JP2011182519A - Power converting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置に関し、特に直流電源が太陽電池モジュール等である場合に用いられる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that converts DC power into AC power, and more particularly to a power conversion device used when a DC power source is a solar cell module or the like.
太陽電池モジュール等の直流電源から出力される直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置として、例えば、特許文献１に示されたものがある。
For example,
特許文献１では、直流電源の直流電力を交流電力に変換する単相インバータの交流側を複数直列接続し、上記複数の単相インバータの各発生電圧の総和により出力電圧を制御する電力変換装置において、第２の直流電源と、該第２の直流電源の電圧を降圧する降圧回路とを備え、上記複数の単相インバータのうち電圧が最大である第１のインバータの直流電源電圧は、上記第２の直流電源から上記降圧回路を介して生成されるようにした電力変換装置が提案されている。
In
しかしながら、上記従来の電力変換装置では、降圧回路が故障した場合、第２の直流電源の電圧が降圧されずに第１のインバータに印加され、第１のインバータが連鎖故障することが起こり得るという問題があった。 However, in the above-described conventional power conversion device, when the step-down circuit fails, the voltage of the second DC power supply is applied to the first inverter without being stepped down, and the first inverter can cause a chain failure. There was a problem.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、内部故障の発生可能性を低くし、効率のよい運転を可能にする電力変換装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a power conversion device that reduces the possibility of an internal failure and enables efficient operation.
上述した目的を達成するために、本発明は、第１の直流電源から供給される直流電力を交流電力へ変換する電力変換装置であって、第１のスイッチング素子および前記第１のスイッチング素子に並列に接続された第１のリレーを含んで構成され、前記第１の直流電源から印加される直流電圧を降圧する第１の降圧回路と、第２のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に並列に接続された第２のリレーを含んで構成され、前記第１の直流電源と前記第１の降圧回路との間に配置され、前記第１の降圧回路の出力電圧が印加される後段の回路を保護する第１の保護回路と、前記第１の直流電源の正極出力端と前記第１の保護回路の入力端との接続ラインに流れる電流を検出する第１の電流検出部と、当該電力変換装置の待機時に、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のオンオフ制御と前記第１のリレーおよび前記第２のリレーの開閉制御との組み合わせと、前記第１の電流検出部の検出電流値と予め定めた所定電流値との比較とに基づき、前記第１のスイッチング素子、前記第１のリレー、前記第２のスイッチング素子および前記第２のリレーについて、故障有無の判定を行う第１の故障検出手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a power conversion device that converts DC power supplied from a first DC power source into AC power, and includes a first switching element and the first switching element. A first step-down circuit configured to include a first relay connected in parallel and stepping down a DC voltage applied from the first DC power supply; a second switching element; and a second switching element. A second relay connected in parallel is arranged between the first DC power supply and the first step-down circuit, and the latter stage to which the output voltage of the first step-down circuit is applied A first protection circuit that protects a circuit; a first current detection unit that detects a current flowing through a connection line between a positive output terminal of the first DC power supply and an input terminal of the first protection circuit; During standby of the power converter, The combination of the on / off control of the first switching element and the second switching element and the opening / closing control of the first relay and the second relay, and the detection current value of the first current detection unit are predetermined. First failure detecting means for determining whether or not there is a failure in the first switching element, the first relay, the second switching element, and the second relay based on the comparison with the predetermined current value. It is characterized by providing.
本発明によれば、保護回路および降圧回路における各スイッチング素子にリレーを並列接続する場合において、装置の待機時に、各スイッチング素子と各リレーの短絡故障や開放故障を検出できるので、装置稼働時に内部故障の発生可能性を低くすることができ、また効率のよい運転を可能にするという効果を奏する。 According to the present invention, when a relay is connected in parallel to each switching element in the protection circuit and the step-down circuit, it is possible to detect a short circuit failure or an open failure between each switching element and each relay during standby of the device. There is an effect that the possibility of failure can be reduced and efficient operation is possible.
以下に、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a power conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電力変換装置の構成を示すブロック図である。図１において、第１の直流電源１は、例えば、太陽光発電システムにおいて発電を行う太陽電池モジュールである。第１の直流電源１の正極出力端は、第１の保護回路２、第１の降圧回路３および第１の昇圧回路４をこの順に介してインバータ回路５の正極入力端に接続され、第１の直流電源１の負極出力端は、直接インバータ回路５の負極入力端に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device according to
第１の直流電源１の正極出力端と第１の保護回路２との接続ラインに、第１の電流検出部６の検出端が接続されている。第１の電流検出部６は、検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓｌを第１のリレー駆動制御部８に出力する。
A detection terminal of the first
また、第１の直流電源１と第１の保護回路２との間において、第１の直流電源１の正極出力端と第１の保護回路２との接続ラインと、第１の直流電源１の負極出力端とインバータ回路５の負極入力端との接続ラインとの間に、平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。第１の電圧検出部９は、コンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１を検出し、第１のリレー駆動制御部８に出力する。
Further, between the first
第１の保護回路２は、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１に並列に接続されたリレーＲｙ１とを含んで構成されている。リレーＲｙ１は、第１のリレー駆動制御部８によって開閉制御される。スイッチング素子Ｑ１は、この実施の形態ではＩＧＢＴトランジスタを用いている。ＩＧＢＴトランジスタＱ１のコレクタ端子とリレーＲｙ１の一端との接続端が保護回路２の入力端であり、第１の直流電源１の正極出力端に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ１のエミッタ端子とリレーＲｙ１の他端との接続端が保護回路２の出力端であり、降圧回路３の入力端に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ１のゲート端子は第１の直流電圧変換回路制御部９に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ１のコレクタ端子とエミッタ端子との間にはダイオードが逆並列に接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ１は、「第２のスイッチング素子」に対応し、リレーＲｙ１は、「第２のリレー」に対応している。なお、スイッチング素子Ｑ１は、一方向導通回路（例えば、ダイオード等）を逆並列に接続した開閉回路を含んで構成するようにしてもよい。
The
第１の降圧回路３は、スイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２に並列に接続されたリレーＲｙ２と、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１とを含んで構成されている。リレーＲｙ２は、第１のリレー駆動制御部８によって開閉制御される。スイッチング素子Ｑ２は、この実施の形態ではＩＧＢＴトランジスタを用いている。ＩＧＢＴトランジスタＱ２のコレクタ端子とリレーＲｙ２の一端との接続端が第１の降圧回路３の入力端であり、保護回路２の出力端に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ２のエミッタ端子とリレーＲｙ２の他端とが共に、ダイオードＤ１のカソード端子およびリアクトルＬ１の一端に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ２のゲート端子は第１の直流電圧変換回路制御部９に接続されている。ダイオードＤ１のアノード端子は、第１の直流電源１の負極出力端とインバータ回路５の負極入力端との接続ラインに接続されている。リアクトルＬ１の他端が第１の降圧回路３の出力端である。ＩＧＢＴトランジスタＱ２のコレクタ端子とエミッタ端子との間にはダイオードが逆並列に接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ２は「第１のスイッチング素子」に対応し、リレーＲｙ２は「第１のリレー」に対応している。なお、スイッチング素子Ｑ２は、一方向導通回路を逆並列に接続した開閉回路を含んで構成するようにしてもよい。
The first step-down circuit 3 includes a switching element Q2, a relay Ry2 connected in parallel to the switching element Q2, a reactor L1, and a diode D1. The relay Ry2 is controlled to be opened and closed by the first relay
第１の昇圧回路４は、第１の降圧回路３と兼用して用いられるリアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ３と、ダイオードＤ２とを含んで構成されている。リアクトルＬ１の一端が第１の昇圧回路４の入力端である。スイッチング素子Ｑ３は、この実施の形態ではＩＧＢＴトランジスタを用いている。ＩＧＢＴトランジスタＱ３のコレクタ端子はリアクトルＬ１の他端とダイオードＤ２のアノード端子との接続端に接続され、エミッタ端子は第１の直流電源１の負極出力端とインバータ回路５の負極入力端との接続ラインに接続され、ゲート端子は第１の直流電圧変換回路制御部９に接続されている。ＩＧＢＴトランジスタＱ２のコレクタ端子とエミッタ端子との間にはダイオードが逆並列に接続されている。ダイオードＤ２のカソード端子は、第１の昇圧回路４の出力端であり、インバータ回路５の正極入力端に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ３は、一方向導通回路を逆並列に接続した開閉回路を含んで構成するようにしてもよい。
The first booster circuit 4 includes a reactor L1, which is also used as the first step-down circuit 3, a switching element Q3, and a diode D2. One end of the reactor L <b> 1 is an input end of the first booster circuit 4. In this embodiment, the switching element Q3 uses an IGBT transistor. The collector terminal of the IGBT transistor Q3 is connected to the connection terminal between the other end of the reactor L1 and the anode terminal of the diode D2, and the emitter terminal is connected to the negative output terminal of the first
インバータ回路５の正極入力端と負極入力端との間には、コンデンサＣ３が接続されている。コンデンサＣ３は、第１の降圧回路３と第１の昇圧回路４のいずれか一方の出力電圧によって充電される。第３の電圧検出部１０は、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉを検出し、インバータ回路制御部１１と第１のリレー駆動制御部８とに出力する。
A capacitor C3 is connected between the positive input terminal and the negative input terminal of the
インバータ回路制御部１１は、外部から運転開始指示が入力されると、第３の電圧検出部１０から通知されるコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉを監視し、通知されたコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが所定値になると、インバータ回路５内のスイッチング素子をオンオフ制御し、インバータ回路５に、直流電源であるコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉから交流電圧を変換生成させる。
When an operation start instruction is input from the outside, the inverter
この実施の形態では、インバータ回路制御部１１は、外部から運転開始指示が入力されても、その前に第１のリレー駆動制御部８から故障検知の通知が入力されていると、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが所定値以上であっても、外部操作によるリセット信号が入力されるまでインバータ回路５を駆動せずに停止状態（当該電力変換装置の強制的停止状態）に維持するようになっている。
In this embodiment, the inverter
インバータ回路５は、最大（瞬時値）でコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉまで出力することができる。例えば、インバータ回路５が２００Ｖの交流電力（実効値）を出力するために必要なコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉは約２８２Ｖである。このため、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが約２８２Ｖ以上であれば、インバータ回路５は２００Ｖの交流出力を行うことが可能である。インバータ回路５の交流出力は、リアクトルＬ３，Ｌ４およびコンデンサＣ４を含んで構成されるフィルタ回路、並びにリレーＲｙ５，Ｒｙ６を介して、商用電力系統（または交流負荷）１２に供給される。
The
この実施の形態では、外部から運転開始指示が入力される前の待機時に、第１のリレー駆動制御部８が、図２に示す手順によって、第１の電流検出部６からの検出電流値Ｉｓ１と予め定めた所定電流値との比較に基づき、第１の直流電圧変換回路制御部９に動作指示を与えつつ、第１の保護回路２と第１の降圧回路３の一方または両方の故障検出を行うようになっている。つまり、第１のリレー駆動制御部８は、「第１の故障検出手段」に対応している。この故障検出動作の説明を行う前に、当該電力変換装置の動作等について説明する。
In this embodiment, at the time of standby before an operation start instruction is input from the outside, the first relay
外部から運転開始指示が入力される前の待機時では、第１の直流電源１を構成する太陽電池モジュールは、直流電力を生成しているが、第１の直流電圧変換回路制御部９がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３をそれぞれオフ状態に制御し、第１のリレー駆動制御部８がリレーＲｙ１，Ｒｙ２をそれぞれ開路状態に制御し、コンデンサＣ３への充電を阻止している。
At the time of standby before the operation start instruction is input from the outside, the solar cell module constituting the first
外部から運転開始指示が入力されると、第１の直流電圧変換回路制御部９がスイッチング素子Ｑ１をオン状態に制御し、第１のリレー駆動制御部８がリレーＲｙ１を閉路状態に制御し、つまり、第１の保護回路２をバイパス状態に制御し、直流電源１を降圧回路３に接続する。このとき、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電圧検出部９から通知されたコンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１に基づき、第１の降圧回路３を動作させるか第１の昇圧回路４を動作させるかを判断し、その判断結果を第１の直流電圧変換回路制御部９に通知する。第１の降圧回路３を動作させる場合は、第１のリレー駆動制御部８がリレーＲｙ２を開路状態に維持し、同時に、第１の直流電圧変換回路制御部９がスイッチング素子Ｑ３をオフ状態に維持してスイッチング素子Ｑ２をオンオフ制御する。第１の昇圧回路４を動作させる場合は、第１のリレー駆動制御部８がリレーＲｙ２を閉路させ、第１の直流電圧変換回路制御部９がスイッチング素子Ｑ２をオフ状態に維持してスイッチング素子Ｑ３をオンオフ制御する。これによって、コンデンサＣ２が充電され、端子電圧Ｖｉｉが所定値になると、インバータ回路制御部１１がインバータ回路５の運転を開始する。
When an operation start instruction is input from the outside, the first DC voltage conversion
第１の直流電源１を構成する太陽電池モジュールの出力電圧は、取り出す電力によって決まり、電力を取り出していない時、最大となる。よって、太陽光発電システム運転開始前はまだ電力を取り出していないので出力電圧が最大となり第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を超えて７００Ｖ程度になることがある。このように第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を上回っていて降圧が必要である場合は、第１の降圧回路３が、第１の直流電源１の出力電圧を所望の電圧（例えば、定格電圧等）に降圧してコンデンサＣ２の電圧Ｖｉｉを生成する。この場合、第１の昇圧回路４が昇圧を行う必要はないので、第１の昇圧回路４内のスイッチング素子Ｑ３はオフ状態に制御される。この観点から、第１の降圧回路３は、第１の直流電源１の高い直流電圧が第１の降圧回路３の後段の回路（図１に示す例では、昇圧回路４（特に、スイッチング素子Ｑ３）、コンデンサＣ２、およびインバータ回路５）に印加されることを防いで後段の回路を保護することを兼ねた回路となっている。また、第１の保護回路２は、直流電源１の出力電圧が第１の降圧回路３の後段の回路に印加されることを防いでおり、第１の降圧回路３による後段回路の保護との多重保護回路となっている。これによって、第１の昇圧回路４、コンデンサＣ２、インバータ回路５は、定格電圧に適した、即ち耐圧の低い素子で構成することができ、損失が低減された効率のよい回路となる。
The output voltage of the solar cell module that constitutes the first
上述したように、第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を上回っていて降圧が必要である場合に、第１の降圧回路３では、第１のリレー駆動制御部８がリレーＲｙ２を開路させる際に、スイッチング素子Ｑ２が第１の直流電圧変換回路制御部９によりオンオフ制御されるので、リレーＲｙ２はアークを発生することなく開路させることができる。つまり、第１の降圧回路３は、リレーＲｙ２を設けてバイパスできるようにしてあるが、リレーＲｙ２での発熱等の問題なく第１の降圧回路３に降圧動作を開始させることができる。
As described above, when the output voltage of the first
なお、電力変換装置に求められる安全規格（例えば、電気用品安全法、ＩＥＣ等）は、降圧開路３およびリレーＲｙ２によって満たされれば良い。そのため、第１の保護回路２内のスイッチング素子Ｑ１としてスイッチング素子Ｑ２よりも耐圧の低い小型のものを利用することができ、リレーＲｙ１としてリレーＲｙ２よりも絶縁耐圧が低い（絶縁距離が短い）小型のものを利用することができる。先に説明したように、第１の直流電源１の出力電圧が７００Ｖ程度になり得る場合には、電力変換装置に求められる安全規格を満たすため、リレーＲｙ２として、接点距離が５．６ミリメートル程度のリレーを用いる。一方、リレーＲｙ１は、電力変換装置の何処かで異常が発生した場合に、電力変換装置を停止させる制御を行うことが可能な時間を稼げる程度のリレーであれば良い。例えば、リレーＲｙ１として、ＡＣ１０００Ｖを１分間程度保たせることが可能な接点距離が１．５ミリメートル程度のリレーを用いることができる。この場合、リレーＲｙ１の大きさをリレーＲｙ２の４分の１程度の大きさにすることができる。これによって、電力変換装置が大きくなることをできるだけ抑制しながら、保護回路２を備えることができる。
In addition, the safety standards (for example, the Electrical Appliance and Material Safety Law, IEC, etc.) required for the power conversion device may be satisfied by the step-down open circuit 3 and the relay Ry2. Therefore, a small element having a lower withstand voltage than the switching element Q2 can be used as the switching element Q1 in the
また、第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を下回り、さらに所定の電圧（例えば、２００Ｖ等）以下になると、第１の昇圧回路４が、第１の直流電源１の出力電圧を昇圧してコンデンサＣ２の電圧Ｖｉｉを生成する。この場合、第１の降圧回路３が降圧を行う必要はないので、第１の降圧回路３では、リレーＲｙ２が閉路状態に制御されてバイパスされる。つまり、スイッチング素子Ｑ２での損失発生を防止する。そして、第１の昇圧回路４では、スイッチング素子Ｑ３が第１の直流電圧変換回路制御部９によりオンオフ制御され、第１の直流電源１の出力電圧が所望の電圧（例えば、定格電圧等）に昇圧される。このように、第１の昇圧回路４による昇圧動作を、スイッチング素子Ｑ２での損失発生を防止しつつ、実施することができる。
In addition, when the output voltage of the first
また、第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を含む所定の範囲（例えば、２００Ｖ〜定格電圧等）である場合は、第１の降圧回路３および第１の昇圧回路４の両方の動作を停止させることができる。すなわち、第１の降圧回路３ではリレーＲｙ２が閉路状態に制御され、第１の昇圧回路４ではスイッチング素子Ｑ３がオフ状態に制御され、第１の直流電源１の出力電圧が、第１の保護回路２、第１の降圧回路３および第１の昇圧回路４をパスして直接コンデンサＣ３に印加される。
When the output voltage of the first
一方、電力変換装置の稼働中に第１の昇圧回路４またはインバータ回路５に異常が発生し、それによってコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが所望の電圧（例えば、定格電圧等）よりも高電圧になった場合、第３の電圧検出部１０から第１のリレー駆動制御部８に通知されるので、第１のリレー駆動制御部８が第１の直流電圧変換回路制御部９に指示を出し、両者によって、第１の保護回路２および第１の降圧回路３に保護動作を行わせる。すなわち、まず、第１の降圧回路３において、リレーＲｙ２が開路状態に制御され、その後スイッチング素子Ｑ２がオフ状態に制御され、その後、第１の保護回路２において、リレーＲｙ１が開路状態に制御され、その後スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に制御される。
On the other hand, an abnormality occurs in the first booster circuit 4 or the
また、電力変換装置の稼働中に第１の降圧回路３に異常が発生し、それによって第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を上回っているにもかかわらず第１の降圧回路３による降圧が行われずに、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが所望の電圧（例えば、定格電圧等）よりも高電圧になった場合、第１のリレー駆動制御部８が、第１の電圧検出部１１から通知される端子電圧Ｖｓ１と第３の電圧検出部１０から通知される端子電圧Ｖｉｉとを比較し、第１の直流電圧変換回路制御部９に指示を出し、両者によって第１の保護回路２に保護動作を行わせる。すなわち、第１の保護回路２において、リレーＲｙ１が開路状態に制御され、その後スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に制御される。これによって、第１の直流電源１の高くなり過ぎた出力電圧が第１の降圧回路３の後段の回路に印加されることが防止でき、第１の降圧回路３の後段の回路を保護することができる。なお、第１の保護回路２を遮断状態に制御する場合、まず、スイッチング素子Ｑ１をオンさせてリレーＲｙ１を開路状態に制御し、その後スイッチング素子Ｑ１をオフさせる手順が取れるので、リレーＲｙ１でアークを発生させることなく、第１の保護回路２が確実に遮断状態に制御される。
In addition, an abnormality occurs in the first step-down circuit 3 during operation of the power converter, and thereby the first step-down circuit 3 causes the output voltage of the first
なお、電力変換装置の稼働中に第１の保護回路２に異常が発生した場合、電力変換装置に求められる安全規格はリレーＲｙ２を備える第１の降圧回路３によって満たされているので、電力変換装置の稼働を継続することも可能ではあるが、安全をより確実なものとするために、第１のリレー駆動制御部８が、第１の電圧検出部１１から通知される端子電圧Ｖｓ１と第３の電圧検出部１０から通知される端子電圧Ｖｉｉとを比較し、第１の直流電圧変換回路制御部９に指示を出し、両者によって第１の降圧回路３に保護動作を行わせるようにしてもよい。すなわち、第１の降圧回路３において、リレーＲｙ２を開路状態に制御し、その後スイッチング素子Ｑ２をオフ状態に制御するようにしてもよい。
When an abnormality occurs in the
以上要するに、この実施の形態による電力変換装置は、次のような特徴を有している。（１）第１の降圧回路３を備え、第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を上回っている場合に第１の降圧回路３が第１の直流電源１の出力電圧を所望の電圧（例えば、定格電圧等）に降圧するようにしたので、第１の昇圧回路４（特には、スイッチング素子Ｑ３）、コンデンサＣ２、およびインバータ回路５を耐圧の低い素子で構成することができる。半導体スイッチング素子は耐圧が高くなるほど導通損失が大きくなる傾向があるので、第１の昇圧回路４、インバータ回路５を耐圧の低い素子で構成することにより、損失が低減された変換効率の高い電力変換装置を実現することができる。
In short, the power converter according to this embodiment has the following characteristics. (1) The first step-down voltage circuit 3 includes the first step-down voltage circuit 3 and the first step-down voltage circuit 3 uses the output voltage of the first
（２）第１の保護回路２を備え、電力変換装置の稼働中に第１の降圧回路３に異常が発生し、それにより第１の直流電源１の出力電圧が定格電圧を上回っているにもかかわらず第１の降圧回路３による降圧が行われずに、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉが所望の電圧（例えば、定格電圧等）よりも高電圧になった場合に、リレーＲｙ１が開路状態に制御され、その後スイッチング素子Ｑ１がオフ状態に制御される。これによって、第１の直流電源１の高くなり過ぎた出力電圧が第１の降圧回路３の後段の回路に印加されることを防いで、第１の降圧回路３の後段の回路を多重保護することができる。
(2) The
（３）第１の降圧回路３にリレーＲｙ２を備え、第１の直流電源１の出力電圧の降圧が不要な場合に、第１の降圧回路３内のスイッチング素子Ｑ２をバイパスすることができるようにしたので、第１の降圧回路３内のスイッチング素子Ｑ２で損失が発生することを防止することができ、さらに損失低減を図ることができる。
(3) When the first step-down circuit 3 includes the relay Ry2, and the step-down of the output voltage of the first
（４）第１の直流電源１の出力電圧に応じて、第１の昇圧回路４と第１の降圧回路３とのいずれかを選択的に動作させる、或いは、双方を動作させないで、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉを生成するので、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉを安定して生成でき、安定した交流出力を精度よく得ることができる。
(4) Depending on the output voltage of the first
（５）そして、電力変換装置の待機時に、第１のリレー駆動制御部８が、常に、或いは外部から指示があったときに、図２に示す手順で、第１の電流検出部６からの検出電流値Ｉｓ１と予め定めた所定電流値との比較に基づいて、第１の直流電圧変換回路制御部９に動作指示を与えつつ、第１の保護回路２を構成するリレーＲｙ１およびスイッチング素子Ｑ１と、第１の降圧回路３を構成するリレーＲｙ２およびスイッチング素子Ｑ２とが、短絡故障していないか、開放故障していないかの健全性を予めチェックすることができる。
(5) When the power converter is on standby, the first relay
以下、図２を参照して、電力変換装置の待機時に実施される故障検出動作について説明する。図２は、図１に示す第１のリレー駆動制御部が行う故障検出動作の手順を説明するフローチャートである。なお、処理手順を示すステップは、単に「ＳＴ」と略記する。 Hereinafter, with reference to FIG. 2, the failure detection operation performed when the power conversion apparatus is on standby will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining the procedure of the failure detection operation performed by the first relay drive control unit shown in FIG. Note that a step indicating a processing procedure is simply abbreviated as “ST”.
電力変換装置の待機時においては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、全てオフ状態であり、リレーＲｙ１，Ｒｙ２も全て開路状態である。このような待機時の状態において、図２に示すように、第１のリレー駆動制御部８は、コンデンサＣ２に不要な充電が行われ、端子電圧Ｖｉｉが過電圧とならないようにするため、スイッチング素子Ｑ３もオンオフさせつつ、故障検出を行う。
When the power converter is on standby, all of switching elements Q1, Q2, and Q3 are in an off state, and relays Ry1 and Ry2 are all in an open state. In such a standby state, as shown in FIG. 2, the first relay
図２おいて、ＳＴ１〜ＳＴ５では、第１の保護回路２を構成するリレーＲｙ１およびスイッチング素子Ｑ１について、短絡故障の有無がチェックされる。
In FIG. 2, in ST1 to ST5, the relay Ry1 and the switching element Q1 constituting the
ＳＴ１では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を共に開路状態に維持する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対し、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を共にデューティ比ｔ１でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ２へ進む。ここで、デューティ比ｔ１は、当該電力変換装置の制御周期内でのオン時間幅であり、第１の電圧検出部９が検出したコンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１とデューティ比ｔ１との積がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の耐圧以下となるように設定される。
In ST1, the first relay
ＳＴ２では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも小さいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≦所定電流値であれば（ＳＴ２：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ１とスイッチング素子Ｑ１の両方共に短絡故障していないと判定し（ＳＴ３）、ＳＴ６へ進む。一方、Ｉｓ１≦所定電流値でなければ（ＳＴ２：Ｎｏ）、リレーＲｙ１とスイッチング素子Ｑ１の少なくとも一方は短絡故障していると判定し（ＳＴ４）、インバータ回路制御部１１に故障検出を通知し、エラー表示を行い（ＳＴ５）、本手順を終了する。インバータ回路制御部１１は、故障検出の通知が入力されると、外部から当該電力変換装置の動作開始指示が入力されても、外部からリセット信号が入力されるまでは、インバータ回路５を駆動しない、つまり、当該電力変換装置を強制的に停止状態に維持する。
In ST2, the first relay
また、ＳＴ６〜ＳＴ１０では、第１の降圧回路３を構成するリレーＲｙ２およびスイッチング素子Ｑ２について、短絡故障の有無がチェックされる。 In ST6 to ST10, the relay Ry2 and the switching element Q2 constituting the first step-down circuit 3 are checked for the presence of a short-circuit failure.
ＳＴ６では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を共に開路状態に維持する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対し、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態に制御させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を共にデューティ比ｔ２でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ７へ進む。ここで、デューティ比ｔ２は、当該電力変換装置の制御周期内でのオン時間幅であり、第１の電圧検出部９が検出したコンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１とデューティ比ｔ１との積がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の耐圧以下となるように設定される。
In ST6, the first relay
ＳＴ７では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも小さいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≦所定電流値であれば（ＳＴ７：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ２とスイッチング素子Ｑ２の両方共に短絡故障していないと判定し（ＳＴ８）、ＳＴ１１へ進む。一方、Ｉｓ１≦所定電流値でなければ（ＳＴ７：Ｎｏ）、リレーＲｙ２とスイッチング素子Ｑ２の少なくとも一方は短絡故障していると判定し（ＳＴ９）、インバータ回路制御部１１に故障検出を通知し、エラー表示を行い（ＳＴ１０）、本手順を終了する。当該電力変換装置は、外部から運転開始指示が入力されても、外部からリセット信号が入力されるまで、強制的に停止状態に制御される。
In ST7, the first relay
次に、ＳＴ１１〜ＳＴ２０では、第１の保護回路２内のリレーＲｙ１と第１の降圧回路３内のスイッチング素子Ｑ２とについて、開放故障の有無がチェックされる。
Next, in ST11 to ST20, the relay Ry1 in the
ＳＴ１１では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１を閉路状態に制御し、リレーＲｙ２を閉路状態に制御する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対して、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に制御させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を共にデューティ比ｔ３でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ１２へ進む。ここで、デューティ比ｔ３は、当該電力変換装置の制御周期内でのオン時間幅であり、第１の電圧検出部９が検出したコンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１とデューティ比ｔ３との積がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の耐圧以下となるように設定される。
In ST11, the first relay
ＳＴ１２では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも大きいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≧所定電流値であれば（ＳＴ１２：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ１とスイッチング素子Ｑ２の両方共に開放故障していないと判定し（ＳＴ１３）、ＳＴ２０へ進む。一方、Ｉｓ１≧所定電流値でなければ（ＳＴ１２：Ｎｏ）、リレーＲｙ１とスイッチング素子Ｑ２の少なくとも一方は開放故障していると判定し（ＳＴ１４）、ＳＴ１５へ進む。
In ST12, the first relay
ＳＴ１５では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１を開路状態に制御し、リレーＲｙ２を開路状態に維持する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対し、スイッチング素子Ｑ１をオン状態に制御させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を共にデューティ比ｔ４でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ１６へ進む。
ＳＴ１６では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも大きいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≧所定電流値であれば（ＳＴ１６：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ１が開放故障していると判定し（ＳＴ１７）、また、Ｉｓ１≧所定電流値でなければ（ＳＴ１６：Ｎｏ）、スイッチング素子Ｑ２が開放故障していると判定し（ＳＴ１８）、
インバータ回路制御部１１に故障検出を通知し、エラー表示を行い（ＳＴ１９）、本手順を終了する。当該電力変換装置は、外部から運転開始指示が入力されても、外部からリセット信号が入力されるまで、強制的に停止状態に制御される。
In ST15, the first relay
In ST16, the first relay
The inverter
次に、ＳＴ２０〜ＳＴ２８では、第１の保護回路２内のスイッチング素子Ｑ１と第１の降圧回路３内のリレーＲｙ２とについて、開放故障の有無がチェックされる。
Next, in ST20 to ST28, the switching element Q1 in the
ＳＴ２０では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１を開路状態に制御し、リレーＲｙ２を閉路状態に制御する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対して、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態に制御させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を共にデューティ比ｔ５でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ２１へ進む。ここで、デューティ比ｔ５は、当該電力変換装置の制御周期内でのオン時間幅であり、第１の電圧検出部９が検出したコンデンサＣ１の端子電圧Ｖｓ１とデューティ比ｔ５との積がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の耐圧以下となるように設定される。
In ST20, the first relay
ＳＴ２１では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも大きいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≧所定電流値であれば（ＳＴ２１：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ２とスイッチング素子Ｑ１の両方共に開放故障していないと判定し（ＳＴ２２）、インバータ回路制御部１１に故障無しを通知し（ＳＴ２９）、本手順を終了する。インバータ回路制御部１１は、故障無しの通知が入力されると、外部からの運転開始指示入力に応答してインバータ回路５の駆動を開始できる状態（電力変換装置起動可の状態）にする。
In ST21, the first relay
一方、ＳＴ２１の判断において、Ｉｓ１≧所定電流値でなければ（ＳＴ２１：Ｎｏ）、リレーＲｙ２とスイッチング素子Ｑ１の少なくとも一方は開放故障していると判定し（ＳＴ２３）、ＳＴ２４へ進む。 On the other hand, if it is determined in ST21 that Is1 ≧ predetermined current value (ST21: No), it is determined that at least one of the relay Ry2 and the switching element Q1 has an open failure (ST23), and the process proceeds to ST24.
ＳＴ２４では、第１のリレー駆動制御部８は、リレーＲｙ１，Ｒｙ２を共に開路状態に制御する。そして、第１の直流電圧変換回路制御部９に対して、スイッチング素子Ｑ２をオン状態に制御させる動作指示を与え、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を共にデューティ比ｔ６でオンさせる動作指示を与えて、ＳＴ２５へ進む。
In ST24, the first relay
ＳＴ２５では、第１のリレー駆動制御部８は、第１の電流検出部６が検出した第１の直流電源１の出力電流Ｉｓ１が所定電流値と等しいか否か、或いは所定電流値よりも大きいか否かを調べる。その結果、Ｉｓ１≧所定電流値であれば（ＳＴ２５：Ｙｅｓ）、リレーＲｙ２が開放故障していると判定し（ＳＴ２６）、また、Ｉｓ１≧所定電流値でなければ（ＳＴ２５：Ｎｏ）、スイッチング素子Ｑ１が開放故障していると判定し（ＳＴ２７）、
インバータ回路制御部１１に故障検出を通知し、エラー表示を行い（ＳＴ２８）、本手順を終了する。当該電力変換装置は、外部から運転開始指示が入力されても、外部からリセット信号が入力されるまで、強制的に停止状態に制御される。
In ST25, the first relay
The inverter
ここで、第１の保護回路２を構成するリレーＲｙ１およびスイッチング素子Ｑ１の少なくとも一方に短絡故障があり、第１の降圧回路３を構成するリレーＲｙ２およびスイッチング素子Ｑ２の少なくとも一方に短絡故障がある状態で当該電力変換装置を起動すると、第１の直流電源１から、第１の昇圧回路４およびインバータ回路５のスイッチング素子に耐圧以上の直流電圧が印加されるので稼働中に内部故障の発生を招来する。
Here, at least one of the relay Ry1 and the switching element Q1 constituting the
これに対し、本実施の形態では、図２に示すように、当該電力変換装置の待機時に、リレーＲｙ１、スイッチング素子Ｑ１、リレーＲｙ２およびスイッチング素子Ｑ２の少なくとも一方に短絡故障があることを検出すると、エラー表示を行い、予め部品交換等の適切な措置を採ることができるまで当該電力変換装置を強制的に停止状態に制御するので、稼働中に内部故障が発生する可能性を低くすることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, when detecting that there is a short circuit failure in at least one of relay Ry1, switching element Q1, relay Ry2, and switching element Q2 during standby of the power conversion device. Since the power converter is forcibly controlled to stop until an error is displayed and appropriate measures such as parts replacement can be taken in advance, the possibility of an internal failure during operation is reduced. it can.
また、リレーＲｙ１とリレーＲｙ２の少なくとも一方に開放故障がある状態で運転すると、直流電圧降下素子（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２）をバイパスできなくなるので、損失が増加し、効率の低い状態での運転になってしまう。 In addition, if operation is performed with at least one of the relay Ry1 and the relay Ry2 having an open failure, the DC voltage drop elements (switching elements Q1, Q2) cannot be bypassed, so that loss increases and operation is performed with low efficiency. turn into.
これに対し、本実施の形態では、図２に示すように、当該電力変換装置の待機時に、リレーＲｙ１とリレーＲｙ２の少なくとも一方に開放故障があることを検出すると、エラー表示を行い、予め部品交換等の適切な措置を採ることができるまで当該電力変換装置を強制的に停止状態に制御するので、効率の低い状態での運転となるのを防止できる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, when it is detected that at least one of the relay Ry1 and the relay Ry2 has an open failure during standby of the power conversion device, an error display is performed, Since the power conversion device is forcibly controlled to be stopped until an appropriate measure such as replacement can be taken, it is possible to prevent operation in a state of low efficiency.
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による電力変換装置の構成を示すブロック図である。太陽光発電システムでは、図３に示すように、第１の回路（図１に示した第１の直流電源１と第１の保護回路２と第１の降圧回路３と第１の昇圧回路４）と、第２の回路（第２の直流電源２１と第２の保護回路２２と第２の降圧回路２３と第２の昇圧回路２４）とが、インバータ回路５に並列に接続された構成とする場合が多い。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the power conversion device according to
第２の直流電源２１は、第１の直流電源１とは独立した太陽電池モジュールである。第２の保護回路２２は、スイッチング素子Ｑ４と該スイッチング素子Ｑ４に並列接続されるリレーＲｙ３とを含んで構成される。第２の降圧回路２３は、スイッチング素子Ｑ５と該スイッチング素子Ｑ５に並列接続されるリレーＲｙ４とダイオードＤ３とリアクトルＬ２とを含んで構成される。第２の昇圧回路２４は、リアクトルＬ２とスイッチング素子Ｑ５とダイオードＤ４とを含んで構成される。
The second
そして、第２の回路でも第１の回路と同様に、第２の直流電源２１の出力電流Ｉｓ２を検出する第２の電流検出器２５と、第２の直流電源２１の出力端子間に設けられるコンデンサＣ２の端子電圧Ｖｓ２を検出する第２の電圧検出部２６と、リレーＲｙ３，Ｒｙ４を開閉制御する第２のリレー駆動制御部２７と、第２のリレー駆動制御部２７からの指示に従ってスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオンオフ制御を行う第２の直流電圧変換回路制御部２８とを備えている。第２のリレー駆動制御部２７には、第３の電圧検出部１００から検出電圧Ｖｉｉが入力される。
The second circuit is also provided between the second
第２のリレー駆動制御部２７は、第２の故障検出手段を構成し、第１のリレー駆動制御部８と同様に、図２に示す手順で、リレーＲｙ３，Ｒｙ４，スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の短絡故障有無と開放故障有無とを判定し、判定結果をインバータ回路制御部１１に通知し、当該電力変換装置の起動を制御させる。
The second relay drive control unit 27 constitutes a second failure detection means, and, similarly to the first relay
ここで、電力変換装置が、図１に示すように、１つの直流電源（太陽電池モジュール）の出力電圧を保護回路、降圧回路、昇圧回路を介してインバータ回路に与える構成である場合は、保護回路および降圧回路を構成するそれぞれのリレーおよびスイッチング素子の故障検出は、実施の形態１にて説明した直流電源の出力電流を用いる方法の他に、インバータ回路５の入力電圧Ｖｉｉを用いる方法によっても実施することができる。
Here, as shown in FIG. 1, when the power converter is configured to supply the output voltage of one DC power source (solar cell module) to the inverter circuit via the protection circuit, the step-down circuit, and the step-up circuit, protection is provided. In addition to the method using the output current of the DC power source described in the first embodiment, the failure detection of each relay and switching element constituting the circuit and the step-down circuit can be performed by a method using the input voltage Vii of the
ところが、図３に示すように、第１の回路と第２の回路とが、インバータ回路５に並列に接続された構成を採る電力変換装置では、第１の直流電源１を構成する太陽電池モジュールと、第２の直流電源２１を構成する太陽電池モジュールとで、太陽電池の直列枚数や方位が相違することに起因して、第１の回路と第２の回路との起動開始時間が異なる場合がある。この場合には、先に第１の回路だけで電力変換装置が動作を開始していて、後から第２の回路が動作を開始する場合が起こる。
However, as shown in FIG. 3, in the power conversion device having a configuration in which the first circuit and the second circuit are connected in parallel to the
このケースにおいて、リレーＲｙ３，Ｒｙ４，スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の故障検出を、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉと所定電圧値との比較に基づき行うことにすると、第１の回路が先に起動していると、既にコンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉはある値に充電されており、その後に第２の回路が起動し始める際に故障検知を行おうとしても、端子電圧Ｖｉｉでは判定できないことになる。 In this case, if the failure detection of the relays Ry3, Ry4, switching elements Q4, Q5 is performed based on the comparison between the terminal voltage Vii of the capacitor C3 and a predetermined voltage value, the first circuit is activated first. Then, the terminal voltage Vii of the capacitor C3 is already charged to a certain value, and even if an attempt is made to detect a failure when the second circuit starts to be activated thereafter, the terminal voltage Vii cannot be determined.
したがって、図３に示すように、第１の回路と第２の回路とが、インバータ回路５に並列に接続された構成を採る電力変換装置において、インバータ回路５の入力電圧Ｖｉｉを用いて、第２の回路の故障検知を行う場合は、既に起動している第１の回路を一旦停止して、コンデンサＣ３の端子電圧Ｖｉｉを低下させる必要がある。折角変換動作を行っている電力変換装置を停止させることは非効率である。
Therefore, as shown in FIG. 3, in the power conversion device adopting a configuration in which the first circuit and the second circuit are connected in parallel to the
その点、実施の形態１にて説明したような電流検知による故障検出方法を採用すれば、上記のような第１の回路と第２の回路を並列させる太陽光発電システムにおいて、電力変換装置を停止させることなく、故障検出を実施することが可能となる。 In that respect, if the failure detection method based on current detection as described in the first embodiment is employed, in the photovoltaic power generation system in which the first circuit and the second circuit as described above are arranged in parallel, a power conversion device is provided. Failure detection can be performed without stopping.
以上のように、本発明にかかる電力変換装置は、内部故障の発生可能性を低くすることを可能にし、効率のよい運転を可能にする電力変換装置として有用であり、特に、太陽光発電システムで用いる電力変換装置に適している。 As described above, the power conversion device according to the present invention is useful as a power conversion device that makes it possible to reduce the possibility of an internal failure and enables efficient operation, and in particular, a photovoltaic power generation system. Suitable for power converters used in
１ 第１の直流電源（太陽電池モジュール）
２ 第１の保護回路
３ 第１の降圧回路
４ 第１の昇圧回路
５ インバータ回路
６ 第１の電流検出部
７ 第１の電圧検出部
８ 第１のリレー駆動制御部（第１の故障検出手段）
９ 第１の直流電圧検出回路制御部
１０ 第３の電圧検出部
１１ インバータ回路制御部
２１ 第２の直流電源（太陽電池モジュール）
２２ 第２の保護回路
２３ 第２の降圧回路
２４ 第２の昇圧回路
２５ 第２の電流検出部
２６ 第２の電圧検出部
２７ 第２の直流電圧検出回路制御部
２８ 第２のリレー駆動制御部（第２の故障検出手段）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
Ｒｙ１〜Ｒｙ４ リレー
Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子
Ｌ１，Ｌ２ リアクトル
1 First DC power supply (solar cell module)
2 1st protection circuit 3 1st voltage step-down circuit 4 1st
9 1st DC voltage detection
22
C1, C2, C3 Capacitor Ry1-Ry4 Relay Q1-Q6 Switching element L1, L2 Reactor
Claims (14)
第１のスイッチング素子および前記第１のスイッチング素子に並列に接続された第１のリレーを含んで構成され、前記第１の直流電源から印加される直流電圧を降圧する第１の降圧回路と、
第２のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に並列に接続された第２のリレーを含んで構成され、前記第１の直流電源と前記第１の降圧回路との間に配置され、前記第１の降圧回路の出力電圧が印加される後段の回路を保護する第１の保護回路と、
前記第１の直流電源の正極出力端と前記第１の保護回路の入力端との接続ラインに流れる電流を検出する第１の電流検出部と、
当該電力変換装置の待機時に、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のオンオフ制御と前記第１のリレーおよび前記第２のリレーの開閉制御との組み合わせと、前記第１の電流検出部の検出電流値と予め定めた所定電流値との比較とに基づき、前記第１のスイッチング素子、前記第１のリレー、前記第２のスイッチング素子および前記第２のリレーについて、故障有無の判定を行う第１の故障検出手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device that converts DC power supplied from a first DC power source into AC power,
A first step-down circuit configured to include a first switching element and a first relay connected in parallel to the first switching element and step down a DC voltage applied from the first DC power supply;
A second switching element and a second relay connected in parallel to the second switching element, and disposed between the first DC power source and the first step-down circuit; A first protection circuit for protecting a subsequent circuit to which an output voltage of one step-down circuit is applied;
A first current detector for detecting a current flowing in a connection line between a positive output terminal of the first DC power supply and an input terminal of the first protection circuit;
When the power converter is on standby, a combination of on / off control of the first switching element and the second switching element and open / close control of the first relay and the second relay, and the first current detection The first switching element, the first relay, the second switching element, and the second relay are determined whether there is a failure based on a comparison between the detected current value of the unit and a predetermined current value. And a first failure detection means for performing the following.
前記第１のリレーおよび前記第２のリレーを共に開路させ、前記第１のスイッチング素子をオンオフさせ前記第２のスイッチング素子をオフさせて前記比較を行い、前記第１のスイッチング素子をオフさせ前記第２のスイッチング素子をオンオフさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に、前記第１のスイッチング素子と前記第１のリレーの少なくとも一方が短絡故障していると判定し、前記第２のスイッチング素子と前記第２のリレーの少なくとも一方が短絡故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 The first failure detection means includes:
The first relay and the second relay are both opened, the first switching element is turned on / off, the second switching element is turned off, the comparison is performed, and the first switching element is turned off. The comparison is performed by turning on and off the second switching element, and when the detected current value is larger than the predetermined current value, at least one of the first switching element and the first relay is short-circuited. The power conversion device according to claim 1, wherein it is determined that at least one of the second switching element and the second relay has a short-circuit fault.
前記第１のリレーを閉路させ前記第２のリレーを開路させ、前記第２のスイッチング素子をオフさせ前記第１のスイッチング素子をオンオフさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に、前記第１のリレーと前記第２のスイッチング素子の少なくとも一方が開放故障していること判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。 The first failure detection means includes
The first relay is closed, the second relay is opened, the second switching element is turned off, the first switching element is turned on / off, the comparison is performed, and the detected current value is the predetermined current value. 3. The power conversion device according to claim 1, wherein at least one of the first relay and the second switching element is determined to have an open failure when the power is smaller than the first relay.
前記第２のリレーを閉路させ前記第１のリレーを開路させ、前記第１のスイッチング素子をオフさせ前記第２のスイッチング素子をオンオンさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に、前記第２のリレーと前記第１のスイッチング素子の少なくとも一方が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電力変換装置。 The first failure detection means includes
The second relay is closed, the first relay is opened, the first switching element is turned off, the second switching element is turned on, and the comparison is performed. The detected current value is the predetermined current value. The power conversion according to any one of claims 1 to 3, wherein if it is smaller than the second relay, it is determined that at least one of the second relay and the first switching element has an open failure. apparatus.
前記第１のリレーを開路させて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に前記第１のリレーが開放故障していると判定し、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に前記第２のスイッチング素子が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。 The first failure detection means includes
The first relay is opened and the comparison is performed. When the detected current value is larger than the predetermined current value, it is determined that the first relay has an open failure, and the detected current value is the predetermined current value. The power conversion device according to claim 3, wherein it is determined that the second switching element has an open failure when smaller than a current value.
前記第２のリレーを開路させて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に前記第２のリレーが開放故障していると判定し、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に前記第１のスイッチング素子が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。 The first failure detection means includes
The second relay is opened to perform the comparison, and when the detected current value is larger than the predetermined current value, it is determined that the second relay is in an open failure, and the detected current value is the predetermined current value. The power conversion device according to claim 4, wherein when the current value is smaller than the current value, it is determined that the first switching element has an open failure.
第３のスイッチング素子および前記第３のスイッチング素子に並列に接続された第３のリレーを含んで構成され、前記第２の直流電源から印加される直流電圧を降圧する第２の降圧回路と、
第４のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子に並列に接続された第４のリレーを含んで構成され、前記第２の直流電源と前記第２の降圧回路との間に配置され、前記第２の降圧回路の出力電圧が印加される後段の回路を保護する第２の保護回路と、
前記第２の直流電源の正極出力端と前記第２の保護回路の入力端との接続ラインに流れる電流を検出する第２の電流検出部と、
当該電力変換装置の待機時に、前記第３のスイッチング素子および前記第４のスイッチング素子のオンオフ制御と前記第３のリレーおよび前記第４のリレーの開閉制御との組み合わせと、前記第２の電流検出部の検出電流値と予め定めた所定電流値との比較とに基づき、前記第３のスイッチング素子、前記第４のリレー、前記第３のスイッチング素子および前記第４のリレーについて、故障有無の判定を行う第２の故障検出手段と
を備え、
前記第１の降圧回路の後段と前記第２の降圧回路の後段とが並列接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 A second DC power source;
A second step-down circuit configured to include a third switching element and a third relay connected in parallel to the third switching element, and step down a DC voltage applied from the second DC power source;
A fourth switching element and a fourth relay connected in parallel to the fourth switching element, and disposed between the second DC power source and the second step-down circuit; A second protection circuit for protecting a subsequent circuit to which the output voltage of the step-down circuit of 2 is applied;
A second current detector for detecting a current flowing in a connection line between a positive output terminal of the second DC power supply and an input terminal of the second protection circuit;
A combination of on / off control of the third switching element and the fourth switching element and open / close control of the third relay and the fourth relay, and the second current detection, during standby of the power converter; The third switching element, the fourth relay, the third switching element, and the fourth relay are determined whether there is a failure based on a comparison between the detected current value of the unit and a predetermined current value. Second failure detection means for performing
The power converter according to claim 1, wherein a rear stage of the first step-down circuit and a rear stage of the second step-down circuit are connected in parallel.
前記第３のリレーおよび前記第４のリレーを共に開路させ、前記第３のスイッチング素子をオンオフさせ前記第４のスイッチング素子をオフさせて前記比較を行い、前記第３のスイッチング素子をオフさせ前記第４のスイッチング素子をオンオフさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に、前記第３のスイッチング素子と前記第３のリレーの少なくとも一方が短絡故障していると判定し、前記第４のスイッチング素子と前記第４のリレーの少なくとも一方が短絡故障していると判定する
ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。 The second failure detection means includes
The third relay and the fourth relay are both opened, the third switching element is turned on / off, the fourth switching element is turned off, the comparison is performed, and the third switching element is turned off. The comparison is performed by turning on and off the fourth switching element, and when the detected current value is larger than the predetermined current value, at least one of the third switching element and the third relay is short-circuited. The power conversion device according to claim 8, wherein it is determined that at least one of the fourth switching element and the fourth relay is short-circuited.
前記第３のリレーを閉路させ前記第４のリレーを開路させ、前記第４のスイッチング素子をオフさせ前記第３のスイッチング素子をオンオフさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に、前記第３のリレーと前記第４のスイッチング素子の少なくとも一方が開放故障していること判定する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の電力変換装置。 The second failure detection means includes
The third relay is closed, the fourth relay is opened, the fourth switching element is turned off, the third switching element is turned on / off, the comparison is performed, and the detected current value is the predetermined current value. 10. The power conversion device according to claim 8, wherein when it is smaller, at least one of the third relay and the fourth switching element is determined to be open failure.
前記第４のリレーを閉路させ前記第３のリレーを開路させ、前記第３のスイッチング素子をオフさせ前記第４のスイッチング素子をオンオンさせて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に、前記第４のリレーと前記第３のスイッチング素子の少なくとも一方が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載の電力変換装置。 The second failure detection means includes
The fourth relay is closed, the third relay is opened, the third switching element is turned off, the fourth switching element is turned on, and the comparison is performed. The detected current value is the predetermined current value. The power conversion according to any one of claims 8 to 10, wherein if it is smaller than, it is determined that at least one of the fourth relay and the third switching element has an open failure. apparatus.
前記第３のリレーを開路させて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に前記第３のリレーが開放故障していると判定し、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に前記第４のスイッチング素子が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。 The second failure detection means includes
The comparison is performed by opening the third relay, and when the detected current value is larger than the predetermined current value, it is determined that the third relay is in an open failure, and the detected current value is the predetermined current value. The power converter according to claim 10, wherein it is determined that the fourth switching element has an open failure when smaller than a current value.
前記第４のリレーを開路させて前記比較を行い、前記検出電流値が前記所定電流値よりも大きい場合に前記第４のリレーが開放故障していると判定し、前記検出電流値が前記所定電流値よりも小さい場合に前記第３のスイッチング素子が開放故障していると判定する
ことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。 The second failure detection means includes
The fourth relay is opened and the comparison is performed. When the detected current value is larger than the predetermined current value, it is determined that the fourth relay is in an open failure, and the detected current value is the predetermined current value. The power conversion device according to claim 11, wherein it is determined that the third switching element has an open failure when smaller than a current value.
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