电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电动机驱动装置以及电动机的绝缘电阻检测方法，电动机驱动装置具有：转换器部；电源部；多个逆变器部，该多个逆变器部通过连接于电容器与电动机线圈之间的上臂开关元件以及连接于电容器与电动机线圈之间的下臂开关元件将直流转换为交流，来驱动多个电动机；第二开关，其将电容器连接到大地；电流检测部，其测量在电容器与大地之间流动的电流；电压检测部，其测量电容器的电压；以及绝缘电阻检测部，其使用在如下状态下测量出的电流值和电压值，来检测多个电动机的绝缘电阻值：使作为测量对象的电动机线圈所连接的开关元件导通、使测量对象以外的电动机线圈所连接的开关元件导通。

【技术实现步骤摘要】

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，特别涉及一种不受经由逆变器部的半导体开关元件地流动的漏电流的影响的、具备正确的电动机的绝缘电阻测量和绝缘电阻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
此前，已知具备以下功能的电动机驱动装置：将直流环节(DC Link)部的平滑用电容器中充电动的的电压施加到电动机绕组(线圈)与大地之间，检测电动机绕组的绝缘电阻(例如专利第5065192号公报(JP5065192B)(以下称为“专利文献1”)和日本特开2012-233826号公报(JP2012-233826A)(以下称为“专利文献2”))。在专利文献1中，记载了具备绝缘电阻检测功能的电动机驱动装置。该以往的电动机驱动装置在利用开关切断交流电源之后，将与逆变器部连接的直流电源(直流环节部)的平滑用电容器的一端连接于大地，并使与平滑电容器的另一端连接的多个半导体开关元件按预先决定的顺序逐个地成为导通(ON)状态。由此，生成由平滑用电容器、大地、电动机线圈、导通状态的半导体开关元件组成的闭合回路，利用电流检测电路检测在该闭合回路中流动的电流，从而检测电动机的绝缘电阻。并且，在专利文献1中，记载了在具备驱动多个电动机的多个逆变器部的电动机驱动装置中对检测对象的电动机的绝缘电阻进行检测的方法。首先，从多个电动机中选择作为检测对象的任意的电动机，仅使作为检测对象而选择出的电动机所连接的逆变器部的半导体开关元件为导通状态。接着，使测量对象以外的电动机所连接的逆变器部的半导体开关元件全部保持截止(OFF)状态。由此，生成从多个电动机中经由作为检测对象的电动机的绝缘电阻的闭合回路，对作为检测对象的电动机的绝缘电阻进行检测。另外，在专利文献2中，记载了在将自举(bootstrap)电路用作逆变器部的上臂的半导体开关元件的驱动(drive)电路的电动机驱动装置中也能够实现与专利文献1同样的绝缘电阻检测的、对作为测量对象的电动机的绝缘电阻进行检测的方法。首先，关于作为测量对象的电动机所连接的逆变器部的至少一对上臂和下臂的半导体开关元件，使一方为导通状态且使另一方为截止状态。之后，使用相同的占空比的PWM信号来重复使一方为截止状态且使另一方为导通状态的驱动。由此，生成经由作为测量对象的电动机的电动机线圈的绝缘电阻而流通的闭合回路，根据在该闭合回路中流动的电流和平滑用电容器的电压对作为测量对象的电动机的绝缘电阻进行检测。在专利文献1中，在测量时使作为测量对象的电动机所连接的逆变器部的半导体开关元件保持导通状态。与此相对，在专利文献2中，不同之处在于进行以下的开关动作：使用PWM信号来重复使作为测量对象的电动机所连接的逆变器部的上臂和下臂的半导体开关元件交替地成为导通状态的驱动。在专利文献2中，进行使上臂和下臂的半导体开关元件交替地导通的开关动作的理由是，由于上臂的半导体开关元件的驱动电路由自举电路构成，因此若不使下臂的半导体开关元件导通来对上臂的半导体开关元件的自举电路进行充电(charge)，就无法使上臂的半导体开关元件成为导通状态。在专利文献2的实施例中，记载了以下动作：在使上臂的半导体开关元件为导通状态的期间将平滑电容器的正电源施加到作为测量对象的电动机的电动机线圈来测量绝缘电阻，之后，在使下臂的半导体开关元件为导通状态的期间进行上臂的半导体开关元件的自举电路的充电动作。为了测量绝缘电阻，仅使作为检测对象而选择的电动机所连接的逆变器部的半导体开关元件导通，使测量对象以外的电动机所连接的逆变器部的半导体开关元件全部保持截止状态。由此，生成从多个电动机中经由作为检测对象的电动机的绝缘电阻的闭合回路，对作为检测对象的电动机的绝缘电阻进行测量。关于这一点，专利文献2也与专利文献1相同。专利文献1、专利文献2所记载的以往技术在具备驱动多个电动机的多个逆变器部的电动机驱动装置的情况下，将逆变器部原本具备的半导体开关元件用作用于从多个电动机中选择检测对象的电动机的切换开关。因此，无需另外设置与电动机的数量相当的用于切换检测对象的开关。并且，对于多台电动机，能够以一个检测电路来实现电动机的绝缘电阻的测量，因此，是在能够以简单的结构和低成本来实现这一点上有优势的方式。但是，在专利文献1、专利文献2所记载的以往技术中，存在以下问题：在具备驱动多个电动机的多个逆变器部的电动机驱动装置中，在从多个电动机中选择作为检测对象的特定的电动机来测量绝缘电阻的情况下，哪怕有一个检测对象以外的电动机的绝缘电阻降低，就会导致在半导体开关元件的漏电流增大的高温时测量精度降低。图1中示出了使用专利文献1所公开的以往技术的具备驱动两台电动机的两个逆变器部的电动机驱动装置的结构。下面，说明在图1的例子中从两台电动机中选择第一电动机1061作为测量对象来测量第一电动机1061的绝缘电阻时的例子。利用以往的电动机驱动装置的电动机的绝缘电阻的测量过程如下。首先，在图1中，将所有逆变器部1051、1052的半导体开关元件(IGBT)10511～10561、10512～10562全部置于截止状态，使第一开关1001断开(OFF)来切断交流电源1002。接着，使第二开关1009接通(ON)来将直流环节部1004的负侧端子1043连接到大地。若将到此为止的状态的IGBT与电动机和大地之间的绝缘电阻的连接表示为等效电路则为图2。接着，作为将第一电动机1061选作测量对象的结果，使第一电动机1061所连接的第一逆变器部1051的U相上臂的IGBT 10511为导通状态，来形成经由作为测量对象的第一电动机1061的电动机线圈10611～10631与大地之间的绝缘电阻的闭合回路(以图1的虚线示出)，利用电流检测部1007来测量在该闭合回路中流动的电流。与此同时，利用电压检测部1008来测量直流环节电压，根据通过测量而得到的电压值和电流值来求出电动机与大地之间的绝缘电阻值。若示出该绝缘电阻测量时的等效电路则为图3。从图2的状态，第一逆变器部1051的上臂的IGBT(10511、10531、10551)中的一个变为导通状态，因此图3变为将图2的第一逆变器部1051的上臂的IGBT(10511、10531、10551)的等效绝缘电阻值RU-IGBT1短路后的等效电路。在图2和图3中，RU-IGBT1和RU-IGBT2分别以一个电阻表示第一逆变器部1051和第二逆变器部1052的上臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：转换器部，其具有将经由第一开关从交流电源供给的交流电压整流为直流电压的整流电路；电源部，其利用电容器使由上述整流电路整流得到的直流电压平滑化；多个逆变器部，该多个逆变器部通过连接于上述电容器的正极侧端子与电动机线圈之间的上臂的半导体开关元件以及连接于上述电容器的负极侧端子与电动机线圈之间的下臂的半导体开关元件的开关动作，将来自上述电源部的直流电压转换为交流电压，来分别驱动多个电动机；第二开关，其将上述电容器的一方的端子连接到大地；电流检测部，其测量在上述电容器的一方的端子与大地之间流动的电流；电压检测部，其测量上述电容器的两端的电压；以及绝缘电阻检测部，其使用在如下状态下由上述电流检测部测量出的电流值和由上述电压检测部测量出的电压值来检测选作测量对象的电动机的电动机线圈与大地之间的电阻、即绝缘电阻：停止电动机的运转，使上述第一开关断开，使上述第二开关接通，使作为测量对象的电动机的电动机线圈所连接的上臂或下臂的半导体开关元件中的连接于上述电容器的另一方的端子与电动机线圈之间的半导体开关元件导通，且使测量对象以外的电动机的电动机线圈所连接的上臂或下臂的半导体开关元件中的连接于上述电容器的一方的端子与电动机线圈之间的半导体开关元件导通。...

【技术特征摘要】
2014.03.05 JP 2014-0431361.一种电动机驱动装置，其特征在于，具有：
转换器部，其具有将经由第一开关从交流电源供给的交流电压整流为直
流电压的整流电路；
电源部，其利用电容器使由上述整流电路整流得到的直流电压平滑化；
多个逆变器部，该多个逆变器部通过连接于上述电容器的正极侧端子与
电动机线圈之间的上臂的半导体开关元件以及连接于上述电容器的负极侧
端子与电动机线圈之间的下臂的半导体开关元件的开关动作，将来自上述电
源部的直流电压转换为交流电压，来分别驱动多个电动机；
第二开关，其将上述电容器的一方的端子连接到大地；
电流检测部，其测量在上述电容器的一方的端子与大地之间流动的电
流；
电压检测部，其测量上述电容器的两端的电压；以及
绝缘电阻检测部，其使用在如下状态下由上述电流检测部测量出的电流
值和由上述电压检测部测量出的电压值来检测选作测量对象的电动机的电
动机线圈与大地之间的电阻、即绝缘电阻：停止电动机的运转，使上述第一
开关断开，使上述第二开关接通，使作为测量对象的电动机的电动机线圈所
连接的上臂或下臂的半导体开关元件中的连接于上述电容器的另一方的端
子与电动机线圈之间的半导体开关元件导通，且使测量对象以外的电动机的
电动机线圈所连接的上臂或下臂的半导体开关元件中的连接于上述电容器
的一方的端子与电动机线圈之间的半导体开关元件导通。
2.一种电动机的绝缘电阻检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
整流电路将经由第一开关从交流电源供给的交流电压整流为直流电压；
电源部利用电容器使由上述整流电路整流得到的直流电压平滑化；
逆变器部通过连接于上述电容器的正极侧端子与电动机线圈之间的上
臂的半导体开关元件以及连接于上述电容器的负极侧端子与电动机线圈之
间的下臂的半导体开关元件的开关动作，将来自上述电源部的直流电压转换
为交流电压，来分别驱动多个电动机；
第二开关将上述电容器的一方的端子连接到大地；
电流检测部测量在上述电容器的一方的端子与大地之间流动的电流；
电压检测部测量上述电容器的两端的电压；
停止电动机的运转，使上述第一开关断开；
使上述第二开关为接通状态；
使作为测量对象的电动机的电动机线圈所连接的上臂或下臂的半导体
开关元件中的连接于上述电容器的另一方的端子与电动机线圈之间的半导
体开关元件导通；
使测量对象以外的电动机的电动机线圈所连接的上臂或下臂的半导体
开关元件中的连接于上述电容器的一方的端子与电动机线圈之间的半导体
开关元件导通；
利用上述电流检测部测量电流值，利用上述电压检测部测量电压值；以
及
使用所测量出的上述电流值和电压值来检测选作测量对象的电动机的
电动机线圈与大地之间的电阻、即绝缘电阻。
3.一种电动机驱动装置，具备：
转换器部，其具有将经由第一开关从交流电源供给的交流电压整流为直
流电压的整流电路；
电源部，其利用电容器使由上述整流电路整流得到的直流电压平滑化；
多个逆变器部，该多个逆变器部通过连接于上述电容器的正极侧端子与
电动机线圈之间的上臂的半导体开关元件以及连接于上述电容器的负极侧
端子与电动机线圈之间的下臂的半导体开关元件的开关动作，将来自上述电
源部的直流电压转换为交流电压，来分别驱动多个电动机；
第二开关，其将上述电容器的负极侧端子连接到大地；
电流检测部，其测量在上述电容器的负极侧端子与大地之间流动的电
流；
电压检测部，其测量上述电容器的两端的电压；以及
绝缘电阻检测部，其检测由上述多个逆变器部驱动的多个电动机各自的
绝缘电阻值，该电动机驱动装置的特征在于，
上述上臂的半导体开关元件的驱动电路由自举电路构成，
上述绝缘电阻检测部停止电动机的运转，使上述第一开关断开，使上述
第二开关接通，使作为测量对象的电动机的电动机线圈所连接的上臂和下臂
的半导体开关元件的组进行在上臂和下臂交替地切换导通状态和截止状态
的开关动作，在下臂的半导体开关元件为导通状态时对上臂的自举电路进行
充电，并且，使上述测量对象以外的电动机所连接的逆变器部的下臂的半导
体开关元件为导通状态，之后基于由上述电流检测部测量出的电流值和由上
述电压检测部测量出的电压值来检测作为测量对象的电动机的绝缘电阻。
4.一种电动机驱动装置，具备：
转换器部，其具有将经由第一开关从交流电源供给的交流电压整流为直
流电压的整流电路；
电源部，其利用电容器使由上述整流电路整流得到的直流电压平滑化；
多个逆变器部，该多个逆变器部...

【专利技术属性】
技术研发人员：立田昌也，佐藤博裕，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