CN105634381B - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机驱动装置的特征在于，具备：状态检测电路部，其监视装置的状态；判定电路部，其判断所检测出的数据是否表示装置异常；存储部，其存储包括在装置发生异常的情况下施加于装置的峰值电压值、流过装置的峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化中的至少一个的检测值；以及设定部，其预先设定包括装置所容许的峰值电压值、峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化的设定值，其中，在每次接通装置的电源时判定存储部中存储的检测值是否达到预先设定的设定值，在达到了设定值的情况下，禁止接通电动机驱动装置的电源。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电动机驱动装置，特别涉及一种具备防止对发生异常而受到损伤的电动机驱动装置再次施加电源而损害扩大的功能的电动机驱动装置。
背景技术
作为以往技术，已知如下的电动机驱动装置：在电动机驱动装置的内部的功率元件发生过电流状态的情况下，存储有无产生警报，禁止下一次以后的电源接通，来防止电动机驱动装置的二次损害。
例如，已知如下的电动机驱动装置：具备电动机驱动装置的主电路的过电流检测单元，并且具有电动机驱动装置的主电路的二次破损防止电路，该二次破损防止电路在过电流流过主电路的情况下产生过电流警报，并且存储该警报的产生，禁止下一次以后的电源接通(例如，日本专利申请公开公报特开平9-46891号公报)。
图1中示出以往的电动机驱动装置的结构图。在图1所示的以往的电动机驱动装置中，用于进行转换器主电路1002的过电流保护的电路包括过电流检测电路1004、警报锁存电路1005、警报复位电路1006、警报判定电路1007、MCC驱动电路1008、MCC驱动用线圈1009以及熔断器熔断电路1010。
控制电路(主电路MCC)1001对从输入电源1020向转换器主电路1002的交流电力的供给进行控制。供给到转换器主电路1002的交流电力被变换为直流电力，在经直流环节电容器1012平滑化后，被输入到对电动机(未图示)进行驱动的逆变器主电路1003。过电流检测电路1004具备用于检测流过控制电路1001的过电流的第一检测水平以及第一检测水平以下的第二检测水平。第一存储单元(熔断器熔断电路)1010存储基于第一检测水平的检测值。第二存储单元(警报锁存电路)1005将基于第二检测水平的检测值以能够复位的方式存储。转换器主电路1002的二次破坏防止电路基于第一存储单元1010和第二存储单元1005的存储内容来进行控制电路1001的控制，由此防止因警报复位而再接通控制电路1001。
在该以往的电动机驱动装置中，存在以下问题：仅以保护二次破坏防止电路内的转换器主电路1002为目的，而不对以主电路MCC1001为代表的设置于二次破坏防止电路的外部的部件进行保护。另外，在该以往的电动机驱动装置中，存在以下问题：作为引起电动机驱动装置的二次破损的主要原因仅着眼于过电流来产生警报，不进行发生其它异常的情况下的保护。另外，在该以往的电动机驱动装置中，存在以下问题：如图2所示，通过过电流检测电路1004哪怕检测到一次异常，也通过熔断器熔断电路1010使熔断器1011熔断来禁止下一次以后的电源1020的接通，因此对于异常的产生过于敏感地反应。
发明内容
在以往的电动机驱动装置中，存在以下问题：仅将转换器主电路内部的功率元件作为保护对象，不将其它部件作为保护对象。还存在以下问题：仅针对过电流状态进行保护，而不针对其它异常进行保护。还存在以下问题：产生一次警报就禁止下一次以后的电源接通，因此即使在误检测为异常状态的情况下也敏感地反应。
本发明的一个实施例所涉及的电动机驱动装置的特征在于，具备：状态检测电路部，其通过检测表示电动机驱动装置的状态的数据来监视电动机驱动装置的状态；判定电路部，其判断所检测出的数据是否表示电动机驱动装置异常；存储部，其存储包括在电动机驱动装置发生异常的情况下施加于电动机驱动装置的峰值电压值、流过电动机驱动装置的峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化中的至少一个的检测值；以及设定部，其预先设定包括电动机驱动装置所容许的峰值电压值、峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化的设定值，其中，在每次接通电动机驱动装置的电源时判定存储部中存储的检测值是否达到预先设定的设定值，在达到了设定值的情况下，禁止接通电动机驱动装置的电源以防止电动机驱动装置的二次破损。
附图说明
图1是以往的电动机驱动装置的结构图，
图2是示出在以往的电动机驱动装置中熔断器断线的情况下的电流的路径的电动机驱动装置的结构图，
图3是本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置的结构图，
图4A是表示功率元件发生短路的状态的图，
图4B是用于说明在功率元件发生短路的状态下接通了主电路断路器和主电路MCC的情况下的电流的路径的图，
图5是用于说明本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置的动作过程的流程图，以及
图6是用于详细地说明在本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置的动作过程中用于使主电路MCC再次接通的条件的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明所涉及的电动机驱动装置。其中，需要注意的是，本发明的技术范围并不限定于这些实施方式，而涵盖权利要求书所记载的发明及其等同物。
图3中示出本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置的结构图。本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置101的特征在于，具备：状态检测电路部5，其通过检测表示电动机驱动装置101的状态的数据来监视电动机驱动装置101的状态；判定电路部6，其判断所检测出的数据是否表示电动机驱动装置101异常；存储部8，其存储包括在电动机驱动装置101发生异常的情况下施加于电动机驱动装置101的峰值电压值、流过电动机驱动装置101的峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化中的至少一个的检测值；以及设定部7，其预先设定包括电动机驱动装置101所容许的峰值电压值、峰值电流值、异常的累积发生次数以及峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化的设定值，其中，在每次接通电动机驱动装置101的电源时判定存储部8中存储的检测值是否达到预先设定的设定值，在达到了设定值的情况下，禁止接通电动机驱动装置的输入电源20以防止电动机驱动装置101的二次破损。
来自输入电源20的交流电力经由主电路断路器1和主电路MCC(电磁接触器)2被供给到转换器主电路3来被变换为直流电力。在转换器主电路3中，使用IGBT等功率元件31。变换后的直流电力经直流环节电容器4平滑化后，被供给到用于驱动电动机的逆变器(未图示)来被变换为用于驱动电动机的交流电力。
状态检测电路部5通过检测从输入电源20施加于转换器主电路3的电压以及从输入电源20流向转换器主电路3的电流来检测电动机驱动装置101的状态。
判定电路部6基于由状态检测电路部5检测出的电压、电流等数据，来判断从输入电源20施加于转换器主电路3的电压是否为高于规定的阈值电压(第一阈值电压VTH1)的电压、或者从输入电源20流向转换器主电路3的电流是否为大于规定的阈值电流(第一阈值电流ITH1)的电流，由此判定电动机驱动装置101是否为异常的状态。
在判定为电动机驱动装置101发生异常的情况下，判定电路部6向存储部8发送峰值电压值和峰值电流值，该峰值电压值是发生异常时从输入电源20施加于转换器主电路3的电压的最大值，该峰值电流值是发生异常时从输入电源20流向转换器主电路3的电流的最大值。
另外，判定电路部6对发生异常的次数进行计数，将作为过去发生异常的次数的异常的累积发生次数也发送到存储部。并且，判定电路部6计算状态检测电路部5所检测出的峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化，并将计算结果发送到存储部8。
存储部8存储包括从判定电路部6发送的、施加于转换器主电路3的峰值电压值、流过转换器主电路3的峰值电流值、异常的累积发生次数、峰值电压值的时间变化以及峰值电流值的时间变化中的至少一个的检测值。
设定部7设定作为用于判断由状态检测电路部5检测出的电压、电流等数据是否处于容许范围内的基准值的设定值(例如，第二阈值电压VTH2、第二阈值电流ITH2)。具体地说，设定部7预先设定转换器主电路3所能够容许的峰值电压值、峰值电流值、能够容许的异常的累积发生次数、以及能够容许的峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化。
在使电动机驱动装置101启动并通过基于来自MCC驱动电路9的控制信号控制MCC驱动用线圈10来使主电路MCC 2接通(ON)之前，判定电路部6将存储部8中存储的检测值(数据)与设定部7所设定的设定值进行比较。如果比较的结果是存储部8中存储的检测值为设定部所设定的设定值以上，则判断为在上一次发生异常时装置受到损伤，禁止再次启动主电路MCC 2(以下简单称为“再接通”)。由此，能够防止转换器主电路3以及主电路断路器1、主电路MCC 2等周边设备的二次破损。
若容许限度以上的峰值电流流过构成转换器主电路3的功率元件31，则存在如图4A所示那样发生短路破坏的担忧。一般来说，若在装置的功率元件发生短路破坏的状态下再接通主电路MCC 2，则如图4B所示那样原本未损坏的主电路断路器1、主电路MCC 2等周边设备、进而线缆等也由于来自电源侧的涌流而破损的可能性变高。
关于对二次破损防止功能进行控制的信号，除了为了检测装置的异常而设置的过电流、过电压、低电压、过负荷等警报信号以外，也可以如图3所示那样将从状态检测电路部5的外部输入的信号(外部信号输入)作为触发。例如也可以将通用的停电检测器等的信号作为触发。
防止二次破损的保护对象不仅是电动机驱动装置101内的以开关元件为代表的功率元件31，例如也可以将设置于电动机驱动装置101外的主电路断路器1、主电路MCC 2、直流环节电容器4作为保护对象。
作为设置于装置外部的设备，除了主电路断路器1、主电路MCC 2以外，也可以是如切断器那样的设备。
关于电压、电流的峰值和容许发生次数的阈值的设定，能够利用双方的组合来设定多个模式。例如，也可以如下面等那样设定：在峰值电流值为200[A]的情况下，将容许发生次数设为一次，在峰值电流值为150[A]的情况下，将容许发生次数设为三次，在峰值电流值为100[A]的情况下，将容许发生次数设为五次。
并且，关于各阈值的设定，也可以除了保护对象的绝对最大额定值、动作保障值以外还将可靠性试验数据等加以考虑来进行设定。
如以上所说明的那样，在本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置中，特征在于，在着眼于峰值电压和峰值电流的情况下，设定两种阈值，作为用于检测电动机驱动装置的异常的基准的第一阈值(第一阈值电压VTH1、第一阈值电流ITH1)低于作为用于决定是否容许再启动的基准的第二阈值(第二阈值电压VTH2、第二阈值电流ITH2)(VTH1<VTH2、ITH1<ITH2)。例如，如果检测值(V，I)超过第一阈值(V>VTH1或I>ITH1)而检测出异常时的检测值还超过了第二阈值(V>VTH2或I>ITH2)，则判断为损伤大而不容许电动机驱动装置的再启动。另一方面，在检测出异常时的峰值电压或电流虽然超过第一阈值但是未超过第二阈值的情况下(VTH2>V>VTH1或ITH2>I>ITH1)，判断为损伤小，容许电动机驱动装置的再启动。
接着，使用图5所示的流程图来说明本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置的动作过程。首先，使电动机驱动装置101(参照图3)动作，在步骤S101中，判断电动机驱动装置101是否被检测出异常。关于是否存在异常的判断，如上所述，状态检测电路部5检测从输入电源20施加于转换器主电路3的电压以及从输入电源20流向转换器主电路3的电流，并将检测出的数据发送到判定电路部6。接着，判定电路部6基于由状态检测电路部5检测出的电压、电流等数据，来判断从输入电源20施加于转换器主电路3的电压是否为高于规定的阈值电压(第一阈值电压VTH1)的电压、或者从输入电源20流向转换器主电路3的电流是否为大于规定的阈值电流(第一阈值电流ITH1)的电流，由此判定电动机驱动装置101是否为异常的状态。
在未检测出异常的情况下，返回到步骤S101，继续进行异常的检测。另一方面，在检测出异常的情况下，在步骤S102中，将包括在发生异常时施加于转换器主电路3的峰值电压值、流过转换器主电路3的峰值电流值、所发生的异常的次数、峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化的数据存储到存储部8。
接着，在步骤S103中，从设定部7读出包括所容许的峰值电压值、峰值电流值、所容许的异常的次数、所容许的峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化的设定值。
接着，在步骤S104中，判断存储部8的数据是否为设定值以上。即，判断存储部8中存储的、在发生异常时施加于转换器主电路3的峰值电压值、流过转换器主电路3的峰值电流值是否为所容许的峰值电压值、峰值电流值以上。或者，判断作为此前发生的异常的次数的累积异常发生次数是否为所容许的异常发生次数以上。或者，判断在发生异常时施加于转换器主电路3的峰值电压值的时间变化或流过转换器主电路3的峰值电流值的时间变化是否为所容许的峰值电压值的时间变化、峰值电流值的时间变化以上。
在存储部8中存储的数据为设定值以上的情况下，在步骤S105中，判断为在上次发生异常时装置受到损伤，禁止主电路MCC 2的再接通。另一方面，在存储部的数据小于设定值的情况下，在步骤S106中，判断为在上一次发生异常时装置未受到损伤，执行主电路MCC2的再接通。
如以上所说明的那样，在本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置中，在检测出异常后判断是否执行再启动的情况下，基于检测出异常时的转换器主电路3中的峰值电压和峰值电流、累积异常发生次数、以及峰值电压的时间变化和峰值电流的时间变化来进行判断。接着，详细说明该判断的过程。
图6是用于仅说明在检测出异常后判断是否执行再启动的过程(与图5的步骤S104～S106对应)的流程图。首先，在步骤S201中，判断检测出异常时的峰值电压值和/或峰值电流值是否为设定值以上。在检测出异常时的峰值电压值和/或峰值电流值为设定值以上的情况下，在步骤S204中，判断为在上次发生异常时装置受到损伤，禁止主电路MCC 2的再接通。
另一方面，在检测出异常时的峰值电压值和/或峰值电流值小于设定值的情况下，在步骤S202中，判断累积异常发生次数是否为设定值以上。在累积异常发生次数为设定值以上的情况下，在步骤S204中，判断为在上次发生异常时装置受到损伤，禁止主电路MCC 2的再接通。
另一方面，在累积异常发生次数小于设定值的情况下，在步骤S203中，判断峰值电压的时间变化和/或峰值电流的时间变化是否为设定值以上。在峰值电压的时间变化和/或峰值电流的时间变化为设定值以上的情况下，在步骤S204中，判断为在上次发生异常时装置受到损伤，禁止主电路MCC 2的再接通。
另一方面，在峰值电压的时间变化和/或峰值电流的时间变化小于设定值的情况下，判断为在上次发生异常时装置未受到损伤，执行主电路MCC 2的再接通。
如以上那样，在本发明所涉及的电动机驱动装置的实施例中，示出了基于(1)检测出异常时的转换器主电路3中的峰值电压和峰值电流、(2)累积异常发生次数、以及(3)峰值电压的时间变化和峰值电流的时间变化来进行判断的例子，但是不限于此。即，在图6所示的流程图中，示出了在判断是否容许再启动时首先基于(1)来进行判断、接着基于(2)来进行判断、最后对(3)进行判断的例子，但是也可以调换(1)～(3)的顺序。并且，(1)～(3)的条件是一个例子，并不限于此，也可以基于其它条件来判断是否进行电动机驱动装置的再启动。
根据本发明的实施例所涉及的电动机驱动装置，能够保护转换器主电路内部的功率元件以外的部件。另外，针对如因过电流而产生警报这样的异常以外的异常，也能够保护电动机驱动装置。另外，能够规定各警报的容许发生次数，因此能够得到不易进行警报误动作的效果。

Claims (2)

1.一种电动机驱动装置，其特征在于，具备：
状态检测电路部，其通过检测表示输入电源的状态的数据来监视电动机驱动装置的状态；
判定电路部，其判断所检测出的数据是否表示以第一阈值为基准来看上述电动机驱动装置异常；
存储部，其存储在上述电动机驱动装置发生异常的情况下从上述输入电源施加于上述电动机驱动装置的电压值的峰值的检测数据、从上述输入电源流过上述电动机驱动装置的电流值的峰值的检测数据、异常的累积发生次数的检测数据、检测出的上述电压值的峰值的每单位时间的变化量的检测数据、以及检测出的上述电流值的峰值的每单位时间的变化量的检测数据中的至少一个检测数据；以及
设定部，其预先设定上述电压值的峰值的检测数据、上述电流值的峰值的检测数据、上述异常的累积发生次数的检测数据、上述电压值的峰值的每单位时间的变化量的检测数据、以及上述电流值的峰值的每单位时间的变化量的检测数据的容许值，该容许值是电动机驱动装置的第二阈值，
其中，在每次接通上述电动机驱动装置的电源时判定在电动机驱动装置上次启动时上述存储部中存储的上述检测数据是否达到预先设定的上述容许值，在达到了上述容许值的情况下，禁止接通上述电动机驱动装置的电源以防止上述电动机驱动装置的二次破损，
成为用于检测电动机驱动装置的异常的基准的上述第一阈值比成为用于决定是否容许再启动的基准的上述第二阈值低。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
能够从上述电动机驱动装置的外部重写上述容许值。
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