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(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】
(24)【登録日】2024-01-05
(45)【発行日】2024-01-16
(54)【発明の名称】インバータ
(51)【国際特許分類】
H02M 7/487 20070101AFI20240109BHJP
H02M 7/5387 20070101ALI20240109BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240109BHJP
【ＦＩ】
H02M7/487
H02M7/5387 Z
H02M7/48 M
H02M7/48 W
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021541823
(86)(22)【出願日】2019-08-26
(86)【国際出願番号】 JP2019033377
(87)【国際公開番号】W WO2021038698
(87)【国際公開日】2021-03-04
【審査請求日】2021-11-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】利行 健
【審査官】白井 孝治
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１２５５２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－１８５０６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８７
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｍ ７／５３８７
Ｈ０２Ｍ １／３２
Ｈ０２Ｍ １／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インバータであって、高電位が印加される高電位配線と、
低電位が印加される低電位配線と、
中性点と、
前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサと、
前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサと、
Ｕ相スイッチング回路、Ｖ相スイッチング回路、及び、Ｗ相スイッチング回路の３つのスイッチング回路、
を有し、
３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、
出力配線と、
正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子と、
正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子と、
正極が前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子と、
正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子と、
アノードが前記中性点に接続されており、カソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオードと、
アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されており、カソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード、
を有しており、
３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子のゲートの電位を制御する制御回路をさらに有しており、
前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路を、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記高電位が印加される第１状態、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記中性点の電位である中性点電位が印加される第２状態、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記低電位が印加される第３状態の間で変化させるように構成されており、
前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の間で変化させることによって、前記Ｕ相出力配線、前記Ｖ相出力配線、及び、前記Ｗ相出力配線の間に三相交流電流を発生させるように構成されており、
前記制御回路は、３つの前記スイッチング回路が有する前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び、前記第２ダイオードのうちのいずれかの素子が短絡故障した場合に、非常動作を実行可能であり、
前記短絡故障した素子を短絡故障素子といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線といい、
前記制御回路が、前記非常動作として下記の４つの動作、すなわち、
・前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第１ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第２ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
の全てを実行するように構成されており、
電圧ベクトルが回転するように前記電圧ベクトルの角度の指令値を生成して前記制御回路に入力する指令回路をさらに有し、
前記電圧ベクトルは、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより示されるベクトルであり、
前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記非常動作においては、前記制限出力配線が前記禁止電位となる前記電圧ベクトルが禁止ベクトルであり、前記電圧ベクトルの角度範囲のうちの前記禁止ベクトルが含まれる角度範囲が制限角度範囲であり、前記電圧ベクトルの前記角度範囲のうちの前記制限角度範囲外の角度範囲が正常角度範囲であり、
前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有するとともに前記禁止ベクトルではない許容ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御し、
前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有する複数の前記電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択し、選択した前記特定電圧ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御し、
前記制御回路は、前記中性点電位が基準値よりも低い場合に、前記中性点電位を上昇させる前記電圧ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択し、
前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも高い場合に、前記中性点電位を低下させる前記電圧ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する、
インバータ。
【請求項2】
３つの前記出力配線が、負荷に接続されるように構成されており、前記負荷に前記高電位と前記中性点電位を印加して前記低電位を印加しない前記電圧ベクトルを上側ベクトルといい、
前記負荷に前記中性点電位と前記低電位を印加して前記高電位を印加しない前記電圧ベクトルを下側ベクトルといい、
前記制御回路は、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、以下のＡ～Ｄの条件、すなわち、
Ａ．前記中性点電位が前記基準値よりも低く、かつ、前記負荷に流れる電流が前記負荷に印加される電圧に対して順方向である場合に、前記上側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する、
Ｂ．前記中性点電位が前記基準値よりも低く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して逆方向である場合に、前記下側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する、
Ｃ．前記中性点電位が前記基準値よりも高く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して順方向である場合に、前記下側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する、
Ｄ．前記中性点電位が前記基準値よりも高く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して逆方向である場合に、前記上側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する、
という条件に従って前記特定電圧ベクトルを選択する、請求項１のインバータ。
【請求項3】
前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも高い上側制限値よりも高く、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にあり、前記許容ベクトルが前記中性点電位を上昇させる前記電圧ベクトルである場合には、前記指令値が示す前記角度にかかわらず、３つの前記出力配線を同電位に制御する、請求項２のインバータ。
【請求項4】
前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも低い下側制限値よりも低く、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にあり、前記許容ベクトルが前記中性点電位を低下させる前記電圧ベクトルである場合には、前記指令値が示す前記角度にかかわらず、３つの前記出力配線を同電位に制御する、請求項２または３のインバータ。
【請求項5】
インバータであって、
高電位が印加される高電位配線と、
低電位が印加される低電位配線と、
中性点と、
前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサと、
前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサと、
Ｕ相スイッチング回路、Ｖ相スイッチング回路、及び、Ｗ相スイッチング回路の３つのスイッチング回路、
を有し、
３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、
出力配線と、
正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子と、
正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子と、
正極が前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子と、
正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子と、
アノードが前記中性点に接続されており、カソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオードと、
アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されており、カソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード、
を有しており、
３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子のゲートの電位を制御する制御回路をさらに有しており、
前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路を、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記高電位が印加される第１状態、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記中性点の電位である中性点電位が印加される第２状態、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記低電位が印加される第３状態の間で変化させるように構成されており、
前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の間で変化させることによって、前記Ｕ相出力配線、前記Ｖ相出力配線、及び、前記Ｗ相出力配線の間に三相交流電流を発生させるように構成されており、
前記制御回路は、３つの前記スイッチング回路が有する前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び、前記第２ダイオードのうちのいずれかの素子が短絡故障した場合に、非常動作を実行可能であり、
前記短絡故障した素子を短絡故障素子といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線といい、
前記制御回路が、前記非常動作として下記の４つの動作、すなわち、
・前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第１ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第２ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
の全てを実行するように構成されており、
電圧ベクトルが回転するように前記電圧ベクトルの角度の指令値を生成して前記制御回路に入力する指令回路をさらに有し、
前記電圧ベクトルは、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより示されるベクトルであり、
前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であり、
前記非常動作においては、前記制限出力配線が前記禁止電位となる前記電圧ベクトルが禁止ベクトルであり、前記電圧ベクトルの角度範囲のうちの前記禁止ベクトルが含まれる角度範囲が制限角度範囲であり、前記電圧ベクトルの前記角度範囲のうちの前記制限角度範囲外の角度範囲が正常角度範囲であり、
前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有するとともに前記禁止ベクトルではない許容ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御し、
前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有する複数の前記電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択し、選択した前記特定電圧ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御し、
３つの前記出力配線が、負荷に接続されるように構成されており、
前記特定電圧ベクトルが、前記負荷に前記高電位と前記中性点電位を印加して前記低電位を印加しない前記電圧ベクトルの群により構成された第１グループと、前記負荷に前記中性点電位と前記低電位を印加して前記高電位を印加しない前記電圧ベクトルの群により構成された第２グループのいずれかから選択され、
前記制御回路が、前記中性点電位の制御目標値を記憶しており、
前記制御回路は、前回の制御フェーズ以後に前記中性点電位と前記制御目標値のずれが拡大した場合に、前記第１グループと前記第２グループのうちの前回の制御フェーズで選択した前記電圧ベクトルが属するグループとは異なるグループから前記特定電圧ベクトルを選択する、
インバータ。
【請求項6】
インバータであって、
高電位が印加される高電位配線と、
低電位が印加される低電位配線と、
中性点と、
前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサと、
前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサと、
Ｕ相スイッチング回路、Ｖ相スイッチング回路、及び、Ｗ相スイッチング回路の３つのスイッチング回路、
を有し、
３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、
出力配線と、
正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子と、
正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子と、
正極が前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子と、
正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されており、負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子と、
アノードが前記中性点に接続されており、カソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオードと、
アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されており、カソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード、
を有しており、
３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子のゲートの電位を制御する制御回路をさらに有しており、
前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路を、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記高電位が印加される第１状態、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記中性点の電位である中性点電位が印加される第２状態、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記低電位が印加される第３状態の間で変化させるように構成されており、
前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の間で変化させることによって、前記Ｕ相出力配線、前記Ｖ相出力配線、及び、前記Ｗ相出力配線の間に三相交流電流を発生させるように構成されており、
前記制御回路は、３つの前記スイッチング回路が有する前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び、前記第２ダイオードのうちのいずれかの素子が短絡故障した場合に、非常動作を実行可能であり、
前記短絡故障した素子を短絡故障素子といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線といい、
３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線といい、
前記制御回路が、前記非常動作として下記の４つの動作、すなわち、
・前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子であるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第１ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記高電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
・前記短絡故障素子が前記第２ダイオードであるときの前記非常動作では、前記制御回路は、前記禁止電位を前記低電位とし、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの前記禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる、
の全てを実行するように構成されており、
前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子に流れる電流を検出するように構成されており、
前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路から選択した選択スイッチング回路に対して、短絡素子判定動作を実行可能であり、
前記短絡素子判定動作では、前記制御回路が、前記選択スイッチング回路を、前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態の間で経時的に変化させ、
前記制御回路が、前記選択スイッチング回路に対して、
前記第１状態で前記第１スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記第２スイッチング素子に短絡電流が流れない場合に、前記第１ダイオードが前記短絡故障素子であると判定し、
前記第１状態で前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子に短絡電流が流れる場合に、前記第３スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、
前記第２状態で前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記中性点電位が上昇する場合に、前記第１スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、
前記第２状態で前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記中性点電位が低下する場合に、前記第４スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、
前記第３状態で前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子に短絡電流が流れる場合に、前記第２スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、
前記第３状態で前記第４スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れない場合に、前記第２ダイオードが前記短絡故障素子であると判定する、
インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示の技術は、インバータに関する。
【背景技術】
【0002】
日本公開特許公報第２０１６－２２０３２５号には、３レベルで出力電位を変化させることができるインバータが開示されている。このインバータは、高電位配線と中性点の間に接続された上側コンデンサと、中性点と低電位配線の間に接続された下側コンデンサを有している。このため、中性点の電位は、高電位配線と低電位配線の間の電位となる。このインバータは、３つの出力配線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）毎にスイッチング回路を有している。各スイッチング回路は、高電位配線と低電位配線の間に直列に接続された４つのスイッチング素子（高電位配線側から第１～第４スイッチング素子）を有している。第２スイッチング素子の負極と第３スイッチング素子の正極に、出力配線が接続されている。また、各スイッチング回路は、第１ダイオードと第２ダイオードを有している。第１ダイオードのアノードが中性点に接続されており、第１ダイオードのカソードが第１スイッチング素子の負極に接続されている。第２ダイオードのアノードが第３スイッチング素子の負極に接続されており、第２ダイオードのカソードが中性点に接続されている。各スイッチング回路において、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子がオンすると出力配線に高電位が印加され、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子がオンすると出力配線に中性点電位が印加され、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子がオンすると出力配線に低電位が印加される。各出力配線の電位が３レベルの間で変化することで、各出力配線の間に三相交流電流が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
各スイッチング回路を構成するスイッチング素子またはダイオードが短絡故障する場合がある。この場合、短絡故障素子を有するスイッチング回路では、出力配線に特定の電位を出力できなくなる。例えば、第１スイッチング素子が短絡故障した場合には、第２スイッチング素子と第３スイッチング素子をオンすると、高電位配線と中性点の間で線間短絡が生じる。このため、この場合には、スイッチング回路は、出力配線に中性点電位を出力できない。同様に、第２スイッチング素子が短絡故障すると出力配線に低電位を出力できない。第３スイッチング素子が短絡故障すると出力配線に高電位を出力できない。第４スイッチング素子が短絡故障すると出力配線に中性点電位を出力できない。第１ダイオードが短絡故障すると出力配線に高電位を出力できない。第２ダイオードが短絡故障すると出力配線に低電位を出力できない。
【0004】
短絡故障素子が発生した場合でも、インバータによって三相交流電流を発生させたい場合がある。このような場合、出力できない電位を禁止して、残りの２つの電位で各出力配線の電位を変化させることが考えられる。
【0005】
上述したように、第１スイッチング素子または第４スイッチング素子が短絡故障すると、出力配線に中性点電位を出力できない。この場合には、３つの出力配線の電位を高電位と低電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。この場合、インバータは継続的に三相交流電流を発生させることができる。
【0006】
上述したように、第２スイッチング素子または第２ダイオードが短絡故障すると、出力配線に低電位を出力できない。この場合には、３つの出力配線の電位を高電位と中性点電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。しかしながら、この場合には、インバータは、継続的に三相交流電流を発生させることができない。すなわち、この動作では、上側コンデンサに蓄えられた電荷が継続的に使用されるため、一定時間経過後に上側コンデンサの電荷が極端に少なくなって中性点電位が極端に高くなる。このように中性点電位が極端に高くなると、適切に三相交流電流を発生させることができない。
【0007】
上述したように、第３スイッチング素子または第１ダイオードが短絡故障すると、出力配線に高電位を出力できない。この場合には、３つの出力配線の電位を中性点電位と低電位の間で変化させて、三相交流電流を発生させることができる。しかしながら、この場合には、インバータは、継続的に三相交流電流を発生させることができない。すなわち、この動作では、下側コンデンサに蓄えられた電荷が継続的に使用されるため、一定時間経過後に下側コンデンサの電荷が極端に少なくなって中性点電位が極端に低くなる。このように中性点電位が極端に低くなると、適切に三相交流電流を発生させることができない。
【0008】
以上に説明したように、上述した技術では、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、第１ダイオード、または、第２ダイオードが短絡故障した場合に、継続的に三相交流電流を発生させることができない。本明細書では、このような場合に、継続的に三相交流電流を発生させることができるインバータを提案する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本明細書が開示するインバータ（以下、第１のインバータという場合がある）は、高電位が印加される高電位配線と、低電位が印加される低電位配線と、中性点と、前記高電位配線と前記中性点の間に接続された上側コンデンサと、前記中性点と前記低電位配線の間に接続された下側コンデンサと、Ｕ相スイッチング回路、Ｖ相スイッチング回路、及び、Ｗ相スイッチング回路の３つのスイッチング回路を有する。３つの前記スイッチング回路のそれぞれが、出力配線と、正極が前記高電位配線に接続されている第１スイッチング素子と、正極が前記第１スイッチング素子の負極に接続されているとともに負極が前記出力配線に接続されている第２スイッチング素子と、正極が前記出力配線に接続されている第３スイッチング素子と、正極が前記第３スイッチング素子の負極に接続されているとともに負極が前記低電位配線に接続されている第４スイッチング素子と、アノードが前記中性点に接続されているとともにカソードが前記第１スイッチング素子の前記負極に接続されている第１ダイオードと、アノードが前記第３スイッチング素子の前記負極に接続されているとともにカソードが前記中性点に接続されている第２ダイオード、を有している。前記インバータは、３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子のゲートの電位を制御する制御回路をさらに有している。前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路を、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記高電位が印加される第１状態、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記中性点の電位である中性点電位が印加される第２状態、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子がオンして対応する前記出力配線に前記低電位が印加される第３状態の間で変化させるように構成されている。前記制御回路が、前記Ｕ相スイッチング回路の前記出力配線であるＵ相出力配線、前記Ｖ相スイッチング回路の前記出力配線であるＶ相出力配線、及び、前記Ｗ相スイッチング回路の前記出力配線であるＷ相出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の間で変化させることによって、前記Ｕ相出力配線、前記Ｖ相出力配線、及び、前記Ｗ相出力配線の間に三相交流電流を発生させるように構成されている。前記制御回路は、３つの前記スイッチング回路が有する前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第１ダイオード、及び、前記第２ダイオードのうちのいずれかの素子が短絡故障した場合に、非常動作を実行可能である。前記短絡故障した素子を短絡故障素子という。３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含む１つの前記スイッチング回路の前記出力配線を制限出力配線という。３つの前記スイッチング回路のうちの前記短絡故障素子を含まない２つの前記スイッチング回路の前記出力配線をそれぞれ正常出力配線という。前記非常動作では、前記制御回路は、前記制限出力配線の電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のうちの禁止電位を除く２つの電位の間で変化させるとともに、前記正常出力配線のそれぞれの電位を前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位の３つの電位の間で変化させる。前記短絡故障素子が前記第２スイッチング素子または前記第２ダイオードである場合には前記禁止電位が前記低電位である。前記短絡故障素子が前記第３スイッチング素子または前記第１ダイオードである場合には前記禁止電位が前記高電位である。
【0010】
このインバータでは、非常動作時に、短絡故障素子を含むスイッチング回路の出力配線（制限出力配線）を禁止電位を除く２つの電位の間で変化させる一方で、正常出力配線を３つの電位の間で変化させる。すなわち、制限出力配線を２レベルで制御する一方で、正常出力配線は３レベルで制御する。このように、正常出力配線を３レベルで制御する場合には、上側コンデンサと下側コンデンサのいずれかが一方的に放電されることがないので、中性点電位の過度な上昇または過度な低下を防止することができる。したがって、このインバータによれば、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、第１ダイオード、または、第２ダイオードが短絡故障した場合でも、継続的に三相交流電流を発生させることができる。
【0011】
上述したインバータは、電圧ベクトルが回転するように前記電圧ベクトルの角度の指令値を生成して前記制御回路に入力する指令回路をさらに有していてもよい。前記電圧ベクトルは、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより示されるベクトルであってもよい。前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記非常動作においては、前記制限出力配線が前記禁止電位となる前記電圧ベクトルが禁止ベクトルであり、前記電圧ベクトルの角度範囲のうちの前記禁止ベクトルが含まれる角度範囲が制限角度範囲であり、前記電圧ベクトルの前記角度範囲のうちの前記制限角度範囲外の角度範囲が正常角度範囲であってもよい。前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有するとともに前記禁止ベクトルではない許容ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御してもよい。前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有する複数の前記電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択し、選択した前記特定電圧ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御してもよい。前記制御回路は、前記中性点電位が基準値よりも低い場合に、前記中性点電位を上昇させる前記電圧ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択してもよい。前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも高い場合に、前記中性点電位を低下させる前記電圧ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択してもよい。
【0012】
３レベルのインバータにおいては、出力電圧が電圧ベクトルで表される場合がある。この場合、同じ角度を有する電圧ベクトルが複数存在する。例えば、Ｕ相に対して６０度の角度を有する電圧ベクトル（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）としては、（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）の３つが存在する。ここで、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、数値「２」は高電位を意味し、数値「１」は中性点電位を意味し、数値「０」は低電位を意味するものとする。
【0013】
指令値が示す角度が制限角度範囲内にある場合には、制御回路は、その角度を有する複数の電圧ベクトルのうちの許容ベクトル（禁止ベクトル以外の電圧ベクトル）に従って出力配線の電位を制御する。例えば、高電位が禁止電位である場合には、上述した（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）のうちの（２，２，０）、（２，２，１）は禁止ベクトルである。この場合、（１，１，０）が許容ベクトル（使用可能な電圧ベクトル）であるので、制御回路は（１，１，０）に従って各出力配線の電位を制御する。このように、指令値が示す角度が制限角度範囲である場合には、制御回路は、許容ベクトルに従って制御することで、禁止電位の使用を禁止する。
【0014】
また、指令値が示す角度範囲が正常角度範囲内にある場合には、制御回路は、その角度を有する複数の電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択し、選択した特定電圧ベクトルに従って出力配線の電位を制御する。ここで、制御回路は、中性点電位が基準値よりも低い場合に中性点電位を上昇させる電圧ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択し、中性点電位が基準値よりも高い場合に中性点電位を低下させる電圧ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、上述した（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）の角度（すなわち、６０度）が正常角度範囲内にある場合には、制御回路は、これらの電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択する。これらの電圧ベクトルのうち、（２，２，１）、（１，１，０）は、中性点電位を変化させる電圧ベクトルである。制御回路は、インバータの動作状態に応じて（２，２，１）、（１，１，０）のいずれか選択して、中性点電位を基準値に近づけるように動作する。このように、指令値が示す角度範囲が正常角度範囲内にある場合には、使用可能な電圧ベクトルが複数存在するので、その中から適切な電圧ベクトルを選択することで、中性点電位を適正値に制御することができる。したがって、三相交流電流を継続的に発生させることができる。
【0015】
上述したインバータにおいては、３つの前記出力配線が、負荷に接続されるように構成されていてもよい。前記負荷に前記高電位と前記中性点電位を印加して前記低電位を印加しない前記電圧ベクトルを上側ベクトルといってもよい。前記負荷に前記中性点電位と前記低電位を印加して前記高電位を印加しない前記電圧ベクトルを下側ベクトルといってもよい。前記制御回路は、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、以下のＡ～Ｄの条件に従って前記特定電圧ベクトルを選択することができる。Ａ．前記中性点電位が前記基準値よりも低く、かつ、前記負荷に流れる電流が前記負荷に印加される電圧に対して順方向である場合に、前記上側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する。Ｂ．前記中性点電位が前記基準値よりも低く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して逆方向である場合に、前記下側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する。Ｃ．前記中性点電位が前記基準値よりも高く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して順方向である場合に、前記下側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する。Ｄ．前記中性点電位が前記基準値よりも高く、かつ、前記負荷に流れる前記電流が前記負荷に印加される前記電圧に対して逆方向である場合に、前記上側ベクトルを前記特定電圧ベクトルとして選択する。
【0016】
この構成によれば、中性点電位の変動をより抑制することができる。
【0017】
上述したインバータにおいては、前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも高い上側制限値よりも高く、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にあり、前記許容ベクトルが前記中性点電位を上昇させる前記電圧ベクトルである場合には、前記指令値が示す前記角度にかかわらず、３つの前記出力配線を同電位に制御してもよい。また、前記制御回路は、前記中性点電位が前記基準値よりも低い下側制限値よりも低く、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にあり、前記許容ベクトルが前記中性点電位を低下させる前記電圧ベクトルである場合には、前記指令値が示す前記角度にかかわらず、３つの前記出力配線を同電位に制御してもよい。
【0018】
このように、中性点電位と基準値の差が大きい場合には、上記のような条件で出力配線を同電位とすることで、中性点電位を基準値に近い値により素早く戻すことができる。
【0019】
また、上述した第１のインバータにおいては、電圧ベクトルが回転するように前記電圧ベクトルの角度の指令値を生成して前記制御回路に入力する指令回路をさらに有してもよい。前記電圧ベクトルは、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗにより示されるベクトルであってもよい。前記パラメータＶｕは、前記Ｕ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記パラメータＶｖは、前記Ｖ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記パラメータＶｗは、前記Ｗ相出力配線の電位が、前記高電位、前記中性点電位、及び、前記低電位のいずれであるかを示す値であってもよい。前記非常動作においては、前記制限出力配線が前記禁止電位となる前記電圧ベクトルが禁止ベクトルであり、前記電圧ベクトルの角度範囲のうちの前記禁止ベクトルが含まれる角度範囲が制限角度範囲であり、前記電圧ベクトルの前記角度範囲のうちの前記制限角度範囲外の角度範囲が正常角度範囲であってもよい。前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記制限角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有するとともに前記禁止ベクトルではない許容ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御してもよい。前記制御回路は、前記非常動作において、前記指令値が示す前記角度が前記正常角度範囲内にある場合には、前記指令値が示す前記角度を有する複数の前記電圧ベクトルから特定電圧ベクトルを選択し、選択した前記特定電圧ベクトルに従って３つの前記出力配線の電位を制御してもよい。３つの前記出力配線が、負荷に接続されるように構成されていてもよい。前記特定電圧ベクトルが、前記負荷に前記高電位と前記中性点電位を印加して前記低電位を印加しない前記電圧ベクトルの群により構成された第１グループと、前記負荷に前記中性点電位と前記低電位を印加して前記高電位を印加しない前記電圧ベクトルの群により構成された第２グループのいずれかから選択されてもよい。前記制御回路が、前記中性点電位の制御目標値を記憶していてもよい。前記制御回路は、前回の制御フェーズ以後に前記中性点電位と前記制御目標値のずれが拡大した場合に、前記第１グループと前記第２グループのうちの前回の制御フェーズで選択した前記電圧ベクトルが属するグループとは異なるグループから前記特定電圧ベクトルを選択してもよい。
【0020】
この構成でも、中性点電位を適正値に制御し、三相交流電流を継続的に発生させることができる。
【0021】
上述したいずれかのインバータにおいては、前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路の前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子に流れる電流を検出するように構成されていてもよい。前記制御回路が、３つの前記スイッチング回路から選択した選択スイッチング回路に対して、短絡素子判定動作を実行可能であってもよい。前記短絡素子判定動作では、前記制御回路が、前記選択スイッチング回路を、前記第１状態、前記第２状態、前記第３状態の間で経時的に変化させてもよい。前記制御回路が、前記選択スイッチング回路に対して、前記第１状態で前記第１スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記第２スイッチング素子に短絡電流が流れない場合に前記第１ダイオードが前記短絡故障素子であると判定し、前記第１状態で前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子に短絡電流が流れる場合に前記第３スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、前記第２状態で前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記中性点電位が上昇する場合に前記第１スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、前記第２状態で前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記中性点電位が低下する場合に前記第４スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、前記第３状態で前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子に短絡電流が流れる場合に前記第２スイッチング素子が前記短絡故障素子であると判定し、前記第３状態で前記第４スイッチング素子に短絡電流が流れるとともに前記第３スイッチング素子に短絡電流が流れない場合に前記第２ダイオードが前記短絡故障素子であると判定してもよい。
【0022】
なお、選択スイッチング回路は、１つであっても２つであっても３つであってもよい。すなわち、２つまたは３つの選択スイッチング回路に対して同時に短絡素子判定動作を実行してもよい。
【0023】
この構成によれば、短絡故障素子を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】インバータの回路図。
【図2】第１～第３状態を示す表。
【図3】電圧ベクトルを示す空間ベクトル図。
【図4】パラメータとして小数を含む電圧ベクトルＥａを示す空間ベクトル図。
【図5】出力された電圧ベクトルの角度と三相交流電流を示すグラフ。
【図6】（０，０，２）が出力されたときの電流経路を示す回路図。
【図7】（１，１，２）が出力され、電流が順方向のときの電流経路を示す回路図。
【図8】（１，１，２）が出力され、電流が逆方向のときの電流経路を示す回路図。
【図9】（０，０，１）が出力され、電流が順方向のときの電流経路を示す回路図。
【図10】（０，０，１）が出力され、電流が逆方向のときの電流経路を示す回路図。
【図11】短絡素子判定動作のフローチャート。
【図12】第１ダイオードの短絡故障時と第３スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。
【図13】第１スイッチング素子の短絡故障時と第４スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。
【図14】第２ダイオードの短絡故障時と第２スイッチング素子の短絡故障時における短絡電流の経路を示す回路図。
【図15】禁止電位を示す表。
【図16】禁止電位が０Ｖの場合の非常動作を示すフローチャート。
【図17】禁止電位が０Ｖの場合の制限角度範囲の一例を示す空間ベクトル図。
【図18】第１～第４規則を示す表。
【図19】第１～第４規則で出力される電圧ベクトルの一例を示す図。
【図20】禁止電位が電位ＶＨの場合の非常動作を示すフローチャート。
【図21】禁止電位が電位ＶＨの場合の制限角度範囲の一例を示す空間ベクトル図。
【図22】第５～第８規則を示す表。
【図23】実施例２のインバータが実行する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0025】
（インバータの構成）
図１は、実施例１のインバータ１０の回路図を示している。インバータ１０は、車両に搭載されている。また、車両には、バッテリ１８と走行用モータ９０が搭載されている。走行用モータ９０は、三相モータである。インバータ１０は、バッテリ１８と走行用モータ９０に接続されている。インバータ１０は、バッテリ１８が印加する直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を走行用モータ９０に供給する。これによって、走行用モータ９０が駆動し、車両が走行する。
図１は、実施例１のインバータ１０の回路図を示している。インバータ１０は、車両に搭載されている。また、車両には、バッテリ１８と走行用モータ９０が搭載されている。走行用モータ９０は、三相モータである。インバータ１０は、バッテリ１８と走行用モータ９０に接続されている。インバータ１０は、バッテリ１８が印加する直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を走行用モータ９０に供給する。これによって、走行用モータ９０が駆動し、車両が走行する。
【0026】
インバータ１０は、高電位配線１２、中性点１４、低電位配線１６、上側コンデンサ２０、及び、下側コンデンサ２２を有している。高電位配線１２は、バッテリ１８の正極に接続されている。低電位配線１６は、バッテリ１８の負極に接続されている。以下では、低電位配線１６の電位を基準電位（０Ｖ）とする。バッテリ１８によって、高電位配線１２と低電位配線１６の間に直流電圧が印加されている。したがって、高電位配線１２は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高い電位ＶＨを有している。上側コンデンサ２０は、高電位配線１２と中性点１４の間に接続されている。下側コンデンサ２２は、中性点１４と低電位配線１６の間に接続されている。このため、中性点１４の電位ＶＭ（以下、中性点電位ＶＭという）は、低電位配線１６の電位（０Ｖ）よりも高く、高電位配線１２の電位ＶＨよりも低い。中性点電位ＶＭは、上側コンデンサ２０に蓄えられる電荷量と下側コンデンサ２２に蓄えられる電荷量に応じて変動する。上側コンデンサ２０が放電されるか、下側コンデンサ２２が充電されると、中性点電位ＶＭは上昇する。上側コンデンサ２０が充電されるか、下側コンデンサ２２が放電されると、中性点電位ＶＭは低下する。
【0027】
インバータ１０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの３つのスイッチング回路３０を有している。スイッチング回路３０のそれぞれは、高電位配線１２と低電位配線１６と中性点１４の間に接続されている。スイッチング回路３０のぞれぞれは、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３、第４スイッチング素子４４、第１ダイオード５１、第２ダイオード５２、及び、出力配線６０を有している。３つのスイッチング回路３０の構成は互いに等しいので、以下では１つのスイッチング回路３０の構成について説明する。
【0028】
スイッチング素子４１～４４は、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）により構成されている。但し、スイッチング素子４１～４４は、他の素子（例えば、ＦＥＴ（field effect transistor））により構成されていてもよい。スイッチング素子４１～４４のそれぞれに対して、還流ダイオードが並列に接続されている。還流ダイオードのアノードが対応するスイッチング素子のエミッタに接続されており、還流ダイオードのカソードが対応するスイッチング素子のコレクタに接続されている。スイッチング素子４１～４４は、高電位配線１２と低電位配線１６の間に直列に接続されている。すなわち、第１スイッチング素子４１のコレクタは、高電位配線１２に接続されている。第２スイッチング素子４２のコレクタは、第１スイッチング素子４１のエミッタに接続されている。第３スイッチング素子４３のコレクタは、第２スイッチング素子４２のエミッタに接続されている。第４スイッチング素子４４のコレクタは、第３スイッチング素子４３のエミッタに接続されている。第４スイッチング素子４４のエミッタは、低電位配線１６に接続されている。第１ダイオード５１のアノードは、中性点１４に接続されている。第１ダイオード５１のカソードは、第１スイッチング素子４１のエミッタ、及び、第２スイッチング素子４２のコレクタに接続されている。第２ダイオード５２のアノードは、第３スイッチング素子４３のエミッタ、及び、第４スイッチング素子４４のコレクタに接続されている。第２ダイオード５２のカソードは、中性点１４に接続されている。出力配線６０の一端は、第２スイッチング素子４２のエミッタ、及び、第３スイッチング素子４３のコレクタに接続されている。出力配線６０の他端は、走行用モータ９０に接続されている。
【0029】
なお、以下では、Ｕ相スイッチング回路３０ｕの出力配線６０をＵ相出力配線６０ｕといい、Ｖ相スイッチング回路３０ｖの出力配線６０をＶ相出力配線６０ｖといい、Ｗ相スイッチング回路３０ｗの出力配線６０をＷ相出力配線６０ｗという。Ｕ相出力配線６０ｕ、Ｖ相出力配線６０ｖ、Ｗ相出力配線６０ｗのそれぞれは、走行用モータ９０に接続されている。
【0030】
インバータ１０は、制御回路７０と指令回路７２を有している。指令回路７２は、走行用モータ９０の動作状態に応じて指令値を生成し、生成した指令値を制御回路７０に入力する。制御回路７０は、図示していないが、Ｕ相スイッチング回路３０ｕ、Ｖ相スイッチング回路３０ｖ、及び、Ｗ相スイッチング回路３０ｗのそれぞれが有するスイッチング素子４１～４４のゲートに接続されている。すなわち、制御回路７０は、図１に示す１２個のスイッチング素子のゲートに接続されている。制御回路７０は、指令回路７２から入力される指令値に基づいて、各スイッチング素子をオン－オフさせる。これによって、３つの出力配線６０の間に三相交流電流が生成される。三相交流電流が走行用モータ９０に供給されることで、走行用モータ９０が駆動し、車両が走行する。
【0031】
なお、図示していないが、制御回路７０と指令回路７２は、中性点１４に接続されている。制御回路７０と指令回路７２は、中性点電位ＶＭを検出することができる。
【0032】
また、図示していないが、インバータ１０は、各出力配線６０に流れる電流を検出する電流センサを有している。各電流センサの検出値は、制御回路７０に入力される。
【0033】
（出力配線の電位）
次に、各出力配線６０に印加される電位について説明する。制御回路７０は、各スイッチング回路３０を、図２に示す第１状態、第２状態、第３状態のいずれかに制御する。
次に、各出力配線６０に印加される電位について説明する。制御回路７０は、各スイッチング回路３０を、図２に示す第１状態、第２状態、第３状態のいずれかに制御する。
【0034】
第１状態では、第１スイッチング素子４１がオン、第２スイッチング素子４２がオン、第３スイッチング素子４３がオフ、第４スイッチング素子４４がオフに制御される。第１状態では、出力配線６０が、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２を介して高電位配線１２に接続される。したがって、第１状態では、出力配線６０の電位は、高電位配線１２と同じ電位ＶＨとなる。
【0035】
第２状態では、第１スイッチング素子４１がオフ、第２スイッチング素子４２がオン、第３スイッチング素子４３がオン、第４スイッチング素子４４がオフに制御される。第２状態では、出力配線６０が、第２スイッチング素子４２と第１ダイオード５１を介して、または、第３スイッチング素子４３と第２ダイオード５２を介して中性点１４に接続される。したがって、第２状態では、出力配線６０の電位は、中性点電位ＶＭとなる。
【0036】
第３状態では、第１スイッチング素子４１がオフ、第２スイッチング素子４２がオフ、第３スイッチング素子４３がオン、第４スイッチング素子４４がオンに制御される。第３状態では、出力配線６０が、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４を介して低電位配線１６に接続される。したがって、第３状態では、出力配線６０の電位は、低電位配線１６と同じ０Ｖとなる。
【0037】
各スイッチング回路３０の状態が第１状態、第２状態、第３状態の間で変化することで、各出力配線６０の電位が電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、０Ｖの間で変化する。制御回路７０は、各出力配線６０の電位を制御することによって、出力配線６０に三相交流電流を発生させる。
【0038】
（電圧ベクトル）
図３は、出力配線６０のそれぞれに印加される電位を示す電圧ベクトルを示す空間ベクトル図である。図３では、電圧ベクトルＥが例示されている。電圧ベクトルは、３つのパラメータ（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）によって表される。パラメータＶｕは、Ｕ相出力配線６０ｕの電位示す値である。パラメータＶｖは、Ｖ相出力配線６０ｖの電位を示す値である。パラメータＶｗは、Ｗ相出力配線６０ｗの電位を示す値である。パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、０から２の間の数値である。数値「０」は対応する出力配線６０に０Ｖが印加されることを示し、数値「１」は対応する出力配線６０に中性点電位ＶＭが印加されることを示し、数値「２」は対応する出力配線６０に電位ＶＨが印加されることを示す。例えば、図３に例示された電圧ベクトルＥは、（２，２，０）であるので、Ｕ相出力配線６０ｕに電位ＶＨが印加され、Ｖ相出力配線６０ｖに電位ＶＨが印加され、Ｗ相出力配線６０ｗに０Ｖが印加されることを意味する。
図３は、出力配線６０のそれぞれに印加される電位を示す電圧ベクトルを示す空間ベクトル図である。図３では、電圧ベクトルＥが例示されている。電圧ベクトルは、３つのパラメータ（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）によって表される。パラメータＶｕは、Ｕ相出力配線６０ｕの電位示す値である。パラメータＶｖは、Ｖ相出力配線６０ｖの電位を示す値である。パラメータＶｗは、Ｗ相出力配線６０ｗの電位を示す値である。パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、０から２の間の数値である。数値「０」は対応する出力配線６０に０Ｖが印加されることを示し、数値「１」は対応する出力配線６０に中性点電位ＶＭが印加されることを示し、数値「２」は対応する出力配線６０に電位ＶＨが印加されることを示す。例えば、図３に例示された電圧ベクトルＥは、（２，２，０）であるので、Ｕ相出力配線６０ｕに電位ＶＨが印加され、Ｖ相出力配線６０ｖに電位ＶＨが印加され、Ｗ相出力配線６０ｗに０Ｖが印加されることを意味する。
【0039】
指令回路７２は、３つの出力配線６０に印加すべき電位の指令値を生成する。指令回路７２は、電圧ベクトル（すなわち、３つのパラメータ（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ））によって指令値を生成する。指令回路７２が生成した指令値は、制御回路７０に入力される。以下では、指令回路７２から制御回路７０に入力される指令値（電圧ベクトル）を、指令値ベクトルという。
【0040】
制御回路７０は、通常動作時は、指令値ベクトルの通りにインバータ１０を制御する。例えば、指令値ベクトルのパラメータＶｕが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第３状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに０Ｖを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｕが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第２状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに中性点電位ＶＭを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｕが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｕ相スイッチング回路３０ｕを第１状態に制御してＵ相出力配線６０ｕに電位ＶＨを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｖが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第３状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに０Ｖを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｖが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第２状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに中性点電位ＶＭを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｖが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｖ相スイッチング回路３０ｖを第１状態に制御してＶ相出力配線６０ｖに電位ＶＨを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｗが「０」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第３状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに０Ｖを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｗが「１」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第２状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに中性点電位ＶＭを印加する。指令値ベクトルのパラメータＶｗが「２」の場合には、制御回路７０は、Ｗ相スイッチング回路３０ｗを第１状態に制御してＷ相出力配線６０ｗに電位ＶＨを印加する。このように、通常動作時は、制御回路７０は、指令値ベクトルの通りに３つの出力配線６０の電位を制御する。以下では、制御回路７０が電圧ベクトルに従って３つの出力配線６０の電位を制御することを、「電圧ベクトルを出力する」という場合がある。
【0041】
指令回路７２は、矢印１０２に示すように指令値ベクトルが回転するように指令値ベクトルを順次生成して制御回路７０に入力する。通常動作時は、制御回路７０は、入力された指令値ベクトルの通りに電圧ベクトルを出力する。したがって、出力される電圧ベクトルが、矢印１０２のように回転する。これによって、３つの出力配線６０の間に三相交流電流が生成され、走行用モータ９０の内部に生じる磁界が回転する。その結果、走行用モータ９０のロータが回転する。
【0042】
なお、以下では、図３に示すように、電圧ベクトルの角度を、Ｖｕ軸に対する角度θにより示す。例えば、（２，２，０）の角度θは、６０°である。指令値ベクトルは、（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）によって表されるので、指令値ベクトルは角度θの情報を含んでいる。
【0043】
なお、特定の角度θでは複数の電圧ベクトルが存在する。例えば、図３に示すように、角度θが６０°の場合、（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）の３つの電圧ベクトルが存在する。（２，２，０）を出力すると、（２，２，１）、（１，１，０）を出力する場合よりも、走行用モータ９０を高いトルクで動作させることができる。指令回路７２は、走行用モータ９０で必要なトルクが高い場合に、（２，２，０）を指令値ベクトルとする。また、指令回路７２は、走行用モータ９０で必要なトルクが低い場合に、（２，２，１）または（１，１，０）を指令値ベクトルとする。また、（２，２，１）を出力する場合には、上側コンデンサ２０が充電または放電される。また、（１，１，０）を出力する場合には、下側コンデンサ２２が充電または放電される。このため、（２，２，１）または（１，１，０）を出力すると、中性点電位ＶＭが変動する。なお、中性点電位ＶＭの変動については、後に詳述する。指令回路７２は、中性点電位ＶＭを検出し、中性点電位ＶＭが目標値（例えば、電位ＶＨの１／２の値）となるように（２，２，１）または（１，１，０）のいずれか選択して指令値ベクトルとする。このように、複数の電圧ベクトルが存在する角度θにおいては、指令回路７２は、それらの複数の電圧ベクトルから１つの電圧ベクトルを選択して指令値ベクトルとする。
【0044】
また、指令回路７２は、パラメータＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして小数を含む指令値ベクトルを生成するように構成されていてもよい。例えば、図４の電圧ベクトルＥａが指令値ベクトルとして生成されてもよい。この場合、制御回路７０は、電圧ベクトルＥａに近い電圧ベクトルＥｂ、Ｅｃ及びＥｄを時間的にずらして出力する。これによって、電圧ベクトルＥｂ、Ｅｃ及びＥｄが合成されて、電圧ベクトルＥａが出力される。なお、電圧ベクトルＥｂは、（２，２，１）または（１，１，０）であり、電圧ベクトルＥｃは、（２，１，１）または（１，０，０）であり、電圧ベクトルＥｄは（２，２，２）、（１，１，１）または（０，０，０）である。なお、電圧ベクトルＥｄは、いわゆるゼロベクトルであり、３つの出力配線６０を同電位とすることを意味する。このように、パラメータとして小数を含む指令値ベクトルが生成される場合には、制御回路７０は、複数の電圧ベクトルを合成して出力する。
【0045】
以上に説明したように、通常動作においては、指令回路７２が指令値ベクトルを回転させ、その指令値ベクトルに従って制御回路７０が各スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗを制御するので、３つの出力配線６０に三相交流電流が生成される。図５は、３つの出力配線６０ｕ、６０ｖ、６０ｗに流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、出力される電圧ベクトルの角度θの関係を示している。図５に示すように、電圧ベクトルの角度θの位相は、電流Ｉｕの位相に対して約９０°ずれる。但し、回路の寄生抵抗の影響によって、角度θと電流Ｉｕの位相差が図５からさらに変化する場合がある。また、三相交流電流の周波数を変更する場合には、角度θと電流Ｉｕの位相差が変化する場合がある。
【0046】
（中性点電位ＶＭの変動）
次に、中性点電位ＶＭの変動について説明する。図３に示す電圧ベクトルのうち、数値「１」を含まない電圧ベクトルでは、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されない。この場合、中性点電位ＶＭの変動は生じない。例えば、（０，０，２）が出力される場合には、図６のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。なお、走行用モータ９０の動作状態によって、走行用モータ９０に印加される電圧と同じ方向（以下、順方向という）に電流が流れる場合と、走行用モータ９０に印加される電圧と逆の方向（以下、逆方向という）に電流が流れる場合とがある。順方向に電流が流れる場合には、図６の矢印２００に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印２００の逆向きに電流が流れる。これらのいずれの場合でも、中性点１４に対する電荷の流入、及び、中性点１４からの電荷の流出は生じない。したがって、この場合には、中性点電位ＶＭの変動は生じない。電圧ベクトルとして（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（２，０，２）が出力される場合も、同様にして、中性点電位ＶＭの変動は生じない。
次に、中性点電位ＶＭの変動について説明する。図３に示す電圧ベクトルのうち、数値「１」を含まない電圧ベクトルでは、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されない。この場合、中性点電位ＶＭの変動は生じない。例えば、（０，０，２）が出力される場合には、図６のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。なお、走行用モータ９０の動作状態によって、走行用モータ９０に印加される電圧と同じ方向（以下、順方向という）に電流が流れる場合と、走行用モータ９０に印加される電圧と逆の方向（以下、逆方向という）に電流が流れる場合とがある。順方向に電流が流れる場合には、図６の矢印２００に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。また、逆方向に電流が流れる場合には、矢印２００の逆向きに電流が流れる。これらのいずれの場合でも、中性点１４に対する電荷の流入、及び、中性点１４からの電荷の流出は生じない。したがって、この場合には、中性点電位ＶＭの変動は生じない。電圧ベクトルとして（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（２，０，２）が出力される場合も、同様にして、中性点電位ＶＭの変動は生じない。
【0047】
図３に示す電圧ベクトルのうち、数値「１」を含む電圧ベクトルを出力する場合には、３つの出力配線６０の少なくとも１つに中性点１４が接続されるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
【0048】
例えば、（１，１，２）が出力される場合には、図７のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが中性点１４に接続され、出力配線６０ｗが高電位配線１２に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図７の矢印２０２に示すように、高電位配線１２から出力配線６０ｗを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して中性点１４へ流れる。この場合、上側コンデンサ２０が放電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。また、逆方向に電流が流れる場合には、図８の矢印２０４に示すように、中性点１４から出力配線６０ｕ、６０ｖを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｗを介して高電位配線１２へ流れる。この場合、上側コンデンサ２０が充電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。このように、（１，１，２）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。電圧ベクトルとして（２，１，１）、（２，２，１）、（１，２，１）、（１，２，２）、（２，１，２）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが低下する。
【0049】
また、例えば、（０，０，１）が出力される場合には、図９のように、出力配線６０ｕ、６０ｖが低電位配線１６に接続され、出力配線６０ｗが中性点１４に接続される。順方向に電流が流れる場合には、図９の矢印２０６に示すように、中性点１４から出力配線６０ｗを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｕ、６０ｖを介して低電位配線１６へ流れる。この場合、下側コンデンサ２２が放電されるので、中性点電位ＶＭが低下する。また、逆方向に電流が流れる場合には、図１０の矢印２０８に示すように、低電位配線１６から出力配線６０ｕ、６０ｖを介して走行用モータ９０に電流が流れる。走行用モータ９０に流入した電流は、出力配線６０ｗを介して中性点１４へ流れる。この場合、下側コンデンサ２２が充電されるので、中性点電位ＶＭが上昇する。このように、（０，０，１）が出力される場合には、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。電圧ベクトルとして（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，１，１）、（１，０，１）が出力される場合も、同様にして、電流が順方向の場合に中性点電位ＶＭが低下し、電流が逆方向の場合に中性点電位ＶＭが上昇する。
【0050】
また、図３に示す電圧ベクトルのうち、（２，１，０）、（１，２，０）、（０，２，１）、（０，１，２）、（１，０，２）、（２，０，１）が出力される場合でも、中性点１４に対する電荷の流入または流出が生じるので、中性点電位ＶＭの変動が生じる。
【0051】
上述したように、指令回路７２は、走行用モータ９０で必要なトルクが低い場合には、中性点電位ＶＭに応じて指令値ベクトルを変更する。例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも低い場合には、中性点電位ＶＭを上昇させる指令値ベクトルを生成する。また、例えば、中性点電位ＶＭが制御目標値よりも高い場合には、中性点電位ＶＭを低下させる指令値ベクトルを生成する。上述したように、通常動作では、制御回路７０が、指令値ベクトルに従って３つの出力配線６０の電位を制御する。したがって、中性点電位ＶＭを目標値に近い値に制御しながら、走行用モータ９０に三相交流電流を供給することができる。
【0052】
（短絡素子判定動作）
次に、短絡素子判定動作について説明する。制御回路７０は、車両が走行していないときに、定期的に短絡素子判定動作を実行する。短絡素子判定動作では、スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのそれぞれについて、スイッチング素子４１～４４及びダイオード５１～５２が短絡故障しているか否かを判定する。なお、スイッチング素子の短絡故障は、ゲートの電位にかかわらずスイッチング素子がオンしている故障モードを意味する。また、ダイオードの短絡故障は、ダイオードにいずれの方向にも電流が流れる故障モードを意味する。制御回路７０は、３つのスイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのいずれかを選択し、選択したスイッチング回路３０に対して短絡素子判定動作を実行する。なお、制御回路７０は、３つのスイッチング回路３０のすべてを選択し、選択したすべてのスイッチング回路３０に対して同時に短絡素子判定動作を実行してもよい。スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに対する短絡素子判定動作は同じであるので、以下では、１つのスイッチング回路３０に対する短絡素子判定動作について説明する。
次に、短絡素子判定動作について説明する。制御回路７０は、車両が走行していないときに、定期的に短絡素子判定動作を実行する。短絡素子判定動作では、スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのそれぞれについて、スイッチング素子４１～４４及びダイオード５１～５２が短絡故障しているか否かを判定する。なお、スイッチング素子の短絡故障は、ゲートの電位にかかわらずスイッチング素子がオンしている故障モードを意味する。また、ダイオードの短絡故障は、ダイオードにいずれの方向にも電流が流れる故障モードを意味する。制御回路７０は、３つのスイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗのいずれかを選択し、選択したスイッチング回路３０に対して短絡素子判定動作を実行する。なお、制御回路７０は、３つのスイッチング回路３０のすべてを選択し、選択したすべてのスイッチング回路３０に対して同時に短絡素子判定動作を実行してもよい。スイッチング回路３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに対する短絡素子判定動作は同じであるので、以下では、１つのスイッチング回路３０に対する短絡素子判定動作について説明する。
【0053】
なお、スイッチング素子４１～４４のそれぞれは、電流検出端子を備えている。制御回路７０は、スイッチング素子４１～４４の電流検出端子に接続されている。制御回路７０は、電流検出端子の電位から、スイッチング素子４１～４４の主電流（コレクタ－エミッタ間電流）を検出することができる。
【0054】
図１１は、短絡素子判定動作のフローチャートである。短絡素子判定動作を開始すると、制御回路７０は、まず、ステップＳ２で、スイッチング回路３０を第１状態に制御する。すなわち、制御回路７０は、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２をオン状態とし、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４をオフ状態とする。ステップＳ２では、制御回路７０は、スイッチング素子４１、４２の主電流を検出する。
【0055】
ステップＳ２（すなわち、第１状態）では、第１ダイオード５１が短絡故障していると、図１２の矢印３００に示すように高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。この場合、第１スイッチング素子４１では短絡電流（過電流）が検出される一方で、第２スイッチング素子４２では短絡電流は検出されない。したがって、ステップＳ２において第１スイッチング素子４１で短絡電流が検出されるとともに第２スイッチング素子４２で短絡電流が検出されない場合には、制御回路７０は、第１ダイオード５１が短絡故障素子であると判定する。
【0056】
また、ステップＳ２（すなわち、第１状態）では、第３スイッチング素子４３が短絡故障していると、図１２の矢印３０２に示すように高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。このため、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２の両方で短絡電流が検出される。したがって、ステップＳ２において第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２の両方で短絡電流が検出された場合には、制御回路７０は、第３スイッチング素子４３が短絡故障素子であると判定する。
【0057】
また、ステップＳ２（すなわち、第１状態）では、第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第４スイッチング素子４４、または、第２ダイオード５２が短絡故障していても、線間短絡は生じない。したがって、これらの場合には、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２のいずれでも、短絡電流は検出されない。
【0058】
次に、制御回路７０は、ステップＳ４で、スイッチング回路３０を第２状態に制御する。すなわち、制御回路７０は、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３をオン状態とし、第１スイッチング素子４１と第４スイッチング素子４４をオフ状態とする。ステップＳ４では、制御回路７０は、スイッチング素子４２、４３の主電流を検出するとともに、中性点電位ＶＭを検出する。
【0059】
ステップＳ４（すなわち、第２状態）では、第１スイッチング素子４１が短絡故障していると、図１３の矢印３０４に示すように高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。この場合、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３で短絡電流が検出される。また、この場合には、下側コンデンサ２２が充電されて中性点電位ＶＭが上昇する。したがって、ステップＳ４において、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３で短絡電流が検出されるとともに中性点電位ＶＭが上昇する場合には、制御回路７０は、第１スイッチング素子４１が短絡故障素子であると判定する。
【0060】
また、ステップＳ４（すなわち、第２状態）では、第４スイッチング素子４４が短絡故障していると、図１３の矢印３０６に示すように中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。この場合、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３で短絡電流が検出される。また、この場合には、下側コンデンサ２２が放電されて中性点電位ＶＭが低下する。したがって、ステップＳ６において、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３で短絡電流が検出されるとともに中性点電位ＶＭが低下する場合には、制御回路７０は、第４スイッチング素子４４が短絡故障素子であると判定する。
【0061】
また、ステップＳ４（すなわち、第２状態）では、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３、第１ダイオード５１、または、第２ダイオード５２が短絡故障していても、線間短絡は生じない。したがって、これらの場合には、第２スイッチング素子４２と第３スイッチング素子４３のいずれでも、短絡電流は検出されない。
【0062】
次に、制御回路７０は、ステップＳ６で、スイッチング回路３０を第３状態に制御する。すなわち、制御回路７０は、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４をオン状態とし、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２をオフ状態とする。ステップＳ６では、制御回路７０は、スイッチング素子４３、４４の主電流を検出する．
【0063】
ステップＳ６（すなわち、第３状態）では、第２ダイオード５２が短絡故障していると、図１４の矢印３０８に示すように中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。この場合、第４スイッチング素子４４では短絡電流が検出される一方で、第３スイッチング素子４３では短絡電流は検出されない。したがって、ステップＳ６において第４スイッチング素子４４で短絡電流が検出されるとともに第３スイッチング素子４３で短絡電流が検出されない場合には、制御回路７０は、第２ダイオード５２が短絡故障素子であると判定する。
【0064】
また、ステップＳ６（すなわち、第３状態）では、第２スイッチング素子４２が短絡故障していると、図１４の矢印３１０に示すように中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。このため、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４の両方で短絡電流が検出される。したがって、ステップＳ６において第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４の両方で短絡電流が検出された場合には、制御回路７０は、第２スイッチング素子４２が短絡故障素子であると判定する。
【0065】
また、ステップＳ６（すなわち、第３状態）では、第１スイッチング素子４１、第３スイッチング素子４３、第４スイッチング素子４４、または、第１ダイオード５１が短絡故障していても、線間短絡は生じない。したがって、これらの場合には、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４のいずれでも、短絡電流は検出されない。
【0066】
以上に説明したように、制御回路７０は、ステップＳ２～Ｓ６での検出結果に基づいて、スイッチング素子４１～４４、ダイオード５１～５２の何れが短絡故障素子であるかを判定する。また、ステップＳ２～Ｓ６のいずれでも短絡電流が検出されない場合には、制御回路７０は、短絡故障素子が存在しないと判定する。
【0067】
（禁止電位）
制御回路７０は、短絡故障素子が存在する状態で走行用モータ９０を駆動する必要があるときには、非常動作を実行する。なお、以下では、短絡故障素子を有するスイッチング回路３０を、制限スイッチング回路３０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘの出力配線６０を、制限出力配線６０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘ以外のスイッチング回路３０を、正常スイッチング回路３０ｙという。また、正常スイッチング回路３０ｙの出力配線６０を、正常出力配線６０ｙという。非常動作は、制限スイッチング回路３０ｘが１つであり、短絡故障素子が１つの場合に実行される。非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位が印加されないように、制限スイッチング回路３０ｘが制御される。最初に、禁止電位について説明する。
制御回路７０は、短絡故障素子が存在する状態で走行用モータ９０を駆動する必要があるときには、非常動作を実行する。なお、以下では、短絡故障素子を有するスイッチング回路３０を、制限スイッチング回路３０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘの出力配線６０を、制限出力配線６０ｘという。また、制限スイッチング回路３０ｘ以外のスイッチング回路３０を、正常スイッチング回路３０ｙという。また、正常スイッチング回路３０ｙの出力配線６０を、正常出力配線６０ｙという。非常動作は、制限スイッチング回路３０ｘが１つであり、短絡故障素子が１つの場合に実行される。非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位が印加されないように、制限スイッチング回路３０ｘが制御される。最初に、禁止電位について説明する。
【0068】
禁止電位は、制限スイッチング回路３０ｘ内で線間短絡が生じるため、制限出力配線６０ｘに印加できない電圧を意味する。図１５は、短絡故障素子と禁止電位の関係を示している。制限スイッチング回路３０ｘ内の短絡故障素子の種類によって、禁止電位が異なる。
【0069】
図１３の矢印３０４で示されるように、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、第２状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第２状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに中性点電位ＶＭを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第１スイッチング素子４１が短絡故障している場合には、禁止電位は中性点電位ＶＭとなる。
【0070】
図１４の矢印３１０で示されるように、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、第３状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第３状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに０Ｖを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第２スイッチング素子４２が短絡故障している場合には、禁止電位は０Ｖとなる。
【0071】
図１２の矢印３０２で示されるように、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、第１状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第１状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに電位ＶＨを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第３スイッチング素子４３が短絡故障している場合には、禁止電位は電位ＶＨとなる。
【0072】
図１３の矢印３０６で示されるように、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、第２状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第２状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに中性点電位ＶＭを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第４スイッチング素子４４が短絡故障している場合には、禁止電位は中性点電位ＶＭとなる。
【0073】
図１２の矢印３００で示されるように、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、第１状態において高電位配線１２と中性点１４の間で線間短絡が生じる。したがって、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第１状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに電位ＶＨを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第１ダイオード５１が短絡故障している場合には、禁止電位は電位ＶＨとなる。
【0074】
図１４の矢印３０８で示されるように、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、第３状態において中性点１４と低電位配線１６の間で線間短絡が生じる。したがって、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、制限スイッチング回路３０ｘを第３状態とすることができず、制限出力配線６０ｘに０Ｖを印加することができない。したがって、図１５に示すように、第２ダイオード５２が短絡故障している場合には、禁止電位は０Ｖとなる。
【0075】
以上に説明したように、短絡故障素子に応じて、制限出力配線６０ｘに印加することができない禁止電位が変化する。
【0076】
（非常動作）
非常動作では、制御回路７０は、指令回路７２から入力される指令値ベクトルと角度θが同じである複数の電圧ベクトルの中から特定の条件を満たす１つの電圧ベクトルを選択し、選択した電圧ベクトルを出力する。以下では、制御回路７０が選択した電圧ベクトルを、特定電圧ベクトルという場合がある。指令値ベクトルと特定電圧ベクトルは、同じである場合もあるし、異なる場合もある。制御回路７０が特定電圧ベクトルを選択する規則は、禁止電位に応じて変化する。
非常動作では、制御回路７０は、指令回路７２から入力される指令値ベクトルと角度θが同じである複数の電圧ベクトルの中から特定の条件を満たす１つの電圧ベクトルを選択し、選択した電圧ベクトルを出力する。以下では、制御回路７０が選択した電圧ベクトルを、特定電圧ベクトルという場合がある。指令値ベクトルと特定電圧ベクトルは、同じである場合もあるし、異なる場合もある。制御回路７０が特定電圧ベクトルを選択する規則は、禁止電位に応じて変化する。
【0077】
（Ａ．禁止電位が中性点電位ＶＭの場合の非常動作）
禁止電位が中性点電位ＶＭである場合（すなわち、短絡故障素子が第１スイッチング素子４１または第４スイッチング素子４４である場合）には、制御回路７０は、指令値ベクトルと角度θが同じである複数の電圧ベクトルの中から数値「１」を含まない電圧ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、指令値ベクトルが（２，２，１）である場合には、（２，２，１）と同じ角度θを有する電圧ベクトルは、（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）の３つである。この場合、制御回路７０は、これらの３つの電圧ベクトルの中から、数値「１」を含まない（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択し、選択した特定電圧ベクトル（すなわち、２，２，０）に従って３つの出力配線６０の電位を制御する。指令値ベクトルが（１，１，０）の場合も、同様に、制御回路７０は、（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択する。指令値ベクトルが（２，２，０）の場合には、制御回路７０は、同じ（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択する。このように、禁止電位が中性点電位ＶＭの場合の非常動作では、数値「１」を含まない電圧ベクトルが出力される。言い換えると、この動作では、制御回路７０は、図３に示す電圧ベクトルのうちの（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（０，０，２）、（２，０，２）を出力する。このため、すべての出力配線６０の電位が、電位ＶＨと０Ｖの２レベルで制御される。
禁止電位が中性点電位ＶＭである場合（すなわち、短絡故障素子が第１スイッチング素子４１または第４スイッチング素子４４である場合）には、制御回路７０は、指令値ベクトルと角度θが同じである複数の電圧ベクトルの中から数値「１」を含まない電圧ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、指令値ベクトルが（２，２，１）である場合には、（２，２，１）と同じ角度θを有する電圧ベクトルは、（２，２，０）、（２，２，１）、（１，１，０）の３つである。この場合、制御回路７０は、これらの３つの電圧ベクトルの中から、数値「１」を含まない（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択し、選択した特定電圧ベクトル（すなわち、２，２，０）に従って３つの出力配線６０の電位を制御する。指令値ベクトルが（１，１，０）の場合も、同様に、制御回路７０は、（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択する。指令値ベクトルが（２，２，０）の場合には、制御回路７０は、同じ（２，２，０）を特定電圧ベクトルとして選択する。このように、禁止電位が中性点電位ＶＭの場合の非常動作では、数値「１」を含まない電圧ベクトルが出力される。言い換えると、この動作では、制御回路７０は、図３に示す電圧ベクトルのうちの（２，０，０）、（２，２，０）、（０，２，０）、（０，２，２）、（０，０，２）、（２，０，２）を出力する。このため、すべての出力配線６０の電位が、電位ＶＨと０Ｖの２レベルで制御される。
【0078】
なお、図４の電圧ベクトルＥａのように、指令回路７２がパラメータとして小数を含む指令値ベクトルを生成するように構成されている場合には、制御回路７０は、その指令値ベクトルの周辺の使用可能な複数の電圧ベクトル（例えば、図４の場合には、（２，０，０）、（２，２，０）、及び、（２，２，２））を時間的にずらして出力して、これらの電圧ベクトルを合成することによって指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力してもよい。
【0079】
このように、禁止電位が中性点電位ＶＭである場合の非常動作では、３つの出力配線６０が電位ＶＨと０Ｖの２レベルで制御される。この動作では、３つの出力配線６０のいずれにも中性点電位ＶＭが印加されないので、中性点電位ＶＭの影響を受けることなく、継続的に走行用モータ９０に三相交流電流を供給することができる。したがって、車両を継続的に走行させることができる。
【0080】
（Ｂ．禁止電位が０Ｖの場合の非常動作）
禁止電位が０Ｖである場合（すなわち、短絡故障素子が、第２スイッチング素子４２または第２ダイオード５２の場合）には、制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて特定電圧ベクトルを選択する規則を変更する。制御回路７０は、中性点電位ＶＭを制御するための参照値として、上側制限値Ｖｔ１、基準値Ｖｔ２、下側制限値Ｖｔ３を有している。基準値Ｖｔ２は、中性点電位ＶＭの制御目標値である。例えば、基準値Ｖｔ２を、電位ＶＨの１／２とすることができる。上側制限値Ｖｔ１は基準値Ｖｔ２よりも高く、下側制限値Ｖｔ３は基準値Ｖｔ２よりも低い。制御回路７０は、図１６に示すフローチャートに従って、特定電圧ベクトルを選択する規則を、第１規則～第４規則の間で変更する。制御回路７０は、指令回路７２から指令値ベクトルを受信する毎に、図１６に示すフローチャートを実行する。
禁止電位が０Ｖである場合（すなわち、短絡故障素子が、第２スイッチング素子４２または第２ダイオード５２の場合）には、制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて特定電圧ベクトルを選択する規則を変更する。制御回路７０は、中性点電位ＶＭを制御するための参照値として、上側制限値Ｖｔ１、基準値Ｖｔ２、下側制限値Ｖｔ３を有している。基準値Ｖｔ２は、中性点電位ＶＭの制御目標値である。例えば、基準値Ｖｔ２を、電位ＶＨの１／２とすることができる。上側制限値Ｖｔ１は基準値Ｖｔ２よりも高く、下側制限値Ｖｔ３は基準値Ｖｔ２よりも低い。制御回路７０は、図１６に示すフローチャートに従って、特定電圧ベクトルを選択する規則を、第１規則～第４規則の間で変更する。制御回路７０は、指令回路７２から指令値ベクトルを受信する毎に、図１６に示すフローチャートを実行する。
【0081】
図１６のステップＳ１０では、制御回路７０は、中性点電位ＶＭを検出し、検出した中性点電位ＶＭについて判定する。制御回路７０は、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１以上の場合に第１規則を採用し、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１より低く、かつ、基準値Ｖｔ２以上の場合に第２規則を採用し、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２より低く、かつ、下側制限値Ｖｔ３以上の場合に第３規則を採用し、中性点電位ＶＭが下側制限値Ｖｔ３より低い場合に第４規則を採用する。なお、第２規則と第３規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）に近い場合に採用される規則であり、第１規則と第４規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２から大きく外れている場合に採用される規則である。
【0082】
第１規則～第４規則のいずれでも、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θが、制限角度範囲内にあるか正常角度範囲内にあるかを判定する。したがって、以下に、制限角度範囲と正常角度範囲について説明する。上述したように、非常動作では、制限出力配線６０ｘに禁止電位を印加できないため、一部の電圧ベクトルを出力することができない。以下では、このように出力できない電圧ベクトル（すなわち、制限出力配線６０ｘが禁止電位となる電圧ベクトル）を、禁止ベクトルという。制限角度範囲は、禁止ベクトルを含む角度範囲を意味する。例えば、図１７は、空間ベクトル図において、制限角度範囲を参照符号４００により示している。なお、図１７では、例として、Ｗ相出力配線６０ｗが制限出力配線６０ｘであり、禁止電位が０Ｖである場合における制限角度範囲を示している。図１７において、Ｖｗが「０」の電圧ベクトル（すなわち、（０，０，０）、（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（２，０，０）、（２，１，０）、（２，２，０）、（１，２，０）及び（０，２，０））が、禁止ベクトルである。これらの禁止ベクトルが存在する角度θの範囲が、制限角度範囲である。図１７においては、０°≦θ≦１２０°の角度範囲が制限角度範囲である。なお、制限角度範囲内であっても、Ｖｗが「０」ではない電圧ベクトルは、出力可能である。以下では、制限角度範囲内の出力可能な電圧ベクトルを、許容ベクトルという。例えば、図１７では、（１，１，１）、（２，２，２）、（２，１，１）、（２，２，１）及び（１，２，１）が許容ベクトルである。また、制限角度範囲外の角度範囲が、正常角度範囲である。図１７では、参照番号４０２により正常角度範囲が示されている。正常角度範囲内のすべての電圧ベクトルは、出力可能である。
【0083】
さらに、第１規則～第４規則のいずれでも、制御回路７０は、制限出力配線６０ｘに流れる電流に基づいて、走行用モータに流れる電流が順方向か逆方向かを判定する。なお、上述したとおり、順方向は、走行用モータ９０に印加される電圧と同じ方向に電流が流れることを意味し、逆方向は、走行用モータ９０に印加される電圧と反対の方向に電流が流れることを意味する。
【0084】
また、以下では、数値「２」と数値「１」のみにより構成されている電圧ベクトルを上側ベクトルといい、数値「１」と数値「０」のみにより構成されている電圧ベクトルを下側ベクトルという。図１７に示されるように、上側ベクトルは、（２，１，１）、（２，２，１）、（１，２，１）、（１，２，２）、（１，１，２）、（２，１，２）であり、下側ベクトルは、（１，０，０）、（１，１，０）、（０，１，０）、（０，１，１）、（０，０，１）、（１，０，１）である。上側ベクトルが出力されると、走行用モータ９０に対して高電位配線１２と中性点１４が接続されるので、上側コンデンサ２０が充電または放電される。例えば、上側ベクトルである（１，１，２）が出力されると、図７のように上側コンデンサ２０が放電される場合と、図８のように上側コンデンサ２０が充電される場合がある。また、例えば、下側ベクトルである（０，０，１）が出力されると、図９のように下側コンデンサ２２が放電される場合と、図１０のように下側コンデンサ２２が充電される場合がある。正常角度範囲内には、上側ベクトルと下側ベクトルがペアとして存在している。例えば、図１７に示すように、θ＝１８０°には（１，２，２）と（０，１，１）がペアとして存在し、θ＝２４０°には（１，１，２）と（０，０，１）がペアとして存在し、θ＝３００°には（２，１，２）と（１，０，１）がペアとして存在する。
【0085】
（Ｂ－１．第２規則）
第２規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表２に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第２規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表２に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0086】
図１８の表２に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きにかかわらず、許容ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択する。ここでは、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する許容ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、図１７において、指令値ベクトルが（２，２，０）である場合には、特定電圧ベクトルとして（２，２，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（１，１，０）である場合には、特定電圧ベクトルとして（２，２，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（２，２，１）である場合には、同じ（２，２，１）を特定電圧ベクトルとして選択する。そして、制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。このように、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、指令値ベクトルと同じ角度θを有する許容ベクトルが出力される。これによって、禁止ベクトルの出力を防止しながら、指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力することが可能となる。
【0087】
なお、禁止電位が０Ｖの場合には、許容ベクトルは必ず上側ベクトルである。走行用モータ９０に流れる電流が順方向のときに許容ベクトル（上側ベクトル）が出力されると、上側コンデンサ２０が放電されて、中性点電位ＶＭが上昇する。走行用モータ９０に流れる電流が逆方向のときに許容ベクトル（上側ベクトル）が出力されると、上側コンデンサ２０が充電されて、中性点電位ＶＭが低下する。
【0088】
図１８の表２に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが正常角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて特定電圧ベクトルを選択する。制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが順方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する下側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（０，０，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（１，１，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（０，０，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，１）である場合には、同じ（０，０，１）を特定電圧ベクトルとして選択する。また、制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが逆方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する上側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（１，１，２）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，１）である場合には、特定電圧ベクトルとして（１，１，２）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（１，１，２）である場合には、同じ（１，１，２）を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。
【0089】
このように、正常角度範囲においては、電流が順方向の場合に下側ベクトルが出力され、電流が逆方向の場合に上側ベクトルが出力される。電流が順方向の場合に下側ベクトルが出力されると、下側コンデンサ２２が放電されて中性点電位ＶＭが低下する（例えば、図９参照）。また、電流が逆方向の場合に上側ベクトルが出力されると、上側コンデンサ２０が充電されて中性点電位ＶＭが低下する（例えば、図８参照）。このように、第２規則では、正常角度範囲において、中性点電位ＶＭが低下する電圧ベクトルが選択される。
【0090】
以上に説明したように、第２規則では、制御回路７０は、制限角度範囲では、許容ベクトルを出力する。上述したように、許容ベクトルを出力する場合には、中性点電位ＶＭが上昇する場合と低下する場合がある。また、第２規則では、制御回路７０は、正常角度範囲では、中性点電位ＶＭを低下させる電圧ベクトルを出力する。このため、第２規則を採用している期間全体としては、中性点電位ＶＭが低下する傾向となる。上述したように、第２規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）よりも高いときに採用される。第２規則を採用することで、基準値Ｖｔ２よりも高い中性点電位ＶＭを、基準値Ｖｔ２に近い値に引き戻すことができる。
【0091】
（Ｂ－２．第３規則）
第３規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表３に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第３規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表３に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0092】
図１８の表３に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きにかかわらず、許容ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択する。ここでは、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する許容ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。すなわち、制限角度範囲における第３規則は、制限角度範囲における第２規則と等しい。このように、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、指令値ベクトルと同じ角度θを有する許容ベクトルが出力される。これによって、禁止ベクトルの出力を防止しながら、指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力することが可能となる。
【0093】
なお、走行用モータ９０に流れる電流が順方向のときに許容ベクトル（上側ベクトル）が出力されると、上側コンデンサ２０が放電されて、中性点電位ＶＭが上昇する。走行用モータ９０に流れる電流が逆方向のときに許容ベクトル（上側ベクトル）が出力されると、上側コンデンサ２０が充電されて、中性点電位ＶＭが低下する。
【0094】
図１８の表３に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが正常角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて特定電圧ベクトルを選択する。制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが順方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する上側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（１，１，２）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，１）である場合には、特定電圧ベクトルとして（１，１，２）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（１，１，２）である場合には、同じ（１，１，２）を特定電圧ベクトルとして選択する。また、制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが逆方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する下側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。例えば、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（０，０，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（１，１，２）である場合には、特定電圧ベクトルとして（０，０，１）を選択する。また、図１７において、指令値ベクトルが（０，０，１）である場合には、同じ（０，０，１）を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。
【0095】
このように、正常角度範囲においては、電流が順方向の場合に上側ベクトルが出力され、電流が逆方向の場合に下側ベクトルが出力される。電流が順方向の場合に上側ベクトルが出力されると、上側コンデンサ２０が放電されて中性点電位ＶＭが上昇する（例えば、図７参照）。また、電流が逆方向の場合に下側ベクトルが出力されると、下側コンデンサ２２が充電されて中性点電位ＶＭが上昇する（例えば、図１０参照）。このように、第３規則では、正常角度範囲において、中性点電位ＶＭが上昇する電圧ベクトルが選択される。
【0096】
以上に説明したように、第３規則では、制御回路７０は、制限角度範囲では、許容ベクトルを出力する。上述したように、許容ベクトルを出力する場合には、中性点電位ＶＭが上昇する場合と低下する場合がある。また、第３規則では、制御回路７０は、正常角度範囲では、中性点電位ＶＭを上昇させる電圧ベクトルを出力する。このため、第３規則を採用している期間全体としては、中性点電位ＶＭが上昇する傾向となる。上述したように、第３規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）よりも低いときに採用される。第３規則を採用することで、基準値Ｖｔ２よりも低い中性点電位ＶＭを、基準値Ｖｔ２に近い値に引き戻すことができる。
【0097】
（Ｂ－３．第１規則）
第１規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表１に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第１規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表１に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0098】
図１８の表１と表２を比較することで明らかなように、走行用モータ９０に流れる電流が順方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、第１規則（表１）は第２規則（表２）と異なる。その他の場合には、第１規則（表１）は第２規則（表２）と等しい。
【0099】
第１規則では、走行用モータ９０に流れる電流が順方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、制御回路７０は、特定電圧ベクトルとしてゼロベクトルを選択する。なお、ゼロベクトルとは、３つの出力配線６０の電位が同電位となる電圧ベクトルである。セロベクトルには、（０，０，０）、（１，１，１）、（２，２，２）が含まれる。ここでは、制御回路７０は、禁止電位（０Ｖ）を含まないゼロベクトル（すなわち、（１，１，１）または（２，２，２））を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトル（すなわち、ゼロベクトル）を出力する。
【0100】
第３規則に関して上述したように、禁止電位が０Ｖの場合には、電流が順方向のときに許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが上昇する。第１規則は、中性点電位ＶＭが極端に高いとき（すなわち、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１よりも高いとき）に採用される。このように、中性点電位ＶＭが極端に高いときには、中性点電位ＶＭをなるべく速く低下させることが好ましい。したがって、制御回路７０は、許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが上昇するタイミング（すなわち、電流が順方向のタイミング）では許容ベクトルの出力を中止して、ゼロベクトルを出力する。このため、第１規則では、第２規則よりも中性点電位ＶＭを速く低下させることができ、中性点電位ＶＭを基準値Ｖｔ２に近い値により速く引き戻すことができる。このように、中性点電位ＶＭが極端に上昇した場合に採用される第１規則では、走行用モータ９０への電力供給よりも中性点電位ＶＭを低下させることを優先させて、中性点電位ＶＭを適正値に制御する。
【0101】
（Ｂ－４．第４規則）
第４規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表４に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第４規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図１８の表４に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0102】
図１８の表４と表３を比較することで明らかなように、走行用モータ９０に流れる電流が逆方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、第４規則（表４）は第３規則（表３）と異なる。その他の場合には、第４規則（表４）は第３規則（表３）と等しい。
【0103】
第４規則では、走行用モータ９０に流れる電流が逆方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、制御回路７０は、特定電圧ベクトルとしてゼロベクトルを選択する。ここでは、制御回路７０は、禁止電位（０Ｖ）を含まないゼロベクトル（すなわち、（１，１，１）または（２，２，２））を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトル（すなわち、ゼロベクトル）を出力する。
【0104】
第３規則に関して上述したように、禁止電位が０Ｖの場合には、電流が逆方向のときに許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが低下する。第２規則は、中性点電位ＶＭが極端に低いとき（すなわち、中性点電位ＶＭが下側制限値Ｖｔ３よりも低いとき）に採用される。このように、中性点電位ＶＭが極端に低いときには、中性点電位ＶＭをなるべく速く上昇させることが好ましい。したがって、制御回路７０は、許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが低下するタイミング（すなわち、電流が逆方向のタイミング）では許容ベクトルの出力を中止して、ゼロベクトルを出力する。このため、第４規則では、第３規則よりも中性点電位ＶＭを速く上昇させることができ、中性点電位ＶＭを基準値Ｖｔ２に近い値により速く引き戻すことができる。このように、中性点電位ＶＭが極端に低下した場合に採用される第４規則では、走行用モータ９０への電力供給よりも中性点電位ＶＭを上昇させることを優先させて、中性点電位ＶＭを適正値に制御する。
【0105】
以上に説明したように、禁止電位が０Ｖの場合には、中性点電位ＶＭに応じて第１～第４規則が採用されることで、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２近傍の値に制御されながら、電圧ベクトルが回転するように出力される。したがって、三相交流電流を継続的に生成して、走行用モータ９０を継続的に駆動させることができる。
【0106】
なお、禁止電位が０Ｖの場合の非常動作では、第１～第４規則に従って特定電圧ベクトルが選択されることで、制限出力配線６０ｘの電位が電位ＶＨと中性点電位ＶＭの２レベルで制御され、２つの正常出力配線６０ｙの電位が電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、及び、０Ｖの３レベルで制御される。
【0107】
なお、図４の電圧ベクトルＥａのように、指令値ベクトルがパラメータとして小数を含む場合には、制御回路７０は、第１～第４規則に従って指令値ベクトルの周辺で複数の特定電圧ベクトルを選択し、選択した複数の特定電圧ベクトルを時間的にずらして出力することでこれらの特定電圧ベクトルを合成して指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力してもよい。
【0108】
（Ｂ－５．制御の例）
図１９は、禁止電位が０Ｖの場合の非常動作の一例を示している。図１９の例では、制限出力配線６０ｘがＷ相出力配線６０ｗである。図１９のグラフは、指令値ベクトルの角度θの正弦（ｓｉｎθ）を示している。０°≦θ≦１２０°が制限角度範囲である。また、図１９の最下部の表に、第１規則、第２規則、第３規則、第４規則のそれぞれで出力される電圧ベクトル（特定電圧ベクトル）が示されている。
図１９は、禁止電位が０Ｖの場合の非常動作の一例を示している。図１９の例では、制限出力配線６０ｘがＷ相出力配線６０ｗである。図１９のグラフは、指令値ベクトルの角度θの正弦（ｓｉｎθ）を示している。０°≦θ≦１２０°が制限角度範囲である。また、図１９の最下部の表に、第１規則、第２規則、第３規則、第４規則のそれぞれで出力される電圧ベクトル（特定電圧ベクトル）が示されている。
【0109】
第１規則では、θ＝０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流（走行用モータ９０に流れる電流）が順方向であるので、ゼロベクトルである（１，１，１）（または、（２，２，２））が出力される。θ＝６０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（２，２，１）が出力される。θ＝１２０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（１，２，１）が出力される。θ＝１８０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、上側ベクトルである（１，２，２）が出力される。θ＝２４０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、下側ベクトルである（０，０，１）が出力される。θ＝３００°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、下側ベクトルである（１，０，１）が出力される。
【0110】
第２規則では、θ＝０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、許容ベクトルである（２，１，１）が出力される。θ＝６０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（２，２，１）が出力される。θ＝１２０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（１，２，１）が出力される。θ＝１８０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、上側ベクトルである（１，２，２）が出力される。θ＝２４０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、下側ベクトルである（０，０，１）が出力される。θ＝３００°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、下側ベクトルである（１，０，１）が出力される。
【0111】
第３規則では、θ＝０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、許容ベクトルである（２，１，１）が出力される。θ＝６０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（２，２，１）が出力される。θ＝１２０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、許容ベクトルである（１，２，１）が出力される。θ＝１８０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、下側ベクトルである（０，１，１）が出力される。θ＝２４０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、上側ベクトルである（１，１，２）が出力される。θ＝３００°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、上側ベクトルである（２，１，２）が出力される。
【0112】
第４規則では、θ＝０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、許容ベクトルである（２，１，１）が出力される。θ＝６０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、ゼロベクトルである（１，１，１）が出力される。θ＝１２０°のタイミングでは、角度θが制限角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、ゼロベクトルである（１，１，１）が出力される。θ＝１８０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が逆方向であるので、下側ベクトルである（０，１，１）が出力される。θ＝２４０°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、上側ベクトルである（１，１，２）が出力される。θ＝３００°のタイミングでは、角度θが正常角度範囲内であり、モータ電流が順方向であるので、上側ベクトルである（２，１，２）が出力される。
【0113】
以上に説明したように、規則に応じて特定電圧ベクトルが選択されて出力されることで、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２に近い値に制御される。
【0114】
（Ｃ．禁止電位が電位ＶＨの場合の非常動作）
禁止電位が電位ＶＨである場合（すなわち、短絡故障素子が、第３スイッチング素子４３または第１ダイオード５１の場合）には、制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて特定電圧ベクトルを選択する規則を変更する。制御回路７０は、図２０に示すフローチャートに従って、特定電圧ベクトルを選択する規則を、第５規則～第８規則の間で変更する。制御回路７０は、指令回路７２から指令値ベクトルを受信する毎に、図２０に示すフローチャートを実行する。
禁止電位が電位ＶＨである場合（すなわち、短絡故障素子が、第３スイッチング素子４３または第１ダイオード５１の場合）には、制御回路７０は、中性点電位ＶＭに応じて特定電圧ベクトルを選択する規則を変更する。制御回路７０は、図２０に示すフローチャートに従って、特定電圧ベクトルを選択する規則を、第５規則～第８規則の間で変更する。制御回路７０は、指令回路７２から指令値ベクトルを受信する毎に、図２０に示すフローチャートを実行する。
【0115】
図２０のステップＳ２０では、制御回路７０は、中性点電位ＶＭを検出し、検出した中性点電位ＶＭについて判定する。制御回路７０は、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１以上の場合に第５規則を採用し、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１より低く、かつ、基準値Ｖｔ２以上の場合に第６規則を採用し、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２より低く、かつ、下側制限値Ｖｔ３以上の場合に第７規則を採用し、中性点電位ＶＭが下側制限値Ｖｔ３より低い場合に第８規則を採用する。なお、第６規則と第７規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）に近い場合に採用される規則であり、第５規則と第８規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２から大きく外れている場合に採用される規則である。
【0116】
第５規則～第８規則のいずれでも、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θが、制限角度範囲内にあるか正常角度範囲内にあるかを判定する。図２１は、禁止電位が電位ＶＨである場合の制限角度範囲４０６と正常角度範囲４０８を示している。なお、図２１では、例として、Ｗ相出力配線６０ｗが制限出力配線６０ｘである場合を示している。図２１において、Ｖｗが「２」の電圧ベクトル（すなわち、（２，２，２）、（１，２，２）、（１，１，２）、（２，１，２）、（０，２，２）、（０，１，２）、（０，０，２）、（１，０，２）及び（２，０，２））が、禁止ベクトルである。これらの禁止ベクトルが存在する角度θの範囲が、制限角度範囲４０６である。図２１においては、１８０°≦θ≦３００°の角度範囲が制限角度範囲４０６である。図２１では、許容ベクトルは、（１，１，１）、（０，０，０）、（０，１，１）、（０，０，１）及び（１，０，１）である。
【0117】
さらに、第５規則～第８規則のいずれでも、制御回路７０は、制限出力配線６０ｘに流れる電流に基づいて、走行用モータ９０に流れる電流が順方向か逆方向かを判定する。
【0118】
（Ｃ－１．第６規則）
第６規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表６に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第６規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表６に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0119】
図２２の表６に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きにかかわらず、許容ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択する。ここでは、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する許容ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。そして、制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。このように、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、指令値ベクトルと同じ角度θを有する許容ベクトルが出力される。これによって、禁止ベクトルの出力を防止しながら、指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力することが可能となる。
【0120】
なお、禁止電位が電位ＶＨの場合には、許容ベクトルは必ず下側ベクトルである。走行用モータ９０に流れる電流が順方向のときに許容ベクトル（下側ベクトル）が出力されると、下側コンデンサ２２が放電されて、中性点電位ＶＭが低下する。走行用モータ９０に流れる電流が逆方向のときに許容ベクトル（下側ベクトル）が出力されると、下側コンデンサ２２が充電されて、中性点電位ＶＭが上昇する。
【0121】
図２２の表６に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが正常角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて特定電圧ベクトルを選択する。制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが順方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する下側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが逆方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する上側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。
【0122】
このように、正常角度範囲においては、電流が順方向の場合に下側ベクトルが出力され、電流が逆方向の場合に上側ベクトルが出力される。電流が順方向の場合に下側ベクトルが出力されると、下側コンデンサ２２が放電されて中性点電位ＶＭが低下する（例えば、図９参照）。また、電流が逆方向の場合に上側ベクトルが出力されると、上側コンデンサ２０が充電されて中性点電位ＶＭが低下する（例えば、図８参照）。このように、第６規則では、正常角度範囲において、中性点電位ＶＭが低下する電圧ベクトルが選択される。
【0123】
以上に説明したように、第６規則では、制御回路７０は、制限角度範囲では、許容ベクトルを出力する。上述したように、許容ベクトルを出力する場合には、中性点電位ＶＭが上昇する場合と低下する場合がある。また、第６規則では、制御回路７０は、正常角度範囲では、中性点電位ＶＭを低下させる電圧ベクトルを出力する。このため、第６規則を採用している期間全体としては、中性点電位ＶＭが低下する傾向となる。上述したように、第６規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）よりも高いときに採用される。第６規則を採用することで、基準値Ｖｔ２よりも高い中性点電位ＶＭを、基準値Ｖｔ２に近い値に引き戻すことができる。
【0124】
（Ｃ－２．第７規則）
第７規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表７に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第７規則では、制御回路７０は、受信した指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表７に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0125】
図２２の表７に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きにかかわらず、許容ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択する。ここでは、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する許容ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。すなわち、制限角度範囲における第７規則は、制限角度範囲における第６規則と等しい。このように、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にある場合には、指令値ベクトルと同じ角度θを有する許容ベクトルが出力される。これによって、禁止ベクトルの出力を防止しながら、指令値ベクトルと同じ角度を有する電圧ベクトルを出力することが可能となる。
【0126】
なお、走行用モータ９０に流れる電流が順方向のときに許容ベクトル（下側ベクトル）が出力されると、下側コンデンサ２２が放電されて、中性点電位ＶＭが低下する。走行用モータ９０に流れる電流が逆方向のときに許容ベクトル（下側ベクトル）が出力されると、下側コンデンサ２２が充電されて、中性点電位ＶＭが上昇する。
【0127】
図２２の表７に示すように、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θが正常角度範囲内にある場合には、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて特定電圧ベクトルを選択する。制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが順方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する上側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。また、制御回路７０は、走行用モータ９０に流れる電流の向きが逆方向の場合には、指令値ベクトルの角度θと同じ角度θを有する下側ベクトルを、特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトルの通りに、３つの出力配線６０の電位を制御する。
【0128】
このように、正常角度範囲においては、電流が順方向の場合に上側ベクトルが出力され、電流が逆方向の場合に下側ベクトルが出力される。電流が順方向の場合に上側ベクトルが出力されると、上側コンデンサ２０が放電されて中性点電位ＶＭが上昇する（例えば、図７参照）。また、電流が逆方向の場合に下側ベクトルが出力されると、下側コンデンサ２２が充電されて中性点電位ＶＭが上昇する（例えば、図１０参照）。このように、第７規則では、正常角度範囲において、中性点電位ＶＭが上昇する電圧ベクトルが選択される。
【0129】
以上に説明したように、第７規則では、制御回路７０は、制限角度範囲では、許容ベクトルを出力する。上述したように、許容ベクトルを出力する場合には、中性点電位ＶＭが上昇する場合と低下する場合がある。また、第７規則では、制御回路７０は、正常角度範囲では、中性点電位ＶＭを上昇させる電圧ベクトルを出力する。このため、第７規則を採用している期間全体としては、中性点電位ＶＭが上昇する傾向となる。上述したように、第７規則は、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２（制御目標値）よりも低いときに採用される。第７規則を採用することで、基準値Ｖｔ２よりも低い中性点電位ＶＭを、基準値Ｖｔ２に近い値に引き戻すことができる。
【0130】
（Ｃ－３．第５規則）
第５規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表５に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第５規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表５に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0131】
図２２の表５と表６を比較することで明らかなように、走行用モータ９０に流れる電流が逆方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときには、第５規則（表５）は第６規則（表６）と異なる。その他の場合には、第５規則（表５）は第６規則（表６）と等しい。
【0132】
第５規則では、走行用モータ９０に流れる電流が逆方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、制御回路７０は、特定電圧ベクトルとしてゼロベクトルを選択する。ここでは、制御回路７０は、禁止電位（電位ＶＨ）を含まないゼロベクトル（すなわち、（０，０，０）または（１，１，１））を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトル（すなわち、ゼロベクトル）を出力する。
【0133】
第６規則に関して上述したように、制限角度範囲においては、電流が逆方向のときに許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが上昇する。第５規則は、中性点電位ＶＭが極端に高いとき（すなわち、中性点電位ＶＭが上側制限値Ｖｔ１よりも高いとき）に採用される。このように、中性点電位ＶＭが極端に高いときには、中性点電位ＶＭをなるべく速く低下させることが好ましい。したがって、制御回路７０は、許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが上昇するタイミング（すなわち、電流が逆方向のタイミング）では許容ベクトルの出力を中止して、ゼロベクトルを出力する。このため、第５規則では、第６規則よりも中性点電位ＶＭを速く低下させることができ、中性点電位ＶＭを基準値Ｖｔ２に近い値により速く引き戻すことができる。このように、中性点電位ＶＭが極端に上昇した場合に採用される第５規則では、走行用モータ９０への電力供給よりも中性点電位ＶＭを低下させることを優先させて、中性点電位ＶＭを適正値に制御する。
【0134】
（Ｃ－４．第８規則）
第８規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表８に従って特定電圧ベクトルを選択する。
第８規則では、制御回路７０は、指令値ベクトルの角度θと、制限出力配線６０ｘに流れる電流の向きに応じて、図２２の表８に従って特定電圧ベクトルを選択する。
【0135】
図２２の表８と表７を比較することで明らかなように、走行用モータ９０に流れる電流が順方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、第８規則（表８）は、第７規則（表７）と異なる。その他の場合には、第８規則（表８）は、第７規則（表７）と等しい。
【0136】
第８規則では、走行用モータ９０に流れる電流が順方向であり、指令値ベクトルの角度θが制限角度範囲内にあるときに、制御回路７０は、特定電圧ベクトルとしてゼロベクトルを選択する。ここでは、制御回路７０は、禁止電位（電位ＶＨ）を含まないゼロベクトル（すなわち、（０，０，０）または（１，１，１））を特定電圧ベクトルとして選択する。制御回路７０は、特定電圧ベクトル（すなわち、ゼロベクトル）を出力する。
【0137】
第７規則に関して上述したように、禁止電位が電位ＶＨの場合には、電流が順方向のときに許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが低下する。第８規則は、中性点電位ＶＭが極端に低いとき（すなわち、中性点電位ＶＭが下側制限値Ｖｔ３よりも低いとき）に採用される。このように、中性点電位ＶＭが極端に低いときには、中性点電位ＶＭをなるべく速く上昇させることが好ましい。したがって、制御回路７０は、許容ベクトルを出力すると中性点電位ＶＭが低下するタイミング（すなわち、電流が順方向のタイミング）では許容ベクトルの出力を中止して、ゼロベクトルを出力する。このため、第８規則では、第７規則よりも中性点電位ＶＭを速く上昇させることができ、中性点電位ＶＭを基準値Ｖｔ２に近い値により速く引き戻すことができる。このように、中性点電位ＶＭが極端に低下した場合に採用される第８規則では、走行用モータ９０への電力供給よりも中性点電位ＶＭを上昇させることを優先させて、中性点電位ＶＭを適正値に制御する。
【0138】
以上に説明したように、禁止電位が電位ＶＨの場合には、中性点電位ＶＭに応じて第５～第８規則が採用されることで、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２近傍の値に制御されながら、電圧ベクトルが回転するように出力される。したがって、三相交流電流を継続的に生成して、走行用モータ９０を継続的に駆動させることができる。
【0139】
なお、禁止電位が電位ＶＨの場合の非常動作では、第５～第８規則に従って特定電圧ベクトルが選択されることで、制限出力配線６０ｘの電位が中性点電位ＶＭと０Ｖの２レベルで制御され、２つの正常出力配線６０ｙの電位が電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、及び、０Ｖの３レベルで制御される。
【0140】
なお、図４の電圧ベクトルＥａのように、指令値ベクトルがパラメータとして小数を含む場合には、制御回路７０は、第５～第８規則に従って指令値ベクトルの周辺で複数の特定電圧ベクトルを選択し、選択した複数の特定電圧ベクトルを時間的にずらして出力することでこれらの特定電圧ベクトルを合成して指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを出力してもよい。
【0141】
なお、上述した実施例１では、走行用モータ９０に流れる電流が順方向と逆方向の場合について説明した。しかしながら、動作中に、一部の出力配線６０に順方向に電流が流れ、残りの出力配線６０に逆方向に電流が流れる場合がある。このような場合でも、制御回路７０は、各出力配線６０に流れる電流の向きと大きさに応じて、中性点電位ＶＭを上昇させる電圧ベクトルと中性点電位ＶＭを低下させる電圧ベクトルのいずれかを適宜選択して出力し、中性点電位ＶＭを基準値Ｖｔ２に近い値に制御することができる。
【実施例2】
【0142】
実施例２のインバータでは、禁止電位が電位ＶＨまたは０Ｖであるときの非常動作が、実施例１とは異なる。より詳細には、実施例２のインバータは、指令ベクトルの角度θが正常範囲内にあるときの制御回路７０の動作が実施例１と異なる。指令ベクトルの角度θが制限範囲内にあるときの制御回路７０の動作は、実施例２と実施例１とで等しい。
【0143】
実施例２では、指令ベクトルの角度θが正常範囲内にあるときの制御回路７０の動作は、第１～第８規則で共通である。実施例２では、制御回路７０は、上側ベクトルのグループと下側ベクトルのグループのうちのいずれかを選択し、選択したグループの中で指令値ベクトルと角度θが等しい電圧ベクトルを選択して出力する。図２３は、実施例２において、指令ベクトルの角度θが正常範囲内にあるときの制御回路７０の動作を示している。制御回路７０は、図２３に示す処理を繰り返し実行する。制御回路７０は、ステップＳ４０で、中性点電位ＶＭを検出し、中性点電位ＶＭと基準値Ｖｔ２（制御目標値）の差ΔＶＭを算出する。なお、差ΔＶＭは、絶対値として算出される。制御回路７０は、算出した差ΔＶＭを記憶する。差ΔＶＭ算出した以降に、ステップＳ４２～Ｓ５０が実行される。ステップＳ４２～Ｓ５０が実行された結果、中性点電位ＶＭが変動する。次の制御フェーズのステップＳ４０で、再度、差ΔＶＭが算出される。以下では、今回の制御フェーズで算出された差ΔＶＭを差ΔＶＭ１といい、前回の制御フェーズで算出された差ΔＶＭを差ΔＶＭ２という。ステップＳ４２では、制御回路７０は、今回の制御フェーズで算出した差ΔＶＭ１が、許容値α以内であるか否かを判定する。ステップＳ４２でＹＥＳの場合には、制御回路７０は、ステップＳ４８で、前回の制御フェーズで出力した電圧ベクトルと同じグループ（すなわち、上側ベクトルのグループと下側ベクトルのグループのいずれか一方）の中で指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択し、出力する。また、ステップＳ４２でＮＯの場合には、ステップＳ４４で、制御回路７０は、今回の制御フェーズで算出した差ΔＶＭ１が、前回の制御フェーズで算出した差ΔＶＭ２以下であるか否かを判定する。すなわち、制御回路７０は、中性点電位ＶＭが前回の制御フェーズよりも基準値Ｖｔ２（制御目標値）に近づいたか否かを判定する。ステップＳ４４でＹＥＳの場合には、ステップＳ４８が実行される。ステップＳ４４でＮＯの場合には、ステップＳ４６で、制御回路７０は、前回の制御フェーズで出力した電圧ベクトルとは異なるグループ（すなわち、上側ベクトルのグループと下側ベクトルのグループのいずれか一方）の中で指令値ベクトルと同じ角度θを有する電圧ベクトルを特定電圧ベクトルとして選択し、出力する。
【0144】
実施例２では、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２から許容値α以上に外れた場合には、差ΔＶＭが縮小するように電圧ベクトルが選択される。これによって、中性点電位ＶＭが基準値Ｖｔ２から大きくずれることが抑制される。また、実施例２によれば、出力配線６０の電流の検出値によらず、適切に電圧ベクトルを出力することができる。制御速度に対して電流の検出速度が十分でない場合でも、実施例２の構成によれば、中性点電位ＶＭを適正値に制御することができる。
【0145】
なお、上述した実施例１、２以外の構成で、非常動作時に、中性点電位ＶＭを制御しながら、三相交流電流を生成してもよい。制限出力配線の電位を禁止電位を除く２レベルで制御し、正常出力配線の電位を電位ＶＨ、中性点電位ＶＭ、及び、０Ｖの３レベルで制御することで、実施例１、２以外の規則で電圧ベクトルを出力しても、中性点電位ＶＭを適切に制御することが可能である。例えば、正常角度範囲の一部において、数値「０」と数値「２」のみによって構成される電圧ベクトルや、数値「０」、数値「１」、数値「２」のすべてを含む電圧ベクトルを出力してもよい。
【0146】
また、上述した実施例１、２では、指令回路７２が指令ベクトルを制御回路７０に入力したが、指令回路７２が電圧ベクトルの角度θの指令値のみを制御回路７０に入力してもよい。
【0147】
以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
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【図2】
【図3】
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【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
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【図16】
【図17】
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【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】