CN110677038A - 功率转换装置 - Google Patents

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Abstract

在对输入电压进行升压或降压的功率转换装置(100)中，在电压转换部发生了故障时，无法确定异常故障状态的IGBT元件(5a1)及电流传感器(3a)。本申请的功率转换装置检测与连接到功率转换装置(100)的负载并联连接的平滑电容器(6)的电压值，利用第一电流传感器(3a)检测流过多个电压转换部的开关元件(5a1)的电流，依次切换开关元件来判定开关元件(5a1)的异常，确定开关元件(5a1)的异常，在开关元件(5a1)没有异常的情况下，确定第一电流传感器(3a)具有异常。

Description

功率转换装置
技术领域
本申请涉及功率转换装置。
背景技术
以往的功率转换装置包括对输入电压进行升压或降压的电压转换部，并包含输入电源及蓄电装置来构成电源系统。电压转换部由开关元件、整流元件及电抗器构成，通过反复对开关元件进行导通与截止驱动从而对直流的输入电压进行升压或降压。并且，为了将直流的输入电压转换成规定的输出电压，功率转换装置中并联多个电压转换部而构成，多个并联连接的电压转换部中利用电流传感器及电压传感器进行控制，使得不会产生过电流及过电压，并且进行控制，使得电压转换部的输出不会升降压到基准升降压电压值以上。
示出了如下异常检测装置及电源装置：对并联连接了多个电压转换部的多相转换部进行控制，以逐渐增加使电压转换部的动作停止的数量，从而能利用若电压转换部正常则多相转换部的输出在切换前后适当地变化、若电压转换部异常则多相转换部的输出在切换前后示出异常的变化的特征，确定发生异常的一个或多个电压转换部。(专利文献1)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-212770号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，上述专利文献1所记载的异常检测装置及电源装置中无法确定到电压转换部的异常状态的开关元件，由于使确定为异常状态的一个或多个电压转换部停止，因此无法继续正常动作。并且，未假定电流传感器的故障，在电流传感器陷入异常状态的情况下，基于电流值判断为一个或多个电压转换部陷入了异常状态，因此无法正确地确定异常状态的部位，无法确定所述异常状态的开关元件。此外，由于使被确定为异常状态的一个或多个电压转换部停止，因此无法继续正常动作。
本申请是为了解决上述问题点而完成的，通过确定电压转换部的异常状态的开关元件，从而能不使用异常状态的开关元件而仅使用正常的开关元件来继续动作。此外，其目的在于，获得如下功率转换装置：通过确定电流传感器的异常状态，能正确地确定异常状态的部位，进而能不使用异常状态的电流传感器而继续动作。
用于解决技术问题的技术方案
本申请公开的功率转换装置是设置于输入电源与负载之间的功率转换装置，包括：第一平滑电容器，该第一平滑电容器与所述输入电源并联连接；第二平滑电容器，该第二平滑电容器与所述负载并联连接，所述第二平滑电容器的负极与所述第一平滑电容器的负极相连接；多个电压转换部，该电压转换部设置于所述第一平滑电容器与所述第二平滑电容器之间，通过开关元件的动作对电压进行转换；第一电流传感器，该第一电流传感器对流过所述电压转换部的开关元件的电流进行检测；第一电压传感器，该第一电压传感器对所述第二平滑电容器的电压进行检测；控制信号部，该控制信号部对所述开关元件进行驱动控制；以及故障判定部，该故障判定部在基于所述第一电流传感器的检测值计算出的值与规定值偏离的情况下，基于所述第一电压传感器的值判定所述第一电流传感器故障。
发明效果
根据本申请的功率转换装置，通过从多个电压转换部的开关元件和对流过各电压转换部的开关元件的电流值进行检测的第一电流传感器中确定处于异常状态的开关元件或第一电流传感器，从而能继续正常的动作状态。
附图说明
图1是表示本申请实施方式1所涉及的功率转换装置的电路图。
图2是表示本申请实施方式1所涉及的动力运行动作时的动作模式的电路图。
图3是表示本申请实施方式1所涉及的动力运行动作时的动作模式的理想动作波形的波形图。
图4是表示本申请实施方式1所涉及的第一IGBT元件发生了截止状态保持异常时的动力运行动作的动作模式的电路图。
图5是表示本申请实施方式1所涉及的第一IGBT元件发生了截止状态保持异常时的动力运行动作的动作模式的理想动作波形的波形图。
图6是表示本申请实施方式1所涉及的故障判定的流程的图。
图7是表示本申请实施方式1所涉及的故障判定时的动作模式的电路图。
图8是表示本申请实施方式1所涉及的驱动第一IGBT元件时的理想动作波形的波形图。
图9是表示本申请实施方式1所涉及的驱动第二IGBT元件时的理想动作波形的波形图。
图10是表示本申请实施方式1所涉及的驱动第三IGBT元件时的理想动作波形的波形图。
图11是表示本申请实施方式1所涉及的驱动第四IGBT元件时的理想动作波形的波形图。
图12是表示本申请实施方式2所涉及的功率转换装置的电路图。
图13是表示本申请实施方式3所涉及的功率转换装置的电路图。
图14是表示本申请实施方式4所涉及的功率转换装置的电路图。
图15是表示本申请的故障判定部的硬件结构的结构图。
具体实施方式
实施方式1.
利用图1，说明本申请的实施方式1。图1是用于说明本申请的实施方式1的功率转换装置100的电路图。
另外，各图中，相同标号表示相同或相当部分。
如图1所示，功率转换装置100设置于直流电源1a与负载10之间，设有第一平滑电容器2、第二平滑电容器6、第一电抗器4a、第二电抗器4b、检测流过第一电抗器4a的电流的第一电流传感器3a、检测流过第二电抗器4b的电流的第二电流传感器3b，作为第一电压转换部设有第一IGBT元件5a1、与第一IGBT元件5a1反向并联连接的第一二极管5a2，作为第二电压转换部设有第二IGBT元件5b1、与第二IGBT元件5b1反向并联连接的第二二极管5b2，作为第三电压转换部设有第三IGBT元件5c1、与第三IGBT元件5c1反向并联连接的第三二极管5c2，作为第四电压转换部设有第四IGBT元件5d1、与第四IGBT元件5d1反向并联连接的第四二极管5d2，且包括检测第二平滑电容器6的两端电压的第一电压传感器7a、控制信号部200及故障判定部300。
控制信号部200生成第一至第四IGBT元件5a1～5d1的栅极信号，以开关频率fsw(开关周期Tsw)使第一至第四IGBT元件5a1～5d1进行导通、截止动作。故障判定部300基于第一电流传感器3a、第二电流传感器3b与第一电压传感器7a的检测值进行故障判定。
第一平滑电容器2与直流电源1a并联连接。第一电流传感器3a的一个端子3a1与第一平滑电容器2的正极及第二电流传感器3b的一个端子3b1相连接，第一电流传感器3a的另一个端子3a2经由第一电抗器4a与第一IGBT元件5a1的集电极端子及第二IGBT元件5b1的发射极端子相连接。第二电流传感器3b的另一个端子3b2经由第二电抗器4b与第三IGBT元件5c1的集电极端子及第四IGBT元件5d1的发射极端子相连接。
第一IGBT元件5a1的发射极端子与第三IGBT元件5c1的发射极端子与第一平滑电容器2的负极及第二平滑电容器6的负极相连接。第二IGBT元件5b1的集电极端子及第四IGBT元件5d1的集电极端子与第二平滑电容器6的正极相连接。第一电压传感器7a的一个端子7a1与第二平滑电容器6的正极相连接，另一个端子7a2与负极相连接。负载10与第二平滑电容器6并联连接。
控制信号部200的第一输出端子201a与第一IGBT元件5a1的栅极端子相连接，第二输出端子201b与第二IGBT元件5b1的栅极端子相连接，第三输出端子201c与第三IGBT元件5c1的栅极端子相连接，第四输出端子201d与第四IGBT元件5d1的栅极端子相连接。故障判定部300的第一输入端子301a与第一电流传感器3a的输出端子3a3相连接，第二输入端子301b与第二电流传感器3b的输出端子3b3相连接，第三输入端子302a与第一电压传感器7a的输出端子7a3相连接。控制信号部200的输入端子202与故障判定部300的输出端子303相连接。
作为稳定状态下的功率转换装置100的动作状态，存在从第一平滑电容器2向第二平滑电容器6供电的状态(以下称为动力运行动作)和置换图1所示的直流电源1a与负载10的配置而从第二平滑电容器6向第一平滑电容器2供电的状态(以下称为再生动作)这两个状态。
图2(a)、图2(b)、图2(c)是用于说明本申请实施方式1的动力运行动作时的动作模式的电路图，图3是本申请实施方式1的动力运行动作时的理想动作波形。图2(a)～图2(c)的虚线表示电流路径，图3中表示动作模式中第一至第四IGBT元件5a1～5d1的栅极信号G5a、G5b、G5c、G5d、第一电抗器4a的两端电压V4a、第二电抗器4b的两端电压V4b、流过第一电抗器4a的电流I4a、流过第二电抗器4b的电流I4b、第二平滑电容器6的电压V2的关系。如图3所示，最初的动作模式是图2(a)所示的第一动作模式。第一动作模式中，第一IGBT元件5a1导通，第二IGBT元件5b1、第三IGBT元件5c1及第四IGBT元件5d1截止，电流路径是通过第一平滑电容器2、第一电抗器4a、第一IGBT元件5a1、第一平滑电容器2的路径和通过第一平滑电容器2、第二电抗器4b、第四二极管5d2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径，第一电抗器4a的两端施加有电压V1，第二电抗器4b的两端施加有电压(V1-V2)。对于电流的流向，将动力运行动作时的方向设为正。
接着的动作模式是图2(c)所示的第三动作模式。如图2(c)所示，第三动作模式中，第一至第四IGBT元件5a1～5d1成为截止状态，电流路径是通过第一平滑电容器2、第一电抗器4a、第二二极管5b2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径和通过第一平滑电容器2、第二电抗器4b、第四二极管5d2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径，第一电抗器4a的两端和第二电抗器4b的两端施加有电压(V1-V2)。
接着的动作模式是图2(b)所示的第二动作模式。如图2(b)所示，第二动作模式中，第三IGBT元件5c1导通，第一IGBT元件5a1、第二IGBT元件5b1及第四IGBT元件5d1截止，电流路径是通过第一平滑电容器2、第一电抗器4a、第二二极管5b2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径和通过第一平滑电容器2、第二电抗器4b、第三IGBT元件5c1、第一平滑电容器2的路径，第一电抗器4a的两端施加有电压(V1-V2)，第二电抗器4b的两端施加有电压V1。
接着的动作模式是图2(c)所示的第三动作模式。与上述的第三动作模式是相同的动作，因此省略说明。
通过以上一系列的“从第一动作模式开始、第三动作模式、第二动作模式、第三动作模式”的重复，从而能将第一平滑电容器2的电压V1升压至任意的电压，并作为第二平滑电容器6的电压V2输出。
在再生动作的情况下，与动力运行动作的不同点在于，置换流过第一至第四IGBT元件5a1～5d1的电流的流向和第一IGBT元件5a1的栅极信号G5a与第二IGBT元件5b1的栅极信号G5b，置换第三IGBT元件5c1的栅极信号G5c与第四IGBT元件5d1的栅极信号G5d，仅对电压V2进行降压，电流路径两者相同，因此在以后的说明中省略再生动作的说明。
功率转换装置100中，通过使第一至第四IGBT元件5a1～5d1导通截止来进行控制，使得V2检测值与V2目标值一致。在第一至第四IGBT元件5a1～5d1的任一个发生了异常的情况下，第一电抗器4a的电流值I4a或第二电抗器4b的电流值I4b成为异常值，两路径的电流值不平衡，电流值I4a或电流值I4b增大，从而损失也增大，第一至第四IGBT元件5a1～5d1的任意元件超过耐热温度及流过过电流，由此无法正常动作。
作为所述异常的示例，举出第一至第四IGBT元件5a1～5d1的任意元件发生开路故障而没有电流流通的异常(以下称为截止状态保持异常)。
图4(a)、图4(b)是用于说明本申请实施方式1的第一IGBT元件5a1发生了截止状态保持异常时的动力运行动作的动作模式的电路图。各个动作模式下的电流路径与实施方式1的图2(a)、图2(b)、图2(c)相同，因此省略说明。
图5是第一IGBT元件5a1发生了截止状态保持异常时的理想动作波形。如图5所示，在第一IGBT元件5a1发生了截止状态保持异常的情况下，第一IGBT元件5a1不导通，电流值I4a为0A，因此电流值I4a与电流值I4b之间产生不平衡，无法正常动作。第二IGBT元件5b1的截止状态保持异常时，成为与再生动作时相同的状态，第三IGBT元件5c1与第四IGBT元件5d1的各截止状态保持异常时相对于第一IGBT元件5a1与第二IGBT元件5b1的各截止状态保持异常时，仅电流值I4a与电流值I4b发生了变化、电压值V4a与电压值V4b发生了变化，动作与第一IGBT元件5a1与第二IGBT元件5b1的各截止状态保持异常时相同，因此省略说明。
此外，在第一电流传感器3a或第二电流传感器3b发生了异常的情况下，双重并联间的电流值不平衡，基于此能进行电流传感器的故障判定。在第一至第四IGBT元件5a1～5d1发生了截止状态保持异常的情况下，如上所述，双重并联间的电流值也变得不平衡，成为与电流传感器发生了异常时同样的行为，会误判定为电流传感器的故障判定。因此，需要区别电流传感器的异常与IGBT元件的异常来进行故障判定。
图6是本申请的实施方式1所涉及的故障判定的流程图。图7(a)～(h)是用于说明本申请实施方式1所使用的故障判定时的动作模式的电路图。图7(a)～(h)的虚线表示电流路径。
如图6所示，继续步骤ST0的正常控制，步骤ST1中，确认双重并联间的电流值未产生不平衡，若未产生不平衡，则重复进行控制，继续检测电流值及电压值。在双重并联间的电流值产生了不平衡的情况下，步骤ST2中，驱动第一IGBT元件5a1，步骤ST3中，在第二平滑电容器6的电压V2发生了变动的情况下，第一IGBT元件5a1正常，在电压V2不变动的情况下，步骤ST4中，判定为第一IGBT元件5a1的截止状态保持异常。该判定方法中，在IGBT元件发生了截止状态保持异常的情况下，如上所述，不会有电流流过，因此利用电压V2不变动的情况。
在第二平滑电容器6的电压V2发生了变动的情况下，步骤ST5中，驱动第二IGBT元件5b1。然后，步骤ST6中，判定第二平滑电容器6的电压V2是否变动，在发生了变动的情况下，第二IGBT元件5b1正常，在电压V2不变动的情况下，步骤ST7中，判定为第二IGBT元件5b1的截止状态保持异常。在第二IGBT元件5b1正常的情况下，步骤ST8中，驱动第三IGBT元件5c1，步骤ST9中，确认第二平滑电容器6的电压V2是否变动，在电压V2变动的情况下，第三IGBT元件5c1正常，在电压V2不变动的情况下，步骤ST10中，判定为第三IGBT元件5c1的截止状态保持异常。若到第三IGBT元件5c1为止没有异常，则接着在步骤ST11中，驱动第四IGBT元件5d1，步骤ST12中，确认是否产生第二平滑电容器6的电压的变动。在电压V2发生了变动的情况下，第四IGBT元件5d1正常，在电压V2不变动的情况下，步骤ST13中，判定为第四IGBT元件5d1的截止状态保持异常。若判定为第一至第四IGBT元件5a1～5d1正常，则步骤ST14中，故障判定为电流传感器的异常。
通过以上，能区别电流传感器的异常与第一至第四IGBT元件5a1～5d1的异常。
图8是仅驱动第一IGBT元件5a1时的理想动作波形，表示第一至第四IGBT元件5a1～5d1的栅极信号、电抗器电流、电抗器电压及电容器电压的关系。
如图8所示，最初的动作模式是图7(a)所示的第六动作模式。该情况下，第一IGBT元件5a1导通、第二IGBT元件5b1、第三IGBT元件5c1及第四IGBT元件5d1截止，电流路径如图7(a)所示那样成为通过第一平滑电容器2、第一电抗器4a、第一IGBT元件5a1、第一平滑电容器2的路径，第一电抗器4a的两端施加有电压V1。
接着的动作模式是图7(b)所示的第七动作模式。该情况下，第一至第四IGBT元件5a1～5d1截止，电流路径如图7(b)所示那样成为通过第一平滑电容器2、第一电抗器4a、第二二极管5b2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径，在第一电抗器4a的两端施加有电压(V1-V2)。若第一IGBT元件5a1正常，则电压V4a、电流I4a、电压V2如图8的实线图(A)那样变动。若第一IGBT元件5a1为截止状态保持异常则不导通，因此电压V4a、电流I4a、电压V2如图8的虚线图(B)那样不变动。因此，能通过有无电压V2的变动来进行第一IGBT元件5a1的故障判定。
图9示出仅驱动第二IGBT元件5b1时的理想动作波形，表示栅极信号、电抗器电流、电抗器电压及电容器电压的关系。
如图9所示，初始状态的电压V2设为比电压V1要大的值。并且，最初的动作模式是图7(e)所示的第十动作模式。该情况下，第二IGBT元件5b1导通、第一IGBT元件5a1、第三IGBT元件5c1及第四IGBT元件5d1截止，电流路径成为通过第二平滑电容器6、第二IGBT元件5b1、第一电抗器4a、第一平滑电容器2、第二平滑电容器6的路径，第一电抗器4a的两端施加有电压(V1-V2)。
接着的动作模式是图7(f)所示的第十一动作模式。该情况下，第一至第四IGBT元件5a1～5d1截止，电流路径是通过第一电抗器4a、第一平滑电容器2、第一二极管5a2、第一电抗器4a的路径，第一电抗器4a的两端施加有电压V1。若第二IGBT元件5b1正常，则电压V4a、电流I4a、电压V2如图9的实线图(A)那样变动。若第二IGBT元件5b1为截止状态保持异常则不导通，因此电压V4a、电流I4a、电压V2如图9的虚线图(B)那样不变动。因此，能通过有无电压V2的变动来进行第二IGBT元件5b1的故障判定。
图10是仅驱动第三IGBT元件5c1时的理想动作波形，表示栅极信号、电抗器电流、电抗器电压及电容器电压的关系。
如图10所示，最初的动作模式是图7(c)所示的第八动作模式。该情况下，第三IGBT元件5c1导通，第一IGBT元件5a1、第二IGBT元件5b1及第四IGBT元件5d1截止，电流路径成为通过第一平滑电容器2、第二电抗器4b、第三IGBT元件5c1、第一平滑电容器2的路径，第二电抗器4b的两端施加有电压V1。
接着的动作模式是图7(d)所示的第九动作模式。该情况下，第一至第四IGBT元件5a1～5d1截止，电流路径成为通过第一平滑电容器2、第二电抗器4b、第四二极管5d2、第二平滑电容器6、第一平滑电容器2的路径，在第二电抗器4b的两端施加有电压(V1-V2)。若第三IGBT元件5c1正常，则电压V4b、电流I4b、电压V2如图10的实线图(A)那样变动。若第三IGBT元件5c1为截止状态保持异常则不导通，因此电压V4b、电流I4b、电压V2如图10的虚线图(B)那样不变动。因此，能通过有无电压V2的变动来进行第三IGBT元件5c1的故障判定。
图11示出仅驱动第四IGBT元件5d1时的理想动作波形，表示栅极信号、电抗器电流、电抗器电压及电容器电压的关系。
如图11所示，初始状态的电压V2设为比电压V1要大的值。并且，最初的动作模式是图7(g)所示的第十二动作模式。该情况下，第四IGBT元件5d1导通，第一至第三IGBT元件5a1～5c1截止，电流路径成为通过第二平滑电容器6、第四IGBT元件5d1、第二电抗器4b、第一平滑电容器2、第二平滑电容器6的路径，第二电抗器4b的两端施加有电压(V1-V2)。
接着的动作模式是图7(h)所示的第十三动作模式。该情况下，第一至第四IGBT元件5a1～5d1截止，电流路径是通过第二电抗器4b、第一平滑电容器2、第三二极管5c2、第二电抗器4b的路径，第二电抗器4b的两端施加有电压V1。若第四IGBT元件5d1正常，则电压V4b、电流I4b、电压V2如图11的实线图(A)那样变动。若第四IGBT元件5d1为截止状态保持异常则不导通，因此电压V4b、电流I4b、电压V2如图11的虚线图(B)那样不变动。因此，能通过有无电压V2的变动来进行第四IGBT元件5d1的故障判定。
在第一IGBT元件5a1或第三IGBT元件5c1发生了截止状态保持异常的情况下，动力运行动作中，第一电抗器4a或第二电抗器4b中没有电流流过，再生动作中，不使用第一IGBT元件5a1与第三IGBT元件5c1，因此能正常动作。动力运行动作中，不使用第二IGBT元件5b1与第四IGBT元件5d1，因此即使在第二IGBT元件5b1或第四IGBT元件5d1发生了截止状态保持异常的情况下，也能正常动作。
因此，通过进行所述动作能确定第一至第四IGBT元件5a1～5d1的发生了截止状态保持异常的部位，能利用正常的IGBT元件继续传输功率。
另外，实施方式1的功率转换装置100中，对使用了IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)作为第一至第四IGBT元件5a1～5d1的情况进行了说明，但即使使用MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的开关元件也能得到与实施方式1相同的效果。
此外，实施方式1中，对使用了非耦合型的电抗器作为功率转换装置100的电抗器的情况进行了说明，但即使使用耦合型的电抗器也能获得与实施方式1同样的效果。
实施方式1中，在电流传感器与IGBT元件的故障判定中，在双重并联间的电流值产生了不平衡的情况下，从第一IGBT元件5a1开始驱动，但也可以从任意IGBT元件开始驱动，也可以以任意顺序驱动IGBT元件。
实施方式1中，示出了将电流传感器连接于电抗器与第一平滑电容器2的正极之间的情况，但即使连接在分别能检测流过第一和第二电抗器4a、4b的电流的位置，也能获得与实施方式1同样的效果。
实施方式2.
图1～图11中，第一平滑电容器2至第二平滑电容器6的结构为双重并联结构，实施方式2中说明三重并联结构的情况。
图12是用于说明实施方式2的三重并联结构的功率转换装置101的电路图。三重并联结构的情况下，作为与双重并联结构不同的构成元器件，追加有第三电流传感器3c、第三电抗器4c、以及作为第五电压转换部的第五IGBT元件5e1及与第五IGBT元件5e1反向并联连接的第五二极管5e2、作为第六电压转换部的第六IGBT元件5f1及与第六IGBT元件5f1反向并联连接的第六二极管5f2。即，成为连接有三个电流传感器的状态。
追加的第三电流传感器3c、第三电抗器4c、第五IGBT元件5e1及第六IGBT元件5f1起到与双重并联结构的元器件同样的作用。
下面，对追加的元器件的连接进行说明。第三电流传感器3c的端子3c1与第一平滑电容器2的正极及第一电流传感器3a的端子3a1相连接，端子3c2经由第三电抗器4c与第五IGBT元件5e1的集电极端子及第六IGBT元件5f1的集电极端子相连接。第五IGBT元件5e1的发射极端子与第一平滑电容器2的负极相连接，第六IGBT元件5f1的集电极端子与第二平滑电容器6的正极相连接。控制信号部200的端子201e与第五IGBT元件5e1的栅极端子相连接，控制信号部200的端子201f与第六IGBT元件5f1的栅极端子相连接。故障判定部300的端子301c与第三电流传感器3c的端子3c3相连接。
实施方式2的功率转换装置101中，稳定状态下存在动力运行动作与再生动作这两个动作。实施方式2的功率转换装置101中，与实施方式1的功率转换装置100相比仅增加了一个电路的并联连接，稳定状态下的动作和截止状态保持异常时的行为与实施方式1的功率转换装置100相同，因此省略说明。
实施方式2的功率转换装置100中，在并联间的电流值产生了不平衡的情况下，进行第一至第六IGBT元件5a1～5f1与电流传感器的故障判定，并且能从第一至第三电流传感器3a～3c中确定处于故障状态的电流传感器。
以下，阐述从第一至第三电流传感器3a～3c中确定处于故障状态的电流传感器的方法。在第一至第三电流传感器3a～3c的电流值I3a～I3c彼此间取得差分，如式(1)～(3)那样表示。
|I3a－I3b|＝I3ab···(1)
|I3a－I3c|＝I3ac···(2)
|I3b－I3c|＝I3bc···(3)
第一至第三电流传感器3a～3c中任意处于故障状态的电流传感器与其它正常的电流传感器的值不同。例如，在第一电流传感器3a处于故障状态的情况下，电流值I3a与其它电流值不同，因此差分I3ab与差分I3ac成为比差分I3bc要大的值。
另外，即使在第二电流传感器3b或第三电流传感器3c处于故障状态的情况下，也能同样地说明。
此外，即使对实施方式2的功率转换装置101的第一至第六IGBT元件5a1～5f1使用MOSFET的开关元件，也能获得与实施方式2同样的效果。
此外，实施方式2示出了将非耦合型的电抗器用于功率转换装置101的电抗器的情况，但利用耦合型的电抗器也能获得同样的效果。
示出了实施方式2的电流传感器连接于电抗器与第一平滑电容器2的正极之间的情况，但即使连接在分别能检测流过各第一至第三电抗器4a～4c的电流的位置，也能获得同样的效果。
实施方式2中进行了三重并联结构的功率转换装置101的说明，但将3以上的自然数设为N，N重并联结构的功率转换装置也能获得同样的效果。即，在连接3个以上的电流传感器、且开关元件被判定为正常的情况下，能将与其它的第一电流传感器的值偏离的一个第一电流传感器确定为异常。
实施方式3.
接着，对实施方式3进行说明。图13是实施方式3的功率转换装置102的电路图。
如图13所示，实施方式3的功率转换装置102在实施方式1的功率转换装置100的构成元器件的基础上追加对第一平滑电容器2两端的电压V1进行检测的第二电压传感器7b、双向电源1b、对流过双向电源1b的电流11b进行检测的第四电流传感器8a。此处，双向电源1b是在以一台进行动力运行动作时起到电源装置的作用，在进行再生动作时起到负载的作用的电源装置。
对追加的构成元器件的连接进行说明。第二电压传感器7b的端子7b1与第一平滑电容器2的正极相连接，端子7b2与负极相连接。双向电源1b的一端与第四电流传感器8a的端子8a2相连接，另一端与第二平滑电容器6的负极相连接。第四电流传感器8a的端子8a1与第二平滑电容器6的正极相连接。故障判定部300的输入端子301d与第四电流传感器8a的输出端子8a3相连接，第二电压传感器7b的输出端子7b3与故障判定部的输入端子302b相连接。
实施方式3中，能区别电流传感器的故障与第一至第四IGBT元件5a1～5d1的故障，并且能基于各种传感器的值区别第一电流传感器3a的故障与第二电流传感器3b的故障。
接着对区别第一电流传感器3a的故障与第二电流传感器3b的故障的方法进行说明。若将来自第一平滑电容器2的功率设为W1、将第二电压传感器7b的检测值设为V1、将第一电流传感器3a的检测值设为I3a，将第二电流传感器3b的检测值设为I3b，则来自第一平滑电容器2的功率W1如式(4)那样表示。
W1＝V1×(I3a+I3b)···(4)
此外，若将提供给第二平滑电容器6的功率设为W2、将第一电压传感器7a的检测值设为V2、将第四电流传感器8a的检测值设为I8a，则提供给第二平滑电容器6的功率W2如式(5)那样表示。
W2＝V2×I8a···(5)
来自第一平滑电容器2的功率W1与提供给双向电源1b的功率W2为相同值，因此如式(6)那样表示。
(I3a+I3b)＝V2×I8a÷V1···(6)
在可假定电流I3a与电流I3b的比例的情况下，利用系数y，表示为式(7)。
I3a＝y×I3b···(7)
通过式(6)与式(7)，I3a表示为式(8)，I3b表示为式(9)。
I3a＝V2×I8a÷V1×y÷(1+y)···(8)
I3b＝V2×I8a÷V1÷(1+y)···(9)
若通过式(8)计算出的I3a推定值与第一电流传感器3a的检测值I3a的值有偏离，则可知第一电流传感器3a发生故障，若通过式(9)计算出的I3b推定值与第二电流传感器3b的检测值I3b的值有偏离，则可知第二电流传感器3b发生故障。即，在判定为第一至第四IGBT元件5a1～5d1正常的情况下，测量由第一平滑电容器2提供的功率W1和提供给双向电源1b的功率W2，根据由电流传感器检测出的电流值与基于测量值而假定的电流值的偏离程度能确定一个或多个电流传感器为异常。另外，可如上述式(5)所示，基于由电压传感器检测出的电压值与由电流传感器检测出的电流值计算功率值，以取代对功率进行测量，并基于该计算得到的功率值确定处于异常状态的电流传感器。
另外，实施方式3中进行了双重并联结构的功率转换装置102的说明，但将2以上的自然数设为N，N重并联结构的功率转换装置也能获得与实施方式3同样的效果。
实施方式3的功率转换装置102中说明了双重并联全部连接有电流传感器的情况，但至少连接一个电流传感器也能获得与实施方式3同样的效果。
此外，实施方式3的功率转换装置102中记载了第一至第四IGBT元件5a1～5d1，但利用MOSFET的开关元件也能获得同样的效果。
实施方式3示出了将非耦合型的电抗器用于功率转换装置102的电抗器的情况，但利用耦合型的电抗器也能获得同样的效果。
虽然说明了实施方式3的电流传感器连接于电抗器与第一平滑电容器2的正极之间的情况，但即使连接在分别能检测流过各第一与第二电抗器4a、4b的电流的位置，也能获得同样的效果。
实施方式4.
接着，对实施方式4进行说明。图14是实施方式4的功率转换装置103的电路图。
如图14所示，实施方式4的功率转换装置103相对于实施方式3的功率转换装置102削减了第四电流传感器8a，通过将提供给双向电源1b的功率信息从双向电源1b的端子1b3发送至故障判定部300的端子301e，从而能计算电流的推定值。
实施方式4的功率转换装置103与实施方式3的功率转换装置102相比具有如下不同之处。即，双向电源1b的端子1b1与第一电压传感器7a的端子7a1相连接及双向电源1b的端子1b3与故障判定部300的端子301e相连接。
下面，说明推定值的计算。若将式(5)代入式(8)与式(9)，则表示出使用了功率W2的电流I3a与电流I3b的式(10)、式(11)。
I3a＝W2÷V1×y÷(1+y)···(10)
I3b＝W2÷V1÷(1+y)···(11)
若通过式(10)计算出的I3a推定值与第一电流传感器3a的检测值I3a的值有偏离，则可知第一电流传感器3a发生故障，若通过式(11)计算出的I3b推定值与第二电流传感器3b的检测值I3b的值有偏离，则可知第二电流传感器3b发生故障。
另外，实施方式4中进行了双重并联结构的功率转换装置103的说明，但将2以上的自然数设为N，N重并联结构的功率转换装置也能获得与实施方式4同样的效果。
实施方式4的功率转换装置103说明了双重并联全部连接有电流传感器的情况，但至少连接一个电流传感器也能获得同样的效果。
此外，实施方式4的功率转换装置103中示出了第一至第四IGBT元件5a1～5d1，但利用MOSFET的开关元件也能获得同样的效果。
实施方式4示出了将非耦合型的电抗器用于功率转换装置103的电抗器的情况，但利用耦合型的电抗器也能获得同样的效果。
实施方式4中，示出了电流传感器连接于电抗器与第一平滑电容器2的正极之间的情况，但即使连接在分别能检测流过各第一和第二电抗器4a、4b的电流的位置，也能获得与实施方式4同样的效果。
另外，故障判定部300如图15所示那样由处理器310和存储装置320构成硬件的一个示例。存储装置320的详细未图示，但具备随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性辅助存储装置。此外，也可具备硬盘这样的辅助存储装置以代替闪存。处理器310执行从存储装置320输入的程序。该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器310输入程序。另外，处理器310可以将运算结果等数据输出至存储装置320的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存至辅助存储装置。
本公开记载了各种示例性的实施方式及实施例，但记载于一个或多个实施方式中的各种特征、方式及功能不限定应用于特定的实施方式，能以单独或各种组合应用于实施方式中。
因而，可在本申请说明书所公开的技术范围内假设未举例示出的无数变形例。例如，对至少1个结构要素进行变形的情况、添加的情况或省略的情况、甚至提取出至少1个结构要素并与其他实施方式的结构要素进行组合的情况都包含在内。
标号说明
1a直流电源、1b双向电源、2第一平滑电容器、3a第一电流传感器、4a第一电抗器、4b第二电抗器、5a1第一IGBT元件、5a2第一二极管、5b1第二IGBT元件、5b2第二二极管、5c1第三IGBT元件、5c2第三二极管、5d1第四IGBT元件、5d2第四二极管、6第二平滑电容器、7a第一电压传感器、7b第二电压传感器、10负载、100，101，102，103功率转换装置、200控制信号部、300故障判定部

Claims (6)

1.一种功率转换装置，该功率转换装置设置于输入电源与负载之间，其特征在于，
包括：第一平滑电容器，该第一平滑电容器与所述输入电源并联连接；第二平滑电容器，该第二平滑电容器与所述负载并联连接，所述第二平滑电容器的负极与所述第一平滑电容器的负极相连接；多个电压转换部，该电压转换部设置于所述第一平滑电容器与所述第二平滑电容器之间，通过开关元件的动作对电压进行转换；第一电流传感器，该第一电流传感器对流过所述电压转换部的开关元件的电流进行检测；第一电压传感器，该第一电压传感器对所述第二平滑电容器的电压进行检测；控制信号部，该控制信号部对所述开关元件进行驱动控制；以及故障判定部，该故障判定部在基于所述第一电流传感器的检测值计算出的值与规定值偏离的情况下，基于所述第一电压传感器的值判定所述第一电流传感器异常。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，
在基于所述第一电流传感器的检测值计算出的值与规定值偏离的情况下，所述故障判定部逐个驱动所述电压转换部的开关元件，在所述第二平滑电容器的电压没有变化的情况下，将成为驱动的对象的所述开关元件判定为异常，若所有所述电压转换部的所述开关元件均未被判定为异常，则判定为所述第一电流传感器异常。
3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，
所述负载是与所述第二平滑电容器并联连接的双向电源。
4.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，
包括：对流过所述双向电源的电流进行检测的第二电流传感器；以及对所述第一平滑电容器的电压进行检测的第二电压传感器，在判定为所述开关元件正常的情况下，所述故障判定部将示出成为与所述第一电流传感器的推定值偏离了的值的检测值的所述第一电流传感器确定为处于故障状态，所述第一电流传感器的所述推定值基于所述第二电压传感器的检测值、所述第一电压传感器的检测值及所述第二电流传感器的检测值而计算得到。
5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于，
所述故障判定部根据所述第一电流传感器的检测值相对于基于提供给所述双向电源的功率的测量值与由所述第一平滑电容器提供的功率的测量值而推定出的电流值的偏离的程度，确定所述第一电流传感器处于异常。
6.如权利要求1至4的任一项所述的功率转换装置，其特征在于，
在连接有3个以上所述第一电流传感器，且所述开关元件被判定为正常的情况下，所述故障判定部确定为与其它的所述第一电流传感器的值偏离了的一个第一电流传感器异常。
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