JP5616413B2 - Ｐｗｍ周波数を切り換えて使用するモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明はモータ制御装置に関し、特にＰＷＭ周波数を切り換えて使用するモータ制御装置に関する。

モータ制御装置においては、高精度化、高出力化、及び縮小化が進むと共に、それに伴うパワー素子やモータの発熱の問題が発生しており、その解決のためハード面での新しい冷却技術が開発されている。

しかし動作環境や動作条件によっては、ハード面での冷却技術では発熱を抑制しきれない場合がある。殆どのモータ制御装置には発熱による破損防止のため、パワー素子およびモータにはオーバーヒートレベルを設け、パワー素子およびモータの温度がオーバーヒートレベルを超えるとモータ制御装置を停止させる制御が適用されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、例えば工作機械の場合は生産ラインの停止につながるため、オーバーヒートレベルを超えない温度で長時間動作できるよう、制御の面からも発熱を抑制させる技術が必要とされる。

そこで、インバータのスイッチング素子の温度状態からＰＷＭ周波数を選択する交流電動機の駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２）。ここで、「ＰＷＭ周波数」とは、ＰＷＭ制御方式のパルス信号の周波数を指す。従来の制御装置は、電力用半導体スイッチング素子を含むインバータにより印加電圧を制御する交流電動機の制御装置であって、温度検出部と、ＰＷＭ変調部と、ＰＷＭモード選択部と、搬送波制御部と、を有している。温度検出部は、電力用半導体スイッチング素子の素子温度を検出する。ＰＷＭ変調部は、相電圧指令と搬送波とに基づいてインバータから交流電動機に印加されるパルス幅変調電圧を制御する。ＰＷＭモード選択部は、素子温度が所定温度以下の場合に非同期ＰＷＭを選択し、素子温度が所定温度より高いときに同期ＰＷＭを選択する。

次に、従来の制御装置の動作について図１のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２０００において、インバータの素子温度Ｔｓｗを取得する。次に、ステップＳ２１００において、素子温度Ｔｓｗと所定温度Ｔ０とを比較する。素子温度Ｔｓｗが所定温度Ｔ０より高い場合には、ステップＳ２５００にて、制御装置は同期ＰＷＭを選択する。一方、素子温度Ｔｓｗが所定温度Ｔ０以下の場合には、ステップＳ２６００にて、制御装置は非同期ＰＷＭを選択する。このようにして、素子温度Ｔｓｗに基づいて、同期ＰＷＭ制御と非同期ＰＷＭ制御とを選択することによって、素子温度を低下させたい場合に同期ＰＷＭ制御を行って素子温度の上昇を抑制しつつ、素子温度の上昇を抑制する必要がない場合には非同期ＰＷＭ制御を行って、同期ＰＷＭによって生じる電磁騒音の発生を抑制するというものである。

特開２００４−８２７５７号公報 特開２０１０−２４６２０７号公報

従来の制御装置においてはインバータ（逆変換器）に用いられる電力用スイッチング素子（パワー素子）の温度に着目して、ＰＷＭ周波数を制御している。しかしながら、モータの温度に関しては制御の対象とはなっていなかった。モータの温度はＰＷＭ周波数を低下させると逆に上昇するという特性がある。したがって従来の制御装置によれば、ＰＷＭ周波数を低下させることによってパワー素子の温度の上昇を抑制することはできるものの、モータの温度は逆に上昇してしまうという問題が生じていた。

本発明の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、モータの温度を取得するモータ温度取得部と、パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、モータの温度がモータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、パワー素子温度判断部及びモータ温度判断部の判断結果に基づいて、逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を規定のＰＷＭ周波数及び少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、を有することを特徴とする。

本発明の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル未満である場合には、ＰＷＭ周波数選択部は、逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択するように構成される。

本発明の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル以上である場合には、ＰＷＭ周波数選択部は、逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として高ＰＷＭ周波数を選択するように構成される。

本発明の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル未満である場合には、ＰＷＭ周波数選択部は、逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として低ＰＷＭ周波数を選択するように構成される。

本発明の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル以上である場合には、ＰＷＭ周波数選択部は、逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択し、かつ、警告を発生させるための信号を生成するように構成される。

本発明の他の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子温度オーバーヒート判定レベルを記憶したパワー素子温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、モータ温度オーバーヒート判定レベルを記憶したモータ温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、パワー素子の温度がパワー素子温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度オーバーヒート判断部と、モータの温度がモータ温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度オーバーヒート判断部と、をさらに備え、ＰＷＭ周波数選択部は、パワー素子温度オーバーヒート判断部及びモータ温度オーバーヒート判断部の判断結果に基づいて、パワー素子温度がパワー素子温度オーバーヒートレベル以上である場合、または、モータ温度がモータ温度オーバーヒートレベル以上である場合には、逆変換器へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止することを特徴とする。

本発明のさらに他の実施例に係るモータ制御装置は、パワー素子温度とパワー素子温度判定レベルとの差分であるパワー素子温度差を算出する第１差分算出部と、モータ温度とモータ温度判定レベルとの差分であるモータ温度差を算出する第２差分算出部と、をさらに備え、ＰＷＭ周波数選択部は、パワー素子温度差がモータ温度差以上である場合には高ＰＷＭ周波数を選択し、パワー素子温度差がモータ温度差未満である場合には低ＰＷＭ周波数を選択することを特徴とする。

本発明では、パワー素子の温度及びモータの温度に基づいてＰＷＭ周波数を制御することによりモータ制御装置全体の発熱を抑制できるので、オーバーヒートを回避しつつモータ制御装置の持つ能力を最大限に活用しながら長時間の運転が可能となる。

従来の交流電動機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例１に係るモータ制御装置の構成図である。 本発明の実施例１に係るモータ制御装置におけるパワー素子温度及びモータ温度とＰＷＭ周波数との関係を示す図である。 本発明の実施例１に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例２に係るモータ制御装置の構成図である。 本発明の実施例２に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例３に係るモータ制御装置の構成図である。 本発明の実施例３に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係るモータ制御装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

［実施例１］
まず、本発明の実施例１に係るモータ制御装置について説明する。図２に本発明の実施例１に係るモータ制御装置の構成図を示す。本発明の実施例１にかかるモータ制御装置１０１は、制御部１と、記憶部２とを有する。制御部１は、逆変換器３と、ＰＷＭ周波数選択部４と、ＰＷＭ周波数生成部５と、パワー素子温度取得部６と、モータ温度取得部７と、パワー素子温度判断部８と、モータ温度判断部９と、警告通知部１３と、を有する。

記憶部２は、ＰＷＭ周波数記憶部２１と、パワー素子温度判定レベル記憶部２２と、モータ温度判定レベル記憶部２３と、を有する。

逆変換器３は、パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータ３０に印加する。

パワー素子温度取得部６は、逆変換器３のパワー素子の温度を取得する。具体的には、パワー素子温度取得部６はパワー素子の温度を直接的に検出したり、パワー素子を流れる電流から推定したりすることによって、パワー素子の温度を取得する。例えば、アンプの放熱器とパワー素子の結合部付近の温度を、サーミスタを使用して取得したり、あるいは、電流値とスイッチング回数に比例する損失による発熱とアンプの放熱器部の熱時定数から推定した値に、電流値とスイッチング回数に比例する損失による発熱とパワー素子部の熱時定数から推定した上昇分を加算して求めたりすることができる。

モータ温度取得部７は、モータの温度を取得する。具体的には、モータ温度取得部７はモータ３０の温度を直接的に検出したり、モータ３０に流れる電流から推定したりすることによって、モータ３０の温度を取得する。例えば、巻線の近傍に設置されたサーミスタを使用してモータの温度を取得する方法や、モータの電流値（フィードバックデータ）に基づいて推定する方法がある。電流値に基づいて推定する場合には、モータの銅損（電流値の２乗に比例する損失）による発熱及び熱時定数に基づいて推定することができる。さらに正確に推定するため、鉄損による発熱を考慮する場合もある。

パワー素子温度判定レベル記憶部２２は、パワー素子温度判定レベルを記憶し、モータ温度判定レベル記憶部２３は、モータ温度判定レベルを記憶する。

ＰＷＭ周波数記憶部２１は、規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶する。

パワー素子温度判断部８は、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断する。一方、モータ温度判断部９は、モータの温度がモータ温度判定レベル以上であるか否かを判断する。

ＰＷＭ周波数選択部４は、パワー素子温度判断部８及びモータ温度判断部９の判断結果に基づいて、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数を規定のＰＷＭ周波数及び少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択する。ＰＷＭ周波数選択部４は、適切なＰＷＭ周波数を選択することによりパワー素子温度及びモータ温度を制御する。パワー素子温度及びモータ温度とＰＷＭ周波数との間には以下のような関係がある。まず、パワー素子の損失は電流値とスイッチング回数に比例する。ＰＷＭ周波数を高くすると単位時間当たりのスイッチング回数が増加するため、同じ電流値での損失は大きくなる。そのため、ＰＷＭ周波数を低くすると損失が小さくなり、パワー素子の温度を低下させることができる。一方、モータがある出力を出すために必要な電流は、ＰＷＭ周波数には依存せず一定である。ＰＷＭ制御では、平均的にある電流が流れるように制御するが、実電流には、スイッチングによる高調波成分（リプル分）が含まれ、このリプル分は、ＰＷＭ周波数が低いほど大きくなる。モータの損失には銅損、鉄損及び機械損があるが、リプル分が大きいと、銅損および鉄損が大きくなる。そのため、ＰＷＭ周波数を高くすると、モータ温度を低下させることができる。

パワー素子温度判断部８及びモータ温度判断部９の判断結果に応じて、ＰＷＭ周波数選択部４は以下のように逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数を選択する。

第１に、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル未満である場合には、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すようにパワー素子温度ｔｐがＰＷＭ周波数切換パワー素子温度判定レベル（以下、単に「パワー素子温度判定レベル」という。）Ｔｐ未満（ｔｐ＜Ｔｐ）であり、モータ温度ｔｍがＰＷＭ周波数切換モータ温度判定レベル（以下、単に「モータ温度判定レベル」という。）Ｔｍ未満（ｔｍ＜Ｔｍ）である場合、ＰＷＭ周波数としてパワー素子温度及びモータ温度の取得前の値である規定の周波数ω_c1を選択する。この場合、パワー素子温度ｔｐ及びモータ温度ｔｍはそれぞれパワー素子温度判定レベルｔｐ及びモータ温度判定レベルｔｍより低い温度に保たれているため、モータを駆動するためのＰＷＭ周波数を変更しなくてもパワー素子やモータの過熱の問題は生じないと考えられるため、ＰＷＭ周波数をそのまま維持することができる。

第２に、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル以上である場合には、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として高ＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すようにパワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ未満（ｔｐ＜Ｔｐ）であり、モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上（ｔｍ≧Ｔｍ）である場合、ＰＷＭ周波数としてパワー素子温度及びモータ温度の取得前の値よりも高いＰＷＭ周波数である高ＰＷＭ周波数ω_c3を選択する。この場合、パワー素子温度ｔｐはパワー素子温度判定レベルＴｐより低いためＰＷＭ周波数を維持することもできるが、モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上となっているために、ＰＷＭ周波数をモータ温度測定前のＰＷＭ周波数より高く設定する。このようにモータを高い周波数で駆動することによってモータの損失が低下し、モータからの発熱量が減少することとなり、モータの温度を低下させることができる。

第３に、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル未満である場合には、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として低ＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すようにパワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上（ｔｐ≧Ｔｐ）であり、モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ未満（ｔｍ＜Ｔｍ）である場合、ＰＷＭ周波数としてパワー素子温度及びモータ温度の取得前の値よりも低いＰＷＭ周波数である低ＰＷＭ周波数ω_c0を選択する。この場合、モータ温度ｔｍはモータ温度判定レベルＴｍより低いためＰＷＭ周波数を維持することもできるが、パワー素子ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上となっているために、ＰＷＭ周波数をモータ温度測定前のＰＷＭ周波数より低く設定する。このようにパワー素子を低い周波数で駆動することによってパワー素子からの発熱量が減少することとなり、パワー素子の温度を低下させることができる。

第４に、パワー素子の温度がパワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、モータの温度がモータ温度判定レベル以上である場合には、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択し、かつ、警告通知部１３が警告を発生させるための信号を生成する。具体的には、図３に示すようにパワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上（ｔｐ≧Ｔｐ）であり、モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上（ｔｍ≧Ｔｍ）である場合、ＰＷＭ周波数として規定の周波数ω_c2を選択する。ここで、周波数ω_c2は周波数ω_c1と同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えばＡ［Ｈｚ］、Ｂ［Ｈｚ］２つのＰＷＭ周波数が用意されていたとして、上記のＰＷＭ切換が適用されたモータは、規定ＰＷＭ周波数の領域においては温度以外の条件で「ω_c1＝ＡまたはＢ」、「ω_c2＝ＡまたはＢ」のように、ＰＷＭが切換るため、「ω_c1≠ω_c2」もしくは「ω_c1＝ω_c2」となる。この場合、パワー素子温度ｔｐ及びモータ温度ｔｍはそれぞれパワー素子温度判定レベルｔｐ及びモータ温度判定レベルｔｍ以上となっているが、ＰＷＭ周波数を低下させるとモータ温度が上昇し、ＰＷＭ周波数を増加させるとパワー素子温度が上昇する。この場合、パワー素子温度とモータ温度の一方が動作に影響を与えるようなオーバーヒートの状態に達することも懸念されるため、ＰＷＭ周波数選択部４は警告通知部１３に警告を発生させるための信号を生成する。

ＰＷＭ周波数生成部５は、ＰＷＭ周波数選択部４によって選択された周波数となるようにＰＷＭ周波数を生成し、逆変換器３に指令を与える。

警告通知部１３は、上述したようにＰＷＭ周波数選択部４からの信号に従って警告を通知する。

次に、本発明の実施例１に係るモータ制御装置の動作について説明する。図４に、本発明の実施例１に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートを示す。まず、モータ制御装置１０１がモータ３０を規定のＰＷＭ周波数で駆動し、ステップＳ１０１において、パワー素子温度取得部６がパワー素子温度ｔｐを取得する。次に、ステップＳ１０２において、モータ温度取得部７がモータｔｍを取得する。

次に、ステップＳ１０３において、パワー素子温度判断部８が、パワー素子温度取得部６からパワー素子温度ｔｐを取得し、パワー素子温度判定レベル記憶部２２からパワー素子温度判断レベルＴｐを取得した後、これらの大小関係を比較する。

パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ未満（ｔｐ＜Ｔｐ）である場合は、ステップＳ１０４において、モータ温度判断部９が、モータ温度取得部７からモータ温度ｔｍを取得し、モータ温度判定レベル記憶部２３からモータ温度判断レベルＴｍを取得した後、これらの大小関係を比較する。

モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ未満（ｔｍ＜Ｔｍ）である場合には、ステップＳ１０５において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ未満（ｔｐ＜Ｔｐ）であるため、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すように、ＰＷＭ周波数としてパワー素子温度及びモータ温度の取得前の値である規定の周波数ω_c1を選択する。

モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上（ｔｍ≧Ｔｍ）である場合には、ステップＳ１０６において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ未満（ｔｐ＜Ｔｐ）であるため、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として高ＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すように、パワー素子温度及びモータ温度の取得前の値よりも高いＰＷＭ周波数である高ＰＷＭ周波数ω_c3を選択する。

ステップＳ１０３において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上（ｔｐ≧Ｔｐ）である場合は、ステップＳ１０８において、モータ温度判断部９が、モータ温度取得部７からモータ温度ｔｍを取得し、モータ温度判定レベル記憶部２３からモータ温度判断レベルＴｍを取得した後、これらの大小関係を比較する。

モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ未満（ｔｍ＜Ｔｍ）である場合には、ステップＳ１０９において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上（ｔｐ≧Ｔｐ）であるため、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として低ＰＷＭ周波数を選択する。具体的には、図３に示すように、パワー素子温度及びモータ温度の取得前の値よりも低いＰＷＭ周波数である高ＰＷＭ周波数ω_c0を選択する。

モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上（ｔｍ≧Ｔｍ）である場合には、ステップＳ１１０において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上（ｔｐ≧Ｔｐ）であるため、ＰＷＭ周波数選択部４は、逆変換器３に指令するＰＷＭ周波数として規定のＰＷＭ周波数を選択し、かつ、ステップＳ１１１において、警告通知部１３が警告を発生させるための信号を生成する。具体的には、図３に示すように、ＰＷＭ周波数として規定の周波数ω_c2を選択する。

その後、ステップＳ１０７において、ＰＷＭ周波数選択部４は選択したＰＷＭ周波数をＰＷＭ周波数生成部５に通知し、ＰＷＭ周波数生成部５は逆変換器３を駆動するためのＰＷＭ周波数を生成し、モータ３０が駆動される。その後、ステップＳ１０１に戻ってモータの駆動を継続する。

以上説明したように、本発明の実施例１に係るモータ制御装置によれば、パワー素子温度及びモータ温度に従って逆変換器及びモータを駆動するためのＰＷＭ周波数を決定しているため、パワー素子の温度及びモータの温度を同時に調整しながらモータを駆動することができ、パワー素子におけるスイッチング損失及びモータにおける損失を制御しながらモータを駆動することができる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係るモータ制御装置について説明する。実施例２に係るモータ制御装置の構成図を図５に示す。実施例２に係るモータ制御装置１０２が、実施例１に係るモータ制御装置１０１と異なっている点は、パワー素子温度オーバーヒート判定レベルを記憶したパワー素子温度オーバーヒート判定レベル記憶部２４と、モータ温度オーバーヒート判定レベルを記憶したモータ温度オーバーヒート判定レベル記憶部２５と、パワー素子の温度がパワー素子温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度オーバーヒート判断部１０と、モータの温度がモータ温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度オーバーヒート判断部１１と、をさらに備え、ＰＷＭ周波数選択部４は、パワー素子温度オーバーヒート判断部１０及びモータ温度オーバーヒート判断部１１の判断結果に基づいて、パワー素子温度がパワー素子温度オーバーヒートレベル以上である場合、または、モータ温度がモータ温度オーバーヒートレベル以上である場合には、逆変換器３へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止するという点である。他の構成は、実施例１に係るモータ制御装置１０１の構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

次に、実施例２に係るモータ制御装置１０２の動作について説明する。図６に、本発明の実施例２に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートを示す。ステップＳ２０１〜Ｓ２１１は、図４に示した実施例１に係るモータ制御装置のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

ステップＳ２１２において、パワー素子温度オーバーヒート判断部１０が、パワー素子温度取得部６から取得したパワー素子温度ｔｐと、パワー素子温度オーバーヒート判定レベル記憶部２４から取得したパワー素子温度オーバーヒート判定レベルＴｐ．ＡＬＭとの大小関係を比較する。

パワー素子温度ｔｐが、パワー素子温度オーバーヒート判定レベルＴｐ.ＡＬＭ以上となっている場合には、ステップＳ２１５において、モータ制御装置１０２は、逆変換器３へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止することによってモータ３０の運転を停止する。

ステップＳ２１２において、パワー素子温度ｔｐが、パワー素子温度オーバーヒート判定レベルＴｐ．ＡＬＭ未満である場合には、ステップＳ２１３において、モータ温度オーバーヒート判断部１１が、モータ温度取得部７から取得したモータ温度ｔｍと、モータ温度オーバーヒート判定レベル記憶部２５から取得したモータ温度オーバーヒート判定レベルＴｍ．ＡＬＭとの大小関係を比較する。

モータ温度ｔｍが、モータ温度オーバーヒート判定レベルＴｍ．ＡＬＭ以上となっている場合には、ステップＳ２１５において、モータ制御装置１０２は、逆変換器３へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止することによってモータ３０の運転を停止する。

一方、モータ温度ｔｍが、モータ温度オーバーヒート判定レベルＴｍ．ＡＬＭ未満である場合には、ステップＳ２１４において、モータ制御装置１０２は、モータの運転を継続する。

以上のように、実施例２に係るモータ制御装置によれば、パワー素子及びモータの少なくともいずれか一方がオーバーヒート状態であると判断された場合に、モータの運転を停止することができるため、オーバーヒートを適切に回避することができる。

［実施例３］
次に、本発明の実施例３に係るモータ制御装置について説明する。実施例３に係るモータ制御装置の構成図を図７に示す。実施例３に係るモータ制御装置１０３が、実施例１に係るモータ制御装置１０１と異なっている点は、パワー素子温度とパワー素子温度判定レベルとの差分であるパワー素子温度差を算出する第１差分算出部１４と、モータ温度とモータ温度判定部との差分であるモータ温度差を算出する第２差分算出部１５と、をさらに備え、ＰＷＭ周波数選択部４は、パワー素子温度差がモータ温度差以上である場合には高ＰＷＭ周波数を選択し、パワー素子温度差がモータ温度差未満である場合には低ＰＷＭ周波数を選択するという点である。他の構成は、実施例１に係るモータ制御装置１０１の構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

次に、実施例３に係るモータ制御装置１０３の動作について説明する。図８に、本発明の実施例３に係るモータ制御装置における動作を説明するためのフローチャートを示す。ステップＳ３０１〜Ｓ３０９は、図４に示した実施例１に係るモータ制御装置のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同様であるので、詳細な説明は省略する。

ステップＳ３０３において、パワー素子温度ｔｐがパワー素子温度判定レベルＴｐ以上であり、ステップＳ３０８において、モータ温度ｔｍがモータ温度判定レベルＴｍ以上である場合には、ステップＳ３１０において、第１差分算出部１４が、パワー素子温度取得部６から取得したパワー素子温度ｔｐと、パワー素子温度判定レベル記憶部２２から取得したパワー素子温度判定レベルＴｐとの差分であるパワー素子温度差Δｔｐ＝ｔｐ−Ｔｐを算出する。

次に、ステップＳ３１１において、第２差分算出部１５が、モータ温度取得部７から取得したモータ温度ｔｍと、モータ温度判定レベル記憶部２３から取得したモータ温度判定レベルＴｍとの差分であるモータ温度差Δｔｍ＝ｔｍ−Ｔｍを算出する。

次に、ステップＳ３１２において、ＰＷＭ周波数選択部４が、第１差分算出部１４から取得したパワー素子温度差Δｔｐと、第２差分算出部１５から取得したモータ温度差Δｔｍとの大小関係を比較し、パワー素子温度差Δｔｐがモータ温度差Δｔｍ以上である場合には、ステップＳ３１４において、ＰＷＭ周波数選択部４は、ＰＷＭ周波数記憶部２１に記憶されたＰＷＭ周波数から低ＰＷＭ周波数ω_c0を選択する。これにより、モータ温度ｔｍは上昇するものの、パワー素子温度ｔｐは低下することとなる。ここでは、パワー素子温度差Δｔｐがモータ温度差Δｔｍ以上となっているため、低ＰＷＭ周波数ω_c0を選択することによって、Δｔｐが小さくなり、パワー素子温度ｔｐがオーバーヒートレベルに達するまでのマージンを稼ぐことができ、オーバーヒート状態に達することを回避できるか、オーバーヒートに達するまでの時間を確保することができる。

一方、ステップＳ３１２において、第１差分算出部１４から取得したパワー素子温度差Δｔｐが、第２差分算出部１５から取得したモータ温度差Δｔｍ未満である場合には、ステップＳ３１３において、ＰＷＭ周波数選択部４は、高ＰＷＭ周波数ω_c3を選択する。これにより、パワー素子温度ｔｐは上昇するものの、モータ温度ｔｍは低下することとなる。ここでは、モータ温度差Δｔｍがパワー素子温度差Δｔｐ以上となっているため、高ＰＷＭ周波数ω_c3を選択することによって、Δｔｍが小さくなり、モータ温度ｔｍがオーバーヒートレベルに達するまでのマージンを稼ぐことができ、オーバーヒート状態に達することを回避できるか、オーバーヒートに達するまでの時間を確保することができる。

以上のように、実施例３に係るモータ制御装置によれば、モータ制御装置全体の発熱を抑制できるので、オーバーヒートを回避しつつモータ制御装置の持つ能力を最大限に活用しつつ長時間の運転が可能となる。

以上の実施例においては、ＰＷＭ周波数記憶部には規定のＰＷＭ周波数よりも高いＰＷＭ周波数と低いＰＷＭ周波数の２つが記憶され、ＰＷＭ周波数選択部が規定の周波数とＰＷＭ周波数記憶部に記憶された２つのＰＷＭ周波数の中から１つのＰＷＭ周波数を選択する例を示した。しかしながら、ＰＷＭ周波数記憶部に記憶されるＰＷＭ周波数は２つには限られず３つ以上でもよい。

１ 制御部
２ 記憶部
３ 逆変換器
４ ＰＷＭ周波数選択部
５ ＰＷＭ周波数生成部
６ パワー素子温度取得部
７ モータ温度取得部
８ パワー素子温度判断部
９ モータ温度判断部
１０ パワー素子温度オーバーヒート判断部
１１ モータ温度オーバーヒート判断部
１３ 警告通知部
１４ 第１差分算出部
１５ 第２差分算出部
２１ ＰＷＭ周波数記憶部
２２ パワー素子温度判定レベル記憶部
２３ モータ温度判定レベル記憶部
１０１、１０２、１０３ モータ制御装置

Claims (7)

1. パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、
   前記逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、
   モータの温度を取得するモータ温度取得部と、
   パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、
   モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、
   前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、
   前記パワー素子温度判断部及び前記モータ温度判断部の判断結果に基づいて、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を前記規定のＰＷＭ周波数及び前記少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、
   を有し、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル未満である場合には、前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として前記規定のＰＷＭ周波数を選択する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、
   前記逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、
   モータの温度を取得するモータ温度取得部と、
   パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、
   モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、
   前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、
   前記パワー素子温度判断部及び前記モータ温度判断部の判断結果に基づいて、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を前記規定のＰＷＭ周波数及び前記少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、
   を有し、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル未満であり、かつ、前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上である場合には、前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として前記高ＰＷＭ周波数を選択する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
3. パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、
   前記逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、
   モータの温度を取得するモータ温度取得部と、
   パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、
   モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、
   前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、
   前記パワー素子温度判断部及び前記モータ温度判断部の判断結果に基づいて、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を前記規定のＰＷＭ周波数及び前記少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、
   を有し、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル未満である場合には、前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として前記低ＰＷＭ周波数を選択する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
4. パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、
   前記逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、
   モータの温度を取得するモータ温度取得部と、
   パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、
   モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、
   前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、
   前記パワー素子温度判断部及び前記モータ温度判断部の判断結果に基づいて、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を前記規定のＰＷＭ周波数及び前記少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、
   を有し、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であり、かつ、前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上である場合には、前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数として前記規定のＰＷＭ周波数を選択し、かつ、警告を発生させるための信号を生成する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
5. パワー素子を用いたＰＷＭ制御によって直流電圧を規定のＰＷＭ周波数の交流電圧に変換してモータに印加する逆変換器と、
   前記逆変換器のパワー素子の温度を取得するパワー素子温度取得部と、
   モータの温度を取得するモータ温度取得部と、
   パワー素子温度判定レベルを記憶したパワー素子温度判定レベル記憶部と、
   モータ温度判定レベルを記憶したモータ温度判定レベル記憶部と、
   前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が高い高ＰＷＭ周波数及び前記規定のＰＷＭ周波数よりも周波数が低い低ＰＷＭ周波数を含む少なくとも２種類のＰＷＭ周波数を記憶したＰＷＭ周波数記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度判断部と、
   前記パワー素子温度判断部及び前記モータ温度判断部の判断結果に基づいて、前記逆変換器に指令するＰＷＭ周波数を前記規定のＰＷＭ周波数及び前記少なくとも２種類のＰＷＭ周波数の中から選択するＰＷＭ周波数選択部と、
   を有し、
   パワー素子温度オーバーヒート判定レベルを記憶したパワー素子温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、
   モータ温度オーバーヒート判定レベルを記憶したモータ温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度オーバーヒート判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度オーバーヒート判断部と、をさらに備え、
   前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記パワー素子温度オーバーヒート判断部及び前記モータ温度オーバーヒート判断部の判断結果に基づいて、前記パワー素子温度が前記パワー素子温度オーバーヒートレベル以上である場合、または、前記モータ温度が前記モータ温度オーバーヒートレベル以上である場合には、前記逆変換器へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止する、
   ことを特徴とするモータ制御装置。
6. パワー素子温度オーバーヒート判定レベルを記憶したパワー素子温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、
   モータ温度オーバーヒート判定レベルを記憶したモータ温度オーバーヒート判定レベル記憶部と、
   前記パワー素子の温度が前記パワー素子温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するパワー素子温度オーバーヒート判断部と、
   前記モータの温度が前記モータ温度オーバーヒート判定レベル以上であるか否かを判断するモータ温度オーバーヒート判断部と、をさらに備え、
   前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記パワー素子温度オーバーヒート判断部及び前記モータ温度オーバーヒート判断部の判断結果に基づいて、前記パワー素子温度が前記パワー素子温度オーバーヒートレベル以上である場合、または、前記モータ温度が前記モータ温度オーバーヒートレベル以上である場合には、前記逆変換器へのＰＷＭ周波数設定のための指令を停止する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記パワー素子温度と前記パワー素子温度判定レベルとの差分であるパワー素子温度差を算出する第１差分算出部と、
   前記モータ温度と前記モータ温度判定レベルとの差分であるモータ温度差を算出する第２差分算出部と、をさらに備え、
   前記ＰＷＭ周波数選択部は、前記パワー素子温度差が前記モータ温度差以上である場合には前記高ＰＷＭ周波数を選択し、前記パワー素子温度差が前記モータ温度差未満である場合には前記低ＰＷＭ周波数を選択する、請求項４に記載のモータ制御装置。

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