(57)【要約】相電圧検出部（１０）が検出する多相回転電機（４）の相電圧をもとに、多相回転電機（４）の電機子巻線の天絡、地絡、断線故障を判定する故障判定部（１１）を備え、故障判定部（１１）は、パワー半導体スイッチング素子（２）がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機（４）の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路（６）により、多相回転電機（４）の電機子巻線に微少電流を流したときに、すべての相電圧が実質的に直流電源（３）の陽極電位に等しいときは、天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に直流電源（３）の陰極電位に等しいときは、地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ、断線故障と判定する。
2014068752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つとを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子へ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、
前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記内部電源回路の出力電圧は、前記電力変換装置が正常に動作する前記直流電源の電圧変動範囲の最小値より小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記逆流防止ダイオードに直列に接続され、前記内部電源回路の出力電圧と前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧との電位差を拡大させる定電圧部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記定電圧部は、定電圧ダイオードから構成されることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記定電圧部は、少なくとも１つ以上のダイオードから構成され、前記ダイオードのアノードが前記内部電源回路の出力端に直列接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つを前記直流電源の陰極電位へ接続して、前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子から前記直流電源の陰極電位へ定電流を流す吸い込み型定電流回路と、
前記吸い込み型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記内部電源回路の出力端に接続するプルアップ抵抗と、
前記プルアップ抵抗に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子とを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つへ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、
前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、
前記プルダウン抵抗の１つに直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記直流電源の陰極電位へ定電流を流す吸い込み型定電流回路と、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
前記内部電源回路の出力電圧よりも小さい電圧を出力する第２の内部電源回路をさらに備え、
前記直流電源の陰極電位に接続されている前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子は、前記プルダウン抵抗を介して前記第２の内部電源回路の出力端に接続され、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、相電圧が前記内部電源回路の出力電圧および前記第２の内部電源回路の出力電圧のいずれか一方に等しいときは、当該相が断線していると判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定する
ことを特徴とする請求項１〜５および７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記内部電源回路の出力電圧よりも小さい電圧を出力する第２の内部電源回路をさらに備え、
前記直流電源の陰極電位に接続されている前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子は、前記吸い込み型定電流回路を介して前記第２の内部電源回路の出力端に接続され、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、相電圧が前記内部電源回路の出力電圧および前記第２の内部電源回路の出力電圧のいずれか一方に等しいときは当該相が断線していると判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記故障判定部は、前記多相回転電機に天絡故障、地絡故障、および、断線故障がないと判定した後、前記駆動回路を介して前記パワー半導体スイッチング素子を個別にオンオフし、前記パワー半導体スイッチング素子が接続されている前記多相回転電機の交流端子の相電圧をもとに、前記パワー半導体スイッチング素子が上アームを構成する場合は前記パワー半導体スイッチング素子をオンしたときの相電圧が前記直流電源の陽極電位未満であれば当該パワー半導体スイッチング素子が駆動不能であると判定し、前記パワー半導体スイッチング素子が下アームを構成する場合は前記パワー半導体スイッチング素子をオンしたときの相電圧が前記直流電源の陰極電位よりも高ければ当該パワー半導体スイッチング素子が駆動不能であると判定することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記故障判定部は、前記直流電源から前記電力変換装置への配線インダクタンスと前記プルダウン抵抗の抵抗値とで定まるＬＲ回路の時定数に基づいて、前記パワー半導体スイッチング素子をオンしてから、前記多相回転電機の交流端子の相電圧を測定するまでの待ち時間を規定することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記故障判定部は、下アームを構成する前記パワー半導体スイッチング素子を先にオンオフして駆動不能の故障判定を行い、その後に、上アームを構成する前記パワー半導体スイッチング素子をオンオフして駆動不能の故障判定を行うことを特徴とする請求項１０または１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記内部電源回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子への電流経路を接続または遮断する第１のスイッチ部と、
前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記直流電源の陰極電位への電流経路を接続または遮断する第２のスイッチ部と
をさらに備え、
前記第１のスイッチ部および前記第２のスイッチ部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、電流経路を接続する
ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記プルダウン抵抗の抵抗値は、前記パワー半導体スイッチング素子がオフ状態において前記駆動回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子へ流れる漏れ電流と、前記内部電源回路の出力電圧とに基づいて、設定されることを特徴とする請求項１〜５，７，８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記吸い込み型定電流回路の定電流値は、前記パワー半導体スイッチング素子がオフ状態において、前記駆動回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子へ流れる漏れ電流よりも大きく設定することを特徴とする請求項６，７，９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、前記直流電源の陽極電位が前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子電圧以下ならば、故障判定をしない
ことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置の故障診断方法であって、
前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路により、多相回転電機の電機子巻線に微小電流を流すステップと、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいか否かを判定し、等しいときは天絡故障と判定するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいか否かを判定し、等しいときは地絡故障と判定するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に同電位であるか否かを判定し、同電位でなければ断線故障と判定するステップと、
前記天絡故障、前記地絡故障、および、前記断線故障のいずれでもない場合に、故障無しと判定するステップと
を備えたことを特徴とする電力変換装置の故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置およびその故障診断方法に関し、特に、多相回転電機に電力を供給する、あるいは、多相回転電機からの誘起電圧を整流する電力変換装置およびその故障診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、全波整流回路のダイオードの短絡故障を高精度に検出する方法が提案されている。具体的には、任意の交流端子に、電圧源または電流源を接続し、交流端子の電圧値または電流値から異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４３８５０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、故障検出端子（Ｐ端子）から電機子巻線に電流が流れないことをもって正常と判定しているため、故障検出端子（Ｐ端子）から電機子巻線に至る経路が断線した場合、断線が検出できないのみならず、全波整流回路の短絡故障が検出できず、また、電機子巻線の天絡および地絡も検出できないという課題がある。【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、大電流を流すことなく、多相回転電機の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を検出することが可能な、電力変換装置およびその故障診断方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、内部電源回路と、前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つとを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子へ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部とを備え、前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定することを特徴とする電力変換装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、内部電源回路と、前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つとを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子へ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部とを備え、前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定することを特徴とする電力変換装置であるので、大電流を流すことなく、多相回転電機の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置における故障判定部１１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置における故障判定部１１の動作を説明するフローチャートである。
【図９Ａ】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置における故障判定部１１の動作を説明するフローチャートである。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置における故障判定部１１の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面とともに詳述する。なお、各図における同一の番号は、同一の構成を示すものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置の構成を示している。図１に示すように、電力変換装置１は、２つのパワー半導体スイッチング素子２を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を、所定の個数（図１では３個）、並列に接続するとともに、それらの相ブリッジ回路の両端（１対の端）が充放電可能な直流電源３に接続され、それらの相ブリッジ回路を構成するパワー半導体スイッチング素子２どうしの接続点が、それぞれ、多相回転電機４の各相の電機子巻線の交流端子に接続され、内部電源回路６と直流電源３との間で、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う。
【００１１】
なお、図１においては、多相回転電機４として、３相の回転電機を例に挙げて示している。従って、以下では、多相回転電機４を３相の回転電機として説明する。しかしながら、本発明は、この場合に限らず、多相回転電機４の相数を２または６などとしてもよく、あるいは、多相回転電機４として、星型結線の回転電機を用いてもよい。
【００１２】
電力変換装置１は、６つのパワー半導体スイッチング素子２と、駆動回路５と、内部電源回路６と、吐き出し型定電流回路７と、逆流防止ダイオード８と、プルダウン抵抗９と、相電圧検出部１０と、故障判定部１１とを備える。
【００１３】
駆動回路５は、６つのパワー半導体スイッチング素子２をそれぞれオンまたはオフする。
内部電源回路６は、出力端６ａから、所定電圧を出力する。
吐き出し型定電流回路７は、内部電源回路６の出力端６ａに接続され、内部電源回路６の出力端６ａから多相回転電機４の電機子巻線の任意の１つの交流端子へ定電流を流す。
逆流防止ダイオード８は、吐き出し型定電流回路７と多相回転電機４の電機子巻線の交流端子との間に接続され、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子から内部電源回路６への逆流電流を防止する。
プルダウン抵抗９は、吐き出し型定電流回路７が接続されていない多相回転電機４の電機子巻線の他の２つの交流端子を、直流電源３の陰極電位にそれぞれ接続する。
相電圧検出部１０は、多相回転電機４の電機子巻線の相電圧を検出する。
故障判定部１１は、相電圧検出部１０で検出した多相回転電機４の各相の相電圧の値に基づいて、多相回転電機４の電機子巻線の天絡故障（power fault または line-to-power fault）、地絡故障（earth fault, ground fault または line-to-ground fault）、および、断線故障（open fault）を判定する。
【００１４】
ここで、天絡故障とは、多相回転電機４の電機子巻線と直流電源３との間の絶縁が極度に低下して、その間がアークまたは導体によってつながることである。例えば、直流電源３の陽極端子（電源ライン）に配線が接触する場合等が例として挙げられる。天絡故障が発生すると、多相回転電機４のすべての相電圧が、実質的に、直流電源３の陽極電位に等しくなる。ここでいう実質的とは、相電圧検出部１０の検出誤差を差し引いても、多相回転電機４の相電圧が、直流電源３の陽極電位に等しいことを意味する。
また、地絡故障とは、多相回転電機４の電機子巻線とＧＮＤ端子との間の絶縁が極度に低下して、その間がアークまたは導体によってつながることである。例えば、アース線に配線が接触する場合等が例として挙げられる。地絡故障が発生すると、多相回転電機４のすべての相電圧が、実質的に、直流電源３の陰極電位に等しくなる。ここでいう実質的とは、相電圧検出部１０の検出誤差を差し引いても、多相回転電機４の相電圧が、直流電源３の陰極電位に等しいことを意味する。
断線故障とは、多相回転電機４の電機子巻線の配線の一部が断線することである。断線故障が発生すると、多相回転電機のすべての相電圧が、実質的に、同電位ではなくなる。ここでいう実質的とは、相電圧検出部１０の検出誤差を差し引いても、多相回転電機４のすべての相電圧が、互いに同電位であることを意味する。
【００１５】
なお、図１において、パワー半導体スイッチング素子２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、あるいは、ＩＧＢＴなどから構成される。
また、直流電源３は、例えば、一般的に自動車用の電源として用いられている、鉛蓄電池（バッテリ）、リチウムイオン電池、あるいは、電気二重層コンデンサなどから構成される。
駆動回路５は、例えば、チャージポンプ回路あるいはブートストラップ回路による駆動電源を使ったプッシュプル型のプリドライバなどから構成される。
内部電源回路６は、例えば、ＤＣＤＣコンバータや、シリーズレギュレータ、あるいは、定電圧ダイオードなどから構成される。
吐き出し型定電流回路７は、例えば、定電流ダイオード、あるいは、カレントミラー回路などのトランジスタを使った定電流回路から構成される。
相電圧検出部１０は、例えば、トランジスタ、あるいは、オペアンプを使った作動増幅回路などから構成される。
【００１６】
吐き出し型定電流回路７の定電流値を設定する方法について説明する。塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリークが発生した場合に、そのときの多相回転電機４の相電圧を、直流電源３の陰極電位と区別して判別しなければならないため、多相回転電機４の相電圧と直流電源３の陰極電位との間には電位差が必要となる。たとえば、想定されるリーク抵抗の最小値を１００Ω、地絡故障と区別して判別できる電位差を１Ｖとした場合、吐き出し型定電流回路７の定電流値は、オームの法則より１０ｍＡとなる。本実施の形態においては、吐き出し型定電流回路７を使って定電流を流すようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリークが発生しても、地絡故障の誤判定を回避できる。
【００１７】
プルダウン抵抗９の抵抗値の設定方法について説明する。プルダウン抵抗９の抵抗値は、多相回転電機４の電機子巻線の天絡故障、あるいは、上アームを構成するパワー半導体スイッチング素子２の短絡故障によって、多相回転電機４の相電圧が直流電源３の陽極電圧まで上昇することを考慮して設定する。具体的には、例えば、プルダウン抵抗９の定格電力をＰ、温度ディレーティングなどの安全係数をα（たとえば、０．７、または、０．８）、電力変換装置１が正常に動作する直流電源３の電圧変動範囲の最大値をＢａｔｔ(ＭＡＸ)とした場合、プルダウン抵抗９の抵抗値Ｒｐｄは、以下の式１を満たす必要がある。
Ｒｐｄ ＞ Ｂａｔｔ(ＭＡＸ)2／（Ｐ×α）      ・・・（式１）
【００１８】
加えて、パワー半導体スイッチング素子２がオフ状態において、駆動回路５から多相回転電機４の電機子巻線の交流端子へ漏れ電流が流れるので、その漏れ電流によってプルダウン抵抗９の両端電位が上昇し、多相回転電機４の故障検出のために流す微小電流が流れなくなる事象を回避する必要がある。したがって、プルダウン抵抗９の抵抗値Ｒｐｄは、駆動回路５からの１相あたりの漏れ電流をｉｍ、相数をｎ、内部電源回路６の出力電圧をＶｃｃ、逆流防止ダイオード８の順方向電圧降下をＶｆとした場合、以下の式２を満たす必要がある。
Ｒｐｄ  ＜  （Ｖｃｃ−Ｖｆ）／（ｉｍ×ｎ／（ｎ−１））
・・・（式２）
【００１９】
故障判定部１１は、例えば、マイコンやＡＳＩＣのようなロジック回路あるいはコンパレータのような比較器などから構成される。故障判定部１１は、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、電力変換装置１の制御部（図示せず）、あるいは、電力変換装置１の上位コントローラ（図示せず）から、故障判定開始信号を受け取ったときに、故障判定を開始する。故障判定時には、内部電源回路６を使って、多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、各相電圧を検出して、検出した相電圧をもとに故障判定を行う。故障判定の動作については図２に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００２０】
まず、図２に示すように、ステップＳ１００において、相電圧検出部１０から、多相回転電機４の電機子巻線のすべての相電圧を取得する。次に、ステップＳ１０１において、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位に等しいか否かの判定を行い、等しいときはステップＳ１０２へ移行する。ステップＳ１０２では、天絡故障と判定し、故障判定処理を終了する。なお、ステップＳ１０１における、「実質的」とは、相電圧検出部１０の検出誤差を差し引いても、相電圧が直流電源３の陽極電位に等しいことを意味する。一方、ステップＳ１０１において、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位でなかった場合は、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位に等しいか否かを判定し、等しいときはステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０４において、地絡故障と判定し、故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ１０３において、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位でなかった場合は、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５において、すべての相電圧が実質的に同電位でなければステップＳ１０６へ移行する。ステップＳ１０６において、断線故障と判定し故障判定処理をする。一方、ステップＳ１０５において、すべての相電圧が実質的に同電位であれば、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７において、多相回転電機４に、天絡故障、地絡、故障、および、断線故障のいずれも無いと判定して、故障判定処理を終了する。
【００２１】
なお、図２で説明した故障判定方法を誤判定なく実現するためには、内部電源回路６が出力する所定電圧の値は、電力変換装置１が正常に動作する直流電源３の電圧変動範囲の最小値より小さい値に設定することが条件となる。
【００２２】
また、図３は、図１の変形例を示すもので、逆流防止ダイオード８に直列に定電圧部３０が接続されている。定電圧部３０は、吐き出し型定電流回路７と逆流防止ダイオード８との間に設けられている。他の構成については、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２３】
定電圧部３０は、内部電源回路６の出力電圧と多相回転電機４の電機子巻線の相電圧との電位差を拡大（または増幅）させるものである。定電圧部３０は、例えば、内部電源回路６の出力端６ａにカソード側を接続した定電圧ダイオードから構成される。あるいは、定電圧部３０を、少なくとも１つ以上のダイオードから構成して、ダイオードの順方向電圧降下を利用して、それらのダイオードのアノード側を内部電源回路６の出力端６ａに接続するようにしてもよい。パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態で、かつ、無故障時のときには、相電圧の値が引き下げられる。そのため、定電圧部３０を設けることによって、内部電源回路６の出力電圧と多相回転電機４の電機子巻線の相電圧との電位差を拡大させることにより、直流電源３の陽極電位が内部電源回路６の出力電圧の値より低くても、天絡故障を正しく検出することができる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路６を使って、多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、相電圧検出部１０により各相電圧を検出して、検出した相電圧をもとに故障判定を行うようにしたので、多相回転電機４の天絡、地絡、および、断線故障が精度よく検出できる。
【００２５】
また、吐き出し型定電流回路７を使って定電流を流すようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリークが発生しても、地絡故障を誤判定することを回避できる。
【００２６】
さらに、プルダウン抵抗９の抵抗値を適切に選定するようにしたので、駆動回路５からの漏れ電流によって多相回転電機４に故障検出のための微小電流が流れなくなる問題を防止できるとともに、多相回転電機４の電機子巻線が天絡するか、または、相ブリッジ回路の上アームを構成するパワー半導体スイッチング素子２が短絡故障しても、プルダウン抵抗９が定格超過で焼損することが無く、２次故障を防止できる。
【００２７】
加えて、内部電源回路６の出力電圧を、電力変換装置１が正常に動作する直流電源３の電圧変動範囲の最小値より小さい値に設定したため、故障判定処理を誤判定なく、実現できる。
【００２８】
また、図３に示した変形例のように、定電圧部３０を追加して、無故障時の相電圧値を引き下げるようにすれば、直流電源３の陽極電位が内部電源回路６の出力電圧より低くても、天絡故障を正しく検出することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における電力変換装置の構成を示している。図１に示した実施の形態１と比較すると、図４では、多相回転電機４の電機子巻線の任意の１つの交流端子と直流電源３の陰極電位との間に吸い込み型定電流回路２０が接続されている点と、多相回転電機４の電機子巻線の他の２つの交流端子が、内部電源回路６の出力端６ａに、プルアップ抵抗２１と逆流防止ダイオード８を介して接続されている点と、図１のプルダウン抵抗９が設けられていない点が異なる。他の構成および動作は、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
なお、本実施の形態における故障判定部１１の動作については、上述の実施の形態１で示した図２のフローチャートの処理と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００３１】
吸い込み型定電流回路２０は、図１に示した吐き出し型定電流回路７と同じように、例えば、定電流ダイオード、あるいは、カレントミラー回路のようなトランジスタを使った定電流回路から構成される。吸い込み型定電流回路２０の定電流値を設定する方法としては、前述の吐き出し型定電流回路７と同じように、塩水や泥水による多相回転電機の電機子巻線から直流電源の陽極電位へのリークが発生した場合の相電圧と直流電源３の陽極電位とが区別して判別できるだけの電位差が必要となる。たとえば、想定されるリーク抵抗の最小値を１００Ω、天絡故障と区別して判別できる電位差を１Ｖとした場合、定電流値はオームの法則より１０ｍＡとなる。
【００３２】
また、パワー半導体スイッチング素子２がオフ状態においては、駆動回路５から多相回転電機４の電機子巻線の交流端子へ漏れ電流が流れるので、吸い込み型定電流回路２０の定電流値は、少なくとも前記漏れ電流よりも大きく設定する必要がある。そうでなければ、前記漏れ電流がパワー半導体スイッチング素子２のボディダイオードを通って直流電源３へ流れ出し、相電圧が直流電源３の陽極電位以上になるので、故障判定部１１は天絡を誤判定してしまう。したがって、直流電源３の陽極電位へのリーク時に必要な電位差ＶＬおよび想定されるリーク抵抗の最小値ＲＬから算出される定電流値に、前記漏れ電流分を加算して、定電流値ｉｃｄは、たとえば、以下の式３のようにすることができる。なお、駆動回路５からの１相あたりの漏れ電流をｉｍ、相数をｎとする。
ｉｃｄ  ＝  ＶＬ／ＲＬ＋ｉｍ×ｎ    ・・・（式３）
【００３３】
一方、プルアップ抵抗２１は、図３に示した定電圧部３０と同様に、相電圧を引き下げる役割がある。プルアップ抵抗２１の抵抗値をあまり大きく設定すると、吸い込み型定電流回路２０の定電流によってプルアップ抵抗２１の両端電圧が大きくなりすぎ、相電圧が直流電源３の陰極電位近くにまで低下する。従って、そうならないようにするため、内部電源回路６の出力電圧をＶｃｃ、逆流防止ダイオード８の順方向電圧降下をＶｆ、吸い込み型定電流回路２０の定電流値をｉｃｄとすると、プルアップ抵抗２１の抵抗値Ｒｐｕは、以下の式４を満たす必要がある。
Ｒｐｕ < （Ｖｃｃ−Ｖｆ）／ｉｃｄ      ・・・（式４）
【００３４】
また、プルアップ抵抗２１の定格電力は、プルアップ抵抗２１が接続されている多相回転電機４の電機子巻線の交流端子において断線が発生した場合、１つのプルアップ抵抗２１のみで、吸い込み型定電流回路２０の定電流最大値にも耐えられる定格電力が必要である。したがって、プルアップ抵抗２１の定格電力をＰ、温度ディレーティングなどの安全係数をα（たとえば０．７または０．８）、吸い込み型定電流回路２０の定電流値をｉｃｄとして、プルアップ抵抗２１の抵抗値Ｒｐｕは、以下の式５を満たす必要がある。
Ｒｐｕ ＜ （Ｐ×α）／ｉｃｄ2      ・・・（式５）
【００３５】
加えて、プルアップ抵抗２１の抵抗値は、塩水や泥水で発生するリーク抵抗の想定される最小値に対して、たとえば、３〜４倍程度の大きさに設定すれば、塩水や泥水によって多相回転電機４の電機子巻線が直流電源３の陽極電位あるいは陰極電位にリークしても、故障判定部１１は天絡故障および地絡故障を誤判定しないようにすることができる。
【００３６】
以上のように、実施の形態２によれば、上述の実施の形態１と同様に、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路６を使って多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、各相電圧をもとに故障判定をすればよく、多相回転電機４の天絡故障、地絡故障、および、断線故障が精度よく検出できる。
【００３７】
また、吸い込み型定電流回路２０を使って定電流を流すようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陽極電位へのリークが発生しても、天絡誤判定を回避できる。
【００３８】
さらに、プルアップ抵抗２１の抵抗値を適切に選定するようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陽極電位あるいは陰極電位へのリークに対しても天絡および地絡誤判定を回避できる。
【００３９】
加えて、プルアップ抵抗２１の抵抗値を適切に選定するようにしたので、直流電源３の陽極電位が内部電源回路６の出力電圧より低くても、天絡故障を正しく検出できる。
【００４０】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における電力変換装置の構成を示している。図１に示した実施の形態１と比較すると、プルダウン抵抗９の任意の１つと直列に吸い込み型定電流回路２０が接続されている点が異なる。他の構成および動作については、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４１】
なお、本実施の形態における故障判定部１１の動作については、上述の実施の形態１で示した図２のフローチャートの処理と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４２】
吐き出し型定電流回路７の定電流値については、前述の実施の形態１と同じように設定すればよく、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリークに対しても地絡誤判定を回避できる。同様に、吸い込み型定電流回路２０の定電流値についても、前述の実施の形態２と同じように設定すればよく、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陽極電位へのリークに対しても天絡誤判定を回避できる。
【００４３】
なお、吸い込み型定電流回路２０が直列接続されていない他方のプルダウン抵抗９の抵抗値については、前述の式１、式２を満たすように選定すればよい。
【００４４】
吸い込み型定電流回路２０に直列接続されるプルダウン抵抗９は、図３に示した定電圧部３０と同様に、相電圧を調整する役割を持つ。すなわち、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、相電圧をＶｕ、吐き出し型定電流回路７の定電流値をｉｃｕ、吸い込み型定電流回路２０に直列接続していないプルダウン抵抗９の抵抗値をＲｐｄｎとして、吸い込み型定電流回路２０に直列接続されるプルダウン抵抗９の抵抗値をＲｐｄ１は、以下の式６を用いて求めることができる。
Ｒｐｄ１ ＝ （Ｒｐｄｎ×ｉｃｕ−Ｖｕ）／（Ｒｐｄｎ×Ｖｕ）
・・・（式６）
【００４５】
また、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陽極電位へのリーク発生時に吸い込み型定電流回路２０へ流れる電流を制限しないように、吸い込み型定電流回路２０に直列接続されるプルダウン抵抗９の抵抗値を選定する必要がある。すなわち、電力変換装置１が正常に動作する直流電源３の電圧変動範囲の最小値をＢａｔｔ（ＭＩＮ）、吸い込み型定電流回路７の定電流値をｉｃｄ、想定されるリーク抵抗の最小値をＲＬとして、プルダウン抵抗９の抵抗値をＲｐｄ１は以下の式７を満たす必要がある。
Ｒｐｄ１  ＜  Ｂａｔｔ（ＭＩＮ）／ｉｃｄ  −  ＲＬ  ・・・（式７）
【００４６】
以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路６を使って多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、各相電圧をもとに故障判定をするようにしたので、多相回転電機４の天絡故障、地絡故障、および、断線故障が精度よく検出できる。
【００４７】
また、吸い込み型定電流回路２０を使って定電流を流すようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陽極電位へのリークに対しても天絡誤判定を回避できる。
【００４８】
さらに、吐き出し型定電流回路７を使って定電流を流すようにしたので、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリークに対しても地絡誤判定を回避できる。
【００４９】
加えて、吸い込み型定電流回路２０に直列接続されるプルダウン抵抗９の抵抗値を適切に選定するようにしたので、直流電源３の陽極電位が内部電源回路６の出力電圧より低くても、天絡故障を正しく検出できる。
【００５０】
なお、上記の説明においては、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子のうち、吐き出し型定電流回路７と吸い込み型定電流回路２０のどちらにも接続しない交流端子は、プルダウン抵抗９を介して、直流電源３の陰極電位に接続する方法について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子のうち、吐き出し型定電流回路７と吸い込み型定電流回路２０のどちらも接続しない交流端子を、前述の実施の形態２のように、プルアップ抵抗２１と逆流防止ダイオード８を介して内部電源回路６の出力端６ａに接続してもよく、その場合にも、同様の効果を得ることができる。なお、図４のプルアップ抵抗２１は、断線故障を検出する目的で設置される。すなわち、プルアップ抵抗２１を接続する多相回転電機４の電機子巻線の交流端子において断線故障が発生したとき、当該交流端子の相電圧が内部電源回路６の出力電圧になることで断線故障を判定するため、プルアップ抵抗２１を流れる電流値の大小は関係しない。しかし、プルアップ抵抗２１の抵抗値が小さいと、プルダウン抵抗９の相電圧設定、および、吐き出し型定電流回路７の定電流値設定に影響を及ぼすため、プルダウン抵抗９より十分大きな抵抗値とし、たとえば、数ｋΩ〜数十ｋΩの抵抗値を用いるのが良い。
【００５１】
また、吸い込み型定電流回路２０に直列接続されるプルダウン抵抗９の抵抗値Ｒｐｄ１は前述の式５に代わり、以下の式８を用いて求めることができる。
Ｒｐｄ１ ＝ Ｖｕ／icd  ・・・（式８）
【００５２】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における電力変換装置の構成を示している。図１に示す実施の形態１と比較すると、図６においては、内部電源回路６の出力電圧よりも小さい電圧を出力する第２の内部電源回路４０が追加されている点と、プルダウン抵抗９が多相回転電機４の電機子巻線の交流端子と第２の内部電源回路４０の出力端４０ａとを接続している点とが異なる。他の構成および動作については、図１と同じである。
【００５３】
第２の内部電源回路４０は、多相回転電機４の電機子巻線に天絡故障が発生し、同時に断線故障が発生したときなどの複合故障が発生していることを検出するために設けられている。第２の内部電源回路４０は、例えば、ＤＣＤＣコンバータ、シリーズレギュレータ、あるいは、定電圧ダイオードなどから構成される。第２の内部電源回路４０の出力電圧は、内部電源回路６の出力電圧よりも低い値に設定する。具体的には、第２の内部電源回路４０の出力電圧を、例えば、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリーク発生時に必要とされる電位差以下の値に設定する方法が考えられる。すなわち、第２の内部電源回路４０の出力電圧が、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態で、かつ、無故障時における相電圧値よりも低くなり、かつ、第２の内部電源回路４０の出力電圧から多相回転電機４の電機子巻線の交流端子に電流が流れることなく、実施の形態１で述べた吐き出し型定電流回路７の定電流設定方法をそのまま使うことができ、実施の形態１と同等の効果を得ることができる。また、前述の式１、式２の内部電源回路６の出力電圧Ｖｃｃ、または、直流電源３の陽極電位から、第２の内部電源回路４０の出力電圧を差し引いて計算することで、プルダウン抵抗９の抵抗値を算出することができ、実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５４】
なお、図７は、本発明の実施の形態４における電力変換装置の変形例を示す。図４に示した実施の形態２と比較すると、図７においては、第２の内部電源回路４０とダイオード４１と抵抗４２とが追加された点と、吸い込み型定電流回路２０が、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子と第２の内部電源回路４０の出力端４０ａとを接続している点とが異なる。他の構成および動作については、図４と同じである。
【００５５】
なお、図７において、第２の内部電源回路４０は、内部電源回路６の出力電圧よりも小さい電圧を出力する。ダイオード４１と抵抗４２とは、吸い込み型定電流回路２０に並列に接続されている。ダイオード４１は多相回転電機４の電機子巻線の交流端子から第２の内部電源回路４０の出力端４０ａへ電流が流れるのを防止する。抵抗４２は、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子が地絡故障した場合に、第２の内部電源回路４０の出力端４０ａから直流電源３の陰極電位へ流れる電流を制限する役割がある。
【００５６】
図７においても、第２の内部電源回路４０の出力電圧は、内部電源回路６の出力電圧よりも低い値に設定すればよい。具体的には、例えば、塩水や泥水による多相回転電機４の電機子巻線から直流電源３の陰極電位へのリーク発生時に必要とされる電位差以下の値に、第２の内部電源回路４０の出力電圧を設定する方法が考えられる。すなわち、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態で、かつ、無故障時において、第２の内部電源回路４０の出力電圧が、相電圧値よりも低くなる。また、第２の内部電源回路４０の出力電圧から多相回転電機４の電機子巻線の交流端子に電流が流れることなく、実施の形態２で述べた吸い込み型定電流回路２０の定電流設定方法をそのまま使うことができるので、実施の形態２と同等の効果を得ることができる。また、プルアップ抵抗２１の定数設定は、前述の式４の内部電源回路６の出力電圧Ｖｃｃから第２の内部電源回路４０の出力電圧を差し引いて計算することで、抵抗値を算出することができ、実施の形態２と同等の効果を得ることができる。
【００５７】
次に、図６および図７の構成における故障判定部１１の故障判定処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。故障判定部１１は、例えば、マイコンやＡＳＩＣのようなロジック回路あるいはコンパレータのような比較器などから構成される。本実施の形態においても、故障判定部１１は、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、電力変換装置１の制御部（図示せず）、あるいは、電力変換装置１の上位コントローラ（図示せず）から、故障判定開始信号を受け取ったときに、故障判定を開始する。故障判定時には、内部電源回路６及び第２の内部電源回路４０を使って、多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、各相電圧を検出して、検出した相電圧をもとに故障判定を行う。
【００５８】
まず、図８のステップＳ１００は、図２のステップＳ１００と同様であり、相電圧検出部１０から、多相回転電機４の電機子巻線の相電圧を取得する。次に、ステップＳ２０１において、各相電圧が、内部電源回路６の出力電圧に実質的に等しい、あるいは、第２の内部電源回路４０の出力電圧に実質的に等しいかを判定する。判定の結果、少なくとも１つの相電圧が、内部電源回路６の出力電圧または第２の内部電源回路４０の出力電圧のいずれか一方に実質的に等しい場合は、ステップＳ２０２へ移行する。ステップＳ２０２において、その相に断線故障フラグを立て、ステップＳ２０３へと進む。一方、ステップＳ２０１において、すべての相電圧が、内部電源回路６の出力電圧と異なる、あるいは、第２の内部電源回路４０の出力電圧と異なる場合は、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３において、各相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位に等しいか否かを判定する。判定の結果、少なくとも１つの相電圧が、実質的に直流電源３の陽極電位に等しい場合は、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４において、その相に天絡故障フラグを立て、ステップＳ２０５へ進む。一方、ステップＳ２０３において、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位とは異なる場合は、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５において、各相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位に等しいか否かを判定する。判定の結果、少なくとも１つの相電圧が実質的に直流電源３の陰極電圧に等しい場合は、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６において、その相に、地絡故障フラグを立て、故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ２０５において、すべての相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位と異なる場合はステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、図２のステップＳ１０７と同様に、故障無と判定し、故障判定処理を終了する。また、ステップＳ２０２、Ｓ２０４、及び／または、Ｓ２０６で、立てられたフラグを見ることにより、どの相で、何の故障が発生しているかを確認することができ、多相回転電機４の天絡故障、地絡故障、および、断線故障が精度よく検出できるとともに、これらの故障のうち、２つ以上の故障が同時に発生している複合故障も検出することができる。
【００５９】
以上のように、実施の形態４によれば、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態で、かつ、多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路６および第２の内部電源回路４０を使って多相回転電機４の電機子巻線に微小電流を流し、各相電圧をもとに故障判定をするようにしたので、多相回転電機４の天絡故障、地絡故障、および、断線故障が精度よく検出できる。
【００６０】
また、第２の内部電源回路４０を新たに設け、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子のうち、直流電源３の陰極電位に接続していた交流端子を第２の内部電源回路４０に接続すると共に、第２の内部電源回路４０の出力電圧を適切に設定するようにしたので、多相回転電機４の電機子巻線の断線故障かつ天絡故障など同時に発生する複合故障も検出できる。
【００６１】
なお、図６および図７に示した構成では、それぞれ、図１および図４に示した構成に第２の内部電源回路４０を新たに設ける構成について示した。しかしながら、本発明はこれに限らず、図３または図５に示した構成についても、第２の内部電源回路４０を新たに設けると共に、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子のうち、直流電源３の陰極電位に接続していた交流端子を、第２の内部電源回路４０に接続する構成とし、第２の内部電源回路４０の出力電圧を適切に設定すればよく、多相回転電機４の電機子巻線の断線故障かつ天絡故障など同時に発生する複合故障も検出できる。
【００６２】
実施の形態５．
上述した実施の形態１〜４では、故障判定部１１を使って、電力変換装置１のパワー半導体スイッチング素子２の短絡故障を含む、多相回転電機４の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、断線故障を判定する方法について説明してきた。本実施の形態では、図２または図８のフローチャートに従って故障判定部１１により多相回転電機４に故障が無いことを確認した後、さらに、図９Ａおよび図９Ｂのフローチャートに従って電力変換装置１のパワー半導体スイッチング素子２の駆動不能を判定する方法について説明する。パワー半導体スイッチング素子２の駆動不能としては、パワー半導体スイッチング素子２がオンできない故障と、パワー半導体スイッチング素子２がオフできない故障とが含まれる。
【００６３】
なお、本実施の形態５は、実施の形態１〜４の故障判定部１１すべてに適用することができ、いずれの実施の形態に適用した場合においても同じ効果を得ることができるものである。また、以下で説明する図９Ａおよび図９Ｂに示す動作以外の他の動作については、実施の形態１〜４と同じであるため、ここでは、説明を省略する。なお、本実施の形態５の電力変換装置の構成については、実施の形態１〜４で説明した構成と同じである。従って、ここでは説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態における故障判定部１１の動作を、図９Ａおよび図９Ｂに示すフローチャートとともに説明する。図９Ａに示すように、ステップＳ３００において、故障判定部１１は、駆動回路５を介して、任意の相の下アームを構成するパワー半導体スイッチング素子２をオンさせる。そして、ステップＳ３０１において相電圧が安定するまで所定時間待ち、ステップＳ３０２へ進む。所定時間の設定方法の詳細については、後述する。ステップＳ３０２では、相電圧検出部１０を介して、パワー半導体スイッチング素子２をオンしている相の相電圧を取得し、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、取得した相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位より高いか否かを判定する。判定の結果、それが実質的に高ければ、ステップＳ３０４へ移行する。ステップＳ３０４において、当該パワー半導体スイッチング素子２がオンできない故障が発生しているとして、当該パワー半導体スイッチング素子２を駆動不能と判定し、当該相を構成するパワー半導体スイッチング素子２の故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ３０３において、当該相電圧が実質的に直流電源３の陰極電位以下であれば（すなわち、陰極電位に実質的に等しければ）、ステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５において、駆動回路５を介して、当該パワー半導体スイッチング素子２をオフし、ステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０６では、ステップＳ３０１と同様に、当該相電圧が安定するまで所定時間を待ち、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、当該相電圧が直流電源３の陰極電位と実質的に等しければ、ステップＳ３０４に移行する。ステップＳ３０４においては、当該パワー半導体スイッチング素子２がオフできない故障が発生しているとして、当該パワー半導体スイッチング素子２を駆動不能と判定し、当該相を構成するパワー半導体スイッチング素子２の故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ３０７において、当該相電圧が直流電源３の陰極電位と実質的に等しくなければ（すなわち、陰極電位より高ければ）、図９ＢのステップＳ３０８へ進む。
【００６５】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３００からステップＳ３０７までの処理で故障判定を実施したパワー半導体スイッチング素子２の対となる上アームを構成するパワー半導体スイッチング素子２をオンし、ステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０１と同様に、当該相電圧が安定するまで所定時間を待ち、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、相電圧検出部１０を介して、パワー半導体スイッチング素子２をオンしている相電圧を取得し、ステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では、取得した相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位より低いか否かを判定し、低ければステップＳ３１２へ移行する。ステップＳ３１２において、当該パワー半導体スイッチング素子２がオンできない故障が発生しているとして、当該パワー半導体スイッチング素子２を駆動不能と判定し、当該相を構成するパワー半導体スイッチング素子２の故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ３１１において、当該相電圧が実質的に直流電源３の陽極電位以上であれば（すなわち、陽極電位に実質的に等しければ）、ステップＳ３１３へ進む。ステップＳ３１３において、駆動回路５を介して当該パワー半導体スイッチング素子２をオフし、ステップＳ３１４へ進む。ステップＳ３１４では、ステップＳ３０１と同様に、当該相電圧が安定するまで所定時間を待ち、ステップＳ３１５へ進む。ステップＳ３１５では、当該相電圧が直流電源３の陽極電位と実質的に等しいか否かの判定を行う。判定の結果、それが実質的に等しければ、ステップＳ３１２に移行する。ステップＳ３１２において、当該パワー半導体スイッチング素子２がオフできない故障が発生しているとして、当該パワー半導体スイッチング素子２を駆動不能と判定し、当該相を構成するパワー半導体スイッチング素子２の故障判定処理を終了する。一方、ステップＳ３１５において、当該相電圧が直流電源３の陽極電位と等しくなければ（すなわち、陽極電位より低ければ）、ステップＳ３１６へ移行する。ステップＳ３１６において、当該相を構成するパワー半導体スイッチング素子２の故障無しと判定し、処理を終了する。以上、図９Ａおよび図９Ｂで説明した故障判定処理を、多相回転電機４の電機子巻線のすべての相について実施する。
【００６６】
図９Ａおよび図９ＢのステップＳ３０１、Ｓ３０６、Ｓ３０９、Ｓ３１４における相電圧が安定するまでの所定時間（以下、所定時間Ｔｍとする。）は、たとえば、直流電源３から電力変換装置１への配線インダクタンスをＬｍ、プルダウン抵抗９の抵抗値をＲｐｄとし、前記インダクタンスＬｍ、抵抗値Ｒｐｄとで決まるＬＲ回路の時定数をτ、相電圧安定と判断する相電圧の直流電源３の陽極電位に対する割合をβとしたとき、以下の式９で規定する。
Ｔｍ ≧ −τ×ｌｎ（１−β）
ここで、τ＝Ｌｍ／Ｒｐｄ・・・（式９）
すなわち、β＝０．９５とした場合、所定時間Ｔｍは時定数τの３倍ほど必要となる。
【００６７】
また、相電圧が安定するまでの所定時間Ｔｍを、すべての相電圧が安定するまで待つのであれば、多相回転電機４の電機子巻線のインダクタンスＬｐを用いて、たとえば、多相回転電機４の電機子巻線が星型結線であった場合は、以下の式１０と規定することができる。
Ｔｍ ≧ −（Ｌｍ＋２×Ｌｐ）／Ｒｐｄ×ｌｎ（１−β）・・・（式１０）
【００６８】
なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、相ブリッジ回路を構成する上下アームのうち、下アームから先に故障判定処理を実施した。特に、駆動回路５としてブートストラップ回路を用いている場合は、下アームから先に故障判定処理を実施し、ブートストラップコンデンサを充電する必要がある。
【００６９】
以上のように、実施の形態５によれば、実施の形態１〜４と同様の効果が得られるとともに、さらに、本実施の形態５においては、多相回転電機４に、天絡故障、地絡故障、および、断線故障が無いことを確認した後、さらに、電力変換装置１の各パワー半導体スイッチング素子２をオン及びオフし、相電圧が所定の電圧になっているか確認するようにしたので、パワー半導体スイッチング素子２の駆動不能を判定することができる。
【００７０】
また、電力変換装置１のパワー半導体スイッチング素子２を個別にオン、オフした後、相電圧が安定するまで所定時間待つようにしたので、相電圧過渡期において駆動不能故障を誤判定することが防止できる。
【００７１】
さらに、相ブリッジ回路を構成する上下アームのうち、下アームから故障判定処理を実施するようにしたので、駆動回路５としてブートストラップ回路を用いている場合は、ブートストラップコンデンサを充電でき、ブートストラップコンデンサの充電不足によって上アームがオンできない事象を回避することができる。
【００７２】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６における電力変換装置の構成を示している。図１に示した実施の形態１と比較すると、図１０においては、第１のスイッチ部５０と、２つの第２のスイッチ部５１とが、追加されている点が異なる。第１のスイッチ部５０は、内部電源回路６から多相回転電機４の電機子巻線の交流端子への電流経路を接続または遮断するスイッチである。第２のスイッチ部５１は、多相回転電機４の電機子巻線の交流端子から直流電源３の陰極電位への電流経路を接続または遮断するスイッチである。第１のスイッチ部５０および第２のスイッチ部５１の具体的な構成としては、例えば、トランジスタやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチが考えられる。他の構成および動作については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００７３】
そして、第１のスイッチ部５０および第２のスイッチ部５１は、故障判定部１１によって故障判定を実施する前にオンされ、故障判定が終了するとオフされる。
【００７４】
以上のように、実施の形態６によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、第１のスイッチ部５０および第２のスイッチ部５１を設けて、故障判定処理を実施するときのみ、第１のスイッチ部５０および第２のスイッチ部５１をオンするようにしたので、電力変換装置１の駆動動作や発電動作時には故障判定用の微小電流が多相回転電機４の電機子巻線を流れず、電力変換装置１の他の異常検出回路へ影響を与えないという効果を有する。
【００７５】
また、必要時のみ、多相回転電機４に内部電源回路６から微小電流を流せばよく、内部電源回路６の電流消費を抑えることができる。
【００７６】
以上、図１０の構成では、図１の構成に、第１のスイッチ部５０と、第２のスイッチ部５１を新たに設けた構成について説明したが、本発明はこれに限らず、図３〜図５に示した構成についても、第１のスイッチ部５０と第２のスイッチ部５１を新たに設けることで、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
なお、上述した実施の形態１〜６において、故障判定部１１は、パワー半導体スイッチング素子２がすべてオフ状態かつ多相回転電機４の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、直流電源３の陽極電位が多相回転電機４の電機子巻線の交流端子電圧以下ならば、故障判定をしない。
【００７８】
また、上述した実施の形態１〜６において、直流電源３の陽極電位を取得する方法としては、たとえば、相電圧検出部１０と同様の回路を追加し、直流電源３の陽極電圧の検出する方法や、電力変換装置１の制御部（図示せず）や、電力変換装置１の上位コントローラ（図示せず）から通信で取得する方法が考えられる。
【００７９】
このように、上述した実施の形態１〜６において、直流電源３の陽極電位が所定値以下の場合は、故障判定処理をしないようにすればよく、故障判定部１１が天絡故障を発生しているのに、相電圧に直流電源３の陽極電位が現れず、天絡故障を見逃すことを防止できる。
【産業上の利用の可能性】
【００８０】
本発明は、多相回転電機４に電力を供給する、あるいは、多相回転電機４からの誘起電圧を整流する電力変換装置１に係り、特に、多相回転電機、および電力変換装置の故障検出に関するものである。
【符号の説明】
【００８１】
１  電力変換装置、２  パワー半導体スイッチング素子、３  直流電源、４  多相回転電機、５  駆動回路、６  内部電源回路、７  吐き出し型定電流回路、８  逆流防止ダイオード、９  プルダウン抵抗、１０  相電圧検出部、１１  故障判定部、２０  吸い込み型定電流回路、２１  プルアップ抵抗、３０  定電圧部、４０  第２の内部電源回路、５０  第１のスイッチ部、５１  第２のスイッチ部。
【図１】
2014068752.tif 000003
【図２】
2014068752.tif 000004
【図３】
2014068752.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014068752.tif 000009
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月7日(2015.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つとを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子へ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、
前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記内部電源回路の出力電圧は、前記電力変換装置が正常に動作する前記直流電源の電圧変動範囲の最小値より小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記逆流防止ダイオードに直列に接続され、前記内部電源回路の出力電圧と前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧との電位差を拡大させる定電圧部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記定電圧部は、定電圧ダイオードから構成されることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記定電圧部は、少なくとも１つ以上のダイオードから構成され、前記ダイオードのアノードが前記内部電源回路の出力端に直列接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つを前記直流電源の陰極電位へ接続して、前記多相回転電機の電機子巻線の当該交流端子から前記直流電源の陰極電位へ定電流を流す吸い込み型定電流回路と、
前記吸い込み型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記内部電源回路の出力端に接続するプルアップ抵抗と、
前記プルアップ抵抗に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置であって、
内部電源回路と、
前記パワー半導体スイッチング素子をオンまたはオフする駆動回路と、
前記内部電源回路の出力端と前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子とを接続して、前記内部電源回路の出力端から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子の１つへ定電流を流す吐き出し型定電流回路と、
前記吐き出し型定電流回路に直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記内部電源回路への逆流電流を防止する逆流防止ダイオードと、
前記吐き出し型定電流回路が接続されていない前記多相回転電機の電機子巻線の他の交流端子を前記直流電源の陰極電位に接続するプルダウン抵抗と、
前記プルダウン抵抗の１つに直列接続され、前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記直流電源の陰極電位へ定電流を流す吸い込み型定電流回路と、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出する相電圧検出部と、
前記相電圧検出部が検出する各相の相電圧をもとに前記多相回転電機の電機子巻線の天絡故障、地絡故障、および、断線故障を判定する故障判定部と
を備え、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定し、すべての相電圧が実質的に同電位でなければ断線故障と判定する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
前記内部電源回路の出力電圧よりも小さい電圧を出力する第２の内部電源回路をさらに備え、
前記直流電源の陰極電位に接続されている前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子は、前記プルダウン抵抗を介して前記第２の内部電源回路の出力端に接続され、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、相電圧が前記内部電源回路の出力電圧および前記第２の内部電源回路の出力電圧のいずれか一方に等しいときは、当該相が断線していると判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定する
ことを特徴とする請求項１〜５および７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記内部電源回路の出力電圧よりも小さい電圧を出力する第２の内部電源回路をさらに備え、
前記直流電源の陰極電位に接続されている前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子は、前記吸い込み型定電流回路を介して前記第２の内部電源回路の出力端に接続され、
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、相電圧が前記内部電源回路の出力電圧および前記第２の内部電源回路の出力電圧のいずれか一方に等しいときは当該相が断線していると判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいときは天絡故障と判定し、相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいときは地絡故障と判定する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記故障判定部は、前記多相回転電機に天絡故障、地絡故障、および、断線故障がないと判定した後、前記駆動回路を介して前記パワー半導体スイッチング素子を個別にオンオフし、前記パワー半導体スイッチング素子が接続されている前記多相回転電機の交流端子の相電圧をもとに、前記パワー半導体スイッチング素子が上アームを構成する場合は前記パワー半導体スイッチング素子をオンしたときの相電圧が前記直流電源の陽極電位未満であれば当該パワー半導体スイッチング素子が駆動不能であると判定し、前記パワー半導体スイッチング素子が下アームを構成する場合は前記パワー半導体スイッチング素子をオンしたときの相電圧が前記直流電源の陰極電位よりも高ければ当該パワー半導体スイッチング素子が駆動不能であると判定することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記故障判定部は、下アームを構成する前記パワー半導体スイッチング素子を先にオンオフして駆動不能の故障判定を行い、その後に、上アームを構成する前記パワー半導体スイッチング素子をオンオフして駆動不能の故障判定を行うことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記内部電源回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子への電流経路を接続または遮断する第１のスイッチ部と、
前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子から前記直流電源の陰極電位への電流経路を接続または遮断する第２のスイッチ部と
をさらに備え、
前記第１のスイッチ部および前記第２のスイッチ部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、電流経路を接続する
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記プルダウン抵抗の抵抗値は、前記パワー半導体スイッチング素子がオフ状態において前記駆動回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子へ流れる漏れ電流と、前記内部電源回路の出力電圧とに基づいて、設定されることを特徴とする請求項１〜５，７，８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記吸い込み型定電流回路の定電流値は、前記パワー半導体スイッチング素子がオフ状態において、前記駆動回路から前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子へ流れる漏れ電流よりも大きく設定することを特徴とする請求項６，７，９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記故障判定部は、前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、前記直流電源の陽極電位が前記多相回転電機の電機子巻線の交流端子電圧以下ならば、故障判定をしない
ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
パワー半導体スイッチング素子を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を複数個並列接続すると共に、前記相ブリッジ回路の両端が充放電可能な直流電源に接続され、前記相ブリッジ回路の上下アームの前記パワー半導体スイッチング素子どうしの接続点が多相回転電機の電機子巻線の交流端子に接続され、交流−直流電力変換あるいは直流−交流電力変換を行う電力変換装置の故障診断方法であって、
前記パワー半導体スイッチング素子がすべてオフ状態で、かつ、前記多相回転電機の電機子巻線に誘起電圧が発生していない状態において、内部電源回路により、多相回転電機の電機子巻線に微小電流を流すステップと、
前記多相回転電機の電機子巻線の相電圧を検出するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陽極電位に等しいか否かを判定し、等しいときは天絡故障と判定するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に前記直流電源の陰極電位に等しいか否かを判定し、等しいときは地絡故障と判定するステップと、
検出した前記相電圧に基づいて、すべての相電圧が実質的に同電位であるか否かを判定し、同電位でなければ断線故障と判定するステップと、
前記天絡故障、前記地絡故障、および、前記断線故障のいずれでもない場合に、故障無しと判定するステップと
を備えたことを特徴とする電力変換装置の故障診断方法。
【国際調査報告】
2014068752.tif 000014
2014068752.tif 000015