JP5288931B2 - 多相のモータの欠相の要因を判別するモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

三相誘導機等のモータを駆動するモータ駆動装置において、モータに流れる１つの相電流が何らかの原因によって欠相する場合がある。この欠相の結果、モータは指令通りの速度および／またはトルクを出せない状態となる。

特許文献１に記載の発明は、モータの欠相を検出するものであるが、モータの欠相を検出した後は、モータ駆動装置またはその他（動力線、モータ）に異常があるか判別するため、モータ駆動装置を正常なものに交換して、或いはオシロスコープ等の測定器を使用して、モータの欠相を引起した不具合箇所を特定していた。

特公昭６３−３５４８号公報（特許請求の範囲の［請求項１］、明細書の発明の詳細な説明および図面の第２図、第４図参照）。

上述したように、特許文献１に記載の発明は、モータの動作に異常が発生した場合、異常を引起した不具合箇所を特定しモータ駆動装置を復旧させるために保守時間を要し、保守の間、モータ駆動装置を用いた設備が停止され、稼働率が悪くなるという問題が生じる。

それゆえ、本発明は、モータの動作に異常が発生した場合、モータ駆動装置またはその他（動力線、モータ）に異常があるか否かを自動的に判別することで、異常を引起した不具合箇所を特定し、モータ駆動装置を復旧させる時間を短縮し、保守時間を短縮するモータ駆動装置の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明によるモータ駆動装置は、モータ駆動装置からモータに流す各相の電流を一定期間計測する手段と、前記計測した電流のパターンを解析する手段と、何れかの相に電流が流れていない期間の情報に基づいて欠相の要因がモータ駆動装置、モータ動力線またはモータの何れにあるかを自動的に判別する手段と、を備えたことを特徴とする。

上記モータ駆動装置において、モータの電流を計測し、計測した電流の１つの相に電流が全く流れていない場合には、モータ動力線またはモータに欠相の要因があると判別し、前記計測した電流の１つの相の電流が＋方向、或いは−方向の半周期に渡って流れていない場合には、モータ駆動装置に欠相の要因があると判別する手段、を備える。

上記モータ駆動装置において、前記判別する手段により特定された欠相の要因が、モータ駆動装置、モータ動力線またはモータの何れにあるかを出力する手段を有する。

前記出力する手段がディスプレイである。

上記構成により、モータの動作、例えば回転数に異常が発生した場合、異常を引起した不具合箇所を特定しモータ駆動装置を復旧させる時間を短縮することが出来る。つまり、保守時間を短縮し、短縮した時間だけモータ駆動装置を用いた設備を稼動できるので設備の稼動率を向上できる。

図１は本発明によるモータ駆動装置の一実施形態を示す図である。図１において、モータ駆動装置１は外部から直流電力が供給され、モータ２に三相の交流電力を供給する。本実施形態ではモータ２は三相誘導電動機である。モータ駆動装置１はモータ駆動回路１１、電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃ、電流波形解析部１３、欠相要因自動識別部１４および欠相要因出力部１５を有する。なお、電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃは、３相中、２相の電流を検出し、残りの１相の電流を計算により算出してもよい。これにより電流検出回路を２つだけで構成することができる。

モータ駆動回路１１は三相インバータと称し直流電力を三相交流電力に変換する。モータ駆動回路１１の三相出力の動力線Ｕ、Ｖ、Ｗはモータ２に電気的に接続されている。動力線ＵおよびＶとモータ２との間には例えばシャントからなる電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが電気的に接続されている。電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃは、モータ駆動装置１からモータ２に流れる各相の電流を一定期間計測する。

電流波形解析部１３は、電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが計測した電流を受け、計測した電流のパターンを解析し解析結果を欠相要因自動識別部１４に出力する手段である。電流波形解析部１３は、モータ駆動装置１からモータ２に流れる各相の電流を一定期間計測し、三相のうち１つの相の電流がその一定期間に渡って全く流れていない場合に、モータ動力線またはモータに欠相の要因があり切断状態であると判定する。

欠相要因自動識別部１４は、欠相の要因がモータ動力線およびモータの何れでもない場合、欠相の要因がモータ駆動装置にあるか否かを判別する手段である。この判別は、電流波形解析部１３の解析結果により三相のうち１つの相の電流がその測定の一定期間に渡って＋方向或いは−方向の半周期に渡って正常に流れているか否かを判別することにより行う。

欠相要因出力部１５は、電流波形解析部１３および欠相要因自動識別部１４による判別結果を受け、電流波形解析部１３および欠相要因自動識別部１４により特定された欠相の要因或いは欠相以外の要因を出力する手段である。この出力手段は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイまたはＥＬディスプレイ等のディスプレイである。

図２は本発明によるモータの欠相による不具合箇所を特定する処理のフローチャートである。モータ２の回転数異常等によりモータ２に電流異常が発生するとモータ駆動装置１は不図示のマイクロコンピュータを用いてステップＳ１〜Ｓ５を実行する。これにより電流波形解析部１３および欠相要因自動識別部１４が機能される。

ステップＳ１では、電流波形解析部１３が電流検出回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが計測したモータ電流を受け、１つの相の電流が＋方向或いは−方向の半周期に渡って正常に流れているか否かを判別し、電流が流れていない電流値がゼロの場合（図３のＵ相を参照）には、モータ駆動装置１側の欠相状態と判別しステップＳ３に進み、電流値がゼロでない場合（図３のＶ相、Ｗ相を参照）にはステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、欠相要因出力部１５は「欠相要因がモータ動力線またはモータにある」と表示する。

ステップＳ３では、欠相要因自動識別部１４により１相の電流が＋方向或いは−方向の半周期に渡り正常に流れているか否かを判別し、判別結果がＹＥＳの正常に流れているときはステップＳ５に進み、判別結果がＮＯの正常に流れていないときはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、欠相要因出力部１５は「欠相要因がモータ駆動装置にある」と表示する。

ステップＳ５では、欠相要因出力部１５は「モータ異常の要因が欠相以外にある」と表示する。
なお、ステップＳ２、Ｓ４およびＳ５においてディスプレイが電流異常の要因を表示した後は、表示された箇所を復旧するために保守作業が行われる。

図３は一つの相が欠相した電流波形を示す図である。横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）を、縦軸は電流値Ａｍｐ．を示す。三相、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の電流波形を、それぞれＵ相を一点鎖線で、Ｖ相を実線で、Ｗ相を破線で示す。Ｕ相にはモータ電流値が全く流れていないことが判る。一つの相が欠相した電流波形は電流検出回路１２Ａ、１２Ｂまたは１２Ｃの出力が０であることを検知すればよい。

図４は一つの相が半周期毎に異常な電流波形を示す図である。横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）を、縦軸は電流値Ａｍｐ．を示す。三相、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の電流波形を、それぞれＵ相を一点鎖線で、Ｖ相を実線で、Ｗ相を破線で示す。図４からＵ相にはモータ電流が、＋方向の半周期に渡って電流が流れていないことが判る。三相のうち１つの相の電流がその測定の一定期間に渡って＋方向或いは−方向の半周期に渡って正常に流れているか否かの判別は、電流検出回路１２Ａ、１２Ｂまたは１２Ｃの出力の平均値の絶対値が＋αより大か或いは−αより大かを判別すればよい。

本発明によるモータ駆動装置の一実施形態を示す図である。 本発明によるモータの欠相による不具合箇所を特定する処理のフローチャートである。 一つの相が欠相した電流波形を示す図である。 一つの相が半周期毎に異常な電流波形を示す図である。

符号の説明

１ モータ駆動装置
２ モータ
１１ モータ駆動回路
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 電流検出回路
１３ 電流波形解析部
１４ 欠相要因自動識別部
１５ 外部要因出力部

Claims (3)

1. 交流電力を供給する動力線に電気的に接続した多相のモータの欠相の要因を判別するモータ駆動装置であって、
   モータに流れる全ての相の電流をそれぞれ一定期間に渡って計測する、モータの相数と同数の電流測定部と、
   前記電流検出回路が計測した全ての相の電流のうちの一つの相の電流が前記一定期間に渡って電流が流れていない場合には、モータ又は動力線に欠相の要因があると判定する第１の欠相要因判定部と、
   前記電流検出回路が計測した全ての相の電流のうちの一つの相の電流が電流波形の＋方向又は−方向の半周期に渡って流れていない場合には、モータ駆動装置に欠相の要因があると判定する第２の欠相要因判定部と、
   前記第１の欠相要因判定部又は前記第２の欠相要因判定部によって特定された欠相の要因が、モータ、動力線及びモータ駆動装置のいずれにあるかを出力するディスプレイと、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記第１の欠相要因判定部は、前記モータの総数と同数の電流測定部のうちの一つの電流測定部の出力が前記一定期間に渡って０であることを検知した場合には、モータ又は動力線に欠相の要因があると判定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第２の欠相要因判定部は、前記電流検出回路が計測した全ての相の電流のうちの一つの相の電流が電流波形の＋方向又は−方向の半周期に渡って流れているか否かの判別を、前記モータの総数と同数の電流測定部のうちの一つの電流測定部の出力の絶対値が予め設定された値より大きいか否かを判別することによって行う、請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。

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