CN112219348A - 转换器及电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

转换器(1‑1)具有：功率模块(22)，其具有直流端子(14)、直流端子(15)及连接于交流电源(3)的交流端子(11、12、13)，并且功率模块具有多个开关元件；基极驱动电路(27)；以及控制电源部(29)。转换器(1‑1)具有电压相位检测部(24)，该电压相位检测部(24)基于在连接于直流端子(14)的多个开关元件的发射极流动的信号或在成为控制电源部(29)的基准电位的接地处流动的信号，对交流电压的电压相位进行检测，生成、输出表示检测出的电压相位的相位检测信号。转换器(1‑1)具有基极驱动信号生成部(26)，该基极驱动信号生成部(26)基于相位检测信号，生成用于对多个开关元件的通断动作进行控制的驱动信号。

Description

转换器及电动机控制装置

技术领域

本发明涉及将交流电力变换为直流电力的转换器及电动机控制装置。

背景技术

在工作机械、制造机械、机器人等工业机械中，为了节能化，大多利用使用了将再生电力返还至输入电源即交流电源的电源再生方式的转换器。使用了电源再生方式的转换器通过作为将在电动机再生时从电动机驱动装置供给的直流电力变换为交流电力的直流交流变换装置进行动作，从而将由电动机产生的感应电动势即再生电力返还至交流电源。下面，将使再生电力返还至交流电源的转换器的动作称为再生动作。在再生动作中，如果构成转换器的开关元件导通的定时(timing)相对于交流电源的电压相位产生偏移，则电压差变大，存在流动过大的电流而导致电动机驱动装置停止的风险。因此，在转换器中，对交流电源的电压相位进行检测，基于检测出的相位信息，生成对再生动作中的开关元件的通断动作进行控制的驱动信号。下面，有时将交流电源的电压相位简称为电压相位。作为电压相位的检测方法，通常是对交流电源的线间电压的过零点进行检测，基于检测出的过零点对电压相位进行检测的方法。过零点是指在交流电源的线间电压从负向正或从正向负变化时，电压变为零的定时。但是，在该电压相位的检测方法中，由于交流电源的线间电压过零的定时与再生动作中的开关元件的导通或断开的定时重叠，因此在交流电源的线间电压的过零点附近，在电源电压中产生尖峰状的畸变。因此，由于电压变动而产生过零点的检测错误，有可能对电压相位进行误检测。

为了解决这样的问题，在专利文献1中公开了通过相电压的过零而对交流电源的电压相位进行检测的技术。在专利文献1所公开的技术中，将对交流电源的电压相位进行检测的相位检测部连接于电源再生转换器的交流端子，通过相位检测部对交流电源的电压相位进行检测。相位检测部安装于在电源再生转换器内设置的印刷基板。根据专利文献1所公开的技术，由于通过相电压的过零对交流电源的电压相位进行检测，因此生成在过零点间交替地变化为高(High)电平和低(Low)电平的相位检测信号。而且，能够使相位检测信号的电平变化的定时与开关元件导通或断开的定时不同。由此，能够不受到由开关元件的通断动作引起的电源电压的尖峰状的畸变的影响地进行电压的相位检测。

专利文献1：日本特开2004-180427号公报

发明内容

在专利文献1所示的技术中，通过相位检测部对在电源再生转换器的交流电源端子和由多个开关元件构成的功率模块的交流电源端子之间施加的交流电压的相位进行检测。该交流电压为向印刷基板之上的图案(铜箔)施加的电压。然而，就在电源再生转换器的交流电源端子和功率模块的交流电源端子之间流动的电流的值而言，由于转换器的容量越大则其越大，因此如果转换器的容量变大，则难以通过印刷基板之上的图案进行电力供给。因此，通常在大容量的转换器中，使用汇流条等导体来进行电力供给。在如上所述使用汇流条等导体的情况下，在专利文献1所示的技术中成为如下构造，即，为了在设置于印刷基板的相位检测部中对交流电压的相位进行检测，例如将线束连接于汇流条，经由汇流条及线束，相位检测部对交流电压的相位进行检测，因此存在构造复杂化这样的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够以简易的结构对交流电源的电压相位进行检测的转换器。

为了解决上述课题，达成目的，本发明的转换器配置于输入电源即交流电源和对电动机进行可变速控制的电动机驱动装置之间，将直流电力供给至电动机驱动装置，并且转换器具有将电动机减速时的再生电力返还至交流电源的电源再生功能，该转换器的特征在于，具有：功率模块，其具有连接于交流电源的交流端子、与高电位侧的直流配线连接的第1端子、与低电位侧的直流配线连接的第2端子，并且功率模块具有多个开关元件；以及驱动电路，其对多个开关元件的每一者进行驱动。转换器具有：控制电源部，其生成供给至多个开关元件的电力和供给至驱动电路的电力；以及电压相位检测部，其基于在连接于第1端子的多个开关元件的发射极流动的信号或在成为控制电源部的基准电位的接地处流动的信号，对交流电压的电压相位进行检测，生成、输出表示检测出的电压相位的相位检测信号。转换器具有驱动信号生成部，该驱动信号生成部基于相位检测信号，生成用于对多个开关元件的通断动作进行控制的驱动信号。

发明的效果

本发明涉及的转换器取得能够以简易的结构对交流电源的电压相位进行检测这样的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图2是表示图1所示的控制电源部的结构例的图。

图3是表示图1所示的再生控制部的结构例的图。

图4是表示图1所示的基极驱动电路的结构例的图。

图5是表示图4所示的第1电压施加部的结构例的图。

图6是表示图4所示的第2电压施加部的结构例的图。

图7是表示图4所示的第3电压施加部的结构例的图。

图8是表示图4所示的第4电压施加部的结构例的图。

图9是表示图4所示的第5电压施加部的结构例的图。

图10是表示图4所示的第6电压施加部的结构例的图。

图11是用于说明图1所示的电压相位检测部的动作的图。

图12是用于说明图1所示的转换器的动作的时序图。

图13是表示存在于交流电源和功率模块的交流端子之间的电感、存在于在功率模块的正极侧配置的开关元件的发射极和功率模块的交流端子之间的电感的图。

图14是表示实施方式2涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图15是表示实施方式1涉及的转换器的再生动作时所产生的线间电压、基极驱动信号、相位检测信号等的波形的图。

图16是表示实施方式1涉及的转换器的再生动作时所产生的相电压、基极驱动信号、相位检测信号等的波形的图。

图17是表示图14所示的电压相位检测部的结构例的图。

图18是表示由实施方式2涉及的电压相位检测部生成的R相的相位检测信号的波形、基于该相位检测信号产生的R相的相电压的波形的图。

图19是表示实施方式3涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图20是用于说明图19所示的输入电压检测部的动作的图。

图21是表示实施方式4涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图22是用于说明实施方式4的控制中使用的RST轴及dq轴的图。

图23是表示图21所示的再生控制部的结构例的图。

图24是表示实施方式5涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图25是表示图24所示的电动机驱动装置使电动机进行动作时的举动的波形图。

图26是表示图24所示的过载检测部的结构例的图。

图27是表示实施方式6涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图28是用于说明实施方式6中的稳态过载保护的波形图。

图29是表示图27所示的过载检测部的结构例的图。

图30是用于说明实施方式6中的温度上升推定部的动作的第1波形图。

图31是用于说明实施方式6中的温度上升推定部的动作的第2波形图。

图32是表示实施方式7涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图33是表示实施方式7涉及的转换器及电动机控制部的动作的流程图。

图34是表示实施方式8涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图35是表示实施方式8涉及的转换器及电动机驱动装置的动作的流程图。

图36是表示实施方式9涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图37是表示实施方式9涉及的转换器、电动机驱动装置及上级控制装置的动作的流程图。

图38是表示实施方式10涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。

图39是表示实施方式10中的母线电压判定电路的结构例的图。

图40是表示实施方式10中的转换器的动作的流程图。

图41是表示实施方式10中的电动机控制部(电动机控制部4A)的动作的流程图。

图42是表示实施方式10中的电动机控制部(电动机控制部400A)的动作的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的转换器及电动机控制装置进行详细的说明。此外，本发明不限于该实施方式。

实施方式1.

图1是表示实施方式1涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。如图1所示，实施方式1涉及的转换器1-1设置于产生三相交流电压的三相交流电源即交流电源3与电动机驱动装置4之间。转换器1-1将在电动机的动力运行时来自产生三相交流电压的交流电源3的交流电压变换为直流电压而输出至电动机驱动装置4，在电动机减速时通过再生动作将再生电力返还至交流电源3。电动机驱动装置4接收从转换器1-1供给的直流电压而对电动机5进行可变速控制。另外，实施方式1涉及的电动机控制装置是具有转换器1-1、电动机驱动装置4的装置，该电动机驱动装置4从转换器1-1接收直流电力的供给而对电动机5进行可变速控制。

转换器1-1具有积蓄直流电力的平滑电容器21、功率模块22、母线电压检测部23、电压相位检测部24、母线电流检测部25、作为驱动信号生成部的基极驱动信号生成部26、作为驱动电路的基极驱动电路27、作为信号控制部的再生控制部28、控制电源部29。

功率模块22具有3个交流端子11、12、13、与高电位侧的直流配线连接的第1端子即直流端子14、与低电位侧的直流配线连接的第2端子即直流端子15。交流端子11连接于交流配线51的一端。交流配线51的另一端连接于电抗器2-1的一端。电抗器2-1的另一端连接于交流配线91的一端。交流配线91的另一端连接于交流电源3的端子3R。端子3R是输出第1相即R相的交流电压的端子。R相的交流电压经由电抗器2-1施加于交流端子11。

交流端子12连接于交流配线52的一端。交流配线52的另一端连接于电抗器2-2的一端。电抗器2-2的另一端连接于交流配线92的一端。交流配线92的另一端连接于交流电源3的端子3S。端子3S是输出第2相即S相的交流电压的端子。S相的交流电压经由电抗器2-2施加于交流端子12。

交流端子13连接于交流配线53的一端。交流配线53的另一端连接于电抗器2-3的一端。电抗器2-3的另一端连接于交流配线93的一端。交流配线93的另一端连接于交流电源3的端子3T。端子3T是输出第3相即T相的交流电压的端子。T相的交流电压经由电抗器2-3施加于交流端子13。下面在不对电抗器2-1、2-2、2-3进行区分的情况下，有时称为电抗器2。

高电位侧的直流配线即正极母线70P的一端连接于直流端子14。正极母线70P的另一端连接于转换器1-1的输出端子6-1。输出端子6-1是高电位侧的直流端子。正极母线71P的一端连接于输出端子6-1。正极母线71P是在转换器1-1和电动机驱动装置4之间设置的高电位侧的直流配线。正极母线71P的另一端连接于电动机驱动装置4的直流端子17。直流端子17是高电位侧的直流端子。功率模块22的直流端子14经由正极母线70P、输出端子6-1、正极母线71P与电动机驱动装置4的直流端子17电连接。

低电位侧的直流配线即负极母线70N的一端连接于直流端子15。负极母线70N的另一端连接于转换器1-1的输出端子6-2。输出端子6-2是低电位侧的直流端子。负极母线71N的一端连接于输出端子6-2。负极母线71N是在转换器1-1和电动机驱动装置4之间设置的低电位侧的直流配线。负极母线71N的另一端连接于电动机驱动装置4的直流端子18。直流端子18是低电位侧的直流端子。功率模块22的直流端子15经由负极母线70N、输出端子6-2、负极母线71N与电动机驱动装置4的直流端子18电连接。

平滑电容器21的高电位侧的端子21a连接于正极母线70P。标号80P表示平滑电容器21的高电位侧的端子21a与正极母线70P的连接点。通过将平滑电容器21的高电位侧的端子21a连接于正极母线70P，从而平滑电容器21的高电位侧的端子21a与功率模块22的直流端子14电连接，并且与电动机驱动装置4的直流端子17电连接。

平滑电容器21的低电位侧的端子21b连接于负极母线70N。在图1中，标号80N表示平滑电容器21的低电位侧的端子21b与负极母线70N的连接点。通过将平滑电容器21的低电位侧的端子21b连接于负极母线70N，从而平滑电容器21的低电位侧的端子21b与功率模块22的直流端子15电连接，并且与电动机驱动装置4的直流端子18电连接。

功率模块22除了交流端子11、12、13及直流端子14、15之外，还具有6个整流元件D1、D2、D3、D4、D5、D6、6个再生用开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6。下面，有时将6个整流元件D1、D2、D3、D4、D5、D6称为整流元件D1至D6，将开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6称为开关元件S1至S6。

整流元件D1与开关元件S1反向并联连接。具体而言，整流元件D1的阴极(cathode)连接于开关元件S1的集电极，整流元件D1的阳极(anode)连接于开关元件S1的发射极。由整流元件D1及开关元件S1构成1个功率元件。相同地，由整流元件D2及开关元件S2构成功率元件，由整流元件D3及开关元件S3构成功率元件，由整流元件D4及开关元件S4构成功率元件，由整流元件D5及开关元件S5构成功率元件，由整流元件D6及开关元件S6构成功率元件。

整流元件D1至D6的每一者例如使用二极管、肖特基势垒二极管、MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor)等。此外，6个整流元件D1、D2、D3、D4、D5、D6的每一者为具有整流作用的元件即可，并不限于这些元件。

开关元件S1及开关元件S2通过配线8-1串联连接。由开关元件S1、开关元件S2、整流元件D1、整流元件D2及配线8-1构成第1桥臂。配线8-1的一端连接于开关元件S1的发射极。配线8-1的另一端连接于开关元件S2的集电极。配线9-1的一端连接于配线8-1。标号501表示配线8-1与配线9-1的连接点。配线9-1的另一端连接于交流端子11。由此，开关元件S1的发射极和开关元件S2的集电极与交流端子11电连接。由于交流端子11经由电抗器2-1等与交流电源3的端子3R电连接，因此整流元件D1及开关元件S1构成R相的正极用功率元件，整流元件D2及开关元件S2构成R相的负极用功率元件。开关元件S1的集电极经由配线9-4连接于直流端子14。开关元件S2的发射极经由配线9-5连接于直流端子15。

开关元件S3及开关元件S4通过配线8-2串联连接。由开关元件S3、开关元件S4、整流元件D3、整流元件D4及配线8-2构成第2桥臂。配线8-2的一端连接于开关元件S3的发射极。配线8-2的另一端连接于开关元件S4的集电极。配线9-2的一端连接于配线8-2。标号502表示配线8-2与配线9-2的连接点。配线9-2的另一端连接于交流端子12。由此，开关元件S3的发射极和开关元件S4的集电极与交流端子12电连接。由于交流端子12经由电抗器2-2等与交流电源3的端子3S电连接，因此整流元件D3及开关元件S3构成S相的正极用功率元件，整流元件D4及开关元件S4构成S相的负极用功率元件。开关元件S3的集电极经由配线9-4连接于直流端子14。开关元件S4的发射极经由配线9-5连接于直流端子15。

开关元件S5及开关元件S6通过配线8-3串联连接。由开关元件S5、开关元件S6、整流元件D5、整流元件D6及配线8-3构成第3桥臂。配线8-3的一端连接于开关元件S5的发射极。配线8-3的另一端连接于开关元件S6的集电极。配线9-3的一端连接于配线8-3。标号503表示配线8-3与配线9-2的连接点。配线9-3的另一端连接于交流端子13。由此，开关元件S5的发射极和开关元件S6的集电极与交流端子13电连接。由于交流端子13经由电抗器2-3等与交流电源3的端子3T电连接，因此整流元件D5及开关元件S5构成T相的正极用功率元件，整流元件D6及开关元件S6构成T相的负极用功率元件。开关元件S5的集电极经由配线9-4连接于直流端子14。开关元件S6的发射极经由配线9-5连接于直流端子15。

构成上桥臂的开关元件S1、开关元件S3及开关元件S5的每一者的集电极电连接于直流端子14。构成下桥臂的开关元件S2、开关元件S4及开关元件S6的每一者的发射极电连接于直流端子15。由开关元件S1及开关元件S2构成的串联电路、由开关元件S3及开关元件S4构成的串联电路、由开关元件S5及开关元件S6构成的串联电路并联连接于功率模块22的直流端子14及直流端子15。此外，3相交流电源3连接于实施方式1涉及的转换器1-1，但也可以替代3相交流电源3而连接单相交流电源。在连接单相交流电源的情况下，功率模块22具有4个功率元件。

母线电压检测部23对施加于平滑电容器21的端子21a和端子21b的电压进行检测，将表示检测出的电压的电压信息作为母线电压VPN而输出。此外，由于平滑电容器21的端子21a经由正极母线70P连接于功率模块22的直流端子14，平滑电容器21的端子21b经由负极母线70N连接于功率模块22的直流端子15，因此施加于平滑电容器21的端子21a和端子21b的电压与施加于功率模块22的直流端子14和直流端子15的电压相等。

母线电流检测部25例如在正极母线70P之上设置于直流端子14和连接点80P之间。母线电流检测部25对在正极母线70P流动的电流进行检测，将表示检测出的电流的电流信息作为母线电流IPN而输出。母线电流检测部25可以是使用了称为CT(CurrentTransformer)的计量仪器用变流器的电流传感器，也可以是使用了分流电阻的电流传感器。母线电流检测部25也可以是将它们组合得到的。此外，母线电流检测部25例如也可以在负极母线70N之上设置于直流端子15和连接点80N之间，对在负极母线70N流动的电流进行检测。

控制电源部29生成用于对功率模块22的开关元件S1至S6进行驱动的电力，并且生成用于对基极驱动电路27进行驱动的电力。如上所述，开关元件S1的发射极经由电抗器2-1连接于交流电源3的R相，开关元件S3的发射极经由电抗器2-2连接于交流电源3的S相，开关元件S5的发射极经由电抗器2-3连接于交流电源3的T相。因此，为了对在正极侧配置的开关元件S1、S3、S5的每一者进行驱动，在基极驱动电路27中，需要将对开关元件S1、S3、S5的每一者进行驱动的驱动信号的生成电路的接地分开。即，需要将与开关元件S1、S3、S5的每一者对应的驱动信号的生成电路彼此绝缘。相对于此，由于在负极侧配置的开关元件S2、S4、S6的发射极连接于功率模块22的直流端子15，因此成为开关元件S2、S4、S6的发射极的电位基准的接地是相同的。因此，在基极驱动电路27中，能够使对在负极侧配置的开关元件S2、S4、S6进行驱动的驱动信号的生成电路的接地是相同的。因此，为了使基极驱动电路27进行动作，最低需要4个被绝缘的电源。

图2是表示图1所示的控制电源部的结构例的图。如图2所示，控制电源部29具有主电源31、电源控制用IC(Integrated Circuit)32、开关元件33、绝缘变压器30、多个整流元件D21、D22、D23、D24、电容器C21、C22、C23、C24、反馈部34。

绝缘变压器30由初级绕组N11、多个次级绕组N21、N22、N23、N24构成。就多个次级绕组N21、N22、N23、N24的每一者而言，相邻的绕组间是绝缘的。电源控制用IC 32具有电源端子VCC、反馈端子FB、栅极信号输出端子SW、及接地端子GND。

主电源31的正端子连接于初级绕组N11的卷绕开始侧端子和电源控制用IC 32的电源端子VCC。初级绕组N11的卷绕结束侧端子连接于开关元件33的漏极端子D。开关元件33的源极端子S连接于主电源31的负端子和电源控制用IC 32的GND端子。开关元件33的栅极G连接于电源控制用IC 32的SW端子。

整流元件D21的阳极连接于次级绕组N21的卷绕结束侧端子，整流元件D21的阴极连接于电容器C21的一端。电容器C21的另一端经由配线291连接于次级绕组N21的卷绕开始侧端子。配线291-1的一端连接于整流元件D21的阴极和电容器C21的一端的连接点。配线291-2的一端连接于电容器C21的另一端和配线291的连接点。成为在配线291-1产生的电压VRP的基准电位的接地VRPGND连接于配线291-2。电压VRP与施加于电容器C21的一端和另一端之间的电压相等。配线291-1及配线291-2的另一端连接于图1所示的基极驱动电路27。

整流元件D22的阳极连接于次级绕组N22的卷绕结束侧端子，整流元件D22的阴极连接于电容器C22的一端。电容器C22的另一端经由配线292连接于次级绕组N22的卷绕开始侧端子。配线292-1的一端连接于整流元件D22的阴极和电容器C22的一端的连接点。配线292-2的一端连接于电容器C22的另一端和配线292的连接点。成为在配线292-1产生的电压VSP的基准电位的接地VSPGND连接于配线292-2。电压VSP与施加于电容器C22的一端和另一端之间的电压相等。配线292-1及配线292-2的另一端连接于图1所示的基极驱动电路27。

整流元件D23的阳极连接于次级绕组N23的卷绕结束侧端子，整流元件D23的阴极连接于电容器C23的一端。电容器C23的另一端经由配线293连接于次级绕组N23的卷绕开始侧端子。配线293-1的一端连接于整流元件D23的阴极和电容器C23的一端的连接点。配线293-2的一端连接于电容器C23的另一端和配线293的连接点。成为在配线293-1产生的电压VTP的基准电位的接地VTPGND连接于配线293-2。电压VTP与施加于电容器C23的一端和另一端之间的电压相等。

整流元件D24的阳极连接于次级绕组N24的卷绕结束侧端子，整流元件D24的阴极连接于电容器C24的一端。电容器C24的另一端经由配线294连接于次级绕组N24的卷绕开始侧端子。配线294-1的一端连接于整流元件D24的阴极和电容器C24的一端的连接点。配线294-2的一端连接于电容器C24的另一端和配线294的连接点。成为在配线294-1产生的电压VN的基准电位的接地VNGND连接于配线294-2。电压VN与施加于电容器C24的一端和另一端之间的电压相等。电压VN被输入至反馈部34。反馈部34例如使用光电耦合器，反馈部34在使电源控制用IC 32的FB端子和次级绕组N24绝缘的状态下，将电压VN变换为电源控制用IC32能够处理的电压值，将变换后的电压值输入至电源控制用IC 32的FB端子。通过使用反馈部34，能够保持初级绕组N11侧的电路与次级绕组N21至N24侧的电路的绝缘。

在控制电源部29中，通过将次级绕组N21、N22、N23的每一者的匝数设为与次级绕组N24的匝数相等，从而在电容器C21、C22、C23的每一者产生的电压与在电容器C24产生的电压大致相等。

对控制电源部29的动作进行说明。电源控制用IC 32基于从反馈部34输出的电压VN，生成对开关元件33的通断动作进行控制的控制信号。电源控制用IC 32从SW端子输出所生成的控制信号，输出的控制信号被输入至开关元件33的栅极G。由此，开关元件33重复通断动作，将输入至反馈部34的电压VN的值保持为特定的值。

图1所示的电压相位检测部24对交流电源3的电压相位进行检测，将表示检测出的电压相位的相位信息作为相位检测信号，向基极驱动信号生成部26输出。相位检测信号为呈高电平或低电平的电位的信号。后面对电压相位检测部24的电压相位的检测方法、和相位检测信号的详情进行叙述。

基极驱动信号生成部26基于从电压相位检测部24输出的相位检测信号，生成用于对开关元件S1至S6进行驱动的6种基极驱动信号SRP、SRN、SSP、SSN、STP、STN，输出至再生控制部28。6种基极驱动信号SRP、SRN、SSP、SSN、STP、STN的每一者为呈高电平或低电平的电位的信号。基极驱动信号SRP是对R相的正极侧用开关元件S1进行驱动的信号。基极驱动信号SRN是对R相的负极侧用开关元件S2进行驱动的信号。基极驱动信号SSP是对S相的正极侧用开关元件S3进行驱动的信号。基极驱动信号SSN是对S相的负极侧用开关元件S4进行驱动的信号。基极驱动信号STP是对T相的正极侧用开关元件S5进行驱动的信号。基极驱动信号STN是对T相的负极侧用开关元件S6进行驱动的信号。下面，有时将6种基极驱动信号SRP、SRN、SSP、SSN、STP、STN称为基极驱动信号SRP至STN。

再生控制部28基于母线电流IPN和母线电压VPN，判断是使从基极驱动信号生成部26输出的基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输继续、还是使从基极驱动信号生成部26输出的基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输停止。在再生控制部28判断为使基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输继续的情况下，将基极驱动信号SRP至STN继续输入至基极驱动电路27。在再生控制部28判断为使基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输停止的情况下，停止向基极驱动电路27输入基极驱动信号SRP至STN。

图3是表示图1所示的再生控制部的结构例的图。如图3所示，再生控制部28具有再生开始判定部60、再生停止判定部61、逻辑或电路62及NPN晶体管63。对于再生开始判定部60，将母线电压VPN输入至再生开始判定部60。再生开始判定部60具有基于母线电压VPN判定是否开始图1所示的功率模块22的再生动作的功能。再生开始判定部60具有减法器64及比较器65。向减法器64输入母线电压VPN和基准电压Vref。基准电压Vref是基于交流电源3的电压而预先设定的电压。另外，对于基准电压Vref的生成方法，存在对交流电源3的电压进行检测而生成基准电压Vref的方法、基于从母线电压检测部23输出的母线电压VPN生成基准电压Vref的方法等，这些方法均是公知的，省略这里的详细说明。减法器64对母线电压VPN与基准电压Vref的差值即差电压ΔV进行计算。

差电压ΔV输入至比较器65的正端子。阈值电压Vo输入至比较器65的负端子。比较器65对差电压ΔV和阈值电压Vo进行比较，输出呈高电平或低电平的电位的信号。例如，在差电压ΔV大于阈值电压Vo时，输出高电平的信号。高电平的信号是表示在母线电压VPN高于一定值时开始功率模块22的再生动作的信号。在差电压ΔV小于阈值电压Vo时，输出低电平的信号。从比较器65输出的信号作为再生开始判定部60的输出信号而输入至逻辑或电路62。

此外，对于实施方式1涉及的再生控制部28的再生开始判定部60，由于在功率模块22中的再生动作刚开始后，差电压ΔV及阈值电压Vo为差电压ΔV<阈值电压Vo的关系，因此优选以如下方式构成再生开始判定部60，即，例如在比较器65设置滞后功能，在比较器65的输出设置单触发电路，或者使得从再生动作开始后至经过一定期间为止持续进行再生动作。

母线电流IPN输入至再生停止判定部61。再生停止判定部61具有基于母线电流IPN判定是否停止功率模块22中的再生动作的功能。再生停止判定部61具有比较器66。阈值电流Iref输入至比较器66的正端子。母线电流IPN输入至比较器66的负端子。比较器66对母线电流IPN和阈值电流Iref进行比较，输出呈高电平或低电平的电位的信号。例如，在母线电流IPN大于阈值电流Iref时，输出低电平的信号。在母线电流IPN小于阈值电流Iref时，输出高电平的信号。从比较器66输出的信号作为再生停止判定部61的输出信号而输入至逻辑或电路62。

逻辑或电路62的输出连接于NPN晶体管63的基极。逻辑或电路62的输出信号即再生开启信号Ron输入至NPN晶体管63的基极。图1所示的基极驱动信号生成部26连接于NPN晶体管63的集电极。基极驱动信号生成部26的输出即基极驱动信号SRP至STN输入至NPN晶体管63的集电极。NPN晶体管63的发射极连接于基极驱动电路27。

接着，对再生控制部28的动作进行说明。如上所述，再生开始判定部60及再生停止判定部61各自的输出信号输入至逻辑或电路62。在任意者的输出信号为高电平的情况下，逻辑或电路62输出高电平的信号。如果逻辑或电路62输出高电平的信号，则NPN晶体管63变为导通，基极驱动信号SRP至STN输入至图1所示的基极驱动电路27。在基极驱动电路27中，基极驱动信号SRP至STN被变换为功率模块22的各功率元件能够处理的信号，生成变换后的信号即基极驱动信号SRP’、SRN’、SSP’、SSN’、STP’、STN’。生成的基极驱动信号SRP’、SRN’、SSP’、SSN’、STP’、STN’输入至开关元件S1至S6的基极。由此，进行开关元件S1至S6的通断动作即功率模块22的再生动作。下面，有时将基极驱动信号SRP’、SRN’、SSP’、SSN’、STP’、STN’称为基极驱动信号SRP’至STN’。后面对基极驱动电路27的详情进行叙述。

另一方面，在再生开始判定部60及再生停止判定部61各自的输出信号为低电平的情况下，逻辑或电路62输出低电平的信号。如果逻辑或电路62输出低电平的信号，则NPN晶体管63变为断开，向图1所示的基极驱动电路27的基极驱动信号SRP至STN的输入被切断。由此，开关元件S1至S6全部变为断开，停止再生动作。

这样，在再生开始判定部60及再生停止判定部61中的至少一者输出高电平的信号的情况下，继续再生动作，在再生开始判定部60及再生停止判定部61这两者输出低电平的信号的情况下，停止再生动作。

对基极驱动电路27进行说明。如上所述，基极驱动电路27具有将从再生控制部28输出的基极驱动信号SRP、SRN、SSP、SSN、STP、SSN变换为功率模块22能够处理的基极驱动信号SRP’、SRN’、SSP’、SSN’、STP’、STN’而输入至功率模块22的开关元件S1至S6的基极的功能。图4是表示图1所示的基极驱动电路27的结构例的图。如图4所示，基极驱动电路27具有基极控制电路35及电压施加部36。

基极控制电路35具有如下功能，即，使输入至基极控制电路35的信号电绝缘，将与输入的信号相同电位的输出信号输出至电压施加部36，即在输入信号为高电平的情况下将高电平的输出信号输出至电压施加部36，在输入信号为低电平的情况下将低电平的输出信号输出至电压施加部36。例如，在将呈高电平的电位的基极驱动信号SRP输入至基极控制电路35的情况下，基极控制电路35在与该基极驱动信号SRP电绝缘的状态下，向电压施加部36输出呈高电平的电位的信号。基极控制电路35例如使用光电耦合器、被绝缘的脉冲变压器等，但构成基极控制电路35的部件并不限于这些，只要是在使输入信号和输出信号电绝缘的状态下，传输呈与输入信号相同电位的输出信号即可。

基极控制电路35具有：控制电路35A，其使基极驱动信号SRP电绝缘，变换为与基极驱动信号SRP相同电位的信号；控制电路35B，其使基极驱动信号SRN电绝缘，变换为与基极驱动信号SRN相同电位的信号；控制电路35C，其使基极驱动信号SSP电绝缘，变换为与基极驱动信号SSP相同电位的信号；控制电路35D，其使基极驱动信号SSN电绝缘，变换为与基极驱动信号SRN相同电位的信号；控制电路35E，其使基极驱动信号STP电绝缘，变换为与基极驱动信号STP相同电位的信号；以及控制电路35F，其使基极驱动信号STN电绝缘，变换为与基极驱动信号STN相同电位的信号。

基极控制电路35的输出信号输入至电压施加部36。电压施加部36的多个输出连接于功率模块22的开关元件S1至S6的基极。电压施加部36具有：第1电压施加部36A，其基于控制电路35A的输出信号生成、输出基极驱动信号SRP’；第2电压施加部36B，其基于控制电路35B的输出信号生成、输出基极驱动信号SRN’；以及第3电压施加部36C，其基于控制电路35C的输出信号生成、输出基极驱动信号SSP’。电压施加部36具有：第4电压施加部36D，其基于控制电路35D的输出信号生成、输出基极驱动信号SSN’；第5电压施加部36E，其基于控制电路35E的输出信号生成、输出基极驱动信号STP’；以及第6电压施加部36F，其基于控制电路35F的输出信号生成、输出基极驱动信号STN’。

图5是表示图4所示的第1电压施加部的结构例的图。如图5所示，第1电压施加部36A具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。NPN晶体管37的基极与PNP晶体管38的基极彼此连接，它们的基极连接于控制电路35A的输出。NPN晶体管37的发射极与PNP晶体管38的发射极彼此连接，它们连接于基极电阻39的一端。基极电阻39的另一端连接于开关元件S1的基极。NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线291-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VRP施加于NPN晶体管37的集电极。PNP晶体管38的集电极和开关元件S1的发射极彼此连接，并且连接于图2所示的配线291-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S1的发射极与图2所示的接地VRPGND电连接。

图6是表示图4所示的第2电压施加部的结构例的图。如图6所示，第2电压施加部36B与第1电压施加部36A相同地，具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。在第2电压施加部36B中，控制电路35B的输出连接于NPN晶体管37的基极和PNP晶体管38的基极。另外，在第2电压施加部36B中，基极电阻39的另一端连接于开关元件S2的基极。另外，在第2电压施加部36B中，NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线294-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VN施加于NPN晶体管37的集电极。另外，在第2电压施加部36B中，PNP晶体管38的集电极和开关元件S2的发射极连接于图2所示的配线294-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S2的发射极与图2所示的接地VNGND电连接。

图7是表示图4所示的第3电压施加部的结构例的图。如图7所示，第3电压施加部36C与第1电压施加部36A相同地，具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。在第3电压施加部36C中，控制电路35C的输出连接于NPN晶体管37的基极和PNP晶体管38的基极。另外，在第3电压施加部36C中，基极电阻39的另一端连接于开关元件S3的基极。另外，在第3电压施加部36C中，NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线292-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VSP施加于NPN晶体管37的集电极。另外，在第3电压施加部36C中，PNP晶体管38的集电极和开关元件S3的发射极连接于图2所示的配线292-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S3的发射极与图2所示的接地VSPGND电连接。

图8是表示图4所示的第4电压施加部的结构例的图。如图8所示，第4电压施加部36D与第1电压施加部36A相同地，具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。在第4电压施加部36D中，控制电路35D的输出连接于NPN晶体管37的基极和PNP晶体管38的基极。另外，在第4电压施加部36D中，基极电阻39的另一端连接于开关元件S4的基极。另外，在第4电压施加部36D中，NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线294-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VN施加于NPN晶体管37的集电极。另外，在第4电压施加部36D中，PNP晶体管38的集电极和开关元件S4的发射极连接于图2所示的配线294-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S4的发射极与图2所示的接地VNGND电连接。

图9是表示图4所示的第5电压施加部的结构例的图。如图9所示，第5电压施加部36E与第1电压施加部36A相同地，具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。在第5电压施加部36E中，控制电路35E的输出连接于NPN晶体管37的基极和PNP晶体管38的基极。另外，在第5电压施加部36E中，基极电阻39的另一端连接于开关元件S5的基极。另外，在第5电压施加部36E中，NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线293-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VTP施加于NPN晶体管37的集电极。另外，在第5电压施加部36E中，PNP晶体管38的集电极和开关元件S5的发射极连接于图2所示的配线293-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S5的发射极与图2所示的接地VTPGND电连接。

图10是表示图4所示的第6电压施加部的结构例的图。如图10所示，第6电压施加部36F与第1电压施加部36A相同地，具有NPN晶体管37、PNP晶体管38及基极电阻39。在第6电压施加部36F中，控制电路35F的输出连接于NPN晶体管37的基极和PNP晶体管38的基极。另外，在第6电压施加部36F中，基极电阻39的另一端连接于开关元件S6的基极。另外，在第6电压施加部36F中，NPN晶体管37的集电极连接于图2所示的配线294-1。由此，由图2所示的控制电源部29生成的电压VN施加于NPN晶体管37的集电极。另外，在第6电压施加部36F中，PNP晶体管38的集电极和开关元件S6的发射极连接于图2所示的配线294-2。由此，PNP晶体管38的集电极和开关元件S6的发射极与图2所示的接地VNGND电连接。

接着，对基极驱动电路27的动作进行说明。这里，使用图5所示的第1电压施加部36A，对基极驱动电路27的动作进行说明。如果从再生控制部28输出开关元件S1的基极驱动信号SRP，则控制电路35A生成、输出与基极驱动信号SRP绝缘的信号。如果高电平的信号输入至第1电压施加部36A，则PNP晶体管38断开，NPN晶体管37导通。由此，配线291-1和开关元件S1的基极经由基极电阻39成为导通状态，在开关元件S1的基极与发射极的电极间充入电荷。如果通过充入电荷而在开关元件S1的基极和发射极的电极间施加的电压VBE超过预先决定好的阈值电压，则开关元件S1导通。下面，将在开关元件S1的基极和发射极的电极间施加的电压称为电压VBE。如果电压VBE上升至电压VRP，则经由基极电阻39的向开关元件S1的基极和发射极的电极间的充电结束。

如果低电平的信号输入至第1电压施加部36A，则NPN晶体管37断开，PNP晶体管38导通。由此，接地VRPGND和开关元件S1的基极经由基极电阻39成为导通状态，在开关元件S1的基极与发射极的电极间充入的电荷被放电。如果通过电荷的放电而在开关元件S1的基极和发射极的电极间施加的电压VBE小于预先决定好的阈值电压，则开关元件S1断开。如果电压VBE降低至接地VRPGND，则充入于开关元件S1的基极和发射极的电极间的电荷的放电结束。

由于其它开关元件也以相同的原理进行动作，因此省略说明。另外，在没有从再生控制部28输出基极驱动信号SRP的情况下，即没有进行再生动作的情况下，基极驱动电路27不进行动作，另外，开关元件S1至S6不进行通断动作而是保持为断开状态。

如上所述，基极驱动电路27使用由控制电源部29生成的各电源，将从再生控制部28输出的基极驱动信号SRP、SPN、SSP、SSN、STP、STN变换为功率模块22能够处理的基极驱动信号SRP’、SRN’、SSP’、SSN’、STP’、STN’，进行开关元件S1至S6的通断动作。

接着，使用图11及图12对转换器1-1中的再生动作进行说明。图11是用于说明图1所示的电压相位检测部的动作的图。如上所述，在功率模块22的正极侧配置的开关元件S1、S3、S5的发射极经由电抗器2连接于交流电源3的R相、S相、T相。而且，开关元件S1、S3、S5的发射极连接于控制电源部29的接地VRPGND、VSPGND、VTPGND。

如图11所示，在电压相位检测部24中，基于与配线291-2连接的接地VRPGND处产生的信号，对输入R相电压VR1进行检测。输入R相电压VR1等价于在图1所示的交流端子11和交流端子12之间施加的电压。另外，电压相位检测部24基于与配线292-2连接的接地VSPGND处产生的信号，对输入S相电压VS1进行检测。输入S相电压VS1等价于在图1所示的交流端子12和交流端子13之间施加的电压。另外，电压相位检测部24基于与配线293-2连接的接地VTPGND处产生的信号，对输入T相电压VT1进行检测。输入T相电压VT1等价于在图1所示的交流端子13和交流端子11之间施加的电压。由于开关元件S1、S3、S5的发射极连接于控制电源部29的接地VRPGND、VSPGND、VTPGND，因此在电压相位检测部24中，基于在开关元件S1、S3、S5的发射极流动的信号、或在成为控制电源部29的基准电位的接地处流动的信号，对关元件S1至S6以从功率模块22向交流电源3进行交流电力的再生的方式开执行通断动作时的交流电压的电压相位进行检测，生成、输出表示检测出的电压相位的相位检测信号。

图12是用于说明图1所示的转换器的动作的时序图。在图12中，从上方起依次示出从交流电源3输出的线间电压VR-S、VS-T、VT-R、VS-R、VT-S、VR-T的波形、基于线间电压生成的6种相位检测信号的波形、基极驱动信号SRP至STN的波形、在R相、T相及S相流动的再生电流(Irr、Isr、Itr)的波形。线间电压VR-S和线间电压VS-R与前述的输入R相电压VR1相当，互补地进行变化。线间电压VS-T和线间电压VT-S与前述的输入S相电压VS1相当，互补地进行变化。线间电压VR-T和线间电压VT-R与前述的输入T相电压VT1相当，互补地进行变化。再生电流是指在再生动作时，从图1所示的电动机驱动装置4经由开关元件S1至S6朝向交流电源3流动的电流。

此外，线间电压VR-S是以S相为基准对与R相的电压差进行检测得到的，相对于此，线间电压VS-R是以R相为基准对与S相的电压差进行检测得到的。线间电压VR-S和线间电压VS-R的电压相位错开180度。相同地，线间电压VS-T是以T相为基准对与S相的电压差进行检测得到的，相对于此，线间电压VT-S是以S相为基准对与T相的电压差进行检测得到的，线间电压VS-T和线间电压VT-S的电压相位错开180度。线间电压是以R相为基准对与T相的电压差进行检测得到的，相对于此，线间电压VR-T是以T相为基准对与R相的电压差进行检测得到的，线间电压和线间电压VR-T的电压相位错开180度。

电压相位检测部24基于输入R相电压VR1、输入S相电压VS1及输入T相电压VT1，对线间电压VR-S、线间电压VS-R、线间电压VS-T、线间电压VT-S、线间电压VR-T及线间电压VT-R进行推定，基于推定出的结果，提取各线间电压的过零点，将提取出的过零点作为相位检测信号进行处理。该相位检测信号被向基极驱动信号生成部26输出。图12中例示出从电压相位检测部24输出的各相位检测信号。在图12中，从上方起依次示出R-S线间相位检测信号、S-R线间相位检测信号、S-T线间相位检测信号、T-S线间相位检测信号、T-R线间相位检测信号及R-T线间相位检测信号。例如，R-S线间相位检测信号在线间电压VR-S和线间电压VS-R之差为正的区间(相位区间)取高电平的值，在该差为负的区间(相位区间)取低电平的值。电压相位检测部24与各线间电压相关联地生成电平以上述方式变化的相位检测信号。

接着，基极驱动信号生成部26基于图12所示的各相位检测信号，通过下面所示的方法，生成基极驱动信号SRP至STN。

在线间电压VR-S的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号SRP、SSN设为高电平，将开关元件S1和开关元件S4控制为导通。

在线间电压VS-T的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号SSP、STN设为高电平，将开关元件S3和开关元件S6控制为导通。

在线间电压VT-R的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号STP、SRN设为高电平，将开关元件S5和开关元件S2控制为导通。

在线间电压VS-R的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号SSP、SRN设为高电平，将开关元件S3和开关元件S2控制为导通。

在线间电压VT-S的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号STP、SSN设为高电平，将开关元件S5和开关元件S4控制为导通。

在线间电压VR-T的电位最大的情况下，基极驱动信号生成部26将基极驱动信号SRP、STN设为高电平，将开关元件S1和开关元件S6控制为导通。

接着，说明在开关元件S1至S6基于基极驱动信号进行导通动作或断开动作时流动的电流。下面，有时将开关元件S1至S6的导通动作或断开动作称为通断动作。此外，在图1中示出由从交流电源3朝向转换器1-1的方向的箭头所示的R相电流Ir、S相电流Is、T相电流It，将以箭头的朝向流动的电流作为正方向的电流进行处理，图12所示的3个再生电流的波形按照这种方式来标记。

如上所述，在开关元件S1至S6进行通断动作时，流过如图12所示那样的R相再生电流Irr、S相再生电流Isr及T相再生电流Itr。在时刻t20～t40，线间电压VR-S的电位最大，因此开关元件S1、S4成为导通状态，其它开关元件成为断开状态。由此，平滑电容器21和交流电源3的R-S间成为经由电抗器2所产生的阻抗而连接的状态。因此，经由导通状态的开关元件S1、S4，在R相和S相流过再生电流。

相同地，在时刻t40～t60，线间电压VR-T的电位最大，因此开关元件S1、S6成为导通状态，其它开关元件成为断开状态。由此，平滑电容器21和交流电源3的R-T间成为经由电抗器2所产生的阻抗而连接的状态。因此，经由导通状态的开关元件S1、S6，在R相和T相流过再生电流。

此外，即使在进行了通断动作的情况下，同样地，当在平滑电容器21的端子间电压和交流电源3的电压之间，平滑电容器21的端子间电压>交流电源3的电压这样的关系不成立时，不流动再生电流。再生电流是利用平滑电容器21的端子间电压和交流电源3的电压的电压差，并且在由于由电抗器2产生的阻抗而使流动受到限制的状态下流动的。

这里，在交流端子11和开关元件S1之间存在由各种配线引起的电感。相同地，在交流端子12和开关元件S3之间、交流端子13和开关元件S5之间，也存在由各种配线引起的电感。图13是表示存在于交流电源和功率模块的交流端子之间的电感、存在于在功率模块的正极侧配置的开关元件的发射极和功率模块的交流端子之间的电感的图。

电感LR是图1所示的电抗器2-1的电感。电感LS是图1所示的电抗器2-2的电感。电感LT是图1所示的电抗器2-3的电感。电感LR1是由在交流端子11和开关元件S1的发射极之间设置的配线引起的电感。电感LS1是由在交流端子12和开关元件S3的发射极之间设置的配线引起的电感。电感LT1是由在交流端子13和开关元件S5的发射极之间设置的配线引起的电感。输入R相电压VR1是施加于开关元件S1的发射极的电压。R相电压VR2是施加于电感LR和交流端子11之间的电压。输入S相电压VS1是施加于开关元件S3的发射极的电压。S相电压VS2是施加于电感LS和交流端子12之间的电压。输入T相电压VT1是施加于开关元件S5的发射极的电压。T相电压VT2是施加于电感LT和交流端子13之间的电压。

这里，在实施方式1涉及的转换器1-1中，如上所述，基于与配线291-2连接的接地VRPGND处产生的信号，对输入R相电压VR1进行检测，基于与配线292-2连接的接地VSPGND处产生的信号，对输入S相电压VS1进行检测，并且，基于与配线293-2连接的接地VTPGND处产生的信号，对输入T相电压VT1进行检测。因此，在从交流电源3观察功率模块22时，在连接交流电源3的端子3R和交流端子11的配线存在电感LR，在连接交流端子11和开关元件S1的配线存在电感LR1、由配线291-2引起的电感。另外，在连接交流电源3的端子3S和交流端子12的配线存在电感LS，在连接交流端子12和开关元件S3的配线存在电感LS1、由配线292-2引起的电感。另外，在连接交流电源3的端子3T和交流端子13的配线存在电感LT，在连接交流端子13和开关元件S5的配线存在电感LT1、由配线293-2引起的电感。因此，与专利文献1所示的技术相比，从交流电源3至开关元件S1、S3、S5为止的电感成分变大。因此，例如，在转换器1-1之外的外部设备连接于交流电源3的情况下，即使在由于该外部设备的再生动作而施加于交流端子11、12、13的来自交流电源3的电压产生了变动时，通过上述电感成分也会减轻电压变动。

此外，还可以谋求使用滤波用电容器等对电压变动进行抑制这样的措施，但在使用了滤波用电容器的情况下，由于产生电压相位的延迟，因此非优选。在实施方式1涉及的转换器1-1中，由于即使不使用滤波用电容器，由电压相位检测部24检测的输入R相电压VR1等的变动也会受到抑制，因此，例如在前述的外部设备进行动作的状态下接通了转换器1-1的电源的情况下，与配线291-2连接的接地VRPGND处产生的信号的变动也会受到抑制，电压相位检测部24中的输入R相电压VR1的检测精度提高。

另外，由于供给至图1所示的电动机驱动装置4的电力越大，在转换器1-1的交流端子11、12、13流动的电流越大，因此交流端子11、12、13大型化，难以通过螺钉固定等将交流端子11、12、13直接连接于搭载电压相位检测部24、基极驱动信号生成部26、再生控制部28、基极驱动电路27及控制电源部29的印刷基板。因此，需要利用汇流条、线束等将交流端子11、12、13和印刷基板连接，用于对交流电源3的电压相位进行检测的结构变得复杂。根据实施方式1涉及的转换器1-1，由于利用与印刷基板之上的图案配线即配线291-2等连接的接地处产生的信号而对输入R相电压VR1等进行检测，能够对交流电源3的电压相位进行检测，因此即使在交流端子11、12、13大型化的情况下，也不需要汇流条、线束等，转换器1-1的制造成本降低，并且能够抑制用于对交流电源3的电压相位进行检测的结构变得复杂这一情况。

另外，根据实施方式1涉及的转换器1-1，由于能够利用与配线291-2等连接的接地处产生的信号，因此还能够实现在印刷基板之上容易配置的图案设计，实现节省空间。

实施方式2.

图14是表示实施方式2涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。替代图1所示的电压相位检测部24，实施方式2涉及的转换器1-2具有电压相位检测部24A。下面，首先对在实施方式1的电压相位检测部24中基于输入R相电压VR1、输入S相电压VS1、输入T相电压VT1的再生动作时产生的线间电压和相电压中产生的尖峰状的电压变动进行说明，之后，对由实施方式2涉及的电压相位检测部24A形成的结构进行说明。

图15是表示实施方式1涉及的转换器的再生动作时所产生的线间电压、基极驱动信号、相位检测信号等的波形的图。在图15中，从上方起依次示出基极驱动信号SRP至STN的波形、再生动作时的线间电压VR-S、VS-T、VT-R的波形、在再生动作时生成的R相的相位检测信号RSD的波形。如图15所示，如果基极驱动信号SRP至STN在高电平和低电平之间切换，从而进行图1所示的开关元件S1至S6的通断动作，则因通断动作而在线间电压VR-S、VS-T、VT-R中产生尖峰状的电压变动。如果产生这样的电压变动，则例如在线间电压VR-S的过零点处，相位检测信号RSD的电位在短期间以高电平、低电平、高电平的顺序变化。

图16是表示实施方式1涉及的转换器的再生动作时所产生的相电压、基极驱动信号、相位检测信号等的波形的图。在图16中，从上方起依次示出再生动作时的基极驱动信号SRP至STN的波形、再生动作时的相电压VR2、VS2、VT2的波形、在再生动作时生成的相位检测信号RD、SD、TD的波形。如图16所示，如果基极驱动信号SRP至STN在高电平和低电平之间切换，从而进行图1所示的开关元件S1至S6的通断动作，则因通断动作而在相电压VR2、VS2、VT2中产生尖峰状的电压变动。如果产生这样的电压变动，则例如在相电压VR2的过零点处，相位检测信号RD的电位在短期间以高电平、低电平、高电平的顺序变化。相位检测信号SD、TD的电位也相同地变化。

如实施方式1中说明过那样，例如将输入R相电压VR1等向电压相位检测部24输入，在功率模块22的交流端子11和开关元件S1之间，存在因配线291-2等产生的电感。通过该电感，能够减轻与交流电源3连接的外部设备的再生动作所引起的电压变动的影响，但开关元件S1至S6的通断动作所引起的尖峰状的电压变动叠加于与开关元件S1至S6等连接的配线291-2等。图15及图16所示的电压变动是由于，在开关元件S1至S6的状态从导通切换为断开或从断开切换为导通时，经由整流元件D1至D6而使相间导通，由此由于电抗器2的电感、交流端子11、12、13的电感，电压被分压。即，在功率模块22的再生动作时，基于输入R相电压VR1、输入S相电压VS1、及输入T相电压VT1产生的线间电压、相电压等容易受到由该再生动作产生的尖峰状的电压变动的影响。

另外，电压相位检测部24对在与开关元件S1连接的配线291-2、与开关元件S3连接的配线292-2、与开关元件S5连接的配线293-2等传输的信号即输入R相电压VR1、输入S相电压VS1及输入T相电压VT1进行检测，因此也受到由在开关元件S1、S3、S5的通断动作时产生的阻尼振荡所引起的电压变动造成的影响。因此，与通过对在电抗器2和功率模块22的交流端子11、12、13之间施加的相电压VR2、VS2、VT2的值进行检测来生成相位检测信号的情况相比，电压变动的原因变多。即，实施方式1所示的电压相位检测部24能够减轻与交流电源3连接的外部设备的再生动作所引起的电压变动的影响，但存在容易受到搭载电压相位检测部24的转换器1-1的再生动作所引起的电压变动的影响这样的课题。为了解决这样的课题，想到通过对检测出的线间电压、或相电压波形进行由滤波电容器等实现的滤波而除去电压变动的方法、降低开关元件的通断速度而对阻尼振荡进行抑制的方法等。但是，在进行了滤波的情况下，相对于原本的交流电源3的电压相位产生延迟，需要进行与原本的电压相位对齐的校正。另外，在降低了通断速度的情况下，存在功率模块22的通断损耗增加这样的问题。

在实施方式2涉及的电压相位检测部24A中，通过对基于输入R相电压VR1、输入S相电压VS1、输入T相电压VT1产生的相电压的最大值或最小值进行检测，或对基于输入R相电压VR1、输入S相电压VS1、输入T相电压VT1产生的线间电压的最大值或最小值进行检测，从而进行交流电源3的电压相位的检测。

使用图17，对由电压相位检测部24A实现的相电压的最大值或最小值的检测方法进行说明。图17是表示图14所示的电压相位检测部的结构例的图。

电压相位检测部24A具有中性点40、电阻41A、电阻41B、电阻41C及相位检测部42。电阻41A、电阻41B及电阻41C的每一者的一端连接至中性点40。中性点40连接至相位检测部42。

向电阻41A的另一端输入开关元件S1的发射极的电位即输入R相电压VR1。输入R相电压VR1被输入至电阻41A，并且输入至相位检测部42。向电阻41B的另一端输入开关元件S3的发射极的电位即输入S相电压VS1。输入S相电压VS1被输入至电阻41B，并且输入至相位检测部42。向电阻41C的另一端输入开关元件S5的发射极的电位即输入T相电压VT1。输入T相电压VT1被输入至电阻41C，并且输入至相位检测部42。

在相位检测部42中，基于输入的信号而生成相位检测信号RD3、SD3、TD3。相位检测信号RD3的值与以中性点40的电位NG为基准的输入R相电压VR1的值相当。相位检测信号SD3的值与以中性点40的电位NG为基准的输入S相电压VS1的值相当。相位检测信号TD3的值与以中性点40的电位NG为基准的输入T相电压VT1的值相当。

接着，使用图18，对相电压的最小值的检测方法进行说明。图18是表示由实施方式2涉及的电压相位检测部生成的R相的相位检测信号的波形、基于该相位检测信号产生的R相的相电压的波形的图。

在图18中示出相位检测用阈值电压、在转换器1-2的再生动作时产生的R相的中性点基准相电压VR3的波形、在转换器1-2的再生动作时由电压相位检测部24A生成的相位检测信号RD3的波形。相位检测用阈值电压的值设定为使得在中性点基准相电压VR3的相位为60°至120°期间相位检测信号RD3的电位成为高电平的值。相位检测用阈值电压被设定于电压相位检测部24A。在相位检测部42中，例如，以中性点40的电位NG为基准，通过VR3＝VR1-NG对中性点基准相电压VR3进行计算。

在中性点基准相电压VR3的相位达到60°时，相位检测信号RD3的电位从低电平变化为高电平。在中性点基准相电压VR3的相位达到90°时，相位检测信号RD3的电位在短期间以高电平、低电平、高电平的顺序变化。在中性点基准相电压VR3的相位达到120°时，相位检测信号RD3的电位从高电平变化为低电平。在中性点基准相电压VR3的相位为120°至一个周期后的相位60°为止的区间中，相位检测信号RD3的电位维持为低电平。一个周期后的相位60°等价于相位420°。在中性点基准相电压VR3的相位达到420°时，相位检测信号RD3的电位从低电平变化为高电平。此外，中性点基准相电压VR3的相位120°至420°的区间的中心与中性点基准相电压VR3的相位270°相当，在中性点基准相电压VR3的相位为270°时，中性点基准相电压VR3的电位最小。

此外，在图18中，虽然省略了图示，但在转换器1-2的再生动作时由电压相位检测部24A生成的S相的相位检测信号的波形、基于S相的相位检测信号产生的S相的相电压的波形以与图18所示的波形相同的倾向变化。另外，在转换器1-2的再生动作时由电压相位检测部24A生成的T相的相位检测信号的波形、基于T相的相位检测信号产生的T相的相电压的波形以与图18所示的波形相同的倾向变化。

如图18所示，通过将相位检测用阈值电压的值设定于中性点基准相电压VR3的电位成为最高的值附近，在中性点基准相电压VR3的相位为60°至120°期间，相位检测信号RD3的电位变动的次数为1次。即，能够将受到开关元件的通断动作的影响的次数仅设为中性点基准相电压VR3的相位为90°时。

在中性点基准相电压VR3的相位90°附近，相位检测信号RD3的电位以高电平、低电平、高电平的顺序变化，但如上所述，相位检测信号RD3的电位变动的区间的宽度短于中性点基准相电压VR3的相位为120°至420°的区间的宽度，即短于相位检测信号RD3的电位维持低电平的区间的宽度。因此，在持续输出低电平的相位检测信号RD3的期间没有超过特定期间的情况下，通过将这样的低电平的相位检测信号RD3判定为噪声，能够降低由电压变动造成的影响。

另外，在实施方式2涉及的电压相位检测部24A中，在中性点基准相电压VR3的相位为120°至420°的区间，通过对相位检测信号RD3的电位从高电平变化为低电平的时间点至从低电平变化为高电平的时间点为止的时间进行计算，能够对中性点基准相电压VR3的最小值进行计算。该时间长于上述噪声判定所利用的特定期间。通过利用中性点基准相电压VR3的最小值能够对交流电源3的电压相位进行检测。

如以上说明过那样，根据实施方式2涉及的转换器1-2，即使在基于设置于控制电源部29的接地VRPGND、VSPGND、VTPGND处产生的信号进行了相位检测信号的生成的情况下，也能够不受到开关元件的通断动作的影响地对交流电源3的电压相位进行检测。

另外，在实施方式2中，进行利用了相电压的最小值的电压相位检测，但就实施方式2涉及的转换器1-2而言，例如不仅对相电压的最小值，还对最大值进行检测，由此能够在更短时间进行电压相位检测。例如，通过追加使得在中性点基准相电压VR3的相位为240°至300°期间相位检测信号RD3的电位成为高电平的相位检测用阈值电压，能够对中性点基准相电压VR3的最大值进行计算。中性点基准相电压VR3的最大值的相位例如与图18所示的中性点基准相电压VR3的相位90°和相位270°相当。

另外，在实施方式2中，设定了使得在中性点基准相电压VR3的相位为60°至120°期间、中性点基准相电压VR3的相位为240°至300°期间相位检测信号RD3的电位成为高电平的相位检测用阈值电压，但由于从中性点基准相电压VR3观察的进行开关元件的通断动作的相位为30°、90°、150°、210°、270°、330°等，因此例如，也可以将相位检测用阈值电压设定为使得在中性点基准相电压VR3的相位为45°至105°期间、225°至315°期间相位检测信号RD3的电位成为高电平的相位检测用阈值电压。

另外，在实施方式2中，通过对相电压进行计算，从而进行电压相位的检测，但实施方式2的转换器1-2还可以通过对线间电压进行计算而进行电压相位的检测。例如，设定使得在线间电压的相位为45°至135°期间时相位检测信号的电位成为高电平的相位检测用阈值电压即可。在该情况下，在线间电压的相位为135°至405°期间，相位检测信号的电位成为低电平，线间电压的相位为135°至405°的中心点，即与相位270°相当的线间电压为最小值。

另外，实施方式1涉及的电压相位检测部24及再生控制部28、以及实施方式2涉及的电压相位检测部24A及再生控制部28可以由使用了光电耦合器、逻辑IC等的硬件构成，例如，可以是单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并行程序化后的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable GateArray)、或它们的结构，也可以由软件构成。

另外，根据实施方式1涉及的转换器1-1及实施方式2涉及的转换器1-2，利用在印刷基板之上的图案配线传输的信号，能够对线间电压即线间电压VR-S、线间电压VS-T及线间电压VT-R、以及相电压即输入R相电压VR1、输入S相电压VS1及输入T相电压VT1进行计算。因此，能够将这些电压用于停电检测。停电检测是指对来自交流电源3的电力没有供给至转换器的状态进行检测。此外，关于停电检测，在后述的实施方式3中进一步进行详述。

另外，根据实施方式1涉及的转换器1-1及实施方式2涉及的转换器1-2，能够将基于在印刷基板之上的图案配线传输的信号计算出的线间电压VR-S、线间电压VS-T、线间电压VT-R、输入R相电压VR1、输入S相电压VS1及输入T相电压VT1中的至少1个电压用于前述的再生控制部28的基准电压Vref的设定。

实施方式3.

图19是表示实施方式3涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。实施方式3涉及的转换器1-3为与图1所示的转换器1-1相同的结构，并且设置有输入电压检测部43。

首先，对实施方式3中的输入电压检测部43的动作进行说明。图20是用于说明图19所示的输入电压检测部43的动作的图。图20为与图11相同的结构，替代电压相位检测部24而图示出输入电压检测部43。向输入电压检测部43输入在实施方式1中也示出的与配线291-2连接的接地VRPGND处产生的信号即VR1、与配线292-2连接的接地VSPGND处产生的信号即VS1、与配线293-2连接的接地VTPGND处产生的信号即VT1。输入电压检测部43基于这些信号，对交流电源3的线间电压或相电压进行检测。

根据实施方式3，由于能够利用与配线291-2等连接的接地处产生的信号，因此与实施方式1相同地，能够抑制用于对交流电源3的相电压或线间电压进行检测的结构变得复杂的情况。另外，根据实施方式3，由于能够利用与配线291-2等连接的接地处产生的信号，因此还能够实现在印刷基板之上容易配置的图案设计，能够实现节省空间。

另外，根据实施方式3，还可以追加停电检测部，该停电检测部基于输入电压检测部43的输出信号，对是否产生了交流电源3的停电进行判定。停电检测部可以是单纯报告是否产生了停电的显示装置或音响装置，也可以是具有控制功能的控制装置或控制器。在具有停电检测部的情况下，在交流电源3产生了停电时，能够迅速地进行使得使用转换器1-3的直流电力的电动机驱动装置4所控制的电动机5如何进行动作等的控制或指示。

实施方式4.

图21是表示实施方式4涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。替代图1所示的母线电流检测部25，实施方式4涉及的转换器1-4设置有对在交流配线51、52、53流动的三相输入电流进行检测的输入电流检测部25A。

实施方式4涉及的转换器1-4具有电流值变换部即RST-dq坐标变换部44、再生控制部28A。RST-dq坐标变换部44基于电压相位检测部24的输出信号即相位检测信号，对输入电流检测部25A的输出信号进行坐标变换，由此对与有效电力相当的电流即d轴电流Id、与无效电力相当的电流即q轴电流Iq进行计算。再生控制部28A基于d轴电流Id和母线电压检测部23的输出信号进行再生开始动作及再生停止动作。此外，关于电压相位检测部，使用在实施方式1中示出的电压相位检测部24，但也可以置换为在实施方式2中示出的电压相位检测部24A。另外，也可以追加在实施方式3说明过的输入电压检测部43。

另外，在实施方式1及实施方式2中，说明了各个电压相位检测部对交流电源3的线间电压或相电压的电压相位进行检测，但并不限于此。除了线间电压或相电压的电压相位之外，还能够对交流电源3的电源角频率ω、R相电压相位θr、S相电压相位θs、T相电压相位θt这样的其它信息中的至少1个进行计算。此外，下面，有时将R相电压相位称为第1电压相位，将S相电压相位称为第2电压相位，将T相电压相位称为第3电压相位。

接着，对实施方式4中的RST-dq坐标变换部44进行说明。RST-dq坐标变换部44具有将固定坐标轴即RST轴变换为旋转坐标轴即dq轴的功能。通过电压相位检测部24对交流电源3的电源角频率ω和R相电压相位θr进行计算，基于电源角频率ω和R相电压相位θr将RST轴的信号变换为dq轴的信号。

这里，交流电源3的相电压VR、VS、VT由时刻t、有效值Ea、电源角频率ω、初始相位α的平衡三相电压表示。于是，交流电源3的相电压VR、VS、VT由下式(1)表示。此外，初始相位α为t＝0时的相电压VR的相位。

[数学式1]

图22是用于说明实施方式4的控制中使用的RST轴及dq轴的图。在图22中，RST轴为表示交流电源3的R相、S相及T相的固定坐标轴。另外，dq轴为以电源角频率ω顺时针旋转的旋转坐标轴。这里，如果将以R相的轴为基准的d轴的相位设为θ，则在2个坐标轴之间下式(2)成立。

[数学式2]

如果使用前述式(1)及式(2)对旋转坐标轴即dq轴的电压Vd、Vq进行计算，则能够导出下式(3)。

[数学式3]

首先，考虑在上述式(3)中θ＝0的情况。如果将θ＝0代入式(3)，则能够导出下式(4)。

[数学式4]

另外，考虑在上述式(3)中θ＝π/2的情况。如果将θ＝π/2代入式(3)，则能够导出下式(5)。

[数学式5]

根据上述式(4)及式(5)还可知，无论上述式(3)中的θ为何值，都能够导出上述式(4)。即，意味着d轴电压等价于电源电压矢量。因此，d轴与有效电力方向相当，q轴与无效电力方向相当。

接着，对R相电压相位θr与初始相位α的关系进行说明。首先，通过上述式(1)，R相电压VR能够由下式(6)表示。

[数学式6]

例如，R相电压VR为0时θr＝0，R相电压VR为最大值即

2Ea时θr＝π/2。在该情况下，初始相位α能够设定为-π/2。由此，上述式(2)可以由下式(7)表示。

[数学式7]

上述式(7)是基于由电压相位检测部24计算出的R相电压相位θr、电源角频率ω的公式，为由从RST轴变换为dq轴的RST-dq坐标变换部44使用的公式。因此，输入电流Ir、Is、It能够使用下式(8)而变换为d轴电流Id、q轴电流Iq。

[数学式8]

如上所述，由于d轴为有效电力，q轴为无效电力，因此d轴电流示出与有效电力相当的电流，q轴示出与无效电力相当的电流。因此，在电动机加速时等动力运行动作中，d轴电流Id为正值的信号。相对于此，在电动机减速时等再生动作中，d轴电流Id为负值的信号。

通常，在转换器中，在对输入电流Ir、Is、It进行检测，进行再生动作的开始及停止这样的控制的情况下，需要将固定坐标轴即RST轴变换为旋转坐标轴即dq轴。为了坐标变换，需要交流电源3的电压相位的信息。如上所述，如果使用本实施方式的手法，则利用与印刷基板之上的图案配线即配线291-2等连接的接地处产生的信号，对交流电源3的电压相位进行检测，因此能够将用于检测交流电源3的电压相位的结构简化。因此，如果使用本实施方式示出的电压相位检测部24或电压相位检测部24A，则能够有助于转换器的低成本化。

接着，对实施方式4中的再生控制部28A进行说明。再生控制部28A基于d轴电流Id和母线电压VPN，判断是使从基极驱动信号生成部26输出的基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输继续、还是使从基极驱动信号生成部26输出的基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输停止。在再生控制部28A判断为使基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输继续的情况下，基极驱动信号SRP至STN继续输入至基极驱动电路27。在再生控制部28A判断为使基极驱动信号SRP至STN向基极驱动电路27的传输停止的情况下，停止向基极驱动电路27输入基极驱动信号SRP至STN。

图23是表示图21所示的再生控制部28A的结构例的图。就图23所示的再生控制部28A而言，区别仅在于，将图3所示的再生控制部28的结构中输入至再生停止判定部61的信号从母线电流IPN变更为d轴电流Id，除此之外的动作进行与实施方式1所示的再生控制部28相同的动作。此外，对与图3相同或等同的结构要素标注相同标号。在再生停止判定部61中，d轴电流Id输入至比较器66的负输入端子。在d轴电流Id大于阈值电流Iref时输出低电平的信号，在d轴电流Id小于阈值电流Iref时，输出高电平的信号。

由此，在替代母线电流而对输入电流进行检测的转换器中，也能够进行交流电源3的电压相位的检测。由此，能够有助于转换器的低成本化。

实施方式5.

图24是表示实施方式5涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。实施方式5涉及的转换器1-5为与图21所示的转换器1-4相同或等同的结构，并且追加了过载检测部45。此外，对相同或等同的结构要素使用相同标号，适当省略重复的说明。

过载检测部45具有基于d轴电流Id对转换器1-5的过载进行检测的功能。转换器1-5是否处于过载状态的信息被通知给电动机驱动装置4、或在图24中未图示的上级控制装置100(参照图34)。上级控制装置100是将电动机动作指令发送至电动机驱动装置4的装置。

图25是表示图24所示的电动机驱动装置4使电动机5进行动作时的举动的波形图。横轴为时间，从上部分起起示出电动机速度N、电动机转矩Tout、电动机输出Pout、母线电压VPN、及d轴电流Id。

首先，对图25的t00～t01区间进行说明。该区间是电动机加速的区间，是电动机动力运行区间。时刻t00是电动机开始加速的时刻，时刻t01是电动机速度N达到目标速度的时刻。由于电动机转矩Tout，电动机速度N及电动机输出Pout变大。随着电动机输出Pout变大，d轴电流Id向正方向变大。如果电动机转矩Tout降低，则电动机输出Pout变得恒定，d轴电流Id的峰值也变得恒定。

对图25的t01～t02区间进行说明。该区间是电动机速度N变为恒定速度的区间。与时刻t00～t01区间不同的是电动机输出Pout为低的值，因此d轴电流Id处于几乎不流动的状态。

对图25的t02～t03区间进行说明。该区间是电动机减速的区间，是电动机再生区间。时刻t02是电动机开始减速的时刻，时刻t03是电动机停止的时刻。如果电动机开始减速，则电动机的再生电力流入平滑电容器21，母线电压VPN上升。基于前述再生控制部28A，如果母线电压VPN超过预先确定的值，则转换器1-5开始电源再生动作。通过转换器1-5的电源再生动作，从而d轴电流Id在负方向上流动，母线电压VPN降低。在时刻t02，电动机减速时的电动机输出Pout即电动机的再生电力的绝对值大，流动大的电流，但随着电动机速度N降低，电动机输出Pout的绝对值也变小，在负方向上流动的d轴电流Id的绝对值也变小。

根据图25可知，d轴电流Id的大小由电动机输出Pout决定。即，在电动机输出Pout和d轴电流Id之间存在正比关系。另外，d轴电流Id是基于输入电流Ir、Is、It求出的。因此，d轴电流Id变大等价于输入电流Ir、Is、It的绝对值也变大。

如果在搭载于转换器1-5的功率模块22持续流过过大的电流，则转换器1-5为过载状态。此时，由于在功率模块22流过与输入电流Ir、Is、It相同的电流，因此通过对基于输入电流Ir、Is、It计算出的d轴电流Id进行监视，能够间接地对在功率模块22流动的电流进行检测。由于输入电流Ir、Is、It为交流电流，因此与电动机动力运行时或电动机再生时无关，正负都流过。相对于此，在d轴电流Id的情况下，电动机动力运行时电流在正方向上流动，电动机再生时电流在负方向上流动。

接着，对实施方式5中的过载检测部45进行说明。图26是表示图24所示的过载检测部45的结构例的图。过载检测部45构成为具有比较器190、比较器191及逻辑或电路192。d轴电流上限值Idmax输入至比较器190的负输入端子，d轴电流Id输入至比较器190的正输入端子。另外，d轴电流下限值Idmin输入至比较器191的正输入端子，d轴电流Id输入至比较器191的负输入端子。比较器190及比较器191各自的输出信号输入至逻辑或电路192的输入端子，逻辑或电路192的输出信号被作为过载检测部45的输出信号进行处理。这里，在过载检测部45输出了高电平的信号的情况下，判定为转换器1-5处于过载状态，在过载检测部45输出了低电平的信号的情况下，判定为转换器1-5没有处于过载状态。

d轴电流上限值Idmax及d轴电流下限值Idmin由搭载于转换器1-5的功率模块22的电流容量或电气规格等决定。d轴电流上限值Idmax为动力运行动作时的电流限制值，d轴电流下限值Idmin为再生动作时的电流限制值。

通过前述结构，在d轴电流Id大于或等于d轴电流上限值Idmax的情况下，比较器190输出高电平的信号，高电平的信号输入至逻辑或电路192。由此，逻辑或电路192输出高电平的信号，过载检测部45输出高电平的信号。另外，在d轴电流Id小于或等于d轴电流下限值Idmin的情况下，比较器191输出高电平的信号，高电平的信号输入至逻辑或电路192。由此，逻辑或电路192输出高电平的信号，过载检测部45输出高电平的信号。过载检测部45输出的信号经由省略了图示的通信线而通知给电动机驱动装置4或上级控制装置100。

如上所述，在实施方式5涉及的转换器1-5中，基于d轴电流Id，对电动机动力运行时及电动机再生时的转换器1-5的负载状态进行监视，基于该监视结果对转换器1-5是否处于瞬时的过载状态进行判定。

如果是实施方式5的结构，则能够将电源相位检测部低成本化，并且能够实现以d轴电流Id对转换器的过载状态进行监视这样的简单结构，因此能够有助于转换器的低成本化。

此外，在实施方式5中，仅通过与电动机输出Pout成正比关系的d轴电流Id对是否处于瞬时过载状态进行判定，但也可以是还使用q轴电流Iq对是否处于瞬时过载状态进行判定。通过使用d轴电流Id及q轴电流Iq这两者，能够对有效电流及无效电流这两者进行监视。由此，能够更准确地对转换器1-5的通电状态进行判断，因此能够更准确地对是否处于瞬时过载状态进行判断。

实施方式6.

图27是表示实施方式6涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。实施方式6涉及的转换器1-6为与图24所示的转换器1-5相同或等同的结构，图24的过载检测部45在图27中被替换为过载检测部45A。此外，对相同或等同的结构要素使用相同标号，适当省略重复的说明。

过载检测部45A具有基于d轴电流Id对转换器1-6的稳态过载进行检测的功能。转换器1-6是否处于过载状态的信息被通知给电动机驱动装置4、或在图27中未图示的上级控制装置100(参照图34)。上级控制装置100是将电动机动作指令发送至电动机驱动装置4的装置。

通常，转换器及逆变器这样的电力变换装置的稳态过载保护是，对搭载于电力变换装置的部件的温度进行推定，在推定出的温度大于或等于应该保护的温度的情况下，判断为处于稳态过载状态，通过停止电力变换装置的动作而对电力变换装置进行保护。此外，作为搭载于电力变换装置的部件，举出与向电动机供给电力相关的功率元件组及电容器等。

作为稳态过载保护的具体的例子，已知图28所示那样的过载保护曲线。图28是用于说明实施方式6中的稳态过载保护的波形图。在图28中，横轴为电力变换装置的通电电流I，纵轴为允许通电时间Ta，将它们的关系作为过载保护特性而示出。该过载保护特性是在以某个通电电流I对电力变换装置连续进行通电时，在求出由该通电造成的温度上升达到应该保护的温度为止的时间时使用。具体而言，将从表示某个通电电流I的值的横轴的点以与纵轴平行的方式引出的直线与图示的过载保护曲线之间的交点的纵轴的值设定为应该保护的温度。

图29是表示图27所示的过载检测部45A的结构例的图。如图29所示，过载检测部45A构成为具有绝对值计算部193、滤波部即温度上升推定部194、及比较器195。在图29中，d轴电流Id输入至绝对值计算部193。绝对值计算部193对d轴电流绝对值|Id|进行计算。计算出的d轴电流绝对值|Id|输入至温度上升推定部194。温度上升推定部194对基于由搭载于转换器1-6的功率模块22及平滑电容器21的特性决定的过载保护曲线的温度上升推定值Kc进行计算。计算出的温度上升推定值Kc输入至比较器195的负输入端子。阈值温度Kref输入至比较器195的正输入端子，表示温度上升推定值Kc与阈值温度Kref的大小关系的信号为比较器195的输出信号，比较器195的输出信号为过载检测部45A的输出信号。

接着，参照图30及图31对温度上升推定部194的动作进行说明。图30是用于说明实施方式6中的温度上升推定部194的动作的第1波形图，图31是用于说明实施方式6中的温度上升推定部194的动作的第2波形图。具体而言，在图30中示出使转换器1-6的d轴电流Id以恒定值持续流动时的功率模块22的温度上升Ka。另外，在图31中示出使转换器1-6的d轴电流Id以恒定值持续流动时的平滑电容器21的温度上升Kb。这些图的横轴均表示时间。

根据图30及图31这两个图也可知，温度上升的变化特性接近于数阶延迟滤波的特性。因此，在温度上升推定部194中，通过使用与d轴电流Id的绝对值对应的d轴电流绝对值|Id|作为输入信号，能够对功率模块22及平滑电容器21的温度上升推定值Kc进行计算。此外，数阶延迟滤波的例子为IIR滤波、移动平均滤波等。

由此，过载检测部45A基于d轴电流Id对搭载于转换器1-6的部件的温度上升进行推定，在预先设置的温度上升推定值Kc大于或等于阈值温度Kref的情况下，判断为处于稳态过载状态，在温度上升推定值Kc小于阈值温度Kref的情况下，判断为没有处于稳态过载状态。在判断为处于稳态过载状态的情况下，过载检测部45A输出高电平的信号，经由通信路径而通知给电动机驱动装置4或上级控制装置100。另一方面，在判断为没有处于稳态过载状态的情况下，过载检测部45A输出低电平的信号。高电平及低电平的信号经由通信路径被通知给电动机驱动装置4或上级控制装置100。

如上所述，在实施方式6涉及的转换器1-6中，基于d轴电流Id对转换器1-6的负载状态进行监视，基于该监视结果对转换器1-6是否处于稳态过载状态进行判定。

如果是实施方式6的结构，则能够将电源相位检测部低成本化，并且能够实现以d轴电流Id对转换器的过载状态进行监视这样的简单结构，因此能够有助于转换器的低成本化。

此外，在实施方式6中，仅通过与电动机输出Pout成正比关系的d轴电流Id对是否处于稳态过载状态进行判定，但也可以是还使用q轴电流Iq对是否处于稳态过载状态进行判定。通过使用d轴电流Id及q轴电流Iq这两者，能够对有效电流及无效电流这两者进行监视。由此，能够更准确地对转换器1-6的通电状态进行判断，因此能够更准确地对是否处于稳态过载状态进行判断。

实施方式7.

图32是表示实施方式7涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。图32所示的实施方式7涉及的转换器1-7是在图24所示的实施方式5涉及的转换器1-5的结构中省略了母线电压检测部23、基极驱动信号生成部26及再生控制部28A的图示，另一方面，在电动机驱动装置4的内部追加了电动机控制部4A。此外，其它结构与图24相同或等同，对相同或等同的结构要素标注相同标号。

电动机控制部4A具有将任意交流电力供给至电动机5，对电动机5进行可变速控制的功能。是转换器1-7内的过载检测部45的输出经由通信路径46输入至电动机控制部4A的结构。此外，在图32中，使用在实施方式5中说明过的过载检测部45，即具有对瞬时过载状态进行判定的功能的过载检测部45，但也可以置换为在实施方式6中说明过的过载检测部45A，即具有对稳态过载状态进行判定的功能的过载检测部45A，也可以构成为使用具有瞬时过载状态的判定功能及稳态过载状态的判定功能这两者的过载检测部。

输入电流检测部25A对输入至功率模块22的电流Ir、Is、It进行检测，将检测出的输入电流Ir、Is、It输入至RST-dq坐标变换部44。在RST-dq坐标变换部44中，基于由电压相位检测部24检测出的交流电源3的R相相位θr和电源角频率ω，对d轴电流Id及q轴电流Iq进行计算，将d轴电流Id输入至过载检测部45。过载检测部45基于d轴电流Id对转换器1-7是否处于过载状态进行判定。在判定为转换器1-7处于过载状态，过载检测部45输出了高电平的信号的情况下，电动机控制部4A对交流电力进行控制以使电动机5的输出降低。

作为用于使电动机5的输出降低的手法，例示出如下手法。

(i)通过与预先由电动机动作指令定出的转矩指令相比被限制后的转矩指令进行控制以使电动机5进行动作。

(ii)通过与预先由电动机动作指令定出的旋转指令相比被限制后的旋转指令进行控制以使电动机5进行动作。

(iii)进行控制以使电动机5自由运转。具体而言，使对在电动机驱动装置4的内部设置的未图示的开关元件进行通断控制的通断动作停止，电动机5成为自由运转的状态。

接着，参照图32及图33，对实施方式7涉及的转换器1-7及电动机驱动装置4的动作进行说明。图33是表示实施方式7涉及的转换器及电动机控制部的动作的流程图。此外，在图33中，省略标号的标记。

RST-dq坐标变换部44基于由输入电流检测部25A检测出的输入电流Ir、Is、It、由电压相位检测部24计算出的R相相位θr及电源角频率ω，对d轴电流Id进行计算(步骤S101)。过载检测部45基于d轴电流Id对转换器1-7是否处于过载状态进行判定(步骤S102)。过载检测部45通过通信路径46将判定结果通知给电动机驱动装置4内部的电动机控制部4A(步骤S103)。以上步骤S101～S103的处理为转换器1-7的处理，转换器1-7重复执行步骤S101～S103的处理。

电动机控制部4A对过载检测部45的判定结果进行接收(步骤S104)。电动机控制部4A基于接收到的判定结果对转换器1-7是否处于过载状态进行判定(步骤S105)。在接收到的判定结果为表示处于过载状态这一含义的信号(在实施方式5的例子中，为高电平的信号)的情况下(步骤S105，Yes)，对来自电动机驱动装置4的电动机输出进行限制以限制电动机5的输出(步骤S106)，将限制了电动机5的输出的交流电力输出至电动机5(步骤S107)。此外，在接收到的判定结果为表示没有处于过载状态这一含义的信号(在实施方式5的例子中，为低电平的信号)的情况下(步骤S105，No)，不进行步骤S106的处理而是转移到步骤S107。即，在接收到的判定结果为没有处于过载状态的情况下，不对电动机5的输出进行限制而是将通常的控制动作中的交流电力输出至电动机5(步骤S107)。以上步骤S104～S107的处理为电动机控制部4A的处理，电动机控制部4A重复执行步骤S104～S107的处理。

根据实施方式7，即使在电动机5的动作进行的是超过设想的动作，转换器1-7处于过载状态的情况下，电动机驱动装置4也对交流电力进行控制以使电动机5的输出降低，因此能够消除转换器1-7的过载状态，能够不使系统停止地消除转换器1-7的寿命劣化、破损这样的不良影响。因此，能够选择容量小的转换器，能够有助于工业机械的低成本化。

实施方式8.

图34是表示实施方式8涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。在图34中，在图32所示的实施方式7涉及的转换器1-7的结构中，追加了上级控制装置100、电动机驱动装置400及替代了电动机5的电动机500。上级控制装置100具有经由通信路径47a、47b将电动机动作指令输出至电动机驱动装置4、400的每一者的功能，将电动机动作指令输出至电动机驱动装置4、400的每一者。转换器1-8内的过载检测部45的输出经由通信路径46输入至上级控制装置100。电动机驱动装置400具有直流端子19、20、电动机控制部400A，直流端子19、20与电动机驱动装置4的直流端子17、18连接，也与转换器1-8内的平滑电容器21连接。电动机控制部400A将任意交流电力供给至电动机500而进行可变速控制。此外，在图34中，设为适于瞬时过载检测的过载检测部45，但也可以将过载检测部45置换为适于稳态过载检测的过载检测部45A，也可以构成为使用具有瞬时过载检测及稳态过载检测这两个功能的过载检测部。

输入电流检测部25A对输入至功率模块22的电流Ir、Is、It进行检测，将检测出的输入电流Ir、Is、It输入至RST-dq坐标变换部44。在RST-dq坐标变换部44中，基于由电压相位检测部24检测出的交流电源3的R相相位θr和电源角频率ω，对d轴电流Id及q轴电流Iq进行计算，将d轴电流Id输入至过载检测部45。过载检测部45基于d轴电流Id对转换器1-8是否处于过载状态进行判定。如果判定为转换器1-8处于过载状态，则处于过载状态这一含义的信号(高电平的信号)经由通信路径46被通知给上级控制装置100。上级控制装置100使用对应的通信路径47a、47b这两者或某一者，对电动机驱动装置4的电动机控制部4A及电动机驱动装置400的电动机控制部400A中的至少1者进行指示，以生成限制了控制对象即电动机的输出的电动机动作指令。电动机控制部4A及电动机控制部400A中的至少1者基于接收到的电动机动作指令对交流电力进行控制，以使电动机5或电动机500的输出降低。

下面，举出具体的例子进行说明。这里，以具有主轴电动机和伺服电动机的工作机械为例，电动机5为主轴电动机，电动机500为伺服电动机。此外，上级控制装置100可以设置于工作机械，也可以不设置于工作机械。

(i)上级控制装置100将使主轴电动机即电动机5的输出降低的电动机动作指令输出至电动机控制部4A。

(ii)为了不使周期时间(cycle time)延长，上级控制装置100决定对与主轴电动机即电动机5相比加速时间、减速时间短的伺服电动机即电动机500的输出进行限制。上级控制装置100将维持主轴电动机即电动机5的输出、限制伺服电动机即电动机500的输出的电动机动作指令输出至电动机控制部4A及电动机控制部400A。

接着，参照图34及图35，对实施方式8涉及的转换器及电动机驱动装置的动作进行说明。图35是表示实施方式8涉及的转换器及电动机驱动装置的动作的流程图。此外，在图35中，省略标号的标记。

RST-dq坐标变换部44基于由输入电流检测部25A检测出的输入电流Ir、Is、It、由电压相位检测部24计算出的R相相位θr及电源角频率ω，对d轴电流Id进行计算(步骤S201)。过载检测部45基于d轴电流Id，对转换器1-8是否处于过载状态进行判定(步骤S202)。过载检测部45通过通信路径46将判定结果通知给上级控制装置100(步骤S203)。以上步骤S201～S203的处理为转换器1-8的处理，转换器1-8重复执行步骤S201～S203的处理。

上级控制装置100对过载检测部45的判定结果进行接收(步骤S204)。上级控制装置100基于接收到的判定结果，对转换器1-8是否处于过载状态进行判定(步骤S205)。在接收到的判定结果为表示处于过载状态这一含义的信号(在实施方式5的例子中，为高电平的信号)的情况下(步骤S205，Yes)，决定对电动机5及电动机500中的至少1者的输出进行限制(步骤S206)，将限制了电动机的输出的电动机动作指令输出至对控制对象即电动机进行驱动的电动机驱动装置(步骤S207)。此外，在接收到的判定结果为表示没有处于过载状态这一含义的信号(在实施方式5的例子中，为低电平的信号)的情况下(步骤S205，No)，不进行步骤S206的处理而是转移到步骤S207。即，在接收到的判定结果为没有处于过载状态的情况下，不进行针对电动机5及电动机500的输出限制，输出通常的电动机动作指令(步骤S207)。以上步骤S204～S207为上级控制装置100的处理，上级控制装置100重复执行步骤S204～S207的处理。

电动机驱动装置4的电动机控制部4A及电动机驱动装置400的电动机控制部400A对来自上级控制装置100的电动机动作指令进行接收(步骤S208)，以与接收到的电动机动作指令相应地将交流电力输出至电动机5及电动机500的方式动作(步骤S209)。以上步骤S208、S209的处理为电动机控制部4A、400A的处理，电动机控制部4A、400A重复执行步骤S208、S209的处理。

根据实施方式8，即使在电动机5及电动机500的动作进行的是超过设想的动作，转换器1-8处于过载状态的情况下，上级控制装置100也将对电动机5及电动机500中的至少1者的输出进行限制的电动机动作指令输出至相应的电动机驱动装置，该电动机驱动装置对交流电力进行控制以使控制对象的电动机输出降低，因此能够消除转换器1-8的过载状态，能够不使系统停止地消除转换器1-8的寿命劣化、破损这样的不良影响。另外，在工作机械那样的使用多个电动机的工业机械中，以防止周期时间变长的方式输出电动机动作指令，由此能够维持周期时间，并且消除转换器1-8的过载状态。因此，能够选择容量小的转换器，能够有助于工业机械的低成本化。

实施方式9.

图36是表示实施方式9涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。在图36中，与图34所示的实施方式8涉及的转换器1-8的结构相同或等同，但在转换器1-9的内部追加了转换器控制部1A，在转换器控制部1A的内部设置有过载检测部45B。如上所述，过载检测部45B是具有瞬时过载检测及稳态过载检测这两个功能的过载检测部。另外，上级控制装置100、电动机驱动装置400、电动机驱动装置4及转换器1-9通过通信路径进行菊花链连接。具体而言，转换器1-9的转换器控制部1A和电动机驱动装置4的电动机控制部4A通过通信路径46连接，电动机驱动装置4的电动机控制部4A和电动机驱动装置400的电动机控制部400A通过通信路径48a连接，电动机驱动装置400的电动机控制部400A和上级控制装置100通过通信路径48b连接。在前述结构中，例如，从上级控制装置100向电动机驱动装置4输出的电动机动作指令经由电动机驱动装置400的电动机控制部400A输入至电动机驱动装置4的电动机控制部4A。

在前述那样的工业机械中，瞬时过载状态通常是多个电动机以大输出进行动作的情况。这里，以由多个伺服电动机和主轴电动机构成的工作机械为例。这里，考虑将主轴电动机设为电动机5，将伺服电动机设为电动机500。在工作机械中，存在多个伺服电动机和主轴电动机进行同时加速动作或同时减速动作的运转。因此，如果伺服电动机和主轴电动机以各自的最大输出进行动作，则在上述那样的同时加减速动作中，各电动机的最大输出叠加，转换器所供给的电力变大。

在工作机械中，通常与伺服电动机相比主轴电动机的输出大。因此，就转换器供给至各电动机驱动装置的电力而言，主轴电动机驱动装置所占的比率变大。在上述那样的同时加减速动作的情况下，通过不经由上级控制装置100就使主轴电动机即电动机5的输出降低，能够快速地使转换器的供给电力降低。

另一方面，稳态过载状态不是转换器进行过大的电力供给的状态，而是工业机械的运转周期严苛，由于长时间的动作而使搭载于转换器的功率模块、平滑电容器等部件的温度上升超过允许温度的情况。在这样的情况下，需要重新修改运转周期，适于通过经由上级控制装置100重新修改针对主轴电动机即电动机5或伺服电动机即电动机500、或者这两者的电动机动作指令，实现长时间动作中的电动机的平均输出的总和的降低。

接着，参照图36及图37的图，对实施方式9涉及的转换器和电动机驱动装置、上级控制装置的动作进行说明。图37是表示实施方式9涉及的转换器、电动机驱动装置及上级控制装置的动作的流程图。

RST-dq坐标变换部44基于由输入电流检测部25A检测出的输入电流Ir、Is、It、由电压相位检测部24计算出的R相相位θr及电源角频率ω，对d轴电流Id进行计算(步骤S301)。过载检测部45B基于d轴电流Id，判定转换器1-9是处于瞬时过载状态还是处于稳态过载状态亦或是无异常，即判定转换器1-9的过载状态(步骤S302)。过载检测部45B经由通信路径46将判定结果通知给电动机控制部4A(步骤S303)。以上步骤S301～S303的处理为转换器1-9的处理，转换器1-9重复执行步骤S301～S303的处理。

电动机控制部4A对过载检测部45B的判定结果进行接收(步骤S304)。电动机控制部4A基于接收到的判定结果对转换器1-9是否处于瞬时过载状态进行判定(步骤S305)。在接收到的判定结果为表示处于瞬时过载状态这一含义的信号的情况下(步骤S305，Yes)，对来自电动机驱动装置4的电动机输出进行限制以限制电动机5的输出(步骤S306)，将限制了电动机输出的交流电力输出至电动机5(步骤S307)。此外，在接收到的判定结果为没有处于瞬时过载状态的情况下(步骤S305，No)，不进行步骤S306的处理而是转移到步骤S307。即，在接收到的判定结果为没有处于瞬时过载状态的情况下，不对电动机5的输出进行限制而是将通常的控制动作中的交流电力输出至电动机5(步骤S307)。另外，电动机控制部4A将过载检测部45B的判定结果通知给电动机控制部400A(步骤S308)。以上步骤S304～S308的处理为电动机控制部4A的处理，电动机控制部4A重复执行步骤S304～S308的处理。

电动机控制部400A通过通信路径48a从电动机控制部4A对过载检测部45B的判定结果进行接收(步骤S309)，经由通信路径48b将该判定结果通知给上级控制装置100(步骤S310)。以上步骤S309、S310的处理为电动机控制部400A的处理，电动机控制部400A重复执行步骤S309、S310的处理。

上级控制装置100从电动机控制部400A对过载检测部45B的判定结果进行接收(步骤S311)。上级控制装置100基于接收到的判定结果，对转换器1-9是否处于瞬时过载状态进行判定(步骤S312)。在接收到的判定结果为表示处于瞬时过载状态这一含义的信号的情况下(步骤S312，Yes)，决定对电动机500的输出进行限制(步骤S313)，将限制了电动机输出的电动机动作指令输出至对电动机500进行控制的电动机控制部400A(步骤S316)。另一方面，在接收到的判定结果为没有处于瞬时过载状态这一含义的信号的情况下(步骤S312，No)，进一步对转换器1-9是否处于稳态过载状态进行判定(步骤S314)。在接收到的判定结果为表示处于稳态过载状态这一含义的信号的情况下(步骤S314，Yes)，决定变更伺服电动机进行动作的各轴的运转周期(步骤S315)，将以对电动机500的平均输出进行抑制的方式进行了变更的电动机动作指令输出至对电动机500进行控制的电动机控制部400A(步骤S316)。此外，在接收到的判定结果为没有处于稳态过载状态这一含义的信号的情况下(步骤S314，No)，不进行步骤S315的处理而是转移到步骤S316。以上步骤S311～S316的处理为上级控制装置100的处理，上级控制装置100重复执行步骤S311～S316的处理。

如果总结以上控制，则如下所述。首先，在判定为瞬时过载状态的情况下，不经由上级控制装置100而是通过电动机控制部4A以对电动机输出进行限制的方式将交流电力输出至电动机5。与该控制并行地，将处于瞬时过载状态通知给电动机控制部400A及上级控制装置100。上级控制装置100基于判定结果，以对电动机500的电动机动作的输出进行限制的方式生成针对电动机500的电动机动作指令，输出至电动机驱动装置400。在电动机驱动装置4中，暂时对电动机5的输出进行限制而避免瞬时过载状态，之后，通过上级控制装置100再次实现电动机动作指令的重新修改。

另一方面，在判定为处于稳态过载状态的情况下，电动机控制部4A继续基于从上级控制装置100输出的电动机动作指令的动作指令，与其并行地将处于稳态过载状态通知给电动机控制部400A及上级控制装置100。上级控制装置100基于判定结果，以对电动机500的电动机动作中的平均输出进行限制的方式生成电动机动作指令，输出至电动机驱动装置400。

此外，在上述说明中说明了在判定为瞬时过载状态的情况下进行针对电动机5的输出限制，在判定为稳态过载状态的情况下进行针对电动机500的输出限制，但也可以是在判定为瞬时过载状态的情况下进行针对电动机5及电动机500这两者的输出限制。另外，也可以是在判定为稳态过载状态的情况下进行针对电动机5及电动机500这两者的输出限制。

另外，能够通过过载检测部45B分别进行瞬时过载状态的检测、稳态过载状态的检测，但关于过载状态的通知方法，可以分别设置过载检测专用的通信线，也可以是通过串行通信等对过载状态进行通知的方式。

根据实施方式9，在转换器1-9处于瞬时过载状态的情况下，能够迅速地使电动机输出降低。另外，在转换器1-9处于稳态过载状态的情况下，通过重新修改从上级控制装置100输出至各电动机驱动装置的电动机动作指令，能够对严苛的运转周期进行改善，使搭载于转换器1-9的功率模块22及平滑电容器21的温度上升降低。通过这些控制，能够不使系统停止地消除转换器1-9的寿命劣化、破损这样的不良影响。另外，在工作机械那样的使用多个电动机的工业机械中，以防止周期时间变长的方式输出电动机动作指令，由此能够维持周期时间，并且消除转换器1-9的过载状态。因此，能够选择容量小的转换器，能够有助于工业机械的低成本化。

实施方式10.

图38是表示实施方式10涉及的转换器及电动机控制装置的结构的图。实施方式10涉及的转换器1-10为与在实施方式3中示出的图19所示的转换器1-3相同的结构，但省略了母线电压检测部23、电压相位检测部24、母线电流检测部25、基极驱动信号生成部26及再生控制部28的图示，另一方面，在转换器1-10的内部追加了停电检测部50。另外，在图38的结构中，与实施方式8及实施方式9相同地，追加了电动机驱动装置400、电动机500及上级控制装置100。并且，在图38的结构中，在电动机驱动装置4的内部配置了对直流端子17-18间的端子间电压进行检测的直流电压检测部82，在电动机驱动装置400的内部配置了对直流端子19-20间的端子间电压进行检测的直流电压检测部83。另外，上级控制装置100、电动机驱动装置400、电动机驱动装置4、转换器1-10通过通信路径进行菊花链连接。具体而言，转换器1-10的停电检测部50和电动机驱动装置4的电动机控制部4A通过通信路径85连接，电动机驱动装置4的电动机控制部4A和电动机驱动装置400的电动机控制部400A通过通信路径86a连接，电动机驱动装置400的电动机控制部400A和上级控制装置100通过通信路径86b连接。在前述结构中，例如，从上级控制装置100向电动机驱动装置4输出的电动机动作指令经由电动机驱动装置400的电动机控制部400A而输入至电动机驱动装置4的电动机控制部4A。

如在实施方式3中也说明过那样，停电检测部50具有如下功能，即，基于输入电压检测部43的输出信号对交流电源3的停电进行检测，经由前述通信路径85、86a、86b将停电信息通知给电动机驱动装置4、电动机驱动装置400及上级控制装置100。

电动机控制部4A具有通过将任意交流电力供给至电动机5而对电动机5进行可变速控制的功能、对直流电压检测部82的检测信号进行接收的功能。电动机控制部400A具有通过将任意交流电力供给至电动机500而对电动机500进行可变速控制的功能、对直流电压检测部83的检测信号进行接收的功能。此外，直流电压检测部82的检测信号、直流电压检测部83的检测信号与平滑电容器21的端子间电压即母线电压检测部23的检测值相同。

如果交流电源3产生了停电，则电动机驱动装置4及电动机驱动装置400无法继续各自的电动机的正常运转。另外，如果此时转换器1-10进行电源再生动作，则母线电压VPN和交流电源3之间的电压差变大，因此流动过大的电流，有可能导致功率模块22的破损。因此，产生了停电时无法进行电源再生动作。

在产生了停电时电动机5或电动机500正在进行动作的情况下，需要使正在进行动作的电动机停止。另一方面，如果使电动机减速则电动机的再生电力积蓄于转换器1-10的平滑电容器21，母线电压VPN上升。如果是以往，则在母线电压VPN上升的情况下，使功率模块22的开关元件S1～S6进行动作而进行电源再生动作即可，但由于前述理由而无法进行电源再生动作。其结果，母线电压VPN进一步上升。因此，如果母线电压VPN超过某个值，则判断为过电压，必须停止各电动机的控制。在该情况下，至各电动机停止为止需要时间，例如工作机械的进给轴等有可能与轴端进行碰撞。

另外，根据电动机的特性、或由电动机驱动的例如重力轴受到的摩擦的状况，即使在使电动机减速的情况下也需要从电动机驱动装置向电动机持续供给交流电力。即，在该情况下，即使是电动机减速时，在电动机也不产生再生电力，因此使用积蓄在平滑电容器21的直流电力。如果在这样的状况下交流电源3产生停电，想要使电动机停止，则母线电压VPN急速地降低。通常，如果母线电压VPN过低，则无法供给用于驱动电动机的交流电力，因此电动机驱动装置判断为低电压而停止电动机的控制。在该情况下，至电动机停止为止也需要时间，同样有可能与轴端等进行碰撞。

为了解决前述问题，在实施方式10中，将转换器1-10的停电检测部50的判定结果经由通信路径85、86a、86b通知给电动机控制部4A、电动机控制部400A及上级控制装置100。在通知来的判定结果为交流电源3产生了停电这一含义的信号的情况下，电动机控制部4A基于直流电压检测部82的检测值对供给至电动机5的交流电力进行控制。另外，电动机控制部400A以使电动机500减速停止的方式供给交流电力。例如，在工作机械中，如果将前述电动机5设为主轴电动机，将电动机500设为伺服电动机，则在交流电源3产生了停电的情况下，需要优先迅速地停止使进给轴进行动作的伺服电动机。因此，通过与主轴电动机对应的电动机5的动作而控制为将母线电压VPN保持于适当的值，与伺服电动机对应的电动机500能够安全地减速停止。

此外，如上所述，直流电压检测部82与母线电压检测部23所检测的母线电压VPN相同。因此，将直流电压检测部82的检测值作为母线电压VPN而进行处理。在电动机控制部4A的内部构成对母线电压VPN进行判定的母线电压判定电路。电动机控制部4A基于母线电压判定电路的判定结果，决定供给至电动机5的交流电力。

图39是表示实施方式10中的母线电压判定电路的结构例的图。在图39中，母线电压判定电路由比较器196、197构成。母线电压上限值VPNmax输入至比较器196的负输入端子，直流电压检测部82的检测值VPN输入至比较器196的正输入端子。直流电压检测部82的检测值VPN输入至比较器197的负输入端子，母线电压下限值VPNmin输入至比较器197的正输入端子。比较器196对母线电压VPN是否大于或等于预先决定的母线电压上限值VPNmax进行判定。比较器197对母线电压VPN是否小于或等于预先决定的母线电压下限值VPNmin进行判定。

在比较器196输出了高电平的信号，比较器197输出了低电平的信号的情况下，母线电压VPN处于大于适当值的状态，需要使母线电压VPN降低。在该情况下，如果使与主轴电动机对应的电动机5加速，则电动机5变为动力运行动作，能够使母线电压VPN降低。另外，在比较器196输出了低电平的信号，比较器197输出了高电平的信号的情况下，母线电压VPN处于小于适当值的状态，需要使母线电压VPN上升。在该情况下，如果使与主轴电动机对应的电动机5减速，则电动机5变为再生动作，能够使母线电压VPN上升。

接着，在图38的基础上，参照图40、图41及图42各附图，对实施方式10涉及的转换器、电动机驱动装置及上级控制装置的动作进行说明。图40是表示实施方式10中的转换器1-10的动作的流程图。图41是表示实施方式10中的电动机控制部4A的动作的流程图。图42是表示实施方式10中的电动机控制部400A的动作的流程图。此外，在图40至图42中单独地示出各个流程图，但也可以如图37那样通过1个图表示。

首先，使用图40，对实施方式10中的转换器1-10的动作进行说明。输入电压检测部43如上所述对交流电源3的输入电压进行检测(步骤S401)。停电检测部50基于输入电压检测部43的输出信号对交流电源3是否产生了停电进行判定(步骤S402)。停电检测部50经由通信路径85将判定结果通知给电动机驱动装置4内部的电动机控制部4A(步骤S403)。以上步骤S401～S403的处理为转换器1-10的处理，转换器1-10重复执行步骤S401～S403的处理。

接着，使用图41，对实施方式10中的电动机控制部4A的动作进行说明。电动机控制部4A对停电检测部50的判定结果进行接收(步骤S501)。电动机控制部4A将接收到的判定结果通知给电动机控制部400A(步骤S502)，基于接收到的判定结果，对交流电源3是否产生了停电进行判定(步骤S503)。电动机控制部4A在接收到的判定结果为表示产生了停电这一含义的信号的情况下(步骤S503，Yes)，对由直流电压检测部82检测出的母线电压VPN是否大于或等于母线电压上限值VPNmax进行判定(步骤S504)。

在母线电压VPN大于或等于母线电压上限值VPNmax的情况下(在实施方式10中，比较器196的输出信号为高电平，比较器197的输出信号为低电平的情况下)(步骤S504，Yes)，电动机控制部4A以使电动机5加速的方式进行控制(步骤S508)，将交流电力输出至电动机5(步骤S509)。

在母线电压VPN小于母线电压上限值VPNmax的情况下(在实施方式10中，比较器196的输出信号为低电平的情况下)(步骤S504，No)，电动机控制部4A对母线电压VPN是否小于或等于母线电压下限值VPNmin进行判定(步骤S505)。母线电压VPN小于或等于母线电压下限值VPNmin(在实施方式10中，比较器196的输出信号为低电平，比较器197的输出信号为高电平的情况下)(步骤S505，Yes)，电动机控制部4A以使电动机5减速的方式进行控制(步骤S507)，将交流电力输出至电动机5(步骤S509)。

在母线电压VPN大于母线电压下限值VPNmin(在实施方式10中，在比较器197的输出信号为低电平的情况下，但在步骤S505中，在比较器196及比较器197的输出信号均为低电平的情况下)的情况下(步骤S505，No)，电动机控制部4A将向电动机5的电力供给停止而使电动机5自由运转(步骤S506)，将基于步骤S506生成的交流电力输出至电动机5(步骤S509)。此外，在该控制的情况下，由于电动机5自由运转，因此电力供给处于停止状态。

另外，在步骤S501的判定中，该判定结果为没有产生停电这一含义的信号的情况下，跳过步骤S504～S508的处理，进行步骤S509的处理。即，电动机控制部4A按照从上级控制装置100发送来的电动机动作指令，为了使电动机5进行动作而输出交流电力。以上步骤S501～S509为电动机控制部4A的处理，电动机控制部4A重复执行步骤S501～S509的处理。此外，在步骤S506的控制中，电动机控制部4A将向电动机5的电力供给停止而使电动机5自由运转，但也可以控制为使得电动机5维持恒定速度。

接着，使用图42，对实施方式10中的电动机控制部400A的动作进行说明。电动机控制部400A经由通信路径86a从电动机控制部4A对与停电的有无相关的判定结果进行接收(步骤S601)。电动机控制部400A经由通信路径86b将与停电的有无相关的判定结果通知给上级控制装置100(步骤S602)。电动机控制部400A基于在步骤S601中接收到的判定结果，对交流电源3是否产生了停电进行判定(步骤S603)。在接收到的判定结果为表示产生了停电这一含义的信号的情况下(步骤S603，Yes)，电动机控制部400A变更电动机动作指令以使电动机500减速(步骤S604)，将基于变更后的电动机动作指令的交流电力输出至电动机500(步骤S605)。另一方面，在接收到的判定结果为没有产生停电这一含义的信号的情况下(步骤S603，No)，电动机控制部400A跳过步骤S604的处理，进行步骤S605的处理。即，电动机控制部400A按照从上级控制装置100发送来的电动机动作指令，输出用于使电动机500进行动作的交流电力(步骤S605)。以上步骤S601～S605为电动机控制部400A的处理，电动机控制部400A重复执行步骤S601～S605的处理。

在实施方式10中，在交流电源3产生了停电的情况下，能够不经由输出电动机动作指令的上级控制装置100地由电动机驱动装置4及电动机驱动装置400使例如对进给轴进行驱动的电动机500迅速停止。例如，如果电动机控制部400A接收到停电检测信号，则使电动机500减速。此时，如果该减速时的减速能量积蓄于平滑电容器21，则母线电压VPN上升，但通过利用电动机5进行该母线电压VPN的增减，能够使电动机500停止而不使母线电压VPN成为过电压、低电压。由于输入电压检测部43对实施方式3所示的信号进行检测，因此能够以低成本实现，停电检测部50也能够以低成本实现。

此外，在实施方式1至实施方式10中说明过的转换器及电动机驱动装置中的控制功能的一部分可以由使用了光电耦合器、逻辑IC等的硬件构成，例如，可以是单一电路、复合电路、程序化后的处理器、并行程序化后的处理器、ASIC、FPGA、或它们的组合，也可以由软件构成。

另外，以上实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其它的公知技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也可以对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10转换器，1A转换器控制部，2、2-1、2-2、2-3电抗器，3交流电源，3R、3S、3T、21a、21b端子，4、400电动机驱动装置，4A、400A电动机控制部，5、500电动机，6-1、6-2输出端子，8-1、8-2、8-3、9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、291、291-1、291-2、292、292-1、292-2、293、293-1、293-2、294、294-1、294-2配线，11、12、13交流端子，14、15、17、18、19、20直流端子，21平滑电容器，22功率模块，23母线电压检测部，24、24A电压相位检测部，25母线电流检测部，25A输入电流检测部，26基极驱动信号生成部，27基极驱动电路，28、28A再生控制部，29控制电源部，30绝缘变压器，31主电源，32电源控制用IC，33开关元件，34反馈部，35基极控制电路，35A、35B、35C、35D、35E、35F控制电路，36电压施加部，36A第1电压施加部，36B第2电压施加部，36C第3电压施加部，36D第4电压施加部，36E第5电压施加部，36F第6电压施加部，37、63NPN晶体管，38PNP晶体管，39基极电阻，40中性点，41A、41B、41C电阻，42相位检测部，43输入电压检测部，44RST-dq坐标变换部，45、45A、45B过载检测部，46、47a、47b、48a、48b、85、86a、86b通信路径，50停电检测部，51、52、53、91、92、93交流配线，60再生开始判定部、61再生停止判定部，62逻辑或电路，64减法器、65、66、190、191、195、196、197比较器，70N、71N负极母线，70P、71P正极母线，80N、80P、501、502、503连接点，82、83直流电压检测部，192逻辑或电路，193绝对值计算部，194温度上升推定部，100上级控制装置，C21、C22、C23、C24电容器，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D21、D22、D23、D24整流元件，S1、S2、S3、S4、S5、S6开关元件。

Claims (23)

1.一种转换器，其配置于输入电源即交流电源和对电动机进行可变速控制的电动机驱动装置之间，将直流电力供给至所述电动机驱动装置，并且该转换器具有将电动机减速时的再生电力返还至所述交流电源的电源再生功能，

该转换器的特征在于，具有：

功率模块，其具有连接于所述交流电源的交流端子、与高电位侧的直流配线连接的第1端子、与低电位侧的直流配线连接的第2端子，并且该功率模块具有多个开关元件；

驱动电路，其对多个所述开关元件的每一者进行驱动；

控制电源部，其生成供给至多个所述开关元件的电力和供给至所述驱动电路的电力；

电压相位检测部，其基于在连接于所述第1端子的多个所述开关元件的发射极流动的信号或在成为所述控制电源部的基准电位的接地处流动的信号，对交流电压的电压相位进行检测，生成、输出表示检测出的所述电压相位的相位检测信号；以及

驱动信号生成部，其基于所述相位检测信号，生成用于对多个所述开关元件的通断动作进行控制的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

所述电压相位检测部对所述交流电压的相电压进行计算，使用所述相电压的最大值及最小值中的至少1个而生成所述相位检测信号。

3.根据权利要求2所述的转换器，其特征在于，

将所述相电压用于所述交流电源的停电检测。

4.根据权利要求2所述的转换器，其特征在于，

具有信号控制部，该信号控制部使从所述驱动信号生成部输出的所述驱动信号向所述驱动电路的传输继续，或者使从所述驱动信号生成部输出的所述驱动信号向所述驱动电路的传输停止，

将所述相电压用于所述信号控制部的基准电压。

5.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

所述电压相位检测部对所述交流电压的线间电压进行计算，使用所述线间电压的最大值及最小值中的至少1个而生成所述相位检测信号。

6.根据权利要求5所述的转换器，其特征在于，

将所述线间电压用于所述交流电源的停电检测。

7.根据权利要求5所述的转换器，其特征在于，

具有信号控制部，该信号控制部使从所述驱动信号生成部输出的所述驱动信号向所述驱动电路的传输继续，或者使从所述驱动信号生成部输出的所述驱动信号向所述驱动电路的传输停止，

将所述线间电压用于所述信号控制部的基准电压。

8.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，

具有输入电压检测部，该输入电压检测部基于在连接于所述第1端子的多个所述开关元件的发射极流动的信号或在成为所述控制电源部的基准电位的接地处流动的信号，对所述交流电源的相电压或线间电压进行检测。

9.根据权利要求8所述的转换器，其特征在于，

具有停电检测部，该停电检测部将由所述输入电压检测部检测出的线间电压用于所述交流电源的停电检测。

10.根据权利要求8所述的转换器，其特征在于，

具有停电检测部，该停电检测部将由所述输入电压检测部检测出的相电压用于所述交流电源的停电检测。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的转换器，其特征在于，

所述交流电源为三相交流电源，所述电压相位检测部对所述三相交流电源的第1相的电压相位即第1电压相位、第2相的电压相位即第2电压相位、第3相的电压相位即第3电压相位及电源角频率中的至少1个进行计算。

12.根据权利要求11所述的转换器，其特征在于，具有：

输入电流检测部，其对输入至所述功率模块的交流端子的电流进行检测；以及

电流值变换部，其通过基于所述相位检测信号对由所述输入电流检测部检测出的三相输入电流进行坐标变换，从而对与有效电力相当的电流即d轴电流及与无效电力相当的电流即q轴电流进行计算。

13.根据权利要求12所述的转换器，其特征在于，

具有过载检测部，该过载检测部基于所述d轴电流及所述q轴电流中的至少1个电流对所述转换器是否处于瞬时过载状态进行检测。

14.根据权利要求13所述的转换器，其特征在于，

所述过载检测部除了判定所述转换器是否处于所述瞬时过载状态之外，还基于所述d轴电流及所述q轴电流中的至少1个电流，对所述转换器是否处于稳态过载状态进行判定，将所述过载检测部的判定结果输出至所述电动机驱动装置或上级控制装置，该上级控制装置将电动机动作指令输出至所述电动机驱动装置。

15.根据权利要求13或14所述的转换器，其特征在于，

所述过载检测部在所述d轴电流大于预先确定的允许d轴电流下限值且小于允许d轴电流上限值的情况下，判定为所述转换器没有在瞬时过载状态下进行动作，在所述d轴电流小于或等于所述允许d轴电流下限值或大于或等于所述允许d轴电流上限值的情况下，判定为所述转换器在瞬时过载状态下进行动作。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的转换器，其特征在于，

所述过载检测部构成为具有：绝对值计算部，其基于所述d轴电流及所述q轴电流中的至少1个电流，对绝对值进行计算；以及

滤波部，其被输入所述绝对值计算部的计算结果，对该计算结果进行平均化，

在所述滤波部的输出结果大于或等于预先确定的允许绝对值的情况下，判定为所述转换器在稳态过载状态下进行动作。

17.一种电动机控制装置，其特征在于，具有：

权利要求13至16中任一项所述的转换器；以及

电动机驱动装置，其从所述转换器接收直流电流的供给而对所述电动机进行可变速控制。

18.根据权利要求17所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机驱动装置在所述过载检测部的判定结果是判定为过载的情况下，以成为与从上级控制装置输出的电动机动作指令相比对所述电动机的输出进行限制的电动机动作的方式，进行所述电动机的可变速控制。

19.根据权利要求17所述的电动机控制装置，其特征在于，

在所述过载检测部的判定结果是判定为过载的情况下，以如下方式进行控制，即，以成为对所述电动机的输出进行限制的电动机动作的方式对电动机动作指令进行变更，将该电动机动作指令经由上级控制装置输出至所述电动机驱动装置。

20.根据权利要求18或19所述的电动机控制装置，其特征在于，

以所述上级控制装置、所述电动机驱动装置及所述转换器的顺序将通信路径进行菊花链连接，如果所述过载检测部检测出瞬时过载状态，判定结果被从所述过载检测部通知给所述电动机驱动装置，则所述电动机驱动装置以成为与从所述上级控制装置输出的电动机动作指令相比对所述电动机的输出进行限制的电动机动作的方式进行所述电动机的可变速控制，并且将所述过载检测部的判定结果通知给所述上级控制装置，所述上级控制装置对该判定结果进行接收，在处于瞬时过载状态的情况下以如下方式进行控制，即，以成为对所述电动机的输出进行限制的电动机动作的方式对电动机动作指令进行变更，将该电动机动作指令输出至所述电动机驱动装置。

21.根据权利要求18或19所述的电动机控制装置，其特征在于，

以所述上级控制装置、所述电动机驱动装置及所述转换器的顺序将通信路径进行菊花链连接，如果所述过载检测部检测出稳态过载状态，判定结果被从所述过载检测部通知给所述电动机驱动装置，则所述电动机驱动装置基于从所述上级控制装置输出的电动机动作指令进行电动机的可变速控制，并且将所述过载检测部的判定结果通知给所述上级控制装置，所述上级控制装置对该判定结果进行接收，在处于稳态过载状态的情况下以如下方式进行控制，即，以对所述电动机的平均输出进行抑制的方式对运转周期进行变更，输出至所述电动机驱动装置。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

在检测出所述交流电源的停电时，进行可变速控制以使由多个电动机驱动装置驱动的电动机中的至少1个减速。

23.根据权利要求22所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机驱动装置具有直流电压检测部，该直流电压检测部连接于所述第1端子和所述第2端子之间，对积蓄直流电力的平滑电容器的电压进行检测，

所述电动机驱动装置，

在所述直流电压检测部的检测值大于或等于直流电压上限值的情况下，进行可变速控制以使与进行所述减速的电动机不同的电动机加速，

在所述直流电压检测部的检测值小于或等于直流电压下限值的情况下，进行可变速控制以使与进行所述减速的电动机不同的电动机减速，

在所述直流电压检测部的检测值大于所述直流电压下限值且小于所述直流电压上限值的情况下，进行可变速控制以使与进行所述减速的电动机不同的电动机自由运转或维持恒定速度。

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