CN109075734B - 旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法，可以检测在旋转电机的运行中对旋转电机的旋转位置进行检测的传感器的故障。由旋转角度推定器运算旋转角度推定值，并在旋转电机的运转中对该旋转角度推定值(θest)、与从检测旋转电机的旋转位置的角度传感器的输出信号得到的第1角度检测值(θ1)和第2角度检测值(θ2)之间的关系进行监视，从而在旋转电机的运转中也始终能对检测旋转电机的旋转位置的角度传感器的故障进行检测。

Description

旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法
技术领域
本发明涉及旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法。
背景技术
下述专利文献1中记载了一种电动机控制装置及电动机控制方法，其包括：磁极位置推定单元，该磁极位置推定单元向转子具有电气凸极性的电动机提供转子的磁极位置检测用的高频电压或电流，并测定电动机的响应电流或电压，由此来推定电动机的转子磁极位置；磁极位置传感器，该磁极位置传感器检测电动机的磁极位置；磁极位置检测单元，该磁极位置检测单元根据磁极位置传感器的输出信号求出磁极位置；初始位置校正单元，该初始位置校正单元求出来自磁极位置推定单元的磁极位置推定值、与由磁极位置检测单元求出的磁极位置之间的差分，提供该差分来作为校正值；以及逆变器，该逆变器使用由校正单元提供的校正值，来对从磁极位置检测单元得到的磁极位置信号进行校正，并基于校正后的磁极位置来对电动机进行驱动控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-239563号公报段落0006
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上述现有技术所述，对于磁极位置传感器安装时的初始位置的偏移，可使用磁极位置推定值来改善其影响，但在电动机的运转中磁极位置传感器发生了故障的情况下，从传感器获得的磁极位置与电动机的真正的磁极位置之间有可能产生误差，从而导致电动机失控。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法，能检测在包含电动机的旋转电机的运转中对旋转电机的旋转位置进行检测的传感器的故障。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的旋转电机控制装置的故障判定装置包括：功率转换器，该功率转换器向旋转电机供电；电流检测器，该电流检测器对通电至所述旋转电机的旋转电机电流进行检测；第1角度传感器，该第1角度传感器根据所述旋转电机的旋转角度产生至少2个电信号；第1正弦波信号输出部，该第1正弦波信号输出部根据所述第1角度传感器所产生的所述至少2个电信号来输出第1正弦波信号与第2正弦波信号；第1角度计算器，该第1角度计算器根据所述第1正弦波信号与所述第2正弦波信号来输出第1角度检测值；第2角度传感器，该第2角度传感器根据所述旋转电机的旋转角度产生至少2个电信号；第2正弦波信号输出部，该第2正弦波信号输出部根据所述第2角度传感器所产生的所述至少2个电信号来输出第3正弦波信号与第4正弦波信号；第2角度计算器，该第2角度计算器根据所述第3正弦波信号与所述第4正弦波信号来输出第2角度检测值；旋转角度推定器，该旋转角度推定器根据所述旋转电机电流输出针对所述旋转电机的旋转角度的旋转角度推定值；以及角度传感器故障判定部，该角度传感器故障判定部对所述第1角度传感器与所述第2角度传感器的故障进行检测，所述角度传感器故障判定部根据所述旋转角度推定值与所述第1角度检测值之差、所述旋转角度推定值与所述第2角度检测值之差、以及所述第1角度检测值与所述第2角度检测值之差中的至少2个，来判定所述第1角度传感器或所述第2角度传感器的故障。
发明效果
根据本发明，能提供一种旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法，可以检测在旋转电机的运转中对旋转电机的旋转位置进行检测的传感器的故障。
附图说明
图1是示出设置有本发明实施方式1至3中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图2是示出图1的第1角度传感器的输出信号的图。
图3是示出图1的第2角度传感器的输出信号的图。
图4是示出本发明实施方式1中的角度传感器故障判定部的动作的一个示例的流程图。
图5是示出本发明实施方式2中的角度传感器故障判定部的动作的一个示例的流程图。
图6是示出本发明实施方式3中的角度传感器故障判定部的动作的一个示例的流程图。
图7是示出设置有本发明实施方式4中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图8是用于说明图7的输出电压检测电路的动作的图。
图9是示出图7的逆变器故障检测部的动作的一个示例的流程图。
图10是示出设置有本发明实施方式5中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图11是用于说明图10的逆变器的开关元件的输入端子信号与输出端子信号的关系的图。
图12是示出设置有本发明实施方式6中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图13是图12的输出电压检测电路的图。
图14是示出图12的逆变器故障检测部的动作的一个示例的流程图。
图15是示出设置有本发明实施方式7中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图16是图15的输出电压检测电路的图。
图17是示出图15的逆变器故障检测部的动作的一个示例的流程图。
图18是示出设置有本发明实施方式8、9中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图19是示出本发明实施方式8中的图18的电流检测器异常判定部的动作的一个示例的流程图。
图20是示出本发明实施方式9中的图18的电流检测器异常判定部的动作的一个示例的流程图。
图21是示出设置有本发明实施方式10中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图22是示出图21的第1正弦波信号输出部的输出信号的图。
图23是示出由图21的第1角度传感器故障判定器求出的平方和平方根值的正常时的变化的图。
图24是示出图21的第1角度传感器故障判定器的动作的一个示例的流程图。
图25是示出图21的第2正弦波信号输出部的输出信号的图。
图26是示出由图21的第2角度传感器故障判定器求出的平方和平方根值的正常时的变化的图。
图27是示出图21的第2角度传感器故障判定器的动作的一个示例的流程图。
图28是示出设置有本发明实施方式11中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图29是示出图28的第1角度传感器故障判定器的Sin_sum1、Cos_sum1的理想状态的图。
图30是示出图28的第1角度传感器故障判定器的动作的一个示例的流程图。
图31是示出图28的第2角度传感器故障判定器的Sin_sum2、Cos_sum2的理想状态的图。
图32是示出图28的第2角度传感器故障判定器的动作的一个示例的流程图。
图33是示出设置有本发明实施方式12中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。
图34是示出图33的第1角度推定用信号发生器的输出的图。
图35是示出图33的旋转角度推定器的结构的一个示例的功能框图。
图36是示出本发明实施方式12中的角度推定用电流的图。
图37是示出由图35的振幅运算部求出的位置推定用电流的振幅的图。
图38是示出本发明实施方式12中的位置运算信号的图。
图39是示出由计算机构成本发明的旋转电机控制装置的故障判定装置的主要部分时的简要结构的一个示例的图。
具体实施方式
本发明中，由旋转角度推定器运算旋转角度推定值，并在旋转电机的运转中对该旋转角度推定值、与从检测旋转电机的旋转位置的角度传感器的输出信号得到的第1角度检测值和第2角度检测值之间的关系进行监视，从而在旋转电机的运转中也始终能对检测旋转电机的旋转位置的角度传感器的故障进行检测。
下面，按照各实施方式使用附图来说明本发明所涉及的旋转电机控制装置的故障判定装置及故障判定方法。此外，在各实施方式中，用相同标号示出相同或相当的部分，并省略重复说明。
实施方式1
图1是示出设置有本发明实施方式1-3中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。在图1中，旋转电机1是交流旋转电机，例如是具有三相绕组U、V、W的同步旋转电机。虽然图1中省略了图示，但转子具有通过永磁体或励磁绕组来产生磁通的构造。
电流检测器2使用分流电阻、霍尔元件等电流检测器来检测流过旋转电机1的三相绕组U、V、W的电流即旋转电机相电流iu、iv、iw。针对iu、iv、iw的检测值分为设为iuc、ivc、iwc。
功率转换器即逆变器3是多相逆变器，这里为三相逆变器。逆变器3根据后述的三相电压指令vu*、vv*、vw*以载波周期Tc(例如50μs)对直流电压Vdc进行PWM调制，并向旋转电机1的三相绕组U、V、W施加电压Vu、Vv、Vw。作为开关元件Sup～Swn，使用将IGBT、双极型晶体管、MOS功率晶体管等半导体开关与二极管反向并联连接而得到的器件。
第1角度传感器4是霍尔元件、TMR元件、GMR元件等位置检测器，为了获知旋转电机1的旋转位置，输出如图2所示那样的由2个正弦信号和2个余弦信号构成的4个电信号。正弦信号由正弦信号1(Sin1p)、以及与正弦信号1相差180°相位的正弦信号2(Sin1n)构成。余弦信号由余弦信号1(Cos1p)、以及与余弦信号1相差180°相位的余弦信号2(Cos1n)构成。
第2角度传感器5是霍尔元件、TMR元件、GMR元件等位置检测器，为了获知旋转电机1的旋转位置，输出如图3所示那样的由2个正弦信号和2个余弦信号构成的4个电信号。正弦信号由正弦信号3(Sin2p)、以及与正弦信号3相差180°相位的正弦信号4(Sin2n)构成。余弦信号由余弦信号3(Cos2p)、以及与余弦信号3相差180°相位的余弦信号4(Cos2n)构成。
另外，将正弦信号1(Sin1p)、正弦信号2(Sin1n)、余弦信号1(Cos1p)、余弦信号2(Cos1n)设为第1至第4电信号，将正弦信号3(Sin2p)、正弦信号4(Sin2n)、余弦信号3(Cos2p)、余弦信号4(Cos2n)设为第5至第8电信号。
此外，各正弦信号也分别称为正弦波信号，各余弦信号也分别称为余弦波信号。
第1正弦波信号输出部6根据从第1角度传感器4输出的4个电信号，基于式(1)进行运算，由此来运算第1正弦波信号Sin_diff1、第2正弦波信号Cos_diff1。
【数学式1】
Figure GDA0001836778970000071
第2正弦波信号输出部7根据从第2角度传感器5输出的4个电信号，基于式(2)进行运算，由此来运算第3正弦波信号Sin_diff2、第4正弦波信号Cos_diff2。
【数学式2】
Figure GDA0001836778970000072
另外，第2及第4正弦波信号也分别称为余弦波信号。此外，第1至第4正弦波信号也分别称为正弦波差信号，第2及第4正弦波信号也分别称为余弦波差信号。
第1角度计算器8根据从第1正弦波信号输出部6得到的第1正弦波信号Sin_diff1和第2正弦波信号Cos_diff1来生成第1角度检测值θ1。例如，如式(3)那样计算第1角度检测值θ1。
【数学式3】
Figure GDA0001836778970000081
第2角度计算器9根据从第2正弦波信号输出部7得到的第3正弦波信号Sin_diff2和第4正弦波信号Cos_diff2来生成第2角度检测值θ2。例如，如式(4)那样计算第2角度检测值θ2。
【数学式4】
Figure GDA0001836778970000082
第1坐标变换器10基于由电流检测器2检测出的旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc及后述的表示推定旋转位置的旋转角度推定值θest来运算两个旋转轴(d-q轴)上的旋转电机电流id、iq。另外，当然也可以使用第1角度检测值θ1、第2角度检测值θ2代替旋转角度推定值θest来进行运算。
减法器11分别对电流指令id*、iq*减去从坐标变换器10得到的两个旋转轴(d-q轴)上的旋转电机电流id、iq来输出偏差did(＝id*-id)、diq(＝iq*-iq)。
电流控制器12通过比例积分控制或比例控制来运算两个旋转轴(d-q轴)上的电压指令vd*、vq*，以使得从减法器11得到的偏差did(＝id*-id)、diq(＝iq*-iq)均与零一致。
第2坐标变换器13根据从电流控制器12得到的两个旋转轴(d-q轴)上的电压指令vd*、vq*来运算三相坐标上的电压指令vu*、vv*、vw*。
旋转角度推定器14基于
从电压指令vd*得到的两个旋转轴(d-q轴)上的d轴电压Vd、
从电压指令vq*得到的两个旋转轴(d-q轴)上的q轴电压Vq、
从旋转电机电流id、iq得到的两个旋转轴(d-q轴)上的d轴电流Id、q轴电流Iq、
以及包含绕组电阻R、电感Ld、Lq、磁通交链数Φ等在内的旋转电机1的电气常数，来输出旋转角度推定值θest。
以下，对旋转角度推定器14进行详细阐述。实施方式1中的旋转电机1的d-q轴上的电压方程式为式(5)、(6)。
【数学式5】
Figure GDA0001836778970000091
Figure GDA0001836778970000092
其中，
Δθ：从旋转角度推定值θest中减去交流旋转电机1的真正的旋转角度θ来进行运算而得到的旋转角度推定误差，
ω：旋转角速度。
此外，
vd：d轴电压
vq：q轴电压
id：d轴电流
iq：q轴电流
R：绕组电阻
Ld：d轴电感
Lq：q轴电感
P：微分算子
Φ：磁通交链数。
接着，若使用采样编号n将电压、电流表示为d轴电压vd(n)、q轴电压vq(n)、d轴电流id(n)、q轴电流iq(n)，并将旋转角速度推定值设为ωest，则通过式(7)的近似，式(5)可表现为式(8)那样。
【数学式6】
Figure GDA0001836778970000101
Figure GDA0001836778970000102
其中，Tc为运算周期。
接着，将式(7)的近似应用于式(6)，由此得到式(9)。
【数学式7】
Figure GDA0001836778970000103
接着，从式(9)中减去式(8)，由此得到式(10)。
【数学式8】
Figure GDA0001836778970000104
其中设Δθ≈0，使用sin(Δθ)≈Δθ、cos(Δθ)≈1的近似，来得到旋转角速度推定误差Δω＝ωest-ω。根据式(10)，d轴电流误差Δid(n)与旋转角度推定误差Δθ成比例，q轴电流误差Δiq(n)与旋转角速度推定误差Δω成比例。
基于式(8)至式(10)，对旋转角度推定器14的推定运算进行说明。式(8)为使用第n-1个采样值即d轴电压vd(n-1)、q轴电压vq(n-1)、d轴电流id(n-1)、q轴电流iq(n-1)及旋转角速度推定值ωest进行运算而得到的d轴电流id_cal(n)、q轴电流iq_cal(n)。式(8)基于Δθ＝0、ωest＝ω来导出，因此，若Δθ＝0、ωest＝ω，则左边的id_cal(n)、iq_cal(n)与各个d轴电流id(n)、q轴和电流iq(n)分别相一致，若ωest≠ω，则不一致。另一方面，若d轴电压vd(n-1)、q轴电压vq(n-1)施加于旋转电机1，则根据式(9)，决定基于电流检测器2所检测出的电流检测值的d轴电流id(n)、q轴电流iq(n)。
因此，旋转角度推定器14中，基于d轴电压vd(n-1)、q轴电压vq(n-1)、d轴电流id(n-1)、q轴电流iq(n-1)及旋转角速度推定值ωest，利用式(8)来运算id_cal(n)、iq_cal(n)，并根据式(10)计算上述值与从第1坐标变换器10输入的d轴电流id(n)、q轴电流iq(n)之差，通过将Δid(n)控制为0来使作为旋转位置误差的旋转角度推定误差Δθ收敛于0，并通过将Δiq(n)控制为0来使旋转角速度推定误差Δω收敛于0。
如上所述，对在旋转角度推定器14中基于电压指令vd*、vq*、旋转电机电流id、iq来求出旋转角度推定值θest的示例进行了阐述，但在旋转电机1的电压方程式由式(5)、(6)来表达的情况下，也可以使用以下公知技术，即：将高频分量重叠于电压指令，并提取旋转电机电流中所包含的该分量，由此来运算旋转角度推定值θest。该情况下，旋转角度推定器14的输入值为旋转电机电流，输出为旋转角度推定值θest。此外，即使在旋转电机1为感应电动机的情况下，使用公知的方法来求出旋转角度推定值θest即可。
接着，对角度传感器故障判定部15a进行阐述。图4中示出表示角度传感器故障判定部15a的运算动作的流程图。步骤S101中，运算第1角度检测值θ1与旋转角度推定值θest之差的绝对值，并将该结果作为Δθ1。步骤S102中，比较Δθ1与第1角度偏差阈值θth，若Δθ1大于θth则执行步骤S103，否则执行步骤S104。这里，第1角度偏差阈值θth例如是旋转电机1的电气角中90度以内的预先确定的设定值。步骤S103中，判定为第1角度传感器4故障。
步骤S104中，运算第2角度检测值θ2与旋转角度推定值θest之差的绝对值，并将该结果作为Δθ2。步骤S105中，比较Δθ2与第1角度偏差阈值θth，若Δθ2大于θth则执行步骤S106，否则结束处理。步骤S106中，将第2角度传感器5判定为故障。
在角度传感器故障判定部15a判定为故障的情况下，输出例如表示故障的发生以及是哪个角度传感器发生了故障的故障判定信号TD。
如上所述，在本实施方式1中，根据由旋转角度推定器得出的旋转角度推定值与第1角度检测值之差来判定第1角度传感器的故障，并根据由旋转角度推定器得出的旋转角度推定值与第2角度检测值之差来判定第2角度传感器的故障，由此，可起到即使在旋转电机1处于运转中也能检测出第1角度传感器、第2角度传感器的故障这一以往所没有的显著效果。
另外，图1的逆变器3、电流检测器2、旋转电机1、第1及第2角度传感器4、5以外的部分例如可以由1台计算机来构成。该情况下的计算机的简要结构的一个示例在图39中示出。
在计算机1000中，来自电流检测器2、第1和第2角度传感器4、5及外部等的输入信号、以及故障判定信号TD等输出信号的输入输出经由接口101来进行。存储器103存储或预先存储有用于在图1中作为功能模块而图示出的各部分及在说明中定义的功能部分的各种功能的程序、以及包含处理所需的信息、各种设定值等的数据。处理器102根据存储于存储器103的各种程序、信息、数据，对经由接口101而输入的信号进行运算处理，并经由接口101对处理结果进行输出。
此外，上述各种功能可以由1个数字电路来构成，或者适当按每个功能分别由数字电路来构成。
关于像这样由计算机构成的情况，在以下各实施方式中也相同。
实施方式2
设置有本发明实施方式2中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构与图1中的结构基本相同。然而角度传感器故障判定部15a中的处理不同。
图5是示出实施方式2中的角度传感器故障判定部15a的运算动作的流程图。
步骤S201中，运算第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差的绝对值，并将其结果作为Δθ12。
步骤S202中，运算第1角度检测值θ1与旋转角度推定值θest之差的绝对值，并将其结果作为Δθ1。
步骤S203中，比较Δθ12与第2角度偏差阈值θth2，若Δθ12大于第2角度偏差阈值θth2则执行步骤S204，否则执行步骤S207。
步骤S204中，比较Δθ1与第1角度偏差阈值θth，若Δθ1大于第1角度偏差阈值θth则执行步骤S205，否则执行步骤S206。
步骤S205中将第1角度传感器4判定为故障，步骤S206中判定为第2角度传感器5故障。
步骤S207中，比较Δθ1与第1角度偏差阈值θth，若Δθ1大于第1角度偏差阈值θth则执行步骤S208，否则结束处理。
步骤S208中，将第1角度传感器4与第2角度传感器5均判定为故障。
另外，第1角度偏差阈值θth与第2角度偏差阈值θth2可以设为共同的值。
如上所述，实施方式2中，可以根据旋转角度推定值θest与第1角度检测值θ1之差以及第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差来检测第1角度传感器、第2角度传感器的故障。
实施方式3
设置有本发明实施方式3中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构与图1中的结构基本相同。然而角度传感器故障判定部15a中的处理不同。
图6是示出实施方式3中的角度传感器故障判定部15a的运算动作的流程图。
步骤S301中，运算第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差的绝对值，并将其结果作为Δθ12。
步骤S302中，运算第2角度检测值θ2与旋转角度推定值θest之差的绝对值，并将其结果作为Δθ2。
步骤S303中，比较Δθ12与第2角度偏差阈值θth2，若Δθ12大于第2角度偏差阈值θth2则执行步骤S304，否则执行步骤S307。
步骤S304中，比较Δθ2与第1角度偏差阈值θth，若Δθ2大于第1角度偏差阈值θth则执行步骤S305，否则执行步骤S306。
步骤S305中将第2角度传感器5判定为故障，步骤S306中判定为第1角度传感器4故障。
步骤S307中，比较Δθ2与第1角度偏差阈值θth，若Δθ2大于第1角度偏差阈值θth则执行步骤S308，否则结束处理。
步骤S308中，将第1角度传感器4与第2角度传感器5均判定为故障。
如上所述，实施方式3中，可以根据旋转角度推定值与第2角度检测值之差以及第1角度检测值与第2角度检测值之差来检测第1角度传感器、第2角度传感器的故障。
另外，第1角度偏差阈值θth与第2角度偏差阈值θth2可以设为相同的值。
如上所述，实施方式1至3中，可以根据旋转角度推定值θest与第1角度检测值θ1之差、旋转角度推定值θest与第2角度检测值θ2之差、以及第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差中的至少2个，来判定第1角度传感器与第2角度传感器的故障。
实施方式4
图7是示出设置有本发明实施方式4中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与图1所示的实施方式1-3的结构不同的部分是各相的输出电压检测电路401、402、403、逆变器故障检测部404即功率转换器故障检测部、角度传感器故障判定部15d。
输出电压检测电路401是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中的Vu，并输出开关元件Sup导通的时间即电压Vu的导通时间(ON时间)Tu。
输出电压检测电路402是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中的Vv，并输出开关元件Svp导通的时间即电压Vv的导通时间Tv。
输出电压检测电路403是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中的Vw，并输出开关元件Swp导通的时间即电压Vw的导通时间Tw。
以下，使用图8来说明输出电压检测电路401的动作。另外，输出电压检测电路402、403的动作与401相同，因此省略说明。图8上部的波形Vu_real是电压Vu的波形。电压Vu是开关周期Ts的PWM波形，断开期间内，开关元件Sun导通，因此输出0V，导通期间内，开关元件Sup导通，因此输出Vdc[V]。输出电压检测电路401设置阈值Vth2(0＜Vth2＜Vdc)，当Vu大于Vth2时向上计数，当Vu小于Vth2时保持计数。在图8中，对导通时间Tu进行计数，并将其输出至逆变器故障检测部404。
接着，使用图9的表示运算动作的流程图来说明逆变器故障检测部404的动作。
步骤S401中，使用从输出电压检测电路401输出的导通时间Tu、载波周期Tc、直流电压Vdc，通过
Vu_2＝Tu÷Tc×Vdc-0.5Vdc
来计算U相输出电压Vu_2。
步骤S402中，将步骤S401中求出的Vu_2减去电压指令vu*，通过
Vu_err＝Vu_2-Vu*
来运算U相电压误差Vu_err。
步骤S403中，判断步骤S402中求出的U相电压误差vu_err的绝对值|vu_err|是否大于误差基准值v_err_th。这里，误差基准值V_err_th设定为将电压指令与实际从逆变器3输出的电压中包含因死区时间等而引起的误差的情况考虑在内的具有若干余量的值。
在步骤S403中选择了是(YES)的情况下，在步骤S404中将表示检测出故障的故障信号即ERR信号输出至角度传感器故障判定部15d。另一方面，在选择了否(NO)的情况下，在步骤S405中不输出ERR信号。
以上，对U相的情况进行了阐述，但对于V相、W相，也分别根据V相的导通时间Tv、W相的导通时间Tw运算V相电压误差的绝对值|Vv_err|、W相电压误差的绝对值|Vw_err|，并在大于误差基准值V_err_th的情况下，输出使逆变器3停止的信号。
角度传感器故障判定部15d中，若输入有ERR信号，则中止角度传感器故障判定。
接着，对实施方式4的效果进行说明。在由逆变器故障检测部404检测出逆变器3的故障的情况下，电压指令vu*、vv*、vw*与实际从逆变器3输出的电压Vu、Vv、Vw取不同的值，旋转角度推定器14的运算中使用的电压指令vd*、vq*也与实际从逆变器3输出的电压产生偏离。该情况下，从旋转角度推定器14得到的旋转角度推定值θest成为偏离了旋转电机1的真正的旋转角度θ的值，若由角度传感器故障判定部15d实施使用了θest的角度传感器故障判定，则有可能误检测出角度传感器4、5的故障。因此，在逆变器3发生了故障的情况下，由逆变器故障检测部404输出表示故障的ERR信号，并在输出ERR信号的期间中止角度传感器故障判定部15d的运算，从而能防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，逆变器故障检测部404及各相的输出电压检测电路401、402、403的运算处理部分也可以由计算机构成。各输出电压检测电路由检测电压的电压检测部、以及基于所检测出的电压来进行运算并输出表示检测结果的信号的运算处理部构成。这在以下的实施方式中也是相同的。
实施方式5
图10是示出设置有本发明实施方式5中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是逆变器故障检测部501。逆变器故障检测部501输入有向逆变器3的各开关元件的输入端子输入的开关信号IOF及输出端子的电位差OD，并将表示故障的ERR信号输出至角度传感器故障判定部15d。
向逆变器3的各开关元件的输入端子输入的开关信号IOF在开关元件为MOSFET的情况下为栅极-源极间电压，在开关元件为IGBT的情况下为栅极-发射极间电压，在开关元件为功率晶体管的情况下为基极电流。输出端子的电位差OD在开关元件为MOSFET的情况下为漏极-源极间电压，在开关元件为IGBT及功率晶体管的情况下为集电极-发射极间电压。
接着，阐述输入端子与输出端子的关系。图11是示出开关元件Sup的输入端子信号SupI与输出端子电压SupOV的关系来作为示例的图。若对开关元件Sup输入使其导通(ON)的信号，则同时对开关元件Sun输入使其断开(OFF)的信号，因此，开关元件Sup的输出端子电压SupOV大致为0。另一方面，若对开关元件Sup输入使其断开的信号，则对开关元件Sun输出使其导通的信号，因此，开关元件Sup的输出端子电压SupOV大致与Vdc一致。
这里，在因逆变器3的故障而导致不论输入至开关元件Sun的输入端子的信号如何均发生开关元件Sun导通的故障的情况下，即使向开关元件Sun提供了使其断开的输入信号，Sun也导通，且导通信号被输入至开关元件Sup的输入端子，因此，开关元件Sup的输出端子的电压成为不为0的异常值。利用该情况，在实施方式5中，在导通信号、例如SupI输入至构成逆变器3的各开关元件的输入端子时的输出端子的电压、例如SupOV超过了阈值的情况下，将逆变器3判定为故障，并输出ERR信号。
如上所述，在本实施方式5中，也能通过检测逆变器3的故障，并中止角度传感器故障判定部15d的运算，来防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，逆变器故障检测部501也能由计算机来构成。
实施方式6
图12是示出设置有本发明实施方式6中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是输出电压检测电路601、602、603以及逆变器故障检测部604。
在图13的输出电压检测电路601、602、603中，输出电压检测电路601是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中作为实际电压值Vu_real而示出的Vu，使用低通滤波器(LPF)从Vu中去除其载波频率分量，并输出由此得到的电压Vu_LPF。载波频率是载波分量的频率，为开关周期Ts的倒数。
输出电压检测电路602是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中作为实际电压值Vv_real而示出的Vv，使用低通滤波器(LPF)从Vv中去除其载波频率分量，并输出由此得到的电压Vv_LPF。
输出电压检测电路603是如下电路：输入有从逆变器3输出的三相电压(Vu、Vv、Vw)中作为实际电压值Vw_real而示出的Vw，使用低通滤波器(LPF)从Vw中去除其载波频率分量，并输出由此得到的电压Vw_LPF。
接着，使用图14的表示运算动作的流程图来说明逆变器故障检测部604的动作。
步骤S801中，将在图13的由LPF构成的输出电压检测电路601中求出的Vu_LPF减去三相电压Vu及0.5×Vdc。
利用Vu_err＝Vu_LPF-0.5×Vdc-Vu
来运算U相电压误差Vu_err。
步骤S802中，判断步骤S801中求出的U相电压误差Vu_err的绝对值|Vu_err|是否大于误差基准值V_err_th。
步骤S802中，当选择了是(YES)时，在步骤S803中输出表示故障的ERR信号，并使逆变器3停止。另一方面，在选择了否(NO)的情况下，在步骤S804中不输出ERR信号。
以上，对U相的情况进行了阐述，但对于V相、W相，也可以分别根据Vv_LPF、Vw_LPF运算V相电压误差的绝对值|Vv_err|、W相电压误差的绝对值|Vw_err|，并与误差基准值V_err_th进行比较，在绝对值大于误差基准值的情况下，输出使逆变器3停止的信号。
如上所述，在本实施方式6中，也能通过检测逆变器3的故障，并在检测出故障的情况下中止角度传感器故障判定部15d的运算，来防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，逆变器故障检测部604、输出电压检测电路601、602、603的运算处理部也可以由计算机来构成。
实施方式7
图15是示出设置有本发明实施方式7中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是输出电压检测电路701以及逆变器故障检测部702。
图16所示的输出电压检测电路701是如下电路：在对从逆变器3输出的作为实际电压值Vu_real、Vv_real、Vw_real而示出的三相电压(Vu、Vv、Vw)进行检测后，用加法器710进行全相加法，使用低通滤波器(LPF)711去除载波分量或开关周期Ts的倒数即其载波频率分量，并输出由此得到的电压V_add_LPF。
接着，使用图17的表示运算动作的流程图来说明逆变器故障检测部702的动作。
步骤S903中，将Vadd_LPF减去1.5×Vdc，
利用Vadd_err＝Vadd_LPF-1.5×Vdc
来得到加法值误差Vadd_err。
步骤S904中，判断步骤S903中求出的加法值误差Vadd_err的绝对值|Vadd_err|是否大于加法值误差基准值Vadd_err_th。
步骤S904中，当选择了是(YES)时，在步骤S905中输出表示故障的ERR信号，并使逆变器3停止。另一方面，在选择了否(NO)的情况下，在步骤S906中不输出ERR信号。
如上所述，在本实施方式7中，也能通过检测逆变器3的故障，并在检测出故障的情况下中止角度传感器故障判定部15d的运算，来防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，逆变器故障检测部702、输出电压检测电路701的运算处理部也可以由计算机来构成。
实施方式8
图18是示出设置有本发明实施方式8中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是电流检测器异常判定部801。
本实施方式8中的电流检测器异常判定部801利用了以下情况，即：在流过旋转电机1的电流中，旋转电机相电流iu、iv、iw之和始终与零一致，因此，若电流检测器2正常，则旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc之和也始终与零一致，但在异常发生时，将成为不为零的异常值。
接着，使用图19的表示运算动作的流程图来说明电流检测器异常判定部801的动作。
步骤S1003中，将旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc相加，其结果作为i_add_err。
步骤S1004中，判断i_add_err的绝对值|i_add_err|是否超过电流和异常阈值i_th，在超过的情况下(是)执行步骤S1005，在不超过的情况下(否)执行步骤S1006。步骤S1005中输出表示故障的ERR信号。步骤S1006中不输出ERR信号。
接着，对实施方式8的效果进行说明。在电流检测器2故障了的情况下，由电流检测器2检测出的旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc成为与实际在旋转电机1中通电的旋转电机相电流iu、iv、iw不同的值。因此，旋转角度推定器14的运算中使用的旋转电机电流id、iq也成为与实际流过旋转电机1的电流不同的值。该情况下，从旋转角度推定器14得到的旋转角度推定值θest成为偏离了旋转电机1的真正的旋转角度θ的值，若由角度传感器故障判定部15d实施使用了θest的角度传感器故障判定，则有可能误检测出角度传感器4、5的故障。
因此，在电流检测器2发生了故障的情况下，由电流检测器异常判定部801输出表示故障的ERR信号，并在输出了ERR信号的期间中止角度传感器故障判定部15d的运算，从而能防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，电流检测器异常判定部801也能由计算机来构成。
实施方式9
设置有本发明实施方式9中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构与图18中的结构基本相同。其中，电流检测器异常判定部801中的处理不同。
图20是示出实施方式9中的电流检测器异常判定部801的运算动作的流程图。
步骤S1101中，判断旋转电机相电流检测值iuc的绝对值|iuc|是否超过了电流振幅异常阈值i_amp_th，在超过了的情况下(是)，在步骤S1104中输出ERR信号，在不超过的情况下(否)，执行步骤S1102。电流振幅异常阈值i_amp_th设定为相对于旋转电机相电流的振幅值具有若干余量的值。
步骤S1102中，判断旋转电机相电流检测值ivc的绝对值|ivc|是否超过了电流振幅异常阈值i_amp_th，在超过了的情况下(是)，在步骤S1105中输出表示故障的ERR信号，在不超过的情况下(否)，执行步骤S1103。
步骤S1103中，判断旋转电机相电流检测值iwc的绝对值|iwc|是否超过了电流振幅异常阈值i_amp_th，在超过了的情况下(是)，在步骤S1106中输出表示故障的ERR信号，在不超过的情况下(否)，在步骤S1107中不输出ERR信号。
如上所述，在本实施方式9中，也能通过检测电流检测器2的故障，并在检测出故障的情况下中止角度传感器故障判定部15d的运算，来防止第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障的误检测。
另外，电流检测器异常判定部801也能由计算机来构成。
实施方式10
图21是示出设置有本发明实施方式10中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是第1角度传感器故障判定器1001、第2角度传感器故障判定器1002、角度传感器故障判定部15e。
从第1角度传感器4经由第1正弦波信号输出部6可得到图22那样的相位彼此相差90度的第1正弦波信号Sin_diff1、第2正弦波信号Cos_diff1，因此，对它们分别求平方后相加再取平方根而得到的平方和平方根值R_diff1成为图23那样的固定值。反之，在平方和平方根值R_diff1脱离了某个范围的情况下，第1角度传感器4发生异常。
因此，在本实施方式10的第1角度传感器故障判定器1001中，根据图24中流程图所示的处理来判定故障。
步骤S1201中，计算上述平方和平方根值R_diff1。
步骤S1202中，判定R_diff1是否在下限阈值Thl2以上并且在上限阈值Thh2以下，在是(YES)的情况下，在步骤S1203中不输出ERR信号，在否(NO)的情况下，在步骤S1204中对角度传感器故障判定部15e输出表示第1角度传感器4的故障的ERR信号。
另一方面，从第2角度传感器5经由第2正弦波信号输出部7可得到图25所示那样的相位彼此相差90度的第3正弦波信号Sin_diff2、第4正弦波信号Cos_diff2，因此，对它们分别求平方后相加再取平方根而得到的平方和平方根值R_diff2成为图26那样的固定值。反之，在平方和平方根值R_diff2脱离了某个范围的情况下，第2角度传感器5发生异常。
因此，在本实施方式10的第2角度传感器故障判定器1002中，根据图27的流程图所示的处理来判定故障。
步骤S1301中，计算上述平方和平方根值R_diff2。
步骤S1302中，判定R_diff2是否在下限阈值Thl2以上并且在上限阈值Thh2以下，在是(YES)的情况下，在步骤S1303中不输出ERR信号，在否(NO)的情况下，在步骤S1304中对角度传感器故障判定部15e输出表示第2角度传感器5的故障的ERR信号。
角度传感器故障判定部15e中，若检测到表示第1角度传感器4或第2角度传感器5的故障的ERR信号，则将所检测出的角度传感器判定为故障。
接着，说明本实施方式10的效果。在旋转角度推定器14中，使用旋转电机1的阻抗常数(R、Ld、Lq)来运算旋转角度推定值θest，但为了旋转角度推定器14而存储于存储器103的值与旋转电机1中的真正的值未必一定相一致。例如，在旋转电机1中旋转电机电流长时间连续通电将引起绕组电阻R增大，或由于磁饱和而导致电感Ld、Lq降低。因此，在通电有旋转电机电流的情况下，旋转角度推定值θest与旋转电机1的真正的旋转角度θ未必相一致。
因此，通过将基于第1角度传感器4的输出的Sin_diff1、Cos_diff1的值输入至第1角度传感器故障判定器1001来检测第1角度传感器4的故障，从而能更高精度地检测出第1角度传感器4的故障。
同样地，对于第2角度传感器5，也可以通过将基于第2角度传感器5的输出的Sin_diff2、Cos_diff2的值输入至第2角度传感器故障判定器1002来检测第2角度传感器5的故障，从而能更高精度地检测出第2角度传感器5的故障。
另外，下限阈值Thl2、上限阈值Thh2是使正常时的平方和平方根值R_diff1及平方和平方根值R_diff2上下偏移了设定值后而得到的值。
此外，第1角度传感器故障判定器1001、第2角度传感器故障判定器1002也可以由计算机来构成。
此外，第1角度传感器故障判定器1001、第2角度传感器故障判定器1002中，对第1正弦波信号与第2正弦波信号分别求平方后相加再取平方根，由此来求出平方和平方根值，但也可以用平方和来代替平方和平方根值。
并且，可以将第1角度传感器故障判定器1001的功能设置在第1正弦波信号输出部6内。此外，也可以将第2角度传感器故障判定器1002的功能设置在第2正弦波信号输出部7内。
实施方式11
图28是示出设置有本发明实施方式11中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是第1角度传感器故障判定器1101、第2角度传感器故障判定器1102。
以下，对第1角度传感器故障判定器1101进行阐述。第1角度传感器4的输出即图2所示的正弦信号1(Sin1p)与正弦信号2(Sin1n)的相位差为180°，因此，理想情况下2个信号的和值(Sin_sum1)如图29(a)所示，成为中点电压的2倍。
同样地，余弦信号1(Cos1p)与余弦信号2(Cos1n)的相位差为180°，因此，理想情况下2个信号的和值(Cos_sum1)如图29(b)所示，成为中点电压的2倍。
在4个信号中的任意信号因故障而偏离了真正的值的情况下，和值Sin_sum1或和值Cos_sum1将从中点电压的2倍偏离。第1角度传感器故障判定器1101根据该偏移量来判定故障。由于电路偏差、温度变化、历时变化等原因，会从中点电压的2倍起稍稍发生变动，因此，作为故障判定的阈值，需要设置宽度。
第1角度传感器故障判定器1101中，根据图30中流程图所示的处理来判定故障。
步骤S1401中，根据正弦信号1(Sin1p)与正弦信号2(Sin1n)之和来计算和值Sin_sum1，根据余弦信号1(Cos1p)与余弦信号2(Cos1n)之和来计算和值Cos_sum1。
步骤S1402中，判定和值Sin_sum1是否在下限阈值Thl1以上并且在上限阈值Thh1以下，此外，判定和值Cos_sum1是否在下限阈值Thl1以上并且在上限阈值Thh1以下，在是(YES)的情况下，在步骤S1403中不输出ERR信号，在否(NO)的情况下，在步骤S1404中对角度传感器故障判定部15e输出表示第1角度传感器4的故障的ERR信号。
接着，对第2角度传感器故障判定器1102进行阐述。第2角度传感器5的输出即图3所示的正弦信号3(Sin2p)与正弦信号4(Sin2n)的相位差为180°，因此，理想情况下2个信号的和值(Sin_sum2)如图31(a)所示，成为中点电压的2倍。
同样地，余弦信号3(Cos2p)与余弦信号4(Cos2n)的相位差为180°，因此，理想情况下2个信号的和值(Cos_sum2)如图31(b)所示，成为中点电压的2倍。
在4个信号中的任意信号因故障而偏离了真正的值的情况下，和值Sin_sum2或和值Cos_sum2将从中点电压的2倍偏离。第2角度传感器故障判定器1102根据该偏移量来判定故障。由于电路偏差、温度变化、历时变化等原因，会从中点电压的2倍起稍稍发生变动，因此，作为故障判定的阈值，需要设置宽度。
第2角度传感器故障判定器1102中，根据图32中流程图所示的处理来判定故障。
步骤S1501中，根据正弦信号3(Sin2p)与正弦信号4(Sin2n)之和来计算和值Sin_sum2，根据余弦信号3(Cos2p)与余弦信号4(Cos2n)之和来计算和值Cos_sum2。
步骤S1502中，判定和值Sin_sum2是否在下限阈值Thl1以上并且在上限阈值Thh1以下，此外，判定和值Cos_sum2是否在下限阈值Thl1以上并且在上限阈值Thh1以下，在是(YES)的情况下，在步骤S1503中不输出ERR信号，在否(NO)的情况下，在步骤S1504中对角度传感器故障判定部15e输出表示第2角度传感器5的故障的ERR信号。
如上所述，实施方式11中，运算正弦信号之和、余弦信号之和，并检测其异常，由此能更高精度地检测出第1角度传感器4、第2角度传感器5的故障。
另外，下限阈值Thl1、上限阈值Thh1是使中点电压的2倍的电压上下偏移了设定值后而得到的值。
此外，第1角度传感器故障判定器1101、第2角度传感器故障判定器1102也可以由计算机来构成。
并且，可以将第1角度传感器故障判定器1101的功能设置在第1正弦波信号输出部6内。此外，也可以将第2角度传感器故障判定器1102的功能设置在第2正弦波信号输出部7内。
实施方式12
图33是示出设置有本发明实施方式12中的故障判定装置的旋转电机控制装置的结构的一个示例的图。与上述实施方式不同的部分是第1角度推定用信号发生器1201、加法器1202、旋转角度推定器14f。
第1角度推定用信号发生器1201在第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差超过了旋转电机1的电气角中90度以内的第2阈值Th2的情况下，如图34所示，输出周期Th的角度推定用电压指令vuh*、vvh*、vwh*。角度推定用电压指令的频率(1/Th)相比于与旋转电机1的转速相对应的电气角频率设定得足够高。具体而言，设为2倍以上。将周期Th设为360度，存在如下关系：vvh*相对于vuh*具有120(60×2)度相位延迟，vwh*相对于vvh*具有120(60×2)度相位延迟。此外，vuh*、vvh*、vwh*的各振幅设为相同。
加法器1202将角度推定用电压指令vuh*、vvh*、vwh*叠加于作为坐标变换器13的输出的电压指令，并将由此得到的值作为电压指令vu*、vv*、vw*来输出。
接着，对旋转角度推定器14f进行阐述。
图35是示出旋转角度推定器14f的结构的功能框图。下面对图35进行说明。旋转角度推定器14f包括电流提取器14a1u、14a1v、14a1w、振幅运算部14ax及角度运算器14ay。此外，振幅运算部14ax包含乘法器14a2u、14a2v、14a2w、积分器14a3u、14a3v、14a3w以及乘法器14a4u、14a4v、14a4w。
通过加法器1202将角度推定用电压指令vuh*、vvh*、vwh*与电压指令vu*、vv*、vw*相加，因此，旋转电机1的旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc中包含具有与角度推定用电压指令相同的频率分量的角度推定用电流iuh、ivh、iwh。因此，各电流提取器14a1u、14a1v、14a1w从电流检测器2所检测出的旋转电机相电流检测值iuc、ivc、iwc中提取具有与角度推定用电压指令相同的频率分量的角度推定用电流iuh、ivh、iwh。具体而言，使用带通滤波器，或将旋转电机相电流iu、iv、iw输入陷波滤波器来使与角度推定用电压指令vuh*、vvh*、vwh*相同的频率分量衰减，并从旋转电机相电流iu、iv、iw中分别减去通过该陷波滤波器后的各电流，由此来提取角度推定用电流iuh、ivh、iwh。
若向旋转电机1施加如图34所示那样的三相交流的角度推定用电压指令vuh*、vvh*、vwh*，则因交流旋转电机即旋转电机1的凸极性，由各电流提取器14a1u、14a1v、14a1w所提取出的各角度推定用电流iuh、ivh、iwh如图36所示，其振幅根据旋转电机1的旋转角度θ以余弦函数的形式变化。若用数学式来对此进行表达，则如接下来的式(11)所示。该式(11)中包含旋转电机1的旋转角度θ的信息。因此，可以通过求出角度推定用电流iuh、ivh、iwh，来求出对于旋转电机1的旋转位置即旋转角度θ的推定值θest。
【数学式9】
Figure GDA0001836778970000281
这里，
Ih：角度推定用电流的振幅的平均值
Iha：角度推定用电流的基于旋转位置的变化量
ωh：角度推定用电压指令的角频率。
以下，对根据角度推定用电流iuh、ivh、iwh来求出角度推定用电流的振幅Iuh、Ivh、Iwh的步骤进行说明。
一般，已知周期Tx的交流电流ix的有效值Ix由下式(12)来定义。
【数学式10】
Figure GDA0001836778970000291
即，对交流电流的瞬时值ix求平方，在1周期Tx期间进行积分，并在乘以1/Tx后运算平方根，由此来求出有效值Ix。此外，交流电流ix的振幅Ixamp使用有效值Ix利用下式(13)来求出。
【数学式11】
Figure GDA0001836778970000292
因此，在振幅运算部14ax中，也用乘法器14a2u、14a2v、14a2w分别对角度推定用电流iuh、ivh、iwh求平方，用积分器14a3u、14a3v、14a3w在各个周期Th对角度推定用电流iuh、ivh、iwh的平方值进行积分，进行2/Th的乘法运算，并用乘法器14a4u、14a4v、14a4w对该结果进行平方根运算，由此来运算角度推定用电流的振幅Iuh、Ivh、Iwh。
由振幅运算部14ax求出的位置推定用电流的振幅Iuh、Ivh、Iwh如图37所示，叠加有偏移Ih，并以交流旋转电机即旋转电机1的旋转角度θ的1/2周期变化。因此，角度运算器14ay中，首先，如式(14)所示，从角度推定用电流的振幅Iuh、Ivh、Iwh中减去偏移Ih来计算各位置运算信号dIuh、dIvh、dIwh。如上所述，在式中附加下标1来示出。这里，偏移Ih可以根据位置推定用电流的振幅Iuh、Ivh、Iwh成为三相平衡的情况利用式(15)来求出。各位置运算信号dIuh、dIvh、dIwh如图38所示，相对于旋转电机1的旋转角度θ成为没有偏移的平衡三相交流。因此，可以通过对各位置运算信号dIuh、dIvh、dIwh中的任一个进行反余弦运算，来运算旋转位置θ的旋转角度推定值θest。或者，也可以利用式(16)来求出各位置运算信号dIuh、dIvh、dIwh。
【数学式12】
Figure GDA0001836778970000301
Figure GDA0001836778970000302
Figure GDA0001836778970000303
如上所述，在实施方式12中，当第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差超过第2阈值时，使角度推定用电压指令叠加于从坐标变换器13得到的电压指令，并提取出旋转电机电流中的角度推定用电压指令的分量，由此来运算出旋转角度推定值θest。从降低旋转电机1的噪声的观点来看，并不优选为加上角度推定用电压指令，但在第1角度检测值θ1与第2角度检测值θ2之差增大的情况下，成为第1角度传感器4与第2角度传感器5中的至少某一个发生故障的可能性较高的异常情况。在这样的情况下，相比于减少噪声，更要考虑安全性，从而通过使角度推定用电压指令叠加于电压指令来高精度地计算旋转角度推定值θest，由此能通过角度传感器故障判定部更早地检测出发生了故障的角度传感器，安全度、可靠度得以提高。
另外，第1角度推定用信号发生器1201、加法器1202、旋转角度推定器14f也可以由计算机来构成。
此外，本发明不局限于上述各实施方式，并包含它们所有可能的组合。
工业上的实用性
本发明所涉及的故障判定装置及故障判定方法能适用于各种领域的旋转电机控制装置。

Claims (8)

1.一种旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，包括：
功率转换器，该功率转换器向旋转电机供电；
电流检测器，该电流检测器对通电至所述旋转电机的旋转电机电流进行检测；
第1角度传感器，该第1角度传感器根据所述旋转电机的旋转角度产生至少2个电信号；
第1正弦波信号输出部，该第1正弦波信号输出部根据所述第1角度传感器所产生的所述至少2个电信号来输出第1正弦波信号与第2正弦波信号；
第1角度计算器，该第1角度计算器根据所述第1正弦波信号与所述第2正弦波信号来输出第1角度检测值；
第2角度传感器，该第2角度传感器根据所述旋转电机的旋转角度产生至少2个电信号；
第2正弦波信号输出部，该第2正弦波信号输出部根据所述第2角度传感器所产生的所述至少2个电信号来输出第3正弦波信号与第4正弦波信号；
第2角度计算器，该第2角度计算器根据所述第3正弦波信号与所述第4正弦波信号来输出第2角度检测值；
旋转角度推定器，该旋转角度推定器根据所述旋转电机电流输出针对所述旋转电机的旋转角度的旋转角度推定值；以及
角度传感器故障判定部，该角度传感器故障判定部对所述第1角度传感器与所述第2角度传感器的故障进行检测，
所述角度传感器故障判定部根据
所述旋转角度推定值与所述第1角度检测值之差、
所述旋转角度推定值与所述第2角度检测值之差、以及
所述第1角度检测值与所述第2角度检测值之差
中的至少2个，来判定所述第1角度传感器或所述第2角度传感器的故障。
2.如权利要求1所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
具备功率转换器故障检测部，该功率转换器故障检测部检测所述功率转换器的故障，
所述角度传感器故障判定部在所述功率转换器故障检测部未检测出所述功率转换器的故障时，判定所述第1角度传感器或所述第2角度传感器的故障。
3.如权利要求2所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
所述功率转换器是由多个开关元件构成的多相逆变器，
所述功率转换器故障检测部根据将使所述开关元件导通的信号输出至所述开关元件的输入端子时的所述开关元件的输出端子的电位差，来判定所述功率转换器的故障。
4.如权利要求1至3的任一项所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
具有电流检测器异常判定部，该电流检测器异常判定部根据所述旋转电机电流来检测所述电流检测器的故障，
所述角度传感器故障判定部在所述电流检测器异常判定部未检测出所述电流检测器的故障时，判定所述第1角度传感器或所述第2角度传感器的故障。
5.如权利要求1至4的任一项所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
所述第1正弦波信号输出部根据分别对所述第1正弦波信号和所述第2正弦波信号求平方并相加而求出的第1平方和或所述第1平方和的平方根，向所述角度传感器故障判定部输出表示将所述第1角度传感器判定为故障的信号，
所述第2正弦波信号输出部根据分别对所述第3正弦波信号和所述第4正弦波信号求平方并相加而求出的第2平方和或所述第2平方和的平方根，向所述角度传感器故障判定部输出表示将所述第2角度传感器判定为故障的信号。
6.如权利要求1至5的任一项所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
所述第1角度传感器输出
根据所述旋转电机的旋转角度呈正弦波状变化的第1电信号、
相位与所述第1电信号相差180度的第2电信号、
相位与所述第1电信号相差90度的第3电信号、以及
相位与所述第3电信号相差180度的第4电信号，
所述第1正弦波信号输出部
根据所述第1电信号与所述第2电信号之和、或所述第3电信号与所述第4电信号之和，向所述角度传感器故障判定部输出表示将所述第1角度传感器判定为故障的信号，
所述第2角度传感器输出
根据所述旋转电机的旋转角度呈正弦波状变化的第5电信号、
相位与所述第5电信号相差180度的第6电信号、
相位与所述第5电信号相差90度的第7电信号、以及
相位与所述第7电信号相差180度的第8电信号，
所述第2正弦波信号输出部
根据所述第5电信号与所述第6电信号之和、或所述第7电信号与所述第8电信号之和，向所述角度传感器故障判定部输出表示将所述第2角度传感器判定为故障的信号。
7.如权利要求1至6的任一项所述的旋转电机控制装置的故障判定装置，其特征在于，
具备角度推定用信号发生器，该角度推定用信号发生器在所述第1角度检测值与所述第2角度检测值之差超过了为所述旋转电机的电气角90度以内的阈值的情况下，输出叠加于针对所述功率转换器的电压指令的、具有与用于驱动所述旋转电机的电压不同的频率的角度推定用电压指令，
所述旋转角度推定器从所述旋转电机电流中提取出所述角度推定用电压指令的频率分量来运算所述旋转角度推定值。
8.一种旋转电机控制装置的故障判定方法，其特征在于，
在对由功率转换器提供的电力进行调整来进行旋转电机的控制的旋转电机控制装置中，
根据由第1角度传感器产生的与所述旋转电机的旋转角度相对应的至少2个电信号来生成第1正弦波信号与第2正弦波信号，
根据所述第1正弦波信号与所述第2正弦波信号来生成第1角度检测值，
根据由第2角度传感器产生的与所述旋转电机的旋转角度相对应的至少2个电信号来生成第3正弦波信号与第4正弦波信号，
根据所述第3正弦波信号与所述第4正弦波信号来生成第2角度检测值，
根据由电流检测器检测出的通电至所述旋转电机的旋转电机电流来求出针对所述旋转电机的旋转角度的旋转角度推定值，
根据所述旋转角度推定值与所述第1角度检测值之差、
所述旋转角度推定值与所述第2角度检测值之差、以及
所述第1角度检测值与所述第2角度检测值之差
中的至少2个，来检测所述第1角度传感器或所述第2角度传感器的故障。
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