特許 6238284 インバータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6238284

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】インバータ装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20171120BHJP

   H02M 7/487 20070101ALI20171120BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/487

   H02M1/08 A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-219144(P2013-219144)

(22)【出願日】2013年10月22日

(65)【公開番号】特開2015-82885(P2015-82885A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】500302552

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース

(73)【特許権者】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097515

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100136700

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 俊博

(72)【発明者】

【氏名】大依 仁

(72)【発明者】

【氏名】磯田 博孝

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−００６９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９３９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３６６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９３９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６９５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０６７９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ １／０８

Ｈ０２Ｍ ７／４８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置であって、
複数のトランジスタ列が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列は、直流電力源に並列に接続されており、
各トランジスタ列には、負荷に接続される接点が１つだけ存在し、
各トランジスタ列において、前記接点の上流側には、互いに直列に接続された複数のトランジスタが設けられており、当該接点の下流側には、互いに直列に接続された複数のトランジスタが設けられており、
各トランジスタ列における前記接点は、他のトランジスタ列における前記接点と負荷を介して接続されており、
各トランジスタに対してゲート駆動部が設けられ、ゲート駆動部は、対応するトランジスタのオン信号に反応して当該トランジスタを導通状態にし、対応するトランジスタのオフ信号に反応して当該トランジスタを非導通状態にし、
各トランジスタに対して設けられた動作監視部を備え、
前記各動作監視部は、
（Ａ）トランジスタが、対応する前記オン信号または前記オフ信号に従って動作しているかを判断し、
（Ｂ）この判断の結果が否定である場合には、当該トランジスタの動作が異常であることを検出し、
いずれかの動作監視部によって、トランジスタの動作が異常であることが検出されたら、動作が異常とされた当該トランジスタが含まれるトランジスタ列における他のトランジスタを非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタを継続して動作させることにより、交流電力を負荷へ継続して供給させる制御部を備える、ことを特徴とするインバータ装置。

【請求項2】

前記制御部は、各ゲート駆動部に対して、前記オン信号または前記オフ信号をゲート信号として出力し、
前記動作監視部は、前記（Ａ）において、対応するトランジスタにおけるコレクタとエミッタとの電位差と、当該トランジスタに対応するゲート信号とに基づいて、当該トランジスタが当該ゲート信号に従って動作しているかを判断し、前記（Ｂ）において、この判断の結果が否定である場合、当該トランジスタの動作の異常を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。

【請求項3】

前記制御部は、動作の異常が検出されたトランジスタがいずれのトランジスタであるかを示す識別情報を出力する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。

【請求項4】

各トランジスタに対して過電流検出部が設けられ、
過電流検出部には、対応するトランジスタのオン信号が前記制御部から出力された時に、電力が供給され、当該電力により、当該過電流検出部は、対応するトランジスタにおけるコレクタとエミッタとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタのゲート駆動部に過電流検出信号を出力し、
当該ゲート駆動部は、過電流検出信号を受けた場合、対応するトランジスタのオン信号が前記制御部から出力されても、当該トランジスタを非導通状態に維持し、
過電流検出部には、対応するトランジスタのオフ信号が前記制御部から出力された時には、電力が供給されない、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータ装置は、例えば、ブラシレスモータに交流電力を供給するために設けられる。このようなインバータ装置は、特許文献１に記載されている。図１は、特許文献１のインバータ装置の構成を示す。以下において、図１のインバータ装置を説明する。

【0003】

インバータ装置は、図１では、３相のブラシレスモータを駆動する。また、このモータは、図１では、第１系と第２系の３相巻線部４１ａ，４１ｂを有する。

【0004】

インバータ装置は、第１系のインバータ４３ａと、第２系のインバータ４３ｂと、制御部４７とを備える。

【0005】

第１系と第２系のインバータ４３ａ，４３ｂは、それぞれ、直流電力源５１から供給される直流電力を、交流に変換して第１系と第２系の巻線部４１ａ，４１ｂに供給する。
制御部４７には、各巻線部４１ａ，４１ｂに流れる電流の検出値がフィードバックされる。フィードバックされた検出値と予め定めた電力供給パターンとに基づいて、制御部４７は、各インバータ４３ａ，４３ｂを制御する。これにより、電力供給パターンに従って、各巻線部４１ａ，４１ｂのＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線に電力が供給され、モータの動作が制御される。

【0006】

図１では、第１系の巻線部４１ａにおける中性点Ｐ_ｎと、第２系の巻線部４１ｂにおける中性点Ｐ_ｎとには、中性線４９が接続されている。中性線４９は、直流電力源５１の中間電位の部分に接続されている。

【0007】

この構成により、いずれかのトランジスタが故障により短絡しても、モータの駆動を継続することができる。例えば、第１系のインバータ４３ａにおいてＵ相（トランジスタ４５ｂ）が短絡した場合、第２系のインバータ４３ｂのＵ相に２倍の電流を流すことにより、モータ出力の低下を抑えることができる。すなわち、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ｂが短絡した場合に、第１系のインバータ４３ａから巻線部４１ａのＵ相には電流が流れなくなるので、第２系のインバータ４３ｂから巻線部４１ｂのＵ相へ２倍の電流を流す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−３６９５８６号公報

【特許文献2】特開２００９−１６５３４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１の場合、トランジスタ４５ａ〜４５ｆのいずれか、または、トランジスタ４５ａ〜４５ｆのゲートをそれぞれ駆動する複数のゲート駆動部（図示せず）のいずれかが故障した場合に、過電流が流れることがある。例えば、第１系のインバータ４３ａにおいて、トランジスタ４５ａが故障で短絡した状態に維持された場合、または、トランジスタ４５ａに対するゲート駆動部の故障によりトランジスタ４５ａが短絡した状態に維持された場合、正常なトランジスタ４５ｂが導通状態に制御されると、過大な短絡電流がトランジスタ４５ａ，４５ｂに流れる。

【0010】

このような過電流が流れることを防止するために、特許文献２では、トランジスタのゲートを駆動するゲート駆動回路のフィードバック信号と、ゲート駆動回路に対する指令パルスとの不一致を判断する。両者が不一致である場合には、ゲート駆動回路が故障しているとして、すべてのトランジスタに対する指令パルスを停止するようにしている。

【0011】

しかし、この場合には、他の正常なトランジスタも動作しなくなる。したがって、正常なトランジスタが活用されなくなる。

【0012】

そこで、本発明の目的は、トランジスタまたはゲート駆動部の故障により、トランジスタがオン信号またはオフ信号に従って正常に動作しなくなったことを検出できるとともに、他の正常なトランジスタを継続して活用できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の目的を達成するため、本発明は、直流電力源から供給される電力を交流に変換して負荷へ供給するインバータ装置であって、
直列に接続された複数のトランジスタを１つのトランジスタ列として、複数のトランジスタ列が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列は、直流電力源に並列に接続されており、
各トランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点は、他のトランジスタにおける複数のトランジスタの間に位置する接点と負荷を介して接続されており、
各トランジスタに対してゲート駆動部が設けられ、ゲート駆動部は、対応するトランジスタのオン信号に反応して当該トランジスタを導通状態にし、対応するトランジスタのオフ信号に反応して当該トランジスタを非導通状態にし、
各トランジスタに対して設けられた動作監視部を備え、
前記各動作監視部は、
（Ａ）トランジスタが、対応する前記オン信号または前記オフ信号に従って動作しているかを判断し、
（Ｂ）この判断の結果が否定である場合には、当該トランジスタの動作が異常であることを検出し、
いずれかの動作監視部によって、トランジスタの動作が異常であることが検出されたら、動作が異常とされた当該トランジスタが含まれるトランジスタ列における他のトランジスタを非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタを継続して動作させることにより、交流電力を負荷へ継続して供給させる制御部を備える、ことを特徴とする。

【0014】

本発明の好ましい実施形態によると、前記制御部は、各ゲート駆動部に対して、前記オン信号または前記オフ信号をゲート信号として出力し、
前記動作監視部は、前記（Ａ）において、対応するトランジスタにおけるコレクタとエミッタとの電位差と、当該トランジスタに対応するゲート信号とに基づいて、当該トランジスタが当該ゲート信号に従って動作しているかを判断し、前記（Ｂ）において、この判断の結果が否定である場合、当該トランジスタの動作の異常を検出する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、各トランジスタに対して動作監視部が設けられるので、どのトランジスタまたはゲート駆動部が、正常に動作しなくなったかを検出できる。

【0016】

また、動作監視部が、トランジスタがゲート信号（オン信号またはオフ信号）に従って動作していないと判断した場合には、制御部は、このトランジスタが含まれるトランジスタ列における他のトランジスタを非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタを継続して動作させることにより、交流電力を負荷へ継続して供給させる。したがって、いずれかのトランジスタがゲート信号に従って動作しなくなっても、正常に動作する他のトランジスタを、継続して活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】特許文献１のインバータ装置を示す。

【図2】本発明の実施形態によるインバータ装置を示す。

【図3】図２の各トランジスタに対する構成を示す。

【図4】インバータの出力電流ベクトルを示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0019】

図２は、本発明の実施形態によるインバータ装置１０の構成を示す。インバータ装置１０は、直流電力源２から供給される電力を交流に変換して負荷３ａ，３ｂへ供給する。直流電力源２は、例えば、商用電源と、商用電源からの３相交流電力を直流電力に変換してインバータ装置１０に出力するコンバータとを有してよい。図２では、負荷３ａ，３ｂは、同じブラシレスモータの回転シャフトに同軸に配置された２つの３相巻線部である。各３相巻線部３ａ，３ｂは、Ｕ相の巻線と、Ｖ相の巻線と、Ｗ相の巻線を含む。

【0020】

インバータ装置１０は、図２では、第１系のインバータ５ａと、第２系のインバータ５ｂと、制御部７とを備える。

【0021】

第１系と第２系のインバータ５ａ，５ｂは、それぞれ、直流電力源２から供給される直流電力を、交流に変換して巻線部３ａ，３ｂに供給する。各インバータ５ａ，５ｂは、制御部７に制御されることにより、対応する巻線部３ａ，３ｂの同じ相（Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線またはＷ相の巻線）に同じタイミングで電力を供給する。

【0022】

各インバータ５ａ，５ｂは、複数のトランジスタ９により構成される。各インバータ５ａ，５ｂにおいて、直列に接続された複数の（図２では４つの）トランジスタ９を１つのトランジスタ列として、複数の（図２では３つの）トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が互いに並列に接続されており、かつ、各トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、直流電力源２に並列に接続されている。
各トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３における複数のトランジスタ９の間に位置する接点Ｐ_ｃ１は、他のトランジスタ列における複数のトランジスタ９の間に位置する接点Ｐ_ｃ１と負荷３ａ，３ｂを介して接続されている。各トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３において、接点Ｐ_ｃ１の上流側（直流電力源２の正極側）には、互いに直列に接続された複数のトランジスタ９が設けられており、接点Ｐ_ｃ１の下流側（直流電力源２の負極側）にも、互いに直列に接続された複数のトランジスタ９が設けられている。

【0023】

なお、図２の例において、各インバータ５ａ，５ｂは、３レベルインバータである。ただし、本発明のインバータ装置は、３レベルインバータに限定されない。
また、図２の例では、トランジスタ９は、ＩＧＢＴであるが、本発明によると、トランジスタ９として、例えばＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いてもよい。

【0024】

制御部７は、各インバータ５ａ，５ｂを制御することにより、負荷３ａ，３ｂへの電力供給を制御する。制御部７には、各相に流れる電流の検出値がフィードバックされる。フィードバックされた検出値と、予め設定された電力供給パターンと基づいて、制御部７は、各インバータ５ａ，５ｂの各トランジスタ９に対してオン信号またはオフ信号（以下、単にトランジスタ９のオン信号またはオフ信号という）を出力する。これにより、各インバータ５ａ，５ｂは、オン信号またはオフ信号に従って、負荷３ａ，３ｂに電力を供給する。
なお、図２の例では、３レベルインバータである各インバータ５ａ，５ｂにおいて、その論理に従ったオン信号またはオフ信号が、各トランジスタ９に対して出力される。

【0025】

図３は、図２の部分詳細図である。図３において、破線で囲んだ部分の構成が、トランジスタ９毎に設けられる。

【0026】

インバータ装置１０は、図３に示すように、各インバータ５ａ，５ｂの各トランジスタ９に対して設けられたゲート駆動部１１と動作監視部１２と過電流検出部１３を有する。

【0027】

ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９のオン信号に反応して当該トランジスタ９を導通状態にする。すなわち、当該トランジスタ９のコレクタ９ａとエミッタ９ｂを導通状態にする。ゲート駆動部１１は、制御部７から出力されるオフ信号に反応して当該トランジスタ９を非導通状態にする。すなわち、当該トランジスタ９のコレクタ９ａとエミッタ９ｂを非導通状態にする。

【0028】

図３の例では、オン信号は、ゲート信号線１７を流れる電流である。この場合、ゲート信号線１７に設けられた発光ダイオード１９ａが、オン信号により発光し、この発光をフォトトランジスタ１９ｂが検出する。この検出により、ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９を導通状態にする。オフ信号は、ゲート信号線１７に電流が流れていない状態に相当する。この場合、オフ信号（すなわち、ゲート信号線１７に電流が流れていないこと）により発光ダイオード１９ａが発光していないことをフォトトランジスタ１９ｂが検出する。この検出により、ゲート駆動部１１は、対応するトランジスタ９を非導通状態にする。このように、ゲート駆動部１１により、トランジスタ９を、導通状態と非導通状態との間で切り換えることに要する電力は、トランジスタ駆動用電源２１からゲート駆動部１１に供給される。

【0029】

動作監視部１２は、トランジスタ９が、対応するゲート信号（すなわち、オン信号またはオフ信号）に従って動作しているかを判断する。この判断の結果が否定である場合には、動作監視部１２は、当該トランジスタ９の動作が異常であることを検出する。動作監視部１２は、制御部７が出力しているゲート信号が、オン信号であるか、または、オフ信号であるかを認識可能に構成されている。図３の例では、動作監視部１２は、制御部７に組み込まれている。

【0030】

動作監視部１２は、対応するトランジスタ９におけるコレクタとエミッタとの電位差と、当該トランジスタ９に対応するゲート信号とに基づいて、当該トランジスタ９が当該ゲート信号に従って動作しているかを判断する。この判断は、例えば、次のように行う。各動作監視部１２は、対応するゲート信号がオン信号である時に、対応するトランジスタ９のコレクタとエミッタとの電位差が、第１の設定値（オン電圧しきい値）以下であれば、当該トランジスタ９の動作が正常であると判断し、当該電位差が、当該第１の設定値より大きければ、当該トランジスタ９の動作が異常であると判断する。一方、各動作監視部１２は、対応するゲート信号がオフ信号である時に、対応するトランジスタ９のコレクタとエミッタとの電位差が、第２の設定値（オフ電圧しきい値）以上であれば、当該トランジスタ９の動作が正常であると判断し、当該電位差が、当該第２の設定値より小さければ、当該トランジスタ９の動作が異常であると判断する。第２の設定値は、第１の設定値よりも大きい。このような判断を、ゲート信号がオン信号またはオフ信号になるタイミングに応じて行うことにより、トランジスタ９がゲート信号に従って動作しているかを判断できる。

【0031】

動作監視部１２が、対応するトランジスタ９の動作が異常であることを検出することにより、制御部７は、インバータ５ａまたは５ｂにおいて、動作が異常とされた当該トランジスタ９が含まれるトランジスタ列における他のトランジスタ９をすべて、オフ信号の出力により非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタ９を継続して動作させる。これにより、交流電力を負荷３ａまたは３ｂへ継続して供給させる。

【0032】

制御部７は、トランジスタ９の動作の異常を検出した動作監視部１２が、複数の動作監視部１２のうちのいずれであるかを認識可能に構成されている。したがって、制御部７は、トランジスタ９の動作の異常を検出した動作監視部１２を特定し、特定された動作監視部１２に対応する当該トランジスタ９が含まれるトランジスタ列における他のトランジスタ９をすべて非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタ９を継続して動作させる。なお、複数のトランジスタ９に対応してそれぞれ設けられた複数の動作監視部１２が、１つの制御部７に組み込まれていてよい。

【0033】

一例では、制御部７は、トランジスタ９の動作の異常を検出した動作監視部１２を示す識別情報、すなわち、動作の異常が検出されたトランジスタ９を示す識別情報を出力する。この識別情報は、例えば、所定の記憶装置に読取可能に記憶され、または、ディスプレイなどの表示装置に表示される。この識別情報は、複数のトランジスタ９のうち、動作の異常が検出されたトランジスタ９がいずれであるかを示す。したがって、識別情報により、故障箇所を速やかに把握できるので、後でインバータ装置１０の動作を停止した時に、識別情報が示す故障箇所（特に、動作の異常が検出されたトランジスタ、または、これに対応するゲート駆動部）を速やかに修理できる。

【0034】

制御部７による動作制御を詳しく述べる。以下、インバータ５ａに対する動作制御を説明するが、インバータ５ｂに対する動作制御は、インバータ５ａに対する動作制御と同じである。

【0035】

いずれのトランジスタ９も正常に動作している場合には、制御部７は、インバータ５ａを制御することにより、Ｕ相（すなわち、図２の配線部分Ｕ）とＶ相（すなわち、図２の配線部分Ｖ）とＷ相（すなわち、図２の配線部分Ｗ）に、それぞれ、次式（１）（２）（３）で表される電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを流す。なお、式（１）（２）（３）において、Ｉｍは、線電流を示し、ωは、角周波数を示し、ｔは、経過時間を示す（以下、同様）。

【数1】

【0036】

これらの電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、互いに直交するＸ軸とＹ軸を有し位相角をωｔとする２次元座標系（後述の図４を参照）で表現する。すなわち、Ｉｕを、Ｘ軸成分ＩｕｘとＹ軸成分Ｉｕｙに分解し、Ｉｖを、Ｘ軸成分ＩｖｘとＹ軸成分Ｉｖｙに分解し、Ｉｗを、Ｘ軸成分ＩｗｘとＹ軸成分Ｉｗｙに分解する。これらの各成分は、次式（４）〜（９）のように表される。

【数2】

【0037】

したがって、Ｘ軸の合成電流ＩｘとＹ軸の合成電流Ｉｙは、次式（１０）（１１）のようになる。ＩｘとＩｙで表される電流ベクトルＶｃの軌跡は、図４（Ａ）に示すように円になる。なお、簡単のため、図４において、Ｉｍ＝１と仮定している。

【0038】

【数3】

【0039】

ここで、インバータ５ａにおいて、トランジスタ列Ｌ１に含められるいずれかのトランジスタ９の動作が異常であることを動作監視部１２が検出した場合を想定する。
この場合、制御部７は、上述のように、当該動作監視部１２を特定し、特定された動作監視部１２に対応するトランジスタ９が含まれるトランジスタ列Ｌ１における他のトランジスタ９をすべて非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列Ｌ２、Ｌ３における各トランジスタ９を継続して動作させる。これにより、負荷３ａへ供給される電力は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相交流電力からＶ、Ｗの２相交流電力に切り換えられる。

【0040】

この場合、好ましくは、制御部７は、以下で述べる位相調整と電流ゲイン調整の一方または両方を行う。

【0041】

（位相調整）
ＩｕｘとＩｕｙがゼロになるので、合成電流Ｉｘ、Ｉｙは、次式（１２）（１３）のようになる。

【0042】

【数4】

【0043】

したがって、ＩｘとＩｙで表される電流ベクトルＶｃの軌跡は、図４（Ｂ）に示すように楕円になる。

【0044】

そのため、制御部７は、次式（１４）（１５）ように、電流Ｉｖに位相変化αを与え、電流Ｉｗに位相変化βを与えることにより、ＩｘとＩｙで表される電流ベクトルＶｃの軌跡の形状を調整する。

【0045】

【数5】

【0046】

好ましくは、αを−π／６とし、βをπ／６とすることにより、Ｉｘ、Ｉｙは、次式（１６）（１７）で表されるようになる。すなわち、ＩｘとＩｙで表される電流ベクトルＶｃの軌跡が、図４（Ｃ）に示すように円になる。

【0047】

【数6】

【0048】

（電流ゲイン調整）
制御部７は、負荷３ａに供給されるＩｖとＩｗの大きさを大きくする電流ゲイン調整を行う。

【0049】

上述のように電流ベクトルＶｃの形状を図４（Ｃ）に円に調整する場合には、制御部７は、次式（１８）（１９）で表される電流Ｉｖ、Ｉｗが負荷に供給されるようにゲイン調整を行う。式（１８）（１９）において、Ｇはゲインであり、Ｇの値は√３である。

【0050】

【数7】

【0051】

その結果、電流ベクトルＶｃの形状と大きさが図４（Ａ）の場合と同じになる。したがって、どの位相角ωｔでも、トランジスタ９の動作の異常を検出する前と同じ大きさと形状の電流ベクトルＶｃで、電流を負荷３ａに供給できる。負荷３ａがモータ（例えば、かご形三相誘導電動機）である場合には、トランジスタ９の動作の異常を検出した後においても、モータの運転を安定して行える。

【0052】

次に、過電流検出部１３について説明する。

【0053】

過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力された時に、当該トランジスタ９に過電流が流れているかを検出し、当該トランジスタ９に過電流が流れていることを検出した場合に、過電流検出信号を出力する。本実施形態では、過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオン信号に反応して、当該トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタ９のゲート駆動部１１に過電流検出信号を出力する（後で詳しく説明する）。当該ゲート駆動部１１は、過電流検出信号を受けた場合、対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力されても、当該トランジスタ９を非導通状態に維持する。

【0054】

図３の例では、発光ダイオード２３ａがオン信号により発光し、この発光をフォトトランジスタ２３ｂが検出する。この検出により、過電流検出部１３は、上述のように、対応するトランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、上述の過電流検出信号を出力する。このように過電流検出部１３は作動する。一方、過電流検出部１３は、対応するトランジスタ９のオフ信号が出力されている時には作動しない。

【0055】

好ましくは、過電流検出部１３には、これに対応するトランジスタ９のオン信号が制御部７から出力された時に、トランジスタ駆動用電源２１から電力が供給される。この電力により、過電流検出部１３は、トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差をしきい値と比べ、この電位差がしきい値より大きい場合には、当該トランジスタ９のゲート駆動部１１に過電流検出信号を出力する。この場合、好ましくは、過電流検出部１３には、これに対応するトランジスタ９のオフ信号が制御部７から出力された時には、トランジスタ駆動用電源２１から電力が供給されない。これにより、消費電力を抑えることができる。

【0056】

なお、トランジスタ駆動用電源２１の負極は、対応するトランジスタ９のエミッタ９ｂに接続されていてよい。

【0057】

次に、過電流検出部１３の作用を詳しく述べる。なお、以下は、１つのインバータ５ａまたは５ｂについての説明である。

【0058】

（検出対象のトランジスタが接点Ｐ_ｃ１よりも上流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐ_ｃ１より上流（直流電力源２の正極側）に位置するトランジスタ９であって、過電流検出部１３による検出対象のトランジスタ９（以下、単に対象トランジスタ９という）が、オン信号により導通状態にされた時には、対象トランジスタ９と同じ列において接点Ｐ_ｃ１より下流（直流電力源２の負極側）に位置するトランジスタ９（以下、下流トランジスタ９という）はオフ信号により非導通状態に制御される。これにより、対象トランジスタ９から負荷３ａ，３ｂに電流が流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、導通状態の対象トランジスタ９にはほとんどかからず、そのほとんどが負荷３ａ，３ｂにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも小さくなる。したがって、過電流検出部１３は、過電流検出信号を出力しない。
・故障時
対象トランジスタ９がオン信号により導通状態にされた時に、下流トランジスタ９が、故障により、非導通状態に制御されず短絡している場合を想定する。この場合、直流電力源２からの電流は、対象トランジスタ９を流れた後、抵抗の大きい負荷３ａ，３ｂに流れず、短絡した下流トランジスタ９（図２の例では、２つの下流トランジスタ９）に流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、対象トランジスタ９と下流トランジスタ９とにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも大きくなる（例えば直流電力源２による総印加電圧の半分になる）。過電流検出部１３は、このような電位差を検出して、この旨を示す過電流検出信号を出力する。過電流検出信号に反応して、ゲート駆動部１１は、対象トランジスタ９のオン信号が出力されても、対象トランジスタ９を非導通状態に維持する。これにより、過電流が、対象トランジスタ９に流れることを防止できる。

【0059】

（対象トランジスタが接点Ｐ_ｃ１よりも下流にある場合）
・正常時
１つのトランジスタ列において接点Ｐ_ｃ１より下流に位置するトランジスタ９であって、過電流検出部１３による検出対象のトランジスタ９（以下、単に対象トランジスタ９という）が、オン信号により導通状態にされた時には、対象トランジスタ９と同じ列において接点Ｐ_ｃ１より上流（直流電力源２の正極側）に位置するトランジスタ９（以下、上流トランジスタ９という）はオフ信号により非導通状態に制御され、かつ、対象トランジスタ９には、他のトランジスタ列の接点Ｐ_ｃ１から負荷３ａ，３ｂを通った電流が流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、導通状態の対象トランジスタ９にはほとんどかからず、そのほとんどが当該負荷３ａ，３ｂにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも小さくなる。
・故障時
対象トランジスタ９がオン信号により導通状態にされた時に、上流トランジスタ９が、故障により、非導通状態に制御されず短絡している場合を想定する。この場合、直流電力源２からの電流は、短絡している上流トランジスタ９（図２の例では、２つの上流トランジスタ９）を流れた後、対象トランジスタ９に流れる。したがって、直流電力源２による印加電圧は、上流トランジスタ９と対象トランジスタ９とにかかる。その結果、対象トランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差はしきい値よりも大きくなる（例えば直流電力源２による総印加電圧の半分になる）。過電流検出部１３は、このような電位差を検出して、この旨を示す過電流検出信号を出力する。過電流検出信号に反応して、ゲート駆動部１１は、対象トランジスタ９のオン信号が出力されても、対象トランジスタ９を非導通状態に維持する。これにより、過電流が対象トランジスタ９に流れることを防止できる。

【0060】

上述した本発明の実施形態によると、以下の効果が得られる。

【0061】

動作監視部１２が、トランジスタ９がゲート信号（オン信号またはオフ信号）に従って動作していないことを検出した場合には、制御部７は、このトランジスタ９が含まれるトランジスタ列における他のトランジスタ９を非導通状態に保つとともに、他のトランジスタ列における各トランジスタ９を継続して動作させることにより、交流電力を負荷３ａ，３ｂへ継続して供給させる。したがって、いずれかのトランジスタ９がゲート信号に従って動作しなくなっても、正常に動作する他のトランジスタ９を、継続して活用することができる。

【0062】

動作監視部１２は、対応するトランジスタ９におけるコレクタ９ａとエミッタ９ｂとの電位差と、当該トランジスタ９に対応するゲート信号とに基づいて、当該トランジスタ９が当該ゲート信号に従って動作しているかを判断する。したがって、トランジスタ９毎に、ゲート駆動部１１が故障している場合であっても、トランジスタ９が故障している場合であっても、トランジスタ９が当該ゲート信号に従って動作しているかを判断できる。

【0063】

トランジスタ９のオン信号が出力された時に、当該トランジスタ９に過電流が流れていることを検出した場合には、当該トランジスタ９と同じ列の他のトランジスタ９が短絡故障していることになる。したがって、トランジスタ９のオン信号の出力時に、過電流検出部１３は、当該トランジスタ９に過電流が流れているかを検出することにより、当該トランジスタ９と同じ列の他のトランジスタ９が短絡しているかを検出できる。

【0064】

この場合、オン信号により導通状態にされ、過電流が流れていると検出されたトランジスタ９を、ゲート駆動部１１が非導通状態にして機能させなくすることにより、過電流が流れることが防止できる。

【0065】

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜４のいずれかを採用し、または、変更例１〜４の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、他の点は、上述と同じであってよい。

【0066】

（変更例１）
上述では、上述の実施形態によるインバータ装置１０は、図２の３レベルインバータ５ａ，５ｂに適用されたものであったが、本発明のインバータ装置を、他のインバータに適用してもよい。
本発明では、トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てにおいて、接点Ｐ_ｃ１よりも上流と下流に、それぞれ、２つ以上のトランジスタ９が設けられていればよい。したがって、図２において、トランジスタ列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てまたは一部において、接点Ｐ_ｃ１よりも上流と下流に、または、接点Ｐ_ｃ１よりも上流もしくは下流に、３つ以上のトランジスタ９を設けてもよい。

【0067】

（変更例２）
上述では、２つのインバータ５ａ，５ｂから同じ負荷に電力を供給していたが、本発明は、これに限定されない。例えば、負荷への電力供給を１つのインバータで行う場合に、このインバータの各トランジスタ９に動作監視部１２と過電流検出部１３を設けてもよい。

【0068】

（変更例３）
上述では、インバータを構成する各トランジスタ９に対して過電流検出部１３を設けていたが、本発明は、これに限定されない。例えば、インバータを構成する複数のトランジスタ９のうち、一部のトランジスタ９に対して過電流検出部１３を設けてもよい。

【0069】

（変更例４）
上述では、インバータを構成するトランジスタ９に対して動作監視部１２と過電流検出部１３の両方を設けていたが、動作監視部１２と過電流検出部１３のうち動作監視部１２のみを、インバータを構成するトランジスタ９に対して設けてもよい。

【符号の説明】

【0070】

２ 直流電力源、３ａ，３ｂ 負荷（巻線部）、５ａ，５ｂ インバータ、７ 制御部、９ トランジスタ、９ａ コレクタ、９ｂ エミッタ、１０ インバータ装置、１１ ゲート駆動部、１２ 動作監視部、１３ 過電流検出部、１７ ゲート信号線、１９ａ 発光ダイオード、１９ｂ フォトトランジスタ、２１ トランジスタ駆動用電源、２３ａ 発光ダイオード、２３ｂ フォトトランジスタ、４１ａ，４１ｂ 巻線部、４３ａ，４３ｂ インバータ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ トランジスタ，４７ 制御部、４９ 中性線、５１ 直流電力源、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ トランジスタ列

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】