JP2014192950A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子に故障が生じた場合であっても回転電機の駆動を継続可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１の第１インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の一端１１１、１２１、１３１と第１電力供給源４１との間に接続される。第２インバータ部３０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の他端１１２、１２２、１３２と第２電力供給源４２との間に接続される。制御部６０の故障検出部６１は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を構成するＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障を検出する。駆動制御部６５は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する。また、駆動制御部６５は、故障検出部６１によりＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替えてモータ１０を駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、１つの電動機に対して２つのインバータを設ける技術が知られている。例えば特許文献１では、電動機の各相において、２つの巻線が直列に接続して構成され、高圧インバータが各相の巻線の端部に接続され、低圧インバータが各相の巻線の中間部に接続される。

特開２０００−３２４８７１号公報

特許文献１では、インバータを２つ有する構成であるにも関わらず、インバータを構成するトランジスタが故障した場合について、何ら言及されていない。そのため、例えば一方のインバータ部が故障した場合、正常であるインバータ部を有効に利用して電動機の駆動を継続することができない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング素子に故障が生じた場合であっても回転電機の駆動を継続可能な電力変換装置を提供することにある。

本発明は、巻線を有する回転電機の電力を変換する電力変換装置であって、第１インバータ部と、第２インバータ部と、制御部と、を備える。
第１インバータ部は、巻線の一端と第１電力供給源との間に接続される。
第２インバータ部は、巻線の他端と第２電力供給源との間に接続される。

制御部は、故障検出手段、および、駆動制御手段を有する。故障検出手段は、第１インバータ部および第２インバータ部を構成するスイッチング素子の故障を検出する。駆動制御手段は、スイッチング素子のオンオフ作動を制御する。また、駆動制御部は、故障検出手段によりスイッチング素子の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替えて回転電機を駆動する。

本発明では、回転電機に対し、回転電機の一側に第１インバータ部および第１電力供給源、他側に第２インバータ部および第２電力供給源が設けられている。これにより、第１インバータ部および第２インバータ部を介し、第１電力供給源および第２電力供給源を用いて回転電機を駆動可能である。
また、故障検出手段によりスイッチング素子の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替えているので、スイッチング素子に故障が生じた場合であっても、故障時制御により回転電機の駆動を継続することができる。

本発明の一実施形態の電力変換装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態の電力変換装置におけるオープン故障時制御を説明する説明図である。 本発明の一実施形態の電力変換装置におけるショート故障時制御を説明する説明図である。 本発明の一実施形態の電力変換装置における制御処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による電力変換装置１は、回転電機としてのモータ１０の電力を変換するものである。

モータ１０は、例えば電動車両に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。本実施形態のモータ１０は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータ（ＭＧ）である。本実施形態では、主に電動機として機能する場合について説明するので、「モータ１０」と呼ぶ。

モータ１０は、３相交流の回転電機であって、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を有する。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３が「巻線」に対応する。

電力変換装置１は、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、制御部６０等を備える。
第１インバータ部２０は、３相インバータであり、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３への通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子（以下、「ＳＷ素子」という。）２１〜２６がブリッジ接続される。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

ＳＷ素子２１は、ＳＷ素子２４の高電位側に接続される。ＳＷ素子２１とＳＷ素子２４との接続点２７は、Ｕ相コイル１１の一端１１１に接続される。
ＳＷ素子２２は、ＳＷ素子２５の高電位側に接続される。ＳＷ素子２２とＳＷ素子２５との接続点２８は、Ｖ相コイル１２の一端１２１に接続される。
ＳＷ素子２３は、ＳＷ素子２６の高電位側に接続される。ＳＷ素子２３とＳＷ素子２６との接続点２９は、Ｗ相コイル１３の一端１３１に接続される。
以下適宜、高電位側に接続されるＳＷ素子２１〜２３を「第１上アーム素子」、低電位側に接続されるＳＷ素子２４〜２６を「第１下アーム素子」という。

第２インバータ部３０は、第１インバータ部２０と同様、３相インバータであり、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３への通電を切り替えるべく、６つのＳＷ素子３１〜３６がブリッジ接続される。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

ＳＷ素子３１は、ＳＷ素子３４の高電位側に接続される。ＳＷ素子３１とＳＷ素子３４との接続点３７は、Ｕ相コイル１１の他端１１２に接続される。
ＳＷ素子３２は、ＳＷ素子３５の高電位側に接続される。ＳＷ素子３２とＳＷ素子３５との接続点３８は、Ｖ相コイル１２の他端１２２に接続される。
ＳＷ素子３３は、ＳＷ素子３６の高電位側に接続される。ＳＷ素子３３とＳＷ素子３６との接続点３９は、Ｗ相コイル１３の他端１３２に接続される。

以下適宜、高電位側に接続されるＳＷ素子３１〜３３を「第２上アーム素子」、低電位側に接続されるＳＷ素子３４〜３６を「第２下アーム素子」という。
また、第１上アーム素子であるＳＷ素子２１〜２３、および、第２上アーム素子であるＳＷ素子３１〜３３が「上アーム素子」に対応し、第１下アーム素子であるＳＷ素子２４〜２６、および、第２下アーム素子であるＳＷ素子３４〜３６が「下アーム素子」に対応する。

第１電力供給源４１は、第１インバータ部２０に接続される直流電源であって、第１インバータ部２０を経由してモータ１０に電力を供給する。
第２電力供給源４２は、第２インバータ部３０に接続される直流電源であって、第２インバータ部３０を経由してモータ１０に電力を供給する。

第１電力供給源４１の電圧を第１電源電圧Ｅ１とし、第２電力供給源４２の電圧を第２電源電圧Ｅ２とする。第１電源電圧Ｅ１と第２電源電圧Ｅ２とは、異なる値であってもよいし、等しい値であってもよい。なお、図１において、第１電力供給源４１および第２電力供給源４２を１つの直流電源として記載しているが、複数の直流電源により構成してもよいし、例えば図示しない昇圧コンバータ等を含んで構成するようにしてもよい。

第１コンデンサ５１は、第１電力供給源４１と並列に接続され、第１電力供給源４１からＳＷ素子２１〜２６へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。
第２コンデンサ５２は、第２電力供給源４２と並列に接続され、第２電力供給源４２からＳＷ素子３１〜３６へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。

ここで、第１インバータ部２０および第１電力供給源４１の組み合わせを第１系統１００とし、第２インバータ部３０および第２電力供給源４２の組み合わせを第２系統２００とすると、本実施形態では、モータ１０の一側に第１系統１００が設けられ、他側に第２系統２００が設けられている、ということである。

制御部６０は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等が備えられる。
制御部６０は、故障検出部６１および駆動制御部６５を有する。本実施形態の故障検出部６１および駆動制御部６５は、ハードウェアにより構成してもよいし、ソフトウェアにより構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより構成してもよい。

故障検出部６１は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障を検出する。詳細には、故障検出部６１は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の各素子において、導通不能となるオープン故障、または、切断不能となるショート故障が生じているか否かを検出する。ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の各素子におけるオープン故障およびショート故障は、例えば各相電流や端子電圧等に基づいて、どのように検出するように構成してもよい。

駆動制御部６５は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する。本実施形態では、駆動制御部６５は、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障が検出されなかった場合、すなわちＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれもが正常であった場合、正常時制御とする。また、駆動制御部６５は、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替える。

まず、正常時制御について説明する。
正常時制御において、駆動制御部６５は、第１の制御モードとして、第２インバータ部３０の第２上アーム素子３１〜３３の全相または第２下アーム素子３４〜３６の全相の一方をオン、他方をオフして第２インバータ部３０を中性点化し、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６をスイッチングし、第１電力供給源４１によりモータ１０を駆動することができる。

また正常時制御において、駆動制御部６５は、第２の制御モードとして、第１インバータ部２０の第１上アーム素子２１〜２３の全相または第１下アーム素子２４〜２６の全相の一方をオン、他方をオフして第１インバータ部２０を中性点化し、第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６をスイッチングし、第２電力供給源４２によりモータ１０を駆動することができる。

さらにまた正常時制御において、駆動制御部６５は、第３の制御モードとして、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６および第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６を共にスイッチングし、第１電力供給源４１および第２電力供給源４２によりモータ１０を駆動することができる。

本実施形態では、モータ１０の一側に第１系統１００、他側に第２系統２００が設けられているので、駆動制御部６５では、正常時制御として、第２インバータ部３０を中性点化して第１系統１００にてモータ１０を駆動する第１の制御モード、第１インバータ部２０を中性点化して第２系統２００にてモータ１０を駆動する第２の制御モード、および、第１系統１００および第２系統２００にてモータ１０を駆動する第３の制御モードを、モータ１０の回転数や出力トルク等に応じて切り替え可能である。また、第３の制御モードでは、例えば第１インバータ部２０の電圧指令と第２インバータ部３０の電圧指令の位相を１８０［°］ずらすことにより、第１電力供給源４１と第２電力供給源４２とが直列接続されているのに相当する状態にて駆動可能であるので、高回転数、高トルクを出力可能である。

なお、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０のスイッチングに係る制御は、例えば三角波に代表されるキャリア波と電圧指令とに基づくＰＷＭ制御としてもよいし、又例えば電圧指令の位相の半周期毎にオンオフを切り替える矩形波制御としてもよい。

本実施形態では、モータ１０の一側に第１系統１００、他側に第２系統２００が設けられているので、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかに故障が生じた場合、正常時制御から故障時制御に切り替えることにより、故障が生じていないインバータ部を有効に利用し、モータ１０の駆動を継続している。具体的には、故障が生じたＳＷ素子を含むインバータ部を中性点化し、正常なインバータ部およびこれに対応して設けられる電力供給源を用いてモータ１０の駆動を継続する。

ここで、故障時制御について説明する。本実施形態では、故障時制御には、オープン故障時制御およびショート故障時制御が含まれる。
まず、オープン故障時制御について説明する。
駆動制御部６５は、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにオープン故障が生じていることが検出された場合、正常時制御からオープン故障時制御に切り替える。以下適宜、オープン故障が生じたＳＷ素子を「オープン故障素子」という。

ここで、第１インバータ部２０のＵ相の上アーム素子であるＳＷ素子２１においてオープン故障が生じた場合のオープン故障時制御について、図２に基づいて説明する。図２においては、制御部６０を省略した。
ＳＷ素子２１にオープン故障が生じている場合、ＳＷ素子２１をオン（導通状態）とすることができず、ＳＷ素子２１は常にオフ（非導通状態）となる。そこで、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオフ、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。また、第２インバータ部３０のＳＷ素子２１〜２６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
なお、図２においては、ＳＷ素子２１がオープン故障しているときにオフ状態に制御される第１上アーム素子２１〜２３を破線で示した。

以下、オープン故障が生じた箇所ごとのオープン故障時制御について説明する。
（Ａ１）第１上アーム素子２１〜２３のいずれかにオープン故障が生じた場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオフ、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。
（Ａ２）第１下アーム素子２４〜２６のいずれかにオープン故障が生じた場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオン、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオフすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。

（Ａ１）、（Ａ２）では、第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
（Ａ１）、（Ａ２）の例では、第１インバータ部２０が「オープン故障インバータ部」に対応し、第２インバータ部３０が「正常インバータ部」に対応する。

（Ａ３）第２上アーム素子３１〜３３のいずれかにオープン故障が生じた場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオフ、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることにより、第２インバータ部３０を中性点化する。
（Ａ４）第２下アーム素子３４〜３６のいずれかにオープン故障が生じた場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオン、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオフすることにより、第２インバータ部３０を中性点化する。

（Ａ３）、（Ａ４）では、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
（Ａ３）、（Ａ４）の例では、第１インバータ部２０が「正常インバータ部」に対応し、第２インバータ部３０が「オープン故障インバータ部」に対応する。

すなわち本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにオープン故障が生じた場合、オープン故障インバータ部においてオープン故障素子を含む側のアームの全相をオフし、オープン故障素子を含まない側のアームの全相をオンする。また、正常インバータ部をスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。

次に、ショート故障時制御について説明する。
駆動制御部６５は、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにショート故障が生じていることが検出された場合、正常時制御からショート故障時制御に切り替える。以下適宜、ショート故障が生じたＳＷ素子を「ショート故障素子」という。

ここで、第１インバータ部２０のＵ相の上アーム素子であるＳＷ素子２１においてショート故障が生じた場合のショート故障時制御について、図３に基づいて説明する。図３においては、図２と同様、制御部６０を省略した。
ＳＷ素子２１にショート故障が生じている場合、ＳＷ素子２１をオフ（非導通状態）とすることができず、ＳＷ素子２１が常にオン（導通状態）となる。そこで、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオン、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオフすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。また、第２インバータ部３０のＳＷ素子２１〜２６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
なお、図３においては、ＳＷ素子２１がショート故障しているときにオフ状態に制御される第１下アーム素子２４〜２６を破線で示した。

以下、ショート故障が生じた箇所ごとの制御について説明する。
（Ｂ１）第１上アーム素子２１〜２３のいずれかにショート故障が生じた場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオン、第１下アーム素子２４〜４６の全相をオフすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。
（Ｂ２）第１下アーム素子２４〜２６のいずれかにショート故障が生じた場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオフ、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンすることにより、第１インバータ部２０を中性点化する。

（Ｂ１）、（Ｂ２）では、第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
（Ｂ１）、（Ｂ２）の例では、第１インバータ部２０が「ショート故障インバータ部」に対応し、第２インバータ部３０が「正常インバータ部」に対応する。

（Ｂ３）第２上アーム素子３１〜３３のいずれかにショート故障が生じた場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオン、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオフすることにより、第２インバータ部３０を中性点化する。
（Ｂ４）第２下アーム素子３４〜３６のいずれかにショート故障が生じた場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオフ、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることにより、第２インバータ部３０を中性点化する。
（Ｂ３）、（Ｂ４）では、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６をＰＷＭ制御や矩形波制御等によりスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。
（Ｂ３）、（Ｂ４）の例では、第１インバータ部２０が「正常インバータ部」に対応し、第２インバータ部３０が「ショート故障インバータ部」に対応する。

すなわち本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにショート故障が生じた場合、ショート故障インバータ部においてショート故障素子を含む側のアームの全相をオンし、ショート故障素子を含まない側のアームの全相をオフする。また、正常インバータ部をスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。

なお、オープン故障時制御およびショート故障時制御において、正常インバータ部は、正常時制御と同様に制御してもよいし、オープン故障インバータ部またはショート故障インバータ部を中性点化することにより不足する電圧を補うように制御してもよい。

ここで、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障状態に応じた制御の切り替えについて、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４に示す制御処理は、制御部６０にて所定の間隔にて実行される。
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、故障検出部６１において、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にオープン故障が生じているか否かを判断する。ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にオープン故障が生じていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにオープン故障が生じていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、駆動制御部６５では、正常時制御からオープン故障時制御に切り替え、オープン故障素子を有するオープン故障インバータ部を中性点化し、正常インバータ部をスイッチングすることによりモータ１０の駆動を継続する。

ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にオープン故障が生じていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）に移行するＳ１０３では、故障検出部６１において、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にショート故障が生じているか否かを判断する。ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にショート故障が生じていない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにショート故障が生じていると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、駆動制御部６５では、正常時制御からショート故障時制御に切り替え、ショート故障素子を有するショート故障インバータ部を中性点化し、正常インバータ部をスイッチングすることによりモータ１０の駆動を継続する。

ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にオープン故障およびショート故障が生じていない場合（Ｓ１０１：ＮＯ、Ｓ１０３：ＮＯ）に移行するＳ１０５では、駆動制御部６５では、正常時制御とし、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を用いてモータ１０を駆動する。

以上詳述したように、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を有するモータ１０の電力を変換する電力変換装置１は、第１インバータ部２０と、第２インバータ部３０と、制御部６０と、を備える。
第１インバータ部２０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の一端１１１、１２１、１３１と第１電力供給源４１との間に接続される。
第２インバータ部３０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の他端１１２、１２２、１３２と第２電力供給源４２との間に接続される。

制御部６０は、故障検出部６１、および、駆動制御部６５を有する。
故障検出部６１は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を構成するＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障を検出する。
駆動制御部６５は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する。また、駆動制御部６５は、故障検出部６１によりＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替える。

本実施形態では、モータ１０に対し、モータ１０の一側に第１インバータ部２０および第１電力供給源４１、他側に第２インバータ部３０および第２電力供給源４２が設けられている。これにより、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を介し、第１電力供給源４１および第２電力供給源４２を用いてモータ１０を駆動可能である。
また、故障検出部６１にてＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替えているので、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６に故障が生じた場合であっても、モータ１０の駆動を継続することができる。

また、故障時制御には、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にオープン故障が生じた場合におけるオープン故障時制御、および、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６にショート故障が生じた場合におけるショート故障時制御が含まれる。
これにより、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６に生じている故障が導通不能となるオープン故障であるか、切断不能となるショート故障であるかに応じ、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を適切に制御し、モータ１０の駆動を継続することができる。

本実施形態では、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６は、高電位側に接続される第１上アーム素子２１〜２３、および、低電位側に接続される第１下アーム素子２４〜２６から構成される。また、第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６は、高電位側に接続される第２上アーム素子３１〜３３、および、低電位側に接続される第２下アーム素子３４〜３６から構成される。

ここで、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにオープン故障が生じている場合について述べる。
オープン故障が生じているＳＷ素子であるオープン故障素子を有する第１インバータ部２０または第２インバータ部３０をオープン故障インバータ部、ＳＷ素子に故障が生じていない第１インバータ部２０または第２インバータ部３０を正常インバータ部とする。

駆動制御部６５は、オープン故障時制御において、オープン故障インバータ部におけるオープン故障素子が含まれる上アーム素子または下アーム素子の全ての相をオフし、オープン故障素子が含まれない上アーム素子または下アーム素子の全ての相をオンする。また、正常インバータ部のＳＷ素子をスイッチングしてモータ１０の駆動を継続する。

すなわち、オープン故障インバータ部において、オープン故障が生じていない側のアームのＳＷ素子を全相でオンすることにより、オープン故障インバータ部を中性点化し、正常インバータ部のＳＷ素子をスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。これにより、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにオープン故障が生じた場合であっても、正常インバータ部を有効に利用してモータ１０の駆動を適切に継続することができる。

続いて、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにショート故障が生じている場合について述べる。
ショート故障が生じているＳＷ素子であるショート故障素子を有する第１インバータ部２０または第２インバータ部３０をショート故障インバータ部、ＳＷ素子に故障が生じていない第１インバータ部２０または第２インバータ部３０を正常インバータ部とする。

駆動制御部６５は、ショート故障時制御において、ショート故障インバータ部におけるショート故障素子が含まれる上アーム素子または下アーム素子の全ての相をオンし、ショート故障素子が含まれない上アーム素子または下アーム素子の全ての相をオフとする。また、正常インバータ部のＳＷ素子をスイッチングしてモータ１０の駆動を継続する。

すなわち、ショート故障インバータ部において、ショート故障が生じている側のアームのＳＷ素子を全相でオンすることにより、ショート故障インバータ部を中性点化し、正常インバータ部のＳＷ素子をスイッチングすることにより、モータ１０の駆動を継続する。これにより、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のいずれかにショート故障が生じた場合であっても、正常インバータ部を有効に利用してモータ１０の駆動を適切に継続することができる。

本実施形態では、制御部６０が、「故障検出手段」、および、「駆動制御手段」を構成する。詳細には、故障検出部６１が「故障検出手段」を構成し、駆動制御部６５が「駆動制御手段」を構成する。

また、図４中のＳ１０１およびＳ１０３が「故障検出手段」の機能としての処理に相当し、Ｓ１０２、Ｓ１０４およびＳ１０５が「駆動制御手段」の機能としての処理に相当する。詳細には、Ｓ１０５が「正常時制御」に対応し、Ｓ１０２およびＳ１０４が「故障時制御」に対応する。より詳細には、Ｓ１０２が「オープン故障時制御」に対応し、Ｓ１０４が「ショート故障時制御」に対応する。

（他の実施形態）
（ア）故障検出手段
上記実施形態では、故障検出手段として、スイッチング素子のオープン故障を検出した後、ショート故障を検出する。他の実施形態では、スイッチング素子のショート故障を検出した後にオープン故障を検出するように構成してもよいし、別処理にてスイッチング素子のショート故障およびオープン故障を検出するように構成してもよい。
（イ）上記実施形態では、故障時制御には、オープン故障時制御およびショート故障時制御を含む。他の実施形態では、故障時制御として、オープン故障時制御またはショート故障時制御の一方を含むように構成してもよい。
（ウ）上記実施形態では、スイッチング素子はＩＧＢＴである。他の実施形態では、スイッチング素子は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。

（エ）上記実施形態では、回転電機は、電動機としての機能および発電機としての機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであるが、他の実施形態では、発電機としての機能を持たない電動機であってもよいし、電動機としての機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態では、回転電機は３相交流電動機である。他の実施形態では、４相以上の回転電機であってもよい。
（オ）上記実施形態では、回転電機は、電動車両の車両主機に適用される。他の実施形態では、回転電機は、車両補機に適用してもよいし、他の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・電力変換装置
１０・・・モータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
２０・・・第１インバータ部
２１〜２６・・・ＳＷ素子（スイッチング素子）
３０・・・第２インバータ部
３１〜３６・・・ＳＷ素子（スイッチング素子）
６０・・・制御部
６１・・・故障検出部（故障検出手段）
６５・・・駆動制御部（駆動制御手段）

Claims (4)

1. 巻線（１１〜１３）を有する回転電機（１０）の電力を変換する電力変換装置（１）であって、
   前記巻線の一端（１１１、１２１、１３１）と第１電力供給源（４１）との間に接続される第１インバータ部（２０）と、
   前記巻線の他端（１１２、１２２、１３２）と第２電力供給源（４２）との間に接続される第２インバータ部（３０）と、
   前記第１インバータ部および前記第２インバータ部を構成するスイッチング素子（２１〜２６、３１〜３６）の故障を検出する故障検出手段（６１）、および、前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する駆動制御手段（６５）を有する制御部（６０）と、
   を備え、
   前記駆動制御手段は、前記故障検出手段により前記スイッチング素子の故障が検出された場合、正常時制御から故障時制御に切り替えて前記回転電機を駆動することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記故障時制御には、前記スイッチング素子にオープン故障が生じた場合におけるオープン故障時制御、および、前記スイッチング素子にショート故障が生じた場合におけるショート故障時制御の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記スイッチング素子は、高電位側に接続される上アーム素子（２１〜２３、３１〜３３）、および、低電位側に接続される下アーム素子（２４〜２６、３４〜３６）から構成され、
   オープン故障が生じている前記スイッチング素子であるオープン故障素子を有する前記第１インバータ部または前記第２インバータ部をオープン故障インバータ部、前記スイッチング素子に故障が生じていない前記第１インバータ部または前記第２インバータ部を正常インバータ部とすると、
   前記駆動制御手段は、
   前記オープン故障時制御において、
   前記オープン故障インバータ部における前記オープン故障素子が含まれる前記上アーム素子または前記下アーム素子の全ての相をオフし、前記オープン故障素子が含まれない前記上アーム素子または前記下アーム素子の全ての相をオンし、
   前記正常インバータ部の前記スイッチング素子をスイッチングして前記回転電機を駆動することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記スイッチング素子は、高電位側に接続される上アーム素子（２１〜２３、３１〜３３）、および、低電位側に接続される下アーム素子（２４〜２６、３４〜３６）から構成され、
   ショート故障が生じている前記スイッチング素子であるショート故障素子を有する前記第１インバータ部または前記第２インバータ部をショート故障インバータ部、前記スイッチング素子に故障が生じていない前記第１インバータ部または前記第２インバータ部を正常インバータ部とすると、
   前記駆動制御手段は、
   前記ショート故障時制御において、
   前記ショート故障インバータ部における前記ショート故障素子が含まれる前記上アーム素子または前記下アーム素子の全ての相をオンし、前記ショート故障素子が含まれない前記上アーム素子または前記下アーム素子の全ての相をオフし、
   前記正常インバータ部の前記スイッチング素子をスイッチングして前記回転電機を駆動することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

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