CN105531921A - 安全控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种简化了结构而不降低对于电动机的转矩关断的可靠性的逆变器的安全控制装置。第一转矩关断处理电路(311)根据第一转矩关断指令(TOF1)，无论来自控制装置(2)的控制信号的产生状态如何，都强制地使3相的上臂开关元件(11、12及13)中的2相的上臂开关元件(11、12)关断。第二转矩关断处理电路(312)根据第二转矩关断指令(TOF2)，无论来自控制装置(2)的控制信号的产生状态如何，都强制地使与2相的上臂开关元件(11、12)连接的2相的下臂开关元件(14、15)关断。用于强制地使上臂开关元和下臂开关元件关断的布线只需2相份即可，因此能够简化布线。

Description

安全控制装置

技术领域

本发明涉及一种对电动机进行驱动的逆变器的安全控制装置。

背景技术

提供如下一种逆变器：通过开关元件(半导体开关)来切换被施加直流电压的正电压端子和负电压端子各自与交流电压输出端子之间的连接，将直流电压变换为交流电压并将该交流电压从交流电压输出端子输出。逆变器作为电动机驱动系统的一部分而与电动机连接来被利用。

近年来，在电气设备等中，为了避免故障所引起的伴有人身损害的事故，制定了为了使风险收敛在容许范围内而决定的各种国际标准。例如，在IEC61800-5-2中，要求搭载用于在电动机紧急停止时可靠地使电动机停止的STO(SafetyTorqueOff，安全转矩关断)功能。在此，电动机的转矩与流过电动机的电流成正比。因而，为了实现使电动机完全停止的转矩关断(torqueoff)，只要切断流向电动机的电流即可。

因此，针对二电平逆变器，例如专利文献1提出了一种具有强制地使与正电压端子连接的全部上臂开关元件关断的电路以及强制地使与负电压端子连接的全部下臂开关元件关断的电路的安全控制装置。根据该安全控制装置，由于对用于使逆变器的输出停止的单元进行了冗余化设置，因此能够安全地实现电动机的转矩关断。

专利文献1：日本特开2010-284051号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在高电压大容量的逆变器等中，装置大型化，逆变器内的开关元件的驱动电路的布线变得庞大。因此，若如以往那样设置例如强制地使3相的全部开关元件关断的安全控制装置，则用于进行使各开关元件关断的控制的布线的布线数量增加，从而产生制造成本增加、制造作业繁杂这样的问题。

本发明是鉴于以上说明的情况而完成的，其目的在于提供一种简化了结构而不降低对于电动机的转矩关断的可靠性的安全控制装置。

用于解决问题的方案

本发明提供一种逆变器的安全控制装置，该逆变器具有：主电路，其具有与正电压端子连接的3相的上臂开关元件以及与负电压端子连接的3相的下臂开关元件，将所述3相的上臂开关元件与所述3相的下臂开关元件的各相的连接点作为各相的输出端子；以及控制装置，其通过输出使所述3相的上臂开关元件和所述3相的下臂开关元件导通/关断(on/off)的脉冲，来从所述主电路的各相的输出端子向电动机分别输出交流电压，该安全控制装置的特征在于，具备：第一转矩关断电路，其根据第一转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使所述3相的上臂开关元件中的2相的上臂开关元件关断；以及第二转矩关断电路，其根据第二转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使与所述2相的上臂开关元件同相的2相的下臂开关元件关断。

发明的效果

根据本发明，第一转矩关断电路根据第一转矩关断指令来使2相的上臂开关元件关断，第二转矩关断电路根据第二转矩关断指令来使同相的2相的下臂开关元件关断。由此，从主电路向电动机的电流的供给被切断，因此能够使电动机的转矩为0。根据本发明，用于进行为了使电动机的转矩为0而使开关元件关断的控制的布线只需2相份就足够。因而，能够使安全控制装置为简单的结构。另外，即使在第一转矩关断电路和第二转矩关断电路中的一方由于某些情况而不进行动作的情况下，只要至少一方的转矩关断电路使2相的上臂开关元件或下臂开关元件关断，就不会在电动机中产生使转子旋转的磁场。这样，根据本发明，对用于阻止产生使转子旋转的磁场的单元进行了双重设置，因此能够安全地实现电动机的转矩关断。

附图说明

图1是表示作为本发明的第一实施方式的二电平逆变器的结构的电路图。

图2是例示该实施方式中的通常时的开关元件的导通/关断的切换的方式的图。

图3是表示该实施方式中的通常时的各模式下的输出端子间的电位差的图。

图4是例示该实施方式中的仅产生单方的转矩关断指令时的开关元件的导通/关断的切换的方式的图。

图5是例示该实施方式中的产生切断信号时的开关元件的导通/关断的切换的方式的图。

图6是表示作为本发明的第二实施方式的三电平逆变器的结构的电路图。

图7是例示该实施方式中的通常时的开关元件的导通/关断的切换的方式的图。

图8是表示该实施方式中的通常时的各模式下的输出端子间的电位差的图。

图9是例示该实施方式中的产生切断信号时的开关元件的导通/关断的切换的方式的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

<第一实施方式>

图1是表示作为本发明的第一实施方式的二电平逆变器的结构的电路图。如图1所示，该二电平逆变器包括主电路1、控制装置2以及安全控制装置3。

主电路1具有U相、V相及W相的上臂开关元件11～13以及U相、V相及W相的下臂开关元件14～16。各开关元件包括IGBT(InsulatedGateBipоlarTransistоr；绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET等半导体开关元件以及与该半导体开关元件反并联连接的续流二极管。上臂开关元件11～13的各IGBT的集电极与正电压端子P连接，下臂开关元件14～16的各IGBT的发射极与负电压端子N连接。而且，上臂开关元件11～13的各IGBT的发射极与下臂开关元件14～16的各IGBT的集电极分别连接，这些发射极与集电极相互连接的节点N1、N2及N3成为U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W。

在二电平逆变器的前级具有转换器(省略图示)，该转换器向正电压端子P与负电压端子N之间输出直流电压。二电平逆变器将该正电压端子P与负电压端子N之间的直流电压变换为3相的交流电压，并将该3相的交流电压从U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W分别输出到电动机(省略图示)的U相绕组、V相绕组以及W相绕组。电动机例如是同步电动机。

控制装置2具有控制信号产生电路21和光电耦合器(photocoupler)PC1～PC6。控制信号产生电路21是产生用于进行主电路1的上臂开关元件11～13的导通/关断切换的控制信号C1～C3以及用于进行下臂开关元件14～16的导通/关断切换的控制信号C4～C6的电路。控制信号产生电路21所产生的控制信号C1～C6分别通过光电耦合器PC1～PC6后成为栅极信号G1～G6，被分别供给到开关元件11～16的各IGBT的各栅极。

光电耦合器PC1～PC6各自包括光电二极管和光电晶体管。控制信号C1～C6被分别供给到光电耦合器PC1～PC6的各光电二极管的阴极。光电耦合器PC3和PC6的各光电二极管的阳极分别与光电耦合器电源P5连接。而且，在该逆变器中，基于光电耦合器PC1～PC6的各光电晶体管的集电极-发射极间电压，来产生针对开关元件11～16的各IGBT的栅极信号G1～G6。

安全控制装置3具有转矩关断处理电路311和312、延迟电路321和322以及晶体管331和332。晶体管331的集电极与光电耦合器电源P5s连接，晶体管331的发射极经由供电线361而与光电耦合器PC1和PC2的各光电二极管的阳极分别连接。另外，晶体管332的集电极与光电耦合器电源P5s连接，晶体管332的发射极经由供电线362而与光电耦合器PC4和PC5的各光电二极管的阳极分别连接。

转矩关断处理电路311在通常时经由延迟电路321向晶体管331的基极供给H电平的信号。另外，转矩关断处理电路312在通常时经由延迟电路322向晶体管332的基极供给H电平的信号。因而，在通常时，晶体管331和332导通，来自光电耦合器电源P5s的电力分别经由晶体管331和332而被分别供给到光电耦合器PC1和PC2的各光电二极管以及光电耦合器PC4和PC5的各光电二极管。

另一方面，转矩关断指令TOF1被输入到转矩关断处理电路311，转矩关断指令TOF2被输入到转矩关断处理电路312。在本实施方式中，转矩关断指令TОF1和TОF2是基于共同事件、例如电动机的使用者对停止按钮进行的按压操作等而生成的指令。但是，转矩关断指令TОF1和TОF2未必是基于共同事件的指令，也可以基于种类或生成缘由不同的指令来产生转矩关断指令TОF1和TОF2。

当对转矩关断处理电路311提供了转矩关断指令TOF1时，转矩关断处理电路311将经由延迟电路321向晶体管331的基极提供的信号从H电平切换为L电平。因而，在对转矩关断处理电路311输入转矩关断指令TOF1之后经过了延迟电路321的延迟时间的定时，晶体管331变为关断，向光电耦合器PC1和PC2的各光电二极管的电力的供给被切断。

同样地，当对转矩关断处理电路312提供了转矩关断指令TOF2时，转矩关断处理电路312将经由延迟电路322向晶体管332的基极提供的信号从H电平切换为L电平。因而，在对转矩关断处理电路312输入转矩关断指令TOF2之后经过了延迟电路322的延迟时间的定时，晶体管332变为关断，向光电耦合器PC4和PC5的各光电二极管的电力的供给被切断。

另外，转矩关断处理电路311取入连接有晶体管331的发射极的节点N4的电位来作为监视信号MON1，基于该监视信号MON1来判定晶体管331的导通/关断。同样地，转矩关断处理电路312取入连接有晶体管332的发射极的节点N5的电位来作为监视信号MON2，基于该监视信号MON2来判定晶体管332的导通/关断。

以上是二电平逆变器的结构。

接着，说明二电平逆变器的通常时的动作。在二电平逆变器进行通常动作时，晶体管331和332导通，来自光电耦合器电源P5s的电力分别经由晶体管331和332而被分别供给到光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的各光电二极管。当对控制信号产生电路21提供控制指令CMD时，控制信号产生电路21产生控制信号C1～C6。该控制信号C1～C6通过光电耦合器PC1～PC6后成为栅极信号G1～G6，被分别供给到开关元件11～16的各IGBT的各栅极。由此，进行开关元件11～16的导通/关断切换，从输出端子U、V及W向电动机输出3相交流电压。

图2是例示开关元件11～16的导通/关断的切换的方式的图。二电平逆变器的通常动作时的开关元件11～16的导通/关断状态包括图2所示的模式1～6。图3是表示各模式下的输出端子间的电位差的图。在图3所示的例子中，在正电压端子P与负电压端子N之间施加有直流电压+E。图3所示的V(U-V)表示U相输出端子U相对于V相输出端子V的电位差，V(V-W)表示V相输出端子V相对于W相输出端子W的电位差，V(W-U)表示W相输出端子W相对于U相输出端子U的电位差。二电平逆变器通过对开关元件11～16的导通/关断进行切换，来如图3所示那样将+E、0、-E这三种电压输出到电动机。

例如，在模式1的情况下，上臂开关元件11和13以及下臂开关元件15导通，上臂开关元件12以及下臂开关元件14和16关断。因此，W相输出端子W与U相输出端子U为等电位，电流从U相输出端子U和W相输出端子W经由电动机流向V相输出端子V。在该情况下，V(U-V)为+E，V(V-W)为-E，V(W-U)为0。

如图2和图3所示，随着时间经过而开关元件11～16的导通/关断被切换，由此模式1～6发生变化，V(U-V)、V(V-W)以及V(W-U)发生变化。二电平逆变器通过U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W将这种交流电压供给到电动机，由此在电动机中产生旋转磁场，电动机的转子旋转。

以上是二电平逆变器的通常时的动作。

接着，说明提供了转矩关断指令TОF1和TОF2时的二电平逆变器的动作。当产生了转矩关断指令TOF1和TOF2时，有两种动作并行地进行。一个是控制信号产生电路21对二电平逆变器的停止控制。另一个是转矩关断处理电路311和312对二电平逆变器的停止控制。

首先，说明前者的控制信号产生电路21对二电平逆变器的停止控制。当转矩关断指令TОF1和TОF2被输入到控制信号产生电路21时，控制信号产生电路21以使流过电动机的电流逐渐变小的方式控制开关元件11～16的导通时间。其结果，电动机的转矩逐渐变弱，电动机的转速逐渐减小，最终电动机停止。

接着，说明后者的转矩关断处理电路311和312对二电平逆变器的停止控制。当对转矩关断处理电路311和312提供了转矩关断指令TОF1和TОF2时，转矩关断处理电路311和312将针对延迟电路321和322的各输出信号从H电平切换为L电平。其结果，在从转矩关断指令TОF1和TОF2被分别输入到转矩关断处理电路311和312起经过了延迟电路321和322的延迟时间的定时，晶体管331和332变为关断，对光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的电力的供给被分别切断。另一方面，转矩关断处理电路311和312分别取入监视信号MON1和MON2，监视光电耦合器电源P5s的电力向光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的供给状况。然后，转矩关断处理电路311和312在确认出向光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的电力的供给已被切断时，将表示已进行转矩关断的意思的信号发送到安全控制装置3的上级装置(省略图示)。

当对光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的电力的供给被切断时，控制信号C1、C2、C4及C5的传递路径被切断，因此无论控制信号C1～C6如何，开关元件11、12、14及15都变为关断。因此，在主电路1中进行导通/关断的切换的仅为开关元件13和16。由此，与主电路1连接的电动机的转矩变为0。

在此，若详细叙述存在两个转矩关断指令、即转矩关断指令TОF1和TОF2的理由则如下。首先，例如设不产生转矩关断指令TОF1而仅产生转矩关断指令TОF2，晶体管331变为导通，晶体管332变为关断。图4是例示该情况下的开关元件11～16的导通/关断的切换的方式的图。如图4所示，在模式1、5及6时电流不流过电动机的绕组，因此在电动机中不会产生使转子转一圈的磁场。因此，不会产生足以使电动机旋转的转矩。但是，在模式2～4时，电流流过电动机的绕组，因此电动机的转矩不会完全关断。这样，在仅晶体管332关断的方式中，根据模式，转矩不会完全关断。关于这一点，在晶体管331导通、晶体管332关断的情况下也是同样的。因此，在本实施方式中，根据转矩关断指令TОF1和TОF2来使晶体管331和332关断。

图5是例示产生转矩关断指令TОF1和TОF2时的开关元件11～16的导通/关断的切换的方式的图。在该情况下，在主电路1中，上臂开关元件11和12以及下臂开关元件14和15关断，对上臂开关元件13和下臂开关元件16进行导通/关断的切换，因此在图5的全部模式下均不会有电流流过电动机。因此，电动机的转矩完全关断。

在此，将延迟电路321和322的延迟时间设定为比所述控制信号产生电路21对逆变器的停止控制所花费的时间长的时间，使转矩关断处理电路311和312对逆变器的停止控制滞后于控制信号产生电路21对逆变器的停止控制所花费的时间。这样，当产生转矩关断指令TOF1和TOF2时，虽然并行地进行两种动作，但是由于存在延迟电路321和322，因此在控制信号产生电路21进行了二电平逆变器的停止控制之后，转矩关断处理电路311和312进行二电平逆变器的停止控制。像这样设置时间差来并行地进行两种停止控制的理由如下。首先，假如设为仅由控制信号产生电路21进行二电平逆变器的停止控制的结构，则在控制信号产生电路21发生了某种动作异常的情况下，有可能无法正常地进行二电平逆变器的停止控制。另一方面，若设为仅由转矩关断处理电路311和312进行二电平逆变器的停止控制的结构，则会产生下面的问题。即，当转矩关断处理电路311和312切断了向光电耦合器PC1、PC2、PC4及PC5的电力供给时，在电动机正在旋转的状态下，开关元件11、12、14及15的各IGBT被关断，大的逆电流经由开关元件11、12、14及15的续流二极管流动，正电压端子P与负电压端子N之间的电压上升，各IGBT或各续流二极管有可能被施加过大的电压而破损。因而，设置转矩关断处理电路311和312以备于控制信号产生电路21对二电平逆变器的停止控制以失败告终的情况。

以上是提供了转矩关断指令TОF1和TОF2时的二电平逆变器的动作。

在以往的二电平逆变器中，根据转矩关断指令TOF1来强制地使3相的上臂开关元件11、12及13关断(OFF)，根据转矩关断指令TOF2来强制地使3相的下臂开关元件14、15及16关断。因此，在以往技术下，需要根据转矩关断指令TOF1来切断对3个相的光电耦合器PC1～PC3的电力的供给，需要根据转矩关断指令TOF2来切断对3个相的光电耦合器PC4～PC6的电力的供给，从而需要具有用于进行该操作的3相份的布线。与此相对，在本实施方式中，根据转矩关断指令TOF1来强制地使2相的上臂开关元件11和12关断，根据转矩关断指令TOF2来强制地使2相的下臂开关元件14和15关断。因此，在本实施方式中，只要根据转矩关断指令TOF1来切断对2个相的光电耦合器PC1和PC2的电力的供给、并根据转矩关断指令TOF2来切断对2个相的光电耦合器PC4和PC5的电力的供给即可，从而只要具有用于进行该操作的2相份的布线即可(具体地说，供电线361和362的连接目的地只需为2个相即可)。因而，根据本实施方式，与以往的二电平逆变器相比，能够减少布线数量，而无损于对于电动机的完全的转矩关断的可靠性。因而，能够降低二电平逆变器的制造成本、简化制造作业。

此外，在本实施方式中，根据转矩关断指令TОF1和TОF2来强制地使除W相以外的U相和V相所对应的上臂开关元件和下臂开关元件关断，但是也可以强制地使除U相以外的V相和W相所对应的上臂开关元件和下臂开关元件关断，或者还可以强制地使除V相以外的U相和W相所对应的上臂开关元件和下臂开关元件关断。

<第二实施方式>

图6是表示作为本发明的第二实施方式的三电平逆变器的结构的电路图。在本实施方式中，主电路4与上述第一实施方式同样地，具有U相、V相及W相的上臂开关元件401、402及403以及U相、V相及W相的下臂开关元件404、405及406。这些开关元件401～406包括相互反并联连接的IGBT和续流二极管。上臂开关元件401～403的各IGBT的集电极与正电压端子Pa连接，下臂开关元件404～406的各IGBT的发射极与负电压端子Na连接。而且，上臂开关元件401～403的各IGBT的发射极与下臂开关元件404～406的各IGBT的集电极分别连接，这些发射极与集电极相互连接的节点N7、节点N8以及节点N9成为U相输出端子Ua、V相输出端子Va以及W相输出端子Wa。

U相、V相以及W相的第一逆阻型开关元件407～409分别由IGBT构成，各自的发射极与中性点NP连接，各自的集电极与节点N7、N8及N9分别连接。另外，U相、V相以及W相的第二逆阻型开关元件410～412分别由IGBT构成，各自的集电极与中性点NP连接，各自的发射极与节点N7、N8及N9分别连接。在此，中性点NP被固定为正电压端子Pa和负电压端子Na的各电压的中间的电压(在图示的例子中接地)。

控制装置5具有控制信号产生电路51和光电耦合器PCa1～PCa12。控制信号产生电路51是产生以下信号的电路：用于进行主电路4的上臂开关元件401～403的导通/关断切换的控制信号Ca1～Ca3；用于进行下臂开关元件404～406的导通/关断切换的控制信号Ca4～Ca6；用于进行第一逆阻型开关元件407～409的导通/关断切换的控制信号Ca7～Ca9；以及用于进行第二逆阻型开关元件410～412的导通/关断切换的控制信号Ca10～Ca12。控制信号产生电路51所产生的控制信号Ca1～Ca12分别通过光电耦合器PCa1～PCa12后成为栅极信号Ga1～Ga12，被分别供给到开关元件401～412的各IGBT的各栅极。

控制信号Ca1～Ca12被分别供给到光电耦合器PCa1～PCa12的各光电二极管的阴极。光电耦合器PCa3、PCa6、PCa9及PCa12的各光电二极管的阳极与光电耦合器电源P5a连接。而且，在该逆变器中，基于光电耦合器PCa1～PCa12的各光电晶体管的集电极-发射极间电压，来产生针对开关元件401～412的各IGBT的栅极信号Ga1～Ga12。

在安全控制装置6中，晶体管631和632的集电极与光电耦合器电源P5sa连接。晶体管631的发射极经由供电线661而与光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10及PCa11的各光电二极管的阳极分别连接。另外，晶体管632的发射极经由供电线662而与光电晶体管PCa4、PCa5、PCa7及PCa8的各光电二极管的阳极分别连接。转矩关断处理电路611和612分别经由延迟电路621和622而与晶体管631和632的基极分别连接。

以上是三电平逆变器的结构。

接着，说明三电平逆变器的通常时的动作。在三电平逆变器进行通常动作时，晶体管631和632导通，光电耦合器电源P5sa的电力分别经由晶体管631和632而被分别供给到光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10、PCa11、PCa4、PCa5、PCa7及PCa8。当对控制信号产生电路51提供控制信号CMDa时，控制信号产生电路51产生控制信号Ca1～Ca12。该控制信号Ca1～Ca12分别通过光电耦合器PCa1～PCa12后成为栅极信号Ga1～Ga12，被分别供给到开关元件401～412的各栅极。由此，进行开关元件401～412各自的导通/关断切换，从输出端子U、V及W向电动机输出3相交流电压。

图7是例示开关元件401～412的导通/关断的切换的方式的图。三电平逆变器的通常动作时的开关元件401～412的导通/关断状态包括图7所示的模式1～12。图8是表示各模式下的输出端子间的电位差的图。在图8所示的例子中，在正电压端子Pa与中性点NP之间以及中性点NP与负电压端子Na之间施加有直流电压+E。然后，通过对开关元件401～412的导通/关断进行切换，来如图8所示那样将+2E、+E、0、-E、-2E这五种电压输出到电动机。

例如，在模式1的情况下，上臂开关元件401、下臂开关元件406以及逆阻型开关元件407、408、411及412导通，上臂开关元件402和403、下臂开关元件404和405以及逆阻型开关元件409和410关断。因此，电流从U相输出终端Ua经由电动机流向V相输出端子Va和W相输出端子Wa。在该情况下，V(U-V)为+E，V(V-W)为+E，V(W-U)为-2E。

如图7和图8那样，随着时间经过而开关元件401～412的导通/关断被切换，由此模式1～12发生变化，V(U-V)、V(V-W)以及V(W-U)发生变化。三电平逆变器通过U相输出端子Ua、V相输出端子Va以及W相输出端子Wa将这种交流电压供给到电动机，由此在电动机中产生旋转磁场，电动机的转子旋转。

以上是三电平逆变器的通常时的动作。

接着，说明提供了转矩关断指令TОF1和TОF2时的三电平逆变器的动作。当产生了转矩关断指令TОF1a和TОF2a时，有两种动作并行地进行。一个是切断信号产生电路51对三电平逆变器的停止控制。另一个是转矩关断处理电路611和612对三电平逆变器的停止控制。

首先，说明前者的控制信号产生电路51对三电平逆变器的停止控制。当转矩关断指令TОF1a和TОF2a被输入到控制信号产生电路51时，控制信号产生电路51以使从三电平逆变器流向电动机的电流逐渐变小的方式控制开关元件401～412的导通时间。其结果，电动机的转矩逐渐变弱，电动机的转速逐渐减小，最终电动机停止。

接着，说明后者的转矩关断处理电路611和612对三电平逆变器的停止控制。当对转矩关断处理电路611和612提供了转矩关断指令TОF1a和TОF2a时，转矩关断处理电路611和612将针对延迟电路621和622的各输出信号从H电平切换为L电平。其结果，在从转矩关断指令TОF1a和TОF2a被分别输入到转矩关断处理电路611和612起经过了延迟电路621和622的延迟时间的定时，晶体管631和632变为关断，对光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10、PCa11、PCa4、PCa5、PCa7及PCa8的电力的供给被切断。此外，将延迟电路621和622的延迟时间设定为比所述控制信号产生电路51对逆变器的停止控制所花费的时间长的时间。另一方面，转矩关断处理电路611和612分别取入监视信号MON1a和MON2a，监视向光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10、PCa11、PCa4、PCa5、PCa7及PCa8的电力的供给状况。然后，转矩关断处理电路611和612在确认出向光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10、PCa11、PCa4、PCa5、PCa7及PCa8的电力的供给已被切断时，将表示已进行转矩关断的意思的信号发送到安全控制装置6的上级装置(省略图示)。

当对光电耦合器PCa1、PCa2、PCa10、PCa11、PCa4、PCa5、PCa7及PCa8的电力的供给被切断时，无论控制信号Ca1～Ca12的状态如何，开关元件401、402、404、405、407、408、409及410都变为关断，在主电路4中进行导通/关断的切换的仅为开关元件403、406、411及412。由此，与主电路4连接的电动机的转矩变为0。

图9是例示产生转矩关断指令TОF1a和TОF2a时的开关元件401～412的导通/关断的切换的方式的图。在该情况下，在主电路4中，上臂开关元件401和402、第二逆阻型开关元件410和411、下臂开关元件404和405以及第一逆阻型开关元件407和408关断。而且，虽然进行上臂开关元件403和下臂开关元件406以及逆阻型开关元件409和412的导通/关断切换，但是在图9的全部模式下均不会有电流流过电动机。因此，电动机的转矩完全关断。

这样，当产生转矩关断指令TОF1和TОF2时并行地进行两种动作，但是由于存在延迟电路621和622，因此在控制信号产生电路51进行了三电平逆变器的停止控制之后，转矩关断处理电路611和612进行三电平逆变器的停止控制。像这样设置时间差来并行地进行两种停止控制的理由与上述第一实施方式相同。

以上是提供了转矩关断指令TОF1a和TОF2a时的三电平逆变器的动作。在本实施方式中也能够得到与上述第一实施方式相同的效果。

此外，在本实施方式中，根据第一转矩关断指令和第二转矩关断指令来强制地使除W相以外的U相和V相所对应的上臂开关元件、下臂开关元件以及逆阻型开关元件关断，但是也可以强制地使除U相以外的V相和W相所对应的上臂开关元件、下臂开关元件以及逆阻型开关元件关断，或者还可以强制地使除V相以外的U相和W相所对应的上臂开关元件、下臂开关元件以及逆阻型开关元件关断。

以上说明了本发明的第一实施方式和第二实施方式，但是除此以外对本发明还可以考虑其它实施方式。例如关于用于大容量或高电压用途的三电平逆变器而言，不仅电路、半导体开关增加而布线复杂化，而且还存在对它们进行冷却的冷却体，从而存在功率单元大型化的倾向。因此，按U相、V相、W相的各相将控制信号产生电路21、光电耦合器、主电路4的各开关元件收纳在独立的壳体中。在该情况下，例如在不根据转矩关断指令来强制地关断与W相对应的各开关元件的情况下，能够减少收纳了与W相对应的控制信号产生电路21、光电耦合器、主电路4的各开关元件的壳体内的布线数量，从而能够使壳体小型化。

附图标记说明

1、4：主电路；11～13、401～403：上臂开关元件；14～16、404～406：下臂开关元件；2、5：控制装置；21、51：控制信号产生电路；PCU～PCZ：光电耦合器；3、6：安全控制装置；311、312、611、612：转矩关断处理电路；321、322、621、622：延迟电路；331、332、631、632：晶体管；407～409：第一逆阻型开关元件；410～412：第二逆阻型开关元件；P5、P5s、P5a、P5sa：光电耦合器电源；PC1～PC6、PCa1～PCa12：光电耦合器。

Claims (4)

1.一种逆变器的安全控制装置，该逆变器具有：主电路，其具有与正电压端子连接的3相的上臂开关元件以及与负电压端子连接的3相的下臂开关元件，将所述3相的上臂开关元件与所述3相的下臂开关元件的各相的连接点作为各相的输出端子；以及控制装置，其通过输出使所述3相的上臂开关元件和所述3相的下臂开关元件导通/关断的脉冲，来从所述主电路的各相的输出端子向电动机分别输出交流电压，该安全控制装置的特征在于，具备：

第一转矩关断电路，其根据第一转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使所述3相的上臂开关元件中的2相的上臂开关元件关断；以及

第二转矩关断电路，其根据第二转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使与所述2相的上臂开关元件同相的2相的下臂开关元件关断。

2.根据权利要求1所述的安全控制装置，其特征在于，

所述第一转矩关断电路以从所述第一转矩关断指令的产生时间点延迟规定时间的方式使所述2相的上臂开关元件关断，

所述第二转矩关断电路以从所述第二转矩关断指令的产生时间点延迟规定时间的方式使所述2相的下臂开关元件关断。

3.根据权利要求1所述的电动机的安全控制装置，其特征在于，

所述主电路具备：3相的第一逆阻型开关元件，该3相的第一逆阻型开关元件各自的发射极连接于产生所述正电压端子和所述负电压端子的中间的电压的中性点，该3相的第一逆阻型开关元件各自的集电极连接于所述主电路的3相的输出端子；以及3相的第二逆阻型开关元件，该3相的第二逆阻型开关元件各自的集电极连接于所述中性点，该3相的第二逆阻型开关元件各自的发射极连接于所述主电路的3相的输出端子，

所述第一转矩关断电路根据所述第一转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使与所述2相的上臂开关元件对应的所述第二逆阻型开关元件关断，

所述第二转矩关断电路根据所述第二转矩关断指令，无论来自所述控制装置的脉冲的产生状态如何，都使与所述2相的上臂开关元件对应的所述第一逆阻型开关元件关断。

4.根据权利要求3所述的安全控制装置，其特征在于，

所述第一转矩关断电路以从所述第一转矩关断指令的产生时间点延迟规定时间的方式使所述2相的上臂开关元件以及与所述2相的上臂开关元件对应的第二逆阻型开关元件关断，

所述第二转矩关断电路以从所述第二转矩关断指令的产生时间点延迟规定时间的方式使所述2相的下臂开关元件以及与所述2相的下臂开关元件对应的第一逆阻型开关元件关断。