(57)【要約】【課題】インバータが故障により短絡した場合に、インバータを構成する複数のトランジスタのうち、どのトランジスタが短絡したかを検出できるようにする。【解決手段】インバータを構成するトランジスタ９に対して短絡検出部１５が設けられる。短絡検出部１５は、対応するトランジスタ９のオフ信号が出力された時に、トランジスタ９が短絡しているかを検出し、トランジスタ９の短絡を検出した場合に、短絡検出信号を出力する。【選択図】図３
2014093901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置であって、
直列に接続された複数のトランジスタを１つのトランジスタ列として、複数のトランジスタ列が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列は、直流電力源に並列に接続されており、
各トランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点は、他のトランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点と負荷を介して接続されており、
各トランジスタに対してゲート駆動部が設けられ、ゲート駆動部は、対応するトランジスタのオン信号に反応して当該トランジスタを導通状態にし、対応するトランジスタのオフ信号に反応して当該トランジスタを非導通状態にし、
トランジスタに対して、短絡検出部が設けられ、
短絡検出部は、対応するトランジスタのオフ信号が出力された時に、当該トランジスタが短絡しているかを検出し、当該トランジスタの短絡を検出した場合に、短絡検出信号を出力する、ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
短絡検出部は、
トランジスタ駆動用電源の正極と、対応するトランジスタのコレクタとの間に設けられた電流検出部と、
対応するトランジスタのオフ信号が出力された時に、電流検出部を通して、トランジスタ駆動用電源の正極と、当該トランジスタのコレクタとを導通させるスイッチ部と、
電流検出部に電流が流れると短絡検出信号を出力する信号出力部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
トランジスタに対して、過電流検出部が設けられ、
過電流検出部は、対応するトランジスタのオン信号が出力された時に、当該トランジスタに過電流が流れているかを検出し、当該トランジスタを流れる過電流を検出した場合に、過電流検出信号を出力する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
過電流検出部は、対応するトランジスタのオン信号が出力された時に、当該トランジスタにおけるコレクタとエミッタとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタのゲート駆動部に過電流検出信号を出力し、
当該ゲート駆動部は、過電流検出信号を受けた場合に、対応するトランジスタのオン信号が出力されても、当該トランジスタを非導通状態に維持する、ことを特徴とする請求項３に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、直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、例えば、ブラシレスモータに交流電力を供給するために設けられる。このようなインバータ装置は、特許文献１に記載されている。図１は、特許文献１のインバータ装置の構成を示す。以下において、図１のインバータ装置を説明する。
【０００３】
インバータ装置は、図１では、３相のブラシレスモータを駆動する。また、このモータは、図１では、第１系と第２系の巻線４１ａ，４１ｂを有する。
【０００４】
インバータ装置は、第１系のインバータ４３ａと、第２系のインバータ４３ｂと、制御部４７とを備える。
【０００５】
第１系と第２系のインバータ４３ａ，４３ｂは、それぞれ、直流電力源５１から供給される直流電力を、交流に変換して第１系と第２系の巻線４１ａ，４１ｂに供給する。
制御部４７には、各巻線４１ａ，４１ｂに流れる電流の検出値がフィードバックされる。フィードバックされた検出値と予め定めた電力供給パターンとに基づいて、制御部４７は、各インバータ４３ａ，４３ｂを制御する。これにより、電力供給パターンに従って、各巻線４１ａ，４１ｂのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に電力が供給され、モータの動作が制御される。
【０００６】
図１では、第１系の巻線４１ａにおける中性点Ｐｎと、第２系の巻線４１ｂにおける中性点Ｐｎとには、中性線４９が接続されている。中性線４９は、直流電力源５１の中間電位の部分に接続されている。すなわち、直流電力源５１は、直列に接続された２つの直流電源からなり、中性線４９は、これらの直流電源を直列に接続している部分に接続されている。
【０００７】
この構成により、いずれかのトランジスタが故障により短絡しても、モータの駆動を継続することができる。例えば、第１系のインバータ４３ａにおいてＵ相（トランジスタ４５ｂ）が短絡した場合、第２系のインバータ４３ｂのＵ相に２倍の電流を流すことにより、モータ出力の低下を抑えることができる。すなわち、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ｂが短絡した場合に、第１系のインバータ４３ａからＵ相の巻線４１ａには電流が流れなくなるので、第２系のインバータ４３ｂからＵ相の巻線４１ｂに２倍の電流を流す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６９５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１において、いずれかのトランジスタが短絡すると、過電流が流れる。例えば、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ａが故障で短絡している場合に、正常なトランジスタ４５ｂが導通状態に制御されると、過大な短絡電流がトランジスタ４５ａ，４５ｂに流れる。
【００１０】
（１）このような過電流を止めるために、例えば、直流電力源５１と各系のインバータ４３ａ，４３ｂとの間に、過電流遮断器を設けることができる。この過電流遮断器は、直流電力源５１から各系のインバータ４３ａ，４３ｂへ、しきい値より大きい電流が流れた時に、これを検出して、この電流を遮断する。この場合、過電流が流れたインバータを構成するすべてのトランジスタが使用されなくなる。したがって、これらのトランジスタが無駄になってしまう。
【００１１】
（２）一方、各トランジスタ４５ａ〜４５ｆに過電流遮断器を設けることもできる。この場合、トランジスタ４５ａが故障により短絡した状態で、トランジスタ４５ｂが導通状態に制御されると、トランジスタ４５ａ，４５ｂに過電流が流れる。この場合、トランジスタ４５ａの遮断器と、トランジスタ４５ｂの遮断器のうち、早く動作した方が電流を遮断し、他方は電流を遮断しない可能性がある。そのため、正常なトランジスタ４５ｂの遮断器が先に電流を遮断することもある。すなわち、短絡しているトランジスタ４５ａの電流を遮断できない可能性がある。
【００１２】
上記（１）（２）では、どのトランジスタが短絡故障したかを検出できないので、遮断器により機能させなくする正常なトランジスタの数が増えてしまう。
言い換えると、短絡故障したトランジスタのみの電流を遮断することができれば、次のように、引き続き機能させる正常なトランジスタの数を多くすることができる。例えば、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ａが故障により短絡した場合に、このトランジスタ４５ａへの電流だけでなく、トランジスタ４５ａと同列のトランジスタ４５ｂへの電流も遮断してトランジスタ４５ａ，４５ｂが機能しないようにし、
他列のすべての正常なトランジスタ４５ｃ〜４５ｆを機能させることができる。同様に、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ｂが故障により短絡した場合に、このトランジスタ４５ｂへの電流だけでなく、トランジスタ４５ｂと同列のトランジスタ４５ａへの電流も遮断してトランジスタ４５ａ，４５ｂが機能しないようにし、他列のすべての正常なトランジスタ４５ｃ〜４５ｆを機能させることができる。
【００１３】
なお、このように、短絡故障したトランジスタのみの電流を遮断することにより、引き続き機能させる正常なトランジスタの数を多くすることができる点は、図１以外のインバータ装置にも当てはまる。例えば、この点は、図１において中性線４９を省略した構成にも当てはまる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、インバータが故障により短絡した場合に、インバータを構成する複数のトランジスタのうち、どのトランジスタが短絡したかを検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置であって、
直列に接続された複数のトランジスタを１つのトランジスタ列として、複数のトランジスタ列が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列は、直流電力源に並列に接続されており、
各トランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点は、他のトランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点と負荷を介して接続されており、
各トランジスタに対してゲート駆動部が設けられ、ゲート駆動部は、対応するトランジスタのオン信号に反応して当該トランジスタを導通状態にし、対応するトランジスタのオフ信号に反応して当該トランジスタを非導通状態にし、
トランジスタに対して、短絡検出部が設けられ、
短絡検出部は、対応するトランジスタのオフ信号が出力された時に、当該トランジスタが短絡しているかを検出し、当該トランジスタの短絡を検出した場合に、短絡検出信号を出力する、ことを特徴とするインバータ装置が提供される。
【００１６】
また、本発明の好ましい実施形態によると、短絡検出部は、
トランジスタ駆動用電源の正極と、対応するトランジスタのコレクタとの間に設けられた電流検出部と、
対応するトランジスタのオフ信号が出力された時に、電流検出部を通して、トランジスタ駆動用電源の正極と、当該トランジスタのコレクタとを導通させるスイッチ部と、
電流検出部に電流が流れると短絡検出信号を出力する信号出力部と、を有する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によると、トランジスタに対して、過電流検出部が設けられ、
過電流検出部は、対応するトランジスタのオン信号が出力された時に、当該トランジスタに過電流が流れているかを検出し、当該トランジスタを流れる過電流を検出した場合に、過電流検出信号を出力する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によると、過電流検出部は、対応するトランジスタのオン信号が出力された時に、当該トランジスタにおけるコレクタとエミッタとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタのゲート駆動部に過電流検出信号を出力し、
当該ゲート駆動部は、過電流検出信号を受けた場合に、対応するトランジスタのオン信号が出力されても、当該トランジスタを非導通状態に維持する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、インバータが短絡故障した場合に、インバータを構成する複数のトランジスタのうち、どのトランジスタが短絡したかを以下のように検出できる。
【００２０】
短絡検出部は、対応するトランジスタのオフ信号に反応して、当該トランジスタが短絡しているかを検出する。すなわち、オフ信号により非導通状態にされるトランジスタが導通状態にある場合には、このトランジスタは短絡故障していることが分かる。したがって、短絡故障しているトランジスタを検出できる。
この場合、例えば、短絡を検出したトランジスタと同じ列にある他のトランジスタを適切な手段で非導通状態にして機能させなくすることにより、過電流が流れることを防止できる。
【００２１】
よって、インバータにおいて、トランジスタが故障により短絡した場合に、短絡したトランジスタを検出でき、短絡による過電流を止めることを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】特許文献１のインバータ装置を示す。
【図２】本発明の実施形態によるインバータ装置を示す。
【図３】図２の各トランジスタに対する構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態によるインバータ装置１０の構成を示す。インバータ装置１０は、直流電力源２から供給される電力を交流に変換して負荷３ａ，３ｂへ供給する。図２では、負荷３ａ，３ｂは、同じブラシレスモータの回転シャフトに同軸に配置された２つの巻線である。
【００２５】
インバータ装置１０は、図２では、第１系のインバータ５ａと、第２系のインバータ５ｂと、制御部７とを備える。
【００２６】
第１系と第２系のインバータ５ａ，５ｂは、それぞれ、直流電力源２から供給される直流電力を、交流に変換して巻線３ａ，３ｂに供給する。各インバータ５ａ，５ｂは、制御部７に制御されることにより、対応する巻線３ａ，３ｂの同じ相（Ｕ相、Ｖ相またはＷ相）に同じタイミングで電力を供給する。
【００２７】
各インバータ５ａ，５ｂは、複数のトランジスタ９により構成される。各インバータ５ａ，５ｂにおいて、直列に接続された複数の（図２では４つの）トランジスタ９を１つのトランジスタ列として、複数の（図２では３つの）トランジスタ列が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列は、直流電力源２に並列に接続されている。
各トランジスタ列における複数のトランジスタ９の間に位置する接点Ｐｃ１は、他のトランジスタ列における複数のトランジスタ９の間に位置する接点Ｐｃ１と負荷３ａ，３ｂを介して接続されている。
【００２８】
なお、図２の例において、各インバータ５ａ，５ｂは、３レベルインバータである。ただし、本発明のインバータ装置は、３レベルインバータに限定されない。
また、図２の例では、トランジスタ９は、ＩＧＢＴであるが、本発明によると、トランジスタ９として、例えばＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【００２９】
制御部７は、各インバータ５ａ，５ｂを制御することにより、負荷３ａ，３ｂへの電力供給を制御する。制御部７には、各相に流れる電流の検出値がフィードバックされる。フィードバックされた検出値と、予め設定された電力供給パターンと基づいて、制御部７は、各インバータ５ａ，５ｂの各トランジスタ９に対してオン信号またはオフ信号（以下、単にトランジスタ９のオン信号またはオフ信号という）を出力する。これにより、各インバータ５ａ，５ｂは、オン信号またはオフ信号に従って、負荷３ａ，３ｂに電力を供給する。
なお、図２の例では、３レベルインバータである各インバータ５ａ，５ｂにおいて、その論理に従ったオン信号またはオフ信号が、各トランジスタ９に対して出力される。
【００３０】
図３は、図２の部分詳細図である。図３では、１つのトランジスタ９に対する構成を示しているが、図２の各トランジスタ９に対して図３の構成が設けられる。すなわち、図３に示すように、インバータ装置１０は、各インバータ５ａ，５ｂの各トランジスタ９に対して設けられたゲート駆動部１１と過電流検出部１３と短絡検出部１５を有する。
【００３１】
（ゲート駆動部）
ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９のオン信号に反応して当該トランジスタ９を導通状態にする。すなわち、当該トランジスタ９のコレクタ９ａとエミッタ９ｂを導通状態にする。ゲート駆動部１１は、制御部７から出力されるオフ信号に反応して当該トランジスタ９を非導通状態にする。すなわち、当該トランジスタ９のコレクタ９ａとエミッタ９ｂを非導通状態にする。
【００３２】
図３の例では、オン信号は、ゲート信号線１７を流れる電流である。この場合、ゲート信号線１７に設けられた発光ダイオード１９ａが、オン信号により発光し、この発光をフォトトランジスタ１９ｂが検出する。この検出により、ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９を導通状態にする。オフ信号は、ゲート信号線１７に電流が流れていない状態に相当する。この場合、オフ信号（すなわち、ゲート信号線１７に電流が流れていないこと）により発光ダイオード１９ａが発光していないことをフォトトランジスタ１９ｂが検出する。この検出により、ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９を非導通状態にする。このように、ゲート駆動部１１により、トランジスタ９を、導通状態と非導通状態との間で切り換えることに要する電力は、トランジスタ駆動用電源２１からゲート駆動部１１に供給される。
【００３３】
（過電流検出部）
過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力された時に、当該トランジスタ９に過電流が流れているかを検出し、当該トランジスタ９に過電流が流れていることを検出した場合に、過電流検出信号を出力する。本実施形態では、過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオン信号に反応して、当該トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタ９のゲート駆動部１１に過電流検出信号を出力する（後で詳しく説明する）。当該ゲート駆動部１１は、過電流検出信号を受けた場合、対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力されても、当該トランジスタ９を非導通状態に維持する。
【００３４】
図３の例では、発光ダイオード２３ａがオン信号により発光し、この発光をフォトトランジスタ２３ｂが検出する。この検出により、過電流検出部１３は、上述のように、対応するトランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、上述の過電流検出信号を出力する。このように過電流検出部１３は作動する。一方、過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオフ信号が出力されている時には作動しない。
【００３５】
好ましくは、過電流検出部１３には、これに対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力された時に、トランジスタ駆動用電源２１から電力が供給される。この電力により、過電流検出部１３は、トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタ９のゲート駆動部１１に過電流検出信号を出力する。この場合、好ましくは、過電流検出部１３には、これに対応するトランジスタ９のオフ信号が制御部７から出力された時には、トランジスタ駆動用電源２１から電力が供給されない。これにより、消費電力を抑えることができる。
【００３６】
（短絡検出部）
短絡検出部１５は、対応するトランジスタ９のオフ信号が制御部７から出力された時に、当該トランジスタ９が短絡しているかを検出し、当該トランジスタ９が短絡していることを検出した場合に、短絡検出信号を出力する。本実施形態では、短絡検出部１５は、電流検出部１５ａとスイッチ部１５ｂと信号出力部１５ｃとを有する。
電流検出部１５ａは、トランジスタ駆動用電源２１の正極と、トランジスタ９のコレクタ９ａとの間に設けられている。図３の例では、電流検出部１５ａは、発光ダイオードである。
スイッチ部１５ｂは、対応するトランジスタ９に対するオフ信号に反応して、電流検出部１５ａを通して、トランジスタ駆動用電源２１の正極と、当該トランジスタ９のコレクタ９ａとを導通状態にする。図３の例では、スイッチ部１５ｂは、発光ダイオード２５ａとフォトトランジスタ２５ｂにより構成されている。フォトトランジスタ２５ｂは、図３のように、発光ダイオード１５ａと並列に接続されている。
なお、トランジスタ駆動用電源２１の負極は、対応するトランジスタ９のエミッタ９ｂに接続されている。
【００３７】
図３において、接点Ｐｃ２と接点Ｐｃ３の間にはダイオード２９が設けられている。なお、図３では、トランジスタ駆動用電源２１の正極と接点Ｐｃ４との間に抵抗３１が設けられているが、代わりに、接点Ｐｃ２と接点Ｐｃ３との間においてダイオード２９と直列に抵抗を設けてもよい。
信号出力部１５ｃは、電流検出部１５ａに電流が流れると短絡検出信号を出力する。図３の例では、信号出力部１５ｃは、フォトトランジスタである。発光ダイオード１５ａが発光すると、フォトトランジスタ１５ｃに電流が流れるようにし、この電流を短絡検出信号とすることができる。
【００３８】
図３の構成により、短絡検出部１５は、対応するトランジスタ９が短絡しているかを、次のように検出する。
ゲート信号線１７に、オン信号としての電流が流れている時には、発光ダイオード２５ａが発光する。この発光により、フォトトランジスタ２５ｂは導通状態になる。この状態では、発光ダイオード１５ａに印加される電圧は小さいので、発光ダイオード１５ａには電流が流れず、発光ダイオード１５ａは発光しない。代わりに、フォトトランジスタ２５ｂの導通状態により、電流が、トランジスタ駆動用電源２１の正極から、フォトトランジスタ２５ｂを流れ、さらに、対応するトランジスタ９を流れてトランジスタ駆動用電源２１の負極へ至る。
ゲート信号線１７に電流が流れないオフ信号により、発光ダイオード２５ａは発光しなくなる。これにより、フォトトランジスタ２５ｂは非導通状態になる。この状態では、対応するトランジスタ９が故障で短絡している場合に、発光ダイオード１５ａに印加される電圧は所定値より大きくなるので、電流が、トランジスタ駆動用電源２１の正極から、フォトトランジスタ２５ｂには流れず、発光ダイオード１５ａとトランジスタ９を流れてトランジスタ駆動用電源２１の負極へ至る。この電流を、発光ダイオード１５ａとフォトトランジスタ１５ｃで検出することにより、トランジスタ９が短絡している旨の短絡検出信号が出力される。
【００３９】
次に、過電流検出部１３の作用を詳しく述べる。なお、以下は、１つのインバータ５ａまたは５ｂについての説明である。
【００４０】
（検出対象のトランジスタが接点Ｐｃ１よりも上流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐｃ１より上流（直流電力源２の正極側）に位置するトランジスタ９であって、過電流検出部１３による検出対象のトランジスタ９（以下、単に対象トランジスタ９という）が、オン信号により導通状態にされた時には、対象トランジスタ９と同じ列において接点Ｐｃ１より下流（直流電力源２の負極側）に位置するトランジスタ９（以下、下流トランジスタ９という）はオフ信号により非導通状態に制御される。これにより、対象トランジスタ９から負荷３ａ，３ｂに電流が流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、導通状態の対象トランジスタ９にはほとんどかからず、そのほとんどが負荷３ａ，３ｂにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも小さくなる。したがって、過電流検出部１３は、過電流検出信号を出力しない。
・故障時
対象トランジスタ９がオン信号により導通状態にされた時に、下流トランジスタ９が、故障により、非導通状態に制御されず短絡している場合を想定する。この場合、直流電力源２からの電流は、対象トランジスタ９を流れた後、抵抗の大きい負荷３ａ，３ｂに流れず、短絡した下流トランジスタ９（図２の例では、２つの下流トランジスタ９）に流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、対象トランジスタ９と下流トランジスタ９とにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも大きくなる（例えば直流電力源２による総印加電圧の半分になる）。過電流検出部１３は、このような電位差を検出して、この旨を示す過電流検出信号を出力する。過電流検出信号に反応して、ゲート駆動部１１は、対象トランジスタ９のオン信号が出力されても、対象トランジスタ９を非導通状態に維持する。これにより、過電流が、対象トランジスタ９に流れることを防止できる。
【００４１】
（対象トランジスタが接点Ｐｃ１よりも下流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐｃ１より下流に位置するトランジスタ９であって、過電流検出部１３による検出対象のトランジスタ９（以下、単に対象トランジスタ９という）が、オン信号により導通状態にされた時には、対象トランジスタ９と同じ列において接点Ｐｃ１より上流（直流電力源２の正極側）に位置するトランジスタ９（以下、上流トランジスタ９という）はオフ信号により非導通状態に制御され、かつ、対象トランジスタ９には、他のトランジスタ列の接点Ｐｃ１から負荷３ａ，３ｂを通った電流が流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、導通状態の対象トランジスタ９にはほとんどかからず、そのほとんどが当該負荷３ａ，３ｂにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも小さくなる。
・故障時
対象トランジスタ９がオン信号により導通状態にされた時に、上流トランジスタ９が、故障により、非導通状態に制御されず短絡している場合を想定する。この場合、直流電力源２からの電流は、短絡している上流トランジスタ９（図２の例では、２つの上流トランジスタ９）を流れた後、対象トランジスタ９に流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、上流トランジスタ９と対象トランジスタ９とにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも大きくなる（例えば直流電力源２による総印加電圧の半分になる）。過電流検出部１３は、このような電位差を検出して、この旨を示す過電流検出信号を出力する。過電流検出信号に反応して、ゲート駆動部１１は、対象トランジスタ９のオン信号が出力されても、対象トランジスタ９を非導通状態に維持する。これにより、過電流が対象トランジスタ９に流れることを防止できる。
この場合には、さらに、適宜の手段により、短絡している上流トランジスタ９を含むトランジスタ列へ直流電力源２から電流を流さないようにして、他の２つのトランジスタ列を用いて、負荷３ａ，３ｂへ２相の交流電力を供給するようにしてもよい。
【００４２】
次に、短絡検出部１５の作用を詳しく述べる。なお、以下は、１つのインバータ５ａまたは５ｂについての説明である。
【００４３】
（検出対象のトランジスタが接点Ｐｃ１よりも上流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐｃ１より上流に位置するトランジスタ９であって、短絡検出部１５による検出対象のトランジスタ９（以下、対象トランジスタ９という）が、オフ信号により非導通状態にされた時には、トランジスタ駆動用電源２１から電流検出部１５ａには電流が流れないので、短絡検出信号は出力されない。また、この時、電流検出部１５ａには電流が流れないので、無駄な電力消費が避けられる。
・故障時
対象トランジスタ９のオフ信号が出力された時に、対象トランジスタ９が、故障により短絡している場合を想定する。この場合、対象トランジスタ９は、短絡（導通）した状態のままであるため、トランジスタ駆動用電源２１の正極から、電流が、上述のように電流検出部１５ａを流れ、その後、対象トランジスタ９を流れる。この電流は、トランジスタ駆動用電源２１の負極へ至る。
したがって、電流が電流検出部１５ａを流れるので、信号出力部１５ｃは短絡検出信号を出力する。この短絡検出信号に基づいて、制御部７は、例えば、短絡が検出された対象トランジスタ９と同じ列にある他のトランジスタ９を（好ましくは、ゲート駆動部１１により）非導通状態に維持する制御をする。または、適宜の手段により、短絡している対象トランジスタ９を含むトランジスタ列へ直流電力源２から電流を流さないようにしてよい。このような場合、他の２つのトランジスタ列を用いて、負荷３ａ，３ｂへ２相の交流電力を供給するようにしてもよい。
【００４４】
（対象トランジスタが接点Ｐｃ１よりも下流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐｃ１より下流に位置するトランジスタ９であって、短絡検出部１５による検出対象のトランジスタ９（以下、対象トランジスタ９という）が、オフ信号により非導通状態にされた時には、上述のように、トランジスタ駆動用電源２１から電流検出部１５ａには電流が流れないので、短絡検出信号は出力されない。また、この時、電流検出部１５ａには電流が流れないので、無駄な電力消費が避けられる。
・故障時
対象トランジスタ９のオフ信号が出力された時に、対象トランジスタ９が、故障している場合を想定する。この場合、対象トランジスタ９は、短絡（導通）した状態のままであるため、トランジスタ駆動用電源２１の正極から、電流が、上述のように電流検出部１５ａを流れ、その後、対象トランジスタ９を流れる。この電流は、トランジスタ駆動用電源２１の負極へ至る。
したがって、電流が電流検出部１５ａを流れるので、信号出力部１５ｃは短絡検出信号を出力する。この短絡検出信号に基づいて、制御部７は、例えば、短絡が検出された対象トランジスタ９と同じ列にある他のトランジスタ９を（好ましくは、ゲート駆動部１１により）非導通状態に維持する制御をする。これにより、過電流が流れなくなる。
【００４５】
上述した本発明の実施形態によると、以下の効果が得られる。
【００４６】
トランジスタ９のオン信号が出力された時に、当該トランジスタ９に過電流が流れていることを検出した場合には、当該トランジスタ９と同じ列の他のトランジスタ９が短絡故障していることになる。したがって、トランジスタ９のオン信号の出力時に、過電流検出部１３は、当該トランジスタ９に過電流が流れているかを検出することにより、当該トランジスタ９と同じ列の他のトランジスタ９が短絡しているかを検出できる。
【００４７】
この場合、例えば、オン信号により導通状態にされ、過電流が流れていると検出されたトランジスタ９を、ゲート駆動部１１が非導通状態にして機能させなくすることにより、過電流が流れることが防止できる。
【００４８】
短絡検出部１５は、対応するトランジスタ９のオフ信号に反応して、当該トランジスタ９が短絡しているかを検出する。すなわち、オフ信号により非導通状態にされるトランジスタ９が導通状態にある場合には、このトランジスタ９は短絡故障していることが分かる。したがって、短絡故障しているトランジスタ９を検出できる。
この場合、例えば、短絡を検出したトランジスタ９と同じ列にある他のトランジスタ９を適切な手段で非導通状態にして機能させなくすることにより、過電流が流れることを防止できる。
【００４９】
よって、インバータ５ａ，５ｂにおいて、トランジスタ９が故障により短絡した場合に、短絡したトランジスタ９を検出でき、短絡による過電流を止めることが可能となる。
【００５０】
また、各トランジスタ９に対して、過電流が流れたら電流を遮断する遮断器を設けた場合において、トランジスタ９の短絡を検出できない可能性がある。トランジスタ９のオン信号とオフ信号は、短時間で切り換わるので、短絡によるトランジスタ９に流れる電流が過電流になる前に、当該電流が、いずれかのトランジスタ９のオフ信号により止められる場合があるからである。このような問題は、本実施形態の短絡検出部１５により解決される。短絡検出部１５は、電流検出部１５ａに流れる電流により短絡を検出するからである。
【００５１】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜４のいずれかを採用し、または、変更例１〜４の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、他の点は、上述と同じであってよい。
【００５２】
（変更例１）
上述では、過電流検出部１３と短絡検出部１５は、図２の３レベルインバータ５ａ，５ｂに設けられたが、他のインバータに設けられてもよい。
例えば、図１に示すインバータの各トランジスタに対して、過電流検出部１３と短絡検出部１５を設けてもよい。この場合、図１において、中性線４９を省略してもよい。
【００５３】
（変更例２）
上述では、２つのインバータ５ａ，５ｂから同じ負荷に電力を供給していたが、本発明は、これに限定されない。例えば、負荷への電力供給を１つのインバータで行う場合に、このインバータの各トランジスタに過電流検出部１３と短絡検出部１５を設けてもよい。
【００５４】
（変更例３）
上述では、インバータを構成する各トランジスタに対して過電流検出部１３と短絡検出部１５を設けていたが、本発明は、これに限定されない。例えば、インバータを構成する複数のトランジスタのうち、一部のトランジスタに対して過電流検出部１３と短絡検出部１５を設けてもよい。
【００５５】
（変更例４）
上述では、インバータを構成するトランジスタに対して過電流検出部１３と短絡検出部１５の両方を設けていたが、過電流検出部１３と短絡検出部１５のうち、短絡検出部１５のみを、インバータを構成するトランジスタに対して設けてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
２  直流電力源、３ａ，３ｂ  負荷（巻線）、５ａ，５ｂ  インバータ、７  制御部、９  トランジスタ、９ａ  コレクタ、９ｂ  エミッタ、１０  インバータ装置、１１  ゲート駆動部、１３  過電流検出部、１５  短絡検出部、１５ａ  電流検出部（発光ダイオード）、１５ｂ  スイッチ部、１５ｃ  信号出力部（フォトトランジスタ）、１７  ゲート信号線、１９ａ  発光ダイオード、１９ｂ  フォトトランジスタ、２１  トランジスタ駆動用電源、２３ａ  発光ダイオード、２３ｂ  フォトトランジスタ，２５ａ  発光ダイオード、２５ｂ  フォトトランジスタ、２９  ダイオード、３１  抵抗、４１ａ，４１ｂ  巻線、４３ａ，４３ｂ  インバータ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ  トランジスタ，４７  制御部、４９  中性線、５１  直流電力源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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