(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】配線状態検出部を有するコンバータ及びモータ駆動装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/12 20060101AFI20241022BHJP
H02M 7/219 20060101ALI20241022BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20241022BHJP
H02M 7/797 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
H02M7/12 H
H02M7/12 601A
H02M7/219
H02M7/48 M
H02M7/797
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022559044
(86)(22)【出願日】2021-10-19
(86)【国際出願番号】 JP2021038652
(87)【国際公開番号】W WO2022091884
(87)【国際公開日】2022-05-05
【審査請求日】2023-05-12
(31)【優先権主張番号】P 2020178705
(32)【優先日】2020-10-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】田川 貴聡
【審査官】今井 貞雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０５８１８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９５３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３４０４６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／１２
Ｈ０２Ｍ ７／２１９
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｍ ７／７９７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源回生機能を有するコンバータであって、三相交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、前記直流側の直流電力を交流電力に変換して前記三相交流電源側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する電力変換部と、
前記三相交流電源側から前記電力変換部に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する入力電圧検出部と、
前記電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、前記電力変換部の整流動作及び回生動作を制御する制御部と、
前記電力変換部の回生動作時に前記電力変換部から前記三相交流電源側へ流れる回生電流の値を検出する回生電流検出部と、
前記回生電流の値と所定の閾値との比較に基づき、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線状態を検出する配線状態検出部と、
を備え、
前記配線状態検出部は、
前記制御部による前記演算処理に用いる前記電圧検出値の各相に対して正規の相情報を割り当てる割当て部と、
前記制御部が前記電圧検出値及び前記正規の相情報を用いて前記演算処理を実行して前記電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、前記回生電流の値が前記閾値以下の場合は、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線は正しいと判定し、前記回生電流の値が前記閾値より大きい場合は、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線に誤りがあると判定する判定部と、
を有する、コンバータ。
【請求項2】
電源回生機能を有するコンバータであって、
三相交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、前記直流側の直流電力を交流電力に変換して前記三相交流電源側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する電力変換部と、
前記三相交流電源側から前記電力変換部に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する入力電圧検出部と、
前記電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、前記電力変換部の整流動作及び回生動作を制御する制御部と、
前記電力変換部の回生動作時に前記電力変換部から前記三相交流電源側へ流れる回生電流の値を検出する回生電流検出部と、
前記回生電流の値と所定の閾値との比較に基づき、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線状態を検出する配線状態検出部と、
を備え、
前記配線状態検出部は、
前記制御部による前記演算処理に用いる前記電圧検出値の各相に対して暫定相情報を割り当てる割当て部と、
前記制御部が前記電圧検出値及び前記暫定相情報を用いて前記演算処理を実行して前記電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、前記回生電流の値が前記閾値以下の場合は、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線は正しいと判定し、前記回生電流の値が前記閾値より大きい場合は、前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線に誤りがあると判定する判定部と、
を有する、コンバータ。
【請求項3】
前記判定部により前記入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線は正しいと判定されたときに前記割当て部により割り当てられていた前記暫定相情報を、前記制御部による前記演算処理に用いる正規の相情報として設定する相情報設定部をさらに備える、請求項２に記載のコンバータ。
【請求項4】
電源回生機能を有するコンバータであって、三相交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、前記直流側の直流電力を交流電力に変換して前記三相交流電源側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する電力変換部と、
前記三相交流電源側から前記電力変換部に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する入力電圧検出部と、
前記電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、前記電力変換部の整流動作及び回生動作を制御する制御部と、
前記電力変換部の回生動作時に前記電力変換部から前記三相交流電源側へ流れる回生電流の値を検出する回生電流検出部と、
前記制御部による前記演算処理に用いる前記電圧検出値の各相に対して暫定相情報を割り当てる割当て部と、
前記制御部が前記電圧検出値及び前記暫定相情報を用いて前記演算処理を実行して前記電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、前記回生電流検出部により最小の回生電流の値が検出されたときに前記割当て部により割り当てられていた前記暫定相情報を、前記制御部による前記演算処理に用いる正規の相情報として設定する相情報設定部と、
を備える、コンバータ。
【請求項5】
前記相情報設定部は、設定した前記正規の相情報を記憶する記憶部を有する、請求項３または４に記載のコンバータ。
【請求項6】
前記電力変換部は、ダイオードと前記ダイオードに逆並列に接続されたスイッチング素子とからなるパワー素子が各相の上アーム及び下アームの各々に設けられた三相ブリッジ回路を有し、前記制御部は、前記電圧検出値が最大となる相の上アームに設けられた前記スイッチング素子をオンするとともに前記電圧検出値が最小となる相の下アームに設けられた前記スイッチング素子をオンするよう前記電力変換部を制御することで、前記電力変換部を回生動作させる請求項１～５のいずれか一項に記載のコンバータ。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載のコンバータと、前記コンバータの前記直流側に接続され、前記直流側の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と、
を備える、モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線状態検出部を有するコンバータ及び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の駆動を制御するモータ駆動装置においては、三相交流電源から供給された交流電力をコンバータ（整流器）にて直流電力に変換してＤＣリンクへ出力し、さらにインバータにてＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換して、この交流電力をモータ駆動電力としてモータに供給している。
【0003】
モータ駆動装置におけるコンバータとして、モータ減速時に生じる回生電力を三相交流電源側に戻す電源回生機能を有するコンバータが広く用いられている。電源回生機能を有するコンバータは、ダイオード及びこれに逆並列に接続されたスイッチング素子からなるパワー素子のブリッジ回路を有する電力変換部を備える。電源回生機能を有するコンバータの制御方式としては、ＰＷＭ制御方式や１２０度通電方式などがある。
【0004】
コンバータには、三相交流電源の各相の電圧検出値を検出するための入力電圧検出部が設けられている。入力電圧検出部によって検出された電圧検出値は、電力変換部の電力変換処理や三相交流電源の停電検出処理などのコンバータ内の各処理に用いられる。例えば、コンバータの回生動作は、入力電圧検出部によって三相交流電源の各相の電圧検出値を検出し、電圧検出値が最大となる相の上アームに設けられたスイッチング素子をオンするとともに三相交流電源の電圧が最小となる相に設けられた下アームのスイッチング素子をオンするよう電力変換部を制御することで実現される。入力電圧検出部の接続部には三相交流電源の各相に対応した入力端子が設けられている。コンバータにおける各処理を正しく実行するためには、三相交流電源の各相と入力電圧検出部における対応する相の入力端子との間を正しく配線することが重要である。
【0005】
例えば、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部に流れる電流を検出するコンバータ電流検出回路と、直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ部と、前記コンバータ部の出力に接続された抵抗とスイッチング素子からなる回生電力放電回路と、前記回生電力放電回路の駆動を行う回生放電駆動回路と、前記インバータ部の制御を行うＣＰＵを備えたインバータ装置において、インバータの電源が投入された時に、前記回生放電駆動回路を動作させ前記回生電力放電回路に電流を流し、その電流が前記コンバータ電流検出回路にて検出されるか否かを前記ＣＰＵにて判定し、電流が流れなかった場合にインバータの運転動作を禁止することを特徴とするインバータの保護方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【0006】
例えば、交流電源を接続する入力端子を有し、該入力端子から供給される交流出力を直流出力に変換する整流回路と、スイッチング素子と整流素子とを逆並列接続した回路部を直列に接続した一対のスイッチ部にシャント抵抗を接続した直列接続回路部を複数個並列に接続したブリッジ回路を構成するとともに、該ブリッジ回路の両端が前記整流回路からの直流出力を蓄積するコンデンサの両端間に接続され、前記一対のスイッチ部の接続部から引き出された負荷接続端子を介して所定の負荷装置に交流電力を供給するインバータ回路と、前記回路部のスイッチング素子の導通を制御するためのスイッチング素子制御信号を前記インバータ回路に出力するとともに、前記シャント抵抗に流れた電流を検出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記一対のスイッチ部の前記シャント抵抗に接続されている回路部のスイッチング素子の全てがオンとなるようなスイッチング素子制御信号を生成して前記インバータ回路に出力するとともに、該スイッチング素子制御信号の入力によって検出された電流検出信号に基づいて、電流が０か否かにより前記負荷接続端子における電源装置の誤接続の有無を判定することを特徴とする電力変換装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【0007】
例えば、主回路端子のスイッチング時における三相電源から回生コンバータに入る状態データを検出する状態データ検出部と、前記状態データ検出部にて検出した状態データと予め定めた閾値とを比較する比較部と、前記比較部により比較された結果に基づき、主回路に入る三相電源と位相検出回路へ入る三相電源との配線状態を判断する判断部と、を備える電力変換装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【0008】
例えば、半導体スイッチング素子のオンオフにより交流電源電圧を任意の大きさ及び周波数の交流電圧に変換して出力する交流交流変換器において、前記変換器の正規の入力端子に印加されている交流電圧情報と、前記変換器の正規の出力端子に印加されている交流電圧の整流電圧情報とを用いて、前記変換器の正規の出力端子が交流電源側に接続され、かつ、正規の入力端子が負荷側に接続されている逆接続状態を検出することを特徴とする交流交流変換器の異常検出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】
【文献】特開２０００－１３９０８２号公報
【文献】特開２００８－２５３００８号公報
【文献】特開２０１４－１９５３７５号公報
【文献】特開２００６－３５２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
三相交流電源とコンバータ内の入力電圧検出部との配線作業は、コンバータを利用する作業者が行うことが多い。作業者が配線作業に不慣れだったり作業者の不注意などにより、三相交流電源の各相の電力線が、入力電圧検出部における対応する相とは異なる相の入力端子に誤配線される可能性がある。三相交流電源と入力電圧検出部との間に誤配線があると、コンバータ及びこれを備えるモータ駆動装置は正しく動作できず、アラーム停止したり故障する問題がある。また、当該誤配線に起因するアラーム停止が発生してしまうと、三相交流電源と入力電圧検出部との間を正しく配線し直さない限りはモータ駆動装置を動作させることができず、作業効率が悪い。したがって、電源回生機能を有するコンバータ及びこれを備えるモータ駆動装置においては、三相交流電源とコンバータ内の入力電圧検出部との間の誤配線に起因するアラーム停止や故障を防止する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示の一態様によれば、電源回生機能を有するコンバータは、三相交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、直流側の直流電力を交流電力に変換して三相交流電源側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する電力変換部と、三相交流電源側から電力変換部に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する入力電圧検出部と、電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、電力変換部の整流動作及び回生動作を制御する制御部と、電力変換部の回生動作時に電力変換部から三相交流電源側へ流れる回生電流の値を検出する回生電流検出部と、回生電流と所定の閾値との比較に基づき、入力電圧検出部と三相交流電源との間の配線状態を検出する配線状態検出部と、を備え、配線状態検出部は、制御部による演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して正規の相情報を割り当てる割当て部と、制御部が電圧検出値及び正規の相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、回生電流の値が閾値以下の場合は、入力電圧検出部と三相交流電源との間の配線は正しいと判定し、回生電流の値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部と三相交流電源との間の配線に誤りがあると判定する判定部と、を有する。
【0012】
また、本開示の一態様によれば、電源回生機能を有するコンバータは、三相交流電源側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、直流側の直流電力を交流電力に変換して三相交流電源側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する電力変換部と、三相交流電源側から電力変換部に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する入力電圧検出部と、電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、電力変換部の整流動作及び回生動作を制御する制御部と、電力変換部の回生動作時に電力変換部から三相交流電源側へ流れる回生電流の値を検出する回生電流検出部と、制御部による演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して暫定相情報を割り当てる割当て部と、制御部が電圧検出値及び暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、回生電流検出部により最小の回生電流が検出されたときに割当て部により割り当てられていた暫定相情報を、制御部による演算処理に用いる正規の相情報として設定する相情報設定部と、を備える。
【0013】
また、本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、上記コンバータと、コンバータの直流側に接続され、直流側の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と、を備える。
【発明の効果】
【0014】
本開示の一態様によれば、電源回生機能を有するコンバータ及びこれを備えるモータ駆動装置においては、三相交流電源とコンバータ内の入力電圧検出部との間の誤配線に起因するアラーム停止や故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置を示す図である。
【図2A】コンバータ内の電力変換部の回生動作を説明する図であって、三相ブリッジ回路からなる電力変換部を示す回路図である。
【図2B】コンバータ内の電力変換部の回生動作を説明する図であって、電源回生時における三相交流電源電圧の波形とパワー素子内のスイッチング素子のスイッチングパターンとの関係を示す図である。
【図3A】三相交流電源と入力電圧検出部との間の配線状態と回生電流との関係を説明する回路図であって、三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間が正しく配線されている場合を示す。
【図3B】三相交流電源と入力電圧検出部との間の配線状態と回生電流との関係を説明する回路図であって、三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間に誤配線がある場合を示す。
【図4A】コンバータの回生動作時におけるＤＣリンク電圧の正電位及び負電位並びに入力電圧検出部により検出される電圧検出値を示す波形図であって、図３Ａに示すように三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間が正しく配線されている場合を示す。
【図4B】コンバータの回生動作時におけるＤＣリンク電圧の正電位及び負電位並びに入力電圧検出部により検出される電圧検出値を示す波形図であって、図３Ｂに示すように三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間に誤配線がある場合を示す。
【図5】本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における配線状態検出処理の動作フローを示すフローチャートである。
【図6】三相交流電源の相と暫定相情報で規定される相との関係を例示する図である。
【図7】本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における相情報設定処理の動作フローを示すフローチャートである。
【図8】本開示の第２の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置を示す図である。
【図9】本開示の第２の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における相情報設定処理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】
【0016】
以下図面を参照して、配線状態検出部を有するコンバータ及び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、図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。
【0017】
図１は、本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置を示す図である。
【0018】
一例として、三相交流電源４に接続されたモータ駆動装置１００により、モータ５を制御する場合について示す。三相交流電源４の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源などがある。また、本実施形態においては、モータ５の種類は特に限定されず、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。モータ５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、モータ５を三相交流モータとしている。モータ５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、産業機械などが含まれる。
【0019】
図１に示すように、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置１００は、コンバータ１と、インバータ３と、ＤＣリンクコンデンサ６と、交流リアクトル７とを備える。
【0020】
コンバータ１は、ダイオードの整流動作及びスイッチング素子のオンオフ動作により、三相交流電源４側の交流電力とＤＣリンクの直流電力との間で双方向に電力変換を行うことができる電源回生可能な整流器として構成される。
【0021】
コンバータ１の直流出力側には、インバータ３が接続される。コンバータ１の直流出力側とインバータ３の直流入力側とを電気的に接続する回路部分は「ＤＣリンク」と称される。なお、ＤＣリンクは、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」、「直流母線」あるいは「直流中間回路」などとも別称されることもある。
【0022】
インバータ３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フルブリッジ回路からなる。スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ－ＯＦＦ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、トランジスタなどがある。図１に示す例では、モータ５を三相交流モータとしたので、インバータ３は三相フルブリッジ回路で構成される。モータ５が単相交流モータである場合は、インバータ３は単相ブリッジ回路で構成される。
【0023】
インバータ３は、上位制御装置（図示せず）の指令に基づき内部のスイッチング素子のオンオフ動作がＰＷＭ制御されることで、ＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換して交流側のモータ５へ供給するとともに、モータ５の減速により回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ戻す。モータ５は、インバータ３から供給される交流電力に基づいて、速度、トルクまたは回転子の位置が制御される。インバータ３を制御する上位制御装置は、アナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいは演算処理装置のみで構成されてもよい。インバータ３を制御する上位制御装置を構成し得る演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。
【0024】
ＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサ６が設けられる。ＤＣリンクコンデンサ６は、インバータ３が交流電力を生成するために用いられる直流電力を蓄積する機能及びコンバータ１の直流出力の脈動分を抑える機能を有する。ＤＣリンクコンデンサ６の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。
【0025】
コンバータ１の交流入力側と三相交流電源４との間には、交流リアクトル７が設けられる。
【0026】
続いて、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置１００内のコンバータ１についてより詳細に説明する。
【0027】
本開示の第１の実施形態によれば、コンバータ１は、電力変換部１１と、入力電圧検出部１２と、制御部１３と、回生電流検出部１４と、配線状態検出部１５と、相情報設定部１６とを備える。
【0028】
例えばモータ駆動装置１００の設置時やメンテナンス時に、作業者によって入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４の各相の電力線との配線作業が行われる。入力電圧検出部１２は、三相交流電源４側からコンバータ１の主電力変換回路である電力変換部１１に入力される各相電圧についての電圧検出値を検出する。入力電圧検出部１２により検出された各相電圧についての電圧検出値は、電力変換部１１を制御するための制御部１３に送られる。なお、「入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４の各相の電力線との配線」については、単に「入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線」及びこれに類する表現にて記載することがある。
【0029】
制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値を用いた演算処理に基づいて、電力変換部１１の整流動作及び回生動作を制御する。制御部１３による演算処理の際には、入力電圧検出部１２により検出された三相分の電圧検出値に対して相情報が割り当てられる。相情報は、三相分の電圧検出値の各々が、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相のうちのどの相に対応するかを示すものである。制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と相情報とを用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。以下、制御部１３の演算処理で用いられる相情報で規定される相を、Ｒ’相、Ｓ’相及びＴ’相で表すことで、三相交流電源４の実際の相であるＲ相、Ｓ相、及びＴ相と区別する。
【0030】
電力変換部１１は、ダイオードとこのダイオードに逆並列に接続されたスイッチング素子とからなるパワー素子が各相の上アーム及び下アームの各々に設けられた三相ブリッジ回路を有する。スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがある。電力変換部１１内のスイッチング素子のオンオフ動作は、制御部１３によりＰＷＭスイッチング制御方式または１２０度通電方式に従って制御される。電力変換部１１は、制御部１３によるスイッチング素子の制御により、三相交流電源４側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流側へ出力する整流動作と、直流側の直流電力を交流電力に変換して三相交流電源４側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する。
【0031】
コンバータ１内の電力変換部１１の整流動作は、制御部１３が電力変換部１１内の全てのスイッチング素子をオフに制御することで実現される。
【0032】
コンバータ１内の電力変換部１１の回生動作については、図２Ａ及び図２Ｂを参照してより詳細に説明する。図２Ａは、コンバータ内の電力変換部の回生動作を説明する図であって、三相ブリッジ回路からなる電力変換部を示す回路図である。図２Ｂは、コンバータ内の電力変換部の回生動作を説明する図であって、電源回生時における三相交流電源電圧の波形とパワー素子内のスイッチング素子のスイッチングパターンとの関係を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、三相交流電源４の各相と入力電圧検出部１２における対応する相の入力端子３２との間が正しく配線されている場合を例にとり説明する。
【0033】
図２Ａに示すように、コンバータ１の電力変換部１１は、Ｒ相、Ｓ相、及びＴ相の３つのレグを有する。各相のレグは、上アーム及び下アームを有する。ここでは、各アームを、Ｒ相上アーム、Ｒ相下アーム、Ｓ相上アーム、Ｓ相下アーム、Ｔ相上アーム、及びＴ相下アームと称する。Ｒ相上アームにはスイッチング素子ＳRUが設けられ、Ｒ相下アームにはスイッチング素子ＳRLが設けられる。Ｓ相上アームにはスイッチング素子ＳSUが設けられ、Ｓ相下アームにはスイッチング素子ＳSLが設けられる。Ｔ相上アームにはスイッチング素子ＳTUが設けられ、Ｔ相下アームにはスイッチング素子ＳTLが設けられる。
【0034】
コンバータ１内の電力変換部１１を回生動作させる場合、制御部１３は、入力電圧検出部１２によって検出された電圧検出値が最大となる相の上アームに設けられたスイッチング素子をオンするとともに入力電圧検出部１２によって検出された電圧検出値が最小となる相の下アームに設けられたスイッチング素子をオンするよう、各相各アームに設けられたスイッチング素子を制御する。上述のように、入力電圧検出部１２により検出された三相分の電圧検出値に、制御部１３が電力変換部１１の電力変換動作を制御するための相情報であるＲ’相、Ｓ’相及びＴ’相が割り当てられる。
【0035】
例えば、図２Ｂに示すように、Ｒ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＴ’相 として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＲ相上アームのスイッチング素子ＳRU及びＴ相下アームのスイッチング素子ＳTLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。Ｓ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＴ’相 として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＳ相上アームのスイッチング素子ＳSU及びＴ相下アームのスイッチング素子ＳTLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。Ｓ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＲ’相として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＳ相上アームのスイッチング素子ＳSU及びＲ相下アームのスイッチング素子ＳRLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。Ｔ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＲ’相 として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＴ相上アームのスイッチング素子ＳTU及びＲ相下アームのスイッチング素子ＳRLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。Ｔ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＳ’相として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＴ相上アームのスイッチング素子ＳTU及びＳ相下アームのスイッチング素子ＳSLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。Ｒ’相として割り当てられた電圧検出値が最大となりＳ’相として割り当てられた電圧検出値が最小となる位相区間では、制御部１３は、電力変換部１１のＲ相上アームのスイッチング素子ＳRU及びＳ相下アームのスイッチング素子ＳSLがそれぞれオンとなるように制御し、それ以外のアームのスイッチング素子はオフとなるように制御する。
【0036】
このように、コンバータ１内の電力変換部１１の回生動作時においては、各スイッチング素子それぞれについて、オンとなる状態が三相交流電源４の１周期あたり１２０度の位相区間にわたって存在し、入力電圧検出部１２によって検出される最大及び最小となる電圧検出値が入れ替わる度に、オンするスイッチング素子が切り替わる。
【0037】
図１に説明を戻すと、回生電流検出部１４は、制御部１３が正規の相情報と入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値とを用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御したときにおいて、電力変換部１１から三相交流電源４側へ流れる回生電流の値を検出する。なお、回生電流検出部１４として、コンバータ１内に一般的に設けられる入力電流検出部３１を流用してもよい。すなわち、一般的に設けられる入力電流検出部３１は、整流動作時には三相交流電源４側から電力変換部１１へ流れ込む電流（例えば力行電流）の値を検出し、回生動作時には電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出す回生電流の値を検出する。このような入力電流検出部３１の機能の１つとして、回生電流検出部１４を実現してもよい。
【0038】
配線状態検出部１５は、回生電流検出部１４により検出された回生電流の値と所定の閾値との比較に基づき、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線状態を検出する。すなわち、配線状態検出部１５は、回生電流の値が閾値以下の場合は、入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線は正しいと判定し、回生電流の値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部と前記三相交流電源との間の配線に誤りがあると判定する。
【0039】
電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出す回生電流は、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間に誤配線がある場合の方が、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間が正しく配線されている場合に比べて、より大きくなる。この理由について、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。
【0040】
図３Ａは、三相交流電源と入力電圧検出部との間の配線状態と回生電流との関係を説明する回路図であって、三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間が正しく配線されている場合を示す。図３Ｂは、三相交流電源と入力電圧検出部との間の配線状態と回生電流との関係を説明する回路図であって、三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間に誤配線がある場合を示す。図３Ａ及び図３Ｂでは、電力変換部１１、入力電圧検出部１２及び入力端子３２以外のコンバータ１の構成要素については、図示を省略している。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、インバータ３及びモータ５についても、図示を省略している。
【0041】
図４Ａは、コンバータの回生動作時におけるＤＣリンク電圧の正電位及び負電位並びに入力電圧検出部により検出される電圧検出値を示す波形図であって、図３Ａに示すように三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間が正しく配線されている場合を示す。図４Ｂは、コンバータの回生動作時におけるＤＣリンク電圧の正電位及び負電位並びに入力電圧検出部により検出される電圧検出値を示す波形図であって、図３Ｂに示すように三相交流電源の各相と入力電圧検出部の入力端子との間に誤配線がある場合を示す。
【0042】
図３Ａに示すように、三相交流電源４の各相と入力電圧検出部１２における対応する相の入力端子３２との間が正しく配線されている場合、三相交流電源４のＲ相の電圧は入力電圧検出部１２によってＲ’相の電圧検出値として検出され、三相交流電源４のＳ相の電圧は入力電圧検出部１２によってＳ’相の電圧検出値として検出され、三相交流電源４のＴ相の電圧は入力電圧検出部１２によってＴ’相の電圧検出値として検出され、それぞれ制御部１３に送られる。よって、制御部１３によるコンバータ１の電力変換動作の制御用に設定されているＲ’相、Ｓ’相及びＴ’相の順番と三相交流電源４のＲ相、Ｓ相及びＴ相の順番とは一致している。図４Ａに示すように、制御部１３は、電力変換部１１に入力される三相交流電源４のＲ相、Ｔ相及びＳ相の電圧検出値をＲ’相、Ｔ’相及びＳ’相の電圧検出値と認識して電力変換部１１のスイッチング素子をオンオフ制御することで、電力変換部１１の回生動作を制御する。したがって、図４Ａに示すように、電圧検出値が最大となる相に対応するスイッチング素子がオンされるので、ＤＣリンク電圧の正電位ＶdcPと入力電圧検出部１２により検出される最大となる相の電圧検出値との電位差（白抜きの矢印）は小さい。同様に、電圧検出値が最小となる相に対応するスイッチング素子がオンされるので、ＤＣリンク電圧の負電位ＶdcNと入力電圧検出部１２により検出される最小となる相の電圧検出値との電位差（白抜きの矢印）は小さい。したがって、電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出る回生電流は小さい。
【0043】
図３Ｂに示すように、三相交流電源４のＲ相とＳ相とが入れ替わって入力電圧検出部１２の入力端子３２に接続されるような誤配線がある場合、三相交流電源４の「Ｓ相」の電圧は入力電圧検出部１２によってＲ’相の電圧検出値として検出され、三相交流電源４の「Ｒ相」の電圧は入力電圧検出部１２によってＳ’相の電圧検出値として検出され、三相交流電源４のＴ相の電圧は入力電圧検出部１２によってＴ’相の電圧検出値として検出され、それぞれ制御部１３に送られる。よって、制御部１３によるコンバータ１の電力変換動作の制御用に設定されているＲ’相、Ｓ’相及びＴ’相の順番は三相交流電源４のＳ相、Ｒ相及びＴ相の順番と一致しない。図４Ｂに示すように、制御部１３は、Ｔ相の電圧検出値についてはＴ’相の電圧検出値として認識するものの、Ｓ相の電圧検出値はＲ’相の電圧検出値として認識し、Ｒ相の電圧検出値はＳ’相の電圧検出値として認識してしまう。つまり、制御部１３は、電力変換部１１に入力される三相交流電源４の本来のＲ相、Ｔ相及びＳ相の電圧検出値をＲ’相、Ｓ’相及びＴ’相の電圧検出値と認識して電力変換部１１のスイッチング素子をオン制御することで、電力変換部１１の回生動作を制御することになる。したがって、図４Ｂに示すように、電圧検出値が最大ではない相に対応するスイッチング素子がオンされてしまうので、ＤＣリンク電圧の正電位ＶdcPとオンされた相のスイッチング素子に対応する電圧検出値（すなわち最大ではない相の電圧検出値）との電位差（白抜きの矢印）は大きくなる。同様に、ＤＣリンク電圧の負電位ＶdcNとオンされた相のスイッチング素子に対応する電圧検出値（すなわち最小ではない相の電圧検出値）との電位差（白抜きの矢印）は大きくなる。このため、電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出る回生電流は大きくなる。
【0044】
このように、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間に誤配線がある場合は、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間が正しく配線されている場合に比べて、スイッチング素子のオン時（導通時）におけるＤＣリンク電圧の正電位ＶdcPと最大となる相の電圧検出値との電位差、及びスイッチング素子のオン時（導通時）におけるＤＣリンク電圧の負電位ＶdcNと最小となる相の電圧検出値との電位差が大きくなるので、電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出す回生電流は、より大きくなる。
【0045】
そこで、本開示の第１の実施形態によるコンバータ１内の配線状態検出部１５は、制御部１３が電圧検出値及び正規の相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御したときにおいて、回生電流の値が予め規定された閾値以下の場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定し、回生電流の値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定する。このため、配線状態検出部１５は、割当て部２１及び判定部２２を有する。
【0046】
割当て部２１は、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、正規の相情報を割り当てる。「正規」の相情報とは、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間が正しく配線された状態において制御部１３の制御により電力変換部１１が回生動作を正常に実行することができるよう、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値に割り当てられた相情報である。割り当てられた正規の相情報は、制御部１３へ送られる。
【0047】
判定部２２は、制御部１３が電圧検出値及び正規の相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御したときにおいて、回生電流の値が閾値以下の場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定し、回生電流の値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定する。なお、入力電流検出部３１内に設けられる回生電流検出部１４は、二相分または三相分の回生電流を検出するので、判定部２２は、各相についての回生電流の値と閾値とを比較し、少なくとも一相分の回生電流の波高値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定してもよい。またあるいは、判定部２２は、回生電流検出部１４が検出した二相分の入力電流を二相座標上のベクトルノルムに変換し、当該ベクトルノルムが閾値より大きい場合に、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定してもよい。
【0048】
配線状態検出処理に用いられる閾値は、次のように設定すればよい。例えば、モータ駆動装置１００においてはコンバータ１の電力変換部１１の交流入力側の過電流発生を検知するための閾値が設定されることがあるが、この閾値を、配線状態検出処理に用いられる閾値と兼用にしてもよい。また例えば、モータ駆動装置１００の工場出荷前までに、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間を正しく配線したうえで制御部１３が電圧検出値及び正規の相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１を回生動作させ、このとき回生電流検出部１４により検出される回生電流の値よりも例えば数十パーセント程度高い値を、閾値に設定してもよい。なおここで示した数値例はあくまでも一例であって、これ以外の値であってもよい。また例えば、コンピュータによるシミュレーションにより、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間を正しく配線した状態の下での電力変換部１１の回生動作を再現し、コンバータ１の電力変換部１１の交流入力側の電流値（回生電流の値）とモータ駆動装置１００におけるアラーム信号の出力の有無との関係性などを事前に求めたうえで、閾値を設定してもよい。なお、閾値については、書き換え可能な記憶部（図示せず）に記憶されて外部機器によって書き換え可能であってもよく、これによれば閾値を一旦設定した後であっても必要に応じて適切な値に変更することができる。
【0049】
配線状態検出部１５による配線状態の検出結果（判定結果）は、例えば表示部（図示せず）に表示される。表示部の例としては、単体のディスプレイ装置、コンバータ１に付属のディスプレイ装置、モータ駆動装置１００に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。またあるいは、配線状態検出部１５による配線状態の検出結果（判定結果）を、例えば音声、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て出力させてもよい。本開示の第１の実施形態によれば、作業者は、三相交流電源４とコンバータ１内の入力電圧検出部１２との間に誤配線があることを容易に把握することができる。よって、作業者は、三相交流電源からの各相の電力線を、入力電圧検出部における対応する相の入力端子に正しく接続し直すといった対応をとることも容易となる。
【0050】
図５は、本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における配線状態検出処理の動作フローを示すフローチャートである。
【0051】
配線状態検出部１５による配線状態検出処理は、モータ駆動装置１００の設置時やメンテナンス時に作業者によって入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４の各相の電力線との配線作業が行われた際に、実行される。ステップＳ１０１において、配線状態検出部１５内の割当て部２１は、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、正規の相情報を割り当てる。割り当てられた正規の相情報は、制御部１３へ送られる。
【0052】
ステップＳ１０２において、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値及び割当て部２１により割り当てられた正規の相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御する。
【0053】
ステップＳ１０３において、回生電流検出部１４は、電力変換部１１から三相交流電源４側へ流れる回生電流の値を検出する。
【0054】
ステップＳ１０４において、回生電流検出部１４により検出された回生電流の値と閾値とを比較し、回生電流の値が閾値以下であるか否かを判定する。回生電流の値が閾値以下であると判定された場合はステップＳ１０５へ進み、回生電流の値が閾値より大きいと判定された場合はステップＳ１０６へ進む。
【0055】
ステップＳ１０５において、配線状態検出部１５内の判定部２２は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定する。
【0056】
ステップＳ１０６において、配線状態検出部１５内の判定部２２は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定する。なお、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定された場合は、制御部１３は全てのスイッチング素子をオフに制御することで回生電流の発生を抑制するようにしてよい。これにより、コンバータ１及びモータ駆動装置１００の故障をより確実に防ぐことができる。
【0057】
ステップＳ１０５及びＳ１０６における配線状態検出部１５内の判定部２２による配線状態の検出結果（判定結果）は、例えば、表示部（図示せず）に表示されるか、音響機器にて出力させる。これにより、作業者は、三相交流電源４とコンバータ１内の入力電圧検出部１２との間に誤配線があるか正常な配線であるかを容易に把握することができる。よって、作業者は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の誤配線があったと確認した場合は、正しく配線し直すといった対応をとることができる。作業者は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線が正常である確認した場合は、モータ駆動装置１００を通常通りに動作させるための準備に取りかかることができる。
【0058】
第１の実施形態をさらに拡張して、上述の配線状態検出部１５による配線状態の検出結果に基づいて、相情報設定部１６により、制御部１３による演算処理に用いる正規の相情報を自動的に設定するようにしてもよい。以下、正規の相情報の設定処理について説明する。
【0059】
図１に示す割当て部２１において、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、暫定的な相情報である「暫定相情報」を割り当てる。配線状態検出部１５による配線状態検出処理の実行中は、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と暫定相情報を用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。
【0060】
判定部２２は、制御部１３が電圧検出値及び暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御したときにおいて、回生電流の値が閾値以下の場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定し、回生電流の値が閾値より大きい場合は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定する。
【0061】
図６は、三相交流電源の相と暫定相情報で規定される相との関係を例示する図である。三相交流電源４の相数「３」に対応して、制御部１３によるコンバータ１の電力変換動作の制御用に３つの相すなわち第１相、第２相及び第３相を設定する必要がある。よって、各相の電圧検出値に対して割当て部２１により割り当てられる暫定相情報は、合計６パターンある。すなわち、第１相がＲ’相であり第２相がＳ’相であり第３相がＴ’相である第１番目の暫定相情報と、第１相がＲ’相であり第２相がＴ’相であり第３相がＳ’相である第２番目の暫定相情報と、第１相がＳ’相であり第２相がＲ’相であり第３相がＴ’相である第３番目の暫定相情報と、第１相がＴ’相であり第２相がＲ’相であり第３相がＳ’相である第４番目の暫定相情報と、第１相がＳ’相であり第２相がＴ’相であり第３相がＲ’相である第５番目の暫定相情報と、第１相がＴ’相であり第２相がＳ’相であり第３相がＲ’相である第６番目の暫定相情報である。
【0062】
一例として、図６の「実際の相」として示すように、入力電圧検出部１２の入力端子３２のうちの第１の相に対応する端子に三相交流電源４のＳ相の電力線が接続され、入力電圧検出部１２の入力端子３２のうちの第２の相に対応する端子に三相交流電源４のＲ相の電力線が接続され、入力電圧検出部１２の入力端子３２のうちの第３の相に対応する端子に三相交流電源４のＴ相の電力線が接続されている例について説明する。この例の場合、第１番目、第２番目、及び第４番目～第６番目の暫定相情報で規定される相順は入力電圧検出部１２の入力端子３２に接続された三相交流電源４の相順と一致していないので、これら暫定相情報と電圧検出値とを用いて制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御を実行すると、回生電流検出部１４により検出される回生電流の値は大きくなり閾値を超える。したがって、判定部２２は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定する。一方、第３番目の暫定相情報で規定される相順は入力電圧検出部１２の入力端子３２に接続された三相交流電源４の相順と一致しているので、これら暫定相情報と電圧検出値とを用いて制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御を実行すると、回生電流検出部１４により検出される回生電流の値は小さくなり閾値以下となる。したがって、判定部２２は、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定する。
【0063】
相情報設定部１６は、判定部２２により入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定されたときに割当て部２１により割り当てられていた暫定相情報を、制御部１３による演算処理に用いる正規の相情報として設定する。設定した正規の相情報は記憶部２３に記憶され、相情報設定処理を完了する。その後、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と記憶部２３に記憶された正規の相情報とを用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。なお、相情報設定部１６により設定された正規の相情報は記憶部２３に記憶されるので、コンバータ１及びモータ駆動装置１００の電源が遮断された後に再度電源投入があったときも、記憶部２３に記憶された正規の相情報を利用することができる。
【0064】
一方、判定部２２により入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線に誤りがあると判定された場合は、割当て部２１は、当該判定の際に割り当てられていた暫定相情報に代えて、新たなる暫定相情報を設定する。制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と暫定相情報を用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御し、判定部２２はこの状態の下で判定処理を実行する。判定部２２により入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定されるまで、割当て部２１は暫定相情報を変更して割り当てていき、制御部１３は割り当てられた暫定相情報にて電力変換部１１の回生動作の制御を実行する。上述のように暫定相情報は合計６パターンあるので、判定部２２により入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定されるまで、暫定相情報の割当て処理及び回生電流の判定処理は最大６回行われる。
【0065】
図７は、本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における相情報設定処理の動作フローを示すフローチャートである。
【0066】
相情報設定部１６による相情報設定処理は、モータ駆動装置１００の設置時やメンテナンス時に作業者によって入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４の各相の電力線との配線作業が行われた際に、実行される。ステップＳ２０１において、配線状態検出部１５内の割当て部２１は、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、暫定相情報を割り当てる。割り当てられた暫定相情報は、制御部１３へ送られる。
【0067】
ステップＳ２０２において、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値及び割当て部２１により割り当てられた暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御する。
【0068】
ステップＳ２０３において、回生電流検出部１４は、電力変換部１１から三相交流電源４側へ流れる回生電流の値を検出する。
【0069】
ステップＳ２０４において、回生電流検出部１４により検出された回生電流の値と閾値とを比較し、回生電流の値が閾値以下であるか否かを判定する。回生電流の値が閾値以下であると判定された場合はステップＳ２０５へ進み、回生電流の値が閾値より大きいと判定された場合はステップＳ２０６へ進む。
【0070】
ステップＳ２０４において回生電流の値が閾値より大きいと判定された場合は、ステップＳ２０６において、割当て部２１は、当該判定の際に割り当てられていた暫定相情報に代えて、新たなる暫定相情報を設定する。その後、ステップＳ２０２へ戻る。ステップＳ２０４において回生電流の値が閾値以下と判定されるまで（すなわち入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定されるまで）、ステップＳ２０２～Ｓ２０４及びＳ２０６の処理が繰り返し実行される（最大６回）。
【0071】
ステップＳ２０４において回生電流の値が閾値以下であると判定された場合は、ステップＳ２０５において、判定部２２は入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間の配線は正しいと判定し、このときに割当て部２１により割り当てられていた暫定相情報を、制御部１３による演算処理に用いる正規の相情報として設定する。設定した正規の相情報は記憶部２３に記憶され、配線状態検出部１５による配線状態検出処理を完了する。配線状態検出部１５による配線状態検出処理の完了後は、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と記憶部２３に記憶された正規の相情報とを用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。
【0072】
このように、第１の実施形態によれば、仮に三相交流電源４と入力電圧検出部１２との間に誤配線があったとしても、配線状態検出部１５の配線状態検出処理及び相情報設定部１６の相情報設定処理により、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値に対して、電力変換部１１を正常に回生動作させることができる相情報を自動的に割り当てることができる。したがって、誤配線に起因するコンバータ１及びモータ駆動装置１００のアラーム停止や故障を防止することができる。また、電圧検出値に対して適切な相情報が自動的に割り当てられるので、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間を配線し直す必要はなくモータ駆動装置１００を動作させるので、作業効率が向上する。例えば作業者が配線作業に不慣れで誤配線してしまったとしても、電力変換部１１を正常に回生動作させることができる相情報を自動的に設定するので、コンバータ１及びモータ駆動装置１００のアラーム停止や故障を防止することができる。
【0073】
続いて、本開示の第２の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と同様、「電力変換部１１から三相交流電源４へ流れ出す回生電流は、入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４との間に誤配線がある場合の方が正しく配線されている場合に比べて、より大きくなる」という特性を利用するものである。ただし、第２の実施形態は、制御部が電圧検出値及び暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部の回生動作を制御したときにおいて、回生電流検出部により最小の回生電流の値が検出されたときに割当て部により割り当てられていた暫定相情報を、制御部による演算処理に用いる正規の相情報として設定する点で、第１の実施形態とは異なる。
【0074】
図８は、本開示の第２の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置を示す図である。
【0075】
一例として、三相交流電源４に接続されたモータ駆動装置１００により、モータ５を制御する場合について示す。三相交流電源４の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源などがある。また、本実施形態においては、モータ５の種類は特に限定されず、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。モータ５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、モータ５を三相交流モータとしている。モータ５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、産業機械などが含まれる。
【0076】
図８に示すように、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置１００は、コンバータ１と、インバータ３と、ＤＣリンクコンデンサ６と、交流リアクトル７とを備える。また、本開示の第２の実施形態によるコンバータ１は、電力変換部１１と、入力電圧検出部１２と、制御部１３と、回生電流検出部１４と、割当て部１７と、相情報設定部１８とを備える。
【0077】
インバータ３、ＤＣリンクコンデンサ６、交流リアクトル７、電力変換部１１、入力電圧検出部１２、及び制御部１３、及び回生電流検出部１４については、第１の実施形態と同様である。
【0078】
割当て部１７は、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、暫定相情報を割り当てる。暫定相情報については第１の実施形態に関して説明した通りである。相情報設定部１８による相情報設定処理の実行中は、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と暫定相情報を用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。上述のように各相の電圧検出値に対して割当て部１７により割り当てられる暫定相情報は合計６パターンあるが、これら６パターン全ての暫定相情報について、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御を実行して回生電流検出部１４により回生電流の値を検出する。すなわち、回生電流検出部１４は、６パターンの暫定相情報に対応して６種類の回生電流の値を検出することになる。検出された回生電流の値は、対応する暫定相情報と紐付けされて記憶部２３に記憶される。
【0079】
相情報設定部１８は、制御部１３が電圧検出値及び暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御したときにおいて、回生電流検出部１４により最小の回生電流の値が検出されたときに割当て部１７により割り当てられていた暫定相情報を記憶部２３から読み出し、制御部１３による演算処理に用いる正規の相情報として設定する。設定した正規の相情報は記憶部２３に記憶され、相情報設定処理を完了する。その後、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と記憶部２３に記憶された正規の相情報とを用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。なお、相情報設定部１８により設定された正規の相情報は記憶部２３に記憶されるので、コンバータ１及びモータ駆動装置１００の電源が遮断された後に再度電源投入があったときも、記憶部２３に記憶された正規の相情報を利用することができる。
【0080】
図９は、本開示の第１の実施形態によるコンバータ及びモータ駆動装置における相情報設定処理の動作フローを示すフローチャートである。
【0081】
相情報設定部１８による相情報設定処理は、モータ駆動装置１００の設置時やメンテナンス時に作業者によって入力電圧検出部１２の入力端子３２と三相交流電源４の各相の電力線との配線作業が行われた際に、実行される。図６を参照して説明したように各相の電圧検出値に対して割当て部１７により割り当てられる暫定相情報は合計６パターンあるが、これら６パターンの暫定相情報を識別番号Ｎ（ただし、１≦Ｎ≦６）を用いて識別する。
【0082】
ステップＳ３０１において、割当て部１７は、初期設定として、暫定相情報の識別番号Ｎを１に設定する。ステップＳ３０１における暫定相情報の識別番号Ｎの１の設定は、例えば、作業者のコンバータ１への入力装置を用いた入力操作によって行われてもよく、あるいは相情報設定部１８による相情報設定処理の開始時に自動的に行われてもよく、あるいはモータ駆動装置１００もしくはコンバータ１の電源投入時に自動的に行われてもよい。
【0083】
ステップＳ３０２において、割当て部１７は、制御部１３による電力変換部１１の回生動作の制御のための演算処理に用いる電圧検出値の各相に対して、第Ｎ番目の暫定相情報を割り当てる。割り当てられた第Ｎ番目の暫定相情報は、制御部１３へ送られる。
【0084】
ステップＳ３０３において、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値及び割当て部２１により割り当てられた第Ｎ番目の暫定相情報を用いて演算処理を実行して電力変換部１１の回生動作を制御する。
【0085】
ステップＳ３０４において、回生電流検出部１４は、電力変換部１１から三相交流電源４側へ流れる回生電流の値を検出し、その値を記憶部２３に記憶する。
【0086】
ステップＳ３０５において、割当て部１７は、暫定相情報の識別番号Ｎが６であるか否かを判定する。暫定相情報の識別番号Ｎが６であると判定された場合はステップＳ３０６へ進み、暫定相情報の識別番号Ｎが６であると判定されなかった場合はステップＳ３０７へ進む。
【0087】
ステップＳ３０７において、割当て部１７は、暫定相情報の識別番号Ｎを１つインクリメントする。その後、ステップＳ３０２へ戻る。
【0088】
相情報設定部１８は、記憶部２３に記憶されていた６パターンの暫定相情報に対応した６種類の回生電流の値の中から、最小の回生電流の値が検出されたときに割当て部１７により割り当てられていた暫定相情報を読み出し、制御部１３による演算処理に用いる正規の相情報として設定する。設定した正規の相情報は記憶部２３に記憶され、相情報設定処理を完了する。その後、制御部１３は、入力電圧検出部１２により検出された各相の電圧検出値と記憶部２３に記憶された正規の相情報とを用いて演算処理を実行し、電力変換部１１の電力変換動作を制御する。
【0089】
このように、第２の実施形態によれば、仮に三相交流電源４と入力電圧検出部１２との間に誤配線があったとしても、相情報設定部１８による相情報設定処理により、入力電圧検出部１２により検出された電圧検出値に対して、電力変換部１１を正常に回生動作させることができる相情報を自動的に割り当てることができる。したがって、誤配線に起因するコンバータ１及びモータ駆動装置１００のアラーム停止や故障を防止することができる。また、電圧検出値に対して適切な相情報が自動的に割り当てられるので、入力電圧検出部１２と三相交流電源４との間を配線し直す必要はなくモータ駆動装置１００を動作させるので、作業効率が向上する。例えば作業者が配線作業に不慣れで誤配線してしまったとしても、コンバータ１及びモータ駆動装置１００のアラーム停止や故障を防止することができる。
【0090】
制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７は、演算処理装置のみで構成されてもよく、あるいはアナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいはアナログ回路のみで構成されてもよい。制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７を構成し得る演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。例えば、制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７の各機能を実現することができる。またあるいは、制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７を、各部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。またあるいは、制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７を、各部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記録媒体として実現してもよい。またあるいは、制御部１３、配線状態検出部１５、相情報設定部１６及び１８、並びに割当て部１７は、例えば工作機械の数値制御装置内に設けられてもよく、ロボットを制御するロボットコントローラ内に設けられてもよい。
【0091】
記憶部２３は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどで構成される。
【0092】
入力電圧検出部１２、及び回生電流検出部１４は、アナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいは演算処理装置のみで構成されてもよく、あるいはアナログ回路のみで構成されてもよい。入力電圧検出部１２、及び回生電流検出部１４については、コンバータ１またはモータ駆動装置１００に一般的に設けられるものを流用してもよい。
【符号の説明】
【0093】
１ コンバータ
３ インバータ
４ 三相交流電源
５ モータ
６ ＤＣリンクコンデンサ
７ 交流リアクトル
１１ 電力変換部
１２ 入力電圧検出部
１３ 制御部
１４ 回生電流検出部
１５ 配線状態検出部
１６ 相情報設定部
２１ 割当て部
２２ 判定部
２３ 記憶部
３１ 入力電流検出部
３２ 入力端子
１００ モータ駆動装置
ＳRU Ｒ相上アームのスイッチング素子
ＳRL Ｒ相下アームのスイッチング素子
ＳSU Ｓ相上アームのスイッチング素子
ＳSL Ｓ相下アームのスイッチング素子
ＳTU Ｔ相上アームのスイッチング素子
ＳTL Ｔ相下アームのスイッチング素子
３ インバータ
４ 三相交流電源
５ モータ
６ ＤＣリンクコンデンサ
７ 交流リアクトル
１１ 電力変換部
１２ 入力電圧検出部
１３ 制御部
１４ 回生電流検出部
１５ 配線状態検出部
１６ 相情報設定部
２１ 割当て部
２２ 判定部
２３ 記憶部
３１ 入力電流検出部
３２ 入力端子
１００ モータ駆動装置
ＳRU Ｒ相上アームのスイッチング素子
ＳRL Ｒ相下アームのスイッチング素子
ＳSU Ｓ相上アームのスイッチング素子
ＳSL Ｓ相下アームのスイッチング素子
ＳTU Ｔ相上アームのスイッチング素子
ＳTL Ｔ相下アームのスイッチング素子
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】