TW202129286A

TW202129286A - 馬達控制裝置及其之絕緣電阻檢測方法

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Publication number: TW202129286A
Application number: TW109135632A
Authority: TW
Inventors: 井出勇治; 菊地敬吾; 平出敏雄
Original assignee: 日商山洋電氣股份有限公司
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-08-01
Also published as: JP2021067500A; JP7316186B2; PH12020050396A1; CN112684252A

Abstract

一種馬達控制裝置，具備：第2切換器，其係讓負側母線可以接地；第3切換器，其係其中一端連接到與母線連接的第2電源部，另一端可以接地；電流檢測部，其係檢測馬達的繞線與前述負側母線之間的電流值；以及絕緣電阻算出部，其係根據在經由前述第1切換器斷開電力供給，在規定時間，導通前述第2切換器，經此，成為接地電容器的電荷被放電的狀態下，在前述第3切換器為開時及前述第3切換器為閉時，藉由前述電流檢測部分別檢測出的電流值、以及電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。

Description

馬達控制裝置及其之絕緣電阻檢測方法

本揭示的其中一樣態，乃是有關馬達控制裝置，及馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法。

伺服馬達等的馬達，係被包含有逆變器的馬達控制裝置驅動，廣泛用在工作機械等。在工作機械等之使用切削液進行加工的機械中，切削液附著到馬達。關於切削液，是有進入到馬達內部，使馬達的絕緣劣化的情況。

而且，也在馬達被用在工作機械以外的情況下，長期間使用的情況下，或者是，使用環境惡劣的情況下，馬達會產生絕緣劣化。

馬達的絕緣劣化係徐徐地進行，最終，馬達發生接地故障。馬達發生接地故障的話，會有漏電遮斷器跳脫，或是馬達控制裝置破損。其結果，發生系統停機。系統停機會對工廠的生產線帶來重大的影響。為此，從預防保養的觀點來看，期望有可以檢測馬達的絕緣電阻之裝置。

這樣的馬達的絕緣電阻的檢測方法係例如，記載在日本特開2015-129704號專利公報。日本特開2015-129704號專利公報記載的馬達驅動裝置具有：整流電路、電源部、逆變器部、電流檢測部、第2切換器、以及緣電阻檢測部。整流電路係把透過第1切換器從交流電源供給過來的交流電壓，整流成直流電壓。電源部係藉由電容器，平滑化藉由整流電路被整流過的直流電壓。逆變器部係經由半導體切換元件的切換動作，把藉由電源部被平滑化過的直流電壓，變換成交流電壓。逆變器部係經由該交流電壓，驅動馬達。電流檢測部係測定電流值，該電流值流動乃是在其中一端連接到馬達的線圈、另一端連接到電容器的其中一方的端子之電阻器的電流值。電壓檢測部係測定電容器的兩端的電壓值。第2切換器係把電容器的另一方的端子予以接地。絕緣電阻檢測部係使用停止馬達的運轉並斷開(off)第1切換器且斷開第2切換器的狀態與導通(on)的狀態之2個狀態下測定出之2組電流值及電壓值，檢測馬達的線圈與大地之間的電阻也就是馬達的絕緣電阻值。

在日本特開2015-129704號專利公報的技術中，使用平滑電容器的電壓，從2組計測結果，算出馬達的絕緣電阻。於該算出中，消去與每一個半導體切換元件的洩漏電流相當的等價電阻。經此，消解半導體切換元件的洩漏電流的影響。

根據該日本特開2015-129704號專利公報記載的電路結構，上述2個狀態中，在斷開第1切換器且斷開第2切換器的狀態下，平滑電容器的負側母線與接地之間的電位差為0V，於馬達的絕緣電阻沒有電流流動。為此，可以正確算出與半導體切換元件的洩漏電流相當的等價電阻。

一種馬達控制裝置，具備：第1電源部；第1切換器，其係可以斷開來自前述第1電源部的電力供給；直流供給部，其係把來自前述第1電源部的電力輸出到母線；電容器，其係連接到前述母線；切換元件，其係把被供給到前述母線的直流電壓變換成交流電壓，利用該交流電壓驅動控制前述馬達；接地電容器，其係連接到負側母線；第2切換器，其係可以讓前述負側母線接地；第3切換器，其係其中一端與連接到前述母線的第2電源部連接，另一端可以接地；電流檢測部，其係檢測前述馬達的繞線與前述負側母線之間的電流值；以及絕緣電阻算出部，其係根據在經由前述第1切換器斷開電力供給，在規定時間，導通前述第2切換器，經此，成為前述接地電容器的電荷被放電的狀態下，在前述第3切換器為開時及前述第3切換器為閉時，藉由前述電流檢測部分別檢測出的電流值、以及前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。

在下列詳細說明中，為了解釋目的，會提到許多特定細節以便提供所揭示之實施態樣的深入理解。然而，應明白的是，可在未有這些特定細節下實施一或多個實施態樣。在其他不同的情況中，眾所公知的結構及裝置係示意性地示出以簡化圖式。

但是，在實際的馬達控制裝置中，於多數的情況，為了抗干擾，在平滑電容器的負側母線與接地之間，插入接地電容器。而且，在三相交流電源，通常，S相或者是中性點接地。於這樣的構成，在適用了日本特開2015-129704號專利公報記載之馬達的絕緣電阻的檢測方法的情況下，第1切換器為導通且供給交流電源，經由整流電路，在平滑電容器的負側母線與接地之間，以交流電源的頻率，產生電位差。為此，接地電容器因為其電位差而被充電。接著，在為了測定馬達的絕緣電阻而斷開第1切換器時，殘留接地電容器的電壓的話，於電流檢測部，不僅是基於平滑電容器的電壓所致之半導體切換元件的洩漏電流，也因為接地電容器的電壓，通過馬達的絕緣電阻，流動有電流。為此，難以正確算出與半導體切換元件的洩漏電流相當的等價電阻。

本揭示中的1個目的是提供一種馬達控制裝置，乃是在負側母線與接地之間插入有接地電容器的馬達控制裝置，可以準確檢測馬達的絕緣電阻。

本揭示之其中一形態所述之馬達控制裝置，具備：第1電源部；第1切換器，其係可以斷開來自前述第1電源部的電力供給；直流供給部，其係把來自前述第1電源部的電力輸出到母線；電容器，其係連接到前述母線；切換元件，其係把被供給到前述母線的直流電壓變換成交流電壓，利用該交流電壓驅動控制前述馬達；接地電容器，其係連接到負側母線；第2切換器，其係可以讓前述負側母線接地；第3切換器，其係其中一端與連接到前述母線的第2電源部連接，另一端可以接地；電流檢測部，其係檢測前述馬達的繞線與前述負側母線之間的電流值；以及絕緣電阻算出部，其係根據在經由前述第1切換器斷開電力供給，在規定時間，導通前述第2切換器，經此，成為前述接地電容器的電荷被放電的狀態下，在前述第3切換器為開時及前述第3切換器為閉時，藉由前述電流檢測部分別檢測出的電流值、以及前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。

本揭示的另一形態，是一種馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，前述馬達控制裝置具備：第1電源部；第1切換器，其係可以斷開來自前述第1電源部的電力供給；直流供給部，其係把來自前述第1電源部的電力輸出到母線；電容器，其係被連接到前述母線；切換元件，其係把供給到前述母線的直流電壓變換成交流電壓，利用該交流電壓來驅動控制前述馬達；以及接地電容器，其係被連接到負側母線；該馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法包含：經由前述第1切換器斷開電力供給之工序；經由把可以讓前述負側母線接地的第2切換器導通在規定時間，而讓前述接地電容器的電荷放電之工序；把其中一端連接到前述母線，另一端可以透過第3切換器接地之第2電源部之前述第3切換器設為開，利用電流檢測部檢測前述馬達的繞線與連接了前述第2電源部的前述母線之間的第1電流值之工序；把前述第3切換器設為閉，利用前述電流檢測部檢測前述馬達的繞線與連接了前述第2電源部的前述母線之間的第2電流值之工序；以及根據已檢測出的前述第1電流值及前述第2電流值、和前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，算出前述馬達的絕緣電阻值之工序。

本揭示的其他形態係可以從後述之用於實施揭示的型態的實施例的說明明瞭。

根據本揭示的形態，經由利用第1切換器部斷開電力供給，停止來自第1電源部的電力供給。接著，在算出馬達的絕緣電阻值之際，在停止來自第1電源部的電力供給的狀態下，在把第3切換器設為閉之前，導通第2切換器。經此，在連接到負側母線的接地電容器所儲存的電荷，被放電到接地側。為此，沒有了負側母線與各接地點之電位差。

於在該狀態下把第3切換器設為開的情況下，因為電容器的電壓流動有通過切換元件的洩漏電流，第1電流值被電流檢測部檢測到。另一方面，同樣地，於在停止了來自第1電源部的電力供給的狀態下把第3切換器設為閉的情況下，藉由電流檢測部檢測第1電流值、與包含第2電源部的電壓所致之通過馬達的繞線之電流的大部分(餘部為負側的切換元件之微小的洩漏電流。)之第2電流值。根據藉由電流檢測部檢測出的兩電流值亦即第1電流值及第2電流值、以及電容器的電壓值及第2電源部的電壓值來進行演算，可以精度良好地算出馬達的絕緣電阻值。

尚且，在此，“第1切換器”係包含：含有斷路器之所有的切換器。“第1切換器”係只要是即便與電池或者是電源的端子接觸的端子或者是接點，具有可以斷開來自電源的電力供給的構造者的話，皆包含之。而且，作為“直流供給部”，可以使用把交流電力變換成直流電力之電力變換器等。其他，稱為“切換器”者係包含前述的“第1切換器”。該“切換器”係只要是可以達成停止或是流動電流的話，任意皆可。該“切換器”也包含機械性的切換器、繼電器、及半導體切換器等。

如以上所述，根據本揭示的形態，可以提供一種馬達控制裝置，乃是在負側母線與接地之間插入有接地電容器的馬達控制裝置，可以準確檢測馬達的絕緣電阻。

於圖1，表示本揭示的第1形態。

尚且，以下的說明中，電流可以包含電流值，電壓可以包含電壓值，電阻可以包含電阻值，而且，電阻可以包含電阻值。這些用語係根據所屬技術領域中具有通常知識者的技術常識來解釋。

馬達控制裝置C_ont1 包含：整流電路(直流供給部)S_DC 、含有正側的母線ML₊ 及負側的母線ML_- 之母線ML、平滑電容器(電容器)C₁ 、C₂ 、含有半導體切換元件TR₁ ～TR₆ 之逆變器、以及絕緣電阻算出部3₁ 。

於馬達控制裝置C_ont1 ，透過可以斷開電力供給的第1切換器也就是電磁接觸器MS，從三相交流電源(第1電源部)S₁ 供給有三相交流電壓。馬達控制裝置C_ont1 係藉由利用整流電路(直流供給部)S_DC 來全波整流該三相交流電壓的方式來產生直流電壓，把該直流電壓輸出到母線ML。

已輸出的直流電壓，係經由被連接在母線ML的正側的母線ML₊ 與負側的母線ML_- 之間之平滑電容器(電容器)C₁ ，C₂ ，被平滑化。

已被平滑化之供給到母線ML₊ 及ML_- 的直流電壓，係被供給到逆變器，該逆變器包含：連接到正側的母線ML₊ 與負側的母線ML_- 之間的半導體切換元件TR₁ ～TR₆ 。藉由逆轉換供給到母線ML₊ 及ML_- 的直流電壓所得到的交流電壓，經此，驅動馬達1。

馬達控制裝置C_ont2 包含：含有正側的母線ML₊ 及負側的母線ML_- 之母線ML、平滑電容器(電容器)C₂ 、含有半導體切換元件TR₇ ～TR₁₂ 之逆變器、以及絕緣電阻算出部3₂ 。

於馬達控制裝置C_ont2 ，從馬達控制裝置C_ont1 的整流電路S_DC ，被供給有直流電壓。馬達控制裝置C_ont2 係構成，藉由以利用包含有半導體切換元件TR₇ ～TR₁₂ 的逆變器來逆轉換供給到母線ML的直流電壓的方式所得到的交流電壓，來驅動馬達2。

馬達控制裝置C_ont1 及C_ont2 的負側母線ML_- ，係為了抗干擾，分別透過接地電容器C₃ 、C₄ 接地。

在此，更進一步，於負側母線ML_- ，設有接地切換器也就是第2切換器SW₁ 。

在該形態下，表示適用在構成馬達1與馬達2分別驅動各自的軸之2軸驅動的構成。

馬達控制裝置C_ont1 的絕緣電阻算出部3₁ 係包含：設在母線ML中的負側母線ML_- 與接地E之間之直流電源部也就是直流電源(第2電源部)S₂ 、第3切換器SW₂ (第3切換器)、連接負側母線ML_- 與馬達1的繞線L之電流檢測電阻R₁ 、以及檢測控制部(電流檢測部)4₁ 。第2切換器SW₁ 與第3切換器SW₂ ，係以該順序，從負側母線ML_- 開始串聯連接。直流電源S₂ 的其中一端連接到ML_- ，另一端透過第3切換器SW₂ 而可以接地。檢測控制部4₁ 係從電流檢測電阻R₁ 的電壓來檢測電流。更進一步，檢測控制部4₁ 係控制絕緣電阻的檢測動作，並且演算絕緣電阻值。

馬達控制裝置C_ont2 的絕緣電阻算出部3₂ 係包含：連接母線ML中的負側母線ML_- 與馬達2的繞線L之電流檢測電阻R₂ 、及檢測控制部(電流檢測部)4₂ 。檢測控制部4₂ 係從電流檢測電阻R₂ 的電壓來檢測電流。更進一步，檢測控制部4₂ 演算絕緣電阻值。

電流檢測電阻R₁ 、R₂ 係連接到各自的軸的馬達1、2之U相、V相、W相的各個相中的1相的繞線L即可。馬達1、2的繞線L的電阻非常小的緣故，在任一的相都可以檢測。

作為直流電源S₂ 所使用的電源，乃是在比平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓還低的電壓的範圍下，盡可能高的電壓的電源，也就是被設定成讓接地E側的電位比負側母線ML_- 還高的狀態之電源。而且，作為直流電源S₂ ，係使用計測所必要的程度之微小的電流容量之電源。

把直流電源S₂ 的電壓設定成比平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓還低的理由，係如以下所述。亦即，其理由係，抑制在計測時，電流從馬達1、2的絕緣電阻R_m1 、R_m2 ，通過逆變器部的上支路(正側)的半導體切換元件TR₁ ～TR₃ 、TR₇ ～TR₉ 的飛輪二極體D_f ，流動到對平滑電容器C₁ 、C₂ 充電的方向之情事，以及，抑制經此而絕緣電阻R_m1 、R_m2 的檢測精度下降之情事。

有關前述的馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 的作動，以下說明之。

在通常的馬達控制時，第2切換器SW₁ 及第3切換器SW₂ 保持斷開，把電磁接觸器MS導通。經此，經由逆變器，進行各軸的馬達控制。絕緣電阻檢測時，馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 係如以下般，進行作動。

使全軸的馬達控制動作停止，把半導體切換元件TR₁ ～TR₁₂ 斷開，遮斷電磁接觸器MS。接著，第3切換器SW₂ 保持斷開，把第2切換器SW₁ 導通。在規定時間之間，讓接地電容器C₃ 、C₄ 的電荷放電，讓負側母線與接地之間的電位差為0V。接著，斷開第2切換器SW₁ ，計測逆變器的直流電壓V_PN 、電流檢測電阻R₁ 的電壓V_R1A 、及電流檢測電阻R₂ 的電壓V_R2A 。

接地電容器C₃ 、C₄ 的電壓為0V的緣故，從接地電容器C₃ 、C₄ 通過馬達1、2的絕緣電阻R_m1 ，R_m2 到計測電路沒有電流流動。

平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓被施加到構成逆變器的半導體切換元件TR₁ ～TR₁₂ 。為此，逆變器的直流電壓V_PN 實質上相等於平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓。經由所述之電壓，電流從半導體切換元件TR₁ 流動到TR₄ ，而且，於電流檢測電阻R₁ 流動有電流(第1電流(值))。同樣，電流從半導體切換元件TR₇ 流動到TR₁₀ ，而且，於電流檢測電阻R₂ 流動有電流(第1電流(值))。

從正側的半導體切換元件TR₁ 往TR₄ 流動的電流、及、從半導體切換元件TR₇ 往TR₁₀ 流動的電流，乃是半導體切換元件的洩漏電流。在全部的相，同樣，流動洩漏電流。著眼在連接電流檢測電阻R₁ 、R₂ 之一相，經此，可以求出馬達的絕緣電阻。

把半導體切換元件TR₁ 、TR₄ 的等價漏電阻分別決定為R_tr1 ，並且把半導體切換元件TR₇ 、TR₁₀ 的等價漏電阻分別決定為R_tr2 的話，以下的式子(1)、(2)成立。

接著，導通第3切換器SW₂ ，在負側母線ML_- 與接地E之間，施加直流電源S₂ 的電壓V_DC 。在該狀態下，計測電流檢測電阻R₁ 的電壓V_R1B 、及電流檢測電阻R₂ 的電壓V_R2B 。從這些電流檢測電阻R₁ 、R₂ 及電壓V_R1B 、V_R2B ，可以取得流動在電流檢測電阻R₁ 、R₂ 的電流(第2電流(值))。

在馬達1有絕緣劣化的情況下，直流電源S₂ 的電壓係通過馬達的絕緣電阻R_m1 ，被施加到半導體切換元件TR₄ 。為此，於電流檢測電阻R₁ 及半導體切換元件TR₄ ，流動有電流。

同樣，在馬達2有絕緣劣化的情況下，直流電源S₂ 的電壓係通過馬達的絕緣電阻R_m2 ，被施加到半導體切換元件TR₁₀ 。為此，於電流檢測電阻R₂ 及半導體切換元件TR₁₀ ，流動有電流。

而且，平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓，亦即，逆變器的直流電壓V_PN ，係被施加到半導體切換元件TR₁ 、TR₄ 。為此，從半導體切換元件TR₁ 往TR₄ ，流動有電流。而且，於電流檢測電阻R₁ 也流動有電流。

同樣，從半導體切換元件TR₇ 往TR₁₀ ，流動有電流。而且，於電流檢測電阻R₂ 也流動有電流。

這些從半導體切換元件TR₁ 往TR₄ 流動的電流及從半導體切換元件TR₇ 往TR₁₀ 流動的電流，乃是這些半導體切換元件的洩漏電流。但是，這些半導體切換元件的洩漏電流，係一般與因為馬達的絕緣電阻的下降而流動的電流相比較，為較小。為此，可以假定即便有洩漏電流，平滑電容器C₁ 、C₂ 的電壓也幾乎不會下降。

此時，成立以下的式子(3)、(4)。

馬達1的絕緣電阻R_m1 係可以經由解出前述式子(1)與式子(3)的聯立方程式，並藉由以下的式子(5)來求出。

而且，馬達2的絕緣電阻R_m2 係可以經由解出前述式子(2)與式子(4)的聯立方程式，並藉由以下的式子(6)來求出。

這些的演算係藉由檢測控制部4₁ ，4₂ 來進行。尚且，理所當然，經由分別1次1次地檢測電流檢測電阻R₁ 、R₂ 的電壓V_R1A 、V_R2A ，可以算出絕緣電阻值R_m1 、R_m2 。有關於此，也可以多次測定兩電壓V_R1A 、V_R2A 之任意其中一方或是兩方，採用測定出的電壓的各種平均值，算出絕緣電阻值R_m1 、R_m2 。

在使用了這樣的各種平均值的情況下，可以減輕因為干擾等所產生的異常值的影響，以及，得到精度更高的絕緣電阻值R_m1 、R_m2 。

接著，把已被算出的絕緣電阻值R_m1 、R_m2 ，作為資訊傳遞到使用者裝置。絕緣電阻值R_m1 、R_m2 的傳遞，係可以是任意的手段。用於傳遞絕緣電阻值R_m1 、R_m2 的手段，可以是有線發送，也可以是無線發送。

得知了絕緣電阻值R_m1 、R_m2 的使用者，係可以在所述之絕緣電阻值低的情況下，判斷發生了絕緣電阻的劣化、及先預測馬達接地故障且系統停機。因此，使用者係可以經由預先採取交換馬達等之抑制措施的方式，來抑制這樣不便的發生。

在絕緣電阻是否劣化的判斷方面，可以使用適宜的判斷方法。作為判斷方法，例如，可以使用與實驗上或者是經驗上習知的值做比較的方式，與在最初設置馬達控制裝置時使用正常產品測定並記錄或是記憶的初始值做比較的方式，或者是，與安全基準之其他的設定值做比較的方式。

馬達1、2的絕緣電阻R_m1 、R_m2 係非常小，也會有半導體切換元件TR₁ ～TR₁₂ 之負側的半導體切換元件TR₄ ～TR₆ 、TR₁₀ ～TR₁₂ 短路破損的情況。該情況下，電流從直流電源S₂ ，通過馬達1、2的絕緣劣化部，流動到負側的半導體切換元件TR₄ ～TR₆ 、TR₁₀ ～TR₁₂ 。在此，直流電源S₂ 的電流容量，係與平滑電容器C₁ ，C₂ 相比較的話，是可以非常小。為此，可以把流動的電流，限制在微小的電流。

因此，發生負側的半導體切換元件TR₄ ～TR₆ 、TR₁₀ ～TR₁₂ 的2次破損、及馬達1、2的更進一步絕緣劣化之可能性小。

在前述形態中，說明了有關把本揭示的實施方式適用在使用2個馬達1、2之2軸的馬達控制裝置之情況。也在1軸或者是3軸以上的馬達控制裝置上，同樣也可以適用本揭示的實施方式。如前述形態那樣，即便馬達控制裝置為3軸以上的馬達控制裝置，直流電源S₂ 僅設置在1軸即可。

在前述形態下，作為第1電源部，使用三相交流電源S₁ 。作為第1電源部，也可以不用三相交流電源，而使用單相交流電源。而且，在前述形態下，作為直流供給部，使用整流電路。作為直流供給部，也可以是PWM轉換器等之可以對電源再生的電路。於該情況下，在使PWM轉換器停止的狀態下，實施計測。

而且，作為第1電源部，除了交流電源，還可以使用電池等的直流電源。而且，作為第1切換器，除了使用電磁接觸器MS，還可以使用切換器。而且，在經由安裝電池，而從電池供給電力到馬達控制裝置的情況下，可以把電池安裝時電性連接之接點或者是端子本身，視為第1切換器。

更進一步，在前述形態下，作為馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 ，使用包含半導體切換元件之三相逆變器。在驅動單相馬達的情況下，作為馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 ，也可以使用單相逆變器。尚且，換流方式係不限定於前述形態者，可以是全波橋，也可以是半波橋。

還有，在前述形態下，作為半導體切換元件TR₁ ～TR₁₂ 的驅動電源，使用通常的絕緣電源(未圖示)。配合必要，可以選擇自舉電源、高耐壓IC、或者是其他各種電源的組合等之任意的驅動電源。

接著，於圖2，表示本揭示的第2形態。

圖2表示的第2切換器SW₁ 並不是開關切換器，而是構成作為與僅通到負側母線ML_- 的接點a與通到第2電源部S₂ 的接點b之任意其中一方接觸之選擇切換器。

有關該情況下的馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 的作動，以下說明之。

在通常的馬達控制時，為了可以是與前述本揭示的第1形態為相同的計測，第2切換器SW₁ 成為尚未與接點b連接的狀態。此時，第2切換器SW₁ 可以是中立狀態，也可以是與接點a連接的狀態。在該狀態下，第3切換器SW₂ 保持斷開，導通電磁接觸器MS，經由逆變器，進行各軸的馬達控制。此時，第2切換器SW₁ 保持在尚未與接點b連接的狀態。

絕緣電阻檢測時，使馬達控制裝置C_ont1 、C_ont2 作動如下。

停止全軸的馬達控制動作，斷開半導體切換元件TR₁ ～TR₁₂ ，遮斷電磁接觸器MS。接著，把第2切換器SW₁ ，設成選擇通到負側母線ML_- 的接點a的狀態。更進一步，經由把第3切換器SW₂ 從斷開切換到導通，來構成接地電路。接著，於規定時間後，經由把第3切換器SW₂ 從導通切換到斷開，來遮斷接地電路。在該狀態下，計測逆變器的直流電壓V_PN 、電流檢測電阻R₁ 的電壓V_R1A 、及電流檢測電阻R₂ 的電壓V_R2A 。

接著，把第2切換器SW₁ ，設成選擇通到第2電源部S₂ 的接點b的狀態。更進一步，經由把第3切換器SW₂ 從斷開切換到導通，來構成接地電路。接著，在負側母線ML_- 與接地E之間，施加直流電源S₂ 的電壓V_DC 。在該狀態下，計測電流檢測電阻R₁ 的電壓V_R1B 、及電流檢測電阻R₂ 的電壓V_R2B 。從這些電流檢測電阻R₁ 、R₂ 及電壓V_R1B 、V_R2B ，可以取得流動在電流檢測電阻R₁ 、R₂ 的電流(第2電流(值))。

其餘的動作及馬達1、2的絕緣電阻R_m1 、R_m2 的測定及算出方法，係實質上與前述本揭示的第1形態相同。

在前述本揭示的第1形態與第2形態下，第2切換器及第3切換器的構成為相異。這些切換器，係只要是具有與第2切換器及第3切換器為相同的技術的意義之切換器，無論是哪種構成的切換器都沒有關係。這些切換器係簡要地說，只要是可以達成在測定馬達1、2的絕緣電阻R_m1 、R_m2 之際，使儲存在接地電容器C₃ 、C₄ 的電荷放電之後，而進行直流電源S₂ 的電壓V_DC 的施加所致之電流檢測之切換器即可。

以上，詳細說明了有關本揭示的形態。本揭示的技術的範圍並不被限定在至此為止的說明中具體明示者，而是全部包含在藉由申請專利範圍記載的事項所包含的形態。而且，個個用語或說明並不是去限定本揭示的技術範圍。

為繪示及描述之目的，已呈現上述詳細說明。可依上述教示有許多修飾及變體。並非意欲窮盡本文中所述之發明標的物或將本文中所述之發明標的限制在所揭示之特定精確形式。雖然該發明標的已對特定結構特徵及/或方法行為之用語而描述，但應了解的是，後附申請專利範圍所界定之發明標的並不必然被限定在上述之特定特徵或行為。相反地，上述之特定特徵及行為係揭示作為實施後附之申請專利範圍的實施例形式。

1:馬達 2:馬達 E:接地 R_m1 :絕緣電阻 R_m2 :絕緣電阻 C_ont1 :馬達控制裝置1 C_ont2 :馬達控制裝置2 S₁ :三相交流電源(第1電源部) MS:電磁接觸器(第1切換器) S_DC :整流電路(直流供給部) ML:母線 ML₊ :正側母線 ML_- :負側母線 C₁ :平滑電容器(電容器) C₂ :平滑電容器(電容器) C₃ :接地電容器 C₄ :接地電容器 V_PN :逆變器的直流電壓 TR₁ ~TR₁₂ :半導體切換元件 R_tr1 :半導體切換元件的等價漏電阻 R_tr2 :半導體切換元件的等價漏電阻 D_f :飛輪二極體 3₁ :絕緣電阻算出部 3₂ :絕緣電阻算出部 S₂ :直流電源(第2電源部) V_DC :直流電源的電壓 SW₁ :切換器(第2切換器) 4₁ :檢測控制部(電流檢測部) 4₂ :檢測控制部(電流檢測部) R₁ :電流檢測電阻 R₂ :電流檢測電阻 V_R1A :電流檢測電阻R₁ 的電壓 V_R2A :電流檢測電阻R₂ 的電壓 SW₂ :切換器(第3切換器)

[圖1]為表示本揭示的第1形態所述之馬達控制裝置之電路圖。 [圖2]為表示本揭示的第2形態所述之馬達控制裝置之電路圖。

1:馬達

2:馬達

3₁:絕緣電阻算出部

3₂:絕緣電阻算出部

4₁:檢測控制部(電流檢測部)

4₂:檢測控制部(電流檢測部)

C₁:平滑電容器(電容器)

C₂:平滑電容器(電容器)

C₃:接地電容器

C₄:接地電容器

C_ont1:馬達控制裝置1

C_ont2:馬達控制裝置2

D_f:飛輪二極體

E:接地

L:繞線

ML_-:負側母線

ML₊:正側母線

MS:電磁接觸器(第1切換器)

R₁:電流檢測電阻

R₂:電流檢測電阻

R_m1:絕緣電阻

R_m2:絕緣電阻

R_tr1:半導體切換元件的等價漏電阻

R_tr2:半導體切換元件的等價漏電阻

S₁:三相交流電源(第1電源部)

S₂:直流電源(第2電源部)

S_DC:整流電路(直流供給部)

SW₁:切換器(第2切換器)

SW₂:切換器(第3切換器)

TR₁~TR₁₂:半導體切換元件

V_DC:直流電源的電壓

V_PN:逆變器的直流電壓

V_R1A:電流檢測電阻R₁的電壓

V_R2A:電流檢測電阻R₂的電壓

Claims

一種馬達控制裝置，具備：第1電源部；第1切換器，其係可以斷開來自前述第1電源部的電力供給；直流供給部，其係把來自前述第1電源部的電力輸出到母線；電容器，其係連接到前述母線；切換元件，其係把被供給到前述母線的直流電壓變換成交流電壓，利用該交流電壓驅動控制前述馬達；接地電容器，其係連接到負側母線；第2切換器，其係可以讓前述負側母線接地；第3切換器，其係其中一端與連接到前述母線的第2電源部連接，另一端可以接地；電流檢測部，其係檢測前述馬達的繞線與前述負側母線之間的電流值；以及絕緣電阻算出部，其係根據在經由前述第1切換器斷開電力供給，在規定時間，導通前述第2切換器，經此，成為前述接地電容器的電荷被放電的狀態下，在前述第3切換器為開時及前述第3切換器為閉時，藉由前述電流檢測部分別檢測出的電流值、以及前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。
如請求項1的馬達控制裝置，其中，前述第2電源部乃是介於前述母線與前述第3切換器之間的直流電源部；前述絕緣電阻算出部，係根據前述第3切換器的開時及閉時，藉由前述電流檢測部分別被檢測出的電流值、以及前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。
如請求項2的馬達控制裝置，其中，前述直流電源部的負側的其中一端連接到前述負側母線；前述直流電源部的電壓被設定成比前述電容器的電壓低。
如請求項2或是3的馬達控制裝置，其中，前述第2切換器與前述第3切換器，係以該順序，從前述負側母線開始串聯連接；前述第2切換器乃是可以把至少前述負側母線及前述直流電源部選擇性地連接到前述第3切換器之切換器。
一種馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，前述馬達控制裝置具備：第1電源部；第1切換器，其係可以斷開來自前述第1電源部的電力供給；直流供給部，其係把來自前述第1電源部的電力輸出到母線；電容器，其係被連接到前述母線；切換元件，其係把供給到前述母線的直流電壓變換成交流電壓，利用該交流電壓來驅動控制前述馬達；以及接地電容器，其係被連接到負側母線；該馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法包含：經由前述第1切換器斷開電力供給之工序；經由把可以讓前述負側母線接地的第2切換器導通在規定時間，而讓前述接地電容器的電荷放電之工序；把其中一端連接到前述母線，另一端可以透過第3切換器接地之第2電源部之前述第3切換器設為開，利用電流檢測部檢測前述馬達的繞線與連接了前述第2電源部的前述母線之間的第1電流值之工序；把前述第3切換器設為閉，利用前述電流檢測部檢測前述馬達的繞線與連接了前述第2電源部的前述母線之間的第2電流值之工序；以及根據已檢測出的前述第1電流值及前述第2電流值、和前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，算出前述馬達的絕緣電阻值之工序。
如請求項5的馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，其中，前述第2電源部乃是連接到前述母線之已蓄電的前述電容器；前述第2電源部的電壓值乃是前述電容器的電壓值。
如請求項5的馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，其中，前述第2電源部乃是介於前述母線與前述第3切換器之間的直流電源部；前述絕緣電阻算出部，係根據前述第3切換器的開時及閉時，藉由前述電流檢測部分別被檢測出的電流值、以及前述電容器的電壓值及前述第2電源部的電壓值，來算出前述馬達的絕緣電阻值。
如請求項7的馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，其中，前述直流電源部的負側的其中一端連接到前述負側母線；前述直流電源部的電壓被設定成比前述電容器的電壓低。
如請求項6～8的馬達控制裝置的絕緣電阻檢測方法，其中，前述第2切換器與前述第3切換器，係以該順序，從前述負側母線開始串聯連接；前述第2切換器乃是可以把至少前述負側母線及前述直流電源部選擇性地連接到前述第3切換器之切換器。