(57)【要約】【課題】各部の発熱を抑制しつつモータを効率良く制御することができるモータ駆動装置を実現する。【解決手段】モータ駆動装置１は、商用交流電源２の交流電圧を、受信した電圧指令値に応じた入力電源電圧に変換して出力する交流安定化電源装置１１と、入力電源電圧を直流電圧に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータ１２と、ＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動のための交流電圧に変換して出力するインバータ１３と、交流安定化電源装置１１が出力する入力電源電圧を制御する入力電源電圧制御部１５とを備える。【選択図】図１
2020028176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の交流電圧を、入力電源電圧に変換して出力する交流安定化電源装置と、
前記入力電源電圧を直流電圧に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータと、
前記ＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動のための交流電圧に変換して出力するインバータと、
前記安定化電源装置が出力する前記入力電源電圧を制御する入力電源電圧制御部と、
を備える、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記コンバータ及び前記インバータのうちの少なくとも１つの温度を取得する温度取得部をさらに備え、
前記入力電源電圧制御部は、前記温度取得部が取得した温度に応じて、前記安定化電源装置が出力する前記入力電源電圧を制御する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記入力電源電圧制御部は、前記温度取得部が取得した温度に応じて、前記交流安定化電源装置が出力する前記入力電源電圧を制御するための電圧指令値を生成して前記交流安定化電源装置へ送信し、
前記交流安定化電源装置は、前記商用交流電源の交流電圧を、前記入力電源電圧制御部から受信した前記電圧指令値に応じた入力電源電圧に変換して出力する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記入力電源電圧制御部は、
前記温度取得部が取得した前記インバータの温度が予め設定されたインバータ下限温度閾値を下回った場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより高い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成し、
前記インバータの温度が前記インバータ下限温度閾値よりも大きい値に予め設定されたインバータ上限温度閾値を上回った場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより低い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成し、
前記インバータの温度が前記インバータ下限温度閾値と前記インバータ上限温度閾値との間にある場合は、前記交流安定化電源装置が出力している入力電源電圧を維持する前記電圧指令値を生成する、
請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記入力電源電圧制御部は、
前記温度取得部が取得した前記コンバータの温度が予め設定されたコンバータ下限温度閾値を下回った場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより低い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成し、
前記コンバータの温度が前記コンバータ下限温度閾値よりも大きい値に予め設定されたコンバータ上限温度閾値を上回った場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより高い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成し、
前記コンバータの温度が前記コンバータ下限温度閾値と前記コンバータ上限温度閾値との間にある場合は、前記交流安定化電源装置が出力している入力電源電圧を維持する前記電圧指令値を生成する、
請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記入力電源電圧制御部は、
前記温度取得部が取得した前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が予め設定された温度差範囲外でありかつ前記インバータの温度が前記コンバータの温度よりも高い場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより低い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成し、
前記温度取得部が取得した前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲外でありかつ前記インバータの温度が前記コンバータの温度よりも低い場合は、前記交流安定化電源装置が出力していた入力電源電圧に代えてより高い入力電源電圧を出力させる前記電圧指令値を生成する、
請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記入力電源電圧制御部は、前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内である場合は、前記交流安定化電源装置が出力している入力電源電圧を維持する前記電圧指令値を生成する、請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記入力電源電圧制御部は、
前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内でありかつ前記インバータの温度が予め設定されたインバータ下限温度閾値と前記インバータ下限温度閾値よりも大きい値に予め設定されたインバータ上限温度閾値との間にある場合、
または、前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内でありかつ前記コンバータの温度が予め設定されたコンバータ下限温度閾値と前記コンバータ下限温度閾値よりも大きい値に予め設定されたコンバータ上限温度閾値との間にある場合、
前記交流安定化電源装置が出力している入力電源電圧を維持する前記電圧指令値を生成する、請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内でありかつ前記インバータの温度が前記インバータ下限温度閾値を下回りかつ前記コンバータの温度が前記コンバータ下限温度閾値を下回った場合は、前記インバータに課せられていた負荷をさらに増加させ、前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内でありかつ前記インバータの温度が前記インバータ上限温度閾値を上回った場合、または前記インバータの温度と前記コンバータの温度との差が前記温度差範囲内でありかつ前記コンバータの温度が前記コンバータ上限温度閾値を上回った場合は、前記インバータに課せられていた負荷をさらに減少させる、インバータ負荷制御部をさらに備える、請求項８に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記インバータ負荷制御部は、前記インバータ内のパワー素子に対するＰＷＭスイッチング制御で用いられるＰＷＭ周波数を、より高いＰＷＭ周波数に変更することにより前記インバータに課せられる負荷を増加させ、前記ＰＷＭ周波数を、より低いＰＷＭ周波数に変更することにより前記インバータに課せられる負荷を減少させる、請求項９に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記インバータ負荷制御部は、前記モータの出力がより大きい出力となるように前記インバータから出力される交流電圧を制御することにより前記インバータに課せられる負荷を増加させ、前記モータの出力がより小さい出力となるように前記インバータから出力される交流電圧を制御することにより前記インバータに課せられる負荷を減少させる、請求項９に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電源電圧調整機能を有するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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を駆動するモータ駆動装置においては、交流電源から供給される交流電力をコンバータ（整流器）にて直流電力に変換してＤＣリンクへ出力し、さらにインバータにてＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換して、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたモータに駆動電力として供給している。
【０００３】
モータ駆動装置においてモータに駆動電力を供給するインバータは、パワー素子（半導体スイッチング素子）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。インバータは、モータ制御部から受信したスイッチング指令に基づき内部のパワー素子がオンオフ駆動されることで、入力された直流電圧（すなわちＤＣリンクにおける直流電圧）を、モータを駆動するための交流電圧に変換する。また、モータ駆動装置において入力電源電圧を直流電圧に変換（整流）してＤＣリンクへ出力するコンバータとして、ダイオード整流器が広く用いられているが、今年では、モータ減速時に生じる回生電力を交流電源側に戻すことができるＰＷＭ制御方式のコンバータも用いられている。ＰＷＭ制御方式のコンバータは、パワー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。
【０００４】
モータ駆動装置にてモータを駆動する際にコンバータ、インバータ及びモータに流れる電流により、コンバータ、インバータ及びモータは発熱する。また、インバータ及びＰＷＭ制御方式のコンバータにおいては、パワー素子のスイッチング動作に起因する発熱も発生する。コンバータ、インバータ及びモータの発熱は、モータ駆動装置の力率の低下や誤動作を招き、モータ駆動装置及び各種周辺機器の破損や寿命短縮をもたらす。このため、モータ駆動装置の運用にあたっては様々な発熱対策がとられている。
【０００５】
例えば、冷却機能を備え、少なくとも１つのモータを駆動するモータ駆動装置に備えられた数値制御装置において、前記モータ駆動装置に設置された温度検出器から前記モータ駆動装置のモータ部にある構成要素の温度を取得する温度取得部と、前記モータ駆動装置に設置された温度検出器から前記モータ駆動装置のモータ部の周囲温度を取得する周囲温度取得部と、前記構成要素への入力エネルギーを取得する入力エネルギー取得部と、前記構成要素からの出力エネルギーを取得する出力エネルギー取得部と、前記構成要素の温度と前記周囲温度と前記入力エネルギーと前記出力エネルギーから前記構成要素の放熱特性を推定する放熱特性推定部と、推定された前記構成要素の放熱特性を前記冷却機能の正常／異常判定信号として出力する放熱特性出力部と、を備えたことを特徴とする数値制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
例えば、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、前記直流電圧を交流電圧に変換しモータを駆動するインバータと、速度指令とモータ速度に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令とモータ電流に基づいてＰＷＭ信号を生成しインバータを駆動するトルク制御部と、前記モータ電流を検出する電流検出部と、前記インバータの温度を検出しインバータ温度信号を生成するインバータ温度検出部と、モータ温度信号と前記インバータ温度信号と前記モータ電流と前記モータ速度に基づいてトルク制限信号を生成する過負荷保護部とを備えるモータ制御装置において、前記過負荷保護部は、前記モータ電流から前記インバータのパワー素子推定ロスを生成するパワー素子ロス推定部と、  前記パワー素子推定ロスと前記インバータ温度に基づいてジャンクション温度を推定するジャンクション温度推定部と、前記モータ電流と前記モータ速度からモータロスを推定するモータロス推定部と、前記モータ推定ロスと前記モータ温度信号からコイル温度を推定するコイル温度推定部と、前記ジャンクション推定温度と前記コイル推定温度に基づいてトルク制限信号またはアラーム信号を生成する過負荷処理部と、を備えることを特徴とするモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
例えば、非常救出運転時の乗り心地を改善するために用いて好適な停電時のエレベーター非常運転方式が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１６７４３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２６１０７８号公報
【特許文献３】特公平０６−０５９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
モータ駆動装置におけるコンバータ、インバータ及びモータの発熱は、モータ駆動装置の力率の低下や誤動作を招き、モータ駆動装置及び各種周辺機器の破損や寿命短縮をもたらす。例えば、モータ駆動装置におけるコンバータとインバータとの間のＤＣリンクにおける電圧（以下、単に「ＤＣリンク電圧」と称する。）が大きいほど、モータの出力を大きくすることができるが、インバータのスイッチング損失が増加するのでインバータの発熱が大きくなる。また例えば、ある一定のモータ出力を維持してモータを駆動する場合、モータ駆動装置におけるＤＣリンク電圧が高いほど、コンバータ及びモータに流れる電流が少なくなるので発熱を抑制することができるが、インバータの発熱が大きくなり、インバータに対する電圧指令の実分解能が低下するのでモータ制御の精度が悪化する。一方、ある一定のモータ出力を維持してモータを駆動する場合、モータ駆動装置においてＤＣリンク電圧が低いほど、インバータの発熱は小さくなり、また、インバータに対する電圧指令の実分解能が向上するのでモータを高精度に制御することができるが、コンバータ及びモータの発熱が大きくなってしまう。したがって、モータ駆動装置においては、各部の発熱を抑制しつつモータを効率良く制御することができる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、商用交流電源の交流電圧を、受信した電圧指令値に応じた入力電源電圧に変換して出力する交流安定化電源装置と、入力電源電圧を直流電圧に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータと、ＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動のための交流電圧に変換して出力するインバータと、コンバータ及びインバータのうちの少なくとも１つの温度を取得する温度取得部と、温度取得部が取得した温度に応じて、交流安定化電源装置が出力する入力電源電圧を制御する入力電源電圧制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一態様によれば、各部の発熱を抑制しつつモータを効率良く制御することができるモータ駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。
【図２】コンバータの入力電源電圧とコンバータの温度とインバータの温度とモータとの関係を説明する図である。
【図３】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第１の形態を示すフローチャートである。
【図４】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第２の形態を示すフローチャートである。
【図５】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第３の形態を示すフローチャートである。
【図６】本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。
【図７】本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照して、入力電源電圧調整機能を有するモータ駆動装置について説明する。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。図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。
【００１５】
一例として、商用交流電源２に接続されたモータ駆動装置１により、交流モータ（以下、単に「モータ」と称する。）３を１個制御する場合について説明する。モータ３の個数は本実施形態を特に限定するものではなくこれ以外の個数であってもよい。なお、商用交流電源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。商用交流電源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。また、モータ３の種類についても本実施形態を特に限定するものではなく、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。ここで、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。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態によるモータ駆動装置１は、交流安定化電源装置１１と、コンバータ１２と、インバータ１３と、温度取得部１４と、入力電源電圧制御部１５と、モータ制御部２０とを備える。図示の例では入力電源電圧制御部１５及びモータ制御部２０は制御装置１００内に設けられる。制御装置１００は、例えば工作機械の数値制御装置であってもよい。
【００１７】
また、モータ駆動装置１内のモータ制御部２０は、一般的なモータ駆動装置と同様、ＤＣリンクにおける直流電力とモータ３の駆動電力もしくは回生電力である交流電力との間で電力変換を行うインバータ１３を制御する。すなわち、モータ制御部２０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。モータ制御部２０によって作成されたスイッチング指令に基づいて、インバータ１３による電力変換動作が制御される。また、モータ制御部２０は、電磁接触器２５の開閉動作を制御する。
【００１８】
交流安定化電源装置１１は、商用交流電源２の交流電圧を、受信した電圧指令値に応じた入力電源電圧に変換して出力する。一般に商用交流電源２から得られる交流電圧の値や波形は、給電線に接続された各種負荷や給電線自体のインピーダンスなどの影響を受ける。これに対して、交流安定化電源装置１１は、入力された交流電圧の値や波形の変動があったとしても、その影響を排除して、電圧指令値通りの安定した交流電圧を出力することができる。本実施形態では、商用交流電源２とコンバータ１２との間に交流安定化電源装置１１を設け、コンバータ１２に対する入力電源電圧として、交流安定化電源装置１１から出力される交流電圧を用いる。交流安定化電源装置１１から出力される交流電圧（すなわちコンバータ１２に対する入力電源電圧）は、後述する入力電源電圧制御部１５によって制御される。すなわち、交流安定化電源装置１１は、入力電源電圧制御部１５から受信した電圧指令値と入力電源電圧検出部２４によって検出された入力電源電圧とに基づいて、商用交流電源２から入力された交流電圧を、入力電源電圧制御部１５から受信した電圧指令値に応じた交流電圧に変換し、これをコンバータ１２に対する入力電源電圧として出力する。よって、コンバータ１２は、電圧指令値に応じた安定した入力電源電圧の供給を交流安定化電源装置１１から受けることになる。交流安定化電源１１の具体例としては、ＡＣスタビライザ（ＡＶＲ）及び周波数コンバータ（ＣＶＣＦ）がある。ＡＣスタビライザには、マルチタップのトランス及び半導体スイッチを備えたタップ切替方式によるもの、スライダック及びサーボモータを備えたスライダック方式によるもの、半導体スイッチ及び共振回路を備えた位相制御方式によるもの、及びリニアアンプ方式によるものなどがある。周波数コンバータには、インバータ方式によるもの、及びリニアアンプ方式によるものなどがある。交流安定化電源装置１１が作り出すことができる交流電圧の範囲としては、例えば２００Ｖ〜２４０Ｖの範囲、３８０Ｖ〜４８０Ｖの範囲などがある。
【００１９】
コンバータ１２は、交流安定化電源装置１１から供給された入力電源電圧を直流電圧に変換してＤＣリンクへ出力する。コンバータ１２は、交流直流変換部２１と、入力電源電圧検出部２４と、温度取得部１４とを有する。なお、図１では、一例として、入力電源電圧検出部２４をコンバータ１２内に設けたが、コンバータ１２の外部に設けてもよい。
【００２０】
コンバータ１２内の交流直流変換部２１は、交流電力を直流電力に変換することができるものであればよく、例えば、ダイオード整流回路、１２０度通電型整流回路、あるいは内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路などがある。交流直流変換部２１は、入力電源電圧が三相電圧である場合は三相のブリッジ回路として構成され、入力電源電圧が単相電圧である場合は単相ブリッジ回路で構成される。交流直流変換部２１がＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路である場合は、パワー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。この場合、パワー素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、トランジスタなどがあるが、パワー素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のパワー素子であってもよい。
【００２１】
入力電源電圧検出部２４は、コンバータ１２に対する入力電源電圧（すなわち交流安定化電源装置１１から出力される交流電圧）の値を検出する。入力電源電圧検出部２４により検出された入力電源電圧の値は、入力電源電圧制御部１５に送られて交流安定化電源装置１１の制御に用いられるとともに、モータ制御部２０に送られてコンバータ１２内の交流直流変換部２１の電力変換制御及びインバータ１３内の直流交流変換部２２の電力変換制御に用いられる。
【００２２】
コンバータ１２の交流入力側には、電磁接触器２５及び交流リアクトル２６が接続される。電磁接触器２５は、モータ制御部２０から受信した指令に応じて、交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を結ぶ電路を開閉する。すなわち、交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に接続する閉動作は、電磁接触器２５の接点が閉成することにより実現され、交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に遮断する開動作は、電磁接触器２５の接点が開離することにより実現される。なお、モータ制御部２０により閉指令を受信した場合に交流安定化電源装置１１からコンバータ１２への交流電力の流入を遮断できるものであれば、電磁接触器２５に代えて、例えばリレーやパワー半導体スイッチ素子などであってもよい。
【００２３】
コンバータ１２の直流出力側とインバータ１３の直流入力側とは、ＤＣリンクを介して並列接続される。ＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサ２３が設けられる。ＤＣリンクコンデンサ２３は、コンバータ１２が出力する直流電圧の脈動分を抑える機能とともにＤＣリンクにおいて直流電力を蓄積する機能を有する。ＤＣリンクコンデンサ２３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。なお、ＤＣリンク電圧はモータ制御部２０によるインバータ１３の制御に用いられるが、図１ではＤＣリンク電圧を検出するための検出部については図示を省略している。
【００２４】
インバータ１３は、ＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動のための交流電圧に変換して出力する。インバータ１３は、直流交流変換部２２と、温度取得部１４とを有する。
【００２５】
インバータ１３内の直流交流変換部２２は、直流電力を交流電力に変換することができるものであればよく、例えば、内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭインバータ回路などがある。直流交流変換部２２は、モータ３が三相交流モータである場合は三相のブリッジ回路として構成され、モータ３が単相モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。直流交流変換部２２は、モータ制御部２０からの指令を受けてＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動のための交流電圧に変換してモータ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圧を直流電圧に変換してＤＣリンク側へ戻す。直流交流変換部２２がＰＷＭインバータ回路で構成される場合は、パワー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。この場合、パワー素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、トランジスタなどがあるが、パワー素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のパワー素子であってもよい。
【００２６】
温度取得部１４は、コンバータ１２及びインバータ１３のうちの少なくとも１つの温度を取得する。図１に示す例では、温度取得部１４は、コンバータ１２及びインバータ１３のいずれにも設けられてコンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度の両方を取得しているが、後述する入力電源電圧の制御例に応じていずれ一方の温度取得部１４を省略してもよい。
【００２７】
温度取得部１４は、例えば温度センサによって構成される。温度取得部１４としての温度センサは、例えば、コンバータ１２内の交流直流変換部２１内のパワー素子の近傍やヒートシンク近傍に設けられ、コンバータ１２の温度を検出する。検出されたコンバータ１２の温度は、入力電源電圧制御部１５へ送られる。同様に、温度取得部１４としての温度センサは、例えば、インバータ１３内の直流交流変換部２２内のパワー素子の近傍やヒートシンク近傍に設けられ、インバータ１３の温度を検出する。検出されたコンバータ１２の温度は、入力電源電圧制御部１５へ送られる。コンバータ１２内及びインバータ１３内に設けられる温度取得部１４としての温度センサは、パワー素子の近傍やヒートシンク近傍に複数個設けてもよく、あるいは１個のみ設けてもよい。例えばコンバータ１２内に温度センサを複数個設ける場合は、複数の温度が検出されることになるが、検出された複数の温度のうち最も高い温度を、温度検出部１４が取得するコンバータ１２の温度とすればよい。同様に、例えばインバータ１３内に温度センサを複数個設ける場合は、複数の温度が検出されることになるが、検出された複数の温度のうち最も高い温度を、温度検出部１４が取得するインバータ１３の温度とすればよい。
【００２８】
またあるいは、コンバータ１２及び／またはインバータ１３の温度を、上述の温度センサによる実測に代えて、ソフトウェアシミュレーションによる推計により取得してもよい。この場合、温度取得部１４の機能は、温度推計プログラムを例えばＭＰＵやＤＳＰなどの演算処理装置に実行させることで実現される。温度推計プログラムに基づく温度取得部１４は、例えば制御装置１００内の演算処理装置や外部コンピュータ（図示せず）内の演算処理装置内に設けられる。例えば、温度推計プログラムには予めコンバータ１２及び／またはインバータ１３内の各パワー素子のスイッチング動作の内容と温度（または温度上昇率）との対応関係または計算式を規定しておき、温度取得部１４としての演算処理装置は、モータ制御部２０から実際に出力されるスイッチング指令を取得し、温度推計プログラム基づきコンバータ１２及び／またはインバータ１３の温度を推計する。
【００２９】
入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得した温度に応じて、交流安定化電源装置１１が出力する「コンバータ１２に対する入力電源電圧」を制御する。このため、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得した温度に応じて、交流安定化電源装置１１が出力する入力電源電圧を制御するための電圧指令値を生成して交流安定化電源装置１１へ送信する。図示の例では、入力電源電圧制御部１５は、制御装置１００内に設けられているが、制御装置１００の外部の演算処理装置内に設けられてもよい。
【００３０】
ここで、コンバータ１２の入力電源電圧とコンバータ１２の温度とインバータ１３の温度とモータ３との関係について説明する。
【００３１】
図２は、コンバータの入力電源電圧とコンバータの温度とインバータの温度とモータとの関係を説明する図である。
【００３２】
モータ駆動装置１でモータ３を出力一定にて駆動させる場合において、コンバータ１２の入力電源電圧を上げると、ＤＣリンク電圧（コンバータ１２内の交流直流変換部２１が全波整流回路である場合、入出力電圧波高値×√２）が高くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は減少する。その結果、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は低下する。その一方で、ＤＣリンク電圧が高くなることでインバータ１３のスイッチング損失が増加し、インバータ１３の温度は上昇する。また、モータ３の出力一定駆動にこだわらず、コンバータ１２の入力電源電圧を高くしてモータ３を駆動すると、インバータ１３は、高いＤＣリンク電圧を、モータ３を駆動するための交流電圧に変換するので、当該交流電圧はより高くなり、モータ３の出力は大きくなる。
【００３３】
モータ駆動装置１でモータ３を出力一定にて駆動させる場合において、コンバータ１２の入力電源電圧を下げると、ＤＣリンク電圧は低くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は増加する。その結果、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は上昇する。その一方で、ＤＣリンク電圧が低くなることでインバータ１３のスイッチング損失は減少し、インバータ１３の温度は低下する。また、インバータ１３は、このような低いＤＣリンク電圧を、モータ３の出力を一定に維持して駆動するための交流電圧に変換するので、インバータ１３に対する電圧指令の実分解能が向上するのでモータ３を高精度に制御することができる。
【００３４】
このように、コンバータ１２の入力電源電圧の上下に応じて、コンバータ１２、インバータ１３及びモータ３の各温度が変動し、また、モータ３の出力の大きさ及びモータ３の制御の精度が変動する。そこで、本実施形態では、指令通りの交流電圧を出力することができる交流安定化電源装置１１にてコンバータ１２の入力電源電圧を供給し、この入力電源電圧を制御することによって、コンバータ１２、インバータ１３、及び／またはモータ３の温度を制御する。つまり、本実施形態における入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したコンバータ１２及び／またはインバータ１３の温度に応じて、交流安定化電源装置１１が出力するコンバータ１２に対する入力電源電圧を制御する。
【００３５】
コンバータ１２の入力電源電圧をどのように上下させるかについては、モータ駆動装置１の用途や周辺環境などに応じて適宜設定すればよい。例えば、コンバータ１２及びインバータ１３の各温度をどのように制御したいか、モータ３に大出力が要求されるのか、高精度のモータ制御が要求されるか、などによって、コンバータ１２の入力電源電圧の制御内容が決定される。以下、コンバータ１２の入力電源電圧の制御例について列記する。
【００３６】
まず、コンバータ１２の入力電源電圧の制御の第１の形態について説明する。第１の形態では、インバータ１３の温度を可能な限り上げることができるよう、コンバータ１２の入力電源電圧を制御する。第１の形態によれば、インバータ１３の過度の発熱を防ぎつつモータ３の出力を大きくすることができる。図３は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第１の形態を示すフローチャートである。
【００３７】
本実施形態によるモータ駆動装置１において、電磁接触器２５を閉動作させて交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に接続し、モータ制御部２０によりコンバータ１２及びインバータ１３の電力変換動作を制御してモータ３の駆動を行っている場合において、ステップＳ１０１では、温度取得部１４は、インバータ１３の温度を取得する。取得されたインバータ１３の温度は、入力電源電圧制御部１５に通知される。
【００３８】
ステップＳ１０２において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したインバータ１３の温度が予め設定されたインバータ下限温度閾値を下回ったか否かを判定する。インバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回ったと判定された場合はステップＳ１０３へ進み、インバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回ったと判定されなかった場合はステップＳ１０５へ進む。インバータ下限温度閾値は、後述するインバータ上限温度閾値よりも小さい値に設定すればよい。インバータ上限温度閾値とインバータ下限温度閾値との差分が、インバータ１３の温度のヒステリシス幅となる。
【００３９】
ステップＳ１０２においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回ったと判定された場合、ステップＳ１０３において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも高い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より高い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも高い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が上がることにより、ＤＣリンク電圧が高くなり、モータ３の出力は大きくなる。ただし、ＤＣリンク電圧が高くなることでインバータ１３のスイッチング損失が増加し、インバータ１３の温度は上昇する（ステップＳ１０４）。一方、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は減少し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は低下する。ステップＳ１０４の後は、再びステップＳ１０１へ戻る。
【００４０】
ステップＳ１０２においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回ったと判定されなかった場合は、ステップＳ１０５へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０５において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したインバータ１３の温度が予め設定されたインバータ上限温度閾値を上回ったか否かを判定する。インバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回ったと判定された場合はステップＳ１０６へ進み、インバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回ったと判定されなかった場合はステップＳ１０１へ戻る。インバータ上限温度閾値は、例えば、発熱によりインバータ１３の破損や寿命短縮をもたらさない程度の温度、インバータ１３が誤動作（熱暴走）したりしない程度の温度などに設定すればよい。
【００４２】
ステップＳ１０５においてインバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回ったと判定されなかった場合は、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１が現在出力している入力電源電圧を維持する電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。この後、ステップＳ１０１へ戻る。
【００４３】
一方、ステップＳ１０５においてインバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回ったと判定された場合、ステップＳ１０６において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも低い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より低い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも低い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が下がることにより、ＤＣリンク電圧が低くなり、ＤＣリンク電圧が低くなることでインバータ１３のスイッチング損失が減少し、インバータ１３の温度は低下する（ステップＳ１０７）。これにより、インバータ１３の温度はインバータ上限温度閾値を超えなくなる。したがって、発熱によるインバータ１３の破損や寿命短縮を回避することができる。また、インバータ１３が誤動作（熱暴走）することもない。一方、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は増加し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は上昇する。ステップＳ１０７の後は、再びステップＳ１０１へ戻る。
【００４４】
このように、第１の形態によれば、インバータ１３の過度の発熱を防ぎつつモータ３の出力を大きくすることができる。また、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度についても過度の発熱を防ぐことができる。なお、第１の形態の場合、コンバータ１２の温度はコンバータ１２の入力電源電圧制御には用いられないので、コンバータ１２に設けられる温度取得部１４は省略してもよい。
【００４５】
続いて、コンバータ１２の入力電源電圧の制御の第２の形態について説明する。第２の形態では、コンバータ１２の温度を可能な限り上げることができるよう、コンバータ１２の入力電源電圧を制御する。第２の形態によれば、コンバータ１２及びモータ３の過度の発熱を防ぎつつモータ３をより高精度に制御することができる。図４は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第２の形態を示すフローチャートである。
【００４６】
本実施形態によるモータ駆動装置１において、電磁接触器２５を閉動作させて交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に接続し、モータ制御部２０によりコンバータ１２及びインバータ１３の電力変換動作を制御してモータ３の駆動を行っている場合において、ステップＳ２０１では、温度取得部１４は、コンバータ１２の温度を取得する。取得されたコンバータ１２の温度は、入力電源電圧制御部１５に通知される。
【００４７】
ステップＳ２０２において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したコンバータ１２の温度が予め設定されたコンバータ下限温度閾値を下回ったか否かを判定する。コンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回ったと判定された場合はステップＳ２０３へ進み、コンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回ったと判定されなかった場合はステップＳ２０５へ進む。コンバータ下限温度閾値は、後述するコンバータ上限温度閾値よりも小さい値に設定すればよい。コンバータ上限温度閾値とコンバータ下限温度閾値との差分が、コンバータ１２の温度のヒステリシス幅となる。
【００４８】
ステップＳ２０２においてコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回ったと判定された場合、ステップＳ２０３において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも低い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より低い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも低い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が下がることにより、ＤＣリンク電圧は低くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は増加する。その結果、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は上昇する（ステップＳ２０４）。一方、ＤＣリンク電圧が低くなることでインバータ１３のスイッチング損失は減少し、インバータ１３の温度は低下する。また、インバータ１３は、このような低いＤＣリンク電圧を、モータ３の出力を一定に維持して駆動するための交流電圧に変換するので、インバータ１３に対する電圧指令の実分解能が向上するのでモータ３を高精度に制御することができる。ステップＳ２０４の後は、再びステップＳ２０１へ戻る。
【００４９】
ステップＳ２０２においてコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回ったと判定されなかった場合は、ステップＳ２０５へ進む。
【００５０】
ステップＳ２０５において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したコンバータ１２の温度が予め設定されたコンバータ上限温度閾値を上回ったか否かを判定する。コンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回ったと判定された場合はステップＳ２０６へ進み、コンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回ったと判定されなかった場合はステップＳ２０１へ戻る。コンバータ上限温度閾値は、例えば、発熱によりコンバータ１２の破損や寿命短縮をもたらさない程度の温度、コンバータ１２が誤動作（熱暴走）したりしない程度の温度などに設定すればよい。
【００５１】
ステップＳ２０５においてコンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回ったと判定されなかった場合は、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１が現在出力している入力電源電圧を維持する電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。この後、ステップＳ２０１へ戻る。
【００５２】
一方、ステップＳ２０５においてコンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回ったと判定された場合、ステップＳ２０６において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも高い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より高い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも高い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が上がることにより、ＤＣリンク電圧が高くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は減少する。その結果、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は低下する（ステップＳ２０７）。一方、ＤＣリンク電圧が高くなることでインバータ１３のスイッチング損失が増加し、インバータ１３の温度は上昇する。ステップＳ２０７の後は、再びステップＳ２０１へ戻る。
【００５３】
このように、第２の形態によれば、コンバータ１２及びモータ３の過度の発熱を防ぎつつモータ３をより高精度に制御することができる。また、インバータ１３の温度についても過度の発熱を防ぐことができる。なお、第２の形態の場合、インバータ１３の温度はコンバータ１２の入力電源電圧制御には用いられないので、インバータ１３に設けられる温度取得部１４は省略してもよい。
【００５４】
続いて、コンバータ１２の入力電源電圧の制御の第３の形態について説明する。第３の形態では、コンバータ１２の発熱とインバータ１３の発熱とが平準化されるよう、コンバータ１２の入力電源電圧を制御する。第３の形態によれば、コンバータ１２及びインバータ１３の発熱が平準化されるので、例えばコンバータ１２及びインバータ１３の寿命を略同一にすることができ、保守や交換作業の負担を低減することができる。図５は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御の第３の形態を示すフローチャートである。
【００５５】
本実施形態によるモータ駆動装置１において、電磁接触器２５を閉動作させて交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に接続し、モータ制御部２０によりコンバータ１２及びインバータ１３の電力変換動作を制御してモータ３の駆動を行っている場合において、ステップＳ３０１では、温度取得部１４は、コンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度を取得する。取得されたコンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度は、入力電源電圧制御部１５に通知される。
【００５６】
ステップＳ３０２において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が予め設定された温度差範囲外であるか否かを判定する。インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外と判定された場合はステップＳ３０３へ進み、インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外と判定されなかった場合（すなわち所定の温度差範囲内と判定された場合）はステップＳ３０１へ戻る。上記「温度差範囲」は０に近い値に設定するほど、コンバータ１２の発熱とインバータ１３の発熱とを平準化することができる。
【００５７】
ステップＳ３０２においてインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外と判定されなかった場合（すなわち所定の温度差範囲内と判定された場合）は、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１が現在出力している入力電源電圧を維持する電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。この後、ステップＳ３０１へ戻る。
【００５８】
ステップＳ３０２においてインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外であると判定された場合、ステップＳ３０３において、入力電源電圧制御部１５は、インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いか否かを判定する。インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定された場合はステップＳ３０４へ進み、インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定されなかった場合（すなわちインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも低い場合）はステップＳ３０６へ進む。
【００５９】
ステップＳ３０３においてインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定された場合、ステップＳ３０４において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも低い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より低い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも低い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が下がることにより、ＤＣリンク電圧が低くなり、ＤＣリンク電圧が低くなることでインバータ１３のスイッチング損失が減少し、インバータ１３の温度は低下する（ステップＳ３０５）。一方、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は増加し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は上昇する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５の後は、再びステップＳ３０１へ戻る。
【００６０】
ステップＳ３０３においてインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定されなかった場合（すなわちインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも低い場合）、ステップＳ３０６において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも高い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より高い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも高い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が上がることにより、ＤＣリンク電圧が高くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は減少し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は低下する（ステップＳ３０７）。一方、ＤＣリンク電圧が高くなることでインバータ１３のスイッチング損失が増加し、インバータ１３の温度は上昇する（ステップＳ３０７）。一方、ステップＳ３０７の後は、再びステップＳ３０１へ戻る。
【００６１】
このように、第３の形態によれば、コンバータ１２及びインバータ１３の発熱が平準化されるので、例えばコンバータ１２及びインバータ１３の寿命を略同一にすることができ、保守や交換作業の負担を低減することができる。例えば、コンバータ１２とインバータ１３それぞれについて内部の電解コンデンサや冷却用ＦＡＮが同種類のもので構成されている場合には、発熱による各部品の劣化がほぼ同じスピードで進むので、コンバータ１２及びインバータ１３の寿命を略同一にすることができ、効率的な保守や交換作業が可能となる。
【００６２】
続いて、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。
【００６３】
図６は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。第２の実施形態によるモータ駆動装置１は、第１の実施形態コンバータ１２の入力電源電圧の制御の第３の形態をさらに発展させたものである。第１の実施形態コンバータ１２の入力電源電圧の制御の第３の形態では、図５のステップＳ３０２においてインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外であると判定されなかった場合（すなわち所定の温度差範囲内である場合）は、入力電源電圧を変更せずに現状を維持し、ステップＳ３０１へ戻っていた。これに対し、第２の実施形態では、インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外であると判定されなかった場合は、所定の条件を満たす場合は、インバータ１３に課せられる負荷を変更することで、コンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度を制御する。このため、第２の実施形態によるモータ駆動装置１は、図１に示した第１の実施形態によるモータ駆動装置１に、所定の条件を満たす場合にインバータ１３に課せられる負荷を変更する制御を行うインバータ負荷制御部１６をさらに備える。つまり、第２の実施形態によるモータ駆動装置１では、コンバータ１２及びインバータ１３（さらにはモータ３）の各温度の制御は、入力電源電圧制御部１５による交流安定化電源装置１１の制御及びインバータ負荷制御部１６によるインバータ１３に課せされる負荷を変更する制御のいずれかによって行われる。インバータ負荷制御部１６は、モータ制御部２０内に設けられる。
【００６４】
インバータ負荷制御部１６は、温度取得部１４が取得したインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲内でありかつインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回りかつコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回った場合は、インバータ１３にこれまで課せられていた負荷に代えて、さらに増加した負荷をインバータ１３に課すよう制御する。また、インバータ負荷制御部１６は、インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が温度差範囲内でありかつインバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回った場合、またはインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲内でありかつコンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回った場合は、インバータ１３にこれまで課せられていた負荷に代えて、さらに減少した負荷をインバータ１３に課すよう制御する。
【００６５】
例えば、インバータ１３内のパワー素子に対するＰＷＭスイッチング制御で用いられるＰＷＭ周波数を変更することで、インバータ１３に課せられる負荷を変更することができる。ＰＷＭ周波数が高いほどインバータ１３内のパワー素子のスイッチング損失が増加するので、インバータ１３に課せられる負荷が増加することになる。すなわち、インバータ負荷制御部１６は、パワー素子に対するＰＷＭスイッチング制御で用いられるＰＷＭ周波数を、より高いＰＷＭ周波数に変更することによりインバータ１３に課せられる負荷を増加させ、パワー素子に対するＰＷＭスイッチング制御で用いられるＰＷＭ周波数を、より低いＰＷＭ周波数に変更することによりインバータ１３に課せられる負荷を減少させる。インバータ負荷制御部１６は、パワー素子に対するＰＷＭスイッチング制御で用いられるＰＷＭ周波数をより高いＰＷＭ周波数に変更することにより、インバータ１３に課せられる負荷は増加するが、インバータ１３の応答性は高くなる。また、モータ３の発熱も低下する。
【００６６】
また例えば、インバータ１３から出力される交流電圧を変更してモータ３の出力を変更することで、インバータ１３に課せられる負荷を変更することができる。すなわち、インバータ負荷制御部１６は、モータ３の出力がより大きい出力となるようにインバータ１３から出力される交流電圧を制御することによりインバータ１３に課せられる負荷を増加させ、モータ３の出力がより小さい出力となるようにインバータ１３から出力される交流電圧を制御することによりインバータ１３に課せられる負荷を減少させる。
【００６７】
図７は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における入力電源電圧制御を示すフローチャートである。
【００６８】
本実施形態によるモータ駆動装置１において、電磁接触器２５を閉動作させて交流安定化電源装置１１とコンバータ１２との間を電気的に接続し、モータ制御部２０によりコンバータ１２及びインバータ１３の電力変換動作を制御してモータ３の駆動を行っている場合において、ステップＳ４０１では、温度取得部１４は、コンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度を取得する。取得されたコンバータ１２の温度及びインバータ１３の温度は、入力電源電圧制御部１５に通知される。
【００６９】
ステップＳ４０２において、入力電源電圧制御部１５は、温度取得部１４が取得したインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が予め設定された温度差範囲外であるか否かを判定する。インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外と判定された場合はステップＳ４０３へ進み、インバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外と判定されなかった場合（すなわち所定の温度差範囲内と判定された場合）はステップＳ４０８へ進む。特に、コンバータ１２とインバータ１３の温度定格が同じ場合には、上記「温度差範囲」は０に近い値に設定するほど、コンバータ１２の発熱とインバータ１３の発熱とを平準化することができる。
【００７０】
ステップＳ４０２においてインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲外であると判定された場合、ステップＳ４０３において、入力電源電圧制御部１５は、インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いか否かを判定する。インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定された場合はステップＳ４０４へ進み、インバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定されなかった場合（すなわちインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも低い場合）はステップＳ４０６へ進む。
【００７１】
ステップＳ４０３においてインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定された場合、ステップＳ４０４において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも低い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より低い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも低い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が下がることにより、ＤＣリンク電圧が低くなり、ＤＣリンク電圧が低くなることでインバータ１３のスイッチング損失が減少し、インバータ１３の温度は低下する（ステップＳ４０５）。一方、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は増加し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は上昇する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５の後は、再びステップＳ４０１へ戻る。
【００７２】
ステップＳ４０３においてインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも高いと判定されなかった場合（すなわちインバータ１３の温度がコンバータ１２の温度よりも低い場合）、ステップＳ４０６において、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１を制御して現在よりも高い入力電源電圧を出力させる。すなわち、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１がこれまで出力していた入力電源電圧に代えて、より高い入力電源電圧を出力させるような電圧指令値を生成し、交流安定化電源装置１１へ出力する。これにより、交流安定化電源装置１１は、これまで出力していた入力電源電圧よりも高い入力電源電圧を、コンバータ１２へ供給することになる。図２を参照して説明したように、コンバータ１２の入力電源電圧が上がることにより、ＤＣリンク電圧が高くなり、コンバータ１２に流れる電流及びモータ３に流れる電流は減少し、コンバータ１２の温度及びモータ３の温度は低下する（ステップＳ４０７）。一方、ＤＣリンク電圧が高くなることでインバータ１３のスイッチング損失が増加し、インバータ１３の温度は上昇する（ステップＳ４０７）。一方、ステップＳ４０７の後は、再びステップＳ４０１へ戻る。
【００７３】
ステップＳ４０２においてインバータ１３の温度とコンバータ１２の温度との差が所定の温度差範囲内であると判定された場合、ステップＳ４０８において、インバータ負荷制御部１６は、インバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回っておりなおかつコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回っているか否かを判定する。ステップＳ４０８においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回っておりなかつコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回っていると判定された場合は、ステップＳ４０９へ進み、そうでない場合はステップＳ４１１へ進む。インバータ下限温度閾値は、インバータ上限温度閾値よりも小さい値に設定すればよい。インバータ上限温度閾値とインバータ下限温度閾値との差分が、インバータ１３の温度のヒステリシス幅となる。コンバータ下限温度閾値は、コンバータ上限温度閾値よりも小さい値に設定すればよい。コンバータ上限温度閾値とコンバータ下限温度閾値との差分が、コンバータ１２の温度のヒステリシス幅となる。
【００７４】
ステップＳ４０８においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回っておりなかつコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回っていると判定された場合は、ステップＳ４０９において、インバータ負荷制御部１６は、インバータ１３にこれまで課せられていた負荷に代えて、さらに増加した負荷をインバータ１３に課すよう制御する。これにより、インバータ１３の温度及びコンバータ１２の温度が上昇する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４０７の後は、再びステップＳ４０１へ戻る。
【００７５】
ステップＳ４０８においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回っておりなかつコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回っていると判定されなかった場合は、ステップＳ４１１において、インバータ負荷制御部１６は、インバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回っているか、またはコンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回っているか、のいずれかの条件を満たすか否かを判定する。インバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回っていると判定された場合はステップＳ４１２へ進む。また、コンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回っていると判定された場合もステップＳ４１２へ進む。
【００７６】
ステップＳ４１２では、インバータ負荷制御部１６は、インバータ１３にこれまで課せられていた負荷に代えて、さらに減少した負荷をインバータ１３に課すよう制御する。これにより、インバータ１３の温度及びコンバータ１２の温度が低下する（ステップＳ４１３）。ステップＳ４１３の後は、再びステップＳ４０１へ戻る。
【００７７】
ステップＳ４１１においてインバータ１３の温度がインバータ上限温度閾値を上回っていないと判定された場合は、先のステップＳ４０８においてインバータ１３の温度がインバータ下限温度閾値を下回っていないと判定されているので、インバータ１３の温度は、インバータ下限温度閾値とインバータ上限温度閾値との間にある。この場合は、ステップＳ４０１へ戻る。インバータ負荷制御部１６は現状のインバータ１３の負荷を維持し、かつ、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１が出力している入力電源電圧を維持する電圧指令値を生成して交流安定化電源装置１１へ出力する。
【００７８】
また、ステップＳ４１１においてコンバータ１２の温度がコンバータ上限温度閾値を上回っていないと判定された場合は、先のステップＳ４０８においてコンバータ１２の温度がコンバータ下限温度閾値を下回っていないと判定されているので、コンバータ１２の温度は、コンバータ下限温度閾値とコンバータ上限温度閾値との間にある。この場合も、ステップＳ４０１へ戻る。インバータ負荷制御部１６は現状のインバータ１３の負荷を維持し、かつ、入力電源電圧制御部１５は、交流安定化電源装置１１が出力している入力電源電圧を維持する電圧指令値を生成して交流安定化電源装置１１へ出力する。
【００７９】
このように、第２の実施形態によれば、入力電源電圧制御部１５による交流安定化電源装置１１の制御により、コンバータ１２及びインバータ１３の発熱が平準化されるので、例えばコンバータ１２及びインバータ１３の寿命を略同一にすることができ、保守や交換作業の負担を低減することができる。また、第２の実施形態によれば、インバータ負荷制御部１６によるインバータ１３に課せされる負荷を変更する制御により、インバータ１３の過度の発熱を防ぎつつモータ３の出力を大きくすることやモータの精密な制御ができる。
【００８０】
なお、上述した入力電源電圧制御部１５、インバータ負荷制御部１６、モータ制御部２０及び入力電源電圧検出部２４は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、制御装置１００内にある例えばＭＰＵやＤＳＰなどの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、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、入力電源電圧制御部１５、インバータ負荷制御部１６及びモータ制御部２０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、コンバータ１２及び／またはインバータ１３の温度を、温度センサによる実測に代えて、ソフトウェアシミュレーションによる推計により取得する場合は、温度取得部１４の機能は、温度推計プログラムを例えばＭＰＵやＤＳＰなどの演算処理装置に実行させることで実現される。この場合、温度推計プログラムに基づく温度取得部１４は、制御装置１００内の演算処理装置や外部コンピュータ（図示せず）内の演算処理装置内に設けられる。
【００８１】
上述のモータ駆動装置１を例えば、工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、あるいは産業機械の駆動源として用いれば、コンバータ１２、インバータ１３及びモータ３の発熱を制御することができるので、熱変位が小さくなることによる加工精度の向上、モータ３の軸受けの寿命延長を図ることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１    モータ駆動装置
２    商用交流電源
３    モータ
１１    交流安定化電源装置
１２    コンバータ
１３    インバータ
１４    温度取得部
１５    入力電源電圧制御部
１６    インバータ負荷制御部
２０    モータ制御部
２１    交流直流変換部
２２    直流交流変換部
２３    ＤＣリンクコンデンサ
２４    入力電源電圧検出部
２５    電磁接触器
２６    交流リアクトル
１００    制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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