本发明专利技术提供一种电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法。本发明专利技术的电动机驱动装置的特征在于，具有：整流交流电压的整流电路(3)；通过电容器(41)将直流电压平滑化的电源部(4)；将直流电压通过半导体开关元件变换成交流电压来驱动电动机的逆变器部(5)；测定流过电阻器(71)的电流值的电流检测部(7)，所述电阻器(71)一端与电动机的线圈连接，另一端与电容器的一方的端子连接；测定电容器的电压值的电压检测部(8)；将电容器另一方的端子接地的第二开关(9)；以及绝缘电阻检测部(10)，其使用在断开第二开关的状态和接通第二开关的状态这两个状态下测定出的两组电流值以及电压值来检测电动机的绝缘电阻值。
【技术实现步骤摘要】
电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法
本专利技术涉及一种电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法，尤其涉及一种具备去除了流经逆变器的半导体开关元件的泄漏电流的影响的准确的电动机的绝缘电阻测定功能以及绝缘劣化检测功能的电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法。
技术介绍
当前，已知具有如下功能的电动机驱动装置：将DC链路部的平滑用电容器中充电的电压施加到电动机线圈(coil)与大地之间来检测电动机线圈的绝缘劣化(例如，日本国专利公报JP-B-4554501)。在现有的电动机驱动装置中，通过开关切断交流电源后，将与逆变器连接的直流电源(DC链路部)的平滑用电容器中充电的电压施加给电动机线圈与大地之间来测定流过电动机线圈与大地之间的泄漏电流，由此检测出电动机的绝缘劣化。此外，已知一种电动机驱动装置，其是具备驱动多个电动机的多个逆变器部的电动机驱动装置，并且，对每个电动机使用共通的变换器部的一个电压检测部和各逆变器部的多个电流检测部，在相同时刻同时检测电压和电流，对每个电动机算出绝缘电阻(例如，日本国专利公报JP-B-4565036。以下，称为“专利文献2”)。上述的现有技术都将逆变器中原本具备的平滑用电容器中充电的高电压作为测定用电源来使用。因此，该方式的优点在于，不需要另设用于测定的专用电源从而结构简单，并且，由于得到高的测定电压从而得到精度良好的测定结果。为了高精度地测定较高的绝缘电阻值，提高施加电压来增大测定电流值是有利的。这一点也可以从被称为绝缘电阻计或兆欧计的用于测定绝缘电阻的测定器多数设定了250[V]、500[V]、1000[V]这样的较高测定电压而明确。图1表示使用在专利文献2中公开的现有技术的电动机驱动装置的结构的一例。使用现有的电动机驱动装置1000的电动机的绝缘电阻的测定顺序如以下所示。首先，将包括半导体开关元件1051～1056以及与它们反并联连接的二极管1051d～1056d的逆变器1005的半导体开关元件1051～1056全部设为断开的状态，断开第一开关(1001)来从整流电路1003切断交流电源1002。接着，接通第二开关(1009)和第三开关(1010)将DC链路部1004的平滑用电容器1041的正侧端子1042与大地连接。其结果，将DC链路部1004的电容器1041的充电电压施加到电动机1006的线圈1061～1063与大地之间。此时，通过设置在电动机线圈1062与DC链路部1004的电容器1041的负侧端子1043之间的电流测定电路1007来测定流过由电容器1041、电动机线圈(例如1062)、大地形成的虚线(参照图1)表示的闭合电路的电流。与此同时，此时的DC链路部1004的电容器1041的端子间电压也通过与DC链路部1004并联连接的电压测定电路1008使用检测电阻1081以及分压电阻1082来进行测定。根据通过以上测定所得到的电压值和电流值，求出电动机1006与大地之间的绝缘电阻值。图2示出了与现有的电动机驱动装置相关的图1的结构中的、表示绝缘电阻测定时的闭合电路与半导体开关元件的连接关系的等效电路。在测定时第一开关(1001)为断开状态，因此交流电源1002被切断。此外，第二开关(1009)和第三开关(1010)为接通状态，因此DC链路部1004的正侧端子1042与大地连接，电流测定电路1007与DC链路部1004的负侧端子1043连接。RU-IGBT表示断开逆变器上臂的半导体开关元件1051、1053、1055时的等效绝缘电阻值，RD-IGBT表示断开下臂的半导体开关元件1052、1054、1056时的等效绝缘电阻值，Rm表示测定对象即电动机的线圈与大地之间的绝缘电阻值，RC表示用一个电阻器表示电流测定电路1007的分压电阻1072与电流检测电阻1071的串联连接的电阻值。在现有技术中，作为测定用电源使用在平滑用电容器1041中充电的高电压，因此产生流经逆变器1005的断开状态的半导体开关元件1051～1056的泄漏电流，其与测定电流重叠，因此具有尤其在半导体开关元件的泄漏电流增加的高温时测定精度下降的问题。在上述中，“流经断开状态的半导体开关元件的泄漏电流”在IGBT的例子中是指在IGBT断开的状态下，从集电极向发射极流过的泄漏电流。该断开时的泄漏电流，在IGBT中规定为通过记号ⅠCES表示的电特性，称为“集电极-发射极间泄漏电流”。将集电极-发射极间泄漏电流(ⅠCES)规定为：在短路栅极-发射极间的状态，即完全断开IGBT的状态下，向集电极-发射极间施加指定的电压(通常为最大额定电压)时，从集电极向发射极流过的泄漏电流。该IGBT的集电极-发射极间泄漏电流(ⅠCES)具有较强的温度依存性，泄漏电流ⅠCES具有当温度上升时以指数函数方式增大的特性。此外，像这样伴随温度的上升，断开时的泄漏电流增加的特性并不限于IGBT，已知在MOS-FET等其他半导体开关元件中也观察到同样的特性。例如，如果是MOS-FET，则作为断开时的漏极-源极间的泄漏电流，规定为通过记号ⅠDSS表示的电特性。一般在电动机驱动用逆变器用途的IGBT中，高温时的泄漏电流ICES的增大被视为问题，主要是从损失增加的观点出发。然而，作为电动机驱动装置，即使泄漏电流ICES是损失方面不成为问题的数十[为问题水平，在现有技术的电动机的绝缘电阻测定中也成为使测定精度下降的原因。具体而言，由图2可知，现有技术的问题点在于，与本来要测定的通过电动机1006(参照图1)与大地间的绝缘电阻Rm流动的电流(参照图2的通过虚线箭头表示的电流I)重叠，流经断开状态的半导体开关元件1051～1056的泄漏电流的一部分直接流入到电流测定电路1007中(参照图2的通过点划线的箭头表示的ILEAK)，因此流经半导体开关元件1051～1056的泄漏电流成为直接产生测定误差的原因。另外，在现有技术中，若经由半导体开关元件1051～1056流过的电流与测定电流相比足够小到可以忽视的程度，则电动机1006的绝缘电阻测定的测定精度也不会下降到实际上成为问题的程度。如以下方式考虑断开时的半导体开关元件1051～1056的等效绝缘电阻值是否会对电动机的绝缘电阻测定的测定精度产生影响的基准。即，若断开时的半导体开关元件1051～1056的等效绝缘电阻值与测定对象即电动机1006的绝缘电阻值相比是足够大的值，则认为不会产生成为问题的程度的影响。然而，半导体开关元件1051～1056的等效绝缘电阻值与测定对象即电动机1006的绝缘电阻值相等或在其以下时，实际上精度较高的绝缘电阻测定较难。从图2的等效电路中也可明确这一点。图3是表示断开工业用的逆变器所使用的典型的耐压1200[V]的IGBT时的泄漏电流即集电极-发射极间泄漏电流ICES[μA]与接合温度Tj[℃]的关系(温度依存性)的图表。图3是假设在三相逆变器中使用IGBT的情况，测定通过将上臂的三个IGBT的集电极与发射极彼此连接的并联连接所测定的泄漏电流的图表。同样地，并联连接下臂的三个IGBT来测定出的图表与上臂的图表恰好重合，因此在图3中使用一个图表进行表示。另外，将测定时的集电极与发射极间的施加电压1200[V]除以从图3的图表中读取的从集电极向发射极流过的泄本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：整流电路(3)，其将经由第一开关(1)从交流电源(2)供给的交流电压整流成直流电压；电源部(4)，其通过电容器(41)将由所述整流电路整流后的直流电压平滑化；逆变器部(5)，其将由所述电源部平滑化后的直流电压通过半导体开关元件的开关动作变换成交流电压来驱动电动机；电流检测部(7)，其测定流过电阻器(71)的电流值，所述电阻器一端与所述电动机的线圈连接，另一端与所述电容器的一方的端子连接；电压检测部(8)，其测定所述电容器两端的电压值；第二开关(9)，其将所述电容器另一方的端子接地；以及绝缘电阻检测部(10)，其使用在停止电动机的运转、将所述第一开关断开、并且将所述第二开关断开的状态和接通的状态这两个状态下测定出的两组所述电流值以及所述电压值，来检测电动机的线圈与大地之间的电阻即电动机的绝缘电阻值。
【技术特征摘要】
2014.01.08 JP 2014-0018121.一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：整流电路(3)，其将经由第一开关(1)从交流电源(2)供给的交流电压整流成直流电压；电源部(4)，其通过电容器(41)将由所述整流电路整流后的直流电压平滑化；逆变器部(5)，其将由所述电源部平滑化后的直流电压通过半导体开关元件的开关动作变换成交流电压来驱动电动机；电流检测部(7)，其测定流过电阻器(71)的电流值，所述电阻器一端与所述电动机的线圈连接，另一端与所述电容器的一方的端子连接；电压检测部(8)，其测定所述电容器两端的电压值；第二开关(9)，其将所述电容器另一方的端子接地；以及绝缘电阻检测部(10)，其使用在停止电动机的运转、将所述第一开关断开、并且将所述第二开关断开的状态和接通的状态这两个状态下测定出的两组所述电流值以及所述电压值，来检测电动机的线圈与大地之间的电阻即电动机的绝缘电阻值。2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，还具有：存储器(11)，其存储电动机的绝缘电阻值的基准值；运算部(12)，其比较所述绝缘电阻检测部检测出的所述绝缘电阻值与预先设定的基准值；以及显示器(13)，其显示所述运算部比较出的结果。3.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤博裕，立田昌也，平井朗，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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