JP2016010179A - 電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法 - Google Patents

電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ヒューズの状態検出を行うことができる新たな電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る電力変換装置は、第１および第２の電圧検出部と、状態検出部とを備える。第１の電圧検出部は、３相交流電源の第１〜第３の相のうち第１の相と電力変換部との間に設けられた第１のヒューズの電力変換部側と第３の相との間の電圧を検出する。第２の電圧検出部は、第２の相と電力変換部との間に設けられた第２のヒューズの電力変換部側と第３の相との間の電圧を検出する。状態検出部は、第１の電圧検出部の検出結果と第２の電圧検出部の検出結果との比較に基づき、第１のヒューズまたは第２のヒューズの状態を検出する。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法に関する。
従来、電力変換装置は、例えば、３相交流電源と負荷との間の電力変換を行う電力変換部を備えており、３相交流電源と電力変換部の間には３相交流電源の各相に対してヒューズが保護回路として設けられる。かかるヒューズの溶断を検出する技術として、ヒューズが溶断した場合に作動する機械的接点スイッチの状態に応じてヒューズの溶断状態を検出する技術が知られている。
しかしながら、機械的接点スイッチでは、低コスト化や小型化が難しい。そこで、機械的接点スイッチを設けず、電力変換部に設けられたダイオード整流器の出力電圧に基づいてヒューズの溶断状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−８８８６５号公報
しかしながら、ダイオード整流器の出力電圧に基づくヒューズの状態検出では、例えば、ヒューズの状態検出に時間がかかったり、負荷電流が小さいとヒューズの状態検出が難しいといった課題がある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒューズの状態検出を行うことができる新たな電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る電力変換装置は、電力変換部と、第１および第２のヒューズと、第１および第２の電圧検出部と、状態検出部とを備える。前記電力変換部は、電力変換を行う。前記第１のヒューズは、３相交流電源の第１〜第３の相のうち前記第１の相と前記電力変換部との間に設けられる。前記第２のヒューズは、前記第２の相と前記電力変換部との間に設けられる。前記第１の電圧検出部は、前記第１のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する。前記第２の電圧検出部は、前記第２のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する。前記状態検出部は、前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との比較に基づき、前記第１のヒューズまたは前記第２のヒューズの状態を検出する。
実施形態の一態様によれば、ヒューズの状態検出を行うことができる新たな電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。 図２は、電力変換装置および電源に異常がない場合の検出信号の状態を示す図である。 図３Ａは、第１のヒューズが溶断した場合の検出信号の状態を示す図である。 図３Ｂは、第２のヒューズが溶断した場合の検出信号の状態を示す図である。 図３Ｃは、第１のヒューズが溶断し、かつ、ダイオードが短絡した場合の検出信号の状態を示す図である。 図３Ｄは、第２のヒューズが溶断し、かつ、ダイオードが短絡した場合の検出信号の状態を示す図である。 図３Ｅは、電源の停電が発生した場合の検出信号の状態を示す図である。 図４は、第１のヒューズが溶断し、かつ、ダイオードが短絡した場合の電流の流れを示す図である。 図５は、第２のヒューズが溶断し、かつ、ダイオードが短絡した場合の電流の流れを示す図である。 図６は、状態検出部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図７は、図１に示す状態検出部とは異なる構成の状態検出部の一例を示す図である。 図８Ａは、電力変換装置および電源に異常がない場合の図７に示す状態検出部における検出信号の状態を示す図である。 図８Ｂは、第２のヒューズが溶断した場合の図７に示す状態検出部における検出信号の状態を示す図である。 図８Ｃは、第１のヒューズが溶断し、かつ、ダイオードが短絡した場合の図７に示す状態検出部における検出信号の状態を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電力変換装置、状態検出装置および状態検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
［１．電力変換装置の構成例］
図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る電力変換装置１は、３相交流電源２（以下、電源２と記載する）と負荷３との間に接続される。負荷３は、例えば、交流電動機である。
電力変換装置１は、電力変換部１０と、第１のヒューズ２１と、第２のヒューズ２２と、第１の電圧検出部２３と、第２の電圧検出部２４と、状態検出部２５と、駆動制御部２６と、通信部２７とを備える。
電力変換部１０は、３相整流器１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３とを備える。３相整流器１１は、３相ブリッジ接続された複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１６を備え、電源２から供給される３相交流電圧を整流する。平滑コンデンサ１２は、３相整流器１１から出力される電圧を平滑する。これにより、電源２から供給される交流電力が直流電力へ変換される。
インバータ回路１３は、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備える。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはダイオードが逆並列接続される。これら複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、駆動制御部２６からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。これにより、３相整流器１１および平滑コンデンサ１２によって変換された直流電力が交流電力へ変換され、電力変換装置１から負荷３へ供給される。
なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。また、図１に示す電力変換部１０は、３相整流器１１を有しているが、電力変換を行う構成であればよく、例えば、電源回生が可能なコンバータであってもよい。また、電力変換部１０は、例えば、マトリクスコンバータであってもよい。
第１のヒューズ２１は、電源２のＲ相（第１の相の一例）と電力変換部１０との間に設けられ、第２のヒューズ２２は、電源２のＴ相（第２の相の一例）と電力変換部１０との間に設けられる。
第１の電圧検出部２３は、第１のヒューズ２１の電力変換部１０側と電源２のＳ相（第３の相の一例）との間の電圧Ｖｒｓを検出する。第１の電圧検出部２３は、例えば、図１に示すように、第１のヒューズ２１の電力変換部１０側と電源２のＳ相との間に直列に接続されたダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、フォトカプラＰＣ１を備える。なお、フォトカプラＰＣ１には、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ３が並列接続される。また、抵抗Ｒ４は、フォトカプラＰＣ１の出力に接続されるプルアップ抵抗である。
図１に示す第１の電圧検出部２３は、例えば、電圧Ｖｒｓの瞬時値が正の閾値電圧Ｖｔｈ１の場合に、Ｌｏｗレベルの検出信号Ｓ１を出力し、電圧Ｖｒｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈ１未満の場合に、Ｈｉｇｈレベルの検出信号Ｓ１を出力する。なお、例えば、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値を調整することで、閾値電圧Ｖｔｈ１を調整することができる。
第２の電圧検出部２４は、第２のヒューズ２２の電力変換部１０側と電源２のＴ相（第２の相の一例）との間の電圧Ｖｔｓを検出する。第２の電圧検出部２４は、例えば、図１に示すように、第２のヒューズ２２の電力変換部１０側と電源２のＳ相との間に直列に接続されたダイオードＤ３、抵抗Ｒ５、Ｒ６、フォトカプラＰＣ２を備える。なお、フォトカプラＰＣ２には、ダイオードＤ４および抵抗Ｒ７が並列接続される。また、抵抗Ｒ８は、フォトカプラＰＣ２の出力に接続されるプルアップ抵抗である。
図１に示す第２の電圧検出部２４は、電圧Ｖｔｓの瞬時値が正の閾値電圧Ｖｔｈ２以上の場合に、Ｌｏｗレベルの検出信号Ｓ２を出力し、電圧Ｖｔｓの瞬時値が閾値電圧Ｖｔｈ２未満の場合に、Ｈｉｇｈレベルの検出信号Ｓ２を出力する。なお、例えば、抵抗Ｒ５〜Ｒ７の抵抗値を調整することで、閾値電圧Ｖｔｈ２を調整することができる。
状態検出部２５は、第１の電圧検出部２３の検出結果と第２の電圧検出部２４の検出結果とに基づいて、第１および第２のヒューズ２１、２２の状態、電源２の状態、および、電力変換部１０の状態を検出する。
かかる状態検出部２５は、排他的論理和器３１（演算器の一例）と、第１〜第３のタイマ３２〜３４と、状態判定器３５とを備える。排他的論理和器３１は、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との排他的論理和を演算し、かかる演算結果を第３のタイマ３４へ出力する。ここでは、排他的論理和器３１の出力を便宜上検出信号Ｓ３と記載する。
第１のタイマ３２は、検出信号Ｓ１が連続してＨｉｇｈレベルである時間をカウントし、検出信号Ｓ１がＬｏｗレベルである場合にはカウント値をリセットする。第２のタイマ３３は、検出信号Ｓ２が連続してＨｉｇｈレベルである時間をカウントし、検出信号Ｓ２がＬｏｗレベルである場合にはカウント値をリセットする。第３のタイマ３４は、検出信号Ｓ３が連続してＬｏｗレベルである時間をカウントし、検出信号Ｓ３がＨｉｇｈレベルである場合にはカウント値をリセットする。
状態判定器３５は、第１〜第３のタイマ３２〜３４のカウント値に基づいて、第１および第２のヒューズ２１、２２の状態、電源２の状態、および、電力変換部１０の状態を検出する。かかる状態判定器３５は、第１〜第３の検出器４１〜４３と、出力器４４とを備える。
第１の検出器４１は、例えば、第１のタイマ３２のカウント値が閾値Ｔｃ１以上になった場合に、異常があると判定する。閾値Ｔｃ１は、電力変換装置１および電源２に異常がない場合に第１のタイマ３２のカウント値を超えない値に設定される。
第２の検出器４２は、例えば、第２のタイマ３３のカウント値が閾値Ｔｃ２以上になった場合に、異常があると判定する。閾値Ｔｃ２は、電力変換装置１および電源２に異常がない場合に第１のタイマ３３のカウント値を超えない値に設定される。
第３の検出器４３は、例えば、第３のタイマ３４のカウント値が閾値Ｔｃ３以上になった場合に、異常があると判定する。閾値Ｔｃ３は、電力変換装置１および電源２に異常がない場合に第１〜第３のタイマ３２〜３４のカウント値を超えない値に設定される。
［２．状態判定器３５による状態判定処理］
以下、状態判定器３５による状態判定処理について説明する。図２は、電力変換装置１および電源２に異常がない場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。
電力変換装置１および電源２に異常がない場合、図２に示すように、検出信号Ｓ１、Ｓ２は、電源２の周波数ｆｐに応じた周期Ｔａ１（＝１／ｆｐ）毎にＨｉｇｈレベルになる。
一方、検出信号Ｓ３は、検出信号Ｓ１、Ｓ２の排他的論理和である。したがって、検出信号Ｓ３は、検出信号Ｓ１のレベルと検出信号Ｓ２のレベルが異なる場合に、Ｈｉｇｈレベルになり、検出信号Ｓ１のレベルと検出信号Ｓ２のレベルが同じである場合に、Ｌｏｗレベルになる。
電圧Ｖｒｓに対し電圧Ｖｔｓとの位相差は６０度であることから、この位相差によって、検出信号Ｓ３は、電源２の周波数ｆｐに応じた周期Ｔａ２（＝１／２ｆｐ）毎にＨｉｇｈレベルになる。
状態判定器３５は、第１〜第３のタイマ３２〜３４のカウント値に基づき、検出信号Ｓ１、Ｓ２のレベルが周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルになり、かつ、検出信号Ｓ３が周期Ｔａ２毎にＨｉｇｈレベルになる場合、異常がないと判定する。
検出信号Ｓ１、Ｓ２のレベルが周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルになり、検出信号Ｓ３のレベルが周期Ｔａ２毎にＨｉｇｈレベルになる場合、第１〜第３のタイマ３２〜３４のカウント値は、閾値Ｔｃ１〜Ｔｃ３以上にならない。そのため、第１〜第３の検出器４１〜４３は、共に異常がないと判定する。第１〜第３の検出器４１〜４３により異常がないと判定された場合、出力器４４は、駆動制御部２６に対して異常がないことを示す情報を通知する。
図３Ａは、第１のヒューズ２１が溶断した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。図３Ａに示すように、第１のヒューズ２１が溶断した場合、検出信号Ｓ１は、Ｈｉｇｈレベルになり、周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルにならない。そのため、状態判定器３５は、検出信号Ｓ１が図３Ａに示す状態になった場合、第１のヒューズ２１が溶断したと判定する。
例えば、第１の検出器４１は、第１のヒューズ２１が溶断した場合、第１のタイマ３２のカウント値が閾値Ｔｃ１（例えば、期間Ｔ１に対応するカウント値）以上になるため、異常があると判定する。一方、検出信号Ｓ２、Ｓ３は、図２の場合と同様の状態であるため、第２および第３の検出器４２、４３は、異常がないと判定する。出力器４４は、第１の検出器４１のみが異常があると判定した場合、第１のヒューズ２１が溶断したことを示す情報を駆動制御部２６へ出力する。
図３Ｂは、第２のヒューズ２２が溶断した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。図３Ｂに示すように、第２のヒューズ２２が溶断した場合、検出信号Ｓ２は、Ｈｉｇｈレベルになり、周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルにならない。そのため、状態判定器３５は、検出信号Ｓ２が図３Ｂに示す状態になった場合、第２のヒューズ２２が溶断したと判定する。
例えば、第２の検出器４２は、第２のヒューズ２２が溶断した場合、第２のタイマ３３のカウント値が閾値Ｔｃ２（例えば、期間Ｔ２に対応するカウント値）以上になるため、異常があると判定する。一方、検出信号Ｓ１、Ｓ３は、図２の場合と同様の状態であるため、第１および第３の検出器４１、４３は、異常がないと判定する。出力器４４は、第２の検出器４２のみが異常があると判定した場合、第２のヒューズ２２が溶断したことを示す情報を駆動制御部２６へ出力する。
図３Ｃは、第１のヒューズ２１が溶断し、かつ、ダイオードＤ１１が短絡した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図であり、図３Ｄは、第２のヒューズ２２が溶断し、かつ、ダイオードＤ１５が短絡した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。また、図４は、第１のヒューズ２１が溶断し、かつ、ダイオードＤ１１が短絡した場合の電流の流れを示す図であり、図５は、第２のヒューズ２２が溶断し、かつ、ダイオードＤ１５が短絡した場合の電流の流れを示す図である。
第１のヒューズ２１が溶断し、かつ、ダイオードＤ１１が短絡した場合、図４に示すように、電源２のＴ相からの電流が第１の電圧検出部２３のＲ相入力に流れ込む。そのため、図３Ｃに示すように、検出信号Ｓ１は、引き続き周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルになり、かかる検出信号Ｓ１からは第１のヒューズ２１の溶断を検出することができない。
また、第２のヒューズ２２が溶断し、かつ、ダイオードＤ１５が短絡した場合、図５に示すように、電源２のＲ相からの電流が第２の電圧検出部２４のＴ相入力に流れ込む。そのため、図３Ｄに示すように、検出信号Ｓ２は、引き続き周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルになり、かかる検出信号Ｓ２からは第２のヒューズ２２の溶断を検出することができない。
一方、図３Ｃに示す状態の場合、検出信号Ｓ３は、Ｌｏｗレベルのままになり、周期Ｔａ２毎にＨｉｇｈレベルにならない。これは、第１の電圧検出部２３が、第２の電圧検出部２４と同様に、Ｔ相とＳ相との間の電圧Ｖｔｓを検出することになり、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とにズレが生じていないためである。
また、図３Ｄに示す状態の場合、検出信号Ｓ３は、Ｌｏｗレベルのままになり、周期Ｔａ２毎にＨｉｇｈレベルにならない。これは、第２の電圧検出部２４が、第１の電圧検出部２３と同様に、Ｒ相とＳ相との間の電圧Ｖｒｓを検出することになり、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とにズレが生じていないためである。
状態判定器３５は、検出信号Ｓ３が図３Ｃまたは図３Ｄに示す状態になった場合、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２が溶断したと判定する。また、この場合、状態判定器３５は、ダイオードＤ１１またはダイオードＤ１５が短絡したと判定することもできる。
例えば、第３の検出器４３は、検出信号Ｓ３が図３Ｃまたは図３Ｄに示す状態になった場合、第３のタイマ３４のカウント値が閾値Ｔｃ３（例えば、期間Ｔ３に対応するカウント値）以上になるため、異常であると判定する。一方、第１および第２の検出器４１、４２は、検出信号Ｓ１、Ｓ２が周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルになる状態であるため、第１および第２のタイマ３２、３３のカウント値が閾値以上にならず、異常はないと判定する。
出力器４４は、第３の検出器４３のみが異常であると判定した場合、第１のヒューズ２１および第２のヒューズ２２のいずれかが溶断したことを示す情報を駆動制御部２６へ通知する。なお、この場合、出力器４４は、第３の検出器４３のみが異常であると判定した場合、ダイオードＤ１１またはダイオードＤ１５が短絡したことを示す情報を駆動制御部２６へ通知することもできる。
図３Ｅは、電源２の停電が発生した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。図３Ｅに示すように、電源２の停電が発生した場合、検出信号Ｓ１、Ｓ２がＨｉｇｈレベルになり、検出信号Ｓ３がＬｏｗレベルになることから、状態判定器３５は、電源２の停電が発生したと判定する。
第１〜第３の検出器４１〜４３は、検出信号Ｓ１〜Ｓ３が図３Ｅに示す状態になった場合、第１〜第３のタイマ３２〜３４のカウント値が閾値Ｔｃ１〜Ｔｃ３以上になるため、共に異常があると判定する。出力器４４は、第１〜第３の検出器４１〜４３が共に異常があると判定した場合、電源２の停電が発生したことを示す情報を駆動制御部２６へ出力する。なお、出力器４４は、第１および第２の検出器４１、４２が共に異常があると判定した場合に、電源２の停電が発生したことを示す情報を駆動制御部２６へ出力することもできる。
駆動制御部２６は、状態検出部２５から異常を示す情報が通知された場合、例えば、インバータ回路１３の制御を停止する。また、通信部２７は、異常を示す情報を外部装置へ出力することもできる。外部装置（例えば、表示装置）へ出力される異常を示す情報は、例えば、第１のヒューズ２１の溶断を示す情報、第２のヒューズ２２の溶断を示す情報、電源２の停電を示す情報である。なお、電力変換装置１は、図示しない表示部を備え、かかる表示部に異常を示す情報を表示することもできる。
状態検出部２５および駆動制御部２６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、上述する制御を実現することができる。
［３．状態検出部２５による処理フロー］
図６は、状態検出部２５の処理の流れの一例を示すフローチャートである。状態検出部２５は、図６に示す処理を所定周期で繰り返し実行する。
図６に示すように、状態検出部２５は、第１の電圧検出部２３から出力される検出信号Ｓ１を第１の検出結果として取得し（ステップＳ１０）、第２の電圧検出部２４から出力される検出信号Ｓ２を第２の検出結果として取得する（ステップＳ１１）。
状態検出部２５は、第１の検出結果に基づいて第１の異常判定を行う（ステップＳ１２）。例えば、状態検出部２５は、第１の検出結果である検出信号Ｓ１が所定期間以上連続してＨｉｇｈレベルである場合に異常があると判定する。
また、状態検出部２５は、第２の検出結果に基づいて第２の異常判定を行う（ステップＳ１３）。例えば、状態検出部２５は、第２の検出結果である検出信号Ｓ２が所定期間以上連続してＨｉｇｈレベルである場合に異常があると判定する。
また、状態検出部２５は、第１の検出結果と第２の検出結果とを比較することにより第３の異常判定を行う（ステップＳ１４）。例えば、状態検出部２５は、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との排他的論理和を演算し、かかる演算結果が所定期間以上継続してＬｏｗレベルである場合に異常があると判定する。
次に、状態検出部２５は、第１〜第３の異常判定の結果に基づいて、異常内容を判定し、駆動制御部２６へ通知する（ステップＳ１５）。例えば、状態検出部２５は、第１の異常判定のみで異常であると判定された場合、第１のヒューズ２１が溶断していると判定し、第２の異常判定のみで異常であると判定された場合、第２のヒューズ２２が溶断していると判定する。
また、状態検出部２５は、第３の異常判定のみで異常であると判定された場合、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２が溶断していると判定する。また、状態検出部２５は、第１〜第３の異常判定で異常であると判定された場合、電源２が停電状態であると判定する。
このように、電力変換装置１は、検出信号Ｓ１の状態および検出信号Ｓ２の状態に基づいて、第１のヒューズ２１の溶断、第２のヒューズ２２の溶断、および、電源２の停電を検出することができる。しかも、電力変換装置１は、ダイオードＤ１１、Ｄ１５が短絡した場合であっても、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との比較結果に基づいて、第１のヒューズ２１の溶断または第２のヒューズ２２の溶断を検出することができる。
なお、検出信号Ｓ３は、図２に示す状態と、図３Ａ〜図３Ｅに示す状態とでは異なることから、状態検出部２５は、かかる状態の変化を検出することで異常検出を行うこともできる。例えば、状態検出部２５は、検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルが連続する期間が所定値以上であるか否か等に応じて、第１のヒューズ２１および第２のヒューズ２２のいずれかの溶断、および、電源２の停電を検出することができる。
この場合、例えば、状態検出部２５は、第１および第２のタイマ３２、３３、および、第１および第２の検出器４２を設けなくてもよい。第３の検出器４３は、検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルが連続する期間が図２に示す期間よりも大きい場合またはＬｏｗレベルになる周期が周期Ｔａ２から周期Ｔａ１へ変わった場合に、第１のヒューズ２１および第２のヒューズ２２のいずれかが溶断したことを検出する。また、第３の検出器４３は、検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルが連続する期間が例えば、周期Ｔａ１の期間よりも長い場合に、電源２の停電を検出する。
また、第１の電圧検出部２３は、第１のヒューズ２１の電力変換部１０側とＳ相との間の電圧Ｖｒｓが正電圧の場合にＬｏｗレベルの検出信号Ｓ１を出力する。また、第２の電圧検出部２４は、第２のヒューズ２２の電力変換部１０側とＳ相との間の電圧Ｖｔｓが正電圧の場合にＬｏｗレベルの検出信号Ｓ２を出力する。そのため、状態検出部２５をデジタル回路により構成することができ、これにより、例えば、低コスト化や小型化を図ることができる。
なお、第１の電圧検出部２３において、ダイオードＤ１、Ｄ２およびフォトカプラＰＣ１の方向を逆向きに配置することもできる。この場合、第１の電圧検出部２３は、第１のヒューズ２１の電力変換部１０側とＳ相との間の電圧Ｖｒｓが負電圧の場合にＬｏｗレベルの検出信号Ｓ１を出力する。
また、同様に、第２の電圧検出部２４において、ダイオードＤ３、Ｄ４およびフォトカプラＰＣ２の方向を逆向きに配置することもできる。この場合、第２の電圧検出部２４は、第２のヒューズ２２の電力変換部１０側とＳ相との間の電圧Ｖｔｓが負電圧の場合にＬｏｗレベルの検出信号Ｓ２を出力する。
また、図１に示す電力変換装置１は、電源２のＳ相と電力変換部１０との間にヒューズを配置していないため、例えば、低コスト化および小型化を図ることができる。なお、電力変換装置１において、電源２のＳ相と電力変換部１０との間にヒューズを配置することもできる。
また、状態判定器３５は、検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの長さで、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を判定することとしたが、溶断判定方法は検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの長さに限定されない。
例えば、状態判定器３５は、所定期間当たりに検出信号Ｓ３がＬｏｗレベルになる割合が所定閾値以上（例えば、８０％以上）である場合に第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を判定することもできる。これにより、例えば、第１の電圧検出部２３と第２の電圧検出部２４との個体差などによって検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とに微細なずれがあった場合でも、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を判定することもできる。
また、図１に示す電力変換装置１は、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との比較を排他的論理和器３１によって行うが、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との比較の検出は、排他的論理和器３１による比較に限定されない。
例えば、電力変換装置１において、コンパレータを排他的論理和器３１に代えて配置することもできる。この場合、コンパレータは、例えば、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との差が所定値未満である場合に、Ｌｏｗレベルの検出信号Ｓ３を出力し、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との差が所定値以上である場合に、Ｈｉｇｈレベルの検出信号Ｓ３を出力する。なお、コンパレータを、例えば、ヒステリシスコンパレータとすることで、第１の電圧検出部２３と第２の電圧検出部２４との個体差などによる影響をより抑制することができる。
また、例えば、電力変換装置１において、図７に示すように、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との論理積を演算する論理積器３６（演算器の一例）を排他的論理和器３１に代えて配置することもできる。図７は、図１に示す状態検出部２５とは異なる構成の状態検出部２５の一例を示す図である。
図７に示す状態検出部２５の状態判定器３５は、検出信号Ｓ１、Ｓ２が周期Ｔａ１毎にＬｏｗレベルであっても、検出信号Ｓ３がＬｏｗレベルになる時間に応じて第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を検出することができる。
図８Ａ〜図８Ｃは、図７に示す状態検出部２５における検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。図８Ａは、電力変換装置１および電源２に異常がない場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図であり、図８Ｂは、第２のヒューズ２２が溶断した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。また、図８Ｃは、第１のヒューズ２１が溶断し、かつ、ダイオードＤ１１が短絡した場合の検出信号Ｓ１〜Ｓ３の状態を示す図である。
図８Ｂに示す検出信号Ｓ３は、Ｌｏｗレベルが継続するため、Ｌｏｗレベルの期間は、図８Ａに示す検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの期間Ｔ１１に比べて長い。このことは、第２のヒューズ２２が溶断し、かつ、ダイオードＤ１５が短絡した場合も同様である。また、図８Ｃに示す検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの期間Ｔ１２は、図８Ａに示す検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの期間Ｔ１１に比べて短い。したがって、状態判定器３５は、検出信号Ｓ３が連続してＬｏｗレベルになる期間が期間Ｔ１３以内または期間Ｔ１４以上になった場合に、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を検出することができる。期間Ｔ１３は、例えば、期間Ｔ１２よりも長く期間Ｔ１１よりも短い期間である。期間Ｔ１４は、例えば、期間Ｔ１１よりも長い期間である。
また、電力変換装置１において、論理積器３６に代えて論理和器（演算器の一例）を設けることもできる。第１のヒューズ２１が溶断し、かつ、ダイオードＤ１１が短絡した場合に論理和器から出力される検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの期間は、正常の場合の検出信号Ｓ３のＬｏｗレベルの期間よりも長い。また、第２のヒューズ２２が溶断し、かつ、ダイオードＤ１５が短絡した場合も同様である。したがって、状態判定器３５は、論理和器から出力される検出信号Ｓ３が連続してＬｏｗレベルになる期間が所定期間以上になった場合に、第１のヒューズ２１または第２のヒューズ２２の溶断を検出することができる。
また、上述の実施形態においては、第１および第２の電圧検出部２３、２４は、電圧を検出した場合にＬｏｗレベルを出力するが、第１および第２の電圧検出部２３、２４は、電圧を検出した場合にＨｉｇｈレベルを出力することもできる。例えば、第１の電圧検出部２３は、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の出力にレベルを反転するインバータを有する。
この場合、第１のタイマ３２は、検出信号Ｓ１が連続してＬｏｗレベルである時間をカウントし、検出信号Ｓ１がＨｉｇｈレベルである場合にはカウント値をリセットする。第２のタイマ３３は、検出信号Ｓ２が連続してＬｏｗレベルである時間をカウントし、検出信号Ｓ２がＨｉｇｈレベルである場合にはカウント値をリセットする。
また、上述の実施形態においては、検出信号Ｓ１〜Ｓ３のＬｏｗレベルまたはＨｉｇｈレベルを第１〜第３のタイマ３２〜３４によりカウントしたが、必ずしも第１〜第３のタイマ３２〜３４を設けなくてもよい。例えば、第１〜第３のタイマ３２〜３４に代えて、時定数を有するアナログ回路によって検出信号Ｓ１〜Ｓ３のＬｏｗレベルまたはＨｉｇｈレベルが所定期間以上になったことを検出することもできる。
また、上述の実施形態においては、検出信号Ｓ１、Ｓ２が２値のレベルである例を説明したが、検出信号Ｓ１、Ｓ２は、電圧Ｖｒｓ、Ｖｔｓの瞬時値に応じて変化する交流信号であってもよい。この場合、状態検出部２５は、例えば、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２との差電圧を検出信号Ｓ３として出力するオペアンプを備え、第１〜第３の検出器４１〜４３は、検出信号Ｓ１〜Ｓ３の実効値が所定値以下になった場合に異常があると判定することができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 電力変換装置
２ 電源
３ 負荷
１０ 電力変換部
１１ ３相整流器
１２ 平滑コンデンサ
１３ インバータ回路
２１ 第１のヒューズ
２２ 第２のヒューズ
２３ 第１の電圧検出部
２４ 第２の電圧検出部
２５ 状態検出部
２６ 駆動制御部
３１ 排他的論理和器
３５ 状態判定器
３６ 論理積器
４１ 第１の検出器
４２ 第２の検出器
４３ 第３の検出器

Claims (8)

  1. 電力変換を行う電力変換部と、
    ３相交流電源の第１〜第３の相のうち前記第１の相と前記電力変換部との間に設けられた第１のヒューズと、
    前記第２の相と前記電力変換部との間に設けられた第２のヒューズと、
    前記第１のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
    前記第２のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との比較に基づき、前記第１のヒューズおよび前記第２のヒューズの状態を検出する状態検出部と、を備える
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記状態検出部は、
    前記第１の電圧検出部の検出結果に基づいて前記第１のヒューズの溶断を検出する第１の検出器と、
    前記第２の電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２のヒューズの溶断を検出する第２の検出器と、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との比較に基づき、前記第１のヒューズまたは前記第２のヒューズの状態を検出する第３の検出器と、
    を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第１の電圧検出部は、
    前記第１のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の正電圧または負電圧を検出し、
    前記第２の電圧検出部は、
    前記第２のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の正電圧または負電圧を検出する
    ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記状態検出部は、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との排他的論理和を演算する演算器を備え、
    前記第３の検出器は、
    前記演算器による前記演算の結果に基づき、前記第１のヒューズおよび前記第２のヒューズの状態を検出する
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
  5. 前記状態検出部の前記演算器は、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果とが同じ場合と異なる場合とでそれぞれ異なる演算結果を出力する
    ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 前記状態検出部は、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との論理和または論理積を演算する演算器を備え、
    前記第３の検出器は、
    前記演算器による前記演算の結果に基づき、前記第１のヒューズおよび前記第２のヒューズの状態を検出する
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
  7. 交流電源の第１〜第３の相のうち前記第１の相と電力変換部との間に設けられた第１のヒューズと、
    前記第２の相と前記電力変換部との間に設けられた第２のヒューズと、
    前記第１のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第１の電圧検出部と、
    前記第２のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第２の電圧検出部と、
    前記第１の電圧検出部の検出結果と前記第２の電圧検出部の検出結果との比較に基づき、前記第１のヒューズおよび前記第２のヒューズの状態を検出する状態検出部と、を備える
    ことを特徴とする状態検出装置。
  8. 交流電源の第１〜第３の相のうち前記第１の相と電力変換部との間に設けられた第１のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第１の電圧検出工程と、
    前記第２の相と前記電力変換部との間に設けられた第２のヒューズの前記電力変換部側と前記第３の相との間の電圧を検出する第２の電圧検出工程と、
    前記第１の電圧検出工程の検出結果と前記第２の電圧検出工程の検出結果との比較に基づき、前記第１のヒューズおよび前記第２のヒューズの状態を検出する状態検出工程と、を備える
    ことを特徴とする状態検出方法。
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