JP6753883B2 - 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置 - Google Patents

検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6753883B2
JP6753883B2 JP2018051223A JP2018051223A JP6753883B2 JP 6753883 B2 JP6753883 B2 JP 6753883B2 JP 2018051223 A JP2018051223 A JP 2018051223A JP 2018051223 A JP2018051223 A JP 2018051223A JP 6753883 B2 JP6753883 B2 JP 6753883B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
arms
inspection
current
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018051223A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019165545A (ja
Inventor
志元 保中
志元 保中
晋司 高倉
晋司 高倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2018051223A priority Critical patent/JP6753883B2/ja
Priority to US16/112,580 priority patent/US10958157B2/en
Publication of JP2019165545A publication Critical patent/JP2019165545A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6753883B2 publication Critical patent/JP6753883B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40Testing power supplies
    • G01R31/42AC power supplies
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/27Testing of devices without physical removal from the circuit of which they form part, e.g. compensating for effects surrounding elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明の実施形態は、検査装置、検査方法、検査プログラム、およびインバータ装置に関する。
インバータは、典型的にはインフラまたは工場において使用され、故障時の損失が大きい。故に、インバータが完全に故障する前に、その予兆の有無を検査することへのニーズがある。一般的に、インバータの故障は、(1)電解コンデンサの劣化による故障、(2)ファンの故障、(3)リレーの故障、および(4)パワーデバイスの劣化に起因する故障、に大別できる。
上記(4)パワーデバイスの劣化に起因するインバータの故障が起きようとする過程では、(a)閾値電圧Vthの上昇、(b)はんだ部の脆化による放熱性の劣化、(c)ゲート酸化膜の劣化によるゲート電圧低下、および(d)ダイオードの順方向電圧の変化、などの現象が生じることになる。これらの現象のいずれも、パワーデバイスの温度上昇をもたらすと推察される。故に、パワーデバイスの異常発熱(過熱)を検出することができれば、パワーデバイスの劣化に起因するインバータの故障の予兆を捉えることができる可能性がある。
特開2006−50711号公報 特開2007−28741号公報
本発明が解決しようとする課題は、インバータにおける含まれるパワーデバイスの電気的特性に基づいて異常発熱を検査可能な検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置を提供することである。
実施形態に係る検査装置は、3対のアームを含むインバータ回路を検査する。検査装置は、電流制御部と、制御信号生成部とを含む。電流制御部は、インバータ回路によって出力される電流を制御するための制御出力を生成する。制御信号生成部は、3対のアームのうちの1つである第1のアームのON/OFFを制御する第1の制御信号を制御出力に基づいて生成し、第1のアームの対となる第2のアームをOFFに固定する第2の制御信号を生成し、第1のアームおよび第2のアーム以外のアームの少なくとも一部をONに固定する第3の制御信号を生成する。
第1の実施形態に係る検査装置を含む、インバータ回路の制御系を例示するブロック図。 検査モード時における図1のインバータ回路の制御系を例示するブロック図。 検査モード時に、第1の実施形態に係る検査装置によって設定される駆動パターンの1つの下でのインバータ回路の各アームの制御を例示する図。 検査モード時に、第1の実施形態に係る検査装置によって設定される駆動パターンの一例を例示するテーブル。 図3の駆動パターンの下でアーム2を加熱する実験により得られた、アーム2の温度と制御出力との関係を示すグラフ。 検査モード時に、第2の実施形態に係る検査装置によって設定される駆動パターンの1つの下でのインバータ回路の各アームの制御を例示する図。 図6のアーム1およびアーム5がONである時のインバータ回路および電動機の等価回路を示す図。 図6のアーム1およびアーム5がOFFである時のインバータ回路および電動機の等価回路を示す図。 検査モード時に、第2の実施形態に係る検査装置によって設定される駆動パターンを例示するテーブル。 図6の駆動パターンの下でアーム2を加熱する実験により得られた、熱源の温度とアーム2およびアーム6の温度との関係を示すグラフ。 図10の例における、アーム2およびアーム6の温度差と、当該アーム2およびアーム6を流れる線電流の差との関係を示すグラフ。 図10の例における、アーム2およびアーム6の温度差と、制御出力との関係を示すグラフ。 図1の制御系の動作を例示するフローチャート。 図1の制御系の、通常モード時の動作を例示するフローチャート。 図13の変形例を示すフローチャート。
以下、図面を参照しながら実施形態の説明を述べる。なお、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付し、重複する説明については基本的に省略する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る検査装置は、インバータ回路、具体的には三相インバータ回路に含まれるアームの異常発熱を検査する。かかる検査装置を含む、インバータ回路の制御系を図1に示す。図1の制御系は、インバータ回路100と、電動機200と、検査装置300と、通常動作制御系400と、切り替え器500とを含む。インバータ回路100および検査装置300は、同一のインバータ装置内に実装されてもよいし、別個の装置内に実装されてもよい。
インバータ回路100は、その通常動作、すなわち電動機200の回転駆動を行う通常モードと、当該インバータ回路100に含まれる3対のアームのうちの一部または全部の異常発熱を検査する検査モードとを含む複数のモードから選択されたモードで動作可能である。モードの選択は、例えば図示されないコントローラによって行われてよい。
インバータ回路100は、三相インバータ回路であって、後述される3対のパワーデバイス(アーム)を含む。各パワーデバイスは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field―Effect Transistor)などのスイッチング素子(典型的にはトランジスタ)と当該スイッチング素子の第1の端子および第2の端子に接続されたダイオード(ボディダイオードまたは還流ダイオード)とを含んでいる。スイッチング素子のオン抵抗(電圧降下)は、温度が高くなるほど増加する傾向にある。他方、ダイオードのオン抵抗は、温度が高くなるほど減少する傾向にある。すなわち、スイッチング素子およびダイオードの特性次第で、パワーデバイスは、温度上昇に対して電流が流れやすくなるものもあれば流れにくくなるものもある。
パワーデバイスが温度上昇時に電流が流れにくくなる特性を持っていたとすれば、所与のパワーデバイスが劣化している場合に他の並列接続された正常なパワーデバイスへより多くの電流が流れるため、パワーデバイス間の温度差は発生しづらくなる。すなわち、劣化したパワーデバイスの異常発熱が顕在化しにくい。逆に、パワーデバイスが温度上昇時に電流が流れやすくなる特性を持っていたとすれば、所与のパワーデバイスが劣化している場合に当該パワーデバイスの温度上昇に伴いより多くの電流が当該パワーデバイスに集中する正帰還が生じ、当該パワーデバイスは最終的に熱暴走に近い状態になる可能性がある。すなわち、劣化したパワーデバイスの異常発熱が顕在化しやすい。故に、後者のパワーデバイスを想定すれば、パワーデバイスの並列数に関わらず、異常発熱を高精度に検出できる可能性がある。
電動機200は、典型的には三相誘導電動機であって、例えばY字状に結線された3つのインダクタを含む。電動機200は、インバータ回路100が前述の通常モードで動作しているときに、当該インバータ回路100によって出力される三相交流電力によって回転駆動される。ただし、電動機200は、その他の三相負荷に置き換えられてもよい。
前述の検査モードでは、インバータ回路100は、切り替え器500を介して検査装置300に接続される。そして、検査装置300は、所定の駆動パターンに従ってインバータ回路100に含まれる各アームのON/OFFを制御し、例えば、当該インバータ回路100の線電流、当該線電流をフィードバック制御するための制御出力、などを計測もしくは算出し、その履歴を保存し、これらに基づいて少なくとも一部のアームの異常発熱を検査する。ただし、後述するように、検査モード時に設定される駆動パターンは、インバータ回路100が電動機200を回転させないように定められている。
検査装置300は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)、CPU(Central Processing Unit)、マイコン、などのプロセッサを用いて実装され得る。
前述の通常モードでは、インバータ回路100は、切り替え器500を介して通常動作制御系400に接続される。そして、通常動作制御系400がインバータ回路100に含まれる各アームのON/OFFを制御することで、インバータ回路100は所望の電流、電圧、および/または周波数を持つ三相交流電力を出力し電動機200を回転駆動する。通常動作制御系400は、三相インバータにおいて一般に用いられる制御系と同一または類似であり得る。通常動作制御系400は、インバータ回路100の線電流を監視し、これが電流指令値、例えば0.3[A]に近づくようにフィードバック制御する。
通常動作制御系400もまた、検査装置300と同様にプロセッサを用いて実装され得る。また、検査装置300および通常動作制御系400は別体のハードウェアである必要はなく、一体化されていてもよい。
切り替え器500は、図示されないコントローラから制御信号を受け取り、これに従ってインバータ回路100を検査装置300または通常動作制御系400に接続する。具体的には、切り替え器500は、インバータ回路100が検査モードで動作するときには当該インバータ回路100を検査装置300に接続する。他方、切り替え器500は、インバータ回路100が通常モードで動作するときには当該インバータ回路100を通常動作制御系400に接続する。
次に、検査モード時におけるインバータ回路100の制御系の詳細を説明する。
図2に例示されるように、インバータ回路100は、電源101と、ゲートドライバ102と、MOSFET M1〜M6と、ダイオードD1〜D6とを含む。以降の説明では、便宜的に、MOSFET M1およびダイオードD1をアーム1、MOSFET M2およびダイオードD2をアーム2、MOSFET M3およびダイオードD3をアーム3、MOSFET M4およびダイオードD4をアーム4、MOSFET M5およびダイオードD5をアーム5、そしてMOSFET M6およびダイオードD6をアーム6とそれぞれ呼ぶことがある。なお、本実施形態の説明では、1つのアームが1対のMOSFETおよびダイオードを含むこととしているが、1つのアームが複数対の互いに並列接続されたMOSFETおよびダイオードを含むこともあり得る。
電源101は、典型的には直流電源であって、その正極がアーム1、アーム3およびアーム5の第1の端子に接続され、その負極は接地され、かつ、アーム2、アーム4およびアーム6の第2の端子に接続される。電源101の電圧は例えば15[V]であるが、これに限られない。
ゲートドライバ102は、前述の切り替え器500を介して、検査装置300または通常動作制御系400に接続される。ゲートドライバ102は、検査装置300または通常動作制御系400から制御信号を受け取り、これらをアーム1〜6の制御端子、すなわちMOSFET M1〜M6のゲート端子へ供給する。
アーム1は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子が電源101の正極に接続され、その第2の端子がアーム2の第1の端子およびインバータ回路100のu相の出力端子に接続され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム1は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通(ON)または開放(OFF)する。アーム1は、MOSFET M1およびダイオードD1を含む。
MOSFET M1のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム1の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD1のカソードおよびアノードは、それぞれアーム1の第1の端子および第2の端子に接続される。
アーム2は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子がアーム1の第1の端子およびインバータ回路100のu相の出力端子に接続され、その第2の端子が電源101の負極に接続(すなわち接地)され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム2は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通または開放する。アーム2は、MOSFET M2およびダイオードD2を含む。
MOSFET M2のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム2の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD2のカソードおよびアノードは、それぞれアーム2の第1の端子および第2の端子に接続される。
アーム3は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子が電源101の正極に接続され、その第2の端子がアーム4の第1の端子およびインバータ回路100のv相の出力端子に接続され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム3は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通または開放する。アーム3は、MOSFET M3およびダイオードD3を含む。
MOSFET M3のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム3の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD3のカソードおよびアノードは、それぞれアーム3の第1の端子および第2の端子に接続される。
アーム4は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子がアーム3の第1の端子およびインバータ回路100のv相の出力端子に接続され、その第2の端子が電源101の負極に接続(すなわち接地)され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム4は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通または開放する。アーム4は、MOSFET M4およびダイオードD4を含む。
MOSFET M4のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム4の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD4のカソードおよびアノードは、それぞれアーム4の第1の端子および第2の端子に接続される。
アーム5は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子が電源101の正極に接続され、その第2の端子がアーム6の第1の端子およびインバータ回路100のw相の出力端子に接続され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム5は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通または開放する。アーム5は、MOSFET M5およびダイオードD5を含む。
MOSFET M5のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム5の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD5のカソードおよびアノードは、それぞれアーム5の第1の端子および第2の端子に接続される。
アーム6は、第1の端子、第2の端子および制御端子を含み、その第1の端子がアーム5の第1の端子およびインバータ回路100のw相の出力端子に接続され、その第2の端子が電源101の負極に接続(すなわち接地)され、その制御端子がゲートドライバ102に接続される。アーム6は、ゲートドライバからの制御信号の電圧の高低に応じて、第1の端子および第2の端子間を導通または開放する。アーム6は、MOSFET M6およびダイオードD6を含む。
MOSFET M6のドレイン端子、ソース端子およびゲート端子は、それぞれアーム6の第1の端子、第2の端子および制御端子に接続される。また、ダイオードD6のカソードおよびアノードは、それぞれアーム6の第1の端子および第2の端子に接続される。
検査装置300は、線電流計測/算出部としての電流センサ301、電流センサ302および加算器303と、誤差算出部310と、電流制御部320と、記憶部330と、制御信号生成部340と、検査部350とを含む。
電流センサ301は、u相、すなわちアーム1およびアーム2の間のノードから出力される線電流iuを計測する。電流センサ301は、例えば、線電流iuによって発生した磁界を検出し、出力電圧に変換する。なお、電流センサ301による計測結果がアナログ形式である場合には、図示されないA/D変換器によってデジタル化されてよい。
電流センサ302は、w相、すなわちアーム5およびアーム6の間のノードから出力される線電流iwを計測する。電流センサ302は、例えば、線電流iwによって発生した磁界を検出し、出力電圧に変換する。なお、電流センサ302による計測結果がアナログ形式である場合には、図示されないA/D変換器によってデジタル化されてよい。
加算器303は、電流センサ301によって計測された線電流iuおよび電流センサ302によって計測された線電流iwをそれぞれ符号反転してから加算し、v相、すなわちアーム3およびアーム4の間のノードから出力される線電流ivを算出する。なお、加算器303による算出結果がアナログ形式である場合には、図示されないA/D変換器によってデジタル化されてよい。
線電流ivは、図2の例では加算器303によって算出されているが、他の線電流と同様に電流センサによって計測されてよい。また、線電流ivの代わりに、線電流iuまたは線電流iwを算出するようにしてもよい。
誤差算出部310は、線電流計測/算出部(図2の例では、電流センサ301、電流センサ302および加算器303)から三相の線電流の値(計測値およびまたは算出値)を受け取り、図示されない電流指令値生成部から電流指令値を受け取る。誤差算出部310は、線電流の値と電流指令値との誤差を算出し、電流制御部320へ送る。
電流制御部320は、誤差算出部310から誤差を受け取り、当該誤差が零に近づくように(すなわち、線電流が電流指令値に近づくように)線電流をフィードバック制御するための制御出力を生成する。電流制御部320は、制御出力を制御信号生成部340へ送る。
記憶部330は、線電流計測/算出部によって計測/算出された三相の線電流の(値の)履歴、および/または電流制御部320によって生成された制御出力の履歴を記憶する。なお、後述されるように、本実施形態において検査部350は、制御出力の履歴に基づいてアームの異常発熱を検査するので、記憶部330は線電流の値の履歴を必ずしも記憶しなくてもよい。他方、後述される第2の実施形態において、検査部350は、少なくとも線電流の履歴に基づいてアームの異常発熱を検査するので、記憶部330は線電流の履歴を記憶する必要がある。
制御信号生成部340は、予め定められた駆動パターンのいずれかを設定し、設定した駆動パターンに従ってアーム1〜6の制御信号を生成し、切り替え器500を介してゲートドライバ102へ送る。具体的には、制御信号生成部340は、異常発熱の検査対象となるアームにおいてダイオードの制御出力への寄与度が高くなるように、アーム1〜6のON/OFFを制御する。また、図示されない電流指令値生成部は、設定された駆動パターンの切り替わり応じて、電流指令値の大きさおよび符号の少なくとも一方を変更して生成する。
例えば、制御信号生成部340は、異常発熱の検査対象となるアーム(便宜的に第2のアームとも称する)の対となるアーム(便宜的に第1のアームとも称する)のON/OFFを制御する制御信号(便宜的に第1の制御信号とも称する)を電流制御部320によって生成された制御出力に基づいて生成する。さらに、制御信号生成部340は、第1のアームのOFF時に第2のアームのダイオードを含んだ電流経路が確保されるように、第2のアームと共通の電源端子に接続される2つのアームのうち1つをON固定とする制御信号(便宜的に第3の制御信号とも称する)を生成し、残りをOFF固定とする制御信号(便宜的に第2の制御信号とも称する)を生成する。
制御信号生成部340がこのように制御信号を生成すると、インバータ回路100は降圧チョッパ回路のように動作する。ただし、降圧チョッパ回路では、ON/OFFを繰り返すアーム(ここでは第1のアームに相当する)がOFFのときには、その対となるアーム(ここでは第2のアームに相当する)をONとすることで、当該アームのダイオードに電流が流れる時間を短縮することが一般的である。しかしながら、検査装置300は、第2のアームのダイオードに電流が流れる時間を長くして当該ダイオードの制御出力への寄与度を高めるために、当該第2のアームをOFF固定とする。
アーム2を異常発熱の検査対象とした場合のアーム1〜6の制御が図3に例示される。図3の例では、アーム1のON/OFFが制御出力に基づいて制御され、アーム2、アーム3、アーム5およびアーム6がOFF固定、アーム4がON固定である。アーム1がONのときに、電源101、MOSFET M1、電動機200およびMOSFET M4を含む経路に電流が流れる。他方、アーム1がOFFのときに、ダイオードD2、電動機200およびMOSFET M4を含む経路に電流が流れる。インバータ回路100の駆動により、ダイオードD2の温度が上昇すると、その順方向電圧は低下する。なお、インバータ回路100を図3の駆動パターンで駆動してダイオードD2の温度を上昇させることもあり得るが、インバータ回路100を一旦通常モードで駆動してダイオードD2の温度を上昇させてから図3の駆動パターンを設定することもあり得る。これはダイオードD2の電圧降下が小さくなることを意味し、インバータ回路100の制御系、ここでは検査装置300から見た制御対象のゲインが上昇する。故に、制御出力は、インバータ回路100の負荷条件が一定であるにも関わらず一定値には収束せず、ダイオードD2の温度の増加に伴って減少する。
これは、実験結果からも確認することができる。図5は、アーム2のみを外部からホットプレートを用いて加熱しながらアーム1〜6を図3の駆動パターンに従って駆動させる実験によって得られた、アーム2の(パッケージ)温度に対する制御出力の変化を示す。図5において、縦軸は制御出力を表し、横軸はアーム2の温度を表す。図5から、図3の駆動パターンにおいて、アーム2の温度が上昇するのに伴って制御出力が低下することが読み取れる。
このように、図3の駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動させたときの制御出力の履歴を記憶部330に保存しておけば、ダイオードD2の温度、例えば、どれくらいの温度になったか、温度の増分がどれくらいか、温度の増加速度はどれくらいか、などを推定することができる。かかる検査対象となるアームの温度と制御出力との関係は、電源101の電圧が低いほど検知しやすい。
なお、アーム2を検査対象とする場合に、アーム4ではなくアーム6をON固定とすることもできる。また、アーム2以外のアームを検査対象とする場合の駆動パターンも同様に定めることができる。設定可能な駆動パターンを図4に例示する。図3の駆動パターンは、図4の駆動パターン1に相当する。
図4において、「制御」はアームを制御出力に従ってON/OFF制御すること、「ON」はアームをON固定とすること、「OFF」はアームをOFF固定とすることをそれぞれ表す。また、電流の方向は、始点となる相から、電動機200を経由して、終点となる相に向かって電流が流れることを意味する。さらに、ダイオードの寄与度が高いアームは、検査対象のアームを意味する。図4の駆動パターンのいずれも、電動機200を回転させないので、電動機200の回転による影響を受けることはない。
検査部350は、記憶部330から、何らかの駆動パターンが設定されていたときの制御出力の履歴を読み出し、これに基づいて、当該駆動パターンにおいて検査対象として定められたアームの異常発熱を検査する。例えば、検査部350は、図4の駆動パターン1が設定されていたときの制御出力の履歴に基づいて、アーム2の異常発熱を検査する。
具体的には、検査部350は、駆動パターンの設定期間中の制御出力に基づく値、例えば、1時点における制御出力もしくはその加工値、または複数時点における制御出力の統計値(例えば、平均値、中央値、最頻値、最小値、最大値、変化幅、など)もしくはその加工値と、基準値との比較に基づいて検査対象のアームにおける異常発熱の有無を検査してもよい。基準値は、例えば、インバータ回路100の初回運用前、通常動作前、ウォームアップ前、などに得られた値を利用して導出可能である。
また、検査部350は、同一のアームを検査対象とする2つの駆動パターン(例えば、図4の駆動パターン1および駆動パターン2)の設定期間中の制御出力の履歴を比較し、制御出力の低下の原因が、当該アームの異常発熱であるか否かを推定してもよい。すなわち、一方の駆動パターンでは制御出力の低下が見られたものの、他方の駆動パターンではかかる現象が確認できなかった場合には、検査対象のアーム以外に当該現象の原因があると推定できる。
図1の制御系は、図13に例示されるように動作する。まずは、モード選択が行われる(ステップS601)。この例では、選択可能なモードは、検査モードおよび通常モードのいずれかであるが、さらなるモードが定義されてもよい。
ステップS601において選択されたモードに応じて、その後の処理が分岐する(ステップS602)。具体的には、検査モードが選択された場合には、切り替え器500は検査装置300とインバータ回路100とを接続し、処理はステップS603へ進む。なお、図13には示されていないが、ステップS602からステップS603への遷移時に、検査装置300は駆動パターンの1つを設定することとする。
他方、ステップS602において、通常モードが選択された場合には、切り替え器500は通常動作制御系400とインバータ回路100とを接続し、処理はステップS608へ進む。なお、通常モードにおいて後述される図14の動作を行う場合などには、切り替え器500は、まず検査装置300とインバータ回路100とを接続し、それから通常動作制御系400とインバータ回路100とを接続してもよい。
ステップS603において、検査装置300は設定された駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動する。そして、ステップS603の実行時における制御出力または線電流の履歴が記憶部330に記録される(ステップS604)。ここで、検査モードでは、全てのアームの検査が行われてもよいし、一部のアームに限って検査が行われてもよい。検査対象となる全てのアームについて、対応する駆動パターンの設定時の制御出力または線電流の記録が済んでいるならば処理はステップS607へ進み、そうでなければ処理はステップS606へと進む(ステップS605)。ステップS606では、検査装置300は検査対象となるアームに対応する駆動パターンのうち未設定の1つを選択して設定する。ステップS606の後に処理はステップS603へ戻る。
ステップS607において、検査部350は、検査対象のアームのそれぞれについて、ステップS604において記録された制御出力または線電流の履歴に基づいて当該アームの異常発熱を検査する。
他方、ステップS608では、通常動作制御系400がインバータ回路100を通常駆動、例えばインバータ回路100に電動機200を回転駆動させる。なお、通常モードにおいて、通常動作制御系400がインバータ回路100を通常駆動する前に、検査モードにおいて利用可能な基準値を設定することもできる。かかる動作例を図14に示す。
図14の動作例では、通常モードが開始すると(ステップS701)、切り替え器500は、まず検査装置300とインバータ回路100とを接続し、処理はステップS702へと進む。なお、図14には示されていないが、ステップS701からステップS702への遷移時に、検査装置300は駆動パターンの1つを設定することとする。
ステップS702において、検査装置300は設定された駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動する。そして、ステップS702の実行時における制御出力または線電流の履歴(例えば、アームの発熱の影響が最も少ない初期値)が記憶部330に記録される(ステップS703)。ここで、検査モードでは、全てのアームについての基準値が設定されてもよいし、一部のアームに限って基準値が設定されてもよい。基準値の設定対象となる全てのアームについて、対応する駆動パターンの設定時の制御出力または線電流の記録が済んでいるならば処理はステップS706へ進み、そうでなければ処理はステップS705へと進む(S704)。ステップS705では、検査装置300は基準値の設定対象となるアームに対応する駆動パターンのうち未設定の1つを選択して設定する。ステップS705の後に処理はステップS702へ戻る。
ステップS706において、通常動作制御系400がインバータ回路100を通常駆動する。なお、図14の動作は、通常モードを選択する度に実行されてもよいが、必ずしもそうでなくてもよい。図14の動作は、通常モードの(製造後または修理後の)初回実行時に1回限りで行われてもよいし、インバータ回路100が通常モードで動作した回数または時間が既定値に達する毎に行われてもよいし、所定期間毎に行われてもよい。
他方、図14には示されていないが、検査装置300は、基準値の設定対象のアームのそれぞれについて、ステップS703において記録された制御出力または線電流の履歴に基づいて当該アームの基準値を設定する。このようにアーム毎に個別に基準値を設定することで、アーム間の個体差による検査精度への影響を吸収することができる。
図13の動作例は図15に例示されるように変形することもできる。図15の動作例は、基準値を設定する第1のフェーズと、インバータ回路100をウォームアップする第2のフェーズと、アームの検査を行う第3のフェーズとを含む。まずは、モード選択が行われる(ステップS801)。この例では、選択可能なモードは、検査モードおよび通常モードのいずれかであるが、さらなるモードが定義されてもよい。
ステップS801において選択されたモードに応じて、その後の処理が分岐する(ステップS802)。具体的には、検査モードが選択された場合には、切り替え器500は検査装置300とインバータ回路100とを接続し、処理はステップS803へ進む。なお、図15には示されていないが、ステップS802からステップS803への遷移時に、検査装置300は駆動パターンの1つを設定することとする。
他方、ステップS802において、通常モードが選択された場合には、切り替え器500は通常動作制御系400とインバータ回路100とを接続し、処理はステップS814へ進む。
ステップS803において、検査装置300は設定された駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動する。そして、ステップS803の実行時における制御出力または線電流の履歴(例えば、アームの発熱の影響が最も少ない初期値)が記憶部330に記録される(ステップS804)。ここで、検査モードでは、全てのアームの検査が行われてもよいし、一部のアームに限って検査が行われてもよい。検査対象となる全てのアームについて、対応する駆動パターンの設定時の制御出力または線電流の記録が済んでいるならば処理はステップS807へ進み、そうでなければ処理はステップS806へと進む(S805)。ステップS806では、検査装置300は検査対象となるアームに対応する駆動パターンのうち未設定の1つを選択して設定する。ステップS806の後に処理はステップS803へ戻る。
ステップS807において、検査装置300は、検査対象のアームのそれぞれについて、ステップS804において記録された制御出力または線電流の履歴に基づいて当該アームの基準値を設定する。このようにアーム毎に個別に基準値を設定することで、アーム間の個体差による検査精度への影響を吸収することができる。
次に、インバータ回路100のウォームアップが行われる(ステップS808)。これは、インバータ回路100に含まれるアーム1〜6のうち少なくとも検査対象のアーム(のダイオード)を十分な時間または回数に亘って試験的に駆動することを意味し、当該アームが故障していた場合に異常発熱の徴候が観察しやすくなるという効果がある。ステップS808において、検査装置300または通常動作制御系400のどちらがインバータ回路100を駆動してもよい。ステップS808の後に処理はステップS809へと進む。なお、図15には示されていないが、ステップS808からステップS809への遷移時に、検査装置300は駆動パターンの1つを設定することとする。
ステップS809において、検査装置300は設定された駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動する。そして、ステップS809の実行時における制御出力または線電流の履歴が記憶部330に記録される(ステップS810)。検査対象となる全てのアームについて、対応する駆動パターンの設定時(ただしステップS808の実行後)の制御出力または線電流の記録が済んでいるならば処理はステップS813へ進み、そうでなければ処理はステップS812へと進む(ステップS811)。ステップS812では、検査装置300は検査対象となるアームに対応する駆動パターンのうち未設定(ただしステップS808の実行後)の1つを選択して設定する。ステップS812の後に処理はステップS809へ戻る。
ステップS813において、検査部350は、検査対象のアームのそれぞれについて、ステップS807において設定された基準値と、ステップS810において記録された制御出力または線電流の履歴とに基づいて当該アームの異常発熱を検査する。
以上説明したように、第1の実施形態に係る検査装置は、三相インバータ回路に含まれる3対のアームのうち1対をOFF固定とし、残りの2対を降圧チョッパ回路のよう動作させる。具体的には、検査装置は、検査対象となるアームをOFF固定、当該アームの対となるアームを線電流が制御指令値に近づくようにON/OFF制御する。そして、この検査装置は、検査対象のアームの温度上昇に伴い制御出力が低下することに着目し、制御出力に基づいて当該アームの異常発熱を検査する。故に、この検査装置によれば、温度センサなどの新たなセンサを追加することなく、アーム、すなわちパワーデバイスの電気的特性に基づいて異常発熱を検査することができる。
(第2の実施形態)
前述の第1の実施形態では、検査装置300は、インバータ回路100の3対のアームのうち1対をOFF固定とし、残りの2対を降圧チョッパ回路のように動作させる駆動パターンを利用して、アームの異常発熱を検査する。他方、以下に説明する第2の実施形態では、検査装置300は第1の実施形態とは異なる駆動パターンを利用して、アームの異常発熱を検査する。具体的には、本実施形態では、制御信号生成部340および検査部350の動作が第1の実施形態とは異なる。
制御信号生成部340は、第1の実施形態と同様に、予め定められた駆動パターンのいずれかを設定し、設定した駆動パターンに従ってアーム1〜6の制御信号を生成し、切り替え器500を介してゲートドライバ102へ送る。ただし、本実施形態において、制御信号生成部340は、異常発熱の検査対象となる2つのアームにおいてダイオードの制御出力への寄与度が高くなるように、アーム1〜6のON/OFFを制御する。また、図示されない電流指令値生成部は、設定された駆動パターンの切り替わり応じて、電流指令値の大きさおよび符号の少なくとも一方を変更して生成する。
例えば、制御信号生成部340は、異常発熱の検査対象となる2つのアーム(便宜的に第2のアームおよび第4のアームとも称する)の対となるアーム(便宜的に第1のアームおよび第3のアームとも称する)のON/OFFを制御する制御信号を電流制御部320によって生成された制御出力に基づいて生成する。すなわち、第1のアームおよび第3のアームには共通の制御信号が供給される。さらに、制御信号生成部340は、第1のアームおよび第3のアームのOFF時に第2のアームのダイオードおよび第4のアームのダイオードを含んだ電流経路が確保されるように、第2のアームおよび第4のアームと共通の電源端子に接続されるアーム(便宜的に第5のアームとも称する)をON固定とする制御信号を生成し、残りの1つのアーム(便宜的に第6のアームとも称する)をOFF固定とする制御信号を生成する。
制御信号生成部340がこのように制御信号を生成すると、インバータ回路100は(部分的に並列化された)降圧チョッパ回路のように動作する。ただし、降圧チョッパ回路では、ON/OFFを繰り返すアーム(ここでは第1のアームおよび第3のアームに相当する)がOFFのときには、その対となるアーム(ここでは第2のアームおよび第4のアームに相当する)をONとすることで、当該アームのダイオードに電流が流れる時間を短縮することが一般的である。しかしながら、検査装置300は、第2のアームのダイオードおよび第4のアームのダイオードに電流が流れる時間を長くして当該ダイオードの制御出力への寄与度を高めるために、当該第2のアームおよび第4のアームをOFF固定とする。
アーム2およびアーム6を異常発熱の検査対象とした場合のアーム1〜6の制御が図6に例示される。図6の例では、アーム1およびアーム5のON/OFFが制御出力に基づいて制御され、アーム2、アーム3、およびアーム6がOFF固定、アーム4がON固定である。アーム1およびアーム5がONのときに、図7に例示されるように、電源101、MOSFET M1またはMOSFET M5、電動機200、およびMOSFET M4を含む経路に電流が流れる。他方、アーム1およびアーム5がOFFのときに、図8に例示されるように、ダイオードD2またはダイオードD6、電動機200、およびMOSFET M4を含む経路に電流が流れる。
図8に例示されるように、アーム1およびアーム5のOFF時には、ダイオードD2および電動機200内の図示しないインダクタLuと、ダイオードD6および電動機200内の図示しないインダクタLwとが並列接続となる。インダクタLuおよびインダクタLwの特性が略同一と仮定すれば、ダイオードD2およびダイオードD6の電圧降下は互いに等しくなる。
インバータ回路100の駆動により、ダイオードD2およびダイオードD6の温度が上昇するが、両者の温度変化は必ずしも一致しない。なお、インバータ回路100を図6の駆動パターンで駆動してダイオードD2およびダイオードD6の温度を上昇させることもあり得るが、インバータ回路100を一旦通常モードで駆動してダイオードD2およびダイオードD6の温度を上昇させてから図6の駆動パターンを設定することもあり得る。仮にアーム2およびアーム6の一方が故障していたとすれば、アーム2およびアーム6の温度は異なる変化を示すであろう。具体的には、故障しているアーム(ここではアーム2と仮定)はそうでないアーム(ここではアーム6と仮定)に比べて温度が上昇しやすい。故に、ダイオードD6アーム1およびアーム5がON/OFFを繰り返すうちに、ダイオードD2にはダイオードD6に比べて多くの電流が流れることになる。
これは、実験結果からも確認することができる。図10は、アーム2のみを外部からホットプレートを用いて加熱しながらアーム1〜6を図6の駆動パターンに従って駆動させる実験によって得られた、アーム2およびアーム6の(パッケージ)温度の変化を示す。この実験では、電源101の電圧を15[V]とし、電流指令値を0.3[A]とし、ホットプレートの設定温度を10[℃]刻みで変更した。図10において、縦軸はアーム2またはアーム6の温度を表し、横軸はホットプレートの設定温度を表す。図10によれば、アーム2およびアーム6の温度は互いに依存関係が殆どないことが読み取れる。
図11は、同実験によって得られた、アーム2およびアーム6の温度差に対する当該アーム2およびアーム6を流れる線電流(iuおよびiw)の差の変化を示す。図11において、縦軸はアーム2およびアーム6を流れる線電流の差を表し、横軸は両者の温度差を表す。図11から、図6の駆動パターンにおいて、アーム2およびアーム6の一方が異常発熱により温度が上昇するのに伴って、両者の線電流の差が増加することが読み取れる。
このように、図6の駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動させたときの線電流の履歴を記憶部330に保存しておけば、ダイオードD2およびダイオードD6の温度差、例えば、どれくらいの温度差になったか、温度差の増分がどれくらいか、温度差の増加速度はどれくらいか、などを推定することができる。
さらに、本実施形態において、検査部350は、この線電流の履歴に基づく検査と第1の実施形態において説明した制御出力の履歴に基づく検査とを併用してもよい。図12は、同実験によって得られた、アーム2およびアーム6の温度差に対する制御出力の変化を示す。図12において、縦軸は制御出力を表し、横軸はアーム2およびアーム6の温度差を表す。図10よりアーム6の温度が殆ど変化していないことを考慮すると、図12から、図6の駆動パターンにおいて、アーム2の温度が上昇するのに伴って制御出力が低下することが読み取れる。
このように、図6の駆動パターンに従ってインバータ回路100を駆動させたときの制御出力の履歴を記憶部330に保存しておけば、ダイオードD2およびダイオードD6のうち一方が異常発熱していて、かつ他方の温度変化が無視できるとの過程の下で、この一方のダイオードの温度、例えば、どれくらいの温度になったか、温度の増分がどれくらいか、温度の増加速度はどれくらいか、などを推定することができる。
なお、アーム2およびアーム6以外のアームを検査対象とする場合の駆動パターンも同様に定めることができる。設定可能な駆動パターンを図9に例示する。図6の駆動パターンは、図9の駆動パターン1に相当する。
図9において、「制御」はアームを制御出力に従ってON/OFF制御すること、「ON」はアームをON固定とすること、「OFF」はアームをOFF固定とすることをそれぞれ表す。また、電流の方向は、始点となる1つまたは2つの相から、電動機200を経由して、終点となる2つまたは1つの相に向かって電流が流れることを意味する。さらに、ダイオードの寄与度が高い2つのアームは、検査対象の2つのアームを意味する。図9の駆動パターンのいずれも、電動機200を回転させないので、電動機200の回転による影響を受けることはない。
検査部350は、記憶部330から、何らかの駆動パターンが設定されていたときの線電流の履歴と制御出力の履歴(オプション)とを読み出し、これらに基づいて、当該駆動パターンにおいて検査対象として定められた2つのアームの異常発熱を検査する。例えば、検査部350は、図9の駆動パターン1が設定されていたときの線電流(および制御出力)の履歴に基づいて、アーム2およびアーム6の異常発熱を検査する。
具体的には、検査部350は、駆動パターンの設定期間中の線電流の差に基づく値、例えば、1時点における線電流の差もしくはその加工値、または複数時点における線電流の差の統計値(例えば、平均値、中央値、最頻値、最小値、最大値、変化幅、など)もしくはその加工値と、基準値との比較に基づいて検査対象となる2つのアームの一方における異常発熱の有無を検査してもよい。基準値は、例えば、インバータ回路100の初回運用前、通常動作前、ウォームアップ前、などに得られた値を利用して導出可能である。線電流の差に対する基準値も、制御出力に対する基準値と同様に、図14および図15を用いて説明されたように設定されてよい。なお、線電流の差は、注目する2つの線電流の間の関係を表す他の指標、例えば、線電流の比、などに置き換えられてもよい。
さらに前述の第1の実施形態と同様に、検査部350は、駆動パターンの設定期間中の制御出力に基づく値と、基準値との比較に基づいて検査対象の2つのアームの一方における異常発熱の有無を検査してもよい。
また、検査部350は、重複するアームを検査対象とする2つの駆動パターン(例えば、図9の駆動パターン1および駆動パターン2は共にアーム2を検査対象としている)の設定期間中の線電流の差の履歴を比較し、線電流の差の低下または上昇の原因が、当該アームの異常発熱であるか否かを推定してもよい。すなわち、一方の駆動パターンでは線電流の差の低下または上昇が見られたものの、他方の駆動パターンではかかる現象が確認できなかった場合には、検査対象のアーム以外に当該現象の原因があると推定できる。さらに、検査部350は、制御出力の履歴についても同様の比較を行ってよい。
以上説明したように、第2の実施形態に係る検査装置は、三相インバータ回路に含まれる3対のアームを降圧チョッパ回路のように駆動する。具体的には、検査装置は、検査対象となる2つのアームをOFF固定、当該アームの対となる2つのアームを線電流が制御指令値に近づくようにON/OFF制御する。そして、この検査装置は、検査対象の2つのアームのうち一方のアームが故障していたならば当該一方のアームに電流が集中することに着目し、これらのアームを通る線電流の間の関係に基づいて当該アームの異常発熱を検査する。故に、この検査装置によれば、温度センサなどの新たなセンサを追加することなく、アーム、すなわちパワーデバイスの電気的特性に基づいて異常発熱を検査することができる。
上記各実施形態において説明された種々の機能部は、回路を用いることで実現されてもよい。回路は、特定の機能を実現する専用回路であってもよいし、プロセッサのような汎用回路であってもよい。
上記各実施形態の処理の少なくとも一部は、例えば汎用のコンピュータに搭載されたCPU、または、マイコン、FPGAもしくはDSP、などのプロセッサを基本ハードウェアとして用いることでも実現可能である。上記処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記録媒体に記憶される。記録媒体としては、磁気ディスク、光ディスク(CD−ROM、CD−R、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリなどである。記録媒体は、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能であれば、何れであってもよい。また、上記処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ(サーバ)上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ(クライアント)にダウンロードさせてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100・・・インバータ回路
101・・・電源
102・・・ゲートドライバ
200・・・電動機
300・・・検査装置
301,302・・・電流センサ
303・・・加算器
310・・・誤差算出部
320・・・電流制御部
330・・・記憶部
340・・・制御信号生成部
350・・・検査部
400・・・通常動作制御系
500・・・切り替え器
D1〜D6・・・ダイオード
M1〜M6・・・MOSFET

Claims (15)

  1. 3対のアームを含むインバータ回路を検査する検査装置であって、
    前記インバータ回路によって出力される電流を制御するための制御出力を生成する電流制御部と、
    前記3対のアームのうちの1つである第1のアームのON/OFFを制御する第1の制御信号を前記制御出力に基づいて生成し、前記第1のアームの対となる第2のアームをOFFに固定する第2の制御信号を生成し、前記第1のアームおよび前記第2のアーム以外のアームの少なくとも一部をONに固定する第3の制御信号を生成する制御信号生成部と
    を具備する、検査装置。
  2. 前記電流および前記制御出力の少なくとも一方に基づいて、前記第2のアームを検査する検査部をさらに具備する、請求項1に記載の検査装置。
  3. 前記第3の制御信号は、前記第2のアームと共通の電源端子に接続される2つのアームのうちの1つへ供給され、
    前記第2の制御信号は、さらに、前記第1の制御信号および前記第3の制御信号のいずれも供給されない3つのアームへ供給され、
    前記検査部は、前記制御出力に基づいて、前記第2のアームを検査する、
    請求項2に記載の検査装置。
  4. 前記検査部は、前記制御出力に基づく値と基準値との比較に基づいて、前記第2のアームの異常発熱を検査する、請求項2に記載の検査装置。
  5. 前記制御出力の履歴を記憶する記憶部をさらに具備し、
    前記インバータ回路は、電動機を回転駆動する通常モードおよび前記3対のアームのうちの一部または全部の異常発熱を検査する検査モードを含む複数のモードから選択されたモードで動作可能であり、
    前記電流制御部および前記制御信号生成部は、前記通常モードの開始後であって前記電動機を回転駆動する前に、前記3対のアームを所定のパターンで駆動し、
    前記基準値は、前記通常モードの開始後であって前記電動機を回転駆動する前に、前記3対のアームを所定のパターンで駆動した時に前記記憶部に記憶された前記制御出力に基づいて設定される、
    請求項4に記載の検査装置。
  6. 前記制御出力の履歴を記憶する記憶部をさらに具備し、
    前記インバータ回路は、前記3対のアームのうちの一部または全部の異常発熱を検査する検査モードを含む複数のモードから選択されたモードで動作可能であり、
    前記検査モードは、第1のフェーズ、前記第1のフェーズに続く第2のフェーズおよび前記第2のフェーズに続く第3のフェーズを含み、
    前記電流制御部および前記制御信号生成部は、前記第1のフェーズにおいて、前記3対のアームを所定のパターンで駆動し、
    前記基準値は、前記第1のフェーズにおいて、前記記憶部に記憶された前記制御出力に基づいて設定され、
    前記3対のアームは、前記第2のフェーズにおいて、ウォームアップされ、
    前記検査装置は、前記第3のフェーズにおいて、前記第2のアームの異常発熱を検査する、
    請求項4に記載の検査装置。
  7. 前記第1の制御信号は、さらに、前記第1のアームと共通の電源端子に接続される2つのアームの1つである第3のアームへ供給され、
    前記第2の制御信号は、さらに、前記第3のアームの対となる第4のアームへ供給され、
    前記検査部は、前記第1のアームおよび前記第2のアームの間の第1のノードから出力される第1の電流と、前記第3のアームおよび前記第4のアームの間の第2のノードから出力される第2の電流との関係に基づいて、前記第2のアームおよび前記第4のアームの異常発熱を検査する、
    請求項2に記載の検査装置。
  8. 前記第3の制御信号は、前記第2のアームおよび前記第4のアームと共通の電源端子に接続される第5のアームへ供給され、
    前記第2の制御信号は、さらに、前記第5のアームの対となる第6のアームへ供給される、
    請求項7に記載の検査装置。
  9. 前記検査部は、前記第1の電流と前記第2の電流との差、または前記第1の電流と前記第2の電流との比のうちの少なくとも一方に基づく値と、基準値との比較に基づいて、前記第2のアームおよび前記第4のアームの異常発熱を検査する、請求項7に記載の検査装置。
  10. 前記電流の履歴を記憶する記憶部をさらに具備し、
    前記インバータ回路は、電動機を回転駆動する通常モードおよび前記3対のアームのうちの一部または全部の異常発熱を検査する検査モードを含む複数のモードから選択されたモードで動作可能であり、
    前記電流制御部および前記制御信号生成部は、前記通常モードの開始後であって前記電動機を回転駆動する前に、前記3対のアームを所定のパターンで駆動し、
    前記基準値は、前記通常モードの開始後であって前記電動機を回転駆動する前に、前記3対のアームを所定のパターンで駆動した時に前記記憶部に記憶された前記電流に基づいて設定される、
    請求項9に記載の検査装置。
  11. 前記電流の履歴を記憶する記憶部をさらに具備し、
    前記インバータ回路は、前記3対のアームのうちの一部または全部の異常発熱を検査する検査モードを含む複数のモードから選択されたモードで動作可能であり、
    前記検査モードは、第1のフェーズ、前記第1のフェーズに続く第2のフェーズおよび前記第2のフェーズに続く第3のフェーズを含み、
    前記電流制御部および前記制御信号生成部は、前記第1のフェーズにおいて、前記3対のアームを所定のパターンで駆動し、
    前記基準値は、前記第1のフェーズにおいて、前記記憶部に記憶された前記電流に基づいて設定され、
    前記3対のアームは、前記第2のフェーズにおいて、ウォームアップされ、
    前記検査装置は、前記第3のフェーズにおいて、前記第2のアームおよび前記第4のアームの異常発熱を検査する、
    請求項9に記載の検査装置。
  12. 前記検査部の検査対象となるアームを定める駆動パターンの切り替わりに応じて、前記電流の目標値を示す電流指令値の大きさおよび符号の少なくとも一方を変更して生成する指令値生成部をさらに具備する、請求項2に記載の検査装置。
  13. 請求項1に記載の検査装置と、
    前記インバータ回路と
    を具備する、インバータ装置。
  14. 3対のアームを含むインバータ回路を検査する検査方法であって、
    前記インバータ回路によって出力される電流を制御するための制御出力を生成することと、
    前記3対のアームのうちの1つである第1のアームのON/OFFを制御する第1の制御信号を前記制御出力に基づいて生成し、前記第1のアームの対となる第2のアームをOFFに固定する第2の制御信号を生成し、前記第1のアームおよび前記第2のアーム以外のアームの少なくとも一部をONに固定する第3の制御信号を生成することと
    を具備する、検査方法。
  15. 3対のアームを含むインバータ回路を検査する検査プログラムであって、
    プロセッサを、
    前記インバータ回路によって出力される電流を制御するための制御出力を生成する手段、
    前記3対のアームのうちの1つである第1のアームのON/OFFを制御する第1の制御信号を前記制御出力に基づいて生成し、前記第1のアームの対となる第2のアームをOFFに固定する第2の制御信号を生成し、前記第1のアームおよび前記第2のアーム以外のアームの少なくとも一部をONに固定する第3の制御信号を生成する手段
    として機能させるための、検査プログラム。
JP2018051223A 2018-03-19 2018-03-19 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置 Active JP6753883B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018051223A JP6753883B2 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置
US16/112,580 US10958157B2 (en) 2018-03-19 2018-08-24 Inspection apparatus, inspection method, and inverter apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018051223A JP6753883B2 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019165545A JP2019165545A (ja) 2019-09-26
JP6753883B2 true JP6753883B2 (ja) 2020-09-09

Family

ID=67904222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018051223A Active JP6753883B2 (ja) 2018-03-19 2018-03-19 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10958157B2 (ja)
JP (1) JP6753883B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000012100A1 (it) * 2020-05-22 2021-11-22 Torino Politecnico Metodo e sistema per caratterizzare le temperature di giunzione di interruttori di potenza di un inverter a tensione impressa trifase
IT202000012109A1 (it) * 2020-05-22 2021-11-22 Torino Politecnico Metodo e sistema per caratterizzare le temperature di giunzione di diodi di potenza di un inverter a tensione impressa

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3704400B2 (ja) 1996-07-03 2005-10-12 ファナック株式会社 モータのインバータ駆動制御装置における異常診断方法
JP2006050711A (ja) 2004-08-02 2006-02-16 Denso Corp モータ駆動回路
JP2006054943A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置及びその故障診断方法
JP4591246B2 (ja) 2005-07-14 2010-12-01 株式会社日立製作所 電力変換器
US9102242B2 (en) * 2006-01-06 2015-08-11 International Rectifier Corporation Mechatronic integration of motor drive and E-machine, especially smart-E-motor
JP5171520B2 (ja) * 2008-09-30 2013-03-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5443946B2 (ja) * 2009-11-02 2014-03-19 株式会社東芝 インバータ装置
JP6184335B2 (ja) 2014-01-31 2017-08-23 株式会社東芝 電力変換装置及び故障予兆検出方法
WO2015190192A1 (ja) * 2014-06-13 2015-12-17 日本精工株式会社 モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
US10071762B2 (en) * 2016-11-30 2018-09-11 Steering Solutions Ip Holding Corporation Detection and mitigation of inverter errors in steering system motors
JP6324474B1 (ja) * 2016-12-01 2018-05-16 三菱電機株式会社 モータシステムの制御装置および温度検出状態判定方法
JP6833638B2 (ja) 2017-07-21 2021-02-24 株式会社東芝 電動機用インバータ回路の評価装置および評価方法
JP6753837B2 (ja) 2017-12-18 2020-09-09 株式会社東芝 インバータ装置、及びインバータ装置の放熱特性検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019165545A (ja) 2019-09-26
US10958157B2 (en) 2021-03-23
US20190288596A1 (en) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6279898B2 (ja) スイッチング制御装置
US8380451B2 (en) System and method for monitoring the state of health of a power electronic system
JP2018096970A (ja) パワーモジュールのジャンクション温度測定方法
JP6217554B2 (ja) インバータ装置
JP6753883B2 (ja) 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびインバータ装置
JP5817641B2 (ja) インバータの暖機制御装置
JP2012135119A (ja) インバータ装置
JP5500136B2 (ja) 半導体電力変換装置
US10651780B2 (en) Method for operating a circuit assembly
CN110549869A (zh) 旋转驱动系统、逆变器控制方法及相关计算机程序
JP5455756B2 (ja) 電力変換装置
CN113412577A (zh) 用于改善电动马达的电流能力的方法和系统
JP6802126B2 (ja) インバータ制御装置
JP2019075909A (ja) 制御装置
JP5887854B2 (ja) 異常検出装置
JP2017103918A (ja) 回転電機の制御装置およびその制御方法
JP2015136217A (ja) インバータ制御装置
JP2019161927A (ja) 電力変換装置及び回転電気機械システム
KR20160070773A (ko) 전기 다비이스를 위한 열 보호
JP2009106106A (ja) 電動機の制御装置
JP2014239576A (ja) 電力変換装置
CN114552961A (zh) 逆变器、配置逆变器的方法、控制逆变器的方法以及相应的计算机程序
JP6005451B2 (ja) 電圧制御回路
JP2016116411A (ja) 半導体装置の異常検出方法
JP7211179B2 (ja) モータシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190816

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200618

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200721

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200820

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6753883

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151