CN113728545A - 控制装置和故障判定方法 - Google Patents

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CN113728545A CN202080027223.0A CN202080027223A CN113728545A CN 113728545 A CN113728545 A CN 113728545A CN 202080027223 A CN202080027223 A CN 202080027223A CN 113728545 A CN113728545 A CN 113728545A
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早坂圭介
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Abstract

本发明的控制装置在不设置直流电流传感器的情况下判定交流电流传感器的故障相。本发明的控制装置通过向电动机提供从直流转换成三相交流的电力的逆变器电路来控制所述电动机，在所述逆变器电路的输出设置有用于检测三相交流的各相的交流电流的电流传感器，所述控制装置使用用于控制所述逆变器电路的开关的PWM信号的占空比值、由所述电流传感器检测出的三相中的两相的交流电流值来计算各个推定直流电流值，并基于计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障。

Description

控制装置和故障判定方法
技术领域
本发明涉及一种电动机控制装置，尤其是涉及电流传感器的故障判定。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，存在以下现有技术。专利文献1(日本专利特开2017-208893号公报)记载了一种逆变器控制装置，该逆变器控制装置控制逆变器电路，根据占空比值和交流电流传感器输出的交流电流传感器值来计算推定直流电流值，根据上述推定直流电流值和直流电流传感器输出的直流电流传感器值进行上述直流电流传感器的诊断(参照摘要)。
另外，专利文献2(日本专利特开2009-303283号公报)中记载了一种电动机控制装置，该电动机控制装置更恰当地判定在运动的状态下检测相电流的传感器中产生的偏移，并校正该偏移(参照摘要)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017－208893号公报
专利文献2：日本专利特开2009－303283号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如专利文献1所述，在控制旋转电机的逆变器中安装有交流电流传感器和直流电流传感器，但直流电流传感器仅用于诊断用途，不用于旋转电机的控制，因此要求通过削减直流电流传感器来降低成本。能通过使用交流电流传感器的传感器值和提供给功率模块的栅极信号来推定直流电流值，以代替利用直流电流传感器测量出的直流电流值。然而，当交流电流传感器发生故障时，存在交流电流传感器值和直流电流推定值同时为异常值的问题。
此外，逆变器通过三相和诊断、范围诊断来诊断交流电流传感器的故障，但两种方式都难以准确地检测增益故障。为了削减直流电流传感器，需要检测交流电流传感器的增益故障。
解决技术问题所采用的技术方案
如下所述，示出本申请公开的发明的代表性的一个例子。即，一种控制装置，通过向电动机提供从直流转换成三相交流的电力的逆变器电路来控制所述电动机，其特征在于，在所述逆变器电路的输出设置有用于检测三相交流的各相的交流电流的电流传感器，所述控制装置使用用于控制所述逆变器电路的开关的PWM信号的占空比值、由所述电流传感器检测出的三相中的两相的交流电流值来计算各个推定直流电流值，并基于计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障。
发明效果
根据本发明的一个方式，能在不设置直流电流传感器的情况下判定交流电流传感器的故障相。上述以外的问题、结构及效果通过以下实施例的说明来进一步明确。
附图说明
图1是示出本发明的实施例的功率转换装置及其周围装置的结构例的图。
图2是示出本发明的实施例的逆变器电路的内部的结构例的图。
图3是由实施例1的交流电流传感器增益故障判定部执行的交流电流传感器增益故障判定处理的流程图。
图4是实施例1的数据处理1的流程图。
图5是实施例1的数据处理2的流程图。
图6是实施例1的数据处理3的流程图。
图7是表示实施例1的增益故障判定表1的结构例的图。
图8是表示实施例1的增益故障判定表2的结构例的图。
图9是表示实施例1的增益故障判定表3的结构例的图。
图10是表示实施例1的增益故障判定表4的结构例的图。
图11是表示U相的交流电流传感器发生故障时的电流波形的图。
图12是表示实施例2的增益故障判定表5的结构例的图。
图13是表示实施例3的增益故障判定表6的结构例的图。
具体实施方式
以下，使用附图说明实施例。在以下实施例中，将说明用于判定交流电流传感器的故障相的旋转电机控制系统。
<实施例1>
图1是示出本发明的实施例的功率转换装置1及其周围装置的结构例的图。
功率转换装置1将从直流电源3获得的直流电力转换为交流电力，并驱动电动机2。功率转换装置1还具有将电动机2的动力转换为直流电力并对直流电源3充电的功能。直流电源3是用于驱动电动机2的电池等电源。从直流电源3供给的直流电流中，直流电流从直流电源3的正极流向功率转换装置1的方向为正，相反方向为负。
电动机2是在内部具有三个绕组的三相电动机。用于测量旋转角度的角度传感器(未图示出)搭载在电动机2上，角度传感器将测量到的电动机2的旋转角度作为角度传感器值输出到功率转换装置1。
功率转换装置1包括控制装置15、驱动电路22、逆变器电路9、交流电流传感器14a～14c、电压传感器10和交流电流传感器增益故障判定部25。
电压传感器10是用于测量直流电源3的输出电压的传感器，并且将测量到的电压值作为电压传感器值输出到控制装置15。
交流电流传感器14a～14c是用于测量在电动机2的各相(U相、V相、W相)中流过的交流电流的传感器。交流电流传感器14a测量在U相中流过的交流电流值Iu，并将交流电流传感器值Ius输出到控制装置15。同样地，交流电流传感器14b测量在V相中流过的交流电流值Iv，并将交流电流传感器值Ivs输出到控制装置15。交流电流传感器14c测量在W相中流过的交流电流值Iw，并将交流电流传感器值Iws输出到控制装置15。交流电流中，交流电流从功率转换装置1流向电动机2的方向为正，相反方向为负。
在本实施例中，交流电流传感器14a～14c设置在功率转换装置1内，但是也可以设置在功率转换装置1外(例如，在功率转换装置1与电动机2之间或电动机2的内部)。
控制装置15与功率转换装置1外部的电子控制装置(未图示出)通信，并从其它电子控制装置接收电动机2的目标转矩。控制装置15基于该目标转矩通过驱动电路22控制逆变器电路9，并驱动电动机2。此外，当判定在功率转换装置1内部发生了故障时，控制装置15向外部的异常通知装置4输出异常通知信号。
控制装置15在内部具有通信电路(未图示出)、电动机速度计算部23、目标电流计算部17、占空比计算部19、PWM信号生成部21和交流电流传感器增益故障判定部25。
电动机速度计算部23根据电动机内的角度传感器值的变化计算电动机转速，并将计算出的电动机速度值输出到目标电流计算部17。
目标电流计算部17使用目标转矩、电压传感器值和由电动机速度计算部23输出的电动机速度值来计算应当流向电动机2的电流值，并将该电流值作为目标电流值输出到占空比计算部19。该目标电流值包括d轴目标电流值和q轴目标电流值的信息。
占空比计算部19基于由目标电流计算部17输出的目标电流值和交流电流传感器值Ius、Ivs、Iws，计算U相占空比值Du、V相占空比值Dv和W相占空比值Dw，并将它们输出到PWM信号生成部21和交流电流传感器增益故障判定部25。U相占空比值Du表示U相上臂功率半导体90a的导通时间比例，与U相上臂功率半导体成对的U相下臂功率半导体90b的导通时间比例用1-Du表示。同样地，V相占空比值Dv表示V相上臂功率半导体90c的导通时间比例，V相下臂功率半导体90d的导通时间比例用1-Dv表示。W相占空比值Dw表示W相上臂功率半导体90e的导通时间比例，W相下臂功率半导体90f的导通时间比例用1-Dw表示。
在图2中说明上臂和下臂的划分。
PWM信号生成部21在内部具有计时器(未图示出)，并且基于该计时器值、U相占空比值Du、V相占空比值Dv和W相占空比值Dw生成PWM(脉宽调制)信号，并将其输出到驱动电路22。
此外，PWM信号生成部21控制PWM信号，使得当从交流电流传感器增益故障判定部25输出异常通知信号时，不驱动电动机2。不驱动电动机2的状态例如是逆变器电路9内的六个功率半导体全部截止的状态(在本实施例中称为续流状态)。作为其它示例，还有六个功率半导体中上臂的三个功率半导体导通而下臂的三个功率半导体截止的状态(在本实施例中称为上臂主动短路状态)，或者相反，上臂的三个功率半导体截止而下臂的三个功率半导体导通的状态(在本实施例中称为下臂主动短路状态)。
交流电流传感器增益故障判定部25判定交流电流传感器14a～14c的故障，并且在内部具有推定直流电流计算部26和判定部28。交流电流传感器增益故障判定部25由包括运算装置、存储器和输入输出装置的计算机(微型计算机)构成。
运算装置包括处理器并执行存储在存储器中的程序。运算装置执行程序来进行的处理的一部分也可以由其他的运算装置(例如FPGA(Field Programable Gate Array：现场可编程门阵列)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等硬件)来执行。
存储器包括作为非易失性存储元件的ROM和RAM。ROM存储不变的程序(例如BIOS)等。RAM是DRAM(动态随机存取存储器)那样的高速且易失性存储元件和SRAM(静态随机存取存储器)那样的非易失性存储元件，存储由运算装置执行的程序和在执行程序时使用的数据。
输入输出装置是根据规定的协议向外部发送交流电流传感器增益故障判定部25的处理内容或从外部接收数据的接口。
由运算装置执行的程序存储在作为交流电流传感器增益故障判定部25的非临时存储介质的非易失性存储器中。
推定直流电流计算部26基于各相的占空比值Du、Dv、Dw和交流电流传感器值Ius、Ivs、Iws来计算四个推定直流电流值以及三相和电流值，并将它们输出到判定部28。判定部28使用四个推定直流电流值以及三相和电流值来判定交流电流传感器14a～14c的增益故障的大/小和故障相，并向故障通知装置和PWM信号生成部21输出故障通知信号。具体地，判定部28通过图3至图6所示的处理，计算四个推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3、Idce4以及三相和电流值Isum，使用它们执行数据处理1、2、3，对判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3进行计数，并使用计数得到的判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3来判定交流电流传感器14a～14c的故障相以及是增益大故障还是增益小故障。
驱动电路22接收从PWM信号生成部21输出的PWM信号，并输出用于切换逆变器电路9的功率半导体的导通/截止的驱动信号。
图2是示出本发明的实施例的逆变器电路9的内部的结构例的图。
逆变器电路9具有滤波电容器92和六个功率半导体90a～90f。
功率半导体90a～90f根据从驱动电路22输入的驱动信号进行导通和截止的切换，从而对直流电力和交流电力进行转换。功率半导体90a～90f例如由功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)等构成。在本实施例中，图中上侧的三个功率半导体统称为上臂，下侧的三个功率半导体统称为下臂。
滤波电容器92是用于对功率半导体90a～90f导通/截止而产生的电流进行滤波，并且抑制从直流电源3提供到功率转换装置1的直流电流的纹波。滤波电容器92例如由电解电容器或薄膜电容器构成。
图3是由实施例1的交流电流传感器增益故障判定部25执行的交流电流传感器增益故障判定处理的流程图。在规定的定时(例如，以规定时间间隔)重复执行图3所示的交流电流传感器增益故障判定处理。
首先，交流电流传感器增益故障判定部25获取交流电流传感器值Ius、Ivs、Iws(S101)。
然后，推定直流电流计算部26根据各相的PWM信号的占空比值Du、Dv、Dw和交流电流传感器值Ius、Ivs、Iws，使用下式计算推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3、Idce4，并且计算三相和电流值Isum，并将其输出到判定部28(S102)。
Idce1＝(-Ivs-Iws)×Du+Ivs×Dv+Iws×Dw
Idce2＝Ius×Du+(-Ius-Iws)×Dv+Iws×Dw
Idce3＝Ius×Du+Ivs×Dv+(-Ius-Ivs)×Dw
Idce4＝(-Ivs-Iws)×Du+(-Ius-Iws)×Dv+(-Ius-Ivs)×Dw
Isum＝Ius+Ivs+Iws
判定部28使用推定直流电流值Idce1、Idce4以及三相和电流值Isum执行数据处理1，并计算判定参数1Njudg1(S103)。后面将参照图4描述数据处理1的详细情况。
判定部28使用推定直流电流值Idce2、Idce4以及三相和电流值Isum执行数据处理2，并计算判定参数2Njudg2(S104)。后面将参照图5描述数据处理2的详细情况。
判定部28使用推定直流电流值Idce3、Idce4以及三相和电流值Isum执行数据处理3，并计算判定参数3Njudg3(S105)。后面将参照图6描述数据处理3的详细情况。
判定部28对判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3进行一定时间的计数(S106)，判定故障相和增益故障模式(S107)。可以采用各种方法来判定故障相和增益故障模式，但是通过使用例如增益故障判定表(参照图7、图8、图9、图10)，能根据判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3的增加/减少的趋势来判定故障相和增益故障模式。此外，可以通过使用以判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3作为输入，并且输出故障相和增益故障模式的函数来判定故障相和增益故障模式，或者可以通过使用基于人工智能的故障判定模型来判定故障相和增益故障模式。
图4是实施例1的数据处理1的流程图。
判定部28使用推定直流电流值Idce1、Idce4以及三相和电流值Isum来执行数据处理1。判定部28首先判定三相和电流值Isum是正还是负(S111)。当三相和电流值Isum为“正”时，判定是否符合判定式1-1(S112)，当符合判定式1-1时，将判定参数Njudge1增加1(S113)，当不符合判定式1-1时，什么也不处理。
判定式1-1：Idce1-Idce4>Isum+Ihys
另一方面，当三相和电流值Isum为“负”时，判定是否符合判定式1-2(S114)，当符合判定式1-2时，将判定参数Njudge1减少1(S115)，当不符合判定式1-2时，什么也不处理。
判定式1-2：Idce1-Idce4<Isum-Ihys
另外，判定阈值Ihys可以是固定值，也可以将转矩指令值变化量ΔTcmd、电动机转速ω、直流电压值Vdc和功率转换效率η作为变量，使用下式来计算目标直流电流的变化量，并使用由计算出的值进行校正后的值作为判定阈值Ihys。通过使用目标直流电流的变化量对判定阈值进行校正，能跟随由指令引起的电流的急剧变化。
判定阈值＝Ihys+((ΔTcmd×ω)/(η×Vdc))
图5是实施例1的数据处理2的流程图。
判定部28使用推定直流电流值Idce2、Idce4以及三相和电流值Isum来执行数据处理2。判定部28首先判定三相和电流值Isum是正还是负(S121)。当三相和电流值Isum为“正”时，判定是否符合判定式2-1(S122)，当符合判定式2-1时，将判定参数Njudge2增加1(S123)，当不符合判定式2-1时，什么也不处理。
判定式2-1：Idce2-Idce4>Isum+Ihys
另一方面，当三相和电流值Isum为“负”时，判定是否符合判定式2-2(S114)，当符合判定式2-2时，将判定参数Njudge2减少1(S115)，当不符合判定式2-2时，什么也不处理。
判定式2-2：Idce2-Idce4<Isum-Ihys
另外，与上述内容相同地，判定阈值Ihys可以是固定值，也可以将转矩指令值变化量ΔTcmd、电动机转速ω、直流电压值Vdc和功率转换效率η作为变量，使用下式来计算目标直流电流的变化量，并使用由计算出的值进行校正后的值来作为判定阈值Ihys。通过使用目标直流电流的变化量对判定阈值进行校正，能跟随由指令引起的电流的急剧变化。
判定阈值＝Ihys+((ΔTcmd×ω)/(η×Vdc))
图6是实施例1的数据处理3的流程图。
判定部28使用推定直流电流值Idce3、Idce4以及三相和电流值Isum来执行数据处理3。判定部28首先判定三相和电流值Isum是正还是负(S131)。当三相和电流值Isum为“正”时，判定是否符合判定式3-1(S132)，当符合判定式3-1时，将判定参数Njudge3增加1(S133)，当不符合判定式3-1时，什么也不处理。
判定式3-1：Idce3-Idce4>Isum+Ihys
当三相和电流值Isum为“负”时，判定是否符合判定式3-2(S134)，当符合判定式3-2时，将判定参数Njudge3减少1(S135)，当不符合判定式3-2时，什么也不处理。
判定式3-2：Idce3-Idce4<Isum-Ihys
另外，与上述内容相同地，判定阈值Ihys可以是固定值，也可以将转矩指令值变化量ΔTcmd、电动机转速ω、直流电压值Vdc和功率转换效率η作为变量，使用下式来计算目标直流电流的变化量，并使用由计算出的值进行校正后的值作为判定阈值Ihys。通过使用目标直流电流的变化量对判定阈值进行校正，能跟随由指令引起的电流的急剧变化。
判定阈值＝Ihys+((ΔTcmd×ω)/(η×Vdc))
图7是表示实施例1的增益故障判定表1的结构例的图。
增益故障判定表1用于动力运行时。在增益故障判定表1中，对应于判定参数Njudg1、Njudg2和Njudg3的增加/减少趋势，记录交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。增益故障模式示出交流电流传感器14a～14c是输出大于真值的值的故障还是输出小于真值的值的故障，并且在正常状态下，交流电流传感器14a～14c的增益为1.0。判定部28在动力运行时，通过使用增益故障判定表1，根据在规定时间T1内计数得到的判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3的增加/减少趋势，判定动力运行时的交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。判定部28根据目标转矩判定是处于动力运行时还是处于再生时。例如，如果目标转矩为正，则处于动力运行时，如果目标转矩为负，则处于再生时。此外，判定部28可以通过推定直流电流来判定处于动力运行时还是处于再生时。例如，若一个以上推定直流电流为正，则处于动力运行时，若一个以上推定直流电流为负，则处于再生时。
图8是表示实施例1的增益故障判定表2的结构例的图。
增益故障判定表2与增益故障判定表1(图7)同样地用于动力运行时。在增益故障判定表2中，对应于判定参数Njudg1、Njudg2和Njudg3的增加/减少趋势，记录交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。当无法通过增益故障判定表1(图7)判定故障相和增益故障模式时，判定部28通过使用增益故障判定表2，根据在规定时间T2内计数得到的判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3的增加/减少趋势，判定动力运行时的交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。
即，在理想的判定参数的增加减少趋势下能通过增益故障判定表1(图7)进行判定，但是根据数据处理1～3的阈值、处理定时，有时并不符合增益故障判定表1中规定的条件，而用增益故障判定表2(图8)来进行判定则可能得到判定结果。
此外，可以将增益故障判定表1的判定条件和增益故障判定表2的判定条件整合，从而构成一个增益故障判定表。
图9是表示实施例1的增益故障判定表3的结构例的图。
在实施例1中，在动力运行时和再生时都能用相同的算法来进行判定处理。但是，由于推定直流电流值的变化趋势不同，因此需要在动力运行时和再生时使用不同的判定表。
增益故障判定表3用于再生时。在增益故障判定表3中，对应于判定参数Njudg1、Njudg2和Njudg3的增加/减少趋势，记录交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。判定部28通过使用增益故障判定表3，根据在规定时间T3内计数得到的判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3的增加/减少趋势，判定再生时的交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。
图10是表示实施例1的增益故障判定表4的结构例的图。
增益故障判定表4与增益故障判定表3(图9)同样地用于再生时。在增益故障判定表4中，对应于判定参数Njudg1、Njudg2和Njudg3的增加/减少趋势，记录交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。当无法通过增益故障判定表3(图9)判定故障相和增益故障模式时，判定部28通过使用增益故障判定表4，根据在规定时间T4内计数得到的判定参数Njudg1、Njudg2、Njudg3的增加/减少趋势，判定动力运行时的交流电流传感器14a～14c的故障相和增益故障模式。
即，在理想的判定参数的增加减少趋势下，能通过增益故障判定表3(图9)进行判定，但是根据数据处理1～3的阈值、处理定时，有时并不符合增益故障判定表3中规定的条件，而用增益故障判定表4(图10)来进行判定则可能得到判定结果。
此外，可以将增益故障判定表3的判定条件和增益故障判定表4的判定条件整合，从而构成一个增益故障判定表。
在上面说明的判定处理中，用于对判定参数Njudg1、Njudg2和Njudg3进行计数的规定时间T1至T4可以是不同时间，也可以是相同时间，只要T2是比T1更长的时间，并且T4是比T3更长的时间即可。
图11是表示U相的交流电流传感器14a发生故障时的电流波形的图。
U相电气角为360°时发生故障，在正常时理想情况下为0的三相和电流值Isum发生变化。虽然省略图示，但Idce1、Idce2、Idce3和Idce4也在不同步地改变，因此由虚线表示的Idce1-Idce4、由虚线表示的Idce2-Idce4和由点划线表示的Idce3-Idce4也开始改变。
当U相电气角在360°至540°之间时，Isum为正，因此Isum+Ihys为上限判定阈值，Idce1-Idce4不超过判定阈值(由点状图表示判定阈值内的区域)，但Idce2-Idce4在A点超过判定阈值，Idce3-Idce4在B点超过判定阈值。另外，U相电气角在540°至720°之间时，Isum为负，因此Isum―Ihys成为下限判定阈值，Idce1-Idce4在C点小于判定阈值。因此，在A点(U相电气角380°、740°、1100°)判定参数Njudg2加1，在B点(U相电气角460°、820°、1180°)判定参数Njudg3加1，在C点(U相电气角580°、940°、1300°)判定参数Njudg1减1。
如果将用于故障判定的规定时间设为3个周期，则判定参数Njudg1减3，判定参数Njudg2增3，判定参数Njudg3加3，因此若参照增益故障判定表1(图7)，则可知是U相的增益大故障。
当交流电流传感器14a～14c发生增益故障时，推定直流电流值和三相和电流值发生变化。在实施例1中，基于三相和电流值为零的原理，通过使用将一相或三相全部作为推定交流电流值计算出来的四个推定直流电流(Idce1～Idce4)和三相和电流值Isum来判定推定直流电流值的增加/减少趋势，从而能够判定增益故障的大/小以及故障相。
即，当U相的交流电流传感器14a发生故障时，不使用Ius计算的Idce1变为真值。Idce2、Idce3和Idce4以不同于真值的波形变化。因此，Idce1-Idec4与其他推定直流电流值的差分(Idce2-Idce4，Idce3-Idce4)以不同的趋势变化。通过以与三相和电流值Isum的偏差量来判定该变化，能判定交流电流传感器14a的故障。
如上所述，在本发明的实施例1中，基于各推定直流电流值的变化来判定交流电流传感器14a～14c的故障。具体地说，将推定直流电流值的差分(例如Idce1-Idec4)与三相和电流值Isum之间的偏差量同规定阈值Ihys进行比较。而且，在三个推定直流电流中的一个推定直流电流值(例如Idce1)的变化趋势与其他推定直流电流值(例如Idce2、Idce3)不同的情况下，将检测出在该变化趋势不同的推定直流电流值Idce1的计算中未使用的交流电流传感器值Ius的U相交流电流传感器14a判定为发生故障，因此能准确地判定交流电流传感器14a～14c的故障。即使交流电流传感器14a～14c的故障程度(增益差)较小，也能检测出交流电流传感器的故障。此外，即使交流电流传感器14a～14c的增益故障的程度改变，各推定直流电流值与三相和电流值之间的相对关系也不改变，因此能通过相同的算法进行判定。
<实施例2>
接着，对本发明的实施例2进行说明。在实施例2中，在图3的步骤S107中，比较推定直流电流的变动频率，判定交流电流传感器14a～14c的故障相。在实施例2中，判定故障相，但不判定增益故障模式。在下面的实施例2的说明中，主要说明与实施例1不同的地方，对具有与实施例1相同的功能的结构标注相同的标号，并且省略对它们的说明。
例如，当发生U相增益故障时，不使用U相的交流电流传感器14a的交流电流传感器值Ius计算出的推定直流电流值Idce1没有受到交流电流的频率变动的影响，但是使用U相的交流电流传感器14a的交流电流传感器值Ius计算出的推定直流电流值Idce2、Idce3的振幅与交流电流的频率成比例地变动。即，推定直流电流值Idce1与推定直流电流值Idce2、Idce3的变动频率不同。因此，根据频率判定推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的变化，从而判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
判定部28在规定时间T5内测量推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3，计算推定直流电流的变动频率F1、F2、F3，比较推定直流电流的变动频率F1、F2、F3的大小，并使用增益故障判定表5(参照图12)判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
当规定时间T5的测量结果中即使使用增益故障判定表5(参照图12)也没有符合的条件时，判定部28可以进一步在规定时间T6内测量推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3，重新计算推定直流电流的变动频率F1、F2、F3，并使用该结果进行重新判定。
图12是表示实施例2的增益故障判定表5的结构例的图。
在增益故障判定表5中，与推定直流电流的变动频率F1、F2、F3的大小关系相对应地记录交流电流传感器14a～14c的故障相。判定部28使用增益故障判定表5，比较在规定时间T5内的推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的变动频率F1、F2、F3的大小，判定变动频率最低的交流电流传感器14a～14c发生故障。
如上所述，根据本发明的实施例2，能通过简单的运算来判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
<实施例3>
接着，对本发明的实施例3进行说明。在实施例3中，在图3的步骤S107中，比较计算出的推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的最大值和最小值之差(峰-峰值)，从而判定交流电流传感器14a～14c的故障相。在实施例3中，判定故障相，但不判定增益故障模式。在下面的实施例23的说明中，主要说明与实施例1不同的地方，对具有与实施例1相同的功能的结构标注相同的标号，并且省略对它们的说明。
例如，当发生U相增益故障时，不使用U相的交流电流传感器14a的交流电流传感器值Ius计算的推定直流电流值Idce1的峰-峰值没有受到增益故障的影响，但是使用U相的交流电流传感器14a的交流电流传感器值Ius计算的推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的峰-峰值与增益故障的程度成比例地增加。即，当交流电流传感器14a～14c发生故障时，计算出的推定直流电流值的峰-峰值不同。因此，根据峰-峰值判定推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的变化，从而判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
判定部28在规定时间T7内测量推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3，计算推定直流电流的峰-峰值Idce1p-p、Idce2p-p、Idce3p-p，比较推定直流电流的峰-峰值Idce1p-p、Idce2p-p、Idce3p-p的大小，并使用增益故障判定表6(参照图13)判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
当规定时间T7的测量结果中即使使用增益故障判定表6(参照图13)也没有符合的条件时，判定部28可以进一步在规定时间T8内测量推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3，重新计算推定直流电流的峰-峰值Idce1p-p、Idce2p-p、Idce3p-p，并使用该结果进行重新判定。
图13是表示实施例3的增益故障判定表6的结构例的图。
在增益故障判定表6中，与推定直流电流的峰-峰值Idce1p-p、Idce2p-p、Idce3p-p之间的大小关系相对应地记录交流电流传感器14a～14c的故障相。判定部28使用增益故障判定表6，比较规定时间T7的推定直流电流值Idce1、Idce2、Idce3的峰-峰值Idce1p-p、Idce2p-p、Idce3p-p的大小，判定峰-峰值最小的交流电流传感器14a～14c发生故障。
如上所述，根据本发明的实施例3，能通过简单的运算来判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
如上所述，本发明的实施例的功率转换装置1的控制装置15是通过向电动机2提供从直流转换为三相交流的电力的逆变器电路9来控制电动机2的控制装置，在逆变器电路9的输出设置有用于检测三相交流的各相的交流电流的交流电流传感器14a～14c，控制装置15(交流电流传感器增益故障判定部25)使用用于控制逆变器电路的开关的PWM信号的占空比值、由电流传感器检测出的三相中的两相的交流电流值(Ius、Ivs、Iws中的任意两个)来计算三个推定直流电流值Idce1～Idce3，并且基于计算出的各推定直流电流值的变化来判定交流电流传感器14a～14c的故障，因此能在不设置直流电流传感器的情况下判定交流电流传感器的故障相和增益故障模式。即使交流电流传感器的故障程度(增益差)较小，也能检测出交流电流传感器的故障。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25通过将目标直流电流的变化量与预定的值相加而获得的值作为规定阈值，基于从推定直流电流值Idce1、Idce2和Idce3分别减去推定直流电流值Idce4后获得的值与三相和电流值Isum之差同进行了校正后的规定阈值之间的比较结果，判定交流电流传感器14a～14c发生故障的相和故障种类，因此通过使用目标直流电流的变化量对判定阈值进行校正，能跟随指令引起的电流的急剧变化。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25将计算出的各推定直流电流值的变化与第一判定表(增益故障判定表1、增益故障判定表3)进行核对,来判定交流电流传感器14a～14c发生故障的相和故障的种类即进行第一判定，在通过第一判定无法判定交流电流传感器14a～14c的故障的情况下，进行将计算出的各推定直流电流值的变化与第二判定表(增益故障判定表2、增益故障判定表4)进行核对来判定交流电流传感器14a～14c发生故障的相和故障的种类即进行第二判定，因而能够准确地判定交流电流传感器的故障，而与噪声的影响、增益故障的程度(增益差)无关。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25基于在第一时间内计算出的各推定直流电流值的变化来判定交流电流传感器14a～14c的故障即进行第三判定，在通过第三判定无法判定交流电流传感器14a～14c的故障时，基于在比第一时间要长的第二时间内计算出的各推定直流电流值的变化来判定交流电流传感器14a～14c的故障即进行第四判定，因而能够在短时间内准确地判定交流电流传感器的故障，而与噪声的影响、增益故障的程度(增益差)无关。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25针对计算出的推定直流电流值的频率最小的相，判定交流电流传感器14a～14c发生故障，因而能够通过简单的运算判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25针对计算出的推定直流电流值的最大值和最小值之间的差最小的相，判定电流传感器发生故障，因而能够通过简单的运算判定交流电流传感器14a～14c的故障相。
此外，交流电流传感器增益故障判定部25基于在第三时间内计算出的各推定直流电流值的频率来判定交流电流传感器14a～14c的故障即进行第五判定，在通过第五判定无法判定交流电流传感器14a～14c的故障时，基于在比第三时间要长的第四时间内计算出的各推定直流电流值的频率来判定交流电流传感器14a～14c的故障即进行第六判定，因而能够在短时间内准确地判定交流电流传感器的故障，而与噪声的影响、增益故障的程度(增益差)无关。
另外，本发明不限于上述实施例，包括在所附的权利要求书的主旨内的各种变形例和等同的结构。例如，所述实施例是为了便于理解本发明而进行的详细说明，并不限于要具备所说明的所有结构。另外，可以将某个实施例的结构的一部分替换成其它实施例的结构。另外，还可以将其它实施例的结构加入某个实施例的结构。
另外，对于各实施例的结构的一部分，也可以进行其它结构的追加、删除、替换。
另外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等，也可以将它们的一部分或全部例如通过集成电路设计等，从而用硬件来实现，也可以通过处理器解释并执行用于实现各个功能的程序，从而用软件来实现。
实现各功能的程序、表格、文件等的信息可以存储在存储器或硬盘、SSD(SolidState Drive：固态硬盘)等存储装置、或IC卡、SD卡、DVD等记录介质。
此外，示出了考虑到说明上所必须的控制线、信息线，但是并不限于是示出了安装上所必须的全部的控制线、信息线。实际上也可以认为几乎所有的结构都是互相连接的。
标号说明
1功率转换装置，2电动机，3直流电源，4异常通知装置，7角度传感器值，9逆变器电路，10电压传感器，14a～14c交流电流传感器，15控制装置，17目标电流计算部，19占空比计算部，21PWM信号生成部，22驱动电路，23电动机速度计算部，25交流电流传感器增益故障判定部，26推定直流电流计算部，28判定部，90a～90f功率半导体，92滤波电容器。

Claims (12)

1.一种控制装置，通过向电动机提供从直流转换成三相交流的电力的逆变器电路来控制所述电动机，其特征在于，
在所述逆变器电路的输出设置有用于检测三相交流的各相的交流电流的电流传感器，
所述控制装置使用用于控制所述逆变器电路的开关的PWM信号的占空比值、由所述电流传感器检测出的三相中的两相的交流电流值来计算三个推定直流电流值，
并基于计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
当三个所述推定直流电流值中的一个推定直流电流值的变化趋势不同于其他推定直流电流值时，将检测出在该变化趋势不同的推定直流电流值的计算中未使用的交流电流值的电流传感器判定为发生故障。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
设U相的PWM信号的占空比值为Du，V相的PWM信号的占空比值为Dv，W相的PWM信号的占空比值为Dw，U相的交流电流值为Ius，V相的交流电流值为Ivs，W相的交流电流值为Iws，
所述控制装置使用Du、Dv、Dw、Ivs和Iws计算第一推定直流电流值Idce1，
使用Du、Dv、Dw、Iws和Ius计算第二推定直流电流值Idce2，
使用Du、Dv、Dw、Ius和Ivs计算第三推定直流电流值Idce3，
使用Du、Dv、Dw、Ius、Ivs和Iws计算第四推定直流电流值Idce4，
基于通过从所述第一推定直流电流值Idce1、第二推定直流电流值Idce2和第三推定直流电流值Idce3分别减去所述第四推定直流电流值Idce4后获得的值与三相和电流值Isum之差同规定阈值Ihys之间的比较结果，来判定所述电流传感器发生故障的相和故障种类。
4.如权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
使用下式计算所述第一推定直流电流值Idce1、所述第二推定直流电流值Idce2、所述第三推定直流电流值Idce3和所述第四推定直流电流值Idce4，
当所述三相和电流值Isum为正并且符合判定式1-1时，使判定参数Njudge1增加1，
当所述三相和电流值Isum为负并且符合判定式1-2时，使判定参数Njudge1减少1，
当所述三相和电流值Isum为正并且符合判定式2-1时，使判定参数Njudge2增加1，
当所述三相和电流值Isum为负并且符合判定式2-2时，使判定参数Njudge2减少1，
当所述三相和电流值Isum为正并且符合判定式3-1时，使判定参数Njudge3增加1，
当所述三相和电流值Isum为负并且符合判定式3-2时，使判定参数Njudge3减少1，
基于在规定时间内的所述判定参数Njudge1、Njudge2、Njudge3的变化量来判定所述电流传感器发生故障的相和故障种类，
Idce1＝(-Ivs-Iws)×Du+Ivs×Dv+Iws×Dw
Idce2＝Ius×Du+(-Ius-Iws)×Dv+Iws×Dw
Idce3＝Ius×Du+Ivs×Dv+(-Ius-Ivs)×Dw
Idce4＝(-Ivs-Iws)×Du+(-Ius-Iws)×Dv+(-Ius-Ivs)×Dw
判定式1-1：Idce1-Idce4>Isum+Ihys
判定式1-2：Idce1-Idce4<Isum-Ihys
判定式2-1：Idce2-Idce4>Isum+Ihys
判定式2-2：Idce2-Idce4<Isum-Ihys
判定式3-1：Idce3-Idce4>Isum+Ihys
判定式3-2：Idce3-Idce4<Isum-Ihys。
5.如权利要求3或4所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置通过将目标直流电流的变化量与预定的值相加来校正所述规定阈值，
基于通过从所述第一推定直流电流值Idce1、所述第二推定直流电流值Idce2和所述第三推定直流电流值Idce3分别减去所述第四推定直流电流值Idce4后获得的值与所述三相和电流值Isum之差同校正后的所述规定阈值之间的比较结果，来判定所述电流传感器发生故障的相和故障种类。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
将计算出的各个所述推定直流电流值的变化与第一判定表进行核对来判定所述电流传感器发生故障的相和故障种类即进行第一判定，
在通过所述第一判定无法判定所述电流传感器的故障时，将计算出的各个所述推定直流电流值的变化与第二判定表进行核对来判定所述电流传感器发生故障的相和故障种类即进行第二判定。
7.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
基于在第一时间内计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障即进行第三判定，
在通过所述第三判定无法判定所述电流传感器的故障时，基于在比所述第一时间要长的第二时间内计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障即进行第四判定。
8.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
针对计算出的所述推定直流电流值的频率最小的相，判定为所述电流传感器发生了故障。
9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，
基于在第三时间内计算出的各个所述推定直流电流值的频率来判定所述电流传感器的故障即进行第五判定，
在通过所述第五判定无法判定所述电流传感器的故障时，基于在比所述第三时间要长的第四时间内计算出的各个所述推定直流电流值的频率来判定所述电流传感器的故障即进行第六判定。
10.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
针对计算出的所述推定直流电流值的最大值与最小值之差最小的相，判定为所述电流传感器发生了故障。
11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
基于在第五时间内计算出的各个所述推定直流电流值的最大值与最小值之差来判定所述电流传感器的故障即进行第七判定，
在通过所述第七判定无法判定所述电流传感器的故障时，基于在比所述第五时间要长的第六时间内计算出的各个所述推定直流电流值的最大值与最小值之差来判定所述电流传感器的故障即进行第八判定。
12.一种故障判定方法，是通过向电动机提供从直流转换成三相交流的电力的逆变器电路来控制所述电动机的控制装置所执行的电流传感器的故障判定方法，其特征在于，
在所述逆变器电路的输出设置有用于检测三相交流的各相的交流电流的电流传感器，
所述方法中，
所述控制装置使用用于控制所述逆变器电路的开关的PWM信号的占空比值、由所述电流传感器检测到的三相中的两相的交流电流值来计算各个推定直流电流值，
所述控制装置基于计算出的各个所述推定直流电流值的变化来判定所述电流传感器的故障。
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