JP5705292B1 - Power converter - Google Patents
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Abstract
【課題】電力変換装置を大型化することなく、電力を増加させ、故障が発生しても、効率良く動作させる。【解決手段】交流電源を入力とし交流を直流に変換する複数の並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの共通化された出力に接続された平滑コンデンサ５、入力を共通化して平滑コンデンサ５に接続され直流を直流に変換し負荷に電力を供給する複数の並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定する交流−直流変換器フェール判定手段１２、及び直流−直流変換器フェール判定手段１３を備え、交流−直流変換器フェール判定手段１２及び直流−直流変換器フェール判定手段１３は、故障が発生した電力変換器のみを停止し、その他の電力変換器は全て使い続けるように制御する。【選択図】図１Power is increased without increasing the size of a power converter, and even if a failure occurs, the power converter can be operated efficiently. A plurality of parallel-connected AC-DC converters 4a to 4c for converting AC to DC by using an AC power source as input, and a smoothing capacitor connected to a common output of the AC-DC converters 4a to 4c. 5. A plurality of parallel-connected DC-DC converters 7a-7c, AC-DC converters 4a-4c, and DC that are connected to the smoothing capacitor 5 with a common input and convert DC to DC and supply power to the load An AC-DC converter fail determination unit 12 and a DC-DC converter fail determination unit 13 for determining a failure of the DC converters 7a to 7c, and an AC-DC converter fail determination unit 12 and a DC-DC converter; The fail determination means 13 controls to stop only the power converter in which the failure has occurred and to continue to use all other power converters. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that converts AC power into DC power.
従来の電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力に平滑コンデンサを接続し、半導体スイッチ素子を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ部が平滑コンデンサの直流電力をＤＣ／ＤＣ変換して負荷に電力を供給している。 In the conventional power converter, a smoothing capacitor is connected to the output of the AC / DC converter unit that converts AC voltage into DC voltage, and the DC / DC converter unit including the semiconductor switch element converts the DC power of the smoothing capacitor into DC / DC. Power to the load.
そして、交流の力率を制御しつつＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧が目標値に追従するように、ＡＣ／ＤＣコンバータ部を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力が目標値に追従するようにＤＣ／ＤＣコンバータ部の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を制御する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷抵抗との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する。 The AC / DC converter unit is controlled so that the DC voltage of the AC / DC converter unit follows the target value while controlling the AC power factor, and the DC output between the DC / DC converter unit and the load is controlled. The duty ratio of the semiconductor switch element of the DC / DC converter unit is controlled so that follows the target value. Furthermore, the DC voltage target value of the AC / DC converter unit is adjusted according to the DC output between the DC / DC converter unit and the load resistor.
このような構成とすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ部内の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を適切に制御してＤＣ／ＤＣコンバータ部での電力損失の低減を図ることができ、電力変換効率を向上できる。 With this configuration, the DC voltage target value of the AC / DC converter unit is adjusted according to the DC output between the DC / DC converter unit and the load. By appropriately controlling the duty ratio, it is possible to reduce the power loss in the DC / DC converter unit and improve the power conversion efficiency.
このような従来の電力変換装置では、負荷に供給する電力を増加させようとすると、各半導体や磁性部品の電流が増加する。電流が増加すると、発熱が大きくなり、放熱のために体格を大きくする必要がある。各半導体や磁性部品の大型化することにより、電力変換装置の小型化・低価格化の妨げとなっていた。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する制御を行う際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力にある平滑コンデンサの電圧をモニタする電圧センサを用いている。負荷に供給する電力を増加させるために、従来のような電力変換装置を単に並列接続しただけでは、並列接続した数分の電圧センサが必要となる。また、例えば、一つのＡＣ／ＤＣコンバータ部が故障して動作を停止した場合、対となるＤＣ／ＤＣコンバータ部は故障していないにも関わらず動作を停止させる必要があり、並列構成における最適な電力配分の妨げになり、電力変換効率が低下する。また、各コンバータ部の使用効率も低下することになる。
In such a conventional power conversion device, if an attempt is made to increase the power supplied to the load, the current of each semiconductor or magnetic component increases. When current increases, heat generation increases, and it is necessary to increase the size of the body for heat dissipation. Increasing the size of each semiconductor and magnetic component has hindered the reduction in size and price of power conversion devices.
In addition, a voltage sensor that monitors the voltage of the smoothing capacitor at the output of the AC / DC converter unit is used when performing control for adjusting the DC voltage target value of the AC / DC converter unit. In order to increase the power supplied to the load, the number of voltage sensors connected in parallel is required only by connecting the conventional power converters in parallel. In addition, for example, when one AC / DC converter unit fails and stops operation, it is necessary to stop the operation even though the paired DC / DC converter unit does not fail. Power distribution is hindered and power conversion efficiency is reduced. In addition, the use efficiency of each converter unit also decreases.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の並列接続された交流−直流変換器と、その出力に共通となる平滑コンデンサと、その平滑コンデンサを入力とする複数の並列接続された直流−直流変換器を備え、複数の交流−直流変換器と複数の直流−直流変換器を個別にフェール判定し、故障した交流−直流変換器または直流−直流変換器のみを動作停止し、故障していない交流−直流変換器及び直流−直流変換器は使用可能とすることができる電力変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a plurality of AC-DC converters connected in parallel, a smoothing capacitor common to the output thereof, and the smoothing capacitor as inputs. Equipped with a plurality of DC-DC converters connected in parallel, the multiple AC-DC converters and multiple DC-DC converters are individually judged to fail, and only the faulty AC-DC converter or DC-DC converter It is an object of the present invention to obtain a power conversion device that can be used with an AC-DC converter and a DC-DC converter that are not malfunctioning.
この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した交流−直流変換器を特定する交流−直流変換器フェール判定手段と、前記複数の直流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した直流−直流変換器を特定する直流−直流変換器フェール判定手段とを有し、前記故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行うものである。 The power conversion device according to the present invention includes a plurality of AC-DC converters connected in parallel to each other, each of which converts AC to DC as a common input, and is a plurality of AC-DC converters connected in parallel. A smoothing capacitor common to the plurality of AC-DC converters that smoothes the output of each converter, and the output of the smoothing capacitor is used as a common input, and the output voltage of the smoothing capacitor is converted to a load voltage, respectively. A plurality of DC-DC converters connected in parallel to each other, an input voltage measuring unit that measures an AC voltage that is an output of the AC power supply, which is a common input voltage for the plurality of AC-DC converters, An input current measuring unit that measures each input current of the AC-DC converter, an output voltage measuring unit that measures the voltage of the load, and an output current of each of the plurality of DC-DC converters Power current measuring unit, and the plurality of AC - DC converter and said plurality of direct current - a control means for controlling the flow of DC converter, said control means, said plurality of AC - failure of the DC converter AC / DC converter fail judgment means for individually determining and identifying a faulty AC-DC converter, and faults of the plurality of DC-DC converters are individually judged to identify a faulty DC-DC converter And a DC-DC converter fail judging means for stopping the flow of the faulty converter and performing the control of the remaining healthy converters that are not faulty.
この発明に係る電力変換装置によれば、交流−直流変換器に複数の交流−直流変換器を並列に接続し、直流−直流変換器に複数の直流−直流変換器を並列に接続することで、一つあたりの変換器に流れる電流が小さくなり、半導体や磁性部品の小型化が可能となり、電力変換装置の小型化・低価格化を促進することができる。さらに、複数の交流−直流変換器の出力と複数の直流−直流変換器の入力をそれぞれ共通化し、平滑コンデンサを共通化することで、平滑コンデンサの電圧を測定するのに必要な電圧センサの必要個数も削減でき、さらなる小型化・低価格化につながる。
しかも、複数の交流−直流変換器または複数の直流−直流変換器のいずれかが故障して停止しても、故障していない複数の交流−直流変換器及び複数の直流−直流変換器は動作を継続することができ、並列構成における最適な電力配分が継続でき、それぞれの変換器を効率良く動作させることができ、さらに、無駄に交流−直流変換器及び直流−直流変換器の動作を停止させることもないので、変換器の使用効率も上昇させることができ、また、各交流−直流変換器または各直流−直流変換器単位で故障により動作を停止させることにより、動作を停止する変換器を最小限とすることができるので、電力変換装置の高寿命化につながる。
According to the power conversion device of the present invention, a plurality of AC-DC converters are connected in parallel to the AC-DC converter, and a plurality of DC-DC converters are connected in parallel to the DC-DC converter. As a result, the current flowing through each converter is reduced, and the semiconductor and magnetic parts can be miniaturized, and the miniaturization and cost reduction of the power converter can be promoted. In addition, the output of multiple AC-DC converters and the input of multiple DC-DC converters are shared, and a smoothing capacitor is used in common, so that a voltage sensor necessary for measuring the voltage of the smoothing capacitor is necessary. The number can be reduced, leading to further miniaturization and lower price.
In addition , even if one of the plurality of AC-DC converters or the plurality of DC-DC converters fails and stops, the plurality of AC-DC converters and the plurality of DC-DC converters that are not malfunctioning operate. can continue, optimal power allocation can be continued in a parallel arrangement, each transducer can be efficiently operated, further, it wasted AC - DC converter and a DC - stopping the operation of the DC converter since there is no possible to use the efficiency of the converter is also Ki de be raised, or, the AC - DC converter or the DC - by stopping the operation due to a fault in the DC converter unit, stops the operation Since the converter can be minimized, the life of the power conversion device is extended.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成図である。
図１に示すように、交流電源１は、交流電源１の電圧を測定する入力電圧センサと、交流電源１から交流−直流変換器４ａ〜４ｃに流入する電流を測定する入力電流センサ３ａ〜３ｃを介して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに接続される。ここでは、交流−直流変換器が３並列である例を示す。
並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力には、その出力を平滑する平滑コンデンサ５とその電圧を測定する平滑コンデンサ電圧センサ６が接続される。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a power converter according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the AC power source 1 includes an input voltage sensor that measures the voltage of the AC power source 1 and input current sensors 3 a to 3 c that measure current flowing from the AC power source 1 into the AC-DC converters 4 a to 4 c. Are connected to the AC-DC converters 4a to 4c. Here, an example in which three AC-DC converters are arranged in parallel is shown.
A smoothing capacitor 5 for smoothing the output and a smoothing capacitor voltage sensor 6 for measuring the voltage are connected to the outputs of the AC-DC converters 4a to 4c connected in parallel.
平滑コンデンサ５の後段には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが接続される。ここでは、直流−直流変換器が３並列である例を示す。並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力には、負荷１０への出力電流を測定する出力電流センサ８ａ〜８ｃと負荷１０の電圧を測定する出力電圧センサ９を介して、負荷１０が接続される。制御手段１１は、出力電流目標値から、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定すると共に、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から直流−直流変換器７ａ〜７ｃの制御を行う。また、出力電流目標値から、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する電力を決定すると共に、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて測定された入力電流及び平滑コンデンサ電圧センサ６にて測定された平滑コンデンサ電圧を入力として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。 DC-DC converters 7 a to 7 c are connected to the subsequent stage of the smoothing capacitor 5. Here, an example in which three DC-DC converters are arranged in parallel is shown. The outputs of the DC-DC converters 7a to 7c connected in parallel are connected to the load 10 via output current sensors 8a to 8c that measure an output current to the load 10 and an output voltage sensor 9 that measures the voltage of the load 10. Is connected. The control means 11 determines the power to be distributed to the DC-DC converters 7a to 7c from the output current target value, and the DC-DC converters 7a to 7c from the output currents measured by the output current sensors 8a to 8c. Control. Further, the electric power distributed to the AC-DC converters 4a to 4c is determined from the output current target value, and the input current measured by the input current sensors 3a to 3c and the smoothing measured by the smoothing capacitor voltage sensor 6 are determined. The AC-DC converters 4a to 4c are controlled using the capacitor voltage as an input.
また、制御手段１１は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのフェールを判定する交流−直流変換器フェール判定手段１２と、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのフェールを判定する直流−直流変換器フェール判定手段１３を含み、交流−直流変換器フェール判定手段１２は、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて測定された入力電流から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定する。また、直流−直流変換器フェール判定手段１３は、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定する。そして、制御手段１１は、交流−直流変換器フェール判定手段１２及び直流−直流変換器フェール判定手段１３によりそれぞれ故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃまたは直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力するべき電力を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃまたは直流−直流変換器７ａ〜７ｃにそれぞれ割り当てる。 Further, the control means 11 includes an AC / DC converter fail determination means 12 for determining a failure of the AC / DC converters 4a to 4c, and a DC / DC converter failure for determining a failure of the DC / DC converters 7a to 7c. The AC / DC converter failure determination unit 12 including the determination unit 13 determines a failure of the AC / DC converters 4a to 4c from the input current measured by the input current sensors 3a to 3c. Further, the DC-DC converter failure determination means 13 determines a failure of the DC-DC converters 7a-7c from the output current measured by the output current sensors 8a-8c. Then, the control means 11 includes the AC-DC converters 4a to 4c and the DC-DC converters 7a to 7c, which are determined to be failed by the AC-DC converter fail determination means 12 and the DC-DC converter fail determination means 13, respectively. Only the AC-DC converters 4a to 4c or the DC-DC converters 7a to 7c that have been determined to be faulty and the power to be output by the AC-DC converters 4a to 4c or DC that are not determined to be faulty -Assign to the DC converters 7a to 7c, respectively.
このように構成される電力変換装置の各変換器の基本的な回路と制御について、図３〜図６に基づいて説明する。ここでは、一例として、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに対し、制御手段１１は、平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃを目標電圧Ｖｄｃ＊に維持し、また入力力率が概１になるように入力電流Ｉｉｎを制御する。ここでは簡単のため、交流−直流変換器４ａを例にとり説明する。
交流−直流変換器４ａは、例えば図２に示すようなＰＦＣ回路にて構成される。図１と共通の部分は同じ記号を用いる。ＰＦＣ回路は公知の技術により、各素子の説明は省略する。交流−直流変換器４ａは、図３に示すような制御ブロックで制御される。電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃと予め設定された平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊との差２０を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する。この振幅目標値２１に対して、交流−直流変換器４ａの電力配分係数（この例では交流−直流変換器４ａ〜４ｃにつき等分により１／３）を乗算して、交流−直流変換器４ａの電流振幅目標値２１ａを算出する。そして、この電流振幅目標値２１ａに基づいて入力電圧Ｖｉｎに同期した正弦波の電流目標値Ｉｉｎ＊を生成する。
A basic circuit and control of each converter of the power conversion device configured as described above will be described with reference to FIGS. Here, as an example, it is optimal to divide the power distribution to each converter equally. First, for the AC-DC converters 4a to 4c, the control means 11 maintains the DC voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 at the target voltage Vdc * and controls the input current Iin so that the input power factor becomes approximately 1. To do. Here, for the sake of simplicity, an explanation will be given by taking the AC-DC converter 4a as an example.
The AC-DC converter 4a is configured by a PFC circuit as shown in FIG. 2, for example. The same symbols are used for parts common to FIG. Since the PFC circuit is a known technique, the description of each element is omitted. The AC-DC converter 4a is controlled by a control block as shown in FIG. Feedback control (PI control) is performed so that the difference 20 between the DC voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 detected by the voltage sensor 6 and the preset target voltage Vdc * of the smoothing capacitor 5 is close to 0, and the amplitude of the current Iin. A target value 21 is determined. The amplitude target value 21 is multiplied by the power distribution coefficient of the AC-DC converter 4a (in this example, the AC-DC converters 4a to 4c are equally divided by 1/3) to obtain the AC-DC converter 4a. Current amplitude target value 21a is calculated. Based on the current amplitude target value 21a, a sine wave current target value Iin * synchronized with the input voltage Vin is generated.
電流標値Ｉｉｎ１＊と電流センサ３ａにて検出された入力電流Ｉｉｎ１との差２２を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、交流−直流変換器４ａの半導体スイッチ素子３４を制御するＰＷＭ信号２４を生成する。 Feedback control (PI control) is performed so that the difference 22 between the current standard value Iin1 * and the input current Iin1 detected by the current sensor 3a approaches 0, and the semiconductor switch element 34 of the AC-DC converter 4a is controlled. A PWM signal 24 is generated.
次に、制御手段１１は、直流出力電流Ｉｏｕｔを電流目標値Ｉｏｕｔ＊になるように直流−直流変換器７ａ〜７ｃを制御する。ここでは、簡単のため、直流−直流変換器７ａを例にとり説明する。
直流−直流変換器７ａは、例えば図４に示すような絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路にて構成される。図１と共通の部分は同じ記号を用いる。絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路は公知の技術により、各素子の説明は省略する。直流−直流変換器７ａは、図５に示すような制御ブロックで制御される。まず、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に直流−直流変換器７ａの電力配分係数（この例では直流−直流変換器７ａ〜７ｃにつき等分により１／３）を乗算して、直流−直流変換器７ａの出力電流目標値２５を算出する。そして、出力電流センサ８ａによってセンシングされた出力電流Ｉｏｕｔ１と直流−直流変換器７ａの電流目標値２５との差２６をゼロに近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号２８を生成し、半導体スイッチ素子７２ａ〜７２ｄを制御する。これにより、直流出力電流Ｉｏｕｔ１は直流−直流変換器７ａの電流目標値２５に近づくように制御される。
Next, the control means 11 controls the DC-DC converters 7a to 7c so that the DC output current Iout becomes the current target value Iout *. Here, for the sake of simplicity, the explanation will be given by taking the DC-DC converter 7a as an example.
The DC-DC converter 7a is configured by an insulated full bridge DC / DC converter circuit as shown in FIG. 4, for example. The same symbols are used for parts common to FIG. The insulated full-bridge DC / DC converter circuit is a well-known technique, and the description of each element is omitted. The DC-DC converter 7a is controlled by a control block as shown in FIG. First, the output current target value Iout * is multiplied by the power distribution coefficient of the DC-DC converter 7a (in this example, 1/3 of the DC-DC converters 7a to 7c is equally divided) to obtain the DC-DC converter 7a. The output current target value 25 is calculated. Then, feedback control (PI control) is performed so that the difference 26 between the output current Iout1 sensed by the output current sensor 8a and the current target value 25 of the DC-DC converter 7a approaches zero, and the DC-DC converter 7a. The PWM signal 28 serving as a duty command is generated to control the semiconductor switch elements 72a to 72d. Thus, the DC output current Iout1 is controlled so as to approach the current target value 25 of the DC-DC converter 7a.
次に、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃの可変制御手法について説明する。図５で示したように、制御手段１１では、出力電流Ｉｏｕｔが出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に追従するように直流−直流変換器７ａ〜７ｃのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。そして、制御手段１１は、図６に示すように、予め設定されたＤｕｔｙ設定値Ｄｕｔｙ＊と演算されたＤｕｔｙ指令との差がゼロに近づくようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊を生成する。そして、図３で示したように、制御手段１１は、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが、目標電圧Ｖｄｃ＊に追従するように電流目標値Ｉｉｎ＊を生成して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。 Next, a variable control method for the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 will be described. As shown in FIG. 5, the control unit 11 generates a PWM signal that becomes a duty command of the DC-DC converters 7 a to 7 c so that the output current Iout follows the output current target value Iout *. Then, as shown in FIG. 6, the control unit 11 performs feedback control (PI control) so that the difference between the preset duty set value Duty * and the calculated duty command approaches zero, and the smoothing capacitor 5 A target voltage Vdc * is generated. As shown in FIG. 3, the control unit 11 generates the current target value Iin * so that the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 follows the target voltage Vdc *, and the AC-DC converters 4a to 4c. To control.
以上のような制御において、本実施の形態のように、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力及び複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力である平滑コンデンサを共通とすることで、平滑コンデンサ電圧センサ６を１つにすることができ、電力変換器の小型化・低価格化につながる。 In the control as described above, the smoothing capacitors that are the outputs of the plurality of AC-DC converters 4a to 4c and the inputs of the plurality of DC-DC converters 7a to 7c are made common as in the present embodiment. Therefore, the number of the smoothing capacitor voltage sensors 6 can be reduced to one, which leads to a reduction in size and cost of the power converter.
次に、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器フェール判定手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、制御手段１１が故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当て、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは使用しつづける手法について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。ここでも、簡単のため、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、ステップＳ１０１で入力電流センサ３ａ〜３ｃにて交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３をそれぞれ検出する。 Next, according to the input currents detected by the input current sensors 3a to 3c, the AC / DC converter failure determination means 12 determines the failure of the AC / DC converters 4a to 4c, and the control means 11 is determined to be faulty. Only the determined AC-DC converters 4a to 4c stop operating, and the AC-DC converters 4a to 4a to which the AC-DC converters 4a to 4c determined to be faulty are not determined to be faulty are output. A method of assigning to 4c and continuing to use the DC-DC converters 7a to 7c will be described with reference to the flowchart of FIG. Again, for simplicity, it is optimal to divide the power distribution to each converter equally. First, in step S101, input currents I in1 , I in2 , and I in3 of the AC-DC converters 4a to 4c are detected by the input current sensors 3a to 3c, respectively.
次に、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３があらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上であるかどうかを判定する。交流−直流変換器４ａの入力電流Ｉｉｎ１が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ１０３で、交流−直流変換器４ａの動作を停止し、入力電流目標値Ｉｉｎ ＊を等分して、交流−直流変換器４ｂ、４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ２ ＊、Ｉｉｎ３ ＊に割り当てる。以下の（式１）を参照。
同様に、交流−直流変換器４ｃの入力電流Ｉｉｎ３が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ１０５で、交流−直流変換器４ｃの動作を停止し、入力電流目標値Ｉｉｎ＊を等分して、交流−直流変換器４ａ、４ｂの入力電流目標値Ｉｉｎ１ ＊、Ｉｉｎ２ ＊に割り当てる。以下の（式３）を参照。
なお、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３がいずれも入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以下の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
Similarly, when the input current I in3 of the AC-DC converter 4c is equal to or greater than the input current fail threshold I adin_th , the operation of the AC-DC converter 4c is stopped in step S105, and the input current target value I in * is set. Divide equally and assign to the input current target values I in1 * and I in2 * of the AC-DC converters 4a and 4b. See (Equation 3) below.
When the input currents I in1 , I in2 , and I in3 of the AC-DC converters 4a to 4c are all equal to or less than the input current fail threshold I adin_th in step S102, the AC-DC converters 4a to 4c and the DC-DC Converters 7a-7c continue to operate.
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることにより、合計電力を維持することができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力が平滑コンデンサ５において共通化されると同時に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力が共通化されているため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうちのいずれかが故障して停止しても、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることで、各変換器を効率良く動作させることができる。さらに、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止させるので、他の変換器の使用効率を上昇させることができる。また、他の変換器は動作し続けることができるので、電力変換装置の高寿命化につながる。 According to the above method, the failure of the AC-DC converters 4a-4c is determined according to the input current detected by the input current sensors 3a-3c, and the AC-DC converters 4a- Only 4c is stopped, and the total power is maintained by allocating the power to be output by the AC-DC converters 4a-4c determined to be faulty to the AC-DC converters 4a-4c not determined to be faulty. can do. Furthermore, since the outputs of the AC-DC converters 4a to 4c are shared by the smoothing capacitor 5, the inputs of the DC-DC converters 7a to 7c are shared, so that the AC-DC converters 4a to 4c are shared. Even if one of them fails and stops, all of the DC-DC converters 7a to 7c can continue to operate, and each converter can be operated efficiently by optimal power distribution. it can. Furthermore, since the operation of only the AC-DC converters 4a to 4c determined to be faulty is stopped, the use efficiency of other converters can be increased. In addition, other converters can continue to operate, leading to a long life of the power conversion device.
本実施例では、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる手法について説明したが、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じる手法について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。 In the present embodiment, the method of allocating the power to be output by the AC-DC converters 4a to 4c determined to be faulty to the AC-DC converters 4a to 4c not determined to be faulty has been described. A method of subtracting the power to be output from the AC / DC converters 4a to 4c from the DC / DC converters 7a to 7c that are not determined to be faulty will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップＳ２０２までは、前述と同じなので、説明を省略する。交流−直流変換器４ａの入力電流Ｉｉｎ１が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ２０３で、交流−直流変換器４ａの動作を停止する。一方、交流−直流変換器４ｂ、４ｃは入力電流目標値Ｉｉｎ２ ＊、Ｉｉｎ３ ＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ２０４で、交流−直流変換器４ａの入力電流目標値Ｉｉｎ１ ＊の入力電流目標値Ｉｉｎ ＊に占める割合分、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力目標値Ｉｏｕｔ ＊から減じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれに分配する。以下の（式４）を参照。
同様に、交流−直流変換器４ｃの入力電流Ｉｉｎ３が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ２０７で、交流−直流変換器４ｃの動作を停止する。
一方、交流−直流変換器４ａ、４ｂは入力電流目標値Ｉｉｎ１ ＊、Ｉｉｎ２ ＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ２０８で、交流−直流変換器４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ３ ＊の入力電流目標値Ｉｉｎ ＊に占める割合分、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力目標値Ｉｏｕｔ ＊から減じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれに分配する。以下の（式６）を参照。
On the other hand, the AC-DC converters 4a and 4b continue to operate without changing the input current target values I in1 * and I in2 * . Next, in step S208, the ratio of the input current target value I in3 * of the AC-DC converter 4c to the input current target value I in * is calculated from the output target value I out * of the DC-DC converters 7a to 7c . Reduced and distributed to each of the DC-DC converters 7a to 7c. See (Equation 6) below.
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じて分配することで、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。これは、それぞれの交流−直流変換器４ａ〜４ｃが最大電力近くで動作しており、故障と判定され停止した交流−直流変換器４ａ〜４ｃいずれかが出力すべき電力を、故障していない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることができない場合に有効である。 According to the above method, the failure of the AC-DC converters 4a-4c is determined according to the input current detected by the input current sensors 3a-3c, and the AC-DC converters 4a- Only the DC 4c is stopped, and the power to be output by the AC-DC converters 4a to 4c determined to be faulty is subtracted from the DC-DC converters 7a to 7c and distributed, so that the DC-DC converters 7a to 7c are distributed. All of 7c can continue to operate and can perform optimal power distribution. This is because each of the AC-DC converters 4a to 4c is operating near the maximum power, and the power to be output from any of the AC-DC converters 4a to 4c that has been determined to have failed and stopped is not broken. This is effective when it cannot be assigned to the AC-DC converters 4a to 4c.
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流のいずれかが、あらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定する例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｉｎ_ｔｈ以上の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定してもよい。この場合、何らかの故障により、入力電流が目標値に追従できなくなった場合に故障と判定できる。これは、例えば幅広い電力を扱う必要がある時に、入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈは正常な動作時に故障を検知しないように、ある程度高い電流値としなければならない場合に有効である。 In the above embodiment, as a failure determination of the AC-DC converters 4a to 4c , any of the input currents detected by the input current sensors 3a to 3c is greater than or equal to a predetermined input current fail threshold I adin_th. In this case, the example in which the AC-DC converters 4a to 4c whose input current is equal to or greater than the input current fail threshold I adin_th is determined as a failure has been shown. However, the input current and the input current target value of the AC-DC converters 4a to 4c are shown. If the difference is the input current fail-difference threshold value [Delta] I Adin_th or more predetermined, the input current and input current target value and the difference is predetermined input current fail-difference threshold value [Delta] I Adin_th more exchanges with - DC converter You may determine 4a-4c as a failure. In this case, a failure can be determined when the input current cannot follow the target value due to some failure. This is effective when, for example, when it is necessary to handle a wide range of power, the input current fail threshold I adin_th needs to have a certain high current value so as not to detect a failure during normal operation.
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流を用いたが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流を測定する交流−直流変換器出力電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。この場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流センサにて検出された出力電流のいずれかが、あらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流が出力電流フェール閾値Ｉａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定する。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｏｕｔ_ｔｈ以上の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定してもよい。入力電流において前述したものと同様の効果を得られる。 In the above embodiment, the input current detected by the input current sensors 3a to 3c is used as the failure determination of the AC to DC converters 4a to 4c. However, the output currents of the AC to DC converters 4a to 4c are used. The same effect can be obtained even if an AC-DC converter output current sensor for measuring the current is used. In this case, if any of the output currents detected by the output current sensors of the AC-DC converters 4a to 4c is equal to or greater than a predetermined output current fail threshold Iadout_th , the output current is the output current fail threshold. The AC-DC converters 4a to 4c that are equal to or greater than I addout_th are determined to be faulty. Further, when the difference between the output currents of the AC-DC converters 4a to 4c and the output current target value is equal to or larger than a predetermined output current fail difference threshold ΔI addout_th , the difference between the output current and the output current target value is The AC-DC converters 4a to 4c having a predetermined output current fail difference threshold value ΔI addout_th or more may be determined as a failure. The same effect as described above can be obtained in the input current.
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の効率を測定し、その測定効率のいずれかが、あらかじめ決められた効率フェール閾値ηａｄ_ｔｈ以下である場合に、測定効率が効率フェール閾値ηａｄ_ｔｈ以下である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、交流−直流変換器４ａを例にとると、交流−直流変換器４ａの効率ηａｄ_１は、入力電流センサ３ａにて検出された入力電流Ｉｉｎ_１及び入力電圧センサ２にて検出された入力電圧Ｖｉｎ、交流−直流変換器出力電流センサにて検出されたＩｏｕｔ_１、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ電圧Ｖｆｌａｔ、を用いて、下記の（式７）にて算出される。
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障判定を行う基準となる被測定物理量として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の温度を測定し、その測定温度のいずれかが、あらかじめ決められた温度フェール閾Ｔａｄ_ｔｈ以上である場合に、測定温度が温度フェール閾値Ｔａｄ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、温度は例えばサーミスタを用いて測定し、温度測定の対象物は例えば交流−直流変換器４ａ〜４ｃの内部雰囲気や、半導体素子、磁性部品、等である。 In addition, as the physical quantity to be measured that serves as a reference for determining the failure of each of the AC-DC converters 4a to 4c, the temperature of each of the AC-DC converters 4a to 4c is measured, and any of the measured temperatures is determined in advance. If it is determined temperature fail threshold T Ad_th above, the AC measurement temperature is a temperature fail threshold T Ad_th above - can be obtained a similar effect to determine a failure of the DC converter 4 a to 4 c. At this time, the temperature is measured using, for example, a thermistor, and the object of temperature measurement is, for example, the internal atmosphere of the AC-DC converters 4a to 4c, a semiconductor element, a magnetic component, or the like.
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流が均等となるように変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流目標値を決定したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流または入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一が変換器４ａ〜４ｃ間で均等になるように変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流目標値を決定してもよい。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流目標値においても同様に、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流、または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一が変換器４ａ〜４ｃ間で均等になるように変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流目標値を決定してもよい。 In the above embodiment, the input current target values of the converters 4a to 4c are determined so that the input currents of the AC to DC converters 4a to 4c are equal. However, each of the AC to DC converters 4a to 4c is determined. The input current target values of the converters 4a to 4c may be determined so that at least one of the output current or input power, output power, measurement temperature, and measurement efficiency of the converters 4a to 4c is equal. Further, in the output current target value of each of the AC-DC converters 4a to 4c, the input current of each of the AC-DC converters 4a to 4c, or the output current, input power, output power, measurement temperature, measurement The output current target value of each of the converters 4a to 4c may be determined so that at least one of the efficiency is uniform among the converters 4a to 4c.
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる際に、健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流が健全な動作中の変換器４ａ〜４ｃ間で均等となるように電力を割り当てる例を示したが、健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一が健全な動作中の変換器４ａ〜４ｃ間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。このとき、変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電力は、入力電圧センサ２にて検出される入力電圧と、変換器４ａ〜４ｃに対応する入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出される変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流との乗算により得る。また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電力は、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出される平滑コンデンサ電圧と、変換器４ａ〜４ｃの各々の交流−直流変換器出力電流センサ（図示省略）にて検出される変換器４ａ〜４ｃの各々の交流−直流変換器出力電流との乗算により得ることが可能である。 In the above embodiment, the failure of each of the AC-DC converters 4a to 4c is determined, the operation of only the AC-DC converters 4a to 4c determined to be failed is stopped, and the AC-DC conversion determined to be a failure. Each of the AC-DC converters 4a-4c in sound operation when assigning the power to be output by the devices 4a-4c to the sound-operating AC-DC converters 4a-4c that are not determined to be faulty In the above example, power is allocated so that the input current of the converters 4a to 4c is equal in sound operation, but the output current or input of each of the AC-DC converters 4a to 4c in sound operation is shown. The same effect can be obtained even if power is assigned so that at least one of power, output power, measurement efficiency, and measurement temperature is equal among the converters 4a to 4c that are operating soundly. At this time, the input power of each of the converters 4a to 4c is the input voltage detected by the input voltage sensor 2 and the converter 4a detected by the input current sensors 3a to 3c corresponding to the converters 4a to 4c. It is obtained by multiplication with each input current of ˜4c. The output power of each of the AC-DC converters 4a to 4c includes the smoothing capacitor voltage detected by the smoothing capacitor voltage sensor 6 and the AC-DC converter output current sensor (illustrated) of each of the converters 4a to 4c. It can be obtained by multiplying each of the converters 4a to 4c detected in (omitted) with the output current of the AC-DC converter.
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つ）のみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つ）が出力すべき電力分を直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じるように分配する際に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の出力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一が均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。 In addition, the failure of each of the AC-DC converters 4a to 4c is determined, and the operation of only the AC-DC converter (for example, one of 4a to 4c) determined to be failed is stopped and determined to be a failure. Each of the DC-DC converters 7a-7c is distributed when the power to be output by the AC-DC converter (for example, one of 4a-4c) is distributed so as to be reduced from the DC-DC converters 7a-7c. Although an example in which power is allocated so that the output currents of the DC-DC converters are equalized is shown, at least one of the input current or input power, output power, measurement efficiency, and measurement temperature of the DC-DC converters 7a to 7c is equalized. Similar effects can be obtained even if power is allocated.
さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つまたは一つ以上）のみ動作を停止した場合に、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つまたは一つ以上）と同数の直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの同数分の変換器）を停止させてもよい。このとき、停止させる直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの前記同数分の変換器）は、例えば、測定効率が低い順に停止させてもよいし、測定温度が高い順に停止させてもよい。部品ばらつきや経年ばらつきにより、直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて測定効率や測定温度に差がある場合に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうちの前記停止する直流−直流変換器を適切に選択することができる。 Further, when the failure of each of the AC-DC converters 4a to 4c is determined, and only the AC-DC converter (for example, one or more of 4a to 4c) determined to be failed is stopped. Stop the same number of DC-DC converters (the same number of converters of 7a-7c) as the AC-DC converters determined to have failed (for example, one or more of 4a-4c). May be. At this time, for example, the DC-DC converters to be stopped (the same number of converters among 7a to 7c) may be stopped in ascending order of measurement efficiency or may be stopped in order of increasing measurement temperature. . When there is a difference in measurement efficiency or measurement temperature in the DC-DC converters 7a to 7c due to component variations and aging variations, the DC-DC converters to be stopped among the DC-DC converters 7a to 7c are appropriately selected. You can choose.
以上の実施例では、交流−直流変換器フェール判定手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て使用し続ける例を示したが、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器フェール判定手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、制御手段１１が故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる手法について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。ここでも、簡単のため、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、ステップＳ３０１で出力電流センサ８ａ〜８ｃにて直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３をそれぞれ検出する。 In the above embodiment, the AC-DC converter failure determination means 12 determines the failure of the AC-DC converters 4a-4c, stops the operation of only the AC-DC converters 4a-4c determined to be defective, The DC converters 7a to 7c are all used continuously. However, the DC-DC converter fail judging means 13 is connected to the DC-DC converter according to the output current detected by the output current sensors 8a to 8c. 7a to 7c are determined to be faulty, and only the DC-DC converters 7a to 7c in which the control unit 11 is determined to be faulty stop operation, and the DC-DC converters 7a to 7c that are determined to be faulty are to be output. A method of assigning the minutes to the DC-DC converters 7a to 7c that are not determined to be faulty will be described with reference to the flowchart of FIG. Again, for simplicity, it is optimal to divide the power distribution to each converter equally. First, in step S301, the output current sensors 8a to 8c detect the output currents I out1 , I out2 , and I out3 of the DC-DC converters 7a to 7c, respectively.
次に、ステップＳ３０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３があらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以
上であるかどうかを判定する。直流−直流変換器７ａの出力電流Ｉｏｕｔ１が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ３０３で、直流−直流変換器７ａの動作を停止し、出力電流目標値Ｉｏｕｔ ＊を等分して、直流−直流変換器７ｂ、７ｃの出力電流目標値Ｉｏｕｔ２ ＊、Ｉｏｕｔ３ ＊に割り当てる。以下の（式８）を参照。
同様に、直流−直流変換器７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ３が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ３０５で、直流−直流変換器７ｃの動作を停止し、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を等分して、直流−直流変換器７ａ、７ｂの出力電流目標値Ｉｏｕｔ１ ＊、Ｉｏｕｔ２ ＊に割り当てる。以下の（式１０）を参照。
なお、ステップＳ３０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３がいずれも出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以下の場合、交
流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
Similarly, the DC - output current I out3 of the DC converter 7c is output currents fail threshold I Ddout_th above, in step S305, DC - stops the operation of the DC converter 7c, the output current target value I out * aliquoted, DC - DC converter 7a, 7b output current target value I out1 *, assigned to I out2 *. See (Equation 10) below.
When the output currents I out1 , I out2 , I out3 of the DC-DC converters 7a-7c are all equal to or less than the output current fail threshold I ddout_th in step S302, the AC-DC converters 4a-4c and the DC-DC Converters 7a-7c continue to operate.
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることにより、合計電力を維持することができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力が平滑コンデンサ５において共通化されると同時に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力が共通化されているため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうちのいずれかが故障して停止しても、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。 According to the above method, the failure of the DC-DC converters 7a-7c is determined according to the output current detected by the output current sensors 8a-8c, and the DC-DC converters 7a-7 7c is stopped, and the power to be output from the DC-DC converters 7a to 7c determined to be faulty is allocated to the DC-DC converters 7a to 7c that are not determined to be faulty, thereby maintaining the total power. can do. Furthermore, since the outputs of the AC-DC converters 4a to 4c are shared by the smoothing capacitor 5, and the inputs of the DC-DC converters 7a to 7c are shared, the DC-DC converters 7a to 7c are shared. Even if one of them breaks down and stops, all of the AC-DC converters 4a to 4c can continue to operate, and optimal power distribution can be performed.
本実施例では、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる手法について説明したが、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じる手法について、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。 In the present embodiment, the method of assigning the power to be output by the DC-DC converters 7a to 7c determined to be faulty to the DC-DC converters 7a to 7c not determined to be faulty has been described. A method of subtracting the power to be output from the DC / DC converters 7a to 7c, which are not determined to be faulty, from the AC / DC converters 4a to 4c will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップＳ４０２までは、前述と同じなので、説明を省略する。直流−直流変換器７ａの出力電流Ｉｏｕｔ１が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ４０３で、直流−直流変換器７ａの動作を停止する。一方、直流−直流変換器７ｂ、７ｃは入力電流目標値Ｉｏｕｔ２ ＊、Ｉｏｕｔ３ ＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ４０４で、直流−直流変換器７ａの入力電流目標値Ｉｏｕｔ１ ＊の入力電流目標値Ｉｏｕｔ ＊に占める割合分、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ ＊から減じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれに分配する。以下の（式１１）を参照。
同様に、直流−直流変換器７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ３が力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ４０７で、直流−直流変換器７ｃの動作を停止する。一方、直流−直流変換器７ａ、７ｂは出力電流目標値Ｉｏｕｔ１ ＊、Ｉｏｕｔ２ ＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ４０８で、直流−直流変換器７ｃの出力電流目標値Ｉｏｕｔ３ ＊の出力電流目標値Ｉｏｕｔ ＊に占める割合分、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ ＊から減じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれに分配する。以下の（式１３）を参照。
流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
Similarly, the DC - output current I out3 of the DC converter 7c may be force current failure threshold I Ddout_th above, in step S407, the DC - stopping the operation of the DC converter 7c. On the other hand, the DC-DC converters 7a and 7b continue to operate without changing the output current target values I out1 * and I out2 * . Next, in step S408, DC - percentage components among the DC converter 7c of the output current target value I out3 * of output current target value I out *, AC - input current target value of the DC converter 4 a to 4 c I in * Is distributed to each of the AC-DC converters 4a to 4c. See (Equation 13) below.
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じて分配することで、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。これは、それぞれの直流−直流変換器７ａ〜７ｃが最大電力近くで動作しており、故障と判定され停止した直流−直流変換器７ａ〜７ｃいずれかが出力すべき電力を、故障していない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることができない場合に有効である。 According to the above method, the failure of the DC-DC converters 7a-7c is determined according to the output current detected by the output current sensors 8a-8c, and the DC-DC converters 7a-7 7c is stopped, and the power to be output by the DC-DC converters 7a to 7c determined to be faulty is subtracted from the AC-DC converters 4a to 4c and distributed, so that the AC-DC converters 4a to 4c are distributed. All 4c can continue to operate, and can perform optimal power distribution. This is because each of the DC-DC converters 7a to 7c operates near the maximum power, and the power to be output from any of the DC-DC converters 7a to 7c determined to have failed and stopped is not broken. This is effective when the DC-DC converters 7a to 7c cannot be assigned.
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流のいずれかが、あらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定する例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定してもよい。この場合、何らかの故障により、出力電流が目標値に追従できなくなった場合に故障と判定できる。これは、例えば幅広い電力を扱う必要がある時に、出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈは正常な動作時に故障を検知しないように、ある程度高い電流値としなければならない場合に有効である。 In the above embodiment, as a failure determination of the DC-DC converters 7a to 7c, any of the output currents detected by the output current sensors 8a to 8c is equal to or greater than a predetermined output current fail threshold I ddout_th. In this case, the example in which the DC-DC converters 7a to 7c whose output current is equal to or greater than the output current fail threshold I ddout_th is determined as a failure has been shown. However, the output current and the output current target value of the DC-DC converters 7a to 7c the difference between the the case where the output current fail-difference threshold value [Delta] I Ddout_th greater than or equal to a predetermined output current and the output current target value and the difference is predetermined output current fail-difference threshold value [Delta] I Ddout_th more DC - DC converter You may determine 7a-7c as a failure. In this case, a failure can be determined when the output current cannot follow the target value due to some failure. This is effective when, for example, when it is necessary to handle a wide range of power, the output current fail threshold I ddout_th needs to have a certain high current value so as not to detect a failure during normal operation.
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流を用いたが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の入力電流を測定する直流−直流変換器入力電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。この場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流センサにて検出された入力電流のいずれかが、あらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉｄｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流が入力電流フェール閾値Ｉｄｄｉｎ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定する。さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｉｎ_ｔｈ以上の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定してもよい。出力電流において前述したものと同様の効果を得られる。 In the above embodiment, the output currents detected by the output current sensors 8a to 8c are used as the failure determination of the DC / DC converters 7a to 7c, but the input currents of the DC / DC converters 7a to 7c are used. The same effect can be obtained by using a DC-DC converter input current sensor for measuring the current. In this case, when any of the input currents detected by the input current sensors of the DC-DC converters 7a to 7c is equal to or greater than a predetermined input current fail threshold Iddin_th , the input current is the input current fail threshold. The DC-DC converters 7a to 7c that are equal to or greater than I ddin_th are determined to be faulty. Furthermore, when the difference between the input currents of the DC-DC converters 7a to 7c and the input current target value is equal to or larger than a predetermined input current fail difference threshold ΔIddin_th , the difference between the input current and the input current target value is The DC-DC converters 7a to 7c having a predetermined input current fail difference threshold ΔI ddin_th or more may be determined as a failure. The same effect as described above can be obtained in the output current.
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の効率を測定し、その測定効率のいずれかが、あらかじめ決められた効率フェール閾値ηｄｄ_ｔｈ以下である場合に、測定効率が効率フェール閾値ηｄｄ_ｔｈ以下である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、直流−直流変換器７ａを例にとると、直流−直流変換器７ａの効率ηｄｄ_１は、直流−直流変換器入力電流センサにて検出された入力電流Ｉｉｎ_１及び平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ電圧Ｖｆｌａｔ、出力電流センサにて検出されたＩｏｕｔ_１、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔ、を用いて、下記の（式１４）にて算出される。
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々温度を測定し、その測定温度のいずれかが、あらかじめ決められた温度フェール閾Ｔｄｄ_ｔｈ以上である場合に、測定温度が温度フェール閾値Ｔｄｄ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、温度は例えばサーミスタを用いて測定し、測定個所は例えば直流−直流変換器７ａ〜７ｃの内部雰囲気温度や、半導体素子、磁性部品である。 Further, as a failure determination of the DC-DC converters 7a-7c , the temperature of each of the DC-DC converters 7a-7c is measured, and any one of the measured temperatures is equal to or higher than a predetermined temperature fail threshold Tdd_th. In this case, the same effect can be obtained even if the DC-DC converters 7a to 7c whose measured temperature is equal to or higher than the temperature failure threshold T dd_th are determined to be faulty. At this time, the temperature is measured using, for example, a thermistor, and the measurement location is, for example, the internal atmospheric temperature of the DC-DC converters 7a to 7c, a semiconductor element, or a magnetic component.
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流が均等となるように各々の出力電流目標値を決定したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように各々の出力電流目標値を決定してもよい。さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流目標値においても同様に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流、または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように各々の入力電流目標値を決定してもよい。このとき、入力電力は、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出される平滑コンデンサ電圧と直流−直流変換器入力電流センサにて検出される直流−直流変換器入力電流との乗算により得る。また、出力電力は、出力電圧センサ９にて検出される出力電圧と出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出される出力電流との乗算により得る。 In the above embodiment, the respective output current target values are determined so that the output currents of the DC-DC converters 7a to 7c are equal, but the input current or input power and output of the DC-DC converters 7a to 7c are determined. Each output current target value may be determined so that at least one of power, measurement temperature, and measurement efficiency is uniform among the converters. Further, similarly, at the input current target values of the DC-DC converters 7a to 7c, at least one of the input current of the DC-DC converters 7a to 7c, or the output current, input power, output power, measurement temperature, and measurement efficiency. Each input current target value may be determined so that one is uniform among the converters. At this time, the input power is obtained by multiplying the smoothing capacitor voltage detected by the smoothing capacitor voltage sensor 6 and the DC-DC converter input current detected by the DC-DC converter input current sensor. The output power is obtained by multiplying the output voltage detected by the output voltage sensor 9 and the output current detected by the output current sensors 8a to 8c.
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる際に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一つが変換器間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the failure of the DC-DC converters 7a-7c is determined, the operation of only the DC-DC converters 7a-7c determined to be failed is stopped, and the DC-DC converter 7a determined to be failed. An example of allocating power so that the output currents of the DC-DC converters 7a to 7c are equal when assigning the power to be output by the DC-DC converters 7a to 7c not determined to be faulty Although shown, the same effect can be obtained even if power is allocated so that at least one of the input current or input power, output power, measurement efficiency, and measurement temperature of the DC-DC converters 7a to 7c is equal among the converters. be able to.
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの例えば一つ）のみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの例えば一つ）が出力すべき電力分を交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じるように分配する際に、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一つが変換器間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。 Further, the failure of each of the DC-DC converters 7a to 7c is determined, and only the DC-DC converter (for example, one of 7a to 7c) determined to be failed is stopped and determined to be a failure. Each of the AC-DC converters 4a-4c is distributed when the power to be output by the DC-DC converter (for example, one of the 7a-7c) is subtracted from the AC-DC converters 4a-4c. In the above example, power is allocated so that the input currents of the AC-DC converters are equal. However, at least one of the output current or input power, output power, measurement efficiency, and measurement temperature of the AC-DC converters 4a to 4c is uniform among the converters. The same effect can be obtained even if power is allocated so that.
さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止した場合に、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃと同数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを停止させてもよい。このとき、停止させる交流−直流変換器４ａ〜４ｃは、例えば、測定効率が低い順に停止させてもよいし、測定温度が高い順に停止させてもよい。部品ばらつきや経年ばらつきにより、交流−直流変換器４ａ〜４ｃにおいて測定効率や測定温度に差がある場合に、停止する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを適切に選択することができる。 Further, when the failure of the DC-DC converters 7a to 7c is determined and only the operation of the DC-DC converters 7a to 7c determined to be failed is stopped, the DC-DC converters 7a to 7c determined to be failed. The same number of AC-DC converters 4a to 4c may be stopped. At this time, for example, the AC-DC converters 4a to 4c to be stopped may be stopped in ascending order of measurement efficiency or may be stopped in order of increasing measurement temperature. When there is a difference in measurement efficiency or measurement temperature in the AC-DC converters 4a to 4c due to component variations and aging variations, the AC-DC converters 4a to 4c to be stopped can be appropriately selected.
本実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして一般的に知られているＰＦＣ回路を例に説明したが、図１１に示すような、複数の半導体スイッチ素子４３〜４６と直流電圧源４７とを有する単相インバータの交流側を直列接続して構成され、該交流側を交流電源４１の第１の端子に直列接続して単相インバータの出力を交流電源４１の出力に重畳するインバータ回路５３と、直流母線間に複数の半導体スイッチ４８〜５１を有し、一方の交流端子がインバータ回路５３の出力に接続され、他方の交流端子が交流電源１の第２の端子に接続され、直流母線間に直流電圧を出力するコンバータ回路５４と、直流母線間に接続され、コンバータ回路５４の出力を平滑する平滑コンデンサ５２を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the PFC circuit generally known as the AC-DC converters 4a to 4c has been described as an example. However, a plurality of semiconductor switch elements 43 to 46 and a DC voltage source 47 as shown in FIG. An inverter circuit in which the AC side of a single-phase inverter having a plurality of AC terminals is connected in series, the AC side is connected in series to the first terminal of the AC power supply 41, and the output of the single-phase inverter is superimposed on the output of the AC power supply 41 53 and a plurality of semiconductor switches 48 to 51 between the DC bus, one AC terminal is connected to the output of the inverter circuit 53, and the other AC terminal is connected to the second terminal of the AC power source 1. A similar effect can be obtained in a configuration including a converter circuit 54 that outputs a DC voltage between the buses and a smoothing capacitor 52 that is connected between the DC buses and smoothes the output of the converter circuit 54. .
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、図１２に示すような、交流電源からの入力を整流する整流回路８１と、半導体スイッチ８３、８４及び直流コンデンサ４７によって構成され、半導体スイッチ８３、８４の接続点が交流電源の母線に接続されるハーフブリッジ型のインバータ回路８６と、出力電圧を平滑する平滑コンデンサ５２と、インバータ回路８６の正側と平滑コンデンサ５２の正側との間に接続される半導体スイッチ８５と、インバータ回路８６の負側と平滑コンデンサ５２の負側との間に接続される半導体スイッチ８２を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、インターリーブ型のＰＦＣ回路としてもよいことは言うまでもない。 Further, the AC-DC converters 4a to 4c are configured by a rectifier circuit 81 for rectifying an input from an AC power source, semiconductor switches 83 and 84, and a DC capacitor 47 as shown in FIG. Are connected between the half-bridge inverter circuit 86 connected to the bus of the AC power source, the smoothing capacitor 52 for smoothing the output voltage, and the positive side of the inverter circuit 86 and the positive side of the smoothing capacitor 52. The same effect can be obtained even in the configuration including the semiconductor switch 85 and the semiconductor switch 82 connected between the negative side of the inverter circuit 86 and the negative side of the smoothing capacitor 52. Furthermore, it goes without saying that the AC-DC converters 4a to 4c may be interleaved PFC circuits.
本実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして、絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路を例に説明したが、フォワードコンバータやフライバックコンバータ、フェーズシフトのソフトスイッチングＤＣ／ＤＣコンバータ、ＬＬＣコンバータとしてもよい。 In the present embodiment, as the DC-DC converters 7a to 7c, the insulation type full bridge DC / DC converter circuit has been described as an example. However, the forward converter, the flyback converter, the phase shift soft switching DC / DC converter, the LLC converter. It is good.
実施の形態２．
上記した実施の形態１では、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当て、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作し続ける例を示したが、実施の形態２では、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる。つまり、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を減少させ、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を増加させる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment described above, a failure of the AC-DC converters 4a-4c is determined according to the input current detected by the input current sensors 3a-3c, and the AC-DC converter 4a determined to be a failure. ˜4c is stopped, the power to be output by the AC-DC converters 4a-4c determined to be faulty is allocated to the AC-DC converters 4a-4c not determined to be faulty, and the DC-DC converter In the second embodiment, when the voltage of the smoothing capacitor 5 deviates from the controllable range of the DC voltage target value, a predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c are shown. The voltage of the smoothing capacitor 5 is returned to the controllable range of the DC voltage target value. That is, when the voltage of the smoothing capacitor 5 falls below the controllable range of the DC voltage target value, the power of the predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c is decreased, and the voltage of the smoothing capacitor 5 can control the DC voltage target value. When exceeding the range, the electric power of the predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c is increased.
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器４ａ〜４ｃの制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる制御のみを説明する。
平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる手法について、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、制御可能範囲から逸脱した平滑コンデンサ５の電圧を制御可能範囲内に復帰させるために直流−直流変換器７ａを用いる例を示す。
The circuit configuration and control of each AC-DC converter 4a to 4c in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. Only the control different from the first embodiment will be described below.
When the voltage of the smoothing capacitor 5 deviates from the controllable range of the DC voltage target value, the power of a predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c is adjusted, and the voltage of the smoothing capacitor 5 can control the DC voltage target value. A method of returning to the range will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, an example is shown in which the DC-DC converter 7a is used to restore the voltage of the smoothing capacitor 5 that deviates from the controllable range to the controllable range.
まず、ステップＳ５０１で、平滑コンデンサ電圧センサ６により平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃを検出する。次にステップＳ５０２で平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃがあらかじめ決められた制御可能範囲外かどうかを判定する。平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃが制御可能範囲外の場合は、ステップＳ５０３で直流−直流変換器７ａを平滑コンデンサ調整モードとする。平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃが制御可能範囲外でなければ、直流−直流変換器７ａを通常モードとして、実施の形態１で示した図５の通りの制御を行う。 First, in step S501, the smoothing capacitor voltage sensor 6 detects the voltage V dc of the smoothing capacitor 5. Next, in step S502, it is determined whether or not the smoothing capacitor voltage Vdc is outside a predetermined controllable range. If the smoothing capacitor voltage V dc is outside the controllable range, the DC-DC converter 7a is set to the smoothing capacitor adjustment mode in step S503. If the smoothing capacitor voltage V dc is not outside the controllable range, the DC-DC converter 7a is set to the normal mode and the control as shown in FIG. 5 described in the first embodiment is performed.
次に、平滑コンデンサ調整モードにおける直流−直流変換器７ａの制御方法について、図１４の制御ブロックを参照しながら説明する。電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ５の平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃと予め設定された平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊との差９０を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を決定する。そして、直流−直流変換器７ａの電力配分係数を乗算して、直流−直流変換器７ａの出力電流目標値９１を算出する。ここで、本実施例では、平滑コンデンサ５の電圧を制御可能範囲内に復帰させるために直流−直流変換器７ａのみ用いているので、電力分配係数は１である。 Next, a control method of the DC-DC converter 7a in the smoothing capacitor adjustment mode will be described with reference to the control block of FIG. Feedback control (PI control) is performed so that the difference 90 between the smoothing capacitor voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 detected by the voltage sensor 6 and the preset target voltage Vdc * of the smoothing capacitor 5 is close to 0, and the output current target The value Iout * is determined. Then, the output current target value 91 of the DC-DC converter 7a is calculated by multiplying the power distribution coefficient of the DC-DC converter 7a. Here, in this embodiment, only the DC-DC converter 7a is used to restore the voltage of the smoothing capacitor 5 within the controllable range, so the power distribution coefficient is 1.
次に、出力電流センサ８ａによってセンシングされた出力電流Ｉｏｕｔ１と電流目標値９１との差２５をゼロに近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。これにより、直流出力電流Ｉｏｕｔ１は電流目標値９１に近づくように制御される。
本実施例によれば、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、直流−直流変換器７ａの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させることができる。すなわち、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが直流電圧目標値Ｖｄｃ＊の制御可能範囲を下回る場合、直流−直流変換器７ａの電力を増加させ、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが直流電圧目標値Ｖｄｃ＊の制御可能範囲を上回る場合、直流−直流変換器７ａの電力を減少させ、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃを直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる。また、この間、電力調整用の直流−直流変換器７ａ以外（交流−交流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ｂ、７ｃ）は、通常の制御シーケンスで動作することができる。
Next, feedback control (PI control) is performed so that the difference 25 between the output current Iout1 sensed by the output current sensor 8a and the current target value 91 is close to zero, and the PWM becomes a duty command of the DC-DC converter 7a. Generate a signal. Thus, the DC output current Iout1 is controlled so as to approach the current target value 91.
According to this embodiment, when the voltage of the smoothing capacitor 5 deviates from the controllable range of the DC voltage target value, the power of the DC-DC converter 7a is adjusted, and the voltage of the smoothing capacitor 5 becomes equal to the DC voltage target value. It can be returned to the controllable range. That is, when the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 falls below the controllable range of the DC voltage target value Vdc *, the power of the DC-DC converter 7a is increased, and the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 is controlled to the DC voltage target value Vdc *. When the allowable range is exceeded, the power of the DC-DC converter 7a is decreased, and the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 is returned to the controllable range of the DC voltage target value. Further, during this time, other than the DC-DC converter 7a for power adjustment (AC-AC converters 4a to 4c and DC-DC converters 7b, 7c) can operate in a normal control sequence.
以上の実施例では、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために、直流−直流変換器７ａの電力を調整したが、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択し、電力を調整してもよい。その場合、電力調整用の各直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる電力は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように割り当てる。入力電流及び入力電力、出力電力、測定温度、測定効率を得る手段は、実施の形態１に記載した通りである。所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることで、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ早く復帰させることができ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力負担を減少させることができる。 In the above embodiment, the power of the DC-DC converter 7a is adjusted in order to return the voltage of the smoothing capacitor 5 to the controllable range of the DC voltage target value, but a predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c are adjusted. May be selected to adjust the power. In that case, the power allocated to each of the DC-DC converters 7a to 7c for power adjustment is such that at least one of input current or output current, input power, output power, measurement temperature, and measurement efficiency is equal among the converters. Assign to. The means for obtaining the input current, input power, output power, measurement temperature, and measurement efficiency are as described in the first embodiment. By assigning to a predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c, the voltage of the smoothing capacitor 5 can be quickly returned to the controllable range of the DC voltage target value, and each DC-DC converter 7a to 7c can be controlled. The power burden can be reduced.
なお、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために電力調整用の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する際に、電力を増加させる場合は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が小さいか、あるいは測定温度が低いか、あるいは測定効率が高い直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する。電流または電力の増加幅の大きい直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で直流−直流変換器７ａ〜７ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕があり、あるいは効率の良い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を増加させることができる。 In addition, when selecting the DC-DC converters 7a to 7c for power adjustment in order to return the voltage of the smoothing capacitor 5 to the controllable range of the DC voltage target value, when increasing the power, the input current or the output The DC-DC converters 7a to 7c having a small current, input power, and output power, a low measurement temperature, or a high measurement efficiency are selected. The DC-DC converters 7a-7c having a large increase in current or power can be selected, and if variations occur in the DC-DC converters 7a-7c due to initial variations, aging variations, etc., the component temperature Therefore, it is possible to increase the electric power of the DC-DC converters 7a to 7c having a sufficient margin.
また、電力を減少させる場合には、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低い直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する。電流または電力の減少幅の大きい直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で直流−直流変換器７ａ〜７ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕がなく、あるいは効率の悪い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を減少させることができる。 When the power is reduced, the DC-DC converters 7a to 7c having a large input current or output current, input power, output power, high measurement temperature, or low measurement efficiency are selected. The DC-DC converters 7a-7c having a large current or power reduction range can be selected, and if variations occur in the DC-DC converters 7a-7c due to initial variations, aging variations, etc., the component temperature Therefore, it is possible to reduce the power of the DC-DC converters 7a to 7c having no margin or low efficiency.
また、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作を停止させてもよい。このとき、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低いものから順に選択し、動作を停止する。 Moreover, when the voltage of the smoothing capacitor 5 falls below the controllable range of the DC voltage target value, the operation of the predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c may be stopped. At this time, among the predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c, the input current or the output current, the input power, the output power is selected from the largest, the measurement temperature is high, or the measurement efficiency is low. Stop operation.
以上の実施例では、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる例を示したが、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させてもよい。つまり、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させ、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を減少させても、前述と同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, when the voltage of the smoothing capacitor 5 deviates from the controllable range of the DC voltage target value, the power of the predetermined number of DC-DC converters 7a to 7c is adjusted, and the voltage of the smoothing capacitor 5 is changed to DC. Although an example of returning to the controllable range of the voltage target value has been shown, the power of the predetermined number of AC-DC converters 4a to 4c is adjusted to return the voltage of the smoothing capacitor 5 to the controllable range of the DC voltage target value. May be. That is, when the voltage of the smoothing capacitor 5 falls below the controllable range of the DC voltage target value, the power of the predetermined number of AC-DC converters 4a to 4c is increased, and the voltage of the smoothing capacitor 5 can control the DC voltage target value. When exceeding the range, the same effect as described above can be obtained even if the power of the predetermined number of AC-DC converters 4a to 4c is reduced.
電力調整用の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを複数選択する場合は、各交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる電力は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように割り当てる。入力電流及び入力電力、出力電力、測定温度、測定効率を得る手段は、実施の形態１に記載した通りである。所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることで、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ早く復帰させることができ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力負担を減少させることができる。 When selecting a plurality of AC-DC converters 4a-4c for power adjustment, the power allocated to each AC-DC converter 4a-4c is input current or output current, input power, output power, measurement temperature, measurement efficiency. Are assigned so that at least one of them is even among the converters. The means for obtaining the input current, input power, output power, measurement temperature, and measurement efficiency are as described in the first embodiment. By allocating to a predetermined number of AC-DC converters 4a-4c, the voltage of the smoothing capacitor 5 can be quickly returned to the controllable range of the DC voltage target value, and per AC-DC converter 4a-4c. The power burden can be reduced.
なお、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために電力調整用の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する際に、電力を増加させる場合は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が小さいか、あるいは測定温度が低いか、あるいは測定効率が高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する。電流または電力の増加幅の大きい交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で交流−直流変換器４ａ〜４ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕があり、あるいは効率の良い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させることができる。 When selecting the AC-DC converters 4a to 4c for power adjustment in order to return the voltage of the smoothing capacitor 5 to the controllable range of the DC voltage target value, when increasing the power, the input current or the output The AC-DC converters 4a to 4c having a small current, input power, and output power, a low measurement temperature, or a high measurement efficiency are selected. The AC-DC converters 4a-4c having a large increase in current or power can be selected, and when the AC-DC converters 4a-4c have variations due to initial variations, aging variations, etc., the component temperature Therefore, it is possible to increase the electric power of the AC-DC converters 4a to 4c having sufficient margin or efficiency.
また、電力を減少させる場合には、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低い交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する。電流または電力の減少幅の大きい交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で交流−直流変換器４ａ〜４ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕がなく、あるいは効率の悪い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を減少させることができる。 In the case of reducing the power, the AC-DC converters 4a to 4c having a large input current or output current, input power and output power, a high measurement temperature, or a low measurement efficiency are selected. The AC-DC converters 4a-4c with a large decrease in current or power can be selected, and if the AC-DC converters 4a-4c have variations due to initial variations, aging variations, etc., the component temperature Therefore, it is possible to reduce the electric power of the AC-DC converters 4a to 4c having no margin or low efficiency.
また、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作を停止させてもよい。このとき、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低いものから順に選択し、動作を停止する。 Moreover, when the voltage of the smoothing capacitor 5 falls below the controllable range of the DC voltage target value, the operations of the predetermined number of AC-DC converters 4a to 4c may be stopped. At this time, among the predetermined number of AC-DC converters 4a to 4c, the input current or the output current, the input power, the output power is selected in large order, the measurement temperature is high, or the measurement efficiency is low. Stop operation.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
In the present invention, each embodiment can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
１，４１ 交流入力電源としての交流電源、 ２ 入力電圧センサ、
３ａ〜３ｃ 入力電流センサ、 ４ａ〜４ｃ 交流−直流変換器、
５、５２ 平滑コンデンサ、 ６ 平滑コンデンサ電圧センサ、
７ａ〜７ｃ 直流−直流変換器、 ８ａ〜８ｃ 出力電流センサ、
９ 出力電圧センサ、 １０ 負荷、
１１ 制御手段、 １２ 交流−直流変換器フェール判定手段、
１３ 直流−直流変換器フェール判定手段、
３２，８１ ダイオードブリッジ、 ３３、４２ 限流用リアクトル、
３４，４３〜４６，４８〜５１，７２ａ〜７２ｄ，８２〜８５ 半導体スイッチ素子、
３５ 整流用ダイオード、
５３ 単相インバータ回路、 ５４ コンバータ回路、
７３ 絶縁トランス、 ７４ 整流ダイオード、
７５ 出力平滑リアクトル、 ７６ 出力平滑コンデンサ、
８６ ハーフブリッジ型のインバータ回路。
1,41 AC power supply as AC input power supply, 2 input voltage sensor,
3a-3c input current sensor, 4a-4c AC-DC converter,
5, 52 smoothing capacitor, 6 smoothing capacitor voltage sensor,
7a-7c DC-DC converter, 8a-8c output current sensor,
9 Output voltage sensor, 10 Load,
11 control means, 12 AC-DC converter fail judgment means,
13 DC-DC converter fail judging means,
32,81 Diode bridge, 33,42 Current limiting reactor,
34, 43-46, 48-51, 72a-72d, 82-85 semiconductor switch element,
35 Rectifier diode,
53 single-phase inverter circuit, 54 converter circuit,
73 insulation transformer, 74 rectifier diode,
75 output smoothing reactor, 76 output smoothing capacitor,
86 Half-bridge type inverter circuit.
Claims (31)
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した交流−直流変換器を特定する交流−直流変換器フェール判定手段と、前記複数の直流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した直流−直流変換器を特定する直流−直流変換器フェール判定手段とを有し、
前記故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行う
ことを特徴とする電力変換装置。 A plurality of AC-DC converters connected in parallel to each other, each of which converts AC to DC as a common input, and outputs each of the plurality of AC-DC converters is smoothed. A smoothing capacitor common to the plurality of AC-DC converters,
A plurality of DC-DC converters connected in parallel to each other, each of which outputs the smoothing capacitor as a common input, and converts the output voltage of the smoothing capacitor into a load voltage;
An input voltage measuring unit that measures an AC voltage that is an output of the AC power supply, which is an input voltage common to the plurality of AC-DC converters,
An input current measuring unit for measuring an input current of each of the plurality of AC-DC converters;
An output voltage measuring unit for measuring the voltage of the load;
An output current measuring unit that measures an output current of each of the plurality of DC-DC converters, and a control unit that controls the flow of the plurality of AC-DC converters and the plurality of DC-DC converters,
The control means individually determines a failure of the plurality of AC-DC converters, specifies an AC-DC converter failure determination means that identifies the faulty AC-DC converter, and a plurality of the DC-DC converters. DC-DC converter failure determination means for determining failure individually and identifying the failed DC-DC converter,
The power conversion device characterized by stopping the flow of the failed converter and performing the control of the remaining healthy converter that is not the failed.
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