WO2015056570A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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祐輔 図子
ジョン シー クレア
アラン ワトソン
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device in which a plurality of switch means are arranged in a row direction and a column direction to convert DC power into AC power and supply it to a load.
  • Patent Document 1 in a power converter having a plurality of DC power supplies, a plurality of single-phase inverters are provided, output terminals of the single-phase inverters are connected in series, and each electronic switch provided in each single-phase inverter is turned on. It is disclosed that high-voltage power is output by controlling off.
  • the present invention has been made in order to solve such a problem, and the object of the present invention is to make it possible even when a failure occurs in an electronic switch provided in switch means for converting DC power into AC power.
  • An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of continuing output of AC power.
  • each switch means connected to the same row is connected to the same DC power source and the same column.
  • the switch means connected to each other are connected in series, and each switch means is an insulation that cuts off DC power between the primary circuit connected to the DC power supply side and the secondary circuit connected to the load side.
  • the control means has a function of detecting a short circuit fault and an open fault of each electronic switch provided in the switch means. When it is detected that a short circuit fault or an open fault has occurred, a short circuit fault or an open fault is detected. Accordingly, the switch means arranged in the same row as the switch means in which the failure has occurred is controlled.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the switch circuit provided in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation when a short circuit fault occurs in one switch circuit of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an on / off state of each electronic switch when a short circuit failure occurs in one switch circuit of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a waveform when adjusting the amplitude of the carrier signal in the H-bridge circuit operating in the level shift method.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the switch circuit provided in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a waveform when adjusting the phase of the carrier signal in the H bridge circuit operating in the phase shift method.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an operation when an open failure occurs in one switch circuit of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing an on / off state of each electronic switch when an open circuit failure occurs in one switch circuit of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the limitation on the maximum current value when an open circuit failure occurs in one switch circuit of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of secondary-side short-circuit fault processing of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of open failure processing of the power conversion device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart which shows the process sequence of the primary side short circuit fault process of the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power converter according to an embodiment of the present invention.
  • the power conversion device 100 includes a control unit 33 (control means), and a plurality of (four in the figure) batteries VB (DC power supplies) are controlled by the control unit 33. ) Is converted to AC voltage (AC power) and supplied to the motor M1 (AC motor) to drive the motor M1.
  • the power conversion device 100 also includes a U-phase switch group 21 that supplies power to the U-phase of the motor M1, a V-phase switch group 22 that supplies power to the V-phase, and a W-phase switch group that supplies power to the W-phase. 23.
  • the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and the W-phase switch group 23 are connected to the motor M1 via power supply lines 11, 12, and 13, respectively.
  • the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and the W-phase switch group 23 are each arranged in four (4 rows) in the vertical direction and four (4 columns) in the horizontal direction. Sixteen switch circuits (switch means) are provided. That is, the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and the W-phase switch group 23 are each provided with 4 rows and 4 columns of switch circuits, and a total of 48 switch circuits are provided.
  • 16 switch circuits provided in each of the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and the W-phase switch group 23 are represented by suffixes indicating rows and columns.
  • a 1-row, 1-column switch circuit provided in the U-phase switch group 21 is denoted as u11
  • a 2-row, 1-column switch circuit is denoted as u12
  • a 1-row, 2-column switch circuit is denoted as u21.
  • the U-phase switch group 21 includes 16 switch circuits u11 to u44
  • the V-phase switch group 22 includes 16 switch circuits v11 to v44
  • the W-phase switch group 23 includes Sixteen switch circuits w11 to w44 are provided.
  • the same battery is connected to the switch circuit in the same row (the switch circuit in the horizontal direction in the figure). That is, twelve switch circuits u11, u21, u31, u41, v11, v21, v31, v41, w11, w21, w31, w41 arranged in the horizontal direction are connected to the same battery VB1. Further, a circuit breaker SW1 for circuit interruption is provided between each switch circuit and the battery VB1. Similarly, the batteries VB2, VB3, and VB4 are connected to the switch circuit in the same row via the circuit breakers SW2, SW3, and SW4. That is, each of the circuit breakers SW1 to SW4 (blocking means) is provided between the batteries VB1 to VB4 and the switch circuit, and has a function of electrically blocking between them.
  • the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and the W-phase switch group 23 are respectively subjected to switching control to generate U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage, and supply these to the motor M1. As a result, the motor M1 is driven.
  • control part 33 can be comprised as an integrated computer which consists of memory
  • storage means such as central processing unit (CPU), RAM, ROM, a hard disk, for example.
  • CPU central processing unit
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • hard disk for example.
  • the control unit 33 uses vector control to control the U-phase, V-phase, and W-phase, which are three-phase AC supplied to the motor M1. That is, in order to realize the predetermined rotation speed N and torque T of the motor M1, the control unit 33 obtains the d-axis current id and the q-axis current iq corresponding to the rotation speed N and the torque T, and is obtained.
  • the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage are calculated from the d-axis current id and the q-axis current iq.
  • the d-axis current id and the q-axis current iq are physical quantities that are mathematically related to the U-phase voltage, the V-phase voltage, and the W-phase voltage, which are three-phase alternating currents flowing through the motor M1, by coordinate transformation.
  • the d axis and the q axis represent the coordinate axes of the rotating system fixed to the rotor of the motor M1, the d axis is the direction of the magnetic pole of the rotor, the q axis is orthogonal to the direction of the magnetic pole of the rotor, and the rotor Corresponds to the direction perpendicular to the rotation axis.
  • the control unit 33 refers to an id, iq map that is a correspondence table stored in the storage unit of the control unit 33 in order to obtain the d-axis current id and the q-axis current iq corresponding to the rotation speed N and the torque T. .
  • the id, iq map is a correspondence table expressing the rotational speed N, the torque T, and the d-axis current id and the q-axis current iq corresponding to these amounts.
  • the control unit 33 uses the vector control to output a predetermined rotation speed N and torque T in the motor M1 via the d-axis current id and the q-axis current iq, which are two-phase direct currents that are easy to control. Thus, the motor M1 can be controlled.
  • the control unit 33 generates a U-phase voltage, a V-phase voltage, and a W-phase voltage that are calculated via the d-axis current id and the q-axis current iq, so that the U-phase switch group 21, the V-phase switch group 22, and Switching control of the W-phase switch group 23 is performed.
  • the U-phase voltage, the V-phase voltage, and the W-phase voltage for realizing the predetermined rotation speed N and the torque T are supplied to the motor M1, and the motor M1 is driven at the predetermined rotation speed N and the torque T.
  • the control unit 33 In order to prevent the power conversion apparatus 100 from being overheated due to output of more power than necessary, the control unit 33 considers the maximum output of the power conversion apparatus 100, the safety factor, and the like, and the control unit 33 determines the d-axis current id. , And an output limit value for the q-axis current iq. The control unit 33 performs control in a range where the d-axis current id and the q-axis current iq do not exceed the output limit value.
  • FIG. 2 is a circuit diagram representatively showing each switch circuit (48 switch circuits) shown in FIG. 1 as a switch circuit Y1.
  • the switch circuit Y1 includes a DC / DC converter 31 that converts a DC voltage output from the battery VB1, and an H bridge that converts the DC voltage output from the DC / DC converter 31 into an AC voltage.
  • a circuit 32 (inverter circuit) is provided.
  • the DC / DC converter 31 includes a capacitor C1 that removes a high-frequency component of the DC voltage output from the battery VB, a transformer TR1 (insulating means), electronic switches Q11 to Q14 provided on the primary side of the transformer TR1, Electronic switches Q21 to Q24 provided on the next side and a smoothing capacitor C2 are provided.
  • the transformer TR1 has a function of cutting off DC power between a primary side circuit connected to the battery side (DC power supply side) and a secondary side circuit connected to the load side.
  • Each of the electronic switches Q11 to Q14 and Q21 to Q24 performs a switching operation by being supplied with the drive signal DS from the control unit 33, converts the DC voltage supplied from the input side into a DC voltage of a desired level, Output to the bridge circuit 32.
  • the H-bridge circuit 32 includes four electronic switches Q31 to Q34, and controls the driving of the electronic switches Q31 to Q34 to convert a DC voltage into an AC voltage and output it.
  • the electronic switches Q11 to Q14 provided in the switch circuit Y1 are the primary side circuits, and Q21 to Q24 and Q31 to Q34 are the secondary side circuits.
  • semiconductor switches such as IGBT and MOSFET, can be used.
  • a voltage sensor 35 for measuring the input voltage V1 is provided on the input side of the DC / DC converter 31, and a voltage sensor 36 for measuring the output voltage V2 is provided on the output side. Yes.
  • the detected input voltage V1 and output voltage V2 are output to the control unit 33.
  • the control unit 33 controls on / off of each electronic switch based on a drive command supplied from a host controller (not shown). It also controls on / off of the circuit breaker.
  • Each switch circuit (48 switch circuits) shown in FIG. 11 has the circuit configuration shown in FIG. In the following description, each electronic switch shown in FIG. 2 and the on / off states are indicated by simplified symbols as shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 4, the left side is an input side (INPUT), and the right side is an output side (OUTPUT).
  • FIG. 10 is a flowchart for determining the processing based on the location where the failure has occurred.
  • the control unit 33 determines whether or not a failure has occurred in each electronic switch. The occurrence of the failure can be detected based on the voltage value measured by the voltage sensors 35 and 36 shown in FIG.
  • step S12 it is determined in step S12 whether an open failure or a short-circuit failure. That is, when the electronic switch is turned off regardless of the drive signal, it is determined that there is an open failure, and when the electronic switch is turned on regardless of the drive signal, it is determined that there is a short circuit failure. To do.
  • step S13 the control unit 33 executes an open failure process. If it is determined that a short circuit failure has occurred, it is determined in step S14 whether or not a short circuit failure has occurred in the electronic switch of the primary circuit. If a short circuit fault has occurred in the primary side circuit, a primary side short circuit fault process is executed in step S15. If a short circuit fault has occurred in the electronic switch of the secondary side circuit, a secondary side short circuit fault process is executed in step S16.
  • step S31 all the electronic switches provided in the primary side circuits of all the switch circuits in the same row are turned off.
  • the switch circuit in the same row as the switch circuit w44 that is, eleven switches indicated by reference numeral p2.
  • all electronic switches provided in the primary circuit are turned off.
  • all the electronic switches provided in the primary circuit are turned off. Specifically, as shown in FIG. 4, all four electronic switches Q11, Q12, Q13, and Q14 are turned off.
  • step S32 in FIG. 11 all the electronic switches provided in the secondary side circuits of all the switch circuits in the same row are turned on. Specifically, as shown in FIG. 4, all eight electronic switches Q21, Q22, Q23, Q24, Q31, Q32, Q33, Q34 are turned on.
  • the state is switched from the state in which the four switch circuits are connected in series to the state in which the three switch circuits are connected in series, and the electric power generated by the series connection of the three switch circuits is supplied to the motor M1. Will be supplied.
  • step S33 the carrier waveform (triangular wave) is corrected.
  • the level shift amount (amplitude) of the carrier waveform supplied to the H bridge circuit 32 as shown in FIG. Correct In other words, the AC voltage output from the four switch circuits was connected in series before the failure occurred. However, since the failure occurred, the three switch circuits were connected in series. Increase the amount. Specifically, the correction is made so that the amplitudes ham of the corrected waveforms b1, b2, and b3 are (4/3) times the amplitude ha of the waveforms a1, a2, a3, and a4. By doing so, it is possible to supply the same voltage to the motor M1 as before the occurrence of the failure.
  • the phase of the carrier waveform (triangular wave) supplied to the H bridge circuit 32 as shown in FIG. Correct the shift amount. That is, prior to the occurrence of a failure, the entire phase was divided into four by four switch circuits, resulting in a phase difference as indicated by c1, c2, c3, and c4 in FIG. Since this is a circuit, the phase difference is increased accordingly. Specifically, the correction is performed such that the phase difference Phm of the corrected waveforms d1, d2, and d3 is (4/3) times the phase difference Ph of the waveforms c1, c2, c3, and c4. By doing so, it is possible to supply the same voltage to the motor M1 as before the occurrence of the failure.
  • step S51 of FIG. 12 all electronic switches provided in the switch circuit where the failure has occurred are turned off. For example, as shown in FIG. 7, when an open failure occurs in the electronic switch of the switch circuit w44, all the electronic switches provided in the switch circuit w44 are turned off.
  • step S52 all the electronic switches provided in the switch circuits in the same position of the other phases (positions where the rows and columns match), that is, the switch circuits u44 and v44 shown in FIG. That is, for each switch circuit u44, v44, w44, as shown in FIG. 8, all the electronic switches Q11 to Q34 are turned off. By doing so, no current flows in each of the switch circuits w44, u44, v44 shown in FIG. 7, and AC power can be supplied to the motor M1 by operating other switch circuits.
  • step S53 the output limit values for the d-axis current id and the q-axis current iq when the motor M1 is vector-controlled are reduced. That is, as shown in FIG. 9, the maximum output value of the d-axis current id and the q-axis current iq determined by the relationship between the rotational speed N and the torque T is in the region indicated by the reference symbol R1 (in FIG. The output limit values for the d-axis current id and the q-axis current iq are reduced so as to be reduced by the amount of the region). By doing so, it is possible to limit the maximum current value flowing through the motor M1, and to prevent the power conversion device 100 from being overheated due to an open failure.
  • the motor M1 is driven at the rotational speed N and the torque T corresponding to the region indicated by the reference symbol R1 in FIG. Disappear. As a result, it is possible to prevent the power conversion device 100 from being overheated due to an open failure.
  • step S71 in FIG. 13 the circuit breaker provided between the switch circuit in which the short circuit has occurred and the battery is shut off.
  • the circuit breaker SW4 provided between the battery VB4 and the switch circuit w44 is blocked. Accordingly, the DC voltage output from the battery VB is cut off.
  • step S72 in FIG. 13 all the electronic switches provided in the primary side circuits of all the switch circuits in the same row are turned off.
  • all of the electronic switches provided in the primary circuit are turned off for the switch circuit in the same row as the switch circuit w44, that is, the eleven switch circuits indicated by reference numeral p2 in FIG.
  • all the electronic switches provided in the primary circuit are turned off. Specifically, as shown in FIG. 4, all four electronic switches Q11, Q12, Q13, and Q14 are turned off.
  • step S73 of FIG. 13 all the electronic switches provided in the secondary side circuits of all the switch circuits in the same row are turned on. Specifically, as shown in FIG. 4, all eight electronic switches Q21, Q22, Q23, Q24, Q31, Q32, Q33, Q34 are turned on.
  • switch circuits in the fourth row shown in FIG. 3 have their primary circuits turned off (excluding the failed electronic switch), so that the DC voltage output from the battery VB4 Is cut off. Further, since all the secondary side circuits are turned on, this portion is short-circuited, and the switch circuit in the third row and the ground are directly connected.
  • the switch circuit is switched from the state in which the four switch circuits are connected in series to the state in which the three switch circuits are connected in series.
  • the electric power generated by the serial connection is supplied to the motor M1.
  • step S74 the carrier signal is corrected. Since this process is the same as the process of step S33 shown in FIG.
  • the primary side circuit of the electronic switch provided in the same row as the electronic switch in which the failure has occurred is opened. Since the secondary circuit is short-circuited, all the functions of the switch circuit provided in the row where the failure has occurred can be stopped. Furthermore, the output of the battery VB4 can be stopped by shutting off the breaker SW4. Therefore, desired electric power can be supplied to the motor M1 by the switch circuits provided in the remaining rows, and the motor M1 can be continuously driven.
  • any one of the switch circuits (48 switch circuits shown in FIG. 1) arranged in a plurality of rows and a plurality of columns is used.
  • a switch circuit arranged in the same row as the switch circuit where the failure occurred Since the electronic switch provided is controlled, the power supply to the motor M1 can be continued even when a failure occurs in the electronic switch.
  • the failure of the electronic switch is a short-circuit failure of the electronic switch provided in the secondary circuit of the switch circuit
  • the failure is provided in the primary circuit of the switch circuit provided in the same row as the electronic switch in which the failure has occurred. Turn all electronic switches off (open). Therefore, the voltage supplied to the primary side circuit can be stopped.
  • the amplitude or phase of the carrier signal (triangular wave) supplied to each electronic switch of the switch circuits provided in the remaining rows is changed, the same voltage as before the occurrence of the failure can be supplied, and the motor M1 is turned on. It can be driven continuously.
  • the case where the three-phase motor M1 is used as the load has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and other loads than the three-phase and other loads are connected. It can also be applied to cases.
  • the present invention can be used to continue power supply even when a failure occurs in an electronic switch of any one of a plurality of switch circuits.

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Abstract

　複数のスイッチ回路のうち、同一の行に接続された各スイッチ回路は、同一の直流電源に接続され、同一の列に接続された各スイッチ回路は互いに直列接続され、各スイッチ回路は、直流電源側に接続される一次側回路と、負荷側に接続される二次側回路との間で直流電力を遮断するトランスを備える。そして、制御部は、スイッチ回路にて短絡故障、または開放故障が発生したことが検出された場合には、短絡故障か開放故障かに応じて、故障が発生したスイッチ回路と同一の行に配置されたスイッチ回路を制御する。こうすることにより、短絡故障或いは開放故障が発生した場合でも、交流電力の出力を継続することができる。

Description

電力変換装置
　本発明は、複数のスイッチ手段を行方向、及び列方向に複数配置して直流電力を交流電力に変換し、負荷に供給する電力変換装置に関する。
　特許文献１には、複数の直流電源を有する電力変換装置において、複数の単相インバータを設け、各単相インバータの出力端子を直列に接続し、各単相インバータに設けられる各電子スイッチのオン、オフを制御することにより、高電圧の電力を出力することが開示されている。
特開２０１１－１５５７８６号公報
　しかしながら、上述した特許文献１に開示された例は、複数の単相インバータに設けられる半導体スイッチ（電子スイッチ）のうちの一つに故障が発生すると、電力変換装置全体が機能しなくなり、負荷への電力供給が停止するという問題が発生する。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、直流電力を交流電力に変換するためのスイッチ手段に設けられる電子スイッチに故障が発生した場合でも、交流電力の出力を継続することが可能な電力変換装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本願発明は、行方向及び列方向に配置された複数のスイッチ手段のうち、同一の行に接続された各スイッチ手段は、同一の直流電源に接続され、同一の列に接続された各スイッチ手段は互いに直列接続され、各スイッチ手段は、直流電源側に接続される一次側回路と、負荷側に接続される二次側回路との間で直流電力を遮断する絶縁手段を備える。制御手段は、スイッチ手段に設けられる各電子スイッチの短絡故障、及び開放故障を検出する機能を有し、短絡故障、または開放故障が発生したことが検出された場合には、短絡故障か開放故障かに応じて、故障が発生したスイッチ手段と同一の行に配置されたスイッチ手段を制御する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置に設けられるスイッチ回路の、詳細な構成を示す回路図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一のスイッチ回路にて短絡故障が発生した場合の動作を示す説明図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一のスイッチ回路にて短絡故障が発生した場合における各電子スイッチのオン、オフ状態を示す回路図である。 図５は、レベルシフト方式で作動するＨブリッジ回路の、キャリア信号の振幅を調整する際の波形を示す説明図である。 図６は、位相シフト方式で作動するＨブリッジ回路の、キャリア信号の位相を調整する際の波形を示す説明図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一のスイッチ回路にて開放故障が発生した場合の動作を示す説明図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一のスイッチ回路にて開放故障が発生した場合における各電子スイッチのオン、オフ状態を示す回路図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一のスイッチ回路にて開放故障が発生した場合における最大電流値の制限を示す説明図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、二次側短絡故障処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、開放故障処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の、一次側短絡故障処理の処理手順を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態に係る電力変換装置１００は、制御部３３（制御手段）を備えており、該制御部３３の制御により複数（図では４個）のバッテリＶＢ（直流電源）より出力される直流電圧（直流電力）を交流電圧（交流電力）に変換して、モータＭ１（交流モータ）に供給し、該モータＭ１を駆動させる。
　また、電力変換装置１００は、モータＭ１のＵ相に電力を供給するＵ相スイッチ群２１と、Ｖ相に電力を供給するＶ相スイッチ群２２、及びＷ相に電力を供給するＷ相スイッチ群２３を備えている。Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、Ｗ相スイッチ群２３は、それぞれ電源線１１，１２，１３を介してモータＭ１に接続されている。更に、Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、Ｗ相スイッチ群２３は、それぞれ図中縦方向に４個（４行）配列され、横方向に４個（４列）配列された、合計１６個のスイッチ回路（スイッチ手段）を備えている。即ち、Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、及びＷ相スイッチ群２３がそれぞれ、４行、４列のスイッチ回路を備えており、全体で４８個のスイッチ回路が設けられている。
　なお以下では、Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、Ｗ相スイッチ群２３のそれぞれに設けられる１６個のスイッチ回路を、行及び列を示すサフィックスで表記する。例えば、Ｕ相スイッチ群２１に設けられる１行、１列のスイッチ回路をｕ１１とし、２行、１列のスイッチ回路をｕ１２とし、１行、２列のスイッチ回路をｕ２１として表記する。従って、Ｕ相スイッチ群２１には、１６個のスイッチ回路ｕ１１～ｕ４４が設けられ、Ｖ相スイッチ群２２には、１６個のスイッチ回路ｖ１１～ｖ４４が設けられ、Ｗ相スイッチ群２３には、１６個のスイッチ回路ｗ１１～ｗ４４が設けられる。
　また、図１に示すように同一行のスイッチ回路（図中、横方向のスイッチ回路）には、同一のバッテリが接続されている。即ち、横方向に並ぶ１２個のスイッチ回路ｕ１１，ｕ２１，ｕ３１，ｕ４１，ｖ１１，ｖ２１，ｖ３１，ｖ４１，ｗ１１，ｗ２１，ｗ３１，ｗ４１は、同一のバッテリＶＢ１に接続されている。また、各スイッチ回路とバッテリＶＢ１との間には回路遮断用の遮断機ＳＷ１が設けられている。バッテリＶＢ２，ＶＢ３，ＶＢ４についても同様に、遮断機ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を介して同一行のスイッチ回路に接続されている。即ち、各遮断機ＳＷ１～ＳＷ４（遮断手段）は、バッテリＶＢ１～ＶＢ４とスイッチ回路との間に設けられ、これらの間を電気的に遮断する機能を備えている。
　そして、Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、及びＷ相スイッチ群２３をそれぞれスイッチング制御することにより、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧を生成し、これらをモータＭ１に供給することにより、モータＭ１を駆動させる。
　なお、制御部３３は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。
　制御部３３は、モータＭ１に供給される三相の交流であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相を制御するためにベクトル制御を用いる。すなわち、モータＭ１の所定の回転数Ｎ、及びトルクＴを実現するため、制御部３３は、回転数Ｎ、及びトルクＴに対応するｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを求め、求められたｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑからＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧を計算する。
　ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑとは、モータＭ１に流れる三相の交流であるＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧と、数学的には座標変換によって関連付けられた物理量である。ｄ軸、ｑ軸は、モータＭ１の回転子に固定された回転系の座標軸を表しており、ｄ軸は回転子の磁極の方向、ｑ軸は回転子の磁極の方向と直交し、回転子の回転軸と直交する方向に対応している。
　制御部３３は、回転数Ｎ、及びトルクＴに対応するｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを求めるため、制御部３３の記憶手段に記憶された対応表であるｉｄ，ｉｑマップを参照する。ｉｄ，ｉｑマップは、回転数Ｎ、及びトルクＴと、これらの量に対応するｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを表現する対応表である。制御部３３は、ベクトル制御を用いることにより、制御しやすい二相の直流であるｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを介して、モータＭ１において所定の回転数Ｎ、及びトルクＴを出力するようにモータＭ１を制御することができる。
　制御部３３は、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを介して計算されたＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧を生成するため、Ｕ相スイッチ群２１、Ｖ相スイッチ群２２、及びＷ相スイッチ群２３のスイッチング制御を行う。その結果、所定の回転数Ｎ、及びトルクＴを実現するためのＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧がモータＭ１に供給され、モータＭ１を所定の回転数Ｎ、及びトルクＴで駆動させる。
　なお、電力変換装置１００が必要以上の電力の出力を行うことによる過熱状態となることを防ぐため、電力変換装置１００の最大出力、安全率などを考慮し、制御部３３は、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑに対する出力制限値を有している。制御部３３は、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑが出力制限値を超えない範囲において制御を行う。
　次に、各スイッチ回路の詳細な構成について説明する。図２は、図１に示した各スイッチ回路（４８個のスイッチ回路）を代表的にスイッチ回路Ｙ１として示した回路図である。図２に示すように、スイッチ回路Ｙ１は、バッテリＶＢ１より出力される直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３１と、該ＤＣ／ＤＣコンバータ３１より出力される直流電圧を交流電圧に変換するＨブリッジ回路３２（インバータ回路）を備えている。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＶＢより出力される直流電圧の高周波成分を除去するコンデンサＣ１と、トランスＴＲ１（絶縁手段）と、該トランスＴＲ１の一次側に設けられる電子スイッチＱ１１～Ｑ１４と、二次側に設けられる電子スイッチＱ２１～Ｑ２４と、平滑化用のコンデンサＣ２を備えている。トランスＴＲ１は、バッテリ側（直流電源側）に接続される一次側回路と、負荷側に接続される二次側回路との間で、直流電力を遮断する機能を備える。そして、各電子スイッチＱ１１～Ｑ１４、Ｑ２１～Ｑ２４は、制御部３３より駆動信号ＤＳが供給されてスイッチング動作し、入力側より供給される直流電圧を所望のレベルの直流電圧に変換して、Ｈブリッジ回路３２に出力する。
　Ｈブリッジ回路３２は、４個の電子スイッチＱ３１～Ｑ３４を備えており、各電子スイッチＱ３１～Ｑ３４の駆動を制御することにより、直流電圧を交流電圧に変換して出力する。なお、以下では、スイッチ回路Ｙ１（図１に示した４８個のスイッチ回路に対応）に設けられる電子スイッチＱ１１～Ｑ１４を一次側回路、Ｑ２１～Ｑ２４及びＱ３１～Ｑ３４を二次側回路とする。また、上述した各電子スイッチとして、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを用いることができる。
　更に、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の入力側には、入力電圧Ｖ１を測定する電圧センサ３５が設けられ、出力側には出力電圧Ｖ２を測定する電圧センサ３６が設けられている。そして、検出された入力電圧Ｖ１、及び出力電圧Ｖ２は、制御部３３に出力される。制御部３３は、上位コントローラ（図示省略）より供給される駆動指令に基づき、各電子スイッチのオン、オフを制御する。また、遮断機のオン、オフを制御する。
　図１１に示した各スイッチ回路（４８個のスイッチ回路）は、全て図２に示す回路構成を有している。なお、以下の説明では、図２に示した各電子スイッチ、及びオン、オフの状態を、図４に示すように簡略化した記号で示すことにする。図４に示す回路において、左側が入力側（ＩＮＰＵＴ）、右側が出力側（ＯＵＴＰＵＴ）となっている。
　そして、本実施形態に係る電力変換装置１００では、複数の電子スイッチのうち任意の電子スイッチにて故障が発生した場合に、該電力変換装置１００の作動を停止させることなくモータＭ１に電力を供給する。以下、故障が発生した場合の処理手順を、図１０～図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
　図１０は、故障の発生箇所に基づいて、処理を決定するためのフローチャートである。初めに、ステップＳ１１において、制御部３３は、各電子スイッチに故障が発生しているか否かを判断する。故障の発生は、図２に示した電圧センサ３５，３６で測定される電圧値に基づいて検出することができる。
　故障が発生していると判断された場合には、ステップＳ１２において、開放故障であるか、或いは短絡故障であるかを判断する。即ち、駆動信号に拘わらず電子スイッチがオフ状態となった場合には、開放故障であると判断し、駆動信号に拘わらず電子スイッチがオン状態となった場合には、短絡故障であると判断する。
　開放故障であると判断された場合には、ステップＳ１３において、制御部３３は、開放故障処理を実行する。短絡故障であると判断された場合には、ステップＳ１４において、一次側回路の電子スイッチにて短絡故障が発生したか否かを判断する。そして、一次側回路で短絡故障が発生した場合には、ステップＳ１５において、一次側短絡故障処理を実行する。二次側回路の電子スイッチにて短絡故障が発生した場合には、ステップＳ１６において、二次側短絡故障処理を実行する。
　以下、二次側短絡故障処理、一次側短絡故障処理、及び開放故障処理について詳細に説明する。
［二次側短絡故障処理の説明］
　図１に示した４８個のスイッチ回路ｕ１１～ｕ４４、ｖ１１～ｖ４４、ｗ１１～ｗ４４のうち、いずれかのスイッチ回路の二次側回路にて短絡故障が発生した場合に、この処理が実行される。即ち、図２に示したスイッチ回路Ｙ１の二次側回路（トランスＴＲ１よりも右側の回路）に設けられる８個の電子スイッチＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４のいずれかにて短絡故障、即ち、オン状態が維持される故障が発生した場合に、この処理が実行される。以下、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
　初めに、ステップＳ３１において、同一行の全てのスイッチ回路の一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。例えば、図３に示す符号ｐ１のスイッチ回路ｗ４４にて二次側回路の短絡故障が発生した場合には、このスイッチ回路ｗ４４と同一行となるスイッチ回路、即ち、符号ｐ２に示す１１個のスイッチ回路について、一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。同様に、このスイッチ回路ｗ４４についても、一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。具体的には、図４に示すように、４個の電子スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４を全てオフとする。
　更に、図１１のステップＳ３２において、同一行の全てのスイッチ回路の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオンとする。具体的には、図４に示すように、８個の電子スイッチＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４を全てオンとする。
　その結果、図３に示す４行目スイッチ回路（ｐ１，ｐ２に示すスイッチ回路）は、全て一次側回路がオフとされるので、バッテリＶＢ４より出力される直流電圧は遮断される。また、全ての二次側回路がオンとされるので、この部分が短絡され、３行目のスイッチ回路とグランドが直接接続されることになる。
　つまり、４個のスイッチ回路が直列に接続された状態から、３個のスイッチ回路が直列に接続された状態に切り替えられ、この３個のスイッチ回路の直列接続により生成される電力がモータＭ１に供給されることになる。
　次に、ステップＳ３３において、キャリア波形（三角波）を修正する。Ｈブリッジ回路３２（インバータ回路）による交流電圧を生成する方式がレベルシフト方式によるものである場合には、図５に示すように、Ｈブリッジ回路３２に供給するキャリア波形のレベルシフト量（振幅）を補正する。即ち、故障発生前は、４個のスイッチ回路より出力される交流電圧を直列接続していたが、故障の発生により、３個のスイッチ回路の直列接続となるので、その分キャリア波形のレベルシフト量を大きくする。詳細には、波形ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の振幅ｈａに対して、修正後の波形ｂ１，ｂ２，ｂ３の振幅ｈａｍが（４／３）倍となるように修正する。こうすることにより、故障発生前と同様の電圧をモータＭ１に供給することが可能となる。
　一方、Ｈブリッジ回路３２（インバータ回路）による交流電圧を生成する方式が位相シフト方式によるものである場合には、図６に示すように、Ｈブリッジ回路３２に供給するキャリア波形（三角波）の位相シフト量を補正する。即ち、故障発生前は、４個のスイッチ回路により全体の位相を４分割し、図６のｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４に示す如くの位相差としていたが、故障の発生により、３個のスイッチ回路となるので、その分、位相差を大きくする。詳細には、波形ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４の位相差Ｐｈに対して、修正後の波形ｄ１，ｄ２，ｄ３の位相差Ｐｈｍが（４／３）倍となるように修正する。こうすることにより、故障発生前と同様の電圧をモータＭ１に供給することが可能となる。
　このように、スイッチ回路の二次側回路に設けられた電子スイッチに短絡故障が発生した場合には、故障が発生した電子スイッチと同一の行に設けられる電子スイッチの一次側回路をオフ（開放）とし、二次側回路をオン（短絡）とするので、故障が発生した行に設けられるスイッチ回路の機能を全て停止させる。従って、残りの行（故障発生以外の行）に設けられたスイッチ回路によりモータＭ１に所望の電力を供給することができ、モータＭ１の駆動を継続して行うことが可能となる。また、残りの行に供給する三角波の振幅、或いは位相を変更することにより、故障発生前と同一の電圧を供給することができ、モータＭ１を継続して駆動させることができる。
［開放故障処理の説明］
　次に、スイッチ回路に設けられる各電子スイッチに開放故障が発生した場合の処理について、図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
　図１に示した複数のスイッチ回路ｕ１１～ｕ４４、ｖ２１～ｖ４４、ｗ１１～ｗ４４のうち、いずれかのスイッチ回路の一次側回路または二次側回路にて開放故障が発生した場合に、この処理が実行される。即ち、図２に示したスイッチ回路Ｙ１に設けられる１２個の電子スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４のいずれかにて開放故障、即ち、オフ状態が維持される故障が発生した場合に、この処理が実行される。
　この処理では、図１２のステップＳ５１において、故障が発生したスイッチ回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。例えば、図７に示すように、スイッチ回路ｗ４４の電子スイッチにて開放故障が発生した場合には、このスイッチ回路ｗ４４に設けられる全ての電子スイッチを全てオフとする。
　ステップＳ５２において、他相の同位置（行、列が一致する位置）のスイッチ回路、即ち、図７に示すスイッチ回路ｕ４４，ｖ４４に設けられる電子スイッチを全てオフとする。つまり、各スイッチ回路ｕ４４，ｖ４４，ｗ４４について、図８に示すように、全ての電子スイッチＱ１１～Ｑ３４をオフとする。こうすることにより、図７に示した各スイッチ回路ｗ４４，ｕ４４，ｖ４４には電流が流れなくなり、その他のスイッチ回路を作動させることにより、モータＭ１に交流電力を供給することができる。
　ステップＳ５３において、モータＭ１をベクトル制御する際の、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑに対する出力制限値を小さくする。即ち、図９に示すように、回転数ＮとトルクＴとの関係により決定されるｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑの最大出力値が、符号Ｒ１に示す領域（図９において、斜線を付して示す領域）の分だけ低下するように、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑに対する出力制限値を小さくする。こうすることにより、モータＭ１に流れる最大の電流値を制限することができ、開放故障に起因して電力変換装置１００が過熱状態となることを防止できる。
　出力制限値を小さくしなければならない理由は次にように説明される。モータＭ１を所定の回転数Ｎ、及びトルクＴで駆動させているときに、各スイッチ回路ｗ４４，ｕ４４，ｖ４４が停止すると、停止していない他のスイッチ回路における電力変換の負荷が増大する。そのため、各スイッチ回路ｗ４４，ｕ４４，ｖ４４が停止する前と比較して、電力変換装置１００は過熱状態となりやすくなる。よって、各スイッチ回路ｗ４４，ｕ４４，ｖ４４の停止に合わせて出力制限値を小さくし、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑの最大出力値を低下させる必要がある。
　開放故障時のスイッチ回路の制御と合わせて、出力制限値を小さく設定しなおすことで、図９の符号Ｒ１に示す領域に対応する回転数Ｎ、及びトルクＴでのモータＭ１の駆動は行われなくなる。その結果、開放故障に起因して電力変換装置１００が過熱状態となることを防止できる。
　このように、スイッチ回路に設けられた電子スイッチに開放故障が発生した場合には、故障が発生したスイッチ回路、及び他の相の、同位置にあるスイッチ回路に設けられる全ての電子スイッチをオフとするので、故障が発生していないスイッチ回路を用いて、モータＭ１への電力供給を継続させることが可能となる。
［一次側短絡故障処理の説明］
　図１に示した４８個のスイッチ回路ｕ１１～ｕ４４、ｖ１１～ｖ４４、ｗ１１～ｗ４４のうち、いずれかのスイッチ回路の一次側回路にて短絡故障が発生した場合に、この処理が実行される。即ち、図２に示したスイッチ回路Ｙ１の一次側回路（トランスＴＲ１よりも左側の回路）に設けられる４個の電子スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４のいずれかにて短絡故障が発生した場合に、この処理が実行される。以下、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
　この処理では、図１３のステップＳ７１において、短絡が発生したスイッチ回路と、バッテリとの間に設けられる遮断機を遮断する。例えば、図３の符号ｐ１に示したスイッチ回路ｗ４４にて一次側回路の短絡故障が発生した場合には、バッテリＶＢ４とスイッチ回路ｗ４４との間に設けられる遮断機ＳＷ４を遮断する。従って、バッテリＶＢより出力される直流電圧は遮断される。
　図１３のステップＳ７２において、同一行の全てのスイッチ回路の一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。この処理では、スイッチ回路ｗ４４と同一行となるスイッチ回路、即ち、図３の符号ｐ２に示す１１個のスイッチ回路について、一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。同様に、このスイッチ回路ｗ４４についても、一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとする。具体的には、図４に示すように、４個の電子スイッチＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４を全てオフとする。
　更に、図１３のステップＳ７３において、同一行の全てのスイッチ回路の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオンとする。具体的には、図４に示すように、８個の電子スイッチＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４，Ｑ３１，Ｑ３２，Ｑ３３，Ｑ３４を全てオンとする。
　その結果、図３に示す４行目スイッチ回路（ｐ１，ｐ２に示すスイッチ回路）は、全て一次側回路がオフ（故障した電子スイッチを除く）とされるので、バッテリＶＢ４より出力される直流電圧は遮断される。また、全ての二次側回路がオンとされるので、この部分が短絡され、３行目のスイッチ回路とグランドが直接接続されることになる。
　つまり、前述した二次側短絡故障の場合と同様に、４個のスイッチ回路が直列接続された状態から、３個のスイッチ回路が直列に接続された状態に切り替えられ、この３個のスイッチ回路の直列接続により生成される電力がモータＭ１に供給されることになる。
　次いで、ステップＳ７４において、キャリア信号を修正する。この処理は、図１１に示したステップＳ３３の処理と同様であるので、説明を省略する。
　このように、スイッチ回路の一次側回路に設けられた電子スイッチに短絡故障が発生した場合には、故障が発生した電子スイッチと同一の行に設けられる電子スイッチの一次側回路を開放し、二次側回路を短絡するので、故障が発生した行に設けられるスイッチ回路の機能を全て停止させることができる。更に、遮断機ＳＷ４を遮断することにより、バッテリＶＢ４の出力を停止させることができる。従って、残りの行に設けられたスイッチ回路によりモータＭ１に所望の電力を供給することができ、モータＭ１の駆動を継続して行うことが可能となる。
　このようにして、本実施形態に係る電力変換装置１００では、複数の行、複数の列に配置された各スイッチ回路（図１に示す４８個のスイッチ回路）のうち、いずれかのスイッチ回路に設けられる電子スイッチにて短絡故障、或いは開放故障が発生した場合には、短絡故障であるか開放故障であるかに応じて、故障が発生したスイッチ回路と同一の行に配置されたスイッチ回路に設けられる電子スイッチを制御するので、電子スイッチに故障が発生した場合でもモータＭ１への電力供給を継続させることができる。
　電子スイッチの故障が、スイッチ回路の二次側回路に設けられた電子スイッチの短絡故障である場合には、故障が発生した電子スイッチと同一の行に設けられるスイッチ回路の一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフ（開放）とする。従って、一次側回路に供給される電圧を停止させることができる。
　また、この行のスイッチ回路の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオン（短絡）とするので、残りの行（故障発生以外の行）に設けられたスイッチ回路によりモータＭ１に所望の電力を供給することができ、モータＭ１の駆動を継続して行うことが可能となる。この際、各スイッチ回路は、一次側回路と二次側回路の間にトランスＴＲ１（絶縁手段）が設けられているので、一次側回路から二次側回路に向けて直流電圧が伝達されることを防止できる。
　更に、残りの行に設けられるスイッチ回路の、各電子スイッチに供給するキャリア信号（三角波）の振幅、或いは位相を変更するので、故障発生前と同一の電圧を供給することができ、モータＭ１を継続して駆動させることができる。
　更に、スイッチ回路に設けられた電子スイッチに開放故障が発生した場合には、故障が発生したスイッチ回路、及び他の相の、同位置（同一の行、列）にあるスイッチ回路に設けられる全ての電子スイッチをオフとする。従って、故障が発生していないスイッチ回路を用いて、モータＭ１への電力供給を継続させることが可能となる。
　更に、開放故障の発生に起因して二次側回路の電子スイッチを全てオフとしたスイッチ回路が存在する場合には、電源線１１，１２，１３に流れる最大電流値を制限するので、電力変換装置１００に流れる電流が過電流となることを防止できる。
　また、スイッチ回路の一次側回路に設けられた電子スイッチに短絡故障が発生した場合には、故障が発生した電子スイッチと同一の行に設けられるスイッチ回路の一次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフ（開放）とする。更に、故障が発生したスイッチ回路に接続される遮断機を遮断する。従って、一次側回路に供給される電圧を停止させることができる。　また、この行のスイッチ回路の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオン（短絡）とするので、残りの行（故障発生以外の行）に設けられたスイッチ回路によりモータＭ１に所望の電力を供給することができ、モータＭ１の駆動を継続して行うことが可能となる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。
　例えば、上述した実施形態では、負荷として三相のモータＭ１を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三相以外、及び他の負荷を接続する場合についても適用することができる。
　また、上述した実施形態では、各系統の電源線１１，１２，１３について、それぞれ４行、４列のスイッチ回路を設け、合計４８個のスイッチ回路を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数行、複数列のスイッチ回路を用いる場合に適用することが可能である。
　本出願は、２０１３年１０月１７日に出願された日本国特許願第２０１３－２１６２８１号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明は、複数のスイッチ回路のうちの、いずれかのスイッチ回路の電子スイッチにて故障が発生した場合でも、電力供給を継続させることに利用することができる。
　１１，１２，１３　電源線
　２１　Ｕ相スイッチ群
　２２　Ｖ相スイッチ群
　２３　Ｗ相スイッチ群
　３１　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　３２　Ｈブリッジ回路
　３３　制御部（制御手段）
　３５　電圧センサ
　３６　電圧センサ
　１００　電力変換装置
　ｕ１１～ｕ４４、ｖ１１～ｖ４４、ｗ１１～ｗ４４　スイッチ回路
　ＳＷ１～ＳＷ４　遮断機
　ＶＢ１～ＶＢ４　バッテリ
　Ｍ１　モータ
　Ｑ１１～Ｑ１４、Ｑ２１～Ｑ２４、Ｑ３１～Ｑ３４　電子スイッチ
　Ｃ１，Ｃ２　コンデンサ
　Ｙ１　スイッチ回路
　ＴＲ１　トランス

Claims (9)

  1. 　負荷に接続される各系統の電源線に対して、複数の行及び複数の列に配列された複数のスイッチ手段を備え、各スイッチ手段のオン、オフを制御して直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、
    　前記複数のスイッチ手段のうち、同一の行に接続された各スイッチ手段は、同一の直流電源に接続され、同一の列に接続された各スイッチ手段は互いに直列接続され、前記各スイッチ手段は、直流電源側に接続される一次側回路と、負荷側に接続される二次側回路との間で直流電力を遮断する絶縁手段を有し、
    　前記各スイッチ手段のオン、オフを制御する制御手段を備え、
    　前記制御手段は、前記スイッチ手段に設けられる各電子スイッチの短絡故障、及び開放故障を検出する機能を有し、前記短絡故障、または開放故障が発生したことが検出された場合には、短絡故障か開放故障かに応じて、故障が発生したスイッチ手段と同一の行に配置されたスイッチ手段を制御することを特徴とする電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　前記制御手段は、一のスイッチ手段の二次側回路に設けられる電子スイッチが短絡故障した場合には、前記一のスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチ、及び、前記一のスイッチ手段と同一の行に配置された全てのスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチ、を全てオフとすること
    を特徴とする電力変換装置。
  3. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　前記直流電源と前記複数のスイッチ手段との間には、これらを電気的に遮断する遮断手段が設けられ、
    　前記制御手段は、一のスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチが短絡故障した場合には、一のスイッチ手段に接続された遮断手段を遮断すると共に、前記一のスイッチ手段の一次側回路に設けられる短絡故障した電子スイッチ以外の電子スイッチ、及び、前記一のスイッチ手段と同一の行に配置された全てのスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチ、を全てオフとすること
    を特徴とする電力変換装置。
  4. 　請求項２又は３に記載の電力変換装置であって、
    　前記制御手段は、前記一のスイッチ手段と同一の行に配置された全てのスイッチ手段の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオンとすること
    を特徴とする電力変換装置。
  5. 　請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
    　前記スイッチ手段は、直流電力を交流電力に変換するために、レベルシフト方式のインバータ回路を備え、
    　前記制御手段は、一の行のスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチが全てオフとされた場合には、その他の行のスイッチ手段に設けられる電子スイッチを制御するキャリア波形のレベルシフト量を補正すること
    を特徴とする電力変換装置。
  6. 　請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
    　前記スイッチ手段は、直流電力を交流電力に変換するために、位相シフト方式のインバータ回路を備え、
    　前記制御手段は、一の行のスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチが全てオフとされた場合には、その他の行のスイッチ手段に設けられる電子スイッチを制御するキャリア波形の位相シフト量を補正すること
    を特徴とする電力変換装置。
  7. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　前記制御手段は、一の系統の電源線に接続された一のスイッチ手段の二次側回路に設けられる電子スイッチが開放故障した場合には、他の全ての系統の、前記一のスイッチ手段と同一の行、同一の列となるスイッチ手段の二次側回路に設けられる電子スイッチを全てオフとすること
    を特徴とする電力変換装置。
  8. 　請求項１に記載の電力変換装置であって、
    　前記制御手段は、一の系統の電源線に接続された一のスイッチ手段の一次側回路に設けられる電子スイッチが開放故障した場合には、前記一のスイッチ手段の二次側回路、及び、他の全ての系統の、前記一のスイッチ手段と同一の行、同一の列となるスイッチ手段の二次側回路、に設けられる電子スイッチを全てオフとすること
    を特徴とする電力変換装置。
  9. 　請求項７又は８に記載の電力変換装置であって、
    　前記制御手段は、前記開放故障に起因して二次側回路の電子スイッチを全てオフとしたスイッチ手段が存在する場合には、電源線に流れる最大電流を制限すること
    を特徴とする電力変換装置。
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