(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相電源に接続されるコンバータユニットとモータに接続されるインバータユニットとを備え、コンバータユニットとインバータユニットとが協働してモータの力行及び回生を制御するモータ制御装置であって、
前記多相電源の多相交流電圧の位相を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路が検出した位相から特定の相の交流電流を選択し直流電流に変換するセレクタ回路と、
前記セレクタ回路が変換した直流電流を平均化して平均直流電流を求める平均化回路と、
前記平均化回路で求めた平均直流電流に係数を掛ける係数乗算回路と、
前記係数乗算回路で係数が掛けられた平均直流電流と前記コンバータユニットの負荷側の直流電圧とを掛け合わせて電力を演算する電力演算回路と、
前記電力演算回路で演算された電力を時間で積分して積算電力を演算する積算電力回路と、を有し、
前記位相検出回路、前記セレクタ回路、前記平均化回路は、前記モータの力行及び回生を制御するために設けられている既存の回路であることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記多相電源は三相電源であり、三相の内の二相を流れる交流電流を検出する二つの電流検出器をさらに有し、前記三相の内の他の一相を流れる交流電流は演算によって求めることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記セレクタ回路による交流電流の選択は、前記多相電源から供給される交流電流に対して交流−直流変換を行うことと等価であることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記位相検出回路と前記セレクタ回路との間には電流選択信号作成回路が設けられ、
前記電流選択信号作成回路は、前記位相検出回路が出力する位相信号に基づいて前記セレクタ回路に特定の相の交流電流を選択させるための電流選択信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電流選択信号作成回路と前記平均化回路との間にはエッジ検出回路が設けられ、
前記エッジ検出回路は、前記電流選択信号作成回路から出力される電流選択信号のエッジを検出し、エッジの検出により前記平均化回路に直流電流を平均化するためのタイミング信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記係数乗算回路で用いる係数は、前記モータの力行時と回生時とで異なることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記コンバータユニットは、前記コンバータユニットが備える半導体スイッチング素子を１２０°導通モードで導通させることにより、前記モータで発電される電力を前記多相電源に回生することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力モニタ機能を備えたモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産工場では、工場内の消費電力量をより緻密に管理することが求められている。このため、生産工場に設置されている工作機械の消費電力量を個別にモニタしている。たとえば、電動射出成型機や工作機械では、その機械の消費電力量を把握するために、その機械の動作を制御するモータ制御装置に電力モニタ機能を設けている。
【０００３】
電動射出成型機などに用いられるモータ制御装置は、一般的に、交流電流を整流するコンバータと、モータを駆動する複数のインバータとを備えている。モータ制御装置で消費電力量をモニタする方法としては、たとえば、次の第１から第４の４つの方法がある。
【０００４】
まず、第１の方法は、モータ制御装置に電力計を設け、その電力計によって工作機械の消費電力量を把握する方法である。
【０００５】
次に、第２の方法は、下記特許文献１に開示されているように、モータの消費電力、モータを駆動するアンプの損失電力、工作機械の固定消費電力、のそれぞれを演算によって求め、求めた各電力を時間で積分して、工作機械の消費電力量を把握する方法である。
【０００６】
第３の方法は、下記特許文献２に開示されているように、コンバータとインバータとの間の電圧値と電流値を検出し、検出した電圧値と電流値に基づき演算した電力を時間で積分することにより、工作機械の消費電力量を把握する方法である。
【０００７】
最後に、第４の方法は、下記特許文献３に開示されているように、三相交流電源側とＰＷＭコンバータとの間における電圧値と電流値を検出し、検出した電圧値と電流値から消費電力と回生電力を演算し、工作機械の消費電力量を把握する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１５０６３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２５８８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１０９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、第１の方法の場合、電力計を別途設ける必要があるため、モータ制御装置を構成する部品の部品点数及びコストが増加する。
【００１０】
第２の方法の場合、モータの消費電力、アンプの損失電力などの電力を求めるために、モータのトルク定数、モータの巻線抵抗値、アンプ電力損失係数などの多くのパラメータを求めて記憶させておく必要がある。また、コンバータに複数のインバータが接続され、インバータに接続されるモータの機種が複数ある場合、それぞれのモータごとに個別のパラメータを求めて記憶させておく必要がある。その一方で、モータの鉄損や機械損を考慮していないために、消費電力の検出精度は高いとは言えない。
【００１１】
第３の方法の場合、コンバータとインバータとの間の電圧値と電流値を検出する検出器が必要になる。一般的に、整流するだけのコンバータには電流を検出する検出器は設けられていない。このため、電流を検出する検出器を別途設ける必要があるため、モータ制御装置を構成する部品の部品点数及びコストが増加する。
【００１２】
第４の方法の場合、一般的な１２０°通電電源回生コンバータは低コスト化のため、三相交流電圧を検出する検出器は設けられていない。このため、三相交流電圧を検出する検出器を別途設ける必要があるため、モータ制御装置を構成する部品の部品点数及びコストが増加する。
【００１３】
本発明は、上記のような、従来の不具合を解消するために成されたものであり、モータ定数などの多くのパラメータを用いることなく、また、電力を演算するための特別な検出器を設けることなく、１２０°通電電源回生コンバータにおいて、コンバータ制御のために設けられている既存の検出器を利用して、消費電力をモニタできる、電力モニタ機能を備えたモータ制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明に係るモータ制御装置は、多相電源に接続されるコンバータユニットとモータに接続されるインバータユニットとを備え、コンバータユニットとインバータユニットとが協働してモータの力行及び回生を制御するモータ制御装置である。
【００１５】
モータ制御装置は、位相検出回路、セレクタ回路、平均化回路、係数乗算回路、電力演算回路、積算電力回路を有する。位相検出回路、セレクタ回路、平均化回路は、コンバータの力行及び回生を制御するために設けられている既存の回路を利用する。
【００１６】
位相検出回路は、多相電源の多相交流電圧の位相を検出する。セレクタ回路は、位相検出回路が検出した位相から特定の相の交流電流を選択して直流電流に変換する。平均化回路は、セレクタ回路が変換した直流電流を平均化して平均直流電流を求める。セレクタ回路と平均化回路の動作によって、多相交流電圧の位相に基づいて選択した特定の相の交流電流から平均直流電流を求めることができる。
【００１７】
係数乗算回路は、平均化回路で求めた平均直流電流に係数を掛ける。電力演算回路は、係数乗算回路で係数が掛けられた平均直流電流とコンバータユニットの負荷側の直流電圧とを掛け合わせて電力を演算する。積算電力回路は、電力演算回路で演算された電力を時間で積分して積算電力を演算する。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような構成の本発明によれば、既存の位相検出回路、セレクタ回路、平均化回路を用いて多相交流電源から供給される平均直流電流を求め、求めた平均直流電流とコンバータユニットの負荷側の直流電圧とを用いて積算電力を求めることができる。
【００１９】
したがって、モータ定数などの多くのパラメータを用いることなく、また、電力を演算するための特別な検出器を設けることなく、コンバータ制御のために設けられている既存の検出器を利用して、消費電力をモニタできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図２】図１に示すモータ制御装置の動作説明に供する波形図である。
【図３】図１に示すモータ制御装置の動作説明に供する波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本実施形態に係るモータ制御装置について説明する。図１は、本実施形態に係るモータ制御装置のブロック図である。
【００２２】
［モータ制御装置の構成］
モータ制御装置１００は、モータ３００に電力を供給するために、リアクトル１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔ、コンバータユニット２０、コンデンサ２５、インバータユニット３０を備える。
【００２３】
リアクトル１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、三相電源２００とコンバータユニット２０を接続する三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔのそれぞれに、三相電源２００とコンバータユニット２０との間で直列に接続される。リアクトル１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔのそれぞれに流れる電流を調整する。
【００２４】
コンバータユニット２０は、三相電源２００からの交流を直流に変換する。コンバータユニット２０は、６個の半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成する。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴと呼ばれる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａとダイオード２０Ｄとで構成される。ダイオード２０Ｄは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａのコレクタ−エミッタ間に接続される。各ダイオード２０Ｄは、モータ３００の力行時には三相交流を直流に全波整流するが、回生電流は流さないような極性で接続してある。なお、半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴに代えて、ＩＧＢＴに保護回路が付いたＩＰＭを用いても良い。
【００２５】
コンデンサ２５は、容量の大きな電解コンデンサが用いられ、コンバータユニット２０が出力する直流電流を平滑化する。
【００２６】
インバータユニット３０は、コンバータユニット２０が出力した直流を交流に変換してモータ３００に供給する。インバータユニット３０は、コンバータユニット２０と同様に、６個の半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成する。半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴと呼ばれる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３０Ａとダイオード３０Ｄとで構成される。ダイオード３０Ｄは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ３０Ａのコレクタ−エミッタ間に接続される。なお、各ダイオード３０Ｄは、モータ３００の回生時にはモータ３００が発電する交流を直流に整流できるような極性で接続してある。
【００２７】
モータ制御装置１００は、モータ３００の力行時と回生時とで、概略次のように動作する。
【００２８】
モータ３００を力行するときには、三相電源２００から供給される交流電流は、コンバータユニット２０によって一旦直流電流に変換され、コンデンサ２５でほぼ完全な直流電流にされる。さらに、直流電流はインバータユニット３０によって所望の周波数、電圧の交流電流に変換され、この交流電流でモータ３００を力行する。
【００２９】
一方、モータ３００で発電される電流を回生するときには、モータ３００で発電された交流電流は、インバータユニット３０によって直流電流に変換される。さらに、直流電流はコンバータユニット２０によって商用周波数、電圧の交流に変換され、三相電源２００に向けて回生される。
【００３０】
なお、本実施形態では、モータ３００で発電される電流の回生を、コンバータユニット２０に含まれる６個の半導体スイッチング素子を１２０°導通モードで導通させることで行っている。
【００３１】
モータ制御装置１００は、コンバータユニット２０及びインバータユニット３０の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａ、３０Ａのスイッチングを制御することによって、モータ３００の回生時及び力行時の電流を調整する。
【００３２】
モータ制御装置１００は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａ、３０Ａのスイッチングを制御するために、位相検出回路３５、電流選択信号作成回路４０、電流検出器４５Ｒ、４５Ｓ、セレクタ回路５０、エッジ検出回路５５、平均化回路６０、極性判定回路６５、停止信号発生回路７０、電源電圧波高値検出回路７５、回生開始検出回路８０、ゲート信号作成回路８５を備える。
【００３３】
位相検出回路３５は、三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔに印加される三相交流電圧の位相を検出し、三相交流電圧の位相の変化に相応した位相信号Ｓ４を出力する。
【００３４】
電流選択信号作成回路４０は、位相検出回路３５が出力する位相信号Ｓ４に基づいて電流選択信号Ｓ３を作成する。電流選択信号Ｓ３は、三相分の交流電流から特定の相の交流電流を選択するための信号である。
【００３５】
電流検出器４５Ｒ、４５Ｓは、三相電源ラインＲ、Ｓに流れる二相の交流電流を検出する。Ｔ相に流れる電流は、二相の交流電流から演算によって求める。
【００３６】
セレクタ回路５０は、電流選択信号作成回路４０が作成した電流選択信号Ｓ３に基づいて、電流検出器４５Ｒ、４５Ｓが検出し、さらに演算により求められた三相の交流電流から、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、−Ｒ相、−Ｓ相、−Ｔ相を選択する。したがって、セレクタ回路５０による交流電流の選択は、三相電源２００から供給される交流電流に対して交流−直流変換を行っていることと等しい。したがって、セレクタ回路５０という簡単な構成で、交流電流を直流電流に変換することができる。
【００３７】
エッジ検出回路５５は、電流選択信号Ｓ３のエッジを検出し、エッジの検出によりタイミング信号を出力する。本実施形態では電流選択信号Ｓ３のエッジを検出しているが、位相検出回路３５から出力される位相信号Ｓ４のエッジを検出してタイミング信号を出力するようにしても良い。
【００３８】
平均化回路６０は、エッジ検出回路５５が出力するタイミング信号に基づいて、セレクタ回路５０によって選択された電流値を平均化し平均直流電流を求める。したがって、平均化回路６０は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、−Ｒ相、−Ｓ相、−Ｔ相の交流電流を順次平均化することになる。
【００３９】
なお、位相検出回路３５、電流選択信号作成回路４０、電流検出器４５Ｒ、４５Ｓ、セレクタ回路５０、エッジ検出回路５５、平均化回路６０は、コンバータを制御するために、モータ制御装置１００に設けられていた回路を用いている。
【００４０】
極性判定回路６５は、平均化回路６０が出力する平均直流電流値が０になっているか、または、平均直流電流の極性が＋から−に、または−から＋に変化したか否かにより、モータ３００が力行から回生に、回生から力行に移行したか否かを判定する。
【００４１】
停止信号発生回路７０は、極性判定回路６５の判定が回生から力行に移行したことを示すと、停止信号Ｓ２を出力する。
【００４２】
電源電圧波高値検出回路７５は、三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔに印加される三相交流電圧を全波整流して全波整流後の電源電圧の波高値を検出する。
【００４３】
回生開始検出回路８０は、コンバータユニット２０が出力する直流電圧と電源電圧波高値検出回路７５で検出した全波整流後の電源電圧の波高値とを比較する。回生開始検出回路８０は、コンバータユニット２０が出力する直流電圧が全波整流後の電源電圧の波高値よりも１５Ｖ程度高くなると、回生状態に入ったと判定して、回生開始信号Ｓ１を出力する。
【００４４】
ゲート信号作成回路８５は、位相検出回路３５が出力した位相信号Ｓ４に基づいて、コンバータユニット２０を構成する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａにゲート信号Ｓ５を出力する。また、ゲート信号作成回路８５は、回生開始検出回路８０が出力した回生開始信号Ｓ１に基づいて、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａにゲート信号Ｓ５を出力する。さらに、ゲート信号作成回路８５は、停止信号発生回路７０が出力した停止信号Ｓ２に基づいてゲート信号Ｓ５の出力を停止する。
【００４５】
モータ制御装置１００は、モータ３００が力行しているときにはコンバータユニット２０を交流−直流変換モードで動作させる。一方、モータ３００が回生状態になると、モータ制御装置１００は、コンバータユニット２０を直流−交流変換モードで動作させる。
【００４６】
回生状態になったことは回生開始検出回路８０が検出する。回生状態になったときには、ゲート信号作成回路８５からコンバータユニット２０にゲート信号Ｓ５が出力される。コンバータユニット２０はゲート信号Ｓ５によって制御され、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２０Ａが電源位相タイミングによって１２０°区間だけ通電される。いわゆる１２０°通電の電源回生制御が行われる。電源回生制御によってモータ３００の発電電力が三相電源２００に回生される。
【００４７】
そして、モータ３００が回生状態から力行状態（回生状態が終了することも含む）に移行すると、モータ制御装置１００は、再び、コンバータユニット２０を交流−直流変換モードで動作させる。力行状態になったことは極性判定回路６５が検出する。力行状態になったことが検出されると、停止信号発生回路７０が停止信号Ｓ２を出力するので、ゲート信号作成回路８５からはゲート信号Ｓ５が出力されなくなり、電源回生を停止する。
【００４８】
モータ制御装置１００は、モータ制御装置１００及びモータ３００の消費電力をモニタするために、係数乗算回路１１０、電力演算回路１２０、フィルタ回路１３０、積算電力回路１４０を備える。
【００４９】
係数乗算回路１１０は、平均化回路６０が平均化した直流電流に、設定した係数を掛けてコンバータ２０が出力する直流電流値を推定する。係数乗算回路１１０に設定する係数は、モータ３００の力行時と回生時とでは異なる値となる。力行時と回生時の係数は、実際の使用状態において測定しておき、その測定した値を設定する。なお、コンバータ２０の損失は直流電流の大きさに比例するため、係数は、コンバータ２０の損失を見込んで設定しておくとよい。より正確な消費電力が演算できるからである。
【００５０】
電力演算回路１２０は、係数乗算回路１１０で推定した直流電流とコンバータ２０の直流電圧とを掛け合わせて電力を演算する。
【００５１】
フィルタ回路１３０は、電力演算回路１２０で演算された電力波形の高周波分をカットするローパスフィルタである。
【００５２】
積算電力回路１４０は、フィルタ１３０を通過したノイズのない電力波形を時間積分してモータ制御装置１００がモータ３００に供給した電力量、モータ３００から回生された電力量、モータ制御装置１００自体が消費した電力量を合計した積算電力量を演算する。演算された積算電力量は外部の装置に出力される。
【００５３】
なお、三相電源２００の三相電源電圧を全波整流して電源電圧の平均値を算出し、電源電圧の平均値に係数を掛けたものと、平均化された直流電流に係数を掛けたものとを乗算し、フィルタ回路１３０を通して平均電力を演算するようにしても良い。
【００５４】
また、リアクトル１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、電流検出器４５Ｒ、４５Ｓよりも電源側に配置しても良い。本実施形態では、１台のコンバータユニット２０に１台のインバータユニット３０を接続したが、１台のコンバータユニット２０に複数台のインバータユニット３０を接続する形態であっても、消費電力の演算は可能である。
【００５５】
モータ制御装置１００は、三相電源２００に流れる電流を検出し、その検出した電流に係数を掛けてコンバータユニット２０が出力する直流電流値を推定し、推定した直流電流値にコンバータユニット２０の出力電圧を掛けて平均電力を演算する。そして、演算した平均電力を時間で積分することで正確な消費電力を求める。
【００５６】
なお、本実施形態のモータ制御装置１００を構成する各回路は、ハードウェアで構成しても良いし、ソフトウェアを用いてマイコンなどの内部に形成しても良い。
【００５７】
［モータ制御装置の動作］
次に、モータ制御装置１００の具体的な動作を、図２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３は、図１に示すモータ制御装置の動作説明に供する波形図である。
【００５８】
図２（Ａ）に示す波形は、三相電源２００が三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔのそれぞれに印加する電源電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴである。電源電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴは同一の電圧波形を有しそれぞれの位相は１２０°ずれている。
【００５９】
図２（Ｂ）は、図１の位相検出回路３５が出力する位相信号Ｓ４を示す。位相検出回路３５は、三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔの電源電圧ＶＲ、ＶＳ、ＶＴを比較し、位相信号ＰＲ１、ＰＳ１、ＰＴ１、ＰＲ２、ＰＳ２、ＰＴ２を出力する。
【００６０】
電源電圧ＶＲと電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴとを比較して、電源電圧ＶＲが電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴよりも大きいときに位相信号ＰＲ１がＨＩになり、電源電圧ＶＲが電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴよりも小さいときに位相信号ＰＲ１がＬＯＷになる。電源電圧ＶＳが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＴよりも大きいときに位相信号ＰＳ１がＨＩになり、電源電圧ＶＳが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＴよりも小さいときに位相信号ＰＳ１がＬＯＷになる。電源電圧ＶＴが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＳよりも大きいときに位相信号ＰＴ１がＨＩになり、電源電圧ＶＴが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＳよりも小さいときに位相信号ＰＴ１がＬＯＷになる。
【００６１】
電源電圧ＶＲと電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴとを比較して、電源電圧ＶＲが電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴよりも小さいときに位相信号ＰＲ２がＨＩになり、電源電圧ＶＲが電源電圧ＶＳ、もしくは電源電圧ＶＴよりも大きいときに位相信号ＰＲ２がＬＯＷになる。電源電圧ＶＳが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＴよりも小さいときに位相信号ＰＳ２がＨＩになり、電源電圧ＶＳが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＴよりも大きいときに位相信号ＰＳ２がＬＯＷになる。電源電圧ＶＴが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＳよりも小さいときに位相信号ＰＴ２がＨＩになり、電源電圧ＶＴが電源電圧ＶＲ、もしくは電源電圧ＶＳよりも大きいときに位相信号ＰＴ２がＬＯＷになる。
【００６２】
したがって、位相信号ＰＲ１、ＰＳ１、ＰＴ１は、各相の電源電圧が他の相の電圧より大きい区間を表しており、位相信号ＰＲ２、ＰＳ２、ＰＴ２は、各相の電源電圧が他の相の電圧よりマイナス側に大きい区間を表している。
【００６３】
モータ３００の力行時には、三相電源２００からの三相交流電力をコンバータユニット２０のフリーホイールダイオード２０Ｄで整流し、整流した直流電力をコンデンサ２５とインバータユニット３０に出力し、交流電力に変換してモータ３００を駆動する。モータ３００の加速時には、コンバータユニット２０が出力する直流電圧は図３（Ａ）に示すように徐々に低下し、平均化回路６０から出力される平均直流電流は次第に大きくなる。その後、モータ３００が定速状態になると、平均直流電流の値は一定になる。平均直流電流値を得るための動作は後述する。モータ３００の力行時、ゲート信号作成回路８５は動作を停止している。
【００６４】
モータ３００の回生時には、コンバータユニット２０が出力する直流電圧は図３（Ａ）に示すように徐々に高くなる。コンバータユニット２０が出力する直流電圧は電源電圧波高値検出回路７５が検出する電源電圧の波高値よりも高くなる。回生開始検出回路８０は回生開始信号Ｓ１を出力する。
【００６５】
回生開始信号Ｓ１がゲート信号作成回路８５に入力されると、ゲート信号作成回路８５は位相信号ＰＲ１、ＰＳ１、ＰＴ１、ＰＲ２、ＰＳ２、ＰＴ２に基づいてゲート信号Ｓ５を作成する。作成したゲート信号Ｓ５はコンバータユニット２０に出力される。
【００６６】
コンバータユニット２０の６個のトランジスタ２０Ａは、ゲート信号Ｓ５に従って１２０°の導通モードで導通し、回生電力を三相電源２００に回生する。
【００６７】
図２（Ｃ）は電流選択信号作成回路４０で作成した電流選択信号Ｓ３の内容を示す。図２（Ｃ）においてＳ、Ｒ、Ｔ及び−Ｓ、−Ｒ、−Ｔの表示は、三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔを流れる電流のＩＲ、ＩＳ、ＩＴ及びその反転信号をそれぞれ選択することを意味する。
【００６８】
図２（Ｄ）に示す三相電源ラインＲ、Ｓ、Ｔを流れる各相の電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴは、コンバータユニット２０が１２０°導通モードにより各相の電流を三相電源２００側に回生するように動作しているため、電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴをそれぞれ電気角で１２０°ずつ流す態様になっている。
【００６９】
たとえば、図２（Ｃ）の電流選択信号「−Ｓ」は三相電源ラインＳを流れる電流ＩＳを選択し、この電流の極性反転信号をセレクタ回路５０が出力することを示している。また、図２（Ｃ）の電流選択信号「Ｒ」は、三相電源ラインＲを流れる電流ＩＲを選択し、この電流をそのままセレクタ回路５０が出力することを示している。図２（Ｃ）の電流選択信号「−Ｔ」は三相電源ラインＴを流れる電流ＩＴを選択し、この電流の極性反転信号をセレクタ回路５０が出力することを示している。電流選択信号「Ｓ」、「−Ｒ」、「Ｔ」が示す事項は、上記の電流選択信号「Ｒ」、「−Ｔ」が示す事項に準ずる。
【００７０】
図２（Ｅ）は、セレクタ回路５０により選択された電流を時系列に並べた電流選択出力を示す。平均化回路６０は、セレクタ回路５０により三相分の電流が選択されると、これら三相分の電流を平均化して出力する。
【００７１】
図２（Ｆ）は、平均化回路６０が出力する平均直流電流の波形である。平均化回路６０は、三相分の電流値の入力が終了する毎に平均化処理を行っており、電流値の変化に応じて平均直流電流の値は段階的に変化する。
【００７２】
図３（Ｂ）は、図２（Ｆ）よりも時間軸の長さを短くしたときの平均直流電流の変化を示している。回生期間においては、モータ３００側から三相交流電源２００側に電流が流れるため、力行状態において、例えば正極性の平均直流電流の値が出力されるように電流選択信号Ｓ３が作られていると、回生時の平均直流電流値は負極性になる。モータ３００の回転速度が低下して回生電力が少なくなると、平均直流電流の値もそれに応じて低下する。
【００７３】
理論的には、平均直流電流の値が「０」になった時点で回生が終了したものと判定することができる。しかしながら、平均直流電流の値が「０」になる付近の電流の変化は不安定であり、誤った判定をしやすい。そこで、本実施形態では、回生から力行に移行したか否かを、極性判定回路６５において、平均直流電流の値が予め定めた値を超えてゼロに向かって変化してから、一定時間を経過した時点で平均直流電流の値が０になっているか、または、その極性が変化しているか否かによって判定する。
【００７４】
したがって、本実施形態では誤った判定がされる可能性は少ない。極性判定回路６５が、平均直流電流の値が０になったことまたはその極性の反転を検出すると、停止信号発生回路７０は停止信号Ｓ２を発生する。
【００７５】
停止信号発生回路７０から停止信号Ｓ２が出力されると、ゲート信号作成回路８５はゲート信号の作成動作を停止し、コンバータユニット２０の６個のトランジスタ２０Ａはオフ状態になる。以後は、インバータユニット３０が動作していれば、コンバータユニット２０の６個のダイオード２０Ｄによって構成される整流回路を通して直流電力が出力される。
【００７６】
図３（Ｃ）は、平均化回路６０が出力する平均直流電流に、係数乗算回路１１０に設定してある係数を掛けることで求めた、コンバータユニット２０の直流電流推定値である。モータ３００の力行時には、図３（Ｂ）の平均直流電流の立ち上がり角度よりも図３（Ｃ）の直流電流推定値の立ち上がり角度の方が大きくなっている。一方、モータ３００の回生時には、図３（Ｂ）の平均直流電流の立ち上がり角度は図３（Ｃ）の直流電流推定値の立ち上がり角度とほぼ同じである。これは、係数乗算回路１１０に設定する係数を、モータ３００の力行時と回生時とでは異なる値としているからである。
【００７７】
図３（Ｄ）は、フィルタ回路１３０を通過した後に得られる平均電力の波形である。図３（Ｅ）は、積算電力回路１４０で平均電力を時間積分することで得られる電力量の波形である。図３（Ｅ）を見ると明らかなように、モータ３００の力行時に電力量が増加し、回生時に電力量が減少することが判る。
【００７８】
積算電力回路１４０で演算した電力量をモニタすることによって、モータ制御装置１００を含むモータ３００の消費電力を簡単かつ正確に低コストで把握することができる。
簡単に電力量が把握できるのは、モータ定数などの多くのパラメータを用いる必要がないからであり、低コストとなるのは、電力を演算するための特別な検出器を設けることなく、コンバータ制御のために設けられている既存の検出器を利用しているからである。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係るモータ制御装置によれば、消費電力を簡単かつ正確に低コストで把握することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔ  リアクトル、
２０  コンバータユニット、
２５  コンデンサ、
３０  インバータユニット、
４０  電流選択信号作成回路、
４５Ｒ、４５Ｓ  電流検出器、
５０  セレクタ回路、
５５  エッジ検出回路、
６０  平均化回路、
６５  極性判定回路、
７０  停止信号発生回路、
７５  電源電圧波高値検出回路、
８０  回生開始検出回路、
８５  ゲート信号作成回路、
１００  モータ制御装置、
１１０  係数乗算回路、
１２０  電力演算回路、
１３０  フィルタ回路、
１４０  積算電力回路、
２００  三相交流電源、
３００  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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