JP5926303B2 - Ｄｃリンク電圧検出部を備えたモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動回路に関し、ＤＣリンク部とインバータ部を接続するショートバーの断線を検出するためのＤＣリンク電圧検出部を備えたモータ駆動装置に関する。

従来のモータ駆動装置において、交流電圧をコンバータにより直流電圧に変換し、さらに、この直流電圧を平滑化するコンデンサにより生成されるＤＣリンク電圧をインバータ部へ供給する場合に、ＤＣリンク電圧を出力するＤＣリンク部とインバータ部とを端子間の短絡用部品であるショートバーで接続する構成が知られている（例えば、特許文献１）。図１に従来のモータ駆動装置の構成を示す。従来のモータ駆動装置１０００は、１つのコンバータ部１０１０に対して、２つのインバータ部１０２０及び１０３０が接続された例を示している。また、コンバータ部１０１０にはＤＣリンク部（図示せず）が含まれており、ＤＣリンク部の出力端子１０１１及び１０１２は外部に露出している。一方、第１インバータ部１０２０には２つの入力端子１０２１及び１０２２が設けられ、第２インバータ部１０３０には２つの入力端子１０３１及び１０３２が設けられている。

コンバータ部１０１０に設けられたＤＣリンク部からのＤＣリンク電圧は、第１及び第２インバータ部１０２０及び１０３０に入力されるが、図１に示した従来例では、コンバータ部１０１０とインバータ部１０２０，１０３０との電気的接続はショートバー１０４１及び１０４２により行われる。即ち、端子１０１１、１０２１、１０３１はショートバー１０４１により接続され、端子１０１２、１０２２、１０３２はショートバー１０４２により接続される。このような従来のモータ駆動装置において、直流電圧を平滑化するコンデンサの端子間電圧であるＤＣリンク電圧は、平滑化用コンデンサに直接接続されたＤＣリンク電圧検出部により測定される。

従来のモータ駆動装置の回路図を図２に示す。図２に示すように交流電源１００１からの交流電圧はコンバータ部１０１０により直流電圧に変換され、ＤＣリンク部１０１３に設けられた平滑化用のコンデンサ１０１４により平滑化される。平滑化されたＤＣリンク電圧は、端子１０１１，１０２１，１０３１，１０９１を接続するショートバー１０４１、及び端子１０１２，１０２２，１０３２，１０９２を接続するショートバー１０４２により、第１インバータ部１０２０、第２インバータ部１０３０、及び第Ｎインバータ部１０９０に供給される。

ここで、図２に示した従来のモータ駆動装置１０００においては、ＤＣリンク電圧の検出は、コンデンサ１０１４の端子１０１１，１０１２に直接接続されたＤＣリンク電圧検出部１０１５により行われていた。このＤＣリンク電圧検出部１０１５により、コンデンサ１０１４の異常の有無や、交流電源１００１が停電したか否かを検出することができる。

しかしながら、従来のモータ駆動装置においては、ショートバーの断線等による異常は検出することができなかった。例えば、ショートバー１０４１において、ＤＣリンク部１０１３の一方の端子１０１１と、第１インバータ部１０２０の一方の端子１０２１とを接続するショートバー１０４１ａにおいて断線が生じたとしても、ＤＣリンク電圧検出部１０１５は、コンデンサ１０１４に直接接続されているために、第１インバータ部１０２０の端子１０２１と１０２２との間に印加される電圧は検出することができなかった。その結果、ショートバー１０４１の一部のショートバー１０４１ａに異常が生じた場合でも、異常を検出することができなかった。

さらに、ショートバー１０４１及び１０４２を構成する複数の部分１０４１ａ〜１０４１ｃ及び１０４２ａ〜１０４２ｃのいずれの部分で異常が生じたのかを検出することもできなかった。その結果、実際のアプリケーションにおいて、重力軸を構成するロボットや工作機械におけるショートバーが断線すると、ショートバーの断線箇所以降の軸が軸落下する危険が生じるという問題があった。

特開２００９−２２５４９７号公報

上記のように、従来のモータ駆動装置においては、ＤＣリンク部とインバータ部とを接続するショートバーに断線が生じた場合であっても、断線を検出することができないという問題があった。

本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、直流電圧をコンデンサにより平滑化してＤＣリンク電圧を生成するＤＣリンク部と、ＤＣリンク電圧をモータ駆動用の多相交流電圧に変換するインバータ部と、ＤＣリンク部の端子とインバータ部の端子とを電気的に接続するショートバーと、ＤＣリンク電圧を検出するＤＣリンク電圧検出部と、を備え、ＤＣリンク部の端子とＤＣリンク電圧検出部の端子との間に、少なくともショートバーの一部が介在する、ことを特徴とする。

本発明の他の実施形態に係るモータ駆動装置において、ＤＣリンク電圧検出部の少なくとも一方の端子は、ショートバーに接続されていることが好ましい。

本発明のさらに他の実施形態に係るモータ駆動装置において、インバータ部に他のショートバーを介して電気的に接続された他のインバータ部を備え、インバータ部の端子とＤＣリンク電圧検出部の端子との間に、少なくとも他のショートバーの一部が介在することが好ましい。

本発明のさらに他の実施形態に係るモータ駆動装置において、ＤＣリンク電圧検出部は、ＤＣリンク電圧の時間的変化を検出する手段を備えていることが好ましい。

本発明のさらに他の実施形態に係るモータ駆動装置において、ＤＣリンク部に直接接続されＤＣリンク電圧を測定するＤＣリンク電圧直接検出部と、ＤＣリンク電圧直接検出部の測定結果と、ＤＣリンク電圧検出部の測定結果とを比較するＤＣリンク電圧比較部と、をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、ショートバーやインバータ部において、ＤＣリンク電圧の状態を検出することにより、ＤＣリンク電圧を供給するショートバーの断線を検出することができる。

従来のモータ駆動装置の外観図である。 従来のモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例１に係るモータ駆動装置に用いるＤＣリンク電圧検出部の例を示す回路図である。 本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例３に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例４に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例５に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例５に係るモータ駆動装置におけるＤＣリンク電圧の時間的変化を示すグラフである。 本発明の実施例５に係るモータ駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例６に係るモータ駆動装置の構成図である。 本発明の実施例６に係るモータ駆動装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例６に係るモータ駆動装置を用いて、通常の場合に検出されるＤＣリンク電圧の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の実施例６に係るモータ駆動装置を用いて、停電の場合に検出されるＤＣリンク電圧の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の実施例６に係るモータ駆動装置を用いて、ショートバーの断線の場合に検出されるＤＣリンク電圧の時間変化の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係るモータ駆動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に係るモータ駆動装置について説明する。図３に本発明の実施例１に係るモータ駆動装置の構成図を示す。

本発明の実施例１に係るモータ駆動装置１０１は、交流電源１からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部１０と、直流電圧をコンデンサ１４により平滑化してＤＣリンク電圧を生成するＤＣリンク部１３と、ＤＣリンク電圧をモータ駆動用の多相交流電圧に変換するインバータ部２０，３０，９０と、ＤＣリンク部１３の端子１１，１２とインバータ部２０，３０，９０の端子２１，２２，３１，３２，９１，９２とを電気的に接続するショートバー４１，４２と、ＤＣリンク電圧を検出するＤＣリンク電圧検出部２３，３３，９３と、を備え、ＤＣリンク部１３の端子１１，１２とＤＣリンク電圧検出部２３，３３，９３の端子２３１，２３２，３３１，３３２，９３１，９３２との間に、少なくともショートバー４１，４２の一部が介在することを特徴とする。

図３に示したモータ駆動装置１０１においては、１つのコンバータ部１０に対して複数のインバータ部２０，３０，９０を設けた場合を例示している。また、コンバータ部１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第Ｎインバータ部９０は、ショートバー４１，４２により電気的に接続されている。より詳細には、コンバータ部１０の一方の端子１１と第１インバータ部２０の一方の端子２１は、一方のショートバー４１の第１部分４１ａにより電気的に接続され、コンバータ部１０の他方の端子１２と第１インバータ部２０の他方の端子２２は、他方のショートバー４２の第１部分４２ａにより電気的に接続されている。ここで、第１ＤＣリンク電圧検出部２３は、ショートバー４１，４２の一部４１ａ，４２ａを介してＤＣリンク部１３に接続されているため、第１ＤＣリンク電圧検出部２３の電圧の測定値に基づいて、ショートバー４１，４２の一部４１ａ，４２ａにおいて発生した断線を検出することができる。

このように、それぞれのインバータ部２０，３０，９０に接続されるショートバーからＤＣリンク電圧を検出することにより、ショートバーの断線を検出することができる。ここで、「ショートバーとインバータ部の取り付け」とは、装置と装置とをショートバーで接続する場合や、プリント基板にショートバーが半田付けされた状態や、ショートバーとインバータ部をプリント基板で中継してネジ締めした場合を指す。

なお、図３に示した例では、第１インバータ部２０に加えて、第２インバータ部３０，・・・，第Ｎインバータ９０を設けた例を示している。ここで、第１インバータ部２０と第２インバータ部３０は、ショートバー４１，４２により電気的に接続されている。より詳細には、第１インバータ部２０の一方の端子２１と第２インバータ部３０の一方の端子３１は、一方のショートバー４１の第２部分４１ｂにより電気的に接続され、第１インバータ部２０の他方の端子２２と第２インバータ部３０の他方の端子３２は、他方のショートバー４２の第２部分４２ｂにより電気的に接続されている。さらに、第２インバータ部３０には第２ＤＣリンク電圧検出部３３が設けられている。第２ＤＣリンク電圧検出部３３は、ショートバー４１，４２の一部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを介してＤＣリンク部１３に接続されているため、第２ＤＣリンク電圧検出部３３の電圧の測定値に基づいて、ショートバー４１，４２の一部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂにおいて発生した断線を検出することができる。これは、断線が生じていないインバータ部に設けられたＤＣリンク電圧検出部ではＤＣリンク部から出力される電圧と同一の電圧が検出される一方、断線が生じたインバータ部に設けられたＤＣリンク電圧検出部では測定値がほぼ０［Ｖ］となることに基づく。

ここで、第１ＤＣリンク電圧検出部２３と第２ＤＣリンク電圧検出部３３の両者を用いることにより、ショートバー４１，４２の断線が、ＤＣリンク部１３と第１インバータ部２０とを接続するショートバー４１，４２の第１部分４１ａ，４２ａの少なくともいずれか一方で生じたのか、第１インバータ部２０と第２インバータ部３０を接続するショートバー４１，４２の第２部分４１ｂ，４２ｂの少なくともいずれか一方で生じたのかを判別することができる。

さらに、第２インバータ部３０に加えて総数Ｎ個のインバータを接続することも可能である。図３に示すように第Ｎインバータ部９０に第Ｎ ＤＣリンク電圧検出部９３を設けることにより、ショートバー４１，４２のどの部分で断線が生じたのかを特定することができる。

ＤＣリンク電圧検出部の具体的な構成を図４に例示する。図４（ａ）は、第１ＤＣリンク電圧検出部２３を分圧抵抗２４と絶縁アンプ２３ａにより構成した例を示す。図４（ａ）にはＤＣリンク電圧の測定例も示している。例えば、実線で示すように時刻ｔ₁まで一定であったＤＣリンク電圧が時刻ｔ₁において急激に減少した場合、絶縁アンプ２３ａの検出信号は点線のように変化する。この検出信号の変化からショートバーの断線等の有無を検出することができる。

図４（ｂ）は、第１ＤＣリンク電圧検出部２３を分圧抵抗２４とオペアンプ２３ｂにより構成した例を示す。図４（ｂ）にはＤＣリンク電圧の測定例も示している。例えば、実線で示すように時刻ｔ₂まで一定であったＤＣリンク電圧が時刻ｔ₂において急激に減少した場合、オペアンプ２３ｂの検出信号は点線のように変化する。この検出信号の変化からショートバーの断線等の有無を検出することができる。

図４（ｃ）は、第１ＤＣリンク電圧検出部２３を分圧抵抗２４とフォトカプラ２３ｃにより構成した例を示す。図４（ｃ）にはＤＣリンク電圧の測定例も示している。例えば、実線で示すように時刻ｔ₃まで一定であったＤＣリンク電圧が時刻ｔ₃において急激に減少した場合、フォトカプラ２３ｃの検出信号は点線のように時刻ｔ₄において急激に変化する。この検出信号の変化からショートバーの断線等の有無を検出することができる。

図３に示すように、１つのコンバータ部１０に対して、Ｎ個のインバータ部をショートバーにより直列接続した場合、Ｎ個のインバータ部のそれぞれにＤＣリンク電圧検出部を設けることにより、コンバータ部１０と第１インバータ部２０を接続するショートバー４１ａ，４２ａにおいて断線が生じたのか、第１インバータ部２０以降のインバータ部を接続するショートバー４１ｂ，４２ｂ，４１ｃ，４２ｃにおいて断線が生じたのかを検出することができる。この場合の断線の検出方法を図５のフローチャートを用いて説明する。

図５は本発明の実施例１に係るモータ駆動装置を用いたショートバーにおける断線の検出方法を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、インバータ部の位置を示す番号ｉを０に設定する。次にステップＳ１０２においてモータ駆動装置に電源を投入し、ＤＣリンク部１３からＤＣリンク電圧を出力させる。

次に、ステップＳ１０３において、番号ｉがＮとなっているか否かを判断する。ｉ＝Ｎである場合は、Ｎ番目のインバータ部のＤＣリンク電圧検出部において測定が完了したことを示しているので、ステップＳ１０９においてショートバーの断線の検出を終了する。一方、ｉ＝Ｎではない場合（ｉ＜Ｎ）には、ステップＳ１０４において、番号ｉを１つ増加させる。次に、ステップＳ１０５において、ｉ番目のＤＣリンク電圧Ｖ_DCiを測定する。例えば、ｉ＝１である場合には、１番目のインバータ部である第１インバータ部２０の第１ＤＣリンク電圧検出部２３により、第１インバータ部２０における電圧Ｖ_DC1を測定する。この電圧は１番目のショートバーである４１ａ，４２ａを介してＤＣリンク部１３の電圧を測定しているため、測定したＤＣリンク電圧が正常な値であるか否かに基づいて、１番目のショートバー４１ａ，４２ａにおける異常の有無を検出することができる。

次に、ステップＳ１０６において、ｉ番目のＤＣリンク電圧Ｖ_DCiが正常であるか否かを判断する。この判断は、測定値Ｖ_DCiが、予め決められた基準値Ｖ₀から所定の範囲内（Ｖ₀−ΔＶ₀＜Ｖ_DCi＜Ｖ₀＋ΔＶ₀）に収まっているか否かに基づいて行うことができる。ｉ番目のＤＣリンク電圧Ｖ_DCiが正常であると判断された場合には、ステップＳ１０７において、ｉ番目のショートバーＳＢ_iは正常であると判断する。この場合は、ｉ番目以降のインバータ部におけるＤＣリンク電圧を測定するために、ステップＳ１０３に戻って測定を継続する。

一方、ｉ番目のＤＣリンク電圧Ｖ_DCiが正常ではないと判断された場合には、ステップＳ１０８において、ｉ番目のショートバーＳＢ_iに異常が発生したものと判断する。ここで、例えば、ｉ＝１からｉ＝ｍ−１までのショートバーＳＢ₁〜ＳＢ_m-1は正常であると判断され、ｉ＝ｍにおいてショートバーＳＢ_mに異常が発生したと判断された場合には、第（ｍ−１）番目のインバータ部と第ｍ番目のインバータ部とを接続している第ｍ番目のショートバーＳＢ_mに異常が生じたものと判断することができる。この場合は、第（ｍ＋１）番目以降のインバータ部を接続する第（ｍ＋１）番目以降のショートバーの異常を検出することはできないため、ステップＳ１０９において測定を終了する。

以上のようにして、コンバータ部１０に複数のインバータ部をショートバーにより直列接続した場合、各インバータ部にＤＣリンク電圧検出部を設けることにより、どのインバータ部に接続されたショートバーが断線しているかを検出することができる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図６に本発明の実施例２に係るモータ駆動装置１０２の構成図を示す。実施例１に係るモータ駆動装置１０１と同一の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明は省略する。実施例２に係るモータ駆動装置１０２が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、第１ＤＣリンク電圧検出部２３の少なくとも一方の端子（２３１または２３２）は、ショートバー４１ａ，４２ａ（または４１ｂ，４２ｂ）に接続されている点である。

図６に示した例では、第１ＤＣリンク電圧検出部２３の一方の端子２３１をショートバー４１ａに接続し、他方の端子２３２をショートバー４２ａに接属した構成を示している。ここで、端子２３１及び２３２をショートバー４１ａ，４２ａにそれぞれクリップ等の着脱可能な部材を用いて接続することができる。この場合、ＤＣリンク電圧検出部を所望のショートバーに接続することを容易に行うことができる。例えば、図６に示すように、２つのＤＣリンク電圧検出部２３及び３３をそれぞれショートバーに接続することも可能であるが、第１ＤＣリンク電圧検出部２３のみを用いて、一旦ショートバー４１ａ，４２ａに接続した第１ＤＣリンク電圧検出部２３を外して、ショートバー４１ｂ、４２ｂに接続することもできる。

このように、ＤＣリンク電圧検出部を任意のショートバーに着脱可能に接続することにより、所望の位置のショートバーにおける断線の有無を容易に検出することができる。

［実施例３］
次に、本発明の実施例３に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図７に本発明の実施例３に係るモータ駆動装置１０３の構成図を示す。実施例１に係るモータ駆動装置１０１と同一の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明は省略する。実施例３に係るモータ駆動装置１０３が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、第１インバータ部２０に他のショートバー４１ｂ，４２ｂ，４１ｃ，４２ｃを介して電気的に接続された他のインバータ部３０，９０を備え、第１インバータ部２０の端子２１，２２とＤＣリンク電圧検出部９３０の端子９３１，９３２との間に、少なくとも他のショートバー４１ｂ，４２ｂ，４１ｃ，４２ｃの一部が介在する点である。

実施例３に係るモータ駆動装置においては、ＤＣリンク部１３の端子１１，１２と、ＤＣリンク電圧検出部９３０の端子９３１，９３２との間に複数のショートバー４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃが介在している。そのため、複数のショートバーのいずれかの位置において断線が生じた場合であっても、ＤＣリンク電圧検出部９３０において断線を検出することができる。この場合、複数のショートバーのいずれの位置で断線が生じているかを特定することはできないものの、１つのＤＣリンク電圧検出部のみを用いることによって、測定されたＤＣリンク電圧が正常であれば、複数のショートバーの全てにおいて断線が生じていないことを検出することができる。従って、モータ駆動装置全体のショートバーに断線が生じていないことを迅速に検出することができる。また、最初に最終段のインバータ部においてＤＣリンク電圧を測定し、異常が検出された場合には、コンバータ部側に向かって測定位置をずらしていくことによって、断線の位置を特定することが可能である。

例えば、図７に示すようにショートバー４１ｃの一点４１ｘにおいて断線が生じていたと仮定した場合、ＤＣリンク電圧検出部９３０を第Ｎインバータ部９０に設けることにより、ショートバー４１または４２において断線が生じていることを検出することができる。この段階では、ショートバー４１ａ〜４１ｃ,４２ａ〜４２ｃのいずれの位置で断線が生じているのかを特定することはできない。次に、ＤＣリンク電圧検出部（図示せず）を第２インバータ部３０に設置してＤＣリンク電圧を検出した場合には、断線が４１ｘにおいてのみ発生していると仮定すれば、測定されたＤＣリンク電圧は正常な値を示す。その結果、断線が第２インバータ部３０と第Ｎインバータ部９０との間を接続するショートバー４１ｃ，４２ｃのいずれかで断線が生じていることが検出可能となる。

以上のように、複数のショートバーを介してＤＣリンク電圧を検出することにより、複数のショートバーの全てにおいて断線が生じていないことを容易に検出することが可能となる。

［実施例４］
次に、本発明の実施例４に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図８に本発明の実施例４に係るモータ駆動装置１０４の構成図を示す。実施例１に係るモータ駆動装置１０１と同一の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明は省略する。実施例４に係るモータ駆動装置１０４が、実施例１に係るモータ駆動装置１０１と異なっている点は、ＤＣリンク部１３の出力電圧を第１インバータ（図示せず）に入力する代わりに、第Ｘインバータ部５０と第Ｙインバータ部７０の間に設けられた第Ｚインバータ部６０の入力端子６１，６２に入力するとともに、第Ｘインバータ部５０に第Ｘ ＤＣリンク電圧検出部５３を設け、第Ｙインバータ部７０に第Ｙ ＤＣリンク電圧検出部７３を設けている点である。図８に示すように、実施例４に係るモータ駆動装置１０４においては、複数のインバータ部５０，６０，７０がショートバー４１ｅ〜４１ｆ，４２ｅ〜４２ｆによって接続されており、このうち連続する３つのインバータ部の中央に位置するインバータ部６０の端子６１，６２とＤＣリンク部１３の端子１１，１２とを配線８１，８２によって接続し、中央に位置するインバータ部６０に隣り合うインバータ部５０，７０にＤＣリンク電圧検出部５３，７３を接続し、ショートバー４１ｅ，４２ｅ，４１ｆ，４２ｆの断線を検出するものである。例えば、インバータ部６０と７０との間のショートバー４１ｆの一点４１ｙで断線が生じている場合には、第Ｙインバータ部７０に設けた第Ｙ ＤＣリンク電圧検出部７３によって、断線を検出することができる。

ここで、配線８１，８２を可動とすることにより、ＤＣリンク部１３の端子１１，１２を任意のインバータ部の端子に接続することができ、これと隣接するインバータ部にＤＣリンク電圧検出部を設けることにより、ショートバーの断線を検出することができる。この場合、ＤＣリンク部１３の端子１１，１２を接続したインバータ部にはＤＣリンク電圧検出部を設ける必要がないため、実施例１に示したモータ駆動装置のように全てのインバータ部にＤＣリンク電圧検出部を設けなくても、ショートバーの断線の位置を確定することができる。

［実施例５］
次に、本発明の実施例５に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図９に本発明の実施例５に係るモータ駆動装置１０５の構成図を示す。実施例３に係るモータ駆動装置１０３と同一の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明は省略する。実施例５に係るモータ駆動装置１０５が、実施例３に係るモータ駆動装置１０３と異なっている点は、ＤＣリンク電圧検出部９３０が、ＤＣリンク電圧の時間的変化を検出する手段を備えている点である。

図９に示した実施例５に係るモータ駆動装置１０５においては、ＤＣリンク電圧検出部９３０にＤＣリンク電圧の時間的変化を検出する手段としてＤＣリンク傾き判定部９４をさらに設けている。

ＤＣリンク傾き判定部９４は、ＤＣリンク電圧検出部９３０が検出したＤＣリンク電圧の時間的変化に基づいて、（ａ）正常に動作している状態（「通常時」）、（ｂ）交流電源が停電している状態、（ｃ）ショートバーが断線している状態のうちのいずれの状態にあるかを判定することができる。

ＤＣリンク電圧の時間的変化の一例を図１０に示す。図１０（ａ）は、交流電源１（図９参照）及びモータ駆動装置１０５が正常に動作している状態（「通常時」）を示しており、ＤＣリンク電圧検出部９３０が検出するＤＣリンク電圧は、時間の経過に関わらず一定の値を示す。ＤＣリンク傾き判定部９４は、所定の微少時間ΔｔにおけるＤＣリンク電圧の変化ΔＶ_DCを検出し、ＤＣリンク電圧の時間的変化ΔＶ_DC／Δｔが０であれば、交流電源１及びモータ駆動装置１０５が正常に動作していると判断することができる。

図１０（ｂ）は、交流電源１が外的要因により停電した場合のＤＣリンク電圧の時間的変化を示している。例えば時刻ｔ₁において停電が生じた場合、ＤＣリンク部１３のコンデンサ１４に充電された電圧が徐々に放電されるため、ＤＣリンク電圧の時間的変化はショートバーが断線した場合に比べて緩やかになると考えられる。従って、時刻ｔ₁におけるＤＣリンク電圧Ｖ_DCの時間的変化ΔＶ_DC／Δｔが所定の閾値α_thよりも小さくなるような閾値α_thを設定することができる。即ち、ΔＶ_DC／Δｔ≦α_thの場合は、停電が発生したものと判断することができる。

図１０（ｃ）は、モータ駆動装置１０５の内的要因、即ちショートバーが断線した場合のＤＣリンク電圧の時間的変化を示している。例えば、時刻ｔ₂において、図９におけるショートバー４１ｃの一点４１ｘにおいて断線が生じたものとすると、ＤＣリンク電圧検出部９３０が検出するＤＣリンク電圧は、時刻ｔ₂において急激に０［Ｖ］まで低下する。この場合、時刻ｔ₂におけるＤＣリンク電圧Ｖ_DCの時間的変化ΔＶ_DC／Δｔは、非常に大きな値を示す。従って、この場合、適切な値に設定したα_thを用いれば、ΔＶ_DC／Δｔ＞α_thの場合は、ショートバーの断線が発生したものと判断することができる。

実施例５に係るモータ駆動装置の動作手順について、図１１のフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ２０１において、交流電源１（図９参照）の電源を投入し、モータ駆動装置１０５を起動する。次に、ステップＳ２０２において、ＤＣリンク電圧検出部９３０を用いて、ＤＣリンク電圧Ｖ_DCを測定する。

次に、ステップＳ２０３において、ＤＣリンク傾き判定部９４を用いて、ＤＣリンク電圧Ｖ_DCの時間的変化量ΔＶ_DC／Δｔを算出し、ΔＶ_DC／Δｔ＝０であるか否かを判断する。具体的には、１回目の測定値Ｖ_DC1をメモリに保存しておき、時刻Δｔ後に２回目の測定を行って、その測定値Ｖ_DC2を用いて、時間ΔｔにおけるＶ_DCの変化量ΔＶ_DC＝Ｖ_DC2−Ｖ_DC1を算出する。以下、同様にして、ｉ回目の測定におけるＤＣリンク電圧Ｖ_DCの変化量をΔＶ_DC＝Ｖ_DC(i+1)−Ｖ_DCiとして算出する。このようにして算出したＤＣリンク電圧の変化量ΔＶ_DCを用いて時間的変化ΔＶ_DC／Δｔを算出する。

ステップＳ２０３において、ＤＣリンク傾き判定部９４が、ΔＶ_DC／Δｔ＝０と判断した場合には、ステップＳ２０４において、モータ駆動装置１０５は正常に動作していると判断し、その後、ステップＳ２０２に戻って、時間Δｔ後において、ＤＣリンク電圧の測定を継続する。

一方、ステップＳ２０３において、ＤＣリンク傾き判定部９４が、ΔＶ_DC／Δｔが０に等しくないと判断した場合には、何らかの異常が発生しているものと判断し、その異常がショートバーの断線によるものであるのか、交流電源の停電によるものであるのかを次のようにして判断する。即ち、ステップＳ２０５において、ＤＣリンク電圧の時間的変化ΔＶ_DC／Δｔが所定の閾値α_thを超えているか否か、即ち、ΔＶ_DC／Δｔ＞α_thとなっているか否かを判断する。

ステップＳ２０５において、ＤＣリンク傾き判定部９４が、ΔＶ_DC／Δｔ＞α_thとなっていると判断した場合には、ＤＣリンク電圧の時間的変化が急激であることを意味しているため、ステップＳ２０６において、ショートバーに断線が生じているものと判断し、ステップＳ２０８において、ＤＣリンク電圧の検出を終了する。

一方、ステップＳ２０５において、ＤＣリンク傾き判定部９４が、ΔＶ_DC／Δｔ≦α_thとなっていると判断した場合には、ショートバーに断線が生じた場合に比べてＤＣリンク電圧の時間的変化が小さいため、ステップＳ２０７において、交流電源が停電したものと判断し、ステップＳ２０８において、ＤＣリンク電圧の検出を終了する。

以上のように、実施例５に係るモータ駆動装置によれば。ＤＣリンク傾き判定部９４によりＤＣリンク電圧の時間的変化を検出しているため、ＤＣリンク電圧の変動を生じさせるような異常が生じているか否かを判断することができる。さらに、ＤＣリンク電圧の変動を生じさせるような異常が生じていると判断した場合には、その原因がＤＣリンク部とインバータ部とを接続するショートバーの断線によるものであるのか、あるいは交流電源の停電によるものであるのかを判別することができる。

なお、ＤＣリンク傾き判定部が異常を検出した場合には、その異常の内容を通知する警報発生装置や、異常の内容を表示する表示装置をさらに備えるようにしてもよい。

［実施例６］
次に、本発明の実施例６に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図１２に本発明の実施例６に係るモータ駆動装置１０６の構成図を示す。実施例３に係るモータ駆動装置１０３と同一の構成については同一の符号を使用し、詳細な説明は省略する。実施例６に係るモータ駆動装置１０６が、実施例３に係るモータ駆動装置１０３と異なっている点は、ＤＣリンク部１３に直接接続されＤＣリンク電圧を測定するＤＣリンク電圧直接検出部１５と、ＤＣリンク電圧直接検出部１５の測定結果と、ＤＣリンク電圧検出部９３０の測定結果とを比較するＤＣリンク電圧比較部１００と、をさらに備えている点である。

図１２に示すように、ＤＣリンク電圧直接検出部１５はＤＣリンク部１３に設けられており、ＤＣリンク電圧直接検出部１５の端子１５１，１５２は、コンデンサ１４の端子１１，１２に、直接的に、即ち、ショートバーを介さずに、電気的に接続されている。このＤＣリンク電圧直接検出部１５はショートバーを介さずにＤＣリンク部１３に接続されているため、ショートバーの状態に影響されずにＤＣリンク部１３のコンデンサ１４の両端に印加される電圧を検出することができる。

実施例６におけるＤＣリンク電圧検出部９３０は、実施例３におけるＤＣリンク電圧検出部９３０と同様に、ショートバー４１ａ〜４１ｃ，４２ａ〜４２ｃを介したＤＣリンク部１３のＤＣリンク電圧を検出するものである。

ＤＣリンク電圧比較部１００は、ＤＣリンク電圧直接検出部１５によるＤＣリンク電圧の測定結果Ｖ_DC0と、ＤＣリンク電圧検出部９３０によるＤＣリンク電圧の測定結果Ｖ_DCとを比較することによって、ショートバーの状態を検出するものである。即ち、Ｖ_DC＝Ｖ_DC0であれば、ショートバーに異常は生じていないものと判断し、Ｖ_DC≠Ｖ_DC0であれば、ショートバーに異常が生じているものと判断することができる。

実施例６に係るモータ駆動装置の動作手順について、図１３のフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ３０１において、交流電源１（図１２参照）の電源を投入し、モータ駆動装置１０６を起動する。次に、ステップＳ３０２において、ＤＣリンク電圧直接検出部１５を用いて、コンデンサ１４の端子間電圧Ｖ_DC0を測定する。次に、ステップＳ３０３において、ＤＣリンク電圧検出部９３０を用いて、ショートバー４１ａ〜４１ｃ，４２ａ〜４２ｃを介したＤＣリンク部１３の端子１１，１２間の電圧であるＤＣリンク電圧Ｖ_DCを測定する。

次に、ステップＳ３０４において、ＤＣリンク電圧比較部１００が、Ｖ_DC＝Ｖ_DC0であるか否かを判断する。Ｖ_DC＝Ｖ_DC0である場合は、ステップＳ３０５において、ショートバーに断線が生じていないと判断し、ステップＳ３０２に戻って、ＤＣリンク電圧の測定を継続する。

一方、ステップＳ３０４において、ＤＣリンク電圧比較部１００が、Ｖ_DC＝Ｖ_DC0ではない（Ｖ_DC≠Ｖ_DC0）と判断した場合は、ステップＳ３０６において、ショートバーに断線が生じていると判断し、ステップＳ３０７において、ＤＣリンク電圧の測定を終了する。

ここで、ＤＣリンク電圧比較部１００における、ショートバーの断線の有無の判断方法についてさらに詳しく説明する。図１４〜図１６に、モータ駆動装置に異常が生じていない場合（「通常時」）、交流電源の停電時、ショートバーの断線時におけるＤＣリンク電圧の時間的変化をそれぞれ示す。

まず、異常が生じていない場合（「通常時」）における判断方法について説明する。図１４（ａ）に示すように、異常が生じていない場合においては、ＤＣリンク電圧直接検出部１５によって測定されるＤＣリンク電圧Ｖ_DC0は時間の経過に関わらず一定値となる。また、図１４（ｂ）に示すように、第Ｎインバータ９０に設けられたＤＣリンク電圧検出部９３０によって検出されるＤＣリンク電圧Ｖ_DCも時間の経過に関わらず一定値となる。その結果、ＤＣリンク電圧比較部１００においてＶ_DC0とＶ_DCの両者には差が生じていない（Ｖ_DC＝Ｖ_DC0）と判断し、ショートバーには断線が生じていないと判断することができる。

次に、交流電源が停電した場合の判断方法について説明する。図１５（ａ）に示すように、時刻ｔ₁において交流電源が停電したものと仮定すると、ＤＣリンク電圧直接検出部１５によって測定されるＤＣリンク電圧Ｖ_DC0は、時刻ｔ₁までは一定の値を示すが、時刻ｔ₁以降はコンデンサ１４に充電された電圧が徐々に放電されるため、ＤＣリンク電圧Ｖ_DC0は時間と共に減少する。また、図１５（ｂ）に示すように、第Ｎインバータ９０に設けられたＤＣリンク電圧検出部９３０によって検出されるＤＣリンク電圧Ｖ_DCも同様に時刻ｔ₁までは一定の値を示すが、時刻ｔ₁以降はコンデンサ１４に充電された電圧が徐々に放電されるため、ＤＣリンク電圧Ｖ_DCは時間と共に減少する。この場合、ＤＣリンク電圧比較部１００においてＶ_DCとＶ_DC0は同様に変化するため両者には差が生じていない（Ｖ_DC＝Ｖ_DC0）と判断し、ショートバーには断線は生じていないと判断することができる。

次に、ショートバーが断線した場合の判断方法について説明する。図１６（ａ）に示すように、断線はＤＣリンク部１３の端子１１，１２に接続されたショートバーで生じるものであるので、ショートバーが断線した場合であっても、ＤＣリンク電圧直接検出部１５によって測定されるＤＣリンク電圧Ｖ_DC0は、時間に関わらず一定の値を示す。また、図１６（ｂ）に示すように、第Ｎインバータ９０に設けられたＤＣリンク電圧検出部９３０によって検出されるＤＣリンク電圧Ｖ_DCは、時刻ｔ₂までは一定の値を示すが、時刻ｔ₂以降はＤＣリンク部１３から電圧が印加されなくなるため急激に０［Ｖ］に減少する。この場合、ＤＣリンク電圧比較部１００において、時刻ｔ₂まではＶ_DCとＶ_DC0は同一であると判断できるが、時刻ｔ₂以降はＶ_DCとＶ_DC0は大きく異なるためショートバーに断線が生じたものと判断することができる。

以上のように、ＤＣリンク部１３に直接接続されたＤＣリンク電圧直接検出部１５によって測定されたＤＣリンク電圧Ｖ_DC0と、ショートバー４１ａ〜４１ｃ，４２ａ〜４２ｃを介したインバータ部９０のＤＣリンク電圧検出部９３０によって測定されたＤＣリンク電圧Ｖ_DCとを比較するＤＣリンク電圧比較部１００を設けることにより、ショートバーの断線を容易に検出することができる。

以上の説明において、コンバータ部とインバータ部をそれぞれ独立した筐体内に設け、コンバータ部とインバータ部を筐体の外部に設けたショートバーを用いて電気的に接続した例を示したが、これには限られず、コンバータ部とインバータ部を同一の筐体内に設置し、両者を筐体内で接続した場合においても、本発明を適用することができる。

１０ コンバータ部
１３ ＤＣリンク部
１４ コンデンサ
２０ インバータ部
２３ 第１ＤＣリンク電圧検出部
４１ ショートバー
４２ ショートバー

Claims (4)

1. 交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、
   前記直流電圧をコンデンサにより平滑化してＤＣリンク電圧を生成するＤＣリンク部と、
   前記ＤＣリンク電圧をモータ駆動用の多相交流電圧に変換する複数のインバータ部と、
   前記ＤＣリンク部の端子と前記複数のインバータ部の端子とを電気的に接続する複数のショートバーと、
   前記ＤＣリンク電圧を検出するＤＣリンク電圧検出部と、を備え、
   前記ＤＣリンク部の端子と、前記ＤＣリンク電圧検出部の端子との間に前記複数のショートバーが介在するように、最終段に接続されたインバータ部に前記ＤＣリンク電圧検出部を配置する、
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記インバータ部に他のショートバーを介して電気的に接続された他のインバータ部を備え、
   前記インバータ部の端子と前記ＤＣリンク電圧検出部の端子との間に、少なくとも前記他のショートバーの一部が介在する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記ＤＣリンク電圧検出部は、前記ＤＣリンク電圧の時間的変化を検出する手段を備えている、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記ＤＣリンク部に直接接続され前記ＤＣリンク電圧を測定するＤＣリンク電圧直接検出部と、
   前記ＤＣリンク電圧直接検出部の測定結果と、前記ＤＣリンク電圧検出部の測定結果とを比較するＤＣリンク電圧比較部と、
   をさらに備えた、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

Images