DE102018107771A1 - Umrichtergerät, das eine Funktion zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteiles hat, und Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils - Google Patents

Umrichtergerät, das eine Funktion zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteiles hat, und Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils Download PDF

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Abstract

Ein Umrichtergerät, das Folgendes aufweist: einen Umrichter zum Umwandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung; einen DC-Link-Kondensator, der mit dem Umrichter verbunden ist; einen Spannungsdetektor für DC-Link-Spannung; eine Ladeschaltung für den DC-Link-Kondensator; eine Ladeschaltungssteuervorrichtung für einen Schalter, der mit einem Ladewiderstand verbunden ist; einen Stromdetektor zum Erfassen eines Stroms des Umrichters; eine Einschaltsteuervorrichtung zum Steuern des Einschaltens von Leistungsbauteilen; einen Schalter zum Verbinden oder Trennen einer Stromversorgung; einen Stromversorgungsmonitor zum Überwachen eines Verbindungszustands der Stromversorgung; einen Schwellenwerteinsteller zum Einstellen eines ersten oder zweiten Schwellenwerts; und einen Defektdetektor zum Bestimmen der Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile durch Vergleichen zwischen einem Strom, der auf das Einschalten des Leistungsbauteils hin, unmittelbar nach dem Trennen der Stromversorgung, fließt, mit dem ersten oder zweiten Schwellenwert.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umrichtergerät, das eine Funktion zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils hat, und ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Als ein Verfahren zum Antreiben eines Motors durch eine Motorantriebsvorrichtung ist im Allgemeinen ein Verfahren, bei dem eine Wechselspannung, die von einer Hauptstromversorgung eingegeben wird, in eine Gleichspannung durch einen Umrichter umgewandelt wird, der einen Leistungstransistor (Leistungsbauteil) hat, und die Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motors durch einen Inverter umgewandelt wird, bekannt. Wenn eine Unregelmäßigkeit in dem Leistungstransistor besteht, kann das Liefern von Wechselstrom von der Hauptstromversorgung zu dem Leistungstransistor die Motorantriebsvorrichtung beschädigen. Bevor daher der Wechselstrom von der Hauptstromversorgung zu dem Umrichter geliefert wird, ist es wichtig, die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts des Leistungstransistors zu prüfen.
  • Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungstransistors eines Umrichters wurden berichtet (zum Beispiel ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H08-080056). Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungstransistors, weist ein Inverter Stromdetektoren auf, deren Anzahl um mindestens 1 niedriger ist als die Anzahl von Paaren von Leistungstransistoren, um die Mengen an Strom, die durch die Motorwicklungen fließen, zu erfassen. Bei diesem Verfahren werden vor dem Ausführen des Vorgangs die Leistungstransistoren in spezifischen Reihenfolgen und Kombinationen in dem Zustand des Anlegens einer Niederspannung an den Inverter, der den Leistungstransistor aufweist, ein- und ausgeschaltet. Die Stromdetektoren erfassen Ströme, die durch die Motorwicklungen der einzelnen Phasen fließen. Ob ein Defekt in den Leistungstransistoren besteht und welcher Leistungstransistor den Defekt aufweist, wird basierend auf den Mengen von Strömen, der Einschaltreihenfolge und den Kombinationen bestimmt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In dem Fall eines Umrichtergeräts kann das Eingeben eines Einschaltsignals in Leistungsbauteile in einem eingeschalteten Zustand einen Kurzschluss verursachen und kann das Umrichtergerät beschädigen.
  • Ein Umrichtergerät gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung weist Folgendes auf: einen Umrichter, der eine Mehrzahl von Leistungsbauteilen aufweist, konfiguriert, um eine Wechselspannung, die von einer Stromversorgung geliefert wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln, und die Gleichspannung auszugeben; einen DC-Link-Kondensator, der mit einer Ausgangsseite des Umrichters verbunden ist; einen Spannungsdetektor, der konfiguriert ist, um die Spannung des DC-Link-Kondensators zu erfassen; eine Ladeschaltung, die zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator angeordnet ist, die konfiguriert ist, um den DC-Link-Kondensator aufzuladen; eine Ladeschaltungssteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Schalter zu steuern, der mit einem Ladewiderstand in der Ladeschaltung parallel geschaltet ist; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, um einen Strom zu erfassen, der zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator fließt; eine Einschaltsteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um das Einschalten der Leistungsbauteile des Umrichters zu steuern; einen Schalter, der konfiguriert ist, um zwischen der Stromversorgung und dem Umrichter zu verbinden oder zu trennen; einen Stromversorgungsmonitor, der konfiguriert ist, um das Umschalten des Schalters zu steuern und um einen Verbindungszustand zwischen der Stromversorgung und dem Umrichter durch Erfassen einer Spannung, die zu dem Umrichter einzugeben ist, zu überwachen; einen Schwellenwerteinsteller, der konfiguriert ist, um einen ersten Schwellenwert oder einen zweiten Schwellenwert einzustellen, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile zu bestimmen, und einen Defektdetektor, der konfiguriert ist, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile durch Vergleich zwischen einem Strom, der auf das Einschalten des Leistungsbauteils des Umrichters unter Verwenden elektrischer Ladung des DC-Link-Kondensator fließt, unmittelbar nachdem der Schalter die Stromversorgung von dem Umrichter getrennt hat und der Schalter ausgeschaltet wurde, mit dem ersten Schwellenwert oder dem zweiten Schwellenwert zu vergleichen.
  • Ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils gemäß der Ausführungsform dieser Offenbarung ist ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Umrichtergeräts, das Folgendes aufweist: einen Umrichter, der eine Mehrzahl von Leistungsbauteilen aufweist, der konfiguriert ist, um eine Wechselspannung, die von einer Stromversorgung geliefert wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln und die Gleichspannung auszugeben; einen DC-Link-Kondensator, der mit einer Ausgangsseite des Umrichters verbunden ist; einen Stromdetektor, der konfiguriert ist, um einen Strom zu erfassen, der zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator fließt, und einen Schalter, der konfiguriert ist, um Stromversorgung und Umrichter zu verbinden oder zu trennen. Das Verfahren weist Folgendes auf: Verbinden der Stromversorgung mit dem Umrichter durch Schließen des Schalters; Aufladen des DC-Link-Kondensators; nach dem Anschlussschritt und dem Aufladeschritt, Steuern des Schalters derart, dass der Schalter auf einen offenen Zustand gestellt wird, um die Stromversorgung von dem Umrichter zu trennen; Erfassen eines Stroms, der zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator fließt, unmittelbar nachdem die Stromversorgung von dem Umrichter getrennt wurde, und Bestimmen der Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile durch einen Vergleich des erfassten Stroms mit einem ersten Schwellenwert oder einem zweiten Schwellenwert.
  • Figurenliste
  • Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen:
    • ist 1 ein Blockschaltbild eines Umrichtergeräts gemäß einer Ausführungsform,
    • ist 2 eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Stromwegs, wenn Defekterfassung ausgeführt wird, in dem Umrichtergerät gemäß der Ausführungsform zeigt;
    • ist 3 ein Ablaufdiagramm eines Defekterfassungsprozesses bei Unterbrechung durch ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Umrichtergeräts gemäß der Ausführungsform, und
    • ist 4 ein Ablaufdiagramm eines Kurzschlussdefekterfassungsprozesses durch ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Umrichtergeräts gemäß einem Änderungsbeispiel der Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Umrichtergerät, das die Funktion des Erfassens eines Defekts eines Leistungsbauteils hat und ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts in dem Leistungsbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der technische Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf ihre Ausführungsformen beschränkt, sondern schließt die Erfindung, die in Ansprüchen und beschrieben ist, sowie ihre Äquivalente ein.
  • Ein Umrichtergerät, das die Funktion des Erfassens eines Defekts eines Leistungsbauteils gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung hat, wird beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild eines Umrichtergeräts gemäß einer Ausführungsform. Ein Umrichtergerät 100 weist einen DC-Link-Kondensator 2, einen Spannungsdetektor 3, eine Ladeschaltung 4, eine Ladeschaltungssteuervorrichtung 5, einen Stromdetektor 6, eine Einschaltsteuervorrichtung 7, einen Schalter 8, einen Stromversorgungsüberwacher 9, einen Schwellenwerteinsteller 10 und einen Defektdetektor 11 auf.
  • Der Umrichter weist eine Mehrzahl von (zum Beispiel sechs) Leistungsbauteilen (Tr1 bis Tr6) auf. Der Umrichter 1 schaltet (schaltet ein) selektiv die Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6) derart ein, dass eine Wechselspannung, die von einer Stromversorgung 20 geliefert wird, in eine Gleichspannung umgewandelt wird, die auszugeben ist, um einen Leistungsregenerierungsvorgang auszuführen. Wie in 1 gezeigt, ist eine Mehrzahl (zum Beispiel sechs) von Dioden (D1 bis D6) bevorzugt auf eine antiparallele Art mit den Leistungsbauteilen (Tr1 bis Tr6) verbunden. Als die Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6) können Transistoren, FETs, IGBTs usw. verwendet werden.
  • Der DC-Link-Kondensator 2 ist mit der Ausgangsseite des Umrichters 1 verbunden. Der DC-Link-Kondensator 2 glättet die Gleichspannung, die von dem Umrichter 1 ausgegeben wird. Die geglättete Gleichspannung wird zu einer Motorantriebsvorrichtung (nicht gezeigt) geliefert.
  • Der Spannungsdetektor 3 erfasst die Spannung des DC-Link-Kondensators 2. Genauer genommen erfasst ein Spannungssensor 31, der zwischen beiden Klemmen des DC-Kondensators 2 verbunden ist, die Spannung über den DC-Link-Kondensator 2 und sendet ein Erfassungsresultat zu dem Spannungsdetektor 3. Die Spannung des DC-Link-Kondensators 2, die von dem Spannungsdetektor 3 erhalten wird, wird zu dem Defektdetektor 11 ausgegeben.
  • Die Ladeschaltung 4, die zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 angeordnet ist, lädt den DC-Link-Kondensator 2 auf. Wenn der DC-Link-Kondensator 2 aufgeladen ist, wird ein Schalter 42 der Ladeschaltung 4 ausgeschaltet. Der DC-Link-Kondensator 2 wird daher über einen Ladewiderstand 41 aufgeladen, während ein großes Einströmen von Strom in den DC-Link-Kondensator 2 verhindert wird.
  • Die Ladeschaltungssteuervorrichtung 5 steuert den Schalter 42, der mit dem Entladewiderstand 41 in der Ladeschaltung parallel geschaltet ist. Wie oben beschrieben, schaltet die Ladeschaltungssteuervorrichtung 5 den Schalter 42 aus, wenn der DC-Link-Kondensator 2 aufgeladen ist. Nach dem Abschluss des Ladens des DC-Link-Kondensators 2 schaltet die Ladeschaltungssteuervorrichtung 5 den Schalter 42 ein. Wenn ein Defekt in den Leistungsbauteilen wie unten beschrieben erfasst wird, schaltet die Ladeschaltungssteuervorrichtung 5 den Schalter 42 aus, so dass kein übermäßiger Strom durch die Leistungsbauteile fließt.
  • Der Stromdetektor 6 erfasst einen Strom, der zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 fließt. Genauer genommen ist ein Stromsensor 61 zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 vorgesehen, und der Stromwert, der von dem Stromsensor 61 erfasst wird, wird zu dem Stromdetektor 6 gesendet. Der von dem Stromdetektor 6 erhaltene Stromwert wird zu dem Defektdetektor 11 ausgegeben.
  • Die Einschaltsteuervorrichtung 7 steuert das Einschalten der Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6) des Umrichters 1. Der Umrichter 1 schaltet selektiv die Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6) in Übereinstimmung mit einem Signal von der Einschaltsteuervorrichtung 7 ein, um eine Wechselspannung, die von der Stromversorgung 120 geliefert wird, in eine Gleichspannung, die auszugeben ist, umzuwandeln und einen Leistungsregenerierungsvorgang auszuführen.
  • Der Schalter 8 verbindet oder trennt die Stromversorgung 20 und den Umrichter 1. Der Schalter 8 weist drei Schalter auf, von welchen jeder einer Phase der Stromversorgung 20 entspricht, das heißt einer dreiphasigen Wechselstromversorgung. 1 zeigt ein Beispiel des Verwendens der dreiphasigen Wechselstromversorgung als die Stromversorgung 20. Die Stromversorgung ist jedoch nicht auf eine dreiphasige Wechselstromversorgung beschränkt, sondern kann eine einphasige Wechselstromversorgung sein.
  • Der Stromversorgungsmonitor 9 steuert das Umschalten des Schalters 8, während eine Spannung, die zu dem Umrichter 1 einzugeben ist, erfasst wird, um den Verbindungszustand zwischen der Stromversorgung 20 und dem Umrichter 1 zu überwachen. Der Defektdetektor 11 wird über den Inhalt der Umschaltsteuerung des Schalters 8 von dem Stromversorgungsmonitor 9 informiert. Als der Schalter 8 kann ein elektromagnetischer Schalter usw. verwendet werden.
  • Durch Schließen des Schalters 8 (Stellen des Schalters 8 in einen geschlossenen Zustand), wird die Stromversorgung 20 mit dem Umrichter 1 verbunden, so dass eine Wechselspannung zu dem Umrichter 1 geliefert wird. Zu dieser Zeit wandelt der Umrichter 1 die Wechselspannung in eine Gleichspannung um. Die Gleichspannung wird an den DC-Link-Kondensator 2 angelegt und lädt den DC-Link-Kondensator 2 auf.
  • Durch Öffnen des Schalters 8 (Stellen des Schalters 8 in einen offenen Zustand), wird der Umrichter 1 von der Stromversorgung 20 getrennt. Elektrische Ladung, die sich in dem DC-Link-Kondensator 2 angesammelt hat, wird entladen.
  • Der Schwellenwerteinsteller 10 stellt einen ersten Schwellenwert ITH1 und einen zweiten Schwellenwert ITH2 ein, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts in den Leistungsbauteilen (Tr1 bis Tr6) zu bestimmen. Der erste Schwellenwert ITH1 ist ein Schwellenwert zum Erfassen eines Unterbrechungsdefekts der Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6). Der zweite Schwellenwert ITH2 ist ein Schwellenwert zum Erfassen eines Kurzschlussdefekts der Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6). Der Schwellenwerteinsteller 10 kann den ersten Schwellenwert ITH1 und den zweiten Schwellenwert ITH2 in Übereinstimmung mit einem Signal, das von außen her eingegeben wird, neu schreiben. Die neu schreibbaren Schwellenwerte bewirken den Vorteil, dass die Defekterfassung in Übereinstimmung mit Nutzungsbedingungen ausgeführt werden kann.
  • Der Defektdetektor 11 vergleicht einen Strom, der auf das Einschalten der Leistungsbauteile des Umrichters 1 unter Verwenden elektrischer Leistung des DC-Link-Kondensators 2 fließt, unmittelbar nachdem der Schalter 8 die Stromversorgung 20 von dem Umrichter 1 getrennt hat und der Schalter 42 ausgeschaltet wurde, mit dem ersten Schwellenwert ITH1 und dem zweiten Schwellenwert ITH2, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile zu bestimmen.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines Stromwegs, wenn Defekterfassung in dem Umrichtergerät gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird. Wie in 2 gezeigt, werden die Leistungsbauteile unter Verwenden von in dem DC-Link-Kondensator 2 angesammelter elektrischer Ladung unmittelbar, nachdem die Stromversorgung 20 von dem Umrichter 1 getrennt wurde, eingeschaltet und ein Defekt der Leistungsvorrichtungen wird anhand des fließenden Stroms detektiert. Von den sechs Leistungsbauteilen (Tr1 bis Tr6) des Umrichters 1, sind die Leistungsbauteile Tr1, Tr3 und Tr5 Leistungsbauteile für einen oberen Zweig 101, und die Leistungsbauteile Tr2, Tr4 und Tr6 sind Leistungsbauteile für einen unteren Zweig 102. Des Weiteren können in dem Fall einer 3-Phasen-Wechselstromschaltung die Leistungsbauteile Tr1 und Tr2 U-Phasen-Bauteile sein, die Leistungsbauteile Tr3 und Tr4 können V-Phasen-Leistungsbauteile sein, und die Leistungsbauteile Tr5 und Tr6 können W-Phasen-Leistungsbauteile sein. Wie in 2 gezeigt, werden das Leistungsbauteil Tr1 des oberen Zweigs und das Leistungsbauteil Tr2 des unteren Zweigs derselben Phase, zum Beispiel der U-Phase, gleichzeitig eingeschaltet und die Gegenwart oder Abwesenheit eines Unterbrechungsdefekts der Leistungsbauteile wird aus dem fließenden Strom bestimmt. Wenn zum Beispiel ein Strom wie von dem Pfeil A der 2 angegeben fließt, wird bestimmt, dass das Umrichtergerät 100 normal ist. Andererseits, wenn ein Strom, der von dem Stromsensor 61 erfasst wird, gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert ITH1, wird bestimmt, dass das Umrichtergerät 100 einen Unterbrechungsdefekt hat.
  • Wenn die Einschaltsteuervorrichtung 7 die Leistungsbauteile einschaltet, steuert die Ladeschaltungssteuervorrichtung 5 bevorzugt die Ladeschaltung 4 derart, dass kein übermäßiger Strom durch die Leistungsbauteile fließt. Mit anderen Worten wird die Defekterfassung bei den Leistungsbauteilen durch Einschalten des DC-Link-Kondensators 2 und der Leistungsbauteile (Tr1 bis Tr6) des oberen und unteren Zweigs (101 und 102) unmittelbar nachdem die Stromversorgung 20 von dem Umrichter 1 getrennt wurde, ausgeführt. Zu dieser Zeit ist der Schalter 42 der Ladeschaltung 4 bevorzugt ausgeschaltet, um den Strom, der durch die Leistungsbauteile fließt, einzuschränken. Das geschieht deshalb, weil, wenn kein Element zum Einschränken von Strom vorgesehen ist, der DC-Link-Kondensator 2 einfach über beide Klemmen kurzschließt, und der Kurzschluss Beschädigungen an den Leistungsbauteilen (Tr1 bis Tr6) verursachen kann.
  • Darüber hinaus kann in Übereinstimmung mit dem Strom, der beim Einschalten eines Leistungsbauteils (zum Beispiel Tr1) eines beliebigen des oberen Zweigs 101 und des unteren Zweigs 102 des Umrichters 1 fließt, der Defektdetektor 11 die Gegenwart oder Abwesenheit eines Kurzschlussdefekts in einem anderen Leistungsbauteil (zum Beispiel Tr2) des anderen des oberen Zweigs 101 und des unteren Zweigs 102 erfassen. Bei dem Beispiel der 2, ist Tr1 eingeschaltet, während Tr2 ausgeschaltet ist. Wenn Tr2 normal funktioniert, fließt kein Strom durch Tr2, so dass der Stromsensor 61 keinen Strom erfasst. Andererseits, wenn der Stromsensor 61 einen Strom I mit einer bestimmten Menge oder mehr (>ITH2) erfasst, obwohl Tr2 ausgeschaltet ist, wird bestimmt, dass Tr2 ein Kurzschlussdefekt hat.
  • Wie oben beschrieben, kann das Umrichtergerät gemäß dieser Ausführungsform die Gegenwart oder Abwesenheit eines Unterbrechungsdefekts und eines Kurzschlussdefekts der Leistungsbauteile basierend auf dem Strom bestimmen, der auf das Einschalten der Leistungsbauteile oder eines Elements unter Verwenden elektrischer Ladung, die in dem DC-Link-Kondensator angesammelt ist, unmittelbar, nachdem die Stromversorgung von dem Umrichter getrennt wurde,fließt.
  • Wenn ein Unterbrechungsdefekt oder ein Kurzschlussdefekt des Leistungsbauteils erfasst wird, kann der Defektdetektor 11 eine Bekanntgabe über das Auftreten einer Unregelmäßigkeit unter Verwenden einer Lampe, eines Alarmsignals usw. ausgeben. Da der Bediener dadurch über das Auftreten der Unregelmäßigkeit der Leistungsbauteile informiert wird, wird verhindert, dass das Umrichtergerät wieder mit Strom versorgt wird.
  • Nun wird ein Verfahren zum Erfassen eines Unterbrechungsdefekts von Leistungsbauteilen unter Verwenden des Umrichtergeräts gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Defekterfassungsprozesses bei dem Verfahren zum Erfassen eines Unterbrechungsdefekts der Leistungsbauteile des Umrichtergeräts gemäß der Ausführungsform. Bei Schritt S101 schließt der Stromversorgungsmonitor 9 den Schalter 8, um die Stromversorgung 20 mit dem Umrichter 1 zu verbinden. Daher wird eine Wechselspannung, die von der Stromversorgung 20 zu dem Umrichter 1 geliefert wird, in eine Gleichspannung umgewandelt, und die Gleichspannung wird zu dem DC-Link-Kondensator 2 ausgegeben.
  • Dann wird bei Schritt S102 der DC-Link-Kondensator 2 aufgeladen. Der DC-Link-Kondensator 2 wird aufgeladen, bis die Spannung über dem DC-Link-Kondensator 2 gleich der Gleichspannung, die von dem Umrichter 1 ausgegeben wird, wird. Danach befindet sich die Motorantriebsvorrichtung in einem funktionalen Zustand.
  • Dann steuert der Stromversorgungsmonitor 9 bei Schritt S103 den Schalter 8 so, dass der Schalter 8 in einen offenen Zustand gestellt wird. Während der Schalter 42 abgeschaltet ist, wird zu den Leistungsbauteilen ein Einschaltsignal ausgegeben. Genauer genommen wird das Einschaltsignal derart ausgegeben, dass nur das Leistungsbauteil des oberen Zweigs und das Leistungsbauteil des unteren Zweigs, die mit derselben Phase verbunden sind, eingeschaltet werden. Schritt S103 wird bevorzugt ausgeführt, nachdem eine Zeit, in der angenommen wird, dass der DC-Link-Kondensator 2 ausreichend geladen ist, verstrichen ist, seit der Schalter 8 bei Schritt S101 auf den geschlossenen Zustand gestellt wurde. Ein Fall, in dem ein Befehl, wie zum Beispiel ein Notstoppbefehl, eingegeben wird, nachdem die Motorsteuervorrichtung usw. betrieben wurde, kann als ein konkretes Beispiel gegeben werden.
  • Danach wird bei Schritt S104 der Strom IDC, der zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 fließt, erfasst. Während der Stromversorgungsmonitor 9 den Schalter 8 auf den offenen Zustand stellt, gibt der Stromversorgungsmonitor 9 dem Defektdetektor 11 die Steuerung bekannt, durch die der Schalter 8 auf den offenen Zustand gestellt wurde. Beim Empfangen der Bekanntgabe empfängt der Defektdetektor 11 ein Erfassungsresultat des Stroms IDC, der zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 fließt, von dem Stromdetektor 6.
  • Dann bestimmt bei Schritt S105 der Defektdetektor 11, ob der Strom IDC, der zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 fließt, größer ist als ein erster Schwellenwert ITH1. Wenn IDC größer ist als der erste Schwellenwert ITH1, wird bestimmt, dass die Leistungsbauteile keine Unterbrechungsdefekte haben. In diesem Fall bestimmt der Defektdetektor 11 daher bei Schritt S106, dass die Leistungsbauteile des Umrichtergeräts 100 normal funktionieren.
  • Umgekehrt, wenn IDC gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert ITH1, wird bestimmt, dass die Leistungsbauteile einen Unterbrechungsdefekt haben. In diesem Fall bestimmt der Defektdetektor 11 daher bei Schritt S107, dass die Leistungsbauteile des Umrichtergeräts 100 einen Unterbrechungsdefekt haben.
  • Nun wird ein Verfahren zum Erfassen eines Kurzschlussdefekts eines Leistungsbauteils unter Verwenden des Umrichtergeräts gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Kurzschlussdefekterfassungsprozesses durch das Verfahren zum Erfassen eines Kurzschlussdefekts des Umrichtergeräts gemäß einem Änderungsbeispiel dieser Ausführungsform. Die Schritte S201 und S202 sind jeweils dieselben wie die Schritte S101 und S102 des oben beschriebenen Unterbrechungsdefekterfassungsprozesses. Bei Schritt S203 wird ein Leistungsbauteil eines beliebigen des oberen Zweigs und des unteren Zweigs des Umrichters 1 unmittelbar nachdem die Stromversorgung 20 von dem Umrichter 1 getrennt wurde und der Schalter 42 ausgeschaltet wurde, eingeschaltet In 2 wird zum Beispiel der obere Zweig des U-Phasen-Leistungsbauteils Tr1 eingeschaltet, während die anderen Leistungsbauteile Tr2 bis Tr6 in einem ausgeschalteten Zustand gehalten werden.
  • Bei Schritt S204 wird ein Strom IDC, der zwischen dem Umrichter 1 und dem DC-Link-Kondensator 2 fließt, erfasst. Der erfasste Stromwert IDC wird zu dem Defektdetektor 11 gesendet.
  • Danach wird bei Schritt S205 erfasst, ob der Strom IDC kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert ITH2. Wenn der Strom IDC gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert ITH2, wird bei Schritt S206 bestimmt, dass das Leistungsbauteil des Umrichtergeräts 100 einen Kurzschlussdefekt hat.
  • Umgekehrt wenn der Strom IDC kleiner ist als der zweite Schwellenwert ITH2, wird bestimmt, dass das Leistungsbauteil des Umrichtergeräts 100 normal ist.
  • Wie oben beschrieben, kann das Verfahren zum Erfassen eines Defekts gemäß dem Änderungsbeispiel dieser Ausführungsform die Gegenwart oder Abwesenheit eines Kurzschlussdefekts des Leistungsbauteils für einen des oberen Zweigs und des unteren Zweigs des Umrichters in Übereinstimmung mit einem Strom erfassen, der beim Einschalten des Leistungsbauteils des Leistungsbauteils des oberen Zweigs und des Leistungsbauteils des unteren Zweigs fließt.
  • Das Umrichtergerät, das die Funktion des Erfassens eines Defekts des Leistungsbauteils und ein Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils gemäß der Ausführungsform dieser Offenbarung hat, erlaubt das Erfassen der Gegenwart oder Abwesenheit einer Unregelmäßigkeit in den Leistungsbauteilen des Umrichtergeräts.

Claims (10)

  1. Umrichtergerät, das Folgendes umfasst: einen Umrichter (1), der eine Mehrzahl von Leistungsbauteilen aufweist, konfiguriert, um eine Wechselspannung, die von einer Stromversorgung geliefert wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln und die Gleichspannung auszugeben; einen DC-Link-Kondensator (2), der mit einer Ausgangsseite des Umrichters verbunden ist; einen Spannungsdetektor (3), der konfiguriert ist, um eine Spannung des DC-Link-Kondensators zu erfassen; eine Ladeschaltung (4), die zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator angeordnet ist, die konfiguriert ist, um den DC-Link-Kondensator aufzuladen; eine Ladeschaltungssteuervorrichtung (5), die konfiguriert ist, um einen Schalter, der mit einem Ladewiderstand in der Ladeschaltung parallel geschaltet ist, zu steuern; einen Stromdetektor (6), der konfiguriert ist, um einen Strom zu erfassen, der zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator fließt; eine Einschaltsteuervorrichtung (7), die konfiguriert ist, um ein Einschalten der Leistungsbauteile des Umrichters zu steuern; einen Schalter (8), der konfiguriert ist, um Stromversorgung und Umrichter zu verbinden oder zu trennen; einen Stromversorgungsmonitor (9), der konfiguriert ist, um das Umschalten des Schalters zu steuern und einen Verbindungszustand zwischen der Stromversorgung und dem Umrichter durch Erfassen einer Spannung, die in den Umrichter einzugeben ist, zu überwachen; einen Schwellenwerteinsteller (10), der konfiguriert ist, um einen ersten Schwellenwert oder einen zweiten Schwellenwert einzustellen, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile zu bestimmen, und einen Defektdetektor (11), der konfiguriert ist, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts der Leistungsbauteile durch einen Vergleich zwischen einem Strom, der beim Einschalten des Leistungsbauteils des Umrichters unter Verwenden elektrischer Ladung des DC-Link-Kondensators unmittelbar, nachdem der Schalter die Stromversorgung von dem Umrichter getrennt hat und der Schalter ausgeschaltet wurde, fließt, mit dem ersten Schwellenwert oder dem zweiten Schwellenwert zu bestimmen.
  2. Umrichtergerät nach Anspruch 1, wobei, wenn die Einschaltsteuervorrichtung (7) die Leistungsbauteile einschaltet, die Ladeschaltungssteuervorrichtung (5) die Ladeschaltung (4) derart steuert, dass kein übermäßiger Strom durch die Leistungsbauteile fließt.
  3. Umrichtergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Defektdetektor (11) einen Strom, der beim gleichzeitigen Einschalten der Leistungsbauteile für einen oberen Zweig und einen unteren Zweig, die mit derselben Phase des Umrichters verbunden sind, fließt, mit dem ersten Schwellenwert vergleicht, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Unterbrechungsdefekts der Leistungsbauteile für den oberen Zweig und den unteren Zweig zu erfassen.
  4. Umrichtergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Defektdetektor (11) einen Strom, der beim gleichzeitigen Einschalten der Leistungsbauteile für einen der Zweige (oberer Zweig und unterer Zweig) des Umwandlers fließt, mit dem zweiten Schwellenwert vergleicht, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Kurzschlussdefekts der Leistungsbauteile für den jeweils anderen Zweig (oberer Zweig und unterer Zweig) zu erfassen.
  5. Umrichtergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schwellenwerteinsteller (10) den ersten Schwellenwert oder den zweiten Schwellenwert basierend auf einem Signal, das von außen her eingegeben wird, erneut schreiben kann.
  6. Verfahren zum Erfassen eines Defekts eines Leistungsbauteils eines Umrichtergeräts, das Folgendes aufweist: einen Umrichter (1), der eine Mehrzahl von Leistungsbauteilen aufweist, konfiguriert, um eine Wechselspannung, die von einer Stromversorgung geliefert wird, in eine Gleichspannung umzuwandeln und die Gleichspannung auszugeben; einen DC-Link-Kondensator (2), der mit einer Ausgangsseite des Umrichters verbunden ist; einen Stromdetektor (6), der konfiguriert ist, um einen Strom zu erfassen, der zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator fließt; einen Schalter (8), der konfiguriert ist, um Stromversorgung und Umrichter zu verbinden oder zu trennen; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verbinden der Stromversorgung mit dem Umrichter durch Schließen des Schalters (8); Aufladen des DC-Link-Kondensators (2); Steuern des Schalters (8) derart, dass der Schalter (8) in einen offenen Zustand gestellt wird, um die Stromversorgung von dem Umrichter (1) zu trennen; Erfassen eines Stroms, der zwischen dem Umrichter (1) und dem DC-Link-Kondensator (2) unmittelbar nachdem die Stromversorgung von dem Umrichter (1) getrennt wurde, fließt, und Bestimmen der Gegenwart oder Abwesenheit eines Defekts des Leistungsbauteils durch einen Vergleich zwischen dem erfassten Strom und einem ersten Schwellenwert oder einem zweiten Schwellenwert.
  7. Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils nach Anspruch 6, wobei, wenn das Leistungsbauteil eingeschaltet wird, eine Ladeschaltung (4) zum Aufladen des DC-Link-Kondensators, die zwischen dem Umrichter und dem DC-Link-Kondensator angeordnet ist, derart gesteuert wird, dass kein übermäßiger Strom durch das Leistungsbauteil fließt.
  8. Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Strom, der beim gleichzeitigen Einschalten der Leistungsbauteile für einen oberen Zweig und einen unteren Zweig, die mit derselben Phase des Umrichters (1) verbunden sind, fließt, mit dem ersten Schwellenwert verglichen wird, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Unterbrechungsdefekts der Leistungsbauteile für den oberen Zweig und den unteren Zweig zu erfassen.
  9. Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Strom, der beim Einschalten des Leistungsbauteils für einen der Zweige (oberer Zweig und unterer Zweig) des Umrichters (1) fließt, mit dem zweiten Schwellenwert verglichen wird, um die Gegenwart oder Abwesenheit eines Kurzschlussdefekts des Leistungsbauteils für den jeweils anderen Zweig (oberer Zweig und unterer Zweig) zu erfassen.
  10. Verfahren zum Erfassen eines Defekts des Leistungsbauteils nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein Schwellenwerteinsteller (10) den ersten Schwellenwert oder den zweiten Schwellenwert basierend auf einem Signal, das von außen her eingegeben wird, neu schreiben kann.
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