WO2022208932A1 - インバータ - Google Patents

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WO2022208932A1
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健 利行
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to inverters.
  • Patent Document 1 discloses an inverter capable of changing the output potential in three levels.
  • the inverter has an upper capacitor connected between the high potential wire and the neutral and a lower capacitor connected between the neutral and the low potential wire. Therefore, the potential of the neutral point becomes the potential between the high potential wiring and the low potential wiring.
  • This inverter has a switching circuit for each of the three output wirings (U phase, V phase, W phase). Each switching circuit has a plurality of semiconductor elements. Each switching circuit changes the potential of the corresponding output wiring between a high potential, a neutral point potential, and a low potential by operating each semiconductor element. A three-phase alternating current is generated between each output wiring by changing the potential of each output wiring between three levels.
  • a switching circuit having a short-circuit failure element may not be able to apply a specific potential to the output wiring.
  • a short-circuited element occurs, when another semiconductor element (hereinafter referred to as a specific element) connected to the short-circuited element is turned on, the line between the high-potential wiring, the neutral point, and the low-potential wiring short circuit may occur.
  • the specific element cannot be turned on, and a high potential, a neutral point potential, or a low potential cannot be applied to the output wiring.
  • a potential that cannot be applied to the output wiring is hereinafter referred to as a prohibited potential.
  • the potentials of the three output wirings can be changed between a high potential and a low potential to generate a three-phase alternating current.
  • the inverter can continuously generate a three-phase alternating current.
  • the potential of the three output wirings can be changed between the high potential and the neutral potential to generate a three-phase alternating current.
  • the inverter cannot continuously generate three-phase alternating current. That is, in this operation, since the electric charge stored in the upper capacitor is continuously used, the electric charge in the upper capacitor becomes extremely small after a certain period of time has passed, and the neutral point potential becomes extremely high. If the neutral point potential becomes extremely high in this way, it is not possible to properly generate a three-phase alternating current.
  • the inverter cannot continuously generate three-phase alternating current. That is, in this operation, since the charge stored in the lower capacitor is continuously used, the charge in the lower capacitor becomes extremely low after a lapse of a certain period of time, and the neutral point potential becomes extremely low. If the neutral point potential becomes extremely low in this way, it is not possible to generate a three-phase alternating current properly.
  • the above-described technology cannot continuously generate a three-phase alternating current when the prohibited potential is a high potential or a low potential.
  • This specification proposes an inverter capable of continuously generating a three-phase alternating current in such a case.
  • the inverter disclosed in this specification includes a high potential wiring, a low potential wiring, a neutral point, an upper capacitor connected between the high potential wiring and the neutral point, and a neutral point and the low potential wiring. It has a lower capacitor connected between potential wires, three switching circuits having a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit and a W-phase switching circuit, a command circuit and a control circuit. Each of the three switching circuits has a plurality of semiconductor elements and output wiring.
  • the control circuit includes the U-phase output wiring that is the output wiring of the U-phase switching circuit, the V-phase output wiring that is the output wiring of the V-phase switching circuit, and the output wiring of the W-phase switching circuit.
  • Each potential of the W-phase output wiring is changed between a high potential that is the potential of the high potential wiring, a neutral point potential that is the potential of the neutral point, and a low potential that is the potential of the low potential wiring.
  • the command circuit generates a command value vector composed of voltage vectors described by a space vector coordinate system defined by parameters Vu, Vv, Vw.
  • the parameter Vu is a value indicating whether the potential of the U-phase output wiring is the high potential, the neutral point potential, or the low potential.
  • the parameter Vv is a value indicating whether the potential of the V-phase output wiring is the high potential, the neutral point potential, or the low potential.
  • the parameter Vw is a value indicating whether the potential of the W-phase output wiring is the high potential, the neutral point potential, or the low potential.
  • the control circuit controls the three switching circuits based on the command value vector.
  • the space vector coordinate system has a plurality of intermediate coordinate points located between an origin and outermost coordinate points. Each intermediate coordinate point has an upper coordinate that indicates a voltage vector that changes the voltage of the upper capacitor and a lower coordinate that indicates a voltage vector that changes the voltage of the lower capacitor.
  • the space vector coordinate system has a plurality of triangular regions whose vertices are the origin and adjacent two of the plurality of intermediate coordinate points.
  • the control circuit controls the output corresponding to a prohibition potential that is one of the high potential and the low potential in one of the three switching circuits due to a short-circuit fault in any one of the semiconductor elements.
  • An emergency action can be performed if the line loses power.
  • the semiconductor element having a short-circuit failure is called a short-circuit failure element.
  • the output wiring of one of the three switching circuits including the short-circuit fault element is called a limited output wiring. Of the three switching circuits, the output wirings of the two switching circuits that do not include the short-circuit fault element are called normal output wirings.
  • the control circuit changes the potential of the limited output wiring between two potentials of the high potential, the neutral point potential, and the low potential, excluding a prohibited potential, and The potential of each normal output wiring is changed between three potentials, ie, the high potential, the neutral point potential, and the low potential.
  • the plurality of intermediate coordinate points are a plurality of normal intermediate coordinate points in which both the upper coordinate and the lower coordinate do not include the prohibited parameter indicating the prohibited potential, and the upper coordinate and the lower coordinate. and a plurality of restricted intermediate coordinate points, one of which includes the forbidden parameter and the other of which does not include the forbidden parameter.
  • the plurality of triangular areas are divided into a first restricted triangular area in which both of the two intermediate coordinate points forming vertices are the restricted intermediate coordinate points, and two intermediate coordinate points forming vertices.
  • a second restricted triangular area in which one is the normal intermediate coordinate point and the other is the restricted intermediate coordinate point; and a normal triangular area in which both of the two intermediate coordinate points forming vertices are the normal intermediate coordinate point.
  • the control device controls the coordinates of the origin, the coordinates of a first intermediate coordinate point, the coordinates of a second intermediate coordinate point, and A second coordinate, which is the coordinate of the coordinate point, is shifted in time and output.
  • a specified first restricted triangular area which is the first restricted triangular area to which the command value vector belongs
  • a second adjacent restricted triangular area which is the second restricted triangular area adjacent to the specified first restricted triangular area.
  • the intermediate coordinate point within the specific first restricted triangular area is the first intermediate coordinate point
  • the intermediate coordinate point within the adjacent second confining triangular area is the second intermediate coordinate point.
  • the first coordinate is the coordinate that does not include the prohibited parameter, out of the upper coordinate and the lower coordinate of the first intermediate coordinate point.
  • the second coordinate is the lower coordinate of the second intermediate coordinate point when the first coordinate is the upper coordinate
  • the second coordinate is the lower coordinate of the second intermediate coordinate point when the first coordinate is the lower coordinate. It is the upper coordinate.
  • the fact that the command value vector belongs to the first restricted triangular region means that at least part of the command value vector is located within the first restricted triangular region.
  • the entire command value vector is included in the first restricted triangular area, or the command value vector passes through the first restricted triangular area. is included.
  • both of the two intermediate coordinate points are limiting intermediate coordinate points.
  • one of the upper and lower coordinates cannot be output. Therefore, if the coordinates of the two limit coordinate points are output with a temporal shift, the upper coordinate or the lower coordinate is output biasedly. In this way, if the upper coordinate or the lower coordinate is output biasedly, the potential of the neutral point tends to fluctuate.
  • the inverter described above in the restricted state in which the command value vector belongs to the first restricted triangular region, the first coordinates, which are the coordinates of the first intermediate coordinate point, and the second coordinates, which are the coordinates of the second intermediate coordinate point are output with a time shift.
  • the second intermediate coordinate point is an intermediate coordinate point within the second restricted triangular area adjacent to the first restricted triangular area. Since the second intermediate coordinate point is a normal intermediate coordinate point, neither the upper coordinate nor the lower coordinate at the second intermediate coordinate point includes the prohibited parameter. Therefore, both the upper coordinate and the lower coordinate can be output as the second intermediate coordinate point.
  • this inverter When outputting the upper coordinates as the coordinates (first coordinates) of the first intermediate coordinate point, this inverter outputs the lower coordinates as the coordinates (second coordinates) of the second intermediate coordinate point.
  • the inverter When outputting the lower coordinates as the coordinates (first coordinates) of the first intermediate coordinate point, the inverter outputs the lower coordinates as the coordinates (second coordinates) of the second intermediate coordinate point. As a result, it is possible to suppress variations in neutral electric potential.
  • FIG. 4 is a table showing first to third states of Example 1; The figure which shows a space vector coordinate system. The graph which shows the angle of the output voltage vector, and a three-phase alternating current.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (0, 0, 2) is output;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (1, 1, 2) is output and the current is in the forward direction;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (1, 1, 2) is output and the current flows in the opposite direction;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (0, 0, 1) is output and the current is in the forward direction;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (0, 0, 1) is output and the current flows in the opposite direction; Table showing forbidden potentials.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing paths of short-circuit currents when the first diode is short-circuited and when the third switching element is short-circuited;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing paths of short-circuit currents when the first switching element is short-circuited and when the fourth switching element is short-circuited;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing paths of short-circuit currents when the second diode is short-circuited and when the second switching element is short-circuited;
  • FIG. 10 is a table showing first to third states of Example 2;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (0, 0, 2) is output;
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a current path when (0, 0, 1) is output;
  • in the restricted state even if the command circuit generates the command value vector that does not exceed a line segment connecting the first intermediate coordinate point and the second intermediate coordinate point, good.
  • control circuit easily outputs the voltage vector according to the command value vector.
  • the control device in a preliminary state in which the command value vector belongs to the second restricted triangular region, controls the coordinates of the origin and a third intermediate coordinate point and the fourth coordinate, which is the coordinate of the fourth intermediate coordinate point, may be output with a temporal shift.
  • a specified second restricted triangular area which is the second restricted triangular area to which the command value vector belongs
  • an adjacent first restricted triangular area which is the first restricted triangular area adjacent to the specified second restricted triangular area.
  • the intermediate coordinate point within the specific second restricted triangular area may be the fourth intermediate coordinate point.
  • the third coordinate may be the coordinate that does not include the prohibited parameter, of the upper coordinate and the lower coordinate of the third intermediate coordinate point.
  • the fourth coordinate is the lower coordinate of the fourth intermediate coordinate point when the third coordinate is the upper coordinate, and the fourth coordinate is the lower coordinate of the fourth intermediate coordinate point when the third coordinate is the lower coordinate. It may be the upper coordinate.
  • the command value vector belonging to the second restricted triangular region means that at least part of the command value vector is located within the second restricted triangular region.
  • the entire command value vector is included in the second restricted triangular area, or the command value vector passes through the second restricted triangular area. is included.
  • the output time of the upper coordinate when the output time of the upper coordinate is long in the limited state, the output time of the lower coordinate is long in the preliminary state, and when the output time of the lower coordinate is long in the limited state, the preliminary state , the output time for the upper coordinate becomes longer. Therefore, the output time for the upper coordinate and the output time for the lower coordinate are easily balanced in the entire period from the restricted state to the preliminary state. As a result, fluctuations in the potential of the neutral point can be further suppressed.
  • control circuit easily outputs the voltage vector according to the command value vector.
  • each of the three switching circuits includes a first switching element having a positive electrode connected to the high potential wiring and a positive electrode connected to the negative electrode of the first switching element.
  • a second switching element having a negative electrode connected to the corresponding output wiring;
  • a third switching element having a positive electrode connected to the corresponding output wiring; and a positive electrode connected to the negative electrode of the third switching element.
  • a fourth switching element having a negative electrode connected to the low potential wiring; and a first diode having an anode connected to the neutral point and a cathode connected to the negative electrode of the first switching element.
  • a second diode having an anode connected to the negative electrode of the third switching element and a cathode connected to the neutral point.
  • each of the three switching circuits includes a first switching element connected between the high-potential wiring and the corresponding output wiring, and the neutral point. a second switching element connected between the corresponding output wirings; and a third switching element connected in series with the second switching element between the neutral point and the corresponding output wiring. , a fourth switching element connected between the corresponding output wiring and the low-potential wiring; 1 intermediate diode and a second intermediate diode connected in parallel to the third switching element with the cathode facing the corresponding output wiring side.
  • the short-circuit failure element is the second switching element
  • the prohibited potential may be the low potential.
  • the short-circuit failure element is the third switching element, the prohibited potential may be the high potential.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an inverter 10 of Example 1.
  • Inverter 10 is mounted on a vehicle. Also, the vehicle is equipped with a battery 18 and a motor 90 .
  • the motor 90 is a motor for running the vehicle.
  • Motor 90 is a three-phase motor.
  • Inverter 10 is connected to battery 18 and motor 90 .
  • Inverter 10 converts the DC power supplied from battery 18 into three-phase AC power and supplies the three-phase AC power to motor 90 . As a result, the motor 90 is driven and the vehicle runs.
  • the inverter 10 has a high potential wiring 12 , a neutral point 14 , a low potential wiring 16 , an upper capacitor 20 and a lower capacitor 22 .
  • the high potential wiring 12 is connected to the positive terminal of the battery 18 .
  • the low potential wiring 16 is connected to the negative electrode of the battery 18 .
  • the potential of the low potential wiring 16 is assumed to be the reference potential (0 V).
  • a DC voltage is applied between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 16 by the battery 18 . Therefore, the high potential wiring 12 has a potential VH higher than the potential (0 V) of the low potential wiring 16 .
  • Upper capacitor 20 is connected between high potential wiring 12 and neutral point 14 .
  • a lower capacitor 22 is connected between the neutral point 14 and the low potential wiring 16 .
  • neutral point potential VM the potential VM of the neutral point 14 (hereinafter referred to as neutral point potential VM) is higher than the potential (0 V) of the low potential wiring 16 and lower than the potential VH of the high potential wiring 12 .
  • Neutral point potential VM fluctuates according to the amount of charge stored in upper capacitor 20 and the amount of charge stored in lower capacitor 22 .
  • the neutral point potential VM rises.
  • the neutral point potential VM drops.
  • the inverter 10 has three switching circuits 30, a U-phase switching circuit 30u, a V-phase switching circuit 30v, and a W-phase switching circuit 30w.
  • Each of the switching circuits 30 is connected between the high potential wiring 12 , the low potential wiring 16 and the neutral point 14 .
  • Each switching circuit 30 includes a first switching element 41, a second switching element 42, a third switching element 43, a fourth switching element 44, a first diode 51, a second diode 52, and an output wiring 60. have. Since the configurations of the three switching circuits 30 are the same, the configuration of one switching circuit 30 will be described below.
  • the switching elements 41 to 44 are composed of IGBTs (insulated gate bipolar transistors). However, the switching elements 41 to 44 may be composed of other elements (for example, FETs (field effect transistors)).
  • a freewheeling diode is connected in parallel to each of the switching elements 41-44. The anode of the freewheeling diode is connected to the emitter of the corresponding switching element, and the cathode of the freewheeling diode is connected to the collector of the corresponding switching element.
  • the switching elements 41 to 44 are connected in series between the high potential wiring 12 and the low potential wiring 16 . That is, the collector of the first switching element 41 is connected to the high potential wiring 12 .
  • a collector of the second switching element 42 is connected to an emitter of the first switching element 41 .
  • a collector of the third switching element 43 is connected to an emitter of the second switching element 42 .
  • a collector of the fourth switching element 44 is connected to an emitter of the third switching element 43 .
  • the emitter of the fourth switching element 44 is connected to the low potential wiring 16 .
  • An anode of the first diode 51 is connected to the neutral point 14 .
  • a cathode of the first diode 51 is connected to the emitter of the first switching element 41 and the collector of the second switching element 42 .
  • the anode of the second diode 52 is connected to the emitter of the third switching element 43 and the collector of the fourth switching element 44 .
  • a cathode of the second diode 52 is connected to the neutral point 14 .
  • One end of the output wiring 60 is connected to the emitter of the second switching element 42 and the collector of the third switching element 43 .
  • the other end of the output wiring 60 is connected to the motor 90 .
  • the output wiring 60 of the U-phase switching circuit 30u is hereinafter referred to as the U-phase output wiring 60u
  • the output wiring 60 of the V-phase switching circuit 30v is referred to as the V-phase output wiring 60v
  • the output wiring 60 of the W-phase switching circuit 30w is hereinafter referred to as the V-phase output wiring 60v.
  • the U-phase output wiring 60u, the V-phase output wiring 60v, and the W-phase output wiring 60w are connected to the motor 90, respectively.
  • the inverter 10 has a control circuit 70 and a command circuit 72 .
  • the command circuit 72 generates a command value according to the operating state of the motor 90 and inputs the generated command value to the control circuit 70 .
  • the control circuit 70 is connected to gates of switching elements 41 to 44 of the U-phase switching circuit 30u, the V-phase switching circuit 30v, and the W-phase switching circuit 30w. That is, the control circuit 70 is connected to the gates of the 12 switching elements shown in FIG.
  • the control circuit 70 turns on/off each switching element based on the command value input from the command circuit 72 .
  • a three-phase AC current is thereby generated between the three output wirings 60 .
  • the control circuit 70 controls each switching circuit 30 to one of the first state, second state, and third state shown in FIG.
  • the first switching element 41 is turned on, the second switching element 42 is turned on, the third switching element 43 is turned off, and the fourth switching element 44 is turned off.
  • the output wiring 60 is connected to the high potential wiring 12 via the first switching element 41 and the second switching element 42 . Therefore, in the first state, the potential of the output wiring 60 is the same potential VH as that of the high potential wiring 12 .
  • the first switching element 41 is turned off, the second switching element 42 is turned on, the third switching element 43 is turned on, and the fourth switching element 44 is turned off.
  • the output wiring 60 is connected to the neutral point 14 via the second switching element 42 and the first diode 51 or via the third switching element 43 and the second diode 52 . Therefore, in the second state, the potential of the output wiring 60 is the neutral point potential VM.
  • the first switching element 41 is turned off, the second switching element 42 is turned off, the third switching element 43 is turned on, and the fourth switching element 44 is turned on.
  • the output wiring 60 is connected to the low potential wiring 16 via the third switching element 43 and the fourth switching element 44 . Therefore, in the third state, the potential of the output wiring 60 is 0 V, which is the same as that of the low potential wiring 16 .
  • each switching circuit 30 By changing the state of each switching circuit 30 among the first state, the second state, and the third state, the potential of each output wiring 60 changes between the potential VH, the neutral point potential VM, and 0V.
  • the control circuit 70 controls the potential of each output wiring 60 to generate a three-phase AC current in the output wiring 60 .
  • FIG. 3 is a space vector coordinate system showing potentials applied to each of the output wirings 60 .
  • voltage vector A1 is illustrated.
  • the space vector coordinate system has 19 coordinate points. Each coordinate point is represented by coordinates (Vu, Vv, Vw) that are a combination of three parameters Vu, Vv, Vw.
  • a parameter Vu is a value indicating the potential of the U-phase output wiring 60u.
  • the parameter Vv is a value indicating the potential of the V-phase output wiring 60v.
  • the parameter Vw is a value indicating the potential of the W-phase output wiring 60w.
  • the parameters Vu, Vv, Vw are numerical values between 0 and 2.
  • a numerical value “0” indicates that 0 V is applied to the corresponding output wiring 60
  • a numerical value “1” indicates that the neutral point potential VM is applied to the corresponding output wiring 60
  • a numerical value “2” corresponds to It shows that the potential VH is applied to the output wiring 60 that For example, (2, 2, 0) means that the potential VH is applied to the U-phase output wiring 60u, the potential VH is applied to the V-phase output wiring 60v, and 0 V is applied to the W-phase output wiring 60w. .
  • the 19 coordinate points of the space vector coordinate system include 1 origin O, 12 outermost coordinate points, and 6 intermediate coordinate points M1 to M6.
  • the origin O is a coordinate point located at the center of the space vector coordinate system.
  • the origin O is represented by three coordinates (0,0,0), (1,1,1) and (2,2,2). That is, the origin O means that the U-phase output wiring 60u, the V-phase output wiring 60v, and the W-phase output wiring 60w are set at the same potential.
  • the outermost coordinate point is a coordinate point located on the outermost periphery of the space vector coordinate system. That is, the outermost coordinate point is a coordinate point located on the hexagon forming the outermost periphery of the space vector coordinate system.
  • the outermost coordinate point is represented by one coordinate.
  • Intermediate coordinate points M1 to M6 are coordinate points located between the origin O and the outermost peripheral coordinate points. That is, the intermediate coordinate point is a coordinate point positioned on a hexagon inside the outermost circumference of the space vector coordinate system.
  • An intermediate coordinate point is represented by two coordinates. The intermediate coordinate points are the upper coordinates where some of the parameters Vu, Vv and Vw are 2 and the rest are 1, and the lower coordinates where some of the parameters Vu, Vv and Vw are 1 and the rest are 0. represented by
  • the space vector coordinate system there are a plurality of triangular areas whose vertices are 3 of the 19 coordinate points mentioned above.
  • the triangular regions T1-T6 At positions adjacent to the origin O, there are six triangular regions T1-T6.
  • the triangular regions T1 to T6 adjacent to the origin O are hereinafter referred to as inner triangular regions.
  • the inner triangular regions T1 to T6 have two of the intermediate coordinate points M1 to M6 and the origin O as vertices.
  • the command circuit 72 generates command values of potentials to be applied to the three output wirings 60 .
  • the command circuit 72 generates a command value from a voltage vector represented by coordinates (Vu, Vv, Vw) on the space vector coordinate system.
  • a voltage vector generated as a command value by the command circuit 72 is hereinafter referred to as a command value vector.
  • the command circuit 72 generates a command value vector based on the rotation speed of the motor 90, the current flowing through the motor 90, the amount of accelerator operation by the driver, and the like.
  • the voltage vector A1 in FIG. 3 can be output as the command value vector.
  • the angle of the voltage vector is indicated by the angle ⁇ with respect to the Vu axis.
  • the command circuit 72 sequentially generates command value vectors such that the angle ⁇ of the command value vector gradually increases. That is, command circuit 72 sequentially generates command value vectors so that the command value vectors rotate as indicated by arrow 102 in FIG.
  • the command value vector is input to control circuit 70 . Note that the command circuit 72 may modify the command value vector, as will be described in detail later.
  • the command value vector before correction is called a primary command value vector
  • the command value vector after correction is called a secondary command value vector.
  • Control circuit 70 controls inverter 10 based on the command value vector. If no short-circuit faulty device is present, control circuit 70 performs normal operation. In normal operation, control circuit 70 controls inverter 10 according to the primary command value vector. For example, when the parameter Vu of the primary command value vector is "0", the control circuit 70 controls the U-phase switching circuit 30u to the third state to apply 0V to the U-phase output wiring 60u. When the parameter Vu of the primary command value vector is "1", the control circuit 70 controls the U-phase switching circuit 30u to the second state to apply the neutral point potential VM to the U-phase output wiring 60u.
  • the control circuit 70 controls the U-phase switching circuit 30u to the first state to apply the potential VH to the U-phase output wiring 60u.
  • the control circuit 70 controls the V-phase switching circuit 30v to the third state to apply 0V to the V-phase output wiring 60v.
  • the control circuit 70 controls the V-phase switching circuit 30v to the second state to apply the neutral point potential VM to the V-phase output wiring 60v.
  • the control circuit 70 controls the V-phase switching circuit 30v to the first state to apply the potential VH to the V-phase output wiring 60v.
  • the control circuit 70 controls the W-phase switching circuit 30w to the third state to apply 0V to the W-phase output wiring 60w.
  • the control circuit 70 controls the W-phase switching circuit 30w to the second state to apply the neutral point potential VM to the W-phase output wiring 60w.
  • the control circuit 70 controls the W-phase switching circuit 30w to the first state to apply the potential VH to the W-phase output wiring 60w.
  • each parameter of the voltage vector may be represented by a decimal number.
  • the coordinates of voltage vector A1 in FIG. 3 are (0.75, 0.5, 0).
  • the control circuit 70 controls the coordinates of each vertex of the triangular region including the coordinates of the command value vector (that is, the tip of the command value vector). are output with a time delay, a voltage vector corresponding to the command value vector is output.
  • the control circuit 70 controls the three vertices of the triangular region T1 containing the coordinates of the voltage vector A1 (that is, the intermediate coordinate points M1, M2 and The coordinates of the origin O) are shifted in time and output. This outputs (0.75, 0.5, 0). Either (2, 1, 1) or (1, 0, 0) may be output as the coordinates of the intermediate coordinate point M1. Moreover, either (2, 2, 1) or (1, 1, 0) may be output as the coordinates of the intermediate coordinate point M2. Any of (0,0,0), (1,1,1), and (2,2,2) may be output as the coordinates of the origin.
  • Equation 1 When outputting (0.75, 0.5, 0), the time ratio at which the coordinates of each coordinate point are output is as shown in Equation 1 below.
  • T1 is the time ratio at which the intermediate coordinate point M1 is output
  • T2 is the time ratio at which the intermediate coordinate point M2 is output
  • T3 is the time ratio at which the origin O is output.
  • ⁇ is the angle of the secondary command value vector with respect to the Vu axis
  • Vmag is the value obtained by converting the length of the secondary command value vector into voltage
  • VH is the potential of the high-potential wiring 12. be.
  • the command circuit 72 sequentially generates primary command value vectors and inputs them to the control circuit 70 so that the primary command value vectors rotate as indicated by the arrow 102 .
  • the control circuit 70 outputs a voltage vector according to the input primary command value vector. Therefore, the output voltage vector rotates as indicated by arrow 102 .
  • a three-phase AC current is thereby generated between the three output wirings 60 .
  • FIG. 4 shows the relationship between the currents Iu, Iv, Iw flowing through the three output wirings 60u, 60v, 60w and the angle ⁇ of the output voltage vector. As shown in FIG. 4, the phase of the angle ⁇ of the voltage vector is about 90° out of phase with respect to the phase of the current Iu.
  • phase difference between the angle ⁇ and the current Iu may further change from that shown in FIG. 4 due to the parasitic resistance of the circuit.
  • the phase difference between the angle ⁇ and the current Iu may change.
  • the magnetic field generated inside the motor 90 rotates when the three-phase AC current flows through the output wirings 60u, 60v, and 60w. As a result, the rotor of motor 90 rotates.
  • the neutral point potential VM is not applied to any of the three output wirings 60 when the coordinates that do not include the numerical value "1" as a parameter are output. In this case, the neutral point potential VM does not fluctuate. For example, when (0, 0, 2) is output, the output wirings 60u and 60v are connected to the low potential wiring 16, and the output wiring 60w is connected to the high potential wiring 12, as shown in FIG.
  • the current may flow in the same direction as the voltage applied to the motor 90 (hereinafter referred to as the forward direction) or in the opposite direction to the voltage applied to the motor 90 (hereinafter referred to as the reverse direction). ), a current may flow.
  • the forward direction current flows from the high-potential wiring 12 to the motor 90 via the output wiring 60w, as indicated by an arrow 200 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the low potential wiring 16 via the output wirings 60u and 60v.
  • the current flows in the opposite direction of arrow 200 .
  • no charge flows into or out of the neutral point 14 . Therefore, in this case, the neutral point potential VM does not fluctuate.
  • (2,0,0), (2,2,0), (0,2,0), (0,2,2), (2,0,2) are output, No variation in neutral point potential VM occurs.
  • the neutral point 14 when outputting coordinates including the numerical value "1" as a parameter, the neutral point 14 is connected to at least one of the three output wirings 60, so that the neutral point potential VM Fluctuations occur.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the high potential wiring 12 via the output wiring 60w.
  • the neutral point potential VM is lowered.
  • (1, 1, 2) is output
  • the neutral point potential VM increases when the current flows in the forward direction
  • the neutral point potential VM decreases when the current flows in the reverse direction.
  • (2,1,1), (2,2,1), (1,2,1), (1,2,2), (2,1,2) are output,
  • the neutral point potential VM increases, and when the current flows in the reverse direction, the neutral point potential VM decreases.
  • the output wirings 60u and 60v are connected to the low potential wiring 16, and the output wiring 60w is connected to the neutral point 14, as shown in FIG. be.
  • the current flows in the forward direction the current flows from the neutral point 14 to the motor 90 through the output wiring 60w, as indicated by the arrow 206 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the low potential wiring 16 via the output wirings 60u and 60v.
  • the neutral point potential VM is lowered.
  • current flows in the opposite direction current flows from the low-potential wiring 16 to the motor 90 via the output wirings 60u and 60v, as indicated by arrows 208 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the neutral point 14 via the output wiring 60w.
  • the neutral point potential VM rises.
  • (0, 0, 1) is output
  • the neutral point potential VM decreases when the current flows in the forward direction
  • the neutral point potential VM increases when the current flows in the reverse direction.
  • (1,0,0), (1,1,0), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,1) are output
  • the neutral point potential VM decreases
  • the neutral point potential VM increases.
  • the command circuit 72 and the control circuit 70 change the output voltage vector according to the neutral point potential VM. For example, when the neutral point potential VM is lower than the control target value, a voltage vector that raises the neutral point potential VM is preferentially output. Further, for example, when the neutral point potential VM is higher than the control target value, a voltage vector that lowers the neutral point potential VM is preferentially output. Therefore, the three-phase alternating current can be supplied to the motor 90 while controlling the neutral point potential VM to a value close to the target value.
  • the control circuit 70 periodically performs the short-circuiting element determination operation while the vehicle is not running. In the short-circuit element determination operation, it is determined whether or not the switching elements 41 to 44 and the diodes 51 to 52 are short-circuited for each of the switching circuits 30u, 30v, and 30w.
  • the short-circuit failure of the switching element means a failure mode in which the switching element is turned on regardless of the potential of the gate.
  • a diode short circuit failure refers to a failure mode in which current flows in either direction in the diode.
  • the control circuit 70 selects one of the three switching circuits 30u, 30v, and 30w, and performs the short-circuiting element determination operation on the selected switching circuit 30 .
  • the control circuit 70 turns on each switching element in various combinations and measures the current flowing at that time. Thereby, the control circuit 70 determines whether or not there is a short circuit failure element, and if there is a short circuit failure element, determines which of the switching elements 41 to 44 and the diodes 51 to 52 is the short circuit failure element.
  • Command circuit 72 and control circuit 70 perform emergency actions when it is necessary to drive motor 90 in the presence of a shorted faulty component.
  • the switching circuit 30 having a short-circuit failure element is hereinafter referred to as a limit switching circuit 30x.
  • the output wiring 60 of the limiting switching circuit 30x is referred to as a limiting output wiring 60x.
  • a switching circuit 30 other than the limiting switching circuit 30x is referred to as a normal switching circuit 30y.
  • the output wiring 60 of the normal switching circuit 30y is referred to as a normal output wiring 60y.
  • Emergency operation is performed when there is one limiting switching circuit 30x and one short-circuit fault element. In the emergency operation, the limit switching circuit 30x is controlled so that the inhibit potential is not applied to the limit output wiring 60x. First, the prohibited potential will be explained.
  • the prohibited potential means a voltage that cannot be applied to the limited output wiring 60x because a line-to-line short circuit occurs within the limited switching circuit 30x.
  • FIG. 10 shows the relationship between short-circuit failure elements and inhibited potentials. The inhibited potential differs depending on the type of short-circuit failure element in the limit switching circuit 30x.
  • the prohibited potential that cannot be applied to the limiting output wiring 60x changes according to the short-circuit fault element.
  • the control method changes depending on the prohibited potential.
  • A-2. Emergency operation when prohibited potential is neutral point potential VM When the prohibited potential is the neutral point potential VM (that is, when the short-circuit fault element is the first switching element 41 or the fourth switching element 44), the control circuit 70 outputs to the output wirings 60u, 60v, and 60w.
  • the potential to be applied is controlled at two levels of high potential VH and 0V. In this operation, since the neutral point potential VM is not applied to any of the three output wirings 60, the three-phase alternating current can be continuously supplied to the motor 90 without being affected by the neutral point potential VM. can. Therefore, the vehicle can be run continuously.
  • the command circuit 72 When the inhibit potential is 0 V or the high potential VH, the command circuit 72 generates a primary command value vector in the same manner as in normal operation, and then generates a secondary command value vector by modifying the primary command value vector. .
  • the command circuit 72 classifies the six inner triangular regions T1-T6 into the first limiting triangular region, the second limiting triangular region, and the normal triangular region, and the primary command value vector is the first limiting triangular region, the 2 Determine whether it belongs to a restricted triangular region or a normal triangular region.
  • Command circuit 72 generates a secondary command value vector according to the determination result. Therefore, the first restricted triangular area, the second restricted triangular area, and the normal triangular area will be described below.
  • FIG. 14 illustrates a case where the limiting output wiring 60x is the output wiring 60w and the prohibited potential is 0V. In each space vector diagram including FIG. 14, prohibited coordinates are crossed out. In FIG.
  • the intermediate coordinate points M1-M6 have two coordinates, an upper coordinate and a lower coordinate.
  • one of the upper coordinate and the lower coordinate is the prohibited coordinate among the three intermediate coordinate points.
  • an intermediate coordinate point where one of the upper coordinate and the lower coordinate is prohibited is called a restricted intermediate coordinate point
  • an intermediate coordinate point where both the upper coordinate and the lower coordinate are normal coordinates is called a normal intermediate coordinate point.
  • the lower coordinates (that is, (1, 0, 0), (1, 1, 0), (0, 1, 0)) of the intermediate coordinate points M1 to M3 are prohibited coordinates.
  • the upper coordinates (ie, (2,1,1), (2,2,1), (1,2,1)) are the normal coordinates. Therefore, in the case of FIG. 14, intermediate coordinate points M1 to M3 are restricted intermediate coordinate points.
  • intermediate coordinate points M4 to M6 are normal intermediate coordinate points.
  • the first limited triangular area is an inner triangular area in which two intermediate coordinate points forming vertices other than the origin O are both limited intermediate coordinate points among the inner triangular areas T1 to T6. For example, in FIG.
  • the inner triangular regions T1 and T2 are the first limiting triangular regions.
  • the second restricted triangular area is an inner triangular area in which one of the intermediate coordinate points forming the vertices other than the origin O is the restricted intermediate coordinate point and the other is the normal intermediate coordinate point among the inner triangular areas T1 to T6.
  • the inner triangular regions T3 and T6 are the second limiting triangular regions.
  • a normal restricted triangular area is an inner triangular area in which two intermediate coordinate points forming vertices other than the origin O are both normal intermediate coordinate points among the inner triangular areas T1 to T6.
  • the inner triangular regions T4 and T5 are normal triangular regions.
  • the two first restricted triangular regions are adjacent to each other and the two normal triangular regions are adjacent to each other.
  • the two second limiting triangular regions are arranged on opposite sides of the origin O.
  • Each second constraining triangular region is located between the first constraining triangular region and the normal triangular region.
  • the command circuit 72 determines which of the inner triangular regions T1 to T6 the inner triangular region to which the primary command value vector belongs.
  • the inner triangular area to which the primary command value vector belongs means the inner triangular area including at least part of the primary command value vector among the inner triangular areas T1 to T6.
  • the inner triangular region to which the primary command value vector belongs means the inner triangular region including the base end of the primary command value vector.
  • the primary command value vector B1 shown in FIG. 14 belongs to the inner triangular region T5.
  • the primary command value vector B2 shown in FIG. 15 belongs to the inner triangular region T1.
  • the command circuit 72 determines whether the inner triangular region to which the primary command value vector belongs is the first limited triangular region, the second limited triangular region, or the normal triangular region. Depending on the determination result, the command circuit 72 and the control circuit 70 operate as follows.
  • the command circuit 72 inputs the primary command value vector to the control circuit 70 as it is.
  • the primary command value vector B1 belongs to the inner triangular region T5, which is a normal triangular region.
  • control circuit 70 outputs a voltage vector according to the primary command value vector, as in normal operation. Since prohibited coordinates do not exist within the angular range of the normal triangular area, if the primary command value vector belongs to the normal triangular area, no problem will occur even if the voltage vector is output in the same manner as in normal operation.
  • control circuit 70 may detect the neutral point potential VM, select and output either the upper coordinate or the lower coordinate according to the neutral point potential VM. That is, when the neutral point potential VM is higher than the target value (for example, VH/2), the coordinates that lower the neutral point potential VM may be selected from the upper coordinates and the lower coordinates and output. good. Further, when the neutral point potential VM is lower than the target value (for example, VH/2), the coordinate that increases the neutral point potential VM may be selected from the upper coordinate and the lower coordinate and output. good.
  • the target value for example, VH/2
  • the command circuit 72 determines whether the A second bounding triangular region is identified.
  • the second restricted triangular area adjacent to the specific first restricted triangular area is referred to as the adjacent second restricted triangular area.
  • the primary command value vector B2 belongs to the inner triangular area T1 (that is, the first restricted triangular area). Therefore, the specific first limiting triangular area is the inner triangular area T1.
  • the command circuit 72 identifies the inner triangular area T6, which is the second limiting triangular area adjacent to the inner triangular area T1, as the adjacent second limiting triangular area.
  • the command circuit 72 specifies two intermediate coordinate points forming a diagonal that does not include the origin O in the quadrangle formed by the specified first restricted triangular area and the adjacent second restricted triangular area.
  • an intermediate coordinate point within the specified first restricted triangular area is defined as the first intermediate coordinate point
  • an intermediate coordinate point in the adjacent second restricted triangular area is referred to as a second intermediate coordinate point.
  • the first intermediate coordinate point is the restricted intermediate coordinate point and the second intermediate coordinate point is the normal intermediate coordinate point.
  • the two intermediate coordinate points forming a diagonal that does not include the origin O of the quadrangle formed by the two inner triangular regions T1 and T6 are the intermediate coordinate point M2 and the intermediate coordinate point M6.
  • the intermediate coordinate point M2 is the first intermediate coordinate point because it is a coordinate point forming the vertices of the specific first restricted triangular area (that is, the inner triangular area T1).
  • the intermediate coordinate point M6 is a second intermediate coordinate point because it is a coordinate point forming the vertices of the adjacent second restricted triangular area (that is, the inner triangular area T6).
  • Intermediate coordinate point M2 (ie, first intermediate coordinate point) is a restricted intermediate coordinate point
  • intermediate coordinate point M6 (ie, second intermediate coordinate point) is a normal intermediate coordinate point.
  • the command circuit 72 calculates a line segment connecting the first intermediate coordinate point and the second intermediate coordinate point (hereinafter referred to as line segment L1). For example, in FIG. 15, a line segment L1 connecting the intermediate coordinate point M2 (ie, the first intermediate coordinate point) and the intermediate coordinate point M6 (ie, the second intermediate coordinate point) is calculated.
  • command circuit 72 determines whether or not the primary command value vector exceeds line segment L1.
  • the command circuit 72 sets the voltage vector having the same angle ⁇ as the primary command value vector and having a length not exceeding the line segment L1 as the secondary command value vector. calculate. That is, the command circuit 72 calculates the secondary command value vector by shortening the primary command value vector. For example, in FIG. 15, the primary command value vector B2 exceeds the line segment L1 (that is, it extends to the outer peripheral side of the line segment L1). Therefore, the command circuit 72 calculates the secondary command value vector C2 that has the same angle ⁇ as the primary command value vector B2 and that does not exceed the line segment L1. If the primary command value vector does not exceed the line segment L1, the command circuit 72 uses the primary command value vector as it is as the secondary command value vector. The generated secondary command value vector is input to control circuit 70 .
  • Control circuit 70 outputs a voltage vector according to the secondary command value vector.
  • the control circuit 70 shifts the coordinates of the first intermediate coordinate point, the coordinates of the second intermediate coordinate point, and the coordinates of the origin O in terms of time and outputs the voltage vector that substantially matches the secondary command value vector.
  • the first intermediate coordinate point is a restricted intermediate coordinate point
  • one of the upper and lower coordinates indicating the first intermediate coordinate point is prohibited coordinates. Therefore, the control circuit 70 outputs one of the normal coordinates of the upper coordinate and the lower coordinate as the coordinate of the first intermediate coordinate point.
  • both the upper and lower coordinates indicating the second intermediate coordinate point are normal coordinates.
  • the control circuit 70 outputs the coordinates on the opposite side of the coordinates output as the first intermediate coordinate point. That is, when the control circuit 70 outputs the upper coordinates as the first intermediate coordinate point, it outputs the lower coordinates as the second intermediate coordinate point. When the control circuit 70 outputs the lower coordinates as the first intermediate coordinate point, it outputs the upper coordinates as the second intermediate coordinate point. In addition, the control circuit 70 outputs any coordinates that are not prohibited coordinates as the coordinates of the origin O.
  • FIG. For example, when outputting the secondary command value vector C2 in FIG. 15, (2, 2, 1) is output as the first intermediate coordinate point, and (1, 0, 1) is output as the second intermediate coordinate point. and (2, 2, 2) or (1, 1, 1) is output as the origin O. In this case, the time ratio at which the coordinates of each coordinate point are output is expressed by Equation 2 below.
  • Equation 2 Ta is the time ratio at which the first intermediate coordinate point is output, Tb is the time ratio at which the second intermediate coordinate point is output, and Tc is the time ratio at which the origin O is output.
  • ⁇ is the angle of the secondary command value vector with respect to the (2, 0, 2) direction
  • Vmag is the value obtained by converting the length of the secondary command value vector into voltage
  • VH is This is the potential of the high potential wiring 12 .
  • the inverter 10 when the inverter 10 outputs the voltage vector belonging to the first restricted triangular area, the inverter 10 identifies the quadrangle formed by the specified first restricted triangular area and the adjacent second restricted triangular area, and A first intermediate coordinate point and a second intermediate coordinate point forming a diagonal that does not include the origin O of a quadrangle are specified. Then, by outputting the first intermediate coordinate point, the second intermediate coordinate point, and the origin O while shifting them in terms of time, the voltage vector belonging to the first restricted triangular region is output. According to this method, since the second intermediate coordinate point is the normal intermediate coordinate point, the coordinates on the opposite side of the first intermediate coordinate point can be selected as the second intermediate coordinate point.
  • the lower coordinates can be output as the second intermediate coordinate point, and when the lower coordinates are output as the first intermediate coordinate point, the second intermediate coordinate point can be output.
  • An upper coordinate can be output as a coordinate point. This can prevent the upper coordinates or the lower coordinates from being output continuously. Therefore, according to the inverter 10 of the first embodiment, fluctuations in the neutral point potential VM can be suppressed in emergency operation.
  • the upper coordinate of the intermediate coordinate point M1, the upper coordinate of the intermediate coordinate point M2, and the coordinate of the origin O are output with a temporal shift, the upper coordinate is biased and output, and the neutral point potential VM greatly fluctuates.
  • the neutral point potential VM greatly rises.
  • the neutral point potential VM is significantly lowered.
  • the intermediate coordinate point M6, which is the normal intermediate coordinate point is selected instead of the intermediate coordinate point M1, and the lower coordinate is output as the coordinates of the intermediate coordinate point M6. That is, the upper coordinate of the intermediate coordinate point M1, the lower coordinate of the intermediate coordinate point M6, and the coordinate of the origin O are output while being shifted in time. For this reason, the upper coordinate is not biased and output. Therefore, fluctuations in neutral point potential VM can be suppressed.
  • control circuit 70 when the control circuit 70 outputs the first intermediate coordinate point, the second intermediate coordinate point, and the origin O with a temporal shift, it is not possible to output a voltage vector that exceeds the line segment L1.
  • the command circuit 72 calculates a secondary command value vector that does not exceed the line segment L1. Therefore, by the control circuit 70 outputting the voltage vector according to the secondary command value vector, it is possible to output the voltage vector of the appropriate angle.
  • FIG. 16 illustrates the primary command value vector B3 belonging to the inner triangular area T2 (that is, the first restricted triangular area).
  • the specific first restricted triangular area is the inner triangular area T2
  • the adjacent second restricted triangular area is the inner triangular area T3
  • the first intermediate coordinate point is the intermediate coordinate point M2
  • the second intermediate coordinate point is This is the intermediate coordinate point M4.
  • the command circuit 72 produces a secondary command value vector C3.
  • the control circuit 70 temporally shifts the upper coordinate of the intermediate coordinate point M2, the lower coordinate of the intermediate coordinate point M4, and the coordinate of the origin O and outputs them.
  • variation in neutral point potential VM is suppressed.
  • the command circuit 72 determines the second restricted triangular area to which the primary command value vector belongs (hereinafter referred to as the specific second restricted triangular area).
  • a first bounding triangular region is identified.
  • the first restricted triangular area adjacent to the specific second restricted triangular area is referred to as the adjacent first triangular restricted area.
  • the primary command value vector B4 belongs to the inner triangular region T6 (that is, the second restricted triangular region). Therefore, the specific second restricted triangular area is the inner triangular area T6.
  • the command circuit 72 identifies the inner triangular area T1, which is the first limiting triangular area adjacent to the inner triangular area T6, as the adjacent first limiting triangular area.
  • the command circuit 72 specifies two intermediate coordinate points forming a diagonal that does not include the origin O in the quadrangle formed by the specified second restricted triangular area and the adjacent first restricted triangular area.
  • the intermediate coordinate points in the adjacent first restricted triangular area are referred to as the third intermediate coordinate points
  • an intermediate coordinate point within the specific second restricted triangular area is referred to as a fourth intermediate coordinate point.
  • the third intermediate coordinate point is the restricted intermediate coordinate point
  • the fourth intermediate coordinate point is the normal intermediate coordinate point.
  • the two intermediate coordinate points forming the diagonal that does not include the origin O of the quadrangle formed by the two inner triangular regions T1 and T6 are the intermediate coordinate point M2 and the intermediate coordinate point M6.
  • the intermediate coordinate point M2 is the third intermediate coordinate point because it is a coordinate point forming the vertices of the adjacent first restricted triangular area (that is, the inner triangular area T1).
  • the intermediate coordinate point M6 is the fourth intermediate coordinate point because it is a coordinate point forming the vertices of the specific second restricted triangular area (that is, the inner triangular area T6).
  • the intermediate coordinate point M2 (that is, the third intermediate coordinate point) is a restricted intermediate coordinate point.
  • the intermediate coordinate point M6 (that is, the fourth intermediate coordinate point) is a normal intermediate coordinate point.
  • the command circuit 72 calculates a line segment connecting the third intermediate coordinate point and the fourth intermediate coordinate point (hereinafter referred to as line segment L2). For example, in FIG. 17, a line segment L2 connecting the intermediate coordinate point M2 (that is, the third intermediate coordinate point) and the intermediate coordinate point M6 (that is, the fourth intermediate coordinate point) is calculated.
  • command circuit 72 determines whether or not the primary command value vector exceeds line segment L2.
  • the command circuit 72 sets the voltage vector having the same angle ⁇ as the primary command value vector and having a length not exceeding the line segment L2 as the secondary command value vector. calculate. That is, the command circuit 72 calculates the secondary command value vector by shortening the primary command value vector. For example, in FIG. 17, the primary command value vector B4 exceeds the line segment L2 (that is, it extends to the outer peripheral side of the line segment L2). Therefore, the command circuit 72 calculates the secondary command value vector C4 which has the same angle ⁇ as the primary command value vector B4 and which does not exceed the line segment L2. Further, when the primary command value vector does not exceed the line segment L2, the command circuit 72 uses the primary command value vector as it is as the secondary command value vector. The generated secondary command value vector is input to control circuit 70 .
  • Control circuit 70 outputs a voltage vector according to the secondary command value vector.
  • the control circuit 70 outputs the coordinates of the third intermediate coordinate point, the coordinates of the fourth intermediate coordinate point, and the coordinates of the origin O while shifting them in terms of time, thereby outputting a voltage vector that substantially matches the secondary command value vector.
  • the third intermediate coordinate point is a restricted intermediate coordinate point, one of the upper and lower coordinates indicating the third intermediate coordinate point is prohibited coordinates. Therefore, the control circuit 70 outputs one of the normal coordinates of the upper coordinate and the lower coordinate as the coordinates of the third intermediate coordinate point.
  • both the upper and lower coordinates indicating the fourth intermediate coordinate point are normal coordinates.
  • the control circuit 70 outputs, as the coordinates of the fourth intermediate coordinate point, the coordinates on the opposite side of the coordinates output as the third intermediate coordinate point. That is, when the control circuit 70 outputs the upper coordinates as the third intermediate coordinate point, it outputs the lower coordinates as the fourth intermediate coordinate point. When the control circuit 70 outputs the lower coordinates as the third intermediate coordinate point, it outputs the upper coordinates as the fourth intermediate coordinate point. In addition, the control circuit 70 outputs any coordinates that are not prohibited coordinates as the coordinates of the origin O.
  • FIG. For example, when outputting the secondary command value vector C4 in FIG. 17, (2, 2, 1) is output as the third intermediate coordinate point, and (1, 0, 1) is output as the fourth intermediate coordinate point. and (2, 2, 2) or (1, 1, 1) is output as the origin O. In this case, the time ratio for outputting the coordinates of each coordinate point is expressed by Equation 3 below.
  • Td is the time ratio at which the third intermediate coordinate point is output
  • Te is the time ratio at which the fourth intermediate coordinate point is output
  • Tf is the time ratio at which the origin O is output.
  • ⁇ is the angle of the secondary command value vector with respect to the (2, 0, 2) direction
  • Vmag is the value obtained by converting the length of the secondary command value vector into voltage
  • VH is This is the potential of the high potential wiring 12 .
  • the inverter 10 when the inverter 10 outputs the voltage vector belonging to the second restricted triangular area, the inverter 10 identifies the quadrangle formed by the specific second restricted triangular area and the adjacent first restricted triangular area, and A third intermediate coordinate point and a fourth intermediate coordinate point forming a diagonal that does not include the origin O of the quadrangle are specified. Then, by shifting the third intermediate coordinate point, the fourth intermediate coordinate point, and the origin O in time and outputting, the voltage vector belonging to the second restricted triangular region is output. According to this method, when the control period when the primary command value vector belongs to the first restricted triangular area and the control period when the primary command value vector belongs to the second restricted triangular area are combined, the upper coordinate is output.
  • the time ratio when the lower coordinate is output is equal to the time ratio when the lower coordinate is output. That is, in the control period when the primary command value vector belongs to the first restricted triangular region, the duty ratio at which the first intermediate coordinate point is output is longer than the duty ratio at which the second intermediate coordinate point is output. This is because the coordinates of the secondary command value vector are closer to the first intermediate coordinate point than to the second intermediate coordinate point. Also, in the control period when the primary command value vector belongs to the second restricted triangular region, the duty ratio at which the fourth intermediate coordinate point is output is longer than the duty ratio at which the third intermediate coordinate point is output. This is because the coordinates of the secondary command value vector are closer to the fourth intermediate coordinate point than to the third intermediate coordinate point.
  • the coordinates of the first intermediate coordinate point are equal to the coordinates of the third intermediate coordinate point
  • the coordinates of the second intermediate coordinate point are equal to the coordinates of the fourth intermediate coordinate point. Therefore, when the control period when the primary command value vector belongs to the first restricted triangular area and the control period when the primary command value vector belongs to the second restricted triangular area are combined, the upper coordinate is output. When the ratio and the lower coordinate are output, the ratio is easily balanced. For example, consider the case where the control in FIG. 15 is executed after the control in FIG. In this case, in the control of FIG. 17, (1, 0, 1) is output long and (2, 2, 1) is output short. In the control of FIG. 15, (2, 2, 1) is output long and (1, 0, 1) is output short. Therefore, when the control period of FIG. 17 and the control period of FIG. easy to do That is, the ratio when the upper coordinates are output and the ratio when the lower coordinates are output are easily balanced. Therefore, fluctuations in the neutral point potential VM can be further suppressed.
  • FIG. 18 illustrates the primary command value vector B5 belonging to the inner triangular area T3 (that is, the second restricted triangular area).
  • the specific second restricted triangular area is the inner triangular area T3
  • the adjacent first restricted triangular area is the inner triangular area T2
  • the third intermediate coordinate point is the intermediate coordinate point M2
  • the fourth intermediate coordinate point is This is the intermediate coordinate point M4.
  • Command circuit 72 produces a secondary command value vector C5.
  • the control circuit 70 temporally shifts the upper coordinate of the intermediate coordinate point M2, the lower coordinate of the intermediate coordinate point M4, and the coordinate of the origin O and outputs them.
  • FIGS. 14 to 18 exemplify the case where the prohibited coordinates are the lower coordinates.
  • the first limiting triangular regions are the inner triangular regions T4 and T5
  • the second limiting triangular regions are the inner triangular regions T3 and T6
  • the normal triangular regions are the inner triangular regions T1 and T2.
  • the lower coordinates are selected as the first intermediate coordinate point and the third intermediate coordinate point
  • the upper coordinates are selected as the second intermediate coordinate point and the fourth intermediate coordinate point.
  • the neutral point potential VM is less likely to fluctuate during emergency operation. Therefore, emergency operation can be continued for a long time.
  • FIG. 21 shows an inverter 400 of Example 2.
  • Inverter configuration Inverter 400 is mounted on the vehicle. Also, the vehicle is equipped with a battery 18 and a motor 90 .
  • the motor 90 is a motor for running the vehicle. Motor 90 is a three-phase motor.
  • Inverter 400 is connected to battery 18 and motor 90 . Inverter 400 converts the DC power supplied from battery 18 into three-phase AC power and supplies the three-phase AC power to motor 90 . As a result, the motor 90 is driven and the vehicle runs.
  • the inverter 400 has a high potential wiring 12 , a neutral point 14 , a low potential wiring 16 , an upper capacitor 20 and a lower capacitor 22 .
  • the high potential wiring 12 is connected to the positive terminal of the battery 18 .
  • the low potential wiring 16 is connected to the negative electrode of the battery 18 .
  • the potential of the low potential wiring 16 is assumed to be the reference potential (0 V).
  • a DC voltage is applied between the high-potential wiring 12 and the low-potential wiring 16 by the battery 18 . Therefore, the high potential wiring 12 has a potential VH higher than the potential (0 V) of the low potential wiring 16 .
  • Upper capacitor 20 is connected between high potential wiring 12 and neutral point 14 .
  • a lower capacitor 22 is connected between the neutral point 14 and the low potential wiring 16 .
  • neutral point potential VM the potential VM of the neutral point 14 (hereinafter referred to as neutral point potential VM) is higher than the potential (0 V) of the low potential wiring 16 and lower than the potential VH of the high potential wiring 12 .
  • Neutral point potential VM fluctuates according to the amount of charge stored in upper capacitor 20 and the amount of charge stored in lower capacitor 22 .
  • the neutral point potential VM rises.
  • the neutral point potential VM drops.
  • the inverter 400 has three switching circuits 30, a U-phase switching circuit 30u, a V-phase switching circuit 30v, and a W-phase switching circuit 30w.
  • Each of the switching circuits 30 is connected between the high potential wiring 12 , the low potential wiring 16 and the neutral point 14 .
  • Each of the switching circuits 30 includes a first switching element 441, a second switching element 442, a third switching element 443, a fourth switching element 444, a first diode 451, a second diode 452, a third diode 453, a third It has 4 diodes 454 and an output wiring 60 . Since the configurations of the three switching circuits 30 are the same, the configuration of one switching circuit 30 will be described below.
  • the switching elements 441 to 444 are composed of IGBTs. However, the switching elements 441 to 444 may be composed of other elements (for example, FETs).
  • the first switching element 441 is connected between the high potential wiring 12 and the output wiring 60 .
  • a collector of the first switching element 441 is connected to the high potential wiring 12 and an emitter of the first switching element 441 is connected to the output wiring 60 .
  • the first diode 451 is connected in parallel with the first switching element 441 .
  • the anode of the first diode 451 is connected to the emitter of the first switching element 441 and the cathode of the first diode 451 is connected to the collector of the first switching element 441 .
  • the fourth switching element 444 is connected between the output wiring 60 and the low potential wiring 16 .
  • a collector of the fourth switching element 444 is connected to the output wiring 60 and an emitter of the fourth switching element 444 is connected to the low potential wiring 16 .
  • the fourth diode 454 is connected in parallel with the fourth switching element 444 .
  • the anode of the fourth diode 454 is connected to the emitter of the fourth switching element 444 and the cathode of the fourth diode 454 is connected to the collector of the fourth switching element 444 .
  • the second switching element 442 and the third switching element 443 are connected in series between the output wiring 60 and the neutral point 14 .
  • a drain of the second switching element 442 is connected to the neutral point 14 .
  • a source of the second switching element 442 is connected to a source of the third switching element 443 .
  • a drain of the third switching element 443 is connected to the output wiring 60 .
  • the second diode 452 is connected in parallel with the second switching element 442 .
  • the anode of the second diode 452 is connected to the source of the second switching element 442 and the cathode of the second diode 452 is connected to the drain of the second switching element 442 . That is, the second diode 452 is connected in parallel to the second switching element 442 with the cathode facing the neutral point 14 side.
  • the third diode 453 is connected in parallel with the third switching element 443 .
  • the anode of the third diode 453 is connected to the source of the third switching element 443 and the cathode of the third diode 453 is connected to the drain of the third switching element 443 . That is, the third diode 453 is connected in parallel to the third switching element 443 with the cathode facing the output wiring 60 side.
  • the output wiring 60 of the U-phase switching circuit 30u will be referred to as the U-phase output wiring 60u
  • the output wiring 60 of the V-phase switching circuit 30v will be referred to as the V-phase output wiring 60v
  • the output wiring 60 of the W-phase switching circuit 30w will be referred to as the W-phase output wiring 60v. It is called phase output wiring 60w.
  • the U-phase output wiring 60u, the V-phase output wiring 60v, and the W-phase output wiring 60w are connected to the motor 90, respectively.
  • the inverter 400 has a control circuit 70 and a command circuit 72 .
  • the command circuit 72 generates a command value according to the operating state of the motor 90 and inputs the generated command value to the control circuit 70 .
  • the control circuit 70 is connected to gates of switching elements 441 to 444 of the U-phase switching circuit 30u, V-phase switching circuit 30v, and W-phase switching circuit 30w. That is, the control circuit 70 is connected to the gates of the 12 switching elements shown in FIG.
  • the control circuit 70 turns on/off each switching element based on the command value input from the command circuit 72 .
  • a three-phase AC current is thereby generated between the three output wirings 60 .
  • the control circuit 70 controls each switching circuit 30 to one of the first state, second state, and third state shown in FIG.
  • the first switching element 441 is turned on, the second switching element 442 is turned off, the third switching element 443 is turned off, and the fourth switching element 444 is turned off.
  • the output wiring 60 is connected to the high potential wiring 12 via the first switching element 441 . Therefore, in the first state, the potential of the output wiring 60 is the same potential VH as that of the high potential wiring 12 .
  • the first switching element 441 is turned off, the second switching element 442 is turned on, the third switching element 443 is turned on, and the fourth switching element 444 is turned off.
  • the output wiring 60 is connected to the neutral point 14 via the second switching element 442 and the third switching element 443 . Therefore, in the second state, the potential of the output wiring 60 is the same neutral point potential VM as the neutral point 14 .
  • the first switching element 441 is turned off, the second switching element 442 is turned off, the third switching element 443 is turned off, and the fourth switching element 444 is turned on.
  • the output wiring 60 is connected to the low potential wiring 16 via the fourth switching element 444 . Therefore, in the third state, the potential of the output wiring 60 is 0 V, which is the same as that of the low potential wiring 16 .
  • each switching circuit 30 By changing the state of each switching circuit 30 among the first state, the second state, and the third state, the potential of each output wiring 60 changes between the high potential VH, the neutral point potential VM, and 0V.
  • the control circuit 70 controls the potential of each output wiring 60 to generate a three-phase AC current in the output wiring 60 .
  • the command circuit 72 generates a command value vector represented by coordinates in the space vector coordinate system, as in the first embodiment. If no short-circuit faulty device is present, control circuit 70 performs normal operation. In normal operation, control circuit 70 controls inverter 10 according to the primary command value vector.
  • the normal operation of Example 2 is equivalent to the normal operation of Example 1.
  • the neutral point potential VM is not applied to any of the three output wirings 60 for voltage vectors that do not include the numerical value “1”. In this case, the neutral point potential VM does not fluctuate. For example, when (0, 0, 2) is output, the output wirings 60u and 60v are connected to the low potential wiring 16, and the output wiring 60w is connected to the high potential wiring 12, as shown in FIG.
  • the current may flow in the same direction as the voltage applied to the motor 90 (hereinafter referred to as the forward direction) or in the opposite direction to the voltage applied to the motor 90 (hereinafter referred to as the reverse direction). ), a current may flow.
  • the forward direction current flows from the high-potential wiring 12 to the motor 90 via the output wiring 60w, as indicated by an arrow 401 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the low potential wiring 16 via the output wirings 60u and 60v.
  • the current flows in the opposite direction of the arrow 401 . In any of these cases, no charge flows into or out of the neutral point 14 .
  • the neutral point potential VM does not fluctuate.
  • (2,0,0), (2,2,0), (0,2,0), (0,2,2), (2,0,2) are output as voltage vectors. Therefore, the neutral point potential VM does not fluctuate.
  • the output wirings 60u and 60v are connected to the neutral point 14, and the output wiring 60w is connected to the high potential wiring 12, as shown in FIG.
  • the output wirings 60u and 60v are connected to the neutral point 14, and the output wiring 60w is connected to the high potential wiring 12, as shown in FIG.
  • current flows in the forward direction current flows from the high-potential wiring 12 to the motor 90 via the output wiring 60w, as indicated by an arrow 402 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the neutral point 14 via the output wirings 60u, 60v.
  • the neutral point potential VM rises.
  • the current flows in the opposite direction of the arrow 402 . In this case, since the upper capacitor 20 is charged, the neutral point potential VM is lowered.
  • the output wirings 60u and 60v are connected to the low potential wiring 16, and the output wiring 60w is connected to the neutral point 14, as shown in FIG. be.
  • the current flows in the forward direction the current flows from the neutral point 14 to the motor 90 through the output wiring 60w, as indicated by the arrow 404 in FIG.
  • the current flowing into the motor 90 flows to the low potential wiring 16 via the output wirings 60u and 60v.
  • the neutral point potential VM is lowered.
  • the current flows in the opposite direction of the arrow 404 the neutral point potential VM rises.
  • the neutral point potential VM decreases when the current flows in the forward direction, and the neutral point potential VM increases when the current flows in the reverse direction.
  • (1,0,0), (1,1,0), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,1) are output as voltage vectors.
  • the neutral point potential VM decreases when the current flows in the forward direction, and the neutral point potential VM increases when the current flows in the reverse direction.
  • the command circuit 72 and the control circuit 70 change the output voltage vector according to the neutral point potential VM. For example, when the neutral point potential VM is lower than the control target value, a voltage vector that raises the neutral point potential VM is preferentially output. Further, for example, when the neutral point potential VM is higher than the control target value, a voltage vector that lowers the neutral point potential VM is preferentially output. Therefore, the three-phase alternating current can be supplied to the motor 90 while controlling the neutral point potential VM to a value close to the target value.
  • the control circuit 70 periodically performs the short-circuiting element determination operation while the vehicle is not running. In the short-circuit element determination operation, it is determined whether or not the switching elements 441 to 444 are short-circuited for each of the switching circuits 30u, 30v, and 30w. The control circuit 70 determines whether or not there is a short circuit failure element, and if there is a short circuit failure element, determines which of the switching elements 441 to 444 is the short circuit failure element.
  • the command circuit 72 and the control circuit 70 can perform emergency operation when the second switching element 442 or the third switching element 443 has a short circuit fault. Note that if the first switching element 441 or the fourth switching element 444 has a short-circuit failure, the inverter 400 cannot perform the emergency operation.
  • the limit switching circuit 30x is controlled so that the inhibit potential is not applied to the limit output wiring 60x. First, the prohibited potential will be explained.
  • the prohibited potential means a voltage that cannot be applied to the limited output wiring 60x because a line-to-line short circuit occurs within the limited switching circuit 30x.
  • the inhibited potential differs depending on the type of short-circuit failure element in the limit switching circuit 30x.
  • the second switching element 442 When the second switching element 442 has a short-circuit failure, when the fourth switching element 444 is turned on, a low potential is generated from the neutral point 14 through the second switching element 442, the third diode 453 and the fourth switching element 444. A short-circuit current flows to the wiring 16 . Therefore, when the second switching element 442 is short-circuited, the fourth switching element 444 cannot be turned on. Therefore, when the second switching element 442 is short-circuited, the prohibited potential is 0V.
  • the third switching element 443 has a short-circuit failure
  • the first switching element 441 when the first switching element 441 is turned on, a neutral voltage is generated from the high-potential wiring 12 via the first switching element 441 , the third switching element 443 and the second diode 452 .
  • a short circuit current flows to point 14 . Therefore, when the third switching element 443 is short-circuited, the first switching element 441 cannot be turned on. Therefore, when the third switching element 443 is short-circuited, the prohibited potential is the high potential VH.
  • A-2. Emergency operation when prohibited potential is 0V or high potential VH The emergency operation when the inhibit potential is 0V or the high potential VH is the same between the second embodiment and the first embodiment. That is, when the primary command value vector belongs to the normal triangular region as shown in FIG. 14, the voltage vector is output as in normal operation. 15, 16, and 19, when the primary command value vector belongs to the first restricted triangular region, the command circuit 72 calculates the line segment L1 as in the first embodiment, and Calculate the next command value vector. Further, the control circuit 70 temporally changes the normal coordinates of the first intermediate coordinate point, the coordinates of the second intermediate coordinate point (coordinates opposite to the first intermediate coordinate point), and the coordinates of the origin in the same manner as in the first embodiment. output.
  • the command circuit 72 calculates the line segment L2 in the same manner as in the first embodiment, and does not exceed the line segment L2. Calculate the secondary command value vector. Further, the control circuit 70 temporally changes the normal coordinates of the third intermediate coordinate point, the coordinates of the fourth intermediate coordinate point (coordinates opposite to the third intermediate coordinate point), and the coordinates of the origin in the same manner as in the first embodiment. output. Therefore, even in the emergency operation of the second embodiment, fluctuations in the neutral point potential VM can be suppressed as in the first embodiment.
  • the neutral point potential VM is less likely to fluctuate during emergency operation. Therefore, emergency operation can be continued for a long time.
  • the diode 452 of Example 2 is an example of a first intermediate diode.
  • the diode 453 of Example 2 is an example of a second intermediate diode.
  • the state in which the primary command value vector belongs to the first restricted triangular region as shown in FIGS. 15, 16, and 19 is an example of a restricted state. Also, in the first and second embodiments, the state in which the primary command value vector belongs to the second restricted triangular area as shown in FIGS. 17, 18 and 20 is an example of the preliminary state.
  • control methods of the first and second embodiments described above may be combined with other control methods.
  • another control method is executed when the neutral point potential VM is within the allowable range
  • the control methods of the first and second embodiments are executed when the neutral point potential VM is outside the allowable range. Further fluctuations in sex point potential VM may be suppressed.

Abstract

禁止電位が高電位または低電位の場合に、継続的に三相交流電流を発生させる。インバータであって、非常動作では、制御回路は、制限出力配線の電位を高電位、中性点電位、及び、低電位のうちの禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる。前記非常動作では、前記制御装置は、指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する制限状態において、原点の座標と、第１中間座標点の座標である第１座標と、第２中間座標点の座標である第２座標を時間的にずらして出力する。前記第２座標が、前記第１座標が前記上側座標であるときには前記第２中間座標点の前記下側座標であり、前記第１座標が前記下側座標であるときには前記第２中間座標点の前記上側座標である。

Description

インバータ
（関連出願の相互参照）
　本出願は、２０２１年３月２９日に出願された日本特許出願特願２０２１－５５３７４の関連出願であり、この日本特許出願に基づく優先権を主張するものであり、この日本特許出願に記載された全ての内容を、本明細書を構成するものとして援用する。
　本明細書に開示の技術は、インバータに関する。
　特開２０１６－２２０３２５号公報（以下、特許文献１という）には、３レベルで出力電位を変化させることができるインバータが開示されている。このインバータは、高電位配線と中性点の間に接続された上側コンデンサと、中性点と低電位配線の間に接続された下側コンデンサを有している。このため、中性点の電位は、高電位配線と低電位配線の間の電位となる。このインバータは、３つの出力配線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎にスイッチング回路を有している。各スイッチング回路は、複数の半導体素子を有している。スイッチング回路のそれぞれは、各半導体素子を動作させることによって、対応する出力配線の電位を高電位、中性点電位、低電位の間で変化させる。各出力配線の電位が３レベルの間で変化することで、各出力配線の間に三相交流電流が生じる。
　各スイッチング回路内の半導体素子が短絡故障する場合がある。この場合、短絡故障素子を有するスイッチング回路では、出力配線に特定の電位を印加できなくなる場合がある。例えば、短絡故障素子が生じると、その短絡故障素子に接続された別の半導体素子（以下、特定素子という）をオンさせたときに、高電位配線、中性点及び低電位配線の間で線間短絡が生じる場合がある。この場合、特定素子をオンさせることができず、高電位、中性点電位または低電位を出力配線に印加できなくなる。以下では、出力配線に印加できない電位を禁止電位という。
　短絡故障素子が発生した場合でも、インバータによって三相交流電流を発生させたい場合がある。このような場合、禁止電位以外の２つの電位で各出力配線の電位を変化させることが考えられる。
　中性点電位が禁止電位の場合には、３つの出力配線の電位を高電位と低電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。この場合、インバータは継続的に三相交流電流を発生させることができる。
　低電位が禁止電位の場合には、３つの出力配線の電位を高電位と中性点電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。しかしながら、この場合には、インバータは、継続的に三相交流電流を発生させることができない。すなわち、この動作では、上側コンデンサに蓄えられた電荷が継続的に使用されるため、一定時間経過後に上側コンデンサの電荷が極端に少なくなって中性点電位が極端に高くなる。このように中性点電位が極端に高くなると、適切に三相交流電流を発生させることができない。
　高電位が禁止電位の場合には、３つの出力配線の電位を中性点電位と低電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。しかしながら、この場合には、インバータは、継続的に三相交流電流を発生させることができない。すなわち、この動作では、下側コンデンサに蓄えられた電荷が継続的に使用されるため、一定時間経過後に下側コンデンサの電荷が極端に少なくなって中性点電位が極端に低くなる。このように中性点電位が極端に低くなると、適切に三相交流電流を発生させることができない。
　以上に説明したように、上述した技術では、禁止電位が高電位または低電位の場合に、継続的に三相交流電流を発生させることができない。本明細書では、このような場合に、継続的に三相交流電流を発生させることができるインバータを提案する。
　本明細書が開示するインバータは、高電位配線と、低電位配線と、中性点と、前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサと、前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサと、Ｕ相スイッチング回路、Ｖ相スイッチング回路、及び、Ｗ相スイッチング回路を有する３つのスイッチング回路と、指令回路と、制御回路、を有する。３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、複数の半導体素子と出力配線を有する。前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線のそれぞれの電位を前記高電位配線の電位である高電位、前記中性点の電位である中性点電位、及び、前記低電位配線の電位である低電位の間で変化させるように前記３つのスイッチング回路を制御する。前記指令回路が、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗによって規定される空間ベクトル座標系により示される電圧ベクトルによって構成される指令値ベクトルを生成する。前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値である。前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値である。前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値である。前記制御回路は、前記指令値ベクトルに基づいて３つの前記スイッチング回路を制御する。前記空間ベクトル座標系が、原点と最外周座標点との間に位置する複数の中間座標点を有する。前記各中間座標点が、前記上側コンデンサの電圧を変化させる電圧ベクトルを示す上側座標と、前記下側コンデンサの電圧を変化させる電圧ベクトルを示す下側座標を有する。前記空間ベクトル座標系が、前記原点と複数の前記中間座標点のうちの隣接する２つとを頂点とする三角形領域を複数個有する。前記制御回路は、前記半導体素子のうちのいずれかが短絡故障することによって３つの前記スイッチング回路のうちの１つで前記高電位と前記低電位のいずれか一方である禁止電位を対応する前記出力配線に印加できなくなった場合に、非常動作を実行可能である。短絡故障した前記半導体素子を短絡故障素子という。３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線という。３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線という。前記非常動作では、前記制御回路は、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる。前記非常動作では、複数の前記中間座標点が、前記上側座標と前記下側座標の両方が前記禁止電位を示す禁止パラメータを含まない複数の正常中間座標点と、前記上側座標と前記下側座標の一方が前記禁止パラメータを含むとともに他方が前記禁止パラメータを含まない複数の制限中間座標点とを有する。前記非常動作では、複数の前記三角形領域が、頂点を構成する２つの前記中間座標点の両方が前記制限中間座標点である第１制限三角形領域と、頂点を構成する２つの前記中間座標点の一方が前記正常中間座標点であるとともに他方が前記制限中間座標点である第２制限三角形領域と、頂点を構成する２つの前記中間座標点の両方が前記正常中間座標点である正常三角形領域と、を有する。前記非常動作では、前記制御装置は、前記指令値ベクトルが前記第１制限三角形領域に属する制限状態において、前記原点の座標と、第１中間座標点の座標である第１座標と、第２中間座標点の座標である第２座標を時間的にずらして出力する。前記制限状態では、前記指令値ベクトルが属する前記第１制限三角形領域である特定第１制限三角形領域と前記特定第１制限三角形領域に隣接する前記第２制限三角形領域である隣接第２制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの前記原点を含まない対角を構成する２つの前記中間座標点のうち、前記特定第１制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第１中間座標点であり、前記隣接第２制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第２中間座標点である。前記第１座標が、前記第１中間座標点の前記上側座標と前記下側座標のうちの前記禁止パラメータを含まない方の座標である。前記第２座標が、前記第１座標が前記上側座標であるときには前記第２中間座標点の前記下側座標であり、前記第１座標が前記下側座標であるときには前記第２中間座標点の前記上側座標である。
　なお、指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属するとは、指令値ベクトルの少なくとも一部が第１制限三角形領域内に位置していることを意味する。指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する場合には、指令値ベクトルの全体が第１制限三角形領域に含まれている場合と、指令値ベクトルが第１制限三角形領域を通過している場合とが含まれる。
　第１制限三角形領域では、２つの中間座標点の両方が制限中間座標点である。２つの制限中間座標点では、上側座標と下側座標の一方を出力することができない。このため、２つの制限座標点の座標を時間的にずらして出力しようとすると、上側座標または下側座標が偏って出力される。このように、上側座標または下側座標が偏って出力されると、中性点の電位が変動し易い。これに対し、上記のインバータでは、指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する制限状態において、第１中間座標点の座標である第１座標と、第２中間座標点の座標である第２座標を時間的にずらして出力する。ここで、第２中間座標点は、第１制限三角形領域に隣接する第２制限三角形領域内の中間座標点である。第２中間座標点は正常中間座標点であるので、第２中間座標点では上側座標と下側座標のいずれもが禁止パラメータを含まない。したがって、第２中間座標点として、上側座標と下側座標のいずれもが出力可能である。このインバータは、第１中間座標点の座標（第１座標）として上側座標を出力するときは、第２中間座標点の座標（第２座標）として下側座標を出力する。また、このインバータは、第１中間座標点の座標（第１座標）として下側座標を出力するときは、第２中間座標点の座標（第２座標）として下側座標を出力する。これによって、中性電の電位の変動を抑制することができる。
実施例１のインバータの回路図。 実施例１の第１～第３状態を示す表。 空間ベクトル座標系を示す図。 出力された電圧ベクトルの角度と三相交流電流を示すグラフ。 （０，０，２）が出力されたときの電流経路を示す回路図。 （１，１，２）が出力され、電流が順方向のときの電流経路を示す回路図。 （１，１，２）が出力され、電流が逆方向のときの電流経路を示す回路図。 （０，０，１）が出力され、電流が順方向のときの電流経路を示す回路図。 （０，０，１）が出力され、電流が逆方向のときの電流経路を示す回路図。 禁止電位を示す表。 第１ダイオードの短絡故障時と第３スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。 第１スイッチング素子の短絡故障時と第４スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。 第２ダイオードの短絡故障時と第２スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。 一次指令値ベクトルが正常三角形領域である内側三角形領域Ｔ５に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝０の場合）。 一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ１に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝０の場合）。 一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ２に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝０の場合）。 一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ６に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝０の場合）。 一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ３に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝０の場合）。 一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ５に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝２の場合）。 一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ６に属する場合の空間ベクトル座標系を示す図（禁止パラメータがＶｗ＝２の場合）。 実施例２のインバータの回路図。 実施例２の第１～第３状態を示す表。 （０，０，２）が出力されたときの電流経路を示す回路図。 （１，１，２）が出力されたときの電流経路を示す回路図。 （０，０，１）が出力されたときの電流経路を示す回路図。
　本明細書が開示する一例のインバータでは、前記制限状態では、前記指令回路が、前記第１中間座標点と前記第２中間座標点を結ぶ線分を超えない前記指令値ベクトルを生成してもよい。
　この構成によれば、制御回路が、指令値ベクトルの通りに電圧ベクトルを出力し易い。
　本明細書が開示する一例のインバータにおいては、前記非常動作では、前記制御装置は、前記指令値ベクトルが前記第２制限三角形領域に属する予備状態において、前記原点の座標と、第３中間座標点の座標である第３座標と、第４中間座標点の座標である第４座標を時間的にずらして出力してもよい。前記予備状態では、前記指令値ベクトルが属する前記第２制限三角形領域である特定第２制限三角形領域と前記特定第２制限三角形領域に隣接する前記第１制限三角形領域である隣接第１制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの前記原点を含まない対角を構成する２つの前記中間座標点のうち、前記隣接第１制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第３中間座標点であり、前記特定第２制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第４中間座標点であってもよい。前記第３座標が、前記第３中間座標点の前記上側座標と前記下側座標のうちの前記禁止パラメータを含まない方の座標であってもよい。前記第４座標が、前記第３座標が前記上側座標であるときには前記第４中間座標点の前記下側座標であり、前記第３座標が前記下側座標であるときには前記第４中間座標点の前記上側座標であってもよい。
　なお、指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属するとは、指令値ベクトルの少なくとも一部が第２制限三角形領域内に位置していることを意味する。指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属する場合には、指令値ベクトルの全体が第２制限三角形領域に含まれている場合と、指令値ベクトルが第２制限三角形領域を通過している場合とが含まれる。
　この構成によれば、制限状態で上側座標の出力時間が長くなる場合には予備状態で下側座標の出力時間が長くなり、制限状態で下側座標の出力時間が長くなる場合には予備状態で上側座標の出力時間が長くなる。このため、制限状態から予備状態までの期間全体において、上側座標の出力時間と下側座標の出力時間がバランスし易い。これによって、中性点の電位の変動をさらに抑制できる。
　本明細書が開示する一例のインバータでは、前記予備状態では、前記指令回路が、前記第３中間座標点と前記第４中間座標点を結ぶ線分を超えない前記指令値ベクトルを生成してもよい。
　この構成によれば、制御回路が、指令値ベクトルの通りに電圧ベクトルを出力し易い。
　本明細書が開示する一例のインバータでは、３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子と、正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されており、負極が対応する前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子と、正極が対応する前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子と、正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子と、アノードが前記中性点に接続されており、カソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオードと、アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されており、カソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード、を有していてもよい。前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子または前記第２ダイオードである場合には前記禁止電位が前記低電位であってもよい。前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子または前記第１ダイオードである場合には前記禁止電位が前記高電位であってもよい。
　本明細書が開示する他の一例のインバータでは、３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、前記高電位配線と対応する前記出力配線の間に接続されている第１スイッチング素子と、前記中性点と対応する前記出力配線の間に接続されている第２スイッチング素子と、前記中性点と対応する前記出力配線の間に前記第２スイッチング素子に対して直列に接続されている第３スイッチング素子と、対応する前記出力配線と前記低電位配線の間に接続されている第４スイッチング素子と、カソードが前記中性点側を向く向きで前記第２スイッチング素子に対して並列に接続されている第１中間ダイオードと、カソードが対応する前記出力配線側を向く向きで前記第３スイッチング素子に対して並列に接続されている第２中間ダイオード、を有していてもよい。前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子である場合には前記禁止電位が前記低電位であってもよい。前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子である場合には前記禁止電位が前記高電位であってもよい。
（インバータの構成）
　図１は、実施例１のインバータ１０の回路図を示している。インバータ１０は、車両に搭載されている。また、車両には、バッテリ１８とモータ９０が搭載されている。モータ９０は、車両を走行させるためのモータである。モータ９０は、三相モータである。インバータ１０は、バッテリ１８とモータ９０に接続されている。インバータ１０は、バッテリ１８から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力をモータ９０に供給する。これによって、モータ９０が駆動し、車両が走行する。
　インバータ１０は、高電位配線１２、中性点１４、低電位配線１６、上側コンデンサ２０、及び、下側コンデンサ２２を有している。高電位配線１２は、バッテリ１８の正極に接続されている。低電位配線１６は、バッテリ１８の負極に接続されている。以下では、低電位配線１６の電位を基準電位（０Ｖ）とする。バッテリ１８によって、高電位配線１２と低電位配線１６の間に直流電圧が印加されている。したがって、高電位配線１２は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高い電位ＶＨを有している。上側コンデンサ２０は、高電位配線１２と中性点１４の間に接続されている。下側コンデンサ２２は、中性点１４と低電位配線１６の間に接続されている。このため、中性点１４の電位ＶＭ（以下、中性点電位ＶＭという）は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高く、高電位配線１２の電位ＶＨよりも低い。中性点電位ＶＭは、上側コンデンサ２０に蓄えられる電荷量と下側コンデンサ２２に蓄えられる電荷量に応じて変動する。上側コンデンサ２０が放電されるか、下側コンデンサ２２が充電されると、中性点電位ＶＭは上昇する。上側コンデンサ２０が充電されるか、下側コンデンサ２２が放電されると、中性点電位ＶＭは低下する。
　インバータ１０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの３つのスイッチング回路３０を有している。スイッチング回路３０のそれぞれは、高電位配線１２と低電位配線１６と中性点１４の間に接続されている。スイッチング回路３０のぞれぞれは、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３、第４スイッチング素子４４、第１ダイオード５１、第２ダイオード５２、及び、出力配線６０を有している。３つのスイッチング回路３０の構成は互いに等しいので、以下では１つのスイッチング回路３０の構成について説明する。
　スイッチング素子４１～４４は、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）により構成されている。但し、スイッチング素子４１～４４は、他の素子（例えば、ＦＥＴ（field effect transistor））により構成されていてもよい。スイッチング素子４１～４４のそれぞれに対して、還流ダイオードが並列に接続されている。還流ダイオードのアノードが対応するスイッチング素子のエミッタに接続されており、還流ダイオードのカソードが対応するスイッチング素子のコレクタに接続されている。スイッチング素子４１～４４は、高電位配線１２と低電位配線１６の間に直列に接続されている。すなわち、第１スイッチング素子４１のコレクタは、高電位配線１２に接続されている。第２スイッチング素子４２のコレクタは、第１スイッチング素子４１のエミッタに接続されている。第３スイッチング素子４３のコレクタは、第２スイッチング素子４２のエミッタに接続されている。第４スイッチング素子４４のコレクタは、第３スイッチング素子４３のエミッタに接続されている。第４スイッチング素子４４のエミッタは、低電位配線１６に接続されている。第１ダイオード５１のアノードは、中性点１４に接続されている。第１ダイオード５１のカソードは、第１スイッチング素子４１のエミッタ、及び、第２スイッチング素子４２のコレクタに接続されている。第２ダイオード５２のアノードは、第３スイッチング素子４３のエミッタ、及び、第４スイッチング素子４４のコレクタに接続されている。第２ダイオード５２のカソードは、中性点１４に接続されている。出力配線６０の一端は、第２スイッチング素子４２のエミッタ、及び、第３スイッチング素子４３のコレクタに接続されている。出力配線６０の他端は、モータ９０に接続されている。
　なお、以下では、Ｕ相スイッチング回路３０ｕの出力配線６０をＵ相出力配線６０ｕといい、Ｖ相スイッチング回路３０ｖの出力配線６０をＶ相出力配線６０ｖといい、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの出力配線６０をＷ相出力配線６０ｗという。Ｕ相出力配線６０ｕ、Ｖ相出力配線６０ｖ、Ｗ相出力配線６０ｗのそれぞれは、モータ９０に接続されている。
　インバータ１０は、制御回路７０と指令回路７２を有している。指令回路７２は、モータ９０の動作状態に応じて指令値を生成し、生成した指令値を制御回路７０に入力する。制御回路７０は、図示していないが、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗのそれぞれが有するスイッチング素子４１～４４のゲートに接続されている。すなわち、制御回路７０は、図１に示す１２個のスイッチング素子のゲートに接続されている。制御回路７０は、指令回路７２から入力される指令値に基づいて、各スイッチング素子をオン－オフさせる。これによって、３つの出力配線６０の間に三相交流電流が生成される。三相交流電流がモータ９０に供給されることで、モータ９０が駆動し、車両が走行する。
（出力配線の電位）
　次に、各出力配線６０に印加される電位について説明する。制御回路７０は、各スイッチング回路３０を、図２に示す第１状態、第２状態、第３状態のいずれかに制御する。
　第１状態では、第１スイッチング素子４１がオン、第２スイッチング素子４２がオン、第３スイッチング素子４３がオフ、第４スイッチング素子４４がオフに制御される。第１状態では、出力配線６０が、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２を介して高電位配線１２に接続される。したがって、第１状態では、出力配線６０の電位は、高電位配線１２と同じ電位ＶＨとなる。
　第２状態では、第１スイッチング素子４１がオフ、第２スイッチング素子４２がオン、第３スイッチング素子４３がオン、第４スイッチング素子４４がオフに制御される。第２状態では、出力配線６０が、第２スイッチング素子４２と第１ダイオード５１を介して、または、第３スイッチング素子４３と第２ダイオード５２を介して中性点１４に接続される。したがって、第２状態では、出力配線６０の電位は、中性点電位ＶＭとなる。
　第３状態では、第１スイッチング素子４１がオフ、第２スイッチング素子４２がオフ、第３スイッチング素子４３がオン、第４スイッチング素子４４がオンに制御される。第３状態では、出力配線６０が、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４を介して低電位配線１６に接続される。したがって、第３状態では、出力配線６０の電位は、低電位配線１６と同じ０Ｖとなる。
　各スイッチング回路３０の状態が第１状態、第２状態、第３状態の間で変化することで、各出力配線６０の電位が電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、０Ｖの間で変化する。制御回路７０は、各出力配線６０の電位を制御することによって、出力配線６０に三相交流電流を発生させる。
（電圧ベクトル）
　図３は、出力配線６０のそれぞれに印加される電位を示す空間ベクトル座標系である。図３では、電圧ベクトルＡ１が例示されている。空間ベクトル座標系は、１９個の座標点を有している。各座標点は、３つのパラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの組み合わせた座標（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）によって表される。パラメータＶｕは、Ｕ相出力配線６０ｕの電位示す値である。パラメータＶｖは、Ｖ相出力配線６０ｖの電位を示す値である。パラメータＶｗは、Ｗ相出力配線６０ｗの電位を示す値である。パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、０から２の間の数値である。数値「０」は対応する出力配線６０に０Ｖが印加されることを示し、数値「１」は対応する出力配線６０に中性点電位ＶＭが印加されることを示し、数値「２」は対応する出力配線６０に電位ＶＨが印加されることを示す。例えば、（２，２，０）は、Ｕ相出力配線６０ｕに電位ＶＨが印加され、Ｖ相出力配線６０ｖに電位ＶＨが印加され、Ｗ相出力配線６０ｗに０Ｖが印加されることを意味する。
　空間ベクトル座標系が有する１９個の座標点は、１個の原点Ｏと、１２個の最外周座標点と、６個の中間座標点Ｍ１～Ｍ６を有する。原点Ｏは、空間ベクトル座標系の中心に位置する座標点である。原点Ｏは、（０，０，０）、（１，１，１）、及び、（２，２，２）の３つの座標によって表される。すなわち、原点Ｏは、Ｕ相出力配線６０ｕ、Ｖ相出力配線６０ｖ、Ｗ相出力配線６０ｗを同電位にすることを意味する。最外周座標点は、空間ベクトル座標系の最外周に位置する座標点である。すなわち、最外周座標点は、空間ベクトル座標系の最外周を構成する六角形上に位置する座標点である。最外周座標点は、１つの座標によって表される。中間座標点Ｍ１～Ｍ６は、原点Ｏと最外周座標点との間に位置する座標点である。すなわち、中間座標点は、空間ベクトル座標系の最外周よりも内側の六角形上に位置する座標点である。中間座標点は、２つの座標によって表される。中間座標点は、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの一部が２であるとともに残りが１である上側座標と、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの一部が１であるとともに残りが０である下側座標によって表される。
　空間ベクトル座標系の中に、上述した１９個の座標点のうちの３つの座標点を頂点とする三角形領域が複数個存在する。原点Ｏに隣接する位置に、６個の三角形領域Ｔ１～Ｔ６が存在する。以下では、原点Ｏに隣接する三角形領域Ｔ１～Ｔ６を、内側三角形領域という。内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６は、中間座標点Ｍ１～Ｍ６のうちの２つと原点Ｏとを頂点とする。内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６よりも外周側に、１８個の三角形領域が存在する。
（指令値ベクトル）
　指令回路７２は、３つの出力配線６０に印加すべき電位の指令値を生成する。指令回路７２は、空間ベクトル座標系上の座標（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）によって表される電圧ベクトルによって指令値を生成する。以下では、指令回路７２が指令値として生成する電圧ベクトルを、指令値ベクトルという。指令回路７２は、モータ９０の回転速度、モータ９０に流れる電流、ドライバによるアクセルの操作量等に基づいて、指令値ベクトルを生成する。例えば、図３の電圧ベクトルＡ１を指令値ベクトルとして出力することができる。なお、以下では、図３に示すように、電圧ベクトルの角度を、Ｖｕ軸に対する角度θにより示す。指令回路７２は、指令値ベクトルの角度θが徐々に増加するように、指令値ベクトルを順次生成する。すなわち、指令回路７２は、図３の矢印１０２に示すように指令値ベクトルが回転するように指令値ベクトルを順次生成する。指令値ベクトルは、制御回路７０に入力される。なお、後に詳述するが、指令回路７２は、指令値ベクトルを修正する場合がある。以下では、修正前の指令値ベクトルを一次指令値ベクトルといい、修正後の指令値ベクトルを二次指令値ベクトルという。
（正常動作）
　制御回路７０は、指令値ベクトルに基づいてインバータ１０を制御する。短絡故障素子が存在しない場合には、制御回路７０は、正常動作を実行する。正常動作では、制御回路７０は、一次指令値ベクトルに従ってインバータ１０を制御する。例えば、一次指令値ベクトルのパラメータＶｕが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第３状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに０Ｖを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｕが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第２状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに中性点電位ＶＭを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｕが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第１状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに電位ＶＨを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｖが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第３状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに０Ｖを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｖが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第２状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに中性点電位ＶＭを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｖが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第１状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに電位ＶＨを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｗが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第３状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに０Ｖを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｗが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第２状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに中性点電位ＶＭを印加する。一次指令値ベクトルのパラメータＶｗが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第１状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに電位ＶＨを印加する。
　また、電圧ベクトルの各パラメータが、小数により表される場合がある。例えば、図３の電圧ベクトルＡ１の座標は、（０．７５，０．５，０）である。このようにパラメータが小数により表される電圧ベクトルが指令値ベクトルである場合には、制御回路７０は、指令値ベクトルの座標（すなわち、指令値ベクトルの先端）を含む三角形領域の各頂点の座標を時間的にずらして出力することで、指令値ベクトルに相当する電圧ベクトルを出力する。例えば、指令回路７２が指令値ベクトルとして電圧ベクトルＡ１を生成した場合には、制御回路７０は、電圧ベクトルＡ１の座標が含まれる三角形領域Ｔ１の３つの頂点（すなわち、中間座標点Ｍ１、Ｍ２及び原点Ｏの座標）を時間的にずらして出力する。これによって、（０．７５，０．５，０）を出力する。なお、中間座標点Ｍ１の座標としては、（２，１，１）と（１，０，０）のいずれが出力されてもよい。また、中間座標点Ｍ２の座標としては、（２，２，１）と（１，１，０）のいずれが出力されてもよい。また、原点の座標としては、（０，０，０）と（１，１，１）と（２，２，２）のいずれが出力されてもよい。（０．７５，０．５，０）を出力する場合、各座標点の座標が出力される時比率は、下記数式１の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　なお、上記数式１において、Ｔ１は中間座標点Ｍ１が出力される時比率であり、Ｔ２は中間座標点Ｍ２が出力される時比率であり、Ｔ３は原点Ｏが出力される時比率である。また、上記数式１において、θは二次指令値ベクトルのＶｕ軸に対する角度であり、Ｖｍａｇは二次指令値ベクトルの長さを電圧に換算した値であり、ＶＨは高電位配線１２の電位である。
　上述したように、指令回路７２は、矢印１０２に示すように一次指令値ベクトルが回転するように一次指令値ベクトルを順次生成して制御回路７０に入力する。制御回路７０は、入力された一次指令値ベクトルの通りに電圧ベクトルを出力する。したがって、出力される電圧ベクトルが、矢印１０２のように回転する。これによって、３つの出力配線６０の間に三相交流電流が生成される。図４は、３つの出力配線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、出力される電圧ベクトルの角度θの関係を示している。図４に示すように、電圧ベクトルの角度θの位相は、電流Ｉｕの位相に対して約９０°ずれる。但し、回路の寄生抵抗の影響によって、角度θと電流Ｉｕの位相差が図４からさらに変化する場合がある。また、三相交流電流の周波数を変更する場合には、角度θと電流Ｉｕの位相差が変化する場合がある。図４のように出力配線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに三相交流電流が流れることで、モータ９０の内部に生じる磁界が回転する。その結果、モータ９０のロータが回転する。
（中性点電位ＶＭの変動）
　次に、中性点電位ＶＭの変動について説明する。図３に示す各座標のうち、パラメータとして数値「１」を含まない座標を出力する場合には、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されない。この場合、中性点電位ＶＭの変動は生じない。例えば、（０，０，２）が出力される場合には、図５のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。なお、モータ９０の動作状態によって、モータ９０に印加される電圧と同じ方向（以下、順方向という）に電流が流れる場合と、モータ９０に印加される電圧と逆の方向（以下、逆方向という）に電流が流れる場合とがある。順方向に電流が流れる場合には、図５の矢印２００に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印２００の逆向きに電流が流れる。これらのいずれの場合でも、中性点１４に対する電荷の流入、及び、中性点１４からの電荷の流出は生じない。したがって、この場合には、中性点電位ＶＭの変動は生じない。（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（２，０，２）が出力される場合も、同様にして、中性点電位ＶＭの変動は生じない。
　図３に示す座標のうち、パラメータとして数値「１」を含む座標を出力する場合には、３つの出力配線６０の少なくとも１つに中性点１４が接続されるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
　例えば、（１，１，２）が出力される場合には、図６のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが中性点１４に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図６の矢印２０２に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して中性点１４へ流れる。この場合、上側コンデンサ２０が放電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。また、逆方向に電流が流れる場合には、図７の矢印２０４に示すように、中性点１４から出力配線６０ｕ、６０ｖを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｗを介して高電位配線１２へ流れる。この場合、上側コンデンサ２０が充電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。このように、（１，１，２）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。（２，１，１）、（２，２，１）、（１，２，１）、（１，２，２）、（２，１，２）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。
　また、例えば、（０，０，１）が出力される場合には、図８のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが中性点１４に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図８の矢印２０６に示すように、中性点１４から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。この場合、下側コンデンサ２２が放電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。また、逆方向に電流が流れる場合には、図９の矢印２０８に示すように、低電位配線１６から出力配線６０ｕ、６０ｖを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｗを介して中性点１４へ流れる。この場合、下側コンデンサ２２が充電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。このように、（０，０，１）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，１，１）、（１，０，１）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。
　また、図３に示す座標のうち、（２，１，０）、（１，２，０）、（０，２，１）、（０，１，２）、（１，０，２）、（２，０，１）が出力される場合でも、中性点１４に対する電荷の流入または流出が生じるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
　正常動作では、指令回路７２と制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて出力する電圧ベクトルを変更する。例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも低い場合には、中性点電位ＶＭを上昇させる電圧ベクトルを優先的に出力する。また、例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも高い場合には、中性点電位ＶＭを低下させる電圧ベクトルを優先的に出力する。したがって、中性点電位ＶＭを目標値に近い値に制御しながら、モータ９０に三相交流電流を供給することができる。
（短絡素子判定動作）
　制御回路７０は、車両が走行していないときに、定期的に短絡素子判定動作を実行する。短絡素子判定動作では、スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのそれぞれについて、スイッチング素子４１～４４及びダイオード５１～５２が短絡故障しているか否かを判定する。なお、スイッチング素子の短絡故障は、ゲートの電位にかかわらずスイッチング素子がオンしている故障モードを意味する。また、ダイオードの短絡故障は、ダイオードにいずれの方向にも電流が流れる故障モードを意味する。制御回路７０は、３つのスイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのいずれかを選択し、選択したスイッチング回路３０に対して短絡素子判定動作を実行する。短絡素子判定動作では、制御回路７０は、各スイッチング素子を種々の組み合わせでオンし、そのときに流れる電流を測定する。これによって、制御回路７０は、短絡故障素子の有無を判定するとともに、短絡故障素子がある場合にはスイッチング素子４１～４４、ダイオード５１～５２の何れが短絡故障素子であるかを判定する。
（Ａ．非常動作）
　次に、非常動作について説明する。指令回路７２と制御回路７０は、短絡故障素子が存在する状態でモータ９０を駆動する必要があるときには、非常動作を実行する。なお、以下では、短絡故障素子を有するスイッチング回路３０を、制限スイッチング回路３０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘの出力配線６０を、制限出力配線６０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘ以外のスイッチング回路３０を、正常スイッチング回路３０ｙという。また、正常スイッチング回路３０ｙの出力配線６０を、正常出力配線６０ｙという。非常動作は、制限スイッチング回路３０ｘが１つであり、短絡故障素子が１つの場合に実行される。非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位が印加されないように、制限スイッチング回路３０ｘが制御される。最初に、禁止電位について説明する。
（Ａ－１．禁止電位）
　禁止電位は、制限スイッチング回路３０ｘ内で線間短絡が生じるため、制限出力配線６０ｘに印加できない電圧を意味する。図１０は、短絡故障素子と禁止電位の関係を示している。制限スイッチング回路３０ｘ内の短絡故障素子の種類によって、禁止電位が異なる。
　図１２の矢印３０４で示されるように、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、第２状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第２状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに中性点電位ＶＭを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、禁止電位は中性点電位ＶＭとなる。
　図１３の矢印３１０で示されるように、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、第３状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第３状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに０Ｖを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、禁止電位は０Ｖとなる。
　図１１の矢印３０２で示されるように、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、第１状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第１状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに電位ＶＨを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、禁止電位は電位ＶＨとなる。
　図１２の矢印３０６で示されるように、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、第２状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第２状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに中性点電位ＶＭを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、禁止電位は中性点電位ＶＭとなる。
　図１１の矢印３００で示されるように、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、第１状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第１状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに電位ＶＨを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、禁止電位は電位ＶＨとなる。
　図１３の矢印３０８で示されるように、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、第３状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第３状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに０Ｖを印加することができない。したがって、図１０に示すように、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、禁止電位は０Ｖとなる。
　以上に説明したように、短絡故障素子に応じて、制限出力配線６０ｘに印加することができない禁止電位が変化する。上述したように、非常動作では、禁止電位によって制御方法が変化する。
（Ａ－２．禁止電位が中性点電位ＶＭの場合の非常動作）
　禁止電位が中性点電位ＶＭである場合（すなわち、短絡故障素子が第１スイッチング素子４１または第４スイッチング素子４４である場合）には、制御回路７０は、出力配線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに出力する電位を、高電位ＶＨと０Ｖの２レベルで制御する。この動作では、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されないので、中性点電位ＶＭの影響を受けることなく、継続的にモータ９０に三相交流電流を供給することができる。したがって、車両を継続的に走行させることができる。
（Ａ－３．禁止電位が０Ｖまたは高電位ＶＨの場合の非常動作）
　禁止電位が０Ｖまたは高電位ＶＨである場合には、指令回路７２は、正常動作と同様にして一次指令値ベクトルを生成し、その後、一次指令値ベクトルを修正した二次指令値ベクトルを生成する。
　上述したように、原点Ｏに隣接する位置に、６個の内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６が存在する。非常動作では、指令回路７２は、６個の内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６を第１制限三角形領域、第２制限三角形領域、正常三角形領域に分類し、一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域、第２制限三角形領域、正常三角形領域のいずれに属するかを判定する。指令回路７２は、判定結果に応じて二次指令値ベクトルを生成する。したがって、以下に、第１制限三角形領域、第２制限三角形領域、正常三角形領域について説明する。上述したように、非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位を印加できないため、一部の座標を出力することができない。すなわち、制限出力配線６０ｘに禁止電位を印加することを示すパラメータ（以下、禁止パラメータという）を含む座標は、出力することができない。以下では、禁止パラメータを含む座標を禁止座標といい、禁止パラメータを含まない座標を正常座標という。図１４は、制限出力配線６０ｘが出力配線６０ｗであり、禁止電位が０Ｖである場合を例示している。図１４を含む各空間ベクトル図では、禁止座標に取消線が付されている。図１４では、禁止パラメータはＶｗ＝０であるので、（２，０，０）、（２，１，０）、（２，２，０）、（１，２，０）、（０，２，０）、（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，０，０）が禁止座標であり、その他の座標は正常座標である。上述したように、中間座標点Ｍ１～Ｍ６は、上側座標と下側座標の２つの座標を有する。短絡故障素子が１つの場合には、３つの中間座標点で上側座標と下側座標の一方が禁止座標となる。以下では、上側座標と下側座標の一方が禁止座標である中間座標点を制限中間座標点といい、上側座標と下側座標の両方が正常座標である中間座標点を正常中間座標点という。例えば、図１４の場合には、中間座標点Ｍ１～Ｍ３では、下側座標（すなわち、（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０））が禁止座標であり、上側座標（すなわち、（２，１，１）、（２，２，１）、（１，２，１））が正常座標ある。したがって、図１４の場合には、中間座標点Ｍ１～Ｍ３は、制限中間座標点である。また、図１４の場合には、中間座標点Ｍ４～Ｍ６は、正常中間座標点である。第１制限三角形領域は、内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６のうち、原点Ｏ以外の頂点を構成する２つの中間座標点の両方が制限中間座標点である内側三角形領域である。例えば、図１４では、内側三角形領域Ｔ１、Ｔ２が第１制限三角形領域である。第２制限三角形領域は、内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６のうち、原点Ｏ以外の頂点を構成する中間座標点の一方が制限中間座標点であるとともに他方が正常中間座標点である内側三角形領域である。例えば、図１４では、内側三角形領域Ｔ３、Ｔ６が第２制限三角形領域である。正常制限三角形領域は、内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６のうち、原点Ｏ以外の頂点を構成する２つの中間座標点の両方が正常中間座標点である内側三角形領域である。例えば、図１４では、内側三角形領域Ｔ４、Ｔ５が正常三角形領域である。２つの第１制限三角形領域は互いに隣接し、２つの正常三角形領域は互いに隣接する。２つの第２制限三角形領域は、原点Ｏを挟んで反対側に配置される。各第２制限三角形領域は、第１制限三角形領域と正常三角形領域の間に配置される。
　指令回路７２は、一次指令値ベクトルが属する内側三角形領域が、内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６のいずれであるかを判定する。なお、一次指令値ベクトルが属する内側三角形領域とは、内側三角形領域Ｔ１～Ｔ６のうちの一次指令値ベクトルの少なくとも一部が含まれている内側三角形領域を意味する。言い換えると、一次指令値ベクトルが属する内側三角形領域とは、一次指令値ベクトルの基端部が含まれている内側三角形領域を意味する。例えば、図１４に示す一次指令値ベクトルＢ１は、内側三角形領域Ｔ５に属している。また、例えば、図１５に示す一次指令値ベクトルＢ２は、内側三角形領域Ｔ１に属している。指令回路７２は、一次指令値ベクトルが属する内側三角形領域が、第１制限三角形領域、第２制限三角形領域、正常三角形領域のいずれであるかを判定する。その判定結果に応じて、指令回路７２と制御回路７０が、以下のように動作する。
（Ａ－３－１．一次指令値ベクトルが正常三角形領域に属している場合）
　一次指令値ベクトルが正常三角形領域に属している場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルをそのまま制御回路７０に入力する。例えば、図１４では、一次指令値ベクトルＢ１が、正常三角形領域である内側三角形領域Ｔ５に属している。この場合、制御回路７０は、正常動作と同様に、一次指令値ベクトルに従って電圧ベクトルを出力する。正常三角形領域の角度範囲内には禁止座標が存在しないので、一次指令値ベクトルが正常三角形領域に属している場合には、正常動作と同様にして電圧ベクトルを出力しても問題は生じない。例えば、制御回路７０は、中性点電位ＶＭを検出し、中性点電位ＶＭに応じて上側座標と下側座標のいずれかを選択して出力してもよい。すなわち、中性点電位ＶＭが目標値（例えば、ＶＨ／２）よりも高い場合には、上側座標と下側座標のうちから中性点電位ＶＭを低下させる座標を選択して出力してもよい。また、中性点電位ＶＭが目標値（例えば、ＶＨ／２）よりも低い場合には、上側座標と下側座標のうちから中性点電位ＶＭを上昇させる座標を選択して出力してもよい。
（Ａ－３－２．一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属している場合）
　一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属している場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルが属している第１制限三角形領域（以下、特定第１制限三角形領域という）に隣接する第２制限三角形領域を特定する。以下では、特定第１制限三角形領域に隣接する第２制限三角形領域を、隣接第２制限三角形領域という。例えば、図１５では、一次指令値ベクトルＢ２が内側三角形領域Ｔ１（すなわち、第１制限三角形領域）に属している。したがって、特定第１制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ１である。この場合、指令回路７２は、内側三角形領域Ｔ１に隣接する第２制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ６を、隣接第２制限三角形領域として特定する。次に、指令回路７２は、特定第１制限三角形領域と隣接第２制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点を特定する。以下では、特定された２つの中間座標点（すなわち、原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点）のうち、特定第１制限三角形領域内の中間座標点を第１中間座標点といい、隣接第２制限三角形領域内の中間座標点を第２中間座標点という。第１中間座標点は制限中間座標点であり、第２中間座標点は正常中間座標点である。例えば、図１５では、２つの内側三角形領域Ｔ１、Ｔ６によって構成される四角形の原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点は、中間座標点Ｍ２と中間座標点Ｍ６である。中間座標点Ｍ２は、特定第１制限三角形領域（すなわち、内側三角形領域Ｔ１）の頂点を構成する座標点であるので、第１中間座標点である。中間座標点Ｍ６は、隣接第２制限三角形領域（すなわち、内側三角形領域Ｔ６）の頂点を構成する座標点であるので、第２中間座標点である。中間座標点Ｍ２（すなわち、第１中間座標点）は制限中間座標点であり、中間座標点Ｍ６（すなわち、第２中間座標点）は正常中間座標点である。次に、指令回路７２は、第１中間座標点と第２中間座標点を接続した線分（以下、線分Ｌ１という）を算出する。例えば、図１５では、中間座標点Ｍ２（すなわち、第１中間座標点）と中間座標点Ｍ６（すなわち、第２中間座標点）を接続した線分Ｌ１を算出する。次に、指令回路７２は、一次指令値ベクトルが、線分Ｌ１を超えているか否かを判定する。一次指令値ベクトルが線分Ｌ１を超えている場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルと角度θが等しく、線分Ｌ１を超えない長さを有する電圧ベクトルを二次指令値ベクトルとして算出する。すなわち、指令回路７２は、一次指令値ベクトルを短縮することで二次指令値ベクトルを算出する。例えば、図１５では、一次指令値ベクトルＢ２が線分Ｌ１を超えている（すなわち、線分Ｌ１よりも外周側まで伸びている）。このため、指令回路７２は、一次指令値ベクトルＢ２と角度θが等しく、線分Ｌ１を超えない二次指令値ベクトルＣ２を算出する。また、一次指令値ベクトルが線分Ｌ１を超えていない場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルをそのまま二次指令値ベクトルとする。生成された二次指令値ベクトルは、制御回路７０に入力される。
　制御回路７０は、二次指令値ベクトルに従って電圧ベクトルを出力する。ここでは、制御回路７０は、第１中間座標点の座標と第２中間座標点の座標と原点Ｏの座標を時間的にずらして出力することで、二次指令値ベクトルと略一致する電圧ベクトルを出力する。第１中間座標点は制限中間座標点であるので、第１中間座標点を示す上側座標と下側座標の一方は禁止座標である。したがって、制御回路７０は、上側座標と下側座標のうちの正常座標である一方を第１中間座標点の座標として出力する。また、第２中間座標点は正常中間座標点であるので、第２中間座標点を示す上側座標と下側座標の両方が正常座標である。制御回路７０は、第２中間座標点の座標として、第１中間座標点として出力される座標とは反対側の座標を出力する。すなわち、制御回路７０は、第１中間座標点として上側座標を出力するときは、第２中間座標点として下側座標を出力する。また、制御回路７０は、第１中間座標点として下側座標を出力するときは、第２中間座標点として上側座標を出力する。また、制御回路７０は、原点Ｏの座標として、禁止座標ではないいずれかの座標を出力する。例えば、図１５の二次指令値ベクトルＣ２を出力する場合には、第１中間座標点として（２，２，１）が出力され、第２中間座標点として（１，０，１）が出力され、原点Ｏとして（２，２，２）または（１，１，１）が出力される。この場合、各座標点の座標が出力される時比率は、下記数式２の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、上記数式２において、Ｔａは第１中間座標点が出力される時比率であり、Ｔｂは第２中間座標点が出力される時比率であり、Ｔｃは原点Ｏが出力される時比率である。また、上記数式２において、ωは二次指令値ベクトルの（２，０，２）の方向に対する角度であり、Ｖｍａｇは二次指令値ベクトルの長さを電圧に換算した値であり、ＶＨは高電位配線１２の電位である。
　以上に説明したように、インバータ１０は、第１制限三角形領域に属する電圧ベクトルを出力するときに、特定第１制限三角形領域と隣接第２制限三角形領域とによって構成される四角形を特定し、その四角形の原点Ｏを含まない対角を構成する第１中間座標点と第２中間座標点を特定する。そして、第１中間座標点、第２中間座標点、原点Ｏを時間的にずらして出力することで、第１制限三角形領域に属する電圧ベクトルを出力する。この方法によれば、第２中間座標点が正常中間座標点であるので、第２中間座標点として第１中間座標点とは反対側の座標を選択することができる。したがって、第１中間座標点として上側座標を出力する場合には第２中間座標点として下側座標を出力することができ、第１中間座標点として下側座標を出力する場合には第２中間座標点として上側座標を出力することができる。これによって、上側座標または下側座標が連続して出力されることを防止することができる。このため、実施例１のインバータ１０によれば、非常動作において中性点電位ＶＭの変動を抑制できる。
　より具体的に説明すると、正常動作では、図１５の指令値ベクトルＣ２のように内側三角形領域Ｔ１内の座標を有する電圧ベクトルを出力する場合には、内側三角形領域Ｔ１の３つの頂点を構成する３つの座標点（すなわち、中間座標点Ｍ１、中間座標点Ｍ２、及び、原点Ｏ）を時間的にずらして出力する。非常動作において正常動作と同様の制御を実施すると、中性点電位ＶＭの変動が生じる。すなわち、図１５のように中間座標点Ｍ１、Ｍ２の下側座標が禁止座標である場合、中間座標点Ｍ１、Ｍ２として上側座標しか出力することができない。上述したように、上側座標を出力すると、中性点電位ＶＭが上昇または低下する。このため、中間座標点Ｍ１の上側座標、中間座標点Ｍ２の上側座標、及び、原点Ｏの座標を時間的にずらして出力すると、上側座標が偏って出力され、中性点電位ＶＭが大きく変動する。例えば、上側座標を出力すると中性点電位ＶＭが上昇する動作タイミングでは、上側座標が偏って出力されると、中性点電位ＶＭが大きく上昇する。また、例えば、上側座標を出力すると中性点電位ＶＭが低下する動作タイミングでは、上側座標が偏って出力されると、中性点電位ＶＭが大きく低下する。これに対し、上述した実施形態の制御方法では、中間座標点Ｍ１の代わりに正常中間座標点である中間座標点Ｍ６を選択し、中間座標点Ｍ６の座標として下側座標を出力する。すなわち、中間座標点Ｍ１の上側座標、中間座標点Ｍ６の下側座標、及び、原点Ｏの座標を時間的にずらして出力する。このため、上側座標が偏って出力されることが無い。したがって、中性点電位ＶＭの変動を抑制することができる。
　また、制御回路７０が第１中間座標点、第２中間座標点、及び、原点Ｏを時間的にずらして出力する場合、線分Ｌ１を超える電圧ベクトルを出力することができない。このインバータ１０では、一次指令値ベクトルが線分Ｌ１を超えている場合に、指令回路７２が、線分Ｌ１を超えない二次指令値ベクトルを算出する。したがって、制御回路７０が二次指令値ベクトルに従って電圧ベクトルを出力することで、適切な角度の電圧ベクトルを出力することができる。
　なお、図１６は内側三角形領域Ｔ２（すなわち、第１制限三角形領域）に属している一次指令値ベクトルＢ３を例示している。この場合、特定第１制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ２であり、隣接第２制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ３であり、第１中間座標点は中間座標点Ｍ２であり、第２中間座標点は中間座標点Ｍ４である。指令回路７２は、二次指令値ベクトルＣ３を生成する。制御回路７０は、中間座標点Ｍ２の上側座標と、中間座標点Ｍ４の下側座標と、原点Ｏの座標を時間的にずらして出力する。図１６でも、図１５と同様に、中性点電位ＶＭの変動が抑制される。
（Ａ－３－３．一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属している場合）
　一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属している場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルが属している第２制限三角形領域（以下、特定第２制限三角形領域という）に隣接する第１制限三角形領域を特定する。以下では、特定第２制限三角形領域に隣接する第１制限三角形領域を、隣接第１制限三角形領域という。例えば、図１７では、一次指令値ベクトルＢ４が内側三角形領域Ｔ６（すなわち、第２制限三角形領域）に属している。したがって、特定第２制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ６である。この場合、指令回路７２は、内側三角形領域Ｔ６に隣接する第１制限三角形領域である内側三角形領域Ｔ１を、隣接第１制限三角形領域として特定する。次に、指令回路７２は、特定第２制限三角形領域と隣接第１制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点を特定する。以下では、特定された２つの中間座標点（すなわち、原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点）のうち、隣接第１制限三角形領域内の中間座標点を第３中間座標点といい、特定第２制限三角形領域内の中間座標点を第４中間座標点という。第３中間座標点は制限中間座標点であり、第４中間座標点は正常中間座標点である。例えば、図１７では、２つの内側三角形領域Ｔ１、Ｔ６によって構成される四角形の原点Ｏを含まない対角を構成する２つの中間座標点は、中間座標点Ｍ２と中間座標点Ｍ６である。中間座標点Ｍ２は、隣接第１制限三角形領域（すなわち、内側三角形領域Ｔ１）の頂点を構成する座標点であるので、第３中間座標点である。中間座標点Ｍ６は、特定第２制限三角形領域（すなわち、内側三角形領域Ｔ６）の頂点を構成する座標点であるので、第４中間座標点である。中間座標点Ｍ２（すなわち、第３中間座標点）は制限中間座標点である。中間座標点Ｍ６（すなわち、第４中間座標点）は正常中間座標点である。次に、指令回路７２は、第３中間座標点と第４中間座標点を接続した線分（以下、線分Ｌ２という）を算出する。例えば、図１７では、中間座標点Ｍ２（すなわち、第３中間座標点）と中間座標点Ｍ６（すなわち、第４中間座標点）とを接続した線分Ｌ２を算出する。次に、指令回路７２は、一次指令値ベクトルが、線分Ｌ２を超えているか否かを判定する。一次指令値ベクトルが線分Ｌ２を超えている場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルと角度θが等しく、線分Ｌ２を超えない長さを有する電圧ベクトルを二次指令値ベクトルとして算出する。すなわち、指令回路７２は、一次指令値ベクトルを短縮することで二次指令値ベクトルを算出する。例えば、図１７では、一次指令値ベクトルＢ４が線分Ｌ２を超えている（すなわち、線分Ｌ２よりも外周側まで伸びている）。このため、指令回路７２は、一次指令値ベクトルＢ４と角度θが等しく、線分Ｌ２を超えない二次指令値ベクトルＣ４を算出する。また、一次指令値ベクトルが線分Ｌ２を超えていない場合には、指令回路７２は、一次指令値ベクトルをそのまま二次指令値ベクトルとする。生成された二次指令値ベクトルは、制御回路７０に入力される。
　制御回路７０は、二次指令値ベクトルに従って電圧ベクトルを出力する。ここでは、制御回路７０は、第３中間座標点の座標と第４中間座標点の座標と原点Ｏの座標を時間的にずらして出力することで、二次指令値ベクトルと略一致する電圧ベクトルを出力する。第３中間座標点は制限中間座標点であるので、第３中間座標点を示す上側座標と下側座標の一方は禁止座標である。したがって、制御回路７０は、上側座標と下側座標のうちの正常座標である一方を第３中間座標点の座標として出力する。また、第４中間座標点は正常中間座標点であるので、第４中間座標点を示す上側座標と下側座標の両方が正常座標である。制御回路７０は、第４中間座標点の座標として、第３中間座標点として出力される座標とは反対側の座標を出力する。すなわち、制御回路７０は、第３中間座標点として上側座標を出力するときは、第４中間座標点として下側座標を出力する。また、制御回路７０は、第３中間座標点として下側座標を出力するときは、第４中間座標点として上側座標を出力する。また、制御回路７０は、原点Ｏの座標として、禁止座標ではないいずれかの座標を出力する。例えば、図１７の二次指令値ベクトルＣ４を出力する場合には、第３中間座標点として（２，２，１）が出力され、第４中間座標点として（１，０，１）が出力され、原点Ｏとして（２，２，２）または（１，１，１）が出力される。この場合、各座標点の座標が出力される時比率は、下記数式３の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
なお、上記数式３において、Ｔｄは第３中間座標点が出力される時比率であり、Ｔｅは第４中間座標点が出力される時比率であり、Ｔｆは原点Ｏが出力される時比率である。また、上記数式３において、ωは二次指令値ベクトルの（２，０，２）の方向に対する角度であり、Ｖｍａｇは二次指令値ベクトルの長さを電圧に換算した値であり、ＶＨは高電位配線１２の電位である。
　以上に説明したように、インバータ１０は、第２制限三角形領域に属する電圧ベクトルを出力するときに、特定第２制限三角形領域と隣接第１制限三角形領域とによって構成される四角形を特定し、その四角形の原点Ｏを含まない対角を構成する第３中間座標点と第４中間座標点を特定する。そして、第３中間座標点、第４中間座標点、原点Ｏを時間的にずらして出力することで、第２制限三角形領域に属する電圧ベクトルを出力する。この方法によれば、一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する場合の制御期間と一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属する場合の制御期間とを合わせたときに、上側座標が出力される時比率と下側座標が出力される時比率がバランスし易い。すなわち、一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する場合の制御期間では、第１中間座標点が出力される時比率が第２中間座標点が出力される時比率よりも長い。これは、二次指令値ベクトルの座標が、第２中間座標点よりも第１中間座標点に近いためである。また、一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属する場合の制御期間では、第４中間座標点が出力される時比率が第３中間座標点が出力される時比率よりも長い。これは、二次指令値ベクトルの座標が、第３中間座標点よりも第４中間座標点に近いためである。また、第１中間座標点の座標は第３中間座標点の座標と等しく、第２中間座標点の座標は第４中間座標点の座標と等しい。このため、一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する場合の制御期間と一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属する場合の制御期間とを合わせたときに、上側座標が出力される時比率と下側座標が出力時比率がバランスし易い。例えば、図１７の制御の後に図１５の制御が実行される場合を考える。この場合、図１７の制御では、（１，０，１）が長く出力され、（２，２，１）が短く出力される。図１５の制御では、（２，２，１）が長く出力され、（１，０，１）が短く出力される。このため、図１７の制御期間と図１５の制御期間とを合わせた場合に、（１，０，１）が出力される時比率と（２，２，１）が出力される時比率がバランスし易い。すなわち、上側座標が出力される時比率と下側座標が出力時比率がバランスし易い。したがって、中性点電位ＶＭの変動をより抑制することができる。
　なお、図１８は内側三角形領域Ｔ３（すなわち、第２制限三角形領域）に属している一次指令値ベクトルＢ５を例示している。この場合、特定第２制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ３であり、隣接第１制限三角形領域は内側三角形領域Ｔ２であり、第３中間座標点が中間座標点Ｍ２であり、第４中間座標点が中間座標点Ｍ４である。指令回路７２は、二次指令値ベクトルＣ５を生成する。制御回路７０は、中間座標点Ｍ２の上側座標と、中間座標点Ｍ４の下側座標と、原点Ｏの座標を時間的にずらして出力する。図１６の制御の後に図１８の制御が実行されることで、図１６の制御期間と図１８の制御期間とを合わせた場合における上側座標と下側座標の時比率をバランスさせることができる。したがって、中性点電位ＶＭの変動をより抑制することができる。
　以上、実施例１のインバータ１０について説明した。なお、図１４～図１８では、禁止座標が下側座標である場合を例として示した。図１９～２１は、禁止座標が上側座標（より詳細には、禁止パラメータがＶｗ＝２）である場合を例示している。この場合、第１制限三角形領域が内側三角形領域Ｔ４、Ｔ５であり、第２制限三角形領域が内側三角形領域Ｔ３、Ｔ６であり、正常三角形領域が内側三角形領域Ｔ１、Ｔ２である。この場合、第１中間座標点及び第３中間座標点として下側座標が選択され、第２中間座標点及び第４中間座標点として上側座標が選択される。例えば、図１９では、一次指令値ベクトルＢ６が内側三角形領域Ｔ５（すなわち、第１制限三角形領域）に属しているので、第１中間座標点（すなわち、中間座標点Ｍ５）、第２中間座標点（すなわち、中間座標点Ｍ１）、及び、原点Ｏが連続して出力される。このとき、中間座標点Ｍ５の座標として（０，０，１）が出力され、中間座標点Ｍ１の座標として（２，１，１）が出力される。また、例えば、図２０では、一次指令値ベクトルＢ７が内側三角形領域Ｔ６（すなわち、第２制限三角形領域）に属しているので、第３中間座標点（すなわち、中間座標点Ｍ５）、第４中間座標点（すなわち、中間座標点Ｍ１）、及び、原点Ｏが連続して出力される。このとき、中間座標点Ｍ５の座標として（０，０，１）が出力され、中間座標点Ｍ１の座標として（２，１，１）が出力される。したがって、上側座標の時比率と下側座標の時比率がバランスし易く、中性点電位ＶＭの変動が抑制される。
　以上に説明したように、実施例１のインバータ１０では、非常動作において中性点電位ＶＭが変動し難い。したがって、非常動作を長時間継続することができる。
　図２１は、実施例２のインバータ４００を示している。なお、実施例２のインバータ４００の各部のうち実施例１と同様の機能を有する部分には、実施例１と同様の参照符号を付している。
（インバータの構成）
　インバータ４００は、車両に搭載されている。また、車両には、バッテリ１８とモータ９０が搭載されている。モータ９０は、車両を走行させるためのモータである。モータ９０は、三相モータである。インバータ４００は、バッテリ１８とモータ９０に接続されている。インバータ４００は、バッテリ１８から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力をモータ９０に供給する。これによって、モータ９０が駆動し、車両が走行する。
　インバータ４００は、高電位配線１２、中性点１４、低電位配線１６、上側コンデンサ２０、及び、下側コンデンサ２２を有している。高電位配線１２は、バッテリ１８の正極に接続されている。低電位配線１６は、バッテリ１８の負極に接続されている。以下では、低電位配線１６の電位を基準電位（０Ｖ）とする。バッテリ１８によって、高電位配線１２と低電位配線１６の間に直流電圧が印加されている。したがって、高電位配線１２は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高い電位ＶＨを有している。上側コンデンサ２０は、高電位配線１２と中性点１４の間に接続されている。下側コンデンサ２２は、中性点１４と低電位配線１６の間に接続されている。このため、中性点１４の電位ＶＭ（以下、中性点電位ＶＭという）は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高く、高電位配線１２の電位ＶＨよりも低い。中性点電位ＶＭは、上側コンデンサ２０に蓄えられる電荷量と下側コンデンサ２２に蓄えられる電荷量に応じて変動する。上側コンデンサ２０が放電されるか、下側コンデンサ２２が充電されると、中性点電位ＶＭは上昇する。上側コンデンサ２０が充電されるか、下側コンデンサ２２が放電されると、中性点電位ＶＭは低下する。
　インバータ４００は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの３つのスイッチング回路３０を有している。スイッチング回路３０のそれぞれは、高電位配線１２と低電位配線１６と中性点１４の間に接続されている。スイッチング回路３０のぞれぞれは、第１スイッチング素子４４１、第２スイッチング素子４４２、第３スイッチング素子４４３、第４スイッチング素子４４４、第１ダイオード４５１、第２ダイオード４５２、第３ダイオード４５３、第４ダイオード４５４、及び、出力配線６０を有している。３つのスイッチング回路３０の構成は互いに等しいので、以下では１つのスイッチング回路３０の構成について説明する。
　スイッチング素子４４１～４４４は、ＩＧＢＴにより構成されている。但し、スイッチング素子４４１～４４４は、他の素子（例えば、ＦＥＴ）により構成されていてもよい。
　第１スイッチング素子４４１は、高電位配線１２と出力配線６０の間に接続されている。第１スイッチング素子４４１のコレクタが高電位配線１２に接続されており、第１スイッチング素子４４１のエミッタが出力配線６０に接続されている。
　第１ダイオード４５１は、第１スイッチング素子４４１に対して並列に接続されている。第１ダイオード４５１のアノードが第１スイッチング素子４４１のエミッタに接続されており、第１ダイオード４５１のカソードが第１スイッチング素子４４１のコレクタに接続されている。
　第４スイッチング素子４４４は、出力配線６０と低電位配線１６の間に接続されている。第４スイッチング素子４４４のコレクタが出力配線６０に接続されており、第４スイッチング素子４４４のエミッタが低電位配線１６に接続されている。
　第４ダイオード４５４は、第４スイッチング素子４４４に対して並列に接続されている。第４ダイオード４５４のアノードが第４スイッチング素子４４４のエミッタに接続されており、第４ダイオード４５４のカソードが第４スイッチング素子４４４のコレクタに接続されている。
　第２スイッチング素子４４２と第３スイッチング素子４４３は、出力配線６０と中性点１４の間に直列に接続されている。第２スイッチング素子４４２のドレインは、中性点１４に接続されている。第２スイッチング素子４４２のソースは、第３スイッチング素子４４３のソースに接続されている。第３スイッチング素子４４３のドレインは、出力配線６０に接続されている。
　第２ダイオード４５２は、第２スイッチング素子４４２に対して並列に接続されている。第２ダイオード４５２のアノードが第２スイッチング素子４４２のソースに接続されており、第２ダイオード４５２のカソードが第２スイッチング素子４４２のドレインに接続されている。すなわち、第２ダイオード４５２は、カソードが中性点１４側を向く向きで第２スイッチング素子４４２に対して並列に接続されている。
　第３ダイオード４５３は、第３スイッチング素子４４３に対して並列に接続されている。第３ダイオード４５３のアノードが第３スイッチング素子４４３のソースに接続されており、第３ダイオード４５３のカソードが第３スイッチング素子４４３のドレインに接続されている。すなわち、第３ダイオード４５３は、カソードが出力配線６０側を向く向きで第３スイッチング素子４４３に対して並列に接続されている。
　以下では、Ｕ相スイッチング回路３０ｕの出力配線６０をＵ相出力配線６０ｕといい、Ｖ相スイッチング回路３０ｖの出力配線６０をＶ相出力配線６０ｖといい、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの出力配線６０をＷ相出力配線６０ｗという。Ｕ相出力配線６０ｕ、Ｖ相出力配線６０ｖ、Ｗ相出力配線６０ｗのそれぞれは、モータ９０に接続されている。
　インバータ４００は、制御回路７０と指令回路７２を有している。指令回路７２は、モータ９０の動作状態に応じて指令値を生成し、生成した指令値を制御回路７０に入力する。制御回路７０は、図示していないが、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗのそれぞれが有するスイッチング素子４４１～４４４のゲートに接続されている。すなわち、制御回路７０は、図２１に示す１２個のスイッチング素子のゲートに接続されている。制御回路７０は、指令回路７２から入力される指令値に基づいて、各スイッチング素子をオン－オフさせる。これによって、３つの出力配線６０の間に三相交流電流が生成される。三相交流電流がモータ９０に供給されることで、モータ９０が駆動し、車両が走行する。
（出力配線の電位）
　次に、各出力配線６０に印加される電位について説明する。制御回路７０は、各スイッチング回路３０を、図２２に示す第１状態、第２状態、第３状態のいずれかに制御する。
　第１状態では、第１スイッチング素子４４１がオン、第２スイッチング素子４４２がオフ、第３スイッチング素子４４３がオフ、第４スイッチング素子４４４がオフに制御される。第１状態では、出力配線６０が、第１スイッチング素子４４１を介して高電位配線１２に接続される。したがって、第１状態では、出力配線６０の電位は、高電位配線１２と同じ電位ＶＨとなる。
　第２状態では、第１スイッチング素子４４１がオフ、第２スイッチング素子４４２がオン、第３スイッチング素子４４３がオン、第４スイッチング素子４４４がオフに制御される。第２状態では、出力配線６０が、第２スイッチング素子４４２と第３スイッチング素子４４３を介して中性点１４に接続される。したがって、第２状態では、出力配線６０の電位は、中性点１４と同じ中性点電位ＶＭとなる。
　第３状態では、第１スイッチング素子４４１がオフ、第２スイッチング素子４４２がオフ、第３スイッチング素子４４３がオフ、第４スイッチング素子４４４がオンに制御される。第３状態では、出力配線６０が、第４スイッチング素子４４４を介して低電位配線１６に接続される。したがって、第３状態では、出力配線６０の電位は、低電位配線１６と同じ０Ｖとなる。
　各スイッチング回路３０の状態が第１状態、第２状態、第３状態の間で変化することで、各出力配線６０の電位が高電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、０Ｖの間で変化する。制御回路７０は、各出力配線６０の電位を制御することによって、出力配線６０に三相交流電流を発生させる。
（正常動作）
　指令回路７２は、実施例１と同様に、空間ベクトル座標系の座標によって表される指令値ベクトルを生成する。短絡故障素子が存在しない場合には、制御回路７０は、正常動作を実行する。正常動作では、制御回路７０は、一次指令値ベクトルに従ってインバータ１０を制御する。実施例２の正常動作は、実施例１の正常動作と等しい。
（中性点電位ＶＭの変動）
　次に、中性点電位ＶＭの変動について説明する。図３に示す各座標のうち、数値「１」を含まない電圧ベクトルでは、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されない。この場合、中性点電位ＶＭの変動は生じない。例えば、（０，０，２）が出力される場合には、図２３のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。なお、モータ９０の動作状態によって、モータ９０に印加される電圧と同じ方向（以下、順方向という）に電流が流れる場合と、モータ９０に印加される電圧と逆の方向（以下、逆方向という）に電流が流れる場合とがある。順方向に電流が流れる場合には、図２３の矢印４０１に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印４０１の逆向きに電流が流れる。これらのいずれの場合でも、中性点１４に対する電荷の流入、及び、中性点１４からの電荷の流出は生じない。したがって、この場合には、中性点電位ＶＭの変動は生じない。電圧ベクトルとして（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（２，０，２）が出力される場合も、同様にして、中性点電位ＶＭの変動は生じない。
　図３に示す座標のうち、数値「１」を含む電圧ベクトルを出力する場合には、３つの出力配線６０の少なくとも１つに中性点１４が接続されるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
　例えば、（１，１，２）が出力される場合には、図２４のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが中性点１４に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図２４の矢印４０２に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して中性点１４へ流れる。この場合、上側コンデンサ２０が放電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印４０２の逆向きに電流が流れる。この場合、上側コンデンサ２０が充電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。このように、（１，１，２）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。電圧ベクトルとして（２，１，１）、（２，２，１）、（１，２，１）、（１，２，２）、（２，１，２）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。
　また、例えば、（０，０，１）が出力される場合には、図２５のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが中性点１４に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図２５の矢印４０４に示すように、中性点１４から出力配線６０ｗを介してモータ９０に電流が流れる。モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。この場合、下側コンデンサ２２が放電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印４０４の逆向きに電流が流れる。この場合、下側コンデンサ２２が充電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。このように、（０，０，１）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。電圧ベクトルとして（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，１，１）、（１，０，１）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。
　また、図３に示す電圧ベクトルのうち、（２，１，０）、（１，２，０）、（０，２，１）、（０，１，２）、（１，０，２）、（２，０，１）が出力される場合でも、中性点１４に対する電荷の流入または流出が生じるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
　正常動作では、指令回路７２と制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて出力する電圧ベクトルを変更する。例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも低い場合には、中性点電位ＶＭを上昇させる電圧ベクトルを優先的に出力する。また、例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも高い場合には、中性点電位ＶＭを低下させる電圧ベクトルを優先的に出力する。したがって、中性点電位ＶＭを目標値に近い値に制御しながら、モータ９０に三相交流電流を供給することができる。
（短絡素子判定動作）
　制御回路７０は、車両が走行していないときに、定期的に短絡素子判定動作を実行する。短絡素子判定動作では、スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのそれぞれについて、スイッチング素子４４１～４４４が短絡故障しているか否かを判定する。制御回路７０は、短絡故障素子の有無を判定するとともに、短絡故障素子がある場合にはスイッチング素子４４１～４４４の何れが短絡故障素子であるかを判定する。
（Ａ．非常動作）
　次に、非常動作について説明する。指令回路７２と制御回路７０は、第２スイッチング素子４４２または第３スイッチング素子４４３が短絡故障しているときに、非常動作を実行することができる。なお、第１スイッチング素子４４１または第４スイッチング素子４４４が短絡故障している場合には、インバータ４００は非常動作を実行することができない。非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位が印加されないように、制限スイッチング回路３０ｘが制御される。最初に、禁止電位について説明する。
（Ａ－１．禁止電位）
　禁止電位は、制限スイッチング回路３０ｘ内で線間短絡が生じるため、制限出力配線６０ｘに印加できない電圧を意味する。制限スイッチング回路３０ｘ内の短絡故障素子の種類によって、禁止電位が異なる。
　第２スイッチング素子４４２が短絡故障している場合には、第４スイッチング素子４４４がオンすると、中性点１４から第２スイッチング素子４４２、第３ダイオード４５３及び第４スイッチング素子４４４を介して低電位配線１６へ短絡電流が流れる。したがって、第２スイッチング素子４４２が短絡故障している場合には、第４スイッチング素子４４４をオンすることができない。したがって、第２スイッチング素子４４２が短絡故障している場合には、禁止電位は０Ｖである。
　第３スイッチング素子４４３が短絡故障している場合には、第１スイッチング素子４４１がオンすると、高電位配線１２から第１スイッチング素子４４１、第３スイッチング素子４４３及び第２ダイオード４５２を介して中性点１４へ短絡電流が流れる。したがって、第３スイッチング素子４４３が短絡故障している場合には、第１スイッチング素子４４１をオンすることができない。したがって、第３スイッチング素子４４３が短絡故障している場合には、禁止電位は高電位ＶＨである。
（Ａ－２．禁止電位が０Ｖまたは高電位ＶＨの場合の非常動作）
　禁止電位が０Ｖまたは高電位ＶＨの場合の非常動作は、実施例２と実施例１とで等しい。すなわち、図１４のように一次指令値ベクトルが正常三角形領域に属する場合には、正常動作と同様に電圧ベクトルが出力される。図１５、１６、１９のように一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属する場合には、指令回路７２は、実施例１と同様に線分Ｌ１を算出し、線分Ｌ１を超えない二次指令値ベクトルを算出する。また、制御回路７０は、実施例１と同様にして、第１中間座標点の正常座標と、第２中間座標点の座標（第１中間座標点と反対の座標）と原点の座標を時間的にずらして出力する。図１７、１８、２０のように一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属する場合には、指令回路７２は、実施例１と同様にして線分Ｌ２を算出し、線分Ｌ２を超えない二次指令値ベクトルを算出する。また、制御回路７０は、実施例１と同様にして、第３中間座標点の正常座標と、第４中間座標点の座標（第３中間座標点と反対の座標）と原点の座標を時間的にずらして出力する。したがって、実施例２の非常動作でも、実施例１と同様に、中性点電位ＶＭの変動を抑制できる。
　以上に説明したように、実施例２のインバータ４００では、非常動作において中性点電位ＶＭが変動し難い。したがって、非常動作を長時間継続することができる。
　実施例２のダイオード４５２は、第１中間ダイオードの一例である。実施例２のダイオード４５３は、第２中間ダイオードの一例である。
　また、実施例１、２において、図１５、１６、１９のように一次指令値ベクトルが第１制限三角形領域に属している状態は、制限状態の一例である。また、実施例１、２において、図１７、１８、２０のように一次指令値ベクトルが第２制限三角形領域に属している状態は、予備状態の一例である。
　なお、非常動作において、上述した実施例１、２の制御方法を、他の制御方法と組み合わせて実行してもよい。例えば、中性点電位ＶＭが許容範囲内にある場合に他の制御方法を実行し、中性点電位ＶＭが許容範囲外となったときに実施例１、２の制御方法を実行して中性点電位ＶＭのそれ以上の変動を抑制してもよい。
　以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

Claims (6)

  1. 　インバータであって、
    　高電位配線（１２）と、
    　低電位配線（１６）と、
    　中性点（１４）と、
    　前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサ（２０）と、
    　前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサ（２２）と、
    　Ｕ相スイッチング回路（３０ｕ）、Ｖ相スイッチング回路（３０ｖ）、及び、Ｗ相スイッチング回路（３０ｗ）を有する３つのスイッチング回路と、
    　指令回路（７２）と、
    　制御回路（７０）、
    　を有し、
    　３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、複数の半導体素子と出力配線を有し、
    　前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線（６０ｕ）、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線（６０ｖ）、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線（６０ｗ）のそれぞれの電位を前記高電位配線の電位である高電位、前記中性点の電位である中性点電位、及び、前記低電位配線の電位である低電位の間で変化させるように前記３つのスイッチング回路を制御し、
    　前記指令回路が、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗによって規定される空間ベクトル座標系により示される電圧ベクトルによって構成される指令値ベクトルを生成し、
    　前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
    　前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
    　前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
    　前記制御回路は、前記指令値ベクトルに基づいて３つの前記スイッチング回路を制御し、
    　前記空間ベクトル座標系が、原点と最外周座標点との間に位置する複数の中間座標点（Ｍ１～Ｍ６）を有し、
    　前記各中間座標点が、前記上側コンデンサの電圧を変化させる電圧ベクトルを示す上側座標と、前記下側コンデンサの電圧を変化させる電圧ベクトルを示す下側座標を有し、
    　前記空間ベクトル座標系が、前記原点と複数の前記中間座標点のうちの隣接する２つとを頂点とする三角形領域（Ｔ１～Ｔ６）を複数個有し、
    　前記制御回路は、前記半導体素子のうちのいずれかが短絡故障することによって３つの前記スイッチング回路のうちの１つで前記高電位と前記低電位のいずれか一方である禁止電位を対応する前記出力配線に印加できなくなった場合に、非常動作を実行可能であり、
    　短絡故障した前記半導体素子を短絡故障素子といい、
    　３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線といい、
    　３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線といい、
    　前記非常動作では、前記制御回路は、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させ、
    　前記非常動作では、複数の前記中間座標点が、前記上側座標と前記下側座標の両方が前記禁止電位を示す禁止パラメータを含まない複数の正常中間座標点と、前記上側座標と前記下側座標の一方が前記禁止パラメータを含むとともに他方が前記禁止パラメータを含まない複数の制限中間座標点とを有し、
    　前記非常動作では、複数の前記三角形領域が、頂点を構成する２つの前記中間座標点の両方が前記制限中間座標点である第１制限三角形領域と、頂点を構成する２つの前記中間座標点の一方が前記正常中間座標点であるとともに他方が前記制限中間座標点である第２制限三角形領域と、頂点を構成する２つの前記中間座標点の両方が前記正常中間座標点である正常三角形領域と、を有し、
    　前記非常動作では、前記制御装置は、前記指令値ベクトルが前記第１制限三角形領域に属する制限状態において、前記原点の座標と、第１中間座標点の座標である第１座標と、第２中間座標点の座標である第２座標を時間的にずらして出力し、
    　前記制限状態では、前記指令値ベクトルが属する前記第１制限三角形領域である特定第１制限三角形領域と前記特定第１制限三角形領域に隣接する前記第２制限三角形領域である隣接第２制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの前記原点を含まない対角を構成する２つの前記中間座標点のうち、前記特定第１制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第１中間座標点であり、前記隣接第２制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第２中間座標点であり、
    　前記第１座標が、前記第１中間座標点の前記上側座標と前記下側座標のうちの前記禁止パラメータを含まない方の座標であり、
    　前記第２座標が、前記第１座標が前記上側座標であるときには前記第２中間座標点の前記下側座標であり、前記第１座標が前記下側座標であるときには前記第２中間座標点の前記上側座標である、
    　インバータ。
  2. 　前記制限状態では、前記指令回路が、前記第１中間座標点と前記第２中間座標点を結ぶ線分（Ｌ１）を超えない前記指令値ベクトルを生成する、請求項１に記載のインバータ。
  3. 　前記非常動作では、前記制御装置は、前記指令値ベクトルが前記第２制限三角形領域に属する予備状態において、前記原点の座標と、第３中間座標点の座標である第３座標と、第４中間座標点の座標である第４座標を時間的にずらして出力し、
    　前記予備状態では、前記指令値ベクトルが属する前記第２制限三角形領域である特定第２制限三角形領域と前記特定第２制限三角形領域に隣接する前記第１制限三角形領域である隣接第１制限三角形領域とによって構成される四角形のうちの前記原点を含まない対角を構成する２つの前記中間座標点のうち、前記隣接第１制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第３中間座標点であり、前記特定第２制限三角形領域内の前記中間座標点が前記第４中間座標点であり、
    　前記第３座標が、前記第３中間座標点の前記上側座標と前記下側座標のうちの前記禁止パラメータを含まない方の座標であり、
    　前記第４座標が、前記第３座標が前記上側座標であるときには前記第４中間座標点の前記下側座標であり、前記第３座標が前記下側座標であるときには前記第４中間座標点の前記上側座標である、
    　請求項１または２に記載のインバータ。
  4. 　前記予備状態では、前記指令回路が、前記第３中間座標点と前記第４中間座標点を結ぶ線分（Ｌ２）を超えない前記指令値ベクトルを生成する、請求項３に記載のインバータ。
  5. 　３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、
    　正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子（４１）と、
    　正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されており、負極が対応する前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子（４２）と、
    　正極が対応する前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子（４３）と、
    　正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子（４４）と、
    　アノードが前記中性点に接続されており、カソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオード（５１）と、
    　アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されており、カソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード（５２）、
    　を有し、
    　前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子または前記第２ダイオードである場合には前記禁止電位が前記低電位であり、
    　前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子または前記第１ダイオードである場合には前記禁止電位が前記高電位である、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載のインバータ。
  6. 　３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、
    　前記高電位配線と対応する前記出力配線の間に接続されている第１スイッチング素子（４４１）と、
    　前記中性点と対応する前記出力配線の間に接続されている第２スイッチング素子（４４２）と、
    　前記中性点と対応する前記出力配線の間に前記第２スイッチング素子に対して直列に接続されている第３スイッチング素子（４４３）と、
    　対応する前記出力配線と前記低電位配線の間に接続されている第４スイッチング素子（４４４）と、
    　カソードが前記中性点側を向く向きで前記第２スイッチング素子に対して並列に接続されている第１中間ダイオード（４５２）と、
    　カソードが対応する前記出力配線側を向く向きで前記第３スイッチング素子に対して並列に接続されている第２中間ダイオード（４５３）、
    　を有し、
    　前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子である場合には前記禁止電位が前記低電位であり、
    　前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子である場合には前記禁止電位が前記高電位である、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載のインバータ。
     
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