電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置W及電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻檢測(cè)方法，尤其設(shè)及一種 具備去除了流經(jīng)逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)元件的泄漏電流的影響的準(zhǔn)確的電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻 測(cè)定功能W及絕緣劣化檢測(cè)功能的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置W及電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[000引當(dāng)前，已知具有如下功能的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置；將DC鏈路部的平滑用電容器中充電 的電壓施加到電動(dòng)機(jī)線圈（coil)與大地之間來檢測(cè)電動(dòng)機(jī)線圈的絕緣劣化（例如，日本國(guó) 專利公報(bào)JP-B-4554501)。在現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，通過開關(guān)切斷交流電源后，將與逆 變器連接的直流電源值C鏈路部）的平滑用電容器中充電的電壓施加給電動(dòng)機(jī)線圈與大地 之間來測(cè)定流過電動(dòng)機(jī)線圈與大地之間的泄漏電流，由此檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的絕緣劣化。
[0003] 此外，已知一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其是具備驅(qū)動(dòng)多個(gè)電動(dòng)機(jī)的多個(gè)逆變器部的電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，并且，對(duì)每個(gè)電動(dòng)機(jī)使用共通的變換器部的一個(gè)電壓檢測(cè)部和各逆變器部 的多個(gè)電流檢測(cè)部，在相同時(shí)刻同時(shí)檢測(cè)電壓和電流，對(duì)每個(gè)電動(dòng)機(jī)算出絕緣電阻（例如， 日本國(guó)專利公報(bào)JP-B-4565036。W下，稱為"專利文獻(xiàn)2")。
[0004] 上述的現(xiàn)有技術(shù)都將逆變器中原本具備的平滑用電容器中充電的高電壓作為測(cè) 定用電源來使用。因此，該方式的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要另設(shè)用于測(cè)定的專用電源從而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，并且，由于得到高的測(cè)定電壓從而得到精度良好的測(cè)定結(jié)果。
[0005] 為了高精度地測(cè)定較高的絕緣電阻值，提高施加電壓來增大測(cè)定電流值是有利 的。該一點(diǎn)也可W從被稱為絕緣電阻計(jì)或兆歐計(jì)的用于測(cè)定絕緣電阻的測(cè)定器多數(shù)設(shè)定了 250 [V]、500 [V]、1000 [V]該樣的較高測(cè)定電壓而明確。
[0006] 圖1表示使用在專利文獻(xiàn)2中公開的現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的一例。
[0007] 使用現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置1000的電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻的測(cè)定順序如W下所示。 首先，將包括半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056W及與它們反并聯(lián)連接的二極管l〇51d~1056d 的逆變器1005的半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056全部設(shè)為斷開的狀態(tài)，斷開第一開關(guān)（1001) 來從整流電路1003切斷交流電源1002。接著，接通第二開關(guān)（1009)和第=開關(guān)（1010)將 DC鏈路部1004的平滑用電容器1041的正側(cè)端子1042與大地連接。其結(jié)果，將DC鏈路部 1004的電容器1041的充電電壓施加到電動(dòng)機(jī)1006的線圈1061~1063與大地之間。此 時(shí)，通過設(shè)置在電動(dòng)機(jī)線圈1062與DC鏈路部1004的電容器1041的負(fù)側(cè)端子1043之間的 電流測(cè)定電路1007來測(cè)定流過由電容器1041、電動(dòng)機(jī)線圈（例如1062)、大地形成的虛線 (參照?qǐng)D1)表示的閉合電路的電流。與此同時(shí)，此時(shí)的DC鏈路部1004的電容器1041的端 子間電壓也通過與DC鏈路部1004并聯(lián)連接的電壓測(cè)定電路1008使用檢測(cè)電阻1081W及 分壓電阻1082來進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)通過W上測(cè)定所得到的電壓值和電流值，求出電動(dòng)機(jī)1006 與大地之間的絕緣電阻值。
[000引圖2示出了與現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置相關(guān)的圖1的結(jié)構(gòu)中的、表示絕緣電阻測(cè)定 時(shí)的閉合電路與半導(dǎo)體開關(guān)元件的連接關(guān)系的等效電路。在測(cè)定時(shí)第一開關(guān)（1001)為斷 開狀態(tài)，因此交流電源1002被切斷。此外，第二開關(guān)（1009)和第=開關(guān)（1010)為接通狀 態(tài)，因此DC鏈路部1004的正側(cè)端子1042與大地連接，電流測(cè)定電路1007與DC鏈路部1004 的負(fù)側(cè)端子1043連接。RU_weT表示斷開逆變器上臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件1051、1053、1055時(shí) 的等效絕緣電阻值，RD_kbt表示斷開下臂的半導(dǎo)體開關(guān)元件1052、1054、1056時(shí)的等效絕緣 電阻值，Rm表示測(cè)定對(duì)象即電動(dòng)機(jī)的線圈與大地之間的絕緣電阻值，RC表示用一個(gè)電阻器 表示電流測(cè)定電路1007的分壓電阻1072與電流檢測(cè)電阻1071的串聯(lián)連接的電阻值。
[0009] 在現(xiàn)有技術(shù)中，作為測(cè)定用電源使用在平滑用電容器1041中充電的高電壓，因此 產(chǎn)生流經(jīng)逆變器1005的斷開狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056的泄漏電流，其與測(cè)定電 流重疊，因此具有尤其在半導(dǎo)體開關(guān)元件的泄漏電流增加的高溫時(shí)測(cè)定精度下降的問題。
[0010] 在上述中，"流經(jīng)斷開狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件的泄漏電流"在IGBT的例子中是指在 IGBT斷開的狀態(tài)下，從集電極向發(fā)射極流過的泄漏電流。
[0011] 該斷開時(shí)的泄漏電流，在IGBT中規(guī)定為通過記號(hào)ICCS表示的電特性，稱為"集電 極-發(fā)射極間泄漏電流"。將集電極-發(fā)射極間泄漏電流（ICES)規(guī)定為：在短路柵極-發(fā) 射極間的狀態(tài)，即完全斷開IGBT的狀態(tài)下，向集電極-發(fā)射極間施加指定的電壓（通常為 最大額定電壓）時(shí)，從集電極向發(fā)射極流過的泄漏電流。
[001引該IGBT的集電極-發(fā)射極間泄漏電流（ICES)具有較強(qiáng)的溫度依存性，泄漏電流Ias具有當(dāng)溫度上升時(shí)W指數(shù)函數(shù)方式增大的特性。
[0013] 此外，像該樣伴隨溫度的上升，斷開時(shí)的泄漏電流增加的特性并不限于IGBT，已知 在MOS-陽T等其他半導(dǎo)體開關(guān)元件中也觀察到同樣的特性。例如，如果是MOS-陽T，則作為 斷開時(shí)的漏極-源極間的泄漏電流，規(guī)定為通過記號(hào)IDSS表示的電特性。
[0014] 一般在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用逆變器用途的IGBT中，高溫時(shí)的泄漏電流lees的增大被視為 問題，主要是從損失增加的觀點(diǎn)出發(fā)。然而，作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，即使泄漏電流Ices是損 失方面不成為問題的數(shù)十[為問題水平，在現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻測(cè)定中也成為使 測(cè)定精度下降的原因。
[0015] 具體而言，由圖2可知，現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)在于，與本來要測(cè)定的通過電動(dòng)機(jī) 1〇〇6(參照?qǐng)D1)與大地間的絕緣電阻Rm流動(dòng)的電流（參照?qǐng)D2的通過虛線箭頭表示的電 流I)重疊，流經(jīng)斷開狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056的泄漏電流的一部分直接流入到 電流測(cè)定電路1007中（參照?qǐng)D2的通過點(diǎn)劃線的箭頭表示的luAK)，因此流經(jīng)半導(dǎo)體開關(guān) 元件1051~1056的泄漏電流成為直接產(chǎn)生測(cè)定誤差的原因。
[0016] 另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，若經(jīng)由半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056流過的電流與測(cè)定電流 相比足夠小到可W忽視的程度，則電動(dòng)機(jī)1006的絕緣電阻測(cè)定的測(cè)定精度也不會(huì)下降到 實(shí)際上成為問題的程度。
[0017] 如W下方式考慮斷開時(shí)的半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056的等效絕緣電阻值是否 會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻測(cè)定的測(cè)定精度產(chǎn)生影響的基準(zhǔn)。目P，若斷開時(shí)的半導(dǎo)體開關(guān)元件 1051~1056的等效絕緣電阻值與測(cè)定對(duì)象即電動(dòng)機(jī)1006的絕緣電阻值相比是足夠大的 值，則認(rèn)為不會(huì)產(chǎn)生成為問題的程度的影響。然而，半導(dǎo)體開關(guān)元件1051~1056的等效絕 緣電阻值與測(cè)定對(duì)象即電動(dòng)機(jī)1006的絕緣電阻值相等或在其W下時(shí)，實(shí)際上精度較高的 絕緣電阻測(cè)定較難。從圖2的等效電路中也可明確該一點(diǎn)。
[0018] 圖3是表示斷開工業(yè)用的逆變器所使用的典型的耐壓1200[V]的IGBT時(shí)的泄漏 電流即集電極-發(fā)射極間泄漏電流IcEs[yA]與接合溫度Tj.[°C]的關(guān)系（溫度依存性）的 圖表。
[0019] 圖3是假設(shè)在立相逆變器中使用IGBT的情況，測(cè)定通過將上臂的立個(gè)IGBT的集 電極與發(fā)射極彼此連接的并聯(lián)連接所測(cè)定的泄漏電流的圖表。同樣地，并聯(lián)連接下臂的= 個(gè)IGBT來測(cè)定出