电力转换装置、具有其的电动机驱动装置、具有其的鼓风机、压缩机和具有它们的空调机、冰箱以及制冷机

摘要

本发明提供一种电力转换装置，能够扩大相电流的过电流检测期间并使过电流检测步骤简化，从而提高逆变器和负载装置的运转可靠性。该电力转换装置包括：电源分流电阻（5），其设置在直流电源（1）的负电压侧与逆变器（2）之间；各相下桥臂分流电阻（6a～6c），其分别设置在各相下桥臂开关元件（3d～3f）与电源分流电阻（5）之间；第一过电流检测部（21a），其基于电源分流电阻电压（Vx）对流过电源分流电阻（5）的电流进行过电流检测；以及第二过电流检测部（21b），其基于各相下桥臂电压（Vu、Vv、Vw）对流过各相下桥臂分流电阻（6a～6c）的各电流进行过电流检测，使用该第一过电流检测部（21a）的过电流检测结果和第二过电流检测部（21b）的过电流检测结果中的任一个，进行各相电流的过电流检测。

说明书

技术领域

本发明涉及电力转换装置、具有其的电动机驱动装置、具有其的鼓风机、压 缩机和具有它们的空调机、冰箱以及制冷机。

背景技术

在通过将构成PWM调制方式的3相逆变器的开关元件的导通/断开 (ON/OFF)状态组合来生成3相交流电压并提供到负载的电力转换装置中，例 如检测流过电动机等3相负载的各相电流并基于各相电流控制负载。

作为检测流过3相负载的各相电流的方法，有设置与构成逆变器的开关元件 串联连接的电流传感器或分流电阻的方法。作为设置分流电阻的结构，有设置用 于检测直流电源与逆变器装置之间的电流的电源分流电阻的结构、以及在下桥臂 开关元件与直流电源的负极侧之间设置用于检测该相的相电流的下桥臂分流电 阻的结构。在设置电源分流电阻和下桥臂分流电阻的结构中，需要确定各相位检 测的相电流，控制软件变得复杂。此外，在设置电源分流电阻的结构中，在仅能 检测1相电流的情况下，为了检测2相的电流而需要进行通电调节。也就是说， 在1个开关周期内检测各相电流的期间被限定成较窄的范围。因此，例如公开了 如下的逆变器装置，其设置电源分流电阻和至少2相的下桥臂分流电阻，利用电 源分流电阻检测无法用下桥臂分流电阻检测的相电流，由此以无需进行各相位的 检测电流的确定、通电调节、按时序的电流检测的简单的控制软件，就能够检测 相电流(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-67747号公报

发明内容

为了保护逆变器和负载装置以确保运转可靠性，对各相电流的过电流检测和 逆变器的停止要求即时性。因此，在各相电流的过电流检测中，优选不经过运算 处理的过电流检测方法。然而，在记载于上述专利文献1的技术中存在如下问题： 在用下桥臂分流电阻进行相电流的检测并在判断是否检测到了相电流之后，在不 能用下桥臂分流电阻检测到相电流的情况下，用电源分流电阻检测相电流，并且 使用多个检测值计算相电流，因此从产生过电流时起到使逆变器停止为止，需要 用于进行判断处理和运算处理的时间。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电力转换装置，能够 扩大相电流的过电流检测期间并使过电流检测步骤简化，从而提高逆变器和负载 装置的运转可靠性。

为了解决上述问题、实现发明目的，本发明涉及的电力转换装置，其将从直 流电源供给的直流电力转换成3相交流电力供给到负载装置，上述电力转换装置 的特征在于，包括：逆变器，其将3相的具有上桥臂开关元件和下桥臂开关元件 的桥臂并联连接而构成；电源分流电阻，其设置在上述直流电源的负电压侧与上 述逆变器之间；各相下桥臂分流电阻，其分别设置在上述各相下桥臂开关元件与 上述电源分流电阻之间；第一过电流检测部，其基于电源分流电阻电压对流过上 述电源分流电阻的电流进行过电流检测，该电源分流电阻电压是上述电源分流电 阻和上述各相下桥臂分流电阻的连接点与上述直流电源的负电压侧之间的电压； 第二过电流检测部，其基于各相下桥臂电压对流过上述各相下桥臂分流电阻的各 电流进行过电流检测，该各相下桥臂电压是上述各相下桥臂开关元件和上述各相 下桥臂分流电阻的各连接点与上述直流电源的负电压侧之间的各电压；控制部， 其生成与上述各相上桥臂开关元件和上述各相下桥臂开关元件对应的6个驱动信 号，并且使用上述第一过电流检测部的过电流检测结果和上述第二过电流检测部 的过电流检测结果中的任一个进行流过上述负载装置的各相电流的过电流检测， 在检测出上述各相电流的过电流的情况下，停止输出上述各驱动信号；以及驱动 部，其基于上述各驱动信号，驱动上述各相上桥臂开关元件和上述各相下桥臂开 关元件。

根据本发明，起到如下效果：能够扩大相电流的过电流检测期间并使过电流 检测步骤简化，从而提高逆变器和负载装置的运转可靠性。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的电力转换装置的一个结构示例的图。

图2是表示实施方式1涉及的电力转换装置的第一过电流检测部的一个结构 示例的图。

图3是表示实施方式1涉及的电力转换装置的第二过电流检测部的一个结构 示例的图。

图4是表示实施方式1涉及的电力转换装置的控制部的一个结构示例的图。

图5是表示空间矢量调制方式的各相上桥臂开关元件的导通/断开状态与逆 变器的输出电压矢量的关系的图。

图6是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V1(100)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

图7是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V2(010)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

图8是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V3(001)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

图9是表示在逆变器的输出电压矢量为零矢量V4(110)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

图10是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V5(011)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。

图11是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V6(101)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。

图12是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V0(000)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。

图13是表示1个载波周期内的各输出电压矢量发生期间的一个示例的图。

图14是表示逆变器的调制率较高的情况下的电源分流电阻电压Vx的变化的 图。

图15是表示逆变器的调制率较低的情况下的电源分流电阻电压Vx的变化的 图。

图16是表示逆变器的调制率较低的情况下的U相下桥臂电压Vu的变化的 图。

符号说明

1直流电源

2逆变器

3aU相上桥臂开关元件

3bV相上桥臂开关元件

3cW相上桥臂开关元件

3dU相下桥臂开关元件

3eV相下桥臂开关元件

3fW相下桥臂开关元件

4a～4f续流二极管

5电源分流电阻

6aU相下桥臂分流电阻

6bV相下桥臂分流电阻

6cW相下桥臂分流电阻

7控制部

8驱动部

9负载装置(电动机)

21a第一过电流检测部

21b第二过电流检测部

22电压比较单元

23aU相电压比较单元

23bV相电压比较单元

23cW相电压比较单元

24逻辑与运算单元

25过电流检测结果切换部

26状态保持部

27逆变器驱动停止部

28切换单元

29a、29b、29c、29d、29e、29f逻辑与运算单元

100电力转换装置

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式涉及的电力转换装置。另外，本发 明不局限于以下所示的实施方式。

实施方式1

图1是表示实施方式1涉及的电力转换装置的一个结构示例的图。在图1所 示的示例中，实施方式1涉及的电力转换装置100采用将从直流电源1供给的直 流电力转换为向负载装置(在图1所示的示例中为电动机)9供给的3相交流电 力的结构。

如图1所示，电力转换装置100包括逆变器2、控制部7和驱动部8，作为 用于向负载装置9供给3相交流电力的主要结构要素，其中，逆变器2由3个桥 臂构成，该3个桥臂具有上桥臂开关元件3a～3c(这里，3a：U相，3b：V相， 3c：W相)和下桥臂开关元件3d～3f(这里，3d：U相，3e：V相，3f：W相)， 控制部7生成与各相上桥臂开关元件3a～3c和各相下桥臂开关元件3d～3f对应 的6个驱动信号，分别输出到各相上桥臂开关元件3a～3c和各相下桥臂开关元件 3d～3f，驱动部8基于各驱动信号，驱动各相上桥臂开关元件3a～3c和各相下桥 臂开关元件3d～3f。各相上桥臂开关元件3a～3c和各相下桥臂开关元件3d～3f 分别包括反向并联连接的续流二极管4a～4f(这里，4a：U相上桥臂，4b：V相 上桥臂，4c：W相上桥臂，4d：U相下桥臂，4e：V相下桥臂，4f：W相下桥臂)。

控制部7例如由微机或CPU等构成，是将输入的模拟电压信号转换成数字 值，进行与负载装置9的控制应用程序对应的运算、控制的运算控制单元。

此外，实施方式1涉及的电力转换装置100包括：电源分流电阻5，其设置 在直流电源1的负电压侧与逆变器2之间；各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c(这 里，6a：U相，6b：V相，6c：W相)，其分别设置在各相下桥臂开关元件3d、 3e、3f与电源分流电阻5之间；第一过电流检测部21a，其基于电源分流电阻5 和各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的连接点(图1所示的X点)与直流电源1 的负电压侧(基准电位)之间的电压(以下称为“电源分流电阻电压”)Vx，进行 流过电源分流电阻5的电流的过电流检测；以及第二过电流检测部21b，其基于 各相下桥臂开关元件3d、3e、3f和各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的连接点与 直流电源1的负电压侧(基准电位)之间的各电压(以下称为“各相下桥臂电压”) Vu、Vv、Vw，进行流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各电流的过电流检测。 另外，在图1所示的示例中，设电源分流电阻5的电阻值为Rdc、各相下桥臂分 流电阻6a、6b、6c的电阻值为Rsh。

图2是表示实施方式1涉及的电力转换装置的第一过电流检测部的一个结构 示例的图。如图2所示，第一过电流检测部21a包括电压比较单元22。

在电压比较单元22中，对电源分流电阻电压Vx预先有设定第一阈值V1， 在电源分流电阻电压Vx为第一阈值V1以下(Vx≤V1)的情况下，作为OC1输 出，将表示流过电源分流电阻5的电流的电流值为正常值的值(这里输出Hi)输 出到控制部7，在电源分流电阻电压Vx大于第一阈值V1(Vx＞V1)的情况下， 作为OC1输出，将表示过电流流过电源分流电阻5的值(这里输出Lo)输出到 控制部7。

另外，该第一过电流检测部21a可以是在电压比较单元22的前一级具有放 大单元的结构，该放大单元用于使电源分流电阻电压Vx成为容易由控制部7处 理的电压值Vx’。在这种情况下，在电压比较单元22中，在Vx’为预先设定的第 一阈值V1’以下(Vx’≤V1’)的情况下，作为OC1输出，将表示流过电源分流电 阻5的电流的电流值为正常值的值(这里输出Hi)输出到控制部7，在Vx’大于 第一阈值V1’(Vx’＞V1’)的情况下，作为OC1输出，将表示过电流流过电源 分流电阻5的值(这里输出Lo)输出到控制部7。

图3是表示实施方式1涉及的电力转换装置的第二过电流检测部的一个结构 示例的图。如图3所示，第二过电流检测部21b包括各相电压比较单元23a、23b、 23c和逻辑与运算单元24。

在各相电压比较单元23a、23b、23c中，分别对各相下桥臂电压Vu、Vv、 Vw预先设定有第二阈值V2和比该第二阈值V2高的第三阈值V3，在各相下桥 臂电压Vu、Vv、Vw为第二阈值V2以上并且第三阈值V3以下(V2≤Vu、Vv、 Vw≤V3)的情况下，将表示流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各电流的电 流值为正常值的值(这里输出Hi)分别作为OC2a、OC2b、OC2c输出，在各相 下桥臂电压Vu、Vv、Vw小于第二阈值V2(Vu、Vv、Vw＜V2)或者大于第三 阈值V3(Vu、Vv、Vw＞V3)的情况下，将表示过电流流过各相下桥臂分流电 阻6a、6b、6c的值(这里输出Lo)分别作为OC2a、OC2b、OC2c输出。

该各相电压比较单元23a、23b、23c例如在各相各设置2个比较器，用一个 比较器对各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw和第二阈值V2进行比较，用另一个比较 器对各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw和第三阈值V3进行比较，并对各比较器的输 出进行逻辑运算，使该逻辑运算结果作为OC2a、OC2b、OC2c即可。

另外，该第二过电流检测部21b可以是分别在各相电压比较单元23a、23b、 23c的前一级具有放大单元的结构，该放大单元用于使各相下桥臂电压Vu、Vv、 Vw成为容易由控制部7处理的各电压值Vu’、Vv’、Vw’。此外，在电流流过各 相下桥臂开关元件3d、3e、3f的各续流二极管4d、4e、4f的情况下，各相下桥 臂电压Vu、Vv、Vw低于直流电源1的负电压侧(基准电位)，在直流电源1的 负电压侧(基准电位)为GND(接地)的情况下，各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw 为负电压，因此也可以是还具有电压电平转换单元的结构。在这种情况下，在第 一过电流检测部21a中，在Vu’、Vv’、Vw’为预先设定的第二阈值V2’以上并且 第三阈值V3’以下(V2’≤Vu’、Vv’、Vw’≤V3’)的情况下，将表示流过各相下桥 臂分流电阻6a、6b、6c的各电流的电流值为正常值的值(这里输出Hi)分别作 为OC2a、OC2b、OC2c输出，在各相下桥臂电压Vu’、Vv’、Vw’小于第二阈值 V2’(Vu’、Vv’、Vw’＜V2’)或者大于第三阈值V3’(Vu’、Vv’、Vw’＞V3’)的 情况下，将表示过电流流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的值(这里输出Lo) 分别作为OC2a、OC2b、OC2c输出即可。

在逻辑与运算单元24中，在各相电压比较单元23a、23b、23c的各输出OC2a、 OC2b、OC2c都为表示流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各电流为正常值的 值(这里输出Hi)的情况下，将表示流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各 电流的电流值都为正常值的值(这里输出Hi)作为OC2输出到控制部7，在各 相电压比较单元23a、23b、23c的各输出OC2a、OC2b、OC2c中的任意一个以 上的输出为表示过电流流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的值(这里输出Lo) 的情况下，将表示过电流流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c中的任意一个以上 的值(这里输出Lo)作为OC2输出到控制部7。

图4是表示实施方式1涉及的电力转换装置的控制部的一个结构示例的图。 实施方式1涉及的电力转换装置100的控制部7，除了用于生成与上述的各相上 桥臂开关元件3a～3c和各相下桥臂开关元件3d～3f对应的各驱动信号Sup、Sun、 Svp、Svn、Swp、Swn的各结构部(未图示)以外，还具有：过电流检测结果切 换部25，其将第一过电流检测部21a的过电流检测结果和第二过电流检测部21b 的过电流检测结果进行切换并输出；状态保持部26，其保持过电流检测结果切换 部25的输出；以及逆变器驱动停止部27，其在状态保持部26的输出为表示过电 流流过电源分流电阻5和各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c中的任一方的值(这里 输出Lo)的情况下，停止向构成逆变器2的各相上桥臂开关元件3a～3c和各相 下桥臂开关元件3d～3f输出各驱动信号。

如图4所示，过电流检测结果切换部25包括切换单元28。在该切换单元28 中，根据后述的逆变器2的输出电压矢量，将作为第一过电流检测部21a的过电 流检测结果的输出OC1和作为第二过电流检测部21b的过电流检测结果的输出 OC2切换，并作为OC3输出。

状态保持部26例如由锁存电路等构成。在该状态保持部26中，在过电流检 测结果切换部25的输出OC3为表示流过电源分流电阻5的电流或流过各相下桥 臂分流电阻6a、6b、6c的各电流的电流值为正常值的值(这里输出Hi)的期间， 保持与过电流检测结果切换部25的输出值OC3相同的值(这里输出Hi)，在过 电流检测结果切换部25的输出OC3变成表示过电流流过电源分流电阻5或各相 下桥臂分流电阻6a、6b、6c中的任一个的值(这里输出Lo)的时候，保持与过 电流检测结果切换部25的输出值OC3相同的值(这里输出Lo)。

如图4所示，逆变器驱动停止部27包括各逻辑与运算单元29a、29b、29c、 29d、29e、29f。在该各逻辑与运算单元29a、29b、29c、29d、29e、29f中，在 由状态保持部26保持的过电流检测结果切换部25的输出OC3为表示流过电源 分流电阻5的电流或流过各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各电流的电流值为正 常值的值(这里输出Hi)的期间，输出各驱动信号Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、 Swn，在过电流检测结果切换部25的输出OC3变成表示过电流流过电源分流电 阻5或各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c中的任一个的值(这里输出Lo)的时候， 停止输出各驱动信号Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn。

另外，本发明不局限于上述的第一过电流检测部21a、第二过电流检测部21b 和控制部7的结构和控制方法。

接着，说明基于PWM调制的空间矢量调制方式。图5是表示空间矢量调制 方式的各相上桥臂开关元件的导通/断开状态与逆变器的输出电压矢量的关系的 图。图5(a)是表示各相上桥臂开关元件3a～3c的导通/断开状态与逆变器2的 输出电压矢量的关系的示意图，图5(b)表示逆变器2的输出电压矢量的定义。 另外，在图5所示的示例中，将各相上桥臂开关元件3a～3c为导通状态的情况定 义为“1”，为断开状态的情况定义为“0”。

如图5所示，作为各相上桥臂开关元件3a～3c的导通/断开状态，存在导通 状态(即“1”)和断开状态(即“0”)这2种状态，此外与各相上桥臂开关元件3a～ 3c的导通/断开状态的组合相对应，如果将逆变器2的输出电压矢量以(U相上 桥臂开关元件3a的状态)(V相上桥臂开关元件3b的状态)(W相上桥臂开关元 件3c的状态)的形式定义，则存在V0(000)、V1(100)、V2(010)、V3(001)、V4(110)、 V5(011)、V6(101)、V7(111)这8种。将逆变器的这些输出电压矢量中的不具有 大小的V0(000)、V7(111)称为零矢量，将除此以外的大小相等且彼此具有60度 相位差的V1(100)、V2(010)、V3(001)、V4(110)、V5(011)、V6(101)称为实矢量。

这样，基于PWM调制的空间矢量调制方式的逆变器的输出电压矢量由不具 有大小的各零矢量V0、V7和大小相等且彼此具有60°相位差的各实矢量V1～V6 构成，通过将这8种输出电压矢量以任意的组合进行合成，产生与各相上桥臂开 关元件3a～3c和各相下桥臂开关元件3d～3f对应的3相PWM电压。

这里，为了保护逆变器2和负载装置9以确保运转可靠性，对各相电流的过 电流检测和逆变器2的停止要求即时性。因此，在各相电流的过电流检测中，优 选不经由运算处理的过电流检测方法。

图6是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V1(100)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。在图6所示的示例中，设负载装置(这里为电动机)9的各 相绕组的从高电位侧流向低电位侧的各相电流iu、iv、iw为正值。另外，在以下 各图所示的示例中也与图6同样地记载。

如图6所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V1(100)的情况下，U相 电流iu从直流电源1的正电压侧经由U相上桥臂开关元件3a流向电动机9，V 相电流iv从电动机9经由V相下桥臂开关元件3e、V相下桥臂分流电阻6b、电 源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧，W相电流iw经由W相下桥臂开关元 件3f、电源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧。此时，U相下桥臂电压Vu、 V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw能够由以下的式(1)、(2)、(3)表 示。

Vu＝Vx＝iu×Rdc…(1)

Vv＝Vx+iv×Rsh＝iu×Rdc+iv×Rsh…(2)

Vw＝Vx+iw×Rsh＝iu×Rdc+iw×Rsh…(3)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V1(100)的情况下，通过 检测各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw，能够使用上述式(1)、(2)、(3)计算流过 各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(1)计算流过电源 分流电阻5的I相电流iu。

图7是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V2(010)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

如图7所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V2(010)的情况下，V 相电流iv从直流电源1的正电压侧经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9， U相电流iu从电动机9经由U相下桥臂开关元件3d、U相下桥臂分流电阻6a、 电源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧，W相电流iw经由W相下桥臂开关 元件3f、电源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧端子。此时，U相下桥臂电 压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw能够由以下的式(4)、(5)、 (6)表示。

Vu＝Vx+iu×Rsh＝iv×Rdc+iu×Rsh…(4)

Vv＝Vx＝iu×Rdc…(5)

Vw＝Vx+iw×Rsh＝iv×Rdc+iw×Rsh…(6)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V2(010)的情况下，通过 检测各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw，能够使用上述式(4)、(5)、(6)计算流过 各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c的各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(5)计算流过电源 分流电阻5的V相电流iv。

图8是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V3(001)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

如图8所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V3(001)的情况下，W 相电流iw从直流电源1的正电压侧经由W相上桥臂开关元件3c流向电动机9， U相电流iu从电动机9经由U相下桥臂开关元件3d、U相下桥臂分流电阻6a、 电源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧，V相电流iv经由V相下桥臂开关 元件3e、电源分流电阻5流向直流电源1的负电压侧。此时，U相下桥臂电压 Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw能够由以下的式(7)、(8)、(9) 表示。

Vu＝Vx+iu×Rsh＝iw×Rdc+iu×Rsh…(7)

Vv＝Vx+iv×Rsh＝iw×Rdc+iv×Rsh…(8)

Vw＝Vx＝iw×Rdc…(9)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V3(001)的情况下，通过 检测各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw，能够使用上述式(7)、(8)、(9)计算流过 各相下桥臂开关元件3d～3f的各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(9)计算流过电源 分流电阻5的W相电流iw。

这样，在本实施方式涉及的电力转换装置100中，在为实矢量V1(100)、 V2(010)和V3(001)的情况下，可以通过检测U相下桥臂电压Vu、V相下桥 臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw，来计算流过电动机9的各相绕组的各相电流 iu、iv、iw，但是由于使用多个检测值进行计算而需要时间，所以不适于要求即 时性的过电流检测。

另一方面，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够计算1相的相电流，通过 对电源分流电阻电压Vx预先设定相当于各相电流iu、iv、iw的过电流检测值的 第一阈值V1，仅检测电源分流电阻电压Vx并将其与第一阈值V1进行比较，就 能够进行过电流的检测。

此外，无需使用基尔霍夫第一定律、相电流的平衡条件就得到各相电流iu、 iv、iw，因此在电动机9为不平衡负载的情况下也能够适用。

图9是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V4(110)的情况下流过逆变 器各部的电流的图。

如图9所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V4(110)的情况下，U 相电流iu从直流电源1的正电压侧经由U相上桥臂开关元件3a流向电动机9， V相电流iv经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9，W相电流iw从电动机9 经由W相下桥臂开关元件3f、W相下桥臂分流电阻6c、电源分流电阻5流向直 流电源1的负电压侧。此时，U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相 下桥臂电压Vw能够由以下的式(10)、(11)、(12)表示。

Vu＝Vx＝iw×Rdc…(10)

Vv＝Vx＝iw×Rdc…(11)

Vw＝Vx+iw×Rsh＝iw×Rdc+iw×Rsh…(12)

这里，在电动机9是3相平衡负载的情况下，根据相电流的平衡条件，下式 成立。

iu+iv＝iw…(13)

iu＝iv＝(1/2)iw…(14)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V4(110)且电动机9为3 相平衡负载的情况下，能够使用上述式(10)、(11)、(13)中的任意一式、以及 式(14)计算各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(10)或式(11) 计算流过电源分流电阻5的W相电流iw。

图10是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V5(011)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。

如图10所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V5(011)的情况下，V 相电流iv从直流电源1的正电压侧经由V相上桥臂开关元件3b流向电动机9， W相电流iw经由W相上桥臂开关元件3c流向电动机9，U相电流iu从电动机9 经由U相下桥臂开关元件3d、U相下桥臂分流电阻6a、电源分流电阻5流向直 流电源1的负电压侧。此时，U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相 下桥臂电压Vw能够由以下的式(14)、(16)、(17)表示。

Vu＝Vx+iu×Rsh＝iu×Rdc+iu×Rsh…(14)

Vv＝Vx＝iu×Rdc…(16)

Vw＝Vx＝iu×Rdc…(17)

这里，在电动机9是3相平衡负载的情况下，根据相电流的平衡条件，下式 成立。

iv+iw＝iu…(18)

iv＝iw＝(1/2)iu…(19)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V5(011)且电动机9为3 相平衡负载的情况下，能够使用上述式(14)、(15)、(16)中的任意一式、以及 式(19)计算各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(16)或式(17) 计算流过电源分流电阻5的U相电流iu。

图11是表示在逆变器的输出电压矢量为实矢量V6(101)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。

如图11所示，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V6(101)的情况下，U 相电流iu从直流电源1的正电压侧经由U相上桥臂开关元件3a流向电动机9， W相电流iw经由W相上桥臂开关元件3c流向电动机9，V相电流iv从电动机9 经由V相下桥臂开关元件3e、V相下桥臂分流电阻6b、电源分流电阻5流向直 流电源1的负电压侧。此时，U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相 下桥臂电压Vw能够由以下的式(20)、(21)、(22)表示。

Vu＝Vx＝iv×Rdc…(20)

Vv＝Vx+iv×Rsh＝iv×Rdc+iv×Rsh…(21)

Vw＝Vx＝iv×Rdc…(22)

这里，在电动机9是3相平衡负载的情况下，根据相电流的平衡条件，下式 成立。

iu+iw＝iv…(23)

iu＝iw＝(1/2)iv…(24)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量为实矢量V6(101)且电动机9为3 相平衡负载的情况下，能够使用上述式(20)、(21)、(22)中的任意一式、以及 式(24)计算各相电流iu、iv、iw。

此外，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够使用上述式(20)或式(22) 计算流过电源分流电阻5的V相电流iv。

这样，在本实施方式涉及的电力转换装置100中，在实矢量V4(110)、V5 (011)和V6(101)的情况下，在电动机9为3相平衡负载时，可以通过检测U 相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw中的任一个来计 算流过电动机9的各相绕组的各相电流iu、iv、iw，但是由于使用多个检测值进 行计算而需要时间，所以不适于要求即时性的过电流检测。

另一方面，通过检测电源分流电阻电压Vx，能够计算1相的相电流，通过 对电源分流电阻电压Vx预先设定相当于各相电流iu、iv、iw的过电流检测值的 第一阈值V1，仅检测电源分流电阻电压Vx并将其与第一阈值V1进行比较，就 能够进行过电流的检测。

图12是表示在逆变器的输出电压矢量为零矢量V0(000)的情况下流过逆 变器各部的电流的图。在图12所示的示例中，作为一例示出了在从实矢量V1 (100)转换为零矢量V0(000)的情况下流过逆变器2的电流。

如图12所示，在逆变器2的输出电压矢量从实矢量V1(100)转换为零矢 量V0(000)的情况下电流几乎不流过电源分流电阻5，X点相对于直流电源1 的负电压侧(基准电位)的电压Vx几乎为0。此时，U相电流iu从X点经由续 流二极管4d流向电动机9，V相电流iv从电动机9经由V相下桥臂开关元件3e、 V相下桥臂分流电阻6b流向X点，W相电流iw经由W相下桥臂开关元件3e 流向X点。此时，U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压 Vw能够由以下的式(25)、(26)、(27)表示。

Vu＝(－iu)×Rsh…(25)

Vv＝iv×Rsh…(26)

Vw＝iw×Rsh…(27)

也就是说，在逆变器2的输出电压矢量从实矢量V1(100)转换为零矢量 V0(000)的情况下，通过检测各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw，能够使用上述式 (10)、(11)、(12)计算各相电流iu、iv、iw。

另外，在上述的示例中，说明的是逆变器2的输出电压矢量从实矢量V1(100) 转换为零矢量V0(000)的情况，但是在从其他实矢量转换为零矢量V0(000) 的情况下，也同样能够通过检测各相下桥臂电压Vu、Vv、Vw来计算各相电流iu、 iv、iw。

这样，在本实施方式涉及的电力转换装置100中，在零矢量V0(000)的情 况下，通过检测U相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw， 能够计算3相的相电流，通过对各相下桥臂电压Vu、Vv和Vw预先设定相当于 各相电流iu、iv、iw的过电流检测值的第二阈值V2和第三阈值V3，仅检测各相 下桥臂电压Vu、Vv和Vw并将其与第二阈值V2和第三阈值V3进行比较，就能 够进行过电流的检测。

另外，在上述说明中，说明的是设置有3相的下桥臂电压检测部的结构，不 过在设置有2相的该下桥臂电压检测部的结构中，在负载装置9为平衡负载的情 况下也能够通过使用基尔霍夫第一定律、相电流的平衡条件来计算各相电流iu、 iv、iw，这里省略其详细说明。

图13是表示1个载波周期内的各输出电压矢量发生期间的一个示例的图。 在图13中，示出了按a期间为零矢量V0(000)、b期间为实矢量V1(100)、c 期间为实矢量V4(110)、d期间为零矢量V7(111)、e期间为实矢量V4(110)、 f期间为实矢量V1(100)、g期间为零矢量V0(000)的顺序转换的示例。

在图13所示的示例中，由于a、g期间为零矢量V0(000)，所以通过检测U 相下桥臂电压Vu、V相下桥臂电压Vv和W相下桥臂电压Vw，能够进行各相电 流iu、iv、iw的过电流的检测。也就是说，在该a、g期间内，能够由第二过电 流检测部21b进行各相电流iu、iv、iw的过电流的检测。

此外，由于b、f期间是实矢量V1(100)，所以通过检测电源分流电阻电压 Vx，能够进行I相电流iu的过电流的检测。也就是说，在该b、f期间内，能够 由第一过电流检测部21a进行I相电流iu的过电流的检测。

此外，由于c、e期间是实矢量V4(110)，所以通过检测电源分流电阻电压 Vx，能够进行W相电流iw的过电流的检测。也就是说，在该c、e期间内，能 够由第一过电流检测部21a进行W相电流iw的过电流的检测。

另外，在上述示例中，说明的是1个载波周期内按零矢量V0(000)、实矢 量V1(100)、实矢量V4(110)、零矢量V7(111)、实矢量V4(110)、实矢量 V1(100)、零矢量V0(000)的顺序转换的示例，不过该1个载波周期内的各输 出电压矢量发生期间不局限于图13所示的示例，至少存在1种实矢量和零矢量。

因此，在本实施方式涉及的电力转换装置100中，在各实矢量V1(100)、 V2(010)、V3(001)、V4(110)、V5(011)、V6(101)的发生期间，由第一 过电流检测部21a进行各相电流iu、iv、iw中的1相的过电流的检测，由此能够 实现不经过运算处理进行过电流检测，在零矢量V0(000)的发生期间，由第二 过电流检测部21b进行各相电流iu、iv、iw的过电流的检测，由此能够实现不经 过运算处理来进行过电流检测。

也就是说，在本实施方式涉及的电力转换装置100中，具有第一过电流检测 部21a和第二过电流检测部21b，使用该第一过电流检测部21a的过电流检测结 果和第二过电流检测部21b的过电流检测结果中的任一个进行各相电流的过电流 检测，由此在零矢量V7(111)以外的各输出电压矢量发生期间，能够实现不经 过运算处理来进行过电流检测。

此外，在各实矢量V1(100)、V2(010)、V3(001)、V4(110)、V5(011)、 V6(101)的发生期间，将过电流检测结果切换部25的切换单元28控制到第一 过电流检测部21a一侧，在零矢量V0(000)的发生期间，将过电流检测结果切 换部25的切换单元28控制到第二过电流检测部21b一侧，由此在第一过电流检 测部21a中设定的第一阈值和在第二过电流检测部21b中设定的第二阈值和第三 阈值分别各设定1个即可。也就是说，对于相电流流过电源分流电阻5和各相下 桥臂分流电阻6a、6b、6c双方的情况与相电流流过电源分流电阻5和各相下桥臂 分流电阻6a、6b、6c中的任一方的情况，需要设定不同的阈值，但在本实施方式 中，如上所述，在各实矢量V1(100)、V2(010)、V3(001)、V4(110)、V5 (011)、V6(101)的发生期间，将过电流检测结果切换部25的切换单元28控 制到第一过电流检测部21a一侧，在零矢量V0(000)的发生期间，将过电流检 测结果切换部25的切换单元28控制到第二过电流检测部21b一侧，由此总是得 到相电流流过电源分流电阻5和各相下桥臂分流电阻6a、6b、6c中的任一方的情 况下的过电流检测结果，而能够排除相电流流过电源分流电阻5和各相下桥臂分 流电阻6a、6b、6c双方的情况下的检测结果，因此不需要根据输出电压矢量来变 更在第一过电流检测部21a中设定的第一阈值、以及在第二过电流检测部21b中 设定的第二阈值和第三阈值，就能够准确地进行过电流检测。

如上所述，根据实施方式1的电力转换装置，设置有在直流电源的负电压侧 与逆变器之间设置的电源分流电阻、以及分别在各相下桥臂开关元件与电源分流 电阻之间设置的各相下桥臂分流电阻，并且包括：第一过电流检测部，基于电源 分流电阻和各相下桥臂分流电阻的连接点与直流电源的负电压侧(基准电位)之 间的电压即电源分流电阻电压，对流过电源分流电阻的电流进行过电流检测；以 及第二过电流检测部，其基于各相下桥臂开关元件和各相下桥臂分流电阻的各连 接点与直流电源的负电压侧(基准电位)之间的各电压即各相下桥臂电压，对流 过各相下桥臂分流电阻的各电流进行过电流检测，使用该第一过电流检测部的过 电流检测结果和第二过电流检测部的过电流检测结果中的任一个进行各相电流 的过电流检测，因此在各相上桥臂开关元件为导通/断开的状态下、即不仅在逆变 器的输出电压矢量为零矢量V0的情况下，而且在为实矢量V1～V6的情况下， 不经过运算处理都能够进行各相电流的过电流检测，因此能够扩大相电流的过电 流检测期间并使过电流检测步骤简化，能够提高逆变器和负载装置的运转可靠 性。

此外，在各实矢量V1(100)、V2(010)、V3(001)、V4(110)、V5(011)、 V6(101)的发生期间，将过电流检测结果切换部的切换单元控制到第一过电流 检测部一侧，在零矢量V0(000)的发生期间，将过电流检测结果切换部的切换 单元控制到第二过电流检测部一侧，因此总是得到相电流流过电源分流电阻或各 相下桥臂分流电阻的情况下的过电流检测结果，而能够排除相电流流过电源分流 电阻和各相下桥臂分流电阻双方的情况下的检测结果，因此不需要根据逆变器的 输出电压矢量来变更在第一过电流检测部中设定的第一阈值、以及在第二过电流 检测部中设定的第二阈值和第三阈值，就能够准确地进行过电流检测。

实施方式2

在实施方式1中，对根据逆变器的输出电压矢量切换第一过电流检测部的过 电流检测结果和第二过电流检测部的过电流检测结果的示例进行了说明，而在本 实施方式中，将对根据逆变器的运转状态或调制率切换第一过电流检测部的过电 流检测结果和第二过电流检测部的过电流检测结果的示例进行说明。另外，实施 方式2涉及的电力转换装置的结构与实施方式1涉及的电力转换装置相同，因此 这里省略说明。

在本实施方式中，过电流检测结果切换部25的切换单元28根据逆变器2的 运转状态或调制率切换第一过电流检测部21a的过电流检测结果和第二过电流检 测结果，将其作为OC3输出。

图14是表示逆变器的调制率较高的情况下的电源分流电阻电压Vx的变化的 图。此外，图15是表示逆变器的调制率较低的情况下的电源分流电阻电压Vx的 变化的图。此外，图16是表示逆变器的调制率较低的情况下的U相下桥臂电压 Vu的变化的图。

如图15所示，在正常运转范围内逆变器2的调制率较高的情况下，实矢量 V1(100)～V6(101)的发生期间较长，零矢量V0(000)的发生期间较短。

此外，如图16和图17所示，在低速运转范围内逆变器2的调制率较低的情 况下，零矢量V0(000)的发生期间较长，实矢量V1(100)～V6(101)的发 生期间较短。

因此，在本实施方式中，在以逆变器2的调制率较高的运转状况进行长时间 运转这样的运转状态下，在实矢量V1(100)～V6(101)的发生期间，将切换 单元28控制到第一过电流检测部21a一侧来选择第一过电流检测部21a的检测结 果(OC1)，在以逆变器2的调制率较低的运转状况进行长时间运转这样的运转 状态下，在零矢量V0(000)的发生期间，将切换单元28控制到第二过电流检 测部21b一侧来选择第二过电流检测部21b的检测结果(OC2)。

或者，作为切换单元28的切换触发，对逆变器2的调制率设定阈值，在逆 变器2的调制率大于阈值的情况下，在实矢量V1(100)～V6(101)的发生期 间，将切换单元28控制到第一过电流检测部21a一侧来选择第一过电流检测部 21a的检测结果(OC1)，在逆变器2的调制率为阈值以下的情况下，将切换单元 28控制到第二过电流检测部21b一侧，在零矢量V0(000)的发生期间，将切换 单元28控制到第二过电流检测部21b一侧来选择第二过电流检测部21b的检测 结果(OC2)。

另外，在本实施方式中，在以逆变器2的调制率较高的运转状况进行长时间 运转这样的运转状态下、或者逆变器2的调制率大于阈值的情况下，在零矢量 V0(000)的发生期间对切换单元28进行断开控制而不选择任何检测结果，在以 逆变器2的调制率较低的运转状况进行长时间运转这样的运转状态下、或者逆变 器2的调制率为阈值以下的情况下，在实矢量V1(100)～V6(101)的发生期 间，对切换单元28进行断开控制而不选择任何检测结果。

这样，与实施方式1同样地，不需要根据逆变器2的输出电压矢量来变更在 第一过电流检测部中设定的第一阈值、以及在第二过电流检测部中设定的第二阈 值和第三阈值，而且能够排除基于发生期间较短的输出电压矢量的检测结果，能 够实现过电流检测的高精度化。

如上所述，根据实施方式2的电力转换装置，根据逆变器的运转状态或调制 率切换第一过电流检测部的过电流检测结果和第二过电流检测部的过电流检测 结果，在以逆变器的调制率较高的运转状况进行长时间运转这样的运转状态下、 或者逆变器的调制率大于阈值的情况下，在实矢量V1(100)～V6(101)的发 生期间，将过电流检测结果切换部的切换单元控制到第一过电流检测部一侧来选 择第一过电流检测部的检测结果，在零矢量V0(000)的发生期间，对过电流检 测结果切换部的切换单元进行断开控制而不选择任何检测结果，在以逆变器的调 制率较低的运转状况进行长时间运转这样的运转状态下、或者逆变器的调制率为 阈值以下的情况下，在零矢量V0(000)的发生期间，将过电流检测结果切换部 的切换单元控制到第二过电流检测部一侧来选择第二过电流检测部的检测结果 (OC2)，在实矢量V1(100)～V6(101)的发生期间，对过电流检测结果切换 部的切换单元进行断开控制而不选择任何检测结果，因此与实施方式1同样地， 不需要根据逆变器的输出电压矢量来变更在第一过电流检测部中设定的第一阈 值、以及在第二过电流检测部中设定的第二阈值和第三阈值，而且能够排除基于 发生期间较短的输出电压矢量的检测结果，能够实现过电流检测的高精度化。

另外，在上述的实施方式中，说明的是控制部具有过电流检测结果切换部、 状态保持部和逆变器驱动停止部的结构示例，但是也能够采用将过电流检测结果 切换部、状态保持部和逆变器驱动停止部设置在控制部的外部的结构。

例如在想要减少控制部的过电流检测端口的情况下，通过将过电流检测结果 切换部设置在控制部的外部，能够将控制部的过电流检测端口减少至1个。

此外，还可以通过将构成状态保持部的锁存电路设置在控制部的外部来简化 控制部的结构。

进而，也可以在驱动部设置逆变器驱动停止部，基于各驱动信号与状态保持 部的输出的逻辑与运算结果驱动各相上桥臂开关元件和各相下桥臂开关元件，也 可以根据基于各驱动信号生成的各相上桥臂开关元件和各相下桥臂开关元件的 栅极信号与状态保持部的输出的逻辑与运算结果，驱动各相上桥臂开关元件和各 相下桥臂开关元件。

这样，即使采用将过电流检测结果切换部、状态保持部或逆变器驱动停止部 设置在控制部的外部的结构，显然也能够得到与上述的实施方式同样的效果。

另外，也能够将在上述的实施方式中说明的电力转换装置应用于以电动机作 为负载的电动机驱动装置中，将该电动机驱动装置应用在空调机或冰箱、制冷机 等的鼓风机或压缩机中，显然能够提高上述各装置和各设备的运转可靠性。

此外，在上述的实施方式中，说明的是如下示例：在各相电压比较单元中分 别设定针对各相下桥臂电压的第二阈值和比该第二阈值高的第三阈值，在各相下 桥臂电压为第二阈值以上并且第三阈值以下的情况下，输出表示流过各相下桥臂 分流电阻的各电流的电流值为正常值的值，在各相下桥臂电压小于第二阈值或者 大于第三阈值的情况下，输出表示过电流流过各相下桥臂分流电阻的值，但是根 据系统或用途也可以采用使用第二阈值和第三阈值中的任一个进行过电流判定 的结构。例如在仅设定第二阈值进行过电流判定的情况下，在各相下桥臂电压为 第二阈值以上时，输出表示流过各相下桥臂分流电阻的各电流的电流值为正常值 的值，在各相下桥臂电压小于第二阈值时，输出表示过电流流过各相下桥臂分流 电阻的值即可。此外，例如在仅设定第三阈值进行过电流判定的情况下，在各相 下桥臂电压为第三阈值以下时，输出表示流过各相下桥臂分流电阻的各电流的电 流值为正常值的值，在各相下桥臂电压大于第三阈值时，输出表示过电流流过各 相下桥臂分流电阻的值即可。

此外，所述的实施方式表示的结构是本发明结构的一个示例，显然也能够与 其他公知技术组合，并且也能够在不脱离本发明的要旨的范围内省略一部分等进 行变更而构成。

如上所述，本发明涉及的电力转换装置、具有其的电动机驱动装置、具有其 的鼓风机、压缩机和具有它们的空调机、冰箱以及制冷机，对于具有PWM调制 方式的3相逆变器的结构是有效的，特别是作为能够扩大相电流的过电流检测期 间并使过电流检测步骤简化从而提高各装置和各设备的运转可靠性的技术加以 应用。