(57)【要約】【課題】高信頼性を求められる界磁巻線方式回転電機において、界磁電流通電・非通電に関係なく界磁回路の故障を確実に検出できるようにする。【解決手段】界磁駆動回路１１は、ＰＷＭスイッチング素子１３１により直流電力をＰＷＭ制御する界磁駆動部１３と、界磁駆動部１３及び界磁巻線２１を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部１４とを備えている。故障診断部14は、界磁駆動部１３と界磁巻線２１との結線部分に接続された電圧センサー１４１を有し、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の計測値との関係により、界磁駆動部１１及び界磁巻線２１を含む界磁回路の故障診断を行う。【選択図】図１
2007185027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、ＰＷＭスイッチング素子により上記直流電力をＰＷＭ制御する界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部と上記回転電機の界磁巻線との結線部分に接続された電圧センサーを有し、上記ＰＷＭスイッチング素子のオン／オフ状態と上記電圧センサーの測定値との関係により、上記界磁回路の故障診断を行う
ことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項２】
直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、ＰＷＭスイッチング素子により上記直流電力をＰＷＭ制御し、その出力端となる界磁正極と界磁負極との間に上記界磁巻線を接続された界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部と上記界磁巻線との間に接続され、上記界磁回路の故障診断時に上記界磁駆動部と上記界磁巻線との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子と、上記界磁正極，界磁負極を上記直流電源の正極，負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗と、上記界磁正極と界磁負極の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサーを有し、上記故障診断用スイッチング素子のオン／オフ状態と上記電圧センサーの測定値との関係により、上記界磁回路の故障診断を行う
ことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項３】
上記界磁回路の故障診断中に上記ＰＷＭスイッチング素子及び故障診断用スイッチング素子をそれぞれ個別にオン状態とし、その際の上記電圧センサーの測定値により、上記ＰＷＭスイッチング素子の故障診断を行うことを特徴とする請求項２記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項４】
直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、ＰＷＭスイッチング素子により上記直流電力をＰＷＭ制御し、その出力端となる界磁正極と界磁負極との間に上記界磁巻線を接続された界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部の接地点と上記界磁負極との間に接続された第1の電流センサーを有し、この第1の電流センサーにより上記界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項５】
上記故障診断部は、上記ＰＷＭスイッチング素子と上記界磁正極との間に接続された第２の電流センサーを有し、上記第１及び第２の電流センサーにより上記界磁巻線への流入電流と界磁巻線からの流出電流の差分を検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを請求項４記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項６】
上記故障診断部は、上記界磁駆動部の接地点と上記界磁負極との間に接続された第1の電流センサーを有し、この第1の電流センサーにより上記界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを特徴とする請求項２記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項７】
上記故障診断部は、上記ＰＷＭスイッチング素子と上記界磁負極との間に接続された第２の電流センサーを有し、上記第１及び第２の電流センサーにより上記界磁巻線への流入電流と界磁巻線からの流出電流の差分を検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを請求項６記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項８】
上記界磁駆動部において、上記界磁巻線に対する還流素子としてスイッチング素子を使用し、上記ＰＷＭスイッチング素子のオン／オフ状態と、上記電圧センサー、上記電流センサーの測定値より上記界磁巻線に還流電流が流れている状態時にのみ還流用スイッチング素子をオン制御することにより、同期整流することを特徴とする請求項６記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【請求項９】
上記界磁巻線方式回転電機と上記界磁駆動回路が一体構造となっていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の界磁巻線方式回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用等に用いられる界磁巻線方式回転電機の故障診断を行えるようにした界磁巻線方式回転電機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、界磁巻線方式回転電機の界磁電流制御回路における界磁電流異常検出を行うために、界磁コイルに流れる界磁電流を検出するための界磁電流検出器とを有し、界磁コイルと同一抵抗値を有する擬似コイル抵抗に流れる電流に基づく界磁電流基準値を発生し、この界磁電流基準値に対して界磁電流検出器により検出された実電流検出値が所定の幅から外れていることを検出するための界磁電流異常検出手段を備えた構成が示されている。
【０００３】
すなわち、この界磁電流異常検出回路によれば、界磁コイルに流れる電流量を界磁電流検出器にて取得し、その時のＰＷＭスイッチング・デューティ比による界磁電流制御値から得られる電流量との差より、界磁電流の異常、つまり界磁回路の故障を検出するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３００７９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の技術では、故障検出用に電流センサーを使用しているため、大電流が流れるような車載用界磁巻線方式の界磁回路に適応する際は、多少高価とならざるを得ないという問題があった。
【０００６】
また、故障判定要素として界磁電流制御を行っているＰＷＭスイッチング素子のデューティ信号、乃至はデューティ値を使用しているため、界磁電流の変更に伴うデューティ比が変化する制御タイミングに対して実際に電流センサーで検出する界磁電流の変化は、界磁巻線のインダクタンス成分により遅れるため、故障検出精度が悪く、検出時間も遅くなるという問題があった。
【０００７】
さらに、界磁電流を通電している際の様々な故障を検出することができるが、通電していない状態で地絡故障や断線故障などの故障検出ができないという問題があった。
【０００８】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高信頼性を求められる界磁巻線方式回転電機において、界磁電流通電・非通電に関係なく界磁回路の故障を確実に検出できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の界磁巻線方式回転電機装置は、直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、上記界磁駆動回路は、ＰＷＭスイッチング素子により上記直流電力をＰＷＭ制御する界磁駆動部と、この界磁駆動部と上記回転電機の界磁巻線との結線部分に接続された電圧センサーを有し、上記ＰＷＭスイッチングのオン／オフ状態と上記電圧センサーの計測値との関係により、上記界磁駆動部及び界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、故障診断機能を付加する上で安価に構成できる電圧センサーを追加し、さらに必要に応じて多少の回路を追加することで、界磁電流通電中の故障診断はもとより、界磁電流非通電状態であっても故障診断（ＰＷＭスイッチング素子、界磁回路の天絡故障、地絡故障、断線故障）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す回路構成図である。
図１において、ジェネレータ装置やオルタネータ装置のように電力変換器１と界磁巻線方式回転電機２で構成された車載用界磁巻線方式回転電機装置は、直流電源３に接続された電力変換器１を介して電機子２２に交流電力を供給されると共に、電力変換器１内に設けられた界磁駆動回路１１により界磁巻線２１に界磁電流を供給される。
界磁駆動回路１１は、ＰＷＭスイッチング素子１３１により直流電力をＰＷＭ制御する界磁駆動部１３と、界磁駆動部１３及び界磁巻線２１を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部１４とを備えている。
故障診断部14は、界磁駆動部１３と界磁巻線２１との結線部分に接続された電圧センサー１４１を有し、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の計測値との関係により、界磁駆動部１１及び界磁巻線２１を含む界磁回路の故障診断を行う。
図1において、回転電機２内の界磁巻線２１の一方は界磁駆動回路１１内の界磁駆動部１３の界磁正極１５と接続され、他方は接地されている。
また、界磁駆動部１３の接地側は還流素子１３２を介して接地されており、電圧センサ１４１は界磁正極１５に接続されている。
【００１２】
この実施の形態１において、界磁駆動部１３から界磁巻線２１の間に故障がない場合、電圧センサー１４１の測定値Ｖ（Ｖ）は、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオフ状態（界磁電流通電前や界磁通電中のＰＷＭ制御におけるオフ状態）時、接地電圧（ここでは簡単化のためゼロ（Ｖ）とする）以下を示し、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオン状態（界磁通電中）時、直流電源３の電源電圧Ｅ（Ｖ）を示す。
【００１３】
しかし界磁回路にＰＷＭスイッチング素子１３１が短絡故障、乃至は界磁正極１５から界磁巻線２１間の結線が天絡故障しているような場合等、電圧センサー１４１の測定値は、ほぼ電源電圧Ｅ（Ｖ）を示す。
【００１４】
また、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオン状態（界磁電流通電中）に電圧センサー１４１の測定値は、故障がない場合には電源電圧を示すが、スイッチング素子１３１のオープン故障があった場合などには測定値が接地電圧ゼロ（Ｖ）を示す。
【００１５】
このように、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の測定値の関係より界磁回路の故障を診断することができる。
【００１６】
図２は図１の変形例を示すもので、図１ではスイッチング素子１３１が電源側に配置されているのに対し、図２においてはスイッチング素子１３１が接地側に配置され、回転電機２内の界磁巻線２１の一方は界磁駆動回路１１の界磁負極（界磁入力）１６と接続され、他方はプラス電源に接続されており、故障検出するための電圧センサー１４１は、界磁負極１６に接続されている。
この場合の故障検出方法は図１と同様であり、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ制御信号と電圧センサー１４１の測定値の関係より界磁回路の故障を診断するため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
以上のようにこの実施の形態１によれば、界磁巻線方式回転電機の界磁駆動部１３と界磁巻線２１との結線部分に電圧センサー１４１を接続し、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行うようにしたものであるため、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の値との関係より、界磁電流通電中に界磁駆動部１３と界磁巻線２１間に発生した故障診断を確実に行うことができる。
【００１８】
実施の形態２．
図３は実施の形態２を示す回路構成図である。
図３において、界磁巻線方式回転電機２は、直流電源３に接続された電力変換器１を介して電機子２２に交流電力を供給されると共に、電力変換器１内に設けられた界磁駆動回路１１により界磁巻線２１に界磁電流を供給される。
界磁駆動回路１１は、ＰＷＭスイッチング素子１３１により直流電力をＰＷＭ制御し、その出力端となる界磁正極１５と界磁負極１６との間に界磁巻線２１を接続された界磁駆動部１３と、界磁駆動部１３及び界磁巻線２１を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部１４とを備えている。
故障診断部１４は、界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間に接続され、界磁回路の故障診断時に界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子１４２と、界磁正極１５，界磁負極１６を直流電源３の正極，負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗１４３，１４４と、界磁正極１５と界磁負極１６の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサー１４１を有し、故障診断用スイッチング素子１４２のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行う。
【００１９】
なお、図３において、特に故障診断用スイッチング素子１４２は、界磁駆動回路１１の界磁正極１５と界磁負極１６間に界磁巻線２１が接続され、界磁電流通電していないとき（つまりＰＷＭスイッチング素子１３１がオフ状態）の故障診断時に界磁駆動部１３から界磁巻線２１が電気的に切断できるように実装されている。
【００２０】
さらに、故障診断のために抵抗値Ｒ３（Ω）のバイアス抵抗１４３を界磁正極１５側に、抵抗値Ｒ４（Ω）のバイアス抵抗１４４を界磁入力１６側に実装し、界磁正極１５の電圧と界磁負極１６の電圧のいずれか一方、乃至は双方の電圧を測定する（図３では、界磁正極１５位置に電圧センサー１４１を配している）。
【００２１】
この実施の形態２においては、界磁電流を通電していないときに、故障診断用スイッチング素子をオフ状態にして故障診断を実施する。
界磁回路に故障がない場合、電圧センサー１４１の測定値Ｖ１（Ｖ）は式（１）のようになる。
【数１】
2007185027.tif 000003
【００２２】
しかし界磁回路において、ＰＷＭスイッチング素子１３１が短絡故障、乃至は界磁正極１５から界磁巻線２１を通り界磁負極１６に至る経路にて天絡故障若しくは断線故障がある場合、電圧センサー１４１の測定値Ｖ２（Ｖ）は式（２）に示すように電源電圧Ｅ（Ｖ）となる。
【数２】
2007185027.tif 000004
【００２３】
また界磁回路において、還流素子１３２若しくは故障診断用スイッチング素子１４２が短絡故障、界磁正極１５から界磁巻線２１を通り界磁負極１６に至る経路にて地絡故障、界磁巻線２１の両端が短絡故障となるような場合、電圧センサー１４１の測定値Ｖ３（Ｖ）は式（３）に示すように接地電圧ゼロ（Ｖ）となる。
【数３】
2007185027.tif 000005
このように、界磁回路に発生した故障の有無を界磁電流を流さない状態で確認することができる。
【００２４】
またさらに、故障診断のために故障診断用スイッチング素子１４２をオフ状態としているときに、故障診断用スイッチング素子１４２のみオン状態とした際の電圧センサー１４１の測定値は、故障診断用スイッチング素子１４２が正常時は接地電圧ゼロ（Ｖ）となるが、故障時はＶ１（Ｖ）となる。
【００２５】
次に、故障診断のために故障診断用スイッチング素子１４２をオフ状態としているときに、ＰＷＭスイッチング素子１３１のみオン状態とした際の電圧センサー１４１の測定値は、ＰＷＭスイッチング素子１３１が正常時は電源電圧Ｅ（Ｖ）となるが、故障時はＶ１（Ｖ）となる。
【００２６】
もし、同期整流実施のために還流素子１３２にスイッチング素子を使用しているときに、還流素子１３２のみオン状態とした際の電圧センサー１４１の測定値は、還流素子１３２が正常時は０（Ｖ）となるが、故障時はＶ１（Ｖ）となる。
このように、界磁駆動回路を構成するスイッチング素子のオフ故障も確認することができる。
【００２７】
なお、この実施の形態２において、故障時の電圧センサー１４１の測定値と正常時の測定値とは、変化幅が大きくいため判別も容易であるので、厳密な判定数値を明確にすることを絶対必要条件としない。
【００２８】
以上は、界磁電流を流していない状態であったが、図３の回路でも実施の形態１と同様に通電中の故障検出を、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の測定値との関係より界磁回路の故障診断できる。
【００２９】
以上のように、この実施の形態２によれば、界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間に接続され、界磁回路の故障診断時に界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子１４２と、界磁正極１５、界磁負極１６を直流電源３の正極，負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗１４３，１４４と、界磁正極１５と界磁負極１６の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサー１４１を有し、故障診断用スイッチング素子１４２のオン／オフ状態と電圧センサー１４１の測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行うものであるため、界磁電流非通電中にＰＷＭスイッチング素子１３１のショート故障、界磁回路の天絡、地絡、断線故障の有無を確実検出することができるようになり、故障のある界磁回路に対する不要な通電を防止できるようになる。
【００３０】
また、この実施の形態２によれば、界磁回路の故障診断中にＰＷＭスイッチング素子１３１及び故障診断用スイッチング素子１４２をそれぞれ個別にオン状態とし、その際の電圧センサー１４１の測定値により、ＰＷＭスイッチング素子１３１の故障診断を行うものであるので、界磁電流非通電中にＰＷＭスイッチング素子１３１のオープン故障も検出できる。
【００３１】
実施の形態３．
図４は実施の形態３を示す回路構成図である。
図４において、故障診断部１４は、界磁駆動部１３の接地点と界磁負極１６との間に接続された第1の電流センサー１４５を有し、この第1の電流センサー１４５により界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して界磁回路の故障診断を行う。
なお、第1の電流センサー１４５は、ＰＷＭスイッチング素子１３１が接続されていない界磁巻線２１側に配されている。
【００３２】
この実施の形態３において、界磁回路に故障が無い場合、電流センサー１４５の測定値は、直流電源３の電圧Ｅと界磁回路の直流抵抗成分（製造上や温度、経年変化等によるばらつきを考慮）より求められる最大界磁電流Ｉｍａｘよりも小さくなる。
【００３３】
界磁回路において、界磁巻線２１が短絡、乃至図４における界磁巻線２１と界磁負極１６との間の結線にて天絡故障が発生した場合、電流センサー１４５に流れる電流は前記Ｉｍａｘよりも遥かに大きくなるため、Ｉｍａｘよりも大きな整定値とした過電流判定により高速に故障を検出することができる。
【００３４】
なお、図４の界磁駆動回路１３によれば、電流センサ−１４５を配する箇所は基準となる電位が常に接地電位であるため、例えば電流センサ−１４５としてシャント抵抗を用いることにより、安価で高精度な電流計測が可能となる。
【００３５】
さらに、界磁巻線２１が短絡故障、乃至界磁巻線２１と界磁負極１６間の結線にて天絡故障が発生した場合、過電流判定により高速に故障を検出することができる。
【００３６】
実施の形態４．
図５は実施の形態４を示す回路構成図である。
図５において、故障診断部１４は、界磁駆動部１３の接地点と界磁負極１６との間に接続された第1の電流センサー１４５と、ＰＷＭスイッチング素子１３１と界磁正極１５との間に接続された第２の電流センサー１４６を有し、第１及び第２の電流センサー１４５，１４６により界磁巻線２１への流入電流と界磁巻線２１からの流出電流の差分を検出して界磁回路の故障診断を行う。
【００３７】
図５において、界磁回路が正常な場合は、それぞれの電流センサー１４５，１４６の測定値より界磁巻線２１の電流流入量（電流センサー１４６の計測値）Ｉｉｎと電流流出量（電流センサー１４５の計測値）Ｉｏｕｔより式（４）が成立する。
【数４】
2007185027.tif 000006
【００３８】
つまり、界磁回路に天絡故障、地絡故障があれば式（４）の右辺がゼロとならないため、高精度且つ高速に故障検出が可能となる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態４によれば、界磁駆動部１３の接地点と界磁負極１６との間に接続された第1の電流センサー１４５と、ＰＷＭスイッチング素子１３１と界磁正極１５との間に接続された第２の電流センサー１４６により、第２の電流センサー１４６により計測された電流測定値（流出電流量）と、第１の電流センサー１４５で計測した電流測定値（流入電流量）との差動分より界磁経路の天絡故障、地絡故障が高速高精度に検出できる（キルヒホッフの第一法則の適用）。
【００４０】
また、、界磁巻線２１が短絡故障、乃至界磁巻線２１と界磁負極１６間の結線にて天絡故障が発生した場合、過電流判定により高速に故障を検出することができる。
【００４１】
実施の形態５．
図６は実施の形態５を示す回路構成図である。
図６において、故障診断部１４は、界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間に接続され、界磁回路の故障診断時に界磁駆動部１３と界磁巻線２１との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子１４２と、界磁正極１５、界磁負極１６を直流電源３の正極，負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗１４３，１４４と、界磁正極１５と界磁負極１６の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサー１４１を有し、故障診断用スイッチング素子１４２のオン／オフ状態と電圧センサーの測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行うと共に、界磁駆動部１３の接地点と界磁負極１６との間に接続された第1の電流センサー１４５を有し、この第1の電流センサー１４５により界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して界磁回路の故障診断を行う。
【００４２】
なお、図６においては簡単化のために第１の電流センサー１４５を用いているが、故障診断用スイッチング素子１４２として界磁電流通電中の電流量によって両端電位差が変化するようなもの（例えばパワーＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース電圧等）を電流センサーの代用とすることも可能である。
【００４３】
以上のように、この実施の形態５によれば、界磁電流が流れていない場合には電圧センサー１４１により故障検出を行い、界磁電流が流れているような場合には電流センサー１４５の値と、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオフのときの電圧センサー１４２の値の双方より、界磁回路の故障を検出することが可能となり、故障検出性能が格段によくなる。
【００４４】
実施の形態６．
図７は実施の形態６を示す回路構成図である。
図７において、界磁駆動部１３において、界磁巻線２１に対する還流素子としてスイッチング素子１３２を使用し、ＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ状態と、電圧センサー１４１、電流センサー１４５の測定値より界磁巻線２１に還流電流が流れている状態時にのみ還流用スイッチング素子１３２をオン制御することにより、同期整流を行う。
そして、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオン状態では直流電源３の正極から、界磁巻線２１を介して直流電源３の負極への閉回路を形成し（電圧センサー１４１の測定値は、電源電圧Ｅ（Ｖ））、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオフ状態に変化すると、界磁巻線２１から界磁負極１６、還流用スイッチング素子１３２、界磁正極１５を還流する閉回路を形成する（電圧センサー１４１の測定値は、接地電圧ゼロ（Ｖ）以下）。
【００４５】
この構成において、界磁回路に故障がなければ、単純にＰＷＭスイッチング素子１３１のオン／オフ制御信号を反転した信号で還流用スイッチング素子１３２のオン／オフ制御すればよいが、例えば界磁正極１５側に天絡故障がある場合、誤って還流用スイッチング素子１３２をオンすると短絡となり、還流用スイッチング素子１３２を破壊することもあるため、還流用スイッチング素子１３２のスイッチング・オン条件を、ＰＷＭスイッチング制御信号がオフ、且つ電圧センサー１４１の計測値が接地電圧ゼロ以下、且つ電流センサー１４５の計測値がゼロ以上とする。
【００４６】
上記の条件とすることで、界磁正極１５側に天絡故障がある場合には、ＰＷＭスイッチング制御信号がオフであっても、電圧センサー１４１の計測値が電源電圧Ｅ（Ｖ）となっているために、誤って還流用スイッチング素子１３２をオンすることを防止できる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態６によれば、ＰＷＭスイッチング素子１３１がオフ状態時に故障診断用の電圧センサー１４１と電流センサー１４５の出力の関係より還流電流の有無を判断することができ、還流電流が流れているような場合に還流用スイッチング素子１３２をオンすることで、還流素子としてダイオードで構成している場合よりも電圧降下を小さくするでき、損失を低減することが可能となる。
【００４８】
実施の形態７．
図８，図９により実施の形態７について説明する。
この実施の形態７は、図８に示すように、電力変換器１と界磁巻線方式回転電機２とを一体構造としたものである。
図９のような電力変換器１と界磁巻線方式回転電機２が別体となっている界磁巻線回転電機装置では、界磁駆動回路１１の界磁正極端子１５１，界磁負極端子１６１と界磁巻線２１の界磁巻線端子２１１，２１２との間を外部界磁配線４３，４４にて接続するため、配線材のインピーダンス成分、端子部分の接触や逆接の可能性など構造的に解決すべき課題があるが、図８のような電力変換装置一体型回転機装置においては、界磁駆動回路１１と界磁巻線２１間の接続が配線長の短い内部界磁配線４１，４２となるため、高信頼性で且つ配線インピーダンスの小さな界磁回路が比較的容易に実現できる。
【００４９】
内部界磁配線４１、４２の配線インピーダンスが小さいため、界磁電流の効率が高くなるが、その反面万一の故障時の電流は大きくなってしまうので、実施の形態１乃至６のような界磁電流通電前に故障を検出したり、界磁電流通電中に発生した故障を高速に故障診断することの必要性がより高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１を示す回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の他の例を示す回路構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す回路構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す回路構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４を示す回路構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５を示す回路構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６を示す回路構成図である。
【図８】この発明の実施の形態７を示す回路構成図である。
【図９】別体方式界磁巻線方式回転電機装置の例示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  電力変換器
１１  界磁駆動回路
１２  電機子電力変換回路
１３  界磁駆動部
１３１  ＰＷＭスイッチング素子
１３２  還流用スイッチング素子
１４  故障診断部
１４１  電圧センサー
１４２  故障診断用スイッチング素子
１４３、１４４  バイアス抵抗
１４５、１４６  電流センサー
１５  界磁正極
１５１  界磁正極端子
１６  界磁負極
１６１  界磁負極端子
２  界磁巻線方式回転電機
２１  界磁巻線
２１１、２１２  界磁巻線端子
２２  電機子巻線
３  直流電源
４１、４２  内部界磁配線
４３，４４  外部界磁配線
５  電力変換器一体型回転電機装置
【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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