本发明专利技术提供一种旋转机的控制装置、旋转机系统、车辆、电动汽车及发电系统。目的在于防止永久磁铁同步旋转机的减磁。本发明专利技术的旋转机(5)的控制装置具备针对每相在正极侧以及负极侧配置了开关部(Sup～Swn)的电力变换器、和检测开关部(Sup～Swn)的短路的短路检测器(36)，其中，在短路检测单元(35)检测出短路时，发出将开关部(Sup～Swn)的多个相的正极侧以及负极侧开关一起导通的指令。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋转机的控制装置、旋转机系统、车辆、电动汽车及发电系统。
技术介绍
旋转机作为电动机或发电机被广泛普遍地使用，其中，小型/高效率的永久磁铁型同步旋转机被广泛应用于从家电到工业领域。并且，与近年的节能、地球环境保护的世界的动向相关联，促进了永久磁铁型同步电动机(以及永久磁铁型同步发电机)的大容量化， 也被从数百kw到数MW级的系统采用。作为新的应用产品，列举出电气化铁路车辆或风力发电系统等。这些永久磁铁同步旋转机(是包含电动机和发电机的意思，记为旋转机)，难以通过工频电源直接驱动，需要使用逆变器或变换器等电力变换器。并且，该电力变换器被连接在旋转机的交流电力和作为电源的直流电源之间，进行旋转机的控制。在电力变换器中对于直流电源具有正极侧和负极侧的半导体的开关元件，它们与旋转机的相数对应地设置。但是，当该电力变换器本身故障时，与电力变换器连接的旋转机也受到影响。作为针对电力变换器的故障的技术，例如有在专利文献1至4中记载的技术。在专利文献1中，在电力变换器发生故障时，出于保护被损坏的开关元件以外的元件的目的，将与发生了故障的元件同极侧的元件全部导通，使旋转机的端子短路，抑制电流增加。在专利文献2中表示了减磁保护方式。在该文献中，检测与直流母线连接的熔断器的熔断，此后，将电力变换器的上臂全相或者下臂全相接通，针对不可逆减磁进行保护。在专利文献3中提出了作为永久磁铁同步发电机的电气制动装置，在发电机的连接线上设置外部短路电路的方式。在专利文献4中表示了在永久磁铁同步电动机空转时开始逆变器驱动时的过电流防止方法。但是，在专利文献1所记载的方式中，前提是旋转机的减磁耐量足够大，取故障时的电流波形的平均，判别正负哪个元件发生了短路故障，在此基础上决定导通的元件。因此，在将减磁耐量设计得较低的高密度的旋转机中，有可能在实施保护前达到减磁电流，直接应用该方法是有问题的。另外，在专利文献2中，必须向直流母线导入熔断器，但是，在数百k 数千kW级的大容量变换机中难以导入熔断器。特别是直流母线需要减小配线的电感，难以像专利文献2那样在母线的途中插入熔断器。另外，也存在在熔断器断开前的时间内，旋转机的电流有可能增大而达到减磁的问题。另外，在专利文献3中，在故障时能够通过使该外部短路电路工作来抑制过电流， 但是未记载从该故障检测到保护为止的手段。另外，专利文献4是启动次序(sequence)中的大电流引起的减磁的防止对策，以逆变器(电力变换机)正常工作为前提。因此，通过该方法无法防止电力变换机故障时的异常电流。专利文献1日本特开2008-220045号公报专利文献2日本特开2007-189763号公报专利文献3日本特开2002-339856号公报专利文献4日本特开平10-12396号公报
技术实现思路
如上所述，从有益于信息公开的观点出发积极地公开了可知的公知技术，并且分别谈到了现有技术中可能存在的问题，但是，本专利技术的直接的课题是防止永久磁铁同步旋转机的减磁。为了解决上述课题，本专利技术的旋转机的控制装置，具备针对每相在正极侧以及负极侧配置了开关部的电力变换器、和检测该开关部的短路的短路检测单元，其中，在所述短路检测单元检测出短路时，发出将所述开关部的多个 相的正极侧以及负极侧开关一起接通的指令。另外，本专利技术的旋转机系统，具备转子以及以预定的间隙与该转子相对配置的定子，并且具备在所述转子中配置了永久磁铁的永久磁铁式旋转机、和上述旋转机的控制装置。另外，本专利技术的电动车辆或电动汽车，搭载上述旋转机系统，并且将所述旋转机作为电动机来使用。另外，本专利技术的发电系统，搭载旋转机系统，并且将所述旋转机作为发电机来使用。根据本专利技术，能够防止永久磁铁同步旋转机的减磁。附图说明图1表示电动机驱动系统的结构(实施例1)。图2表示各开关元件的栅极信号1 (实施例1)。图3表示各开关元件的栅极信号2 (实施例1)。图4表示控制器2B的结构(实施例2)。图5表示异常检测器9的结构(实施例2)。图6表示控制器2C的结构(实施例3)。图7表示异常检测器9C的结构(实施例3)。图8表示各开关元件的栅极信号(实施例3)。图9表示控制器2D的结构(实施例4)。图10表示异常检测器9D的结构(实施例4)。图11表示异常时栅极信号发生器8D (实施例4)。图12表示各开关元件的栅极信号以及电流波形(实施例4)。图13表示各开关元件的动作1 (实施例4)。图14表示各开关元件的动作21 (实施例4)。图1 5表示电动机驱动系统的结构(实施例5)。图16表示电动机驱动系统的结构(其它实施例)。图17表示电气化铁路车辆(其它实施例)。图1 8表示风力发电系统(其它实施例)。图19表示逆变器的开关元件的故障状态(课题的说明)。图20表示单侧短路故障时的电流波形(课题的说明)。符号说明1指令发生器2控制器3逆变器4电流检测器5三相永久磁铁型电动机(PM电动机)6旋转机控制器7栅极信号切换开关8异常时栅极信号发生器31逆变器主电路部32输出预驱动器33直流电源34滤波电容器35直流断路器36短路检测器具体实施例方式本申请的专利技术人在研究后得到以下见解。在永久磁铁型同步旋转机的运转中，电力变换器的开关元件中的某一个有时违背开关元件的控制信号，发生持续成为导通状态的短路故障。此外，在本说明书中，所谓开关元件的短路故障，意味着相应开关元件的两端短路，双向流过电流的状态。针对直流电源在正极侧和负极侧具备开关元件。因此，即使在其一方发生了短路故障时仍对另一方的开关元件施加作为正常的开关动作的导通(ON)信号，由此发生直流电源的短路。由于该直流间的短路，瞬间产生大电流，导致损坏已短路的开关元件。该短路电流导致的开关元件的损坏，根据此时的状态(元件电流、施加电压、元件温度、随时间的变化状态、过渡现象等)有各种损坏方式。将这些状态分类为下述3种模式。(A)正极侧和负极侧的双方的开关元件断开，作为开关在开放状态下被损坏的情况(“开放故障”、图19(A))、(B)正极侧和负极侧的开关元件的某一方断开/开放，另一方在导通状态(固定状态)下被损坏的情况(“单侧短路故障”、图19(B))、(C)正极侧和负极侧的开关元件的双方成为导通状态(固定状态)的情况(“上下短路故障”、图19(C))。当这种故障发生时，直流电源瞬间大幅度降低，因此，作为变换器的异常被检测出来，一般在此瞬间将全部开关元件的栅极信号设为截止(OFF)(栅极抑制(gate suppress))0图19表示上述(A) (C)的损坏状态。由于该各种状态持续而流过旋转机的电流值有很大不同。例如在(A)的状态下，旋转机的电流通过栅极抑制被切断，逐渐自然衰减。 另外，若是(C)的状态，则等价于旋转机的端子全部被短路，持续地流过由旋转机的阻抗决定的电流值。在(B)的损坏状态下，正极侧或负极侧的某一方的开关元件为短路状态，因此，经由其它相的二极管(与开关元件连接的续流二极管)流过将旋转机的起电电压整流而得的整流电流。该电流具有直流偏差(offset)。图20表示此时的电流波形的例子(该现象也记载在专利文献1的图5中)。该条件(B)下的直流电流，根据旋转机具有的直流电阻的大小来决定其量。即，若旋转机的线圈电阻值小，则通过极小的直流电压持续流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：岩路善尚，金子大吾，望月健人，筱宫健志，郡大佑，增田诚吉，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：
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