功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种从直流电源接收供电的功率转换装置，在臂部发生故障时备用的冗余臂对其进行补偿并继续进行功率转换动作的装置中，由于复杂且较长的布线而发生使布线复杂化、大型化、开关损耗的增加，并且因此导致的功率损耗和发热的问题。本发明专利技术的功率转换装置由于具备通过将1加到绕组的相数后得到的数量的臂部，并且多个臂部对于特定的相兼具冗余臂的功能，并且通过断开检测到异常的臂部并切换继电器来继续功率转换动作，因此不需要设置特定复杂且需要较长布线的冗余臂。杂且需要较长布线的冗余臂。杂且需要较长布线的冗余臂。

【技术实现步骤摘要】
功率转换装置


[0001]本申请涉及功率转换装置。

技术介绍

[0002]使用开关元件将直流电流转换为交流电流，还相反地将交流电流转换为直流电流的功率转换装置。该功率变换装置也称为逆变器，将从直流电源的正极侧向负载提供电流的正极侧开关电路称为上侧桥臂，将从负载向直流电源的负极侧引入电流的负极侧开关电路称为下侧桥臂。另外，将上侧桥臂和下侧桥臂串联连接而成的桥臂称为臂部。
[0003]作为功率转换装置的用途，例如能例举多相交流电动机的控制。存在一种方法，在上述的各个臂部中发生了异常时，为了继续控制多相交流电动机，通过准备备用的冗余臂来保持功率转换装置的功能。
[0004]设置与多相逆变器的各相臂部相对应的冗余臂，当在多相逆变器的臂部发生故障时，用冗余臂代替。由此，在专利文献1中公开了一种作为电动机控制装置的功率转换装置，该功率转换装置不将多相逆变器的指令值从正常时变更而继续进行电动机的驱动控制。
[0005]然而，在专利文献1公开的技术中，由于一个冗余臂对应于所有的各相臂部，所以从电动机的线圈绕组端子到冗余臂的布线交叉，布线变得复杂。与此同时，由于冗余臂到各相臂部的连接目标错误，有可能连接到非故障相的臂部。
[0006]此外，当电源具有高电压时，由于需要确保绝缘距离，所以从电动机的线圈绕组端子到冗余臂的布线所需的空间变大，并且作为电动机控制装置的功率转换装置的小型化变得困难。另外，还可能发生从冗余臂到电动机的各线圈绕组的布线阻抗变大，作为电动机控制装置的功率转换装置的发热、辐射噪声增加、电动机的线圈绕组间电流的干扰。
[0007]特别是在用于驱动上侧桥臂和下侧桥臂的栅极驱动电路中，栅极驱动信号的连接目标必须从有异常的臂部切换到冗余臂。为了实现这一点，需要将所有相位的臂部的栅极驱动信号布线走线到冗余臂上。因此，布线变得复杂，并且各个布线的长度也不同。即由于到各相的正常的臂部的栅极驱动布线的长度与到冗余臂的栅极驱动布线的长度不同，所以会发生冗余臂的栅极上升时间和下降时间变长，并且由于伴随冗余臂的开关而产生的损耗会导致效率降低和发热变大的问题。现有技术文献专利文献
[0008]专利文献1：日本专利第5569626号说明书

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0009]本申请涉及一种用于从直流电源接收供电的功率转换装置，其目的在于，在臂部发生了故障时备用的冗余臂对其进行补偿并继续进行功率转换动作的装置中，抑制发生如下的问题：由于复杂且较长的布线而使功率转换装置的布线复杂化、大型化、开关损耗的增
加，并且因此导致的功率损耗和发热。用于解决技术问题的技术手段
[0010]本申请所涉及的功率转换装置包括：具有各相的连接端子的旋转电机的多相绕组；N+1个臂部，该N+1个臂部具有连接到直流电源的正极侧的正极侧开关元件、连接到直流电源的负极侧的负极侧开关元件、以及串联连接正极侧开关元件和负极侧开关元件并设置有外部连接点的第一布线，并且通过将1加到绕组的相数N上后得到N+1；2N个继电器，该2N个继电器在对N+1个臂部按顺序进行编号的情况下，在相邻的编号的两个臂部的外部连接点之间分别设置两个继电器；第二布线，该第二布线分别通过两个继电器串联连接在相邻的编号的两个臂部的外部连接点之间；第三布线，该第三布线用于将设置在第二布线的串联连接的两个继电器之间的部分的输出点与各相的连接端子进行连接；以及继电器控制部，该继电器控制部用于导通和断开2N个继电器，使得一个臂部的外部连接点连接到各相的每个连接端子。专利技术效果
[0011]本申请所涉及的功率转换装置中，由于多个臂对于特定的相位兼具冗余臂的功能，并且通过分离检测到异常的臂部并切换继电器来继续功率转换动作，因此不需要设置需要特定复杂且较长布线的冗余臂，从而实现功率转换装置的布线的简化和小型化，并且能抑制由于开关损耗的增加而引起的功率损耗和发热这样的问题的发生。
附图说明
[0012]图1是表示实施方式1的功率转换装置的结构的框图。图2是表示实施方式1的功率转换装置的继电器的触点部的第一示例的图。图3是表示实施方式1的功率转换装置的继电器的触点部的第二示例的图。图4是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的控制装置的硬件结构图。图5是说明实施方式1的功率转换装置的开关元件的故障检测时的继电器切换动作的流程图。图6是说明实施方式1的功率转换装置的开关元件的故障检测时的动作的时序图。图7是表示实施方式1的功率转换装置的电流控制部用的存储装置内的寄存器的图。图8是说明实施方式2的功率转换装置的开关元件的故障检测时的控制装置的动作的流程图。图9是说明实施方式2的功率转换装置的开关元件的故障检测时的继电器切换动作的流程图。图10是说明实施方式2的功率转换装置的开关元件的故障检测时的动作的时序图。图11是表示实施方式3的功率转换装置的结构的框图。图12是表示实施方式4的功率转换装置的结构的第一框图。
图13是表示实施方式4的功率转换装置的结构的第二框图。图14是说明实施方式4的功率转换装置的开关元件的故障检测时的第一继电器切换动作的流程图。图15是说明实施方式4的功率转换装置的开关元件的故障检测时的第二继电器切换动作的流程图。图16是表示实施方式5的功率转换装置的臂部驱动信号切换部的结构的简要框图。图17是表示实施方式5的功率转换装置的臂部驱动信号切换部的结构的框图。图18是说明实施方式5的功率转换装置的开关元件的故障检测时的动作的时序图。图19是表示实施方式6的功率转换装置的臂部驱动信号切换部的结构的框图。图20是说明实施方式6的功率转换装置的开关元件的故障检测时的动作的时序图。
具体实施方式
[0013]实施方式以下，参照附图来说明本申请所涉及的功率转换装置的实施方式。作为功率转换装置的用途，在实施方式1～6中，对三相交流电动机和两相交流电动机的控制的事例进行说明。本申请所涉及的功率转换装置的技术不仅能适用于直流
‑
交流转换装置，而且能适用于以直流
‑
交流
‑
直流转换装置和交流
‑
直流装置为代表的各种领域的功率转换装置的臂部。
[0014]1.实施方式1图1是表示实施方式1的功率转换装置1的结构的框图。图2是表示实施方式1的功率转换装置1的继电器的触点部的第一示例的图。图3是表示实施方式1的功率转换装置1的继电器的触点部的第二示例的图。图4是表示实施方式1所涉及的功率转换装置1的控制装置100的硬件结构图。图5是说明实施方式1的功率转换装置1的开关元件的故障检测时的继电器切换动作的流程图。图6是说明实施方式1的功率转换装置1的开关元件的故障检测时的动作的时序图。图7是示出实施方式1的功率转换装置1的电流控制部10用的存储装置91内的寄存器51的图。
[0015]<功率转换装置的结构>以下，对本实施方式1的功率转换装置1的构成要素及功能进行说明。图1的功率转换装置1连接到直流电源2和旋转电机3，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：具有各相的连接端子的旋转电机的多相绕组；N+1个臂部，该N+1个臂部具有连接到直流电源的正极侧的正极侧开关元件、连接到所述直流电源的负极侧的负极侧开关元件、及串联连接所述正极侧开关元件和所述负极侧开关元件并设置有外部连接点的第一布线，并且通过将1加到所述绕组的相数N上后得到N+1；2N个继电器，在对所述N+1个臂部按顺序进行编号的情况下，在相邻的编号的2个所述臂部的所述外部连接点之间分别设置2个所述继电器；第二布线，该第二布线分别通过2个所述继电器串联连接在所述相邻的编号的2个所述臂部的所述外部连接点之间；第三布线，该第三布线将设置在所述第二布线的串联连接的2个所述继电器之间的部分的输出点与所述各相的连接端子进行连接；以及继电器控制部，该继电器控制部导通和断开2N个所述继电器，使得一个所述臂部的所述外部连接点连接到所述各相的每个所述连接端子。2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述臂部的所述外部连接点能分别连接有所述绕组的特定的一个或两个所述连接端子中的任一个来作为供电对象。3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，所述继电器控制部使直接连接到所述故障检测部检测到故障的臂部的所述外部连接点的继电器断开，并使剩余的继电器导通或断开，使得正常的臂部的所述外部连接点分别连接到所述绕组的所述连接端子。4.如权利要求1至3中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括四个所述臂部和六个所述继电器，第一臂部的所述外部连接点和第二臂部的所述外部连接点通过第一继电器和第二继电器串联连接，所述第二臂部的所述外部连接点和第三臂部的所述外部连接点通过第三继电器和第四继电器串联连接，所述第三臂部的所述外部连接点和第四臂部的所述外部连接点通过第五继电器和第六继电器串联连接，所述旋转电机的第一所述绕组的所述连接端子连接到将所述第一继电器和所述第二继电器进行连接的布线上的第一输出点，所述旋转电机的第二所述绕组的所述连接端子连接到将所述第三继电器和所述第四继电器进行连接的布线上的第二输出点，所述旋转电机的第三所述绕组的所述连接端子连接到将所述第五继电器和所述第六继电器进行连接的布线上的第三输出点。5.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，将所述第一臂部、所述第二臂部、所述第一继电器至所述第三继电器进行模块化，将所述第三臂部、所述第四臂部、所述第四继电器至所述第六继电器进行模块化。6.如权利要求4所述的功率转换装置，其特征在于，
将所述第一臂部、所述第四臂部、所述第一继电器和所述第六继电器进行模块化，将所述第二臂部、所述第三臂部、所述第二继电器至所述第五继电器进行模块化。7.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第一继电器、所述第三继电器和所述第五继电器导通并将所述第一臂部至第三臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第三臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第五继电器断开，并使所述第六继电器导通。8.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第二继电器、所述第四继电器和所述第六继电器导通并将所述第二臂部至第四臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第二臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第二继电器断开，并使所述第一继电器导通。9.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第一继电器、所述第三继电器和所述第五继电器导通并将所述第一臂部至第三臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第二臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第三继电器断开，并使所述第四继电器至所述第六继电器的导通和断开反转。10.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第二继电器、所述第四继电器和所述第六继电器导通并将所述第二臂部至第四臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第三臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第四继电器断开，并使第一继电器至所述第三继电器的导通和断开反转。11.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第一继电器、所述第三继电器和所述第五继电器导通并将所述第一臂部至第三臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第一臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第一继电器断开，并使所述第二继电器至所述第六继电器的导通和断开反转。12.如权利要求4至6中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括检测所述臂部的故障的故障检测部，在使所述第二继电器、所述第四继电器和所述第六继电器导通并将所述第二臂部至第四臂部连接到所述旋转电机的所述绕组的状态下，所述故障检测部检测到所述第四臂部的故障时，所述继电器控制部使所述第六继电器断开，并使所述第一继电器至所述第五继电器的导通和断开反转。13.如权利要求1至12中任一项所述的功率转换装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤江贤一，鸟取功，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：