JP2012105455A

JP2012105455A - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2012105455A
Application number: JP2010251915A
Authority: JP
Inventors: Junnosuke Imura; 淳之介井村; 英人 ▲高▼田; Hideto Takada; Kiminori Shimizu; 公徳清水
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: JP5523286B2

Abstract

【課題】従来例のノイズ耐量検知手段ではノイズの大きさを時間幅として検出し、監視することしかできず、例えば、非常に短い時間幅のノイズを検知することができず、また、ノイズ以外の原因で信号に乱れが生じた場合に検知することができない。
【解決手段】インバータ回路１とインバータ回路１の３相交流出力の電流を検出する電流検出装置４を備えたモータ制御装置において、ＡＤ変換器５，６のクロック信号とデータ信号を電流検出装置４に入力され、一定時間中のクロック数の測定を行うことでノイズレベルを検出し、通常のノイズだけでなく非常に短い時間幅のノイズも検知することができる制御装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズレベルを検出可能な電流検出回路を備えたモータ制御装置に関する。

本技術分野の背景技術として特許文献１がある。この特許文献１には、「アナログ・デジタル信号変換回路の出力を監視して耐ノイズ性を高める情報処理・制御装置およびそのノイズ耐量検知手段」が記載されている。

特開２００３−１４８９９７号公報

上述のように特許文献１にはノイズ耐量検知手段が記載されている。しかし、特許文献１の情報処理・制御装置はノイズの大きさを時間幅として検出し、監視することしかできない。このような情報処理・制御装置では、例えば、非常に短い時間幅のノイズを検知することができない。また、例えば、ノイズ以外の原因で信号に乱れが生じた場合に検知することができない。

そこで、本発明は、通常のノイズだけでなく非常に短い時間幅のノイズも検知することができる制御装置を提供する、例えば、ノイズを時間幅ではなく一定時間中のパルスの数として検出することができる制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ノイズ以外の原因で信号に乱れが生じた場合にも検知することができる制御装置を提供することを目的とする。

例えば、信号のパルス幅や信号同士の位相差を測定し、測定結果にばらつきが生じた際にはワーニング・アラームを出力し、一定時間以上ＨレベルあるいはＬレベルとなった場合には故障と判断しワーニング・アラームを出力する制御装置を提供することを目的とする。

上記手段を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載した構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、クロックに対するノイズを除去するためのデジタルフィルタの前後で一定時間中のクロック数の測定を行うことでノイズレベルを検出可能な電流検出回路を備えることを特徴とする。

本発明のモータ制御装置は、制御回路からベースドライブ回路を介して供給されるゲート駆動信号によりスイッチング動作を行い直流電圧を変換して３相交流電力を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路からサーボモータに供給される３相交流出力の電流を検出し、ＡＤ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換されたデジタルデータを検出する電流検出装置と、を備えたモータ制御装置において、前記電流検出装置に前記デジタルデータ信号と前記ＡＤ変換器のクロック信号とが入力され、前記クロック信号に基づいてノイズレベルを検出することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、前記クロック信号の一定時間中のクロック数の測定を行うことでノイズレベルを検出することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、前記ＡＤ変換器から出力された前記クロック信号及び前記デジタルデータ信号がＨレベルである時間、Ｌレベルである時間をそれぞれ測定することにより前記クロック信号及び前記デジタルデータ信号のパルス幅を計測することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、前記ＡＤ変換器から出力された前記クロック信号と前記デジタルデータ信号の位相差を測定することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、クロック数測定時間を変更することにより、ノイズ発生頻度を検知することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、クロック数測定異常、パルス幅測定異常、位相差測定異常が発生する頻度を計測し、ノイズ発生の頻度や大きさを検知することで、ノイズ源を特定することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置では、前記電流検出回路が前記クロック信号のノイズを除去するデジタルフィルタを備えており、前記デジタルフィルタの前後において一定時間中のクロック数を測定し、前記デジタルフィルタの前後の一定時間中のクロック数を比較することを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、前記デジタルフィルタの前後において、一定時間中のクロック数を測定し比較することで、前記デジタルフィルタの効果を知ることができることを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、検出したノイズレベルに応じて、前記電流検出回路内のデジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行うことを特徴とする。

また、本発明のモータ制御装置は、検出したノイズのレベルに応じてデジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行い、それに応じて制御ゲインを最適値に自動調整することを特徴とする。

本発明によれば、通常のノイズだけでなく非常に短い時間幅のノイズも検知することができる制御装置、またノイズ以外の原因で信号に乱れが生じた場合にも検知することができる制御装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１はモータ制御装置の構成図の例である。図２は本発明による電流検出回路の構成図である。図３はアラーム及びワーニングがどの回路で検出された異常であるか判定する方法を説明するフローチャートである。図４はクロック数測定時のワーニングあるいはアラームの検出方法を説明するためのフローチャートである。図５はクロック数測定回路の動作を説明するためのフローチャートである。図６はクロックあるいはデータのパルス幅測定時のワーニングあるいはアラームの検出方法を説明するためのフローチャートである。図７はクロックあるいはデータがＨレベルの時間を測定する回路の動作を説明するためのフローチャートである。図８はクロックあるいはデータがＬレベルの時間を測定する回路の動作を説明するためのフローチャートである。図９はクロックとデータの位相差測定時のワーニングあるいはアラームの検出方法を説明するためのフローチャートである。図１０はクロックとデータの位相差を、データがＨレベルになってからクロックがＬレベルになるまでの時間とし、これを検出する回路の動作を説明するためのフローチャートである。図１１はクロックとデータの位相差を、データがＬレベルになってからクロックがＬレベルになるまでの時間とし、これを検出する回路の動作を説明するためのフローチャートである。図１２は正常動作時のデジタルフィルタ前後のクロック及びデータのタイミング動作図の例である。図１３はノイズ発生時のデジタルフィルタ前後のクロック及びデータのタイミング動作図の例である。図１４は正常時と異常時のパルス幅測定結果を説明するタイミング動作図の例である。図１５は正常時と異常時の位相差測定結果を説明するタイミング動作図の例である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本実施例では、電流検出回路の保護方式を有するモータ制御装置の例を説明する。
図１は、本実施例の電流検出回路の保護方式を有するモータ制御装置の構成図の例である。この図において１はインバータ回路で６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、同じく６個のフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６からなる３相交流インバータ回路で構成されている。

そして、このインバータ回路１は制御回路３からベースドライブ回路２を介して供給されるゲート駆動信号によりスイッチング動作し、ＰＬ線とＮＬ線の間の直流電圧を３相交流電力に変換し、ＵＬ線とＶＬ線、ＷＬ線の間に３相交流電圧を出力する働きをする。このため、ベースドライブ回路２と制御回路３は線路ＣＳ１を介して相互に所定の信号の授受が得られるように構成されている。

７はサーボモータで、図示していないトルク伝達系を介して、同じく図示していない被駆動部に連結され、インバータ回路１から供給される３相交流電力に応じて所定の方向に、所定のトルクで、所定の回転速度で回転し、加工製造ラインなどの駆動機構を所定の速度と所定の力で動かし、位置決めする働きをする。

このとき、サーボモータ７の回転速度と回転位置はサーボモータ内蔵のエンコーダ８により検出され、線路ＣＳ３を介して制御回路３にフィードバッグされる。また、このとき、サーボモータ７のＵ相に流れる電流ＵＬはＡＤ変換器５により、Ｗ相に流れるＷＬはＡＤ変換器６により、アナログ信号からデジタル信号に変換され、電流検出回路４によって検出される。この電流検出値が線路ＣＳ２を介して制御回路３にフィードバッグされ、インバータ回路１の制御に反映される。

次に、電流検出について説明する。ＡＤ変換器５はサーボモータ７のＵ相に流れる電流ＵＬをアナログ電圧として入力されると、自身が出力するクロックに同期したデジタルデータに変換して出力する。同様にＡＤ変換器６はサーボモータ７のＷ相に流れる電流ＷＬを、自身が出力するクロックに同期したデジタルデータに変換して出力する。ＡＤ変換器５及び６によって出力されたクロック及びデータは電流検出回路４の内部でシリアル−パラレル変換され、電流演算処理が行われる。

このとき、ＡＤ変換器５及び６から出力されるクロック及びデータがノイズにより波形割れを起こした場合、電流検出回路４の内部では正常な電流演算処理ができず、正常なモータ制御を行うことができない。また、ＡＤ変換器自身の異常や故障により、クロック及びデータの周期が乱れたり、データがクロックに同期して出力されなくなったりした場合、つまりクロックとデータの位相差が変化してしまった場合も、正常な電流演算処理ができず、正常なモータ制御を行うことができない。

そこで、この実施形態では、以下のようにしてノイズの影響を防いだり、ノイズの影響を受けていることを上位装置に対して知らせたり、ＡＤ変換器自身の不良・故障を上位装置に知らせる。図２は本実施形態の電流検出回路である。ＡＤ変換器９によってモータ電流はクロックに同期しシリアルデータに変換され、電流検出回路１０に入力される。

入力されたクロックはデジタルフィルタ１１によりノイズが除去され、データはデジタルフィルタ１２によりノイズが除去される。ノイズが除去されたクロック及びデータはシリアル−パラレル変換回路１６によりシリアル−パラレル変換が行われ、制御回路１８によって電流演算が行われる。

本電流検出回路には、ノイズによる誤動作を防ぐため、また、ＡＤ変換器自身やその周辺回路の故障・不良による誤動作を防ぐための保護回路を有している。クロック数測定回路１３は、デジタルフィルタの前段と後段のクロックを監視し、規定した時間中のクロックの数を測定することができる。クロック、データのパルス幅測定回路１４は、デジタルフィルタ通過後のクロック及びデータのパルス幅を測定することができる。

クロックとデータの位相差測定回路１５は、デジタルフィルタ通過後のクロック及びデータの位相差を測定することができる。この３つの測定回路はそれぞれ測定した値をワーニングレベルかアラームレベルか判定する機能を有しており、判定レベルを超えた場合には判定回路１７へアラームあるいはワーニングを出力する。判定回路１７はどの回路でアラームあるいはワーニングが発生したかを判定し、制御回路１８へと通知する。

図２の判定回路１７の動作を、図３のフロー図を用いて説明する。まず、処理ステップＳ１でクロック数測定結果が問題ないかチェックを行う。ＮＯ、つまりクロック数測定結果に問題がある場合にはクロック数の異常と判定し、図２の制御回路１８へ通知する。ＹＥＳ、つまりクロック数測定結果に問題がないと判定し場合は、処理ステップＳ２へ進む。

処理ステップＳ２では、クロックあるいはデータのパルス幅測定結果に問題ないかチェックを行う。ＮＯ、つまりパルス幅測定結果に問題がある場合には、パルス幅の異常と判定し、図２の制御回路１８へ通知する。ＹＥＳ、つまりパルス幅測定結果に問題がないと判定した場合は、処理ステップＳ３へ進む。

処理ステップＳ３では、クロックとデータの位相差測定結果に問題ないかチェックを行う。ＮＯ、つまり、位相差測定結果に問題がある場合には、位相差の異常と判定し、図２の制御回路１８へ通知する。ＹＥＳ、つまり位相差測定結果に問題がないと判定した場合は、全ての測定結果に異常がないと判定する。

図２のクロック数測定回路１３の動作を、図４のフロー図を用いて説明する。まず、処理ステップＳ１１では、クロック数の測定結果が小さかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＮｌｗとアラームレベルＮｌａの設定及び、クロック数の測定結果が大きかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＮｈｗとアラームレベルＮｈａの設定を行う。

次に、処理ステップＳ１２でクロック数測定カウンタの動作を開始し、クロック数の測定を行うクロック数の測定が終了したら処理ステップＳ１３にて処理ステップＳ１２で測定したクロック数ＮがワーニングレベルＮｈｗよりも大きいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりクロック数ＮがワーニングレベルＮｈｗよりも大きかった場合、処理ステップＳ１４に進み、クロック数ＮがアラームレベルＮｈａよりも大きいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりクロック数ＮがアラームレベルＮｈａよりも大きかった場合、処理ステップＳ１７に進み、上位装置に対しアラーム出力を行い、システムを停止させる。判定がＮＯ、つまりクロック数ＮがアラームレベルＮｈａよりも小さかった場合、処理ステップＳ１８に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い、処理ステップＳ１３に戻る。

処理ステップＳ１３において、判定がＮＯ、つまりクロック数ＮがワーニングレベルＮｈｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ１５に進み、クロック数ＮがアラームレベルＮｌｗよりも小さいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりクロック数ＮがワーニングレベルＮｌｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ１６に進み、クロック数ＮがアラームレベルＮｌａよりも小さいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりクロック数ＮがアラームレベルＮｌａよりも小さかった場合、処理ステップＳ１９に進み、上位装置に対しアラーム出力を行い、システムを停止させる。判定がＮＯ、つまりクロック数ＮがアラームレベルＮｌａよりも大きかった場合、処理ステップＳ１１０に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い、処理ステップＳ１３に戻る。

図４の処理ステップＳ１２のクロック数測定カウンタの動作について、図５のフロー図を用いて説明する。まず処理ステップＳ１２１でクロック数を測定する時間を計測するための定周期カウンタを動作させる。次に、処理ステップＳ１２２にてクロック数を測定するためのカウンタを動作させる。処理ステップＳ１２３で定周期カウンタの値が規定の値になるまで待ち、処理ステップＳ１２４に進む。

処理ステップＳ１２４で定周期カウンタの値をクリアし、処理ステップＳ１２５でクロック数測定結果Ｎをレジスタに保存し、処理ステップＳ１２６でクロック数測定カウンタの値をクリアし、処理ステップＳ１２１へ戻り、上記の動作を繰り返す。

図２のクロック、データのパルス幅測定回路１４の動作を図６のフロー図を用いて説明する。まず、処理ステップＳ２１では、Ｈレベル時のパルス幅の測定結果が小さかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＴＨｌｗとアラームレベルＴＨｌａの設定及び、Ｈレベル時のパルス幅の測定結果が大きかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＴＨｈｗとアラームレベルＴＨｈａの設定を行う。

さらにＬレベル時のパルス幅の測定結果が小さかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＴＬｌｗとアラームレベルＴＬｌａの設定及び、Ｌレベル時のパルス幅の測定結果が大きかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＴＬｈｗとアラームレベルＴＬｈａの設定も行い、処理ステップＳ２２へ進む。

処理ステップＳ２２でパルス幅の測定を行い、処理ステップＳ２３以降の処理ステップで測定したパルス幅が正常か異常かを判定する。処理ステップＳ２３では判定対象がＨ側のパルス幅ＴＨか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり判定対象がＨ側のパルス幅ＴＨであるならば、処理ステップＳ２４へ進む。処理ステップＳ２４では測定したパルス幅ＴＨがワーニングレベルＴＨｈｗよりも大きいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＨがワーニングレベルＴＨｈｗよりも大きかった場合、処理ステップＳ２５に進み、パルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｈａよりも大きいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｈａよりも大きかった場合、処理ステップＳ２８に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯ、つまりパルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｈａよりも小さかった場合、処理ステップＳ２９に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ２３に戻る。

処理ステップＳ２４において判定がＮＯ、つまりパルス幅ＴＨがワーニングレベルＴＨｈｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ２６に進み、パルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｌｗよりも小さいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＨがワーニングレベルＴＨｌｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ２７に進み、パルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｌａよりも小さいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｌａよりも小さかった場合、処理ステップＳ２１０に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯ、つまりパルス幅ＴＨがアラームレベルＴＨｌａよりも大きかった場合、処理ステップＳ２１１に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ２３に戻る。

処理ステップＳ２３の判定がＮＯつまり判定対象がＨ側のパルス幅ＴＨではなく、Ｌ側のパルス幅ＴＬであるならば、処理ステップＳ２１２へ進む。処理ステップＳ２１２では測定したパルス幅ＴＬがワーニングレベルＴＬｈｗよりも大きいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＬがワーニングレベルＴＬｈｗよりも大きかった場合、処理ステップＳ２１３に進み、パルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｈａよりも大きいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｈａよりも大きかった場合、処理ステップＳ２１６に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまりパルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｈａよりも小さかった場合、処理ステップＳ２１７に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ２３に戻る。

処理ステップＳ２１２において判定がＮＯつまりパルス幅ＴＬがワーニングレベルＴＬｈｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ２１４に進み、パルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｌｗよりも小さいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＬがワーニングレベルＴＬｌｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ２１５に進み、パルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｌａよりも小さいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまりパルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｌａよりも小さかった場合、処理ステップＳ２１８に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまりパルス幅ＴＬがアラームレベルＴＬｌａよりも大きかった場合、処理ステップＳ２１９に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ２３に戻る。

図６の処理ステップＳ２２のパルス幅測定カウンタの動作について図７，８のフロー図を用いて説明する。図７ではＨレベル時のパルス幅の測定を行う。まず処理ステップＳ２２１で測定対象信号の立ち上がりエッジの検出を行い、処理ステップＳ２２２へ進む。処理ステップＳ２２２でパルス幅を測定するカウンタの動作を開始し、処理ステップＳ２２３で測定対象信号の立ち下がりエッジを検出し、処理ステップＳ２２４でパルス幅測定結果ＴＨをレジスタに保存し、処理ステップＳ２２１へ戻り、上記の動作を繰り返す。

図８ではＬレベル時のパルス幅の測定を行う。まず処理ステップＳ２２５で測定対象信号の立ち下がりエッジの検出を行い、処理ステップＳ２２６へ進む。処理ステップＳ２２６でパルス幅を測定するカウンタの動作を開始し、処理ステップＳ２２７で測定対象信号の立ち上がりエッジを検出し、処理ステップＳ２２８でパルス幅測定結果ＴＬをレジスタに保存し、処理ステップＳ２２５へ戻り、上記の動作を繰り返す。

図２のクロックとデータの位相差測定回路１５の動作を図９のフロー図を用いて説明する。本実施例の位相差とはデータが変化してから、クロックの立ち下がりエッジを検出するまでの時間のことである。データが立ち上がってからクロックの立ち下がりエッジを検出するまでの時間がＰＨ、データが立ち下がってからクロックの立ち下がりエッジを検出するまでの時間がＰＬである。

まず、処理ステップＳ３１では、位相差ＰＨの測定結果が小さかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＰＨｌｗとアラームレベルＰＨｌａの設定及び、位相差ＰＨの測定結果が大きかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＰＨｈｗとアラームレベルＰＨｈａの設定を行う。

さらに位相差ＰＬの測定結果が小さかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＰＬｌｗとアラームレベルＰＬｌａの設定及び、位相差ＰＬの測定結果が大きかったときに正常か異常かを判定するためのワーニングレベルＰＬｈｗとアラームレベルＰＬｈａの設定も行い、処理ステップＳ３２へ進む。

処理ステップＳ３２で位相差の測定を行い、処理ステップＳ３３以降の処理ステップで測定した位相差が正常か異常かを判定する。処理ステップＳ３３では判定対象が位相差ＰＨか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり判定対象が位相差ＰＨであるならば、処理ステップＳ３４へ進む。処理ステップＳ３４では測定した位相差ＰＨがワーニングレベルＰＨｈｗよりも大きいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＨがワーニングレベルＰＨｈｗよりも大きかった場合、処理ステップＳ３５に進み、位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｈａよりも大きいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｈａよりも大きかった場合、処理ステップＳ３８に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまり位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｈａよりも小さかった場合、処理ステップＳ３９に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ３３に戻る。

処理ステップＳ３４において判定がＮＯつまり位相差ＰＨがワーニングレベルＰＨｈｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ３６に進み、位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｌｗよりも小さいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＨがワーニングレベルＰＨｌｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ３７に進み、位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｌａよりも小さいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｌａよりも小さかった場合、処理ステップＳ３１０に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまり位相差ＰＨがアラームレベルＰＨｌａよりも大きかった場合、処理ステップＳ３１１に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ３３に戻る。

処理ステップＳ３３の判定がＮＯつまり判定対象が位相差ＰＨではなく、位相差ＰＬであるならば、処理ステップＳ３１２へ進む。処理ステップＳ３１２では測定した位相差ＰＬがワーニングレベルＰＬｈｗよりも大きいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＬがワーニングレベルＰＬｈｗよりも大きかった場合、処理ステップＳ３１３に進み、位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｈａよりも大きいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｈａよりも大きかった場合、処理ステップＳ３１６に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまり位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｈａよりも小さかった場合、処理ステップＳ３１７に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ３３に戻る。

処理ステップＳ３１２において判定がＮＯつまり位相差ＰＬがワーニングレベルＰＬｈｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ３１４に進み、位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｌｗよりも小さいか判定を行う。判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＬがワーニングレベルＰＬｌｗよりも小さかった場合、処理ステップＳ３１５に進み、位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｌａよりも小さいか判定を行う。

判定がＹＥＳ、つまり位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｌａよりも小さかった場合、処理ステップＳ３１８に進み、上位装置に対しアラーム出力を行いシステムを停止させる。判定がＮＯつまり位相差ＰＬがアラームレベルＰＬｌａよりも大きかった場合、処理ステップＳ３１９に進み、上位装置に対しワーニング出力を行い処理ステップＳ３３に戻る。

図９の処理ステップＳ３２の位相差測定カウンタの動作について、図１０，１１のフロー図を用いて説明する。

図１０ではデータが立ち上がってからクロックの立ち下がりエッジを検出するまでの時間の測定を行う。まず処理ステップＳ３２１でデータの立ち上がりエッジの検出を行い、処理ステップＳ３２２へ進む。処理ステップＳ３２２でクロックがＨレベルであるか判定し、ＹＥＳ、つまりクロックがＨレベルならば処理ステップＳ３２３へ進み位相差測定カウンタの動作を開始する。次に処理ステップＳ３２４でクロックの立ち下りエッジを検出し、処理ステップＳ３２５で位相差測定結果ＰＨをレジスタに保存し、処理ステップＳ３２１へ戻り、上記の動作を繰り返す。

図１１ではデータが立ち下がってからクロックの立ち下がりエッジを検出するまでの時間の測定を行う。まず処理ステップＳ３２６でデータの立ち下がりエッジの検出を行い、処理ステップＳ３２７へ進む。処理ステップＳ３２７でクロックがＨレベルであるか判定し、ＹＥＳ、つまりクロックがＨレベルならば処理ステップＳ３２８へ進み位相差測定カウンタの動作を開始する。次に処理ステップＳ３２９でクロックの立ち下りエッジを検出し、処理ステップＳ３２１０で位相差測定結果ＰＬをレジスタに保存し、処理ステップＳ３２６へ戻り、上記の動作を繰り返す。

本実施例の動作を図１２から図１５のタイミング図を用いて説明する。図１２は正常なクロック及びデータがＡＤ変換器から出力された場合の、デジタルフィルタの前後のクロックとデータの波形の例を示している。図のようにデジタルフィルタに入力されたクロック及びデータはデジタルフィルタの段数に応じた遅延が生じ、基準クロックに同期してデジタルフィルタから出力される。

図１３はＡＤ変換器から出力されたクロック及びデータがノイズにより波形割れを起こした際の波形と、デジタルフィルタにより波形割れを除去した時の波形の例を示している。このときデジタルフィルタ通過前のクロック数を測定すると、正常なクロック数４よりもノイズによるクロック割れＮだけカウント結果が増加し、アラームあるいはワーニングを出力する。デジタルフィルタによりノイズの波形割れを防ぐことにより、クロック数の測定結果は正常なカウント値４となる。

図１４は正常時のクロック及びデータと異常時のクロック及びデータのパルス幅測定結果についてのタイミング図の例である。この例では、データに関しては正常時のＴＨＤ１よりも異常時のＴＨＤ１のほうがパルス幅測定結果が短くなり、正常時のＴＬＤ１よりも異常時のＴＬＤ１のほうがパルス幅測定結果が長くなり、アラームあるいはワーニングを出力する。クロックに関しては正常時のＴＬＣ１よりも異常時のＴＬＣ１のほうがパルス幅測定結果が短くなり、正常時のＴＨＣ２よりも異常時のＴＨＣ２のほうがパルス幅測定結果が長くなり、アラームあるいはワーニングを出力する。

図１５は正常時のクロック及びデータと異常時のクロック及びデータの位相差測定結果についてのタイミング図の例である。この例では、正常時のＰＬ１よりも異常時のＰＬ１のほうが位相差測定結果が長くなり、アラームあるいはワーニングを出力する。

本発明のモータ制御装置は、クロック信号及びデジタルデータ信号のパルス幅を計測し、クロック信号とデジタルデータ信号の位相差を測定し、ノイズ発生頻度を検知することができ、クロック数測定異常、パルス幅測定異常、位相差測定異常が発生する頻度を計測し、ノイズ発生の頻度や大きさを検知することで、ノイズ源を特定することができる。

また、本発明のモータ制御装置は、デジタルフィルタの前後において一定時間中のクロック数を測定し、デジタルフィルタの前後の一定時間中のクロック数を比較することデジタルフィルタの効果を知ることができ、検出したノイズレベルに応じて、前記電流検出回路内のデジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行い、検出したノイズのレベルに応じてデジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行い、それに応じて制御ゲインを最適値に自動調整することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ、等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１インバータ回路
２ベースドライブ回路
３制御回路
４電流検出回路
５ＡＤ変換器
６ＡＤ変換器
７サーボモータ
８エンコーダ
９ＡＤ変換器
１０電流検出回路
１１デジタルフィルタ
１２デジタルフィルタ
１３クロック数測定回路
１４クロック・データパルス幅測定回路
１５クロック・データ位相差測定回路
１６シリアル−パラレル変換回路
１７判定回路
１８制御回路

Claims

制御回路からベースドライブ回路を介して供給されるゲート駆動信号によりスイッチング動作を行い直流電圧を変換して３相交流電力を出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路からサーボモータに供給される３相交流出力の電流を検出し、ＡＤ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換されたデジタルデータを検出する電流検出装置と、を備えたモータ制御装置において、
前記電流検出装置に前記デジタルデータ信号と前記ＡＤ変換器のクロック信号とが入力され、前記クロック信号に基づいてノイズレベルを検出することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記クロック信号の一定時間中のクロック数の測定を行うことでノイズレベルを検出することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記ＡＤ変換器から出力された前記クロック信号及び前記デジタルデータ信号がＨレベルである時間、Ｌレベルである時間をそれぞれ測定することにより前記クロック信号及び前記デジタルデータ信号のパルス幅を計測することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記ＡＤ変換器から出力された前記クロック信号と前記デジタルデータ信号の位相差を測定することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
クロック数測定時間を変更することにより、ノイズ発生頻度を検知することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
クロック数測定異常、パルス幅測定異常、位相差測定異常が発生する頻度を計測し、ノイズ発生の頻度や大きさを検知することで、ノイズ源を特定することを特徴とするモータ制御装置。
請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記電流検出装置は、前記クロック信号のノイズを除去するデジタルフィルタを備えており、前記デジタルフィルタの前後において一定時間中のクロック数を測定し、前記デジタルフィルタの前後の一定時間中のクロック数を比較することを特徴とするモータ制御装置。
請求項７に記載のモータ制御装置において、
前記デジタルフィルタの前後において、一定時間中のクロック数を測定し比較することで、前記デジタルフィルタの効果を知ることができることを特徴とするモータ制御装置。
請求項７に記載のモータ制御装置において、
検出したノイズレベルに応じて、前記電流検出装置内のデジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行うことを特徴とするモータ制御装置。
請求項９に記載のモータ制御装置において、
検出したノイズのレベルに応じて、デジタルフィルタの段数やフィルタ周波数の変更を行い、それに応じて制御ゲインを最適値に自動調整することを特徴とするモータ制御装置。