(57)【要約】【課題】モータ及びモータ動力線の浮遊容量を低コストかつ容易に把握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、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をモータ３を駆動するための交流電圧に変換して出力するインバータ１２と、インバータ１２から出力された交流電圧をモータ動力線を介してモータ３に印加することによりモータ動力線を流れる電流から、高周波電流を検出する高周波電流検出部１３と、高周波電流検出部１３により検出された高周波電流に基づいて、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を推定する浮遊容量推定部１４とを備える。【選択図】図１
2019135473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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をモータを駆動するための交流電圧に変換して出力するインバータと、
前記交流電圧がモータ動力線を介して前記モータに印加されることによって前記モータ動力線を流れる電流から、高周波電流を検出する高周波電流検出部と、
前記高周波電流検出部により検出された前記高周波電流に基づいて、前記モータ動力線及び前記モータで発生する浮遊容量を推定する浮遊容量推定部と、
を備える、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記浮遊容量推定部は、前記高周波電流を、前記パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量で除算することで、前記浮遊容量を推定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記モータ動力線を流れる電流を検出する電流検出回路を備える、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記電流検出回路により検出された電流に基づいて、前記インバータの変換動作が制御される、請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記高周波電流検出部は、前記モータ動力線を流れる電流から、遮断周波数よりも低い周波数成分を有する電流を除去することで、前記高周波電流を検出するハイパスフィルタを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記高周波電流検出部は、
前記モータ動力線を流れる電流と、ローパスフィルタによって前記モータ動力線を流れる電流から遮断周波数よりも高い周波数の成分を有する電流が除去された電流と、の差分を取得する差分取得部を有し、
前記差分取得部によって取得された前記差分を、前記高周波電流として出力する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
ローパスフィルタによって前記モータ動力線を流れる電流から遮断周波数よりも高い周波数成分を有する電流が除去された電流に基づいて、前記インバータの変換動作が制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記浮遊容量推定部によって推定された浮遊容量と、予め規定された閾値と、を比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果、前記浮遊容量推定部によって推定された浮遊容量が前記閾値を超えた場合、アラーム信号を出力するアラーム部と、
をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記浮遊容量推定部は、前記インバータから出力された交流電圧にて前記モータを駆動する通常運転モードとは異なるタイミングで実行される浮遊容量推定モードにおいて、前記浮遊容量を推定する処理を実行する、請求項１〜８のいずれか一項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、浮遊容量を推定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直流電力に一旦変換したのちさらに交流電力へ変換し、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モータ動力線を介して供給している。このため、モータ駆動装置は、交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換（整流）するコンバータ（整流器）と、コンバータの直流側であるＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換するインバータとを備える。
【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リンクの直流電圧）を、モータを駆動するための交流電圧に変換する。インバータ内のパワー素子を高速にオンオフ駆動する際、モータ動力線及びモータに存在する浮遊容量を経由して高周波電流が流れる。浮遊容量を経由して流れる高周波電流は、高周波ノイズによるモータ駆動装置の内部回路及び周辺機器の誤動作や、モータ駆動装置の力率の低下、モータ駆動装置、モータ動力線及び周辺機器の発熱や破損などをもたらす。周辺機器の例として、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：コンピュータ数値制御）装置やＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：プログラマブルロジックコントローラ）などがある。
【０００４】
例えば、交流モータをＰＷＭ駆動するモータ駆動回路において、交流電源からの電力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化して保持する直流中間回路と、前記直流中間回路に保持された直流電力に基づき前記交流モータへの印加電圧をＰＷＭ制御するインバータ回路と、前記交流電源と前記整流回路との間に挿入されるフィルタ回路と、を備え、前記フィルタ回路は、前記ＰＷＭ制御を行うか否かに関わらず発生し得る高調波ノイズを低減するノイズフィルタと、前記ＰＷＭ制御によって発生し得る帯域幅のある高調波ノイズを低減する帯域遮断フィルタと、を備えたことを特徴とするモータ駆動回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
例えば、電線路に接続され、電線路に重畳している高調波電流成分を検出し、この検出された高調波成分とは逆位相の信号を制御信号とした出力する制御装置と、この制御信号を入力し、これに比例する電流を整合トランスを介して前記電線路に注入するアクティブフィルタとからなるものにおいて、高調波抑制装置の設置点の電圧を検出する変成器を設け、前記変成器からの検出電圧を制御装置に入力し、この入力した検出電圧の中から基本波分を除去すると共に（１／Ｒ）を乗じて制御電流を導出し、かつ符号を反転して前記電線路から検出した制御電流に加算してアクティブフィルタへの入力電流としたことを特徴とする高調波抑制装置の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
例えば、三相交流モーターに流れる電流を検出する電流検出回路と、前記モーターの回転に同期して回転するｄｑ座標系においてモーター電流の基本波成分をフィードバック制御する基本波電流制御回路と、モーター電流の基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転するｄｈｑｈ座標系においてモーター電流の高調波成分をフィードバック制御する高調波電流制御回路と、前記基本波電流制御回路の出力と前記高調波電流制御回路の出力とを加算して交流電圧指令値を演算する指令値演算回路と、前記交流電圧指令値に応じた三相交流電圧を生成して前記三相交流モーターに印加する電力変換回路とを備えたモーター制御装置において、前記基本波電流制御回路における基本波電流指令値とモーター電流フィードバック値との制御偏差からモーター電流の高調波成分を除去する高調波成分除去回路を備えることを特徴とするモーター制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０７０１１７号
【特許文献２】特開平１０−０３２９３１号公報
【特許文献３】特開２００４−３１２８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モータ駆動装置において、モータ動力線及びモータに存在する浮遊容量を経由して流れる高周波電流は、高周波ノイズによるモータ駆動装置の内部回路及び周辺機器の誤動作や、モータ駆動装置の力率の低下、モータ駆動装置及びモータ動力線の発熱や破損などをもたらすので、浮遊容量をできるだけ小さくする対策が重要である。浮遊容量対策をとるにあたっては別置の高周波電流測定器を使用して高周波電流を測定する必要がある。しかしながら、高周波電流を測定する高周波電流測定器を追加的に設置することはモータ駆動装置のコスト増大を招く。また、高周波電流測定器にて測定した高周波電流に基づき浮遊容量を計算することは手間及び時間のかかる作業であり、浮遊容量対策を効率よく行うことができない。したがって、モータ駆動装置の分野においては、モータ動力線及びモータの浮遊容量を低コストかつ容易に把握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】
【０００９】
本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、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をモータを駆動するための交流電圧に変換して出力するインバータと、インバータから出力された交流電圧をモータ動力線を介してモータに印加することによりモータ動力線を流れる電流から、高周波電流を検出する高周波電流検出部と、高周波電流検出部により検出された高周波電流に基づいて、モータ動力線及びモータで発生する浮遊容量を推定する浮遊容量推定部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、モータ動力線及びモータの浮遊容量を低コストかつ容易に把握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】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。
【図２】電流検出回路によって検出されたモータ動力線を流れる電流を例示する図であって、（Ａ）は高周波電流を含まない電流を例示し、（Ｂ）は高周波電流を含む電流を例示する。
【図３】本開示の実施形態によるモータ駆動装置における高周波電流検出部の第１形態を示す図である。
【図４】本開示の実施形態によるモータ駆動装置における高周波電流検出部の第２形態を示す図である。
【図５】本開示の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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して、浮遊容量を推定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。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。
【００１４】
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、１巻線タイプの交流モータ（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。また、モータ３は複数巻線タイプであってもよい。インバータ１２は、モータの巻線ごとに設けられる。例えば、インバータ１２は、１巻線タイプのモータ３が複数個ある場合はモータ３ごとに、複数巻線タイプのモータ３が１個ある場合は巻線ごとに、複数巻線タイプのモータ３が複数個ある場合は各モータの３の巻線ごとに、それぞれ設けられる。本実施形態における高周波電流検出部１３及び浮遊容量推定部１４は、１個のインバータ１２に対して例えば１個設ければよい。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。
【００１５】
モータ駆動装置１に接続される交流電源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。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。なお、以下で説明する例では、モータ駆動装置１をコンバータ１１及びインバータ１２を有して交流電源２を駆動源として交流のモータ３を駆動するものとしたが、本実施形態は、コンバータを有さずにバッテリなどの直流電源（図示せず）を動力源としたインバータを有するモータ駆動装置にも適用可能である。
【００１６】
一実施形態によるモータ駆動装置１を説明するに先立ち、モータ３に対する駆動制御について説明する。モータ駆動装置１は、一般的なモータ駆動装置と同様、ＤＣリンクから入力（印加）された直流電圧とモータ３を駆動するための交流電圧に変換して出力するインバータ１２を制御する。モータ駆動装置１内のモータ制御部３０は、モータ３の回転速度（速度フィードバック）、電流検出回路２１を介して検出されるモータ動力線に流れる電流（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の回転速度、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３０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１２の電力変換動作が制御される。
【００１７】
図１に示すように、モータ駆動装置１は、インバータ１２と、高周波電流検出部１３と、浮遊容量推定部１４と、上述のモータ制御部３０とを備える。また、モータ駆動装置１は、インバータ１２に直流電圧（直流電力）を供給するコンバータ１１を備える。また、モータ駆動装置１は、オプションとして比較部１５及びアラーム部１６を備えてもよい。
【００１８】
コンバータ１１は、交流電源２から入力された交流電圧を直流電圧に変換して直流側であるＤＣリンクに出力する。コンバータ１１の例としては、ダイオード整流回路、１２０度通電型整流回路、あるいは内部にパワー素子を備えるＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路などがある。本実施形態では、交流電源２を三相としたので、コンバータ１１は三相のブリッジ回路として構成されるが、交流電源２が単相である場合は単相ブリッジ回路で構成される。なお、バッテリなどの直流電源（図示せず）をインバータ１２に対する直流電圧の供給源とする場合は、モータ駆動装置１はコンバータを有さない。
【００１９】
コンバータ１１の直流出力側とインバータ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（平滑コンデンサとも称する）４が設けられる。ＤＣリンクコンデンサ４は、コンバータ１１の直流出力の脈動分を抑える機能及びＤＣリンクにおいて直流電力を蓄積する機能を有する。
【００２０】
インバータ１２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り、モータ制御部３０から受信したスイッチング指令に基づき各パワー素子がオンオフ駆動されることで、ＤＣリンクから入力された直流電圧を、モータ３を駆動するための交流電圧に変換して出力する。インバータ１２とモータ３とはモータ動力線を介して接続され、したがってインバータ１２から出力された電圧が、モータ動力線を介してモータ３の端子間に印加される。より詳しくは、インバータ１２は、モータ制御部３０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をオンオフ駆動させ、ＤＣリンクから入力された直流電圧を、モータ３を駆動するための所望の電圧及び所望の周波数の交流電圧に変換して出力する。これにより、モータ３には、モータ動力線を介して交流の駆動電流が供給されることになる。パワー素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、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。なお、本実施形態では、モータ駆動装置１に接続されるモータ３を三相交流モータとしたので、逆変換器１３は三相ブリッジ回路として構成されるが、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。
【００２１】
インバータ１２から出力された交流電圧がモータ動力線を介してモータ３に印加されることによって、インバータ１２からモータ動力線を介してモータ３へ電流が流れる。モータ動力線を流れる電流は、電流検出回路２１によって検出される。電流検出回路２１は、例えばインバータ１２の変換動作を制御するためにモータ制御部３０にフィードバックされるインバータ出力電流を検出するために一般的に設けられる電流検出回路と共用にしてもよい。また、高周波成分が除去されたインバータ出力電流をモータ制御部３０にフィードバックするために、電流検出回路２１の後段にはローパスフィルタ（図１では図示せず）が一般的に設けられる。
【００２２】
高周波電流検出部１３は、電流検出回路２１によって検出されたモータ動力線を流れる電流から、高周波電流を検出する。図２は、電流検出回路によって検出されたモータ動力線を流れる電流を例示する図であって、（Ａ）は高周波電流を含まない電流を例示し、（Ｂ）は高周波電流を含む電流を例示する。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）においては、図面を簡明なものとするために、ＰＷＭ制御に伴い発生する電流のリプル成分は省略している。インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線に流れる電流検出回路２１によって検出される電流には、図２（Ｂ）に示すように、インバータ１２内のパワー素子のオンオフ駆動に起因する高周波電流が含まれる。一般にインバータ１２の変換動作を制御するためにモータ制御部３０にフィードバックされるインバータ出力電流は、図２（Ｂ）に示すような高周波電流が含まれる電流から、ローパスフィルタ（図１には図示せず）によって高周波成分が除去された図２（Ａ）に示すような電流が用いられる。なお、高周波電流検出部１３による高周波電流検出方法の詳細については後述する。
【００２３】
浮遊容量推定部１４は、高周波電流検出部１３により検出された高周波電流に基づいて、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を推定する。図１並びに後述する図２及び図３において、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を参照符号５で示す。本実施形態では、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を流れる電流は、モータ動力線を流れる電流のうちの高周波成分であるとみなして、高周波電流検出部１３により検出された高周波電流に基づいて、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を推定する。より詳しくは次の通りである。
【００２４】
浮遊容量推定部１４は、高周波電流検出部１３によって検出された高周波電流の値を、パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量で除算することで、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を算出する。浮遊容量の蓄積電荷をｑ、浮遊容量のキャパシタンスをＣ、パワー素子両端の電圧をＶとしたとき、高周波電流の大きさｉは下記式（１）のように表される。
【００２５】
【数１】
2019135473.tif 000003
【００２６】
浮遊容量推定部１４は、上記式（１）に従って、高周波電流検出部１３によって検出された高周波電流の大きさｉを、パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔで除算することで、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量Ｃを算出する。パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔは、パワー素子に関する諸元データとして一般的に規定されるものであり、例えばパワー素子の規格表や取扱説明書などに記載されている。あるいは、パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔを、事前の実験によって求めてもよい。例えば、高周波電流検出部１３によって検出された高周波電流の大きさｉが５Ａで、パワー素子の両端電圧の単位時間当たりの変化量ｄＶ／ｄｔが５００Ｖ／マイクロ秒であるとき、浮遊容量Ｃは、「５Ａ÷５００Ｖ／マイクロ秒＝１０マイクロＦ」となる。
【００２７】
なお、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量の値は、パソコン、携帯端末、モータ駆動装置１のための制御端末、モータ駆動装置１の上位制御装置などに付属のディスプレイ（図示せず）に表示させてもよい。ディスプレイを介してモータ動力線及びモータ３で発生した浮遊容量の大きさを知ったユーザは、例えば、インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線やコンバータ１１と交流電源２とを接続する電源線を短いものに交換したり、配線位置を変更したりするといったような設計変更をすることができる。例えば、工場において複数の工作機械が存在する場合において、工作機械内の各々に設けられたモータ駆動装置１のインバータ１２ごとに高調波電流検出部１３及び浮遊容量推定部１４を設ければ、ユーザは機械ごと（すなわち、工作機械ごと、モータ駆動装置１ごと、またはインバータ１２ごと）の浮遊容量を把握することができるので、例えば機械ごとの設計変更やシステム全体として設計変更などを効率よく対応することができる。なお、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量に関するデータを、記憶装置に格納し、当該データをさらなる用途に用いてもよい。
【００２８】
比較部１５は、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量と予め規定された閾値とを比較する。比較部１５による比較の結果、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量が閾値を超えた場合、アラーム部１６は、アラーム信号を出力する。例えば閾値は、高周波ノイズによるモータ駆動装置の内部回路及び周辺機器の誤動作や、モータ駆動装置の力率の低下、モータ駆動装置、モータ動力線及び周辺機器の発熱や破損などをもたらすほどの大きさの浮遊容量が発生したことを検知できる程度の値に設定される。この場合、アラーム部１６は、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量が閾値を超えたときアラーム信号を出力し、例えば、このアラーム信号に基づき、パソコン、携帯端末、モータ駆動装置１のための制御端末、モータ駆動装置１の上位制御装置などに付属のディスプレイに、「誤動作、発熱、破損などをもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことを表示させることができる。また、このアラーム信号に基づき、例えばスピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器によって、「誤動作、発熱、破損などをもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことをユーザに報知するようにしてもよい。このアラーム信号に基づき、例えばプリンタを用いて紙面等にプリントアウトして表示させてもよい。またあるいは、これらを適宜組み合わせてユーザに「誤動作、発熱、破損などをもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことを報知してもよい。
【００２９】
なお、比較部１５による比較処理に用いられる閾値として、大小２つのレベルの閾値を設定してもよい。例えば、「誤動作や破損はないが大きな発熱の可能性がある浮遊容量が発生している」ことを検知するための第１の閾値を設定し、「誤動作や破損をもたらすほどの大きな浮遊容量が発生した」ことを検知するための、第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定してもよい。例えば、アラーム部１６は、比較部１５による比較の結果、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量が第１の閾値を超えたとき事前アラームとしてウォーニング（ｗａｒｎｉｎｇ）信号を出力し、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量が第２の閾値を超えたときアラーム信号を出力する。パソコン、携帯端末、モータ駆動装置１のための制御端末、モータ駆動装置１の上位制御装置などに付属のディスプレイは、ウォーニング信号を受信したときは「大きな発熱の可能性がある浮遊容量が発生している」ことを表示し、アラーム信号を受信したときは「誤動作や破損をもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことを表示させることができる。ユーザに対する報知部が上述のスピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器やプリンタの場合も同様である。このように大小２つのレベルの閾値を設定して浮遊容量の大きさに応じてウォーニング信号やアラーム信号を出力するようにして、ユーザに報知する浮遊容量の発生状況を２段階に分けることで、よりきめ細やかな対応をとることができる。例えば、ユーザは、ディスプレイ等を通じて、「誤動作や破損はないが大きな発熱の可能性がある浮遊容量が発生している」ことを知ったときは、インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線やコンバータ１１と交流電源２とを接続する電源線の配線位置を変更し、「誤動作や破損をもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことを知ったときは、インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線やコンバータ１１と交流電源２とを接続する電源線を短いものに交換するといったような、より効率的な設計変更を行うことができる。
【００３０】
続いて、高周波電流検出部１３による高周波電流検出方法についていくつか列記する。
【００３１】
図３は、本開示の実施形態によるモータ駆動装置における高周波電流検出部の第１形態を示す図である。第１形態による高周波電流検出部１３は、遮断周波数よりも低い周波数の成分を有する電流を除去するハイパスフィルタ４１を有する。第１形態による高周波電流検出部１３は、ハイパスフィルタ４１によって、モータ動力線を流れる電流から所定の遮断周波数よりも低い周波数を有する電流成分を除去することで、浮遊容量推定部１４における浮遊容量の推定処理に用いられる高周波電流を検出する。高周波電流の周波数は、例えば数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚであり、モータ電流の周波数には依存しない。一例を挙げると、例えば１００ｋＨｚ未満の周波数成分を有する電流を「高周波成分を含まない電流」と定義し、５００ｋＨｚ以上の周波数成分を有する電流を「高周波成分を含む電流」と定義することができる。ハイパスフィルタ４１の遮断周波数を例えば５００ｋＨｚに設定したとき、第１形態による高周波電流検出部１３は、５００ｋＨｚより大きい周波数の成分を有する高周波電流を検出することができる。なお、高周波電流検出部１３以外の回路構成要素については図１を参照して説明した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。
【００３２】
図４は、本開示の実施形態によるモータ駆動装置における高周波電流検出部の第２形態を示す図である。第２形態による高周波電流検出部１３は、モータ動力線を流れる電流と、ローパスフィルタ３１によってモータ動力線を流れる電流から遮断周波数よりも高い周波数の成分を有する電流が除去された電流と、の差分を取得する差分取得部４２を有する。上述のように、一般にインバータ１２の変換動作を制御するためにモータ制御部３０にフィードバックされるインバータ出力電流として、電流検出回路２１によって検出されたモータ動力線を流れる電流（図２（Ｂ））からローパスフィルタ３１によって所定の遮断周波数よりも高い周波数を有する電流成分が除去されたもの（図２（Ａ））が用いられる。差分取得部４２は、電流検出回路２１によって検出された電流（すなわち高周波電流を含む電流）と、ローパスフィルタ３１を介して出力された電流（すなわち、高周波電流を含まない電流であって、モータ制御部３０によるインバータ１２の電力動作の制御にも用いられる電流）との差分を、演算により取得する。第２形態による高周波電流検出部１３は、差分取得部４２によって取得された差分を、浮遊容量推定部１４における浮遊容量の推定処理に用いられる高周波電流として出力する。なお、高周波電流検出部１３以外の回路構成要素については図１を参照して説明した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。
【００３３】
図５は、本開示の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。
【００３４】
モータ駆動装置１が実際の運用にてモータ３を駆動している場合において、ステップＳ１０１では、電流検出回路２１は、インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線を流れる電流を検出する。
【００３５】
ステップＳ１０２において、高周波電流検出部１３は、電流検出回路２１によって検出されたモータ動力線を流れる電流から、高周波電流を検出する。
【００３６】
ステップＳ１０３において、浮遊容量推定部１４は、高周波電流検出部１３により検出された高周波電流に基づいて、モータ動力線及びモータ３で発生する浮遊容量を推定する。
【００３７】
ステップＳ１０４において、比較部１５は、浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量と閾値とを比較する。
【００３８】
浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量が閾値を超えたと比較部１５が判定した場合、ステップＳ１０５において、アラーム部１６は、アラーム信号を出力する。その後、このアラーム信号に基づき、パソコン、携帯端末、モータ駆動装置１のための制御端末、モータ駆動装置１の上位制御装置などに付属のディスプレイに、「誤動作や破損をもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことを表示させてもよい。あるいは、上述のスピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器やプリンタにて「誤動作や破損をもたらすほどの大きな浮遊容量が発生している」ことをユーザに報知してもよい。
【００３９】
なお、ステップＳ１０４において比較部１５が大小２つのレベルの閾値と浮遊容量推定部１４によって推定された浮遊容量と比較し、比較部１５による比較の結果に応じて、ステップＳ１０５においてアラーム部１６はウォーニング信号またはアラーム信号を出力するようにしてもよい。
【００４０】
上述の実施形態では、ステップＳ１０１からＳ１０５の処理は、モータ駆動装置１が実際の運用にてモータ３を駆動している場合に実行されるものとしたが、モータ駆動装置１によるモータ３の駆動の実際の運用（通常運転モード）が行われるタイミングとは異なるタイミングにおいて、モータ駆動装置１の動作モードとして浮遊容量推定モードを別途設け、この浮遊容量推定モードにて、モータ駆動装置１を動作させてステップＳ１０１〜Ｓ１０５を実行して浮遊容量を推定してもよい。
【００４１】
上述の高周波電流検出部１３、浮遊容量推定部１４、比較部１５及びモータ制御部３０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。この場合、例えばＡＳＩＣやＤＳＰなどの演算処理装置にこのソフトウェアプログラムを動作させて各部の機能を実現することができる。また、高周波電流検出部１３、浮遊容量推定部１４及び比較部１５は、モータ制御部３０と同一のＡＳＩＣやＤＳＰなどの演算処理装置にて実現してもよく、あるいはモータ制御部３０と別個のＡＳＩＣやＤＳＰなどの演算処理装置にて実現してもよい。
【００４２】
また、インバータ１２とモータ３とを接続するモータ動力線を流れる電流を検出する電流検出回路２１は、例えばインバータ１２の変換動作を制御するためにモータ制御部３０にフィードバックされるインバータ出力電流を検出するために一般的に設けられる電流検出回路と共用にすればよく、ハードウェアとしての電流検出回路を新たに設けなくてもよい。また、高周波成分が除去されたインバータ出力電流をモータ制御部３０にフィードバックするために電流検出回路２１の後段にはローパスフィルタ３１が一般的に設けられているが、第２形態による高周波電流検出部１３を実現する場合はローパスフィルタ３１の出力を差分取得部４２に入力すればよく、新規のローパスフィルタを別途設けなくてもよい。このように、本実施形態によれば、ハードウェアとしての電流検出回路２１は、モータ駆動装置１にすでに設けられているものを流用するので、電流検出のためのハードウェアを別途設ける必要がない。また、高調波電流を測定するための高調波電流測定器を別途設ける必要もない。本実施形態では、既存の電流検出回路２１により検出した電流に基づき浮遊容量を推定するので、モータ動力線及びモータ３の浮遊容量の発生状況を低コストかつ容易に把握することができ、浮遊容量をできるだけ小さくするような対策を効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
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
５    浮遊容量
１１    コンバータ
１２    インバータ
１３    高周波電流検出部
１４    浮遊容量推定部
１５    比較部
１６    アラーム部
２１    電流検出回路
３０    モータ制御部
３１    ローパスフィルタ
４１    ハイパスフィルタ
４２    差分取得部
【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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