CN117136492A - 逆变器 - Google Patents

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Abstract

一种逆变器，在禁止电位为高电位或低电位的情况下，持续地产生三相交流电流。在非通常动作中，控制电路使限制输出配线电位在高电位、中性点电位和低电位中的除了禁止电位以外的两个电位之间变化，并且使正常输出配线各自的电位在上述高电位、上述中性点电位和上述低电位这三个电位之间变化。在上述非通常动作中，上述控制装置在指令值矢量属于第一限制三角形区域的限制状态下，使原点的坐标、第一中间坐标点的坐标即第一坐标和第二中间坐标点的坐标即第二坐标在时间上错开地输出。上述第二坐标在上述第一坐标为上述上侧坐标时为上述第二中间坐标点的上述下侧坐标，在上述第一坐标为上述下侧坐标时为上述第二中间坐标点的上述上侧坐标。

Description

逆变器
技术领域
(相关申请的援引)
本申请是在2021年3月29日提交申请的日本专利申请特愿2021-55374号的关联申请，要求基于该日本专利申请的优先权，并且援引该日本专利申请中记载的全部内容，以作为构成本说明书的内容。
本说明书所公开的技术涉及一种逆变器。
在日本专利特开2016-220325号公报(以下，称为专利文献1)中公开了一种能够使输出电位在三个电平之间变化的逆变器。该逆变器具有连接在高电位配线与中性点之间的上侧电容器和连接在中性点与低电位配线之间的下侧电容器。因此，中性点的电位成为高电位配线与低电位配线之间的电位。该逆变器针对三个输出配线(U相、V相、W相)分别具有开关电路。各开关电路具有多个半导体元件。开关电路的每一个通过使各半导体元件动作来使对应的输出配线的电位在高电位、中性点电位、低电位之间变化。通过使各输出配线的电位在三个电平之间变化，从而在各输出配线之间产生三相交流电流。
发明内容
发明所要解决的技术问题
各开关电路内的半导体元件有时会发生短路故障。在这种情况下，在具有短路故障元件的开关电路中，有时不能对输出配线施加特定的电位。例如，如果产生短路故障元件，则有时在使与该短路故障元件连接的其他半导体元件(以下，称为特定元件)接通时，在高电位配线、中性点与低电位配线之间产生线间短路。在这种情况下，不能使特定元件接通，不能对输出配线施加高电位、中性点电位或低电位。以下，将不能施加于输出配线的电位称为禁止电位。
即使在产生短路故障元件的情况下，有时也想通过逆变器来产生三相交流电流。在这种情况下，可以想到在禁止电位以外的两个电位之间使各输出配线的电位变化。
在中性点电位为禁止电位的情况下，能够使三个输出配线的电位在高电位与低电位之间变化并产生三相交流电流。在这种情况下，逆变器能够持续地产生三相交流电流。
在低电位为禁止电位的情况下，能够使三个输出配线的电位在高电位与中性点电位之间变化并产生三相交流电流。但是，在这种情况下，逆变器不能持续地产生三相交流电流。即，在该动作中，由于持续地使用蓄积在上侧电容器中的电荷，因此，经过一定时间之后，上侧电容器的电荷变得极端少，而使中性点电位变得极端高。这样，如果中性点电位变得极端高，则不能适当地产生三相交流电流。
在高电位为禁止电位的情况下，能够使三个输出配线的电位在中性点电位与低电位之间变化并产生三相交流电流。但是，在这种情况下，逆变器不能持续地产生三相交流电流。即，在该动作中，由于持续地使用蓄积在下侧电容器中的电荷，因此，经过一定时间之后，下侧电容器的电荷变得极端少，中性点电位变得极端低。这样，如果中性点电位变得极端低，则不能适当地产生三相交流电流。
如以上所说明的那样，在上述技术中，在禁止电位为高电位或低电位的情况下，不能持续地产生三相交流电流。在本说明书中，提出了在这种情况下能够持续地产生三相交流电流的逆变器。
解决技术问题所采用的技术方案
本说明书所公开地逆变器具有：高电位配线；低电位配线；中性点；连接在上述高电位配线与上述中性点之间的上侧电容器；连接在上述中性点与上述低电位配线之间的下侧电容器；具有U相开关电路、V相开关电路和W相开关电路的三个开关电路；指令电路；以及控制电路。三个上述开关电路中的每一个具有多个半导体元件和输出配线。控制电路以使上述U相开关电路的上述输出配线即U相输出配线、上述V相开关电路的上述输出配线即V相输出配线和上述W相开关电路的上述输出配线即W相输出配线各自的电位在上述高电位配线的电位即高电位、上述中性点的电位即中性点电位与上述低电位配线的电位即低电位之间变化的方式，对上述三个开关电路进行控制。上述指令电路生成由电压矢量构成的指令值矢量，上述电压矢量由通过参数Vu、Vv、Vw规定的空间矢量坐标系来表示。上述参数Vu是表示上述U相输出配线的电位为上述高电位、上述中性点电位和上述低电位中的哪一个的值。上述参数Vv是表示上述V相输出配线的电位为上述高电位、上述中性点电位和上述低电位中的哪一个的值。上述参数Vw是表示上述W相输出配线的电位为上述高电位、上述中性点电位和上述低电位中的哪一个的值。上述控制电路基于上述指令值矢量来控制三个上述开关电路。上述空间矢量坐标系具有位于原点与最外周坐标点之间的多个中间坐标点。各上述中间坐标点具有表示使上述上侧电容器的电压变化的电压矢量的上侧坐标和表示使上述下侧电容器的电压变化的电压矢量的下侧坐标。上述空间矢量坐标系具有多个以上述原点和多个上述中间坐标点中的相邻的两个为顶点的三角形区域。上述控制电路在由于上述半导体元件中的任一个中发生短路故障而在三个上述开关电路中的一个中不能向对应的上述输出配线施加作为上述高电位和上述低电位中的任一个的禁止电位的情况下，能够执行非通常动作。将发生短路故障的上述半导体元件称为短路故障元件。将三个上述开关电路中的包含上述短路故障元件的一个上述开关电路的上述输出配线称为限制输出配线。将三个上述开关电路中的不包含上述短路故障元件的两个上述开关电路的上述输出配线分别称为正常输出配线。在上述非通常动作中，上述控制电路使上述限制输出配线电位在上述高电位、上述中性点电位和上述低电位中的除了禁止电位以外的两个电位之间变化，并且使上述正常输出配线各自的电位在上述高电位、上述中性点电位和上述低电位这三个电位之间变化。在上述非通常动作中，多个上述中间坐标点具有：上述上侧坐标和上述下侧坐标这两者不包含表示上述禁止电位的禁止参数的多个正常中间坐标点；以及上述上侧坐标和上述下侧坐标中的一方包含上述禁止参数而另一方不包含上述禁止参数的多个限制中间坐标点。在上述非通常动作中，多个上述三角形区域具有：构成顶点的两个上述中间坐标点都是上述限制中间坐标点的第一限制三角形区域；构成顶点两个上述中间坐标点中的一方是上述正常中间坐标点而另一方是上述限制中间坐标点的第二限制三角形区域；以及构成顶点的两个上述中间坐标点都是上述正常中间坐标点的正常三角形区域。在上述非通常动作中，上述控制装置在上述指令值矢量属于上述第一限制三角形区域的限制状态下，使上述原点的坐标、第一中间坐标点的坐标即第一坐标和第二中间坐标点的坐标即第二坐标在时间上错开地输出。在上述限制状态下，由上述指令值矢量所属的上述第一限制三角形区域即特定第一限制三角形区域和与上述特定第一限制三角形区域相邻的上述第二限制三角形区域即相邻第二限制三角形区域构成的四边形中的不包含上述原点且构成对角的两个上述中间坐标点中的上述特定第一限制三角形区域内的上述中间坐标点是上述第一中间坐标点，上述相邻第二限制三角形区域内的上述中间坐标点是上述第二中间坐标点。上述第一坐标是上述第一中间坐标点的上述上侧坐标和上述下侧坐标中的不包含上述禁止参数一方的坐标。上述第二坐标在上述第一坐标为上述上侧坐标时为上述第二中间坐标点的上述下侧坐标，在上述第一坐标为上述下侧坐标时为上述第二中间坐标点的上述上侧坐标。
另外，指令值矢量属于第一限制三角形区域是指，指令值矢量的至少一部分位于第一限制三角形区域内。在指令值矢量属于第一限制三角形区域的情况下，包括指令值矢量的整体包含在第一限制三角形区域中的情况和指令值矢量经过第一限制三角形区域的情况。
在第一限制三角形区域中，两个中间坐标点都是限制中间坐标点。在两个限制中间坐标点处，不能输出上侧坐标和下坐标中的一方。因此，如果要将两个限制坐标点的坐标在时间上错开地输出，则上侧坐标或下侧坐标偏向地输出。这样，如果上侧坐标或下侧坐标偏向地输出，则中性点的电位容易变动。与此相对的是，在上述逆变器中，在指令值矢量属于第一限制三角形区域的限制状态下，使第一中间坐标点的坐标即第一坐标和第二中间坐标点的坐标即第二坐标在时间上错开地输出。在此，第二中间坐标点是与第一限制三角形区域相邻的第二限制三角形区域内的中间坐标点。由于第二中间坐标点是正常中间坐标点，因此，在第二中间坐标点处，上侧坐标和下侧坐标都不包含禁止参数。因此，上侧坐标和下侧坐标都能够作为第二中间坐标点输出。该逆变器在输出上侧坐标作为第一中间坐标点的坐标(第一坐标)时，输出下侧坐标作为第二中间坐标点的坐标(第二坐标)。另外，该逆变器在输出下侧坐标作为第一中间坐标点的坐标(第一坐标)时，输出下侧坐标作为第二中间坐标点的坐标(第二坐标)。由此，能够抑制中性点的电位的变动。
附图说明
图1是实施例1的逆变器的电路图。
图2是示出实施例1的第一状态～第三状态的表。
图3是示出空间矢量坐标系的图。
图4是示出输出的电压矢量的角度与三相交流电流的曲线图。
图5是示出输出(0，0，2)时的电流路径的电路图。
图6是示出输出(1，1，2)且电流为正向时的电流路径的电路图。
图7是示出输出(1，1，2)且电流为反向时的电流路径的电路图。
图8是示出输出(0，0，1)且电流为正向时的电流路径的电路图。
图9是示出输出(0，0，1)且电流为反向时的电流路径的电路图。
图10是示出禁止电位的表。
图11是示出第一二极管的短路故障时和第三开关元件的短路故障时的短路电流的路径的电路图。
图12是示出第一开关元件的短路故障时和第四开关元件的短路故障时的短路电流的路径的电路图。
图13是示出第二二极管的短路故障时和第二开关元件的短路故障时的短路电流的路径的电路图。
图14是示出一次指令值矢量属于作为正常三角形区域的内侧三角形区域T5时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝0时)。
图15是示出一次指令值矢量属于作为第一限制三角形区域的内侧三角形区域T1时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝0时)。
图16是示出一次指令值矢量属于作为第一限制三角形区域的内侧三角形区域T2时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝0时)。
图17是示出一次指令值矢量属于作为第二限制三角形区域的内侧三角形区域T6时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝0时)。
图18是示出一次指令值矢量属于作为第二限制三角形区域的内侧三角形区域T3时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝0时)。
图19是示出一次指令值矢量属于作为第一限制三角形区域的内侧三角形区域T5时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝2时)。
图20是示出一次指令值矢量属于作为第二限制三角形区域的内侧三角形区域T6时的空间矢量坐标系的图(禁止参数为Vw＝2时)。
图21是实施例2的逆变器的电路图。
图22是示出实施例2的第一状态～第三状态的表。
图23是示出输出(0，0，2)时的电流路径的电路图。
图24是示出输出(1，1，2)时的电流路径的电路图。
图25是示出输出(0，0，1)时的电流路径的电路图。
具体实施方式
在本说明书所公开的一例的逆变器中，在上述限制状态下，上述指令电路也可以生成不超过将上述第一中间坐标点与上述第二中间坐标点连接的线段的上述指令值矢量。
根据该结构，控制电路容易按照指令值矢量来输出电压矢量。
在本说明书所公开的一例的逆变器中，在上述非通常动作中，上述控制装置也可以在上述指令值矢量属于上述第二限制三角形区域的预备状态下，使上述原点的坐标、第三中间坐标点的坐标即第三坐标、第四中间坐标点的坐标即第四坐标在时间上错开地输出。在上述预备状态下，由上述指令值矢量所属的上述第二限制三角形区域即特定第二限制三角形区域和与上述特定第二限制三角形区域相邻的上述第一限制三角形区域即相邻第一限制三角形区域构成的四边形中的构成不包含上述原点的对角的两个上述中间坐标点中，也可以是上述相邻第一限制三角形区域内的中间坐标点是第三中间坐标点，上述特定第二限制三角形区域内的中间坐标点是第四中间坐标点。上述第三坐标也可以是上述第三中间坐标点的上述上侧坐标和上述下侧坐标中的不包含上述禁止参数的坐标。上述第四坐标也可以是在上述第三坐标为上述上侧坐标时为上述第四中间坐标点的上述下侧坐标，而在上述第三坐标为上述下侧坐标时为上述第四中间坐标点的上述上侧坐标。
另外，指令值矢量属于第二限制三角形区域是指，指令值矢量的至少一部分位于第二限制三角形区域内。在指令值矢量属于第二限制三角形区域的情况下，包括指令值矢量的整体包含在第二限制三角形区域中的情况和指令值矢量经过第二限制三角形区域的情况。
根据该结构，上侧坐标在限制状态下的输出时间变长的情况下，下侧坐标在预备状态下的输出时间变长，下侧坐标在限制状态下的输出时间变长的情况下，上侧坐标在预备状态下的输出时间变长。因此，在从限制状态到预备状态的整个期间中，上侧坐标的输出时间和下侧坐标的输出时间容易平衡。由此，能够进一步抑制中性点的电位的变动。
在本说明书所公开的一例的逆变器中，在上述预备状态下，上述指令电路也可以生成不超过将上述第三中间坐标点与上述第四中间坐标点连接的线段的上述指令值矢量。
根据该结构，控制电路容易按照指令值矢量来输出电压矢量。
在本说明书所公开的一例的逆变器中，三个上述开关电路的每一个具有：第一开关元件，上述第一开关元件的正极与上述高电位配线连接；第二开关元件，上述第二开关元件的正极与上述第一开关元件的负极连接，而负极与对应的上述输出配线连接；第三开关元件，上述第三开关元件的正极与对应的上述输出配线连接；第四开关元件，上述第四开关元件的正极与上述第三开关元件的负极连接，而负极与上述低电位配线连接；第一二极管，上述第一二极管的阳极与上述中性点连接，而阴极与上述第一开关元件的上述负极连接；以及第二二极管，上述第二二极管的阳极与上述第三开关元件的上述负极连接，而阴极与上述中性点连接。在上述短路故障元件是上述第二开关元件或上述第二二极管的情况下，上述禁止电位也可以是上述低电位。在上述短路故障元件是上述第三开关元件或上述第一二极管的情况下，上述禁止电位也可以是上述高电位。
在本说明书所公开的另一例的逆变器中，三个上述开关电路的每一个具有：第一开关元件，上述第一开关元件连接在上述高电位配线与对应的上述输出配线之间；第二开关元件，上述第二开关元件连接在上述中性点与对应的上述输出配线之间；第三开关元件，上述第三开关元件与上述第二开关元件串联地连接在上述中性点与对应的上述输出配线之间；第四开关元件，上述第四开关元件连接在对应的上述输出配线与上述低电位配线之间；第一中间二极管，上述第一中间二极管的阴极以朝向上述中性点侧的方向与上述第二开关元件并联地连接；以及第二中间二极管，上述第二中间二极管的阴极以朝向上述输出配线侧的方向与上述第三开关元件并联地连接。在上述短路故障元件是上述第二开关元件的情况下，上述禁止电位也可以是上述低电位。在上述短路故障元件是上述第三开关元件的情况下，上述禁止电位也可以是上述高电位。
[实施例1]
(逆变器的结构)
图1表示实施例1的逆变器10的电路图。逆变器10装设于车辆。另外，在车辆上装设有电池18和电动机90。电动机90是用于使车辆行驶的电动机。电动机90是三相电动机。逆变器10与电池18及电动机90连接。逆变器10将从电池18供给的直流电力转换为三相交流电力，并且将三相交流电力供给至电动机90。由此，电动机90驱动并使车辆行驶。
逆变器10具有高电位配线12、中性点14、低电位配线16、上侧电容器20和下侧电容器22。高电位配线12与电池18的正极连接。低电位配线16与电池18的负极连接。下面，将低电位配线16的电位设为基准电位(0V)。通过电池18，在高电位配线12与低电位配线16之间施加直流电压。因此，高电位配线12具有比低电位配线16的电位(0V)高的电位VH。上侧电容器20连接在高电位配线12与中性点14之间。下侧电容器22连接在中性点14与低电位配线16之间。因此，中性点14的电位VM(以下，称为中性点电位VM)比低电位配线16的电位(0V)高，并且比高电位配线12的电位VH低。中性点电位VM根据蓄积在上侧电容器20中的电荷量和蓄积在下侧电容器22中的电荷量而变动。在上侧电容器20放电或下侧电容器22充电时，中性点电位VM上升。在上侧电容器20充电或下侧电容器22放电时，中性点电位VM下降。
逆变器10具有U相开关电路30u、V相开关电路30v和W相开关电路30w这三个开关电路30。开关电路30的每一个连接在高电位配线12、低电位配线16与中性点14之间。开关电路30的每一个具有第一开关元件41、第二开关元件42、第三开关元件43、第四开关元件44、第一二极管51、第二二极管52和输出配线60。由于三个开关电路30的结构彼此相同，因此，下面对一个开关电路30的结构进行说明。
开关元件41～44由IGBT(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极晶体管)构成。但是，开关元件41～44也可以由其他元件(例如FET(field effect transistor：场效应晶体管))构成。回流二极管与开关元件41～44的每一个并联连接。回流二极管的阳极与对应的开关元件的发射极连接，回流二极管的阴极与对应的开关元件的集电极连接。开关元件41～44串联连接在高电位配线12与低电位配线16之间。即，第一开关元件41的集电极与高电位配线12连接。第二开关元件42的集电极与第一开关元件41的发射极连接。第三开关元件43的集电极与第二开关元件42的发射极连接。第四开关元件44的集电极与第三开关元件43的发射极连接。第四开关元件44的发射极与低电位配线16连接。第一二极管51的阳极与中性点14连接。第一二极管51的阴极与第一开关元件41的发射极和第二开关元件42的集电极连接。第二二极管52的阳极与第三开关元件43的发射极和第四开关元件44的集电极连接。第二二极管52的阴极与中性点14连接。输出配线60的一端与第二开关元件42的发射极和第三开关元件43的集电极连接。输出配线60的另一端与电动机90连接。
另外，下面，将U相开关电路30u的输出配线60称为U相输出配线60u，将V相开关电路30v的输出配线60称为V相输出配线60v，将W相开关电路30w的输出配线60称为W相输出配线60w。U相输出配线60u、V相输出配线60v、W相输出配线60w各自与电动机90连接。
逆变器10具有控制电路70和指令电路72。指令电路72根据电动机90的动作状态来生成指令值，并且将生成的指令值输入到控制电路70。控制电路70虽未图示，但与U相开关电路30u、V相开关电路30v及W相开关电路30w各自所具有的开关元件41～44的栅极连接。即，控制电路70与图1所示的十二个开关元件的栅极连接。控制电路70基于从指令电路72输入的指令值，使各开关元件接通/断开。由此，在三个输出配线60之间生成三相交流电流。通过向电动机90供给三相交流电流，电动机90驱动并使车辆行驶。
(输出配线的电位)
接着，对施加于各输出配线60的电位进行说明。控制电路70将各开关电路30控制为图2所示的第一状态、第二状态、第三状态中的任一个。
在第一状态下，控制成第一开关元件41接通，第二开关元件42接通，第三开关元件43断开，第四开关元件44断开。在第一状态下，输出配线60经由第一开关元件41及第二开关元件42与高电位配线12连接。因此，在第一状态下，输出配线60的电位成为与高电位配线12相同的电位VH。
在第二状态下，控制成第一开关元件41断开、第二开关元件42接通、第三开关元件43接通、第四开关元件44断开。在第二状态下，输出配线60经由第二开关元件42及第一二极管51或经由第三开关元件43及第二二极管52与中性点14连接。因此，在第二状态下，输出配线60的电位成为中性点电位VM。
在第三状态下，控制成第一开关元件41断开、第二开关元件42断开、第三开关元件43接通、第四开关元件44接通。在第三状态下，输出配线60经由第三开关元件43及第四开关元件44与低电位配线16连接。因此，在第三状态下，输出配线60的电位成为与低电位配线16相同的0V。
通过各开关电路30的状态在第一状态、第二状态、第三状态之间变化，各输出配线60的电位在电位VH、中性点电位VM、电位0V之间变化。控制电路70通过控制各输出配线60的电位，使输出配线60产生三相交流电流。
(电压矢量)
图3是示出施加于输出配线60的每一个的电位的空间矢量坐标系。在图3中，例示了电压矢量A1。空间矢量坐标系具有十九个坐标点。各坐标点由三个参数Vu、Vv、Vw组合而成的坐标(Vu，Vv，Vw)表示。参数Vu是表示U相输出配线60u的电位的值。参数Vv是表示V相输出配线60v的电位的值。参数Vw是表示W相输出配线60w的电位的值。参数Vu、Vv、Vw是从0到2之间的数值。数值“0”表示对对应的输出配线60施加0V，数值“1”表示对对应的输出配线60施加中性点电位VM，数值“2”表示对对应的输出配线60施加电位VH。例如，(2、2、0)表示对U相输出配线60u施加电位VH，对V相输出配线60v施加电位VH，对W相输出配线60w施加0V。
空间矢量坐标系所具有的十九个坐标点具有一个原点O、十二个最外周坐标点和六个中间坐标点M1～M6。原点O是位于空间矢量坐标系中心的坐标点。原点O由(0，0，0)、(1，1，1)和(2，2，2)这三个坐标表示。即，原点O表示将U相输出配线60u、V相输出配线60v、W相输出配线60w设为相同电位。最外周坐标点是位于空间矢量坐标系的最外周的坐标点。即，最外周坐标点是位于构成空间矢量坐标系的最外周的六边形上的坐标点。最外周坐标点由一个坐标表示。中间坐标点M1～M6是位于原点O与最外周坐标点之间的坐标点。即，中间坐标点是位于比空间矢量坐标系的最外周更靠内侧的六边形上的坐标点。中间坐标点由两个坐标表示。中间坐标点由参数Vu、Vv、Vw的一部分为2且剩余为1的上侧坐标和参数Vu、Vv、Vw的一部分为1且剩余为0的下侧坐标表示。
在空间矢量坐标系中，存在多个以上述十九个坐标点中的三个坐标点为顶点的三角形区域。在与原点O相邻的位置处存在六个三角形区域T1～T6。以下，将与原点O相邻的三角形区域T1～T6称为内侧三角形区域。内侧三角形区域T1～T6以中间坐标点M1～M6中的两个和原点O为顶点。在比内侧三角形区域T1～T6更靠外周侧的位置处存在十八个三角形区域。
(指令值矢量)
指令电路72生成应施加于三个输出配线60的电位的指令值。指令电路72通过由空间矢量坐标系上的坐标(Vu，Vv，Vw)表示的电压矢量来生成指令值。下面，将指令电路72作为指令值而生成的电压矢量称为指令值矢量。指令电路72基于电动机90的旋转速度、流过电动机90的电流、驾驶员的油门的操作量等，生成指令值矢量。例如，能够将图3的电压矢量A1作为指令值矢量输出。另外，下面，如图3所示，通过相对于Vu轴的角度θ来表示电压矢量的角度。指令电路72是以使指令值矢量的角度θ逐渐增加的方式依次生成指令值矢量。即，如图3的箭头102所示，指令电路72以使指令值矢量旋转的方式依次生成指令值矢量。指令值矢量被输入到控制电路70。另外，在后面详细说明，指令电路72有时会修正指令值矢量。下面，将修正前的指令值矢量称为一次指令值矢量，将修正后的指令值矢量称为二次指令值矢量。
(正常动作)
控制电路70基于指令值矢量来控制逆变器10。在不存在短路故障元件的情况下，控制电路70执行正常动作。在正常动作中，控制电路70根据一次指令值矢量来控制逆变器10。例如，在一次指令值矢量的参数Vu为“0”的情况下，控制电路70将U相开关电路30u控制为第三状态并对U相输出配线60u施加0V。在一次指令值矢量的参数Vu为“1”的情况下，控制电路70将U相开关电路30u控制为第二状态并对U相输出配线60u施加中性点电位VM。在一次指令值矢量的参数Vu为“2”的情况下，控制电路70将U相开关电路30u控制为第一状态并对U相输出配线60u施加电位VH。在一次指令值矢量的参数Vv为“0”的情况下，控制电路70将V相开关电路30v控制为第三状态并对V相输出配线60v施加0V。在一次指令值矢量的参数Vv为“1”的情况下，控制电路70将V相开关电路30v控制为第二状态并对V相输出配线60v施加中性点电位VM。在一次指令值矢量的参数Vv为“2”的情况下，控制电路70将V相开关电路30v控制为第一状态并对V相输出配线60v施加电位VH。在一次指令值矢量的参数Vw为“0”的情况下，控制电路70将W相开关电路30w控制为第三状态并对W相输出配线60w施加0V。在一次指令值矢量的参数Vw为“1”的情况下，控制电路70将W相开关电路30w控制为第二状态并对W相输出配线60w施加中性点电位VM。在一次指令值矢量的参数Vw为“2”的情况下，控制电路70将W相开关电路30w控制为第一状态并对W相输出配线60w施加电位VH。
另外，电压矢量的各参数有时由小数表示。例如，图3的电压矢量A1的坐标为(0.75，0.5，0)这样，在参数由小数表示的电压矢量是指令值矢量的情况下，控制电路70通过使包含指令值矢量的坐标(即，指令值矢量的前端)的三角形区域的各顶点的坐标在时间上错开地输出，从而输出相当于指令值矢量的电压矢量。例如，在指令电路72生成电压矢量A1作为指令值矢量的情况下，控制电路70将包含电压矢量A1的坐标的三角形区域T1的三个顶点(即，中间坐标点M1、M2和原点O的坐标)在时间上错开地输出。由此，输出(0.75，0.5，0)另外，作为中间坐标点M1的坐标，能够输出(2，1，1)和(1，0，0)中的任一个。另外，作为中间坐标点M2的坐标，能够输出(2，2，1)和(1，1，0)中的任一个。另外，作为原点的坐标，能够输出(0，0，0)、(1，1，1)和(2，2，2)中的任一个。在输出(0.75，0.5，0)的情况下，输出各坐标点的坐标的时比率如下述的数式1所示。
[数式1]
另外，在上述数式1中，T1是输出中间坐标点M1的时比率，T2是输出中间坐标点M2的时比率，T3是输出原点O的时比率。另外，在上述数式1中，θ是二次指令值矢量相对于Vu轴的角度，Vmag是将二次指令值矢量的长度换算成电压的值，VH是高电位配线12的电位。
如上所述，如箭头102所示，指令电路72以使一次指令值矢量旋转的方式依次生成一次指令值矢量并输入到控制电路70。控制电路70按照输入的一次指令值矢量来输出电压矢量。因此，输出的电压矢量如箭头102所示那样旋转。由此，在三个输出配线60之间生成三相交流电流。图4示出了流过三个输出配线60u、60v、60w的电流Iu、Iv、Iw与输出的电压矢量的角度θ的关系。如图4所示，电压矢量角度θ的相位相对于电流Iu的相位偏移约90°。但是，由于电路的寄生电阻的影响，角度θ与电流Iu的相位差有时会从图4进一步变化。另外，在改变三相交流电流的频率的情况下，角度θ与电流Iu的相位差有时会发生变化。如图4所示，因三相交流电流流过输出配线60u、60v、60w，使得在电动机90的内部产生的磁场旋转。其结果是，电动机90的转子旋转。
(中性点电位VM的变动)
接着，对中性点电位VM的变动进行说明。在输出图3所示的各坐标中的不包含数值“1”作为参数的坐标的情况下，对三个输出配线60中的任一个都不施加中性点电位VM。在这种情况下，不会产生中性点电位VM的变动。例如，在输出(0，0，2)的情况下，如图5所示，输出配线60u、60v与低电位配线16连接，输出配线60w与高电位配线12连接。另外，根据电动机90的动作状态，存在电流沿与施加于电动机90的电压相同的方向(以下，称为正向)流动的情况和电流沿与施加于电动机90的电压相反的方向(以下，称为反向)流动的情况。在电流沿正向流动的情况下，如图5的箭头200所示，电流从高电位配线12经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向低电位配线16。另外，在电流沿反向流动的情况下，电流沿箭头200的反方向流动。在上述的任一情况下，都不会产生电荷流入中性点14和电荷从中性点14流出。因此，在这种情况下，不会产生中性点电位VM的变动。在输出(2，0，0)、(2，2，0)、(0，2，0)、(0，2，2)、(2，0，2)的情况下，同样也不会产生中性点电位VM的变动。
在输出图3所示的坐标中的包含数值“1”作为参数的坐标的情况下，由于中性点14与三个输出配线60的至少一个连接，因此，产生中性点电位VM的变动。
例如，在输出(1，1，2)的情况下，如图6所示，输出配线60u、60v与中性点14连接，输出配线60w与高电位配线12连接。在电流沿正向流动的情况下，如图6的箭头202所示，电流从高电位配线12经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向中性点14。在这种情况下，由于上侧电容器20放电，因此，中性点电位VM上升。另外，在电流沿反向流动的情况下，如图7的箭头204所示，电流从中性点14经由输出配线60u、60v流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60w流向高电位配线12。在这种情况下，由于上侧电容器20充电，因此，中性点电位VM下降。这样，在输出(1，1，2)的情况下，在电流为正向的情况下中性点电位VM上升，在电流为反向的情况下中性点电位VM下降。在输出(2，1，1)、(2，2，1)、(1，2，1)、(1，2，2)、(2，1，2)的情况下，同样地，在电流为正向的情况下中性点电位VM上升，在电流为反向的情况下中性点电位VM下降。
另外，例如在输出(0，0，1)的情况下，如图8所示，输出配线60u、60v与低电位配线16连接，输出配线60w与中性点14连接。在电流沿正向流动的情况下，如图8的箭头206所示，电流从中性点14经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向低电位配线16。在这种情况下，由于下侧电容器22放电，因此，中性点电位VM下降。另外，在电流沿反向流动的情况下，如图9的箭头208所示，电流从低电位配线16经由输出配线60u、60v流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60w流向中性点14。在这种情况下，由于下侧电容器22充电，因此，中性点电位VM上升。这样，在输出(0，0，1)的情况下，在电流为正向的情况下中性点电位VM下降，在电流为反向的情况下中性点电位VM上升。在输出(1，0，0)、(1，1，0)、(0，1，0)、(0，1，1)、(1，0，1)的情况下，同样地，在电流为正向的情况下中性点电位VM下降，在电流为反向的情况下中性点电位VM上升。
此外，即使在输出图3所示的坐标中的(2，1，0)、(1，2，0)、(0，2，1)、(0，1，2)、(1，0，2)、(2，0，1)的情况下，由于电荷流入或流出中性点14，因此，产生中性点电位VM的变动。
在正常动作中，指令电路72和控制电路70根据中性点电位VM来改变输出的电压矢量。例如，在中性点电位VM比控制目标值低的情况下，优先输出使中性点电位VM上升的电压矢量。另外，例如，在中性点电位VM比控制目标值高的情况下，优先输出使中性点电位VM下降的电压矢量。因此，能够在将中性点电位VM控制为接近目标值的值的同时，向电动机90供给三相交流电流。
(短路元件判定动作)
控制电路70在车辆不行驶时，定期地执行短路元件判定动作。在短路元件判定动作中，针对开关电路30u、30v、30w，分别对开关元件41～44和二极管51～52是否发生短路故障进行判定。另外，开关元件的短路故障是指开关元件与栅极的电位无关地接通的故障模式。另外，二极管的短路故障是指电流在任一方向上都流过二极管的故障模式。控制电路70选择三个开关电路30u、30v、30w中的任一个，并且对所选择的开关电路30执行短路元件判定动作。在短路元件判定动作中，控制电路70以各种组合使各开关元件接通，并且测定此时流过的电流。由此，控制电路70对有无短路故障元件进行判定，并且在存在短路故障元件的情况下，对开关元件41～44、二极管51～52中的哪一个是短路故障元件进行判定。
(A.非通常动作)
接着，对非通常动作进行说明。指令电路72和控制电路70在存在短路故障元件的状态下，当需要驱动电动机90时，执行非通常动作。另外，下面，将具有短路故障元件的开关电路30称为限制开关电路30x。此外，将限制开关电路30x的输出配线60称为限制输出配线60x。此外，将限制开关电路30x以外的开关电路30称为正常开关电路30y。另外，将正常开关电路30y的输出配线60称为正常输出配线60y。在限制开关电路30x为一个且短路故障元件为一个的情况下执行非通常动作。在非通常动作中，对限制开关电路30x进行控制，以不对限制输出配线60x施加禁止电位。首先，对禁止电位进行说明。
(A-1.禁止电位)
禁止电位是指由于在限制开关电路30x内产生线间短路而不能施加于限制输出配线60x的电压。图10示出了短路故障元件与禁止电位的关系。根据限制开关电路30x内的短路故障元件的种类，禁止电位不同。
如图12的箭头304所示，在第一开关元件41发生短路故障的情况下，在第二状态下，在高电位配线12与中性点14之间产生线间短路。因此，在第一开关元件41发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第二状态，不能对限制输出配线60x施加中性点电位VM。因此，如图10所示，在第一开关元件41发生短路故障的情况下，禁止电位为中性点电位VM。
如图13的箭头310所示，在第二开关元件42发生短路故障的情况下，在第三状态下，在中性点14与低电位配线16之间产生线间短路。因此，在第二开关元件42发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第三状态，不能对限制输出配线60x施加0V。因此，如图10所示，在第二开关元件42发生短路故障的情况下，禁止电位为0V。
如图11的箭头302所示，在第三开关元件43发生短路故障的情况下，在第一状态下，在高电位配线12与中性点14之间产生线间短路。因此，在第三开关元件43发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第一状态，不能对限制输出配线60x施加电位VH。因此，如图10所示，在第三开关元件43发生短路故障的情况下，禁止电位为电位VH。
如图12的箭头306所示，在第四开关元件44发生短路故障的情况下，在第二状态下，在中性点14与低电位配线16之间产生线间短路。因此，在第四开关元件44发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第二状态，不能对限制输出配线60x施加中性点电位VM。因此，如图10所示，在第四开关元件44发生短路故障的情况下，禁止电位为中性点电位VM。
如图11的箭头300所示，在第一二极管51发生短路故障的情况下，在第一状态下，在高电位配线12与中性点14之间产生线间短路。因此，在第一二极管51发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第一状态，不能对限制输出配线60x施加电位VH。因此，如图10所示，在第一二极管51发生短路故障的情况下，禁止电位为电位VH。
如图13的箭头308所示，在第二二极管52发生短路故障的情况下，在第三状态下，在中性点14与低电位配线16之间产生线间短路。因此，在第二二极管52发生短路故障的情况下，不能将限制开关电路30x设为第三状态，不能对限制输出配线60x施加0V。因此，如图10所示，在第二二极管52发生短路故障的情况下，禁止电位为0V。
如以上说明的那样，根据短路故障元件，不能施加于限制输出配线60x的禁止电位会发生变化。如上所述，在非通常动作中，控制方法根据禁止电位的变化而变化。
(A-2.禁止电位为中性点电位VM时的非通常动作)
在禁止电位为中性点电位VM的情况(即，短路故障元件为第一开关元件41或第四开关元件44的情况)下，控制电路70将输出到输出配线60u、60v、60w的电位在高电位VH与0V这两个电平之间进行控制。在该动作中，由于在三个输出配线60的任一个上都不施加中性点电位VM，因此，能够不受中性点电位VM的影响地继续向电动机90供给三相交流电流。因此，能够使车辆继续行驶。
(A-3.禁止电位为0V或高电位VH时的非通常动作)
在禁止电位为0V或高电位VH的情况下，指令电路72与正常动作同样地生成一次指令值矢量，之后生成将一次指令值矢量修正后的二次指令值矢量。
如上所述，在与原点O相邻的位置处存在六个内侧三角形区域T1～T6。在非通常动作中，指令电路72将六个内侧三角形区域T1～T6分类为第一限制三角形区域、第二限制三角形区域、正常三角形区域，并且对一次指令值矢量属于第一限制三角形区域、第二限制三角形区域、正常三角形区域中的哪一个进行判定。指令电路72根据判定结果来生成二次指令值矢量。因此，下面，对第一限制三角形区域、第二限制三角形区域、正常三角形区域进行说明。如上所述，在非通常动作中，由于不能对限制输出配线60x施加禁止电位，因此，不能输出一部分坐标。即，不能输出包含表示对限制输出配线60x施加禁止电位的参数(以下，称为禁止参数)的坐标。下面，将包含禁止参数的坐标称为禁止坐标，将不包含禁止参数的坐标称为正常坐标。图14例示了限制输出配线60x为输出配线60w、禁止电位为0V的情况。在包含图14的各空间矢量图中，对禁止坐标标注删除线。在图14中，由于禁止参数Vw＝0，因此，(2，0，0)、(2，1，0)、(2，2，0)、(1，2，0)、(0，2，0)、(1，0，0)、(1，1，0)、(0，1，0)、(0，0，0)是禁止坐标，其他坐标是正常坐标。如上所述，中间坐标点M1～M6具有上侧坐标和下侧坐标这两个坐标。在短路故障元件为一个的情况下，三个中间坐标点中的上侧坐标和下侧坐标中的一方为禁止坐标。下面，将上侧坐标和下侧坐标中的一方为禁止坐标的中间坐标点称为限制中间坐标点，将上侧坐标和下侧坐标都是正常坐标的中间坐标点称为正常中间坐标点。例如，在图14的情况下，在中间坐标点M1～M3中，下侧坐标(即，(1，0，0)、(1，1，0)、(0，1，0))是禁止坐标，上侧坐标(即，(2，1，1)、(2，2，1)、(1，2，1))是正常坐标。因此，在图14的情况下，中间坐标点M1～M3是限制中间坐标点。另外，在图14的情况下，中间坐标点M4～M6是正常中间坐标点。第一限制三角形区域是内侧三角形区域T1～T6中的构成原点O以外的顶点的两个中间坐标点都是限制中间坐标点的内侧三角形区域。例如，在图14中，内侧三角形区域T1、T2是第一限制三角形区域。第二限制三角形区域是内侧三角形区域T1～T6中的构成原点O以外的顶点的中间坐标点中的一方为限制中间坐标点而另一方为正常中间坐标点的内侧三角形区域。例如，在图14中，内侧三角形区域T3、T6是第二限制三角形区域。正常三角形区域是内侧三角形区域T1～T6中的构成原点O以外的顶点的两个中间坐标点都是正常中间坐标点的内侧三角形区域。例如，在图14中，内侧三角形区域T4、T5是正常三角形区域。两个第一限制三角形区域彼此相邻，两个正常三角形区域彼此相邻。两个第二限制三角形区域夹着原点O配置于相反侧。各第二限制三角形区域配置在第一限制三角形区域与正常三角形区域之间。
指令电路72对一次指令值矢量所属的内侧三角形区域是内侧三角形区域T1～T6中的哪一个进行判定。另外，一次指令值矢量所属的内侧三角形区域是指，内侧三角形区域T1～T6中的包含一次指令值矢量的至少一部分的内侧三角形区域。换言之，一次指令值矢量所属的内侧三角形区域是指包含一次指令值矢量的基端部的内侧三角形区域。例如，图14所示的一次指令值矢量B1属于内侧三角形区域T5。另外，例如图15所示的一次指令值矢量B2属于内侧三角形区域T1。指令电路72对一次指令值矢量所属的内侧三角形区域是第一限制三角形区域、第二限制三角形区域、正常三角形区域中的哪一个进行判定。根据该判定结果，指令电路72和控制电路70以如下的方式动作。
(A-3-1.一次指令值矢量属于正常三角形区域时)
在一次指令值矢量属于正常三角形区域的情况下，指令电路72将一次指令值矢量直接地输入到控制电路70。例如，在图14中，一次指令值矢量B1属于作为正常三角形区域的内侧三角形区域T5。在这种情况下，控制电路70与正常动作同样地，根据一次指令值矢量来输出电压矢量。由于在正常三角形区域的角度范围内不存在禁止坐标，因此，在一次指令值矢量属于正常三角形区域的情况下，即使与正常动作同样地输出电压矢量，也不会产生问题。例如，控制电路70也可以检测中性点电位VM，并且根据中性点电位VM来选择上侧坐标和下侧坐标中的任一个并输出。即，在中性点电位VM比目标值(例如VH/2)高的情况下，也可以从上侧坐标和下侧坐标中选择使中性点电位VM下降的坐标并输出。另外，在中性点电位VM比目标值(例如VH/2)低的情况下，也可以从上侧坐标和下侧坐标中选择使中性点电位VM上升的坐标并输出。
(A-3-2.一次指令值矢量属于第一限制三角形区域时)
在一次指令值矢量属于第一限制三角形区域的情况下，指令电路72确定与一次指令值矢量所属的第一限制三角形区域(以下，称为特定第一限制三角形区域)相邻的第二限制三角形区域。下面，将与特定第一限制三角形区域相邻的第二限制三角形区域称为相邻第二限制三角形区域。例如，在图15中，一次指令值矢量B2属于内侧三角形区域T1(即，第一限制三角形区域)因此，特定第一限制三角形区域是内侧三角形区域T1。在这种情况下，指令电路72将与内侧三角形区域T1相邻的第二限制三角形区域即内侧三角形区域T6确定为相邻第二限制三角形区域。接着，指令电路72确定由特定第一限制三角形区域和相邻第二限制三角形区域构成的四边形中的不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点。下面，在确定的两个中间坐标点(即，不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点)中，将特定第一限制三角形区域内的中间坐标点称为第一中间坐标点，将相邻第二限制三角形区域内的中间坐标点称为第二中间坐标点。第一中间坐标点是限制中间坐标点，第二中间坐标点是正常中间坐标点。例如，在图15中，由两个内侧三角形区域T1、T6构成的四边形的不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点是中间坐标点M2和中间坐标点M6。由于中间坐标点M2是构成特定第一限制三角形区域(即，内侧三角形区域T1)的顶点的坐标点，因此，其也是第一中间坐标点。由于中间坐标点M6是构成相邻第二限制三角形区域(即，内侧三角形区域T6)的顶点的坐标点，因此，其也是第二中间坐标点。中间坐标点M2(即，第一中间坐标点)是限制中间坐标点，中间坐标点M6(即，第二中间坐标点)是正常中间坐标点。接着，指令电路72对将第一中间坐标点与第二中间坐标点连接的线段(以下，称为线段L1)进行计算。例如，在图15中，对将中间坐标点M2(即，第一中间坐标点)与中间坐标点M6(即，第二中间坐标点)连接的线段L1进行计算。接着，指令电路72对一次指令值矢量是否超过线段L1进行判定。在一次指令值矢量超过线段L1的情况下，指令电路72计算角度θ与一次指令值矢量相等且具有不超过线段L1的长度的电压矢量以作为二次指令值矢量。即，指令电路72通过缩短一次指令值矢量来计算二次指令值矢量。例如，在图15中，一次指令值矢量B2超过线段L1(即，延伸到比线段L1更靠外周侧的位置)因此，指令电路72计算角度θ与一次指令值矢量B2相等且不超过线段L1的二次指令值矢量C2。另外，在一次指令值矢量没有超过线段L1的情况下，指令电路72将一次指令值矢量直接地设为二次指令值矢量。生成的二次指令值矢量被输入到控制电路70。
控制电路70根据二次指令值矢量来输出电压矢量。在此，控制电路70通过使第一中间坐标点的坐标、第二中间坐标点的坐标和原点O的坐标在时间上错开地输出，输出与二次指令值矢量大致一致的电压矢量。由于第一中间坐标点是限制中间坐标点，因此，表示第一中间坐标点的上侧坐标和下侧坐标中的一方是禁止坐标。因此，控制电路70将上侧坐标和下侧坐标中的作为正常坐标的一方输出为第一中间坐标点的坐标。另外，由于第二中间坐标点是正常中间坐标点，因此，表示第二中间坐标点的上侧坐标和下侧坐标都是正常坐标。控制电路70输出与作为第一中间坐标点输出的坐标相反一侧的坐标以作为第二中间坐标点的坐标。即，控制电路70在输出上侧坐标作为第一中间坐标点时，输出下侧坐标作为第二中间坐标点。另外，控制电路70在输出下侧坐标作为第一中间坐标点时，输出上侧坐标作为第二中间坐标点。此外，控制电路70输出不是禁止坐标的任意坐标作为原点O的坐标。例如，在输出图15的二次指令值矢量C2的情况下，输出(2，2，1)作为第一中间坐标点，输出(1，0，1)作为第二中间坐标点，输出(2，2，2)或(1，1，1)作为原点O。在这种情况下，输出各坐标点的坐标的时比率如下述的数式2所示。
[数式2]
另外，在上述数式2中，Ta是输出第一中间坐标点的时比率，Tb是输出第二中间坐标点的时比率，Tc是输出原点O的时比率。另外，在上述数式2中，ω是二次指令值矢量相对于(2，0，2)的方向的角度，Vmag是将二次指令值矢量的长度换算成电压的值，VH是高电位配线12的电位。
如以上所说明的那样，逆变器10在输出属于第一限制三角形区域的电压矢量时，确定由特定第一限制三角形区域和相邻第二限制三角形区域构成的四边形，并且确定该四边形的不包含原点O且构成对角的第一中间坐标点和第二中间坐标点。然后，通过使第一中间坐标点、第二中间坐标点、原点O在时间上错开地输出，输出属于第一限制三角形区域的电压矢量。根据该方法，由于第二中间坐标点是正常中间坐标点，因此，能够选择与第一中间坐标点相反一侧的坐标作为第二中间坐标点。因此，在输出上侧坐标作为第一中间坐标点的情况下，能够输出下侧坐标作为第二中间坐标点，在输出下侧坐标作为第一中间坐标点的情况下，能够输出上侧坐标作为第二中间坐标点。由此，能够防止上侧坐标或下侧坐标连续输出。因此，根据实施例1的逆变器10，在非通常动作中能够抑制中性点电位VM的变动。
更具体地说明，在正常动作中，在如图15指令值矢量C2那样输出具有内侧三角形区域T1内的坐标的电压矢量的情况下，构成内侧三角形区域T1的三个顶点的三个坐标点(即，中间坐标点M1、中间坐标点M2及原点O)在时间上错开地输出。若在非通常动作中实施与正常动作相同的控制，则会产生中性点电位VM的变动。即，如图15所示，在中间坐标点M1、M2的下侧坐标是禁止坐标的情况下，只能输出上侧坐标作为中间坐标点M1、M2。如上所述，若输出上侧坐标，则中性点电位VM会上升或下降。因此，若将中间坐标点M1的上侧坐标、中间坐标点M2的上侧坐标以及原点O的坐标在时间上错开地输出，则上侧坐标会偏向地输出，而使中性点电位VM大幅地变动。例如，在输出上侧坐标时中性点电位VM上升的动作定时处，如果上侧坐标偏向地输出，则中性点电位VM会大幅地上升。另外，例如，在输出上侧坐标时中性点电位VM下降的动作定时处，如果上侧坐标偏向地输出，则中性点电位VM会大幅地下降。与此相对的是，在上述实施方式的控制方法中，选择作为正常中间坐标点的中间坐标点M6来代替中间坐标点M1，并且输出下侧坐标作为中间坐标点M6的坐标。即，中间坐标点M1的上侧坐标、中间坐标点M6的下侧坐标以及原点O的坐标在时间上错开地输出。因此，上侧坐标不会偏向地输出。因此，能够抑制中性点电位VM的变动。
另外，在控制电路70将第一中间坐标点、第二中间坐标点和原点O在时间上错开地输出的情况下，不能输出超过线段L1的电压矢量。在该逆变器10中，在一次指令值矢量超过线段L1的情况下，指令电路72对不超过线段L1的二次指令值矢量进行计算。因此，控制电路70根据二次指令值矢量来输出电压矢量，由此能够输出适当角度的电压矢量。
另外，图16例示了属于内侧三角形区域T2(即，第一限制三角形区域)的一次指令值矢量B3。在这种情况下，特定第一限制三角形区域是内侧三角形区域T2，相邻第二限制三角形区域是内侧三角形区域T3，第一中间坐标点是中间坐标点M2，第二中间坐标点是中间坐标点M4。指令电路72生成二次指令值矢量C3。控制电路70将中间坐标点M2的上侧坐标、中间坐标点M4的下侧坐标和原点O的坐标在时间上错开地输出。在图16中，也与图15同样地，能够抑制中性点电位VM的变动。
(A-3-3.一次指令值矢量属于第二限制三角形区域时)
在一次指令值矢量属于第二限制三角形区域的情况下，指令电路72确定与一次指令值矢量所属的第二限制三角形区域(以下，称为特定第二限制三角形区域)相邻的第一限制三角形区域。下面，将与特定第二限制三角形区域相邻的第一限制三角形区域称为相邻第一限制三角形区域。例如，在图17中，一次指令值矢量B4属于内侧三角形区域T6(即，第二限制三角形区域)因此，特定第二限制三角形区域是内侧三角形区域T6。在这种情况下，指令电路72将与内侧三角形区域T6相邻的第一限制三角形区域即内侧三角形区域T1确定为相邻第一限制三角形区域。接着，指令电路72确定由特定第二限制三角形区域和相邻第一限制三角形区域构成的四边形中的不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点。以下，在确定的两个中间坐标点(即，不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点)中，将相邻第一限制三角形区域内的中间坐标点称为第三中间坐标点，将特定第二限制三角形区域内的中间坐标点称为第四中间坐标点。第三中间坐标点是限制中间坐标点，第四中间坐标点是正常中间坐标点。例如，在图17中，由两个内侧三角形区域T1、T6构成的四边形的不包含原点O且构成对角的两个中间坐标点是中间坐标点M2和中间坐标点M6。由于中间坐标点M2是构成相邻第一限制三角形区域(即，内侧三角形区域T1)的顶点的坐标点，因此，其也是第三中间坐标点。由于中间坐标点M6是构成特定第二限制三角形区域(即，内侧三角形区域T6)的顶点的坐标点，因此，其也是第四中间坐标点。中间坐标点M2(即，第三中间坐标点)是限制中间坐标点。中间坐标点M6(即，第四中间坐标点)是正常中间坐标点。接着，指令电路72对将第三中间坐标点与第四中间坐标点连接的线段(以下，称为线段L2)进行计算。例如，在图17中，对将中间坐标点M2(即，第三中间坐标点)与中间坐标点M6(即，第四中间坐标点)连接的线段L2进行计算。接着，指令电路72对一次指令值矢量是否超过线段L2进行判定。在一次指令值矢量超过线段L2情况下，指令电路72计算角度θ与一次指令值矢量相等且具有不超过线段L2的长度的电压矢量以作为二次指令值矢量。即，指令电路72通过缩短一次指令值矢量来计算二次指令值矢量。例如，在图17中，一次指令值矢量B4超过线段L2(即，延伸到比线段L2更靠外周侧的位置)因此，指令电路72计算角度θ与一次指令值矢量B4相等且不超过线段L2的二次指令值矢量C4。另外，在一次指令值矢量没有超过线段L2的情况下，指令电路72将一次指令值矢量直接地设为二次指令值矢量。生成的二次指令值矢量被输入到控制电路70。
控制电路70根据二次指令值矢量来输出电压矢量。在此，控制电路70通过使第三中间坐标点的坐标、第四中间坐标点的坐标和原点O的坐标在时间上错开地输出，输出与二次指令值矢量大致一致的电压矢量。由于第三中间坐标点是限制中间坐标点，因此，表示第三中间坐标点的上侧坐标和下侧坐标中的一方是禁止坐标。因此，控制电路70将上侧坐标和下侧坐标中的作为正常坐标的一方输出为第三中间坐标点的坐标。另外，由于第四中间坐标点是正常中间坐标点，因此，表示第四中间坐标点的上侧坐标和下侧坐标都是正常坐标。控制电路70输出与作为第三中间坐标点输出的坐标相反一侧的坐标以作为第四中间坐标点的坐标。即，控制电路70在输出上侧坐标作为第三中间坐标点时，输出下侧坐标作为第四中间坐标点。另外，控制电路70在输出下侧坐标作为第三中间坐标点时，输出上侧坐标作为第四中间坐标点。此外，控制电路70输出不是禁止坐标的任意坐标作为原点O的坐标。例如，在输出图17的二次指令值矢量C4的情况下，输出(2，2，1)作为第三中间坐标点，输出(1，0，1)作为第四中间坐标点，输出(2，2，2)或(1，1，1)作为原点O。在这种情况下，输出各坐标点的坐标的时比率如下述的数式3所示。
[数式3]
另外，在上述数式3中，Td是输出第三中间坐标点的时比率，Te是输出第四中间坐标点的时比率，Tf是输出原点O的时比率。另外，在上述数式3中，ω是二次指令值矢量相对于(2，0，2)的方向的角度，Vmag是将二次指令值矢量的长度换算成电压的值，VH是高电位配线12的电位。
如以上所说明的那样，逆变器10在输出属于第二限制三角形区域的电压矢量时，确定由特定第二限制三角形区域和相邻第一限制三角形区域构成的四边形，并且确定该四边形的不包含原点O且构成对角的第三中间坐标点和第四中间坐标点。然后，通过使第三中间坐标点、第四中间坐标点、原点O在时间上错开地输出，输出属于第二限制三角形区域的电压矢量。根据该方法，在将一次指令值矢量属于第一限制三角形区域时的控制期间与一次指令值矢量属于第二限制三角形区域时的控制期间相加时，输出上侧坐标的时比率与输出下侧坐标的时比率容易平衡。即，在一次指令值矢量属于第一限制三角形区域时的控制期间中，输出第一中间坐标点的时比率比输出第二中间坐标点的时比率长。这是因为二次指令值矢量的坐标比第二中间坐标点更接近第一中间坐标点。另外，在一次指令值矢量属于第二限制三角形区域时的控制期间中，输出第四中间坐标点的时比率比输出第三中间坐标点的时比率长。这是因为二次指令值矢量的坐标比第三中间坐标点更接近第四中间坐标点。另外，第一中间坐标点的坐标与第三中间坐标点的坐标相等，第二中间坐标点的坐标与第四中间坐标点的坐标相等。因此，在将一次指令值矢量属于第一限制三角形区域时的控制期间与一次指令值矢量属于第二限制三角形区域时的控制期间相加时，输出上侧坐标的时比率与输出下侧坐标的时比率容易平衡。例如，可以想到在图17的控制之后执行图15的控制的情况。在这种情况下，在图17的控制中，较长地输出(1，0，1)，较短地输出(2，2，1)在图15的控制中，较长地输出(2，2，1)，较短地输出(1，0，1)因此，在图17的控制期间与图15的控制期间相加的情况下，输出(1，0，1)的时比率和输出(2，2，1)的时比率容易平衡。即，输出上侧坐标的时比率与输出下侧坐标的时比率容易平衡。因此，能够进一步抑制中性点电位VM的变动。
另外，图18例示了属于内侧三角形区域T3(即，第二限制三角形区域)的一次指令值矢量B5。在这种情况下，特定第二限制三角形区域是内侧三角形区域T3，相邻第一限制三角形区域是内侧三角形区域T2，第三中间坐标点是中间坐标点M2，第四中间坐标点是中间坐标点M4。指令电路72生成二次指令值矢量C5。控制电路70将中间坐标点M2的上侧坐标、中间坐标点M4的下侧坐标和原点O的坐标在时间上错开地输出。通过在图16的控制之后执行图18的控制，能够使图16的控制期间与图18的控制期间相加时的上侧坐标与下侧坐标的时比率平衡。因此，能够进一步抑制中性点电位VM的变动。
以上，对实施例1的逆变器10进行了说明。另外，在图14～图18中，以禁止坐标是下侧坐标的情况为例进行了表示。图19～21例示了禁止坐标是上侧坐标(更详细而言，禁止参数为Vw＝2)的情况。在这种情况下，第一限制三角形区域是内侧三角形区域T4、T5，第二限制三角形区域是内侧三角形区域T3、T6，正常三角形区域是内侧三角形区域T1、T2。在这种情况下，选择下侧坐标作为第一中间坐标点和第三中间坐标点，选择上侧坐标作为第二中间坐标点和第四中间坐标点。例如，在图19中，由于一次指令值矢量B6属于内侧三角形区域T5(即，第一限制三角形区域)，因此，连续地输出第一中间坐标点(即，中间坐标点M5)、第二中间坐标点(即，中间坐标点M1)以及原点O。此时，输出(0，0，1)作为中间坐标点M5的坐标，输出(2，1，1)作为中间坐标点M1的坐标。另外，例如，在图20中，由于一次指令值矢量B7属于内侧三角形区域T6(即，第二限制三角形区域)，因此，连续地输出第三中间坐标点(即，中间坐标点M5)、第四中间坐标点(即，中间坐标点M1)以及原点O。此时，输出(0，0，1)作为中间坐标点M5的坐标，输出(2，1，1)作为中间坐标点M1的坐标。因此，上侧坐标的时比率和下侧坐标的时比率容易平衡，能够抑制中性点电位VM的变动。
如以上所说明的那样，在实施例1的逆变器10中，在非通常动作中，中性点电位VM不易变动。因此，能够长时间持续非通常动作。
[实施例2]
图21示出了实施例2的逆变器400。另外，对实施例2的逆变器400的各部分中的具有与实施例1相同的功能的部分标注与实施例1相同的附图标记。
(逆变器的结构)
逆变器400装设于车辆。另外，在车辆上装设有电池18和电动机90。电动机90是用于使车辆行驶的电动机。电动机90是三相电动机。逆变器400与电池18及电动机90连接。逆变器400将从电池18供给的直流电力转换为三相交流电力，并且将三相交流电力供给至电动机90。由此，电动机90驱动并使车辆行驶。
逆变器400具有高电位配线12、中性点14、低电位配线16、上侧电容器20和下侧电容器22。高电位配线12与电池18的正极连接。低电位配线16与电池18的负极连接。下面，将低电位配线16的电位设为基准电位(0V)。通过电池18，在高电位配线12与低电位配线16之间施加直流电压。因此，高电位配线12具有比低电位配线16的电位(0V)高的电位VH。上侧电容器20连接在高电位配线12与中性点14之间。下侧电容器22连接在中性点14与低电位配线16之间。因此，中性点14的电位VM(下面，称为中性点电位VM)比低电位配线16的电位(0V)高，并且比高电位配线12的电位VH低。中性点电位VM根据蓄积在上侧电容器20中的电荷量和蓄积在下侧电容器22中的电荷量而变动。在上侧电容器20放电或下侧电容器22充电时，中性点电位VM会上升。在上侧电容器20充电或下侧电容器22放电时，中性点电位VM会下降。
逆变器400具有U相开关电路30u、V相开关电路30v和W相开关电路30w这三个开关电路30。开关电路30分别连接在高电位配线12、低电位配线16与中性点14之间。开关电路30的每一个具有第一开关元件441、第二开关元件442、第三开关元件443、第四开关元件444、第一二极管451、第二二极管452、第三二极管453、第四二极管454和输出配线60。由于三个开关电路30的结构彼此相同，因此，下面，对一个开关电路30的结构进行说明。
开关元件441～444由IGBT构成。但是，开关元件441～444也可以由其他元件(例如FET)构成。
第一开关元件441连接在高电位配线12与输出配线60之间。第一开关元件441的集电极与高电位配线12连接，第一开关元件441的发射极与输出配线60连接。
第一二极管451与第一开关元件441并联连接。第一二极管451的阳极与第一开关元件441的发射极连接，第一二极管451的阴极与第一开关元件441的集电极连接。
第四开关元件444连接在输出配线60与低电位配线16之间。第四开关元件444的集电极与输出配线60连接，第四开关元件444的发射极与低电位配线16连接。
第四二极管454与第四开关元件444并联连接。第四二极管454的阳极与第四开关元件444的发射极连接，第四二极管454的阴极与第四开关元件444的集电极连接。
第二开关元件442和第三开关元件443串联连接在输出配线60与中性点14之间。第二开关元件442的漏极与中性点14连接。第二开关元件442的源极与第三开关元件443的源极连接。第三开关元件443的漏极与输出配线60连接。
第二二极管452与第二开关元件442并联连接。第二二极管452的阳极与第二开关元件442的源极连接，第二二极管452的阴极与第二开关元件442的漏极连接。即，第二二极管452以阴极朝向中性点14侧的方向与第二开关元件442并联连接。
第三二极管453与第三开关元件443并联连接。第三二极管453的阳极与第三开关元件443的源极连接，第三二极管453的阴极与第三开关元件443的漏极连接。即，第三二极管453以阴极朝向输出配线60侧的方向与第三开关元件443并联连接。
下面，将U相开关电路30u的输出配线60称为U相输出配线60u，将V相开关电路30v的输出配线60称为V相输出配线60v，将W相开关电路30w的输出配线60称为W相输出配线60w。U相输出配线60u、V相输出配线60v、W相输出配线60w各自与电动机90连接。
逆变器400具有控制电路70和指令电路72。指令电路72根据电动机90的动作状态来生成指令值，并且将生成的指令值输入到控制电路70。控制电路70虽未图示，但与U相开关电路30u、V相开关电路30v及W相开关电路30w各自所具有的开关元件441～444的栅极连接。即，控制电路70与图21所示的十二个开关元件的栅极连接。控制电路70基于从指令电路72输入的指令值，使各开关元件接通/断开。由此，在三个输出配线60之间生成三相交流电流。通过向电动机90供给三相交流电流，电动机90驱动并使车辆行驶。
(输出配线的电位)
接着，对施加于各输出配线60的电位进行说明。控制电路70将各开关电路30控制为图22所示的第一状态、第二状态、第三状态中的任一个。
在第一状态下，控制成第一开关元件441接通，第二开关元件442断开，第三开关元件443断开，第四开关元件444断开。在第一状态下，输出配线60经由第一开关元件441与高电位配线12连接。因此，在第一状态下，输出配线60的电位处于与高电位配线12相同的电位VH。
在第二状态下，控制成第一开关元件441断开，第二开关元件442接通，第三开关元件443接通，第四开关元件444断开。在第二状态下，输出配线60经由第三开关元件443及第二开关元件442与中性点14连接。因此，在第二状态下，输出配线60的电位处于与中性点14相同的中性点电位VM。
在第三状态下，控制成第一开关元件441断开，第二开关元件442断开，第三开关元件443断开，第四开关元件444接通。在第三状态下，输出配线60经由第四开关元件444与低电位配线16连接。因此，在第三状态下，输出配线60的电位处于与低电位配线16相同的0V。
通过各开关电路30的状态在第一状态、第二状态、第三状态之间变化，各输出配线60的电位在高电位VH、中性点电位VM、0V之间变化。控制电路70通过控制各输出配线60的电位，使输出配线60产生三相交流电流。
(正常动作)
指令电路72与实施例1同样地，生成由空间矢量坐标系的坐标表示的指令值矢量。在不存在短路故障元件的情况下，控制电路70执行正常动作。在正常动作中，控制电路70根据一次指令值矢量来控制逆变器10。实施例2的正常动作与实施例1的正常动作相同。
(中性点电位VM的变动)
接着，对中性点电位VM的变动进行说明。在图3所示的各坐标中的不包含数值“1”的电压矢量中，对三个输出配线60中的任一个都不施加中性点电位VM。在这种情况下，不会产生中性点电位VM的变动。例如，在输出(0，0，2)的情况下，如图23所示，输出配线60u、60v与低电位配线16连接，输出配线60w与高电位配线12连接。另外，根据电动机90的动作状态，存在电流沿与施加于电动机90的电压相同的方向(下面，称为正向)流动的情况和电流沿与施加于电动机90的电压相反的方向(下面，称为反向)流动的情况。在电流沿正向流动的情况下，如图23的箭头401所示，电流从高电位配线12经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向低电位配线16。另外，在电流沿反向流动的情况下，电流沿箭头401的反方向流动。在上述的任一情况下，都不会产生电荷流入中性点14和电荷从中性点14流出。因此，在这种情况下，不会产生中性点电位VM的变动。在输出(2，0，0)、(2，2，0)、(0，2，0)、(0，2，2)、(2，0，2)作为电压矢量的情况下，同样也不会产生中性点电位VM的变动。
在输出图3所示的坐标中的包含数值“1”的电压矢量的情况下，由于中性点14与三个输出配线60的至少一个连接，因此，产生中性点电位VM的变动。
例如，在输出(1，1，2)的情况下，如图24所示，输出配线60u、60v与中性点14连接，输出配线60w与高电位配线12连接。在电流沿正向流动的情况下，如图24的箭头402所示，电流从高电位配线12经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向中性点14。在这种情况下，由于上侧电容器20放电，因此，中性点电位VM上升。另外，在电流沿反向流动的情况下，电流沿箭头402的反方向流动。在这种情况下，由于上侧电容器20充电，因此，中性点电位VM下降。这样，在输出(1，1，2)的情况下，在电流为正向的情况下中性点电位VM上升，在电流为反向的情况下中性点电位VM下降。在输出(2，1，1)、(2，2，1)、(1，2，1)、(1，2，2)、(2，1，2)作为电压矢量的情况下，同样地，在电流为正向的情况下中性点电位VM上升，在电流为反向的情况下中性点电位VM下降。
另外，例如在输出(0，0，1)的情况下，如图25所示，输出配线60u、60v与低电位配线16连接，输出配线60w与中性点14连接。在电流沿正向流动的情况下，如图25的箭头404所示，电流从中性点14经由输出配线60w流向电动机90。流入电动机90的电流经由输出配线60u、60v流向低电位配线16。在这种情况下，由于下侧电容器22放电，因此，中性点电位VM下降。另外，在电流沿反向流动的情况下，电流沿箭头404的反方向流动。在这种情况下，由于下侧电容器22充电，因此，中性点电位VM上升。这样，在输出(0，0，1)的情况下，在电流为正向的情况下中性点电位VM下降，在电流为反向的情况下中性点电位VM上升。在输出(1，0，0)、(1，1，0)、(0，1，0)、(0，1，1)、(1，0，1)作为电压矢量的情况下，同样地，在电流为正向的情况下中性点电位VM下降，在电流为反向的情况下中性点电位VM上升。
此外，即使在输出图3所示的电压矢量中的(2，1，0)、(1，2，0)、(0，2，1)、(0，1，2)、(1，0，2)、(2，0，1)的情况下，由于电荷流入或流出中性点14，因此，会产生中性点电位VM的变动。
在正常动作中，指令电路72和控制电路70根据中性点电位VM来改变输出的电压矢量。例如，在中性点电位VM比控制目标值低的情况下，优先输出使中性点电位VM上升的电压矢量。另外，例如，在中性点电位VM比控制目标值高的情况下，优先输出使中性点电位VM下降的电压矢量。因此，能够在将中性点电位VM控制为接近目标值的值的同时，向电动机90供给三相交流电流。
(短路元件判定动作)
控制电路70在车辆不行驶时，定期地执行短路元件判定动作。在短路元件判定动作中，针对开关电路30u、30v、30w的每一个，对开关元件441～444是否发生短路故障进行判定。控制电路70对有无短路故障元件进行判定，并且在存在短路故障元件的情况下，对开关元件441～444中的哪一个是短路故障元件进行判定。
(A.非通常动作)
接着，对非通常动作进行说明。当第二开关元件442或第三开关元件443发生短路故障时，指令电路72和控制电路70能够执行非通常动作。另外，在第一开关元件441或第四开关元件444发生短路故障的情况下，逆变器400不能执行非通常动作。在非通常动作中，对限制开关电路30x进行控制，以不向限制输出配线60x施加禁止电位。首先，对禁止电位进行说明。
(A-1.禁止电位)
禁止电位是指由于在限制开关电路30x内产生线间短路而不能施加于限制输出配线60x的电压。根据限制开关电路30x内的短路故障元件的种类，禁止电位不同。
在第二开关元件442发生短路故障的情况下，在第四开关元件444接通时，短路电流从中性点14经由第二开关元件442、第三二极管453和第四开关元件444流向低电位配线16。因此，在第二开关元件442发生短路故障的情况下，不能接通第四开关元件444。因此，在第二开关元件442发生短路故障的情况下，禁止电位为0V。
在第三开关元件443发生短路故障的情况下，在第一开关元件441接通时，短路电流从高电位配线12经由第一开关元件441、第三开关元件443和第二二极管452流向中性点14。因此，在第三开关元件443发生短路故障的情况下，不能接通第一开关元件441。因此，在第三开关元件443发生短路故障的情况下，禁止电位为高电位VH。
(A-2.禁止电位为0V或高电位VH时的非通常动作)
禁止电位为0V或高电位VH时的非通常动作在实施例2和实施例1中相同。即，如图14所示，在一次指令值矢量属于正常三角形区域的情况下，与正常动作同样地输出电压矢量。如图15、图16、图19所示，在一次指令值矢量属于第一限制三角形区域的情况下，指令电路72与实施例1同样地计算线段L1，并且计算不超过线段L1的二次指令值矢量。另外，控制电路70与实施例1同样地，将第一中间坐标点的正常坐标、第二中间坐标点的坐标(与第一中间坐标点相反的坐标)和原点的坐标在时间上错开地输出。如图17、图18、图20所示，在一次指令值矢量属于第二限制三角形区域的情况下，指令电路72与实施例1同样地计算线段L2，并且计算不超过线段L2的二次指令值矢量。另外，控制电路70与实施例1同样地，将第三中间坐标点的正常坐标、第四中间坐标点的坐标(与第三中间坐标点相反的坐标)和原点的坐标在时间上错开地输出。因此，在实施例2的非通常动作中，也与实施例1同样地，能够抑制中性点电位VM的变动。
如以上所说明的那样，在实施例2的逆变器400中，在非通常动作中，中性点电位VM不易变动。因此，能够长时间持续非通常动作。
实施例2的二极管452是第一中间二极管的一例。实施例2的二极管453是第二中间二极管的一例。
另外，在实施例1、2中，如图15、图16、图19所示，一次指令值矢量属于第一限制三角形区域的状态是限制状态的一例。另外，在实施例1、2中，如图17、图18、图20所示，一次指令值矢量属于第二限制三角形区域的状态是预备状态的一例。
另外，在非通常动作中，也可以与其他控制方法组合地执行上述实施例1、2的控制方法。例如，也可以在中性点电位VM处于允许范围内的情况下执行其他的控制方法，在中性点电位VM处于允许范围外时执行实施例1、2的控制方法来抑制中性点电位VM的进一步的变动。
以上，对实施方式进行了详细说明，但是这些仅为例示，并非对权利要求书进行限定。权利要求书所记载的技术包括将以上例示的具体例进行各种变形、改变而得的内容。本说明书或附图中说明的技术要素通过单独或各种组合来发挥技术有用性，不限于申请时权利要求书记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术能够同时达成多个目的，达成其中的一个目的的情况本身具有技术有用性。

Claims (6)

1.一种逆变器，具有：
高电位配线(12)；
低电位配线(16)；
中性点(14)；
连接在所述高电位配线与所述中性点之间的上侧电容器(20)；
连接在所述中性点与所述低电位配线之间的下侧电容器(22)；
具有U相开关电路(30u)、V相开关电路(30v)和W相开关电路(30w)的三个开关电路；
指令电路(72)；以及
控制电路(70)，
三个所述开关电路的每一个具有多个半导体元件和输出配线，
所述控制电路以使所述U相开关电路的所述输出配线即U相输出配线(60u)、所述V相开关电路的所述输出配线即V相输出配线(60v)和所述W相开关电路的所述输出配线即W相输出配线(60w)各自的电位在所述高电位配线的电位即高电位、所述中性点的电位即中性点电位与所述低电位配线的电位即低电位之间变化的方式，对所述三个开关电路进行控制，
所述指令电路生成由电压矢量构成的指令值矢量，所述电压矢量由通过参数Vu、Vv、Vw规定的空间矢量坐标系来表示，
所述参数Vu是表示所述U相输出配线的电位为所述高电位、所述中性点电位和所述低电位中的哪一个的值，
所述参数Vv是表示所述V相输出配线的电位为所述高电位、所述中性点电位和所述低电位中的哪一个的值，
所述参数Vw是表示所述W相输出配线的电位为所述高电位、所述中性点电位和所述低电位中的哪一个的值，
所述控制电路基于所述指令值矢量来控制三个所述开关电路，
所述空间矢量坐标系具有位于原点与最外周坐标点之间的多个中间坐标点(M1～M6)，
各所述中间坐标点具有表示使所述上侧电容器的电压变化的电压矢量的上侧坐标和表示使所述下侧电容器的电压变化的电压矢量的下侧坐标，
所述空间矢量坐标系具有多个以所述原点和多个所述中间坐标点中的相邻的两个为顶点的三角形区域(T1～T6)，
所述控制电路在由于所述半导体元件中的任一个中发生短路故障而在三个所述开关电路中的一个中不能向对应的所述输出配线施加作为所述高电位和所述低电位中的任一个的禁止电位的情况下，能够执行非通常动作，
将发生短路故障的所述半导体元件称为短路故障元件，
将三个所述开关电路中的包含所述短路故障元件的一个所述开关电路的所述输出配线称为限制输出配线，
将三个所述开关电路中的不包含所述短路故障元件的两个所述开关电路的所述输出配线分别称为正常输出配线，
在所述非通常动作中，所述控制电路使所述限制输出配线电位在所述高电位、所述中性点电位和所述低电位中的除了禁止电位以外的两个电位之间变化，并且使所述正常输出配线各自的电位在所述高电位、所述中性点电位和所述低电位这三个电位之间变化，
在所述非通常动作中，多个所述中间坐标点具有：所述上侧坐标和所述下侧坐标这两者不包含表示所述禁止电位的禁止参数的多个正常中间坐标点；以及所述上侧坐标和所述下侧坐标中的一方包含所述禁止参数而另一方不包含所述禁止参数的多个限制中间坐标点，
在所述非通常动作中，多个所述三角形区域具有：构成顶点的两个所述中间坐标点都是所述限制中间坐标点的第一限制三角形区域；构成顶点两个所述中间坐标点中的一方是所述正常中间坐标点而另一方是所述限制中间坐标点的第二限制三角形区域；以及构成顶点的两个所述中间坐标点都是所述正常中间坐标点的正常三角形区域，
在所述非通常动作中，控制装置在所述指令值矢量属于所述第一限制三角形区域的限制状态下，使所述原点的坐标、第一中间坐标点的坐标即第一坐标和第二中间坐标点的坐标即第二坐标在时间上错开地输出，
在所述限制状态下，由所述指令值矢量所属的所述第一限制三角形区域即特定第一限制三角形区域和与所述特定第一限制三角形区域相邻的所述第二限制三角形区域即相邻第二限制三角形区域构成的四边形中的不包含所述原点且构成对角的两个所述中间坐标点中的所述特定第一限制三角形区域内的所述中间坐标点是所述第一中间坐标点，所述相邻第二限制三角形区域内的所述中间坐标点是所述第二中间坐标点，
所述第一坐标是所述第一中间坐标点的所述上侧坐标和所述下侧坐标中的不包含所述禁止参数一方的坐标，
所述第二坐标在所述第一坐标为所述上侧坐标时为所述第二中间坐标点的所述下侧坐标，在所述第一坐标为所述下侧坐标时为所述第二中间坐标点的所述上侧坐标。
2.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，
在所述限制状态下，所述指令电路生成不超过将所述第一中间坐标点与所述第二中间坐标点连接的线段(L1)的所述指令值矢量。
3.如权利要求1或2所述的逆变器，其特征在于，
在所述非通常动作中，所述控制装置在所述指令值矢量属于所述第二限制三角形区域的预备状态下，使所述原点的坐标、第三中间坐标点的坐标即第三坐标、第四中间坐标点的坐标即第四坐标在时间上错开地输出，
在所述预备状态下，由所述指令值矢量所属的所述第二限制三角形区域即特定第二限制三角形区域和与所述特定第二限制三角形区域相邻的所述第一限制三角形区域即相邻第一限制三角形区域构成的四边形中的不包含所述原点且构成对角的两个所述中间坐标点中的所述相邻第一限制三角形区域内的中间坐标点是第三中间坐标点，所述特定第二限制三角形区域内的中间坐标点是第四中间坐标点，
所述第三坐标是所述第三中间坐标点的所述上侧坐标和所述下侧坐标中的不包含所述禁止参数一方的坐标，
所述第四坐标在所述第三坐标为所述上侧坐标时为所述第四中间坐标点的所述下侧坐标，在所述第三坐标为所述下侧坐标时为所述第四中间坐标点的所述上侧坐标。
4.如权利要求3所述的逆变器，其特征在于，
在所述预备状态下，所述指令电路生成不超过将所述第三中间坐标点与所述第四中间坐标点连接的线段(L2)的所述指令值矢量。
5.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器，其特征在于，
三个所述开关电路的每一个具有：
第一开关元件(41)，所述第一开关元件的正极与所述高电位配线连接；
第二开关元件(42)，所述第二开关元件的正极与所述第一开关元件的负极连接，并且负极与对应的所述输出配线连接；
第三开关元件(43)，所述第三开关元件的正极与对应的所述输出配线连接；
第四开关元件(44)，所述第四开关元件的正极与所述第三开关元件的负极连接，并且负极与所述低电位配线连接；
第一二极管(51)，所述第一二极管的阳极与所述中性点连接，并且阴极与所述第一开关元件的所述负极连接；以及
第二二极管(52)，所述第二二极管的阳极与所述第三开关元件的所述负极连接，并且阴极与所述中性点连接，
在所述短路故障元件是所述第二开关元件或所述第二二极管的情况下，所述禁止电位是所述低电位，
在所述短路故障元件是所述第三开关元件或所述第一二极管的情况下，所述禁止电位是所述高电位。
6.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器，其特征在于，
三个所述开关电路的每一个具有：
第一开关元件(441)，所述第一开关元件连接在所述高电位配线与对应的所述输出配线之间；
第二开关元件(442)，所述第二开关元件连接在所述中性点与对应的所述输出配线之间；
第三开关元件(443)，所述第三开关元件与所述第二开关元件串联地连接在所述中性点与对应的所述输出配线之间；
第四开关元件(444)，所述第四开关元件连接在对应的所述输出配线与所述低电位配线之间；
第一中间二极管(452)，所述第一中间二极管以阴极朝向所述中性点侧的方向与所述第二开关元件并联地连接；以及
第二中间二极管(453)，所述第二中间二极管以阴极朝向所述输出配线侧的方向与所述第三开关元件并联地连接，
在所述短路故障元件是所述第二开关元件的情况下，所述禁止电位是所述低电位，
在所述短路故障元件是所述第三开关元件的情况下，所述禁止电位是所述高电位。
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