(57)【要約】【課題】交流電源の電力ピークを低減するために設けられた蓄電部を有する小型で低コストのモータ駆動装置及びモータ駆動システムを実現する。【解決手段】モータ駆動装置１は、入力された交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ動作及び入力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して出力するインバータ動作を選択的に実行する電力変換部１１と、電力変換部１１から出力された直流電力を蓄電すると共に電力変換部１１へ直流電力を供給する蓄電部１２と、電力変換部１１の接続先を交流電源２とモータ３との間で切り替える切替部１３と、切替部１３を制御して電力変換部１１を交流電源２に接続させ電力変換部１１を制御してコンバータ動作を実行させることで蓄電部１２を蓄電し、切替部１３を制御して電力変換部１１をモータ３に接続させ電力変換部１１を制御してインバータ動作を実行させることでモータ３を駆動する制御部１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流端子及び直流端子を有し、前記交流端子を介して入力された交流電力を直流電力に変換して前記直流端子を介して出力するコンバータ動作及び前記直流端子を介して入力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して前記交流端子を介して出力するインバータ動作を選択的に実行する電力変換部と、
前記電力変換部の前記直流端子を介して電気的に接続され、前記電力変換部から出力された直流電力を蓄電するとともに前記電力変換部へ直流電力を供給する蓄電部と、
前記電力変換部の前記交流端子の電気的接続先を、交流電源とモータとの間で切り替える切替部と、
前記切替部を制御して前記電力変換部の前記交流端子を前記交流電源に電気的に接続させかつ前記電力変換部を制御して前記コンバータ動作を実行させることで前記蓄電部に直流電力を蓄電し、前記切替部を制御して前記電力変換部の前記交流端子を前記モータに電気的に接続させかつ前記電力変換部を制御して前記インバータ動作を実行させることで前記モータを駆動する制御部と、
を備える、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記切替部は、前記電力変換部の前記交流端子と前記交流電源との間の電路を開閉する第１の開閉部と、前記電力変換部の前記交流端子と前記モータとの間の電路を開閉する第２の開閉部と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電部に直流電力を蓄電する場合は、前記切替部に対して前記第１の開閉部の接点を閉成しかつ前記第２の開閉部の接点を開離する開閉指令を送信し、前記モータを駆動する場合は、前記切替部に対して前記第１の開閉部の接点を開離しかつ前記第２の開閉部の接点を閉成する開閉指令を送信する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記蓄電部の蓄電量を監視する監視部をさらに備える、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記蓄電部を充電する場合においては、前記監視部が前記蓄電部の蓄電量は予め規定された上限値に達したと判定するまで、前記切替部に対して前記電力変換部の前記交流端子と前記交流電源とを電気的に接続させかつ前記電力変換部に対して前記コンバータ動作を実行させる制御を行う、請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記蓄電部へ直流電力の蓄電により前記監視部が前記蓄電部の蓄電量は前記上限値に達したと判定した場合、前記切替部に対して前記電力変換部の前記交流端子と前記モータとを電気的に接続させかつ前記電力変換部に対して前記インバータ動作を実行させる制御を行う、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記モータの駆動により前記監視部が前記蓄電部の蓄電量は予め規定された下限値を下回ったと判定した場合、前記切替部に対して前記電力変換部の前記交流端子と前記交流電源とを電気的に接続させかつ前記電力変換部に対して前記コンバータ動作を実行させる制御を行う、請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記蓄電部に接続され、前記蓄電部に蓄電された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、
を備える、モータ駆動システム。
【請求項８】
前記モータは、複数巻線タイプのモータであり、
前記インバータは、前記蓄電部に蓄電された直流電力を交流電力に変換し、前記複数巻線タイプのモータの複数の巻線のうち前記モータ駆動装置内の前記電力変換部に接続された巻線とは異なる巻線へ出力する、請求項７に記載のモータ駆動システム。
【請求項９】
前記インバータは、前記蓄電部に蓄電された直流電力を前記モータ駆動装置内の前記電力変換部に接続されたモータとは異なるモータを駆動するための交流電力に変換して出力する、請求項７に記載のモータ駆動システム。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置を複数備えるモータ駆動システムであって、
前記切替部に対して前記電力変換部の前記交流端子と前記交流電源とを電気的に接続させかつ前記電力変換部に対して前記コンバータ動作を実行させる制御が各前記モータ駆動装置間で時間的に重なって実行されないよう、各前記モータ駆動装置内の前記制御部の動作を制御する統括制御部を備える、モータ駆動システム。
【請求項１１】
複数の前記モータ駆動装置と前記統括制御部とを通信可能に接続する通信部を備え、
前記統括制御部は、前記通信部を介して各前記モータ駆動装置内の前記制御部の動作を制御する、請求項１０に記載のモータ駆動システム。
【請求項１２】
前記統括制御部は、複数の前記モータ駆動装置のうちの少なくとも１つに設けられる、請求項１１に記載のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部を有するモータ駆動装置及びモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械やロボットなどを含む機械に設けられた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直流リンクへ出力し、さらにインバータにて直流リンクの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】
モータ駆動装置でモータを加速または減速制御する際には、交流電源に対して大きな交流電力の出力または回生がごく短時間に要求されるため電力ピークが発生する。同一の交流電源で複数のモータをほぼ同時に駆動する機械では、発生する電力ピークはより大きなものとなる。また、例えばプレス機や射出成型機等などの機械では、平均消費電力と最大瞬間消費電力との差が大きく、すなわち電力ピークが大きい。電力ピークが大きくなるほど、電源容量が大きくなるため機械を設置する際のコストが増大し、交流電源側に瞬時電圧低下や電圧フリッカなどの電力障害が発生して同一の交流電源に接続される他の機械に影響を及ぼす問題がある。
【０００４】
電源容量の低減や同一の交流電源に接続される他の機械に電力障害を与えないことを目的として、モータ駆動装置のコンバータとインバータとを接続する直流リンク、直流電力を蓄積し得る蓄電部を設け、交流電源から取り込んだエネルギーやモータで回生されたエネルギーを蓄電部に適宜蓄積し、蓄積したエネルギーをモータの駆動に利用することが行われている。モータを駆動するのに必要な電力の多くを蓄電部から供給すれば、交流電源側から見た最大瞬間消費電力が小さくなるので、電源設備の容量を小さくすることができる。
【０００５】
例えば、ＰＷＭ制御により交流電源側の交流電力と直流リンクにおける直流電力との間で電力変換を行うＰＷＭコンバータと、力行動作時には前記直流リンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換してモータへ供給し、回生動作時にはモータで回生された交流電力を直流電力に変換して前記直流リンクへ戻すインバータと、前記直流リンクに設けられ、直流電力を蓄積し得る蓄電手段と、受信した指令に応じて、交流電源と前記ＰＷＭコンバータとの間を接続もしくは切断するスイッチと、前記直流リンクにおける直流電圧が、交流電源から取り込む交流電流が予め設定された入力電流制限値を超えないようにしながら前記ＰＷＭコンバータが交流電力から変換した直流電力が前記蓄電手段に蓄積されることで規定電圧になるまで昇圧される間は、前記スイッチへの接続指令の出力を継続し、前記直流リンクにおける直流電圧が、前記規定電圧に達した後は、前記インバータが力行動作を開始する前までの間に前記スイッチへの切断指令の出力を開始する指令手段と、を備えるモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また例えば、駆動インバータの３相ブリッジ回路を用いて車載バッテリに蓄積された直流電力を交流電力に変換し、前記変換した交流電力を駆動モータに供給して走行する車輌に搭載される車載充電装置であって、外部電源から交流電力の供給を受ける一次コイルと、前記３相ブリッジ回路と電気的に接続し、前記一次コイルと電磁結合することにより、前記一次コイルに供給される交流電力の電圧を変圧し、前記３相ブリッジ回路を介して前記車載バッテリを充電する二次コイルと、を有する車載充電装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また例えば、複数台の電気自動車を深夜電力時間帯の電力で充電する充電制御装置において、電気自動車それぞれの放電量を測定する放電量測定手段と、前記放電量に従って充電時間を決定する充電時間決定手段と、前記充電時間決定手段によって決定された電気自動車の充電時間の中で、充電時間のもっとも長い電気自動車が深夜電力時間帯の開始時刻に充電を開始し、かつ充電時間のもっとも短い電気自動車が深夜電力時間帯の終了時刻に充電を終了するよう充電時間帯を設定する充電時間帯整定手段とを備えることを特徴とする電気自動車の充電制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
また例えば、蓄電池と、該蓄電池の放電深度の計測手段と、前記蓄電池への充電動作を制御する充電制御手段とを各々有する複数のオブジェクトについて、１の電力供給設備から前記蓄電池の各々への充電を行わせる充電方法であって、各々のオブジェクトの蓄電池が前記電力供給設備へ充電可能に接続された状態で、前記計測手段が自身のオブジェクトが有する蓄電池の放電深度をそれぞれ検出するステップと、前記充電制御手段が、蓄電池の放電深度と充電開始時刻との関係を予め定めたテーブルを参照して、予め割り当てられた充電可能時間帯内において当該蓄電池の充電開始時刻をそれぞれ決定するステップと、前記充電開始時刻が到来したタイミングで、前記充電制御手段が、前記電力供給設備から前記蓄電池への充電動作をそれぞれ開始するステップと、を含むことを特徴とする切替部の充電方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１７−１７９３１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７６１６４号公報
【特許文献３】特開平１０−０８００７１号公報
【特許文献４】特開２０１２−１０５５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
コンバータとインバータとを接続する直流リンクに蓄電部が設けられたモータ駆動装置において、モータを駆動する前に交流電源からの交流電力をコンバータにて直流電力に変換して蓄電部に予め充電しておき、モータを駆動する際にはモータ駆動装置を交流電源から電気的に切り離し、モータを駆動するのに必要な電力の全てを、蓄電部に蓄積された直流電力をインバータにて変換した交流電力にて賄うようにすれば、電源設備の容量をより一層小さくすることができる。しかしながら、モータ駆動装置を交流電源から電気的に切り離して蓄電部のエネルギーにてモータを駆動している間は、コンバータは電力変換動作を行っておらず、また、モータ駆動装置と交流電源とを電気的に接続して蓄電部の充電を行っている間は、インバータは電力変換動作をほとんど行っていない。すなわち、蓄電部を設けることで電源設備を小さくしてある程度のコスト低減を図ることはできるが、コンバータ及びインバータの各々の稼働率は低く、有効利用できていない。モータ駆動装置を構成する各種機器の中でインバータ及びコンバータからなる電力変換部は特に多くのコスト及びスペースを占めるものであるので、このような状況は好ましいとはいえない。したがって、交流電源の電力ピークを低減するために設けられた蓄電部を有する小型で低コストのモータ駆動装置及びモータ駆動システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、交流端子及び直流端子を有し、交流端子を介して入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子を介して出力するコンバータ動作及び直流端子を介して入力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して交流端子を介して出力するインバータ動作を選択的に実行する電力変換部と、電力変換部の直流端子を介して電気的に接続され、電力変換部から出力された直流電力を蓄電するとともに電力変換部へ直流電力を供給する蓄電部と、電力変換部の交流端子の電気的接続先を、交流電源とモータとの間で切り替える切替部と、切替部を制御して電力変換部の交流端子を交流電源に電気的に接続させかつ電力変換部を制御してコンバータ動作を実行させることで蓄電部に直流電力を蓄電し、切替部を制御して電力変換部の交流端子をモータに電気的に接続させかつ電力変換部を制御してインバータ動作を実行させることでモータを駆動する制御部とを備える。
【００１２】
また、本開示の一態様によれば、モータ駆動システムは、上記モータ駆動装置と、蓄電部に接続され、蓄電部に蓄電された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、を備える。
【００１３】
また、本開示の別の一態様によれば、上記モータ駆動装置を複数備えるモータ駆動システムは、切替部に対して電力変換部の交流端子と交流電源とを電気的に接続させかつ電力変換部に対してコンバータ動作を実行させる制御が各モータ駆動装置間で時間的に重なって実行されないよう、各モータ駆動装置内の制御部の動作を制御する統括制御部を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の一態様によれば、交流電源の電力ピークを低減するために設けられた蓄電部を有する小型で低コストのモータ駆動装置及びモータ駆動システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】本開示の実施形態によるモータ駆動装置内に設けられる電力変換部がコンバータ動作をする場合における回路図である。
【図３】本開示の実施形態によるモータ駆動装置内に設けられる電力変換部がインバータ動作をする場合における回路図である。
【図４】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。
【図５】複数巻線タイプのモータを駆動する第１の実施形態によるモータ駆動システムを示す図である。
【図６】複数のモータを駆動する第１の実施形態によるモータ駆動システムを示す図である。
【図７】複数のモータを駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、いずれか１つのモータ駆動装置内に統括制御部が設けられる場合を示す。
【図８】複数のモータを駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、複数のモータ駆動装置内に統括制御部が設けられる場合を示す。
【図９】複数のモータを駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、統括制御部がモータ駆動装置外に設けられる場合を示す。
【図１０】第２の実施形態によるモータ駆動システムにて２つのモータを駆動させた場合における各モータ駆動装置の各部波形を例示する図であって、（Ａ）は第１のモータ駆動装置の各部波形を例示し、（Ｂ）は第２のモータ駆動装置の各部波形を例示する。
【図１１】従来の２台のモータ駆動装置にて２つのモータを駆動させた場合における各モータ駆動装置の各部波形を例示する図であって、（Ａ）は第１のモータ駆動装置の各部波形を例示し、（Ｂ）は第２のモータ駆動装置の各部波形を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照して、蓄電部を有するモータ駆動装置及びモータ駆動システムについて説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、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。
【００１７】
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。また、図２は、本開示の実施形態によるモータ駆動装置内に設けられる電力変換部がコンバータ動作をする場合における回路図である。また、図３は、本開示の実施形態によるモータ駆動装置内に設けられる電力変換部がインバータ動作をする場合における回路図である。
【００１８】
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つの交流モータ（以下、単に「モータ」と称する。）３を制御する場合について説明する。ここでは、駆動するモータ３が１巻線タイプである例について説明するが、複数巻線タイプのモータを駆動する例及び複数のモータを駆動する例については後述する。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。図示の例では、交流電源２及びモータ３がともに三相である例について示している。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。
【００１９】
図１に示すように、モータ駆動装置１は、電力変換部１１と、蓄電部１２と、切替部１３と、制御部１４とを備える。
【００２０】
電力変換部１１は、図２及び図３に示すように、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。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。電力変換部１１は、交流電源２及びモータ３がともに三相の場合は三相ブリッジ回路で構成され、交流電源２及びモータ３がともに単相の場合は単相ブリッジ回路で構成される。図１では交流電源２及びモータ３がともに三相である例について示しているので、電力変換部１１は図２及び図３に示すように三相ブリッジ回路として構成される。
【００２１】
電力変換部１１の交流入出力側には交流端子３１が設けられ、直流入出力側には直流端子３２が設けられる。電力変換部１１の交流端子３１にはＡＣリアクトル及び後述する切替部１３が接続される。直流入出力側には直流端子３２の正極及び負極の間には平滑コンデンサ４１（図１では図示せず）が設けられる。
【００２２】
平滑コンデンサ４１は、電力変換部１１の直流電圧の脈動分を抑える機能とともに直流電力を蓄積する機能も有する。平滑コンデンサ４１は、モータ駆動装置１の起動直後からモータ３の駆動開始前までに初期充電しておく必要がある。このため、図２及び図３に示すＡまたはＢの位置に、平滑コンデンサ４１を初期充電するための初期充電部（回路自体は図示せず）が設けられる。初期充電部は、充電抵抗とこの充電抵抗に並列接続された抵抗短絡用スイッチとを有する初期充電部によって行われる。初期充電部の抵抗短絡用スイッチは、平滑コンデンサ４１の初期充電期間中のみオフされ、平滑コンデンサ４１が所定の電圧まで上昇し初期充電が完了するとオンした状態を維持する。
【００２３】
電力変換部１１は、制御部１４から受信した変換指令に応じて、各スイッチング素子がオンオフ制御されることでコンバータ動作（整流動作、順変換動作）及びインバータ動作（逆変換動作）を選択的に切り替えて実行する。より詳しくは、電力変換部１１は、図２に示すように、制御部１４からコンバータ動作変換指令を受信した場合は、交流端子３１を介して入力された交流電力を直流電力に変換して直流端子３２を介して蓄電部１２へ出力するコンバータ動作を行う。また、電力変換部１１は、図３に示すように、制御部１４からインバータ動作変換指令を受信した場合は、直流端子３２を介して蓄電部１２から入力された直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して交流端子３１を介して出力するインバータ動作を実行する。このように、電力変換部１１は、制御部１４から受信した変換指令に応じて、１つのブリッジ回路がコンバータとして動作しまたはインバータとして動作する。なお、電力変換部１１の制御方式としては、例えばＰＷＭスイッチング制御方式がある。
【００２４】
蓄電部１２は、電力変換部１１の直流端子３２を介して電気的に接続され、電力変換部１１から出力された直流電力を蓄電するとともに電力変換部１１へ直流電力を供給する。蓄電部１２の種類には、コンデンサ型とフライホイール型等がある。
【００２５】
例えば、蓄電部１２をコンデンサ型にて構成する場合は、蓄電部１２は大容量コンデンサで構成される。
【００２６】
また例えば、蓄電部１２をフライホイール型にて構成する場合は、フライホイール、バッファ用モータ、及びバッファ用電力変換部（いずれも図示せず）で蓄電部１２が構成される。フライホイールは、回転エネルギーを蓄積し得るものであり、イナーシャとも称される。バッファ用モータは、フライホイールを回転させるためのものであり、フライホイールはバッファ用モータの回転軸に接続される。バッファ用モータを回転させることによってフライホイールに回転エネルギーを蓄積することができる。バッファ用電力変換部は、直流電力とバッファ用モータの交流駆動電力及び交流回生電力との間で電力変換を行う。バッファ用電力変換部の電力変換が制御されることで、フライホイールが接続されたバッファ用モータが加速もしくは減速しながら回転しまたは一定速度で回転し、その結果、蓄電部１２として蓄電または給電すべき直流電力量が調整される。
【００２７】
切替部１３は、制御部１４の制御により、電力変換部１１の交流端子３１の電気的接続先を、交流電源２とモータ３との間で切り替える。より詳しくは、切替部１３は、電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２との間の電路を開閉する第１の開閉部２１と、電力変換部１１の交流端子３１とモータ３との間の電路を開閉する第２の開閉部２２とを有する。第１の開閉部２１及び第２の開閉部２２の例としては、電磁接触器やパワー半導体スイッチング素子などがある。詳細については後述するが、制御部１４の制御により、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合は第１の開閉部２１の接点は閉成しかつ第２の開閉部２２の接点は開離し、モータ３を駆動する場合は第１の開閉部２１の接点は開離しかつ第２の開閉部２２の接点は閉成する。すなわち、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合はオンした第１の開閉部２１を介して交流電流が流れ、モータ３を駆動する場合はオンした第２の開閉部２２を介して交流電流が流れる。蓄電部１２をゆっくり蓄電させるようにすれば、蓄電時に第１の開閉部２１に流れる交流電流を、モータ３を駆動する場合に第２の開閉部２２に流れる交流電流よりも小さくすることができるので、第１の開閉部２１は第２の開閉部２２よりも小型化することができる。
【００２８】
監視部１５は、蓄電部１２の蓄電量を監視する。図示の例では、監視部１５は電力変換部１１の内部に設けられているが、電力変換部１１の外部に設けられてもよい。監視部１５によって監視された蓄電部１２の蓄電量は、制御部１４へ送られる。
【００２９】
監視部１５は、蓄電部１２がフライホイール型である場合は、例えば下記式１に基づいて蓄電部１２の蓄電量を計算する。式１において、バッファ用モータの回転速度（角速度）をω、バッファ用モータの慣性モーメントをＪとする。バッファ用モータの回転速度ωは速度検出部（図示せず）によって検出される。
【００３０】
フライホイール型の蓄電部１２の蓄電量＝（１／２）×Ｊ×ω2  ・・・（１）
【００３１】
なお、式１から分かるように、フライホイール型の蓄電部１２の蓄電量は、バッファ用モータの回転速度の２乗に比例するので、式１を用いた計算処理を省略して、バッファ用モータの回転速度ω（またはその２乗）を、蓄電部１２の蓄電量を示すパラメータとして用いてもよい。
【００３２】
監視部１５は、蓄電部１２がコンデンサ型である場合は、例えば下記式２に基づいて蓄電部１２の蓄電量を計算する。式２において、蓄電部１２のコンデンサ容量をＣ、蓄電部１２のコンデンサ電圧をＶとする。蓄電部１２のコンデンサ電圧Ｖはコンデンサ電圧検出部（図示せず）によって検出される。
【００３３】
コンデンサ型の蓄電部１２の蓄電量＝（１／２）×Ｃ×Ｖ2  ・・・（２）
【００３４】
なお、式２から分かるように、コンデンサ型の蓄電部１２の蓄電量は、蓄電部１２のコンデンサ電圧の２乗に比例するので、式２を用いた計算処理を省略して、蓄電部１２のコンデンサ電圧Ｖ（またはその２乗）を、蓄電部１２の蓄電量を示すパラメータとして用いてもよい。
【００３５】
交流電圧検出部１８は、電力変換部１１の交流端子３１における入出力電圧（すなわち第１の開閉部２１と第２の開閉部２２との間における交流電力線の相電圧）の波高値（以下、「入出力電圧波高値」）を検出する。交流電圧検出部１８によって検出された入出力電圧波高値は、制御部１４へ送られる。
【００３６】
制御部１４は、監視部１５によって監視された蓄電部１２の蓄電量及び交流電圧検出部１８によって検出された入出力電圧波高値を用いて、電力変換部１１の電力変換動作及び切替部１３の切替動作を制御する。すなわち、制御部１４は、切替部１３を制御して電力変換部１１の交流端子３１を交流電源２に電気的に接続させかつ電力変換部１１を制御してコンバータ動作を実行させることで蓄電部１２に直流電力を蓄電し、切替部１３を制御して電力変換部１１の交流端子３１をモータ３に電気的に接続させかつ電力変換部１１を制御してインバータ動作を実行させることでモータ３を駆動する。
【００３７】
蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合、制御部１４は、切替部１３に対して開閉指令を出力して電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２とを電気的に接続させる制御、及び電力変換部１１にコンバータ動作を実行させる制御を行う。すなわち、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合は、制御部１４は、第１の開閉部２１に対しては閉指令を送信して第１の開閉部２１の接点を閉成させ、かつ、第２の開閉部２２に対しては開指令を送信して第２の開閉部２２の接点を開離させる。よって、モータ駆動装置１は、交流電源２とは電気的に接続されるが、モータ３とは電気的に切り離された状態となる。このとき、制御部１４は、電力変換部１１に対してコンバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にコンバータ動作を実行させる制御を行う。これにより、交流電源２からの交流電力は第１の開閉部２１及び交流端子３１を介して電力変換部１１に入力され、電力変換部１１は、この交流電力を直流電力に変換して直流端子３２を介して蓄電部１２へ出力する。この結果、蓄電部１２は充電される。
【００３８】
一方、モータ３を駆動する場合、制御部１４は、切替部１３に対して開閉指令を出力して電力変換部１１の交流端子３１とモータ３とを電気的に接続させる制御、及び電力変換部１１にインバータ動作を実行させる制御を行う。すなわち、モータ３を駆動する場合は、制御部１４は、第１の開閉部２１に対しては開指令を出力して第１の開閉部２１の接点を開離させ、かつ第２の開閉部２２に対しては閉指令を出力して第２の開閉部２２の接点を閉成させる。よって、モータ駆動装置１は、モータ３とは電気的に接続されるが、交流電源２とは電気的に切り離された状態となる。このとき、制御部１４は、電力変換部１１に対してインバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にインバータ動作を実行させる制御を行う。これにより、蓄電部１２からの直流電力は直流端子３２を介して電力変換部１１に入力され、電力変換部１１は、この直流電力を交流電力に変換して交流端子３１を介してモータ３へ出力する。この結果、モータ３は駆動する。
【００３９】
このように、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合は、電力変換部１１は交流電源２に電気的に接続されるとともにモータ３からは切り離された状態にて、電力変換部１１はコンバータとして動作する。また、モータ３を駆動する場合は、電力変換部１１は交流電源２からから切り離されるとともにモータ３に電気的に接続された状態にて、電力変換部１１はインバータとして動作する。よって、電力変換部１１の交流端子３１及び直流端子３２は、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合とモータ３を駆動する場合とで共用されることになる。
【００４０】
モータ駆動装置１における蓄電部１２の蓄電及びモータ３の駆動の切替えは、例えば、監視部１５により監視された蓄電部１２の蓄電量及びモータ３の動作プログラムに基づき制御部１４により制御される。制御部１４は、蓄電部１２を充電する際には、監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は予め規定された上限値に達したと判定するまで、切替部１３に対して電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２とを電気的に接続させかつ電力変換部１１に対してコンバータ動作を実行させる制御を行う。その後、制御部１４は、蓄電部１２へ直流電力の蓄電により監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は上限値に達したと判定した場合、切替部１３に対して電力変換部１１の交流端子３１とモータ３とを電気的に接続させかつ電力変換部１１に対してインバータ動作を実行させる制御を行う。さらにその後、制御部１４は、モータ３の駆動により監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は予め規定された下限値を下回ったと判定した場合、切替部１３に対して電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２とを電気的に接続させかつ電力変換部１１に対してコンバータ動作を実行させる制御を行う。ここで、監視部１５の監視処理に用いられる上記「下限値」は、モータ駆動装置１が交流電源２から切り離されて交流電源２から交流電力が供給されない場合において、モータ３を駆動することができる必要最小限の値に設定すればよく、好ましくは、多少の余裕をとって当該必要最小限の値よりも大きい値に設定に設定される。また、監視部１５の監視処理に用いられる上記「上限値」は、上記「下限値」より大きくかつ蓄電部１２の最大蓄電容量よりも小さい値に設定すればよい。上限値と下限値との差が大きいほど、より多くの蓄電量を蓄電部１２に蓄積させることができる。上限値及び下限値は、蓄電部１２の蓄電量が式１または式２のようなエネルギー量で表される場合はエネルギー量にて規定され、蓄電部１２がフライホイール型であってその蓄電量がバッファ用モータの回転速度ω（またはその２乗）で表される場合は回転速度ω（またはその２乗）で規定され、蓄電部１２がコンデンサ型であってその蓄電量がコンデンサ電圧Ｖ（またはその２乗）で表される場合は電圧値（またはその２乗）で規定される。
【００４１】
図４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。
【００４２】
モータ３を駆動するためのエネルギーを蓄電部１２に蓄電するため、まずステップＳ１０１において、制御部１４は、第１の開閉部２１に対しては閉指令を送信して第１の開閉部２１の接点を閉成させ、かつ、第２の開閉部２２に対しては開指令を送信して第２の開閉部２２の接点を開離させる。これにより、電力変換部１１は、交流電源２とは電気的に接続されるが、モータ３とは電気的に切り離された状態となる。
【００４３】
ステップＳ１０２において、制御部１４は、電力変換部１１に対してコンバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にコンバータ動作を実行させる制御を行う。これにより、交流電源２からの交流電力は第１の開閉部２１及び交流端子３１を介して電力変換部１１に入力され、電力変換部１１は、この交流電力を直流電力に変換して直流端子３２を介して蓄電部１２へ出力する。この直流電力により蓄電部１２は充電され、蓄電部１２の蓄電量は徐々に上昇する。
【００４４】
ステップＳ１０３において、監視部１５は、蓄電部１２の蓄電量が予め規定された上限値に達したか否かを判定する。監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は上限値に達したと判定した場合はステップＳ１０４へ進み、そうでない場合はステップＳ１０２へ戻る。
【００４５】
ステップＳ１０４において、制御部１４は、第１の開閉部２１に対しては開指令を出力して第１の開閉部２１の接点を開離させ、かつ第２の開閉部２２に対しては閉指令を出力して第２の開閉部２２の接点を閉成させる。これにより、電力変換部１１は、モータ３とは電気的に接続されるが、交流電源２とは電気的に切り離された状態となる。
【００４６】
ステップＳ１０５において、制御部１４は、電力変換部１１に対してインバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にインバータ動作を実行させる制御を行う。これにより、蓄電部１２からの直流電力は直流端子３２を介して電力変換部１１に入力され、電力変換部１１は、この直流電力を交流電力に変換して交流端子３１を介してモータ３へ出力する。この交流電力によりモータ３は駆動し、蓄電部１２に蓄積された直流電力は消費されて蓄電量は徐々に減少する。なお、ステップＳ１０４における処理により電力変換部１１がモータ３と電気的に接続されかつ交流電源２とは電気的に切り離された状態となってからすぐにステップＳ１０５における電力変換部１１によるインバータ動作を開始してもよいが、モータ３の動作プログラムに規定されたタイミングで、電力変換部１１によるインバータ動作を開始してもよい。この場合、ステップＳ１０４における処理により電力変換部１１がモータ３と電気的に接続されかつ交流電源２とは電気的に切り離された状態となった時点からステップＳ１０５において電力変換部１１のインバータ動作によるモータ３への交流電力の供給が開始する時点までを、例えば電力変換部１１の電力変換動作（すなわち電力変換部１１内のスイッチング素子のスイッチング動作）を停止させる停止状態としてもよく、また例えばモータ３が駆動しない程度の交流電力を出力するようインバータ動作を電力変換器に実行させる待機状態としてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０６において、監視部１５は、蓄電部１２の蓄電量が予め規定された下限値を下回ったか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ１０６において監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は下限値を下回ったと判定した場合はステップＳ１０１へ戻り、上述の各処理が再び実行される。すなわちステップＳ１０１でモータ駆動装置１は交流電源２とは電気的に接続されモータ３とは電気的に切り離された状態となり、ステップＳ１０２において、制御部１４は、電力変換部１１に対してコンバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にコンバータ動作を実行させる制御を行い、この結果、蓄電部１２は充電され、蓄電部１２の蓄電量は徐々に上昇する。
【００４９】
ステップＳ１０６において監視部１５が蓄電部１２の蓄電量は下限値を下回ったと判定されなかった場合はステップＳ１０５へ戻り、制御部１４は、電力変換部１１に対してインバータ動作変換指令を送信して電力変換部１１にインバータ動作を実行させる制御を行い、この結果、モータ３は駆動し、蓄電部１２の蓄電量はさらに減少する。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、電力変換部１１を交流電源２に電気的に接続しかつモータ３から電気的に切り離した状態にして電力変換部１１をコンバータ動作させることで交流電源２からのエネルギーを蓄電部１２に蓄電し、モータ３を駆動する際には電力変換器１１を交流電源２を電気的に切り離してモータ３に電気的に接続した状態にして電力変換部１１をインバータ動作させることで蓄電部１２に蓄電されたエネルギーのみでモータ３を駆動する。つまり本実施形態によれば、１つのブリッジ回路である電力変換部１１を時分割でコンバータ動作及びインバータ動作させるのでブリッジ回路の稼働率が高く、また、従来のようにコンバータ及びインバータを別々の回路（合計２つのブリッジ回路）で実現する場合に比べて、部品点数が少なく、低コスト及び省スペースである。また、本実施形態によれば、モータ３を駆動する際にはモータ駆動装置１を交流電源２から電気的に切り離し、モータ３を駆動するのに必要な電力の全てを蓄電部１２に蓄積された直流電力をインバータにて変換した交流電力にて賄うので、交流電源２側の電源設備の容量をより一層小さくすることができる。また、本実施形態によれば、蓄電部１２に直流電力を蓄電する場合はオンした第１の開閉部２１に交流電流が流れ、モータ３を駆動する場合はオンした第２の開閉部２２に交流電流が流れるが、蓄電部１２をゆっくり蓄電させることで、蓄電時に第１の開閉部２１に流れる交流電流を、モータ３を駆動する場合に第２の開閉部２２に流れる交流電流よりも小さくすることができるので、第１の開閉部２１は第２の開閉部２２よりも小型化することができ、より一層のコスト削減を図ることができる。
【００５１】
続いて、本実施形態によるモータ駆動装置１を用いて複数巻線タイプのモータや１巻線タイプの複数のモータを駆動する実施形態について説明する。
【００５２】
第１の実施形態によるモータ駆動システムは、図１〜図４を参照して説明したモータ駆動装置１とインバータとを備える。
【００５３】
図５は、複数巻線タイプのモータを駆動する第１の実施形態によるモータ駆動システムを示す図である。なお、図５では、一例として第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１により２巻線タイプのモータ５を制御する場合について説明するが、複数巻線タイプのモータ５の巻線数は３個以上であってもよい。また、図６は、複数のモータを駆動する第１の実施形態によるモータ駆動システムを示す図である。なお、図６では、一例として第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１により２つの１巻線タイプのモータ３を制御する場合について説明するが、モータ３の個数は３個以上であってもよい。
【００５４】
第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１は、図１〜図４を参照して説明したモータ駆動装置１と、蓄電部１２に接続され、蓄電部１２に蓄電された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ４とを備える。モータ駆動装置１内の制御部１４とインバータ４とは、上位制御部６が生成する変換指令によって制御される。上述のように蓄電部１２にはモータ駆動装置１内の電力変換部１１の直流端子３２が接続されるが、電力変換部１１の直流端子３２にはインバータ４の直流端子側も接続されるので、電力変換部１１の直流端子３２側には直流リンクが構成されることになる。インバータ４は、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。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴなどのユニポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。インバータ４は、接続されるモータが三相の場合は三相ブリッジ回路で構成され、単相の場合は単相ブリッジ回路で構成される。インバータ４に供給される直流電力は、蓄電部１２に蓄積されたものである。上述のように、蓄電部１２の蓄電は、電力変換部１１を交流電源２に電気的に接続しモータから電気的に切り離した状態にして電力変換部１１をコンバータ動作させることにより行われる。モータを駆動するのに必要な電力は、蓄電部１２に蓄積された直流電力を電力変換部１１またはインバータ４にて変換した交流電力にて賄われるので、交流電源２側の電源設備の容量をより一層小さくすることができ、また、蓄電部１２をゆっくり蓄電させることで、蓄電時に第１の開閉部２１に流れる交流電流を、モータを駆動する場合に第２の開閉部２２に流れる交流電流よりも小さくすることができるので、第１の開閉部２１は第２の開閉部２２よりも小型化することができ、より一層のコスト削減を図ることができる。
【００５５】
図５に示すように第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１で複数巻線タイプのモータ（以下、単に「複数巻線モータ」と称する。）５を駆動する場合、複数巻線モータ５の巻線数よりも１つ少ない数のインバータ４を、巻線ごとに接続する。すなわち、複数巻線モータ５の複数の巻線のうちいずれか１つの巻線がモータ駆動装置１内の電力変換部１１が第２の開閉部２２を介して接続され、残りの巻線についてはインバータ４の交流端子が接続される。インバータ４は、蓄電部１２に蓄電された直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を複数巻線モータ５の複数の巻線のうちモータ駆動装置１内の電力変換部１１に接続された巻線とは異なる巻線へ出力する。図５に示す例では複数巻線モータ５を２巻線タイプとしたので、一方の巻線にはモータ駆動装置１内の電力変換部１１が第２の開閉部２２を介して接続され、もう一方の巻線にはインバータ４の交流端子が接続される。上位制御部６は、複数巻線モータ５の動作プログラムに従って、モータ駆動装置１内の制御部１４及びインバータ４の各動作を制御する。なお、複数巻線モータ５が３巻線以上のタイプである場合は、１つの巻線にはモータ駆動装置１内の電力変換部１１が第２の開閉部２２を介して接続され、残りの２つ以上の巻線には各巻線に対応してインバータ４（の交流端子）が接続される。従来は、複数巻線モータを駆動する場合は１つのコンバータと複数巻線モータの巻線数分のインバータとを用意する必要があった。これに対し、第１の実施形態のモータ駆動システム１０１によれば、１つのモータ駆動装置１と複数巻線モータ５の巻線数よりも１つ少ない数のインバータ４とを用意すればよく、またモータ駆動装置１内の電力変換部１１は１つのブリッジ回路からなるので、従来に比べて少なくとも１つ分のブリッジ回路を削減することができるので、低コスト及び省スペースである。
【００５６】
図６に示すように第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１で複数のモータ３を駆動する場合、モータ３の個数よりも１つ少ない数のインバータ４を、モータ３ごとに接続する。すなわち、複数のモータ３のうちいずれか１つのモータ３についてはモータ駆動装置１内の電力変換部１１が第２の開閉部２２を介して接続され、残りのモータ３についてはインバータ４の交流端子が接続される。インバータ４は、蓄電部１２に蓄電された直流電力を交流電力に変換し、これをモータ駆動装置１内の電力変換部１１に接続されたモータ３とは異なるモータ３へ出力する。上位制御部６は、各モータ３の動作プログラムに従って、モータ駆動装置１内の制御部１４及びインバータ４の各動作を制御する。従来は、複数のモータを駆動する場合は１つのコンバータとモータの個数分のインバータとを用意する必要があった。これに対し、第１の実施形態のモータ駆動システム１０１によれば、１つのモータ駆動装置１とモータ３の個数よりも１つ少ない数のインバータ４とを用意すればよく、またモータ駆動装置１内の電力変換部１１は１つのブリッジ回路からなるので、従来に比べて少なくとも１つ分のブリッジ回路を削減することができるので、低コスト及び省スペースである。
【００５７】
第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１に関し、図５では複数巻線モータ５を駆動する場合及び図６では複数のモータ３を駆動する場合について説明したが、「複数」の複数巻線モータ５を駆動する場合についても同様に適用可能である。この場合、第１の実施形態によるモータ駆動システム１０１は、１つのモータ駆動装置１と複数の複数巻線モータ５の巻線の総数よりも１つ少ない数のインバータ４とを用意すればよい。
【００５８】
第２の実施形態によるモータ駆動システムは、図１〜図４を参照して説明したモータ駆動装置１を複数備える。
【００５９】
図７は、複数のモータ３を駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、いずれか１つのモータ駆動装置１内に統括制御部１６が設けられる場合を示す。図８は、複数のモータ３を駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、複数のモータ駆動装置１内に統括制御部１６が設けられる場合を示す。また、図９は、複数のモータ３を駆動する第２の実施形態によるモータ駆動システムを示す図であって、統括制御部１６がモータ駆動装置１外に設けられる場合を示す。
【００６０】
第２の実施形態によるモータ駆動システム１０２は、図１〜図４を参照して説明した複数のモータ駆動装置１と、統括制御部１６とを備える。各モータ駆動装置１と統括制御部１６とは通信部１７によって通信可能に接続される。通信部１７による接続は有線及び無線のうちいずれでもよい。統括制御部１６は、通信部１７を介して各モータ駆動装置１内の制御部１４の動作を制御する。より詳しくは次の通りである。
【００６１】
統括制御部１６は、切替部１３に対して電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２とを電気的に接続させかつ電力変換部１１に対してコンバータ動作を実行させる制御が、各モータ駆動装置１間で時間的に重なって実行されないよう、各モータ駆動装置１内の制御部１４の動作を制御する。すなわち、統括制御部１６は、蓄電部１２に直流電力を蓄電するための第１の開閉部２１に対する閉指令、第２の開閉部２２に対する開指令、及び電力変換部１１に対するコンバータ動作変換指令の送信タイミングが各モータ駆動装置１間で異なることになるように、各モータ駆動装置１の制御部１４の動作を制御する。統括制御部１６による各モータ駆動装置１の制御部１４の動作に対する制御により、電力変換部１１の交流端子３１と交流電源２とが電気的に接続された状態下での電力変換部１１のコンバータ動作が、各モータ駆動装置１間で時間的にずれて実行される。
【００６２】
統括制御部１６は、例えば、複数のモータ駆動装置１のうちの少なくとも１つに設けられる。各モータ駆動装置１間の通信部１７における通信方式の例としては、例えばマスタスレーブ方式（図７）やトークンパッシング方式（図８）などがある。
【００６３】
通信部１７における通信方式をマスタスレーブ方式とする場合、図７に示すように、複数のモータ駆動装置１のうちのいずれか１つに統括制御部１６が設けられる。統括制御部１６が設けられたモータ駆動装置１がマスタとなり、統括制御部１６が設けられていないモータ駆動装置１がスレーブとなる。マスタのモータ駆動装置１において電力変換部１１と交流電源２とを電気的に接続させ電力変換部１１にてコンバータ動作を実行している間は、マスタのモータ駆動装置１内の統括制御部１６は、スレーブのモータ駆動装置１内の制御部１４に対し、電力変換部１１と交流電源２との電気的接続及び電力変換部１１のコンバータ動作は実行させないよう制御する。マスタのモータ駆動装置１において電力変換部１１とモータ３とを電気的に接続させ電力変換部１１にてインバータ動作を実行している間は、マスタのモータ駆動装置１内の統括制御部１６は、スレーブのモータ駆動装置１内の制御部１４に対し（スレーブのモータ駆動装置１が複数存在する場合はいずれか１つのスレーブのモータ駆動装置１内の制御部１４に対し）、電力変換部１１と交流電源２との電気的接続及び電力変換部１１のコンバータ動作の実行を許可する。これにより、電力変換部１１と交流電源２とが電気的に接続された状態下での電力変換部１１のコンバータ動作が、各モータ駆動装置１間で時間的にずれて実行されることになる。
【００６４】
通信部１７における通信方式をトークンパッシング方式とする場合、図８に示すように、複数のモータ駆動装置１内に統括制御部１６が設けられる。各モータ駆動装置１内の統括制御部１６は、制御部１４に接続され、制御部１４による上記一連の処理を制御する。なお、統括制御部１６は制御部１４に含めて実現してもよい。モータ駆動装置１内に設けられた統括制御部１６は、他のモータ駆動装置１に設けられた統括制御部１６との間で通信部１７を介してトークンを授受する。トークンを受け取った統括制御部１６を有するモータ駆動装置１が電力変換部１１と交流電源２とを電気的に接続させ電力変換部１１にてコンバータ動作を実行し、トークンのない統括制御部１６を有するモータ駆動装置１は、電力変換部１１と交流電源２との電気的接続及び電力変換部１１のコンバータ動作は実行せず、電力変換部１１とモータ３とを電気的に接続させ電力変換部１１にてインバータ動作を実行する。これにより、電力変換部１１と交流電源２とが電気的に接続された状態下での電力変換部１１のコンバータ動作が、各モータ駆動装置１間で時間的にずれて実行されることになる。
【００６５】
また、図９に示すように、統括制御部１６は、例えば、モータ駆動装置１外に設けられ、各モータ駆動装置１のさらに上位の制御装置として設けられてもよい。
【００６６】
図７〜図９に示す第２の実施形態によるモータ駆動システム１０２によれば、各モータ駆動装置１において、上述のように蓄電部１２の蓄電はモータ駆動装置１からモータ３を電気的に切り離した状態にして電力変換部１１をコンバータ動作させることにより行われる。複数のモータ３を駆動するのに必要な電力は、各モータ駆動装置１内の蓄電部１２に蓄積された直流電力を電力変換部１１にて変換した交流電力にて賄われるので、交流電源２側の電源設備の容量をより一層小さくすることができ、また、蓄電部１２をゆっくり蓄電させることで、蓄電時に第１の開閉部２１に流れる交流電流を、モータ３を駆動する場合に第２の開閉部２２に流れる交流電流よりも小さくすることができるので、第１の開閉部２１は第２の開閉部２２よりも小型化することができ、より一層のコスト削減を図ることができる。
【００６７】
続いて、第２の実施形態によるモータ駆動システムにて２つのモータを駆動させた場合の具体的な動作例について説明する。以下の説明において、第２の実施形態によるモータ駆動システム内の２台のモータ駆動装置を、それぞれ第１のモータ駆動装置及び第２のモータ駆動装置と称する。
【００６８】
図１０は、第２の実施形態によるモータ駆動システムにて２つのモータを駆動させた場合における各モータ駆動装置の各部波形を例示する図であって、（Ａ）は第１のモータ駆動装置の各部波形を例示し、（Ｂ）は第２のモータ駆動装置の各部波形を例示する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）において、各部波形として、上段からモータ出力、電源電流、蓄電部電流、蓄電部電圧、交流電源と電力変換部との接続状態、モータと電力変換部との接続状態の順に示している。図示した各部波形はあくまでも一例である。
【００６９】
時刻ｔ0〜ｔ1の間では、第２のモータ駆動装置においては、図１０（Ｂ）に示すように、交流電源と電力変換部とが接続されて電力変換部はコンバータ動作を行い、蓄電部が充電される。一方、第１のモータ駆動装置においては、図１０（Ａ）に示すように、交流電源と電力変換部とは電気的に切り離されており、電力変換部はコンバータ動作もインバータ動作も行っていない。
【００７０】
時刻ｔ1で第２のモータ駆動装置における蓄電部の充電が完了し、交流電源と電力変換部とは電気的に切り離される。
【００７１】
時刻ｔ2で、第２のモータ駆動装置においては、図１０（Ｂ）に示すように、モータと電力変換部とが接続されて電力変換部はインバータ動作を行い、モータが駆動される。一方、第１のモータ駆動装置においては、図１０（Ａ）に示すように、交流電源と電力変換部とが接続されて電力変換部はコンバータ動作を行い、蓄電部が充電される。
【００７２】
時刻ｔ3で、第１のモータ駆動装置においては、図１０（Ａ）に示すように、蓄電部の蓄電が完了し、交流電源と電力変換部とは電気的に切り離される。
【００７３】
このように、第２のモータ駆動装置における蓄電部の蓄電期間は時刻ｔ0〜ｔ1の間であり、第１のモータ駆動装置における蓄電部の蓄電期間は時刻ｔ2〜ｔ3の間であるので、第１のモータ駆動装置と第２のモータ駆動装置とでは、電力変換部と交流電源とが電気的に接続された状態下での電力変換部のコンバータ動作が、時間的に重なることはない。
【００７４】
時刻ｔ4で、第２のモータ駆動装置において、図１０（Ｂ）に示すように監視部が蓄電部の蓄電量（蓄電電圧）が下限値を下回ったと判定すると、時刻ｔ5で、モータと電力変換部との接続が電気的に切り離され、時刻ｔ6で、交流電源と電力変換部とが接続されて電力変換部はコンバータ動作を行い、蓄電部が充電される。一方、第１のモータ駆動装置においては、図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ4〜ｔ7の間の電力変換部は交流電源とは電気的に切り離されてモータと接続されており、電力変換部はインバータ動作を行い、モータが駆動される。したがって、第２のモータ駆動装置における蓄電部の蓄電期間は時刻ｔ6〜ｔ7の間は、第１のモータ駆動装置では電力変換部は交流電源とは電気的に切り離されてモータと接続されており、電力変換部はインバータ動作行っているので、第１のモータ駆動装置と第２のモータ駆動装置とでは、電力変換部と交流電源とが電気的に接続された状態下での電力変換部のコンバータ動作が、時間的に重なることはない。
【００７５】
同様に、時刻ｔ8〜ｔ9の間で、第１のモータ駆動装置においては、図１０（Ａ）に示すように、交流電源と電力変換部とが接続されて電力変換部は、コンバータ動作を行い、蓄電部が充電される。一方で、第２のモータ駆動装置においては、図１０（Ｂ）に示すように、電力変換部は交流電源とは電気的に切り離されているため、第１のモータ駆動装置と第２のモータ駆動装置とでは、電力変換部と交流電源とが電気的に接続された状態下での電力変換部のコンバータ動作が、時間的に重なることはない。
【００７６】
図１１は、従来の２台のモータ駆動装置にて２つのモータを駆動させた場合における各モータ駆動装置の各部波形を例示する図であって、（Ａ）は第１のモータ駆動装置の各部波形を例示し、（Ｂ）は第２のモータ駆動装置の各部波形を例示する。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）において、各部波形として、上段からモータ出力、電源電流、蓄電部電流、蓄電部電圧、交流電源とコンバータとの接続状態、モータと電力変換部との接続状態の順に示している。図示した各部波形はあくまでも一例である。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、時刻ｔ0〜ｔ1の間では、第１のモータ駆動装置及び第２のモータ駆動装置ともに、交流電源とコンバータとが接続されて蓄電部が充電されるので、電源容量は、本実施形態に比べて大きくする必要がある。
【００７７】
上述した制御部１４、監視部１５、統括制御部１６及び上位制御部６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ＭＰＵ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。またあるいは、制御部１４、監視部１５、統括制御部１６及び上位制御部６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。
【符号の説明】
【００７８】
１    モータ駆動装置
２    交流電源
３    モータ
４    インバータ
５    複数巻線モータ
６    上位制御部
１１    電力変換部
１２    蓄電部
１３    切替部
１４    制御部
１５    監視部
１６    統括制御部
１７    通信部
１８    交流電圧検出部
２１    第１の開閉部
２２    第２の開閉部
３１    交流端子
３２    直流端子
４１    平滑コンデンサ
１０１、１０２    モータ駆動システム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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