JP2015023650A - Power converter - Google Patents

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大介 田嶌
Daisuke Tajima
大介 田嶌
岸田　行盛
Yukimori Kishida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter that can determine an open fault of an inrush current suppression resistor short-circuiting switch.SOLUTION: The power converter includes: an inverter 13 for converting DC power from a DC power supply 1 to AC power; an AC filter 14 including an AC filter reactor 15, an AC filter capacitor 16, an inrush current suppression resistor 17 arranged in series with the AC filter capacitor 16, and an inrush current suppression resistor short-circuiting switch 18 arranged in parallel with the inrush current suppression resistor 17, and configured to filter a voltage waveform of the AC power from the inverter 13; a system interconnection switch 20 for outputting the AC power filtered by the AC filter 14 to an AC system power supply; and a control device 22 for determining a fault of the inrush current suppression resistor short-circuiting switch 18 on the basis of a control state of the inrush current suppression resistor short-circuiting switch 18 and a change in an output current from the AC filter 14.

Description

本発明は、直流電源を交流系統連系する電力変換器に関する。   The present invention relates to a power converter that interconnects a DC power source with an AC system.

インバータの出力端にＬＣフィルタが接続され、ＬＣフィルタの出力端に系統連系開閉器を持つ系統連系用電力変換器において、系統連系する際の系統連系開閉器を投入すると系統側からＬＣフィルタ用コンデンサに電圧差に応じた突入電流が流れ、系統連系開閉器の接点部が溶着する、過電流検出器が動作するなどの恐れがある。そこで、系統連系用電力変換器では、突入電流抑制抵抗をＬＣフィルタ用コンデンサに直列に接続して系統連系開閉器投入時の突入電流を抑制することで、系統連系開閉器の接点溶着、過電流検出器の動作を防いでいる。一方、インバータが動作を開始してＬＣフィルタ用コンデンサが充電されると突入電流抑制抵抗は不要となるだけでなく損失が大きいため、系統連系用電力変換器の電力変換効率を下げてしまうため、突入電流抑制抵抗と並列に突入電流抑制抵抗短絡用開閉器を設けて、インバータが動作してから一定時間経過後、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器を閉極することで突入電流抑制抵抗を短絡し、損失を低減している。このような技術が、下記特許文献１において開示されている。   In a grid interconnection power converter having an LC filter connected to the output end of the inverter and having a grid interconnection switch at the output end of the LC filter, when the grid interconnection switch for grid interconnection is turned on, the grid side There is a risk that an inrush current corresponding to the voltage difference flows through the LC filter capacitor, the contact portion of the grid interconnection switch is welded, and the overcurrent detector is operated. Therefore, in the grid-connected power converter, the inrush current suppression resistor is connected in series with the LC filter capacitor to suppress the inrush current when the grid-connected switch is turned on. This prevents the operation of the overcurrent detector. On the other hand, when the inverter starts operating and the LC filter capacitor is charged, not only the inrush current suppression resistor is unnecessary, but also the loss is large, so that the power conversion efficiency of the grid interconnection power converter is lowered. The inrush current suppression resistor short circuit switch is provided in parallel with the inrush current suppression resistor, and the inrush current suppression resistor short circuit switch is closed after a certain period of time has elapsed since the inverter is operated. Short circuit and loss is reduced. Such a technique is disclosed in Patent Document 1 below.

特許第５０４９９６４号公報Japanese Patent No. 5049964

しかしながら、上記従来の技術によれば、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器がオープン故障した場合、インバータの出力端に接続されたＬＣフィルタとして機能した時の電流が突入電流抑制抵抗に継続して流れることになる。そのため、突入電流抑制抵抗は、ＬＣフィルタに流れる電流に耐える様に、必要以上に電力容量の大きな抵抗を選定する必要がある。又は、突入電流にだけ耐える電力容量の抵抗を選定した場合は、電力容量は大きくないため継続して電流が流れると発熱が大きくなり最悪のケースは故障に至る、という問題があった。   However, according to the above-described conventional technique, when the inrush current suppression resistor short-circuit switch has an open failure, the current when functioning as the LC filter connected to the output terminal of the inverter continuously flows through the inrush current suppression resistor. It will be. For this reason, it is necessary to select a resistor having a larger power capacity than necessary so as to withstand the current flowing through the LC filter. Or, when a resistor having a power capacity that can only withstand an inrush current is selected, the power capacity is not large, and if current continues to flow, heat is generated and the worst case is a failure.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器のオープン故障を判定可能な電力変換器を得ることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the power converter which can determine the open failure of the inrush current suppression resistance short circuit switch.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、リアクトル、コンデンサ、前記コンデンサと直列に配置された突入電流抑制抵抗、および前記突入電流抑制抵抗と並列に配置された突入電流抑制抵抗短絡用開閉器を備え、前記インバータからの交流電力の電圧波形をフィルタリングするフィルタと、前記フィルタでフィルタリングされた交流電力を交流系統電源へ出力する系統連系開閉器と、前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の制御状態および前記フィルタからの出力電流の変化に基づいて、前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の故障を判定する制御装置と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes an inverter that converts DC power from a DC power supply into AC power, a reactor, a capacitor, an inrush current suppression resistor arranged in series with the capacitor, A switch for short-circuiting an inrush current suppression resistor arranged in parallel with the inrush current suppression resistor, a filter for filtering a voltage waveform of the AC power from the inverter, and an AC power supply for the AC power filtered by the filter Control for determining failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch based on the control state of the grid connection switch that outputs to the output current and the control state of the inrush current suppression resistance short circuit switch and the output current from the filter And a device.

本発明によれば、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器のオープン故障を判定できる、という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to determine an open failure of the inrush current suppression resistor short-circuit switch.

図１は、本実施の形態の電力変換器の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power converter according to the present embodiment. 図２は、インバータが電圧出力する前の系統連系時またはそれ以前から突入電流抑制抵抗短絡用開閉器がオープン故障している場合の系統電源電圧波形および各部の電流波形、制御タイミングを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a system power supply voltage waveform, a current waveform of each part, and a control timing when the inrush current suppression resistor short-circuit switch has an open failure at or before the grid connection before the inverter outputs a voltage. It is. 図３は、インバータが電圧出力して電流制御している系統連系運転中に突入電流抑制抵抗短絡用開閉器がオープン故障した場合の系統電源電圧波形および各部の電流波形、制御タイミングを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a system power supply voltage waveform, a current waveform of each part, and control timing when an inrush current suppression resistor short-circuit switch breaks during a grid-connected operation in which the inverter outputs a voltage and performs current control. It is.

以下に、本発明にかかる電力変換器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。   Embodiments of a power converter according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態．
図１は、本実施の形態の電力変換器の構成例を示す図である。電力変換器２は、直流電源１および交流系統電源３と接続する。電力変換器２は、直流電源１からの直流電力を交流電力に変換して交流系統電源３へ出力するパワーコンディショナ（電力変換器）である。直流電源１は、例えば、太陽電池、燃料電池等の電源である。交流系統電源３は、例えば、単相交流電源または三相交流電源等の電源回路である。 Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power converter according to the present embodiment. The power converter 2 is connected to the DC power source 1 and the AC system power source 3. The power converter 2 is a power conditioner (power converter) that converts DC power from the DC power supply 1 into AC power and outputs the AC power to the AC power supply 3. The DC power source 1 is a power source such as a solar cell or a fuel cell. The AC system power supply 3 is a power circuit such as a single-phase AC power supply or a three-phase AC power supply.

電力変換器２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１と、母線コンデンサ１２と、インバータ１３と、ＡＣフィルタ１４と、出力電流センサ１９と、系統連系開閉器２０と、高速ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算器２１と、制御装置２２と、を備える。また、ＡＣフィルタ１４は、ＡＣフィルタリアクトル１５と、ＡＣフィルタコンデンサ１６と、突入電流抑制抵抗１７と、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８と、を備える。   The power converter 2 includes a DC-DC converter 11, a bus capacitor 12, an inverter 13, an AC filter 14, an output current sensor 19, a grid connection switch 20, and a high-speed FFT (Fast Fourier Transform) calculator. 21 and a control device 22. The AC filter 14 includes an AC filter reactor 15, an AC filter capacitor 16, an inrush current suppression resistor 17, and an inrush current suppression resistor short-circuit switch 18.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１１およびインバータ１３では、それぞれまたは両方の構成により、直流電源１の出力電力を最大にするように最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）を行うことが一般的に行われている。   In the DC-DC converter 11 and the inverter 13, maximum power follow-up control (MPPT: Maximum Power Point Tracking) is generally performed so as to maximize the output power of the DC power supply 1 by using each or both configurations. ing.

母線コンデンサ１２の電圧がインバータ１３の電力変換効率で最適もしくは問題のない電圧の場合、電力変換器２では、直流電源１の出力電圧を、バイパス回路等でＤＣ−ＤＣコンバータ１１を通さず、母線コンデンサ１２にそのまま電圧印加することができる。   In the case where the voltage of the bus capacitor 12 is an optimum or non-problematic voltage with respect to the power conversion efficiency of the inverter 13, the power converter 2 does not pass the output voltage of the DC power source 1 through the DC-DC converter 11 by a bypass circuit or the like. A voltage can be applied to the capacitor 12 as it is.

インバータ１３は、スイッチ素子で構成され、スイッチ素子のスイッチングによりパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）されたパルス電圧波形を出力する。スイッチ素子は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の自己消弧型半導体素子である。   The inverter 13 is composed of a switch element, and outputs a pulse voltage waveform that has been subjected to pulse width modulation (PWM) by switching of the switch element. The switch element is, for example, a self-extinguishing semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET.

ＡＣフィルタ１４は、インバータ１３から出力されたパルス電圧波形を正弦波電圧波形にフィルタリングする。ＡＣフィルタ１４は、ＡＣフィルタリアクトル１５およびＡＣフィルタコンデンサ１６で基本構成されるいわゆるＬＣフィルタ回路であって、さらに、ＡＣフィルタコンデンサ１６に直列接続される突入電流抑制抵抗１７、および突入電流抑制抵抗１７に並列接続される突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８で構成される。   The AC filter 14 filters the pulse voltage waveform output from the inverter 13 into a sine wave voltage waveform. The AC filter 14 is a so-called LC filter circuit basically composed of an AC filter reactor 15 and an AC filter capacitor 16, and further includes an inrush current suppression resistor 17 and an inrush current suppression resistor 17 connected in series to the AC filter capacitor 16. And an inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 connected in parallel.

電力変換器２では、ＡＣフィルタ１４の突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８をオープンの状態で系統連系開閉器２０を投入し、系統連系開閉器２０には突入電流抑制抵抗１７で制限された投入電流を流す。これにより、電力変換器２では、系統連系開閉器２０での接点溶着を防ぐことができる。電力変換器２では、ある一定時間経過後、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８を閉極することで突入電流抑制抵抗１７を短絡する。以降、電力変換器２では、インバータ１３からの出力をＡＣフィルタ１４でフィルタリングした交流電圧を、系統連系開閉器２０経由で出力し、電流制御をしながら系統連系運転を行う。   In the power converter 2, the grid connection switch 20 is turned on with the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 of the AC filter 14 being open, and the grid connection switch 20 is limited by the inrush current suppression resistor 17. Apply the applied current. Thereby, in the power converter 2, the contact welding in the grid connection switch 20 can be prevented. In the power converter 2, the inrush current suppression resistor 17 is short-circuited by closing the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 after a certain period of time has elapsed. Thereafter, in the power converter 2, an AC voltage obtained by filtering the output from the inverter 13 by the AC filter 14 is output via the grid connection switch 20, and the grid connection operation is performed while performing current control.

出力電流センサ１９は、ＡＣフィルタ１４から出力されるフィルタリング後の出力電力の出力電流を検出する。出力電流センサ１９は、検出した電流値を直接および高速ＦＦＴ演算器２１経由で制御装置２２へ出力する。   The output current sensor 19 detects the output current of the filtered output power output from the AC filter 14. The output current sensor 19 outputs the detected current value to the control device 22 directly and via the high-speed FFT calculator 21.

系統連系開閉器２０は、投入／閉極を切り替えて、ＡＣフィルタ１４から出力されるフィルタリング後の出力電力（交流電力）を交流系統電源３へ出力する。   The grid connection switch 20 switches between on / off and outputs the filtered output power (AC power) output from the AC filter 14 to the AC system power supply 3.

高速ＦＦＴ演算器２１は、出力電流センサ１９で検出された電流値に対して、高速ＦＦＴの演算処理を行う。ここでは、出力電流センサ１９で検出された、ＡＣフィルタ１４から出力されるフィルタリング後の出力電力の出力電流から高調波成分を抽出することを目的とする。   The high-speed FFT calculator 21 performs a high-speed FFT calculation process on the current value detected by the output current sensor 19. Here, an object is to extract a harmonic component from the output current of the output power after filtering output from the AC filter 14 detected by the output current sensor 19.

制御装置２２は、系統連系開閉器２０から出力される交流電力の電圧を監視し、インバータ１３および系統連系開閉器２０の動作を制御して、交流系統電源３への交流電力の出力を制御する。また、制御装置２２は、ＡＣフィルタ１４の突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の制御状態、および出力電流センサ１９から取得したＡＣフィルタ１４からの出力電力の電流値に基づいて、ＡＣフィルタ１４の突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の故障の有無を判定する。   The control device 22 monitors the voltage of the AC power output from the grid interconnection switch 20, controls the operation of the inverter 13 and the grid connection switch 20, and outputs the AC power to the AC grid power supply 3. Control. Further, the control device 22 determines the AC filter 14 based on the control state of the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 of the AC filter 14 and the current value of the output power from the AC filter 14 acquired from the output current sensor 19. The presence or absence of a failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 is determined.

なお、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８のＯＮ／ＯＦＦの制御については、制御装置２２が行ってもよいし、図示しない他の構成によって制御を行い、制御装置２２は、他の構成から突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の制御状態の情報を取得するようにしてもよい。   The on / off control of the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 may be performed by the control device 22 or may be controlled by another configuration (not shown), and the control device 22 may enter from another configuration. You may make it acquire the information of the control state of the switch 18 for current suppression resistance short circuit.

つづいて、電力変換器２において、制御装置２２が突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の故障の有無を判定する具体的な動作について説明する。まず、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障すると、ＡＣフィルタコンデンサ１６には、突入電流抑制抵抗１７が直列に接続されるので、制限された電流が流れることになる。この結果、電力変換器２では、正常時にＡＣフィルタコンデンサ１６に流れる、進み電流、高調波成分電流は、交流系統電源３の方へ流れるので、出力電流センサ１９で検出することができる。   Next, in the power converter 2, a specific operation in which the control device 22 determines whether or not the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 has a failure will be described. First, when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is open, a limited current flows through the AC filter capacitor 16 because the inrush current suppression resistor 17 is connected in series. As a result, in the power converter 2, the forward current and the harmonic component current that flow through the AC filter capacitor 16 in the normal state flow toward the AC system power supply 3, and therefore can be detected by the output current sensor 19.

図２は、インバータが電圧出力する前の系統連系時またはそれ以前から突入電流抑制抵抗短絡用開閉器がオープン故障している場合の系統電源電圧波形および各部の電流波形、制御タイミングを示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は、上から順に、交流系統電源３の系統電圧の値、突入電流抑制抵抗１７の電流の値、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の電流の値、出力電流センサ１９での電流の値、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８のＯＮ／ＯＦＦタイミング、系統連系開閉器２０のＯＮ／ＯＦＦタイミング、インバータ電圧出力のＯＮ／ＯＦＦタイミング、を示す。   FIG. 2 is a diagram showing a system power supply voltage waveform, a current waveform of each part, and a control timing when the inrush current suppression resistor short-circuit switch has an open failure at or before the grid connection before the inverter outputs a voltage. It is. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates, in order from the top, the value of the system voltage of the AC system power supply 3, the value of the current of the inrush current suppression resistor 17, the value of the current of the inrush current suppression resistor short circuit switch 18, and the output. The value of the current in the current sensor 19, the ON / OFF timing of the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18, the ON / OFF timing of the grid connection switch 20, and the ON / OFF timing of the inverter voltage output are shown.

例えば、インバータ１３からの電圧出力がＯＦＦ、系統連系開閉器２０がＯＮの状態で、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８が故障していない正常な状態の場合、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がＯＮすると、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８および出力電流センサ１９では波高値の高い電流が検出される。一方、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８が故障している場合、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がＯＮするタイミングで、出力電流センサ１９には、正常時に流れる電流よりも波高値が小さい電流が流れる。また、このときの電流位相は、正常時に流れる電流よりも進む方向である（図２では、図１の出力電流センサ１９の正の方向を理由に遅れた図となっている）。   For example, when the voltage output from the inverter 13 is OFF, the grid connection switch 20 is ON, and the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is in a normal state without failure, the inrush current suppression resistor short-circuit switch When the device 18 is turned on, the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 and the output current sensor 19 detect a current having a high peak value. On the other hand, when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is out of order, the output current sensor 19 has a peak value smaller than the current that flows normally when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is turned on. Current flows. In addition, the current phase at this time is a direction that advances more than the current that flows in the normal state (in FIG. 2, the current phase is delayed because of the positive direction of the output current sensor 19 in FIG. 1).

制御装置２２では、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の制御状態（突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がＯＮするタイミングかどうか）および出力電流センサ１９に流れる電流値に基づいて、具体的には、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がＯＮするタイミングで出力電流センサ１９に流れる電流が小さい場合および電流の位相が進んでいる場合、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障していると判定することができる。   In the control device 22, based on the control state of the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 (whether the inrush current suppression resistance short circuit switch 18 is turned on) and the current value flowing through the output current sensor 19, specifically, When the current flowing through the output current sensor 19 is small at the timing when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is turned on and when the phase of the current is advanced, the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 has an open failure. Can be determined.

図３は、インバータが電圧出力して電流制御している系統連系運転中に突入電流抑制抵抗短絡用開閉器がオープン故障した場合の系統電源電圧波形および各部の電流波形、制御タイミングを示す図である。図３に示す各部の電圧値、電流値、ＯＮ／ＯＦＦタイミングは図２と同様である。   FIG. 3 is a diagram showing a system power supply voltage waveform, a current waveform of each part, and control timing when an inrush current suppression resistor short-circuit switch breaks during a grid-connected operation in which the inverter outputs a voltage and performs current control. It is. The voltage value, current value, and ON / OFF timing of each part shown in FIG. 3 are the same as those in FIG.

例えば、インバータ１３からの電圧出力がＯＮ、系統連系開閉器２０がＯＮの状態で、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８が故障していない正常な状態の場合、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８はＯＮを継続しているので、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８および出力電流センサ１９では波高値の高い電流が検出される。また、突入電流抑制抵抗１７において電流は検出されない。一方、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障した場合、出力電流センサ１９で検出される出力電流の電流位相は正常時に流れる電流よりも進む方向である。また、正常時にＡＣフィルタコンデンサ１６に流れる高調波成分電流はインバータ１３のスイッチ素子のスイッチングにより生成され、ＡＣフィルタリアクトル１５で平滑化された後の波形であるが、スイッチング周波数とその整数倍の成分が含まれる。正常時にＡＣフィルタコンデンサ１６に流れる高調波成分電流が、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障時においても、そのまま、交流系統電源３側の出力の方（出力電流センサ１９）に流れて、出力電流に重畳される波形となる（図３では、電流波形の線の幅が大きくなる）。高調波成分電流は高速ＦＦＴ変換器２１で高調波成分が抽出され、制御装置２２に入力される。   For example, when the voltage output from the inverter 13 is ON, the grid connection switch 20 is ON, and the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is in a normal state without failure, the inrush current suppression resistor short-circuit switch Since the device 18 continues to be ON, the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 and the output current sensor 19 detect a current having a high peak value. Further, no current is detected in the inrush current suppression resistor 17. On the other hand, when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 has an open failure, the current phase of the output current detected by the output current sensor 19 is in a direction that advances more than the current that flows during normal operation. In addition, the harmonic component current that flows through the AC filter capacitor 16 in a normal state is a waveform that is generated by switching of the switch element of the inverter 13 and smoothed by the AC filter reactor 15. Is included. The harmonic component current that normally flows through the AC filter capacitor 16 flows to the output on the AC system power supply 3 side (output current sensor 19) as it is even when the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is open. The waveform is superimposed on the output current (in FIG. 3, the line width of the current waveform is increased). The harmonic component current is extracted by the high-speed FFT converter 21 and input to the control device 22.

なお、高速ＦＦＴ変換器２１は、例えば、専用ＩＣで構成できるが、アナログ−デジタル処理（Ａ／Ｄ）を通してソフトウェアによる処理をする演算装置（ＣＰＵ）であってもよい。また、高速ＦＦＴ変換器２１を使用せず、制御装置２２において、アナログのハイパスフィルタ回路、デジタル処理するハイパスフィルタで高調波成分電流を抽出してもよい。   The high-speed FFT converter 21 can be configured by a dedicated IC, for example, but may be an arithmetic unit (CPU) that performs processing by software through analog-digital processing (A / D). Further, without using the high-speed FFT converter 21, the control device 22 may extract the harmonic component current with an analog high-pass filter circuit or a digital high-pass filter.

制御装置２２では、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の制御状態および出力電流センサ１９に流れる電流値に基づいて、具体的には、本来であれば突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がＯＮ状態のときに、出力電流センサ１９に流れる電流の位相が進んでいる場合および高調波成分電流を検出した場合、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障していると判定することができる。   In the control device 22, based on the control state of the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 and the current value flowing through the output current sensor 19, specifically, the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 is normally turned on. In the state, when the phase of the current flowing through the output current sensor 19 is advanced and when the harmonic component current is detected, it can be determined that the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 has an open failure. .

制御装置２２では、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障していると判定した場合、インバータ１３をゲートブロックして（電圧出力前のときはゲートブロックしたまま）電圧出力を止めて、さらに、系統連系開閉器２０を開極させて電力変換器２と交流系統電源３を解列する制御を行う。   In the control device 22, when it is determined that the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 has an open failure, the inverter 13 is gate-blocked (the gate block remains before the voltage output) and the voltage output is stopped. Furthermore, the system interconnection switch 20 is opened so that the power converter 2 and the AC system power supply 3 are disconnected.

このように、制御装置２２が制御することにより、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障した場合においても、突入電流抑制抵抗１７に電流が流れることがなく、突入電流抑制抵抗１７の故障を防ぐことができる。また、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８がオープン故障することを前提に電力容量を設計した場合の突入電流抑制抵抗と比較して、突入電流抑制抵抗１７を小形、安価にすることができる。   As described above, even when the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 is opened due to the control by the control device 22, no current flows through the inrush current suppression resistor 17, and the inrush current suppression resistor 17 fails. Can be prevented. In addition, the inrush current suppression resistor 17 can be made smaller and less expensive than the inrush current suppression resistor when the power capacity is designed on the assumption that the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is open.

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換器２では、出力電流センサ１９において、通常より位相が進んだ電流または高調波成分の電流の増加分を検出し、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８の制御状態および出力電流の変化に基づいて突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８のオープン故障を判定することとした。これにより、突入電流抑制抵抗短絡用開閉器１８のオープン故障を検出した場合に、インバータ１３のゲートブロックおよび系統連系開閉器２０で系統と解列する制御を行うことができ、突入電流抑制抵抗１７に電圧印加がされなくなることから、突入電流抑制抵抗１７の故障を防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, in the power converter 2, the output current sensor 19 detects an increase in current whose phase is higher than usual or a current of a harmonic component, and an inrush current suppression resistor. Based on the control state of the short circuit switch 18 and the change in the output current, the open failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch 18 is determined. Thereby, when an open failure of the inrush current suppression resistor short-circuit switch 18 is detected, the gate block of the inverter 13 and the system interconnection switch 20 can be controlled to be disconnected from the system, and the inrush current suppression resistor Since no voltage is applied to 17, failure of the inrush current suppression resistor 17 can be prevented.

なお、本実施の形態では、出力電流センサ１９が検出する電流の変化として、電流の位相および電流の波高値としているが、制御装置２２では、いずれか一方のみに基づいて判定を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the change in current detected by the output current sensor 19 is the current phase and current peak value. However, the control device 22 makes the determination based on only one of them. Also good.

以上のように、本発明にかかる電力変換器は、電力の変換に有用であり、特に、直流電力を交流電力に変換する場合に適している。   As described above, the power converter according to the present invention is useful for power conversion, and is particularly suitable for converting DC power to AC power.

１ 直流電源、２ 電力変換器、３ 交流系統電源、１１ ＤＣ−ＤＣコンバータ、１２ 母線コンデンサ、１３ インバータ、１４ ＡＣフィルタ、１５ ＡＣフィルタリアクトル、１６ ＡＣフィルタコンデンサ、１７ 突入電流抑制抵抗、１８ 突入電流抑制抵抗短絡用開閉器、１９ 出力電流センサ、２０ 系統連系開閉器、２１ 高速ＦＦＴ演算器、２２ 制御装置。   1 DC power supply, 2 power converter, 3 AC power supply, 11 DC-DC converter, 12 bus capacitor, 13 inverter, 14 AC filter, 15 AC filter reactor, 16 AC filter capacitor, 17 inrush current suppression resistor, 18 inrush current Control resistor short-circuit switch, 19 output current sensor, 20 system interconnection switch, 21 high-speed FFT calculator, 22 control device.

Claims (5)

直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
リアクトル、コンデンサ、前記コンデンサと直列に配置された突入電流抑制抵抗、および前記突入電流抑制抵抗と並列に配置された突入電流抑制抵抗短絡用開閉器を備え、前記インバータからの交流電力の電圧波形をフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタでフィルタリングされた交流電力を交流系統電源へ出力する系統連系開閉器と、
前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の制御状態および前記フィルタからの出力電流の変化に基づいて、前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の故障を判定する制御装置と、
を備えることを特徴とする電力変換器。 An inverter that converts DC power from a DC power source into AC power;
A reactor, a capacitor, an inrush current suppression resistor arranged in series with the capacitor, and an inrush current suppression resistor short-circuit switch arranged in parallel with the inrush current suppression resistor, and a voltage waveform of the AC power from the inverter A filter to filter,
A grid interconnection switch that outputs AC power filtered by the filter to an AC grid power supply;
A control device for determining a failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch based on a control state of the inrush current suppression resistor short circuit switch and a change in output current from the filter;
A power converter comprising: 前記制御装置は、前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器が故障していると判定した場合、前記インバータにおいてゲートブロックする制御を行い、前記系統連系開閉器において開極する制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。 When it is determined that the inrush current suppression resistor short circuit switch is faulty, the control device performs control to perform gate blocking in the inverter and performs control to open a pole in the grid interconnection switch.
The power converter according to claim 1. 前記制御装置は、前記出力電流の位相の変化に基づいて前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の故障を判定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換器。 The control device determines a failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch based on a change in the phase of the output current;
The power converter according to claim 1 or 2 characterized by things. 前記制御装置は、前記出力電流の波高値の変化に基づいて前記突入電流抑制抵抗短絡用開閉器の故障を判定する、
ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の電力変換器。 The control device determines a failure of the inrush current suppression resistor short circuit switch based on a change in a peak value of the output current,
The power converter according to claim 1, 2 or 3. 前記直流電源を太陽電池とする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力変換器。 The DC power supply is a solar cell,
The power converter as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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