CN111130429A - 电力转换装置和电力转换系统 - Google Patents

Abstract

提供电力转换装置和电力转换系统，确定三相的电力系统中的哪个电力系统产生了异常。控制部(50)在6个开关元件(Q1～Q6)的每个开关模式下进行电压判定和电流判定，在该电压判定中判定6个开关元件(Q1～Q6)的源极‑漏极间电压中的被预先决定为判定对象的源极‑漏极间电压是否异常，在该电流判定中判定在电力转换电路(20)和马达(100)中流动的3个相电流中的被预先决定为判定对象的相电流是否异常。而且，控制部(50)根据在6个开关元件(Q1～Q6)的每个开关模式下取得的电压判定的结果和电流判定的结果，从由电力转换电路(20)和马达(100)构成的三相的电力系统中检测出产生异常的电力系统。

Description

电力转换装置和电力转换系统

技术领域

这里公开的技术涉及电力转换装置。

背景技术

电力转换装置被应用于各种技术领域。例如，在专利文献1中公开了2个系列的马达控制装置。该马达控制装置的第1系列和第2系列分别具有：驱动电路，其用于驱动马达；3个相开路继电器，它们设置于马达与驱动电路之间的每个相的连接线，通过接通和断开来切换电流从驱动电路向马达的导通和切断；以及控制部，其对相开路继电器的接通和断开进行切换控制。

专利文献1：日本特开2017-118651号公报

在专利文献1那样的电力转换装置中，无法确定由电力转换电路和马达构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了异常。

发明内容

这里公开的技术涉及电力转换装置，其向三相交流式的马达提供电力。该电力转换装置具有：电力转换电路，其具有三相桥式连接的6个开关元件，通过所述6个开关元件的开关动作而将输入电力转换为三相交流的输出电力；以及控制部，其在所述6个开关元件的每个开关模式下进行电压判定和电流判定，在该电压判定中判定所述6个开关元件的源极-漏极间电压中的被预先决定为该开关模式下的判定对象的源极-漏极间电压是否异常，在该电流判定中判定在所述电力转换电路和所述马达中流动的3个相电流中的被预先决定为该开关模式下的判定对象的相电流是否异常，所述控制部根据在所述6个开关元件的每个开关模式下取得的所述电压判定的结果和所述电流判定的结果，从由所述电力转换电路和所述马达构成的三相的电力系统中检测出产生异常的电力系统。

根据这里公开的技术，能够确定由电力转换电路和马达构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了异常。

附图说明

图1是例示了实施方式的电力转换装置的结构的框图。

图2是例示了短路异常判定处理中的开关模式、检测对象以及判定对象之间的关系的图。

图3是例示了短路异常判定处理中的开关模式、检测对象以及判定对象之间的关系的图。

图4是例示了短路异常判定处理的判定结果、异常系统以及控制处理之间的关系的图。

图5是例示了开路异常判定处理中的开关模式、检测对象以及判定对象之间的关系的图。

图6是例示了开路异常判定处理中的开关模式、检测对象以及判定对象之间的关系的图。

图7是例示了开路异常判定处理的判定结果、异常系统以及控制处理之间的关系的图。

图8是例示了具有电力转换装置的电力转换系统的结构的框图。

标号说明

1：电力转换系统；10：电力转换装置；11：第1输入线；12：第2输入线；13：平滑电容器；20：电力转换电路；31：相电压检测部；31u：U相电压检测部；31v：V相电压检测部；31w：W相电压检测部；32：相电流检测部；32u：U相电流检测部；32v：V相电流检测部；32w：W相电流检测部；40：驱动电路；50：控制部；100：马达；Q1～Q6：开关元件。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的标号，而不再重复其说明。

(电力转换装置)

图1例示了实施方式的电力转换装置10的结构。该电力转换装置10向三相交流式的马达100提供电力。该电力转换装置10具有第1输入线11、第2输入线12、平滑电容器13、电力转换电路20、3条连接线21、3个开关22、3个相电压检测部31、3个相电流检测部32、驱动电路40以及控制部50。

[输入线和平滑电容器]

第1输入线11和第2输入线12向电力转换电路20提供输入电力。在该例中，第1输入线11与电池(省略图示)的正极连接，被施加电源电压VB。第2输入线12与电池的负极连接，被施加接地电压VG。平滑电容器13连接于第1输入线11与第2输入线12之间。

[电力转换电路]

电力转换电路20具有三相桥式连接的6个开关元件Q1～Q6，通过6个开关元件Q1～Q6的开关动作而将输入电力转换为三相交流的输出电力。开关元件Q1～Q6分别由FET等晶体管构成。另外，6个开关元件Q1～Q6是第1开关元件Q1、第2开关元件Q2、第3开关元件Q3、第4开关元件Q4、第5开关元件Q5以及第6开关元件Q6。

[连接线]

3条连接线21将电力转换电路20和马达100连接起来。另外，3条连接线21是与马达100的U相对应的U相连接线21u、与马达100的V相对应的V相连接线21v以及与马达100的W相对应的W相连接线21w。此外，在电力转换电路20中，第1开关元件Q1连接于第1输入线11与U相连接线21u之间。第2开关元件Q2连接于第1输入线11与V相连接线21v之间。第3开关元件Q3连接于第1输入线11与W相连接线21w之间。第4开关元件Q4连接于U相连接线21u与第2输入线12之间。第5开关元件Q5连接于V相连接线21v与第2输入线12之间。第6开关元件Q6连接于W相连接线21w与第2输入线12之间。

[开关]

3个开关22分别设置于3条连接线21上。开关22能够切换为传递电力的接通状态和切断电力传递的断开状态。3个开关22是设置于U相连接线21u上的U相开关22u、设置于V相连接线21v上的V相开关22v以及设置于W相连接线21w上的W相开关22w。

[相电压检测部]

3个相电压检测部31分别检测对3条连接线21施加的3个相电压Vu、Vv、Vw。相电压检测部31例如由电阻元件构成。3个相电压检测部31是检测U相电压Vu的U相电压检测部31u、检测V相电压Vv的V相电压检测部31v以及检测W相电压Vw的W相电压检测部31w。3个相电压检测部31的检测信号输入给驱动电路40和控制部50。

[相电流检测部]

3个相电流检测部32分别检测在电力转换电路20和马达100中流动的3个相电流iu、iv、iw。相电流检测部32例如由分流电阻构成。3个相电流检测部32是检测U相电流iu的U相电流检测部32u、检测V相电流iv的V相电流检测部32v以及检测W相电流iw的W相电流检测部32w。3个相电流检测部32的检测信号输入给控制部50。

[驱动电路]

驱动电路40对6个开关元件Q1～Q6的开关动作进行控制。在该例子中，驱动电路40响应于控制部50的控制而对6个开关元件Q1～Q6的开关动作进行控制。具体而言，驱动电路40对6个开关元件Q1～Q6分别提供用于控制接通和断开的控制信号，通过改变向6个开关元件Q1～Q6分别提供的控制信号的电平而对6个开关元件Q1～Q6的开关动作进行控制。在该例中，6个开关元件Q1～Q6分别在控制信号的电平为高电平的情况下成为接通状态，在控制信号的电平为低电平的情况下成为断开状态。驱动电路40例如是通过逻辑元件的组合而构成的。

另外，驱动电路40具有用于保护6个开关元件Q1～Q6不受短路异常的影响的保护功能。具体而言，驱动电路40在从6个开关元件Q1～Q6的源极-漏极间电压中检测到低于预先决定的保护电压阈值的源极-漏极间电压时，将6个开关元件Q1～Q6中的与低于保护电压阈值的源极-漏极间电压对应的开关元件设为断开状态。

[控制部]

控制部50通过控制驱动电路40而对电力转换电路20的6个开关元件Q1～Q6的开关动作进行控制。另外，控制部50对3个开关21的接通和断开进行控制。

另外，在该例中，控制部50进行异常检测处理。在异常检测处理中，控制部50在6个开关元件Q1～Q6的每个开关模式下进行电压判定和电流判定。在开关元件Q1～Q6的每个开关模式的电压判定中，控制部50判定6个开关元件Q1～Q6的源极-漏极间电压中的预先被决定为该开关模式下的判定对象的源极-漏极间电压是否异常。在开关元件Q1～Q6的每个开关模式的电流判定中，控制部50判定在电力转换电路20和马达100中流动的3个相电流iu、iv、iw中的被预先决定为该开关模式下的判定对象的相电流是否异常。然后，控制部50根据在6个开关元件Q1～Q6的每个开关模式下取得的电压判定的结果和电流判定的结果，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中检测出产生异常的电力系统。

另外，在该例中，控制部50将3个开关22中的与产生异常的电力系统对应的开关22设为断开状态。具体而言，控制部50使3个开关22中的与产生异常的电力系统对应的开关22从接通状态变为断开状态，另一方面，使3个开关22中的与未产生异常的电力系统对应的开关22继续维持为接通状态。

另外，在该例中，控制部50例如根据向开关元件Q1～Q6分别提供的控制信号的电平以及为了对开关元件Q1～Q6的开关动作进行控制而从控制部50向驱动电路40输出的指令等，而检测开关元件Q1～Q6的开关模式。

<异常检测处理的详细内容>

在该例中，控制部50进行短路异常检测处理和开路异常检测处理作为异常检测处理。在以下的说明中，马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件的短路故障是指马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件发生了短路的状态。马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件的开路故障是指马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件产生了断线的状态。另外，电力系统的短路异常是指由于马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件的短路故障而导致电力系统变得异常的状态。电力系统的开路异常是指由于马达100的绕组或电力转换电路20的开关元件的开路故障而导致电力系统变得异常的状态。

《短路异常检测处理》

在短路异常检测处理中，在电压判定中，当6个开关元件Q1～Q6的源极-漏极间电压中的作为判定对象的源极-漏极间电压低于预先决定的正常电压阈值的情况下，控制部50判定为该源极-漏极间电压异常。另外，在电流判定中，当在电力转换电路20和马达100中流动的3个相电流iu、iv、iw中的作为判定对象的相电流高于预先决定的高电流阈值的情况下，控制部50判定为该相电流为高电流异常。然后，控制部50根据在6个开关元件Q1～Q6的每个开关模式下取得的电压判定的结果与电流判定的结果的组合中的表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果与表示相电流为高电流异常的电流判定的结果的组合，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中检测出产生短路异常的电力系统。

另外，正常电压阈值例如被设定为能够视为源极-漏极间电压正常时的源极-漏极间电压的最小值。高电流阈值例如被设定为能够视为相电流正常时的相电流的最大值。

另外，在该例中，正常电压阈值高于保护电压阈值。如上所述，保护电压阈值是作为判定是否应该在驱动电路40中强制性地将开关元件设为断开状态的基准的阈值。

<开路异常检测处理>

在开路异常检测处理中，在电压判定中，当6个开关元件Q1～Q6的源极-漏极间电压中的作为判定对象的源极-漏极间电压低于预先决定的正常电压阈值的情况下，控制部50判定为该源极-漏极间电压异常。另外，在电流判定中，当在电力转换电路20和马达100中流动的3个相电流iu、iv、iw中的作为判定对象的相电流低于预先决定的低电流阈值的情况下，控制部50判定为该相电流为低电流异常。然后，控制部50根据在6个开关元件Q1～Q6的每个开关模式下取得的电压判定的结果与电流判定的结果的组合中的表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果与表示相电流为低电流异常的电流判定的结果的组合，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中检测出产生开路异常的电力系统。

另外，低电流阈值例如被设定为能够视为相电流正常时的相电流的最小值。

[异常的相关关系]

这里，对由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统的异常与开关元件Q1～Q6的特定的开关模式下的6个开关元件Q1～Q6的源极-漏极间电压的异常和3个相电流iu、iv、iw的异常之间的关系进行说明。

以下，将第1开关元件Q1的源极-漏极间电压记载为“第1源极-漏极间电压VQ1”，将第2开关元件Q2的源极-漏极间电压记载为“第2源极-漏极间电压VQ2”，将第3开关元件Q3的源极-漏极间电压记载为“第3源极-漏极间电压VQ3”，将第4开关元件Q4的源极-漏极间电压记载为“第4源极-漏极间电压VQ4”，将第5开关元件Q5的源极-漏极间电压记载为“第5源极-漏极间电压VQ5”，将第6开关元件Q6的源极-漏极间电压记载为“第6源极-漏极间电压VQ6”。

另外，第1源极-漏极间电压VQ1对应于对第1输入线11施加的电源电压VB与对U相连接线21u施加的U相电压Vu之差。第2源极-漏极间电压VQ2对应于对第1输入线11施加的电源电压VB与对V相连接线21v施加的V相电压Vv之差。第3源极-漏极间电压VQ3对应于对第1输入线11施加的电源电压VB与对W相连接线21w施加的W相电压Vw之差。

另外，第4源极-漏极间电压VQ4对应于对U相连接线21u施加的U相电压Vu与对第2输入线12施加的接地电压VG之差。第5源极-漏极间电压VQ5对应于对V相连接线21v施加的V相电压Vv与对第2输入线12施加的接地电压VG之差。第6源极-漏极间电压VQ6对应于对W相连接线21w施加的W相电压Vw与对第2输入线12施加的接地电压VG之差。

本申请发明人进行了深入研究的结果为，发现了以下内容。即，由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统的异常与开关元件Q1～Q6的特定的开关模式下的6个源极-漏极间电压VQ1～VQ6的异常和3个相电流iu、iv、iw的异常之间存在相关。因此，能够根据开关元件Q1～Q6的特定的开关模式下的6个源极-漏极间电压VQ1～VQ6有无异常和3个相电流iu、iv、iw有无异常，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中检测出产生异常的电力系统。

<由绕组的短路故障引起的电力系统的短路异常>

例如，在马达100的U相绕组发生短路故障而导致在U相电力系统中产生了短路异常的情况下，在以下的4个开关模式中表现出特征。

(1)在第3、第4开关元件Q3、Q4为接通状态并且第1、第2、第5、第6开关元件Q1、Q2、Q5、Q6为断开状态的开关模式下，第3、第4源极-漏极间电压VQ3、VQ4分别低于正常电压阈值，并且U相电流iu高于高电流阈值。

(2)在第2、第4开关元件Q2、Q4为接通状态并且第1、第3、第5、第6开关元件Q1、Q3、Q5、Q6为断开状态的开关模式下，第2、第4源极-漏极间电压VQ2、VQ4分别低于正常电压阈值，并且U相电流iu高于高电流阈值。

(3)在第1、第6开关元件Q1、Q6为接通状态并且第2、第3、第4、第5开关元件Q2、Q3、Q4、Q5为断开状态的开关模式下，第1、第6源极-漏极间电压VQ1、VQ6分别低于正常电压阈值，并且相电流iu高于高电流阈值。

(4)在第1、第5开关元件Q1、Q5为接通状态并且第2、第3、第4、第6开关元件Q2、Q3、Q4、Q6为断开状态的开关模式下，第1、第5源极-漏极间电压VQ1、VQ5分别低于正常电压阈值，并且相电流iu高于高电流阈值。

因此，根据上述4个开关模式的各模式下的源极-漏极间电压有无异常和相电流有无异常，能够检测出由马达100的U相绕组的短路故障所引起的U相电力系统的短路异常。

<由开关元件的短路故障引起的电力系统的短路异常>

另外，例如，在电力转换电路20的第4开关元件Q4发生短路故障而导致在U相电力系统中产生了短路异常的情况下，在以下2个开关模式中表现出特征。

(1)在第1、第6开关元件Q1、Q6为接通状态并且第2、第3、第4、第5开关元件Q2、Q3、Q4、Q5为断开状态的开关模式下，第1、第6源极-漏极间电压VQ1、VQ6分别低于正常电压阈值，另一方面，相电流iu不高于高电流阈值。

(2)在第1、第5开关元件Q1、Q5为接通状态并且第2、第3、第4、第6开关元件Q2、Q3、Q4、Q6为断开状态的开关模式中，第1、第5源极-漏极间电压VQ1、VQ5分别低于正常电压阈值，另一方面，相电流iu不高于高电流阈值。

因此，能够根据上述的2个开关模式的各模式下的源极-漏极间电压有无异常和相电流有无异常，而检测出由电力转换电路20的第4开关元件Q4的短路故障引起的U相电力系统的短路异常。

<由绕组的开路故障引起的电力系统开路异常>

另外，例如，在马达100的U相绕组发生开路故障而导致在U相电力系统中产生了开路异常的情况下，在以下4个开关模式中表现出特征。

(1)在第3、第4开关元件Q3、Q4为接通状态并且第1、第2、第5、第6开关元件Q1、Q2、Q5、Q6为断开状态的开关模式下，第3、第4源极-漏极间电压VQ3、VQ4分别低于正常电压阈值，并且U相电流iu低于低电流阈值。

(2)在第2、第4开关元件Q2、Q4为接通状态并且第1、第3、第5、第6开关元件Q1、Q3、Q5、Q6为断开状态的开关模式下，第2、第4源极-漏极间电压VQ2、VQ4分别低于正常电压阈值，并且U相电流iu低于低电流阈值。

(3)在第1、第6开关元件Q1、Q6为接通状态并且第2、第3、第4、第5开关元件Q2、Q3、Q4、Q5为断开状态的开关模式下，第1、第6源极-漏极间电压VQ1、VQ6分别低于正常电压阈值，并且相电流iu低于低电流阈值。

(4)在第1、第5开关元件Q1、Q5为接通状态并且第2、第3、第4、第6开关元件Q2、Q3、Q4、Q6为断开状态的开关模式下，第1、第5源极-漏极间电压VQ1、VQ5分别低于正常电压阈值，并且相电流iu低于低电流阈值。

因此，能够根据上述的4个开关模式的各模式下的源极-漏极间电压有无异常和相电流有无异常，而检测出由马达100的U相绕组的开路故障引起的U相电力系统的开路异常。

<由开关元件的开路故障引起的电力系统的开路异常>

另外，例如，在电力转换电路20的第4开关元件Q4发生开路故障而导致在U相电力系统中产生了开路异常的情况下，在以下2个开关模式中表现出特征。

(1)在第1、第6开关元件Q1、Q6为接通状态并且第2、第3、第4、第5开关元件Q2、Q3、Q4、Q5为断开状态的开关模式下，第1、第6源极-漏极间电压VQ1、VQ6分别低于正常电压阈值，并且相电流iu低于低电流阈值。

(2)在第1、第5开关元件Q1、Q5为接通状态并且第2、第3、第4、第6开关元件Q2、Q3、Q4、Q6为断开状态的开关模式中，第1、第5源极-漏极间电压VQ1、VQ5分别低于正常电压阈值，并且相电流iu低于低电流阈值。

因此，能够根据上述的2个开关模式的各模式下的源极-漏极间电压有无异常和相电流有无异常，而检测出由电力转换电路20的第4开关元件Q4的开路故障引起的U相电力系统的开路异常。

[短路异常判定处理和短路异常确定处理]

另外，本申请发明人发现，通过依次进行图2和图3所示的第1个～第24个短路异常判定处理并且根据图4所示的对应关系进行短路异常确定处理，能够从由电力转换电路20和马达100构成的三相电力的系统中检测出产生了短路异常的电力系统。

在该例中，控制部50依次进行图2和图3所示的第1个～第24个短路异常判定处理，并且根据图4所示的对应关系进行短路异常确定处理。另外，该短路异常判定处理和短路异常确定处理是短路异常检测处理的一例。

<短路异常判定处理>

在图2和图3中示出了第1个～第24个短路异常判定处理的内容。另外，在图2和图3中，“No.”表示短路异常判定处理的编号，“H”表示开关元件为接通状态，“L”表示开关元件为断开状态。圆形标记表示是检测对象，×标记表示不是检测对象。

如图2和图3所示，在第1个～第24个短路异常判定处理中，分别预先决定了作为该短路异常判定处理的对象的开关元件Q1～Q6的开关模式、在该开关模式下作为检测对象的相电压和相电流、以及在该开关模式下作为判定对象的源极-漏极间电压和相电流。例如，在第1个短路异常判定处理中，第3、第4开关元件Q3、Q4为接通状态并且第1、第2、第5、第6开关元件Q1、Q2、Q5、Q6为断开状态的开关模式是处理的对象，该开关模式下的U相电压Vu、W相电压Vw以及U相电流iu是检测对象，该开关模式下的第3、第4源极-漏极间电压VQ3、VQ4是电压判定的对象，该开关模式下的U相电流iu是电流比较的对象。

另外，在该例中，在图2和图3所示的短路异常判定处理中，分别预先决定了作为是否通过驱动电路40的保护功能而被设为了断开状态这一判定的对象的开关元件。例如，在第1个短路异常判定处理中，第3、第4开关元件Q3、Q4为是否通过驱动电路40的保护功能而被设为了断开状态这一判定的对象。

另外，图2所示的第1个～第4个短路异常判定处理是用于检测由马达100的U相绕组的短路故障引起的U相电力系统的短路异常的处理。图2所示的第5个～第8个短路异常判定处理是用于检测由马达100的V相绕组的短路故障引起的V相电力系统的短路异常的处理。图2的例子的第9段～第12段所示的第9个～第12个短路异常判定处理是用于检测由马达100的W相绕组的短路故障引起的W相电力系统的短路异常的处理。

另外，图3所示的第13个和第14个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第4开关元件Q4的短路故障引起的U相电力系统的短路异常的处理。图3所示的第15个和第16个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第5开关元件Q5的短路故障引起的V相电力系统的短路异常的处理。图3所示的第17个和第18个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第6开关元件Q6的短路故障引起的W相电力系统的短路异常的处理。

图3所示的第19个和第20个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第1开关元件Q1的短路故障引起的U相电力系统的短路异常的处理。图3所示的第21个和第22个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第2开关元件Q2的短路故障引起的V相电力系统的短路异常的处理。图3所示的第23个和第24个短路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第3开关元件Q3的短路故障引起的W相电力系统的短路异常的处理。

<控制部的短路异常判定处理>

在该例中，控制部50在第1个～第24个短路异常判定处理中分别进行以下的动作。另外，以下，以第k个短路异常判定处理中的动作举例进行说明。k是1以上并且24以下的整数。

首先，控制部50在开关元件Q1～Q6的开关模式成为针对第k个短路异常判定处理而预先决定的开关模式时，检测3个相电压Vu、Vv、Vw和3个相电流iu、iv、iw中的被预先决定为第k个短路异常判定处理中的检测对象的相电压和相电流。该检测到的相电流是在第k个短路异常判定处理中被预先决定为判定对象的相电流。

接着，控制部50根据检测到的相电压、对第1输入线11施加的电源电压VB以及对第2输入线12施加的接地电压VG，导出6个源极-漏极间电压VQ1～VQ6中的被预先决定为第k个短路异常判定处理中的判定对象的源极-漏极间电压。该导出的源极-漏极间电压是在第k个短路异常判定处理中被预先决定为判定对象的源极-漏极间电压。

然后，控制部50对导出的源极-漏极间电压进行电压判定。在该电压判定中，控制部50对导出的源极-漏极间电压与正常电压阈值进行比较，在该源极-漏极间电压低于正常电压的情况下，判定为该源极-漏极间电压异常。

另外，控制部50对检测到的相电流进行电流判定。在该电流判定中，控制部50对检测到的相电流与高电流阈值进行比较，在该相电流高于高电流阈值的情况下，判定为该相电流为高电流异常。

另外，在该例中，控制部50对在第k个短路异常判定处理中被预先决定为判定对象的开关元件进行保护判定。在该保护判定中，控制部50判定作为判定对象的开关元件是否通过驱动电路40的保护功能而被设为了断开状态，在该开关元件通过驱动电路40而被设为了断开状态的情况下，判定为该开关元件处于保护状态。

如上所述，依次进行第1个～第24个短路异常判定处理。在短路异常判定处理的判定结果中包括电压判定的结果、电流判定的结果以及保护判定的结果。即，短路异常判定处理的判定结果是在开关元件Q1～Q6的特定的开关模式下取得的电压判定的结果、电流判定的结果以及保护判定的结果的组合。

<短路异常确定处理>

另外，图4示出了短路异常判定处理的判定结果的组合、作为被视为产生短路异常的电力系统的异常系统、以及3个开关22中的应该设为断开状态的开关22之间的对应关系。

在图4中，方括号内的编号表示取得了判定结果的短路异常判定处理的编号，该判定结果包括表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果、表示相电流为高电流异常的电流判定的结果以及表示开关元件处于保护状态的保护判定的结果。即，在与方括号内的编号对应的短路异常判定处理的判定结果中含有包括了表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果、表示相电流为高电流异常的电流判定的结果以及表示开关元件为保护状态的保护判定的结果的判定结果。

另外，以下，将含有包括了表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果、表示相电流为高电流异常的电流判定的结果以及表示开关元件处于保护状态的保护判定的结果的判定结果的短路异常判定处理的判定结果记载为“表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果”。

而且，图4的例子的第1列示出了分别表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果的组合。例如，在图4的例子的第1列的第1段示出了：第1个短路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果，并且第2个短路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果。

<控制部的短路异常确定处理>

在该例中，控制部50依次进行第1个～第24个短路异常判定处理，并且进行短路异常确定处理。在短路异常确定处理中，控制部50根据图4所示的短路异常判定处理的判定结果的组合与异常系统之间的对应关系、分别表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果的组合，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中确定异常系统(即，被视为产生短路异常的电力系统)。

例如，在第1个短路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果并且第2个短路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常、高电流异常以及保护发动的短路异常判定处理的判定结果的情况下，控制部50确定为由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的U相电力系统是异常系统。

另外，控制部50根据图4所示的异常系统与应该断开的开关22之间的对应关系，将3个开关22中的与在短路异常确定处理中确定的异常系统对应的开关22设为断开状态。

例如，当在短路异常确定处理中确定为由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的U相电力系统是异常系统的情况下，控制部50将3个开关22中的与U相电力系统对应的U相开关22u设为断开状态。

[开路异常判定处理和开路异常确定处理]

另外，本申请发明人发现，通过依次进行图5和图6所示的第1个～第24个开路异常判定处理并且根据图7所示的对应关系进行开路异常确定处理，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中检测出产生开路异常的电力系统。

在该例中，控制部50依次进行图5和图6所示的第1个～第24个开路异常判定处理，并且根据图7所示的对应关系进行开路异常确定处理。另外，该开路异常判定处理和开路异常确定处理是开路异常检测处理的一例。

<开路异常判定处理>

在图5和图6中示出了第1个～第24个开路异常判定处理的内容。另外，在图5和图6中，“No.”表示开路异常判定处理的编号，“H”表示开关元件为接通状态，“L”表示开关元件为断开状态。圆形标记表示是检测对象，×标记表示不是检测对象。

如图5和图6所示，在第1个～第24个开路异常判定处理中，分别预先决定了作为该开路异常判定处理的对象的开关元件Q1～Q6的开关模式、在该开关模式下作为检测对象的相电压和相电流、以及在该开关模式下作为判定对象的源极-漏极间电压和相电流。例如，在第1个开路异常判定处理中，第3、第4开关元件Q3、Q4为接通状态并且第1、第2、第5、第6开关元件Q1、Q2、Q5、Q6为断开状态的开关模式是处理的对象，该开关模式下的U相电压Vu、W相电压Vw以及U相电流iu是检测对象，该开关模式下的第3、第4源极-漏极间电压VQ3、VQ4是电压判定的对象，该开关模式下的U相电流iu是电流比较的对象。

另外，图5所示的第1个～第4个开路异常判定处理是用于检测由马达100的U相绕组的开路故障引起的U相电力系统的开路异常的处理。图5所示的第5个～第8个开路异常判定处理是用于检测由马达100的V相绕组的开路故障引起的V相电力系统的开路异常的处理。图5的例子的第9段～第12段所示的第9个～第12个开路异常判定处理是用于检测由马达100的W相绕组的开路故障引起的W相电力系统的开路异常的处理。

另外，图6所示的第13个和第14个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第4开关元件Q4的开路故障引起的U相电力系统的开路异常的处理。图6所示的第15个和第16个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第5开关元件Q5的开路故障引起的V相电力系统的开路异常的处理。图6所示的第17个和第18个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第6开关元件Q6的开路故障引起的W相电力系统的开路异常的处理。

图6所示的第19个和第20个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第1开关元件Q1的开路故障引起的U相电力系统的开路异常的处理。图6所示的第21个和第22个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第2开关元件Q2的开路故障引起的V相电力系统的开路异常的处理。图6所示的第23个和第24个开路异常判定处理是用于检测由电力转换电路20的第3开关元件Q3的开路故障引起的W相电力系统的开路异常的处理。

<控制部的开路异常判定处理>

在该例中，控制部50在第1个～第24个开路异常判定处理中分别进行以下的动作。另外，以下，以第k个开路异常判定处理中的动作举例进行说明。

首先，控制部50在开关元件Q1～Q6的开关模式成为针对第k个开路异常判定处理而预先决定的开关模式时，检测3个相电压Vu、Vv、Vw和3个相电流iu、iv、iw中的被预先决定为第k个开路异常判定处理中的检测对象的相电压和相电流。该检测到的相电流是在第k个开路异常判定处理中被预先决定为判定对象的相电流。

接着，控制部50根据检测到的相电压、对第1输入线11施加的电源电压VB以及对第2输入线12施加的接地电压VG，导出6个源极-漏极间电压VQ1～VQ6中的被预先决定为第k个开路异常判定处理中的判定对象的源极-漏极间电压。该导出的源极-漏极间电压是在第k个开路异常判定处理中被预先决定为判定对象的源极-漏极间电压。

然后，控制部50对导出的源极-漏极间电压进行电压判定。在该电压判定中，控制部50对导出的源极-漏极间电压与正常电压阈值进行比较，在该源极-漏极间电压低于正常电压的情况下，判定为该源极-漏极间电压异常。

另外，控制部50对检测到的相电流进行电流判定。在该电流判定中，控制部50对检测到的相电流与低电流阈值进行比较，在该相电流低于低电流阈值的情况下，判定为该相电流为低电流异常。

如上所述，依次进行第1个～第24个开路异常判定处理。在开路异常判定处理的判定结果中包括电压判定的结果和电流判定的结果。即，开路异常判定处理的判定结果是在开关元件Q1～Q6的特定的开关模式下取得的电压判定的结果与电流判定的结果的组合。

<开路异常确定处理>

另外，图7示出了开路异常判定处理的判定结果的组合、作为被视为产生开路异常的电力系统的异常系统、以及3个开关22中的应该设为断开状态的开关22之间的对应关系。

在图7中，方括号内的编号表示取得了判定结果的开路异常判定处理的编号，该判定结果包括表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果和表示相电流为低电流异常的电流判定的结果。即，在与方括号内的编号对应的开路异常判定处理的判定结果中包括表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果和表示相电流为低电流异常的电流判定的结果。

另外，以下，将包括表示源极-漏极间电压异常的电压判定的结果和表示相电流为低电流异常的电流判定的结果的开路异常判定处理的判定结果记载为“表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果”。

而且，图7的例子的第1列示出了分别表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果的组合。例如，在图7的例子的第1列的第1段示出了：第1个开路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果，并且第2个开路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果。

<控制部的开路异常确定处理>

在该例中，控制部50依次进行第1个～第24个开路异常判定处理，并且进行开路异常确定处理。在开路异常确定处理中，控制部50根据图7所示的开路异常判定处理的判定结果的组合与异常系统之间的对应关系、以及分别表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果的组合，从由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中确定异常系统(即，被视为产生开路异常的电力系统)。

例如，在第1个开路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果并且第2个开路异常判定处理的判定结果符合表示电压异常和低电流异常的开路异常判定处理的判定结果的情况下，控制部50确定为由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的U相电力系统是异常系统。

另外，控制部50根据图7所示的异常系统与应该断开的开关22之间的对应关系，将3个开关22中的与在开路异常确定处理中确定的异常系统对应的开关22设为断开状态。

例如，当在开路异常确定处理中确定为由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的U相电力系统是异常系统的情况下，控制部50将3个开关22中的与U相电力系统对应的U相开关22u设为断开状态。

[实施方式的效果]

如上所述，通过进行异常检测处理，能够确定由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了异常。

具体而言，通过进行短路异常检测处理，能够确定由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了短路异常。另外，通过进行开路异常检测处理，能够确定由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了开路异常。

另外，通过使短路异常检测处理中的正常电压阈值高于驱动电路40中的保护电压阈值，能够确定在开关元件Q1～Q6通过驱动电路40的保护功能而被设为断开状态之前，由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了短路异常。

另外，在由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的任意电力系统产生了异常的情况下，通过将3个开关22中的与产生异常的电力系统对应的开关22设为断开状态，能够切断三相的电力系统中的产生了异常的电力系统的电力供给，另一方面，能够使三相的电力系统中的未产生异常的电力系统的电力供给继续。由此，能够使用三相的电力系统中的未产生异常的电力系统继续从电力转换装置10向马达100提供电力，因此能够降低电力转换装置10的故障率。

(电力转换系统)

也可以如图8所示，将图1所示的电力转换装置10设置于电力转换系统1。图8所示的电力转换系统1具有多个电力转换装置10。多个电力转换装置10分别向三相交流式的马达100提供电力。另外，图8所示的电力转换装置10的结构与图1所示的电力转换装置10的结构相同。

在图8的电力转换系统1中，能够在多个电力转换装置10的各电力转换装置10中进行异常检测处理，因此，能够在多个电力转换装置10的各电力转换装置10中确定由该电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的哪个电力系统产生了异常。

另外，在图8的电力转换系统1中，在多个电力转换装置10的各电力转换装置10中，在由电力转换电路20和马达100构成的三相的电力系统中的任意电力系统产生了异常的情况下，能够将该电力转换装置10的3个开关22中的与产生了异常的电力系统对应的开关22设为断开状态。由此，能够在多个电力转换装置10的各电力转换装置10中，切断三相的电力系统中的产生了异常的电力系统的电力供给，另一方面，使三相的电力系统中的未产生异常的电力系统的电力供给继续。因此，能够在多个电力转换装置10中的具有产生了异常的电力系统的电力转换装置10中，使用未产生异常的电力系统继续从电力转换装置10向马达100提供电力。因此，与在多个电力转换装置中的具有产生了异常的电力系统的电力转换装置中，将3个开关全部设为断开状态而切断全部三相的电力系统的电力供给的情况相比，能够抑制从电力转换系统1向马达100提供的电力伴随着电力转换装置10中的电力系统的异常产生而降低。

(其他实施方式)

另外，在以上的说明中，以在短路异常判定处理中进行保护判定(判定开关元件是否通过驱动电路40的保护功能而被设为了断开状态)的情况举例，但也可以在短路异常判定处理中不进行保护判定。

另外，也可以适当组合以上的实施方式而实施。以上的实施方式本质上是优选的例示，并不意图限制本发明、其应用物或其用途的范围。

【产业上的可利用性】

像以上说明的那样，这里公开的技术作为电力转换装置是有用的。

Claims (6)

1.一种电力转换装置，其向三相交流式的马达提供电力，其特征在于，

所述电力转换装置具有：

电力转换电路，其具有三相桥式连接的6个开关元件，通过所述6个开关元件的开关动作而将输入电力转换为三相交流的输出电力；以及

控制部，其在所述6个开关元件的每个开关模式下进行电压判定和电流判定，在该电压判定中判定所述6个开关元件的源极-漏极间电压中的被预先决定为该开关模式下的判定对象的源极-漏极间电压是否异常，在该电流判定中判定在所述电力转换电路和所述马达中流动的3个相电流中的被预先决定为该开关模式下的判定对象的相电流是否异常，所述控制部根据在所述6个开关元件的每个开关模式下取得的所述电压判定的结果和所述电流判定的结果，从由所述电力转换电路和所述马达构成的三相的电力系统中检测出产生异常的电力系统。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电力转换装置具有：

3条连接线，它们将所述电力转换电路和所述马达连接起来；以及

3个开关，它们分别设置于所述3条连接线上，

所述控制部将所述3个开关中的与产生异常的电力系统对应的开关设为断开状态。

3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，

在所述电压判定中，当所述6个开关元件的源极-漏极间电压中的作为判定对象的源极-漏极间电压低于预先决定的正常电压阈值的情况下，所述控制部判定为该源极-漏极间电压异常，

在所述电流判定中，当在所述电力转换电路和所述马达中流动的3个相电流中的作为判定对象的相电流高于预先决定的高电流阈值的情况下，所述控制部判定为该相电流为高电流异常，

所述控制部根据在所述6个开关元件的每个开关模式下取得的所述电压判定的结果与所述电流判定的结果的组合中的表示所述源极-漏极间电压异常的电压判定的结果与表示所述相电流为高电流异常的电流判定的结果的组合，从由所述电力转换电路和所述马达构成的三相的电力系统中检测出产生短路异常的电力系统。

4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电力转换装置具有对所述6个开关元件的开关动作进行控制的驱动电路，

所述驱动电路在从所述6个开关元件的源极-漏极间电压中检测到低于预先决定的保护电压阈值的源极-漏极间电压时，将所述6个开关元件中的与低于所述保护电压阈值的源极-漏极间电压对应的开关元件设为断开状态，

所述正常电压阈值高于所述保护电压阈值。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，

在所述电压判定中，当所述6个开关元件的源极-漏极间电压中的作为判定对象的源极-漏极间电压低于预先决定的正常电压阈值的情况下，所述控制部判定为该源极-漏极间电压异常，

在所述电流判定中，当在所述电力转换电路和所述马达中流动的3个相电流中的作为判定对象的相电流低于预先决定的低电流阈值的情况下，所述控制部判定为该相电流为低电流异常，

所述控制部根据在所述6个开关元件的每个开关模式下取得的所述电压判定的结果与所述电流判定的结果的组合中的表示所述源极-漏极间电压异常的电压判定的结果与表示所述相电流为低电流异常的电流判定的结果的组合，从由所述电力转换电路和所述马达构成的三相的电力系统中检测出产生开路异常的电力系统。

6.一种电力转换系统，其特征在于，

所述电力转换系统具有分别向三相交流式的马达提供电力的多个电力转换装置，

所述多个电力转换装置由权利要求1至5中的任意一项所述的电力转换装置构成。

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