三相逆变器装置制造方法及图纸

提供一种能够在减少电流传感器的数量来实现低成本化的同时检测电流传感器的故障、且能够使用高速开关元件的三相逆变器装置。在具备主电路和控制电路的三相逆变器装置中，具有分别检测U相、W相的输出电流的电流传感器以及设置于V相的下臂的带电流感测的开关元件，控制电路具备：驱动信号生成单元，其使用电流传感器的电流检测值来生成主电路的开关元件的驱动信号；检测特性校正单元，其基于带电流感测的开关元件的检测信号来估计V相的输出电流；以及故障检测单元，其基于电流传感器的电流检测值以及检测特性校正单元的电流估计值来检测电流传感器的故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对三相逆变器装置的输出电流传感器的故障进行检测的技术。
技术介绍
图3是专利文献1所记载的电动机驱动系统的结构图。在图3中，101是直流电源，102是三相的逆变器，103u、103v、103w是检测逆变器102的各相输出电流的电流传感器，200是控制装置，201是电流检测部，202是电流估计部，203是电流传感器故障估计部，204是控制电路，M是电动机。作为该系统的通常动作，控制电路204基于由电流传感器103u、103v、103w及电流检测部201获取到的各相的电流检测值iu、iv、iw，生成开关指令来对逆变器102的半导体开关元件进行导通截止控制，由此从逆变器102输出规定的大小和频率的三相交流电压来驱动电动机M。电流估计部202使用电流检测值iu、iv、iw中的任意的两相、例如U相、V相的电流检测值iu、iv来估计剩余的W相的电流检测值(将该电流估计值设为iwa＝-(iu+iv))，并将该电流估计值输出到电流传感器故障估计部203。通过以固定周期重复执行该动作、即任意两相的电流检测值的选择以及剩余一相的电流估计值的运算，逐次向电流传感器故障估计部203输入各相的电流检测值iu、iv、iw以及电流估计值iua、iva、iwa。电流传感器故障估计部203针对三相中的各相，使用一个周期的电流检测值来分别求出各相的电流值的平均值，在某个相中该平均值不是0的情况下，估计为该相上的电流传感器发生故障。假设在估计为W相的电流传感器103w发生故障的情况下，将该信息发送到电流检测部201，从电流检测部201将除W相以外的U相、V相的电流检测值iu、iv输出到控制电路204，而对于W相，将由电流估计部202求出的电流估计值iwa输出到控制电路204。通过上述的动作，控制电路204使用电流检测值iu、iv以及电流估计值iwa来进行规定的运算处理，并生成开关指令。根据专利文献1所记载的技术，即使某个相的电流传感器发生故障，也能够通过使用该相的电流估计值以及正常的其它两相的电流检测值来利用逆变器102无障碍地驱动电动机M。然而，在该现有技术中需要针对三相设置电流传感器，因此存在装置大型化、成本增加的问题。此外，作为电流传感器的故障检测方法，已知使电流传感器双重化来将各传感器的检测值进行比较的方法，但是这种冗余化措施与上述同样地无法避免大型化、高成本化。另一方面，专利文献2中公开了如下一种技术：不使用电流传感器，而是通过所谓的带电流感测(日语：電流センス付き)的半导体开关元件来检测各相的电流。图4是专利文献2所记载的电动机驱动系统的结构图，300是逆变器，301～306是半导体开关元件，307是电容器，308a、308b、310a、310b、312a、312b是电流检测部，309、311、313是加法器，400是控制电路。此外，作为逆变器300的各相的下臂的开关元件302、304、306，使用分别具备感测发射极(senseemitter)和感测二极管(sensediode)的带电流感测的元件。在上述逆变器300中，通过电流检测部308a、308b、310a、310b、312a、312b来分别检测流过开关元件302、304、306的感测发射极和感测二极管的电流，并且利用加法器309、311、313将这些电流检测值按相进行相加，由此将逆变器300的各相的输出电流作为离散的正弦波电流来估计。专利文献1：日本特开2008-22645号公报(第[0023]～[0028]段、图1、图2等)专利文献2：日本专利第5304967号公报(第[0005]～[0007]段、图1、图10等)
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据专利文献2所记载的技术，无需专利文献1中的各相的电流传感器103u、103v、103w，因此能够使装置小型化、降低成本。但是，在专利文献2中，当针对下臂的开关元件302、304、306的驱动脉冲的宽度变窄时，输出电流的估计变得困难，因此对逆变器300进行PWM控制的情况下的开关频率、电压振幅指令的上限值受到限制。这样，在专利文献2中存在开关频率等的限制，因此存在以下问题：例如在使用了利用SiC(碳化硅)等宽带隙半导体材料的高速开关元件的情况下，无法充分利用作为其优势的高速化、低损耗等优势。因此，本专利技术要解决的问题在于提供一种三相逆变器装置，该三相逆变器装置能够在减少电流传感器的数量来实现装置的小型化、低成本化的同时检测电流传感器的故障，并且能够不受开关频率等的限制而使用高速开关元件。用于解决问题的方案为了解决上述问题，第一专利技术所涉及的专利技术是一种三相逆变器装置，该三相逆变器装置具备：逆变器主电路，其具备三相的开关元件串联电路，每一相的所述开关元件串联电路在上下臂分别具有半导体开关元件，所述上下臂的半导体开关元件之间的串联连接点作为各相的交流输出端子而与负载分别连接；以及控制电路，其使用所述逆变器主电路的输出电流检测值来生成所述半导体开关元件的驱动信号，所述三相逆变器装置具有：电流传感器，其分别检测所述逆变器主电路的两相的输出电流；以及带电流感测的开关元件，其被设置作为除通过所述电流传感器检测输出电流的相以外的一相的上臂或下臂中的所述半导体开关元件，所述控制电路具备：驱动信号生成单元，其使用所述电流传感器的电流检测值来生成所述驱动信号；电流估计单元，其基于所述带电流感测的开关元件的检测信号来估计设置有所述带电流感测的开关元件的一相的输出电流；以及故障检测单元，其基于所述电流传感器的电流检测值以及所述电流估计单元的电流估计值来检测所述电流传感器的故障。第二专利技术所涉及的专利技术是一种三相逆变器装置，该三相逆变器装置具备：逆变器主电路，其具备三相的开关元件串联电路，每一相的所述开关元件串联电路在上下臂分别具有半导体开关元件，所述上下臂的半导体开关元件之间的串联连接点作为各相的交流输出端子而与负载分别连接；以及控制电路，其使用所述逆变器主电路的输出电流检测值来生成所述半导体开关元件的驱动信号，所述三相逆变器装置具有：电流传感器，其分别检测所述逆变器主电路的两相的输出电流；以及带电流感测的开关元件，其被分别设置作为通过所述电流传感器检测输出电流的两相的上臂或下臂中的所述半导体开关元件，所述控制电路具备：驱动信号生成单元，其使用所述电流传感器的电流检测值来生成所述驱动信号；电流估计单元，其基于所述带电流感测的开关元件的检测信号，来分别估计设置有所述带电流感测的开关元件的两相的输出电流；以及故障检测单元，其基于所述电流传感器的电流检测值以及所述电流估计单元的电流估计值来检测所述电流传感器的故障。第三专利技术所涉及的专利技术的特征在于，在第一专利技术或第二专利技术所述的三相逆变器装置中，所述带电流感测的开关元件的输出端子的电位与所述控制电路的基准电位相同。专利技术的效果根据本专利技术，与通过电流传感器对三相的输出电流全部进行检测的情况相比，所需的电流传感器的数量少，因此能够实现装置的小型化、低成本化，并且能够容易地检测电流传感器的故障。另外，开关元件的驱动信号是基于两相的电流检测值生成的，因此与基于带电流感测的开关元件的电流估计值来生成驱动信号的情况相比，具有不易受到对逆变器进行PWM控制时的开关频率、电压振幅指令的限制的效果。因而，在将由宽带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相逆变器装置，具备：逆变器主电路，其具备三相的开关元件串联电路，每一相的所述开关元件串联电路在上下臂分别具有半导体开关元件，所述上下臂的半导体开关元件之间的串联连接点作为各相的交流输出端子而与负载分别连接；以及控制电路，其使用所述逆变器主电路的输出电流检测值来生成所述半导体开关元件的驱动信号，所述三相逆变器装置的特征在于，具有：电流传感器，其分别检测所述逆变器主电路的两相的输出电流；以及带电流感测的开关元件，其被设置作为除通过所述电流传感器检测输出电流的相以外的一相的上臂或下臂中的所述半导体开关元件，所述控制电路具备：驱动信号生成单元，其使用所述电流传感器的电流检测值来生成所述驱动信号；电流估计单元，其基于所述带电流感测的开关元件的检测信号来估计设置有所述带电流感测的开关元件的一相的输出电流；以及故障检测单元，其基于所述电流传感器的电流检测值以及所述电流估计单元的电流估计值来检测所述电流传感器的故障。

【技术特征摘要】
2015.09.16 JP 2015-1824771.一种三相逆变器装置，具备：逆变器主电路，其具备三相的开关元件串联电路，每一相的所述开关元件串联电路在上下臂分别具有半导体开关元件，所述上下臂的半导体开关元件之间的串联连接点作为各相的交流输出端子而与负载分别连接；以及控制电路，其使用所述逆变器主电路的输出电流检测值来生成所述半导体开关元件的驱动信号，所述三相逆变器装置的特征在于，具有：电流传感器，其分别检测所述逆变器主电路的两相的输出电流；以及带电流感测的开关元件，其被设置作为除通过所述电流传感器检测输出电流的相以外的一相的上臂或下臂中的所述半导体开关元件，所述控制电路具备：驱动信号生成单元，其使用所述电流传感器的电流检测值来生成所述驱动信号；电流估计单元，其基于所述带电流感测的开关元件的检测信号来估计设置有所述带电流感测的开关元件的一相的输出电流；以及故障检测单元，其基于所述电流传感器的电流检测值以及所述电流估计单元的电流估计值来检测所述电流传感器的故障。2.一种三相...

【专利技术属性】
技术研发人员：平形政树，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP