(57)【要約】【課題】インバータの異常部位を特定する。【解決手段】上アーム側の３個のスイッチング素子と、これらスイッチング素子に直列接続された下アーム側の３個のスイッチング素子とを有するインバータ出力部と、前記上アーム側の各スイッチング素子と前記下アーム側の各スイッチング素子との接続点に接続され、外部負荷が接続される３個の端子と、前記各スイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、前記各端子の電圧を検出する電圧検出部と、前記下アーム側の３個のスイッチング素子がオフ状態かつ前記上アーム側のいずれか一つのスイッチング素子がオン状態のときの前記各端子の電圧に基づいて、前記インバータ出力部および前記外部負荷のいずれが断線しているか判定する断線判定部とを備える。【選択図】図９
2020065442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換して交流機に出力するインバータ装置であって、
直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を有し、前記交流機に結線されるインバータ回路と、
前記インバータ回路を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記インバータ回路の異常、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する診断装置とを備え、
前記診断装置は、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に単パルス電圧を出力して、前記電流検出手段により得られた電流値から前記交流機又は前記結線の短絡故障を診断するものであり、
前記インバータ回路は、３個の上アームスイッチ素子と、これら上アームスイッチ素子に直列接続された３個の下アームスイッチ素子とを有しており、
前記インバータ装置は、前記各上アームスイッチ素子と前記各下アームスイッチ素子との接続点に接続され、前記交流機が接続される３個の端子と、前記各端子の電圧を検出する電圧検出部とを更に備え、
前記診断装置は、前記３個の下アームスイッチ素子がオフ状態かつ何れか一つの前記上アームスイッチ素子がオン状態のときの前記各端子の電圧に基づいて、前記インバータ回路および前記交流機のいずれが断線しているか判定する、インバータ装置。
【請求項２】
前記診断装置が、前記電流検出手段により得られた電流値から前記交流機又は前記結線の短絡故障を診断する第１段階と、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子を所定のＯＮ／ＯＦＦパターンで制御し、前記電流検出手段により得られた電流値の測定結果パターンから、前記各スイッチ素子の開放故障を診断する第２段階とを実施する、請求項１記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障診断機能を有するインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流機駆動装置には、交流を直流に変換するコンバータ回路及び直流を交流に変換するインバータ回路を有するものがある。また、前記コンバータ回路は、交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された直流電圧を平滑する平滑手段（ＤＣリンクコンデンサ）とを備えている。
【０００３】
このコンバータ回路の平滑コンデンサの故障診断としては、特許文献１に示すように、インバータ回路の出力を用いたものが考えられている。
【０００４】
しかしながら、上記の診断方法では、コンバータ回路が故障している場合、インバータ回路から正常な出力が得られないため、誤った箇所が故障していると診断される可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１１９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、コンバータの異常部位とインバータの異常部位を、コンバータとインバータで相関のない手段により特定し、交流機駆動装置の異常部位を正確に特定することを所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係るコンバータ装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路の異常を診断する診断装置とを備え、前記コンバータ回路が、交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された直流電圧を平滑する平滑手段と、前記平滑手段への突入電流を防止する突入電流防止手段と、交流電圧を供給する経路を前記突入電流防止手段を介した経路とは別経路にする切り替え手段と、前記交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段とを備え、前記診断装置が、前記突入電流防止手段及び前記切り替え手段を制御して、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧及び／又は前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧によって、前記コンバータ回路の異常部位を特定することを特徴とする。
【０００８】
このように構成したコンバータ装置によれば、突入電流防止手段及び切り替え手段を制御して得られる交流電圧検出手段の交流電圧及び／又は直流電圧検出手段の直流電圧の測定結果パターンによってコンバータ回路の異常部位を特定することができる。具体的な異常部位の特定方法は以下のとおりである。
【０００９】
前記診断装置が、前記突入電流防止手段をＯＦＦとし、前記切り替え手段をＯＦＦとして異常診断を行う第１ステップと、前記突入電流防止手段をＯＮとし、前記切り替え手段をＯＦＦとして異常診断を行う第２ステップとを、この順で実施することが望ましい。
【００１０】
前記診断装置が、前記突入電流防止手段をＯＦＦとし、前記切り替え手段をＯＮとして異常診断を行う第３ステップを、前記第２ステップの後に実施することが望ましい。
【００１１】
前記診断装置が、前記第１ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧を用いて、前記直流電圧検出手段の異常を診断することが望ましい。
【００１２】
前記コンバータ回路が、前記コンバータ回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段又は前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記第１ステップにおいて、前記入力電流検出手段又は前記出力電流検出手段により得られる電流が所定値以上の場合に、当該電流の波形を用いて、前記整流手段又は前記切り替え手段の異常を診断することが望ましい。又は、前記電流の波形と交流電圧検出手段の出力とを組み合わせることにより診断することもできる。
【００１３】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記整流手段により直流電圧が生成されている状態で得られる前記直流電圧検出手段の直流電圧と前記交流電圧検出手段の交流電圧との組み合わせにより、前記生成された直流電圧が異常であると診断することが望ましい。
【００１４】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段が異常であると診断することが望ましい。
【００１５】
前記コンバータ装置が、前記整流手段及び前記平滑コンデンサの間に設けられたリアクトルを備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上の場合、前記リアクトルが異常であると診断することが望ましい。
【００１６】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記突入電流防止手段が異常であると診断する請求項２乃至８の何れか一項に記載のコンバータ装置。
【００１７】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段を充電する交流電源に対する物理的切断による保護手段が異常であると診断することが望ましい。
【００１８】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、制御部に必要な交流電源以外の交流電源に対する物理的切断による保護手段が異常であると診断することが望ましい。
【００１９】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段を充電する交流電源に対する物理的切断による保護手段が異常であり、且つ、前記整流手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２０】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段を充電する交流電源に対する物理的切断による保護手段が異常であり、且つ、前記コンバータ回路に接続された負荷が短絡していると診断することが望ましい。
【００２１】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上であり、且つ、制御部に必要な交流電源以外の交流電源の交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段を充電する交流電源及び制御部に必要な交流電源以外の交流電源に対する物理的切断による保護手段が異常であり、前記コンバータ回路に接続された負荷が短絡していると診断することが望ましい。
【００２２】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲以下であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上であり、且つ、制御部に必要な交流電源以外の交流電源の交流電圧が所定値以上の場合、前記直流電圧検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２３】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常である条件下で、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値未満の場合、前記交流電圧検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２４】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常であり、前記平滑手段を充電する交流電圧を検出する前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上である条件下で、制御部に必要な交流電源以外の交流電源の交流電圧が所定値未満の場合、制御部に必要な交流電源以外の交流電圧を検出する手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２５】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上である条件下で、制御部に必要な交流電源以外の交流電圧が所定値未満の場合、制御部に必要な交流電源に対する物理的接続による保護手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２６】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上である条件下で、制御部に必要な交流電源以外の交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段に充電する交流電源と制御部に必要な交流電源以外の交流電源とに対する物理的接続による保護手段が異常、且つ、前記平滑手段に充電する交流電源と制御部に必要な交流電源以外の交流電源を整流する整流手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２７】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上である条件下で、制御部に必要な交流電源以外の交流電圧が所定値未満の場合、前記平滑手段に充電する交流電源と制御部に必要な交流電源以外の交流電源とに対する物理的接続による保護手段が異常であり、且つ、前記切り替え手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２８】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が正常であり、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧が所定値以上であり、制御部に必要な交流電源以外の交流電圧が所定値以上である条件下で、制御部に必要な交流電源の交流電圧が所定値未満の場合、制御部に必要な交流電源の交流電圧を検出する交流電圧検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００２９】
前記診断装置が、前記第３ステップ又は前記コンバータ回路に接続された負荷動作中において、前記突入電流防止手段及び前記切り替え手段を制御して、前記直流電圧検出手段から得られる直流電圧の一定時間経過後の電圧降下を検出することによって、前記平滑手段の異常を診断することが望ましい。
【００３０】
前記診断装置が、前記第３ステップにおいて、前記平滑手段に充電された直流電圧を電圧降下させて変動させる制御を行い、前記直流電圧検出手段により得られる変動前の直流電圧と変動後の直流電圧とを比較して、前記突入電流防止手段又は前記切り替え手段の異常を診断することが望ましい。
【００３１】
前記診断装置が、前記第３ステップにおいて、前記平滑手段に充電された直流電圧を電圧降下させて変動させる制御を行い、前記直流電圧検出手段により得られる変動前の直流電圧と、直流電圧を変動させた状態から前記切り替え手段によりリアクトルに対して通電したときの前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧とを比較して、前記リアクトルの異常を診断することが望ましい。
【００３２】
前記診断装置が、前記第３ステップにおいて、前記平滑手段に充電された直流電圧を電圧降下させて変動させる制御を行い、直流電圧を変動させた状態から前記切り替え手段によりリアクトルに対して通電したときの前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧と、前記リアクトルに対して通電した後所定時間経過後の前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧とを比較して、前記リアクトルの異常を診断することが望ましい。
【００３３】
前記診断装置が、前記コンバータ回路が異常であると診断した場合に、前記突入電流防止手段又は前記切り替え手段のＯＮ／ＯＦＦ動作を２回以上行うことが望ましい。
【００３４】
また本発明に係るコンバータ装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路の異常を診断する診断装置とを備え、前記コンバータ回路が、交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された直流電圧を平滑する平滑手段と、前記平滑手段への突入電流を防止する突入電流防止手段と、交流電圧を供給する経路を前記突入電流防止手段を介した経路とは別経路にする切り替え手段と、前記交流電圧の位相を検出する交流電圧位相検出手段と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段とを備え、前記診断装置が、前記突入電流防止手段及び前記切り替え手段を制御して、前記交流電圧位相検出手段により得られる出力パターン及び／又は前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧によって、前記コンバータ回路の異常部位を特定することを特徴とする。
【００３５】
このように構成したコンバータ装置によれば、突入電流防止手段及び切り替え手段を制御して得られる交流電圧位相検出手段の出力パターン及び／又は直流電圧検出手段の直流電圧によってコンバータ回路の異常部位を特定することができる。具体的な異常部位の特定方法は以下のとおりである。
【００３６】
前記コンバータ回路が、前記コンバータ回路に入力される入力電流を検出する入力電流検出手段又は前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記入力電流検出手段又は前記出力電流検出手段により得られる電流が所定値以上の場合に、当該電流の波形及び前記交流電圧位相検出手段により得られる出力パターンとの組み合わせにより、前記整流手段又は前記切り替え手段の異常を診断することが望ましい。
【００３７】
前記診断装置が、前記直流電圧検出手段より得られる直流電圧又は前記交流電圧位相検出手段により得られる出力パターンにより、前記整流手段の異常を診断することが望ましい。
【００３８】
前記診断装置が、前記突入電流防止手段をＯＦＦとし、前記切り替え手段をＯＦＦとして異常診断を行う第１ステップと、前記突入電流防止手段をＯＮとし、前記切り替え手段をＯＦＦとして異常診断を行う第２ステップとを、この順で実施することが望ましい。
【００３９】
前記診断装置が、前記第１ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が所定値以上の場合に、前記切り替え手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４０】
前記診断装置が、前記第１ステップにおいて、交流電圧位相検出手段により得られる出力パターンを用いて、前記突入電流防止手段の異常又は前記切り替え手段の異常を診断することが望ましい。
【００４１】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記電圧位相検知手段により得られる出力パターンが正常であり、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が所定値以下と判断した場合に、前記整流手段の異常、前記コンバータ回路に接続された負荷の異常、前記直流電圧検出手段の異常、前記平滑手段の異常、前記整流手段及び前記平滑コンデンサの間にリアクトルが設けられている場合にはリアクトルの異常、又は整流電源昇圧手段の異常を診断することが望ましい。
【００４２】
前記コンバータ回路が、前記交流電圧位相検知手段と、前記整流手段により整流された直流電圧をリアクトルにより昇圧する整流電圧昇圧手段と、前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段とを備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記電圧位相検知手段により得られる出力パターンが正常であり、前記整流電圧昇圧手段を動作させた状態で前記出力電流検出手段からの出力電流が検出されない場合、前記直流電圧検出手段で検出した電圧値の変化により、前記コンバータ回路に接続された負荷又は前記出力電流検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４３】
前記コンバータ装置が、前記交流電圧位相検知手段と、前記整流手段により整流された直流電圧をリアクトルにより昇圧する整流電圧昇圧手段と、前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段とを備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記電圧位相検知手段により得られる出力パターンが正常であり、前記整流電圧昇圧手段を動作させた状態での前記出力電流検出手段からの出力電流が異常の場合、前記リアクトルが異常であると診断することが望ましい。
【００４４】
前記コンバータ回路が、前記整流手段により整流された直流電圧をリアクトルにより昇圧する整流電圧昇圧手段を備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が設定範囲の場合、前記整流電圧昇圧手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４５】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が、０Ｖ又は設定範囲の場合、前記直流電圧検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４６】
前記コンバータ装置が、前記整流手段により整流された直流電圧をリアクトルにより昇圧する整流電圧昇圧手段と、前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段とを備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記整流電圧昇圧手段を動作させた状態で前記直流電圧検出手段から得られる直流電圧が異常であり、且つ、前記出力電流検出手段から得られる出力電流が異常である場合、前記リアクトル又は前記出力電流検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４７】
前記コンバータ装置が、前記整流手段により整流された直流電圧をリアクトルにより昇圧する整流電圧昇圧手段と、前記コンバータ回路から出力される出力電流を検出する出力電流検出手段とを備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記交流電圧位相検出手段からの出力が正常であり、前記整流電圧昇圧手段を動作させた状態で前記直流電圧検出手段から得られる直流電圧が正常であり、且つ、前記出力電流検出手段から得られる出力電流が異常の場合、前記出力電流検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４８】
前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧が所定範囲と判断した場合に、前記直流電圧検出手段が異常であると診断することが望ましい。
【００４９】
また、本発明に係るコンバータ装置は、交流電源を入力するための電源入力手段と、前記電源入力手段により入力された交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された直流電圧を平滑する平滑手段と、前記交流電源入力手段及び前記平滑手段の間に設けられたコイルと、前記平滑手段に突入電流が流れるのを防止する突入電流防止手段と、前記電源入力手段により入力された交流電圧を測定する交流電圧検出手段と、前記平滑手段により平滑された直流電圧を測定する直流電圧検出手段と、前記電源入力手段及び前記突入電流防止手段を制御し、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧又は前記直流電圧検出手段により得られる直流電圧を用いて、前記コイルの正常、短絡又は断線を診断する診断装置と、を備えることを特徴とする。
【００５０】
前記コイルが、前記整流手段及び前記平滑手段の間に設けられており、前記診断装置が、前記電源入力手段により交流電源が入力された直後に前記直流電圧検出手段により得られる第１電圧値と、前記平滑手段により安定した後の第２電圧値（前記平滑手段により安定した後に前記直流電圧検出手段により得られる第２電圧値）とを比較して、前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも大きく、且つ、時間とともに第２電圧値に収束していく場合には、前記コイルを正常状態と判断し、前記第１電圧値が前記第２電圧値よりも小さい又は所定値以上の差がない場合には、前記コイルを短絡状態と判断し、前記第１出力電圧値が０Ｖ又は入力された交流電圧の最大値よりも所定値以下、或いは前記第２出力電圧が低下する場合には、前記コイルを断線状態と判断することが考えられる。
【００５１】
例えばワイヤや基板パターン等における逆起電力による誤差要因を低減するためには、前記診断装置が、前記電源入力手段により交流電源が入力された直後から１．０μｓｅｃ以上経過後に前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧値を前記第１電圧値とすることが望ましい。
【００５２】
前記診断装置が、前記電源入力手段又は前記突入電流防止手段と、前記直流電圧検出手段又は前記交流電圧検出手段とを用いて、前記コイルに流れる直流電流の大きさを制御することが望ましい。
【００５３】
前記診断装置が、平滑された直流電圧値を所望の電圧値にまで低下させた後、前記電源入力手段により前記コイルに直流電流を流すことが望ましい。
【００５４】
前記診断装置が、前記コイルに流す直流電流の大きさを変えて、同一のコイルに少なくとも２回以上電流を流す動作を行うことが望ましい。
【００５５】
前記交流電源が三相交流電源であり、前記コイルが、前記電源入力手段及び前記整流手段の間において各相に設けられており、前記診断装置が、三相のうちの何れか一相に設けられたコイルのみに入力側から出力側に交流電流が流れるように、少なくとも２回以上前記コイルに交流電流を流す動作を行うことが望ましい。
【００５６】
前記交流電源が三相交流電源であり、前記コイルが、前記電源入力手段及び前記整流手段の間において各相に設けられており、前記診断装置が、三相のうち何れか二相のみに電流を流すように前記電源入力手段を制御し、少なくとも２回以上前記コイルに交流電流を流す動作を行うことが望ましい。
【００５７】
前記診断装置が、前記交流電源の交流電圧値を監視し、交流電圧値が直流電圧値より高い場合に電源入力手段を動作させることが望ましい。
【００５８】
また、本発明に係るインバータ装置は、上アーム側の３個のスイッチング素子と、これらスイッチング素子に直列接続された下アーム側の３個のスイッチング素子とを有するインバータ出力部と、前記上アーム側の各スイッチング素子と前記下アーム側の各スイッチング素子との接続点に接続され、外部負荷が接続される３個の端子と、前記各スイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、前記各端子の電圧を検出する電圧検出部と、前記下アーム側の３個のスイッチング素子がオフ状態かつ前記上アーム側のいずれか一つのスイッチング素子がオン状態のときの前記各端子の電圧に基づいて、前記インバータ出力部および前記外部負荷のいずれが断線しているか判定する断線判定部とを備えたものである。
これによると、インバータ出力部に電流を流さずに、すなわち、下アーム側のスイッチング素子をすべてオフにし、上アーム側のスイッチング素子のいずれか一つをオンにした状態で３個の端子の電圧の組み合わせからインバータ出力部および外部負荷のいずれが断線しているかを判定することができる。
【００５９】
前記断線判定部は、前記上アーム側のスイッチング素子が一つずつ順にオンしたときの前記各端子の電圧に基づいて、前記インバータ出力部および前記外部負荷のいずれが断線しているか判定してもよい。
これによると、インバータ装置の内部または外部のいずれの相で断線故障が発生しているのかを特定することができる。
【００６０】
前記インバータ出力部は、前記上アーム側の各スイッチング素子に駆動電圧を印加するブートストラップ回路をさらに有してもよい。
これによると、上アーム側のスイッチング素子にオン抵抗が低いＮＰＮバイポーラトランジスタなどを採用して、上アーム側のスイッチング素子における電流損失を低減することができる。
【００６１】
上記のインバータ装置は、前記断線判定部の判定結果を表示する表示部をさらに備えていてもよい。
上記のインバータ装置は、前記断線判定部の判定結果を記憶する記憶部をさらに備えていてもよい。
上記のインバータ装置は、前記断線判定部の判定結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された判定結果を表示する表示部とをさらに備えていてもよい。
前記制御部は、前記断線判定部によって前記インバータ出力部および前記外部負荷のいずれの断線が判定されたとき、前記各スイッチング素子のスイッチング制御を制限してもよい。
【００６２】
また、本発明に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換して交流機に出力するインバータ装置であって、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を有し、前記交流機に結線されるインバータ回路と、前記下アームスイッチ素子がＯＮされることにより前記上アームスイッチ素子を駆動するための電圧が充電されるコンデンサを有し、当該コンデンサに充電された電圧により前記上アームスイッチ素子を駆動するブートストラップ回路と、前記ブートストラップ回路のコンデンサに充電された電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段と、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御して、前記コンデンサ電圧検出手段により得られた電圧値を用いて、前記インバータ回路の異常、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する診断装置と、を備えることを特徴とする。
【００６３】
このように構成したインバータ装置によれば、診断装置が、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御して、コンデンサ電圧検出手段により得られた電圧値を用いて、インバータ回路の異常、及び、交流機又は結線の異常を診断するので、ブートストラップ回路のコンデンサを有効活用することにより、複数の故障が同時に発生した場合でも、正確に故障個所と故障内容を診断可能にすることができる。
【００６４】
診断装置の具体的な診断内容としては、前記インバータ回路が、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子からなるハーフブリッジ回路を複数備え、前記ブートストラップ回路が、前記複数のハーフブリッジ回路の上アームスイッチ素子毎に設けられており、前記診断装置が、前記複数のハーフブリッジ回路の下アームスイッチ素子を１つずつ択一的にＯＮさせるとともに、それにより前記コンデンサ電圧検出手段により得られた電圧値の測定結果パターンから、前記下アームスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断することが望ましい。
【００６５】
前記診断装置が、前記下アームスイッチ素子がＯＦＦの状態で、前記コンデンサ電圧検出手段により所定値以上のコンデンサ電圧が検出された場合に、前記下アームスイッチ素子が短絡故障していると診断することが望ましい。
【００６６】
前記インバータ装置が、前記インバータ回路を流れる電流を検出するインバータ電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記下アームスイッチ素子をＯＮさせたときに、前記インバータ電流検出手段より所定値以上の短絡電流を検出した場合に、前記上アームスイッチ素子が短絡故障していると診断することが望ましい。ここで、インバータ電流検出手段としては、前記下アームスイッチ素子に接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであることが考えられる。
【００６７】
診断装置の具体的な診断内容としては、前記インバータ装置が、前記インバータ回路を流れる電流を検出するインバータ電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記複数のハーフブリッジ回路の下アームスイッチ素子を１つずつ択一的にＯＮさせるとともに、それにより前記コンデンサ電圧検出手段から得られたコンデンサ電圧値の測定結果パターンによって、前記下アームスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第１ステップと、前記複数のハーフブリッジ回路毎に、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子をＯＮして短絡させて、前記インバータ電流検出手段により電流が検出されない場合に、前記上アームスイッチ素子が開放故障していると診断する第２ステップとをこの順で実施することが望ましい。
【００６８】
診断装置の具体的な診断内容としては、前記インバータ装置が、前記インバータ回路を流れる電流を検出するインバータ電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記複数のハーフブリッジ回路の下アームスイッチ素子を１つずつ択一的にＯＮさせるとともに、それにより前記コンデンサ電圧検出手段から得られたコンデンサ電圧値の測定結果パターンによって、前記下アームスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第１ステップと、前記複数のハーフブリッジ回路の上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に電流を流し、前記インバータ電流検出手段から得られた電流によって、前記上アームスイッチ素子が開放故障及び前記交流機又は前記結線の異常を診断する第２ステップと、をこの順に実施することが望ましい。
【００６９】
診断装置の具体的な診断内容としては、前記インバータ回路を流れる電流を検出するインバータ電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記複数のハーフブリッジ回路の下アームスイッチ素子を１つずつ択一的にＯＮさせるとともに、それにより前記コンデンサ電圧検出手段から得られたコンデンサ電圧値の測定結果パターンによって、前記下アームスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第１ステップと、前記複数のハーフブリッジ回路毎に、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子をＯＮして短絡させて、前記インバータ電流検出手段により電流が検出されない場合に、前記上アームスイッチ素子が開放故障していると診断する第２ステップと、前記複数のハーフブリッジ回路の上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に電流を流し、前記インバータ電流検出手段から得られた電流値によって、前記上アームスイッチ素子が開放故障及び前記交流機又は前記結線の異常を診断する第３ステップと、をこの順に実施することが望ましい。
【００７０】
すなわち本発明に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換して交流機に出力するインバータ装置であって、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を有し、前記交流機に結線されるインバータ回路と、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して、前記インバータ回路の異常を診断する診断装置と、を備え、前記診断装置が、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子を、前記交流機が正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする。
【００７１】
このように構成したインバータ装置によれば、診断装置が、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を、交流機が正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御して、インバータ回路の異常を診断するので、交流機に損傷を与えることなく、通常運転に用いられる電流検出手段を用いてインバータ回路の異常を診断することができる。このとき、交流機を正回転させる電流を流しているので、インバータ回路に通常設けられている電流検出手段の精度でも誤検出しないレベルの電流を流すことができ、診断ミスを防ぐことができる。
【００７２】
診断装置の具体的な診断内容としては、前記インバータ回路を流れる電流を検出するインバータ電流検出手段を備え、前記診断装置が、前記電流検出手段から得られた電流値から前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子の開放故障を診断することが望ましい。ここで、インバータ電流検出手段としては、前記下アームスイッチ素子に接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであることが考えられる。
【００７３】
前記インバータ回路が、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子からなるハーフブリッジ回路を３つ備えた三相インバータ回路であり、前記インバータ電流検出手段が、少なくとも２相以上の相電流を検出するものであることが望ましい。
【００７４】
すなわち本発明に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換して交流機に出力するインバータ装置であって、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を有し、前記交流機に結線されるインバータ回路と、前記インバータ回路を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記インバータ回路の異常、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する診断装置とを備え、前記診断装置が、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記電流検出手段により得られた電流値から前記交流機又は前記結線の短絡故障を診断する第１段階と、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子を所定のＯＮ／ＯＦＦパターンで制御し、前記電流検出手段により得られた電流値の測定結果パターンから、前記各スイッチ素子の開放故障を診断する第２段階とを実施し、前記第１段階が、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に単パルス電圧を出力するものであることを特徴とする。
【００７５】
このように構成したインバータ装置によれば、診断装置が、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して交流機に単パルス電圧を出力して得られた電流値から交流機又は結線の短絡故障を診断するので、インバータ回路に損傷を与えることなく、通常運転に用いられる電流検出手段を用いて負荷側（交流機又は結線）の短絡故障を診断することができる。また、診断装置が、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を所定のＯＮ／ＯＦＦパターンで制御して得られた電流値の測定結果パターンから、各スイッチ素子の開放故障を診断するので、インバータ回路に損傷を与えることなく、通常運転に用いられる電流検出手段を用いてインバータ回路のスイッチ素子の開放故障を診断することができる。
【００７６】
なお、第２段階においては、診断装置が、上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子を、交流機が正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御することが特に望ましい。
【００７７】
前記単パルス電圧の具体的な実施の態様としては、そのパルス幅が、前記交流機又は前記結線が短絡故障していない場合には、前記電流検出手段により得られる電流値が所定値以上の短絡電流とならず、前記交流機又は前記結線が短絡故障している場合には、前記電流検出手段により得られる電流値が所定値以上の短絡電流となるように設定されていることが望ましい。
これならば、インバータ回路に設けられた過電流保護手段を用いて交流機又は結線の短絡故障を診断することができる。
【００７８】
前記電流検出手段から得られる電流値が所定値以上の短絡電流か否かを判断することで、各スイッチ素子の開放故障の他に、前記交流機又は前記結線の開放故障、或いは前記電流検出手段の故障を診断することもできる。したがって、前記診断装置が、前記第２段階において、前記各スイッチ素子の開放故障の他に、前記交流機又は前記結線の開放故障、或いは前記電流検出手段の故障を診断するものであることが望ましい。
【００７９】
前記診断装置の具体的な診断手順としては、前記インバータ回路が、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子からなるハーフブリッジ回路を３つ備えた三相インバータ回路であり、前記診断装置が、前記第２段階において、前記上アームスイッチ素子及び前記下アームスイッチ素子を制御して、各相間に順繰りに電流を流すことにより、前記各スイッチ素子の開放故障を診断するものであり、前記第２段階の各相間に電流を流す前に、当該相間に前記第１段階の単パルス電圧の出力を行うことが望ましい。
【００８０】
前記電流検出手段が、少なくとも２相以上の相電流を検出するものであることが望ましい。また、電流検出手段としては、前記下アームスイッチ素子に接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであることが考えられる。
【００８１】
すなわち本発明に係る交流機駆動装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路が出力する直流電圧をスイッチ素子により交流電圧に変換するとともに、交流機が結線されるインバータ回路と、前記コンバータ回路、前記インバータ回路及び前記交流機又は前記結線の異常を診断する診断装置とを備え、前記診断装置が、前記コンバータ回路の異常を診断する第１ステップと、前記インバータ回路のスイッチ素子の短絡故障を診断する第２ステップと、前記インバータ回路のスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第３ステップとを、この順で実施することを特徴とする。
【００８２】
このように構成したインバータ装置によれば、診断装置がコンバータ回路の異常を診断する第１ステップと、インバータ回路のスイッチ素子の短絡故障を診断する第２ステップと、インバータ回路のスイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第３ステップとを、この順で実施するので、各部に損傷を与えることなく、正確に故障診断箇所を特定することができる。したがって、交流機駆動装置の主要部品の故障の有無と個所を診断することが可能となり、交流機駆動装置に精通していない人でも簡単に不具合個所を検査できるようなる。
【００８３】
具体的には、インバータ回路が異常の場合、例えば、交流機に電流を流すためのインバータ回路のスイッチ素子が短絡故障していた場合、交流機に電流を流そうとスイッチを導通状態にすると電流は交流機に流れることなく導通状態のスイッチ素子と短絡故障したスイッチ素子の間で短絡電流が流れる。また、インバータ回路のスイッチ素子が正常状態であっても、交流機が短絡又は結線が短絡していた場合も同様にスイッチ素子間で短絡電流が流れる。つまり、インバータ回路のスイッチ素子に短絡故障があった場合と交流機の短絡故障又は結線の短絡故障とは区別することができない。そのため、交流機に電流を流して交流機の異常又は結線異常を診断する第３ステップの前に、インバータ回路の短絡故障を診断する第２ステップを行うことで、交流機又は結線の異常を正しく診断することができる。
また、インバータ回路の故障診断を正しく行うためには、コンバータ回路が正常に動作し、インバータ回路に正常な直流電源が供給される必要がある。そこでインバータ回路の短絡故障を診断する第２ステップの前に、コンバータ回路が正常動作することを確認する第１ステップを先に実施する。
【００８４】
第１ステップの具体的な診断内容としては、前記コンバータ回路が、交流電圧を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された直流電圧を平滑する平滑手段とを備え、前記交流機駆動装置が、前記平滑手段への突入電流を防止する突入電流防止手段と、交流電圧を供給する経路を前記突入電流防止手段を介した経路とは別経路にする切り替え手段とを備え、前記診断装置が、前記第１ステップにおいて、前記突入電流防止手段及び前記切り替え手段を制御して経路を切り替えることにより、前記コンバータ回路の異常を診断するものであることが望ましい。
【００８５】
コンバータ回路への電源投入時は、平滑手段（例えば平滑コンデンサ）へ大きな突入電流が流れる場合があり、通常、コンバータ回路には突入電流を防止するために突入電流防止手段が設けられている。ただし、交流機運転時は電流が流れるのを阻害する要因になるため、突入電流防止手段を迂回する経路に切り替える切り替え手段を併せもつ。ところが、コンバータ回路の他の要素に異常がある場合に、前記切り替え手段を動作させると、過大な突入電流が発生し、主要部品を破損させてしまう場合がある。
このため、前記診断装置が、前記切り替え手段を制御する前に、前記コンバータ回路に入力される交流電圧が正常か否かを確認することが望ましい。
【００８６】
その後、診断装置は、コンバータ回路に入力される交流電圧が正常である場合に、突入電流防止手段を動作させ、平滑手段（例えば平滑コンデンサ）を所定の第１直流電圧まで充電させる。そして、診断装置は、平滑手段（例えば平滑コンデンサ）に充電された直流電圧が所定の第１直流電圧に到達したことを確認した後、切り替え手段を動作させて平滑手段に充電された直流電圧が所定の第２直流電圧になることを確認する。これら一連の動作により、平滑手段に充電された直流電圧が第１直流電圧又は第２直流電圧にならない場合には、コンバータ回路に異常があると判断する。
【００８７】
第２ステップの具体的な診断内容としては、前記インバータ回路が、直列接続された上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子からなるハーフブリッジ回路を複数備え、前記診断装置が、前記第２ステップにおいて、前記複数のハーフブリッジ回路毎に、前記２つのスイッチ素子の一方をＯＮさせて前記インバータ回路に所定値以上の短絡電流が流れた場合に、前記２つのスイッチ素子の他方が短絡故障していると診断することが望ましい。
【００８８】
第３ステップにおける具体的な診断内容としては、前記診断装置が、前記第３ステップにおいて、前記スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に電流を流し、前記交流機にかかる電圧又は前記交流機に流れる電流によって、スイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断することが望ましい。
【００８９】
第３ステップにおける具体的な診断内容としては、前記診断装置が、前記第３ステップにおいて、前記スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して前記交流機に電流を流し、前記インバータ回路を流れる電流によって、スイッチ素子の開放故障、及び、前記交流機又は前記結線の異常を診断することが望ましい。
【００９０】
また、切り替え手段が短絡故障していないか診断する方法として、平滑手段である平滑コンデンサの放電時間を計測することが考えられる。放電用抵抗による自然放電により平滑コンデンサは放電させることになる。放電用抵抗は常時電力を消費するため、電力を削減するために200kΩなど大きな抵抗値にする場合が多い。そのため、一定の電圧まで放電するための時間は長くなり、診断時間が長くなるという問題がある。
これを改善するために、交流機に電流を流し平滑コンデンサの電荷を強制放電させれば、診断時間を短くすることができる。ところが、コンバータ回路の故障を診断する第１ステップではインバータ回路及び交流機が正常か否か分からないため、安易に交流機に電流を流すことができない。
そこで、前記コンバータ回路、前記インバータ回路、前記交流機及び前記結線が正常なことを確認した後に、前記インバータ回路及び前記交流機に電流を流す強制放電を行い、当該放電による前記平滑手段の直流電圧の時間的変化から、前記切り替え手段の異常を診断することが望ましい。これにより、切り替え手段の診断時間を短くすることができる。なお、切り替え手段が短絡故障をしていた場合でも、その他に故障が無ければ直流電圧は正常時と同じ電圧を供給できるため、第３ステップ後に行っても問題は無い。
【００９１】
前記診断装置が、前記各ステップにおいて、異常を診断した場合に、次のステップに移行せず、故障診断モードを終了することが望ましい。
【発明の効果】
【００９２】
このように構成した本発明によれば、コンバータ回路に接続されたインバータ回路からの出力を用いることなく、既存のコンバータ回路の回路構成を有効に活用して異常部位を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態におけるコンバータ装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態の第１ステップの動作内容を示すフローチャート。
【図３】第１実施形態の第２ステップの動作内容を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態の第３ステップの動作内容を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態におけるコンバータ装置の構成を示す模式図。
【図６】第２実施形態の変形例における診断内容を示すフローチャート。
【図７】第３実施形態におけるコンバータ装置の構成を示す模式図。
【図８】第３実施形態の変形例におけるコンバータ装置の構成を示す模式図。
【図９】第４実施形態に係るインバータ装置の構成図。
【図１０】（Ａ）は断線故障診断時の第１のスイッチング制御例を示す模式図、（Ｂ）は断線判定条件を示す表。
【図１１】（Ａ）は断線故障診断時の第２のスイッチング制御例を示す模式図、（Ｂ）は断線判定条件を示す表。
【図１２】（Ａ）は断線故障診断時の第３のスイッチング制御例を示す模式図、（Ｂ）は断線判定条件を示す表。
【図１３】第５実施形態におけるインバータ装置の構成を示す模式図。
【図１４】第５実施形態の正常状態における電圧検出結果を示す図。
【図１５】第５実施形態におけるスイッチ素子２Ｘが開放故障の場合の電圧検出結果を示す図。
【図１６】第５実施形態におけるＵ相結線が異常の場合の電圧検出結果を示す図。
【図１７】第５実施形態におけるスイッチ素子２Ｘが開放故障及び当該スイッチ素子２Ｘに繋がるＵ相結線が異常の場合の電圧検出結果を示す図。
【図１８】第５実施形態におけるスイッチ素子２Ｘが開放故障及び当該スイッチ素子２Ｘ以外のスイッチ素子に繋がるＶ相結線が異常の場合の電圧検出結果を示す図。
【図１９】第５実施形態における下アームスイッチ素子２Ｙが短絡故障の場合に流れる電流を示す図。
【図２０】第５実施形態における上アームスイッチ素子２Ｗが短絡故障の場合に流れる電流を示す図。
【図２１】第５実施形態における上アームスイッチ素子の開放故障の診断方法を示す図。
【図２２】第５実施形態における上アームスイッチ素子の開放故障の別の診断方法を示す図。
【図２３】第６実施形態におけるインバータ装置の構成を示す模式図。
【図２４】第６実施形態の各スイッチ素子の制御パターンを示す図。
【図２５】第７実施形態におけるインバータ装置の構成を示す模式図。
【図２６】第７実施形態の各スイッチ素子の制御パターンを示す図。
【図２７】第７実施形態の短絡診断用パルス及び開放診断用ＰＷＭのタイミングチャートを示す図。
【図２８】第８実施形態における交流機駆動装置の構成を示す模式図。
【図２９】第８実施形態の診断装置の診断フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００９４】
＜＜第１実施形態＞＞
以下に本発明に係るコンバータ装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００９５】
本実施形態に係るコンバータ装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機ＡＤに三相交流電圧（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を供給して駆動する交流機駆動装置に用いられるものであり、図１に示すように、三相交流電源２００（Ｒ相電源、Ｓ相電源、Ｔ相電源）からの三相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を直流電圧に変換してインバータ回路ＩＮＶに供給するものである。
【００９６】
具体的にコンバータ装置１００は、三相交流電源２００からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路２と、当該コンバータ回路２の異常を診断する診断装置３とを備えている。
【００９７】
コンバータ回路２は、三相交流電圧を整流する整流手段２１と、当該整流手段２１により整流された直流電圧を平滑する平滑手段２２とを備えている。前記整流手段２１は、三相フルブリッジダイオード回路である。また、前記平滑手段２２は、整流手段２１の出力側である直流端子間に接続された平滑コンデンサである。本実施形態では、直流端子間に、直接接続された２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを設けている。
【００９８】
また、コンバータ回路２には、前記平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂへの突入電流を防止する突入電流防止手段４と、交流電圧を供給する経路を突入電流防止手段４を介した経路とは別経路にする切り替え手段５とを備えている。
【００９９】
突入電流防止手段４は、インラッシュリレー４１及び抵抗４２を有するものであり、本実施形態では、一端が三相交流電源２００の中性相（Ｎ相）に接続され、他端が２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの接続点に接続されている。また、インラッシュリレー４１は、例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。この突入電流防止手段４により、インラッシュリレー４１をＯＮすることによって、Ｒ相の交流電圧が整流手段２１により直流電圧に整流されて平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに印加されて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂが充電される。
【０１００】
切り替え手段５は、コンバータ回路２における整流手段２１の入力側と三相交流電源２００との間に設けられ、三相交流電圧をコンバータ回路２に入力するためのメインリレー５ａ、５ｂである。具体的にメインリレー５ａ、５ｂは、三相のうちＳ相における整流手段２１の入力側とＴ相における整流手段２１の入力側とに設けられた例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。
【０１０１】
このように構成されたコンバータ回路２において、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ａの間にリアクトル２３が設けられている。また、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ｂの間には、直流電流検出手段６が設けられている。さらに、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの出力側には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂにかかる直流電圧を検出する直流電圧検出手段７が設けられている。
【０１０２】
また、コンバータ回路２の切り替え手段５の入力側には、コンバータ回路２に入力される三相交流電圧を各相毎に検出する交流電圧検出手段８Ｒ、８Ｓ、８Ｔが設けられている。本実施形態では、Ｒ相交流電圧は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する交流電圧であり、Ｔ相交流電圧は、コンバータ回路２の突入電流防止手段４及び切り替え手段５等を制御する又はインバータ回路ＩＮＶの駆動回路を制御する制御部Ｃに必要な電圧を供給する交流電圧である。Ｓ相交流電圧は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する交流電圧及び制御部Ｃに必要な電圧を供給する交流電圧以外の交流電圧である。なお、各相における交流電圧検出手段８Ｒ、８Ｓ、８Ｔの接続点と交流電源２００との間には、過電流による各部の故障を物理的切断により保護する保護手段（ヒューズ等）ＦＲ、ＦＳ、ＦＴが設けられている。
【０１０３】
診断装置３は、突入電流防止手段４及び切り替え手段５を制御して、交流電圧検出手段８Ｒ、８Ｓ、８Ｔにより得られる交流電圧及び直流電圧検出手段７により得られる直流電圧の測定結果パターンによって、コンバータ回路２の異常部位を特定するものである。
【０１０４】
具体的に診断装置３は、（１）突入電流防止手段をＯＦＦとし、切り替え手段５をＯＦＦとして異常診断を行う第１ステップと、（２）突入電流防止手段４をＯＮとし、切り替え手段５をＯＦＦとして異常診断を行う第２ステップと、（３）突入電流防止手段４をＯＦＦとし、前記切り替え手段５をＯＮとして異常診断を行う第３ステップと、をこの順で実施することにより、コンバータ回路２の異常部位を特定する。
【０１０５】
以下、各ステップについて詳述する。
＜第１ステップ＞
診断装置３は、図２に示すように、診断モードスタート後、突入電流防止手段４及び前記切り替え手段５をともにＯＦＦにして、整流手段２１への交流電圧を遮断する（Ｓａ１）。この状態において、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧ＶＤＣが所定の上限値以上か否かを判断する（Ｓａ２；直流電圧過電圧Ｃｈｅｃｋ）。なお、所定の上限値とはシステムに応じたあらかじめ定められた第１の値を言う。
【０１０６】
そして、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧ＶＤＣが所定の上限値以上の場合には、直流電圧検出手段７を構成する分圧抵抗が短絡故障していると診断する（Ｓａ３）。
【０１０７】
一方、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧ＶＤＣが所定の上限値未満の場合には、コンバータ回路２の運転履歴をチェックする（Ｓａ４；運転履歴Ｃｈｅｃｋ）。そして、診断装置３は、当該運転履歴において、直流電流検出手段６により得られた直流電流が所定値以上の場合に、当該直流電流の波形を用いて、整流手段２１又は切り替え手段５の異常を診断する。具体的に診断装置３は、前記直流電流の波形においてパルス抜けを検出した場合には、整流手段２１のブリッジダイオード或いはメインリレー５ａ又は５ｂが開放故障していると診断する。
【０１０８】
また、診断装置３は、運転履歴において、エラー有りと診断した場合には、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧ＶＤＣが所定の下限値未満となる部分が有るか否かを判断する（Ｓａ５；直流電圧低電圧Ｃｈｅｃｋ）。なお、所定の下限値とはシステムに応じたあらかじめ定められた第２の値を言う。
【０１０９】
そして、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧ＶＤＣが所定の下限値未満となる部分が有る場合には、整流手段２１におけるＲ相のブリッジダイオードが開放故障していると診断する（Ｓａ６）。
【０１１０】
一方で、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧ＶＤＣが所定の下限値未満となる部分が無い場合には、インラッシュリレー４１をＯＮとして（Ｓａ７）、メインリレー５ａ、５ｂを短時間で複数回ＯＮ／ＯＦＦ制御（例えばＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮ）してメインリレー５ａ、５ｂのダスト排出制御を行う（Ｓａ８）。その後、インラッシュリレー４１をＯＦＦとして（Ｓａ９）、診断装置３は、３相不均衡チェックを行う（Ｓａ１０）。
【０１１１】
そして、診断装置３は、三相不均衡が生じていれば、整流手段２１におけるＳ相又はＴ相のブリッジダイオードが開放故障している又はメインリレー５ａ又は５ｂが開放故障していると診断する（Ｓａ１１）。なお、診断装置３は、三相不均衡が生じていなければ、運転履歴をクリアする。
【０１１２】
前記運転履歴チェックにおいて、エラー無しと診断した場合、診断装置３は、直流電流検出手段６により得られた直流電流のセンター値が所定範囲内か否かを判断する（Ｓａ１２）。ここで、診断装置３は、直流電流のセンター値が所定範囲外であれば、直流電流検出手段６が異常であると診断する（Ｓａ１３）。一方、直流電流のセンター値が所定範囲内であれば、第２ステップに移行する。
【０１１３】
以上の第１ステップにより、第１ステップにおいて、直流電圧検出手段７を構成する分圧抵抗の短絡故障、整流手段２１のブリッジダイオードの開放故障、メインリレー５ａ又は５ｂの開放故障、整流手段２１におけるＲ相のブリッジダイオードの開放故障、整流手段２１におけるＳ相又はＴ相のブリッジダイオードの開放故障、直流電流検出手段６の異常などを診断することができる。
【０１１４】
＜第２ステップ＞
診断装置３は、図３に示すように、第２ステップにおいて、インラッシュリレー４１をＯＮにして（Ｓｂ１）、直流電圧検出手段７により得られた直流電圧が所定の下限値未満となる部分が有るか否かを判断する（Ｓｂ２；直流電圧低電圧Ｃｈｅｃｋ）。
【０１１５】
そして、診断装置３は、前記直流電圧が所定の下限値未満の部分が有ると判断した場合には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂのチャージ量が、あらかじめ定められた第３の値か否かを判断する（Ｓｂ３；直流電圧低電圧Ｃｈｅｃｋ＆チャージ量Ｃｈｅｃｋ）。
【０１１６】
ここで、診断装置３は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂのチャージ量があらかじめ定められた第３の値未満の場合には、Ｒ相の交流電圧検出手段８Ｒにより得られるＲ相交流電圧が異常か否かを判断する（Ｓｂ４；Ｒ相電圧波形異常Ｃｈｅｃｋ）。なお、この交流電圧波形異常の判断は、交流電圧検出手段８Ｒにより得られた交流電圧の波形を解析して行う。このとき、診断装置３は、Ｒ相交流電圧波形が異常の場合には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂが短絡故障していると診断する（Ｓｂ５）。また、診断装置３は、Ｒ相交流電圧波形が正常の場合には、リアクトル２３が開放故障していると診断する（Ｓｂ６）。
【０１１７】
一方で、診断装置３は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂのチャージ量が、あらかじめ定められた第３の値以上の場合には、Ｒ相の交流電圧検出手段８Ｒにより得られるＲ相交流電圧波形が異常か否かを判断する（Ｓｂ７）。このとき、診断装置３は、Ｒ相交流電圧波形が異常の場合には、交流電圧検出手段８Ｒにより得られた各相の交流電圧の波形を解析して、インラッシュリレー４１の開放故障、Ｒ相保護手段ＦＲの開放故障及び整流手段２１のＲ相のブリッジダイオードの短絡故障、Ｒ相保護手段ＦＲの開放故障、Ｒ相保護手段ＦＲ及びＳ相保護手段ＦＳの開放故障、或いは、Ｒ相保護手段ＦＲの開放故障及び交流機の短絡故障を診断する（Ｓｂ８）。
【０１１８】
診断装置３は、前記ステップＳｂ７において、Ｒ相交流電圧波形が異常でない場合には、Ｓ相の交流電圧検出手段８Ｓにより得られるＳ相交流電圧波形が異常か否かを判断する（Ｓｂ９）。そして、診断装置３は、Ｓ相交流電圧波形が異常の場合には、Ｓ相保護手段ＦＳが開放故障しており、且つ、交流機が短絡故障していると診断する（Ｓｂ１０）。また、診断装置３は、Ｓ相交流電圧波形が異常ではない場合には、直流電圧検出手段７を構成する分圧抵抗が開放故障していると診断する（Ｓｂ１１）。
【０１１９】
さらに、診断装置３は、前記ステップＳｂ２（直流電圧低電圧Ｃｈｅｃｋ）において、前記直流電圧が所定の下限値未満となる部分が無い場合には、Ｒ相の交流電圧検出手段８Ｒにより得られるＲ相交流電圧波形が異常か否かを判断する（Ｓｂ１２）。そして、診断装置３は、Ｒ相交流電圧波形が異常の場合には、Ｒ相の交流電圧検出手段８Ｒが異常であると診断する（Ｓｂ１３）。
【０１２０】
一方で、診断装置３は、Ｒ相交流電圧波形が異常でない場合には、Ｓ相の交流電圧検出手段８Ｓにより得られるＳ相交流電圧波形が異常か否かを判断する（Ｓｂ１４）。そして、診断装置３は、Ｓ相交流電圧波形が異常の場合には、Ｓ相保護手段ＦＳの開放故障及び整流手段２１のＳ相のブリッジダイオードの短絡故障、Ｓ相保護手段ＦＳの開放故障及びメインリレー５ａ、５ｂの開放故障、Ｓ相の交流電圧検出手段８Ｒの異常、或いは、Ｓ相保護手段ＦＳの開放故障を診断する（Ｓｂ１５）。
【０１２１】
また、診断装置３は、前記ステップＳｂ１４において、Ｔ相交流電圧波形が異常でない場合には、Ｔ相の交流電圧検出手段８Ｔにより得られるＴ相交流電圧波形が異常か否かを判断する（Ｓｂ１６）。そして、診断装置３は、Ｔ相交流電圧波形が異常の場合には、Ｔ相の交流電圧検出手段８Ｔが異常であると診断する（Ｓｂ１７）。一方、Ｔ相交流電圧波形が異常でない場合には、第３ステップに移行する。
【０１２２】
以上の第２ステップにより、第２ステップにおいて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの短絡故障、リアクトル２３の開放故障、インラッシュリレー４１の開放故障、Ｒ相保護手段ＦＳの開放故障、整流手段２１のＲ相のブリッジダイオードの短絡故障、Ｓ相保護手段ＦＳの開放故障、交流機の短絡故障、直流電圧検出手段７を構成する分圧抵抗の開放故障、Ｒ相の交流電圧検出手段８Ｒの異常、整流手段２１のＳ相のブリッジダイオードの短絡故障、メインリレー５ａ、５ｂの開放故障、Ｓ相の交流電圧検出手段８Ｓの異常、Ｔ相の交流電圧検出手段８Ｔの異常などを診断することができる。
【０１２３】
＜第３ステップ＞
診断装置３は、図４に示すように、第３ステップの後に、インラッシュリレー４１をＯＦＦとして（Ｓｃ１）、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに充電された電荷を所定時間放電させる（Ｓｃ２）。そして、診断装置３は、直流電圧検出手段７から得られる直流電圧が、前記所定時間による電圧降下によって、所定値未満となるか否かを判断する（Ｓｃ３）。
【０１２４】
そして、診断装置３は、前記放電後に得られる直流電圧が所定値未満の場合には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂが開放故障していると診断する（Ｓｃ４）。一方で、前記放電後に得られる直流電圧が所定値以上の場合には、メインリレー５ａ、５ｂをＯＮにする（Ｓｃ５）。
【０１２５】
その後、診断装置３は、直流電圧検出手段７から直流電圧を取得する（Ｓｃ６）。そして、診断装置３は、メインリレー５ａ、５ｂ及びインラッシュリレー４１をＯＦＦにするとともに、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに充電された電荷を強制放電して直流電圧を電圧降下させて変動させる（Ｓｃ７）。
【０１２６】
ここで、診断装置３は、前記ステップＳｃ６において得られた変動前の直流電圧と、前記ステップＳｃ７により得られた変動後の直流電圧とを比較して、インラッシュリレー４１又はメインリレー５ａ、５ｂの開放故障を診断する。具体的には、所定時間（あらかじめ定められた第４の値）で下降電圧（変動前の直流電圧及び変動後の直流電圧の差）が、あらかじめ定められた第５の値以上となるか否かで判断する（Ｓｃ８）。診断装置３は、所定時間（あらかじめ定められた第４の値）以内に下降電圧が所定値以上とならなければ、インラッシュリレー４１又はメインリレー５ａ、５ｂが開放故障していると診断する（Ｓｃ９）。
【０１２７】
また、診断装置３は、所定時間（あらかじめ定められた第４の値）に下降電圧が所定値以上となった場合に、接続負荷を切り離して、メインリレー５ａ、５ｂをＯＮにする（Ｓｃ１０）。そして、診断装置３は、メインリレー５ａ、５ｂをＯＮした後所定時間（あらかじめ定められた第６の値）経過後に、直流電圧検出手段７から直流電圧を取得する（Ｓｃ１１）。この直流電圧は、電圧降下した状態からリアクトル２３に対して通電した直後の過渡状態の直流電圧である。
【０１２８】
さらに、診断装置３は、前記ステップＳｃ１１の後所定時間（あらかじめ定められた第７の値）経過後に、直流電圧検出手段７から直流電圧を取得する（Ｓｃ１２）。この直流電圧は、電圧降下した状態からリアクトル２３に対して通電した後の安定状態の直流電圧である。
【０１２９】
そして、診断装置３は、前記ステップＳｃ６において得られた変動前の直流電圧Ｖ（ａ）と、前記ステップＳｃ１１により得られた過渡状態の直流電圧Ｖ（ｂ）とを比較するとともに、前記過渡状態の直流電圧Ｖ（ｂ）と、前記ステップＳｃ１２により得られた安定状態の直流電圧Ｖ（ｃ）とを比較して、Ｖ（ｂ）＜Ｖ（ａ）＋ｋ、及び、Ｖ（ｂ）＜Ｖ（ｃ）＋ｋ（ｋは、正の調整係数）を満たすか否かを判断する（Ｓｃ１３）。そして、診断装置３は、前記関係を満たす場合には、リアクトル２３が短絡故障していると診断する（Ｓｃ１４）。一方、診断装置３は、前記関係を満たさない場合には、正常であると診断する。なお、リアクトル２３の短絡故障としては、Ｖ（ｂ）＜Ｖ（ａ）＋ｋ、及び、Ｖ（ｂ）＜Ｖ（ｃ）＋ｋ（ｋは、正の調整係数）の両方を用いる必要はなく、何れか一方の関係を満たす場合に、リアクトル２３が短絡故障していると診断しても良い。
【０１３０】
以上の第３ステップにより、第３ステップにおいて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの開放故障、インラッシュリレー４１又はメインリレー５ａ、５ｂの開放故障、リアクトル２３の短絡故障などを診断することができる。
【０１３１】
このように構成したコンバータ装置１００によれば、突入電流防止手段４及び切り替え手段５を制御して得られる交流電圧検出手段８Ｒ、８Ｓ、８Ｔの交流電圧及び／又は直流電圧検出手段７の直流電圧の測定結果パターンによってコンバータ回路２の異常部位を特定することができる。したがって、コンバータ回路２に接続されたインバータ回路ＩＮＶからの出力を用いることなく、既存のコンバータ回路２の回路構成を有効に活用して異常部位を特定することができる。
【０１３２】
＜＜第２実施形態＞＞
以下に本発明に係るコンバータ装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。
【０１３３】
本実施形態に係るコンバータ装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機に三相交流電圧（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を供給して駆動する交流機駆動装置に用いられるものであり、図５に示すように、単相交流電源３００からの単相交流電圧を直流電圧に変換してインバータ回路３に供給するものである。
【０１３４】
具体的にコンバータ装置１００は、単相交流電源３００からの単相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路２と、当該コンバータ回路２の異常を診断する診断装置３とを備えている。
【０１３５】
コンバータ回路２は、単相交流電圧を整流する整流手段２１と、当該整流手段２１により整流された直流電圧を平滑する平滑手段２２とを備えている。前記整流手段２１は、単相フルブリッジダイオード回路である。また、前記平滑手段２２は、整流手段２１の出力側である直流端子間に接続された平滑コンデンサである。
【０１３６】
また、コンバータ回路２には、前記平滑コンデンサ２２への突入電流を防止する突入電流防止手段４と、交流電圧を供給する経路を突入電流防止手段４を介した経路とは別経路にする切り替え手段５とを備えている。
【０１３７】
突入電流防止手段４は、インラッシュリレー４１及び抵抗４２を有するものであり、本実施形態では、整流手段２１の入力側と単相交流電源３００との間に設けられたメインリレー５及び回路保護手段（ＰＴＣサーミスタ等）と並列に接続されている。このメインリレー５が切り替え手段となる。なお、インラッシュリレー４１及びメインリレー５はともに、例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。
【０１３８】
このように構成されたコンバータ回路２において、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２の間には、コンバータ回路２を流れる直流電流を検出する直流電流検出手段６が設けられており、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２の間には、前記整流手段２１により整流された直流電圧を昇圧する整流電圧昇圧手段（ＰＦＣ等）９が設けられており、平滑コンデンサ２２の出力側には、平滑コンデンサ２２にかかる直流電圧を検出する直流電圧検出手段７が設けられている。また、コンバータ回路２の整流手段２１及び整流電圧昇圧手段９の間には、交流電圧位相検出手段（ゼロクロス検知回路）１０が設けられている。なお、コンバータ回路２の切り替え手段５の入力側には、コンバータ回路２に入力される単相交流電圧を検出する交流電圧検出手段（不図示）が設けられている。
【０１３９】
ここで、直流電流検出手段６は、負電圧線（低電源線）に設けられたシャント抵抗６１を有し、当該シャント抵抗６１を流れる電流を検出するものである。また、整流電圧昇圧手段９は、正電圧線（高電源線）に設けられたリアクトル９１と、当該リアクトル９１の出力側においてアノードをリアクトル９１側に向けて設けられたダイオード９２と、リアクトル９１及びダイオード９２の接続点と低減電線との間に設けられた例えばＩＧＢＴ等のスイッチ素子９３とを有している。
【０１４０】
診断装置３は、突入電流防止手段４及び切り替え手段５を制御して、直流電圧検出手段７より得られる直流電圧及び／又は交流電圧位相検出手段１０により得られる測定結果パターンによって、コンバータ回路２の異常部位を特定するものである。
【０１４１】
具体的に診断装置３は、（１）突入電流防止手段４をＯＦＦとし、切り替え手段５をＯＦＦとして異常診断を行う第１ステップと、（２）突入電流防止手段４をＯＮとし、切り替え手段５をＯＦＦとして異常診断を行う第２ステップと、をこの順で実施することにより、コンバータ回路２の異常部位を特定する。
【０１４２】
以下、各ステップについて詳述する。
＜第１ステップ＞
診断装置３は、図６に示すように、診断モードスタート後、突入電流防止手段４（インラッシュリレー４１）及び切り替え手段５（メインリレー）をともにＯＦＦにして、整流手段２１への交流電圧を遮断する（Ｓｄ１）。この状態において、診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０により得られる出力パターンを用いて（Ｓｄ２）、メインリレー５の短絡故障又はインラッシュリレー４１の短絡故障を診断する。具体的に診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０により出力信号を検知した場合に、メインリレー５が短絡故障である又はインラッシュリレー４１が短絡故障であると診断する（Ｓｄ３）。一方、交流電圧位相検出手段１０により出力信号を検知しない場合、及び直流電圧検出手段７により得られる直流電圧が所定値未満の場合には、第２ステップに移行する。なお、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧が所定値以上の場合に、メインリレー５が短絡故障である又はインラッシュリレー４１が短絡故障であると診断することもできる。
【０１４３】
以上の第１ステップにより、第１ステップにおいて、メインリレー５の短絡故障、インラッシュリレー４１の短絡故障などを診断することができる。
【０１４４】
＜第２ステップ＞
診断装置３は、図６に示すように、第２ステップにおいて、インラッシュリレー４１をＯＮにして（Ｓｅ１）、交流電圧位相検出手段１０により出力パルス信号を検知するか否かを判断する（Ｓｅ２）つまり、診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０の出力が０Ｖか否かを判断する。そして、診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０により出力パルス信号を検知できない場合（交流電圧位相検出手段１０の出力が０Ｖの場合）には、インラッシュリレー４１が開放故障である又はメインリレー５が開放故障であると診断する（Ｓｅ３）。このとき、診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０により得られる直流電圧が、０Ｖ又は所定の範囲の場合、交流電圧位相検出手段１０が異常であると診断する。また、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧が０Ｖである場合に、前記直流電圧検出手段７が短絡故障であると診断する。
【０１４５】
一方で、診断装置３は、交流電圧位相検出手段１０により出力パルス信号を検知した場合、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧が所定の下限値未満か否かを判断する（Ｓｅ４）。そして、診断装置３は、前記直流電圧が前記所定の下限値未満の場合には、整流手段２１のブリッジダイオードの短絡故障、コンバータ回路２に接続された負荷の短絡故障、整流電圧昇圧手段９のスイッチ素子の短絡故障、直流電圧検出手段７の開放故障、平滑コンデンサ２２の短絡故障、リアクトル９１の開放故障、整流電圧昇圧手段９のダイオードの開放故障を診断する（Ｓｅ５）。
【０１４６】
また、診断装置３は、前記ステップＳｅ４において、前記直流電圧が前記所定の下限値以上の場合には、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧が所定の上限値以上か否かを判断する（Ｓｅ６）。そして、診断装置３は、前記直流電圧が所定の上限値以上の場合に、直流電圧検出手段７が短絡故障であると診断する（Ｓｅ７）。
【０１４７】
一方で、診断装置３は、前記直流電圧が所定の上限値未満の場合に、整流電圧昇圧手段９のスイッチ素子をスイッチングして整流電圧昇圧手段９の動作チェックを行う（Ｓｅ８）。そして、診断装置３は、動作チェックにおいてエラー（過電流を除く。）が生じた場合には、整流電圧昇圧手段９が異常（例えばダイオード９２が短絡故障）であると診断する（Ｓｅ９）。このとき、診断装置３は、前記整流手段２１のブリッジダイオードが開放故障であると診断することもできる。
【０１４８】
また、診断装置３は、前記動作チェックにおいて、エラー（過電流を除く。）が生じていない場合には、整流電圧昇圧手段９を動作させた状態で、直流電流検出手段６により直流電流が検出されているか否かを判断する（Ｓｅ１０）。ここで、診断装置３は、前記直流電流が検出されていない場合に、整流電圧昇圧手段９の動作前後において、直流電圧検出手段７により得られる電圧値が昇圧しているか否かを判断する（Ｓｅ１１）。そして、診断装置３は、前記電圧値が昇圧してない場合には、整流電圧昇圧手段９のスイッチ素子が開放故障であると診断する（Ｓｅ１２）。一方で、前記電圧値が昇圧している場合には、直流電流検出手段６のシャント抵抗６１が短絡故障である又は負荷が短絡故障であると診断する（Ｓｅ１３）。
【０１４９】
また、診断装置３は、前記ステップＳｅ１３において、直流電流検出手段６により直流電流が検出された場合に、当該直流電流が過電流か否を判断する（Ｓｅ１４）。そして、診断装置３は、前記直流電流が過電流である場合に、リアクトル９１が短絡故障であると診断する（Ｓｅ１５）。一方、診断装置３は、前記直流電流が過電流で無い場合に、コンバータ回路２が正常である判断して、故障モードを終了する。
【０１５０】
以上の第２ステップにより、第２ステップにおいて、インラッシュリレー４１の開放故障、メインリレー５の開放故障、交流電圧位相検出手段１０の異常、直流電圧検出手段７の短絡故障、整流手段２１のブリッジダイオードの短絡故障、コンバータ回路２に接続された負荷の短絡故障、整流電圧昇圧手段９のスイッチ素子の短絡故障、直流電圧検出手段７の開放故障、平滑コンデンサ２２の短絡故障、リアクトル９１の開放故障、整流電圧昇圧手段９のダイオードの開放故障、直流電圧検出手段７の短絡故障、整流電圧昇圧手段９の異常（例えばダイオード９２が短絡故障）、直流電流検出手段６のシャント抵抗６１の短絡故障、負荷の短絡故障、リアクトル９１の短絡故障などを診断することができる。
【０１５１】
このように構成したコンバータ装置１００によれば、突入電流防止手段４及び切り替え手段５を制御して得られる交流電圧位相検出手段１０の出力及び／又は直流電圧検出手段７の直流電圧の測定結果パターンによってコンバータ回路２の異常部位を特定することができる。したがって、コンバータ回路２に接続されたインバータ回路ＩＮＶからの出力を用いることなく、既存のコンバータ回路２の回路構成を有効に活用して異常部位を特定することができる。
【０１５２】
なお、本発明は前記第１、第２実施形態に限られるものではない。
例えば、前記各実施形態では、コンバータ回路に、当該コンバータ回路から出力される出力電流（直流電流）を検出する出力電流検出手段を備えたものであったが、コンバータ回路に、当該コンバータ回路に入力される入力電流（交流電流）を検出する入力電流検出手段を備え、診断装置が、前記出力電流検出手段により得られた直流電流の代わりに、前記入力電流検出手段によって得られた交流電流を用いて診断するように構成しても良い。
また、図１に示す３相電源入力、及び、本文中のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の記載は、一例であり入力電圧の各相の接続を限定するものではない。
【０１５３】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明に係るコンバータ装置の第３実施形態について図面を参照して説明する。
【０１５４】
本実施形態のコンバータ装置は、図７に示すように、３相４線の交流電源を入力とするコンバータ回路２と、当該コンバータ回路２の異常を診断する診断装置３とを備えている。
【０１５５】
コンバータ回路２は、三相交流電圧を整流する整流手段２１と、当該整流手段２１により整流された直流電圧を平滑する平滑手段２２とを備えている。前記整流手段２１は、三相フルブリッジダイオード回路である。また、前記平滑手段２２は、整流手段２１の出力側である直流端子間に接続された平滑コンデンサである。本実施形態では、直流端子間に、直接接続された２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを設けている。
【０１５６】
また、コンバータ回路２には、前記平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂへの突入電流を防止する突入電流防止手段４と、交流電圧を供給する経路を突入電流防止手段４を介した経路とは別経路にする切り替え手段５とを備えている。
【０１５７】
突入電流防止手段４は、インラッシュリレー４１及び抵抗４２を有するものであり、本実施形態では、一端が三相交流電源２００の中性相（Ｎ相）に接続され、他端が２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの接続点に接続されている。また、インラッシュリレー４１は、例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。この突入電流防止手段４により、インラッシュリレー４１をＯＮすることによって、Ｒ相の交流電圧が整流手段２１により直流電圧に整流されて平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに印加されて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂが充電される。
【０１５８】
切り替え手段５は、コンバータ回路２における整流手段２１の入力側と三相交流電源２００との間に設けられ、三相交流電圧をコンバータ回路２に入力するための電源入力手段たるメインリレー５ａ、５ｂである。具体的にメインリレー５ａ、５ｂは、三相のうちＳ相における整流手段２１の入力側とＴ相における整流手段２１の入力側とに設けられた例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。
【０１５９】
このように構成されたコンバータ回路２において、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ａの間にリアクトル２３が設けられている。また、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ｂの間には、直流電流検出手段（不図示）が設けられている。さらに、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの出力側には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂにかかる直流電圧を検出する直流電圧検出手段７が設けられている。また、コンバータ回路２の切り替え手段５の入力側には、コンバータ回路２に入力される三相交流電圧を各相毎に検出する交流電圧検出手段８が設けられている。
【０１６０】
診断装置３は、前記メインリレー５ａ、５ｂ及び前記突入電流防止手段４を制御し、前記交流電圧検出手段８により得られる交流電圧又は前記直流電圧検出手段７により得られる直流電圧を用いて、前記コイルの正常、短絡又は断線を診断する。
【０１６１】
以下に、診断装置３のコイル診断機能とともに、コンバータ装置の動作について説明する。
前記メインリレー５ａ、５ｂを動作させる前に突入電流防止手段４のインラッシュリレー４１をＯＮさせて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを適当な電圧まで充電し、その後、メインリレー５ａ、５ｂを動作させる。図７に示す３相４線の交流電源２００で平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを直列に接続した平滑手段をもつものの場合、突入電流防止手段４は、ある1つの相と中性電位（N相）の間に構成され、電圧半波毎に平滑コンデンサ２２ａと平滑コンデンサ２２ｂを充電していく。図７の場合、上段の平滑コンデンサ２２ａはリアクトル２３を通過する電流によって充電されるが、下段の平滑コンデンサ２２ｂはリアクトル２３を通らずに充電される。
【０１６２】
仮にリアクトル（コイル）２３が断線していた場合、突入電流防止手段４の動作時に平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂで平滑された直流電圧は、入力交流電圧の最大値の約５０％程度にしかならない。つまり、このリアクトル故障モードは直流電圧検出手段７により得られる直流電圧によって容易に判断がつく。もちろん、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを直列接続していない平滑手段をもつものであれば、そもそもコンデンサに充電することができないので、直流電圧値は０Ｖとなり、これも容易にリアクトル断線であることが判断できる。
【０１６３】
一方、仮にリアクトル（コイル）２３が短絡だった場合の診断方法を示す。前述と同じように突入電流防止手段４の動作時に、リアクトル２３が短絡であれば平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂへの充電は、正常の場合と区別がつかない。このため、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂへの充電が適当な直流電圧まで完了すると、次にメインリレー５ａ、５ｂをＯＮさせる。この時、入力交流電圧値と充電された直流電圧値の差で平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに突入電流が流れる。電圧差が大きければ大きな突入電流が流れ、小さければ少しの突入電流だけが流れることになる。この突入電流によってリアクトル２３がインダクタンス値（Ｌ）を持っていればリアクトル両端には次のような逆起電圧（ＶＬ）が発生する。
ＶＬ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ・・・（式１）
【０１６４】
この突入電流が流れることで、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂには瞬時に入力交流電圧最大値をピークホールドとする直流電圧値と、リアクトル２３の両端に発生する逆起電圧が加えられ、瞬時に平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの安定時より大きな直流電圧になる。
【０１６５】
リアクトル２３が短絡の場合、（式１）のＬ≒０であることから、ＶＬはほとんど０Ｖとみなされ、メインリレー５ａ、５ｂのＯＮ直後の平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの直流電圧値は安定時のそれとほぼ等しい。つまり、適当な突入電流をリアクトル２３に流してその直後の直流電圧値を監視することで、リアクトル２３が正常か、短絡かを診断することが可能である。
【０１６６】
ところで交流電源電圧が診断動作中に変動するとも限らない。そのため、突入電流を流した直後の直流電圧値（第１電圧値）と、その後安定状態になった直流電圧値（第２電圧値）を比較し、確実に逆起電圧ＶＬが放電してＶＬ＝０Ｖになったことを確認してリアクトル２３の正常／短絡を診断する。
【０１６７】
ここで、適当な突入電流を作成する第１の方法は、例えば電源投入時の突入電流防止手段４の動作中に直流電圧値と交流電圧値をそれぞれ検出手段７、８により監視し、適当な電位差のときにメインリレー５ａ、５ｂを動作させてもよい。この方法の場合、交流電圧値が分かっている必要があり、交流電圧検出手段８は電圧値をマイコンのＡ/Ｄ変換器で読み込むなどの方法が必要である。
【０１６８】
また第２の方法は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの安定時の直流電圧を確認ののち、メインリレー５ａ、５ｂにより一度放電させながら所望の直流電圧値まで低下させ、再度、メインリレー５ａ、５ｂを動作させることで、適当な電位差を発生させてもよい。
【０１６９】
この場合は安定時の直流電圧値が分かっていることから、交流電圧検出手段８は、交流のゼロクロスを監視する手段など、直接電圧値が分からない手段であってよい。ただし、診断途中で交流電圧値が変動する場合が考えられるので、その時は、交流ゼロクロスのタイミングから判断して、電位差を増やしながら、少なくとも２回以上の突入電流による短絡診断を行えば精度よく結果を得ることができる。
【０１７０】
また、たとえリアクトル２３が短絡していたとしても、突入電流が流れる部分、例えばワイヤや基板パターンなどのインダクタンスにより、逆起電圧の発生が起きる場合がある。そのため、突入電流が流れた直後の直流電圧を検知すべきではない。つまり、交流電圧が入力された直後から例えば発生する電圧ＶＬが十分に検出でき、かつその他要因のインダクタンスによる逆起電圧の検知を十分回避できる時間の経過後に直流電圧検出手段７により得られた直流電圧値を前記第１電圧値とすることが望ましい。十分回避できる時間は実験などにより容易に決定できるものである。
【０１７１】
さらに、診断装置３は、リアクトル２３が、上記の診断により故障と判断された場合、その診断結果をディスプレイ状に表示、そのほかの報知手段により報知する。これにより所望の性能に回復させる対処ができると同時に、正常品の修理交換などのロスを防ぐことが可能となる。なお、診断装置３による報知は、通信手段などを用いて集中管理システム等の上位制御装置に診断結果を送信することにより、ユーザ又は修理業者に報知することでも良い。
【０１７２】
上記のコンバータ装置は、３相４線の交流電源を入力とするコンバータ回路２を有するものであったが、図８に示すように、３相３線の交流電源を入力とするコンバータ回路２を有するものであっても良い。
【０１７３】
このコンバータ回路２においては、交流電源又は電源入力手段たるメインリレー５ａ、５ｂと、整流手段２１との間に、各相ごとにリアクトル２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。
【０１７４】
次に図８に示すコンバータ回路２における診断装置３のコイル診断機能について説明する。
まず、診断装置３は、突入電流防止手段４のインラッシュリレー４１をＯＮして、Ｒ相とＴ相から突入防止抵抗４２を介して平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する。
この動作において、仮にＲ相のリアクトル２３ａが断線していた場合、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに充電ができない。このため、診断装置３は、直流電圧値が０Ｖ又は直流電圧値が上昇しない場合に、Ｒ相のリアクトル２３ａが断線していると診断する。
【０１７５】
次に、診断装置３は、所望の直流電圧値を確認した後に、交流電圧検出手段によりＴ相の交流電圧値が最大値でメインリレー５ｂをＯＮして、同時に突入電流防止手段４のインラッシュリレー４１をＯＦＦして、Ｒ相とＴ相から平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する。
この動作において、仮にＴ相のリアクトル２３ｃが短絡の場合、逆起電圧が検出されない。このため、診断装置３は、逆起電圧が検出されない場合に、Ｔ相のリアクトル２３ｃが短絡していると診断する。また、仮にＴ相のリアクトル２３ｃが断線の場合、充電ができず直流電圧値が上昇しない。このため、診断装置３は、直流電圧値が上昇しない場合に、Ｔ相のリアクトル２３ｃが断線していると診断する。
【０１７６】
次に、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧値が安定していることを確認後、メインリレー５ｂをＯＦＦする。
【０１７７】
そして、診断装置３は、直流電圧値が所望の電圧値まで低下した後に、交流電圧検出手段８によりＳ相の交流電圧値が最大値でメインリレー５ａをＯＮして、Ｒ相とＳ相から平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する。
この動作により、仮にＳ相のリアクトル２３ｂが短絡の場合、逆起電圧が検出されない。このため、診断装置３は、逆起電圧が検出されない場合に、Ｓ相のリアクトル２３ｂが短絡していると診断する。また、仮にＳ相のリアクトル２３ｂが断線の場合、充電ができず直流電圧値が上昇しない。このため、診断装置３は、直流電圧値が上昇しない場合に、Ｒ相のリアクトル２３ｂが断線していると診断する。
【０１７８】
次に、診断装置３は、直流電圧検出手段７により得られる直流電圧値が安定していることを確認後、メインリレー５ａをＯＦＦする。
【０１７９】
そして、診断装置３は、直流電圧値が所望の電圧値まで低下した後に、交流電圧検出手段８によりＲ相の交流電圧値が最大値でメインリレー５ａ又はメインリレー５ｂのうち、断線と診断されていない相のリレーをＯＮして、Ｒ相と、Ｓ相又はＴ相とから平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを充電する。
この動作により、仮にＲ相のリアクトル２３ａが短絡の場合、逆起電圧が検出されない。このため、診断装置３は、Ｒ相のリアクトル２３ａが短絡していると診断する。
【０１８０】
以上、一連の動作により３つのリアクトル２３ａ、２３ｂ、２３ｃ全ての短絡及び断線が診断可能である。診断するリアクトル２３ａ、２３ｂ、２３ｃの相の交流電圧値が最大のときに、該当するメインリレー５ａ、５ｂをＯＮし、かつ、２相だけ導通させることで、診断しようとする相のリアクトル２３ａ、２３ｂ、２３ｃの１つだけを故障診断することができる。
【０１８１】
＜＜第４実施形態＞＞
本発明に係る第４実施形態のインバータ装置について説明する。なお、第４実施形態において使用する符号は、前記第１〜第３実施形態とは異なる。
【０１８２】
図９は、第４実施形態に係るインバータ装置の構成図である。本実施形態に係るインバータ装置１００は、直流電力から３相交流電力を生成して外部負荷に供給する装置である。外部負荷は、例えば、モーター２００である。モーター２００は、図略の３相コイルを有する３相交流負荷である。
【０１８３】
インバータ装置１００は、インバータ出力部１０、制御部２０、電圧検出部３０、断線判定部４０、記憶部５０および表示部６０を備えている。インバータ装置１００は、直流電圧Ｖｉｎを受けて３相交流電力を生成し、端子２Ｕ、２Ｖおよび２Ｗから、それぞれ、電気角が互いに１２０°ずれたＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流を出力する。
【０１８４】
インバータ出力部１０は、上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗと、スイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのそれぞれに直列接続された下アーム側のスイッチング素子１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚとを備えている。スイッチング素子１Ｕおよび１Ｘの接続点に端子２Ｕが接続されている。スイッチング素子１Ｖおよび１Ｙの接続点に端子２Ｖが接続されている。スイッチング素子１Ｗおよび１Ｚの接続点に端子２Ｗが接続されている。
【０１８５】
スイッチング素子１Ｕ、１Ｖ、１Ｗ、１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚとして、例えば、バイポーラジャンクショントランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などを使用することができる。
【０１８６】
より好ましくは、スイッチング素子として、オン抵抗が低いＮＰＮバイポーラトランジスタを採用することがより好ましい。これにより、スイッチング素子における電流損失を低減することができる。
【０１８７】
上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１ＷにもＮＰＮバイポーラトランジスタを使用する場合、スイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのそれぞれにブートストラップ回路１１Ｕ、１１Ｖおよび１１Ｗを接続する必要がある。ブートストラップ回路１１Ｕ、１１Ｖおよび１１Ｗにより、スイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのベース電圧をコレクタ電圧（インバータ装置１００に入力される直流電圧Ｖｉｎ）よりも高めて、ＮＰＮバイポーラトランジスタで構成された上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗをスイッチング制御することができる。
【０１８８】
制御部２０は、インバータ出力部１０の上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗ、および下アーム側のスイッチング素子１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚをスイッチング制御する。具体的には、モーター２００を駆動する通常動作モードにおいて、制御部２０は、スイッチング素子１Ｕおよび１Ｘに貫通電流が流れないようにスイッチング素子１Ｕおよび１Ｘを排他的にスイッチング制御する。また、制御部２０は、電気角を１２０°ずらして、スイッチング素子１Ｖおよび１Ｙに貫通電流が流れないようにスイッチング素子１Ｖおよび１Ｙを排他的にスイッチング制御する。また、制御部２０は、さらに電気角を１２０°ずらして、スイッチング素子１Ｗおよび１Ｚに貫通電流が流れないようにスイッチング素子１Ｗおよび１Ｚを排他的にスイッチング制御する。
【０１８９】
一方、インバータ装置１００の断線故障を診断する診断モードにおいて、制御部２０は、下アーム側のスイッチング素子１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚをすべてオフ状態にして上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのいずれか一つをオン制御する。診断モード時の制御部２０の動作については後述する。
【０１９０】
電圧検出部３０は、端子２Ｕ、２Ｖおよび２Ｗの各電圧、すなわち、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧およびＷ相電圧を検出する。例えば、電圧検出部３０は、端子２Ｕ、２Ｖおよび２Ｗの各電圧を二つの抵抗素子によって分圧する抵抗分圧回路で構成することができる。端子２Ｕ、２Ｖおよび２Ｗの各電圧を抵抗分圧する理由は、断線判定部４０の入力電圧の定格に合わせるためである。なお、電圧検出部３０において、検出した電圧を平滑化するために、各抵抗分圧点に容量素子を接続してもよい。
【０１９１】
断線判定部４０は、上記の診断モードにおいて、電圧検出部３０で検出されたＵ相検出電圧、Ｖ相検出電圧およびＷ相検出電圧に基づいてインバータ装置１００の断線故障診断を行う。より詳細には、断線判定部４０は、電圧検出部３０で検出されたＵ相検出電圧、Ｖ相検出電圧およびＷ相検出電圧をＨレベルまたはＬレベルの２値で認識し、これら電圧レベルの組み合わせに応じて、インバータ出力部１０およびモーター２００のいずれが断線しているか判定し、さらにはいずれの相が断線しているか判定する。断線判定部４０は、例えば、マイコンなどで構成することができる。
【０１９２】
記憶部５０は、断線判定部４０の判定結果を記憶する。記憶部５０が記憶する内容は、断線の有無、および断線がある場合にはその断線箇所などである。記憶部５０は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成することができる。
【０１９３】
表示部６０は、断線判定部４０の判定結果を表示する。表示部６０は、断線判定部４０から判定結果を直接受けてそれを表示するほか、記憶部５０に記憶されている判定結果を読み出して表することができる。表示部６０が表示する内容は、断線の有無、および断線がある場合にはその断線箇所などである。表示部６０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などのインジケータや液晶表示装置などで構成することができる。
【０１９４】
このように、記憶部５０に断線判定部４０の判定結果を記憶させて表示部６０にその記憶された判定結果を表示させることで、例えば、インバータ装置１００の故障発生後にサービスマンがインバータ装置１００のメンテナンスを行う際に、故障診断を再度行わなくてもよくなる。インバータ装置１００の故障発生後はインバータ装置１００を動作させることができないことがあり、そのような場合には故障診断を行うことができないため、記憶部５０に断線判定部４０の判定結果を記憶させておくことは有用である。
【０１９５】
なお、制御部２０は、断線判定部４０によってインバータ出力部１０およびモーター２００のいずれの断線が判定されたとき、スイッチング素子１Ｕ、１Ｖ、１Ｗ、１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚのスイッチング制御を制限してもよい。これにより、故障状態にあるインバータ装置１００を動作させないようにして安全性を保つことができる。
【０１９６】
次に、インバータ装置１００の断線故障診断の詳細について図面を参照して説明する。上述したように、インバータ装置１００の断線故障診断はインバータ出力部１０の下アーム側のスイッチング素子１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚをすべてオフ状態にして上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのいずれか一つをオンにして行う。
【０１９７】
＜第１の例＞
図１０（Ａ）は、断線故障診断時の第１のスイッチング制御例を示す模式図であり、図１０（Ｂ）は断線判定条件を示す表である。本例は、インバータ出力部１０の上アーム側のスイッチング素子１Ｕのみをオンにしたときの断線故障診断の例である。なお、図１０（Ａ）において、各スイッチング素子をオン／オフ状態がわかるようなシンボルで表している。
【０１９８】
インバータ装置１００に断線故障がなければ、スイッチング素子１Ｕのみをオンにすると、端子２Ｕにインバータ出力部１０の入力直流電圧Ｖｉｎが印加され、電圧検出部３０から出力されるＵ相検出電圧ＶｕはＨレベルとなる。また、入力直流電圧Ｖｉｎは、モーター２００の図示しない３相コイルを経由して端子２Ｖおよび２Ｗにも印加され、電圧検出部３０から出力されるＶ相検出電圧ＶｖおよびＷ相検出電圧ＶｗもＨレベルとなる。したがって、図１０（Ｂ）の断線判定条件に示すように、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、インバータ装置１００の断線故障なしを判定する。
【０１９９】
（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＷ相（外部Ｗ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＶ相（外部Ｖ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＵ相（外部Ｕ相）、または、モーター２００側のＶ相およびＷ相（外部Ｖ相および外部Ｗ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、インバータ出力部１０のＵ相（内部Ｕ相）が断線、すなわち、スイッチング素子１Ｕがオープン故障していると判定する。
【０２００】
上記以外の検出電圧の組み合わせ、すなわち、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｈ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｌ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ）は、本例では観測されない検出電圧パターンである。
【０２０１】
断線判定部４０は、上記の断線判定を複数回実施して各回の判定結果から総合的に断線判定を行ってもよい。その場合、制御部２０は、上アーム側のスイッチング素子１Ｕをオン制御する前に下アーム側のスイッチング素子１Ｘをオンにしてブートストラップ回路１１Ｕを充電する必要がある。
【０２０２】
＜第２の例＞
図１１（Ａ）は、断線故障診断時の第２のスイッチング制御例を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は断線判定条件を示す表である。本例は、インバータ出力部１０の上アーム側のスイッチング素子１Ｖのみをオンにしたときの断線故障診断の例である。なお、図１１（Ａ）において、各スイッチング素子をオン／オフ状態がわかるようなシンボルで表している。
【０２０３】
インバータ装置１００に断線故障がなければ、スイッチング素子１Ｖのみをオンにすると、端子２Ｖにインバータ出力部１０の入力直流電圧Ｖｉｎが印加され、電圧検出部３０から出力されるＶ相検出電圧ＶｖはＨレベルとなる。また、入力直流電圧Ｖｉｎは、モーター２００の図示しない３相コイルを経由して端子２Ｕおよび２Ｗにも印加され、電圧検出部３０から出力されるＵ相検出電圧ＶｕおよびＷ相検出電圧ＶｗもＨレベルとなる。したがって、図１１（Ｂ）の断線判定条件に示すように、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、インバータ装置１００の断線故障なしを判定する。
【０２０４】
（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＷ相（外部Ｗ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＵ相（外部Ｕ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＶ相（外部Ｖ相）、または、モーター２００側のＵ相およびＷ相（外部Ｕ相および外部Ｗ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、インバータ出力部１０のＶ相（内部Ｖ相）が断線、すなわち、スイッチング素子１Ｖがオープン故障していると判定する。
【０２０５】
上記以外の検出電圧の組み合わせ、すなわち、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ）は、本例では観測されない検出電圧パターンである。
断線判定部４０は、上記の断線判定を複数回実施して各回の判定結果から総合的に断線判定を行ってもよい。その場合、制御部２０は、上アーム側のスイッチング素子１Ｖをオン制御する前に下アーム側のスイッチング素子１Ｙをオンにしてブートストラップ回路１１Ｖを充電する必要がある。
【０２０６】
＜第３の例＞
図１２（Ａ）は、断線故障診断時の第３のスイッチング制御例を示す模式図であり、図１２（Ｂ）は断線判定条件を示す表である。本例は、インバータ出力部１０の上アーム側のスイッチング素子１Ｗのみをオンにしたときの断線故障診断の例である。なお、図１２（Ａ）において、各スイッチング素子をオン／オフ状態がわかるようなシンボルで表している。
【０２０７】
インバータ装置１００に断線故障がなければ、スイッチング素子１Ｗのみをオンにすると、端子２Ｗにインバータ出力部１０の入力直流電圧Ｖｉｎが印加され、電圧検出部３０から出力されるＷ相検出電圧ＶｗはＨレベルとなる。また、入力直流電圧Ｖｉｎは、モーター２００の図示しない３相コイルを経由して端子２Ｕおよび２Ｗにも印加され、電圧検出部３０から出力されるＵ相検出電圧ＶｕおよびＶ相検出電圧ＶｖもＨレベルとなる。したがって、図１２（Ｂ）の断線判定条件に示すように、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、インバータ装置１００の断線故障なしを判定する。
【０２０８】
（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＶ相（外部Ｖ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＵ相（外部Ｕ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ）であれば、断線判定部４０は、モーター２００側のＷ相（外部Ｗ相）、または、モーター２００側のＵ相およびＶ相（外部Ｕ相および外部Ｖ相）が断線していると判定する。（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ）であれば、断線判定部４０は、インバータ出力部１０のＷ相（内部Ｗ相）が断線、すなわち、スイッチング素子１Ｗがオープン故障していると判定する。
【０２０９】
上記以外の検出電圧の組み合わせ、すなわち、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｌ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ）、（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｌ）は、本例では観測されない検出電圧パターンである。
【０２１０】
断線判定部４０は、上記の断線判定を複数回実施して、各回の判定結果から総合的に断線判定を行ってもよい。その場合、制御部２０は、上アーム側のスイッチング素子１Ｗをオン制御する前に下アーム側のスイッチング素子１Ｚをオンにしてブートストラップ回路１１Ｗを充電する必要がある。
【０２１１】
なお、オン制御するスイッチング素子がスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのいずれか一つのみでは、例えば、スイッチング素子１Ｕをオンにしたときの（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ）のように、外部の断線箇所が特定できないケースがある。したがって、スイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗを一つずつ順にオンにして断線故障診断を行うとよい。これにより、インバータ装置１００の断線箇所を完全に特定することができる。
【０２１２】
以上のように、本実施形態によれば、インバータ装置１００自体が、装置側（インバータ装置１００）が断線しているのか、または、外部負荷（モーター２００）が断線しているのかを識別することができる。これにより、従来は故障箇所が特定できずに負荷交換時に本来正常なインバータ装置までも交換されていたが、そのような無駄な交換をなくすことができる。
【０２１３】
また、本実施形態によれば、インバータ出力部１０に電流を流すことなく断線故障診断を行うことができる。このため、もし上アーム側のスイッチング素子１Ｕ、１Ｖおよび１Ｗのいずれかが短絡故障している場合であっても、電流を流さずに安全に断線故障診断を行うことができ、診断実施による２次的破壊を防止することができる。
【０２１４】
また、本実施形態によれば、インバータ装置１００自体が断線故障診断を行うため、ヒューマンエラーによる誤診断を防止することができる。
また、本実施形態によれば、断線故障診断用の外部機器が不要であり、低コストで断線故障診断サービスを提供することができる。
【０２１５】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、端子２Ｕ、２Ｖおよび２Ｗ、または、下アーム側のスイッチング素子１Ｘ、１Ｙおよび１Ｚのエミッタに外部負荷の地絡検出用の検出抵抗が接続される場合がある。そのような場合には、外部負荷の地絡の有無を検査して地絡がないことを確認してから上記の断線故障診断を実施するとよい。
【０２１６】
また、図９ないし図１２を用いて上記第４実施形態により示した構成および処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成および処理に限定する趣旨ではない。
【０２１７】
＜＜第５実施形態＞＞
以下に本発明に係るインバータ装置の第５実施形態について図面を参照して説明する。なお、第５実施形態において使用する符号は、前記第１〜第４実施形態とは異なる。
【０２１８】
本実施形態に係るインバータ装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機ＡＤに三相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を供給して駆動するものであり、図１３に示すように、直流電源又はコンバータ回路から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換するとともに、交流機ＡＤが結線されるインバータ回路２と、インバータ回路２及び交流機ＡＤ又は結線の異常を診断する診断装置４とを備えている。
【０２１９】
インバータ回路２は、直列接続された上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚからなるハーフブリッジ回路（直列回路部）２１〜２３を３つ備えたものである。なお、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
【０２２０】
また、インバータ回路２には、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの駆動電圧を生成するブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗが設けられている。
【０２２１】
このブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗは、３つの上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗそれぞれに設けられており、一端が制御電源ＶＣに接続されるとともに、他端が上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの接続点に接続されている。具体的にブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗは、コンデンサ２４１と、ダイオード２４２と、制限抵抗２４３とを有する。なお、以下の説明において、ブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗのコンデンサ２４１を区別する場合には、ブートストラップ回路２４Ｕのコンデンサを符号２４１Ｕ、ブートストラップ回路２４Ｖのコンデンサを符号２４１Ｖ、ブートストラップ回路２４Ｗのコンデンサを符号２４１Ｗとする。
【０２２２】
このように構成されたブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗにおいて、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺがＯＮされることにより、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを駆動するための電圧（駆動電圧）がそれぞれのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗに充電される。
【０２２３】
さらに、ブートストラップ回路２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗには、前記コンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗに充電された電圧を検出するコンデンサ電圧検出手段２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗが設けられている。
【０２２４】
なお、インバータ回路２には、当該インバータ回路２を流れる電流を、少なくとも２相以上の相電流を相毎に検出するインバータ電流検出手段３が設けられている。本実施形態のインバータ電流検出手段３は、Ｕ相結線に接続されてＵ相電流を検出するＵ相電流検出部３１と、Ｗ相結線に接続されてＷ相電流を検出するＷ相電流検出部３２とを有している。その他、インバータ電流検出手段３としては、前記下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの負電位側端子に直列接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであっても良い。この場合、インバータ電流検出手段３は、下アームスイッチ素子２Ｘのみにシャント抵抗を接続する単一シャント方式であっても良いし、下アームスイッチ素子２Ｘ及び下アームスイッチ素子２Ｚにそれぞれシャント抵抗を接続する３シャント方式であっても良い。
【０２２５】
診断装置４は、複数の下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにして異常診断を行う第１ステップと、各ハーフブリッジ回路２１〜２３毎に上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを同時にＯＮにして短絡させて異常診断を行う第２ステップとをこの順で実施する。
【０２２６】
以下、各ステップにおける診断装置４の診断内容について詳述する。
＜第１ステップ＞
診断装置４は、第１ステップにおいて、複数のハーフブリッジ回路２１〜２３の下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにするとともに、それにより全てのコンデンサ電圧検出手段２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗにより得られたコンデンサ電圧値の測定結果パターンによって、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障、及び、ＡＤ交流機又は結線の異常を診断する。
【０２２７】
ここで、この診断内容について説明する。
全ての下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚ、交流機ＡＤ及び結線が正常な場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、図１４に示すように、全てのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗが充電される。つまり、この場合のコンデンサ電圧値の測定結果パターンは、以下の表１となる。なお、以下の表１〜表５において「○」は充電されることを示し、「−」は充電されないことを示す。
【０２２８】
【表１】
2020065442.tif 000003
【０２２９】
下アームスイッチ素子２Ｘが開放故障であり、交流機及び結線が正常な場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、図１５に示すように、故障した下アームスイッチ素子２ＸをＯＮにしても、全てのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗが充電されない。故障していないその他の下アームスイッチ素子２Ｙ、２ＺをＯＮにすると、全てのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗが充電される。つまり、この場合のコンデンサ電圧値の測定結果パターンは、以下の表２となる。
【０２３０】
【表２】
2020065442.tif 000004
【０２３１】
全ての下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚが正常であり、Ｕ相結線が異常の場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、図１６に示すように、異常なＵ相結線に繋がる下アームスイッチ素子２ＸをＯＮにすると、Ｕ相結線に繋がるコンデンサ２４１Ｕのみが充電され、それ以外の下アームスイッチ素子２Ｙ、２ＺをＯＮにすると、Ｕ相結線以外のＶ相結線、Ｗ相結線に繋がるコンデンサ２４１Ｖ、２４１Ｗが充電される。つまり、この場合のコンデンサ電圧値の測定結果パターンは、以下の表３となる。
【０２３２】
【表３】
2020065442.tif 000005
【０２３３】
下アームスイッチ素子２Ｘが開放故障であり、開放故障の下アームスイッチ素子２Ｘに繋がるＵ相結線が異常の場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、図１７に示すように、故障した下アームスイッチ素子２ＸをＯＮにしても、全てのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗが充電されない。また、故障していないその他の下アームスイッチ素子２Ｙ、２ＺをＯＮにすると、正常なＶ相結線及びＷ相結線に繋がるコンデンサ２４１Ｖ、２４１Ｗのみが充電される。つまり、この場合のコンデンサ電圧値の測定結果パターンは、以下の表４となる。
【０２３４】
【表４】
2020065442.tif 000006
【０２３５】
下アームスイッチ素子２Ｘが開放故障であり、開放故障の下アームスイッチ素子２Ｘに繋がるＵ相結線以外の相（Ｖ相結線）が異常の場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、図１８に示すように、故障した下アームスイッチ素子２ＸをＯＮにしても、全てのコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｖ、２４１Ｗが充電されない。また、異常なＶ相結線に繋がる下アームスイッチ素子２ＹをＯＮにすると、異常なＶ相結線に繋がるコンデンサ２４１Ｖのみ充電され、その他の下アームスイッチ素子２ＺをＯＮにすると、正常なＵ相結線及びＷ相結線に繋がるコンデンサ２４１Ｕ、２４１Ｗが充電される。つまり、この場合のコンデンサ電圧値の測定結果パターンは、以下の表５となる。
【０２３６】
【表５】
2020065442.tif 000007
【０２３７】
同様にして、全ての故障モードを整理すると、下記の表６に示す組み合わせによって、各部の故障を診断することができる。
【０２３８】
【表６】
2020065442.tif 000008
【０２３９】
この表６において、「○」の箇所がエラー（コンデンサが充電されない）の場合には、それに対応する下アームスイッチ素子が開放故障であることを示している。
「△」の箇所が全てエラーの場合には、下アームスイッチ素子２Ｘに繋がるＵ相結線が異常であることを示している。
「□」の箇所が全てエラーの場合には、下アームスイッチ素子２Ｙに繋がるＶ相結線が異常であることを示している。
「◇」の箇所が全てエラーの場合には、下アームスイッチ素子２Ｚに繋がるＷ相結線が異常であることを示している。
【０２４０】
そして、診断装置４は、上記の全ての故障モードのエラーの組み合わせを用いて、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにして得られたコンデンサ電圧値の測定結果パターンと、前記組み合わせとを比較して、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障、及び、ＡＤ交流機又は結線の異常を診断する。なお、前記全ての故障モードのエラーの組み合わせを示すデータは、予め診断装置のメモリに格納されている。
【０２４１】
また、診断装置４は、第１ステップにおいて、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦにした状態で、コンデンサ電圧検出手段２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗにより所定値以上のコンデンサ電圧が検出された場合に、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚが短絡故障していると診断する。
【０２４２】
例えば、図１９に示すように、下アームスイッチ素子２Ｙが短絡故障している場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦにした状態であっても、当該短絡故障した下アームスイッチ素子２Ｙに直列接続された上アームスイッチ素子２Ｖに対応するコンデンサ２４１Ｖが充電される。このため、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦにした状態で、コンデンサ電圧検出手段２５Ｖにより所定値以上のコンデンサ電圧が検出される。これにより、下アームスイッチ素子２Ｙが短絡故障していると診断することができる。
【０２４３】
さらに、診断装置４は、第１ステップにおいて、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにしたときに、インバータ電流検出手段３により所定値以上の短絡電流を検出した場合に、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２が短絡故障していると診断する。
【０２４４】
例えば、図２０に示すように、上アームスイッチ素子２Ｗが短絡故障している場合、下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮにすると、下アームスイッチ素子２ＷをＯＮにしたとき、コンデンサ２４１Ｕ、Ｖ、Ｗとは別に、短絡電流が流れる。この短絡電流は、インバータ電流検出手段３や他の短絡電流検出手段によって検出される。これにより、上アームスイッチ素子２Ｗが短絡故障していると診断することができる。
【０２４５】
＜第２ステップ＞
次に、上記の第１ステップの後に行われる第２ステップについて説明する。
【０２４６】
診断装置４は、第２ステップにおいて、各ハーフブリッジ回路２１〜２３毎に上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを同時にＯＮにして短絡させて、前記インバータ電流検出手段３により電流が検出されない場合に、前記上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが開放故障していると診断する。
【０２４７】
例えば、図２１に示すように、（１）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２Ｘを同時にＯＮにして、ハーフブリッジ回路２１を短絡させ、（２）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２Ｙを同時にＯＮにして、ハーフブリッジ回路２２を短絡させ、（３）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｚを同時にＯＮにして、ハーフブリッジ回路２３を短絡させる。このとき、全ての上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが正常であれば、インバータ電流検出手段３や他の短絡電流検出手段によって短絡電流が検出される。一方、例えば、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障している場合には、上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２Ｘを同時にＯＮにしても短絡電流が検出されない。これにより、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障していると診断することができる。
【０２４８】
このように構成したインバータ装置１００によれば、診断装置が、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺのＯＮ／ＯＦＦを制御して、コンデンサ電圧検出手段２４Ｕ、２４Ｖにより得られた電圧値を用いて、インバータ回路の異常、及び、交流機又は結線の異常を診断するので、ブートストラップ回路のコンデンサを有効活用することにより、複数の故障が同時に発生した場合でも、正確に故障個所と故障内容を診断可能にすることができる。
【０２４９】
具体的に本実施形態によれば、複数の下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮさせて得られるコンデンサ電圧値の測定結果パターンから、開放故障している下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの特定及び異常結線の特定ができる。
【０２５０】
また、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦにした状態で得られるコンデンサ電圧値により、短絡故障している下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの特定ができる。さらに、複数の下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを１つずつ択一的にＯＮして生じる短絡電流の有無により、短絡故障している上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの特定ができる。
【０２５１】
その上、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを同時にＯＮして生じる短絡電流の有無により、開放故障している上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗの特定ができる。
【０２５２】
なお、本発明は前記第５実施形態に限られるものではない。
例えば、前記第５実施形態の第２ステップにおいて、診断装置が、複数のハーフブリッジ回路の上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して交流機に電流を流し、インバータ電流検出手段から得られた電流値によって、上アームスイッチ素子が開放故障を診断するように構成しても良い。
【０２５３】
例えば、図２２に示すように、（１）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２Ｘを同時にＯＮにして交流機ＡＤに電流を流し、（２）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｕを同時にＯＮにして交流機ＡＤに電流を流し、（３）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２Ｙを同時にＯＮにして交流機ＡＤに電流を流す。このとき、全ての上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗが正常であれば、インバータ電流検出手段３により得られる電流値が正常値となる、一方、例えば、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障している場合には、上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２Ｙを同時にＯＮにしても交流機ＡＤに電流が流れない。これにより、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障していると診断することができる。
【０２５４】
また、前記第５実施形態の第１ステップ及び第２ステップに加えて、当該第２ステップの後に、診断装置が、複数のハーフブリッジ回路の上アームスイッチ素子及び下アームスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦを制御して交流機に電流を流し、インバータ電流検出手段から得られた電流値によって、前記交流機又は前記結線の異常を診断する第３ステップを実施するように構成しても良い。
【０２５５】
＜＜第６実施形態＞＞
以下に本発明に係るインバータ装置の第６実施形態について図面を参照して説明する。なお、第６実施形態において使用する符号は、前記第１〜第４実施形態とは異なる。
【０２５６】
本実施形態に係るインバータ装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機ＡＤに三相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を供給して駆動するものであり、図２３に示すように、直流電源又はコンバータ回路から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換するとともに、交流機ＡＤが結線されるインバータ回路２と、インバータ回路２及び交流機ＡＤ又は結線の異常を診断する診断装置４とを備えている。
【０２５７】
インバータ回路２は、直列接続された上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚからなるハーフブリッジ回路（直列回路部）２１〜２３を３つ備えたものである。なお、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
【０２５８】
なお、このように構成されたインバータ回路２には、当該インバータ回路２を流れる電流を、少なくとも２相以上の相電流を相毎に検出するインバータ電流検出手段３が設けられている。本実施形態のインバータ電流検出手段３は、Ｕ相電流を検出するＵ相電流検出部３１と、Ｗ相電流を検出するＷ相電流検出部３２とを有している。その他、インバータ電流検出手段３としては、前記下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの負電位側端子に直列接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであっても良い。この場合、インバータ電流検出手段３は、３つの下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの負電位側に共通のシャント抵抗を接続する単一シャント方式であっても良いし、３つの下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚのそれぞれにシャント抵抗を接続する３シャント方式であっても良い。
【０２５９】
診断装置４は、前記インバータ回路２の上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＮ／ＯＦＦ制御して、インバータ回路２の異常を診断するものである。
【０２６０】
具体的に診断装置４は、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを、交流機（三相モータ）ＡＤが正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御して、前記インバータ電流検出手段から得られた電流値により、各ハーフブリッジ回路２１〜２３における上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障を診断する。
【０２６１】
ここで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断において、交流機（三相モータ）ＡＤが正回転するＯＮ／ＯＦＦパターンは、図２４に示すように、以下の（１）〜（６）である。
【０２６２】
（１）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＹをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２６３】
（２）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＺをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２６４】
（３）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＺをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２６５】
（４）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＸをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２６６】
（５）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＸをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２６７】
（６）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＹをＯＮとし、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２６８】
以上の（１）〜（６）のＯＮ／ＯＦＦ制御を順番に行い、各状態における相電流を検出することで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚのうち、開放故障しているスイッチ素子を特定することができる。
【０２６９】
例えば、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障している場合には、上記（１）及び（２）においてＵ相電流検出部３１により得られる電流がゼロとなり、その他の（３）〜（６）では、通常通りの電流が検出されることになる。
【０２７０】
上記（１）〜（６）のＯＮ／ＯＦＦ制御を順番に行うことで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断を、交流機ＡＤを逆回転させることなく、交流機ＡＤを正回転方向に、最大回転数が極数分の１回転させるだけで行うことができる。
【０２７１】
このように構成したインバータ装置１００によれば、診断装置４が、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを、交流機ＡＤが正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御して、インバータ回路２の異常を診断するので、交流機ＡＤに損傷を与えることなく、通常運転に用いられる電流検出手段３を用いてインバータ回路２の異常を診断することができる。このとき、交流機ＡＤを正回転させる電流を流しているので、インバータ回路２に通常設けられている電流検出手段の精度でも誤検出しないレベルの電流を流すことができ、診断ミスを防ぐことができる。
また、上記（１）〜（６）のＯＮ／ＯＦＦパターンにより、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断を、交流機ＡＤを逆回転させることなく、交流機ＡＤを正回転方向に極数分の１回転させるだけで行うことができる。
【０２７２】
なお、本発明は前記第６実施形態に限られるものではない。
例えば、前記インバータ電流検出手段が、Ｕ相電流検出部及びＷ相電流検出部の他に、Ｖ相電流を検出するＶ相電流検出部を有するものであっても良い。
【０２７３】
また、各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦパターンは、交流機が正回転するものであれば、前記実施形態に限られない。
【０２７４】
さらに、前記第６実施形態の診断装置は、インバータ回路のスイッチ素子の開放故障を別の手法により診断可能であれば、交流機の開放故障又はインバータ回路及び交流機の間の結線の開放故障を前記実施形態の手法を用いて診断するように構成しても良い。
【０２７５】
＜＜第７実施形態＞＞
以下に本発明に係るインバータ装置を用いた交流機駆動装置の第７実施形態について図面を参照して説明する。なお、第７実施形態において使用する符号は、前記第１〜第４実施形態とは異なる。
【０２７６】
本実施形態に係るインバータ装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機ＡＤに三相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を供給して駆動するものであり、図２５に示すように、直流電源又はコンバータ回路から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換するとともに、交流機ＡＤが結線されるインバータ回路２と、インバータ回路２及び交流機ＡＤ又は結線の異常を診断する診断装置４とを備えている。
【０２７７】
インバータ回路２は、直列接続された上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚからなるハーフブリッジ回路（直列回路部）２１〜２３を３つ備えたものである。なお、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
【０２７８】
なお、このように構成されたインバータ回路２には、当該インバータ回路２を流れる電流を、少なくとも２相以上の相電流を相毎に検出するインバータ電流検出手段３が設けられている。本実施形態のインバータ電流検出手段３は、Ｕ相電流を検出するＵ相電流検出部３１と、Ｗ相電流を検出するＷ相電流検出部３２とを有している。その他、インバータ電流検出手段３としては、前記下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの負電位側端子に直列接続されたシャント抵抗を備え、当該シャント抵抗を流れる電流を検出するものであっても良い。この場合、インバータ電流検出手段３は、３つの下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの負電位側に共通のシャント抵抗を接続する単一シャント方式であっても良いし、３つの下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚのそれぞれにシャント抵抗を接続する３シャント方式であっても良い。
【０２７９】
診断装置４は、前記インバータ回路２の上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＮ／ＯＦＦ制御して、インバータ回路２の異常及び交流機ＡＤ又は結線の異常を診断するものである。
【０２８０】
具体的に診断装置４は、前記上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＮ／ＯＦＦ制御し、インバータ電流検出手段３により得られた電流値から交流機ＡＤ又は結線の短絡故障を診断する第１段階と、前記上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを所定のＯＮ／ＯＦＦパターンで制御し、インバータ電流検出手段３により得られた電流値の測定結果パターンから、各スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障を診断する第２段階とを実施する。
【０２８１】
以下、各段階における診断方法について説明する。
診断装置４は、第１段階において、前記上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＮ／ＯＦＦ制御して、交流機ＡＤに単パルス電圧を出力する。
【０２８２】
ここで、交流機ＡＤに出力する単パルス電圧のパルス幅は、交流機ＡＤ又は結線が短絡故障していない場合には、インバータ電流検出手段３により得られる電流値が所定値以上の短絡電流とならず、インバータ回路２に設けられた過電流保護手段が働かず、交流機ＡＤ又は結線が短絡故障している場合には、インバータ電流検出手段３により得られる電流値が所定値以上の短絡電流となり、前記過電流保護手段が働く幅に設定されている。
【０２８３】
具体的に診断装置４は、図２６及び図２７に示すように、第１段階において、以下の（２−１）〜（２−６）のように、各スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２ＺをＯＮ／ＯＦＦ制御して、ＡＤに単パルス電圧を出力する。
【０２８４】
（１−１）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＹをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２８５】
（１−２）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＺをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２８６】
（１−３）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＺをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２８７】
（１−４）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＸをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２８８】
（１−５）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＸをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２８９】
（１−６）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＹをＯＮして交流機ＡＤに単パルス出力し、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２９０】
以上の（１−１）〜（１−６）の単パルス出力を順番に行い、各状態における相電流を検出することで、交流機ＡＤ又は結線において短絡故障している相を特定することができる。
【０２９１】
例えば、交流機ＡＤ又は結線のＵ相が短絡故障している場合には、上記（１−１）、（１−２）、（１−４）及び（１−５）においてＵ相電流検出部３１により得られる電流値が短絡電流となり、その他の（１−３）、（１−６）では、通常通りの電流が検出されることになる。
【０２９２】
一方、診断装置４は、第２段階において、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを、交流機（三相モータ）ＡＤが正回転するパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御して、前記インバータ電流検出手段から得られた電流値により、各ハーフブリッジ回路２１〜２３における上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障を診断する。
【０２９３】
ここで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断において、交流機（三相モータ）ＡＤが正回転するＯＮ／ＯＦＦパターンは、図２６及び図２７に示すように、に示すように、以下の（２−１）〜（２−６）である。
【０２９４】
（２−１）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＹをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２９５】
（２−２）上アームスイッチ素子２Ｕ及び下アームスイッチ素子２ＺをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２９６】
（２−３）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＺをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｘ、２ＹをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２９７】
（２−４）上アームスイッチ素子２Ｖ及び下アームスイッチ素子２ＸをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｗ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＶ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出される。
【０２９８】
（２−５）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＸをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｙ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｕ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｕ相電流がＵ相電流検出部３１により検出され、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０２９９】
（２−６）上アームスイッチ素子２Ｗ及び下アームスイッチ素子２ＹをＰＷＭ制御によりＯＮ／ＯＦＦして、その他のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｘ、２ＺをＯＦＦとする。
このとき、インバータ回路２及び交流機ＡＤには、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れる。そして、Ｗ相電流がＷ相電流検出部３２により検出される。
【０３００】
以上の（２−１）〜（２−６）のＯＮ／ＯＦＦ制御を順番に行い、各状態における相電流を検出することで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚのうち、開放故障しているスイッチ素子を特定することができる。
【０３０１】
例えば、上アームスイッチ素子２Ｕが開放故障している場合には、上記（２−１）及び（２−２）においてＵ相電流検出部３１により得られる電流がゼロとなり、その他の（２−３）〜（２−６）では、通常通りの電流が検出されることになる。
【０３０２】
上記（２−１）〜（２−６）のＯＮ／ＯＦＦ制御を順番に行うことで、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断を、交流機ＡＤを逆回転させることなく、交流機ＡＤを正回転方向に、最大回転数が極数分の１回転させるだけで行うことができる。
【０３０３】
しかして本実施形態の診断装置４は、図２７に示すように、第２段階の各相間（ＵＶ相間、ＵＷ相間、ＶＷ相間）に電流を流す前に、当該相間に第１段階の単パルス電圧の出力を行う。つまり、診断装置４は、各相間毎に、第１段階の単パルス電圧の出力と、第２段階のスイッチ素子のＰＷＭ制御による通電とをこの順で行う。
【０３０４】
具体的に診断装置４は、第２段階の（２−１）の前に第１段階の（１−１）を行い、第２段階の（２−２）の前に第１段階の（１−２）を行い、第２段階の（２−３）の前に第１段階の（１−３）を行い、第２段階の（２−４）の前に第１段階の（１−４）を行い、第２段階の（２−５）の前に第１段階の（１−５）を行い、第２段階の（２−６）の前に第１段階の（１−６）を行う。
【０３０５】
このように構成したインバータ装置１００によれば、診断装置４が、交流機ＡＤに単パルス電圧を出力して得られた電流値から交流機又は結線の短絡故障を診断するので、インバータ回路２に損傷を与えることなく、通常運転に用いられるインバータ電流検出手段３を用いて負荷側（交流機ＡＤ又は結線）の短絡故障を診断することができる。
【０３０６】
このとき、単パルス電圧のパルス幅が、交流機ＡＤ又は結線が短絡故障している場合にのみインバータ電流検出手段３により得られる電流値が所定値以上の短絡電流となるように設定されているので、インバータ回路２に設けられた過電流保護手段を用いて交流機ＡＤ又は結線の短絡故障を診断することができる。
【０３０７】
また、診断装置４が、上アームスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ及び下アームスイッチ素子２Ｘ、２Ｙ、２Ｚを所定のＯＮ／ＯＦＦパターンで制御して得られた電流値の測定結果パターンから、各スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障を診断するので、インバータ回路２に損傷を与えることなく、通常運転に用いられるインバータ電流検出手段３を用いてインバータ回路２のスイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放故障を診断することができる。
【０３０８】
このとき、交流機ＡＤを正回転させる電流を流しているので、インバータ回路２に通常設けられている電流検出手段の精度でも誤検出しないレベルの電流を流すことができ、診断ミスを防ぐことができる。また、上記（２−１）〜（２−６）のＯＮ／ＯＦＦパターンにより、スイッチ素子２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ、２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの開放診断を、交流機ＡＤを逆回転させることなく、交流機ＡＤを正回転方向に極数分の１回転させるだけで行うことができる。
【０３０９】
なお、本発明は前記第７実施形態に限られるものではない。
例えば、前記インバータ電流検出手段が、Ｕ相電流検出部及びＷ相電流検出部の他に、Ｖ相電流を検出するＶ相電流検出部を有するものであっても良い。
【０３１０】
また、第２段階における各スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦパターンは、交流機が正回転するものであれば、前記実施形態に限られない。
【０３１１】
さらに、前記第７実施形態の診断装置は、インバータ回路のスイッチ素子の開放故障を別の手法により診断可能であれば、第２段階において、交流機の開放故障、インバータ回路と交流機との間の結線の開放故障、前記電流検出手段の故障を前記第７実施形態の手法を用いて診断するように構成しても良い。
【０３１２】
＜＜第８実施形態＞＞
以下に本発明に係る交流機駆動装置の第８実施形態について図面を参照して説明する。なお、第８実施形態において使用する符号は、前記第１〜第７実施形態とは異なる。
【０３１３】
本実施形態に係る交流機駆動装置１００は、例えば三相モータ等の三相交流機ＡＤに三相交流電圧（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）を供給して駆動するものであり、図２８に示すように、三相交流電源２００からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路２と、コンバータ回路２が出力する直流電圧を三相交流電圧に変換するとともに、交流機ＡＤが結線されるインバータ回路３と、コンバータ回路２、インバータ回路３及び交流機ＡＤ又は結線の異常を診断する診断装置６とを備えている。
【０３１４】
コンバータ回路２は、三相交流電圧を整流する整流手段２１と、当該整流手段２１により整流された直流電圧を平滑する平滑手段２２とを備えている。前記整流手段２１は、三相フルブリッジダイオード回路である。また、前記平滑手段２２は、整流手段２１の出力側である直流端子間に接続された平滑コンデンサである。本実施形態では、直流端子間に、直接接続された２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを設けている。なお、符号２３ａ、２３ｂは、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの電荷を放電させるための放電用抵抗である。
【０３１５】
また、コンバータ回路２には、前記平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂへの突入電流を防止する突入電流防止手段４と、交流電圧を供給する経路を突入電流防止手段４を介した経路とは別経路にする切り替え手段５とを備えている。
【０３１６】
突入電流防止手段４は、インラッシュリレー４１及び抵抗４２を有するものであり、本実施形態では、一端が三相交流電源２００の中性相（Ｎ相）に接続され、他端が２つの平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの接続点に接続されている。また、インラッシュリレー４１は、例えば電磁リレーなどの機械式スイッチである。この突入電流防止手段４により、インラッシュリレー４１をＯＮすることによって、Ｒ相の交流電圧が整流手段２１により直流電圧に整流されて平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに印加されて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂが充電される。
【０３１７】
切り替え手段５は、コンバータ回路２における整流手段２１の入力側と三相交流電源２００との間に設けられ、三相交流電圧をコンバータ回路２に入力するためのメインリレー５ａ、５ｂである。具体的にメインリレーは、三相のうちＳ相における整流手段２１の入力側とＴ相における整流手段２１の入力側とに設けられた例えば電磁リレーなどの機械式スイッチ５ａ、５ｂである。このメインリレー５ａ、５ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、三相交流機ＡＤに三相交流電圧を供給することができる。
【０３１８】
なお、このように構成されたコンバータ回路２には、当該コンバータ回路２に入力される三相交流電圧を各相毎に検出する交流電圧検出手段（不図示）が設けられている。また、コンバータ回路２には、平滑手段２２にかかる直流電圧を検出する直流電圧検出手段（不図示）が設けられている。
【０３１９】
インバータ回路３は、直列接続された上アームスイッチ素子３ａ及び下アームスイッチ素子３ｂからなるハーフブリッジ回路（直列回路部）３１〜３３を３つ備えたものである。なお、各スイッチ素子３ａ、３ｂは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
【０３２０】
なお、このように構成されたインバータ回路３には、当該インバータ回路３を流れる電流を各相毎に検出するインバータ電流検出手段（不図示）が設けられている。
【０３２１】
しかして、本実施形態の診断装置６は、図２９に示すように、コンバータ回路２の異常を診断する第１ステップと、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂの短絡故障を診断する第２ステップと、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂの開放故障、及び、前記交流機ＡＤ又は前記結線の異常を診断する第３ステップとを、この順で実施する。
【０３２２】
以下、診断装置６による各部の制御内容とともに、各ステップにおける診断内容を図２９を参照して詳述する。
【０３２３】
＜第１ステップ＞
診断装置６は、第１ステップにおいて、突入電流防止手段４及び切り替え手段５を制御して経路を切り替えることにより、コンバータ回路２の異常を診断する。
【０３２４】
診断装置６は、まず、切り替え手段５及び突入電流防止手段４を制御する前、つまり、メインリレー５ａ、５ｂをＯＦＦ及びインラッシュリレー４１をＯＦＦとした状態で、前記交流電圧検出手段により得られる交流電圧により、コンバータ回路２に入力される交流電圧が正常か否かを判断する。
【０３２５】
そして、診断装置６は、コンバータ回路２に入力される交流電圧が正常であると判断した場合に、突入電流防止手段４をＯＮ及び切り替え手段５をＯＦＦに制御して、前記直流電圧検出手段から得られる直流電圧に基づいて、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを所定の第１直流電圧まで充電させる。
【０３２６】
そして、診断装置６は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂに充電された直流電圧が前記第１直流電圧に到達したことを確認した後、突入電流防止手段４をＯＦＦ及び切り替え手段５をＯＮに制御して、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂを前記第１直流電圧からさらに充電させる。
【０３２７】
このとき、診断装置６は、前記直流電圧検出手段から得られる直流電圧に基づいて、平滑手段２２に充電された直流電圧が所定の第２直流電圧になることを確認する。これら一連の動作により、平滑手段２２に充電された直流電圧が第１直流電圧又は第２直流電圧にならない場合には、コンバータ回路２に異常があると判断する。具体的には、前記交流電圧検出手段により得られた交流電圧の波形、前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧値から、コンバータ回路２の各部の異常を診断する。
【０３２８】
この第１ステップにおいて、診断装置６は、整流回路２１のブリッジダイオードの破損、メインリレー５ａ、５ｂ又はインラッシュリレー４１の破損、コンバータ回路２及び交流電源２００との間に設けられたヒューズの破損、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの異常、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの間にリアクトルが設けられている場合にはリアクトルの開放、交流電圧検出手段の異常、直流電圧検出手段の異常等が診断できる。
【０３２９】
＜第２ステップ＞
診断装置６は、第２ステップにおいて、複数のハーフブリッジ回路３１〜３３毎に、２つのスイッチ素子３ａ、３ｂの一方をＯＮさせてインバータ回路３に所定値以上の短絡電流が流れた場合に、２つのスイッチ素子３ａ、３ｂの他方が短絡故障していると診断する。
【０３３０】
具体的に、診断装置６は、Ｒ相のハーフブリッジ回路３１の上アームスイッチ素子３ａ及び下アームスイッチ素子３ｂの一方のみをＯＮさせたときに、インバータ電流検出回路から得られた直流電流値が所定値以上の場合には、上アームスイッチ素子３ａ及び下アームスイッチ素子３ｂの他方が短絡故障していると診断する。また、Ｓ相のハーフブリッジ回路３２及びＴ相のハーフブリッジ回路３３についても、同様にして、スイッチ素子３ａ、３ｂの短絡故障を診断する。
【０３３１】
＜第３ステップ＞
診断装置６は、第３ステップにおいて、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂをＯＮ／ＯＦＦを制御して交流機ＡＤに交流電流を流し、交流機ＡＤにかかる三相交流電圧又は交流機ＡＤに流れる三相交流電流によって、スイッチ素子３ａ、３ｂの開放故障、及び、前記交流機ＡＤ又は前記結線の異常を診断する。なお、交流機ＡＤにかかる三相交流電圧は、インバータ回路３の出力電圧を検出する出力電圧検出手段（不図示）により得られたものである。また、交流機ＡＤに流れる三相交流電流は、前記インバータ電流検出手段により得られたものである。
【０３３２】
具体的に診断装置６は、交流機ＡＤにかかる三相交流電圧又は各相の電圧値が所定値未満又は交流機ＡＤに流れる三相交流電流が所定値未満の場合に、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂが開放故障である、インバータ電流検出手段が異常である、交流機ＡＤの内部巻線が開放・短絡故障である、結線が開放・短絡故障であることを診断する。
【０３３３】
また、診断装置６は、前記第１ステップから前記第３ステップを実施して、コンバータ回路２、インバータ回路３、交流機ＡＤ及び結線が正常なことを確認した後に、インバータ回路３及び交流機ＡＤに電流を流し、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの直流電圧の時間的変化から、切り替え手段５の異常を診断する第４ステップを実施する。
【０３３４】
具体的に診断装置６は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの電荷をインバータ回路３及び交流機ＡＤに流す強制放電を行い、前記直流電圧検出手段により得られる当該放電による平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの直流電圧の時間的変化から、切り替え手段５の異常を診断する。なお、切り替え手段５が短絡故障している場合には、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの直流電圧の時間的変化が、切り替え手段５が正常な場合に比べて緩やかとなり、切り替え手段５が短絡故障していると診断できる。
【０３３５】
また、整流手段２１及び平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの間にリアクトルが設けられている場合には、診断装置６は、平滑コンデンサ２２ａ、２２ｂの直流電圧を電圧降下させた後に、前記切り替え手段５をＯＮして、前記リアクトルに通電させる。そして、電圧降下後に前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧と、前記リアクトルに通電したときに前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧とを比較して、リアクトルの断線を診断する。
【０３３６】
以上の第１〜第３ステップにおいて、診断装置６は、何れかのステップにおいて、異常を診断した場合には、次のステップに移行せず、故障診断モードを終了する。
【０３３７】
このように構成したインバータ装置１００によれば、診断装置６がコンバータ回路２の異常を診断する第１ステップと、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂの短絡故障を診断する第２ステップと、インバータ回路３のスイッチ素子３ａ、３ｂの開放故障、及び、前記交流機ＡＤ又は前記結線の異常を診断する第３ステップとを、この順で実施するので、各部に損傷を与えることなく、正確に故障診断箇所を特定することができる。
【０３３８】
なお、本発明は前記第８実施形態に限られるものではない。
例えば、前記第８実施形態では、交流電圧検出手段を設けた構成であったが、前記診断装置６が、前記整流手段２１により整流された直流電圧の電圧波形から、交流電圧を推測するように構成しても良い。
【０３３９】
また、交流電圧検出手段の代わりに、交流電圧の位相を検出する位相検出手段を備え、前記診断装置６が、当該位相検出手段により得られた交流電圧の位相と、前記直流電圧検出手段により得られた直流電圧とから、交流電圧を推測するように構成しても良い。
【０３４０】
さらに、前記第１〜第８実施形態の各構成を互いに組み合わせてもよい。例えば、前記第１実施形態のリアクトル（コイル）の異常診断において、前記第３実施形態の診断装置の診断機能を用いても良い。また、前記第８実施形態の第１ステップおけるコンバータ回路の異常診断において、前記第１、第２実施形態における診断装置の診断機能を用いても良い。さらに、前記第８実施形態の第３ステップにおいて、第３〜第７実施形態における診断装置の診断機能を用いても良い。
【０３４１】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【０３４２】
１００・・・コンバータ装置
２・・・コンバータ回路
２１・・・整流手段
２２・・・平滑手段
３・・・診断装置
４・・・突入電流防止手段
５・・・切り替え手段
７・・・直流電圧検出手段
８・・・交流電圧検出手段
【図１】
2020065442.tif 000009
【図２】
2020065442.tif 000010
【図３】
2020065442.tif 000011
【図４】
2020065442.tif 000012
【図５】
2020065442.tif 000013
【図６】
2020065442.tif 000014
【図７】
2020065442.tif 000015
【図８】
2020065442.tif 000016
【図９】
2020065442.tif 000017
【図１０】
2020065442.tif 000018
【図１１】
2020065442.tif 000019
【図１２】
2020065442.tif 000020
【図１３】
2020065442.tif 000021
【図１４】
2020065442.tif 000022
【図１５】
2020065442.tif 000023
【図１６】
2020065442.tif 000024
【図１７】
2020065442.tif 000025
【図１８】
2020065442.tif 000026
【図１９】
2020065442.tif 000027
【図２０】
2020065442.tif 000028
【図２１】
2020065442.tif 000029
【図２２】
2020065442.tif 000030
【図２３】
2020065442.tif 000031
【図２４】
2020065442.tif 000032
【図２５】
2020065442.tif 000033
【図２６】
2020065442.tif 000034
【図２７】
2020065442.tif 000035
【図２８】
2020065442.tif 000036
【図２９】
2020065442.tif 000037