JP2006304456A

JP2006304456A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2006304456A
Application number: JP2005121053A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Dobashi; 栄喜土橋
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成で故障個所の特定を可能にするとともに、故障発生時にも運転を継続可能にする。
【解決手段】電圧検出器２に異常が発生した場合を考えると、この場合、故障検出部７では、Ｅ１＋Ｅ２≠Ｅ３の関係が成立することから異常を検出する。次に、故障個所の特定（判定）部８では、Ｅ１≠Ｅ２＝Ｅ３／２ではなく、Ｅ２≠Ｅ１＝Ｅ３／２が成立することから、異常が発生したのは電圧検出器２であると判断する。その結果、信号線Ｌ２に信号が発生することから異常個所の切換部１０は、制御部１１の入力を検出部Ｅ２の出力に代えて、電圧演算部９からの出力（Ｅ３−Ｅ１）に切り替えるので、制御部１１はこの値に基き制御を継続することが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば３レベルインバータのように、２直列に接続された充電部を備えた電力変換装置、特にその充電部の電圧検出方式を改良した電力変換装置に関する。

充電部の電圧検出を行なう電力変換装置の一般的な例を図３，図４に示す。
図３は単に充電部の電圧検出器を備えたもので、検出器故障の場合は、一般的には電力変換装置の異常として装置を停止させるものである。
図４は充電部の電圧検出器を二重化し、故障検出部によりその偏差から検出器の故障を判別できるようにしたものである。
なお、電圧検出器の故障判別の関連技術としては、例えば特許文献１に示すものがある。
特開平０５−２３２１５３号公報

しかしながら、図３では各充電部に設けられた電圧検出器が異常になれば、電力変換装置を停止してしまうだけでなく、故障個所の判別が困難であるという問題がある。また、図４では電圧検出器の数が多くなり、回路が複雑で高価になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、簡単かつ安価な構成で故障個所の特定を可能にするとともに、故障発生時にも運転を継続可能にすることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、２直列に接続された充電部の各充電部間に設けられる第１の電圧検出器と、２直列に接続された充電部の総合電圧を検出する第２の電圧検出器と、第１，第２の電圧検出器からの電圧検出値に基き電力変換部を制御する制御部とを備えた電力変換装置において、
前記第１，第２の電圧検出器の故障を検出する故障検出部を設けたことを特徴とする。

上記請求項１の発明においては、前記第１，第２の電圧検出器からの各電圧検出値を比較演算し、故障した電圧検出器を判別する故障判別部を設けることができる（請求項２の発明）。この請求項２の発明においては、前記故障した電圧検出器対応の検出値を残りの正常な各電圧検出器の検出値から求める電圧演算部と、故障のない場合には各電圧検出器からの検出値を前記制御部に与え、故障が発生した場合には前記電圧演算部で求めた演算値に切り替えて前記制御部に与える切替部とを設け、電圧検出器が故障した場合でも前記演算値を用いて運転を継続可能にすることができる（請求項３の発明）。

この発明によれば、任意の１つの電圧検出器が異常となった場合に、異常判定ができるだけでなく故障個所を特定できるので、保守が容易となる。また、異常となった電圧検出器の検出値を演算で求めるようにしたので、その演算値を用いることにより運転を継続することが可能となり、信頼性を向上できる。

図１はこの発明の実施の形態を示す構成図である。
図１に示すように、直流コンデンサ４，５が直列接続された充電部、およびその各充電電圧を検出する電圧検出器１〜３に対し、故障検出部７と、故障個所の特定（判定）部８と、電圧演算部９と、異常個所の切替部１０と、電圧検出値をもとに電力変換装置の電力変換部６に制御指令を与える制御部１１とからなる制御装置１２が設けられて構成されている。

各電圧検出器１〜３は、充電部に充電された電圧Ｖ１を検出値Ｅ１へ、電圧Ｖ２を検出値Ｅ２へ、電圧Ｖ３を検出値Ｅ３へそれぞれ変換する。故障検出部７は各電圧検出器１〜３からの検出値を比較演算する演算回路を備え、ここでは例えば、
Ｅ１＋Ｅ２≠Ｅ３
になったとき、検出器故障と判断する。

故障個所の特定（判定）部８は、故障検出部７と同様各電圧検出器１〜３からの検出値を比較演算する演算回路を備え、ここでは例えば、
Ｅ１≠Ｅ２＝Ｅ３／２
になったとき電圧検出器１を、また、
Ｅ２≠Ｅ１＝Ｅ３／２
になったとき電圧検出器２を、さらにこれら以外のとき電圧検出器３を異常と判定する。

電圧演算部９は、２つの検出値から残る１つの検出値を、例えば次式のようにして演算する。
Ｅ１＝Ｅ３−Ｅ２
Ｅ２＝Ｅ３−Ｅ１
Ｅ３＝Ｅ１＋Ｅ２
これにより、電圧検出器１が故障（異常）のときは最上段の式から、電圧検出器２が故障（異常）のときは中段の式から、また、電圧検出器１が故障（異常）のときは最下段の式から、それぞれ正しいと考えられる検出値を得ることができる。

異常個所の切換部１０は、故障個所の特定（判定）部８により異常と判定された検出器の検出値を、電圧演算部９で演算した値に切り替える。これにより、制御部１１は制御指令を継続できるので、電力変換装置が停止することはない。また、故障検出部７や故障個所の特定（判定）部８で得た信号を、アラーム出力部や他の回路へ出力することにより、警報の発報や表示が可能となる。

ここで、例えば電圧検出器２に異常が発生した場合について考える。
この場合、故障検出部７では、Ｅ１＋Ｅ２≠Ｅ３の関係が成立することから異常を検出する。次に、故障個所の特定（判定）部８では、Ｅ１≠Ｅ２＝Ｅ３／２ではなく、Ｅ２≠Ｅ１＝Ｅ３／２が成立することから、異常が発生したのは電圧検出器２であると判断する。その結果信号線Ｌ２に信号が発生するので、これにより異常個所の切換部１０は、制御部１１の入力を検出部Ｅ２の出力に代えて、電圧演算部９からの出力（Ｅ３−Ｅ１）に切り替えられることになる。
なお、その他の電圧検出器に異常が発生した場合についても、上記と同様にして切り替えられる。

図２はこの発明が適用される電力変換装置を示す概要図である。
図示のように、直流電源部と、電圧検出部と、充電部と、電力変換部と、制御装置とから構成され、負荷としては電動機（Ｍ１〜Ｍ４）を駆動しているが、変圧器など電動機以外の負荷でも構わない。直流電源部としてはダイオードによる整流器のほか、スイッチング素子による変換器を用いても良い。また、電力変換部は３レベル変換器の例であるが、２レベルでもマルチレベルであっても良い。

この発明の実施の形態を示す構成図この発明が適用される電力変換装置の例を示す概要図第１の従来例を示す概要図第２の従来例を示す概要図

符号の説明

１，２，３…電圧検出器、４，５…直流コンデンサ、６…電力変換部、７…故障検出部、８…故障個所の特定部、９…電圧演算部、１０…異常個所の切替部、１１…制御部、１２…制御装置。

Claims

２直列に接続された充電部の各充電部間に設けられる第１の電圧検出器と、２直列に接続された充電部の総合電圧を検出する第２の電圧検出器と、第１，第２の電圧検出器からの電圧検出値に基き電力変換部を制御する制御部とを備えた電力変換装置において、
前記第１，第２の電圧検出器の故障を検出する故障検出部を設けたことを特徴とする電力変換装置。
前記第１，第２の電圧検出器からの各電圧検出値を比較演算し、故障した電圧検出器を判別する故障判別部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記故障した電圧検出器対応の検出値を残りの正常な各電圧検出器の検出値から求める電圧演算部と、故障のない場合には各電圧検出器からの検出値を前記制御部に与え、故障が発生した場合には前記電圧演算部で求めた演算値に切り替えて前記制御部に与える切替部とを設け、電圧検出器が故障した場合でも前記演算値を用いて運転を継続可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。