CN104756393A - 功率转换装置及其故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

包括基于相电压检测部(10)检测出的多相旋转电机(4)的相电压来判定多相旋转电机(4)的电枢绕组的接电源、接地及断路故障的故障判定部(11)，故障判定部(11)在功率半导体开关元件(2)全部为截止状态、且多相旋转电机(4)的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与直流电源(3)的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与直流电源(3)的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障。

Description

功率转换装置及其故障诊断方法
技术领域
本发明涉及功率转换装置及其故障诊断方法，特别涉及向多相旋转电机提供电力或对来自多相旋转电机的感应电压进行整流的功率转换装置及其故障诊断方法。
背景技术
专利文献1中，提出了高精度地检测出全波整流电路的二极管的短路故障的方法。具体而言，将任意的交流端子与电压源或电流源连接，根据交流端子的电压值或电流值来判定异常。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4385068号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中，在没有电流从故障检测端子(P端子)流向电枢绕组时判定为正常，因此，在从故障检测端子(P端子)到电枢绕组的路径断路的情况下，存在如下问题：不仅无法检测出断路，还无法检测出全波整流电路的短路故障，也无法检测出电枢绕组的接电源及接地。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种不会有大电流流过，而能检测出多相旋转电机的接电源故障、接地故障及断路故障的功率转换装置及其故障诊断方法。
解决技术问题的技术方案
本发明为一种功率转换装置，将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：内部电源电路；将所述功率半导体开关元件导通或截止的驱动电路；将所述内部电源电路的输出端和所述多相旋转电机的电枢绕组的1个交流端子连接，使恒流从所述内部电源电路的输出端向所述多相旋转电机的电枢绕组的该交流端子流过的吐出型恒流电路；与所述吐出型恒流电路串联连接，防止从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述内部电源电路的逆流电流的防逆流二极管；将未与所述吐出型恒流电路连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的其它交流端子连接至所述直流电源的阴极电位的下拉电阻；检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的相电压检测部；及基于所述相电压检测部检测出的各相的相电压来判定所述多相旋转电机的电枢绕组的接电源故障、接地故障及断路故障的故障判定部，所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障。
发明效果
本发明为一种功率转换装置，将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：内部电源电路；将所述功率半导体开关元件导通或截止的驱动电路；将所述内部电源电路的输出端和所述多相旋转电机的电枢绕组的1个交流端子连接，使恒流从所述内部电源电路的输出端向所述多相旋转电机的电枢绕组的该交流端子流过的吐出型恒流电路；与所述吐出型恒流电路串联连接，防止从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述内部电源电路的逆流电流的防逆流二极管；将未与所述吐出型恒流电路连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的其它交流端子连接至所述直流电源的阴极电位的下拉电阻；检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的相电压检测部；及基于所述相电压检测部检测出的各相的相电压来判定所述多相旋转电机的电枢绕组的接电源故障、接地故障及断路故障的故障判定部，所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障，因此，不会有大电流流过，而能检测出多相旋转电机的接电源故障、接地故障及断路故障。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的功率转换装置的结构的框图。
图2是用于说明本发明的实施方式1的功率转换装置中的故障判定部11的动作的流程图。
图3是表示本发明的实施方式1的功率转换装置的变形例的结构的框图。
图4是表示本发明的实施方式2的功率转换装置的结构的框图。
图5是表示本发明的实施方式3的功率转换装置的结构的框图。
图6是表示本发明的实施方式4的功率转换装置的结构的框图。
图7是表示本发明的实施方式4的功率转换装置的变形例的结构的框图。
图8是用于说明本发明的实施方式4的功率转换装置中的故障判定部11的动作的流程图。
图9A是用于说明本发明的实施方式5的功率转换装置中的故障判定部11的动作的流程图。
图9B是用于说明本发明的实施方式5的功率转换装置中的故障判定部11的动作的流程图。
图10是表示本发明的实施方式6的功率转换装置的结构的框图。
具体实施方式
以下，将本发明的实施方式与附图一起进行详细说明。此外，各图中的相同标号表示相同的部分。
实施方式1
图1表示本发明的实施方式1的功率转换装置的结构。如图1所示，功率转换装置1将由2个功率半导体开关元件2串联连接而构成上下桥臂的相桥式电路以预先设定的个数(图1中为3个)并联连接，并将上述相桥式电路的两端(1对的端)与能充放电的直流电源3相连接，构成上述相桥式电路的功率半导体开关元件2彼此的连接点分别与多相旋转电机4的各相的电枢绕组的交流端子相连接，在内部电源电路6与直流电源3之间进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换。
另外，图1中，作为多相旋转电机4，以3相的旋转电机为例来示出。因此，以下，将多相旋转电机4设为3相的旋转电机来进行说明。然而，本发明并不限于此情况，也可使多相旋转电机4的相数为2或6等，或者，也可利用星型接线的旋转电机来作为多相旋转电机4。
功率转换装置1包括6个功率半导体开关元件2、驱动电路5、内部电源电路6、吐出型恒流电路7、防逆流二极管8、下拉电阻9、相电压检测部10及故障判定部11。
驱动电路5使6个功率半导体开关元件2分别导通或截止。
内部电源电路6从输出端6a输出预先设定的电压。
吐出型恒流电路7与内部电源电路6的输出端6a连接，从内部电源电路6的输出端6a向多相旋转电机4的电枢绕组的任意1个交流端子流过恒流。
防逆流二极管8连接在吐出型恒流电路7与多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子之间，防止从多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子向内部电源电路6的逆流电流。
下拉电阻9将未与吐出型恒流电路7连接的多相旋转电机4的电枢绕组的其它2个交流端子分别连接到直流电源3的阴极电位。
相电压检测部10检测多相旋转电机4的电枢绕组的相电压。
故障判定部11基于由相电压检测部10检测出的多相旋转电机4的各相的相电压的值，判定多相旋转电机4的电枢绕组的接电源故障(power fault或line-to-power fault)、接地故障(earth fault,ground fault或line-to-groundfault)及断路故障(open fault)。
此处，接电源故障是指多相旋转电机4的电枢绕组与直流电源3之间的绝缘极度下降，它们之间由电弧或导体连接。例如，可举出布线接触直流电源3的阳极端子(电源线)的情况等作为示例。若发生接电源故障，则多相旋转电机4的所有相电压实质上与直流电源3的阳极电位相等。此处所说的实质上意味着即使减去相电压检测部10的检测误差，多相旋转电机4的相电压也与直流电源3的阳极电位相等。
此处，接地故障是指多相旋转电机4的电枢绕组与接地端子之间的绝缘极度下降，它们之间由电弧或导体连接。例如，可举出布线接触地线的情况等作为示例。若发生接地故障，则多相旋转电机4的所有相电压实质上与直流电源3的阴极电位相等。此处所说的实质上意味着即使减去相电压检测部10的检测误差，多相旋转电机4的相电压也与直流电源3的阴极电位相等。
断路故障是指多相旋转电机4的电枢绕组的布线的一部分断路。若发生断路故障，则多相旋转电机的所有相电压实质上不再是同电位。此处所说的实质上意味着即使减去相电压检测部10的检测误差，多相旋转电机4的所有相电压也彼此为同电位。
另外，图1中，功率半导体开关元件2例如由MOSFET或IGBT等构成。
直流电源3例如一般用作为汽车用电源，由铅蓄电池、锂离子电池、或双电层电容器等构成。
驱动电路5例如由电荷泵电路或自举电路的使用了驱动电源的推拉型预驱动器等构成。
内部电源电路6例如由DCDC转换器、串联调节器或恒压二极管等构成。
吐出型恒流电路7例如由恒流二极管、或电流镜像电路等使用了晶体管的恒流电路构成。
相电压检测部10例如由晶体管或使用了运算放大器的差动放大电路等构成。
对设定吐出型恒流电路7的恒流值的方法进行说明。在因盐水、泥水导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏的情况下，必须将此时的多相旋转电机4的相电压与直流电源3的阴极电位区分判别，因此，在多相旋转电机4的相电压与直流电源3的阴极电位之间需要有电位差。例如在设所假定的漏电阻的最小值为100Ω，可与接地故障区分判别的电位差为1V时，根据欧姆定律，吐出型恒流电路7的恒流值为10mA。本实施方式中，使用吐出型恒流电路7来使恒流流过，因此，即使因盐水、泥水导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏，也能避免接地故障的误判定。
对下拉电阻9的电阻值的设定方法进行说明。考虑多相旋转电机4的电枢绕组的接电源故障或构成上桥臂的功率半导体开关元件2的短路故障导致多相旋转电机4的相电压上升到直流电源3的阳极电压，来设定下拉电阻9的电阻值。具体而言，例如，在设下拉电阻9的额定功率为P、温度额定值的下降等的安全系数为α(例如0.7或0.8)、功率转换装置1正常动作的直流电源3的电压变动范围的最大值为Batt(MAX)的情况下，下拉电阻9的电阻值Rpd需要满足以下的式1。
Rpd＞Batt(MAX)2/(P×α)···(式1)
此外，在功率半导体开关元件2的截止状态下，漏电流从驱动电路5向多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子流过，因此，因该漏电流导致下拉电阻9的两端电位上升，需要避免没有用于检测多相旋转电机4的故障而流过的微小电流流过的现象。因此，在设来自驱动电路5的每1相的漏电流为im，相数为n，内部电源电路6的输出电压为Vcc，防逆流二极管8的正向电压降为Vf时，下拉电阻9的电阻值Rpd需要满足以下式2。
Rpd＜(Vcc-Vf)/(im×n/(n-1))
                       ···(式2)
故障判定部11例如由微机、ASIC之类的逻辑电路或比较电路等比较器等构成。故障判定部11在功率半导体开关元件2全都为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，从功率转换装置1的控制部(未图示)或功率转换装置1的上位控制器(未图示)接收到故障判定开始信号时，开始故障判定。故障判定时，使用内部电源电路6，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，检测出各相电压，基于检测出的相电压进行故障判定。利用图2所示的流程图对故障判定的动作进行说明。
首先，如图2所示，步骤S100中，从相电压检测部10获取多相旋转电机4的电枢绕组的所有相电压。接下来，步骤S101中，判定所有的相电压是否实质上与直流电源3的阳极电位相等，在相等时转移至步骤S102。步骤S102中，判定为接电源故障，并结束故障判定处理。另外，步骤S101中，“实质上”意味着即使减去相电压检测部10的检测误差，相电压也与直流电源3的阳极电位相等。另一方面，步骤S101中，在所有的相电压实质上不是直流电源3的阳极电位时，前进至步骤S103。步骤S103中，判定所有的相电压是否实质上与直流电源3的阴极电位相等，在相等时转移至步骤S104。步骤S104中，判定为接地故障，并结束故障判定处理。另一方面，步骤S103中，在所有的相电压实质上不是直流电源3的阴极电位时，前进至步骤S105。步骤S105中，若所有的相电压实质上不是同电位，则转移至步骤S106。步骤S106中，判定为断路故障，并结束故障判定处理。另一方面，步骤S105中，若所有的相电位实质上为同电位，则前进至步骤S107，在步骤S107中，判定为多相旋转电机4没有接电源故障、接地故障或断路故障，并结束故障判定处理。
另外，为了无误判定地实现图2中说明的故障判定方法，其条件为将内部电源电路6输出的预先设定的电压值设定为比功率转换装置1正常动作的直流电源3的电压变动范围的最小值要小的值。
图3示出图1的变形例，将恒压部30与防逆流二极管8串联连接。恒压部30设置在吐出型恒流电路7与防逆流二极管8之间。其他结构与图1相同，因此，此处省略说明。
恒压部30使内部电源电路6的输出电压与多相旋转电机4的电枢绕组的相电压之间的电位差扩大(或放大)。恒压部30例如由阴极侧与内部电源电路6的输出端6a连接的恒压二极管构成。或者，也可由至少1个以上的二极管构成恒压部30，利用二极管的正向电压降，将这些二极管的阳极侧与内部电源电路6的输出端6a连接。在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态、且无故障时，相电压的值降低。因此，通过设置恒压部30，从而使内部电源电路6的输出电压与多相旋转电机4的电枢绕组的相电压之间的电位差扩大，由此即使直流电源3的阳极电位比内部电源电路6的输出电压的值要低，也能正确地检测出接电源故障。
如上所述，根据实施方式1，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，使用内部电源电路6，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，利用相电压检测部10检测出各相电压，基于检测出的相电压来进行故障判定，因此，能高精度地检测出多相旋转电机4的接电源、接地及断路故障。
此外，使用吐出型恒流电路7来使恒流流过，因此，即使因盐水、泥水导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏，也能避免接地故障的误判定。
进一步而言，由于适当选定下拉电阻9的电阻值，因此，能防止因来自驱动电路5的漏电流而导致多相旋转电机4中没有用于检测故障的微小电流流过的问题，并且，即使多相旋转电机4的电枢绕组发生接电源故障，或构成相桥式电路的上桥臂的功率半导体开关元件2发生短路故障，下拉电阻9也不会以超过定额的方式烧毁，能防止二次故障。
此外，由于将内部电源电路6的输出电压设定为比功率转换装置1正常动作的直流电源3的电压变动范围的最小值要小的值，因此，能无误判定地实现故障判定处理。
此外，若如图3所示的变形例那样，追加恒压部30，降低无故障时的相电压值，则直流电源3的阳极电位比内部电源电路6的输出电压要低，能正确地检测出接电源故障。
实施方式2
图4表示本发明的实施方式2的功率转换装置的结构。与图1所示的实施方式1相比，不同点在于，图4中，在多相旋转电机4的电枢绕组的任意1个交流端子与直流电源3的阴极电位之间连接有吸入型恒流电路20，多相旋转电机4的电枢绕组的其它2个交流端子经由上拉电阻21和防逆流二极管8连接到内部电源电路6的输出端6a，且未设置有图1的下拉电阻9。其它结构与图1相同，因此，此处省略说明。
另外，本实施方式中的故障判定部11的动作与上述实施方式1中示出的图2的流程图的处理相同，因此，此处省略其说明。
吸入型恒流电路20与图1所示的吐出型恒流电路7相同，例如由恒流二极管、或电流镜像电路等使用了晶体管的恒流电路构成。作为设定吸入型恒流电路20的恒流值的方法，与上述吐出型恒流电路7相同，需要能区分判别在因盐水、泥水导致从多相旋转电机的电枢绕组向直流电源的阴极电位发生了泄漏时的相电压与直流电源3的阳极电位的电位差。例如在设所假定的漏电阻的最小值为100Ω，可与接电源故障区分判别的电位差为1V时，根据欧姆定律，恒流值为10mA。
此外，在功率半导体开关元件2为截止状态下，漏电流从驱动电路5向多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子流过，因此，吸入型恒流电路20的恒流值需要设定得至少比所述漏电流要大。若非如此，则所述漏电流通过功率半导体开关元件2的体二极管流出到直流电源3，相电位变为直流电源3的阳极电位以上，因此，故障判定部11会误判定为接电源故障。因此，根据向直流电源3的阳极电位泄漏时需要的电位差VL及所假定的漏电阻的最小值RL，计算出恒流值，将该恒流值加上所述漏电流量，恒流值icd例如可设为以下的式3。另外，设来自驱动电路5的每1相的漏电流为im，相数为n。
icd＝VL/RL+im×n···(式3)
另一方面，与图3所示的恒压部30同样，上拉电阻21具有降低相电压的功能。若将上拉电阻21的电阻值设定得过大，则会因吸入型恒流电路20的恒流而导致上拉电阻21的两端电压过大，相电压下降到直流电源3的阴极电位附近。因此，为了防止这种情况，在设内部电源电路6的输出电压为Vcc，防逆流二极管8的正向电压降为Vf，吸入型恒流电路20的恒流值为icd时，上拉电阻21的电阻值Rpu需要满足以下的式4。
Rpu<(Vcc-Vf)/icd···(式4)
此外，上拉电阻21的额定功率需要为如下额定功率：即使在与上拉电阻21相连接的多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中产生了断路的情况下仅靠1个上拉电阻21就能经受吸入型恒流电路20的恒流最大值。因此，在设上拉电阻21的额定功率为P，温度额定值的下降等的安全系数为α(例如为0.7或0.8)，吸入型恒流电路20的恒流值为icd时，上拉电阻21的电阻值Rpu需要满足以下的式5。
Rpu＜(P×α)/icd2···(式5)
此外，若将上拉电阻21的电阻值设定为在盐水、泥水中产生的漏电阻的假定最小值的例如3～4倍左右的大小，则即使因盐水、泥水而导致多相旋转电机4的电枢绕组泄漏到直流电源3的阳极电位或阴极电位，也能防止故障判定部11误判定接电源故障及接地故障。
如上所述，根据实施方式2，与上述实施方式1同样，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，使用内部电源电路6，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，基于各相电压来进行故障判定即可，能高精度地检测出多相旋转电机4的接电源故障、接地故障及断路故障。
此外，使用吸入型恒流电路20来使恒流流过，因此，即使因盐水、泥水导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏，也能避免接电源误判定。
进一步而言，由于适当选定上拉电阻21的电阻值，因此，即使对于因盐水、泥水而导致的从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阳极电位或阴极电位的泄漏，也能避免接电源及接地误判定。
此外，由于适当选定上拉电阻21的电阻值，因此，即使直流电源3的阳极电位比内部电源电路6的输出电压要低，也能正确地检测出接电源故障。
实施方式3
图5表示本发明的实施方式3的功率转换装置的结构。与图1所示的实施方式1相比，其不同点在于，吸入型恒流电路20与下拉电阻9中的任意1个串联连接。关于其它结构及动作，由于与实施方式1相同，因此，此处省略说明。
另外，本实施方式中的故障判定部11的动作与上述实施方式1中示出的图2的流程图的处理相同，因此，此处省略其说明。
对于吐出型恒流电路7的恒流值，与上述实施方式1同样设定即可，即使对于因盐水、泥水而导致的从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位的泄漏，也能避免接地误判定。同样地，对于吸入型恒流电路20的恒流值，与上述实施方式2同样设定即可，即使对于因盐水、泥水而导致的从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阳极电位的泄漏，也能避免接电源误判定。
另外，对于未与吸入型恒流电路20串联连接的另一下拉电阻9的电阻值，选定成满足上述式1、式2即可。
与图3所示的恒压部30同样，与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9具有调整相电压的功能。即，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，设相电压为Vu，吐出型恒流电路7的恒流值为icu，未与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9的电阻值为Rpdn，与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9的电阻值为Rpd1可利用以下的式6来求出。
Rpd1＝(Rpdn×icu-Vu)/(Rpdn×Vu)
                        ···(式6)
此外，需要选定与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9的电阻值，使得在因盐水、泥水而导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阳极电位发生了泄漏时，不限制流向吸入型恒流电路20的电流。即，设功率转换装置1正常动作的直流电源3的电压变动范围的最小值为Batt(MIN)，吸入型恒流电路7的恒流值为icd，所假定的漏电阻的最小值为RL，下拉电阻9的电阻值Rpd1需要满足以下的式7。
Rpd1＜Batt(MIN)/icd-RL···(式7)
如上所述，根据实施方式3，与实施方式1同样，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，使用内部电源电路6，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，基于各相电压来进行故障判定，因此，能高精度地检测出多相旋转电机4的接电源故障、接地故障及断路故障。
此外，使用吸入型恒流电路20来使恒流流过，因此，即使对于因盐水、泥水而导致的从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阳极电位的泄漏，也能避免接电源误判定。
此外，使用吐出型恒流电路7来使恒流流过，因此，即使对于因盐水、泥水而导致的从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位的泄漏，也能避免接地误判定。
此外，由于适当选定与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9的电阻值，因此，即使直流电源3的阳极电位比内部电源电路6的输出电压要低，也能正确地检测出接电源故障。
另外，上述说明中，说明以下连接方法：即，对于多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中与吐出型恒流电路7和吸入型恒流电路20均不连接的交流端子，将其经由下拉电阻9与直流电源3的阴极电位连接。然而，本发明并不限于此，也可如上述实施方式2那样，对于多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中与吐出型恒流电路7和吸入型恒流电路20均不连接的交流端子，将其经由上拉电阻21和防逆流二极管8连接到内部电源电路6的输出端6a，在此情况下，也可获得同样的效果。另外，图4的上拉电阻21的设置目的为检测断路故障。即，在连接上拉电阻21的多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中产生了断路故障时，通过该交流端子的相电压成为内部电源电路6的输出电压来判定断路故障，因此，流过上拉电阻21的电流值的大小没有关系。然而，若上拉电阻21的电阻值较小，则会对下拉电阻9的相电压设定及吐出型恒流电路7的恒流值设定带来影响，因此，设为比下拉电阻9足够大的电阻值，例如利用数kΩ～数十kΩ的电阻值即可。
另外，与吸入型恒流电路20串联连接的下拉电阻9的电阻值Rpd1可利用以下的式8代替上述式5来求出。
Rpd1＝Vu/icd···(式8)
实施方式4
图6表示本发明的实施方式4的功率转换装置的结构。与图1所示的实施方式1相比，其不同点在于，图6中，追加了输出比内部电源电路6的输出电压要小的电压的第2内部电源电路40，且下拉电阻9将多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子与第2内部电源电路40的输出端40a连接。其它结构及动作与图1相同。
第2内部电源电路40设置成用于检测多相旋转电机4的电枢绕组中产生接电源故障、同时产生断路故障时等产生了复合故障的情况。第2内部电源电路40例如由DCDC转换器、串联调节器或恒压二极管等构成。第2内部电源电路40的输出电压设定为比内部电源电路6的输出电压要低的值。具体而言，可考虑如下方法：将第2内部电源电路40的输出电压设定为例如因盐水、泥水而导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏时需要的电位差以下的值。即，第2内部电源电路40的输出电压比在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态、且无故障时的相电压值要低，并且，从第2内部电源电路40的输出电压不会有电流流向多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子，可原样使用实施方式1中所述的吐出型恒流电路7的恒流设定方法，可获得与实施方式1同样的效果。此外，通过从上述式1、式2的内部电源电路6的输出电压Vcc或直流电源3的阳极电位减去第2内部电源电路40的输出电压来进行计算，能计算出下拉电阻9的电阻值，可获得与实施方式1同样的效果。
另外，图7表示本发明的实施方式4的功率转换装置的变形例。与图4所示的实施方式2相比，其不同点在于，图7中，追加了第2内部电源电路40、二极管41及电阻42，且吸入型恒流电路20将多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子与第2内部电源电路40的输出端40a连接。其它结构及动作与图4相同。
另外，图7中，第2内部电源电路40输出比内部电源电路6的输出电压要小的电压。二极管41及电阻42与吸入型恒流电路20并联连接。二极管41防止电流从多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子流向第2内部电源电路40的输出端40a。电阻42具有在多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子发生了接地故障的情况下，限制从第2内部电源电路40的输出端40a流向直流电源3的阴极电位的电流的功能。
图7中，也将第2内部电源电路40的输出电压设定为比内部电源电路6的输出电压要低的值即可。具体而言，可考虑如下方法：将第2内部电源电路40的输出电压设定为例如因盐水、泥水而导致从多相旋转电机4的电枢绕组向直流电源3的阴极电位发生了泄漏时需要的电位差以下的值。即，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态、且无故障时，第2内部电源电路40的输出电压比相电压值要低。此外，从第2内部电源电路40的输出电压不会有电流流向多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子，可原样使用实施方式2中所述的吸入型恒流电路20的恒流设定方法，因此可获得与实施方式2同样的效果。此外，关于上拉电阻21的常数设定，通过从上述式4的内部电源电路6的输出电压Vcc减去第2内部电源电路40的输出电压来进行计算，能计算出电阻值，可获得与实施方式2同样的效果。
接下来，利用图8所示的流程图对图6及图7的结构中的故障判定部11的故障判定处理进行说明。故障判定部11例如由微机、ASIC之类的逻辑电路或比较电路等比较器等构成。在本实施方式中，故障判定部11也在功率半导体开关元件2全都为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，从功率转换装置1的控制部(未图示)或功率转换装置1的上位控制器(未图示)接收到故障判定开始信号时，开始故障判定。故障判定时，使用内部电源电路6及第2内部电源电路40，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，检测出各相电压，基于检测出的相电压进行故障判定。
首先，图8的步骤S100与图2的步骤S100同样，从相电压检测部10获取多相旋转电机4的电枢绕组的相电压。接下来，步骤S201中，判定各相电压是否与内部电源电路6的输出电压实质上相等、或与第2内部电源电路40的输出电压实质上相等。在判定结果为至少1个相电压与内部电源电路6的输出电压和第2内部电源电路40的输出电压中的任一方实质上相等的情况下，转移至步骤S202。步骤S202中，在对该相设立断路故障标记，并前进至步骤S203。另一方面，步骤S201中所有相电压都与内部电源电路6的输出电压不同、或与第2内部电源电路40的输出电压不同的情况下，前进至步骤S203。步骤S203中，判定各相电压是否实质上与直流电源3的阳极电位相等。判定结果为至少1个相电压实质上与直流电源3的阳极电位相等的情况下，前进至步骤S204。步骤S204中，在对该相设立接电源故障标记，并前进至步骤S205。另一方面，步骤S203中，在所有的相电压实质上与直流电源3的阳极电位不同时，前进至步骤S205。步骤S205中，判定各相电压是否实质上与直流电源3的阴极电位相等。判定结果为至少1个相电压实质上与直流电源3的阴极电压相等的情况下，前进至步骤S206。步骤S206中，在对该相设立接地故障标记，并结束故障判定处理。另一方面，步骤S205中，在所有的相电压实质上与直流电源3的阴极电位不同时，前进至步骤S107。步骤S107中，与图2的步骤S107同样，判定为无故障，并结束故障判定处理。此外，步骤S202、S204和/或S206中，通过观察所设立的标记，能确认在哪一相发生了何种故障，可高精度地检测出多相旋转电机4的接电源故障、接地故障及断路故障，并且，还能检测出同时发生了这些故障中的2种以上故障的复合故障。
如上所述，根据实施方式4，在功率半导体开关元件2全部为截止状态、且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，使用内部电源电路6及第2内部电源电路40，使微小电流在多相旋转电机4的电枢绕组中流过，基于各相电压来进行故障判定，因此，能高精度地检测出多相旋转电机4的接电源故障、接地故障及断路故障。
此外，新设置第2内部电源电路40，对于多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中与直流电源3的阴极电位相连接的交流端子，将其与第2内部电源电路40进行连接，并适当设定第2内部电源电路40的输出电压，因此，还能检测出多相旋转电机4的电枢绕组的断路故障和接电源故障等同时发生的复合故障。
另外，在图6及图7所示的结构中，分别示出了对图1及图4所示的结构新设置第2内部电源电路40的结构。然而，本发明并不限于此，对于图3或图5所示的结构，也可新设置第2内部电源电路40，并将多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子中与直流电源3的阴极电位相连接的交流端子与第2内部电源电路40进行连接，适当设定第2内部电源电路40的输出电压，从而还能检测出多相旋转电机4的电枢绕组的断路故障和接电源故障等同时发生的复合故障。
实施方式5
上述实施方式1～4中，说明了使用故障判定部11，判定包含功率转换装置1的功率半导体开关元件2的短路故障的、多相旋转电机4的电枢绕组的接电源故障、接地故障、断路故障的方法。本实施方式中，说明如下方法：按照图2或图8的流程图，利用故障判定部11确认多相旋转电机4没有故障之后，再按照图9A及图9B的流程图，判定功率转换装置1的功率半导体开关元件2的无法驱动情况。作为功率半导体开关元件2的无法驱动情况，包含功率半导体开关元件2无法导通的故障、和功率半导体开关元件2无法截止的故障。
另外，本实施方式5中，可适用于实施方式1～4的所有故障判定部11，无论适用于哪个实施方式的情况下，都能获得相同效果。关于以下说明的图9A及图9B所示的动作以外的其它动作，由于与实施方式1～4相同，因此，此处省略说明。另外，本实施方式5的功率转换装置的结构与实施方式1～4中说明的结构相同。因此，这里省略说明。
将本实施方式的故障判定部11的动作与图9A及图9B所示的流程图一起进行说明。如图9A所示，步骤S300中，故障判定部11经由驱动电路5使构成任意相的下桥臂的功率半导体开关元件2导通。然后，步骤S301中，等待预先设定的时间直至相电压稳定为止，并前进至步骤S302。对于预先设定的时间的设定方法的详细，将在后面阐述。步骤S302中，经由相电压检测部10获取将功率半导体开关元件2导通的相的相电压，并前进至步骤S303。步骤S303中，判定获取的相电压是否实质上比直流电源3的阴极电位要高。若判定结果是其实质上较高，则转移至步骤S304。步骤S304中，设发生了该功率半导体开关元件2无法导通的故障，将该功率半导体开关元件2判定为无法驱动，结束构成该相的功率半导体开关元件2的故障判定处理。另一方面，步骤S303中，若该相电压实质上为直流电源3的阴极电位以下(即，若与阴极电位实质上相等)，则前进至步骤S305。步骤S305中，经由驱动电路5使该功率半导体开关元件2截止，并前进至步骤S306。步骤S306中，与步骤S301同样，等待预先设定的时间直至该相电压稳定为止，并前进至步骤S307。步骤S307中，若该相电压与直流电源3的阴极电位实质上相等，则转移至步骤S304。步骤S304中，设发生了该功率半导体开关元件2无法截止的故障，将该功率半导体开关元件2判定为无法驱动，结束构成该相的功率半导体开关元件2的故障判定处理。另一方面，步骤S307中，若该相电压实质上与直流电源3的阴极电位不相等(即，若比阴极电位要高)，则前进至图9B的步骤S308。
步骤S308中，将从步骤S300至步骤S307为止的处理中实施了故障判定的功率半导体开关元件2中构成成对的上桥臂的功率半导体开关元件2导通，前进至步骤S309。步骤S309中，与步骤S301同样，等待预先设定的时间直至该相电压稳定为止，并前进至步骤S310。步骤S310中，经由相电压检测部10获取将功率半导体开关元件2导通的相电压，并前进至步骤S311。步骤S311中，判定获取的相电压是否实质上比直流电源3的阳极电位要低，若较低，则转移至步骤S312。步骤S312中，设发生了该功率半导体开关元件2无法导通的故障，将该功率半导体开关元件2判定为无法驱动，结束构成该相的功率半导体开关元件2的故障判定处理。另一方面，步骤S311中，若该相电压实质上为直流电源3的阳极电位以上(即，若与阳极电位实质上相等)，则前进至步骤S313。步骤S313中，经由驱动电路5使该功率半导体开关元件2截止，并前进至步骤S314。步骤S314中，与步骤S301同样，等待预先设定的时间直至该相电压稳定为止，并前进至步骤S315。步骤S315中，判定该相电压是否与直流电源3的阳极电位实质上相等。若判定结果是其实质上相等，则转移至步骤S312。步骤S312中，设发生了该功率半导体开关元件2无法截止的故障，将该功率半导体开关元件2判定为无法驱动，结束构成该相的功率半导体开关元件2的故障判定处理。另一方面，步骤S315中，若该相电压与直流电源3的阳极电位不相等(即，若比阳极电位要低)，则转移至步骤S316。步骤S316中，判定为构成该相的功率半导体开关元件2无故障，并结束处理。以上，对多相旋转电机4的电枢绕组的所有相实施图9A及图9B中说明的故障判定处理。
在例如设从直流电源3到功率转换装置1的布线电感为Lm，下拉电阻9的电阻值为Rpd，由所述电感Lm、电阻值Rpd决定的LR电路的时间常数为τ，判断为相电压稳定的相电压与直流电源3的阳极电位的比例为β时，图9A及图9B的步骤S301、S306、S309、S314中的至相电压稳定为止的预先设定的时间(以下设为预先设定的时间Tm。)由以下的式9来规定。
Tm≥-τ×ln(1-β)
此处，τ＝Lm/Rpd···(式9)
即，在设β＝0.95的情况下，预先设定的时间Tm需要为时间常数τ的3倍左右。
此外，关于至相电压稳定为止的预先设定的时间Tm，若等待至所有的相电压稳定为止，则利用多相旋转电机4的电枢绕组的电感Lp，例如在多相旋转电机4的电枢绕组为星型接线的情况下，规定为以下的式10。
Tm≥-(Lm+2×Lp)/Rpd×ln(1-β)···(式10)
另外，图9A及图9B中，在构成相桥式电路的上下桥臂中，从下桥臂开始实施故障判定处理。特别是利用自举电路作为驱动电路5的情况下，需要从下桥臂开始实施故障判定处理，对自举电容器进行充电。
如上所述，根据实施方式5，可获得与实施方式1～4同样的效果，并且，在本实施方式5中，确认多相旋转电机4中没有接电源故障、接地故障及断路故障之后，还将功率转换装置1的各功率半导体开关元件2导通及截止，并确认相电压是否达到预先设定的电压，因此，能判定功率半导体开关元件2的无法驱动情况。
此外，在将功率转换装置1的功率半导体开关元件2分别导通、截止之后，等待预先设定的时间直至相电压稳定为止，因此，可防止在相电压过渡期误判定无法驱动故障。
此外，由于在构成相桥式电路的上下桥臂中从下桥臂开始实施故障判定处理，因此，在利用自举电路作为驱动电路5的情况下，可对自举电容器进行充电，能避免因自举电容器的充电不足导致上桥臂无法导通的现象。
实施方式6
图10表示本发明的实施方式6的功率转换装置的结构。与图1所示的实施方式1相比，其不同点在于，图10中，追加了第1开关部50和2个第2开关部51。第1开关部50是将从内部电源电路6到多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子的电流路径连接或切断的开关。第2开关部51是将从多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子到直流电源3的阴极电位的电流路径连接或切断的开关。作为第1开关部50及第2开关部51的具体结构，例如可考虑晶体管、MOSFET等半导体开关。关于其它结构及动作，由于与实施方式1相同，因此，此处省略其说明。
第1开关部50及第2开关部51在由故障判定部11实施故障判定之前被导通，在故障判定结束后被截止。
如上所述，根据实施方式6，可获得与实施方式1同样的效果，并且，还设置第1开关部50及第2开关部51，仅在实施故障判定处理时，将第1开关部50及第2开关部51导通，因此，具有如下效果：在功率转换装置1的驱动动作或发电动作时判定故障用的微小电流不会流过多相旋转电机4的电枢绕组，不会对功率转换装置1的其它异常检测电路产生影响。
此外，仅在必要时使微小电流从内部电源电路6流过多相旋转电机4，可抑制内部电源电路6的电流消耗。
以上，在图10的结构中，说明了对图1的结构新设置第1开关部50和第2开关部51的结构，但本发明并不限于此，通过对图3～图5所示的结构也新设置第1开关部50和第2开关部51，可获得同样的效果。
另外，上述实施方式1～6中，在功率半导体开关元件2全部为截止状态且多相旋转电机4的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，若直流电源3的阳极电位为多相旋转电机4的电枢绕组的交流端子电压以下，则故障判定部11不进行故障判定。
此外，上述实施方式1～6中，作为获取直流电源3的阳极电位的方法，例如可考虑追加与相电压检测部10同样的电路来检测直流电源3的阳极电压的方法、利用通信从功率转换装置1的控制部(未图示)或功率转换装置1的上位控制器(未图示)获取的方法。
这样，在上述实施方式1～6中，在直流电源3的阳极电位为预先设定的值以下的情况下，设为不进行故障判定处理即可，可防止尽管发生了接电源故障但在相电压未出现直流电源3的阳极电位、从而故障判定部11漏掉接电源故障的情况。
工业上的实用性
本发明涉及向多相旋转电机4提供电力或对来自多相旋转电机4的感应电压进行整流的功率转换装置1，特别涉及多相旋转电机及功率转换装置的故障检测。
标号说明
1 功率转换装置  2 功率半导体开关元件  3 直流电源  4 多相旋转电机  5 驱动电路  6 内部电源电路  7 吐出型恒流电路  8 防逆流二极管  9 下拉电阻  10 相电压检测部  11 故障判定部  20 吸入型恒流电路  21 上拉电阻  30 恒压部  40 第2内部电源电路  50 第1开关部  51第2开关部

Claims (17)

1.一种功率转换装置，将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：
内部电源电路；
将所述功率半导体开关元件导通或截止的驱动电路；
将所述内部电源电路的输出端和所述多相旋转电机的电枢绕组的1个交流端子连接，使恒流从所述内部电源电路的输出端向所述多相旋转电机的电枢绕组的该交流端子流过的吐出型恒流电路；
与所述吐出型恒流电路串联连接，防止从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述内部电源电路的逆流电流的防逆流二极管；
将未与所述吐出型恒流电路连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的其它交流端子连接至所述直流电源的阴极电位的下拉电阻；
检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的相电压检测部；及
基于所述相电压检测部检测出的各相的相电压来判定所述多相旋转电机的电枢绕组的接电源故障、接地故障及断路故障的故障判定部，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
所述内部电源电路的输出电压设定得比所述功率转换装置正常动作的所述直流电源的电压变动范围的最小值要小。
3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，
还包括与所述防逆流二极管串联连接、使所述内部电源电路的输出电压与所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压之间的电位差扩大的恒压部。
4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，
所述恒压部由恒压二极管构成。
5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，
所述恒压部由至少1个以上二极管构成，所述二极管的阳极与所述内部电源电路的输出端串联连接。
6.一种功率转换装置，将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：
内部电源电路；
将所述功率半导体开关元件导通或截止的驱动电路；
将所述多相旋转电机的电枢绕组的1个交流端子连接到所述直流电源的阴极电位，使恒流从所述多相旋转电机的电枢绕组的该交流端子向所述直流电源的阴极电位流过的吸入型恒流电路；
将未与所述吸入型恒流电路连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的其它交流端子连接至所述内部电源电路的输出端的上拉电阻；
与所述上拉电阻串联连接，防止从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述内部电源电路的逆流电流的防逆流二极管；
检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的相电压检测部；及
基于所述相电压检测部检测出的各相的相电压来判定所述多相旋转电机的电枢绕组的接电源故障、接地故障及断路故障的故障判定部，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障。
7.一种功率转换装置，将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：
内部电源电路；
将所述功率半导体开关元件导通或截止的驱动电路；
将所述内部电源电路的输出端和所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子连接，使恒流从所述内部电源电路的输出端向所述多相旋转电机的电枢绕组的1个交流端子流过的吐出型恒流电路；
与所述吐出型恒流电路串联连接，防止从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述内部电源电路的逆流电流的防逆流二极管；
将未与所述吐出型恒流电路连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的其它交流端子连接至所述直流电源的阴极电位的下拉电阻；
与1个所述下拉电阻串联连接，使恒流从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子向所述直流电源的阴极电位流过的吸入型恒流电路；
检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的相电压检测部；及
基于所述相电压检测部检测出的各相的相电压来判定所述多相旋转电机的电枢绕组的接电源故障、接地故障及断路故障的故障判定部，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在所有的相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障，在所有的相电压实质上不为同电位时判定为断路故障。
8.如权利要求1～5及7的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
还包括输出比所述内部电源电路的输出电压要小的电压的第2内部电源电路，
与所述直流电源的阴极电位相连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子经由所述下拉电阻连接到所述第2内部电源电路的输出端，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在相电压与所述内部电源电路的输出电压及所述第2内部电压电路的输出电压中的任一方相等时判定为该相断路，在相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障。
9.如权利要求6或7所述的功率转换装置，其特征在于，
还包括输出比所述内部电源电路的输出电压要小的电压的第2内部电源电路，
与所述直流电源的阴极电位相连接的所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子经由所述吸入型恒流电路连接到所述第2内部电源电路的输出端，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在相电压与所述内部电源电路的输出电压及所述第2内部电压电路的输出电压中的任一方相等时判定为该相断路，在相电压实质上与所述直流电源的阳极电位相等时判定为接电源故障，在相电压实质上与所述直流电源的阴极电位相等时判定为接地故障。
10.如权利要求1至9的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述故障判定部在判定所述多相旋转电机中没有接电源故障、接地故障及断路故障之后，经由所述驱动电路将所述功率半导体开关元件分别导通截止，基于与所述功率半导体开关元件相连接的所述多相旋转电机的交流端子的相电压，在所述功率半导体开关元件构成上桥臂的情况下，若将所述功率半导体开关元件导通时的相电压小于所述直流电源的阳极电位，则判定为该功率半导体开关元件无法驱动，在所述功率半导体开关元件构成下桥臂的情况下，若将所述功率半导体开关元件导通时的相电压高于所述直流电源的阴极电位，则判定为该功率半导体开关元件无法驱动。
11.如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，
所述故障判定部基于由从所述直流电源到所述功率转换装置的布线电感和所述下拉电阻的电阻值决定的LR电路的时间常数，规定从将所述功率半导体开关元件导通开始到测定所述多相旋转电机的交流端子的相电压为止的等待时间。
12.如权利要求10或11所述的功率转换装置，其特征在于，
所述故障判定部先将构成下桥臂的所述功率半导体开关元件导通截止并进行无法驱动情况的故障判定，之后将构成上桥臂的所述功率半导体开关元件导通截止并进行无法驱动情况的故障判定。
13.如权利要求1至12的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，还包括：
将从所述内部电源电路到所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子的电流路径连接或切断的第1开关部；及
将从所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子到所述直流电源的阴极电位的电流路径连接或切断的第2开关部，
所述第1开关部及所述第2开关部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，将电流路径进行连接。
14.如权利要求1～5、7、8的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
基于所述功率半导体开关元件为截止状态下从所述驱动电路向所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子流过的漏电流、和所述内部电源电路的输出电压，来设定所述下拉电阻的电阻值。
15.如权利要求6、7、9的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
将所述吸入型恒流电路的恒流值设定得比在所述功率半导体开关元件为截止状态下从所述驱动电路向所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子流过的漏电流要大。
16.如权利要求1至15的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
所述故障判定部在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，在所述直流电源的阳极电位为所述多相旋转电机的电枢绕组的交流端子电压以下时，不进行故障判定。
17.一种功率转换装置的故障诊断方法，该功率转换装置将由功率半导体开关元件串联连接而构成上下桥臂的多个相桥式电路并联连接，并将所述相桥式电路的两端与能充放电的直流电源相连接，所述相桥式电路的上下桥臂的所述功率半导体开关元件彼此的连接点与多相旋转电机的电枢绕组的交流端子相连接，进行交流－直流电力转换或直流－交流电力转换，其特征在于，包括：
在所述功率半导体开关元件全部为截止状态、且所述多相旋转电机的电枢绕组中未产生感应电压的状态下，利用内部电源电路使微小电流流过多相旋转电机的电枢绕组的步骤；
检测所述多相旋转电机的电枢绕组的相电压的步骤；
基于检测出的所述相电压，判定所有的相电压是否实质上与所述直流电源的阳极电位相等，在相等时判定为接电源故障的步骤；
基于检测出的所述相电压，判定所有的相电压是否实质上与所述直流电源的阴极电位相等，在相等时判定为接地故障的步骤；
基于检测出的所述相电压，判定所有的相电压是否实质上为同电位，在不为同电位时判定为断路故障的步骤；及
在没有所述接电源故障、所述接地故障及所述断路故障中的任一种时，判定为无故障的步骤。
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