CN111771320A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

开关电路(11)包括串联连接于输入节点(N1)与输出节点(N2)之间的n个(n≥2)开关元件(SW)。控制装置(20)在输出n个开关元件(SW)的导通指令的状态下检测出交流电源(1)和开关电路(11)中的至少一方的异常的情况下，通过电力变换器(12)的控制，将电力存储装置(3)的直流电力变换为与正常时从交流电源(1)供给的交流电力同步的交流电力并向输出节点(N2)供给。控制装置(20)还在电力变换器(12)中的电力变换的执行过程中产生用于切断n个开关元件(SW)的切断指令，并且在切断指令的产生过程中，基于n个开关元件(SW)的端子间电压来检测关于开关电路(11)的切断的异常。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及电源装置。
背景技术
在日本特开平2-106158号公报(专利文献1)中，公开了具有将多个自消弧型的半导体开关元件串联连接而构成的电路的电力变换装置。在专利文献1中，针对各半导体开关元件设置用于检测不能切断的检测单元。检测单元构成为利用作为半导体开关元件的GTO(Gate Turn-Off thyristor：门极可关断晶闸管)的端子间电压来检测不能切断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-106158号公报
发明内容
发明解决的技术问题
作为用于向负载供给交流电力的电源装置，有瞬停补偿装置(Multiple PowerCompensator)。瞬停补偿装置一般而言被连接于交流电源与负载之间，并构成为即使在交流电源发生停电或瞬时电压降低的情况下也能够以无瞬断的方式向负载供给稳定的交流电力。
在瞬停补偿装置中，在交流电源与负载之间设置有将多个半导体开关元件串联连接而构成的开关电路。通常时，通过使多个半导体开关元件导通(接通)，由此向负载供给交流电源的交流电力。另一方面，在发生停电或瞬时电压降低时或发生控制异常时，切断(断开)多个半导体开关元件而切断交流电源，并且双向转换器开始从电力存储装置向负载的电力供给。
若在这样的电源装置中不能切断多个半导体开关元件中的任一个，则在开关电路的内部，开关电路的输入端子与输出端子的电压差能够集中施加于正常被断开的一部分半导体开关元件。因此，需要对半导体开关元件的不能切断进行检测的单元。
但是，在电源装置中开关电路被切断的情况下，通过双向转换器的控制，向开关电路的输出侧供给与被作为开关电路的输入侧的交流电压同步的交流电压。因此，存在开关电路的输入电压和输出电压成为同等的电压电平的情况。在这样的情况下，在开关电路内部，正常被断开的半导体开关元件的端子间未产生显著的电压差。因此，如上述专利文献1所记载的那样，若利用半导体开关元件的端子间电压，则有可能错误地检测出不能切断。
本发明是为了解决如上述那样的问题点而完成的，本发明的目的在于，在电源装置中准确地检测与具有被串联连接的多个半导体开关元件的开关电路的切断有关的异常。
用于解决技术问题的手段
根据本发明，向负载供给电力的电源装置具备开关电路、电力变换器、以及控制开关电路以及电力变换器的控制装置。开关电路具有与交流电源连接的输入节点和与负载连接的输出节点。电力变换器构成为，在向输出节点输出的交流电力与向电力存储装置输入输出的直流电力之间执行双向的电力变换。开关电路包含串联连接于输入节点与输出节点之间的n个(n为2以上的整数)开关元件。控制装置构成为，在输出用于使n个开关元件导通的导通指令的状态下，在检测出交流电源和开关电路中的至少一方的异常的情况下，通过电力变换器的控制，将蓄电存储装置的直流电力变换为与正常时从交流电源供给的交流电力同步的交流电力并向输出节点供给。控制装置还在电力变换器中的电力变换的执行过程中产生用于切断n个开关元件的切断指令，并且在切断指令的产生过程中，基于n个开关元件的端子间电压来检测与开关电路的切断有关的异常。
发明效果
根据本发明，在电源装置中，能够正确地检测与具有被串联连接的多个半导体开关元件的开关电路的切断的异常。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电源装置的概略构成的图。
图2是用于说明通常时的电力供给路径的图。
图3是用于说明异常时的电力供给路径的图。
图4是说明实施方式1的电源装置的控制处理的流程图。
图5是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第一构成例的框图。
图6是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第二构成例的框图。
图7是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第三构成例的框图。
图8是表示对第一控制构成例～第三控制构成例的判定部能够检测的切断异常的方式进行比较后的结果的图。
图9是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第四构成例的框图。
图10是说明实施方式4的电源装置的控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，以下对图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不重复其说明。
[实施方式1]
图1是表示本发明的实施方式1的电源装置的概略构成的图。
参照图1，电源装置10连接于交流电源1与负载2之间，构成为从交流电源1接受交流电力并向负载2供给交流电力。电源装置10例如能够应用于在交流电源1发生停电或瞬时电压降低的情况下，以无瞬断的方式向负载2供给稳定的交流电力所用的装置(例如，瞬停补偿装置)。另外，在图1中，仅示出了与一相的交流电力相关联的部分，但电源装置10也可以接受三相交流电力并输出三相交流电力。
交流电源1代表性地为商用交流电源，将商用频率的交流电力供给到电源装置10。负载2由从电源装置10供给的商用频率的交流电力驱动。
如图1所示，电源装置10具备输入端子T1、输出端子T2、直流端子T3、开关电路11、双向转换器12、电压检测器14、16、18以及控制装置20。
输入端子T1与交流电源1电连接，接受从交流电源1供给的商用频率的交流电力。输出端子T2与负载2连接。直流端子T3与电池3连接。电池3对应于蓄积直流电力的“电力存储装置”的一个实施例。作为电力存储装置，也可以代替电池3而将双电荷层电容器连接于直流端子T3。
开关电路11连接于输入端子T1与输出端子T2之间，构成为切换交流电源1与负载2的电连接以及切断。具体而言，开关电路11具有输入节点N1及输出节点N2、和n个(n为2以上的整数)半导体开关元件SW1～SWn。输入节点N1与输入端子T1连接，输出节点N2与输出端子T2连接。
n个半导体开关元件SW1～SWn串联连接于输入节点N1与输出节点N2之间。半导体开关元件SW1～SWn通过从控制装置20分别输入的控制信号S1～Sn而被控制导通(接通)和断开(断开)。以下，在将半导体开关元件SW1～SWn总括地表述的情况下，也简称为“半导体开关元件SW”，在总括地表述控制信号S1～Sn的情况下，也简称为“控制信号S”。
半导体开关元件SW通过H(逻辑高)电平的控制信号S而被接通，通过L(逻辑低)电平的控制信号S而被断开。即，H电平的控制信号S相当于用于使半导体开关元件SW接通的接通指令(导通指令)，L电平的控制信号S相当于用于使半导体开关元件SW断开的断开指令(切断指令)。
半导体开关元件SW能够通过对IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)、GCT(Gate Commutated Turn-off：门极换向关断)晶闸管等任意的自消弧型的开关元件反并联地连接FWD(Freewheeling Diode：续流二极管)而构成。在本实施方式中，将半导体开关元件作为开关电路11内的“开关元件”使用，但只要能够通过控制装置20控制接通断开而能够控制电流的通过以及切断，也能够将其他的开关元件代替半导体开关元件SW而使用。
双向转换器12连接于开关电路11的输出节点N2与直流端子T3之间。双向转换器12构成为在向输出节点N2输出的交流电力与向电池3输入输出的直流电力之间进行双向的电力变换。双向转换器12对应于“电力变换器”的一个实施例。
双向转换器12在从交流电源1供给交流电力的通常时，将来自交流电源1的交流电力变换为直流电力，将该直流电力蓄积于电池3。另一方面，在来自交流电源1的交流电力的供给停止的停电或交流电源1的瞬时电压降低的发生时，双向转换器12将电池3的直流电力变换为商用频率的交流电力，并将该交流电力提供给负载2。
虽然省略了图示，但双向转换器12具有多个半导体开关元件。多个半导体开关元件的接通断开根据由控制装置20生成的控制信号来控制。控制信号是脉冲信号列，是PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。双向转换器12响应于控制信号而使多个半导体开关元件在规定的定时接通或断开，由此能够在向输出节点N2输出的交流电力与向直流端子T3输入输出的直流电力之间执行双向的电力变换。
电压检测器14检测向开关电路11的输入节点N1输入的交流电压(以下，也称为“输入电压Vin”)。电压检测器16检测向开关电路11的输出节点N2输出的交流电压(以下，也称为“输出电压Vout”)。
电压检测器18检测半导体开关元件SW的端子间电压。在图1的例子中，电压检测器18构成为检测IGBT的集电极端子与发射极端子间的电压。由电压检测器18检测出的检测值V1～Vn分别对应于半导体开关元件SW1～SWn的端子间电压。以下，在总括地表述端子间电压V1～Vn的情况下，也简称为“端子间电压V”。
控制装置20使用来自未图示的上位控制器的指令、从电压检测器14、16、18输入的检测信号等，控制开关电路11(半导体开关元件SW)的接通断开以及双向转换器12的运转。控制装置20例如能够由微型计算机等构成。作为一个例子，控制装置20内置有未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)以及存储器，通过由CPU执行预先存储于存储器的程序而进行的软件处理，能够执行以下说明的控制动作。或者，关于该控制动作的一部分或者全部，也能够通过使用了被内置的专用电子电路等的硬件处理来代替软件处理而实现。
接着，参照图2及图3，对本实施方式的电源装置10的动作进行说明。
图2是用于说明通常时的电力供给路径的图。
参照图2，在从交流电源1正常地供给电力的通常时，控制装置20对构成开关电路11的半导体开关元件SW1～SWn分别赋予H电平的控制信号S1～Sn(导通指令)。通过半导体开关元件SW1～SWn接通，开关电路11成为接通状态，交流电源1和负载2电连接。其结果，如图中箭头所示，来自交流电源1的交流电力经由开关电路11向负载2供给。
来自交流电源1的交流电力进一步通过双向转换器12变换为直流电力并蓄积于电池3。在电池3的端子间电压达到规定的充电停止电压的情况下，控制装置20使双向转换器12的运转停止。
图3是用于说明异常时的电力供给路径的图。
参照图3，在来自交流电源1的交流电力的供给被停止的停电时、或者交流电源1的供给电压瞬间降低的瞬时电压降低的发生时，电池3的直流电力被双向转换器12变换为交流电力，该交流电力经由输出端子T2被供给到负载2。
此时，控制装置20对双向转换器12中的电力变换进行控制，以使从双向转换器12向输出节点N2输出的交流电压(输出电压Vout)与从异常发生前的交流电源1向输入节点N1输入的交流电压(输入电压Vin)同步。由此，能够抑制在电力供给路径的切换时电压变动或瞬断。
在双向转换器12的运转过程中，控制装置20对开关电路11的半导体开关元件SW1～SWn分别赋予L电平的控制信号S1～Sn(切断指令)。通过半导体开关元件SW1～SWn断开，开关电路11成为断开状态，交流电源1和负载2被电切断。
其结果，在异常时，如图中箭头所示，电池3的直流电力经由双向转换器12向负载2供给。当电池3的端子间电压降低至规定的放电停止电压时，控制装置20使双向转换器12的运转停止。
此外，即使在开关电路11中发生了元件故障或控制异常的情况下也是，通过使双向转换器12运转，并且断开开关电路11，由此能够使用图3所示的电力供给路径持续向负载2供给稳定的电力。其结果，即使在交流电源1或开关电路11发生了异常的情况下，也能够以无瞬断的方式持续向负载2供给稳定的电力。
但是，在半导体开关元件SW1～SWn的一部分发生了不能切断这一异常的情况下，在切断指令的产生过程中，有时该一部分的半导体开关元件SW不断开而维持接通状态，另一方面，发生剩余的半导体开关元件SW断开这样的不整齐的状态。若这样在串联连接的半导体开关元件SW1～SWn中产生不一致的状态，则输入节点N1和输出节点N2的电压差被集中施加于成为断开状态的剩余的半导体开关元件SW。因此，担心对该剩余的半导体开关元件SW施加过电压。
因此，在本实施方式中，控制装置20构成为在切断指令的产生过程中检测与开关电路11的切断有关的异常。图4是说明实施方式1的电源装置10的控制处理的流程图。控制装置20周期性地执行图4所示的控制处理。
参照图4，在步骤S01中，控制装置20判定是否发生了交流电源1的电压降低。具体而言，控制装置20基于电压检测器14的输入电压Vin的检测值，判定交流电源1是否发生了停电或瞬时电压降低。例如，控制装置20通过将电压检测器14的检测值的最大值(或有效值)与规定的基准值进行比较，来判定是否发生了停电或瞬时电压降低。
在没有发生交流电源1的电压降低的情况下(S01的“否”判定时)，控制装置20通过步骤S02来判定是否发生开关电路11的异常。例如，在发生了由至少1个半导体开关元件SW的故障或半导体开关元件SW所包含的IGBT的栅极驱动电路的故障等导致的控制异常的情况下，控制装置20判定为开关电路11的异常。
在开关电路11正常的情况下(S02的“否”判定时)，控制装置20通过步骤S06对开关电路11的半导体开关元件SW赋予导通指令。
另一方面，在发生了交流电源1的电压降低的情况下(S01的“是”判定时)，或者发生了开关电路11的异常的情况下(S02的“是”判定时)，控制装置20进入步骤S03，通过双向转换器12的控制，将电池3的直流电力变换为商用频率的交流电力，并将该交流电力提供给负载2。控制装置20对双向转换器12中的电力变换进行控制，以使从双向转换器12向输出节点N2输出的交流电压(输出电压Vout)与从电压降低发生前的交流电源1向输入节点N1提供的交流电压(输入电压Vin)同步。电池3从利用来自交流电源1的交流电力而进行的充电切换为用于向负载2供给电力的放电。
控制装置20在双向转换器12的运转过程中，通过步骤S04，对开关电路11的半导体开关元件SW1～SWn产生切断指令。在切断指令的产生过程中，通过步骤S05，控制装置20执行对开关电路11的切断过程中的异常的有无进行判定的切断异常判定处理。
图5是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第一构成例的框图。图5所示的各块的功能能够通过控制装置20的软件处理和/或硬件处理来实现。
参照图5，判定部22A具有减法器30、比较器32、n个比较器34_1～34_n、逻辑和电路36、以及逻辑积电路38。
减法器30计算由电压检测器14检测的输入电压Vin的检测值与由电压检测器16检测的输出电压Vout的检测值之间的电压差。比较器32将输入电压Vin和输出电压Vout的电压差与阈值Vth1进行比较，输出表示比较结果的信号。当电压差大于阈值Vth1时，比较器32的输出信号成为H电平，在电压差小于阈值Vth1时，比较器32的输出信号成为L电平。阈值Vth1对应于“第一阈值”的一个实施例。
n个比较器34_1～34_n分别接受n个电压检测器18的半导体开关元件的端子间电压V1～Vn。在将比较器34_1～34_n总括地表述的情况下，也简称为“比较器34”。比较器34将对应的半导体开关元件SW的端子间电压V与基准值Vref1进行比较，输出表示比较结果的信号。在端子间电压V小于基准值Vref1时，比较器34的输出信号成为H电平，在端子间电压V比基准值Vref1大时，比较器34的输出信号成为L电平。基准值Vref1对应于“基准值”的一个实施例。
逻辑和电路36计算比较器34_1～34_n的输出信号的逻辑和(OR)，并输出表示计算结果的信号。
逻辑积电路38计算比较器32的输出信号与逻辑和电路36的输出信号的逻辑积(AND)，并输出表示计算结果的信号。逻辑积电路38的输出信号作为检测信号DET而向电源装置的10外部(例如上位控制器)输出。
根据判定部22A，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差大于阈值Vth1的情况下，当n个半导体开关元件SW1～SWn中的p个(1≤p≤n)半导体开关元件SW的端子间电压V小于基准值Vref1时，输出H电平的检测信号DET。
由此，在输入电压Vin由于交流电源1的异常而降低、从而双向转换器12生成输出电压Vout的情况下，输入电压Vin与输出电压Vout的电压差变得比阈值Vth1大。在该状态下对n个半导体开关元件SW1～SWn提供切断指令。当半导体开关元件SW根据切断指令而正常被断开时，该半导体开关元件SW的端子间电压V变得比基准值Vref1大。另一方面，当产生了该半导体开关元件SW不能切断的异常时，该半导体开关元件SW维持接通状态，因此端子间电压V变得比基准值Vref1小。
在n个半导体开关元件SW1～SWn中的、成为不能切断的半导体开关元件SW被包含p个(1≤p≤n)的情况下，从判定部22A输出H电平的检测信号DET。
此外，根据基于判定部22A的切断异常判定处理，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差小于阈值Vth1的情况下，正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压不会产生显著的电压差，因此无法检测切断异常。
详细而言，在因开关电路11的异常产生(其中，交流电源1正常)而由双向转换器12生成输出电压Vout(图4的S03)，且向开关电路11输出了切断指令的情况下(图4的S04)，由于输入电压Vin与输出电压Vout为同等电平，因此正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V成为接近零电压的值。因此，成为不能切断的半导体开关元件SW的端子间电压V与处于断开状态的半导体开关元件SW的端子间电压V之间不出现显著性差异，结果难以检测断路异常。
但是，在这样的状况下，不会发生对成为断开状态的半导体开关元件SW施加过电压这样的情况，因此被认为不存在由无法检测出切断异常而引起的不良情况。
另外，根据针对每个半导体开关元件基于该端子间电压来检测切断异常的现有技术，在正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压较小的情况下，有可能错误地检测出该半导体开关元件SW不能切断。另一方面，由于判定部22A是基于n个半导体开关元件SW1～SWn的端子间电压V1～Vn来检测切断异常的构成，因此能够避免这样的错误的检测。
如以上说明的那样，根据实施方式1的电源装置10，能够准确地检测与构成开关电路的半导体开关元件的切断有关的异常。
[实施方式2]
在实施方式2中，对执行切断异常判定处理的判定部的第二构成例进行说明。
图6是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第二构成例的框图。图6所示的各块的功能能够通过控制装置20的软件处理和/或硬件处理来实现。
参照图6，判定部22B具有n个比较器40_1～40_n、逻辑和电路42、以及逻辑积电路44、46。
n个比较器40_1～40_n分别接受n个电压检测器18的半导体开关元件的端子间电压V1～Vn。在将比较器40_1～40_n总括地表述的情况下，也简称为“比较器40”。比较器40将对应的半导体开关元件SW的端子间电压V与基准值Vref2进行比较，输出表示比较结果的信号。在端子间电压V大于基准值Vref2时，比较器40的输出信号成为H电平，在端子间电压V比基准值Vref2小时，比较器40的输出信号成为L电平。基准值Vref2对应于“基准值”的一个实施例。
逻辑和电路42计算比较器40_1～40_n的输出信号的逻辑和(OR)，并输出表示计算结果的信号。
逻辑积电路44计算比较器40_1～40_n的输出信号的逻辑积(AND)，输出表示计算结果的信号。
逻辑积电路46计算逻辑和电路42的输出信号与逻辑积电路44的输出信号的反转信号的逻辑积，并输出表示计算结果的信号。。逻辑积电路46的输出信号作为检测信号DET而向电源装置10的外部(例如上位控制器)输出。
例如，设想在对n个半导体开关元件SW1～SWn赋予了切断指令的状态下，q个(1≤q≤n-1)半导体开关元件SW不能切断，剩余的(n-q)个半导体开关元件SW正常被断开的情况。
在该情况下，q个半导体开关元件SW的端子间电压V比基准值Vref2小，另一方面，(n-q)个半导体开关元件SW的端子间电压V比基准值Vref2大。因此，从逻辑和电路42输出H电平的信号，且从逻辑积电路44输出L电平的信号，结果从逻辑积电路46输出H电平的检测信号DET。
即，根据判定部22B，在n个半导体开关元件SW1～SWn中的q个(1≤q≤n-1)半导体开关元件SW的端子间电压V比基准值Vref2小时，输出H电平的检测信号DET。
此外，根据基于判定部22B的切断异常判定处理，在n个半导体开关元件SW1～SWn全部不能切断的情况下，接受逻辑积电路42的L电平的输出信号而使检测信号DET成为L电平，因此无法检测出切断异常。如果鉴于n个半导体开关元件SW同时发生不能切断的不良情况的概率极低，则认为不存在由无法检测出切断异常而引起的不良情况。
另外，根据基于判定部22B的切断异常判定处理，与判定部22A同样地，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差较小的情况下，成为不能切断的半导体开关元件SW的端子间电压V与正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V之间不出现显著差异，因此难以检测切断异常。但是，在这样的状况下，不会发生对成为断开状态的半导体开关元件SW施加过电压这样的情况，因此认为不存在由无法检测出切断异常而引起的不良情况。
在针对每个半导体开关元件、基于其端子间电压来检测切断异常的现有技术中，在正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V较小的情况下，有可能错误地检测出该半导体开关元件SW不能切断。另一方面，判定部22B是基于n个半导体开关元件SW1～SWn的端子间电压V1～Vn来检测切断异常的构成，因此能够避免这样的错误的检测。
如以上说明的那样，根据实施方式2的电源装置10，能够准确地检测与构成开关电路的半导体开关元件的切断有关的异常。
[实施方式3]
在实施方式3中，对执行切断异常判定处理的判定部的第三构成例进行说明。
图7是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第三构成例的框图。图7所示的各块的功能能够通过控制装置20的软件处理和/或硬件处理来实现。
参照图7，判定部22C具有n个比较器50_1～50_n、n个逻辑积电路52_1～52_n以及逻辑和电路54。
n个比较器40_1～40_n分别接受由n个电压检测器18检测出的半导体开关元件的端子间电压V1～Vn。在将比较器40_1～40_n总括地表述的情况下，也简称为“比较器40”。比较器40将对应的半导体开关元件SW的端子间电压V与基准值Vref2进行比较，输出表示比较结果的信号。在端子间电压V大于基准值Vref2时，比较器40的输出信号成为H电平，在端子间电压V比基准值Vref2小时，比较器40的输出信号成为L电平。
n个逻辑积电路52_1～52_n计算n个比较器50_1～50_n的输出信号的逻辑积，并输出表示计算结果的信号尾。在将逻辑积电路52_1～52_n总括地表述的情况下，也简称为“逻辑积电路52”。在各逻辑积电路52中，n个比较器50的输出信号中的1个被输入其反转信号。关于哪个比较器50的输出信号被反转，在n个逻辑积电路52之间相互不同。
逻辑和电路54计算逻辑积电路52_1～52_n的输出信号的逻辑和(OR)，并输出表示计算结果的信号。逻辑和电路54的输出信号作为检测信号DET而向电源装置10的外部(例如上位控制器)输出。
例如，设想在对n个半导体开关元件SW1～SWn赋予了切断指令的状态下，任一个半导体开关元件SW不能切断，剩余的(n-1)个半导体开关元件SW被正常被断开的情况。
在上述任一个半导体开关元件SW为半导体开关元件SW1的情况下，从比较器50_1输出L电平的信号，从比较器50_2～50_n输出H电平的信号。由此，逻辑积电路52_1接受比较器50_1的输出信号的反转信号和比较器50_2～50_n的输出信号，输出H电平的信号。另一方面，逻辑积电路52_2～52_n分别接收比较器50_1的输出信号和比较器50_2～50_n的输出信号(任一个为反转信号)，输出L电平的信号。其结果，从逻辑积电路54输出H电平的检测信号DET。
即，根据判定部22C，在n个半导体开关元件SW1～SWn中的任一个半导体开关元件SW的端子间电压V比基准值Vref2小时，输出H电平的检测信号DET。
此外，根据基于判定部22C的切断异常判定处理，在2个以上的半导体开关元件SW不能切断的情况下，n个逻辑积电路52的输出信号全部成为L电平，因此无法检测出切断异常。因此，判定部22C的切断异常判定处理优选应用于多个半导体开关元件SW同时成为不能切断的可能性低的电源装置10。
另外，根据基于判定部22C的切断异常判定处理，与判定部22A、22B同样地，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差较小的情况下，不能切断的半导体开关元件SW的端子间电压V与正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V之间不出现显著差异，因此难以检测切断异常。但是，在这样的状况下，不会发生对成为断开状态的半导体开关元件SW施加过电压这样的情况，因此认为不存在由无法检测出切断异常而引起的不良情况。
在对每个半导体开关元件基于该端子间电压来检测切断异常的现有技术中，在正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V较小的情况下，有可能错误地检测出该半导体开关元件SW不能切断。另一方面，判定部22C是基于n个半导体开关元件SW1～SWn的端子间电压V1～Vn来检测切断异常的构成，因此能够避免这样的错误的检测。
如以上说明的那样，根据实施方式3的电源装置10，能够准确地检测与构成开关电路的半导体开关元件的切断有关的异常。
在此，关于上述的第一控制构成例至第三控制构成例的判定部22A～22C，示出了对能够检测的切断异常的方式进行比较后的结果。图8是以表形式汇总了在半导体开关元件SW的总数n＝4的情况下，判定部22A～22C各自能够检测的切断异常的方式的图。
表中的V1～V4表示半导体开关元件SW1～SW4的端子间电压。V1至V4的值(H或L)表示被输入了V1至V4的比较器的输出信号电平。
例如，在判定部22A中，在半导体开关元件SW1的端子间电压V1小于基准值Vref1的情况下(V1＜Vref1)，即在半导体开关元件SW1不能切断的情况下，对应的比较器34_1的输出信号成为H电平。另一方面，在半导体开关元件SW1的端子间电压V1比基准值Vref1大的情况下(V1＞Vref1)，即在半导体开关元件SW1正常被断开的情况下，比较器34_1的输出信号成为L电平。
在判定部22B(或22C)中，在半导体开关元件SW1的端子间电压V1小于基准值Vref2的情况下(V1＜Vref2)，即在半导体开关元件SW1不能切断的情况下，对应的比较器40_1(或50_1)的输出信号成为L电平。另一方面，在半导体开关元件SW1的端子间电压V1比基准值Vref2大的情况下(V1＞Vref2)，即在半导体开关元件SW1正常被断开的情况下，比较器40_1(或50_1)的输出信号成为L电平。
在图8中，针对4个半导体开关元件SW1～SW4中的任一个不能切断的情况(异常元件数＝1)、2个以上的半导体开关元件SW不能切断、且1个以上的半导体开关元件正常的情况(异常元件数≥2且正常元件数≥1)、4个半导体开关元件SW全部不能切断的情况(全部异常)的每一个情况，表示判定部22A～22C是否能够检测出切断异常。“OK”表示判定部能够检测出切断异常，“NG”表示判定部不能检测出切断异常。
如图8所示，根据判定部22A，对于异常元件数＝1的情况、异常元件数≥2且正常元件数≥1的情况、以及全部异常的情况的全部情况，能够检测切断异常。
与此相对，根据判定部22B，在异常元件数＝1的情况以及异常元件数≥2且正常元件数≥1的情况下能够检测出切断异常，但在全部异常的情况下无法检测出切断异常。
另外，根据判定部22C，在异常元件数＝1的情况下能够检测切断异常，但在异常元件数≥2且正常元件数≥1的情况以及全部异常的情况下无法检测出切断异常。
这样，判定部22A～22C能够检测的切断异常的方式不同。因此，根据想要检测何种方式，能够选择判定部22A～22C。或者，也可以构成为根据构成开关电路11的半导体开关元件SW的总数n来选择判定部22A～22C中的任一个。例如，在判断为n为比较大的值而发生全部异常的可能性低的情况下，能够应用判定部22B或22C。进而，在判断为2个以上的半导体开关元件SW同时成为不能切断的可能性低的情况下，能够应用判定部22C。另一方面，在与n的大小无关而有可能全部发生异常的情况下，能够应用判定部22A。
图9是用于说明执行图4的步骤S05所示的切断异常判定处理的判定部的第四构成例的框图。参照图9，判定部22具有判定部22A～22C和用于选择这些判定部中的任一个的选择部24。从上位控制器向选择部24提供用于选择在切断异常判定处理中使用的判定部的选择信号。选择部24构成为对通过选择信号选择出的判定部输出电压检测器14、16、18的检测信号。
[实施方式4]
根据上述第一控制构成例至第三控制构成例的判定部22A～22C的切断异常判定处理，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差较小的情况下，成为不能切断的半导体开关元件SW的端子间电压V与正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V之间不出现显著差异，因此难以检测切断异常。
因此，如图10所示，在输入电压Vin与输出电压Vout的电压差较小的情况下，也可以采用不进行切断异常的检测的构成。
图10是说明实施方式4的电源装置10的控制处理的流程图。图10的流程图是在图4的流程图中追加了步骤S07的处理的流程图。
参照图10，在双向转换器12的运转过程中，通过步骤S04，控制装置20向开关电路11的半导体开关元件SW1～SWn产生切断指令。
在切断指令的产生过程中，通过步骤S06，控制装置20判定输入电压Vin与输出电压Vout的电压差(|Vin-Vout|)是否大于阈值Vth2。在|Vin-Vout|＞Vth2的情况下(S07的“是”判定时)，控制装置20进入步骤S05，执行判定开关电路11的切断过程中有无异常的切断异常判定处理。另一方面，在|Vin-Vout|≤Vth2的情况下(S07的“否”判定时)，控制装置20不进行切断异常判定处理。
根据实施方式4的电源装置10，在电压差(|Vin-Vout|)较小的情况下，正常被断开的半导体开关元件SW的端子间电压V较小，因此能够避免误判定为该半导体开关元件SW不能切断的可能性。特别是，在判定部22B、22C中，仅使用半导体开关元件SW的端子间电压V来判定切断异常，因此通过应用实施方式4的控制处理，能够防止误检测出切断异常。
另外，在电压差(|Vin-Vout|)较小的状况下，不会发生对成为断开状态的半导体开关元件SW施加过电压的情况，因此认为不存在由无法检测出切断异常而引起的不良情况。
另外，关于以上说明的多个实施方式，包含在说明书内没有提及的组合在内，在不产生不匹配、矛盾的范围内，从申请最初预定了将各实施方式中说明的构成适当组合。
应当认为本次公开的实施方式在全部方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明表示，而是由权利要求书表示，意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
附图标记说明
1交流电源、2负载、3电池(电力存储装置)、10电源装置、11开关电路、12双向转换器(电力变换器)、14、16、18电压检测器、20控制装置、22、22A、22B、22C判定部、24选择部、30减法器、32、34_1～34_n、38、40_1～40_n、46、50_1～50_n比较器、52_1～52_n逻辑积电路、36、42、54逻辑和电路、DET检测信号、N1输入节点、N2输出节点、SW1～SWn半导体开关元件(开关元件)。

Claims (6)

1.一种电源装置，向负载供给电力，具备：
开关电路，具有与交流电源连接的输入节点和与所述负载连接的输出节点；
电力变换器，构成为，在向所述输出节点输出的交流电力与向电力存储装置输入输出的直流电力之间执行双向的电力变换；以及
控制装置，控制所述开关电路及所述电力变换器，
所述开关电路包括串联连接于所述输入节点与所述输出节点之间的n个开关元件，其中，n为2以上的整数，
所述控制装置构成为，在输出用于使所述n个开关元件导通的导通指令的状态下检测出所述交流电源及所述开关电路中的至少一方的异常的情况下，通过所述电力变换器的控制，将所述电力存储装置的直流电力变换为与正常时从所述交流电源供给的交流电力同步的交流电力并向所述输出节点供给，
所述控制装置进一步在所述电力变换器的电力变换的执行过程中产生用于切断所述n个开关元件的切断指令，并且在所述切断指令的产生过程中，基于所述n个开关元件的端子间电压来检测与所述开关电路的切断有关的异常。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述输入节点与所述输出节点的电压差超过第一阈值的情况下，且所述n个开关元件中的p个开关元件的所述端子间电压小于基准值时，所述控制装置检测与所述开关电路的切断有关的异常，其中，1≤p≤n。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述n个开关元件中的q个开关元件的所述端子间电压小于基准值时，所述控制装置检测与所述开关电路的切断有关的异常，其中，1≤q≤(n-1)。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
在所述n个开关元件中的任一个开关元件的端子间电压小于基准值时，所述控制装置检测与所述开关电路的切断有关的异常。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
所述控制装置选择性地执行以下处理中的任一个处理：
(a)在所述输入节点与所述输出节点的电压差超过第一阈值的情况下，且所述n个开关元件中的m个开关元件的所述端子间电压小于基准值时，检测与所述开关电路的切断有关的异常的处理，其中，1≤m≤n；
(b)在所述n个开关元件中的q个开关元件的所述端子间电压小于基准值时，检测与所述开关电路的切断有关的异常的处理，其中，1≤q≤(n-1)；以及
(c)在所述n个开关元件中的任一个开关元件的端子间电压小于基准值时，检测与所述开关电路的切断有关的异常的处理。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其中，
在所述切断指令的产生过程中，在所述输入节点与所述输出节点的电压差小于第二阈值时，所述控制装置不进行与所述开关电路的切断有关的异常的检测。
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