(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を備え、直流電圧を三相交流電圧に変換する電力変換器、前記電力変換器により駆動制御される交流回転機、及び前記電力変換器と前記交流回転機とを電気的に接続する接続手段の少なくともいずれか１つの異常を検知する異常検出装置であって、
前記電力変換器への直流入力電流または前記電力変換器の三相出力電流のうちの少なくとも一相の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記交流回転機の三相全てに電圧を印加するために前記複数のスイッチング素子にスイッチング指令信号を出力すると共に、前記電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、２つの線間電圧が同じ符号で、他の１つの線間電圧が０となる特定のスイッチング指令信号を出力するスイッチング指令発生手段と、
前記スイッチング指令発生手段が前記複数のスイッチング素子に前記特定のスイッチング指令信号を出力する期間に、前記電流検出手段が検出する電流に基づいて前記異常を検知する異常検知手段と
を備えたことを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
電流検出手段は、電力変換器の三相出力電流のうちの二相の出力電流を検出するように設置され、
スイッチング指令発生手段が複数のスイッチング素子に特定のスイッチング指令信号のうち前記二相間の線間電圧が０となるスイッチング指令信号を出力する期間に、異常検知手段は、前記電流検出手段が検出する電流に基づいて異常を検知することを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
異常検知手段は、電流検出手段が検出する二相の出力電流の偏差をとり、前記偏差に基づいて異常を検知することを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
異常検知手段は、電流検出手段が検出する二相の出力電流に対しそれぞれ、スイッチング指令信号発生期間中の所定時間の平均値を求め、前記平均値に基づいて異常を検知することを特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項５】
電流検出手段は、電力変換器の三相出力電流のうちの一相の出力電流のみを検出し、
スイッチング指令発生手段は、特定のスイッチング指令信号を少なくとも３回発生すると共に、前記３回のスイッチング指令信号は、前記電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、線間電圧が０となる二相の組合せが、前記３回のスイッチング指令信号においてそれぞれ異なる３種類の特定のスイッチング指令信号であることを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項６】
電流検出手段は、電力変換器への直流入力電流のみを検出し、
スイッチング指令発生手段は、特定のスイッチング指令信号を少なくとも３回発生すると共に、前記３回のスイッチング指令信号は、前記電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、線間電圧が０となる二相の組合せが、前記３回のスイッチング指令信号においてそれぞれ異なる３種類の特定のスイッチング指令信号であることを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流回転機を電力変換器によって駆動制御する駆動制御システムに対し故障等の異常検出を行う異常検出装置に関するものであり、特に交流回転機、電力変換器、及び電力変換器と交流回転機とを電気的に接続する接続手段（三相出力線）の少なくとも１つの異常を検知する異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のスイッチング素子を備え、直流を交流に変換する電力変換器において、その出力である三相交流が欠相した場合、その負荷となる交流回転機などに対して重大な支障を及ぼす可能性がある。
そのため、この欠相を検知する方法として、電流検出器により三相出力電流の各相の瞬時値（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を検出し、この３つの瞬時値の和が零でないことを検知する方法が取られていた。
しかしながら、この方法では、負荷側の異常による欠相、例えば回転機内での地絡による欠相は検知可能であるが、三相出力線の断線や電力変換器の故障による異常は検知できない欠点があった。そのため、前記のような課題を解消し、この種の駆動制御装置の故障診断方法として以下に示す特許文献１，２に記載されたものがあった。
【０００３】
特許文献１では、電力変換器において選択した２つのスイッチング素子をオンとして選択された相間に電流を流し、この時に２つの電流検出回路で検出される電流波形の傾きが基準の傾きと一致していれば、その時に電流が流れる回路におけるスイッチング素子、電流検出回路、モータ巻線などに異常がないと判断する。もし、検出した出力電流波形の傾きが「０」もしくは基準より小さい場合には、スイッチング素子、電流検出回路、モータ巻線などに異常があるものと判断する。さらに、オンするスイッチング素子を変更して同様に電流検出回路の波形の傾きを求めて異常箇所を特定する。また、検出した電流波形の傾きが基準より大きい場合には、ケーブルもしくはモータの巻線に短絡が生じているものとして判断を行う。
【０００４】
特許文献２では、電流検出器により電力変換器の三相出力電流の各相の瞬時値（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を検出し、この３つの瞬時値から三相交流電流の実効値を演算して、その実効値の変化率を常に監視し、欠相時にこの変化率が通常時とは大きく変化することから欠相を検知していた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３７９５号（第２−３頁、図１，２）
【特許文献２】特開平０４−２３６１２３号（第２頁、図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、特許文献１では電力変換器の選択した２つのスイッチング素子をオンとして選択した相間に電流を流し、２つの電流検出回路で検出される電流波形の傾きに基づいて欠相を検知することが可能となる。
しかし、特許文献１では、２つのスイッチング素子をオンしただけでは二相のモータの巻線にしか電流は流れない。例えば、Ｕ相、Ｖ相のスイッチング素子をオンすると、Ｕ相、Ｖ相のケーブル及びモータの巻線のみに電流が流れることになり、Ｗ相のケーブル及びモータの巻線には電流は全く流れない。そのため、Ｗ相の異常状態を診断するためには、再度、Ｗ相に電流が流れるようにスイッチング素子を選択して異常状態を診断することを行わなければならず、２回以上異常状態を診断する動作を行わなければならない。
【０００７】
また、特許文献１では直流電源の直流電圧が変化するとスイッチング素子をオンした時の印加される電圧が変化するため、選択した相間に流れる電流値が変化し、２つの電流検出回路で検出される電流波形の傾きも変化する。そのため、基準の傾きを決めた時の直流電圧より欠相を検知するためにスイッチング素子をオンした時の直流電圧が高ければ、傾きは大きくなる。そして、同様に基準の傾きを決めた時の直流電圧より欠相を検知するためにスイッチング素子をオンした時の直流電圧が低いと、傾きは小さくなる。そのため、特許文献１の方法では、直流電源の直流電圧が変化した場合、正確に異常を検知できない課題があった。
【０００８】
また、特許文献１では、電流検出回路で検出したフィードバック電流をオシロスコープで読み取り、傾きを検出している。そのため、実験開始時や装置の立ち上げ時、もしくは装置の定期検査時などを想定した、人によって実施される診断方法である。しかし、モータ巻線による相不平衡や断線など欠相が起こりうる状況は、電力変換器が起動している時にこそ発生する可能性が高く、電力変換器が起動している時もしくは起動直後にこそ、速く欠相を検知し、速く安全に電力変換器を停止することが求められており、特許文献１の構成では実施できない課題があった。
交流回転機内での地絡や電力変換器の短絡故障では、電流が瞬時的に非常に大きい短絡電流が流れる。特許文献１に記載される傾きの検出をオシロスコープではなく、マイコンなどで実現する場合、マイコンのサンプリング周期でサンプリングした２点の電流値より電流の傾きを算出して異常を判断するが、前記のように瞬間的に短絡電流が流れる場合ではマイコンのサンプリング周期間では２点をサンプリングできず電流の傾きを算出できず、異常を検知できない課題があった。
【０００９】
一方、特許文献２は、前述のように、電力変換装置が起動している時に三相出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値を検出し、この３つの瞬時値から得られる三相交流電流の実効値の変化率を常に監視し欠相を検知するが、三相出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値を検出する電流検出手段が３つ必要であり、電流検出手段を２つ以下で実施すると、電流検出手段を取り付けていない相の断線を検知できない課題があった。例えば、Ｕ、Ｖ相に電流検出手段を取り付け、三相出力電流ｉｕ，ｉｖを検出すると、Ｗ相は三相出力電流の各相瞬時値の和は零の関係ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０が成立することから、ｉｗ＝−（ｉｕ＋ｉｗ）より演算するが、そのようにすると上述したように三相出力線の断線や電力変換装置の故障による異常は検知できない課題が生じる。
また、電流検出手段を３つ備えた場合においても、異常を検知する際に、検出された３つの瞬間値より実効値を演算し、この演算値の変化率を監視して異常を検知するので、装置の構成が複雑となる。特に変化率を演算するのに微分回路を用いているため、電力変換装置が正常時の起動直後などに実効値が零になる時に微分回路の出力が∞もしくはかなり大きい値になり誤検知を行う可能性があるので、その対策を行う必要がある。そのため、微分回路の構成が複雑になる。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、電力変換器、交流回転機、及び前記電力変換器と前記交流回転機とを電気的に接続する接続手段の少なくともいずれか１つの異常を、簡単な構成で確実に検知することができる異常検出装置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】
【００１１】
この発明に係る異常検出装置は、複数のスイッチング素子を備え、直流電圧を三相交流電圧に変換する電力変換器、前記電力変換器により駆動制御される交流回転機、及び前記電力変換器と前記交流回転機とを電気的に接続する接続手段の少なくともいずれか１つの異常を検知する異常検出装置であって、
前記電力変換器への直流入力電流または前記電力変換器の三相出力電流のうちの少なくとも一相の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記交流回転機の三相全てに電圧を印加するために前記複数のスイッチング素子にスイッチング指令信号を出力すると共に、前記電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、２つの線間電圧が同じ符号で、他の１つの線間電圧が０となる特定のスイッチング指令信号を出力するスイッチング指令発生手段と、
前記スイッチング指令発生手段が前記複数のスイッチング素子に前記特定のスイッチング指令信号を出力する期間に、前記電流検出手段が検出する電流に基づいて前記異常を検知する異常検知手段と
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、電力変換器、交流回転機、及び前記電力変換器と前記交流回転機とを電気的に接続する接続手段の少なくともいずれか１つの異常を、簡単な構成で確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図である。
駆動制御システムは、電力変換器１と、交流回転機２と、電力変換器１と交流回転機２とを接続する接続手段３ａ，３ｂ，３ｃ（総称する時は３）と、直流電源７とを備えている。
異常検出装置は、電流検出手段４ａ，４ｂと、スイッチング指令発生手段５と、異常検知手段６とを備えている。
【００１４】
電極変換器１は、複数のスイッチング素子８ａ〜８ｆを備え、直流電圧を任意の周波数の三相交流電圧に変換する電力変換器であり、可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）制御及び定電圧可変周波数（ＣＶＶＦ）制御のどちらの制御をするものであっても良い。
交流回転機２は電力変換器１により駆動制御される。ここでは誘導電動機であるが、同期電動機でもよく、また回転型でなく板状のリニアインダクションモータであってもよい。
接続手段３ａ，３ｂ，３ｃは、電力変換器１と交流回転機２とを接続する配線ケーブルなどの接続手段であるが、電力変換器１と交流回転機２とを直接つなぐ場合の半田、接続コネクタ、プリント基板でも良い。
電流検出手段４ａ，４ｂは、電力変換器１の三相出力電流のうち接続手段３ｂ，３ｃに流れる電流を検出する電流検出手段であり、交流回転機２に発生する相電流ｉｖ，ｉｗを検出する。
【００１５】
スイッチング指令発生手段５は、電力変換器１を構成するスイッチング素子８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆをオン、オフさせるためのスイッチング指令信号（Ｇｕ〜Ｇｚ信号）を発生し出力する。
スイッチング指令発生手段５より出力されるＧｕ信号はスイッチング素子８ａをオン、オフさせる指令信号、Ｇｖ信号はスイッチング素子８ｂをオン、オフさせる指令信号、Ｇｗ信号はスイッチング素子８ｃをオン、オフさせる指令信号、Ｇｘ信号はスイッチング素子８ｄをオン、オフさせる指令信号、Ｇｙ信号はスイッチング素子８ｅをオン、オフさせる指令信号、Ｇｚ信号はスイッチング素子８ｆをオン、オフさせる指令信号である。
スイッチング指令発生手段５は、電力変換器１が出力する三相電圧の線間電圧がそれぞれあらかじめ設定した符号になるように、同時にオンさせるスイッチング素子を３つ選択し、スイッチング指令信号を出力する。即ち、交流回転機２の三相全てに電圧が印加されるようにする共に、電力変換器１が出力する三相電圧の線間電圧のうち、２つの線間電圧が同じ符号で、他の１つの線間電圧が０となるような特定のスイッチング指令信号を発生する。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１に係るスイッチング指令発生手段５の構成図である。
スイッチング指令発生手段５は、Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｗ信号を０とし、スイッチング素子８ｂ，８ｃ，８ｄをオフする指令を出力する。また、スイッチング指令発生手段５の第１のスイッチング指令手段９は、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号を１とし、３つのスイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンする指令を出力する。
３つのスイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンすることにより、Ｕ相の接続手段３ａに相電流ｉｕが流れて交流回転機である誘導機２の巻線を介して、Ｖ，Ｗ相の接続手段３ｂ，３ｃに相電流ｉｕの半分の電流値であり負方向の相電流ｉｖ，ｉｗが流れる。その相電流ｉｖ，ｉｗを電流検出手段４ａ，４ｂが検出し異常検知手段６に出力する。
【００１７】
なお、スイッチング指令発生手段５が出力するスイッチング指令信号は上記例（Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｗ信号を０、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号を１とし、スイッチング素子８ｂ，８ｃ，８ｄをオフし、スイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンする指令信号）に限らず、以下の表１の例２〜例６に示すようなスイッチング指令信号であってもよい。すなわち、電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、２つの電流検出器がそれぞれ検出する相電流に対応する二相の間の線間電圧が０で、他の２つの線間電圧が同じ符号となるようなスイッチング指令信号であってもよい。
このような信号が出力された際の正常時の相電流は、電流検出手段が設置される２つの接続手段にそれぞれ流れる２つの相電流の符号が同じ符号で、前記電流検出手段が設置されない残りの１つの接続手段に流れる相電流の符号が前記２つの相電流の符号と異なっている。スイッチング指令発生手段５はこのようなスイッチング指令信号を１回発生する。
なお、表１において、例１のスイッチング指令信号のパターンは上記実施の形態で示したパターンであり、以下の説明では例１のスイッチング指令信号のパターンによる動作を示す。
【００１８】
【表１】
0005266687.tif 000002
【００１９】
異常検知手段６は、スイッチング指令発生手段５が前記スイッチング指令信号を出力した際に、電流検出手段４ａ，４ｂが検出する電流に基づいて電力変換器１、交流回転機２、及び接続手段３の少なくともいずれか１つの異常を検知する。
【００２０】
直流電源７は、バッテリなどの直流電圧を出力するものである。また、交流電源からダイオード整流回路及びブリッジ整流回路を用いる他励式整流回路、もしくはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御を行うコンバータを用いた自励式整流回路によって、交流電圧を直流電圧に変換した直流電源であっても良い。
【００２１】
スイッチング素子８ａ〜８ｆは、一般的な電力用パワートランジスタを示しているが、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）でも良い。また、最近、開発が進んでいる炭化シリコン（ＳｉＣ）を用いたスイッチング素子でも良く、スイッチング素子の種類を問わない。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態１に係る異常検知手段６の構成図である。
異常検知手段６は、減算器１１、ノットイコール比較器１２、論理和（ＯＲ）手段１３、小なり比較器１４ａ，１４ｂ、イコール比較器１５ａ，１５ｂ、及び検知時素手段１６ａ，１６ｂで構成される。
異常検知手段６の小なり比較器１４ａは、電流検出手段４ａで検出された相電流ｉｖと、予め設定された電流値「−Ｉ１」（交流回転機２の定数やスイッチング時間や直流電圧などで決まる）とを比較する。相電流ｉｖが「−Ｉ１」より小さくなる場合（相電流ｉｖが「Ｉ１」よりマイナスの値が大きくなる場合）は、Ｗ相の接続手段３ｃが断線しているか、Ｖ相の接続手段３ｂの地絡やＶ相を構成するスイッチング素子８ｂ，８ｅの故障などが考えられ、小なり比較器１４ａは論理和（ＯＲ）手段１３に１を出力する。
異常検知手段６の小なり比較器１４ｂも同様に、電流検出手段４ｂで検出された相電流ｉｗと、予め設定された電流値「−Ｉ１」とを比較する。相電流ｉｗが「−Ｉ１」より小さくなる場合（相電流ｉｖが「Ｉ１」よりマイナスの値が大きくなる場合）は、Ｖ相の接続手段３ｂが断線しているか、Ｗ相の接続手段３ｃの地絡やＷ相を構成するスイッチング素子８ｃ，８ｆの故障などが考えられ、小なり比較器１４ｂは論理和（ＯＲ）手段１３に１を出力する。
【００２３】
異常検知手段６のイコール比較器１５ａは、電流検出手段４ａで検出された相電流ｉｖと零とを比較し、零であれば１を出力する。検知時素手段１６ａは、比較結果の取り込みを所定の時間遅らせるため取り付けられたものである。電力変換器１の起動直後のｉｖは正常時にも零であるため、検知時素手段１６ａは正常と異常時を判断するために、所定時間経過後の比較結果を取り込む。
なお、所定時間経過後に相電流ｉｖが零になる場合（異常時）は、Ｖ相の接続手段３ｂが断線している場合やＵ相の接続手段３ａの地絡やＵ相を構成するスイッチング素子８ａ，８ｄの故障などが考えられる。イコール比較器１５ａはこれらの故障による異常時に１を出力し、検知時素手段１６ａを介して論理和（ＯＲ）手段１３にその結果が入力される。
異常検知手段６のイコール比較器１５ｂも同様に、電流検出手段４ｂで検出された相電流ｉｗと零とを比較し、零であれば１を出力する。検知時素手段１６ｂは正常と異常時を判断するために、所定時間経過後の比較結果を取り込む。
所定時間経過後に相電流ｉｗが零になる場合（異常時）は、Ｗ相の接続手段３ｃが断線している場合やＵ相の接続手段３ａの地絡やＵ相を構成するスイッチング素子８ａ，８ｄの故障などが考えられる。イコール比較器１５ｂはこれらの故障による異常時に１を出力し、検知時素手段１６ｂを介して論理和（ＯＲ）手段１３にその結果が入力される。
【００２４】
異常検知手段６の減算器１１及びノットイコール比較器１２は、電流検出手段４ａ，４ｂで検出した２つの相電流ｉｖ，ｉｗの偏差から異常を検知する。すなわち、正常の場合は、相電流ｉｖと相電流ｉｗとは同じ電流が流れて、２つの相電流ｉｖ，ｉｗの偏差は零になる。そのため、そのことを利用して相電流ｉｖ，ｉｗの偏差を減算器１１により演算し、その偏差が零以外の時に異常を検知するようにノットイコール比較器１２で減算器１１の出力値と零とを比較して、零以外であるとノットイコール比較器１２は１を論理和（ＯＲ）手段１３に出力する。
なお、異常時に２つの相電流ｉｖ，ｉｗとの偏差が零以外になる場合は、Ｖ，Ｗ相の接続手段３ｂ，３ｃが断線している場合や、Ｖ，Ｗ相の接続手段３ｂ，３ｃの地絡や、Ｖ，Ｗ相を構成するスイッチング素子８ｂ，８ｅ，８ｃ，８ｆの故障などであり、このようなＶ，Ｗ相の異常を検知できる。
【００２５】
異常検知手段６における前記各構成のうち、小なり比較器１４ａ，１４ｂを用いて電流値「−Ｉ１」と比較する方法は、電流値「−Ｉ１」を決めた直流電圧より直流電圧が変化すると交流回転機２に印加する電圧が変わるため、その時に流れる電流値も変化するので、直流電圧の変動の影響を受ける検知方法であるが、減算器１１及びノットイコール比較器１２を用いて検出した２つの電流の偏差を用いる方式は、電流の影響を除去でき、直流電圧の変動に無関係となるため、電流検出手段を設けた相の異常を確実に検知することができる効果がある。
【００２６】
上述した異常検知手段６におけるノットイコール比較器１２、小なり比較器１４ａ，１４ｂ、イコール比較器１５ａ（及び検知時素手段１６ａ），１５ｂ（及び検知時素手段１６ｂ）の何れかが、異常を検知して論理和（ＯＲ）手段１３に１を出力すると、論理和（ＯＲ）手段１３は異常検知を意味するＰＵＤ信号を出力して、電力変換器１の動作を停止する。
異常を検知して電力変換器１の動作を停止することにより、異常を検知した箇所以外の電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００２７】
なお、図１ではＰＵＤ信号により電力変換器１の動作を停止するように記載しているが、例えば、電力変換器１、接続手段３、交流回転機２を接続したした直後などに故障診断を行う方法として本方式を用い、ＰＵＤ信号をモニタ表示したり、アラーム音で異常を警告することのみでも良い。
【００２８】
次に、本実施の形態の動作原理及び動作波形を図４，５により説明する。
なお、図４は説明を簡略化するために、図１に示す電力変換器１、直流電源７、接続手段３ａ，３ｂ，３ｃ、交流回転機２のみ記載して動作説明を行う。
また、電力変換器１を構成するスイッチング素子は、説明を簡略化するために理想スイッチで記載しているが、基本的な動作は理想スイッチング素子と同じように考えられるので、このように記載している。
【００２９】
図４（ａ）は正常時の動作原理であり、スイッチング指令発生手段５の第１のスイッチング指令手段９によりＧｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号が３つのスイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンしている状態を示している。そのため、相電流ｉｕ（電流値：「Ｉ１×２」）は接続手段３ａを介して交流回転機２の巻線を通って、ｉｕの半分の電流（電流値：「Ｉ１」）が、接続手段３ｂ、接続手段３ｃを介して、スイッチ８ｅ，８ｆに流れる。
相電流ｉｕの流れる方向を正方向と定義すると、相電流ｉｖ，ｉｗは負方向に流れていると考えられる。
以上の動作波形を示したのが図５の左側の波形Ａであり、正常時は、相電流ｉｖ，ｉｗは、負の値の「−Ｉ１」が流れて、２つの相電流ｉｖ，ｉｗの偏差ｉｖ−ｉｗは、正常時は零になる。
【００３０】
次に、図４（ｂ）は、例えばＷ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常時の動作原理であり、図５の右側の波形ＢがＷ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常時の動作波形図である。
図４（ｂ）に示すように、Ｗ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常時は、相電流ｉｗがｉｗ＝０になるので、相電流ｉｕ（電流値：「Ｉ１×２」）は、Ｗ相に電流が流れないことから、接続手段３ａを介して交流回転機２の巻線を通って、ｉｕ＝−ｉｖとなる相電流ｉｖが接続手段３ｂを介してスイッチ８ｅに流れることになる。
そのため、図５の動作波形Ｂに示すように、正常時の動作波形Ａと比較すると、相電流ｉｖ，ｉｗや相電流ｉｖとｉｗとの偏差ｉｖ−ｉｗが正常時と異なっており、異常が検知できることがわかる。
【００３１】
Ｗ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常は、図５の動作波形Ｂに示すように、設定した電流値「−Ｉ１」より小さい電流がｉｖに流れるので、図３の異常検知手段６の小なり比較器１４ａにより検知できる。
さらに、ｉｗが零になることより、図３の異常検知手段６のイコール比較器１５ｂより検知できる。
また、ｉｖ−ｉｗが零でないことから、図３の異常検知手段６のノットイコール比較器１２より検知できる。
そのため、上述したいずれかの１つ以上の手段よりＷ相のケーブルの異常を検知して１が出力され、論理和（ＯＲ）手段１３より異常を検知したというＰＵＤ信号を出力する。
【００３２】
Ｗ相のケーブルの断線以外の他の異常時においても、同様に、図３の異常検知手段６の、減算器１１、ノットイコール比較器１２、論理和（ＯＲ）手段１３、小なり比較器１４ａ，１４ｂ、イコール比較器１５ａ，１５ｂ、及び検知時素手段１６ａ，１６ｂのいずれか１つ以上の手段により異常を検知でき、異常を検知した場合に論理和（ＯＲ）手段１３に１を出力する。
論理和（ＯＲ）手段１３に１が入力されると、論理和（ＯＲ）手段１３は異常検知を意味するＰＵＤ信号を出力して、電力変換器１の動作を停止する。
【００３３】
次に、本実施の形態の動作をシミュレーションで確認し、その結果を図６，７に示す。
シミュレーション条件は、直流電源７の直流電圧を１５００Ｖとして、交流回転機２の定数は、電鉄などに用いられる１８０ｋＷ級の交流回転機の定数を使用した。
図６のシミュレーション結果は、正常時の相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ波形を示している。図６のシミュレーション結果より、この交流回転機２では「−Ｉ１」を−８０Ａに設定すれば良いことが判る。
図７（ａ）のシミュレーション結果は、Ｗ相のケーブル（接続手段３ｃ）断線時を模擬したものであり、相電流ｉｗが零になることや相電流ｉｖが「−Ｉ１」より小さくなることや相電流の偏差ｉｖ−ｉｗが零でないことにより検知できることを示している。すなわち、異常検知手段６のイコール比較器１５ｂ及び小なりイコール比較器１４ａ、及びノットイコール比較器１２より検知できることを示している。
図７（ｂ）のシミュレーション結果は、Ｖ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線時を模擬したものであり、相電流ｉｖが零になることや相電流ｉｗが「−Ｉ１」より小さくなることや相電流の偏差ｉｖ−ｉｗが零でないことにより検知できることを示している。すなわち、異常検知手段６のイコール比較器１５ａ及び小なりイコール比較器１４ｂ及びノットイコール比較器１２より検知できることを示している。
図７（ｃ）のシミュレーション結果は、Ｕ相のケーブル（接続手段３ａ）断線時を模擬したものであり、相電流ｉｖ，ｉｗが零になることにより検知できることを示している。すなわち、異常検知手段６のイコール比較器１５ａ、１５ｂより検知できることを示している。
図７（ｄ）のシミュレーション結果は、Ｗ相のケーブル（接続手段３ｃ）地絡時を模擬したものであり、相電流ｉｗが零になることや相電流の偏差ｉｖ−ｉｗが零でないことにより検知できることを示している。すなわち、異常検知手段６のイコール比較器１５ｂ及びノットイコール比較器１２より検知できることを示している。
図７（ｅ）のシミュレーション結果は、Ｖ相のケーブル（接続手段３ｂ）地絡時を模擬したものであり、相電流ｉｖが零になることや相電流の偏差ｉｖ−ｉｗが零でないことにより検知できることを示している。すなわち、異常検知手段６のイコール比較器１５ａ及びノットイコール比較器１２より検知できることを示している。
図７（ｆ）のシミュレーション結果は、Ｕ相のケーブル（接続手段３ａ）地絡時を模擬したものであり、相電流ｉｖ，ｉｗが零になることにより検知できることを示している。すなわち、図７（ｃ）のＵ相のケーブル断線時と同様に異常検知手段６のイコール比較器１５ａ，１５ｂより検知できることを示している。
【００３４】
以上より、本実施の形態１においては、２つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い異常を検出するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００３５】
実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図９は本発明の実施の形態２に係る異常検知手段を示す構成図である。
本実施の形態では、直流電圧検出手段１７により直流電圧を検出し、「−Ｉ１」の値を変更する点、及び異常検知手段１８において電流検出手段４ａ，４ｂのオフセットなどを考慮する点が実施の形態１と異なっている。これにより異常を検出する精度を向上させることが可能となる。
なお、他の構成は実施の形態１と同様であり、図面も同一符号で示す。また、電流検出手段の設置位置とスイッチング指令信号との関係に関しても実施の形態１の表１と同様である。ここでは実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
【００３６】
図８，９において、直流電圧検出手段１７は直流電圧Ｖｄを検出し、異常検知手段１８に入力する。入力された直流電圧ｖｄは、除算器２０により直流電圧指令ｖｄ*で割られる。なお、直流電圧指令ｖｄ*は、電流値「−Ｉ１」を決めた時の直流電圧である。除算器２０で演算された「直流電圧ｖｄ／直流電圧指令ｖｄ*」は、電流値「−Ｉ１」と掛算器２１ａで掛け合わせる。そのことにより、電流値「−Ｉ１」を決めた直流電圧（ｖｄ*）より直流電圧が変動したことを電流値「−Ｉ１」に考慮することができる。
例えば、直流電圧１５００Ｖで電流値「−Ｉ１」を決めた場合に、本実施の形態の直流電圧検出手段１７で検知した直流電圧が１２００Ｖであるとすると、交流回転機２に印加される電圧も小さくなるため、流れる電流の実効値は小さくなる。その小さくなる比率は、直流電圧の変動比率で決めることができ、１２００／１５００となる。１２００／１５００を「−Ｉ１」に掛け合わせることにより、直流電圧の変動を考慮した「−Ｉ１*」にすることができる。
この直流電圧の変動を考慮した新たな「−Ｉ１*」を小なり比較器１４ａ，１４ｂに入力し、実施の形態１と同様に相電流ｉｖ，ｉｗとの比較を行う。
【００３７】
また、直流電圧の変動を考慮した「−Ｉ１*」は、掛算器２１ｂで「０．０１」と掛け合わす。掛算器２１ｂの出力は、実施の形態１でイコール比較器１５ａ、１５ｂやノットイコール比較器１２において用いた比較値「０」の代わりとする。このような比較値で比較することにより、電流検出手段４ａ、４ｂなどにオフセットがある場合でも異常を検知できることが可能となる効果がある。
異常検知手段１８の大なり比較器２２ａは、電流検出手段４ａで検出された相電流ｉｖと、掛算器２１ｂで「−Ｉ１*」と０．０１とを掛け合わせたほとんど零に近い値である「−０．０１×Ｉ１*」とを比較し、相電流ｉｖが「−０．０１×Ｉ１*」より大きければ１を出力する。ｉｖは正常時にも「−０．０１×Ｉ１*」より大きくなることがあるため、検知時素手段１６ａは、所定の時間検知を遅らせるため取り付けられたものであり、正常と異常時を判断するために必要な手段である。
なお、相電流ｉｖが「−０．０１×Ｉ１*」より大きくなる異常の場合は、Ｖ相の接続手段３ｃが断線している場合や、Ｕ相の接続手段３ａの地絡や、Ｕ相を構成するスイッチング素子８ａ、８ｄの故障などが考えられる。
検知時素手段１６ａに設定されている時間経過後に大なり比較器２２ａが前記のような故障による異常を検知した時に、大なり比較器２２ａから出力される信号が検知時素手段１６ａを介して論理和（ＯＲ）手段１３に入力される。
異常検知手段１８の大なり比較器２２ｂも同様に、電流検出手段４ｂで検出された相電流ｉｗと「−０．０１×Ｉ１*」とを比較し、相電流ｉｗが「−０．０１×Ｉ１*」より大きければ１を出力する。相電流ｉｗが「−０．０１×Ｉ１*」より大きくなる異常の場合は、Ｗ相の接続手段３ｃが断線している場合や、Ｕ相の接続手段３ａの地絡や、Ｕ相を構成するスイッチング素子８ａ，８ｄの故障などが考えられる。検知時素手段１６ｂに設定されている時間経過後に大なり比較器２２ｂが前記のような故障による異常を検知した時に、大なり比較器２２ｂから出力される信号が検知時素手段１６ｂを介して論理和（ＯＲ）手段１３に入力される。
【００３８】
異常検知手段１８の大なり比較器２２ｃは、電流検出手段４ａ，４ｂで検出した２つの相電流ｉｖ，ｉｗの偏差から異常を検知する。すなわち、絶対値手段２３ａで相電流の偏差ｉｖ−ｉｗの絶対値をとり、相電流の偏差絶対値｜ｉｖ−ｉｗ｜を入力とする。また、比較する値は、直流電圧の変動を考慮した「−Ｉ１*」と０．０１とを掛け合わせたほとんど零に近い値である「−０．０１×Ｉ１*」を、絶対値手段２３ｂで絶対値処理した値をする。相電流の偏差絶対値｜ｉｖ−ｉｗ｜が直流電圧の変動を考慮した｜０．０１×Ｉ１*｜より大きければ、大なり比較器２２ｃは論理和（ＯＲ）手段１３に１を出力する。
これによりＵ相の接続手段３ａが断線している場合や、Ｕ相の接続手段３ａの地絡や、Ｕ相を構成するスイッチング素子８ａ，８ｄの故障などを確実に検知できる。
また、電流検出手段４ａ，４ｂなどにオフセットがある場合でも異常を確実に検知できる効果がある。
【００３９】
以上より、本実施の形態２においては、直流電圧検出手段と、２つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い異常を検出するので、直流電圧の変動の影響を受けずに、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００４０】
実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図１１は本発明の実施の形態３に係るスイッチング指令発生手段を示す構成図、図１２は本発明の実施の形態３に係る異常検知手段を示す構成図、図１３は本発明の実施の形態３による異常検出装置における正常時の動作波形図、図１４は本発明の実施の形態３による異常検出装置における異常時の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態１，２と比較して電流検出手段４ｃが１つである点、及びスイッチング指令発生手段２４が３つのパターンのスイッチング指令信号を出力する点が異なる。また、異常検知手段２５の構成が異なり、前記３つのパターンのスイッチング指令信号に対して検出される相電流の処理方法が異なる。
なお、他の構成は実施の形態１と同様であり、図面も同一符号で示す。ここでは異なる部分のみ説明する。
【００４１】
図１０において、電流検出手段４ｃは、電力変換器１の三相出力電流のうち接続手段３ａに流れる電流を検出する電流検出手段であり、交流回転機２に発生する相電流ｉｕを検出する。
図１１において、スイッチング指令発生手段２４は、第１のスイッチング指令手段９、第２のスイッチング指令手段２６、第３のスイッチング指令手段２７、及び論理和（ＯＲ）手段２８ａ，２８ｂ，２８ｃを備えている。
第１のスイッチング指令手段９は、実施の形態１と同様に、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号を１とし、３つのスイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンする指令を出力する。
また、第２のスイッチング指令手段２６は、Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号を１とし、３つのスイッチング素子８ｄ，８ｂ，８ｆをオンする指令を出力する。
第３のスイッチング指令手段２７は、Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号を１とし、３つのスイッチング素子８ｄ，８ｅ，８ｃをオンする指令を出力する。
論理和（ＯＲ）手段２８ａは、第２のスイッチング指令手段２６と第３のスイッチング指令手段２７とのいずれかがＧｘ信号を１とする指令信号を出力した場合に、スイッチング素子８ｄをオンする指令を出力する。
同様に、論理和（ＯＲ）手段２８ｂは、第１のスイッチング指令手段９と第３のスイッチング指令手段２７とのいずれかがＧｙ信号を１とする指令信号を出力した場合に、スイッチング素子８ｅをオンする指令を出力する。
同様に、論理和（ＯＲ）手段２８ｃは、第１のスイッチング指令手段９と第２のスイッチング指令手段２６とのいずれかがＧｚ信号を１とする指令信号を出力した場合に、スイッチング素子８ｆをオンする指令を出力する。
なお、図示を省略するが、スイッチング指令発生手段２４は、第１のスイッチング指令手段９、第２のスイッチング指令手段２６、及び第３のスイッチング指令手段２７のいずれかが所定の３つの信号を選択し、１を出力した場合、選択した信号以外の残りの３つの信号に対しては０を出力し、対応するスイッチング素子をオフするように構成される。
【００４２】
本実施の形態のスイッチング指令発生手段２４は、最初に第１のスイッチング指令手段９が動作し、次に第２のスイッチング指令手段２６が、次に第３のスイッチング指令手段２７が動作し、それぞれパターンの異なる特定のスイッチング指令信号を３回発生する。
また、異常検知手段２５は、スイッチング指令発生手段２４が発生するパターンの異なる３つのスイッチング指令信号に対して、電流検出手段４ｃが検出する３つの電流値を入力し異常を検知する。
【００４３】
なお、上記スイッチング指令発生手段２４は、図１１に示すように、第１のスイッチング指令手段９（Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号をオン）、第２のスイッチング指令手段２６（Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号をオン）、及び第３のスイッチング指令手段２７（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号をオン）を備えるものとしたが、各スイッチング指令手段９，２６，２７が出力するスイッチング指令信号は上記例に限らず、以下の表２の例２に示すようなスイッチング指令信号であってもよい。すなわち、３つのスイッチング指令手段が順次出力するスイッチング指令信号は、全て、電力変換器が出力する三相電圧の線間電圧のうち、２つの線間電圧が同じ符号で、他の１つの線間電圧が０となるようなスイッチング指令信号であり、かつ各スイッチング指令信号は、前記線間電圧が０となる二相の組合せが、３回のスイッチング指令信号においてそれぞれ異なるようなスイッチング指令信号であってもよい。
このような信号が出力された際の正常時の相電流は、二相の相電流の符号が同じで、かつ前記二相の相電流の符号と前記二相以外の一相の相電流の符号とが異なっており、かつ相電流の符号が他の二相とは異なる一相が、３回のスイッチング指令信号において互いに異なる相となっている。
なお、表２の例１，２において、１つの電流検出手段がどの接続手段に設置されていても、表１の例１、または例２に示す３パターンのスイッチング指令信号で動作させればよい。
また、表２において、例１のスイッチング指令信号のパターンは上記実施の形態で示したパターンであり、以下の説明では例１のスイッチング指令信号のパターンによる動作を示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
図１２において、異常検知手段２５は、Ｕ相地絡検知手段２９、Ｕ相断線検知手段３０、Ｖ，Ｗ相断線地絡検知手段３１、及び論理和（ＯＲ）手段３７を備えている。
異常検知手段２５のＵ相地絡検知手段２９は、掛算器３２ａ、及び大なり比較器３３を備え、Ｕ相のスイッチング素子８ａがオンして交流回転機２内での地絡や電力変換接続手段３ａの地絡している時にＵ相電流ｉｕが想定以上に大きくなることを検知する。
掛算器３２ａは、交流回転機２の定数やスイッチングする時間や直流電圧などで決まる「Ｉ１」と係数３とを掛ける。
図１３の正常時の動作波形より、Ｕ相には３回のスイッチング指令により最大でも「２×Ｉ１」しか流れないことから「３×Ｉ１」より大きな電流が流れる時は異常であると判断できる。その判断を大なり比較器３３で「３×Ｉ１」と相電流ｉｕとを比較することで行う。大なり比較器３３は、パターンの異なる３回のスイッチング指令でそれぞれ検出された相電流ｉｕが「３×Ｉ１」より大きくなると異常であると判断して、１を論理和（ＯＲ）手段３７に出力する。
【００４６】
異常検知手段２５のＵ相断線検知手段３０は、絶対値手段３５、掛算器３２ｂ、小なり比較器３４ｂ、及び検知時素手段３６を備え、接続手段３ａが断線したことを検知する。  接続手段３ａが断線した時は、パターンの異なる３回のスイッチング指令のいずれにおいても相電流ｉｕは流れない（零である）。そのことを検知するために、掛算器３２ｂで「Ｉ１」と「０．０１」とを掛け合わし、その値と、パターンの異なる３回のスイッチング指令でそれぞれ検出された相電流ｉｕを絶対値手段３５でそれぞれ絶対値にした｜ｉｕ｜とを小なり比較器３４ａで比較する。相電流ｉｕの絶対値が、「０．０１×Ｉ１」より小さければ小なり比較器３４ａは異常であると判断して、１を出力する。この場合、正常時にも｜ｉｕ｜は「０．０１×Ｉ１」より小さくなることがあるため、正常と異常時を判断するために検知時素手段３６に設定されている時間分のみ遅れた比較結果を論理和（ＯＲ）手段３７に出力するようにする。
【００４７】
異常検知手段２５のＶ，Ｗ相断線地絡検知手段３１は、掛算器３２ｃ、及び小なり比較器３４ｂを備え、Ｖ相あるいはＷ相の断線地絡を検知する。
図１３の正常時の動作波形より、Ｕ相には３回のスイッチング指令により最小でも「−Ｉ１」より大きな電流が流れる。Ｖ相あるいはＷ相の断線地絡時には相電流ｉｕが、パターンの異なる３回のスイッチング指令のいずれかで「−Ｉ１」より小さくなるため、掛算器３２ｃで「Ｉ１」に「−１．５」の係数を掛けて、「−Ｉ１」より小さい値「−１．５×Ｉ１」を演算し、小なり比較器３４ｂにより、パターンの異なる３回のスイッチング指令でそれぞれ検出された相電流ｉｕと、掛算器３２ｃの出力である「−１．５×Ｉ１」とを比較する。その結果、相電流ｉｕが「−１．５×Ｉ１」より小さければ、異常であると判断して、１を論理和（ＯＲ）手段３７に出力する。
【００４８】
論理和（ＯＲ）手段３７は、Ｕ相地絡検知手段２９、Ｕ相断線検知手段３０、及びＶ，Ｗ相断線地絡検知手段３１の何れかが、異常を検知して論理和（ＯＲ）手段３７に１を出力すると、論理和（ＯＲ）手段３７は異常検知を意味するＰＵＤ信号を出力して、電力変換器１の動作を停止する。
異常を検知して電力変換器１の動作を停止することにより、異常を検知した箇所以外の電力変換器１や交流回転機２の拡大故障を防止する効果がある。
【００４９】
なお、図１０ではＰＵＤ信号により電力変換器１の動作を停止するように記載しているが、例えば、電力変換器１、接続手段３、交流回転機２を接続したした直後などに故障診断方法として本方式を用い、ＰＵＤ信号をモニタに表示したり、アラーム音で異常を警告することのみでも良い。
また、本実施の形態では異常検知手段２５において電流検出手段４ｃのオフセットを考慮した構成としたが、掛算器３２ｂ、及び小なり比較器３４ａの代わりに比較値を「０」とするイコール比較器を用いてもよい。
また、実施の形態２と同様に、直流電圧検出手段により直流電圧を検出し、「Ｉ１」の値を「Ｉ１*」に変更して演算するようにしてもよい。
【００５０】
本実施の形態では、Ｕ相地絡検知手段２９で異常を検知すると、Ｕ相を構成する部位が地絡していることを意味する。また、Ｕ相断線検知手段３１で異常を検知するとＵ相の接続手段３ａが断線していることを意味する。同様にＶ，Ｗ相断線地絡検知手段３１で異常を検知するとＶ相もしくはＷ相の部位が地絡しているか、Ｖ相もしくはＷ相の接続手段３ｂ、３ｃが断線していることを意味する。したがって、本実施の形態では、Ｕ相の異常の特定（地絡か断線か）を行うことができる効果がある。
そのため、論理和（ＯＲ）手段３７から出力されるＰＵＤ信号により電力変換器１の動作を停止したり、ＰＵＤ信号をモニタに表示するのでなく、論理和（ＯＲ）手段３７の代わりに論理手段を用い、Ｕ相地絡検知手段２９で異常を検知したら「Ｕ相地絡検知」、Ｕ相断線検知手段３０で異常を検知したら「Ｕ相断線検知」、Ｖ，Ｗ相断線地絡検知手段３１で異常を検知したら「Ｖ，Ｗ相断線地絡検知」とモニタに表示し、異常の特定を行うようにしても良い。
【００５１】
次に、本実施の形態における動作波形の一例を図１３，１４により詳細に説明する。図１３は正常時の動作波形、図１４は例えばＶ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時の動作波形図である。
まず、図１３を用いて正常時の動作波形について説明を行う。本実施の形態は、上述したように、パターンの異なる３回のスイッチング指令でそれぞれ検出された相電流ｉｕにより異常を検知する。
図１３の１回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第１のスイッチング指令手段９により、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｕは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｖ、相電流ｉｗはそれぞれ負側に振幅−Ｉ１の電流が流れる。当然、正常時はｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝Ｉ１×２−Ｉ１−Ｉ１＝０の関係が保たれる。
図１３の２回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第２のスイッチング指令手段２６により、Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｖは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｕ、相電流ｉｗはそれぞれ負側に振幅−Ｉ１の電流が流れ、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係が保たれる。
図１３の３回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第３のスイッチング指令手段２７により、Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｗは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｕ、相電流ｉｖはそれぞれ負側に振幅−Ｉ１の電流が流れ、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係が保たれる。
以上が本実施の形態の正常時におけるスイッチング指令信号と相電流との関係である。
【００５２】
次に、図１４を用いてＶ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時の動作波形について説明を行う。
図１４の１回目のスイッチング指令信号（Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号がオン信号）に対して、Ｖ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時には、相電流ｉｖは零になるが、相電流ｉｕは正常時と同じように正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れる。また、相電流ｉｗは負側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係が保たれる。この場合、図１２の異常検知手段２５では異常を検出しない。
次に、図１４の２回目のスイッチング指令信号（Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号がオン信号）に対して、Ｖ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時には、相電流ｉｖ，ｉｗ，ｉｕは全て零になる。そのことより、異常検知手段２５のＵ相断線検知手段３０により異常を検知できる。
次に、図１４の３回目のスイッチング指令信号（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号がオン信号）に対して、Ｖ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時には、相電流ｉｖは零になるが、相電流ｉｗは正常時と同じように正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れる。また、相電流ｉｕは負側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係が保たれる。これにより、Ｖ，Ｗ相断線地絡検知手段３１により異常を検知できる。
【００５３】
なお、本実施の形態の説明では、パターンの異なる３つのスイッチング指令信号を発生する順番を、第１のスイッチング指令手段９、第２のスイッチング指令手段２６、第３のスイッチング指令手段２７の順としたが、この順番に拘る必要はなく、例えば、第２のスイッチング指令手段２６、第３のスイッチング指令手段２７、第１のスイッチング指令手段９としても同様の効果が得られる。もちろん、他の考えられる順番で実施しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、本実施の形態では、２回目の第２のスイッチング指令手段２６で異常を検知しても３回目の第３のスイッチング指令手段２７を実施するように記載しているが、異常を検知したら、その時点で次のスイッチング指令手段を動作させないようにしても良い。
【００５４】
なお、上述したＶ相のケーブル（接続手段３ｂ）断線の異常時には、本実施の形態ではＵ相断線検知手段３０とＶ，Ｗ相断線地絡検知手段３１とにより異常を検知できるため、モニタ表示などを行う時は、「Ｕ相断線検知」より「Ｖ，Ｗ相断線地絡検知」を優先的に表示させ、Ｖ，Ｗ相断線地絡検知手段３１が異常を検知しない場合に「Ｕ相断線検知」を表示すると良い。
また、Ｗ相のケーブル（接続手段３ｃ）断線の異常時も同様にＵ相断線検知手段３０とＶ，Ｗ相断線地絡検知手段３１により異常を検知できるので、同様に、モニタ表示などを行う時は、「Ｕ相断線検知」より「Ｖ，Ｗ相断線地絡検知」を優先的に表示させ、Ｖ，Ｗ相断線地絡検知手段３１が異常を検知しない場合に「Ｕ相断線検知」を表示すると良い。
。
【００５５】
以上より、本実施の形態３においては、１つの電流検出手段と、オンする３つのスイッチング素子が各々異なる３回のスイッチング指令信号とを用い異常を検出するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常をより簡単な構成で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００５６】
実施の形態４．
図１５は本発明の実施の形態４による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図１６は本発明の実施の形態４に係る異常検知手段を示す構成図、図１７は本発明の実施の形態４による異常検出装置における正常時の動作波形図、図１８は本発明の実施の形態４による異常検出装置における異常時の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態３と比較してスイッチング指令発生手段は実施の形態３と同じであるが、電力変換器１の直流側に直流電流検出手段３９があり、異常検知手段３８が異なる。
なお、他の構成は実施の形態３と同様であり、図面も同一符号で示す。ここでは異なる部分のみ説明する。
【００５７】
図１５において、直流電流検出手段３９は電力変換器１の直流側に取り付けられ、直流電流ｉｄを検出する。
直流電流検出手段３９で検出された直流電流ｉｄは、異常検知手段３８に入力される。  異常検知手段３８は、図１６に示すように、地絡検知手段４０、及び断線検知手段４１を備えている。
地絡検知手段４０は、直流電流検出手段３９で検出された直流電流ｉｄが入力される以外は実施の形態３のＵ相地絡検知手段２９と同じ構成である。実施の形態３のＵ相地絡検知手段２９はＵ相を構成する部位のみの地絡を検知する手段であったが、本実施の形態の地絡検知手段４０はＵ，Ｖ，Ｗ相の全相を構成する部位の地絡を検知する手段である。
また、断線検知手段４１は、直流電流検出手段３９で検出された直流電流ｉｄが入力される以外は実施の形態３のＵ相断線検知手段３０と同じ構成である。実施の形態３のＵ相断線検知手段３０はＵ相の接続手段３ａの断線を検知する手段であったが、本実施の形態の断線検知手段４１は接続手段３ａ，３ｂ，３ｃの断線を検知する手段である。
地絡検知手段４０もしくは断線検知手段４１が異常を検知したら１が出力され、論理和（ＯＲ）手段４２に入力され、論理和（ＯＲ）手段４２より異常を検知したというＰＵＤ信号が出力される。
【００５８】
次に、本実施の形態における動作波形の一例を図１７，１８により詳細に説明する。図１７は正常時の動作波形、図１８は例えばＵ相のケーブル（接続手段３ａ）断線の異常時の動作波形図である。
まず、図１７を用いて正常時の動作波形について説明を行う。本実施の形態は、上述したように、パターンの異なる３回のスイッチング指令でそれぞれ検出された直流電流ｉｄにより異常を検知する。
図１７の１回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第１のスイッチング指令手段９により、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｕは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｖ、相電流ｉｗはそれぞれ負側に振幅−Ｉ１の電流が流れる。直流電流ｉｄには、相電流ｉｕと一致した電流（正側に最大振幅Ｉ１×２の電流）が流れる。
図１７の２回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第２のスイッチング指令手段２６により、Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｖは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｕ、相電流ｉｗはそれぞれ負側に振幅−Ｉ１の電流が流れる。直流電流ｉｄには、相電流ｉｖと一致した電流（正側に最大振幅Ｉ１×２の電流）が流れる。
図１７の３回目のスイッチング指令信号は、スイッチング指令発生手段２４の第３のスイッチング指令手段２７により、Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号がオン信号となる指令信号である。このスイッチング指令信号により、相電流ｉｗは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、相電流ｉｕ、相電流ｉｖはそれぞれに負側に振幅−Ｉ１の電流が流れる。直流電流ｉｄには、相電流ｉｗと一致した電流（正側に最大振幅Ｉ１×２の電流）が流れる。
このように、正常時の直流電流ｉｄは、３回目のスイッチング指令信号に対しそれぞれ正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れる。
以上が本実施の形態の正常時におけるスイッチング指令信号と相電流及び直流電流との関係である。
【００５９】
次に、図１８を用いてＵ相のケーブル（接続手段３ａ）断線の異常時の動作波形について説明を行う。
図１８の１回目のスイッチング指令信号（Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号がオン信号）に対して、Ｕ相のケーブル（接続手段３ａ）断線の異常時には、相電流ｉｕが零になり、直流電流ｉｄも零になる。そのことにより、異常検知手段３８の断線検知手段４１によって異常を検知することができる。
次に、図１８の２回目のスイッチング指令信号（Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｚ信号がオン信号）に対しては、相電流ｉｕが零になるが、相電流ｉｖは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が、相電流ｉｗは負側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、直流電流ｉｄは正常時と同じように正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れる。
次に、図１８の３回目のスイッチング指令信号（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｗ信号がオン信号）に対しては、相電流ｉｕが零になるが、相電流ｉｖは負側に最大振幅Ｉ１×２の電流が、相電流ｉｗは正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れ、直流電流ｉｄは正常時と同じように正側に最大振幅Ｉ１×２の電流が流れる。
以上より、本実施の形態において、Ｕ相のケーブル（接続手段３ａ）断線の異常時には、第１のスイッチング指令手段９が動作時に断線検出手段４１で異常を検知する。
【００６０】
本実施の形態では、動作波形図を省略するが、Ｕ相の地絡、Ｖ相の地絡、Ｖ相の断線、Ｗ相の地絡、Ｗ相の断線の異常時においても、前記Ｕ相の断線の異常時と同様の動作を示し、スイッチング指令発生手段２４の第１のスイッチング指令手段９が動作時に異常検知手段３８の地絡検知手段４０により異常を検知すれば、Ｕ相の部位が地絡していることを示し、第１のスイッチング指令手段９が動作時に異常検知手段３８の断線検知手段４１により異常を検知すれば、Ｕ相の接続手段３ａが断線していることを示している。
また、同様にスイッチング指令発生手段２４の第２のスイッチング指令手段２６が動作時に異常検知手段３８の地絡検知手段４０により異常を検知すれば、Ｖ相の部位が地絡していることを示し、第２のスイッチング指令手段２６が動作時に異常検知手段３８の断線検知手段４１により異常を検知すれば、Ｖ相の接続手段３ｂが断線していることを示している。
スイッチング指令発生手段２４の第３のスイッチング指令手段２７が動作時に異常検知手段３８の地絡検知手段４０により異常を検知すれば、Ｗ相の部位が地絡していることを示し、第３のスイッチング指令手段２７が動作時に異常検知手段３８の断線検知手段４１により異常を検知すれば、Ｗ相の接続手段３ｃが断線していることを示している。
【００６１】
また、前述の表２の例２に示すスイッチング指令信号に対しても同様のことが言える。
そのため、本実施の形態では、論理和（ＯＲ）手段３７から出力されるＰＵＤ信号により電力変換器１の動作を停止したが、論理和（ＯＲ）手段３７の代わりに論理積（ＡＮＤ）手段を用い、この論理積（ＡＮＤ）手段に、スイッチング指令発生手段２４から発生するスイッチング指令信号が３つのパターンのうちのどれであるかを示す情報と、地絡検知手段４０からの信号と、断線検知手段４１からの信号と入力して、故障の種類（断線，地絡）及び故障箇所（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を特定することができる。
【００６２】
以上より、本実施の形態４においては、１つの直流電流検出手段と、オンする３つのスイッチング素子が各々異なる３回のスイッチング指令信号とを用い異常を検出するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常をより簡単な構成で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
なお、本実施の形態では、直流電流検出手段３９を直流電源７の正側に取り付けているが、直流電源７の負側に取り付けても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６３】
実施の形態５．
図１９は本発明の実施の形態５による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図２０は本発明の実施の形態５に係る異常検知手段を示す構成図、図２１は本発明の実施の形態５による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態１と比較して異常検知手段４３が異なる。すなわち、異常検知手段４３は電流検出手段４ａ，４ｂにより検出される電流の、所定時間における平均値をそれぞれ算出して異常を検知する。
他の構成は実施の形態１と同様であり、図面も同一符号で示す。また、電流検出手段の設置位置とスイッチング指令信号との関係に関しても実施の形態１の表１と同様である。ここでは実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
【００６４】
図２０において、異常検知手段４３は、平均処理手段５０ａ，５０ｂ、小なり比較器４７ａ，４７ｂ、イコール比較器４８ａ，４８ｂ、及び論理和（ＯＲ）手段４９を備えている。また、異常検知手段４３の平均処理手段５０ａ，５０ｂは、積分器４４ａ，４４ｂ、除算器４５ａ，４５ｂ、及び切り替え手段４６ａ，４６ｂを備えている。
【００６５】
異常検知手段４３の動作については、図２０と図２１とを用いて説明を行う。なお、図２１の左側の波形Ａが正常時、右側の波形ＢがＷ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常時の動作波形図である。
平均処理手段５０ａは、電流検出手段４ａにより検出された相電流ｉｖの平均値を算出する手段であり、図２１に示すように、スイッチング指令発生手段５によりスイッチング素子がオンしている時間（この時間を図２１に示すように所定時間Ｔ１と定義する。）に流れる相電流の平均値を算出する。スイッチング指令発生手段５によりスイッチング素子がオンしている所定時間Ｔ１に流れる電流は、図２１に示すように直線的な波形となる。この電流の最大電流値は、交流回転機２の定数やスイッチング素子がオンする所定時間Ｔ１や直流電圧により決まることを上述したが、所定時間Ｔ１の考え方は次の通りである。
【００６６】
まず、所定時間Ｔ１の最小値は、異常検知手段４３をマイコンや高速演算処理ができるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やダイナミック・リコンフィギュラブル・プロセッサ（ＤＲＰ）などで実現すると、電流を検出するサンプリング周期が最短でも０．１μｓｅｃ／１点であり、平均値や電流の大きさを判断するためには３点以上検出する必要がある。そのため、所定時間Ｔ１の最小値は、０．１μｓｅｃ×３＝０．３μｓｅｃであり、所定時間Ｔ１は、０．３μｓｅｃ以上である。また、スイッチング素子がオンする所定時間Ｔ１が長いと電流が更に増加し、電力変換器１の過電流保護のセット値を超えて過電流が発生してしまう。その結果、過電流で電力変換器１を故障させる可能性もある。そのため、所定時間Ｔ１は、過電流が発生しないように時間設定を行う必要があり、電車用、汎用インバータ用、サーボ用、電気自動車用、ハイブリット用、オルタネーターや電動パワーステアリングなど自動車部品用、家電製品用の交流回転機のモータ定数を比較し検討した結果、所定時間Ｔ１を５００μｓｅｃ以内に設定すると過電流にならないことを発見した。以上より、所定時間Ｔ１は、０．３μｓｅｃ以上５００μｓｅｃ以内とするとよい。
【００６７】
電流検出手段４ａにより検出した相電流ｉｖを積分器４４ａにより積分して、その積分した値を除算器４５ａによって所定時間Ｔ１で割り算を行う。その値が所定時間Ｔ１の相電流の平均値になる。スイッチング素子がオンしてから所定時間Ｔ１経過後、切り替え手段４６ａがＢ接点からＡ接点に変更になることで、得られた平均値が切り替え手段４６ａの出力値となり、平均処理手段５０ａの出力となる。
正常時には、その平均値は「−０．５×Ｉ１」になるため、この値より小さい値を比較値とした小なり比較器４７ａに平均処理手段５０ａの出力を入力すると共に、平均値が０でないことから比較値を０としたイコール比較器４８ａに平均処理手段５０ａの出力を入力する。これら小なり比較器４７ａ及びイコール比較器４８ａは平均値が正常であると判断し、論理和（ＯＲ）手段４９には異常である信号を出力しない。
なお、平均処理手段５０ｂも電流検出手段４ｂにより検出された相電流ｉｗの平均値を算出する手段であり、相電流がｉｖからｉｗに変更になるだけで、動作は平均処理手段５０ａと同様である。
【００６８】
次に、Ｗ相ケーブル（接続手段３ｃ）断線の異常時の異常検知手段４３の動作を説明する。
Ｗ相ケーブル（接続手段３ｃ）断線の異常時は、相電流ｉｗが０になるため、図２１に示すように、平均処理手段５０ａの出力（ｉｖの平均値）は、「−０．５×Ｉ１」より小さい「１．０×Ｉ１」の電流となる。
異常検知手段４３の小なり比較器４７ａは比較値として「−０．７５×Ｉ１」を設定することにより異常を検知することができ、論理和（ＯＲ）手段４９に１を出力する。
また、平均処理手段５０ｂの出力（ｉｗの平均値）は０となるため、比較値を０とした異常検知手段４３のイコール比較器４８ｂにより異常を検知することができ、論理和（ＯＲ）手段４９に１を出力する。
【００６９】
Ｗ相ケーブル断線以外の他の異常時においても、同様に、図２０の異常検知手段４３の小なり比較器４７ａ，４７ｂ、及びイコール比較器４８ａ，４８ｂのいずれか一つ以上で異常を検知でき、異常を検知した場合に論理和（ＯＲ）手段４９に１を出力する。
論理和（ＯＲ）手段４９に１が入力されると、論理和（ＯＲ）手段４９は異常検知を意味するＰＵＤ信号を出力して、電力変換器１の動作を停止する。
異常を検知して電力変換器１の動作を停止することにより、異常を検知した箇所以外の電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００７０】
本実施の形態は、電流の平均値により異常を検知するため、実施の形態１等で示した検知時素手段が不要となり、異常検知手段の構成を簡素化できる効果がある。
【００７１】
以上より、本実施の形態５においては、２つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い、検出される電流値の平均値を用いて異常を検出するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００７２】
実施の形態６．
図２２は本発明の実施の形態６による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図２３は本発明の実施の形態６に係るスイッチング指令発生手段を示す構成図、図２４は本発明の実施の形態６による異常検出装置における正常時の動作波形図、図２５は本発明の実施の形態６による異常検出装置における異常時（Ｖ相ケーブル断線）の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態５と比較してスイッチング指令発生手段５１が異なり、スイッチング指令発生手段５１は同じスイッチング指令信号を２回発生する。但し、電流検出手段の設置位置とスイッチング指令信号との関係に関しては実施の形態１の表１と同様である。
他の構成は実施の形態５と同様であり、図面も同一符号で示し、ここでは異なる部分のみ説明する。
なお、図２５ではＶ相ケーブルが断線した場合の動作波形図を示している。
【００７３】
図２３において、スイッチング指令発生手段５１は、第１のスイッチング指令手段９と切り替え手段５２ａ，５２ｂ、及び論理和（ＯＲ）手段５３を備えている。
第１のスイッチング指令手段９は、実施の形態１と同様に、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号を１とし、３つのスイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンする指令を出力する。
切り替え手段５２ａのＢ接点には第１のスイッチング指令手段９が接続され、切り替え手段５２ａのＡ接点には「０」が入力される。
切り替え手段５２ａは、所定時間Ｔ２が経過後、Ｂ接点からＡ接点に切り替わり、切り替え手段５２ａの出力は、第１のスイッチング指令手段９の出力から０に切り替わる。切り替え手段５２ａの出力は、論理和（ＯＲ）手段５３に入力される。
また、切り替え手段５２ｂは、切り替え手段５２ａのＢ接点に「０」が接続されており、所定時間Ｔ３になるまで、Ｂ接点からの「０」が切り替え手段５２ｂの出力となる。
所定時間Ｔ３が経過後、切り替え手段５２ｂはＢ接点からＡ接点に切り替わり、Ａ接点に接続された第１のスイッチング指令手段９の出力が切り替え手段５２ｂより出力される。切り替え手段５２ｂの出力は、論理和（ＯＲ）手段５３に入力される。
【００７４】
所定時間Ｔ２と所定時間Ｔ３との関係は、図２４，２５の正常時の動作波形図に示す通りであり、Ｔ２＜Ｔ３である。
また、本実施の形態における所定時間Ｔ１は、図２４，２５に示すように、２回のスイッチングを行う全ての時間となる。この所定時間Ｔ１は実施の形態５で述べたように、５００μｓｅｃ以内である必要がある。
【００７５】
異常検知手段４３は、実施の形態５の方法と同様、所定時間Ｔ１の電流の平均値を算出して、異常を検知するが、その際、本実施の形態のように、同じパターンのスイッチング指令信号を２回発生することにより、流れる電流値が大きくなり、電流の平均値も大きくなるので、異常検知がより正確になる効果がある。
なお、電流の平均値を算出する時間は、図２４，２５に示す所定時間Ｔ４（２回目のスイッチング指令信号のオン時間）を用いてもよい。すなわち、２回目のスイッチング指令信号により流れる電流値は１回目のスイッチング指令信号により流れる電流値より大きく、電流の平均値も大きくなるため、同様の効果が得られる。
【００７６】
以上より、本実施の形態６においては、２つの電流検出手段と、同じパターンのスイッチング指令信号を２回出力するスイッチング指令信号とを用い、検出される電流値の平均値を用いて異常を検出するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に、かつより確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００７７】
実施の形態７．
図２６は本発明の実施の形態７による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図２７は本発明の実施の形態７に係る異常検知手段を示す構成図、図２８は本発明の実施の形態７における相電流と一次抵抗変動との関係を示す図、図２９は本発明の実施の形態７による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態１と比較して、交流回転機が２つ接続されている点、及び２つの交流回転機２ａ，２ｂの巻線抵抗である一次抵抗値をそれぞれ測定する一次抵抗値検出手段５５ａ，５５ｂを取り付けている点が異なる。また、異常検知手段５４は、一次抵抗値検出手段５５ａ，５５ｂにより検出した一次抵抗値を利用して異常を検出する点が異なる。
なお、他の構成は実施の形態１と同様であり、図面も同一符号で示す。また、電流検出手段の設置位置とスイッチング指令信号との関係に関しても実施の形態１の表１と同様である。ここでは実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
【００７８】
図２６において、２個の交流回転機２ａ，２ｂを電力変換器１に接続するため、接続コネクタ６５ａ，６５ｂ，６５ｃを設け、交流回転機２ａと接続コネクタ６５ａ，６５ｂ，６５ｃとは接続手段６４ａ，６４ｂ，６４ｃにより接続する。交流回転機２ｂと接続コネクタ６５ａ，６５ｂ，６５ｃとは接続手段５６ａ，５６ｂ，５６ｃにより接続する。接続コネクタ６５ａ，６５ｂ，６５ｃと電力変換器１とは接続手段３ａ，３ｂ，３ｃにより接続する。
【００７９】
なお、一次抵抗検出手段５５ａ，５５ｂは、それぞれ交流回転機２ａ，２ｂの一次抵抗値を測定する手段であるが、交流回転機の巻線の温度と一次抵抗値との関係は明確に決めることができるので、交流回転機２ａ，２ｂの巻線の温度が測定できる手段でも良い。
また、本実施の形態では一次抵抗検出手段５５ａ，５５ｂは、２つの交流回転機２ａ，２ｂそれぞれに取り付けているが、交流回転機２ａ，２ｂのどちらかに一方に接続して検出値を利用することでも本実施の形態の効果は十分にある。
【００８０】
異常検知手段５４は、図２７に示すように電流検出手段４ａ，４ｂで検出した相電流ｉｖ，ｉｗ、及び一次抵抗値検出手段５５ａ，５５ｂで測定した一次抵抗値Ｒｓ１，Ｒｓ２を入力とする。
一次抵抗値検出手段５５ａより検出された交流回転機２ａの一次抵抗値Ｒｓ１と、一次抵抗値検出手段５５ｂより検出された交流回転機２ｂの一次抵抗値Ｒｓ２とは、加算器６０で加算され、その加算した値は除算器６１ａにより定数２で割り算される。これにより、交流回転機２ａ，２ｂの一次抵抗値の平均値Ｒｓが算出できる。
除算器６１ｂにより、電流量「−Ｉ１」を算出した時の一次抵抗値Ｒｓ*を前記平均値Ｒｓで割る。これにより、一次抵抗の変化値を算出でき、算出したこの値を掛算器６２ａで「−Ｉ１」に掛け合わせる。
この一次抵抗の変動を考慮した新たな「−Ｉ１*」を、実施の形態２と同様に、小なり比較器５７ａ，５７ｂに入力し、相電流ｉｖ，ｉｗとの比較を行う。
また、一次抵抗の変動を考慮した「−Ｉ１*」は、実施の形態２と同様に、掛算器６２ｂで「０．０１」と掛け合わせ、大なり比較器５８ａ，５８ｂでそれぞれ相電流ｉｖ，ｉｗとの比較を行う。その際、検知時素手段５９ａ，５９ｂは、所定の時間検知を遅らせるため取り付けられたものであり、正常と異常時を判断するために必要な手段である。
異常検知手段５４における小なり比較器５７ａ，５７ｂ、大なり比較器５８ａ，５８ｂ（及び検知時素手段５９ａ，５９ｂ）の何れかが、異常を検知して論理和（ＯＲ）手段６３に１を出力すると、論理和（ＯＲ）手段６３は異常検知を意味するＰＵＤ信号を出力して、電力変換器１の動作を停止する。
【００８１】
図２８に本実施の形態における相電流と一次抵抗変動との関係を示す。
直流電源７の直流電圧が一定であると、スイッチング指令発生手段５によりスイッチング指令信号が出力された場合、電力変換器１は常に振幅が一定の電圧を交流回転機２に印加することになる。
また、一次抵抗の変動のない状態Ｒｓ*＝Ｒｓとすると、その時、相電流ｉｖ，ｉｗに流れる電流は最小値「−Ｉ１」になる。すなわち、Ｖ，Ｗ相に印加する電圧を−Ｖｖとし、一次抵抗をＲｓとすると、単純に考えると以下の式で電流「−Ｉ１」が算出できる。
−Ｖｖ／Ｒｓ＝−Ｉ１      （１）
【００８２】
（１）式より、Ｒｓが大きくなると（Ｒｓ*／Ｒｓ＞１）、「−Ｉ１」はマイナス方向に小さくなる（正方向に大きくなる）。
また、（１）式よりＲｓが小さくなると（Ｒｓ*／Ｒｓ＜１）、「−Ｉ１」はマイナス方向に大きくなる（正方向に小さくなる）。
その関係を示したのが、図２８であり、異常検知手段５４は一次抵抗検出値によって、「−Ｉ１」を一次抵抗の変動に応じた新たな「−Ｉ１*」に変更させることにより、異常を確実に検知できる効果がある。
特に一次抵抗が大きくかわるような用途に本実施の形態を適用するとより効果が大きい。
【００８３】
なお、一次抵抗が大きくかわるような用途としては、終日連続運転を行う半導体工場などで用いられる駆動制御システムに使用すると良い。
終日電流が流れることにより一次抵抗の値が常に大きくなるため、本実施の形態を実施し、一次抵抗検出手段５５ａ，５５ｂにより検知レベル「−Ｉ１」を変更するようにすれば、異常を検知する精度が向上する効果がある。
【００８４】
また、本実施の形態では、一次抵抗検出手段５５ａ，５５ｂにより検知レベル「−Ｉ１」を変更する方法について述べたが、一次抵抗検出手段を設置し、自動的に「−Ｉ１」を変更するのではなく、一次抵抗値を外部手段で計測し、人間の手動により検知レベル「−Ｉ１」を変更しても良い。
また、電圧，電流より一次抵抗値を計測するチューニング技術が一般的にあるが、このような方法によって一次抵抗を計測して検知レベル「−Ｉ１」を変更しても同様の効果が得られる。
【００８５】
本実施の形態における異常検出装置の動作波形の一例を図２９に示す。図２９の左側の波形Ａが正常時、右側の波形ＢがＷ相のケーブル（接続手段３ｃ）が断線する異常時の動作波形図である。
本実施の形態の異常検知手段５４の動作は基本的に実施の形態１と同様である。但し、本実施の形態では、一次抵抗の変動を考慮した構成であり、異常検知手段５４において偏差をとる処理は行っていない。
【００８６】
以上より、本実施の形態７においては、交流回転機の一次抵抗を検出することと、２つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い異常を検出するので、交流回転機の一次抵抗の変動の影響を受けずに、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００８７】
なお、本実施の形態において、交流回転機２ａ，２ｂを備えるものを示したが、交流回転機が１つのものでもよい。この場合、異常検知手段５４において、交流回転機２の一次抵抗検出値の平均値をとる構成は不要であることは言うまでもない。
また、実施の形態１〜６において、交流回転機２を２つそなえ、本実施の形態と同様の構成を適用してもよい。
【００８８】
実施の形態８．
図３０は本発明の実施の形態８による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図３１は本発明の実施の形態８に係る異常検知手段を示す構成図、図３２は本発明の実施の形態８による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）の動作波形図、図３３は本発明の実施の形態８による異常検出装置における正常時と異常時（Ｖ相ケーブル断線）の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態７と比較して、一次抵抗検出手段が不要である。そのため、異常を検知する異常検知手段６６の構成が実施の形態７と異なる。
なお、他の構成は実施の形態７と同様であり、図面も同一符号で示す。また、電流検出手段の設置位置とスイッチング指令信号との関係に関しても実施の形態１の表１と同様である。ここでは異なる部分のみ説明する。
【００８９】
図３１において、異常検知手段６６は、減算器６７で、電流検出手段４ａ，４ｂにより検出した相電流ｉｖと相電流ｉｗとの偏差ｉｖ−ｉｗを算出する。算出した電流の偏差ｉｖ−ｉｗは、ノットイコール比較器６８により０と比較される。
電流の偏差ｉｖ−ｉｗは正常時０であるため、電流の偏差ｉｖ−ｉｗが０でなければ異常を検知したと判断し、ノットイコール比較器６８は１を出力する。すなわち、異常検知手段６６よりＰＵＤ信号を出力し、電力変換器１を停止するなど、故障が拡大しないように何だかの処置を行う。
【００９０】
異常検知手段６６は、実施の形態１〜７に示す「−Ｉ１」という電流セット値を用いないため、直流電圧の変動の影響も一次抵抗の変動の影響も受けない。そのため、簡単な構成で短時間に、かつ確実に異常を検知でき、電力変換器や交流回転機の拡大故障を防止する効果がある。
【００９１】
次に、本実施の形態における動作波形の一例を図３２，３３により詳細に説明する。図３２，３３の左側の波形Ａが正常時の動作波形である。スイッチング指令発生手段５が図３２，３３に示すスイッチング指令信号を発生させた場合、電流検出手段４ａ，４ｂで検出される相電流ｉｖ，ｉｗは負方向に同じ電流が流れる。そのため、異常検知手段６６で計算される電流の偏差ｉｖ−ｉｗは０であり、この場合、異常でないと判断する。
【００９２】
図３２の右側の波形Ｂは、交流回転機２ｂのＷ相に接続する接続手段５６ｃが断線した時の動作波形である。
交流回転機２ｂに流れる相電流ｉｗが０になり、その分、交流回転機２ｂに流れる相電流ｉｖの電流実効値が増えることになる。そのため、相電流ｉｖ，ｉｗには同じ電流が流れなくなるため、電流の偏差ｉｖ−ｉｗは０でなくなり、異常を検知することができる。
同様に図３３の右側の波形Ｂは、交流回転機２ｂのＶ相に接続する接続手段５６ｂが断線した時の動作波形である。
交流回転機２ｂに流れる相電流ｉｖが０になり、その分、交流回転機２ｂに流れる相電流ｉｗの電流実効値が増えることになる。そのため、相電流ｉｖ，ｉｗには同じ電流が流れなくなるため、電流の偏差ｉｖ−ｉｗは０でなくなり、異常を検知することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態では、Ｕ相の断線時には、相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが全て０になるので、電流の偏差ｉｖ−ｉｗも０になり、異常検知手段６６はＵ相の異常を検知できないが、三相のうちの二つの相の異常を、簡単な構成で短時間に、かつ確実に検知できることができる。
三相全ての異常を検知するには、異常検知手段６６に対し、さらに実施の形態１で示したイコール比較器１５ａ，１５ｂ、検知時素手段１６ａ，１６ｂ、及び論理和（ＯＲ）手段１３を設け、電流検出手段４ａで検出される相電流ｉｖが所定時間経過後に零になる場合、あるいは電流検出手段４ｂで検出される相電流ｉｗが所定時間経過後に零になる場合にも異常と判断するように構成すると良い。
【００９４】
以上より、本実施の形態８においては、２つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い、２つの電流検出手段で検出した電流の偏差で異常を検知するので、直流電圧や一次抵抗の変動の影響を受けにくくなり、三相のうちの二つの相に対して、電力変換器、２つの交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知できる効果が得られる。
【００９５】
なお、本実施の形態において、交流回転機２ａ，２ｂを備えるものを示したが、交流回転機が１つのものでもよい。
【００９６】
実施の形態９．
図３４は本発明の実施の形態９による異常検出装置及び駆動制御システムの回路構成を示す図、図３５は本発明の実施の形態９に係る異常検知手段を示す構成図、図３６は本発明の実施の形態９による異常検出装置における正常時と異常時（Ｕ相ケーブル断線）の動作波形図、図３７は本発明の実施の形態９による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）の動作波形図である。
本実施の形態では、実施の形態１と比較して、電流検出手段４ａ，４ｂ，４ｃがＵ，Ｖ，Ｗ相の各相にそれぞれ取り付けられていることが特徴である。そのため、異常を検知する異常検知手段６９の構成が実施の形態１と異なる。
なお、他の構成は実施の形態１と同様であり、図面も同一符号で示し、ここでは異なる部分のみ説明する。
【００９７】
図３４において、スイッチング指令発生手段５は、実施の形態１と同様に、Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｗ信号を０、Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｚ信号を１とし、スイッチング素子８ｂ，８ｃ，８ｄをオフし、スイッチング素子８ａ，８ｅ，８ｆをオンするスイッチング指令信号を発生する。電流検出手段４ｃ，４ａ，４ｂは、前記スイッチング指令信号が発生した場合に接続手段３ａ，３ｂ，３ｃを流れる相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出し、異常検知手段６９に入力する。
【００９８】
図３５において、異常検知手段６９は、入力した相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをそれぞれイコール比較器７０ａ，７０ｂ，７０ｃに入力し、イコール比較器７０ａ，７０ｂ，７０ｃにより零と比較する。すなわち、異常検知手段６９は、スイッチング指令発生手段５が前記スイッチング指令信号を出力した際に電流検出手段が検出する相電流が零である場合に１（オン）の信号を出力し、異常を検知する構成となっている。
イコール比較器７０ａ，７０ｂ，７０ｃの出力は論理和手段７１に入力されて、イコール比較器７０ａ，７０ｂ，７０ｃの出力の少なくとも１つが１であった場合、論理和手段７１は１（オン）の信号を出力する。そして、論理和手段７１からの出力信号は検知時素手段７２を通過し、異常信号であるＰＵＤ信号を出力した際に、実施の形態１と同様に電力変換器１の動作を停止する。
検知時素手段７２は誤検知を防止するために設置されるものであり、設定された時間だけ遅れた論理和手段７１からの出力信号を出力する。
【００９９】
なお、本実施の形態において、スイッチング指令発生手段５が出力するスイッチング指令信号は上記例に限らず、以下に示す場合でも同様の効果が得られる。
８ｂ，８ｄ，８ｆが１（オン）、８ａ，８ｃ，８ｅが０（オフ）
８ｃ，８ｄ，８ｅが１（オン）、８ａ，８ｂ，８ｆが０（オフ）
８ａ，８ｂ，８ｆが１（オン）、８ｃ，８ｄ，８ｅが０（オフ）
８ａ，８ｃ，８ｅが１（オン）、８ｂ，８ｄ，８ｆが０（オフ）
８ｂ，８ｃ，８ｄが１（オン）、８ａ，８ｅ，８ｆが０（オフ）
【０１００】
本実施の形態では、電流検出手段４ａ，４ｂ，４ｃにより各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出しているので、異常検知手段６９の構成が簡単となる効果がある。そのため、ソフトウエアでこれらを実現する場合、ソフトウエアの負荷率を低減でき、安価なＣＰＵで装置を実現できるなどの効果がある。
【０１０１】
次に、本実施の形態における動作波形の一例を図３６，３７により詳細に説明する。図３６，３７の左側の波形Ａが正常時の動作波形である。スイッチング指令発生手段５が図３６，３７に示すスイッチング指令信号Ｇｕ〜Ｇｚ信号を発生させた場合、電流検出手段４ｃで検出される相電流ｉｕは正方向に流れ、電流検出手段４ａ，４ｂで検出される相電流ｉｖ，ｉｗは負方向に相電流ｉｕの半分の値がそれぞれに流れることになる。そのため、異常検知手段６９は各相の電流が零でないことで、異常でないと判断する。
【０１０２】
図３６の右側の波形Ｂは、接続手段３ａが断線した時の動作波形である。交流回転機２に流れる相電流ｉｕが０になり、そのことにより当然ｉｖ，ｉｗも零になる。相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが零になることにより異常検知手段６９は異常を検知することができる。
同様に、図３７の右側の波形Ｂは、接続手段３ｃが断線した時の動作波形である。交流回転機２に流れる相電流ｉｗが０になり、その分、交流回転機２に流れる相電流ｉｖの電流値が増えることになる。相電流ｉｗが零になることにより異常検知手段６９は異常を検知することができる。
【０１０３】
以上より、本実施の形態９においては、３つの電流検出手段と、３つのスイッチング素子をオンする１回のスイッチング指令信号とを用い、簡単な構成の異常検知手段により、異常を検知するので、電力変換器、交流回転機、及び接続手段の少なくともいずれか１つの異常を簡単に短時間で、かつ確実に検知できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスイッチング指令発生手段を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による異常検出装置の動作原理を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１による異常検出装置における正常時と異常時との動作波形図である。
【図６】本発明の実施の形態１による異常検出装置の正常時の動作をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１による異常検出装置の異常時の動作をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３よる異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るスイッチング指令発生手段を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態３による異常検出装置における正常時の動作波形図である。
【図１４】本発明の実施の形態３による異常検出装置における異常時の動作波形図である。
【図１５】本発明の実施の形態４による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態４による異常検出装置における正常時の動作波形図である。
【図１８】本発明の実施の形態４による異常検出装置における異常時の動作波形図である。
【図１９】本発明の実施の形態５による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図２０】本発明の実施の形態５に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図２１】本発明の実施の形態５による異常検出装置における正常時と異常時との動作波形図である。
【図２２】本発明の実施の形態６による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図２３】本発明の実施の形態６に係るスイッチング指令発生手段を示す構成図である。
【図２４】本発明の実施の形態６による異常検出装置における正常時の動作波形図である。
【図２５】本発明の実施の形態６による異常検出装置における異常時の動作波形図である。
【図２６】本発明の実施の形態７による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図２７】本発明の実施の形態７に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図２８】本発明の実施の形態７における相電圧と相電流と一次抵抗変動との関係を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態７による異常検出装置における正常時と異常時との動作波形図である。
【図３０】本発明の実施の形態８による異常検出装置及び駆動制御システムを示す構成図である。
【図３１】本発明の実施の形態８に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図３２】本発明の実施の形態８による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）との動作波形図である。
【図３３】本発明の実施の形態８による異常検出装置における正常時と異常時（Ｖ相ケーブル断線）との動作波形図である。
【図３４】本発明の実施の形態９による異常検出装置及び駆動制御システム示す構成図である。
【図３５】本発明の実施の形態９に係る異常検知手段を示す構成図である。
【図３６】本発明の実施の形態９による異常検出装置における正常時と異常時（Ｕ相ケーブル断線）との動作波形図である。
【図３７】本発明の実施の形態９による異常検出装置における正常時と異常時（Ｗ相ケーブル断線）との動作波形図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  電力変換器、
２，２ａ，２ｂ  交流回転機（誘導機）、
３ａ，３ｂ，３ｃ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ  接続手段、
４ａ，４ｂ，４ｃ  電流検出手段、
５，２４，５１  スイッチング指令発生手段、
６，１８，２５，３８，４３，５４，６６，６９  異常検知手段、
７  直流電源、
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ  スイッチング素子、
９  第１のスイッチング指令手段、
１０，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ  掛算器、
１１，４５ａ，４５ｂ，６７  減算器、
１２，６８  ノットイコール比較器、
１３，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，３７，４２，４９，５３，６３，７１  論理和（ＯＲ）手段、
１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４７ａ，４７ｂ，５７ａ，５７ｂ  小なり比較器、
１５ａ，１５ｂ，４８ａ，４８ｂ，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ  イコール比較器、
１６ａ，１６ｂ，３６，５９ａ，５９ｂ，７２  検知時素手段、
１７  直流電圧検出手段、
２０，６１ａ，６１ｂ  除算器、
２１ａ，２１ｂ，６２ａ，６２ｂ  掛算器、
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，３３，５８ａ，５８ｂ，５８ｃ  大なり比較器、
２３ａ，２３ｂ，３５  絶対値手段、
２６  第２のスイッチング指令手段、
２７  第３のスイッチング指令手段、
２９  Ｕ相地絡検知手段、
３０  Ｕ相断線検知手段、
３１  Ｖ，Ｗ相断線地絡検地手段、
３９  直流電流検出手段、
４０  地絡検知手段、
４１  断線検知手段、
４４ａ，４４ｂ  積分器、
４６ａ，４６ｂ，５２ａ，５２ｂ  切り替え手段、
５０ａ，５０ｂ  平均処理手段、
５５ａ，５５ｂ  一次抵抗値検出手段、
６０  加算器、
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ  接続コネクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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