功率转换装置的制作方法

技术特征：
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，其特征在于，从所述臂部的所述外部连接点到所述绕组的所述连接端子为止的布线距离分别相同。14.如权利要求1至13中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
包括电流控制部，该电流控制部通过驱动所述正极侧开关元件和所述负极侧开关元件来控制流过所述绕组的电流，当所述继电器控制部将多个臂部的所述外部连接点连接到相同的所述绕组的所述连接端子时，所述电流控制部停止电流控制。15.如权利要求3、7至12中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述继电器控制部在使多个所述继电器的导通和断开反转时先实施断开控制，并且在经过导通延迟时间之后实施导通控制。16.如权利要求3、7至12中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括感应电压检测部，该感应电压检测部检测所述绕组的感应电压，在使所述继电器的导通和断开反转的情况下，在所述感应电压检测部检测到感应电压时，所述继电器控制部先实施导通控制，并且在经过断开延迟时间之后实施断开控制。17.如权利要求3、7至12中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括旋转检测部，该旋转检测部检测所述旋转电机的旋转速度，所述继电器控制部在使所述继电器的导通和断开反转时，根据所述旋转速度先实施导通控制，并且在经过断开延迟时间之后实施断开控制。18.如权利要求17所述的功率转换装置，其特征在于，所述继电器控制部在使所述继电器的导通和断开反转的情况下，在所述旋转速度为判定旋转速度以上时，先实施导通控制，并且在经过断开延迟时间之后实施断开控制。19.如权利要求1至18中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述继电器是机械式继电器。20.如权利要求1至18中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，所述继电器是半导体开关。21.如权利要求20所述的功率转换装置，其特征在于，所述半导体开关是寄生二极管的方向相反的2个金属氧化膜半导体场效应晶体管。22.如权利要求21所述的功率转换装置，其特征在于，所述金属氧化膜半导体场效应晶体管是由使用了碳化硅或氮化镓的材料制成的宽带隙半导体。23.如权利要求3、7至12、17、18中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括：电流检测部，该电流检测部检测流过所述绕组的电流；以及电流控制部，该电流控制部通过驱动所述正极侧开关元件和所述负极侧开关元件来控制流过所述绕组的电流，在所述电流检测部检测电流时，所述故障检测部检测到故障的情况下，在停止所述电流控制部的电流控制之后所述继电器控制部对继电器的导通和断开进行切换。24.如权利要求3、7至12、17、18、23中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括电流控制部，该电流控制部通过驱动所述正极侧开关元件和所述负极侧开关元件来控制流过所述绕组的电流，在所述继电器控制部对继电器的导通和断开进行切换时，所述电流控制部切换在改变连接目标后的与所述绕组的所述连接端子相对应的所述臂部的驱动信号。25.如权利要求3、7至12、17、18、23中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，包括：
电流控制部，该电流控制部输出所述正极侧开关元件和所述负极侧开关元件的驱动信号，并控制流过所述绕组的电流；以及臂部驱动信号切换部，该臂部驱动信号切换部设置在所述电流控制部和所述臂部之间，根据所述继电器控制部的继电器的导通和断开的切换来切换所述电流控制部和所述臂部的连接目标，所述臂部驱动信号切换部对所述继电器控制部切换继电器的导通和断开进行检测，根据所述绕组的所述连接端子的连接目标来切换所述电流控制部和所述臂部的连接目标。26.如权利要求25所述的功率转换装置，其特征在于，所述臂部驱动信号切换部具有栅极驱动电路，该栅极驱动电路根据所述电流控制部输出的驱动信号来驱动所述臂部，所述臂部驱动信号切换部对所述继电器控制部切换继电器的导通和断开的情况进行检测，并根据所述绕组的所述连接端子的连接目标来切换所述电流控制部和栅极驱动电路的连接目标。27.如权利要求25所述的功率转换装置，其特征在于，所述臂部驱动信号切换部包括：栅极驱动电路，该栅极驱动电路根据所述电流控制部输出的驱动信号来驱动所述臂部；以及栅极信号截止切换部，该栅极信号截止切换部断开或切换所述栅极驱动电路和所述臂部的连接目标，所述臂部驱动信号切换部对所述继电器控制部切换继电器的导通和断开的情况进行检测，并根据所述绕组的所述连接端子的连接目标，通过所述栅极信号截止切换部来断开或切换所述栅极驱动电路和所述臂部的连接目标。28.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3个所述臂部和4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。29.如权利要求28所述的功率转换装置，其特征在于，对所述第一臂部和所述第三臂部以及所述第一继电器和所述第四继电器进行模块化，对所述第二臂部、所述第二继电器和所述第三继电器进行模块化。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：藤江贤一 鸟取功
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2021/11/8