(57)【要約】【課題】半導体スイッチ素子が故障した側のモータをＶ結線にし、直流入力端子電圧を昇圧しながら継続運転を可能にする。【解決手段】電力変換器１０５，１０６、交流モータ１０２，１０３、直流電源１００、入力側中性点スイッチ１０４ａ，１０４ｂ、モータ中性点スイッチ１０１ａ，１０１ｂ、制御装置１１１を備え、この制御装置１１１は、故障素子判定部２０７と、故障相の出力端子と直流入力端子の中性点とを接続するべくスイッチ１０４ａ，１０４ｂを動作させるスイッチ駆動部２０８と、故障素子を含む電力変換器に接続されたモータの中性点と電源１００とを切り離すべくスイッチ１０１ａ，１０１ｂを動作させるスイッチ駆動部２０９と、Ｖ結線されたモータを駆動するために、故障素子を含む電力変換器に対する駆動信号を生成する信号切替制御部２０５、ＰＷＭパルス生成部２０６等を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線が星形結線された複数台の交流モータと、直流入力端子が並列接続され、かつ前記各モータに交流電力をそれぞれ供給する複数台の電力変換器と、を有し、前記電力変換器は複数の半導体スイッチ素子とこれらの半導体スイッチ素子の破損を防止するための素子防爆手段とを備えると共に、前記各電力変換器の直流入力端子の一端と前記各モータの中性点とを電源を介して接続可能に構成されたモータ駆動装置であって、前記電力変換器により前記電源の電圧を昇圧して前記直流入力端子側に供給する機能を備えたモータ駆動装置において、
前記電力変換器の出力端子と前記直流入力端子の中性点とをそれぞれ接続可能な入力側中性点スイッチと、前記モータの中性点と前記電源とをそれぞれ接続可能なモータ中性点スイッチと、前記半導体スイッチ素子の駆動信号を生成する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、
前記故障素子判定手段による判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と前記直流入力端子の中性点とを接続するように前記入力側中性点スイッチを動作させる入力側中性点スイッチ駆動手段と、
前記判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に接続されたモータの中性点と前記電源とを切り離すように前記モータ中性点スイッチを動作させるモータ中性点スイッチ駆動手段と、
前記入力側中性点スイッチ及びモータ中性点スイッチの動作によりＶ結線されたモータを駆動するために、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
固定子巻線が星形結線された２台の交流モータと、直流入力端子が並列接続され、かつ前記各モータに交流電力をそれぞれ供給する２台の電力変換器と、を有し、前記電力変換器は複数の半導体スイッチ素子とこれらの半導体スイッチ素子の破損を防止するための素子防爆手段とを備えると共に、前記各モータの中性点同士を電源を介して接続可能に構成されたモータ駆動装置であって、前記電力変換器により前記電源の電圧を昇圧して前記直流入力端子側に供給する機能を備えたモータ駆動装置において、
前記電力変換器の出力端子と前記直流入力端子の中性点とをそれぞれ接続可能な入力側中性点スイッチと、前記電源の両端に接続されて前記モータの中性点を前記直流入力端子の一端と前記電源とに切り替えてそれぞれ接続可能なモータ中性点スイッチと、前記半導体スイッチ素子の駆動信号を生成する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、
前記故障素子判定手段による判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と前記直流入力端子の中性点とを接続するように前記入力側中性点スイッチを動作させる入力側中性点スイッチ駆動手段と、
前記判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に接続されたモータの中性点を前記電源から切り離して前記直流入力端子の一端に接続するように前記モータ中性点スイッチを動作させるモータ中性点スイッチ駆動手段と、
前記入力側中性点スイッチ及びモータ中性点スイッチの動作によりＶ結線されたモータを駆動するために、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したモータ駆動装置において、
前記入力側中性点スイッチ及び／または前記モータ中性点スイッチを、電磁開閉器または半導体スイッチ素子により構成したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３の何れか１項に記載したモータ駆動装置において、
前記素子防爆手段がヒューズであることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、星形結線のモータ巻線の中性点に直流電源を接続し、電力変換器の直流入力端子電圧を昇圧しながらモータを駆動するモータ駆動装置において、電力変換器を構成する半導体スイッチ素子が故障してもモータを継続的に運転できるようにしたモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを効率よく運転することを目的として、モータへの入力電流を低減させるため、電源電圧を昇圧して電力変換器によりモータを駆動する方法がある。
電源電圧を昇圧させるモータ駆動装置としては、図５に示すように、星形結線のモータ５０１に交流電力を供給する電力変換器５０２の直流入力端子の一端とモータ５０１の中性点との間に直流電源５０３を接続し、昇圧動作及びモータ駆動を同時に行うモータ駆動装置と、モータ５０４及び電力変換器５０５からなる昇圧機能のないモータ駆動装置とを前記直流入力端子に接続する方式が提案されている。なお、図５において、５０６は直流中間コンデンサ、５０７はＣＰＵ、メモリ等を備えた制御装置である（特許文献１を参照）。
この従来技術によれば、昇圧動作を行うモータ駆動装置により直流入力端子電圧を電源電圧よりも高い電圧に制御し、高効率化を図ると共に、各モータ５０１，５０４の運転を独立して制御している。
【０００３】
一方、図６に示すように２つの星形結線したモータ５０１，５０４を電力変換器５０２，５０５によってそれぞれ駆動すると共に、モータ５０１，５０４の巻線の中性点間を直流電源５０３を介して接続したモータ駆動装置が提案されている（特許文献２を参照）。
この従来技術によれば、直流入力端子電圧に対してそれぞれ電力変換器５０２，５０５の変調率を調整することで、特許文献１のように電力変換器５０２のみが昇圧動作する場合よりも制御自由度を大きくすることができる。
【０００４】
また、図６に示したようなモータ駆動装置において、電力変換器５０２または５０５の半導体スイッチ素子が故障した場合の対策として、故障した相以外の相から故障した分の電流を補って駆動することにより、モータ５０１または５０４を継続的に運転する方法が提案されている（特許文献３を参照）。
【０００５】
更に、モータ巻線の中性点を利用せずに通常のインバータにより三相モータを駆動するインバータ装置において、図７に示すように、インバータ５０８の故障した相の出力端子を、スイッチ５０９により直流入力端子の中性点Ｎに接続し、モータ５１０の巻線をＶ結線にする方式が提案されている。なお、図７において、５１１は三相交流電源、５１２は整流回路、５１３は分圧回路、５１４は故障素子判定手段、５１５はＰＷＭ制御器、５１６はスイッチ駆動回路である（特許文献４を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０６７０号公報（図１等）
【特許文献２】特許第３７２１１１６号公報（図１等）
【特許文献３】特開２００３−１５３５７９号公報（段落［００４３］〜［００５２］、図１等）
【特許文献４】特開２００４−１２０８８３号公報（段落［００１３］〜［００１８］、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に記載された従来技術では、モータが複数ある場合に継続運転することができない。また、特許文献４に記載された従来技術では、モータの中性点に直流電源が接続される構成を想定していないため、直流入力端子電圧を昇圧してモータの入力電流を低減させる等の制御を行うことができない。
【０００８】
そこで、本発明の解決課題は、特許文献１，２に記載されているように直流入力端子電圧を昇圧可能なモータ駆動装置において、半導体スイッチ素子が故障した側のモータをＶ結線にして、緊急停止等の非常対策を講じることなく継続運転を可能にし、速度制御を行いながらモータを安全に停止できるようにしたモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係るモータ駆動装置は、固定子巻線が星形結線された複数台の交流モータと、直流入力端子が並列接続され、かつ前記各モータに交流電力をそれぞれ供給する複数台の電力変換器と、を有し、前記電力変換器は複数の半導体スイッチ素子とこれらの半導体スイッチ素子の破損を防止するための素子防爆手段とを備えると共に、前記各電力変換器の直流入力端子の一端と前記各モータの中性点とを電源を介して接続可能に構成されたモータ駆動装置であって、前記電力変換器により前記電源の電圧を昇圧して前記直流入力端子側に供給する機能を備えたモータ駆動装置において、
前記電力変換器の出力端子と前記直流入力端子の中性点とをそれぞれ接続可能な入力側中性点スイッチと、前記モータの中性点と前記電源とをそれぞれ接続可能なモータ中性点スイッチと、前記半導体スイッチ素子の駆動信号を生成する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、
前記故障素子判定手段による判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と前記直流入力端子の中性点とを接続するように前記入力側中性点スイッチを動作させる入力側中性点スイッチ駆動手段と、
前記判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に接続されたモータの中性点と前記電源とを切り離すように前記モータ中性点スイッチを動作させるモータ中性点スイッチ駆動手段と、
前記入力側中性点スイッチ及びモータ中性点スイッチの動作によりＶ結線されたモータを駆動するために、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、
を備えたものである。
【００１０】
請求項２に係るモータ駆動装置は、固定子巻線が星形結線された２台の交流モータと、直流入力端子が並列接続され、かつ前記各モータに交流電力をそれぞれ供給する２台の電力変換器と、を有し、前記電力変換器は複数の半導体スイッチ素子とこれらの半導体スイッチ素子の破損を防止するための素子防爆手段とを備えると共に、前記各モータの中性点同士を電源を介して接続可能に構成されたモータ駆動装置であって、前記電力変換器により前記電源の電圧を昇圧して前記直流入力端子側に供給する機能を備えたモータ駆動装置において、
前記電力変換器の出力端子と前記直流入力端子の中性点とをそれぞれ接続可能な入力側中性点スイッチと、前記電源の両端に接続されて前記モータの中性点を前記直流入力端子の一端と前記電源とに切り替えてそれぞれ接続可能なモータ中性点スイッチと、前記半導体スイッチ素子の駆動信号を生成する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、
前記故障素子判定手段による判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と前記直流入力端子の中性点とを接続するように前記入力側中性点スイッチを動作させる入力側中性点スイッチ駆動手段と、
前記判定結果により、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に接続されたモータの中性点を前記電源から切り離して前記直流入力端子の一端に接続するように前記モータ中性点スイッチを動作させるモータ中性点スイッチ駆動手段と、
前記入力側中性点スイッチ及びモータ中性点スイッチの動作によりＶ結線されたモータを駆動するために、故障した半導体スイッチ素子を含む電力変換器に対する駆動信号を生成する手段と、を備えたものである。
【００１１】
請求項３に係るモータ駆動装置は、請求項１または２において、前記入力側中性点スイッチ及び／または前記モータ中性点スイッチを、電磁開閉器または半導体スイッチ素子により構成したものである。
【００１２】
請求項４に係るモータ駆動装置は、請求項１〜３の何れか１項において、前記素子防爆手段がヒューズであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力変換器により昇圧動作を行いながらモータ駆動を同時に行うようにしたモータ駆動装置において、半導体スイッチ素子が故障した場合に故障側のモータをＶ結線に切り替えると共に、このモータに対応する電力変換器によって上記モータを継続的に運転することができる。
このため、緊急停止等の非常対策を採らずに速度制御を行いながらモータを安全に停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示している。ここでは、一例として、２台の電力変換器及びモータを有するモータ駆動装置について説明する。
【００１５】
このモータ駆動装置は、直流電源１００と、固定子巻線が星形結線された２台の交流モータ（以下、単にモータという）１０２，１０３と、直流電源１００とモータ１０２，１０３の中性点との間の接続を任意に入り切りする二つのモータ中性点スイッチ１０１ａ，１０１ｂと、モータ１０２，１０３に三相交流電力を供給する電力変換器１０５，１０６と、電力変換器１０５，１０６の直流入力端子間に形成された中性点Ｎを有する分圧回路１０７と、上記直流入力端子間に接続される電解コンデンサ等のエネルギー蓄積要素１０８と、電力変換器１０５，１０６の各相出力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と分圧回路１０７の中性点Ｎとの間の接続を任意に入り切りする二つの入力側中性点スイッチ１０４ａ，１０４ｂと、エネルギー蓄積要素１０８の電圧を検出する電圧検出器１０９と、直流電源１００からモータ１０２，１０３の中性点へ流れる電流を検出する電流検出器１１０ａ，１１０ｂと、電力変換器１０５，１０６の交流出力電流に基づいて故障した半導体スイッチ素子を判定し、この故障素子を有する電力変換器に接続されたモータをＶ結線してその運転を制御するための制御装置１１１と、を備えている。
【００１６】
なお、電力変換器１０５，１０６は、例えばＩＧＢＴと環流ダイオードとを逆並列接続してなる半導体スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ１２と、これらの半導体スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ１２にそれぞれ直列接続されて過電流による素子の破裂や爆発を防ぐヒューズ等の素子防爆手段ｆ１〜ｆ１２とから構成されている。
また、モータ中性点スイッチ１０１ａ，１０１ｂや入力側中性点スイッチ１０４ａ，１０４ｂは、例えば電磁接触器や半導体スイッチ素子によって構成されている。ここで、モータ中性点スイッチ１０１ａ，１０１ｂや入力側中性点スイッチ１０４ａ，１０４ｂを半導体スイッチ素子により構成する場合には、例えばＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴとダイオードとを用いた双方向スイッチを用いることができる。
【００１７】
電力変換器１０５，１０６の各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２は、図示されていない電流検出器により検出されて制御装置１１１に入力されている。
また、電圧検出器１０９により検出されたエネルギー蓄積要素１０８の電圧（直流入力端子電圧）Ｅｄｃ、及び、電流検出器１１０ａ，１１０ｂにより検出された零相電流Ｉ０ａ，Ｉ０ｂも制御装置１１１に入力されている。
【００１８】
以下に、電力変換器１０５の半導体スイッチ素子Ｔｒ１が故障したと仮定して本実施形態の動作を説明する。
図１において、制御装置１１１が、出力電流Ｉｕ１から半導体スイッチ素子Ｔｒ１が故障したと判断すると、この制御装置１１１は、
（１）故障相であるＵ相のスイッチ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のＩＧＢＴに対して、ゲートオフ信号を出力する、
（２）入力側中性点スイッチ１０４ａのうち、Ｕ相の出力端子Ｕ１に接続されているスイッチをオンする信号Ｓｕ１を出力する、
（３）電力変換器１０５側のモータ中性点スイッチ１０１ａをオフする信号Ｓ１を出力する、
という三つの動作を行う。
【００１９】
これにより、モータ１０２の固定子巻線はＶ結線されたのと同じ状態となる。
通常動作の場合、６つの半導体スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は制御装置１１１によりＰＷＭ制御されてモータ１０２に交流電力を供給するが、例えばＵ相のスイッチ素子Ｔｒ１が故障と判定された場合、故障したＵ相の上下アーム以外の４つのスイッチ素子Ｔｒ３〜Ｔｒ６が制御装置１１１によりＰＷＭ制御され、モータ１０２に交流電力を供給する。
ここで、通常動作時には、モータ中性点スイッチ１０１ａ，１０１ｂを何れもオン、入力側中性点スイッチ１０４ａ，１０４ｂをすべてオフとし、電力変換器１０５，１０６をインバータ動作させてモータ１０２，１０３をそれぞれ駆動すると共に、電力変換器１０５，１０６の上アームまたは下アームの半導体スイッチ素子の全オン期間（零電圧ベクトル出力期間）を制御することで、直流電源１００の電圧を昇圧してエネルギー蓄積要素１０８に供給する動作を行う。このような電力変換器１０５，１０６による昇圧動作については、前述した特許文献１〜３に記載されているため、ここでは詳述を省略する。
【００２０】
次に、図２（ａ）は、図１における制御装置１１１の構成を示している。
指令値演算部２０１，２０２は、電力変換器１０５，１０６に与える交流電圧の大きさと周波数とを演算し、正相電圧指令値を生成して出力する。昇圧動作制御部２０３は、設定した直流入力端子電圧にするため、検出した直流入力端子電圧Ｅｄｃと各零相電流Ｉ０ａ，Ｉ０ｂとをＰＩ制御器により制御し、零相電圧指令値を生成する。
図２（ｂ）は、昇圧動作制御部２０３の詳細な構成を示している。直流入力端子電圧指令値Ｅｄｃ＊と直流入力端子電圧Ｅｄｃとの偏差をＰＩ制御器２０３ａにより制御して零相電流指令値Ｉ０＊を得る。この零相電流指令値Ｉ０＊を分配器２０３ｂにより電力変換器１０５，１０６に与える零相電流指令値Ｉ０ａ＊，Ｉ０ｂ＊に分配する。そして、零相電流指令値Ｉ０ａ＊，Ｉ０ｂ＊と零相電流Ｉ０ａ，Ｉ０ｂとの偏差をＰＩ制御器２０３ｃ，２０３ｄによりそれぞれ制御して零相電圧指令値Ｖ０ａ＊，Ｖ０ｂ＊を生成する。こうして生成した零相電圧指令値Ｖ０ａ＊，Ｖ０ｂ＊を前記正相電圧指令値に重畳することにより、電力変換器１０５，１０６の三相電圧指令値を演算して出力する。ここで、零相電圧指令値は電力変換器１０５，１０６に昇圧動作を行わせるための指令値であり、正相電圧指令値はモータ１０２，１０３を駆動するための指令値である。
【００２１】
一方、故障時指令値演算部２０４は、半導体スイッチ素子の故障時に電力変換器１０５，１０６に与える交流電圧の大きさと周波数とを演算する。具体的には、位相が６０°ずつ異なる二種類の変調波に直流入力端子の中性点電圧の変動割合を加算して二相電圧指令値を生成する。
信号切替制御部２０５は、各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２が入力されている故障素子判定部２０７からの故障素子判定信号から、通常動作時と故障動作時により出力する電圧指令値を切り替える。
【００２２】
信号切替制御部２０５において、通常動作時は、昇圧動作制御部２０３からの三相電圧指令値をそのままＰＷＭパルス生成部２０６に出力し、故障動作時は、故障した半導体スイッチ素子が属する相の電圧指令値を０にし、故障していない相には故障時指令値演算部２０４からの二相電圧指令値をＰＷＭパルス生成部２０６に出力する。
ＰＷＭパルス生成部２０６は、入力される電圧指令値を三角波キャリアと比較し、電力変換器１０５，１０６の半導体スイッチ素子に対するＰＷＭパルスＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ生成する。
【００２３】
故障素子判定部２０７は、各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の有無及び大小から、故障した半導体スイッチ素子の有無を判定し、故障素子判定信号を信号切替制御部２０５、入力側中性点スイッチ駆動部２０８及びモータ中性点スイッチ駆動部２０９に出力する。
入力側中性点スイッチ駆動部２０８は、故障素子判定信号から、故障している半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と直流入力端子の中性点Ｎとを接続する入力側中性点スイッチ１０４ａまたは１０４ｂのオン信号（Ｓｕ１〜Ｓｗ２の何れか）を出力する。また、モータ中性点スイッチ駆動部２０９は、故障素子判定信号から、故障している半導体スイッチ素子を含む電力変換器が駆動するモータの中性点と直流電源１００とを切り離すようにモータ中性点スイッチ１０１ａまたは１０１ｂをオフさせる信号Ｓ１またはＳ２を出力する。
以上のように制御装置１１１を動作させることにより、故障した半導体スイッチ素子を有する電力変換器を、Ｖ結線のモータを駆動するインバータとして制御することができる。
【００２４】
次に、図３は本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示している。
この第２実施形態が図１の第１実施形態と異なる点は、一方のモータ中性点スイッチ３０１ａを、直流電源３００の正極がモータ３０２の中性点または直流入力端子の正極に接続されるように切替可能とし、他方のモータ中性点スイッチ３０１ｂを、直流電源３００の負極がモータ３０３の中性点または直流入力端子の負極に接続されるように切替可能とした点であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
なお、図３において、３０４ａ，３０４ｂは入力側中性点スイッチ、３０５，３０６は電力変換器、３０７は分圧回路、３０８はエネルギー蓄積要素、３０９は電圧検出器、３１０は電流検出器、３１１は制御装置である。
【００２５】
以下に、電力変換器３０５の半導体スイッチ素子Ｔｒ１が故障したと仮定して本実施形態の動作を説明する。
図３において、制御装置３１１が、出力電流Ｉｕ１から半導体スイッチ素子Ｔｒ１が故障したと判断すると、この制御装置３１１は、
（１）故障相であるＵ相のスイッチ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のＩＧＢＴに対して、ゲートオフ信号を出力する、
（２）入力側中性点スイッチ３０４ａのうち、Ｕ相の出力端子Ｕ１に接続されているスイッチをオンする信号Ｓｕ１を出力する、
（３）電力変換器３０５側のモータ中性点スイッチ３０１ａの接続を、モータ３０２の中性点側から直流入力端子の正極側に切り替える信号を出力する、
という三つの動作を行う。
【００２６】
これにより、第１実施形態と同様に、モータ３０２の固定子巻線はＶ結線されたのと同じ状態となる。通常動作の場合、６つの半導体スイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は制御装置３１１によりＰＷＭ制御されてモータ３０２に交流電力を供給するが、例えばＵ相のスイッチ素子Ｔｒ１が故障と判定された場合、故障したＵ相の上下アーム以外の４つのスイッチ素子Ｔｒ３〜Ｔｒ６が制御装置３１１によりＰＷＭ制御され、モータ３０２に交流電力を供給する。
なお、電力変換器３０５，３０６による昇圧動作については第１実施形態と同様である。
【００２７】
図４は、図３における制御装置３１１の構成を示している。
図４において、４０１，４０２は電力変換器３０５，３０６に与える交流電圧の大きさと周波数とを演算し、正相電圧指令値を生成して出力する指令値演算部、４０３は故障素子判定部４０７からの故障素子判定信号に応じて直流入力電圧の制御を変更する昇圧動作制御部４０３である。
【００２８】
図３の回路では、通常動作時に、電力変換器３０５，３０６の上アームＩＧＢＴの全オン期間と下アームＩＧＢＴの全オン期間との比（変調率）をそれぞれｄ１，ｄ２とし、直流電源電圧をＥとしたとき、直流入力端子電圧Ｅｄｃは数式１によって表される。
［数式１］
Ｅｄｃ＝Ｅ／（ｄ１−ｄ２）
このため、直流入力端子電圧の設定値に応じてｄ１，ｄ２を演算し、これらのｄ１，ｄ２を零相電圧指令値として正相電圧指令値に重畳することで電力変換器３０５，３０６の三相電圧指令値が得られる。
また、半導体スイッチ素子の故障動作時には、モータ中性点スイッチ３０１ａまたは３０１ｂにより直流電源３００の一端が直流入力端子と接続されるため、第１実施形態における昇圧動作制御部２０３と同様に制御する。
【００２９】
故障時指令値演算部４０４は、半導体スイッチ素子の故障時に電力変換器３０５，３０６に与える交流電圧の大きさと周波数とを演算する。具体的には、位相が６０°ずつ異なる二種類の変調波に直流入力端子の中性点電圧の変動割合を加算して二相電圧指令値を生成する。
信号切替制御部４０５は、各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２が入力されている故障素子判定部４０７からの故障素子判定信号から、通常動作時と故障動作時により出力する電圧指令値を切り替える。
【００３０】
信号切替制御部４０５において、通常動作時は、昇圧動作制御部４０３からの三相電圧指令値をそのままＰＷＭパルス生成部４０６に出力し、故障動作時は、故障した半導体スイッチ素子が属する相の電圧指令値を０にし、故障していない相には故障時指令値演算部４０４からの二相電圧指令値をＰＷＭパルス生成部４０６に出力する。ＰＷＭパルス生成部４０６は、入力される電圧指令値を三角波キャリアと比較し、電力変換器３０５，３０６の半導体スイッチ素子に対するＰＷＭパルスＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ生成する。
【００３１】
故障素子判定部４０７は、各相出力電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の有無及び大小から、故障した半導体スイッチ素子の有無を判定し、故障素子判定信号を信号切替制御部４０５、入力側中性点スイッチ駆動部４０８及びモータ中性点スイッチ駆動部４０９に出力するほか、昇圧動作制御部４０３にも出力する。
入力側中性点スイッチ駆動部４０８は、故障素子判定信号から、故障している半導体スイッチ素子を含む相の出力端子と直流入力端子の中性点Ｎとを接続する入力側中性点スイッチ３０４ａまたは３０４ｂのオン信号（Ｓｕ１〜Ｓｗ２の何れか）を出力する。また、モータ中性点スイッチ駆動部４０９は、故障素子判定信号から、故障している半導体スイッチ素子を含む電力変換器が駆動するモータの中性点を直流電源３００から切り離すと共に、切り離した直流電源３００の一端を直流入力端子の一端と接続するようにモータ中性点スイッチ３０１ａまたは３０１ｂに信号Ｓ１またはＳ２を出力する。
【００３２】
以上のように制御装置３１１を動作させることにより、第１実施形態と同様に、故障した半導体スイッチ素子を有する電力変換器を、Ｖ結線のモータを駆動するインバータとして制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１実施形態における制御部の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図４】第２実施形態における制御部の構成図である。
【図５】特許文献１に記載された従来技術を示す構成図である。
【図６】特許文献２に記載された従来技術を示す構成図である。
【図７】特許文献４に記載された従来技術を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００，３００：直流電源
１０１ａ，１０１ｂ，３０１ａ，３０１ｂ：モータ中性点スイッチ
１０２，１０３，３０２，３０３：交流モータ
１０４ａ，１０４ｂ，３０４ａ，３０４ｂ：入力側中性点スイッチ
１０５，１０６，３０５，３０６：電力変換器
１０７，３０７：分圧回路
１０８，３０８：エネルギー蓄積要素
１０９，３０９：電圧検出器
１１０，３１０：電流検出器
１１１，３１１：制御装置
２０１，２０２，４０１，４０２：指令値演算部
２０３，４０３：昇圧動作制御部
２０３ａ，２０３ｃ，２０３ｄ：ＰＩ制御器
２０３ｂ：分配器
２０４，４０４：故障時指令値演算部
２０５，４０５：信号切替制御部
２０６，４０６：ＰＷＭパルス生成部
２０７，４０７：故障素子判定部
２０８，４０８：入力側中性点スイッチ駆動部
２０９，４０９：モータ中性点スイッチ駆動部
Ｎ：中性点
Ｔｒ１〜Ｔｒ１２：半導体スイッチ素子
ｆ１〜ｆ１２：素子防爆手段
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２：出力端子
【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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