JP2019095396A - モータ駆動装置および測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<モータ駆動装置10の全体構成>
図1は、実施の形態におけるモータ駆動装置10の構成を示す図である。モータ駆動装置10は、複数のモータMを駆動させる。モータ駆動装置10は、第1スイッチSW1、コンバータ部14、複数のインバータ部16、第2スイッチSW2、第1検出部18、第2検出部20、および、制御部22を備える。
次に、スイッチ制御部32の制御について詳しく説明する。
次に、収束値予測部34について詳しく説明する。まず、対地間電圧Vmの収束値Cの予測を説明してから、対地間電流Imの収束値Cの予測について説明する。
図5は、第1検出部18が検出した対地間電圧Vmと時間との関係の一例を示す波形図である。測定対象のモータMの絶縁抵抗Rmを測定できる測定状態になると、対地間電圧Vmは、コンデンサCaの電圧が検出抵抗r1に印加されてから、時間の経過とともに減少していき、最後は、ある値にほぼ収束する。
図6は、第1検出部18が検出した対地間電流Imと時間との関係の一例を示す波形図である。測定対象のモータMの絶縁抵抗Rmを測定できる測定状態になると、対地間電流Imは、時間の経過とともに減少していき、最後は、ある値にほぼ収束する。
次に、モータ駆動装置10による絶縁抵抗Rmの測定動作を図7に示すフローチャートにしたがって説明する。ステップS1で、スイッチ制御部32は、全てのインバータ部16(16a、16b、16c)の複数の半導体スイッチング素子S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)を全てオフ状態にする。これにより、全てのモータM(M1〜M3)の運転が停止する。
上記実施の形態は、以下に示すような変形も可能である。
上記実施の形態では、コンデンサCaの一方の端子を負極側の端子として説明したが、コンデンサCaの一方の端子を正極側の端子としてもよい。この場合は、コンデンサCaの正極側の端子は、第2スイッチSW2を介して大地に接続され、検出抵抗r1は、コンデンサCaの正極側の端子(一方の端子)と大地との間で、第2スイッチSW2と直列に接続される。この場合であっても、モータMの絶縁抵抗Rmを測定することができる。
上記実施の形態では、絶縁抵抗算出部36は、収束値予測部34が一度予測した収束値Cを用いて、絶縁抵抗Rmを算出した。しかし、収束値予測部34が予測した収束値Cと実際の収束値Cとの間に乖離が生じている場合は、算出される絶縁抵抗Rmは、本来の絶縁抵抗Rmと異なるものになってしまう。
上記変形例1、2を組み合わせた態様であってもよい。
上記実施の形態および変形例1〜3から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
複数のモータ(M)を駆動するモータ駆動装置(10)は、第1スイッチ(SW1)を介して交流電源(12)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(Re)と、整流回路(Re)で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサ(Ca)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子とモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する上アームの半導体スイッチング素子(S)と、コンデンサ(Ca)の負極側の端子とモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する下アームの半導体スイッチング素子(S)とを有し、上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のスイッチング動作により、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を交流電圧に変換して複数のモータ(M)を駆動する複数のインバータ部(16)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子および負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチ(SW2)と、コンデンサ(Ca)の一方の端子と大地との間の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)を検出する第1検出部(18)と、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を検出する第2検出部(20)と、複数のインバータ部(16)の各々の上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)をオフにして複数のモータ(M)の運転を停止し、第1スイッチ(SW1)をオフ、第2スイッチ(SW2)をオンにした後に、測定対象となるモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、測定対象以外のモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の一方の端子に接続されている方をオンにさせて、測定対象となるモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定できる測定状態にするスイッチ制御部(32)と、測定状態で、互いに異なる複数の検出タイミング(t)で第1検出部(18)が検出した複数の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)に基づいて、対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)の収束値(C)を予測する収束値予測部(34)と、収束値(C)と、コンデンサ電圧(Vc)とに基づいて、測定対象のモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を算出する絶縁抵抗算出部(36)と、を備える。
複数のモータ(M)を駆動するモータ駆動装置(10)がモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定する測定方法である。モータ駆動装置(10)は、第1スイッチ(SW1)を介して交流電源(12)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(Re)と、整流回路(Re)で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサ(Ca)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子とモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する上アームの半導体スイッチング素子(S)と、コンデンサ(Ca)の負極側の端子とモータコイル(Cu、Cv、Cw)とを接続する下アームの半導体スイッチング素子(S)とを有し、上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のスイッチング動作により、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を交流電圧に変換して複数のモータ(M)を駆動する複数のインバータ部(16)と、コンデンサ(Ca)の正極側の端子および負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチ(SW2)と、コンデンサ(Ca)の一方の端子と大地との間の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)を検出する第1検出部(18)と、コンデンサ(Ca)のコンデンサ電圧(Vc)を検出する第2検出部(20)と、を備える。測定方法は、複数のインバータ部(16)の各々の上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)をオフにして複数のモータ(M)の運転を停止し、第1スイッチ(SW1)をオフ、第2スイッチ(SW2)をオンにした後に、測定対象となるモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、測定対象以外のモータ(M)のモータコイル(Cu、Cv、Cw)が接続された上アームの半導体スイッチング素子(S)および下アームの半導体スイッチング素子(S)のうち、コンデンサ(Ca)の一方の端子に接続されている方をオンにさせて、測定対象となるモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を測定できる測定状態にするスイッチ制御ステップと、測定状態で、互いに異なる複数の検出タイミング(t)で第1検出部(18)が検出した複数の対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)に基づいて、対地間電流(Im)または対地間電圧(Vm)の収束値(C)を予測する収束値予測ステップと、収束値(C)と、コンデンサ電圧(Vc)とに基づいて、測定対象のモータ(M)の絶縁抵抗(Rm)を算出する絶縁抵抗算出ステップと、を含む。
14…コンバータ部 16(16a〜16c)…インバータ部
18…第1検出部 20…第2検出部
22…制御部 30…測定対象選択部
32…スイッチ制御部 34…収束値予測部
36…絶縁抵抗算出部 Ca…コンデンサ
Cu、Cv、Cw…モータコイル Im…対地間電流
M(M1〜M3)…モータ r1、r2…検出抵抗
Re…整流回路 Rm(Rm1〜Rm3)…絶縁抵抗
S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)…半導体スイッチング素子
SW1…第1スイッチ SW2…第2スイッチ
Vm…対地間電圧
Claims (14)
- 複数のモータを駆動するモータ駆動装置であって、
第1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、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御部と、
前記測定状態で、互いに異なる複数の検出タイミングで前記第1検出部が検出した複数の前記対地間電流または前記対地間電圧に基づいて、前記対地間電流または前記対地間電圧の収束値を予測する収束値予測部と、
前記収束値と、前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出部と、
を備える、モータ駆動装置。 - 請求項1に記載のモータ駆動装置であって、
前記収束値予測部は、前記収束値を予測した後に、前回の複数の前記検出タイミングのうち、少なくとも1つが異なる複数の前記検出タイミングで前記第1検出部が検出した複数の前記対地間電流または前記対地間電圧に基づいて、前記収束値を再度予測し、前回の前記収束値と今回の前記収束値との差が基準値以上の場合は前記収束値の予測を継続し、前記差が基準値より小さい場合は、前記収束値の予測を終了し、
前記絶縁抵抗算出部は、前記収束値の予測が終了した後に、前記絶縁抵抗を算出する、モータ駆動装置。 - 請求項2に記載のモータ駆動装置であって、
前記絶縁抵抗算出部は、予測された複数の前記収束値のうち、最後に予測された前記収束値を用いて、前記絶縁抵抗を算出する、モータ駆動装置。 - 複数のモータを駆動するモータ駆動装置が前記モータの絶縁抵抗を測定する測定方法であって、
前記モータ駆動装置は、
第1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、
前記整流回路で整流された直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサの正極側の端子と前記モータのモータコイルとを接続する上アームの半導体スイッチング素子と、前記コンデンサの負極側の端子と前記モータコイルとを接続する下アームの半導体スイッチング素子とを有し、前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンデンサのコンデンサ電圧を交流電圧に変換して複数の前記モータを駆動する複数のインバータ部と、
前記コンデンサの前記正極側の端子および前記負極側の端子のうち一方の端子を大地に接続する第2スイッチと、
前記コンデンサの前記一方の端子と大地との間の対地間電流または対地間電圧を検出する第1検出部と、
前記コンデンサの前記コンデンサ電圧を検出する第2検出部と、
を備え、
複数の前記インバータ部の各々の前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子をオフにして複数の前記モータの運転を停止し、前記第1スイッチをオフ、前記第2スイッチをオンにした後に、測定対象となる前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの他方の端子に接続されている方をオンにし、且つ、前記測定対象以外の前記モータの前記モータコイルが接続された前記上アームの半導体スイッチング素子および前記下アームの半導体スイッチング素子のうち、前記コンデンサの前記一方の端子に接続されている方をオンにさせて、前記測定対象となる前記モータの絶縁抵抗を測定できる測定状態にするスイッチ制御ステップと、
前記測定状態で、互いに異なる複数の検出タイミングで前記第1検出部が検出した複数の前記対地間電流または前記対地間電圧に基づいて、前記対地間電流または前記対地間電圧の収束値を予測する収束値予測ステップと、
前記収束値と、前記コンデンサ電圧とに基づいて、前記測定対象の前記モータの絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出ステップと、
を含む、測定方法。 - 請求項8に記載の測定方法であって、
前記収束値予測ステップは、前記収束値を予測した後に、前回の複数の前記検出タイミングのうち、少なくとも1つが異なる複数の前記検出タイミングで前記第1検出部が検出した複数の前記対地間電流または前記対地間電圧に基づいて、前記収束値を再度予測し、前回の前記収束値と今回の前記収束値との差が基準値以上の場合は前記収束値の予測を継続し、前記差が基準値より小さい場合は、前記収束値の予測を終了し、
前記絶縁抵抗算出ステップは、前記収束値の予測が終了した後に、前記絶縁抵抗を算出する、測定方法。 - 請求項9に記載の測定方法であって、
前記絶縁抵抗算出ステップは、予測された複数の前記収束値のうち、最後に予測された前記収束値を用いて、前記絶縁抵抗を算出する、測定方法。
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