JPWO2015162718A1 - 交流回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

交流回転機の制御装置は、交流回転機１の２組の三相巻線に電圧を印加する電圧印加部３，４と、電圧印加部３，４に電圧指令を出力する制御部５と、三相巻線で地絡故障及び天絡故障が発生した場合に、地絡故障及び天絡故障に応じて変化する故障検知信号を出力する故障検知部６，７とを備えている。制御部５は、故障が発生した組の電圧印加部３，４に対して、故障検知信号に基づいて地絡故障が発生したと検知した場合には、三相巻線の各相の電圧を直流電源２の負極側電位Ｖ−とする電圧指令を出力し、天絡故障が発生したと検知した場合には、三相巻線の各相の電圧を直流電源２の正極側電位Ｖ＋とする電圧指令を出力する。

Description

この発明は、交流回転機の制御装置に関するものである。

従来の交流回転機の制御装置においては、故障検知部が検知した故障に応じて故障側インバータの各相の同電位側を故障と同じ状態に制御するとともに、故障した側を除く正常側のインバータの制御を継続する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１７６２１５号公報

特許文献１においては、故障検知部が、インバータで発生した故障が、高電位側か低電位側であるかの判別は行っているが、天絡故障と地絡故障のいずれであるかについては判別していない。従って、例えば、故障側インバータの高電位側のＵ相の半導体スイッチが天絡故障したと仮定すると、当該半導体スイッチは常にＯＮ状態のままとなる。このときに、特許文献１の制御方法に従って、故障側インバータの高電位側のＶ相とＷ相の半導体スイッチを、故障と同じ状態に制御しようとすると、当該故障側インバータの高電位側のＶ相とＷ相の半導体スイッチをＯＮすることになる。しかしながら、その場合に、低電位側のＶ相またはＷ相の半導体スイッチがＯＮ状態であったとすると、その相においては、高電圧側と低電圧側の半導体スイッチが同時にＯＮとなって短絡故障が発生し、当該低電圧側の半導体スイッチの故障を引き起こすという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、天絡故障と地絡故障のどちらの故障が生じているかを判別し、地絡故障を検知した場合には、故障が発生した組の三相巻線に印加する各電圧を直流電源の負極側電位とする電圧指令を出力し、天絡故障を検知した場合には、故障が発生した組の三相巻線に印加する各電圧を直流電源の正極側電位とする電圧指令を出力することで、短絡故障の発生を抑えながら、正常な組の電圧印加部による交流回転機の制御を継続することが可能な、交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。

この発明は、Ｎ組の三相巻線を備えた交流回転機を制御するための交流回転機の制御装置であって、上記Ｎは２以上の自然数であり、直流電源の直流電圧を電力変換して前記Ｎ組の三相巻線のそれぞれに電圧を印加するＮ組の電圧印加部と、前記Ｎ組の電圧印加部に電圧指令を出力する制御部と、前記Ｎ組のうちの少なくともいずれか１つの組の三相巻線で地絡故障及び天絡故障が発生した場合に、組ごとに故障検知信号を前記制御部に出力する故障検知部とを備え、前記故障検知部は、前記地絡故障が発生した場合と前記天絡故障が発生した場合とで異なる値の前記故障検知信号を出力し、前記制御部は、故障が発生した組の前記電圧印加部に対して、前記故障検知信号に基づいて地絡故障が発生したと検知した場合に、故障が発生した組の前記三相巻線に印加する各前記電圧を前記直流電源の負極側電位とする電圧指令を出力し、前記故障検知信号に基づいて天絡故障が発生したと検知した場合に、故障が発生した組の前記三相巻線に印加する各前記電圧を前記直流電源の正極側電位とする電圧指令を出力する、交流回転機の制御装置である。

この発明においては、三相巻線のどの相が地絡故障および天絡故障を発生しても変化を生じるような故障検知信号を出力する故障検知部を備えたので、天絡故障と地絡故障のどちらの故障が生じているかを判別し、地絡故障を検知した場合と天絡故障を検知した場合とで異なる電圧指令を、故障した組の電圧印加部に出力することで、正常な組の電圧印加部による交流回転機の制御を継続することができる。

この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置の全体構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における第１の電圧指令と第１のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における第１の電圧指令と第１のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における第１の電圧指令と第１のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における第２の電圧指令と第２のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における第２の電圧指令と第２のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における第２の電圧指令と第２のスイッチング信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置に設けられた制御部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置に設けられた制御部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２における交流回転機の制御装置の全体構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における交流回転機の制御装置の全体構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における、半導体スイッチの状態、第１の電圧指令、第１のスイッチング信号、および、故障検知信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３における、半導体スイッチの状態、第２の電圧指令、第２のスイッチング信号、および、故障検知信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３における、半導体スイッチの状態、第１の電圧指令、第１のスイッチング信号、および、故障検知信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３における、半導体スイッチの状態、第２の電圧指令、第２のスイッチング信号、および、故障検知信号との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３における交流回転機の制御装置に設けられた制御部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３における交流回転機の制御装置に設けられた制御部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１〜３における、故障した組の電圧印加部に通電する電流と、ブレーキトルクとの関係を示した説明図である。 この発明の実施の形態１〜３における、交流回転機の回転速度に対する、電圧印加部の電流特性を示した説明図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。

図１において、交流回転機１は、２組の三相巻線（第１の三相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１及び第２の三相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）を有する交流回転機である。

直流電源２は、交流回転機の制御装置に、電力を供給する電源である。直流電源２は、後述する第１の電圧印加部３および第２の電圧印加部４の正極側に電圧Ｖ＋を、負極側に電圧Ｖ−を与える。また、電圧Ｖ＋と電圧Ｖ−との電位差をＶｄｃとする。直流電源２として、例えば、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等、直流電圧を出力する全ての機器を用いることができる。また、図１においては、１つの直流電源２が設けられている例を示しているが、その場合に限らず、第１の電圧印加部３および第２の電圧印加部４に対して各々直流電源２を１つずつ設けるようにしてもよい。

本実施の形態１に係る交流回転機の制御装置は、直流電源２と交流回転機１との間に接続された第１の電圧印加部３及び第２の電圧印加部４と、第１の電圧印加部３と交流回転機１との間に接続された第１の故障検知器６と、第２の電圧印加部４と交流回転機１との間に接続された第２の故障検知器７と、第１の電圧印加部３、第２の電圧印加部４、第１の故障検知器６、及び、第２の故障検知部７に接続された制御部５とから構成されている。なお、第１の故障検知器６と第２の故障検知器７とは、２組のうちの少なくともいずれか１つの組の三相巻線で地絡故障及び天絡故障が発生した場合に、組ごとに故障検知信号を制御部５に出力する故障検知部を構成している。

第１の電圧印加部３は、直流電源２の直流電圧を電力変換し、交流回転機１の第１の三相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各相に電圧を印加する。第１の電圧印加部３は、交流回転機１の各相Ｕ、Ｖ、Ｗに対応して設けられた複数の半導体スイッチＳｕｐ１，Ｓｖｐ１，Ｓｗｐ１，Ｓｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１を有するインバータから構成されている。上側の半導体スイッチＳｕｐ１，Ｓｖｐ１，Ｓｗｐ１は、それぞれ、下側の半導体スイッチＳｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１に直列に接続されている。上側の半導体スイッチＳｕｐ１と下側の半導体スイッチＳｕｎ１との接続点に、交流回転機１のＵ相の巻線が接続されている。また、上側の半導体スイッチＳｖｐ１と下側の半導体スイッチＳｖｎ１との接続点に、交流回転機１のＶ相の巻線が接続されている。また、上側の半導体スイッチＳｗｐ１と下側の半導体スイッチＳｗｎ１との接続点に、交流回転機１のＷ相の巻線が接続されている。第１の電圧印加部３は、制御部５から出力される第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１に基づき、半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１をＯＮ／ＯＦＦすることによって、直流電源２から入力した直流電圧Ｖｄｃを電力変換して、交流回転機１の第１の三相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を印加する。各半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１は、ＩＧＢＴ，バイポーラトランジスタ，ＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチと、当該半導体スイッチに逆並列に接続されたダイオードとから構成される。第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１、Ｑｗｎ１は、第１の電圧印加部３において、それぞれ、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｕｎ１、Ｓｖｐ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｐ１、Ｓｗｎ１をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチング信号である。

第２の電圧印加部４は、直流電源２の直流電圧を電力変換し、交流回転機１の第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各相に電圧を印加する。第２の電圧印加部４は、交流回転機１の各相Ｕ、Ｖ、Ｗに対応して設けられた複数の半導体スイッチＳｕｐ２，Ｓｖｐ２，Ｓｗｐ２，Ｓｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２を有するインバータから構成されている。上側の半導体スイッチＳｕｐ２，Ｓｖｐ２，Ｓｗｐ２は、それぞれ、下側の半導体スイッチＳｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２に直列に接続されている。上側の半導体スイッチＳｕｐ２と下側の半導体スイッチＳｕｎ２との接続点に、交流回転機１のＵ相の巻線が接続されている。また、上側の半導体スイッチＳｖｐ２と下側の半導体スイッチＳｖｎ２との接続点に、交流回転機１のＶ相の巻線が接続されている。また、上側の半導体スイッチＳｗｐ２と下側の半導体スイッチＳｗｎ２との接続点に、交流回転機１のＷ相の巻線が接続されている。第２の電圧印加部４は、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２に基づき、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２をオンオフすることによって、直流電源２から入力した直流電圧Ｖｄｃを電力変換して、交流回転機１の第２の三相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に電圧を印加する。各半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２は、ＩＧＢＴ，バイポーラトランジスタ，ＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチと、当該半導体スイッチに逆並列に接続されたダイオードとから構成される。第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２、Ｑｗｎ２は、第２の電力変換部４において、それぞれ、半導体スイッチＳｕｐ２、Ｓｕｎ２、Ｓｖｐ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｐ２、Ｓｗｎ２をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチング信号である。

上述したように、本実施の形態１においては、２組の電圧印加部（第１の電圧印加部３及び第２の電圧印加部４）を有する。

制御部５は、第１の電圧印加部３と第２の電圧印加部４とに電圧指令を出力する。制御部５は、交流回転機１を駆動するための第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆ及び第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを演算する。次に、制御部５は、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをパルス幅（ＰＷＭ）変調することによって、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１、Ｑｗｎ１を生成して第１の電圧印加部３へ出力する。また、同様に、制御部５は、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをパルス幅（ＰＷＭ）変調することによって、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２、Ｑｗｎ２を生成して第２の電圧印加部４へ出力する。第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆ及び第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆの演算方法について以下に説明する。当該演算方法としては、例えば、図１に示す制御部５に入力される制御指令として、交流回転機１の速度（周波数）指令ｆを設定した上で、第１の電圧指令及び第２の電圧指令の振幅を決定とするＶ／Ｆ制御を用いて、電圧指令を算出する。あるいは、別の演算方法としては、前記制御指令として、交流回転機１の電流指令を設定し、当該電流指令と交流回転機の電圧方程式を用いて、電流指令を電圧方程式に代入して電圧指令を算出する方法を用いるようにしてもよい。さらなる別の演算方法としては、第１の三相巻線を流れる電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流検出部を設け、電流指令と電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１との偏差に基づいて、その偏差を零とすべく比例積分制御によって第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを求め、更に、第２の三相巻線を流れる電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を検出する電流検出部を設け、電流指令と電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２との偏差に基づいて、その偏差を零とすべく比例積分制御によって第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを演算するフィードバック制御により、電圧指令を求めるようにしてもよい。以下では、これらの演算方法による制御・演算を、まとめて、「通常制御」と呼ぶこととする（図８のステップＳ８３，図９のステップＳ９３，図１６のステップＳ３６５，図１７のステップＳ３７５参照）。

故障検知器６（故障検知部）は、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１にそれぞれ接続された３つの抵抗Ｒから構成されている。故障検知器６は、第１の三相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１に基づいて、故障検知信号Ｖｍ１を演算し、制御部５に出力する。故障検知部６から出力される故障検知信号Ｖｍ１は、正常時の場合と地絡故障が発生した場合と天絡故障が発生した場合とで、その値が異なる。

故障検知器７（故障検知部）は、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２にそれぞれ接続された３つの抵抗Ｒから構成されている。故障検知器７は、第２の三相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の端子電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に基づいて、検知信号Ｖｍ２を演算し、制御部５に出力する。故障検知部７から出力される検知信号Ｖｍ２は、地絡故障が発生した場合と天絡故障が発生した場合とで、その値が異なる。

以下に、制御部５が生成する、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆと第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１、Ｑｗｎ１との関係について詳細に述べる。図２〜図４は、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆと第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１、Ｑｗｎ１との関係を説明する図である。

図２において、Ｃは三角波（ＰＷＭ搬送波）であり、その最大値（山）の電位はＶ＋（直流電源２の正極側電位）、最小値（谷）の電位はＶ−（直流電源２の負極側電位）とする。図２では、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆが、Ｖ＋＞Ｖｕ１＿ｒｅｆ＞Ｖｖ１＿ｒｅｆ＞Ｖｗ１＿ｒｅｆ＞Ｖ−となるように設定されている。このとき、三角波Ｃと、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆとをそれぞれ比較する。比較の結果、三角波ＣよりＶｕ１＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｕｐ１を１、且つ、Ｑｕｎ１を０とし、一方、三角波ＣよりＶｕ１＿ｒｅｆが小さければ、Ｑｕｐ１を０、且つ、Ｑｕｎ１を１とする。また、三角波ＣよりＶｖ１＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｖｐ１を１、且つ、Ｑｖｎ１を０とし、一方、三角波ＣよりＶｖ１＿ｒｅｆが小さければ、Ｑｖｐ１を０、且つ、Ｑｖｎ１を１とする。また、三角波ＣよりＶｗ１＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｗｐ１を１、且つ、Ｑｗｎ１を０とし、一方、三角波ＣよりＶｗ１＿ｒｅｆが小さければ、Ｑｗｐ１を０、且つ、Ｑｗｎ１を１とする。ここで、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１、Ｑｗｎ１において、「１」はその信号に対応する半導体スイッチがＯＮするよう指令を出すことを意味し、「０」はその信号に対応する半導体スイッチがＯＦＦするよう指令を出すことを意味する。こうして、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１により、図２に示すように、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。

図３は、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを、すべて、三角波Ｃの谷の電位Ｖ−（直流電源２の負極側電位）に設定した場合の第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１を示す。この場合、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆと三角波Ｃとを比較すると、常に、三角波Ｃが、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆより大きいか、あるいは、等しい。そのため、第１のスイッチング信号は、Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１、Ｑｗｐ１は常に０となり、Ｑｕｎ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｎ１は常に１となる。こうして、第１の電圧印加部３において、図３に示すように、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１に従って、半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１は常にＯＮとなり、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１は常にＯＦＦとなる。

図４は、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを、すべて、三角波Ｃの谷の電位Ｖ＋（直流電源２の正極側電位）に設定した場合の第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１を示す。この場合、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆと三角波Ｃとを比較すると、常に、三角波Ｃが、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆより小さいか、あるいは、等しい。そのため、第１のスイッチング信号は、Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１、Ｑｗｐ１は常に１となり、Ｑｕｎ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｎ１は常に０となる。こうして、第１の電圧印加部３において、図４に示すように、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１に従って、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１は常にＯＮとなり、半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１は常にＯＦＦとなる。

以下に、制御部５が生成する、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆと第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２、Ｑｗｎ２との関係について詳細に述べる。図５〜図７は、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆと第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２、Ｑｗｎ２との関係を説明する図である。

図５において、Ｃは三角波（ＰＷＭ搬送波）であり、その最大値（山）の電位はＶ＋（直流電源２の正極側電位）、最小値（谷）の電位はＶ−（直流電源２の負極側電位）とする。図５では、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆが、Ｖ＋＞Ｖｕ２＿ｒｅｆ＞Ｖｖ２＿ｒｅｆ＞Ｖｗ２＿ｒｅｆ＞Ｖ−となるように設定されている。このとき、三角波Ｃと第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆとをそれぞれ比較する。比較の結果、三角波ＣよりＶｕ２＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｕｐ２を１とし、且つ、Ｑｕｎ２を０とし、一方、三角波ＣよりＶｕ２＿ｒｅｆが小さければ、Ｑｕｐ２を０とし、且つ、Ｑｕｎ２を１とする。また、三角波ＣよりＶｖ２＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｖｐ２を１とし、且つ、Ｑｖｎ２を０とし、一方、三角波ＣよりＶｖ２＿ｒｅｆが小さければＱｖｐ２を０とし、且つ、Ｑｖｎ２を１とする。また、三角波ＣよりＶｗ２＿ｒｅｆが大きければ、Ｑｗｐ２を１とし、且つ、Ｑｗｎ２を０とし、一方、三角波ＣよりＶｗ２＿ｒｅｆが小さければ、Ｑｗｐ２を０とし、且つ、Ｑｗｎ２を１とする。ここで、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２、Ｑｗｎ２において、「１」はその信号に対応する半導体スイッチがＯＮするよう指令を出すことを意味し、「０」はその信号に対応する半導体スイッチがＯＦＦするよう指令を出すことを意味する。こうして、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１により、図５に示すように、第２の電圧印加部４の半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。

図６は、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを三角波Ｃの谷の電位Ｖ−（直流電源２の負極側電位）に設定した場合の第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２を示す。この場合、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆと三角波Ｃとを比較すると、常に、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆより三角波Ｃの方が大きいか、あるいは、等しいので、第２のスイッチング信号は、Ｑｕｐ２、Ｑｖｐ２、Ｑｗｐ２は常に０となり、Ｑｕｎ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｎ２は常に１となる。こうして、第２の電圧印加部４において、図６に示すように、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２に従って、半導体スイッチＳｕｎ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｎ２は常にＯＮとなり、半導体スイッチＳｕｐ２、Ｓｖｐ２、Ｓｗｐ２は常にＯＦＦとなる。

図７は、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを三角波Ｃの谷の電位Ｖ＋（直流電源２の正極側電位）に設定した場合の第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２を示す。この場合、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆと三角波Ｃとを比較すると、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆより三角波Ｃの方が小さいか、あるいは、等しいので、第２のスイッチング信号は、Ｑｕｐ２、Ｑｖｐ２、Ｑｗｐ２は常に１、Ｑｕｎ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｎ２は常に０となる。こうして、第２の電圧印加部４において、図７に示すように、第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２に従って、半導体スイッチＳｕｐ２、Ｓｖｐ２、Ｓｗｐ２は常にＯＮとなり、半導体スイッチＳｕｎ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｎ２は常にＯＦＦとなる。

以上の説明に基づいて、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１はそれぞれ第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆに応じた電圧が出力され、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の端子電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２はそれぞれ第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆに応じた電圧が出力される。

次に、故障検知器６の動作について述べる。故障検知器６は、図１に示すように、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各相に対応して、３つの抵抗Ｒが設けられている。第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各巻線から抵抗Ｒを経由した点の電圧Ｖｍ１は、下記の式（１）で与えられ、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を加算することにより求められる。

Ｖｍ１＝（Ｖｕ１＋Ｖｖ１＋Ｖｗ１）／３ （１）

よって、制御部５には、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を加算したことにより得られる値Ｖｍ１が入力される。

一般に、三相巻線を有する交流回転機へ印加する電圧は、各相が電気角で２π／３の位相差を有する三相交流電圧であるから、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆは、以下、それぞれ式（２）〜（４）で表現される。

Ｖｕ１＿ｒｅｆ＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ） ＋ Ｖｄｃ／２ （２）

Ｖｖ１＿ｒｅｆ
＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ−π／３） ＋ Ｖｄｃ／２ （３）

Ｖｗ１＿ｒｅｆ
＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ＋２π／３） ＋ Ｖｄｃ／２ （４）

ここで、Ｖａｍｐ１は第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆの振幅であり、図１に示すように、Ｖ−を基準（０Ｖ）電位にとっているので、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆは、直流電源２の出力電圧の半分の値Ｖｄｃ／２でオフセットさせている。

式（２）〜（４）において、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１が正しく動作している場合、第１の電圧指令と第１の三相巻線の端子電圧はほぼ等しく、Ｖｕ１≒Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１≒Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１≒Ｖｗ１＿ｒｅｆとなるので、式（２）〜式（４）より、下記の式（５）〜式（７）が成立する。

Ｖｕ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ） ＋ Ｖｄｃ／２ （５） Ｖｖ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ−π／３） ＋ Ｖｄｃ／２ （６） Ｖｗ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ＋２π／３） ＋ Ｖｄｃ／２ （７）

式（５）〜式（７）を式（１）へ代入すると、式（８）となる。

Ｖｍ１＝Ｖｄｃ／２ （８）

よって、第１の電圧印加部３が正しく動作している場合、Ｖｍ１は直流電圧Ｖｄｃの半分の値となる。

以下、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１のいずれかが地絡故障した場合を考える。ここで、「地絡故障」とは、三相巻線のうちの少なくとも一相の端子電圧が直流電源２の負極側電位Ｖ−で一定となる故障を言い、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に対しては、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１の少なくとも１つが、それぞれに対応する第１のスイッチング信号Ｑｕｎ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｎ１の状態によらず、常に、ＯＮ状態（以下、ショート故障）となることによって発生する故障である。

一例として、半導体スイッチＳｕｎ１が、それに対応するスイッチング信号Ｑｕｎ１の状態によらず、常にＯＮする場合を示す。このとき、第１の電圧指令が式（２）〜（４）で与えられると、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１〜Ｖｗ１は、式（９）〜（１１）で与えられる。

Ｖｕ１＝０ （９）

Ｖｖ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ−π／３）＋Ｖｄｃ／２ （１０）

Ｖｗ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ＋２π／３）＋Ｖｄｃ／２ （１１）

よって、端子電圧Ｖｕ１が０Ｖで一定となり、また、Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を正弦波電圧に制御する場合はＶａｍｐ１≦Ｖｄｃ／２が成り立つため、式（９）におけるＶｕ１は、式（５）におけるＶｕ１よりも小さくなる。よって、式（９）〜（１１）を式（１）へ代入することでＶｍ１を求めると、当該Ｖｍ１は、式（８）に示したＶｍ１の値よりも小さい。また、Ｖｕ１に限らず、他の端子電圧Ｖｖ１、Ｖｗ１が０Ｖで一定となっても、そのときのＶｍ１は式（８）に示したＶｍ１より小さい値となることから、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１のうちのどの相が地絡故障しても、Ｖｍ１は変化を生じ、故障を生じていない場合の式（８）のＶｍ１より小さい値となる。

以上の説明により、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１が地絡故障を生じると、少なくとも１相が直流電源２の負極側電位Ｖ−で一定となるため、地絡故障時のＶｍ１は、正常時の場合に比べて小さい値となる。

次に、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１が天絡故障した場合を考える。ここで、「天絡故障」とは、三相巻線の少なくとも一相の端子電圧が直流電源２の正極側電位Ｖ＋で一定となる故障を言い、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に対しては、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１の少なくとも１つが、それぞれに対応する第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１、Ｑｗｐ１の状態によらず、常に、ＯＮ状態（以下、ショート故障）となることによって発生する故障である。

一例として、半導体スイッチＳｕｐ１がショート故障した場合を示す。このとき、第１の電圧指令が式（２）〜（４）で与えられると、第１の三相巻線の端子電圧Ｖｕ１〜Ｖｗ１は、式（１２）〜（１４）で与えられる。

Ｖｕ１＝Ｖｄｃ （１２）

Ｖｖ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ−π／３）＋Ｖｄｃ／２ （１３）

Ｖｗ１＝Ｖａｍｐ１・ｃｏｓ（θ＋２π／３）＋Ｖｄｃ／２ （１４）

よって、端子電圧Ｖｕ１がＶｄｃ［Ｖ］で一定となり、また、Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を正弦波電圧に制御する場合は、Ｖａｍｐ１≦Ｖｄｃ／２が成り立つため、式（１２）におけるＶｕ１は、式（５）におけるＶｕ１よりも大きい。式（１２）〜（１４）を式（１）へ代入することでＶｍ１を求めると、Ｖｍ１は式（８）に示したＶｍ１よりも大きい値になる。また、Ｖｕ１に限らず、他の端子電圧Ｖｖ１、Ｖｗ１がＶｄｃ［Ｖ］一定となっても、そのときのＶｍ１は、式（８）に示したＶｍ１よりも大きい値となる。従ってこと、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１のどの相が天絡故障しても、Ｖｍ１は変化を生じ、故障が発生していない場合の式（８）より大きい値となる。

以上の説明により、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１が天絡故障を生じると、少なくとも１相が直流電源２の正極側電位Ｖ＋で一定となるため、天絡故障時のＶｍ１は、正常時の場合に比べて大きい値となる。

このように、故障検知器６においては、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に対して、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各相の端子電圧（Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１）を加算することで求めるＶｍ１の値は、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１が正常時の場合に比べ、天絡故障時に大きくなり、地絡故障時に小さくなる。

故障検知器７も同様であり、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に対して、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各相の端子電圧（Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２）を加算することで求めるＶｍ２（＝（Ｖｕ２＋Ｖｖ２＋Ｖｗ２）／３）は、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２が正常時の場合のＶｍ２に比べ、天絡故障時に大きくなり、地絡故障時に小さくなる。

従って、本実施の形態１では、このことを利用して、天絡故障と地絡故障とを検知する。

本実施の形態１では、故障がない正常時の場合に比べ、Ｖｍ１及びＶｍ２の値が、天絡故障時に増大し、地絡故障時に減少することを利用して、Ｖｍ１及びＶｍ２を故障検知信号として用いる。すなわち、故障検知信号Ｖｍ１及びＶｍ２が、それぞれ、予め設定された天絡故障判定閾値Ｖｔｅ１及びＶｔｅ２以上となった場合に天絡故障と判定する。一方、故障検知信号Ｖｍ１及びＶｍ２が、それぞれ、予め設定された地絡故障判定閾値Ｖｃｈ１及びＶｔｅ２以下となった場合に地絡故障と判定する。

ここで、天絡故障判定閾値Ｖｔｅ１は、正常時におけるＶｍ１より大きく、且つ、天絡故障時におけるＶｍ１未満に設定し、地絡故障判定閾値Ｖｃｈ１は、正常時におけるＶｍ１未満、且つ、地絡故障時におけるＶｍ１より大きい値に設定すればよい。同様に、天絡故障判定閾値Ｖｔｅ２は、正常時におけるＶｍ２より大きく、且つ、天絡故障時におけるＶｍ２未満に設定し、地絡故障判定閾値Ｖｃｈ２は、正常時におけるＶｍ２未満、且つ、地絡故障時におけるＶｍ２より大きい値に設定すればよい。なお、天絡故障時におけるＶｍ１，Ｖｍ２、および、地絡故障時におけるＶｍ１，Ｖｍ２の値は、予め実験等により求めておくようにすればよい。

図８は、実施の形態１における、制御部５の動作を示す図である。図８に示すように、制御部５は、ステップＳ８１では、Ｖｍ１と天絡判定閾値Ｖｔｅ１とを比較する。ステップＳ８１で、Ｖｍ１が天絡判定閾値Ｖｔｅ１以上となったとき、天絡故障と判定（「ＹＥＳ」を選択）し、ステップＳ８５に進む。ステップＳ８５では、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定する。一方、ステップＳ８１にて、Ｖｍ１が天絡判定閾値Ｖｔｅ１未満となったとき、天絡故障ではないと判定（「ＮＯ」を選択）し、ステップＳ８２に進む。ステップＳ８２では、Ｖｍ１と地絡判定閾値Ｖｃｈ１とを比較する。ステップＳ８２で、Ｖｍ１が地絡判定閾値Ｖｃｈ１以下となったとき、地絡故障と判定（「ＹＥＳ」を選択）し、ステップＳ８４に進む。ステップＳ８４では、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定する。一方、ステップＳ８２で、Ｖｍ１が地絡判定閾値Ｖｃｈ１より大きい場合、天絡故障および地絡故障が共に生じていないと判定（「ＮＯ」を選択）し、ステップＳ８３に進む。ステップＳ８３では、先に述べた通常制御を行う。なお、図８のステップＳ８１とステップＳ８２の順序は逆でもよい。

以上のように、図８では、天絡故障が発生したと判定された場合、ステップＳ８５で、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定する。これにより、図４に示したように、制御部５は、第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１、Ｑｗｐ１を常に１として、第１の電圧印加部３に対し、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１を常にＯＮにする指令が出力される。よって、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、ｗ１の各電圧が、直流電源２の正極側電位Ｖ＋に制御され、各電圧を、天絡故障した相と同電位に設定できる。同様に、図８では、地絡故障が発生したと判定された場合、ステップＳ８４で、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定する。これにより、図３に示したように、制御部５は、第１のスイッチング信号Ｑｕｎ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｎ１を常に１として、第１の電圧印加部３に対し、半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎを常にＯＮする指令が出力される。よって、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各電圧が、直流電源２の負極側電位Ｖ−に制御され、各電圧を、地絡故障した相と同電位に設定できる。

図９は、図８と同様に、実施の形態１における、制御部５の動作を示す図である。図９に示すように、制御部５は、ステップＳ９１では、Ｖｍ２と天絡判定閾値Ｖｔｅ２とを比較する。ステップＳ９１で、Ｖｍ２が天絡判定閾値Ｖｔｅ２以上となったとき、天絡故障と判定（「ＹＥＳ」を選択）し、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５では、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定する。一方、ステップＳ９１にて、Ｖｍ２が天絡判定閾値Ｖｔｅ２未満となったとき、天絡故障ではないと判定（「ＮＯ」を選択）し、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、Ｖｍ２と地絡判定閾値Ｖｃｈ２とを比較する。ステップＳ９２で、Ｖｍ２が地絡判定閾値Ｖｃｈ２以下となったとき、地絡故障と判定（「ＹＥＳ」を選択）し、ステップＳ９４に進む。ステップＳ９４では、第１の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定する。一方、ステップＳ９２で、Ｖｍ２が地絡判定閾値Ｖｃｈ２より大きいとなったとき、天絡故障および地絡故障が共に生じていないと判定（「ＮＯ」を選択）し、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、先に述べた通常制御を行う。なお、図９のステップＳ９１とステップＳ９２の順序は逆でもよい。

以上のように、図９では、天絡故障が判定された場合、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定することによって、図７に示したように、制御部５は第２のスイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｖｐ２、Ｑｗｐ２を常に１として出力し、第２の電圧印加部４に対し、半導体スイッチＳｕｐ２、Ｓｖｐ２、Ｓｗｐ２を常にＯＮする指令が出力される。よって、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各電圧が、直流電源２の正極側電位に制御され、各電圧を天絡故障した相と同電位に設定できる。同様に、地絡故障が判定された場合、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定することによって、図６に示したように、制御部５は、第２のスイッチング信号Ｑｕｎ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｎ２を常に１として出力し、第２の電圧印加部３に対し、半導体スイッチＳｕｎ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｎ２を常にＯＮする指令が出力される。よって、第２の三相巻線の各電圧が、直流電源２の負極側電位に制御され、各電圧を地絡故障した相と同電位に設定できる。

上記の特許文献１では、天絡故障・地絡故障に基づいて同電位に設定することについて言及していないので、例えば、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１が第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１の状態によらずＯＮ状態となったことによる天絡故障時において、第１の三相巻線の各電圧を同電位とすべく、図３に示す第１のスイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１、Ｑｗｐ１を常に１にすると、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１がＯＮすることによって、半導体スイッチＳｖｐ１とＳｖｎ１との同時ＯＮによる短絡故障が発生するとともに、半導体スイッチＳｗｐ１とＳｗｎ１との同時ＯＮによる短絡故障が発生し、半導体スイッチＳｖｎ１およびＳｗｎ１の故障を引き起こすという問題点があった。しかしながら、この発明の実施の形態１においては、三相巻線のどの相が地絡故障、天絡故障を発生しても変化を生じるような、三相巻線の各相の端子電圧の加算値に基づくＶｍ１、Ｖｍ２を故障検知信号として出力することによって、制御部５が、地絡故障を検知した場合は、各電圧を直流電源２の負極側電位とし、天絡故障を検知した場合は、各電圧を直流電源２の正極側電位とする電圧指令を、故障した組の電圧印加部３または４に出力できるようになったことで、短絡故障を起こさず、故障した組の各電圧を同電位に制御することができる。また、本実施の形態１では、天絡検出および地絡検出を実施するにあたり、各相の端子電圧を検出するような複雑な構成は必要でなく、１組の三相巻線に対して、１つの故障検知信号（第１の三相巻線に対しては第１の三相巻線の端子電圧の加算値Ｖｍ１、第２の三相巻線に対しては第２の三相巻線の端子電圧の加算値Ｖｍ２）で天絡検出および地絡検出が行えるので、簡素な構成で故障検出が実現できるという効果も奏する。

以上のように、実施の形態１では、交流回転機の制御装置が、図１に示すように、直流電源２の直流電圧を電力変換して２組の三相巻線のそれぞれに電圧を印加する２組の電圧印加部３，４と、２組の電圧印加部３，４に電圧指令を出力する制御部５と、２組のうちの少なくともいずれか１つの組の三相巻線で地絡故障及び天絡故障が発生した場合に、組ごとに故障検知信号を制御部５に出力する故障検知部６，７とを備えている。故障検知部６，７は、地絡故障が発生した場合と天絡故障が発生した場合とで異なる値の故障検知信号Ｖｍ１、Ｖｍ２を出力する。制御部５は、故障が発生した組の電圧印加部３，４に対して、故障検知信号Ｖｍ１，Ｖｍ２に基づいて、地絡故障が発生したと検知した場合には、故障が発生した組の三相巻線に印加する各電圧を直流電源２の負極側電位Ｖ−とする電圧指令を出力し、一方、故障検知信号Ｖｍ１，Ｖｍ２に基づいて天絡故障が発生したと検知した場合には、故障が発生した組の三相巻線に印加する各電圧を直流電源２の正極側電位Ｖ＋とする電圧指令を出力する。このように、実施の形態１では、三相巻線のどの相が地絡故障または天絡故障を発生しても変化を生じるような故障検知信号を制御部５に出力する故障検知部６，７を備えたことによって、制御部５は、故障検知信号に基づいて地絡故障を検知した場合に各電圧を直流電源２の負極側電位Ｖ−とし、天絡故障を検知した場合に各電圧を直流電源２の正極側電位Ｖ＋とする電圧指令を、故障した組の電圧印加部３，４に出力できるようになり、故障した組を除く正常な組の電圧印加部３，４で交流回転機１の制御を継続することが可能となる。

また、実施の形態１では、故障検知部６，７が、三相巻線の端子電圧を加算して、故障検知信号を生成するようにしたので、１組の三相巻線に対して、１つの故障検知信号で故障が検出できるので、簡素な構成で地絡故障および天絡故障を行うことができる。

また、実施の形態１では、制御部５が、故障検知信号の値と予め設定された地絡判定閾値とを比較し、故障検知信号の値が地絡判定閾値以下の場合に、地絡故障が発生したと検知するようにしたので、簡単な演算処理で、発生した故障が地絡故障か否かを確実に判別することができる。

また、実施の形態１では、制御部５が、故障検知信号の値と予め設定された天絡判定閾値とを比較し、故障検知信号の値が天絡判定閾値以上の場合に、天絡故障が発生したと検知するようにしたので、簡単な演算処理で、発生した故障が地絡故障か否かを確実に判別することができる。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。実施の形態１と異なる点は、故障検知器６Ａ、７Ａ、制御部５Ａである。他の構成は、実施の形態１と同じであるため、同一符号を付して示し、ここでは説明を省略する。

故障検知器６Ａ、７Ａは、それぞれ、故障検知器６、７の構成に対して、低域通過フィルタ（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ）を追加した構成を有する。低域通過フィルタは、直列接続された２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２と、抵抗Ｒ１，Ｒ２に並列に接続されたコンデンサＣとから構成されている。従って、実施の形態２に係る故障検知器６Ａ、７Ａは、交流回転機１の三相に対応して設けられた３つの抵抗Ｒと、低域通過フィルタ（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ）とから、構成されている。低域通過フィルタは、遮断周波数がＰＷＭ搬送波周波数ｆｃ（＝１／Ｔｃ）よりも低い低域通過特性を有する。

故障検知器６Ａは、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各巻線から抵抗Ｒを経由した点の電圧Ｖｍ１を、低域通過フィルタ（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ）を介して、故障検知信号Ｖｍ１＿２として、制御部５Ａに出力する。ここで、Ｖｍ１は、上記の実施の形態１の式（１）に示すように、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を加算して得られる値である。

同様に、故障検知器７Ａは、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各巻線から抵抗Ｒを経由した点の電圧Ｖｍ２を、低域通過フィルタ（Ｒ１，Ｒ２，Ｃ）を介して、故障検知信号Ｖｍ２＿２として、制御部５Ａに出力する。ここで、Ｖｍ２は、上記の実施の形態１で説明したように、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の端子電圧Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を加算して得られる値である（すなわち、Ｖｍ２＝（Ｖｕ２＋Ｖｖ２＋Ｖｗ２）／３）。

ここで、故障検知信号Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２は、それぞれ、下記の式（１５）、（１６）で表わされる。

Ｖｍ１＿２
＝Ｒ’Ｖｃｃ＋Ｒ”（Ｖｕ１＋Ｖｖ１＋Ｖｗ１）／（１＋τｓ） （１５）

Ｖｍ２＿２
＝Ｒ’Ｖｃｃ＋Ｒ”（Ｖｕ２＋Ｖｖ２＋Ｖｗ２）／（１＋τｓ） （１６）

ただし、Ｖｃｃは予め設定された定電圧であり、Ｒ’、Ｒ”、τは以下の式で与えられる。
Ｒ’＝{Ｒ１／／（Ｒ／３）}／{Ｒ２＋{Ｒ２＋{Ｒ２／／（Ｒ／３）}}}
Ｒ”＝{Ｒ１／／Ｒ２／／（Ｒ／２）}
／{Ｒ＋{Ｒ＋{Ｒ１／／Ｒ２／／（Ｒ／２）}}}
τ＝Ｃ・Ｒ・Ｒ”

ここで、τは、ＰＷＭ搬送波（三角波）周期Ｔｃが５０μｓのとき、τ＝１ｍｓ程度とすればよい。

以上の通り、式（２）〜（４）より、交流回転機１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子電圧の加算値はＶｕ１＋Ｖｖ１＋Ｖｗ１＝３Ｖｄｃ／２であり、ＰＷＭ搬送波（三角波）成分が除去されていれば、Ｖｍ１＿２＝Ｒ’Ｖｃｃ＋３Ｒ”Ｖｄｃ／２となる。同様に、交流回転機１の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の端子電圧の加算値はＶｕ２＋Ｖｖ２＋Ｖｗ２＝３Ｖｄｃ／２であり、ＰＷＭ搬送波（三角波）成分が除去されていれば、Ｖｍ２＿２＝Ｒ’Ｖｃｃ＋３Ｒ”Ｖｄｃ／２となる。よって、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１、第２の電圧印加部４の半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２が正常に動作しているとき、実施の形態１では、Ｖｍ１、Ｖｍ２は共に「Ｖｄｃ／２」であったが、実施の形態２では、Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２は共に「Ｒ’Ｖｃｃ＋３Ｒ”Ｖｄｃ／２」となる。

実施の形態１では、制御部５が、故障が生じていないときの検知信号Ｖｍ１、Ｖｍ２の基準値を「Ｖｄｃ／２」とした上で、それに基づいて天絡判定閾値および地絡判定閾値を設け、天絡故障および地絡故障を検知していた。実施の形態２では、同様に、制御部５Ａが、故障が生じていないときの検知信号Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２の基準値を「Ｒ’Ｖｃｃ＋３Ｒ”Ｖｄｃ／２」とした上で、それに基づいて天絡判定閾値および地絡判定閾値を設け、天絡故障および地絡故障を検知する。

制御部５Ａが、制御部５と異なるのは、天絡判定閾値および地絡判定閾値の設定法のみであり、他は制御部５と同じである。

以下、実施の形態２における故障検知器６Ａ、７Ａの効果について述べる。実施の形態１における、故障検知器６、７の出力Ｖｍ１、Ｖｍ２の基準値は、抵抗Ｒの値によらず、「Ｖｄｃ／２」であった。よって、例えば、直流電源２の出力Ｖｄｃが３００Ｖの場合、Ｖｍ１、Ｖｍ２の基準値は１５０Ｖとなる。よって、制御部５は、１５０Ｖを入力する必要があるが、制御部５をマイコン等によって実現する場合、マイコンの検出電圧のレンジは例えば「０Ｖ以上５Ｖ以下」等の制約があって、入力できない場合が生ずる。一方で、実施の形態２における故障検知器６Ａ、７Ａの出力Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２の基準値は、「Ｒ’Ｖｃｃ＋３Ｒ’’Ｖｄｃ／２」であるから、Ｖｄｃが例えば３００Ｖであっても、電圧Ｖｃｃや抵抗Ｒ１やＲ２の値を適切に設定することによって、Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２の値を調節でき、先に述べた「０Ｖ以上５Ｖ以下」にも調節できる。以上より、制御部５Ａを検出電圧のレンジに制約のあるマイコンによって実現する場合にも適用できる効果を奏する。

また、実施の形態２における故障検知器６Ａ、７Ａでは、Ｒ１、Ｒ２、Ｃによって端子電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２、Ｖｖ２、および、Ｖｗ２に含まれる三角波（ＰＷＭ搬送波）成分が除去されているので、故障検知信号Ｖｍ１＿２、Ｖｍ２＿２においても、その成分が除去されており、制御部５Ａでの天絡故障および地絡故障の誤検知を防ぐ効果も奏する。

また、実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様に、天絡検出および地絡検出を実施するにあたり、各相の端子電圧を検出するような複雑な構成は必要でなく、１組の三相巻線に対して、１つの故障検知信号（第１の三相巻線に対しては第１の三相巻線の端子電圧の加算値Ｖｍ１＿２、第２の三相巻線に対しては第２の三相巻線の端子電圧の加算値Ｖｍ２＿２）で故障検出が行えるので、簡素な構成で故障検出が実現できるという効果も奏する。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。実施の形態１、２と異なるのは、故障検知器６Ｂ、７Ｂ、制御部５Ｂである。他の構成は、実施の形態１、２と同じであるため、同一符号を付して示し、ここでは説明を省略する。

故障検知器６Ｂは、第１の電圧印加部３と直流電源２との間に接続されている。故障検知器６Ｂは、第１の電圧印加部３の直流母線に直列に接続された抵抗Ｒｄｃから構成されている。故障検知器６Ｂは、抵抗Ｒｄｃの両端電圧を検出することで、第１の電圧印加部３の直流母線を流れる第１の母線電流Ｉｄｃ１を検出する母線電流検出器を有し、検出した第１の母線電流Ｉｄｃ１を制御部５Ｂに出力する。

故障検知器７Ｂは、第１の電圧印加部３と直流電源２との間に接続されている。故障検知器６Ｂは、第１の電圧印加部３の直流母線に直列に接続された抵抗Ｒｄｃから構成されている。故障検知器７Ｂは、抵抗Ｒｄｃの両端電圧を検出することで、第２の電圧印加部４の直流母線を流れる第２の母線電流Ｉｄｃ２を検出する母線電流検出器を有し、検出した第２の母線電流Ｉｄｃ２を制御部５Ｂに出力する。

図１２は、第１の電圧印加部３の半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１の状態（正常／故障）と、第１の電圧ベクトルＶ（１）と、第１の電圧ベクトルＶ（１）に対応したスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１と、半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１のＯＮ／ＯＦＦ状態と、第１の母線電流Ｉｄｃ１に等しい第１の三相巻線を流れる相電流（Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）の関係を表に示した図である。図１２に示されるように、半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１が全て正常の場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）に応じたスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１が「１」のときに、該当する半導体スイッチがＯＮし、一方、第１の電圧ベクトルＶ（１）に応じたスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１が「０」のときに、該当する半導体スイッチがＯＦＦする。また、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０またはＶ７のときに、第１の母線電流Ｉｄｃ１は０となり、一方、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０及びＶ７以外のとき、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、第１の三相巻線を流れる三相電流（Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１）のうちのいずれか１つ、もしくは、いずれか１つの符号反転値（−Ｉｕ１、−Ｉｖ１、−Ｉｗ１）に等しくなる。

ここで、第１の電圧ベクトルＶ（１）とは、下記のように、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを要素に持つベクトルである。
Ｖ（１）＝（Ｖｕ１＿ｒｅｆ，Ｖｖ１＿ｒｅｆ，Ｖｗ１＿ｒｅｆ）
また、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０とは、制御部５Ｂが、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１が直流電源２の負極側電位Ｖ−となるように第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを出力したときの第１の電圧ベクトルＶ（１）に相当する。
同様に、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７とは、制御部５Ｂが、第１の三相巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の各電圧Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１が直流電源２の正極側電位Ｖ＋となるように第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆを出力したときの第１の電圧ベクトルＶ（１）に相当する。

図１３は、第２の電圧印加部４の半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２の状態（正常／故障）と、第２の電圧ベクトルＶ（２）と、第２の電圧ベクトルＶ（２）に対応したスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２と、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２のＯＮ／ＯＦＦ状態と、第２の母線電流Ｉｄｃ２に等しい第２の三相巻線を流れる相電流（Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２）の関係を表に示した図である。図１３に示されるように、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２が全て正常の場合、第２の電圧ベクトルＶ（２）に応じたスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２が「１」のときに、該当する半導体スイッチがＯＮし、一方、第２の電圧ベクトルＶ（２）に応じたスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２が「０」のときに、該当する半導体スイッチがＯＦＦする。また、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０またはＶ７のときに、第２の母線電流Ｉｄｃ２は０となり、一方、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０及びＶ７以外のとき、第２の母線電流Ｉｄｃ２は、第２の三相巻線を流れる三相電流（Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２）のうちのいずれか１つ、もしくは、いずれか１つの符号反転値（−Ｉｕ２、−Ｉｖ２、−Ｉｗ２）に等しくなる。

ここで、第２の電圧ベクトルＶ（２）とは、下記のように、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを要素に持つベクトルである。
Ｖ（２）＝（Ｖｕ２＿ｒｅｆ，Ｖｖ２＿ｒｅｆ，Ｖｗ２＿ｒｅｆ）
また、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０とは、制御部５Ｂが、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２が直流電源２の負極側電位Ｖ−となるように第１の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを出力したときの第２の電圧ベクトルＶ（２）に相当する。
同様に、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ７とは、制御部５Ｂが、第２の三相巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の各電圧Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２が直流電源２の正極側電位Ｖ＋となるように第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆを出力したときの第２の電圧ベクトルＶ（２）に相当する。

図１４は、半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１がショート故障することによって天絡故障および地絡故障した場合を示している。図１４の各項目は、図１２の各項目と同じである。図１４は、半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１がショート故障することによって天絡故障または地絡故障した時に、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０またはＶ７となる場合に、第１の母線電流Ｉｄｃ１を流れる電流を説明する図である。

半導体スイッチＳｕｐ１〜Ｓｗｎ１が全て正常の場合は、図１２に示すように、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０、Ｖ７となると、第１の母線電流Ｉｄｃ１は０となる。

一方、図１４に示すように、例えばＳｕｐ１がショート故障し天絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０になると、半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１がＯＮするように制御され、更に、Ｓｕｐ１がショート故障しているので、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、直流電源２の正極側からＳｕｐ１、Ｓｕｎ１を経由して直流電源２の負極側へ短絡電流Ｉｓ１が流れる。同様に、Ｓｖｐ１がショート故障し天絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０になると、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、直流電源２の正極側からＳｖｐ１、Ｓｖｎ１を経由して直流電源２の負極側に短絡電流Ｉｓ１が流れる。また、同様に、Ｓｗｐ１がショート故障して天絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０となると、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、直流電源２の正極側からＳｗｐ１、Ｓｗｎ１を経由して直流電源２の負極側に短絡電流Ｉｓ１が流れる。つまり、第１の電圧印加部３の上側の半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１のいずれか１つがショート故障することによって天絡故障したとき、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０になると、第１の母線電流Ｉｄｃ１には短絡電流Ｉｓ１が流れる。よって、第１巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相が天絡故障しても、第１の母線電流Ｉｄｃ１は変化を生じる。

また、図１４に示すように、例えばＳｕｎ１がショート故障し地絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７になると、半導体スイッチＳｕｐ１、Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１がＯＮするように制御され、更に、Ｓｕｎ１がショート故障しているので、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、直流電源２の正極側からＳｕｐ１、Ｓｕｎ１を経由して直流電源２の負極側へ短絡電流Ｉｓ１が流れる。同様に、Ｓｖｎ１がショート故障し地絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７になると、第２の母線電流Ｉｄｃ２は、直流電源２の正極側からＳｖｐ１、Ｓｖｎ１を経由して直流電源２の負極側に短絡電流Ｉｓ１が流れる。同様に、Ｓｗｎ１がショート故障し地絡故障した場合、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７になると、第１の母線電流Ｉｄｃ１は、直流電源２の正極側からＳｗｐ１、Ｓｗｎ１を経由して直流電源２の負極側に短絡電流Ｉｓ１が流れる。つまり、第１の電圧印加部４の下側の半導体スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１がショート故障し地絡故障したとき、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７になると、第１の母線電流Ｉｄｃ１には短絡電流Ｉｓ１が流れる。よって、第１巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相が地絡故障しても、第１の母線電流Ｉｄｃ１は変化を生じる。

図１５は、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２がショート故障することによって天絡故障および地絡故障した場合を示している。図１５の各項目は、図１３の各項目と同じである。図１５は、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２がショート故障した時に、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０またはＶ７となるときに、第２の母線電流Ｉｄｃ２を流れる電流を説明する図である。

図１４の場合と同様に、図１３に示すように、半導体スイッチＳｕｐ２〜Ｓｗｎ２が全て正常の場合、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０またはＶ７となると、第２の母線電流Ｉｄｃ２は０となる。一方、図１５に示すように、第２の電圧印加部４の上側の半導体スイッチＳｕｐ２、Ｓｖｐ２、Ｓｗｐ２のいずれか１つがショート故障し天絡故障したとき、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０になると、第２の母線電流Ｉｄｃ２には短絡電流Ｉｓ２が流れる。また、第１の電圧印加部４の下側の半導体スイッチＳｕｎ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｎ２のいずれか１つがショート故障し地絡故障したとき、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ７になると、第２の母線電流Ｉｄｃ２には短絡電流Ｉｓ２が流れる。よって、第２巻線のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相が天絡故障または地絡故障しても、第２の母線電流Ｉｄｃ２は変化を生じる。

以上の説明より、実施の形態３における制御部５Ｂにおいては、第１の母線電流Ｉｄｃ１、第２の母線電流Ｉｄｃ２を故障検知信号として用い、それらが正常時に比べて天絡故障時、地絡故障時に増大することを利用して、天絡故障判定、地絡故障判定を行う。

図１６は、実施の形態３における、制御部５Ｂの動作を示すフローチャートである。ステップＳ３６１では、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０に等しいか否かを判定する。第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ０に等しい時、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３６２を実行する。一方、等しくない時、「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３６３を実行する。ステップＳ３６２では、故障検知信号である第１の母線電流Ｉｄｃ１と予め設定された天地絡判定値Ｉｔ１とを比較する。第１の母線電流Ｉｄｃ１が天地絡判定値Ｉｔ１以上となったとき、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３６７を実行する。一方、第１の母線電流Ｉｄｃ１が天地絡判定値Ｉｔ１未満のとき「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３６３を実行する。天地絡判定閾値Ｉｔ１は、正常時に誤検知することのない範囲で、短絡電流Ｉｓ１より小さい値に設定する。

ステップＳ３６３では、第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７に等しいか否かを判定する。第１の電圧ベクトルＶ（１）がＶ７に等しい時、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３６４を実行する。一方、等しくない時、「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３６５を実行する。ステップＳ３６４では、故障検知信号である第１の母線電流Ｉｄｃ１と天地絡判定値Ｉｔ１とを比較する。第１の母線電流Ｉｄｃ１が天地絡判定値Ｉｔ１以上となったとき、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３６６を実行する。一方、第１の母線電流Ｉｄｃ１が天地絡判定値Ｉｔ１未満のとき「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３６５を実行する。ステップＳ３６５では、天絡故障および地絡故障共に生じていないと判定し、図８のステップＳ８３にて先に述べた、通常制御を行う。ステップＳ３６６では、地絡故障と判定し、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定する。ステップＳ３６７では、天絡故障と判定し、第１の電圧指令Ｖｕ１＿ｒｅｆ、Ｖｖ１＿ｒｅｆ、Ｖｗ１＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定する。なお、図１６において、ステップＳ３６１とステップＳ３６３の判定を行う順序は、逆でもよい。

図１７は、図１６と同様に、実施の形態３における、制御部５Ｂの動作を示す図である。ステップＳ３７１では、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０に等しいか否かを判定する。第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ０に等しい時、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３７２を実行する。一方、等しくない時、「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３７３を実行する。ステップＳ３７２では、故障検知信号である第２の母線電流Ｉｄｃ２と予め設定された天地絡判定値Ｉｔ２とを比較する。第２の母線電流Ｉｄｃ２が天地絡判定値Ｉｔ２以上となったとき、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３７７を実行する。一方、第２の母線電流Ｉｄｃ２が天地絡判定値Ｉｔ２未満のとき「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３７３を実行する。天地絡判定閾値Ｉｔ２は、正常時に誤検知することのない範囲で、短絡電流Ｉｓ２より小さい値に設定する。

ステップＳ３７３では、第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ７に等しいか否かを判定する。第２の電圧ベクトルＶ（２）がＶ７に等しい時、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３７４を実行する。一方、等しくない時、「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３７５を実行する。ステップＳ３７４では、故障検知信号である第２の母線電流Ｉｄｃ２と天地絡判定値Ｉｔ２とを比較する。第２の母線電流Ｉｄｃ２が天地絡判定値Ｉｔ２以上となったとき、「ＹＥＳ」を選択後、ステップＳ３７６を実行する。一方、第２の母線電流Ｉｄｃ２が天地絡判定値Ｉｔ２未満のとき「ＮＯ」を選択後、ステップＳ３７５を実行する。ステップＳ３７５では、天絡故障および地絡故障共に生じていないと判定し、図８のステップＳ８３にて先に述べた、通常制御を行う。ステップＳ３７６では、地絡故障と判定し、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ−（直流電源２の負極側電位）に設定する。ステップＳ３７７では、天絡故障と判定し、第２の電圧指令Ｖｕ２＿ｒｅｆ、Ｖｖ２＿ｒｅｆ、Ｖｗ２＿ｒｅｆをＶ＋（直流電源２の正極側電位）に設定する。なお、図１７において、ステップＳ３７１とステップＳ３７３の判定を行う順序は、逆でもよい。

以上のように、実施の形態３では、第１の電圧印加部３の直流母線を流れる電流Ｉｄｃ１および第２の電圧印加部４の直流母線を流れる電流Ｉｄｃ２を故障検知信号としたことによって、天絡故障及び地絡故障を検出できる。

さらに、実施の形態３では、電流Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２の故障検知信号を、電流フィードバック制御にも用いることが可能という効果を奏する。すなわち、実施の形態１、２にて、電流フィードバック制御を実施するには、それぞれ、図１、図２の構成に第１の三相巻線を流れる電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１及び第２の三相巻線を流れる電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を検出する検出部が別に必要であった。一方、本実施の形態３では、第１の母線電流Ｉｄｃ１に基づいて図１２の表に従って第１の三相巻線を流れる電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出し、それらの電流値と制御指令とに基づいて第１の電圧指令Ｖｕ＿ｒｅｆ１、Ｖｖ＿ｒｅｆ１、Ｖｗ＿ｒｅｆ１を演算することが可能である。同様に、第２の母線電流Ｉｄｃ２に基づいて図１３の表に従って第２の三相巻線を流れる電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を検出し、それらの電流値と制御指令とに基づいて第２の電圧指令Ｖｕ＿ｒｅｆ２、Ｖｖ＿ｒｅｆ２、Ｖｗ＿ｒｅｆ２を演算することが可能である。

また、実施の形態３においても、実施の形態１、２と同様に、天絡検出及び地絡検出を実施するにあたり、各相の端子電圧を検出するような複雑な構成は必要でなく、１組の三相巻線に対して、１つの検知信号（第１の三相巻線に対しては第１の母線電流Ｉｄｃ１、第２の三相巻線に対しては第２の母線電流Ｉｄｃ２）で簡素な構成で実現できる効果も奏する。

以上のように、実施の形態３においては、上記の実施の形態１と同様に、三相巻線のどの相が地絡故障または天絡故障を発生しても変化を生じるような故障検知信号を制御部５Ｂに出力する故障検知部６Ｂ，７Ｂを備えたことによって、制御部５Ｂは、故障検知信号に基づいて地絡故障を検知した場合に各電圧を直流電源２の負極側電位Ｖ−とし、天絡故障を検知した場合に各電圧を直流電源２の正極側電位Ｖ＋とする電圧指令を、故障した組の電圧印加部３，４に出力できるようになり、故障した組を除く正常な組の電圧印加部３，４で交流回転機１の制御を継続することが可能となる。

また、実施の形態３では、故障検知部６Ｂ，７Ｂが、直流電源２と電圧印加部３，４との間を通る母線電流Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２を各組ごとに検出する母線電流検出器を有している。故障検出部６Ｂ，７Ｂは、母線電流検出器を用いて、制御部５Ｂがいずれかの組の電圧印加部３，４に対して三相巻線に印加する各電圧が同電位となる電圧指令を出力したときに当該組の母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて故障検知信号を生成する。これにより、天絡故障及び地絡故障を検出できるという効果に加えて、それらの故障検知信号が、電流フィードバック制御にも用いることが可能という効果を奏する。

また、実施の形態３では、故障検出部５Ｂが、制御部５Ｂがいずれかの組の電圧印加部３，４に対して三相巻線に印加する各電圧が直流電源２の正極側電位となる電圧指令Ｖ７を出力したときに当該組の母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて、地絡故障が発生したことを示す故障検知信号を生成する。これにより、簡単な構成で、地絡故障が発生したことを確実に検知することができる。

また、実施の形態３では、故障検出部５Ｂが、制御部５Ｂがいずれかの組の電圧印加部３，４に対して三相巻線に印加する各電圧が直流電源２の負極側電位となる電圧指令Ｖ０を出力したときに当該組の母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて、天絡故障が発生したことを示す故障検知信号を生成する。これにより、簡単な構成で、天絡故障が発生したことを確実に検知することができる。

上記の実施の形態１〜３において、第１の三相巻線と第２の三相巻線のうち天絡故障または地絡故障した組に対して、各電圧を直流電源２の負極側電位Ｖ−または正極側電位Ｖ＋とする電圧指令を出力することによって、故障した組には、交流回転機１の誘起電圧によって図１８（ｂ）に示す電流が流れ、この電流によって図１８（ａ）に示すブレーキトルクが生じる。このブレーキトルクは、交流回転機１の回転速度に依存し、図１９の電流（トルク）−交流回転機回転速度特性において、「故障組」において図１９の一点鎖線で示すトルク（ブレーキトルク）となる。今、図１９で、交流回転機１から出力したい電流（トルク）が実線で示す「正常組＋故障組」とすると、故障組のブレーキトルクの影響を低減するためには、正常組の電流（トルク）が、図１９の破線で示す電流（トルク）になるように補正する必要がある。電圧印加部に通電する電流（トルク）は、交流回転機１の回転速度に依存する。そこで、交流回転機１の回転速度を検出するための、例えば、エンコーダ、レゾルバ、ホールセンサ等の回転速度検出部を設け、検出した回転速度を制御部５、５Ａ、５Ｂに入力する。これにより、制御部５、５Ａ、５Ｂは、故障組のブレーキトルクの影響を低減するように正常組の電圧印加部に通電する電流を補正するように、正常組の電圧印加部に対する電圧指令を、検出した回転速度に応じて補正し、図１９に示す正常組の電流（トルク）を出力することも可能である。

また、実施の形態１〜３においては、天絡故障及び地絡故障を判別し、天絡故障時は故障した組の電圧指令を直流電源の正極側電位に設定し、地絡故障時は故障した組の電圧指令を直流電源の負極側電位に設定するが、電圧印加部と三相巻線との間に、両者の電気的接続する遮断器を設け、天絡故障または地絡故障を検知した場合に故障した組の遮断器を開放しても良い。

また、実施の形態１〜３においては、２組の３相巻線を有する交流回転機１と２組の電圧印加部３，４とを有する構成について述べたが、実施の形態１〜３に基づいて、Ｎ組（Ｎ：２以上の自然数）の３相巻線を有する交流回転機とＮ組（Ｎ：２以上の自然数）の電圧印加部とを有する構成に、本発明が適用できることは言うまでもない。

Claims (9)

1. Ｎ組の三相巻線を備えた交流回転機を制御するための交流回転機の制御装置であって、上記Ｎは２以上の自然数であり、
   直流電源の直流電圧を電力変換して前記Ｎ組の三相巻線のそれぞれに電圧を印加するＮ組の電圧印加部と、
   前記Ｎ組の電圧印加部に電圧指令を出力する制御部と、
   前記Ｎ組のうちの少なくともいずれか１つの組の三相巻線で地絡故障及び天絡故障が発生した場合に、組ごとに故障検知信号を前記制御部に出力する故障検知部と
   を備え、
   前記故障検知部は、前記地絡故障が発生した場合と前記天絡故障が発生した場合とで異なる値の前記故障検知信号を出力し、
   前記制御部は、故障が発生した組の前記電圧印加部に対して、
   前記故障検知信号に基づいて地絡故障が発生したと検知した場合に、故障が発生した組の前記三相巻線に印加する各前記電圧を前記直流電源の負極側電位とする電圧指令を出力し、
   前記故障検知信号に基づいて天絡故障が発生したと検知した場合に、故障が発生した組の前記三相巻線に印加する各前記電圧を前記直流電源の正極側電位とする電圧指令を出力する
   交流回転機の制御装置。
2. 前記故障検知部は、前記三相巻線の端子電圧を加算して前記故障検知信号を生成する
   請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
3. 前記制御部は、前記故障検知信号の値と予め設定された地絡判定閾値とを比較し、前記故障検知信号の値が前記地絡判定閾値以下の場合に、地絡故障が発生したと検知する
   請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
4. 前記制御部は、前記故障検知信号の値と予め設定された天絡判定閾値とを比較し、前記故障検知信号の値が前記天絡判定閾値以上の場合に、天絡故障が発生したと検知する
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
5. 前記故障検知部は、前記直流電源と前記電圧印加部との間を通る母線電流を各組ごとに検出する母線電流検出器を有し、
   前記故障検出部は、前記母線電流検出器を用いて、前記制御部がいずれかの組の前記電圧印加部に対して前記三相巻線に印加する各電圧が同電位となる前記電圧指令を出力したときに当該組の前記母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて前記故障検知信号を生成する
   請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
6. 前記故障検出部は、前記制御部がいずれかの組の前記電圧印加部に対して前記三相巻線に印加する各電圧が前記直流電源の正極側電位となる前記電圧指令を出力したときに当該組の前記母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて、地絡故障が発生したことを示す故障検知信号を生成する
   請求項５に記載の交流回転機の制御装置。
7. 前記故障検出部は、前記制御部がいずれかの組の前記電圧印加部に対して前記三相巻線に印加する各電圧が前記直流電源の負極側電位となる前記電圧指令を出力したときに当該組の前記母線電流を検出し、検出した当該母線電流に基づいて、天絡故障が発生したことを示す故障検知信号を生成する
   請求項５または６に記載の交流回転機の制御装置。
8. 前記制御部は、前記故障検知信号に基づいて前記地絡故障または前記天絡故障を検知した場合、前記故障した組の前記電圧印加部に通電される電流によって生じる前記交流回転機のブレーキトルクの影響を低減するように、前記故障した組を除いた前記電圧印加部に対する前記電圧指令を補正して出力する
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
9. 前記交流回転機の回転速度を検出する回転速度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記回転速度に基づいて前記補正を行う
   請求項８に記載の交流回転機の制御装置。

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