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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-196308(P2018-196308A)
(43)【公開日】2018年12月6日
(54)【発明の名称】直列多重インバータ装置
(51)【国際特許分類】
   H02M 7/48 20070101AFI20181109BHJP
   H02M 7/49 20070101ALI20181109BHJP
【FI】
   H02M7/48 M
   H02M7/49
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2017-100733(P2017-100733)
(22)【出願日】2017年5月22日
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107928
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正則
(72)【発明者】
【氏名】出口 和行
【テーマコード(参考)】
5H770
【Fターム(参考)】
5H770AA05
5H770AA28
5H770BA01
5H770BA09
5H770CA02
5H770CA08
5H770DA01
5H770DA03
5H770DA24
5H770DA26
5H770DA30
5H770DA37
5H770DA41
5H770EA02
5H770EA25
5H770EA30
5H770FA01
5H770GA01
5H770GA20
5H770HA03Y
5H770HA19Y
5H770JA01W
5H770JA11W
5H770JA14Y
5H770JA16W
5H770JA17Y
5H770LA05X
5H770LB05
5H770LB09
5H770QA25
(57)【要約】
【課題】比較的簡単な手法で故障診断機能を実現することができる直列多重インバータ装置を提供する。
【解決手段】与えられた直流電圧を単相の交流電圧に変換する複数台の単位インバータ3の出力を直列に接続して1相の相電圧を得るようにした3相の直列多重インバータと、この直列多重インバータの出力電圧を検出するための補助抵抗器6と、制御装置7とで構成する。制御装置7は、直列多重インバータを制御するための主制御部71と、ゲート回路72と、電圧検出回路73と、オフラインで動作する故障診断部74を有する。故障診断部74は、ゲート回路72に対して、単位インバータ3の各段の出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のモードのゲート指令を順次与え、各々のモードにおける電圧検出回路73の検出電圧の組み合わせから、故障した単位インバータを特定する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
与えられた直流電圧を単相の交流電圧に変換する複数台の単位インバータの出力を直列に接続して1相の相電圧を得るようにした3相の直列多重インバータと、
前記直列多重インバータの出力電圧を検出するための補助抵抗器と、
前記直列多重インバータを監視・制御するための制御装置を具備し、
前記制御装置は、
前記直列多重インバータを制御するための主制御部と、この主制御部の指令に従って前記単位インバータの各々にゲート信号を与えるゲート回路と、前記補助抵抗器の電圧を検出する電圧検出回路と、オフラインで動作する故障診断部を有し、
前記故障診断部は、
前記ゲート回路に対して、前記単位インバータの各段の出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のモードのゲート指令を相毎に順次与え、前記各々のモードにおける前記電圧検出回路の検出電圧の組み合わせから、故障した単位インバータを特定することを特徴とする直列多重インバータ装置。
【請求項2】
与えられた直流電圧を単相の交流電圧に変換し、各々の出力位相が互いに所定値以上シフトされた複数台の単位インバータの出力を直列に接続して1相の相電圧を得るようにした3相の直列多重インバータと、
前記直列多重インバータの出力電圧を検出するための補助抵抗器と、
前記直列多重インバータを監視・制御するための制御装置を具備し、
前記制御装置は、
前記直列多重インバータを制御するための主制御部と、この主制御部の指令に従って前記単位インバータの各々にゲート信号を与えるゲート回路と、前記補助抵抗器の電圧を検出する電圧検出回路と、オフラインで動作する故障診断部を有し、
前記故障診断部は、
前記主制御部に対して、所定時間だけ運転指令を与え、そのときの各単位インバータへのゲート信号と前記電圧検出回路の検出電圧の時系列的な変化の組み合わせから、故障した単位インバータを特定することを特徴とする直列多重インバータ装置。
【請求項3】
前記直列多重インバータの負荷は交流電動機であり、
前記交流電動機の入力を遮断する開閉器を設け、
前記故障診断部が故障診断を行うときは、この開閉器をオフするようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。
【請求項4】
前記単位インバータの直列段数をN(N≧2)とし、
前記単位インバータの負荷側の出力電圧がプラスになる様にゲート信号を制御したときを+1、負荷側の出力電圧がマイナスになる様にゲート信号を制御したときを−1としたとき、
前記複数のモードは、全ての段が+1、第N段のみが−1で他の段は+1、第N-1段と第N段が−1で他の段は+1、・・・、第2段から第N段が−1で第1段のみが+1
の計N個から成ることを特徴とする請求項1に記載の直列多重インバータ装置。
【請求項5】
前記故障診断部は、
全ての段が+1のモードを最初にチェックし、検出電圧が+Nでないとき、他のモードをチェックするようにしたことを特徴とする請求項4に記載の直列多重インバータ装置。
【請求項6】
前記故障診断部は、
全ての段が+1のモードを最初にチェックし、検出電圧が+(N−1)のとき、故障した単位インバータを1台と認識して故障した単位インバータを特定するためのモードをチェックし、検出電圧が+(N−1)でないときのチェックはその後行うようにしたことを特徴とする請求項5に記載の直列多重インバータ装置。
【請求項7】
前記単位インバータの直列段数をN(N≧2)とし、
前記単位インバータの負荷側の出力電圧がプラスになる様にゲート信号を制御したときを+1、負荷側の出力電圧がマイナスになる様にゲート信号を制御したときを−1としたとき、
前記複数のモードは、第N段のみが−1で他の段は+1、第N−1段が−1で他の段は+1、・・・、第1段のみが−1で他の段は+1
の計N個から成ることを特徴とする請求項1に記載の直列多重インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数台の単位インバータから構成され、故障診断機能を備えた直列多重インバータ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
3相電力を出力する電力変換装置において、電力変換装置の大容量化、高電圧化を目的とし、また、出力波形を改善するために、単相交流電圧を出力する単位インバータを複数台直列に接続して1相の電圧を得るような直列多重インバータ装置が知られている。このような直列多重インバータ装置において、単位インバータの1台が故障したとき、通常は、運転を停止して、故障した単位インバータを特定する作業を行うが、単位インバータの台数が多い場合には、故障したインバータの特定に多くの時間を要していた。そのため、全ての単位インバータに対して順次故障診断用ゲート信号を与え、その単位インバータに出力をチェックすることによって故障した単位インバータを特定するようにした直列多重インバータ装置が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−217772号公報(全体)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の手法に依れば、単位インバータの故障モードがオープン故障であっても短絡故障であっても故障診断による故障した単位インバータの特定が可能である。しかしながら、全ての単位インバータに順次ゲート信号を与え、且つその出力をチェックして故障診断を行うのは手間がかかり、診断時間も長くなってしまう。
【0005】
本発明は上記問題点を鑑みて為されたもので、その目的は、比較的簡単な手法で故障診断機能を実現することができる直列多重インバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の直列多重インバータ装置は、与えられた直流電圧を単相の交流電圧に変換する複数台の単位インバータの出力を直列に接続して1相の相電圧を得るようにした3相の直列多重インバータと、前記直列多重インバータの出力電圧を検出するための補助抵抗器と、前記直列多重インバータを監視・制御するための制御装置を具備し、前記制御装置は、前記直列多重インバータを制御するための主制御部と、この主制御部の指令に従って前記単位インバータの各々にゲート信号を与えるゲート回路と、前記補助抵抗器の電圧を検出する電圧検出回路と、オフラインで動作する故障診断部を有し、
前記故障診断部は、前記ゲート回路に対して、前記単位インバータの各段の出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のモードのゲート指令を相毎に順次与え、前記各々のモードにおける前記電圧検出回路の検出電圧の組み合わせから、故障した単位インバータを特定することを特徴としている。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、比較的簡単な手法で故障診断機能を実現することができる直列多重インバータ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の回路構成図。
図2】本発明の実施例1に係る単位インバータの回路構成図。
図3】本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の故障診断説明図その1。
図4】本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の故障診断のフローチャート。
図5】本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の故障診断説明図その2。
図6】本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の故障診断説明図その3。
図7】本発明の実施例2に係る直列多重インバータ装置の回路構成図。
図8】本発明の実施例2に係る直列多重インバータ装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例1】
【0010】
以下、本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置を、図1乃至図6を参照して説明する。図1は本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の回路構成図である。
【0011】
交流電源1から入力変圧器2に3相交流電圧が供給される。入力変圧器2は複数組の絶縁された3相の2次巻線を有しており、この実施例では9組である。これら9組の2次巻線の各々は単位インバータ3U1、3V1、3W1、3U2、3V2、3W2、3U3、3V3及び3W3に3相の交流電力を給電する。
【0012】
単位インバータ3は、例えば図2に示すように、交流入力を直流に変換する整流回路31、直流を平滑する直流コンデンサ33、及び直流を単相の交流に変換するインバータ回路32から構成されている。インバータ回路32は、正側の素子32Up及び32Vp、及び負側の素子32Un及び32Vnによるフルブリッジ回路を形成している。正側の素子32Up及び32Vp、及び負側の素子32Un及び32Vnにはダイオード32UpD及び32VpD、及びダイオード32UnD及び32VnDが夫々逆並列に接続されている。
【0013】
単位インバータ3U1、3U2及び3U3の単相出力は直列に接続され、その一端を中性点Nに、他端Aを3相の開閉器5を介して交流電動機4のU相端子に接続している。同様に、単位インバータ3V1、3V2及び3V3の単相出力は直列に接続され、その一端を中性点Nに、他端Bを3相の開閉器5を介して交流電動機4のV相端子に接続し、単位インバータ3W1、3W2及び3W3の単相出力は直列に接続され、その一端を中性点Nに、他端Cを3相の開閉器5を介して交流電動機4のW相端子に接続している。このように9台の単位インバータ3を接続することによって9台の単位インバータ3は3相出力の直列多重インバータを構成している。中性点Nは非接地である。
【0014】
この直列多重インバータを監視・制御するために制御装置7が設けられている。また、直列多重インバータの各相の電圧を計測するために電圧監視用の3相の分圧補助抵抗器6が開閉器5の入力側、すなわち端子A、端子B及び端子Cにスター結線されて設けられ、分圧補助抵抗器6の各相の抵抗器の分圧部に印加される電圧は制御装置7の電圧検出回路73に与えられている。分圧補助抵抗器6の中性点Eはアース電位に接地されている。そして、9台の単位インバータ3と開閉器5と制御装置7と分圧補助抵抗器6とで構成された直列多重インバータ装置は、交流電動機4に所望の周波数で互いに120°位相のずれた3相電圧を与えている。
【0015】
以下、制御装置7の内部構成について説明する。
【0016】
主制御回路71は交流電動機4を、例えば所望の運転速度で運転するように制御するための直列多重インバータに与えるゲート信号を、ゲート回路72に与える。ゲート回路72は直列多重インバータを構成する各単位インバータ3U1、3U2及び3U3、3V1、3V2及び3V3、並びに3W1、3W2及び3W3に対してゲート信号を分配して出力する。電圧検出回路73で検出された各相の電圧は故障診断回路74に与えられている。故障診断回路74は、例えば直列多重インバータを構成する単位インバータ3の何れかが故障して装置の保護が動作して停止したとき、故障した単位インバータを特定するために後述するようなゲート指令をゲート回路72に与え、また、そのゲート指令に同期した同期信号を電圧検出回路73に与えることによって、対応した検出相電圧を得る。すなわち、端子A、端子Bおよび端子Cの各端子と接地E間の電圧である。そして、ゲート指令を変化させたときの検出相電圧の値によって故障した単位インバータ3を特定する。尚、この故障診断回路74は基本的に何れかの単位インバータ3の上下アームが短絡故障した状態における故障単位インバータの特定を想定している。また、この故障診断回路74は直列多重インバータが通常運転しているオンライン状態では動作せず、オフライン状態で動作する。
【0017】
ここで、直列多重インバータの各相の出力電圧、すなわち、U相であるA−N間の電圧をVu、V相であるB−N間の電圧をVv、W相であるC−N間の電圧をVwとする。さらに分圧補助抵抗6の検出相電圧即ち端子A−E間の電圧をVa、端子B−E間の電圧をVb、端子C−E間の電圧をVcとすると以下の式(1)〜(3)が成立する。
【0018】
Va=(2Vu−Vv−Vw)/3 (1)
Vb=(2Vv−Vw−Vu)/3 (2)
Vc=(2Vw−Vu−Vv)/3 (3)
図3に故障診断回路74が行う故障診断の基本動作を示す。故障診断はU、V及びWの相毎に行うが、ここではU相について示している。また単位インバータ3については、単に3U1をU1のように省略して記載している。U相について故障診断を行う時にはU相の各単位インバータ(3U1,3U2,3U3)は後述するモードで電圧を出力するゲート信号を与えられるが、V相及びW相はすべての単位インバータ(3V1,3V2,3V3,3W1,3W2,3W3)の電圧出力をゼロとするゲート信号を与える(Vv=0及びVw=0)。図2に示す回路において、単位インバータ3の電圧出力をゼロにする方法は、スイッチング素子32Upとスイッチング素子32Vpをオンとし、スイッチング素子32Unとスイッチング素子32Vnをオフとする。あるいはスイッチング素子32Upとスイッチング素子32Vpをオフとし、スイッチング素子32Unとスイッチング素子32Vnをオンとしても単位インバータ3の出力電圧はゼロとなる。
【0019】
この様にすることにより検出電圧Vaは式(4)となる。
【0020】
Va=2Vu/3 (4)
図3において、モード(A)からモード(F)までの6個のモードの意味は、図の上部に記載されているように、単位インバータ3U1、3U2及び3U3に対して+1を出力するか−1を出力するかの6通りの組み合わせのゲート信号を与えるということである。また、+は負荷側をプラスとし中性点N側をマイナスとして単位インバータが出力する意味であり、−は負荷側をマイナスとし中性点N側をプラスとして単位インバータが出力する意味である。さらに+1、−1は単位インバータ3の直流電圧を正規化した値である。
【0021】
そして、これらの各々のモードにおける分圧補助抵抗6のU相検出電圧Vaを、全台正常時、1台異常時、2台異常時、及び全台異常時のケースに分けて記載し、検出電圧が複数考えられる場合はその両方を上下に記載し、かつその検出電圧の下にその検出電圧から論理的に異常と想定される単位インバータを記載している。この図3によれば、モード(A)、(B)及び(C)の3モードをチェックすれば、短絡故障が生じている単位インバータを特定できる。また、この特定のためには、図3の、モード(A)、(B)及び(C)に限らず、3台同極性、うち1台異極性、更に1台異極性となるような3モードであれば良い。尚、電圧検出回路73の入力電圧は補助電圧抵抗6の検出相電圧Va、Vb、Vcを適切な値に分圧した値が入力されるので、電圧検出回路73は検出相電圧Va、Vb、Vcを検出していることと等価である。そこで以降は、分圧補助抵抗6で分圧されて電圧検回路73で検出されていることを省略し、単に検出相電圧での表記とする。
【0022】
尚、モード(E)、(F)及び(G)は、各単位インバータが逆極性の電圧−1を出力するモードであるが、このチェックは単位インバータの上下アームが短絡故障している場合には、モード(A)、(B)及び(C)のチェックと等価であって意味はない。しかしながら、単位インバータの1アームのみが短絡故障しているようなレアケースで、その故障アームにオンゲートを与えて例えばモード(A)のチェックを行っている場合は、故障検出できないが、モード(D)でチェックすれば故障検出可能となることが分かる。
【0023】
図4図3をベースとした故障診断回路74が行う故障診断のフローチャートの一例である。このフローチャートはU相のみの故障診断手順であり、基本的には図3のマトリクス表示の内容を左上部から右下部に追っていく手順となっている。
【0024】
まず、モード(A)でスタートする(ST1)。そして、検出相電圧値Va(以下、単に検出値という。)が+2かどうかチェックする(ST2)。+2であれば、全ての単位インバータは正常(ST2A)と判断してフローを抜ける。ステップST2で+2以外であれば、+4/3かどうかチェックする(ST3)。ここで+4/3であれば、モード(B)のゲート指令を故障診断回路74がゲート回路72に与える(ST4)。そして検出値が0かどうかチェックする(ST5)。ここで0でなければ単位インバータ3U3が短絡故障と判断し(ST5A)フローを抜ける。ステップST5で検出値が0であれば、モード(C)に移行し(ST6)、検出値が−2/3かどうかチェックする(ST7)。ステップST7で検出値が−2/3であれば、単位インバータ3U2が短絡故障と判断し(ST7A)フローを抜ける。また、検出値が−2/3でなければ、単位インバータ3U1が短絡故障と判断し(ST7B)フローを抜ける。
【0025】
ステップST3で検出値が+4/3でなければ、2/3かどうかチェックする(ST8)。ここで2/3であれば、モード(B)のゲート指令を故障診断回路74がゲート回路72に与える(ST4)。そして検出値が−2/3かどうかチェックする(ST9)。ここで−2/3であれば単位インバータ3U1及び3U2が短絡故障と判断し(ST9A)フローを抜ける。ステップST9で検出値が−2/3でなければ、モード(C)に移行し(ST6)、検出値が2/3かどうかチェックする(ST10)。ステップST10で検出値が2/3であれば、単位インバータ3U2及び3U3が短絡故障と判断し(ST10A)フローを抜ける。また、検出値が2/3でなければ、単位インバータ3U1及び3U3が短絡故障と判断し(ST10B)フローを抜ける。
【0026】
ステップST8で検出値が2/3でない場合はレアケースであるが、この場合は全ての単位インバータが短絡故障しているか、1台以上の単位インバータがオープン故障していると判断し(ST8A)フローを抜ける。
【0027】
以上でU相につての故障診断は終了する。U相が終了すれば、他の2相を同一手順で診断する。一見手順は複雑そうに見えるが、通常はある1相または2相の単位インバータ1台が故障しているケースが殆どであり、また自動検出を行えば、3相分の故障診断を完了するのに1秒もかかることはないので簡単に素早く故障診断を行うことが可能となる。
【0028】
図5は各相が単位インバータ4台、すなわち、直列段数が4の場合の直列多重インバータの図3相当図である。図5に示すように、U4(単位インバータ3U4)が追加され、かつ3台異常時についてもその診断内容が記載されている。また、ゲート信号の印加モードは図3のA、B、Cの3モードに対して、A、B、C及びDの4モードについて記載している。この図5の場合についても、図3に対応する図4のようなフローチャートを作成すれば、故障診断が可能となることを確認できるが、ここでは図示を省略する。
【0029】
また、一般論として、直列多重インバータの単位インバータの直列段数をNとしたとき、「全ての段が+1を出力」、「第N段のみが−1を出力し、他の段は+1を出力」、「第N-1段と第N段が−1を出力し、他の段は+1を出力」、・・・、「第2段から第N段が−1を出力し、第1段のみが+1を出力」の計N個のモードをチェックすれば、図3乃至図4に示すように故障した単位インバータを特定することが可能ということができる。
【0030】
次に、実施例1の変形例について説明する。図3を基本とした説明では、直列接続した単位モジュールの出力の極性を反転する段の数を増加することにより、故障した単位インバータ3を特定している。しかし、直列接続した単位モジュールのうち、1段のみ極性を反転させ、反転させる段の位置を変えることにより、故障した単位インバータを特定することも可能である。図6にその例を示す。故障診断はU、V及びWの相毎に行うが、ここでは図3同様にU相について示している。V相及びW相の単位インバータの電圧出力は任意であるが、U相について故障診断を実施している間はその電圧出力を変化させないものとする。そのようにすると、モード(A)で示すU相を構成する全単位インバータに+1の電圧を出力するゲート信号を与えた時の検出電圧をVa(ここではVaaと記す。)とし、ある特定の単位インバータ(例えばU3)に−1の電圧を出力するゲート信号を与え、他の単位インバータに+1を出力するゲート信号与えるモードの場合(モード(B)〜(D))の検出電圧Va(ここではVanと記す。)とすると、−1を出力するゲート信号を与えた単位インバータが故障している場合は式(5)となり、−1を出力するゲート信号を与えた単位インバータが正常な場合は式(6)となる。
【0031】
Van=Vaa (5)
Van=Vaa−2/3 (6)
すなわち、図6の手順ではモード(A)の検出電圧Vaaと他のモード(B〜D)の時の検出電圧Vaを比較し、同一であれば当該モードで−1を出力するゲート信号を与えた単位インバータが故障しており、他のモードの時の検出電圧Vanがモード(A)の検出電圧Vaaより2/3だけ小さい場合は当該モードで−1を出力するゲート信号を与えた単位インバータが正常であると判断できることになる。この図6の場合についても、図3に対応する図4のようなフローチャートを作成すれば、故障診断が可能となることを確認できるが、ここでは図示を省略する。
【0032】
このようにして、図6の変形例によれば、直列多重インバータの単位インバータの直列段数をNとしたとき、「全ての段が+1を出力」、「第N段のみが−1を出力し、他の段は+1を出力」、「第N−1段のみが−1を出力し、他の段は+1を出力」、・・・、「第N段のみが−1を出力し、他の段は+1を出力」の計N+1個のモードをチェックすれば故障した単位インバータを特定することができる。
【0033】
また、あらかじめV相及びW相の単位インバータの合計電圧出力であるVv及びVwが既知である場合はモードAの「全ての段が+1を出力」のモードを省略してもよい。すなわち、1段のみ−1を出力するゲート指令を与えた単位インバータの段を変えたときの検出点Vaの変化を記憶し、他に比較して2/3高い値を出力したモードにおいて−1を出力するゲート信号を与えた単位インバータが故障と判断される。また、モードによらずVaが等しい時は、その時のVaが式(7)であればU相の単位インバータが全段故障であり、Vaが式(8)であればU相の単位インバータが全段正常と判断できる、
Va=(−Vv−Vw)/3 (7)
Va=(2N−2−Vv−Vw)/3 (8)
尚、ここで単位インバータの出力極性である+1とー1をすべて逆転させても本方式は成立する。
【実施例2】
【0034】
以下、本発明の実施例2に係る直列多重インバータ装置を、図7及び図8も参照して説明する。図7は本発明の実施例2に係る直列多重インバータ装置の回路構成図である。
【0035】
この実施例2の各部について、図1の本発明の実施例1に係る直列多重インバータ装置の回路構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、制御装置7を制御装置7Aに変更した点である。
【0036】
実施例1における制御装置7においては、故障診断回路74がゲート指令をゲート回路72に与えていたが、この実施例2における故障診断回路74Aは、ゲート指令に代えて監視指令を主制御回路71に与える構成とする。主制御回路71は、故障診断回路74Aからの監視指令を受けると、所定の周波数のゲート指令を所定の短い時間ゲート回路72に与える。ゲート回路72はこのゲート指令に基づいて各単位インバータにゲート信号を出力すると同時に電圧検出回路73に同期信号を与える。故障診断回路74Aは、電圧検出回路73から得られる時系列に変化する検出電圧を解析することによって故障診断を行う。この実施例2のポイントは、上記所定の周波数のゲート信号が、通常運転時に主制御回路71がゲート回路72に与えるゲート信号と同一である点である。
【0037】
図8に上記ゲート信号に基づいた各単位インバータの出力電圧VU1、VU2及びVU3とこれらを合成して得られるU相の出力電圧Vuの波形の一例を示す。図示すうように、VU3に対してVU2の位相をφ1だけ遅らせ、VU2に対してVU1をφ2だけ遅らせると、Vuは波形が改善されて正弦波に近くなる。PWM制御を行う場合であっても、図8のように位相をずらして加算すると、より高調波が少なくなる。また、位相差φ1、φ2を変化させるとVuの実効値が変化するので、PWM制御を行わなくても良い。尚、PWM制御を行っている場合は故障診断の際、キャリアによる変調を殺しておくことが望ましい。尚、位相差φ1、φ2は、電圧検出回路73が電圧を正確に検出するのに十分な位相差とする。また、U相の各単位インバータ3U1,3U2,3U3の故障診断を実施する時は他相の出力電圧VvおよびVwは変化させないようにし、V相の各単位インバータ3V1,3V2,3V3の故障診断を実施する時は他相の出力電圧VwおよびVuは変化させないようにし、W相の各単位インバータ3W1,3W2,3W3の故障診断を実施する時は他相の出力電圧VuおよびVvは変化させないようにする。
【0038】
Vuの波形の上部に図3のモードに対応してA、B、C、D、E、Fの各モードの期間を示した。これから容易に理解できるように、図示したような監視指令が与えられたとき、モード(A)の状態から動作して監視を開始し、モード(C)で完了するように監視期間を設定すれば、各モードにおける検出電圧の組み合わせから、故障した単位インバータを特定可能であることは、図3の基本動作図または図4のフローチャートから明らかである。
【0039】
尚、1相分の故障診断については図8に示す監視期間で良いが、3相分を連続して故障診断する場合は、監視期間がほぼ1周期となるように延長し、各相が図8の監視期間となるタイミングで監視を行えば良い。
【0040】
以上本発明の実施例を説明したが、これは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0041】
例えば、図1において、単位インバータの直列段数は3段としたが、図5で4段の場合を説明したように、2段以上であれば任意の段数であっても良い。
【0042】
また、図2の単位インバータ3は、入力を3相としたが、単相であっても良い。そして、整流回路31は制御不能のダイオード整流器で構成されているものとしたが、IGBTやサイリスタ等の直流電圧を制御することが可能な素子を用いたコンバータ回路であっても良い。
【0043】
また、上記整流回路、コンバータ回路に代えて、他の直流電源、例えばバッテリーをインバータ回路32の入力側に設ける単位インバータの構成としても良い。
【0044】
また、直列多重インバータの負荷は必ずしも交流電動機4である必要はなく、例えばヒーターであっても良い。
【0045】
また、負荷が交流電動機であっても開閉器5は必ずしも必要ない。
【0046】
また、電圧検出回路73は、3相分設けても良く、1相分のみを設けて切り替える構成としても良い。
【0047】
また、実施例1及び2においては、装置としての故障が生じたとき、故障診断を行うと記述したが、故障が生じたときに限らず、例えば運転開始前に本願の故障診断を行うようにすれば、装置として故障検出されなかった単位インバータの故障も運転前に発見することが可能となる。
【符号の説明】
【0048】
1 交流電源
2 入力変圧器
3、3U1、3U2、3U3,3V1、3V2、3V3,3W1、3W2、3W3 単位インバータ
4 交流電動機
5 開閉器
6 分圧補助抵抗器
7、7A 制御装置
31 整流回路
32 インバータ回路
32Up、32Vp、32Un、32Vn 半導体素子
32UpD、32VpD、32UnD、32VnD ダイオード
33 直流コンデンサ
71 主制御回路
72 ゲート回路
73 電圧検出回路
74、74A 故障診断回路
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8