功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其電壓檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其電壓檢測(cè)裝置，利用由多個(gè)電阻電路(31)串聯(lián)連接而成的分壓電路(30)來(lái)對(duì)檢測(cè)對(duì)象的電壓(Edc)進(jìn)行分壓并檢測(cè)，其中，該電阻電路(31)分別由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成。與分壓電路(30)上的任意3處相連接(一處經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW(35)相連接)的運(yùn)算放大器(38)等構(gòu)成的多電壓檢測(cè)電路的輸出在開(kāi)關(guān)SW(35)導(dǎo)通時(shí)和斷開(kāi)時(shí)2次輸入至CPU(37)。在CPU(37)中，基于這2次測(cè)定電壓，例如在與分壓電路(30)上的上述3處相連接的連接部位所涉及的電阻電路(31)的電阻發(fā)生了短路/斷路等異常時(shí)，能夠判定發(fā)生了某種異常。
【專利說(shuō)明】功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其電壓檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)機(jī)器等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中使用交流功率源(商用電源等)或直流功率源(電池)等作為功率輸入源。而且，為了提高功率利用效率，有些電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還具有在對(duì)機(jī)器等的動(dòng)作進(jìn)行制動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率(再生功率)返回至輸入源的功能。
[0003]上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置僅僅是一個(gè)示例,但并不限于該例，已知具有如下功能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng):即，為了對(duì)某個(gè)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)等，從交流/直流電源生成直流功率，將該直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率，并且將再生功率返回至電源側(cè)。
[0004]上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置等所使用的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有整流器部和逆變器部。
[0005]整流器部基于上述輸入功率源，生成任意的直流功率，并將其提供給逆變器部。這里對(duì)應(yīng)的是再生動(dòng)作，因此，能夠在整流器部與輸入功率源之間雙向地流過(guò)交流功率或直流功率。S卩，若是交流功率源，則能夠在整流器部與輸入功率源之間雙向地流過(guò)交流功率。若是電池等直流功率源，則能夠在整流器部與輸入功率源之間雙向地流過(guò)直流功率。
[0006]上述逆變器部將上述整流器部生成的直流電壓轉(zhuǎn)換為任意頻率/電壓的交流功率，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或進(jìn)行制動(dòng)動(dòng)作。
[0007]整流器部控制作為其輸出的直流電壓的電壓值。即，在逆變器部對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)使來(lái)自輸入功率源的功率流向逆變器側(cè)來(lái)維持輸出電壓不降低。另外，在逆變器部對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，通過(guò)使來(lái)自逆變器側(cè)的再生功率流向輸入功率側(cè)來(lái)維持輸出電壓不上升。上述整流器部的動(dòng)作通常由其控制部等來(lái)進(jìn)行控制，即利用電壓檢測(cè)器讀取被稱為是“直流中間電壓”等的電壓值來(lái)進(jìn)行。
[0008]上述“直流中間電壓”是指逆變器部一整流器部之間的直流電壓(設(shè)置于逆變器部一整流器部之間的平滑電容器等所具有的電壓)?！爸绷髦虚g電壓”也可以認(rèn)為相當(dāng)于上述整流器部的上述輸出電壓。
[0009]另外還有例如專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。
[0010]專利文獻(xiàn)I的發(fā)明是檢測(cè)出電池單元的電壓的發(fā)明，該發(fā)明中不會(huì)增加因漏電流造成的功耗，并降低了元器件成本。該發(fā)明一種檢測(cè)出構(gòu)成高壓電池的電池單元的電壓的電壓檢測(cè)電路，其包括:電阻分壓電路、開(kāi)關(guān)元件、將由電阻分壓電路等分壓后的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算電路等。而且，通過(guò)例如切換各開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通/斷開(kāi)等，將電池單元上各連接點(diǎn)的電壓依次分時(shí)地輸入至A/D轉(zhuǎn)換器。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2010 - 8227號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]這里，與上述再生動(dòng)作相對(duì)應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的整流器部還具備例如IGBT等開(kāi)關(guān)元件，并具備對(duì)這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)切換控制(PWM控制)的控制部等。特別是在具有這種IGBT等的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的情況下，存在如下問(wèn)題。
[0012]S卩，當(dāng)檢測(cè)上述“直流中間電壓”(輸出電壓)的電壓檢測(cè)器發(fā)生故障，特別是輸出的檢測(cè)值低于實(shí)際電壓值時(shí)，由于上述整流器部設(shè)置為使得輸出電壓維持在目標(biāo)值，因此實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生比目標(biāo)值要高的輸出電壓。例如，在將輸出電壓維持在100V的設(shè)定下，無(wú)論實(shí)際是否是100V，在電壓檢測(cè)器(故障中)的檢測(cè)值為70V的情況下，整流器部的實(shí)際輸出電壓值有可能是在例如130V左右。
[0013]當(dāng)上述電壓檢測(cè)器故障導(dǎo)致整流器部的輸出電壓值超過(guò)了 “構(gòu)成整流器部、逆變器部的開(kāi)關(guān)元件即上述IGBT”的耐壓時(shí)，元件會(huì)被破壞，從而功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生重大故障。
[0014]而上述專利文獻(xiàn)I的發(fā)明中對(duì)于電壓檢測(cè)電路本身的故障沒(méi)有作任何考慮，當(dāng)然對(duì)于電壓檢測(cè)電路本身故障的檢測(cè)也完全沒(méi)有考慮。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中防止元件被破壞的情況的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其電壓檢測(cè)裝置等。其技術(shù)手段是利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在用于檢測(cè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的整流器部的輸出電壓值的電壓檢測(cè)裝置發(fā)生故障時(shí)也能立即檢測(cè)出該故障。
[0016]本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括:從電源生成直流功率的整流器、基于該直流功率來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的逆變器、以及檢測(cè)出該整流器一逆變器之間的直流中間電壓的電壓值的電壓檢測(cè)裝置，該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有如下結(jié)構(gòu)。
[0017]即，所述電壓檢測(cè)裝置具有如下結(jié)構(gòu)。
?分壓電路，該分壓電路施加有所述直流中間電壓，由多個(gè)電阻電路串聯(lián)連接而成，其中，該電阻電路由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成，利用該多個(gè)電阻電路來(lái)對(duì)所述直流中間電壓進(jìn)行分壓。
?多電壓檢測(cè)電路，該多電壓檢測(cè)電路連接至該分壓電路上的任意多個(gè)部位，且能夠選擇性地輸出與該分壓電路上的多個(gè)部位的電壓相對(duì)應(yīng)的多種電壓值。
?異常判定單元，該異常判定單元基于從所述多電壓檢測(cè)電路按照時(shí)間序列輸出的所述多種電壓值、以及預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值，對(duì)所述電壓檢測(cè)裝置進(jìn)行異常判定。
?直流中間電壓值檢測(cè)單元，該直流中間電壓值檢測(cè)單元在所述異常判定單元判定為正常的情況下，利用所述多種電壓值中的任一個(gè)電壓值來(lái)求出所述直流中間電壓值。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是直流中間電壓檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是控制部的處理流程圖。
圖4是直流中間電壓檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)例(變形例)。
圖5是控制部的處理流程圖(變形例)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]圖1是本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]本例所示的是輸入功率源為三相交流電源的例子，當(dāng)然并不限于此例，也可以是直流電源。另外，本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的適用對(duì)象例如是汽車、起重機(jī)、升降機(jī)、電車、車間內(nèi)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備等，但當(dāng)然并不限于這些例子。另外，本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象(負(fù)載)在圖示的例子中是電動(dòng)機(jī)14，但并不限于此例。另外，本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基本上以在整流器中具有IGBT9等開(kāi)關(guān)元件，并能夠進(jìn)行升壓或再生動(dòng)作(使再生功率返回至電源側(cè))為前提。
[0022]本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有從交流/直流電源生成直流功率并將其提供給逆變器2的整流器I (例如PWM整流器)、以及基于該直流功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載(電動(dòng)機(jī)14等)的逆變器2 (例如PWM逆變器或VVVF逆變器)。
[0023]上述PWM是pulsewidth modulat1n(脈寬調(diào)制)的縮寫(xiě)，上述VVVF是VariableVoltage Variable Frequency (可變電壓可變頻率)的縮寫(xiě)。
[0024]本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還具有用于檢測(cè)PWM整流器I 一逆變器2之間的電壓(上述“直流中間電壓”)的電壓值的直流中間電壓檢測(cè)裝置。直流中間電壓檢測(cè)裝置例如由直流中間電壓檢測(cè)器11與控制部15(CPU37)構(gòu)成。這里，本例的直流中間電壓檢測(cè)裝置不僅僅能檢測(cè)上述直流中間電壓的電壓值，還具有判定本裝置(該直流中間電壓檢測(cè)器11)是否有異常的功能。為此而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、處理在圖2?圖5中示出，并且將在后文進(jìn)行說(shuō)明。
[0025]另外，直流中間電壓檢測(cè)裝置可以視作整流器I的一部分，也可以視作用于控制整流器I的其他結(jié)構(gòu)。
[0026]如上所述，本例中，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸入功率源為三相交流電源，整流器I與三相交流電源3連接。關(guān)于上述連接，如圖所示，在三相交流電源3與PWM整流器I之間，在每一相插入有濾波用電抗器4和升壓用電抗器7。在濾波用電抗器4與升壓用電抗器7之間，在三相交流電源的各線間(各相間)，以星形連接的方式連接有濾波用電阻器5與濾波用電容器6的串聯(lián)電路。這些電抗器、電容器等的動(dòng)作與本發(fā)明沒(méi)有特別大的關(guān)系，因此省略說(shuō)明，并簡(jiǎn)化為整流器I與三相交流電源3相連接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0027]PWM整流器I對(duì)三相交流功率與直流功率進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。即，PWM整流器I將三相交流電源3產(chǎn)生的三相交流功率轉(zhuǎn)換為直流功率。并將該直流功率提供給逆變器2。
[0028]PWM整流器I還將直流功率轉(zhuǎn)換為三相交流功率并提供給三相交流電源3。這就是眾所周知的將隨著電動(dòng)機(jī)14的制動(dòng)動(dòng)作等而產(chǎn)生的再生功率返回輸入功率源的情況。
[0029]PWM整流器I通過(guò)直流電壓線與逆變器2連接。逆變器2基于上述PWM整流器I所提供的直流功率，生成任意電壓/頻率的交流電壓，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)。
[0030]在對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，從三相交流電源3經(jīng)由PWM整流器I與逆變器2，向電動(dòng)機(jī)14流過(guò)有效功率，以作為驅(qū)動(dòng)功率。在對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，從電動(dòng)機(jī)14經(jīng)由逆變器2與PWM整流器1，向三相交流電源3流過(guò)有效功率，以作為再生功率。
[0031]如上所述，PWM整流器I接受三相交流電源3提供的交流功率并將其轉(zhuǎn)換成直流功率，還將來(lái)自電動(dòng)機(jī)14側(cè)的再生功率(直流功率)轉(zhuǎn)換成交流功率并將其提供給三相交流電源3。
[0032]PWM整流器I由主電路部、對(duì)各IGBT9進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制(導(dǎo)通/斷開(kāi)控制)的控制部
15、直流中間電壓電容器10、直流中間電壓檢測(cè)器11等構(gòu)成。上述主電路部通過(guò)在三相分別設(shè)置IGBT(絕緣柵雙極型晶體管:Insulated Gate Bipolar Transistor)9的串聯(lián)連接電路而構(gòu)成(因此，在圖示的例子中由6個(gè)IGBT9構(gòu)成)。
[0033]另外，上述主電路部也可以視作為狹義上的PWM整流器I (整流器主體等)。從而，PWM整流器I 一逆變器2之間的直流電壓(直流中間電壓)也可以視作為主電路部一逆變器2之間的直流電壓，特別可以視作為直流中間電壓電容器10所具有的電壓。
[0034]控制部15對(duì)上述整流器主體進(jìn)行控制，不僅進(jìn)行交流一直流的相互轉(zhuǎn)換、升壓等，還進(jìn)行例如將“直流中間電壓"Edc保持在目標(biāo)值的控制?？刂撇?5基于直流中間電壓檢測(cè)器11檢測(cè)出的“直流中間電壓”Edc的檢測(cè)值等，進(jìn)行上述控制。
[0035]直流中間電壓檢測(cè)器11檢測(cè)出直流中間電壓電容器10(平滑電容器等)的兩端所具有的電壓(上述“直流中間電壓”Edc，即PWM整流器I 一逆變器2之間的直流電壓，且PWM整流器I控制該電壓值)的值。通過(guò)控制部15對(duì)各IGBT9進(jìn)行的導(dǎo)通/斷開(kāi)控制，來(lái)進(jìn)行三相交流與直流之間的功率轉(zhuǎn)換。
[0036]作為上述主電路部的結(jié)構(gòu)，不單只是IGBT9，也可以如圖所示那樣，與各IGBT9并聯(lián)地連接有二極管，但關(guān)于二極管的情況不再逐一進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]控制部15基于直流中間電壓檢測(cè)器11檢測(cè)出的上述“直流中間電壓"Edc的電壓值等，對(duì)各IGBT9進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)控制。在對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，PWM整流器I將三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。此時(shí)，PWM整流器I的控制部15對(duì)各IGBT9進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)控制，以使得該直流電壓值即直流中間電壓電容器10的兩端電壓(Edc)成為與所指令的電壓值(Edc*)相等的電壓。
[0038]這里，在進(jìn)行上述控制時(shí)，由于直流中間電壓檢測(cè)器11會(huì)發(fā)生異常，因此尤其是在將低于實(shí)際值的電壓值作為檢測(cè)值輸入至控制部15的情況下，會(huì)產(chǎn)生上述問(wèn)題。即，PWM整流器I輸入到逆變器2的輸出電壓(Edc)會(huì)異常地高于指令電壓值(Edc*)，此時(shí)，根據(jù)不同情況有可能會(huì)導(dǎo)致各IGBT9的元件損壞、后述的IGBT串聯(lián)連接電路13的IGBT元件損壞。
[0039]對(duì)于上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)利用例如圖2所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)以及圖3所示的簡(jiǎn)單處理，能夠立即檢測(cè)出直流中間電壓檢測(cè)器11的異常(故障)。對(duì)此，將在后文中參照?qǐng)D2、圖3來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。但并不限于此例，例如通過(guò)利用圖4所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)以及圖5所示的簡(jiǎn)單處理，也可以立即檢測(cè)出直流中間電壓檢測(cè)器11的異常(故障)。不管哪種情況，關(guān)于這些圖2以后的內(nèi)容都將在后文進(jìn)行說(shuō)明，此處繼續(xù)說(shuō)明圖1的結(jié)構(gòu)。
[0040]PWM整流器I的控制部15由圖示的電壓控制部(AVR) 21、電流控制部(ACR) 22、門脈沖生成部(PWM) 23等構(gòu)成。而且，控制部15進(jìn)行控制，以使得直流中間電壓電容器10的兩端電壓(“直流中間電壓"Edc)與指令值(Edc*)相等。另外，指令值(Edc*)從例如未圖示的上級(jí)裝置輸入至控制部15。
[0041]直流中間電壓檢測(cè)器11所檢測(cè)出的電壓值(Edc的檢測(cè)值)在加減法器24中與電壓指令值(Edc*)進(jìn)行比較(加減法運(yùn)算)，電壓控制部(AVR) 21基于兩者之差等發(fā)出電流指令。即，當(dāng)檢測(cè)值(Edc)低于指令值(Edc*)時(shí)，電壓控制部(AVR) 21發(fā)出電流指令以使得電流從PWM整流器I流向逆變器2。當(dāng)檢測(cè)值(Edc)高于指令值(Edc*)時(shí)，電壓控制部(AVR) 21發(fā)出電流指令以使得電流從PWM整流器I流向三相交流電源3側(cè)。
[0042]在乘法器25中，利用“來(lái)自三相交流電源3側(cè)的三相電壓相位檢測(cè)部16的電壓相位信息，對(duì)從電壓控制部(AVR) 21輸出的上述電流指令值的輸出電流相位進(jìn)行修正。在加減法器26中，求出上述乘法器25的輸出與來(lái)自PWM整流器I的相電流檢測(cè)部8的檢測(cè)電流值之差，并輸入至電流控制部(ACR) 22。來(lái)自相電流檢測(cè)部8 (電流傳感器等)的檢測(cè)電流值是經(jīng)由圖示的檢測(cè)器17而得到的。
[0043]門脈沖生成部(PWM) 23按照電流控制部(ACR) 22輸出的電壓矢量指令，生成并輸出開(kāi)關(guān)脈沖。利用該開(kāi)關(guān)脈沖對(duì)PWM整流器I (其主電路部)的各IGBT9進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)(開(kāi)關(guān))控制。
[0044]經(jīng)過(guò)上述各動(dòng)作，PWM整流器I控制電流方向和電流值，使得直流中間電壓電容器10所具有的電壓(“直流中間電壓”Edc)保持固定。另外，對(duì)于電壓控制部(AVR)21、電流控制部(ACR) 22、門脈沖生成部(PWM) 23的詳細(xì)動(dòng)作不作特別說(shuō)明(因?yàn)槭且阎慕Y(jié)構(gòu))。
[0045]以上對(duì)PWM整流器I進(jìn)行了說(shuō)明。
[0046]逆變器2則由輸入直流電容器12、3個(gè)IGBT串聯(lián)連接電路13等構(gòu)成，基于PWM整流器I所生成的上述直流功率，生成任意電壓/頻率的交流功率，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0047]IGBT串聯(lián)連接電路13在圖中進(jìn)行了局部省略，但實(shí)際上是2個(gè)IGBT13a串聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)。另外，雖然圖中進(jìn)行了省略，但I(xiàn)GBT串聯(lián)連接電路13如上所述具有3個(gè)。其與例如PWM整流器I大致相同，由3個(gè)IGBT串聯(lián)連接電路13并聯(lián)連接而構(gòu)成。另外，在逆變器2中，每一個(gè)IGBT13a也如圖所示那樣與二極管13b并聯(lián)連接，但與PWM整流器I 一樣，關(guān)于二極管的情況不再逐一進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]圖1中，省略了逆變器2的控制部，從而也省略其動(dòng)作說(shuō)明。逆變器2是使用例如IGBT元件的PWM控制方式的再生逆變器，其控制及動(dòng)作本身是現(xiàn)有技術(shù)的公知常識(shí)。
[0049]本發(fā)明是在例如具有上述圖1所示結(jié)構(gòu)的功率轉(zhuǎn)換裝置中，利用直流中間電壓檢測(cè)器11本身與控制部15來(lái)實(shí)現(xiàn)即使上述直流中間電壓檢測(cè)器11出現(xiàn)異常(故障)也能立即檢測(cè)出異常的結(jié)構(gòu)和處理。即如上所述，利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及簡(jiǎn)單的處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0050]圖2是直流中間電壓檢測(cè)器11的結(jié)構(gòu)例。
[0051]圖3是控制部15的處理流程圖。
[0052]下面，參照?qǐng)D2、圖3，說(shuō)明一實(shí)施例，但并不限于這一實(shí)施例，也可以是例如圖4、圖5所示的變形例的結(jié)構(gòu)和處理。關(guān)于圖4、圖5將在后文中進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下的說(shuō)明中，對(duì)于輸出的“反轉(zhuǎn)”不再逐一進(jìn)行說(shuō)明，因此省略這部分來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0053]首先，參照?qǐng)D2，對(duì)直流中間電壓檢測(cè)器11的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0054]直流中間電壓檢測(cè)器11由分壓電路30、多電壓檢測(cè)電路(運(yùn)算放大器38等形成)、A/D轉(zhuǎn)換器36等構(gòu)成，但也可以視作還包含有CPU37。CPU37是相當(dāng)于上述控制部15(或其一部分)的結(jié)構(gòu)。下面，對(duì)上述各結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行說(shuō)明。
[0055]首先，直流中間電壓檢測(cè)器11具備由多個(gè)(很多)電阻電路31串聯(lián)連接而構(gòu)成的分壓電路30。分壓電路30的兩端(圖中的(I)和(5))與上述直流中間電壓電容器10的兩端相連接。即，分壓電路30上施加有直流中間電壓電容器10的兩端電壓(直流中間電壓Edc)。利用多個(gè)電阻電路31對(duì)該直流中間電壓(Edc)進(jìn)行分割(分壓)。例如，在所有電阻電路31的電阻值相等，且假設(shè)Edc = 100 (V)，電阻電路31有100個(gè)的情況下，各電阻電路31的兩端電壓(分壓電壓)均為I (V)。
[0056]通常，由于直流中間電壓(Edc)為高電壓，因此，利用多個(gè)電阻(電阻電路31)來(lái)將其分壓成較低的電壓，基于該分壓電壓來(lái)檢測(cè)直流中間電壓(Edc)。
[0057]一般的想法是用運(yùn)算放大器等來(lái)檢測(cè)任意一個(gè)電阻電路31的兩端電壓，通過(guò)將該檢測(cè)結(jié)果乘以電阻電路31的數(shù)量，能夠計(jì)算出直流中間電壓(Edc)的檢測(cè)值。在上述示例中，如果檢測(cè)出任意一個(gè)電阻電路31的兩端電壓為1.01 (V)，則通過(guò)乘以100可計(jì)算出直流中間電壓(Edc)的檢測(cè)值=1l(V)0
[0058]與此相反，在本發(fā)明中，采用例如圖2所示的結(jié)構(gòu)。
[0059]首先，上述各電阻電路31分別由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而構(gòu)成。在圖示的例子中，各電阻電路31由2個(gè)電阻R并聯(lián)連接而構(gòu)成，但并不限于此例，也可以由3個(gè)電阻并聯(lián)連接而構(gòu)成，或者由4個(gè)電阻并聯(lián)連接而構(gòu)成等。但是，這會(huì)導(dǎo)致電阻R的數(shù)量增大。而且，電阻R發(fā)生短路或斷路時(shí)的“比率”或“差分”的變化量會(huì)變小，從而需要提高異常判定的判定精度。因此，電阻電路31優(yōu)選為如圖示那樣由2個(gè)電阻R并聯(lián)連接而成的結(jié)構(gòu)。
[0060]如上所述，盡管并不限于圖2或圖4所示的結(jié)構(gòu)，但考慮到用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)選采用各電阻電路31的電阻數(shù)量為2個(gè)，且基于2種輸出電壓值進(jìn)行異常判定的結(jié)構(gòu)。
[0061 ] 另外，還設(shè)有與上述分壓電路30相連接的上述多電壓檢測(cè)電路。
[0062]多電壓檢測(cè)電路由運(yùn)算放大器38、各電阻(輸入電阻32、33、34、反饋電阻39)、開(kāi)關(guān)(SW) 35等構(gòu)成。
[0063]多電壓檢測(cè)電路連接至上述分壓電路30上的任意2點(diǎn)(圖示的連接點(diǎn)(3)和連接點(diǎn)(4))，并且經(jīng)由上述開(kāi)關(guān)(SW) 35連接至其它任意一點(diǎn)(圖示的連接點(diǎn)(2))。
[0064]S卩，圖示的連接點(diǎn)(4)經(jīng)由輸入電阻34與運(yùn)算放大器38的正輸入端子相連接。圖示的連接點(diǎn)(3)經(jīng)由輸入電阻32與運(yùn)算放大器38的負(fù)輸入端子相連接。圖示的連接點(diǎn)
(2)經(jīng)由開(kāi)關(guān)(SW)35和輸入電阻33與運(yùn)算放大器38的負(fù)輸入端子相連接。
[0065]多電壓檢測(cè)電路在開(kāi)關(guān)(SW)35斷開(kāi)的狀態(tài)下，作為檢測(cè)上述2點(diǎn)間(連接點(diǎn)
(3)—連接點(diǎn)(4)之間)的電壓的運(yùn)算放大電路而進(jìn)行動(dòng)作。這里，以放大率為一倍的運(yùn)算放大電路(減法電路)為例進(jìn)行說(shuō)明，但并不限于此例。無(wú)論是在哪種情況下，多電壓檢測(cè)電路在開(kāi)關(guān)(SW) 35斷開(kāi)的狀態(tài)下，都生成并輸出與上述分壓電路30上的任意2點(diǎn)間(連接點(diǎn)(3) —連接點(diǎn)(4)之間)的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓。該多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器36進(jìn)行A/D (模擬一數(shù)字)轉(zhuǎn)換后輸入至CPU37。
[0066]另外，多電壓檢測(cè)電路在開(kāi)關(guān)(SW) 35導(dǎo)通的狀態(tài)下作為加法電路進(jìn)行動(dòng)作。即，輸出上述2點(diǎn)間(連接點(diǎn)(3) —連接點(diǎn)(4)之間)的電壓與上述另一連接點(diǎn)(2)所涉及的2點(diǎn)間(連接點(diǎn)(2)—連接點(diǎn)⑷之間)的電壓相加后得到的電壓。以上是將2點(diǎn)間的電壓(它們的相加結(jié)果)作為輸出電壓的例子，但并不限于此例。無(wú)論是在哪種情況下，多電壓檢測(cè)電路在開(kāi)關(guān)(SW) 35導(dǎo)通的狀態(tài)下，都生成并輸出與上述2點(diǎn)間的電壓和另外2點(diǎn)間的電壓相加后的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓。該多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器36進(jìn)行A/D (模擬一數(shù)字)轉(zhuǎn)換后輸入至CPU37。
[0067]另外，也不一定限于“相加后的電壓”，例如也可以采用后述的圖4所示的結(jié)構(gòu)。
[0068]A/D轉(zhuǎn)換器36對(duì)上述多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓(模擬)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換并將其輸出至CPU37(15)。即，多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓(經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換后)輸入至CPU37 (15)。在以下的說(shuō)明中，對(duì)于數(shù)字轉(zhuǎn)換不再逐一說(shuō)明。
[0069]這里，CPU37 (15)對(duì)上述開(kāi)關(guān)(SW) 35進(jìn)行導(dǎo)通/開(kāi)關(guān)控制，并取得開(kāi)關(guān)(SW) 35斷開(kāi)狀態(tài)下的多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓和開(kāi)關(guān)(SW) 35導(dǎo)通狀態(tài)下的多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓。然后，基于這2種輸出電壓值，判定直流中間電壓檢測(cè)器11是否有故障。
[0070]在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，在構(gòu)成分壓電路30的所有電阻電路31的電阻值相同的情況下，連接點(diǎn)⑵一連接點(diǎn)⑷之間的電壓的值是連接點(diǎn)⑶一連接點(diǎn)⑷之間的電壓的
1.5倍。另外，如上所述，多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值在上述開(kāi)關(guān)(SW) 35斷開(kāi)的狀態(tài)下是與“連接點(diǎn)(3) —連接點(diǎn)(4)之間的電壓”相對(duì)應(yīng)的值。多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值在上述開(kāi)關(guān)(SW) 35導(dǎo)通的狀態(tài)下是與{ “連接點(diǎn)(3)—連接點(diǎn)⑷之間的電壓”+ “連接點(diǎn)
(2)一連接點(diǎn)⑷之間的電壓”}相對(duì)應(yīng)的值。從而，多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值(A/D轉(zhuǎn)換器36的檢測(cè)值；CPU37 (15)的讀取值)在開(kāi)關(guān)35導(dǎo)通時(shí)是開(kāi)關(guān)35斷開(kāi)時(shí)的2.5倍。
[0071]因此，求出上述2種輸出電壓值的比率，當(dāng)其為2.5左右時(shí)，視作為正常狀態(tài)。另夕卜，在后述的圖3的處理例中，使得相對(duì)于2.5具有一定程度的裕量，由此只要上述2種輸出電壓值的比率在“2.4?2.6”的范圍內(nèi)，就判定為正常。當(dāng)然，只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定裕量即可，例如也可以是“2.45?2.55”等。
[0072]當(dāng)然，上述“2.5”的數(shù)值是與以下結(jié)構(gòu)和條件相對(duì)應(yīng)的值，即直流中間電壓檢測(cè)器11采用圖2所示的結(jié)構(gòu)且如上所述所有電阻電路31的電阻值都相同的條件，如果結(jié)構(gòu)、條件發(fā)生變化，則與此相對(duì)應(yīng)的數(shù)值當(dāng)然也隨之變化。但無(wú)論是哪一種情況，都要預(yù)先求出正常時(shí)上述2種輸出電壓值的比率(也稱為檢測(cè)值比率)，并基于該檢測(cè)值比率來(lái)判定是否有故障。但并不限于“比率”，也可以是例如“差分”等。
[0073]另外，在上述的例子中使用了 2種輸出電壓值的比率(或差分)，但并不限于此例，也可以采用使用3種以上輸出電壓值的比率(或差分)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，與此相應(yīng)地，分壓電路30上的連接點(diǎn)也隨之增加。由此，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變復(fù)雜(而且，故障有無(wú)判定處理也會(huì)變復(fù)雜)。因此，優(yōu)選采用使用2種輸出電壓值的結(jié)構(gòu)。
[0074]這里，本發(fā)明所能判別的故障是上述分壓電路30的一部分的結(jié)構(gòu)故障、運(yùn)算放大器38的故障或某處斷路、A/D轉(zhuǎn)換器36的故障。上述分壓電路30的一部分的結(jié)構(gòu)故障是指上述連接點(diǎn)(2) —連接點(diǎn)(4)之間的電阻電路31 (其電阻)發(fā)生斷路或短路。
[0075]但是，對(duì)于判別發(fā)生上述各種故障中的哪一種故障，此處未作考慮(其中有可能也存在能夠判別的故障)。當(dāng)發(fā)生上述各種故障中的某種故障時(shí)，通過(guò)將后述圖3和圖5的處理中步驟S15、S25的判定變成否，從而能夠檢測(cè)出發(fā)生了故障。
[0076]例如，對(duì)于上述分壓電路30的一部分的結(jié)構(gòu)故障，在圖2的例子中可考慮下述故障，在上述那樣正常時(shí)的上述檢測(cè)值比率為2.5的情況下，各故障時(shí)的上述檢測(cè)值比率如下所示。
[0077]故障內(nèi)容:檢測(cè)值比率
?連接點(diǎn)(2) —(3)之間的電路31的一個(gè)電阻發(fā)生斷路:3倍 ?連接點(diǎn)(2) —(3)之間的電路31的一個(gè)電阻發(fā)生短路:2倍 ?連接點(diǎn)⑶一⑷之間的電路31的一個(gè)電阻發(fā)生斷路:2.3倍 ?連接點(diǎn)(3) - (4)之間的電路31的一個(gè)電阻發(fā)生短路:3倍另外，對(duì)于運(yùn)算放大器38的故障或某處斷路、A/D轉(zhuǎn)換器36的故障，基本上在A/D轉(zhuǎn)換器36輸出的上述2種輸出電壓值相同的故障情況下，能夠判別發(fā)生了該故障。換言之，本發(fā)明中進(jìn)行2次測(cè)定(并且是在正常情況下，2次測(cè)定結(jié)果不同的結(jié)構(gòu))，因此，如果2次測(cè)定結(jié)果相同，則能夠據(jù)此判定為異常。這里，例如，作為A/D轉(zhuǎn)換器36的故障的一個(gè)示例，已知有不管輸入值是多少都只輸出相同的輸出的故障。或者，運(yùn)算放大器的輸出固定在O或電源電壓(5V)的故障也是已知的。例如對(duì)于這種故障，能夠用本發(fā)明來(lái)判別。
[0078]CPU37(15)通過(guò)執(zhí)行例如圖3的處理，來(lái)判別有無(wú)上述故障。下面，對(duì)圖3的處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]CPU37(15)例如按照固定的周期執(zhí)行圖3的處理。
[0080]圖3的處理開(kāi)始時(shí)，因前一次進(jìn)行圖3的處理時(shí)步驟S14的處理，開(kāi)關(guān)(SW) 35處于斷開(kāi)狀態(tài)。CPU37 (15)在該狀態(tài)下讀取A/D轉(zhuǎn)換器36的輸出(記為輸出電壓值#1)(步驟S11)。在本例的情況下，此時(shí)讀取的是與上述2點(diǎn)間(連接點(diǎn)(3) —連接點(diǎn)(4)之間)的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
[0081]然后，將開(kāi)關(guān)(SW) 35切換到導(dǎo)通狀態(tài)(步驟S12)，在該狀態(tài)下讀取A/D轉(zhuǎn)換器36的輸出(記為輸出電壓值#2)(步驟S13)。在本例的情況下，此時(shí)讀取的是與上述2個(gè)2點(diǎn)間電壓彼此相加后的電壓(“連接點(diǎn)⑶一連接點(diǎn)⑷之間的電壓”+ “連接點(diǎn)⑵一連接點(diǎn)⑷之間的電壓”)相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
[0082]然后，例如在開(kāi)關(guān)(SW) 35恢復(fù)到初始狀態(tài)(斷開(kāi)狀態(tài))之后(步驟S14)，基于上述讀取的2種輸出電壓值(#1、#2)、和預(yù)先設(shè)定的與上述檢測(cè)值比率相關(guān)的規(guī)定值(規(guī)定范圍)，來(lái)判定是否有故障(步驟S15)。即，首先求出上述檢測(cè)值比率。其由下式計(jì)算得到:
檢測(cè)值比率=輸出電壓值#2/輸出電壓值#1
[0083]然后，通過(guò)判定所計(jì)算出的檢測(cè)值比率是否在上述規(guī)定范圍內(nèi)，來(lái)判定是否有故障。這里，將上述規(guī)定范圍設(shè)為“2.4?2.6”，由此判定是否滿足“2.4 <檢測(cè)值比率< 2.6”的條件。在滿足上述條件的情況下，視作為正常，在不滿足該條件的情況下，視作為故障。另夕卜，如上所述，是否有故障的判定是判定直流中間電壓檢測(cè)器11的某處發(fā)生了異常，并不是確定故障部位。
[0084]在通過(guò)以上步驟S15的判定處理而判定為有故障(不滿足條件)的情況下(步驟S15:否)，執(zhí)行停止輸出電壓的處理。由此，能夠事先預(yù)防整流器輸出電壓(直流中間電壓)達(dá)到上限值以上(超過(guò)IGBT9等的耐壓)。上述停止輸出電壓的處理是例如停止IGBT9的開(kāi)關(guān)動(dòng)作等來(lái)使裝置停止的處理、或者在裝置沒(méi)有停止的情況下不進(jìn)行升壓，而是將電源電壓電平的直流電壓直接提供給逆變器2 (直連)的處理等。另外，在步驟S17中，也可以進(jìn)一步向未圖示的上級(jí)裝置等通知有異常發(fā)生。
[0085]另一方面，在通過(guò)步驟S15的判定處理而判定為正常(滿足條件)的情況下(步驟S15:是)，進(jìn)行步驟S16的處理。
[0086]下面，對(duì)步驟S16的處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0087]步驟S16中，首先利用上述2種輸出電壓值中的任意一方(此處為輸出電壓值#1)，計(jì)算出直流中間電壓電容器10的兩端電壓(直流中間電壓)Edc。圖2的結(jié)構(gòu)中，假設(shè)在上述例子(具有同一電阻值的100個(gè)電阻電路31)中輸出電壓值#1為2.0l(V)時(shí)，Edc通過(guò)以下方式計(jì)算得到。輸出電壓值#1是“連接點(diǎn)(3)-⑷之間的2個(gè)電阻電路31所具有的電壓，因此，計(jì)算出 Edc = 2.0lX (100/2) = 2.01X50 = 100.5 (V) ?
[0088]步驟S16中，進(jìn)一步求出上述計(jì)算出的直流中間電壓Edc與指令電壓值(Edc*)之間的差分，并將其輸入至電壓控制部(AVR)21。另外，這一處理是上述加減法部24的動(dòng)作(本例中，加減法部24也是CPU37的功能的一部分，但并不限于此例)。
[0089]另外，在上述的例子中使用了檢測(cè)值比率(=輸出電壓值#2/輸出電壓值#1)，但并不限于此例，也可以使用增加量(差分=輸出電壓值#2—輸出電壓值#1)。當(dāng)然，在這一情況下，用于步驟S15的判定的數(shù)值與上述例子(2.4?2.6)是不同的(可適當(dāng)設(shè)定，這里并不特別示出數(shù)值)。
[0090]另外，當(dāng)圖2所示的⑴一⑵之間的電阻電路31的電阻發(fā)生短路故障、以及
(4)- (5)之間的電阻電路31的電阻發(fā)生短路故障時(shí)，直流中間電壓Edc的電壓檢測(cè)值比實(shí)際要大。即，錯(cuò)誤地將直流中間電壓Edc控制成比目標(biāo)值(例如100V)要小。因此，在這種情況下，即使輸出降低，IGBT元件也不會(huì)發(fā)生故障。
[0091]另一方面，當(dāng)圖2所示的(I) - (2)之間的電阻電路31的電阻發(fā)生斷路故障、以及⑷一(5)之間的電阻電路31的電阻發(fā)生斷路故障時(shí)，直流中間電壓Edc的電壓檢測(cè)值比實(shí)際要小。但是，通過(guò)增多串聯(lián)連接數(shù)能夠?qū)㈦娮璧臄嗦饭收蠈?dǎo)致的電壓檢測(cè)誤差抑制得較小，從而不會(huì)造成元件故障這樣的重大故障。
[0092]以上，根據(jù)圖2、圖3的圖示，對(duì)直流中間電壓檢測(cè)器11與控制部15的具體一例進(jìn)行了說(shuō)明，但如上所述，并不限于此例，也可以是例如圖4、圖5所示的例子(變形例)。下面，對(duì)該變形例進(jìn)行說(shuō)明。
[0093]圖4是直流中間電壓檢測(cè)器11的結(jié)構(gòu)例(變形例)。
[0094]圖5是變形例的控制部15的處理流程圖。
[0095]下面，首先說(shuō)明圖4，對(duì)圖4中與圖2大致相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并簡(jiǎn)化或省略其說(shuō)明。從而，如圖4所示，與圖2的不同之處在于對(duì)連接點(diǎn)(3)也設(shè)有開(kāi)關(guān)(SW)41。即，圖2中對(duì)連接點(diǎn)(2)設(shè)置了上述開(kāi)關(guān)(SW) 35，而在圖4中進(jìn)一步對(duì)連接點(diǎn)(3)也設(shè)置了開(kāi)關(guān)(SW) 41。
[0096]然后，基本上就是CPU42 (15)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)控制，使得其中一個(gè)開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。另外，CPU42基本上進(jìn)行與CPU37大致相同的處理，但這些開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)控制不同于CPU37，因此標(biāo)注不同的標(biāo)號(hào)(不是37，而是42)。
[0097]然后，CPU42例如執(zhí)行圖5所示的處理。
[0098]圖5的處理與圖3的處理一樣，按照固定的周期執(zhí)行。然后，在處理開(kāi)始時(shí)，因前一次進(jìn)行圖5的處理時(shí)的步驟S24的處理，上述開(kāi)關(guān)41處于導(dǎo)通狀態(tài)，上述開(kāi)關(guān)35處于斷開(kāi)狀態(tài)。接著，在該狀態(tài)下，與上述步驟SI I—樣，讀取A/D轉(zhuǎn)換器36的輸出(記為輸出電壓值#1)(步驟S21)。這里，與上述步驟Sll相同，讀取的是與上述連接點(diǎn)(3) - (4)之間的電壓相對(duì)應(yīng)的多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值。
[0099]然后，通過(guò)進(jìn)行上述2個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/斷開(kāi)切換的控制，使得上述開(kāi)關(guān)41處于斷開(kāi)狀態(tài)，上述開(kāi)關(guān)35變成導(dǎo)通狀態(tài)(步驟S22)。接著，在該狀態(tài)下，與上述步驟S13大致一樣，讀取A/D轉(zhuǎn)換器36的輸出(記為輸出電壓值#2)(步驟S23)。但與上述步驟S13不同，讀取的是與上述連接點(diǎn)(2) —(4)之間的電壓相對(duì)應(yīng)的多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值。
[0100]由此，圖2、圖3所不的例子和圖4、圖5所不的例子在基于分壓電路30上的任意2個(gè)2點(diǎn)間電壓進(jìn)行2次測(cè)定(讀取多電壓檢測(cè)電路的輸出電壓值)這一點(diǎn)上是相同的。另夕卜，第一次的測(cè)定也是相同的。即，無(wú)論是在那種情況下，第一次時(shí)，讀取的都是與上述2個(gè)2點(diǎn)間電壓中的一個(gè)2點(diǎn)間(連接點(diǎn)(3) — (4)之間)的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。不同之處在于第二次測(cè)定，在圖2、圖3的例子中，讀取的是與上述2個(gè)2點(diǎn)間電壓中的一個(gè)2點(diǎn)間電壓與另一個(gè)2點(diǎn)間電壓相加后的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。而在圖4、圖5的例子中，第二次測(cè)定讀取的是與上述另一個(gè)2點(diǎn)間(連接點(diǎn)⑵一(4)之間)的電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
[0101]無(wú)論是在哪種情況下，都基于第一次檢測(cè)結(jié)果與第二次檢測(cè)結(jié)果的比率或差分、以及預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值(規(guī)定范圍等)，來(lái)判定是否有異常。
[0102]本例中，變?yōu)檫M(jìn)行步驟S25的處理。該處理中，首先通過(guò)下式計(jì)算出檢測(cè)值比率: 檢測(cè)值比率=輸出電壓值#2/輸出電壓值#1
[0103]然后，通過(guò)判定該檢測(cè)值比率是否在上述規(guī)定范圍內(nèi)，來(lái)判定是否有故障。圖示的例子中的規(guī)定范圍不同于圖3，并沒(méi)有示出具體數(shù)值，而是記為“pi?p2”，但當(dāng)然將其設(shè)定為pi < p2且正常時(shí)的檢測(cè)值比率在規(guī)定范圍內(nèi)的數(shù)值。
[0104]然后，根據(jù)上述內(nèi)容，判定是否滿足“pi <檢測(cè)值比率<p2”的條件，在滿足該條件的情況下，視作為正常，在不滿足該條件的情況下，視作為故障。
[0105]在通過(guò)以上步驟S25的判定處理而判定為有故障(不滿足條件)的情況下(步驟S25:否)，執(zhí)行步驟S27的處理。步驟S27與步驟S17相同，這里不再說(shuō)明。
[0106]另一方面，在通過(guò)步驟S25的判定處理而判定為正常(滿足條件)的情況下(步驟S25:是)，執(zhí)行步驟S26的處理。步驟S26與步驟S16相同，這里不再說(shuō)明。
[0107]以上，參照?qǐng)D2?圖5，示出了本發(fā)明的一個(gè)例子和變形例等并進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于這些例子。例如，無(wú)論是圖2還是圖4，運(yùn)算放大器38的輸入側(cè)都與分壓電路30上的任意2個(gè)部位(2個(gè)2點(diǎn)間)連接，并且該2個(gè)2點(diǎn)間的區(qū)域的一部分重復(fù)。S卩，連接點(diǎn)
(3)- (4)之間被包含在連接點(diǎn)⑵一⑷之間。
[0108]這是因?yàn)?，?duì)于這2個(gè)2點(diǎn)間，與運(yùn)算放大器的正端子相連接的連接點(diǎn)是公共的(連接點(diǎn)(4))，從而對(duì)連接點(diǎn)(4)就無(wú)需設(shè)置開(kāi)關(guān)(并進(jìn)一步減少與正端子有關(guān)的連接點(diǎn))，因此有助于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，并不限于此例，也可以采用2個(gè)連接點(diǎn)經(jīng)由開(kāi)關(guān)與運(yùn)算放大器的正端子相連接的結(jié)構(gòu)。由此，不限于2個(gè)2點(diǎn)間的區(qū)域的一部分重復(fù)的結(jié)構(gòu)，也可以是2個(gè)2點(diǎn)間完全獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。
[0109]如上所述，可以考慮各種結(jié)構(gòu)，而不限于圖2?圖5的例子，但無(wú)論是在哪種結(jié)構(gòu)下，本例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以說(shuō)都具有例如下述結(jié)構(gòu)。
[0110]S卩，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括:從電源生成直流功率的整流器、基于該直流功率來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的逆變器、以及檢測(cè)出該整流器一逆變器之間的直流中間電壓的電壓值的電壓檢測(cè)裝置，該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有如下結(jié)構(gòu)。
[0111]上述電壓檢測(cè)裝置具有上述直流中間電壓檢測(cè)器11和控制裝置15(CPU37、42)等，并具有如下結(jié)構(gòu)。
?分壓電路30，該分壓電路30施加有直流中間電壓Edc，由多個(gè)電阻電路31串聯(lián)連接而成，其中，該電阻電路31由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成，利用該多個(gè)電阻電路31來(lái)對(duì)直流中間電壓Edc進(jìn)行分壓；
?多電壓檢測(cè)電路，該(由上述運(yùn)算放大器38、開(kāi)關(guān)35/41等構(gòu)成的)多電壓檢測(cè)電路連接至該分壓電路30上的任意多個(gè)部位，且能夠選擇性地輸出與該分壓電路30上的多個(gè)部位的電壓相對(duì)應(yīng)的多種電壓值；
上述“選擇性”由例如開(kāi)關(guān)35、開(kāi)關(guān)41等的導(dǎo)通/斷開(kāi)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
?異常判定部，該異常判定部基于從該多電壓檢測(cè)電路按照時(shí)間序列輸出的上述多種電壓值(例如上述輸出電壓值#1、輸出電壓值#2)、以及預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值(規(guī)定范圍等)，對(duì)該電壓檢測(cè)裝置(其直流中間電壓檢測(cè)器11)進(jìn)行異常判定；
上述“按照時(shí)間序列輸出”是指例如最先輸出上述輸出電壓值#1，然后輸出輸出電壓值#2等。
?直流中間電壓值檢測(cè)部，該直流中間電壓值檢測(cè)部在該異常判定部判定為正常的情況下，利用上述多種電壓值中的任一個(gè)電壓值來(lái)求出上述直流中間電壓值；
異常判定部、直流中間電壓值檢測(cè)部是在例如控制裝置15(CPU37、42)等中執(zhí)行的功倉(cāng)泛。
[0112]根據(jù)上述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠得到例如如下的效果。
[0113]S卩，根據(jù)本發(fā)明，在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就能立即檢測(cè)出用于檢測(cè)整流器一逆變器之間的電壓(直流中間電壓)的輸出電壓檢測(cè)電路的故障。尤其能夠立即檢測(cè)出所檢測(cè)到的輸出電壓值(直流中間電壓)低于實(shí)際值的故障狀態(tài)。由此，能夠防止以下情況，即:整流器因輸出電壓檢測(cè)電路故障而輸出較高的電壓，從而導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換元件(尤其是IGBT等)損壞等重大故障發(fā)生。另外，無(wú)需加倍設(shè)置電壓檢測(cè)電路而導(dǎo)致電路規(guī)模變大，從而利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就能檢測(cè)到故障。
[0114]由此，本發(fā)明涉及的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有將交流或直流的電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流器，并具有即使用來(lái)檢測(cè)對(duì)整流器的直流輸出電壓進(jìn)行控制用的直流中間電壓值的直流中間電壓檢測(cè)部發(fā)生了故障，也不會(huì)導(dǎo)致裝置發(fā)生重大故障的結(jié)構(gòu)。
[0115]另外，本發(fā)明中，為了檢測(cè)出直流中間電壓檢測(cè)部的故障，在直流中間電壓檢測(cè)部中通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)并聯(lián)電阻電路來(lái)構(gòu)成分壓電路。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，在每次讀取電壓檢測(cè)值時(shí)，都能確認(rèn)基于至少2處電壓分割點(diǎn)的電壓而得到的2種電壓值的比率或差分等，從而能夠檢測(cè)出分壓電路等的異常。
[0116]根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其電壓檢測(cè)裝置等，在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，即使用于檢測(cè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的整流器部的輸出電壓值的電壓檢測(cè)裝置發(fā)生了故障，也能利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)立即檢測(cè)出該故障，從而能夠防止元件損壞的情況發(fā)生。
【權(quán)利要求】
1.一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括:從電源生成直流功率的整流器、基于該直流功率來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的逆變器、以及檢測(cè)該整流器一逆變器之間的直流中間電壓的電壓值的電壓檢測(cè)裝置，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的特征在于， 所述電壓檢測(cè)裝置包括: 分壓電路，該分壓電路施加有所述直流中間電壓，由多個(gè)電阻電路串聯(lián)連接而成，并利用該多個(gè)電阻電路來(lái)對(duì)所述直流中間電壓進(jìn)行分壓，其中，所述電阻電路由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成； 多電壓檢測(cè)電路，該多電壓檢測(cè)電路連接至該分壓電路上的任意的多個(gè)部位，且能夠選擇性地輸出與該分壓電路上的多個(gè)部位的電壓相對(duì)應(yīng)的多種電壓值； 異常判定單元，該異常判定單元基于從該多電壓檢測(cè)電路按照時(shí)間序列輸出的所述多種電壓值、以及預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值，對(duì)該電壓檢測(cè)裝置進(jìn)行異常判定；以及 直流中間電壓值檢測(cè)單元，該直流中間電壓值檢測(cè)單元在該異常判定單元判定為正常的情況下，利用所述多種電壓值中的任一個(gè)電壓值來(lái)求出所述直流中間電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述異常判定單元求出所述多種電壓值的比率或差分，當(dāng)該比率或差分在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，判定為正常。
3.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述多種電壓值為2種輸出電壓值， 該2種輸出電壓值是與所述分壓電路上任意2點(diǎn)間的電壓值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值、以及與該任意2點(diǎn)間的電壓值加上其他的任意2點(diǎn)間的電壓值后得到的相加值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
4.如權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述多電壓檢測(cè)電路具有運(yùn)算放大器， 該運(yùn)算放大器的輸入側(cè)連接至所述分壓電路上的任意2點(diǎn)，還經(jīng)由開(kāi)關(guān)連接至其他的任意I點(diǎn)， 所述多電壓檢測(cè)電路輸出的所述2種電壓值是該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)的輸出電壓值、以及該開(kāi)關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的輸出電壓值。
5.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述多種電壓值為2種輸出電壓值， 該2種輸出電壓值是與所述分壓電路上任意2點(diǎn)間的電壓值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值、以及與所述分壓電路上其他的任意2點(diǎn)間的電壓值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
6.如權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述多電壓檢測(cè)電路具有運(yùn)算放大器， 該運(yùn)算放大器的輸入側(cè)經(jīng)由開(kāi)關(guān)連接至所述分壓電路上的任意2點(diǎn)，還經(jīng)由其他開(kāi)關(guān)連接至其他的任意2點(diǎn)， 通過(guò)對(duì)該各開(kāi)關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通/斷開(kāi)控制，使得從所述多電壓檢測(cè)電路按照時(shí)間序列先輸出與所述任意2點(diǎn)間的電壓值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值，然后輸出與所述其他的任意2點(diǎn)間的電壓值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。
7.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述電阻電路分別由2個(gè)電阻并聯(lián)連接而構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求4或6所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述多電壓檢測(cè)電路還具有對(duì)所述運(yùn)算放大器的輸出電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換電路， 所述異常判定單元判定為異常的場(chǎng)合有所述分壓電路上的所述各連接部位所涉及的所述電阻電路的電阻發(fā)生了短路或斷路的異常的場(chǎng)合，或者所述運(yùn)算放大器或所述A/D轉(zhuǎn)換電路中的某一個(gè)發(fā)生了任意異常的場(chǎng)合。
9.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 還具有異常時(shí)處理單元，該異常時(shí)處理單元在所述異常判定單元判定為異常時(shí)，通過(guò)控制所述整流器來(lái)停止生成所述直流電壓，或者向上級(jí)裝置通知發(fā)生了異常。
10.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 還具有整流器控制單元，該整流器控制單元基于由所述電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)出的所述直流中間電壓的電壓值，來(lái)控制所述整流器生成的直流電壓值。
11.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于， 所述整流器具有多個(gè)IGBT，來(lái)作為用于將基于所述負(fù)載的制動(dòng)而產(chǎn)生的再生功率返回至所述電源的結(jié)構(gòu)。
12.—種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電壓檢測(cè)裝置，該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括:從電源生成直流功率的整流器、基于該直流功率來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的逆變器、以及檢測(cè)出該整流器一逆變器之間的直流中間電壓的電壓值的電壓檢測(cè)裝置，所述電壓檢測(cè)裝置的特征在于，包括: 分壓電路，該分壓電路施加有所述直流中間電壓，由多個(gè)電阻電路串聯(lián)連接而成，并利用該多個(gè)電阻電路來(lái)對(duì)所述直流中間電壓進(jìn)行分壓，其中，所述電阻電路由多個(gè)電阻并聯(lián)連接而成； 多電壓檢測(cè)電路，該多電壓檢測(cè)電路連接至該分壓電路上的任意的多個(gè)部位，且能夠選擇性地輸出與該分壓電路上的多個(gè)部位的電壓相對(duì)應(yīng)的多種電壓值； 異常判定單元，該異常判定單元基于從該多電壓檢測(cè)電路按照時(shí)間序列輸出的所述多種電壓值、以及預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值，對(duì)該電壓檢測(cè)裝置進(jìn)行異常判定；以及 直流中間電壓值檢測(cè)單元，該直流中間電壓值檢測(cè)單元在該異常判定單元判定為正常的情況下，利用所述多種電壓值中的任一個(gè)電壓值來(lái)求出所述直流中間電壓值。
【文檔編號(hào)】H02M7/12GK104170234SQ201380013211
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】美根宏則 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社