JP5358873B2

JP5358873B2 - パワーコンディショナ装置

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Publication number: JP5358873B2
Application number: JP2006226817A
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Inventors: 雅夫馬渕; 信行豊浦
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Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2013-12-04
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Description

本発明は、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するパワーコンディショナ装置に関し、特に一対のスイッチング素子を複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路とを備えたパワーコンディショナ装置に関する。

従来、このようなパワーコンディショナ装置としては、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ機能を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１のパワーコンディショナ装置としては、分散型電源及び商用系統間に配置され、分散型電源からの直流電力を蓄積して平滑化する第１電解コンデンサと、この第１電解コンデンサにて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路にて昇圧した直流電力を蓄積して平滑化する第２電解コンデンサと、この第２電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換する、一対のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを２個備えたインバータ回路と、このインバータ回路にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路と、昇圧回路内部のスイッチング素子及びインバータ回路内部のスイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路とを有し、このフィルタ回路でフィルタ処理を施した交流電力を家電機器等の一般負荷に対して電力供給するものである。

この特許文献１のパワーコンディショナ装置によれば、通常運転動作中に、分散型電源からの直流電力をインバータ回路で商用系統の交流電力に変換し、商用系統からだけでなく、分散型電源からでも一般負荷に電力を供給することができる。

また、従来のパワーコンディショナ装置においては、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断する連系リレー回路と、分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出回路とを有し、単独運転検出回路は、例えば商用系統の停電時に、分散型電源の単独運転を検出すると、分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断すべく、連系リレー回路を駆動制御すると共に、インバータ回路の駆動を停止すべく、インバータ回路を駆動停止制御するものが知られている（例えば特許文献２参照）。

しかしながら、従来のパワーコンディショナ装置においては、分散型電源の直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、このインバータ回路の出力電圧を監視する電圧検出回路と、インバータ回路を駆動制御する駆動制御回路とを備えているが、これらインバータ回路内部のスイッチング素子の故障、電圧検出回路の故障や駆動制御回路の断線故障はパワーコンディショナ装置の大きな故障要因に繋がる。

また、近年では、分散型電源及び商用系統間に配置されるパワーコンディショナ装置の技術分野ではないが、インバータ回路内部のスイッチング素子の異常を判定する異常判定装置が広く知られている（例えば特許文献３参照）。

この特許文献３の異常判定装置においては、直列に接続された２個のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを直流電源間に３組並列配置し、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて直流電力を交流電力に変換して同交流電力をモータ負荷に供給するインバータ回路を備えた電力変換装置であって、インバータ回路の３相交流出力線の少なくとも２相の出力線に接続した電流検出器と、インバータ回路の６個のスイッチング素子に所定パルスを供給し、予め定めた所定の複数の組み合わせパターンに応じて順次短時間導通させてゆくゲート駆動回路と、このゲート駆動回路によるスイッチング素子の導通組み合わせパターンに応じて電流検出器の検出結果に現れる電流変化に基づいて、各スイッチング素子の異常種別を判定する異常判定手段とを備え、インバータ回路内部の各スイッチング素子の異常を認識することができる。
特開２００２−１０４９６号公報（要約書及び図１参照）特開平１１−１２７５４２号公報（要約書及び図１参照）特開平８−３０８２４４号公報（要約書及び図１参照）

しかしながら、従来のパワーコンディショナ装置によれば、インバータ回路内部の故障、電圧検出回路の故障や、駆動制御回路の断線故障がパワーコンディショナ装置の故障要因に繋がるとの認識はあるものの、これらインバータ回路、電圧検出回路及び駆動制御回路の故障を認識する自己診断機能を備えたパワーコンディショナ装置はなく、このような自己診断機能を備えたパワーコンディショナ装置が強く求められているのが実情である。

また、従来のパワーコンディショナ装置に上記特許文献３の異常判定装置を採用してインバータ回路内部の故障を判定させることも考えられるが、特許文献３の異常判定装置では、そもそもモータ負荷を駆動することを主目的とするインバータ回路を発明対象とし、インバータ回路内部のスイッチング素子の異常を電流変化に基づき判定するようにしたが、電流を流す経路を確保するためには、必ずモータ負荷、すなわち一般負荷と接続する必要があるため、インバータ回路からの交流電力でモータ負荷を駆動する通常運転中でなければ、異常判定動作を実行することができない。

これに対して従来のパワーコンディショナ装置においては、分散型電源及び商用系統間の連系接続中は一般負荷と接続しているが、分散型電源及び商用系統間の連系接続中は商用系統に電圧が印加しているため、特許文献３の異常判定動作を実行することができず、分散型電源及び商用系統間の連系接続が遮断された状態でインバータ回路の故障を判定する故障判定動作を実行する必要があるため、同パワーコンディショナ装置に特許文献３の技術内容を採用したとしても容易に想到し得るものでなく、分散型電源及び商用系統間の連系接続が遮断された状態でインバータ回路の故障を判定する自己診断機能を備えたパワーコンディショナ装置が強く求められているのが実情である。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分散型電源及び商用系統間の連系接続が遮断された状態で、少なくとも重要度の高いインバータ回路内部の故障有無を正確に認識することができる自己診断機能を備えたパワーコンディショナ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のパワーコンディショナ装置は、直列に接続された一対のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路と、前記インバータ回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断する連系リレー回路と、同パワーコンディショナ装置全体を制御する制御回路とを備えたパワーコンディショナ装置であって、診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行する切替制御手段と、この切替制御手段にて前記ＯＮ切替動作を順次実行する度に、前記インバータ回路の入力電圧が低下したか否かを直接判定する電圧低下判定手段と、この電圧低下判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記電圧低下判定手段にて前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断する故障判定手段と、この故障判定手段の判定結果を報知する報知手段とを有して構成しており、更に、前記スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時の前記インバータ回路の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶手段と、前記故障判定手段にて前記インバータ回路内部にショート故障なしと判断されると、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて、前記インバータ回路の出力電圧を直接検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定手段とを有して、前記故障判定手段が、前記出力電圧判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路の断線故障の発生有無を判断し、前記出力電圧判定手段にて前記インバータ回路の出力電圧が前記出力電圧記憶手段に記憶中の正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断することを特徴とする。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、前記インバータ回路の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断し、この判断結果を報知出力するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のショート故障の発生有無を正確に認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、前記インバータ回路の入力過電流が発生したか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の入力過電流が発生したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断し、この判断結果を報知出力するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のショート故障の発生有無を正確に認識することができる。

本発明のパワーコンディショナ装置の前記故障判定手段は、前記電圧低下判定手段にて前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記切替制御手段にてＯＮに切替えたスイッチング素子に関わるスイッチングアームの内、他方側のスイッチング素子にショート故障又は前記駆動制御回路の故障ありと判断するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記切替制御手段にてＯＮに切替えたスイッチング素子に関わるスイッチングアームの内、他方側のスイッチング素子にショート故障又は駆動制御回路の故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づきショート故障中のスイッチング素子を特定、又は駆動制御回路の故障と認識することができる。

本発明のパワーコンディショナ装置は、前記スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時の前記インバータ回路の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶手段と、前記故障判定手段にて前記インバータ回路内部にショート故障なしと判断されると、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて、前記インバータ回路の出力電圧を直接検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定手段とを有し、前記故障判定手段は、前記出力電圧判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路の断線故障の発生有無を判断し、前記出力電圧判定手段にて前記インバータ回路の出力電圧が前記出力電圧記憶手段に記憶中の正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記インバータ回路内部にショート故障なしと判断されると、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて、前記インバータ回路の出力電圧を検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路の断線故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置は、前記インバータ回路の出力電流の異常を検出する出力電流異常検出回路を有し、前記制御回路は、前記出力電流異常検出回路を通じて前記出力電流の異常を検出すると、前記診断起動信号を出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記出力電流異常検出回路を通じて前記出力電流の異常を検出すると、前記診断起動信号を出力するようにしたので、例えばインバータ回路の故障による出力電流の乱れ、過電流検出、交流電流に直流成分が含まれるような直流分流検出、インバータ回路への電流指令値に対応する出力電流が出力できないような電流異常検出時に、少なくともインバータ回路内部の故障の発生有無を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置の前記制御回路は、運転開始起動信号に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、運転開始起動信号に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしたので、運転開始前に、少なくともインバータ回路内部の故障の発生有無を認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置の前記制御回路は、外部診断入力に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしても良い。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、外部診断入力に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしたので、運転開始前に、少なくともインバータ回路内部の故障の発生有無を認識することができる。

また、上記目的を達成するために本発明のパワーコンディショナ装置は、直列に接続された一対のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路と、前記インバータ回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断する連系リレー回路と、同パワーコンディショナ装置全体を制御する制御回路とを備えたパワーコンディショナ装置であって、前記スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時の前記インバータ回路の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶手段と、診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて前記インバータ回路の出力電圧を直接検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定手段と、この出力電圧判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を判断し、前記出力電圧判定手段にて前記インバータ回路の出力電圧が前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断する故障判定手段と、この故障判定手段の判定結果を報知する報知手段とを有して構成し、更に、前記所定デューティ比は、前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第１許容電圧範囲になるように設定された第１デューティ比と、前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第２許容電圧範囲になるように設定された第２デューティ比とを有して、前記故障判定手段が、前記出力電圧判定手段にて前記第１デューティ比設定時の出力電圧が第１許容電圧範囲でないと判定されると、又は前記出力電圧判定手段にて前記第２デューティ比設定時の出力電圧が前記第２許容電圧範囲でないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断するようにした。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて、前記インバータ回路の出力電圧を検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記出力電圧判定手段にて前記第１デューティ比設定時の出力電圧が第１許容電圧範囲でないと判定されると、又は前記出力電圧判定手段にて前記第２デューティ比設定時の出力電圧が前記第２許容電圧範囲でないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、前記出力電流異常検出回路を通じて前記出力電流の異常を検出すると、前記診断起動信号を出力するようにしたので、例えばインバータ回路の故障による出力電流の乱れ、過電流検出、交流電流に直流成分が含まれるような直流分流検出、インバータ回路への電流指令値に対応する出力電流が出力できないような電流異常検出時に、インバータ回路内部の故障の発生有無、電圧検出回路の故障の発生有無、又は駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を認識することができる。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、運転開始起動信号に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしたので、運転開始前に、インバータ回路内部の故障の発生有無、電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を認識することができる。

従って、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、外部診断入力に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力するようにしたので、運転開始前に、インバータ回路内部の故障の発生有無、電圧検出回路内部の故障の発生有無又は駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を認識することができる。

上記のように構成された本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、連系リレー回路を通じて分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、インバータ回路の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断し、この判断結果を報知出力するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のショート故障の発生有無を正確に認識することができる。

また、本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、連系リレー回路を通じて分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路を通じて、スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、電圧検出回路を通じて、インバータ回路の出力電圧を検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

以下、図面に基づいて本発明のパワーコンディショナ装置の実施の形態を示す分散型電源システムについて説明する。図１は本実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す分散型電源システム１は、直流電力を発電する、例えば太陽光発電機やガスエンジン発電機等の分散型電源２と、この分散型電源２と連系接続する商用系統３と、分散型電源２及び商用系統３間に配置され、電力変換機能を備えたパワーコンディショナ装置４とを有し、このパワーコンディショナ装置４は、電力変換機能を通じて、分散型電源２にて発電した直流電力を商用系統３の交流電力に変換し、この変換した交流電力を一般家電機器等の一般負荷５に供給するものである。

パワーコンディショナ装置４は、分散型電源２から発電した直流電力を平滑化する第１電解コンデンサ１１と、この第１電解コンデンサ１１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２と、この昇圧回路１２にて昇圧した直流電力を平滑化する第２電解コンデンサ１３と、この第２電解コンデンサ１３にて平滑化した直流電力を商用系統３の交流電力に変換するインバータ回路１４と、このインバータ回路１４にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１５と、このフィルタ回路１５及び一般負荷５間を接続することで、分散型電源２及び商用系統３間を連系接続する連系リレー回路１６と、様々な情報を表示する表示部１７と、インバータ回路１４を駆動制御する駆動制御回路１８と、インバータ回路１４の出力電圧を検出する電圧検出回路１９と、この電圧検出回路１９の検出結果に基づき、分散型電源２の単独運転を検出する単独運転検出回路２０と、インバータ回路１４、駆動制御回路１８及び電圧検出回路１９の故障を判定する故障判定回路３０と、このパワーコンディショナ装置４全体を制御する制御回路４０とを有している。

また、昇圧回路１２は、スイッチング素子１２Ａと、インダクタンス１２Ｂと、ダイオード１２Ｃとで構成し、駆動制御回路１８の駆動制御信号に応じてスイッチング素子１２Ａを駆動制御することで、第１電解コンデンサ１１で平滑化した直流電力を昇圧完了レベル（目標レベル）まで昇圧するものである。

また、インバータ回路１４は、直列に接続された第１スイッチング素子２１Ａ及び第２スイッチング素子２１Ｂで構成する第１スイッチングアーム２１と、直列に接続された第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２Ｂで構成する第２スイッチングアーム２２とを並列に接続することで構成し、駆動制御回路１８の駆動制御信号に応じてスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂを駆動制御することで、第２電解コンデンサ１３で平滑化した直流電力を商用系統３の交流電力に変換するものである。

制御回路４０は、パワーコンディショナ装置４の通常運転中に、単独運転検出回路２０を通じて分散型電源２の単独運転を検出すると、連系リレー回路１６を通じて、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断すると共に、後述する第１診断起動信号又は第２診断起動信号を故障判定回路３０に供給するものである。

故障判定回路３０は、駆動制御回路１８を通じてインバータ回路１４内部のスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２ＢをＯＮ／ＯＦＦ制御する切替制御部３１と、切替制御部３１にてＯＮ制御したスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂに関わるインバータ回路１４の入力電圧を検出し、この検出した入力電圧が低下したか否かを判定する電圧低下判定部３２と、インバータ回路１４に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時のインバータ回路１４の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶部３３と、所定デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が、出力電圧記憶部３３に記憶中の所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定部３４と、電圧低下判定部３２の判定結果及び出力電圧判定部３４の判定結果に基づき、インバータ回路１４内部のショート故障及びオープン故障の発生有無、電圧検出回路１９内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路１８の断線故障の発生有無を判断する故障判定部３５とを有している。

切替制御部３１は、第１診断起動信号を検出すると、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じてスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２ＢをＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの内、一つのスイッチング素子２１Ａ（２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ）のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、例えば第２〜第４スイッチング素子２１Ｂ，２２Ａ及び２２ＢをＯＦＦ状態及び第１スイッチング素子２１ＡをＯＮ状態→第１、第２及び第４スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ及び２２ＢをＯＦＦ状態及び第３スイッチング素子２２ＡをＯＮ状態→第１、第３及び第４スイッチング素子２１Ａ，２２Ａ及び２２ＢをＯＦＦ状態及び第２スイッチング素子２１ＢをＯＮ状態→第１〜第３スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ及び２２ＡをＯＦＦ状態及び第４スイッチング素子２２ＢをＯＮ状態に移行すべく、ＯＮ切替動作をスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ毎に順次実行するものである。

電圧低下判定部３２は、切替制御部３１にてＯＮ切替動作を順次実行する度に、インバータ回路１４の入力電圧が低下したか否かを判定するものである。

出力電圧記憶部３３は、第１デューティ比設定時の正常時におけるインバータ回路１４の出力電圧に関わる許容電圧範囲と、第２デューティ比設定時の正常時におけるインバータ回路１４の出力電圧に関わる許容電圧範囲とを予め記憶しているものである。

また、出力電圧判定部３４は、第２診断起動信号を検出すると、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じて、インバータ回路１４に対して所定デューティ比を設定してスイッチング素子をＯＮすることで、電圧検出回路１９を通じてインバータ回路１４の出力電圧を検出し、この電圧検出回路１９にて検出した所定デューティ比設定時の出力電圧が出力電圧記憶部３３に記憶中の所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定するものである。尚、出力電圧判定部３４は、最初、第１デューティ比を設定し、第１デューティ比設定時のインバータ回路の出力電圧が第１デューティ比設定時の許容電圧範囲内であるか否かを判定した後、第２デューティ比を設定し、第２デューティ比設定時のインバータ回路の出力電圧が第２デューティ比設定時の許容電圧範囲内であるか否かを判定するものである。

故障判定部３５は、電圧低下判定部３２にてインバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、切替制御部３１を通じてＯＮに切替えたスイッチング素子２１Ａ（２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ）に関わるスイッチングアーム２１（２２）の内、対向側のスイッチング素子２１Ｂ（２１Ａ，２２Ｂ，２２Ａ）にショート故障ありと判断し、例えばスイッチング素子２１Ｂ，２２Ａ及び２２ＢがＯＦＦ状態、スイッチング素子２１ＡがＯＮ状態の場合、電圧低下判定部３２にてインバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、第１スイッチングアーム２１の内、対向側の第２スイッチング素子２１Ｂのショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障と判断するものである。

また、故障判定部３５は、出力電圧判定部３４にて所定デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が正常時の所定デューティ比設定時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、例えば第１デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が正常時の第１デューティ設定時の許容電圧範囲内にないと判定されると、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生あり、又は電圧検出回路１９内部の故障の発生あり、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生ありと判断するものである。

また、制御回路４０は、故障判定部３５にてインバータ回路１４内部のショート故障又はオープン故障の発生あり、又は電圧検出回路１９内部の故障の発生あり、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生ありと判断されると、これらの故障を報知すべく、警告表示を表示部１７に表示するものである。

尚、請求項記載のパワーコンディショナ装置はパワーコンディショナ装置４、スイッチング素子は第１〜第４スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ、スイッチングアームは第１スイッチングアーム２１及び第２スイッチングアーム２２、分散型電源は分散型電源２、商用系統は商用系統３、インバータ回路はインバータ回路１４、駆動制御回路は駆動制御回路１８、電圧検出回路は電圧検出回路１９、連系リレー回路は連系リレー回路１６、制御回路は制御回路４０、切替制御手段は切替制御部３１、電圧低下判定手段は電圧低下判定部３２、故障判定手段は故障判定部３５、報知手段は表示部１７、出力電圧記憶手段は出力電圧記憶部３３、出力電圧判定手段は出力電圧判定部３４、出力電流異常検出回路は図示せぬ出力電流異常検出回路に相当するものである。

次に本実施の形態を示す分散型電源システム１の動作について説明する。図２は本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置４内部のショート故障判定処理に関わる制御回路４０及び故障判定回路３０の処理動作を示すフローチャートである。

図２に示すショート故障判定処理は、インバータ回路１４内部のスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ毎にＯＮ動作を実行し、インバータ回路１４の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づきインバータ回路１４内部のスイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂのショート故障の発生有無を判定する処理である。

図２において制御回路４０は、第１診断起動信号を検出すると（ステップＳ１１）、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

制御回路４０は、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態でないと判定されると、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断すると共に（ステップＳ１３）、故障判定回路３０を起動する（ステップＳ１４）。

故障判定回路３０内部の切替制御部３１は、起動を開始すると、駆動制御回路１８を通じて、第１スイッチング素子２１Ａ、第２スイッチング素子２１Ｂ、第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２ＢをＯＦＦした後（ステップＳ１５）、第１スイッチング素子２１ＡのみをＯＮして、第１スイッチング素子２１ＡをＯＮ状態、第２スイッチング素子２１Ｂ、第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２ＢをＯＦＦ状態にする（ステップＳ１６）。

故障判定回路３０内部の電圧低下判定部３２は、ステップＳ１６の状態でインバータ回路１４の入力電圧を検出し、この入力電圧が低下したか否かを判定する（ステップＳ１７）。

故障判定回路３０内部の故障判定部３５は、ステップＳ１７にてインバータ回路１４内部の入力電圧が低下したと判定されると、第１スイッチング素子２１Ａに対向する第２スイッチング素子２１Ｂがショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障であると判断し（ステップＳ１８）、この判断結果を制御回路４０に通知する。

制御回路４０は、ショート故障の判断結果を受信すると、第２スイッチング素子２１Ｂのショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障を報知すべく、ショート故障の警告表示を表示部１７に表示し（ステップＳ１９）、このショート故障判断処理に関わる処理動作を終了する。

また、切替制御部３１は、ステップＳ１７にてインバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、第３スイッチング素子２２ＡのみをＯＮにして、第３スイッチング素子２２ＡをＯＮ状態、第１スイッチング素子２１Ａ、第２スイッチング素子２１Ｂ及び第４スイッチング素子２２ＢをＯＦＦ状態にする（ステップＳ２０）。

電圧低下判定部３２は、ステップＳ２０の状態でインバータ回路１４の入力電圧を検出し、この入力電圧が低下したか否かを判定する（ステップＳ２１）。

故障判定部３５は、ステップＳ２１にてインバータ回路１４内部の入力電圧が低下したと判定されると、第３スイッチング素子２２Ａに対向する第４スイッチング素子２２Ｂがショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障であると判断し（ステップＳ２２）、この判断結果を制御回路４０に通知する。

制御回路４０は、ショート故障の判断結果を受信すると、第４スイッチング素子２２Ｂのショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障を報知すべく、ステップＳ１９に移行する。

また、切替制御部３１は、ステップＳ２１にてインバータ回路１４の入力電圧が低下していないと判定されると、第２スイッチング素子２１ＢのみをＯＮにして、第２スイッチング素子２１ＢをＯＮ状態、第１スイッチング素子２１Ａ、第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２ＢをＯＦＦ状態にする（ステップＳ２３）。

電圧低下判定部３２は、ステップＳ２３の状態でインバータ回路１４の入力電圧を検出し、この入力電圧が低下したか否かを判定する（ステップＳ２４）。

故障判定部３５は、ステップＳ２４にてインバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、第２スイッチング素子２１Ｂに対向する第１スイッチング素子２１Ａがショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障であると判断し（ステップＳ２５）、この判断結果を制御回路４０に通知する。

制御回路４０は、ショート故障の判断結果を受信すると、第１スイッチング素子２１Ａのショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障を報知すべく、ステップＳ１９に移行する。

また、切替制御部３１は、ステップＳ２４にてインバータ回路１４の入力電圧が低下していないと判定されると、第４スイッチング素子２２ＢのみをＯＮにして、第４スイッチング素子２２ＢをＯＮ状態、第１スイッチング素子２１Ａ、第２スイッチング素子２１Ｂ及び第３スイッチング素子２２ＡをＯＦＦ状態にする（ステップＳ２６）。

電圧低下判定部３２は、ステップＳ２６の状態でインバータ回路１４の入力電圧を検出し、この入力電圧が低下したか否かを判定する（ステップＳ２７）。

故障判定部３５は、ステップＳ２７にてインバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、第４スイッチング素子２２Ｂに対向する第３スイッチング素子２２Ａがショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障であると判断し（ステップＳ２８）、この判断結果を制御回路４０に通知する。

制御回路４０は、ショート故障の判断結果を受信すると、第３スイッチング素子２２Ａのショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障を報知すべく、ステップＳ１９に移行する。

また、故障判定部３５は、ステップＳ２７にてインバータ回路１４の入力電圧が低下していないと判定されると、第１スイッチング素子２１Ａ、第２スイッチング素子２１Ｂ、第３スイッチング素子２２Ａ及び第４スイッチング素子２２Ｂのショート故障はないものと判断し（ステップＳ２９）、この処理動作を終了する。

また、制御回路４０は、ステップＳ１１にて第１診断起動信号を検出したのでなければ、この処理動作を終了する。

また、制御回路４０は、ステップＳ１２にて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態であれば、故障判定回路３０を起動すべく、ステップＳ１４に移行する。

図２に示すショート故障判定処理によれば、第１診断起動信号を検出すると、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じて全スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２ＢをＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、インバータ回路１４の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路１４内部のショート故障の発生有無又は駆動制御回路１８内部の故障を判断し、インバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、インバータ回路１４内部にショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障ありと判断し、このショート故障の警告表示を表示部１７に表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路１４内部のショート故障の発生有無又は駆動制御回路１８内部の故障発生有無を正確に認識することができる。

また、ショート故障判定処理によれば、インバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、ＯＮに切替えたスイッチング素子２１Ａ（２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ）に関わるスイッチングアーム２１（２２）の内、対向側のスイッチング素子２１Ｂ（２１Ａ，２２Ｂ，２２Ａ）にショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障ありと判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、警告表示に基づきショート故障中のスイッチング素子２１Ｂ（２１Ａ，２２Ｂ，２２Ａ）を特定、若しくは駆動制御回路１８内部の故障を認識することができる。

図３は本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置４内部のオープン故障判定処理に関わる制御回路４０及び故障判定回路３０内部の処理動作を示すフローチャートである。

図３に示すオープン故障判定処理は、第１スイッチングアーム２１及び第２スイッチングアーム２２の所定デューティ比（第１デューティ比及び第２デューティ比）に応じてインバータ回路１４の出力電圧を検出し、この出力電圧に基づき、インバータ回路１４のオープン故障、電圧検出回路１９の故障又は駆動制御回路１８の断線故障の発生有無を判定する処理である。

図３において制御回路４０は、第２診断起動信号を検出すると（ステップＳ４１）、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。

制御回路４０は、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態でないと判定されると、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断すると共に（ステップＳ４３）、故障判定回路３０を起動する（ステップＳ４４）。

故障判定回路３０内部の出力電圧判定部３４は、駆動制御回路１８を通じて第１スイッチングアーム２１及び第２スイッチングアーム２２に対して第１デューティ比を設定する（ステップＳ４５）。尚、第１デューティ比は、例えば第１スイッチングアーム２１内の第１スイッチング素子２１Ａ：第２スイッチング素子２１Ｂのデューティ比を１０％：９０％に、第２スイッチングアーム２２内の第３スイッチング素子２２Ａ：第４スイッチング素子２２Ｂのデューティ比を９０％：１０％に設定するものである。

出力電圧判定部３４は、駆動制御回路１８を通じてインバータ回路１４に対して第１デューティ比を設定した後、電圧検出回路１９を通じて第１デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧を検出し（ステップＳ４６）、この第１デューティ比設定時の出力電圧が出力電圧記憶部３３に記憶中の第１デューティ比設定時の正常時に関わる許容電圧範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。

故障判定部３５は、出力電圧判定部３４にて第１デューティ比設定時の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内でないと判定されると、インバータ回路１４内部にオープン故障があると判断し（ステップＳ４８）、この判断結果を制御回路４０に通知する。

尚、故障判定部３５は、出力電圧判定部３４にて第１デューティ比設定時の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内でないと判定されると、インバータ回路１４のオープン故障の発生の他に、電圧検出回路１９の故障若しくは駆動制御回路１８の断線故障の発生を認識するものである。

制御回路４０は、インバータ回路１４内部にオープン故障があるとの判断結果を受信すると、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生を報知すべく、オープン故障の警告表示を表示部１７に表示することで（ステップＳ４９）、この処理動作を終了する。尚、ユーザは、オープン故障の警告表示に基づき、インバータ回路１４のオープン故障、電圧検出回路１９の故障又は駆動制御回路１８の断線故障の発生を認識することができる。

また、出力電圧判定部３４は、ステップＳ４７にて第１デューティ比設定時の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内であると判定されると、駆動制御回路１８を通じて第１スイッチングアーム２１及び第２スイッチングアーム２２に対して第２デューティ比を設定する（ステップＳ５０）。

尚、第２デューティ比は、例えば第１スイッチング素子２１Ａ：第２スイッチング素子２１Ｂのデューティ比を９０％：１０％、第３スイッチング素子２２Ａ：第４スイッチング素子２２Ｂのデューティ比を１０％：９０％に設定するものである。

出力電圧判定部３４は、電圧検出回路１９を通じて第２デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧を検出し（ステップＳ５１）、この第２デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が出力電圧記憶部３３に記憶中の第２デューティ比設定時の正常時に関わる許容電圧範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。

故障判定部３５は、出力電圧判定部３４にて第２デューティ比設定時の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内でないと判定されると、インバータ回路１４内部にオープン故障があると判断すべく、ステップＳ４８に移行する。

制御回路４０は、ステップＳ４８にてインバータ回路１４内部にオープン故障があると判断し、この判断結果を表示部１７に表示すべく、ステップＳ４９に移行する。

また、故障判定部３５は、ステップＳ５２にて第２デューティ比設定時の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内であると判定されると、インバータ回路１４のオープン故障、電圧検出回路１９の故障及び駆動制御回路１８の断線故障はないものと判断し（ステップＳ５３）、この処理動作を終了する。

また、制御回路４０は、ステップＳ４１にて第２診断起動信号を検出したのでなければ、この処理動作を終了する。

また、制御回路４０は、ステップＳ４２にて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続が遮断状態であると判定されると、故障判定回路３０を起動すべく、ステップＳ４４に移行する。

図３に示すオープン故障判定処理によれば、第２診断起動信号を検出すると、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じて、インバータ回路１４に対して所定デューティ比（第１デューティ比、第２デューティ比）を設定した後、電圧検出回路１９を通じて、インバータ回路１４の出力電圧を検出し、この電圧検出回路１９にて検出した所定デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が、前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路１９内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生有無を判断し、例えばインバータ回路１４の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、オープン故障の警告表示を表示部１７に表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、オープン故障の警告表示に基づき、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路１９内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

本実施の形態によれば、第１診断起動信号を検出すると、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じて全スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２ＢをＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、インバータ回路１４の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づき、インバータ回路１４内部のショート故障の発生有無又は駆動制御回路１８の故障発生有無を判断し、インバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、ショート故障の警告表示を表示部１７に表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、ショート故障の警告表示に基づき、インバータ回路１４内部のショート故障の発生有無又は駆動制御回路１８内部の故障発生有無を正確に認識することができる。

また、本実施の形態によれば、インバータ回路１４の入力電圧が低下したと判定されると、ＯＮに切替えたスイッチング素子２１Ａ（２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ）に関わるスイッチングアーム２１（２２）の内、対向側のスイッチング素子２１Ｂ（２１Ａ，２２Ｂ，２２Ａ）にショート故障又は駆動制御回路１８内部の故障と判断するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、警告表示に基づきショート故障中のスイッチング素子２１Ｂ（２１Ａ，２２Ｂ，２２Ａ）を特定、又は駆動制御回路１８内部の故障を認識することができる。

また、本実施の形態によれば、第２診断起動信号を検出すると、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路１８を通じて、インバータ回路１４に対して所定デューティ比（第１デューティ比、第２デューティ比）を設定した後、電圧検出回路１９を通じて、インバータ回路１４の出力電圧を検出し、この電圧検出回路１９にて検出した所定デューティ比設定時のインバータ回路１４の出力電圧が、前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路１９内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生有無を判断し、例えばインバータ回路１４の出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、オープン故障の警告表示を表示部１７に表示するようにしたので、パワーコンディショナ装置４のユーザは、オープン故障の警告表示に基づき、インバータ回路１４内部のオープン故障の発生有無、電圧検出回路１９内部の故障の発生有無、又は駆動制御回路１８内部の断線故障の発生有無を正確に認識することができる。

また、本実施の形態によれば、単独運転検出回路２０を通じて分散型電源２の単独運転を検出すると、分散型電源２及び商用系統３間の連系接続を遮断すると共に、第１診断起動信号又は第２診断起動信号を出力するようにしたので、単独運転検出時に、少なくともインバータ回路１４の故障の有無を認識することができる。

また、上記実施の形態においては、図３に示すオープン故障判定処理にて第１デューティ比及び第２デューティ比の２パターンを使用してデューティ比毎にインバータ回路１４の出力電圧を監視し、この出力電圧が正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づき、インバータ回路１４のオープン故障を判定するようにしたが、これら２パターンに限定されるものではなく、３パターン以上であっても良いことは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、第１診断起動信号を検出すると、図２に示すショート故障判定処理を実行すると共に、第２診断起動信号を検出すると、図３に示すオープン故障判定処理を実行するようにしたが、例えば第１診断起動信号を検出してショート故障判定処理を実行した後、第２診断起動信号を検出してオープン故障判定処理を実行したり、また、例えば第２診断起動信号を検出してオープン故障処理を実行した後、第１診断起動信号を検出してショート故障判定処理を実行するようにしても良く、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、単独運転検出回路２０を通じて分散型電源２の単独運転を検出すると、第１診断起動信号又は第２診断起動信号を出力するようにしたが、例えばパワーコンディショナ装置４の通常運転を開始する運転開始起動信号に応じて、通常運転開始前に第１診断起動信号又は第２診断起動信号を出力するようにしても良く、この場合、運転開始前に、少なくともインバータ回路１４内部の故障の発生有無を認識することができる。

また、同様に外部診断入力操作に応じて第１診断起動信号又は第２診断起動信号を出力するようにしても良く、この場合も、外部診断操作時に、少なくともインバータ回路１４内部の故障の発生有無を認識することができる。

また、同様に系統電圧の異常検出する都度や、パワーコンディショナ装置４の停止の都度や、連系リレー回路１６を通じて分散型電源２及び商用系統３間を連系接続する直前に、第１診断起動信号又は第２診断起動信号を出力するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明のパワーコンディショナ装置によれば、診断起動信号を検出すると、分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断した状態で、駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行し、このＯＮ切替動作を順次実行する度に、インバータ回路の入力電圧が低下したか否かを判定し、この判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断し、この判断結果を報知出力するようにしたので、パワーコンディショナ装置のユーザは、報知内容に基づき、インバータ回路内部のショート故障の発生有無を正確に認識することができるため、例えばガスエンジン発電機や太陽光電池等の分散型電源及び商用系統間を連系接続する分散型電源システムに有用である。

本発明のパワーコンディショナ装置に関わる実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内部のショート故障判定処理に関わる故障判定回路及び制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置内部のオープン故障判定処理に関わる故障判定回路及び制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。

２分散型電源
３商用系統
４パワーコンディショナ装置
１４インバータ回路
１６連系リレー回路
１７表示部（報知手段）
１８駆動制御回路
１９電圧検出回路
２０単独運転検出回路
２１Ａ第１スイッチング素子
２１Ｂ第２スイッチング素子
２２Ａ第３スイッチング素子
２２Ｂ第４スイッチング素子
３１切替制御部（切替制御手段）
３２電圧低下判定部（電圧低下判定手段）
３３出力電圧記憶部（出力電圧記憶手段）
３４出力電圧判定部（出力電圧判定手段）
３５故障判定部（故障判定手段）
４０制御回路

Claims

直列に接続された一対のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路と、前記インバータ回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断する連系リレー回路と、同パワーコンディショナ装置全体を制御する制御回路とを備えたパワーコンディショナ装置であって、
診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて全スイッチング素子をＯＦＦした後、ＯＦＦ中の全スイッチング素子の内、一つのスイッチング素子のみをＯＮに切替えるＯＮ切替動作をスイッチング素子毎に順次実行する切替制御手段と、この切替制御手段にて前記ＯＮ切替動作を順次実行する度に、前記インバータ回路の入力電圧が低下したか否かを直接判定する電圧低下判定手段と、この電圧低下判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のショート故障の発生有無を判断し、前記電圧低下判定手段にて前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記インバータ回路内部にショート故障ありと判断する故障判定手段と、この故障判定手段の判定結果を報知する報知手段とを有して構成しており、
更に、前記スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時の前記インバータ回路の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶手段と、前記故障判定手段にて前記インバータ回路内部にショート故障なしと判断されると、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて、前記インバータ回路の出力電圧を直接検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定手段とを有して、
前記故障判定手段が、前記出力電圧判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路の断線故障の発生有無を判断し、前記出力電圧判定手段にて前記インバータ回路の出力電圧が前記出力電圧記憶手段に記憶中の正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
前記故障判定手段は、
前記電圧低下判定手段にて前記インバータ回路の入力電圧が低下したと判定されると、前記切替制御手段にてＯＮに切替えたスイッチング素子に関わるスイッチングアームの内、他方側のスイッチング素子にショート故障又は前記駆動制御回路の故障ありと判断することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ装置。
前記インバータ回路の出力電流の異常を検出する出力電流異常検出回路を有し、
前記制御回路は、
前記出力電流異常検出回路を通じて前記出力電流の異常を検出すると、前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御回路は、
運転開始起動信号に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項１、２又は３記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御回路は、
外部診断入力に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項請求項１、２又は３記載記載の記載のパワーコンディショナ装置。
直列に接続された一対のスイッチング素子で構成するスイッチングアームを複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御回路と、前記インバータ回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記分散型電源及び商用系統間の連系接続を遮断する連系リレー回路と、同パワーコンディショナ装置全体を制御する制御回路とを備えたパワーコンディショナ装置であって、
前記スイッチング素子に対して所定デューティ比を設定したときに関わる、正常時の前記インバータ回路の許容電圧範囲を予め記憶した出力電圧記憶手段と、診断起動信号を検出すると、前記連系リレー回路を通じて前記分散型電源及び前記商用系統間の連系接続を遮断した状態で、前記駆動制御回路を通じて、前記スイッチング素子に対して前記所定デューティ比を設定して前記スイッチング素子をＯＮすることで、前記電圧検出回路を通じて前記インバータ回路の出力電圧を直接検出し、この電圧検出回路にて検出した前記所定デューティ比設定時の前記インバータ回路の出力電圧が、前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にあるか否かを判定する出力電圧判定手段と、この出力電圧判定手段の判定結果に基づき、前記インバータ回路内部のオープン故障の発生有無、前記電圧検出回路内部の故障の発生有無、又は前記駆動制御回路内部の断線故障の発生有無を判断し、前記出力電圧判定手段にて前記インバータ回路の出力電圧が前記出力電圧記憶手段に記憶中の前記所定デューティ比設定時に関わる正常時の許容電圧範囲内にないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路の断線故障ありと判断する故障判定手段と、この故障判定手段の判定結果を報知する報知手段とを有して構成し、
更に、前記所定デューティ比は、前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第１許容電圧範囲になるように設定された第１デューティ比と、前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第２許容電圧範囲になるように設定された第２デューティ比とを有して、
前記故障判定手段が、前記出力電圧判定手段にて前記第１デューティ比設定時の出力電圧が第１許容電圧範囲でないと判定されると、又は前記出力電圧判定手段にて前記第２デューティ比設定時の出力電圧が前記第２許容電圧範囲でないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
前記所定デューティ比は、
前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第１許容電圧範囲になるように設定された第１デューティ比と、
前記インバータ回路の正常時に同出力電圧が第２許容電圧範囲になるように設定された第２デューティ比とを有し、
前記故障判定手段は、
前記出力電圧判定手段にて前記第１デューティ比設定時の出力電圧が第１許容電圧範囲でないと判定されると、又は前記出力電圧判定手段にて前記第２デューティ比設定時の出力電圧が前記第２許容電圧範囲でないと判定されると、前記インバータ回路内部にオープン故障あり、又は前記電圧検出回路内部に故障あり、又は前記駆動制御回路内部に断線故障ありと判断することを特徴とする請求項６記載のパワーコンディショナ装置。
前記インバータ回路の出力電流の異常を検出する出力電流異常検出回路を有し、
前記制御回路は、
前記出力電流異常検出回路を通じて前記出力電流の異常を検出すると、前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項６又は７記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御回路は、
運転開始起動信号に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項６又は７記載のパワーコンディショナ装置。
前記制御回路は、
外部診断入力に応じて、同パワーコンディショナ装置の運転開始前に前記診断起動信号を出力することを特徴とする請求項６又は７記載のパワーコンディショナ装置。