CN112290853A - 电机控制装置及其绝缘电阻检测方法 - Google Patents

电机控制装置及其绝缘电阻检测方法 Download PDF

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CN112290853A CN202010673386.8A CN202010673386A CN112290853A CN 112290853 A CN112290853 A CN 112290853A CN 202010673386 A CN202010673386 A CN 202010673386A CN 112290853 A CN112290853 A CN 112290853A
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井出勇治
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平出敏雄
酒井将和
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Abstract

本发明提供一种电机控制装置，其包括：第一电源部；第一开关，能将来自所述第一电源部的电力供给断开；直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；电容器，连接于所述母线；开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制；第二电源部，一端连接于所述母线，另一端借助第二开关接地；电流检测部，检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的电流值；以及绝缘电阻计算部，根据通过所述第一开关部断开所述电力供给且在所述第二开关的断开时和闭合时分别由所述电流检测部检测的电流值、所述电容器的电压值、所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。

Description

电机控制装置及其绝缘电阻检测方法
技术领域
本发明涉及具备电机的绝缘电阻检测功能的电机控制装置以及所述电机控制装置的绝缘电阻检测方法。
背景技术
由包含逆变器的电机控制装置驱动的伺服电机等电机在机床等上使用。上述机床进行加工作业时使用切削液。因此，根据切削液，电机上附着的切削液会进入电机内部，从而产生使电机的绝缘劣化的问题。
此外，即使用于机床以外的情况下，伺服电机等电机长期被使用时或者依据使用环境，会产生同样的问题。
电机的绝缘劣化逐渐加剧，最终成为接地。电机的接地会使漏电断路器跳闸或导致电机控制装置破损，从而使系统失灵。系统失灵会给工厂的生产线带来巨大影响。因此，考虑预防保养，需要能够检测电机的绝缘电阻的装置。
日本专利公开公报专利第4961045号公开了这种电机的绝缘电阻的检测方法。日本专利公开公报专利第4961045号记载的电机驱动装置包括：电机驱动单元，与直流电源中的正侧直流母线和负侧直流母线连接并具有逆变器部，所述逆变器部具备用于切换与交流电机的连接和断开的臂开关元件，而且所述电机驱动单元通过逆变器部将直流电转换为交流电来驱动交流电机；低电压源，设置在正侧直流母线或负侧直流母线中任意一方和大地之间；电流检测部，当和任意被选择的臂开关元件连接时，检测流过包含低电压源、交流电机和逆变器部的一部分的闭路的闭路电流，以及臂开关元件全部被断开时，检测流过闭路的偏移电流；偏移除去部，求出由电流检测部检测的闭路电流的值和偏移电流的值之间的差值；以及绝缘电阻劣化判定部，通过将基于闭路电流的值的差值与规定的阈值进行比较，判定交流电机的绝缘电阻的劣化。
此外，日本专利公开公报特开2015-129704号中记载的电机驱动装置包括：整流电路，借助第一开关把从交流电源供给的交流电压整流为直流电压；电源部，用电容器将由整流电路整流的直流电压平滑化；逆变器部，通过半导体开关元件的开关动作，把由电源部平滑化的直流电压转换为交流电压并驱动电机；电流检测部，测定流过电阻器的电流值，所述电阻器的一端连接于电机的绕组而另一端连接于电容器的一个端子；电压检测部，测定电容器的两端的电压值；第二开关，将电容器的另一端子接地；以及绝缘电阻检测部，采用电机的运转停止、第一开关断开、而且第二开关断开时和接通时分别测定的两组电流值和电压值，检测作为电机的绕组与大地之间的电阻的电机的绝缘电阻值。
按照日本专利公开公报专利第4961045号，当检测多个电机的绝缘电阻时，在将臂开关元件全部断开的状态下，检测流过包含低电压源、交流电机和逆变器部的一部分的闭路的偏移电流。接着，当任意被选择的臂开关元件处于连接状态时，检测流过包含低电压源、交流电机和逆变器部的一部分的闭路的闭路电流。而且，通过求出闭路电流的值与偏移电流的值之间的差值，计算基于电机的绝缘电阻的电流。如果电机的绝缘电阻不降低，则不产生偏移电流。另一方面，电机的绝缘电阻降低时，从低电压源通过电机的绝缘电阻对半导体开关元件施加电压。而且，产生半导体开关元件的漏电流。所述电流成为偏移电流。按照日本专利公开公报专利第4961045号，测量所述偏移电流(半导体开关元件的漏电流)。而且，得到选择的臂开关元件处于连接状态时的闭路电流的测量结果与偏移电流的差分。这样，半导体开关元件的漏电流的影响被除去。可是，测量的偏移电流相当于测量轴和非测量轴全轴部分。因此，测量的偏移电流中也包含测量轴的偏移电流。另一方面，闭路电流测量时测量的电流，通过将基于测量轴的电机的绝缘电阻的电流和非测量轴全轴的偏移电流相加而得到。因此，通过从闭路电流与偏移电流之间的差值将偏移除去，得到以下的计算结果。
计算结果＝基于测量轴的电机的绝缘电阻的电流+非测量轴全轴的偏移电流－(测量轴的偏移电流+非测量轴全轴部分的偏移电流)
＝基于测量轴的电机的绝缘电阻的电流－测量轴的偏移电流
因此，产生测量轴的偏移电流部分的误差。这样，根据日本专利公开公报专利第4961045号的方法，电机的绝缘电阻降低时，不能准确求出非测量轴全轴的偏移电流。即，计算结果中也包含测量轴的偏移电流。因此，产生测量轴的偏移电流部分的误差。其结果，出现不能准确测量基于电机的绝缘电阻的电流的问题。
日本专利公开公报特开2015-129704号也和日本专利公开公报专利第4961045号同样，根据2次的测量结果求出电机的绝缘电阻。而且，根据2次的测量结果计算电机的绝缘电阻的过程中，相当于各个半导体开关元件的漏电流的等效电阻被消去。这样，半导体开关元件的漏电流的影响被消除。没有日本专利公开公报专利第4961045号那样的测量轴的漏电流部分的误差。因此，比日本专利公开公报专利第4961045号所述的方法测量精度更高。可是，按照日本专利公开公报特开2015-129704号所述的方法，向电机的绝缘电阻施加平滑电容器的电压。平滑电容器抑制对电机进行驱动时的电源频率引起的直流电压的变动。因此，使用比较大容量的电解电容器。此外，内部阻抗低。因此，例如，电机的绝缘电阻非常小、而且半导体开关元件的负侧素子短路破损时，非常大的电流从平滑电容器通过电机的绝缘劣化部流向半导体开关元件。其结果，存在半导体开关元件2次破损的危险或者电机的绝缘劣化部进一步劣化的危险。
此外，有时采用自举电源作为小容量的逆变器的正侧半导体开关元件的栅极驱动电源。自举电源如图4所示，通过为负侧的半导体开关元件TR4～TR6用而设置的栅极驱动电源S3、电阻Rb、二极管Db、电容器Cb，构成正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源。通过负侧的半导体开关元件TR4～TR6的接通、断开，从负侧的半导体开关元件TR4～TR6用的栅极驱动电源S3通过电阻Rb、二极管Db，电容器Cb被充电。这样，构成正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源。这样，正侧半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源由自举电源构成的情况下，按照日本专利公开公报特开2015-129704号所述的方法，电流从自举电源的负侧的半导体开关元件TR4～TR6的栅极驱动电源通过自举电源的电阻Rb、二极管Db和电容器Cb，流向绝缘电阻检测用的电流检测电阻。因此，产生绝缘电阻检测精度恶化的问题。
此外，有时取代自举电源而通过高耐压IC传送正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极控制信号。使用这种高耐压IC传送栅极控制信号时，电流也从负侧的栅极驱动电源S3通过高耐压IC的电源流向绝缘电阻检测用的电流检测电阻。因此，产生绝缘电阻检测精度恶化的问题。
发明内容
本发明用于消除上述问题。本发明的目的是提供半导体开关元件不产生2次破损、电机也不发生进一步绝缘劣化、还能作为包含自举电源或者高耐压IC的电机控制装置利用、能够高精度检测电机的绝缘电阻的电机控制装置。
为解决上述问题的本发明一个方式的电机控制装置，包括：第一电源部；第一开关，能将来自所述第一电源部的电力供给断开；直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；电容器，连接于所述母线；开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制；第二电源部，一端连接于所述母线，另一端借助第二开关接地；电流检测部，检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的电流值；以及绝缘电阻计算部，根据通过所述第一开关部断开所述电力供给且在所述第二开关的断开时和闭合时分别由所述电流检测部检测的电流值、所述电容器的电压值、所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
为解决上述问题的本发明另一方式的电机控制装置，包括：第一电源部，是未接地的直流电源；直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；电容器，连接于所述母线；开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制；第二电源部，一端连接于所述母线，另一端借助第二开关接地；电流检测部，检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的电流值；以及绝缘电阻计算部，根据所述第二开关的断开时和闭合时分别由所述电流检测部检测的电流值、所述电容器的电压值、所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
为解决上述问题的本发明另一方式的电机控制装置的绝缘电阻检测方法，所述电机控制装置包括：第一电源部；第一开关，能将来自所述第一电源部的电力供给断开；直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；电容器，连接于所述母线；以及开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制，所述电机控制装置的绝缘电阻检测方法包括：由所述第一开关将电力供给断开，将一端连接于所述母线、另一端借助第二开关接地的第二电源部的所述第二开关断开，由电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第一电流值，将所述第二开关闭合，由所述电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第二电流值，根据检测的所述第一电流值和所述第二电流值、所述电容器的电压值和所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
为解决上述问题的本发明另一方式的电机控制装置的绝缘电阻检测方法，所述电机控制装置包括：第一电源部，是未接地的直流电源；直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；电容器，连接于所述母线；以及开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制，所述电机控制装置的绝缘电阻检测方法包括：将一端连接于所述母线、另一端借助第二开关接地的第二电源部的所述第二开关断开，由电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第一电流值，将所述第二开关闭合，由所述电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第二电流值，根据检测的所述第一电流值和所述第二电流值、所述电容器的电压值和所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
本发明的其他方式由用于实施后述发明的方式的实施例说明。
按照本发明，通过由第一开关部将电力供给断开，将来自第一电源部的电力供给停止。所述状态下将第二开关断开时，仅通过电容器的电压产生借助开关元件的漏电流。而且，由电流检测部检测出第一电流值。另一方面，同样在来自第一电源部的电力供给停止的状态下，将第二开关闭合时，由电流检测部检测出第一电流值以及叠加了仅由第二电源部的电压产生的流过电机的线圈的电流的大部分(余下部分是负侧的开关元件的微小漏电流)的第二电流值。通过基于由电流检测部检测的两电流值即第一电流值和第二电流值、电容器的电压值和第二电源部的电压值的计算，可以高精度计算电机的绝缘电阻值。
这里，第一电源部是未接地的直流电源时，未设置第一开关部。此外，也没有第一开关部将电力供给断开的工序。可是，其余的作用相同。
此外，按照本发明，用第二电源部的电压值测定通过电机的线圈的电流值。因此，即使为了绝缘电阻检测而使用电容器的电压值，也不必通过对电机进行驱动控制的开关元件的栅极驱动控制，将开关元件闭合。此外，可以将第二电源部的电流容量设定为绝缘电阻检测所必要的较小电流容量。因此，不存在测定时非常大的电流从电容器通过电机的绝缘劣化部而流入负侧的开关元件，从而不存在开关元件2次破损的危险，也不存在电机的绝缘劣化部进一步劣化的危险。
而且，按照本发明的电机控制装置的绝缘电阻检测方法，即使由自举电源或者高耐压IC进行对电机进行驱动控制的开关元件的驱动，也能够仅通过停止上述电源供给而应用上述方法。因此，通过和上述进行同样的计算，可以高精度计算电机的绝缘电阻值。
另外，这里，“第一开关”包括包含阻断器的所有开关。即使是与电池或者电源的端子接触的端子或者接点，也包括具有能从电源断开电力供给的结构的全部开关。此外，“直流供给部”当然不仅包括将交流转换为直流的电力转换器，也包括从直流向直流将电压等转换或维持的电力转换器。其中，作为第一电源使用直接连结的直流电源时，连接线、接点和端子等构成“直流供给部”。此外，称为“开关”的情况，除了上述的“开关”，只要能阻止电流，包括任意的开关。这种开关也包括机械性开关、继电器和半导体开关等。
如上所述，按照本发明的电机控制装置，可以提供开关元件不产生2次破损、电机也不发生进一步绝缘劣化、还能应用于包含自举电源或者高耐压IC的电机控制装置，而且提供能够高精度检测电机的绝缘电阻的电机控制装置。
附图说明
图1是表示本发明第一方式的电机控制装置的电路图。
图2是表示包含自举电源的本发明第二方式的电机控制装置的电路图。
图3是表示包含驱动开关元件的高耐压IC的本发明第三方式的电机控制装置的电路图。
图4是表示现有的电机控制装置的一例的电路图。
具体实施方式
在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。
实施例
图1表示本发明的第一方式。
另外，在以下的说明中，电流可包含电流值，电压可包含电压值，阻抗可包含阻抗值，此外电阻可包含电阻值。此外，上述的用语根据本领域技术人员的常识解释。此外，在没有特别说明的情况下，半导体的开关元件的栅极驱动电源使用通常的绝缘电源。因此，省略所述栅极驱动电源的具体说明。
电机控制装置Cont1包括：整流电路(直流供给部)SDC；由正侧的母线ML+和负侧的母线ML-组成的母线ML；平滑电容器(电容器)C1；由半导体开关元件TR1～TR6构成的逆变器；以及绝缘电阻计算部31。
在电机控制装置Cont1中，借助能将电力供给断开的电磁接触器(第一开关)MS从三相交流电源(第一电源部)S1供给的三相交流电压，通过整流电路(直流供给部)SDC全波整流。而后，向母线ML输出直流电压。
输出的直流电压通过连接在母线ML的正侧的母线ML+和负侧的母线ML-之间的平滑电容器(电容器)C1、C2平滑化。
供给至母线ML+和母线ML-的平滑化后的直流电压，供给至连接在正侧的母线ML+和负侧的母线ML-之间的由半导体开关元件TR1～TR6构成的逆变器。这样，利用对供给至母线ML+、ML-的直流进行逆转换而得到的交流，对电机1进行驱动。
电机控制装置Cont2包括：由正侧的母线ML+和负侧的母线ML-组成的母线ML；平滑电容器(电容器)C2；由半导体开关元件TR7～TR12构成的逆变器；以及绝缘电阻计算部32。
电机控制装置Cont2和电机控制装置Cont1一起，被供给来自整流电路SDC的直流电压。此外，利用由半导体开关元件TR7～TR12构成的逆变器，将供给至母线ML的直流逆转换为交流。这样，驱动电机2。
上述方式表示了应用于以电机1和电机2分别驱动单独的轴的方式构成的2轴驱动的结构。
电机控制装置Cont1的绝缘电阻计算部31包括：设置在母线ML中的负侧母线ML-和接地E之间的直流电源(第二电源部)S2；开关SW0(第一开关)；连接于负侧母线ML-和电机1的线圈L的电流检测电阻R1；以及检测控制部(电流检测部)41，根据电流检测电阻R1的电压检测电流，并控制绝缘电阻的检测动作，此外计算绝缘电阻值。
电机控制装置Cont2的绝缘电阻计算部32包括：连接于母线ML中的负侧母线ML-和电机2的线圈L的电流检测电阻R2；以及检测控制部(电流检测部)42，根据电流检测电阻R2的电压检测电流，此外计算绝缘电阻值。
电流检测电阻R1、R2分别仅连接于其轴的电机1或者2的U相、V相和W相的各相中的1相的线圈L即可。电机1、2的线圈L的电阻非常小。因此，能在任意相进行检测。
直流电源S2将在比平滑电容器C1、C2的电压低的电压范围内具有尽可能高的电压的电源，用于使接地E侧的电位高于负侧母线ML-。此外，以测量所必要的程度，使用微小电流容量的电源。
将直流电源S2的电压设定为低于平滑电容器C1、C2的电压是为了抑制在测量时从电机1、2的绝缘电阻Rm1、Rm2通过逆变器部的上臂(正侧)的半导体开关元件TR1～TR3、TR7～TR9的续流二极管Df向对平滑电容器C1、C2充电的方向流动的电流引起的绝缘电阻Rm1、Rm2的检测精度的降低。
在通常的电机控制时，在开关SW0断开的情况下，接通电磁接触器MS。而后，由逆变器进行各轴的电机控制。绝缘电阻检测时，电机控制装置Cont1、Cont2以如下方式动作。
全轴的电机控制动作停止、半导体开关元件TR1～TR12断开，而且电磁接触器MS被断开。而后，测量逆变器的直流电压VPN、电流检测电阻R1的电压VR1A和电流检测电阻R2的电压VR2A。
平滑电容器C1、C2的电压施加在构成逆变器的半导体开关元件TR1～TR12上，因此逆变器的直流电压VPN实质上和平滑电容器C1、C2的电压相等。由于所述的电压，电流从半导体开关元件TR1流向TR4。此外，电流流向电流检测电阻R1。同样电流从半导体开关元件TR7流向TR10。此外，电流流向电流检测电阻R2。
从正侧的半导体开关元件TR1流向TR4的电流以及从TR7流向TR10的电流是半导体开关元件的漏电流。在全部的相上同样流过漏电流。可是，通过着眼于连接电流检测电阻R1、R2的一相，可以求出电机的绝缘电阻。
设TR1、TR4各自的半导体开关元件的等效漏电阻为Rtr1。此外，TR7、TR10各自的半导体开关元件的等效漏电阻为Rtr2。以下的公式(1)、(2)成立。
(VPN－VR1A)/Rtr1＝VR1A/Rtr1+VR1A/R1···(1)
(VPN－VR2A)/Rtr2＝VR2A/Rtr2+VR2A/R2···(2)
接下来，将开关SW0接通，相对于负侧母线ML-，向接地E施加直流电源S2的电压VDC。而后，测量电流检测电阻R1的电压VR1B以及电流检测电阻R2的电压VR2B。
电机1存在绝缘劣化时，直流电源S2的电压通过电机的绝缘电阻Rm1施加到半导体开关元件TR4。而且，电流流向电流检测电阻R1和半导体开关元件TR4。
同样电机2存在绝缘劣化时，直流电源S2的电压通过电机的绝缘电阻Rm2施加到半导体开关元件TR10。而且，电流流向电流检测电阻R2和半导体开关元件TR10。
此外，平滑电容器C1、C2的电压即逆变器的直流电压VPN施加到半导体开关元件TR1、TR4。因此，电流从半导体开关元件TR1流向TR4。此外，电流也流向电流检测电阻R1。
同样，电流从半导体开关元件TR7流向TR10。此外，电流也流向电流检测电阻R2。
上述的从半导体开关元件TR1流向TR4的电流以及从TR7流向TR10的电流是上述的半导体开关元件的漏电流。可是，上述半导体开关元件的漏电流通常相比因电机的绝缘电阻的降低而流过的电流较小。因此，可以推断平滑电容器C1、C2的电压基本不会降低。
此时，以下的公式(3)、(4)成立。
(VPN－VR1B)/Rtr1+(VDC－VR1B)/Rm1＝VR1B/Rtr1+VR1B/R1···(3)
(VPN－VR2B)/Rtr2+(VDC－VR2B)/Rm2＝VR2B/Rtr2+VR2B/R2···(4)
电机1的绝缘电阻Rm1，可以通过求解所述公式(1)和公式(3)的联立方程式，以如下的公式求出。
Rm1＝R1(VDC－VR1B)(VPN－2VR1A)/{(VR1B－VR1A)VPN}···(5)
此外，电机2的绝缘电阻Rm2，可以通过求解所述公式(2)和公式(4)的联立方程式，以如下的公式求出。
Rm2＝R2(VDC－VR2B)(VPN－2VR2A)/{(VR2B－VR2A)VPN}···(6)
上述的计算由检测控制部41、42执行。另外，当然也可以通过检测1次电流检测电阻R1、R2各自的电压VR1A、VR2A，计算绝缘电阻值Rm1、Rm2。其中，还可以采用多次测定的两电压VR1A、VR2A中任意一方或双方的各种平均值。
采用这种各种平均值时，不仅减轻了因噪声等产生的异常值的影响，还可以得到更高精度的绝缘电阻值Rm1、Rm2。
而且，计算的绝缘电阻值Rm1、Rm2作为信息传递到用户装置。绝缘电阻值Rm1、Rm2的传递，可以采用任何手段。例如，上述电阻值可以通过有线通信或者无线通信传递。
得知绝缘电阻值Rm1、Rm2的用户，可以在所述的绝缘电阻值较低时判断产生了绝缘电阻的劣化。而且，根据接地对电机系统失灵的预测，可以预先更换电机等，因此能够抑制这种不妥的事故的发生。
绝缘电阻是否劣化的判断，可以使用适当的判断手段。例如，可以通过与由实验或者经验而知的值的比较，与使用正常产品最初设置电机控制装置时测定并记录或存储的初始值的比较，或者与安全基准以外的设定值的比较进行判断。
电机1、2的绝缘电阻Rm1、Rm2非常小，而且半导体开关元件TR1～TR12的负侧的半导体开关元件TR4～TR6、TR10～TR12短路破损时，电流从直流电源S2通过电机1、2的绝缘劣化部流向负侧的半导体开关元件TR4～TR6、TR10～TR12。可是，直流电源S2的电流容量和平滑电容器C1、C2比较起来可以非常小。因此，可以将流过的电流控制在微小电流。
因此，负侧的半导体开关元件TR4～TR6、TR10～TR12不存在2次破损的危险，进而不存在电机1、2产生绝缘劣化的危险。
上述方式中说明了使用两个电机1、2的2轴电机控制装置中的本发明的方式。但是，1轴或者3轴以上时也同样能应用本发明。即使在3轴以上的情况下，也与上述方式相同，仅在1轴上设置直流电源S2即可。
上述方式中使用三相交流电源S1作为第一电源部。但是，作为第一电源部，可以不使用三相交流电源，也可以使用单相交流电源。此外，上述方式中使用整流电路作为直流供给部。但是，也可以使用PWM转换器等电源可再生的电路。此时，在将PWM转换器停止后进行测量。
此外，取代交流电源，也可以使用电池等直流电源作为第一电源部。此外，也可以不使用电磁接触器。还可以使用开关。此外，通过安装电池、从电池向电机控制装置供电时，可以将电池安装时电连接的接点或者端子自身视为第一开关。
使用电池等直流电源作为第一电源、并且直流电源自身未接地时，原理上不需要第一开关。此时，直流电源的电压、平滑电容器的电压以及向由半导体开关元件构成的逆变器供给的直流电压基本相同。
而且，上述方式中作为电机控制装置Cont1、Cont2，使用由半导体开关元件组成的三相逆变器。其中，驱动单相电机时，也可以使用单相逆变器。另外，逆变器方式不限于上述方式。所述方式也可以是全桥式或半桥式。
接下来，作为本发明的第二方式，说明采用自举(bootstrap)电源的方式。
如图2所示，本方式适用于逆变器的正侧的半导体开关元件TR1～TR3、TR7～TR9的栅极驱动电源由自举电源B构成的情况。
作为电机控制装置Cont1的正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源使用的自举电源B，使用为负侧的半导体开关元件TR4～TR6用而设置的栅极驱动电源(第三电源部)S3、电阻Rb、二极管Db和电容器Cb，构成正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源。
利用负侧的半导体开关元件TR4～TR6的接通、断开的切换，从负侧的半导体开关元件用的栅极驱动电源S3通过电阻Rb和二极管Db对电容器Cb充电。从而，实现驱动正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极的栅极驱动电源。
此外，电机控制装置Cont2也同样构成。使用为负侧的半导体开关元件TR10～TR12用而设置的栅极驱动电源S3、电阻Rb、二极管Db和电容器Cb，构成正侧的半导体开关元件TR7～TR9的栅极驱动电源。栅极驱动电源的动作与所述电机控制装置Cont1的情况相同。
在本方式的电机控制装置Cont1中，以介于作为正侧的半导体开关元件TR1～TR3的栅极驱动电源使用的自举电源B与对其提供电源的为负侧的半导体开关元件TR4～TR6用而设置的栅极驱动电源S3之间的方式，设有断开电源的开关SW1。
同样，在电机控制装置Cont2中，以介于作为正侧的半导体开关元件TR7～TR9的栅极驱动电源使用的自举电源B与对其提供电源的为负侧的半导体开关元件TR10～TR12用而设置的栅极驱动电源S3之间的方式，设有断开电源的开关SW2。
正常的电机控制时，在开关SW0断开、SW1、SW2接通的情况下，电磁接触器MS接通。而且，利用由半导体开关元件TR1～TR12组成的逆变器，驱动各轴的电机1、2。
绝缘电阻检测时，全轴的电机控制动作停止。半导体开关元件TR1～TR12断开。而且，电磁接触器MS断开。开关SW1，SW2断开。而且，测量与平滑电容器C的电压相等的逆变器的直流电压VPN、电流检测电阻R1的电压VR1A和电流检测电阻R2的电压VR2A。
平滑电容器C的电压施加于构成逆变器的半导体开关元件TR1～TR12。因此，电流从半导体开关元件TR1流向TR4。此外，电流流向电流检测电阻R1。同样，电流从半导体开关元件TR7流向TR10。此外，电流流向电流检测电阻R2。
从半导体开关元件TR1流向TR4的电流，此外从半导体开关元件TR7流向TR10的电流，是上述半导体开关元件的漏电流。
开关SW1、SW2断开。因此，电流不会从负侧的半导体开关元件TR4～TR6和TR10～TR12用的栅极驱动电源S3，通过自举电源B的电阻Rb、二极管Db和电容器Cb流向绝缘电阻检测用的电流检测电阻R1、R2。
接着将开关SW0接通，相对于负侧母线ML-，向接地E施加直流电源S2的电压VDC。而且，测量电流检测电阻R1的电压VR1B和电流检测电阻R2的电压VR2B。
电机1存在绝缘劣化时，直流电源S2的电压VDC通过电机的绝缘电阻Rm1施加到负侧的半导体开关元件TR4，电流流向电流检测电阻R1和负侧的半导体开关元件TR4。
同样电机2存在绝缘劣化时，直流电源S2的电压VDC通过电机的绝缘电阻Rm2施加到负侧的半导体开关元件TR10。而且，电流流向电流检测电阻R2和负侧的半导体开关元件TR10。
此外，平滑电容器C的电压VPN施加到半导体开关元件TR1～TR12。因此，电流从半导体开关元件TR1流向TR4的同时，电流也流向电流检测电阻R1。同样，电流从半导体开关元件TR7流向TR10的同时，电流也流向电流检测电阻R2。
上述的从半导体开关元件TR1流向TR4的电流以及从TR7流向TR10的电流是上述半导体开关元件的漏电流。
可是，从半导体开关元件TR1向TR4的漏电流以及从TR7向TR10的漏电流，相比因电机的绝缘电阻Rm1、Rm2的降低而流动的电流较小。因此，平滑电容器C的电压基本不下降。从上述的测量结果可以和上述本发明的方式1同样，从所述公式(5)和公式(6)求出电机1、2的绝缘电阻Rm1、Rm2。
另外，开关SW1、SW2插入在将三相同时接通－断开的位置。但是，栅极驱动电源也可以构成为能将开关SW1、SW2插入任意的相。
此外，本方式表示了电机控制装置Cont1、Cont2都是自举电源B的情况。但是，电机控制装置Cont2为自举电源B、电机控制装置Cont1的栅极电源为通常的绝缘电源时等，除了不需要开关SW1，也同样能检测绝缘电阻。
接下来，作为本发明的第三方式，说明采用高耐压IC驱动电源的方式。
如图3所示，所述方式的本发明应用于通过高耐压IC传送逆变器的正侧的半导体开关元件TR1～TR3和TR7～TR9的栅极控制信号的情况。
通常的电机控制时，在开关SW0断开、SW1、SW2接通的情况下，电磁接触器MS接通。而且，利用由开关元件TR1～TR12组成的逆变器，驱动各轴的电机1、2。
绝缘电阻检测时，全轴的电机控制动作停止。半导体开关元件TR1～TR12断开。而且，电磁接触器MS断开。开关SW1、SW2断开。而且，测量与平滑电容器C的电压相等的逆变器的直流电压VPN、电流检测电阻R1的电压VR1A以及电流检测电阻R2的电压VR2A。
平滑电容器C的电压施加到构成逆变器的半导体开关元件TR1～TR12。因此，电流从半导体开关元件TR1流向TR4。此外，电流流向电流检测电阻R1。
同样电流从半导体开关元件TR7流向TR10。此外，电流流向电流检测电阻R2。从半导体开关元件TR1流向TR4的电流以及从TR7流向TR10的电流，是上述半导体开关元件的漏电流。
开关SW1、SW2断开。因此，电流不会从负侧的半导体开关元件TR4～TR6和TR10～TR12用的栅极驱动电源S3，通过高耐压IC的电源流向绝缘电阻检测用的电流检测电阻R1、R2。
接着开关SW0接通。而且，相对于负侧母线ML-，向接地E施加直流电源S2的电压VDC。而且，测量电流检测电阻R1的电压VR1B以及电流检测电阻R2的电压VR2B。
从上述的测量结果可以与所述本发明的第一和第二方式同样，通过所述公式(5)、公式(6)求出电机1、电机2的绝缘电阻Rm1、Rm2。
另外，开关SW1、SW2插入在将三相同时接通/断开的位置。但是，高耐压IC的栅极驱动电源也可以构成为能将开关SW1、SW2插入任意的相。
可以组合使用自举电源和高耐压IC双方。此时，也和所述方式2、3同样，设置的开关SW1、SW2断开从栅极驱动电源向自举电源和高耐压IC双方的连接通道。这样，可以检测电机1、2的绝缘电阻Rm1、Rm2。
当然，作为栅极驱动电源，可以与通常的绝缘电源使用的开关元件组合并应用。
以上，说明了本发明的各实施方式。但是，本发明的范围不限于说明中的具体实施方式。权利要求包含的方式全部包含在本实施方式中。此外，各用语和说明并非用于限定权利要求的范围。
出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (9)

1.一种电机控制装置，其特征在于包括：
第一电源部；
第一开关，能将来自所述第一电源部的电力供给断开；
直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；
电容器，连接于所述母线；
开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制；
第二电源部，一端连接于所述母线，另一端借助第二开关接地；
电流检测部，检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的电流值；以及
绝缘电阻计算部，根据通过所述第一开关部断开所述电力供给且在所述第二开关的断开时和闭合时分别由所述电流检测部检测的电流值、所述电容器的电压值、所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
2.一种电机控制装置，其特征在于包括：
第一电源部，是未接地的直流电源；
直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；
电容器，连接于所述母线；
开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制；
第二电源部，一端连接于所述母线，另一端借助第二开关接地；
电流检测部，检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的电流值；以及
绝缘电阻计算部，根据所述第二开关的断开时和闭合时分别由所述电流检测部检测的电流值、所述电容器的电压值、所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于，
至少一个所述电机的所述开关元件包含自举电源，
具备第三开关，所述第三开关断开时将对所述自举电源的电源供给断开，
所述电流检测部在所述第三开关断开时检测电流值。
4.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于，
至少一个所述电机的所述开关元件包含传送栅极控制信号的用于栅极驱动的高耐压IC，
具备第三开关，所述第三开关断开时将对所述高耐压IC的电源供给断开，
所述电流检测部在所述第三开关断开时，计算关于所述至少一个所述电机的电流值。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电机控制装置，其特征在于，
所述第二电源部的负侧或者正侧的一端连接于所述母线，并且其另一端接地，
所述第二电源部的电压设定为低于所述电容器的电压。
6.一种电机控制装置的绝缘电阻检测方法，所述电机控制装置包括：
第一电源部；
第一开关，能将来自所述第一电源部的电力供给断开；
直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；
电容器，连接于所述母线；以及
开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制，
所述电机控制装置的绝缘电阻检测方法的特征在于，包括：
由所述第一开关将电力供给断开，
将一端连接于所述母线、另一端借助第二开关接地的第二电源部的所述第二开关断开，
由电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第一电流值，
将所述第二开关闭合，
由所述电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第二电流值，
根据检测的所述第一电流值和所述第二电流值、所述电容器的电压值和所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
7.一种电机控制装置的绝缘电阻检测方法，所述电机控制装置包括：
第一电源部，是未接地的直流电源；
直流供给部，将来自所述第一电源部的电力向母线输出；
电容器，连接于所述母线；以及
开关元件，将供给所述母线的直流转换为交流对电机进行驱动控制，
所述电机控制装置的绝缘电阻检测方法的特征在于，包括：
将一端连接于所述母线、另一端借助第二开关接地的第二电源部的所述第二开关断开，
由电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第一电流值，
将所述第二开关闭合，
由所述电流检测部检测所述电机的线圈与连接于所述第二电源部的所述母线之间的第二电流值，
根据检测的所述第一电流值和所述第二电流值、所述电容器的电压值和所述第二电源部的电压值，计算所述电机的绝缘电阻值。
8.根据权利要求6或7所述的电机控制装置的绝缘电阻检测方法，其特征在于，
所述电机控制装置还具备：具有至少一个自举电源的所述开关元件；以及在断开时将对所述自举电源的电源供给断开的第三开关，
在所述第三开关断开时进行检测所述第一电流值的工序以及检测所述第二电流值的工序。
9.根据权利要求6或7所述的电机控制装置的绝缘电阻检测方法，其特征在于，
所述电机控制装置还具备：具有传送栅极控制信号且驱动栅极的至少一个高耐压IC的所述开关元件；以及在断开时将对所述高耐压IC的电源供给断开的第三开关，
在所述第三开关断开时进行检测所述第一电流值的工序以及检测所述第二电流值的工序。
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