专利名称：马达驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种可检测出马达绝缘电阻劣化的马达驱动装置。
背景技术：
专利文献I中记载有可检测出马达绝缘电阻劣化的马达驱动装置。在该马达驱动装置中，在直流链接(DC-Iink)部的负侧线和接地之间设置第I接点，在直流链接部的正侧线和马达的线圈连接线中的一 相的线之间串联设置第2接点和电流检测器。在检测绝缘电阻的劣化时，通过闭合第I及第2接点，而形成平滑电容器、第2接点、电流检测器、马达线圈、接地、第I接点及平滑电容器的闭路。由于在该闭路中施加平滑电容器的充电电压，因此通过检测流过闭路的电流，而检测马达绝缘电阻的劣化。专利文献I :日本国特开2006-226993号公报在上述现有技术中，由于将平滑电容器用于马达绝缘电阻劣化的检测，而产生如下课题。即，由于需要在所形成的闭路中施加平滑电容器的充电电压，因此需要对平滑电容器进行一次充电，在完成充电之前的期间，无法开始检测马达的绝缘电阻劣化。而且，由于从平滑电容器对闭路施加与马达的交流电压整流后的直流母线电压近似的高电压，因此假设在马达的绝缘电阻已劣化时，变为在闭路中流过大电流，有可能会导致闭路上的其它部件破损等的二次受害。而且，由于随着平滑电容器放电所引起的电压下降，流过闭路的电流也发生变化，因此在利用电流检测值与规定阈值的对比来判断有无绝缘电阻劣化吋，马达绝缘电阻劣化的检测精度下降。而且，考虑到应用于多轴马达驱动装置时，需要按马达驱动轴来构成闭路，会导致装置大型化、价格増大、伴随维护部件増加的可靠性下降等。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，目的在于提供ー种马达驱动装置，不使用平滑电容器便能检测出马达绝缘电阻的劣化。为了达成上述目的，本申请第I发明的特征在于，具备马达驱动单元，具有连接于直流电カ源中的正侧直流母线及负侧直流母线的逆变器部，用所述逆变器部将直流电カ转换为交流电カ从而驱动交流马达；低电压源，设置在所述正侧直流母线或所述负侧直流母线的任意一方和接地之间；电流检测部，检测流过包括所述低电压源、所述交流马达及所述逆变器部的一部分的闭路的闭路电流；及绝缘电阻劣化判定部，根据对比所述电流检测部检测出的所述闭路电流的值和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。本申请第I发明的马达驱动装置具备马达驱动单元。该马达驱动单元用逆变器部将介由正侧直流母线及负侧直流母线供给的直流电カ转换为交流电カ从而驱动交流马达。此时，本申请第I发明的马达驱动装置具备低电压源，设置在正侧直流母线或负侧直流母线和接地之间；及电流检测部，检测流过包括低电压源、交流马达及逆变器部的一部分的闭路的闭路电流，通过使逆变器部内规定的开关导通，可以形成经由逆变器部、正侧直流母线或负侧直流母线、电流检测部、低电压源、接地、交流马达及逆变器部的闭路。其结果，用电流检测部检测出通过低电压源的施加电压而流过该闭路的闭路电流，绝缘电阻劣化判定部通过对比该闭路电流值和规定阈值，可以检测出交流马达绝缘电阻的劣化。如此，根据本申请第I发明，未经由向正侧直流母线及负侧直流母线供给直流电力的直流电源便能形成上述闭路。该直流电源例如由AC-DC变换器等构成吋，以横跨其输出侧的2个直流母线的方式连接有平滑电容器。但是，在本申请第I发明的结构中，由于所形成的闭路未经由平滑电容器，因此可以实现如下马达驱动装置，可不受该平滑电容器的充电电カ影响地检测交流马达绝缘电阻的劣化。其结果，例如在交流马达的绝缘电阻劣化的检测中不必像利用平滑电容器的充电电力的情况那样等待平滑电容器充电，便能开始交流马达的绝缘电阻劣化的检测。而且，由于从低电压源对闭路施加的电压为低电压，因此不会像利用平滑电容器的充电电力的情况那样使大电流流过闭路，可防止闭路上的其它部件破损等的二次受害。而且，由于可以从低电压源对闭路保持施加一定的电压，因此不会像利用平滑电容器的充电电力的情况那样随着电压下降而使流过闭路的电流发生变化，可防止交流马达的绝缘电阻劣化的检测精度下降。 第2发明的特征在于，在上述第I发明中，所述马达驱动单元是驱动多相交流马达的単元，所述逆变器部具有对应于该交流马达各相的多个相切换开关元件，具备相选择部，通过使所述多个相切换开关元件中的任意元件选择性地导通，使所述闭路经由该相切换开关元件而形成。在本申请第2发明中，如此，逆变器部具有对应于交流马达各相的多个相切换开关元件，相选择部通过使上述多个相切换开关元件中的任意元件选择性地导通，使上述闭路经由交流马达内的特定相而形成。由此，可以按各相或相的组合而选择性地检测出交流马达的绝缘电阻劣化，可以更详细地检测出交流马达的绝缘电阻的状态。第3发明的特征在于，在上述第I或第2发明中，相对于所述正侧直流母线及所述负侧直流母线，并联设置多个所述马达驱动单元，该多个马达驱动单元各自具备的所述逆变器部具有轴切换开关元件，具备轴选择部，通过使所述多个马达驱动单元中任意単元的所述轴切换开关元件选择性地导通，使所述闭路经由该轴切换开关元件而形成。在本申请第3发明中，如此，多个马达驱动单元各自的逆变器部具有轴切换开关元件，轴选择部通过使上述多个相切换开关元件的任意元件选择性地导通，使上述闭路经由特定的交流马达而形成。由此，可以选择性地检测出多个交流马达中的任意马达的绝缘电阻劣化。而且，如此应用于多轴马达驱动装置时，可使用各轴用的现有的逆变器部及共通的直流母线、电流检测部以及低电压源构成闭路，不需要按交流马达来构成电流检测部以及低电压源。因而，不会导致装置大型化、价格増大、伴随维护部件増加的可靠性下降等，可应用于多轴马达驱动装置。第4发明的特征在干，在上述第3发明中，具备失调电流检测部，在关断所有所述轴切换开关元件的状态下，通过所述电流检测部检测出失调电流；及失调除去部，求出在所述轴选择部使任意的所述轴切换开关元件选择性地导通的状态下所述电流检测部检测出的闭路电流值与所述失调电流值之间的差分值，所述绝缘电阻劣化判定部通过对比基于所述闭路电流值的所述差分值与规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。在多轴马达驱动装置中，由于包括逆变器部21中的开关元件的电路结构与轴数成比例累积变大，因此即使在关断所有轴切换开关元件的状态下，也流过一定程度较大的失调电流。对此，在本申请第3发明中，失调电流检测部检测出失调电流，失调除去部从闭路电流值减去失调电流值，由此可高精度地检测出仅流过如下闭路的闭路电流，即经由轴选择部所选择导通的轴切换开关元件的闭路。由此，绝缘电阻劣化判定部根据闭路电流值与失调电流值之间的差分值，可以明确地判定并报告该交流马达最近其绝缘电阻是否以产生漏电的程度劣化。第5发明的特征在于，在上述第I至第4发明的任意ー个中，电流检测部检测断续地形成闭路时恒定地流过的闭路电流，绝缘电阻劣化判定部通过对比所述恒定的闭路电流 和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。在交流马达自身的寄生电容及逆变器部与交流马达之间的电缆的寄生电容足够小，而可以忽略因上述寄生电容所引起的对绝缘劣化检测给予的影响时，即使利用断续地形成闭路而恒定地流过的闭路电流，也能够充分准确地判定交流马达的绝缘电阻劣化。因而，此时通过应用本第5发明，能够在最简单且短时间内判定绝缘电阻劣化。第6发明的特征在于，在上述第I至第4发明的任意ー个中，电流检测部检测断续地形成闭路时过渡地流过的闭路电流，绝缘电阻劣化判定部通过对比对过渡的闭路电流进行规定次数取样后的平均值和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。当交流马达自身的寄生电容及逆变器部与交流马达之间的电缆的寄生电容较大时，即使交流马达已经绝缘劣化，闭路电流也在过渡的短时间内仅对上述寄生电容进行充电，在闭路上不再流过恒定的电流，因此有可能无法准确地判定绝缘劣化。因而，如本第6发明这样，在断续地形成闭路时，对上述寄生电容反复充电、放电，由此即使在上述寄生电容较大时，也能使闭路电流过渡地流过上述闭路。然后，绝缘电阻劣化判定部通过对比该过渡的闭路电流的取样平均值和规定阈值，来判定绝缘电阻是否劣化。根据本发明，不使用平滑电容器便能检测出马达绝缘电阻的劣化。
图I是模式化表示本发明实施方式所涉及的马达驱动装置的结构的框图。图2是表示绝缘劣化检测单元的一部分、马达驱动单元及3相交流马达的电路结构的图。图3是表示由检测控制部的CPU进行的控制处理的内容的流程图。符号说明I-变换器部；2_马达驱动单元；3_绝缘劣化检测单元；4_3相交流马达(多相交流马达)；11_整流器；12_平滑电容器；13_交流电源；21_逆变器部；22_驱动控制部；31_检测电阻(电流检测部)；32_检测开关；33_低电压源；34-A/D转换器(电流检测部)。35-检测控制部；41U、41V、41W-电枢绕组；100-马达驱动装置；P_正侧直流母线(直流母线);N-负侧直流母线(直流母线)；G-地线(接地)；SW1、Sff3, SW5-上臂开关元件；SW2、Sff4,SW6-下臂开关元件(相切换开关元件、轴切换开关元件)；Ic_闭路电流。
具体实施例方式以下，參照
本发明的实施方式。
图I是模式化表示本发明ー个实施方式的马达驱动装置的结构的框图。在该图I中，马达驱动装置100是驱动3相交流马达4的装置，具备变换器部I、马达驱动单元2及绝缘劣化检测单元3。变换器部I例如具备整流器11和平滑电容器12，通过整流器11对从该例的交流电源13供给的交流电カ进行整流，通过平滑电容器12使其输出电力平滑而向直流母线P、N输出直流电力。另外，图示的2根直流母线P、N中上方的直流母线P为正侧直流母线，下方的直流母线N为负侧直流母线，平滑电容器12横跨连接于上述2根直流母线P、N。马达驱动单元2在该例中具备逆变器部21，桥接有由半导体构成的6个开关元件(图I中略记为I个)；及驱动控制部22，进行该逆变器部21中的各开关元件的切换控制。逆变器部21连接于上述2根直流母线P、N而被供给直流电力，其通过驱动控制部22分别以适当的顺序反复使逆变器部21的6个开关元件导通及关断，而输出规定频率的3相交流电カ。本实施方式是相对于2根直流母线P、N并联连接有3个马达驱动单元2，各逆变器部21分别向各个3相交流马达4输出3相交流电カ并进行驱动的3轴驱动的结构。基于各驱动控制部22的逆变器部21的驱动控制是根据来自未特别图示的上位控制装置的指令而进行的。而且，该驱动控制部22在检测3相交流马达4的绝缘电阻劣化时，还进行基于来自后述的检测控制部的指令的规定开关元件的导通及关断的切换控制。另外，利用后述的图2对逆变器部21及3相交流马达4的详细电路结构进行说明。绝缘劣化检测单元3具备检测电阻31、检测开关32、低电压源33、A/D转换器34及检测控制部35。检测电阻31是具有已知电阻值的电阻器。检测开关32是能够利用来自检测控制部35的控制信号切換2个端子间的导通及关断的元件。低电压源33是与上述交流电源13相比输出电压足够低的直流电源，例如由低电压蓄电池构成，或者也可以供给从该绝缘劣化检测单元3自身的驱动电源(未特别图示)降压后的直流电压。在该例中，以检测电阻31、检测开关32及低电压源33的顺序串联连接，该串联电路整体横跨连接在上述负侧直流母线N和地线G之间。低电压源33的极性配置为将正极连接于地线G侧。另夕卜，虽然在图示的例子中，从负侧直流母线N以检测电阻31、检测开关32及低电压源33的顺序连接，但是只要是串联连接，则也可以是其它顺序。A/D转换器34与上述检测电阻31并联连接，以模拟值测量其两端间电压，并转换为数字信号而输出至检测控制部35。另外，如上所述，由于已知检测电阻31的电阻值，因此检测出该检测电阻31的两端间电压等同于检测出电流。检测控制部35由未特别图示的CPU、RAM及ROM等构成。该检测控制部35根据来自未特别图示的上位控制装置的指令，相对于任意规定的马达驱动单元2的驱动控制部22发出如下指令，对所对应的逆变器部21内的规定开关元件的导通及关断进行切換。而且此时，也控制检测开关32的导通及关断，根据从上述A/D转换器34输入的两端间电压的信息，判定与上述规定的马达驱动单元2相对应的3相交流马达4的绝缘电阻的劣化。另外，上述地线G相当于各权利要求项记载的接地，上述检测电阻31及上述A/D转换器34相当于各权利要求项记载的电流检测部。图2是表示绝缘劣化检测单元3的一部分、马达驱动单元2及3相交流马达4的电路结构的图。在该图2中，马达驱动单元2的逆变器部21如上所述，具备由半导体(图示的例子中为IGBT)构成的6个开关元件SWl SW6，其中使串联连接的2个开关元件以3组并联的方式横跨桥接于2根直流母线P、N。向2根直流母线P、N供给直流电カ，驱动控制部22通过分别以适当的顺序使6个开关元件SWl SW6反复导通及关断，作为逆变器输出从各组中的串联连接的2个开关元件之间输出3相交流电カU、V、W。另外，在图示的例子中，尤其将连接于正侧直流母线P的3个开关元件SW1、SW3、SW5称为上臂开关元件，尤其将连接于负侧直流母线N的3个开关元件SW2、SW4、SW6称为下臂开关元件，另外，该例的3个下臂开关元件SW2、SW4、SW6相当于各权利要求项记载的相切换开关元件及轴切换开关元件。而且，驱动控制部22如上所述，在从逆变器部21输出3相交流电カU、V、W的通常驱动控制时，根据来自未图示的上位控制装置的指令进行开关元件SWl SW6的切换控制。而且，驱动控制部22在检测3相交流马达4的绝缘电阻劣化吋，根据来自绝缘劣化检测单元3的检测控制部35的指令进行开关元件SWl SW6的切换控制。
3相交流马达4是通过从上述逆变器部21输出的3相交流电カ而被驱动的马达，图中仅示出作为电枢进行励磁控制的绕组41U、41V、41W。本实施方式中所使用的3相交流马达4使相同匝数的3个电枢绕组41U、41V、41W对应于3相交流的各相U、V、W而进行Y联结，在上述3个电枢绕组41U、41V、41W的外周侧端子上连接逆变器部21的各相U、V、W的输出端子。而且，该3相交流马达4除由上述3个电枢绕组41U、41V、41W构成的定子以外，具备具有永久磁铁的转子和收容上述定子及转子的壳体(对于定子及壳体未图示)。壳体连接干与上述绝缘劣化检测单元3共通的地线G。另外，该3相交流马达4相当于各权利要求项记载的多相交流马达。在此，通过分别封装上述3个电枢绕组41U、41V、41W，而在结构上赋予与壳体之间的电绝缘性，但是由于长期使用、经年变化或使用环境，其绝缘电阻会劣化。如此，当3相交流马达4的绝缘电阻劣化时，流过各电枢绕组41U、41V、41W的电流介由壳体向地线G漏电，其结果，不仅损害额定性能，还成为使该3相交流马达4损伤的原因。于是，在本实施方式中，在从逆变器部21输出3相交流电カU、V、W的通常驱动控制之前或通常驱动控制期间，通过上述绝缘劣化检测单元3检测出该3相交流马达4的绝缘电阻，判定其劣化。具体为，在停止从上述变换器I供电的状态下，检测控制部35对任意的马达驱动单元2的驱动控制部22发出指令，使对应的逆变器部21的下臂开关元件SW2、SW4、SW6的任意元件导通(图中记载为使SW6 “导通”)，其后使绝缘劣化检测单元3的检测开关32导通。由此，将绝缘劣化检测单元3的低电压源33作为起电部，以图示的例子的顺序，形成以地线G、3相交流马达4、逆变器部21的导通后的下臂开关元件SW6、负侧直流母线N、检测电阻31及检测开关32的路径流过电流的闭路。此时，将流过闭路的电流称为闭路电流Ic。而且，A/D转换器34检测出该闭路电流Ic所流过的检测电阻31的两端间电压，检测控制部35根据该两端间电压的信息检测出连接于该逆变器部21的3相交流马达4的绝缘电阻。3相交流马达4的绝缘电阻大时闭路电流Ic小，随着绝缘电阻的劣化加重，闭路电流Ic増大。检测控制部35在与该闭路电流Ic成比例的上述两端间电压超过规定阈值时，判定并报告绝缘电阻已劣化。另外，该规定阈值是在设计3相交流马达4时，或者3相交流马达4単体的试验时根据已知的绝缘电阻值而预先确定的。即，其设定为在绝缘电阻的劣化足够加重的情况下流过闭路电流Ic吋，检测电阻31的两端间电压所能取得的值。
另外，在图2所示的例子中，由于仅使逆变器部21的对应于W相的下臂开关元件SW6导通，因此上述闭路电流Ic在3相交流马达4内主要介由W相的电枢绕组41W和壳体之间的假想的绝缘电阻Rw而流动。原本3相交流马达4内的绝缘电阻是针对壳体整体的结构性电阻，但是如上所述的假想的绝缘电阻Ru、Rv、Rw有按各相U、V、W而关联生成的倾向，各自的劣化加重容易不同。尤其是在将要发生漏电之前的状态下，在各相之间劣化的差别变大。对此，检测控制部35通过使同一逆变器部21中的3个下臂开关元件SW2、Sff4, SW6的任意元件选择性地导通，可以在同一 3相交流马达4内选择性地检测出关联于所对应的相的绝缘电阻Ru、Rv、Rw。而且，不限于同一逆变器部21中的3个下臂开关元件SW2、SM、SW6中的仅I个，也可以检测出使3个全部导通时、使任意2个组合导通时的闭路电流Ic。如此，通过可多样性地进行下臂开关元件SW2、SW4、SW6的选择，可多方面且详细地检测出I个3相交流马达4中的绝缘电阻的劣化状态。但是，如果还考虑特定3相交流马达4内的已绝缘劣化的相，则优选按每I相使3个下臂开关元件SW2、Sff4, SW6的任意元件选择性地导通。
而且，例如在上述闭路路径上至少使用包括逆变器部21中的开关元件的电路结构时，在上述闭路上流通微弱的电流。也就是说，即使在关断逆变器部21所有的下臂开关元件SW2、Sff4, SW6的状态下，使绝缘劣化检测单元3的检测开关32导通时，只要在上述闭路路径上施加一定电压，则即便绝缘，例如也会流过相当于漏电流的微弱电流。该电流相当于上述闭路中的失调电流，由于其成为检测绝缘电阻时的电流检测误差，因此无法忽略其影响。而且，即使在仅具备I组马达驱动单元2及3相交流马达4的结构中较为微弱，也由于在具备很多组的多轴驱动的结构中会较大地累积，因此无法忽略检测绝缘电阻时的进ー步的影响。在本实施方式中，具备利用未图示的上位控制装置的指令，仅检测出该微弱电流(以下称为失调电流)的模式，由此可以检测出可能在多轴驱动结构的电路整体中流过的失调电流。而且，在个别地检测各3相交流马达4的绝缘电阻时，分别除去上述失调电流的影响而进行检测。而且，在进行各3相交流马达4的绝缘电阻、上述失调电流的检测时，如上所述，以在停止从变换器部I供电的状态下进行为前提。而且，此时即使在变换器部I的平滑电容器12中充有电荷，也只要关断各逆变器部21所有的上臂开关元件SW1、SW3、SW5，就不会对绝缘电阻、失调电流的检测给予直接影响。但是，由于在实际的驱动电路中，产生介于未特别图示的动态制动器等的影响，因此需要在使平滑电容器12充分放电而成为无充电的状态下进行绝缘电阻、失调电流的检测。为了实现如上的功能，利用图3按顺序说明用检测控制部35的CPU进行的控制处理的内容。在图3中，该流程所示的处理例如在接收到来自上位控制装置的执行绝缘劣化的检测处理的指令时开始。另外，开始该流程的处理时，如上所述，例如需要通过从上次变换器部I的供电停止经过足够的时间等而使平滑电容器12处于无充电状态。首先，在步骤S5中，将标志F的值初始化为O。之后，移至步骤S10，相对于所有的马达驱动单元2的驱动控制部22，发出如下指令，关断各个逆变器部21中的包括上臂及下臂的所有的开关元件SWl SW6(图中略记为上下臂)。
之后，移至步骤S15，判定是否从上位控制装置接收到失调电流的检测指令。当接收到来自上位控制装置的检测指令时，满足判定，移至步骤S20。在步骤S20中，使绝缘劣化检测单元3的检测开关32导通，形成上述闭路从而经由该闭路的失调电流流过检测电阻31。之后，移至步骤S25，用A/D转换器34检测出失调电流流过检测电阻31的状态下的两端间电压，作为EO保存该检测电压。在此，如上所述，由于已知检测电阻31的电阻值，因此检测出该检测电阻31的两端间电压EO等同于检测出失调电流。之后，移至步骤S30，关断绝缘劣化检测单元3的检测开关32。之后，移至步骤S35，使标志F的值为I后，移至步骤S40。另ー方面，在上述步骤S15的判定中，当未从上位控制装置接收到失调电流的检测指令时，未满足判定，直接移至步骤S40。在步骤S40中，根据来自上位控制装置的指令，设定应检测绝缘电阻的3相交流马达4(图中略记为检测轴)及其应检测的相(图中略记为检测相)。另外，虽然此时设定的检测轴为I个，但是对于检测相如上所述，既可以是I个也可以多个。之后，移至步骤S45，使绝缘劣化检测单元3的检测开关32导通。之后，移至步骤S50，针对与在上述步骤S40中设定的检测轴相对应的马达驱动单元2的驱动控制部22，发出如下指令，使对应于同样设定的检测相的任意的下臂开关元件SW2、SW4、SW6导通。由此，形成对应于所设定的检测轴的检测相的闭路，经由该闭路的闭路电流Ic流过检测电阻31。之后，移至步骤S55，用A/D转换器34检测出上述闭路电流Ic流过检测电阻31的状态下的两端间电压E1。此时，检测出该检测电阻31的两端间电压El也等同于检测出闭路电流Ic。之后，移至步骤S60，判定标志F的值是否为I。換言之，判定是否已根据来自上位控制装置的指令检测出失调电流及与其相伴的两端间电压E0。标志F的值为I时，满足判定，移至步骤S65。在步骤S65中，从上述步骤S55中检测出的两端间电压El扣除上述步骤S25中检测出的两端间电压E0。也就是说，进行扣除失调的处理，以除去潜在于闭路电流Ic的失调电流。由此，此时仅检测出经由形成闭路的检测轴及检测相的闭路电流Ic，可以除去流过上述闭路的失调电流的影响。之后，移至步骤S70。另外，在该步骤S65中计算出的新的两端间电压El相当于各权利要求项记载的差分值。另ー方面，在上述步骤S60的判定中，当标志F的值不为I时，未满足判定，直接移至步骤S70。在步骤S70中，判定两端间电压El是否小于规定阈值。该阈值被设定为在绝缘电阻的劣化足够加重的情况下流过闭路电流Ic吋，检测电阻31的两端间电压所能取得的值。当两端间电压El为规定阈值以上时，未满足判定，即认为此时在形成闭路的该3相交流马 达4的该相中绝缘电阻足够劣化，移至步骤S75。在步骤S75中，针对与在上述步骤S40中设定的检测轴相对应的马达驱动单元2的驱动控制部22，发出如下指令，关断对应于同样设定的检测相的下臂开关元件SW2、SW4、SW6。
之后，移至步骤S80，关断绝缘劣化检测单元3的检测开关32。之后，移至步骤S85，利用另行设置的显示部的显示、发声部的发声来报告绝缘电阻的劣化，或者进行向上位控制装置发送该状况的信息的劣化报告处理。之后，结束该流程。另ー方面，在上述步骤S70的判定中，当两端间电压El小于规定阈值时，满足判定，即认为此时在形成闭路的该3相交流马达4的该相中绝缘电阻还未劣化，移至步骤S90。在步骤S90中，针对与在上述步骤S40中设定的检测轴相对应的马达驱动单元2的驱动控制部22，发出如下指令，关断对应于同样设定的检测相的下臂开关元件SW2、SW4、SW6。之后，移至步骤S95，关断绝缘劣化检测单元3的检测开关32。之后，移至步骤S100，判定是否从上位控制装置接收到应在其它检测轴或其它检测相中重新检测绝缘电阻的指令。当从上位控制装置接收到重新检测的指令时，满足判定，返回上述步骤S40重复同样的程序。另ー方面，当未从上位控制装置接收到重新检测的指令时，未满足判定，结束该流程。以上，上述图3的流程中的步骤S40及步骤S50的程序相当于各权利要求项记载的相选择部及轴选择部，步骤S25的程序相当于失调电流检测部，步骤S65的程序相当于失调除去部，步骤S70的程序相当于绝缘电阻劣化判定部。如以上说明的那样，根据本实施方式的马达驱动装置100，由于使检测开关32导通时所形成的闭路中不包括平滑电容器12，因此可以实现如下马达驱动装置100，可不受该平滑电容器12的充电电カ影响地检测3相交流马达4的绝缘电阻的劣化。其结果，在3相交流马达4的绝缘电阻劣化的检测中不必像利用平滑电容器12的充电电力的情况那样等待平滑电容器12充电，便能开始3相交流马达4的绝缘电阻劣化的检测。而且，由于从低电压源33对闭路施加的电压为低电压，因此不会像利用平滑电容器12的充电电力的情况那样使大电流流过闭路，可防止闭路上的其它部件破损等的二次受害。而且，由于可以从低电压源33对闭路保持施加一定的电压，因此不会像利用平滑电容器12的充电电力的情况那样随着电压下降而使流过闭路的电流发生变化，可防止3相交流马达4的绝缘电阻劣化的检测精度下降。而且，在该实施方式中，尤其是逆变器部21具有对应于3相交流马达4各相的多个下臂开关元件SW2、Sff4, SW6，上述图3的流程中的步骤S40和步骤S50的程序通过使上述多个下臂开关元件SW2、Sff4, SW6的任意元件选择性地导通，可以使上述闭路经由3相交流马达4内的特定相而形成。由此，可以按各相或相的组合而选择性地检测出3相交流马达4的绝缘电阻劣化，可以更详细地检测出3相交流马达4的绝缘电阻的状态。而且，在该实施方式中，尤其是多个马达驱动单元2各自的逆变器部21具有下臂开关元件，步骤S40和步骤S50的程序通过使上述多个下臂开关元件SW2、SW4、SW6的任意元件选择性地导通，可以使上述闭路经由特定的3相交流马达4而形成。由此，可以选择性地检测出多个3相交流马达4中任意马达的绝缘电阻劣化。而且，如此应用于多轴马达驱动装置时，可使用各轴用的现有的逆变器部21及共通的直流母线、检测电阻31、A/D转换器34以及低电压源33构成闭路，不需要按3相交流马达4来构成检测电阻31、A/D转换器34以及低电压源33。因而，不会导致装置大型化、价格増大、伴随维护部件増加的可靠性下降、等，可应用于多轴马达驱动装置。而且，在该实施方式中，尤其是在多轴马达驱动装置中，由于包括逆变器部21中的开关元件的电路结构与轴数成比例累积变大，因此即使在关断所有下臂开关元件SW2、Sff4,Sff6的状态下，也流过一定程度较大的失调电流。对此，通过步骤S25的程序检测出失调电流，步骤S65的程序从闭路电流Ic的值(对应于初期的两端间电压El)减去失调电流的值(对应于两端间电压E0)，从而步骤S40和步骤S50的程序可以高精度地检测出仅流过经由所选择导通的下臂开关元件SW2、SW4、SW6的闭路的闭路电流Ic(对应于扣除后的两端间电压E1)。而且，步骤S70的程序根据闭路电流Ic的值与失调电流的值之间的差分值(对应于扣除后的两端间电压El)，可以明确地判定并报告该3相交流马达4最近其绝缘电 阻是否以产生漏电的程度劣化。或者，在从逆变器部21输出3相交流电カU、V、W的通常驱动控制之前或通常驱动控制期间，还可以通过依次进行基于上述图3的流程的绝缘电阻劣化检测处理而检测、记录绝缘电阻，从而预测劣化。而且，预先对每个3相交流马达4或每个相适当储存上次之前的绝缘劣化检测中的闭路电流Ic，取得与本次绝缘劣化检测中的闭路电流Ic的差分，当预测到在下次以后的绝缘劣化检测时出现绝缘劣化时，也可以看作在该预测时刻检测出了绝缘劣化。<对于使闭路电流的检测精度提高的方法>在此，以下详细说明用于使上述的闭路电流Ic的检测精度提高的可以应用的2个方法。首先作为第I方法，对如下方法进行说明，当3相交流马达4自身的寄生电容或逆变器部21与3相交流马达4之间的电缆的寄生电容较大时，用于降低因上述寄生电容所引起的对绝缘劣化检测给予的影响。在上述实施方式(绝缘劣化检测I)中，在保持使逆变器部21的规定的下臂开关元件SW2、SW4、SW6和检测开关32双方导通的状态下，根据恒定地流过上述闭路的闭路电流Ic进行了绝缘劣化检测。但是，当3相交流马达4自身的寄生电容或逆变器部21与3相交流马达4之间的电缆的寄生电容较大时，即使3相交流马达4已经绝缘劣化，闭路电流Ic也在过渡的短时间内仅对上述寄生电容进行充电，在上述闭路上不再流过恒定的电流。因此，如果不改变上述实施方式的检测方法，则有可能无法准确地检测出绝缘劣化。因而，在本第I方法(绝缘劣化检测2)中，使逆变器部21的规定的下臂开关元件SW2、SW4、SW6和检测开关32的任意一方始终导通，在此基础上使另一方以规定次数反复导通及关断，断续地形成上述闭路。而且，对此时过渡地流过的电流进行数次取样，对它们进行平均化而检测出平均值。即，由于上述寄生电容被看作等同于电容器的静电电容，因此使检测开关32或逆变器部21的规定的下臂开关元件SW2、SW4、SW6的任意一方反复接通、关断，相当于对上述寄生电容反复充电、放电。由此，即使在上述寄生电容较大时，也能够使闭路电流Ic过渡地流过上述闭路，对比该过渡的闭路电流Ic的平均值和规定阈值，可以判定绝缘电阻是否已劣化。下面，作为第2方法，对关于电流检测系统的误差调节的方法进行说明。在本第2方法中，设置如下结构，相对于检测电阻31、检测开关32及低电压源33的串联体，并联连接具有已知电阻值的调节用电阻器和调节用开关的串联体(未特别图示)。在本第2方法中，在上述实施方式(绝缘劣化检测I或绝缘劣化检测2)的绝缘劣化检测之前，通过在关断所有逆变器部21的下臂开关元件SW2、SW4、SW6的状态下，使检测开关32和上述调节用开关双方导通，而形成经由检测电阻31、检测开关32、低电压源33、调节用电阻器及调节用开关的调节用闭路，用检测电阻31检测出流过该调节用闭路的调节用闭路电流。该调节用闭路电流实际上以由调节用电阻器和低电压源33的电压值确定的已知的电流值流动。另外，调节用电阻器的电阻值较大地设定为与非劣化状态的3相交流马达4的绝缘电阻值相同的程度，与此相比由于检测电阻31的电阻值非常小，因此对于确定调节用闭路电流，可以足够忽略该检测电阻31的电阻值。如此，由调节用电阻器和低电压源33的电压值确定的实际上流过调节用闭路上的已知大小的调节用闭路电流的实际电流值与由检测电阻31检测出的调节用闭路电流的检测电流值之间的差相当于电流检测系统的检测误差。在本第2方法中，如果在低电压源33的起动前(调节用闭路电流为零)和起动后(调节用闭路电流为上述实际电流值)进行调节，则能够调节电流检测系统的失调检测误差(起动前)和电流检测系统的増益检测误差。如果存在上述失调检测误差，则只要在基于上述实施方式(绝缘劣化检测I)或者第I方法(绝缘劣化检测2)的绝缘劣化检测之前，预先从绝缘劣化检测值扣除上述失调检测误差，就能够进行更高精度的检测。而且，如果存在上述増益检测误差，则只要在基于上述实施方式(绝缘劣化检测I或者绝缘劣化检测2)的绝缘劣化检测之后,对绝缘劣化检测值进行増益修正，就能够进行更高精度的检测。通过以上说明的2个方法，可以使闭路电流Ic的检测精度提高。即，预先实施上述实施方式中的失调电流的检测以及基于上述第2方法的电流检测系统的检测误差的检测，在从上述实施方式(绝缘劣化检测I)中的闭路电流Ic(恒定的电流)扣除失调电流和上述失调检测误差后，与规定阈值进行对比来判定绝缘电阻的劣化即可(如果是上述增益检测误差，则在基于上述实施方式(绝缘劣化检测I)的绝缘劣化检测之后，对绝缘劣化检测值进行増益修正即可)。或者，当3相交流马达4自身的寄生电容或逆变器部21与3相交流马达4之间的电缆的寄生电容较大时，从用上述第I方法(绝缘劣化检测2)检测出的闭路电流Ic (过渡的电流)的平均值扣除失调电流和检测误差后，与规定阈值进行对比来判定绝缘电阻的劣化即可(如果是上述増益检测误差，则在基于上述实施方式(绝缘劣化检测I)的绝缘劣化检测之后，对绝缘劣化检测值进行增益修正即可)。另外，上述实施方式所使用的3相交流马达4不限于上述的Y联结的马达，其它也可以应用三角形联结的马达。而且，3相交流马达4也可以应用于感应式或同步式，或者旋转式或直动式的任意形式，虽然未特别图示，但是3个电枢绕组根据它们类别的不同恰当地进行构成、配置即可。而且，也可以应用于3相以外的多相交流马达，此时逆变器部21的开关元件的配置也根据相数的不同恰当地进行构成、配置即可。而且，在上述实施方式中，虽然将绝缘劣化检测单元3横跨连接在负侧直流母线N和地线G之间，但是本发明不限于此。其它，也可以将绝缘劣化检测单元3横跨连接在正侧直流母线P和地线G之间，此时按照上臂开关元件SW1、SW3、SW5的极性，将低电压源33的负极配置为连接于地线G侧即可。此时，3个上臂开关元件SW1、Sff3, SW5相当于各权利要求项记载的相切换开关元件及轴切换开关元件。 而且，在绝缘劣化检测单元3中，不限于如上述实施方式那样由检测电阻31检测闭路电流Ic的结构，其它，也可以是使用电流检测用变压器(所谓的变流器)来检测闭路电流Ic的结构。 而且，也可以是不设置作为AC-DC变换器发挥作用的变换器部1，而是在外部直流电カ源的输出部上连接2根直流母线P、N从而供给直流电カ的结构。 而且，除以上已经说明的以外，也可以适当组合上述实施方式、各变形例的方法而加以利用。 其它，虽然未一一例示，但是本发明在不脱离其主g的范围内可施加各种变更来进行实施。
权利要求
1.ー种马达驱动装置，其特征在于，具备 马达驱动单元，具有连接于直流电カ源中的正侧直流母线及负侧直流母线的逆变器部，用所述逆变器部将直流电カ转换为交流电カ从而驱动交流马达； 低电压源，设置在所述正侧直流母线或所述负侧直流母线的任意一方和接地之间； 电流检测部，检测流过包括所述低电压源、所述交流马达及所述逆变器部的一部分的闭路的闭路电流； 及绝缘电阻劣化判定部，根据对比所述电流检测部检测出的所述闭路电流的值和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。
2.根据权利要求I所述的马达驱动装置，其特征在干， 所述马达驱动单元是驱动多相交流马达的単元， 所述逆变器部具有对应于该交流马达各相的多个相切换开关元件， 具备相选择部，通过选择性地连接所述多个相切换开关元件中的任意元件，使所述闭路经由该相切换开关元件而形成。
3.根据权利要求I或2所述的马达驱动装置，其特征在干， 相对于所述正侧直流母线及所述负侧直流母线，并联设置多个所述马达驱动单元， 该多个马达驱动单元各自具备的所述逆变器部具有轴切换开关元件， 具备轴选择部，通过选择性地连接所述多个马达驱动单元中任意単元的所述轴切换开关元件，使所述闭路经由该轴切换开关元件而形成。
4.根据权利要求3所述的马达驱动装置，其特征在于，具备 失调电流检测部，在关断所有所述轴切换开关元件的状态下，通过所述电流检测部检测出失调电流； 及失调除去部，求出在所述轴选择部选择性地连接任意的所述轴切换开关元件的状态下所述电流检测部检测出的闭路电流值与所述失调电流值之间的差分值， 所述绝缘电阻劣化判定部通过对比基于所述闭路电流值的所述差分值与规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。
5.根据权利要求I至4中任意ー项所述的马达驱动装置，其特征在干， 所述电流检测部检测断续地形成所述闭路时恒定地流过的闭路电流， 所述绝缘电阻劣化判定部通过对比所述恒定的闭路电流和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。
6.根据权利要求I至4中任意ー项所述的马达驱动装置，其特征在干， 所述电流检测部检测断续地形成所述闭路时过渡地流过的闭路电流， 所述绝缘电阻劣化判定部通过对比对所述过渡的闭路电流进行规定次数取样后的平均值和规定阈值，来判定所述交流马达绝缘电阻的劣化。
全文摘要
本发明不使用平滑电容器便能检测出马达绝缘电阻的劣化。通过连接逆变器部(21)内的下臂开关元件(SW6)和检测开关(32)，将低电压源(33)作为起电部，可以形成地线(G)、3相交流马达(4)、逆变器部(21)的下臂开关元件(SW6)、负侧直流母线(N)、检测电阻(31)及A/D转换器(34)的闭路，通过用检测电阻(31)及A/D转换器(34)检测出流过该闭路的闭路电流(Ic)，可以检测出3相交流马达(4)的绝缘电阻劣化。
文档编号H02P5/74GK102651624SQ20111042097
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年2月24日
发明者佐藤一男, 沢村光次郎 申请人:株式会社安川电机