JP2013212026A - 保護制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増大を抑えつつ保護動作に対する信頼性を確保することができる保護制御装置を提供する。
【解決手段】保護制御回路２４は、電力線から取り込まれる交流電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３１と、Ａ／Ｄコンバータ３１により生成されるデジタル信号としきい値との比較を通じて交流電力の異常の有無を判定するＰＬＤ３２とを備えている。ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１に取り込まれる既知の基準電圧のＡ／Ｄ変換後の値に基づき、Ａ／Ｄコンバータ３１の異常を検出する機能を有している。また、ＰＬＤ３２は、自身の動作を監視する内部ＷＤＴ３２ｂを備えている。さらに、保護制御回路２４は、ＰＬＤ３２の動作を外部から監視する外部ＷＤＴ３３を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力線に供給される電力の監視結果に基づき特定の保護動作を実行させる保護制御装置に関する。

従来、たとえば特許文献１のインバータ装置が知られている。当該インバータ装置の制御回路は、インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング制御を通じて、直流電源からの直流電力を交流電力に変換する。制御回路は、インバータ回路により生成される交流電力の異常の有無を監視して、過電流などの異常が検出されたときには特定の保護動作を実行する。すなわち、制御回路は、インバータ回路の動作を停止させるとともに、直流電源とインバータ回路との間に設けられた接触器に遮断動作を実行させる。当該保護動作の実行を通じて、過電流事故などの影響の波及が抑制される。

特開平６−２１７５５３号公報

ところが、特許文献１のインバータ装置には、つぎのような問題があった。すなわち、保護動作を制御する制御回路が一系統であるため、当該制御回路に異常が発生した場合には、保護動作を正しく実行させることが困難となる。当該保護動作に対する信頼性を確保するために、制御回路をもう一組設けていわゆる二重系の制御システムを構築することも考えられる。しかしこの場合、重複して設ける回路の分だけ部品点数が増加する。なお、インバータ装置だけでなく、電力系統などの保護制御装置についても同様の問題が懸念される。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数の増大を抑えつつ保護動作に対する信頼性を確保することができる保護制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電力線から取り込まれるアナログ信号としての交流電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータにより生成されるデジタル信号としきい値との比較を通じて前記交流電力の異常の有無を判定する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記交流電力に異常が発生している旨判定されるとき、特定の保護動作の実行を促す保護制御装置において、前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出する第１の異常検出手段、および前記制御回路の異常を検出する第２の異常検出手段の少なくとも一を設け、前記制御回路は、前記第１および第２の異常検出手段の少なくとも一を通じて異常が検出されるときにも、前記特定の保護動作の実行を促すことをその要旨とする。

この構成によれば、交流電力の異常が検出された場合だけでなく、Ａ／Ｄコンバータおよび制御回路の少なくとも一の異常が検出されるときにおいても、特定の保護動作が実行される。このため、保護動作に対する信頼性を確保することが可能である。

また、保護動作の信頼性を確保するために、保護制御装置をいわゆる二重系にすることが考えられるものの、この構成を採用する場合には部品点数の増大などが懸念される。この点、本発明によれば、重複して設けられる回路が存在しない分、部品点数の増大を抑制することが可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の保護制御装置において、前記交流電力は、直流電源により生成される直流電力がインバータ装置を通じて変換されてなる交流電力であって、前記特定の保護動作は、前記インバータ装置を停止させる動作であることをその要旨とする。

このように、請求項１に記載の保護制御装置は、たとえばインバータ装置の保護制御装置として好適である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の保護制御装置において、前記Ａ／Ｄコンバータは、前記交流電力の他既知の基準電圧をも取り込み、前記第１の異常検出手段は、前記取り込まれた基準電圧のＡ／Ｄ変換後の値が予め記憶された前記基準電圧のＡ／Ｄ変換後の値に対して逸脱しているかどうかに基づき前記Ａ／Ｄコンバータの異常の有無を判定することをその要旨とする。

このように、Ａ／Ｄ変換後の基準電圧と、予め制御回路に記憶されたＡ／Ｄ変換後の基準電圧との比較を通じて、簡単にＡ／Ｄコンバータの異常の有無を判定可能である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の保護制御装置において、前記第２の異常検出手段は、前記制御回路に設けられて当該制御回路の動作を監視する内部監視回路を含み、前記制御回路は、前記内部監視回路を通じて自身の動作の異常が検出されるとき、前記特定の保護動作の実行を促すことをその要旨とする。

このように、制御回路に内部監視回路を設けることにより、制御回路自身の異常の有無を判定することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の保護制御装置において、前記第２の異常検出手段は、前記制御回路の外部に設けられて当該制御回路の動作を監視する外部監視回路を含み、前記外部監視回路は、前記制御回路の動作の異常が検出されるとき、当該制御回路に代わって前記特定の保護動作の実行を促すことをその要旨とする。

制御回路の異常が検出された場合には制御装置を通じて特定の保護動作を促すこと自体が困難になることが想定される。この点、本発明によれば、制御回路の異常が検出されるときには、外部監視回路によって特定の保護動作が促される。このため、特定の保護動作に対する信頼性が確保される。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の保護制御装置において、前記第２の異常検出手段は、前記制御回路の外部に設けられて当該制御回路の動作を監視して当該制御回路の動作の異常が検出されるときには当該制御回路に代わって前記特定の保護動作の実行を促す外部監視回路をさらに含み、前記内部監視回路は、前記制御回路の動作に加えて、前記外部監視回路の動作についても監視し、前記制御回路は、前記内部監視回路を通じて外部監視回路の異常が検出されるときについても、前記特定の保護動作の実行を促すことをその要旨とする。

この構成によれば、制御回路の異常が検出されるときには、外部監視回路によって特定の保護動作が促される。また、外部監視回路の異常が検出されるときには、制御回路によって特定の保護動作が促される。このように、制御回路と外部監視回路との間で相互に監視し合うことにより、特定の保護動作に対する信頼性が確保される。

本発明によれば、部品点数の増大を抑えつつ特定の保護動作に対する信頼性を確保することができる。

一実施の形態における系統連系インバータシステムの構成図。 同じくインバータ装置の保護制御回路のブロック図。

以下、本発明を系統連系インバータシステムに具体化した一実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
図１に示すように、系統連系インバータシステム１１は、直流電源１２、インバータ装置１３は、および変圧器１４を備えてなる。直流電源１２はインバータ装置１３を介して変圧器１４の一次側に接続されている。変圧器１４の二次側は三相３線式の電力系統１５に接続されている。直流電源１２は、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池を備えている。直流電源１２は、太陽電池により生成される直流電力をインバータ装置１３へ供給する。インバータ装置１３は、直流電源１２により生成される直流電力を交流電力に変換する。変圧器１４は、インバータ装置１３により生成される交流電力を変圧し、当該変圧した交流電力を電力系統１５へ供給する。

＜インバータ装置＞
つぎに、インバータ装置１３の構成を説明する。
図１に示すように、インバータ装置１３、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１、インバータ回路２２、フィルタ回路２３、および保護制御回路２４を備えている。

ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１は、直流電源１２により生成される直流電圧を昇圧する。ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１は、図示しない制御回路により生成されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子のスイッチングを制御することにより、直流電源１２により生成される直流電圧を所定の電圧レベルに昇圧する。

インバータ回路２２は、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１により生成される直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ回路２２は、直列に接続された２つのスイッチング素子を１組とする３組のスイッチングアームが互いに並列に接続されてなる。インバータ回路２２は、図示しない制御回路により生成されるＰＷＭ信号に基づいて各スイッチング素子をスイッチングさせることにより、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１により生成される直流電圧を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換する。また、インバータ回路２２は、保護制御回路２４を通じて過電流事故などの異常が検出されるとき、制御回路によるＰＷＭ信号の生成、すなわち電力変換動作を停止する。

フィルタ回路２３は、インバータ回路２２により生成される交流電圧に含まれるスイッチング周波数成分を除去する。フィルタ回路２３としては、たとえばリアクトルおよびキャパシタからなるローパスフィルタが採用される。

保護制御回路２４は、過電流事故および過電圧事故をそれぞれ検出する。正確には、保護制御回路２４は、インバータ装置１３から変圧器１４へ供給される三相各相の電流が過電流レベルに達しているかどうかを検出する。また、保護制御回路２４は、インバータ回路２２と変圧器１４との間を接続する三相各相の電流経路の各相間電圧が過電圧レベルに達しているかどうかを検出する。

保護制御回路２４は、３つの電流経路にそれぞれ設けられた変流器（ＣＴ）２５ｕ，２５ｖ，２５ｗを介して、各相の電流経路に生ずる電流を検出する。保護制御回路２４は、検出される電流の値と、予め記憶される電流判定しきい値とを比較して、検出される電流の値がしきい値を超えるとき、各相の電流経路に過電流が発生している旨判定する。保護制御回路２４は、過電流を検出した場合、インバータ回路２２へ動作を停止する旨の指令信号Ｓ０を生成する。

また、保護制御回路２４は、３つの電流経路の各相間にそれぞれ接続された計器用変圧器（ＶＴ）２６を介して、各相間電圧を検出する。保護制御回路２４は、検出される各相間電圧の値と、予め記憶される電圧判定しきい値とを比較して、検出される各相間電圧の値がしきい値を超えるとき、各相の電流経路間に過電圧が発生している旨判定する。保護制御回路２４は、過電圧を検出した場合、インバータ回路２２へ動作を停止する旨の指令信号Ｓ０を生成する。なお、保護制御回路２４の構成は後に詳述する。

＜保護制御回路＞
つぎに、保護制御回路２４について詳細に説明する。
図２に示すように、保護制御回路２４は、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ−デジタル変換回路）３１、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）３２、外部ＷＤＴ（外部ウォッチドッグタイマ）３３、および停止回路３４を備えている。

＜Ａ／Ｄコンバータ＞
Ａ／Ｄコンバータ３１は、アナログ信号をデジタル信号（たとえば０および１で表現される信号）に変換する。ここでは、アナログ信号は、変流器２５ｕ，２５ｖ，２５ｗを介して取り込まれる三相各相の電流信号、および計器用変圧器２６を介して取り込まれる各相間の電圧信号である。なお、図２では、Ａ／Ｄコンバータ３１に取り込まれる各相の電流信号および各相間の電圧信号をそれぞれ計測信号Ｖ１としてまとめて表す。各相の電流および各相間電圧は、それぞれＡ／Ｄコンバータ３１に取り込まれる。

Ａ／Ｄコンバータ３１は、入力選択回路４１、Ａ／Ｄ変換器４２、制御回路４３および基準電圧回路４４を有している。
入力選択回路４１は、アナログフィルタ、サンプルアンドホールド回路、およびマルチプレクサなどを備えている。アナログフィルタは、サンプリング時に発生するおそれのあるエイリアシング（折り返し）誤差を抑制するためのローパスフィルタである。サンプリングホールド回路は、Ａ／Ｄ変換の開始前に入力される信号をサンプリングし、Ａ／Ｄ変換が終了するまでホールドする。これにより、Ａ／Ｄ変換中の電圧変化が抑制される。マルチプレクサは、所定の制御信号に基づき、入力される複数のアナログ信号の中から１つを選択し、この選択したアナログ信号を順次Ａ／Ｄ変換器４２へ供給する。すなわち、入力選択回路４１は、計測信号Ｖ１、および外部の基準電圧回路５１により生成される基準電圧Ｖ２を順次取り込み、これら取り込んだ計測信号Ｖ１および基準電圧Ｖ２を順次Ａ／Ｄ変換器４２へ供給する。なお、基準電圧Ｖ２の電圧値は既知である。

Ａ／Ｄ変換器４２は、アナログ信号である計測信号Ｖ１および基準電圧Ｖ２をそれぞれデジタル信号に変換する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器４２は、基準電圧回路４４により生成される基準電圧Ｖｒｅｆとアナログ信号（Ｖ１，Ｖ２）の電圧とを比較する。Ａ／Ｄ変換器４２は、基準電圧Ｖｒｅｆに対してアナログ信号（Ｖ１，Ｖ２）の電圧が高い旨判断されるときにはハイレベルの信号を、基準電圧Ｖｒｅｆに対してアナログ入力信号（Ｖ１，Ｖ２）の電圧が低い旨判断されるときにはローレベルの信号を生成する。ちなみに、基準電圧Ｖｒｅｆは、Ａ／Ｄコンバータ３１のフルスケールを決定する基準値となる。

制御回路４３は、ＰＬＤ３２からの指令に基づきＡ／Ｄ変換器４２の動作を制御する。また、制御回路４３は、Ａ／Ｄ変換器４２により生成されるデジタル信号をＰＬＤ３２に供給する。なお、制御回路４３とＰＬＤ３２との間を接続する信号線には図示しないプルアップ抵抗が接続される。

＜ＰＬＤ＞
ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１を通じてデジタル信号に変換された計測信号Ｖ１または基準電圧Ｖ２が正常であるか異常であるかを判定する。ＰＬＤ３２の記憶回路３２ａには、しきい値電流、およびしきい値電圧がそれぞれ記憶されている。しきい値電流は、各相の電流値が過電流レベルに達しているかどうかの判定基準となる。しきい値電圧は、各相間の電圧値が過電圧レベルに達しているかどうかの判定基準となる。また、記憶回路３２ａには、前述した既知の基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換後の値が基準電圧判定値として記憶されている。基準電圧判定値は、Ａ／Ｄコンバータ３１の異常の有無の判定基準となる値であって、所定の値幅が設定される。

ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄ変換後の計測信号Ｖ１（ここでは各相の電流信号）としきい値電流とを比較する。ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄ変換後の電流信号がしきい値電流を超えている旨判断されるとき、過電流事故が発生しているとして、異常検出信号Ｓ１を生成する。また、ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄ変換後の計測信号Ｖ１（ここでは各相間の電圧信号）としきい値電圧とを比較する。ＰＬＤ３２は、デジタル変換後の電圧信号がしきい値電圧を超えている旨判断されるとき、過電圧事故が発生しているとして、異常検出信号Ｓ１を生成する。

ＰＬＤ３２は、取り込んだ基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換後の値と、記憶回路３２ａに記憶された基準電圧判定値との比較を通じて、Ａ／Ｄコンバータ３１の異常の有無を判定する。ＰＬＤ３２は、取り込んだ基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換後の値が基準電圧判定値に対して逸脱する旨判断されるとき、Ａ／Ｄコンバータ３１に異常が発生しているとして、異常検出信号Ｓ１を生成する。このように、ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１の異常を検出する第１の異常検出手段としても機能する。

ＰＬＤ３２は、内部ＷＤＴ３２ｂ（内部ウォッチドッグタイマ）を有している。内部ＷＤＴ３２ｂはＰＬＤ３２が正常に動作しているかどうかを監視する。すなわち、内部ＷＤＴ３２ｂは、ＰＬＤ３２上で動作するプログラムに定期的に信号を送らせる。内部ＷＤＴ３２ｂは一定周期（ＷＤＴタイムアウト時間）だけ経過したにもかかわらず信号を送ってこなかったプログラムがあれば、そのプログラムがハングアップなどの異常状態に陥っている旨判断する。ＰＬＤ３２は、内部ＷＤＴ３２ｂを通じてプログラムの異常が検出されたときにも、前述した異常検出信号Ｓ１を生成する。

＜外部ＷＤＴ＞
外部ＷＤＴ３３は、ＰＬＤ３２との間で相互に監視を行う。すなわち、外部ＷＤＴ３３はＰＬＤ３２あるいは内部ＷＤＴ３２ｂに監視信号Ｓｗを定期的に送らせる。同様に、内部ＷＤＴ３２ｂは外部ＷＤＴ３３に監視信号Ｓｗを定期的に送らせる。

外部ＷＤＴ３３は、一定周期だけ経過したにもかかわらずＰＬＤ３２あるいは内部ＷＤＴ３２ｂから監視信号Ｓｗが送られてこなかったとき、ＰＬＤ３２あるいは内部ＷＤＴ３２ｂに異常が発生した旨判断する。このとき、外部ＷＤＴ３３は、前述の異常検出信号Ｓ１を生成する。すなわち、外部ＷＤＴ３３は、内部ＷＤＴ３２ｂと共に、ＰＬＤ３２の異常を検出する第２の異常検出手段として機能する。

内部ＷＤＴ３２ｂは、一定周期だけ経過したにもかかわらず外部ＷＤＴ３３から監視信号Ｓｗが送られてこなかったとき、外部ＷＤＴ３３に異常が発生した旨判断する。このとき、ＰＬＤ３２は、前述の異常検出信号Ｓ１を生成する。

＜停止回路＞
停止回路３４は、ＰＬＤ３２または外部ＷＤＴ３３からの異常検出信号Ｓ１を受けて、インバータ回路２２の動作を停止する旨の指令信号Ｓ０を生成し、この生成した指令信号Ｓ０をインバータ回路２２へ供給する。

＜保護制御回路の動作＞
つぎに、前述のように構成した保護制御回路の動作を説明する。
ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１によりデジタル変換された計測信号Ｖ１（ここでは、電流信号）としきい値電流とを比較する。ＰＬＤ３２は、デジタル変換後の電流信号がしきい値電流を超えている旨判断されるとき、過電流事故が発生しているとして、異常検出信号Ｓ１を生成し、この生成した異常検出信号Ｓ１を停止回路３４へ供給する。

また、ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１によりデジタル変換された計測信号Ｖ１（ここでは、電圧信号）としきい値電圧とを比較する。ＰＬＤ３２は、デジタル変換後の電圧信号がしきい値電圧を超えている旨判断されるとき、過電圧事故が発生しているとして、異常検出信号Ｓ１を生成し、この生成した異常検出信号Ｓ１を停止回路３４へ供給する。

停止回路３４は、異常検出信号Ｓ１を受けて指令信号Ｓ０を生成し、この生成した指令信号Ｓ０をインバータ回路２２へ供給する。インバータ回路２２は、指令信号Ｓ０を受けて、各スイッチング素子のスイッチング動作を停止する。これにより、過電流事故および過電圧事故の波及がそれぞれ抑制される。

＜信頼性確保のための処理＞
さらに本例では、前述した過電流あるいは過電圧だけでなく、つぎの「１」〜「３」の異常についても検出する。

１．Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアの異常
２．ＰＬＤ３２のソフトウェアの異常
３．ＰＬＤ３２のハードウェアの異常
「１」〜「３」の異常が発生した場合、過電流事故あるいは過電圧事故を正常に検出することが困難となる。「１」〜「３」の異常の有無を検出することにより、保護制御回路２４の検出信頼性、ひいては異常検出時の保護動作に対する信頼性を確保することが可能となる。以下、順番に説明する。

＜１．Ａ／Ｄコンバータのハードウェアの異常検出方法＞
まず、Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアの異常はつぎのようにして検出される。すなわち、前述したようにＡ／Ｄコンバータ３１には、計測信号Ｖ１だけでなく、既知の電圧値を有する基準電圧Ｖ２も取り込まれる。

ＰＬＤ３２は、取り込まれた基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換値が既知の電圧値に対応する値（基準電圧判定値）であるとき、Ａ／Ｄコンバータ３１は正常である、すなわちＡ／Ｄコンバータ３１のハードウェアに異常は発生していない旨判定する。このとき、ＰＬＤ３２は、計測信号Ｖ１のＡ／Ｄ変換値は正しい値である旨判定する。

これに対して、ＰＬＤ３２は、基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換値が既知の電圧値に対応する値（基準電圧判定値）に対して逸脱している旨判断されるとき、Ａ／Ｄコンバータ３１は異常である、すなわちＡ／Ｄコンバータ３１のハードウェアに異常が発生している旨判定する。このとき、ＰＬＤ３２は、計測信号Ｖ１のＡ／Ｄ変換値は間違っている旨判定する。

また、ＰＬＤ３２は、計測信号Ｖ１のＡ／Ｄ変換値がオーバーフローを示す値であるときにも同様に、Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアに異常が発生している旨判定する。ちなみに、オーバーフローは、通常、Ａ／Ｄコンバータ３１に供給されるアナログ信号のレベルがフルスケール（最大入力レベル）を超えたときに発生する。

このように、予め電圧値が分かっている基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換値が正常か異常かを判定することにより、Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェア（特に、Ａ／Ｄ変換器４２）が正常か異常かを簡単に判定することが可能である。また、オーバーフローが発生したときには、Ａ／Ｄコンバータ３１に内蔵された基準電圧回路４４に異常が発生した旨判定することもできる。これは前述したように、基準電圧回路４４において生成される基準電圧Ｖｒｅｆは、Ａ／Ｄコンバータ３１のフルスケールを決定する基準値となるからである。基準電圧回路４４に何らかの異常が発生した場合には、意図せずオーバーフローが発生することも想定される。ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアの異常を検出したとき、特定の保護動作、すなわちインバータ回路２２のスイッチング動作を停止させるべく、前述の異常検出信号Ｓ１を生成する。

＜２．ＰＬＤのソフトウェアの異常検出方法＞
つぎに、ＰＬＤ３２のソフトウェアの異常検出方法を説明する。ＰＬＤ３２のソフトウェアの異常は、内部ＷＤＴ３２ｂを利用して検出される。前述したように、内部ＷＤＴ３２ｂは、一定周期だけ経過したにもかかわらず、ＰＬＤ３２上で動作するプログラムが規定の信号（ウォッチドッグタイマをリセットさせるための信号）を送ってこなかったとき、当該プログラムに異常が発生している旨判断する。ＰＬＤ３２は、内部ＷＤＴ３２ｂによりＰＬＤ３２のソフトウェアの異常が検出されたとき、インバータ回路２２のスイッチング動作を停止させるべく、前述の異常検出信号Ｓ１を生成する。

＜３．ＰＬＤのハードウェアの異常検出方法＞
つぎに、ＰＬＤ３２のハードウェアの異常検出方法を説明する。ＰＬＤ３２のハードウェアの異常は、ＰＬＤ３２と外部ＷＤＴ３３との相互監視を通じて検出される。前述したように、通常、ＰＬＤ３２および外部ＷＤＴ３３との間では、監視信号Ｓｗが一定周期で相互に授受される。ＰＬＤ３２からの監視信号Ｓｗが一定周期を超えて途絶えた場合にはＰＬＤ３２のハードウェアに異常が発生している旨判定される。また、外部ＷＤＴ３３からの監視信号Ｓｗが一定周期を超えて途絶えた場合には外部ＷＤＴ３３のハードウェアに異常が発生している旨判定される。そして、ＰＬＤ３２に異常が発生したときには外部ＷＤＴ３３が、逆に外部ＷＤＴ３３に異常が発生したときにはＰＬＤ３２が前述の異常検出信号Ｓ１を生成する。このようにして、ＰＬＤ３２および外部ＷＤＴ３３のハードウェア故障が担保される。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）Ａ／Ｄコンバータ３１に異常が発生した場合には、交流電力の異常の有無を正しく判定することが困難となるため、保護動作に対する信頼性の低下が懸念される。この点、本例では、ＰＬＤ３２は、電圧値が既知である基準電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換後の値が、予め記憶されたＡ／Ｄ変換後の既知の電圧値に対して逸脱した値である場合、Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアに異常が発生している旨判定し、インバータ回路２２を停止させる。このため、誤ったＡ／Ｄ変換後の電流値または電圧値に基づき特定の保護動作が実行されることはない。したがって、インバータ装置１３の保護動作に対する信頼性が確保される。

（２）また、ＰＬＤ３２には内部ＷＤＴ３２ｂを設けた。内部ＷＤＴ３２ｂによりＰＬＤ３２により実行されるプログラムの異常を検出することができる。当該プログラムの異常が検出されるとき、ＰＬＤ３２はインバータ回路２２の動作を停止させる。したがって、インバータ装置１３の保護動作に対する信頼性が確保される。

（３）さらに、外部ＷＤＴ３３を設け、ＰＬＤ３２との間で相互に監視を行うようにした。外部ＷＤＴ３３は、ＰＬＤ３２に異常が発生した旨判断されるとき、ＰＬＤ３２に代わってインバータ回路２２の動作を停止させる。このように、ＰＬＤ３２自身に故障が発生した場合であれ、インバータ回路２２の動作を停止させることができる。したがって、インバータ装置１３の保護動作に対する信頼性が確保される。なお、ＰＬＤ３２は、外部ＷＤＴ３３の異常を検出した場合にもインバータ回路２２の動作を停止させる。

（４）インバータ装置１３の保護動作に対する信頼性を確保するために、たとえば保護制御回路２４をもう一組設けることも考えられる。このいわゆる二重系のシステムを構築する場合に比べて、本例のインバータ装置１３では、重複して設けられる回路が存在しないので、その分、部品点数の増加が抑えられる。部品点数の増大が抑制されることにより、製品コストの低減にもつながる。また、部品点数が抑えられる分だけ、インバータ装置１３の体格も抑えられる。このため、インバータ装置１３の設置スペースを節約する観点から好ましい。

（５）前述したように、Ａ／Ｄコンバータ３１およびＰＬＤ３２のハードウェアあるいはソフトウェアの異常が検出された場合における保護動作が担保される。このため、ＰＬＤ３２のデジタル信号処理機能を利用した保護制御回路２４を構築することができる。保護制御回路２４の検出信頼性は前記（１）〜（３）により確保される。

（６）コンパレータ回路などの汎用電子部品を利用して保護制御回路２４を構築することも考えられるものの、この場合には調整抵抗などを通じて、閾値電圧あるいは電圧増幅率などの微調整を行う必要がある。本例によれば、このような回路素子を通じた微調整は不要である。

（７）ＰＬＤ３２は、Ａ／Ｄ変換後の電流値としきい値電流との比較を通じて過電流判定を、またＡ／Ｄ変換後の電圧値としきい値電圧との比較を通じて過電圧判定を行う。ＰＬＤ３２は、プログラム（内部の論理構造）を自在に定義あるいは変更することができる。すなわち、過電流あるいは過電圧などの事故検出レベルの設定は、数値（パラメータ）を指定することで足りる。このため。しきい値電流およびしきい値電圧などの設定作業、あるいは変更作業が簡単である。

＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例のＰＬＤ３２として、ＥＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）あるいはＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）を採用してもよい。

・本例では、ＰＬＤ３２により事故判定を行うようにしたが、ＰＬＤ３２に代えてマイクロコンピュータを採用してもよい。この場合、マイクロコンピュータは、本発明の制御回路に相当する。

・本例の外部ＷＤＴ３３として、ＷＤＴ機能を有するマイクロコンピュータ、ならびにＷＤＴ機能を有するＰＬＤ、ＥＰＧＡおよびＣＰＬＤを採用してもよい。
・本例では、過電流事故および過電圧事故の双方を検出するようにしたが、製品仕様などに応じて、いずれか一方のみを検出するようにしてもよい。

・本例では、過電流事故または過電圧事故が検出されたとき、インバータ回路２２のスイッチング動作を停止させるようにしたが、併せてＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１の動作を停止させるようにしてもよい。たとえば、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路２１の制御回路（内蔵）は、保護制御回路２４からの異常検出信号Ｓ１を受けて、ＰＷＭ信号の生成を停止することにより、昇圧動作を停止する。

・本例では、三相３線式の電力系統１５に対応させるべく、インバータ回路２２として３つのハーフブリッジ（スイッチングアーム）を組み合わせた三相ブリッジインバータを採用したが、インバータ回路２２の構成は、接続される電力系統１５あるいはその他の条件に応じて、適宜決定すればよい。

・本例では、直流電源１２およびインバータ装置１３を１組だけ設けたが、複数組設けてもよい。この場合、各インバータ装置１３の出力端子は変圧器１４に対して並列に接続してもよい。すなわち、系統連系インバータシステム１１は、直流電源１２およびインバータ装置１３からなる複数台の分散型電源が、１台の変圧器１４を介して電力系統１５に並列に接続される構成としてもよい。

・本例では、過電流事故または過電圧事故が検出されたときにはインバータ装置１３を停止させるようにしたが、つぎのようにしてもよい。たとえばフィルタ回路２３と各計測機器（ＣＴ、ＶＴ）との間に、三相接触器あるいは遮断器を設ける。そして、過電流事故または過電圧事故が検出されたときには、特定の保護動作としてインバータ装置１３を停止させるだけではなく、三相接触器あるいは遮断器を開放させる。その結果、インバータ装置１３から変圧器１４への給電経路が遮断される。インバータ装置１３を系統連系インバータシステム１１から切り離すことにより、事故の波及が抑制される。

・本例では、太陽電池を利用する直流電源１２を採用したが、電力の供給対象などに応じて適宜変更してもよい。直流電源１２として、たとえば燃料電池あるいは蓄電池などを採用することも可能である。さらに、エンジン発電機あるいは風力発電機などにより生成される交流電力を直流電力に変換する装置を直流電源１２として採用してもよい。

・本例では、インバータ回路２２のスイッチングを制御する図示しない制御回路と、保護制御回路２４とを別個に設けたが、これら２つの制御回路を１つに統合して設けてもよい。たとえば、変流器２５ｕ，２５ｖ，２５ｗあるいは計器用変圧器２６の検出結果に基づき、インバータ回路２２のスイッチングを制御するなどしてもよい。

・本例では、保護制御回路２４はインバータ装置１３に内蔵したが、インバータ装置１３と別個に設けてもよい。
・本例では、保護制御回路２４は、インバータ装置１３により生成される交流電力の計測結果（監視結果）に基づき異常の有無を判定するだけであったが、その時々の計測結果である電流値あるいは電圧値を外部の表示装置に表示させてもよい。

・本例では、ＰＬＤ３２と外部ＷＤＴ３３との間で相互監視を行うようにしたが、たとえばＰＬＤ３２による外部ＷＤＴ３３の監視は行わないようにしてもよい。すなわち、外部ＷＤＴ３３によるＰＬＤ３２の監視のみ行う。

・本例では、１．Ａ／Ｄコンバータ３１のハードウェアの異常、２．ＰＬＤ３２のソフトウェアの異常、および３．ＰＬＤ３２のハードウェアの異常のすべてを監視するようにしたが、これら「１」〜「３」のうち少なくとも一を監視するようにしてもよい。

・本例では、保護制御回路２４は、インバータ装置１３の保護回路に適用したが、送電系統あるいは配電系統などの電力系統１５の保護回路として適用してもよい。電力系統１５の異常を検出した場合には、特定の保護動作として、たとえば系統の開閉器あるいは遮断器をトリップ（開放）させる。

・本例では、インバータ装置１３は変圧器１４を介して電力系統１５に接続したが、電力系統１５ではなく誘導電動機（モータ）などの適宜の電気負荷に接続してもよい。すなわち、本例のインバータ装置１３の用途は、系統連系インバータシステム１１に限定されない。

・本例の保護制御回路２４は、高周波電源および溶接機などのインバータ応用機器全般に適用可能である。

１２…直流電源、１３…インバータ装置、３１…Ａ／Ｄコンバータ、３２…ＰＬＤ（制御回路）、２４…保護制御回路（保護制御装置）、３２ｂ…内部ウォッチドッグタイマ（内部監視回路）、３３…外部ウォッチドッグタイマ（外部監視回路）、５１…基準電圧回路。

Claims (6)

1. 電力線から取り込まれるアナログ信号としての交流電力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記Ａ／Ｄコンバータにより生成されるデジタル信号としきい値との比較を通じて前記交流電力の異常の有無を判定する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記交流電力に異常が発生している旨判定されるとき、特定の保護動作の実行を促す保護制御装置において、
   前記Ａ／Ｄコンバータの異常を検出する第１の異常検出手段、および前記制御回路の異常を検出する第２の異常検出手段の少なくとも一を設け、
   前記制御回路は、前記第１および第２の異常検出手段の少なくとも一を通じて異常が検出されるときにも、前記特定の保護動作の実行を促す保護制御装置。
2. 請求項１に記載の保護制御装置において、
   前記交流電力は、直流電源により生成される直流電力がインバータ装置を通じて変換されてなる交流電力であって、
   前記特定の保護動作は、前記インバータ装置を停止させる動作である保護制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の保護制御装置において、
   前記Ａ／Ｄコンバータは、前記交流電力の他既知の基準電圧をも取り込み、
   前記第１の異常検出手段は、前記取り込まれた基準電圧のＡ／Ｄ変換後の値が予め記憶された前記基準電圧のＡ／Ｄ変換後の値に対して逸脱しているかどうかに基づき前記Ａ／Ｄコンバータの異常の有無を判定する保護制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の保護制御装置において、
   前記第２の異常検出手段は、前記制御回路に設けられて当該制御回路の動作を監視する内部監視回路を含み、
   前記制御回路は、前記内部監視回路を通じて自身の動作の異常が検出されるとき、前記特定の保護動作の実行を促す保護制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の保護制御装置において、
   前記第２の異常検出手段は、前記制御回路の外部に設けられて当該制御回路の動作を監視する外部監視回路を含み、
   前記外部監視回路は、前記制御回路の動作の異常が検出されるとき、当該制御回路に代わって前記特定の保護動作の実行を促す保護制御装置。
6. 請求項４に記載の保護制御装置において、
   前記第２の異常検出手段は、前記制御回路の外部に設けられて当該制御回路の動作を監視して当該制御回路の動作の異常が検出されるときには当該制御回路に代わって前記特定の保護動作の実行を促す外部監視回路をさらに含み、
   前記内部監視回路は、前記制御回路の動作に加えて、前記外部監視回路の動作についても監視し、
   前記制御回路は、前記内部監視回路を通じて外部監視回路の異常が検出されるときについても、前記特定の保護動作の実行を促す保護制御装置。