronization with the PWM signal. The bootstrap circuit includes an element and a semiconductor element that forms a lower arm. The bootstrap circuit discharges the bootstrap capacitor when the PWM signal is on, and the bootstrap circuit when the PWM signal is off. The capacitor is configured to be charged, and the disconnection between the inverter circuit and the load reduces the charge of the bootstrap capacitor, so that the detection signal of the current detection circuit is reduced. It is configured. According to this structure, by using the bootstrap capacitor as the common power supply, the cost can be reduced as compared with the case of using the external power supply as the common power supply. Further, since the bootstrap capacitor discharges the charged electric charge more easily than an external power source or the like, it is possible to easily detect disconnection due to the length of the ON time of the PWM signal.
上記一の局面による電動機駆動装置において、好ましくは、制御部は、インバータ回路と負荷との間が断線している場合に、外部に通知するように構成されている。このように構成すれば、ユーザに断線が通知されるので、断線が生じた際に、ユーザが断線を認識することができるとともに、ユーザによりすみやかに回路制御を停止させるなどすることができる。 In the electric motor drive device according to the above aspect, preferably, the control unit is configured to notify the outside when the disconnection between the inverter circuit and the load is made. According to this structure, the user is notified of the disconnection. Therefore, when the disconnection occurs, the user can recognize the disconnection, and the user can promptly stop the circuit control.
本発明によれば、上記のように、インバータ回路と負荷装置との間の断線をすみやかに検出することが可能な電動機駆動装置を提供することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to provide the electric motor drive device capable of promptly detecting the disconnection between the inverter circuit and the load device.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[本実施形態]
まず、図1を参照して、本実施形態による電動機駆動装置100の構成について説明する。
[This embodiment]
First, the configuration of the electric
(電動機駆動装置の回路構成)
図1に示すように、電動機駆動装置100には、交流電源1から、3相(U相、V相、W相)の交流電流が供給されるように構成されている。また、電動機駆動装置100は、交流電源1からの交流電流を整流する整流装置2を備える。また、電動機駆動装置100には、交流電流を直流電流に変換する平滑コンデンサ3が設けられている。また、整流装置2の両端の間には、直流電流を交流電流に変換するインバータ回路4が接続されている。
(Circuit configuration of the motor drive device)
As shown in FIG. 1, the
また、インバータ回路4からは、3相の交流電流の各々が、互いに別個の配線を介して、電動機などの負荷101に出力されるように構成されている。具体的には、U相の電流が、U相用配線4aを介して、インバータ回路4から負荷101へ出力されている。また、V相の電流が、V相用配線4bを介して、インバータ回路4から負荷101へ出力されている。また、W相の電流が、W相用配線4cを介して、インバータ回路4から負荷101へ出力されている。
Further, the inverter circuit 4 is configured so that each of the three-phase alternating currents is output to the
また、電動機駆動装置100には、インバータ回路4から出力される、U相の電流、および、W相の電流の各々の電流値を検出する、電流検出回路5が設けられている。また、電流検出回路5は、後述するブートストラップコンデンサ42aから電力が供給されるように構成されている。このブーストラップコンデンサ42aは、インバータ回路4の上アームを構成する各スイッチング素子のゲート駆動回路にも電力を供給する電源として機能するものである。具体的には、電流検出回路5は、配線6を介して、ブートストラップコンデンサ42aから電力が供給されている。なお、ブートストラップコンデンサ42aは、特許請求の範囲の「共通電源」の一例である。
Further, the
また、電動機駆動装置100は、電流指令部7と、電流調節部8と、PWM信号作成部9とを備えている。また、電動機駆動装置100には、加算器102が設けられている。電流調節部8では、加算器102により求めた電流指令部7からの電流指令値と電流検出回路5からの電流検出値との偏差が、零になるような電圧指令値を演算する。PWM信号作成部9では、電流調節部8からの電圧指令値(変調信号)(図3参照)と搬送波(たとえば、三角波)(図3参照)との比較に基づいてPWM信号9aを生成し、このPWM信号9aをインバータ回路4の各スイッチング素子のゲート駆動回路に出力する。なお、PWM信号作成部9は、特許請求の範囲の「パルス幅変調部」の一例である。
Further, the electric
また、PWM信号作成部9において、変調信号(図3参照)の大きさが、搬送波(図3参照)の大きさよりも大きい場合、PWM信号9a(図4参照)がオン状態にされる。また、変調信号の大きさが、搬送波の大きさ以下の場合、PWM信号9aがオフ状態にされる。
Further, in the PWM
ここで、本実施形態では、PWM信号作成部9からのPWM信号9a(図4参照)に基づいて、インバータ回路4と負荷101との間の断線状態を検出する制御部10が設けられている。具体的には、制御部10は、PWM信号9aがオン状態になっている時間(以下、オン時間という)の長さに基づいて断線状態を検出するように構成されている。なお、PWM信号9aのオン時間の長さは、PWM信号9aがオン状態のまま維持されている時間の長さである。
Here, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、制御部10は、PWM信号作成部9からのPWM信号9aのオン時間が、所定のしきい時間Tmax(図4参照)以上である場合に、インバータ回路4と負荷101との間が断線していると判断するように構成されている。
Further, in the present embodiment, the
具体的には、制御部10は、電流検出回路5の検出信号が、電流指令部7からの信号よりも小さくなったことに起因して出力される、PWM信号作成部9からのPWM信号9a(図4参照)のオン時間が、所定のしきい時間Tmax(図4参照)以上である場合に、インバータ回路4と負荷101との間が断線していると判断するように構成されている。
Specifically, the
詳細には、所定のしきい時間Tmax(図4参照)は、予め、実験により算出された値であり、図示しないメモリ等に格納されている。そして、制御部10は、PWM信号9a(図4参照)のオン時間が、メモリ等から読み出された所定のしきい時間Tmaxよりも大きい場合に、インバータ回路4と負荷101との間が断線していると判断するように構成されている。
Specifically, the predetermined threshold time Tmax (see FIG. 4) is a value calculated in advance by an experiment and stored in a memory or the like not shown. Then, the
また、本実施形態では、制御部10は、インバータ回路4と負荷101との間が断線している場合に、外部に通知するように構成されている。具体的には、制御部10は、インバータ回路4と負荷101との間が断線している場合に、警報を鳴らすように制御するように構成されている。
Further, in the present embodiment, the
(インバータ回路の構成)
インバータ回路4には、上アームを構成する半導体素子回路40と、下アームを構成する半導体素子回路41とが設けられている。また、上アームを構成する半導体素子回路40、および、下アームを構成する半導体素子回路41の各々は、PWM信号9aに同期してオンオフが制御されるように構成されている。上アームを構成する半導体素子回路40は、図示しない、上アームを構成するU相半導体素子と、上アームを構成するV相半導体素子と、上アームを構成するW相半導体素子とを含む。また、下アームを構成する半導体素子回路41は、図示しない、下アームを構成するU相半導体素子と、下アームを構成するV相半導体素子と、下アームを構成するW相半導体素子とを含む。なお、図1では、上アームを構成する半導体素子回路40と、下アームを構成する半導体素子回路41とを接続する配線は省略している。なお、上アームを構成する半導体素子回路40、および、下アームを構成する半導体素子回路41はそれぞれ、特許請求の範囲の「上アームを構成する半導体素子」および「下アームを構成する半導体素子」の一例である。
(Configuration of inverter circuit)
The inverter circuit 4 is provided with a
また、インバータ回路4は、ブートストラップ回路42を含む。また、ブートストラップ回路42はブートストラップコンデンサ42aを有する。
The inverter circuit 4 also includes a
また、インバータ回路4(ブートストラップ回路42)には、上アームを構成する半導体素子回路40のオンオフを制御する、上アーム用駆動回路43が設けられている。また、インバータ回路4(ブートストラップ回路42)には、下アームを構成する半導体素子回路41のオンオフを制御する、下アーム用駆動回路44が設けられている。
Further, the inverter circuit 4 (bootstrap circuit 42) is provided with an upper
(ブートストラップ回路の構成)
図2に示すように、ブートストラップ回路42には、ブートストラップ回路用電源42bと、ブートストラップ回路用電源42bからの電流を整流するブートストラップ回路用ダイオード42cとが設けられている。
(Configuration of bootstrap circuit)
As shown in FIG. 2, the
上アーム用駆動回路43は、PWM信号作成部9からのPWM信号9a(図4参照)がオン状態の場合、上アームを構成する半導体素子回路40の各スイッチング素子をオンするとともに、PWM信号9aがオフ状態の場合、上アームを構成する半導体素子回路40の各スイッチング素子をオフするように制御する。また、下アーム用駆動回路44は、PWM信号9aがオン状態の場合、下アームを構成する半導体素子回路41の各スイッチング素子をオフするとともに、PWM信号9aがオフ状態の場合、下アームを構成する半導体素子回路41の各スイッチング素子をオンするように制御する。なお、上アームを構成する半導体素子回路40、および、下アームを構成する半導体素子回路41の各々は、スイッチング素子を3つずつ有しているが、図2では1つずつに省略して記載している。
The upper
また、PWM信号9a(図4参照)がオフ状態の場合、ブートストラップ回路用電源42bからの電流が、ブートストラップ回路用ダイオード42c、ブートストラップコンデンサ42a、および、下アームを構成する半導体素子回路41の各々を通る。これにより、ブートストラップコンデンサ42aは充電される。また、PWM信号9aがオン状態の場合、充電されたブートストラップコンデンサ42aからの電流が、上アーム用駆動回路43へ流れることにより、上アームを構成する半導体素子回路40の各スイッチング素子がオンされるとともに、ブートストラップコンデンサ42aは放電される。
When the
また、本実施形態では、インバータ回路4と負荷101(図1参照)との間が断線することによって、共通電源としてのブートストラップコンデンサ42aの供給電力が低下することに起因して、電流検出回路5の検出信号が小さくなるように構成されている。具体的には、インバータ回路4と負荷101との間が断線することによって、ブートストラップコンデンサ42aの電荷(電圧)が低下することに起因して、電流検出回路5の検出信号が小さくなる。
In addition, in the present embodiment, the current detection circuit is caused by the disconnection between the inverter circuit 4 and the load 101 (see FIG. 1), which reduces the supply power of the
詳細には、ブートストラップコンデンサ42aの電荷が低下して、ブートストラップコンデンサ42aの電流検出回路5への供給電力が低下する。このため、電流検出回路5の検出信号が、電流指令部7(図1参照)の信号に比べて小さくなる。
In particular, it decreases the charge of the
また、電流検出回路5の検出信号が電流指令部7(図1参照)の信号に比べて小さくなることによって、電流調節部8(図1参照)から出力される変調信号(図3参照)の大きさが、搬送波(図3参照)の大きさよりも大きくなると、PWM信号9a(図4参照)はオン状態になるので、上アーム用駆動回路43により、ブートストラップコンデンサ42aは放電するように制御される。このように、インバータ回路4と負荷101との間が断線することによって、ブートストラップコンデンサ42aの電荷は、充電されることなく低下し続ける。これにより、インバータ回路4と負荷101(図1参照)との間が断線した場合、PWM信号9aのオン状態が継続される。
Further, since the detection signal of the
(断線の検出方法)
図3に示すように、インバータ回路4(図1参照)と負荷101(図1参照)との間が断線している場合の変調信号は、最大まで増加した後も殆ど低下せず、そのままの状態で維持される。この場合、変調信号の大きさが搬送波の大きさよりも大きくなる時間t1以後は、変調信号の大きさが搬送波の大きさ以下になることはない。また、インバータ回路4と負荷101との間が断線していない場合(正常時)の変調信号は、図3の波線で示したように、正常な正弦波形状を有している。断線が生じていない場合は、時間t2において、変調信号の大きさが搬送波の大きさよりも大きくなり、時間t3において、変調信号の大きさが搬送波の大きさ以下になる。
(Detection method of disconnection)
As shown in FIG. 3, the modulation signal in the case where there is a disconnection between the inverter circuit 4 (see FIG. 1) and the load 101 (see FIG. 1) hardly decreases even after increasing to the maximum, and remains unchanged. Maintained in a state. In this case, after the time t1 when the magnitude of the modulated signal becomes larger than the magnitude of the carrier wave, the magnitude of the modulated signal does not become smaller than the magnitude of the carrier wave. Further, the modulation signal when there is no disconnection between the inverter circuit 4 and the load 101 (normal time) has a normal sine wave shape as shown by the broken line in FIG. If no disconnection occurs, the magnitude of the modulation signal becomes larger than the magnitude of the carrier wave at time t2, and the magnitude of the modulation signal becomes less than or equal to the magnitude of the carrier wave at time t3.
すなわち、図4に示すように、インバータ回路4(図1参照)と負荷101(図1参照)との間に断線が生じている場合は、時間t1において、変調信号(図3参照)の大きさが搬送波(図3参照)の大きさよりも大きくなるとともに、PWM信号9aがオン状態になる。この場合、PWM信号9aがオン状態になった後は、PWM信号9aはオン状態のまま維持される。これにより、PWM信号9aのオン時間が、所定のしきい時間Tmaxよりも大きくなる。
That is, as shown in FIG. 4, when a disconnection occurs between the inverter circuit 4 (see FIG. 1) and the load 101 (see FIG. 1), the magnitude of the modulation signal (see FIG. 3) at time t1. Becomes larger than the size of the carrier wave (see FIG. 3), and the
また、インバータ回路4(図1参照)と負荷101(図1参照)との間に断線が生じていない場合(正常時)は、時間t2から時間t3の間において、変調信号(図3参照)の大きさが搬送波(図3参照)の大きさよりも大きくなるとともに、PWM信号9aがオン状態になる。ここで、所定のしきい時間Tmaxは、たとえば、正常時の変調信号の半周期T(図3参照)に相当する時間であるので、正常時においては、PWM信号9aがオン状態になっている時間(t3−t2)は、所定のしきい時間Tmaxよりも小さくなる。
Further, when the disconnection does not occur between the inverter circuit 4 (see FIG. 1) and the load 101 (see FIG. 1) (normal time), the modulation signal (see FIG. 3) is obtained between time t2 and time t3. Becomes larger than that of the carrier wave (see FIG. 3), and the
(断線検出の制御フロー)
次に、図5を参照して、本実施形態の電動機駆動装置100(図1参照)の制御部10(図1参照)による断線を検出する制御フローについて説明する。
(Control flow for disconnection detection)
Next, a control flow for detecting disconnection by the control unit 10 (see FIG. 1) of the electric motor drive device 100 (see FIG. 1) of the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、ステップS1において、制御部10(図1参照)は、PWM信号9a(図4参照)がオンしているか否かを判定する。PWM信号9aがオン状態である場合は、ステップS2に進む。また、PWM信号9aがオン状態でない場合は、ステップS1の制御を繰り返す。次に、ステップS2において、PWM信号9aがオン時間を計測するタイマを作動させる。次に、ステップS3において、PWM信号9aのオン時間が所定のしきい時間Tmaxより大きいか否かを判定する。PWM信号9aのオン時間が所定のしきい時間Tmaxより大きい場合は、ステップS4に進む。次に、ステップS4において、インバータ回路4(図1参照)と負荷101(図1参照)との間の断線が検出されたと判定する。また、ステップS3において、PWM信号9aのオン時間が所定のしきい時間Tmax以下である場合は、ステップS5に進む。ステップS5においては、タイマをリセットし、ステップS1に戻る。ステップS4において、断線を検出した後は、ステップS6において、断線が生じていることを、外部に通知する。
First, in step S1, the control unit 10 (see FIG. 1) determines whether the
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、負荷101に交流電流を出力するインバータ回路4と、インバータ回路4を駆動するためのPWM信号9aのオンオフ時間を制御するPWM信号作成部9と、インバータ回路4から負荷101に出力される、交流電流を検出する電流検出回路5と、インバータ回路4から負荷101に出力される電流値を所定の電流値になるように制御する電流指令部7と、電流指令部7からの信号と電流検出回路5の検出信号とに基づいて出力される、PWM信号作成部9からのPWM信号9aに基づいて、インバータ回路4と負荷101との間の断線状態を検出する制御部10、とを備えるように、電動機駆動装置100を構成する。これにより、制御部10は、PWM信号作成部9からのPWM信号9aに基づいて、インバータ回路4と負荷101との間の断線状態を検出するように構成されていることによって、電流検出回路5によって検出された電流値を演算するとともに、電流値の変動率を監視することなく、インバータ回路4と負荷101との間の断線を検出することができる。ここで、電流値を演算するとともに電流値の変動率を監視するために要する時間に対して、PWM信号9aは、断線が生じてから比較的短い時間内に変化する。したがって、PWM信号9aに基づいて断線状態を検出することによって、インバータ回路4と負荷101との間の断線をすみやかに検出することができる。
In the present embodiment, as described above, the inverter circuit 4 that outputs an alternating current to the
また、本実施形態では、上記のように、制御部10が、PWM信号作成部9からのPWM信号9aのオン時間が、所定のしきい時間Tmax以上である場合に、インバータ回路4と負荷101との間が断線していると判断するように、電動機駆動装置100を構成する。これにより、PWM信号9aのオン時間と所定のしきい時間Tmaxとを比較するだけで、断線を検出することができる。その結果、電流値を演算するとともに電流値の変動率を監視する場合に比べて、容易に断線を検出することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、制御部10が、電流検出回路5の検出信号が、電流指令部7からの信号よりも小さくなったことに起因して出力される、PWM信号作成部9からのPWM信号9aのオン時間が、所定のしきい時間Tmax以上である場合に、インバータ回路4と負荷101との間が断線していると判断するように、電動機駆動装置100を構成する。ここで、断線が生じると、電流検出回路5の検出信号が小さくなるので、電流検出回路5の検出信号が、電流指令部7からの信号よりも小さくなる。これにより、断線が生じた場合、PWM信号作成部9からのPWM信号9aのオン時間が長くなるので、容易に断線を検出することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、インバータ回路4、および、電流検出回路5の各々が、共通電源によって電力が供給されるように構成されており、インバータ回路4と負荷101との間が断線することによって、共通電源の供給電力が低下することに起因して、電流検出回路5の検出信号が小さくなるように、電動機駆動装置100を構成する。これにより、電流検出回路5の検出信号が小さくなったことにより、インバータ回路4の出力電流を増加させるように制御を行う場合において、インバータ回路4に電力を供給している共通電源の電力供給能力が低下しているので、インバータ回路4の出力電力が増加しなくなる。このため、インバータ回路4の出力電力を増加させるように制御する信号であるPWM信号9aがオン状態になる。これにより、PWM信号9aのオン時間の長さに基づいて、インバータ回路4と負荷101との間の断線を容易に検出することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, each of the inverter circuit 4 and the
また、本実施形態では、上記のように、インバータ回路4が、インバータ回路4と電流検出回路5との共通電源であるブートストラップコンデンサ42aを有するブートストラップ回路42と、PWM信号9aに同期してオンオフが制御される、上アームを構成する半導体素子回路40と、下アームを構成する半導体素子回路41とを含み、ブートストラップ回路42が、PWM信号9aがオンしている場合は、ブートストラップコンデンサ42aが放電されるとともに、PWM信号9aがオフしている場合は、ブートストラップコンデンサ42aが充電されるように構成されており、インバータ回路4と負荷101との間が断線することによって、ブートストラップコンデンサ42aの電荷が低下することに起因して、電流検出回路5の検出信号が小さくなるように、電動機駆動装置100を構成する。これにより、共通電源としてブートストラップコンデンサ42aを用いることによって、共通電源として外部電源などを用いる場合に比べて、コストを低減させることができる。また、外部電源などに比べて、ブートストラップコンデンサ42aは、充電された電荷が放電され易いので、PWM信号9aのオン時間の長さによる断線の検出を容易に行うことができる。
In addition, in the present embodiment, as described above, the inverter circuit 4 is synchronized with the
また、本実施形態では、上記のように、制御部10が、インバータ回路4と負荷101との間が断線している場合に、外部に通知するように、電動機駆動装置100を構成する。これにより、ユーザに断線が通知されるので、断線が生じた際に、ユーザが断線を認識することができるとともに、ユーザによりすみやかに回路制御を停止させるなどすることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplifications in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of the claims, and further includes meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications (modifications) within the scope.
たとえば、上記実施形態では、制御部10が断線を検出した場合に、警報を鳴らすように構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部10が、断線を検出した場合に、電動機駆動装置100の動作を停止するように制御するように構成されていてもよい。
For example, in the above-described embodiment, an example has been shown in which the
また、上記実施形態では、電流検出回路5が、U相用配線4aの電流値、および、W相用配線4cの電流値を検出する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電流検出回路5が、U相用配線4aの電流値、および、V相用配線4bの各々の電流値を検出する構成であってもよい。また、電流検出回路5が、V相用配線4bの電流値、および、W相用配線4cの電流値の各々を検出する構成であってもよい。また、電流検出回路5が、U相用配線4aの電流値、V相用配線4bの電流値、および、W相用配線4cの電流値の各々を検出する構成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、所定のしきい時間Tmaxが、断線が生じていない場合の正常な変調信号の半周期に相当する時間であるという例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、変調信号の半周期とは異なる時間を所定のしきい時間Tmaxとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the example in which the predetermined threshold time Tmax is the time corresponding to the half cycle of the normal modulation signal when the disconnection does not occur has been described, but the present invention is not limited to this. .. For example, a time different from the half cycle of the modulation signal may be set as the predetermined threshold time Tmax.
また、上記実施形態では、ブートストラップコンデンサ42a、上アーム用駆動回路43、および、下アーム用駆動回路44の各々が、1つずつ設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、各相に対応するように、ブートストラップコンデンサ42a、上アーム用駆動回路43、および、下アーム用駆動回路44の各々が、3つずつ設けられる構成であってもよい。
Further, although the
また、上記実施形態では、共通電源として、ブートストラップコンデンサ42aが設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ブートストラップコンデンサ42a以外を共通電源としてもよい。
Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the
また、上記実施形態では、変調信号の大きさが、搬送波の大きさよりも大きい場合に、PWM信号9aがオン状態になる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、変調信号の大きさが、搬送波の大きさの所定の割合よりも大きい場合に、PWM信号9aがオン状態になる構成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the example of the configuration in which the
また、上記実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部10の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部10の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
Further, in the above-described embodiment, for convenience of description, the processing of the
4 インバータ回路
5 電流検出回路
7 電流指令部
9 PWM信号作成部(パルス幅変調部)
9a PWM信号
10 制御部
40 上アームを構成する半導体素子回路(上アームを構成する半導体素子)
41 下アームを構成する半導体素子回路(下アームを構成する半導体素子)
42 ブートストラップ回路
42a ブートストラップコンデンサ(共通電源)
100 電動機駆動装置
101 負荷
Tmax 所定のしきい時間
4
41 Semiconductor element circuit forming the lower arm (semiconductor element forming the lower arm)
42
100 electric
Claims (5)
前記インバータ回路を駆動するためのPWM信号のオンオフ時間を制御するパルス幅変調部と、
前記インバータ回路から前記負荷に出力される、3相のうち少なくとも2相の交流電流を検出する電流検出回路と、
前記インバータ回路から前記負荷に出力される電流値を所定の電流値になるように制御する電流指令部と、
前記電流指令部からの信号と前記電流検出回路の検出信号とに基づいて出力される、前記パルス幅変調部からの前記PWM信号のオン時間が、所定のしきい時間以上であることに基づいて、前記インバータ回路と前記負荷との間の断線状態を検出する制御部、とを備える、電動機駆動装置。 An inverter circuit that outputs an alternating current to the load,
A pulse width modulator that controls the on/off time of a PWM signal for driving the inverter circuit;
A current detection circuit for detecting an alternating current of at least two phases out of three phases output from the inverter circuit to the load;
A current command unit that controls the current value output from the inverter circuit to the load to be a predetermined current value;
Based on that the ON time of the PWM signal from the pulse width modulation unit, which is output based on the signal from the current command unit and the detection signal of the current detection circuit, is equal to or longer than a predetermined threshold time. And a control unit that detects a disconnection state between the inverter circuit and the load.
前記インバータ回路と前記負荷との間が断線することによって、前記共通電源の供給電力が低下することに起因して、前記電流検出回路の検出信号が小さくなるように構成されている、請求項2に記載の電動機駆動装置。 Each of the inverter circuit and the current detection circuit is configured to be supplied with power by a common power source,
By between the load and the inverter circuit is disconnected, due to the supply power of the common power supply is decreased, the detection signal of the current detection circuit is configured to be smaller, claim 2 The electric motor drive device according to.
前記ブートストラップ回路は、前記PWM信号がオンしている場合は、前記ブートストラップコンデンサが放電されるとともに、前記PWM信号がオフしている場合は、前記ブートストラップコンデンサが充電されるように構成されており、
前記インバータ回路と前記負荷との間が断線することによって、前記ブートストラップコンデンサの電荷が低下することに起因して、前記電流検出回路の検出信号が小さくなるように構成されている、請求項3に記載の電動機駆動装置。 The inverter circuit includes a bootstrap circuit having a bootstrap capacitor which is the common power source for the inverter circuit and the current detection circuit, and a semiconductor element forming an upper arm whose on/off is controlled in synchronization with the PWM signal. And a semiconductor element forming the lower arm,
The bootstrap circuit is configured such that the bootstrap capacitor is discharged when the PWM signal is on, and the bootstrap capacitor is charged when the PWM signal is off. And
Said by between the inverter circuit and the load is disconnected, due to the charge of the bootstrap capacitor drops, the detection signal of the current detection circuit is configured to be smaller, claim 3 The electric motor drive device according to.
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