JP7435410B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
図1~図12を参照し、第1実施形態について説明する。モータ制御装置10は、インバータ回路60と、位置検出器45と、故障診断部40とを備える。インバータ回路60は、ブリッジ接続された上下アームの複数のスイッチング素子61-66により構成されている。スイッチング素子61、62、63は、それぞれU相、V相、W相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子64、65、66は、それぞれU相、V相、W相の下アームのスイッチング素子である。以下、上アームのスイッチング素子を「上アーム素子」、下アームのスイッチング素子を「下アーム素子」と省略する。スイッチング素子61-66は、例えばMOSFETで構成されている。
Vu:U相端子の印加電圧
Vv:V相端子の印加電圧
Vw:W相端子の印加電圧
Ruv:デルタ結線のU-V間巻線抵抗
Rvw:デルタ結線のV-W間巻線抵抗
Rwu:デルタ結線のW-U間巻線抵抗
Vuv:Vvw:Vwu=K1×Va:K2×Va:K3×Va
図3~図6に示した基本的な固定相通電では3相のうち1相をHとし、他の2相をLとするが、この条件では共にLである2相間の断線を検出することができない。これに対し図11、図12に示す固定相通電の応用例では、相間電圧が全て互いに異なるように各相電圧を印加することで、どの相間の断線も検出可能となる。この例では、「U相:Vh、V相:Vh/3、W相:0」の電圧比で各相端子71、72、73に電圧を印加する。
図13、図14を参照し、第2実施形態について説明する。モータ制御装置10の構成自体は、図1に示す第1実施形態と同様である。図13に示す3相モータ802は、各相巻線が2本並列接続されたデュアルスター結線モータである。U相端子81と中性点88との間にはU相第1巻線841及びU相第2巻線842が並列接続されている。V相端子82と中性点88との間にはV相第1巻線851及びV相第2巻線852が並列接続されている。W相端子83と中性点88との間にはW相第1巻線861及びW相第2巻線862が並列接続されている。デュアルスター結線モータは、特開2017-70162号公報の図3に開示されている。
図15、図16を参照し、第3実施形態について説明する。モータ制御装置10の構成自体は、図1に示す第1実施形態と同様である。図15に示す3相モータ702は、各相間巻線が2本並列接続されたデュアルデルタ結線モータである。U相端子71とV相端子72との間にはU-V間第1巻線741及びU-V間第2巻線742が並列接続されている。V相端子72とW相端子73との間にはV-W間第1巻線751及びV-W間第2巻線752が並列接続されている。W相端子73とU相端子71との間にはW-U間第1巻線761及びW-U間第2巻線762が並列接続されている。デュアルデルタ結線モータは、特開2017-70162号公報の図7に開示されている。
(a)本発明のモータ制御装置の駆動対象となる多相モータは、3相モータに限らず、4相以上の多相モータであってもよい。特に複数本の巻線のうち1本が断線しても電流が迂回して流れる構成の多相モータでは、上記実施形態と同様の効果が得られる。ただし、断線時の電流迂回経路の無いシングルスター結線の多相モータに本発明のモータ制御装置を用いることももちろん可能である。
40・・・故障診断部、
45・・・位置検出器、
60・・・インバータ回路、
61-66・・・スイッチング素子、
701・・・シングルデルタ結線3相モータ(多相モータ)、
702・・・デュアルデルタ結線3相モータ(多相モータ)、
802・・・デュアルスター結線3相モータ(多相モータ)、
71、72、73、81、82、83・・・各相端子、
74、75、76、741、742、751、752、761、762・・・デルタ結線の各相間巻線、
841、842、851、852、861、862・・・スター結線の各相巻線。
Claims (10)
- 3相以上の多相モータ(701、702、802)の駆動を制御するモータ制御装置であって、
上下アームの複数のスイッチング素子(61-66)の動作により前記多相モータの各相間巻線(74、75、76、741、742、751、752、761、762)もしくは各相巻線(841、842、851、852、861、862)に通電可能なインバータ回路(60)と、
前記多相モータの電気角であるロータ位置を検出する位置検出器(45)と、
少なくとも前記多相モータの巻線の断線故障を含むモータ電流経路の断線故障を診断する故障診断部(40)と、
を備え、
前記故障診断部は、
前記モータ電流経路が正常な場合の前記多相モータのロータ位置が目標の電気角である目標位置(θtgt)に固定されるように、所定の電圧を各相の端子(71、72、73、81、82、83)に印加する固定相通電を行い、
前記固定相通電による実際のロータ位置と前記目標位置との偏差であるロータ位置偏差(θerr)に基づいて前記モータ電流経路の断線故障を診断するモータ制御装置。 - 前記故障診断部は、さらに、前記ロータ位置偏差の値に基づき故障箇所を特定する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記故障診断部は、現在のロータ位置に応じて前記固定相通電の前記目標位置を設定する請求項1または2に記載のモータ制御装置。
- 前記故障診断部は、前記固定相通電において、上下アームのスイッチング素子のスイッチング周期に対する上アームのスイッチング素子のオン時間の比率であるDuty比について、
1相のDuty比を0%より大きい値とし、それ以外の相のDuty比を0%とするか、又は、
1相のDuty比を100%より小さい値とし、それ以外の相のDuty比を100%とするように通電する請求項1~3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記故障診断部は、所定の条件が成立しているか否かに応じて、故障診断の実施可否を判定する請求項1~4のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記故障診断部は、前記多相モータに流れる電流の絶対値が電流閾値以上、又は、印加電圧が電圧閾値以上の状態である有効通電状態の継続時間が規定値(Tdet)以上経過したときのロータ位置偏差に基づき故障診断を行う請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記故障診断部は、前記多相モータに流れる電流の絶対値が電流閾値以上、又は、印加電圧が電圧閾値以上の状態である有効通電状態で、回転角速度の絶対値が規定値(ωdet)以下になったときのロータ位置偏差に基づき故障診断を行う請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記故障診断部は、前記モータ電流経路の断線故障であると判定したとき、使用者又は他の装置への通知、少なくとも一部の電流経路の遮断、前記多相モータの出力制限のうち一つ以上の処置を行う請求項1~7のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記多相モータ(701、702)は、各相間巻線がデルタ結線された3相モータである請求項1~8のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記多相モータ(802、702)は、各相巻線又は各相間巻線が複数本並列接続された並列巻線モータである請求項1~9のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
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