CN110495089B - 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置 - Google Patents

电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110495089B
CN110495089B CN201880023134.1A CN201880023134A CN110495089B CN 110495089 B CN110495089 B CN 110495089B CN 201880023134 A CN201880023134 A CN 201880023134A CN 110495089 B CN110495089 B CN 110495089B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
side switching
neutral point
circuit
power conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880023134.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110495089A (zh
Inventor
锅师香织
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Corp filed Critical Nidec Corp
Publication of CN110495089A publication Critical patent/CN110495089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110495089B publication Critical patent/CN110495089B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0484—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures for reaction to failures, e.g. limp home
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

电力转换装置将来自电源的电力转换为供给到具有n相(n是3以上的整数)绕组的马达的电力。电力转换装置具有与马达的各相绕组的一端连接的第1逆变器和与各相绕组的另一端连接的第2逆变器。电力转换装置具有中性点电位设定电路，所述中性点电位设定电路与第1逆变器连接，所述中性点电位设定电路对第1逆变器异常时在第1逆变器构成的中性点的电位进行设定。

Description

电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
技术领域
本公开涉及将来自电源的电力转换为供给到电动马达的电力的电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置。
背景技术
无刷DC马达以及交流同步马达等电动马达(以下，简记为“马达”)一般是通过三相电流来驱动的。为了准确地控制三相电流的波形，利用矢量控制等复杂的控制技术。在这样的控制技术中，需要高度的数学运算，使用微控制器(微型计算机)等数字运算电路。矢量控制技术活用于马达的负载变动较大的用途，例如洗衣机、电动助力自行车、电动小型摩托车、电动助力转向装置、电动汽车、工业设备等领域。
在车载领域中，在车辆中使用汽车用电子控制单元(ECU：Electrical ContorlUnit)。ECU具有微控制器、电源、输入输出电路、AD转换器、负载驱动电路以及ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)等。以ECU为核心构建了电子控制系统。例如，ECU对来自传感器的信号进行处理，以控制马达等致动器。具体说明的话，ECU一边监视马达的转速和转矩，一边控制电力转换装置中的逆变器。在ECU的控制下，电力转换装置对供给到马达的驱动电力进行转换。
近年来，开发了将马达、电力转换装置以及ECU一体化的机电一体式马达。特别是在车载领域中，从安全性的观点考虑，要求保证高质量。因此，引入了即使在元件的一部分发生故障的情况下也能够继续安全工作的冗余设计。作为冗余设计的一例，研究了针对一个马达设置两个电力转换装置。作为其他一例，研究了对主微控制器设置备用微控制器。
例如专利文献1公开了具有控制部和两个逆变器并对供给到三相马达的电力进行转换的电力转换装置。两个逆变器分别与电源以及地(以下，记作“GND”)连接。一个逆变器与马达的三相绕组的一端连接，另一逆变器与三相绕组的另一端连接。各逆变器具有由三个支路构成的电桥电路，该三个支路分别包含高压侧开关元件以及低压侧开关元件。控制部在检测到两个逆变器中的开关元件的故障的情况下，将马达控制从正常时的控制切换为异常时的控制。在本申请说明书中，“异常”主要是指开关元件的故障。并且，“正常时的控制”是指所有开关元件处于正常的状态下的控制，“异常时的控制”是指某个开关元件发生了故障的状态下的控制。
在异常时的控制中，在两个逆变器中的包含发生了故障的开关元件的逆变器(以下，记作“故障逆变器”)中，使开关元件按照规定的规则导通以及截止，由此构成了绕组的中性点。根据该规则，例如在发生了高压侧开关元件始终截止的开路故障的情况下，在逆变器的电桥电路中，三个高压侧开关元件中的发生了故障的开关元件以外的开关元件截止，并且三个低压侧开关元件导通。在该情况下，在低压侧构成了中性点。或者，在发生了高压侧开关元件始终导通的短路故障的情况下，在逆变器的电桥电路中，三个高压侧开关元件中的发生了故障的开关元件以外的开关元件导通，并且三个低压侧开关元件截止。在该情况下，在高压侧构成了中性点。根据专利文献1的电力转换装置，在异常时，在故障逆变器中构成了三相绕组的中性点。即使开关元件发生故障，也能够使用正常的一方的逆变器来继续驱动马达。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-192950号公报
发明内容
发明要解决的课题
在如上述的以往技术中，要求进一步提高正常时以及异常时的电流控制。
本公开的实施方式提供无论在正常时还是在异常时都能够进行适当的电流控制的电力转换装置。
用于解决课题的手段
本公开的例示性的电力转换装置将来自电源的电力转换为供给到具有n相绕组的马达的电力，其中，n是3以上的整数，所述电力转换装置具有：第1逆变器，所述第1逆变器与所述马达的各相绕组的一端连接；第2逆变器，所述第2逆变器与所述各相绕组的另一端连接；以及第1中性点电位设定电路，所述第1中性点电位设定电路与所述第1逆变器连接，所述第1中性点电位设定电路在所述第1逆变器异常时对在所述第1逆变器中构成的中性点的电位进行设定。
发明效果
根据本公开的实施方式，中性点电位设定电路将在逆变器异常时构成的中性点的电位设定为任意值。由此，无论在正常时，还是在异常时，都能够进行适当的电流控制。
附图说明
图1是示出例示性的实施方式的电力转换装置的电路结构的示意图。
图2是示出例示性的实施方式的电力转换装置所具有的H电桥的图。
图3是示出例示性的实施方式的电力转换装置所具有的H电桥的图。
图4是示出例示性的实施方式的电力转换装置所具有的H电桥的图。
图5是示出例示性的实施方式的电力转换装置的电路结构的示意图。
图6是示出具有例示性的实施方式的电力转换装置的马达驱动单元的框图。
图7是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形的图，该电流值是在按照例示性的实施方式的正常时的三相通电控制对电力转换装置进行控制时在马达的U相、V相以及W相的各绕组中流动的电流的值。
图8是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的示意图。
图9是示出对电流值进行标绘而得到的电流波形的图，该电流值是按照例示性的实施方式的异常时的控制而在马达的U相、V相以及W相的各绕组中流动的电流的值。
图10是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的其他例的示意图。
图11是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的另一其他例的示意图。
图12是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的另一其他例的示意图。
图13是示出例示性的实施方式的电力转换装置的电路结构的其他例的示意图。
图14是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的示意图。
图15是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的其他例的示意图。
图16是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的另一其他例的示意图。
图17是示出例示性的实施方式的异常时的电力转换装置的另一其他例的示意图。
图18是示出例示性的实施方式的具有两个中性点电位设定电路的电力转换装置的示意图。
图19是示出例示性的实施方式的具有两个中性点电位设定电路的电力转换装置的其他例的示意图。
图20是示出例示性的实施方式的具有一个中性点电位设定电路的电力转换装置的示意图。
图21是示出例示性的实施方式的具有一个中性点电位设定电路的电力转换装置的其他例的示意图。
图22是示出例示性的实施方式的电动助力转向装置的示意图。
具体实施方式
在说明本公开的实施方式之前，对本申请发明人的关于本公开的基础知识进行说明。
在专利文献1的电力转换装置中，电源以及GND与两个逆变器分别始终保持连接。本申请发明人发现了如下课题：当异常时，即使在故障逆变器的高压侧构成中性点，电源电压也会供给到该中性点，因此故障逆变器中的电力损失变大。并且，本申请发明人发现了如下课题：当异常时，即使在故障逆变器的低压侧构成中性点，通过正常的一方的逆变器而供给到各相绕组的电流也不会返回到作为供给方的逆变器，而是从故障逆变器向GND流动。需求无论在正常时还是在异常时都能够抑制电力损失并且能够进行适当的电流控制的电力转换装置。
以下，参照附图对本公开的电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置的实施方式进行详细说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已周知事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下说明不必要地冗长，使本领域技术人员易于理解。
在本说明书中，以对供给到具有三相(U相、V相、W相)绕组的三相马达的电力进行转换的电力转换装置为例，对本公开的实施方式进行说明。但是，对供给到具有例如四相以及五相等n相(n是3以上的整数)绕组的n相马达的电力进行转换的电力转换装置也属于本公开的范畴。
(实施方式1)
图1示意性地示出了本实施方式的电力转换装置100的电路结构。
电力转换装置100具有第1逆变器110、第2逆变器140以及中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H。并且，电力转换装置100具有图6所示的控制电路300。电力转换装置100能够对供给到各种各样的马达的电力进行转换。马达200例如是三相交流马达。
马达200具有U相绕组M1、V相绕组M2以及W相绕组M3，这些绕组分别与第1逆变器110以及第2逆变器140连接。具体说明的话，第1逆变器110与马达200的各相绕组的一端连接，第2逆变器140与各相绕组的另一端连接。在本申请说明书中，元件(构成要素)彼此之间的“连接”主要是指电连接。
第1逆变器110具有与各相对应的端子U_L、V_L以及W_L，第2逆变器140具有与各相对应的端子U_R、V_R以及W_R。第1逆变器110的端子U_L与U相绕组M1的一端连接，端子V_L与V相绕组M2的一端连接，端子W_L与W相绕组M3的一端连接。与第1逆变器110同样地，第2逆变器140的端子U_R与U相绕组M1的另一端连接，端子V_R与V相绕组M2的另一端连接，端子W_R与W相绕组M3的另一端连接。这样的接线与所谓的星形接线以及三角形接线不同。
中性点电位设定电路150L连接于第1逆变器110与GND之间。中性点电位设定电路150H连接于第1逆变器110与电源101之间。中性点电位设定电路160L连接于第2逆变器140与GND之间。中性点电位设定电路160H连接于第2逆变器140与电源101之间。在后面详细叙述，中性点电位设定电路150L以及150H在第1逆变器110异常时对在第1逆变器110中构成的中性点的电位进行设定。并且，中性点电位设定电路160L以及160H在第2逆变器140异常时对在第2逆变器140中构成的中性点的电位进行设定。
在电力转换装置100中，第1逆变器110以及第2逆变器140借助中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H而与电源101以及GND连接。
在本说明书中，有时将第1逆变器110记作“电桥电路L”。并且，有时将第2逆变器140记作“电桥电路R”。第1逆变器110以及第2逆变器140分别具有三个支路，该支路包含低压侧开关元件以及高压侧开关元件。构成这些支路的多个开关元件借助电动马达200的绕组而在第1逆变器110与第2逆变器140之间构成多个H电桥。
第1逆变器110包含由三个支路构成的电桥电路。图1所示的开关元件111L、112L以及113L是低压侧开关元件，开关元件111H、112H以及113H是高压侧开关元件。作为开关元件，例如能够使用场效应晶体管(典型地为MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在本申请说明书中，对将FET用作逆变器的开关元件的例进行说明，在以下说明中，有时将开关元件记作FET。例如，开关元件111L记作FET111L。
作为用于对流过U相、V相以及W相的各相绕组的电流进行检测的电流传感器(参照图6)，第1逆变器110具有三个分流电阻111R、112R以及113R。电流传感器170包含对流过各分流电阻的电流进行检测的电流检测电路(未图示)。例如，分流电阻111R、112R以及113R分别连接于第1逆变器110的三个支路中所包含的三个低压侧开关元件与GND之间。具体地说，分流电阻111R连接于FET111L与中性点电位设定电路150L之间，分流电阻112R连接于FET112L与中性点电位设定电路150L之间，分流电阻113R连接于FET113L与中性点电位设定电路150L之间。分流电阻的电阻值例如是0.5mΩ至1.0mΩ左右。
与第1逆变器110同样地，第2逆变器140包含由三个支路构成的电桥电路。图1所示的FET141L、142L以及143L是低压侧开关元件，FET141H、142H以及143H是高压侧开关元件。并且，第2逆变器140具有三个分流电阻141R、142R以及143R。这些分流电阻连接于三个支路中所包含的三个低压侧开关元件与GND之间。能够通过例如微控制器或专用驱动器对第1以及第2逆变器110、140的各FET进行控制。
图2、图3以及图4是示出电力转换装置100所具有的三个H电桥131、132以及133的图。
第1逆变器110具有支路121、123以及125。支路121具有FET111H和FET111L。支路123具有FET112H和FET112L。支路125具有FET113H和FET113L。
第2逆变器140具有支路122、124以及126。支路122具有FET141H和FET141L。支路124具有FET142H和FET142L。支路126具有FET143H和FET143L。
图2所示的H电桥131具有支路121、绕组M1以及支路122。图3所示的H电桥132具有支路123、绕组M2以及支路124。图4所示的H电桥133具有支路125、绕组M3以及支路126。
电源101(图1)生成规定的电源电压。电力从电源101供给到第1以及第2逆变器110、140。作为电源101，例如使用直流电源。但是，电源101可以是AC-DC转换器或DC-DC转换器，也可以是电池(蓄电池)。电源101可以是与第1以及第2逆变器110、140共用的单一电源，也可以具有第1逆变器110用的第1电源以及第2逆变器140用的第2电源。
在电源101与电力转换装置100之间设置有线圈102。线圈102作为噪声滤波器发挥功能，以避免供给到各逆变器的电压波形中所包含的高频噪声或在各逆变器中产生的高频噪声向电源101侧流出的方式进行平滑化。并且，在电源101与电力转换装置100之间连接有电容器103的一端。电容器103的另一端与GND连接。电容器103是所谓的旁通电容器，抑制电压波纹。电容器103例如是电解电容器，根据设计规格等而适当地决定容量和要使用的个数。
在图1中例示了在每个逆变器的各支路配置有一个分流电阻的结构。第1以及第2逆变器110、140能够具有六个以下的分流电阻。六个以下的分流电阻能够连接于第1以及第2逆变器110、140所具有的六个支路中的六个以下的低压侧开关元件与GND之间。而且，若将其扩展为n相马达，则第1以及第2逆变器110、140能够具有2n个以下的分流电阻。2n个以下的分流电阻能够连接于第1以及第2逆变器110、140所具有的2n个支路中的2n个以下的低压侧开关元件与GND之间。
图5示意性地示出了中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的电路结构的一例。
中性点电位设定电路150L具有分压电路155L和分离开关元件153L。分压电路155L具有相互串联连接的电阻器151L以及电阻器152L。分离开关元件153L对分压电路155L与电源Vcc的连接以及非连接进行切换。在该例中，电源Vcc的电压与电源101的电压相同。作为电源Vcc的电压，也可以供给电源101的电压。
电阻器151L与电阻器152L之间的节点跟节点N1连接，ET111L、112L以及113L连接于该节点N1F。电阻器151L连接于节点N1与GND之间。电阻器152L连接于节点N1与分离开关元件153L之间。分离开关元件153L连接于电阻器152L与电源Vcc之间。
中性点电位设定电路150H具有分压电路155H和分离开关元件153H。分压电路155H具有相互串联连接的电阻器151H以及电阻器152H。分离开关元件153H对分压电路155H与GND的连接以及非连接进行切换。
电阻器151H与电阻器152H之间的节点跟节点N2连接，FET111H、112H以及113H连接于该节点N2。电阻器151H连接于节点N2与电源101之间。电阻器152H连接于节点N2与分离开关元件153H之间。分离开关元件153H连接于电阻器152H与GND之间。
中性点电位设定电路160L具有分压电路165L和分离开关元件163L。分压电路165L具有相互串联连接的电阻器161L以及电阻器162L。分离开关元件163L对分压电路165L与电源Vcc的连接以及非连接进行切换。
电阻器161L与电阻器162L之间的节点跟节点N3连接，FET141L、142L以及143L连接于该节点N3。电阻器161L连接于节点N3与GND之间。电阻器162L连接于节点N3与分离开关元件163L之间。分离开关元件163L连接于电阻器162L与电源Vcc之间。
中性点电位设定电路160H具有分压电路165H和分离开关元件163H。分压电路165H具有相互串联连接的电阻器161H以及电阻器162H。分离开关元件163H对分压电路165H与GND的连接以及非连接进行切换。
电阻器161H与电阻器162H之间的节点跟节点N4连接，该节点N4与FET141H、142H以及143H连接。电阻器161H连接于节点N4与电源101之间。电阻器162H连接于节点N4与分离开关元件163H之间。分离开关元件163H连接于电阻器162H与GND之间。
作为分离开关元件153L、153H、163L、163H，例如能够使用场效应晶体管(典型地为MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在本申请说明书中，对将FET用作分离开关元件的例进行说明，在以下说明中，有时将分离开关元件记作FET。例如，分离开关元件153L记作FET153L。能够例如通过微控制器或专用驱动器对FET153L、153H、163L、163H进行控制。
图6示意性地示出了具有电力转换装置100的马达驱动单元400的块结构。电力转换装置100具有控制电路300。马达驱动单元400具有电力转换装置100和马达200。
控制电路300例如具有电源电路310、角度传感器320、输入电路330、微控制器340、驱动电路350以及ROM360。控制电路300通过对电力转换装置100整体的动作进行控制来驱动马达200。具体地说，控制电路300能够对作为目标的转子的位置、转速以及电流等进行控制而实现闭环控制。另外，控制电路300也可以代替角度传感器而具有转矩传感器。在该情况下，控制电路300能够对作为目标的马达转矩进行控制。
电源电路310生成电路内的各块所需的DC电压(例如3V、5V)。角度传感器320例如是旋变器或霍尔IC。作为角度传感器320，也可以使用磁阻效应元件和磁铁。角度传感器320检测马达200的转子的旋转角(以下，记作“旋转信号”)，将旋转信号输出到微控制器340。输入电路330接收由电流传感器170检测到的马达电流值(以下，记作“实际电流值”)，根据需要而将实际电流值的电平转换为微控制器340的输入电平，将实际电流值输出到微控制器340。
微控制器340对第1逆变器110和第2逆变器140以及中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的各FET的开关动作(打开或关闭)进行控制。微控制器340根据实际电流值以及转子的旋转信号等设定目标电流值，生成PWM信号，并将该PWM信号输出到驱动电路350。
驱动电路350典型地为栅极驱动器。驱动电路350根据PWM信号而生成对第1以及第2逆变器110、140中的各FET的开关动作进行控制的控制信号(栅极控制信号)，并将控制信号提供给各FET的栅极。另外，微控制器340也可以具有驱动电路350的功能。在该情况下，控制电路300也可以不具有驱动电路350。
ROM360例如是可写入的存储器、可改写的存储器或只读存储器。ROM360存储控制程序，该控制程序包含用于使微控制器340控制电力转换装置100的命令组。例如，控制程序在启动时被临时加载到RAM(未图示)。
电力转换装置100有正常时以及异常时的控制。控制电路300(主要是微控制器340)能够将电力转换装置100的控制从正常时的控制切换为异常时的控制。
(1.正常时的控制)
首先，对电力转换装置100的正常时的控制方法的具体例进行说明。如上述，正常是指在第1以及第2逆变器110、140的各FET中未发生故障的状态。
在正常时的控制中，使中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的FET153L、153H、163L、163H全部截止。在该状态下，控制电路300通过使用第1以及第2逆变器110、140这两者进行三相通电控制来驱动马达200。具体地说，控制电路300以相互相反的相位(相位差＝180°)对第1逆变器110的FET和第2逆变器140的FET进行开关控制，由此进行三相通电控制。例如，着眼于包含FET111L、111H、141L以及141H的H电桥的话，当FET111L导通时，FET141L截止，当FET111L截止时，FET141L导通。与此相同地，当FET111H导通时，FET141H截止，当FET111H截止时，FET141H导通。从电源101输出的电流通过高压侧开关元件、绕组、低压侧开关元件而向GND流动。
在此，对流过U相绕组M1的电流的路径进行说明。当FET111H以及FET141L导通且FET141H以及FET111L截止时，电流依次流过电源101、FET111H、绕组M1、FET141L、GND。当FET141H以及FET111L导通且FET111H以及FET141L截止时，电流依次流过电源101、FET141H、绕组M1、FET111L、GND。
接着，对流过V相绕组M2的电流的路径进行说明。当FET112H以及FET142L导通且FET142H以及FET112L截止时，电流依次流过电源101、FET112H、绕组M2、FET142L、GND。当FET142H以及FET112L导通且FET112H以及FET142L截止时，电流依次流过电源101、FET142H、绕组M2、FET112L、GND。
接着，对流过W相绕组M3的电流的路径进行说明。当FET113H以及FET143L导通且FET143H以及FET113L截止时，电流依次流过电源101、FET113H、绕组M3、FET143L、GND。当FET143H以及FET113L导通且FET113H以及FET143L截止时，电流依次流过电源101、FET143H、绕组M3、FET113L、GND。
图7例示了对如下的电流值进行标绘而得到的电流波形(正弦波)，该电流值是在按照正常时的三相通电控制而对电力转换装置100进行控制时在马达200的U相、V相以及W相的各绕组中流动的电流的值。横轴表示马达电角(度)，纵轴表示电流值(A)。在图7的电流波形中，每30°电角标绘了电流值。Ipk表示各相的最大电流值(峰电流值)。
表1按照图7的正弦波中的每个电角示出了在各逆变器的端子中流动的电流值。具体地说，表1示出了在第1逆变器110(电桥电路L)的端子U_L、V_L以及W_L中流动的每30°电角的电流值以及在第2逆变器140(电桥电路R)的端子U_R、V_R以及W_R中流动的每30°电角的电流值。在此，对于电桥电路L，将从电桥电路L的端子向电桥电路R的端子流动的电流的方向定位为正方向。图7所示的电流的朝向遵循该定义。并且，对于电桥电路R，将从电桥电路R的端子向电桥电路L的端子流动的电流的方向定义为正方向。因而，电桥电路L的电流与电桥电路R的电流的相位差为180°。在表1中，电流值I1的大小是〔(3)1/2/2〕*Ipk，电流值I2的大小是Ipk/2。
[表1]
Figure BDA0002221348800000111
当电角0°时，在U相绕组M1中不流过电流。在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流。
当电角30°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为Ipk的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流。
当电角60°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流。在W相绕组M3中不流过电流。
当电角90°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为Ipk的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流，在W相绕组M3中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流。
当电角120°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流，在W相绕组M3中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流。在V相绕组M2中不流过电流。
当电角150°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流，在V相绕组M2中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流，在W相绕组M3中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为Ipk的电流。
当电角180°时，在U相绕组M1中不流过电流。在V相绕组M2中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流，在W相绕组M3中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流。
当电角210°时，在U相绕组M1中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流，在V相绕组M2中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为Ipk的电流，在W相绕组M3中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流。
当电角240°时，在U相绕组M1中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流，在V相绕组M2中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流。在W相绕组M3中不流过电流。
当电角270°时，在U相绕组M1中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为Ipk的电流，在V相绕组M2中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流。
当电角300°时，在U相绕组M1中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流。在V相绕组M2中不流过电流。
当电角330°时，在U相绕组M1中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I2的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为Ipk的电流。
控制电路300例如通过可得到图7所示的电流波形那样的PWM控制而对电桥电路L以及电桥电路R的各FET的开关动作进行控制。
(2.异常时的控制)
对电力转换装置100的异常时的控制方法的具体例进行说明。如上述，异常主要是指在FET中发生了故障。FET的故障大体分为“开路故障”和“短路故障”。“开路故障”是指FET的源极-漏极间开放的故障(换句话说是源极-漏极间的电阻rds成为高阻抗的故障)。“短路故障”是指FET的源极-漏极间发生短路的故障。
再次参照图1。可以考虑在电力转换装置100工作时通常发生如下的随机故障，该随机故障是在两个逆变器的12个FET中一个FET随机发生的故障。本公开主要以发生随机故障时的电力转换装置100的控制方法为对象。但是，本公开还以多个FET连锁地发生故障等时的电力转换装置100的控制方法为对象。连锁的故障是指，例如在一个支路的高压侧开关元件以及低压侧开关元件中同时发生的故障。
当长时间使用电力转换装置100时，有可能引起随机故障。另外，随机故障与在制造时可能发生的制造故障不同。只要两个逆变器的多个FET中的一个FET发生故障，则无法进行正常时的三相通电控制。
本实施方式的驱动电路350具有检测电路351，该检测电路351对第1逆变器110以及第2逆变器140所包含的多个FET的故障进行检测。各FET具有栅极电极、源极电极以及漏极电极。作为故障检测的一例，检测电路351监视FET的漏极-源极间的电压Vds，并对规定的阈值电压与电压Vds进行比较，由此检测FET的故障。阈值电压例如通过与外部IC(未图示)的数据通信以及外置元件而设定于驱动电路350。驱动电路350与微控制器340的端口连接，将故障检测信号通知给微控制器340。例如，驱动电路350在检测到FET的故障时，对故障检测信号进行断言。微控制器340若接收到断言的故障检测信号，则读取驱动电路350的内部数据，判别两个逆变器的多个FET中哪个FET中发生了故障。
在本实施方式中，驱动电路350具有对FET的故障进行检测的检测电路351，但是这种对FET的故障进行检测的检测电路也可以与驱动电路350分体地设置。并且，作为故障检测的其他一例，微控制器340也可以根据马达的实际电流值和目标电流值之差而检测FET的故障。但是，FET的故障检测并不限于这些方法，能够广泛使用与FET的故障检测相关的公知的方法。
微控制器340在故障检测信号被断言时，将电力转换装置100的控制从正常时的控制切换为异常时的控制。例如，将控制从正常时切换为异常时的时刻是在故障检测信号被断言之后的10msec至30msec左右。
以下，对电力转换装置100的异常时的控制进行更详细的说明。
〔2-1.高压侧开关元件_开路故障〕
图8是示出异常时的电力转换装置100的示意图。首先，对在第1逆变器110的电桥电路中三个高压侧开关元件包含发生了开路故障的开关元件的情况下的控制进行说明。
在该例中，假设在第1逆变器110的高压侧开关元件(FET111H、112H以及113H)中，FET111H发生了开路故障。另外，在FET112H或113H发生了开路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在高压侧开关元件111H发生了开路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了开路故障的高压侧开关元件111H以外的所有高压侧开关元件112H、113H截止。控制电路300使第1逆变器110的所有低压侧开关元件111L、112L、113L导通。并且，控制电路300使中性点电位设定电路150L的FET153L导通。控制电路300使中性点电位设定电路150H、160L、160H的FET153H、163L、163H截止。
通过使三个低压侧开关元件111L、112L、113L全部导通，低压侧的节点N1作为各绕组的中性点发挥功能。在本申请说明书中，将某个节点作为中性点发挥功能的情况表达为“构成中性点”。电力转换装置100使用在第1逆变器110的低压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图8示意性地示出了在节点N1构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图9例示了对如下的电流值进行标绘而得到的电流波形，该电流值是在节点N1构成了中性点的状态下对电力转换装置100进行控制时在马达200的U相、V相以及W相的各绕组中流动的电流的值。图8用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。
在图8所示的状态下，在第2逆变器140中，FET141H、142L以及143L是导通状态，FET141L、142H以及143H是截止状态。流过第2逆变器140的FET141H的电流通过绕组M1以及第1逆变器110的FET111L而向中性点(节点N1)流动。该电流的一部分通过FET112L而向绕组M2流动，其余的电流通过FET113L而向绕组M3流动。流过绕组M2以及M3的电流通过第2逆变器140的FET142L以及143L而向GND流动。
表2按照图9的电流波形中的每个电角例示了在第2逆变器140的端子中流动的电流值。具体地说，表2例示了在第2逆变器140(电桥电路R)的端子U_R、V_R以及W_R中流动的每30°电角的电流值。电流方向的定义如上所述。另外，根据电流方向的定义，图9所示的电流值的正负符号与表2所示的电流值的正负符号成为相反的关系(相位差180°)。
[表2]
Figure BDA0002221348800000151
例如，当电角30°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为Ipk的电流，在W相绕组M3中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I2的电流。当电角60°时，在U相绕组M1中从电桥电路L向电桥电路R流过大小为I1的电流，在V相绕组M2中从电桥电路R向电桥电路L流过大小为I1的电流。在W相绕组M3中不流过电流。流入到中性点的电流和从中性点流出的电流的总和按照每个电角始终为“0”。控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制而对电桥电路R的各FET的开关动作进行控制。
如表1以及表2所示，可知在正常时以及异常时的控制期间，在马达200中流动的马达电流并未按照每个电角而改变。因此，与正常时的控制相比，在异常时的控制中，马达的辅助转矩并不降低。
在图8所示的例中，中性点电位设定电路150L的FET153L成为导通状态。通过从电源Vcc供给的电压，电流从电源Vcc通过电阻器152L以及电阻器151L而向GND流动。节点N1连接于相互串联连接的电阻器151L与电阻器152L之间。即，电阻器151L与电阻器152L之间的电位供给到在节点N1构成的中性点。通过将电阻器151L以及152L的电阻值和电源Vcc的输出电压设为任意值，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
由于电阻器151L与电阻器152L之间的电位恒定，因此能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。通过将中性点的电位固定为恒定值，能够改善转矩波动、平均转矩以及马达的效率。
〔2-2.低压侧开关元件_短路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个低压侧开关元件包含发生了短路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图10是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的低压侧开关元件(FET111L、112L以及113L)中，FET111L发生了短路故障。另外，在FET112L或113L发生了短路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在低压侧开关元件111L发生了短路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了短路故障的低压侧开关元件111L以外的所有低压侧开关元件112L、113L导通。控制电路300使第1逆变器110的所有高压侧开关元件111H、112H、113H截止。并且，控制电路300使中性点电位设定电路150L的FET153L导通。控制电路300使中性点电位设定电路150H、160L、160H的FET153H、163L、163H截止。
通过三个低压侧开关元件111L、112L、113L全部成为导通状态，低压侧的节点N1作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的低压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图10示意性地示出了在节点N1构成了中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图10用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。与图8所示的故障状态下的控制同样地，控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制来对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
与图8所示的故障状态下的控制同样地，电阻器151L与电阻器152L之间的电位供给到在节点N1构成的中性点。由于电阻器151L与电阻器152L之间的电位恒定，因此能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
〔2-3.低压侧开关元件_开路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个低压侧开关元件包含发生了开路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图11是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的低压侧开关元件(FET111L、112L以及113L)中，FET111L发生了开路故障。另外，在FET112L或113L发生了开路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在高压侧开关元件111L发生了开路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了开路故障的低压侧开关元件111L以外的所有低压侧开关元件112L、113L截止。控制电路300使第1逆变器110的所有高压侧开关元件111H、112H、113H导通。并且，控制电路300使中性点电位设定电路150H的FET153H导通。控制电路300使中性点电位设定电路150L、160H、160L的FET153L、163H、163L截止。
通过使三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部导通，高压侧的节点N2作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的高压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图11示意性地示出了在节点N2构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图11用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。
在图11所示的状态下，在第2逆变器140中，FET141H、142L以及143L是导通状态，FET141L、142H以及143H是截止状态。流过第2逆变器140的FET141H的电流通过绕组M1以及第1逆变器110的FET111H而向中性点(节点N2)流动。该电流的一部分通过FET112H而向绕组M2流动，其余的电流通过FET113H而向绕组M3流动。流过绕组M2以及M3的电流通过第2逆变器140的FET142L以及143L而向GND流动。
控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制而对电桥电路R的各FET的开关动作进行控制。
在图11所示的例中，中性点电位设定电路150H的FET153H成为导通状态。通过从电源101供给的电压，电流从电源101通过电阻器151H以及电阻器152H而向GND流动。节点N2连接于相互串联连接的电阻器151H与电阻器152H之间。即，电阻器151H与电阻器152H之间的电位供给到在节点N2构成的中性点。通过将电阻器151H以及152H设为任意的电阻值，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
由于电阻器151H与电阻器152H之间的电位恒定，因此能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
〔2-4.高压侧开关元件_短路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个高压侧开关元件包含发生了短路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图12是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的高压侧开关元件(FET111H、112H以及113H)中，FET111H发生了短路故障。另外，在FET112H或113H发生了短路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法来对电力转换装置100进行控制。
在高压侧开关元件111H发生了短路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了短路故障的高压侧开关元件111H以外的所有高压侧开关元件112H、113H导通。控制电路300使第1逆变器110的所有低压侧开关元件111L、112L、113L截止。并且，控制电路300使中性点电位设定电路150H的FET153H导通。控制电路300使中性点电位设定电路150L、160H、160L的FET153L、163H、163L截止。
通过三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部成为导通状态，高压侧的节点N2作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的高压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图12示意性地示出了在节点N2构成了中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图12用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。电力转换装置100内的电流的流动与图11所示的电流的流动相同。与图8所示的故障状态下的控制同样地，控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制来对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
与图11所示的故障状态下的控制同样地，电阻器151H与电阻器152H之间的电位供给到在节点N2构成的中性点。由于电阻器151H与电阻器152H之间的电位恒定，因此能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
另外，电阻器151L、152L、151H、152H中的至少一个也可以是可变电阻器。控制电路300能够通过变更可变电阻器的电阻值而变更供给到中性点的电位的大小。并且，作为变更供给到中性点的电位的大小的方法，在节点N1构成中性点的情况下，也可以重复切换FET153L的导通以及截止。并且，在节点N2构成中性点的情况下，也可以重复切换FET153H的导通以及截止。
在上述的图8至图12的说明中，将两个逆变器中的第1逆变器110作为故障逆变器进行了处理，将第2逆变器140作为正常逆变器进行了处理。在第2逆变器140是故障逆变器且第1逆变器110是正常逆变器的情况下，也能够与上述同样地进行异常时的控制。在该情况下，将第1逆变器110、第2逆变器140、中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的控制设成与上述的控制相反。
更具体地说，在第2逆变器140是故障逆变器的情况下，将第1逆变器110和第2逆变器140的控制设成与上述的控制相反。将中性点电位设定电路150L和中性点电位设定电路160L的控制设成与上述的控制相反。将中性点电位设定电路150H和中性点电位设定电路160H的控制设成与上述的控制相反。能够在第2逆变器140构成中性点，并使用该中性点以及第1逆变器110来驱动马达200。
图13示意性地示出了中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的电路结构的其他例。
图13所示的中性点电位设定电路150L具有降压电路210L、分离开关元件213L以及电阻器218L。降压电路210L与节点N1连接。分离开关元件213L对降压电路210L与GND的连接以及非连接进行切换。
降压电路210L具有FET212L、电感器214L、二极管215L以及电容器216L。
电感器214L的一端以及电容器216L的一端与节点N1连接。FET212L连接于电感器214L的另一端与电源Vcc之间。在该例中，电源Vcc的电压与电源101的电压相同。作为电源Vcc的电压，也可以供给电源101的电压。FET212L对电感器214L与电源Vcc的连接以及非连接进行切换。二极管215L的阴极连接于电感器214L的另一端与FET212L之间。二极管215L的阳极以及电容器216L的另一端与分离开关元件213L连接。电阻器218L连接于节点N1与GND之间。
中性点电位设定电路150H具有降压电路210H和分离开关元件213H。降压电路210H与节点N2连接。分离开关元件213H对降压电路210H与GND的连接以及非连接进行切换。
降压电路210H具有FET212H、电感器214H、二极管215H以及电容器216H。
电感器214H的一端以及电容器216H的一端与节点N2连接。FET212H连接于电感器214H的另一端与电源101之间。FET212H对电感器214H与电源101的连接以及非连接进行切换。二极管215H的阴极连接于电感器214H的另一端与FET212H之间。二极管215H的阳极以及电容器216H的另一端与分离开关元件213H连接。
中性点电位设定电路160L具有降压电路220L、分离开关元件223L以及电阻器228L。降压电路220L与节点N3连接。分离开关元件223L对降压电路220L与GND的连接以及非连接进行切换。
降压电路220L具有FET222L、电感器224L、二极管225L以及电容器226L。
电感器224L的一端以及电容器226L的一端与节点N3连接。FET222L连接于电感器224L的另一端与电源Vcc之间。FET222L对电感器224L与电源Vcc的连接以及非连接进行切换。二极管225L的阴极连接于电感器224L的另一端与FET222L之间。二极管225L的阳极以及电容器226L的另一端与分离开关元件223L连接。电阻器228L连接于节点N3与GND之间。
中性点电位设定电路160H具有降压电路220H和分离开关元件223H。降压电路220H与节点N4连接。分离开关元件223H对降压电路220H与GND的连接以及非连接进行切换。
降压电路220H具有FET222H、电感器224H、二极管225H以及电容器226H。
电感器224H的一端以及电容器226H的一端与节点N4连接。FET222H连接于电感器224H的另一端与电源101之间。FET222H对电感器224H与电源101的连接以及非连接进行切换。二极管225H的阴极连接于电感器224H的另一端与FET222H之间。二极管225H的阳极以及电容器226H的另一端与分离开关元件223H连接。
FET212L、212H、222L、222H例如是场效应晶体管(典型地为MOSFET)。另外，作为FET212L、212H、222L、222H，也可以使用IGBT。作为分离开关元件213L、213H、223L、223H，例如能够使用场效应晶体管(典型地为MOSFET)或IGBT。在本申请说明书中，对将FET用作分离开关元件的例进行说明，在以下说明中，有时将分离开关元件记作FET。能够例如通过微控制器或专用驱动器对FET212L、212H、222L、222H、213L、213H、223L、223H进行控制。在该例中，通过控制电路300(主要是微控制器340)对FET212L、212H、222L、222H、213L、213H、223L、223H进行控制。
图13所示的电力转换装置100有正常时以及异常时的控制。控制电路300能够将电力转换装置100的控制从正常时的控制切换为异常时的控制。
(3.正常时的控制)
首先，对电力转换装置100的正常时的控制方法进行说明。在正常时的控制中，使FET212H、222H导通。使FET212L、222L、213L、213H、223L、223H截止。在该状态下，控制电路300通过使用第1以及第2逆变器110、140这两者进行三相通电控制来驱动马达200。三相通电控制的方法如利用图7以及表1进行的说明。控制电路300例如通过可得到图7所示的电流波形那样的PWM控制对电桥电路L以及电桥电路R的各FET的开关动作进行控制。
(4.异常时的控制)
接着，对电力转换装置100的异常时的控制方法的具体例进行说明。
〔4-1.高压侧开关元件_开路故障〕
图14是示出异常时的电力转换装置100的示意图。首先，对在第1逆变器110的电桥电路中三个高压侧开关元件包含发生了开路故障的开关元件的情况的控制进行说明。
在该例中，假设在第1逆变器110的高压侧开关元件(FET111H、112H以及113H)中，FET111H发生了开路故障。另外，在FET112H或113H发生了开路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在高压侧开关元件111H发生了开路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了开路故障的高压侧开关元件111H以外的所有高压侧开关元件112H、113H截止。控制电路300使第1逆变器110的所有低压侧开关元件111L、112L、113L导通。通过使三个低压侧开关元件111L、112L、113L全部导通，在低压侧的节点N1构成中性点。
控制电路300使FET222L、223L、213H、223H截止。使FET212H、222H导通。另外，也可以使FET212H截止。
控制电路300使FET213L导通。由此，二极管215L以及电容器216L与GND连接。控制电路300重复切换FET212L的导通以及截止，使降压电路210L的动作开始。
通过将三个低压侧开关元件111L、112L、113L全部设为导通状态，低压侧的节点N1作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的低压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图14示意性地示出了在节点N1构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图14用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。图14所示的电力转换装置100内的电流的流动与图8所示的电流的流动相同。控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
降压电路210L例如是降压斩波电路。当FET212L导通时，电源Vcc的输出电压供给到电感器214L，在电感器214L中流过电流。当FET212L截止时，电流从GND经由二极管215L而流入到电感器214L。降压电路210L通过重复切换FET212L的导通和截止而生成比电源Vcc低的电压，并供给到中性点(节点N1)。通过调整FET212L的占空比(使导通的时间和使截止的时间的比例)，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
在将从降压电路210L供给到中性点的电位设为恒定的情况下，能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
并且，通过控制电路300变更FET212L的占空比，能够向中性点供给可变电位。通过根据电力转换装置100的状态而变更供给到中性点的电位，能够减小电力损失。
通过将中性点的电位设定为任意值，能够改善转矩波动、平均转矩、马达的效率。
〔4-2.低压侧开关元件_短路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个低压侧开关元件包含发生了短路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图15是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的低压侧开关元件(FET111L、112L以及113L)中，FET111L发生了短路故障。另外，在FET112L或113L发生了短路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在低压侧开关元件111L发生了短路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了短路故障的低压侧开关元件111L以外的所有低压侧开关元件112L、113L导通。控制电路300使第1逆变器110的所有高压侧开关元件111H、112H、113H截止。控制电路300使FET222L、223L、213H、223H截止。使FET212H、222H导通。另外，也可以使FET212H截止。
控制电路300使FET213L导通。由此，二极管215L以及电容器216L与GND连接。控制电路300重复切换FET212L的导通以及截止。
通过将三个低压侧开关元件111L、112L、113L全部设为导通状态，低压侧的节点N1作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的低压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图15示意性地示出了在节点N1构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图15用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。图15所示的电力转换装置100内的电流的流动与图14所示的电流的流动相同。控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
降压电路210L通过重复切换FET212L的导通和截止而生成比电源Vcc低的电压，并供给到中性点(节点N1)。通过调整FET212L的占空比，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
在将从降压电路210L供给到中性点的电位设为恒定的情况下，能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
并且，通过控制电路300变更FET212L的占空比，能够向中性点供给可变电位。通过根据电力转换装置100的状态而变更供给到中性点的电位，能够减小电力损失。
〔4-3.高压侧开关元件_短路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个高压侧开关元件包含发生了短路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图16是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的高压侧开关元件(FET111H、112H以及113H)中，FET111H发生了短路故障。另外，在FET112H或113H发生了短路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在高压侧开关元件111H发生了短路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了短路故障的高压侧开关元件111H以外的所有高压侧开关元件112H、113H导通。控制电路300使第1逆变器110的所有低压侧开关元件111L、112L、113L截止。通过将三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部设为导通状态，在高压侧的节点N2构成中性点。
控制电路300使FET212L、213L、222L、223L、223H截止。使FET222H导通。
控制电路300使FET213H导通。由此，二极管215H以及电容器216H与GND连接。控制电路300重复切换FET212H的导通以及截止，使降压电路210H的动作开始。
通过将三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部设为导通状态，高压侧的节点N2作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的高压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图16示意性地示出了在节点N2构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图16用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。图16所示的电力转换装置100内的电流的流动与图12所示的电流的流动相同。控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
降压电路210H例如是降压斩波电路。当FET212H导通时，电源101的输出电压供给到电感器214H，在电感器214H中流过电流。当FET212H截止时，电流从GND经由二极管215H而流入到电感器214H。降压电路210H通过重复切换FET212H的导通和截止而生成比电源101低的电压，并供给到中性点(节点N2)。通过调整FET212H的占空比，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
在将从降压电路210H供给到中性点的电位设为恒定的情况下，能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
并且，通过控制电路300变更FET212H的占空比，能够向中性点供给可变电位。通过根据电力转换装置100的状态而变更供给到中性点的电位，能够减小电力损失。
〔4-4.低压侧开关元件_开路故障〕
接着，对在第1逆变器110的电桥电路中三个低压侧开关元件包含发生了开路故障的开关元件的情况的控制进行说明。图17是示出异常时的电力转换装置100的其他例的示意图。
在该例中，假设在第1逆变器110的低压侧开关元件(FET111L、112L以及113L)中，FET111L发生了开路故障。另外，在FET112L或113L发生了开路故障的情况下，也能够通过以下说明的控制方法对电力转换装置100进行控制。
在低压侧开关元件111L发生了开路故障的情况下，控制电路300使第1逆变器110中的发生了开路故障的低压侧开关元件111L以外的所有低压侧开关元件112L、113L截止。控制电路300使第1逆变器110的所有高压侧开关元件111H、112H、113H导通。通过将三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部设为导通状态，在高压侧的节点N2构成中性点。
控制电路300使FET212L、213L、222L、223L、223H截止。使FET222H导通。
控制电路300使FET213H导通。由此，二极管215H以及电容器216H与GND连接。控制电路300重复切换FET212H的导通以及截止，使降压电路210L的动作开始。
通过将三个高压侧开关元件111H、112H、113H全部设为导通状态，高压侧的节点N2作为各绕组的中性点发挥功能。电力转换装置100使用在第1逆变器110的高压侧构成的中性点以及第2逆变器140来驱动马达200。
图17示意性地示出了在节点N2构成中性点时的电力转换装置100内的电流的流动。图17用实线箭头示出了例如270°马达电角时的电流的流动。三个实线箭头分别表示从电源101向马达200流动的电流。图17所示的电力转换装置100内的电流的流动与图11所示的电流的流动相同。控制电路300例如通过可得到图9所示的电流波形那样的PWM控制对第2逆变器140(电桥电路R)的各FET的开关动作进行控制。
降压电路210H通过重复切换FET212H的导通和截止而生成比电源101低的电压，并供给到中性点(节点N2)。通过调整FET212H的占空比，能够将供给到中性点的电位设定为任意值。
在将从降压电路210H供给到中性点的电位设为恒定的情况下，能够将中性点的电位固定为恒定值。由此，能够减小电力转换装置100中的电力损失。
并且，通过控制电路300变更FET212H的占空比，能够向中性点供给可变电位。通过根据电力转换装置100的状态而变更供给到中性点的电位，能够减小电力损失。
在上述的图13至图17的说明中，将两个逆变器中的第1逆变器110作为故障逆变器进行了处理，将第2逆变器140作为正常逆变器进行了处理。在第2逆变器140是故障逆变器且第1逆变器110是正常逆变器的情况下，也能够如上述同样地进行异常时的控制。在该情况下，将第1逆变器110、第2逆变器140、中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H的控制设成与上述的控制相反。
更具体地说，在第2逆变器140是故障逆变器的情况下，将第1逆变器110和第2逆变器140的控制设成与上述的控制相反。将中性点电位设定电路150L和中性点电位设定电路160L的控制设成与上述的控制相反。将中性点电位设定电路150H和中性点电位设定电路160H的控制设成与上述的控制相反。能够在第2逆变器140构成中性点，并使用该中性点以及第1逆变器110来驱动马达200。
接着，参照图18至图21对电力转换装置100的电路结构的变形例进行说明。
在上述的实施方式中，电力转换装置100具有四个中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H，但是本公开并不限定于此。电力转换装置100只要具有中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H中的至少一个即可。
图18示出了具有四个中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H中的中性点电位设定电路150H、160H的电力转换装置100的电路结构。根据该变形例，在节点N2构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路150H向该中性点供给任意电位。并且，在节点N4构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路160H向该中性点供给任意电位。
图19示出了具有四个中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H中的中性点电位设定电路150L、160L的电力转换装置100的电路结构。根据该变形例，在节点N1构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路150L向该中性点供给任意电位。在节点N3构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路160L向该中性点供给任意电位。
图20示出了具有四个中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H中的中性点电位设定电路150H的电力转换装置100的电路结构。根据该变形例，在节点N2构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路150H向该中性点供给任意电位。
图21示出了具有四个中性点电位设定电路150L、150H、160L、160H中的中性点电位设定电路150L的电力转换装置100的电路结构。根据该变形例，在节点N1构成中性点的情况下，能够从中性点电位设定电路150L向该中性点供给任意电位。
(实施方式2)
汽车等车辆一般具有电动助力转向装置。电动助力转向装置生成辅助转矩，该辅助转矩用于对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的转向转矩进行辅助。辅助转矩由辅助转矩机构生成，能够减轻驾驶员的操作负担。例如，辅助转矩机构具有转向转矩传感器、ECU、马达以及减速机构等。转向转矩传感器检测转向系统中的转向转矩。ECU根据转向转矩传感器的检测信号生成驱动信号。马达根据驱动信号生成与转向转矩相应的辅助转矩，并经由减速机构将辅助转矩传递到转向系统。
本公开的马达驱动单元400优选用于电动助力转向装置。图22示意性地示出了本实施方式的电动助力转向装置500。电动助力转向装置500具有转向系统520以及辅助转矩机构540。
转向系统520例如具有方向盘521、转向轴522(也称作“转向柱”)、万向联轴器523A、523B、旋转轴524(也称作“小齿轮轴”或“输入轴”)、齿条齿轮机构525、齿条轴526、左右的球窝接头552A、552B、拉杆527A、527B、转向节528A、528B以及左右的转向车轮(例如左右的前轮)529A、529B。方向盘521借助转向轴522以及万向联轴器523A、523B而与旋转轴524连接。在旋转轴524借助齿条齿轮机构525而连接有齿条轴526。齿条齿轮机构525具有设置于旋转轴524的小齿轮531和设置于齿条轴526的齿条532。在齿条轴526的右端依次借助球窝接头552A、拉杆527A以及转向节528A而连接有右侧的转向车轮529A。与右侧同样地，在齿条轴526的左端依次借助球窝接头552B、拉杆527B以及转向节528B而连接有左侧的转向车轮529B。在此，右侧以及左侧分别与从坐在驾驶座上的驾驶员观察的右侧以及左侧一致。
根据转向系统520，通过驾驶员操作方向盘521而产生转向转矩，该转向转矩经由齿条齿轮机构525而传递到左右的转向车轮529A、529B。由此，驾驶员能够操作左右的转向车轮529A、529B。
辅助转矩机构540例如具有转向转矩传感器541、ECU542、马达543、减速机构544以及电力转换装置545。辅助转矩机构540将辅助转矩提供给从方向盘521至左右的转向车轮529A、529B的转向系统520。另外，辅助转矩有时被称作“附加转矩”。
作为ECU542，能够使用实施方式的控制电路300，作为电力转换装置545，能够使用实施方式的电力转换装置100。并且，马达543相当于实施方式中的马达200。作为具有ECU542、马达543以及电力转换装置545的机电一体式单元，能够优选使用实施方式的马达驱动单元400。
转向转矩传感器541对通过方向盘521赋予的转向系统520的转向转矩进行检测。ECU542根据来自转向转矩传感器541的检测信号(以下，记作“转矩信号”)而生成用于驱动马达543的驱动信号。马达543根据驱动信号产生与转向转矩相应的辅助转矩。辅助转矩经由减速机构544而传递到转向系统520的旋转轴524。减速机构544例如是蜗轮蜗杆机构。辅助转矩再从旋转轴524传递到齿条齿轮机构525。
根据辅助转矩被赋予到转向系统520的部位，电动助力转向装置500能够分类为小齿轮辅助型、齿条辅助型以及柱辅助型等。在图22中例示了小齿轮辅助型电动助力转向装置500。但是，电动助力转向装置500也可以是齿条辅助型、柱辅助型等。
ECU542不仅能够被输入转矩信号，例如还能够被输入车速信号。外部设备560例如是车速传感器。或者，外部设备560也可以是能够利用例如CAN(Controller Area Network)等车内网络进行通信的其他ECU。ECU542的微控制器能够根据转矩信号或车速信号等并通过矢量控制等而对马达543进行控制。
ECU542至少根据转矩信号设定目标电流值。优选ECU542考虑由车速传感器检测到的车速信号，进而考虑由角度传感器320检测到的转子的旋转信号，来设定目标电流值。ECU542能够以由电流传感器170检测到的实际电流值与目标电流值一致的方式对马达543的驱动信号即驱动电流进行控制。
根据电动助力转向装置500，能够利用驾驶员的转向转矩加上马达543的辅助转矩而得到的复合转矩并通过齿条轴526对左右的转向车轮529A、529B进行操作。尤其是通过将本公开的马达驱动单元400用于上述的机电一体式单元，能够提供元件的质量提高并且无论在正常时还是在异常时都能够进行适当的电流控制的具有马达驱动单元的电动助力转向装置。
以上，对本公开所涉及的实施方式进行了说明。上述实施方式的说明是例示，并不限定本公开的技术。并且，还能够是将在上述实施方式中说明的各构成要素适当地组合的实施方式。
产业上的可利用性
本公开的实施方式能够广泛用于吸尘器、吹风机、吊扇、洗衣机、冰箱以及电动助力转向装置等具有各种马达的各种设备。
符号说明
100电力转换装置、101电源、102线圈、103电容器、110第1逆变器、111H、112H、113H、141H、142H、143H高压侧开关元件(FET)、111L、112L、113L、141L、142L、143L低压侧开关元件(FET)、111R、112R、113R、141R、142R、143R分流电阻、121、122、123、124、125、126支路、131、132、133H电桥、140第2逆变器、150L、150H、160L、160H中性点电位设定电路、153L、153H、163L、163H分离开关元件(FET)、155L、155H、165L、165H分压电路、200电动马达、210L、210H、220L、220H降压电路、213L、213H、223L、223H分离开关元件(FET)、300控制电路、310电源电路、320角度传感器、330输入电路、340微控制器、350驱动电路、351检测电路、360ROM、400马达驱动单元、500电动助力转向装置。

Claims (26)

1.一种电力转换装置，其将来自电源的电力转换为供给到具有n相绕组的马达的电力，其中，n是3以上的整数，
所述电力转换装置具有：
第1逆变器，所述第1逆变器与所述马达的各相绕组的一端连接；
第2逆变器，所述第2逆变器与所述各相绕组的另一端连接；以及
第1中性点电位设定电路，所述第1中性点电位设定电路与所述第1逆变器连接，所述第1中性点电位设定电路在所述第1逆变器异常时对在所述第1逆变器中构成的中性点的电位进行设定。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1逆变器以及第2逆变器分别具有n个支路，所述n个支路分别包含低压侧开关元件以及高压侧开关元件，
所述第1中性点电位设定电路具有：
第1分压电路，所述第1分压电路包含相互串联连接的第1电阻器以及第2电阻器；以及
第1分离开关元件，所述第1分离开关元件对所述第1分压电路与电源之间的连接以及非连接进行切换，或者对所述第1分压电路与地之间的连接以及非连接进行切换，
所述第1电阻器与所述第2电阻器之间的节点跟第1节点或第2节点连接，n个所述低压侧开关元件连接于所述第1节点，n个所述高压侧开关元件连接于所述第2节点。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
所述第1电阻器连接于所述第1节点与地之间，
所述第2电阻器连接于所述第1节点与所述第1分离开关元件之间，
第1分离开关元件连接于所述第2电阻器与电源之间。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件包含发生了短路故障的低压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了短路故障的所述低压侧开关元件以外的所有低压侧开关元件导通而构成中性点，
所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件全部截止，
所述第1分离开关元件导通，
所述第1电阻器与所述第2电阻器之间的电位被供给到使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
5.根据权利要求3或4所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件中包含发生了开路故障的高压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述开路故障的高压侧开关元件以外的所有高压侧开关元件截止，
所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件全部导通而构成中性点，
所述第1分离开关元件导通，
所述第1电阻器与所述第2电阻器之间的电位被供给到使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
6.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中，
从所述第1分压电路被供给到使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点的电位恒定。
7.根据权利要求3所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置还具有与所述第1逆变器连接的第2中性点电位设定电路，
所述第2中性点电位设定电路具有：
第2分压电路，所述第2分压电路包含相互串联连接的第3电阻器以及第4电阻器；以及
第2分离开关元件，所述第2分离开关元件对所述第2分压电路与地之间的连接以及非连接进行切换，
所述第2分压电路与所述第2节点连接，所述第2节点与n个所述高压侧开关元件连接。
8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其中，
所述第3电阻器连接于所述第2节点与电源之间，
所述第4电阻器连接于所述第2节点与所述第2分离开关元件之间，
第2分离开关元件连接于所述第4电阻器与地之间。
9.根据权利要求8所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件中包含发生了短路故障的高压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述短路故障的高压侧开关元件以外的所有高压侧开关元件导通而构成中性点，
所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件全部截止，
所述第2分离开关元件导通，
所述第3电阻器与所述第4电阻器之间的电位被供给到使所述高压侧开关元件导通而构成的中性点，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
10.根据权利要求8或9所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件中包含发生了开路故障的低压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述开路故障的低压侧开关元件以外的所有低压侧开关元件截止，
所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件全部导通而构成中性点，
所述第2分离开关元件导通，
所述第3电阻器与所述第4电阻器之间的电位被供给到使所述高压侧开关元件导通而构成的所述中性点，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
11.根据权利要求9所述的电力转换装置，其中，
从所述第2分压电路供给到使所述高压侧开关元件导通而构成的所述中性点的电位恒定。
12.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1逆变器以及第2逆变器分别具有n个支路，所述n个支路分别包含低压侧开关元件以及高压侧开关元件，
所述第1中性点电位设定电路具有：
第1降压电路，所述第1降压电路与第1节点或第2节点连接，n个所述低压侧开关元件连接于所述第1节点，n个所述高压侧开关元件连接于所述第2节点；以及
第1分离开关元件，所述第1分离开关元件对所述第1降压电路与地之间的连接以及非连接进行切换。
13.根据权利要求12所述的电力转换装置，其中，
所述第1降压电路与所述第1节点连接，n个所述低压侧开关元件连接于所述第1节点。
14.根据权利要求13所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件中包含发生了短路故障的低压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述短路故障的低压侧开关元件以外的所有低压侧开关元件导通而构成中性点，
所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件全部截止，
所述第1降压电路向使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给电位，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
15.根据权利要求12至14中任意一项所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件中包含发生了开路故障的高压侧开关元件的情况下，
所述第1逆变器中的发生了所述开路故障的高压侧开关元件以外的所有高压侧开关元件截止，
所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件全部导通而构成中性点，
所述第1降压电路向使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给电位，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
16.根据权利要求14所述的电力转换装置，其中，
所述第1降压电路向使所述低压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给可变电位。
17.根据权利要求13所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置还具有与所述第1逆变器连接的第2中性点电位设定电路，
所述第2中性点电位设定电路具有：
第2降压电路，所述第2降压电路与所述第2节点连接，n个所述高压侧开关元件连接于所述第2节点；以及
第2分离开关元件，所述第2分离开关元件对所述第2降压电路与地之间的连接以及非连接进行切换。
18.根据权利要求17所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件中包含发生了短路故障的高压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述短路故障的高压侧开关元件以外的所有高压侧开关元件导通而构成中性点，
所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件全部截止，
所述第2降压电路向使所述高压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给电位，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
19.根据权利要求17所述的电力转换装置，其中，
在所述第1逆变器的n个所述低压侧开关元件中包含发生了开路故障的低压侧开关元件的情况下，成为以下状态：
所述第1逆变器中的发生了所述开路故障的低压侧开关元件以外的所有低压侧开关元件截止，
所述第1逆变器的n个所述高压侧开关元件全部导通而构成中性点，
所述第2降压电路向使所述高压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给电位，
使用所述第2逆变器进行电力转换。
20.根据权利要求18所述的电力转换装置，其中，
所述第2降压电路向使所述高压侧开关元件导通而构成的所述中性点供给可变电位。
21.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置还具有第3中性点电位设定电路，所述第3中性点电位设定电路与所述第2逆变器连接，所述第3中性点电位设定电路在所述第2逆变器异常时对在所述第2逆变器中构成的中性点的电位进行设定。
22.根据权利要求21所述的电力转换装置，其中，
所述第1逆变器以及第2逆变器分别具有n个支路，所述n个支路分别包含低压侧开关元件以及高压侧开关元件，
所述第3中性点电位设定电路与第3节点或第4节点连接，n个所述低压侧开关元件连接于所述第3节点，n个所述高压侧开关元件连接于所述第4节点。
23.根据权利要求22所述的电力转换装置，其中，
所述第3中性点电位设定电路与第3节点连接，所述第3节点与n个所述低压侧开关元件连接。
24.根据权利要求23所述的电力转换装置，其中，
所述电力转换装置还具有第4中性点电位设定电路，所述第4中性点电位设定电路与所述第2逆变器连接，所述第4中性点电位设定电路在所述第2逆变器异常时对在所述第2逆变器中构成的中性点的电位进行设定，
所述第4中性点电位设定电路与第4节点连接，所述第4节点与n个所述高压侧开关元件连接。
25.一种马达驱动单元，其具有：
权利要求1至24中任意一项所述的电力转换装置；
所述马达；以及
对所述电力转换装置进行控制的控制电路。
26.一种电动助力转向装置，其具有权利要求25所述的马达驱动单元。
CN201880023134.1A 2017-03-31 2018-03-06 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置 Active CN110495089B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-070711 2017-03-31
JP2017070711 2017-03-31
PCT/JP2018/008529 WO2018180274A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-06 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110495089A CN110495089A (zh) 2019-11-22
CN110495089B true CN110495089B (zh) 2021-06-22

Family

ID=63675414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880023134.1A Active CN110495089B (zh) 2017-03-31 2018-03-06 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11095233B2 (zh)
JP (1) JP6977766B2 (zh)
CN (1) CN110495089B (zh)
WO (1) WO2018180274A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019170045A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 トヨタ自動車株式会社 システム
WO2020080170A1 (ja) * 2018-10-15 2020-04-23 日本電産株式会社 故障診断方法、電力変換装置、モータモジュールおよび電動パワーステアリング装置
US11796594B2 (en) * 2020-11-05 2023-10-24 Schneider Electric It Corporation PWM capture function for event analysis
WO2023281727A1 (ja) * 2021-07-09 2023-01-12 三菱電機株式会社 モータ制御装置、電動パワーステアリング装置、及びモータ制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102771042A (zh) * 2010-01-28 2012-11-07 伊斯帕诺-絮扎公司 控制多相电机的方法和装置
CN105723233A (zh) * 2014-03-07 2016-06-29 东芝三菱电机产业系统株式会社 逆变器试验装置
CN105939127A (zh) * 2015-03-06 2016-09-14 日立汽车系统株式会社 逆变器的故障诊断装置及故障诊断方法
CN106357144A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 东南大学 一种双逆变器拓扑结构的开绕组电机驱动系统中逆变器故障诊断与容错控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2961361B1 (fr) * 2010-06-14 2013-07-12 Hispano Suiza Sa Onduleur de tension et procede de commande d'un tel onduleur
GB201110644D0 (en) * 2011-06-23 2011-08-10 Univ Aberdeen Converter
JP5699912B2 (ja) * 2011-11-21 2015-04-15 トヨタ自動車株式会社 電気自動車用のインバータ
US9048777B2 (en) * 2012-12-31 2015-06-02 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for integrated circuit interface and associated methods
JP2014192950A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Denso Corp 電力変換装置
US9537427B2 (en) * 2014-05-30 2017-01-03 Hamilton Sundstrand Corporation Pulse-width modulation control of paralleled inverters
DE112017001146T5 (de) * 2016-03-04 2018-11-29 Nidec Corporation Leistungsumwandlungsvorrichtung, motorantriebseinheit und elektrische servolenkungsvorrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102771042A (zh) * 2010-01-28 2012-11-07 伊斯帕诺-絮扎公司 控制多相电机的方法和装置
CN105723233A (zh) * 2014-03-07 2016-06-29 东芝三菱电机产业系统株式会社 逆变器试验装置
CN105939127A (zh) * 2015-03-06 2016-09-14 日立汽车系统株式会社 逆变器的故障诊断装置及故障诊断方法
CN106357144A (zh) * 2016-09-12 2017-01-25 东南大学 一种双逆变器拓扑结构的开绕组电机驱动系统中逆变器故障诊断与容错控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200021205A1 (en) 2020-01-16
JPWO2018180274A1 (ja) 2020-02-06
JP6977766B2 (ja) 2021-12-08
WO2018180274A1 (ja) 2018-10-04
CN110495089A (zh) 2019-11-22
US11095233B2 (en) 2021-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110168906B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
CN109104887B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
JP6888609B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JP6874758B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニット、電動パワーステアリング装置およびリレーモジュール
WO2018173424A1 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
JP7010281B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN110495089B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
CN110168921B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
CN109874381B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
CN109874400B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
JP7063322B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN111034004B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
CN110463024B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
JP7070548B2 (ja) 電力変換装置、モータ駆動ユニットおよび電動パワーステアリング装置
CN109874382B (zh) 电力转换装置、马达驱动单元和电动助力转向装置
CN213367657U (zh) 电力转换装置、马达驱动单元以及电动助力转向装置
CN111164874A (zh) 电力转换装置、马达模块以及电动助力转向装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant