CN109839593A - 电动机驱动装置以及测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置以及测定方法。电动机驱动装置具备：具有电容器的变换部、具有多个半导体开关元件将电容器的电容器电压变换为交流电压来驱动多个电动机的多个逆变部、将电容器的负极侧的端子接地的第2开关、检测接地电压的第1检测部、以及检测电容器电压的第2检测部。电动机驱动装置控制半导体开关元件从而设为能够测定成为测定对象的电动机的绝缘电阻的测定状态，在第1检测部检测出的接地电压的波形的变化量为阈值以下时判断为接地电压已收敛，根据接地电压和电容器电压计算绝缘电阻。

Description

电动机驱动装置以及测定方法
技术领域
本发明涉及驱动多个电动机的方法，尤其涉及测定多个电动机的绝缘电阻的电动机驱动装置以及测定方法。
背景技术
在日本特开2015-169479号公报中公开了不会受到经由逆变部的半导体开关元件流动的漏电流的影响而能够测定电动机的绝缘电阻的电动机驱动装置。
在此，为了测定电动机的绝缘电阻(寄生电阻)，需要等待至流过绝缘电阻的电流收敛为止。直到收敛为止所需要的等待时间根据电动机的寄生电容的大小等而变动，因此将等待时间设定为预先决定的足够长的时间。然而，当这样一概地设定等待时间时，存在即使在电容器的寄生电容小，在短时间内收敛的情况下测定时间也无谓地变长的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种缩短用于测定电动机的绝缘电阻所需的时间的电动机驱动装置以及测定方法。
在本发明的第1方式为驱动多个电动机的电动机驱动装置，该电动机驱动装置具备：整流电路，其将从交流电源经由第1开关供给的交流电压整流为直流电压；电容器，其使所述整流电路整流后的直流电压平滑化；多个逆变部，其具有将所述电容器的正极侧的端子与所述电动机的电动机线圈连接的上臂的半导体开关元件以及将所述电容器的负极侧的端子与所述电动机线圈连接的下臂的半导体开关元件，通过所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件的开关动作，将所述电容器的电容器电压变换为交流电压来驱动多个所述电动机；第2开关，其将所述电容器的所述正极侧的端子以及所述负极侧的端子中的一方的端子接地；第1检测部，其检测所述电容器的所述一方的端子与大地间的接地电流或接地电压；第2检测部，其检测所述电容器的所述电容器电压；开关控制部，其将多个所述逆变部各自的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件断开从而停止多个所述电动机的运转，在断开所述第1开关并接通所述第2开关后，将连接了成为测定对象的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且将连接了所述测定对象以外的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的所述一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为所述测定对象的所述电动机的绝缘电阻的测定状态；收敛判断部，其在所述测定状态下计算所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压的波形的变化量，在所述变化量成为阈值以下时，判断为所述接地电流或所述接地电压已收敛；以及绝缘电阻计算部，其在由所述收敛判断部判断为已收敛时，根据由所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压以及由所述第2检测部检测出的所述电容器电压，计算所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻。
在本发明的第2方式为驱动多个电动机的电动机驱动装置测定所述电动机的绝缘电阻的测定方法，所述电动机驱动装置具备：整流电路，其将从交流电源经由第1开关供给的交流电压整流为直流电压；电容器，其使所述整流电路整流后的直流电压平滑化；多个逆变部，其具有将所述电容器的正极侧的端子与所述电动机的电动机线圈连接的上臂的半导体开关元件以及将所述电容器的负极侧的端子与所述电动机线圈连接的下臂的半导体开关元件，通过所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件的开关动作，将所述电容器的电容器电压变换为交流电压来驱动多个所述电动机；第2开关，其将所述电容器的所述正极侧的端子以及所述负极侧的端子中的一方的端子接地；第1检测部，其检测所述电容器的所述一方的端子与大地间的接地电流或接地电压；以及第2检测部，其检测所述电容器的所述电容器电压，所述测定方法包含：开关控制步骤，将多个所述逆变部各自的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件断开从而停止多个所述电动机的运转，在断开所述第1开关并接通所述第2开关后，将连接了成为测定对象的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且将连接了所述测定对象以外的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的所述一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻的测定状态；收敛判断步骤，在所述测定状态下计算所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压的波形的变化量，在所述变化量为阈值以下时，判断为所述接地电流或所述接地电压已收敛；以及绝缘电阻计算步骤，在由所述收敛判断步骤判断为已收敛时，根据由所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压以及由所述第2检测部检测出的所述电容器电压，计算所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻。
根据本发明，能够缩短电动机的绝缘电阻的测定所花费的时间，能够防止绝缘电阻的测定所需的时间不必要地变长的情况。
通过参照附图对以下的实施方式进行说明，能够容易地理解上述目的、特征以及优点。
附图说明
图1是表示实施方式中的电动机驱动装置的结构的图。
图2是通过等效电路表示电动机驱动装置成为测定准备状态时的电动机的绝缘电阻的连接的等效电路图。
图3是表示图1所示的电动机驱动装置成为测定状态时的电流流动的图。
图4是通过等效电路表示图1所示的电动机驱动装置成为测定状态时的电动机的绝缘电阻的连接的等效电路图。
图5是表示测定状态时的接地电压与时间的关系的一例的波形图，用于说明收敛判断部基于第1方法的判断。
图6是表示测定状态时的接地电压与时间的关系的一例的波形图，用于说明收敛判断部基于第3方法的判断。
图7是表示测定状态时的接地电压与时间的关系的一例的波形图，用于说明收敛判断部基于第4方法的判断。
图8是表示电动机驱动装置进行的绝缘电阻的测定动作的流程图。
具体实施方式
以下，以优选实施方式为例，一边参照附图一边对本发明的电动机驱动装置以及测定方法进行详细说明。
(实施方式)
＜电动机驱动装置10的整体结构＞
图1是表示实施方式的电动机驱动装置10的结构的图。电动机驱动装置10驱动多个电动机M。电动机驱动装置10具备第1开关SW1、变换部14、多个逆变部16、第2开关SW2、第1检测部18、第2检测部20以及控制部22。
第1开关SW1是用于对来自交流电源12的交流电压的供给进行开关动作的开关。
变换部14将从交流电源12经由第1开关SW1供给的交流电压变换为直流电压。变换部14具有将经由第1开关SW1供给的交流电源12的交流电压整流为直流电压的整流电路Re、使整流电路Re整流后的直流电压平滑化的电容器Ca。
多个逆变部16将由变换部14变换后的直流电压(具体而言是电容器Ca的电压)Vc变换为交流电压来驱动多个电动机M。
在本实施方式中，为了便于说明，将电动机M的数量设为3个，电动机驱动装置10具备驱动3个电动机M的3个逆变部16。为了彼此区分3个逆变部16，有时将3个逆变部16分别称为16a、16b、16c。此外，有时将由逆变部16a驱动的电动机M称为M1，将由逆变部16b驱动的电动机M称为M2，将由逆变部16c驱动的电动机M称为M3。
另外，将3个电动机M(M1～M3)各自的三相(UVW)的电动机线圈Cu、Cv、Cw与大地间的电阻称为绝缘电阻(寄生电阻)Rm。为了彼此区分该3个绝缘电阻Rm，有时将电动机M1的电动机线圈Cu、Cv、Cw与大地间的绝缘电阻Rm称为Rm1，将电动机M2的电动机线圈Cu、Cv、Cw与大地间的绝缘电阻Rm称为Rm2，将电动机M3的电动机线圈Cu、Cv、Cw与大地间的绝缘电阻Rm称为Rm3。
3个逆变部16(16a、16b、16c)具有相同的结构，因此仅对逆变部16a的结构进行说明。逆变部16a具有多个半导体开关元件S。在本实施方式中，使用具有三相(UVW)的电动机线圈Cu、Cv、Cw的电动机M，因此多个半导体开关元件S具有与U相对应的上臂的半导体开关元件Suu以及下臂的半导体开关元件Sud、与V相对应的上臂的半导体开关元件Svu以及下臂的半导体开关元件Svd、与W相对应的上臂的半导体开关元件Swu以及下臂的半导体开关元件Swd。
三相的上臂的半导体开关元件Suu、Svu、Swu将电容器Ca的正极侧的端子与电动机M1的三相(U、V、W)的电动机线圈Cu、Cv、Cw连接。三相的下臂的半导体开关元件Sud、Svd、Swd将电容器Ca的负极侧端子与电动机M1的三相的电动机线圈Cu、Cv、Cw连接。
在每相上，将上臂的半导体开关元件S与下臂的半导体开关元件S串联连接，串联连接的上臂的半导体开关元件S和下臂的半导体开关元件S与电容器Ca并联连接。具体地，串联连接的U相的半导体开关元件Suu、Sud与电容器Ca并联连接。同样地，串联连接的V相的半导体开关元件Svu、Svd与电容器Ca并联连接，串联连接的W相的半导体开关元件Swu、Swd与电容器Ca并联连接。
将电动机M1的U相的电动机线圈Cu与上臂的半导体开关元件Suu的发射极以及下臂的半导体开关元件Sud的集电极相连接。将电动机M1的V相的电动机线圈Cv与上臂的半导体开关元件Svu的发射极以及下臂的半导体开关元件Svd的集电极相连接。将电动机M1的W相的电动机线圈Cw与上臂的半导体开关元件Swu的发射极以及下臂的半导体开关元件Swd的集电极相连接。
逆变部16a通过三相的上臂的半导体开关元件Suu、Svu、Swu以及三相的下臂的半导体开关元件Sud、Svd、Swd的开关动作(开/关动作)，将电容器Ca的电压(以下，称为电动器电压)Vc变换为交流电压来驱动电动机M1。
第2开关SW2是为了测定绝缘电阻Rm(Rm1、Rm2、Rm3)用于将电容器Ca的一方的端子(在本实施方式中为电容器Ca的负极侧的端子)接地的开关。
第1检测部18是在第2开关SW2接通时检测电容器Ca的一方的端子与大地间的电压(以下，称为接地电压)Vm的传感器。在电容器Ca的一方的端子(负极侧的端子)与大地之间，与第2开关SW2串联地连接有检测电阻r1。第1检测部18通过测定检测电阻r1的电压Vm来检测接地电压Vm。另外，检测电阻r1的电阻值是已知的，因此第1检测部18也可以根据已检测出的接地电压Vm来检测在电容器Ca的一方的端子与大地间流过的电流(以下，称为接地电流)Im。
第2检测部20是检测电容器Ca的两端子间的电容器电压Vc的传感器。与电容器Ca并联地连接有检测电阻r2。第2检测部20通过测定检测电阻r2的电压来检测电容器电压Vc。
控制部22控制电动机驱动装置10的各部(第1开关SW1、第2开关SW2、多个半导体开关元件S等)来驱动电动机M(M1～M3)等，并且测定电动机M的绝缘电阻Rm。该控制部22由CPU等处理器以及存储器等构成。
控制部22将3个电动机M(M1～M3)中的任一个电动机M选择为测定对象，测定所选择的成为测定对象的1个电动机M的绝缘电阻Rm。因此，通过切换选择为测定对象的电动机M，能够测定所有电动机M(M1～M3)的绝缘电阻Rm(Rm1～Rm3)。
控制部22具有测定对象选择部30、开关控制部32、收敛判断部34以及绝缘电阻计算部36。
测定对象选择部30选择成为测定对象的电动机M。关于该成为测定对象的电动机M的选择，既可以是随机的，也可以根据预先决定的顺序进行选择。测定对象选择部30将用于表示所选择的成为测定对象的电动机M的信息输出至开关控制部32。
开关控制部32控制第1开关SW1、第2开关SW2以及多个半导体开关元件S中的各半导体开关元件的接通/断开。在测定绝缘电阻Rm时，开关控制部32控制第1开关SW1、第2开关SW2以及多个半导体开关元件S中的各半导体开关元件，设为能够测定被选择为测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm的测定状态。
首先，开关控制部32通过使所有(3个)逆变部16(16a～16c)各自的多个半导体开关元件S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)全部成为断开状态，使所有电动机M(M1～M3)的运转停止。
接着，开关控制部32使第1开关SW1为断开状态，使第2开关SW2为接通状态。由此，成为不向电动机驱动装置10供给来自交流电源12的交流电压的状态，并且成为将电容器Ca的一方的端子(在本实施方式中为电容器Ca的负极侧的端子)与大地连接的状态。由此，电动机驱动装置10成为测定准备状态。
图2是等效电路图，其通过等效电路表示电动机驱动装置10成为测定准备状态时(即，所有逆变部16的多个半导体开关元件S全部成为断开状态，第1开关SW1成为断开状态，第2开关SW2成为接通状态时)的电动机M(M1～M3)的绝缘电阻Rm(Rm1～Rm3)的连接。
在此，图2所示的RU-IGBT1表示逆变部16a为断开状态时的上臂的3个半导体开关元件Suu、Svu、Swu的等效绝缘电阻。RU-IGBT2表示逆变部16b为断开状态时的上臂的3个半导体开关元件Suu、Svu、Swu的等效绝缘电阻。RU-IGBT3表示逆变部16c为断开状态时的上臂的3个半导体开关元件Suu、Svu、Swu的等效绝缘电阻。另外，等效绝缘电阻RU-IGBT1、RU-IGBT2、RU-IGBT3是逆变部16a、16b、16c的上臂的3个半导体开关元件Suu、Svu、Swu的集电极与发射极之间施加的电压除以断开状态下从集电极流向发射极的漏电流而得到的。
此外，图2所示的RD-IGBT1表示逆变部16a为断开状态时的下臂的3个半导体开关元件Sud、Svd、Swd的等效绝缘电阻。RD-IGBT2表示逆变部16b为断开状态时的下臂的3个半导体开关元件Sud、Svd、Swd的等效绝缘电阻。RD-IGBT3表示逆变部16c为断开状态时的下臂的3个半导体开关元件Sud、Svd、Swd的等效绝缘电阻。另外，等效绝缘电阻RD-IGBT1、RD-IGBT2、RD-IGBT3是逆变部16a、16b、16c的下臂的3个半导体开关元件Sud、Svd、Swd的集电极与发射极之间施加的电压除以在断开状态下从集电极流向发射极的漏电流而得到的。
当使电动机驱动装置10成为了测定准备状态时，开关控制部32根据用于表示测定对象选择部30选择出的成为测定对象的电动机M的信息，控制用于至少驱动测定对象的电动机M的逆变部16的半导体开关元件S。关于该控制，在后面具体说明，若简单说明，开关控制部32控制至少驱动成为测定对象的电动机M的逆变部16的半导体开关元件S，使得仅对3个电动机M的绝缘电阻Rm中的测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm施加电容器电压Vc(流过来自电容器Ca的电流)。
由此，电动机驱动装置10成为能够测定成为测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm的测定状态。通过第1检测部18检测此时的接地电压Vm。另外，第1检测部18也可以检测接地电流Im。该接地电流Im是在测定状态时在成为测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm流过的电流。
在测定状态下，收敛判断部34根据第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im，判断接地电压Vm或接地电流Im是否已收敛。对于该收敛判断部34在后面详细说明。
绝缘电阻计算部36根据第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im、第2检测部20检测出的电容器电压Vc以及检测电阻r1，计算绝缘电阻Rm。绝缘电阻计算部36在由收敛判断部34判断为接地电压Vm或接地电流Im已收敛后计算绝缘电阻Rm。
＜关于开关控制部32的具体控制＞
接着，对开关控制部32的控制进行详细说明。
当使电动机驱动装置10成为测定准备状态时，对于与测定对象选择部30选择出的成为测定对象的电动机M相连接的逆变部16，开关控制部32使多个半导体开关元件S中的与电容器Ca的另一方的端子(经由第2开关SW2接地的电容器Ca的一方的端子相反侧的端子)连接的至少一个半导体开关元件S为接通状态。由此，成为测定对象的电动机M的电动机线圈Cu、Cv、Cw成为与电容器Ca的另一方的端子相同的电位。
在本实施方式中，将电容器Ca的一方的端子设为负极侧的端子，因此开关控制部32只要使与成为测定对象的电动机M连接的逆变部16的上臂的多个半导体开关元件Suu、Svu、Swu中的至少一个成为接通状态即可。因此，成为测定对象的电动机M的电动机线圈Cu、Cv、Cw成为与电容器Ca的正极侧的端子相同的电位。此时，上臂的多个半导体开关元件Suu、Svu、Swu中的成为接通状态的半导体开关元件S可以是U相、V相、W相中的任意相的半导体开关元件S。
在图3所示的示例中表示了作为测定对象的电动机M为电动机M1时，使逆变部16a的U相的上臂的半导体开关元件Suu为接通状态的状态。由此，关于与成为测定对象的电动机M1连接的逆变部16a，形成经由电容器Ca、成为接通状态的上臂的半导体开关元件S(在图3所示的示例中为半导体开关元件Suu)、作为测定对象的电动机M1的电动机线圈Cu、Cv、Cw与大地间的绝缘电阻Rm1以及检测电阻r1的闭合电路。
此外，关于与测定对象选择部30选择出的成为测定对象的电动机M以外的电动机M相连接的逆变部16，开关控制部32使多个半导体开关元件S中的与电容器Ca的一方的端子(经由第2开关SW2接地的电容器Ca的一方的端子)连接的至少一个半导体开关元件S为接通状态。由此，测定对象以外的电动机M的电动机线圈Cu、Cv、Cw全部成为与电容器Ca的一方的端子相同的电位。
在本实施方式中，将电容器Ca的一方的端子设为负极侧的端子，因此开关控制部32只要将与测定对象以外的电动机M连接的逆变部16的下臂的多个半导体开关元件Sud、Svd、Swd中的至少一个设为接通状态即可。因此，测定对象以外的电动机M的电动机线圈Cu、Cv、Cw成为与电容器Ca的负极侧的端子相同的电位。此时，下臂的多个半导体开关元件Sud、Svd、Swd中的成为接通状态的半导体开关元件S可以是U相、V相、W相中的任意相的半导体开关元件S。
在图3所示的示例中表示了使逆变部16b的V相的下臂的半导体开关元件Svd为接通状态，使逆变部16c的W相的下臂的半导体开关元件Swd为接通状态的状态。由此，能够消除经由测定对象以外的电动机M2、M3流过检测电阻r1的不需要的电流。
图4是等效电路图，其表示在图2所示的等效电路图中，将用于驱动作为测定对象的电动机M1的逆变部16a的上臂的半导体开关元件S接通，并将用于驱动测定对象以外的电动机M2、M3的逆变部16b、16c的下臂的半导体开关元件S接通时的状态。
图4是图2的逆变部16a的上臂的等效绝缘电阻RU-IGBT1、逆变部16b的下臂的等效绝缘电阻RD-IGBT2以及逆变部16c的下臂的等效绝缘电阻RD-IGBT3短路的等效电路图。根据图4可知，逆变部16a的下臂的等效绝缘电阻RD-IGBT1、逆变部16b的上臂的等效绝缘电阻RU-IGBT2以及逆变部16c的上臂的等效绝缘电阻RU-IGBT3均成为与电容器Ca的正极侧的端子和负极侧的端子连接的状态。因此，经由这些等效绝缘电阻RD-IGBT1、RU-IGBT2、RU-IGBT3流过的漏电流仅从电容器Ca的正极侧的端子流向负极侧的端子，不会流过检测电阻r1。由此可知，对于作为测定对象的电动机M1的绝缘电阻Rm1的测定没有任何影响。即，在绝缘电阻Rm1的测定中可视为不存在这些等效绝缘电阻RD-IGBT1、RU-IGBT2、RU-IGBT3。
此外，测定对象以外的电动机M2、M3的绝缘电阻Rm2、Rm3成为与第1检测部18并联连接的状态。然而，如果检测电阻r1的电阻值与绝缘电阻Rm2、Rm3相比足够小，则可忽略对电压检测、电流检测的影响。因此，在绝缘电阻Rm1的测定中可视为不存在测定对象以外的电动机M2、M3的绝缘电阻Rm2、Rm3。另外，也可以将所有下臂的半导体开关元件S断开来进行测定，使用所有的电动机M(M1～M3)的绝缘电阻Rm(Rm1～Rm3)成为并联时的电阻值来修正Rm2、Rm3的影响。
因此，绝缘电阻计算部36对于成为测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm的计算精度得到提高。
＜关于收敛判断部34的具体判断处理＞
接着，对收敛判断部34进行详细说明。收敛判断部34计算第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im的波形的变化量，在变化量为阈值TH以下时，判断为接地电压Vm或接地电流Im已收敛。
关于收敛的判断，使用接地电压Vm时以及使用接地电流Im时思路相同，因此以下以使用接地电压Vm进行收敛判断的情况为例进行说明。
图5是表示第1检测部18检测出的接地电压Vm与时间的关系的一例的波形图。当成为能够对测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm进行测定的测定状态时，在向检测电阻r1施加了电容器Ca的电压后接地电压Vm随着时间的经过而减小，最后几乎收敛为某个值。
具体地说，收敛判断部34使用如下所示的多个方法中的任意一个方法来判断接地电压Vm是否已收敛。
＜第1方法＞
在第1方法中，收敛判断部34使用在预定时间Δt的期间接地电压Vm的变化量(电压变化量)的绝对值ΔC来作为接地电压Vm的波形的变化量。在该情况下，收敛判断部34以预定时间Δt为间隔，根据由第1检测部18检测出的接地电压Vm来计算变化量ΔC，并判断变化量ΔC是否为阈值TH以下。
在图5所示的例子中，将定时t1～t2、定时t2～t3、定时t3～t4的时间间隔设为预定时间Δt。将定时t1～t2的变化量ΔC设为ΔC1。此外，将定时t2～t3的变化量ΔC设为ΔC2，将定时t3～t4的变化量ΔC设为ΔC3。在图5所示的例子中，在定时t3～t4的期间接地电压Vm变化的变化量ΔC3为阈值TH以下，因此收敛判断部34能够在定时t4的时间点判断为接地电压Vm已收敛。
另外，在图5所示的例子中，将预定时间Δt设为固定时间，但是也可以随着时间的经过使预定时间Δt的值变大。其理由在于，随着时间的经过，接地电压Vm的波形的变化量ΔC变小，因此当把预定时间Δt设为固定时间时，波形接近收敛时的变化量ΔC较小无法准确地检测，判断精度有可能降低。此外，也可以根据预定时间Δt的长度来提高阈值TH。
＜第2方法＞
在第2方法中，当把在预定时间Δt的期间接地电压Vm的变化量的绝对值设为ΔC时，收敛判断部34使用ΔC/Δt来作为接地电压Vm的波形的变化量。在该情况下，收敛判断部34以预定时间Δt为间隔，根据第1检测部18检测出的接地电压Vm来计算变化量ΔC/Δt，并判断变化量ΔC/Δt是否为阈值TH以下。在第2方法中，当同样地设为在定时t3～t4的期间接地电压Vm变化的变化量ΔC/Δt为阈值TH以下时，收敛判断部34在定时t4的时间点判断为接地电压Vm已收敛。
另外，与第1方法同样地，可以随着时间的经过使预定时间Δt的值变大。
＜第3方法＞
在第3方法中，收敛判断部34求出接地电压Vm的波形的微分值(波形的切线的斜率)Dv，使用微分值Dv的绝对值(斜率的绝对值)ΔC来作为变化量。在该情况下，收敛判断部34根据第1检测部18检测出的接地电压Vm求出微分值Dv，并判断微分值Dv的绝对值ΔC是否为阈值TH以下。
图6是表示在各检测定时t1～t4的接地电压Vm的微分值(斜率)Dv1～Dv4的图。将检测定时t1的微分值(斜率)Dv设为Dv1，将检测定时t2的微分值Dv设为Dv2，将检测定时t3的微分值Dv设为Dv3，将检测定时t4的微分值Dv设为Dv4。如图6所示，随着时间的经过(即，随着收敛)，微分值(斜率)Dv的大小(绝对值ΔC)逐渐变小。在图6所示的例子中，在检测定时t4微分值Dv4的绝对值ΔC成为阈值TH以下，因此收敛判断部34在检测定时t4的时间点能够判断为接地电压Vm已收敛。
＜第4方法＞
在第4方法中，在即使经过了预定时间T接地电压Vm也未发生基准变化量ΔCs的变化的情况下，收敛判断部34视为接地电压Vm的波形的变化量为阈值TH以下，判断为接地电压Vm已收敛。如图5所示，随着时间的经过接地电压Vm逐渐减小，因此如图7所示，接地电压Vm变化基准变化量ΔCs所需的时间随着时间的经过而变长。
在图7所示的例子中，定时t1～t2、定时t2～t3、定时t3～t4表示接地电压Vm变化了基准变化量ΔCs时的时间。例如，定时t2是接地电压Vm从定时t1时的接地电压Vm开始变化了基准变化量ΔCs的定时，定时t3是接地电压Vm从定时t2时的接地电压Vm开始变化了基准变化量ΔCs的定时。在图7所示的例子中，从定时t4时的接地电压Vm开始即使经过了预定时间T，接地电压Vm也未发生基准变化量ΔCs以上的变化，因此收敛判断部34在从定时t4经过预定时间T后的定时t5的时间点判断为接地电压Vm已收敛。
如此，在本实施方式中，判断接地电压Vm是否已收敛，当判断为接地电压Vm已收敛时，测定绝缘电阻Rm，因此能够缩短成为测定状态后直至测定绝缘电阻Rm为止的等待时间。因此，能够缩短电动机M的绝缘电阻Rm的测定所需要的时间。
另外，接地电流Im是接地电压Vm除以检测电阻r1而得到的，检测电阻r1是预先决定的已知的固定电阻值。因此，若将上述的接地电压Vm置换为检测电阻r1×接地电流Im，则能够使用接地电流Im进行收敛的判断。
＜电动机驱动装置10的动作＞
接着，按照图8所示的流程图对电动机驱动装置10进行的绝缘电阻Rm的测定动作进行说明。在步骤S1中，开关控制部32使所有的逆变部16(16a、16b、16c)的多个半导体开关元件S(Suu、Svu、Swu、Sud、Svd、Swd)全部为断开状态。由此，所有电动机M(M1～M3)的运转停止。
接着，在步骤S2中，开关控制部32将第1开关SW1断开。由此，切断从交流电源12向电动机驱动装置10的交流电压的供给。
接着，在步骤S3中，开关控制部32将第2开关SW2接通。由此，成为电容器Ca的负极侧的端子(一方的端子)接地的状态。由此，电动机驱动装置10成为测定准备状态，此时的等效电路成为图2所示的状态。
接着，在步骤S4中，测定对象选择部30选择多个电动机M(M1～M3)中的任意一个电动机M来作为测定对象。此时，测定对象选择部30选择尚未被选择为测定对象的电动机M来作为测定对象。
接着，在步骤S5中，开关控制部32控制多个逆变部16(16a、16b、16c)的半导体开关元件S，由此设为能够测定在步骤S4中选择出的成为测定对象的电动机M的绝缘电阻Rm的测定状态。
具体地说，对于与测定对象的电动机M连接的逆变部16，开关控制部32将与电容器Ca的正极侧的端子(另一方的端子)相连接的上臂的半导体开关元件S接通。此外，对于与测定对象以外的电动机M连接的逆变部16，开关控制部32将与电容器Ca的负极侧的端子(一方的端子)相连接的下臂的半导体开关元件S接通。由此，例如在测定对象的电动机M为电动机M1的情况下，图2所示的等效电路成为图4所示的状态。因此，来自电容器Ca的电流流过测定对象的电动机M1的绝缘电阻Rm1以及检测电阻r1后返回到电容器Ca。
接着，在步骤S6中，收敛判断部34判断第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im是否已收敛。具体地说，收敛判断部34在第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im的波形的变化量为阈值TH以下时，判断为接地电压Vm或接地电流Im已收敛。收敛判断部34使用第1方法～第4方法中的任意一种方法，判断接地电压Vm或接地电流Im是否已收敛。
在步骤S6中，当判断为接地电压Vm或接地电流Im未收敛时，直到判断为收敛为止停留在步骤S6，当判断为接地电压Vm或接地电流Im已收敛时，前进到步骤S7。
当前进到步骤S7时，绝缘电阻计算部36根据第1检测部18检测出的接地电压Vm或接地电流Im、第2检测部20检测出的电容器电压Vc，计算测定对象的电动机M1的绝缘电阻Rm。绝缘电阻计算部36根据判断为已收敛时的或判断为已收敛后的接地电压Vm或接地电流Im以及电容器电压Vc，计算绝缘电阻Rm。
接着，在步骤S8中，测定对象选择部30判断是否已将全部的电动机M选择为测定对象。也就是说，测定对象选择部30判断是否存在未被选择为测定对象的电动机M。当在步骤S8中判断为未将全部的电动机M选择为测定对象，即为存在未被选择为测定对象的电动机M的情况下，返回到步骤S4。
当在步骤S8中判断为已将所有的电动机M选择为测定对象时，前进到步骤S9，开关控制部32将第2开关SW2断开，并且使所有的逆变部16(16a～16c)的多个半导体开关元件S全部为断开状态。由此，测定动作结束。
(变形例)
在上述实施方式中，将电容器Ca的一方的端子设为负极侧的端子来进行了说明，但是也可以将电容器Ca的一方的端子设为正极侧的端子。在该情况下，电容器Ca的正极侧的端子经由第2开关SW2接地，在电容器Ca的正极侧的端子(一方的端子)与大地之间，将检测电阻r1与第2开关SW2串联连接。即使在该情况下，也能够测定电动机M的绝缘电阻Rm。
(从实施方式得到的技术思想)
以下，记载了可从上述实施方式以及变形例中掌握的技术思想。
＜第1技术思想＞
驱动多个电动机(M)的电动机驱动装置(10)具备：整流电路(Re)，其将从交流电源(12)经由第1开关(SW1)供给的交流电压整流为直流电压；电容器(Ca)，其使整流电路(Re)整流后的直流电压平滑化；多个逆变部(16)，其具有将电容器(Ca)的正极侧的端子与电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)连接的上臂的半导体开关元件(S)以及将电容器(Ca)的负极侧的端子与电动机线圈(Cu、Cv、Cw)连接的下臂的半导体开关元件(S)，通过上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)的开关动作，将电容器(Ca)的电容器电压(Vc)变换为交流电压来驱动多个电动机(M)；第2开关(SW2)，其将电容器(Ca)的正极侧的端子以及负极侧的端子中一方的端子接地；第1检测部(18)，其检测电容器(Ca)的一方的端子与大地间的接地电流(Im)或接地电压(Vm)；第2检测部(20)，其检测电容器(Ca)的电容器电压(Vc)；开关控制部(32)，其将多个逆变部(16)各自的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)断开从而停止多个电动机(M)的运转停止，在断开第1开关(SW1)并接通第2开关(SW2)后，将连接了成为测定对象的电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)中的与电容器(Ca)的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且，将连接了测定对象以外的电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)中的与电容器(Ca)的一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为测定对象的电动机(M)的绝缘电阻(Rm)的测定状态；收敛判断部(34)，其在测定状态下计算第1检测部(18)检测出的接地电流(Im)或接地电压(Vm)的波形的变化量，在变化量成为阈值(TH)以下时判断为接地电流(Im)或接地电压(Vm)已收敛；以及绝缘电阻计算部(36)，其在通过收敛判断部(34)判断为已收敛时，根据由第1检测部(18)检测出的接地电流(Im)或接地电压(Vm)以及由第2检测部(20)检测出的电容器电压(Vc)，计算测定对象的电动机(M)的绝缘电阻(Rm)。
由此，能够缩短电动机(M)的绝缘电阻(Rm)的测定所需的时间，能够防止绝缘电阻的测定所需的时间不必要地变长的情况。
收敛判断部(34)可以使用在预定时间Δt的期间接地电流(Im)或接地电压(Vm)变化的量的绝对值ΔC来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
在将在预定时间Δt的期间接地电流(Im)或接地电压(Vm)变化的量的绝对值设为ΔC时，收敛判断部(34)可以使用ΔC/Δt来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
收敛判断部(34)可以随着时间的经过使预定时间Δt逐渐变长。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
收敛判断部(34)可以使用接地电流(Im)或接地电压(Vm)的波形的微分值(Dv)的绝对值(ΔC)来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
收敛判断部(34)可以在即使经过了预定时间(T)接地电流(Im)或接地电压(Vm)也未发生基准变化量(ΔCs)的变化的情况下判断为已收敛。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
＜第2技术思想＞
一种测定方法，其是驱动多个电动机(M)的电动机驱动装置(10)测定电动机(M)的绝缘电阻(Rm)的方法。电动机驱动装置(10)具备：整流电路(Re)，其将从交流电源(12)经由第1开关(SW1)供给的交流电压整流为直流电压；电容器，其使整流电路(Re)整流后的直流电压平滑化；多个逆变部(16)，其具有将电容器(Ca)的正极侧的端子与电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)连接的上臂的半导体开关元件(S)以及将电容器(Ca)的负极侧的端子与电动机线圈(Cu、Cv、Cw)连接的下臂的半导体开关元件(S)，通过上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)的开关动作，将电容器(Ca)的电容器电压(Vc)变换为交流电压来驱动多个电动机(M)；第2开关(SW2)，其将电容器(Ca)的正极侧的端子以及负极侧的端子中的一方的端子接地；第1检测部(18)，其检测电容器(Ca)的一方的端子与大地间的接地电流(Im)或接地电压(Vm)；以及第2检测部(20)，其检测电容器(Ca)的电容器电压(Vc)。测定方法包含：开关控制步骤，将多个逆变部(16)各自的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)断开从而停止多个电动机(M)的运转，在断开第1开关(SW1)并接通第2开关(SW2)后，将连接了成为测定对象的电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)中的与电容器(Ca)的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且将连接了测定对象以外的电动机(M)的电动机线圈(Cu、Cv、Cw)的上臂的半导体开关元件(S)以及下臂的半导体开关元件(S)中的与电容器(Ca)的一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为测定对象的电动机(M)的绝缘电阻的测定状态；收敛判断步骤，在测定状态下计算第1检测部(18)检测出的接地电流(Im)或接地电压(Vm)的波形的变化量，在变化量成为阈值(TH)以下时，判断为接地电流(Im)或接地电压(Vm)已收敛；以及绝缘电阻计算步骤，在通过收敛判断步骤判断为已收敛时，根据第1检测部(18)检测出的接地电流(Im)或接地电压(Vm)以及第2检测部(20)检测出的电容器电压(Vc)，计算测定对象的电动机(M)的绝缘电阻(Rm)。
由此，能够缩短电动机(M)的绝缘电阻(Rm)的测定所需的时间，能够防止绝缘电阻的测定所需的时间不必要地变长的情况。
在收敛判断步骤，可以使用在预定时间Δt的期间接地电流(Im)或接地电压(Vm)变化的量的绝对值ΔC来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
在收敛判断步骤，在将在预定时间Δt的期间接地电流(Im)或接地电压(Vm)变化的量的绝对值设为ΔC时，可以使用ΔC/Δt来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
在收敛判断步骤，可以随着时间的经过使预定时间Δt逐渐变长。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
在收敛判断步骤，可以使用接地电流(Im)或接地电压(Vm)的波形的微分值(Dv)的绝对值(ΔC)来作为变化量。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。
在收敛判断步骤，可以在即使经过了预定时间(T)接地电流(Im)或接地电压(Vm)也未发生基准变化量(ΔCs)的变化的情况下判断为已收敛。由此，能够精确良好地判断接地电流(Im)或接地电压(Vm)是否已收敛。

Claims (12)

1.一种电动机驱动装置，其驱动多个电动机，其特征在于，具备：
整流电路，其将从交流电源经由第1开关供给的交流电压整流为直流电压；
电容器，其使所述整流电路整流后的直流电压平滑化；
多个逆变部，其具有将所述电容器的正极侧的端子与所述电动机的电动机线圈连接的上臂的半导体开关元件以及将所述电容器的负极侧的端子与所述电动机线圈连接的下臂的半导体开关元件，通过所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件的开关动作，将所述电容器的电容器电压变换为交流电压来驱动多个所述电动机；
第2开关，其将所述电容器的所述正极侧的端子以及所述负极侧的端子中的一方的端子接地；
第1检测部，其检测所述电容器的所述一方的端子与大地间的接地电流或接地电压；
第2检测部，其检测所述电容器的所述电容器电压；
开关控制部，其将多个所述逆变部各自的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件断开从而停止多个所述电动机的运转，在断开所述第1开关并接通所述第2开关后，将连接了成为测定对象的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且将连接了所述测定对象以外的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的所述一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为所述测定对象的所述电动机的绝缘电阻的测定状态；
收敛判断部，其在所述测定状态下计算所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压的波形的变化量，在所述变化量成为阈值以下时，判断为所述接地电流或所述接地电压已收敛；以及
绝缘电阻计算部，其在由所述收敛判断部判断为已收敛时，根据由所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压以及由所述第2检测部检测出的所述电容器电压，计算所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述收敛判断部使用在预定时间Δt的期间所述接地电流或所述接地电压变化的量的绝对值ΔC来作为所述变化量。
3.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在将预定时间Δt的期间所述接地电流或所述接地电压变化的量的绝对值设为ΔC时，所述收敛判断部使用ΔC/Δt来作为所述变化量。
4.根据权利要求2或3所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述收敛判断部使所述预定时间Δt随着时间的经过逐渐变长。
5.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述收敛判断部使用所述接地电流或所述接地电压的波形的微分值的绝对值来作为所述变化量。
6.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述收敛判断部在即使经过了预定时间所述接地电流或所述接地电压也未发生基准变化量的变化的情况下判断为已收敛。
7.一种测定方法，其是驱动多个电动机的电动机驱动装置测定所述电动机的绝缘电阻的方法，其特征在于，
所述电动机驱动装置具备：
整流电路，其将从交流电源经由第1开关供给的交流电压整流为直流电压；
电容器，其使所述整流电路整流后的直流电压平滑化；
多个逆变部，其具有将所述电容器的正极侧的端子与所述电动机的电动机线圈连接的上臂的半导体开关元件以及将所述电容器的负极侧的端子与所述电动机线圈连接的下臂的半导体开关元件，通过所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件的开关动作，将所述电容器的电容器电压变换为交流电压来驱动多个所述电动机；
第2开关，其将所述电容器的所述正极侧的端子以及所述负极侧的端子中的一方的端子接地；
第1检测部，其检测所述电容器的所述一方的端子与大地间的接地电流或接地电压；以及
第2检测部，其检测所述电容器的所述电容器电压，
所述测定方法包含：
开关控制步骤，将多个所述逆变部各自的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件断开从而停止多个所述电动机的运转，在断开所述第1开关并接通所述第2开关后，将连接了成为测定对象的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的另一方的端子连接的半导体开关元件接通，并且将连接了所述测定对象以外的所述电动机的所述电动机线圈的所述上臂的半导体开关元件以及所述下臂的半导体开关元件中的与所述电容器的所述一方的端子连接的半导体开关元件接通，从而设为能够测定成为所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻的测定状态；
收敛判断步骤，在所述测定状态下计算所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压的波形的变化量，在所述变化量为阈值以下时，判断为所述接地电流或所述接地电压已收敛；以及
绝缘电阻计算步骤，在由所述收敛判断步骤判断为已收敛时，根据由所述第1检测部检测出的所述接地电流或所述接地电压以及由所述第2检测部检测出的所述电容器电压，计算所述测定对象的所述电动机的所述绝缘电阻。
8.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，
在所述收敛判断步骤，使用在预定时间Δt的期间所述接地电流或所述接地电压变化的量的绝对值ΔC来作为所述变化量。
9.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，
在所述收敛判断步骤，在将预定时间Δt的期间所述接地电流或所述接地电压变化的量的绝对值设为ΔC时，使用ΔC/Δt来作为所述变化量。
10.根据权利要求8或9所述的测定方法，其特征在于，
在所述收敛判断步骤，使所述预定时间Δt随着时间的经过逐渐变长。
11.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，
在所述收敛判断步骤，使用所述接地电流或所述接地电压的波形的微分值的绝对值来作为所述变化量。
12.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，
在所述收敛判断步骤，在即使经过了预定时间所述接地电流或所述接地电压也未发生基准变化量的变化的情况下判断为已收敛。
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