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CN109643959B - 电力变换装置以及逻辑电路 - Google Patents

电力变换装置以及逻辑电路 Download PDF

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CN109643959B CN201780045162.9A CN201780045162A CN109643959B CN 109643959 B CN109643959 B CN 109643959B CN 201780045162 A CN201780045162 A CN 201780045162A CN 109643959 B CN109643959 B CN 109643959B
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Abstract

作为电力变换装置的电动机驱动装置(111)具有：电力变换电路(3)，其将直流电力变换为交流电力，向电动机(4)供给；控制电路(110)，其对构成电力变换电路的多个开关元件进行控制；直流电流检测电路(106)，其对在电力变换电路(3)流出流入的直流电流进行检测；以及断线检测部(108)，其由逻辑电路构成，基于控制电路(110)向多个开关元件(9)而输出的控制信号(20)和由直流电流检测电路(106)得到的检测结果，对开关元件(9)的异常、或者动力线的断线进行检测，该动力线将电力变换电路(3)与电动机(4)连接。

Description

电力变换装置以及逻辑电路
技术领域
本发明涉及具有动力线的断线检测功能的电力变换装置。
背景技术
作为进行动力线的断线检测的技术，在专利文献1中，公开了如下技术，即，通过在电力变换电路的直流侧设置的电流检测单元，使用电压最大相或者电压最小相的电流流过期间的直流电流值，对负载的断线或者电力变换电路的开关元件异常进行判断。另外，在专利文献2中，公开了如下技术，即，使用由设置于电力变换电路外的电流传感器得到的相电流的绝对值、指令转矩、相电流的变化速度的绝对值，对断线进行判断。
专利文献1：日本特开2010-11636号公报
专利文献2：日本特开2014-85286号公报
发明内容
在专利文献1所记载的发明中，需要对电压最大相或者电压最小相的电流流过期间的电流值进行检测，如专利文献1的图1所示，需要还能够进行电压指令创建的微型计算机(下面，称为微机)等高级运算处理装置。因此，存在在通断周期短的情况下来不及运算，即，能够应用的载波周期受到限制的问题。并且，在将微机等运算处理装置与开关元件设置于1个封装件的情况下，需要热对策以及噪声对策，成为封装件的大型化以及高成本化的要因。
另外，在专利文献2所记载的发明中，为了断线判断，需要在电力变换电路外设置电流传感器，成为电路的大型化以及高成本化的要因。并且，由于基于指令转矩而进行动作，因此需要微机等运算处理装置，存在与专利文献1所记载的发明相同的课题。
如上述所示，在专利文献1以及2所记载的发明中为了进行断线判断，需要由微机等运算处理装置进行的解析以及电力变换电路外的传感器，成为封装件的大型化以及高成本化的要因。另外，能够应用的载波频率受到限制。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够实现装置的小型化以及断线检测的高性能化的电力变换装置。
为了解决上述课题，达成目的，本发明涉及的电力变换装置具有：电力变换电路，其将直流电力变换为交流电力，向三相电动机即负载供给；控制电路，其具有PWM脉冲发生器，该PWM脉冲发生器生成用于对构成电力变换电路的多个开关元件的每一者进行控制的PWM信号；直流电流检测电路，其输出表示是否为直流电流正流过电力变换电路的状态的直流电流检测信号；以及异常检测部，其由逻辑电路构成，该逻辑电路被输入PWM信号和直流电流检测信号，基于PWM信号和直流电流检测信号输出断线检测信号，断线检测信号在成为高电平时表示检测出了开关元件的异常或者动力线的断线，该动力线将电力变换电路与负载连接，多个开关元件由与三相电动机的各相对应的2个开关元件构成，与同相对应的2个开关元件中的一个开关元件从断开状态切换为接通状态的定时比另一个开关元件从接通状态切换为断开状态的定时延迟防短路时间的量，在防短路时间的期间，同相的2个开关元件均成为断开状态，由此防止同相的2个开关元件短路，当电力变换电路的各开关元件的状态为模式1至模式6中的任意者，且直流电流检测信号为表示直流电流没有流过电力变换电路的低电位的情况下，断线检测信号为高电位；在模式1至模式6以外的状态下，断线检测信号为低电位；并且模式1至模式6的状态是指：对于三相电动机的各相对应的开关元件，其中一相的上桥臂开关元件为接通状态而其余两相的下桥臂开关元件为接通状态的状态，或者其中两相的上桥臂开关元件为接通状态而其余一相的下桥臂开关元件为接通状态的状态。
发明的效果
本发明涉及的电力变换装置取得能够实现装置的小型化以及断线检测的高性能化的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的电力变换装置的结构例的图。
图2是表示实施方式1涉及的电压指令创建部的结构例的图。
图3是用于对实施方式1涉及的直流电流检测电路的动作进行说明的图。
图4是表示实施方式1涉及的断线检测部的结构例的图。
图5是表示在实施方式1涉及的电动机驱动装置的逆变器电路的控制中使用的电压指令值、载波以及PWM信号的一个例子的图。
图6是表示在通过图5所示的PWM信号对逆变器电路进行控制的情况下可能发生的全部的通断模式的图。
图7是表示在实施方式1涉及的电动机驱动装置的逆变器电路的控制中使用的电压指令值、载波以及PWM信号的其他例子的图。
图8是表示实施方式1涉及的断线检测部的其他结构例的图。
图9是表示实施方式2涉及的电力变换装置的结构例的图。
图10是表示实施方式2涉及的电力变换装置中的故障部位与通断模式的对应关系的图。
图11是表示实施方式2涉及的电力变换装置的异常通知部所输出的异常部位确定信号的例子的图。
图12是表示实施方式3涉及的电力变换装置的结构例的图。
图13是表示实施方式3涉及的电力变换装置的通过电流检测电路异常诊断部实现的异常检测方法的第1例子的图。
图14是表示实施方式3涉及的电力变换装置的通过电流检测电路异常诊断部实现的异常检测方法的第2例子的图。
图15是表示实施方式4涉及的电力变换装置的结构例的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的电力变换装置进行详细说明。此外，本发明并不限于该实施方式。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的电力变换装置的结构例的图。图1示出了本实施方式涉及的电力变换装置是电动机驱动装置111的情况下的例子，向电动机驱动装置111作为负载而连接有电动机4。
如图1所示，本实施方式涉及的电动机驱动装置111具有电压指令创建部1、PWM脉冲发生器13、直流电流检测电路106、由多个开关元件9构成的电力变换电路即逆变器电路3、与逆变器电路3的N侧连接的分流电阻5。另外，电动机驱动装置111具有电动机电流检测电路107、电动机电流检测部118、断线检测部108、异常通知部119、警报处理部120、驱动电路2、与U相、V相以及W相各自的动力线127连接的分流电阻105。作为开关元件9，能够例示出IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)开关元件。在图1中，将U相的P侧即上桥臂侧的开关元件表述为“U+”，将U相的N侧即下桥臂侧的开关元件表述为“U-”。对于V相以及W相的开关元件也相同。
能够通过诸如微机或者DSP(Digital Signal Processor)这样的半导体集成电路将电动机电流检测部118、电压指令创建部1、PWM脉冲发生器13、警报处理部120收容于1个控制电路110。另外，与动力线127连接的分流电阻105也可以不是3相而是任意的2相(U相与V相、U相与W相、或者V相与W相)。另外，也可以将直流电流检测电路106、断线检测部108、异常通知部119、驱动电路2作为多功能驱动电路113收容于1个封装件。另外，还可以将直流电流检测电路106、断线检测部108、异常通知部119、驱动电路2、由开关元件9构成的逆变器电路3、与逆变器电路3的N侧连接的分流电阻5作为IPM(Intelligent Power Module)112收容于1个封装件。
电压指令创建部1基于由电动机电流检测部118检测出的电动机电流检测值25以及电动机常数，创建3相电压指令值24。电动机4例如是转子由永磁铁构成，在该转子的周围配置有多个用于形成交流磁场的绕组的结构的永磁铁电动机。在对永磁铁电动机进行驱动的情况下，通常能够通过众所周知的dq轴坐标系上的电流控制而生成电压指令，通过电压指令而对永磁铁电动机进行驱动。在该情况下，电压指令创建部1例如由图2所示的3相2相变换器501、电流控制器502、非干涉控制器503以及2相3相变换器504构成。3相2相变换器501通过使用了电角θe的dq变换而将3相交流轴的电动机电流检测值(Iu,Iv,Iw)25向d轴以及q轴的电流(Id,Iq)进行坐标变换。电流控制器502将从d轴的电流指令值Id*减去了电流值Id的值(Id*-Id)、从q轴的电流指令值Iq*减去了电流值Iq的值(Iq*-Iq)变换为电压值而输出。非干涉控制器503基于d轴的电流值Id、q轴的电流值Iq以及电角速度ωe，针对d轴以及q轴而分别生成用于抵消在d轴与q轴之间互相干涉的速度电动势的电压并输出。通过将电流控制器502输出的q轴的电压值与非干涉控制器503输出的q轴的电压值相加，从而生成q轴的电压指令值Vq*，通过从电流控制器502输出的d轴的电压值减去非干涉控制器503输出的d轴的电压值，从而生成d轴的电压指令值Vd*。2相3相变换器504通过使用电角θe进行将dq轴向3相交流轴进行坐标变换的处理，从而将dq轴上的电压指令值(Vq*,Vd*)变换成3相交流轴上的电压指令值(Vu*,Vv*,Vw*)24。此外，将转子磁铁的磁束方向的位置定义为d轴，将从该处起沿旋转方向使电角推进90度的位置定义为q轴。
对于在3相2相变换器501以及2相3相变换器504的处理中使用的电角θe而言，既可以向转子安装编码器等位置传感器，使用由该传感器检测出的值，也可以使用根据诸如电压指令值或者电流检测值之类的信息而对转子位置进行推定得到的值。另外，在非干涉控制器503使用的电角速度ωe也可以使用电角θe通过运算而求出。
返回图1的说明，PWM脉冲发生器13将3相电压指令值24与作为PWM(Pulse WidthModulation)载波信号的三角波进行比较，生成用于对各开关元件9进行控制的PWM信号20(Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn)。Up是用于对U相P侧的开关元件9进行控制的控制信号，Un是用于对U相N侧的开关元件9进行控制的控制信号。Vp是用于对V相P侧的开关元件9进行控制的控制信号，Vn是用于对V相N侧的开关元件9进行控制的控制信号。Wp是用于对W相P侧的开关元件9进行控制的控制信号，Wn是用于对W相N侧的开关元件9进行控制的控制信号。
驱动电路2基于PWM信号20，生成对各开关元件9进行驱动的驱动信号。向逆变器电路3从直流电压源11施加有直流电压，逆变器电路3通过按照从驱动电路2输入的驱动信号对各开关元件9进行通断，从而生成向电动机4施加的3相的交流电压。
电动机电流检测电路107是用于根据分流电阻105的两端的模拟电压值而高精度地对电流进行检测的电路，该分流电阻105分别设置于将逆变器电路3与电动机4连接的动力线127的U、V、W相。电动机电流检测电路107例如通过对分流电阻105的两端的模拟电压值进行Σ-Δ变换，从而生成比特流，电动机电流检测部118使用IIR(Infinite ImpulseResponse)滤波器等对该比特流进行滤波处理，由此得到电压的数字值。然后，将电压值除以分流电阻105的电阻值，由此得到U、V、W相的电流数字值。另外，分流电阻105并非必须设置于U、V、W相这3相，也可以是设置于任意的2相，剩余1相的电流数字值通过平衡条件(IU+Iv+Iw＝0)而算出的结构。
在逆变器电路3的直流侧连接有分流电阻5。分流电阻5通常是对在逆变器电路3流过过电流的状态进行检测，为了保护开关元件9而连接的。在本实施方式中，分流电阻5不仅用于开关元件9的保护，还用于对与电动机4连接的动力线127的断线或者逆变器电路3的异常检测。使用为了开关元件9的保护而原本就需要的分流电阻5进行断线检测的方法对于部件个数的削减以及基板面积的削减是非常有效的。
直流电流检测电路106利用分流电阻5的两端的电压而生成直流电流检测信号121(Is)，向断线检测部108输出。直流电流检测信号121(Is)如图3所示，是在逆变器电路3流过直流电流的期间成为有效即高电位的信号。实际上由于存在开关元件9的通断噪声以及开关元件内的续流二极管电流的影响，因此设为当大于或等于某个阈值的直流电流流动了大于或等于一定时间的情况下变为有效的信号。即，直流电流检测电路106对在逆变器电路3流出流入直流电流的状态进行检测，将表示检测结果的直流电流检测信号121(Is)输出。
断线检测部108使用由直流电流检测电路106生成的直流电流检测信号121(Is)和由PWM脉冲发生器13生成的PWM信号20(Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn)，进行开关元件9的异常以及动力线127的断线的检测。断线检测部108是异常检测部。断线检测部108例如能够通过如图4所示的逻辑电路而实现。图4所示的逻辑电路包含OR电路201、AND电路202至204以及207、NAND电路205、NOR电路206而构成。PWM信号20(Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn)被输入到OR电路201，PWM信号20中的与P侧的各开关元件9对应的控制信号(Up、Vp、Wp)被输入到AND电路202，PWM信号20中的与N侧的各开关元件9对应的控制信号(Un、Vn、Wn)被输入到AND电路203。PWM信号20(Up、Un、Vp、Vn、Wp、Wn)被反转输入到AND电路204。来自OR电路201的输出信号221以及来自直流电流检测电路106的直流电流检测信号121(Is)被输入到NAND电路205。来自AND电路202的输出信号222、来自AND电路203的输出信号223以及来自AND电路204的输出信号224被输入到NOR电路206。来自NAND电路205的输出信号225以及来自NOR电路206的输出信号226被输入到AND电路207。AND电路207在发生了开关元件9的异常或者动力线127的断线的情况下，将成为高电位的断线检测信号122(ALM)输出。
通常，电动机驱动时的通断模式是图5以及图6示出的共计9个模式。图5的上层示出U相、V相以及W相各自的电压指令值与作为载波的三角波之间的关系，下层示出与上层所示的电压指令值以及载波对应的PWM信号。此外，图5的下部所记载的编号与图6所记载的模式1至模式9的模式编号对应。在图6所示的9个模式中，在模式7至9，即，P侧的开关元件9全部接通且N侧的开关元件9全部断开的模式7、P侧的开关元件9全部断开且N侧的开关元件9全部接通的模式8、P侧以及N侧的全部的开关元件9断开的模式9的情况下，由于再生电流而在逆变器电路3的N侧流过直流电流，有可能作出断线的误检测。因此，在图4所示的逻辑电路中，用于将图6的模式7至9进行遮蔽的电路由AND电路202、203以及204、NOR电路206构成，该电路生成作为断线检测遮蔽信号的输出信号226。此外，AND电路202对模式7进行检测，AND电路203对模式8进行检测，AND电路204对模式9进行检测。断线检测遮蔽信号在模式7至9的情况下，成为无效即低电位。并且，AND电路207通过取来自NAND电路205的输出信号225与断线检测遮蔽信号之间的逻辑积，从而对有可能作出误检测的模式7至9进行遮蔽。在图4所示的逻辑电路中，当逆变器电路3的各开关元件9的状态为图6所示的模式1至模式6中的任意者，且直流电流检测信号121(Is)为低电位即在逆变器电路3未流过电流的情况下，断线检测信号122(ALM)成为高电位。断线检测部108能够由图4所示的简单的逻辑电路构成，能够实现开关元件9的异常检测以及动力线127的断线检测的高速处理。
另外，为了防止开关元件9的上下短路，有时使将同相的一个开关元件9从断开状态切换为接通状态的定时(timing)与将另一个开关元件9从接通状态切换到断开状态的定时相比延迟。对于该情况下的通断模式，还想到图6所示的9个模式以外的模式。例如，如图7所示，在从Up、Vp、Wn接通(剩余的Un、Vn、Wp断开)的状态转换成Up、Vp、Wp接通(Un、Vn、Wn断开)的状态的情况下，使Wp成为接通的时间以防短路时间(Td时间)的量延迟。在该情况下，与延迟时间相应地存在Up、Vp接通(其余全部断开)的区间，就图4所示的逻辑电路而言，尽管正在进行通断，但不流过直流电流，有可能误检测为异常。在这样的情况下采用如图8所示的逻辑电路，设为限定于与图6所示的模式1至模式6的6个模式对应的区间而进行断线检测这样的电路也是有效的。在图8所示的逻辑电路中，AND电路251对图6所示的模式1的状态进行检测，下面，AND电路252至256分别对模式2至模式6的状态进行检测。AND电路251至256的输出信号271～276被输入到OR电路257，OR电路257的输出信号277与直流电流检测信号121(Is)一起被输入到OR电路258以及NAND电路259。OR电路257的输出信号277还被输入到AND电路261。OR电路258的输出信号278以及NAND电路259的输出信号279被输入到NAND电路260。NAND电路260的输出信号280被输入到AND电路261，AND电路261输出基于被输入进来的信号277以及280的电位的断线检测信号122(ALM)。在模式1至6中任意者的状态的情况下，成为高电位的OR电路257的输出信号被输入到最末级的AND电路261，因此在模式1至6以外的状态下断线检测信号122(ALM)成为低电位，能够防止误检测。
异常通知部119通过在从断线检测部108输出的断线检测信号122成为表示检测出断线的高电位的情况下将信号锁存，作为表示发生了断线等异常的断线异常信号123而输出，从而将异常状态向由微机等实现的控制电路110进行通知。为了防止因噪声等引起的误动作，异常通知部119也可以是在断线检测信号122多次成为有效即高电位的情况下将断线异常信号123输出的结构。这里，将断线异常信号123输出意味着，异常通知部119将高电位的信号输出。在本实施方式涉及的电力变换装置中，由于目的是将断线等异常状态即时地进行传输，因此仅将断线异常信号123向控制电路110内的警报处理部120进行传输。在本实施方式涉及的电力变换装置中，在对异常部位进行确定的情况下，在电动机停止之后离线地通过测试脉冲(单独通断)对异常部位进行确定。此外，在实施方式2中说明具有在线地对异常部位进行确定的功能以及对异常部位进行通知的功能的电力变换装置。
警报处理部120在接收到由异常通知部119生成的断线异常信号123的情况下，将断线状态在安装于电动机驱动装置111的显示器(未图示)进行显示而向外部进行通知，并且经由省略了图示的网络向其他设备进行通知。另外，此时，警报处理部120将电动机停止指令124向电压指令创建部1进行传输。电压指令创建部1如果从警报处理部120接收到电动机停止指令124，则在容许电动机惯性运转的情况下，通过生成将开关元件9的全部的开关断开(切断)的电压指令，从而使电动机4停止。在希望尽可能将电动机惯性运转距离缩短的情况下，电动机驱动装置111在由电压指令创建部1生成将开关元件9的全部的开关断开的电压指令的基础上，使用将U、V、W相的各动力线经由电阻而进行短路的动态制动器、或者减速停止控制而使电动机4停止。例如，在伺服系统的情况下，在作为伺服放大器的电动机驱动装置111中，基于来自与作为负载的伺服电动机连接的位置传感器的速度信息以及位置信息和减速指令，电压指令创建部1进行减速停止控制。对于减速停止控制，由于不在本发明范围内，因此省略说明。
对于在所述异常判断时使电动机4停止的动作，向多功能驱动电路113内或者IPM112内的驱动电路2传输断线异常信号123，驱动电路2将开关元件9的全部的开关断开，由此也可以不经由控制电路110而实现。
在本发明涉及的电动机驱动装置111中，没有如专利文献1以及2所公开的发明所示将电动机电流检测用分流电阻105与断线检测用分流电阻5进行统一，其理由是目的不同。对于断线检测而言，从保护电动机以及与其连接的机械部的观点出发需要尽可能即时地检测出，相对于此，对于电动机电流检测而言，从电动机控制的观点出发，高精度是重要的。因此，在本发明中，断线检测通过高速的电流检测电路即直流电流检测电路106而实现，该电流检测电路所实施的处理并未涵盖至电流值的A/D变换，另一方面，电动机电流的检测通过电动机电流检测电路107而实现，该电动机电流检测电路107使用Σ-Δ等A/D变换而高精度地进行电流检测。
在通过硬件逻辑进行断线检测的方式中，由于不需要由微机等高级运算处理装置进行的解析，因此能够应对高速载波周期的情况。例如，即使在由于诸如伺服电动机驱动以及感应电动机驱动这样的高载波周期驱动而使通断周期缩短的情况下也能够应用。并且，本方式不限于电动机驱动过程中的应用，也能够应用于电动机处于停止的情况。由此，本方式是无论载波频率、电动机的驱动条件以及运转状态如何，都能够对断线以及开关元件的异常进行检测，且在电动机驱动过程中也能可靠地进行断线检测的非常有效的断线检测方式。
如上所述，本实施方式涉及的电力变换装置即电动机驱动装置111具有断线检测部108，该断线检测部108基于在生成施加到电动机4的3相交流电压的逆变器电路3流过的电流和对构成逆变器电路3的各开关元件9进行控制的PWM信号，对逆变器电路3与电动机4之间的动力线127的断线以及构成逆变器电路3的各开关元件9的异常进行检测，使断线检测部108由逻辑电路构成。由此，向IPM或者栅极驱动用IC(Integrated Circuit)装入断线检测部108，能够单封装件化，其结果，能够实现电力变换装置的小型化以及低成本化。另外，电动机驱动装置111即使在应用于高速载波周期的系统的情况下，也能够对开关元件的异常以及动力线的断线进行检测。
实施方式2.
图9是表示本发明的实施方式2涉及的电力变换装置的结构例的图。图9所示的电力变换装置与实施方式1所说明的电力变换装置(参照图1)相同地，是电动机驱动装置。在图9中，对与实施方式1所说明的电动机驱动装置111共通的结构要素标注相同的标号。在本实施方式中，对于与实施方式1所说明的电动机驱动装置111共通的结构要素，省略说明。
实施方式2涉及的电动机驱动装置111a是向实施方式1涉及的电动机驱动装置111追加了异常部位确定部126的结构。与电动机驱动装置111相同地，也能够将直流电流检测电路106、断线检测部108、异常通知部119、异常部位确定部126、驱动电路2作为多功能驱动电路113a而收容于1个封装件。另外，还能够将逆变器电路3、分流电阻5、直流电流检测电路106、断线检测部108、异常部位确定部126、异常通知部119、驱动电路2作为IPM 112a而收容于1个封装件。
异常部位确定部126基于由PWM脉冲发生器13生成的PWM信号20和从断线检测部108输出的断线检测信号122，进行异常部位的确定，即发生了异常的开关元件以及发生了断线的动力线的确定，生成表示异常部位的异常部位确定信号125。
异常部位确定部126使用图10所示的对应表，进行异常部位的确定。具体地说，异常部位确定部126对电角每转1周的通断的模式1至6中的、断线检测信号122(ALM)成为有效时的通断模式与图10所示的对应表互相进行对照，对异常部位进行确定。模式1至6是图6所示的模式1至6。例如，在模式1中，P侧由于仅Up为ON，因此当在电角每转1周时仅在模式1的区间断线检测信号122成为有效的情况下，异常部位确定部126判断为开关元件9的Up开路故障、或者U相断线。另外，例如，当在电角每转1周时在模式1以及模式4这2个区间断线检测信号122成为有效的情况下，是开关元件9的Up以及Un开路故障，或者包含电动机绕组的U相断线的其中之一。通常2个部位同时发生故障的概率低，因此异常部位确定部126在该情况下判断为后者的U相断线。如上述所示，异常部位确定部126基于断线检测信号122(ALM)成为有效时的通断模式，对异常部位进行确定。异常部位确定部126与断线检测部108相同地，可以通过逻辑电路而实现。
异常通知部119将由异常部位确定部126确定出的异常部位信息作为异常部位确定信号125而接收，通过断线异常信号123而将异常的发生以及异常部位向控制电路110内的警报处理部120进行传输。传输方法可以是任意方法，例如，也可以如图11所示与异常部位(要因)对应地对脉冲宽度实施调制而进行传输。由此，能够通过1个引脚的信号对多个信息进行传输。也可以通过相同方法进行从异常部位确定部126向异常通知部119的传输。警报处理部120在断线异常信号123的上升沿检测出异常，对有效时间进行计数从而取得异常部位信息。警报处理部120如果从异常通知部119取得异常部位信息，则执行与实施方式1所说明的动作相同的动作，将异常部位向外部以及其他设备进行通知，并且进行使电动机4停止的处理。
如上述所示，本实施方式涉及的电动机驱动装置111a通过与实施方式1涉及的电动机驱动装置111相同的电路进行异常检测，并且，在检测出异常时通过异常部位确定部126对异常部位进行确定。由此，能够得到与实施方式1涉及的电动机驱动装置111相同的效果。并且，由于能够对异常发生部位进行确定而通知给使用者，因此能够缩短异常发生时的维护作业的所需时间。
实施方式3.
图12是表示本发明的实施方式3涉及的电力变换装置的结构例的图。图12所示的电力变换装置与实施方式1、2所说明的电力变换装置(参照图1、图9)相同地，是电动机驱动装置。在图12中，对与实施方式1所说明的电动机驱动装置111共通的结构要素标注相同的标号。在本实施方式中，对于与实施方式1所说明的电动机驱动装置111共通的结构要素，省略说明。
实施方式3涉及的电动机驱动装置111b是向实施方式1涉及的电动机驱动装置111追加了电流检测电路异常诊断部130的结构。与电动机驱动装置111相同地，也能够将电动机电流检测部118、电压指令创建部1、PWM脉冲发生器13、警报处理部120、电流检测电路异常诊断部130通过诸如微机以及DSP之类的半导体集成电路而收容于1个控制电路110b。
电流检测电路异常诊断部130基于由直流电流检测电路106生成的直流电流检测信号121、由PWM脉冲发生器13生成的PWM信号20、由电动机电流检测部118生成的电动机电流检测值25，对直流电流检测电路106、电动机电流检测电路107以及电动机电流检测部118有无异常进行判定。另外，电流检测电路异常诊断部130基于判定结果而生成电流检测电路异常信号131，向警报处理部120进行传输。
使用图13以及图14对通过电流检测电路异常诊断部130实现的异常检测方法进行说明。图13所示的第1例子是尽管在流过U相电流的通断模式时成功检测出电动机电流检测值25(Iu：U相电流值)，但直流电流检测信号121(Is)没有成为有效的例子。在该情况下，电流检测电路异常诊断部130判断为直流电流检测电路106异常。相同地，图14所示的第2例子是尽管在流过U相电流的通断模式时直流电流检测信号121(Is)成为有效，但不能检测出电动机电流检测值25(Iu：U相电流值)的例子。在该情况下，电流检测电路异常诊断部130判断为电动机电流检测电路107或者电动机电流检测部118异常。电流检测电路异常诊断部130利用电流检测电路异常信号131将异常诊断结果向警报处理部120进行传输。传输方法能够使用实施方式2所说明的脉冲宽度调制而进行。警报处理部120如果通过电流检测电路异常信号131接收到检测出电流检测电路的异常这一内容的通知，则进行使电动机4停止的处理，并且向外部而对异常的发生进行通知，确保安全。
由电力变换装置以及负载构成的系统通常为了对负载进行控制而进行电流控制，使用电流传感器。通过将电流传感器与本发明涉及的通过断线检测部实现的断线检测方法进行组合，从而也能够实现电流传感器以及断线检测部的异常检测。
如上述所示，本实施方式涉及的电动机驱动装置111b通过与实施方式1涉及的电动机驱动装置111相同的电路进行异常检测，并且，通过电流检测电路异常诊断部130对电流检测电路处的异常的发生进行检测。由此，能够得到与实施方式1涉及的电动机驱动装置111相同的效果。并且，能够通过对以2个不同的检测方式实施电流检测的直流电流检测电路106以及电动机电流检测电路107进行相互监视，从而提高上述各电流检测电路的可靠性。
实施方式4.
图15是表示本发明的实施方式4涉及的电力变换装置的结构例的图。图15所示的电力变换装置与实施方式1至3所说明的电力变换装置(参照图1、图9、图12)相同地，是电动机驱动装置。在图15中，对与实施方式1至3所说明的电动机驱动装置111、111a以及111b共通的结构要素标注相同的标号。在本实施方式中，对于与实施方式1至3所说明的电动机驱动装置111、111a以及111b共通的结构要素，省略说明。
实施方式4涉及的电动机驱动装置111c是向实施方式2涉及的电动机驱动装置111a追加了实施方式3涉及的电动机驱动装置111b所具有的电流检测电路异常诊断部130的结构。即，电动机驱动装置111c是将实施方式2涉及的电动机驱动装置111a的控制电路110置换为控制电路110b。电动机驱动装置111c的异常部位确定部126以及电流检测电路异常诊断部130分别与实施方式2涉及的电动机驱动装置111a的异常部位确定部126以及实施方式3涉及的电动机驱动装置111b的电流检测电路异常诊断部130相同，因此省略详细说明。
如上述所示，本实施方式涉及的电动机驱动装置111c通过与实施方式1涉及的电动机驱动装置111相同的电路进行异常检测，并且，与实施方式2涉及的电动机驱动装置111a相同地，在检测出异常时通过异常部位确定部126对异常部位进行确定。另外，与实施方式3涉及的电动机驱动装置111b相同地，通过电流检测电路异常诊断部130对电流检测电路处的异常的发生进行检测。由此，能够得到与实施方式1至3涉及的电动机驱动装置111、111a以及111b相同的效果。
以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其它的公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围还可以对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1电压指令创建部，2驱动电路，3逆变器电路，4电动机，5、105分流电阻，9开关元件，11直流电压源，13 PWM脉冲发生器，106直流电流检测电路，107电动机电流检测电路，108断线检测部，110、110b控制电路，111、111a、111b、111c电动机驱动装置，112、112a IPM，113、113a多功能驱动电路，118电动机电流检测部，119异常通知部，120警报处理部，126异常部位确定部，130电流检测电路异常诊断部，501 3相2相变换器，502电流控制器，503非干涉控制器，504 2相3相变换器。

Claims (14)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具有：
电力变换电路，其将直流电力变换为交流电力，向三相电动机即负载供给；
控制电路，其具有PWM脉冲发生器，该PWM脉冲发生器生成用于对构成所述电力变换电路的多个开关元件的每一者进行控制的PWM信号；
直流电流检测电路，其输出表示是否为直流电流正流过所述电力变换电路的状态的直流电流检测信号；以及
异常检测部，其由逻辑电路构成，该逻辑电路被输入所述PWM信号和所述直流电流检测信号，基于所述PWM信号和所述直流电流检测信号输出断线检测信号，所述断线检测信号在成为高电平时表示检测出了所述开关元件的异常或者动力线的断线，该动力线将所述电力变换电路与所述负载连接，
所述多个开关元件由与所述三相电动机的各相对应的2个开关元件构成，
与同相对应的2个开关元件中的一个开关元件从断开状态切换为接通状态的定时比另一个开关元件从接通状态切换为断开状态的定时延迟防短路时间的量，在所述防短路时间的期间，所述同相的2个开关元件均成为断开状态，由此防止所述同相的2个开关元件短路，
当所述电力变换电路的各开关元件的状态为模式1至模式6中的任意者，且所述直流电流检测信号为表示直流电流没有流过所述电力变换电路的低电位的情况下，所述断线检测信号为高电位；在所述模式1至模式6以外的状态下，所述断线检测信号为低电位；并且所述模式1至模式6的状态是指：对于所述三相电动机的各相对应的所述开关元件，其中一相的上桥臂开关元件为接通状态而其余两相的下桥臂开关元件为接通状态的状态，或者其中两相的上桥臂开关元件为接通状态而其余一相的下桥臂开关元件为接通状态的状态。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
所述异常检测部基于所述直流电流检测信号以及所述PWM信号，对所述电流正流过的状态进行检测。
3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
还具有异常部位确定部，该异常部位确定部基于所述PWM信号以及由所述异常检测部得到的检测结果，对发生了异常的开关元件或者发生了断线的动力线进行确定。
4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
所述异常部位确定部由逻辑电路构成，对所述检测结果和所述PWM信号所表示的所述开关元件的状态的组合进行比较而确定发生了异常的开关元件以及发生了断线的动力线。
5.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
具有异常通知部，该异常通知部接收由所述异常部位确定部得到的确定结果，使用与接收到的确定结果对应的脉冲宽度的信号，将该确定结果向所述控制电路进行传输。
6.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，
具有异常通知部，该异常通知部接收由所述异常部位确定部得到的确定结果，使用与接收到的确定结果对应的脉冲宽度的信号，将该确定结果向所述控制电路进行传输。
7.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
所述控制电路具有电流检测电路异常诊断部，该电流检测电路异常诊断部基于由所述直流电流检测电路得到的检测结果、所述PWM信号以及由对流过所述动力线的电流进行检测的电流检测电路得到的检测结果，对所述直流电流检测电路的异常以及所述电流检测电路的异常进行检测。
8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，
所述电流检测电路异常诊断部基于由所述直流电流检测电路得到的检测结果以及所述PWM信号，对所述电流检测电路的异常进行检测，基于由所述电流检测电路得到的检测结果以及所述PWM信号对所述直流电流检测电路的异常进行检测。
9.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述电流检测电路异常诊断部检测到所述直流电流检测电路的异常的情况、以及所述电流检测电路异常诊断部检测到所述电流检测电路的异常的情况下，所述控制电路使所述电力变换电路的动作停止。
10.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述电流检测电路异常诊断部检测到所述直流电流检测电路的异常的情况、以及所述电流检测电路异常诊断部检测到所述电流检测电路的异常的情况下，所述控制电路使所述电力变换电路的动作停止。
11.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述异常检测部检测到所述开关元件的异常的情况、以及所述异常检测部检测到所述动力线的断线的情况下，所述控制电路使所述电力变换电路的动作停止。
12.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
所述异常检测部在所述开关元件各自的状态的组合符合特定的模式的情况下，进行所述开关元件的异常检测以及所述动力线的断线检测。
13.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
所述电力变换电路、所述直流电流检测电路、所述异常检测部以及所述控制电路被收容于智能功率模块或者栅极驱动用集成电路。
14.一种逻辑电路，其被输入用于对构成将直流电力变换为交流电力而向三相电动机即负载供给的电力变换电路的多个开关元件的每一者进行控制的PWM信号，和表示是否为直流电流正流过所述电力变换电路的状态的直流电流检测信号，基于所述PWM信号和所述直流电流检测信号输出断线检测信号，所述断线检测信号在成为高电平时表示检测出了所述开关元件的异常或者与所述电力变换电路的交流侧连接的动力线的断线，
该逻辑电路的特征在于，
所述多个开关元件由与所述三相电动机的各相对应的2个开关元件构成，
与同相对应的2个开关元件中的一个开关元件从断开状态切换为接通状态的定时比另一个开关元件从接通状态切换为断开状态的定时延迟防短路时间的量，在所述防短路时间的期间，所述同相的2个开关元件均成为断开状态，由此防止所述同相的2个开关元件短路，
当所述电力变换电路的各开关元件的状态为模式1至模式6中的任意者，且所述直流电流检测信号为表示直流电流没有流过所述电力变换电路的低电位的情况下，所述断线检测信号为高电位；在所述模式1至模式6以外的状态下，所述断线检测信号为低电位；并且所述模式1至模式6的状态是指：对于所述三相电动机的各相对应的所述开关元件，其中一相的上桥臂开关元件为接通状态而其余两相的下桥臂开关元件为接通状态的状态，或者其中两相的上桥臂开关元件为接通状态而其余一相的下桥臂开关元件为接通状态的状态。
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