CN106233613B - 交流旋转电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

交流旋转电机的控制装置具备：将电压施加至交流旋转电机1的两组三相绕组的电压施加部(3、4)；将电压指令输出至电压施加部(3、4)的控制部(5)；以及在三相绕组产生接地短路故障及电源短路故障的情况下，输出根据接地短路故障及电源短路故障而变化的故障检测信号的故障检测部(6、7)。控制部(5)在基于故障检测信号检测到产生了接地短路故障的情况下，对产生了故障的组的电压施加部(3、4)输出电压指令以将三相绕组各相的电压设为直流电源(2)的负极侧电位(V－)，在检测到产生了电源短路故障的情况下，输出电压指令以将三相绕组各相的电压设为直流电源(2)的正极侧电位(V+)。

Description

交流旋转电机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种交流旋转电机的控制装置。

背景技术

以往公开了一种如下的交流旋转电机的控制装置的示例：根据故障检测部所检测到的故障来将故障侧逆变器各相的同电位侧控制成与故障相同的状态，并持续控制正常侧而非故障侧的逆变器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-176215号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

专利文献1中，故障检测部判断逆变器中发生故障的是高电位侧还是低电位侧，但并不判断是电源短路故障还是接地短路故障。因此，例如，假设故障侧逆变器的高电位侧U相的半导体开关发生电源短路故障，则该半导体开关始终保持导通状态。此时，根据专利文献1的控制方法，若要将故障侧逆变器的高电位侧的V相与W相的半导体开关控制成与故障相同状态，则将该故障侧逆变器的高电位侧的V相与W相的半导体开关导通。然而，该情况下，若低电位侧的V相或W相的半导体开关为导通状态，则该相的高电位侧与低电位侧的半导体开关同时导通，从而产生短路故障，引起该低电位侧的半导体开关发生故障，产生问题。

本发明为解决上述问题而得以完成，其目的在于提供一种交流旋转电机的控制装置，其判断产生了电源短路故障还是接地短路故障，在检测到接地短路故障的情况下，输出电压指令以将施加于产生了故障的组的三相绕组的各电压设为直流电源的负极侧电位，在检测到电源短路故障的情况下，输出电压指令以将施加于产生了故障的组的三相绕组的各电压设为直流电源的正极侧电位，从而能抑制短路故障的发生，并持续正常组的电压施加部对交流旋转电机的控制。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明涉及用于对具备N组三相绕组的交流旋转电机进行控制的交流旋转电机的控制装置，所述N为2以上的自然数，该交流旋转电机的控制装置具备：N组电压施加部，其将直流电源的直流电压进行功率转换，从而分别对所述N组三相绕组施加电压；控制部，其将电压指令输出至所述N组电压施加部；以及故障检测部，该故障检测部在所述N组中的至少某一组三相绕组中产生接地短路故障及电源短路故障的情况下，分别对应每一组将故障检测信号输出至所述控制部，所述故障检测部在产生所述接地短路故障的情况下与产生所述电源短路故障的情况下输出不同值的所述故障检测信号，所述控制部基于所述故障检测信号检测到产生了接地短路故障的情况下，将电压指令输出至产生了故障的组的所述电压施加部以将施加至产生了故障的组的所述三相绕组的各所述电压设为所述直流电源的负极侧电位，在基于所述故障检测信号检测到产生了电源短路故障的情况下，将电压指令输出至产生了故障的组的所述电压施加部以将施加至产生了故障的组的所述三相绕组的各所述电压设为所述直流电源的正极侧电位。

发明效果

本发明中，由于具备故障检测部，其在三相绕组中的任意相发生接地短路故障及电源短路故障的情况下，均输出不同的故障检测信号，因此能判断发生了电源短路故障还是发生了接地短路故障，在检测到接地短路故障的情况下及检测到电源短路故障的情况下对产生了故障的组的电压施加部输出不同的电压指令，从而能持续正常组的电压施加部对交流旋转电机的控制。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的结构图。

图2是表示本发明实施方式1中的第1电压指令与第1开关信号之间的关系的说明图。

图3是表示本发明实施方式1中的第1电压指令与第1开关信号之间的关系的说明图。

图4是表示本发明实施方式1中的第1电压指令与第1开关信号之间的关系的说明图。

图5是表示本发明实施方式1中的第2电压指令与第2开关信号之间的关系的说明图。

图6是表示本发明实施方式1中的第2电压指令与第2开关信号之间的关系的说明图。

图7是表示本发明实施方式1中的第2电压指令与第2开关信号之间的关系的说明图。

图8是表示本发明实施方式1中的交流旋转电机的控制装置所设置的控制部的动作的流程图。

图9是表示本发明实施方式1中的交流旋转电机的控制装置所设置的控制部的动作的流程图。

图10是表示本发明实施方式2中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的结构图。

图11是表示本发明实施方式3中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的结构图。

图12是表示本发明实施方式3中的半导体开关的状态、第1电压指令、第1开关信号以及故障检测信号之间的关系的说明图。

图13是表示本发明实施方式3中的半导体开关的状态、第2电压指令、第2开关信号以及故障检测信号之间的关系的说明图。

图14是表示本发明实施方式3中的半导体开关的状态、第1电压指令、第1开关信号以及故障检测信号之间的关系的说明图。

图15是表示本发明实施方式3中的半导体开关的状态、第2电压指令、第2开关信号以及故障检测信号之间的关系的说明图。

图16是表示本发明实施方式3中的交流旋转电机的控制装置所设置的控制部的动作的流程图。

图17是表示本发明实施方式3中的交流旋转电机的控制装置所设置的控制部的动作的流程图。

图18是表示本发明实施方式1～3中流过产生了故障的组的电压施加部的电流与制动转矩之间的关系的说明图。

图19是表示本发明实施方式1～3中电压施加部相对于交流旋转电机的转速的电流特性的说明图。

具体的实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的图。

图1中，交流旋转电机1是具备两组三相绕组(第1三相绕组U1、V1、W1及第2三相绕组U2、V2、W2)的交流旋转电机。

直流电源2是对交流旋转电机的控制装置供电的电源。直流电源2对后述的第1电压施加部3及第2电压施加部4的正极侧提供电压V+，对负极侧提供电压V-。另外，电压V+与电压V-之间的电位差设为Vdc。直流电源2例如可以使用电池、DC-DC转换器、二极管整流器、PWM整流器等输出直流电压的所有设备。另外，图1中示出了设有一个直流电源2的示例，但并不局限于此，也可以分别对第1电压施加部3及第2电压施加部4各设置一个直流电源2。

本实施方式1所涉及的交流旋转电机的控制装置包括：连接于直流电源2与交流旋转电机1之间的第1电压施加部3及第2电压施加部4；连接于第1电压施加部3与交流旋转电机1之间的第1故障检测器6；连接于第2电压施加部4与交流旋转电机1之间的第2故障检测器7；与第1电压施加部3、第2电压施加部4、第1故障检测器6、以及第2故障检测器7连接的控制部5。此外，第1故障检测器6与第2故障检测器7构成如下的故障检测部：在两组中至少某一组的三相绕组发生接地短路故障及电源短路故障的情况下，分别对每组的控制部5输出故障检测信号。

第1电压施加部3对直流电源2的直流电压进行功率转换，将电压施加于交流旋转电机1的第1三相绕组U1、V1、W1的各相。第1电压施加部3由具有多个半导体开关Sup1、Svp1、Swp1、Sun1、Svn1、Swn1的逆变器构成，该多个半导体开关Sup1、Svp1、Swp1、Sun1、Svn1、Swn1与交流旋转电机1的各相U1、V1、W1相对应地设置。上侧的半导体开关Sup1、Svp1、Swp1分别与下侧的半导体开关Sun1、Svn1、Swn1串联连接。上侧的半导体开关Sup1与下侧的半导体开关Sun1之间的连接点连接有交流旋转电机1的U相的绕组。另外，上侧的半导体开关Svp1与下侧的半导体开关Svn1之间的连接点连接有交流旋转电机1的V相的绕组。另外，上侧的半导体开关Swp1与下侧的半导体开关Swn1之间的连接点连接有交流旋转电机1的W相的绕组。第1电压施加部3通过基于从控制部5输出的第1开关信号Qup1～Qwn1来使半导体开关Sup1～Swn1导通、截止，从而对从直流电源2输入的直流电压Vdc进行功率转换，以将电压Vu1、Vv1、Vw1施加至交流旋转电机1的第1三相绕组U1、V1、W1。各半导体开关Sup1～Swn1包括IGBT、双极型晶体管、MOS功率晶体管等半导体开关；以及与该半导体开关反并联连接的二极管。第1开关信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、Qwn1是在第1电压施加部3中为了分别使半导体开关Sup1、Sun1、Svp1、Svn1、Swp1、Swn1导通、截止的开关信号。

第2电压施加部4对直流电源2的直流电压进行功率转换，将电压施加于交流旋转电机1的第2三相绕组U2、V2、W2的各相。第2电压施加部4由具有多个半导体开关Sup2、Svp2、Swp2、Sun2、Svn2、Swn2的逆变器构成，该多个半导体开关Sup2、Svp2、Swp2、Sun2、Svn2、Swn2与交流旋转电机1的各相U2、V2、W2相对应地设置。上侧的半导体开关Sup2、Svp2、Swp2分别与下侧的半导体开关Sun2、Svn2、Swn2串联连接。上侧的半导体开关Sup2与下侧的半导体开关Sun2之间的连接点连接有交流旋转电机1的U相的绕组。另外，上侧的半导体开关Svp2与下侧的半导体开关Svn2之间的连接点连接有交流旋转电机1的V相的绕组。另外，上侧的半导体开关Swp2与下侧的半导体开关Swn2之间的连接点连接有交流旋转电机1的W相的绕组。第2电压施加部4通过基于第2开关信号Qup2～Qwn2来使半导体开关Sup2～Swn2导通、截止，从而对从直流电源2输入的直流电压Vdc进行功率转换，以将电压施加至交流旋转电机1的第2三相绕组U2、V2、W2。各半导体开关Sup2～Swn2包括IGBT、双极型晶体管、MOS功率晶体管等半导体开关；以及与该半导体开关反并联连接的二极管。第2开关信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、Qwn2是在第2电压施加部4中为了分别使半导体开关Sup2、Sun2、Svp2、Svn2、Swp2、Swn2导通、截止的开关信号。

如上所述，在本实施方式1中，具有两组电压施加部(第1电压施加部3及第2电压施加部4)。

控制部5对第1电压施加部3及第2电压施加部4输出电压指令。控制部5计算用于驱动交流旋转电机1的第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref及第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref。接着，控制部5通过对第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref进行脉冲宽度(PWM)调制，从而生成第1开关信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、Qwn1，并输出至第1电压施加部3。接着，同样地，控制部5通过对第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref进行脉冲宽度(PWM)调制，从而生成第2开关信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、Qwn2，并输出至第2电压施加部4。以下说明第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref及第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref的计算方法。作为该计算方法，例如，将交流旋转电机1的速度(频率)f设定为输入至图1所示的控制部5的控制指令，并利用决定第1电压指令及第2电压指令的振幅的V/F控制，来计算电压指令。或者，其它计算方法也可以使用如下方法：将交流旋转电机1的电流指令设定为所述控制指令，使用该电流指令与交流旋转电机的电压方程式，将电流指令代入电压方程式，计算出电压指令。另一其它方法也可以为：设置检测流过第1三相绕组的电流Iu1、Iv1、Iw1的电流检测部，基于电流指令与电流Iu1、Iv1、Iw1之间的偏差，通过比例积分控制求出使得上述偏差为零的第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref，然后，设置检测流过第2三相绕组的电流Iu2、Iv2、Iw2的电流检测部，基于电流指令与电流Iu2、Iv2、Iw2之间的偏差，通过比例积分控制求出使得上述偏差为零的第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref，由此进行反馈控制，来求出电压指令。以下，将利用上述计算方法的控制、计算总称为“通常控制”(参照图8的步骤S83、图9的步骤S93、图16的步骤S365、图17的步骤S375)。

故障检测器6(故障检测部)由分别与第1三相绕组U1、V1、W1连接的三个电阻R构成。故障检测器6基于第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1、Vv1、Vw1来计算故障检测信号Vm1，并输出至控制部5。从故障检测部6输出的故障检测信号Vm1在正常情况下、发生接地短路故障的情况下、发生电源短路故障的情况下，其值各不相同。

故障检测器7(故障检测部)由分别与第2三相绕组U2、V2、W2连接的三个电阻R构成。故障检测器7基于第2三相绕组U2、V2、W2的端子电压Vu2、Vv2、Vw2来计算故障检测信号Vm2，并输出至控制部5。从故障检测部7输出的故障检测信号Vm2在发生接地短路故障的情况下、发生电源短路故障的情况下，其值各不相同。

以下详细说明控制部5所生成的第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref与第1开关信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、Qwn1之间的关系。图2～图4是说明第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref与第1开关信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、Qwn1之间的关系的图。

图2中，C是三角波(PWM载波)，其最大值(峰值)的电位为V+(直流电源2的正极侧电位)，其最小值(谷值)的电位为V-(直流电源2的负极侧电位)。图2中，第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref被设定为V+>Vu1_ref>Vv1_ref>Vw1_ref>V-。此时，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref分别与三角波C进行比较。其比较结果为Vu1_ref大于三角波C的情况下，将Qup1设为1，且将Qun1设为0，另一方面，Vu1_ref小于三角波C的情况下，将Qup1设为0，且将Qun1设为1。另外，Vv1_ref大于三角波C的情况下，将Qvp1设为1，且将Qvn1设为0，另一方面，Vv1_ref小于三角波C的情况下，将Qvp1设为0，且将Qvn1设为1。另外，Vw1_ref大于三角波C的情况下，将Qwp1设为1，且将Qwn1设为0，另一方面，Vw1_ref小于三角波C的情况下，将Qwp1设为0，且将Qwn1设为1。此处，第1开关信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、Qwn1中，“1”表示输出使得与该信号相对应的半导体开关导通的指令，“0”表示输出使得与该信号相对应的半导体开关截止的指令。由此，如图2所示，利用第1开关信号Qup1～Qwn1来切换第1电压施加部3的半导体开关Sup1～Swn1的导通、截止。

图3是表示将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref全部设为三角波C的波谷电位V-(直流电源2的负极侧电位)时的第1开关信号Qup1～Qwn1。该情况下，若将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref与三角波C相比较，则始终三角波C大于或等于第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref。因此，关于第1开关信号，Qup1、Qvp1、Qwp1始终为0，Qun1、Qvn1、Qwn1始终为1。由此，在第1电压施加部3中，如图3所示，由于第1开关信号Qup1～Qwn1，使得半导体开关Sun1、Svn1、Swn1始终为导通，半导体开关Sup1、Svp1、Swp1始终为截止。

图4是表示将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref全部设为三角波C的波峰电位V+(直流电源2的正极侧电位)时的第1开关信号Qup1～Qwn1。该情况下，若将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref与三角波C相比较，则始终三角波C小于或等于第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref。因此，关于第1开关信号，Qup1、Qvp1、Qwp1始终为1，Qun1、Qvn1、Qwn1始终为0。由此，在第1电压施加部3中，如图4所示，由于第1开关信号Qup1～Qwn1，使得半导体开关Sup1、Svp1、Swp1始终为导通，半导体开关Sun1、Svn1、Swn1始终为截止。

以下详细说明控制部5所生成的第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref与第2开关信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、Qwn2之间的关系。图5～图7是说明第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref与第2开关信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、Qwn2之间的关系的图。

图5中，C是三角波(PWM载波)，其最大值(峰值)的电位为V+(直流电源2的正极侧电位)，其最小值(谷值)的电位为V-(直流电源2的负极侧电位)。图5中，第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref被设定为V+>Vu2_ref>Vv2_ref>Vw2_ref>V-。此时，将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref分别与三角波C进行比较。其比较结果为Vu2_ref大于三角波C的情况下，将Qup2设为1，且将Qun2设为0，另一方面，Vu2_ref小于三角波C的情况下，将Qup2设为0，且将Qun2设为1。另外，Vv2_ref大于三角波C的情况下，将Qvp2设为1，且将Qvn2设为0，另一方面，Vv2_ref小于三角波C的情况下，将Qvp2设为0，且将Qvn2设为1。另外，Vw2_ref大于三角波C的情况下，将Qwp2设为1，且将Qwn2设为0，另一方面，Vw2_ref小于三角波C的情况下，将Qwp2设为0，且将Qwn2设为1。此处，第2开关信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、Qwn2中，“1”表示输出使得与该信号相对应的半导体开关导通的指令，“0”表示输出使得与该信号相对应的半导体开关截止的指令。由此，如图5所示，利用第2开关信号Qup2～Qwn2来切换第2电压施加部4的半导体开关Sup2～Swn2的导通、截止。

图6是表示将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设为三角波C的波谷电位V-(直流电源2的负极侧电位)时的第2开关信号Qup2～Qwn2。该情况下，若将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref与三角波C相比较，则始终三角波C大于或等于第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref，因此关于第2开关信号，Qup2、Qvp2、Qwp2始终为0，Qun2、Qvn2、Qwn2始终为1。由此，在第2电压施加部4中，如图6所示，由于第2开关信号Qup2～Qwn2，使得半导体开关Sun2、Svn2、Swn2始终为导通，半导体开关Sup2、Svp2、Swp2始终为截止。

图7是表示将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设为三角波C的波峰电位V+(直流电源2的正极侧电位)时的第2开关信号Qup2～Qwn2。该情况下，若将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref与三角波C相比较，则始终三角波C小于或等于第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref，因此关于第2开关信号，Qup2、Qvp2、Qwp2始终为1，Qun2、Qvn2、Qwn2始终为0。由此，在第2电压施加部4中，如图7所示，由于第2开关信号Qup2～Qwn2，使得半导体开关Sup2、Svp2、Swp2始终为导通，半导体开关Sun2、Svn2、Swn2始终为截止。

基于上述说明，第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1、Vv1、Vw1分别输出与第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref相对应的电压，第2三相绕组U2、V2、W2的端子电压Vu2、Vv2、Vw2分别输出与第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref相对应的电压。

接着，对故障检测器6的动作进行说明。如图1所示，故障检测器6对应第1三相绕组U1、V1、W1的各相而设有三个电阻R。从第1三相绕组U1、V1、W1的各绕组经由电阻R的点的电压Vm1如下式(1)所示，通过将第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1、Vv1、Vw1相加来求得。

Vm1＝(Vu1+Vv1+Vw1)/3(1)

由此，控制部5中输入有将第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1、Vv1、Vw1相加而得的值Vm1。

一般而言，施加至具有三相绕组的交流旋转电机的电压是各相的电气角具有2π/3的相位差的三相交流电压，因此第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref分别由下式(2)～(4)来表示。

Vu1＿ref＝Vamp1·cos(θ)+Vdc/2(2)

Vv1_ref

＝Vamp1·cos(θ－π/3)+Vdc/2(3)

Vw1_ref

＝Vamp1·cos(θ+2π/3)+Vdc/2(4)

此处，Vamp1是第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref的振幅，如图1所示，以V-为基准(0V)电位，因此使第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref偏置直流电源2的输出电压的一半值Vdc/2。

式(2)～(4)中，第1电压施加部3的半导体开关Sup1～Swn1正常工作的情况下，第1电压指令与第1三相绕组的端子电压大致相等，即、Vu1≈Vu1_ref，Vv1≈Vv1_ref，Vw1≈Vw1_ref，因此根据式(2)～(4)，下式(5)～(7)成立。

Vu1＝Vamp1·cos(θ)+Vdc/2(5)

Vv1＝Vamp1·cos(θ－π/3)+Vdc/2(6)

Vw1＝Vamp1·cos(θ+2π/3)+Vdc/2(7)

将式(5)～式(7)代入式(1)中得到式(8)。

Vm1＝Vdc/2(8)

由此，在第1电压施加部3正常工作的情况下，Vm1变为直流电压Vdc的一半值。

以下，考虑第1三相绕组U1、V1、W1中的某个发生接地短路故障的情况。此处，“接地短路故障”是指三相绕组中的至少一相的端子电压固定为直流电源2的负极侧电位V-的故障，即，对于第1三相绕组U1、V1、W1，第1电压施加部3的半导体开关Sun1、Svn1、Swn1中的至少一个始终为导通状态(以下称为短路故障)而无论分别对应的第1开关信号Qun1、Qvn1、Qwn1的状态如何，由此发生的故障。

作为一个示例，示出半导体开关Sun1始终为导通，而无论与其对应的开关信号Qun1的状态如何的情况。此时，若由式(2)～(4)提供第1电压指令，则第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1～Vw1如式(9)～(11)所示。

Vu1＝0(9)

Vv1＝Vamp1·cos(θ－π/3)+Vdc/2(10)

Vw1＝Vamp1·cos(θ+2π/3)+Vdc/2(11)

由此，端子电压Vu1固定为0V，另外，将Vu1、Vv1、Vw1控制成正弦波电压的情况下，Vamp1≤Vdc/2成立，因此，式(9)中的Vu1比式(5)中的Vu1还要小。由此，通过将式(9)～(11)代入式(1)来求得Vm1的情况下，该Vm1比式(8)所示的Vm1的值还要小。另外，不仅在Vu1为0V时，即使在其他端子电压Vv1、Vw1固定为0V时，此时的Vm1也变为比式(8)所示的Vm1要小的值，因此即使第1三相绕组U1、V1、W1中的任意相发生接地短路故障，Vm1仍产生变化，变成比不发生故障时的式(8)的Vm1要小的值。

通过以上说明，在第1三相绕组U1、V1、W1发生接地短路故障的情况下，至少一相固定为直流电源2的负极侧电位V－，因此接地短路故障时的Vm1比正常时值要小。

接着，考虑第1三相绕组U1、V1、W1发生电源短路故障的情况。此处，“电源短路故障”是指，三相绕组中的至少一相的端子电压固定为直流电源2的正极侧电位V+，即、相对于第1三相绕组U1、V1、W1，第1电压施加部3的半导体开关Sup1、Svp1、Swp1中的至少一个始终为导通状态(以下称为短路故障)而无论分别对应的第1开关信号Qup1、Qvp1、Qwp1的状态如何，从而产生的故障。

作为一个示例，示出了半导体开关Sup1发生短路故障的情况。此时，若由式(2)～(4)提供第1电压指令，则第1三相绕组的端子电压Vu1～Vw1如式(12)～(14)所示。

Vu1＝Vdc(12)

Vv1＝Vamp1·cos(θ－π/3)+Vdc/2(13)

Vw1＝Vamp1·cos(θ+2π/3)+Vdc/2(14)

由此，端子电压Vu1固定为Vdc[V]，另外，将Vu1、Vv1、Vw1控制成正弦波电压的情况下，Vamp1≤Vdc/2成立，因此，式(12)中的Vu1比式(5)中的Vu1还要大。通过将式(12)～(14)代入式(1)来求得Vm1的情况下，该Vm1比式(8)所示的Vm1的值还要大。另外，不仅在Vu1为Vdc[V]时，即使在其他端子电压Vv1、Vw1固定为Vdc[V]时，此时的Vm1比式(8)所示的Vm1的值还要大。因此，无论第1三相绕组U1、V1、W1中的哪相发生电源短路故障，Vm1均产生变化，变为比不发生故障时的式(8)要大的值。

通过以上说明，在第1三相绕组U1、V1、W1发生电源短路故障的情况下，至少一相固定为直流电源2的正极侧电位V+，因此电源短路故障时的Vm1比正常时值要大。

由此，在故障检测器6中，相对于第1三相绕组U1、V1、W1，通过将第1三相绕组U1、V1、W1各相的端子电压(Vu1、Vv1、Vw1)相加来求得的Vm1的值相比于第1三相绕组U1、V1、W1正常时的情况，其在电源短路故障情况下变大，在接地短路故障情况下变小。

故障检测器7也同样，相对于第2三相绕组U2、V2、W2，通过将第2三相绕组U2、V2、W2各相的端子电压(Vu2、Vv2、Vw2)相加来求得的Vm2(＝(Vu2+Vv2+Vw2)/3)相比于第2三相绕组U2、V2、W2正常时的Vm2，其在电源短路故障情况下变大，在接地短路故障情况下变小。

因此，在本实施方式1中，利用以上特性来检测电源短路故障与接地短路故障。

本实施方式1中，与不发生故障的正常时的情况相比，Vm1及Vm2的值在电源短路故障时增大，在接地短路故障时减少，利用该特性将Vm1及Vm2用作为故障检测信号。也就是说，故障检测信号Vm1及Vm2分别在预定的电源短路判断阈值Vte1及Vte2以上的情况下，判断为电源短路故障。另一方面，故障检测信号Vm1及Vm2分别在预定的接地短路故障判断阈值Vch1及Vch2以下的情况下，判断为接地短路故障。

此处，电源短路判断阈值Vte1设定为大于正常时的Vm1且小于电源短路故障时的Vm1，接地短路故障判断阈值Vch1设定为小于正常时的Vm1且大于接地短路故障时的Vm1。同样地，电源短路判断阈值Vte2设定为大于正常时的Vm2且小于电源短路故障时的Vm2，接地短路故障判断阈值Vch2设定为小于正常时的Vm2且大于接地短路故障时的Vm2。此外，电源短路故障时的Vm1、Vm2以及接地短路故障时的Vm1、Vm2的值预先通过实验等来求得即可。

图8是表示实施方式1中的控制部5的动作的图。如图8所示，控制部5在步骤S81中将Vm1与电源短路判断阈值Vte1相比较。步骤S81中，当Vm1在电源短路判断阈值Vte1以上时，判断为电源短路故障(选择“是”)，并前进至步骤S85。步骤S85中，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V+(直流电源2的正极侧电位)。另一方面，步骤S81中，当Vm1小于电源短路判断阈值Vte1时，判断为没有电源短路故障(选择“否”)，并前进至步骤S82。在步骤S82中，将Vm1与接地短路判断阈值Vch1相比较。步骤S82中，在Vm1为接地短路故障判断阈值Vch1以下时，判断为接地短路故障(选择“是”)，并前进至步骤S84。步骤S84中，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V－(直流电源2的负极侧电位)。另一方面，步骤S82中，在Vm1大于接地短路故障判断阈值Vch1时，判断为电源短路故障与接地短路故障均未产生(选择“否”)，并前进至步骤S83。在步骤S83中，进行上述的通常控制。此外，图8中的步骤S81与步骤S82的顺序也可以颠倒。

如上所述，图8中，在判断为发生电源短路故障的情况下，在步骤S85，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V+(直流电源2的正极侧电位)。由此，如图4所示，控制部5将第1开关信号Qup1、Qvp1、Qwp1始终设为1，对第1电压施加部3输出始终将半导体开关Sup1、Svp1、Swp1导通的指令。由此，第1三相绕组U1、V1、W1的各电压被控制成直流电源2的正极侧电压V+，能将各电压设定为与电源短路故障的相具有同电位。同样地，图8中，在判断为发生接地短路故障的情况下，在步骤S84，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V－(直流电源2的负极侧电位)。由此，如图3所示，控制部5将第1开关信号Qun1、Qvn1、Qwn1始终设为1，对第1电压施加部3输出始终将半导体开关Sun1、Svn1、Swn1导通的指令。由此，第1三相绕组U1、V1、W1的各电压被控制成直流电源2的负极侧电压V－，能将各电压设定为与接地短路故障的相具有同电位。

图9与图8相同，是表示实施方式1中的控制部5的动作的图。如图9所示，控制部5在步骤S91中将Vm2与电源短路判断阈值Vte2相比较。步骤S91中，在Vm2为电源短路判断阈值Vte2以上时，判断为电源短路故障(选择“是”)，并前进至步骤S95。步骤S95中，将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设定为V+(直流电源2的正极侧电位)。另一方面，步骤S91中，在Vm2小于电源短路判断阈值Vte2时，判断为没有电源短路故障(选择“否”)，并前进至步骤S92。在步骤S92中，将Vm2与接地短路判断阈值Vch2相比较。步骤S92中，在Vm2为接地短路判断阈值Vch2以下时，判断为接地短路故障(选择“是”)，并前进至步骤S94。步骤S94中，将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设定为V－(直流电源2的负极侧电位)。另一方面，步骤S92中，在Vm2大于接地短路判断阈值Vch2时，判断为电源短路故障与接地短路故障均未产生(选择“否”)，并前进至步骤S93。在步骤S93中，进行上述的通常控制。此外，图9中的步骤S91与步骤S92的顺序也可以颠倒。

由此，图9中，在判断为电源短路故障的情况下，通过将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设为V+(直流电源2的正极侧电位)，从而，如图7所示，控制部5始终将第2开关信号Qup2、Qvp2、Qwp2输出为1，对第2电压施加部4输出始终将半导体开关Sup2、Svp2、Swp2导通的指令。由此，第2三相绕组U2、V2、W2的各电压被控制成直流电源2的正极侧电位，能将各电压设定为与电源短路故障的相具有同电位。同样地，在判断为接地短路故障的情况下，通过将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设为V－(直流电源2的负极侧电位)，从而，如图6所示，控制部5始终将第2开关信号Qun2、Qvn2、Qwn2输出为1，对第2电压施加部4输出始终将半导体开关Sun2、Svn2、Swn2导通的指令。由此，第2三相绕组的各电压被控制成直流电源2的负极侧电位，能将各电压设定为与接地短路故障的相具有同电位。

在上述专利文献1中，未提及基于电源短路故障、接地短路故障来设定为同电位，因此例如在由于第1电压施加部3的半导体开关Sup1无论第1开关信号Qup1的状态为何、均成为导通状态而发生电源短路故障的情况下，始终将图3所示的第1开关信号Qup1、Qvp1、Qwp1设为1从而将第1三相绕组的各电压设为同电位，则由于半导体开关Sup1、Svp1、Swp1为导通，使得因半导体开关Svp1、Svn1同时导通而产生短路故障，并且由于半导体开关Swp1与Swn1同时导通而产生短路故障，从而产生半导体开关Svn1及Swn1发生故障的问题。然而，在本发明实施方式1中，将Vm1、Vm2作为故障检测信号输出，且该Vm1、Vm2基于三相绕组中的任意相发生接地短路故障、电源短路故障的情况下均发生变化的、三相绕组各相的端子电压的加法运算值，从而在检测到接地短路故障的情况下，控制部5能将电压指令输出至产生了故障的组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的负极侧电位，在检测到电源短路故障的情况下，控制部5能将电压指令输出至故障组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的正极侧电位，由此，能将产生了故障的组的各电压控制成同电位，而不会引起短路故障。另外，在本实施方式1中，在实施电源短路检测及接地短路检测时，无需复杂的结构以检测各相端子电压，能够利用一个故障检测信号(对于第1三相绕组为第1三相绕组的端子电压的加法运算值Vm1、对于第2三相绕组为第2三相绕组的端子电压的加法运算值Vm2)对一组三相绕组进行电源短路检测及接地短路检测，因此也能起到以简单的结构来检测故障这一效果。

如上所述，在实施方式1中，交流旋转电机的控制装置如图1所示，具备：两组电压施加部3、4，其将直流电源2的直流电压进行功率转换，分别对两组三相绕组施加电压；对两组电压施加部3、4输出电压指令的控制部5；以及故障检测部6、7，其在两组中的至少一组三相绕组发生接地短路故障及电源短路故障的情况下，分别针对每一组将故障检测信号输出至控制部5。故障检测部6、7在产生接地短路故障的情况下与产生电源短路故障的情况下，输出不同值的故障检测信号Vm1、Vm2。控制部5基于故障检测信号Vm1、Vm2检测到发生接地短路故障的情况下，对产生了故障的组的电压施加部3、4输出电压指令以将施加至产生了故障的组的三相绕组的各电压设为直流电源2的负极侧电位V－，另一方面，基于故障检测信号Vm1、Vm2检测到发生电源短路故障的情况下，对产生了故障的组的电压施加部3、4输出电压指令以将施加至产生了故障的组的三相绕组的各电压设为直流电源2的正极侧电位V+。由此，在实施方式1中，具备将故障检测信号输出至控制部5的故障检测部6、7，该故障检测信号在三相绕组的任意相发生接地短路故障或电源短路故障的情况下均发生变化，从而，基于故障检测信号检测到接地短路故障的情况下，控制部5能将电压指令输出至产生了故障的组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的负极侧电位V-，在检测到电源短路故障的情况下，控制部5能将电压指令输出至产生了故障的组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的正极侧电位V+，由此，能持续利用产生了故障的组以外的正常组的电压施加部3、4对交流旋转电机1进行控制。

另外，在实施方式1中，故障检测部6、7对三相绕组的端子电压实施加法运算，生成故障检测信号，因此能够利用一个故障检测信号对一组三相绕组检测故障，因此能以简单的结构检测接地短路故障及电源短路故障。

另外，在实施方式1中，控制部5将故障检测信号的值与预定的接地短路判断阈值进行比较，在故障检测信号的值为接地短路判断阈值以下的情况下，检测出发生了接地短路故障，因此能以简单的运算处理来可靠地判断出所发生的故障是否为接地短路故障。

另外，在实施方式1中，控制部5将故障检测信号的值与预定的电源短路判断阈值进行比较，在故障检测信号的值在电源短路判断阈值以上的情况下，检测出发生了电源短路故障，因此能以简单的运算处理来可靠地判断出所发生的故障是否为电源短路故障。

实施方式2

图10是表示本发明的实施方式2中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的图。与实施方式1的不同点在于，故障检测器6A、7A、控制部5A。其他结构与实施方式1相同，因此标注相同标号，并此处省略说明。

故障检测器6A、7A分别对故障检测器6、7添加低通滤波器(R1、R2、C)而成。低通滤波器由串联连接的两个电阻R1、R2、以及与电阻R1、R2并联连接的电容器C构成。因此，实施方式2所涉及的故障检测器6A、7A由对应交流旋转电机1的三相而设置的三个电阻R、以及低通滤波器(R1、R2、C)构成。低通滤波器具有截断频率比PWM载波频率fc(＝1/Tc)要低的低通特性。

故障检测器6A将从第1三相绕组U1、V1、W1的各绕组经由电阻R的点上的电压Vm1，经由低通滤波器(R1、R2、C)而作为故障检测信号Vm1_2输出至控制部5A。此处，如上述实施方式1的式(1)所示，Vm1是将第1三相绕组U1、V1、W1的端子电压Vu1、Vv1、Vw1相加而得到的值。

同样地，故障检测器7A将从第2三相绕组U2、V2、W2的各绕组经由电阻R的点上的电压Vm2，经由低通滤波器(R1、R2、C)而作为故障检测信号Vm2_2输出至控制部5A。此处，如上述实施方式1所说明的那样，Vm2是将第2三相绕组U2、V2、W2的端子电压Vu2、Vv2、Vw3相加而得到的值(即、Vm2＝(Vu2+Vv2+Vw2)/3)。

此处，故障检测信号Vm1_2、Vm2_2分别由下式(15)、(16)表示。

Vm1_2

＝R’Vcc+R”(Vu1+Vv1+Vw1)/(1+τs)(15)

Vm2_2

＝R’Vcc+R”(Vu2+Vv2+Vw2)/(1+τs)(16)

其中，Vcc是预定的恒定电压，R’、R”、τ如下式所示。

R’＝{R1//(R/3)}/{R2+{R2+{R2//(R/3)}}}

R”＝{R1//R2//(R/2)}

/{R+{R+{R1//R2//(R/2)}}}

τ＝C·R·R”

此处，关于τ，在PWM载波(三角波)周期Tc为50μs时，τ＝1ms左右即可。

如上所述，根据式(2)～(4)，交流旋转电机1的三相绕组U1、V1、W1的端子电压的加法运算值为Vu1+Vv1+Vw1＝3Vdc/2，若去除PWM载波(三角波)分量，则变为Vm1＿2＝R’Vcc+3R”Vdc/2。同样地，交流旋转电机1的三相绕组U2、V2、W2的端子电压的加法运算值为Vu2+Vv2+Vw2＝3Vdc/2，若去除PWM载波(三角波)分量，则变为Vm2＿2＝R’Vcc+3R”Vdc/2。由此，第1电压施加部3的半导体开关Sup1～Swn1、第2电压施加部4的半导体开关Sup2～Swn2正常工作时，实施方式1中，尽管Vm1、Vm2均为“Vdc/2”，但实施方式2中，Vm1_2、Vm2_2均变为“R’Vcc+3R”Vdc/2”。

实施方式1中，控制部5将未产生故障时的检测信号Vm1、Vm2的基准值设为“Vdc/2”，并基于此设定电源短路判断阈值及接地短路判断阈值，检测出电源短路故障及接地短路故障。实施方式2中，同样地，控制部5A将未产生故障时的检测信号Vm1_2、Vm2_2的基准值设为“R’Vcc+3R”Vdc/2”，并基于此设定电源短路判断阈值及接地短路判断阈值，检测出电源短路故障及接地短路故障。

控制部5A与控制部5的不同点仅在于，设定电源短路判断阈值及接地短路判断阈值的方法，其他与控制部5相同。

以下，对实施方式2中的故障检测器6A、7A的效果进行说明。实施方式1中的故障检测器6、7的输出Vm1、Vm2的基准值与电阻R的值无关而均为“Vdc/2”。由此，例如在直流电源2的输出Vdc为300V的情况下，Vm1、Vm2的基准值变为150V。由此，控制部5需要输入150V，但在利用微机等实现控制部5的情况下，微机的检测电压范围例如为“0V以上5V以下”等，即、有限制，因此可能无法输入。另一方面，实施方式2中的故障检测器6A、7A的输出Vm1_2、Vm2_2的基准值为“R’Vcc+3R”Vdc/2”，因此即使Vdc例如为300V，也能通过将电压Vcc、电阻R1、R2的值设定得恰当，从而调节Vm1_2、Vm2_2的值，也能在上述“0V以上5V以下”中进行调节。如上所述，能够起到如下效果：能够适用于利用检测电压范围存在限制的微机来实现控制部5A的情况。

另外，实施方式2中的故障检测器6A、7A中，利用R1、R2、C来去除端子电压Vu1、Vv1、Vw1、Vu2、Vv2以及Vw2中所包含的三角波(PWM载波)分量，因此在故障检测信号Vm1_2、Vm2_2中也去除该分量，从而也能起到如下效果：能防止控制部5A中误检测电源短路故障及接地短路故障。

另外，在本实施方式2中，与上述实施方式1相同，在实施电源短路检测及接地短路检测时，无需复杂的结构以检测各相端子电压，能够利用一个故障检测信号(对于第1三相绕组为第1三相绕组的端子电压的加法运算值Vm1_2、对于第2三相绕组为第2三相绕组的端子电压的加法运算值Vm2_2)对一组三相绕组进行故障检测，因此也能起到以简单的结构来检测故障这一效果。

实施方式3

图11是表示本发明的实施方式3中的交流旋转电机的控制装置的整体结构的图。与实施方式1、2的不同点在于，故障检测器6B、7B、控制部5B。其他结构与实施方式1、2相同，因此标注相同标号，并此处省略说明。

故障检测器6B连接于第1电压施加部3与直流电源2之间。故障检测器6B由与第1电压施加部3的直流母线串联连接的电阻Rdc构成。故障检测器6B具有通过检测电阻Rdc两端电压，来对流过第1电压施加部3的直流母线的第1母线电流Idc1进行检测的母线电流检测器，将所检测出的第1母线电流Idc1输出至控制部5B。

故障检测器7B连接于第2电压施加部4与直流电源2之间。故障检测器7B由与第2电压施加部4的直流母线串联连接的电阻Rdc构成。故障检测器7B具有通过检测电阻Rdc两端电压，来对流过第2电压施加部4的直流母线的第2母线电流Idc2进行检测的母线电流检测器，将所检测出的第2母线电流Idc2输出至控制部5B。

图12是在表中示出第1电压施加部3的半导体开关Sup1～Swn1的状态(正常/故障)、第1电压矢量V(1)、与第1电压矢量V(1)对应的开关信号Qup1～Qwn1、半导体开关Sup1～Swn1的导通/截止状态、与第1母线电流Idc1相等的流过第1三相绕组的相电流(Iu1、Iv1、Iw1)之间的关系的图。如图12所示，半导体开关Sup1～Swn1全部正常的情况下，与第1电压矢量V(1)对应的开关信号Qup1～Qwn1为“1”时，该半导体开关导通，另一方面，与第1电压矢量V(1)对应的开关信号Qup1～Qwn1为“0”时，该半导体开关截止。另外，在第1电压矢量V(1)为V0或V7时，第1母线电流Idc1变为0，另一方面，第1电压矢量V(1)为V0或V7以外的值时，第1母线电流Idc1变为等于流过第1三相绕组的三相电流(Iu1、Iv1、Iw1)中的某一个，或者等于某一个的符号相反值(－Iu1、－Iv1、－Iw1)。

此处，第1电压矢量V(1)如下所述是指，要素中具有第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref的矢量。

V(1)＝(Vu1_ref，Vv1_ref，Vw1_ref)

另外，第1电压矢量V(1)为V0相当于控制部5B输出第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref以使得第1三相绕组U1、V1、W1的各电压Vu1、Vv1、Vw1变为直流电源2的负极侧电位V-时的第1电压矢量V(1)。

同样地，另外，第1电压矢量V(1)为V7相当于控制部5B输出第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref以使得第1三相绕组U1、V1、W1的各电压Vu1、Vv1、Vw1变为直流电源2的正极侧电位V+时的第1电压矢量V(1)。

图13是在表中示出第2电压施加部4的半导体开关Sup2～Swn2的状态(正常/故障)、第2电压矢量V(2)、与第2电压矢量V(2)对应的开关信号Qup2～Qwn2、半导体开关Sup2～Swn2的导通/截止状态、与第2母线电流Idc2相等的流过第2三相绕组的相电流(Iu2、Iv2、Iw2)之间的关系的图。如图13所示，半导体开关Sup2～Swn2全部正常的情况下，与第2电压矢量V(2)对应的开关信号Qup2～Qwn2为“1”时，该半导体开关导通，另一方面，与第2电压矢量V(2)对应的开关信号Qup2～Qwn2为“0”时，该半导体开关截止。另外，在第2电压矢量V(2)为V0或V7时，第2母线电流Idc2变为0，另一方面，第2电压矢量V(2)为V0或V7以外的值时，第2母线电流Idc2变为等于流过第2三相绕组的三相电流(Iu2、Iv2、Iw2)中的某一个，或者等于某一个的符号相反值(－Iu2、－Iv2、－Iw2)。

此处，第2电压矢量V(2)如下所述是指，要素中具有第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref的矢量。

V(2)＝(Vu2_ref，Vv2_ref，Vw2_ref)

另外，第2电压矢量V(2)为V0相当于控制部5B输出第1电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref以使得第2三相绕组U2、V2、W2的各电压Vu2、Vv2、Vw2变为直流电源2的负极侧电位V-时的第2电压矢量V(2)。

同样地，第2电压矢量V(2)为V7相当于控制部5B输出第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref以使得第2三相绕组U2、V2、W2的各电压Vu2、Vv2、Vw2变为直流电源2的正极侧电位V+时的第2电压矢量V(2)。

图14示出了因半导体开关Sup1～Swn1发生短路故障而发生电源短路故障及接地短路故障的情况。图14的各项目与图12的各项目相同。图14是说明因半导体开关Sup1～Swn1发生短路故障而发生电源短路故障及接地短路故障时，第1电压矢量V(1)为V0或V7的情况下流过第1母线电流Idc1的电流的图。

如图12所示，半导体开关Sup1～Swn1全部正常的情况下，第1电压矢量V(1)变为V0、V7，则第1母线电流Idc1变为0。

另一方面，如图14所示，例如在Sup1发生短路故障并电源短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V0，则半导体开关Sun1、Svn1、Swn1被控制为导通，此外，由于Sup1发生短路故障，因此第1母线电流Idc1从直流电源2的正极侧经由Sup1、Sun1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。同样地，在Svp1发生短路故障并电源短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V0，则第1母线电流Idc1从直流电源2的正极侧经由Svp1、Svn1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。另外，同样地，在Swp1发生短路故障并电源短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V0，则第1母线电流Idc1从直流电源2的正极侧经由Swp1、Swn1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。也就是说，由于第1电压施加部3上侧的半导体开关Sup1、Svp1、Swp1中的某个发生短路故障而产生电源短路故障时，第1电压矢量V(1)变为V0的情况下，第1母线电流Idc1有短路电流Is1流过。由此，第1绕组的U相、V相、W相中的任意相发生电源短路故障的情况下，第1母线Idc1均产生变化。

另外，如图14所示，例如在Sun1发生短路故障并接地短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V7，则半导体开关Sup1、Svp1、Swp1被控制为导通，此外，由于Sun1发生短路故障，因此第1母线电流Idc1从直流电源2的正极侧经由Sup1、Sun1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。同样地，在Svn1发生短路故障并接地短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V7，则第1母线电流Idc1从直流电源2的正极侧经由Svp1、Svn1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。同样地，在Swn1发生短路故障并接地短路的情况下，若第1电压矢量V(1)变为V7，则第1母线电流Idc1从直流电源1的正极侧经由Swp1、Swn1向直流电源2的负极侧有短路电流Is1流过。也就是说，由于第1电压施加部3下侧的半导体开关Sun1、Svn1、Swn1发生短路故障而产生接地短路故障时，第1电压矢量V(1)变为V7的情况下，第1母线电流Idc1有短路电流Is1流过。由此，第1绕组的U相、V相、W相中的任意相发生接地短路故障的情况下，第1母线Idc1均产生变化。

图15示出了因半导体开关Sup2～Swn2发生短路故障而发生电源短路故障及接地短路故障的情况。图15的各项目与图13的各项目相同。图15是说明因半导体开关Sup2～Swn2发生短路故障时，第2电压矢量V(2)为V0或V7的情况下流过第2母线电流Idc2的电流的图。

与图14的情况相同，如图13所示，半导体开关Sup2～Swn2全部正常的情况下，第2电压矢量V(2)变为V0或V7，则第2母线电流Idc2变为0。另一方面，如图15所示，第2电压施加部4上侧的半导体开关Sup2、Svp2、Swp2中的某个发生短路故障而产生电源短路故障时，第2电压矢量V(2)变为V0的情况下，第2母线电流Idc2有短路电流Is2流过。另外，第2电压施加部4下侧的半导体开关Sun2、Svn2、Swn2中的某一个发生短路故障而产生接地短路故障时，第2电压矢量V(2)变为V7的情况下，第2母线电流Idc2有短路电流Is2流过。由此，第2绕组的U相、V相、W相中的任意相发生电源短路故障或接地短路故障的情况下，第2母线Idc2均产生变化。

通过上述说明，实施方式3中的控制部5B中，将第1母线电流Idc1、第2母线电流Idc2用作为故障检测信号，利用其相比正常时在电源短路故障时、接地短路故障时会增大的特性，来进行电源短路故障判断、接地短路故障判断。

图16是表示实施方式3中的控制部5B的动作的流程图。在步骤S361中，判断第1电压矢量V(1)是否等于V0。在第1电压矢量V(1)等于V0时，选择“是”，之后，执行步骤S362。另一方面，在不相等时，选择“否”，之后执行步骤S363。在步骤S362中，将作为故障检测信号的第1母线电流Idc1与预定的电源接地短路判断值It1相比较。

在第1母线电流Idc1变为电源接地短路判断值It1以上时，选择“是”，之后，执行步骤S367。

另一方面，在第1母线电流Idc1小于电源接地短路判断值It1时，选择“否”，之后，执行步骤S363。电源接地短路判断阈值It1在正常时不会发生误检测的范围内设定为比短路电流Is1要小的值。

在步骤S363中，判断第1电压矢量V(1)是否等于V7。在第1电压矢量V(1)等于V7时，选择“是”，之后，执行步骤S364。另一方面，在不相等时，选择“否”，之后，执行步骤S365。在步骤S364中，将作为故障检测信号的第1母线电流Idc1与电源接地短路判断值It1相比较。在第1母线电流Idc1变为电源接地短路判断值It1以上时，选择“是”，之后，执行步骤S366。另一方面，在第1母线电流Idc1小于电源接地短路判断值It1时，选择“否”，之后，执行步骤S365。在步骤S365中，判断为电源短路故障及接地短路故障都未发生，在图8的步骤S83中执行上述的通常控制。在步骤S366中，判断为接地短路故障，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V－(直流电源2的负极侧电位)。在步骤S367中，判断为电源短路故障，将第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref设定为V+(直流电源2的正极侧电位)。此外，图16中的步骤S361与步骤S363的判断顺序也可以颠倒。

图17与图16相同，是表示实施方式3中的控制部5B的动作的图。在步骤S371中，判断第2电压矢量V(2)是否等于V0。在第2电压矢量V(2)等于V0时，选择“是”，之后，执行步骤S372。另一方面，在不相等时，选择“否”，之后，执行步骤S373。在步骤S372中，将作为故障检测信号的第2母线电流Idc2与预定的电源接地短路判断值It2相比较。在第2母线电流Idc2变为电源接地短路判断值It2以上时，选择“是”，之后，执行步骤S377。另一方面，在第2母线电流Idc2小于电源接地短路判断值It2时，选择“否”，之后，执行步骤S373。电源接地短路判断阈值It2在正常时不会发生误检测的范围内设定为比短路电流Is2要小的值。

在步骤S373中，判断第2电压矢量V(2)是否等于V7。在第2电压矢量V(2)等于V7时，选择“是”，之后，执行步骤S374。另一方面，在不相等时，选择“否”，之后，执行步骤S375。在步骤S374中，将作为故障检测信号的第2母线电流Idc2与电源接地短路判断值It2相比较。在第2母线电流Idc2变为电源接地短路判断值It2以上时，选择“是”，之后，执行步骤S376。另一方面，在第2母线电流Idc2小于电源接地短路判断值It2时，选择“否”，之后，执行步骤S375。在步骤S375中，判断为电源短路故障及接地短路故障都未发生，在图8的步骤S83中执行上述的通常控制。在步骤S376中，判断为接地短路故障，将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设定为V－(直流电源2的负极侧电位)。在步骤S377中，判断为电源短路故障，将第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref设定为V+(直流电源2的正极侧电位)。此外，图17中的步骤S371与步骤S373的判断顺序也可以颠倒。

如上所述，实施方式3中，将流过第1电压施加部3的直流母线的电流Idc1以及流过第2电压施加部4的直流母线的电流Idc2作为故障检测信号，从而能检测出电源短路故障及接地短路故障。

此外，在实施方式3中，起到也能将电流Idc1、Idc2的故障检测信号用于电流反馈控制的效果。也就是说，在实施方式1、2中，为了实施电流反馈控制，需要在图1、图2的结构中另外设置检测部，以分别检测出流过第1三相绕组的电流Iu1、Iv1、Iw1以及流过第2三相绕组的电流Iu2、Iv2、Iw2。另一方面，在本实施方式3中，能够基于第1母线电流Idc1并根据图12的表来检测流过第1三相绕组的电流Iu1、Iv1、Iw1，并基于其电流值及控制指令来计算第1电压指令Vu1_ref、Vv1_ref、Vw1_ref。同样，能够基于第2母线电流Idc2并根据图13的表来检测流过第2三相绕组的电流Iu2、Iv2、Iw2，并基于其电流值及控制指令来计算第2电压指令Vu2_ref、Vv2_ref、Vw2_ref。

另外，在本实施方式3中，与上述实施方式1、2相同，也能起到如下效果：在实施电源短路检测及接地短路检测时，无需复杂的结构以检测各相端子电压，能够利用一个检测信号(对于第1三相绕组为第1母线电流Idc1、对于第2三相绕组为第2母线电流Idc2)并以简单的结构对一组三相绕组实现电源短路检测及接地短路检测。

如上所述，在实施方式3中，与上述实施方式1相同，具备将故障检测信号输出至控制部5B的故障检测部6、7，该故障检测信号在三相绕组的任意相发生接地短路故障或电源短路故障的情况下均发生变化，从而，基于故障检测信号检测到接地短路故障的情况下，控制部5B能将电压指令输出至故障组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的负极侧电位V-，在检测到电源短路故障的情况下，控制部5能将电压指令输出至故障组的电压施加部3或4以将各电压设为直流电源2的正极侧电位V+，由此，能持续利用故障组以外的正常组的电压施加部3、4对交流旋转电机1进行控制。

另外，在实施方式3中，故障检测部6B、7B具有母线电流检测器，其对各组分别检测通过直流电源2与电压施加部3、4之间的母线电流Idc1、Idc2。故障检测部6B、7B利用母线电流检测器在控制部5B对某组的电压施加部3、4输出使施加给三相绕组的各电压变为同电位的电压指令时、检测该组的母线电流，基于所检测出的该母线电流来生成故障检测信号。由此，除了能检测电源短路故障及接地短路故障的效果之外，还起到能将上述故障检测信号用于电流反馈控制的效果。

另外，实施方式3中，故障检测部6B、7B在控制部5B对某组的电压施加部3、4输出使施加给三相绕组的各电压变为直流电源2的正极侧电位的电压指令V7时、检测该组的母线电流，基于所检测出的该母线电流来生成表示发生接地短路故障这一情况的故障检测信号。由此，能以简单的结构可靠地检测出接地短路故障。

另外，实施方式3中，故障检测部6B、7B在控制部5B对某组的电压施加部3、4输出使施加给三相绕组的各电压变为直流电源2的负极侧电位的电压指令V0时、检测该组的母线电流，基于所检测出的该母线电流来生成表示发生电源短路故障这一情况的故障检测信号。由此，能以简单的结构可靠地检测出电源短路故障。

在上述实施方式1～3中，通过对于第1三相绕组与第2三相绕组中发生了电源短路故障或接地短路故障的组，输出使各电压变为直流电源2的负极侧电位V-或正极侧电位V+的电压指令，从而在故障组中因交流旋转电机1的感应电压而有图18(b)所示的电流流过，因该电流而产生图18(a)所示的制动转矩。该制动转矩取决于交流旋转电机1的转速，图19的电流(转矩)－加流旋转电机转速特性中，在“故障组”中成为图19的单点划线所示的转矩(制动转矩)。此处，图19中，若将从交流旋转电机1输出的电流(转矩)为实线所示的“正常组+故障组”，则为了降低故障组的制动转矩的影响，需要进行修正以使得正常组的电流(转矩)变为图19的虚线所示的电流(转矩)。通过电压施加部的电流(转矩)取决于交流旋转电机1的转速。因此，为检测交流旋转电机1的转速，例如设置编码器、旋转变压、霍尔传感器等转速检测器，将所检测出的转速输入至控制部5、5A、5B。由此，控制部5、5A、5B根据所检测出的转速来修正对于正常组的电压施加部的电压指令，以对通过正常组的电压施加部的电流进行修正使得故障组的制动转矩影响减小，从而能输出图19所示的正常组的电流(转矩)。

另外，实施方式1～3中，判断电源短路故障及接地短路故障，在电源短路故障时将产生了故障的组的电压指令设定为直流电源的正极侧电位，在接地短路故障时将产生了故障的组的电压指令设定为直流电源的负极侧电位，但也可以在电压施加部与三相绕组之间设置将两者电连接的断路器，在检测到电源短路故障或接地短路故障时，开启产生了故障的组的断路器。

另外，在实施方式1～3中，说明了具有交流旋转电机1及两组电压施加部3、4的结构，其中，交流旋转电机1具有两组三相绕组，但基于实施方式1～3，本发明当然也能适用于具备具有N组(N为2以上的自然数)的三相绕组的交流旋转电机以及N组(N为2以上的自然数)的电压施加部的结构。

Claims (7)

1.一种交流旋转电机的控制装置，用于对具备N组三相绕组的交流旋转电机进行控制，所述N为2以上的自然数，其特征在于，包括：

N组电压施加部，其将直流电源的直流电压进行功率转换，从而分别对所述N组三相绕组施加电压；

控制部，其将电压指令输出至所述N组电压施加部；以及

故障检测部，该故障检测部在所述N组中的至少某一组三相绕组中产生接地短路故障及电源短路故障的情况下，分别对应每一组将故障检测信号输出至所述控制部，

在所述控制部对所述电压施加部输出将施加至所述三相绕组的各个电压设为相同电位的电压指令时，通过由检测出流过所述交流旋转电机的所述三相绕组的电流的电流检测部检测出从所述直流电源的正极侧经由所述电压施加部的半导体开关而流入所述直流电源的负极侧的短路电流，从而所述故障检测部在产生所述接地短路故障的情况下与产生所述电源短路故障的情况下输出不同值的所述故障检测信号，

所述控制部在基于所述故障检测信号检测到产生了接地短路故障的情况下，将电压指令输出至产生了故障的组的所述电压施加部，以将施加至产生了故障的组的所述三相绕组的各所述电压设为所述直流电源的负极侧电位，

在基于所述故障检测信号检测到产生了电源短路故障的情况下，将电压指令输出至产生了故障的组的所述电压施加部，以将施加至产生了故障的组的所述三相绕组的各所述电压设为所述直流电源的正极侧电位。

2.如权利要求1所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述故障检测部具有母线电流检测器来作为所述电流检测部，对应每一组检测出通过所述直流电源与所述电压施加部之间的母线电流，

在所述控制部对某组的所述电压施加部输出所述电压指令以使得施加于所述三相绕组的各电压成为同电位时，所述故障检测部利用所述母线电流检测器检测该组的所述母线电流，并基于所检测出的该母线电流来生成所述故障检测信号。

3.如权利要求2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

在所述控制部对某组的所述电压施加部输出所述电压指令以使得施加于所述三相绕组的各电压成为所述直流电源的正极侧电位时，所述故障检测部检测该组的所述母线电流，并基于所检测出的该母线电流来生成故障检测信号以表示产生了接地短路故障这一情况。

4.如权利要求2或3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

在所述控制部对某组的所述电压施加部输出所述电压指令以使得施加于所述三相绕组的各电压成为所述直流电源的负极侧电位时，所述故障检测部检测该组的所述母线电流，并基于所检测出的该母线电流来生成故障检测信号以表示产生了电源短路故障这一情况。

5.如权利要求2或3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于所述故障检测信号检测出所述接地短路故障或所述电源短路故障的情况下，修正并输出对于所述产生了故障的组以外的所述电压施加部的所述电压指令，以减小因流过所述产生了故障的组的所述电压施加部的电流而产生的所述交流旋转电机的制动转矩所带来的影响。

6.如权利要求4所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制部基于所述故障检测信号检测出所述接地短路故障或所述电源短路故障的情况下，修正并输出对于所述产生了故障的组以外的所述电压施加部的所述电压指令，以减小因流过所述产生了故障的组的所述电压施加部的电流而产生的所述交流旋转电机的制动转矩所带来的影响。

7.如权利要求5所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，

还具有转速检测部，其检测所述交流旋转电机的转速，

所述控制部基于所述转速来进行所述修正。