JP2013529055A - 電圧インバータおよびそのようなインバータの制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、短絡回路または開回路故障の場合に動作可能な電圧インバータに関する。このために、本発明による電圧インバータは：３つの相（２、３、４）を有し、各相が第一端子（５、６、７）および第二端子（８、９、１０）を有する、負荷（１）と；各々が並列に接続された３つの枝路を含む第一および第二電池（１２、１３）であって、各枝路は、直列に接続された２つの切替手段（Ｑ１／Ｑ４、Ｑ２／Ｑ５、Ｑ３／Ｑ６、Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２）と、２つの切替手段（Ｑ１／Ｑ４、Ｑ２／Ｑ５、Ｑ３／Ｑ６、Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２）の間に位置する中間点（２０、２１、２２、２３、２４、２５）とを含み、相の各々の各第一端子（５、６、７）は第一電池（１２）の中間点（２０、２１、２２）のうちの１つに接続され、相の各々の各第二端子（８、９、１０）は第二電池（１３）の中間点（２３、２４、２５）の１つに接続されている、第一および第二電池と；ＤＣ電源（１１）と、を含み、第一および第二電池は各々２つの電気的分離手段（Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６）を通じてＤＣ電圧源に接続されている。

Description

本発明は、故障からの回復力がある電圧インバータに関する。このようなインバータは、可逆電力を用いてＤＣ電圧が１つ以上のＡＣ電圧に変換されることを可能にするように設計されている。本発明は、このようなインバータを制御する方法にも関する。

多くのインバータは、特に航空工学の分野において、ＤＣ電圧を１つ以上のＡＣ電圧に変換するために使用される。

このようなインバータは、一般的にＤＣ電源の端子に接続されており、これは三相ＡＣ負荷に供給するためにＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する。このＡＣ負荷は、永久磁石同期モータなどの三相交流機であってもよい。このような電圧インバータは、一般的に３つの枝路を含み、その各々はＤＣ電源に接続された２つの電気的切替手段を有している。３つの枝路の各々について、切替手段の中間点は、三相ＡＣ負荷の相に接続されている。切替手段は一般的に、静止スイッチおよび逆並列のダイオードからなる。

特に航空工学の分野において、安全性および信頼性は最重要である。このため、このようなインバータは、１つ以上の内部故障の発生にも関わらず機能し続けることが可能でなければならない。

したがって、１つ以上の故障の発生にも関わらずインバータが機能し続けることを可能にするいくつかの構成が、先行技術においてすでに知られている。たとえば、仏国特許第２８９２２４３号明細書は、故障の存在にも関わらず機能し続けることが可能な、そして電圧源に接続された第四の枝路も含む、インバータを記載している。この第四の枝路は、直列に接続された２つの切替手段、および中間点を特徴とする。この第四のアームの中間点は、負荷の中性点に接続されている。インバータが正常に動作しているとき、第四の枝路は休止している。しかしながら、ほかの３つの枝路のうちの１つに異常が発生した場合には、第四の枝路が起動されて、負荷が中性負荷点を経由して２つの機能している枝路に迂回されるようなやりかたで負荷の中性点の電位が制御されることを可能にする。このように、電気回転機械からの負荷の場合、回転磁場の連続性、およびそれに伴うトルクの生成が、確実になるだろう。

そしてこの第四の枝路の存在は、３つの枝路のうちの１つが故障した場合に、インバータの機能を可能にする。しかしながら、この文献に記載される解決法によれば、枝路のうちの１つに故障が発生した場合には、負荷は２つの相でしか機能せず、その結果、永久磁石同期モータへの電力の損失が生じ、トルクの損失を招くか、あるいは事前にモータが過剰に電力供給される必要がある。

仏国特許第２８９２２４３号明細書

本発明の目的は、内部故障の発生にも関わらず機能し続けることが可能なインバータを提供することによって、先行技術に関わる不都合を解決することである。

本発明のさらなる目的は、内部故障の場合であってもモータトルクの損失を生じないインバータを提供することである。

本発明のさらなる目的は、高い利用可能性および低い実装空間要件を備えるインバータを提供することである。

本発明のさらなる目的は、過電流問題を心配することなく低速で機能することが可能な電圧インバータを提案することである。

このために、本発明の第一の態様によれば、電圧インバータであって、
ｎ個の相を有し、各相が第一端子および第二端子を有する負荷と、
各々がｎ個の枝路を含む第一および第二電池であって、各枝路は、
直列に接続された２つの切替手段であって、各切り替え得手段は通電状態または遮断状態に置かれることが可能な、２つの切替手段、
２つの切替手段の間に位置する中間点、を含み、
負荷相の各々の各第一端子は第一電池の中間点の１つに接続され、負荷相の各々の各第二端子は第二電池の中間点の１つに接続されている、第一および第二電池と、
電圧源と、を含み、
第一および第二電池は各々、通電状態または遮断状態に置かれることが可能な２つの電気的分離手段を通じて電圧源に接続されている、電圧インバータが提供される。

本発明によるインバータは、永久中性点を有していないので、特に注目に値する。実際、先行技術によるインバータとは異なり、様々な負荷相は、永久中性点ではなく、２つの電池、すなわち同一である第一および第二電池に接続されている。

同じ電池に属するｎ個の枝路は、好ましくは並列に構成される。

本発明によるインバータは、２つの可能な通常動作モードを有する：
第一動作モードによれば、各負荷相は、これが接続されている２つの枝路とともに、Ｈブリッジを形成する。この場合、本発明によるインバータは、中性点を用いずに動作する。

第二動作モードによれば、インバータの２つの電池のうちの１つは電圧源から分離されており、その切替手段は、ｎ個の負荷相が接続される中性点をこの電池が形成するようになっている。

インバータの電池のうちの１つに故障が発生した場合、この故障電池は前記電池の切替手段によって中性点に変換され、この中性点は、この電池に関連づけられた電気的分離手段によって電圧源から分離される。このため、電池が故障したとき、その電池は、ｎ個の負荷相が接続される中性点に変換される。ｎ個の負荷相はその後、故障していない電池を通じて正常に機能し続けてよい。本発明による実装はこのように、枝路のうちの１つが故障した場合にすべての相が使用されることを可能にし、そうしてインバータの枝路のうちの１つの故障に関わる電力の損失が回避され得るようにする。このように、電気回転機械タイプの負荷の場合、回転磁場の連続性、およびそれに伴うトルクの生成が、確実になる。

負荷相のうちの１つに開回路故障が発生した場合、開回路相が電圧源から切り離されるように、故障相に接続された２つの枝路の切替手段が開放される。その後、本発明によるインバータは、故障していないｎ−１個の負荷相のみで動作する。

本発明によるインバータは、負荷相の数に関わらず４つの電気的分離手段のみが使用されるので、特に有利である。

加えて、本発明によるインバータは、単一の電圧源を使用するのみであり、こうして使用される部品点数の節約を可能にする。

本発明は最も具体的には、ｎが３である場合に関する。

負荷は好ましくは三相ＡＣ負荷であり、さらに好ましくは永久磁石同期モータである。

電圧源は好ましくはＤＣ電源である。この電圧源は伝統的に、航空機搭載電気ネットワークからの整流によって得られる；電圧はまた、ＤＣ電源ネットワークから直接導かれてもよい。

各切替手段は有利なことに、静止スイッチおよび逆並列のダイオードを含む。

各切替手段の静止スイッチは有利なことに、トランジスタまたはサイリスタである。

各電気的分離手段は有利なことに、双方向スイッチである。

特に好適な実施形態によれば、本発明によるインバータはまた、
電気的分離および切替手段を制御すること、
切替手段のうちの１つにおける異常を検出すること、および
相のうちの１つの端子と中間点のうちの１つとの間の接続における異常を検出すること、に適した、故障を制御および監視する装置も含む。

様々な実施形態によれば、
制御および監視装置は、いくつかの基本制御および監視ユニットによって構成されてもよく、各基本制御および監視ユニットは、切替手段または電気的分離手段に従属し、
制御および監視装置は、単一の基本制御および監視ユニットによって構成されてもよく、これは切替手段のすべておよび電気的分離手段のすべてに従属する。

制御および監視装置は有利なことに、切替手段および電気的分離手段の状態を制御するのに適している。

好適な実施形態によれば、各中間点はスイッチング素子を通じて中性点にも接続されており、このスイッチング素子は、遮断状態または通電状態に置かれてもよい。

中性点への中間点のこれらの接続は、切替手段のうちの１つにおける部分的短絡回路の場合に特に有利である。実際、切替手段のうちの１つにおける短絡回路の場合、この短絡回路は、切替手段が属する電池を中性点における短絡回路に変換するために使用される。しかしながら短絡回路が完全ではない場合には、これは負荷不均衡を生じる可能性がある。この問題を解決するために、中間点はすべて、スイッチング素子を通じて中性点に接続される。通常動作の間、中間点が中性点に電気的に接続されないように、すべてのスイッチング素子は遮断状態にある。その一方で、切替手段のうちの１つに短絡回路が発生した場合には、それが属する枝路の中間点は、それが接続されているスイッチング素子を通電状態に置くことによって、中性点に自動的に接続される。このようにして、短絡回路は強制され、そして短絡回路が発生した切替手段を含む電池は、まだ完璧な中性点を構成する。

制御および監視装置は有利なことに、スイッチング素子のうちの１つにおける故障を検出することもできる。

制御および監視装置は有利なことに、スイッチング素子を遮断状態または通電状態に置くような方式で制御することも、可能である。

本発明はまた、本発明によるインバータを制御する方法にも関し、それによれば、故障が検出されないとき、制御方法は以下のステップを含む：
第一電池に接続された電気的分離手段を遮断状態に置くステップと、
ｎ個の負荷相が接続された中性点を第一電池が形成するように、第一電池の切替手段を制御するステップと、
第二電池に接続された電気的分離手段を通電状態に置くステップと、
第二電池の同じ枝路にある２つの切替手段が、一方は通電であり他方は遮断である、相対する状態になるように、第二電池の切替手段を制御するステップ。

このため本方法によれば、故障が検出されないとき、したがってインバータが通常動作しているとき、本発明によるインバータは完全に対称性なので、本明細書において第一電池と称されるが同様に第二電池とも称されてよい、２つの電池のうちの１つは、負荷相のすべてが接続される中性点に変換される。この中性点は、電気的分離手段によって電圧源から分離される。第二電池、すなわち中性点に変換されない電池は、先行技術による電池と同じように機能し続け、すなわちこれら枝路の各々の切替手段は、交互に相対する状態に置かれる。このため、本実施形態によれば、故障が存在しない場合、本発明によるインバータは、各枝路の中間点は負荷相に接続されている、３つの枝路を有していた単一の電池を含む先行技術によるインバータと同じように機能する。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、本発明による電圧インバータを制御する方法にも関し、故障が検出されないとき、制御方法は以下のステップを含む：
電気的分離手段のすべてを通電状態に置くステップと、
各相が、これが接続されている２つの枝路とともにＨブリッジを形成するように、切替手段を制御するステップ。

このさらなる実施形態によれば、負荷は中性点を用いずに機能する。実際、各相は２つの中間点に接続されており、各中間点は、電池のうちの１つの枝路のうちの１つに属する。

「Ｈブリッジ」という用語は、相が大文字のＨにおける横棒を形成し、各電池の１つの枝路がＨの垂直の脚部を形成する、当業者にとって周知のアセンブリを指す。

この動作モードにおいて、切替手段は好ましくは対になって作動される：
第一電池の枝路の上部切替手段は、第二電池の枝路の下部切替手段と同じ状態にあり、
第一電池の枝路の下部切替手段は、第二電池の枝路の上部切替手段と同じ状態にあり、
各枝路における２つの切替手段は、相対する状態にある。

Ｈブリッジ実施形態は、利用可能な電圧範囲のより良い活用を可能にし、同じ電力において、先の実施形態による制御方法よりも少ない電流が使用される。

本発明はまた、電圧インバータを制御する方法にも関し、切替手段のうちの１つにおいて故障が検出されたとき、制御方法は以下のステップを含む：
故障した切替手段が属する電池に接続された電気的分離手段を遮断状態に置くステップと、
故障した切替手段が属する電池が、ｎ個の負荷相が接続される中性点を形成するように、故障した切替手段が属する電池のその他の切替手段を制御するステップ。

このためこの方法によれば、切替手段のうちの１つにおける故障の場合に、故障した切替手段が属する電池の他方の切替手段は、故障した切替手段が属する電池が、すべての負荷相が接続される中性点を形成するように、制御される。このように、切替手段のうちの１つが故障していても、負荷のすべての相を使用することが、まだ可能である。

本発明はまた、相のうちの１つの端子のうちの１つと中間点のうちの１つとの間の接続路で異常が検出されたときに、制御方法が以下のステップを含むように、インバータを制御する方法にも関する：
故障した接続路に属する相に接続された切替手段を遮断状態に置くステップ。

このように、負荷相のうちの１つが開回路にあるとき、それが接続されている２つの枝路が開放され、そうするとその他の負荷相のすべてを使用することが可能となる。

本発明はさらに、切替手段のうちの１つにおいて短絡回路故障が検出されたときに、回路短絡した切替手段が接続されているスイッチング素子が通電状態に置かれるように、本発明によるインバータを制御する方法にも関する。

本発明はさらに、切替手段において短絡回路故障が検出されないときに、スイッチング素子のすべてが遮断状態に置かれるように、本発明によるインバータを制御する方法にも関する。

本発明によるインバータの制御および監視装置は有利なことに、先に記載された制御方法のステップを実行することが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して、下記の記載を見直すことで、明らかとなるだろう。
本発明の実施形態による電圧インバータの回路図である。 切替手段のうちの１つにおいて短絡回路が発生した、図１の電圧インバータの回路図である。 切替手段のうちの１つにおいて開回路が発生した、図１の電圧インバータの回路図である。 インバータの負荷相のうちの１つと電池のうちの１つの枝路のうちの１つとの間の接続路で開回路故障が発生した、図１の電圧インバータの回路図である。 本発明の実施形態による電圧インバータの回路図である。 第一通常動作モードによる、図１のインバータの回路図である。 第二通常動作モードによる、図１のインバータの回路図である。

わかりやすくするため、同一または類似の要素は、すべての図において同じ参照符号で示される。

図１は、本発明の実施形態による電圧インバータを示す。この電圧インバータは、１つはＤＣ電圧源１１であってもう１つは三相交流負荷１である、電気エネルギーの２つの供給源の間で交換される電気エネルギーを変調するように設計された三相インバータである。このようなインバータは、電力において双方向性であってもよい。

負荷１は、それぞれ３つの相２、３、および４からなる。負荷１は好ましくは永久磁石同期モータである。

各相は、それぞれ第一端子５、６、および７、ならびにそれぞれ第二端子８、９、および１０を有する。

電圧インバータはまた、第一電池１２および第二電池１３も含む。各電池１２、１３は、それぞれ３つの枝路１４、１５、１６、および１７、１８、１９を有する。各電池の３つの枝路は、互いに並列に接続されている。

各枝路は、２つの切替手段Ｑ１／Ｑ４、Ｑ２／Ｑ５、Ｑ３／Ｑ６、Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２を含む。同じ枝路上の２つの切替手段は直列に接続されている。中間点２０、２１、２２、２３、２４、２５は、同じ枝路の２つの切替手段の間に位置している。

各切替手段は、通電状態または遮断状態に置かれてもよい。

各切替手段は好ましくは、静止スイッチＴおよび逆並列のダイオードＤからなる。静止スイッチは好ましくは、たとえばＩＧＢＴタイプ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）またはサイリスタなどの、トランジスタである。

各相の各第一端子５、６、７は、それぞれ第一電池２０、２１、２２の唯一の中間点に接続されている。

各相の各第二端子８、９、１０は、それぞれ第二電池２３、２４、２５の唯一の中間点に接続されている。

こうして各相２、３、４は、第一電池の枝路のうちの１つおよび第二電池の枝路のうちの１つとともに、Ｈブリッジを形成する。

第一電池１２は、第一電気的分離手段Ｑ１３を通じて電圧源１１の正端子に接続されている。第一電池１２は、第二電気的分離手段Ｑ１４を通じて電圧源１１の負端子に接続されている。

第二電池１３は、第三電気的分離手段Ｑ１５を通じて電圧源１１の正端子に接続されている。第二電池１３は、第四電気的分離手段Ｑ１６を通じて電圧源の負端子に接続されている。

各電気的分離手段は、通電または遮断状態に置かれてもよい。

各電気的分離手段は好ましくは、電流が交流電流なので、双方向性のスイッチからなる。

本発明によるインバータはまた、電圧源１１と第一および第二電池１２、１３との間に位置するフィルタリング段２６も含んでよい。

フィルタリング段２６は好ましくは、電圧源１１と直列の２つのインダクタ２７、２８、および電圧源１１と並列のコンデンサ２９を含む。

先に記載された電圧インバータは、故障がない場合には、２つの通常動作モードで機能してもよい。

図６に示される、第一通常動作モードによれば、電池のうちの１つ、第一電池または第二電池のいずれかは、インバータが他方の電池を用いて先行技術のインバータと同じように機能している間、中性点を作り出す。

以下の文において、我々は、中性点は第二電池１３によって形成されると仮定するが、しかしながら双方の電池が完全に同一であるので、中性点が第一電池によって形成されても同じことが言えるだろう。

この場合、第二電池１３を電圧源１１に接続する２つの電気的分離手段Ｑ１５およびＱ１６は、第二電池１３が電圧源１１から切り離されるように、遮断状態に置かれる。また、第二電池１３の切替手段Ｑ７およびＱ１２は、３つの負荷相２、３、４が接続される中性点を第二電池１３が形成するような状態にある。

このため、上部切替手段Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９は、下部切替手段Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２が通電状態にある間は遮断状態に置かれ、その逆もまた同様である。

第一電池１２は、先行技術のインバータと同じように機能する。このため好適な実施形態によれば、同じ枝路の切替手段は、一方は遮断状態で他方は通電状態の、相対する状態にある。

図７に示される、第二通常動作モードによれば、電圧インバータは中性点を用いずに動作する。この場合、４つの電気的分離手段Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６は通電状態にある。

また、各相は、同じ枝路の２つの切替手段が、一方は通電状態であって他方は遮断状態である、相対する状態にある、Ｈブリッジを形成するために、それが接続されている２つの枝路と協働する。

したがって、相２は枝路１４および１９とともに第一Ｈブリッジを形成する。相３は枝路１５および１８とともに第二Ｈブリッジを形成する。相４は枝路１６および１７とともに第三Ｈブリッジを形成する。

加えて、第一電池の枝路の上部切替手段が通電状態にあるとき、同じＨブリッジに属する第二電池の枝路の下部切替手段もまた通電状態にある。

したがって、切替手段Ｑ１およびＱ１２が通電状態にあるとき、切替手段Ｑ４およびＱ９は遮断状態にあり、逆もまた同様である。

同様に、切替手段Ｑ２およびＱ１１が通電状態にあるとき、切替手段Ｑ５およびＱ８は遮断状態にあり、逆もまた同様である。

同様に、切替手段Ｑ３およびＱ１０が通電状態にあるとき、切替手段Ｑ６およびＱ７は遮断状態にあり、逆もまた同様である。

中性点を用いないこの通常動作モードは、各相の端子において電圧の極性が反転され得るようにし、そうすると電圧インバータはより大きい電圧範囲で動作することができるので、特に有利である。このため、この動作モードによれば、電圧範囲は先の動作モードで記載された第一通常動作モードによる範囲の２倍の大きさとなり、すなわち電圧範囲は電圧源１１の電圧範囲の２倍に等しくなる。

図２は、故障の場合、より具体的には切替手段Ｑ１０における短絡回路の場合の、図１の構成を示す。

この場合、短絡回路が発生した、切替手段Ｑ１０と同じ電池１３に属し、短絡回路の切替手段Ｑ１０に接続された、ほかの２つの切替手段、すなわちＱ１１およびＱ１２は、閉鎖している（つまり通電状態にある）。

短絡回路が発生した、切替手段Ｑ１０と同じ電池１３に属し、短絡回路の切替手段と反対の切替手段、すなわちＱ７、Ｑ８、Ｑ９は、開放している（つまり遮断状態にある）。

短絡回路において、切替手段Ｑ１０が属する電池１３に接続する、電気的絶縁手段Ｑ１５、Ｑ１６は、切替手段Ｑ１０が属する電池１３が電圧源１１から電気的に分離されるように、遮断状態に置かれる。

このように、故障した切替手段が属する電池１３は、負荷１の３つの相２、３、４が接続される中性点を形成する。すると本発明によるインバータは、電池のうちの１つにおける短絡回路の存在にもかかわらず、負荷の３つの相を用いて機能し続けてもよく、したがって切替手段のうちの１つにおける短絡回路の存在にもかかわらず、電力の損失がない。

この場合、他方の電池、この例では第一電池１２は、正常に機能し続け、すなわち同じ枝路の２つの切替手段は、一方は遮断状態であって他方は通電状態である、相対する状態にある。

図３は、切替手段のうちの１つ、この例では切替手段Ｑ１０の開回路の場合の、図１のインバータを示す。

この場合、開回路が発生した、切替手段Ｑ１０と同じ電池１３に属し、開回路の切替手段Ｑ１０に接続された切替手段、すなわちＱ１１およびＱ１２は、通電状態に置かれる。

開回路が発生した、切替手段Ｑ１０と同じ電池１３に属し、開回路の切替手段Ｑ１０と反対の切替手段、すなわちＱ７、Ｑ８、Ｑ９は、遮断状態に置かれる。

開回路の切替手段が属する電池１３を電圧源１１に接続する、電気的絶縁手段Ｑ１５およびＱ１６は、電池１３が電圧源から切り離されるように、遮断状態に置かれる。

これは、図２の例のように、故障した切替手段Ｑ１０が属する電池は、故障した切替手段を用いて中性点に変換される。

別の電池１２は、正常に機能し続ける。

図４は、相のうちの１つ、この例では相２である相における開回路の場合の、図１のインバータを示す。より正確には、負荷１の相２の端子５と第一電池の枝路１４の中間点２０との間の接続路が、開回路になっている。

この場合、電気的切替手段Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６はすべて通電状態のままである。

開回路である、相２に接続された、切替手段Ｑ１、Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１２は、故障相２を回路の残部から分離するために、遮断状態にある。

故障したインバータはその後、故障していないあと２つの相３および４を用いて動作し続ける。このため、これら２つの相は、切替手段Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ１０、Ｑ１１によって制御される。

図５は、本発明の別の実施形態によるインバータを示す。図５のインバータは、６つのスイッチング素子Ｑ１７からＱ２２も含むことを除いて、図１のものと同一である。

最初の３つのスイッチング素子Ｑ１７からＱ１９は、第一電池１２の３つの中間点２０、２１、２２を第一の中性点３０に接続する。３つのスイッチング素子Ｑ２０からＱ２２は、第二電池の３つの中間点２３、２４、２５を第二の中性点３１に接続する。

各スイッチング素子は、好ましくはスイッチ機構からなる。

インバータが正常に動作しているとき、スイッチング素子Ｑ１９からＱ２２は、遮断状態にある。

たとえばＱ１０など、切替手段のうちの１つにおいて短絡回路が発生すると、Ｑ１０が属する枝路の中間点２５が接続されているスイッチング素子Ｑ２２は、Ｑ１が属する枝路が完全な短絡回路の状態に置かれるように、通電状態に置かれる。このように、Ｑ１０での短絡回路が完全ではない場合でも、Ｑ１が属する電池１３は、完璧な中性点に変換されることになる。

短絡回路の切替手段Ｑ１０が属する電池１３の中性点に接続するほかのスイッチング素子Ｑ２０およびＱ２１もまた、電池１３の切替手段が短絡回路になるとすぐに通電状態に置かれてもよい。

故障が開回路型の故障である場合、スイッチング素子は遮断状態のままである。

たとえば相２など、負荷の相のうちの１つにおける短絡回路故障の場合には、この相に接続されたスイッチング素子Ｑ１７からＱ２０は、通電状態に置かれてもよい。

当然ながら、本発明は、図面を参照して記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明のパラメータを超過することなく、変形例が想起されてもよい。

Claims (10)

1. 電圧インバータであって、
   ｎ個の相（２、３、４）を有し、各相（２、３、４）が第一端子（５、６、７）および第二端子（８、９、１０）を有する、負荷（１）と、
   各々がｎ個の枝路（１４、１５、１６、１７、１８、１９）を含む第一電池（１２）および第二電池（１３）であって、各枝路は、
   直列に接続された２つの切替手段（Ｑ１／Ｑ４、Ｑ２／Ｑ５、Ｑ３／Ｑ６、Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２）であって、各切替手段は通電状態または遮断状態に置かれることが可能な、２つの切替手段、
   ２つの切替手段の間に位置する中間点（２０、２１、２２、２３、２４、２５）、を含み、
   負荷相（２、３、４）の各々の各第一端子（５、６、７）は第一電池（１２）の中間点（２０、２１、２２）のうちの１つに接続され、負荷相（２、３、４）の各々の各第二端子（８、９、１０）は第二電池（１３）の中間点（２３、２４、２５）の１つに接続されている、第一および第二電池と、
   電圧源（１１）と、を含み、
   第一電池は、第一電気的分離手段を通じて電圧源の正端子に、および第二電気的分離手段を通じて電圧源の負端子に接続され、第二電池は、第三電気的分離手段を通じて電圧源の正端子に、および第四電気的分離手段を通じて電圧源の負端子に接続され、各電気的分離手段は通電状態または遮断状態に置かれることが可能であることを特徴とする、電圧インバータ。
2. 各切替手段（Ｑ１／Ｑ４、Ｑ２／Ｑ５、Ｑ３／Ｑ６、Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２）が、静止スイッチ機構（Ｔ）および逆並列のダイオード（Ｄ）からなることを特徴とする、請求項１に記載の電圧インバータ。
3. 切替手段および電気的分離手段を制御すること、
   切替手段のうちの１つにおける異常を検出すること、および
   相のうちの１つの端子のうちの１つと中間点のうちの１つとの間の接続における異常を検出すること、に適した異常制御および監視装置をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電圧インバータ。
4. 各中間点（２０、２１、２２、２３、２４、２５）がスイッチング素子（Ｑ１７、Ｑ１８、Ｑ１９、Ｑ２０、Ｑ２１、Ｑ２２）を通じて中性点（３０、３１）に接続されており、スイッチング素子は遮断状態または通電状態に置かれることが可能であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電圧インバータ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧インバータを制御する方法であって、故障が検出されないとき、
   第一電池（１２）に接続された電気的分離手段（Ｑ１３、Ｑ１４）を遮断状態に置くステップと、
   負荷（１）のｎ個の相（２、３、４）が接続された中性点を第一電池（１２）が形成するように、第一電池（１２）の切替手段（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６）を制御するステップと、
   第二電池（１３）に接続された電気的分離手段（Ｑ１５、Ｑ１６）を通電状態に置くステップと、
   第二電池（１３）の同じ枝路（Ｑ７／Ｑ１０、Ｑ８／Ｑ１１、Ｑ９／Ｑ１２）にある２つの切替手段が、一方は通電であり他方は遮断である、相対する状態になるように、第二電池（１３）の２つの切替手段（Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）を制御するステップと、を含むことを特徴とする制御方法。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧インバータを制御する方法であって、切替手段のうちの１つ（Ｑ１０）において故障が検出されないとき、
   ４つの電気的分離手段（Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６）を通電状態に置くステップと、
   各相（２、３、４）が、これが接続されている２つの枝路とともにＨブリッジを形成するように、切替手段（Ｑ１からＱ１２）を制御するステップと、を含むことを特徴とする制御方法。
7. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧インバータを制御する方法であって、切替手段のうちの１つ（Ｑ１０）において故障が検出されたとき、
   故障した切替手段（Ｑ１０）が属する電池（１３）に接続された電気的分離手段（Ｑ１５、Ｑ１６）を遮断状態に置くステップと、
   故障した切替手段（Ｑ１０）が属する電池（１３）が、負荷（１）のｎ個の相（２、３、４）が接続される中性点を形成するように、故障した切替手段（Ｑ１０）が属する電池（１３）のその他の切替手段（Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１１、Ｑ１２）を制御するステップと、を含むことを特徴とする、制御方法。
8. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧インバータを制御する方法であって、相のうちの１つ（２）の端子のうちの１つと中間点のうちの１つ（２０）との間の接続路で故障が検出されたときに、
   故障した接続路に属する相（２）に接続された切替手段（Ｑ１、Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１２）を遮断状態に置くステップを含むことを特徴とする、制御方法。
9. 請求項４に記載の電圧インバータを制御する方法であって、切替手段のうちの１つ（Ｑ１０）において短絡回路故障が検出されたときに、短絡回路の切替手段（Ｑ１０）が接続されているスイッチング素子（Ｑ２２）が通電状態に置かれることを特徴とする、制御方法。
10. 請求項４に記載の電圧インバータを制御する方法であって、切替手段において短絡回路故障が検出されないときに、スイッチング素子（Ｑ１７、Ｑ１８、Ｑ１９、Ｑ２０、Ｑ２１、Ｑ２２）のすべてが遮断状態に置かれることを特徴とする、制御方法。

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