CN104052245A - 功率转换器 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转电机（10）的功率转换器，旋转电机（10）包括第一绕组集和第二绕组集（18，19），其中每个绕组集具有对应于旋转电机的相的线圈（11-16）。在功率转换器中，第一逆变器（20）激励第一绕组集，第二逆变器（30）激励第二绕组集，电流传感器检测流过每个线圈的相电流，以及控制部（50）基于第一电压指令信号和第二电压指令信号分别驱动第一逆变器和第二逆变器。第一逆变器和第一绕组集设置为第一系统，第二逆变器和第二绕组集设置为第二系统。控制部计算第一电压指令信号和第二电压指令信号以使得施加给第一绕组集和第二绕组集的平均电压可以彼此不同。故障检测器基于每个相电流检测是否在第一系统与第二系统之间发生短路。

Description

功率转换器

技术领域

本公开内容涉及一种功率转换器。

背景技术

一种用于并行地驱动两个逆变器的技术是已知的。例如，在JP-A-H7-46766中，以相同的方式驱动两个逆变器，并且基于逆变器的输出电流的大小之间的比较来检测逆变器中的故障。

当包括其中每个系统具有一个逆变器和对应的配置的多个系统时，存在系统之间发生短路的可能性。如果发生短路，则根据短路点之间的电压差，短路电流流动。然而，在其中以如JP-A-H7-46766中所公开的相同的方式对不同系统的逆变器进行驱动的情况下，当系统的相同相（例如，U相）短路时，由于没有电压差所用没有短路电流流动。因此，不可能检测系统之间的短路。

发明内容

鉴于上述情况，本公开内容的目的是提供一种在可以检测系统之间的短路的功率转换器。

根据本公开内容的一方面，一种用于旋转电机的功率转换器，该旋转电机包括具有对应于旋转电机的相的线圈的第一绕组集以及具有对应于旋转电机的相的线圈的第二绕组集。功率转换器包括第一逆变器、第二逆变器、电流传感器和控制部。第一逆变器激励第一绕组集。第二逆变器激励第二绕组集。电流传感器检测流过每个线圈的相电流。控制部基于第一电压指令信号和PWM参考信号来驱动第一逆变器，以及基于第二电压指令信号和PWM参考信号来驱动第二逆变器。第一逆变器和第一绕组集形成第一系统。第二逆变器和第二绕组集形成第二系统。

控制部包括电压指令信号计算器和故障检测器。电压指令信号计算器以第一中性点电压与第二中性点电压彼此不同的方式，对第一电压指令信号和第二电压指令信号进行计算。第一中性点电压是施加给第一绕组集的电压的平均值。第二中性点电压是施加给第二绕组集的电压的平均值。故障检测器基于每个相电流检测是否在第一系统与第二系统之间发生短路。

当在第一系统与第二系统之间没有发生短路时，理论上，第一系统的相电流的和与第二系统的相电流的和中的每个变为零。与之相比，当在第一系统与第二系统之间发生短路时，根据短路点之间的电压差，短路电流流动，以使得第一系统的相电流的和与第二系统的相电流的和中的每个变为对应于短路电流的值。应注意，如果在短路点之间没有电压差，那么没有短路电流流动。

基于以上的研究，根据本公开内容的一方面，计算第一电压指令信号和第二电压指令信号以使得第一中性点电压和第二中性点电压彼此不同。另外，基于第一电压指令信号驱动第一逆变器，以及基于第二电压指令信号驱动第二逆变器。以此方式，施加给第一系统的电压可以不同于施加给第二系统的电压。因此，当在第一系统与第二系统之间发生短路时，根据短路点之间的电压差，相对大的短路电流流动。因此，可以基于每个相电流（例如，通过监测相电流的和）来检测短路。

附图说明

参照附图并结合下面的详细描述，本公开内容的上述及其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中:

图1是根据本公开内容第一实施方式的功率转换器的框图；

图2是示出了根据第一实施方式的电动助力转向系统的图；

图3是根据第一实施方式的微型计算机的框图；

图4是根据第一实施方式的负荷转换器（duty converter）的框图；

图5A、图5B和图5C是根据第一实施方式用于说明第一负荷（duty）指令信号和第二负荷指令信号的图；

图6是根据第一实施方式用于说明在功率转换器的系统之间流动的短路电流的图；

图7是根据第一实施方式的故障检测处理的流程图；

图8是根据本公开内容的第二实施方式的故障检测处理的流程图；

图9是根据本公开内容的第三实施方式的故障检测处理的流程图；

图10是根据本公开内容的第四实施方式至第八实施方式的负荷转换器的框图；

图11A和图11B是根据第四实施方式用于说明调制处理的图；

图12A、图12B和图12C是根据第四实施方式用于说明第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的图；

图13A和图13B是根据第五实施方式用于说明调制处理的图；

图14A、图14B和图14C是根据第五实施方式用于说明第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的图；

图15A和图15B是根据第六实施方式用于说明调制处理的图；

图16A、图16B和图16C是根据第六实施方式用于说明第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的图；

图17A和图17B是根据第七实施方式用于说明调制处理的图；

图18A、图18B和图18C是根据第七实施方式用于说明第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的图；以及

图19A、图19B和图19C是根据第八实施方式用于说明第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的图。

具体实施方式

参照附图在下面描述本公开内容的实施方式。

（第一实施方式）

如图1所示，根据本公开内容第一实施方式的功率转换器1用于对提供给作为旋转电机的电动机10的电力进行转换。根据第一实施方式，如图2中所示，功率转换器1应用于电动助力转向系统90。转向系统90连同电动机10一起工作，以辅助驾驶员对车辆进行转向。

如图2所示，转向系统90包括电动助力转向装置2、转向盘（即手柄）91以及转向轴92。由驾驶员操作的转向盘91连接到转向轴92上。转向轴92的一端设置有小齿轮96。小齿轮96与齿条轴97啮合。车抡98通过连接杆等可转动地固定在齿条轴97的每一端。当驾驶员转动转向盘时，转向轴92转动。通过小齿轮96将转向轴92的旋转运动转换成齿条轴97的线性运动。每个车抡98被转向到与齿条轴97的线性运动的位移对应的角度。

用于对施加给转向盘91的转向扭矩进行检测的扭矩传感器94安装在转向轴92上。

电动助力转向装置2包括功率转换器1、电动机10以及齿轮89。电动机10产生用于辅助驾驶员操作转向盘91的辅助扭矩。电动机10是三相无刷电动机，用于使齿轮89沿正向以及反向旋转。齿轮89减小了传送自电动机10的旋转的速度并且将旋转传送到转向轴92。因此，电动助力转向装置2根据转向盘91的转向扭矩和转向方向将辅助扭矩传送到转向轴92。

电动机10包括定子、转子和轴。转子围绕轴旋转。永久磁铁附连到转子的表面，使得转子可以具有磁极。转子位于定子内部并且可被旋转地支承在定子内部。定子具有沿径向向内的方向以预定的角度间隔突出的突出部。Ul线圈11、V1线圈12、W1线圈13、U2线圈14、V2线圈15和W2线圈16中的每个线圈卷绕在定子的突出部中的相应的一个上。U1线圈11、V1线圈12和W1线圈13形成第一绕组集18。U2线圈14、V2线圈15和W2线圈16形成第二绕组集19。U1线圈11、V1线圈12、W1线圈13、U2线圈14、V2线圈15以及W2线圈16对应于权利要求中所述的线圈。

电动机10设置有用于检测旋转位置θ的位置传感器75。

如图1所示，功率转换器1包括第一逆变器20、第二逆变器30以及控制部50。

第一逆变器20是三相逆变器。第一逆变器20包括六个开关器件21至26，六个开关器件21至26连接成桥式配置以轮流激励第一绕组集18的U1线圈11、V1线圈12和W1线圈13。根据第一实施方式，开关器件21至26中的每个开关器件是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。在下文中开关器件21至26分别被称为MOSFET21至26。

MOSFET21至23的漏极连接到电池70的正端子。MOSFET21至23的源极分别连接到MOSFET24至26的漏极。MOSFET24至26的源极连接到电池70的负端子。

在彼此成对的MOSFET21与MOSFET24之间的连接点连接到U1线圈11的一端。在彼此成对的MOSFET22与MOSFET25之间的连接点连接到V1线圈12的一端。在彼此成对的MOSFET23与MOSFET26之间的连接点连接到W1线圈13的一端。

类似于第一逆变器20，第二逆变器30是三相逆变器。第二逆变器30包括六个开关器件31至36，其连接成桥式配置以轮流激励第二绕组集19的U2线圈14、V2线圈15和W2线圈16。开关器件31至36中的每个开关器件是MOSFET。在下文中开关器件31至36分别被称为MOSFET31至36。

MOSFET31至33的漏极连接到电池70的正端子。MOSFET31至33的源极分别连接到MOSFET34至36的漏极。MOSFET34至36的源极连接到电池70的负端子。

在彼此成对的MOSFET31与MOSFET34之间的连接点连接到U2线圈14的一端。在彼此成对的MOSFET32与MOSFET35之间的连接点连接到V2线圈15的一端。在彼此成对的MOSFET33与MOSFET36之间的连接点连接到W2线圈16的一端。

第一逆变器20和第一绕组集18的组合在下文中被统称为“第一系统100”。第二逆变器30和第二绕组集19的组合在下文中被统称为“第二系统200”。

在较高电势侧上的MOSFET21至23和MOSFET31至33有时被称为“上部MOSFET”。在较低电势侧上的MOSFET24至26和MOSFET34至36有时被称为“下部MOSFET”。

电流传感器40包括U1电流检测器41、V1电流检测器42、W1电流检测器43、U2电流检测器44、V2电流检测器45和W2电流检测器46。根据第一实施方式，电流检测器41至46中的每个电流检测器是分流电阻器。

U1电流检测器41设置到MOSFET24的较低的电势侧。V1电流检测器42设置到MOSFET25的较低的电势侧。W1电流检测器43设置到MOSFET26的较低的电势侧。

U1电流检测器41设置到MOSFET24的较低的电势侧。V1电流检测器42设置到MOSFET25的较低的电势侧。W1电流检测器43设置到MOSFET26的较低的电势侧。

U2电流检测器44设置到MOSFET34的较低的电势侧。V2电流检测器45设置到MOSFET35的较低的电势侧。W2电流检测器46设置到MOSFET36的较低的电势侧。

电容器49并联地连接到电池70上并且能够被充电。电容器49对MOSFET21至26和MOSFET31至36增补电源。另外，电容器49降低或防止噪声（诸如浪涌电压）。

控制部50控制整个功率转换器1并且包括微型计算机51、驱动电路52和寄存器（未示出）。

微型计算机51基于跨越电流检测器41至46的电压获得流过U1线圈11的U1电流Iu1、流过V1线圈12的V1电流Iv1、流过W1线圈13的W1电流Iw1、流过U2线圈14的U2电流Iu2、流过V2线圈15的V2电流Iv2、流过W2线圈16的W2电流Iw2。U1电流Iu1、V1电流Iv1、W1电流Iw1、U2电流Iu2、V2电流Iv2和W2电流Iw2在下文中有时被分别称为“相电流Iu1、Iv1，Iw1、Iu2、Iv2和Iw2”。根据第一实施方式，对电流检测器41至46的两端的电压进行模拟至数字（AD）转换并且存储在寄存器内。电流检测器41至46的两端的电压在下文中有时被称为“AD值”。

微型计算机51基于U1电流Iu1、V1电流Iv1、W1电流Iw1、U2电流Iu2、V2电流Iv2和W2电流Iw2，通过驱动电路52控制MOSFET21至26和MOSFET31至36的接通（ON）与关断（OFF），以使得电动机10可以输出期望的扭矩。

如图3所示，微型计算机51包括三相至两相转换器62、控制器63、两相至三相转换器64、负荷转换器65、信号发生器66以及故障检测器69。以下描述在控制部50中执行的控制处理。

三相至两相转换器62从寄存器读取由电流传感器40检测的并且存储在寄存器中的AD值，并且基于AD值计算相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2和Iw2。另外，三相至两相转换器62基于计算的相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2和Iw2以及从位置传感器75获得的电动机10的旋转位置θ计算d轴电流检测值Id和q轴电流检测值Iq。

控制器63通过基于d轴电流检测值Id、q轴电流检测值Iq、d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*执行电流反馈计算，对d轴指令电压值Vd*和q轴指令电压值Vq*进行计算。具体地，控制器63对d轴电流指令值Id*与d轴电流检测值Id之间的d轴电流差ΔId以及q轴电流指令值Iq*与q轴电流检测值Iq之间的q轴电流差ΔIq进行计算。然后，控制器63计算电压指令值Vd*和Vq*，以使得电流差ΔId和ΔIq可以收敛到零，从而使电流检测值Id和Iq分别跟随电流指令值Id*和Iq*。

两相至三相转换器64基于电动机10的旋转位置θ以及由控制器63计算出的电压指令值Vd*和Vq*计算三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*。负荷转换器65基于电容器49的电容器电压Vc将三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*转换为第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12。第一负荷指令信号D11对应于与施加给第一绕组集18的电压有关的第一电压指令信号。第二负荷指令信号D12对应于与施加给第二绕组集19的电压有关的第二电压指令信号。根据第一实施方式，第一负荷指令信号D11包括U1负荷Du11、V1负荷Dv11和W1负荷Dw11，以及第二负荷指令信号D12包括U2负荷Du12、V2负荷Dv12和W2负荷Dw12。U1负荷Du11、V1负荷Dv11、W1负荷Dw11、U2负荷Du12、V2负荷Dv12和W2负荷Dw12在下文中有时被分别称为“相负荷Du11、Dv11、Dw11，Du12、Dv12和Dw12”。

U1负荷Du11、V1负荷Dv11和W1负荷Dw11是正弦信号并且在相位上互不相同。同样地，U2负荷Du12、V2负荷Dv12和W2负荷Dw12是正弦信号并且在相位上互不相同。

根据第一实施方式，作为正弦信号的每个相负荷（phase duty）被表示为公式“Asinδ+B”，其中sinδ项的系数“A”表示的相负荷的幅度。根据第一实施方式，相负荷Du11、Dv11和Dw11中的每个相负荷的幅度A11等于相负荷Du12、Dv12和Dw12中的每个相负荷的幅度A12。即，A11=A12。相负荷Du11、Dv11和Dw11中的每个相负荷的幅度A11在下文中有时被称为“第一负荷指令信号D11的幅度A11”。类似地，相负荷Du12、Dv12和Dw12中的每个相负荷的幅度A12在下文中有时被称为“第二负荷指令信号D12的幅度A12”。注意，公式“Asinδ+B”中的“B”项对应于将在后面描述的移动量M11和M12。

U1负荷Du11是与施加给U1线圈11的电压有关的信号。V1负荷Dv11是与施加给V1线圈12的电压有关的信号。W1负荷Dw11是与施加给W1线圈13的电压有关的信号。

U2负荷Du12是与施加给U2线圈14的电压有关的信号。V2负荷Dv12是与施加给V2线圈15的电压有关的信号。W2负荷Dw12是与施加给W2线圈16的电压有关的信号。

如图4所示，负荷转换器65包括幅度计算器651和移动量计算器652。

幅度计算器651计算三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的幅度。

移动量计算器652对由幅度计算器651所计算的三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*的移动量进行计算。然后，基于三相电压指令值Vu*、Vv*和Vw*，相移以及电容器电压Vc计算负荷Du11、Dv11、Dw11，Du12、Dv12和Dw12。然后，所计算的负荷Du11、Dv11、Dw11，Du12、Dv12和Dw12被存储在寄存器中。

负荷Du11、Dv11、Dw11，Du12、Dv12和Dw12的细节将在后面进行描述。

返回到图3，信号发生器66通过将相负荷Du11、Dv11和Dw11与作为三角波信号的PWM参考信号P作比较来产生用于接通和关断MOSFET21至26的驱动信号U1_MOS_H、U1_MOS_L、V1_MOS_H、V1_MOS_L、W1_MOS_H和W1_MOS_L，并且将驱动信号U1_MOS_H、U1_MOS_L、V1_MOS_H、V1_MOS_L、W1_MOS_H和W1_MOS_L输出到驱动电路52。同样地，信号发生器66通过将相负荷Du12、Dv12和Dw12与PWM参考信号P作比较来产生用于接通和关断MOSFET31至36的驱动信号U2_MOS_H、U2_MOS_L、V2_MOS_H、V2_MOS_L、W2_MOS_H和W2_MOS_L，并且将驱动信号U2_MOS_H、U2_MOS_L、V2_MOS_H、V2_MOS_L、W2_MOS_H和W2_MOS_L输出到驱动电路52。

当信号发生器66将驱动信号U1_MOS_H输出给驱动电路52时，驱动电路52接通U1相上部MOSFET21并且关断U1相下部MOSFET24。相反的，当信号发生器66将驱动信号U1_MOS_L输出给驱动电路52时，驱动电路52关断U1相上部MOSFET21并且接通U1相下部MOSFET24。这同样适用于第一逆变器20和第二逆变器30的其他相。

根据第一实施方式，尽管在信号发生器66中执行的处理是通过微型计算机51的电路来实施的，但是该处理可以用软件或者硬件来实施。

故障检测器69基于相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、和Iw2来检测第一系统100与第二系统200之短路电流短路故障。

参照图5A至图5C在下面描述第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12。在图5A至图5C中，通过实线表示U相负荷、通过虚线表示V相负荷、通过点划线表示W相负荷。

根据第一实施方式，将可输出负荷范围设定为电容器电压Vc的0%至电容器电压Vc的100%。也就是说，可输出负荷范围的下限值Rmin为电容器电压Vc的0%，可输出负荷范围的上限值Rmax为电容器电压Vc的100%，以及可输出负荷范围的中心值Rc为电容器电压Vc的50%。中心值Rc在下文中被称为“输出中心值Rc”。第一中心值Dc11从输出中心值Rc沿向下方向移动，第一中心值Dc11是第一负荷指令信号D11的中心值。第二中心值Dc12从输出中心值Rc沿向上方向移动，第二中心值Dc12是第二负荷指令信号D12的中心值。即使当第一中心值Dc11和第二中心值Dc12移动离开输出中心值Rc时，除非线电压改变，否则施加给第一绕组集18和第二绕组集19的电压保持不变。

如图5A和图5B所示，当第一负荷指令信号D11的幅度A11不大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11沿向下方向移动，以使得第一负荷指令信号D11的最大值Dmax11可以等于输出中心值Rc。

类似地，当第二负荷指令信号D12的幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，第二中心值Dc12沿向上方向移动，以使得第二负荷指令信号D12的最小值Dmin12可以等于输出中心值Rc。

如图5B所示，当第一负荷指令信号D11的幅度A11等于可输出负荷范围的25%时，通过沿向下方向移动第一中心值Dc11，第一负荷指令信号D11的最小值Dmin11变为等于下限值Rmin，以使得第一负荷指令信号D11的最大值Dmax11可以等于输出中心值Rc。因此，第一负荷指令信号D11的第一中心值Dc11相对于输出中心值Rc沿向下方向移动可输出负荷范围的25%的值。也就是说，第一中心值Dc11给出如下：Dc11=Rc-25%=50%-25%=25%。

类似地，当第二负荷指令信号D12的幅度A12等于可输出负荷范围的25%时，通过沿向上方向移动第二中心值Dc12，第二负荷指令信号D12的最大值Dmax12变为等于上限值Rmax，以使得第二负荷指令信号D12的最小值Dmin12可以等于输出中心值Rc。因此，第二中心值Dc12相对于输出中心值Rc沿向上方向移动可输出负荷范围的25%的值。也就是说，第二中心值Dc12给出如下：Dc12=Rc+25%=50%+25%=75%。

如图5C所示，当第一负荷指令信号D11的幅度A11大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11沿向下方向移动，以使得第一负荷指令信号D11的最小值Dmin11可以等于可输出负荷范围的下限值Rmin。这是由于，如果第一中心值Dc11沿向下方向移动，以使得在第一负荷指令信号D11的幅度A11大于可输出负荷范围的25%的条件下，第一负荷指令信号D11的最大值Dmax11可以等于输出中心值R，那么第一负荷指令信号D11的最小值Dmin11变为小于可输出负荷范围的下限值Rmin，因而输出电压可能失真。

类似地，当第二负荷指令信号D12的幅度A12大于可输出负荷范围的25%时，第二中心值Dc12沿向上方向移动，以使得第二负荷指令信号D12的最大值Dmax12可以等于可输出负荷范围的上限值Rmax。这是由于，如果第二中心值Dc12沿向上方向移动，以使得在第二负荷指令信号D12的幅度A12大于可输出负荷范围的25%的条件下，第二负荷指令信号D12的最小值Dmin12可以等于输出中心值R，那么第二负荷指令信号D12的最大值Dmax12变为大于可输出负荷范围的上限值Rmax，因而输出电压可能失真。

也就是说，根据第一实施方式，当幅度A11不大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11沿远离输出中心值Rc的方向移动，以使得第一中心值Dc11离开输出中心值Rc的第一移动量M11可以随着幅度A11的增加而增加。相反的，当幅度A11大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11沿朝向输出中心值Rc的方向移动，以使得第一中心值Dc11离开输出中心值Rc的第一移动量M11可以随着幅度A11的增加而减小。

类似地，当幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，第二中心值Dc12沿远离输出中心值Rc的方向移动，以使得第二中心值Dc12离开输出中心值Rc的第二移动量M12可以随着幅度A12的增加而增加。相反的，当幅度A12大于可输出负荷范围的25%时，第二中心值Dc12沿朝向输出中心值Rc的方向移动，以使得第二中心值Dc12离开输出中心值Rc的第二移动量M12可以随着幅度A12的增加而减小。

换句话说，根据第一实施方式，第一中心值Dc11离开输出中心值Rc的第一移动量M11可以随着幅度A11的改变而改变，以及第二中心值Dc12离开输出中心值Rc的第二移动量M12可以随着幅度A12的改变而改变。

应注意，通过将电容器电压Vc乘以U1负荷Du11来计算施加给第一绕组集18的U1相的电压，以及通过将电容器电压Vc乘以幅度A11来计算施加给第一绕组集18的U1相的电压的幅度。这同样适用于第一绕组集18的V1相和W1相。可以通过将电容器电压Vc乘以第一中心值Dc11来计算第一中性点电压Va1，第一中性点电压Va1是施加给第一绕组集18的电压的平均值。

类似地，通过将电容器电压Vc乘以U2负荷Du12来计算施加给第二绕组集19的U2相的电压，以及通过将电容器电压Vc乘以幅度A12来计算施加给第二绕组集19的U2相的电压的幅度。这同样适用于第二绕组集19的V2相和W2相。可以通过将电容器电压Vc乘以第二中心值Dc12来计算第二中性点电压Va2，第二中性点电压Va2是施加给第二绕组集19的电压的平均值。

如图5A和图5B所示，当幅度A11和幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11与第二中心值Dc12之间的差不小于幅度A11和幅度A12的和。根据第一实施方式，第一中心值Dc11与第二中心值Dc12之间的差等于幅度A11和幅度A12的和。

也就是说，第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差不小于施加给第一绕组集18中的每相的电压的幅度和施加给第二绕组集19中的每相的电压的幅度的和。根据第一实施方式，第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差不小于施加给第一绕组集18中的每相的电压的幅度和施加给第二绕组集19中的每相的电压的幅度的和。

接下来，以下参照图6描述第一系统100与第二系统200之间的短路故障。

当功率转换器1和电动机10正常时，流过U1线圈11的U1电流Iu1、流过V1线圈12的V1电流Iv1、以及流过W1线圈13的W1电流Iw1的和变为零，并且流过U2线圈14的U2电流Iu2、流过V2线圈15的V2电流Iv2、以及流过W2线圈16的W2电流Iw2的和也变为零。U1电流Iu1、V1电流Iv1和W1电流Iw1的和在下文中被称为“第一系统三相和It1”。类似的，U2电流Iu2、V2电流Iv2和W2电流Iw2的和在下文中被称为“第二系统三相和It2”。

相反，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路从而功率转换器1和电动机10变得异常时，根据短路点之间的电压差短路电流Is在第一系统100与第二系统200之间流动。例如，如图6中的双点划线所示，当在第一系统100的点U1与第二系统200的点U2之间发生短路，并且点U1的电压高于点U2的电压时，根据点U1与点U2之间的电压差，短路电流Is流动。当短路电流Is在第一系统100与第二系统200之间流动时，相电流的和变为等于与短路电流Is对应的值。具体地，第一系统三相和It1与第二系统三相和It2中的一个变为等于Is，第一系统三相和It1与第二系统三相和It2中的另一个变为等于-Is。在图6所示的示例中，由于相比第二系统200，第一系统100位于较高电势侧，所以第一系统三相和It1变为等于–Is，第二系统三相和It2变为等于Is。

当基于相同的负荷指令信号以相同的方式驱动第一逆变器20和第二逆变器30时，相同的相具有几乎相同的电压。例如，在图1中，点U1的电压几乎等于点U2的电压。因此当在第一系统100与第二系统200的相同的相之间发生短路时（例如，在点U1与点U2之间发生短路时），由于在点U1与U2点之间的小的电压差，因此短路电流Is较小。在这种情况下，因为第一系统三相和It1与第二系统三相和It2中的每个变为几乎为零，所以难以确定是否在第一系统100与第二系统200之间发生短路。这同样适用于当在V1相与V2相之间发生短路或者在W1相与W2相之间发生短路时。

基于上述研究，根据第一实施方式，第一负荷指令信号D11沿向下方向移动，以及第二负荷指令信号D12沿向上方向移动，以使得第一中性点电压Va1和第二中性点电压Va2可以彼此不同。另外，基于第一负荷指令信号D11驱动第一逆变器20，以及基于不同于第一负荷指令信号D11的第二负荷指令信号D12驱动第二逆变器30。因此，施加给第一系统100的电压变得不同于施加给第二系统200的电压。因此，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路时，根据短路点之间的电压差，相对大的短路电流Is流动。即使当在相同的相之间发生短路时，例如，在点U1与点U2之间发生短路时，也根据电压差，相对大的短路电流Is流动。因此，可以通过检测短路电流Is来检测短路故障。

根据第一实施方式，基于第一系统三相和It1与第二系统三相和It2来检测短路故障。

接下来，以下参照图7描述用于检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障的短路故障检测处理。以预定的时间间隔通过控制部50的微型计算机51来执行检测处理。

检测处理开始于S101，在此确定第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和是否大于预定判定阈值E1。根据电流传感器40的变化将判定阈值E1设定为大于零的值。如果第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和大于判定阈值E1（对应于S101的“是”），则检测处理进行到S103。与此相反，如果第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和不大于判定阈值E1（对应于S101的“否”），那么检测处理进行到S102。

在S102，确定没有发生短路故障，以及然后检测处理结束。优选的是可以通过其他处理检测除了短路故障以外的故障。当功率转换器1正常时，即，当功率转换器1没有遭受包括短路故障的任何故障时，第一逆变器20的MOSFET21至26基于第一负荷指令信号D11而被接通和关断，以及第二转换器30的MOSFET31至36基于第二负荷指令信号D12而被接通和关断。因此，当功率转换器1正常时，通过第一系统100和第二系统200两个系统驱动并控制电动机10。

在S103（如果确定第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和大于判定阈值E1（对应于S101的“是”），则检测处理进行到S103），确定功率转换器1异常。根据第一实施方式，在S103，识别出由第一系统100与第二系统200之间的短路故障导致的功率转换器1的异常。

然后，在S104，停止驱动第一逆变器20和第二逆变器30中的一个逆变器，并且继续驱动第一逆变器20和第二逆变器30中的另一个逆变器，以使得通过一个系统（第一系统100或第二系统200）继续驱动电动机10。因此，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路故障时，通过一个系统以备份（back up）的方式驱动电动机10。

例如，当停止驱动第一逆变器20，并且继续驱动第二逆变器30时，信号发生器66输出驱动信号，以使得第一逆变器20的全部MOSFET21至26关断。可替换地，当继续驱动第一逆变器20，并且停止驱动第二逆变器30时，信号发生器66输出驱动信号，以使得第二逆变器30的全部MOSFET31至36关断。

例如，当功率转换器1异常并且通过第二系统200继续驱动电动机10时，与功率转换器1正常时相比，可以增加第二系统200的输出。可替换地，在这种情况下，与功率转换器1正常时相比，第二系统200的输出可以保持不变。

根据第一实施方式，如图5A和图5B所示，当幅度A11和幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11与第二中心值Dc12之间的差等于幅度A11和幅度A12的和。只要第一中心值Dc11与第二中心值Dc12之间的差不小于幅度A11和幅度A12的和，那么第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12彼此不交叠。因此，电动机10的相和负荷指令信号的相无关，施加给第一系统100的电压总是不同于施加给第二系统200的电压。因此，与短路的点和相无关，可以检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障。

相反，如图5C所示，当幅度A11和幅度A12大于可输出负荷范围的25%时，第一中心值Dc11与第二中心值Dc12之间的差变为小于幅度A11和幅度A12的和。因此，第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12彼此交叠。因此，根据负荷指令信号的相，短路点之间的电压差可以变小，以使得短路电流Is可以变得接近于零。然而，除了负荷指令信号的该特定相以外，可以检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障。

第一实施方式可以概括如下。

（1）根据第一实施方式，用于电动机10的功率转换器1具有第一绕组集18和第二绕组集19。第一绕组集18包括U1线圈11、V1线圈12、和W1线圈13。第二绕组集19包括U2线圈14、V2线圈15和W2线圈16。功率转换器1包括第一逆变器20、第二逆变器30和控制部50。设置第一逆变器20用于第一绕组集18，并且第一逆变器20与第一绕组集18的组合形成第一系统100。设置第二逆变器30用于第二绕组集19，并且第二逆变器30和第二绕组集19的组合形成第二系统200。控制部50基于与第一逆变器20的驱动相关的第一负荷指令信号D11、与第二逆变器30的驱动相关的第二负荷指令信号D12、以及PWM参考信号P来驱动和控制第一逆变器20和第二逆变器30。

控制部50包括负荷转换器65和故障检测器69。负荷转换器65计算第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12，以使得第一中性点电压Va1可以不同于第二中性点的电压Va2，第一中性点电压Va1是施加给第一绕组集18的电压的平均值，第二中性点的电压Va2是施加给第二绕组集19的电压的平均值。

故障检测器69基于相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、和Iw2来检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障。

当在第一系统100与第二系统200之间没有发生短路故障时，理论上第一系统三相和It1与第二系统三相和It2中的每个变为零。相反，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路故障时，根据短路点之间的电压差，短路电流Is流动，以使得第一系统三相和It1与第二系统三相和It2中的每个变为等于与短路电流Is对应的值。应注意，如果在短路点之间没有电压差，则没有短路电流流动。

由于上述的原因，根据第一实施方式，对第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12进行计算，以使得第一中性点电压Va1不同于第二中性点电压Va2。另外，基于第一负荷指令信号D11驱动第一逆变器20，以及基于第二负荷指令信号D12驱动第二逆变器30。以此方式，施加给第一系统100的电压可以不同于施加给第二系统200的电压。因此，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路时，根据短路点之间的电压差，相对大的短路电流Is流动。因此，可以基于相电流，例如，通过监控三相电流的和，检测短路故障。

（2）负荷转换器65计算第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12，以使得第一中性点Va1与第二中性点电压Va2之间的差不小于施加给第一绕组集18的每相的电压的幅度与施加给第二绕组集19的每相的电压的幅度的和。具体地，根据第一实施方式，当幅度A11和幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差等于施加给第一绕组集18的每相的电压的幅度与施加给第二绕组集19的每相的电压的幅度的和。

因此，因为施加给第一绕组集18的相的电压总是不同于施加给第二绕组集19的相的电压，所以相对大的短路电流Is流动。因此，可以可靠地检测短路故障。另外，因为施加给第一绕组集18和第二绕组集19的线电压具有正弦波形，所以可以减小或防止脉动电流。

故障检测器69基于第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和来检测短路故障，第一系统三相和It1是第一绕组集18的相电流Iu1、Iv1和Iw1的和，并且第二系统三相和It2是第二绕组集19的相电流Iu2、Iv2和Iw2的和。具体，当第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和大于判定阈值E1时，则故障检测器69确定发生了短路故障。因此，基于相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2和Iw2可以适当地检测短路故障。

（4）当检测到短路故障时，控制部50对第一逆变器20和第二逆变器30中的一个逆变器停止驱动，同时对第一逆变器20和第二逆变器30中的另一个逆变器继续进行驱动。以此方式，即使当发生短路故障时，也可以继续驱动电动机10。特别地，根据第一实施方式，因为功率转换器1和电动机10用于转向系统90中，所以转向系统90可以继续辅助驾驶员对车辆进行转向。优选地，当功率转换器1正常时与当由于短路故障以备份的方式通过一个系统驱动电动机10时给予驾驶员的转向的感觉是不同的。可替换地，当以备份的方式驱动电动机10时，例如，可以通过报警灯的点亮告知驾驶员发生了短路故障。

（5）负荷转换器65计算第一负荷指令信号D11，以使得第一中心值Dc11可以小于输出中心值Rc，第一中心值Dc11是第一负荷指令信号D11的中心值，输出中心值Rc是可输出负荷范围的中心值。另外，负荷转换器65计算第二负荷指令信号D12，以使得第二中心值Dc12可以大于输出中心值Rc，第二中心值Dc12是第二负荷指令信号D12的中心值。因此，第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差增大，以使得当发生短路故障时流动的短路电流Is增大。因此，可以适当地检测短路故障。

（6）第一中心值Dc11与输出中心值Rc之间的第一移动量M11可以随着第一负荷指令信号D11的幅度A11而改变。第二中心值Dc12与输出中心Rc值之间的第二移动量M12可以随着幅度A12而改变。以此方式，第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差可以在输出电压不失真的范围内根据幅度A11和幅度A12而增加。因此，由于当发生短路故障时流动的短路电流Is增加，所以可以适当地检测短路故障。

通过这种方式，如果离开输出中心值Rc的移动量较大，那么上部MOSFET21至23和上部MOSFET31至33的接通周期（period）与下部MOSFET24至26和下部MOSFET34至36的接通周期之间的差较大。当上部MOSFET21至23和上部MOSFET31至33的接通周期不同于下部MOSFET24至26和下部MOSFET34至36的接通周期时，上部MOSFET21至23和上部MOSFET31至33的热损失不同于下部MOSFET24至26和下部MOSFET34至36的热损失。

（7）由于上述原因，将从输出中心值Rc沿向下方向移动的第一负荷指令信号D11的最大值Dmax11设定为输出中心值Rc，以及将从输出中心值Rc沿向上方向移动的第二负荷指令信号D12的最小值Dmin12设定为输出中心值Rc。特别地，根据第一实施方式，当第一负荷指令信号D11的幅度A11和第二负荷指令信号D12的幅度A12不大于可输出负荷范围的25%时，将最大值Dmax11和最小值Dmin12设定为输出中心值Rc。

因此，可以以使得第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12互不交叠的方式使得离开输出中心值Rc的移动量M11和移动量M12尽可能地小。因此，减小了上部MOSFET21至23和上部MOSFET31至33的热损失与下部MOSFET24至26和下部MOSFET34至36的热损失之间的差。

（8）另外，将从输出中心值Rc沿向下方向移动的第一负荷指令信号D11的最小值Dmin11设定为可输出负荷范围的下限值Rmin，以及将从输出中心值Rc沿向上方向移动的第二负荷指令信号D12的最大值Dmax12设定为可输出负荷范围的上限值Rmax。特别地，根据第一实施方式，当第一负荷指令信号D11的幅度A11和第二负荷指令信号D12的幅度A12大于可输出负荷范围的25%时，将最小值Dmin11设定为下限值Rmin，以及将最大值Dmax12设定为上限值Rmax。

因此，可以以使输出电压不失真的方式使得第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差尽可能地大。因此，因为当在第一系统100与第二系统200之间发生短路时流动的短路电流Is增加，所以可以适当地检测短路。

用于第一实施方式和权利要求中的术语之间的对应关系如下。控制部50对应于电压指令信号计算器和故障检测器。特别地，负荷转换器65对应于电压指令信号计算器，以及故障检测器69对应于故障检测器。

图7中的S101、S102和S103对应于作为故障检测器的功能的过程。

（第二实施方式）

以下参照图8描述本公开内容的第二实施方式，在用于检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障的短路故障检测处理中，第二实施方式不同于第一实施方式。

根据第二实施方式的检测处理如图8所示，以及通过控制部50的微型计算机51以预定的时间间隔来执行该检测处理。

在S201和S202的执行过程分别与在S101和S102的执行过程相同。

如果确定第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值的和大于判定阈值E1（对应于S201的“是”），则检测处理进行到S203，在S203确定功率转换器1由于任何故障而异常。根据第二实施方式，在S203，考虑到功率转换器1的异常可能是由于诸如在一个系统中发生过流故障等其他故障而产生的这样的可能性，所以没有确定功率转换器1的异常是由第一系统100与第二系统200之间的短路故障而导致的。

然后，在S204确定是否满足第一条件和第二条件中的一个条件。当第一系统三相和It1的绝对值大于预判定阈值E2，并且第二系统三相和It2的绝对值不大于判定阈值E2时，满足第一条件。当第一系统三相和It1的绝对值不大于判定阈值E2，并且第二系统三相和It2的绝对值大于判定阈值E2时，满足第二条件。将判定阈值E2设定为判定阈值E1的一半。在下文中判定阈值E1有时被称为“第一判定阈值E1”，以及在下文中判定阈值E2有时被称为“第二判定阈值E2”。

也就是说，在S204确定功率转换器1的异常是否由发生在第一系统100和第二系统200中的一个系统中的过流故障或短路故障产生的。因为如果在S201作出肯定的判断，那么第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相It2的绝对值的和大于第一判定阈值E1，所以检测处理进行到S204。当发生短路故障时，基于没有发生检测错误的假设，第一系统三相和It1的绝对值变为等于第二系统三相和It2的绝对值。因此，当发生短路故障时，第一系统三相和It1的绝对值和第二系统三相和It2的绝对值中的每个变为大于第二判定阈值E2。

也就是说，当第一绕组集18的相电流的和的绝对值与第二绕组集19的相电流的和的绝对值的和大于第一判定阈值E1，并且第一绕组集18的相电流的和的绝对值与第二绕组集19的相电流的和的绝对值中的每个大于第二判定阈值E2小于第一判定阈值E1时，确定发生了短路故障。优选地，判定阈值E2为判定阈值E1的一半。

相反，当在一个系统中发生过流故障时，基于没有发生检测错误的假设，理论上另一系统的三相电流的和变为零。因此，另一系统的三相电流的和变为小于第二判定阈值E2。

也就是说，当第一绕组集18的相电流的和的绝对值与第二绕组集19的相电流的和的绝对值的和大于第一判定阈值E1，第一绕组集18的相电流的和的绝对值与第二绕组集19的相电流的和的绝对值中的一个大于第二判定阈值E2，并且第一绕组集18的相电流的和的绝对值与第二绕组集19的相电流的和的绝对值中的另一个不大于第二判定阈值E2时，确定在相电流的和的绝对值大于第二判定阈值E2的系统中发生过流情况。

以此方式，在S204确定功率转换器1的异常是否由或发生在第一系统100和第二系统200中的一个系统中的过流故障或短路故障造成。

如果第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的每个都大于第二判定阈值E2（对应于检测S204的否），那么检测处理进行到S210。相反，当第一系统三相和It1的绝对值大于第二判定阈值E2，并且第二系统三相和It2的绝对值不大于第二判定阈值E2时，或者当第一系统三相和It1的绝对值不大于第二判定阈值E2，并且第二系统三相和It2的绝对值大于第二判定阈值E2时（对应于S204的是），检测处理进行到S205。

在S205中确定第一系统三相和It1的绝对值是否大于第二判定阈值E2。如果确定第一系统三相和It1的绝对值不大于第二判定阈值E2（对应于S205的否），那么检测处理进行到S208。相反，如果确定第一系统三相和It1的绝对值大于第二判定阈值E2（对应于S205的是），那么检测处理进行到S206。

在S206确定在第一系统100中发生过流故障。

在S207停止驱动第一系统100，并且继续驱动第二系统200。因此，可以通过使用正常的第二系统200而不使用异常的第一系统100来继续驱动电动机10。

如果确定第一系统三相和It1的绝对值不大于第二判定阈值E2（对应于在S205的否），那么检测处理进行到S208，即，如果第二系统三相和It2的绝对值大于第二判定阈值E2，那么检测处理进行到S208，在S208确定在第二系统200中发生过流故障。

在S209停止驱动第二系统200，并且继续驱动第一系统100。因此，可以通过使用正常的第一系统100而不使用异常的第二系统200来继续驱动电动机10。

如果第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的每个都大于第二判定阈值E2（对应于S204处的否），那么检测处理进行到S210，在S210确定在第一系统100与第二系统200之间发生短路故障。

类似于如图7所示的S104，在S211停止驱动第一逆变器20和第二逆变器30中的一个逆变器，并且继续驱动第一逆变器20和第二逆变器30中的另一逆变器，以使得通过一个系统继续驱动电动机10。因此，当在第一系统100与第二系统200之间发生短路故障时，以备份的方式通过一个系统驱动电动机10。

因此，根据第二实施方式，当确定功率转换器1为异常时，可以基于相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、和Iw2适当地确定功率转换器1的异常是否源于第一系统100与第二系统200之间的短路或者源于在第一系统100和第二系统200中的一个系统的过流。

用于第二实施方式和权利要求中的术语之间的对应关系如下。图8中的S201、S202、S203、S204和S210对应于作为故障检测器的功能的过程。

（第三实施方式）

以下参照图9描述本公开内容的第三实施方式。在用于检测第一系统100与第二系统200之间的短路故障的短路故障检测处理中，第三实施方式不同于前述的实施方式。

根据第三实施方式的检测处理如图9所示，以及通过控制部50的微型计算机51以预定的时间间隔来执行该检测处理。

检测处理开始于S301，在此确定第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的每个是否大都于预定判定阈值E3。根据第三实施方式，判定阈值E3等于第二实施方式的判定阈值E2。可替换地，判定阈值E3可以与判定阈值E2不同。当第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的每个都大于判定阈值E3时（对应于S301的是），检测处理进行到S303。相比之下，如果第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的至少一个不大于判定阈值E3（对应于S301的否），则检测处理进行到S302。

S302、S303和S304执行的处理分别与在图7中的S102、S103和S104执行的处理相同。

如上所述，根据第三实施方式，基于第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值来确定是否在第一系统100与第二系统200之间发生短路，第一系统三相和It1是第一绕组集18的相电流Iu1、Iv1和Iw1的和，以及第二系统三相和It2是第二绕组集19的相电流Iu2、Iv2和Iw2的和。具体地，当第一系统三相和It1的绝对值与第二系统三相和It2的绝对值中的每个都大于判定阈值E3时，确定发生短路。因此，可以基于相电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2和Iw2适当地检测第一系统100与第二系统200之间的短路。

用于第三实施方式和权利要求中的术语之间的对应关系如下。图9中的S301、S302和S303对应于作为故障检测器的功能的过程。

（第四实施方式至第八实施方式）

本公开内容的第四实施方式至第八实施方式描述如下。首先，简略地一起描述第四实施方式至第八实施方式，然后详细地描述第四实施方式至第八实施方式中的每个实施方式。

第四实施方式至第八实施方式不同于第一实施方式至第三实施方式的方面如下所述。

在第一实施方式至第三实施方式中，第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12是正弦信号。相比之下，在第四实施方式至第八实施方式中，作为正弦信号的第一负荷指令信号D11和第二负荷指令信号D12被调制。也就是说，例如，如图10所示，在第四实施方式至第八实施方式中，负荷转换器65除了包括幅度计算器651和移动量计算器652以外还包括调制器653。调制器653执行调制处理以调制参考正弦波的波形。

在第四实施方式至第八实施方式中的可输出负荷范围与第一实施方式中的可输出负荷范围相同，并且具有下限值Rmin、上限值Rmax以及输出中心值Rc。第一负荷指令信号和第二负荷指令信号分别被称为“第一负荷指令信号Dn1”和“第二负荷指令信号Dn2”，其中n表示实施方式的号码。例如，在第四实施方式中，第一负荷指令信号和第二负荷指令信号分别被称为“第一负荷指令信号D41”和“第二负荷指令信号D42”。这同样适用于中心值、最小值、最大值、幅度和位移。第一负荷指令信号Dn1和第二负荷指令信号Dn2分别对应于权利要求中所述的第一电压指令信号和第二电压指令信号。

在第四实施方式至第八实施方式中，对第一负荷指令信号Dn1和第二负荷指令信号Dn2进行调制，以使得其不是正弦波信号。因此，第一负荷指令信号Dn1的幅度An1被限定为是由第一负荷指令信号Dn1的最大值Dmaxn1与最小值Dminn1之间的差除以二所获得的值。可替换地，幅度An1可以被限定为第一负荷指令信号Dn1的最大值Dmaxn1或最小值Dminn1与中心值Dcn1之间的差。这同样适用于第二负荷指令信号Dn2。

另外，在第四实施方式至第八实施方式中，类似于前述的实施方式，第一负荷指令信号Dn1沿向下方向移动，以及第二负荷指令信号Dn2沿向上方向移动。当第一负荷指令信号Dn1的幅度An1和第二负荷指令信号Dn2的幅度An2不大于可输出范围的25%时，移动第一负荷指令信号Dn1和第二负荷指令信号Dn2，以使得第一负荷指令信号Dn1的最大值Dmaxn1可以等于输出中心值Rc。

相比之下，当第一负荷指令信号Dn1的幅度An1与第二负荷指令信号Dn2的幅度An2大于可输出负荷范围的25%时，移动第一负荷指令信号Dn1，以使得第一负荷指令信号Dn1的最小值Dminn1等于可输出负荷范围的下限值Rmin，以及移动第二负荷指令信号Dn2，以使得第二负荷指令信号Dn2的最大值Dmax2等于可输出负荷范围的上限值Rmax。

（第四实施方式）

以下参照图11A和图11B，以及图12A和图12B描述根据第四实施方式的通过调制器653执行的修改处理。

在根据第四实施方式的调制器653中，执行图11A和图11B中所示的过度负荷校正处理作为调制处理。在过度负荷校正处理中，基于超出从参考最大值Smax到参考最小值Smin的范围的参考正弦波Du、Dv和Dw的值，通过对图11A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw进行调制来计算图11B中所示的调制信号Du4、Dv4和Dw4。具体地，从另一相的负荷减去由低于参考最小值Smin的相的负荷减去参考最小值Smin所获得的值，以及从另一相的负荷减去由高于参考最大值Smax的相的负荷减去参考最大值Smax所获得的值。因此，图11A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw分别被调制为图11B中所示的调制信号Du4、Dv4和Dw4。

应注意，参考正弦波Du、Dv和Dw的幅度是调制信号Du4、Dv4和Dw4的幅度的2/（√3）倍（即，约1.154倍）。

图12A至图12C示出了根据第四实施方式的第一负荷指令信号D41和第二负荷指令信号D42。第一负荷指令信号D41包括作为调制信号Du4、Dv4和Dw4的负荷Du41、Dv41和Dw41。第二负荷指令信号D42包括作为调制信号Du4、Dv4和Dw4的负荷Du42、Dv42和Dw42。第一负荷指令信号D41的移动量M41根据第一负荷指令信号D41的幅度A41而改变。第二负荷指令信号D42的移动量M42根据第二负荷指令信号D42的幅度A42而改变。图12A示出了当第一负荷指令信号D41的幅度A41和第二负荷指令信号D42的幅度A42不大于可输出负荷范围的25%时的示例。图12B示出了当第一负荷指令信号D41的幅度A41和第二负荷指令信号D42的幅度A42等于可输出负荷范围的25%时的示例。图12C示出了当第一负荷指令信号D41的幅度A41和第二负荷指令信号D42的幅度A42大于可输出负荷范围的25%时的示例。

根据第四实施方式的调制处理可以与根据第一实施方式至第三实施方式中的任意实施方式的故障检测方法结合使用。

根据第四实施方式，将第一电压指令信号D41和第二电压指令信号D42从正弦波信号调制为另一信号。因此，可以提高电压利用率。

（第五实施方式）

以下参照图13A和图13B，以及图14A和图14B描述根据第五实施方式的通过调制器653执行的修改处理。在根据第五实施方式的调制器653中，执行图13A和图13B中所示的负荷均衡处理作为调制处理。在负荷均衡处理中，基于下列公式（1）、（2）和（3），通过对图13A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw进行调制来计算图13B中所示的调制信号Du5、Dv5和Dw5，其中Dmax表示参考正弦波的最大值，以及Dmin表示参考正弦波的最小值。

Du5=Du-(Dmax-Dmin)/2···(1)

Dv5=Dv-(Dmax-Dmin)/2···(2)

Dw5=Dw-(Dmax-Dmin)/2···(3)

因此，图13A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw分别被调制为图13B中所示的调制信号Du5、Dv5和Dw5。

图14A至图14C示出了根据第五实施方式的第一负荷指令信号D51和第二负荷指令信号D52。第一负荷指令信号D51包括作为调制信号Du5、Dv5和Dw5的负荷Du51、Dv51和Dw51。第二负荷指令信号D52包括作为调制信号Du5、Dv5和Dw5的负荷Du52、Dv52和Dw52。类似于上述的实施方式，第一负荷指令信号D51的移动量M51根据第一负荷指令信号D51的幅度A51而改变，以及第二负荷指令信号D52的移动量M52根据第二负荷指令信号D52的幅度A52而改变。

根据第五实施方式的调制处理可以与根据第一实施方式至第三实施方式中的任意实施方式的故障检测方法结合使用。

根据第五实施方式，将第一电压指令信号D51和第二电压指令信号D52从正弦波信号调制为另一信号。因此，可以提高电压利用率。

（第六实施方式）

以下参照图15A和图15B、以及图16A和图16B描述根据第六实施方式的通过调制器653执行的修改处理。在根据第六实施方式的调制器653中，执行图15A和图15B中所示的第一两相调制作为调制处理。在第一两相调制中，一个相的负荷被固定为参考最小值Smin。具体地，根据第六实施方式，在图15A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw中，从各相减去由最小相的负荷减去参考最小值Smin所获得的值，以使得最小相的负荷可以等于参考最小值Smin。因此，图15A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw分别被调制为图15B中所示的调制信号Du6、Dv6和Dw6。

图16A至图16C示出了根据第六实施方式的第一负荷指令信号D61和第二负荷指令信号D62。第一负荷指令信号D61包括作为调制信号Du6、Dv6和Dw6的负荷Du61、Dv61和Dw61。第二负荷指令信号D62包括作为调制信号Du6、Dv6和Dw6的负荷Du62、Dv62和Dw62。类似于上述的实施方式，第一负荷指令信号D61的移动量M61根据第一负荷指令信号D61的幅度A61而改变，以及第二负荷指令信号D62的移动量M62根据第二负荷指令信号D62的幅度A62而改变。

根据第六实施方式的调制处理可以与根据第一实施方式至第三实施方式中的任意实施方式的故障检测方法结合使用。

根据第六实施方式，将第一电压指令信号D61和第二电压指令信号D62从正弦波信号调制为另一信号。因此，可以提高电压利用率。

（第七实施方式）

以下参照图17A和图17B，以及图18A和图18B描述根据第七实施方式的通过调制器653执行的修改处理。在根据第七实施方式的调制器653中，执行图17A和图17B中所示的第二两相调制作为调制处理。在第二两相调制中，一个相的负荷被固定为参考最大值Smax。具体地，根据第七实施方式，在图17A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw中，从各相减去由最大相的负荷减去参考最大值Smax所获得的值，以使得最大相的负荷可以等于参考最大值Smax。因此，图17A中所示的参考正弦波Du、Dv和Dw分别被调制为图17B中所示的调制信号Du7、Dv7和Dw7。

图18A至图18C示出了根据第七实施方式的第一负荷指令信号D71和第二负荷指令信号D72。第一负荷指令信号D71包括作为调制信号Du7、Dv7和Dw7的负荷Du71、Dv71和Dw71。第二负荷指令信号D72包括作为调制信号Du7、Dv7和Dw7的负荷Du72、Dv72和Dw72。类似于上述的实施方式，第一负荷指令信号D71的移动量M71根据第一负荷指令信号D71的幅度A71而改变，以及第二负荷指令信号D72的移动量M72根据第二负荷指令信号D72的幅度A72而改变。

根据第七实施方式的调制处理可以与根据第一实施方式至第三实施方式中的任意实施方式的故障检测方法结合使用。

根据第七实施方式，将第一电压指令信号D71和第二电压指令信号D72从正弦波信号调制成另一信号。因此，可以提高电压利用率。

（第八实施方式）

以下参照图19A、图19B和图19C描述根据第八实施方式的通过调制器653执行的修改处理。根据第八实施方式，调制器653将第六实施方式中描述的第一两相调制应用到第一负荷指令信号D81，以及将第七实施方式中描述的第二两相调制应到给第二负荷指令信号D82。

因此，可以提高电压利用率。

具体地，根据第八实施方式，在第一负荷指令信号D81中，从各相减去由参考正弦波Du、Dv和Dw的最小相的负荷减去参考最小值Smin所获得的值以使得最小相的负荷可以等于参考最小值Smin。类似地，在第二负荷指令信号D82中，从各相减去由参考正弦波Du、Dv和Dw的最大相的负荷减去参考最大值Smax所获得的值以使得最大相的负荷可以等于参考最大值Smax。

也就是说，第一两相调制被应用到要沿向下方向移动的第一负荷指令信号D81上，以及第二两相调制被应用到要沿向上方向移动的第二负荷指令信号D82上。以此方式，可以增大第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差，其中，第一中性点电压Va1是施加给第一绕组集18的电压的平均值，第二中性点电压Va2是施加给第二绕组集19的电压的平均值。因此，短路电流Is增加。因此，可以适当地检测第一系统100与第二系统200之间的短路。

（修改）

这些实施方式可以以各种方式进行修改，例如，如下所示。

（1）在实施方式中，第一负荷指令信号和第二负荷指令信号是同相的并且具有相同的幅度。可替换地，第一负荷指令信号和第二负荷指令信号是异相的并且具有不同的幅值。

（2）在实施方式中，第一负荷指令信号从输出中心值沿向下方向移动，以及第二负荷指令信号从输出中心值沿向上方向移动。可替换地，例如，只要第一中性点电压Va1和第二中性点电压Va2变得彼此不同，那么第一负荷指令信号和第二负荷指令信号中的仅一个可以移动离开输出中心值。另外，第一负荷指令信号的移动量可以不同于第二负荷指令信号的移动量。

（3）在实施方式中，第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的移动量可以根据各自的幅度而改变。可替换地，第一负荷指令信号和第二负荷指令信号的移动量可以与幅度无关而保持恒定。例如，可以将第一负荷指令信号的最小值设定为可输出负荷范围的下限值，以及将第二负荷指令信号的最大值设定为可输出负荷范围的上限值。以此方式，可以使得第一中性点电压Va1与第二中性点电压Va2之间的差尽可能地大。因此，可以增大短路电流Is，并且因此可以适当地检测第一系统100与第二系统200之间的短路。

另外，例如，当第一负荷指令信号的幅度和第二负荷指令信号的幅度不大于可输出负荷范围的25%时，可以将要沿向下方向移动的第一负荷指令信号的中心值固定在可输出负荷范围的25%，以及可以将要沿向上方向移动的第二负荷指令信号的中心值固定在可输出负荷范围的75%。另外，当第一负荷指令信号的幅度和第二负荷指令信号的幅度大于可输出负荷范围的25%时，可以将第一负荷指令信号的最小值设定为可输出负荷范围的下限值，以及可以将第二负荷指令信号的最大值设定为可输出负荷范围的上限值。

（4）在第四实施方式至第七实施方式中，以相同的调制处理对第一负荷指令信号和第二负荷指令信号进行调制。可替换地，如在第八实施方式中，可以以不同的调制处理对第一负荷指令信号和第二负荷指令信号进行调制。例如，可以以第四实施方式中所描述的调制处理对第一负荷指令信号进行调制，以及以第五实施方式中所描述的调制处理对第二负荷指令信号进行调制。可替代地，仅对第一负荷指令信号和第二负荷指令信号中的一个进行调制而不对第一负荷指令信号和第二负荷指令信号中的另一个进行调制。

（5）在实施方式中，在计算三相电压指令值的移动量之后对各相的负荷进行计算。可替换地，在根据三相电压指令值计算各相的负荷之后对各相的相移进行计算。

（6）在实施方式中，基于相同的PWM参考信号驱动和控制第一逆变器和第二逆变器。可选地，可以基于不同的PWM参考信号驱动和控制第一逆变器和第二逆变器。

（7）在实施方式中，电流传感器被构造成具有分流电阻。可替换地，电流传感器可以被构造成具有例如霍尔效应装置等其他装置。可以将电流传感器安装在电流传感器可以检测相电流的任何位置。例如，可以使电流传感器位于上部MOSFET的高电势侧或位于绕组集的每个线圈的终端。

在实施方式中，可输出负荷范围为电容器电压Vc的0%到电容器电压Vc的100%。顺便说一下，严格地说，当电流传感器被构造成具有分流电阻时，需要提供所有的上部MOSFET关断或所有的下部MOSFET关断的时间段。另外，需要抑制振铃（ringing）必需的时间段，以及需要没有执行MOSFET的接通/关断切换的时间段。因此，可输出负荷范围可以根据电流检测器检测电流所需要的时间段而改变。

另外，在自举驱动（bootstrap drive）电路中，因为需要以预定的时间间隔关断所有的下部MOSFET，所以不可能将可输出负荷范围的上限值设定为电容器电压Vc的100%。因此，可输出负荷范围的上限值可以根据驱动电路的配置而改变。

在实施方式中，设置有其中每个系统具有一个绕组集和一个逆变器的两个系统。可替换地，设置有其中每个系统具有一个绕组集和一个逆变器的三个或更多个系统。例如，当设置有三个系统X、Y和Z，系统X的绕组集和逆变器可以分别被当作第一绕组集和第一逆变器，以及系统Y的绕组集和逆变器可以分别被当作第二绕组集和第二逆变器。类似地，系统Y的绕组集和逆变器可以分别被当作第一绕组集和第一逆变器，以及系统Z的绕组集和逆变器可以分别被当作第二绕组集和第二逆变器。

（9）在实施方式中，第一逆变器和第二逆变器驱动一个电动机。可替换地，第一逆变器和第二逆变器可以分别驱动不同的电动机。

（10）在实施方式中，逆变器的开关装置是MOSFET。开关装置不限于MOSFET，而是可以包括晶闸管和晶体管，例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

（11）在实施方式中，旋转电机为三相无刷电动机。可替换地，旋转电机可以是除了三相无刷电动机之外的电动机。另外，旋转电机不限于电动机。例如，旋转电机可以是电力发电机或者不仅可以用作电动机而且可以用作电力发电机的电动发电机。

（12）在实施方式中，旋转电机用于安装在车辆上的电动助力转向装置。可替换地，旋转电机可以用于除了电动助力转向装置以外的车辆装置。另外，旋转电机可以用于除了车辆装置以外的装置。

Claims (11)

1.一种用于旋转电机的功率转换器，所述旋转电机包括具有对应于所述旋转电机的相的线圈（11-13）的第一绕组集（18）以及具有对应于所述旋转电机的相的线圈（14-16）的第二绕组集（19），所述功率转换器包括：

第一逆变器（20），所述第一逆变器配置为激励所述第一绕组集；

第二逆变器（30），所述第二逆变器配置为激励所述第二绕组集；

电流传感器（40），所述电流传感器配置为对流过每个线圈的相电流进行检测；以及

控制部（50），所述控制部配置为基于第一电压指令信号和脉宽调制PWM参考信号来驱动所述第一逆变器，以及配置为基于第二电压指令信号和所述PWM参考信号来驱动所述第二逆变器，其中

所述第一逆变器和所述第一绕组集形成第一系统，

所述第二逆变器和所述第二绕组集形成第二系统，

所述控制部包括电压指令信号计算器（65）和故障检测器（69），

所述电压指令信号计算器以第一中性点电压与第二中性点电压彼此不同的方式，对所述第一电压指令信号和所述第二电压指令信号进行计算，

所述第一中性点电压是施加给所述第一绕组集的电压的平均值，

所述第二中性点电压是施加给所述第二绕组集的电压的平均值，及

所述故障检测器基于每个相电流来检测是否在所述第一系统与所述第二系统之间发生短路。

2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器以所述第一中性点电压与所述第二中性点电压之间的差不小于施加给所述第一绕组集的每个线圈的电压的幅度与施加给所述第二绕组集的每个线圈的电压的幅度的和的方式，对所述第一电压指令信号和所述第二电压指令信号进行计算。

3.根据权利要求1所述的功率转换器，其中

所述故障检测器基于第一系统和的绝对值和第二系统和的绝对值的和来检测是否发生短路，

所述第一系统和是流过所述第一绕组集的线圈的所述相电流的和，以及

所述第二系统和是流过所述第二绕组集的线圈的所述相电流的和。

4.根据权利要求1所述的功率转换器，其中

所述故障检测器基于第一系统和的绝对值和第二系统和的绝对值来检测是否发生短路，

所述第一系统和是流过所述第一绕组集的线圈的所述相电流的和，以及

所述第二系统和是流过所述第二绕组集的线圈的所述相电流的和。

5.根据权利要求1所述的功率转换器，其中

当所述故障检测器检测到所述短路时，所述控制部停止驱动所述第一逆变器和所述第二逆变器中的一个逆变器并且继续驱动所述第一逆变器和所述第二逆变器中的另一个逆变器。

6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器将所述第一电压指令信号和所述第二电压指令信号中的至少一个从正弦波信号调制成另一信号。

7.根据权利要求6所述的功率转换器，其中

在所述第一电压指令信号和所述第二电压指令信号中的一个电压指令信号中，所述电压指令信号计算器从每个相减去通过从所述正弦波的最小相的负荷减去参考最小值所获得的值，以使得所述最小相的负荷变为等于所述参考最小值，以及

在所述第一电压指令信号和所述第二电压指令信号中的另一个电压指令信号中，所述电压指令信号计算器从每个相减去通过从所述正弦波的最大相的负荷减去参考最大值所获得的值，以使得所述最大相的负荷变为等于所述参考最大值。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器计算所述第一电压指令信号以使得第一中心值小于输出中心值，所述第一中心值是所述第一负荷指令信号的中心值，所述输出中心值是可输出负荷范围的中心值，以及

所述电压指令信号计算器计算所述第二电压指令信号以使得第二中心值大于所述输出中心值，所述第二中心值是所述第二负荷指令信号的中心值。

9.根据权利要求8所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器计算所述第一电压指令信号以使得第一移动值根据所述第一电压指令信号的幅度而改变，所述第一移动值是所述第一中心值与所述输出中心值之间的差，以及

所述电压指令信号计算器计算所述第二电压指令信号以使得第二移动值根据所述第二电压指令信号的幅度而改变，所述第二移动值是所述第二中心值与所述输出中心值之间的差。

10.根据权利要求9所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器计算所述第一电压指令信号，以使得所述第一电压指令信号的最大值变为等于所述输出中心值，以及

所述电压指令信号计算器计算所述第二电压指令信号，以使得所述第二电压指令信号的最小值变为等于所述输出中心值。

11.根据权利要求9所述的功率转换器，其中

所述电压指令信号计算器计算所述第一电压指令信号，以使得所述第一电压指令信号的最小值变为等于所述可输出负荷范围的下限值，以及

所述电压指令信号计算器计算所述第二电压指令信号，以使得所述第二电压指令信号的最大值变为等于所述可输出负荷范围的上限值。