DE102017121943A1

DE102017121943A1 - Motortreiber mit Funktion des Erfassens von Isolationswiderstand

Info

Publication number: DE102017121943A1
Application number: DE102017121943.9A
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Satou; Masaya TATEDA; Youichirou Ooi; Akira Hirai; Kiichi Inaba
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2037-09-22
Also published as: CN107872173B; US20180091083A1; US10425031B2; JP6407931B2; JP2018054441A; DE102017121943B4; CN107872173A

Abstract

Bei einem Motortreiber gemäß der vorliegenden Erfindung werden Spannungs- und Stromwerte, gemessen durch einen Spannungs- und Stromdetektor, und ein Spannungswert, gemessen durch einen Spannungsdetektor, als erste Messergebnisse bestimmt, im Zustand des Einschaltens von Halbleiter-Schaltelementen, die zwischen einem positiven Anschluss eines Kondensators und Motorspulen verbunden sind. Spannungs- und Stromwerte, gemessen durch den Spannungs- und Stromdetektor, und ein Spannungswert, gemessen durch den Spannungsdetektor, werden als zweite Messergebnisse bestimmt, im Zustand, bezüglich einer Gruppe A, des Einschaltens eines Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem positiven Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, und bezüglich einer Gruppe B, des Einschaltens von Halbleiter-Schaltelementen, die zwischen einem negativen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden sind. Die Isolationswiderstandswerte werden zwischen den Motorspulen jeder der Gruppen A und B und Masse berechnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motortreiber zum Antreiben mehrerer Motoren, und sie bezieht sich insbesondere auf einen Motortreiber, der die Funktion des Messens des Isolationswiderstandswerts eines Motors und die Funktion zum Erfassen einer Verschlechterung der Isolierung mit hoher Genauigkeit aufweist, ohne durch Leckströme beeinträchtigt zu werden, die durch Halbleiter-Schaltelemente von Wechselrichtereinheiten fließen.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es sind bereits Motortreiber bekannt, die die Funktion aufweisen, den Isolationswiderstand von Motorwicklungen durch Anlegen einer in einem Glättungskondensator einer Gleichstrom-Zwischenkreiseinheit zwischen den Motorwicklungen (Spulen) und einer Masse geladenen Spannung zu erfassen (zum Beispiel japanisches Patent Nr. JP 5065192 (im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet) und ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. JP 2015-169479 (im Folgenden als Patentdokument 2 bezeichnet)). Das Patentdokument 1 beschreibt ein Verfahren zum Erfassen des Isolationswiderstandswerts eines Motors in einem Motortreiber mit der Funktion, den Isolationswiderstandswert zu erfassen. Bei diesem Verfahren wird nach dem Abschalten einer AC-Stromversorgung (Wechselstrom-Stromversorgung) durch einen Schalter ein Anschluss eines Glättungskondensators einer DC-Stromversorgung (Zwischenkreiseinheit), die mit einer Wechselrichtereinheit verbunden ist, an Masse angeschlossen. Durch das Einschalten mehrerer mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators verbundener Halbleiter-Schaltelemente nacheinander und in einer vorbestimmten Reihenfolge werden geschlossene Kreise gebildet, die jeweils aus dem Glättungskondensator, der Masse, Motorspulen und dem Halbleiter-Schaltelement in einem eingeschalteten Zustand bestehen. Eine Stromerfassungsschaltung erfasst einen Strom, der durch den geschlossenen Kreis fließt, um den Isolationswiderstandswert des Motors zu erfassen.
Weiter beschreibt das Patentdokument 1 auch ein Verfahren zur Erfassung des Isolationswiderstandswerts eines Ziel-Motors in einen Motortreiber mit mehreren Wechselrichtereinheiten zum Antreiben mehrerer Motoren. Bei diesem Verfahren wird aus den Motoren ein Motor willkürlich als Ziel-Motor ausgewählt. Da nur ein Halbleiter-Schaltelement der mit dem ausgewählten Ziel-Motor verbundenen Wechselrichtereinheit eingeschaltet ist, während alle anderen Halbleiter-Schaltelemente der mit den Nicht-Ziel-Motoren verbundenen Wechselrichtereinheiten ausgeschaltet sind, wird ein geschlossener Kreis mit dem Isolationswiderstand des Ziel-Motors generiert.
Nach dem Stand der in Patentdokument 1 beschriebenen konventionellen Technik werden im Motortreiber, der die Wechselrichtereinheiten für den Antrieb der Motoren aufweist, die Halbleiter-Schaltelemente, die ursprünglich in den Wechselrichtereinheiten vorgesehen sind, als Schalter für die Auswahl des Ziel-Motors verwendet. Somit ist es nicht erforderlich, zusätzliche Schalter zum Schalten des Ziel-Motors in einer der Anzahl der Motoren entsprechenden Zahl bereitzustellen. Zudem misst eine Erfassungsschaltung den Isolationswiderstandswert jedes der Motoren, und das Patentdokument 1 ist daher eine überlegene Technik in Bezug auf einfache Konfiguration und niedrige Kosten.
Allerdings weist die im Patentdokument 1 beschriebene konventionelle Technik ein Problem auf, und zwar dass, wenn ein bestimmter Motor aus den Motoren als Ziel-Motor ausgewählt worden ist, und falls einer der Nicht-Ziel-Motoren einen reduzierten Isolationswiderstandswert aufweist, im Motortreiber mit den Wechselrichtern zum Antrieb der Motoren die Messgenauigkeit bei hohen Temperaturen verringert ist, wobei die Leckströme der Halbleiter-Schaltelemente zunehmen.
Andererseits beschreibt das Patentdokument 2 ein Verfahren zum Erfassen der Verschlechterung der Isolation eines Motors, ohne von Leckströmen von Halbleiter-Schaltelementen in einem ausgeschalteten Zustand beeinträchtigt zu sein, wenn aus mehreren Motoren ein willkürlicher Motor als Ziel-Motor ausgewählt und der Isolationswiderstandswert des Ziel-Motors gemessen wird. Bei diesem Verfahren wird nach dem Abschalten einer AC-Stromversorgung durch einen Schalter ein Anschluss eines Glättungskondensators einer DC-Stromversorgung (Zwischenkreiseinheit), die mit Wechselrichtereinheiten verbunden ist, an Masse angeschlossen. Von den Halbleiter-Schaltelementen der mit dem ausgewählten Ziel-Motor verbundenen Wechselrichtereinheit werden die Halbleiter-Schaltelemente eingeschaltet, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und den Motorspulen verbunden sind, und die Halbleiter-Schaltelemente der Nicht-Ziel-Motoren, die zwischen dem einen Anschluss und den Motorspulen verbunden sind, werden eingeschaltet, um Halbleiter-Schaltelemente in einem ausgeschalteten Zustand aus einem geschlossenen Kreis mit dem Isolationswiderstand des Ziel-Motors auszuschließen.
Patentdokument 2 ist eine überlegene Technik in Hinblick auf die Lösung des Problems der konventionellen Technik von Patentdokument 1, d. h., dass die Messgenauigkeit bei hoher Temperatur reduziert wird, wobei Leckströme von Halbleiter-Schaltelementen in einem ausgeschalteten Zustand zunehmen. Allerdings weist die im Patentdokument 2 beschriebene konventionelle Technik weiterhin ein Problem auf, und zwar dass, wenn einer der Nicht-Ziel-Motoren einen reduzierten Isolationswiderstandswert hat, die Messgenauigkeit verringert ist.
1 zeigt die Konfiguration eines Motortreibers mit zwei Wechselrichtereinheiten zum Antrieb von zwei Motoren, wobei die in Patentdokument 2 offenbarte konventionelle Technik verwendet wird. Als Beispiel wird ein erster Motor 1061 der beiden Motoren als Ziel-Motor in 1 ausgewählt.
Ein Verfahren zur Messung des Isolationswiderstandswerts des Motors im konventionellen Motortreiber ist wie folgt. Zunächst sind in 1, alle Halbleiter-Schaltelemente (IGBTs) 10511 bis 10561 und 10512 bis 10562 aller Wechselrichtereinheiten 1051 und 1052 ausgeschaltet, und ein erster Schalter 1001 ist ausgeschaltet, um eine AC-Stromversorgung 1002 abzutrennen. Anschließend wird ein zweiter Schalter 1009 eingeschaltet, um einen negativen Anschluss 1043 einer Zwischenkreiseinheit 1004 mit Masse zu verbinden. 2 zeigt die Verbindung der Isolationswiderstände zwischen den IGBTs, den Motoren und der Masse in diesem Zustand als Ersatzschaltbild.
Als nächstes wird in 1, da der erste Motor 1061 als Ziel-Motor ausgewählt worden ist, ein U-Phasen-IGBT 10511 eines oberen Zweigs der ersten Wechselrichtereinheit 1051, der mit dem ersten Motor 1061 verbunden ist, eingeschaltet, sowie auch der U-Phasen-IGBT 10522 eines unteren Zweigs der zweiten Wechselrichtereinheit 1052, der mit dem zweiten Motor 1062 verbunden ist. Ein geschlossener Stromkreis (durch eine gestrichelte Linie in 1 angegeben), der den Isolationswiderstand zwischen den Motorspulen 10611 bis 10631 des ersten Ziel-Motors 1061 und Masse aufweist, wird gebildet, und ein Stromdetektor 1007 misst einen Strom, der durch den geschlossenen Kreis fließt. Gleichzeitig misst ein Spannungsdetektor 1008 eine Zwischenkreisspannung, und dadurch wird der Isolationswiderstandswert zwischen dem Motor und der Masse aus dem gemessenen Spannungswert und dem Stromwert berechnet.
3 ist ein Ersatzschaltbild während der Messung des Isolationswiderstandswerts. Da einer der IGBTs (10511, 10531 und 10551) des oberen Zweigs (obere IGBTs) der ersten Wechselrichtereinheit 1051 eingeschaltet ist und auch einer der IGBTs (10522, 10542 und 10562) eines unteren Zweigs (untere IGBTs) der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 aus dem Zustand von 2 eingeschaltet ist, sind der äquivalente Isolationswiderstand RU-IGBT1 der oberen IGBTs (10511, 10531 und 10551) der ersten Wechselrichtereinheit 1051 und der äquivalente Isolationswiderstand RU-IGBT2 der unteren IGBTs (10522, 10542 und 10562) der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 im Ersatzschaltbild von 3 kurzgeschlossen.
In 2 und 3 stellt RU-IGBT1 den äquivalenten Isolationswiderstand der oberen IGBTs (10511, 10531 und 10551) der ersten Wechselrichtereinheit 1051 in einem ausgeschalteten Zustand dar. RU-IGBT2 stellt den äquivalenten Isolationswiderstand der oberen IGBTs (10512, 10532 und 10552) der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 in einem ausgeschalteten Zustand dar. RU-IGBT1 stellt den äquivalenten Kollektor-Emitter-Isolationswiderstand der unteren IGBTs (10521, 10541 und 10561) der ersten Wechselrichtereinheit 1051 in einem ausgeschalteten Zustand dar. RU-IGBT2 stellt den äquivalenten Kollektor-Emitter-Isolationswiderstand der unteren IGBTs (10522, 10542 und 10562) der zweiten Wechselrichtereinheit 1052 in einem ausgeschalteten Zustand dar. Rm1 stellt den Isolationswiderstand zwischen den Motorspulen (10611 bis 10631) des ersten Motors 1061 und Masse dar. Rm2 stellt den Isolationswiderstand zwischen den Motorspulen (10612 bis 10632) des zweiten Motors 1062 und Masse dar. Re stellt die Reihenschaltung eines Spannungsteilerwiderstands 1072 und eines Stromdetektionswiderstands 1071 des Stromdetektors 1007 als einen Widerstand dar.
In der Dreiphasen-Wechselrichtereinheit für den Antrieb des Drehstrommotors entsprechend der Darstellung in 1 besteht die Wechselrichtereinheit aus den drei Halbleiter-Schaltelementen (IGBTs) eines oberen Zweigs und den drei Halbleiter-Schaltelementen (IGBTs) eines unteren Zweigs. Kollektoranschlüsse und Emitteranschlüsse der drei oberen oder unteren IGBTs sind in der gleichen Wechselrichtereinheit durch die Zwischenkreisspannung und die Motorspulen im Motor parallel verbunden. Somit sind in den Ersatzschaltbildern von 2 und 3 die oberen IGBTs jeder Wechselrichtereinheit als ein äquivalenter Isolationswiderstand dargestellt, in dem die drei IGBTs parallel verbunden sind. Die unteren IGBTs jeder Wechselrichtereinheit sind als ein äquivalenter Isolationswiderstand dargestellt, in dem die drei IGBTs parallel verbunden sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach der in Patentdokument 2 beschriebenen konventionellen Technik ist in einem Motortreiber, der mehrere Wechselrichtereinheiten zum Antrieb mehrerer Motoren umfasst, wenn ein bestimmter Motor als Ziel-Motor ausgewählt und der Isolationswiderstandswert des Ziel-Motors erfasst worden ist, der Isolationswiderstand des Nicht-Ziel-Motors mit einem Stromdetektor parallel verbunden. Somit fließt ein zu messender Strom, der durch den Isolationswiderstand des Ziel-Motors fließen soll, teilweise durch den Isolationswiderstand des Nicht-Ziel-Motors, ohne den Stromdetektor zu durchlaufen. Somit ist ein vom Stromdetektor gemessener Stromwert ungleich dem Strom, der durch den Isolationswiderstand des Ziel-Motors fließt. Insbesondere, wenn der Nicht-Ziel-Motor einen Motor mit einem reduzierten Isolationswiderstandswert umfasst, ist die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandswerts des spezifischen Ziel-Motors deutlich reduziert.
Im Einzelnen ist das Problem der konventionellen Technik, wie aus 3 ersichtlich wird, dass, da der Isolationswiderstand Rm2 des zweiten Nicht-Ziel-Motors parallel mit dem Stromdetektor 1007 verbunden ist, ein Teil (Pfeile mit abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linien) eines zu messenden Stroms (die Summe der Pfeile der gepunkteten Linien und der Pfeile mit abwechselnd langen und kurzen gestrichelten Linien), der durch den Isolationswiderstand Rm1 zwischen dem ersten Ziel-Motor und Masse fließt, in den Isolationswiderstand Rm2 des zweiten Nicht-Ziel-Motors fließt, ohne den Stromdetektor 1007 zu durchlaufen.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung weist die im Patentdokument 2 beschriebene, konventionelle Technik das grundlegende Problem auf, dass, da der Isolationswiderstand des Nicht-Ziel-Motors mit dem Stromdetektor parallel verbunden ist, der Isolationswiderstand des Nicht-Ziel-Motors die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandswerts des Ziel-Motors beeinträchtigt. Daher ist die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandswerts des spezifischen Ziel-Motors deutlich reduziert, und zwar insbesondere, wenn der Nicht-Ziel-Motor einen Motor mit einem reduzierten Isolationswiderstandswert umfasst.
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme zielt die vorliegende Erfindung ab auf einen Motortreiber, der den Isolationswiderstandswert eines spezifischen Motors aus mehreren Motoren, einschließlich eines Motors mit reduziertem Isolationswiderstandswert messen kann, und zwar unter Verwendung von Halbleiter-Schaltelementen, die ursprünglich in Wechselrichtereinheiten als Schalter zur Auswahl des spezifischen Motors bereitgestellt sind. Die vorliegende Erfindung zielt auch auf das Bereitstellen eines Motortreibers ab, der den Isolationswiderstandswert eines Motors messen und die Verschlechterung der Isolation mit hoher Genauigkeit bei einfacher Konfiguration erfassen kann, ohne einen Leckstrom zu beeinflussen, der durch den Isolationswiderstand eines Nicht-Ziel-Motors fließt, und ohne Auswirkungen auf Leckströme von Halbleiter-Schaltelementen zu haben, selbst wenn der Nicht-Ziel-Motor einen Motor mit reduziertem Isolationswiderstandswert einschließt.
Ein Motortreiber gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wechselrichtereinheit mit Gleichrichterschaltung, die eingerichtet ist, um eine AC-Spannung zu einer DC-Spannung gleichzurichten, die von einer AC-Stromversorgung über einen ersten Schalter geliefert wird; sowie eine Stromversorgungseinheit, eingerichtet, um die durch die von der Gleichrichterschaltung gleichgerichtete DC-Spannung mittels eines Kondensators zu glätten; mehrere Wechselrichtereinheiten, konfiguriert zum Umwandeln der DC-Spannung von der Stromversorgungseinheit in eine AC-Spannung durch Schalten eines Halbleiter-Schaltelements eines oberen Zweigs (oberes Halbleiter-Schaltelement), das zwischen einem positiven Anschluss des Kondensators und einer Motorspule angeschlossen ist, und eines Halbleiter-Schaltelements eines unteren Zweigs (unteres Halbleiter-Schaltelement), das zwischen einem negativen Anschluss des Kondensators und der Motorspule angeschlossen ist, um mehrere Motoren anzutreiben; sowie einen zweiten Schalter, konfiguriert zum Verbinden eines Anschlusses des Kondensators mit Masse; einen Spannungs- und Stromdetektor, eingerichtet zum Messen eines Stroms, der zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Masse fließt, und einer Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Masse; einen Spannungsdetektor, konfiguriert zum Messen einer Spannung über dem Kondensator; und einen Isolationswiderstandsdetektor, konfiguriert zum Erfassen des Isolationswiderstandswerts von jedem der durch die Wechselrichtereinheiten getriebenen Motoren. Der Isolationswiderstandsdetektor bestimmt einen Spannungswert und einen Stromwert, gemessen durch den Spannungs- und Stromdetektor, sowie einen vom Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert als erste Messwerte im Zustand des Anhaltens des Betriebs der Motoren, des Ausschaltens des ersten Schalters bei Einschalten des zweiten Schalters und des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements jedes Motors, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelement der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit. Der Isolationswiderstandsdetektor bestimmt einen Spannungswert und einen Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie einen vom Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert als zweite Messergebnisse im Zustand des Unterteilens aller Motoren in zwei willkürliche Gruppen, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B, und bezüglich des zur Gruppe A gehörenden Motors, des Einschaltens des zwischen dem anderen Anschluss und der Motorspule verbundenen Halbleiter-Schaltelements aus dem oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelement der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit, und, bezüglich des zur Gruppe B gehörenden Motors, des Einschaltens des zwischen dem einen Anschluss und der Motorspule verbundenen Halbleiter-Schaltelements aus dem oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelement der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit. Der Isolationswiderstandsdetektor berechnet Werte des Isolationswiderstands zwischen der Spule des zur Gruppe A gehörenden Motors und der Masse und zwischen der Spule des zur Gruppe B gehörenden Motors und der Masse, unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden, detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich werden. Die beigefügten Zeichnungen zeigen Folgendes:
1 ist ein Blockdiagramm eines Motortreibers mit zwei Wechselrichtereinheiten zum Antreiben von zwei Motoren, wobei konventionelle Technik eingesetzt wird;
2 ist ein Ersatzschaltbild mit der Darstellung der Verbindung der Isolationswiderstände zwischen IGBTs, Motoren und einer Masse;
3 ist ein Ersatzschaltbild, wobei der äquivalente Isolationswiderstand der oberen IGBTs einer ersten Wechselrichtereinheit und der äquivalente Isolationswiderstand der unteren IGBTs einer zweiten Wechselrichtereinheit kurzgeschlossen sind;
4 ist ein Blockdiagramm eines Motortreibers mit einem Isolationswiderstandsdetektor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines Isolationswiderstandswerts unter Verwendung des Motortreibers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Ersatzschaltbild, das den Anschluss der Isolationswiderstände zwischen IGBTs, Motoren und einer Masse unter Verwendung der äquivalenten Isolationswiderstände von IGBTs im Motortreiber gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Ersatzschaltbild beim Messen der ersten Messergebnisse in der Ausführungsform von 4;
8 ist ein Ersatzschaltbild, wobei ein nicht mit den ersten Messergebnissen in Beziehung stehender Teil aus dem Ersatzschaltbild von 7 ausgelassen sind, und wobei ein Spannungs- und Stromdetektor und ein Spannungsdetektor wiedergegeben sind, die jeweils einen Detektionswiderstand und einen Spannungsteilerwiderstand einschließen;
9 ist eine Zeichnung mit der Darstellung der konkreten Konfiguration einer Messschaltung des Spannungsdetektors und einer Messschaltung des Spannungs- und Stromdetektors;
10 ist ein Ersatzschaltbild beim Messen der zweiten Messergebnisse in der Ausführungsform von 4;
11 ist ein Ersatzschaltbild, wobei ein nicht mit den ersten Messergebnissen in Beziehung stehender Teil aus dem Ersatzschaltbild von 10 ausgelassen sind, und wobei der Spannungs- und Stromdetektor und der Spannungsdetektor wiedergegeben sind, die jeweils den Detektionswiderstand und den Spannungsteilerwiderstand einschließen;
12 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen der Verschlechterung der Isolation unter Verwendung eines Motortreibers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
13 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen der Verschlechterung der Isolierung unter Verwendung eines Motortreibers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Beschrieben wird ein Motortreiber gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist ein Blockdiagramm eines Motortreibers mit einem Isolationswiderstandsdetektor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Motortreiber 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wandlereinheit 100, eine Stromversorgungseinheit 4, mehrere Wechselrichtereinheiten 501 bis 503, einen zweiten Schalter 9, einen Spannungs- und Stromdetektor 7, einen Spannungsdetektor 8 und einen Isolationswiderstandsdetektor 70.
Die Wandlereinheit 100 weist eine Gleichrichterschaltung 3 auf, die eine von einer AC-Stromversorgung 2 durch einen ersten Schalter 1 zugeführte AC-Spannung (Wechselspannung) zu einer DC-Spannung (Gleichspannung) gleichrichtet.
Die Stromversorgungseinheit 4 glättet die von der Gleichrichterschaltung 3 gleichgerichtete DC-Spannung unter Verwendung eines Kondensators 41.
Die erste Wechselrichtereinheit 501, die zweite Wechselrichtereinheit 502 und die dritte Wechselrichtereinheit 503 wandeln die DC-Spannung von der Stromversorgungseinheit 4 (DC-Zwischenkreiseinheit) in eine AC-Spannung um, indem der Betrieb der Halbleiter-Schaltelemente (IGBTs) auf die Antriebsmotoren 61 bis 63 umgeschaltet wird.
Jede der Wechselrichtereinheiten 501 bis 503 umfasst obere Halbleiter-Schaltelemente (511, 531, 551, 512, 532, 552, 513, 533 und 553) und untere Halbleiter-Schaltelemente (521, 541, 561, 522, 542, 562, 523, 543 und 563).
Die oberen Halbleiter-Schaltelemente (511, 531, 551, 512, 532, 552, 513, 533 und 553) sind zwischen einem positiven Anschluss einer DC-Zwischenkreiseinheit 42, d. h. einem positiven Anschluss des Kondensators 41 und Motorspulen (611, 621, 631, 612, 622, 632, 613, 623 und 633), angeschlossen.
Die unteren Halbleiter-Schaltelemente (521, 541, 561, 522, 542, 562, 523, 543 und 563) sind zwischen einem negativen Anschluss einer DC-Zwischenkreiseinheit 43, d. h. einem negativen Anschluss des Kondensators 41 und Motorspulen (611, 621, 631, 612, 622, 632, 613, 623 und 633), angeschlossen.
Der zweite Schalter 9 verbindet einen Anschluss des Kondensators 41 mit Masse.
Der Spannungs- und Stromdetektor 7 misst eine Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse sowie einen Strom, der zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließt.
Der Spannungsdetektor 8 misst die Spannung über dem Kondensator 41.
Der Isolationswiderstandsdetektor 70 stoppt den Betrieb der Motoren 61 bis 63. Der Isolationswiderstandsdetektor 70 schaltet den ersten Schalter 1 aus, während der zweite Schalter 9 eingeschaltet wird, und erfasst Isolationswiderstandswerte zwischen den Spulen des zu einer Gruppe A gehörenden Motors und der Masse und zwischen den Spulen des zur Gruppe B gehörenden Motors und der Masse, unter Verwendung der im Folgenden beschriebenen ersten Messergebnisse und zweiten Messergebnisse.
Die ersten Messergebnisse umfassen einen Spannungswert und einen Stromwert, gemessen durch den Spannungs- und Stromdetektor 7, sowie einen vom Spannungsdetektor 8 gemessenen Spannungswert im Zustand des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements von jedem Motor (61 bis 63), der zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators 41 und der Motorspule angeschlossen ist, aus den oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelementen der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit.
Die zweiten Messergebnisse werden wie folgt erhalten.
Zuerst werden alle Motoren in zwei willkürliche Gruppen unterteilt, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B. In Bezug auf einen Motor oder mehrere Motoren, die zur Gruppe A gehören, wird ein Halbleiter-Schaltelement aus den oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelementen der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit eingeschaltet, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist.
Weiter wird bezüglich eines Motors oder mehrerer Motoren, die zur Gruppe B gehören, ein Halbleiter-Schaltelement aus den oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelementen der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit eingeschaltet, das zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist.
Die zweiten Messergebnisse umfassen einen Spannungswert und einen Stromwert, gemessen durch den Spannungs- und Stromdetektor 7, und einen Spannungswert, gemessen durch den Spannungsdetektor 8 in diesem Zustand.
In 4 sind die erste Wechselrichtereinheit 501 zum Antrieb des ersten Motors 61, die zweite Wechselrichtereinheit 502 zum Antrieb des zweiten Motors 62 und die dritte Wechselrichtereinheit 503 zum Antrieb des dritten Motors 63 mit der einen Stromversorgungseinheit 4 verbunden. Rm1 stellt den Isolationswiderstand zwischen Motorspulen des ersten Motors 61 und der Masse dar. Rm2 stellt den Isolationswiderstand zwischen Motorspulen des zweiten Motors 62 und der Masse dar. Rm3 stellt den Isolationswiderstand zwischen Motorspulen des dritten Motors 63 und der Masse dar.
4 zeigt den Motortreiber zum Antrieb der drei Motoren 61 bis 63, wobei die Anzahl von Motoren in der vorliegenden Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Entsprechend der Darstellung in 4 umfasst der Motortreiber 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wandlereinheit 100, den Kondensator 41, die erste Wechselrichtereinheit 501, die zweite Wechselrichtereinheit 502, die dritte Wechselrichtereinheit 503 und einen Isolationswiderstandsdetektor 70.
Der Kondensator 41 glättet die Ausgabe der Gleichrichterschaltung 3.
Der Isolationswiderstandsdetektor 70 erfasst die Isolationswiderstandswerte Rm1, Rm2 und Rm3 des ersten Motors 61, des zweiten Motors 62 und des dritten Motors 63, angetrieben durch die erste Wechselrichtereinheit 501, die zweite Wechselrichtereinheit 502 bzw. die dritte Wechselrichtereinheit 503.
Zum Messen der Isolationswiderstandswerte schließt der Motortreiber 101 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiter den zweiten Schalter 9 zum Verbinden eines Endes (negativer Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit) des Kondensators 41 mit Masse, sowie den Spannungs- und Stromdetektor 7 (einschließlich eines A/D-Wandlers (nicht dargestellt) zum Umwandeln einer Ausgabe des Spannungs- und Stromdetektors 7 in einen digitalen Wert) und den Spannungsdetektor 8 (einschließlich eines A/D-Wandlers (nicht dargestellt) zum Umwandeln einer Ausgabe des Spannungsdetektors 8 in einen digitalen Wert) ein.
Der Spannungs- und Stromdetektor 7 misst eine Spannung, die zwischen dem einen Anschluss (z. B. dem negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit) des Kondensators 41 und der Masse fließt, sowie die Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse beim Einschalten des zweiten Schalters 9.
Der Spannungsdetektor 8 misst eine Spannung über dem Kondensator 41.
Diese Ausführungsform beschreibt einem Fall, bei dem aus den drei Motoren, d. h. dem ersten Motor 61, dem zweiten Motor 62 und dem dritten Motor 63 der erste Motor 61, der als Ziel-Motor ausgewählt wird, zu einer Gruppe A gehört, während der zweite Nicht-Ziel-Motor 62 und der dritte Motor 63 zu einer Gruppe B gehören. Ein Isolationswiderstandswert des ersten, zur Gruppe A gehörenden Motors 61 wird gemessen.
Ein Isolationswiderstandswert eines Motors wird wie folgt gemessen. 5 ist ein Ablaufdiagramm einer Prozedur für ein Verfahren zum Erfassen eines Isolationswiderstandswerts unter Verwendung des Motortreibers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Messung des Isolationswiderstandswerts des Motors stoppt der Isolationswiderstandsdetektor 70 im Schritt S100 den Betrieb aller Motoren 61 bis 63 und schaltet im Schritt S101 alle Halbleiter-Schaltelemente (511 bis 561, 512 bis 562 und 513 bis 563) von jeder Wechselrichtereinheit aus. Anschließend wird in Schritt S102 der erste Schalter 1 ausgeschaltet, um die AC-Stromversorgung 2 abzutrennen. Als nächstes wird in Schritt S103 der zweite Schalter 9 eingeschaltet, um ein Ende des Kondensators 41, d. h. beim Beispiel aus 4 den negative Anschluss 43 der Stromversorgungseinheit 4, mit Masse zu verbinden.
6 zeigt den Anschluss des Isolationswiderstands zwischen den IGBTs, der Spulen der Motoren und der Masse in diesem Zustand mit äquivalenten Isolationswiderständen der IGBTs als Ersatzschaltbild. Der äquivalente Isolationswiderstand der IGBTs ist ein äquivalenter Kollektor-Emitter-Isolationswiderstand der IGBTs in einem ausgeschalteten Zustand, der erhalten wird durch Teilen einer zwischen Kollektoren und Emittern der IGBTs im ausgeschalteten Zustand der IGBTs beaufschlagten Spannung mittels eines im ausgeschalteten Zustand von den Kollektoren zu den Emittern fließenden Leckstroms.
Anschließend werden in Schritt S104 Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit aus den oberen und unteren Halbleiter-Schaltelementen eingeschaltet, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und den Motorspulen des Motors verbunden sind, sodass alle Motorspulen das gleiche Potenzial aufweisen wie der andere Anschluss des Kondensators.
Bei dem Beispiel aus 4 sind mindestens ein IGBT der oberen Halbleiter-Schaltelemente der ersten Wechselrichtereinheit 501, mindestens ein IGBT der oberen Halbleiter-Schaltelemente der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und mindestens ein IGBT der oberen Halbleiter-Schaltelemente der dritten Wechselrichtereinheit 503 eingeschaltet, um zu bewirken, dass die Motorspulen aller Motoren das gleiche Potenzial aufweisen wie der andere Anschluss des Kondensators.
Bei dem Beispiel aus 4 verbindet der zweite Schalter 9 den negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit, d. h. den negativen Anschluss des Kondensators 41, mit Masse. Somit sind in jeder Wechselrichtereinheit (501, 502 und 503) die oberen IGBTs (511, 531 und 551) eingeschaltet, die durch den zweiten Schalter 9 verbunden werden zwischen dem positiven Anschluss 42 der DC-Zwischenkreiseinheit, der der positive Anschluss des Kondensators 41 auf der Seite ist, die einer mit der Masse verbundenen Seite gegenüberliegt, und den Motorspulen (611, 621, 631, 612, 622, 632, 613, 623 und 633).
Zu diesem Zeitpunkt kann der IGBT einer beliebigen Phase von drei Phasen, d. h. einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, eingeschaltet sein, solange der IGBT der IGBT des oberen Zweigs (oberer IGBT) ist, und die Anzahl der einzuschaltenden IGBTs kann einer, zwei oder mehr sein. Dies liegt daran, dass, da die Spulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase im Inneren des Motors miteinander verbunden sind, das Einschalten des IGBT von mindestens einer Phase bewirkt, dass die Spule von jeder Phase das gleiche Potenzial aufweist wie der andere Anschluss des Kondensators im Inneren des Motors.
Bei dieser Ausführungsform ist entsprechend der Darstellung in 4 in der ersten Wechselrichtereinheit 501 nur der IGBT 511 der U-Phase eingeschaltet, in der zweiten Wechselrichtereinheit 502 ist nur der IGBT 532 der V-Phase eingeschaltet, und in der dritten Wechselrichtereinheit 503 ist nur der IGBT 553 der W-Phase eingeschaltet.
Die Spulen aller Motoren, das heißt, die Motorspulen (611, 621 und 631) des ersten Motors 61, die Motorspulen (612, 622 und 632) des zweiten Motors 62 und die Motorspulen (613, 623 und 633) des dritten Motors 63, haben dadurch das gleiche Potential wie der positive Anschluss 42 der DC-Zwischenkreiseinheit.
Andererseits ist die Masse durch den zweiten Schalter 9 mit dem negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit verbunden. Daher wird ein geschlossener Kreis gebildet mit dem Kondensator 41, den oberen IGBTs (511, 532 und 553) jeder Wechselrichtereinheit in einem eingeschalteten Zustand, den Isolationswiderständen zwischen den Motorspulen (611, 621 und 631, oder 612, 622 und 632, oder 613, 623 und 633) jedes Motors und der Masse und dem Spannungs- und Stromdetektor 7.
Anschließend misst in Schritt S105 der Spannungs- und Stromdetektor 7 einen Spannungswert und einen Stromwert, und der Spannungsdetektor 8 misst einen Spannungswert. Der erhaltene Stromwert und die Spannungswerte bilden erste Messergebnisse.
7 ist ein Ersatzschaltbild beim Messen der „ersten Messergebnisse” bei der Ausführungsform von 4. Einer (511, 532 und 553) der oberen IGBTs ist aus dem Zustand von 6 eingeschaltet, und zwar in jeder der ersten Wechselrichtereinheit 501, der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503. Somit sind in einem Ersatzschaltbild von 7 die äquivalenten Isolationswiderstände RU-IGBT1, RU-IGBT2 und RU-IGBT3 der oberen IGBTs der in 6 gezeigten ersten Wechselrichtereinheit 501, der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503 kurzgeschlossen.
In 6 und 7 stellen RU-IGBT1, RU-IGBT2 und RU-IGBT3 die äquivalenten Isolationswiderstände der oberen IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501, der zweiten Wechselrichtereinheit 502 bzw. der dritten Wechselrichtereinheit 503 in einem ausgeschalteten Zustand dar. RD-IGBT1, RD-IGBT2 und RD-IGBT3 stellen die äquivalenten Isolationswiderstände der IGBTs des unteren Zweigs (untere IGBTs) der ersten Wechselrichtereinheit 501, der zweiten Wechselrichtereinheit 502 bzw. der dritten Wechselrichtereinheit 503 in einem ausgeschalteten Zustand dar. Rm1, Rm2 und Rm3 geben die Isolationswiderstände zwischen den Motorspulen des ersten Motors 61, des zweiten Motors 62 bzw. des dritten Motors 63 und der Masse wieder. Re gibt die Reihenschaltung eines Spannungsteilerwiderstands und eines Detektionswiderstands des Spannungs- und Stromdetektors 7 als einen Widerstand wieder.
Im Dreiphasen-Wechselrichter zum Antrieb des Dreiphasen-Motors entsprechend der Darstellung in 4 ist der Wechselrichter zusammengesetzt aus den drei oberen Halbleiter-Schaltelementen (IGBTs) und den drei unteren Halbleiter-Schaltelementen (IGBTs). Kollektor-Anschlüsse und Emitter-Anschlüsse der drei oberen IGBTs des gleichen Wechselrichters und Kollektor-Anschlüsse und Emitter-Anschlüsse der drei unteren IGBTs sind durch die DC-Zwischenkreiseinheit und die Motorspulen im Inneren des Motors parallel verbunden. Entsprechend der Darstellung in den Ersatzschaltbildern von 6 und 7 sind die Widerstände der IGBTs somit als ein Gesamtwiderstand wiedergegeben, wobei drei obere oder untere IGBTs jedes Wechselrichters parallel verbunden sind.
Wie aus dem Ersatzschaltbild von 7 ersichtlich ist, sind alle IGBTs in einem ausgeschalteten Zustand und insbesondere die äquivalenten Isolationswiderstände RD-IGBT1, RD-IGBT2 und RD-IGBT3 der unteren IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501, der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503 direkt mit dem positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit und dem negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit verbunden. Leckströme fließen durch die IGBTs im ausgeschalteten Zustand direkt vom positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit zum negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit, ohne durch den Detektionswiderstand des Spannungs- und Stromdetektors 7 zu fließen, und sie haben daher keine Auswirkungen auf die ersten Messergebnisse. Die IGBTs im ausgeschalteten Zustand können bei dieser Messung daher vernachlässigt werden.
8 ist ein Ersatzschaltbild, wobei ein nicht mit den ersten Messergebnissen in Beziehung stehender Teil aus dem Ersatzschaltbild von 7, ausgelassen sind, und wobei der Spannungs- und Stromdetektor 7 und der Spannungsdetektor 8 auf die gleiche Weise wie in 4 wiedergegeben sind, wobei sie jeweils den Detektionswiderstand und den Spannungsteilerwiderstand umfassen.
Entsprechend der Darstellung in 8 ist das Ersatzschaltbild zum Messen der ersten Messergebnisse eine einfache Schaltung mit nur einem geschlossenen Kreis, wobei der Gesamtwiderstand Rm123 der Isolationswiderstände aller Motoren und die Reihenschaltung des Detektionswiderstands 71 und des Spannungsteilerwiderstands 72 des Spannungs- und Stromdetektors 7 an beiden Enden des Kondensators 41 angeschlossen sind. Der Gesamtwiderstand Rm123 ist konkret ein Gesamtwiderstand, wobei die Isolationswiderstände Rm1, Rm2 und Rm3 des ersten Motors, des zweiten Motors und des dritten Motors parallel angeschlossen sind (in 7 ein durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie umschlossener Abschnitt).
Als erste Messergebnisse misst der Spannungsdetektor 8 eine Spannung VPN1 (DC-Zwischenkreisspannung) über dem Kondensator 41, und der Spannungs- und Stromdetektor 7 misst eine Spannung VGN1 zwischen dem negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit und der Masse (GND) und einen Strom Ir1, der durch den Detektionswiderstand 71 fließt. Da die Spannung, mit der der Gesamtwiderstand Rm123 der Isolationswiderstände aller Motoren beaufschlagt wird, durch VPN1 – VGN1 berechnet wird und ein durch den Gesamtwiderstand Rm123 fließender Strom Ir1 ist, kann der Wert des Gesamtwiderstands Rm123 der Isolationswiderstände aller Motoren aus den ersten Messergebnissen als (VPN1 – VGN1)/Ir1 mit höherer Genauigkeit berechnet werden.
Der Gesamtwiderstand der Isolierungswiderstände aller Motoren, die entsprechend der vorstehenden Beschreibung aus den ersten Messergebnissen erhalten werden, sind prinzipiell weder durch die Isolationswiderstände der Halbleiter-Schaltelemente der Wechselrichtereinheiten beeinflusst, noch durch die Isolationswiderstände der anderen Motoren, sodass eine Messung mit hoher Genauigkeit möglich wird. Dies wird ersichtlich aus dem Ersatzschaltbild (8) zum Erhalt der ersten Messergebnisse.
9 zeigt ein Beispiel der konkreten Konfiguration eines Messkreises des Spannungsdetektors 8, der eine Spannung über dem Kondensator 41 misst, und eines Messkreises des Spannungs- und Stromdetektors 7, der einen zwischen dem einem Anschluss des Kondensators 41 und der Masse fließenden Strom und eine Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse beim Einschalten des zweiten Schalters 9 misst.
Entsprechend der Darstellung in 9 sind sowohl der Spannungs- und Stromdetektor 7 als auch der Spannungsdetektor 8 zusammengesetzt aus einem Schaltkreis zum Messen einer Spannung über dem Detektionswiderstand und einem mit dem Detektionswiderstand in Reihe angeschlossenen Spannungsteilerwiderstand.
Bei der in 9 wiedergegebenen Messschaltung sind die Werte des Detektionswiderstands und des Spannungsteilerwiderstands bereits bekannt. Somit kann durch das Erhalten nur einer Spannung über dem Detektionswiderstand die Messschaltung als Strommessschaltung verwendet werden, die einen durch den Detektionswiderstand fließenden Strom aus dem Wert des Detektionswiderstands berechnet. Darüber hinaus kann die Messschaltung als eine Spannungsmessschaltung verwendet werden, die eine Spannung über der Reihenschaltung des Spannungsteilerwiderstands und des Detektionswiderstands aus einem Spannungsteilungsverhältnis der Widerstände berechnet.
Wenn die in 9 dargestellte Messschaltung als der Spannungs- und Stromdetektor 7 eingesetzt wird, kann die Messung nur einer Spannung über dem Detektionswiderstand daher auch sowohl als Messung eines Stroms zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse wie auch als Messung einer Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators 41 und der Masse beim Einschalten des zweiten Schalters 9 dienen.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung und bei Einsatz der Messschaltung als Spannungs- und Stromdetektor 7 ermöglicht, wenn der Widerstandswert jeder die Messschaltung bildenden Komponente bekannt ist, das Erfassen nur eines Stromwertes oder nur eines Spannungswertes die Berechnung des jeweils anderen Wertes. Eine derartige Messschaltung kann als Spannungs- und Stromdetektor 7 verwendet werden.
Es versteht sich, dass eine Stromerkennungsschaltung unter Verwendung eines Hall-Elements oder dergleichen separat von einer Spannungserkennungsschaltung als Messschaltung für den Spannungs- und Stromdetektor 7 bereitgestellt werden kann, und ein Strom und eine Spannung können von den separaten Schaltungen gemessen werden.
Andererseits verwendet der Spannungsdetektor 8 die Schaltung von 9 als reine Spannungsmessschaltung, die eine Spannung über die Reihenschaltung des Detektionswiderstands hinweg misst.
Man beachte, dass sowohl die Detektionswiderstände des Spannungs- und Stromdetektors 7 und der Spannungsdetektor 8 mit Primärkreisen verbunden sind. Somit wird eine Spannung über dem Detektionswiderstand unter Verwendung eines Isolationsverstärkers 20 in ein sekundäres Potenzial umgewandelt, d. h. eine Detektionsspannung, und die Detektionsspannung wird in einen A/D-Wandler 21 eingegeben und in einen digitalen Wert umgewandelt (Schritt S105).
Der A/D-Wandler 21 führt die A/D-Umwandlung zu der durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 angewiesenen Zeit durch. Der in den digitalen Wert umgewandelte Messwert wird in den Isolationswiderstandsdetektor 70 als erstes Messergebnis eingelesen und bei der Berechnung von Isolationswiderstandswerten der Motoren jeder Gruppe durch den Isolationswiderstandsdetektor 70 verwendet (Schritt S108).
Anschließend werden in Schritt S106 alle Motoren in zwei Gruppen unterteilt, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B. Die Ein/Aus-Zustände der Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit werden den Gruppen entsprechend geändert.
Bezüglich der mit dem zur Gruppe A gehörenden Motor verbundenen Wechselrichtereinheit werden Halbleiter-Schaltelemente aus den oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelementen eingeschaltet, die zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden sind. Somit weisen die Motorspulen des zur Gruppe A gehörenden Motors das gleiche Potenzial auf wie der andere Anschluss des Kondensators.
Bei der Ausführungsform aus 4 verbindet der zweite Schalter 9 den negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit, d. h. den negativen Anschluss des Kondensators 41, mit Masse. Somit sind von den IGBTs (511 bis 561) der ersten Wechselrichtereinheit 501, die mit dem zur Gruppe A gehörenden Motor 61 verbunden ist, die oberen IGBTs (511, 531 und 551) eingeschaltet, die durch den zweiten Schalter 9 verbunden werden zwischen dem positiven Anschluss 42 der DC-Zwischenkreiseinheit, der der positive Anschluss des Kondensators 41 auf der Seite ist, die einer mit der Masse verbundenen Seite gegenüberliegt, und den Motorspulen (611, 621 und 631).
Auf die gleiche Weise wie in Schritt S104 kann der IGBT einer beliebigen Phase aus der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase eingeschaltet sein, solange der IGBT der obere IGBT der ersten Wechselrichtereinheit 501 ist, und die Anzahl der einzuschaltenden IGBTs kann einer, zwei oder mehr sein. Bei dieser Ausführungsform ist nur der obere U-Phasen-IGBT 511 eingeschaltet.
Andererseits sind bezüglich der mit den zur Gruppe B gehörenden Motoren verbundenen Wechselrichtereinheiten Halbleiter-Schaltelemente aus den oberen oder unteren Halbleiter-Schaltelementen eingeschaltet, die zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und den Motorspulen verbunden sind, sodass alle Motorspulen der zur Gruppe B gehörenden Motoren das gleiche Potenzial aufweisen wie der eine Anschluss des Kondensators.
Bei der Ausführungsform von 4 verbindet entsprechend der vorstehenden Beschreibung der zweite Schalter 9 den negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit mit Masse. Somit sind von den IGBTs der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503, die mit den zur Gruppe B gehörenden Motoren verbunden sind, die unteren IGBTs eingeschaltet, die mit dem negativen Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit verbunden sind.
In der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503 kann der IGBT einer beliebigen Phase aus der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase eingeschaltet sein, solange der IGBT der untere IGBT ist, und die Anzahl der einzuschaltenden IGBTs kann einer, zwei oder mehr sein.
Bei dieser Ausführungsform ist der untere V-Phasen-IGBT 542 in der zweiten Wechselrichtereinheit 502 eingeschaltet. Der untere W-Phasen-IGBT 563 ist in der dritten Wechselrichtereinheit 503 eingeschaltet.
Somit weisen die Motorspulen (612, 622, 632, 613, 623 und 633) des zweiten Motors 62 und des dritten Motors 63, d. h. den zur Gruppe B gehörenden Motoren, das gleiche Potenzial auf wie der negative Anschluss 43 der DC-Zwischenkreiseinheit.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung sind die vorbestimmten Halbleiter-Schaltelemente sowohl in der mit dem zur Gruppen A gehörenden Motor verbundenen Wechselrichtereinheit als auch in den mit den zur Gruppe B gehörenden Motoren verbundenen Wechselrichtereinheiten eingeschaltet. Als nächstes misst der Spannungs- und Stromdetektor in Schritt S107 einen Strom, der zwischen dem einen Ende des Kondensators und der Masse fließt und eine Spannung zwischen dem einen Ende des Kondensators und der Masse, während der Spannungsdetektor eine Spannung über dem Kondensator misst, um zweite Messergebnisse zu erhalten.
10 ist ein Ersatzschaltbild beim Messen der „zweiten Messergebnisse” bei der Ausführungsform von 4.
Einer (511) der oberen IGBTs ist in der zur Gruppe A gehörenden ersten Wechselrichtereinheit 501 eingeschaltet, und einer (542 und 563) der unteren IGBTs ist aus dem Zustand von 6 sowohl in der zweiten Wechselrichtereinheit als auch in der dritten Wechselrichtereinheit, die beide zur Gruppe B gehören, eingeschaltet.
Somit sind im Ersatzschaltbild von 10, der äquivalente Isolationswiderstand RU-IGBT1 der oberen IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501 und die äquivalenten Isolationswiderstände RD-IGBT2 und RD-IGBT3 der unteren IGBTs der in 6 gezeigten zweiten Wechselrichtereinheit 502 und dritten Wechselrichtereinheit 503 kurzgeschlossen.
Wie aus dem Ersatzschaltbild von 10 ersichtlich ist, sind alle IGBTs in einem ausgeschalteten Zustand, und insbesondere sind der äquivalente Isolationswiderstand RD-IGBT1 der unteren IGBTs der ersten Wechselrichtereinheit 501 und die äquivalenten Isolationswiderstände RU-IGBT2 und RU-IGBT3 der oberen IGBTs der zweiten Wechselrichtereinheit 502 und der dritten Wechselrichtereinheit 503 mit dem positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit und dem negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit direkt verbunden.
Leckströme fließen durch die IGBTs im ausgeschalteten Zustand direkt vom positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit zum negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit, ohne durch den Detektionswiderstand des Spannungs- und Stromdetektors 7 zu fließen, und sie haben daher keine Auswirkungen auf die zweiten Messergebnisse. Auf die gleiche Weise wie bei der Messung der ersten Messergebnisse können die IGBTs im ausgeschalteten Zustand bei der Messung der zweiten Messergebnisse vernachlässigt werden.
11 ist ein Ersatzschaltbild, wobei ein nicht mit den zweiten Messergebnissen in Beziehung stehender Teil aus dem Ersatzschaltbild von 10 ausgelassen sind, und wobei der Spannungs- und Stromdetektor 7 und der Spannungsdetektor 8, die jeweils den Detektionswiderstand und den Spannungsteilerwiderstand umfassen, auf die gleiche Weise wie in 4 wiedergegeben sind.
Entsprechend der Darstellung in 11 sind im Ersatzschaltbild zum Messen der zweiten Messergebnisse der Isolationswiderstand RmA des Motors der Gruppe A und die Reihenschaltung des Detektionswiderstands 71 und des Spannungsteilerwiderstands 72 des Spannungs- und Stromdetektors 7 an beiden Enden des Kondensators 41 angeschlossen, und zusätzlich ist der Isolationswiderstand RmB der Motoren der Gruppe B mit der Reihenschaltung des Detektionswiderstands 71 und des Spannungsteilerwiderstands 72 des Spannungs- und Stromdetektors 7 parallel verbunden.
Bei der Ausführungsform von 4 gehört der erste Motor 61 zur Gruppe A, während die anderen Motoren, d. h. der zweite Motor 62 und der dritte Motor 63 zur Gruppe B gehören. Somit ist RmA aus 11 gleich dem Isolationswiderstand Rm1 des ersten Motors 61 von 4 und 10. RmB aus 11 ist gleich dem Gesamtwiderstand der parallel angeschlossenen Isolationswiderstände Rm2 und Rm3 des zweiten Motors und des dritten Motors aus 4 und 10 (ein durch eine abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in 10 umschlossener Abschnitt).
Anschließend werden in Schritt S108 die Isolationswiderstandswerte der Gruppe A und der Gruppe B unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse berechnet.
Eine Ausführungsform zum Berechnen der Isolationswiderstandswerte der Gruppe A und der Gruppe B unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse wird im Folgenden beschrieben.
Im Ersatzschaltbild aus 11 zum Messen der zweiten Messergebnisse stellt IrA einen Stromwert dar, der durch den Isolationswiderstand RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors fließt, IrB stellt einen Stromwert dar, der durch den Isolationswiderstand RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren fließt, und Ir2 ist ein Stromwert, der durch den Detektionswiderstand des Spannungs- und Stromdetektors 7 fließt.
In 11 erhält man bei Anwendung des 1. Kirchhoffschen Gesetzes auf einen Knoten G, da die Summe von Strömen, die aus allen mit dem Knoten verbundenen Zweigen in einen Knoten fließen, 0 ist, den folgenden Beziehungsausdruck. IrA = IrB + Ir2 (1)
Wenn IrA, IrB und Ir2 jeweils unter Verwendung von VPN2 und VGN2 der zweiten Messergebnisse wiedergegeben werden, erhält man für den Isolationswiderstandswert RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors, den Isolationswiderstandswert RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren und den Widerstandswert Rc der Reihenschaltung des Detektionswiderstands 71 und des Spannungsteilerwiderstands 72 des Spannungs- und Stromdetektors 7 die folgenden Beziehungsausdrücke. IrA = (VPN2 – VGN2) / RmA IrB = VGN2 / RmB Ir2 = VGN2 / Rc
Durch Einsetzen dieser Ausdrücke in den weiter oben wiedergegebenen Ausdruck (1) wird der folgende Ausdruck (2) erhalten. (VPN2 – VGN2) / RmA = VGN2 / RmB + VGN2 / Rc = VGN2( 1 / RmB + 1 / Rc) (2)
Die Vereinfachung des Ausdrucks (2) ergibt den folgenden Ausdruck (3). VPN2 / RmA = VGN2( 1 / RmA + 1 / RmB + 1 / Rc) (3)
Wenn RmAB den Gesamtwiderstandswert der parallel angeschlossenen RmA und RmB darstellt, kann RmAB durch den folgenden Ausdruck (4) unter Verwendung von RmA und RmB wiedergegeben werden. 1 / RmAB = ( 1 / RmA + 1 / RmB) (4)
Durch Einsetzen des Ausdrucks (4) in den Ausdruck (3) wird der folgende Ausdruck (5) erhalten. VPN2 / RmA = VGN2( 1 / RmAB + 1 / Rc) (5)
Die Vereinfachung des Ausdrucks (5) ergibt den folgenden Ausdruck (6) zur Berechnung des Isolationswiderstandswerts RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors. RmA = VPN2 / VGN2 × RmAB × Rc / (RmAB + Rc) (6)
RmAB ist der Gesamtwiderstandswert des Isolationswiderstands RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors und des Isolationswiderstands RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren, und er ist gleich dem Gesamtwiderstandswert der parallel angeschlossenen Isolationswiderstände aller Motoren.
Da alle Motoren in die zwei Gruppen unterteilt sind, d. h. die Gruppe A und die Gruppe B, ist ersichtlich, dass der Gesamtwiderstandswert des Isolationswiderstands RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors und der Isolationswiderstand der zur Gruppe B gehörenden Motoren gleich dem Gesamtwiderstandswert der parallel angeschlossenen Isolationswiderstände aller Motoren ist.
Anders ausgedrückt, wird der Isolationswiderstandswert aller Motoren, also der Gesamtwiderstandswert des Isolationswiderstands RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors und der Isolationswiderstand RmB der zur Gruppe B gehörenden, parallel angeschlossenen Motoren wiedergegeben durch den folgenden Vergleichsausdruck (7) aus den zuvor gemessenen ersten Messergebnissen und dem Ersatzschaltbild aus 8. RmAB = (VPN1 – VGN1) / Ir1 (7)
Wenn der Gesamtwiderstandswert der seriellen Verbindung des Detektionswiderstands 71 und des Spannungsteilerwiderstands 72 des Spannungs- und Stromdetektors 7 unter Verwendung von Rc wiedergegeben wird, ist Ir1 dargestellt durch den folgenden Ausdruck (8). Ir1 = VGN1 / Rc (8)
Durch Einsetzen des Ausdrucks (8) in den Ausdruck (7) erhält man einen Ausdruck (9) zum Berechnen des Isolationswiderstandswerts RmAB aller Motoren aus den ersten Messergebnissen. RmAB = Rc × ( VPN1 / VGN1 – 1) (9)
Die aus den ersten Messergebnissen erhaltenen VPN1 und VGN1 werden zur Berechnung von RmAB in den vorstehenden Ausdruck (9) eingesetzt. Der Wert von RmAB wird zur Berechnung des Isolationswiderstandswerts RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors in den vorstehenden Ausdruck (6) eingesetzt.
Wenn der Isolationswiderstandswert RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors erhalten wird, kann der Isolationswiderstandswert RmB der verbleibenden Gruppe B berechnet werden. Da der vorstehende Ausdruck (4) die Beziehung zwischen dem Isolationswiderstandswert RmAB aller Motoren, dem Isolationswiderstandswert RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors und des Isolationswiderstandswert RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren wiedergibt, ergibt die Vereinfachung des Ausdrucks (4) den folgenden Ausdruck (10) zur Berechnung des Isolationswiderstandswerts RmB der Gruppe B. RmB = RmA × RmAB / (RmA – RmAB) (10)
Bei der vorstehenden Ausfführungsform zur Berechnung wird der Isolationswiderstandswert RmAB aller Motoren einmal unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnet, und anschließend werden sowohl der Isolationswiderstandswert RmA der Gruppe A als auch der Isolationswiderstandswert RmB der Gruppe B berechnet unter Verwendung des Isolationswiderstandswerts RmAB aller Motoren und der zweiten Messergebnisse.
Der Isolationswiderstandswert RmAB aller Motoren kann jedoch auch nicht berechnet werden. Unter der Annahme, dass der Isolationswiderstandswert RmAB eine Variable der ersten Messergebnisse ist, können der Isolationswiderstandswert RmA der Gruppe A und der Isolationswiderstandswert RmB der Gruppe B unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse direkt berechnet werden.
Bei der Ausführungsform von 4 wird die Messung in einem Zustand durchgeführt, wobei von den insgesamt drei Motoren der erste, als Ziel-Motor ausgewählte Motor 61 zur Gruppe A gehört, während die anderen Motoren, d. h. der zweite Motor 62 und der dritte Motor 63, zur Gruppe B gehören. Somit wird als Messergebnis der Isolationswiderstandswert Rm1 des ersten Motors 61 als erster Isolationswiderstandswert RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors erhalten, und der Gesamtwiderstandswert der parallel angeschlossenen Isolationswiderstände Rm2 und Rm3 des zweiten Motors 62 und des dritten Motors 63 wird als Isolationswiderstandswert RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren erhalten.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Messung der Isolationswiderstandswerte sowohl der Gruppe A als auch der Gruppe B mit hoher Genauigkeit. Wenn daher ein Motor aus den Motoren willkürlich als ein Ziel-Motor ausgewählt und der Isolationswiderstandswert des Ziel-Motors gemessen wird, kann der Ziel-Motor der Gruppe A zugewiesen werden, während die anderen Motoren der Gruppe B zugeordnet werden können. Im gegensätzlichen Fall kann der Ziel-Motor der Gruppe B zugewiesen werden, während die anderen Motoren der Gruppe A zugeordnet werden können.
Bei der Ausführungsform von 4 weist die Gruppe A einen Motor auf, aber die Anzahl der Motoren, die zu jeder der Gruppen A und B gehören, kann einer oder zwei oder mehr sein. Wenn zwei oder mehr Motoren zur gleichen Gruppe gehören, ist ein erhaltener Isolationswiderstandswert der Gesamtwiderstandswert der parallel angeschlossenen Isolationswiderstände von zwei oder mehr zur selben Gruppe gehörenden Motoren.
Nach der Messung wird der zweite Schalter ausgeschaltet, und alle IGBTs aller Wechselrichtereinheiten werden ausgeschaltet (Schritt S109).
Bei dieser Ausführungsform sind die oberen Halbleiter-Schaltelemente oder die unteren Halbleiter-Schaltelemente in jeder mit dem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit zwangsläufig. eingeschaltet, falls die ersten Messergebnisse und die zweiten Messergebnisse gemessen werden. Dies dient dem Zweck, mindestens eine Phase eines Anschlusses der Motorspule in jedem Motor beliebig mit dem positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit oder dem negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit zu verbinden.
Bei einem mehrstufigen Wechselrichter, bei dem mehrere Halbleiter-Schaltelementen zwischen einem Ende der DC-Zwischenkreiseinheit und der Motorspule in Reihe angeschlossen ist, können alle zwischen dem einen Ende der DC-Zwischenkreiseinheit und der Motorspule verbundenen Halbleiter-Schaltelemente eingeschaltet werden.
Bei der Messung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse erfolgt die Messung einer Spannung und eines Stroms durch den Spannungs- und Stromdetektor 7 im gleichen Zeitrahmen wie die Messung einer Spannung über dem Kondensator durch den Spannungsdetektor B. Dies liegt daran, dass die Spannung des Kondensators 41 während der Messung schrittweise reduziert wird. Um die Beziehung zwischen Spannung und Strom von jeder Komponente in den Ersatzschaltbildern von 7 und 8 sowie von 10 und 11 herzustellen, müssen der Stromwert und der Spannungswert im gleichen Zeitrahmen gemessen werden.
Der Isolationswiderstandsdetektor 70 des Motortreibers 101 führt alle vorstehend beschriebenen Vorgänge in Bezug auf die Messung von Isolationswiderstandswerten der Motoren aus. Bei der Ausführungsform von 4 ist der „Isolationswiderstandsdetektor” 70 mittels eines Mikrocomputers ausgeführt. Der Mikrocomputer gibt zu den richtigen Zeiten Befehle gemäß dem Ablaufdiagramm von 5 aus, um für die Messung erforderliche Vorgänge auszuführen, wie z. B. Ein/Aus-Vorgänge der Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit, Ein/Aus-Vorgänge des ersten Schalters 1 und des zweiten Schalters 9, A/D-Umwandlungsbefehle für die A/D-Wandler des Spannungsdetektors 8 und des Spannungs- und Stromdetektors 7 und zum Lesen der umgewandelten Daten, sowie um die Berechnung des Isolationswiderstandswerts eines Ziel-Motors durchzuführen.
Die sequenzielle Ausführung einer Reihe der vorstehend beschriebenen Vorgänge ermöglicht die Erkennung von zu messenden Isolationswiderstandswerten.
Keiner der wie vorstehend beschrieben gemessenen Isolationswiderstandswerte RmA des Motors der Gruppe A und der Isolationswiderstandswerte der Motoren der Gruppe B weist prinzipiell das Problem einer Verringerung der Messgenauigkeit aufgrund der Auswirkungen der Isolationswiderstände der Halbleiter-Schaltelemente des Wechselrichters in einem ausgeschalteten Zustand, sowie das Problem einer Verringerung der Messgenauigkeit aufgrund der Auswirkungen der Isolationswiderstände der Nicht-Ziel-Motoren auf. Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung die Messung der Isolationswiderstandswerte mit hoher Genauigkeit.
Keines der ersten und zweiten Messergebnisse ist prinzipiell durch die Isolationswiderstände der Halbleiter-Schaltelemente des Wechselrichters in einem ausgeschalteten Zustand beeinträchtigt. Dies ist ersichtlich aus den Ersatzschaltbildern von 7, 8, 10 und 11, da Leckströme durch die Halbleiter-Schaltelemente (IGBTs) in einem ausgeschalteten Zustand direkt vom positiven Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit zum negativen Anschluss der DC-Zwischenkreiseinheit fließen, ohne durch den Detektionswiderstand des Spannungs- und Stromdetektors 7 zu fließen, sodass sie keine Auswirkungen auf die Messergebnisse haben.
Bei einem Motortreiber zum Antrieb mehrerer Motoren wird ein Fall betrachtet, wobei ein willkürlicher Motor aus den Motoren ausgewählt und der Isolationswiderstandswert des ausgewählten Motors gemessen wird. In diesem Fall sind gemäß dem konventionellen Stand der Technik die Motoren in zwei Gruppen unterteilt, d. h. eine Gruppe eines Zielmotors und eine Gruppe der anderen Motoren. Dabei wird unter der Annahme, dass außer dem Ziel-Motor kein anderer Motor in einer Messschaltung ist, durch Trennen der anderen Motoren von der Messschaltung und Ändern der Verbindung, sodass diese keine Auswirkungen auf die Messung haben, nur der Isolationswiderstandswert des Ziel-Motors gemessen. Tatsächlich sind jedoch sowohl die anderen Motoren als auch der Ziel-Motor in der Messschaltung angeschlossen, und daher besteht ein grundsätzliches Problem darin, dass die Messgenauigkeit des Isolationswiderstandswerts des Ziel-Motors aufgrund der Auswirkungen der Isolationswiderstände der anderen Motoren verringert ist.
Bei der im Patentdokument 2 beschriebenen herkömmlichen Technik sind die Isolationswiderstände von Nicht-Ziel-Motoren parallel zu einem Stromdetektor geschaltet. Somit fließt ein Strom, der durch den Isolationswiderstand eines Ziel-Motors fließen soll, teilweise durch die Isolationswiderstände der Nicht-Ziel-Motoren, ohne den Stromdetektor zu durchlaufen, wodurch eine Verringerung der Messgenauigkeit des Isolationswiderstandswerts des Ziel-Motors verursacht wird.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der vorliegenden Erfindung alle Motoren in zwei willkürliche Gruppen unterteilt, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B, und sowohl der Isolationswiderstandswert eines Motors, der zur Gruppe A gehört, als auch der Isolationswiderstandswert der Motoren, die zur Gruppe B gehören, werden gemessen. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich von der konventionellen Technik darin, dass die Messung aufgrund der Voraussetzung durchgeführt wird, dass sowohl der Isolationswiderstand des Motors, der zur Gruppe A gehört, als auch die Isolationswiderstände der Motoren, die zur Gruppe B gehören, an einen Messkreis angeschlossen sind.
Die vorliegende Erfindung führt eine Messung durch, wobei angenommen wird, dass sowohl der Isolationswiderstandswert eines Motors, der zur Gruppe A gehört, als auch der Isolationswiderstandswert von Motoren, die zur Gruppe B gehören, von Beginn an gemessen werden sollen. Da es zwei Ziele gibt, muss die Messung zweimal durchgeführt werden, um zwei Arten von Messergebnissen zu erhalten, d. h. erste Messergebnisse und zweite Messergebnisse. Die vorliegende Erfindung weist jedoch nicht das prinzipielle Problem einer Verringerung der Messgenauigkeit aufgrund der Auswirkungen der Isolationswiderstände von Nicht-Ziel-Motoren auf.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung die Isolationswiderstandswerte von Motoren mehrmals gemessen werden, während die Gruppierung der Motoren geändert wird, muss bei einer ersten Messung unter Verwendung der ersten Gruppen ein Messvorgang zweimal durchgeführt werden, um die ersten Messergebnisse und die zweiten Messergebnisse zu erhalten. Wenn jedoch anschließend zweite und spätere Messungen mit neuen Gruppen durchgeführt werden, können die ersten Messergebnisse, die durch die erste Messung unter Verwendung der ersten Gruppen erhalten werden, geteilt werden, um den Isolationswiderstandswert RmA eines zu einer Gruppe A gehörenden Motors und den Isolationswiderstand Wert RmB von Motoren, die zu einer Gruppe B gehören, zu berechnen, und ein Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse kann bei der zweiten Messung und bei späteren Messungen weggelassen werden.
Dies liegt daran, dass, wenn die Isolationswiderstandswerte von Motoren in einem kurzen Zeitraum mehrmals gemessen werden, der Gesamtwiderstand der Isolationswiderstände aller Motoren, d. h. der ersten Messergebnisse, in der ersten Messung und in der zweiten Messung oder in späteren Messungen als gleich angesehen wird.
Generell ist die Verschlechterung der Isolierung von Motoren, die in Werkzeugmaschinen und dergleichen installiert sind, die in einer Umgebung eingesetzt werden, in der die Motoren stets Flüssigkeiten wie einem Schneidfluid und einem Kühlmittel ausgesetzt sind, ein Phänomen, wobei der Isolationswiderstand zwischen einer Motorspule und einer Masse über einen Zeitraum von mehreren Jahren schrittweise dadurch verringert wird, dass die Flüssigkeit wie das Schneidfluid und das Kühlmittel nach und nach in die Motoren gelangen. Es ist daher vorstellbar, dass sich der Isolationswiderstandswert jedes Motors in einem derart kurzen Zeitraum der sequenziellen Ausführung von mehrmaligen Messungen nicht derart ändert, dass der Isolationswiderstand jedes Motors eine Auswirkung auf die Messergebnisse hat.
12 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen der Verschlechterung einer Isolierung unter Verwendung eines Motortreibers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zum mehrmaligen Messen der Isolationswiderstandswerte von Motoren, während Kombinationen der eine Gruppe A und eine Gruppe B bildenden Motoren geändert werden, anders ausgedrückt: Bei einer Änderung der Gruppierung der Motoren entsprechend der Darstellung in 12, führt der Isolationswiderstandsdetektor 70 einen Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse durch. Anschließend werden die durch den Messvorgang erhaltenen ersten Messergebnisse im Isolationswiderstandsdetektor 70 gespeichert (Schritte S200 bis S205). Danach werden die Ein/Aus-Zustände der Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit den Gruppen entsprechend geändert, und der Isolationswiderstandsdetektor 70 führt einen Messvorgang durch, um zweite Messergebnisse zu erhalten. Der Isolationswiderstandswert RmA eines zur Gruppe A gehörenden Motors und der Isolationswiderstandswert RmB von zur Gruppe B gehörenden Motoren werden unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse (Schritte S206 bis S208) berechnet. Die Einzelheiten des bei jedem Schritt der ersten Messung mit den ursprünglichen Gruppen durchgeführten Vorgangs entsprechen denen der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die ersten Messergebnisse für zweite und spätere Messungen gespeichert werden.
Zum Fortführen der Messungen werden anschließend die Kombinationen der die Gruppe A und die Gruppe B bildenden Motoren geändert, d. h., dass die Gruppierungen der Motoren geändert werden (Schritt S210), und danach werden die zweite Messung oder spätere Messungen durchgeführt. Im Einzelnen werden die Ein/Aus-Zustände der Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit den geänderten Gruppen entsprechend geändert, und der Isolationswiderstandsdetektor 70 führt einen Messvorgang durch, um nur zweite Messergebnisse zu erhalten. Der Isolationswiderstandswert RmA eines zur neuen Gruppe A gehörenden Motors und der Isolationswiderstandswert RmB von zur neuen Gruppe B gehörenden Motoren werden berechnet (Schritte S206 bis S208).
Bei der zweiten Messung und bei späteren Messungen werden die ersten Messergebnisse mit den bei der ersten Messung mit den ursprünglichen Gruppen erhaltenen Werten geteilt, um den Isolationswiderstandswert RmA des zur Gruppe A gehörenden Motors und den Isolationswiderstandswert der zur Gruppe B gehörenden Motoren zu berechnen. Andererseits weisen die zweiten Messergebnisse in der zweiten Messung oder bei späteren Messungen mit den geänderten Gruppen erhaltene Werte auf.
Zum sequenziellen Messen der Isolationswiderstandswerte der Motoren entsprechend der Beschreibung weiter oben werden die Schritte S206 bis S210 bei jeder Änderung der Gruppen der Motoren wiederholt ausgeführt. Wenn nach Abschluss einer Messung für den letzten Motor die Durchführung einer nachfolgenden Messung nicht erforderlich ist, geht der Vorgang zum Abschluss der Messungen von Schritt S209 zu Schritt S211 über.
Der Motortreiber gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie der Motortreiber gemäß der ersten Ausführungsform. Der Motortreiber gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird im System aus 4 eine Messung zum Erhalten des Isolationswiderstandswerts eines willkürlichen Motors aus den drei Motoren, d. h. dem ersten Motor 61, dem zweiten Motor 62 und dem dritten Motor 63, dreimal ausgeführt, während anschließend einer der Motoren als Ziel-Motor ausgewählt wird, um den Isolationswiderstandswert jedes einzelnen Motors aus allen drei Motoren zu messen.
Insbesondere wird eine Messung insgesamt dreimal durchgeführt, indem der erste Motor 61 bei der ersten Messung einer Gruppe A zugeordnet wird, und indem der zweite Motor 62 bei der zweiten Messung einer Gruppe A zugeordnet wird, und indem der dritte Motor 63 bei der dritten Messung einer Gruppe A zugeordnet wird. Somit werden die Isolationswiderstandswerte Rm1, Rm2 und Rm3 des ersten Motors 61, des zweiten Motors 62 und des dritten Motors 63 als der bei jeder Messung erhaltene Isolationswiderstandswert RmA der Gruppe A gemessen.
Tabelle 1 zeigt Details von Gruppen und Messvorgängen bei jeder der ersten bis dritten Messungen, wenn die vorstehend beschriebene Messung gemäß dem Ablaufdiagramm aus 12 dreimal nacheinander durchgeführt wird. Entsprechend der Darstellung in Tabelle 1 werden sowohl der Messvorgang (Schritte S200 bis S205 in 12) zum Erhalten der ersten Messergebnisse als auch der Messvorgang (Schritte S206 bis S208 in 12) zum Erhalten der zweiten Messergebnisse nur bei der ersten Messung ausgeführt, und RmA wird aus den erhaltenen ersten Messergebnissen und zweiten Messergebnissen berechnet.

Anschließend wird nach dem Ändern der Gruppierung der Motoren, sodass statt des ersten Motors 61 der zweite Motor 62 zur Gruppe A gehört, die zweite Messung durchgeführt. Bei der zweiten Messung wird nur der Messvorgang (Schritte S206 bis S208 aus 12) zum Erhalten zweiter Messergebnisse durchgeführt, ohne einen Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse auszuführen. Bezüglich der ersten Messergebnisse werden die Werte der bei der ersten Messung erhaltenen ersten Messergebnisse geteilt, um einen Isolationswiderstandswert zu berechnen. Die dritte Messung wird auf die gleiche Weise wie die zweite Messung durchgeführt. Da die dritte Messung die letzte Messung ist, wird die dritte Messung (Schritte S206 bis S208 in 12) ausgeführt, und danach sind die Messungen entsprechend den Schritten S209 und S211 aus 12 abgeschlossen. Tabelle 1: Einzelheiten zu Gruppen und Messvorgängen

	Gruppe A	Gruppe B	Erste Messergebnisse	Zweite Messergebnisse
Erste Messung	Erster Motor 61	Zweiter Motor 62 und dritter Motor 63	gemessen	gemessen
Zweite Messung	Zweiter Motor 62	Erster Motor 61 und dritter Motor 63	nicht gemessen (geteilter Zugriff auf bei erster Messung erhaltene Werte)	gemessen
Dritte Messung	Dritter Motor 63	Zweiter Motor 62 und erster Motor 61	nicht gemessen (geteilter Zugriff auf bei erster Messung erhaltene Werte)	gemessen

Bei dieser Ausführungsform misst der Mikrocomputer des Isolationswiderstandsdetektors 70 die Isolationswiderstandswerte der Motoren dreimal unter Verwendung der in Tabelle 1 wiedergegebenen Gruppen und Reihenfolge. Die Messungen der Isolationswiderstandswerte aller drei Motoren werden im Voraus programmiert, und der Mikrocomputer des Isolationswiderstandsdetektors 70 führt alle erforderlichen Prozesse aus. Ein externer Host-Controller kann jedoch Befehle ausgeben, die dem Mikrocomputer des Isolationswiderstandsdetektors 70 angeben, welche Messung welche Gruppe verwendet, um die Isolationswiderstandswerte der Motoren zu messen.
Bei dieser Ausführungsform wird als Verfahren zum Messen des Isolationswiderstandswerts eines Ziel-Motors eine Messung in einem Zustand durchgeführt, wobei der eine Motor einer Gruppe A zugeordnet ist, während die verbleibenden zwei Motoren einer Gruppe B zugeordnet werden. Somit wird der Isolationswiderstandswert des Ziel-Motors aus dem Isolationswiderstandswert RmA der Gruppe A erhalten. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Messung des Isolationswiderstandswerts der zur Gruppe B gehörenden Motoren sowie des Isolationswiderstandswerts des zur Gruppe A gehörenden Motors jedoch mit großer Genauigkeit erfolgen. Daher kann der eine, als Ziel-Motor ausgewählte Motor einer Gruppe B zugeordnet werden, während die verbleibenden zwei Motoren einer Gruppe A zugeordnet werden können.
Diese Ausführungsform beschreibt einen Fall, bei dem die Isolationswiderstandswerte aller drei Motoren sequenziell nacheinander gemäß der Konfiguration des in 4 gezeigten Motortreibers gemessen werden. Jedoch werden nicht notwendigerweise Messungen für alle Motoren durchgeführt. Falls ein Nicht-Ziel-Motor vorliegt, können die Messungen abgeschlossen werden, nachdem die Isolationswiderstandswerte aller Ziel-Motoren gemessen worden sind.
Bei der vorliegenden Erfindung erfordert eine Messung des Isolationswiderstandswerts eines Motors zwei Messvorgänge, d. h. einen Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse und einen Messvorgang zum Erhalten zweiter Messergebnisse. Wenn Isolationswiderstandswerte von Motoren jedoch entsprechend dem Ablaufdiagramm von 12 mehrmals nacheinander innerhalb eines kurzen Zeitraums gemessen werden, kann bei zweiten und späteren Messungen auch nur ein Messvorgang zum Erhalten zweiter Messergebnisse durchgeführt werden, wobei ein Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse ausgelassen wird. Daher entspricht die Anzahl von Messvorgängen zum Messen der Isolationswiderstandswerte der Motoren nicht der doppelten Anzahl von Messungen, sondern ist die Anzahl von Messungen plus 1. Eine geringere Anzahl von Messvorgängen führt zu kürzerer Messzeit.
13 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen der Verschlechterung der Isolierung unter Verwendung eines Motortreibers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Motortreiber mit der Funktion des Erfassens von Isolationswiderstandswerten von Motoren ist in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen installiert und wird für Wartungs- und Erhaltungsaktivitäten der Maschine vorwiegend in einer Produktionsstätte eines Betriebs verwendet.
Wichtig für die Wartungs- und Erhaltungsaktivitäten der Maschine in der Produktionsstätte des Betriebs ist die anfängliche Prüfung, ob es bei den in der Maschine eingesetzten Motoren einen Motor mit verringertem Isolationswiderstandswert gibt, d. h. mit verschlechterter Isolierung.
Wenn festgestellt worden ist, dass infolge der Prüfung kein Motor von allen in der Maschine verwendeten Motoren eine verschlechterte Isolierung aufweist, anders ausgedrückt: dass alle Motoren einen Isolationswiderstandswert aufweisen, der gleich einem Referenzwert oder höher ist, ist die Messung des Isolationswiderstandswerts jedes Motors nicht erforderlich.
Wenn andererseits festgestellt worden ist, dass es infolge der Prüfung einen Motor von allen in der Maschine verwendeten Motoren gibt, der eine verschlechterte Isolierung aufweist, anders ausgedrückt: dass einer der Motoren einen Isolationswiderstandswert aufweist, der geringer als ein Referenzwert ist, müssen die Isolationswiderstandswerte der individuellen Motoren kontinuierlich gemessen werden.
Die vorliegende Erfindung berechnet einen Gesamtwiderstandswert, der ein Widerstandswert bei Parallelschaltung der Isolationswiderstände aller Motoren ist und der aus den Ergebnissen von ersten, anfänglich durchgeführten Messungen berechnet wird, und daher kann überprüft werden, ob ein Motor einen verringerten Isolationswiderstandswert aufweist, d. h., ob die Isolierung zu Beginn verschlechtert war. Wenn festgestellt worden ist, dass der Gesamtwiderstandswert, der der Widerstandswert der Isolationswiderstände aller parallel verbundenen Motoren ist, gleich einem Referenzwert oder höher ist und keiner der Motoren ein Problem hinsichtlich verschlechterter Isolierung aufweist, ist die Messung an dieser Stelle abgeschlossen.
Wenn der Gesamtwiderstandswert, der der aus den ersten Messergebnissen berechnete Widerstandswert der Isolationswiderstände aller parallel verbundenen Motoren ist, andererseits geringer als der Referenzwert ist, können Messvorgänge zum Erhalten nur der zweiten Messergebnisse kontinuierlich durchgeführt werden, um die Isolationswiderstandswerte der individuellen Motoren zu berechnen, mit dem Ziel der Angabe, welcher Motor sich in welchem Ausmaß verschlechtert.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung können, da der erfindungsgemäße Ablauf des Vorgangs mit der Reihenfolge der Vorgänge der tatsächlichen Erhaltungsaktivitäten übereinstimmt, Messungen mit hoher Genauigkeit und ohne Verschwendung durchgeführt werden.
Ein konkretes Verfahren der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm aus 13 beschrieben. Zunächst führt der Isolationswiderstandsdetektor 70 einen Messvorgang zum Erhalten erster Messergebnisse aus. Die durch den Messvorgang erhaltenen ersten Messergebnisse werden im Isolationswiderstandsdetektor 70 gespeichert (Schritte S300 bis S305). Anschließend berechnet der Isolationswiderstandsdetektor 70 unter Verwendung der ersten Messergebnisse den Gesamtwiderstandswert aller Motoren (Schritt S306).
Ein Verfahren zum Berechnen des Gesamtwiderstandswerts der Isolationswiderstände aller Motoren unter Verwendung der ersten Messergebnisse ist weiter oben beschrieben und daher hier ausgelassen. Als nächstes bestimmt der Isolationswiderstandsdetektor 70 in Schritt S307, ob der Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren gleich einem Referenzwert oder höher als dieser ist.
Aus der Beschreibung zu den Ersatzschaltbildern von 7 und 8 ist ersichtlich, dass der unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnete Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren der Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller parallel angeschlossenen Motoren ist. Wenn der unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnete Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren höher ist als der Referenzwert, wird dementsprechend der Isolationswiderstandswert jedes Motors als höher als der Referenzwert angesehen.
Der Referenzwert ist im Isolationswiderstandsdetektor 70 vorbestimmt, der den Schritt S306 ausführt, aber er kann extern änderbar sein. Der Referenzwert kann am oberen Grenzwert oder am unteren Grenzwert eines Isolationswiderstandswerts vorgegeben sein, bei dem ein Auftreten von Isolierungsverschlechterung festgelegt ist, um zu bestimmen, dass der Isolationswiderstandswert jedes Motors in einem angemessenen Bereich liegt, der gleich dem Referenzwert oder größer als dieser ist, oder um zu bestimmen, dass mindestens einer der Motoren eine verschlechterte Isolierung aufweist.
Wenn der unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnete Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren höher ist als der Referenzwert, weist keiner der Motoren eine verschlechterte Isolierung auf, und der Isolationswiderstandswert jedes Motors ist in einem adäquaten Bereich. Da somit kein weiterer Messvorgang erforderlich ist, geht der Vorgang entsprechend der Darstellung in 12 zu Schritt S313 über, um die Messung zu beenden.
Wenn andererseits der unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnete Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren niedriger als der Referenzwert ist, weist mindestens einer der Motoren einen Isolationswiderstandswert auf, der geringer ist als der Referenzwert. Daher wird der Isolationswiderstandswert jedes Motors kontinuierlich gemessen, um anzugeben, welcher Motor sich in welchem Ausmaß verschlechtert.
Im Einzelnen werden alle Motoren in eine Gruppe A und eine Gruppe B unterteilt, und anschließend werden die Ein/Aus-Zustände der Halbleiter-Schaltelemente jeder Wechselrichtereinheit den Gruppen entsprechend geändert. Der Isolationswiderstandsdetektor 70 führt einen Messvorgang zum Erhalten zweiter Messergebnisse aus. Der Isolationswiderstandswert RmA eines zur Gruppe A gehörenden Motors und der Isolationswiderstandswert RmB der zur Gruppe B gehörenden Motoren werden berechnet unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse (Schritte S308 bis S316).
Die hier verwendeten ersten Messergebnisse sind Werte, die in den Schritten S300 bis S305 gemessen werden, um den Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren zu berechnen. Die zweiten Messergebnisse sind Werte, die nach der Gruppeneinteilung in den Schritten S300 bis S305 gemessen werden.
Um herauszufinden, welcher Motor einen Isolationswiderstandswert aufweist, der geringer ist als der Referenzwert, werden die Schritte S308 bis S312 wiederholt, während die Gruppeneinteilung der Motoren geändert wird. Wenn der Isolationswiderstandswert jedes Motors gemessen ist und identifiziert worden ist, welcher Motor sich in welchem Ausmaß verschlechtert, ist kein weiterer Messvorgang erforderlich, sodass der Vorgang zu Schritt S313 übergeht, um die Messung zu beenden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Schritte S308 bis S312 wiederholt, bis Messungen der Isolationswiderstandswerte aller Motoren abgeschlossen sind, aber die Isolationswiderstandswerte aller Motoren werden nicht notwendigerweise gemessen.
Dies liegt daran, dass bei der tatsächlichen Erhaltungsaktivität der Maschine der Isolationswiderstandswert jedes Motors nur hinsichtlich eines Motors Isolierungsverschlechterung und einem Isolationswiderstandswert, der geringer ist als der Referenzwert, gemessen werden muss. Hinsichtlich eines Motors mit einem Isolationswiderstandswert, der gleich dem Referenzwert oder höher als dieser ist, braucht der Isolationswiderstandswert des Motors nicht gemessen zu werden, solange bekannt ist, dass der Isolationswiderstandswert des Motors gleich dem Referenzwert oder höher als dieser ist.
Wenn beispielsweise ein bestimmter zu einer Gruppe A gehört und die verbleibenden Motoren zu einer Gruppe B gehören, und falls der Isolationswiderstandswert der Gruppe A geringer ist als der Referenzwert, während der Isolationswiderstandswert der Gruppe B höher ist als der Referenzwert, ist es ersichtlich, dass von allen Motoren nur der zur Gruppe A gehörende Motor einen Isolationswiderstandswert aufweist, der geringer als der Referenzwert ist. Der konkrete Isolationswiderstandswert der Gruppe A, der geringer als der Referenzwert ist, wurde bereits erhalten, und neben der ersten Messung ist kein weiterer Messvorgang erforderlich.
Bei einem Verfahren zum Durchführen von Messvorgängen, einschließlich des konventionellen Stands der Technik, kann entsprechend der Beschreibung weiter oben beim nacheinander erfolgenden Ändern eines Ziel-Motors, falls ein Motor mit verschlechterter Isolierung bei einigen Zeitpunkten von Messvorgängen ein Ziel-Motor wird, der Motor mit verschlechterter Isolierung mit einer geringen Anzahl von Messungen ermittelt werden. Falls dagegen ein Motor mit verschlechterter Isolierung beim letzten Vorgang zum Ziel-Motor wird, kann der Motor mit verschlechterter Isolierung nicht identifiziert werden, bevor die Isolationswiderstandswerte aller Motoren gemessen worden sind. Infolgedessen erhöht sich die Anzahl von Messungen mit zunehmender Anzahl der Motoren und ist somit nicht konstant.
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet der Isolationswiderstandsdetektor 70 zusammen mit Angaben über das Datum und die Uhrzeit der Messung den Isolationswiderstandswert von jedem einzelnen aller Motoren auf, der vom Isolationswiderstandsdetektor 70 erkannt wird, wenn die Isolationswiderstandswerte gemessen werden. Wenn alle Motoren in eine Gruppe A und eine Gruppe B unterteilt werden, wird ein Motor, dessen Isolationswiderstandswert aufgrund der Aufzeichnungen als niedrig erwartet wird, beispielsweise ein Motor mit dem geringsten Isolationswiderstandswert aus den vorangegangenen Messergebnissen neuesten Datums, der Gruppe A oder der Gruppe B zugewiesen. Daher kann mit einer geringen Anzahl von Messungen ermittelt werden, welcher Motor sich verschlechtert, was sein Isolationswiderstandswert ist und welcher Motor sich nicht verschlechtert.
Bei dem Beispiel von Tabelle 1 mit der Konfiguration von 4 wird angenommen, dass nur der dritte Motor 63 einen reduzierten Isolationswiderstandswert hat und die anderen Motoren, d. h. der erste Motor 61 und der zweite Motor 62 normale Isolationswiderstandswerte aufweisen. Falls Messvorgänge durchgeführt werden, während nacheinander jeweils ein Ziel-Motor geändert wird, kann zu diesem Zeitpunkt entsprechend der Darstellung in Tabelle 1 nicht angegeben werden, dass der dritte Motor 63 eine verschlechterte Isolierung aufweist, was der Isolationswiderstandswert des dritten Motors 63 ist, und dass der erste Motor 61 und der zweite Motor 62 höhere Isolationswiderstandswerte und keine verschlechterte Isolierung aufweisen, sofern nicht die drei Messungen entsprechend der Darstellung in Tabelle 1 durchgeführt werden oder der Isolationswiderstandswert des dritten Motors 63 aus ersten und zweiten Messergebnissen bestimmt wird.
Daher zeichnet der Isolationswiderstandsdetektor 70 zusammen mit Angaben über das Datum und die Uhrzeit der Messung den erfassten Isolationswiderstandswert von jedem einzelnen aller Motoren auf, wenn die Isolationswiderstandswerte gemessen werden.

Wenn der Isolationswiderstandswert des dritten Motors 63 aus den wenige Tage zurückliegenden Messergebnissen der Isolationswiderstandswerte der Motoren entsprechend Tabelle 2 als niedrig bekannt ist, wird eine erste Messung unter Verwendung der gleichen Gruppen wie bei der dritten Messung von Tabelle 1 durchgeführt. Somit ist es möglich, nur in der ersten Messung anzugeben, dass der dritte Motor 63 eine verschlechterte Isolierung hat; was der Isolationswiderstandswert des dritten Motors 63 ist; und dass der erste Motor 61 und der zweite Motor 62 höhere Isolationswiderstandswerte und keine verschlechterte Isolierung aufweisen. Tabelle 2: Einzelheiten zu Gruppen und Messvorgängen

	Gruppe A	Gruppe B	Durch Messung erhaltene Informationen
Erste Messung	Dritter Motor 63	Zweiter Motor 62 und erster Motor 61	Isolationswiderstandswert des dritten Motors 63 → Isolierung ist beim dritten Motor 63 verschlechtert, und Isolierung ist bei den anderen Motoren nicht verschlechtert.

Alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden den Spannungs- und Stromdetektor 7, der eine Schaltung zum Messen einer Spannung über der Reihenschaltung des Detektionswiderstands und des Spannungsteilerwiderstands sowie einer Spannung über dem Detektionswiderstand einschließt. Der Betrieb des Spannungs- und Stromdetektors 7 mit dieser Konfiguration ist in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben.
Der Spannungs- und Stromdetektor 7 kann sowohl eine Spannung als auch einen Strom mit wenigen Komponenten und hoher Genauigkeit messen, und es ist ein für die vorliegende Erfindung geeigneter Spannungs- und Stromdetektor, der einen hohen Isolationswiderstandswert mit hoher Genauigkeit bei einfacher Konfiguration messen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn ein Motor aus mehreren Motoren ausgewählt wird und eine Messung am ausgewählten Motor vorgenommen wird, eine Verschlechterung des Isolationswiderstands des Motors mit höherer Genauigkeit als zuvor erkannt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5065192 [0002]
JP 2015-169479 [0002]

Claims

Motortreiber, umfassend: eine Wandlereinheit (100) mit einer Gleichrichterschaltung (3), die zum Gleichrichten einer von einer AC-Stromversorgung (2) über einen ersten Schalter (1) zugeführten AC-Spannung zu einer DC-Spannung eingerichtet ist, eine Stromversorgungseinheit (4), eingerichtet zum Glätten der durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichteten DC-Spannung unter Verwendung eines Kondensators (41), mehrere Wechselrichtereinheiten (501 bis 503), die dafür eingerichtet sind, die DC-Spannung von der Stromversorgungseinheit in eine AC-Spannung durch Schalten eines Halbleiter-Schaltelements eines oberen Zweigs, das zwischen einem positiven Anschluss des Kondensators und einer Motorspule verbunden ist, und eines Halbleiter-Schaltelements eines unteren Zweigs, das zwischen einem negativen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, umzuwandeln, um mehrere Motoren anzutreiben; einen zweiten Schalter (9), der dafür eingerichtet ist, um einen Anschluss des Kondensators mit Masse zu verbinden, einen Spannungs- und Stromdetektor (7), eingerichtet zum Messen eines Stroms, der zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Masse fließt, und einer Spannung zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Masse; einen Spannungsdetektor (8), der zum Messen einer Spannung über dem Kondensator eingerichtet ist, und einen Isolationswiderstandsdetektor (70), der zum Erfassen eines Isolationswiderstandswerts jedes der durch die Wechselrichtereinheiten getriebenen Motoren eingerichtet ist, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70), im Zustand des Anhaltens des Betriebs der Motoren des Ausschaltens des ersten Schalters (1) bei Einschalten des zweiten Schalters (9) und Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements jedes Motors, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder des unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit, einen Spannungswert und einen Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie einen Spannungswert, der durch den Spannungsdetektor gemessen wird, als erste Messergebnisse bestimmt, der Isolationswiderstandsdetektor, im Zustand des Unterteilens aller Motoren in zwei willkürliche Gruppen, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B, und, bezüglich eines zur Gruppe A gehörenden Motors, des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit und, bezüglich des zur Gruppe B gehörenden Motors, des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder des unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit, einen Spannungswert und einen Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie einen durch den Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert, als zweite Messergebnisse bestimmt, und der Isolationswiderstandsdetektor Werte des Isolationswiderstands zwischen der Spule des zur Gruppe A gehörenden Motors und der Masse sowie zwischen der Spule des zur Gruppe B gehörenden Motors und der Masse unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse berechnet.
Motortreiber nach Anspruch 1, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70) für jeden Motor den Spannungswert und den Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie den durch den Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert als erste Messergebnisse, im Zustand des Anhaltens des Betriebs der Motoren, des Ausschaltens des ersten Schalters (1) bei Einschalten des zweiten Schalters (9) und des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit speichert; der Isolationswiderstandsdetektor sequenziell mehrmals Messungen vornimmt, um einen Spannungswert und einen Stromwert, gemessen durch den Spannungs- und Stromdetektor, sowie einen durch den Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert, als zweite Messergebnisse im Zustand des Unterteilens aller Motoren in zwei willkürliche Gruppen, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B, während die Zugehörigkeit eines Motors zu jeder Gruppe geändert wird, zu bestimmen; und der Isolationswiderstandsdetektor Werte des Isolationswiderstands zwischen der Motorspule der Gruppe A und der Masse sowie zwischen der Motorspule der Gruppe B und der Masse in jeder Gruppierung unter Verwendung der in jeder Gruppierung gemessenen zweiten Messergebnisse und der gespeicherten ersten Messergebnisse erfasst.
Motortreiber nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70), im Zustand des Anhaltens des Betriebs der Motoren, des Ausschaltens des ersten Schalters (1) bei Einschalten des zweiten Schalters (9) und des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit, für jeden Motor den Spannungswert und den Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie den durch den Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert, als erste Messergebnisse bestimmt, und den Gesamtwiderstandswert der Isolationswiderstände aller Motoren unter Verwendung der ersten Messergebnisse berechnet, wenn der Gesamtwiderstandswert geringer ist als ein Referenzwert, der Isolationswiderstandsdetektor, im Zustand des Unterteilens aller Motoren in zwei willkürliche Gruppen, d. h. eine Gruppe A und eine Gruppe B, und, bezüglich eines zur Gruppe A gehörenden Motors, des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators und der Motorspule verbunden ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit und, bezüglich eines zur Gruppe B gehörenden Motors, des Einschaltens des Halbleiter-Schaltelements, das zwischen dem einen Anschluss des Kondensators und der Motorspule angeschlossen ist, aus dem Halbleiter-Schaltelement des oberen oder unteren Zweigs der mit jedem Motor verbundenen Wechselrichtereinheit, einen Spannungswert und einen Stromwert, die durch den Spannungs- und Stromdetektor gemessen werden, sowie einen durch den Spannungsdetektor gemessenen Spannungswert, als zweite Messergebnisse bestimmt; und der Isolationswiderstandsdetektor Werte des Isolationswiderstands zwischen der Motorspule der Gruppe A und der Masse sowie zwischen der Motorspule der Gruppe B und der Masse unter Verwendung der ersten Messergebnisse und der zweiten Messergebnisse erfasst.
Motortreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Isolationswiderstandsdetektor (70) einen Isolationswiderstandswert von jedem der durch den Isolationswiderstandsdetektor erkannten Motoren zusammen mit Informationen bezüglich Datum und Uhrzeit der Messung aufzeichnet, wenn die Isolationswiderstandswerte gemessen werden, und wobei der Isolationswiderstandsdetektor beim Messen der Isolationswiderstandswerte der Motoren anhand der Aufzeichnung einen der Motoren, dessen Isolationswiderstandswert als niedrig erwartet wird, einer Gruppe A oder B zuordnet und Werte des Isolationswiderstands zwischen der Motorspule der Gruppe A und der Masse sowie zwischen der Motorspule der Gruppe B und der Masse erfasst.
Motortreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Spannungs- und Stromdetektor (7) eine Schaltung einschließt, die zum Messen einer Spannung über einer Reihenschaltung eines Detektionswiderstands und eines Spannungsteilerwiderstands sowie einer Spannung über den Spannungsteilerwiderstand eingerichtet ist; und wobei durch die Messung der Spannung über dem Detektionswiderstand ein Messergebnis eines Stromwerts aus einem Widerstandswert des Detektionswiderstands berechnet wird und ein Messergebnis eines Spannungswerts aus der Spannung über dem Detektionswiderstand und die Widerstandswerte des Detektionswiderstands und des Spannungsteilerwiderstands berechnet wird.