JP2016140181A - スイッチ装置、電力変換装置及びスイッチの短絡判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、一対のスイッチの一方がオンになった場合、他方が短絡しているときは、電力系統から一対のスイッチ及び変圧器を介して検出部に電圧が印加されるのに対し、一対のスイッチの他方が短絡していないときは、検出部に電圧が印加されない。このため、制御部が一対のスイッチの一方及び他方を順次オンしたときに検出部が検出した電圧が所定の閾値より大きい場合、一対のスイッチのうちオンしていない方のスイッチが短絡していると判定される。
これにより、一対のスイッチの一方がオンになった場合、他方又は第2のスイッチが短絡しているときは、電力系統から一対のスイッチの一方と、他方又は第2のスイッチとを介して検出部に電圧が印加されるのに対し、一対のスイッチの他方及び第2のスイッチが短絡していないときは、検出部に電圧が印加されない。このため、制御部が一対のスイッチの一方及び他方を順次オンしたときに検出部が検出した電圧が第2の閾値より大きい場合、一対のスイッチのうちオンしていない方のスイッチ又は第2のスイッチが短絡していると判定される。
これにより、一対のスイッチの一方がオンになった場合、他方が短絡しているときは、インバータから変圧器及び一対のスイッチを介して第2の検出部に電圧が印加されるのに対し、一対のスイッチの他方が短絡していないときは、第2の検出部に電圧が印加されない。このため、制御部が一対のスイッチの一方及び他方を順次オンしたときに第2の検出部が検出した電圧が第3の閾値より大きい場合、一対のスイッチのうちオンしていない方のスイッチが短絡していると判定される。
これにより、第2のスイッチがオンになった場合、一対のスイッチのうち第1端子(又は第2端子)を含むスイッチが短絡しているときは、インバータから変圧器を介し、更に第2のスイッチ及び短絡しているスイッチを介して第1検出器(又は第2検出器)に電圧が印加されるのに対し、一対のスイッチが何れも短絡していないときは、第1及び第2検出器に電圧が印加されない。このため、制御部が第2のスイッチをオンしたときに第1検出器(又は第2検出器)が検出した電圧が第5の閾値より大きい場合、一対のスイッチのうち第1端子(又は第2端子)を含むスイッチが短絡していると判定される。
これにより、第1端子(又は第2端子)を含むスイッチがオンになった場合、又は第1端子(又は第2端子)を含むスイッチが短絡している場合に、第2のスイッチが短絡しているときは、インバータから変圧器を介し、更に第1端子(又は第2端子)を含むスイッチ及び第2のスイッチを介して第1検出器(又は第2検出器)に電圧が印加されるのに対し、第2のスイッチが短絡していないときは、第1検出器(又は第2検出器)に電圧が印加されない。このため、制御部が第1端子(又は第2端子)を含むスイッチをオンした場合、又は第1端子(又は第2端子)を含むスイッチが短絡している場合、第1検出器(又は第2検出器)が検出した電圧が第6の閾値より大きいときに、第2のスイッチが短絡していると判定される。
従って、電力系統から解列するための複数のスイッチが短絡しているか否かを各別に且つ迅速に判定することが可能となる。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図中1aは電力変換装置であり、電力変換装置1aは、外部の直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ(電圧変換器に相当)2と、インバータ2の交流側の出力端及び単相2線式の電力系統4a間の接続をオン/オフするスイッチ装置3aとを備える。インバータ2が、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータの機能を兼ね備えていてもよい。
図2及び3は、本発明の実施の形態1に係るスイッチ装置3aでリレー接点の短絡の有無を判定するCPU31の処理手順を示すフローチャートである。図2及び3の処理は、スイッチ装置3aにおける自己診断プログラムの1つとして適時起動される。
これにより、リレーRLY1及びRLY2の一方がオンになった場合、他方のリレー接点が短絡しているときは、電力系統4aからリレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点と絶縁トランスT1aとを介して検出部VM0に電圧が印加されるのに対し、他方のリレー接点が短絡していないときは、検出部VM0に電圧が印加されない。このため、制御部30がリレーRLY1及びRLY2の一方及び他方を順次オンしたときに検出部VM0が検出した電圧が所定の閾値より大きい場合、リレーRLY1及びRLY2のうちオンしていない方についてリレー接点が短絡していると判定される。
従って、電力系統4aから解列するための複数のスイッチが短絡しているか否かを各別に且つ迅速に判定することが可能となる。
実施の形態1が、単相2線式の電力系統4aからスイッチ装置3aに交流電圧が印加される形態であるのに対し、実施の形態2は、単相3線式の電力系統からスイッチ装置に交流電圧が印加される形態である。
図4は、本発明の実施の形態2に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図中1bは電力変換装置であり、電力変換装置1bは、インバータ2と、インバータ2の交流側の出力端及び単相3線式の電力系統4b間の接続をオン/オフするスイッチ装置3bとを備える。
(b)結果23のみが、何れかに短絡有りの場合、リレーRLY2のリレー接点が短絡していると判定される。
(c)結果13のみが、何れかに短絡有りの場合、リレーRLY1のリレー接点が短絡していると判定される。
(d)結果23及び結果13が共に、何れにも短絡無しの場合、リレーRLY1、RLY2及びRLY3夫々のリレー接点が何れも短絡していないと判定される。
図5及び6は、本発明の実施の形態2に係るスイッチ装置3bでリレー接点の短絡の有無を判定するCPU31の処理手順を示すフローチャートである。但し、上述の(a)から(d)までの判定処理については、自明であるのでフローチャートによる説明を省略する。
これにより、リレーRLY1及びRLY2の一方がオンになった場合、他方のリレー接点又はリレーRLY3のリレー接点が短絡しているときは、電力系統4bからリレーRLY1及びRLY2の一方のリレー接点と、他方のリレー接点又はリレーRLY3のリレー接点とを介して検出部VM0に電圧が印加されるのに対し、他方のリレー接点及びリレーRLY3のリレー接点が短絡していないときは、検出部VM0に電圧が印加されない。
従って、制御部30がリレーRLY1及びRLY2の一方及び他方を順次オンしたときに検出部VM0が検出した電圧が第2の閾値より大きい場合、リレーRLY1及びRLY2のうちオンしていない方のリレー又はリレーRLY3についてリレー接点が短絡していると判定することが可能となる。
実施の形態1が、リレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点に対して電力系統4a側から交流電圧が印加される形態であるのに対し、実施の形態3は、リレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点に対してインバータ2側から絶縁トランスT1aを介して交流電圧が印加される形態である。
図7は、本発明の実施の形態3に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図中1cは電力変換装置であり、電力変換装置1cは、インバータ2と、インバータ2の交流側の出力端及び単相2線式の電力系統4a間の接続をオン/オフするスイッチ装置3cとを備える。
電力変換装置1cのその他の構成は、実施の形態1における電力変換装置1aと同様であるため、実施の形態1に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。以下では、インバータ2が出力する交流電圧を電圧Vcとする。
図8及び9は、本発明の実施の形態3に係るスイッチ装置3cでリレー接点の短絡の有無を判定するCPU31の処理手順を示すフローチャートである。図9に示すステップS80からS91までの処理のうち、ステップS82、S84、S88及びS90を除く処理については、実施の形態1の図3に示すステップS20からS31までの処理と内容が実質的に同一であるため、説明の一部を省略する。
これにより、リレーRLY1及びRLY2の一方がオンになった場合、他方のリレー接点が短絡しているときは、インバータ2から絶縁トランスT1aとリレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点とを介して検出部VM3に電圧が印加されるのに対し、他方のリレー接点が短絡していないときは、検出部VM3に電圧が印加されない。従って、制御部30がリレーRLY1及びRLY2の一方及び他方を順次オンしたときに検出部VM3が検出した電圧が第3の閾値より大きい場合、リレーRLY1及びRLY2のうちオンしていない方についてリレー接点が短絡していると判定することが可能となる。
実施の形態2が、リレーRLY1、RLY2及びRLY3夫々のリレー接点に対して電力系統4a側から交流電圧が印加される形態であるのに対し、実施の形態4は、リレーRLY1、RLY2及びRLY3夫々のリレー接点に対してインバータ2側から絶縁トランスT1bを介して交流電圧が印加される形態である。
図10は、本発明の実施の形態4に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図中1dは電力変換装置であり、電力変換装置1dは、インバータ2と、インバータ2の交流側の出力端及び単相3線式の電力系統4b間の接続をオン/オフするスイッチ装置3dとを備える。
電力変換装置1dのその他の構成は、実施の形態1及び2夫々における電力変換装置1a及び1bと同様であるため、実施の形態1及び2に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。以下では、インバータ2が出力する交流電圧を電圧Vcとする。
(f)第2検出器VM2の検出結果が略Vc/2であり、第1検出器VM1の検出結果が略0である場合、リレーRLY2及びRLY3夫々のリレー接点が短絡していると判定される。
(g)第1検出器VM1及び第2検出器VM2の検出結果の和が略Vcである場合、少なくともリレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点が短絡していると判定される。
図11及び12は、本発明の実施の形態4に係るスイッチ装置3dでリレー接点の短絡の有無を判定するCPU31の処理手順を示すフローチャートである。但し、上述の(e)から(g)までの判定処理については、自明であるのでフローチャートによる説明を省略する。
これにより、リレーRLY3がオンになった場合、リレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点のうち第1端子TM1(又は第2端子TM2)を含むスイッチが短絡しているときは、インバータ2から絶縁トランスT1bを介し、更にリレーRLY3のリレー接点及び短絡しているリレー接点を介して第1検出器VM1(又は第2検出器VM2)にVc/2の電圧が印加されるのに対し、リレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点が何れも短絡していないときは、第1検出器VM1及び第2検出器VM2に電圧が印加されない。
従って、制御部30がリレーRLY3をオンしたときに第1検出器VM1(又は第2検出器VM2)が検出した電圧が第5の閾値より大きい場合、リレーRLY1及びRLY2夫々のリレー接点のうち第1端子TM1(又は第2端子TM2)を含むリレー接点が短絡していると判定することが可能となる。
これにより、リレー接点に第1端子TM1(又は第2端子TM2)が含まれるリレーがオンになった場合、又は第1端子TM1(又は第2端子TM2)を含むリレー接点が短絡している場合に、リレーRLY3のリレー接点が短絡しているときは、インバータ2から絶縁トランスT1bを介し、更に第1端子TM1(又は第2端子TM2)を含むリレー接点及びリレーRLY3のリレー接点を介して第1検出器VM1(又は第2検出器VM2)にVc/2の電圧が印加されるのに対し、リレーRLY3のリレー接点が短絡していないときは、第1検出器VM1(又は第2検出器VM2)に電圧が印加されない。
従って、制御部30がリレー接点に第1端子TM1(又は第2端子TM2)が含まれるリレーをオンした場合、又は第1端子TM1(又は第2端子TM2)を含むリレー接点が短絡している場合、第1検出器VM1(又は第2検出器VM2)が検出した電圧が第6の閾値より大きいときに、リレーRLY3のリレー接点が短絡していると判定することが可能となる。
2 インバータ
3a、3b、3c、3d スイッチ装置
30 制御部
31 CPU
32 ROM
33 RAM
34 インバータ駆動回路
36 リレー駆動回路
37 A/D変換器
T1a、T1b 絶縁トランス
N1a、N1b 第1巻線
N2 第2巻線
RLY1、RLY2、RLY3 リレー
TM1 第1端子
TM2 第2端子
VM0、VM3 検出部
VM1 第1検出器
VM2 第2検出器
4a、4b 電力系統
40a、40b 主幹ブレーカ
41、42、43 電力負荷
Claims (10)
- 電力系統から交流電圧が印加される変圧器と、該変圧器の第1巻線を前記電力系統から解列するための一対のスイッチと、該一対のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部とを備えるスイッチ装置において、
前記変圧器の第2巻線の電圧を検出する検出部を備え、
前記制御部は、
前記一対のスイッチを択一的に順次オンするオン手段と、
該オン手段がオンする都度、前記検出部が検出した電圧が所定の閾値より大きいか否かを判定する手段と
を有する
ことを特徴とするスイッチ装置。 - 前記電力系統は単相3線式であり、
前記第1巻線は、中点を有しており、
該中点を前記電力系統の中性線から解列するための第2のスイッチを更に備え、
前記制御部は、前記検出部が検出した電圧が第2の閾値より小さいか否かを判定する判定手段を有し、
前記オン手段は、前記判定手段が小さいと判定した場合にオンするようにしてある
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ装置。 - 請求項1に記載のスイッチ装置と、外部から印加された直流電圧を交流電圧に変換して前記第2巻線に印加する電圧変換器とを備える電力変換装置であって、
前記一対のスイッチにおける前記第1巻線側とは反対側の端子対間の電圧を検出する第2の検出部を備え、
前記制御部は、前記オン手段がオンする都度、前記第2の検出部が検出した電圧が第3の閾値より大きいか否かを判定する手段を有する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項2に記載のスイッチ装置と、外部から印加された直流電圧を交流電圧に変換して前記第2巻線に印加する電圧変換器とを備える電力変換装置であって、
前記一対のスイッチにおける前記第1巻線側とは反対側の端子対のうち第1及び第2端子夫々と、前記第2のスイッチにおける前記中点側とは反対側の端子との間の電圧を検出する第1及び第2検出器を備え、
前記制御部は、
前記第2のスイッチをオンする第2のオン手段と、
該第2のオン手段がオンした場合、前記第1及び第2検出器夫々が検出した電圧が第5の閾値より大きいか否かを判定する第2の判定手段と
を有する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記第2の判定手段が何れの電圧も前記第5の閾値より大きくないと判定した場合、前記第1又は第2端子を含む前記スイッチをオンする手段と、
該手段がオンした場合、又は前記第2の判定手段が何れかの電圧が前記第5の閾値より大きいと判定した場合、前記第1又は第2検出器が検出した電圧が第6の閾値より大きいか否かを判定する手段と
を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 - 変圧器と、該変圧器の第1巻線の両端に一の端子対が接続された一対のスイッチと、該一対のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部と、外部から印加された直流電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の第2巻線に印加する電圧変換器とを備える電力変換装置において、
前記一対のスイッチにおける他の端子対間の電圧を検出する第2の検出部を備え、
前記制御部は、
前記一対のスイッチを択一的に順次オンするオン手段と、
該オン手段がオンする都度、前記第2の検出部が検出した電圧が第3の閾値より大きいか否かを判定する手段と
を有する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 変圧器と、該変圧器の第1巻線の両端に一の端子対が接続された一対のスイッチと、前記第1巻線の中点に一の端子が接続された第2のスイッチと、前記一対のスイッチ及び第2のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部と、外部から印加された直流電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の第2巻線に印加する電圧変換器とを備える電力変換装置において、
前記一対のスイッチにおける他の端子対のうち第1及び第2端子夫々と、前記第2のスイッチにおける他の端子との間の電圧を検出する第1及び第2検出器を備え、
前記制御部は、
前記第2のスイッチをオンする第2のオン手段と、
該第2のオン手段がオンした場合、前記第1及び第2検出器夫々が検出した電圧が第5の閾値より大きいか否かを判定する第2の判定手段と、
該第2の判定手段が何れの電圧も前記第5の閾値より大きくないと判定した場合、前記第1又は第2端子を含む前記スイッチをオンする手段と、
該手段がオンした場合、又は前記第2の判定手段が何れかの電圧が前記第5の閾値より大きいと判定した場合、前記第1又は第2検出器が検出した電圧が第6の閾値より大きいか否かを判定する手段と
を有する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 電力系統から単相2線式の交流電圧が印加される変圧器と、該変圧器の第1巻線を前記電力系統から解列するための一対のスイッチと、該一対のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部とを備えるスイッチ装置で前記スイッチ夫々の短絡を検出する方法において、
前記変圧器の第2巻線の電圧を検出する検出部を用意し、
前記一対のスイッチを択一的に順次オンし、
オンする都度、前記検出部が検出した電圧及び所定の閾値を比較し、
比較結果に基づいて、前記一対のスイッチのうちオンしていない方のスイッチが短絡しているか否かを判定する
ことを特徴とするスイッチの短絡判定方法。 - 電力系統から単相3線式の交流電圧が印加される変圧器と、該変圧器の第1巻線の両端及び中点夫々を前記電力系統から解列するための一対のスイッチ及び第2のスイッチと、該一対のスイッチ及び第2のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部とを備えるスイッチ装置で前記一対のスイッチ及び第2のスイッチ夫々の短絡を検出する方法において、
前記変圧器の第2巻線の電圧を検出する検出部を用意し、
該検出部が検出した電圧が第2の閾値より小さいか否かを判定し、
小さいと判定した場合、前記一対のスイッチを択一的に順次オンし、
オンする都度、前記検出部が検出した電圧及び所定の閾値を比較し、
比較結果に基づいて、前記一対のスイッチのうちオンしていない方のスイッチ又は前記第2のスイッチが短絡しているか否かを判定する
ことを特徴とするスイッチの短絡判定方法。 - 変圧器と、該変圧器の第1巻線の両端に一の端子対が接続された一対のスイッチと、前記第1巻線の中点に一の端子が接続された第2のスイッチと、前記一対のスイッチ及び第2のスイッチ夫々のオン及びオフを制御する制御部と、外部から印加された直流電圧を交流電圧に変換して前記変圧器の第2巻線に印加する電圧変換器とを備える電力変換装置で前記一対のスイッチ及び第2のスイッチ夫々の短絡を検出する方法において、
前記一対のスイッチにおける他の端子対のうち第1及び第2端子夫々と、前記第2のスイッチにおける他の端子との間の電圧を検出する第1及び第2検出器を用意し、
前記第2のスイッチをオンし、
前記第1及び第2検出器夫々が検出した電圧及び第5の閾値を比較し、
比較結果に基づいて、前記一対のスイッチ夫々が短絡しているか否かを判定し、
前記一対のスイッチが何れも短絡していない場合、前記第1又は第2端子を含むスイッチをオンし、
該スイッチをオンした場合、又は前記第1及び第2検出器夫々が検出した電圧の何れかが前記第5の閾値より大きい場合、前記第1又は第2検出器が検出した電圧及び第6の閾値を比較し、
比較結果に基づいて、前記第2のスイッチが短絡しているか否かを判定する
ことを特徴とするスイッチの短絡判定方法。
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