JP2019103287A - 電力変換システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力変換装置のコンデンサの電荷を放電させる放電制御部の電源としてバックアップ電源を備え、このバックアップ電源から負荷に電力を供給した場合、バックアップ電源あるいは負荷が異常状態になった場合の対応ができていなかったため、バックアップ電源の出力電圧が異常状態となる。【解決手段】バックアップ電源または負荷が異常を発生し、バックアップ電源からの電力供給に異常が検出された場合、異常発生箇所を特定し、特定した異常発生箇所が負荷の場合には、その負荷への給電を停止することで、一部の電源供給先に異常が発生しても、バックアップ電源の出力電圧が異常になるのを防ぐ。【選択図】図４

Description

本発明は、電力変換システムに関するもので、特に、負荷に電力を供給するバックアップ電源を備えた電力変換システムに関する。
車両には多くの電気機器が搭載され、ハイブリッド自動車などの車両においては、充放電可能な直流電源と、三相交流モータとの間に、電力変換装置が設けられている。この電力変換装置は、直流電源から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータと、直流電源と昇圧コンバータとの間の電圧を平滑化する一次平滑コンデンサと、昇圧コンバータから出力される高圧の直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、昇圧コンバータとインバータとの間の電圧を平滑化する二次平滑コンデンサとを備えている。
このような自動車に設けられた電力変換装置では、平滑コンデンサに蓄えられた電荷による感電を防止するため、衝突時などの事故の際に、平滑コンデンサの電荷を放電させる必要がある。しかし、事故の場合には、放電制御を行うための電源に異常が発生し電力を供給ができなくなることがある。
したがって、事故時などの必要な時に平滑コンデンサの放電制御を確実に行うため、バックアップ電源を備えることが提案されている。特に、特許文献１においては、平滑コンデンサの電荷を制御する制御部と、平滑コンデンサの電荷が放電されるバッテリと、平滑コンデンサの残留電荷を制御部に供給する放電回路を備え、平滑コンデンサの残留電荷が電圧変換されてバッテリに充電されるように構成し、バッテリに充電することによって平滑コンデンサの放電を行うと共に、バッテリへの充電ができない場合には、放電回路によって残留電荷が制御部に供給されて制御部の駆動を継続させることが提案されている。さらに、バッテリに充電された電気エネルギーを他の電気部品の駆動に使用することが説明されている。
しかしながら、特許文献１においては、バックアップ電源を他の電気部品の駆動に使用することが記載されてはいるが、特許文献１に示された内容では、バックアップ電源が異常状態になった場合、あるいはこのバックアップ電源に接続される他の電気部品が異常状態になった場合が想定されていないため、バックアップ電源の出力電圧に異常状態が生じることが新たな課題であった。
特許第３２５０４４８号公報
本発明は、以上のような課題に対応するため、車両が衝突などによって、電源の供給が停止した場合でも、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電することができる、小型、低コストの電力変換システムを提供する事を目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、電力変換用直流電源とモータとの間に接続される電力変換システムであって、インバータ、前記電力変換用直流電源と前記インバータとの間の端子間電圧を平滑にするコンデンサ、前記インバータのスイッチング動作を制御するインバータ制御部と前記インバータ制御部に前記コンデンサの電荷を放電するように指示をする放電判定指示部とを有する放電制御部、前記放電制御部に制御部電源として電力を供給する制御用直流電源、および前記コンデンサに並列に接続され前記制御用直流電源からの電力の供給が停止した時に前記放電制御部に電力を供給するバックアップ電源を備え、前記バックアップ電源に負荷が接続され、前記バックアップ電源から前記負荷に電力を供給し、前記バックアップ電源または前記負荷に異常が発生した場合に、異常発生箇所を特定し、特定した異常発生箇所への電力供給を停止することによって、バックアップ電源の出力電圧に異常が発生しないようにしたものである。
バックアップ電源または負荷に異常が発生し、バックアップ電源からの電力供給に異常が検出された場合、負荷の異常発生箇所を特定し、異常の発生した負荷への電力供給を停止することで、負荷への電力供給の停止を最小限に抑え、衝突により電源供給が停止し、負荷に異常が発生した場合でも、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電することができる。また、電源供給の停止が無い場合は、バックアップ電源から負荷に電力供給が行われるため、専用の電源を必要とせず、小型、低コストの電力変換システムを提供できる。
本発明の実施の形態に係る電力変換システムを示す構成図である。 本発明の電力変換装置の昇圧コンバータの構成を示す回路図である。 本発明の電力変換装置のインバータの構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る電力変換システムの負荷の異常発生箇所を特定する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電力変換システムの負荷の異常発生箇所を特定する状態を示す図である。
以下、本発明に係る電力変換システムの実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態では、電力変換システムが自動車に搭載されている場合について説明するが、電力変換システムは、自動車以外の車両に搭載されてもよい。
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係る電力変換システムを示す構成図である。図１において、電力変換システムは、電力変換用直流電源１０と三相交流モータ６０との間に設けられ、昇圧コンバータ２０、インバータ４０、二次平滑コンデンサ５０、放電制御部７０、バックアップ電源８０、制御用直流電源８１、電源スイッチ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、負荷８３ａ、８３ｂ、電圧検知部８５を備えている。
電力変換用直流電源１０は、充放電可能でありインバータ４０を介して三相交流モータ６０と電力をやり取りする。昇圧コンバータ２０は、電力変換用直流電源１０とインバータ４０との間に設けられ、電力変換用直流電源１０から供給される直流電圧を、ＤＣ／ＤＣ変換により昇圧する。（電力変換用直流電源１０の出力電圧が十分である場合は、昇圧コンバータ２０を省いてもよい。）一次平滑コンデンサ３０は、電力変換用直流電源１０と昇圧コンバータ２０との間に接続され、電力変換用直流電源１０と昇圧コンバータ２０との間の電圧を平滑化する。
インバータ４０は、昇圧コンバータ２０から出力される高圧の直流電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換により交流電圧に変換する。二次平滑コンデンサ５０は昇圧コンバータ２０とインバータ４０との間に接続され、昇圧コンバータ２０とインバータ４０との間の電圧を平滑化する。
三相交流モータ６０は、インバータ４０から出力される交流電圧が印加されることにより、車両の駆動力や制動力が制御される。
放電制御部７０は、コンバータ制御部７１、インバータ制御部７２、放電判定指示部７３、放電判定部７４を有している。放電判定指示部７３は、放電判定部７４により車両の衝突を検知した場合にインバータ制御部７２に対して二次平滑コンデンサ５０に蓄えられた電荷を放電するように指示を出す。また、本構成では、二次平滑コンデンサ５０に蓄えられた電荷が放電されると、同時に一次平滑コンデンサ３０およびエネルギー移行用コンデンサ２３に蓄えられた電荷も放電される。なお、放電判定部７４による車両の衝突の検知は、衝突時に発生する車両の様々な状態変化に基づいて間接的に行われるものである。
コンバータ制御部７１は、図２にその構成を示している昇圧コンバータ２０に含まれるパワー半導体素子の構成要素である半導体スイッチ素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのスイッチング動作を制御し、昇圧コンバータ２０でのＤＣ／ＤＣ変換を行う。また、インバータ制御部７２は、図３にその構成を示しているインバータ４０に含まれるスイッチングアームの上アーム側パワー半導体素子４４ａおよび下アーム側パワー半導体素子４４ｂ内の半導体スイッチ素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆのスイッチング動作を制御し、インバータ４０でのＤＣ／ＡＣ変換を行う。
昇圧コンバータ２０およびインバータ４０において、パワー半導体素子は、半導体スイッチ素子と半導体整流素子とを相互に逆並列に接続したものを単位とする。また、パワー半導体素子の直列接続体をアームと称する。
図２に示すように、昇圧コンバータ２０のアームは、半導体スイッチ素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとして、Ｓｉを材料としたＩＧＢＴを用い、半導体整流素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとして、同じくＳｉを材料としたＰｉＮダイオードを用いている。
半導体スイッチ素子２１ａのコレクタ電極Ｃには、半導体整流素子２２ａのカソード電極Ｋが接続され、半導体スイッチ素子２１ａのエミッタ電極Ｅには、半導体整流素子２２ａのアノード電極Ａが接続され、相互に逆並列に接続されて、パワー半導体素子の一単位になっている。ここで、半導体スイッチ素子２１ｄのエミッタ電極Ｅは、一次平滑コンデンサ３０の低電圧側ノードＮ１と接続され、かつ二次平滑コンデンサ５０の低電圧側ノードＮ２と接続されている。また、低電圧側ノードＮ２は、インバータ４０の下アーム側パワー半導体素子４４ｂのノードＮｕ、Ｎｖ、Ｎｗと接続されている。
したがって、電力変換用直流電源１０の低電圧側出力端子、低電圧側ノードＮ１、Ｎ２およびインバータ４０の下アーム側パワー半導体素子４４ｂのノードＮｕ、Ｎｖ、Ｎｗは、すべて同電位（代表して、電位Ｖｎ）となる。
また、半導体スイッチ素子２１ｄのコレクタ電極Ｃは、半導体スイッチ素子２１ｃのエミッタ電極Ｅおよびエネルギー移行用コンデンサ２３の低電圧側ノードと接続されている。半導体スイッチ素子２１ｃのコレクタ電極Ｃは、半導体スイッチ素子２１ｂのエミッタ電極Ｅおよびリアクトル２５のコイルの一端と接続されている。また、半導体スイッチ素子２１ｂのコレクタ電極Ｃは、半導体スイッチ素子２１ａのエミッタ電極Ｅおよびエネルギー移行用コンデンサ２３の高電圧側ノードと接続されている。
一方、半導体スイッチ素子２１ａのコレクタ電極Ｃは、二次平滑コンデンサ５０の高電圧側ノードＰ２と接続されている。また、高電圧側ノードＰ２は、インバータ４０の上アーム側パワー半導体素子４４ａのノードＰｕ、Ｐｖ、Ｐｗと接続されている。したがって、高電圧側ノードＰ２およびインバータ４０の上アーム側パワー半導体素子４４ａのノードＰｕ、Ｐｖ、Ｐｗは、すべて同電位（代表して、電位Ｖｐ）となる。
インバータ４０については、図３に示すように構成されている。インバータ４０内のアームは、駆動する三相交流モータ６０の相数に対応する本数が設けられており、ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのスイッチングアーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃで構成されている。
インバータ４０のＵ相スイッチングアーム４５ａは、半導体スイッチ素子４１ａ、４１ｂとして、例えば、Ｓｉを材料とした絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用い、半導体整流素子４２ａ、４２ｂとして、同じくＳｉを材料としたＰｉＮダイオードを用いている。
半導体スイッチ素子４１ａのコレクタ電極Ｃには、半導体整流素子４２ａのカソード電極Ｋが接続され、半導体スイッチ素子４１ａのエミッタ電極Ｅには、半導体整流素子４２ａのアノード電極Ａが接続され、相互に逆並列に接続されて、パワー半導体素子の一単位になっている。また、同様に、半導体スイッチ素子４１ｂのコレクタ電極Ｃには、半導体整流素子４２ｂのカソード電極Ｋが接続され、半導体スイッチ素子４１ｂのエミッタ電極Ｅには、半導体整流素子４２ｂのアノード電極Ａが接続されている。このように、インバータ４０のＵ相スイッチングアーム４５ａは、半導体スイッチ素子４１ａおよび半導体整流素子４２ａからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子４１ｂおよび半導体整流素子４２ｂからなるパワー半導体素子とが直列接続されて構成されている。
なお、インバータ４０のＶ相スイッチングアーム４５ｂおよびＷ相スイッチングアーム４５ｃも、半導体スイッチ素子４１ｃおよび半導体整流素子４２ｃからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子４１ｄおよび半導体整流素子４２ｄからなるパワー半導体素子との直列接続、並びに半導体スイッチ素子４１ｅおよび半導体整流素子４２ｅからなるパワー半導体素子と、半導体スイッチ素子４１ｆおよび半導体整流素子４２ｆからなるパワー半導体素子との直列接続により構成されている。また、インバータ制御部７２は、インバータ４０に含まれるスイッチングアーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃの上アーム側パワー半導体素子４４ａおよび下アーム側パワー半導体素子４４ｂ内の半導体スイッチ素子のスイッチング動作を制御して、三相交流モータ６０との接続ノードＵａｃ、Ｖａｃ、Ｗａｃの電位を調整することで、三相交流モータ６０に流れる電流量を制御する。
この結果、三相交流モータ６０が車両の駆動力や制動力の制御や車両制御のための発電を行うこととなる。また、インバータ制御部７２は、三相交流モータ６０の回転情報を回転数センサ６１から取得する。
次に、車両の衝突時における電力変換装置の動作について説明する。まず、放電制御部７０は、放電判定部７４により、車両の衝突を検知した場合に、車両を安全に停車させる。
続いて、電力変換用直流電源１０からの電力供給を停止し、放電判定指示部７３は、インバータ制御部７２に対して、放電動作の実行を指示する。放電判定指示部７３による放電動作の実行の指示に従い、インバータ制御部７２は、まず、インバータ４０内の半導体スイッチ素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆを制御し、二次平滑コンデンサ５０の電荷を放電する。
また、制御用直流電源８１の出力電圧が正常な場合は、制御用直流電源８１から放電制御部７０へ電力供給する。制御用直流電源８１からの電力供給が停止した場合は、バックアップ電源８０から放電制御部７０へ電力供給する。例えば、バックアップ電源ダイオード８４ａおよび制御用直流電源ダイオード８４ｂを図１に示すように接続し、バックアップ電源８０の出力電圧を制御用直流電源８１の出力電圧より低い値に設定することで前述の動作を実現してもよい。
バックアップ電源８０は、負荷８３ａ、８３ｂにも電力供給を行う。放電判定指示部７３から放電動作の実行の指示がある場合は、負荷８３ａ、８３ｂへの電力供給は停止することが望ましい。電力供給を行う負荷は１つあるいは複数であってもよい。図１では、２つの負荷に電力供給する場合の例を示している。
バックアップ電源８０または負荷８３ａ、８３ｂに異常が発生した場合として、バックアップ電源８０からの電力供給に異常が発生する場合には、全ての負荷が停止する。一方、負荷に異常が発生した場合には、異常発生箇所を特定し、特定した異常発生箇所への電力供給を停止することで、一部の電力供給先の負荷に異常が発生しても、その他の負荷への電力供給を継続できる。
異常発生箇所を特定するために、予め設定された順序で電力供給を停止することが好ましい。また、予め設定する電力供給を停止する順序は、故障率が高い順序であることが好ましい。すなわち、故障率が高い負荷は、異常発生の生じる可能性が高く、早期に異常への対応ができる。
以下、図４に示したフローチャートを参照しながら、異常発生箇所を特定する方法について説明する。
最初に正常動作している場合について説明する。
まず、開始後、ステップＳ１０１へ移行し、ステップＳ１０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ１０２へ移行する。
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とはバックアップ電源８０からの電力供給に異常があるか否かを判定する設定値となり、Ｖｔｈ１は最小出力電圧値、Ｖｔｈ２は最大出力電圧値とする。正常動作している場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０３では、バックアップ電源８０からの電力供給は正常と判定され、ステップＳ１０4へ移行し、処理を終了する。
次に図１に示すように、負荷８３ａ〜８３ｂが接続されている構成で、バックアップ電源８０に異常が発生した場合について説明する。また、異常発生箇所を特定するために電力供給を停止する順番は、負荷Ａ８３ａ、負荷Ｂ８３ｂの順番とする。
まず、開始後、ステップＳ１０１へ移行し、ステップＳ１０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ１０２へ移行する。
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。バックアップ電源８０に異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ２００へ移行する。
ステップＳ２００では、予め設定された順序で負荷Ａ８３ａへの電力供給を停止する。例えば、図１に示す負荷Ａの電源スイッチ８２ａをＯＦＦすることで、負荷Ａ８３ａへの電力供給を停止し、ステップＳ２０１へ移行する。
ステップＳ２０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ２０２へ移行する。
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。バックアップ電源８０に異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ３００へ移行する。
ステップＳ３００では、負荷Ａ８３ａへの電力供給のみを停止している為、ステップＳ２００へ移行する。
ステップＳ２００では、例えば、既にＯＦＦとなっている負荷Ａのための電源スイッチ８２ａに加え、負荷Ｂのための電源スイッチ８２ｂをＯＦＦすることで、負荷Ａ８３ａおよび負荷Ｂ８３ｂへの電力供給を停止し、ステップＳ２０１へ移行する。
ステップＳ２０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ２０２へ移行する。
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。バックアップ電源８０に異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ３００へ移行する。
ステップＳ３００では、負荷Ａ８３ａおよび負荷Ｂ８３ｂへの電力供給を停止している。負荷への全経路給電を停止しているため、ステップＳ３０１へ移行する。
ステップＳ３０１では、バックアップ電源８０の異常と判定され、ステップＳ３０２へ移行し、処理を終了する。この際、好ましくは、制御部の電源スイッチ８２ｃをＯＦＦすることでバックアップ電源８０からの電力供給を停止し、バックアップ電源の異常を通知する。
次に、４つの負荷（負荷Ａ８３ａ、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄ）が接続されている構成で、３つの負荷（負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄ）に異常が発生した場合について説明する。また、異常発生箇所を特定するために電力供給を停止する順番は、負荷Ａ８３ａ、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄの順番とする。
まず、開始（ステップＳ１００）後、ステップＳ１０１へ移行し、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ１０２へ移行する。
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄに異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ２００へ移行する。
ステップＳ２００では、予め設定された順序で負荷Ａ８３ａへの電力供給を停止し、ステップＳ２０１へ移行する。
ステップＳ２０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ２０２へ移行する。
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄに異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ３００へ移行する。
ステップＳ３００では、負荷Ａ８３ａへの電力供給のみを停止している為、ステップＳ２００へ移行する。
上述のステップＳ２００からステップＳ３００を繰り返し処理することで、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄへの電力供給を順次停止する。
負荷Ａ８３ａ、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄへの電力供給が停止された状態で、ステップＳ２０２に移行されるとＶｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定され、ステップＳ２０３へ移行する。
ステップＳ２０３では、最後に電力供給を停止した負荷Ｄ８３ｄを異常箇所として特定し、ステップＳ２０４へ移行する。この際、負荷Ｄ８３ｄが異常であることを通知することによって、異常状態への対応が円滑に行われる。
ステップＳ２０４では、異常箇所と判定された負荷以外の負荷への電力供給を開始し、ステップＳ２０５へ移行する。
ステップＳ２０５では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ２０６へ移行する。
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄに異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ４００へ移行する。異常箇所が一か所である場合は、ここでＶｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定され、ステップＳ２０７へ移行し、処理を終了する。
ステップＳ４００では、予め設定された順序で負荷Ａ８３ａへの電力供給を停止し、ステップＳ４０１へ移行する。この時、異常箇所と特定された負荷Ｄ８３ｄへの電力供給も停止する。
ステップＳ４０１では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ４０２へ移行する。
ステップＳ４０２では、ステップＳ４０１で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄに異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ４００へ移行する。
上述のステップＳ４００からステップＳ４０２を繰り返し処理することで、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃへの電力供給を順次停止する。
負荷Ａ８３ａ、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄへの電力供給が停止された状態で、ステップＳ４０２に移行されるとＶｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定され、ステップＳ４０３へ移行する。
ステップＳ４０３では、最後に電力供給を停止した負荷Ｃ８３ｃを異常箇所として特定し、ステップＳ４０４へ移行する。この際、好ましくは、負荷Ｃ８３ｃの異常を通知する。
ステップＳ４０４では、異常箇所と判定された負荷以外の負荷への電力供給を開始し、ステップＳ４０５へ移行する。
ステップＳ４０５では、電圧検知部８５からバックアップ電源８０の出力電圧値ＢＶを取得し、ステップＳ４０６へ移行する。
ステップＳ４０６では、ステップＳ４０５で得られた出力電圧値ＢＶと予め設定されている所定閾値Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２とを比較する。負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄに異常がある場合、Ｖｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定されず、ステップＳ４００へ移行する。
上述のステップＳ４００からステップＳ４０６を繰り返し処理することで、負荷Ｂ８３ｂの故障を特定することができる。
更に、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄへの電力供給が停止された状態で、ステップＳ４０６に移行されるとＶｔｈ１＜ＢＶ＜Ｖｔｈ２と判定され、ステップＳ４０７へ移行し処理を終了する。
前述の複数の負荷の異常発生箇所を特定する状態を示す図５に示す。
以上の処理を行った結果、図５に示すように、負荷Ｂ８３ｂ、負荷Ｃ８３ｃ、負荷Ｄ８３ｄが異常と判定され、電力供給が停止され、負荷Ａ８３ａへの電力供給は継続して行われる。
このように、本発明では、バックアップ電源または負荷に異常が発生した場合でも、負荷の異常発生箇所を特定し、特定した負荷の異常発生箇所への電力供給を停止することにより、バックアップ電源から電力供給されている全ての負荷が使用不可能となることなく、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を速やかに放電することができる、小型、低コストの電力変換システムを提供することができる。
なお、前述の実施の形態においては、複数の負荷に対してバックアップ電源から電力を供給する場合について説明した。この負荷が単数の場合には、同様に、バックアップ電源の異常状態であるのか、負荷の異常状態であるのかを判断することはより簡単な手順で実施することができる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素を適宜組み合わせ、あるいは、適宜、変更または省略することが可能である。
１０ 電力変換用直流電源、
２０ 昇圧コンバータ、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 半導体スイッチ素子、
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 半導体整流素子、
２３ エネルギー移行用コンデンサ、２５ リアクトル、
３０ 一次平滑コンデンサ、４０ インバータ、
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ 半導体スイッチ素子、
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ 半導体整流素子、
４４ａ 上アーム側パワー半導体素子、４４ｂ 下アーム側パワー半導体素子、
４５ａ Ｕ相スイッチングアーム、４５ｂ Ｖ相スイッチングアーム、
４５ｃ Ｗ相スイッチングアーム、５０ 二次平滑コンデンサ、
６０ 三相交流モータ、７０ 放電制御部、７１ コンバータ制御部、
７２ インバータ制御部、７３ 放電判定指示部、７４ 放電判定部、
８０ バックアップ電源、
８１ 制御用直流電源、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ 電源スイッチ、
８３ａ 負荷Ａ、８３ｂ 負荷Ｂ、８４ａ バックアップ電源ダイオード、
８４ｂ 制御用直流電源ダイオード、８５ 電圧検知部
本発明は、電力変換用直流電源とモータとの間に接続される電力変換システムであって、インバータ、前記電力変換用直流電源と前記インバータとの間の端子間電圧を平滑にするコンデンサ、前記インバータのスイッチング動作を制御するインバータ制御部と前記インバータ制御部に前記コンデンサの電荷を放電するように指示をする放電判定指示部とを有する放電制御部、前記放電制御部に制御部電源として電力を供給する制御用直流電源、前記コンデンサに並列に接続され前記制御用直流電源からの電力の供給が停止した時に前記放電制御部に電力を供給するバックアップ電源、前記バックアップ電源の出力電圧値を検知する電圧検知部、および前記バックアップ電源に接続される負荷への電力の供給をオン・オフする電源スイッチを備え、前記バックアップ電源または前記負荷に異常が発生した場合に異常発生箇所を特定するようにしたものである。


Claims (7)

  1. 電力変換用直流電源とモータとの間に接続される電力変換システムであって、インバータ、前記電力変換用直流電源と前記インバータとの間の端子間電圧を平滑にするコンデンサ、前記インバータのスイッチング動作を制御するインバータ制御部と前記インバータ制御部に前記コンデンサの電荷を放電するように指示をする放電判定指示部とを有する放電制御部、前記放電制御部に制御部電源として電力を供給する制御用直流電源、および前記コンデンサに並列に接続され前記制御用直流電源からの電力の供給が停止した時に前記放電制御部に電力を供給するバックアップ電源を備え、前記バックアップ電源に負荷が接続され、前記バックアップ電源から前記負荷に電力を供給し、前記バックアップ電源または前記負荷に異常が発生した場合に、異常発生箇所を特定するようにしたことを特徴とする電力変換システム。
  2. 前記負荷の異常発生箇所を特定し、前記負荷の異常発生箇所を通知することを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
  3. 前記負荷の異常発生箇所を特定できなかった場合、前記バックアップ電源の異常であることを通知することを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
  4. 前記バックアップ電源から電力供給される前記負荷が複数接続されている場合、前記負荷の異常発生箇所を特定するための前記電力供給を停止する順序が予め設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
  5. 前記電力供給を停止する順序に従い順次電力供給を停止し、前記バックアップ電源からの電力供給が正常となった場合、最後に電力供給を停止した前記負荷を異常発生箇所として特定し、前記異常発生箇所と判定された負荷以外の負荷への電力供給を行うことを特徴とする請求項４に記載の電力変換システム。
  6. 前記電力供給を停止する順序は、前記負荷の故障率の高い順序であることを特徴とする
    請求項４または５に記載の電力変換システム。
  7. 前記異常発生箇所と判定された負荷以外の負荷への電力供給を行う時、前記バックアップ電源からの電力供給が異常となった場合、前記負荷の異常発生箇所の特定を繰り返し行うことを特徴とする請求項５に記載の電力変換システム。
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