JP7090829B1 - Motor control device - Google Patents
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Abstract
モータ制御装置(1)は、整流回路(7)と、交流電源(2)と整流回路(7)との間に配置されるスイッチ(4)と、モータ(3)に交流電力を供給するインバータ回路(8)と、インバータ回路(8)のスイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号を出力すると共に、スイッチ(4)の導通及び非導通を切り替える信号を出力する制御部(10)と、交流電源(2)とスイッチ(4)とを接続する電源電圧供給ケーブル(5)における各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる電圧発生回路(31)と、電圧発生回路(31)に生じた絶縁抵抗電圧を検出する電圧検出回路(32)と、を備える。The motor control device (1) includes a rectifying circuit (7), a switch (4) arranged between the AC power supply (2) and the rectifying circuit (7), and an inverter that supplies AC power to the motor (3). A control unit (10) that outputs a signal for controlling the continuity and non-conduction of the switching element of the circuit (8) and the inverter circuit (8) and outputs a signal for switching the continuity and non-conduction of the switch (4). A voltage generation circuit (31) that draws in the voltage of each phase wiring in the power supply voltage supply cable (5) that connects the AC power supply (2) and the switch (4) to generate an insulation resistance voltage according to the insulation resistance, and a voltage. A voltage detection circuit (32) for detecting the insulation resistance voltage generated in the generation circuit (31) is provided.
Description
本開示は、電気機器に搭載されるモータを制御するモータ制御装置に関する。 The present disclosure relates to a motor control device that controls a motor mounted on an electric device.
電気機器において、電気機器の絶縁性能の劣化がある値を超えた状態となる絶縁破壊は、漏電を引き起こし、甚大な事故につながる可能性がある。このため、絶縁破壊による漏電は、漏電遮断器などで保護しなければならない。また、可能であれば、電気機器における絶縁抵抗値の低下を監視して、漏電遮断器を動作させずに、絶縁破壊を未然に防ぐことが望まれる。絶縁抵抗は、電気機器における電路とアースとの間の絶縁性能の表す性能値、即ち漏洩電流の流れにくさを表す性能値である。一方、漏電遮断器は、装置から対地への漏れ電流を検出することはできるが、絶縁性能が低下した状態である絶縁劣化による絶縁抵抗の僅かな変化を測定することは困難である。 In electrical equipment, dielectric breakdown in which the deterioration of the insulation performance of the electrical equipment exceeds a certain value may cause electric leakage and lead to a serious accident. Therefore, leakage due to dielectric breakdown must be protected by a leakage breaker or the like. Further, if possible, it is desired to monitor the decrease in the insulation resistance value in the electric device and prevent the dielectric breakdown without operating the earth-leakage circuit breaker. The insulation resistance is a performance value indicating the insulation performance between the electric circuit and the ground in the electric device, that is, a performance value indicating the difficulty of the flow of leakage current. On the other hand, although the earth-leakage circuit breaker can detect the leakage current from the device to the ground, it is difficult to measure a slight change in the insulation resistance due to the deterioration of the insulation, which is a state in which the insulation performance is deteriorated.
工場の生産現場で用いられる工作機械又はロボットには、幾つものモータ、及びモータへ給電するケーブル(以降、「モータ動力ケーブル」と呼ぶ)が使用されている。このモータ動力ケーブルでは、使用中において、屈曲伸展する動作と、摺動する動作とが繰り返される。このため、モータ動力ケーブルは、経年的に劣化する。また、モータの筐体とモータコイルとの間の絶縁材も、絶縁劣化が経年的に進む部材である。 Machine tools or robots used at production sites in factories use a number of motors and cables that supply power to the motors (hereinafter referred to as "motor power cables"). In this motor power cable, the operation of bending and extending and the operation of sliding are repeated during use. Therefore, the motor power cable deteriorates over time. Further, the insulating material between the housing of the motor and the motor coil is also a member whose insulation deteriorates over time.
通常は、モータ及びモータ動力ケーブルの絶縁劣化が生じても、十分大きな漏れ電流が流れた時点で、系統に接続された漏電遮断器が作動して装置全体が停止する。このため、安全上の問題はない。しかしながら、漏電遮断器が作動すると、装置が突然停止するので、生産に与える影響が大きい。また、漏電遮断器は、単に装置と系統とを電気的に切り離すだけであり、漏電の原因箇所が不明確であるので、装置の復旧にも時間がかかる。このため、絶縁抵抗値の低下を敏感に検出する機構が必要とされている。 Normally, even if the insulation of the motor and the motor power cable deteriorates, the earth-leakage circuit breaker connected to the system operates and the entire device stops when a sufficiently large leakage current flows. Therefore, there is no safety problem. However, when the earth-leakage circuit breaker is activated, the device suddenly stops, which has a great influence on production. In addition, the earth-leakage circuit breaker simply electrically disconnects the device from the system, and the location of the cause of the leakage is unclear, so that it takes time to recover the device. Therefore, there is a need for a mechanism that sensitively detects a decrease in insulation resistance value.
このような技術的背景の下、下記特許文献1には、絶縁抵抗値の低下を検出する技術が開示されている。具体的に、特許文献1では、モータ駆動アンプの動作停止中において、電磁接触器の接点を規定時間オンし、3相電力を整流回路で整流して平滑コンデンサを充電する。その後、平滑コンデンサの電圧を放電し、規定の電圧になったときに2つのスイッチの接点を閉じて、閉回路を形成する。そして、閉回路内の検出抵抗の両端電圧を基準値と比較することで、絶縁抵抗値の低下を検出している。特許文献1の技術では、絶縁抵抗測定用の電源を平滑コンデンサとしているので、入力電源の接地方式に依らず、絶縁抵抗値の低下を検出できるという利点がある。
Against such a technical background, the following
上述したように、特許文献1の技術は、絶縁抵抗測定用の電源をコンデンサとしているので、コンデンサを充電しなければ絶縁抵抗を測定することはできない。一方、モータ又はモータ動力ケーブルの絶縁劣化が進行している場合、絶縁抵抗が非常に小さくなっている可能性がある。この状態のときに、電源電圧を整流回路に印加してコンデンサの充電を開始すると、モータ制御装置に過大な電流が流れて内部の回路が破損する可能性がある。従って、特許文献1の技術では、絶縁抵抗値の低下を検出する前に装置が損傷するおそれがあり、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出できないという問題がある。
As described above, in the technique of
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出できるモータ制御装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a motor control device capable of safely and reliably detecting deterioration of insulation performance.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本開示に係るモータ制御装置は、整流回路と、スイッチと、平滑コンデンサと、インバータ回路と、制御部と、電圧発生回路と、電圧検出回路とを備える。整流回路は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する。スイッチは、交流電源と整流回路との間に配置される。平滑コンデンサは、直流電力を平滑化する。インバータ回路は、直流電力をモータへ供給する交流電力に変換する。制御部は、インバータ回路のスイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号を出力すると共に、スイッチの導通及び非導通を切り替える信号を出力する。電圧発生回路は、交流電源とスイッチとを接続する電源電圧供給ケーブルにおける各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる。電圧検出回路は、電圧発生回路に生じた絶縁抵抗電圧を検出する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the motor control device according to the present disclosure includes a rectifier circuit, a switch, a smoothing capacitor, an inverter circuit, a control unit, a voltage generation circuit, and a voltage detection circuit. To prepare for. The rectifier circuit converts AC power from AC power to DC power. The switch is located between the AC power supply and the rectifier circuit. The smoothing capacitor smoothes the DC power. The inverter circuit converts DC power into AC power supplied to the motor. The control unit outputs a signal for controlling continuity and non-conduction of the switching element of the inverter circuit, and outputs a signal for switching between continuity and non-conduction of the switch. The voltage generation circuit draws in the voltage of each phase wiring in the power supply voltage supply cable connecting the AC power supply and the switch, and generates an insulation resistance voltage corresponding to the insulation resistance. The voltage detection circuit detects the insulation resistance voltage generated in the voltage generation circuit.
本開示に係るモータ制御装置によれば、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出できるという効果を奏する。 According to the motor control device according to the present disclosure, there is an effect that deterioration of insulation performance can be detected safely and surely.
以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態におけるモータ制御装置について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は例示であって、以下の実施の形態によって本開示の範囲が限定されるものではない。また、以下の説明において、「接続」という文言は、構成要素同士が直接的に接続される場合と、構成要素同士が他の構成要素を介して間接的に接続される場合との双方を含んでいる。 The motor control device according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are examples, and the scope of the present disclosure is not limited by the following embodiments. Further, in the following description, the word "connection" includes both a case where components are directly connected to each other and a case where components are indirectly connected to each other via other components. I'm out.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるモータ制御装置1の構成例を示す図である。図1に示すように、モータ制御装置1は、入力電源である交流電源2と、電気機器の一例であるモータ3との間に配置される。モータ制御装置1は、交流電源2からの交流電力を、スイッチ4を介して受電する。モータ制御装置1は、モータ3に電力供給を行ってモータ3を駆動する。要すれば、モータ制御装置1は、モータ3の可変速制御を行う。交流電源2及びスイッチ4は、電源電圧供給ケーブル5により接続される。モータ制御装置1及びモータ3は、モータ動力ケーブル6により接続される。即ち、モータ3への交流電力は、モータ動力ケーブル6を介して供給される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
交流電源2は、三相の交流電圧を発生する三相交流電源である。交流電源2は、3つの端子2R,2S,2Tを備える。端子2RはR相の交流電圧が出力される端子であり、端子2SはS相の交流電圧が出力される端子であり、端子2TはT相の交流電圧が出力される端子である。
The
一般的に、モータ制御装置1は、システム停止時においては、交流電源2からの電力供給を遮断する。そのために、交流電源2とモータ制御装置1との間には、スイッチ4が配置されている。スイッチ4の一例は、電磁接触器である。スイッチ4は、交流電源2とモータ制御装置1との間の電気的接続を開閉し、電力供給の導通及び遮断を行う。
Generally, the
スイッチ4は、3つの入力端子41,42,43と、3つの出力端子44,45,46とを備える。スイッチ4は、交流電源2と、後述する整流回路7との間に配置される。スイッチ4が導通すると、端子2Rと入力端子41とが接続され、端子2Sと入力端子42とが接続され、端子2Tと入力端子43とが接続される。このとき、入力端子41に入力された電力は出力端子44から出力され、入力端子42に入力された電力は出力端子45から出力され、入力端子43に入力された電力は出力端子46から出力される。
The
スイッチ4は、標準で非導通のスイッチである。スイッチ4は、モータ制御装置1から送出されるスイッチ切替信号(以降、「SW切替信号」と呼ぶ)CSを受信し、導通及び非導通を切り替える。SW切替信号CSは、Highレベル又はLowレベルの電位を取る信号である。例えば、SW切替信号CSがHighレベルになると、スイッチ4の入力端子41,42,43と、対応する出力端子44,45,46との間が個々に導通し、SW切替信号CSがLowレベルになると非導通に戻る。SW切替信号CSは、標準がLowレベルの信号である。このため、SW切替信号CSがHighレベルになるまでの間、スイッチ4は、非導通の状態である。
The
モータ制御装置1は、交流電源2からの交流電力を受電する交流入力端子71,72,73と、モータ3に供給する交流電力を出力する交流出力端子83,84,85とを備える。スイッチ4の出力端子44と交流入力端子71との間、スイッチ4の出力端子45と交流入力端子72との間、及びスイッチ4の出力端子46と交流入力端子73との間が電源電圧供給ケーブル5を介して接続される。
The
モータ制御装置1は、整流回路7と、平滑コンデンサC1と、インバータ回路8と、絶縁抵抗検出回路9と、制御部10と備える。
The
整流回路7は、前述した交流入力端子71,72,73と、直流出力端子74と、直流出力端子75とを備える。整流回路7は、交流電源2からの三相の交流電力を直流電力に変換する全波整流回路である。直流出力端子74は、変換した直流電力を出力する2つの端子のうちの、高電位側の電位(以降、「P電位」と呼ぶ)を出力する端子であり、直流出力端子75は、低電位側の電位(以降、「N電位」と呼ぶ)を出力する端子である。なお、本稿では、N電位を「第1電位」と呼び、P電位を「第2電位」と呼ぶことがある。
The rectifier circuit 7 includes the above-mentioned
平滑コンデンサC1は、整流回路7によって変換された直流電力を平滑化するコンデンサである。平滑コンデンサC1の一端はP電位を出力する直流出力端子74に接続され、平滑コンデンサC1の他端はN電位を出力する直流出力端子75に接続される。
The smoothing capacitor C1 is a capacitor that smoothes the DC power converted by the rectifier circuit 7. One end of the smoothing capacitor C1 is connected to a
インバータ回路8は、P電位を入力電位とする直流入力端子81と、N電位を入力電位とする直流入力端子82と、前述した交流出力端子83,84,85とを備える。インバータ回路8は、三相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を有する。インバータ回路8は、整流回路7によって変換された直流電力をモータ3へ供給する交流電力へ変換する。直流入力端子81は平滑コンデンサC1の一端に接続され、直流入力端子82は平滑コンデンサC1の他端に接続される。交流出力端子83,84,85は、モータ動力ケーブル6を介してモータ3と接続される。
The
絶縁抵抗検出回路9は、絶縁抵抗を算出するための電圧の検出値である絶縁抵抗検出値VRを制御部10へ送出する回路である。制御部10は、絶縁抵抗検出回路9から送出された絶縁抵抗検出値VRを受信する。制御部10は、インバータ回路8の各スイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号である駆動指令DSを生成して、インバータ回路8に出力する。また、制御部10は、スイッチ4の導通及び非導通を切り替えるSW切替信号CSを生成して、スイッチ4に出力する。
The insulation
駆動指令DSは、Highレベル又はLowレベルの電位を取る信号である。駆動指令DSがHighレベルの信号であるとき、スイッチング素子は導通する。駆動指令DSがLowレベルの信号であるとき、スイッチング素子は非導通となる。駆動指令DSは、標準がLowレベルである。このため、制御部10からHighレベルの信号が送出されるまでの間、スイッチング素子は非導通の状態である。
The drive command DS is a signal that takes a high level or low level potential. When the drive command DS is a high level signal, the switching element conducts. When the drive command DS is a Low level signal, the switching element becomes non-conducting. The standard of the drive command DS is Low level. Therefore, the switching element is in a non-conducting state until the high level signal is transmitted from the
以上のように、モータ制御装置1は、スイッチ4を介して交流電源2からの交流電力を整流回路7で受電し、受電した交流電力を直流電力に変化した後、再度モータ3への交流電力に変換してモータ3を駆動する。システム停止時は、スイッチ4を非導通に制御して、交流電源2からモータ制御装置1への電力供給を遮断する。一方、モータ3を駆動する場合、スイッチ4を導通に制御して、交流電源2からモータ制御装置1への電力供給を行う。これらの動作が、モータ制御装置1の基本動作である。
As described above, the
図2は、実施の形態1のモータ制御装置1における要部の動作波形を示す図である。図2の横軸は時間を表している。また、図2の上段部には、交流電源2から出力される1相分の電源電圧が示され、中上段部には、スイッチ4へのSW切替信号CSが示されている。また、図2の中下段部には、整流回路7の交流入力端子71,72,73に入力される電圧のうちで、上段部に示す電源電圧と同相の入力端子の電圧が示され、下段部には、P電位―N電位間の電圧の波形が示されている。
FIG. 2 is a diagram showing an operation waveform of a main part in the
図2に示されるように、スイッチ4が遮断状態であるとき、整流回路7には交流電源2は供給されない。一方、スイッチ4が導通すると、整流回路7には電源電圧が印加され、時間の経過と共に、P電位―N電位間に電圧が発生する。
As shown in FIG. 2, when the
図3は、実施の形態1のモータ制御装置1が備える絶縁抵抗検出回路9の構成例を示す図である。図3には、絶縁抵抗検出回路9を電源電圧供給ケーブル5とN電位との間に配置した場合の例が示されている。絶縁抵抗検出回路9は、電圧発生回路31と、電圧検出回路32とを備えている。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the insulation
電圧発生回路31は、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで、絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生する回路である。電圧検出回路32は、電圧発生回路31に生じた絶縁抵抗電圧を検出する回路である。
The
電圧発生回路31は、ダイオードD1,D2,D3と、電流制限抵抗35と、検出抵抗36とを備える。電圧発生回路31において、ダイオードD1のアノードは電源電圧供給ケーブル5のT相に接続され、ダイオードD2のアノードは電源電圧供給ケーブル5のS相に接続され、ダイオードD3のアノードは電源電圧供給ケーブル5のR相に接続される。即ち、各々のダイオードのアノードは、電源電圧供給ケーブル5の対応する各相配線に接続される。また、ダイオードD1,D2,D3の各カソードは、電流制限抵抗35の一端に共通に接続される。電流制限抵抗35の他端は検出抵抗36の一端に接続され、検出抵抗36の他端はN電位に接続される。また、検出抵抗36の両端は、電圧検出回路32に接続される。
The
図4は、実施の形態1のモータ制御装置1が備える電圧発生回路31における要部の動作波形を示す図である。まず、交流電源2から電源電圧が印加されると、電源電圧供給ケーブル5には、図4の右側上段部に示すような、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの間で変化する正弦波の電圧が現れる。図4において、例えばV[T-S]は、S相を基準とするT相の電圧、即ちT相-S相間の線間電圧である。以下、V[R-S]はR相-S相間の線間電圧、V[R-T]はR相-T相間の線間電圧、V[S-T]はS相-T相間の線間電圧、V[S-R]はS相-R相間の線間電圧、V[T-R]はT相-R相間の線間電圧である。このとき、ダイオードD1,D2,D3は、6つの線間電圧のうちで最大の線間電圧が印加されている相に接続されるダイオードが導通する。このため、図4の右側下段部に示すように、共通に接続されたダイオードD1,D2,D3の各カソードには、各線間電圧の最大電圧とN電位との間の電位差に対応する電圧が現れる。
FIG. 4 is a diagram showing an operation waveform of a main part in the
図5は、図1に示すモータ制御装置1が絶縁抵抗検出回路9を備えていないときに流れ得る地絡電流の説明に供する図である。例えば、モータ動力ケーブル6で地絡が発生していた場合、平滑コンデンサC1が未充電であるときに、スイッチ4を導通させると、図5に記載した太二点鎖線で示す経路の地絡電流が流れ得る。平滑コンデンサC1が充電されている場合、平滑コンデンサC1に蓄積された電荷が地絡電流の大きさを制限するので、地絡電流は過電流とはならない。一方、平滑コンデンサC1が未充電である場合、地絡電流は平滑コンデンサC1をスルーして流れるので、地絡電流は過電流になり得る。この過電流は、インバータ回路8内のP電位側のダイオードに流れるので、P電位側のダイオードが破損する可能性がある。また、電源電圧の位相によっては、図5とは逆向きの地絡電流が流れる。この場合には、インバータ回路8内のN電位側のダイオードが破損する可能性がある。なお、ここでは、モータ動力ケーブル6で地絡が発生していた場合について説明したが、モータ3で地絡が発生していた場合も同様な経路の過電流が流れ得る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the ground fault current that can flow when the
上記のように、モータ制御装置1を含むモータ制御システムに地絡が発生している場合、平滑コンデンサC1未充電の状態でスイッチ4を導通すると、インバータ回路8の素子を破損してしまうという課題がある。
As described above, when a ground fault has occurred in the motor control system including the
次に、実施の形態1のモータ制御装置1における要部の動作について、図6、図7及び図8の図面を参照して説明する。図6、図7及び図8は、それぞれ実施の形態1のモータ制御装置1における要部の動作説明に供する第1、第2及び第3の図である。
Next, the operation of the main part in the
まず、前述のように、モータ制御システムでは、システム停止時において、モータ3への電力供給を遮断するため、スイッチ4を非導通としている。また、モータ3を動作させる場合、交流電源2からモータ制御装置1への電力供給を行うため、スイッチ4を導通する。
First, as described above, in the motor control system, the
一方、スイッチ4が遮断されている場合であっても、システム全体の絶縁性能が劣化すると、図6の太破線で示す経路の地絡電流が流れる。図6では、モータ動力ケーブル6の絶縁性能が劣化したことを想定して、モータ動力ケーブル6とアースとの間に絶縁抵抗37を記載している。なお、モータ3の絶縁性能が劣化した場合には、モータ3とアースとの間に絶縁抵抗37が形成される。
On the other hand, even when the
モータ動力ケーブル6の絶縁性能が劣化した場合、ダイオードD1,D2,D3を介し、電源電圧供給ケーブル5からN電位に向かって地絡電流が流れ込む。そして、N電位に流れ込んだ地絡電流は、インバータ回路8、モータ動力ケーブル6及び絶縁抵抗37を介して交流電源2に戻る。この地絡電流は、電流制限抵抗35の抵抗値を調整することで抑えることができる。これにより、モータ制御システムの回路を保護することが可能である。絶縁抵抗が0[Ω]の場合でも、電流制限抵抗35を適した抵抗値にすることで、モータ制御システムの回路を保護することが可能となる。
When the insulation performance of the
検出抵抗36の電圧は、電流制限抵抗35と、検出対象である絶縁抵抗37と共に分圧され、電圧検出回路32に適した電圧に変換される。具体的には、図7に示すように、検出抵抗36の両端間に電圧ΔVが発生する。この電圧ΔVは、前述した絶縁抵抗電圧である。実施の形態1において、絶縁抵抗電圧は、N電位を基準とする電圧である。電圧検出回路32は、この電圧ΔVを検出し、その検出値を制御部10へ送出する。電圧ΔVの検出値は、前述した絶縁抵抗検出値VRである。制御部10は、絶縁抵抗検出値VRに基づいて、絶縁抵抗37の抵抗値である絶縁抵抗値を算出する。
The voltage of the
電圧発生回路31及び電圧検出回路32について補足する。電圧発生回路31において、検出抵抗36に流れる電流は、低電流に抑えることができる。このため、電圧検出回路32は、フォトカプラ等の電子部品を使用して構成することが可能である。
The
図8には、絶縁性能劣化時におけるモータ制御システムの等価回路が簡略的に示されている。図8において、Vinは、ダイオードD1,D2,D3のカソードに出現する電圧である。また、R1は電流制限抵抗35の抵抗値、R2は検出抵抗36の抵抗値、Rは絶縁抵抗37の抵抗値、即ち絶縁抵抗値である。また、Iは、絶縁抵抗検出回路9の電圧発生回路31に流れる電流である。このとき、以下の(1)、(2)式が成り立つ。
FIG. 8 simply shows the equivalent circuit of the motor control system when the insulation performance deteriorates. In FIG. 8, Vin is a voltage that appears at the cathodes of the diodes D1, D2, and D3. Further, R1 is the resistance value of the current limiting
また、上記(1)、(2)式から電流Iを消去することで、以下の(3)式が得られる。 Further, by eliminating the current I from the above equations (1) and (2), the following equation (3) can be obtained.
従って、制御部10は、上記(3)式の演算を行うことにより、絶縁抵抗37の抵抗値である絶縁抵抗値Rを求めることができる。
Therefore, the
図9は、実施の形態1における制御部10の機能を実現するためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。実施の形態1における制御部10の機能を実現する場合には、図9に示されるように、演算を行うプロセッサ200、プロセッサ200によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ202、及び信号の入出力を行うインタフェース204を含む構成とすることができる。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the function of the
プロセッサ200は、演算手段の例示である。プロセッサ200は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)、又はDSP(Digital Signal Processor)と称される演算手段であってもよい。また、メモリ202には、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)を例示することができる。
The
メモリ202には、実施の形態1における制御部10の機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ200は、インタフェース204を介して必要な情報を授受し、メモリ202に格納されたプログラムをプロセッサ200が実行し、メモリ202に格納されたテーブルをプロセッサ200が参照することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ200による演算結果は、メモリ202に記憶することができる。
The
また、実施の形態1における制御部10の機能の実現する場合には、図10に示す構成でもよい。図10は、実施の形態1における制御部10の機能を実現するためのハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。図10では、図9に示すプロセッサ200及びメモリ202が処理回路203に置き替えられている。処理回路203は、単一回路、複合回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。処理回路203に入力する情報、及び処理回路203から出力する情報は、インタフェース204を介して入手することができる。
Further, when the function of the
制御部10は、絶縁性能の劣化を判定するための閾値をメモリ202又は処理回路203に保持しておき、算出した絶縁抵抗値Rと閾値とを比較する。絶縁抵抗値Rが閾値を下回っていた場合、制御部10は、SW切替信号CSをLowレベル信号のままにする。これにより、整流回路7に電源電圧が印加されるのを阻止できるので、過電流による破損を防止できる。
The
モータ3又はモータ動力ケーブル6の絶縁抵抗値Rが十分に大きいとき、電源電圧供給ケーブル5とN電位との間に生じる電位差は極めて小さいので、絶縁抵抗検出回路9に流れる電流Iの値は小さく、上記(2)式に示される電圧ΔVの値も小さくなる。これにより、上記(3)式で算出される絶縁抵抗値Rは大きくなり、絶縁抵抗値Rが閾値を上回る。
When the insulation resistance value R of the
制御部10は、絶縁抵抗値Rが閾値を上回っている場合には、SW切替信号CSをHighレベル信号に切り替える。これにより、前述したモータ制御装置1の基本動作に基づいて、モータ3を駆動することが可能である。
When the insulation resistance value R exceeds the threshold value, the
以上説明したように、実施の形態1のモータ制御装置1によれば、電圧発生回路31は、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗37に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる。電圧検出回路32は、電圧発生回路31に生じた絶縁抵抗電圧を検出する。モータ制御装置1は、絶縁抵抗電圧の検出値に基づいて地絡検知を行うことができる。また、モータ制御装置1は、スイッチ4を導通する前にモータ3又はモータ動力ケーブル6の絶縁性能の劣化を検知することができる。これにより、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出することが可能である。
As described above, according to the
また、実施の形態1のモータ制御装置1によれば、制御部10は、交流電源2と整流回路7との間に配置されるスイッチ4が非導通であるときの電圧検出回路32の検出値に基づいて、絶縁抵抗値Rを算出し、算出した絶縁抵抗値Rを予め設定した閾値と比較することで、スイッチ4の導通及び非導通を制御することができる。これによりモータ制御装置1を含むモータ制御システムを構成する各回路の故障を未然に防止することができる。各回路の故障を未然に防止することは、モータ制御システムのメンテナンスのコスト及び時間の削減にもつながる。また、絶縁抵抗値Rの低下を事前に検知し、絶縁抵抗値Rが低下した要因を取り除くことで、モータ3を動作させることができる。これにより、モータ制御システムの復旧までの時間を短縮することができると共に、モータ制御システムの信頼性を向上させることができる。また、絶縁抵抗値Rが低下した要因を取り除けば、モータ制御システムを自動復帰させることも可能である。
Further, according to the
実施の形態2.
図11は、実施の形態2におけるモータ制御装置1Aの構成例を示す図である。実施の形態2におけるモータ制御装置1Aでは、図1に示す実施の形態1におけるモータ制御装置1の構成において、絶縁抵抗検出回路9が絶縁抵抗検出回路9Aに置き替えられている。その他の構成は、図1と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して示すと共に、重複する説明は割愛する。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the
図12は、実施の形態2のモータ制御装置1Aが備える絶縁抵抗検出回路9Aの構成例を示す図である。図12に示す絶縁抵抗検出回路9Aを図3に示す絶縁抵抗検出回路9と比較すると、電圧発生回路31が電圧発生回路31Aに置き替えられ、電圧検出回路32が電圧検出回路32Aに置き替えられている。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the insulation
電圧発生回路31Aは、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで、絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生する。具体的に、電圧発生回路31Aは、ダイオードD1,D2,D3と、電流制限抵抗35と、を備える。電圧発生回路31Aにおいて、ダイオードD1,D2,D3の接続は、実施の形態1と同じである。電流制限抵抗35の一端は共通に接続されたダイオードD1,D2,D3の各カソードに接続され、電流制限抵抗35の他端はP電位に接続される。実施の形態2の電圧発生回路31Aにおいて、絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧は、電流制限抵抗35の他端が接続されるP電位に発生する。そこで、電圧検出回路32Aは、電圧発生回路31AのP電位に生じた絶縁抵抗電圧をN電位基準で検出し、その検出値を絶縁抵抗検出値VRとして制御部10に送出する。
The
次に、実施の形態2のモータ制御装置1Aにおける要部の動作について、図13、図14、図15及び図16の図面を参照して説明する。図13、図14、図15及び図16は、それぞれ実施の形態2のモータ制御装置1Aにおける要部の動作説明に供する第1、第2、第3及び第4の図である。
Next, the operation of the main part in the
スイッチ4が遮断されている状態において、システム全体の絶縁性能が劣化すると、図13に太二点鎖線で示す経路の地絡電流が流れる。図13では、モータ動力ケーブル6の絶縁性能が劣化したことを想定して、モータ動力ケーブル6とアースとの間に絶縁抵抗37を記載している。
If the insulation performance of the entire system deteriorates while the
モータ動力ケーブル6の絶縁性能が劣化した場合、ダイオードD1,D2,D3を介し、電源電圧供給ケーブル5からP電位に向かって地絡電流が流れ込む。平滑コンデンサC1は未充電であるので、P電位に流れ込んだ地絡電流は、平滑コンデンサC1を充電しながら、インバータ回路8、モータ動力ケーブル6及び絶縁抵抗37を介して交流電源2に戻る。
When the insulation performance of the
共通に接続されたダイオードD1,D2,D3の各カソードには、図14の右側中段部に示すように、各線間電圧の最大電圧VmaxとP電位との間の電位差に対応する電圧が現れる。平滑コンデンサC1は、この電圧によって充電される。平滑コンデンサC1の充電が進むと、平滑コンデンサC1の電圧(以降、「コンデンサ電圧」と呼ぶ)ΔVpnは、図14の右側下段部に示すように、最大電圧Vmaxに徐々に近づいていく。 As shown in the middle part on the right side of FIG. 14, a voltage corresponding to the potential difference between the maximum voltage Vmax of each line voltage and the P potential appears at each cathode of the diodes D1, D2, and D3 that are commonly connected. The smoothing capacitor C1 is charged by this voltage. As the charging of the smoothing capacitor C1 progresses, the voltage of the smoothing capacitor C1 (hereinafter referred to as “capacitor voltage”) ΔVpn gradually approaches the maximum voltage Vmax as shown in the lower right part of FIG.
図15には、絶縁性能劣化時におけるモータ制御システムの等価回路が簡略的に示されている。図15において、Vinは、ダイオードD1,D2,D3のカソードに出現する電圧である。また、R1は電流制限抵抗35の抵抗値、Cは平滑コンデンサC1の容量値、Rは絶縁抵抗37の抵抗値である。また、Iは、電圧発生回路31Aに流れる電流である。このとき、以下の(4)、(5)式が成り立つ。
FIG. 15 simply shows the equivalent circuit of the motor control system when the insulation performance deteriorates. In FIG. 15, Vin is a voltage that appears at the cathodes of the diodes D1, D2, and D3. Further, R1 is the resistance value of the current limiting
上記(4)式において、εは自然対数の底であり、tは充電時間である。また、上記(5)式に示されるように、Rsumは、電流制限抵抗35の抵抗値R1と、絶縁抵抗37の絶縁抵抗値Rとを加算した全抵抗値である。上記(4)、(5)式から全抵抗値Rsumを消去すると、以下の(6)式が得られる。
In the above equation (4), ε is the base of the natural logarithm and t is the charging time. Further, as shown in the above equation (5), Rsum is the total resistance value obtained by adding the resistance value R1 of the current limiting
電圧検出回路32Aは、正常時、即ち絶縁性能が劣化していない状態時において、図示しない制御電源が立ち上がってから時間t1経過したときのコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1)を事前に測定しておく。制御部10は、この測定値を正常時のデータとしてメモリ202に記憶しておく。そして、絶縁性能の評価時において、電圧検出回路32Aは、制御電源が立ち上がってから時間t1経過したときのコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1*)を測定し、測定結果を制御部10に通知する。制御部10は、評価時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1*)と、対応する正常時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1)とを比較する。評価時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1*)が正常時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1)よりも大きいとき、制御部10は、絶縁抵抗値Rが低下していると判定することができる。
The
次に、本判定の留意点について説明する。まず、正常時のデータは事前に測定した代表データであるため、製品によって個体差がでることが考えられる。このため、判定の精度を高めるため、複数の時間におけるデータを比較することが望ましい。ここでは、3つの異なる時間t1,t2,t3(t1<t2<t3)で測定する例について説明する。なお、正常時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1,Vpn2,Vpn3)のデータは事前に測定されて、制御部10のメモリ202に記憶されているものとする。
Next, the points to be noted in this determination will be described. First, since the normal data is representative data measured in advance, it is possible that individual differences may occur depending on the product. Therefore, in order to improve the accuracy of the determination, it is desirable to compare the data at a plurality of times. Here, an example of measuring at three different times t1, t2, t3 (t1 <t2 <t3) will be described. It is assumed that the data of the capacitor voltage ΔVpn (Vpn1, Vpn2, Vpn3) in the normal state is measured in advance and stored in the
絶縁性能の評価時において、電圧検出回路32Aは、制御電源が立ち上がってから時間t1,t2,t3経過したときのコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1*,Vpn2*,Vpn3*)を測定し、測定結果を制御部10に通知する。制御部10は、評価時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1*,Vpn2*,Vpn3*)の平均値と、対応する正常時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1,Vpn2,Vpn3)の平均値とを比較する。評価時のコンデンサ電圧ΔVpnの平均値が、正常時のコンデンサ電圧ΔVpn(Vpn1,Vpn2,Vpn3)の平均値よりも大きいとき、制御部10は、絶縁抵抗値Rが低下していると判定することができる。このようにすれば、絶縁抵抗値Rの算出精度を高めることができる。
At the time of evaluation of the insulation performance, the
また、絶縁抵抗値Rを算出する上記(6)式には、充電時間を表す時間tが含まれている。前述したように、時間tは、平滑コンデンサC1の充電が開始されてからの時間であるため、制御電源が立ち上がってからの時間t1,t2,t3のままでは、正確な計算値とはならない。図16には、時刻0で充電が開始され、時間の経過と共に変化するコンデンサ電圧ΔVpnの波形が示されている。時刻t0は制御電源が立ち上がる時刻であり、時刻t01,t02,t03は、コンデンサ電圧ΔVpnを測定する任意の時刻である。また、ΔTは、充電が開始される時刻0と制御電源が立ち上がる時刻t0との間の時間差である。
Further, the above equation (6) for calculating the insulation resistance value R includes a time t representing a charging time. As described above, since the time t is the time after the charging of the smoothing capacitor C1 is started, the time t1, t2, and t3 after the control power supply is turned on is not an accurate calculated value. FIG. 16 shows a waveform of a capacitor voltage ΔVpn in which charging starts at
時間差ΔTは事前に測定し、制御部10のメモリ202に記憶しておく。制御部10は、時刻t01=t1+ΔTであるときにΔVpn=Vpn1*であるとの条件により、上記(6)式を使用して、絶縁抵抗値Rを算出する。時刻t02,t03についても同様に考えて、絶縁抵抗値Rを算出する。
The time difference ΔT is measured in advance and stored in the
以上説明したように、実施の形態2のモータ制御装置1Aによれば、電圧発生回路31Aは、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗37に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる。電圧検出回路32Aは、電圧発生回路31Aに生じた絶縁抵抗電圧を検出する。また、制御部10は、交流電源2と整流回路7との間に配置されるスイッチ4が非導通であるときの電圧検出回路32Aの検出値に基づいて、絶縁抵抗値Rを算出する。これにより、実施の形態1と同様に、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出することが可能である。また、実施の形態1と同様に、モータ制御装置1Aを含むモータ制御システムを構成する各回路の故障を未然に防止することができる。また、実施の形態1と同様に、モータ制御システムの復旧までの時間を短縮することができると共に、モータ制御システムの信頼性を向上させることができる。また、実施の形態1と同様に、絶縁抵抗値Rが低下した要因を取り除けば、モータ制御システムを自動復帰させることも可能である。
As described above, according to the
実施の形態3.
図17は、実施の形態3におけるモータ制御装置1Bの構成例を示す図である。実施の形態3におけるモータ制御装置1Bでは、図1に示す実施の形態1におけるモータ制御装置1の構成において、モータ13と、モータ13に交流電力を供給するインバータ回路15と、モータ13とインバータ回路15とを接続するためのモータ動力ケーブル14とが追加されている。また、モータ制御装置1Bでは、絶縁抵抗検出回路9が絶縁抵抗検出回路9Bに置き替えられている。その他の構成は、図1と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して示すと共に、重複する説明は割愛する。なお、本稿では、インバータ回路8を「第1のインバータ回路」と呼び、インバータ回路15を「第2のインバータ回路」と呼ぶことがある。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the
インバータ回路15は、P電位を入力電位とする直流入力端子151と、N電位を入力電位とする直流入力端子152と、交流出力端子153,154,155とを備える。インバータ回路15は、三相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を有する。インバータ回路15は、整流回路7によって変換された直流電力をモータ13へ供給する交流電力へ変換する。直流入力端子151は平滑コンデンサC1の一端に接続され、直流入力端子152は平滑コンデンサC1の他端に接続される。交流出力端子153,154,155は、モータ動力ケーブル14を介してモータ13と接続される。制御部10は、インバータ回路8の各スイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号である駆動指令DS1を生成して、インバータ回路8に出力する。また、制御部10は、インバータ回路15の各スイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号である駆動指令DS2を生成して、インバータ回路15に出力する。
The
以上のように、モータ制御装置1Bは、各モータに対応したインバータ回路において、平滑された直流電力をそれぞれの交流電力に変換して対応するモータを駆動する。モータ制御装置1Bの基本動作は、実施の形態1と同じである。モータ制御装置1Bの場合、モータ3に対応するのはインバータ回路8であり、モータ13に対応するのはインバータ回路15である。
As described above, the
図18は、実施の形態3のモータ制御装置1Bが備える絶縁抵抗検出回路9Bの構成例を示す図である。図18に示す絶縁抵抗検出回路9Bを図3に示す絶縁抵抗検出回路9と比較すると、電圧発生回路31が電圧発生回路31Bに置き替えられている。電圧発生回路31Bは、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで、絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生する回路である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the insulation
電圧発生回路31Bは、ダイオードD1,D2,D3,D4,D5,D6と、回路切替スイッチ16,17と、電流制限抵抗35と、検出抵抗36とを備える。ダイオードD1のアノードは電源電圧供給ケーブル5のT相に接続され、ダイオードD2のアノードは電源電圧供給ケーブル5のS相に接続され、ダイオードD3のアノードは電源電圧供給ケーブル5のR相に接続される。即ち、ダイオードD1,D2,D3の組における各々のアノードは、電源電圧供給ケーブル5の対応する各相配線に接続される。一方、ダイオードD4のカソードは電源電圧供給ケーブル5のT相に接続され、ダイオードD5のカソードは電源電圧供給ケーブル5のS相に接続され、ダイオードD6のカソードは電源電圧供給ケーブル5のR相に接続される。即ち、ダイオードD4,D5,D6の組における各々のカソードは、電源電圧供給ケーブル5の対応する各相配線に接続される。
The
ダイオードD1,D2,D3の組における各カソードは共通に接続され、回路切替スイッチ17を介して電流制限抵抗35の一端に共通に接続される。また、ダイオードD4,D5,D6の組における各アノードは共通に接続され、回路切替スイッチ16を介して電流制限抵抗35の一端に共通に接続される。電流制限抵抗35の他端は検出抵抗36の一端に接続され、検出抵抗36の他端はN電位に接続される。また、検出抵抗36の両端は、電圧検出回路32に接続される。なお、本稿では、ダイオードD1,D2,D3の各々を「第1ダイオード」と呼び、ダイオードD4,D5,D6の各々を「第2ダイオード」と呼ぶことがある。また、本稿では、回路切替スイッチ17を「第1の回路切替スイッチ」と呼び、回路切替スイッチ16を「第2の回路切替スイッチ」と呼ぶことがある。
Each cathode in the set of diodes D1, D2, D3 is commonly connected and is commonly connected to one end of the current limiting
回路切替スイッチ17は標準で導通のスイッチであり、回路切替スイッチ16は標準で非導通のスイッチである。回路切替スイッチ17は、制御部10から送出される回路切替信号CXを受信し、導通と非導通とを切り替える。回路切替信号CXは、Highレベル又はLowレベルの電位を取る信号である。例えば、回路切替信号CXがHighレベルになると、回路切替スイッチ17は非導通となり、回路切替スイッチ16は導通する。回路切替信号CXがLowレベルになると、回路切替スイッチ17は導通の状態に戻り、回路切替スイッチ16は非導通の状態に戻る。即ち、回路切替スイッチ16は、導通及び非導通の状態が回路切替スイッチ17とは逆の状態となる。回路切替信号CXは、標準がLowレベルの信号である。このため、制御部10からHighレベルの回路切替信号CXが送出されるまでの間、回路切替スイッチ17は導通の状態であり、回路切替スイッチ16は非導通の状態である。
The
次に、実施の形態3のモータ制御装置1Bにおける要部の動作について、図19、図20及び図21の図面を参照して説明する。図19、図20及び図21は、それぞれ実施の形態3のモータ制御装置1Bにおける要部の動作説明に供する第1、第2及び第3の図である。
Next, the operation of the main part in the
スイッチ4が遮断されている状態において、システム全体の絶縁性能が劣化すると、図19に太二点鎖線で示す経路の地絡電流が流れる。図19では、モータ動力ケーブル6の絶縁性能が劣化したことを想定して、モータ動力ケーブル6とアースとの間に絶縁抵抗37を記載している。回路切替スイッチ17は導通であり、且つ回路切替スイッチ16は非導通であるため、地絡電流の経路は、図6に示す実施の形態1と同じである。
If the insulation performance of the entire system deteriorates while the
また、図20では、モータ動力ケーブル14の絶縁性能が劣化したことを想定して、モータ動力ケーブル14とアースとの間に絶縁抵抗38を記載している。地絡電流の経路がインバータ回路15及びモータ動力ケーブル14となるが、回路切替スイッチ16,17の状態は図19と同じであり、その他の経路は図19と同じである。
Further, in FIG. 20, assuming that the insulation performance of the
次に、絶縁性能が劣化したモータ動力ケーブルを特定する動作について、図21を参照して説明する。まず、モータ制御装置1Bは、絶縁抵抗検出値VRに基づいて絶縁抵抗値Rを算出する。絶縁性能の劣化が検出された場合、モータ制御装置1Bは、モータ制御システムの回路を保護する。次に、モータ制御装置1Bの制御部10は、回路切替信号CXをLowレベルからHighレベルへ切り替える。これにより、回路切替スイッチ16は導通し、回路切替スイッチ17は非導通となる。但し、ダイオードD4,D5,D6は電源電圧供給ケーブル5の電位からN電位の向きに電流を流さないため、この時点では電流が流れる経路が無くなり、絶縁抵抗値Rの低下は検出できない。そこで、制御部10は、インバータ回路8に対して、N電位側のスイッチング素子のみを導通させる指令(以降、「駆動指令DS1N」と呼ぶ)を出力する。この駆動指令DS1Nにより、インバータ回路8のN電位側のスイッチング素子が導通する。これにより、図21に示すように、図19及び図20とは逆向きの電流が流れ、検出される絶縁抵抗値Rは低くなる。次に、制御部10は、インバータ回路8への駆動指令DS1Nの出力を止めて、インバータ回路15に対して駆動指令DS1Nを出力する。図21の例の場合、モータ動力ケーブル14の絶縁性能は劣化していないので、電流が流れる経路も無く、検出される絶縁抵抗値Rは大きくなる。なお、ここでは、モータ動力ケーブル6,14の絶縁性能の劣化検出について説明したが、モータ3,13の絶縁性能の劣化検出についても、同じ制御で実施可能である。
Next, the operation of identifying the motor power cable whose insulation performance has deteriorated will be described with reference to FIG. 21. First, the
インバータ回路が複数ある場合、回路切替信号CXをHighレベルにし、各インバータ回路に対して、順番に、駆動指令DS1Nを出力する。このとき、絶縁性能が劣化しているモータ又はモータ動力ケーブルに対応するインバータ回路に駆動指令DS1Nを出力したときだけ、低い絶縁抵抗値Rを検出できる。これにより、検出した絶縁抵抗値Rに基づいて、絶縁性能が劣化したモータ又はモータ動力ケーブルを特定することが可能である。この手法を用いれば、複数のモータ又はモータ動力ケーブルに同時に絶縁性能の劣化が生じていた場合でも、全ての箇所を特定することが可能である。 When there are a plurality of inverter circuits, the circuit switching signal CX is set to High level, and the drive command DS1N is output to each inverter circuit in order. At this time, the low insulation resistance value R can be detected only when the drive command DS1N is output to the inverter circuit corresponding to the motor or the motor power cable whose insulation performance is deteriorated. Thereby, it is possible to identify the motor or the motor power cable whose insulation performance has deteriorated based on the detected insulation resistance value R. By using this method, it is possible to identify all the locations even if the insulation performance of a plurality of motors or motor power cables is deteriorated at the same time.
以上説明したように、実施の形態3のモータ制御装置1Bによれば、電圧発生回路31Bは、交流電源2とスイッチ4とを接続する電源電圧供給ケーブル5における各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗37に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる。電圧検出回路32Bは、電圧発生回路31Bに生じた絶縁抵抗電圧を検出する。また、制御部10は、交流電源2と整流回路7との間に配置されるスイッチ4が非導通であるときの電圧検出回路32Bの検出値に基づいて、絶縁抵抗値Rを算出する。これにより、実施の形態1と同様に、絶縁性能の劣化を安全、且つ確実に検出することが可能である。また、実施の形態1と同様に、モータ制御装置1Bを含むモータ制御システムを構成する各回路の故障を未然に防止することができる。また、実施の形態1と同様に、モータ制御システムの復旧までの時間を短縮することができると共に、モータ制御システムの信頼性を向上させることができる。また、実施の形態1と同様に、絶縁抵抗値Rが低下した要因を取り除けば、モータ制御システムを自動復帰させることも可能である。
As described above, according to the
また、実施の形態3のモータ制御装置1Bによれば、制御部10は、回路切替信号CXにより、回路切替スイッチ17を非導通に制御し、回路切替スイッチ16を導通に制御する。この状態において、制御部10は、インバータ回路8,15に対し、N電位側のスイッチング素子のみを導通させる駆動指令を順番に出力したときに得られる絶縁抵抗値に基づいて、絶縁性能の劣化箇所を特定する。この手法を用いれば、複数のモータ又はモータ動力ケーブルに同時に絶縁性能の劣化が生じていた場合でも、全ての箇所を特定することが可能になる。
Further, according to the
なお、以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, or can be combined with each other, and deviates from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration to the extent that it does not.
1,1A,1B モータ制御装置、2 交流電源、2R,2S,2T 端子、3,13 モータ、4 スイッチ、5 電源電圧供給ケーブル、6,14 モータ動力ケーブル、7 整流回路、8,15 インバータ回路、9,9A,9B 絶縁抵抗検出回路、10 制御部、16,17 回路切替スイッチ、31,31A,31B 電圧発生回路、32,32A 電圧検出回路、35 電流制限抵抗、36 検出抵抗、37,38 絶縁抵抗、41,42,43 入力端子、44,45,46 出力端子、71,72,73 交流入力端子、74,75 直流出力端子、81,82,151,152 直流入力端子、83,84,85,153,154,155 交流出力端子、200 プロセッサ、202 メモリ、203 処理回路、204 インタフェース、C1 平滑コンデンサ、D1,D2,D3,D4,D5,D6 ダイオード。 1,1A, 1B motor controller, 2 AC power supply, 2R, 2S, 2T terminal, 3,13 motor, 4 switch, 5 power supply voltage supply cable, 6,14 motor power cable, 7 rectifier circuit, 8,15 inverter circuit , 9, 9A, 9B Insulation resistance detection circuit, 10 control unit, 16, 17 circuit changeover switch, 31, 31A, 31B voltage generation circuit, 32, 32A voltage detection circuit, 35 current limiting resistance, 36 detection resistance, 37, 38 Insulation resistance, 41,42,43 input terminal, 44,45,46 output terminal, 71,72,73 AC input terminal, 74,75 DC output terminal, 81,82,151,152 DC input terminal, 83,84, 85,153,154,155 AC output terminal, 200 processor, 202 memory, 203 processing circuit, 204 interface, C1 smoothing capacitor, D1, D2, D3, D4, D5, D6 diode.
Claims (12)
前記交流電源と前記整流回路との間に配置されるスイッチと、
前記直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記直流電力をモータへ供給する交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号を出力すると共に、前記スイッチの導通及び非導通を切り替える信号を出力する制御部と、
前記交流電源と前記スイッチとを接続する電源電圧供給ケーブルにおける各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記電圧発生回路に生じた前記絶縁抵抗電圧を検出する電圧検出回路と、
を備え、
前記スイッチが非導通であるときの前記電圧検出回路の検出値に基づいて地絡検知を行う
ことを特徴とするモータ制御装置。 A rectifier circuit that converts AC power from AC power to DC power,
A switch arranged between the AC power supply and the rectifier circuit,
A smoothing capacitor that smoothes the DC power,
An inverter circuit that converts the DC power into AC power supplied to the motor,
A control unit that outputs a signal for controlling continuity and non-conduction of the switching element of the inverter circuit and outputs a signal for switching between continuity and non-conduction of the switch.
A voltage generation circuit that draws in the voltage of each phase wiring in the power supply voltage supply cable that connects the AC power supply and the switch to generate an insulation resistance voltage according to the insulation resistance.
A voltage detection circuit that detects the insulation resistance voltage generated in the voltage generation circuit, and
Equipped with
Ground fault detection is performed based on the detection value of the voltage detection circuit when the switch is non-conducting.
A motor control device characterized by that .
前記交流電源と前記整流回路との間に配置されるスイッチと、
前記直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記直流電力をモータへ供給する交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号を出力すると共に、前記スイッチの導通及び非導通を切り替える信号を出力する制御部と、
前記交流電源と前記スイッチとを接続する電源電圧供給ケーブルにおける各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記電圧発生回路に生じた前記絶縁抵抗電圧を検出する電圧検出回路と、
を備え、
前記平滑コンデンサにおける低電位側の電位を第1電位とし、高電位側の電位を第2電位とするとき、
前記電圧発生回路は、前記第1電位を基準とする前記絶縁抵抗電圧を発生する
ことを特徴とするモータ制御装置。 A rectifier circuit that converts AC power from AC power to DC power,
A switch arranged between the AC power supply and the rectifier circuit,
A smoothing capacitor that smoothes the DC power,
An inverter circuit that converts the DC power into AC power supplied to the motor,
A control unit that outputs a signal for controlling continuity and non-conduction of the switching element of the inverter circuit and outputs a signal for switching between continuity and non-conduction of the switch.
A voltage generation circuit that draws in the voltage of each phase wiring in the power supply voltage supply cable that connects the AC power supply and the switch to generate an insulation resistance voltage according to the insulation resistance.
A voltage detection circuit that detects the insulation resistance voltage generated in the voltage generation circuit, and
Equipped with
When the potential on the low potential side of the smoothing capacitor is the first potential and the potential on the high potential side is the second potential,
The voltage generation circuit is a motor control device characterized in that the insulation resistance voltage is generated with reference to the first potential.
ことを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 2 , wherein the voltage generation circuit includes a current limiting resistance.
各々のアノードが前記電源電圧供給ケーブルの対応する前記各相配線に接続され、各々のカソードが前記電流制限抵抗に共通に接続される複数のダイオードと、
一端が前記電流制限抵抗に接続され、他端が前記第1電位に接続される検出抵抗と、
を備え、
前記電圧検出回路は、前記検出抵抗の両端の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 The voltage generation circuit is
A plurality of diodes in which each anode is connected to the corresponding phase wiring of the power supply voltage supply cable and each cathode is commonly connected to the current limiting resistor.
A detection resistor with one end connected to the current limiting resistor and the other end connected to the first potential.
Equipped with
The motor control device according to claim 3 , wherein the voltage detection circuit detects a voltage across the detection resistance.
第1の回路切替スイッチと、
導通及び非導通の状態が前記第1の回路切替スイッチとは逆の状態となる第2の回路切替スイッチと、
を備え、
各々のアノードが前記電源電圧供給ケーブルの対応する前記各相配線に接続され、各々のカソードが前記第1の回路切替スイッチを介して前記電流制限抵抗に共通に接続される複数の第1ダイオードと、
各々のカソードが前記電源電圧供給ケーブルの対応する前記各相配線に接続され、各々のアノードが前記第2の回路切替スイッチを介して前記電流制限抵抗に共通に接続される複数の第2ダイオードと、
一端が前記電流制限抵抗に接続され、他端が前記第1電位に接続される検出抵抗と、
を備え、
前記電圧検出回路は、前記検出抵抗の両端の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 The voltage detection circuit is
The first circuit changeover switch and
A second circuit changeover switch whose conduction and non-conduction states are opposite to those of the first circuit changeover switch.
Equipped with
With a plurality of first diodes in which each anode is connected to the corresponding phase wiring of the power supply voltage supply cable and each cathode is commonly connected to the current limiting resistor via the first circuit changeover switch. ,
With a plurality of second diodes in which each cathode is connected to the corresponding phase wiring of the power supply voltage supply cable and each anode is commonly connected to the current limiting resistor via the second circuit changeover switch. ,
A detection resistor with one end connected to the current limiting resistor and the other end connected to the first potential.
Equipped with
The motor control device according to claim 3 , wherein the voltage detection circuit detects a voltage across the detection resistance.
前記制御部は、回路切替信号により、前記第1の回路切替スイッチを非導通に制御し、前記第2の回路切替スイッチを導通に制御した状態において、前記第1及び第2のインバータ回路に対し、前記第1電位側のスイッチング素子のみを導通させる駆動指令を順番に出力したときに得られる絶縁抵抗値に基づいて、絶縁性能の劣化箇所を特定する
ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。 The inverter circuit includes first and second inverter circuits.
The control unit controls the first circuit changeover switch to be non-conducting by the circuit changeover signal, and controls the second circuit changeover switch to be conductive with respect to the first and second inverter circuits. The fifth aspect of the present invention is characterized in that the deteriorated portion of the insulation performance is specified based on the insulation resistance value obtained when the drive commands for conducting only the switching element on the first potential side are sequentially output. Motor control device.
ことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のモータ制御装置。 13. The motor control device according to any one of the following items .
前記交流電源と前記整流回路との間に配置されるスイッチと、
前記直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、
前記直流電力をモータへ供給する交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子の導通及び非導通を制御する信号を出力すると共に、前記スイッチの導通及び非導通を切り替える信号を出力する制御部と、
前記交流電源と前記スイッチとを接続する電源電圧供給ケーブルにおける各相配線の電圧を引き込んで絶縁抵抗に応じた絶縁抵抗電圧を発生させる電圧発生回路と、
前記電圧発生回路に生じた前記絶縁抵抗電圧を検出する電圧検出回路と、
を備え、
前記平滑コンデンサにおける低電位側の電位を第1電位とし、高電位側の電位を第2電位とするとき、
前記電圧発生回路は、前記第2電位に前記絶縁抵抗電圧を発生させる
ことを特徴とするモータ制御装置。 A rectifier circuit that converts AC power from AC power to DC power,
A switch arranged between the AC power supply and the rectifier circuit,
A smoothing capacitor that smoothes the DC power,
An inverter circuit that converts the DC power into AC power supplied to the motor,
A control unit that outputs a signal for controlling continuity and non-conduction of the switching element of the inverter circuit and outputs a signal for switching between continuity and non-conduction of the switch.
A voltage generation circuit that draws in the voltage of each phase wiring in the power supply voltage supply cable that connects the AC power supply and the switch to generate an insulation resistance voltage according to the insulation resistance.
A voltage detection circuit that detects the insulation resistance voltage generated in the voltage generation circuit, and
Equipped with
When the potential on the low potential side of the smoothing capacitor is the first potential and the potential on the high potential side is the second potential,
The voltage generation circuit is a motor control device characterized in that the insulation resistance voltage is generated at the second potential.
ことを特徴とする請求項8に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 8 , wherein the voltage generation circuit includes a current limiting resistance.
前記電圧検出回路は、前記第2電位と前記第1電位との間の電圧を検出する
ことを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。 The voltage generating circuit comprises a plurality of diodes in which each anode is connected to the corresponding phase wiring of the power supply voltage supply cable and each cathode is commonly connected to the current limiting resistor.
The motor control device according to claim 9 , wherein the voltage detection circuit detects a voltage between the second potential and the first potential.
ことを特徴とする請求項1から10の何れか1項に記載のモータ制御装置。 The motor control according to any one of claims 1 to 10 , wherein the control unit controls power supply to the motor based on an insulation resistance value calculated based on the insulation resistance voltage. Device.
ことを特徴とする請求項1から11の何れか1項に記載のモータ制御装置。 The control unit according to any one of claims 1 to 11 , wherein the control unit outputs a signal for switching between continuity and non-conduction of the switch based on the insulation resistance value calculated based on the insulation resistance voltage. The motor control device described.
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JP2006025529A (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Kokusan Denki Co Ltd | Apparatus for detecting ground leakage |
JP2009204600A (en) * | 2008-02-01 | 2009-09-10 | Sanyo Denki Co Ltd | Motor control system, and electrical insulation deterioration detecting method of motor |
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JP2009204600A (en) * | 2008-02-01 | 2009-09-10 | Sanyo Denki Co Ltd | Motor control system, and electrical insulation deterioration detecting method of motor |
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