JP6781190B2 - モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents
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Description
この高周波漏れ電流を抑制するために、特許文献1の多軸駆動システムは、各インバータ式駆動手段を第1の組と第2の組とに分け、第1の組のインバータ式駆動手段に対し第1のPWMキャリア信号を供給し、第2の組のインバータ式駆動手段に対し、第1のPWMキャリア信号と同期しかつ該第1のPWMキャリア信号と位相が180°ずれた第2のPWMキャリア信号を供給する。
前記N個のインバータと前記N個のモータとをそれぞれ接続するa×N個(aは自然数)のケーブル(例えば、後述のケーブルL11〜L13からLN1〜LN3)と、
前記N個のインバータにPWM信号を送るPWM信号出力部(例えば、後述のPWM信号出力部15)と、を備え、
前記N個のインバータにPWM信号を送るPWM信号出力部と、を備え、
前記N個のモータと前記N個のインバータと前記a×N個のケーブルとは、M個(MはNと同一又はNより小さい2以上の自然数)のグループに分けられ、
前記PWM信号出力部は、前記M個のグループの各グループに属する少なくも1つのインバータを駆動する前記PWM信号を、グループごとに位相を互いに360°/Mずらして出力する、モータ駆動装置である。
前記M個のPWM制御部は、前記三角波に基づいて位相が360°/Mずれた前記PWM信号を出力してもよい。
前記N個のインバータと前記N個のモータとをそれぞれ接続するa×N個(aは自然数)のケーブル(例えば、後述のケーブルL11〜L13からLN1〜LN3)と、
を備えたモータ駆動装置(例えば、後述のモータ駆動装置10)のモータ駆動方法において、
前記N個のインバータと前記a×N個のケーブルとは、M個(MはNと同一又はNより小さい2以上の自然数)のグループに分けられ、
前記M個のグループの各グループに属する少なくも1つのインバータを駆動するPWM信号は、グループごとに位相が互いに360°/Mずれている、モータ駆動方法である。
図1は、本発明の一実施形態のモータ駆動装置を示す構成図である。図2は図1のモータ駆動装置のコンバータ及びインバータの構成の細部を示す構成図である。図3は図1のモータ駆動装置のPWM信号出力部の構成を示す構成図である。
図1に示すモータ駆動装置10は、例えば、工作機械、ロボット、又は産業機械のモータを駆動するモータ駆動装置である。
モータの浮遊容量は例えば、モータ巻き線と枠(フレーム)との間に形成される。ケーブルの浮遊容量は例えば、電線間、対地間などに形成される。
インバータ13−1はコンバータ12と接続される入力側にコンデンサC1が設けられている。コンデンサC1は直流電力の脈動分を抑える平滑コンデンサ及び直流電圧を蓄積する蓄積用コンデンサとして機能する。また、インバータ13−1は、トランジスタTRと、トランジスタTRに並列に接続されるダイオードDとからなる構成単位が2行3列に配置されている。各列において、上行のトランジスタTRの一方の主端子(例えばエミッタ端子)は下行のトランジスタTRの他方の主端子(例えばコレクタ端子)と接続されている。
図2に示すインバータ13−1の2行3列に配置されたトランジスタTRの制御端子(例えばベース端子)には、PWM信号出力部15から信号SUN1、SVN1、SWN1及び反転信号SUI1、SVI1、SWI1が入力される。反転信号SUI1、SVI1、SWI1はそれぞれ信号SUN1、SVN1、SWN1の反転信号である。信号SUN1、SVN1、SWN1と反転信号SUI1、SVI1、SWI1とはPWM信号を構成する。
図2に示すインバータ13−2の2行3列に配置されたトランジスタTRの制御端子(例えばベース端子)には、PWM信号出力部15から信号SUN2、SVN2、SWN2及び反転信号SUI2、SVI2、SWI2が入力される。反転信号SUI2、SVI2、SWI2はそれぞれ信号SUN2、SVN2、SWN2の反転信号である。信号SUN2、SVN2、SWN2と反転信号SUI2、SVI2、SWI2とはPWM信号を構成する。
図1に示す、インバータ13−1〜13−Nと、インバータ13−1〜13−Nとモータ14−1〜14−Nとを接続するケーブルL11〜L13〜LN1〜LN3とにおいて、操作者は、モータ14−1〜14−Nの各モータの浮遊容量と、各モータと各インバータとを接続する3相のケーブルの浮遊容量とを加算した加算浮遊容量とをそれぞれ求める。そして、モータ14−1〜14−Nと、インバータ13−1〜13−Nと、ケーブルL11〜L13からLN1〜LN3とは、グループ間ではグループの浮遊容量が一致するように、M個(MはNと同一又はNより小さい2以上の自然数)のグループにグループ化される。
例えば、N=2の場合に、モータ14−1とケーブルL11〜L13との加算浮遊容量C1(C1=C11+C12+C13)を求め、更に、モータ14−2とケーブルL21〜L23との加算浮遊容量C2(C2=C21+C22+C23)を求める。加算浮遊容量C1が加算浮遊容量C2と一致する場合、モータ14−1とインバータ13−1とケーブルL11〜L13とで構成されるグループと、モータ14−2とインバータ13−2とケーブルL21〜L23とで構成されるグループとの2個のグループ(M=2)ができる。この場合は加算浮遊容量C1と加算浮遊容量C2とはそれぞれグループの浮遊容量となる。
なお、浮遊容量が一致するとは、完全に一致する場合の他、一定の範囲内に浮遊容量の差が入る場合(例えば一方の浮遊容量の上下に10%に他の浮遊容量が入る)も含まれる。
記憶部174には、浮遊容量が一致するグループ名、各グループに属するPWM制御部名、各グループに属するインバータ名、各グループに属するモータ名を記入したテーブルを記憶している。
表1は、N=2、M=2の場合のテーブルを示している。表1では、第1グループと第2グループでグループの浮遊容量が一致する。第1PWM制御部と第2PWM制御部は、PWM制御部16−1、16−2に対応し、第1インバータと第2インバータは、インバータ13−1、13−2に対応し、第1モータと第2モータは、モータ14−1、14−2に対応している。
以下、PWM信号出力部15の動作について、N=2、M=2の場合を例にとって説明する。操作者は、モータ14−1の浮遊容量と、インバータ13−1とモータ14−1とを接続するケーブルL11〜L13の浮遊容量とを加算した加算浮遊容量が、モータ14−2の浮遊容量と、インバータ13−2とモータ14−2とを接続するケーブルL21〜L23の浮遊容量とを加算した加算浮遊容量とが一致すると推定したとする。操作者は、インバータ13−1、13−2を特定する情報と、モータ14−1、14−2を特定する情報との少なくとも一方を、入出力部173を介して三角波発生器17に入力する。
比較器161−1、161−3、及び161−5にはそれぞれ、三角波発生器17から第1三角波が入力される。比較器161−1にはU相電圧指令VU1が入力され、比較器161−3にはV相電圧指令VV1が入力され、比較器161−5にはW相電圧指令VW1が入力される。
比較器161−3は、第1三角波とV相電圧指令VV1とを比較して、信号SVN1をインバータ13−1とNOT回路161−4とに出力する。NOT回路161−4は反転信号SVI1をインバータ13−1に出力する。
比較器161−5は、第1三角波とW相電圧指令WU1とを比較して、信号SWN1をインバータ13−1とNOT回路161−6とに出力する。NOT回路161−6は反転信号SWI1をインバータ13−1に出力する。
比較器162−1、162−3、及び162−5にはそれぞれ、三角波発生器17から第2三角波が入力される。比較器162−2にはU相電圧指令VU2が入力され、比較器162−3にはV相電圧指令VV2が入力され、比較器162−5にはW相電圧指令VW2が入力される。
PWM制御部16−2は、PWM制御部16−1と同様な動作により、インバータ13−2に対して、信号SUN2、SVN2及びSWN2、反転信号SUI2、SVI2及びSWI2を出力する。
このように、浮遊容量が一致する第1グループ及び第2グループで三角波の位相を上記のように位相を互いに180°ずらした三角波を出力することで、接地線に流れる漏れ電流が相殺され、高周波漏れ電流を抑制することができる。
例えば、図5に示すように、三角波発生器17は、三角波発生部171、制御部172、入出力部173、及び記憶部174の他に、浮遊容量推定部175及びグループ化部176を備えていてもよい。
この場合、浮遊容量推定部175は、操作者が入力するモータの型名、ケーブルの長さや種類等に基づいて、モータ14−1〜14−Nのそれぞれの浮遊容量と、インバータ13−1〜13−Nとモータ14−1〜14−Nとを接続するケーブルのそれぞれの浮遊容量との加算浮遊容量を求める。グループ化部176は、浮遊容量推定部175で計算された加算浮遊容量に基づいて浮遊容量が一致するグループを求め、表1又は表2のテーブルに例示したようなテーブルを作成する。制御部172は、作成されたテーブルを記憶部174に記憶する。
また、上述した実施形態は、グループ間で、グループの浮遊容量が一致するように、M個のグループにグループ化したが、これに限られず、グループ間で高周波漏れ電流を相殺できる任意の方法でグループ化してもよい。
上述した実施形態では、PWM制御部は、モータ駆動装置に含まれる構成としたが、PWM制御部の機能の一部又は全部をモータ駆動装置とは別体のPWM制御装置として設けてもよい。
12 コンバータ
13−1〜13−N インバータ
14−1〜14−N モータ
15 PWM信号出力部
16−1〜16−N PWM制御部
17 三角波発生器
Claims (4)
- N個(Nは2以上の自然数)のモータと、
前記N個(Nは2以上の自然数)のモータをそれぞれ制御するN個のインバータと、
前記N個のインバータと前記N個のモータとをそれぞれ接続するa×N個(aは自然数)のケーブルと、
前記N個のインバータにPWM信号を送るPWM信号出力部と、
少なくとも前記N個のモータに関する情報と前記a×N個のケーブルに関する情報とに基づいて、前記N個のモータそれぞれの浮遊容量と、前記a×N個のケーブルのそれぞれの浮遊容量との加算浮遊容量を計算する浮遊容量推定部と、
前記浮遊容量推定部で計算された前記加算浮遊容量に基づいて浮遊容量が一致するM個(MはNと同一又はNより小さい2以上の自然数)のグループにグループ化し、前記M個のグループそれぞれに含まれる少なくともモータ及びインバータの組み合わせを示すテーブルを作成するグループ化部と、を備え、
前記PWM信号出力部は、前記テーブルに基づいて前記M個のグループの各グループに属する少なくも1つのインバータを駆動する前記PWM信号を、グループごとに位相を互いに360°/Mずらして出力する、モータ駆動装置。 - 前記PWM信号出力部は、それぞれM個のグループの各グループのインバータに前記PWM信号を出力するM個のPWM制御部と、該M個のPWM制御部に位相が360°/Mずれた三角波を出力する三角波発生器とを備え、
前記M個のPWM制御部は、前記三角波に基づいて位相が360°/Mずれた前記PWM信号を出力する請求項1に記載のモータ駆動装置。 - 前記モータは3相モータである、請求項1又は2に記載のモータ駆動装置。
- N個(Nは2以上の自然数)のモータと、
前記N個(Nは2以上の自然数)のモータをそれぞれ制御するN個のインバータと、
前記N個のインバータと前記N個のモータとをそれぞれ接続するa×N個(aは自然数)のケーブルと、
を備えたモータ駆動装置のモータ駆動方法において、
少なくとも前記N個のモータに関する情報と前記a×N個のケーブルに関する情報とに基づいて、前記N個のモータそれぞれの浮遊容量と、前記a×N個のケーブルのそれぞれの浮遊容量との加算浮遊容量を計算し、
計算された前記加算浮遊容量に基づいて浮遊容量が一致するM個(MはNと同一又はNより小さい2以上の自然数)のグループを求め、前記M個のグループそれぞれに含まれる少なくともモータ及びインバータの組み合わせを示すテーブルを作成し、
前記M個のグループの各グループに属する少なくも1つのインバータを駆動するPWM信号は、前記テーブルに基づいて前記インバータグループごとに位相が互いに360°/Mずれている、モータ駆動方法。
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