JP2015070644A - Ac-dc converter and compressor drive device, and air conditioner - Google Patents

Ac-dc converter and compressor drive device, and air conditioner Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC-DC converter and a compressor drive device capable of preventing application of a reverse voltage to a capacitor, which is caused by failure of a switching element, and of facilitating to find out cause of the failure, and further to provide an air conditioner.SOLUTION: An AC-DC converter comprises: first and second rectifiers 3 and 4 connected in parallel to an AC power supply 1 via a reactor 2; two capacitors 7 and 8 connected in series between output terminals to a DC load 22 of the first rectifier 3; two switching elements 5 and 6 connected in series between output terminals of the second rectifier 4, and whose connection point is connected to a connection point of the two capacitors 7 and 8; and a controller 15 performing failure determination of the two switching elements 5 and 6 on the basis of each voltage across each of the two capacitors 7 and 8 when boosting control is performed, and it is determined that one of the two switching elements 5 and 6 is failed, controlling the two switching elements 5 and 6 to be OFF to stop the boosting control, and stopping the DC load 22.

Description

本発明は、交流直流変換装置および圧縮機駆動装置ならびに空気調和機に関する。   The present invention relates to an AC / DC converter, a compressor driving device, and an air conditioner.

従来、交流電源にリアクタを介して並列接続された第1および第2の整流器と、前記第1の整流器の出力端子間に直列に接続された複数のコンデンサと、前記第2の整流器の正極側と前記複数のコンデンサの接続点との間に挿入された第1のスイッチング素子と、前記第2の整流器の負極側と前記複数のコンデンサの接続点との間に挿入された第2のスイッチング素子と、前記複数のコンデンサの両端間の電圧を検出する第1の電圧検出器と、前記複数のコンデンサのうち低電位側に位置するコンデンサの電圧を検出する第2の電圧検出手段と、前記複数のコンデンサのうち高電位側に位置するコンデンサの電圧を検出する第3の電圧検出手段と、交流電源の半周期中に第1および第2のスイッチング素子の双方を動作させて所望の出力電圧値に制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第2および第3の電圧検出手段の各検出電圧の差分が小さくなるように前記第1および第2のスイッチング素子を制御する交流直流変換装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, first and second rectifiers connected in parallel to an AC power source via a reactor, a plurality of capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier, and a positive side of the second rectifier Switching element inserted between the connection point of the plurality of capacitors and the second switching element inserted between the negative electrode side of the second rectifier and the connection points of the plurality of capacitors A first voltage detector for detecting voltages across the plurality of capacitors, a second voltage detecting means for detecting a voltage of a capacitor located on a low potential side of the plurality of capacitors, and the plurality of the plurality of capacitors. The third voltage detecting means for detecting the voltage of the capacitor located on the high potential side of the capacitors and the first and second switching elements are operated during a half cycle of the AC power supply to obtain a desired output voltage. And a control unit that controls the first and second switching elements so that a difference between the detection voltages of the second and third voltage detection means is reduced. An apparatus has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2009−261077号公報JP 2009-261077 A

交流直流変換装置を構成する高電位側および低電位側のコンデンサとしては、一般に大容量の有極性の電解コンデンサが用いられる。上記従来技術によれば、第1および第2のスイッチング素子が正常に動作している場合においては、スイッチングのばらつきやコンデンサの容量ばらつき等に起因するコンデンサ電圧の不平衡、つまり、第2および第3の電圧検出手段の各検出電圧の差分が小さくなるように制御する(以下、「電圧バランス補正制御」という)」ことが可能であるが、第1もしくは第2のスイッチング素子がショート故障もしくはオープン故障している場合においては、上述した電圧バランス補正制御が正常に働かない。このため、後段の直流負荷を継続して動作させた場合、高電位側もしくは低電位側のコンデンサに通常とは逆の電圧が印加され、これらコンデンサの二次破壊を招く虞があり、このような二次破壊が発生した場合には、故障原因の究明が困難となる。また、このような逆電圧印加によるコンデンサの破壊を防止するために無極性のバイポーラコンデンサを用いることも考えられるが、一般に大容量の電解コンデンサは高価であるため、装置の高コスト化を招く要因となる、という問題があった。   As a capacitor on the high potential side and the low potential side constituting the AC / DC converter, generally a large-capacity polar electrolytic capacitor is used. According to the above prior art, when the first and second switching elements are operating normally, the capacitor voltage is unbalanced due to switching variations, capacitor capacitance variations, etc., that is, the second and second switching elements. It is possible to perform control so that the difference between the detection voltages of the voltage detection means 3 is reduced (hereinafter referred to as “voltage balance correction control”), but the first or second switching element is short-circuited or opened. In the case of failure, the voltage balance correction control described above does not work normally. For this reason, when the subsequent DC load is continuously operated, a voltage opposite to the normal voltage is applied to the high-potential side or low-potential side capacitor, which may cause secondary destruction of the capacitor. When a secondary failure occurs, it becomes difficult to investigate the cause of the failure. In addition, it is conceivable to use a nonpolar bipolar capacitor in order to prevent the destruction of the capacitor due to the application of the reverse voltage. However, since a large-capacity electrolytic capacitor is generally expensive, it causes a high cost of the apparatus. There was a problem of becoming.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スイッチング素子の故障に起因するコンデンサへの逆電圧印加を防ぐと共に、故障原因の究明が容易な交流直流変換装置および圧縮機駆動装置ならびに空気調和機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is possible to prevent application of a reverse voltage to a capacitor due to a failure of a switching element, and to easily investigate the cause of the failure. The purpose is to provide a harmony machine.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる交流直流変換装置は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続され、該接続点が前記2つのコンデンサの接続点に接続された2つのスイッチング素子と、前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記昇圧制御を行っている際の前記2つのコンデンサの各両端間電圧に基づいて、前記2つのスイッチング素子の故障判定を行い、前記2つのスイッチング素子のうちの一方が故障していると判定した場合に、前記2つのスイッチング素子をオフ制御して前記昇圧制御を停止すると共に、前記直流負荷を停止させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an AC / DC converter according to the present invention is an AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load. The first and second rectifiers connected in parallel to the AC power source via a reactor, the two capacitors connected in series between the output terminals of the first rectifier to the DC load, and the second Two switching elements connected in series between the output terminals of the rectifier, the connection point of which is connected to the connection point of the two capacitors, and the output voltage value to the DC load by controlling the two switching elements A control unit that controls the DC load, and the control unit is configured to control the two loads based on voltages across the two capacitors during the boost control. When a failure determination of the switching element is performed and it is determined that one of the two switching elements has failed, the step-up control is stopped by turning off the two switching elements, and the DC load is It is characterized by being stopped.

本発明によれば、スイッチング素子の故障に起因するコンデンサへの逆電圧印加を防ぐことができるので、高価なバイポーラ電解コンデンサを用いることなく安価に構成でき、故障原因の究明が容易となる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to prevent reverse voltage application to the capacitor due to the failure of the switching element, so it can be configured at low cost without using an expensive bipolar electrolytic capacitor, and the cause of the failure can be easily investigated. There is an effect.

図1は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置の一構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram of a configuration example of the AC / DC converter according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置における過電流保護回路の一構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram of a configuration example of an overcurrent protection circuit in the AC / DC converter according to the first embodiment. 図3は、第1および第2のスイッチング素子が双方ともオンである場合の動作例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation example when both the first and second switching elements are on. 図4は、第1のスイッチング素子がオン、第2のスイッチング素子がオフである場合の動作例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example when the first switching element is on and the second switching element is off. 図5は、第1のスイッチング素子がオフ、第2のスイッチング素子がオンである場合の動作例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example when the first switching element is off and the second switching element is on. 図6は、第1および第2のスイッチング素子が双方ともオフである場合の動作例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation example when both the first and second switching elements are off. 図7は、電源ゼロクロス検出回路の動作例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of the power supply zero-cross detection circuit. 図8は、交流電源1の電源力率が100%のときの電源電圧Vsとコンバータ電圧Vcとの関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the power supply voltage Vs and the converter voltage Vc when the power supply power factor of the AC power supply 1 is 100%. 図9は、目標直流電圧Vdc*が低い場合におけるコンバータ電圧ピーク付近の各駆動信号Sa,Sbの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the drive signals Sa and Sb near the converter voltage peak when the target DC voltage Vdc * is low. 図10は、目標直流電圧Vdc*が高い場合におけるコンバータ電圧ピーク付近の各駆動信号Sa,Sbの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the drive signals Sa and Sb in the vicinity of the converter voltage peak when the target DC voltage Vdc * is high. 図11は、第1および第2のコンデンサの電圧不平衡状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a voltage unbalanced state of the first and second capacitors. 図12は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。FIG. 12 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the first embodiment. 図13は、実施の形態2にかかる交流直流変換装置の一構成例を示す図である。FIG. 13 is a diagram of a configuration example of the AC / DC converter according to the second embodiment. 図14は、インバータ主回路の一構成例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an inverter main circuit. 図15は、実施の形態2にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。FIG. 15 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the second embodiment. 図16は、実施の形態3にかかる交流直流制御装置の一構成例を示す図である。FIG. 16 is a diagram of a configuration example of the AC / DC control device according to the third embodiment. 図17は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における過電流保護回路の一構成例を示す図である。FIG. 17 is a diagram of a configuration example of an overcurrent protection circuit in the AC / DC converter according to the third embodiment. 図18は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の動作フローチャートである。FIG. 18 is an operation flowchart of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment. 図19は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。FIG. 19 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment. 図20は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく図19とは異なる動作フローチャートである。FIG. 20 is an operation flowchart different from FIG. 19 based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment. 図21は、実施の形態4にかかる交流直流変換装置の一構成例を示す図である。FIG. 21 is a diagram of a configuration example of the AC / DC converter according to the fourth embodiment. 図22は、実施の形態4にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の動作フローチャートである。FIG. 22 is an operation flowchart of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the fourth embodiment. 図23は、実施の形態4にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の図22とは異なる動作フローチャートである。FIG. 23 is an operation flowchart different from FIG. 22 of the failure determination means in the AC / DC converter according to the fourth embodiment.

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる交流直流変換装置および圧縮機駆動装置ならびに空気調和機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an AC / DC converter, a compressor driving device, and an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置の一構成例を示す図である。図1に示す例では、実施の形態1にかかる交流直流変換装置100は、交流電源1から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷22に供給する構成としている。直流負荷22としては、例えば、交流直流変換装置100から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ(図示せず)を駆動するインバータ等を想定している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram of a configuration example of the AC / DC converter according to the first embodiment. In the example illustrated in FIG. 1, the AC / DC converter 100 according to the first embodiment has a configuration in which AC power supplied from the AC power supply 1 is converted into DC power and supplied to the DC load 22. As the DC load 22, for example, an inverter that converts a DC power supplied from the AC / DC converter 100 into an AC power and drives a motor (not shown) is assumed.

図1に示すように、実施の形態1にかかる交流直流変換装置は、交流電源1にリアクタ2を介して並列接続される第1の整流器3および第2の整流器4と、整流器3の直流負荷22への出力端子間に直列接続された第1のコンデンサ7(高電位側)および第2のコンデンサ8(低電位側)と、整流器4の出力端子間に直列接続され、その接続点が第1のコンデンサ7および第2のコンデンサ8の接続点に接続された第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6と、第1のコンデンサ7に逆並列接続された逆電圧防止ダイオード9と、第2のコンデンサ8に逆並列接続された逆電圧防止ダイオード10と、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2を検出する第1の電圧検出回路11と、整流器3の出力端子間電圧(以下、単に「直流電圧」という)Vdcを検出する第2の電圧検出回路12と、交流電源1の電圧ゼロクロスを検出する電源ゼロクロス検出回路13と、交流電源1の電流(以下、単に「電源電流」という)Isを検出する電流検出部14と、直流電圧Vdcが所望の出力電圧値(後述する「目標直流電圧Vdc*」と同義)になるように第1および第2のスイッチング素子5,6を制御する制御部15と、制御部15から出力される第1のスイッチング素子5の駆動信号Saを、第1のスイッチング素子5を駆動できる電圧に変換する駆動回路16と、制御部15から出力される第2のスイッチング素子6の駆動信号Sbを、第2のスイッチング素子6を駆動できる電圧に変換する駆動回路17と、第1のスイッチング素子5に流れる電流を検出する電流検出部18と、第2のスイッチング素子6に流れる電流を検出する電流検出部19と、電流検出部18,19からの出力値に基づいて第1および第2のスイッチング素子5,6の過電流保護動作を行う過電流保護回路20と、第1および第2のスイッチング素子5,6の故障を報知する故障報知手段21とを備えている。なお、以下の説明では、交流電源1の実効電圧は200Vであるものとして説明する。   As shown in FIG. 1, the AC / DC converter according to the first embodiment includes a first rectifier 3 and a second rectifier 4 connected in parallel to an AC power supply 1 via a reactor 2, and a DC load of the rectifier 3. The first capacitor 7 (high potential side) and the second capacitor 8 (low potential side) connected in series between the output terminals to 22 and the output terminal of the rectifier 4 are connected in series. A first switching element 5 and a second switching element 6 connected to a connection point of one capacitor 7 and a second capacitor 8, a reverse voltage prevention diode 9 connected in reverse parallel to the first capacitor 7, A reverse voltage prevention diode 10 connected in reverse parallel to the second capacitor 8, a first voltage detection circuit 11 that detects a voltage Vc 2 across the second capacitor 8, and a voltage between the output terminals of the rectifier 3 (hereinafter, simply" A second voltage detection circuit 12 that detects Vdc, a power supply zero-cross detection circuit 13 that detects a voltage zero cross of the AC power supply 1, and a current (hereinafter simply referred to as “power supply current”) Is of the AC power supply 1. And a control for controlling the first and second switching elements 5 and 6 so that the DC voltage Vdc has a desired output voltage value (synonymous with “target DC voltage Vdc *” described later). 15, a drive circuit 16 that converts the drive signal Sa of the first switching element 5 output from the control unit 15 into a voltage that can drive the first switching element 5, and a second output from the control unit 15. A driving circuit 17 that converts the driving signal Sb of the switching element 6 into a voltage that can drive the second switching element 6, and an electric current that detects the current flowing through the first switching element 5. Based on the output value from the detection part 18, the current detection part 19 which detects the electric current which flows into the 2nd switching element 6, and the current detection parts 18 and 19, the overcurrent of the 1st and 2nd switching elements 5 and 6 An overcurrent protection circuit 20 that performs a protection operation and a failure notification unit 21 that notifies of a failure of the first and second switching elements 5 and 6 are provided. In the following description, it is assumed that the effective voltage of the AC power supply 1 is 200V.

整流器3は、ダイオード3a〜3dがフルブリッジ接続されて構成されている。より具体的には、ダイオード3aのアノードとダイオード3bのカソードとが接続され、ダイオード3cのアノードとダイオード3dのカソードとが接続され、ダイオード3aおよびダイオード3cのカソード同士が接続され、ダイオード3bおよびダイオード3dのアノード同士が接続されている。ダイオード3aのアノードとダイオード3bのカソードとの接続点は、リアクタ2を介して交流電源1の一方端に接続され、ダイオード3cのアノードとダイオード3dのカソードとの接続点は、電流検出部14を介して交流電源1の他方端に接続されている。   The rectifier 3 is configured by full-bridge connection of diodes 3a to 3d. More specifically, the anode of the diode 3a and the cathode of the diode 3b are connected, the anode of the diode 3c and the cathode of the diode 3d are connected, the cathodes of the diode 3a and the diode 3c are connected together, and the diode 3b and the diode 3d anodes are connected to each other. The connection point between the anode of the diode 3a and the cathode of the diode 3b is connected to one end of the AC power supply 1 through the reactor 2, and the connection point between the anode of the diode 3c and the cathode of the diode 3d is connected to the current detection unit 14. To the other end of the AC power source 1.

整流器4は、ダイオード4a〜4dがフルブリッジ接続されて構成されている。より具体的には、ダイオード4aのアノードとダイオード4bのカソードとが接続され、ダイオード4cのアノードとダイオード4dのカソードとが接続され、ダイオード4aおよびダイオード4cのカソード同士が接続され、ダイオード4bおよびダイオード4dのアノード同士が接続されている。ダイオード4aのアノードとダイオード4bのカソードとの接続点は、リアクタ2を介して交流電源1の一方端に接続され、ダイオード4cのアノードとダイオード4dのカソードとの接続点は、電流検出部14を介して交流電源1の他方端に接続されている。   The rectifier 4 is configured by full-bridge connection of diodes 4a to 4d. More specifically, the anode of the diode 4a and the cathode of the diode 4b are connected, the anode of the diode 4c and the cathode of the diode 4d are connected, the cathodes of the diode 4a and the diode 4c are connected, and the diode 4b and the diode 4d anodes are connected to each other. The connection point between the anode of the diode 4a and the cathode of the diode 4b is connected to one end of the AC power source 1 through the reactor 2, and the connection point between the anode of the diode 4c and the cathode of the diode 4d is connected to the current detection unit 14. To the other end of the AC power source 1.

第1の電圧検出回路11は、整流器3の出力端子間に、高電位側から順に抵抗11a、抵抗11b、抵抗11cが直列接続され構成されている。抵抗11aと抵抗11bとの接続点は、第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6との接続点、および第1のコンデンサ7と第2のコンデンサ8との接続点に接続されている。抵抗11aの抵抗値と抵抗11bおよび抵抗11cの合成抵抗値とが略一致するように構成され、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1と第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2とが平衡状態を保つためのバランス抵抗を兼用した構成としている。抵抗11bと抵抗11cとの接続点は、制御部15に具備したA/D変換器15aに接続され、制御部15は、この抵抗11bと抵抗11cとの接続点の電圧値から第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2を得る構成としている。なお、図1に示す例では、第1の電圧検出回路11を3つの抵抗11a,11b,11cで構成する例を示しているが、例えば、抵抗11bおよび抵抗11cと抵抗値が等しい2つの抵抗を直列接続して抵抗11aを構成していてもよいし、上述したバランス抵抗とは別の構成としてもよいし、さらには、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の検出が可能な既知の構成であればよく、この第1の電圧検出回路11の構成により本発明が限定されるものではない。   The first voltage detection circuit 11 includes a resistor 11a, a resistor 11b, and a resistor 11c connected in series from the high potential side between the output terminals of the rectifier 3. The connection point between the resistor 11 a and the resistor 11 b is connected to the connection point between the first switching element 5 and the second switching element 6 and the connection point between the first capacitor 7 and the second capacitor 8. . The resistance value of the resistor 11a and the combined resistance value of the resistor 11b and the resistor 11c are substantially matched, and the voltage Vc1 across the first capacitor 7 and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 are in an equilibrium state. The balance resistance is also used to maintain the balance. A connection point between the resistor 11b and the resistor 11c is connected to an A / D converter 15a included in the control unit 15, and the control unit 15 determines a second capacitor based on a voltage value at a connection point between the resistor 11b and the resistor 11c. 8 to obtain a voltage Vc2 between both ends. In the example shown in FIG. 1, the example in which the first voltage detection circuit 11 is configured by three resistors 11a, 11b, and 11c is shown. For example, two resistors having the same resistance value as the resistors 11b and 11c are shown. May be connected in series to form the resistor 11a, may be configured differently from the above-described balance resistor, and is a known one that can detect the voltage Vc2 across the second capacitor 8. The configuration of the first voltage detection circuit 11 is not limited by the configuration of the first voltage detection circuit 11.

第2の電圧検出回路12は、整流器3の出力端子間に、高電位側から順に抵抗12a,抵抗12bが直列接続され構成されている。抵抗12aと抵抗12bとの接続点は、制御部15に具備したA/D変換器15bに接続され、制御部15は、この抵抗12aと抵抗12bとの接続点の電圧値から直流電圧Vdcを得る構成としている。なお、図1に示す例では、第2の電圧検出回路12を2つの抵抗12a,12bで構成する例を示しているが、直流電圧Vdcの検出が可能な既知の構成であればよく、この第2の電圧検出回路12の構成により本発明が限定されるものではない。   The second voltage detection circuit 12 includes a resistor 12a and a resistor 12b connected in series from the high potential side between the output terminals of the rectifier 3. A connection point between the resistor 12a and the resistor 12b is connected to an A / D converter 15b included in the control unit 15, and the control unit 15 obtains a DC voltage Vdc from a voltage value at a connection point between the resistor 12a and the resistor 12b. The structure is to get. The example shown in FIG. 1 shows an example in which the second voltage detection circuit 12 is configured by two resistors 12a and 12b, but any known configuration capable of detecting the DC voltage Vdc may be used. The present invention is not limited by the configuration of the second voltage detection circuit 12.

制御部15は、第1の電圧検出回路11の出力電圧値をA/D変換するA/D変換器15a、第2の電圧検出回路12の出力電圧値をA/D変換するA/D変換器15b、電流検出部14の出力値をA/D変換するA/D変換器15c、および故障判定手段15dを備えている。この制御部15は、例えば、マイクロコンピュータにて実現することができる。   The control unit 15 includes an A / D converter 15a that performs A / D conversion on the output voltage value of the first voltage detection circuit 11, and an A / D conversion that performs A / D conversion on the output voltage value of the second voltage detection circuit 12. 15b, an A / D converter 15c for A / D converting the output value of the current detector 14, and a failure determination means 15d. The control unit 15 can be realized by a microcomputer, for example.

ここで、本実施の形態では、図1に示すように、制御部15の基準グランドを直流電圧Vdcの負側電位と共通(非絶縁)にしているので、第1の電圧検出回路11および第2の電圧検出回路12の出力電圧値をそれぞれA/D変換器15aおよびA/D変換器15bに入力してA/D変換することにより、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2および直流電圧Vdcを得ることができる。なお、図1に示す例では、抵抗11bと抵抗11cとの接続点とA/D変換器15aとを直接接続し、抵抗12aと抵抗12bとの接続点とA/D変換器15bとを直接接続する構成としているが、抵抗11bと抵抗11cとの接続点とA/D変換器15aとの間、および、抵抗12aと抵抗12bとの接続点とA/D変換器15bとの間に、抵抗とコンデンサとからなるローパスフィルタを挿入すると、ノイズによる電圧誤検知の影響を軽減できることは言うまでもないが、図1に示す例では、このローパスフィルタの図示表示を省略している。   Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the reference ground of the control unit 15 is shared (non-insulated) with the negative potential of the DC voltage Vdc. The voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 and the DC voltage are obtained by inputting the output voltage values of the two voltage detection circuits 12 to the A / D converter 15a and the A / D converter 15b, respectively, and performing A / D conversion. Vdc can be obtained. In the example shown in FIG. 1, the connection point between the resistor 11b and the resistor 11c and the A / D converter 15a are directly connected, and the connection point between the resistor 12a and the resistor 12b and the A / D converter 15b are directly connected. Although it is set as the structure connected, between the connection point of the resistor 11b and the resistor 11c and the A / D converter 15a, and between the connection point of the resistor 12a and the resistor 12b and the A / D converter 15b, Needless to say, the effect of erroneous voltage detection due to noise can be reduced by inserting a low-pass filter composed of a resistor and a capacitor. However, in the example shown in FIG. 1, the low-pass filter is not shown.

また、制御部15は、第1および第2のスイッチング素子5,6を制御する機能に加え、直流負荷22を制御する機能も有している。   The control unit 15 also has a function of controlling the DC load 22 in addition to the function of controlling the first and second switching elements 5 and 6.

各電流検出部14,18,19は、例えば、カレントトランスを用いて実現することができる。電流検出部14の出力は、制御部15に具備したA/D変換器15cに接続され、制御部15は、この電流検出部14の出力値から電源電流Isを得る構成としている。電流検出部18の出力値Isw1_levelおよび電流検出部19の出力値Isw2_levelは、過電流保護回路20に入力され、これら2つの出力値Isw1_level,Isw2_levelの少なくとも一方が後述する過電流保護レベルOC_LEVEL以上になったとき、制御部15から各駆動回路16,17に出力される第1および第2のスイッチング素子5,6の各駆動信号Sa,Sbを強制オフする。   Each current detection part 14, 18, and 19 is realizable using a current transformer, for example. The output of the current detection unit 14 is connected to an A / D converter 15c provided in the control unit 15, and the control unit 15 is configured to obtain the power supply current Is from the output value of the current detection unit 14. The output value Isw1_level of the current detection unit 18 and the output value Isw2_level of the current detection unit 19 are input to the overcurrent protection circuit 20, and at least one of these two output values Isw1_level and Isw2_level is equal to or higher than an overcurrent protection level OC_LEVEL described later. At this time, the drive signals Sa and Sb of the first and second switching elements 5 and 6 output from the control unit 15 to the drive circuits 16 and 17 are forcibly turned off.

本実施の形態では、図に示すように、第1および第2のコンデンサ7,8として有極性の電解コンデンサを用いて構成している。一般に、有極性の電解コンデンサは、逆電圧に対する耐力が1V程度と小さい。したがって、本実施の形態では、第1および第2のコンデンサ7,8にそれぞれ逆電圧防止ダイオード9,10を逆並列接続し、逆電圧が第1および第2のコンデンサ7,8に印加されるのを防止している。なお、本実施の形態では、直流負荷22が停止している場合において、第1および第2のコンデンサ7,8に逆電圧が印加されるのを防止することを目的としているので、逆電圧防止ダイオード9および10には電流容量が小さい(例えば1A程度)ものを選定すればよい。   In the present embodiment, as shown in the drawing, polar electrolytic capacitors are used as the first and second capacitors 7 and 8. In general, a polar electrolytic capacitor has a resistance to a reverse voltage as small as about 1V. Therefore, in the present embodiment, reverse voltage prevention diodes 9 and 10 are connected in reverse parallel to the first and second capacitors 7 and 8, respectively, and the reverse voltage is applied to the first and second capacitors 7 and 8. Is preventing. In the present embodiment, the purpose is to prevent reverse voltage from being applied to the first and second capacitors 7 and 8 when the DC load 22 is stopped. As the diodes 9 and 10, diodes having a small current capacity (for example, about 1 A) may be selected.

また、図1に示す例では、第1および第2のスイッチング素子5,6としてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いて構成した例を示しているが、他のスイッチング素子(例えば、MOSFET)を用いて構成してもよく、これら第1および第2のスイッチング素子5,6の構成により本発明が限定されるものではない。   In the example shown in FIG. 1, an example in which an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the first and second switching elements 5 and 6 is shown, but other switching elements (for example, MOSFETs) are used. The present invention is not limited by the configuration of the first and second switching elements 5 and 6.

故障報知手段21は、例えば、LED等により構成される。制御部15に具備された故障判定手段15dにおいて、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障していると判定した場合、制御部15は、例えば、故障報知手段21であるLEDを点滅させることでその故障を報知する。第1および第2のスイッチング素子5,6が正常である通常時においては、制御部15は、例えば、故障報知手段21であるLEDを点灯させることで、スイッチング素子5および6が正常であることを報知する。   The failure notification means 21 is constituted by, for example, an LED. When the failure determination unit 15d provided in the control unit 15 determines that the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short circuit failure or an open failure, the control unit 15 may include, for example, a failure notification unit. The failure is notified by blinking the LED which is 21. In the normal time when the first and second switching elements 5 and 6 are normal, the control unit 15 makes the switching elements 5 and 6 normal by, for example, lighting an LED that is the failure notification means 21. Is notified.

つぎに、過電流保護回路20の構成について、図2を参照して説明する。図2は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置における過電流保護回路の一構成例を示す図である。   Next, the configuration of the overcurrent protection circuit 20 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram of a configuration example of an overcurrent protection circuit in the AC / DC converter according to the first embodiment.

図2に示す例では、過電流保護回路20は、コンパレータ20a、コンパレータ20b、AND回路20c、ラッチ回路20d、AND回路20e、およびAND回路20fを備え構成されている。   In the example shown in FIG. 2, the overcurrent protection circuit 20 includes a comparator 20a, a comparator 20b, an AND circuit 20c, a latch circuit 20d, an AND circuit 20e, and an AND circuit 20f.

コンパレータ20aは、電流検出部18の出力値Isw1_levelと予め規定した過電流保護レベルOC_LEVELとを比較し、Isw1_level≧OC_LEVELである場合にはLoレベルを出力し、Isw1_level<OC_LEVELである場合にはHiレベルを出力する。同様に、コンパレータ20bは、電流検出部19の出力値Isw2_levelと過電流保護レベルOC_LEVELとを比較し、Isw2_level≧OC_LEVELである場合にはLoレベルを出力し、Isw2_level<OC_LEVELである場合にはHiレベルを出力する。   The comparator 20a compares the output value Isw1_level of the current detection unit 18 with a predefined overcurrent protection level OC_LEVEL, and outputs a Lo level when Isw1_level ≧ OC_LEVEL, and a Hi level when Isw1_level <OC_LEVEL. Is output. Similarly, the comparator 20b compares the output value Isw2_level of the current detection unit 19 with the overcurrent protection level OC_LEVEL, outputs the Lo level when Isw2_level ≧ OC_LEVEL, and the Hi level when Isw2_level <OC_LEVEL. Is output.

AND回路20cは、コンパレータ20aの出力とコンパレータ20bの出力との論理積を出力する。つまり、コンパレータ20aの出力とコンパレータ20bの出力とのうち、いずれか一方がLoレベルである場合にはLoレベルを出力し、両方共Hiレベルである場合にはHiレベルを出力する。   The AND circuit 20c outputs a logical product of the output of the comparator 20a and the output of the comparator 20b. That is, when either one of the output of the comparator 20a and the output of the comparator 20b is at the Lo level, the Lo level is output, and when both are at the Hi level, the Hi level is output.

ラッチ回路20dは、通常時はHiレベルを出力しており、AND回路20cの出力がLoとなった場合に自身の出力をLoレベルにラッチ(保持)する。このラッチ回路20dの出力は、過電流検知信号OCとして制御部15に出力される。また、ラッチ回路20dは、制御部15からクリア信号CLRが入力された場合には、自身の出力をHiレベルにクリアする。   The latch circuit 20d normally outputs the Hi level, and latches (holds) its own output at the Lo level when the output of the AND circuit 20c becomes Lo. The output of the latch circuit 20d is output to the control unit 15 as an overcurrent detection signal OC. Further, when the clear signal CLR is input from the control unit 15, the latch circuit 20d clears its output to the Hi level.

AND回路20eは、ラッチ回路20dの出力と制御部15から出力される第1のスイッチング素子5の駆動信号Saとの論理積を出力する。つまり、ラッチ回路20dの出力がLoレベルである場合、駆動回路16に出力する信号を強制的にLoレベルとする。同様に、AND回路20fは、ラッチ回路20dの出力と制御部15から出力される第2のスイッチング素子6の駆動信号Sbとの論理積を出力する。つまり、ラッチ回路20dの出力がLoレベルである場合、駆動回路17に出力する信号を強制的にLoレベルとする。なお、各駆動信号Sa,SbはHiアクティブ(Hiレベルで第1および第2のスイッチング素子5,6がオン、Loレベルで第1および第2のスイッチング素子がオフ)であり、駆動回路16,17に出力する信号を強制的にLoレベルとすることで、第1および第2のスイッチング素子5,6が強制的にオフ制御される。   The AND circuit 20e outputs a logical product of the output of the latch circuit 20d and the drive signal Sa of the first switching element 5 output from the control unit 15. That is, when the output of the latch circuit 20d is at the Lo level, the signal output to the drive circuit 16 is forcibly set to the Lo level. Similarly, the AND circuit 20f outputs a logical product of the output of the latch circuit 20d and the drive signal Sb of the second switching element 6 output from the control unit 15. That is, when the output of the latch circuit 20d is at the Lo level, the signal output to the drive circuit 17 is forcibly set to the Lo level. Each of the drive signals Sa and Sb is Hi active (the first and second switching elements 5 and 6 are turned on at the Hi level, and the first and second switching elements are turned off at the Lo level). By forcing the signal output to 17 to the Lo level, the first and second switching elements 5 and 6 are forcibly turned off.

ここで、過電流保護回路20による過電流検出時における制御部15の動作について説明する。制御部15は、過電流検知信号OCがLoレベルであることを検知した場合、第1のスイッチング素子5の駆動信号Saおよび第2のスイッチング素子6の駆動信号Sbをオフすると共に、直流負荷22の運転範囲を制限する。そして、制御部15は、必要に応じて所定時間(例えば、10秒)経過後、ラッチ回路20にクリア信号CLRを出力して第1および第2のスイッチング素子5,6の強制オフ制御を解除し、直流電圧Vdcの状態に応じて、第1のスイッチング素子5の駆動信号Saおよび第2のスイッチング素子6の駆動信号Sbを出力すると共に、直流負荷22の運転範囲制限を解除する。   Here, the operation of the control unit 15 when overcurrent is detected by the overcurrent protection circuit 20 will be described. When the control unit 15 detects that the overcurrent detection signal OC is at the Lo level, the control unit 15 turns off the drive signal Sa of the first switching element 5 and the drive signal Sb of the second switching element 6, and the DC load 22. Limit the driving range. Then, the controller 15 outputs a clear signal CLR to the latch circuit 20 after a predetermined time (for example, 10 seconds) if necessary, and cancels the forced-off control of the first and second switching elements 5 and 6. Then, according to the state of the DC voltage Vdc, the drive signal Sa of the first switching element 5 and the drive signal Sb of the second switching element 6 are output, and the operating range restriction of the DC load 22 is released.

つぎに、第1および第2のスイッチング素子5,6の各状態における動作について、図3〜図6を参照して説明する。   Next, the operation of each state of the first and second switching elements 5 and 6 will be described with reference to FIGS.

図3は、第1および第2のスイッチング素子が双方ともオンである場合の動作例を示す図である。また、図4は、第1のスイッチング素子がオン、第2のスイッチング素子がオフである場合の動作例を示す図である。また、図5は、第1のスイッチング素子がオフ、第2のスイッチング素子がオンである場合の動作例を示す図である。また、図6は、第1および第2のスイッチング素子が双方ともオフである場合の動作例を示す図である。図3(a)、図4(a)、図5(a)、図6(a)は、電源電流Is≧0のときの動作例を示し、図3(b)、図4(b)、図5(b)、図6(b)は、電源電流Is<0のときの動作例を示している。なお、以下の説明では、交流電源1の電圧Vsを単に「電源電圧」といい、整流器3の入力側の電圧Vcを「コンバータ電圧」という。また、図3〜図6に示す例では、電源電流Isの流れる方向は、交流電源1からリアクタ2に流れる方向を正とし、電源電圧Vs、コンバータ電圧Vc、コンデンサ7の両端間電圧Vc1、コンデンサ8の両端間電圧Vc2、および直流電圧Vdcは、図3〜6に示す矢印の方向に電圧が印加されたときに正としている。   FIG. 3 is a diagram illustrating an operation example when both the first and second switching elements are on. FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example when the first switching element is on and the second switching element is off. FIG. 5 is a diagram illustrating an operation example when the first switching element is off and the second switching element is on. FIG. 6 is a diagram illustrating an operation example when both the first and second switching elements are off. 3A, FIG. 4A, FIG. 5A, and FIG. 6A show examples of operation when the power supply current Is ≧ 0, and FIG. 3B, FIG. FIGS. 5B and 6B show an operation example when the power supply current Is <0. In the following description, the voltage Vs of the AC power supply 1 is simply referred to as “power supply voltage”, and the voltage Vc on the input side of the rectifier 3 is referred to as “converter voltage”. In the examples shown in FIGS. 3 to 6, the power source current Is flows in the positive direction from the AC power source 1 to the reactor 2, and the power source voltage Vs, the converter voltage Vc, the voltage Vc 1 across the capacitor 7, the capacitor 8 is positive when the voltage is applied in the direction of the arrows shown in FIGS. 3 to 6.

図3(a)に示す第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともオン、Is≧0である場合には、交流電源1→リアクタ2→ダイオード4a→第1のスイッチング素子5→第2のスイッチング素子6→ダイオード4d→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。また、図3(b)に示す第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともオン、Is<0である場合には、交流電源1→ダイオード4c→第1のスイッチング素子5→第2のスイッチング素子6→ダイオード4b→リアクタ2→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。このとき、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間が短絡された状態(電源短絡モード)になるため、ダイオード4a〜4dおよび第1および第2のスイッチング素子5,6の順方向電圧を無視すると、コンバータ電圧Vc=0となる。   When both the first and second switching elements 5 and 6 shown in FIG. 3A are on and Is ≧ 0, AC power source 1 → reactor 2 → diode 4a → first switching element 5 → first The power source current Is flows through the path of the second switching element 6 → the diode 4 d → the AC power source 1. When both the first and second switching elements 5 and 6 shown in FIG. 3B are on and Is <0, the AC power source 1 → the diode 4c → the first switching element 5 → the second. The power source current Is flows through the path of the switching element 6 → the diode 4b → the reactor 2 → the AC power source 1. At this time, since the input terminals of the rectifier 3 are short-circuited (power supply short-circuit mode) regardless of the polarity of the power supply current Is, the order of the diodes 4a to 4d and the first and second switching elements 5 and 6 is increased. If the directional voltage is ignored, the converter voltage Vc = 0.

図4(a)に示す第1のスイッチング素子5がオン、第2のスイッチング素子6がオフ、Is≧0である場合には、交流電源1→リアクタ2→ダイオード4a→第1のスイッチング素子5→第2のコンデンサ8→ダイオード3d→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。また、図4(b)に示す第1のスイッチング素子5がオン、第2のスイッチング素子6がオフ、Is<0である場合には、交流電源1→ダイオード4c→第1のスイッチング素子5→第2のコンデンサ8→ダイオード3b→リアクタ2→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。このとき、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間が第2のコンデンサ8と接続された状態(第1の倍電圧整流モード)になる。ここで、ダイオード3a〜3d,4a〜4dおよび第1のスイッチング素子5の順方向電圧を無視すると、Is≧0の場合はコンバータ電圧Vc=Vc2となり、Is<0の場合はコンバータ電圧Vc=−Vc2となる。   When the first switching element 5 shown in FIG. 4A is on, the second switching element 6 is off, and Is ≧ 0, the AC power source 1 → the reactor 2 → the diode 4a → the first switching element 5 The power source current Is flows through the path of the second capacitor 8 → the diode 3 d → the AC power source 1. Further, when the first switching element 5 shown in FIG. 4B is on, the second switching element 6 is off, and Is <0, the AC power source 1 → the diode 4c → the first switching element 5 → The power source current Is flows through the path of the second capacitor 8 → the diode 3 b → the reactor 2 → the AC power source 1. At this time, regardless of the polarity of the power supply current Is, the input terminal of the rectifier 3 is connected to the second capacitor 8 (first voltage doubler rectification mode). Here, when the forward voltages of the diodes 3a to 3d, 4a to 4d and the first switching element 5 are ignored, the converter voltage Vc = Vc2 when Is ≧ 0, and the converter voltage Vc = −when Is <0. Vc2.

図5(a)に示す第1のスイッチング素子5がオフ、第2のスイッチング素子6がオン、Is≧0である場合には、交流電源1→リアクタ2→ダイオード3a→第1のコンデンサ7→第2のスイッチング素子6→ダイオード4d→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。また、図5(b)に示す第1のスイッチング素子5がオフ、第2のスイッチング素子6がオン、Is<0である場合には、交流電源1→ダイオード3c→第1のコンデンサ7→第2のスイッチング素子6→ダイオード4b→リアクタ2→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。このとき、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間が第1のコンデンサ7と接続された状態(第2の倍電圧整流モード)になる。ここで、ダイオード3a〜3d,4a〜4dおよび第2のスイッチング素子6の順方向電圧を無視すると、Is≧0の場合はコンバータ電圧Vc=Vc1となり、Is<0の場合はコンバータ電圧Vc=−Vc1となる。   When the first switching element 5 shown in FIG. 5A is off, the second switching element 6 is on, and Is ≧ 0, the AC power source 1 → the reactor 2 → the diode 3a → the first capacitor 7 → The power source current Is flows through the path of the second switching element 6 → the diode 4 d → the AC power source 1. 5B, when the first switching element 5 is off, the second switching element 6 is on, and Is <0, the AC power source 1 → the diode 3c → the first capacitor 7 → the first capacitor The power source current Is flows through the path of the second switching element 6 → the diode 4 b → the reactor 2 → the AC power source 1. At this time, regardless of the polarity of the power supply current Is, the input terminals of the rectifier 3 are connected to the first capacitor 7 (second voltage doubler rectification mode). Here, if the forward voltages of the diodes 3a to 3d, 4a to 4d and the second switching element 6 are ignored, the converter voltage Vc = Vc1 when Is ≧ 0, and the converter voltage Vc = −when Is <0. Vc1.

図6(a)に示す第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともオフ、Is≧0である場合には、交流電源1→リアクタ2→ダイオード3a→第1のコンデンサ7→第2のコンデンサ8→ダイオード3d→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。また、図6(b)に示す第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともオフ、Is<0である場合には、交流電源1→ダイオード3c→第1のコンデンサ7→第2のコンデンサ8→ダイオード3b→リアクタ2→交流電源1の経路で電源電流Isが流れる。このとき、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間に第1および第2のコンデンサ7,8が直列接続された状態(全波整流モード)になる。ここで、ダイオード3a〜3dの順方向電圧を無視すると、Is≧0の場合はコンバータ電圧Vc=Vdc=Vc1+Vc2となり、Is<0の場合はコンバータ電圧Vc=−Vdc=−(Vc1+Vc2)となる。   When both the first and second switching elements 5 and 6 shown in FIG. 6A are off and Is ≧ 0, AC power source 1 → reactor 2 → diode 3a → first capacitor 7 → second The power source current Is flows through the path of the capacitor 8 → the diode 3 d → the AC power source 1. When both the first and second switching elements 5 and 6 shown in FIG. 6B are off and Is <0, the AC power source 1 → the diode 3c → the first capacitor 7 → the second capacitor The power source current Is flows through the path of the capacitor 8 → the diode 3 b → the reactor 2 → the AC power source 1. At this time, regardless of the polarity of the power supply current Is, the first and second capacitors 7 and 8 are connected in series between the input terminals of the rectifier 3 (full-wave rectification mode). If the forward voltages of the diodes 3a to 3d are ignored, the converter voltage Vc = Vdc = Vc1 + Vc2 when Is ≧ 0, and the converter voltage Vc = −Vdc = − (Vc1 + Vc2) when Is <0.

続いて、電源ゼロクロス検出回路13の動作について、図7を参照して説明する。図7は、電源ゼロクロス検出回路の動作例を示す図である。図7(a)は電源電圧Vsを示し、図7(b)は電源ゼロクロス検出回路13の出力である電源ゼロクロス信号ZCを示している。   Next, the operation of the power supply zero-cross detection circuit 13 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an operation example of the power supply zero-cross detection circuit. 7A shows the power supply voltage Vs, and FIG. 7B shows the power supply zero-cross signal ZC that is the output of the power supply zero-cross detection circuit 13.

図7に示すように、本実施の形態では、電源ゼロクロス検出回路13は、電源電圧Vs≧0のときにHiレベル、電源電圧Vs<0のときにLoレベルとなる電源ゼロクロス信号ZCを出力する。制御部15は、電源ゼロクロス信号ZCがLoレベルからHiレベルに遷移するタイミングを電源電圧Vsのゼロクロスタイミングとして検出する。   As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the power supply zero-cross detection circuit 13 outputs a power supply zero-cross signal ZC that becomes a Hi level when the power supply voltage Vs ≧ 0 and becomes a Lo level when the power supply voltage Vs <0. . The control unit 15 detects the timing at which the power supply zero cross signal ZC transitions from the Lo level to the Hi level as the zero cross timing of the power supply voltage Vs.

続いて、交流電源1の電源力率が100%のときの電源電圧Vsとコンバータ電圧Vcとの関係について、図8を参照して説明する。図8は、交流電源1の電源力率が100%のときの電源電圧Vsとコンバータ電圧Vcとの関係を示す図である。図8において、Isは交流電源1の電流ベクトル、Vsは交流電源1の電圧ベクトル、Vcは前記整流器3の入力端子間の電圧ベクトル、ωsLIsの「ωs」は交流電源1の角速度周波数(交流電源1の周波数がfs[Hz]の場合、ωs=2π×fs[rad/s])、「L」はリアクタ2の容量である。   Next, the relationship between the power supply voltage Vs and the converter voltage Vc when the power source power factor of the AC power supply 1 is 100% will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the power supply voltage Vs and the converter voltage Vc when the power supply power factor of the AC power supply 1 is 100%. In FIG. 8, Is is a current vector of the AC power supply 1, Vs is a voltage vector of the AC power supply 1, Vc is a voltage vector between input terminals of the rectifier 3, and “ωs” of ωsLIs is an angular velocity frequency (AC power supply of the AC power supply 1). When the frequency of 1 is fs [Hz], ωs = 2π × fs [rad / s]), “L” is the capacity of the reactor 2.

リアクタ2を純粋なL成分のみと考えた場合、交流電源1の電圧Vsと電流Isとが同相のとき、ベクトルVsとωsLIsの位相差は90度の関係になる。この関係を保つようにコンバータ電圧Vcを略正弦波状に制御することで、高調波規制値を満足しつつ高力率な交流直流変換装置を得ることが可能となる。ここで、ベクトルVsとVcとの位相差θc[rad]は、電源ゼロクロス信号ZCのゼロクロスタイミングを基準にコンバータ電圧Vcの略正弦波波形をθc/ωs[s]遅らせるように制御することで実現している。   When the reactor 2 is considered to have only a pure L component, when the voltage Vs of the AC power supply 1 and the current Is are in phase, the phase difference between the vector Vs and ωsLIs is 90 degrees. By controlling the converter voltage Vc in a substantially sine wave shape so as to maintain this relationship, it is possible to obtain an AC / DC converter having a high power factor while satisfying the harmonic regulation value. Here, the phase difference θc [rad] between the vectors Vs and Vc is realized by controlling the substantially sinusoidal waveform of the converter voltage Vc to be delayed by θc / ωs [s] with reference to the zero cross timing of the power supply zero cross signal ZC. doing.

制御部15に入力される目標直流電圧Vdc*への昇圧制御について、図9、図10を参照して説明する。図9は、目標直流電圧Vdc*が低い場合におけるコンバータ電圧ピーク付近の各駆動信号Sa,Sbの一例を示す図である。また、図10は、目標直流電圧Vdc*が高い場合におけるコンバータ電圧ピーク付近の各駆動信号Sa,Sbの一例を示す図である。図9、10において、Tcは単位時間、tz_1,tz_2は単位時間Tc当たりの全波整流モード時間、tb1_1,tb1_2は単位時間Tc当たりの第1の倍電圧整流モード時間、tb2_1,tb2_2は単位時間Tc当たりの第2の倍電圧整流モード時間である。   Boost control to the target DC voltage Vdc * input to the control unit 15 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the drive signals Sa and Sb near the converter voltage peak when the target DC voltage Vdc * is low. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the drive signals Sa and Sb near the converter voltage peak when the target DC voltage Vdc * is high. 9 and 10, Tc is a unit time, tz_1 and tz_2 are full-wave rectification mode times per unit time Tc, tb1_1 and tb1_2 are first double voltage rectification mode times per unit time Tc, and tb2_1 and tb2_2 are unit times. A second voltage doubler rectification mode time per Tc.

目標直流電圧Vdc*が低い場合は、図9に示すようにコンバータ電圧ピーク付近の全波整流モードの比率が大きくなるように第1および第2のスイッチング素子5,6を制御し、目標直流電圧Vdc*が高い場合は図10に示すようにコンバータ電圧ピーク付近の第1および第2の倍電圧整流モードの比率が大きくなるように第1および第2のスイッチング素子5,6を制御している。ここで、後述する第1および第2のコンデンサ7,8の両端間電圧が平衡になるように補正する制御(以下、「電圧バランス補正制御」という)を行なわない場合には、第1および第2の倍電圧整流モードの出力時間が単位時間Tc(例えば100μs)当たりで同じ(tb1_x=tb2_x×2、x=1,2)になるように制御することとなる。   When the target DC voltage Vdc * is low, as shown in FIG. 9, the first and second switching elements 5 and 6 are controlled so that the ratio of the full-wave rectification mode near the converter voltage peak is increased, and the target DC voltage When Vdc * is high, the first and second switching elements 5 and 6 are controlled so that the ratio between the first and second voltage doubler rectification modes near the converter voltage peak is increased as shown in FIG. . Here, when the control for correcting the voltage between both ends of the first and second capacitors 7 and 8 to be described later to be balanced (hereinafter referred to as “voltage balance correction control”) is not performed, The output time in the voltage doubler rectification mode of 2 is controlled to be the same (tb1_x = tb2_x × 2, x = 1, 2) per unit time Tc (for example, 100 μs).

続いて、電圧バランス補正制御について、図11を参照して説明する。図11は、第1および第2のコンデンサの電圧不平衡状態を示す図である。   Next, voltage balance correction control will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a voltage unbalanced state of the first and second capacitors.

上述したように、図4に示す第1のスイッチング素子5がオン、第2のスイッチング素子6がオフである場合には、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間が第2のコンデンサ8と接続された状態(第1の倍電圧整流モード)となり、図5に示す第1のスイッチング素子5がオフ、第2のスイッチング素子6がオンである場合には、電源電流Isの極性に関係なく、整流器3の入力端子間が第1のコンデンサ7と接続された状態(第2の倍電圧整流モード)となる。このため、例えば、第1および第2のスイッチング素子5,6にスイッチングばらつきがあり、単位時間あたりの第1のスイッチング素子5のオン時間が第2のスイッチング素子6のオン時間より大きくなる場合は、図11に示すように、目標直流電圧Vdc*への昇圧動作の開始後において、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2は直流電圧Vdcに近づき、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1は0に近づく。逆に、単位時間あたりの第1のスイッチング素子5のオン時間が第2のスイッチング素子6のオン時間より小さくなる場合は、目標直流電圧Vdc*への昇圧動作の開始後において、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2は0に近づき、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1は直流電圧Vdcに近づく。   As described above, when the first switching element 5 shown in FIG. 4 is on and the second switching element 6 is off, the second terminal between the input terminals of the rectifier 3 is connected regardless of the polarity of the power supply current Is. When the first switching element 5 shown in FIG. 5 is off and the second switching element 6 is on, the power source current Is is connected to the capacitor 8 (first voltage rectification mode). Regardless of the polarity, the input terminals of the rectifier 3 are connected to the first capacitor 7 (second voltage doubler rectification mode). For this reason, for example, when the first and second switching elements 5 and 6 have switching variations and the on-time of the first switching element 5 per unit time is larger than the on-time of the second switching element 6. As shown in FIG. 11, after the start of the step-up operation to the target DC voltage Vdc *, the voltage Vc2 across the second capacitor 8 approaches the DC voltage Vdc, and the voltage Vc1 across the first capacitor 7 is Approaching zero. On the other hand, when the ON time of the first switching element 5 per unit time is smaller than the ON time of the second switching element 6, the second capacitor is started after the start of the step-up operation to the target DC voltage Vdc *. The voltage Vc2 between both ends of 8 approaches 0, and the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 approaches the DC voltage Vdc.

したがって、本実施の形態では、電圧バランス補正制御として、Vc1<Vc2となる場合は、第1のスイッチング素子5のオン時間を短くなるように駆動信号Saを補正する制御、および、第2のスイッチング素子6のオン時間を長くなるように駆動信号Sbを補正する制御のうちのいずれか一方あるいは両方を行い、Vc1>Vc2となる場合は、第1のスイッチング素子5のオン時間を長くなるように駆動信号Saを補正する制御、および、第2のスイッチング素子6のオン時間を短くなるように駆動信号Sbを補正する制御のうちのいずれか一方あるいは両方を行うことで、Vc1=Vc2となるように制御するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, as the voltage balance correction control, when Vc1 <Vc2, the control for correcting the drive signal Sa so as to shorten the ON time of the first switching element 5, and the second switching Either or both of the controls for correcting the drive signal Sb so as to increase the ON time of the element 6 are performed, and when Vc1> Vc2, the ON time of the first switching element 5 is increased. By performing one or both of the control for correcting the drive signal Sa and the control for correcting the drive signal Sb so as to shorten the on-time of the second switching element 6, Vc1 = Vc2 is established. I try to control it.

ここで、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障している場合は、上述した電圧バランス補正制御を行ったとしても、実際には故障したスイッチング素子はオープン状態もしくはショート状態で制御不可能となるため、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1と第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2との均衡を保つことはできない。   Here, when the first switching element 5 or the second switching element 6 is short-circuited or open, even if the voltage balance correction control described above is performed, the actually failed switching element is in the open state. Alternatively, since control becomes impossible in a short state, the voltage Vc1 across the first capacitor 7 and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 cannot be balanced.

例えば、第1のスイッチング素子5がショート故障している状態で、交流電源1が印加された場合は、図4(a),(b)に示すように、第2のコンデンサ8のみに充電される形となり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1=0、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2=Vdcとなる。この状態で直流負荷22を継続して動作させた場合は、第1のコンデンサ7の逆電圧防止ダイオード9に電流容量以上の電流が流れて逆電圧防止ダイオード9も破損し、第1のコンデンサ7に逆電圧が印加される状態となり、第1のコンデンサ7も破損する虞がある。同様に、第2のスイッチング素子6がショート故障している状態で、交流電源1が印加された場合は、図5(a),(b)に示すように、第1のコンデンサ7のみに充電される形となり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1=Vdc、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2=0となる。この状態で直流負荷22を継続して動作させた場合は、第2のコンデンサ8の逆電圧防止ダイオード10に電流容量以上の電流が流れて逆電圧防止ダイオード10も破損し、第2のコンデンサ8に逆電圧が印加される状態となり、第2のコンデンサ8も破損する虞がある。   For example, when the AC power supply 1 is applied while the first switching element 5 is short-circuited, only the second capacitor 8 is charged, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The voltage across the first capacitor 7 is Vc1 = 0, and the voltage across the second capacitor 8 is Vc2 = Vdc. When the DC load 22 is continuously operated in this state, a current exceeding the current capacity flows through the reverse voltage prevention diode 9 of the first capacitor 7, and the reverse voltage prevention diode 9 is also damaged. A reverse voltage is applied to the first capacitor 7 and the first capacitor 7 may be damaged. Similarly, when the AC power supply 1 is applied in a state where the second switching element 6 is short-circuited, only the first capacitor 7 is charged as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The voltage across the first capacitor 7 is Vc1 = Vdc, and the voltage across the second capacitor 8 is Vc2 = 0. When the DC load 22 is continuously operated in this state, a current exceeding the current capacity flows through the reverse voltage prevention diode 10 of the second capacitor 8 and the reverse voltage prevention diode 10 is also damaged, and the second capacitor 8 A reverse voltage is applied to the second capacitor 8 and the second capacitor 8 may be damaged.

また、例えば、第2のスイッチング素子6がオープン故障している状態で、直流電圧Vdcを目標直流電圧Vdc*になるように昇圧する制御を行った場合も、図4(a),(b)に示すように、第2のコンデンサ8のみに充電される形となり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1=0、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2=Vdcとなる。この状態で交流直流変換装置100の昇圧動作を行い、直流負荷22を継続して動作させた場合は、第1のコンデンサ7の逆電圧防止ダイオード9に電流容量以上の電流が流れて逆電圧防止ダイオード9も破損し、第1のコンデンサ7に逆電圧が印加される状態となり、第1のコンデンサ7も破損する虞がある。同様に、第1のスイッチング素子5がオープン故障している状態で、直流電圧Vdcを目標直流電圧Vdc*になるように昇圧する制御を行った場合も、図5(a),(b)に示すように、第1のコンデンサ7のみに充電される形となり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1=Vdc、第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2=0となる。この状態で交流直流変換装置100の昇圧動作を行い、直流負荷22を継続して動作させた場合は、第2のコンデンサ8の逆電圧防止ダイオード10に電流容量以上の電流が流れて逆電圧防止ダイオード10も破損し、第2のコンデンサ8に逆電圧が印加される状態となり、第2のコンデンサ8も破損する虞がある。   Further, for example, when control is performed such that the DC voltage Vdc is boosted to the target DC voltage Vdc * in a state where the second switching element 6 is in an open failure, FIGS. 4 (a) and 4 (b). As shown in FIG. 5, only the second capacitor 8 is charged, and the voltage across the first capacitor 7 is Vc1 = 0, and the voltage across the second capacitor 8 is Vc2 = Vdc. In this state, when the AC / DC converter 100 is boosted and the DC load 22 is continuously operated, a current exceeding the current capacity flows through the reverse voltage prevention diode 9 of the first capacitor 7 to prevent the reverse voltage. The diode 9 is also damaged, and a reverse voltage is applied to the first capacitor 7, and the first capacitor 7 may be damaged. Similarly, when control is performed to boost the DC voltage Vdc to the target DC voltage Vdc * in a state where the first switching element 5 is in an open failure, FIGS. 5A and 5B also show. As shown, only the first capacitor 7 is charged, and the voltage across the first capacitor 7 is Vc1 = Vdc and the voltage across the second capacitor 8 is Vc2 = 0. In this state, when the AC / DC converter 100 is boosted and the DC load 22 is continuously operated, a current exceeding the current capacity flows through the reverse voltage prevention diode 10 of the second capacitor 8 to prevent the reverse voltage. The diode 10 is also damaged, and a reverse voltage is applied to the second capacitor 8, and the second capacitor 8 may be damaged.

したがって、本実施の形態では、制御部15に故障判定手段15dを具備し、この故障判定手段15dを用いて、第1および第2のスイッチング素子5,6のショート故障およびオープン故障を判定し、第1もしくは第2のスイッチング素子5,6がショート故障もしくはオープン故障していると判定した場合には、交流直流変換装置100の昇圧動作を停止させ、直流負荷22の動作を停止させると共に、その故障を報知するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the control unit 15 includes the failure determination unit 15d, and the failure determination unit 15d is used to determine the short failure and the open failure of the first and second switching elements 5 and 6, When it is determined that the first or second switching element 5 or 6 is short-circuited or open-failed, the boost operation of the AC / DC converter 100 is stopped and the operation of the DC load 22 is stopped. A failure is reported.

ここで、故障判定手段15dによる第1および第2のスイッチング素子5,6の故障判定手法について説明する。本実施の形態では、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障した場合、上述した電圧バランス補正制御を行ったとしても、実際には故障したスイッチング素子はオープン状態もしくはショート状態で制御不可能となるため、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1と第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2との均衡を保つことはできないことを利用して、第1および第2のスイッチング素子5,6の故障判定を行う。   Here, a failure determination method for the first and second switching elements 5 and 6 by the failure determination means 15d will be described. In this embodiment, when the first switching element 5 or the second switching element 6 is short-circuited or opened, even if the voltage balance correction control described above is performed, the actually failed switching element is in the open state. Alternatively, since the control is impossible in a short state, the first and second voltages Vc1 of the first capacitor 7 and the voltage Vc2 of the second capacitor 8 cannot be balanced. The failure determination of the switching elements 5 and 6 of 2 is performed.

つまり、本実施の形態では、故障判定手段15dは、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が予め規定した電圧値Vx(例えば、Vx=50V)以下になったことを故障判定条件とし、この故障判定条件を満たす場合に(Vc1≦VxもしくはVc2≦Vx)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障していると判定する。なお、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1は、第2の電圧検出回路12の出力値から得た直流電圧Vdcと第1の電圧検出回路11の出力値から得た第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2との差から得ることができる。   In other words, in the present embodiment, the failure determination means 15d determines that the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is equal to or less than a predetermined voltage value Vx (for example, Vx = 50V). When the failure determination condition is satisfied (Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx), the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short circuit failure or an open failure. Is determined. Note that the voltage Vc1 across the first capacitor 7 is equal to the DC voltage Vdc obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12 and the second capacitor 8 obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11. It can be obtained from the difference between the both-end voltage Vc2.

以下、故障判定手段15dの判定結果に基づく動作について、図12に示すフローチャートを参照して説明する。図12は、実施の形態1にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。   Hereinafter, the operation based on the determination result of the failure determination means 15d will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 12 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the first embodiment.

図12に示すフロー処理は、直流負荷22を動作させている間の所定周期毎(例えば50ms毎)に実施するものとする。なお、図示していないが、制御部15は、運転指令の入力に伴い直流負荷22を動作させ、直流負荷22が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になったときに交流直流変換装置100を動作開始、つまり、上述した目標直流電圧Vdc*への昇圧制御を行なう。また、この昇圧制御を行う際には、上述した電圧バランス補正制御を併用するものとする。なお、交流直流変換装置の昇圧動作開始前は、各駆動信号Sa,SbをLoレベル出力しているものとする。ただし、直流負荷22を動作させる前から第1もしくは第2のスイッチング素子5,6のどちらか一方がショート故障している場合は、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が0に近い状態になる。そのため、後述する図12のステップST101の条件を満たすときは直流負荷22の動作および昇圧動作を開始させないものとする。   The flow process illustrated in FIG. 12 is performed at predetermined intervals (for example, every 50 ms) while the DC load 22 is operated. Although not shown, the control unit 15 operates the DC load 22 in response to the input of the operation command, and when the DC load 22 is in a state of a predetermined load (for example, 500 W) or more, the AC / DC conversion device. 100 is started, that is, the step-up control to the target DC voltage Vdc * is performed. Further, when performing this boost control, the above-described voltage balance correction control is used in combination. It is assumed that the drive signals Sa and Sb are output at the Lo level before the boost operation of the AC / DC converter is started. However, if either one of the first or second switching elements 5 and 6 is short-circuited before the DC load 22 is operated, the voltage Vc1 across the first capacitor 7 or the second capacitor 8 The voltage Vc <b> 2 between both ends becomes close to 0. Therefore, when the condition of step ST101 in FIG. 12 described later is satisfied, the operation of DC load 22 and the boosting operation are not started.

故障判定手段15dは、故障判定条件を満たしているか否か、つまり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が予め規定した電圧値Vx(例えば、Vx=50V)以下(Vc1≦VxもしくはVc2≦Vx)であるか否かを判定する(ステップST101)。   The failure determination unit 15d determines whether or not the failure determination condition is satisfied, that is, the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is a predetermined voltage value Vx (for example, Vx = 50V) or less (Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx) is determined (step ST101).

故障判定手段15dにおける故障判定条件を満たしている、つまり、Vc1≦VxもしくはVc2≦Vxを満たしている場合(ステップST101;Yes)、制御部15は、各駆動信号Sa,SbをLoレベル出力とし、交流直流変換装置100の昇圧動作を停止させる(ステップST102)と共に、直流負荷22の動作を停止させる(ステップST103)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6が故障したことを報知する(ステップST104)。   When the failure determination condition in the failure determination unit 15d is satisfied, that is, when Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx is satisfied (step ST101; Yes), the control unit 15 sets the drive signals Sa and Sb as Lo level outputs. Then, the boost operation of AC / DC converter 100 is stopped (step ST102), and the operation of DC load 22 is stopped (step ST103). Then, the LED which is the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 or the second switching element 6 has failed (step ST104).

続いて、故障判定手段15dは、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障判定を行った回数(以下、「故障判定回数」という)をカウントし(ステップST105)、当該故障判定回数が規定値Nx(例えば、Nx=3回)以上であるか否かを判定する(ステップST106)。故障判定回数がNx以上である場合には(ステップST106;Yes)、制御部15は、直流負荷22の動作および交流直流変換装置100の昇圧動作開始を禁止する処理を行い(ステップST107)、本フロー処理を終了する。一方、故障判定回数がNx未満である場合には(ステップST106;No)、制御部15は、予め規定した時間Tx(例えば、Tx=3分)後に直流負荷22の動作および交流直流変換装置100の昇圧動作を開始させるための処理を行い(ステップST108)、本フロー処理を終了する。   Subsequently, the failure determination unit 15d counts the number of times the failure determination of the first switching element 5 or the second switching element 6 is performed (hereinafter referred to as “failure determination number”) (step ST105), and the failure determination It is determined whether or not the number of times is a specified value Nx (for example, Nx = 3 times) or more (step ST106). When the number of failure determinations is Nx or more (step ST106; Yes), the control unit 15 performs a process for prohibiting the operation of the DC load 22 and the start of the boost operation of the AC / DC converter 100 (step ST107). The flow process ends. On the other hand, when the number of times of failure determination is less than Nx (step ST106; No), the control unit 15 operates the DC load 22 and the AC / DC converter 100 after a predetermined time Tx (for example, Tx = 3 minutes). Processing for starting the step-up operation is performed (step ST108), and this flow processing is terminated.

故障判定手段15dにおける故障判定条件を満たしていない、つまり、Vc1≦VxおよびVc2≦Vxのいずれも満たしていない場合(ステップST101;No)、故障判定手段15dは、さらに直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)であるか否かを判定し(ステップST109)、直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*未満(Vdc<Vdc*)であれば(ステップST109;No)、本フロー処理を終了する。   When failure determination conditions in failure determination means 15d are not satisfied, that is, when neither Vc1 ≦ Vx nor Vc2 ≦ Vx is satisfied (step ST101; No), failure determination means 15d further determines that DC voltage Vdc is the target DC voltage. It is determined whether or not Vdc * or more (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109). If the DC voltage Vdc is less than the target DC voltage Vdc * (Vdc <Vdc *) (step ST109; No), this flow. End the process.

直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)である場合(ステップST109;Yes)、故障判定手段15dは、故障判定回数をクリアする(ステップST110)と共に、故障報知手段21であるLEDを点灯させ(正常表示)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が正常であることを報知し(ステップST111)、本フロー処理を終了する。   When the DC voltage Vdc is equal to or higher than the target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109; Yes), the failure determination unit 15d clears the number of times of failure determination (step ST110) and is the failure notification unit 21. The LED is turned on (normal display), the fact that the first switching element 5 and the second switching element 6 are normal is notified (step ST111), and this flow process ends.

なお、直流電圧Vdcおよび第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の変動が大きい場合には、これらVdcおよびVc2を故障判定手段15dにおける故障判定に支障のない程度にフィルタ処理(例えば、フィルタ時定数10ms)した安定した値を用いて故障判定を行ってもよいことは言うまでもない。また、上述した図12に示すフロー処理における故障判定回数のカウント(ステップST105)、故障判定回数の判定(ステップST106)、および昇圧動作開始処理(ステップST108)は、故障判定手段15dにおける誤判定を想定したものであり、故障判定手段15dにおける誤判定を考慮する必要がない場合には省略可能である。つまり、交流直流変換装置100の昇圧動作および直流負荷22の動作を停止し(ステップST102、ステップST103)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障を報知した後(ステップST104)、直流負荷22の動作および交流直流変換装置100の昇圧動作開始を禁止する処理を行う(ステップST107)ようにすればよい。   When the fluctuations of the DC voltage Vdc and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 are large, these Vdc and Vc2 are filtered (for example, the filter time constant) to the extent that does not hinder the failure determination in the failure determination means 15d. Needless to say, failure determination may be performed using a stable value of 10 ms). In addition, the count of the failure determination times (step ST105), the determination of the failure determination count (step ST106), and the boost operation start processing (step ST108) in the flow process shown in FIG. 12 described above are erroneous determinations in the failure determination means 15d. This is assumed and can be omitted when it is not necessary to consider the erroneous determination in the failure determination means 15d. That is, after the step-up operation of the AC / DC converter 100 and the operation of the DC load 22 are stopped (step ST102, step ST103), the failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 is notified (step ST104). Then, a process for prohibiting the operation of the DC load 22 and the start of the step-up operation of the AC / DC converter 100 may be performed (step ST107).

なお、本実施の形態では、故障判定手段15dは、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が予め規定した電圧値Vx(例えば、Vx=50V)以下になったことを故障判定条件とし、この故障判定条件を満たす場合に(Vc1≦VxもしくはVc2≦Vx)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障していると判定するようにしたが、例えば、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が第1および第2のコンデンサ7,8の最大定格電圧付近まで上昇した場合に、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障していると判定することも考えられる。しかしながら、第1もしくは第2のスイッチング素子5,6がオープン故障している状態では、目標直流電圧Vdc*になるように昇圧制御を行ったとしても、適正な昇圧制御ができないため、上述したように第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が第1および第2のコンデンサ7,8の最大定格電圧近くになったことにより第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障していると判定することは困難である。また、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障している状態では、目標直流電圧Vdc*になるように昇圧制御をした場合には、電源電圧Vsが高いときにも電源短絡モードが発生するため、過電流保護回路20により過電流が検出され、駆動信号Sa,Sbが出力されず強制的にLoレベル信号となり、第1および第2のスイッチング素子5,6が強制オフ制御されて昇圧制御が行えない状態となる。そのため、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障している場合においても、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が第1のおよび第2のコンデンサ7,8の最大定格電圧近くになったことにより第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障していると判定することは困難である。   In the present embodiment, the failure determination means 15d is configured such that the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is equal to or less than a predetermined voltage value Vx (for example, Vx = 50V). When the failure determination condition is satisfied (Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx), the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short circuit failure or an open failure. For example, the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 rises to the vicinity of the maximum rated voltage of the first and second capacitors 7 and 8. In this case, it is determined that the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short circuit fault or an open fault. It is also conceivable. However, in the state in which the first or second switching element 5 or 6 is in an open failure, even if the boost control is performed so that the target DC voltage Vdc * is obtained, proper boost control cannot be performed. In addition, since the voltage Vc1 across the first capacitor 7 or the voltage Vc2 across the second capacitor 8 is close to the maximum rated voltage of the first and second capacitors 7 and 8, the first switching element 5 or It is difficult to determine that the second switching element 6 has an open failure. In the state where the first switching element 5 or the second switching element 6 is short-circuited, when the boost control is performed so that the target DC voltage Vdc * is obtained, the power supply voltage Vs is high. Since the short-circuit mode occurs, the overcurrent is detected by the overcurrent protection circuit 20, the drive signals Sa and Sb are not output and the Lo level signal is forced, and the first and second switching elements 5 and 6 are forcibly turned off. Thus, the voltage cannot be boosted. Therefore, even when the first switching element 5 or the second switching element 6 is short-circuited, the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is the first voltage. It is difficult to determine that the first switching element 5 or the second switching element 6 is short-circuited because the second capacitors 7 and 8 are close to the maximum rated voltage.

以上説明したように、実施の形態1の交流直流変換装置によれば、交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、第1の整流器の出力端子間に直列に接続された高電位側に位置する第1のコンデンサおよび低電位側に位置する第2のコンデンサと、第2の整流器の出力端子間に直列に接続され、その接続点が第1のコンデンサおよび第2のコンデンサの接続点に接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、第1および第2のスイッチング素子を制御して直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、第1および第2のコンデンサの各両端間電圧を平衡状態に保つ電圧バランス補正制御を行う制御部を備え、昇圧制御を行っている際に、第1および第2のスイッチング素子の故障判定処理を行なう故障判定手段を具備し、第1および第2のコンデンサのうちの何れか一方の両端電圧が規定値以下となった場合に、第1もしくは第2のスイッチング素子がショート故障もしくはオープン故障していると判定して昇圧制御を停止するすると共に、直流負荷の動作も停止するようにしているので、第1および第2のスイッチング素子の故障に起因する第1および第2のコンデンサへの逆電圧印加を防ぎ、二次破壊の発生を抑制することができるので、高価なバイポーラ電解コンデンサを用いることなく、有極性の安価な電解コンデンサを用いて安価に構成でき、さらには、第1および第2のスイッチング素子の故障を早期に発見できるので、故障原因の究明が容易となる。   As described above, according to the AC / DC converter of Embodiment 1, the first and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via the reactor and the output terminals of the first rectifier are connected in series. The first capacitor located on the high potential side and the second capacitor located on the low potential side are connected in series between the output terminal of the second rectifier and the first capacitor and the second capacitor located on the low potential side. The first switching element and the second switching element connected to the connection point of the two capacitors, the first and second switching elements are controlled to perform step-up control of the output voltage value to the DC load, and A control unit that performs voltage balance correction control that maintains the voltage across each of the first and second capacitors in an equilibrium state, and performs a failure determination process for the first and second switching elements during boost control; A failure determination means for performing a short-circuit failure or an open failure when the voltage across either one of the first and second capacitors falls below a specified value. Since the boost control is stopped when it is determined that the operation of the DC load is stopped, the operation of the DC load is also stopped. Therefore, the reverse to the first and second capacitors due to the failure of the first and second switching elements. Since the voltage application can be prevented and the occurrence of secondary breakdown can be suppressed, an inexpensive bipolar electrolytic capacitor can be used, and an inexpensive polar electrolytic capacitor can be used. Since the failure of the switching element 2 can be detected at an early stage, the cause of the failure can be easily determined.

また、故障判定手段が第1もしくは第2のスイッチング素子の故障を誤判定することが想定される場合には、故障判定手段が第1もしくは第2のスイッチング素子のショート故障もしくはオープン故障していると判定した回数が規定値(例えば3回)未満である場合に、故障判定時以降の規定時間経過後に、第1および第2のコンデンサの両端間電圧が共に規定値(例えば、50[V])を超す電圧にあるときは、直流負荷の動作を開始すると共に、交流直流変換装置の昇圧動作を開始することも可能である。   Further, when it is assumed that the failure determination means erroneously determines the failure of the first or second switching element, the failure determination means has a short failure or an open failure of the first or second switching element. Is less than a specified value (for example, 3 times), the voltage between both ends of the first and second capacitors is set to a specified value (for example, 50 [V]) after the specified time has elapsed since the failure determination. When the voltage exceeds), the operation of the DC load can be started and the boosting operation of the AC / DC converter can be started.

また、制御部の基準グランドを第1の整流器の負極側出力端子に非絶縁で接続し、直流電圧Vdcの負側電位と共通にしているので、例えば制御部としてA/D変換器を備えたマイクロコンピュータを使用した場合に、第1および第2の電圧検出回路の出力電圧値(抵抗分圧値)をマイクロコンピュータに備えたA/D変換器にて直接検出することができ、安価な構成で実現することができる。   In addition, since the reference ground of the control unit is connected to the negative output terminal of the first rectifier in a non-insulated manner and is shared with the negative potential of the DC voltage Vdc, for example, an A / D converter is provided as the control unit. When a microcomputer is used, the output voltage values (resistance voltage division values) of the first and second voltage detection circuits can be directly detected by an A / D converter provided in the microcomputer, and the configuration is inexpensive. Can be realized.

さらに、故障判定手段が第1もしくは第2のスイッチング素子がショート故障もしくはオープン故障していると判定した際に、その故障を報知する故障報知手段を備えることで、第1もしくは第2のスイッチング素子の故障が発生したことを容易に認識することができる。   Furthermore, when the failure determination means determines that the first or second switching element has a short-circuit failure or an open failure, the failure determination means is provided to notify the failure, whereby the first or second switching element is provided. It is possible to easily recognize that a failure has occurred.

なお、上述した実施の形態1では、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が予め規定した電圧値Vx(例えば、Vx=50V)以下になったことを検出することにより第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障もしくはオープン故障していると判定するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、直流電圧Vdcの1/2の値と第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の値との差の絶対値が予め規定した値(例えば、50V)以上になったことを検出することにより、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障判定を行うようにしてもよい。   In the first embodiment described above, the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is equal to or lower than a predetermined voltage value Vx (for example, Vx = 50V). It is determined that the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short-circuit failure or an open-failure by detecting the above. However, the present invention is not limited to this. For example, the DC voltage Vdc The first switching element is detected by detecting that the absolute value of the difference between the value of 1/2 and the value of the voltage Vc2 across the second capacitor 8 is equal to or greater than a predetermined value (for example, 50V). 5 or the failure determination of the second switching element 6 may be performed.

また、上述した実施の形態1では、故障放置手段としてLEDを具備した構成を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブザーなどで故障を報知するようにしてもよい。   Moreover, in Embodiment 1 mentioned above, although the structure which equipped with LED as a failure leaving means was shown, it is not limited to this, For example, you may make it alert | report a failure with a buzzer etc.

実施の形態2.
図13は、実施の形態2にかかる交流直流制御装置の一構成例を示す図である。なお、図1で説明した実施の形態1と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 13 is a diagram of a configuration example of the AC / DC control device according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is the same as that of Embodiment 1 demonstrated in FIG. 1, or equivalent, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図13に示す例では、実施の形態1において説明した図1に示す構成に対し、直流負荷22に代えて、インバータ主回路23、三相の永久磁石電動機24、および圧縮機25を接続し、インバータ主回路23に直流電力を供給する構成とし、交流直流制御装置100aとインバータ主回路23とを含み圧縮機駆動装置200が構成されている。   In the example shown in FIG. 13, instead of the DC load 22, an inverter main circuit 23, a three-phase permanent magnet motor 24, and a compressor 25 are connected to the configuration shown in FIG. 1 described in the first embodiment. The compressor main unit 23 is configured to supply DC power to the inverter main circuit 23, and includes the AC / DC control device 100 a and the inverter main circuit 23.

図14は、インバータ主回路の一構成例を示す図である。図14に示すように、インバータ主回路23の入力端子P−N間に交流直流変換装置100aから直流電圧Vdcが印加され、インバータ主回路23の出力端子U〜Wに接続された永久磁石電動機24の各相巻線(図示せず)に三相交流電力を供給するように構成されている。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an inverter main circuit. As shown in FIG. 14, the DC voltage Vdc is applied from the AC / DC converter 100 a between the input terminals PN of the inverter main circuit 23, and the permanent magnet motor 24 connected to the output terminals U to W of the inverter main circuit 23. Each phase winding (not shown) is configured to supply three-phase AC power.

インバータ主回路23は、絶縁ゲート入力を持つ電力スイッチング素子SWa〜SWfと、電力スイッチング素子SWa〜SWfにそれぞれ逆並列接続されたダイオードDa〜Dfと、電力スイッチング素子SWa〜SWfを駆動する駆動回路GDa〜GDfとを含み構成されている。このインバータ主回路23は、例えば、IPM(Inteligent Power Module)により構成することができる。   The inverter main circuit 23 includes power switching elements SWa to SWf having insulated gate inputs, diodes Da to Df connected in reverse parallel to the power switching elements SWa to SWf, and a drive circuit GDa for driving the power switching elements SWa to SWf. To GDf. The inverter main circuit 23 can be constituted by, for example, an IPM (Intelligent Power Module).

圧縮機25は、三相の永久磁石電動機24の回転子(図示せず)と機械的に接続されており、インバータ主回路23により永久磁石電動機24が駆動され、永久磁石電動機24の回転子が回転することで圧縮動作を行う。   The compressor 25 is mechanically connected to a rotor (not shown) of a three-phase permanent magnet motor 24, the permanent magnet motor 24 is driven by the inverter main circuit 23, and the rotor of the permanent magnet motor 24 is The compression operation is performed by rotating.

図13に示すように、本実施の形態にかかる交流直流変換装置100aでは、第1のコンデンサ7に逆電圧が印加されるのを防止するために逆並列接続された逆電圧防止ダイオード9−1と、第2のコンデンサ8に逆電圧が印加されるのを防止するために逆並列接続された逆電圧防止ダイオード10−1として、インバータ主回路23に流し得る電流値よりも電流容量が大きい、例えば、整流器3を構成するダイオード3a〜3dと同等以上の電流容量を有し、同等以上の冷却(図示せず)を行うことを前提としている。ただし、ダイオード3a〜3dの電流容量がインバータ主回路23に流し得る電流値に対して十分に余裕がある場合は、この限りではない。   As shown in FIG. 13, in the AC / DC converter 100a according to the present embodiment, the reverse voltage prevention diode 9-1 connected in reverse parallel in order to prevent the reverse voltage from being applied to the first capacitor 7. As the reverse voltage prevention diode 10-1 connected in reverse parallel to prevent the reverse voltage from being applied to the second capacitor 8, the current capacity is larger than the current value that can be passed through the inverter main circuit 23. For example, it is assumed that the current capacity of the diodes 3a to 3d constituting the rectifier 3 is equal to or greater than that of the diodes 3a to 3d and cooling (not shown) equal to or greater is performed. However, this is not the case when the current capacity of the diodes 3a to 3d has a sufficient margin for the current value that can flow through the inverter main circuit 23.

また、本実施の形態にかかる交流直流変換装置100aでは、制御部15−1は、インバータ主回路23を制御する機能を有し、インバータ主回路23の電力スイッチング素子SWa〜SWfを駆動するための6つの駆動信号をそれぞれ駆動回路GDa〜GDfに出力する構成としている。また、実施の形態1では、故障判定手段15dにおいて第1もしくは第2のスイッチング素子5,6がショート故障もしくはオープン故障していると判定した場合、直流負荷22の動作を停止させるようにしたが、本実施の形態では、圧縮機25の運転範囲を制限するようにしている。この圧縮機25の運転範囲制限については後述する。   Moreover, in the AC / DC converter 100a according to the present embodiment, the control unit 15-1 has a function of controlling the inverter main circuit 23, and drives the power switching elements SWa to SWf of the inverter main circuit 23. Six drive signals are output to the drive circuits GDa to GDf, respectively. In the first embodiment, the operation of the DC load 22 is stopped when the failure determination means 15d determines that the first or second switching element 5 or 6 has a short failure or an open failure. In this embodiment, the operating range of the compressor 25 is limited. The operation range limitation of the compressor 25 will be described later.

つぎに、実施の形態2における故障判定手段15dの故障判定結果に基づく動作について、図15を参照して説明する。図15は、実施の形態2にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。なお、図12で説明した実施の形態1における故障判定手段15dの判定結果に基づく動作と同一または同等の処理には同一符号を付している。   Next, an operation based on the failure determination result of the failure determination means 15d in the second exemplary embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the process same or equivalent to the operation | movement based on the determination result of the failure determination means 15d in Embodiment 1 demonstrated in FIG.

図15に示すフロー処理は、圧縮機25を動作させている間の所定周期毎(例えば50ms毎)に実施するものとする。なお、図示していないが、制御部15−1は、運転指令の入力に伴い圧縮機25を動作させ、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になったときに交流直流変換装置100aを動作開始、つまり、上述した目標直流電圧Vdc*への昇圧制御を行なう。また、この昇圧制御を行う際には、実施の形態1において説明した電圧バランス補正制御を併用するものとする。なお、交流直流変換装置100aの動作開始前は、各駆動信号Sa,SbをLoレベル出力しているものとする。   The flow process illustrated in FIG. 15 is performed at predetermined intervals (for example, every 50 ms) while the compressor 25 is operating. Although not shown, the control unit 15-1 operates the compressor 25 in response to the input of the operation command, and when the compressor 25 is in a state of a predetermined load (for example, 500 W) or more, it is AC / DC. The converter 100a starts operating, that is, performs step-up control to the target DC voltage Vdc * described above. Further, when performing this boost control, the voltage balance correction control described in the first embodiment is used together. It is assumed that the drive signals Sa and Sb are output at the Lo level before the operation of the AC / DC converter 100a is started.

故障判定手段15dは、故障判定条件を満たしているか否か、つまり、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1もしくは第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2が予め規定した電圧値Vx(例えば、Vx=50V)以下(Vc1≦VxもしくはVc2≦Vx)であるか否かを判定する(ステップST101)。   The failure determination unit 15d determines whether or not the failure determination condition is satisfied, that is, the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 or the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 is a predetermined voltage value Vx (for example, Vx = 50V) or less (Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx) is determined (step ST101).

故障判定手段15dにおける故障判定条件を満たしている、つまり、Vc1≦VxもしくはVc2≦Vxを満たしている場合(ステップST101;Yes)、制御部15−1は、各駆動信号Sa,SbをLoレベル出力とし、交流直流変換装置100aの昇圧動作を停止させる(ステップST102)と共に、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6が故障したことを報知する(ステップST104)。   When the failure determination condition in the failure determination means 15d is satisfied, that is, when Vc1 ≦ Vx or Vc2 ≦ Vx is satisfied (step ST101; Yes), the control unit 15-1 sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level. The boosting operation of the AC / DC converter 100a is stopped (step ST102), and the operating range of the compressor 25 is limited (step ST103a). Then, the LED which is the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 or the second switching element 6 has failed (step ST104).

続いて、故障判定手段15dは、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障判定を行った回数(以下、「故障判定回数」という)をカウントし(ステップST105)、当該故障判定回数が規定値Nx(例えば、Nx=3回)以上であるか否かを判定する(ステップST106)。故障判定回数がNx以上である場合には(ステップST106;Yes)、制御部15−1は、交流直流変換装置100aの昇圧動作開始を禁止する処理を行い(ステップST107a)、本フロー処理を終了する。一方、故障判定回数がNx未満である場合には(ステップST106;No)、制御部15−1は、予め規定した時間Tx(例えば、Tx=3分)後に交流直流変換装置100aの昇圧動作を開始させるための処理を行い(ステップST108a)、本フロー処理を終了する。   Subsequently, the failure determination unit 15d counts the number of times the failure determination of the first switching element 5 or the second switching element 6 is performed (hereinafter referred to as “failure determination number”) (step ST105), and the failure determination It is determined whether or not the number of times is a specified value Nx (for example, Nx = 3 times) or more (step ST106). When the number of times of failure determination is Nx or more (step ST106; Yes), the control unit 15-1 performs a process for prohibiting the start of the boost operation of the AC / DC converter 100a (step ST107a), and ends this flow process. To do. On the other hand, when the number of times of failure determination is less than Nx (step ST106; No), the control unit 15-1 performs the boosting operation of the AC / DC converter 100a after a predetermined time Tx (for example, Tx = 3 minutes). The process for starting is performed (step ST108a), and this flow process is complete | finished.

故障判定手段15dにおける故障判定条件を満たしていない、つまり、Vc1≦VxおよびVc2≦Vxのいずれも満たしていない場合(ステップST101;No)、故障判定手段15dは、さらに直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)であるか否かを判定し(ステップST109)、直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*未満(Vdc<Vdc*)であれば(ステップST109;No)、本フロー処理を終了する。   When failure determination conditions in failure determination means 15d are not satisfied, that is, when neither Vc1 ≦ Vx nor Vc2 ≦ Vx is satisfied (step ST101; No), failure determination means 15d further determines that DC voltage Vdc is the target DC voltage. It is determined whether or not Vdc * or more (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109). If the DC voltage Vdc is less than the target DC voltage Vdc * (Vdc <Vdc *) (step ST109; No), this flow. The process ends.

直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)である場合(ステップST109;Yes)、故障判定手段15dは、圧縮機25の運転範囲制限を解除し(ステップST112)、故障判定回数をクリアする(ステップST110)と共に、故障報知手段21であるLEDを点灯させ(正常表示)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が正常であることを報知し(ステップST111)、本フロー処理を終了する。   When the DC voltage Vdc is equal to or higher than the target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109; Yes), the failure determination unit 15d cancels the operation range restriction of the compressor 25 (step ST112), and the number of failure determinations Is cleared (step ST110), the LED which is the failure notification means 21 is turned on (normal display), and the fact that the first switching element 5 and the second switching element 6 are normal is notified (step ST111). This flow process ends.

図15に示す例において、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)とは、例えば、交流直流変換装置100aが昇圧動作を行わない、つまり、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能な状態とすることを示している。ここで、例えば、第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともショート故障した場合には、実施の形態において説明した図3に示す電源短絡モードとなり、コンバータ電圧Vc=0となるが、第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともショート故障することは極めて稀であり、第1および第2のスイッチング素子5,6のうちの少なくとも一方が正常であるかオープン故障している状態であれば、全波整流モードでの電力供給が可能となる。また、第1および第2のスイッチング素子5,6の一方がショート故障している場合は、図5もしくは図6の状態となるが、各逆電圧防止ダイオード9−1,10−1の電流容量を大きくすることで、継続して電力供給することが可能となるので、上述したように圧縮機25の運転範囲を制限することで、圧縮機25の継続運転が可能となる。   In the example shown in FIG. 15, the operation range of the compressor 25 is limited (step ST103a), for example, the AC / DC converter 100a does not perform the boosting operation, that is, the DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode. This indicates that the vehicle can be driven. Here, for example, when both the first and second switching elements 5 and 6 are short-circuited, the power supply short-circuit mode shown in FIG. 3 described in the embodiment is set, and the converter voltage Vc = 0. It is extremely rare for both the first and second switching elements 5 and 6 to short-circuit, and at least one of the first and second switching elements 5 and 6 is normal or has an open failure. If it is in a state, it is possible to supply power in the full-wave rectification mode. When one of the first and second switching elements 5 and 6 is short-circuited, the current capacity of each of the reverse voltage prevention diodes 9-1 and 10-1 is obtained. Since the power can be continuously supplied by increasing the value, the operation range of the compressor 25 is limited as described above, and the compressor 25 can be continuously operated.

なお、直流電圧Vdcおよび第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の変動が大きい場合には、これらVdcおよびVc2を故障判定手段15dにおける故障判定に支障のない程度にフィルタ処理(例えば、フィルタ時定数10ms)した安定した値を用いて故障判定を行ってもよいことは言うまでもない。また、上述した図15に示すフロー処理における故障判定回数のカウント(ステップST105)、故障判定回数の判定(ステップST106)、および昇圧動作開始処理(ステップST108a)は、故障判定手段15dにおける誤判定を想定したものであり、故障判定手段15dにおける誤判定を考慮する必要がない場合には省略可能である。つまり、交流直流変換装置100aの昇圧動作を停止して(ステップST102)、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)と共に、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障を報知した後(ステップST104)、交流直流変換装置100aの昇圧動作開始を禁止する処理を行う(ステップST107a)ようにすればよい。   When the fluctuations of the DC voltage Vdc and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 are large, these Vdc and Vc2 are filtered (for example, the filter time constant) to the extent that does not hinder the failure determination in the failure determination means 15d. Needless to say, failure determination may be performed using a stable value of 10 ms). In addition, the count of failure determination times (step ST105), the determination of failure determination count (step ST106), and the boost operation start processing (step ST108a) in the flow process shown in FIG. 15 described above are erroneous determinations in the failure determination means 15d. This is assumed and can be omitted when it is not necessary to consider the erroneous determination in the failure determination means 15d. That is, the boosting operation of the AC / DC converter 100a is stopped (step ST102), the operating range of the compressor 25 is limited (step ST103a), and the failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 is detected. After the notification (step ST104), a process for prohibiting the start of the boost operation of the AC / DC converter 100a may be performed (step ST107a).

以上説明したように、実施の形態2の交流直流変換装置によれば、第1および第2のスイッチング素子のうちの少なくとも一方が正常であるかオープン故障している状態であれば、全波整流モードでの電力供給が可能であり、第1および第2のコンデンサに逆電圧が印加されるのを防止するためにそれぞれ逆並列接続された逆電圧防止ダイオードとして、直流負荷として接続されたインバータ主回路に流し得る電流値よりも電流容量が大きいものを用いるようにしたので、圧縮機の運転範囲を通常時よりも制限、つまり、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能な状態に制限することで、第1および第2のコンデンサの二次破壊の発生を抑制しつつ、圧縮機の継続運転が可能となる。したがって、圧縮機により冷媒が循環される空気調和機に適用した場合においては、故障修理が行なわれるまで空気調和機の運転が不可能となる状況を回避することができる。   As described above, according to the AC / DC converter according to the second embodiment, if at least one of the first and second switching elements is normal or is in an open failure state, full-wave rectification is performed. Inverter mains connected as a DC load are provided as reverse voltage prevention diodes connected in reverse parallel to prevent reverse voltage from being applied to the first and second capacitors. Since a current capacity larger than the current value that can be passed through the circuit is used, the operation range of the compressor is limited from that in the normal state, that is, it can be operated with the DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode. By limiting to the above, it is possible to continue the operation of the compressor while suppressing the occurrence of secondary breakdown of the first and second capacitors. Therefore, when applied to an air conditioner in which the refrigerant is circulated by the compressor, it is possible to avoid a situation in which the operation of the air conditioner is impossible until a failure is repaired.

なお、第1および第2のスイッチング素子が正常であり、電圧バランス補正制御が正常に動作し、第1および第2のコンデンサの両端電圧が平衡状態を保っている通常状態においては、各逆電圧防止ダイオードには電流が流れないため、実施の形態1と同等の損失で動作させることができるという効果もある。   In the normal state where the first and second switching elements are normal, the voltage balance correction control is operating normally, and the voltage across the first and second capacitors is in an equilibrium state, each reverse voltage Since no current flows through the prevention diode, there is an effect that it can be operated with the same loss as in the first embodiment.

実施の形態3.
図16は、実施の形態3にかかる交流直流制御装置の一構成例を示す図である。なお、図1で説明した実施の形態1および図13で説明した実施の形態2と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 16 is a diagram of a configuration example of the AC / DC control device according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is the same as that of Embodiment 1 demonstrated in FIG. 1, and Embodiment 2 demonstrated in FIG. 13, and equivalent, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図16に示す例では、実施の形態1において説明した図1に示す構成に対し、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の接続点と、第1のコンデンサ7および第2のコンデンサ8の接続点との間に保護スイッチ26を備えると共に、制御部15−2から出力される保護スイッチ26の駆動信号Scを、保護スイッチ26を駆動できる電圧に変換する駆動回路27を備えた構成とし、過電流保護回路20に代えて、過電流保護回路20−1を備え、実施の形態2において説明した図13に示す構成と同様に、インバータ主回路23、三相の永久磁石電動機24、および圧縮機25を接続し、インバータ主回路23に直流電力を供給する構成とし、交流直流制御装置100bとインバータ主回路23とを含み圧縮機駆動装置200aが構成されている。なお、インバータ主回路23の構成は、実施の形態2と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the example shown in FIG. 16, the connection point of the first switching element 5 and the second switching element 6, the first capacitor 7, and the second capacitor are compared with the configuration shown in FIG. 1 described in the first embodiment. And a drive circuit 27 that converts the drive signal Sc of the protection switch 26 output from the control unit 15-2 into a voltage that can drive the protection switch 26. In place of the overcurrent protection circuit 20, an overcurrent protection circuit 20-1 is provided, and similarly to the configuration shown in FIG. 13 described in the second embodiment, the inverter main circuit 23, the three-phase permanent magnet motor 24, The compressor 25 is connected to the compressor main circuit 23 and supplied to the inverter main circuit 23. The compressor driving apparatus 2 includes the AC / DC control device 100b and the inverter main circuit 23. 0a is configured. Note that the configuration of the inverter main circuit 23 is the same as that of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

図17は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における過電流保護回路の一構成例を示す図である。なお、図2で説明した実施の形態1における過電流保護回路20と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。   FIG. 17 is a diagram of a configuration example of an overcurrent protection circuit in the AC / DC converter according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same or equivalent to the overcurrent protection circuit 20 in Embodiment 1 demonstrated in FIG. 2, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図17に示す例では、過電流保護回路20−1は、実施の形態1において説明した図2に示す構成に対し、AND回路20gをさらに備えている。AND回路20gは、ラッチ回路20dの出力と制御部15−2から出力される保護スイッチ26の駆動信号Scとの論理積を出力する。つまり、ラッチ回路20dの出力がLoレベルである場合、駆動回路27に出力する信号を強制的にLoレベルとする。   In the example shown in FIG. 17, the overcurrent protection circuit 20-1 further includes an AND circuit 20g with respect to the configuration shown in FIG. 2 described in the first embodiment. The AND circuit 20g outputs a logical product of the output of the latch circuit 20d and the drive signal Sc of the protection switch 26 output from the control unit 15-2. That is, when the output of the latch circuit 20d is at the Lo level, the signal output to the drive circuit 27 is forcibly set to the Lo level.

制御部15−2は、実施の形態1において説明した故障判定手段15dに代えて、故障判定手段15d−1を備えている。この故障判定手段15d−1は、実施の形態1において説明した機能に加え、後述する故障判定処理において、過電流保護回路20−1から出力される過電流検知信号OCを監視し、この過電流検知信号OCのLo/Hiレベルに応じて、第1および第2のスイッチング素子5,6のオープン故障およびショート故障を判定する機能を有している。   The control unit 15-2 includes a failure determination unit 15d-1 instead of the failure determination unit 15d described in the first embodiment. In addition to the function described in the first embodiment, the failure determination unit 15d-1 monitors the overcurrent detection signal OC output from the overcurrent protection circuit 20-1 in a failure determination process to be described later. According to the Lo / Hi level of the detection signal OC, the first and second switching elements 5 and 6 have a function of determining an open failure and a short failure.

保護スイッチ26は、制御部15−2から出力される駆動信号ScがLoレベルである場合にオフ制御され、Hiレベルでオン制御されるように構成されている。この保護スイッチ26としては、半導体スイッチング素子で構成されていてもよいし、機械的に開閉制御される常開接点として構成されていてもよい。   The protection switch 26 is configured to be off-controlled when the drive signal Sc output from the control unit 15-2 is at the Lo level, and to be on-controlled at the Hi level. The protection switch 26 may be formed of a semiconductor switching element or a normally open contact that is mechanically controlled to open and close.

つぎに、実施の形態3における故障判定手段15d−1の故障判定処理について、図18を参照して説明する。図18は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の動作フローチャートである。   Next, failure determination processing of failure determination means 15d-1 in Embodiment 3 will be described with reference to FIG. FIG. 18 is an operation flowchart of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment.

図18に示すフロー処理は、交流直流変換装置100bの昇圧動作の停止中において、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になったときに実施するものとする。なお、交流直流変換装置100bの昇圧動作の開始前は、制御部15−2は、各駆動信号Sa,Sb,Scを全てLoレベル出力し、交流直流変換装置100bが全波整流モードであるものとする。   The flow process shown in FIG. 18 is performed when the compressor 25 is in a state of a predetermined load (for example, 500 W) or more while the boost operation of the AC / DC converter 100b is stopped. Before starting the boosting operation of the AC / DC converter 100b, the control unit 15-2 outputs all the drive signals Sa, Sb, and Sc at the Lo level, and the AC / DC converter 100b is in the full-wave rectification mode. And

交流直流変換装置100bの昇圧動作の停止中において、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になると、制御部15−2は、過電流保護回路20−1のラッチ回路20dにクリア信号CLRを出力し(ステップST201)、ラッチ回路20dの出力のラッチ状態をクリア(Hiレベル)する。   When the boost operation of the AC / DC converter 100b is stopped, when the compressor 25 reaches a predetermined load (for example, 500 W) or more, the control unit 15-2 controls the latch circuit 20d of the overcurrent protection circuit 20-1. A clear signal CLR is output (step ST201), and the latch state of the output of the latch circuit 20d is cleared (Hi level).

続いて、制御部15−2は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをHiレベルとして(ステップST202)第1のスイッチング素子5をオン制御する。   Subsequently, the control unit 15-2 sets the drive signal Sa of the first switching element 5 to the Hi level (step ST202) and controls the first switching element 5 to be on.

ここで、第2のスイッチング素子6がショート故障している場合には、図3(a),(b)に示す電源短絡モードとなり、電源電圧Vsが高い状態のときに第1および第2のスイッチング素子5,6に過電流が流れ、過電流保護回路20−1から出力される過電流検知信号OCがLoレベルとなる。一方、第2のスイッチング素子6が正常であるか、または、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障している場合には、過電流検知信号OCがHiレベルとなる。   Here, when the second switching element 6 is short-circuited, the power supply short-circuit mode shown in FIGS. 3A and 3B is entered, and the first and second power supply voltages Vs are high. Overcurrent flows through the switching elements 5 and 6, and the overcurrent detection signal OC output from the overcurrent protection circuit 20-1 becomes the Lo level. On the other hand, when the second switching element 6 is normal, or when the first switching element 5 or the second switching element 6 has an open failure, the overcurrent detection signal OC becomes Hi level.

したがって、故障判定手段15d−1は、過電流検知信号OCがHiレベルであるか否かを判定し(ステップST203)、過電流検知信号OCがLoレベルである場合には(ステップST203;No)、第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと判定する(ステップST204)。そして、制御部15−2は、駆動信号Sa,SbをLoレベルとして(ステップST205)第1および第2のスイッチング素子5,6をオフ制御し、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100bは全波整流モードとなる。   Therefore, failure determination means 15d-1 determines whether or not overcurrent detection signal OC is at the Hi level (step ST203), and when overcurrent detection signal OC is at the Lo level (step ST203; No). Then, it is determined that the second switching element 6 has a short circuit failure (step ST204). Then, the control unit 15-2 sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level (step ST205), turns off the first and second switching elements 5 and 6, and ends this flow process. At this time, the AC / DC converter 100b is in the full-wave rectification mode.

一方、過電流検知信号OCがHiレベルである場合には(ステップST203;Yes)、故障判定手段15d−1は、第2のスイッチング素子6がショート故障していないものと判定する(ステップST206)。そして、制御部15−2は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをLoレベルとして(ステップST207)第1のスイッチング素子5をオフ制御し、第2のスイッチング素子6の駆動信号SbをHiレベルとして(ステップST208)第2のスイッチング素子6をオン制御する。   On the other hand, when the overcurrent detection signal OC is at the Hi level (step ST203; Yes), the failure determination unit 15d-1 determines that the second switching element 6 is not short-circuited (step ST206). . Then, the control unit 15-2 sets the drive signal Sa of the first switching element 5 to Lo level (step ST207), turns off the first switching element 5, and sets the drive signal Sb of the second switching element 6 to Hi. As a level (step ST208), the second switching element 6 is turned on.

ここで、第1のスイッチング素子5がショート故障している場合には、図3(a),(b)に示す電源短絡モードとなり、電源電圧Vsが高い状態のときに第1および第2のスイッチング素子5,6に過電流が流れ、過電流保護回路20−1から出力される過電流検知信号OCがLoレベルとなる。一方、第1のスイッチング素子5が正常であるか、または、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障している場合には、過電流検知信号OCがHiレベルとなる。   Here, when the first switching element 5 is short-circuited, the power supply short-circuit mode shown in FIGS. 3A and 3B is set, and the first and second power supply voltages Vs are high. Overcurrent flows through the switching elements 5 and 6, and the overcurrent detection signal OC output from the overcurrent protection circuit 20-1 becomes the Lo level. On the other hand, when the first switching element 5 is normal or the first switching element 5 or the second switching element 6 has an open failure, the overcurrent detection signal OC becomes Hi level.

したがって、故障判定手段15d−1は、過電流検知信号OCがHiレベルであるか否かを判定し(ステップST209)、過電流検知信号OCがLoレベルである場合には(ステップST209;No)、第1のスイッチング素子5がショート故障しているものと判定する(ステップST210)。そして、制御部15−2は、駆動信号Sa,SbをLoレベルとして(ステップST205)第1および第2のスイッチング素子5,6をオフ制御し、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100bは全波整流モードとなる。   Therefore, failure determination means 15d-1 determines whether or not overcurrent detection signal OC is at the Hi level (step ST209), and when overcurrent detection signal OC is at the Lo level (step ST209; No). Then, it is determined that the first switching element 5 is short-circuited (step ST210). Then, the control unit 15-2 sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level (step ST205), turns off the first and second switching elements 5 and 6, and ends this flow process. At this time, the AC / DC converter 100b is in the full-wave rectification mode.

一方、過電流検知信号OCがHiレベルである場合には(ステップST209;Yes)、故障判定手段15d−1は、第1のスイッチング素子5がショート故障していないものと判定する(ステップST211)。そして、制御部15−2は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをHiレベルとして(ステップST212)第1および第2のスイッチング素子5,6を双方ともオン制御する。   On the other hand, when the overcurrent detection signal OC is at the Hi level (step ST209; Yes), the failure determination unit 15d-1 determines that the first switching element 5 is not short-circuited (step ST211). . Then, the control unit 15-2 sets the drive signal Sa of the first switching element 5 to the Hi level (step ST212), and turns on both the first and second switching elements 5 and 6.

ここで、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が双方とも正常である場合には、図3(a),(b)に示す電源短絡モードとなり、電源電圧Vsが高い状態のときに第1および第2のスイッチング素子5,6に過電流が流れ、過電流保護回路20−1から出力される過電流検知信号OCがLoレベルとなる。一方、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6のいずれか一方あるいは両方がオープン故障している場合には、過電流検知信号OCがLoレベルとなる。   Here, when both the first switching element 5 and the second switching element 6 are normal, the power supply short-circuit mode shown in FIGS. 3A and 3B is entered, and the power supply voltage Vs is high. Overcurrent flows through the first and second switching elements 5 and 6 and the overcurrent detection signal OC output from the overcurrent protection circuit 20-1 becomes Lo level. On the other hand, when one or both of the first switching element 5 and the second switching element 6 have an open failure, the overcurrent detection signal OC is at the Lo level.

したがって、故障判定手段15d−1は、過電流検知信号OCがLoレベルであるか否かを判定し(ステップST213)、過電流検知信号OCがHiレベルである場合には(ステップST213;No)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6のいずれか一方あるいは両方がオープン故障しているものと判定し(ステップST214)、駆動信号Sa,SbをLoレベルとして(ステップST205)、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100bは全波整流モードとなる。   Therefore, failure determination means 15d-1 determines whether or not overcurrent detection signal OC is at the Lo level (step ST213), and when overcurrent detection signal OC is at the Hi level (step ST213; No). Then, it is determined that one or both of the first switching element 5 and the second switching element 6 have an open failure (step ST214), and the drive signals Sa and Sb are set to Lo level (step ST205). The flow process ends. At this time, the AC / DC converter 100b is in the full-wave rectification mode.

一方、過電流検知信号OCがLoレベルである場合には(ステップST213;Yes)、故障判定手段15d−1は、第1および第2のスイッチング素子5,6が正常であるものと判定する(ステップST215)。そして、制御部15−2は、駆動信号Sa,Sbを一旦Loレベルとして(ステップST216)第1および第2のスイッチング素子5,6をオフ制御し、過電流保護回路20−1のラッチ回路20dにクリア信号CLRを出力して(ステップST217)ラッチ回路20dの出力のラッチ状態をクリア(Hiレベル)し、保護スイッチ26の駆動信号ScをHiレベルとして(ステップST218)、交流直流変換装置100bの昇圧動作を開始し(ステップST219)、本フロー処理を終了する。   On the other hand, when the overcurrent detection signal OC is at the Lo level (step ST213; Yes), the failure determination unit 15d-1 determines that the first and second switching elements 5 and 6 are normal ( Step ST215). Then, the control unit 15-2 temporarily sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level (step ST216), and controls the first and second switching elements 5 and 6 to be off, thereby latching the overcurrent protection circuit 20-1 in the latch circuit 20d. Is output (step ST217), the latch state of the output of the latch circuit 20d is cleared (Hi level), the drive signal Sc of the protection switch 26 is set to Hi level (step ST218), and the AC / DC converter 100b The step-up operation is started (step ST219), and this flow process ends.

つぎに、実施の形態3における故障判定手段15d−1の故障判定結果に基づく動作について、図19を参照して説明する。図19は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく動作フローチャートである。なお、図15で説明した実施の形態2における故障判定手段15dの判定結果に基づく動作と同一または同等の処理には同一符号を付している。   Next, an operation based on the failure determination result of the failure determination unit 15d-1 in the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 19 is an operation flowchart based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the process same or equivalent to the operation | movement based on the determination result of the failure determination means 15d in Embodiment 2 demonstrated in FIG.

図19に示すフロー処理は、交流直流変換装置100bが昇圧動作している間の所定周期毎(例えば50ms毎)に実施するものとする。   The flow process shown in FIG. 19 is performed every predetermined period (for example, every 50 ms) while the AC / DC converter 100b is performing a boosting operation.

故障判定手段15dは、図18に示す故障判定結果を用いて、第1および第2のスイッチング素子5,6が故障しているか否かを判定する(ステップST101a)。   The failure determination means 15d determines whether or not the first and second switching elements 5 and 6 have failed using the failure determination result shown in FIG. 18 (step ST101a).

第1および第2のスイッチング素子5,6が故障している場合(ステップST101a;Yes)、制御部15−2は、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6が故障したことを報知する(ステップST104)。   When the first and second switching elements 5 and 6 are out of order (step ST101a; Yes), the control unit 15-2 limits the operating range of the compressor 25 (step ST103a). Then, the LED which is the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 or the second switching element 6 has failed (step ST104).

続いて、故障判定手段15d−1は、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障判定を行った回数(以下、「故障判定回数」という)をカウントし(ステップST105)、当該故障判定回数が規定値Nx(例えば、Nx=3回)以上であるか否かを判定する(ステップST106)。故障判定回数がNx以上である場合には(ステップST106;Yes)、制御部15−2は、交流直流変換装置100bの昇圧動作開始を禁止する処理を行い(ステップST107a)、本フロー処理を終了する。一方、故障判定回数がNx未満である場合には(ステップST106;No)、制御部15−2は、予め規定した時間Tx(例えば、Tx=3分)後に交流直流変換装置100bの昇圧動作を開始させるための処理を行い(ステップST108a)、本フロー処理を終了する。   Subsequently, the failure determination means 15d-1 counts the number of times of failure determination of the first switching element 5 or the second switching element 6 (hereinafter referred to as “failure determination number”) (step ST105). It is determined whether or not the number of times of failure determination is a specified value Nx (for example, Nx = 3 times) or more (step ST106). When the number of times of failure determination is Nx or more (step ST106; Yes), the control unit 15-2 performs a process for prohibiting the start of the boost operation of the AC / DC converter 100b (step ST107a), and ends this flow process. To do. On the other hand, when the number of times of failure determination is less than Nx (step ST106; No), the control unit 15-2 performs the boosting operation of the AC / DC converter 100b after a predetermined time Tx (for example, Tx = 3 minutes). The process for starting is performed (step ST108a), and this flow process is complete | finished.

第1および第2のスイッチング素子5,6が故障していない場合(ステップST101a;No)、故障判定手段15d−1は、さらに直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)であるか否かを判定し(ステップST109)、直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*未満(Vdc<Vdc*)であれば(ステップST109;No)、本フロー処理を終了する。   When the first and second switching elements 5 and 6 are not in failure (step ST101a; No), failure determination means 15d-1 further determines that DC voltage Vdc is equal to or higher than target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *). It is determined whether or not there is (step ST109), and if the DC voltage Vdc is less than the target DC voltage Vdc * (Vdc <Vdc *) (step ST109; No), this flow processing ends.

直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)である場合(ステップST109;Yes)、故障判定手段15d−1は、圧縮機25の運転範囲制限を解除し(ステップST112)、故障判定回数をクリアする(ステップST110)と共に、故障報知手段21であるLEDを点灯させ(正常表示)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が正常であることを報知し(ステップST111)、本フロー処理を終了する。   When the DC voltage Vdc is equal to or higher than the target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109; Yes), the failure determination unit 15d-1 releases the operation range restriction of the compressor 25 (step ST112), and the failure The number of determinations is cleared (step ST110), and the LED serving as the failure notification means 21 is turned on (normal display) to notify that the first switching element 5 and the second switching element 6 are normal (step ST111). ), This flow processing is terminated.

図19に示す例において、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)とは、例えば、交流直流変換装置100bが昇圧動作を行わない、つまり、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能な状態とすることを示している。ここで、例えば、第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともショート故障した場合には、実施の形態において説明した図3に示す電源短絡モードとなり、コンバータ電圧Vc=0となるが、第1および第2のスイッチング素子5,6が双方ともショート故障することは極めて稀であり、第1および第2のスイッチング素子5,6のうちの少なくとも一方が正常であるかオープン故障している状態であれば、全波整流モードでの電力供給が可能であるので、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能となるように、圧縮機25の運転範囲を制限することで、圧縮機25の継続運転が可能となる。   In the example shown in FIG. 19, limiting the operating range of the compressor 25 (step ST103a) means, for example, that the AC / DC converter 100b does not perform a boosting operation, that is, the DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode. This indicates that the vehicle can be driven. Here, for example, when both the first and second switching elements 5 and 6 are short-circuited, the power supply short-circuit mode shown in FIG. 3 described in the embodiment is set, and the converter voltage Vc = 0. It is extremely rare for both the first and second switching elements 5 and 6 to short-circuit, and at least one of the first and second switching elements 5 and 6 is normal or has an open failure. If it is in a state, it is possible to supply power in the full-wave rectification mode, so by limiting the operating range of the compressor 25 so that it can be operated with the DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode, The compressor 25 can be continuously operated.

なお、直流電圧Vdcおよび第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の変動が大きい場合には、これらVdcおよびVc2を故障判定手段15d−1における故障判定に支障のない程度にフィルタ処理(例えば、フィルタ時定数10ms)した安定した値を用いて故障判定を行ってもよいことは言うまでもない。また、上述した図19に示すフロー処理における故障判定回数のカウント(ステップST105)、故障判定回数の判定(ステップST106)、および昇圧動作開始処理(ステップST108a)は、故障判定手段15d−1における誤判定を想定したものであり、故障判定手段15d−1における誤判定を考慮する必要がない場合には省略可能である。つまり、交流直流変換装置100bの昇圧動作を停止して(ステップST102)、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103a)と共に、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障を報知した後(ステップST104)、交流直流変換装置100aの昇圧動作開始を禁止する処理を行う(ステップST107a)ようにすればよい。   When the fluctuations in the DC voltage Vdc and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 are large, the Vdc and Vc2 are filtered so as not to hinder the failure determination in the failure determination means 15d-1 (eg, filter Needless to say, the failure determination may be performed using a stable value having a time constant of 10 ms. Further, the above-described count of failure determination (step ST105), determination of the number of failure determination (step ST106), and boosting operation start processing (step ST108a) in the flow process shown in FIG. This is assumed to be a determination, and can be omitted if it is not necessary to consider an erroneous determination in the failure determination means 15d-1. That is, the boost operation of the AC / DC converter 100b is stopped (step ST102), the operation range of the compressor 25 is limited (step ST103a), and the failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 is detected. After the notification (step ST104), a process for prohibiting the start of the boost operation of the AC / DC converter 100a may be performed (step ST107a).

図20は、実施の形態3にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の判定結果に基づく図19とは異なる動作フローチャートである。なお、図19で説明した故障判定手段15d−1の判定結果に基づく動作と同一または同等の処理には同一符号を付している。   FIG. 20 is an operation flowchart different from FIG. 19 based on the determination result of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the process same or equivalent to the operation | movement based on the determination result of the failure determination means 15d-1 demonstrated in FIG.

上述した図19に示す例では、第1および第2のスイッチング素子5,6が故障している場合には、全波整流モードでの電力供給を行う例を示したが、図20に示す例では、第1および第2のスイッチング素子5,6の故障状態に応じて、全波整流モードと電源短絡モードとを併用して昇圧動作を行い、電力供給を行う例について説明する。   In the example shown in FIG. 19 described above, an example in which power is supplied in the full-wave rectification mode when the first and second switching elements 5 and 6 have failed has been shown. However, the example shown in FIG. Now, an example will be described in which the boosting operation is performed using both the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode in accordance with the failure state of the first and second switching elements 5 and 6 to supply power.

図20に示すフロー処理は、交流直流変換装置100bが昇圧動作している間の所定周期毎(例えば50ms毎)に実施するものとする。   The flow process shown in FIG. 20 is performed at predetermined intervals (for example, every 50 ms) while the AC / DC converter 100b is performing the boosting operation.

故障判定手段15d−1は、図18に示す故障判定結果を用いて、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障しているか否かを判定する(ステップST113)。   Failure determination means 15d-1 determines whether or not first switching element 5 or second switching element 6 has an open failure using the failure determination result shown in FIG. 18 (step ST113).

第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障している場合(ステップST113;Yes)、制御部15−2は、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能となるように、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103b)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6が故障したことを報知する(ステップST104)。   When the first switching element 5 or the second switching element 6 has an open failure (step ST113; Yes), the control unit 15-2 can be operated with the DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode. As described above, the operation range of the compressor 25 is limited (step ST103b). Then, the LED which is the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 or the second switching element 6 has failed (step ST104).

続いて、故障判定手段15d−1は、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障判定を行った回数(以下、「故障判定回数」という)をカウントし(ステップST105)、当該故障判定回数が規定値Nx(例えば、Nx=3回)以上であるか否かを判定する(ステップST106)。故障判定回数がNx以上である場合には(ステップST106;Yes)、制御部15−2は、交流直流変換装置100aの昇圧動作開始を禁止する処理を行い(ステップST107a)、本フロー処理を終了する。一方、故障判定回数がNx未満である場合には(ステップST106;No)、制御部15−2は、予め規定した時間Tx(例えば、Tx=3分)後に交流直流変換装置100bの通常の昇圧動作を開始させるための処理を行い(ステップST108a)、本フロー処理を終了する。   Subsequently, the failure determination means 15d-1 counts the number of times of failure determination of the first switching element 5 or the second switching element 6 (hereinafter referred to as “failure determination number”) (step ST105). It is determined whether or not the number of times of failure determination is a specified value Nx (for example, Nx = 3 times) or more (step ST106). When the number of times of failure determination is Nx or more (step ST106; Yes), the control unit 15-2 performs a process for prohibiting the start of the step-up operation of the AC / DC converter 100a (step ST107a), and ends this flow process. To do. On the other hand, when the number of failure determinations is less than Nx (step ST106; No), the control unit 15-2 performs normal boosting of the AC / DC converter 100b after a predetermined time Tx (for example, Tx = 3 minutes). Processing for starting the operation is performed (step ST108a), and this flow processing is terminated.

第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がオープン故障していない場合(ステップST113;No)、故障判定手段15d−1は、図18に示す故障判定結果を用いて、第1のスイッチング素子5がショート故障しているか否かを判定する(ステップST114)。   When the first switching element 5 or the second switching element 6 does not have an open failure (step ST113; No), the failure determination unit 15d-1 uses the failure determination result shown in FIG. It is determined whether or not the element 5 has a short circuit failure (step ST114).

第1のスイッチング素子5がショート故障している場合(ステップST114;Yes)、制御部15−2は、第2のスイッチング素子6の駆動信号SbをLo/Hi制御して、全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作を開始する(ステップST115)と共に、目標直流電圧値Vdc*を全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作で高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し(ステップST116)、当該昇圧動作で得られる直流電圧Vdcで運転可能な状態となるように、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST117)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5がショート故障したことを報知する(ステップST118)。   When the first switching element 5 has a short circuit failure (step ST114; Yes), the control unit 15-2 performs Lo / Hi control on the drive signal Sb of the second switching element 6 to set the full-wave rectification mode. The step-up operation using the power supply short-circuit mode is started (step ST115), and the target DC voltage value Vdc * is output within a range in which the harmonic regulation value can be cleared by the step-up operation using both the full-wave rectification mode and the power-supply short-circuit mode. The voltage range is limited (step ST116), and the operation range of the compressor 25 is limited so that the DC voltage Vdc obtained by the boost operation can be operated (step ST117). Then, the LED serving as the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 has a short circuit failure (step ST118).

第1のスイッチング素子5がショート故障していない場合(ステップST114;No)、故障判定手段15d−1は、図18に示す故障判定結果を用いて、第2のスイッチング素子6がショート故障しているか否かを判定する(ステップST119)。   If the first switching element 5 is not short-circuited (step ST114; No), the failure determination means 15d-1 uses the failure determination result shown in FIG. It is determined whether or not (step ST119).

第2のスイッチング素子6がショート故障している場合(ステップST119;Yes)、制御部15−2は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをLo/Hi制御して、全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作を開始する(ステップST120)と共に、目標直流電圧値Vdc*を全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作で高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し(ステップST116)、当該昇圧動作で得られる直流電圧Vdcで運転可能な状態となるように、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST117)。そして、故障報知手段21であるLEDを点滅させて(故障表示)、第1のスイッチング素子5がショート故障したことを報知する(ステップST118)。   When the second switching element 6 has a short-circuit failure (step ST119; Yes), the control unit 15-2 performs Lo / Hi control on the drive signal Sa of the first switching element 5 to set the full-wave rectification mode. The boost operation using the power supply short-circuit mode is started (step ST120), and the target DC voltage value Vdc * is output within a range in which the harmonic regulation value can be cleared by the boost operation using the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode together. The voltage range is limited (step ST116), and the operation range of the compressor 25 is limited so that the DC voltage Vdc obtained by the boost operation can be operated (step ST117). Then, the LED serving as the failure notification means 21 is blinked (failure display) to notify that the first switching element 5 has a short circuit failure (step ST118).

第2のスイッチング素子6がショート故障していない場合(ステップST119;No)、故障判定手段15d−1は、さらに直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)であるか否かを判定し(ステップST109)、直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*未満(Vdc<Vdc*)であれば(ステップST109;No)、本フロー処理を終了する。   When the second switching element 6 is not short-circuited (step ST119; No), the failure determination unit 15d-1 further determines whether the DC voltage Vdc is equal to or higher than the target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *). If the DC voltage Vdc is less than the target DC voltage Vdc * (Vdc <Vdc *) (step ST109; No), this flow processing is terminated.

直流電圧Vdcが目標直流電圧Vdc*以上(Vdc≧Vdc*)である場合(ステップST109;Yes)、故障判定手段15d−1は、圧縮機25の運転範囲制限を解除し(ステップST112)、故障判定回数をクリアする(ステップST110)と共に、故障報知手段21であるLEDを点灯させ(正常表示)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が正常であることを報知し(ステップST111)、本フロー処理を終了する。   When the DC voltage Vdc is equal to or higher than the target DC voltage Vdc * (Vdc ≧ Vdc *) (step ST109; Yes), the failure determination unit 15d-1 releases the operation range restriction of the compressor 25 (step ST112), and the failure The number of determinations is cleared (step ST110), and the LED serving as the failure notification means 21 is turned on (normal display) to notify that the first switching element 5 and the second switching element 6 are normal (step ST111). ), This flow processing is terminated.

なお、直流電圧Vdcおよび第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2の変動が大きい場合には、これらVdcおよびVc2を故障判定手段15d−1における故障判定に支障のない程度にフィルタ処理(例えば、フィルタ時定数10ms)した安定した値を用いて故障判定を行ってもよいことは言うまでもない。また、上述した図15に示すフロー処理における故障判定回数のカウント(ステップST105)、故障判定回数の判定(ステップST106)、および昇圧動作開始処理(ステップST108)は、故障判定手段15d−1における誤判定を想定したものであり、故障判定手段15d−1における誤判定を考慮する必要がない場合には省略可能である。つまり、交流直流変換装置100bの昇圧動作を停止して(ステップST102)、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能となるように、圧縮機25の運転範囲を制限する(ステップST103b)と共に、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6の故障を報知した後(ステップST104)、交流直流変換装置100bの昇圧動作開始を禁止する処理を行う(ステップST107a)ようにすればよい。   When the fluctuations in the DC voltage Vdc and the voltage Vc2 across the second capacitor 8 are large, the Vdc and Vc2 are filtered so as not to hinder the failure determination in the failure determination means 15d-1 (eg, filter Needless to say, the failure determination may be performed using a stable value having a time constant of 10 ms. In addition, the above-described count of failure determination (step ST105), determination of failure determination (step ST106), and boost operation start processing (step ST108) in the flow process shown in FIG. This is assumed to be a determination, and can be omitted if it is not necessary to consider an erroneous determination in the failure determination means 15d-1. That is, the boosting operation of AC / DC converter 100b is stopped (step ST102), and the operating range of compressor 25 is limited so that it can be operated with DC voltage Vdc output in the full-wave rectification mode (step ST103b). In addition, after notifying the failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 (step ST104), a process for prohibiting the start of the boost operation of the AC / DC converter 100b is performed (step ST107a). Good.

また、図20における全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作は、既知の技術を用いて実現することができる。この全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作手法により本発明が限定されるものではない。   Further, the boosting operation using both the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode in FIG. 20 can be realized using a known technique. The present invention is not limited by the step-up operation method using both the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode.

以上説明したように、実施の形態3の交流直流変換装置によれば、第1および第2のコンデンサの接続点と第1および第2のスイッチング素子の接続点との間に保護スイッチを挿入し、第1もしくは第2のスイッチング素子が故障していると判定した場合には、第1および第2のスイッチング素子および保護スイッチをオフ制御した状態で全波整流モードで運転を継続可能であるので、第1および第2のコンデンサの二次破壊の発生を招くことなく、実施の形態2と同様に、圧縮機の運転範囲を通常時よりも制限、つまり、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能な状態に制限することで、圧縮機の継続運転が可能となる。したがって、圧縮機により冷媒が循環される空気調和機に適用した場合においては、故障修理が行なわれるまで空気調和機の運転が不可能となる状況を回避することができる。   As described above, according to the AC / DC converter of Embodiment 3, a protective switch is inserted between the connection point of the first and second capacitors and the connection point of the first and second switching elements. When it is determined that the first or second switching element has failed, the operation can be continued in the full-wave rectification mode with the first and second switching elements and the protection switch being turned off. As in the second embodiment, without causing the secondary breakdown of the first and second capacitors, the operating range of the compressor is limited more than usual, that is, the direct current output in the full-wave rectification mode. By limiting to a state where operation is possible with the voltage Vdc, the compressor can be continuously operated. Therefore, when applied to an air conditioner in which the refrigerant is circulated by the compressor, it is possible to avoid a situation in which the operation of the air conditioner is impossible until a failure is repaired.

また、第1もしくは第2のスイッチング素子がショート故障していると判定した場合には、保護スイッチをオフ制御した状態で、第1および第2のスイッチング素子の故障していない方を制御して、全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作を開始すると共に、目標直流電圧値Vdc*を電源短絡モードと全波整流モードとを併用した昇圧動作で高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し、当該昇圧動作で得られる直流電圧Vdcで運転可能な状態となるように、圧縮機の運転範囲を制限することで、上述した全波整流モードで運転を継続する場合よりも圧縮機の運転範囲を拡大して動作させることが可能となる。   Further, when it is determined that the first or second switching element is short-circuited, the one in which the first and second switching elements are not failed is controlled with the protection switch being turned off. In addition, the boost operation using both the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode is started, and the target DC voltage value Vdc * can be cleared by the boost operation using the power-supply short-circuit mode and the full-wave rectification mode together. When the operation is continued in the full-wave rectification mode described above by limiting the operation range of the compressor so that the operation can be performed with the DC voltage Vdc obtained by the boost operation. The operation range of the compressor can be expanded more than that.

実施の形態4.
図21は、実施の形態4にかかる交流直流制御装置の一構成例を示す図である。なお、図16で説明した実施の形態3と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 21 is a diagram of a configuration example of the AC / DC control device according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which is the same as that of Embodiment 3 demonstrated in FIG. 16, or equivalent, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図21に示す例では、実施の形態3において説明した図16に対し、第1の電圧検出回路11−1を保護スイッチ26に対して交流電源1側に接続し、第1のコンデンサ7および第2のコンデンサ8のバランス抵抗として、実施の形態1において説明した第1の電圧検出回路11を構成する抵抗11a,11b,11cに代えて、同一の抵抗値を有するバランス抵抗28a,28bをそれぞれ第1のコンデンサ7および第2のコンデンサ8に並列に接続した構成とし、実施の形態3において説明した図16に示す構成と同様に、インバータ主回路23、三相の永久磁石電動機24、および圧縮機25を接続し、インバータ主回路23に直流電力を供給する構成とし、交流直流制御装置100cとインバータ主回路23とを含み圧縮機駆動装置200bが構成されている。なお、インバータ主回路23の構成は、実施の形態2と同様であるので、ここでは説明を省略する。   In the example illustrated in FIG. 21, the first voltage detection circuit 11-1 is connected to the AC power supply 1 side with respect to the protection switch 26 with respect to FIG. In place of the resistors 11a, 11b, and 11c constituting the first voltage detection circuit 11 described in the first embodiment, the balance resistors 28a and 28b having the same resistance value are used as the balance resistors of the second capacitor 8, respectively. The inverter main circuit 23, the three-phase permanent magnet motor 24, and the compressor are connected in parallel to the first capacitor 7 and the second capacitor 8 in the same manner as the configuration shown in FIG. 16 described in the third embodiment. 25, the inverter main circuit 23 is supplied with DC power, and includes an AC / DC control device 100c and the inverter main circuit 23. 00b is configured. Note that the configuration of the inverter main circuit 23 is the same as that of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted here.

第1の電圧検出回路11−1は、整流器3の出力端子間に、高電位側から順に抵抗11a−1、抵抗11b−1、抵抗11c−1が直列接続され構成されている。抵抗11a−1と抵抗11b−1との接続点は、第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6と保護スイッチ26の一方端との接続点に接続されている。第1のコンデンサ7および第2のコンデンサ8のバランス抵抗としては、上述したようにバランス抵抗28a,28bを具備しているが、通常運転時においては、保護スイッチ26はオン制御されるため、第1のコンデンサ7の両端間電圧Vc1と第2のコンデンサ8の両端間電圧Vc2とが平衡状態を保てるように、抵抗11a−1の抵抗値と抵抗11b−1および抵抗11c−1の合成抵抗値とが略一致するように構成されている。抵抗11b−1と抵抗11c−1との接続点は、制御部15−3に具備したA/D変換器15aに接続され、制御部15−3は、この抵抗11b−1と抵抗11c−1との接続点の電圧値から第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6との接続点の電圧Vc2’を得る構成としている。なお、図21に示す例では、第1の電圧検出回路11を3つの抵抗11a−1,11b−1,11c−1で構成する例を示しているが、例えば、抵抗11b−1および抵抗11c−1と抵抗値が等しい2つの抵抗を直列接続して抵抗11a−1を構成していてもよいし、さらには、第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6との接続点の電圧Vc2’の検出が可能な既知の構成であればよく、この第1の電圧検出回路11−1の構成により本発明が限定されるものではない。   The first voltage detection circuit 11-1 is configured such that a resistor 11 a-1, a resistor 11 b-1, and a resistor 11 c-1 are connected in series from the high potential side between the output terminals of the rectifier 3. A connection point between the resistor 11 a-1 and the resistor 11 b-1 is connected to a connection point between the first switching element 5, the second switching element 6, and one end of the protection switch 26. As described above, the balance resistors 28a and 28b are provided as the balance resistors of the first capacitor 7 and the second capacitor 8, but during normal operation, the protection switch 26 is on-controlled. The resistance value of the resistor 11a-1 and the combined resistance value of the resistor 11b-1 and the resistor 11c-1 so that the voltage Vc1 between both ends of the first capacitor 7 and the voltage Vc2 between both ends of the second capacitor 8 can be kept in equilibrium. Are substantially matched with each other. A connection point between the resistor 11b-1 and the resistor 11c-1 is connected to an A / D converter 15a included in the control unit 15-3, and the control unit 15-3 includes the resistor 11b-1 and the resistor 11c-1. The voltage Vc2 ′ at the connection point between the first switching element 5 and the second switching element 6 is obtained from the voltage value at the connection point between the first switching element 5 and the second switching element 6. In the example shown in FIG. 21, the first voltage detection circuit 11 is configured by three resistors 11a-1, 11b-1, and 11c-1, but, for example, the resistor 11b-1 and the resistor 11c are illustrated. -1 may be connected in series to form the resistor 11a-1, and the voltage at the connection point between the first switching element 5 and the second switching element 6 may be used. Any known configuration capable of detecting Vc2 ′ may be used, and the present invention is not limited by the configuration of the first voltage detection circuit 11-1.

制御部15−3は、実施の形態3において説明した故障判定手段15d−1に代えて、故障判定手段15d−2を備えている。   The control unit 15-3 includes a failure determination unit 15d-2 instead of the failure determination unit 15d-1 described in the third embodiment.

実施の形態3における故障判定手段15d−1では、過電流保護回路20−1から出力される過電流検知信号OCを監視し、この過電流検知信号OCのLo/Hiレベルに応じて、第1および第2のスイッチング素子5,6のオープン故障およびショート故障を判定するものとしていたが、本実施の形態における故障判定手段15d−2では、交流直流変換装置100cの昇圧動作の停止中において、保護スイッチ26がオフ制御された状態で、第2の電圧検出回路12の出力値から得た直流電圧Vdcと、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得た第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6との接続点の電圧Vc2’との関係に基づいて、第1および第2のスイッチング素子5,6のオープン故障およびショート故障を判定するようにしている。   In failure determination means 15d-1 in the third embodiment, overcurrent detection signal OC output from overcurrent protection circuit 20-1 is monitored, and the first is determined according to the Lo / Hi level of this overcurrent detection signal OC. Although the open failure and the short failure of the second switching elements 5 and 6 are determined, the failure determination means 15d-2 in the present embodiment protects the AC / DC converter 100c while the boosting operation is stopped. With the switch 26 controlled to be off, the DC voltage Vdc obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12, the first switching element 5 obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1, Based on the relationship with the voltage Vc2 ′ at the connection point with the second switching element 6, the open failure and the short-circuit failure of the first and second switching elements 5 and 6 are determined. It is way.

つぎに、実施の形態4における故障判定手段15d−2の故障判定処理について、図22および図23を参照して説明する。図22は、実施の形態4にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の動作フローチャートである。図23は、実施の形態4にかかる交流直流変換装置における故障判定手段の図22とは異なる動作フローチャートである。なお、図22に示す故障判定処理においては、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6のショート故障を判定し、図23に示す故障判定処理においては、第1のスイッチング素子5のショート故障と第2のスイッチング素子6のショート故障とを個別に判定する。   Next, the failure determination process of failure determination means 15d-2 in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is an operation flowchart of the failure determination unit in the AC / DC converter according to the fourth embodiment. FIG. 23 is an operation flowchart different from FIG. 22 of the failure determination means in the AC / DC converter according to the fourth embodiment. In the failure determination process shown in FIG. 22, a short-circuit failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 is determined. In the failure determination process shown in FIG. 23, the first switching element 5 is short-circuited. The failure and the short failure of the second switching element 6 are individually determined.

図22および図23に示すフロー処理は、交流直流変換装置100cの昇圧動作の停止中において、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になったときに実施するものとする。なお、交流直流変換装置100cの昇圧動作の開始前は、制御部15−3は、各駆動信号Sa,Sb,Scを全てLoレベル出力し、交流直流変換装置100bが全波整流モードであるものとする。   The flow processing shown in FIG. 22 and FIG. 23 is performed when the compressor 25 is in a state of a predetermined load (for example, 500 W) or more while the boosting operation of the AC / DC converter 100c is stopped. Before starting the boosting operation of the AC / DC converter 100c, the control unit 15-3 outputs all the drive signals Sa, Sb, and Sc at the Lo level, and the AC / DC converter 100b is in the full-wave rectification mode. And

ここで、図22および図23に示すフロー処理の初期状態、つまり、交流直流変換装置100cの昇圧動作の停止中において、第1のスイッチング素子5、第2のスイッチング素子6、および保護スイッチ26がオフ制御されている状態で、第1のスイッチング素子5がショート故障している場合には、図4(a),(b)において、第1のコンデンサ7に代えて抵抗11a−1が接続され、第2のコンデンサ8に代えて抵抗11b−1と抵抗11c−1とからなる直列回路が接続されている状態となる。そのため、電源電圧Vsがピーク付近のとき、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’は、電源電圧Vsの絶対値に近い値となり、第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdc以上の値となる。一方、第2のスイッチング素子6がショート故障している場合には、図5(a),(b)において、第1のコンデンサ7に代えて抵抗11a−1が接続され、第2のコンデンサ8に代えて抵抗11b−1と抵抗11c−1とからなる直列回路が接続されている状態となる。そのため、電源電圧Vsがピーク付近のとき、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’は、直流電圧Vdcから電源電圧Vsの絶対値を差し引いた値に近い値となり、0以下の値となる。   Here, in the initial state of the flow processing shown in FIGS. 22 and 23, that is, while the boosting operation of the AC / DC converter 100c is stopped, the first switching element 5, the second switching element 6 and the protection switch 26 are turned on. When the first switching element 5 is short-circuited in the off-controlled state, a resistor 11a-1 is connected in place of the first capacitor 7 in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Instead of the second capacitor 8, a series circuit composed of a resistor 11b-1 and a resistor 11c-1 is connected. Therefore, when the power supply voltage Vs is near the peak, the voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 is a value close to the absolute value of the power supply voltage Vs, and the second voltage detection circuit 12 It becomes a value equal to or higher than the DC voltage Vdc obtained from the output value. On the other hand, when the second switching element 6 has a short circuit failure, a resistor 11a-1 is connected in place of the first capacitor 7 in FIGS. Instead of this, a series circuit composed of the resistor 11b-1 and the resistor 11c-1 is connected. Therefore, when the power supply voltage Vs is near the peak, the voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 is a value close to the value obtained by subtracting the absolute value of the power supply voltage Vs from the DC voltage Vdc. The value is 0 or less.

一方、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が何れも正常であるか、あるいは、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の一方あるいは両方がオープン故障している場合には、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’は、第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdcの半値と等しくなる。   On the other hand, when the first switching element 5 and the second switching element 6 are both normal, or when one or both of the first switching element 5 and the second switching element 6 have an open failure. The voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 is equal to the half value of the DC voltage Vdc obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12.

つまり、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’が第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdcの半値に予め規定した電圧値Vy(例えば、Vy=50V)を加えた値以上であれば(Vc2’≧Vdc/2+Vy)、第1のスイッチング素子5がショート故障しているものと見做すことができ、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’が第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdcの半値から予め規定した電圧値Vy(例えば、Vy=50V)を差し引いた値以下であれば(Vc2’≦Vdc/2−Vy)、第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと見做すことができる。   That is, the voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 is a voltage value Vy (for example, Vy) defined in advance as a half value of the DC voltage Vdc obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12. = 50 V) (Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy), the first switching element 5 can be regarded as having a short circuit failure, and the first voltage detection circuit 11-1 Is equal to or less than a value obtained by subtracting a predetermined voltage value Vy (for example, Vy = 50 V) from a half value of the DC voltage Vdc obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12. (Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy), it can be considered that the second switching element 6 is short-circuited.

したがって、図22に示す例では、上記2つの条件式(Vc2’≧Vdc/2+Vy,Vc2’≦Vdc/2−Vy)を変形し、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たせば、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと見做せ、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たせば、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の何れもショート故障していないものと見做せることを利用している。   Therefore, in the example shown in FIG. 22, if the above two conditional expressions (Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy, Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy) are modified to satisfy | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy, It can be assumed that the first switching element 5 or the second switching element 6 has a short circuit failure, and | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is not satisfied, that is, | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy If this condition is satisfied, it is used that both the first switching element 5 and the second switching element 6 can be regarded as not having a short circuit failure.

まず、故障判定手段15d−2は、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になると、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たすか否かを判定し(ステップST301)、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyである場合には(ステップST301;No)、第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと判定し(ステップST302)、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100cは全波整流モードとなる。   First, the failure determination means 15d-2 determines whether or not | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy is satisfied when the compressor 25 is in a state of a predetermined load (for example, 500 W) or more (step ST301). , | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy, ie, | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy (step ST301; No), the first switching element 5 or the second switching It is determined that the element 6 is short-circuited (step ST302), and this flow process is terminated. At this time, the AC / DC converter 100c is in the full-wave rectification mode.

一方、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たす場合には(ステップST301;Yes)、故障判定手段15d−2は、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の何れもショート故障していないものと判定する(ステップST303)。そして、制御部15−3は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをHiレベルとして(ステップST304)第1のスイッチング素子5をオン制御する。   On the other hand, when | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy is satisfied (step ST301; Yes), the failure determination unit 15d-2 detects that both the first switching element 5 and the second switching element 6 are short-circuited. It determines with having not carried out (step ST303). Then, the control unit 15-3 sets the drive signal Sa of the first switching element 5 to the Hi level (step ST304) and controls the first switching element 5 to be on.

ここで、第1のスイッチング素子5が正常である(オープン故障していない)場合には、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の何れもショート故障していないことから(ステップST303)、上述したように、電源電圧Vsがピーク付近のとき、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’は、電源電圧Vsの絶対値に近い値となり、第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdc以上の値となる。   Here, when the first switching element 5 is normal (no open failure), neither the first switching element 5 nor the second switching element 6 has a short circuit failure (step ST303). As described above, when the power supply voltage Vs is near the peak, the voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 becomes a value close to the absolute value of the power supply voltage Vs, and the second The value is equal to or higher than the DC voltage Vdc obtained from the output value of the voltage detection circuit 12.

つまり、Vc2’≧Vdc/2+Vy、また、これを変形した|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たせば、第1のスイッチング素子5が正常である(オープン故障していない)ものと見做せ、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たせば、第1のスイッチング素子5がオープン故障しているものと見做すことができる。   That is, if Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy and | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy obtained by modifying this are satisfied, it is considered that the first switching element 5 is normal (no open failure). If | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is not satisfied, that is, if | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy is satisfied, it is considered that the first switching element 5 has an open failure. Can do.

したがって、故障判定手段15d−2は、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たすか否かを判定し(ステップST305)、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|<Vyである場合には(ステップST305;No)、第1のスイッチング素子5がオープン故障しているものと判定する(ステップST306)。そして、制御部15−3は、駆動信号Sa,SbをLoレベルとして(ステップST307)第1および第2のスイッチング素子5,6をオフ制御し、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100cは全波整流モードとなる。   Therefore, failure determination means 15d-2 determines whether or not | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is satisfied (step ST305), and | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is not satisfied. When Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy (step ST305; No), it is determined that the first switching element 5 has an open failure (step ST306). Then, the control unit 15-3 sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level (step ST307), turns off the first and second switching elements 5 and 6, and ends this flow process. At this time, the AC / DC converter 100c is in the full-wave rectification mode.

一方、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たす場合には(ステップST305;Yes)、故障判定手段15d−2は、第1のスイッチング素子5が正常であるものと判定する(ステップST308)。そして、制御部15−3は、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをLoレベルとして(ステップST309)第1のスイッチング素子5をオフ制御し、第2のスイッチング素子6の駆動信号SbをHiレベルとして(ステップST310)第2のスイッチング素子6をオン制御する。   On the other hand, when | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is satisfied (step ST305; Yes), failure determination means 15d-2 determines that the first switching element 5 is normal (step ST308). . Then, the control unit 15-3 sets the drive signal Sa of the first switching element 5 to Lo level (step ST309), turns off the first switching element 5, and sets the drive signal Sb of the second switching element 6 to Hi. As a level (step ST310), the second switching element 6 is turned on.

ここで、第2のスイッチング素子6正常である(オープン故障していない)場合には、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の何れもショート故障していないことから(ステップST303)、上述したように、電源電圧Vsがピーク付近のとき、第1の電圧検出回路11−1の出力値から得られる電圧Vc2’は、直流電圧Vdcから電源電圧Vsの絶対値を差し引いた値に近い値となり、0以下の値となる。   Here, when the second switching element 6 is normal (no open failure), neither the first switching element 5 nor the second switching element 6 has a short-circuit failure (step ST303). As described above, when the power supply voltage Vs is near the peak, the voltage Vc2 ′ obtained from the output value of the first voltage detection circuit 11-1 is a value obtained by subtracting the absolute value of the power supply voltage Vs from the DC voltage Vdc. It becomes a close value and a value of 0 or less.

つまり、Vc2’≦Vdc/2−Vyまた、これを変形した|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たせば、第2のスイッチング素子6が正常である(オープン故障していない)ものと見做せ、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|<Vyを満たせば、第2のスイッチング素子6がオープン故障しているものと見做すことができる。   That is, if Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy or | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy, which is a modification of Vc2 ′ ≦ Vy, the second switching element 6 is regarded as normal (no open failure). If it does not satisfy | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy, that is, if | Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy is satisfied, it is considered that the second switching element 6 has an open failure. be able to.

したがって、故障判定手段15d−2は、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たすか否かを判定し(ステップST311)、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たさない、つまり、|Vdc/2−Vc2’|<Vyである場合には(ステップST311;No)、第2のスイッチング素子6がオープン故障しているものと判定する(ステップST312)。そして、制御部15−3は、駆動信号Sa,SbをLoレベルとして(ステップST307)第1および第2のスイッチング素子5,6をオフ制御し、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100cは全波整流モードとなる。   Therefore, failure determination means 15d-2 determines whether or not | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is satisfied (step ST311), and | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is not satisfied. If Vdc / 2−Vc2 ′ | <Vy (step ST311; No), it is determined that the second switching element 6 has an open failure (step ST312). Then, the control unit 15-3 sets the drive signals Sa and Sb to the Lo level (step ST307), turns off the first and second switching elements 5 and 6, and ends this flow process. At this time, the AC / DC converter 100c is in the full-wave rectification mode.

一方、|Vdc/2−Vc2’|≧Vyを満たす場合には(ステップST311;Yes)、故障判定手段15d−2は、第2のスイッチング素子6が正常であるものと判定する(ステップST313)。そして、制御部15−3は、駆動信号SbをLoレベルとして(ステップST314)第2のスイッチング素子6をオフ制御し、過電流保護回路20−1のラッチ回路20dにクリア信号CLRを出力して(ステップST315)ラッチ回路20dの出力のラッチ状態をクリア(Hiレベル)し、保護スイッチ26の駆動信号ScをHiレベルとして(ステップST316)、交流直流変換装置100cの昇圧動作を開始し(ステップST317)、本フロー処理を終了する。   On the other hand, when | Vdc / 2−Vc2 ′ | ≧ Vy is satisfied (step ST311; Yes), the failure determination unit 15d-2 determines that the second switching element 6 is normal (step ST313). . Then, the control unit 15-3 sets the drive signal Sb to Lo level (step ST314), turns off the second switching element 6, and outputs a clear signal CLR to the latch circuit 20d of the overcurrent protection circuit 20-1. (Step ST315) The latch state of the output of the latch circuit 20d is cleared (Hi level), the drive signal Sc of the protection switch 26 is set to Hi level (Step ST316), and the boost operation of the AC / DC converter 100c is started (Step ST317). ), This flow processing is terminated.

つぎに、図23に示す故障判定処理について説明する。図22に示す例では、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6の何れがショート故障しているかは判別できないが、図23に示す例では、第1のスイッチング素子5がショート故障していると見做せる条件式(Vc2’≧Vdc/2+Vy)、および、第2のスイッチング素子6がショート故障していると見做せる条件式(Vc2’≦Vdc/2−Vy)から、第1のスイッチング素子5がショート故障していないと見做せる条件式(Vdc/2−Vc2’>−Vy)、および、第2のスイッチング素子6がショート故障していないと見做せる条件式(Vdc/2−Vc2’<Vy)を導出し、これらの条件式を用いて、第1のスイッチング素子5のショート故障、および、第2のスイッチング素子6のショート故障を判別する例を示している。   Next, the failure determination process shown in FIG. 23 will be described. In the example shown in FIG. 22, it is impossible to determine which of the first switching element 5 and the second switching element 6 has a short circuit fault. However, in the example shown in FIG. 23, the first switching element 5 has a short circuit fault. From the conditional expression (Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy) that can be regarded as being short and the conditional expression (Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy) that can be regarded as short-circuit failure of the second switching element 6 A conditional expression (Vdc / 2−Vc2 ′> − Vy) that can be considered that the first switching element 5 is not short-circuited, and a conditional expression that can be regarded that the second switching element 6 is not short-circuited ( Vdc / 2−Vc2 ′ <Vy) is derived, and the short-circuit failure of the first switching element 5 and the short-circuit failure of the second switching element 6 are determined using these conditional expressions. It shows an example of.

故障判定手段15d−2は、圧縮機25が予め規定した負荷(例えば500W)以上の状態になると、Vdc/2−Vc2’>−Vyを満たすか否かを判定し(ステップST301a)、Vdc/2−Vc2’>−Vyを満たさない、つまり、Vdc/2−Vc2’≦−Vyである場合には(ステップST301a;No)、第1のスイッチング素子5がショート故障しているものと判定し(ステップST302a)、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100cは全波整流モードとなる。   The failure determination means 15d-2 determines whether or not Vdc / 2−Vc2 ′> − Vy is satisfied when the compressor 25 reaches a predetermined load (for example, 500 W) or more (step ST301a), and Vdc / When 2-Vc2 ′> − Vy is not satisfied, that is, when Vdc / 2−Vc2 ′ ≦ −Vy (step ST301a; No), it is determined that the first switching element 5 has a short circuit failure. (Step ST302a), this flow processing is terminated. At this time, the AC / DC converter 100c is in the full-wave rectification mode.

Vdc/2−Vc2’>−Vyを満たす場合には(ステップST301a;Yes)、第1のスイッチング素子5がショート故障していないものと判定する(ステップST303a)。   When Vdc / 2−Vc2 ′> − Vy is satisfied (step ST301a; Yes), it is determined that the first switching element 5 is not short-circuited (step ST303a).

また、故障判定手段15d−2は、Vdc/2−Vc2’<Vyを満たすか否かを判定し(ステップST301b)、Vdc/2−Vc2’<Vyを満たさない、つまり、Vdc/2−Vc2’≧Vyである場合には(ステップST301b;No)、第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと判定し(ステップST302b)、本フロー処理を終了する。なお、このとき、交流直流変換装置100cは全波整流モードとなる。   Further, failure determination means 15d-2 determines whether or not Vdc / 2−Vc2 ′ <Vy is satisfied (step ST301b), and does not satisfy Vdc / 2−Vc2 ′ <Vy, that is, Vdc / 2−Vc2. If '≧ Vy (step ST301b; No), it is determined that the second switching element 6 has a short-circuit failure (step ST302b), and this flow process ends. At this time, the AC / DC converter 100c is in the full-wave rectification mode.

Vdc/2−Vc2’<Vyを満たす場合には(ステップST301b;Yes)、第2のスイッチング素子6がショート故障していないものと判定する(ステップST303b)。   When Vdc / 2−Vc2 ′ <Vy is satisfied (step ST301b; Yes), it is determined that the second switching element 6 is not short-circuited (step ST303b).

以下の処理については、図22に示す故障判定処理と同様であるので省略する。   The following processing is the same as the failure determination processing shown in FIG.

なお、上述した図22および図23に示す故障判定処理は、交流直流変換装置100cの昇圧動作の停止中において実施するものであるので、第2の電圧検出回路12の出力値から得られる直流電圧Vdcは、電源電圧Vsが一定である条件下では一定と見做すことができる。したがって、Vdc/2−Vyを第1の閾値、Vdc/2+Vyを第2の閾値として規定すれば、第1のスイッチング素子5、第2のスイッチング素子6が共にオフ制御されている場合には、Vc2’が第1の閾値以下(Vc2’≦Vdc/2−Vy)であれば、第2のスイッチング素子6がショート故障しているものと判定することができ、Vc2’が第2の閾値以上であれば(Vc2’≧Vdc/2+Vy)、第1のスイッチング素子5がショート故障しているものと判定することができる。   Note that the above-described failure determination processing shown in FIGS. 22 and 23 is performed while the step-up operation of the AC / DC converter 100c is stopped, so that the DC voltage obtained from the output value of the second voltage detection circuit 12 is used. Vdc can be regarded as constant under the condition that the power supply voltage Vs is constant. Accordingly, if Vdc / 2−Vy is defined as the first threshold value and Vdc / 2 + Vy is defined as the second threshold value, when both the first switching element 5 and the second switching element 6 are controlled to be off, If Vc2 ′ is equal to or lower than the first threshold value (Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy), it can be determined that the second switching element 6 has a short circuit failure, and Vc2 ′ is equal to or higher than the second threshold value. If (Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy), it can be determined that the first switching element 5 has a short circuit failure.

また、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が何れもショート故障していない条件下において(ステップST303,ステップST303a,ステップST303b)、第1のスイッチング素子5の駆動信号SaをHiレベルとして(ステップST304)第1のスイッチング素子5をオン制御している場合には、Vc2’が第2の閾値以上(Vc2’≧Vdc/2+Vy)であれば、第1のスイッチング素子5が正常に動作しオープン故障していないものと判定することができる。さらに、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が何れもショート故障していない条件下において(ステップST303,ステップST303a,ステップST303b)、第2のスイッチング素子6の駆動信号SbをHiレベルとして(ステップST310)第2のスイッチング素子6をオン制御している場合には、Vc2’が第1の閾値以下(Vc2’≦Vdc/2−Vy)であれば、第2のスイッチング素子6が正常に動作しオープン故障していないものと判定することができる。つまり、Vc2’が第1の閾値よりも大きく、且つ、第2の閾値よりも小さい場合には(Vdc/2−Vy<Vc2’<Vdc/2+Vy)、第1のスイッチング素子5および第2のスイッチング素子6が何れもオープン故障しているものと判定することができる。   Further, under the condition that neither the first switching element 5 nor the second switching element 6 is short-circuited (step ST303, step ST303a, step ST303b), the drive signal Sa of the first switching element 5 is set to the Hi level. (Step ST304) When the first switching element 5 is on-controlled, if Vc2 ′ is equal to or higher than the second threshold (Vc2 ′ ≧ Vdc / 2 + Vy), the first switching element 5 is normally operated. It can be determined that the device is operating and no open failure has occurred. Further, under the condition that neither the first switching element 5 nor the second switching element 6 is short-circuited (step ST303, step ST303a, step ST303b), the drive signal Sb of the second switching element 6 is set to the Hi level. (Step ST310) When the second switching element 6 is on-controlled, if Vc2 ′ is equal to or lower than the first threshold (Vc2 ′ ≦ Vdc / 2−Vy), the second switching element 6 is It can be determined that the device operates normally and does not have an open failure. That is, when Vc2 ′ is larger than the first threshold and smaller than the second threshold (Vdc / 2−Vy <Vc2 ′ <Vdc / 2 + Vy), the first switching element 5 and the second switching element 5 It can be determined that all of the switching elements 6 have an open failure.

つぎに、実施の形態4における故障判定手段15d−2の故障判定結果に基づく動作について説明する。   Next, an operation based on the failure determination result of the failure determination unit 15d-2 in the fourth embodiment will be described.

図22に示す故障判定動作により第1のスイッチング素子5もしくは第2のスイッチング素子6のショート故障を判定した場合には、実施の形態3において説明した図19のフロー処理と同一の処理を行えばよい。また、図23に示す故障判定動作により第1のスイッチング素子5のショート故障と第2のスイッチング素子6のショート故障とを個別に判定した場合には、同様に図19のフロー処理と同一の処理を行うことも可能であるし、実施の形態3において説明した図20のフロー処理と同一の処理を行うことも可能である。   If the short failure of the first switching element 5 or the second switching element 6 is determined by the failure determination operation shown in FIG. 22, the same processing as the flow processing of FIG. 19 described in the third embodiment is performed. Good. Further, when the failure determination operation shown in FIG. 23 individually determines the short failure of the first switching element 5 and the short failure of the second switching element 6, the same process as the flow process of FIG. It is also possible to perform the same processing as the flow processing of FIG. 20 described in the third embodiment.

なお、直流電圧Vdcおよび第1のスイッチング素子5と第2のスイッチング素子6との接続点の電圧Vc2’の変動が大きい場合には、これらVdcおよびVc2’を故障判定手段15d−2における故障判定に支障のない程度にフィルタ処理(例えば、フィルタ時定数10ms)した安定した値を用いて故障判定を行ってもよいことは言うまでもない。   When the fluctuations in the DC voltage Vdc and the voltage Vc2 ′ at the connection point between the first switching element 5 and the second switching element 6 are large, the failure determination means 15d-2 uses these Vdc and Vc2 ′ as failure determination. Needless to say, the failure determination may be performed using a stable value obtained by filtering (for example, a filter time constant of 10 ms) to the extent that there is no problem.

以上説明したように、実施の形態4の交流直流変換装置によれば、実施の形態3と同様に、第1および第2のコンデンサの接続点と第1および第2のスイッチング素子の接続点との間に保護スイッチを挿入し、第1もしくは第2のスイッチング素子が故障していると判定した場合には、第1および第2のスイッチング素子および保護スイッチを開制御した状態で全波整流モードで運転を継続可能であるので、第1および第2のコンデンサの二次破壊の発生を招くことなく、実施の形態2と同様に、圧縮機の運転範囲を通常時よりも制限、つまり、全波整流モードで出力される直流電圧Vdcで運転可能な状態に制限することで、圧縮機の継続運転が可能となる。したがって、圧縮機により冷媒が循環される空気調和機に適用した場合においては、故障修理が行なわれるまで空気調和機の運転が不可能となる状況を回避することができる。   As described above, according to the AC / DC converter of the fourth embodiment, the connection point of the first and second capacitors and the connection point of the first and second switching elements are the same as in the third embodiment. When a protection switch is inserted between the first switching element and the first or second switching element, it is determined that the first or second switching element and the protection switch are open. Therefore, the operation range of the compressor is limited as compared with that in the normal state without causing the occurrence of secondary breakdown of the first and second capacitors. By restricting the DC voltage Vdc output in the wave rectification mode to an operable state, the compressor can be continuously operated. Therefore, when applied to an air conditioner in which the refrigerant is circulated by the compressor, it is possible to avoid a situation in which the operation of the air conditioner is impossible until a failure is repaired.

また、第1もしくは第2のスイッチング素子がショート故障していると判定した場合には、保護スイッチをオフ制御した状態で、第1および第2のスイッチング素子の故障していない方を制御して、全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧動作を開始すると共に、目標直流電圧値Vdc*を電源短絡モードと全波整流モードとを併用した昇圧動作で高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し、当該昇圧動作で得られる直流電圧Vdcで運転可能な状態となるように、圧縮機の運転範囲を制限することで、上述した全波整流モードで運転を継続する場合よりも圧縮機の運転範囲を拡大して動作させることが可能となる。   Further, when it is determined that the first or second switching element is short-circuited, the one in which the first and second switching elements are not failed is controlled with the protection switch being turned off. In addition, the boost operation using both the full-wave rectification mode and the power supply short-circuit mode is started, and the target DC voltage value Vdc * can be cleared by the boost operation using the power-supply short-circuit mode and the full-wave rectification mode together. When the operation is continued in the full-wave rectification mode described above by limiting the operation range of the compressor so that the operation can be performed with the DC voltage Vdc obtained by the boost operation. The operation range of the compressor can be expanded more than that.

また、実施の形態3のように第1および第2のスイッチング素子のショート故障およびオープン故障を判定する際に第1および第2のスイッチング素子に過電流を流す必要がないため、第1および第2のスイッチングへの負担を軽減できるという効果もある。   Further, since it is not necessary to flow an overcurrent through the first and second switching elements when determining the short-circuit failure and the open failure of the first and second switching elements as in the third embodiment, the first and second switching elements There is also an effect that the burden on switching of 2 can be reduced.

なお、上述した実施の形態においては、交流電源の実効電圧は200Vであるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、交流電源の実効電圧が100Vの場合でも適用可能であることは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the effective voltage of the AC power supply is described as being 200V. However, the present invention is not limited to this, and can be applied even when the effective voltage of the AC power supply is 100V, for example. Needless to say.

また、上述した実施の形態の交流直流変換装置、および、交流直流変換装置から供給される直流電力を交流電力に変換して圧縮機の永久磁石電動機を駆動するインバータ主回路を直流負荷として具備した圧縮機駆動装置は、圧縮機により冷媒が循環する構成の空気調和機に適用して好適であり、上述した実施の形態において説明した各効果を得ることができる。   Moreover, the inverter main circuit which converts the DC power supplied from the above-described embodiment and the DC power supplied from the AC / DC converter into AC power and drives the permanent magnet motor of the compressor is provided as a DC load. The compressor driving device is suitable for application to an air conditioner having a configuration in which refrigerant is circulated by the compressor, and can achieve each effect described in the above-described embodiment.

また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。   The configurations described in the above embodiments are examples of the configurations of the present invention, and can be combined with other known techniques, and a part of the configurations is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.

以上のように、本発明は、交流直流変換装置のスイッチング素子の故障に起因するコンデンサへの逆電圧印加を防ぎ、二次破壊の発生を抑制する技術として有用であり、特に、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する構成の交流直流変換装置、およびこの交流直流変換装置の直流負荷としてインバータ主回路を具備した圧縮機駆動装置、ならびに、この圧縮機駆動装置により駆動される圧縮機により冷媒が循環される空気調和機に適している。   As described above, the present invention is useful as a technique for preventing reverse voltage application to a capacitor due to a failure of a switching element of an AC / DC converter and suppressing occurrence of secondary breakdown. AC / DC converter configured to convert AC power to be converted into DC power and supply the DC load, a compressor drive apparatus including an inverter main circuit as a DC load of the AC / DC converter, and the compressor drive It is suitable for an air conditioner in which refrigerant is circulated by a compressor driven by the apparatus.

1 交流電源、2 リアクタ、3 第1の整流器、3a〜3d ダイオード、9,9−1,10,10−1 逆電圧防止ダイオード、4 第2の整流器、4a〜4d ダイオード、5 第1のスイッチング素子、6 第2のスイッチング素子、7 第1のコンデンサ、8 第2のコンデンサ、11,11−1 第1の電圧検出回路、12 第2の電圧検出回路、13 電源ゼロクロス検出回路、14,18,19 電流検出部、15,15−1,15−2,15−3 制御部、15a,15b,15c A/D変換器、15d,15d−1,15d−2 故障判定手段、16,17,27 駆動回路、20,20−1 過電流保護回路、20a,20b コンパレータ、20c,20e,20f,20g AND回路、20d ラッチ回路、21 故障報知手段(LED)、22 直流負荷、23 インバータ主回路、24 三相の永久磁石電動機、25 圧縮機、26 保護スイッチ、28a,28b バランス抵抗。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply, 2 Reactor, 3 1st rectifier, 3a-3d diode, 9,9-1, 10, 10-1 Reverse voltage prevention diode, 4 2nd rectifier, 4a-4d diode, 5 1st switching Element, 6 second switching element, 7 first capacitor, 8 second capacitor, 11, 11-1 first voltage detection circuit, 12 second voltage detection circuit, 13 power supply zero-cross detection circuit, 14, 18 , 19 Current detection unit, 15, 15-1, 15-2, 15-3 control unit, 15a, 15b, 15c A / D converter, 15d, 15d-1, 15d-2 failure determination means, 16, 17, 27 drive circuit, 20, 20-1 overcurrent protection circuit, 20a, 20b comparator, 20c, 20e, 20f, 20g AND circuit, 20d latch circuit, 21 failure indicator (LED), 22 a DC load, 23 inverter main circuit, 24 a three-phase permanent magnet motor, 25 compressor, 26 protection switch, 28a, 28b balancing resistor.

Claims (15)

交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、
前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、
前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続され、該接続点が前記2つのコンデンサの接続点に接続された2つのスイッチング素子と、
前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記昇圧制御を行っている際の前記2つのコンデンサの各両端間電圧に基づいて、前記2つのスイッチング素子の故障判定を行い、前記2つのスイッチング素子のうちの一方が故障していると判定した場合に、前記2つのスイッチング素子をオフ制御して前記昇圧制御を停止すると共に、前記直流負荷を停止させる
ことを特徴とする交流直流変換装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load,
First and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via a reactor;
Two capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load;
Two switching elements connected in series between the output terminals of the second rectifier, the connection point being connected to the connection point of the two capacitors;
A control unit for controlling the DC load by controlling the two switching elements to perform step-up control of the output voltage value to the DC load;
With
The controller is
Based on the voltage between both ends of the two capacitors during the boost control, the failure determination of the two switching elements is performed, and it is determined that one of the two switching elements is defective. In this case, the two switching elements are turned off to stop the step-up control and stop the DC load.
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、
前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、
前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続され、該接続点が前記2つのコンデンサの接続点に接続された2つのスイッチング素子と、
前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記2つのコンデンサの少なくとも一方の両端間電圧が規定値以下の場合には、前記直流負荷の制御および昇圧動作を開始しない
ことを特徴とする交流直流変換装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load,
First and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via a reactor;
Two capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load;
Two switching elements connected in series between the output terminals of the second rectifier, the connection point being connected to the connection point of the two capacitors;
A control unit for controlling the DC load by controlling the two switching elements to perform step-up control of the output voltage value to the DC load;
With
The controller is
The AC / DC converter is characterized in that the control of the DC load and the step-up operation are not started when the voltage between both ends of at least one of the two capacitors is not more than a specified value.
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、
前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、
前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続され、該接続点が前記2つのコンデンサの接続点に接続された2つのスイッチング素子と、
前記2つのコンデンサにそれぞれ逆並列接続され、前記直流負荷に流し得る電流値よりも電流容量が大きい2つの逆電圧防止ダイオードと、
前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記昇圧制御を行っている際の前記2つのコンデンサの各両端間電圧に基づいて、前記2つのスイッチング素子の故障判定を行い、前記2つのスイッチング素子のうちの一方が故障していると判定した場合に、前記2つのスイッチング素子をオフ制御して前記昇圧制御を停止すると共に、前記直流負荷の運転範囲を通常時よりも制限して動作させる
ことを特徴とする交流直流変換装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load,
First and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via a reactor;
Two capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load;
Two switching elements connected in series between the output terminals of the second rectifier, the connection point being connected to the connection point of the two capacitors;
Two reverse voltage prevention diodes connected in reverse parallel to the two capacitors, each having a larger current capacity than a current value that can be passed through the DC load;
A control unit for controlling the DC load by controlling the two switching elements to perform step-up control of the output voltage value to the DC load;
With
The controller is
Based on the voltage between both ends of the two capacitors during the boost control, the failure determination of the two switching elements is performed, and it is determined that one of the two switching elements is defective. In this case, the two switching elements are controlled to be turned off to stop the step-up control, and the operation range of the DC load is restricted from that during normal operation.
前記制御部は、前記故障判定を行う際に、前記2つのコンデンサのうちの何れか一方の両端間電圧が規定値以下となった場合に、前記2つのスイッチング素子のうちの一方が故障していると判定することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の交流直流変換装置。   When the controller determines that the failure has occurred, if one of the two capacitors has a voltage across a predetermined value or less, one of the two switching elements has failed. The AC / DC converter according to claim 1, wherein the AC / DC converter is determined. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、
前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、
前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続された2つのスイッチング素子と、
前記2つのコンデンサの接続点と前記2つのスイッチング素子の接続点との間に挿入された保護スイッチと、
前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記直流負荷が動作し、且つ、前記昇圧制御が停止している期間において、前記第2の整流器の出力端子間に流れる電流に基づいて、前記2つのスイッチング素子の故障判定を行い、前記2つのスイッチング素子の両方がショート故障している以外のスイッチング素子故障の場合に、前記保護スイッチをオフ制御し、前記2つのスイッチング素子をオフ制御した全波整流状態とすると共に、前記直流負荷の運転範囲を通常時よりも制限して動作させる
ことを特徴とする交流直流変換装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load,
First and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via a reactor;
Two capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load;
Two switching elements connected in series between the output terminals of the second rectifier;
A protective switch inserted between the connection point of the two capacitors and the connection point of the two switching elements;
A control unit for controlling the DC load by controlling the two switching elements to perform step-up control of the output voltage value to the DC load;
With
The controller is
During the period in which the DC load is operating and the boost control is stopped, failure determination of the two switching elements is performed based on the current flowing between the output terminals of the second rectifier, and the two In the case of a switching element failure other than both of the switching elements being short-circuited, the protection switch is turned off, the two switching elements are turned off, and a full-wave rectification state is established. An AC / DC converter characterized in that it is operated with a more restrictive than normal operation.
前記制御部は、前記故障判定を行う際に、前記2つのスイッチング素子をオン制御、且つ、前記保護スイッチをオフ制御した状態で、前記第2の整流器の出力端子間に流れる電流が規定値未満である場合に、前記第1および第2のスイッチング素子の何れか一方あるいは両方がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項5に記載の交流直流変換装置。   When the controller determines the failure, the current flowing between the output terminals of the second rectifier is less than a specified value in a state where the two switching elements are on-controlled and the protection switch is off-controlled. 6. The AC / DC converter according to claim 5, wherein one or both of the first and second switching elements are determined to have an open failure. 前記制御部は、前記故障判定を行う際に、前記2つのスイッチング素子の一方をオン制御し、他方をオフ制御し、且つ、前記保護スイッチをオフ制御した状態で、前記第2の整流器の出力端子間に流れる電流が規定値以上である場合に、前記2つのスイッチング素子の他方がショート故障していると判定し、前記保護スイッチをオフ制御し、前記2つのスイッチング素子の一方を用いて全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧制御を行なうと共に、当該昇圧制御の目標直流電圧を、高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し、前記直流負荷の運転範囲を前記全波整流状態よりも拡大して動作させることを特徴とする請求項5に記載の交流直流変換装置。   The controller, when performing the failure determination, turns on one of the two switching elements, turns off the other, and turns off the protection switch, and outputs the second rectifier. When the current flowing between the terminals is equal to or greater than a specified value, it is determined that the other of the two switching elements is short-circuited, the protection switch is turned off, and one of the two switching elements is used to The boost control using both the wave rectification mode and the power supply short-circuit mode is performed, and the target DC voltage of the boost control is limited to an output voltage range in which the harmonic regulation value can be cleared, and the operating range of the DC load is 6. The AC / DC converter according to claim 5, wherein the AC / DC converter is operated in a larger scale than the full-wave rectification state. 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流負荷に供給する交流直流変換装置であって、
前記交流電源にリアクタを介して並列接続される第1および第2の整流器と、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続された2つのコンデンサと、
前記第2の整流器の出力端子間に直列に接続された2つのスイッチング素子と、
前記2つのコンデンサの接続点と前記2つのスイッチング素子の接続点との間に挿入された保護スイッチと、
前記第1の整流器の前記直流負荷への出力端子間に直列に接続され、該接続点が前記2つのスイッチング素子の接続点に接続された複数の抵抗と、
前記2つのスイッチング素子を制御して前記直流負荷への出力電圧値の昇圧制御を行うと共に、前記直流負荷を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記直流負荷が動作し、且つ、前記昇圧制御が停止している期間において、前記第1の整流器の出力端子間の第1の電圧および前記第1の整流器の負極側出力端子を基準とした前記2つのスイッチング素子の接続点の第2の電圧に基づいて、前記2つのスイッチング素子の故障判定を行い、前記2つのスイッチング素子の両方がショート故障している以外のスイッチング素子故障の場合に、前記保護スイッチをオフ制御し、前記2つのスイッチング素子をオフ制御した全波整流状態とすると共に、前記直流負荷の運転範囲を通常時よりも制限して動作させる
ことを特徴とする交流直流変換装置。
An AC / DC converter that converts AC power supplied from an AC power source into DC power and supplies it to a DC load,
First and second rectifiers connected in parallel to the AC power supply via a reactor;
Two capacitors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load;
Two switching elements connected in series between the output terminals of the second rectifier;
A protective switch inserted between the connection point of the two capacitors and the connection point of the two switching elements;
A plurality of resistors connected in series between output terminals of the first rectifier to the DC load, the connection point being connected to a connection point of the two switching elements;
A control unit for controlling the DC load by controlling the two switching elements to perform step-up control of the output voltage value to the DC load;
With
The controller is
The first load voltage between the output terminals of the first rectifier and the negative output terminal of the first rectifier as a reference in a period in which the DC load is operating and the boost control is stopped. Based on the second voltage at the connection point of the two switching elements, the failure determination of the two switching elements is performed, and in the case of a switching element failure other than both of the two switching elements being short-circuited, An AC / DC converter characterized in that a protection switch is controlled to be turned off, a full-wave rectification state in which the two switching elements are controlled to be turned off, and an operating range of the DC load is limited compared to normal operation.
前記制御部は、前記故障判定を行う際に、前記2つのスイッチング素子の一方をオン制御し、他方をオフ制御し、且つ、前記保護スイッチをオフ制御した状態で、前記第1の電圧の半値から前記第2の電圧を差し引いた値の絶対値が規定値未満である場合に、前記2つのスイッチング素子の一方がオープン故障していると判定することを特徴とする請求項8に記載の交流直流変換装置。   The controller, when performing the failure determination, turns on one of the two switching elements, turns off the other, and turns off the protection switch, and the half value of the first voltage 9. The AC according to claim 8, wherein one of the two switching elements is determined to have an open failure when an absolute value of a value obtained by subtracting the second voltage from the threshold is less than a specified value. DC converter. 前記制御部は、前記故障判定を行う際に、前記2つのスイッチング素子および前記保護スイッチをオフ制御した状態で、前記第1の電圧の半値から前記第2の電圧を差し引いた値の絶対値が規定値以上である場合に、前記2つのスイッチング素子の一方がショート故障していると判定し、前記保護スイッチをオフ制御し、前記2つのスイッチング素子の一方を用いて全波整流モードと電源短絡モードとを併用した昇圧制御を行なうと共に、当該昇圧制御の目標直流電圧を、高調波規制値をクリアできる範囲の出力電圧範囲に制限し、前記直流負荷の運転範囲を前記全波整流状態よりも拡大して動作させることを特徴とする請求項8に記載の交流直流変換装置。   The controller, when performing the failure determination, has an absolute value of a value obtained by subtracting the second voltage from a half value of the first voltage in a state where the two switching elements and the protection switch are turned off. When it is equal to or greater than a specified value, it is determined that one of the two switching elements is short-circuited, the protection switch is turned off, and the full-wave rectification mode and the power supply are short-circuited using one of the two switching elements. In addition to performing step-up control in combination with the mode, the target DC voltage of the step-up control is limited to an output voltage range in which the harmonic regulation value can be cleared, and the operating range of the DC load is more than the full-wave rectification state. The AC / DC converter according to claim 8, wherein the AC / DC converter is expanded and operated. 前記制御部は、前記故障判定において、連続して故障していると判定した回数が規定値未満である場合に、前記故障判定時以降の規定時間経過後において、前記故障判定で故障でないと判定したときは前記昇圧制御を開始することを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載の交流直流変換装置。   In the failure determination, the controller determines that the failure is not a failure in the failure determination after a lapse of a specified time after the failure determination when the number of times that the failure is determined to be consecutive is less than a specified value. The AC / DC converter according to any one of claims 1 to 10, wherein the step-up control is started when the control is started. 前記制御部の基準グランドが前記第1の整流器の負極側出力端子と非絶縁で接続されたことを特徴とする請求項1から11の何れか一項に記載の交流直流変換装置。   12. The AC / DC converter according to claim 1, wherein a reference ground of the control unit is connected to a negative output terminal of the first rectifier in a non-insulated manner. 13. 前記制御部が前記スイッチング素子がショート故障もしくはオープン故障していると判定した際に当該故障を報知する故障報知手段を備えることを特徴とする請求項1から12の何れか一項に記載の交流直流変換装置。   13. The AC according to claim 1, further comprising a failure notification unit that notifies the failure when the control unit determines that the switching element has a short failure or an open failure. DC converter. 請求項1から13の何れか一項に記載の交流直流変換装置と、
前記直流負荷として、前記交流直流変換装置から供給される直流電力を交流電力に変換して圧縮機の永久磁石電動機を駆動するインバータ主回路と、
を備えることを特徴とする圧縮機駆動装置。
The AC / DC converter according to any one of claims 1 to 13,
As the DC load, an inverter main circuit for driving a permanent magnet motor of a compressor by converting DC power supplied from the AC / DC converter into AC power;
A compressor driving device comprising:
請求項14に記載の圧縮機駆動装置を備え、当該圧縮機駆動装置により駆動される圧縮機により冷媒が循環されることを特徴とする空気調和機。   An air conditioner comprising the compressor driving device according to claim 14, wherein refrigerant is circulated by a compressor driven by the compressor driving device.
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