JP2021175247A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power converter.
スイッチング素子を用いて、直流電流から交流電流に変換し、また逆に交流電流を直流電流に逆変換する電力変換装置が使用されている。この電力変換装置はインバータとも呼ばれ、直流電源の正極側から負荷へ電流を供給する正極側スイッチング回路を上側アーム、負荷から電流を直流電源の負極側へ引き込む負極側スイッチング回路を下側アームと称する。また上側アームと下側アームを直列に接続したものをアームと称する。 A power conversion device that converts a direct current into an alternating current and conversely converts the alternating current into a direct current by using a switching element is used. This power conversion device is also called an inverter, and the positive electrode side switching circuit that supplies current from the positive electrode side of the DC power supply to the load is the upper arm, and the negative electrode side switching circuit that draws the current from the load to the negative electrode side of the DC power supply is the lower arm. Refer to. Further, an arm in which an upper arm and a lower arm are connected in series is called an arm.
電力変換装置の用途として、例えば、多相交流電動機の制御があげられる。上記の各アームに異常が生じた場合、多相交流電動機の制御を継続するために、予備の冗長アームを準備して、電力変換装置の機能を維持する方法が存在する。 Applications of the power converter include, for example, control of a multi-phase AC motor. In order to continue the control of the polyphase AC motor when an abnormality occurs in each of the above arms, there is a method of preparing a spare redundant arm to maintain the function of the power conversion device.
多相インバータの各相アームに対応する冗長アームを設け、多相インバータのアームに故障が発生した時、冗長アームで代替する。これによって、多相インバータの指令値を正常時から変更することなくモータの駆動制御を継続するモータ制御装置が、特許文献1に開示されている。
A redundant arm corresponding to each phase arm of the multi-phase inverter is provided, and when a failure occurs in the arm of the multi-phase inverter, the redundant arm is used instead.
しかし、特許文献1に開示される技術では、一つの冗長アームがすべての各相アームに対応するため、モータのコイル巻線端子から冗長アームへの配線が交差し、複雑になる。それと共に、冗長アームの各相アームへの接続先間違いによって、故障していない相のアームに接続する恐れもある。
However, in the technique disclosed in
また、電源が高電圧の場合は絶縁距離の確保が必要となるため、モータのコイル巻線端子から冗長アームへの配線に必要な空間が大きくなり、モータ制御装置の小型化が難しくなる。さらに、冗長アームからモータの各コイル巻線への配線インピーダンスが大きくなり、モータ制御装置の発熱、放射ノイズ増加、モータのコイル巻線間電流の干渉も懸念される。 Further, when the power supply has a high voltage, it is necessary to secure an insulation distance, so that the space required for wiring from the coil winding terminal of the motor to the redundant arm becomes large, and it becomes difficult to miniaturize the motor control device. Further, the wiring impedance from the redundant arm to each coil winding of the motor becomes large, and there are concerns about heat generation of the motor control device, increase in radiation noise, and interference of current between the coil windings of the motor.
特に、上側アームと下側アームを駆動するゲート駆動回路について、ゲート駆動信号を異常のあるアームから冗長アームへ切り替えなければならない。これを実現するために、すべての相のアームのゲート駆動信号配線を冗長アームに引き回す必要がある。このため配線が複雑になり、各配線の長さも異なることとなる。各相の正常なアームへのゲート駆動配線と、冗長アームへのゲート駆動配線の長さが異なるため、冗長アームのゲート立ち上がり時間、および立ち下がり時間が大きくなり、冗長アームのスイッチングに伴う損失による効率の悪化および発熱が大きくなる問題が発生する。 In particular, for the gate drive circuit that drives the upper arm and the lower arm, the gate drive signal must be switched from the abnormal arm to the redundant arm. To achieve this, it is necessary to route the gate drive signal wiring of all phases of the arm to the redundant arm. Therefore, the wiring becomes complicated, and the length of each wiring is also different. Since the length of the gate drive wiring to the normal arm of each phase and the gate drive wiring to the redundant arm are different, the gate rise time and fall time of the redundant arm become large, and the loss due to the switching of the redundant arm increases. Problems such as inefficiency and increased heat generation occur.
本願は、直流電源から電力供給を受ける電力変換装置に係り、アームが故障した場合に予備の冗長アームがこれを補い電力変換動作を継続する装置において、複雑で長い配線によって、電力変換装置の配線の複雑化、大型化、スイッチング損失の増加による電力損失、発熱といった問題が発生することを抑制することを目的とする。 The present application relates to a power conversion device that receives power from a DC power supply, and in a device in which a spare redundant arm supplements the power conversion operation when the arm fails and the power conversion operation is continued, the wiring of the power conversion device is performed by complicated and long wiring. The purpose is to suppress the occurrence of problems such as complication, upsizing, power loss due to increase in switching loss, and heat generation.
本願に係る電力変換装置は、
各相の接続端子を有する回転電機の複数相の巻線と、
直流電源の正極側に接続される正極側スイッチング素子と、直流電源の負極側に接続される負極側スイッチング素子と、正極側のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子を直列に接続し外部接続点が設けられた第一の配線とを有した、巻線の相数Nに1を加算したN+1個のアームと、
N+1個のアームに順番に番号を付けた場合において、隣り合う番号の二つのアームの外部接続点の間のそれぞれに、二つずつ設けられた2N個のリレーと、
隣り合う番号の二つのアームの外部接続点の間を二つのリレーを直列に介してそれぞれ接続する第二の配線と、
第二の配線の、直列に接続された二つのリレーの間の部分に設けられた出力点と、各相の接続端子とを接続する第三の配線と、
各相の接続端子ごとに一つのアームの外部接続点が接続されるように2N個のリレーをオンオフするリレー制御部とを備えた
たものである。
The power conversion device according to the present application is
Multi-phase windings of rotary electric machines with connection terminals for each phase,
A positive electrode side switching element connected to the positive electrode side of the DC power supply, a negative electrode side switching element connected to the negative electrode side of the DC power supply, and a positive electrode side switching element and a negative electrode side switching element are connected in series to form an external connection point. N + 1 arms with 1 added to the number of phases N of the winding, which has the first wiring provided, and
When N + 1 arms are numbered in order, 2N relays are provided between the external connection points of the two arms with adjacent numbers, and 2N relays are provided.
A second wire that connects two relays in series between the external connection points of two arms with adjacent numbers, and
The third wiring that connects the output point provided between the two relays connected in series and the connection terminal of each phase of the second wiring,
It is provided with a relay control unit that turns on and off 2N relays so that an external connection point of one arm is connected to each connection terminal of each phase.
本願に係る、電力変換装置は、複数のアームが特定の相に対して冗長アームの機能を兼ね備えると共に、異常が検出されたアームを切り離し、リレーを切り替えて電力変換動作を継続するので、特定の複雑で長い配線を必要とする冗長アームを設ける必要がなく、電力変換装置の配線の単純化、小型化を実現し、スイッチング損失の増加による電力損失、発熱といった問題の発生を抑制することができる。 In the power conversion device according to the present application, a plurality of arms have the function of a redundant arm for a specific phase, the arm in which an abnormality is detected is disconnected, and the relay is switched to continue the power conversion operation. It is not necessary to provide a redundant arm that requires complicated and long wiring, simplification and miniaturization of wiring of the power conversion device can be realized, and problems such as power loss and heat generation due to an increase in switching loss can be suppressed. ..
実施の形態
以下、本願に係る電力変換装置の実施の形態について図面を参照して説明する。電力変換装置の用途として、実施の形態1から6で、三相交流電動機と二相交流電動機の制御の事例について説明する。本願に係る電力変換装置は、直流−交流変換装置だけでなく、直流−交流−直流の電力変換装置、交流−直流変換装置をはじめ様々な分野の電力変換装置のアームについて適用可能である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the power conversion device according to the present application will be described with reference to the drawings. Examples of control of a three-phase AC motor and a two-phase AC motor will be described in
1.実施の形態1
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置1の構成を示すブロック図である。図2は、実施の形態1に係る電力変換装置1のリレーの接点部の第一の例を示す図である。図3は、実施の形態1に係る電力変換装置1のリレーの接点部の第二の例を示す図である。図4は、実施の形態1に係る電力変換装置1の制御装置100のハードウェア構成図である。図5は、実施の形態1に係る電力変換装置1のスイッチング素子の故障検出時のリレー切り替え動作を説明するフローチャートである。図6は、実施の形態1に係る電力変換装置1のスイッチング素子の故障検出時の動作を説明するタイムチャートである。図7は、実施の形態1に係る電力変換装置1の電流制御部10用の記憶装置91内のレジスタ51を示す図である。
1. 1.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the
<電力変換装置の構成>
以下、本実施の形態1の電力変換装置1の構成要素および機能について説明する。図1の電力変換装置1は直流電源2および回転電機3に接続され、直流電源2から得られる直流電力を交流電力に変換すると共に、回転電機3の回転およびトルクを制御する機能を有する。
<Configuration of power converter>
Hereinafter, the components and functions of the
電力変換装置1は、第一のリレー5と、第二のリレー6と、第三のリレー15と、第四のリレー16と、第五のリレー17と、第六のリレー18と、スイッチング素子4と、リレー制御部8と、故障検出部9と、電流制御部10とを備えている。
The
電力変換装置1は、スイッチング素子4を二つ直列に接続した第一のアーム80から第四のアーム83を有する。このアームの数は、回転電機3の巻線の相数N(図1ではN=3)に1を加算した数(N+1)となっている。正極側のスイッチング素子4が直流電源2の正極側に、負極側のスイッチング素子4が直流電源2の負極側へ接続されている。正極側のスイッチング素子4と負極側のスイッチング素子4は第一の配線41によって直列接続されている。第一の配線41には、外部接続点44が設けられ、正極側のスイッチング素子4と負極側のスイッチング素子4による出力を外部へ伝達する。正極側のスイッチング素子4を上側アーム、負極側のスイッチング素子4を下側アームと称する場合がある。正極側のスイッチング素子4と負極側のスイッチング素子4と第一の配線41からアームが構成される。並列に配置された第一のアーム80から第四のアーム83の、隣り合うアームの外部接続点44の間には、夫々二個のリレーが設けられており、合計六個(2N個)のリレーが設けられている。隣り合うアームの外部接続点44の間は、二つのリレーを直列に介して接続する第二の配線42で接続されている。第二の配線42の直列に接続された二つのリレーの間の部分に設けられた出力点45と、回転電機3の巻線の3つの接続端子46がそれぞれ接続された第三の配線43が存在する。具体的には、第一のリレー5と第二のリレー6の間の出力点45、第三のリレー15、第四のリレー16の間の出力点45、第五のリレー17と第六のリレー18の間の出力点45が回転電機3の巻線の接続端子46に接続されている。
The
ここで、図1においては、第一のアーム80と第二のアーム81と第一のリレー5と第二のリレー6と第三のリレー15はモジュール7を形成し、第三のアーム82と第四のアーム83と第四のリレー16と第五のリレー17と第六のリレー18も同じくモジュール7を形成している。スイッチング素子4とリレーとその配線をブロックとして取り扱うことで、電子回路の標準化をすすめることができるので、電力変換装置1の設計、製造上の効率化を進めることができる。
Here, in FIG. 1, the
スイッチング素子4としては、たとえば、MOS−FET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)が考えられる。また、第一のリレー5から第六のリレー18としては、たとえば、図2に示すように、制御端子12からコイル巻線に電流を流して機械接点部11を開閉する機械式リレーとすることができる。あるいは、図3に示すように、寄生ダイオードが互いに逆方向となるように直列接続した二つのMOS−FET40を半導体スイッチとして用いた電子リレーとしての構成が考えられる。
As the
スイッチング素子4または電子リレーに、MOS−FETとして炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料を用いたワイドバンドギャップ半導体を材料とする素子を利用すれば、直流電源2に高電圧を使用する製品への適用が可能となる。また、高温まで使用できる特性を利用してMOS−FET40の冷却構造を簡素化し、製品を小型化することが可能となる。
If a wide bandgap semiconductor using silicon carbide or gallium nitride-based material as the MOS-FET is used for the
故障検出部9は、アームを構成するスイッチング素子4の短絡故障、断線故障を検出し当該アームの故障を通知する機能を有している。故障検出の具体的な構成および方法については種々提案されており、それらの技術が適用できる。ハードウェアの構成については後で説明する。
The failure detection unit 9 has a function of detecting a short-circuit failure or a disconnection failure of the
電流制御部10は、回転電機3の回転速度、回転トルクに応じてアームを構成するスイッチング素子4に交番信号を出力する機能を有する。また、後述のように、アームの駆動信号を回転電機3のコイル巻線端子に応じて切り替える機能を有する。リレー制御部8は、アームと回転電機3のコイル巻線を電気的に接続する第一から第六のリレーの電気的な開閉を制御する機能を有する。
The
<制御装置>
リレー制御部8、故障検出部9、電流制御部10は、制御装置100の機能ブロックである。図4は、実施の形態1に係る電力変換装置1の制御装置100のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御装置100の各機能は、制御装置100が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置100は、図4に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90とデータのやり取りをする記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、及び演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
<Control device>
The
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置91として、演算処理装置90からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(Random Access Memory)、演算処理装置90からデータを読み出し可能に構成されたROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等が備えられている。入力回路92は、各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90からの制御信号を変換して出力する駆動回路等を備えている。
The
制御装置100が備える各機能は、演算処理装置90が、ROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、及び出力回路93等の制御装置100の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置100が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア(プログラム)の一部として、ROM等の記憶装置91に記憶されている。
For each function included in the
図1の制御装置100の構成要素の機能について説明する。図1の制御装置100の内部に記載されたリレー制御部8、故障検出部9、電流制御部10で示された各機能は、それぞれソフトウェアのモジュールで構成されるものであってもよいが、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって構成されるものであってもよい。
The functions of the components of the
ここでは、リレー制御部8、故障検出部9、電流制御部10を、制御装置100のなかで実行される機能ブロックとして説明したが、それぞれを専用の制御装置として独立して設けることとしてもよい。
Here, the
<処理フローチャート>
図5は、実施の形態1に係る電力変換装置1のリレー制御部8によるリレー切り替え動作を示すフローチャートである。以下、図5に示すフローチャートを用いて、電力変換装置1のリレー制御部8によるリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
<Processing flowchart>
FIG. 5 is a flowchart showing a relay switching operation by the
リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15、第五のリレー17をオンにして、第一のアーム80から第三のアーム82が、回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障検出部9が第一のアーム80から第三のアーム82いずれかのアームの故障を判定した場合を前提とする。ステップS99から開始して、ステップS100では、故障検出部9が第一のアーム80から第三のアーム82のうちどのアームの故障を検出しているのかを判断する。第四のアーム83は使用されていないので、第四のアーム83の故障の場合は含まない。なお、第二のリレー6、第四のリレー16、第六のリレー18はオフの状態である。
The
故障検出部9が第三のアーム82の故障を検出している場合は、ステップS101へと進む。第二のアーム81の故障を検出している場合は、ステップS103へと進む。第一のアーム80の故障を検出している場合は、ステップS105へと進む。
If the failure detection unit 9 has detected a failure of the
第三のアーム82が故障している場合は、ステップS101において、故障した第三のアーム82の外部接続点44に接続された第五のリレー17をオフし、コイル巻線から電気的に切り離し、ステップS102へ進む。ステップS102では、第四のアーム83の外部接続点44に接続された第六のリレー18をオンにし、ステップS109へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
第二のアーム81が故障している場合は、ステップS103において、故障した第二のアーム81の外部接続点44に接続された第三のリレー15をオフし、コイル巻線から電気的に切り離し、ステップS104へ進む。ステップS104では、故障していないアームの外部接続点44に接続された第四のリレー16から第六のリレー18のオンとオフを切り替え(出力を反転させ)、ステップS109へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
第一のアーム80が故障している場合は、ステップS105において、第一のリレー5をオフし、コイル巻線から電気的に切り離し、ステップS106へ進む。ステップS106では、第二のリレー6から第六のリレー18のオンとオフを切り替え(出力を反転させ)、ステップS109へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
<タイムチャート>
図6は、図5に示したリレー制御部8のリレー切り替えと合わせて、電流制御部10によるアームの駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートである。以下、図6に示すタイムチャートを用いて、電力変換装置1のリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
<Time chart>
FIG. 6 is a time chart showing an example of the switching timing of the drive signal of the arm by the
図6の時間t1において、故障検出部9が第一のアーム80の故障を検出し、検出した故障内容を故障検出部9の外部へ通知する。そして、故障検出部9が検出および通知した故障内容をリレー制御部8が受け取り、故障内容に応じたリレーの切り替え動作を実施する。時間t1における故障内容が第一のアーム80の故障であるため、リレー制御部8は、図5に示したフローチャートの処理に従い、時間t2において、第一のリレー5をオンからオフに切り替える。
At the time t1 of FIG. 6, the failure detection unit 9 detects the failure of the
その後、リレー制御部8は所定時間の経過を待って、時間t3において、第二のリレー6から第六のリレー18のオンとオフを反転させ、リレーの切り替え動作を終了する。ここで、時間t3において、リレーのオンとオフの切り替え(出力を反転)において、オフを先行させ所定の遅れ時間後にオンを実施している。遅れ時間としては、たとえば、リレーがオフ指令を受けてから実際にオフに切り替わる過渡時間をあらかじめ算出または測定しておき、その時間を遅れ時間に設定する方法が考えられる。遅れ時間を設けることで同じコイル端子に接続される第一のリレー5と第二のリレー6、第三のリレー15と第四のリレー16、第五のリレー17と第六のリレー18がそれぞれ同時にオンする機会を避けると共に、第二のリレー6と第三のリレー15、第四のリレー16と第五のリレー17が同時オンした状態すなわち、コイル巻線の端子間が短絡した状態で電力変換動作をすることによるアームの誤短絡を確実に防止できる。
After that, the
電流制御部10は、リレー制御部8のリレー切り替え動作が終了したのち、リレー制御部8による第一から第六のリレーのオンとオフの状態にもとづいて、時間t4において、各アームの駆動信号を切り替え、電力変換装置1は、電力変換動作が再び可能となる。電流制御部10による各アームの駆動信号を切り替え方法としては、たとえば、図7のように、制御装置100内の記憶装置91のレジスタ51をあらかじめ回転電機のコイル巻線端子に応じて設定しておき、リレーの切り替えに応じてレジスタ51の配列を変更する方法が考えられる。ここで、図4の演算処理装置(CPU)90、記憶装置91、入力回路92、出力回路93を一体化したワンチップのマイコンを使用して、マイコン内の記憶装置91のレジスタ51を使用してもよい。
After the relay switching operation of the
実施の形態1では、直流電源2の正極側に接続される正極側スイッチング素子4と負極側に接続されるスイッチング素子4とこれらを直列に接続し外部接続点44を設けた第一の配線41で構成されるアームを、回転電機3の巻線の相数Nに1加算したN+1個設けている。N+1個のアームの順番に番号をつけ、隣り合う番号の二つのアームの外部接続点44の間に二つのリレーをそれぞれ設けて、合計2N個のリレーを備えている。この隣り合う番号の二つのアームの外部接続点44の間を二個のリレーを直列に介して接続する第二の配線42を設けている。この第二の配線42の直列に接続したリレーの間の部分に出力点45を設け、それぞれの出力点45と回転電機3の巻線の各々の接続端子46を結ぶ第三の配線を設けた電力変換装置1である。二つのリレーを経由して特定の一ないし二系統の前記コイルの接続端子46のいずれかに給電可能なので、通常使用するアームが冗長アームの機能を兼ね備えることとなる。異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて予備となっていた冗長アームとして待機していたアームを接続して電力変換動作を継続することができる。
In the first embodiment, the
各アームは、特定のコイル巻線の接続端子46とのみ接続が切り替わると共に、リレーの切り替え状態に応じてアームの駆動信号を切り替えるので、切り替え先間違いを回避することができる。
Since the connection of each arm is switched only with the
スイッチング素子4で構成されるアームが冗長アームの機能を兼ね備え、リレーを経由して回転電機3の1または2系統の巻線のいずれかの接続端子46に給電可能な形態をしているので、リレーおよび冗長アームを含めた各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを低減することができる。
Since the arm composed of the
アームが冗長アームの機能を兼ね備え、モジュール化できるので、モジュールのアームと回転電機3のコイル巻線端子との間の配線が交差することなく簡素にでき、電力変換装置1の小型化が可能となる。
Since the arm has the function of a redundant arm and can be modularized, the wiring between the arm of the module and the coil winding terminal of the rotary
さらに、各アームから回転電機3の巻線の接続端子46への配線距離が等しくなるように配置することが可能であり、配線インピーダンスも同じになり、アームの故障が発生した後においても電力変換装置の発熱、放射ノイズのレベルは変わることがない。また、コイル巻線間の電流干渉も発生せず、切り替えたアームの配線が長くなって、電流制御におけるスイッチング素子のオン、オフの遅延につながることもなく、電力変換動作を継続することができる。
Further, it is possible to arrange so that the wiring distances from each arm to the
なお、図5では、リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15、第五のリレー17をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合のリレー切り替え動作について説明した。しかし、本実施の形態ではこれに限らず、第二のリレー6、第四のリレー16、第六のリレー18をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合でもリレー切り替え動作によって電力変換動作を継続することができる。すなわち、図5のフローチャートにおける第三のアーム82を第二のアーム81に置き換え、第二のアーム81を第三のアーム82に置き換え、第一のアーム80を第四のアーム83に置き換え、ステップS101の処理を第二のリレー6に置き換え、ステップS102の処理を第一のリレー5に置き替え、ステップS103の処理を第二のリレー6に置き替え、ステップS104の処理を第一のリレー5から第三のリレー15に置き替え、ステップS105の処理を第六のリレー18に置き換え、ステップS106の処理を第一のリレー5から第五のリレー17に置き換えることで対応可能である。
In FIG. 5, a failure occurs when the
2.実施の形態2
図8は、実施の形態2に係る電力変換装置1のスイッチング素子の故障検出時の制御装置の動作を説明するフローチャートである。図9は、実施の形態2に係る電力変換装置のスイッチング素子の故障検出時のリレー切り替え動作を説明するフローチャートである。図10は、実施の形態2に係る電力変換装置のスイッチング素子の故障検出時の動作を説明するタイムチャートである。
2.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the control device at the time of failure detection of the switching element of the
実施の形態1では、回転電機3のコイル巻線に誘起電流がない場合について説明した。実施の形態2ではこれに限らず、コイル巻線に誘起電流があってもよく、リレーの切り替え方法を工夫することで同様の効果を得ることができる。たとえば図8では、本実施の形態2に係る電力変換装置1として、回転電機3のコイル巻線に誘起電流が流れている場合のリレー切り替え動作について示している。なお、電力変換装置1の構成は図1と同じである。以下、その動作を説明する。
In the first embodiment, the case where there is no induced current in the coil winding of the rotary
ステップS199から処理を開始し、ステップS200では、故障検出部9がアームに故障が発生しているか否かを判定し、故障が発生している場合はステップS201に進み、故障が発生していなければリレー切り替え動作をすることなく、ステップS209へ進んで処理を終了する。ステップS201では、電流制御部10が、電流制御を停止するためにすべてのアームの駆動を停止し、ステップS202へ進む。ステップS202では、リレー制御部8が故障内容に応じて、リレーの切り替え動作を実施し、ステップS203へ進む。なおステップS202におけるリレーの切り替え動作は、後述する図9に示すフローチャートに従って実施される。
The process is started from step S199, and in step S200, the failure detection unit 9 determines whether or not a failure has occurred in the arm, and if a failure has occurred, the process proceeds to step S201, and the failure has not occurred. For example, the process proceeds to step S209 and the process is completed without performing the relay switching operation. In step S201, the
ステップS203では、電流制御部10が、リレー制御部8による第一のリレー5から第六のリレー18のオンとオフの状態にもとづいて、電流制御のためのコイル端子とアームの対応を変更しアーム駆動信号を切り替え、ステップS204へと進む。ステップS204において、電流制御部10は、電流制御を再開するためにアームの駆動を再開し、ステップS209へ進んでアームの故障によるリレーの切り替え処理を終了する。
In step S203, the
なお、コイル巻線に誘起電流が流れていることを検出する方法としては、たとえば、回転電機3の回転およびトルクを制御する目的でコイル電流を検出するコイル電流検出部(不図示)を用いる方法が考えられる。電流検出の具体的な構成および方法については種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。このほか、回転電機3のコイル巻線に誘起電流が流れていることを検出する方法として、回転電機3のコイル巻線端子の電圧を測定し、誘起電流により発生するコイル巻線端子の誘起電圧を検出する方法が考えられる。よって、コイル巻線電圧の計測により誘起電圧を検出する誘起電圧検出部を設け、誘起電圧を検出している場合には、リレー制御部8はリレーのオンとオフを反転させる場合にオン制御を先行させ、オフ遅延時間が経過してからオフ制御を実施することとしてもよい。なお、電圧検出の具体的な構成および方法については、種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。
As a method for detecting that an induced current is flowing in the coil winding, for example, a method using a coil current detection unit (not shown) that detects the coil current for the purpose of controlling the rotation and torque of the rotary
あるいは、回転電機3が高速回転しているときに、誘起電流が発生していると判断することもできる。回転電機3の回転速度を回転速度検出器によって求め、回転速度があらかじめ定められた判定回転速度以上の場合には、アームの故障検出時にリレー制御部8によるリレー切り替え動作を、リレーのオンとオフを反転させる場合にオン制御を先行させ、オフ遅延時間経過後にオフ制御を実施することとしてもよい。判定回転速度は、実験によって最適値を求めることとしてもよい。
Alternatively, it can be determined that the induced current is generated when the rotary
図9は、本実施の形態2に係る電力変換装置1のリレー制御部8によるリレー切り替え動作を示すフローチャートである。以下、図9に示すフローチャートを用いて、電力変換装置1のリレー制御部8によるリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing a relay switching operation by the
リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15、第五のリレー17をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態で、故障検出部9が第一のアーム80から第三のアーム82のいずれかのアームの故障を判定した場合を前提とする。ステップS209から処理を開始して、ステップS210では、故障検出部9が第一のアーム80から第三のアーム82のどの故障を検出しているかを判断する。第四のアーム83は使用されていないので、故障対象から除外されている。
In the
故障検出部9が第三のアーム82の故障を検出している場合、ステップS211へと進む。第二のアーム81の故障を検出している場合は、ステップS213へと進む。第一のアーム80の故障を検出している場合は、ステップS215へと進む。
If the failure detection unit 9 has detected a failure of the
第三のアーム82が故障している場合、ステップS211において、第六のリレー18をオンにし、ステップS212へ進む。ステップS212では、故障したアームの外部接続点44に接続された第五のリレー17をオフし、コイル巻線から電気的に切り離して、ステップS219へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
第二のアーム81が故障している場合、ステップS213において、他の故障していないアームの外部接続点44に接続された第四のリレー16から第六のリレー18のオンとオフを切り替え(出力を反転させ)、ステップS214へ進む。ステップS214では、故障したアームの外部接続点44に接続された第三のリレー15をオフし、コイル巻線から電気的に切り離して、ステップS219へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
第一のアーム80が故障している場合、ステップS215において、第二のリレー6から第六のリレー18のオンとオフを切り替え(出力を反転させ)、ステップS216へ進む。ステップS216では、第一のリレー5をオフし、コイル巻線から電気的に切り離して、ステップS219へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
図10は、図9に示したリレー制御部8のリレー切り替えと合わせて、電流制御部10によるアームの駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートである。以下、図10に示すタイムチャートを用いて、電力変換装置1のリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 10 is a time chart showing an example of the switching timing of the arm drive signal by the
図10の時間t10において、故障検出部9が第一のアームの故障を検出し、検出した故障内容を故障検出部9の外部へ通知する。そして、故障検出部9が検出および通知した故障内容をリレー制御部8が受け取り、故障内容に応じたリレーの切り替え動作を実施する。時間t10における故障内容が第一のアームの故障であるため、リレー制御部8は、図8に示したフローチャートの処理に従い、時間t11において、第二から第六のリレーのオンとオフを切り替える。
At the time t10 of FIG. 10, the failure detection unit 9 detects the failure of the first arm and notifies the detected failure content to the outside of the failure detection unit 9. Then, the
リレー制御部8は、時間t12において、第一のリレー5をオンからオフに切り替え、リレーの切り替え動作を終了する。なお、t11からt12までは、コイル巻線端子間短絡状態であり、回転電機3に回生ブレーキが発生するため、t11において該当するリレーのオンから先に実施した後、速やかに、オンからオフに切り替えるリレーをオフして回生ブレーキの発生を最小限にすることで、回転電機3の回転変動を最小限にすることができる。
At time t12, the
電流制御部10は、リレー制御部8のリレー切り替え動作が終了したのち、リレー制御部8による第一のリレー5から第六のリレー18のオンとオフの状態にもとづいて、時間t13において、各アームのコイル端子への割り当てを更新し、駆動信号を切り替える。電力変換装置1は、時間t14から電流制御部10は電流制御を再開する。すなわち電力変換装置1の電力変換動作が再び可能となる。
After the relay switching operation of the
以上のように、実施の形態2では、実施の形態1と同様、直流電源2に接続され、スイッチング素子4で構成されるアームが回転電機3の巻線の相数Nに1加算したN+1個設けられている。直流電源2の正極側に接続された正極側のスイッチング素子4と、直流電源2の負極側に接続された負極側のスイッチング素子4は、第一の配線41で直列に接続されており、第一の配線41に外部接続点44が設けられている。並列に配置されたN+1個のアームについて、隣接するアームの外部接続点44が二個のリレーを介して第二の配線42によって直列に接続されている。第二の配線42の二個のリレーの間の部分に設けられた各々の出力点45が、回転電機3の巻線の接続端子46にそれぞれ第三の配線43で接続された電力変換装置1である。各アームはリレーを経由して特定の一系統または二系統の巻線の接続端子46のいずれかに給電可能であるので、各アームが冗長アームの機能を兼ね備え、異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて電力変換動作を継続することができる。
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, N + 1 arms connected to the
アームは、特定のコイル巻線の接続端子46とのみ接続可能に切り替わると共に、リレーの切り替え状態に応じてアームの駆動信号を切り替えるので、切り替え先間違いを回避することができる。
Since the arm is switched so that it can be connected only to the
スイッチング素子4で構成されるアームが冗長アームの機能を兼ね備え、二つのリレーを経由して回転電機3の異なる2系統の巻線の接続端子46に選択的に給電可能な形態をしているので、リレーおよび冗長アームを含めた各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを低減することができる。
Since the arm composed of the
通常のアームが冗長アームの機能を兼ね備えるので、モジュール7のアームと回転電機3の巻線の接続端子46との間の配線が交差することなく簡素にでき、電力変換装置1の小型化が可能となる。
Since the normal arm also has the function of a redundant arm, the wiring between the arm of the
さらに、各アームから回転電機3の巻線の接続端子46への配線距離が等しくなるように配置することが可能であり、配線インピーダンスを合わせれば、アームの故障が発生した後においても電力変換装置の発熱、放射ノイズは変わることなく、コイル巻線間の電流干渉も発生なく、電力変換動作を継続することができる。
Further, it is possible to arrange the wires so that the wiring distances from each arm to the
なお、図9では、リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15、第五のリレー17をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合のリレー切り替え動作について説明したが、本実施の形態ではこれに限らず、第二のリレー6、第四のリレー16、第六のリレー18をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合でもリレー切り替え動作によって電力変換動作を継続することができる。すなわち、図9のフローチャートにおける第三のアーム82を第二のアーム81に置き換え、第二のアーム81を第三のアーム82に置き換え、第一のアーム80を第四のアーム83に置き換え、ステップS211の処理を第一のリレー5に置き換え、ステップS212の処理を第二のリレー6に置き替え、ステップS213の処理を第一のリレー5から第三のリレー15に置き替え、ステップS214の処理を第二のリレー6に置き替え、ステップS215の処理を第一のリレー5から第五のリレー17に置き換え、ステップS216の処理を第六のリレー18に置き替えることで対応可能である。
In FIG. 9, the
リレー制御部8は、回転電機3のコイル巻線に誘起電流が流れている場合は、リレーの切り替え動作において、リレーのオンから先に実施するので、電流経路の断絶による誘起電圧の跳ね上がりを回避でき、リレー切り替えによる回転電機3の回転変動への影響を最小限にできる。コイル巻線電圧の計測により誘起電圧を検出する誘起電圧検出部を設け、誘起電圧を検出している場合には、リレー制御部8はリレーのオンとオフを反転させる場合にオン制御を先行させ、オフ遅延時間が経過してからオフ制御を実施することとしてもよい。また、回転電機3が高速回転しているときに、誘起電流が発生していると判断することもできるので、回転電機3の回転速度を回転速度検出器によって求め、回転速度が判定回転数以上の場合には、アームの故障検出時にリレー制御部8によるリレー切り替え動作を、リレーのオンとオフを反転させる場合にオン制御を先行させ、オフ遅延時間経過後にオフ制御を実施することとしてもよい。リレーのオンから先に実施するので、同様に、電流経路の断絶による誘起電圧の跳ね上がりを回避でき、リレー切り替えによる回転電機3の回転変動への影響を最小限にできる。
When the induced current is flowing in the coil winding of the rotary
電力変換装置1は、回転電機3への給電中にスイッチング素子4の故障を検出した場合は、リレーの切り替え動作よりも先にアームの駆動を停止するので、リレーの切り替えによるアーム誤短絡を回避できる。特に、リレー制御部8が、同一の巻線端子に複数のアームを接続している場合に、電流制御部10が電流制御を停止することは、アームの新たな故障を防止する上で意義が大きい。また、ここで、回転電機3の駆動装置としての電力変換装置1は、巻線に電流検出部を設けて巻線電流を検出し、電流フィードバック制御を行う場合が多い。この電流検出器で電流を検出している時に故障検出部9が故障を検出した場合も、電流制御部10による電流制御、すなわちアームの駆動を停止し、その後、リレー制御部8がリレーのオン、オフ切り替えをする。そのようにすることで、アームの新たな故障を防止する上で意義が大きい。
When the
3.実施の形態3
図11は、実施の形態3による電力変換装置1の構成を示すブロック図である。実施の形態3の電力変換装置1は、第一のリレー5と、第二のリレー6と、第三のリレー15と、第四のリレー16と、第五のリレー17と、第六のリレー18と、スイッチング素子4と、リレー制御部8と、故障検出部9と、電流制御部10とを備えて構成される。
3. 3.
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the
先の実施の形態1の構成を示す図1と比較して、モジュール化する範囲が異なる。すなわち、図11に示すモジュール70は、スイッチング素子4を二つ直列に接続したアームが直流電源2に接続されると共に、アームを構成する二つのスイッチング素子4の外部接続点44は二つのリレーを経由して回転電機3の異なる2系統の巻線の接続端子46に接続されている。図11では、第二のアーム81と第二のリレー6と第三のリレー15、および第三のアーム82と第四のリレー16と第五のリレー17がそれぞれモジュール70を形成している。
Compared with FIG. 1 showing the configuration of the first embodiment, the modularization range is different. That is, in the
また、別のモジュール71は、アームを二つ並列に備え、アームを構成する二つのスイッチング素子4の外部接続点44は各々、独立していると共に、それぞれリレーを経由して回転電機3の異なる2系統の巻線の接続端子46に接続されている。図11では、第一のアーム80と第四のアーム83と第一のリレー5と第六のリレー18がモジュール71を形成している。
Further, another
リレー制御部8と、故障検出部9と、電流制御部10は図1と同じであるため、説明を省略する。
Since the
図11に示す電力変換装置1では、回転電機3の巻線の接続端子数に合わせて必要数が増減するモジュール70と、一つの別のモジュール71を有する形を基本としている。回転電機の巻線の接続端子の増減に対して、モジュール70を増減すればよいので、設計上および製造上の効率化が達成でき、費用削減にも貢献することができる。
The
4.実施の形態4
図12は、実施の形態4に係る電力変換装置31の構成を示す第一のブロック図である。図13は、実施の形態4に係る電力変換装置31の構成を示す第二のブロック図である。図14は、実施の形態4に係る電力変換装置31のスイッチング素子の故障検出時の第一のリレー切り替え動作を説明するフローチャートである。図15は、実施の形態4に係る電力変換装置31のスイッチング素子の故障検出時の第二のリレー切り替え動作を説明するフローチャートである。
4.
FIG. 12 is a first block diagram showing the configuration of the
図12に、回転電機33が二極の回転電機である場合の電力変換装置31の構成を説明するブロック図を示す。二極の回転電機33であっても、三極の場合と同様に、回転電機33の巻線の相数N(図12ではN=2)に一加算した、N+1個(図12では3個)のアームが設けられている。直流電源2の正極側に接続された正極側のスイッチング素子4と、直流電源2の負極側に接続された負極側のスイッチング素子4は、第一の配線41で直列に接続されており、第一の配線41に外部接続点44が設けられている。並列に配置されたN+1個のアームについて、隣接するアームの外部接続点44が二個のリレーを介して第二の配線42によって直列に接続されている。第二の配線42の二個のリレーの間の部分に設けられた各々の出力点45が、回転電機3の巻線の接続端子46にそれぞれ第三の配線43で接続された電力変換装置31である。各アームはリレーを経由して特定の一系統または二系統の巻線の接続端子46のいずれかに給電可能であるので、各アームが冗長アームの機能を兼ね備え、異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて電力変換動作を継続することができる。
FIG. 12 shows a block diagram illustrating the configuration of the
リレー制御部38、故障検出部39、電流制御部30は、制御装置101の機能として記載されている。制御装置101は、実施の形態1から3に係る図1、3、11に記載された制御装置100と同様のハードウェア構成を取るものである。リレー制御部38による、第一のリレー5から第四のリレー16のオン、オフによって、第一のアーム80から第三のアーム82が回転電機33の巻線端子に割り当てられる。
The
図13に、電力変換装置31の別の構成を示す第二のブロック図を示す。電気回路的には図13と図12は同等であるが、第一のアーム80から第三のアーム82の配置が異なる。図13のように配置することで、モジュール70と別のモジュール71を用いて、先の実施の形態1および実施の形態2と同様の機能と効果を実現することができる。これらのモジュール70、71は実施の形態3に係る図11に示したモジュールと同一の部品である。よって、電気回路部品のモジュール化によって、回転電機33の端子が二端子であっても三端子であっても同じモジュールを使用できるので、標準化によって設計、製造の両面でコスト低減に貢献できる。
FIG. 13 shows a second block diagram showing another configuration of the
図13では、第二のアーム81と第二のリレー6と第三のリレー15がモジュール70を形成し、第一のアーム80と第三のアーム82と第一のリレー5と第四のリレー16が別のモジュール71を形成している。
In FIG. 13, the
図14は、本実施の形態4に係る電力変換装置31のうち、二極の回転電機33を接続する図12に示す構成を対象とし、リレー制御部38によるリレー切り替え動作を示すフローチャートである。以下、図14に示すフローチャートを用いて、電力変換装置31のリレー制御部38によるリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 14 is a flowchart showing a relay switching operation by the
リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15をオンにして回転電機33へ電気的に接続している状態で、故障検出部39が故障を検出している状態を前提とする。ステップS299から始めて、ステップS300では、故障検出部39が第一のアーム80、第二のアーム81のいずれの故障を検出しているかを判断する。なお、第二のリレー6、第四のリレー16はオフの状態である。
The
故障検出部9が、第二のアーム81の故障を検出している場合、ステップS301へと進む。第一のアーム80の故障を検出している場合、ステップS303へと進む。
If the failure detection unit 9 has detected a failure of the
第二のアーム81の故障を検出している場合、ステップS301において、故障した第二のアーム81の外部接続点44に接続された第三のリレー15をオフし、コイル巻線から電気的に切り離し、ステップS302へ進む。ステップS302では、他の故障していないアームの外部接続点44に接続された第一のリレー5および、第四のリレー16のオンとオフを切り替え、ステップS309へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
When the failure of the
第一のアーム80の故障を検出している場合、ステップS303において、第一のリレー5をオフし、コイル巻線から電気的に切り離し、ステップS304へ進む。ステップS304では、第二のリレー6から第四のリレー16のオンとオフを切り替え、ステップS309へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
When the failure of the
また、図14に示したリレー制御部38のリレー切り替えと合わせて、電流制御部30によるアームの駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートは図6と同じであるため説明を省略する。
Further, the time chart showing an example of the switching timing of the drive signal of the arm by the
さらに、コイル巻線に誘起電流があってもよく、前述の図8に示す回転電機33のコイル巻線に誘起電流が流れている場合のリレー切り替え動作を適用すると共に、図15に示すフローチャートのリレー制御部38のリレー切り替えによって同様の効果を得ることができる。
Further, the coil winding may have an induced current, and the relay switching operation when the induced current is flowing in the coil winding of the rotary
図15は、本実施の形態4に係る電力変換装置31のうち、二極の回転電機33を接続する図13に示す構成を対象とし、回転電機33のコイル巻線に誘起電流が流れている場合のリレー制御部8によるリレー切り替え動作を示すフローチャートである。以下、図15に示すフローチャートを用いて、電力変換装置31のリレー制御部38によるリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 15 is intended for the configuration shown in FIG. 13 in which the two-pole rotary
リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15をオンにして回転電機3へ電気的に接続している状態において、故障検出部39が、第一のアーム80または第二のアーム81の故障を判定している場合を前提としている。ステップS399から始めて、ステップS400では、故障検出部9が第一のアーム80と第二のアーム81のどちらの故障を検出しているかを判断する。なお、第三のアーム82は使用されていないので、対象から除外されている。故障検出部39が故障を検出しているのが、第二のアーム81であれば、ステップS401へと進む。故障を検出しているのが、第一のアーム80であれば、ステップS403へと進む。
In the
故障したのが、第二のアーム81の場合は、ステップS401において、他の故障していないアームの外部接続点44に接続された第一のリレー5、第四のリレー16のオンとオフを反転切り換えし、ステップS402へ進む。ステップS402では、故障した第二のアーム81の外部接続点44に接続された第三のリレー15をオフし、コイル巻線から電気的に切り離して、ステップS409へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。故障したのが、第一のアーム80の場合は、ステップS403において、第二のリレー6から第四のリレー16のオンとオフを反転切り替えし、ステップS404へ進む。ステップS404では、第一のリレー5をオフし、コイル巻線から電気的に切り離して、ステップS409へ進み、リレーの切り替え処理を終了する。
If the
また、図15に示したリレー制御部38のリレー切り替えと合わせて、電流制御部30によるアームの駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートは図10と同じであるため説明を省略する。
Further, the time chart showing an example of the switching timing of the drive signal of the arm by the
以上のように、実施の形態4では、二つのリレーを経由して特定の一ないし二系統の前記コイルの接続端子46のいずれかに給電可能なので、通常使用するアームが冗長アームの機能を兼ね備えることとなる。異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて予備となっていた冗長アームとして待機していたアームを接続して電力変換動作を継続することができる。
As described above, in the fourth embodiment, since power can be supplied to any of the
アームは、特定のコイル巻線端子とのみ切り替わると共に、リレーの切り替え状態に応じてアームの駆動信号を切り替えるので、切り替え先間違いを回避することができる。 Since the arm switches only to a specific coil winding terminal and switches the drive signal of the arm according to the switching state of the relay, it is possible to avoid an error in the switching destination.
スイッチング素子4で構成されるアームが冗長アームの機能を兼ね備え、二つのリレーを経由して回転電機3の異なる2系統のコイル巻線端子に給電する形態をしているので、リレーおよび冗長アームを含めた各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを低減することができる。特に本実施の形態のアームは回転電機33が二極であっても適用できるので、回転電機33の構成に係らず、各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを、より低減することができる。
Since the arm composed of the
アームが冗長アームの機能を兼ね備えるので、モジュールのアームと回転電機33のコイル巻線端子との間の配線が交差することなく簡素にでき、電力変換装置31の小型化が可能となる。
Since the arm also has the function of a redundant arm, the wiring between the arm of the module and the coil winding terminal of the rotary
さらに、各アームから回転電機33のコイル巻線端子への配線距離が等しくなるように配置することが可能であり、配線インピーダンスを合わせれば、アームの故障が発生した後においても電力変換装置の発熱、放射ノイズは変わることなく、コイル巻線間の電流干渉も発生なく、電力変換動作を継続することができる。
Further, it is possible to arrange the wires so that the wiring distances from each arm to the coil winding terminal of the rotary
なお、図14および図15では、リレー制御部8は、第一のリレー5、第三のリレー15をオンにして回転電機33へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合のリレー切り替え動作について説明したが、本実施の形態ではこれに限らず、第二のリレー6、第四のリレー16をオンにした回転電機33へ電気的に接続している状態において、故障が発生した場合でもリレー切り替え動作によって電力変換動作を継続することができる。すなわち、図14のフローチャートにおける第一のアーム80を第三のアーム82に置き換え、ステップS301の処理を第二のリレー6に置き換え、ステップS303の処理を第四のリレー16に置き替えることで対応可能である。
In addition, in FIGS. 14 and 15, the
また、図15のフローチャートにおける第一のアーム80を第三のアーム82に置き換え、ステップS402の処理を第二のリレー6に置き換え、ステップS404の処理を第四のリレー16に置き替えることで対応可能である。
Further, the
リレー制御部38は、回転電機33のコイル巻線に誘起電流が流れている場合は、リレーの切り替え動作において、リレーのオンから先に実施するので、電流経路の断絶による誘起電圧の跳ね上がりを回避でき、リレー切り替えによる回転電機33の回転変動への影響を最小限にできる。
When the induced current is flowing in the coil winding of the rotary
電力変換装置31は、回転電機33への給電中にスイッチング素子4の故障を検出した場合は、リレーの切り替え動作よりも先にアームの駆動を停止するので、リレーの切り替えによるアーム誤短絡を回避できる。
When the
5.実施の形態5
図16は、実施の形態5に係る電力変換装置1のアーム駆動信号切り替え部の構成を示す概略ブロック図である。図17は、実施の形態5に係る電力変換装置1のアーム駆動信号切り替え部の構成を示すブロック図である。図18は、実施の形態5に係る電力変換装置のスイッチング素子の故障検出時の動作を説明するタイムチャートである。
5.
FIG. 16 is a schematic block diagram showing a configuration of an arm drive signal switching unit of the
先述の実施の形態1から実施の形態4では、アームの故障によるリレーの切り替えにおいて、電流制御部10がアームの駆動信号の切り替えも実施していたが、本実施の形態ではこれに限らず、よりモジュール7に近い箇所でアームの駆動信号を切り替えることできる。本実施の形態5における電力変換装置1の構成は、先述の図1の構成に加え、図16に示すように、電流制御部10とモジュール7との間にアーム駆動信号切り替え部20を備える。
In the above-described first to fourth embodiments, the
アーム駆動信号切り替え部20は、電流制御部10が出力するアームの駆動信号をモジュール7に伝達して、モジュール7のアームを構成するスイッチング素子4のゲートを駆動する機能を有する。また、アーム駆動信号切り替え部20は、リレー制御部8のリレー切り替え動作に応じて、アームの駆動信号の伝達先を変更する役割を担うものである。アーム駆動信号切り替え部20としては、たとえば、図17のような構成が考えられる。図17において、アーム駆動信号切り替え部20は、ゲート駆動回路21とレベルシフタ22とセレクタ23とを備える。
The arm drive
ゲート駆動回路21は、スイッチング素子4のゲートを駆動する回路であり、具体的な構成および、方法については種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。レベルシフタ22は、アームの駆動信号の電圧レベルを変換してゲート駆動回路21に伝達する機能を有しており、具体的な構成および、方法については種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。
The
セレクタ23は、二つの異なるコイル巻線に対するアームの駆動信号を入力とし、リレー制御部8のリレー切り替え動作に応じて、どちらか一方のコイル巻線に対するアームの駆動信号をモジュール7のアームに伝達する機能を有する。なお、図17において、第一のアーム80、第四のアーム83は、1系統のコイル巻線のみに給電するのでセレクタは不要であるが、第一のアーム80、第四のアーム83にもセレクタ23を設け、セレクタ23の入力信号の一方を駆動信号オフにすることで、セレクタ23の切り替え制御信号によってアームの駆動をオフすることができる。また、セレクタ23にスリーステート機能を持たせ、アームの故障に応じでセレクタ23の出力をハイインピーダンスにして、アームの駆動信号を遮断することも可能である。
The
セレクタ23の切り替え制御信号は、たとえば、電流制御部10、リレー制御部8から入力される方法、アーム駆動信号切り替え部20内にマイコン、ASICを設け、セレクタ23を制御してもよい。
The switching control signal of the
図18は、図9に示したリレー制御部8のリレー切り替えと合わせて、アーム駆動信号切り替え部20によるアームの駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートである。以下、図18に示すタイムチャートを用いて、電力変換装置1のリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 18 is a time chart showing an example of the switching timing of the arm drive signal by the arm drive
図18の時間t20において、故障検出部9が第一のリレー5のみを有するアームの故障を検出し、検出した故障内容を故障検出部9の外部へ通知する。そして、故障検出部9が検出および、通知した故障内容をリレー制御部8が受け取り、故障内容に応じたリレーの切り替え動作を実施する。
At time t20 in FIG. 18, the failure detection unit 9 detects a failure of the arm having only the
時間t20における故障内容が第一のアームの故障であるため、リレー制御部8は、図5に示したフローチャートの処理に従い、時間t21において、第二のリレー6から第六のリレー18のオンとオフを反転させる。リレー制御部8は、時間t22において、第一のリレー5をオンからオフに切り替え、リレーの切り替え動作を終了する。なお、時間t21から時間t22までは、コイル巻線端子間短絡状態であり、回転電機3に回生ブレーキが発生するため、時間t21において該当するリレーをオンから先に実施した後、速やかに、オンからオフに切り替えるリレーをオフして回生ブレーキの発生を最小限にすることで、回転電機3の回転変動を最小限にすることができる。
Since the failure content at time t20 is the failure of the first arm, the
アーム駆動信号切り替え部20は、リレー制御部8のリレー切り替え動作が終了したのち、リレー制御部8による第一のリレー5から第六のリレー18のオンとオフの状態にもとづいて、時間t23において、各アームの駆動信号をセレクタ23によって切り替える。図18では、セレクタ23によって、第一のアームの駆動信号がオフし、第二のアームの駆動信号が回転電機3のV相のコイルからU相のコイルに対するアームの駆動信号に切り替わり、第三のアームの駆動信号が回転電機3のW相のコイルからV相のコイルに対するアームの駆動信号に切り替わり、第四のアームの駆動信号がオフから回転電機3のW相のコイルに対するアームの駆動信号に切り替わる例を示している。そして、電力変換装置1は、時間t24から電力変換動作が再び可能となる。
After the relay switching operation of the
以上のように、実施の形態5では、直流電源に接続され、スイッチング素子で構成されるアームを、回転電機のコイル巻線端子数に一を加算した数備え、並列に並べられたアームの外部接続点44のうち、隣接する外部接続点44を二つのリレーを直列に設けて接続し、二つのリレーの間の出力点をコイル巻線端子に接続したものである。三個のアームのうちの二個を使用して給電するので、各アームが冗長アームの機能を兼ね備え、異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて電力変換動作を継続することができる。 As described above, in the fifth embodiment, the number of arms connected to the DC power supply and composed of switching elements is provided by adding one to the number of coil winding terminals of the rotary electric machine, and the outside of the arms arranged in parallel. Of the connection points 44, adjacent external connection points 44 are connected by providing two relays in series, and the output point between the two relays is connected to the coil winding terminal. Since power is supplied using two of the three arms, each arm also has the function of a redundant arm, the arm in which an abnormality is detected can be disconnected, and the relay can be switched to continue the power conversion operation. ..
アームは、特定のコイル巻線端子とのみ切り替わると共に、リレーの切り替え状態に応じてアームの駆動信号を切り替えるので、切り替え先間違いを回避することができる。 Since the arm switches only to a specific coil winding terminal and switches the drive signal of the arm according to the switching state of the relay, it is possible to avoid an error in the switching destination.
スイッチング素子4で構成されるアームが冗長アームの機能を兼ね備え、二つのリレーを経由して異なる2系統の前記コイル巻線端子に給電する形態をしているので、リレーおよび冗長アームを含めた各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを低減することができる。
Since the arm composed of the
アームが冗長アームの機能を兼ね備えるので、モジュール7のアームと回転電機3のコイル巻線端子との間の配線が交差することなく簡素にでき、電力変換装置1の小型化が可能となる。
Since the arm also has the function of a redundant arm, the wiring between the arm of the
さらに、各アームから回転電機3のコイル巻線端子への配線距離が等しくなるように配置することが可能であり、配線インピーダンスを合わせれば、アームの故障が発生した後においても電力変換装置の発熱、放射ノイズは変わることなく、コイル巻線間の電流干渉も発生なく、電力変換動作を継続することができる。
Further, it is possible to arrange the wires so that the wiring distances from each arm to the coil winding terminal of the rotary
リレー制御部8は、回転電機3のコイル巻線に誘起電流が流れている場合は、リレーの切り替え動作において、リレーのオンから先に実施するので、電流経路の断絶による誘起電圧の跳ね上がりを回避でき、リレー切り替えによる回転電機3の回転変動への影響を最小限にできる。
When the induced current is flowing in the coil winding of the rotary
電力変換装置1は、回転電機3への給電中にスイッチング素子4の故障を検出した場合は、リレーの切り替え動作よりも先にアームの駆動を停止するので、リレーの切り替えによるアーム誤短絡を回避できる。
When the
6.実施の形態6
図19は、実施の形態6に係る電力変換装置1のアーム駆動信号切り替え部20の構成を示すブロック図である。図20は、実施の形態6に係る電力変換装置1のスイッチング素子の故障検出時の動作を説明するタイムチャートである。
6.
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of an arm drive
実施の形態5では、アームの故障によるリレーの切り替えにおいて、アーム駆動信号切り替え部20のレベルシフタ22の入力前にアームの駆動信号を切り替える方法を説明した。これに限らず、ゲート駆動回路21とモジュール7との間で切り替えてもよい。
In the fifth embodiment, a method of switching the drive signal of the arm before the input of the
本実施の形態6における電力変換装置1の構成は、先述の図1の構成に加え、図16に示すように、電流制御部10とモジュール7との間にアーム駆動信号切り替え部20を備える。アーム駆動信号切り替え部20は、電流制御部10が出力するアームの駆動信号をモジュール7に伝達して、モジュール7のアームを構成するスイッチング素子4のゲートを駆動する機能を有する。
In the configuration of the
また、アーム駆動信号切り替え部20は、リレー制御部8のリレー切り替え動作に応じて、アームの駆動信号の伝達先を変更する役割を担うものである。アーム駆動信号切り替え部20としては、たとえば、図19のような構成が考えられる。
Further, the arm drive
図19において、アーム駆動信号切り替え部20は、ゲート駆動回路21とレベルシフタ22とゲート信号遮断切り替え部24とを備える。ゲート駆動回路21は、スイッチング素子4のゲートを駆動する回路であり、具体的な構成および、方法については種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。
In FIG. 19, the arm drive
レベルシフタ22は、アームの駆動信号の電圧レベルを変換してゲート駆動回路21に伝達する機能を有しており、具体的な構成および、方法については種々提案されており、それらの技術が適用できるため、ここでは説明を省略する。ゲート信号遮断切り替え部24は、電力変換装置1の異常に応じた対策を目的として、ゲート信号を遮断する機能を有し、モジュール7のアームを構成するスイッチング素子4のゲート駆動信号を遮断するゲート遮断部25が設けられている。
The
ゲート遮断部25としては、たとえば、先述の図2に示したように、機械式リレー、MOS−FETによる半導体リレーが考えられる。ゲート遮断部25の導通遮断制御は、電力変換装置1の外部の上位コントローラ、あるいは、電力変換装置1の内部に設けたサブマイコン、ASICが電力変換装置1の電力変換動作を監視し、電力変換動作の異常を検出すればゲート遮断部25がゲート信号を遮断する。
As the
また、ゲート信号遮断切り替え部24は、回転電機3の二つの異なるコイル巻線に対するアームのスイッチング素子4のゲート駆動信号を入力とし、リレー制御部8のリレー切り替え動作に応じて、どちらか一方のコイル巻線に対するアームのスイッチング素子4のゲート駆動信号をモジュール7のアームに伝達する機能を有する。ゲート信号遮断切り替え部24の切り替え制御信号は、たとえば、電流制御部10、リレー制御部8から入力される方法、アーム駆動信号切り替え部20内にサブマイコン、ASICを設け、ゲート信号遮断切り替え部24を制御してもよい。
Further, the gate signal
図20は、図9に示したリレー制御部8のリレー切り替えと合わせて、アーム駆動信号切り替え部20によるアームのスイッチング素子4のゲート駆動信号の切り替え時期の一例を示すタイムチャートである。以下、図20に示すタイムチャートを用いて、電力変換装置1のリレー切り替え動作について、具体的に説明する。
FIG. 20 is a time chart showing an example of the switching timing of the gate drive signal of the
図20の時間t30において、故障検出部9が第一のアームの故障を検出し、検出した故障内容を故障検出部9が外部ヘ通知する。そして、故障検出部9が検出および、通知した故障内容をリレー制御部8が受け取り、故障内容に応じたリレーの切り替え動作を実施する。時間t30における故障内容が第一のアームの故障であるため、リレー制御部8は、図9に示したフローチャートの処理に従い、時間t31において、第二から第六のリレー制御部のオンとオフを切り替える。
At the time t30 of FIG. 20, the failure detection unit 9 detects the failure of the first arm, and the failure detection unit 9 notifies the outside of the detected failure content. Then, the
リレー制御部8は、時間t32において、第一のリレー5をオンからオフに切り替え、リレーの切り替え動作を終了する。なお、時間t31から時間t32までは、コイル巻線端子間短絡状態であり、回転電機3に回生ブレーキが発生するため、時間t31において該当するリレーをオンから先に実施した後、速やかに、オンからオフに切り替えるリレーをオフして回生ブレーキの発生を最小限にすることで、回転電機3の回転変動を最小限にすることができる。
At time t32, the
アーム駆動信号切り替え部20は、リレー制御部8のリレー切り替え動作が終了したのち、リレー制御部8による第一のリレー5から第六のリレー18のオンとオフの状態にもとづいて、時間t33において、各アームのスイッチング素子4のゲート駆動信号をゲート信号遮断切り替え部24によって切り替える。
After the relay switching operation of the
図20では、ゲート信号遮断切り替え部24によって、第一のアームのゲート駆動信号が遮断され、第二のアームのゲート駆動信号が回転電機3のV相のコイルからU相のコイルに対するアームのゲート駆動信号に切り替わり、第三のアームのゲート駆動信号が回転電機3のW相のコイルからV相のコイルに対するアームのゲート駆動信号に切り替わり、第四のアームのゲート駆動信号が遮断状態から回転電機3のW相のコイルに対するアームのゲート駆動信号に切り替わる例を示している。そして、電力変換装置1は、時間t24から電力変換動作が再び可能となる。また、ゲート信号遮断切り替え部24をモジュール7の近傍に配置すれば、アームのゲート駆動信号の配線長の変更を最小限にでき、ゲート配線の切り替えによるゲート立ち上がり時間および、立ち下がり時間の変動を最小限にできる。
In FIG. 20, the gate signal
以上のように、実施の形態6では、直流電源に接続され、スイッチング素子で構成されるアームの外部接続点44がリレーを介して回転電機のコイル巻線端子に接続されたアームを回転電機の巻線端子数よりも一つ少ない個数備える電力変換装置であって、二つのリレーを経由して異なる2系統の前記コイル巻線端子に給電するので、各アームが冗長アームの機能を兼ね備え、異常が検出されたアームを切り離すと共に、リレーを切り替えて電力変換動作を継続することができる。
As described above, in the sixth embodiment, the arm connected to the DC power supply and the
アームは、特定のコイル巻線端子とのみ切り替わると共に、リレーの切り替え状態に応じてアームの駆動信号を切り替えるので、切り替え先間違いを回避することができる。 Since the arm switches only to a specific coil winding terminal and switches the drive signal of the arm according to the switching state of the relay, it is possible to avoid an error in the switching destination.
スイッチング素子4で構成されるアームが冗長アームの機能を兼ね備え、第一のリレー5および、第二のリレー6を経由して異なる2系統の前記コイル巻線端子に給電する形態をしているので、リレーおよび冗長アームを含めた各相アームの標準化、モジュール化ができ、冗長アームの追加構成にかかるコストを低減することができる。アームが冗長アームの機能を兼ね備えるので、モジュール7のアームと回転電機3のコイル巻線端子との間の配線が交差することなく簡素にでき、電力変換装置1の小型化が可能となる。
Since the arm composed of the
さらに、各アームから回転電機3のコイル巻線端子への配線距離が等しくなるように配置することが可能であり、配線インピーダンスを合わせれば、アームの故障が発生した後においても電力変換装置の発熱、放射ノイズは変わることなく、コイル巻線間の電流干渉も発生なく、電力変換動作を継続することができる。
Further, it is possible to arrange the wires so that the wiring distances from each arm to the coil winding terminal of the rotary
リレー制御部8は、回転電機3のコイル巻線に誘起電流が流れている場合は、リレーの切り替え動作において、リレーのオンから先に実施するので、電流経路の断絶による誘起電圧の跳ね上がりを回避でき、リレー切り替えによる回転電機3の回転変動への影響を最小限にできる。電力変換装置1は、回転電機3への給電中にスイッチング素子4の故障を検出した場合は、リレーの切り替え動作よりも先にアームの駆動を停止するので、リレーの切り替えによるアーム誤短絡を回避できる。
When the induced current is flowing in the coil winding of the rotary
以上、説明した電力変換装置1は、各アームと直流電源2との間にそれぞれヒューズを入れる構成であってもよい。もしアームが短絡故障した場合であっても、ヒューズによって、故障が発生したアームの短絡電流経路のみを遮断するので、短絡電流遮断後は、残ったアームで電力変換動作を継続することができる。
The
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、一つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも一つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 電力変換装置、2 直流電源、3、33 回転電機、4 スイッチング素子、5 第一のリレー、6 第二のリレー、7、70、71 モジュール、8 リレー制御部、9 故障検出部、10 電流制御部、11 機械接点部、12 制御端子、15 第三のリレー、16 第四のリレー、17 第五のリレー、18 第六のリレー、20 アーム駆動信号切り替え部、21 ゲート駆動回路、 22 レベルシフタ、23 セレクタ、24 ゲート信号遮断切り替え部、25 ゲート遮断部、40 MOS−FET、41 第一の配線、42 第二の配線、43 第三の配線、44 外部接続点、45 出力点、46 接続端子、80 第一のアーム、81 第二のアーム、82 第三のアーム、83 第四のアーム、100、101 制御装置 1 Power converter, 2 DC power supply, 3, 33 rotary electric machine, 4 switching element, 5 1st relay, 6 2nd relay, 7, 70, 71 module, 8 relay control unit, 9 failure detection unit, 10 current Control unit, 11 mechanical contact part, 12 control terminal, 15 third relay, 16 fourth relay, 17 fifth relay, 18 sixth relay, 20 arm drive signal switching unit, 21 gate drive circuit, 22 level shifter , 23 selector, 24 gate signal cutoff switching part, 25 gate cutoff part, 40 MOS-FET, 41 first wiring, 42 second wiring, 43 third wiring, 44 external connection point, 45 output point, 46 connection Terminal, 80 1st arm, 81 2nd arm, 82 3rd arm, 83 4th arm, 100, 101 Control device
Claims (29)
直流電源の正極側に接続される正極側スイッチング素子と、前記直流電源の負極側に接続される負極側スイッチング素子と、前記正極側のスイッチング素子と前記負極側のスイッチング素子を直列に接続し外部接続点が設けられた第一の配線とを有した、前記巻線の相数Nに1を加算したN+1個のアームと、
前記N+1個のアームに順番に番号を付けた場合において、隣り合う番号の二つの前記アームの前記外部接続点の間のそれぞれに、二つずつ設けられた2N個のリレーと、
前記隣り合う番号の二つの前記アームの前記外部接続点の間を前記二つのリレーを直列に介してそれぞれ接続する第二の配線と、
前記第二の配線の、前記直列に接続された二つのリレーの間の部分に設けられた出力点と、前記各相の接続端子とを接続する第三の配線と、
前記各相の前記接続端子ごとに一つの前記アームの前記外部接続点が接続されるように前記2N個のリレーをオンオフするリレー制御部とを備えた電力変換装置。 Multi-phase windings of rotary electric machines with connection terminals for each phase,
The positive electrode side switching element connected to the positive electrode side of the DC power supply, the negative electrode side switching element connected to the negative electrode side of the DC power supply, and the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element are connected in series to the outside. An N + 1 arm having a first wiring provided with a connection point, which is obtained by adding 1 to the number of phases N of the winding.
When the N + 1 arms are numbered in order, two 2N relays are provided between the external connection points of the two adjacently numbered arms, and two relays are provided.
A second wire that connects the two relays in series between the external connection points of the two arms of the adjacent numbers, and
A third wiring for connecting an output point provided in a portion of the second wiring between two relays connected in series and a connection terminal for each phase.
A power conversion device including a relay control unit that turns on and off the 2N relays so that the external connection point of one arm is connected to each connection terminal of each phase.
前記リレー制御部は、前記故障検出部が故障を検出したアームの前記外部接続点に直接つながるリレーをオフし、正常なアームの前記外部接続点を前記巻線の前記接続端子にそれぞれ接続するようにリレーをオンまたはオフする請求項1または2に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
The relay control unit turns off the relay directly connected to the external connection point of the arm for which the failure detection unit has detected a failure, and connects the external connection point of the normal arm to the connection terminal of the winding. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the relay is turned on or off.
第一のアームの前記外部接続点と第二のアームの前記外部接続点とは第一のリレーと第二のリレーとを介して直列に接続され、
前記第二のアームの前記外部接続点と第三のアームの前記外部接続点とは第三のリレーと第四のリレーとを介して直列に接続され、
前記第三のアームの前記外部接続点と第四のアームの前記外部接続点とは第五のリレーと第六のリレーとを介して直列に接続され、
前記第一のリレーと前記第二のリレーを接続する配線上の第一の出力点に前記回転電機の第一の前記巻線の前記接続端子が接続され、
前記第三のリレーと前記第四のリレーを接続する配線上の第二の出力点に前記回転電機の第二の前記巻線の前記接続端子が接続され、
前記第五のリレーと前記第六のリレーを接続する配線上の第三の出力点に前記回転電機の第三の前記巻線の前記接続端子が接続された請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 With four said arms and six said relays,
The external connection point of the first arm and the external connection point of the second arm are connected in series via a first relay and a second relay.
The external connection point of the second arm and the external connection point of the third arm are connected in series via a third relay and a fourth relay.
The external connection point of the third arm and the external connection point of the fourth arm are connected in series via a fifth relay and a sixth relay.
The connection terminal of the first winding of the rotary electric machine is connected to the first output point on the wiring connecting the first relay and the second relay.
The connection terminal of the second winding of the rotary electric machine is connected to the second output point on the wiring connecting the third relay and the fourth relay.
Any one of claims 1 to 3 in which the connection terminal of the third winding of the rotary electric machine is connected to a third output point on the wiring connecting the fifth relay and the sixth relay. The power converter according to the section.
前記第三のアームと前記第四のアームと前記第四から前記第六のリレーをモジュール化した請求項4に記載の電力変換装置。 The first arm, the second arm, and the first to third relays are modularized.
The power conversion device according to claim 4, wherein the third arm, the fourth arm, and the fourth to sixth relays are modularized.
前記第二のアームと前記第三のアームと前記第二から前記第五のリレーをモジュール化した請求項4に記載の電力変換装置。 The first arm, the fourth arm, the first relay, and the sixth relay are modularized.
The power conversion device according to claim 4, wherein the second arm, the third arm, and the second to fifth relays are modularized.
前記第一のリレーと前記第三のリレーと前記第五のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第三のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第五のリレーをオフし、前記第六のリレーをオンする請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the third arm in a state where the first relay, the third relay, and the fifth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the fifth relay and turns on the sixth relay.
前記第二のリレーと前記第四のリレーと前記第六のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第二のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第二のリレーをオフし前記第一のリレーをオンする請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the second arm in a state where the second relay, the fourth relay, and the sixth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the second relay and turns on the first relay.
前記第一のリレーと前記第三のリレーと前記第五のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第二のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第三のリレーをオフし、前記第四から前記第六のリレーのオンとオフを反転する請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the second arm in a state where the first relay, the third relay, and the fifth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the third relay and reverses on and off of the fourth to sixth relays.
前記第二のリレーと前記第四のリレーと前記第六のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第三のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第四のリレーをオフし、第一から前記第三のリレーのオンとオフを反転する請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the third arm in a state where the second relay, the fourth relay, and the sixth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the fourth relay and reverses on and off of the first to third relays.
前記第一のリレーと前記第三のリレーと前記第五のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第一のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第一のリレーをオフし、前記第二から前記第六のリレーのオンとオフを反転する請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the first arm in a state where the first relay, the third relay, and the fifth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the first relay and reverses on and off of the second to sixth relays.
前記第二のリレーと前記第四のリレーと前記第六のリレーをオンにして前記回転電機の前記巻線に接続した状態において、前記故障検出部が前記第四のアームの故障を検出した場合、前記リレー制御部は前記第六のリレーをオフし、前記第一から前記第五のリレーのオンとオフを反転する請求項4から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A failure detection unit for detecting a failure of the arm is provided.
When the failure detection unit detects a failure of the fourth arm in a state where the second relay, the fourth relay, and the sixth relay are turned on and connected to the winding of the rotary electric machine. The power conversion device according to any one of claims 4 to 6, wherein the relay control unit turns off the sixth relay and reverses on and off of the first to fifth relays.
前記リレー制御部が同一の前記巻線の前記接続端子に複数のアームの前記外部接続点を接続している場合は、前記電流制御部は電流制御を停止する請求項1から13のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A current control unit for driving the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to control the current flowing through the winding is provided.
When the relay control unit connects the external connection points of a plurality of arms to the connection terminals of the same winding, the current control unit stops current control, any one of claims 1 to 13. The power converter according to the section.
前記リレー制御部は、前記リレーのオンとオフを反転させる場合に、前記誘起電圧検出部が誘起電圧を検出している時は、オン制御を先行させオフ遅延時間経過後にオフ制御を実施する請求項3および7から12のいずれか一項に記載の電力変換装置。 It is provided with an induced voltage detection unit that detects the induced voltage of the winding.
When the relay control unit reverses the on and off of the relay, when the induced voltage detection unit detects the induced voltage, the relay control unit precedes the on control and executes the off control after the off delay time elapses. Item 3. The power conversion device according to any one of Items 3 and 7 to 12.
前記リレー制御部は、前記リレーのオンとオフを反転させる場合に、前記回転速度に応じて、オン制御を先行させオフ遅延時間経過後にオフ制御を実施する請求項3および7から12のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A rotation detection unit for detecting the rotation speed of the rotary electric machine is provided.
Any one of claims 3 and 7 to 12, wherein when the relay control unit reverses the on and off of the relay, the on control is preceded and the off control is performed after the lapse of the off delay time according to the rotation speed. The power conversion device according to one item.
前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子を駆動して前記巻線に流れる電流を制御する電流制御部を備え、
前記電流検出部が電流を検出している時に前記故障検出部が故障を検出した場合は、前記電流制御部による電流制御を停止した後に前記リレー制御部がリレーのオンとオフを切り替える請求項3および7から12、17および18のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A current detector that detects the current flowing through the winding,
A current control unit for driving the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to control the current flowing through the winding is provided.
3. If the failure detection unit detects a failure while the current detection unit is detecting a current, the relay control unit switches the relay on and off after the current control by the current control unit is stopped. And the power converter according to any one of 7 to 12, 17 and 18.
前記リレー制御部がリレーのオンとオフを切り替えた場合、前記電流制御部は接続先変更後の前記巻線の前記接続端子に対応する前記アームの駆動信号を切り替える請求項3および7から12、17、18および23のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A current control unit for driving the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to control the current flowing through the winding is provided.
Claims 3 and 7 to 12, wherein when the relay control unit switches the relay on and off, the current control unit switches the drive signal of the arm corresponding to the connection terminal of the winding after the connection destination is changed. The power conversion device according to any one of 17, 18 and 23.
前記電流制御部と前記アームとの間に設置され、前記リレー制御部のリレーのオンとオフの切り替えに応じて前記電流制御部と前記アームの接続先を切り替えるアーム駆動信号切り換え部とを備え、
前記アーム駆動信号切り換え部は、前記リレー制御部がリレーのオンとオフを切り替えたことを検出して、前記巻線の前記接続端子の接続先に合わせて、前記電流制御部と前記アームの接続先を切り替える請求項3および7から12、17、18および23のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A current control unit that drives the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to control the current flowing through the winding.
It is provided between the current control unit and the arm, and includes an arm drive signal switching unit that switches the connection destination of the current control unit and the arm according to switching on / off of the relay of the relay control unit.
The arm drive signal switching unit detects that the relay control unit has switched the relay on and off, and connects the current control unit and the arm according to the connection destination of the connection terminal of the winding. The power conversion device according to any one of claims 3 and 7 to 12, 17, 18 and 23.
前記アーム駆動信号切り換え部は、前記リレー制御部がリレーのオンとオフを切り替えたことを検出して、前記巻線の前記接続端子の接続先に合わせて、前記電流制御部と前記アームの接続先をゲート駆動回路によって切り替える請求項25項に記載の電力変換装置。 The arm drive signal switching unit has a gate drive circuit that switches between the current control unit and the connection destination of the arm.
The arm drive signal switching unit detects that the relay control unit has switched the relay on and off, and connects the current control unit and the arm according to the connection destination of the connection terminal of the winding. The power conversion device according to claim 25, wherein the destination is switched by a gate drive circuit.
前記アーム駆動信号切り換え部は、前記リレー制御部がリレーのオンとオフを切り替えたことを検出して、前記巻線の前記接続端子の接続先に合わせて、前記電流制御部と前記アームの接続先をゲート駆動回路によって遮断しまたは切り替える請求項25項に記載の電力変換装置。 The arm drive signal switching unit includes a current control unit and a gate drive circuit that cuts off or switches the connection destination of the arm.
The arm drive signal switching unit detects that the relay control unit has switched the relay on and off, and connects the current control unit and the arm according to the connection destination of the connection terminal of the winding. The power conversion device according to claim 25, wherein the tip is cut off or switched by a gate drive circuit.
第一のアームの前記外部接続点と第二のアームの前記外部接続点とは第一のリレーと第二のリレーとを介して直列に接続され、
前記第二のアームの前記外部接続点と第三のアームの前記外部接続点とは第三のリレーと第四のリレーとを介して直列に接続され、
前記第一のリレーと前記第二のリレーを接続する配線上の第一の出力点に前記回転電機の第一の前記巻線の前記接続端子が接続され、
前記第三のリレーと前記第四のリレーを接続する配線上の第二の出力点に前記回転電機の第二の前記巻線の前記接続端子が接続された請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 With three said arms and four said relays,
The external connection point of the first arm and the external connection point of the second arm are connected in series via a first relay and a second relay.
The external connection point of the second arm and the external connection point of the third arm are connected in series via a third relay and a fourth relay.
The connection terminal of the first winding of the rotary electric machine is connected to the first output point on the wiring connecting the first relay and the second relay.
Any one of claims 1 to 3 in which the connection terminal of the second winding of the rotary electric machine is connected to the second output point on the wiring connecting the third relay and the fourth relay. The power converter according to the section.
前記第二のアームと前記第二と前記第三のリレーとをモジュール化した請求項28に記載の電力変換装置。 The first and third arms and the first and fourth relays are modularized.
28. The power conversion device according to claim 28, wherein the second arm and the second and third relays are modularized.
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