WO2022009740A1 - モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置 - Google Patents

モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置 Download PDF

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    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/03—AC-DC converter stage controlled to provide a defined DC link voltage

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive device for calculating the insulation resistance value of a motor.
  • the AC power input from the AC power supply is converted to DC power by the converter unit (rectifier circuit). It is converted and output to the DC link, and the DC voltage in the DC link is converted into AC power by the inverter section, and this AC power is supplied as the drive power of the motor.
  • the "DC link” refers to a circuit portion that electrically connects the DC output side of the converter section and the DC input side of the inverter section, and refers to the "DC link section", “DC link”, and “DC link section”. Alternatively, it may also be referred to as a "DC intermediate circuit".
  • the detection of insulation deterioration of a motor is performed by measuring the insulation resistance value, which is the resistance value between the winding of the motor and the ground.
  • a rectifying circuit that rectifies the AC voltage supplied from the AC power supply via the first switch to a DC voltage
  • a power supply unit that smoothes the DC voltage rectified by the rectifying circuit with a capacitor
  • the smoothed DC voltage is converted into an AC voltage by the switching operation of the semiconductor switching element to drive the motor, one end is connected to the coil of the motor, and the other end is connected to one terminal of the capacitor. Stop the operation of the current detector that measures the current value flowing through the resistor, the voltage detector that measures the voltage value across the capacitor, the second switch that grounds the other terminal of the capacitor, and the motor.
  • a motor drive device characterized by having an insulation resistance detecting unit for detecting an insulation resistance value of a motor, which is a resistance between the ground and the ground, is known (see, for example, Patent Document 1).
  • an insulation deterioration detection device that detects the occurrence of insulation deterioration of the field winding in an AC motor during operation, and individually emits electromagnetic waves when a partial discharge occurs in the field winding of each phase of the AC motor.
  • a plurality of detection elements to be detected a ground wire for collectively grounding the output signals from the plurality of detection elements, a detection means for extracting a partial discharge signal from the ground wire, and a partial discharge based on the output signal of the detection means.
  • An insulation deterioration detecting device for an electric motor comprising: a determining means for determining whether or not is more than acceptable, and an alarm means for outputting an alarm when the determining means determines that the partial discharge is more than acceptable. Is known (see, for example, Patent Document 2).
  • the motor drive device includes a converter unit that converts AC power input from an AC power source into DC power and outputs it to a DC link, a DC link capacitor provided in the DC link, and a DC link.
  • the DC power in the above is converted into AC power for driving the motor and output, and two voltage dividing resistors connected in series between the positive and negative potential lines that make up the DC link.
  • the connection point between the voltage dividing resistors and the winding of the motor are connected, and the connection point between the voltage dividing resistors is connected between the positive and negative potential lines of the DC link.
  • a resistance voltage measuring unit that measures the resistance for measurement and the resistance voltage that is the potential difference between both ends of the resistance for measurement, a DC component extraction unit that extracts the DC component from the resistance voltage measured by the resistance voltage measuring unit, and a resistance voltage measurement unit.
  • An AC component extraction unit that extracts AC components from the resistance voltage measured by the unit, a DC link potential measurement unit that measures positive and negative potentials in the positive and negative potential lines of the DC link, and a DC component extraction unit.
  • An insulation resistance value calculation unit that calculates the insulation resistance value of the motor based on the extracted DC component, the AC component extracted by the AC component extraction unit, and the positive and negative potentials measured by the DC link potential measurement unit.
  • the insulation resistance value of the motor can be measured at low cost without disconnecting the motor drive device from the AC power supply.
  • FIG. 5 is a diagram (No. 5) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 1 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 6) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 1 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows the equivalent circuit used for the derivation of the equation 1 in the calculation process of the insulation resistance value calculation part by 1st form. It is a figure which shows the motor drive device (second form) by one Embodiment of this disclosure. It is a figure (the 1) which shows the equivalent circuit used for the derivation of the equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation part by 2nd form. It is a figure (No. 2) which shows the equivalent circuit used for the derivation of the equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation part by 2nd form.
  • FIG. 3 is a diagram (No. 3) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram (No. 5) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 6) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram (No. 7) showing an equivalent circuit used for deriving Equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the second embodiment.
  • It is a flowchart which shows the operation flow of the motor drive device by one Embodiment of this disclosure. It is a figure explaining the simulation result of the positive potential and the negative potential of a DC link in the case where the AC power source and the motor drive device by one Embodiment of this disclosure are connected by the delta connection.
  • FIG. 1 is a diagram showing a motor drive device (first embodiment) according to an embodiment of the present disclosure.
  • one end of the measurement resistor 14 is connected to a negative potential line or a positive potential line of the DC link.
  • the form in which one end of the measuring resistor 14 is connected to the negative potential line of the DC link is referred to as the first form
  • the form in which one end of the measuring resistor 14 is connected to the positive potential line of the DC link is referred to as the second form.
  • the first form and the second form differ only in that one end of the measuring resistor 14 is connected to the negative potential line or the positive potential line of the DC link.
  • the type of the motor 3 is not particularly limited, and may be, for example, an induction motor or a synchronous motor.
  • the number of phases of the AC power supply 2 and the motor 3 is not particularly limited to this embodiment, and may be, for example, three-phase or single-phase.
  • the AC power supply 2 and the motor 3 have three phases, respectively.
  • Examples of the AC power supply 2 include a three-phase AC 400V power supply, a three-phase AC 200V power supply, a three-phase AC 600V power supply, and a single-phase AC 100V power supply.
  • Machines provided with the motor 3 include, for example, machine tools, robots, forging machines, injection molding machines, industrial machines, various electric appliances, trains, automobiles, aircraft and the like.
  • the motor drive device 1 includes a converter unit 11, a DC link capacitor 4, an inverter unit 12, and two voltage dividing resistors 13-1 and 13-2. It includes a measurement resistance 14, a resistance voltage measuring unit 15, a DC component extraction unit 16, an AC component extraction unit 17, a DC link potential measurement unit 18, and an insulation resistance value calculation unit 19.
  • the converter unit 11 converts the AC power input from the AC power supply 2 into DC power and outputs it to the DC link on the DC output side.
  • the converter unit 11 is composed of a three-phase bridge circuit when three-phase AC power is supplied from the AC power supply 2, and is composed of a single-phase bridge circuit when single-phase AC power is supplied from the AC power supply 2.
  • the converter unit 11 since the AC power supply 2 is a three-phase AC power supply, the converter unit 11 is composed of a three-phase bridge circuit.
  • Examples of the converter unit 11 include a diode rectifier, a 120-degree energization type rectifier, a PWM switching control type rectifier, and the like.
  • the converter unit 11 when the converter unit 11 is a 120-degree energization type rectifier and a PWM switching control type rectifier, it is composed of a switching element and a bridge circuit of a diode connected in antiparallel to the switching element, and receives from a host control device (not shown). Each switching element is controlled on and off according to the drive command, and power conversion is performed in both AC and DC directions.
  • the switching element include an FET, an IGBT, a thyristor, a GTO (Gate Turn-OFF thyristor), a transistor, and the like, but other semiconductor elements may be used.
  • the inverter unit 12 converts the DC power in the DC link into AC power for driving the motor 3 and outputs it.
  • the inverter unit 12 includes a switching element and a bridge circuit of a diode connected in antiparallel to the switching element.
  • the inverter unit 12 is composed of a three-phase bridge circuit when the motor 3 is a three-phase AC motor, and is composed of a single-phase bridge circuit when the motor 3 is a single-phase AC motor. In the illustrated example, since the motor 3 is a three-phase AC motor, the inverter unit 12 is composed of a three-phase bridge circuit.
  • the power conversion operation of the inverter unit 12 is controlled by, for example, a PWM switching control method.
  • the inverter unit 12 receives a PWM switching command from a higher-level control device (not shown), converts the DC power in the DC link into AC power for driving the motor 3, outputs it to the motor 3, and regenerates the motor. Occasionally, the AC power regenerated by the motor 3 is converted into DC power and returned to the DC link side.
  • the power conversion operation of the inverter unit 12 is controlled by a higher-level control device (not shown). That is, the host control device determines the speed of the motor 3 based on the speed of the motor 3 (speed feedback), the current flowing through the winding of the motor 3 (current feedback), a predetermined torque command, the operation program of the motor 3, and the like. Generates a switching command to control the torque or the position of the rotor. The power conversion operation by the inverter unit 12 is controlled based on the PWM switching command created by the host control device.
  • a DC link capacitor 4 is provided on the DC link connecting the DC output side of the converter unit 11 and the DC input side of the inverter unit 12.
  • the DC link capacitor 4 has a function of suppressing the pulsation of the DC output of the converter unit 11 and a function of storing the DC power used by the inverter unit 12 to generate AC power.
  • Examples of the DC link capacitor 4 include, for example, an electrolytic capacitor and a film capacitor.
  • Two voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 connected in series with each other are provided between the positive potential line and the negative potential line constituting the DC link.
  • the DC link voltage which is the potential difference between the positive potential in the positive potential line of the DC link and the negative potential in the negative potential line, is divided by the voltage dividing resistor 13-1 and the voltage dividing resistor 13-2.
  • the connection point between the voltage dividing resistor 13-1 and the voltage dividing resistor 13-2 is connected to the winding (input terminal) of the motor 3.
  • each of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 is each of two DC link resistors connected in series with each other connected between the positive potential line and the negative potential line of the DC link. It is composed of.
  • the DC link resistor is composed of a general resistor. It is preferable that the resistance value of the voltage dividing resistor 13-1 and the resistance value of the voltage dividing resistor 13-2 are substantially equal, and in the example shown in FIG. 1, the resistance value is R. However, the resistance value of the voltage dividing resistor 13-1 and the resistance value of the voltage dividing resistor 13-2 may have different values. The resistance values R of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 may be measured in advance, or the values specified in the standard table for the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 may be used.
  • the measuring resistor 14 is connected between the connection point between the voltage dividing resistor 13-1 and the voltage dividing resistor 13-2 and the positive or negative potential line of the DC link.
  • FIG. 1 shows a first mode in which the measurement resistor 14 is connected between the connection point between the voltage dividing resistor 13-1 and the voltage dividing resistor 13-2 and the negative potential line of the DC link.
  • the measuring resistor 14 is composed of a general resistor. Let the resistance value of the measurement resistor 14 be R in .
  • the resistance value R in of the measuring resistor 14 may be measured in advance or may be a value specified in the standard table for the measuring resistor 14.
  • the resistance voltage measuring unit 15 is a resistance voltage which is a potential difference between both ends of the measuring resistor 14 in a state where the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped (that is, a state where all the switching elements in the inverter unit 12 are turned off). To measure.
  • the signal relating to the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 is sent to the DC component extraction unit 16 and the AC component extraction unit 17.
  • the DC component extraction unit 16 extracts a DC component from the resistance voltage measured by the resistance voltage measuring unit 15.
  • the DC component extraction unit 16 is composed of, for example, a low-pass filter that removes an AC component from a signal output from the resistance voltage measuring unit 15 and outputs a DC component.
  • the signal relating to the DC component of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 is sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • the AC component extraction unit 17 extracts an AC component from the resistance voltage measured by the resistance voltage measuring unit 15.
  • the AC component extraction unit 17 is composed of, for example, a high-pass filter that removes a DC component from a signal output from the resistance voltage measuring unit 15 and outputs an AC component.
  • the signal relating to the AC component of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17 is sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • the DC link potential measuring unit 18 has a positive potential and a negative potential in the positive potential line of the DC link in a state where the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped (that is, a state in which all switching elements in the inverter unit 12 are turned off). Measure the negative potential in the potential line.
  • the signals relating to the positive potential and the negative potential of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 are sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 was measured by the DC component of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16, the AC component of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17, and the DC link potential measurement unit 18. Based on the positive and negative potentials of the DC link, the insulation resistance value R m , which is the resistance value of the insulation resistance 20 between the winding of the motor 3 and the ground, is calculated. The details of the calculation process by the insulation resistance value calculation unit 19 will be described later.
  • each of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 is connected in series with each other connected between the positive potential line and the negative potential line of the DC link. It is composed of each of the DC link resistors.
  • the off resistance of the switching element in the bridge circuit in the inverter unit 12 may be diverted as the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2.
  • FIG. 2 is a diagram showing a modified example of the motor drive device (first embodiment) according to the embodiment of the present disclosure.
  • the off resistance of the switching element of the upper arm and the lower arm in the same phase has a function of dividing the DC link voltage
  • the off resistance of the switching element of the upper arm and the lower arm in the same phase is divided into the voltage dividing resistance 13. It can be used as -1 and 13-2.
  • the resistance value of the off resistance of the switching element is R.
  • the resistance value R of the off resistance of the switching element may be calculated based on the measurement result of the voltage when the switching element is off.
  • one end of the measurement resistance 14 is connected to the negative potential line of the DC link, and one end of the measurement resistance 14 is the positive potential line of the DC link.
  • the second form connected to the above will be described separately.
  • FIGS. 1 and 2 show the first form in which one end of the measuring resistor 14 is connected to the negative potential line of the DC link, that is, the measuring resistor 14 is a voltage dividing resistor 13-. It is connected between the connection point between 1 and the voltage dividing resistor 13-2 and the negative potential line of the DC link.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 1.
  • the resistance value of the measurement resistance 14 is R in
  • the positive potential value of the DC link measured by the DC link potential measurement unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped is V p
  • the inverter unit 12 is used.
  • V n be the value of the negative potential of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation is stopped.
  • the value of the DC component of the resistance voltage when the power conversion operation by the inverter unit 12 extracted by the DC component extraction unit 16 (low pass filter) is stopped is extracted by V inL and the AC component extraction unit 17 (high pass filter).
  • V in H be the value of the AC component of the resistance voltage when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped. Further, the value V com is (V p + V n ) / 2, and the value V dif is (V p ⁇ V n ) / 2.
  • 3 to 10 are diagrams showing an equivalent circuit used for deriving Equation 1 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the first embodiment.
  • the insulation resistance value R m the insulation resistance value calculation unit 19
  • the data measured by the resistance voltage measurement unit 15 and the DC link potential measurement unit 18 in a state where the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped is used. .. In the state where the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped, the circuit related to the inverter unit 12 does not appear in FIGS. 3 to 10.
  • the positive potential V p in the positive potential line of the DC link shown in FIGS. 1 and 2 is represented by the equivalent power supply 31 in FIG.
  • the negative potential V n in the negative potential line of the DC link shown in FIGS. 1 and 2 is represented by the equivalent power supply 32 in FIG.
  • the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 shown in FIGS. 1 and 2 the measuring resistor 14 and the insulating resistor 20 of the motor 3 are connected to the equivalent power supplies 31 and 32 as shown in FIG. Will be done.
  • the resistance values of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 are R
  • the resistance value of the measuring resistor 14 is R in
  • the resistance value of the insulation resistance 20 of the motor 3 is R m .
  • the value of the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 is defined as V in .
  • the equivalent power supply 32 since the equivalent power supply 32 is connected to one end of the voltage dividing resistor 13-2 and one end of the measuring resistor 14, the equivalent power supply 32 has the same voltage value V as shown in FIG. It can be decomposed into two equivalent power supplies 32 and 33 having n. That is, as shown in FIG. 4, the equivalent power supply 32 is connected to one end of the voltage dividing resistor 13-2, and the equivalent power supply 33 is connected to one end of the measuring resistor 14.
  • the equivalent power supplies 37 and 38 as shown in FIG. 8 are obtained.
  • the voltage value V 4 of the equivalent power supply 37 is a differential component and is represented by the equation 6.
  • the voltage value V 5 of the equivalent power supply 38 is an in-phase component and is represented by the equation 7.
  • the equivalent circuit shown in FIG. 8 can be divided into the equivalent circuit of the DC component shown in FIG. 9 and the equivalent circuit of the AC component shown in FIG.
  • the equivalent resistor 22 and the measurement resistor 14 are connected to the equivalent power supply 37 having the differential component V 4.
  • the voltage component V in L applied to the measuring resistor 14 is obtained using Ohm's law, it is expressed as in Equation 8.
  • the signal component (V p + V n ) / 2 containing no DC component is replaced with V com
  • the signal component (V p ⁇ V n ) / 2 containing a DC component is replaced with V dif.
  • the voltage component V in L corresponds to the DC component obtained by removing the AC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 by the DC component extracting unit 16 (low-pass filter).
  • the equivalent resistor 22 and the measurement resistor 14 are connected to the equivalent power supply 38 having the in- phase component V 5.
  • the voltage component V in H applied to the measuring resistor 14 is obtained using Ohm's law, it is expressed as in Equation 9.
  • the signal component (V p + V n ) / 2 containing no DC component is replaced with V com
  • the signal component (V p ⁇ V n ) / 2 containing a DC component is replaced with V dif.
  • the voltage component V in H corresponds to the AC component obtained by removing the DC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 by the AC component extracting unit 17 (high-pass filter).
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to Equation 1.
  • the value V com is represented by (V p + V n ) / 2
  • the value V dif is represented by (V p ⁇ V n ) / 2.
  • V p is a positive potential in the positive potential line of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped.
  • V n is a negative potential in the negative potential line of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped.
  • the DC component V in L is obtained by removing the AC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped by the DC component extracting unit 16 (low-pass filter). can get.
  • the AC component V in H is obtained by removing the DC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped by the AC component extracting unit 17 (high-pass filter). can get.
  • the resistance value R in of the measurement resistor 14 may be measured in advance or a value specified in the standard table may be used. Further, each resistance value R of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 can be obtained by solving the simultaneous equations of the equations 8 and 9. That is, "calculating the insulation resistance value R m of the motor 3 according to Equation 1" means " the DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 and the resistance extracted by the AC component extraction unit 17.” It means that the insulation resistance value R m of the motor 3 is calculated based on the AC component V in H of the voltage and the positive potential V p and the negative potential V n of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18. " do.
  • the value V com and the AC component V in H , and the value V dif and the DC component V in L may be measured after being converted into direct current through a rectifier circuit.
  • the AC component V in H of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17 is rectified and then an absolute value is taken, and the insulation resistance value R m of the motor 3 is calculated according to the equation 10 based on this value.
  • the AC component V in H of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17 is rectified and then the absolute value is taken, and the DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 is rectified.
  • FIG. 11 is a diagram showing a motor drive device (second embodiment) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the measuring resistor 14 is connected between the connection point between the voltage dividing resistor 13-1 and the voltage dividing resistor 13-2 and the positive potential line of the DC link. Since the other circuit components are the same as those shown in FIG. 1, the same circuit components are designated by the same reference numerals and detailed description of the circuit components will be omitted.
  • the off resistance of the switching element in the bridge circuit in the inverter unit 12 may be diverted as the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 11.
  • the resistance value of the measurement resistance 14 is R in
  • the positive potential value of the DC link measured by the DC link potential measurement unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped is V p
  • the inverter unit 12 is used.
  • V n be the value of the negative potential of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation is stopped.
  • the value of the DC component of the resistance voltage when the power conversion operation by the inverter unit 12 extracted by the DC component extraction unit 16 (low pass filter) is stopped is extracted by V inL and the AC component extraction unit 17 (high pass filter).
  • V in H be the value of the AC component of the resistance voltage when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped. Further, the value V com is (V p + V n ) / 2, and the value V dif is (V p ⁇ V n ) / 2.
  • 12 to 18 are diagrams showing an equivalent circuit used for deriving Equation 11 in the calculation process of the insulation resistance value calculation unit according to the second embodiment.
  • the positive potential V p in the positive potential line of the DC link shown in FIG. 11 is represented by the equivalent power supply 51 in FIG.
  • the negative potential V n in the negative potential line of the DC link shown in FIG. 3 is represented by the equivalent power supply 52 in FIG.
  • the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 shown in FIG. 11, the measuring resistor 14, and the insulating resistor 20 of the motor 3 are connected to the equivalent power supplies 51 and 52 as shown in FIG.
  • the resistance values of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 are R
  • the resistance value of the measuring resistor 14 is R in
  • the resistance value of the insulation resistance 20 of the motor 3 is R m .
  • the value of the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 is defined as V in .
  • the equivalent power supplies 57 and 58 as shown in FIG. 16 are obtained.
  • the voltage value V 9 of the equivalent power supply 57 is a differential component and is represented by the equation 16.
  • the voltage value V 10 of the equivalent power supply 58 is an in-phase component and is represented by the equation 17.
  • the equivalent circuit shown in FIG. 16 can be divided into an equivalent circuit of a DC component shown in FIG. 17 and an equivalent circuit of an AC component shown in FIG.
  • the equivalent resistor 42 and the measurement resistor 14 are connected to the equivalent power supply 57 having the differential component V 9.
  • the voltage component V in L applied to the measuring resistor 14 is obtained using Ohm's law, it is expressed by Equation 18.
  • the signal component (V p + V n ) / 2 containing no DC component is replaced with V com
  • the signal component (V p ⁇ V n ) / 2 containing a DC component is replaced with V dif.
  • the voltage component V in L corresponds to the DC component obtained by removing the AC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 by the DC component extracting unit 16 (low-pass filter).
  • the equivalent resistor 42 and the measurement resistor 14 are connected to the equivalent power supply 58 having the in- phase component V 10.
  • the voltage component V in H applied to the measuring resistor 14 is obtained by using Ohm's law, it is expressed by Equation 19.
  • the signal component (V p + V n ) / 2 containing no DC component is replaced with V com
  • the signal component (V p ⁇ V n ) / 2 containing a DC component is replaced with V dif.
  • the voltage component V in H corresponds to the AC component obtained by removing the DC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 by the AC component extracting unit 17 (high-pass filter).
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 11.
  • the value V com is represented by (V p + V n ) / 2
  • the value V dif is represented by (V p ⁇ V n ) / 2.
  • V p is a positive potential in the positive potential line of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped.
  • V n is a negative potential in the negative potential line of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped.
  • the DC component V in L is obtained by removing the AC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped by the DC component extracting unit 16 (low-pass filter). can get.
  • the AC component V in H is obtained by removing the DC component from the resistance voltage of the measurement resistor 14 measured by the resistance voltage measuring unit 15 when the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped by the AC component extracting unit 17 (high-pass filter). can get.
  • the resistance value R in of the measurement resistor 14 may be measured in advance or a value specified in the standard table may be used. Further, each resistance value R of the voltage dividing resistors 13-1 and 13-2 can be obtained by solving the simultaneous equations of the equations 18 and 19. That is, "calculating the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 11" means " the DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 and the resistance extracted by the AC component extraction unit 17.” It means that the insulation resistance value R m of the motor 3 is calculated based on the AC component V in H of the voltage and the positive potential V p and the negative potential V n of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18. " do.
  • the value V com and the AC component V in H , and the value V dif and the DC component V in L may be measured after being converted into direct current through a rectifier circuit.
  • the AC component V in H of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17 is rectified and then an absolute value is taken, and the AC component V in H of the resistance voltage extracted by the equation 20 is rectified based on this value.
  • the absolute value is taken and the DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 is rectified and then the absolute value is taken.
  • the insulation resistance value R of the motor 3 is calculated according to the equation 20. Calculate m. Since the absolute values of the AC component V in H of the formula 19 and the DC component V in L of the formula 18 are taken, the sign of the formula 20 is partially different from that of the formula 11.
  • the measurement process by the resistance voltage measuring unit 15 and the measurement process by the DC link potential measuring unit 18 stopped the power conversion operation by the inverter unit 12. It is executed in a state (that is, a state in which all the switching elements in the inverter unit 12 are turned off), and the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m based on the data measured at this time. That is, according to one embodiment of the present disclosure, the resistance voltage measuring unit 15, the DC component extracting unit 16, the AC component extracting unit 17, and the DC link potential measuring unit 18 are in a state where the power conversion operation by the inverter unit 12 is stopped. , And the insulation resistance value R m of the motor 3 can be measured by operating the insulation resistance value calculation unit 19.
  • the insulation resistance value R m calculated by the insulation resistance value calculation unit 19 may be displayed on, for example, a display unit (not shown). As a result, the operator can quickly and easily grasp the insulation resistance value R m of the motor 3.
  • a determination unit for determining the insulation deterioration of the motor 3 by comparing the insulation resistance value R m calculated by the insulation resistance value calculation unit 19 with a threshold value as a criterion for determining insulation deterioration is provided.
  • the display unit include a single display device, a display device attached to the motor drive device 1, and a display device attached to a personal computer and a mobile terminal.
  • an audio device that emits a sound such as a voice, a speaker, a buzzer, a chime, etc.
  • the operator is notified that "insulation deterioration has occurred in the motor 3". You may do so.
  • the operator can quickly and easily grasp that the insulation deterioration has occurred in the motor 3. Therefore, it becomes easy for the operator to take measures such as replacement or repair of the motor 3.
  • the DC component extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device may be composed of a combination of an analog circuit and an arithmetic processing unit, or may be composed of only an arithmetic processing unit. It may be composed of only an analog circuit.
  • the DC component when constructing the DC component extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device in the form of a software program, the DC component can be operated by operating the arithmetic processing unit according to this software program.
  • Each function of the extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device can be realized.
  • the DC component extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device may be realized as a semiconductor integrated circuit in which a software program for realizing the functions of each unit is written.
  • the DC component extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device may be realized as a recording medium in which a software program that realizes the functions of each unit is written.
  • the DC component extraction unit 16, the AC component extraction unit 17, the insulation resistance value calculation unit 19, and the host control device may be provided in, for example, a numerical control device of a machine tool, and may be provided in a robot controller that controls the robot. It may be provided.
  • the resistance voltage measuring unit 15 and the DC link potential measuring unit 18 may be configured by a combination of an analog circuit and an arithmetic processing device, may be composed of only an arithmetic processing device, or may be composed of only an analog circuit. May be good.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an operation flow of the motor drive device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the flowchart shown in FIG. 19 is applicable to any of the motor drive devices 1 of the first embodiment and the second embodiment.
  • step S101 the host control device (not shown) turns off all the switching elements in the inverter unit 12 and performs the power conversion operation by the inverter unit 12. Stop it.
  • step S102 the resistance voltage measuring unit 15 measures the resistance voltage V in , which is the potential difference between both ends of the measuring resistor 14.
  • Signal related resistor voltage V in of the resistance voltage measurement unit 15 measuring resistor 14 measured by is sent to the DC component extractor 16 and the AC component extractor 17.
  • step S103 the DC component extraction unit 16 extracts the DC component V in L from the resistance voltage V in measured by the resistance voltage measuring unit 15.
  • the signal relating to the DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16 is sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • step S104 the AC component extraction unit 17 extracts the AC component V in H from the resistance voltage V in measured by the resistance voltage measuring unit 15.
  • the signal regarding the AC component V in H of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17 is sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • step S103 and the process of step S104 may be executed by changing the order.
  • step S105 the DC link potential measuring unit 18 measures the positive potential V p in the positive potential line of the DC link and the negative potential V n in the negative potential line.
  • the signals relating to the positive potential V p and the negative potential V n of the DC link measured by the DC link potential measuring unit 18 are sent to the insulation resistance value calculation unit 19.
  • steps S102 to S104 and the processing of step S105 may be executed in a different order.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 has a DC component V in L of the resistance voltage extracted by the DC component extraction unit 16, an AC component V in H of the resistance voltage extracted by the AC component extraction unit 17, and a DC link.
  • the insulation resistance value R m of the motor 3 is calculated based on the positive potential V p and the negative potential V n of the DC link measured by the potential measuring unit 18.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 1.
  • the insulation resistance value calculation unit 19 calculates the insulation resistance value R m of the motor 3 according to the equation 11.
  • the insulation resistance value R m calculated by the insulation resistance value calculation unit 19 may be displayed on a display unit (not shown). Further, for example, a determination unit (not shown) for determining the insulation deterioration of the motor 3 by comparing the insulation resistance value R m calculated by the insulation resistance value calculation unit 19 with a threshold value as a criterion for determining insulation deterioration is provided for determination. When it is determined by the unit that the insulation resistance value R m exceeds the threshold value, "the insulation deterioration has occurred in the motor 3" may be displayed on the display unit. Further, for example, in an audio device that emits a sound such as a voice, a speaker, a buzzer, a chime, etc. together with or instead of the display unit, the operator is notified that "insulation deterioration has occurred in the motor 3". You may do so.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the simulation results of the positive potential and the negative potential of the DC link when the AC power supply and the motor drive device according to the embodiment of the present disclosure are connected by the delta connection.
  • Equations 1 and 11 when calculating the insulation resistance value R m , the values V com represented by (V p + V n ) / 2 and V represented by (V p ⁇ V n ) / 2. dif is used.
  • V p ⁇ V n between the positive potential V p and the negative potential V n is constant, it functions as a DC component, and is the sum of the positive potential V p and the negative potential V n. Since "V p + V n " is constant, it can be seen that it functions as an AC component.

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Abstract

モータ駆動装置１は、入力された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータ部１１と、ＤＣリンクコンデンサ４と、ＤＣリンクの正電位線と負電位線との間に設けられる互いに直列接続された分圧抵抗１３－１、１３－２と、分圧抵抗１３－１及び１３－２の接続点とＤＣリンクの正電位線又は負電位線との間に接続された測定用抵抗１４と、測定用抵抗１４の抵抗電圧を測定する抵抗電圧測定部１５と、抵抗電圧の直流成分を抽出する直流成分抽出部１６と、抵抗電圧の交流成分を抽出する交流成分抽出部１７と、ＤＣリンクの正電位及び負電位を測定するＤＣリンク電位測定部１８と、抵抗電圧の直流成分及び交流成分とＤＣリンクの正電位及び負電位とに基づいてモータ３の絶縁抵抗値を計算する絶縁抵抗値計算部１９とを備える。

Description

モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置
　本発明は、モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置に関する。
　工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータの駆動を制御するモータ駆動装置においては、交流電源から入力される交流電力をコンバータ部（整流回路）にて直流電力に変換してＤＣリンクへ出力し、さらにインバータ部にてＤＣリンクにおける直流電圧を交流電力に変換し、この交流電力をモータの駆動電力として供給している。「ＤＣリンク」とは、コンバータ部の直流出力側とインバータ部の直流入力側とを電気的に接続する回路部分のことを指し、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」または「直流中間回路」などとも別称されることもある。
　何らかの原因によりモータの絶縁劣化によるモータ故障が発生することがある。モータの絶縁劣化の検出は、モータの巻線と大地との間の抵抗値である絶縁抵抗値を測定することにより行われる。
　例えば、第１のスイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、前記電源部によって平滑化された直流電圧を半導体スイッチング素子のスイッチング動作により交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部と、前記モータのコイルに一端を接続し、前記コンデンサの一方の端子に他端を接続した抵抗器に流れる電流値を測定する電流検出部と、前記コンデンサの両端の電圧値を測定する電圧検出部と、前記コンデンサの他方の端子を接地する第２のスイッチと、モータの運転を停止し、前記第１のスイッチをオフし、かつ、前記第２のスイッチをオフした状態とオンした状態の２つの状態において測定された２組の前記電流値及び前記電圧値を用いて、モータのコイルと大地との間の抵抗であるモータの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗検出部と、を有することを特徴とするモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　例えば、運転中の交流電動機における界磁巻線の絶縁劣化の発生を検出する絶縁劣化検出装置であって、交流電動機の各相の界磁巻線での部分放電発生の際の電磁波を個別に検出する複数の検出素子と、その複数の検出素子からの出力信号を一括して接地する接地線と、上記接地線から部分放電信号を取り出す検出手段と、該検出手段の出力信号に基づき部分放電が許容以上か否かを判定する判定手段と、判定手段が許容以上の部分放電と判定すると警報を出力する警報手段とを備えることを特徴とする電動機の絶縁劣化検出装置。が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０１５－１２９７０４号公報 特開２００２－３１１０８０号公報
　従来、モータの絶縁抵抗値を測定する際は、当該モータを駆動するモータ駆動装置と交流電源との間を遮断して行う必要があった。しかしながら、モータの絶縁抵抗値の測定のたびにモータ駆動装置と交流電源との遮断作業及び接続作業を行うことは手間及び時間がかかり、効率が悪い。また、モータ駆動装置と交流電源との間に遮断器を設置することも考えられるが、コストが増加するという欠点がある。したがって、モータ駆動装置を交流電源から切り離すことなくモータの絶縁抵抗値を低コストで測定できるようにする技術が望まれている。
　本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータ部と、ＤＣリンクに設けられるＤＣリンクコンデンサと、ＤＣリンクにおける直流電力をモータの駆動のための交流電力に変換して出力するインバータ部と、ＤＣリンクを構成する正電位線と負電位線との間に設けられる互いに直列接続された２つの分圧抵抗であって分圧抵抗どうしの接続点とモータの巻線とが接続される分圧抵抗と、分圧抵抗どうしの接続点とＤＣリンクの正電位線または負電位線との間に接続される測定用抵抗と、測定用抵抗の両端の電位差である抵抗電圧を測定する抵抗電圧測定部と、抵抗電圧測定部により測定された抵抗電圧から直流成分を抽出する直流成分抽出部と、抵抗電圧測定部により測定された抵抗電圧から交流成分を抽出する交流成分抽出部と、ＤＣリンクの正電位線における正電位及び負電位線における負電位を測定するＤＣリンク電位測定部と、直流成分抽出部により抽出された直流成分と交流成分抽出部により抽出された交流成分とＤＣリンク電位測定部により測定された正電位及び負電位とに基づいて、モータの絶縁抵抗値を計算する絶縁抵抗値計算部とを備える。
　本開示の一態様によれば、モータ駆動装置を交流電源から切り離すことなくモータの絶縁抵抗値を低コストで測定できる。
本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第１の形態）を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第１の形態）の変形例を示す図である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その１）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その２）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その３）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その４）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その５）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その６）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その７）である。 第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図（その８）である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第２の形態）を示す図である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その１）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その２）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その３）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その４）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その５）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その６）である。 第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図（その７）である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。 デルタ結線により交流電源と本開示の一実施形態によるモータ駆動装置とが結線される場合におけるＤＣリンクの正電位及び負電位のシミュレーション結果を説明する図である。
　以下図面を参照して、モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置について説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。
　図１は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第１の形態）を示す図である。なお、詳細については後述するが、測定用抵抗１４の一端はＤＣリンクの負電位線または正電位線に接続される。測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される形態を第１の形態と称し、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される形態を第２の形態と称する。第１の形態と第２の形態とは、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続されるか正電位線に接続されるかの点でのみ相違する。
　一例として、交流電源２に接続されたモータ駆動装置１により、モータ３を制御する場合について示す。本実施形態においては、モータ３の種類は特に限定されず、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。また、交流電源２及びモータ３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。図示の例では、交流電源２及びモータ３をそれぞれ三相としている。交流電源２の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。モータ３が設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。
　図１に示すように、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１は、コンバータ部１１と、ＤＣリンクコンデンサ４と、インバータ部１２と、２つの分圧抵抗１３－１及び１３－２と、測定用抵抗１４と、抵抗電圧測定部１５と、直流成分抽出部１６と、交流成分抽出部１７と、ＤＣリンク電位測定部１８と、絶縁抵抗値計算部１９とを備える。
　コンバータ部１１は、交流電源２から入力された交流電力を直流電力に変換して直流出力側であるＤＣリンクへ出力する。コンバータ部１１は、交流電源２から三相交流電力が供給される場合は三相ブリッジ回路で構成され、交流電源２から単相交流電力が供給される場合は単相ブリッジ回路で構成される。図示の例では、交流電源２を三相交流電源としたので、コンバータ部１１は三相ブリッジ回路で構成される。コンバータ部１１の例としては、ダイオード整流器、１２０度通電方式整流器、及びＰＷＭスイッチング制御方式整流器などがある。例えば、コンバータ部１１が１２０度通電方式整流器及びＰＷＭスイッチング制御方式整流器である場合は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなり、上位制御装置（図示せず）から受信した駆動指令に応じて各スイッチング素子がオンオフ制御されて交直双方向に電力変換を行う。この場合、スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ　Ｔｕｒｎ－ＯＦＦ　ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、トランジスタなどがあるが、その他の半導体素子であってもよい。
　インバータ部１２は、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ３の駆動のための交流電力に変換して出力する。インバータ部１２は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。インバータ部１２は、モータ３が三相交流モータである場合は三相ブリッジ回路で構成され、モータ３が単相交流モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。図示の例では、モータ３を三相交流モータとしたので、インバータ部１２は三相ブリッジ回路で構成される。インバータ部１２は、例えばＰＷＭスイッチング制御方式によりその電力変換動作が制御される。すなわち、インバータ部１２は、上位制御装置（図示せず）からのＰＷＭスイッチング指令を受けてＤＣリンクにおける直流電力をモータ３を駆動するための交流電力に変換してモータ３へ出力するとともにモータ回生時にはモータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンク側へ戻す。
　一般的なモータ駆動装置と同様、インバータ部１２は、上位制御装置（図示せず）により、電力変換動作が制御される。すなわち、上位制御装置は、モータ３の速度（速度フィードバック）、モータ３の巻線に流れる電流（電流フィードバック）、所定のトルク指令、及びモータ３の動作プログラムなどに基づいて、モータ３の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するためのスイッチング指令を生成する。上位制御装置によって作成されたＰＷＭスイッチング指令に基づいて、インバータ部１２による電力変換動作が制御される。
　コンバータ部１１の直流出力側とインバータ部１２の直流入力側とを接続するＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサ４が設けられる。ＤＣリンクコンデンサ４は、コンバータ部１１の直流出力の脈動分を抑える機能及びインバータ部１２が交流電力を生成するために用いられる直流電力を蓄積する機能を有する。ＤＣリンクコンデンサ４の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。
　ＤＣリンクを構成する正電位線と負電位線との間には、互いに直列接続された２つの分圧抵抗１３－１及び１３－２が設けられる。ＤＣリンクの正電位線における正電位と負電位線における負電位との電位差であるＤＣリンク電圧を、分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２とで分圧する。分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２との接続点は、モータ３の巻線（の入力端子）に接続される。図１に示す例では、分圧抵抗１３－１及び１３－２の各々は、ＤＣリンクの正電位線と負電位線との間に接続される互いに直列接続された２つのＤＣリンク抵抗の各々にて構成される。ＤＣリンク抵抗は一般的な抵抗にて構成される。分圧抵抗１３－１の抵抗値と分圧抵抗１３－２の抵抗値とは、略等しいことが好ましく、図１に示す例では抵抗値をＲとしている。ただし、分圧抵抗１３－１の抵抗値と分圧抵抗１３－２の抵抗値とは、異なった値を有していてもよい。分圧抵抗１３－１及び１３－２の各抵抗値Ｒは、予め測定しておくか、あるいは分圧抵抗１３－１及び１３－２についての規格表に規定された値を用いればよい。
　測定用抵抗１４は、分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２との接続点と、ＤＣリンクの正電位線または負電位線との間に接続される。図１では、分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２との接続点と、ＤＣリンクの負電位線との間に測定用抵抗１４が接続される第１の形態を示している。測定用抵抗１４は一般的な抵抗にて構成される。測定用抵抗１４の抵抗値をＲinとする。測定用抵抗１４の抵抗値Ｒinは、予め測定しておくか、あるいは測定用抵抗１４についての規格表に規定された値を用いればよい。
　抵抗電圧測定部１５は、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態（すなわちインバータ部１２内の全てのスイッチング素子をオフさせた状態）において、測定用抵抗１４の両端の電位差である抵抗電圧を測定する。抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧に関する信号は、直流成分抽出部１６及び交流成分抽出部１７へ送られる。
　直流成分抽出部１６は、抵抗電圧測定部１５により測定された抵抗電圧から直流成分を抽出する。直流成分抽出部１６は、例えば抵抗電圧測定部１５から出力される信号から交流成分を除去して直流成分を出力するローパスフィルタにて構成される。直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分に関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　交流成分抽出部１７は、抵抗電圧測定部１５により測定された抵抗電圧から交流成分を抽出する。交流成分抽出部１７は、例えば抵抗電圧測定部１５から出力される信号から直流成分を除去して交流成分を出力するハイパスフィルタにて構成される。交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分に関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　ＤＣリンク電位測定部１８は、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態（すなわちインバータ部１２内の全てのスイッチング素子をオフさせた状態）において、ＤＣリンクの正電位線における正電位及び負電位線における負電位を測定する。ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位及び負電位に関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　絶縁抵抗値計算部１９は、直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分と、交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分と、ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位及び負電位とに基づいて、モータ３の巻線と大地との間の絶縁抵抗２０の抵抗値である絶縁抵抗値Ｒmを計算する。絶縁抵抗値計算部１９による計算処理の詳細については後述する。
　図１を参照して説明した実施形態では、分圧抵抗１３－１及び１３－２の各々は、ＤＣリンクの正電位線と負電位線との間に接続される互いに直列接続された２つのＤＣリンク抵抗の各々にて構成される。この変形例として、インバータ部１２内のブリッジ回路におけるスイッチング素子のオフ抵抗を、分圧抵抗１３－１及び１３－２として流用してもよい。図２は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第１の形態）の変形例を示す図である。インバータ部１２内のブリッジ回路を構成する同一相中の上アーム及び下アームのそれぞれに設けられるスイッチング素子をオフすると、所定の抵抗値を有するオフ抵抗が発生する。同一相中の上アーム及び下アームのスイッチング素子についてのオフ抵抗は、ＤＣリンク電圧を分圧する機能を有するので、同一相中の上アーム及び下アームのスイッチング素子のオフ抵抗を、分圧抵抗１３－１及び１３－２として用いることができる。本変形例では、スイッチング素子のオフ抵抗の抵抗値をＲとする。スイッチング素子のオフ抵抗の抵抗値Ｒは、スイッチング素子のオフ時の電圧の測定結果に基づいて計算すればよい。
　続いて、絶縁抵抗値計算部１９における計算処理について、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態と、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される第２の形態とに分けて説明する。
　まず、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態による絶縁抵抗値計算部１９における計算処理について説明する。
　上述したように、図１及び図２は測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態を示しており、すなわち、測定用抵抗１４は、分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２との接続点とＤＣリンクの負電位線との間に接続される。
　図１及び図２に示す第１の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１に従って、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。式１において、測定用抵抗１４の抵抗値をＲin、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位の値をＶp、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの負電位の値をＶnとする。また、直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により抽出されたインバータ部１２による電力変換動作の停止時における抵抗電圧の直流成分の値をＶinL、交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により抽出されたインバータ部１２による電力変換動作の停止時における抵抗電圧の交流成分の値をＶinHとする。また、値Ｖcomを（Ｖp＋Ｖn）／２、値Ｖdifを（Ｖp－Ｖn）／２とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態による絶縁抵抗値計算部１９における計算処理において用いられる式１の導出過程について説明する。図３～図１０は、第１の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１の導出に用いられる等価回路を示す図である。
　絶縁抵抗値計算部１９による絶縁抵抗値Ｒmの算出には、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態において抵抗電圧測定部１５及びＤＣリンク電位測定部１８により測定されたデータが用いられる。インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態では、図３～図１０にはインバータ部１２に関する回路は現れない。
　図１及び図２に示すＤＣリンクの正電位線における正電位Ｖpを、図３では等価電源３１で表す。同様に、図１及び図２に示すＤＣリンクの負電位線における負電位Ｖnを、図３では等価電源３２で表す。このとき、図１及び図２に示す分圧抵抗１３－１及び１３－２、測定用抵抗１４、並びにモータ３の絶縁抵抗２０は、等価電源３１及び３２に対して図３に示すように接続される。分圧抵抗１３－１及び１３－２の抵抗値をそれぞれＲとし、測定用抵抗１４の抵抗値をＲinとし、モータ３の絶縁抵抗２０の抵抗値をＲmとする。抵抗電圧測定部１５により測定される測定用抵抗１４の抵抗電圧の値をＶinとする。
　図３に示す等価回路において、等価電源３２は分圧抵抗１３－２の一端及び測定用抵抗１４の一端に接続されているので、等価電源３２は、図４に示すように同一の電圧値Ｖnを有する２つの等価電源３２及び３３に分解することができる。すなわち、図４に示すように、分圧抵抗１３－２の一端に等価電源３２が接続され、測定用抵抗１４の一端に等価電源３３が接続される。
　図４に示す等価回路において、回路部分Ｔ１にテブナンの定理を適用すると、図５に示すような等価回路が得られる。図５において、等価電源３４の電圧値Ｖ1は式２で表され、等価抵抗２１の抵抗値はＲ／２となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図５に示す等価回路において、回路部分Ｔ２にテブナンの定理を適用すると、図６に示すような等価回路が得られる。図６において、等価電源３５の電圧値Ｖ2は式３で表され、等価抵抗２２の抵抗値Ｒ1は式４で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　図６に示す等価回路において、等価電源３３と等価電源３５とは、等価抵抗２２及び測定用抵抗１４を介して直列に接続されているので、等価電源３３と等価電源３５とを１つにまとめると、図７に示すような等価電源３６が得られる。図７において、等価電源３６の電圧値Ｖ3は式５で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　図７に示す等価回路において、等価電源３６の電圧値Ｖ3を差動成分と同相成分とに分けると、図８に示すような等価電源３７及び３８が得られる。図８において、等価電源３７の電圧値Ｖ4は差動成分であり、式６で表される。等価電源３８の電圧値Ｖ5は同相成分であり、式７で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　図８に示す等価回路は、図９に示す直流成分の等価回路と図１０に示す交流成分の等価回路とに分けることができる。
　図９に示すように直流成分の等価回路では、差動成分Ｖ4を有する等価電源３７に等価抵抗２２及び測定用抵抗１４が接続される。オームの法則を用いて測定用抵抗１４に印加される電圧成分ＶinLを求めると、式８のように表される。式８において、直流成分を含まない信号成分である（Ｖp＋Ｖn）／２をＶcom、直流成分を含む信号成分（Ｖp－Ｖn）／２をＶdifに置き換えている。電圧成分ＶinLは、抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により交流成分を除去することで得られる直流成分に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図１０に示すように交流成分の等価回路では、同相成分Ｖ5を有する等価電源３８に等価抵抗２２及び測定用抵抗１４が接続される。オームの法則を用いて測定用抵抗１４に印加される電圧成分ＶinHを求めると、式９のように表される。式９において、直流成分を含まない信号成分である（Ｖp＋Ｖn）／２をＶcom、直流成分を含む信号成分（Ｖp－Ｖn）／２をＶdifに置き換えている。電圧成分ＶinHは、抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により直流成分を除去することで得られる交流成分に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　式８及び式９についての連立方程式を絶縁抵抗値Ｒmについて解くことで、絶縁抵抗値Ｒmを求めるための式１が得られる。測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１に従って、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。式１において、値Ｖcomは（Ｖp＋Ｖn）／２によって表され、値Ｖdifは（Ｖp－Ｖn）／２によって表される。Ｖpは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されるＤＣリンクの正電位線における正電位である。Ｖnは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されるＤＣリンクの負電位線における負電位である。直流成分ＶinLは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時に抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により交流成分を除去することで得られる。交流成分ＶinHは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時に抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により直流成分を除去することで得られる。測定用抵抗１４の抵抗値Ｒinについては、予め測定しておくか、あるいは、規格表に規定された値を用いればよい。また、分圧抵抗１３－１及び１３－２の各抵抗値Ｒは、式８及び式９の連立方程式を解くことによって求めることができる。つまり、「式１に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する」とは、「直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLと、交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHと、ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位Ｖp及び負電位Ｖnとに基づいて、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する」ことを意味する。
　なお、第１の形態において、値Ｖcom及び交流成分ＶinH並びに値Ｖdif及び直流成分ＶinLについては、整流回路を通して直流に変換してから測定してもよい。この場合、例えば交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHを整流したうえで絶対値をとり、この値に基づいて式１０に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。あるいは、例えば交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHを整流したうえで絶対値をとるとともに直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLを整流したうえで絶対値をとり、これらの値に基づいて式１０に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。なお、式９の交流成分ＶinH及び式８の直流成分ＶinLの絶対値をとっているので、式１０は、式１とは符号が一部異なったものとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　続いて、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される第２の形態による絶縁抵抗値計算部１９における計算処理について説明する。
　図１１は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置（第２の形態）を示す図である。第２の形態では、測定用抵抗１４は、分圧抵抗１３－１と分圧抵抗１３－２との接続点とＤＣリンクの正電位線との間に接続される。なお、これ以外の回路構成要素については図１に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。また、第１の形態と同様に、第２の形態においても、インバータ部１２内のブリッジ回路におけるスイッチング素子のオフ抵抗を、分圧抵抗１３－１及び１３－２として流用してもよい。
　図１１に示す第２の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１１に従って、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。式１１において、測定用抵抗１４の抵抗値をＲin、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位の値をＶp、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの負電位の値をＶnとする。また、直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により抽出されたインバータ部１２による電力変換動作の停止時における抵抗電圧の直流成分の値をＶinL、交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により抽出されたインバータ部１２による電力変換動作の停止時における抵抗電圧の交流成分の値をＶinHとする。また、値Ｖcomを（Ｖp＋Ｖn）／２、値Ｖdifを（Ｖp－Ｖn）／２とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される第２の形態による絶縁抵抗値計算部１９における計算処理において用いられる式１１の導出過程について説明する。図１２～図１８は、第２の形態による絶縁抵抗値計算部の計算処理における式１１の導出に用いられる等価回路を示す図である。
　絶縁抵抗値計算部１９による絶縁抵抗値Ｒmの算出には、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態において抵抗電圧測定部１５及びＤＣリンク電位測定部１８により測定されたデータが用いられる。インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態では、図１２～図１８にはインバータ部１２に関する回路は現れない。
　図１１に示すＤＣリンクの正電位線における正電位Ｖpを、図１２では等価電源５１で表す。同様に、図３に示すＤＣリンクの負電位線における負電位Ｖnを、図１２では等価電源５２で表す。このとき、図１１に示す分圧抵抗１３－１及び１３－２、測定用抵抗１４、並びにモータ３の絶縁抵抗２０は、等価電源５１及び５２に対して図１２に示すように接続される。分圧抵抗１３－１及び１３－２の抵抗値をそれぞれＲとし、測定用抵抗１４の抵抗値をＲinとし、モータ３の絶縁抵抗２０の抵抗値をＲmとする。抵抗電圧測定部１５により測定される測定用抵抗１４の抵抗電圧の値をＶinとする。
　図１２に示す等価回路において、等価電源５１及び５２並びに分圧抵抗１３－１及び１３－２にテブナンの定理を適用すると、図１３に示すような等価回路が得られる。図５において、等価電源５４の電圧値Ｖ6は式１２で表され、等価抵抗４１の抵抗値はＲ／２となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　図１３に示す等価回路において、回路部分Ｔ３にテブナンの定理を適用すると、図１４に示すような等価回路が得られる。図１４において、等価電源５５の電圧値Ｖ7は式１３で表され、等価抵抗４２の抵抗値Ｒ2は式１４で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　図１４に示す等価回路において、等価電源５３と等価電源５５とは、等価抵抗４２及び測定用抵抗１４を介して直列に接続されているので、等価電源５３と等価電源５５とを１つにまとめると、図１５に示すような等価電源５６が得られる。図１５において、等価電源５６の電圧値Ｖ8は式１５で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　図１５に示す等価回路において、等価電源５６の電圧値Ｖ8を差動成分と同相成分とに分けると、図１６に示すような等価電源５７及び５８が得られる。図１６において、等価電源５７の電圧値Ｖ9は差動成分であり、式１６で表される。等価電源５８の電圧値Ｖ10は同相成分であり、式１７で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　図１６に示す等価回路は、図１７に示す直流成分の等価回路と図１８に示す交流成分の等価回路とに分けることができる。
　図１７に示すように直流成分の等価回路では、差動成分Ｖ9を有する等価電源５７に等価抵抗４２及び測定用抵抗１４が接続される。オームの法則を用いて測定用抵抗１４に印加される電圧成分ＶinLを求めると、式１８のように表される。式１８において、直流成分を含まない信号成分である（Ｖp＋Ｖn）／２をＶcom、直流成分を含む信号成分（Ｖp－Ｖn）／２をＶdifに置き換えている。電圧成分ＶinLは、抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により交流成分を除去することで得られる直流成分に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　図１８に示すように交流成分の等価回路では、同相成分Ｖ10を有する等価電源５８に等価抵抗４２及び測定用抵抗１４が接続される。オームの法則を用いて測定用抵抗１４に印加される電圧成分ＶinHを求めると、式１９のように表される。式１９において、直流成分を含まない信号成分である（Ｖp＋Ｖn）／２をＶcom、直流成分を含む信号成分（Ｖp－Ｖn）／２をＶdifに置き換えている。電圧成分ＶinHは、抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により直流成分を除去することで得られる交流成分に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　式１８及び式１９についての連立方程式を絶縁抵抗値Ｒmについて解くことで、絶縁抵抗値Ｒmを求めるための式１１が得られる。測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される第２の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１１に従って、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。式１１において、値Ｖcomは（Ｖp＋Ｖn）／２によって表され、値Ｖdifは（Ｖp－Ｖn）／２によって表される。Ｖpは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されるＤＣリンクの正電位線における正電位である。Ｖnは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時にＤＣリンク電位測定部１８により測定されるＤＣリンクの負電位線における負電位である。直流成分ＶinLは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時に抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から直流成分抽出部１６（ローパスフィルタ）により交流成分を除去することで得られる。交流成分ＶinHは、インバータ部１２による電力変換動作の停止時に抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧から交流成分抽出部１７（ハイパスフィルタ）により直流成分を除去することで得られる。測定用抵抗１４の抵抗値Ｒinについては、予め測定しておくか、あるいは、規格表に規定された値を用いればよい。また、分圧抵抗１３－１及び１３－２の各抵抗値Ｒは、式１８及び式１９の連立方程式を解くことによって求めることができる。つまり、「式１１に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する」とは、「直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLと、交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHと、ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位Ｖp及び負電位Ｖnとに基づいて、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する」ことを意味する。
　なお、第２の形態において、値Ｖcom及び交流成分ＶinH並びに値Ｖdif及び直流成分ＶinLについては、整流回路を通して直流に変換してから測定してもよい。この場合、例えば交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHを整流したうえで絶対値をとり、この値に基づいて式２０により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHを整流したうえで絶対値をとるとともに直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLを整流したうえで絶対値をとり、これらの値に基づいて式２０に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。なお、式１９の交流成分ＶinH及び式１８の直流成分ＶinLの絶対値をとっているので、式２０は、式１１とは符号が一部異なったものとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　上述のように、第１の形態及び第２の形態のいずれにおいても、抵抗電圧測定部１５による測定処理及びＤＣリンク電位測定部１８による測定処理は、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態（すなわちインバータ部１２内の全てのスイッチング素子をオフさせた状態）で実行され、このとき測定されたデータに基づいて絶縁抵抗値計算部１９は絶縁抵抗値Ｒmを算出している。すなわち、本開示の一実施形態によれば、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態で、抵抗電圧測定部１５、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、ＤＣリンク電位測定部１８、及び絶縁抵抗値計算部１９を動作させることで、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを測定することができる。よって、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmの測定に際して、従来のようにモータ駆動装置１を交流電源２から切り離す必要はない。また、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmの測定のためにモータ駆動装置１と交流電源２との間に遮断器を設置する必要はないので、低コストである。モータ駆動装置１と交流電源２との間に遮断器が設置されない状況においても、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを測定することができる。
　絶縁抵抗値計算部１９により算出された絶縁抵抗値Ｒmを、例えば表示部（図示せず）に表示させてもよい。これにより、作業者は、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを迅速かつ容易に把握することができる。
　また、絶縁抵抗値計算部１９により算出された絶縁抵抗値Ｒmを絶縁劣化の判断基準となる閾値と比較してモータ３の絶縁劣化判定を行う判定部（図示せず）を設け、判定部により絶縁抵抗値Ｒmが閾値を超えたと判定した場合に、「モータ３に絶縁劣化が発生したこと」を表示部に表示させてもよい。表示部の例としては、単体のディスプレイ装置、モータ駆動装置１に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。またあるいは、表示部とともにあるいは表示部に代えて、例えば音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて、「モータ３に絶縁劣化が発生したこと」を作業者に通知するようにしてもよい。これにより、作業者は、モータ３に絶縁劣化が発生したことを迅速かつ容易に把握することができる。よって、作業者は、例えばモータ３の交換または修理といった対応をとること容易となる。
　直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置は、アナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいは演算処理装置のみで構成されてもよく、あるいはアナログ回路のみで構成されてもよい。例えば、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置の各機能を実現することができる。またあるいは、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。またあるいは、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ記録媒体として実現してもよい。また、直流成分抽出部１６、交流成分抽出部１７、絶縁抵抗値計算部１９、及び上位制御装置は、例えば工作機械の数値制御装置内に設けられてもよく、ロボットを制御するロボットコントローラ内に設けられてもよい。
　抵抗電圧測定部１５及びＤＣリンク電位測定部１８は、アナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいは演算処理装置のみで構成されてもよく、あるいはアナログ回路のみで構成されてもよい。抵抗電圧測定部１５及びＤＣリンク電位測定部１８については、モータ駆動装置１に一般的に設けられるものを流用してもよい。ただし、絶縁抵抗値計算部１９による絶縁抵抗値Ｒmの算出には、インバータ部１２による電力変換動作を停止させた状態において抵抗電圧測定部１５及びＤＣリンク電位測定部１８により測定されたデータが用いられる。
　図１９は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。図１９に示すフローチャートは、第１の形態及び第２の形態のいずれのモータ駆動装置１についても適用可能である。
　モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを測定するに際し、まず、ステップＳ１０１において、上位制御装置（図示せず）は、インバータ部１２内の全てのスイッチング素子をオフさせてインバータ部１２による電力変換動作を停止させる。
　ステップＳ１０２において、抵抗電圧測定部１５は、測定用抵抗１４の両端の電位差である抵抗電圧Ｖinを測定する。抵抗電圧測定部１５により測定された測定用抵抗１４の抵抗電圧Ｖinに関する信号は、直流成分抽出部１６及び交流成分抽出部１７へ送られる。
　ステップＳ１０３において、直流成分抽出部１６は、抵抗電圧測定部１５により測定された抵抗電圧Ｖinから直流成分ＶinLを抽出する。直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLに関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　ステップＳ１０４において、交流成分抽出部１７は、抵抗電圧測定部１５により測定された抵抗電圧Ｖinから交流成分ＶinHを抽出する。交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHに関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　なお、ステップＳ１０３の処理とステップＳ１０４の処理とは順序を入れ替えて実行してもよい。
　ステップＳ１０５において、ＤＣリンク電位測定部１８は、ＤＣリンクの正電位線における正電位Ｖp及び負電位線における負電位Ｖnを測定する。ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位Ｖp及び負電位Ｖnに関する信号は、絶縁抵抗値計算部１９へ送られる。
　なお、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理とステップＳ１０５の処理とは順序を入れ替えて実行してもよい。
　ステップＳ１０６において、絶縁抵抗値計算部１９は、直流成分抽出部１６により抽出された抵抗電圧の直流成分ＶinLと、交流成分抽出部１７により抽出された抵抗電圧の交流成分ＶinHと、ＤＣリンク電位測定部１８により測定されたＤＣリンクの正電位Ｖp及び負電位Ｖnとに基づいて、モータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの負電位線に接続される第１の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。測定用抵抗１４の一端がＤＣリンクの正電位線に接続される第２の形態では、絶縁抵抗値計算部１９は、式１１に従ってモータ３の絶縁抵抗値Ｒmを計算する。
　ステップＳ１０６の後、例えば、絶縁抵抗値計算部１９により算出された絶縁抵抗値Ｒmを、表示部（図示せず）に表示させてもよい。また例えば、絶縁抵抗値計算部１９により算出された絶縁抵抗値Ｒmを絶縁劣化の判断基準となる閾値と比較してモータ３の絶縁劣化判定を行う判定部（図示せず）を設け、判定部により絶縁抵抗値Ｒmが閾値を超えたと判定した場合に、「モータ３に絶縁劣化が発生したこと」を表示部に表示させてもよい。また例えば、表示部とともにあるいは表示部に代えて、例えば音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて、「モータ３に絶縁劣化が発生したこと」を作業者に通知するようにしてもよい。
　図２０は、デルタ結線により交流電源と本開示の一実施形態によるモータ駆動装置とが結線される場合におけるＤＣリンクの正電位及び負電位のシミュレーション結果を説明する図である。式１及び式１１に示したように、絶縁抵抗値Ｒmの計算にあたっては（Ｖp＋Ｖn）／２で表される値Ｖcomと（Ｖp－Ｖn）／２で表されるＶdifを用いている。図２０に示すように、正電位Ｖpと負電位Ｖnの差「Ｖp－Ｖn」が一定であることから直流成分として機能しており、正電位Ｖpと負電位Ｖnの和「Ｖp＋Ｖn」が一定であることから交流成分として機能していることが分かる。
　１　　モータ駆動装置
　２　　交流電源
　３　　モータ
　４　　ＤＣリンクコンデンサ
　１１　　コンバータ部
　１２　　インバータ部
　１３－１、１３－２　　分圧抵抗
　１４　　測定用抵抗
　１５　　抵抗電圧測定部
　１６　　直流成分抽出部
　１７　　交流成分抽出部
　１８　　ＤＣリンク電位測定部
　１９　　絶縁抵抗値計算部
　２０　　モータの絶縁抵抗
　２１、２２　　等価抵抗
　３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８　　等価電源
　４１、４２　　等価抵抗
　５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８　　等価電源

Claims (5)

  1. 　交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータ部と、
    　前記ＤＣリンクに設けられるＤＣリンクコンデンサと、
    　前記ＤＣリンクにおける直流電力をモータの駆動のための交流電力に変換して出力するインバータ部と、
    　前記ＤＣリンクを構成する正電位線と負電位線との間に設けられる互いに直列接続された２つの分圧抵抗であって、前記分圧抵抗どうしの接続点と前記モータの巻線とが接続される分圧抵抗と、
    　前記分圧抵抗どうしの前記接続点と前記ＤＣリンクの前記正電位線または前記負電位線との間に接続される測定用抵抗と、
    　前記測定用抵抗の両端の電位差である抵抗電圧を測定する抵抗電圧測定部と、
    　前記抵抗電圧測定部により測定された前記抵抗電圧から直流成分を抽出する直流成分抽出部と、
    　前記抵抗電圧測定部により測定された前記抵抗電圧から交流成分を抽出する交流成分抽出部と、
    　前記ＤＣリンクの前記正電位線における前記正電位及び前記負電位線における負電位を測定するＤＣリンク電位測定部と、
    　前記直流成分抽出部により抽出された前記直流成分と、前記交流成分抽出部により抽出された前記交流成分と、前記ＤＣリンク電位測定部により測定された前記正電位及び前記負電位と、に基づいて、前記モータの絶縁抵抗値を計算する絶縁抵抗値計算部と、
    を備える、モータ駆動装置。
  2. 　前記測定用抵抗は、前記分圧抵抗どうしの前記接続点と前記ＤＣリンクの前記負電位線との間に接続され、
    　前記絶縁抵抗値計算部は、前記測定用抵抗の抵抗値をＲin、前記ＤＣリンク電位測定部により測定された前記正電位の値をＶp、前記ＤＣリンク電位測定部により測定された前記負電位の値をＶn、前記直流成分抽出部により抽出された前記直流成分の値をＶinL、前記交流成分抽出部により抽出された前記交流成分の値をＶinH、値Ｖcomを（Ｖp＋Ｖn）／２、値Ｖdifを（Ｖp－Ｖn）／２としたとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     に従って、前記モータの絶縁抵抗値Ｒmを計算する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
  3. 　前記測定用抵抗は、前記分圧抵抗どうしの前記接続点と前記ＤＣリンクの前記正電位線との間に接続され、
    　前記絶縁抵抗値計算部は、前記測定用抵抗の抵抗値をＲin、前記ＤＣリンク電位測定部により測定された前記正電位の値をＶp、前記ＤＣリンク電位測定部により測定された前記負電位の値をＶn、前記直流成分抽出部により抽出された前記直流成分の値をＶinL、前記交流成分抽出部により抽出された前記交流成分の値をＶinH、値Ｖcomを（Ｖp＋Ｖn）／２、値Ｖdifを（Ｖp－Ｖn）／２としたとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     に従って、前記モータの絶縁抵抗値Ｒmを計算する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
  4. 　前記分圧抵抗の各々は、前記ＤＣリンクの前記正電位線と前記負電位線との間に接続される互いに直列接続された２つのＤＣリンク抵抗の各々にて構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
  5. 　前記分圧抵抗の各々は、前記インバータ部内のブリッジ回路を構成する上アーム及び下アームのそれぞれに設けられるスイッチング素子のオフ時に発生するオフ抵抗の各々にて構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
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