CN107592057B - 马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法 - Google Patents

马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法。马达控制系统(1)包括：DC‑DC转换器(5)，其至少具有半导体开关元件(21)、电抗器(23)并将输入侧直流母线电压(V1rel)转换成预定的输出侧直流母线电压(V2rel)并输出；控制装置(6)，其对半导体开关元件(21)的导通比进行控制；平滑电容器(7)，其被连接在输出侧直流母线(13)之间；以及逆变器(8)，其基于来自上级装置的驱动指令来驱动马达，控制装置(6)在导通比是100％并且在电抗器(23)中流过的电抗器电流检测值(IL)大致是0时，基于输入侧直流母线电压(V1rel)与输出侧直流母线电压(V2rel)各自的检测电压值V1、V2判断在该马达控制系统1中的故障的发生。

Description

马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法
技术领域
本公开的实施方式涉及马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法。
背景技术
在专利文献1中记载有以下电力转换装置：在时间上逐渐增加设置于直流电源与平滑电容器之间的斩波装置的导通比，从而对平滑电容器进行初始充电，当导通比变为100％时，将斩波装置从直流母线切离，将直流电源与平滑电容器直接连接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2013-27095号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
在上述现有技术中使用的斩波装置由于在充电控制中重复进行大电流的开关，因此部件要素有可能发生故障。在发生了故障的情况下，即使导通比达到100％，也有可能在直流电源与平滑电容器之间残留大的差电压，若在该状态下将输入侧直流母线与输出侧直流母线直接连接，在平滑电容器中就会流过过大的浪涌电流。
本发明就是鉴于这些问题而完成的，其目的在于，提供能够提高电力转换电路中的稳健性的马达控制系统、初始充电装置以及故障检测方法。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的一个观点，适用一种马达控制系统，具有：DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少包括半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压并输出；控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；平滑电容器，所述平滑电容器被连接到输出侧直流母线之间；以及马达控制部，所述马达控制部基于来自上级装置的驱动指令对马达进行驱动，当所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值大致为0时，所述控制部基于所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压各自的检测电压值，辨别该马达控制系统中故障的发生。
另外，根据本发明的另一观点，适用一种初始充电装置，具有：DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少包括半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压后输出；控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；以及平滑电容器，所述平滑电容器被连接在输出侧直流母线之间，当所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值大致是0时，所述控制部基于所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压各自的检测电压值，判断所述平滑电容器的初始充电完成。
另外，根据本发明的另一观点，适用一种故障检测方法，用于马达控制系统中，所述马达控制系统具有：DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少具有半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压后输出；控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；平滑电容器，所述平滑电容器被连接在输出侧直流母线之间；以及马达控制部，所述马达控制部基于来自上级装置的驱动指令对马达进行驱动，所述故障检测方法的特征在于执行以下步骤，判定所述导通比是否为是100％；判定在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值是否大致为0；在判定为所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值大致为0的情况下，基于所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压各自的检测电压值，判断该马达控制系统中的故障的发生。
发明效果
根据本发明，能够提高电力转换电路中的稳健性。
附图说明
图1是表示实施方式的马达控制系统的简要的电路构成的一例的图；
图2是表示在比较例的基本充电动作中、当在DC-DC转换器中发生了故障的情况下的各状态值的经时变化的一例的图；
图3是表示在比较例的基本充电动作中、当在DC-DC转换器中没有发生故障的情况下的各参数的经时变化的一例的图；
图4是表示在实施方式的充电动作中、当在DC-DC转换器中发生了故障的情况下的各参数的经时变化的一例的图；
图5是表示在实施方式的充电动作中、当在DC-DC转换器中没有发生故障的情况下的各参数的经时变化的一例的图；
图6是表示为了实现实施方式的相对误差设定处理而由控制装置的CPU执行的控制步骤的流程图的一例；
图7是表示为了实现实施方式的平滑电容器充电处理而由控制装置的CPU执行的控制步骤的流程图的一例；
图8是表示变形例的马达控制系统的简要的电路构成的一例的图；
图9是表示控制装置的硬件构成例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
<马达控制系统的构成>
图1表示本实施方式的马达控制系统的简要的系统构成以及电路构成的一例。该马达控制系统1作为电力转换电路而发挥功能，所述电路转换电路将从外部的交流电源2供给的交流电力转换为直流电力，并将该直流电力通过PWM控制转换为预定的交流驱动电力供给到马达3，由此进行该马达3的驱动控制。在图1中，马达控制系统1具有AC-DC转换器4、DC-DC转换器5、接触器MC、控制装置6、平滑电容器7、以及逆变器8。
AC-DC转换器4在本实施方式的例子中具有二极管电桥11，对来自外部的交流电源2的交流电力通过二极管电桥11进行整流，并向输入侧直流母线12供给直流电力。
DC-DC转换器5(DC-DC转换器部)在图示的本实施方式的例子中是具有半导体开关元件21、二极管22以及电抗器23的双向流动型的斩波电路(开关稳压器)。具体地，在由IGBT或者MOSFET构成的半导体开关元件21的集电极-发射极之间(漏极-源极之间)并联连接二极管22(MOSFET的情况下为寄生二极管)来作为臂开关元件，将两个该臂开关元件在输入侧直流母线13的正极侧配线13p与负极侧配线13m之间串联连接。此外，各臂开关元件的二极管22与续流二极管同样地分别将从负极侧配线13m朝向正极侧配线13p的方向作为正向而进行连接。
另外，在本实施方式中，将与正极侧连接的一侧设为上臂开关元件QH、将与负极侧连接的一侧设为下臂开关元件QL。并且，在两个臂开关元件QH、QL之间的中间点连接电抗器23的一端(图中的左侧的端部)。该电抗器23具体地是线圈(电感元件)，伴随着各臂开关元件QH、QL的开关而进行电磁能量的蓄积和释放。该电抗器23的另一端(图中的右侧的端部)和输入侧直流母线12的负极侧配线12m的延长线为该DC-DC转换器5的输出，与输出侧直流母线13连接。
接触器MC是对输入侧直流母线12与输出侧直流母线13各自的正极侧配线12p、13p之间的连接和断开进行切换的开关。当断开接触器MC时，变成经由上述DC-DC转换器5将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13间接连接的状态。当连接接触器MC时，变成将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接的状态。
控制装置6(控制部)具有输入侧直流母线电压检测部31(在图中简写为“V1电压检测部”)、电抗器电流检测部32(在图中简写为“IL电流检测部”)以及输出侧直流母线电压检测部33(在图中简写为“V2电压检测部”)。输入侧直流母线电压检测部31对施加在输入侧直流母线12的正极侧配线12p与负极侧配线12m之间的实际的输入侧直流母线电压V1rel进行检测，并作为其检测值输出输入侧检测电压值V1。电抗器电流检测部32例如使用霍尔元件等电流传感器34来检测在电抗器23中流过的电抗器电流检测值IL。输出侧直流母线电压检测部33对施加到输出侧直流母线13的正极侧配线13p与负极侧配线13m之间的实际的输出侧直流母线电压V2rel进行检测，并作为其检测值输出输出侧检测电压值V2。另外，控制装置6通过基于各检测部31、32、33的检测值的PWM控制来对各臂开关元件QH、QL的开关进行控制，由此执行由上述DC-DC转换器5进行的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel之间的直流电压转换。
平滑电容器7被连接在输出侧直流母线13的正极侧配线13p与负极侧配线13m之间。该平滑电容器7起到对输出侧直流母线13的直流电力进行平滑化的功能，并且通过充电大容量的直流电力(蓄积大容量的电荷)，起到对与马达3的急加速、急减速相伴的输出侧直流母线13的直流电力的暂时的过量与不足进行辅助的功能。
逆变器8(马达控制部)具有例如将并联连接有续流二极管14的半导体开关元件15桥接的开关电路16。该逆变器8通过未特别图示的驱动控制装置(上级装置)的PWM控制来适当地对各半导体开关元件15进行开关，由此将输出侧直流母线13的直流电力转换成所希望频率和波形的交流电压，并供应给马达3进行其驱动控制。
另外，上述控制装置6还控制接触器控制信号MCON、准备信号RDY以及报警信号ALM的各信号的输出，接触器控制信号MCON控制上述接触器MC的连接与断开，准备信号RDY向上述逆变器8的驱动控制装置(未特别图示)通知直流电力的供电准备已完成，报警信号ALM向未特别图示的上级控制装置通知上述DC-DC转换器5发生了故障。
上述的输入侧直流母线电压检测部31、电抗器电流检测部32以及输出侧直流母线电压检测部33等中的处理等并不限于这些处理的分担例子，例如可以通过更少数量的处理部(例如一个处理部)处理，另外，可以通过更细分的处理部处理。另外，控制装置6可以通过后述的CPU901(参照图9)执行的程序实现，其一部分或者全部可以通过ASIC、FPGA、其他电路等实际的装置实现。
<马达控制系统的基本动作>
在以上构成的马达控制系统1中，如上述那样，从外部的交流电力整流、转换后的直流电力供应给直流母线，连接在该直流母线间的平滑电容器7对直流电力进行平滑化，逆变器8对使用直流母线的直流电力向马达3供电的交流驱动电力进行控制。近年来，随着马达3的高输出化，向直流母线供电的直流电力也向大容量化发展，因此在电源接通起动时的平滑电容器7的初始充电中流过过大的浪涌电流，容易成为电路中的配线、各要素部件发生故障的原因。
因此，在本实施方式中，将直流母线区分为作为直流电力的输入侧的输入侧直流母线12与连接平滑电容器7并将直流电力供给到逆变器8的输出侧直流母线13，并在这些输入侧直流母线12与输出侧直流母线13之间设置有DC-DC转换器5。在平滑电容器7的初始充电时，在将接触器MC断开了的状态下，控制装置6在保持断开下臂开关元件QL的状态下仅对上臂开关元件QH进行开关，以使DC-DC转换器5作为降压转换器发挥作用。
并且，控制装置6进行恒电流充电控制，即：使该上臂开关元件QH的开关中的PWM控制的导通比(占空比)从0％随时间的推移而增加，将对平滑电容器7的充电电流维持恒定且使充电电力(充电电压)随时间的推移而增加。并且在导通比达到100％后，通过连接接触器MC来使输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接，平滑电容器7的充电动作完毕。通过以上的充电动作，避免了对平滑电容器7的充电电流成为过剩的浪涌电流，从而能够从输入侧直流母线12向输出侧直流母线13直接供应直流电力。
<基本动作的问题>
但是，即使在进行了基于如上述那样的基本动作的充电控制的情况下，由于重复进行大电流的开关，也有可能在构成DC-DC转换器5的部件要素(半导体开关元件21、二极管22、电抗器23等)或电路的各个部分发生断路或短路等故障。
图2示出了将上述基本动作作为比较例而在DC-DC转换器5中发生了故障的情况下的各状态值的经时变化的一例，从图中的上方开始示出了直流母线电压、导通比、电流、接触器控制信号MCON。在该图2所示的例子中，由于在DC-DC转换器5中发生了故障，即使控制装置6增加导通比以想要使得电抗器电流检测值IL流过，也只是导通比增加而几乎没有电抗器电流检测值IL流动。
因此，即使在导通比达到了100％的时间点，平滑电容器7的充电也还是不充分，在输入侧直流母线12的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线13的输出侧直流母线电压V2rel之间残留大的差电压。并且，如上述基本动作那样，当仅以导通比100％为条件直接将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出、将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接时，在平滑电容器7流过过大的浪涌电流IMC。
假定发生这样的故障，为了避免向平滑电容器7流入过大的浪涌电流IMC，优选的是，即使导通比变为100％，也在确认输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel大致一致后，将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接。但是，即使当在DC-DC转换器5中没有发生故障的情况下，如与上述图2对应的图3所示，由于输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2各自的检测误差的影响，有可能产生大的浪涌电流IMC。
在该图3所示的例子中，在为了使电抗器电流检测值IL以固定值Ic流动而使导通比增加并达到了100％时，输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2一致。但是，由于各检测电压值V1、V2各自的检测误差大，因此即便在实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel之间产生差电压也无法进行检测，当在保持该状态的情况下将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出、将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接时，在平滑电容器7流过过大的浪涌电流IMC。
<本实施方式的充电动作>
为了应对以上的基本动作的问题，在本实施方式中，首先，控制装置6在导通比为100％且电抗器电流检测值IL大致为0时，分别检测输入侧检测电压值V1和输出侧检测电压值V2。在导通比为100％的DC-DC转换器5没有发生故障的情况下，这些检测电压值V1、V2成为大致相同的值。另外，相反地，在DC-DC转换器5发生了断路、短路等故障的情况下，如与上述图2对应的图4所示，即使是导通比达到100％的时间点，平滑电容器7的充电电压也不充分，输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的检测差值(V1-V2)变大的可能性高。
因此，控制装置6在上述检测差值(V1-V2)比预先设定为充分大的值的允许误差值δV大的情况下，能够辨别出DC-DC转换器5发生了故障。由此，控制装置6能够基于有无故障而判定是否应该进行输入侧直流母线12与输出侧直流母线13的直接连接，能够避免有过大的浪涌电流IMC流入平滑电容器7。此外，如图所示，在满足V1-V2>δV的条件而辨别出发生了故障的情况下，控制装置6保持接触器控制信号MCON的断开(OFF)，将报警信号ALM进行接通(ON)输出，并且，为了安全，将DC-DC转换器5的导通比下降为0％，从而将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13之间的电连接可靠地断开。此外，图中的故障判断处理是根据上述的V1-V2<δV的判定来判断是否发生故障的处理，在导通比达到100％后且电抗器电流检测值IL大致为0时进行(关于图中的待机时间Th，将在后面叙述)。
并且，在本实施方式中，控制装置6当判断为DC-DC转换器5没有发生故障、且输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的检测差值(V1-V2)为输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2各自的检测误差之间的检测相对误差Verr以下的情况下，将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出，从而将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接。
在与上述图3对应的图5所示的例子中，由于DC-DC转换器5没有发生故障，因此在导通比达到了100％时实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel一致。但另一方面，关于输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2，由于各自的检测误差大，因此不一致。即使在该情况下，对输出侧检测电压值V2加上了两个检测电压值V1、V2之间的检测相对误差Verr后的修正检测电压值V2tun(＝V2+Verr)与输入侧检测电压值V1为大致相同电压，相一致(V1≈V2tun)，由此，控制装置6能够确认实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel大致一致。图中的充电辨别处理是如上所述的那样通过V1≈V2tun的判定来辨别充电是否充分进行的处理，与上述故障辨别处理一并进行(关于图中的待机时间Th，将在后面叙述)。
由此，控制装置6能够排除在各电压检测部31、33中分别潜在的检测误差的影响而确认电压一致(差电压大致为0)，在该基础上，能够将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接。具体而言，在控制装置6将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出而将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接后，也将准备信号RDY进行接通(ON)输出，还将导通比下降为0％，并为了安全将开关元件QH、QL断开(OFF)，避免在DC-DC转换器5中流过电流。由此，能够避免由于上述图3所示的差电压所导致的大的浪涌电流IMC，能够抑制对电路的负担并供给稳定的直流电力。并且，在如上所述那样正常地完成了充电动作之后，能够使逆变器8动作来对马达3供给驱动控制电力。
在这里，上述检测相对误差Verr必须在估计实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel可靠一致的定时，基于输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2的差来设定。在本实施方式中，将与该检测相对误差Verr的设定有关的处理称为相对误差设定处理(参照后述的图6)，与充电动作并行进行或者单独进行。作为进行该相对误差设定处理的定时，图中虽然没有特别示出，但在平滑电容器7充电至通常使用电压的状态下接触器MC连接着的时候、或者在导通比为100％且电抗器电流检测值IL大致为0的时候进行。具体地，在该相对误差设定处理中，检测输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2，并根据这些的差来进行检测相对误差Verr的设定。
此外，在上述充电辨别处理的方法中，将对输出侧检测电压值V2加上检测相对误差Verr来进行了调整的修正检测电压值V2tun与输入侧检测电压值V1大致一致作为条件(V1≈V2tun＝V2+Verr)，进行各直流母线12、13的直接连接。但是，当在电路中流动的电流大的情况下，两个电压检测部31、33中分别潜在的检测误差的影响大，难以总是保证电压可靠一致。因此，也可以将所检测出的两个检测电压值V1、V2的差为预先设定的检测相对误差Verr以下作为条件(V1-V2≤Verr)，将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出。在该情况下，由于在各直流母线12、13之间残留的一些差电压，在平滑电容器7中有可能流过比较小的浪涌电流IMC，但其影响能够被充分地抑制。
<控制流程>
为了实现如上所述的功能，通过图6、图7按照步骤来对控制装置6的CPU 901(参照后述的图9)执行相对误差设定处理以及平滑电容器充电处理情况的各控制步骤进行说明。首先，在示出相对误差设定处理的图6中，该流程所示的处理例如与后述的图7所示的平滑电容器充电处理几乎同时开始并且并行执行。
首先，在步骤S105中，作为初始设定，CPU 901将相对误差设定记录为未完成(相对误差设定未完成(NG))。
接着，转移到步骤S110，CPU 901判定导通比是否为100％、或者接触器MC是否是连接状态(接触器控制信号MCON为接通(ON)输出)。在导通比不到100％、并且接触器MC为断开状态的情况下，判定未被满足，返回到步骤S105重复同样的步骤。
另一方面，在上述步骤S110的判定中，在导通比是100％、或者接触器MC为连接状态的情况下，判定被满足，转移到步骤S115。
在步骤S115中，CPU 901判定电抗器电流检测值IL是否为0。在电抗器电流检测值IL不是0的情况下，判定未被满足，返回到步骤S105重复同样的步骤。
另一方面，在电抗器电流检测值IL是0的情况下，判定被满足，转移到步骤S120。
在步骤S120中，CPU 901将在该时间点检测出的输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的差值(V1-V2)设定为检测相对误差Verr。
接着，转移到步骤S125，CPU 901将相对误差设定记录为成功(相对误差设定成功(OK))，并结束该流程。
根据以上的相对误差设定处理，从开始执行该处理直到满足估计实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel可靠一致的条件为止循环等待，在该条件被满足时，设定检测相对误差Verr。
接着，在示出平滑电容器充电处理的图7中，在马达控制系统1停止动作、平滑电容器7处于完全放电了的状态时，控制装置6开始充电动作，由此该图7的流程所示出的处理开始执行。
首先，在步骤S5中，CPU 901将接触器控制信号MCON进行断开(OFF)输出来将接触器MC断开，在输入侧直流母线12与输出侧直流母线13之间连接DC-DC转换器5。此外，虽然没有特别图示，对于报警信号ALM和准备信号RDY也进行复位，进行断开(OFF)输出。
接着，转移到步骤S10，CPU 901将DC-DC转换器5的导通比复位为0％。
接着，转移到步骤S15，CPU 901增加导通比，以参照电抗器电流检测部32的检测值而将在平滑电容器7中流动的充电电流(电抗器电流检测值IL)维持为固定值Ic。
接着，转移到步骤S20，CPU 901判定导通比是否达到了100％。在导通比小于100％的情况下，判定未被满足，返回到步骤S15重复同样的步骤。
另一方面，在导通比达到了100％的情况下，判定被满足，转移到步骤S25。
在步骤S25中，CPU 901等待待机时间Th的时间。该待机时间Th是从将DC-DC转换器5中的半导体开关元件的开关实质上停止(在导通比100％下完全通电)开始到蓄积在电抗器23中的电磁能量被完全释放而电抗器电流检测值IL变为0所需要的时间(参照图4、图5)。即，可估计在该步骤S25的步骤结束的时间点，电抗器电流检测值IL大致接近0。
接着，转移到步骤S30，CPU 901基于电抗器电流检测部32的检测值，直到电抗器电流检测值IL完全变为0为止循环等待。
接着，转移到步骤S35，CPU 901判定在该时间点检测出的输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的检测差值(V1-V2)是否比预先设定的允许误差值δV小。在检测差值(V1-V2)是允许误差值δV以上的情况下，判定未被满足，转移到步骤S40。此外，该步骤S35的步骤相当于上述的故障辨别处理。
在步骤S40中，CPU 901将报警信号ALM进行接通(ON)输出，向没有图示的上级控制装置通知DC-DC转换器5发生了故障。此外，虽然没有特别图示，然而，在这里，将开关元件QH、QL断开，将DC-DC转换器5的导通比也降为0％。然后，结束该流程。
另一方面，在上述步骤S35的判定中，在检测差值(V1-V2)比允许误差值δV小的情况下，判定被满足，转移到步骤S43。
在步骤S43中，CPU 901循环等待，直到相对误差设定处理成功(相对误差设定成功(OK))为止。如上所述，上述图6的相对误差设定处理与该图7的平滑电容器充电处理并行执行，当检测相对误差Verr的设定完成时(变为相对误差设定成功(OK)时)，从该循环中跳出并转移到步骤S45。此外，在进行该步骤S43的步骤以前已经完成检测相对误差Verr的设定(相对误差设定成功(OK))的情况下，马上转移到步骤S45。
在步骤S45中，CPU 901将在事先的相对误差设定处理中设定的检测相对误差Verr加到输出侧检测电压值V2来调整修正检测电压值V2tun。
接着转移到步骤S50，CPU 901循环等待，直到输入侧检测电压值V1与在上述步骤S45中调整的修正检测电压值V2tun大致一致为止。此外，上述的步骤S43～步骤S50的步骤相当于上述的充电辨别处理。
接着转移到步骤S55，CPU 901将接触器控制信号MCON进行接通(ON)输出而将接触器MC连接，从而将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接。
接着，转移到步骤S10，CPU 901将准备信号RDY进行接通(ON)输出，向逆变器8通知允许动作。此外，虽然没有特别图示，但在这里，为了安全，还将DC-DC转换器5的导通比降为0％。并且，结束该流程。
在以上中，步骤S20的步骤相当于各权利要求所记载的判断导通比是否是100％，步骤S30的步骤相当于各权利要求所记载的判断流过电抗器的电抗器电流是否大致为0，步骤S35的步骤相当于各权利要求所记载的基于输入侧直流母线电压与输出侧直流母线电压各自的检测电压值，辨别该马达控制系统中故障的发生。
<本实施方式的效果>
如以上说明的那样，在本实施方式的马达控制系统1中，控制装置6在导通比是100％且电抗器电流检测值IL大致为0时，能够基于输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2辨别该马达控制系统1中故障的发生。由此，基于有无故障能够判定是否应该进行输入侧直流母线12与输出侧直流母线13的直接连接，能够避免向平滑电容器7流入过大的浪涌电流。其结果是，能够提高电力转换电路中的稳健性。
另外，在本实施方式中，特别是，控制装置6在输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的检测差值(V1-V2)是预定的允许误差值δV以上的情况下，辨别为在该马达控制系统1中发生了故障。由此，能够基于两个检测电压值V1、V2间的差电压辨别故障的发生，能够可靠地避免过大的浪涌电流流入滤波电容器7。
另外，在本实施方式中，特别是，控制装置6在辨别为在该马达控制系统1中没有发生故障、并且在输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2之间的检测差值(V1-V2)为两个检测电压值V1、V2各自的检测误差之间的检测相对误差Verr以下的情况下，将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13之间直接连接。由此，能够排除各电压检测部31、33中各自潜在的检测误差的影响而确认电压一致(差电压大致为0)，在此基础上，能够将输入侧直流母线12与输出侧直流母线13直接连接。即，能够避免由于上述差电压而导致大的浪涌电流的产生，能够抑制给电路造成负担并能够供给稳定的直流电力。
另外，在本实施方式中，特别是，控制装置6在估计实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel大致相同时，将输入侧检测电压值V1与输出侧检测电压值V2的差(相对误差设定处理时的V1-V2)设定为检测相对误差Verr。由此，能够在能够估计实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel可靠相同的定时，适当地且高精度地设定检测相对误差Verr。
此外，如上述那样，除了与平滑电容器充电处理并行地执行以外，如果是能够估计实际的输入侧直流母线电压V1rel与输出侧直流母线电压V2rel可靠相同的定时，则能够进行检测相对误差Verr的设定(即，执行图6所示的相对误差设定处理)。例如，在通常运转的充电动作正常完成并连接了接触器MC的状态下，可以单独设定检测相对误差Verr。但是，如上述图3、图5所述，由于根据检测电压值V1、V2的大小而各自的检测误差也发生变化，因此，优选在实际的输入侧直流母线电压V1rel和输出侧直流母线电压V2rel分别为目标电压并相一致时，设定检测相对误差Verr。另外，只要完成一次检测相对误差Verr的设定，之后也可以不重复执行相对误差设定处理，而是继续利用相同的检测相对误差Verr。
另外，在本实施方式中，特别是，DC-DC转换器5是至少配置了半导体开关元件21、电抗器23的斩波电路，以作为降压转换器发挥作用。由此，通过基于导通比随时间的推移的增加而进行的恒电流控制，能够顺利并且迅速地进行平滑电容器7的充电动作。
<变形例>
此外，本发明的实施方式并不限于上述，在不脱离其主旨以及技术构思的范围内能够进行各种变形。以下，对这样的变形例进行说明。
图8示出了使AC-DC转换器4A具有再生功能的情况下的马达控制系统1A的简要的系统构成以及电路构成的一例。在该图8中，AC-DC转换器4A(再生部)具有将并联连接了续流二极管14的半导体开关元件15桥连接的开关电路16，该开关电路16的中间点经由电源电抗器41与交流电源2连接。其他构成与上述实施方式相同，因此省略说明。
AC-DC转换器4A的各半导体开关元件15通过PWM控制被开关，该PWM控制由没有特别图示的驱动控制装置进行且与外部的交流电源2的相位适当匹配。通过该PWM控制的相位的匹配方法，AC-DC转换器4A能够在将来自交流电源2的交流电力转换为直流电力并供应给输入侧直流母线12的功能和将输入侧直流母线12的直流电力转换为交流电力并再生到交流电源2的功能之间切换进行。此外，关于前者的功能，通过由续流二极管14构成的二极管电桥也能够实现。
并且，在将处于通电状态的该马达控制系统1A完全停止的情况下，在使AC-DC转换器4A进行再生的状态下，控制装置6使DC-DC转换器5作为升压转换器发挥功能。具体而言，在将接触器MC断开的状态下，保持断开上臂开关元件QH，仅对下臂开关元件QL进行开关。使该下臂开关元件QL的开关中的PWM控制的导通比从0％随时间的推移增加，进行在将来自平滑电容器7的放电电流维持恒定的情况下使充电电力(充电电压)随时间的推移减少的恒电流放电控制。
如以上构成的本变形例的马达控制系统1A具有将输入侧直流母线12的直流电力转换成交流电力并再生到交流电源2中的AC-DC转换器4A，DC-DC转换器5是至少配置有半导体开关元件21、电抗器23的斩波电路，以作为升压转换器发挥功能。由此，通过基于导通比随时间的推移的增加而进行的恒电流控制，能够顺利并且迅速地进行平滑电容器7的放电动作，能够安全关闭该马达控制系统1A。
<控制装置的硬件构成例>
接着，参照图9，对通过由上述说明的CPU 901执行的程序实现的控制装置6的硬件构成例进行说明，该控制装置6实现通过输入侧直流母线电压检测部31、电抗器电流检测部32以及输出侧直流母线电压检测部33等进行的处理。
如图9所示，控制装置6例如具有CPU 901、ROM 903、RAM 905、ASIC或者FPGA等面向特定的用途而构建的专用集成电路907、输入装置913、输出装置915、记录装置917、驱动器919、连接端口921以及通信装置923。这些构成经由总线909、输入输出接口911以能够相互传递信号的方式被连接。
程序能够预先记录在例如ROM 903、RAM 905、记录装置917等中。
另外，程序能够暂时或者永远地记录在例如软盘等磁盘、各种CD、MO盘、DVD等光盘、半导体存储器等可移动的记录介质925中。这样的记录介质925也能够作为封装软件来提供。在该情况下，记录在这些记录介质925中的程序也可以通过驱动器919被读出并经由输入输出接口911、总线909等记录到上述记录装置917。
另外，程序也能够预先记录在例如下载网站、其他计算机、其他记录装置等(未图示)中。在该情况下，程序经由LAN、因特网等网络NW传输，通信装置923接收该程序。并且，通信装置923所接收的程序也可以经由输入输出接口911、总线909等记录到上述记录装置917。
另外，程序例如也能预先记录在适当的外部连接设备927中。在该情况下，程序也可以经由适当的连接端口921被传送，并经由输入输出接口911、总线909等记录到上述记录装置917。
并且，CPU 901按照记录到上述记录装置917的程序来执行各种处理，由此实现由上述的输入侧直流母线电压检测部31、电抗器电流检测部32以及输出侧直流母线电压检测部33等执行的处理。此时，CPU 901例如可以从上述记录装置917直接读取程序来执行，也可以临时加载到RAM 905上来执行。并且，CPU 901在例如经由通信装置923、驱动器919、连接端口921接收程序的情况下，也可以不将所接收的程序记录到记录装置917上而是直接执行。
另外，CPU 901根据需要，也可以基于例如从鼠标、键盘、麦克风(未图示)等输入装置913输入的信号、信息来进行各种处理。
并且，CPU 901可以将执行上述处理而得的结果从例如显示装置、声音输出装置等输出装置915输出，CPU 901也可以根据需要经由通信装置923、连接端口921发送该处理结果，也可以将该处理结果记录到上述记录装置917、记录介质925。
此外，在以上的说明中，在有“垂直”、“平行”、“平面”等表述的情况下，该表述不是严格的含义。即，这些“垂直”、“平行”、“平面”允许设计上、制造上的公差、误差，是“实质上垂直”、“实质上平行”、“实质上平面”的意思。
另外，在以上的说明中，当外观上的尺寸、大小、形状、位置等有“同样”、“相同”、“相等”、“不同”等的描述时，该描述不是严格的含义。即，这些“同样”、“相同”、“相等”、“不同”允许设计上、制造上的公差、误差，是“实质上同样”、“实质上相同”、“实质上相等”、“实质上不同”的意思。
另外，在以上的说明中，关于电流或电压等使用了“大致为0”的记载的情况下，意味着不仅包含电流或电压的值为0的情况，还包含了相对于0允许一定误差的情况。
另外，除了以上已经叙述的之外，也可以适当地组合使用上述实施方式、各变形例的方法。除此之外，虽然没有一个个例示，但上述实施方式、各变形例在不脱离其主旨的范围内能够施加各种改变来实施。
符号说明
1、1A马达控制系统
2 交流电源
3 马达
4 AC-DC转换器
4A AC-DC转换器(再生部)
5 DC-DC转换器(DC-DC转换器部)
6 控制装置(控制部)
7 平滑电容器
8 逆变器(马达控制部)
11 二极管电桥
12 输入侧直流母线
13 输出侧直流母线
21 半导体开关元件
22 二极管
23 电抗器
31 输入侧直流母线电压检测部
32 电抗器电流检测部
33 输出侧直流母线电压检测部
34 电流传感器
41 电源电抗器
MC 接触器

Claims (8)

1.一种马达控制系统，其特征在于，具有：
DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少包括半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压后输出；
控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；
平滑电容器，所述平滑电容器被连接到输出侧直流母线之间；以及
马达控制部，所述马达控制部基于来自上级装置的驱动指令对马达进行驱动，
所述控制部在所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值为0时进行故障辨别处理，在所述故障辨别处理中，当所述输入侧直流母线电压的检测电压值与所述输出侧直流母线电压的检测电压值之间的检测差值是预定的允许误差值以上时，所述控制部辨别出该马达控制系统中发生了故障。
2.如权利要求1所述的马达控制系统，其特征在于，
当辨别出该马达控制系统中没有发生故障、并且所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压各自的检测电压值之间的检测差值小于等于两个所述检测电压值各自的检测误差之间的检测相对误差时，所述控制部将所述输入侧直流母线与所述输出侧直流母线之间直接连接。
3.如权利要求2所述的马达控制系统，其特征在于，
所述控制部在估计所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压相同时，将所述输入侧直流母线电压与所述输出侧直流母线电压各自的检测电压值的差设定为所述检测相对误差。
4.如权利要求1至3中任一项所述的马达控制系统，其特征在于，
所述DC-DC转换器部是至少配置有所述半导体开关元件、所述电抗器的斩波电路，以作为降压转换器发挥功能。
5.如权利要求1至3中任一项所述的马达控制系统，其特征在于，
具有再生部，所述再生部将所述输入侧直流母线的直流电力转换成交流电力并再生到交流电源，
所述DC-DC转换器部是至少配置有所述半导体开关元件、所述电抗器的斩波电路，以作为升压转换器发挥功能。
6.一种初始充电装置，其特征在于，具有：
DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少包括半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压并输出；
控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；以及
平滑电容器，所述平滑电容器被连接在输出侧直流母线之间，
所述控制部在所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值是0时进行故障辨别处理，在所述故障辨别处理中，当所述输入侧直流母线电压的检测电压值与所述输出侧直流母线电压的检测电压值之间的检测差值是预定的允许误差值以上时，所述控制部辨别出马达控制系统中发生了故障。
7.如权利要求6所述的初始充电装置，其特征在于，
当所述输入侧直流母线电压的检测电压值与所述输出侧直流母线电压的修正检测电压值一致时，所述控制部辨别出所述平滑电容器初始充电完成，
所述修正检测电压值是基于预先设定的检测相对误差对所述输出侧直流母线电压的所述检测电压值进行修正而得的。
8.一种故障检测方法，用于马达控制系统中，所述马达控制系统具有：
DC-DC转换器部，所述DC-DC转换器部至少具有半导体开关元件、电抗器，并将输入侧直流母线电压转换为预定的输出侧直流母线电压并输出；
控制部，所述控制部对所述半导体开关元件的导通比进行控制；
平滑电容器，所述平滑电容器被连接在输出侧直流母线之间；以及
马达控制部，所述马达控制部基于来自上级装置的驱动指令对马达进行驱动，
所述故障检测方法的特征在于，执行：
判定所述导通比是否为100％；
判定在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值是否为0；
当判定为所述导通比是100％并且在所述电抗器中流过的电抗器电流检测值为0进行故障辨别处理，在所述故障辨别处理中，当所述输入侧直流母线电压的检测电压值与所述输出侧直流母线电压的检测电压值之间的检测差值是预定的允许误差值以上时，所述控制部辨别出该马达控制系统中发生了故障。
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