电力转换装置制造方法及图纸

在因发生短路事故而使电力转换装置的动作停止的情况下，使用者无法确定是在线缆上发生了短路事故还是在电动机内部发生了短路事故，即无法确定发生短路的部位。本发明专利技术的电力转换装置具有多个开关元件，通过控制它们的导通关断来驱动经由线缆连接的电动机，该电力转换装置具有：由用于控制电动机的电流的上臂的多个开关元件和下臂的多个开关元件构成的逆变器电路；和判断短路部位的判断部，判断部在对发生于电动机和线缆的相间的短路部位进行调查时，通过使不同相的一个上臂和一个下臂的开关元件同时导通来产生短路电流，基于短路时的电流增加速度和短路后的电流减少速度判断短路部位。

Power conversion device

When the operation of the power conversion device is stopped due to a short-circuit accident, the user can't decide whether there is a short-circuit accident on the wire cable or a short circuit accident inside the motor, that is, the location of the short circuit cannot be determined. The power conversion device of the invention has a plurality of switch elements, by conducting control their fault to drive motor via a cable connection, the power conversion device comprises a plurality of switch elements for the inverter circuit a plurality of switch elements control the motor current of the upper arm and the lower arm of the structure; and judgment of short circuit part of the Department of investigation in judgment on interphase short-circuit point occurred in the motor and the cable, the different phase of an upper arm and a lower arm switching element and conduction to generate short circuit current, short circuit current based on the current increase speed and reduce the rate of judgment after a short circuit short.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置
本专利技术涉及电力转换装置和控制方法。
技术介绍
图15表示现有的电力转换装置、电动机和将它们连接的线缆。电力转换装置91包括：将用于电动机驱动的直流电流转换为交流电流的逆变电路92、电流传感器93a、93b、和平滑用电容器94。逆变电路92包括由半导体形成的开关元件95a～95f，2个开关元件成对地构成U、V、W的三相桥。每一相开关元件以上下不同时导通的方式交替导通地进行开关。各相的输出U、V、W利用3根线缆96与电动机97连接，对电动机供给交流电力。在因绝缘包覆层的劣化、物理损伤等某些原因导致电动机97的内部或线缆96发生相间的短路的情况下，位于电力转换装置内的电流传感器93a或93b会检测到过电流。在检测到过电流的情况下，通过使所有开关元件关断来停止转换动作，阻止开关元件被由大电流产生的热能等破坏。另外，作为获知短路发生部位的信息的方法，有日本特开平10-23795号公报(专利文献1)。在该公报中记载有：“在检测电流波形的斜率小于“0”或基准的情况下，能够诊断为电流检测电路、开关元件、电动机的绕组中存在异常，改变导通的开关元件来同样地求取电流检测电路的波形，从而确定异常部位。另外，在检测出的电流波形的斜率远远大于基准的情况下，能够诊断为线缆或电动机的绕组发生了短路。”现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-23795
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在因短路而电力转换装置的动作停止的情况下，能够通过将该信息报知使用者来通知发生了短路。但是，在因发生短路事故而电力转换装置的动作停止的情况下，存在使用者无法确定是在线缆上发生了短路事故还是在电动机内部发生了短路事故，即无法确定发生短路的部位的问题。作为获知短路发生部位的信息的方法，专利文献1中介绍了在短路发生后使2个开关元件短时间导通，通过查看电流的斜率来推测异常的方法。在这种情况下，电流的斜率由短路路径的电感L决定，所以能够推测基于电感L的短路部位。但是，仅利用电感L的信息，难以区别出线缆上的短路与电动机内的短路。于是，本专利技术的目的在于提供一种判断电动机内部和线缆上的短路部位，向使用者或外部的装置或系统报知判断结果的电力转换装置。用于解决问题的技术手段为了达成上述目的，本专利技术的电力转换装置，其具有多个开关元件，通过控制上述多个开关元件的导通关断来驱动经由线缆连接的电动机，上述电力转换装置的特征在于，具有：由用于控制电动机的电流的上臂的多个开关元件和下臂的多个开关元件构成的逆变器电路；和判断短路部位的判断部，上述判断部在对发生于上述电动机和上述线缆的相间的短路部位进行调查时，通过使不同相的一个上臂和一个下臂的上述开关元件同时导通来产生短路电流，基于短路时的电流增加速度和短路后的电流减少速度判断短路部位。专利技术的效果本专利技术的电力转换装置具有以下效果：对于在电动机和上述线缆发生的相之间的短路事故，通过使特定的开关元件同时导通而产生短路电流，基于短路时的电流增加速度和短路后的电流减少速度，能够判断和确定短路部位，并且通过将短路部位判断结果显示于显示器或者利用无线发送，能够向使用者、外部装置、外部系统通知短路部位。附图说明图1是本专利技术的电力转换装置的第一实施例的结构图。图2是本专利技术的电力转换装置的第一实施例的短路发生以后的动作波形的图。图3是表示用于短路位置判断的控制电路动作的流程的图。图4是表示在线缆上和电动机内部发生的短路部位的例子的图。图5是表示图4所示的短路部位A～C所对应的短路路径的电感L与电阻R的大小关系的表。图6是表示U-W相间短路发生时的U、W相的开关元件的状态与短路电流路径的关系的图。图7是短路发生时开关元件如图6所示动作的情况下的电流波形的模拟结果。图8是表示短路部位判断S32所调出的子程序处理的流程的图。图9是显示器6和56的结构图。图10表示说明显示器6和56显示的数字的说明书。图11是发送器7和57的结构图。图12是本专利技术的电力转换装置的第二实施例的结构图。图13是电压上升检测电路的结构图。图14是表示本专利技术的电力转换装置的第二实施例的短路发生以后的动作波形的图。图15是表示现有的电力转换装置的图。图16是表示将实施例应用于工业用逆变器的例子的图。图17是表示将实施例应用于铁路车辆的例子的图。图18是表示将实施例应用于带电动机的汽车的例子的图。图19是表示将实施例应用于空调机的例子的图。具体实施方式以下用附图对实施例进行说明，但以下说明的各实施例并不限定于图示例子。(实施例1)图1表示本专利技术的电力转换装置的第一实施例的结构图。电力转换装置1包括：用于输入交流电力并将电力供给到电动机的转换器电路2、平滑用电容器3和逆变器电路4。另外，电力转换装置1还包括：用于控制逆变器电路4的控制电路5、用于显示控制电路的输出信息的显示器6、用于无线发送控制电路的输出信息的发送器7、用于输出异常信号的继电器14和用于向控制电路输入信息的输入部8。本实施例中，公开了用于输出异常信号的继电器14，但并不限定于继电器。转换器电路2将从R、S、T端子输入的交流电力转换为直流电力。平滑用电容器3设置于作为N、P节点图示的直流电压配线。逆变器电路4将直流电力转换为用于驱动电动机的交流电力。逆变器电路4由开关元件和与该开关元件反并联连接的二极管所构成的半导体元件构成。图1中使用IGBT作为开关元件，但也可以由MOSFET构成。另外，半导体器件一般使用硅，但为了实现低损耗化也可以使用作为宽禁带半导体的SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)。逆变器电路4具有6个开关元件Ua、Ub、Va、Vb、Wa、Wb。Ua、Va、Wa被称为上臂，Ub、Vb、Wb被称为下臂。通过使上臂和下臂的开关元件例如Ua和Ub交替地导通，来控制从输出端子U输出的电流。在电力转换装置1的输出端子U、V、W经由线缆9连接有三相电动机10，利用从输出端子U、V、W输出的电流来驱动电动机。在靠近输出端子U和V的配线设置有电流传感器11、12，分别测量从输出端子U和V流出的电流量iu和iv。另外，在输出端子W也可以设置用于测量从输出端子W流出的电流量iW的电流传感器，但由于可以根据交流条件iu+iv+iw＝0能够求出iw＝－(iu+iv)，所以可以省略。另外，省略的相也可以不是W而是U或V。另外，在与逆变器电路4的直流侧的节点N连接的配线上还设置有电流传感器13。由于将电流传感器13配置在图中的位置，能够检测从输出端子U、V、W的任一个流入到节点N的电流，所以适合最先进行过电流检测等。另外，电力转换装置1具有用于输入交流电力的转换器电路2，但在输入直流电力的情况下，可以省略转换器电路2而将直流电力直接输入到节点P、N。控制电路5包括：由预先组装的内置程序来对控制电路5进行控制的控制部21；和用于驱动逆变器电路4的6个晶体管的驱动电路22。在通常的电动机驱动中，控制部21反馈电流传感器11、12测量出的电流值，同时使驱动电路22对逆变器电路4进行PWM控制。另外，在控制电路5中具有当超过电流阈值ith0时输出触发信号OC的比较器23和当超过电流阈值ith1时输出触发信号DT的比较器24。另外，包括：因比较器24的触发信号DT而开始动作的计时器25；对电流传感器11、12的测量值进行采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其具有多个开关元件，通过控制所述多个开关元件的导通关断来驱动经由线缆连接的电动机，所述电力转换装置的特征在于，具有：由用于控制电动机的电流的上臂的多个开关元件和下臂的多个开关元件构成的逆变器电路；和判断短路部位的判断部，所述判断部在对发生于所述电动机和所述线缆的相间的短路部位进行调查时，通过使不同相的一个上臂和一个下臂的所述开关元件同时导通来产生短路电流，基于短路时的电流增加速度和短路后的电流减少速度判断短路部位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.04 JP 2015-1135781.一种电力转换装置，其具有多个开关元件，通过控制所述多个开关元件的导通关断来驱动经由线缆连接的电动机，所述电力转换装置的特征在于，具有：由用于控制电动机的电流的上臂的多个开关元件和下臂的多个开关元件构成的逆变器电路；和判断短路部位的判断部，所述判断部在对发生于所述电动机和所述线缆的相间的短路部位进行调查时，通过使不同相的一个上臂和一个下臂的所述开关元件同时导通来产生短路电流，基于短路时的电流增加速度和短路后的电流减少速度判断短路部位。2.一种电力转换装置，其具有多个电力用半导体开关元件，通过控制所述多个电力用半导体开关元件的导通关断来驱动经由线缆连接的电动机，所述电力转换装置的特征在于，具有：由用于控制电动机的三相电流的上臂的3个开关元件和下臂的3个开关元件构成的三相的逆变器电路；和判断短路部位的判断部，所述判断部，在第一期间，使上臂中的任一个开关元件和与该开关元件不同相的下臂的任一个开关元件导通，在紧接着的第二期间，使上臂的处于导通的开关元件和下臂的处于导通的开关元件中的一者关断，基于在所述第一期间测定的所述逆变器电路的输出电流的电流增加速度和在所述第二期间测定的所述逆变器电路的输出电流的电流减少速度，判断短路部位。3.如权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于：具有将装置内部的状况通知给外部的信息输出单元，所述判断部根据所述电流增加速度推测短路路径的电感值，根据所述电流减少速度与所述电流增加速度的比率推测短路路径的电阻值，根据推测出的所述电感值和所述电阻值的大小关系判断短路发生部位，由所述信息输出单元将所述判断结果通知给外部。4.如权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：所述信息输出单元为无线发送器，所述信息输出单元将与所述判断结果对应的数值、符号无线发送到外部。5.如权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于：所述信息输出单元为使用发光元件或液晶元...

【专利技术属性】
技术研发人员：景山宽，井堀敏，佐佐木康，冨山清隆，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：日本,JP