JP7483640B2 - 電力変換装置、故障相の判断方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置、および故障相の判断方法に関する。

回転電機の故障を検知する方法としてたとえば特許文献１がある。特許文献１には、インバータ回路を介して三相電源によって駆動されるモータの各相を流れる電流値を検出することにより、故障を検知する故障検知装置において、検出された各相の電流値に基づいて、これらの電流値のバラつき状態を求める演算手段と、このバラつき状態に応じて故障内容を判別する判別手段とを備えることを特徴とする故障検知装置が開示されている。

特開２００５－１８１１６７号公報

特許文献１に記載されている発明では、いずれの相の電流センサにオフセット故障が生じたかを特定できない。

本発明の第１の態様による電力変換装置は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値として検出する電流センサと、前記電流センサが検出したＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値に変換する軌跡円計算部と、前記軌跡円計算部で変換された前記二相電流値に基づいて、前記電流センサにおいてドリフト故障が発生しているドリフト故障相を判定する故障相判定部と、を備え、前記軌跡円計算部は、前記Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、前記Ｖ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｖ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値と、を算出し、αβ座標系において、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第１β軸電流値が描く軌跡円の中心である第１中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第２β軸電流値が描く軌跡円の中心である第２中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第３β軸電流値が描く軌跡円の中心である第３中心と、を算出する中心座標計算部をさらに備え、前記故障相判定部は、前記第１中心、前記第２中心、および前記第３中心の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断し、前記第１中心および前記第３中心が原点からずれ、かつ第２中心は原点である場合にＶ相故障と判断し、前記第１中心および前記第２中心が原点からずれ、かつ第３中心は原点である場合にＷ相故障と判断する。
本発明の第２の態様による故障相の判断方法は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値として検出する電流センサから前記Ｕ相電流検出値、前記Ｖ相電流検出値、および前記Ｗ相電流検出値を受信する電力変換装置が実行する故障相の判断方法であって、前記電流センサが検出したＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値に変換する軌跡円計算ステップと、前記軌跡円計算ステップで変換された前記二相電流値に基づいて、前記電流センサにおいてドリフト故障が発生しているドリフト故障相を判定する故障相判定ステップと、を含み、前記軌跡円計算ステップにおいて、前記Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、前記Ｖ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｖ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値と、を算出し、αβ座標系において、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第１β軸電流値が描く軌跡円の中心である第１中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第２β軸電流値が描く軌跡円の中心である第２中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第３β軸電流値が描く軌跡円の中心である第３中心と、を算出する中心座標計算ステップをさらに含み、前記故障相判定ステップは、前記第１中心、前記第２中心、および前記第３中心の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断し、前記第１中心および前記第３中心が原点からずれ、かつ第２中心は原点である場合にＶ相故障と判断し、前記第１中心および前記第２中心が原点からずれ、かつ第３中心は原点である場合にＷ相故障と判断する。

本発明によれば、三相電流センサのオフセット故障が発生した相を特定できる。

電力変換装置の概要構成図 コントローラの機能構成図 軌跡円計算部の動作を説明する図 中心点座標計算部の動作を示す概念図 ドリフト故障が発生していない場合の軌跡円示す図 Ｕ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図 Ｖ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図 Ｗ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図 故障と軌跡円の中心位置の関係を示す図 電流補正部に内蔵される補正表を示す図 軌跡円計算部、中心点座標計算部、故障相判定部、異常通知部、および電流補正部の動作を示すフローチャート

―第１の実施の形態―
以下、図１～図７を参照して、本発明に係る電力変換装置の第１の実施の形態を説明する。

図１は、電力変換装置１の概要構成図である。ただし図１では電力変換装置１の周辺装置も併記している。電力変換装置１は、インバータ回路２と、フォトカプラ回路３と、コントローラ４と、電流センサ５と、複数の電流変成器６とを備える。

電力変換装置１は、直流電源８と回転電機９との間の電力変換を行う。たとえば電力変換装置１は、直流電源８から得られる電力を所定電圧の三相交流に変換して回転電機９に出力する。

インバータ回路２は、コントローラ４からの動作指令に基づき、直流電源８と回転電機９との間のＤＣ－ＡＣ変換を行う。電流センサ５は、電流変成器６を介して回転電機９に流れるＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電流を測定する。電流センサ５は、測定した電流値を示す信号をコントローラ４に出力する。なお後述するように、電流センサ５はドリフト故障を生じることがある。

コントローラ４は、電流センサ５の出力に基づきインバータ回路２に動作指令を与える。コントローラ４は、中央演算装置であるＣＰＵ、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ、および読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭを備え、ＣＰＵがＲＯＭに格納されるプログラムをＲＡＭに展開して実行することで後述する機能を実現する。コントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭの組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により実現されてもよい。またコントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭの組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭとＦＰＧＡの組み合わせにより実現されてもよい。

図２は、コントローラ４の機能構成図である。コントローラ４はその機能として、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、電流補正部４６、ｄｑ軸電流変換部４７、目標設定部４８、およびフィードバック制御部４９を備える。コントローラ４の本来的な機能は、ｄｑ軸電流変換部４７、目標設定部４８、およびフィードバック制御部４９が担う。コントローラ４は、電流センサ５のいずれかの相に発生しているドリフトを検出しコントローラ４の動作を継続するために、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、および電流補正部４６を有する。

電流センサ５は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値Ｉｕ＿ｓ、Ｖ相電流検出値Ｉｖ＿ｓ、およびＷ相電流検出値Ｉｗ＿ｓとして検出する。以下では、電流センサ５が測定したＵ相電流検出値Ｉｕ＿ｓ、Ｖ相電流検出値Ｉｖ＿ｓ、およびＷ相電流検出値Ｉｗ＿ｓをまとめて「三相電流認識値」と呼ぶ。電流センサ５は、三相電流認識値をコントローラ４に入力する。

電流センサ５が正常に動作している場合には、Ｉｕ＿ｓはＩｕと同一、Ｉｖ＿ｓはＩｖと同一、Ｉｗ＿ｓはＩｗと同一である。しかし電流センサ５はドリフト故障を生じることがあり、これらが同一でない場合がある。以下では電流センサ５においてドリフト故障が生じている相を「故障相」と呼ぶ。故障相は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか、いずれか２つの相、全ての相、またはゼロである。

後述するように、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、および電流補正部４６は、ドリフト故障が生じている相の特定、および電流値の補正を行う。そのためｄｑ軸電流変換部４７は、いずれか電流センサ５の一相の測定値にドリフト故障の影響が含まれていた場合でも、電流補正部４６からは、あたかも電流センサ５においてドリフト故障が生じていなかったかのように、三相の電流値の情報が得られる。

軌跡円計算部４２は、電流センサ５が検出した三相電流認識値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値ＩαとＩβに変換する。具体的には、Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、いずれかの２相の電流検出値に基づき算出したβ軸電流値Ｉβである。この算出により得られるαβ座標系の値を、複数の時刻においてプロットすると円になるので、算出値であるＩαとＩβの組み合わせを「軌跡円」と呼ぶ。

本実施の形態では、三相の電流の合計値がゼロであることを利用して、Ｉβは３通りの算出を行う。３通りのＩβとは、Ｖ相電流検出値およびＷ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値Ｉβ１、Ｕ相電流検出値およびＷ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値Ｉβ２、Ｕ相電流検出値およびＶ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値Ｉβ３である。

３つの軌跡円は、ＩαとＩβ１の組合せ、ＩαとＩβ２の組合せ、およびＩαとＩβ３の組合せの３組で表されるが、Ｉαは共通しているので、軌跡円計算部４２は、Ｉα、Ｉβ１、Ｉβ２、およびＩβ３のあわせて４つの数値を出力すればよい。計算式は後述する。

中心点座標計算部４３は、軌跡円計算部４２が出力する４つの数値を少なくとも３組取得して、３つの軌跡円のαβ座標系における中心点を算出する。具体的には中心点座標計算部４３は、α軸電流値Ｉαおよび第１β軸電流値が描く第１軌跡円の中心である第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）と、α軸電流値Ｉαおよび第２β軸電流値が描く第２軌跡円の中心である第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）と、α軸電流値Ｉαおよび第３β軸電流値が描く第３軌跡円の中心である第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）と、を算出する。中心点座標計算部４３は、算出した３つの中心点の座標の情報を故障相判定部４４に出力する。

故障相判定部４４は、中心点座標計算部４３が出力する３つの中心点の座標に基づき、ドリフト故障が生じている相を判定する。故障相判定部４４は、判定結果を異常通知部４５および電流補正部４６に出力する。判定結果はたとえば、「正常」、「Ｕ相故障」、「Ｖ相故障」、「Ｗ相故障」、「二相以上の同時故障」などである。具体的な判定方法は後述する。

異常通知部４５は、故障相判定部４４が出力する判定結果に基づき、故障をほかのユニットに通知する。電流補正部４６は、故障相判定部４４が出力する判定結果に基づき、三相電流認識値をそのまま、または補正してｄｑ軸電流変換部４７に出力する。電流補正部４６は、判定結果が「正常」の場合には三相電流認識値をそのまま出力し、判定結果が「Ｕ相故障」、「Ｖ相故障」、および「Ｗ相故障」のいずれかの場合には補正表４６１に基づき補正して出力する。電流補正部４６は、判定結果が「二相以上の同時故障」の場合には補正が不可能なのでｄｑ軸電流変換部４７への出力を行わない。

電流補正部４６から出力されるモータ各相の相電流Ｉｕ＿ｃ、Ｉｖ＿ｃ、Ｉｗ＿ｃの情報は、ｄｑ軸電流変換部４７に供給される。ｄｑ軸電流変換部４７は、電流補正部４６から入力される回転電機＿の三相の相電流Ｉｕ＿ｃ、Ｉｖ＿ｃ、Ｉｗ＿ｃを二相のｄ軸電流Ｉｄ＿ｓおよびｑ軸電流Ｉｑ＿ｓに座標変換することで、三相の相電流Ｉｕ＿ｃ、Ｉｖ＿ｃ、Ｉｗ＿ｃに基づいてｄ軸電流Ｉｄ＿ｓおよびｑ軸電流Ｉｑ＿ｓを演算する。

目標設定部４８は、予め定められたマップなどに従って回転電機＿のトルク指令値に応じたｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｔ及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｔを出力する。フィードバック制御部４９には、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｔと実際のｄ軸電流Ｉｄ＿ｓとの偏差ΔＩｄ、および、ｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｔと実際のｑ軸電流Ｉｑ＿ｓとの偏差ΔＩｑが入力される。フィードバック制御部４９は、必要な演算を行いインバータ回路２への動作指令をフォトカプラ回路３経由で出力する。

図３は、軌跡円計算部４２の動作を説明する図である。Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの各電流値の位相差は１２０°であり、軌跡円計算部４２は以下の数式１～数式４の演算を行う。なおＩαとＩβ１の組み合わせが一般的な三相／二相変換である。数式３は、数式２において「Ｉｖ＝－Ｉｕ－Ｉｗ」を代入したものである。数式４は、数式２において「Ｉｗ＝－Ｉｕ－Ｉｖ」を代入したものである。

Ｉα ＝ （Ｉｕ＿ｓ＊Ｃｏｓ０°＋Ｉｖ＿ｓ＊Ｃｏｓ１２０°＋Ｉｗ＿ｓ＊Ｃｏｓ２４０°） ＝ （３／２）＊Ｉｕ＿ｓｎｓ・・・・・・・・・（数式１）

Ｉβ１ ＝ （Ｉｖ＿ｓ＊Ｓｉｎ１２０°＋Ｉｗ＿ｓ＊Ｓｉｎ２４０°）
＝ （√３／２）＊（Ｉｖ＿ｓ－Ｉｗ＿ｓ）・・・・・・・・・（数式２）

Ｉβ２＝ （√３／２）＊（－Ｉｕ＿ｓ－２＊Ｉｗ＿ｓ） ・・・・（数式３）

Ｉβ３＝ （√３／２）＊（Ｉｕ＿ｓ＋２＊Ｉｖ＿ｓ） ・・・・（数式４）

図４は、中心点座標計算部４３の動作を示す概念図である。中心点座標計算部４３は、３つの軌跡円の情報を用いてそれぞれの軌跡円の中心座標を算出する。具体的には、ＩαとＩβ１の組み合わせを３組以上用いて第１軌跡円の中心点である第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）を算出し、ＩαとＩβ２の組み合わせを３組以上用いて第２軌跡円の中心点である第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）を算出し、ＩαとＩβ３の組み合わせを３組以上用いて第３軌跡円の中心点である第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）を算出する。

それぞれの軌跡円は、中心点のＸ座標「ａ」、中心点のＹ座標「ｂ」、および半径「ｒ」が未知数である。未知数が３つなので、図４に示すように円周上に存在する３つの座標が明らかになれば軌跡円を特定できる。具体的には、円周上の３点である（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）の座標値を用いた次の数式５～数式７からなる連立方程式を解くことで中心点の座標（ａ、ｂ）が算出できる。

（ｘ１－ａ）＾２＋（ｙ１－ｂ）＾２＝ｒ＾２ ・・・・（数式５）

（ｘ２－ａ）＾２＋（ｙ２－ｂ）＾２＝ｒ＾２ ・・・・（数式６）

（ｘ３－ａ）＾２＋（ｙ３－ｂ）＾２＝ｒ＾２ ・・・・（数式７）

なお軌跡円計算部４２は、三相電流認識値を受信するたびにＩα、Ｉβ１、Ｉβ２、およびＩβ３を算出して出力し、中心点座標計算部４３はその出力が３組以上揃うのを待ってから動作を開始してもよい。また軌跡円計算部４２が三相電流認識値を複数受信してからＩα、Ｉβ１、Ｉβ２、およびＩβ３を算出してまとめて出力し、中心点座標計算部４３は軌跡円計算部４２からの出力を受信するたびに動作してもよい。

図５～図８を参照して、ドリフト故障と軌跡円の関係を具体的に説明する。また図５～図８では、第１軌跡円を実線と符号Ｔ１で示し、第２軌跡円を破線と符号Ｔ２で示し、第３軌跡円を一点鎖線と符号Ｔ３で示す。また、第１軌跡円Ｔ１の中心を符号Ｃ１で示し、また、第２軌跡円Ｔ２の中心を符号Ｃ２で示し、また、第３軌跡円Ｔ３の中心を符号Ｃ３で示す。

図５は、ドリフト故障が発生していない場合の軌跡円を示す図である。図５に示す例では、オフセットがいずれの相も０Ａである。この場合は、いずれの軌跡円の中心も原点にあり、図５では軌跡円が重なっている。

図６は、Ｕ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図である。図６に示す例では、Ｕ相に正のオフセットが発生し、Ｖ相とＷ相はオフセットが０Ａである。このとき、各軌跡円の中心Ｃ１～Ｃ３は、Ｉα軸方向にずれる。さらに、第２中心Ｃ２はＩβ軸の負方向にずれて、第３中心Ｃ３はＩβ軸の正方向にずれる。例えば、Ｕ相のオフセット量が＋１００Ａの場合、各軌跡円の中心Ｃ１～Ｃ３は、Ｉα軸方向に（３／２）＊１００＝＋１５０Ａずれる。また、第２中心Ｃ２はＩβ軸方向に（√３／２）＊（－１００）＝－８７Ａずれて、第３中心Ｃ３はＩβ軸方向に（√３／２）＊１００＝＋８７Ａずれる。

図７は、Ｖ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図である。図７に示す例では、Ｖ相に正のオフセットが発生し、Ｕ相とＶ相はオフセットが０Ａである。このとき、第１中心Ｃ１と第３中心Ｃ３はＩβ軸の正方向にずれる。例えば、Ｖ相のオフセット量が＋１００Ａの場合、第１中心Ｃ１はＩβ軸方向に（√３／２）＊１００＝＋８７Ａずれて、第３中心Ｃ３はＩβ軸方向に（√３／２）＊（２＊１００）＝＋１７４Ａずれる。

図８は、Ｗ相にドリフト故障が発生している場合の軌跡円を示す図である。図８に示す例では、Ｗ相に正のオフセットが発生し、Ｕ相とＶ相はオフセットが０Ａである。このとき、第１中心Ｃ１と第２中心Ｃ２はＩβ軸の負方向にずれる。例えば、Ｗ相のオフセット量が＋１００Ａの場合、第１中心はＩβ軸方向に（√３／２）＊（－１００）＝－８７Ａずれて、第２中心Ｃ２はＩβ軸方向に（√３／２）＊（－２＊１００）＝－１７４Ａずれる。

図９は、図５～図８に示した軌跡円の中心座標の概略値を示す表である。図９より、Ｕ相故障の場合にはいずれの中心も原点になく、Ｖ相故障の場合には第２中心が原点にあり、Ｗ相故障の場合には第３中心が原点にあることがわかる。ただし図９に示す概略値は、オフセットが正の値の場合を示しており、オフセットが負の値の場合には図９に示すプラスとマイナスが逆になる。

故障相判定部４４は、図５～図９を参照して説明した特徴に基づき、ドリフト故障が生じている相を特定する。すなわち故障相判定部４４は、中心点座標計算部４３が算出した全ての中心点が原点であれば故障なしと判断し、いずれかの中心点が原点からずれている場合には、原点からずれている中心点を特定することで故障相を判定する。具体的には故障相判定部４４は、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）、第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）、および第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断する。また故障相判定部４４は、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）のみが原点からずれている場合、換言すると第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）は原点からずれているが第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）は原点である場合にＶ相故障と判断する。さらに故障相判定部４４は、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）のみが原点からずれている場合、換言すると第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）は原点からずれており、第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）は原点である場合にＷ相故障と判断する。

なお故障相判定部４４は、２相以上のドリフト故障を判定してもよい。たとえば図５～８に示した前提条件において、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）が原点、第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）は（０、－１７４）、第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）は（０、１７４）の場合にはＶ相およびＷ相に＋１００Ａのドリフト故障が発生していると判断できる。

図１０は、電流補正部４６に内蔵される補正表４６１を示す図である。補正表４６１には、ドリフト故障のモードと、電流補正部４６の出力との関係が示されている。たとえば電流補正部４６のＵ相の出力であるＩｕ＿ｃは、ほとんどの場合に電流センサ５が測定したＵ相の値であるＩｕ＿ｓを用い、Ｕ相故障時のみ、Ｖ相とＷ相の測定値を用いて「－Ｉｖ＿ｓ － ＩＷ＿ｓ」として表される。これは、三相の電流値の和がゼロになることを利用している。電流補正部４６は、故障相判定部４４が出力する判定結果と、補正表４６１と、三相電流認識値とを用いて、出力する各相の電流値を決定する。

図１１は、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、および電流補正部４６の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では軌跡円計算部４２は、電流センサ５から三相電流認識値を取得する。続くステップＳ１０２では軌跡円計算部４２は、３つの軌跡円における円周上の座標値を算出する。具体的には軌跡円計算部４２は、数式１～数式４に基づいて、Ｉα、Ｉβ１、Ｉβ２、およびＩβ３を算出する。続くステップＳ１０３では中心点座標計算部４３は、ステップＳ１０２における算出結果を用いて３つの軌跡円それぞれの中心座標を算出する。

続くステップＳ１０４では故障相判定部４４は、図５～図９を参照して説明した特徴に基づき故障相を特定し、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では故障相判定部４４は、ステップＳ１０４において特定された故障相の数を判断し、故障相の数がゼロと判断する場合はステップＳ１０６に進み、故障相の数が１つと判断する場合はステップＳ１０７に進み、故障相の数が２つ以上と判断する場合はステップＳ１０８に進む。なおステップＳ１０６に進む場合は、故障相判定部４４が判定結果を「正常」と出力するケースに相当し、ステップＳ１０８に進む場合は、故障相判定部４４が判定結果を「二相以上の同時故障」と出力するケースに相当する。

ステップＳ１０６では電流補正部４６は、補正表４６１における「正常時」の行を参照し、電流センサ５の測定値をそのまま出力し、図１１に示す処理を終了する。ステップＳ１０８では異常通知部４５および電流補正部４６は、故障相が複数存在するため補正が不可能であることを示すエラーを出力して図１１に示す処理を終了する。

ステップＳ１０７では電流補正部４６は、ステップＳ１０４において故障相判定部４４が特定した故障相に基づき、補正表４６１を参照して三相電流認識値を補正して出力する。たとえばステップＳ１０６において故障相判定部４４がＵ相に故障が存在すると特定した場合には、補正表４６１における「Ｕ相故障時」の行を参照して各相の電流出力の情報を出力し、図１１に示す処理を終了する。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置１は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値Ｉｕ＿ｓ、Ｖ相電流検出値Ｉｖ＿ｓ、およびＷ相電流検出値Ｉｗ＿ｓとして検出する電流センサ５と、電流センサ５が検出した三相電流認識値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値ＩαとＩβに変換する軌跡円計算部４２と、軌跡円計算部４２で変換された二相電流値に基づいて、電流センサ５においてドリフト故障が発生しているドリフト故障相を判定する故障相判定部４４と、を備える。軌跡円計算部４２は、Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、Ｖ相電流検出値およびＷ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値Ｉβ１と、Ｕ相電流検出値およびＷ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値Ｉβ２と、Ｕ相電流検出値およびＶ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値Ｉβ３と、を算出する。中心点座標計算部４３は、αβ座標系において、α軸電流値Ｉαおよび第１β軸電流値が描く軌跡円の中心である第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）と、α軸電流値Ｉαおよび第２β軸電流値が描く軌跡円の中心である第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）と、α軸電流値Ｉαおよび第３β軸電流値が描く軌跡円の中心である第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）と、を算出する。故障相判定部４４は、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）、第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）、および第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断し、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）が原点からずれ、かつ第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）は原点である場合にＶ相故障と判断し、第１中心Ｃ１（ａ１、ｂ１）および第２中心Ｃ２（ａ２、ｂ２）が原点からずれ、かつ第３中心Ｃ３（ａ３、ｂ３）は原点である場合にＷ相故障と判断する。そのため電力変換装置１は、電流センサ５が測定するいずれの相にドリフト故障が生じているかを特定できる。

（２）電力変換装置１は、故障相判定部４４がいずれか１相に故障があると判断する場合に、故障が検出された相である故障相以外の電流値を用いて故障相の電流値を算出する電流補正部４６を備える。そのため故障相以外の電流値を用いて回転電機９の制御を継続できる。

（変形例１）
故障相判定部４４は、中心が原点からずれている軌跡円を特定することで故障相を特定した。しかし故障相判定部４４は、軌跡円の中心がずれている方向を特定することで故障相を特定してもよい。具体的には、軌跡円の中心がα軸座標の正側にずれている場合はＵ相故障と特定し、軌跡円の中心がβ軸座標の正側にずれている場合はＶ相故障と特定し、軌跡円の中心がβ軸座標の負側にずれている場合はＷ相故障と特定してもよい。

（変形例２）
上述した実施の形態では、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、および電流補正部４６は、コントローラ４に内蔵されると説明した。しかし、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、電流補正部４６はコントローラ４以外に内蔵されてもよく、インバータ回路２に内蔵されてもよいし、インバータ回路２およびコントローラ４とは異なる個別の装置として構成されてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態では、電流補正部４６は補正表４６１を備えた。しかし補正表４６１そのものを記憶する代わりに、補正表４６１に表されている事項を他の形式、たとえば条件式などで記憶することで同様の処理を行ってもよい。

上述した実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、１つの機能ブロック図で表した構成を２以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。

上述した各実施の形態および変形例において、軌跡円計算部４２、中心点座標計算部４３、故障相判定部４４、異常通知部４５、および電流補正部４６を実現するプログラムは不図示のＲＯＭに格納されるとしたが、プログラムは不図示の不揮発性メモリに格納されていてもよい。また、コントローラ４が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースとコントローラ４が利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やＦＰＧＡにより実現されてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…電力変換装置
４…コントローラ
５…電流センサ
４２…軌跡円計算部
４３…中心点座標計算部
４４…故障相判定部
４５…異常通知部
４６…電流補正部
４９…フィードバック制御部
４６１…補正表

Claims (4)

1. Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値として検出する電流センサと、
   前記電流センサが検出したＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値に変換する軌跡円計算部と、
   前記軌跡円計算部で変換された前記二相電流値に基づいて、前記電流センサにおいてドリフト故障が発生しているドリフト故障相を判定する故障相判定部と、を備え、
   前記軌跡円計算部は、前記Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、前記Ｖ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｖ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値と、を算出し、
   αβ座標系において、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第１β軸電流値が描く軌跡円の中心である第１中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第２β軸電流値が描く軌跡円の中心である第２中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第３β軸電流値が描く軌跡円の中心である第３中心と、を算出する中心座標計算部をさらに備え、
   前記故障相判定部は、前記第１中心、前記第２中心、および前記第３中心の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断し、前記第１中心および前記第３中心が原点からずれ、かつ第２中心は原点である場合にＶ相故障と判断し、前記第１中心および前記第２中心が原点からずれ、かつ第３中心は原点である場合にＷ相故障と判断する、電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記故障相判定部がいずれか１相に故障があると判断する場合に、故障が検出された相である故障相以外の電流値を用いて前記故障相の電流値を算出する電流補正部をさらに備える電力変換装置。
3. Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のそれぞれを、Ｕ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値として検出する電流センサから前記Ｕ相電流検出値、前記Ｖ相電流検出値、および前記Ｗ相電流検出値を受信する電力変換装置が実行する故障相の判断方法であって、
   前記電流センサが検出したＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、およびＷ相電流検出値を、Ｕ相を基準とした二相の固定座標系の電流値である二相電流値に変換する軌跡円計算ステップと、
   前記軌跡円計算ステップで変換された前記二相電流値に基づいて、前記電流センサにおいてドリフト故障が発生しているドリフト故障相を判定する故障相判定ステップと、を含み、
   前記軌跡円計算ステップにおいて、前記Ｕ相電流検出値に基づき算出したα軸電流値Ｉαと、前記Ｖ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第１β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｗ相電流検出値に基づき算出した第２β軸電流値と、前記Ｕ相電流検出値および前記Ｖ相電流検出値に基づき算出した第３β軸電流値と、を算出し、
   αβ座標系において、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第１β軸電流値が描く軌跡円の中心である第１中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第２β軸電流値が描く軌跡円の中心である第２中心と、前記α軸電流値Ｉαおよび前記第３β軸電流値が描く軌跡円の中心である第３中心と、を算出する中心座標計算ステップをさらに含み、
   前記故障相判定ステップは、前記第１中心、前記第２中心、および前記第３中心の全てが原点からずれている場合にＵ相故障と判断し、前記第１中心および前記第３中心が原点からずれ、かつ第２中心は原点である場合にＶ相故障と判断し、前記第１中心および前記第２中心が原点からずれ、かつ第３中心は原点である場合にＷ相故障と判断する、故障相の判断方法。
4. 請求項３に記載の故障相の判断方法において、
   前記故障相判定ステップにおいていずれか１相に故障があると判断する場合に、故障が検出された相である故障相以外の電流値を用いて前記故障相の電流値を算出する電流補正ステップをさらに含む、故障相の判断方法。
   

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