用于检查功率转换器的方法和检查设备的制作方法

专利名称：用于检查功率转换器的方法和检查设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检查功率转换器的方法和一种检查设备，其中功率转换器用 于驱动电机。
背景技术：
已知一种用于转换从外部电源供应的功率并且向电机输出驱动功率的功率转换 器。在检查这一类功率转换器是否为良好产品的情况下，常规的是实际地连接和操控电机 以实现检查。另外在一些情况下为了不使用电机实现检查，将待作为电机的相同电负载的 加载设备连接到功率转换器的输出侧，并且将模拟外部电源的 模拟功率设备连接到功率转 换器的输入侧(例如见JP-A-2005-160282)。功率转换器向电机输出的电流和电压根据电机所需驱动条件(输出转矩或者旋 转速度)而具有各种值。因此在功率转换器的检查中，实现与各驱动条件相对应的输出以 判决质量从而检查是否可以进行与电机的各种驱动条件相对应的输出。出于这一原因，存 在检查需要长时间并且工作负担大的问题。

发明内容
因此，本发明的目的在于快速检查用于转换从外部电源供应的功率并且向电机输 出转换的功率的功率转换器的质量。为了解决该问题，根据本发明的第一方面，提供一种用于检查功率转换器的方法， 该功率转换器通过多个元件来转换从外部电源供应的功率并且向电机输出转换的功率，该方法包括活跃区域计算步骤，在电机连接到功率转换器的状态下根据用于限定电机中的输 出转矩和旋转速度的驱动条件来切换功率转换器中的各元件的导通状态，以操作元件以便 基于在操作中的一个电角度周期内在待检查的元件中流动的相电流和在待检查元件的端 子之间的电压来获得待检查的元件的活跃区域；驱动条件设置步骤，设置与在活跃区域计算步骤获得的待检查的元件的活跃区域 相对应的用于检查的驱动条件；检查步骤，在检查负载连接到功率转换器的状态下根据在驱动条件设置步骤设置 的用于检查的驱动条件来切换待检查的元件的导通状态；以及输出值计算步骤，基于在检查步骤的在待检查的元件中的相电流和在待检查的元 件的端子之间的电压来获得接通时间与相电流值的相关性。根据该方法，在检查负载连接到功率转换器的状态下根据与待检查的元件的整个活跃区域相对应的用于检查的驱动条件来切换元件的导通状态并且检测流向待检查的元 件的相电流和在元件的端子之间的电压。由此检查功率转换器的元件。因此，有可能通过 使用用于检查的单个驱动条件来快速检查元件的质量。另外，有可能在与向电机输出功率 的情况基本上等同的操作环境中实现检查而不使用电机。因而可以减少成本。另外，在设 置用于检查的驱动条件的情况下，当根据用于实际驱动电机的多个驱动条件来切换功率转 换器中的元件的导通状态并且由此操作元件时根据流向待检查的元件的相电流和在元件 的端子之间的电压来获得待检查的元件的活跃区域，并且将用于检查的驱动条件设置成包 括活跃区域。因此，有可能准确地判决待检查的元件在整个活跃区域中的质量。另外，根据本发明的第二方面，提供一种连接到功率转换器的检查设备，该功率转 换器通过多个元件来转换从外部电源供应的功率并且向电机输出转换的功率，该检查设备包括导通控制器，根据用于限定电机的输出转矩和旋转速度的驱动条件来切换功率转 换器中的各元件的导通状态并且在检查负载连接到功率转换器的状态下根据用于检查的 驱动条件来切换功率转换器中的待检查的元件的导通状态；检测器，用于检测在待检查的元件中流动的相电流和在待检查的元件的端子之间 的电压；以及输出值计算器，用于在导通控制器根据用于检查的驱动条件进行控制之时基于由 检测器检测的电流和电压来获得待检查的元件的接通时间与相电流值的相关性，其中用于 检查的驱动条件根据待检查的元件的活跃区域任意可编程。此外，用于检查的驱动条件对应于待检查的元件的整个活跃区域。根据该结构，通过根据待检查的元件的活跃区域任意可编程的或根据与待检查的 元件的整个活跃区域相对应的用于检查的驱动条件来切换元件的导通状态并且检测流向 待检查的元件的相电流和在元件的端子之间的电压来检查功率转换器的元件。因此，有可 能通过使用用于检查的单个驱动条件来快速检查元件的质量。根据本发明的第三方面，提供一种如第二方面中的检查设备，其中用于检查的驱动条件被设置成包括在导通控制器根据用于驱动电机的多个驱动 条件来切换功率转换器中的各元件的导通状态以操作元件的情况下，根据在一个电角度周 期内在待检查的元件中流动的相电流和在待检查的元件之间的电压而获得的待检查的元 件的活跃区域。在这一情况下，在根据用于实际驱动电机的驱动条件来切换功率转换器中的元件 的导通状态并且因此操作元件时根据流向待检查的元件的相电流和在元件的端子之间的 电压来获得待检查的元件的活跃区域，并且通过使用确定为包括活跃区域的用于检查的驱 动条件来实现检查。因此，有可能根据用于检查的单个驱动条件来更准确地判决待检查的 元件在整个活跃区域中的质量。待检查的元件的活跃区域包括在导通控制器通过使用多个驱动条件来操作功率 转换器的情况下根据流向元件的相电流和在元件的端子之间的电压而获得的待检查的元 件的接通时间与相电流值的所有相关性，并且可以设置为被定义为相对应于元件的接通时 间的相电流值。在这一情况下，根据流向元件的相电流和在元件的端子之间的电压来获得 元件的接通时间与相电流值的相关性，并且基于该相关性来限定活跃区域。因此，有可能准确地获得作为与驱动条件相对应的元件的活跃区域之和的所有活跃区域。因此，有可能通 过使用活跃区域来恰当设置用于检查的驱动条件。因而，有可能实现更准确的检查。另外，检查负载可以具有包括电机的定子而不是电机的结构。在这一情况下，有可 能通过使用仅包括电机的定子的检查负载来实现检查而不实际操作电机。因此，有可能减 轻检查中的工作负担并且减少成本。此外，有可能在与向电机输出功率的情况基本上等同 的操作环境中检查功率转换器而不使用电机。根据本发明的第四方面，提供如第二方面中的检查设备，其中由输出值计算器获得的在待检查的元件的接通时间与相电流值之间的相关性被 输出为可视信息。在这一情况下，有可能在检查中输出待检查的元件的操作状态以便易于理解并且 直观理解待检查的功率转换器的状态。另外，通过可视化元件的接通时间与相电流值的相关 性，有可能易于发现难以通过简单地监视流向元件的电流的值和电压值来发现的操作故障。根据本发明的第五方面，提供如第二方面中的检查设备，其中导通控制器切换待检查的元件的导通状态，从而在待检查的元件中流动的相电流 根据用于检查的驱动条件从零持续地增加。在这一情况下，通过以相电流的电流值根据用于检查的驱动条件从零持续地增加 这样的方式来切换待检查的元件的导通状态，有可能实现检查而没有待检查的元件的整个 活跃区域中的遗漏。根据本发明的第六方面，提供如第二方面中的检查设备，其中导通控制器切换待检查的元件的导通状态，从而在待检查的元件中流动的相电流 与待检查的元件的相电压之间的相位差为η/2。在这一情况下，有可能通过将相电流与相电压之间的相位差设置成π /2来不同 地改变元件的接通时间。因此，有可能根据用于检查的驱动条件来可靠地实现检查。根据本发明，通过根据与待检查的元件的整个活跃区域相对应的用于检查的驱动 条件来切换元件的导通状态并且检测流向待检测的元件的相电流和在元件的端子之间的 电压来检查功率转换器的元件。因此，有可能通过使用用于检查的单个驱动条件来快速检 查元件的质量。然而根据本发明，有可能根据用于检查的单个驱动条件来更准确地判决待检查的 元件在整个活跃区域中的质量。根据本发明，通过对元件的接通时间与相电流值的相关性实现可视化，有可能容 易发现难以仅从流向元件的电流和电压中发现的操作故障。根据本发明，通过以相电流的电流值根据用于检查的驱动条件从零持续地增加这 样的方式切换待检查的元件的导通状态，有可能实现检查而没有待检查的元件的整个活跃 区域中的遗漏。根据本发明，有可能通过将相电流与相电压之间的相位差设置成π/2来不同地 改变元件的接通时间。因此，有可能根据用于检查的驱动条件来可靠地实现检查。


现在将参照附图描述一种实施本发明各种特征的主要架构。提供以下附图和关联描述以说明本发明的实施例而不限制本发明的范围。图1是示出了根据一个实施例的逆变器电路的结构的电路图；图2是示出了流向逆变器电路的相电流的图表；图3A至图3D是示出了在驱动电机时逆变器电路中的各元件的切换状态的图；图4是其中对在电机的驱动操作中流向元件的相电流的值与脉冲宽度的对应性 进行绘制的图表；图5是示出了用于根据电流值和电压值来获得元件的切换状态的操作的流程图；图6是示出了用于获得流向元件的相电流的值与脉冲宽度的对应性的操作的流 程图；图7是其中对在多个驱动条件下在电机的驱动操作中流向元件的相电流的值与 脉冲宽度的对应性进行绘制的图表；图8是示出了根据相电流值与脉冲宽度的对应性来获得活跃区域这一状态的图 表；图9是示出了基于活跃区域来确定的检查条件的示例的图表；图10是示出了在其中通过应用本发明来检查逆变器电路的情况下的结构的电路 图；图11是示出了相电流在检查中的改变的图表；图12是示出了待检查的各元件的切换状态的图表；并且图13是示出了其中可视地输出检查结果的示例的图表。
具体实施例方式下文将参照附图描述根据本发明的各种实施例。一般而言，根据本发明的一个实 施例，一种信息处理装置和一种控制方法可以在操作员离开时自动执行预定程序。下文将参照附图描述根据本发明的一个实施例。图1是示出了根据本发明实施例的逆变器电路100的结构的电路图。另外，图2 是示出了从逆变器电路100向电机5输出的输出电流的图表，其中纵坐标轴表示电流值而 横坐标轴表示时间流逝。待作为DC电压源的电压源2 (外部电源)连接到高电压侧输入端子131和低电压 侧输入端子132，并且用作负载的三相AC电机5连接到逆变器电路100中的输出侧。逆变 器电路100是用于通过使用六个切换元件将从电压源2供应的DC电压转换成三相AC电压 并且从U相输出端子141、V相输出端子142和W相输出端子143向三相AC电机5输出三 相AC电压的三相输出逆变器电路。逆变器电路100输出如图2中所示已经相移120°的U 相、V相和W相AC电流。图1中的逆变器电路100包括用作切换元件的六个IGBT 101至106。栅极驱动 (⑶)衬底3连接到IGBT 101至106的栅极端子，并且⑶衬底3可以向各IGBT 101至106 供应栅极电压。接通/关断将向IGBT 101至106供应的栅极电压以切换IGBT 101至106。检查E⑶4是检查计算机，该计算机具有未示出的CPU、RAM和ROM，并且在该计算 机中CPU执行ROM中存储的程序以控制GD衬底3，由此实现针对逆变器电路100中的各元 件的切换。检查E⑶4通过⑶衬底3控制IGBT 101至106的接通和关断时间比，由此实现电机5的PWM(脉宽调制)控制。将至少包括电机5的旋转速度和输出转矩的信息作为 用于操作电机5的驱动条件输入到检查ECU 4中或者对其进行预设。检查ECU 4以电机5 中的旋转速度和输出转矩与驱动条件重合这样的方式实现PWM控制。检查E⑶4与⑶衬底3 —起作为根据本发明的检查设备来工作。在这一情况下， 检查E⑶4等效于操控控制器和输出值计算器。逆变器电路100的IGBT 101连接于高电压侧输入端子131与U相输出端子141 之间，而IGBT 102连接于U相输出端子141与低电压侧输入端子132之间，并且通过IGBT 101和102输出U相电流。另外，IGBT 103连接于高电压侧输入端子131与V相输出端子 142之间，而IGBT 104连接于V相输出端子142与低电压侧输入端子132之间，并且通过 IGBT 103和104输出V相电流。IGBT 105连接于高电压侧输入端子131与W相输出端子 143之间，而IGBT 106连接于W相输出端子143与低电压侧输入端子132之间，并且通过 IGBT 105和106向电机5输出W相电流。续流二极管(下文将称为FWD) 111至116分别连接于IGBT101至106中的集电极 与发射极之间。电流通过每个FWD 111至116在IGBT关断之时从IGBT中的发射极侧流向 集电极侧。FWD 111至116与IGBT 101至106 —起作为根据本发明的元件来工作。另外，平滑电容器121连接于高电压侧输入端子131与低电压侧输入端子132之 间，这些端子连接到电压源2。检查E⑶4可以从四个组合中选择和获取可选值，这些组合包括集电极与发射极 之间的电压和HI臂中的相电流、集电极与发射极之间的电压和LO臂中的相电流、栅极与发 射极之间的电压和HI臂中的相电流以及栅极与发射极之间的电压和LO臂中的相电流。图 1示出了其中获取集电极与发射极之间的电压和HI臂中的相电流的情况下的电路结构作 为示例。利用图1中所示结构，电压检测器11连接于IGBT 105中的集电极与发射极之间， 并且电流检测器12连接于W相输出端子143与电机5之间。电压检测器11检测跨过IGBT 105和FWD 115生成的电压值，并且电流检测器12检测W相输出端子143与电机5之间流 动的相电流值。电压检测器11和电流检测器12连接到检查E⑶4，并且检测的值由检查E⑶ 4获取。电压检测器11和电流检测器12等效于根据本申请的检测器。除了图1中所示结构之外，也有可能在逆变器电路100的其它部分中提供电压检 测器11和电流检测器12，由此获取IGBT 105中的栅极与发射极之间的电压以及相电流或 者获取IGBT 101至104和106中的集电极与发射极之间的电压以及相电流或者栅极与发 射极之间的电压以及相电流。具体而言，也有可能提供用于检测IGBT101至104中的集电 极与发射极之间的电压或者栅极与发射极之间的电压的电压检测器11并且在U相输出端 子141与电机5之间以及在V相输出端子142与电机5之间提供电流检测器12。电压检测 器11和电流检测器12连接到检查E⑶4。在该实施例中，通过控制检查单元4来检查构成逆变器电路100的各元件。首先将对将在设置检查条件之前完成的步骤给出描述。图3A至图3D是示出了在电机5的驱动操作中切换IGBT 101至106的状态的图， 这些示了用于输出W相电流的IGBT 105和106的切换状态作为示例。也以相同方式操 作用于输出U相电流的IGBT 101和102、FWD 111和112以及用于输出V相电流的IGBT103
8和 104 以及 FWD 113 和 114。图3A和图3B示出了相电流从逆变器电路100流向电机5的状态，而图3C和图3D 示出了电流从电机5流向逆变器电路100的状态。在图3A和图3B中所示状态下，从逆变器电路100流向电机5的W相电流大于零。 如图3A和图3B中所示，相电流在HI臂的IGBT105接通之时从IGBT 105流向电机5，并且W 相电流在IGBT 105关断之时经由与LO臂的IGBT 106连接的FWD 116流向电机5。另一方 面，如图3C和图3D中所示，相电流在LO臂的IGBT 106接通之时从电机5流向IGBT 106， 并且电流在IGBT 106关断之时从电机5流向HI臂的FWD 115，当电流从电机5流动时，即 从逆变器电路100流向电机5的相电流小于零。相电流的一个电角度周期(0°至360° )具有相电流> 0的时段和相电流< 0的 时段。对于相电流>0的时段，电流如图3A和图3B中所示地流动。对于相电流<0的时 段，电流如图3C和图3D中所示地流动。换而言之，在与一个电角度周期相对应的时段内相 继切换和操作IGBT 105和IGBT 106以及FWD 115和FWD 116。图4是其中对在电机5的驱动操作中流向各元件的相电流的值与脉冲宽度的对应 性进行绘图的图表，该图表图示了用于输出W相电流的IGBT 105和IGBT 106以及FWD 115 和FWD 116中的相电流值作为示例。在图4中的曲线图(a)至(d)中，基于在预定驱动条件下在电机5的驱动操作期 间由连接于IGBT 105和IGBT 106的集电极与发射极之间的电压检测器11 (图1)检测的 电压值以及由电流检测器12(图1)检测的在W相输出端子143与电机5之间流动的相电 流的值来获得并且由此绘制相对应于一个电角度循环的相电流值与脉冲宽度的相关性。横 坐标轴表示脉冲宽度与载波周期之比(％)。对于相电流的值，从W相输出端子143流向电 机5的驱动电流由正值代表，并且从电机5流向逆变器电路100的电流由负值代表。在图4中，(a)表示流向IGBT 105的相电流，(b)表示流向FffD 115的相电流，(C) 表示流向IGBT 106的相电流，并且(d)表示流向FWD 116的相电流。曲线图(a)至(d)表示IGBT 105禾Π IGBT 106以及FWD 115禾Π FWD 116在相对应 于电机5的预定驱动条件的一个电角度周期内的活跃区域。例如在预定驱动条件下驱动电 机5的情况下，要求IGBT105具有用于至少以由曲线图(a)围绕的区域中的脉冲宽度在曲 线图(a)的线上输出电流值的性能。IGBT 106以及FWD 115和FWD116相同。因此，有可能基于在一个电角度周期中由电压检测器11和电流检测器12检测的 值针对电机5的各驱动条件获得逆变器电路100中的各元件(IGBT 101至106和FWD 111 至116)的活跃区域。图5是示出了检查ECU 4为了根据由电压检测器11和电流检测器12检测的值来 获得各元件的切换状态而进行的操作的流程图。另外，图6是示出了用于获得流向各元件 的相电流的值与脉冲宽度的对应性的操作的流程图。将图示其中涉及各元件、也就是说用于输出W相电流的IGBT105和IGBT 106以及 FffD 115和FWD 116的情况。参照用于输出U相电流和V相电流的元件执行相同操作。检查E⑶4根据预定采样频率来循环地取回由电压检测器11检测的在IGBT中的 集电极与发射极之间的电压(Vce)和由电流检测器12检测的相电流值(Ic)(步骤Sll)。取回检测的电压和相电流值的检查ECU 4判决检测的电压(Vce)是否具有小于阈值的值(步骤S12)。如果检测的电压(Vce)低于阈值(步骤S12 ；真)，则判决相电流值 (Ic)为正值还是负值(步骤S13)。如果相电流(Ic)为正值(步骤S13 ；真)，则检查ECU 4判决HI臂的IGBT 105接通(步骤S14)。如果相电流值(Ic)为负值(步骤S13 ；假)，则 判决HI臂的FWD 115接通(步骤S15)。另外，如果检测的电压(Vce)等于或者高于阈值(步骤S12 ；假)，则判决相电流值 (Ic)为正值还是负值(步骤S16)。如果相电流值(Ic)为正值(步骤S16 ；真)，则检查ECU 4判决LO臂的IGBT 106接通(步骤S17)。如果相电流值(Ic)为负值(步骤S16 ；假)，则 判决LO臂的FWD 116接通(步骤S18)。如图3A至图3D中所示，互补地操作IGBT 105和IGBT 106以及FWD 115和FWD 116的相应元件。因此通过图5中的操作，有可能基于检测的值来指定在用于检测由电压检 测器11检测的电压值和由电流检测器12检测的相电流值的定时中接通的任何元件。在图5中的操作之后执行图6中所示操作。针对单个元件执行图6中的操作。实 际上，针对在逆变器电路100中提供的六个IGBT101至106和六个FWD 111至116中的各 元件独立执行图6中的操作。将通过以与IGBT 105有关的操作为例给出描述。检查单元4通过图5中的操作来判决IGBT 105是否接通(步骤S21)。如果IGBT 105接通，则递增(+1)计数值(Count)(步骤S22)，并且向电流合计值添加在图5中的步骤 Sll取回的电流值(步骤S23)。然后，处理返回到步骤S21。每次采样时将计数值递增，并 且在通过步骤S21至S23的操作在预定采样周期内重复执行图5中的操作之时针对判决 IGBT 105持续接通的时段添加电流合计值。如果未判决IGBT 105接通(步骤S21 ；否)，则检查E⑶4将针对IGBT 105的操 作的计数值(Count)与采样周期相乘以计算IGBT 105持续接通的时段、也就是脉冲宽度 (步骤S24)。随后，检查ECU 4将电流合计值除以计数值、由此获得电流值的平均值(步骤 S25)、向显示器设备(未示出)或者外部连接的设备(未示出)输出这样获得的脉冲宽度 和电流值的平均值(步骤S26)并且清除电流合计值和计数值(步骤S27)，从而结束处理。 在结束处理之后，从步骤S21反复执行与IGBT 105有关的图6的处理。检查E⑶4在预定驱动条件下驱动电机5之时获取与一个电角度周期相对应的由 电压检测器11和电流检测器12检测的值以完成图5和图6中的操作，由此获得在一个电 角度周期内流向各元件的电流与脉冲宽度的绘图。图7示出了通过检查ECU 4的功能获得 的绘图。图7是其中在每个驱动条件下对在多个驱动条件下驱动电机5的情况下流向IGBT 105的相电流的值与脉冲宽度的对应性进行绘制的图表。横坐标轴将脉冲宽度表示为脉冲 宽度与载波周期之比(％ )。可以针对在逆变器电路100中提供的各其它元件创建图7中 的图表。这里以与IGBT 105有关的图表为例。下文将描述的图8和图9也是相同的。如图7中所示，脉冲宽度和电流值具有针对电机5的各驱动条件的相关性。要求 在电机5的各种驱动条件下正常操作IGBT 105。出于这一原因，有必要在包括图7中的所 有绘图的区域中完成正常操作。为了在IGBT 105的活跃区域中完成检查，如图7中所示绘制在根据电机5的主要 驱动条件来操作逆变器电路100的情况下脉冲宽度与电流值的相关性，并且获得包括所有 绘图的范围作为IGBT105的活跃区域。
图8是示出了如下状态的图表，该状态为通过流向IGBT 105的相电流的值与脉冲 宽度的对应性来获得IGBT 105的活跃区域。在脉冲宽度_相电流值的曲线图中绘制在根据电机5的主要驱动条件来操作逆变 器电路100的情况下脉冲宽度与电流值的相关性，并且获得围绕所有绘图的区域。因而，相 同区域等效于IGBT 105的活跃区域。在图8的示例中，连接用于各脉冲宽度的最大电流值 以绘出最大电流值线(附图中的标号A)，从而置于最大电流值线A以下的区域可以设置成 IGBT 105的活跃区域。图9是示出了基于IGBT 105的活跃区域来确定的检查条件的示例的图表。在其中检查待检查的元件(IGBT 105)是否在整个活跃区域中正常工作的情况 下，使超过最大电流值线A的电流在活跃区域中的脉冲宽度的整个区域中流动以针对元 件的表现实现检查就足够了。在图9的示例中，在脉冲宽度与载波周期之比为0[%]至 100[%]的整个区域中超过最大电流值线A的驱动条件B和C均适合于用于检查IGBT 105 的驱动条件。也针对IGBT 106以及FWD 115和FWD 116完成如参照图7至图9描述的获得用 于检查的驱动条件的步骤，并且获得和向检查ECU 4设置满足相应元件的所有检查条件的 用于检查的共同驱动条件。例如，彼此相关地操作IGBT 105和IGBT 106以及FWD 115和 FffD 116的相应元件。因此，基于单个检查条件使电流在各元件中流动，从而同时实现检查。 出于这一原因，获得分别覆盖四个元件的活跃区域的用于检查的四个驱动条件，然后将满 足用于检查的四个驱动条件的驱动条件设置成用于检查W相的驱动条件。类似地，也分别 针对逆变器电路100中用于输出U相电流的四个元件和用于输出V相电流的四个元件确定 检查条件。在该步骤设置的驱动条件取得信息配置，该信息配置包括电机5中的旋转速度和 输出转矩。出于这一原因，可以用与其中检查ECU4驱动电机5的情况下相同的方式基于用 于检查的驱动条件在检查中控制逆变器电路100。接着对将根据用于检查的驱动条件实现的检查给出描述。图10是示出了其中本发明用于检查逆变器电路100的情况下的结构的电路图。在检查中，电压源2连接到逆变器电路100的输入侧，并且检查负载50而不是电 机5连接到输出侧。检查负载50是仅包括电机5的定子51、52和53的电路。定子51、52 和53分别连接到逆变器电路100中的U相输出端子141、V相输出端子142和W相输出端 子 143。另外，逆变器电路100具有用于检测IGBT 105中的集电极与发射极之间的电压值 的电压检测器11以及用于检测在W-相输出端子143与检查负载50之间流动的相电流的 值的电流检测器12。检查E⑶4驱动⑶衬底3以切换IGBT 101至106。因而，根据设置的用于检查的 驱动条件使相电流在各元件中流动，由此检查逆变器电路100中的各元件、此外输出检查 结果，该结果用于基于电压检测器11和电流检测器12在检查期间检测的值来判决元件的质量。图11是示出了相电流在检查中的改变的图表。检查E⑶4根据设置的用于检查的驱动条件来控制⑶衬底3，由此实现控制以使具有待检查的相(W-相)的相电流流动。检查ECU 4如图11中所示从零逐渐增加流向逆 变器电路100的待检查的相电流的幅度(电流值)。另外，检查ECU 4在根据用于检查的驱动条件使相电流流动之时以向检查负载50 输出的待检查的相电流和相电压的相位移位几乎η/2这样的方式控制GD衬底3。可以根 据以下方程(1)获得在定子导通时的相位差θ，其中从其输出待检查的相电流的检查负载 50的定子(定子53)中的电感、电阻值和相电流的角频率分别由L、R和ω代表。定子的 导通表示在待连接到逆变器电路100的负载仅设置成排除转子的具有三相的L负载(例如 检查负载50)的状态下实现功率转换。θ [rad] = tarT1 (ω L/R) (1)方程(1)中的在定子导通时的相位差θ可以取0至π/2的值并且随着ω (也就 是相电流的角频率)增加而收敛于η/2。出于这一原因，检查ECU 4控制GD衬底3以增加 相电流的频率，由此将相电流与相电压之间的相位差设置成几乎为η/2。在电机5由逆变 器电路100驱动的情况下，可以根据检查ECU 4的命令来操作相电压与相电流之间的相位 差以具有0至2 π，并且相位差为π /2的状态等效于电流以转子的磁极位置为参照在d轴 方向(磁通量方向)上流动。当相位差比接近π/2更接近零时，延长电流流向IGBT的时段。当相位差比接近 η/2更接近π时，延长电流流向FWD的时段。因此通过将相位差设置成η/2，有可能以各 种电流值和脉冲宽度使相电流在IGBT和FWD中均流动，由此实现检查。因此希望增加角频 率，由此在根据用于检查的驱动条件通过定子的导通来操作逆变器电路100之时如上文所 述维持相位差接近η/2。图12示出了相电流在检查中的改变以及各元件的切换状态。在图12中，填充的 时段表示各元件接通的时段。检查ECU 4控制GD衬底3以切换待检查的相电流流向的元件，由此以各种长度转 变各元件接通的时间段(脉冲宽度)。在图12中所示的示例中，以HI臂的IGBT 105的接 通时段具有相电流有正电流值的时段的各种长度这样的方式接通/关断，并且也针对电流 值为负的时段切换LO臂的IGBT 106的通/断。因而，IGBT 105和IGBT 106以及FWD 115 和FWD 116的接通时段长度(脉冲宽度)设置成具有各种长度。图13是示出了其中可视地输出检查结果的示例的图表。图13中所示的示例是其中对待检查的相电流(W相)的流中的相电流值与脉冲宽 度的对应性进行绘制的图表并且对应于图4。以与图4中相同的方式，在图13中的曲线图(a)至(d)中，根据由电压检测器 11(图10)和电流检测器12(图10)检测的值来获得并且因此绘制与一个电角度周期相对 应的相电流值与脉冲宽度的相关性。在图13中，(a)表示流向IGBT 105的相电流，(b)表 示流向FWD 115的相电流，(c)表示流向IGBT 106的相电流，并且(d)表示流向FWD 116的 相电流。例如可以通过与如图5和图6中所示过程相同的处理根据由电压检测器部分11 和电流检测器12检测的值来获得IGBT 105和IGBT106的以及FWD 115和FWD 116的各元件中的脉冲宽度和相电流值。比较图13与图4中的示例，有可能确认绘图在曲线图(a)和(d)的高电流区域中的如E所示部分中脱离正常范围。绘图表示微小脉冲具有很小脉冲宽度。即使个别监视相 电流值和相电压值仍然难以发现微小脉冲，并且即使例如如图2中所示对具有各相的相电 流的改变进行可视化，仍然难以表现微小脉冲。有可能如该实施例中通过根据由电压检测 器11和电流检测器12检测的值获得与一个电角度周期相对应的相电流值与脉冲宽度，并 且绘制和可视地输出相电流值来发现如图13中所示微小脉冲为明显异常。在连接到检查E⑶4的显示器设备(未示出)或者为了实现与检查E⑶4的通信 而构成的其它装置中提供的显示器状态(未示出)下显示或者向纸张上印刷和输出图13 的图表。如上文所述，根据应用本发明的实施例的检查ECU 4与GD衬底3 —起作为检查设 备来工作并且连接到用于通过多个元件转换从电压源2供应的功率而且向电机5输出转换 的功率的逆变器电路100、可以根据用于限定电机5中的输出转矩和旋转速度的驱动条件 来切换逆变器电路100中的各元件的导通状态、如图10中所示在检查负载50连接到逆变 器电路100的状态下根据作为与元件的整个活跃区域对应的条件的用于检查的驱动条件 来切换待检查的元件的导通状态、检测由电压检测器11和电流检测器12检测的流向元件 的相电流和在元件的端子之间的电压并且基于在根据用于检查的驱动条件来实现控制之 时检测的电流和电压来获得待检查的元件的接通时间与相电流值的相关性。因此，有可能 通过使用用于检查的单个条件来快速检查逆变器电路100中的元件质量。另外，在根据用于实际驱动电机5的多个驱动条件来切换逆变器电路100中的元 件的导通状态以实现操作的情况下根据流向待检查的元件的相电流和在元件的端子之间 的电压来获得待检查的元件的活跃区域，并且通过使用确定为包括活跃区域的用于检查的 驱动条件来执行检查。因此，可以根据用于检查的单个驱动条件来更准确地判决待检查的 元件在整个活跃区域中的质量。待检查的元件的活跃区域包括在导通控制器通过使用驱动条件来操作逆变器电 路100的情况下如图7和图8中所示根据流向元件的相电流和在元件的端子之间的电压而 获得的待检查的元件的接通时间与相电流值的所有相关性并且可以定义为与元件的接通 时间相对应的相电流值。因此，可以准确地获得作为与驱动条件相对应的元件的操作区域 之和的整个活跃区域。因而，有可能恰当设置用于检查的驱动条件，由此实现更准确的检 查。另外，检查负载50具有包括电机5的定子51、52和53而不是电机5的结构。因 此，有可能通过省略电机5的使用来减少成本。因此，有可能在与向电机5输出功率的情况 基本上等同的操作环境中检查逆变器电路100。另外，检查ECU 4在根据用于检查的驱动条件来控制待检查的元件的导通之时根 据流向元件的相电流和在元件的端子之间的电压来获得待检查的元件的接通时间与相电 流值的相关性并且如图13中所示可视化和输出该相关性。因此，易于通过简单地监视流向 元件的电流和电压来发现难以发现的操作故障。另外，检查ECU 4根据用于检查的驱动条件从零持续地增加以相电流的电流值这 样的方式切换待检查的元件的导通状态。因此，有可能完成检查而没有待检查的元件的整 个活跃区域中的遗漏。此外，检查E⑶4在根据用于检查的驱动条件来操作逆变器电路100之时以相电
13流与相电压之间的相位差为η/2这样的方式切换待检查的IGBT。一种检查根据该实施例的逆变器电路100的方法包括活跃区域计算步骤，该步 骤在电机5连接到逆变器电路100的状态下根据用于限定电机5中的输出转矩和旋转速度 的驱动条件来切换逆变器电路100中的各元件的导通状态并且操作元件，并且根据在操作 中的一个电角度周期期间流向待检查的元件(例如IGBT 105和IGBT106)的相电流和在元 件的端子之间的电压来获得元件的活跃区域；驱动条件设置步骤，该步骤设置与在活跃区 域计算步骤获得的元件的整个活跃区域相对应的用于检查的驱动条件；检查步骤，该步骤 在具有电机5的定子51、52和53的检查负载50而不是电机5连接到逆变器电路100的状 态下根据在驱动条件设置步骤设置的用于检查的驱动条件来切换待检查的元件的导通状 态；以及输出值计算步骤，该步骤基于在检查步骤的流向待检查的元件的相电流和在元件 的端子之间的电压来获得元件的接通时间与相电流值的相关性。因而，有可能如上所述通 过使用用于检查的单个驱动条件来快速检查元件的质量。另外，有可能在与向电机5输出 功率而不使用电机5的情况基本上等同的操作环境中实现检查。另外，当设置用于检查的 驱动条件时，在根据用于实际驱动电机5的驱动条件来切换逆变器电路100中的元件的导 通状态并且由此操作元件的情况下根据相电流和在元件的端子之间的电压来获得待检查 的元件的活跃区域，并且用于检查的驱动条件设置成包括活跃区域。因此，有可能准确地判 决待检查的元件在整个活跃区域中的质量。该实施例示出了一种应用本发明的实施方式，并且本发明不限于该实施例。虽然在该实施例中运用其中电压检测器11连接于IGBT中的集电极与发射极之间 的结构，但是本发明不限于此，而电压检测器11可以例如连接于栅极与发射极之间。另外， 尽管在该实施例中通过以其中检查包括作为切换元件的IGBT的逆变器电路100的情况为 例给出描述，但是也有可能例如运用其中使用FET作为切换元件的结构。另外，虽然在操作 逆变器电路100的情况下的驱动条件由电机5中的旋转速度和输出转矩限定这一假设下给 出描述，但是本发明不限于此，而驱动条件可以由逆变器电路100输出的相电流频率、电流 值和电压值限定。另外，虽然在该实施例中通过以其中检查桥型三相输出逆变器电路100 中提供的各元件的情况下为例给出描述，但是本发明当然也可以应用于其它类型的逆变器 电路，并且也可以可选地改变其它具体结构。本发明不限于前述实施例，但是可以进行其部件的各种改变和修改而不脱离本发 明的范围。也可以在任何组合中组装实施例中公开的部件以便实施本发明。例如，可以从 实施例中公开的所有部件省略一些部件。另外，可以适当组合不同实施例中的部件。
权利要求
一种用于检查功率转换器的方法，所述功率转换器通过多个元件来转换从外部电源供应的功率并且向电机输出转换的功率，所述方法包括活跃区域计算步骤，在所述电机连接到所述功率转换器的状态下根据用于限定所述电机的输出转矩和旋转速度的驱动条件来切换所述功率转换器中的各元件的导通状态以操作所述元件以便基于在操作期间的一个电角度周期内在待检查的元件中流动的相电流和在待检查元件的端子之间的电压来获得待检查的元件的活跃区域；驱动条件设置步骤，设置与在所述活跃区域计算步骤获得的待检查的元件的活跃区域相对应的用于检查的驱动条件；检查步骤，在检查负载连接到所述功率转换器的状态下根据在所述驱动条件设置步骤设置的所述用于检查的驱动条件来切换待检查的元件的导通状态；以及输出值计算步骤，基于在所述检查步骤的在待检查的元件中的相电流和在待检查的元件的端子之间的电压来获得接通时间与相电流值的相关性。
2.一种连接到功率转换器的检查设备，所述功率转换器通过多个元件来转换从外部电 源供应的功率并且向电机输出转换的功率，所述检查设备包括导通控制器，根据用于限定所述电机的输出转矩和旋转速度的驱动条件来切换所述功 率转换器中的各所述元件的导通状态并且在检查负载连接到所述功率转换器的状态下根 据用于检查的驱动条件来切换所述功率转换器中的待检查的元件的导通状态；检测器，用于检测在待检查的元件中流动的相电流和在待检查的元件的端子之间的电 压；以及输出值计算器，用于在所述导通控制器根据用于检查的驱动条件进行控制之时基于由 所述检测器检测的电流和电压来获得待检查的元件的接通时间与相电流值的相关性，其中所述用于检查的驱动条件根据待检查的元件的活跃区域任意可编程。
3.如权利要求2所述的检查设备，其中所述用于检查的驱动条件被设置成包括在所述导通控制器根据用于驱动所述电机的 多个驱动条件来切换所述功率转换器中的各元件的导通状态以操作所述元件的情况下，根 据在一个电角度周期内在待检查的元件中流动的相电流和在待检查的元件之间的电压而 获得的待检查的元件的活跃区域。
4.如权利要求2所述的检查设备，其中由所述输出值计算器获得的在待检查的元件的接通时间与相电流值之间的相关性被 输出为可视信息。
5.如权利要求2所述的检查设备，其中所述导通控制器切换待检查的元件的导通状态，从而在待检查的元件中流动的相电流 根据所述用于检查的驱动条件从零持续地增加。
6.如权利要求2所述的检查设备，其中所述导通控制器切换待检查的元件的导通状态，从而在待检查的元件中流动的相电流 与待检查的元件的相电压之间的相位差为η/2。
7.如权利要求2所述的检查设备，其中所述用于检查的驱动条件对应于所述待检查的元件的整个活跃区域。
全文摘要
一种检查功率转换器的方法和检查设备。检查ECU 4和GD衬底3连接到用于转换将从电压源2供应的功率并且向电机5输出转换的功率的逆变器电路100并且切换逆变器电路100中的各元件的导通状态。在检查负载50连接到逆变器电路100的状态下根据与元件的整个活跃区域相对应的用于检查的驱动条件来切换元件的导通状态。通过电压检测器11和电流检测器12检测在元件中流动的相电流和在元件的端子之间的电压以基于检测的电流和电压来获得元件的接通时间与相电流值的相关性。
文档编号G01R31/00GK101893666SQ20101018462
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月22日
发明者入江浩司, 山田哲, 齐藤仁 申请人:本田技研工业株式会社