本发明涉及一种具备短路故障检测功能的变换装置以及变换装置的短路故障检测方法。
背景技术：
作为通过电动机驱动装置驱动电动机的方法，一般知道有通过变换器将从主电源输入的交流电压转换为直流电压并通过逆变器将其转换为交流电压后驱动电动机的方法。另外，通常为了将从变换器输出的直流电压平滑化而设置dc链路电容器。这里，在主电路和dc链路电容器中产生异常的状态下，如果从主电源赋予交流电力，则可能会对电动机驱动装置造成损伤。例如，如果在dc链路电容器发生断路的状态下接通主电源，则会有因为变换器中流过大电流而电动机驱动装置产生破损的危险性。因此在将来自主电源的交流电力赋予变换器之前，检测有无dc链路电容器的短路是重要的。
这之前报告了具备dc链路部异常检测功能的电动机驱动装置(例如日本特开2014-217085号公报)。现有的电动机驱动装置具有：变换部，其将从主电源输入的交流电压转换为直流电压；dc链路部，其将从变换器输出的直流电压进行整流；逆变部，其将通过dc链路部进行整流的直流电压转换为用于通过半导体开关元件驱动电动机的交流电压；电压施加部，其与主电源独立地设置，将电压施加给dc链路部；电压检测部，其检测通过电压施加部施加电压后的dc链路部的电压；以及异常判定部，其根据经过由电压检测部检测出的电压的预定时间测量到的值以及电压的时间变化率，判定dc链路部有无异常。
技术实现要素：
但是，现有的电动机驱动装置需要设置与电源独立的电压施加部，有难以通过简单的结构检测变换装置的主电路有无异常的问题。
本公开的实施例的变换装置具备：变换器，其将从电源提供的交流电压转换为直流电压并输出；dc链路电容器，其与变换器的输出侧连接；电压检测部，其检测dc链路电容器的电压；开关部，其将电源和变换器连接或分离；开关操作部，其监视包括变换装置以及与变换装置连接的逆变装置的电动机驱动装置的异常，对开关部通知指令；电源监视部，其检测输入到变换器的电压，并监视电源与变换器之间的连接状态；阈值设定部，其设定用于判定有无短路故障的阈值；以及短路故障检测部，其在通过开关部使电源刚从变换器分离之后的dc链路电容器的电压为阈值以下时，判定为产生了短路故障。
本公开的实施例的变换装置的短路故障检测方法，该变换装置具备：变换器，其将从电源提供的交流电压转换为直流电压并输出；dc链路电容器，其与变换器的直流输出侧连接；电压检测部，其检测dc链路电容器的电压；开关部，其控制从电源向变换器的交流电压的供给；以及开关操作部，其监视包括变换装置以及与变换装置连接的逆变装置的电动机驱动装置的异常，对开关部通知指令，在该方法中，电动机驱动装置在动作过程中产生任意的异常，开关部通过开关操作部成为打开状态而使电源从变换器分离，检测电源刚从变换器分离之后的dc链路电容器的电压，检测出的dc链路电容器的电压在阈值以下时，判定为之前发生的异常起因于主电路的短路故障。
附图说明
通过说明与附图关联的以下的实施方式，能够进一步明确本发明的目的、特征以及优点。在相同的附图中：
图1是实施例的变换装置的结构图。
图2是用于说明实施例的变换装置的短路故障检方法的短路故障检测步骤的流程图。
图3是表示变换装置的主电路正常时的dc链路电容器的电压的时间变化的图表。
图4是表示变换装置的主电路发生短路故障时的dc链路电容器的电压的时间变化的图表。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明具备短路故障检测功能的变换装置以及变换装置的短路故障检测方法。但是，本发明的技术范围不限于这些实施方式，包括专利请求所记载的发明及其等价物。
首先，说明具备本公开实施例的短路故障检测功能的变换装置。图1表示实施例的变换装置的结构图。实施例的变换装置101具备变换器1、dc链路电容器2、电压检测部3、开关部4、开关操作部5、电源监视部6、阈值设定部7以及短路故障检测部8。
变换器1将从电源10提供的交流电压转换为直流电压并输出。变换器1例如能够设为由6个二极管构成的三相全波整流电路。
dc链路电容器2与变换器1的输出侧连接。dc链路电容器2将从变换器1输出的直流电压平滑化。
电压检测部3检测dc链路电容器2的电压。电压检测部3检测出的dc链路电容器2的电压被输出给短路故障检测部8。
开关部4将电源10与变换器1连接或分离。这里，开关部4具备与三相交流电源即电源10的各相对应的3个开关。另外，图1表示了作为电源10而使用了三相交流电源的例子，但是，电源不限于三相交流电源，也可以是单相交流电源。
开关操作部5把握包括变换装置以及与变换装置连接的逆变装置的电动机驱动装置的状态，在这些状态产生异常的情况下将指令迅速地发送给开关部4使开关部设为打开状态。
电源监视部6检测被输入到变换器1的电压，监视电源10与变换器1的连接状态。电源监视部6将开关部4的状态通知给短路故障检测部8。开关部4中能够使用电磁接触器等。
通过开关操作部5的指令，开关部4成为关闭的状态(关闭状态)，从而电源10与变换器1连接，交流电压被提供给变换器1。此时，变换器1将交流电压转换为直流电压，对dc链路电容器2施加直流电压，在进行充电后，电动机驱动装置成为可工作的状态。
另一方面，通过开关操作部5的指令开关部4成为打开的状态(打开状态)，从而变换器1从电源10分离。
阈值设定部7设定用于判定有无短路故障的阈值vth。阈值vth能够设为dc链路电容器2为正常时检测出的dc链路电容器2电压与变换装置的主电路产生短路故障时检测出的dc链路电容器电压之间的电压。因此，阈值vth依存于变换器1的输出电压的大小。阈值设定部7根据从外部输入的信号能够改写阈值vth。通过阈值的改写，会有能够进行符合使用条件的故障检测的优点。
短路故障检测部8在通过开关操作部5的指令将电源10与变换器1刚分离之后的dc链路电容器2的电压为阈值vth以下时，判定变换装置产生短路故障。短路故障检测部8在检测出短路故障时，可以通过灯或警报信号等通知产生了异常。这样工作人员能够识别出产生了异常，能够防止对变换装置再次接通电源，并防止电源的再次接通造成的2次伤害于未然。
也可以在变换器1的输出侧设置缓冲电路9。通过设置缓冲电路9，能够吸收在切断开关部4时产生的过度高电压。
接着，说明使用了实施例的变换装置的短路故障检测方法。图2是用于说明实施例的变换装置的短路故障检方法的短路故障检测步骤的流程图。首先，在步骤s101中，开关操作部5指令关闭开关部4而使变换器1和电源10连接。其结果为从电源10提供给变换器1的交流电压被转换为直流电压并输出给dc链路电容器2。
接着，在步骤s102中，对dc链路电容器2进行充电，电动机驱动装置成为可工作的状态。
接着，在步骤s103中，开关操作部5监视在包括变换装置以及与变换装置连接的逆变装置的电动机驱动装置中是否产生异常。如果开关操作部5检测出了异常，则输出指令使开关部4为打开状态。
接着，在步骤s104中，通过开关操作部5的指令，开关部4成为打开状态，电源10与变换器1分离。如果分离则电压检测部3检测电源10从变换器1刚分离后的dc链路电容器2的电压vdc。电源监视部6向短路故障检测部8通知开关部4已成为打开状态，短路故障检测部8在接收到该通知后从电压检测部3接收dc链路电容器2的电压vdc的检测结果。
接着，在步骤s105中，短路故障检测部8判定dc链路电容器2的电压vdc是否比阈值vth小。图3是表示变换装置的主电路正常时的dc链路电容器的电压随时间变化的图表。在时刻t1，开关操作部5检测出电动机驱动装置的任意的异常，进行控制使开关部4成为打开状态而使电源10从变换器1分离。当变换装置的主电路正常时，电动机驱动装置正常地动作直到时刻t1为止且dc链路电容器2的电压vdc为v1。在时刻t1电源10从变换器1分离，从dc链路电容器2开始放电，vdc缓慢地减少。在开关部4成为打开状态的时刻t1之后即时刻t2，dc链路电容器2中还贮存有电荷，一般以几秒单位dc链路电容器2的电压vdc几乎没有变化。在时刻t2如果短路故障检测部8从电压检测部3接收到电压vdc的值，则此时的电压v2成为比v1略小但比阈值vth大的值。因此判断为dc链路电容器2的电压vdc为阈值vth以上，在步骤s106中，短路故障检测部8判定之前产生的异常不是变换装置101的主电路的短路故障引起的，而至少主电路是正常的。
接着，说明变换装置的主电路发生短路故障的情况。图4表示变换装置的主电路发生短路故障时dc链路电容器的电压随时间的变化。在达到时刻t0为止电动机驱动装置正常动作，且dc链路电容器2的电压vdc与正常时同样为电压v1。在时刻t0当变换装置101的主电路发生短路故障时，通过低阻抗连接dc链路电容器2的两端，dc链路电容器2内的电荷急剧减少，dc链路电容器2的电压vdc急剧下降。这里，如图4所示，在短路故障后vdc下降到v3。这里，电压v3几乎为0[v]。之后，在时刻t1开关操作部5检测出电动机驱动装置的任意的异常，进行控制使得开关部4成为打开状态而使电源10从变换器1分离。如果电源10从变换器1分离，且在时刻t2短路故障检测部8接收到电压vdc的值，则此时的电压与电压v3相等，成为比阈值vth小的值。因此判断为dc链路电容器2的电压vdc不满阈值vth，在步骤s107中，短路故障检测部8判定之前产生的异常是变换装置101的主电路的短路故障引起的异常。这样，在本实施例的短路检测方法中，电源刚被切离之后的电容器电压急剧下降且为判定的阈值以下，从而判定在变换装置的主电路中产生了短路故障。
在以上的说明中，说明了变换装置的主电路中dc链路电容器产生了短路故障时的例子，但是即使是变换器或缓冲电路产生短路故障的情况也同样能够检测出短路故障。
根据本公开实施例的变换装置以及变换装置的短路故障检测方法，能够通过简单的结构检测出变换装置的主电路有无异常。