DE102015102749B4

DE102015102749B4 - Motor-Antriebsvorrichtung mit Isolierungswiderstands-Bestimmungsfunktion und Verfahren zum Bestimmen eines Isolierungswiderstands von Motoren

Info

Publication number: DE102015102749B4
Application number: DE102015102749.6A
Authority: DE
Inventors: Masaya TATEDA; Hiroyasu Sato; Akira Hirai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: CN104901589A; US20150256116A1; CN104901589B; DE102015102749A1; JP6017481B2; JP2015169479A; US9762171B2

Abstract

Motor-Antriebsvorrichtung, umfassend:einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten;eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator (41) zu glätten;mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators (41) und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben;einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden;einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt;einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators (41) zu messen; undeinen Isolationswiderstandsdetektor (70), der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand zu bestimmen, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in einem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter (1) ausgeschaltet ist, der zweite Schalter (9) eingeschaltet ist, Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung ist eine neue US-Patentanmeldung, die den Vorteil von JP 2014-043136 , eingereicht am 5. März 2014, beansprucht, wobei der gesamte Inhalt von JP 2014-043136 hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motor-Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen des Isolationswiderstandes von Motoren, insbesondere in Zusammenhang mit einer Motor-Antriebsvorrichtung, die Funktionen zum korrekten Messen und Bestimmen eines Isolationswiderstandes von Motoren aufweist, sowie ein Verfahren zum Bestimmen eines Isolationswiderstandes von Motoren, ohne den Einfluss von Strömen, die durch Halbleiterschaltelemente in Wechselrichtereinheiten fließen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Konventionell sind Motor-Antriebsvorrichtungen bekannt, die eine Funktion zum Bestimmen des Isolationswiderstandes der Motorwicklung durch Anlegen einer Spannung aufweisen, die an einem Glättungskondensator in einer Gleichstrom- (DC) - Zwischenkreiseinheit zwischen der Motorwicklung (Wicklung) und der Masse geladen wird (z. B. das japanische Patent Nr. 5065192 ( JP 5065192B2 ), die hiernach als „Patentschrift 1“ bezeichnet wird und die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012 - 233826 ( JP 2012-233826A ), die hiernach als „Patentschrift 2“ bezeichnet wird). Patentschrift 1 offenbart eine Motor-Antriebsvorrichtung, die eine Isolationswiderstandsbestimmungsfunktion aufweist. Bei dieser konventionellen Motor-Antriebsvorrichtung wird nach dem Abschalten einer Wechselstrom- (AC) Stromversorgung durch einen Schalter, ein Glättungskondensator einer Gleichstromversorgung (Zwischenkreiseinheit), der mit der Wechselrichtereinheit verbunden ist, an seinem einen Ende mit der Masse verbunden, während mehrere mit dem anderen Ende des Glättungskondensators verbundene Halbleiterschaltelemente nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge eingeschaltet werden. Durch diesen Vorgang wird ein geschlossener Stromkreis, der aus dem Glättungskondensator, der Masse, der Motorwicklung und dem Halbleiterschaltelement im Ein-Zustand gebildet ist, geschaffen, um den Strom, der durch diesen geschlossenen Stromkreis fließt, mit einer Stromerfassungsschaltung zu bestimmen und den Isolationswiderstand eines Motors zu bestimmen.
Weiter offenbart die Patentschrift 1 ein Verfahren zum Bestimmen eines Isolationswiderstandes eines zu bestimmenden Motors in einer Motor-Antriebsvorrichtung, die mit mehreren Wechselrichtereinheiten ausgestattet ist, um mehrere Motoren anzutreiben. Zuerst wird ein willkürlicher zu bestimmender Motor aus mehreren Motoren ausgewählt und nur die Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheit, mit der der ausgewählte zu bestimmende Motor verbunden ist, eingeschaltet. Dann werden die Halbleiterschalter aller Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, ausgeschaltet belassen. Als Resultat wird ein geschlossener Stromkreis, der den Isolationswiderstand des zu bestimmenden Motors unter den mehreren Motoren passiert, gebildet, sodass der Isolationswiderstand des Bestimmungsziel-Motors bestimmt wird.
Patentschrift 2 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen des Isolationswiderstandes eines zu messenden Motors, das dem in der Patentschrift 1 ähnlich ist, mit dem ein Bestimmen des Isolationswiderstandes auch in einer Motor-Antriebsvorrichtung die Bootstrap-Schaltungen in den Antriebsschaltungen für Halbleiterschaltelemente in einem oberen Arm der Wechselrichtereinheit verwendet, realisierbar ist. Zuerst ist bei mindestens einem Paar von Halbleiterschaltelementen des oberen und unteren Arms in der Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, ein Schaltelement eingeschaltet, während das andere ausgeschaltet ist. Dann wird das Erste ausgeschaltet, während das Zweite eingeschaltet wird. Dieser Ein- und Ausschaltvorgang wird unter Verwendung eines PWM- (Pulsbreitenmodulation)-Signals mit der gleichen relativen Einschaltdauer wiederholt. Mit diesem Vorgang wird ein geschlossener Stromkreis, der den Isolationswiderstand der Motorwicklung des zu messenden Motors passiert, gebildet, um den Isolationswiderstand des zu messenden Motors basierend auf dem Strom, der durch diesen geschlossenen Stromkreis fließt, und der Spannung über dem Glättungskondensator zu bestimmen.
In der Patentschrift 1 werden die Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, zum Zeitpunkt der Messung im Ein-Zustand gehalten. Im Gegensatz dazu unterscheidet sich Patentschrift 2 dadurch, dass ein sich wiederholender Schaltvorgang ausgeführt wird oder die Halbleiterschaltelemente in den oberen und unteren Armen der Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, wechselweise unter Verwendung des PWM-Signals eingeschaltet werden.
In Patentschrift 2 besteht der Grund für den Schaltvorgang, bei dem die Halbleiterschaltelemente des oberen und unteren Arms wechselweise ein- und ausgeschaltet werden, daraus, dass das Halbleiterschaltelement des oberen Arms nicht mehr eingeschaltet werden kann es sei denn, dass die Bootstrap-Schaltung für das Halbleiterschaltelement des oberen Arms durch Einschalten des Halbleiterschaltelements des unteren Arms geladen wird, da die Ansteuerschaltung für das Halbleiterschaltelement des oberen Arms aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist.
Die Ausführungsform der Patentschrift 2 beschreibt, dass der Isolationswiderstand durch Anlegen einer positiven Stromversorgung vom Glättungskondensator an der Motorwicklung des zu messenden Motors während des Zeitraums, in dem das Halbleiterschaltelement des oberen Arms eingeschaltet ist, gemessen wird, und dann erfolgt der Ladevorgang der Bootstrap-Schaltung des Halbleiterschaltelements des oberen Arms während des Zeitraums, in dem das Halbleiterschaltelement des unteren Arms eingeschaltet ist.
Um den Isolationswiderstand zu messen, werden nur die Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheit, mit der der Motor, der als ein Bestimmungsziel ausgewählt ist, verbunden ist, eingeschaltet, während alle anderen Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, im Aus-Zustand gehalten werden. Auf diese Weise wird ein geschlossener Stromkreis, der durch den Isolationswiderstand des Bestimmungsziel-Motors unter den mehreren Motoren hindurchgeht, gebildet, um den Isolationswiderstand des Bestimmungsziel-Motors zu messen. Dies ist das gemeinsame Merkmal in Patentschrift 2 und in Patentschrift 1.
Im Stand der Technik, der in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 beschrieben ist, werden bei der Motor-Antriebsvorrichtung, die mehrere Zwischeneinheiten zum Antreiben mehrerer Motoren aufweist, die in den Wechselrichtereinheiten ursprünglich vorgesehenen Halbleiterschaltelemente als die Auswahlschalter verwendet, um einen Bestimmungsziel-Motor aus mehreren Motoren auszuwählen. Daher ist es nicht erforderlich, separat so viele Schalter wie die Anzahl an Motoren bereitzustellen, um ein Bestimmungsziel auszuwählen. Da der Isolationswiderstand bei den mehreren Motoren durch Verwenden von einer einzelnen Bestimmungsschaltung gemessen werden kann, sind die Verfahren des Standes der Technik weiter hervorragend in der Lage eine Messung mit einfachen und kostengünstigen Konfigurationen zu realisieren.
Jedoch bringen die Verfahren des Standes der Technik, die in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 beschrieben sind, das Problem mit sich, dass sich die Messgenauigkeit in einem Hochtemperaturzustand verringert, bei dem sich der Leckstrom durch Halbleiterschaltelemente erhöht, wenn in der Motor-Antriebsvorrichtung, die mehrere Wechselrichtereinheiten einschließt, welche mehrere Motoren antreiben, ein spezifischer Bestimmungsziel-Motor von mehreren Motoren ausgewählt wird, um den Isolationswiderstand zu messen, wenn auch nur ein anderer Motor als das Bestimmungsziel einen niedrigen Isolationswiderstand aufweist.
1 veranschaulicht eine Konfiguration einer Motor-Antriebsvorrichtung 1000, die zwei Wechselrichtereinheiten einschließt, um zwei Motoren gemäß dem Stand der Technik, der in der Patentschrift 1 offenbart ist, anzutreiben. Im Beispiel von 1 erfolgt die Beschreibung an einem Fall, wo ein erster Motor 1061 von den zwei Motoren als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, sodass der Isolationswiderstand des ersten Motors 1061 gemessen wird.
Die Verfahren zum Messen des Isolationswiderstands eines Motors unter Verwendung der konventionellen Motor-Antriebsvorrichtung sind wie folgt. Zunächst wird in 1 ein erster Schalter 1001 ausgeschaltet, um eine Wechselstromversorgung 1002 zu trennen, während alle Halbleiterschaltelemente (IGBTs) 10511 bis 10561, 10512 bis 10562 in allen Wechselrichtereinheiten 1051 und 1052 ausgeschaltet wurden. Dann wird ein zweiter Schalter 1009 eingeschaltet, sodass ein Minusseitenanschluss 1043 einer Zwischenkreiseinheit 1004 mit der Masse verbunden wird. 2 stellt eine Ersatzschaltung der Verbindung des Isolationswiderstandes zwischen den IGBTs und dem Motor im obigen Zustand dar.
Dann wird infolge der Auswahl des ersten Motors 1061 als ein Ziel für die Messung das IGBT 10511 der U-Phase des oberen Arms der ersten Wechselrichtereinheit 1051, mit der der erste Motor 1061 verbunden ist, eingeschaltet, um einen geschlossenen Stromkreis (angedeutet durch die gestrichelte Linie in 1) zu schaffen, der durch den Isolationswiderstand zwischen den Motorwicklungen 10611 bis 10631 des ersten zu messenden Motors 1061 und der Masse hindurchgeht, um dadurch den Strom, der durch den geschlossenen Stromkreis fließt, mittels eines Stromdetektors 1007 zu messen. Zur gleichen Zeit wird die Zwischenkreisspannung durch einen Spannungsdetektor 1008 gemessen, um den Isolationswiderstand zwischen dem Motor und der Masse von der gemessenen Spannung und dem gemessenen Strom zu bestimmen.
3 stellt die Ersatzschaltung zum Zeitpunkt dieser Isolationswiderstandsmessung dar. Da eines der IGBTs des oberen Arms (10511, 10531, 10551) in der ersten Wechselrichtereinheit 1051 vom Zustand, der in 2 veranschaulicht ist, in den Aus-Zustand gewechselt wird, ist 3 die Ersatzschaltung der Schaltung, die in 2 veranschaulicht ist, bei der der Ersatzisolationswiderstand RU-IGBT1 des IGBT des oberen Arms (10511, 10531, 10551) in der ersten Wechselrichtereinheit 1051 kurzgeschlossen ist.
In den 2 und 3 stellen RU-IGBT1 und RU-IGBT2 entsprechend die Ersatzisolationswiderstände von IGBTs des oberen Arms (10511, 10531, 10551) in der ersten Wechselrichtereinheit 1051 und IGBTs des oberen Arms (10512, 10532, 10552) in der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 in ihrem Aus-Zustand dar; RD-IGBT1 und RD-IGBT2 stellen entsprechend die Ersatzisolationswiderstände von IGBTs des unteren Arms (10521, 10541, 10561) in der ersten Wechselrichtereinheit 1051 und IGBTs des unteren Arms (10522, 10542, 10562) in der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 in ihrem Aus-Zustand dar; Rm1 und Rm2 stellen entsprechend die Isolationswiderstände zwischen den Motorwicklungen (10611 bis 10631) vom ersten Motor 1061 und zwischen den Motorwicklungen (10612 bis 10632) vom zweiten Motor 1062 und der Masse dar; und Rc stellt die Reihenschaltung eines Spannungsteilungswiderstandes 1072 des Stromdetektors 1007 und eines Stromerfassungswiderstandes 1071 als einen einzelnen Widerstand dar.
Im Fall von einem Dreiphasen-Wechselrichter zum Antreiben eines in 1 veranschaulichten Drehstrommotors schließt eine Wechselrichtereinheit drei Halbleiterschaltelemente (IGBTs) in jedem der oberen und unteren Arme ein. Die drei IGBTs des oberen Arms sowie des unteren Arms in einem Wechselrichter sind parallelgeschaltet, wobei ihre Kollektoranschlüsse mit der Zwischenkreiseinheit verbunden sind und ihre Emitteranschlüsse über die Motorwicklungen innerhalb des Motors verbunden sind. Daher sind die drei IGBTs im oberen Arm oder im unteren Arm im Wechselrichter in den Ersatzschaltungen in den 2 und 3 als ein einzelner Ersatzisolationswiderstand dargestellt.
Im Stand der Technik sind in der Motor-Antriebsvorrichtung, die mehrere Wechselrichtereinheiten einschließt, um mehrere Motoren anzutreiben, die Leckströme, die durch den Isolationswiderstand der anderen Motoren als dem Ziel für die Messung fließen, und die ausgeschalteten Halbleiterschaltelemente, die mit den Motoren verbunden sind, dem Messstrom überlagert, der durch den Stromdetektor fließt, wenn der Isolationswiderstand durch Auswählen eines spezifischen zu messenden Motors bestimmt wird. Als Resultat tritt das Problem auf, dass sich die Messgenauigkeit bei der Isolationswiderstandsmessung des spezifischen zu messenden Motors in einem Hochtemperaturzustand, bei dem sich Leckströme durch Halbleiterschaltelemente erhöhen, merklich verringert, insbesondere wenn die Motor-Antriebsvorrichtung eine große Anzahl von mit ihr verbundenen Motoren aufweist, und wenn die Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung gesenkt sind.
In der obigen Beschreibung, entspricht der Leckstrom, der durch das ausgeschaltete Halbleiterschaltelement im Beispiel eines IGBT fließt, dem Leckstrom, der vom Kollektor zum Emitter fließt, wenn das IGBT im Aus-Zustand ist.
Dieser Leckstrom im Aus-Zustand ist als eine elektrische Eigenschaft definiert, die durch das Symbol I_CES im IGBT dargestellt ist, und wird „Kollektor-Emitter-Leckstrom“ genannt. Der Kollektor-Emitter-Leckstrom (I_CES) ist als der Leckstrom definiert, der vom Kollektor zum Emitter fließt, wenn das Gate und der Emitter kurzgeschlossen sind, d. h., wenn die Nennspannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter angelegt ist, wobei das IGBT gänzlich abgeschaltet ist.
Der IGBT-Kollektor-Emitter-Leckstrom (I_CES) ist in hohem Maße von der Temperatur abhängig und speziell erhöht sich der Leckstrom I_CES exponentiell mit einem Temperaturanstieg.
Die Eigenschaft des Ansteigens des Leckstroms im Aus-Zustand bei einem Temperaturanstieg ist nicht auf IGBTs begrenzt, sondern es ist bekannt, dass eine ähnliche Eigenschaft auch bei anderen Halbleiterschaltelementen wie MOS-FETS und dergleichen anzutreffen ist. Beispielsweise ist die ähnliche elektrische Eigenschaft im Fall eines MOS-FET als der Leckstrom zwischen Drain und Source im Aus-Zustand definiert, was durch das Symbol IDSS dargestellt wird.
Generell liegt der Grund, weshalb ein Ansteigen des Leckstroms I_CES bei IGBTs zur Verwendung bei Wechselrichtern für den Motorantrieb als ein Problem angesehen wird, hauptsächlich im Verlustanstieg. Wenn jedoch IGBTs in der Wechselrichtereinheit als die Wahlschalter für den zu messenden Motor bezüglich des Isolationswiderstands wie im Stand der Technik, der in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 offenbart ist, verwendet werden, verursacht selbst ein Leckstrom I_CES bis hinunter zu einigen zehn µA, der kein Problem im Hinblick auf Verlust verursacht, eine Verschlechterung der Messgenauigkeit bei der Isolationswiderstandsmessung von Motoren nach dem Stand der Technik.
Wie aus 3 ersichtlich, besteht das Problem des Standes der Technik speziell darin, dass ein Teil des Leckstroms, der durch das ausgeschaltete Halbleiterschaltelement RU-IGBT2 fließt, das mit dem zweiten anderen Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, der dem tatsächlichen zu messenden Strom (die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 3), der durch den Isolationswiderstand Rm1 zwischen dem ersten zu messenden Motor und der Masse fließt, überlagert ist, mittels des Isolationswiderstandes Rm2 des zweiten anderen Motors als das Ziel für die Messung (die strichpunktierte Linie mit Pfeilen in 3) direkt in den Stromdetektor 1007 fließt.
Wenn das Halbleiterschaltelement ein idealer Auswahlschalter ist, kann davon ausgegangen werden, dass die anderen Motoren als das Ziel für die Messung und die Zwischenkreiseinheit durch die ausgeschalteten Halbleiterschaltelemente getrennt sind, sodass kein Strom fließt, solange die Halbleiterschaltelemente in den Aus-Zustand versetzt sind. Da jedoch das tatsächliche Halbleiterschaltelement selbst in seinem Aus-Zustand einen Leckstrom auf einem Niveau zulässt, das die Messgenauigkeit der Isolationswiderstandsmessung beeinflusst, wenn eine Spannung in einem Hochtemperaturzustand angelegt wird, ist große Vorsicht notwendig.
Der Leckstrom, der einen Messfehler erzeugt, fließt durch das Halbleiterschaltelement RU-IGBT2 der Wechselrichtereinheit, die mit dem zweiten anderen Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, und den Isolationswiderstand Rm2 des zweiten anderen Motors als das Ziel für die Messung wie veranschaulicht in 3. Selbst im Stand der Technik wird dementsprechend die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandes Rm1 des ersten zu messenden Motors nicht so niedrig, dass ein praktisches Problem entsteht, wenn der addierte Isolationswiderstand des Isolationswiderstandes Rm2 des zweiten anderen Motors als das Ziel für die Messung und der Ersatzisolationswiderstand des Halbleiterschaltelements RU-IGBT2, das mit dem zweiten Motor verbunden ist, verglichen mit dem Isolationswiderstand Rm1 des ersten zu messenden Motors ausreichend hoch ist.
In Anbetracht des Verwendungszwecks des genauen Messens des Isolationswiderstands von jedem Motor durch Umschalten des Ziels für die Messung für alle mehreren Motoren und Identifizieren, ob es irgendeinen Motor gibt, der einen verringerten Isolationswiderstand aufweist, wird im praktischen Betrieb davon ausgegangen, dass es viele Fälle gibt, bei denen es einige Motoren gibt, die unter den mehreren Motoren einen verringerten Isolationswiderstand aufweisen. Wenn es einen Motor gibt, der einen verringerten Isolationswiderstand aufweist, tritt zwangsläufig der Fall auf, bei dem der im Isolationswiderstand verringerte Motor in den anderen Motoren als das Ziel für die Messung im Laufe des Messens des Isolationswiderstandes jedes Motors durch Wechseln des Ziels für die Messung eingeschlossen ist. Da das Halbleiterschaltelement, das mit dem Motor verbunden ist, der einen verringerten Isolationswiderstand aufweist, aufgrund von hoher Temperatur einen niedrigen Ersatzisolationswiderstand aufweisen könnte, ist eine Messung mit hoher Genauigkeit für solche Fälle erforderlich.
Es wird angenommen, dass als ein anderer Motor als das Ziel für die Messung ein Motor mit verschlechtertem Isolationswiderstand bis hinunter zu beispielsweise 1 [MΩ].verbunden ist. Wenn in diesem Fall als ein rechnerischer Wert der Gesamtwiderstand des Ersatzisolationswiderstandes des Halbleiterschaltelements in seinem ausgeschalteten Zustand plus 1 [MΩ] ausreichend größer ist als der Isolationswiderstand des zu messenden Motors, wird nicht davon ausgegangen, dass irgendeine Schwierigkeit, die einen ernsthaften Einfluss auf die Messgenauigkeit hervorruft, auftritt. Wenn jedoch der Gesamtwiderstand annähernd gleich oder niedriger als der Isolationswiderstand des zu messenden Motors ist, ist es praktisch nicht möglich, eine Isolationswiderstandsmessung mit hoher Genauigkeit zu erreichen.
4 ist eine grafische Darstellung, die das Verhalten des Kollektor-Emitter-Leckstroms (I_CES) und speziell eines Leckstroms, der durch ein IGBT mit einer Stehspannung von 1200 [V] fließt, darstellt, das üblicherweise in den industriellen Wechselrichtereinheiten abhängig von der Temperatur verwendet wird.
4 ist eine grafische Darstellung, die durch Messen des Leckstroms in Schaltungen erhalten wurde, bei denen drei IGBTs im oberen Arm mit den miteinander verbundenen Kollektoren und den miteinander verbundenen Emittern parallelgeschaltet sind unter der Annahme der Anwendung auf eine Dreiphasen-Wechselrichtereinheit. In ähnlicher Weise dazu stimmt die grafische Darstellung, die durch die Messung mit den drei parallelgeschalteten IGBTs des unteren Arms erhalten wurde, genau mit der grafischen Darstellung für den oberen Arm überein. Daher ist die grafische Darstellung in 4 durch eine einzelne Linie dargestellt.
Tabelle 1 ist eine Tabelle, die Ersatzisolationswiderstände des IGBT zwischen Kollektor und Emitter bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt, die durch Teilen der angelegten Spannung 1200 [V] zwischen Kollektor und Emitter, durch den Leckstrom, der vom Kollektor zum Emitter fließt, der von der grafischen Darstellung in 4 abgelesen ist, bestimmt sind. [Tabelle 1]

Sperrschichttemperatur des IGBT Leckstrom des IGBT I_CES Ersatzisolationswiderstand des IGBT

25 °C 0,3 µA 4 GQ

80 °C 40 µA 30 MΩ

100 °C 200 µA 6 MΩ

Unter Bezugnahme auf 4 und Tabelle 1 wird beschrieben, wie der Leckstrom des IGBT bei jeder Temperatur Einfluss auf die Isolationswiderstandsmessung des Standes der Technik ausübt.
Bei normaler Temperatur (25 [°C]) geht der Leckstrom im Aus-Zustand des IGBT bis hinunter zu 0,3 [µA], was einem Ersatzisolationswiderstand von ungefähr 4 [GΩ] entspricht. Dieser Wert ist verglichen mit dem Isolationswiderstand des zu messenden Motors (100 [MΩ] bis 1 [MΩ]) ausreichend hoch.). Dementsprechend wird, selbst wenn ein Motor mit einem Isolationswiderstand von 1 [MΩ] oder weniger als einer der anderen Motoren als das Ziel für die Messung verbunden ist, davon ausgegangen, dass es wenig Einfluss auf die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandes des Motors bei normaler Temperatur gibt.
Während jedoch die Temperatur des IGBT höher wird, nimmt der Leckstrom exponentiell zu. Bei einer Sperrschichttemperatur T_j von 80 [°C] beträgt der IGBT-Leckstrom I_CES 40 [µA], was einem IGBT-Ersatzisolationswiderstand von 30 [MΩ] entspricht. Wenn in diesem Fall der Isolationswiderstand von irgendeinem der anderen Motoren als das Ziel für die Messung auf bis zu ungefähr 1 [MΩ] verringert ist, beeinflusst dieses Niveau an Isolationswiderstand die Genauigkeit des Messens des Isolationswiderstands des Motors durch das Verfahren des Standes der Technik.
Wenn weiter die Sperrschichttemperatur T_j auf bis zu 100 [°C] ansteigt, steigt der Leckstrom I_CES im Aus-Zustand des IGBT bis auf ungefähr 200 [µA], was einem Ersatzisolationswiderstand von ungefähr 6 [MΩ] entspricht. In diesem Fall ist die Summe so niedrig wie oder wird niedriger als der Isolationswiderstandswert des zu messenden Motors, selbst wenn der Isolationswiderstand von 1 [MΩ] des anderen Motors als das Ziel für die Messung hinzugefügt wird. Als Resultat ist es praktisch schwierig, den Isolationswiderstand mit hoher Genauigkeit zu messen.
Wie beschrieben kann im Stand der Technik die korrekte Bestimmung des Isolationswiderstandes nur in einem begrenzten Temperaturbereich oder um die normale Temperatur herum oder darunter erfolgen, wenn IGBTs, die die Eigenschaft aufweisen, die in 4 veranschaulicht ist, verwendet werden, wenn der Isolationswiderstand von irgendeinem der anderen Motoren als das Ziel für die Messung verringert ist. Beispielsweise versteht es sich, dass in einem Hochtemperaturzustand direkt nach dem Betrieb der Motoren durch die Wechselrichtereinheiten das Problem auftritt, dass die Genauigkeit des Bestimmens des Isolationswiderstandes des zu messenden Motors verschlechtert wird, speziell wenn ein hoher Isolationswiderstand gemessen wird, wenn auch nur einer der anderen Motoren als das Ziel für die Messung einen verringerten Isolationswiderstand aufweist.
Selbst im Stand der Technik, der in Patentschrift 1 und Patentschrift 2 offenbart ist, ist in der Motor-Antriebsvorrichtung, die mehrere Wechselrichtereinheiten einschließt, um mehrere Motoren anzutreiben, nur dann mindestens eines der mehreren Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheit, die mit jedem Motor verbunden ist, zum Zeitpunkt der Messung im Ein-Zustand, sodass es keine Wechselrichtereinheit gibt, bei der alle Halbleiterschaltelemente im Aus-Zustand sind, wenn alle mit der Motor-Antriebsvorrichtung verbundenen Motoren zum Ziel für die Messung gemacht werden, sodass der Isolationswiderstand von allen Motoren gemeinsam gemessen wird. Als Resultat wird das Problem der gesenkten Messgenauigkeit aufgrund des Einflusses des Leckstroms, der wie oben beschrieben durch ein Halbleiterschaltelement in dessen Aus-Zustand fließt, theoretisch nicht auftreten, und daher ist es möglich, eine exakte Messung zu erreichen.
Das durch dieses Verfahren zum gemeinsamen Messen aller Motoren erhaltene Messergebnis ergibt den Kombinationswiderstand von allen parallelgeschalteten Isolationswiderständen. Dementsprechend ist es möglich, zu bestimmen, dass die Isolationswiderstände von allen Motoren frei von einer Verschlechterung der Isolation sind, wenn der gemessene Wert des durch dieses Verfahren erhaltenen Isolationswiderstandes auf einem ausreichend hohen Niveau ist, das frei von Problemen ist.
Wenn jedoch der gemessene Wert des durch dieses Verfahren erhaltenen Isolationswiderstandes auf so einem niedrigen Niveau ist, dass er ein Problem stellt, ist es möglich, zu wissen, dass mindestens einer der Motoren sich im Isolationswiderstand verringert hat, aber es ist nicht möglich, irgendwelche Informationen zu erhalten, um zu identifizieren, welcher Motor sich im Isolationswiderstand verschlechtert hat.
Um zu identifizieren, welcher Motor unter den mehreren Motoren sich im Isolationswiderstand verschlechtert hat, ist es erforderlich, den Isolationswiderstand durch Auswählen eines spezifischen Motors von allen Motoren einen nach dem anderen zu messen. Wie vorstehend beschrieben, bringt jedoch die Messung des Standes der Technik in diesem Zustand das Problem mit sich, dass die Messgenauigkeit verschlechtert ist, speziell wenn die Temperatur hoch ist.
Die Motor-Antriebsvorrichtungen, die eine Isolationswiderstandsbestimmungsfunktion für Motoren aufweisen, sind in Werkzeugmaschinen und andere integriert und werden hauptsächlich für Wartungs- und Instandhaltungsaktivitäten der Werkzeuge an Betriebsstätten in Werken verwendet. Wenn bei den Instandhaltungsaktivitäten an der Betriebsstätte im Werk eine Verschlechterung der Isolation in irgendeinem von mehreren Motoren erfolgt ist, ist die Aufgabe, die Tatsache des Auftretens festzustellen, wichtig. Um den Fehler zu beheben, ist es jedoch auch wichtig, zur gleichen Zeit zu identifizieren, welcher Motor sich in der Isolation verschlechtert hat.
Bei der Messung zum Identifizieren des Motors von mehreren Motoren, dessen Isolationswiderstand sich verschlechtert hat, wurde danach verlangt, das Problem des Standes der Technik und insbesondere die Verschlechterung der Messgenauigkeit zum Zeitpunkt von hohen Temperaturen von einem Betriebsgesichtspunkt an der Betriebsstätte zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme entwickelt und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motor-Antriebsvorrichtung einschließlich mehrerer Wechselrichtereinheiten zum Antreiben von mehreren Motoren bereitzustellen, die mit einer einfachen Struktur ausgelegt werden kann, welche eine genaue Messung des Isolationswiderstandes des Motors und eine korrekte Erkennung der Verschlechterung der Isolation selbst bei hohen Temperaturen unter Verwendung von Halbleiterschaltelementen ermöglicht, die ursprünglich für die Wechselrichtereinheiten als die Wahlschalter für das Auswählen eines spezifischen Motors von den mehreren Motoren bereitgestellt wurden, ohne von Leckströmen beeinflusst zu werden, die durch Halbleiterschaltelemente fließen, die mit den anderen Motoren als das Ziel für die Messung verbunden sind, wenn der Isolationswiderstand eines spezifischen Motors unter den mehreren Motoren einschließlich eines im Isolationswiderstand verschlechterten Motors gemessen wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler, der eine Gleichrichterschaltung aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter, der konfiguriert, ist einen Anschluss des Kondensators mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand zu bestimmen, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in einem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist, der zweite Schalter eingeschaltet ist, Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Isolationswiderstandes von Motoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt die Schritte ein: das Gleichrichten von Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter bereitgestellt wird, in Gleichspannung mittels einer Gleichrichterschaltung; das Glätten der Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wurde, durch einen Kondensator durch eine Stromversorgungseinheit; das Umwandeln der Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in Wechselspannung, um mehrere Motoren durch jeweilige Wechselrichtereinheiten basierend auf dem Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; das Verbinden eines Anschlusses des Kondensators mit der Masse durch einen zweiten Schalter; das Messen von Strom, der zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Masse durch einen Stromdetektor fließt; das Messen von Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators durch einen Spannungsdetektor; das Stoppen des Betriebs der Motoren und das Ausschalten des ersten Schalters; das Versetzen des zweiten Schalters in den Ein-Zustand; das Einschalten der Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist; das Einschalten der Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist; das Messen von Strom durch den Stromdetektor und das Messen von Spannung durch den Spannungsdetektor; und das Bestimmen eines Isolationswiderstandes, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler, der eine Gleichrichterschaltung aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten, welche die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in Wechselspannung umwandeln, um jeweilige Motoren durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter, der den Minusseitenanschluss des Kondensators mit der Masse verbindet; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, den Strom, der zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Masse fließt, zu messen; einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von jedem der mehreren durch die mehreren Wechselrichtereinheiten angetriebenen Motoren zu bestimmen, und dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist und der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des zu messenden Motors basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung in dem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, bestimmt, wobei der erste Schalter ausgeschaltet ist, der zweite Schalter eingeschaltet ist und der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen, mit denen die Wicklung des zu messenden Motors verbunden ist, durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm wechselweise ausgeführt wird, sodass die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm geladen werden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler, der eine Gleichrichterschaltung aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter, der konfiguriert, ist einen Anschluss des Kondensators mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von jedem der mehreren durch die mehreren Wechselrichtereinheiten angetriebenen Motoren zu bestimmen, und dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationswiderstandsdetektor den Kombinationswiderstand des Isolationswiderstands von allen Motoren von dem gemessenen Stromwert durch den Stromdetektor und dem gemessenen Spannungswert durch den Spannungsdetektor in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist, der zweite Schalter eingeschaltet ist und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen entweder im oberen oder unteren Arm in allen Wechselrichtereinheiten eingeschaltet sind, wobei, wenn der Kombinationswiderstand gleich oder höher als ein Bezugswert ist, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in einem Zustand, in dem Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlich ausgewählter Motor als ein Ziel für die Messung verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem ersten Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind, und, wenn der Kombinationswiderstandswert niedriger als der Bezugswert ist, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in einem Zustand bestimmt, in dem die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlich ausgewählter Motor als ein Ziel für die Messung verbunden ist, eingeschaltet sind, und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, ausgeschaltet sind.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler, der eine Gleichrichterschaltung aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, den Minusseitenanschluss des Kondensators mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, den Strom, der zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Masse fließt, zu messen; einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von den mehreren Motoren, die durch die mehreren Wechselrichtereinheiten angetrieben werden, zu bestimmen, und dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationswiderstandsdetektor den Kombinationswiderstand des Isolationswiderstands von allen Motoren von dem Wert des gemessenen Stroms durch den Stromdetektor und des gemessenen Spannungswerts durch den Spannungsdetektor in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter ausgeschaltet ist, der zweite Schalter eingeschaltet ist und der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen von allen Wechselrichtereinheiten durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm wechselweise ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, wobei, wenn der Kombinationswiderstand gleich oder höher ist als ein Bezugswert, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand der Motoren, die ausgewählt sind als das Ziel für die Messung, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in einem Zustand bestimmt, in dem der Schaltvorgang des alternativen Ein- und Ausschaltens der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor verbunden ist, der zum Messen ausgewählt ist, ausgeführt wird, sodass die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm geladen werden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind und die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Ein-Zustand versetzt sind, und, wenn der Kombinationswiderstand niedriger ist als der Bezugswert, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in dem Zustand bestimmt, in dem der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der Gruppe von Halbleiterschaltelementen des oberen Arms und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen des unteren Arms in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, ausgeführt wird, sodass die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm geladen werden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Aus-Zustand versetzt sind.
Figurenliste
Diese und anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen besser verstanden:

1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer konventionellen Motor-Antriebsvorrichtung;
2 ist ein Ersatzschaltbild, das die Verbindung von Isolationswiderständen zwischen IGBTs, Motoren und der Masse in einer konventionellen Motor-Antriebsvorrichtung veranschaulicht;
3 ist ein Ersatzschaltbild zum Zeitpunkt des Messens des Isolationswiderstands in einer konventionellen Motor-Antriebsvorrichtung;
4 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Kollektor-Emitter-Leckstrom (I_CES) als dem Leckstrom, wenn ein IGBT im Aus-Zustand ist, und der Temperatur darstellt;
5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motor-Antriebsvorrichtung, die einen Isolationswiderstandsdetektor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt;
6 ist ein Flussdiagramm zum Erklären der Verarbeitungsschritte eines Isolationswiderstandbestimmungsverfahrens unter Verwendung einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Diagramm einer Ersatzschaltung, das die Verbindung von Isolationswiderständen zwischen IGBTs, Motoren und der Masse in einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8 ist ein Ersatzschaltbild zum Zeitpunkt des Messens in einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Diagramm einer Ersatzschaltung in einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch Löschen des Teils, der für das Messen des Isolationswiderstands des ersten zu messenden Motors irrelevant ist, aus der Ersatzschaltung in 8 gezeichnet ist;
10 ist ein spezifisches Konfigurationsdiagramm eines Messkreises eines Spannungsdetektors und eines Messkreises eines Stromdetektors in einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motor-Antriebsvorrichtung, die einen Isolationswiderstandsdetektor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt;
12 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Bootstrap-Schaltung in einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Flussdiagramm für das Erklären der Verarbeitungsschritte eines Isolationswiderstandbestimmungsverfahrens unter Verwendung einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
14 ist ein Flussdiagramm zum Erklären der Verarbeitungsschritte eines Isolationswiderstandbestimmungsverfahrens unter Verwendung einer Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Motor-Antriebsvorrichtung beschrieben, die eine Funktion für das Bestimmen eines Isolationswiderstandes aufweist und ein Isolationswiderstandbestimmungsverfahren von Motoren gemäß der vorliegenden Erfindung. Jedoch sollte beachtet werden, dass der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch den Ausführungsmodus begrenzt wird, sondern die Erfindung, die durch die Ansprüche und Äquivalenz definiert ist, umfasst.
[Erste Ausführungsform]
Zunächst wird eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motor-Antriebsvorrichtung, die einen Isolationswiderstandsdetektor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler 100, der eine Gleichrichterschaltung 3 aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung 2 über einen ersten Schalter 1 bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit 4, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator 41 zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit 4 in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren 61 bis 63 durch einen Schaltvorgang der Halbleiterschaltelemente (511, 531, 551, 512, 532, 552, 513, 533, 553) in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 und einer Motorwicklung (611 bis 631, 612 bis 632, 613 bis 633) verbunden sind, sowie der Halbleiterschaltelemente (521, 541, 561, 522, 542, 562, 523, 543, 563) im unteren Arm, die zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung (611 bis 631, 612 bis 632, 613 bis 633) verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter 9, der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators 41 mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor 7, der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor 8, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators 41 zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor 70, der einen Isolationswiderstand, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren 61 bis 63 gestoppt ist, der erste Schalter 1 ausgeschaltet ist, der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist, Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators 41 und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
5 zeigt eine Ausführungsform, die eine einzelne Stromversorgungseinheit 4 einschließt, mit der eine erste Wechselrichtereinheit 501 für das Antreiben eines ersten Motors 61, eine zweite Wechselrichtereinheit 502 für das Antreiben eines zweiten Motors 62 und eine dritte Wechselrichtereinheit 503 für das Antreiben eines dritten Motors 63 verbunden sind. Rm1, Rm2 und Rm3 stellen entsprechend Isolationswiderstände zwischen der Masse und der Motorwicklung des ersten Motors 61, des zweiten Motors 62, des dritten Motors 63 dar.
Obwohl 5 ein Beispiel einer Motor-Antriebsvorrichtung für das Antreiben von drei Motoren 61 bis 63 veranschaulicht, versteht es sich von selbst, dass die Anzahl an Motoren in der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt ist.
Die Motor-Antriebsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie veranschaulicht in 5 gekennzeichnet durch die Einbindung des Umwandlers 100, der die Gleichrichterschaltung 3 aufweist, um Strom gleichzurichten, der von der Wechselstromversorgung 2 über den ersten Schalter 1 bereitgestellt wird; den Kondensator 41 für das Glätten des Ausgangs von der Gleichrichterschaltung 3; die erste Wechselrichtereinheit 501, zweite die Wechselrichtereinheit 502 und die dritte Wechselrichtereinheit 503, die Gleichstrom von der Stromversorgungseinheit 4 (Zwischenkreiseinheit) durch den Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen (IGBTs) in Wechselstrom umwandeln, um die Motoren 61 und 63 entsprechend anzutreiben; und den Isolationswiderstandsdetektor 70, der die Isolationswiderstände Rm1, Rm2 und Rm3 des entsprechenden ersten Motors 61, zweiten Motors 62 und dritten Motors 63, die durch die erste Wechselrichtereinheit 501, die zweite Wechselrichtereinheit 502 und die dritte Wechselrichtereinheit 503 entsprechend angetrieben werden, bestimmt.
Zur Isolationswiderstandsmessung schließt die Motor-Antriebsvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiter ein: den zweiten Schalter 9, der ein Ende (den Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43) des Kondensators 41 mit der Masse verbindet; den Stromdetektor 7 (und einen Analog-Digital-Wandler (nicht veranschaulicht) für das Umwandeln des Ausgangs in einen digitalen Wert) zum Messen des Stroms, der zwischen einem Ende (z. B. dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43) des Kondensators 41 und der Masse fließt, wenn der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist; und einen Spannungsdetektor 8 (und einen Analog-Digital-Wandler (nicht veranschaulicht) für das Umwandeln des Ausgangs in einen digitalen Wert) für das Messen der Spannung über dem Kondensator 41.
Diese Ausführungsform wird an einem Fall beschrieben, bei dem von den drei Motoren, das heißt dem ersten Motor 61, zweiten Motor 62 und dritten Motor 63, der erste Motor 61 als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, um den Isolationswiderstand des ersten Motors 61 zu messen.
Die Isolationswiderstandsmessung des Motors wird in der folgenden Weise ausgeführt. 6 ist ein Flussdiagramm zum Erklären der Verarbeitungsschritte eines Isolationswiderstandbestimmungsverfahrens unter Verwendung der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst stoppt bei Schritt S100 der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Betrieb von allen Motoren 61 bis 63 auf die Isolationswiderstandsmessung der Motoren. Bei Schritt S101 werden die Halbleiterschaltelemente (511 bis 561, 512 bis 562, 513 bis 563) in allen Wechselrichtereinheiten ausgeschaltet. Dann wird bei Schritt S102 die Wechselstromversorgung 2 durch Ausschalten des ersten Schalters 1 abgetrennt. Dann wird bei Schritt S103 der zweite Schalter 9 eingeschaltet, um einen ersten Anschluss des Kondensators 41, d. h., den Minusseitenanschluss 41 der Zwischenkreiseinheit der Stromversorgungseinheit 4 im Beispiel von 5, mit der Masse zu verbinden.
7 veranschaulicht eine Ersatzschaltung der Verbindung von Isolationswiderständen zwischen IGBTs, Motoren und der Masse im obigen Zustand, dargestellt mit Ersatzisolationswiderständen für IGBTs. Hier ist der Ersatzisolationswiderstand für einen IGBT der Ersatzisolationswiderstand des ausgeschalteten IGBT zwischen Kollektor und Emitter, der durch Teilen der Spannung, die zwischen dem Kollektor und Emitter des IGBT in dessen Aus-Zustand angelegt ist, durch den Leckstrom, der vom Kollektor zum Emitter im Aus-Zustand fließt, erlangt wird.
Dann wird bei Schritt S104 das Halbleiterschaltelement der Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm, das zwischen dem zweiten Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung des Motors verbunden ist, eingeschaltet ist, sodass die Motorwicklung des zu messenden Motors auf das gleiche Potenzial wie der zweite Anschluss des Kondensators gelegt wird.
Im Beispiel in 5 ist der Minusseitenanschluss des Kondensators 41 oder der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 durch den zweiten Schalter 9 mit der Masse verbunden. Daher sind die IGBTs, die unter den IGBTs (511 bis 561) von der ersten Wechselrichtereinheit 501, mit denen der erste zu messende Motor 61 verbunden ist, einzuschalten sind, diejenigen (IGBTs 511, 531, 551) im oberen Arm, die zwischen dem Plusseitenanschluss des Kondensators 41 verbunden sind auf der gegenüberliegenden Seite von derjenigen, die mit der Masse über den zweiten Schalter 9 oder den Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung 611 bis 631 verbunden sind. Der IGBT, der in der ersten Wechselrichtereinheit 501 einzuschalten ist, kann irgendeiner der U-, V- und W-Phasen sein, solange er sich im oberen Arm befindet, und entweder nur ein IGBT oder mehrere IGBTs können eingeschaltet werden. In diesem Fall ist das IGBT 511 der U-Phase im oberen Arm alleine in den Ein-Zustand versetzt.
Mit dieser Anordnung sind die Motorwicklungen 611 bis 631 des ersten zu messenden Motors 61 auf das gleiche Potenzial wie der Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 gelegt. Da die Masse mit dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 über den zweiten Schalter 9 verbunden ist, bilden andererseits der Kondensator 41, das U-Phasen-IGBT im Ein-Zustand 511 im oberen Arm der ersten Wechselrichtereinheit 501, der Isolationswiderstand zwischen den Motorwicklungen 611 bis 631 des ersten zu messenden Motors 61 und die Masse und der Stromdetektor 7 einen geschlossenen Stromkreis (angedeutet durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 5).
Dann werden bei Schritt S105 bei den Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, die Halbleiterschaltelemente in entweder dem oberen oder unteren Arm, die zwischen dem ersten Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, eingeschaltet, sodass die Motorwicklungen der anderen Motoren als das Ziel für die Messung alle auf das gleiche Potenzial wie der erste Anschluss des Kondensators gelegt sind.
Wie vorstehend im Beispiel von 5 beschrieben, ist der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 über den zweiten Schalter 9 mit der Masse verbunden. Dementsprechend sind die IGBTs, die in den zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503, mit denen andere Motoren als der zu messende Motor verbunden sind, einzuschalten sind, diejenigen im unteren Arm, die mit dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 verbunden sind. In den zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503 kann das einzuschaltende IGBT irgendeines der U-, V- und W-Phasen sein, solange es sich im unteren Arm befindet, und entweder nur ein IGBT oder mehrere IGBTs können eingeschaltet werden. In diesem Fall ist bei der zweiten Wechselrichtereinheit 502 das IGBT 542 der V-Phase im unteren Arm eingeschaltet, während bei der dritten Wechselrichtereinheit 503 das IGBT 563 der W-Phase im unteren Arm eingeschaltet ist.
Durch diese Anordnung werden die Potenziale der Motorwicklungen (612 bis 632, 613 bis 633) der anderen Motoren als das Ziel für die Messung, das heißt, die zweiten und dritten Motoren 62 und 63, gleich dem Potenzial am Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43. Da der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 auch mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden ist, ist die Zwischenkreisspannung zwischen der Motorwicklung (612 bis 632, 613 bis 633) von den zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, und der Masse nicht angelegt, sodass es möglich ist, unnötigen Strom zu eliminieren, der zum Stromdetektor 7 über die zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, fließt.
Auf die obige Art und Weise werden vorbestimmte Halbleiterschaltelemente eingeschaltet, der Messvorgang ausgeführt, sodass der Strom, der zwischen einem Anschluss des Kondensators und der Masse fließt, durch den Stromdetektor gemessen wird, während die Spannung über dem Kondensator durch den Spannungsdetektor gemessen wird, während sowohl für die Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, als auch für die Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist.
8 zeigt eine Ersatzschaltung der Ausführungsform von 5 zum Zeitpunkt der Messung. Von dem in 7 veranschaulichten Zustand schaltet ein IGBT des oberen Arms (511) der ersten Wechselrichtereinheit 501 ein, während ein IGBT (542) und ein IGBT (563) im unteren Arm in den zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten in den Ein-Zustand wechseln. Als Resultat wird die Ersatzschaltung in 8 äquivalent zur Schaltung von 7, bei der der Ersatzisolationswiderstand RU-IGBT1 des IGBT des oberen Arms der ersten Wechselrichtereinheit 501 und die Ersatzisolationswiderstände RD-IGBT2 und RD-IGBT3 der IGBTs des unteren Arms der zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503 kurzgeschlossen sind.
In den 7 und 8, stellen RU-IGBT1, RU-IGBT2 und RU-IGBT3 entsprechend die Ersatzisolationswiderstände der ausgeschalteten IGBTs im oberen Arm der ersten, zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 501, 502 und 503 dar. RD-IGBT1, RD-IGBT2 und RD-IGBT3 stellen entsprechend die Ersatzisolationswiderstände der ausgeschalteten IGBTs im unteren Arm der ersten, zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 501, 502 und 503 dar. Rm1, Rm2 und Rm3 stellen entsprechend die Isolationswiderstände zwischen der Masse und der Wicklung des ersten Motors 61, zweiten Motors 62 und dritten Motors 63 dar. Rc stellt eine Reihenschaltung des Spannungsteilungswiderstandes des Stromdetektors 7 und des Stromerfassungswiderstandes als einen einzelnen Widerstand dar.
Im Fall von einem Dreiphasen-Wechselrichter schließt eine Wechselrichtereinheit drei Halbleiterschaltelemente (IGBTs) in jedem der oberen und unteren Arme ein, um einen Drehstrommotor wie in 5 veranschaulicht anzutreiben. Die drei IGBTs des oberen Arms sowie diejenigen des unteren Arms in einem Wechselrichter sind parallel zu ihren Kollektoranschlüssen angeordnet, die mit der Zwischenkreiseinheit verbunden sind, und ihren Emitteranschlüssen, die über die Motorwicklungen innerhalb des Motors verbunden sind. Daher können drei IGBTs im oberen Arm oder im unteren Arm in jedem Wechselrichter wie in den Ersatzschaltungen in den 7 und 8 als ein einzelner Kombinationswiderstand dargestellt werden.
Wie aus der Ersatzschaltung in 8 ersichtlich, sind alle ausgeschalteten IGBTs und speziell die IGBTs im unteren Arm der ersten Wechselrichtereinheit 501 und im oberen Arm der zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503, die durch die Ersatzisolationswiderstände RD-IGBT1, RU-IGBT2 und RU-IGBT3 dargestellt sind, direkt zwischen dem Plusseitenanschluss und dem Minusseitenanschluss der Zwischenkreiseinheit verbunden. Die Ströme durch diese ausgeschalteten IGBTs fließen direkt vom Plusseitenanschluss zum Minusseitenanschluss der Zwischenkreiseinheit, ohne durch den Stromdetektor 7 hindurchzugehen. Als Resultat versteht es sich, dass kein Einfluss auf die Messung des Isolationswiderstandes Rm1 des ersten zu messenden Motors 61 vorhanden sein wird. Dementsprechend können diese ausgeschalteten IGBTs in der Messung als nicht vorhanden betrachtet werden.
Andererseits sind die Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung, speziell die Isolationswiderstände Rm2 und Rm3 zwischen der Motorwicklung der zweiten und dritten Motoren 62 und 63 und der Masse zu Stromdetektor 7 parallelgeschaltet. Solange jedoch der Widerstand Rc des Stromdetektors 7 verglichen mit dem Isolationswiderstand zwischen der Motorwicklung und der Masse ausreichend niedrig ist (1 [[MΩ] oder darüber), kann der Einfluss auf die Strommessung vernachlässigt werden. Als Resultat können die Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung auch in der Messung nicht vorhanden betrachtet werden.
Wenn der Teil, der für die Isolationswiderstandsmessung des ersten zu messenden Motors 61 irrelevant ist, aus der Ersatzschaltung von 8 entfernt wird, während der Stromdetektor 7 und der Spannungsdetektor 8 mit dem Bestimmungswiderstand und Spannungsteilungswiderstand wie in 5 veranschaulicht sind, wird eine Ersatzschaltung, die in 9 gezeigt ist, erhalten.
Die Ersatzschaltung zum Zeitpunkt, der Messung ist auf eine einfache Schaltung eines einzelnen geschlossenen Stromkreises des Kondensators 41 reduziert, mit dem der Isolationswiderstand Rm1 des ersten Motors und eine Reihenschaltung des Bestimmungswiderstandes 71 und des Spannungsteilungswiderstandes 72 des Stromdetektors 7 wie in 9 verbunden sind.
Da die Widerstandswerte des Bestimmungswiderstandes 71 und des Spannungsteilungswiderstandes 72 bekannt sind, ist es möglich, leicht den zu findenden Rm1 durch Berechnung unter Verwendung von Vdc und Ir, die durch Messen erhalten wurden, zu bestimmen wie es aus 9 ersichtlich ist, wenn die Spannung Vdc über dem Kondensator 41 durch den Spannungsdetektor 8 und der Strom Ir, der durch den Bestimmungswiderstand 71 fließt, durch den Stromdetektor 7 gemessen wird.
10 stellt ein spezifisches Konfigurationsbeispiel einer Messschaltung des Spannungsdetektors 8 für das Messen der Spannung über dem Kondensator 41 und eine Messschaltung des Stromdetektors 7 für das Messen des Stroms dar, der zwischen einem Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt, wenn der zweite Schalter 2 eingeschaltet ist.
Jeder von dem Stromdetektor 7 und dem Spannungsdetektor 8 ist eine Schaltung für die Messung von Spannung zwischen den Anschlüssen eines Bestimmungswiderstandes. Da jedoch der Widerstandswert des Bestimmungswiderstandes und des Spannungsteilungswiderstandes bekannt ist, verwendet der Stromdetektor 7 diese Schaltung als eine Strommessschaltung, um den Strom zu bestimmen, der durch den Bestimmungswiderstand fließt, vom Messergebnis, während der Spannungsdetektor 8 die gleiche Schaltung als eine Spannungsbestimmungsschaltung verwendet, um die Spannung über der Reihenschaltung des Spannungsteilungswiderstandes und des Bestimmungswiderstandes vom Teilungsverhältnis der Widerstände zu bestimmen.
Hier ist jeder der Bestimmungswiderstände in den Schaltungen des Spannungsdetektors 8 und des Stromdetektors 7 mit der Primärseite verbunden, sodass ein Trennverstärker verwendet wird, um die Spannung über den Bestimmungswiderstand in das sekundäre Potenzial umzuwandeln, das die Bestimmungsspannung sein soll, die wiederum an einen Analog-Digital-Wandler 21 bereitgestellt wird, um in einen digitalen Wert umgewandelt zu werden (Schritt S106).
Der Analog-Digital-Wandler 21 führt Analog-Digital-Wandlung zu dem Zeitpunkt aus, zu dem er Befehle vom Isolationswiderstandsdetektor 70 empfängt. Der Stromwert und der Spannungswert, die in den digitalen Wert umgewandelt werden, werden durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 gelesen und dazu verwendet, den Isolationswiderstand des zu messenden Motors durch den Vorgang bei Isolationswiderstandsdetektor 70 zu berechnen.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, eine genaue Messung auszuführen, die frei vom Einfluss der ausgeschalteten Halbleiterschaltelemente ist, da die vorliegende Erfindung eine derartige Verbindungsstruktur bereitstellt, dass die Ströme, die durch die ausgeschalteten Halbleiterschaltelemente fließen, nicht zum Zeitpunkt der Messung in den Stromdetektor fließen; die ist das bedeutendste Merkmal der Erfindung.
Im Beispiel in 5 ist der Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden. Daher wird eine Messung unter der Bedingung ausgeführt, dass die oberen IGBTs im Wechselrichter, mit denen der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind, während die IGBTs des unteren Arms in den Wechselrichtern, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, eingeschaltet sind.
Im Gegensatz zum Beispiel von 5 kann der Plusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., der Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden sein. In diesem Fall wird jedoch eine Messung auf eine Weise ausgeführt, die der im Beispiel von 5 entgegengesetzt ist, oder in dem Zustand, in dem die IGBTs des unteren Arms im Wechselrichter, mit dem der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind. während die IGBTs des oberen Arms in den Wechselrichtern, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, eingeschaltet sind.
Obwohl die Beschreibung bisher unter Verwendung des Beispiels ausgeführt wurde, bei der das Ziel für die Messung nur ein einzelner Motor ist, können mehrere Motoren als das Ziel für die Messung ausgewählt werden, sodass die mehreren Ziel-Motoren zur gleichen Zeit gemessen werden können. In diesem Fall wird der Kombinationswiderstand als Messergebnis erhalten, wenn die Isolationswiderstände der mehreren Ziel-Motoren, die zur gleichen Zeit gemessen werden, parallelgeschaltet sind.
Speziell wird im Beispiel von 5 eine Messung in dem Zustand ausgeführt, in dem die IGBTs des oberen Arms in den ersten und dritten Wechselrichtern 501 und 503 eingeschaltet sind, während nur die IGBTs des unteren Arms in der zweiten Wechselrichtereinheit 502 eingeschaltet sind, wenn zwei Motoren, die ersten und dritten Motoren 61 und 63, als das Ziel für die Messung ausgewählt sind und zur gleichen Zeit gemessen werden. Durch diese Messung wird der Kombinationswiderstand des Isolationswiderstands des ersten Motors 61 und des dritten Motors 63, die parallelgeschaltet sind, als das Messergebnis erhalten.
Nach der Messung wird der zweite Schalter 9 ausgeschaltet und alle IGBTs in jedem Wechselrichter werden ausgeschaltet (Schritt S109).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist nicht nur beim Wechselrichter, mit dem der zu messende Motor zum Zeitpunkt der Messung verbunden ist, sondern auch bei den Wechselrichtern, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, mindestens eines von mehreren Halbleiterschaltelementen eingeschaltet. Dies wird gemacht, da nicht nur für den Motor, der zu messen ist, sondern auch für die anderen Motoren als das Ziel für die Messung mindestens ein Phasenanschluss der Motorwicklungen mit einem von dem Plusseitenanschluss und dem Minusseitenanschluss der Zwischenkreiseinheit verbunden sein kann.
Dementsprechend können und sollten im Fall von einem Multilevel-Wechselrichter, mit dem mehrere Halbleiterschaltelemente in Reihe zwischen einer Seite der Zwischenkreiseinheit und der Motorwicklung verbunden sind, alle mehreren Halbleiterschaltelemente, die zwischen der einen Seite der Zwischenkreiseinheit und der Motorwicklung in Reihe geschaltet sind, eingeschaltet sein.
Alle Verfahrensweisen zum Messen des Isolationswiderstandes der oben beschriebenen Motoren werden durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 der Motor-Antriebsvorrichtung 101 ausgeführt. Bei der Ausführungsform von 5 ist der „Isolationswiderstandsdetektor“ 70 durch einen Mikrocomputer implementiert. D. h., der Mikrocomputer gibt Befehle mit einem genauen Timing gemäß dem Ablaufdiagramm im Beispiel von 6, um erforderliche Verarbeitungsvorgänge für die Messung auszuführen, wie Befehle von Ein-/Ausschaltvorgängen der Halbleiterschaltelemente jeder Wechselrichtereinheit, Ein-/Ausschaltvorgänge der ersten und zweiten Schalter 1 und 9, Analog-Digital-Wandlung durch die Analog-Digital-Wandler 21 für den Spannungsdetektor 8 und den Stromdetektor 7, Laden von umgewandelten Daten, Berechnung des Isolationswiderstandes des zu messenden Motors und dergleichen.
Wo es mehrere zu messende Motoren gibt, wird bei Schritt S108 bestimmt, ob die Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren abgeschlossen wurde. Wenn die Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren als die Ziele für die Messung nicht abgeschlossen wurde, kehrt die Steuerung zum Schritt S104 zurück, um die Isolationswiderstandsmessung eines anderen zu messenden Motors fortzusetzen. Wenn andererseits die Isolationswiderstandsmessung bei allen zu messenden Motoren abgeschlossen wurde, wird bei Schritt S109 der zweite Schalter 9 in den Aus-Zustand versetzt und alle Halbleiterschaltelemente in jedem Wechselrichter in den Aus-Zustand versetzt.
Die Ausführung der obigen Sequenz von Verfahrensweisen macht es möglich, die zu messenden Isolationswiderstände zu bestimmen.
Wenn die Isolationswiderstände von allen Motoren durch Umschalten der zu messenden Motoren gemessen werden, wird die Verarbeitung der Schritte S104 bis S107 für jedes Umschalten des zu messenden Motors von einem zu einem anderen wiederholt, bis die Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren wie veranschaulicht in 6 abgeschlossen ist, und nach Abschluss der Messung des letzten Motors geht die Steuerung von Schritt S107 zu S108 weiter, um die Messung zu beenden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren auszuführen.
Alternativ kann das Verarbeiten der Schritte S104 bis S106 für jedes Umschalten der zu messenden Motoren durch Speichern des Messergebnisses, d. h., des Stromwertes und Spannungswertes für jeden Motor im Isolationswiderstandsdetektor 70 wiederholt werden, und dann können die Isolationswiderstandswerte der mehreren Motoren beim Isolationswiderstandsdetektor auf einmal berechnet werden.
Im Flussdiagramm von 6 werden die Schritte S104 und S105 gleichzeitig verarbeitet oder die Verfahrensweisen der Schritte S104 und S105 können in der Reihenfolge geändert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Als Nächstes wird eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 11 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motor-Antriebsvorrichtung, die einen Isolationswiderstandsdetektor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung 102 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler 100, der eine Gleichrichterschaltung 3 aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung 2 über einen ersten Schalter 1 bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit 4, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator 41 zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503, welche die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit 4 in Wechselspannung umwandeln, um jeweilige Motoren 61 bis 63 durch einen Schaltvorgang der Halbleiterschaltelemente in einem oberen Arm, die zwischen dem Plusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung verbunden sind, sowie den Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter 9, der den Minusseitenanschluss des Kondensators 41 oder den Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse verbindet; einen Stromdetektor 7, der konfiguriert ist, den Strom, der zwischen einem ersten Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt, zu messen; einen Spannungsdetektor 8, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators 41 zu messen; einen Isolationswiderstandsdetektor 70, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von jedem von mehreren Motoren 61 bis 63, die entsprechend durch die mehreren Wechselrichtereinheiten 501 bis 503 angetrieben werden, zu bestimmen. Die Motor-Antriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist und der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Isolationswiderstand des zu messenden Motors basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung in dem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren 61 bis 63 gestoppt ist, bestimmt, wobei der erste Schalter 1 ausgeschaltet ist, der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist und der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen, mit denen die Wicklung des zu messenden Motors verbunden ist, durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm wechselweise ausgeführt wird, sodass die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm geladen werden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Die Motor-Antriebsvorrichtung 102 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die Motor-Antriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, wobei erste, zweite und dritte Wechselrichtereinheiten 501, 502 und 503, um erste, zweite und dritte Motoren 61, 62 und 63 entsprechend anzutreiben, mit der einzelnen Stromversorgungseinheit 4 verbunden sind und Rm1, Rm2 und Rm3 entsprechend Isolationswiderstände zwischen Masse und den Motorwicklungen des ersten Motors 61, des zweiten Motors 62 und des dritten Motors 63 sind. Die Motor-Antriebsvorrichtung 102 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Motor-Antriebsvorrichtung 101 der ersten Ausführungsform, die in 5 veranschaulicht ist, darin, dass die Ansteuerschaltung eines Halbleiterschaltelements (IGBT) im oberen Arm jedes Wechselrichters aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist.
12 stellt ein Beispiel einer Bootstrap-Schaltung dar. Die Bootstrap-Schaltung ist eine Schaltung, die aus einer Stromversorgung VB, einem Widerstand BSR, einer Diode BSD und einem Kondensator BSC gebildet ist, bei der der Kondensator BSC als eine Stromversorgung für die Ansteuerschaltung eines IGBTs des oberen Arms verwendet wird. Der Teil der Bootstrap-Schaltung in 12, speziell die Stromversorgung VB, BSR, BSD, BSC und die Ansteuerschaltung in 12, sind in 11 ausgelassen. Außerdem entspricht das Paar des IGBT des oberen Arms und des IGBT des unteren Arms in 12 jedem von 511 und 521, 531 und 541, 551 und 561 in der ersten Wechselrichtereinheit 501, 512 und 522, 532 und 542, 542 und 562 in der zweiten Wechselrichtereinheit 502, 513 und 523, 533 und 543, 553 und 563.
Dementsprechend muss im Fall der Bootstrap-Schaltung, um das IGBT im oberen Arm in den Ein-Zustand zu versetzen, der Kondensator BSC durch die Spannung, die der Stromversorgung VB entspricht durch Einschalten des IGBT des unteren Arms im Vorfeld geladen werden, um einen Strom zu erzeugen, der entlang der Bahn, die durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 12 angedeutet ist, fließt. Da die Stromversorgung zur Ansteuerschaltung des IGBT des oberen Arms der Kondensator BSC ist, ist seine Kapazität für die Stromversorgung begrenzt, sodass es für das IGBT des oberen Arms nur möglich ist, den Ein-Zustand für einen Zeitraum fortzusetzen, in dem die Energie, die im Kondensator BSC geladen ist, ansteuern kann.
In ähnlicher Weise zur Beschreibung in Bezug auf 5 wird die Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform, die in 11 veranschaulicht ist, durch Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem unter drei Motoren, d. h., dem ersten Motor 61, zweiten Motor 62 und dritten Motor 63 der erste Motor 61 als der zu messende Motor ausgewählt ist, um den Isolationswiderstand des ersten Motors 61 zu messen.
Beim Messen des Isolationswiderstandes von Motoren stoppt der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Betrieb von allen Motoren 61 bis 63 und schaltet alle Halbleiterschaltelemente aus. Nach dem Abtrennen der Wechselstromversorgung 2 durch Ausschalten des ersten Schalters 1 wird dann der zweite Schalter 9 eingeschaltet, um den Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., den Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse zu verbinden. Der Vorgang ist bis jetzt der gleiche wie der, der für die Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 erklärt wurde.
Hier muss im Fall von einem Wechselrichter, bei dem die Ansteuerschaltung des Halbleiterschaltelements des oberen Arms aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist, der Anschluss, der mit der Masse über den zweiten Schalter 9 zu verbinden ist, der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 sein.
Dies wird wie folgt begründet. Bei den Wechselrichtern, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, muss zuerst das Halbleiterschaltelement, das mit einem Ende des Kondensators elektrisch verbunden ist, der mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden ist, eingeschaltet gelassen werden, um die Messung auszuführen. Im Fall der Bootstrap-Schaltung ist es jedoch nicht möglich, das Halbleiterschaltelement des oberen Arms für eine lange Zeit im Ein-Zustand zu halten. Dementsprechend müssen die Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, einen Vorgang ausführen, um den unteren Arm einzuschalten, der den Ein-Zustand für eine lange Zeit halten kann. Dies ist der Grund, warum der Minusseitenanschluss des Kondensators 41 mit dem Halbleiterschaltelement des unteren Arms verbunden ist, oder der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden ist.
Bei der Wechselrichtereinheit, mit der der zu messende Motor verbunden ist, unter den mehreren Paaren von Halbleiterschaltelementen der oberen und unteren Arme, ist mindestens ein Paar der Schaltelemente einem Schaltvorgang des wiederholten wechselweisen Ein- und Ausschaltens des oberen Arms und des unteren Arms unter Verwendung eines PWM-Signals mit einer festen relativen Einschaltdauer unterworfen. Während das Halbleiterschaltelement des unteren Arms im Ein-Zustand ist, wird auf diese Weise der Kondensator BSC der Bootstrap-Schaltung des oberen Arms geladen.
Im Beispiel von 11 ist bei den IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501, mit der der zu messende Motor 61 verbunden ist, das U-Phasen-IGBT des oberen Arms 511 in den Aus-Zustand versetzt und das U-Phasen-IGBT des unteren Arms 521 in den Ein-Zustand versetzt. Dann wird das U-Phasen-IGBT des oberen Arms 511 in den Ein-Zustand und das U-Phasen-IGBT des unteren Arms 521 in den Aus-Zustand versetzt. Dieser Schaltvorgang wird wechselweise durch ein PWM-Signal mit einer relativen Einschaltdauer von 500 wiederholt.
Hier kann das Paar von IGBTs, für das der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der oberen und unteren Arme ausgeführt wird, jedes Paar von IGBTs unter den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Paaren sein. Weiter können entweder nur ein Paar oder mehrere Paare dem Schaltvorgang unterworfen werden. Hierin wird das Schalten nur für ein Paar, d. h. das U-Phasen-Paar von IGBTs in den oberen und unteren Armen ausgeführt.
Beim Schaltvorgang der U-Phasen-IGBTs in dieser ersten Wechselrichtereinheit 501 wird die Motorwicklung des ersten zu messenden Motors 61 auf das gleiche Potenzial wie der Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 gelegt, wenn das IGBT des oberen Arms 511 mit einer relativen Einschaltdauer von 50 PRZT eingeschaltet wird. Andererseits wird ein geschlossener Stromkreis, der den Isolationswiderstand Rm1 zwischen den Motorwicklungen 611 bis 631 des ersten zu messenden Motors 61 und der Masse und den Bestimmungswiderstand 71 des Stromdetektors 7 passiert (angedeutet durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 11), gebildet, da der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden ist.
Wenn das IGBT des unteren Arms 521 mit einer relativen Einschaltdauer von 50 % eingeschaltet wird, werden die Motorwicklungen des ersten zu messenden Motors 61 auf das gleiche Potenzial wie der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 gelegt. Da der Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 mit der Masse über den zweiten Schalter 9 verbunden ist, wird die Spannung des Kondensators 41 über dem Zwischenkreis zwischen den Motorwicklungen 611 bis 631 des ersten zu messenden Motors 61 und der Masse nicht angelegt. Die Bootstrap-Schaltung arbeitet jedoch derart, dass der Kondensator im Kathodenverstärker, der als die Stromversorgung für die Ansteuerschaltung des IGBT des oberen Arms arbeitet, geladen wird, wie es bereits unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wurde.
Bei den Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, ist mindestens ein Halbleiterschaltelement im unteren Arm in den Ein-Zustand versetzt, sodass die Motorwicklungen der anderen Motoren als das Ziel für die Messung alle gleichermaßen auf das Potenzial des Minusseitenanschlusses des Kondensators, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 gelegt sind, wie es in der Ausführungsform von 5 beschrieben ist.
Die IGBTs, die in den zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, einzuschalten sind, können irgendein IGBT der U-, V- und W-Phasen sein, solange sie sich im unteren Arm befinden, und entweder nur ein IGBT oder mehrere IGBTs können eingeschaltet sein. Im Beispiel von 11 ist in ähnlicher Weise zum Beispiel von 5 bei der zweiten Wechselrichtereinheit 502 das V-Phasen-IGBT 542 im unteren Arm eingeschaltet, während bei der dritten Wechselrichtereinheit 503 das W-Phasen-IGBT 563 im unteren Arm eingeschaltet ist.
Durch diese Anordnung, werden die Potenziale der Motorwicklungen der zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, gleich dem Potenzial am Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43. Daher wird die Zwischenkreisspannung nicht an den Motorwicklungen der zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, angelegt, sodass es möglich ist, Ströme zu eliminieren, die zum Stromdetektor 7 über die zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, fließen. Diese Situation ist die gleiche, wie in Bezug auf 5 beschrieben.
Wie zuvor beschrieben für den Wechselrichter, mit dem der zu messende Motor verbunden ist, wird mindestens ein Paar in Reihe verbundener Halbleiterschaltelemente des oberen und unteren Arms in einer alternativen Weise unter Verwendung eines PWM-Signals von Impulsen, die sich in einer festen relativen Einschaltdauer wiederholen, ein- und ausgeschaltet. Bei den Wechselrichtern, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, misst andererseits der Stromdetektor 7 den Strom, der zwischen einem Ende des Kondensators und der Masse fließt, und zur gleichen Zeit misst der Spannungsdetektor 8 die Spannung über dem Kondensator, um dadurch einen Messvorgang auszuführen, während die Halbleiterschaltelemente des unteren Arms im Ein-Zustand gehalten werden.
In diesem Fall ist die Ersatzschaltung die gleiche wie in 8 und 9, wenn die IGBTs des oberen Arms (511, 531, 551) in der ersten Wechselrichtereinheit 501, mit der der erste zu messende Motor 61 verbunden ist, für 50 % der Arbeitszyklusdauer in den Ein-Zustand versetzt sind. Dementsprechend ist es möglich, den Isolationswiderstand des zu messenden Motors 61 von dem Strom und der Spannung, die von der Messung durch Veranlassen des Stromdetektors 7, den Strom, der zwischen einem Ende des Kondensators 41 und der Masse fließt, zu messen, und Veranlassen des Detektors 8, die Spannung über dem Kondensator 41 zu dem Zeitpunkt in Kooperation mit entsprechenden Analog-Digital-Wandlern (nicht veranschaulicht) zu messen, erhalten wurden, wenn die IGBTs des oberen Arms (511, 531, 551) in der ersten Wechselrichtereinheit 501 im Ein-Zustand sind. Dieser Aspekt ist der gleiche wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf 9.
Der IGBT des oberen Arms im Wechselrichter, mit dem der zu messende Motor verbunden ist, wird wiederholt durch ein PWM-Signal mit einer festen relativen Einschaltdauer ein- und ausgeschaltet. Daher ist die Durchschnittsspannung, die zwischen den Wicklungen des zu messenden Motors und der Masse anzulegen ist, der Wert, der durch Multiplizieren der Spannung über dem Kondensator mit der relativen Einschaltdauer, wie beispielsweise 50 % im Beispiel von 11, erhalten wird. Dementsprechend können 50 % der Spannung über dem Kondensator als der Mittelwert der Spannung betrachtet werden, die zwischen den Motorwicklungen des ersten Motors 61 und dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 43 angelegt ist.
Dies ausnützend kann der Strom, der durch den Stromdetektor 7 fließt, wie folgt bestimmt werden. D. h., im Stromdetektor 7 wird eine Analog-Digital-Wandlung bei einer Abtastfrequenz ausgeführt, die verglichen mit der Frequenz des PWM-Signals ausreichend hoch ist. Dann wird basierend auf dem durchschnittlichen Stromwert, der durch Abflachen der abgetasteten Werte für jedes Abtasten erhalten wird, und der Durchschnittswert der angelegten Spannung, der durch Multiplizieren der Spannung über dem Kondensator mit der relativen Einschaltdauer erhalten wird, der Isolationswiderstand des zu messenden Motors bestimmt.
Alle Verfahrensweisen zum Messen des Isolationswiderstandes der oben beschriebenen Motoren werden durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 der Motor-Antriebsvorrichtung ausgeführt. Zudem ist im Beispiel von 11 in ähnlicher Weise wie im Beispiel von 5 der „Isolationswiderstandsdetektor“ 70 durch einen Mikrocomputer verkörpert. Der Mikrocomputer gibt Befehle bei geeignetem Timing, um die erforderlichen Verarbeitungsvorgänge für die Messung auszuführen, wie beispielsweise Befehle für das PWM-Signal zum Schalten der Halbleiterschaltelemente des Wechselrichters, mit dem der zu messende Motor verbunden ist, Ein-/Ausschaltvorgänge der Halbleiterschaltelemente jeder Wechselrichtereinheit, Ein-/Ausschaltvorgänge der ersten und zweiten Schalter 1 und 9, Analog-Digital-Wandlung durch die Analog-Digital-Wandler für den Spannungsdetektor 8 und Stromdetektor 7, Laden von umgewandelten Daten, Berechnen des Isolationswiderstandes des zu messenden Motors und dergleichen.
Auch im Beispiel von 11 können die spezifischen Konfigurationen der Messschaltung des Spannungsdetektors 8 für das Messen der Spannung über dem Kondensator und der Messschaltung des Stromdetektors 7 zum Messen des Stroms zwischen einem Ende des Kondensators 41 und der Masse, wenn der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist, die in 10 veranschaulichte Konfiguration verwenden.
[Dritte Ausführungsform]
Als Nächstes wird eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Konfiguration der Motor-Antriebsvorrichtung der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie die der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler 100, der eine Gleichrichterschaltung 3 aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung 2 über einen ersten Schalter 1 bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit 4, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator 41 zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit 4 in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren 61 bis 63 durch einen Schaltvorgang der Halbleiterschaltelemente in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie den Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter 9, der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators 41 mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor 7, der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor 8, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators 41 zu messen; einen Isolationswiderstandsdetektor 70, der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von jedem der mehreren Motoren 61 bis 63, die durch die mehreren Wechselrichtereinheiten 501 bis 503 angetrieben werden, zu bestimmen, und dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Kombinationswiderstand des Isolationswiderstandes von allen Motoren vom gemessenen Stromwert durch den Stromdetektor 7 und dem gemessenen Spannungswert durch den Spannungsdetektor in einem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren 61 bis 63 gestoppt ist, der erste Schalter 1 ausgeschaltet ist, der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm in allen Wechselrichtereinheiten eingeschaltet sind.
Wenn der Kombinationswiderstand gleich oder höher als ein Bezugswert ist, bestimmt der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor 7 und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor 8 in einem Zustand, in dem die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Wenn der Kombinationswiderstandswert niedriger ist als der Bezugswert, bestimmt der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor 7 und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor 8 in einem Zustand, in dem die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, verbunden ist, eingeschaltet sind, und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, ausgeschaltet sind.
Die Verschlechterung der Isolation von Motoren ist das Phänomen, dass sich der Isolationswiderstand zwischen der Motorwicklung und der Masse allmählich über Zeit in beispielsweise einem Werkzeugmaschinenmotor usw. verringert, der in einer Umgebung verwendet wird, in der der Motor ständig Kühlflüssigkeiten ausgesetzt ist und aufgrund des langsamen Eindringens der Kühlflüssigkeiten in das Innere des Motors.
Andererseits gibt es Fälle, wo der Isolationswiderstand zwischen der Motorwicklung und der Masse extrem niedrig wird (z. B. einige Ohm), wie in einem Fall, in dem die Motorwicklung und der Motor innerhalb des Motors aus einem nicht spezifizierten Grund kurzgeschlossen wurden, ein Fall, bei dem die Abdeckung des Stromkabels, das zwischen der Motorwicklung und dem Wechselrichter verbunden ist, während des Einbaus des Motors in die Maschine gebrochen wurde, sodass das Stromkabel gegen Masse kurzgeschlossen wurde, und andere Fälle. Dieser Zustand wird „Masseschluss“ genannt und von einer „Verschlechterung der Isolation“ unterschieden.
Die Erfindungen gemäß den Ausführungsformen 1 und 2, die zuvor beschrieben wurden, können eine Messung mit hoher Genauigkeit beim Messen eines Isolationswiderstandes bei der Bestimmung einer Verschlechterung der Isolation von Motoren erreichen. Wenn jedoch die anderen Motoren, die nicht das Ziel für die Messung sind, einen Motor mit einem extrem niedrigen Isolationswiderstand, wie beispielsweise ein fehlerstrombehafteter Motor oder dergleichen, einschließen, kann eine genaue Messung schwierig sein.
Der Grund dafür ist, dass, wie es unter Verwendung der obigen Ersatzschaltung, die in 8 veranschaulicht ist, beschrieben wurde, in den Erfindungen gemäß den Ausführungsformen 1 und 2 die Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung sich so verhalten als seien sie zum Stromdetektor parallelgeschaltet. Wenn mit anderen Worten die Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung alle einigermaßen hohe Werte aufweisen und verglichen mit dem Widerstand des Stromdetektors ausreichend hoch sind, kann eine Messung mit hoher Genauigkeit erreicht werden, wenn aber ein anderer Motor als das Ziel für die Messung „fehlerstrombehaftet“ ist und daher einen extrem niedrigen Isolationswiderstand aufweist, kann dieser Zustand nicht erfüllt werden.
In der Erfindung gemäß der dritten Ausführungsform startet die Motor-Antriebsvorrichtung, die mehrere Wechselrichtereinheiten einschließt, um mehrere Motoren anzutreiben, den Betrieb mit der Messung zum Überprüfen, ob ein fehlerstrombehafteter Motor unter den mehreren mit der Motor-Antriebsvorrichtung verbundenen Motoren eingeschlossen ist.
Speziell misst der Isolationswiderstandsdetektor 70, der alle Motoren, die mit der Motor-Antriebsvorrichtung als das Ziel für die Messung verbunden sind, behandelt, den Isolationswiderstand von allen Motoren gemeinsam zur gleichen Zeit.
13 ist ein Flussdiagramm zum Erklären der Verfahrensweisen eines Isolationsverschlechterungsbestimmungsprozesses unter Verwendung der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im obigen Beispiel, das in 5 veranschaulicht ist, wird zuerst der Betrieb der Motoren bei Schritt S200 gestoppt. Dann werden bei Schritt S201 alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichter ausgeschaltet. Dann wird bei Schritt S202 der erste Schalter 1 ausgeschaltet, um die Wechselstromversorgung abzutrennen. Dann wird bei Schritt 203 der zweite Schalter 9 in den Ein-Zustand versetzt. In diesem Zustand ist bei Schritt S204 mindestens eines von den IGBTs als die Halbleiterschaltelemente des oberen Arms von allen Wechselrichtereinheiten, d. h., die erste Wechselrichtereinheit 501, zweite Wechselrichtereinheit 502 und dritte Wechselrichtereinheit 503, eingeschaltet. Dann wird bei S205 Strom durch den Stromdetektor 7 gemessen und Spannung durch den Spannungsdetektor 8 gemessen. Dann wird bei Schritt S206 der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen Motoren vom erhaltenen Strom und der Spannung berechnet.
Das durch Messen aller Motoren als das Ziel für die Messung erhaltene Resultat ist als der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen parallelgeschalteten Motoren gegeben. Im Beispiel von 5 entspricht dies dem Kombinationswiderstand von Rm1, Rm2 und Rm3, die parallelgeschaltet sind.
Wenn der gemessene Wert des Isolationswiderstandes, der durch das Messen aller Motoren als das Ziel für die Messung erhalten wurde, ausreichend höher ist als der Isolationswiderstand beim „Masseschluss“-Niveau, ist dementsprechend bestimmt, dass es keinen fehlerstrombehafteten Motor unter allen mit der Motor-Antriebsvorrichtung verbundenen Motoren gibt. Wenn im Gegensatz dazu der gemessene Wert des Isolationswiderstandes nicht höher ist als das Masseschluss-Niveau, ist bestimmt, dass ein fehlerstrombehafteter Motor unter den mehreren mit der Motor-Antriebsvorrichtung verbundenen Motoren eingeschlossen ist.
Dann wird wie nachfolgend beschrieben ein willkürlicher Motor als ein Ziel für die Messung von den mehreren Motoren ausgewählt, um den Isolationswiderstand des ausgewählten spezifischen Motors zu messen. Daraufhin führt bei Schritt S207 der Isolationswiderstandsdetektor 70 eine Messung durch Auswählen des optimalen Verfahrens abhängig davon, ob die vorhergehende Messung des Kombinationswiderstandes der Isolationswiderstände von allen Motoren gleich oder höher ist, als der Bezugswert, oder niedriger ist als der Bezugshebel, durch.
Es werden Beschreibungen für zwei unterschiedliche Fälle angegeben.
(A) Ein Fall, bei dem der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen Motoren gleich oder höher ist als der Bezugswert:
In diesem Fall wird gemäß der Erfindung der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform eine genaue Isolationswiderstandsmessung ausgeführt, da bei Schritt S208 durch Einschalten der Halbleiterschaltelemente der Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, bestimmt werden kann, dass es keinen fehlerstrombehafteten Motor gibt, der einen extrem niedrigen Isolationswiderstand aufweist. Da das spezifische Beispiel der Messung im Fall von (A) bereits unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde, wird die ausführliche Beschreibung ausgelassen.
(B) Ein Fall, bei dem der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen Motoren niedriger ist als der Bezugswert:
In diesem Fall wird das folgende Verfahren verwendet, um den Isolationswiderstand zu messen, da bestimmt werden kann, dass ein Motor wie ein fehlerstrombehafteter Motor oder dergleichen, der einen extrem niedrigen Isolationswiderstand aufweist, eingeschlossen ist.
Während die Motoren gestoppt sind, wobei der erste Schalter 1 aus ist und der zweite Schalter 2 ein, werden speziell die Halbleiterschaltelemente der Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, bei Schritt S209 alle ausgeschaltet. Dann wird bei Schritt S210 unter den Halbleiterschaltelementen von entweder dem oberen oder unteren Arm des Wechselrichters, mit dem ein willkürlicher Motor, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, das Halbleiterschaltelement, das zwischen dem zweiten Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden ist, in den Ein-Zustand versetzt. Dann misst bei Schritt S211 der Stromdetektor 7 den Strom und der Spannungsdetektor die Spannung. Von dem gemessenen Strom und der Spannung wird der Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, bestimmt. Jeder der Schritte S210 und S209 kann zuerst erfolgen oder diese Schritte können gleichzeitig erfolgen.
In dem in 5 dargestellten Beispiel wird das U-Phasen-IGBT des oberen Arms 511 der ersten Wechselrichtereinheit 501, mit der der erste Motor 61 als das Ziel für die Messung verbunden ist, eingeschaltet, und alle IGBTs der zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503, mit denen andere Motoren als das Ziel für die Messung entsprechend verbunden sind, d. h., die Motoren 62 und 63, werden ausgeschaltet, während der Betrieb von allen Motoren gestoppt ist und der erste Schalter 1 ausgeschaltet und der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist. In diesem Zustand misst der Stromdetektor 7 Strom und der Spannungsdetektor 8 Spannung zur gleichen Zeit und vom erhaltenen Strom und der Spannung wird der Isolationswiderstand des Motors, der das Ziel für die Messung ausgewählt ist, bestimmt.
Im obigen Verfahren (A) ist es möglich, eine genaue Messung auszuführen, ohne durch die Leckströme beeinflusst zu werden, die durch die Halbleiterschaltelemente fließen, selbst wenn jeder Motor einen hohen Isolationswiderstand aufweist. Da jedoch die Isolationswiderstände der Motoren, die nicht das Ziel für die Messung sind, zum Widerstand des Stromdetektors parallelgeschaltet sind, verschlechtert sich die Messgenauigkeit es sei denn, dass der Isolationswiderstand der anderen Motoren als das Ziel für die Messung ausreichend hoch ist.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschlechterung der Messgenauigkeit dazu tendiert, größer zu werden, wenn der Isolationswiderstand des zu messenden Motors kleiner wird, und es wird unmöglich, eine genaue Messung auszuführen, wenn ein extrem niedriger Isolationswiderstand wie bei einem fehlerstrombehafteten Motor oder dergleichen eingeschlossen ist.
Wenn andererseits im obigen Verfahren (B) jeder Motor einen hohen Isolationswiderstand aufweist, verringert sich die Messgenauigkeit aufgrund des Einflusses von den Leckströmen, die durch die Halbleiterschaltelemente fließen. Jedoch ist es wie vorstehend erwähnt möglich eine Messung zu erreichen, selbst wenn ein fehlerstrombehafteter Motor eingeschlossen ist. Weiter wird der Einfluss von den Leckströmen, die durch die Halbleiterschaltelemente fließen, relativ kleiner, sodass die Messgenauigkeit höher wird, da der Strom, der zum Zeitpunkt der Messung fließt, umso größer wird, je niedriger der Isolationswiderstand des zu messenden Motors ist.
Bei einem Vergleich zwischen den vorstehenden (A) und (B), zeigen (A) und (B) eine derartige Wechselbeziehung, dass (A) eine höhere Messgenauigkeit erzeugen kann als (B), wenn jeder Motor einen hohen Isolationswiderstand aufweist, während (B) eine höhere Messgenauigkeit erzeugen kann als (A), wenn jeder Motor einen niedrigen Isolationswiderstand aufweist.
Von dieser Beziehung Gebrauch machend wird der Bezugswert anhand dem der Isolationswiderstandsdetektor entweder Verfahren (A) oder (B) auswählen sollte, bestimmt, sodass zwischen (A) und (B) ein Verfahren, das eine höhere Messgenauigkeit erzeugen kann, zu jeder Zeit ohne Versagen ausgewählt werden kann.
Speziell ist es bei (A) möglich, die Größenordnung des Messfehlers beim Messen des Isolationswiderstandes basierend auf der Größenordnungsbeziehung zwischen dem Kombinationswiderstand der parallelgeschalteten Isolationswiderstände der anderen Motoren als das Ziel für die Messung und dem Wert des Widerstandes des Stromdetektors zu bestimmen. Bei (B) ist es möglich, die Größenordnung des Messfehlers beim Messen des Isolationswiderstandes von der Größenordnung des Leckstroms zu bestimmen, der durch die Halbleiterschaltelemente in den Wechselrichtereinheiten fließt, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist. Durch Berücksichtigen dieser Messfehler ist es möglich, einen Widerstandswert als Bezugswert festzulegen, der die Auswahl von entweder (A) oder (B) zu irgendeinem Zeitpunkt ermöglicht, die eine höhere Genauigkeit erzeugen kann.
Es ist auch möglich, einen Bezugswert durch Berücksichtigen des Widerstandes des Stromdetektors und der Größenordnung des Leckstroms festzulegen, wenn die in den Wechselrichtereinheiten verwendeten Halbleiterschaltelemente eine hohe Temperatur aufweisen.
Da die Größenordnung des Leckstroms durch Halbleiterschaltelemente, welcher die Messgenauigkeit von (B) dominiert, in hohem Maße abhängig von der Temperatur der Halbleiterschaltelemente wie vorstehend angegeben variiert, kann anstatt eines Festwertes der Bezugswert abhängig von der Temperatur von Halbleiterschaltelementen jedes Wechselrichters geändert werden.
Dann wird bei Schritt S212 bestimmt, ob die Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren abgeschlossen wurde. Wenn die Isolationswiderstandsmessung nicht bei allen Motoren abgeschlossen wurde, kehrt die Steuerung zu Schritt S207 zurück, um die Isolationswiderstandsmessung fortzusetzen. Wenn andererseits die Isolationswiderstandsmessung bei allen Motoren, bei Schritt S213 abgeschlossen wurde, wird der Isolationswiderstand des zu messenden Motors vom gemessenen Strom und der Spannung berechnet. Letztendlich wird bei Schritt S214 der zweite Schalter 9 wieder in den Aus-Zustand versetzt und alle Halbleiterschaltelemente in jedem Wechselrichter ausgeschaltet.
Der Prozess des Messens des Isolationswiderstandes unter Verwendung der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls komplett durch den Isolationswiderstandsdetektor des Motorantrieb-„Isolationswiderstandsdetektors“ 70 durch einen Mikrocomputer realisiert, der eine Reihe von vorstehend beschriebenen Messverfahren gemäß dem Ablaufdiagramm in 13 ausführt.
[Vierte Ausführungsform]
Als Nächstes wird eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Konfiguration der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist die gleiche wie die der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
Eine Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt ein: einen Umwandler 100, der eine Gleichrichterschaltung 3 aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung 2 über einen ersten Schalter 1 bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit 4, die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator 41 zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503, die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit 4 in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren 61 bis 63 durch einen Schaltvorgang der Halbleiterschaltelemente in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Plusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung verbunden sind, sowie den Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators 41, d. h., dem Zwischenkreiseinheits-Minusseitenanschluss 42 und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter 9, der den Minusseitenanschluss des Kondensators 41 mit der Masse verbindet; einen Stromdetektor 7 für das Messen des Stroms, der zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor 8, der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators 41 zu messen; einen Isolationswiderstandsdetektor 70, der einen Isolationswiderstand von mehreren Motoren 61 bis 63, die entsprechend durch mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503 angetrieben werden, bestimmt, und dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm durch eine Bootstrap-Schaltung gebildet ist, wobei der Isolationswiderstandsdetektor 70 einen Kombinationswiderstand des Isolationswiderstandes von allen Motoren vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor 7 und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor 8 in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren 61 bis 63 gestoppt ist, der erste Schalter 1 ausgeschaltet ist und der zweite Schalter 9 eingeschaltet ist, der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen von allen Wechselrichtereinheiten durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm wechselweise ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind; wenn der Kombinationswiderstand gleich oder höher als ein Bezugswert ist, bestimmt der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Isolationswiderstand der Motoren, die ausgewählt sind als das Ziel für die Messung, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in einem Zustand, in dem der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der ausgewählt ist, um gemessen zu werden, verbunden ist, ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Ein-Zustand versetzt sind; und, wenn der Kombinationswiderstand niedriger ist als der Bezugswert, bestimmt der Isolationswiderstandsdetektor 70 den Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor 7 und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor 8 in dem Zustand, in dem der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der Gruppe des oberen Arms von Halbleiterschaltelementen und der Gruppe des unteren Arms von Halbleiterschaltelementen in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Aus-Zustand versetzt sind.
Die Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Motor-Antriebsvorrichtung mit mehreren Wechselrichtereinheiten, um mehrere Motoren anzutreiben, wobei die Ansteuerschaltung eines Halbleiterschaltelements des oberen Arms im Wechselrichter aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist und auf die gleiche Konfiguration wie die der dritten Ausführungsform angewandt wird.
14 ist ein Flussdiagramm zum Erklären der Verfahrensschritte eines Isolationswiderstandbestimmungsprozesses unter Verwendung der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In ähnlicher Weise wie bei der dritten Ausführungsform beginnt der Isolationswiderstandsdetektor 70 mit dem Behandeln aller Motoren, die mit der Motor-Antriebsvorrichtung als das Ziel für die Messung verbunden sind, und misst den Isolationswiderstand von allen Motoren gemeinsam zur gleichen Zeit, um den Kombinationswiderstandswert der Isolationswiderstände von allen Motoren zu bestimmen (Schritte S303 bis S306). Dann wird bei Schritt S307 die Messart für das Messen des Isolationswiderstands eines willkürlichen Motors ausgewählt, der von den mehreren Motoren als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, je nachdem, ob der zuvor gemessene Isolationswiderstand von allen Motoren gleich oder größer als ein Bezugswert oder kleiner als der Bezugswert ist. Diese Verfahrensweisen sind die gleichen wie diejenigen der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Fall von den mit Bootstrap-Schaltungen ausgestatteten Wechselrichtern wird jedoch die Messung durch Ausführen des Schaltvorgangs des wechselweisen Ein- und Ausschaltens der oberen und unteren Arm-Seiten ausgeführt, anstatt die Messung auszuführen, während die Halbleiterschaltelemente auf einer Arm-Seite im Wechselrichter, mit dem der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet gehalten werden. Dies ist der charakteristische Punkt dieser Ausführungsform.
Im Fall von den mit Bootstrap-Schaltungen ausgestatteten Wechselrichtern wird die Messung außerdem durch Auswählen des optimalen Verfahrens abhängig davon ausgeführt, ob die vorhergehende Messung des Kombinationswiderstandes der Isolationswiderstände von allen Motoren gleich oder höher als der Bezugswert oder niedriger als der Bezugshebel ist. Es werden Beschreibungen für zwei unterschiedliche Fälle angegeben.
(C) Ein Fall, bei dem der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen Motoren gleich oder höher ist als der Bezugswert: Da bestimmt werden kann, dass es keinen Fehlerstrombehaften gibt, der einen extrem niedrigen Isolationswiderstand aufweist, wird die genaue Isolationswiderstandsmessung unter Verwendung der Erfindung der zweiten vorstehend beschriebenen Ausführungsform ausgeführt.
Speziell wird bei Schritt S308 eine Isolationswiderstandsmessung ausgeführt, während die Halbleiterschaltelemente des unteren Arms der Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Ein-Zustand versetzt sind. Da das spezifische Beispiel der Messung im Fall von (C) bereits unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wurde, wird die ausführliche Beschreibung ausgelassen.
(D) Ein Fall, wo der Kombinationswiderstand der Isolationswiderstände von allen Motoren niedriger ist als der Bezugswert: In diesem Fall wird in ähnlicher Weise wie in Schritt S209 in der dritten Ausführungsform bei Schritt S309 die Isolationswiderstandsmessung durch Ausschalten aller Halbleiterschaltelemente der Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, ausgeführt, da bestimmt werden kann, dass ein Motor wie ein fehlerstrombehafteter Motor oder dergleichen, der einen extrem niedrigen Isolationswiderstand aufweist, eingeschlossen ist.
Während die Motoren gestoppt sind, wobei der erste Schalter 1 aus ist und der zweite Schalter 2 ein, werden speziell bei Schritt S309 die Halbleiterschaltelemente der Wechselrichter, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, alle ausgeschaltet. Dann wird bei Schritt S310 bei den Gruppen von Halbleiterschaltelementen der oberen und unteren Arme der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, der Schaltvorgang des Ein- und Ausschaltens der Gruppen der oberen und unteren Arme wechselweise durchgeführt, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente des unteren Arms im Ein-Zustand sind. Dann misst bei Schritt S311 der Stromdetektor den Strom und der Spannungsdetektor die Spannung, um den Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom erhaltenen Strom und der Spannung zu bestimmen.
Jeder der Schritte S310 und S309 kann zuerst erfolgen oder diese Schritte können gleichzeitig erfolgen.
Im Beispiel von 11 ist bei den IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501, mit der der zu messende Motor 61 verbunden ist, das U-Phasen-IGBT des oberen Arms 511 ausgeschaltet und das U-Phasen-IGBT des unteren Arms 521 eingeschaltet, während alle Motoren ausgeschaltet sind und der erste Schalter 1 ein und der zweite Schalter 2 aus ist. Dann wird das U-Phasen-IGBT des oberen Arms 511 eingeschaltet und das U-Phasen-IGBT des unteren Arms 521 ausgeschaltet. Dieser Schaltvorgang wird wechselweise durch ein PWM-Signal mit einer relativen Einschaltdauer von 50 wiederholt%.
Durch Ausschalten aller IGBTs der zweiten und dritten Wechselrichtereinheiten 502 und 503, mit denen die zweiten und dritten Motoren 62 und 63, die nicht das Ziel für die Messung sind, entsprechend verbunden sind, messen der Stromdetektor 7 und der Spannungsdetektor 8 entsprechend Strom und Spannung zur gleichen Zeit, um den Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt wurde, vom erhaltenen Strom und der Spannung zu bestimmen.
Der Vorgang bei den Schritten S312 bis S314 ist der gleiche wie der bei den Schritten S212 bis S214 in 13, sodass die ausführliche Beschreibung ausgelassen wird.
Der Prozess des Messens des Isolationswiderstandes unter Verwendung der Motor-Antriebsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls komplett durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 der Motor-Antriebsvorrichtung ausgeführt. Der Isolationswiderstandsdetektor 70 kann durch einen Mikrocomputer realisiert werden, der eine Reihe von vorstehend beschriebenen Messverfahren gemäß dem Ablaufdiagramm ausführt.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Verschlechterung im Isolationswiderstand verglichen mit dem Stand der Technik mit höherer Präzision zu erkennen, wenn ein willkürlicher Motor, der aus mehreren Motoren ausgewählt ist, gemessen wird.

Claims

Motor-Antriebsvorrichtung, umfassend: einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator (41) zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators (41) und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators (41) zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor (70), der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand zu bestimmen, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt wurde, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung in einem Zustand, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter (1) ausgeschaltet ist, der zweite Schalter (9) eingeschaltet ist, Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Verfahren zum Bestimmen eines Isolationswiderstandes von Motoren mit einer Motor-Antriebsvorrichtung, die umfasst: einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um entsprechende Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators (41) und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, um Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, um Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators (41) zu messen, wobei das Verfahren zum Bestimmen eines Isolationswiderstandes von Motoren umfasst: das Stoppen des Betriebs der Motoren und das Ausschalten des ersten Schalters (1); das Versetzen des zweiten Schalters (9) in den Ein-Zustand; das Einschalten der Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist; das Einschalten der Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen im oberen oder unteren Arm, mit denen eine Motorwicklung eines anderen Motors als dem zu messenden Motor verbunden ist; das Messen von Strom durch den Stromdetektor (7) und das Messen von Spannung durch den Spannungsdetektor (8); und das Bestimmen eines Isolationswiderstandes, der ein Widerstand zwischen einer Motorwicklung eines Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, und der Masse ist, basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung.
Motor-Antriebsvorrichtung, umfassend: einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator (41) zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, den Minusseitenanschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, den Strom, der zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt, zu messen; einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators (41) zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor (70), der den Isolationswiderstand von jedem der mehreren Motoren erkennt, die durch die mehreren Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503) angetrieben werden, wobei die Ansteuerschaltung von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist, und wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70) den Isolationswiderstand des zu messenden Motors basierend auf dem gemessenen Strom und der Spannung in dem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter (1) ausgeschaltet ist, der zweite Schalter (9) eingeschaltet ist, der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen, mit denen die Motorwicklung des zu messenden Motors verbunden ist, durch wechselweises Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind und die Halbleiterschaltelementen im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten (502, 503), mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind.
Motor-Antriebsvorrichtung, umfassend: einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator (41) zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und einer Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, einen Anschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, Strom zu messen, der zwischen einem Anschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt; einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators (41) zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor (70), der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand von jedem der mehreren Motoren zu bestimmen, die durch die mehreren Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503) angetrieben werden, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70) einen Kombinationswiderstand des Isolationswiderstandes von allen Motoren vom gemessenen Stromwert durch den Stromdetektor (7) und dem gemessenen Spannungswert durch den Spannungsdetektor (8) in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter (1) ausgeschaltet ist, der zweite Schalter (9) eingeschaltet ist und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm in allen Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503) eingeschaltet sind, wobei, wenn der Kombinationswiderstand gleich oder größer als ein Bezugswert ist, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor (7) und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor (8) in einem Zustand bestimmt, in dem die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, eingeschaltet sind, und die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, eingeschaltet sind, und wobei, wenn der Kombinationswiderstandswert niedriger ist als der Bezugswert, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor (7) und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor (8) in einem Zustand bestimmt, in dem die Halbleiterschaltelemente, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, unter den Halbleiterschaltelementen in entweder dem oberen oder unteren Arm der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als ein Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, eingeschaltet sind, und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als der zu messende Motor verbunden ist, ausgeschaltet sind.
Motor-Antriebsvorrichtung, umfassend: einen Umwandler (100), der eine Gleichrichterschaltung (3) aufweist, die konfiguriert ist, Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) bereitgestellt wird, in Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit (4), die konfiguriert ist, die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung (3) gleichgerichtet wird, durch einen Kondensator (41) zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503), die konfiguriert sind, die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit (4) in Wechselspannung umzuwandeln, um jeweilige Motoren (61, 62, 63) durch einen Schaltvorgang von Halbleiterschaltelementen in einem oberen Arm, die zwischen einem Plusseitenanschluss des Kondensators und der Motorwicklung verbunden sind, sowie Halbleiterschaltelementen in einem unteren Arm, die zwischen einem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Motorwicklung verbunden sind, anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der konfiguriert ist, den Minusseitenanschluss des Kondensators (41) mit der Masse zu verbinden; einen Stromdetektor (7), der konfiguriert ist, den Strom, der zwischen dem Minusseitenanschluss des Kondensators (41) und der Masse fließt, zu messen; einen Spannungsdetektor (8), der konfiguriert ist, Spannung zwischen beiden Enden des Kondensators zu messen; und einen Isolationswiderstandsdetektor (70), der konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand der mehreren Motoren, die durch die mehreren Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503) angetrieben werden, zu bestimmen, wobei die Ansteuerschaltung von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm aus einer Bootstrap-Schaltung gebildet ist, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70) einen Kombinationswiderstand des Isolationswiderstandes von allen Motoren vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor (7) und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor (8) in einem Zustand bestimmt, in dem der Betrieb der Motoren gestoppt ist, der erste Schalter (1) ausgeschaltet ist und der zweite Schalter (9) eingeschaltet ist, der Schaltvorgang für Gruppen von Halbleiterschaltelementen in den oberen und unteren Armen von allen Wechselrichtereinheiten (501, 502, 503) durch Ein- und Ausschalten der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm wechselweise ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, wobei, wenn der Kombinationswiderstand gleich oder größer als ein Bezugswert ist, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand der Motoren, die ausgewählt sind als das Ziel für die Messung, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in einem Zustand bestimmt, in dem der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im oberen Arm und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen im unteren Arm in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der ausgewählt ist, um gemessen zu werden, verbunden ist, ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Ein-Zustand versetzt sind, und wobei, wenn der Kombinationswiderstand niedriger als der Bezugswert ist, der Isolationswiderstandsdetektor den Isolationswiderstand des Motors, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, vom gemessenen Strom durch den Stromdetektor und der gemessenen Spannung durch den Spannungsdetektor in dem Zustand bestimmt, in dem der Schaltvorgang des abwechselnden Ein- und Ausschaltens der Gruppe von Halbleiterschaltelementen des oberen Arms und der Gruppe von Halbleiterschaltelementen des unteren Arms in der Wechselrichtereinheit, mit der ein willkürlicher Motor, der als das Ziel für die Messung ausgewählt ist, verbunden ist, ausgeführt wird, um die Bootstrap-Schaltungen im oberen Arm zu laden, wenn die Halbleiterschaltelemente im unteren Arm im Ein-Zustand sind, und alle Halbleiterschaltelemente der Wechselrichtereinheiten, mit denen ein anderer Motor als das Ziel für die Messung verbunden ist, in den Aus-Zustand versetzt sind.