(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路と、
前記電力変換回路の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、
所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、
前記トリガー信号が発生した場合に、前記トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間に前記リングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納するデータ複製部と、
前記電力変換回路の状態に関する少なくとも１つの長周期データセットを前記データ格納部に格納することを、前記バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すログデータ蓄積部と、を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記状態監視部は、前記電力変換回路の状態が所定の条件を満たした場合に前記トリガー信号を発生させる、請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記データ複製部は、前記トリガー信号の発生時刻より後の時刻を更に含む前記保存対象期間に前記リングバッファに蓄積された前記複数のデータセットを前記データ格納部に格納する、請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記保存対象期間のうち前記トリガー信号の発生時刻より前の期間の長さと、前記バッファ周期とをユーザ入力に基づいて設定する期間設定部を更に備える、請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記データ複製部は、前記ログデータ蓄積部により前記データ格納部に蓄積された複数の長周期データセットと、前記複数のデータセットとを対応付けて前記データ格納部に格納する、請求項１〜４のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記保存対象期間の開始時刻と、前記ログデータ蓄積部による前記長周期データセットの格納時刻との関係を表すオフセット値を算出するオフセット値算出部を更に備え、
前記データ複製部は、前記複数の長周期データセットと、前記オフセット値と、前記複数のデータセットとを前記データ格納部に格納する、請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記オフセット値算出部は、前記トリガー信号の発生時刻と、当該発生時刻の直前に前記ログデータ蓄積部が前記長周期データセットを前記データ格納部に格納した時刻と、前記保存対象期間のうち前記トリガー信号の発生時刻より前の期間の長さとに基づいて前記オフセット値を算出する、請求項６記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記ログデータ蓄積部は、前記トリガー信号が発生した場合に、前記長周期データセットの前記データ格納部への格納を中断し、前記データ複製部が前記複数のデータセットを前記データ格納部に格納した後に、前記長周期データセットの前記データ格納部への格納を再開する、請求項１〜７のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項９】
制御対象を制御する制御部と、
前記制御対象の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、
所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、
前記トリガー信号が発生した場合に、前記トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間に前記リングバッファに蓄積された複数のデータセットをデータ格納部に格納するデータ複製部と、
前記制御対象の状態に関する少なくとも１つの長周期データセットを前記データ格納部に格納することを、前記バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すログデータ蓄積部と、を備える制御装置。
【請求項１０】
前記ログデータ蓄積部は、前記トリガー信号が発生した場合に、前記長周期データセットの前記データ格納部への格納を中断し、前記データ複製部が前記複数のデータセットを前記データ格納部に格納した後に、前記長周期データセットの前記データ格納部への格納を再開する、請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
制御対象の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、
所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、
前記トリガー信号が発生した場合に、前記トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間に前記リングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納するデータ複製部と、
前記制御対象の状態に関する少なくとも１つの長周期データセットを前記データ格納部に格納することを、前記バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すログデータ蓄積部と、を備えるデータ蓄積装置。
【請求項１２】
制御対象の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すことと、
所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させることと、
前記トリガー信号が発生した場合に、前記トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間に前記リングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納することと、
前記制御対象の状態に関する少なくとも１つの長周期データセットを前記データ格納部に格納することを、前記バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すことと、を含むデータ蓄積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置、制御装置、データ蓄積装置及びデータ蓄積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、工作機械の情報を取得する装置であって、所定のタイミングで機械情報を時系列に取得する時系列情報記録手段と、加工工程に係る工程情報、工具情報、工作機械の操作盤に係る操作盤情報、ワーク情報、オペレータ情報のうちの何れかが変更された際の変更内容及び時刻と、機械制御の実行開始又は終了に係る指令がされた際の当該指令及び時刻との少なくとも一方を記録するイベント情報記録手段と、時系列情報記録手段に記録された機械情報の時系列データと、イベント情報記録手段に記録されたイベントデータとを併せて出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする工作機械の情報取得装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０３３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、データ保存のリソース節約と、詳細なデータ解析との両立に有効な電力変換装置、制御装置、データ蓄積装置及びデータ蓄積方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る電力変換装置は、一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路と、電力変換回路の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納するデータ複製部と、を備える。
【０００６】
本開示の他の側面に係る制御装置は、制御対象を制御する制御部と、制御対象の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファに蓄積された複数のデータセットをデータ格納部に格納するデータ複製部と、を備える。
【０００７】
本開示の他の側面に係るデータ蓄積装置は、一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納するデータ複製部と、を備える。
【０００８】
本開示の更に他の側面に係るデータ蓄積方法は、一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すことと、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させることと、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納することと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、データ保存のリソース節約と、詳細なデータ解析との両立に有効な電力変換装置、データ蓄積装置及びデータ蓄積方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力変換装置の構成を例示する模式図である。
【図２】長周期データセットの格納時刻と、保存対象期間の開始時刻と、トリガー発生時刻と、オフセット値との関係を例示するタイミングチャートである。
【図３】制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図４】電力変換制御手順を例示するフローチャートである。
【図５】バッファデータ蓄積手順を例示するフローチャートである。
【図６】ログデータ蓄積手順を例示するフローチャートである。
【図７】データ出力手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
〔電力変換装置〕
図１に示す電力変換装置１は、機器に駆動電力を供給する装置である。機器は、モータ５と、モータ５による駆動対象とを有し、電力変換装置１はモータ５に駆動電力を供給する。機器は、モータ５と、モータ５による駆動対象とを有する限りいかなるものであってもよい。機器の具体例としては、ファン、ポンプ、コンプレッサ、コンベヤ、チラー等様々なものが挙げられる。
【００１３】
モータ５は、回転電動機であってもよいし、リニア電動機であってもよい。モータ５は、誘導電動機であってもよいし、同期電動機であってもよい。モータ５は、交流電動機であってもよいし、直流電動機であってもよい。モータ５は、固定子にコイルが設けられた固定コイル型であってもよいし、可動子にコイルが設けられた可動コイル型であってもよい。
【００１４】
電力変換装置１は、電源３の電力を駆動電力に変換してモータ５に供給する。電源３の電力は、交流電力であってもよく、直流電力であってもよい。電源の具体例としては、三相交流の電力系統、又は三相交流の無停電電源等が挙げられる。モータ５が交流電動機である場合の駆動電力は交流電力であり、モータ５が直流電動機である場合の駆動電力は直流電力である。一例として、電源３の電力及び駆動電力は、いずれも三相交流電力である。
【００１５】
例えば電力変換装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。電力変換回路１０は、電源３の電力（一次側電力）と駆動電力（二次側電力）との間の電力変換を行う。電力変換回路１０は、例えば電圧型インバータであり、電圧指令に従った駆動電圧をモータ５に印加する。
【００１６】
例えば電力変換回路１０は、コンバータ回路１１（整流回路）と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３と、電流センサ１４とを有する。コンバータ回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路又はＰＷＭコンバータ回路であり、電源３の電力（一次側電力）と直流電力（二次側電力）との間の電力変換を行う。平滑コンデンサ１２は、上記直流電力を平滑化する。インバータ回路１３は、上記直流電力（一次側電力）と上記駆動電力（二次側電力）との間の電力変換を行う。
【００１７】
例えばインバータ回路１３は、複数のスイッチング素子１５を有し、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることによって上記電力変換を行う。スイッチング素子１５は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン・オフを切り替える。
【００１８】
電流センサ１４は、インバータ回路１３とモータ５との間に流れる電流を検出する。例えば電流センサ１４は、三相交流の全相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流を検出するように構成されていてもよいし、三相交流のいずれか２相の電流を検出するように構成されていてもよい。零相電流が生じない限り、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電流の合計はゼロなので、２相の電流を検出する場合にも全相の電流の情報が得られる。
【００１９】
以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例であり、モータ５に駆動電力を供給し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば電力変換回路１０は、電流型インバータであってもよい。電流型インバータは、電流指令に従った駆動電流をモータ５に出力する。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく電源電力と駆動電力との双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。電源電力が直流電力である場合に、電力変換回路１０はコンバータ回路１１を有していなくてもよい。電力変換回路１０はサイリスタレオナード回路であってもよい。
【００２０】
制御回路１００は、モータ５に駆動電力を供給するように電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、電圧指令に従った駆動電圧をモータ５に印加するように電力変換回路１０を制御する。電圧指令は、例えば電圧指令ベクトルの大きさと位相とを含む。
【００２１】
制御回路１００は、電力変換回路１０の状態に関するデータセットを取得してリングバッファに蓄積することを、所定のバッファ周期で繰り返すことと、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させることと、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファに蓄積された複数のデータセットを、データ格納部に格納することと、を更に実行するように構成されている。
【００２２】
例えば制御回路１００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、電力変換制御部１１１と、リングバッファ１１２と、データ格納部１１３と、状態監視部１２１と、バッファデータ蓄積部１１４と、データ複製部１１５と、データ出力部１１６とを有する。
【００２３】
電力変換制御部１１１は、電圧指令に従った駆動電圧をモータ５に印加するように電力変換回路１０を制御する。例えば電力変換制御部１１１は、上位コントローラ２００から取得した制御指令、後述の入力デバイス１９８への操作入力、又は外部入力ターミナル１９９への信号入力（例えばアナログ電圧信号）に従って電圧指令を生成し、電圧指令に従った駆動電圧をモータ５に印加するように複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることを所定の制御周期で繰り返す。
【００２４】
一例として、電力変換制御部１１１は、上位コントローラ２００から速度指令（周波数指令）を取得し、速度指令とモータ５の動作速度との偏差を縮小するように電流指令を算出し、電流指令に従った駆動電流をモータ５に出力するための電圧指令を算出する。モータ５の動作速度は、センサによる検出値であってもよいし、速度推定値であってもよい。
【００２５】
速度推定値は、例えば電力変換回路１０がモータ５に印加した駆動電圧と、電力変換回路１０がモータ５に出力した駆動電流とに基づいて算出される。速度推定値の算出に用いられる駆動電流は、例えば電流センサ１４による検出値である。速度推定値の算出に用いられる駆動電圧は、前回の制御周期における電圧指令であってもよいし、電圧センサによる検出値であってもよい。
【００２６】
電力変換制御部１１１は、上位コントローラ２００から駆動力指令（例えばトルク指令）を取得し、駆動力指令とモータ５の駆動力（モータ５から駆動対象４に伝わる駆動力（例えばトルク））が一致するように電流指令を算出し、電流指令に従った駆動電流をモータ５に出力するための電圧指令を算出してもよい。駆動力は、電流センサによる検出値から算出してもよいし、速度推定値から推定してもよい。速度推定値は、例えば電力変換回路１０がモータ５に印加した駆動電圧と、電力変換回路１０がモータ５に出力した駆動電流とに基づいて算出される。電力変換制御部１１１は、電力変換回路１０に異常があるかを診断し、電力変換回路１０の異常を検知した場合にアラーム信号を発するように構成されていてもよい。上位コントローラ２００は、例えばプログラマブルロジックコントローラである。
【００２７】
リングバッファ１１２は、所定数（以下、「バッファ可能数」という。）のデータセットを時系列で一時的に格納する。バッファ可能数は、リングバッファ１１２の容量や蓄積するデータセットの数により定まる。格納するデータセットの数がバッファ可能数に達した後、リングバッファ１１２は、最も古いデータセットを削除して新しいデータセットを格納する。例えばリングバッファ１１２は、複数の記憶領域が論理的に環状になったバッファである。各記憶領域は１つのデータセットを記憶する。リングバッファの全記憶領域にデータセットが格納された後は、最古のデータセットが最新のデータセットによって上書きされる。データ格納部１１３は、リングバッファ１１２よりも記憶容量の大きい記憶部である。バッファデータ蓄積部１１４は、電力変換回路１０の状態に関する１つのデータセットを取得してリングバッファ１１２に格納することを、所定のバッファ周期で繰り返す。
【００２８】
データセットは、電力変換回路１０の状態に関する少なくとも１つのデータアイテムを含む。データアイテムの具体例としては、速度指令、モータ５の動作速度、駆動力指令、モータ５の駆動力、電流指令、電流検出値等のほか、外部入力ターミナル１９９への信号入力（例えばアナログ電圧信号）等が挙げられる。バッファ周期は、異常時のデータ解析に十分な粒度のデータが得られるように適宜設定される。例えばバッファ周期は０．２５〜１０ｍｓである。
【００２９】
状態監視部１２１は、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる。例えば状態監視部１２１は、電力変換回路１０の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる。条件の具体例としては、駆動力が所定の閾値を上回ること、駆動電流が所定の閾値を上回ること、駆動力の振幅が所定の閾値を上回ること、駆動電流の振幅が所定の閾値を上回ること、速度指令とモータ５の動作速度との偏差（以下、「速度偏差」という。）が所定の閾値を上回ること等が挙げられる。速度偏差が所定の閾値を上回るか否かの判断時点が更に定められていてもよい。例えば、速度偏差が所定の閾値を上回るか否かの判断時点が、モータ５の起動後所定時間が経過した時点とされていてもよい。トリガー信号は、デジタル信号でもよいし、アナログ信号であってもよい。
【００３０】
なお、監視対象は電力変換回路１０に限られない。他の監視対象の具体例としては、上位コントローラ２００からの指令、後述の入力デバイス１９８への操作入力、外部入力ターミナル１９９への信号入力等が挙げられる。例えば状態監視部１２１は、上位コントローラ２００からの指令がデータの保存指令を含む場合にトリガー信号を発生させてもよい。状態監視部１２１は、入力デバイス１９８への操作入力がデータの保存指令を含む場合にトリガー信号を発生させてもよい。状態監視部１２１は、外部入力ターミナル１９９への信号入力がデータの保存指令を含む場合にトリガー信号を発生させてもよい。
【００３１】
状態監視部１２１は、複数種類の条件を有し、電力変換回路１０の状態が複数種類の条件のいずれかを満たした場合にトリガー信号を発生させてもよい。この場合、状態監視部１２１は、複数種類の条件のいずれが満たされたのかを示し得るように、複数種類の条件にそれぞれ対応する複数種類のトリガー信号を発生させてもよい。
【００３２】
データ複製部１１５は、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットを、データ格納部１１３に格納する。
【００３３】
データ複製部１１５は、トリガー信号の発生時刻より後の時刻を更に含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納してもよい。例えば、リングバッファ１１２の全記憶領域にデータセットが格納された状態において、データ複製部１１５は、予め定められた期間（以下、「トリガー後期間」という。）が経過するまでバッファデータ蓄積部１１４によるリングバッファ１１２へのデータの蓄積を継続させ、その後、バッファデータ蓄積部１１４によるリングバッファ１１２のデータの蓄積を一時中断させ、リングバッファ１１２の内容をデータ格納部１１３に格納する。保存対象期間の長さは、リングバッファ１１２のバッファ可能期間に等しい。バッファ可能期間は、上記バッファ可能数と上記バッファ周期とを乗算した期間である。トリガー後期間は、バッファ可能期間よりも短い。このため、トリガー後期間が経過したときにリングバッファ１１２に蓄積されている複数のデータセットは、トリガー信号の発生時刻より前の期間（以下、「トリガー前期間」という。）に蓄積されたデータセットを含む。
【００３４】
データ出力部１１６は、データ格納部１１３が格納する複数のデータセットを上位コントローラ２００又は表示デバイス１９７（後述）等に出力する。データ出力部１１６は、複数のデータセットの出力を所定の出力周期で繰り返してもよいし、複数のデータセットの出力を出力要求に応じて行ってもよい。データ出力部１１６は、例えば上位コントローラ２００又は入力デバイス１９８（後述）から出力要求を取得する。
【００３５】
制御回路１００は、期間設定部１２２を更に有してもよい。期間設定部１２２は、保存対象期間のうちトリガー信号の発生時刻より前の期間（上記トリガー前期間）の長さと、バッファ周期とをユーザ入力に基づいて設定する。上述したように、保存対象期間の長さはバッファ可能期間の長さに等しく、バッファ可能期間はバッファ周期に応じて定まるので、トリガー前期間とバッファ周期とが定まればトリガー後期間が定まる。同様に、トリガー後期間とバッファ周期とが定まればトリガー前期間が定まり、トリガー前期間とトリガー後期間とが定まればバッファ周期が定まる。このため、トリガー前期間とバッファ周期とを設定するためのユーザ入力は、必ずしもトリガー前期間とバッファ周期とを直接指定する入力でなくてもよく、トリガー後期間とバッファ周期とを指定する入力であってもよく、トリガー前期間とトリガー後期間とを指定する入力であってもよい。更に、トリガー前期間とバッファ周期とを設定するためのユーザ入力は、バッファ可能期間に占めるトリガー前期間の割合（％）を指定する入力であってもよい。この入力によれば、バッファ可能期間に占めるトリガー後期間の割合も定まるので、バッファ周期も定まる。
【００３６】
期間設定部１２２は、トリガー前期間を指定するユーザ入力を取得し、上記バッファ可能期間とトリガー前期間とに基づいてトリガー後期間を自動設定してもよい。期間設定部１２２は、トリガー後期間を指定するユーザ入力を取得し、上記バッファ可能期間とトリガー後期間とに基づいてトリガー前期間を自動設定してもよい。期間設定部１２２は、トリガー信号の種類に基づいて、トリガー前期間とトリガー後期間とを自動設定してもよい。
【００３７】
制御回路１００は、ログデータ蓄積部１２３と、オフセット値算出部１２４とを更に有してもよい。ログデータ蓄積部１２３は、電力変換回路１０の状態に関する１つのデータセットを取得してデータ格納部１１３に格納することを、バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返す。
【００３８】
ログデータ蓄積部１２３がデータ格納部１１３に格納するデータセット（以下、「長周期データセット」という。）は、電力変換回路１０の状態に関する少なくとも１つのデータアイテムを含む。長周期データセットの構成は、バッファデータ蓄積部１１４がリングバッファ１１２に格納するデータセット（以下、「短周期データセット」という。）の構成と少なくとも部分的に共通である。例えば長周期データセットのデータアイテムの数及び種類は、短周期データセットのデータアイテムの数及び種類と共通である。長周期データセットの構成は、短周期データセットの構成と部分的に相違していてもよい。例えば短周期データのデータアイテムの数が、長周期データのデータアイテムの数より多くてもよい。
【００３９】
例えばログデータ蓄積部１２３は、トリガー信号が発生した場合に、長周期データセットのデータ格納部１１３への格納を中断し、データ複製部１１５が複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納した後に、長周期データセットのデータ格納部１１３への格納を再開する。
【００４０】
データ格納部１１３は、複数の長周期データセットと複数の短周期データセットとを時系列で記憶する。例えばデータ格納部１１３は、複数の長周期データセットと複数の短周期データセットとを、データ格納部１１３への格納時刻の順序で記憶する。
【００４１】
ログ周期は、正常時の傾向把握に十分な粒度のデータが得られるように適宜設定される。例えばログ周期は０．１〜１０ｓである。ログデータ蓄積部１２３は、トリガー信号の発生により中断されていない一連の期間中に、データ格納部１１３に長周期データセットを格納し得る期間（以下、「保存可能期間」という。）を制限してもよい。例えばログデータ蓄積部１２３は、一連の期間が保存可能期間を超えた場合に、当該一連の期間における最古の長周期データセットを最新の長周期データセットで上書してもよい。
【００４２】
なお、ログデータ蓄積部１２３は、保存可能期間を制限することの一例として、上記一連の期間中に格納し得る長周期データセットの数（以下、「保存可能数」という。）を制限してもよい。保存可能期間は、保存可能数にログ周期を乗算した期間に相当するので、保存可能数を制限することによって保存可能期間も制限される。保存可能期間は、上記バッファ可能期間よりも長い。例えば保存可能期間は、バッファ可能期間の２〜１００倍であってもよく、１０〜８０倍であってもよく、２０〜７０倍であってもよく、３０〜６０倍であってもよい。
【００４３】
オフセット値算出部１２４は、上記保存対象期間の開始時刻と、ログデータ蓄積部１２３による長周期データセットの格納時刻との関係を表すオフセット値を算出する。オフセット値算出部１２４は、トリガー信号の発生時刻と、当該発生時刻の直前にログデータ蓄積部１２３が長周期データセットをデータ格納部１１３に格納した時刻と、トリガー前期間の長さとに基づいてオフセット値を算出する。
【００４４】
図２は、長周期データセットの格納時刻と、保存対象期間の開始時刻と、トリガー発生時刻と、オフセット値との関係を例示するタイミングチャートであり、図示右方向が時間の経過方向を示す。時刻ｔ０１，ｔ０２，ｔ０３，ｔ０４，ｔ０５は長周期データの格納時刻であり、これらの間隔がログ周期ＣＴ１である。
【００４５】
図２においては、時刻ｔ０５の直後の時刻ｔ１１にトリガー信号が発生している。このため、時刻ｔ０５が、トリガー信号の発生時刻ｔ１１の直前にログデータ蓄積部１２３が長周期データセットをデータ格納部１１３に格納した時刻である。オフセット値算出部１２４は、トリガー前期間Ｔ１１の長さと、トリガー信号の発生時刻ｔ１１とに基づいて、保存対象期間Ｔ１０の開始時刻ｔ２１を算出し、時刻ｔ２１と時刻ｔ０５との時間差（ｔ０５−ｔ２１）をオフセット値Ｔ１２として算出する。
【００４６】
データ複製部１１５は、ログデータ蓄積部１２３によりデータ格納部１１３に蓄積された複数の長周期データセットと、複数の短周期データセットとを対応付けてデータ格納部１１３に格納してもよい。例えばデータ複製部１１５は、複数の長周期データセットと、オフセット値と、複数の短周期データセットとを対応付けてデータ格納部１１３に格納する。
【００４７】
例えばデータ複製部１１５は、オフセット値と、オフセット値の算出基準となった長周期データセットの格納時刻とを対応付けて複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納する。これにより、複数の長周期データセットと、複数の短周期データセットとを同じ時系列で順に整列することが可能となる。データ複製部１１５は、トリガー前期間及びトリガー後期間等の設定パラメータを更に対応付けて複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納してもよい。
【００４８】
データ出力部１１６は、複数の長周期データセットと複数の短周期データセットとの両方を含む複数のデータセットを上位コントローラ２００又は表示デバイス１９７（後述）等に出力してもよい。これにより、複数の長周期データセットにより示される長期的な傾向データと、複数の短周期データセットにより示される短期的な詳細データとを合わせて表示することが可能となる。
【００４９】
図３は、制御回路１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図３に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、通信ポート１９４と、駆動回路１９５と、入出力ポート１９６とを含む。ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、モータ５に駆動電力を供給するように電力変換回路１０を制御することと、電力変換回路１０の状態に関するデータセットを取得してリングバッファ１１２に蓄積することを、所定のバッファ周期で繰り返すことと、トリガー信号が発生した場合に、少なくともトリガー信号の発生時刻までのトリガー前期間を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットを、データ格納部１１３に格納することと、を制御回路１００に実行させるためのプログラムを記憶している。ストレージ１９３は、例えばハードディスク、不揮発性メモリである。
【００５０】
メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。メモリ１９２は、例えばランダムアクセスメモリである。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の各機能ブロックを構成する。通信ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、上位コントローラ２００との間で情報通信を行う。駆動回路１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、インバータ回路１３に、スイッチング素子１５のオン・オフを切り替えるための駆動信号を出力する。入出力ポート１９６は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電流センサ１４、表示デバイス１９７、入力デバイス１９８及び外部入力ターミナル１９９等との間で電気信号の入出力を行う。
【００５１】
表示デバイス１９７は、例えば液晶パネル又は有機ＥＬパネルを含み、プロセッサ１９１からの指令に従ったインタフェース画像を表示する。入力デバイス１９８は、例えば入力キーを含み、入力キーへの入力（キー入力）を取得する。表示デバイス１９７及び入力デバイス１９８は、電力変換装置１の本体とは別体に構成され、有線又は無線により本体と通信可能であってもよい。この場合、表示デバイス１９７及び入力デバイス１９８は、キーパッドとして一体化されていてもよいし、キーパッドにおいて、表示デバイス１９７及び入力デバイス１９８はタッチパネルとして一体化されていてもよい。外部入力ターミナル１９９は、電力変換装置１の外部に設けられ、外部からの電気信号（例えばアナログ電圧信号）を取得する。
【００５２】
なお、上述のリングバッファ１１２及びデータ格納部１１３は、電力変換装置１内に固定されたメディアに設けられる。例えばリングバッファ１１２は、メモリ１９２に設けられてもよいし、ストレージ１９３に設けられてもよい。データ格納部１１３は、電力変換装置１に固定されたメディアドライブに対し着脱可能な可搬メディアに設けられてもよい。データ格納部１１３は、上記キーパッドに固定されたメディアに設けられてもよい。また、データ格納部１１３は、上記キーパッドに固定されたメディアドライブに対し着脱可能な可搬メディアに設けられてもよい。可搬メディアの具体例としては、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等が挙げられる。
【００５３】
制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。
【００５４】
以上においては、制御装置の一例として、制御対象（電力変換回路１０及びモータ５）を制御する制御部（電力変換制御部１１１）と、制御対象の状態に関するデータセットを取得してリングバッファ１１２に格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部１１４と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部１２１と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納するデータ複製部１１５と、を備える電力変換装置１を例示した。電力変換制御部１１１と電力変換回路１０とが、モータ５を制御対象とする制御部を構成していると考えることもできる。
【００５５】
データ格納部１１３は、必ずしも制御装置内に設けられていなくてもよく、制御装置外に設けられていてもよい。例えばデータ格納部１１３は、上位コントローラ２００に設けられていてもよく、制御装置と有線又は無線により通信可能な外部ストレージに設けられていてもよい。また、データ格納部は、制御装置を操作するためキーパッドに設けられていてもよい。複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納することは、上位コントローラ２００、外部ストレージ、又はキーパッド等に送信することで、上位コントローラ２００、外部ストレージ、又はキーパッド等により複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納させることを含む。データ格納部１１３は、ＳＤカード等の取り出し可能なメディアに設けられていてもよい。
【００５６】
制御部と、バッファデータ蓄積部と、状態監視部と、データ複製部とを備える構成は、電力変換装置とは別の制御装置（例えばサーボコントローラ）にも適用可能である。サーボコントローラにおける制御部は、少なくとも指令を生成する制御演算部を含み、サーボコントローラにおける制御対象は、少なくともサーボモータを含む。指令に基づいてサーボモータに駆動電力を供給するドライバ回路は、制御対象に含まれると考えることができ、制御部に含まれると考えることもできる。
【００５７】
〔電力変換手順〕
続いて、データ蓄積方法の一例として、データ蓄積手順を含む電力変換手順を例示する。この手順は、電力変換制御手順と、バッファデータ蓄積手順と、ログデータ蓄積手順と、データ出力手順とを含む。バッファデータ蓄積手順と、ログデータ蓄積手順と、データ出力手順とは、電力変換制御手順と並行して実行される。以下、各手順を詳細に例示する。
【００５８】
（電力変換制御手順）
この手順は、電力変換回路１０の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させることを含む。図４に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３を実行する。ステップＳ０１では、電力変換制御部１１１が、上位コントローラ２００から速度指令、トルク指令等の制御指令を取得する。ステップＳ０２では、電力変換制御部１１１が、電流センサ１４による検出値を電流情報として取得する。ステップＳ０３では、電力変換回路１０の状態が上記条件を満たしたか否かを状態監視部１２１が確認する。
【００５９】
ステップＳ０３において電力変換回路１０の状態が条件を満たしたと判定した場合、制御回路１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、状態監視部１２１が、トリガー信号をオンにする（発生させる）。ステップＳ０３において電力変換回路１０の状態が条件を満たしていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、状態監視部１２１が、トリガー信号をオフ（発生させない）にする。
【００６０】
次に、制御回路１００は、ステップＳ０６，Ｓ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０６では、電力変換制御部１１１が、上記制御指令と上記電流情報に基づいて電圧指令を生成する。ステップＳ０７では、電力変換制御部１１１が、電圧指令に従った駆動電圧をモータ５に印加するように、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることを開始する。ステップＳ０８では、電力変換制御部１１１が、制御周期の経過を待機する。
【００６１】
制御回路１００は以上の手順を繰り返す。以上の手順は適宜変更可能である。例えば、ステップＳ０３，Ｓ０４，Ｓ０５をステップＳ０７の後に実行してもよい。
【００６２】
（バッファデータ蓄積手順）
この手順は、短周期データセットを取得してリングバッファ１１２に蓄積することを、所定のバッファ周期で繰り返すことと、トリガー信号が発生した場合に、少なくともトリガー信号の発生時刻までのトリガー前期間を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数の短周期データセットを、データ格納部１１３に格納することと、を含む。
【００６３】
図５に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、バッファデータ蓄積部１１４が、バッファ周期の経過を待機する。ステップＳ１２では、トリガー信号がオンであるか（発生しているか）をデータ複製部１１５が確認する。
【００６４】
ステップＳ１２においてトリガー信号がオンでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、バッファデータ蓄積部１１４が、短周期データセットをリングバッファ１１２に格納する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ１１に戻す。以後、トリガー信号が発生するまでは、短周期データセットをリングバッファ１１２に格納することがバッファ周期で繰り返される。
【００６５】
ステップＳ１２においてトリガー信号がオンであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１４，Ｓ１５を実行する。ステップＳ１４では、バッファデータ蓄積部１１４が、短周期データセットをリングバッファ１１２に格納する。ステップＳ１５では、トリガー信号の発生時刻からトリガー後期間が経過したかをデータ複製部１１５が確認する。
【００６６】
ステップＳ１５においてトリガー後期間が経過していないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、バッファデータ蓄積部１１４が、バッファ周期の経過を待機する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ１４に戻す。以後、トリガー後期間が経過するまでは、短周期データセットをリングバッファ１１２に格納することがバッファ周期で繰り返される。
【００６７】
ステップＳ１５においてトリガー後期間が経過したと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１７，Ｓ１８を実行する。ステップＳ１７では、オフセット値算出部１２４が、トリガー信号の発生時刻と、当該発生時刻の直前にログデータ蓄積部１２３が長周期データセットをデータ格納部１１３に格納した時刻と、トリガー前期間の長さとに基づいてオフセット値を算出する。ステップＳ１８では、データ複製部１１５が、長周期データセットに対応付けて、短周期データセットと、オフセット値と、トリガー設定パラメータとをデータ格納部１１３に格納する。制御回路１００は以上の手順を繰り返す。
【００６８】
（ログデータ蓄積手順）
この手順は、電力変換回路１０の状態に関する１つのデータセットを取得してデータ格納部１１３に格納することを、バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すことを含む。図６に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、トリガー信号がオフであるかをログデータ蓄積部１２３が確認する。
【００６９】
ステップＳ２１においてトリガー信号がオフと判定した場合、制御回路１００はステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、ログ周期が経過したかをログデータ蓄積部１２３が確認する。ステップＳ２２においてログ周期が経過していないと判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、制御回路１００は、トリガー信号がオンとなるか、ログ周期が経過するのを待機する。
【００７０】
ステップＳ２２においてログ周期が経過したと判定した場合、制御回路１００はステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、ログデータ蓄積部１２３が、長周期データセットをデータ格納部１１３に格納する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、トリガー信号がオンとなるまでは、長周期データセットをデータ格納部１１３に格納することがログ周期で繰り返される。
【００７１】
ステップＳ２１においてトリガー信号がオフでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、データ複製部１１５が複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納するのをログデータ蓄積部１２３が待機する。これにより、トリガー信号の発生後、複数の短周期データセットの格納までは、ログデータ蓄積部１２３による長周期データセットの格納が中断される。その後、制御回路１００はステップＳ２２を実行する。これにより、ログデータ蓄積部１２３による長周期データセットの格納が再開される。制御回路１００は以上の手順を繰り返す。
【００７２】
（データ出力手順）
この手順は、データ格納部１１３が格納する複数のデータセットを上位コントローラ２００又は表示デバイス１９７等に出力することを含む。以下においては、複数のデータセットを出力要求に応じて行う場合の手順を例示する。図７に示すように、制御回路１００は、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を実行する。ステップＳ３１では、データ出力部１１６が、上位コントローラ２００又は入力デバイス１９８からの出力要求の取得を待機する。
【００７３】
ステップＳ３２では、データ格納部１１３が格納する複数のデータセットに基づいてデータ出力部１１６が出力データを生成する。例えばデータ出力部１１６は、複数の長周期データセットと、複数の短周期データセットとを同じ時系列で順に整列した出力データを生成する。ステップＳ３３では、データ出力部１１６が、出力データを上位コントローラ２００又は表示デバイス１９７等に出力する。制御回路１００は以上の手順を繰り返す。
【００７４】
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置１は、一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路１０と、電力変換回路１０の状態に関するデータセットを取得してリングバッファ１１２に格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部１１４と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部１２１と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットを、データ格納部１１３に格納するデータ複製部１１５と、を備える。
【００７５】
バッファ周期にて蓄積した複数のデータセット（上記短周期データセット）をデータ格納部１１３に格納することを、トリガー信号が発生した場合に限定して行うことによって、バッファ周期を短くしつつ、データ格納部１１３に格納されるデータサイズを抑制することができる。また、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間に蓄積された複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納することによって、トリガー信号が発生するまでのデータ変化を詳細に解析することが可能となる。従って、電力変換装置１は、データ蓄積のリソース節約と、詳細なデータ解析との両立に有効である。
【００７６】
状態監視部１２１は、電力変換回路１０の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させてもよい。この場合、電力変換回路１０の状態解析の必要性の高い期間において複数の短周期データセットをデータ格納部１１３に格納することができる。
【００７７】
データ複製部１１５は、トリガー信号の発生時刻より後の時刻を更に含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納してもよい。この場合、トリガー信号の発生後のデータ変化も詳細に解析することが可能となる。
【００７８】
電力変換装置１は、保存対象期間のうちトリガー信号の発生時刻より前の期間の長さと、バッファ周期とをユーザ入力に基づいて設定する期間設定部１２２を更に備えていてもよい。この場合、解析したいデータ変化の周波数に対応したデータ蓄積が可能となる。
【００７９】
電力変換装置１は、電力変換回路１０の状態に関する少なくとも１つの長周期データセットをデータ格納部１１３に格納することを、バッファ周期よりも長いログ周期で繰り返すログデータ蓄積部１２３を更に備え、データ複製部１１５は、ログデータ蓄積部１２３によりデータ格納部１１３に蓄積された複数の長周期データセットと、複数のデータセットとを対応付けてデータ格納部１１３に格納してもよい。この場合、データ蓄積のリソースを節約しつつ、より長期間にわたってデータセットを蓄積することができる。
【００８０】
電力変換装置１は、保存対象期間の開始時刻と、ログデータ蓄積部１２３による長周期データセットの格納時刻との関係を表すオフセット値を算出するオフセット値算出部１２４を更に備え、データ複製部１１５は、複数の長周期データセットと、オフセット値と、複数のデータセットとをデータ格納部１１３に格納してもよい。この場合、複数の長周期データセットの経時変化と、複数の短周期データセットの経時変化との関係を適切に示すことができる。
【００８１】
オフセット値算出部１２４は、トリガー信号の発生時刻と、当該発生時刻の直前にログデータ蓄積部１２３が長周期データセットをデータ格納部１１３に格納した時刻と、保存対象期間のうちトリガー信号の発生時刻より前の期間の長さとに基づいてオフセット値を算出してもよい。この場合、オフセット値を容易に算出することができる。
【００８２】
ログデータ蓄積部１２３は、トリガー信号が発生した場合に、長周期データセットのデータ格納部１１３への格納を中断し、データ複製部１１５が複数のデータセットをデータ格納部１１３に格納した後に、長周期データセットのデータ格納部１１３への格納を再開してもよい。この場合、データ蓄積のリソースを更に節約することができる。
【００８３】
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、以上においては、リングバッファ１１２と、データ格納部１１３と、状態監視部１２１と、バッファデータ蓄積部１１４と、データ複製部１１５と、データ出力部１１６と、期間設定部１２２と、ログデータ蓄積部１２３と、オフセット値算出部１２４とを備えるデータ蓄積装置が電力変換装置１に組み込まれた例を示したが、これに限定されない。データ蓄積装置は、電力変換装置１とは別体の他の装置に組み込まれていてもよい。例えばデータ蓄積装置は、上位コントローラ２００に組み込まれていてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…電力変換装置、１０…電力変換回路、１１２…リングバッファ、１１３…データ格納部、１１４…バッファデータ蓄積部、１１５…データ複製部、１２１…状態監視部、１２２…期間設定部、１２３…ログデータ蓄積部、１２４…オフセット値算出部。
【要約】
【課題】データ保存のリソース節約と、詳細なデータ解析との両立に有効な電力変換装置、データ蓄積装置及びデータ蓄積方法を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、一次側電力と二次側電力との間の電力変換を行う電力変換回路１０と、電力変換回路１０の状態に関するデータセットを取得してリングバッファ１１２に格納することを、所定のバッファ周期で繰り返すバッファデータ蓄積部１１４と、所定の監視対象の状態が所定の条件を満たした場合にトリガー信号を発生させる状態監視部１２１と、トリガー信号が発生した場合に、トリガー信号の発生時刻より前の時刻を含む保存対象期間にリングバッファ１１２に蓄積された複数のデータセットを、データ格納部１１３に格納するデータ複製部１１５と、を備える。
【選択図】図１【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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