JP2004120883A - Inverter device for three-phase ac motor driving - Google Patents

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JP2004120883A JP2002280084A JP2002280084A JP2004120883A JP 2004120883 A JP2004120883 A JP 2004120883A JP 2002280084 A JP2002280084 A JP 2002280084A JP 2002280084 A JP2002280084 A JP 2002280084A JP 2004120883 A JP2004120883 A JP 2004120883A
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Yukihiko Sato
Masanori Yamato
アルマン ジャヤ
佐藤 之彦
大和 正典
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device for a three-phase AC motor driving capable of continuing operation of the three-phase AC motor even if failure occurs at a semiconductor switching device which constitutes an inverter circuit. <P>SOLUTION: A failed device deciding means 9 is provided for detecting the failure of the plurality of semiconductor switching devices Q1 to Q6 which are included in the inverter circuit 4. When the failed device deciding means 9 decides the presence of the failed semiconductor switching device, a neutral connection switch driving circuit 8 outputs a driving signal for connecting an output point V of an arm circuit 4B including the failed semiconductor switching device Q3 to a neutral point N of DC side to a neutral connection switch circuit 7. Receiving the driving signal, the neutral connection switch circuit 7 closes a normally opened contact SW2 and V-connects an exciting winding of a motor. A PWM controller 10 drives four semiconductor switching devices of two arm circuits which do not include the failed semiconductor switching device by PWM control, thus obtaining three-phase balanced current. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子に故障が発生した場合でも、三相交流モータの運転の継続を可能にする三相交流モータ駆動用インバータ装置に関するものである。 The present invention, even when a failure in the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit has occurred, to a three-phase AC motor driving inverter apparatus that enables continued operation of the three-phase AC motor.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
近年、電力変換システムが基盤技術として社会を支えるに至り、故障などによってシステムが停止した場合の社会的悪影響は大きい。 Recently, lead to the power conversion system support society as a fundamental technology, social adverse effects if the system has stopped by failure or the like is large. このため、電力変換器の故障に対し、駆動システムの高信頼化が要求される場合には、複数の装置を用意し冗長性を持たせることや、決められた使用時間に達すると、状況の如何にかかわらず装置を更新するなどして信頼性を確保してきた。 Therefore, with respect to a failure of the power converter, when the reliability of the drive system is required, and that for redundancy providing a plurality of devices, reaches the operating time that is determined, the situation and such Ikagani to update the equipment, regardless of to have been to ensure the reliability. これらの手法は、故障自体について即時に対策を講ずるものではなく、突然の故障に対しては無防備である。 These techniques are not intended to take action immediately for the failure itself, it is vulnerable to sudden failure. なお電動機駆動用インバータに用いられている半導体スイッチ素子(バルブデバイス)の故障としては、一般的には、過電流による短絡故障、経年劣化等による開放故障の2つの故障モードが考えられる。 Note The failure of the semiconductor switching element used in the motor driving inverter (valve device), in general, short-circuit failure due to overcurrent, two failure modes of the open failure due to aging or the like.
【0003】 [0003]
インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子に故障が発生したときでも、三相交流モータの運転を継続することができるインバータ装置については、海外において報告例がある。 Even when a fault in the semiconductor switch elements constituting the inverter circuit occurs, the inverter device can continue the operation of the three-phase AC motor, it is reported cases overseas. 例えば、1993年に発行された「IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.29.NO.5」の910頁〜917頁に掲載された「A strategy for improving reliability of field−oriented controlled induction moter drives」と題する論文に記載のインバータ装置では、三相交流モータの中性点を整流回路の出力の中性点に接続する必要がある。 For example, an article entitled to have been issued in 1993 was published in the 910 pp ~917 of "IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.29.NO.5", "A strategy for improving reliability of field-oriented controlled induction moter drives" in the inverter apparatus according to, it is necessary to connect the neutral point of the three-phase AC motor neutral point of the output of the rectifier circuit. そのためモータ側の構造も含めてインバータ装置を構成する必要があった。 Therefore the motor side structures it is necessary to configure an inverter device including.
【0004】 [0004]
また2001年に発行された「IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.37.NO.3」の873頁〜879頁に掲載された「An induction motor drivesystem with improved fault tolerance」と題する論文に掲載のインバータ装置では、通常の三相インバータ回路に加えて余分な主回路素子を必要とする。 Also in the post of the inverter device to published "IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.37.NO.3" paper entitled to have been posted on pages 873 pages ~879 "An induction motor drivesystem with improved fault tolerance" of the 2001 requires extra main circuit elements in addition to the normal three-phase inverter circuit.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
前者の従来のインバータ装置では、三相交流モータの中性点を整流回路の出力の中性点に接続する必要があるため、モータ側の構造も含めてインバータ装置を構成する必要があった。 In the conventional inverter apparatus of the former, it is necessary to connect the neutral point of the three-phase AC motor neutral point of the output of the rectifier circuit, it is necessary to configure the inverter apparatus, including the structure of the motor side.
【0006】 [0006]
また後者のインバータ装置では、通常の三相インバータ回路に加えて余分な主回路素子を必要とするため、通常のモータやインバータ回路をそのまま利用することができない問題があった。 In the latter inverter device, since in addition to the normal three-phase inverter circuit requires an extra main circuit element, there is a normal motor or the inverter circuit as it is not possible to use issues.
【0007】 [0007]
本発明の目的は、通常の三相交流モータ及びインバータ回路を用いることができて、しかもインバータ回路を構成する半導体スイッチ素子に故障が発生した場合には、三相交流モータの運転を継続することができる三相交流モータ駆動用インバータ装置を提供することにある。 An object of the present invention is able to use a normal three-phase AC motor and the inverter circuit, moreover when a failure in the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit occurs, to continue the operation of the three-phase AC motor and to provide a three-phase AC motor driving inverter apparatus capable.
【0008】 [0008]
本発明の他の目的は、整流回路の出力側の中性点の電圧が変動する場合でも、支障なく三相交流モータの運転を継続することができる三相交流モータ駆動用インバータ装置を提供することにある。 Another object of the present invention provides an output side of the even if the voltage of the neutral point fluctuates, three-phase AC motor driving inverter apparatus capable of continuing the operation of the three-phase AC motor without any trouble of the rectifier circuit It lies in the fact.
【0009】 [0009]
本発明の他の目的は、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子の故障時においても、故障前と同じトルクを得ることができる三相交流モータ駆動用インバータ装置を提供することにある。 Another object of the present invention, even in case of failure of the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit is to provide a three-phase AC motor driving inverter device which can obtain the same torque as before the failure.
【0010】 [0010]
本発明の別の目的は、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子の故障を簡単に検出することができる三相交流モータ駆動用インバータ装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a three-phase AC motor driving inverter apparatus capable of detecting a failure of the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit easily.
【0011】 [0011]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明は、交流電源の出力を整流する整流回路を含んで構成される直流電源回路と、それぞれ直列に接続された2つの半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に対して直列に接続されたヒューズとを含んで構成された第1乃至第3のアーム回路が並列接続されて構成され、直流電源回路から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換する三相電圧制御型インバータ回路と、三相電圧制御型インバータ回路を構成する6個の前記半導体スイッチ素子をそれぞれPWM制御するためのPWM制御信号を発生するPWM制御回路を含むPWM制御器とを備えて三相分の励磁巻線が星形結線された三相交流モータを駆動する三相交流モータ駆動用インバータ装置を改良の対象とする。 The present invention includes a DC power supply circuit configured to include a rectifier circuit for rectifying the output of the AC power supply, a fuse connected in series to the two semiconductor switching elements which are respectively connected in series with said semiconductor switch device first to third arm circuits configured to include a is configured by parallel connection, a three-phase voltage control type inverter circuit for converting the three-phase AC voltage a DC voltage supplied from the DC power source circuit, a three-phase six of the PWM controller and the star-shaped three phases of excitation windings provided with the semiconductor switching elements each including a PWM control circuit for generating a PWM control signal to PWM control which constitutes the voltage control type inverter circuit the three-phase AC motor driving inverter device for driving a three-phase AC motor which is connected to the improvement of the subject.
【0012】 [0012]
直流電源回路は整流回路の出力電圧を等分して中性点に出力する分圧回路を備えている。 DC power supply circuit includes a voltage divider circuit that outputs to a neutral point by equally dividing the output voltage of the rectifier circuit. そして本発明は、故障素子判定手段と、中性点接続スイッチ回路と、中性点接続スイッチ駆動回路とを備えている。 The present invention includes a fault element determination means, and the neutral point connection switch circuit, and a neutral point connection switch driving circuit. 故障素子判定手段は、第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する半導体スイッチ素子の故障を検出する。 Failure element determination means detects a failure of the first to semiconductor switching elements constituting the third arm circuits, respectively. 中性点接続スイッチ回路は、第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する2つの半導体スイッチ素子の接続点によってそれぞれ構成される第1乃至第3の出力点と中性点との間に配置されて第1乃至第3の出力点を選択的に中性点に接続するように構成されている。 Neutral connection switch circuit is disposed between the output point and the neutral point first to third respectively constituted by the connection point of two semiconductor switching elements of the first to third arm circuits respectively constituting It is configured to connect to the first to selectively neutral point a third output points are. また中性点接続スイッチ駆動回路は、故障素子判定手段の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含むアーム回路の出力点を中性点に接続するために中性点接続スイッチ回路に駆動信号を出力するように構成されている。 The neutral point connection switch drive circuit, based on the determination result of the failure element determination means, the failure to neutral connection switch circuit for connecting the output node of the upper arm circuit to the neutral point, including a semiconductor switching element and and it is configured to output a drive signal to. そしてPWM制御器は、故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えて、位相差π/3を持つ線間電圧が第1乃至第3の出力点間に現れるように構成されている。 The PWM controller, according to the determination result of the failure element determination means, a PWM control signal to the four semiconductor switching elements constituting the two arm circuits other than one arm circuit including a semiconductor switching element is faulty given, line voltage having a phase difference [pi / 3 is configured so as to appear between the first through third output points.
【0013】 [0013]
本発明をより具体的なレベルで表現すると、本発明が改良の対象とする三相交流モータ駆動用インバータ装置は、直流電源回路と、三相電圧制御型インバータ回路と、第1の正弦波信号発生回路及びPWM制御回路を含むPWM制御器とを具備する。 When representing the present invention in a more specific level, the three-phase AC motor driving inverter device to which the present invention is directed to improvements includes a DC power supply circuit, a three-phase voltage control type inverter circuit, a first sine-wave signal ; and a PWM controller including a generator and the PWM control circuit. 直流電源回路は、交流電源の出力を整流する整流回路を含んで構成される。 DC power supply circuit is configured to include a rectifier circuit for rectifying the output of the AC power source. 本発明においては、直流電源回路が、整流回路の出力電圧を等分して中性点に出力する分圧回路を備えている。 In the present invention, the DC power supply circuit is provided with a voltage divider circuit by equally dividing the output voltage of the rectifier circuit and outputs it to the neutral point. また三相電圧制御型インバータ回路は、それぞれ直列に接続された2つの半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に対して直列に接続されたヒューズとを含んで構成された第1乃至第3のアーム回路が並列接続されて構成され、直流電源回路から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換する。 The three-phase voltage control type inverter circuit, first to third arm circuits configured to include a fuse connected in series to the two semiconductor switching elements and the semiconductor switching elements respectively connected in series There is configured by parallel connection, to convert the three-phase AC voltage a DC voltage supplied from the DC power supply circuit. なお三相電圧制御型インバータ回路の構成は、ダイオード等の各種の付属部品がインバータ回路の周辺に存在していてもよい。 It should be noted that the configuration of the three-phase voltage control type inverter circuit, various accessories of such diodes may exist around the inverter circuit. PWM制御器に含まれる第1の正弦波信号発生回路は、位相が120度ずつ異なる所定の周波数の3種類の正弦波信号を発生する。 The first sine-wave signal generation circuit included in the PWM controller, the phase to generate three types of sinusoidal signals of a predetermined frequency different by 120 degrees. またPWM制御回路は、3種類の正弦波信号を入力として、三相電圧制御型インバータ回路を構成する6個の半導体スイッチ素子をそれぞれPWM制御するためのPWM制御信号を発生するように構成されている。 The PWM control circuit 3 types of sine wave signals as an input, is constructed with six semiconductor switching elements constituting a three-phase voltage control type inverter circuit so that each generates a PWM control signal for PWM control there. ここで1個の半導体スイッチ素子とは、物理的に1個の半導体スイッチ素子から構成される場合だけでなく、トランジスタのダーリントン接続のように複数個の半導体スイッチ素子により1つのスイッチ回路が構成される場合を含むものである。 Here, the one semiconductor switching element, physically not only composed of one semiconductor switching element, one switching circuit by a plurality of semiconductor switching elements as in the Darlington connection of the transistor is formed it is intended to include the case that.
【0014】 [0014]
本発明では、故障素子判定手段を設ける。 In the present invention, it provided the failure element determination means. この故障素子判定手段は、第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する2つの半導体スイッチ素子の接続点によってそれぞれ構成される第1乃至第3の出力点から三相交流モータの星形結線された三相分の励磁巻線にそれぞれ供給されるモータ電流に基づいて、第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する2つの半導体スイッチ素子の故障を検出する。 The failure element determination means being the first to third arm circuits star-connected three-phase AC motor from the first to third output points respectively constituted by the connection points of the two semiconductor switching elements constituting each based on the motor current to be supplied to the three phases of excitation windings, for detecting a failure of the first through the two semiconductor switching elements constituting the third arm circuits, respectively. 故障素子判定手段は、例えば、第1乃至第3の出力点から三相交流モータに出力される三相電流を検出するモータ電流検出器の出力に基づいて、相電流の有無から故障した半導体スイッチ素子を判定するように構成することができる。 Failure element determination means, for example, a semiconductor switch on the basis of the output of the motor current detector for detecting a three-phase current output from the first through third output points to the three-phase AC motor, and a failure from the presence of the phase current it can be configured to determine the element.
【0015】 [0015]
また本発明においては、第1乃至第3の出力点と分圧回路の中性点との間に、第1乃至第3の出力点を選択的に中性点に接続する中性点接続スイッチ回路を設ける。 In the present invention also between the neutral point of the first to third output point of a voltage dividing circuit, the neutral point connecting the first to third output points selectively neutral connection switch providing a circuit. この中性点接続スイッチ回路は、第1乃至第3の出力点から選択された1つの出力点を中性点に接続するものである。 The neutral point connection switch circuit is for a single output point which is selected from the first through third output points connected to the neutral point. この接続により、三相励磁巻線は、電気的に2つの励磁巻線がV結線された状態になる。 This connection, three-phase excitation winding is in a state where electrical two excitation windings is V connection.
【0016】 [0016]
そこで本発明では、中性点接続スイッチ駆動回路を設ける。 In this invention, it provided neutral connection switch driving circuit. この中性点接続スイッチ駆動回路は、故障素子判定手段の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含むアーム回路の出力点を中性点に接続するために中性点接続スイッチ回路に駆動信号を出力する。 The neutral point connection switch drive circuit, based on the determination result of the failure element determination means, the failure to neutral connection switch circuit for connecting the output node of the upper arm circuit to the neutral point, including a semiconductor switching element and It outputs a drive signal to.
【0017】 [0017]
更に本発明においては、PWM制御器に、位相が60度ずつ異なる所定の周波数の2種類の正弦波信号を発生する第2の正弦波信号発生回路と、信号切換回路とを更に設ける。 Furthermore, in the present invention, the PWM controller further providing a second sine-wave signal generation circuit for generating two sinusoidal signals of a predetermined frequency with different phases by 60 degrees, and a signal switching circuit. 信号切換回路は、故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、3種類の正弦波信号に代えて2種類の正弦波信号をPWM制御回路に入力する。 Signal switching circuit in accordance with the determination result of the failure element determination means, providing a PWM control signal to the four semiconductor switching elements constituting the two arm circuits other than one arm circuit including a semiconductor switching element is faulty for the inputs of two sinusoidal signals in place of the three sine-wave signal to the PWM control circuit. そしてPWM制御回路は、3種類の正弦波信号に代えて2種類の正弦波信号が入力されると、三相交流モータの励磁巻線が、V結線されたものとして所定の励磁巻線を励磁するためのPWM制御信号を出力するように構成されている。 The PWM control circuit 3 when the kind of two instead of the sinusoidal signal of the sine wave signal is input, three-phase AC motor excitation winding, exciting a predetermined excitation winding as being V connection and it is configured to output a PWM control signal to.
【0018】 [0018]
励磁巻線の一相に対応するインバータ回路のアームを構成する半導体スイッチ素子に導通不良の故障が発生した場合には、その半導体スイッチ素子を通して十分に電流が流れなくなる。 If the failure of the conduction failure occurs in the semiconductor switch elements constituting the arms of the inverter circuit corresponding to one phase of the excitation windings, not enough current flows through the semiconductor switching element. またその半導体スイッチ素子が短絡状態になる故障が発生した場合には、各アームに含まれるヒューズが切れて、結果的には前述と同様にその半導体スイッチ素子を通しては電流が流れなくなる。 Further, when the semiconductor switching element fails occurs becomes short-circuit state is blown fuse included in each arm, the result no current flows through the semiconductor switching element in the same manner as described above. このような状態になったときに、本発明では故障した半導体スイッチ素子を含むアームの出力点を整流回路の出力電圧を等分する中性点に接続することにより、三相の励磁巻線のうち健全な二相の励磁巻線をV結線する。 When this happens, by the present invention for connecting the output node of the upper arm including a semiconductor switching element fails to neutral points equally dividing the output voltage of the rectifier circuit, the three-phase exciting winding among the V connection the excitation windings of a healthy two-phase. そして健全な二相の励磁巻線に流れる電流を制御する2つのアームに含まれる4つの半導体スイッチ素子を位相差60度の正弦波を用いてパルス幅変調することにより、V結線された二相の励磁巻線により三相平衡の出力電流が得られる。 Then, by pulse width modulation with a healthy two-phase sine wave of the phase difference 60 degrees four semiconductor switching elements included in the two arms to control the current flowing through the excitation winding of, V-connected two-phase the output current of the three-phase balanced by the excitation windings is obtained. すなわちこの結線において、直流側の中性点を基準としてインバータ回路の残された正常な二相から、位相差π/3[rad]を持つ正弦波の線間電圧を印加することで、電動機の相電圧に三相平衡電圧が得られるようになって、交流モータ(誘導機)を応急運転できるようになる。 That is, in this connection, from the remaining normal two-phase of the inverter circuit based on the neutral point of the DC side, by applying a line voltage of a sine wave having a phase difference π / 3 [rad], the electric motor so three-phase balanced voltages to the phase voltage is obtained, consisting of AC motor (induction motor) to be emergency operation. よって本発明によれば、特別に設計したモータや特別に設計したインバータ回路を用いなくても、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子が故障した場合に、応急運転を簡単に行うことができる。 Therefore, according to the present invention, without using the inverter circuits specially designed motor or specially designed, when the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit fails, it is possible to easily perform the emergency operation.
【0019】 [0019]
なおインバータ回路の2相のみを使用して、モータの励磁巻線の1相を直流側の中性点に接続する回路方式自体は、海外において低コストインバータの実現方式の一つとして検討が行われている例がある。 Incidentally using only two phases of the inverter circuit, the circuit system itself which connects one phase of the motor excitation winding the neutral point of the DC side is considered as one of the implementation method of the low cost inverter row overseas there is a crack in that example. しかしながら、従来行われてきたこれらの検討は、通常のインバータを応急運転する場合に組み替える回路方式としての検討ではない。 However, these investigations have been conducted conventionally is not a consideration as the circuit schemes rearranging when emergency operation the normal inverter. 例えば、1999年7月に発行された「IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.14.NO.4」の743頁〜752頁に掲載された「Adaptive SVM to compensate DC−link voltage ripple for four−switch three−phase voltage−source inverters」と題する論文や、1995年にIEEEから発行された「VSI−PWM rectifier/Invertersystem with a reduced switch count」と題する論文には、定常的にモータの励磁巻線の1相を直流側の中性点に接続する回路方式が示されている。 For example, was published in the 743 pp. ~752 of was issued in July 1999, "IEEE TRANSACTIONS INDUSTRY APPLICATIONS.VOL.14.NO.4" "Adaptive SVM to compensate DC-link voltage ripple for four-switch three- papers and entitled phase voltage-source inverters ", the paper entitled to have been issued by the IEEE in 1995," VSI-PWM rectifier / Invertersystem with a reduced switch count ", one phase of steadily motor of the excitation windings circuit system connected to the neutral point of the DC side are shown. しかしながらこれらの論文中には、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子に故障が発生した場合の応急措置として、V結線を用いることはまったく示唆されていない。 However in these papers, as an emergency measure when a failure in the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit has occurred, the use of the V connection is not at all suggest.
【0020】 [0020]
直流電圧が同一の条件下で、V結線により応急運転をする場合には、正常なインバータ装置よりも出力できるトルクの上限が下がる問題がある。 A DC voltage is identical conditions, in the case of emergency operation the V connection is an upper limit decreases problem torque can be output than normal inverter. これを解消するためには、正弦波の周波数を下げること、例えば、応急運転では速度を通常の半分までとすることで、対象とする速度範囲での発生トルクを正常時と同等とすることができる。 To solve this, lowering the frequency of the sine wave, for example, in emergency operation With the speed to half the normal, to be equal to the normal torque generated at a speed range of interest it can.
【0021】 [0021]
しかしながらこのような低速運転(正弦波の周波数を下げる運転)を行う場合には、直流側の中性点の電圧の変動が顕著になり、交流モータの電流波形が悪くなる問題が生じる。 However, if performing such low speed operation (operation of lowering the frequency of the sine wave), the variation of the voltage of the neutral point of the DC side becomes remarkable, the current waveform of the AC motor becomes problems worse. そこでこれを解消するためには、中性点電圧変動分を検出する中性点電圧変動分検出回路と、第2の正弦波信号発生回路から出力される2種類の正弦波信号に中性点電圧変動分をそれぞれ加算する第1及び第2の加算回路とを更に設ける。 Therefore in order to solve this problem, a neutral point voltage change detecting circuit for detecting the neutral point voltage fluctuation, the neutral point two sinusoidal signals output from the second sine-wave signal generation circuit further provided a first and a second adding circuit for adding the voltage variation, respectively. そしてこの場合には、信号切換回路を、故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、3種類の正弦波信号に代えて第1及び第2の加算回路から出力される中性点電圧変動分を含む2種類の正弦波信号をPWM制御回路に入力するように構成する。 And in this case, the signal switching circuit, in accordance with the determination result of the failure element determination means, failing semiconductor switching element four semiconductor switching elements constituting the two arm circuits other than one arm circuit including in order to provide a PWM control signal, the input of two sine wave signals including the neutral point voltage variation outputted from the first and second adder circuits in place of the three sine-wave signal to the PWM control circuit configured to. このようにすると直流側の中性点の電圧の変動を検出してインバータ回路のパルス幅変調の指令値に帰還することによる新しいパルス幅変調方式により、中性点の電圧の変動の影響を抑圧して、良好な出力電流波形を実現できる。 The new pulse width modulation scheme according to feedback in this way to detect a variation in voltage at the neutral point of the DC side to the command value of the pulse width modulation of the inverter circuit, suppressing the influence of variation in voltage at the neutral point to, making it possible to achieve proper output current waveform.
【0022】 [0022]
分圧回路は、整流回路の出力段に挿入される平滑用コンデンサを容量が等しい直列接続された2つの平滑コンデンサにより構成することができる。 Voltage divider circuit can be configured by two series-connected smoothing capacitor smoothing capacitor which is inserted into the output stage capacitance equal rectifier circuit. この場合には、2つの平滑コンデンサの接続点が中性点となる。 In this case, the connection point of the two smoothing capacitors becomes neutral.
【0023】 [0023]
また中性点電圧変動分検出回路は、基準電圧と中性点の電圧とを比較して電圧変動分を検出するように構成すればよい。 The neutral point voltage fluctuation detecting circuit may be configured to detect a voltage change by comparing the voltage of the reference voltage and the neutral point.
【0024】 [0024]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 With reference to the drawings illustrating the embodiments of the present invention in detail. 図1は、本発明の三相交流モータ駆動用インバータ装置の一実施の形態の構成の主要部を示す回路図である。 Figure 1 is a circuit diagram showing a main part of a configuration of an embodiment of a three-phase AC motor driving inverter apparatus of the present invention. 図1において、符号1で示したものは200Vの三相交流電源であり、この交流電源1の出力は6個のダイオードがブリッジ接続されて構成された整流回路2によって整流される。 In Figure 1, that shown by reference numeral 1 is a three-phase AC power supply of 200V, the output of the AC power supply 1 is six diodes are rectified by the bridge-connected rectifier circuit 2 constructed in. 整流回路2の直流出力端子間には容量が等しい2つ平滑コンデンサC1及びC2が直列に接続されてなる直列回路から構成された分圧回路3が並列に接続されている。 Voltage dividing circuit 3 which capacity between the DC output terminals are two smoothing capacitors C1 and C2 are equal constructed from a series circuit formed by connecting in series a rectifier circuit 2 is connected in parallel. 2つ平滑コンデンサC1及びC2の接続点が中性点Nを構成しており、中性点Nの電位は整流回路2の出力電圧Edcの1/2である。 Two connection points of the smoothing capacitor C1 and C2 constitute a neutral point N, the potential of the neutral point N is 1/2 of the output voltage Edc of the rectifier circuit 2.
【0025】 [0025]
また整流回路2の直流出力端子間には三相電圧制御型インバータ回路4が接続されている。 Also between the DC output terminals of the rectifier circuit 2 is connected to a three-phase voltage control type inverter circuit 4. このインバータ回路4は、整流回路2から出力された直流電圧を三相交流電圧に変換して、三相誘導電動機すなわち三相交流モータ5に供給する。 The inverter circuit 4, a DC voltage output from the rectifier circuit 2 into a three-phase AC voltage, three-phase induction motor ie supplied to the three-phase AC motor 5. インバータ回路4の出力周波数を変えることにより、三相交流モータ5の速度は変化する。 By changing the output frequency of the inverter circuit 4, the speed of the three-phase AC motor 5 is changed. インバータ回路4は、第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cが並列接続されて構成されている。 The inverter circuit 4 includes first to third arm circuits 4A through 4C are configured by parallel connection. 第1のアーム回路4A乃至4Cは、それぞれ直列に接続されたトランジスタからなる2つの半導体スイッチ素子Q1及びQ2,Q3及びQ4並びにQ5及びQ6と、これらの半導体スイッチ素子に対してそれぞれ直列に接続されたヒューズf1〜f6と、半導体スイッチ素子を構成するトランジスタのエミッタコレクタ回路に逆並列接続されたダイオードD1〜D6とを含んで構成されている。 The first arm circuit 4A-4C includes two semiconductor switching elements Q1 and Q2, Q3 and Q4 and Q5 and Q6, respectively consisting of transistors connected in series, are connected in series to these semiconductor switching elements a fuse f1 to f6, is configured to include a reverse-parallel connected diodes D1~D6 the emitter collector circuit of the transistor constituting the semiconductor switching element. 各アーム回路4A乃至4Cにおける2つの半導体スイッチ素子の接続点が第1乃至第3の出力点U乃至Wを構成している。 Connection points of the two semiconductor switching elements in each arm circuits 4A to 4C constitute the first to third output point U to W. これら第1乃至第3の出力点U乃至Wには、三相分の励磁巻線が星形結線された三相誘導電動機からなる三相交流モータの各励磁巻線の端部がそれぞれ接続されている。 These first to third output point U to W, the end of the excitation windings of the three-phase AC motor consisting of three phases a three-phase induction motor excitation winding is star-connected for being connected respectively ing. また第1乃至第3の出力点U乃至Wと分圧回路3の中性点Nとの間には、駆動信号に応じて切り替わって第1乃至第3の出力点U乃至Wを選択的に中性点Nに接続する中性点接続スイッチ回路7が配置されている。 Also between the first to third output point U to W and voltage divider circuit 3 neutral point N, selectively first to third output point U to W switched in response to a drive signal neutral connection switch circuit 7 connected to the neutral point N is located. 中性点接続スイッチ回路7は、駆動信号が無いときに開状態になり、駆動信号が入力されている間は閉状態となる電磁スイッチ等からなる開閉制御が可能な3つの常開接点SW1〜SW3により構成されている。 Neutral connection switch circuit 7 becomes in the open state when the driving signal is not present, while the driving signal is input switching control capable of three normally open contacts SW1~ consisting electromagnetic switch or the like to be closed It is constituted by SW3.
【0026】 [0026]
駆動信号は、中性点接続スイッチ駆動回路8から供給される。 Driving signal is supplied from the neutral point connection switch driving circuit 8. 中性点接続スイッチ駆動回路8は、第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cをそれぞれ構成する2つの半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段9の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含むアーム回路の出力点を中性点Nに接続するために中性点接続スイッチ回路7に駆動信号を出力する。 Neutral connection switch driving circuit 8, based on the determination result of the first to the failure element determination means 9 for detecting a failure of the two semiconductor switching elements constituting the third arm circuits 4A to 4C, respectively, failed the output node of the upper arm circuit including a semiconductor switching element are outputs a drive signal to the neutral point connection switch circuit 7 to connect the neutral point N. 故障素子判定手段9は、例えば、第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cの第1乃至第3の出力点U乃至Wから三相交流モータ5の三相分の励磁巻線にそれぞれ供給されるモータ電流を図示しないモータ電流検出器を用いて検出し、各相のモータ電流のの有無または大小に基づいて、第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cをそれぞれ構成する半導体スイッチ素子の故障を検出する。 Failure element determination means 9, for example, are supplied respectively to the first to third arm circuits 4A to 4C the first to third three phases of excitation windings of the three-phase AC motor 5 from the output point U to W of It detected using the motor current detector (not shown) the motor current that, based on the presence or magnitude of the respective phase of the motor current, a failure of the semiconductor switching elements of the first to third arm circuits 4A to 4C respectively constitute to detect. 例えば、出力点Vからのモータ電流が他の出力点U及びWからのモータ電流と比べて小さくなっている場合には、第2のアーム回路4Bを構成する半導体スイッチ素子Q3又はQ4のいずれかまたは両方が故障しているものと判断することができる。 For example, when the motor current from the output point V is smaller than the motor current from the other output point U and W are either semiconductor switching element Q3 or Q4 constituting the second arm circuit 4B or it can be determined that both has failed. なお出力点から流れ出る電流の極性を見れば、アーム回路を構成する2つの半導体スイッチ素子のいずれが故障しているのかが判別できる。 Note if you look at the polarity of the current flowing from the output point can be determined whether the one of the two semiconductor switching elements constituting the arm circuit has failed is. このようにして故障素子判定手段9が、故障が発生している半導体スイッチ素子または故障が発生している半導体スイッチ素子が含まれているアーム回路を判別すると、そのアーム回路の出力点を中性点Nに接続するための駆動信号が、中性点接続スイッチ駆動回路8から中性点接続スイッチ回路7に出力される。 Thus the failure element determination means 9 is, when the failure semiconductor switching element or fault has occurred is to determine the arm circuit that contains the semiconductor switching element has occurred, the output point of the arm circuit neutral driving signals for connecting to the point N is outputted from the neutral point connection switch driving circuit 8 to the neutral point connection switch circuit 7. 図示の例では、半導体スイッチ素子Q3が故障しているため、常開接点SW2が閉状態になって、出力点Vが中性点Nに接続されている。 In the illustrated example, since the semiconductor switching element Q3 is defective, the normally open contacts SW2 is turned to the closed state, the output point V is connected to the neutral point N. このようにすると、三相交流モータ5の三相分の励磁巻線はV結線されたのと同じ状態になる。 In this way, three phases of excitation windings of the three-phase AC motor 5 is in the same state as that V connection. この点は後に説明する。 This point will be described later.
【0027】 [0027]
6個の半導体スイッチ素子Q1〜Q6は、PWM制御器10から出力されるPWM制御信号によりPWM(パルス幅変調)制御される。 Six semiconductor switching elements Q1~Q6 is, PWM (pulse width modulation) by the PWM control signal outputted from the PWM controller 10 is controlled. PWM制御器10は、位相が120度ずつ異なる所定の周波数の3種類の正弦波信号を発生する正弦波信号発生回路と、これらの正弦波信号を入力として各相分のPWM制御信号を発生するPWM制御回路とを含んで構成されている。 PWM controller 10, a sine wave signal generating circuit having a phase generating three sine-wave signal of a predetermined frequency different by 120 degrees, to generate a PWM control signal of each phase component of these sinusoidal signals as inputs It is configured to include a PWM control circuit. PWM制御器10は、正弦波信号と三角波信号のキャリア信号との比較により得たパルス幅が変調されたパルス信号をPWM制御信号として、半導体スイッチ素子Q1〜Q6のベースにそれぞれ出力する。 PWM controller 10, a pulse signal whose pulse width is modulated obtained by comparing the carrier signal of the sine wave signal and a triangular wave signal as the PWM control signal, and outputs to the bases of semiconductor switching elements Q1 to Q6. またこのPWM制御器10は、故障素子判定手段9の判定結果に応じて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えて、位相差π/3を持つ線間電圧が、三相交流モータの三相分の励磁巻線に現れるように構成されている。 Also the PWM controller 10, PWM in accordance with the determination result of the failure element determination means 9, the four semiconductor switching elements constituting the two arm circuits other than one arm circuit including a semiconductor switching element is faulty giving control signals, line voltage having a phase difference [pi / 3 is configured to appear three phases of excitation windings of the three-phase AC motor. 具体的には、位相が60度ずつ異なる所定の周波数の2種類の正弦波信号を用いて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子のためのPWM制御信号を作るように構成されている。 Specifically, two types of predetermined frequency with different phases by 60 degrees using a sine wave signal, failure to four constituting the two arm circuits other than one arm circuit including a semiconductor switching element and It is configured to produce a PWM control signal for the semiconductor switching element. なおこのようなPWM制御器の機能は、市販のインバータ回路のドライバ回路に含まれている一般的なPWM制御回路に入力される位相が120度異なる3つの正弦波信号の代わりに、位相が60度ずつ異なる所定の周波数の2種類の正弦波信号を対応する相の入力部に入力することにより得られる。 Note the function of such a PWM controller, instead of the generic phase to be input to the PWM control circuit 120-degree three different sinusoidal signals included in the driver circuit of a commercially available inverter circuit, phase 60 two kinds of sine wave signal of a predetermined frequency different by degrees obtained by inputting the input of the corresponding phase.
【0028】 [0028]
バルブデバイス即ち半導体スイッチ素子の故障モードは過電流による短絡、経年劣化等による開放の二通りである。 Failure modes of the valve device, that is, the semiconductor switching element is short-circuited due to an overcurrent, a duplicate of the opening due to aging or the like. 各アーム回路の両端に挿入した電力用のヒューズf1〜f6は、半導体スイッチ素子が短絡故障した場合においても開放となる。 Fuse f1~f6 for power inserted at both ends of each arm circuit is also open when the semiconductor switching element is short-circuited. 従って、半導体スイッチ素子に故障が起こると故障相は開放となる。 Therefore, the failure phase and a failure occurs in the semiconductor switch element is in the open. このとき、故障素子判定手段9とPWM制御器10の前述した機能により、故障の起こったアーム回路の半導体スイッチ素子への導通信号は遮断される。 At this time, by the above-described failure element determination means 9 and the PWM controller 10 functions, continuity signal to the semiconductor switch element occurred arm circuit defective is cut off. そして中性点接続スイッチ回路8中の常開接点が閉じることにより、故障した相の電動機端子即ち故障した半導体スイッチ素子を含むアーム回路の出力点が、直流電圧平滑用のコンデンサC1及びC2の中性点Nに接続される。 And by the normally open contact of the neutral point in the connection switch circuit 8 is closed, the output node of the upper arm circuit including a semiconductor switching element to which the motor terminal or the failure of the failed phase, some of the capacitors C1 and C2 of the DC voltage smoothing It is connected to the sexual point N. 先に述べたように、図1の例では、V相のプラス側の半導体スイッチ素子Q3が故障し、三相交流モータ5のV相(故障相)が常開接点SW2が閉じることにより直流側の中性点に接続されている例を示している。 As mentioned earlier, in the example of FIG. 1, and failure the positive side of the semiconductor switching element Q3 of the V phase, three-phase AC motor 5 V phase (fault phase) DC side by normally open contact SW2 is closed It shows an example of which is connected to the neutral point. 以下の説明では、V相を故障相と仮定し説明する。 In the following description, assume V-phase and a fault phase will be described.
【0029】 [0029]
本実施の形態[応急運転法(二相三線式駆動法)]では、応急運転時は故障の起こった相(V相)が接続された直流側の中性点Nの電圧を基準として、正常動作できる他の二相(U相・W相)から、直流側の中性点Nに対して、位相差π/3[rad]を持つ正弦波電圧を印加することによって、変圧器のV結線と同様の原理で、モータ5の相電圧に位相差π/3[rad]の三相平衡電圧を印加することができる。 In Embodiment [emergency operation method (two-phase three-wire drive method), based on the voltage of the neutral point N during the emergency operation phase occurred defective (V phase) connected to a DC side, normal from other two phases operate (U-phase · W-phase), with respect to the direct current side of the neutral point N, by applying a sinusoidal voltage having a phase difference π / 3 [rad], transformer V connection the same principle as in, it is possible to apply a three-phase balanced voltages of the phase difference [pi / 3 in the phase voltage of the motor 5 [rad]. この状態を本願明細書では、応急運転時または二相三線式駆動時と言う。 In this specification this state, it says at emergency operation or two-phase three-wire during driving. 下記式(1)及び式(2)は、このときの各電圧を示す。 Formula (1) and (2) show the respective voltage at this time.
【0030】 [0030]
【数1】 [Number 1]
図2に二相三線式駆動時のモータの電圧フェーザ図を示す。 Figure 2 shows a voltage phasor diagram of the motor in the two-phase three-wire drive. 図2では位相角をV UVを基準に反時計周りを正方向と定義している。 Figure 2 the phase angle relative to the V UV defines counterclockwise as a positive direction. 応急運転時は、インバータの直流電源電圧Edcが正常時と同一であり、直流側の中性点Nの電圧を基準としてモータの励磁巻線に線間電圧を印加するため、インバータ回路4が印加できる線間電圧の最大値は正常時線間電圧に比べ1/2倍となる。 During emergency operation, the DC power supply voltage Edc of the inverter are the same and the normal, for applying a line voltage to the excitation winding of the motor based on the voltage of the DC side of the neutral point N, the inverter circuit 4 is applied the maximum value of the line voltage can be is 1/2 times that the voltage between the normal state line. 従って、定格トルクを得ようとすると運転速度の上限は低くなる。 Therefore, the upper limit of the operating speed to be obtained the rated torque decreases.
【0031】 [0031]
図3及び図4に応急運転による実験結果の一例を示す。 3 and 4 show an example of the experimental result by the emergency operation. 実験装置の主要諸元は下記の表1に示す通りであった。 Main specifications of the experimental apparatus were as shown in Table 1 below.
【0032】 [0032]
【表1】 [Table 1]
二相三線式駆動の特性観察のため、まず定格周波数で駆動を行った実験結果を図3に示す。 For two-phase three-wire drive characteristics observed, the first experimental results of driving at rated frequency shown in FIG. インバータ回路の周波数はf=50[Hz]、変調率a=0.9とし、直流電源電圧Edcの制限により、電動機磁束は正常時の半分の運転条件で駆動を行った。 Frequency of the inverter circuit is f = 50 [Hz], the modulation factor a = 0.9, the limits of the DC power supply voltage Edc, the motor flux was driven at half the operating conditions of normal. また、このときは出力の電流帰還制御は行っていない。 The current feedback control of the output at this time is not performed. 二相三線式駆動時において、誘導機の相電圧が三相平衡電圧となり、三相平衡状態で電動機を駆動できていることが図3から分かる。 During two-phase three-wire drive, the phase voltage of the induction machine is a three-phase balanced voltages, that are able to drive the electric motor in three-phase equilibrium can be seen from Figure 3. 但し、この状態では、トルクが半減するものの応急運転は可能である。 However, in this state, it is possible emergency operation which torque is reduced by half.
【0033】 [0033]
定格トルクを落とさずに応急運転するためには、インバータ回路の周波数を下げる必要がある。 To emergency operation without reducing the rated torque, it is necessary to lower the frequency of the inverter circuit. 本願明細書では、インバータ回路の周波数を定常運転時よりも下げて応急運転するときを低周波数駆動時と言う。 In this specification, the frequency of the inverter circuit is lowered than during normal operation say during the low frequency drive when to emergency operation. この応急運転を想定した低周波数駆動時における実験結果を図4に示す。 It shows the experimental results in the low frequency drive when assuming the emergency operation in FIG. インバータ回路の周波数をf=25[Hz]、変調率a=1.0とし、電動機磁束を平常時と同じになるように設定した。 Frequency f = 25 [Hz] of the inverter circuit, the modulation factor a = 1.0, was set to the motor flux to the same as during normal. 図4の結果では、三相電流は不平衡で振幅も安定していない。 In the results of FIG. 4, three-phase current is not amplitude stable unbalanced. このような状態でも一応の応急運転は可能であるが好ましくない。 While it is possible prima facie emergency operation is not preferable in such a state. 図5に、図4の実験における直流側電圧及び故障相電流波形(V相電流)と、直流側の中性点Nの電圧を示す。 5, the DC-side voltage and fault phase current waveforms in the experiment of FIG. 4 (V-phase current) illustrates the voltage of the neutral point N of the DC side. 三相電流が不平衡で振幅も安定しないのは、直流側の中性点Nに故障相電流(V相電流)が流れることで直流側の中性点Nの電圧が変動し、インバータ回路が図2に示した所定の電圧をモータ(誘導機)に印加できず、相電圧が正しく制御されていないためである。 The three-phase current is not amplitude stable unbalanced, the voltage of the neutral point N of the DC side is changed by the fault phase current (V-phase current) flows through the neutral point N of the DC side, an inverter circuit can not apply a predetermined voltage shown in FIG. 2 to the motor (induction machine) is because the phase voltage is not controlled properly. 不平衡電流が直流側の中性点Nの電圧変動をさらに促進するため、モータ(誘導機)は不安定な運転状態となる。 Since the unbalanced current to further promote the voltage fluctuation of the neutral point N of the DC side, the motor (induction motor) becomes unstable operating condition. 直流側の中性点Nに流れる電流を簡単化して2 1/2 Isinωtと表すと、直流側の中性点Nの電圧変動分Δν は以下の式(3)で求められる。 When expressed as 2 1/2 Isinωt to simplify the current flowing through the neutral point N of the DC side voltage variation .DELTA..nu N at the neutral point N of the DC side is calculated by the following equation (3).
【0034】 [0034]
【数2】 [Number 2]
ここに、Δν は直流側の中性点Nの電圧変動分である。 Here, .DELTA..nu N is a voltage change of the neutral point N of the DC side.
【0035】 [0035]
基本波周波数で直流側の中性点の電圧が変動し、低周波数駆動時、重負荷駆動時において出力電圧への影響が顕著となる。 It varies the voltage of the neutral point of the DC side is at the fundamental frequency, during low frequency drive, the effect on the output voltage at the time of driving a heavy load becomes remarkable. 応急運転時おいて、定格トルクを得る低周波では、定格電流が直流側の中性点に流れ、電動機は不安定な状態となり運転が困難となる。 At the time of emergency operation, the low frequency of obtaining the rated torque, rated current flows through the neutral point of the DC side, the motor operation becomes difficult become unstable. そこで応急運転の際には、直流側の中性点の電圧変動を考慮したインバータ回路の制御法を用いるのが好ましい。 Therefore during emergency operation, it is preferable to use the control method of the inverter circuit in consideration of the voltage fluctuation of the neutral point of the DC side.
【0036】 [0036]
図6は、直流側の中性点の電圧変動を考慮したインバータ装置の主要部の構成を示す回路図である。 Figure 6 is a circuit diagram showing a configuration of a main portion of the inverter device in consideration of the voltage fluctuation of the neutral point of the DC side. 図6において、図1に示した回路図と同様の部品には、図1に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。 6, the same component and the circuit diagram shown in FIG. 1, its description is omitted by the same reference symbols as those in FIG. また図7には、図6の制御部の構成をブロック図で示してある。 Also in FIG. 7 shows in block diagram the configuration of the controller of FIG. 図7においては、図示を簡略化するために、多相の部分も単相のようにして図示してある。 In Figure 7, for simplicity of illustration, the portion of the multiphase also shown as a single phase. 更に図8は、図7の回路の主要部の更なる詳細を示している。 Moreover Figure 8 shows further details of the main part of the circuit of FIG.
【0037】 [0037]
図6に示すように、この実施の形態の制御部は、大きく分けて、PWM制御器101と、モータ電流検出器108と、故障素子判定器109と、中性点電圧検出器114とを備えている。 6, the control unit of this embodiment is roughly provided with a PWM controller 101, a motor current detector 108, a failure element determiner 109, and a neutral point voltage detector 114 ing. モータ電流検出器108は、各相の相電流を検出する3台の変流器により構成される。 Motor current detector 108 is composed of three current transformer for detecting the phase of the phase current. 図7に示すように、故障素子判定器109は、故障素子判定手段110と中性点接続スイッチ駆動回路112とから構成される。 As shown in FIG. 7, the failure element determiner 109 is composed of a failure element determination means 110 neutral connection switch driving circuit 112.. 故障素子判定手段110は、モータ電流検出器108が検出した第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cの第1乃至第3の出力点U乃至Wから三相交流モータ5の三相分の励磁巻線にそれぞれ供給されるモータ電流iu乃至iwに基づいて、第1乃至第3のアーム回路4A乃至4Cをそれぞれ構成する2つの半導体スイッチ素子の故障を検出する。 Failure element determination means 110, the motor current detector 108 is the first to third arm circuits 4A to 4C the first to the three phases of excitation of the third output point U to W from three-phase AC motor 5 is detected based on the motor current iu to iw are respectively supplied to the winding, for detecting a failure of the two semiconductor switching elements of the first to third arm circuits 4A to 4C respectively constitute. 図8に示すように、この例では、各相のモータ電流iu乃至iwの実効値電流を実効値電流演算手段111で演算し、演算結果を故障相判定部112で予め定めた基準値と比較して、演算結果が基準値よりも小さくなった相で故障が発生したと判定する。 As shown in FIG. 8 compare, in this example, the effective value current of each phase of the motor current iu to iw calculated effective value current calculation unit 111, with a predetermined reference value calculation result in the failure phase determination unit 112 to determine the calculation result is a failure in a phase becomes smaller than the reference value occurs. この例では、1つのアーム回路に含まれる2つの半導体スイッチ素子のうちいずれが故障したかまでは判別できない。 In this example, not be determined until one has failed one of the two semiconductor switching elements included in one arm circuit. しかし実際には、故障が発生した相が特定できればよく、このことは特に問題とはならない。 However, in practice, it is sufficient identified phase fault occurs, this is not particularly a problem. 故障相判定部112による判定結果は、中性点接続スイッチ駆動回路113(図7)と後述する切換スイッチ駆動回路103b(図8)とに与えられる。 The determination result by the failure phase determination unit 112 is given to the the change-over switch driving circuit 103b to be described later a neutral point connection switch driving circuit 113 (FIG. 7) (Fig. 8). 先の実施の形態と同様に、判定結果が中性点接続スイッチ駆動回路113(図7)に入力されると駆動信号により指定された中性点接続スイッチ回路7の常開接点が閉じられ、故障が発生している相のアーム回路の出力点が直流側の中性点Nに接続される。 Similar to the previous embodiment, the determination result is normally open contacts connected designated neutral switch circuit 7 is closed by the drive signal is inputted to the neutral point connection switch driving circuit 113 (FIG. 7), the output node of the upper arm circuits of the phase failure has occurred is connected to the neutral point N of the DC side.
【0038】 [0038]
PWM制御器101は、PWM制御回路102と、信号切換回路103と、第1の正弦波信号発生回路104と、第2の正弦波信号発生回路105と、中性点電圧変動分検出回路106と、加算手段107とを備えている。 PWM controller 101 includes a PWM control circuit 102, the signal switching circuit 103, a first sine-wave signal generation circuit 104, and the second sine-wave signal generation circuit 105, a neutral point voltage change detecting circuit 106 , and an adding means 107. 第1の正弦波信号発生回路104は、位相が120度ずつ異なる所定の周波数(具体例では50Hz)の3種類の正弦波信号を発生する。 The first sine-wave signal generation circuit 104, the phase to generate three types of sinusoidal signals of different predetermined frequency by 120 degrees (50Hz in the specific example). また第2の正弦波信号発生回路105は、位相が60度ずつ異なる所定の周波数(具体例では25Hz)の2種類の正弦波信号を発生する。 The second sine-wave signal generation circuit 105 (in the specific example 25 Hz) predetermined frequency different in phase by 60 degrees to generate two sine wave signals. 図8には、正弦波信号の位相が相違することを示すためにブロックの内部に出力される正弦波信号の位相角を記載してある。 8 are set forth the phase angle of the sinusoidal signal the phase of the sine wave signal is outputted to the inside of the block to indicate that different.
【0039】 [0039]
中性点電圧変動分検出回路106は、中性点電圧検出器114によって検出した中性点Nの電圧変動分を検出する。 Neutral point voltage fluctuation detecting circuit 106 detects a voltage change at the neutral point N which is detected by the neutral voltage detector 114. 中性点電圧検出器114は、中性点とアースとの間の電圧に比例した値を測定できれば、いかなるものであってもよく、例えば、適宜の抵抗体分圧回路により構成することができる。 Neutral voltage detector 114, if measuring a value proportional to the voltage between the neutral point and ground, may be any one, for example, it can be constituted by an appropriate resistor divider . 中性点電圧変動分検出回路106は、図8に示すように、中性点電圧変動分Δν を、中性点の電圧と予め定めた基準電圧(直流電圧が200Vであれば、100V)とを比較器106aで比較することにより求める。 Neutral voltage variation detection circuit 106, as shown in FIG. 8, the neutral point voltage fluctuation .DELTA..nu N, the voltage with a predetermined reference voltage at the neutral point (DC voltage if 200V, 100 V) determined by comparing by the comparator 106a and. 電圧変動分Δν は、加算手段107を構成する第1及び第2の加算回路107a及び107bにより、第2の正弦波信号発生回路105から出力される位相が60度異なる2種類の正弦波信号にそれぞれ加算される。 The voltage change .DELTA..nu N, the first and second summing circuits 107a and 107b constituting the addition means 107, the phase output from the second sine-wave signal generation circuit 105 is 60 ° from two sinusoidal signals They are respectively added to.
【0040】 [0040]
信号切換回路103は、故障素子判定手段110の判定結果に応じて、故障している半導体スイッチ素子を含む1つのアーム回路以外の2つのアーム回路を構成する4個の半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、第1の正弦波信号発生回路から出力される3種類の正弦波信号に代えて、第2の正弦波信号発生回路105から出力される2種類の正弦波信号に第1及び第2の加算回路107a及び107bによって中性点Nの電圧変動分Δν を加算した指令信号をPWM制御回路102に与える。 Signal switching circuit 103 in accordance with the determination result of the failure element determination means 110, failing PWM control signal to the four semiconductor switching elements constituting the two arm circuits other than one arm circuit including a semiconductor switching element to give, in place of the three sine wave signal output from the first sine-wave signal generation circuit, the first and the two sinusoidal signals output from the second sine-wave signal generation circuit 105 a second adder circuit 107a and the command signal obtained by adding the voltage change .DELTA..nu N at the neutral point N by 107b provided to the PWM control circuit 102. 図8に概念的に示すように、信号切換回路103は、切換スイッチ回路103aと、故障素子判定手段110の判定結果により切換のための駆動信号を出力する切換スイッチ駆動回路103bとから構成される。 As conceptually shown in FIG. 8, the signal switching circuit 103 is composed of a changeover switch circuit 103a, the judgment result of the failure element determination means 110 and the change-over switch driving circuit 103b for outputting a driving signal for switching . 切換スイッチ駆動回路103bは故障素子判定手段110が半導体スイッチ素子の故障を判定しない場合には、各スイッチ回路SW11〜SW13の接点を第1の正弦波信号発生回路104の3つの出力部に接続された接点にそれぞれ接続している。 Changeover switch driving circuit 103b when the failure element determination means 110 does not determine a failure of the semiconductor switching element is connected to the contacts of the switch circuits SW11~SW13 the three outputs of the first sine-wave signal generation circuit 104 are respectively connected to the contact was. したがってこの状態では、PWM制御回路102に、120度位相の異なる正弦波信号が指令信号として入力されている。 Therefore, in this state, the PWM control circuit 102, different sinusoidal signals 120 ° out of phase is inputted as a command signal. また故障素子判定手段110が、故障した半導体スイッチ素子を含むアーム回路を検出して故障相判定部112から故障した半導体スイッチ素子を含むアーム回路の相を示す信号が切換スイッチ駆動回路103bに入力されると、切換スイッチ駆動回路103bは故障した半導体スイッチ素子を含むアーム回路以外の2つのアーム回路に含まれる4つの半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、PWM制御回路の適宜の相の正弦波信号入力端子(故障した半導体スイッチ素子が含まれるアーム回路の相以外の2つの相に対応する正弦波信号入力端子)に位相が60度異なる2種類の正弦波信号を供給するように切換スイッチSW11〜SW13を切り換える。 The failure element determination means 110, a signal indicating the phase of an arm circuit including a semiconductor switch device failed to detect the arm circuit including a semiconductor switch device failed from the failure phase determination unit 112 is input to the change-over switch driving circuit 103b that when, in order to provide a PWM control signal to the four semiconductor switching elements change-over switch driving circuit 103b is included in the two arm circuits other than the arm circuit including a semiconductor switching element fails, the appropriate phase of the PWM control circuit sine changeover switch as wave signal input terminal to the phase (failed sinusoidal signal input terminal corresponding to the two phases other than the phase arm circuits includes a semiconductor switching element) supplies the 60-degree two different sine wave signals switch the SW11~SW13. この切換により、故障した半導体スイッチ素子が含まれるアーム回路の2つの半導体スイッチ素子への導通信号の供給は停止される。 This switching, supply of conduction signals to the two semiconductor switching elements of the arm circuits includes the failed semiconductor switching element is stopped. そして残りの正常なアーム回路に含まれる4つの半導体スイッチ素子には、電気的にはV結線状態になっている交流モータ5の励磁巻線を励磁して三相平衡電圧を得ることができるようにするための、PWM制御信号がPWM制御回路102から各半導体スイッチ素子のベースに与えられる。 And the four semiconductor switching elements included in the remaining normal arm circuits, so that the electrical can be obtained three-phase balanced voltages to energize the excitation winding of the AC motor 5 that is a V connection state for the, PWM control signal is supplied from the PWM control circuit 102 to the base of the semiconductor switching elements.
【0041】 [0041]
図6を用いて、直流側の中性点Nの電圧変動を考慮したインバータ出力電圧の補正原理を説明する。 With reference to FIG. 6, illustrating the principle of correcting the inverter output voltage in consideration of the voltage fluctuation of the DC side of the neutral point N. インバータ直流電源電圧Edcは常に一定と考える。 Inverter DC power supply voltage Edc think always constant. 基準を直流側のマイナス側母線電位のOにとる。 Taking reference to the O of negative bus bar potential of the DC side. 変動がない場合の中性点の電圧は(1/2)Edcとなる。 Voltage of the neutral point if there is no variation becomes (1/2) Edc. 直流側の中性点Nの電圧がΔν だけ変動すると、中性点の電圧ν NOは(1/2)Edc+Δν となる。 When the voltage at the neutral point N of the DC-side varies only .DELTA..nu N, the voltage [nu NO neutral point becomes (1/2) Edc + Δν N. 変動時においても所定の線間電圧を印加するには、ν UNとν WNの電位差を正常時と同一にすればよい。 To apply a voltage between predetermined lines even during fluctuations may be the potential difference [nu UN and [nu WN the same as normal. つまり、変動がない場合のν UO 、ν WOに対して、それぞれν UO +Δν 、ν WO +Δν とすればよい。 That, [nu UO when there is no variation, with respect to [nu WO, respectively ν UO + Δν N, may be the ν WO + Δν N. 従って、直流側の中性点Nの電圧変動を考慮し、線間に任意の電圧を印加するには、電圧変動分Δν を加算した電圧を、正常な相へ印加すればよい。 Therefore, in consideration of the voltage fluctuation of the DC side of the neutral point N, to apply an arbitrary voltage between the lines, the voltage obtained by adding the voltage change .DELTA..nu N, it may be applied to the normal phase. 以上を考慮し、電圧変動分を考慮した指令値を与えるには、U相−V相、V相−W相の線間電圧に対する直流側電圧は(1/2)Edcとなるので、指令値(正弦波信号)が比較される三角波の振幅を1とすれば、補正前の指令値ν refに電圧に対する電圧変動割合を加算し、以下の式(4)に示す指令値ν ** refとすればよい。 Considering the above, To give a command value in consideration of the voltage change, U-phase -V phase, because the DC side voltage with respect to the line voltage of the V-phase -W phase becomes (1/2) Edc, the command value if 1 the amplitude of the triangular wave (sine wave signal) are compared, by adding the voltage variation ratio with respect to the voltage before correction of the command value [nu * ref, the command value [nu ** ref as shown in formula (4) And it is sufficient.
【0042】 [0042]
【数3】 [Number 3]
図9及び図10に、直流電圧側の変動分を補正する制御を用いた実験結果の一例を示す。 9 and 10 show an example of the experimental results using the control for correcting the variation of the DC voltage side. 実験条件は図4に示した実験条件と同様に設定した。 Experimental conditions were set similarly to the experiment conditions shown in FIG. 図9には相電流波形、図10には直流側の中性点Nの電圧特性を示した。 Phase current waveform in FIG. 9, showing the voltage characteristic of the neutral point N of the DC side in FIG. 10. 図9及び図10から分かるように、このような補正を行うと、図4及び図6に示す実験結果と比較して、直流側の中性点Nの電圧変動の影響が顕著になる低周波数駆動時(25Hz時)においても、三相平衡状態で交流モータ(誘導機)を応急運転できる。 As can be seen from FIGS. 9 and 10, when performing such correction, as compared to the experimental results shown in FIGS. 4 and 6, the low frequency effect of the voltage fluctuation of the DC side of the neutral point N becomes remarkable even during driving (during 25 Hz), AC motor in three-phase equilibrium (induction machine) can emergency operated.
【0043】 [0043]
図11に応急運転時のトルク−すべり特性結果を示す。 Figure 11 torque during emergency operation - it shows the sliding properties result. 実験条件は図4に示した実験条件と同様に設定した。 Experimental conditions were set similarly to the experiment conditions shown in FIG. 平常時はインバータ回路の運転条件を周波数f=50[Hz]とし、変調率a=0.9とし、応急運転時は電動機磁束が定格運転時と同様になるように、周波数f=25[Hz]とし、変調率a=0.9とした。 Normal time is an operating condition of the inverter circuit and a frequency f = 50 [Hz], the modulation factor a = 0.9, during emergency operation, as the motor magnetic flux becomes the same as when the rated operation, the frequency f = 25 [Hz and], and the modulation rate a = 0.9. この結果からも、応急運転時において、平常時と同様のトルク−すべり特性を示し、応急運転においても正常時と同等のトルクが得られることが分かる。 The results also during emergency operation, normal times the same torque - shows the sliding properties, it can be seen that the normal state the same torque can be obtained even in emergency operation.
【0044】 [0044]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、故障した半導体スイッチ素子を含むアームの出力点を整流回路の出力電圧を等分する中性点に接続することにより、三相の励磁巻線のうち健全な二相の励磁巻線をV結線し、健全な二相の励磁巻線に流れる電流を制御する2つのアームに含まれる4つの半導体スイッチ素子をPWM制御して、V結線された二相の励磁巻線により三相平衡の出力電流を得ることができる。 According to the present invention, by connecting the output voltage of the rectifier circuit output node of the upper arm including a semiconductor switching element fails to neutral points equally divided, the excitation of healthy two-phase of the three-phase exciting winding the windings V connection, four semiconductor switching elements included in the two arms to control the current flowing through the excitation winding healthy two-phase to PWM control, the three by the excitation windings of the V-connected two-phase it is possible to obtain an output current of the phase equilibrium. そのため本発明によれば、特別に設計したモータや特別に設計したインバータ回路を用いなくても、インバータ回路を構成する半導体スイッチ素子が故障した場合に、応急運転を簡単に行うことができる利点がある。 According to that for the present invention, without using the inverter circuits specially designed motor or specially designed, when the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit fails, the advantage that it is possible to easily perform emergency operation is there.
【0045】 [0045]
また直流側の中性点の電圧の変動分を検出してインバータ回路のパルス幅変調の指令値(正弦波信号)に帰還(加算)すれば、中性点の電圧の変動の影響を抑制して、良好な出力電流波形を得られる利点がある。 Further, if the command value of the pulse width modulation of the detection to the inverter circuit variation of the voltage of the neutral point of the DC side (sine wave signal) to the feedback (addition), and suppress the influence of variation in voltage at the neutral point Te, there is an advantage that for good output current waveform.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の三相交流モータ駆動用インバータ装置の一実施の形態の構成の主要部を示す回路図である。 1 is a circuit diagram showing a main part of a configuration of an embodiment of a three-phase AC motor driving inverter apparatus of the present invention.
【図2】二相三線式駆動時のモータの電圧フェーザ図である。 2 is a voltage phasor diagram of the motor in the two-phase three-wire drive.
【図3】定格周波数駆動時における電流波形を示す図である。 3 is a diagram showing a current waveform at the time of the rated frequency drive.
【図4】低周波数駆動時における電流波形を示す図である。 4 is a diagram showing a current waveform at a low frequency drive.
【図5】低周波数駆動時における直流電圧、中性点の電圧及びV相電流波形を示す図である。 [5] DC voltage at a low frequency drive is a diagram showing the voltage and the V-phase current waveform of neutral point.
【図6】直流側の中性点電圧変動を考慮したインバータ装置の主要部の構成を示す回路図である。 6 is a circuit diagram showing a configuration of a main portion of the inverter device in consideration of the neutral point voltage fluctuation of the DC side.
【図7】図6の制御部の構成を示すブロック図である。 7 is a block diagram showing a configuration of a control unit of FIG.
【図8】図7の回路の主要部の詳細を示す図である。 8 is a diagram showing details of a main part of the circuit of FIG.
【図9】図6の実施の形態において、補正制御を低周波数駆動時における電流波形を示す図である。 In the embodiment of FIG. 9 6 is a diagram showing a current waveform correction control during the low frequency driving.
【図10】補正制御を用いた低周波数駆動時における直流電圧、中性点の電圧及びV相電流波形を示す図である。 [10] DC voltage at a low frequency drive using the correction control is a diagram showing the voltage and the V-phase current waveform of neutral point.
【図11】正常駆動時と応急運転時における電動機トルクの出力特性を示す図である。 11 is a diagram showing an output characteristic of the motor torque in the normal drive state and emergency operation.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 三相交流電源2 整流回路3 分圧回路4 インバータ回路5 交流モータ(誘導機) 1 three-phase AC power source 2 rectifier circuit 3 voltage divider circuit 4 inverter circuit 5 AC motor (induction motor)
7 中性点接続スイッチ回路8 中性点接続スイッチ駆動回路9 故障素子判定手段10,101 PWM制御器102 PWM制御回路103 信号切換回路104 第1の正弦波信号発生回路105 第2の正弦波信号発生回路106 中性点電圧変動分検出回路107 加算手段107a,107b 第1及び第2の加算回路108 モータ電流検出器109 故障素子判定器110 故障素子判定手段114 中性点電圧検出器N 中性点 7 neutral point connection switch circuit 8 neutral connection switch driving circuit 9 failure element determination means 10, 101 PWM controller 102 PWM control circuit 103 signals switching circuit 104 first sine-wave signal generation circuit 105 second sinusoidal signal variation generating circuit 106 neutral point voltage of the detection circuit 107 adding unit 107a, 107b first and second adder circuit 108 a motor current detector 109 failure element determiner 110 failure element determination means 114 neutral voltage detector N neutral point

Claims (7)

  1. 交流電源の出力を整流する整流回路を含んで構成される直流電源回路と、 A DC power supply circuit configured to include a rectifier circuit for rectifying the output of the AC power source,
    それぞれ直列に接続された2つの半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に対して直列に接続されたヒューズとを含んで構成された第1乃至第3のアーム回路が並列接続されて構成され、前記直流電源回路から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換する三相電圧制御型インバータ回路と、 Configured first to third arm circuits configured to include a fuse connected in series to the two semiconductor switching elements and the semiconductor switching elements connected in series is connected in parallel, the DC a three-phase voltage control type inverter circuit for converting the three-phase AC voltage a DC voltage supplied from the power supply circuit,
    前記三相電圧制御型インバータ回路を構成する6個の前記半導体スイッチ素子をそれぞれPWM制御するためのPWM制御信号を発生するPWM制御回路を含むPWM制御器とを備えて三相分の励磁巻線が星形結線された三相交流モータを駆動する三相交流モータ駆動用インバータ装置であって、 Exciting winding for three phases and a PWM controller which includes a PWM control circuit for generating a PWM control signal for each PWM control six of the semiconductor switching elements constituting the three-phase voltage control type inverter circuit there a three-phase AC motor driving inverter device for driving a three-phase AC motor which is star-connected,
    前記直流電源回路は前記整流回路の出力電圧を等分して中性点に出力する分圧回路を備えており、 The DC power supply circuit includes a voltage divider circuit that outputs to a neutral point by equally dividing the output voltage of the rectifier circuit,
    前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、 And the failure element determination means for detecting a failure of the semiconductor switching elements constituting each said first to third arm circuits,
    前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記2つの半導体スイッチ素子の接続点によってそれぞれ構成される第1乃至第3の出力点と前記中性点との間に配置されて前記第1乃至第3の出力点を選択的に前記中性点に接続する中性点接続スイッチ回路と、 The first to the two semiconductor switches the first is disposed between the neutral point first to the third output point respectively constituted by the connection point of elements constituting the third arm circuits, respectively to the neutral point connection switch circuit connected to the third selectively the neutral point output points,
    前記故障素子判定手段の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含む前記アーム回路の前記出力点を前記中性点に接続するために前記中性点接続スイッチ回路に駆動信号を出力する中性点接続スイッチ駆動回路とを更に備え、 Based on the determination result of the failure element determination means, failed a driving signal to the neutral point connection switch circuit for connecting the output point of the arm circuit on the neutral point including a semiconductor switching element and the output anda neutral connection switch drive circuit that,
    前記PWM制御器は、前記故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している前記半導体スイッチ素子を含む1つの前記アーム回路以外の2つの前記アーム回路を構成する4個の前記半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えて、位相差π/3[rad]を持つ線間電圧が第1乃至第3の出力点間に現れるように構成されていることを特徴とする三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The PWM controller, according to the determination result of the failure element determination means, failing the semiconductor switching element 4 of the semiconductor switching elements constituting the two said arms circuitry other than one of said arm circuits including to give a PWM control signal, the phase difference π / 3 [rad] three-phase AC motor for driving the line voltage is characterized by being configured to appear between the first through third output points with the inverter device.
  2. 交流電源の出力を整流する整流回路を含んで構成される直流電源回路と、 A DC power supply circuit configured to include a rectifier circuit for rectifying the output of the AC power source,
    それぞれ直列に接続された2つの半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に対して直列に接続されたヒューズとを含んで構成された第1乃至第3のアーム回路が並列接続されて構成され、前記直流電源回路から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換する三相電圧制御型インバータ回路と、 Configured first to third arm circuits configured to include a fuse connected in series to the two semiconductor switching elements and the semiconductor switching elements connected in series is connected in parallel, the DC a three-phase voltage control type inverter circuit for converting the three-phase AC voltage a DC voltage supplied from the power supply circuit,
    位相が120度ずつ異なる所定の周波数の3種類の正弦波信号を発生する第1の正弦波信号発生回路及び、前記3種類の正弦波信号を入力として、前記三相電圧制御型インバータ回路を構成する6個の前記半導体スイッチ素子をそれぞれPWM制御するためのPWM制御信号を発生するPWM制御回路を含むPWM制御器とを備えて三相分の励磁巻線が星形結線された三相交流モータを駆動する三相交流モータ駆動用インバータ装置であって、 The first sine-wave signal generation circuit and, as inputs the three types of sinusoidal signals, the three-phase voltage control type inverter circuit arrangement of phase to generate the three types of sinusoidal signals of a predetermined frequency different by 120 degrees six of the semiconductor three-phase AC motor excitation winding for three phases and a PWM controller which includes a PWM control circuit are star-connected to a switching element for generating a PWM control signal for PWM control are to be a three-phase AC motor driving inverter device for driving a,
    前記直流電源回路は、前記整流回路の出力電圧を等分して中性点に出力する分圧回路を備えており、 The DC power supply circuit includes a voltage divider circuit that outputs to a neutral point by equally dividing the output voltage of the rectifier circuit,
    前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記2つの半導体スイッチ素子の接続点によってそれぞれ構成される第1乃至第3の出力点から前記三相交流モータの前記三相分の励磁巻線にそれぞれ供給されるモータ電流に基づいて、前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、 The three phases of the excitation winding of the first to third said two of said three-phase AC motor from the first to third output points respectively constituted by the connection point of the semiconductor switching element the arm circuits constituting each and based on the motor current, the failure element determination means for detecting a failure of the semiconductor switching elements constituting the first to third arm circuits, respectively, which are supplied to,
    前記第1乃至第3の出力点と前記中性点との間に配置されて前記第1乃至第3の出力点を選択的に前記中性点に接続する中性点接続スイッチ回路と、 And the neutral point connection switch circuit connected to selectively the neutral point output point of the first to third are disposed between the neutral point and the output point of the first to third,
    前記故障素子判定手段の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含む前記アーム回路の前記出力点を前記中性点に接続するために前記中性点接続スイッチ回路に駆動信号を出力する中性点接続スイッチ駆動回路とを更に備え、 Based on the determination result of the failure element determination means, failed a driving signal to the neutral point connection switch circuit for connecting the output point of the arm circuit on the neutral point including a semiconductor switching element and the output anda neutral connection switch drive circuit that,
    前記PWM制御器は、 The PWM controller,
    位相が60度ずつ異なる所定の周波数の2種類の正弦波信号を発生する第2の正弦波信号発生回路と、 A second sine-wave signal generation circuit for generating two sinusoidal signals of a predetermined frequency with different phases by 60 degrees,
    前記故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している前記半導体スイッチ素子を含む1つの前記アーム回路以外の2つの前記アーム回路を構成する4個の前記半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、前記3種類の正弦波信号に代えて前記2種類の正弦波信号を前記PWM制御回路に入力する信号切換回路とを更に備え、 According to the determination result of the failure element determination means, the four of the semiconductor switching elements constituting one of the two said arm circuits other than the arm circuit including the semiconductor switching device is faulty provide a PWM control signal Therefore, the further a signal switching circuit for inputting the two kinds of sine wave signal instead of the 3 kinds of sine wave signal to the PWM control circuit,
    前記PWM制御回路は、前記3種類の正弦波信号に代えて前記2種類の正弦波信号が入力されると、前記三相交流モータの前記励磁巻線がV結線されたものとして所定の前記励磁巻線を励磁するための前記PWM制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The PWM control circuit, when the three kinds of the two kinds instead of the sinusoidal signal of the sine wave signal is input, predetermined the excitation as the excitation winding of the three-phase AC motor is V connection It is configured three-phase AC motor driving inverter apparatus according to claim to output the PWM control signal for energizing the windings.
  3. 交流電源の出力を整流する整流回路を含んで構成される直流電源回路と、 A DC power supply circuit configured to include a rectifier circuit for rectifying the output of the AC power source,
    それぞれ直列に接続された2つの半導体スイッチ素子と該半導体スイッチ素子に対して直列に接続されたヒューズとを含んで構成された第1乃至第3のアーム回路が並列接続されて構成され、前記直流電源回路から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換する三相電圧制御型インバータ回路と、 Configured first to third arm circuits configured to include a fuse connected in series to the two semiconductor switching elements and the semiconductor switching elements connected in series is connected in parallel, the DC a three-phase voltage control type inverter circuit for converting the three-phase AC voltage a DC voltage supplied from the power supply circuit,
    位相が120度ずつ異なる所定の周波数の3種類の正弦波信号を発生する第1の正弦波信号発生回路及び、前記3種類の正弦波信号を入力として、前記三相電圧制御型インバータ回路を構成する6個の前記半導体スイッチ素子をそれぞれPWM制御するためのPWM制御信号を発生するPWM制御回路を備えて三相分の励磁巻線が星形結線された三相交流モータを駆動する三相交流モータ駆動用インバータ装置であって、 The first sine-wave signal generation circuit and, as inputs the three types of sinusoidal signals, the three-phase voltage control type inverter circuit arrangement of phase to generate the three types of sinusoidal signals of a predetermined frequency different by 120 degrees three-phase alternating current 6 of the semiconductor switching elements each provided with a PWM control circuit for generating a PWM control signal to PWM control the three phases of excitation windings drives a three-phase AC motor which is star-connected a motor driving inverter device,
    前記直流電源回路は、前記整流回路の出力電圧を等分して中性点に出力する分圧回路を備えており、 The DC power supply circuit includes a voltage divider circuit that outputs to a neutral point by equally dividing the output voltage of the rectifier circuit,
    前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記2つの半導体スイッチ素子の接続点によってそれぞれ構成される第1乃至第3の出力点から前記三相交流モータの励磁巻線にそれぞれ供給されるモータ電流に基づいて、前記第1乃至第3のアーム回路をそれぞれ構成する前記半導体スイッチ素子の故障を検出する故障素子判定手段と、 Are supplied to the excitation windings of the three-phase AC motor from the first to third, respectively constituted by the connection point of the two semiconductor switching elements constituting respective arm circuits of the first to third output points based on the motor current, a failure element determination means for detecting a failure of the semiconductor switching elements constituting the first to third arm circuits, respectively,
    前記第1乃至第3の出力点と前記中性点との間に配置されて前記第1乃至第3の出力点を選択的に前記中性点に接続する中性点接続スイッチ回路と、 And the neutral point connection switch circuit connected to selectively the neutral point output point of the first to third are disposed between the neutral point and the output point of the first to third,
    前記故障素子判定手段の判定結果に基づいて、故障している半導体スイッチ素子を含む前記アーム回路の前記出力点を前記中性点に接続するために前記中性点接続スイッチ回路に駆動信号を出力する中性点接続スイッチ駆動回路とを更に備え、 Based on the determination result of the failure element determination means, failed a driving signal to the neutral point connection switch circuit for connecting the output point of the arm circuit on the neutral point including a semiconductor switching element and the output anda neutral connection switch drive circuit that,
    前記PWM制御器は、 The PWM controller,
    位相が60度ずつ異なる所定の周波数の2種類の正弦波信号を発生する第2の正弦波信号発生回路と、 A second sine-wave signal generation circuit for generating two sinusoidal signals of a predetermined frequency with different phases by 60 degrees,
    前記中性点電圧変動分を検出する中性点電圧変動分検出回路と、 And the neutral point voltage change detecting circuit for detecting the neutral point voltage fluctuation,
    前記第2の正弦波信号発生回路から出力される前記2種類の正弦波信号に前記中性点電圧変動分をそれぞれ加算する第1及び第2の加算回路と、 First and second adder circuit for adding the neutral point voltage fluctuation to the two sinusoidal signals output from said second sine-wave signal generation circuit, respectively,
    前記故障素子判定手段の判定結果に応じて、故障している前記半導体スイッチ素子を含む1つの前記アーム回路以外の2つの前記アーム回路を構成する4個の前記半導体スイッチ素子にPWM制御信号を与えるために、前記3種類の正弦波信号に代えて前記第1及び第2の加算回路から出力される前記中性点電圧変動分を含む前記2種類の正弦波信号を前記PWM制御回路に入力する信号切換回路とを更に備え、 According to the determination result of the failure element determination means, the four of the semiconductor switching elements constituting one of the two said arm circuits other than the arm circuit including the semiconductor switching device is faulty provide a PWM control signal in order to enter the two sine wave signal including the neutral point voltage fluctuation output from said first and second adder circuits in place of the three sine wave signal to the PWM control circuit anda signal switching circuit,
    前記PWM制御回路は前記3種類の正弦波信号に代えて前記2種類の正弦波信号が入力されると、前記三相交流モータの前記励磁巻線がV結線されたものとして所定の前記励磁巻線を励磁するための前記PWM制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The PWM control when the circuit is the two sine wave signals instead of the three sine wave signal is input, predetermined the exciting winding as the excitation winding is V connection of the three-phase AC motor three-phase AC motor driving inverter apparatus characterized by being configured to output the PWM control signal for energizing the line.
  4. 前記第2の正弦波信号発生回路から出力される前記2種類の正弦波信号の周波数は、前記第1の正弦波信号発生回路から出力される前記3種類の正弦波信号が前記PWM制御回路に入力されているときに得られる定格トルクと実質的に同じトルクが得られるように、前記3種類の正弦波信号の周波数よりも低く設定されていることを特徴とする請求項3に記載の三相交流モータ駆動用インバータ装置。 Frequency of the two sinusoidal signals output from said second sine-wave signal generation circuit, the first said three output from the sine wave signal generating circuit of the sine wave signal is the PWM control circuit as rated torque substantially the same torque available is obtained when it is input, according to claim 3, characterized in that it is set lower than the frequency of the three sinusoidal signals three phase AC motor driving inverter device.
  5. 前記分圧回路は、容量の等しい2つのコンデンサが直列に接続されて構成されており、前記2つのコンデンサの接続点が前記中性点を構成している請求項1,2または3に記載の三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The voltage divider circuit, two capacitors of equal capacitance are formed by connecting in series, a connection point of the two capacitors according to claim 1, 2 or 3 constituting the neutral point three-phase AC motor driving inverter.
  6. 前記故障素子判定手段は、前記第1乃至第3の出力点から前記三相交流モータに出力される三相電流を検出するモータ電流検出器の出力に基づいて、相電流の有無から前記故障した半導体スイッチ素子を判定するように構成されている請求項1,2または3に記載の三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The failure element determination means, on the basis of the first to third output point in the output of the motor current detector for detecting a three-phase current to be output to the three-phase AC motor, and the failure from the presence or absence of the phase current three-phase AC motor driving inverter apparatus according to claim 1, 2 or 3 is configured to determine a semiconductor switching element.
  7. 前記中性点電圧変動分検出回路は、基準電圧と前記中性点の電圧とを比較して前記電圧変動分を検出するように構成されている請求項3に記載の三相交流モータ駆動用インバータ装置。 The neutral point voltage fluctuation detecting circuit for a three-phase AC motor driving according to claim 3 which compares the voltage of the reference voltage and the neutral point being configured to detect the voltage change the inverter device.
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