JP6758553B1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

ＭＭＣ方式の電力変換装置（１Ａ）は、ｎ個の上アーム電流検出器（２２）およびｎ個の下アーム電流検出器（２３）の各々の故障の有無を検出する故障検出部（３２Ａ）を含む。故障検出部（３２Ａ）は、ｎ個の上アーム電流検出器２２の検出値の総和とｎ個の下アーム電流検出器（２３）の検出値の総和との比較に基づく第１判定、電流指令値とｎ個の上アーム電流検出器（２２）の検出値の総和との比較に基づく第２判定、電流指令値とｎ個の下アーム電流検出器（２３）の検出値の総和との比較に基づく第３判定、および、同一相の上アームおよび下アームの電流検出器（２２，２３）の検出値の和を相ごとに比較する第４判定を行う。

Description

本開示は、電力変換装置に関する。

電力系統に設置される大容量の電力変換装置として、モジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ：Modular Multilevel Converter）が知られている。たとえば、ＭＭＣは、大容量の静止型無効電力補償装置または高圧直流送電用の交流−直流の電力変換装置などに適用される。

ＭＭＣは複数のアームを備え、各アームはカスケードに接続された複数の単位変換器（以下、「変換器セル」と称する）を含む。通常、変換器セルは、複数のスイッチング素子と蓄電素子（代表的には、キャパシタ）とを備える。

ＭＭＣでは、各アームを流れる電流を検出するために、電流検出器が各アームに設置される。ＭＭＣを交直電力変換装置として用いる場合には、直流線路に電流検出器が設置される場合がある。さらに、交流線路にも電流検出器が設置される場合がある。電流検出器で検出された電流値を用いることにより、ＭＭＣの動作が制御され、さらに保護動作が決定される。

上記の電流検出器は自己診断装置を搭載していない場合が多い。このため、各電流検出器が故障しているか否かを判定するためには、同一箇所に少なくとも２台の電流検出器を設けることにより、検出された電流値を比較する必要がある。さらに、多数決によって故障した電流検出器を特定して同一箇所に設けられた他の健全な電流検出器によってＭＭＣの運転を継続するためには、３台以上の電流検出器を同一箇所に設置する必要がある（たとえば、特開２０１７−１０３９１９号公報（特許文献１）の段落［００３４］を参照）。

特開２０１７−１０３９１９号公報

上記のように従来技術では、電流検出器の故障の有無を検知するために同一箇所に複数の電流検出器を設ける必要があり、このために、コストが増大するという問題がある。

本開示は上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的の１つは、同一箇所に１台の電流検出器を設けた場合でも、各電流検出器の故障判定が可能なＭＭＣ方式の電力変換装置を提供することである。本開示の他の目的は、同一箇所に２台の電流検出器を設けた場合でも、故障した電流検出器を特定して同一箇所に設けられた他の健全な電流検出器によって運転を継続可能なＭＭＣ方式の電力変換装置を提供することである。

一実施形態の電力変換装置は、モジュラーマルチレベル変換器方式の電力変換装置であって、正極側直流線路と、負極側直流線路と、ｎ本の交流線路（ただし、ｎは２以上の整数）と、ｎ本の上アームと、ｎ本の下アームと、ｎ個の上アーム電流検出器と、ｎ個の下アーム電流検出器と、第１の故障検出部とを備える。ｎ本の上アームは、ｎ本の交流線路にそれぞれ対応し、各一端が正極側直流線路に接続され、各他端が対応する交流線路に電気的に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含む。ｎ本の下アームは、ｎ本の上アームにそれぞれ対応し、各一端が負極側直流線路に接続され、各他端が対応する上アームの上記他端に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含む。ｎ個の上アーム電流検出器は、ｎ本の上アームにそれぞれ設けられる。ｎ個の下アーム電流検出器は、ｎ本の下アームにそれぞれ設けられる。第１の故障検出部は、ｎ個の上アーム電流検出器およびｎ個の下アーム電流検出器の各々の故障の有無を検出する。第１の故障検出部は、第１の判定部と、第２の判定部と、第３の判定部と、第４の判定部とを含む。第１の判定部は、ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和とｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第２の判定部は、正極側直流線路を流れる電流の検出値または指令値と、ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第３の判定部は、負極側直流線路を流れる電流の検出値または指令値と、ｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第４の判定部は、任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と上記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和を、他の第２の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と上記第２の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和と比較すること、または任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と上記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との差を、上記第１の上アームに対応する交流線路の交流電流の検出値と比較することに基づく判定を行う。

他の実施形態の電力変換装置は、モジュラーマルチレベル変換器方式の電力変換装置であって、正極側直流線路と、負極側直流線路と、ｎ本の交流線路（ただし、ｎは２以上の整数）と、ｎ本の上アームと、ｎ本の下アームと、ｎ個の第１の上アーム電流検出器と、ｎ個の第２の上アーム電流検出器と、ｎ個の第１の下アーム電流検出器と、ｎ個の第２の下アーム電流検出器と、第１の故障検出部とを備える。ｎ本の上アームは、ｎ本の交流線路にそれぞれ対応し、各一端が正極側直流線路に接続され、各他端が対応する交流線路に電気的に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含む。ｎ本の下アームは、ｎ本の上アームにそれぞれ対応し、各一端が負極側直流線路に接続され、各他端が対応する上アームの上記他端に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含む。ｎ個の第１の上アーム電流検出器は、ｎ本の上アームにそれぞれ設けられる。ｎ個の第２の上アーム電流検出器は、ｎ本の上アームにそれぞれ設けられる。ｎ個の第１の下アーム電流検出器は、ｎ本の下アームにそれぞれ設けられる。ｎ個の第２の下アーム電流検出器は、ｎ本の下アームにそれぞれ設けられる。第１の故障検出部は、ｎ個の第１の上アーム電流検出器、ｎ個の第２の上アーム電流検出器、ｎ個の第１の下アーム電流検出器、およびｎ個の第２の下アーム電流検出器について、各電流検出器の故障の有無を検出する。第１の故障検出部は、第１の判定部と、第２の判定部と、第３の判定部と、第４の判定部とを含む。第１の判定部は、同一の上アームに設置された第１の上アーム電流検出器の検出値と第２の上アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う。第２の判定部は、同一の下アームに設置された第１の下アーム電流検出器の検出値と第２の下アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う。第３の判定部は、ｎ個の第１の上アーム電流検出器の検出値の総和とｎ個の第１の下アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う。第４の判定部は、ｎ個の第２の上アーム電流検出器の検出値の総和とｎ個の第２の下アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う。

上記の一実施形態の電力変換装置によれば、同一箇所に１台の電流検出器を設けた場合でも、上記の第１〜第４の判定部の判定結果に基づいて各電流検出器の故障判定ができる。上記の他の実施形態の電力変換装置によれば、同一箇所に２台の電流検出器を設けた場合でも、上記の第１〜第４の判定部の判定結果に基づいて故障した電流検出器を特定して同一箇所に設けられた他の健全な電流検出器によって電力変換装置の運転を継続できる。

実施の形態１の電力変換装置の概略構成図である。 電力変換器２を構成する変換器セル７の構成例を示す回路図である。 制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図１のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 実施の形態２の電力変換装置の概略構成図である。 図５の直流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 図５のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 実施の形態３の電力変換装置の概略構成図である。 図８の交流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 図８のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 実施の形態４の電力変換装置１Ｄの概略構成図である。 図１１のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 実施の形態５の電力変換装置の概略構成図である。 図１３の直流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 図１３のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。 実施の形態６の電力変換装置の概略構成図である。 図１６の交流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。

以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。

実施の形態１．
実施の形態１〜３では、同一箇所に１台の電流検出器を設けた場合において、各電流検出器の故障判定が可能な方法について説明する。特に実施の形態１では、各アームに電流検出器を設けるが、直流線路および交流線路には電流検出器を設けない場合について説明する。

以下では、まず、実施の形態１〜６で共通する電力変換装置の構成について説明する。次に、実施の形態１〜３で用いられる電流検出器の故障判定式について説明する。故障判定式は、各電流検出器の故障の有無を判定するための条件式である。

［電力変換器の全体構成］
図１は、実施の形態１の電力変換装置の概略構成図である。図１を参照して、電力変換装置１Ａは、互いに直列接続された複数の変換器セル７を含むモジュラーマルチレベル変換器によって構成される。なお、「変換器セル」は、「サブモジュール」、ＳＭ、または「単位変換器」とも呼ばれる。

電力変換装置１Ａは、正極側直流端子１２Ｐと負極側直流端子１２Ｎとに接続された直流回路（不図示）と、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の交流端子１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗに接続された交流回路（不図示）との間で電力変換を行なう。直流回路は、たとえば、直流送電網などを含む直流電力系統または他の電力変換装置の直流端子である。後者の場合、２台の電力変換装置を連結することによって定格周波数などが異なる交流電力系統間を接続するためのＢＴＢ（Back To Back）システムが構成される。交流回路は、たとえば、交流電源などを含む交流電力系統である。

電力変換装置１Ａは、モジュラーマルチレベル変換器方式の電力変換器２と、電力変換器２を制御する制御装置３とを含む。

電力変換器２は、正極側直流端子１２Ｐに接続された正極側直流線路１３Ｐと、負極側直流端子１２Ｎに接続された負極側直流線路１３Ｎと、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の交流端子１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗにそれぞれ接続された交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗと、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗとを含む。上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、それぞれ下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗが対応し、接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷをそれぞれ介して下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに直接接続される。

以下、正極側直流端子１２Ｐおよび負極側直流端子１２Ｎについて総称する場合または不特定のものを示す場合に直流端子１２と記載する。正極側直流線路１３Ｐおよび負極側直流線路１３Ｎについて総称する場合または不特定のものを示す場合に直流線路１３と記載する。交流端子１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗおよび交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗについて総称する場合または不特定のものを示す場合に、それぞれ交流端子１０および交流線路１１と記載する。上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗおよび下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗについて総称する場合または不特定のものを示す場合に、それぞれ上アーム５および下アーム６と記載する。

Ｕ相上アーム５Ｕの一端は正極側直流線路１３Ｐに接続され、その他端はＵ相交流線路１１Ｕに電気的に接続される。同様に、Ｖ相上アーム５Ｖの一端は正極側直流線路１３Ｐに接続され、その他端はＶ相交流線路１１Ｖに電気的に接続される。Ｗ相上アーム５Ｗの一端は正極側直流線路１３Ｐに接続され、その他端はＷ相交流線路１１Ｗに電気的に接続される。

また、Ｕ相下アーム６Ｕの一端は負極側直流線路１３Ｎに接続され、その他端はＵ相上アーム５Ｕの上記他端にＵ相接続部ＮＵを介して接続される。同様に、Ｖ相下アーム６Ｖの一端は負極側直流線路１３Ｎに接続され、その他端はＶ相上アーム５Ｖの上記他端にＶ相接続部ＮＶを介して接続される。Ｗ相下アーム６Ｗの一端は負極側直流線路１３Ｎに接続され、その他端はＷ相上アーム５Ｗの上記他端にＷ相接続部ＮＷを介して接続される。

なお、図１には、交流回路が三相交流系統の場合が示され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応して３個の上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと３個の下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗとが設けられている。図１の場合と異なるが、交流回路が単相交流系統の場合には、２個の上アームと２個の下アームとが設けられる。したがって、より一般的には、ｎ本の交流線路１１（ｎは２以上の整数）は、ｎ本の上アーム５の他端にそれぞれ電気的に接続される。ｎ本の下アーム６の他端は、ｎ本の上アーム５の上記他端にそれぞれ接続される。

接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷと交流端子１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗとの間に変圧器（不図示）が設けられていてもよい。もしくは、接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷとＵ相交流端子１０Ｕとの間に連系リアクトル（不図示）が設けられていてもよい。

また、図１では、接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷは交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにそれぞれ直接接続されている。これと異なり、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗとの接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷにそれぞれ一次巻線を設けることにより、この一次巻線と磁気結合する二次巻線を介して接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷが交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにそれぞれ交流的に接続するようにしてもよい。この場合、一次巻線を下記のリアクトル８としてもよい。

上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは互いに同様の構成を有し、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは互いに同様の構成を有するので、以下では、Ｕ相上アーム５ＵおよびＵ相下アーム６Ｕを代表的に説明する。

Ｕ相上アーム５Ｕは、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８とを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８は、直列に接続されている。同様に、Ｕ相下アーム６Ｕは、カスケード接続された複数の変換器セル７と、リアクトル８とを含む。複数の変換器セル７およびリアクトル８は、直列に接続されている。以下の説明では、Ｕ相上アーム５ＵおよびＵ相下アーム６Ｕの各々に含まれる変換器セル７の数をＮｃｅｌｌとする。但し、Ｎｃｅｌｌ≧２とする。

リアクトル８が挿入される位置は、Ｕ相上アーム５Ｕのいずれの位置であってもよく、Ｕ相下アーム６Ｕのいずれの位置であってもよい。リアクトル８はＵ相上アーム５ＵおよびＵ相下アーム６Ｕにそれぞれ複数個設けられてもよい。各リアクトル８のインダクタンス値は互いに異なっていてもよい。さらに、Ｕ相上アーム５Ｕのリアクトル８のみ、もしくは、Ｕ相下アーム６Ｕのリアクトル８のみを設けてもよい。また、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに変圧器を設ける場合には、変圧器結線を工夫して、直流分電流の磁束を打ち消すとともに、交流分電流に対して変圧器の漏れリアクタンスが作用することでリアクトルの代替としてもよい。リアクトル８を設けることにより、交流回路または直流回路等の事故時における事故電流の急激な増大を抑制できる。

電力変換装置１Ａは、さらに、制御に使用される電気量（電流、電圧など）を計測する各検出器として、交流電圧検出器２０と、直流電圧検出器２４と、上アーム電流検出器２２と、下アーム電流検出器２３とを含む。これらの検出器によって検出された信号は、制御装置３に入力される。以下、各検出器について具体的に説明する。

交流電圧検出器２０は、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにそれぞれ設けられる。交流電圧検出器２０は、Ｕ相交流線路１１Ｕの交流電圧ｖｕ、Ｖ相交流線路１１Ｖの交流電圧ｖｖ、および、Ｗ相交流線路１１Ｗの交流電圧ｖｗを検出する。

直流電圧検出器２４は、直流線路１３Ｐ，１３Ｎにそれぞれ設けられる。直流電圧検出器２４は、正極側直流線路１３Ｐの直流電圧ｖｄｃｐおよび負極側直流線路１３Ｎの直流電圧ｖｄｃｎを検出する。

上アーム電流検出器２２は、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにそれぞれ設けられる。上アーム電流検出器２２は、Ｕ相上アーム５Ｕに流れる上アーム電流ｉｕｐ、Ｖ相上アーム５Ｖに流れる上アーム電流ｉｖｐ、およびＷ相上アーム５Ｗに流れる上アーム電流ｉｗｐを検出する。

下アーム電流検出器２３は、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにそれぞれ設けられる。下アーム電流検出器２３は、Ｕ相下アーム６Ｕに流れる下アーム電流ｉｕｎ、Ｖ相下アーム６Ｖに流れる下アーム電流ｉｖｎ、およびＷ相下アーム６Ｗに流れる下アーム電流ｉｗｎを検出する。

以下の説明において、正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流をｉｄｃｐとし、負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流をｉｄｃｎとする。直流電流ｉｄｃｐは、正極側直流線路１３Ｐを介して直流回路から上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流入または上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗから直流回路に流出する電流である。直流電流ｉｄｃｎは、負極側直流線路１３Ｎを介して直流回路から下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流入または下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗから直流回路に流出する電流である。なお、実施の形態２，３，５，６において、直流電流ｉｄｃｐ，ｉｄｃｎを検出する直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎがさらに設けられる。

また、以下の説明において、Ｕ相交流線路１１Ｕを流れる交流電流をｉｕとし、Ｖ相交流線路１１Ｖを流れる交流電流をｉｖとし、Ｗ相交流線路１１Ｗを流れる交流電流をｉｗとする。なお、実施の形態３，６において、交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する交流電流検出器２１がさらに設けられる。

［変換器セルの構成例］
図２は、電力変換器２を構成する変換器セル７の構成例を示す回路図である。

図２（ａ）に示す変換器セル７は、ハーフブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。この変換器セル７は、２つのスイッチング素子４１ｐおよび４１ｎを直列接続して形成した直列体と、蓄電素子４２と、電圧検出器４３と、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とを備える。スイッチング素子４１ｐおよび４１ｎの直列体と蓄電素子４２とは並列接続される。電圧検出器４３は、蓄電素子４２の両端間の電圧Ｖｃを検出する。

スイッチング素子４１ｎの両端子は、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とそれぞれ接続される。変換器セル７は、スイッチング素子４１ｐ，４１ｎのスイッチング動作により、蓄電素子４２の電圧Ｖｃまたは零電圧を、入出力端子Ｐ１およびＰ２の間に出力する。スイッチング素子４１ｐがオン、かつスイッチング素子４１ｎがオフとなったときに、変換器セル７からは、蓄電素子４２の電圧Ｖｃが出力される。スイッチング素子４１ｐがオフ、かつスイッチング素子４１ｎがオンとなったときに、変換器セル７は、零電圧を出力する。

図２（ｂ）に示す変換器セル７は、フルブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。この変換器セル７は、２つのスイッチング素子４１ｐ１および４１ｎ１を直列接続して形成された第１の直列体と、２つスイッチング素子４１ｐ２および４１ｎ２を直列接続して形成された第２の直列体と、蓄電素子４２と、電圧検出器４３と、入出力端子Ｐ１，Ｐ２とを備える。第１の直列体と、第２の直列体と、蓄電素子４２とが並列接続される。電圧検出器４３は、蓄電素子４２の両端間の電圧Ｖｃを検出する。

スイッチング素子４１ｐ１およびスイッチング素子４１ｎ１の中点は、入出力端子Ｐ１と接続される。同様に、スイッチング素子４１ｐ２およびスイッチング素子４１ｎ２の中点は、入出力端子Ｐ２と接続される。変換器セル７は、スイッチング素子４１ｐ１，４１ｎ１，４１ｐ２，４１ｎ２のスイッチング動作により、蓄電素子４２の電圧Ｖｃ、−Ｖｃ、または零電圧を、入出力端子Ｐ１およびＰ２の間に出力する。

図２（ａ）および図２（ｂ）において、スイッチング素子４１ｐ，４１ｎ，４１ｐ１，４１ｎ１，４１ｐ２，４１ｎ２は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＧＣＴ（Gate Commutated Turn−off）サイリスタなどの自己消弧型の半導体スイッチング素子にＦＷＤ（Freewheeling Diode）が逆並列に接続されて構成される。

図２（ａ）および図２（ｂ）において、蓄電素子４２には、フィルムコンデンサなどのキャパシタが主に用いられる。蓄電素子４２は、以降の説明では、キャパシタと呼称することもある。以下では、蓄電素子４２の電圧Ｖｃをキャパシタ電圧Ｖｃとも称する。

図１に示されるように、変換器セル７はカスケード接続されている。図２（ａ）および図２（ｂ）の各々において、Ｕ相上アーム５Ｕに配置された変換器セル７では、入出力端子Ｐ１は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ２または正極側直流線路１３Ｐと接続され、入出力端子Ｐ２は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ１またはＵ相接続部ＮＵと接続される。同様に、Ｕ相下アーム６Ｕに配置された変換器セル７では、入出力端子Ｐ１は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ２またはＵ相接続部ＮＵと接続され、入出力端子Ｐ２は、隣の変換器セル７の入出力端子Ｐ１または負極側直流線路１３Ｎと接続される。

以降では、変換器セル７を図２（ａ）に示すハーフブリッジセルの構成とし、スイッチング素子として半導体スイッチング素子、蓄電素子としてキャパシタを用いた場合を例に説明する。但し、電力変換器２を構成する変換器セル７を図２（ｂ）に示すフルブリッジ構成とすることも可能である。また、上記で例示した構成以外の変換器セル、たとえば、クランプトダブルセルと呼ばれる回路構成などを適用した変換器セルを用いてもよく、スイッチング素子および蓄電素子も上記の例示に限定されるものではない。

［制御装置］
再び図１を参照して、制御装置３は機能的に見て、スイッチング制御部３０と、故障検出部３２Ａとを含む。

スイッチング制御部３０は、交流電圧検出器２０、直流電圧検出器２４、アーム電流検出器２２，２３、および各変換器セル７に設けられた蓄電素子４２の電圧Ｖｃの各検出値に基づいて、各変換器セル７のスイッチング素子４１ｐ，４１ｎのオン、オフを制御する。図１では図解を容易にするために、制御装置３および各変換器セル７間で入出力される信号の信号線のみ示し、その他の検出器から制御装置３に入力される信号線の図示は省略している。各信号線は、たとえば、１本以上の光ファイバによって構成される。

故障検出部３２Ａは、アーム電流検出器２２，２３の各々の故障の有無を検出する。故障検出部３２Ａの詳細な動作については、図４を参照して後述する。

図３は、制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３には、コンピュータによって制御装置３を構成する例が示される。

図３を参照して、制御装置３は、１つ以上の入力変換器５０と、１つ以上のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路５１と、マルチプレクサ（ＭＵＸ）５２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器５３とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）５４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５５と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５６とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上の入出力インターフェイス５７と、補助記憶装置５８と、上記の構成要素間を相互に接続するバス５９を含む。

入力変換器５０は、入力チャンネルごとに補助変成器（図示せず）を有する。各補助変成器は、図１の各電気量検出器による検出信号を、後続する信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。

サンプルホールド回路５１は、入力変換器５０ごとに設けられる。サンプルホールド回路５１は、対応の入力変換器５０から受けた電気量を表す信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。

マルチプレクサ５２は、複数のサンプルホールド回路５１に保持された信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器５３は、マルチプレクサ５２によって選択された信号をデジタル値に変換する。なお、複数のＡ／Ｄ変換器５３を設けることによって、複数の入力チャンネルの検出信号に対して並列的にＡ／Ｄ変換を実行するようにしてもよい。

ＣＰＵ５４は、制御装置３の全体を制御し、プログラムに従って演算処理を実行する。揮発性メモリとしてのＲＡＭ５５および不揮発性メモリとしてのＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５４の主記憶として用いられる。ＲＯＭ５６は、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納する。補助記憶装置５８は、ＲＯＭ５６に比べて大容量の不揮発性メモリであり、プログラムおよび電気量検出値のデータなどを格納する。

入出力インターフェイス５７は、ＣＰＵ５４および外部装置の間で通信する際のインターフェイス回路である。

なお、図３の例とは異なり、制御装置３の少なくとも一部をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）および、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の回路を用いて構成することも可能である。すなわち、図３に記載された各機能ブロックの機能は、図３に例示されたコンピュータをベースに構成することもできるし、その少なくとも一部をＦＰＧＡおよびＡＳＩＣなどの回路を用いて構成することもできる。また、各機能ブロックの機能の少なくとも一部は、アナログ回路によって構成することも可能である。

［電流検出器の故障判定式］
次に、実施の形態１〜３で用いられる電流検出器の故障判定式について説明する。故障判定式とは電流検出器の故障の有無を判定するための条件式であり、キルヒホッフの第一法則（電流則とも称する）、分流の法則、三相交流の原理、電力変換器の制御理論などに基づく。実施の形態１〜３では、以下の（ａ２）〜（ｋ２），（ｍ２）式のうちから選択された式が故障判定式として用いられる。

（１）キルヒホッフの第一法則より、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流れる電流ｉｕｐ，ｉｖｐ，ｉｗｐの総和は、正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流ｉｄｃｐに等しい。したがって、
idcp＝iup＋ivp＋iwp
が成立する。上記より、故障判定式は、
|idcp−(iup＋ivp＋iwp)|＞ε …(a2)
で表される。なお、｜Ａ｜はＡの絶対値を表し、εは正の電流閾値を表す。

（２）キルヒホッフの第一法則より、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流れる電流ｉｕｎ，ｉｖｎ，ｉｗｎの総和は、負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流ｉｄｃｎに等しい。したがって、
idcn＝iun＋ivn＋iwn
が成立する。上記より、故障判定式は、
|idcn−(iun＋ivn＋iwn)|＞ε …(b2）
で表される。なお、（ｂ２）式の電流閾値εと（ａ２）式の電流閾値εとは必ずしも同じ値である必要はない。後述する他の故障判定式の電流閾値εについても同様に必ずしも同じ値である必要はない。

（３）三相交流の原理より各アームと連系される交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの総和は０となる。すなわち、
iu＋iv＋iw＝0
が成り立つ。したがって、正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流ｉｄｃｐと負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流ｉｄｃｎとについて、
idcp−idcn＝iu＋iv＋iw＝0
が成り立つので、直流電流ｉｄｃｐと直流電流ｉｄｃｎとは等しい。すなわち、
idcp＝idcn
が成り立つ。したがって、故障判定式は、
|idcp−idcn|＞ε …(c2)
で表される。

（４）前記（１）〜（３）より、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流れる電流ｉｕｐ，ｉｖｐ，ｉｗｐの総和と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流れる電流ｉｕｎ，ｉｖｎ，ｉｗｎの総和とは等しい。すなわち、
iup＋ivp＋iwp＝iun＋ivn＋iwn
が成立する。したがって、故障判定式は、
|(iup＋ivp＋iwp)−(iun＋ivn＋iwn)|＞ε …(d2)
で表される。

（５）キルヒホッフの第一法則より、Ｕ相交流線路１１Ｕに連係されているＵ相上アーム５Ｕの電流ｉｕｐとＵ相下アーム６Ｕの電流ｉｕｎとの差は、Ｕ相交流線路１１Ｕの交流電流ｉｕに等しい。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。したがって、
iup−iun＝iu，ivp−ivn＝iv，iwp−iwn＝iw
が成立する。なお、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに変圧器が設けられた場合には、交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの値は、接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷ側に換算した値となる。したがって、故障判定式は、
|iu−(iup−iun)|＞ε …(e2)
|iv−(ivp−ivn)|＞ε …(f2)
|iw−(iwp−iwn)|＞ε …(g2)
で表される。

（６）ＭＭＣ変換器の各アーム部のインピーダンスは等しい。また、変換器の制御理論によれば、正極側直流線路１３Ｐと負極側直流線路１３Ｎとを接続する各相の上アーム５および下アーム６の直列接続体は、互いに等価の電圧を出力する。したがって、分流の法則により、各相の上アーム５の直流電流成分は各相で均等に分担され、各相の下アーム６の直流電流成分は各相で均等に分担される。結果として、Ｕ相上アーム電流ｉｕｐとＵ相下アーム電流ｉｕｎとの和、Ｖ相上アーム電流ｉｖｐとＶ相下アーム電流ｉｖｎとの和、およびＷ相上アーム電流ｉｗｐとＷ相下アーム電流ｉｗｎとの和は、互いに等しい。すなわち、
iup＋iun＝ivp＋ivn＝iwp＋iwn＝(2/3)idcp＝(2/3)idcn
が成立する。上記より、故障判定式は、
|(iup＋iun)−(ivp＋ivn)|＞ε …(h2)
|(ivp＋ivn)−(iwp＋iwn)|＞ε …(i2)
|(iwp＋iwn)−(iup＋iun)|＞ε …(j2)
で表される。

ただし、各相の変換器セル７の蓄電素子４２の電圧の和が相ごとに不均衡になっている場合には、循環電流成分が増加するため、上式（ｈ２），（ｉ２），（ｊ２）が成り立たない。その場合は、循環電流成分を考慮して電流閾値εを、
ε’＝ε＋（アーム電流の直流成分の定格の１０％）
に従って、ε’に変更する。

循環電流成分が増加したか否かは、相ごとの変換器セル７の蓄電素子４２の平均値の比較に基づいて判定できる。具体的に、Ｕ相上アーム５ＵおよびＵ相下アーム６Ｕの各変換器セル７の蓄電素子４２の電圧の平均値をＶｃａｐＵとし、Ｖ相上アーム５ＶおよびＶ相下アーム６Ｖの各変換器セル７の蓄電素子４２の電圧の平均値をＶｃａｐＶとし、Ｗ相上アーム５ＷおよびＷ相下アーム６Ｗの各変換器セル７の蓄電素子４２の電圧の平均値をＶｃａｐＷとする。この場合、正の電圧閾値をεｖとして、
|VcapU−VcapV|＞εv
|VcapV−VcapW|＞εv
|VcapW−VcapU|＞εv
の判定式のうち１つでも成立すれば、電流閾値εが上記のε’に変更される。

（７）変換器の制御理論に基づいて、電力変換器２が起動後に定常状態になった場合には、直流電流指令値ｉｄｃｒｅｆは、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに流れる直流電流ｉｄｃｐ，ｉｄｃｎに等しい。すなわち、
idcref＝idcp＝idcn
が成立する。さらに、前記（１）および（２）より、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流れる電流ｉｕｐ，ｉｖｐ，ｉｗｐの総和は正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流ｉｄｃｐは等しく、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流れる電流ｉｕｎ，ｉｖｎ，ｉｗｎの総和は負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流ｉｄｃｎに等しい。したがって、
idcref＝iup＋ivp＋iwp＝iun＋ivn＋iwn
が成立する。上記より、故障判定式は、
|idcref−(iup＋ivp＋iwp)|＞ε …(k2)
|idcref−(iun＋ivn＋iwn)|＞ε …(m2)
で表される。ただし、本判定式（ｋ２）および（ｍ２）は、電力変換器２の起動後、定常状態となるまでマスクされる。また、直流電圧制御を実施しているＭＭＣ変換器の場合には、直流電流指令値と直流電流との間にＭＭＣ変換器の損失に起因する誤差が発生するため、直流電流の誤差を考慮した補正を行う。

［アーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ａの動作］
次に、図１の電力変換装置１Ａにおけるアーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ａの動作について説明する。

図４は、図１のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図４を参照して、故障検出部３２Ａは、ｄ２式判定部１０１と、ｋ２式判定部１０２と、ｍ２式判定部１０３と、ｈ２式判定部１０４と、ｉ２式判定部１０５と、ｊ２式判定部１０６と、論理積演算器１１１〜１２４と、否定演算器１３１〜１３３と、判定結果出力部１４１〜１４７とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ｄ２式判定部１０１は、各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和と各相の下アーム電流検出器２３の検出値との総和との比較に基づいて、前述（ｄ２）式が成立しているか否かを判定する。以下、論理値が「真」の場合の式判定部および演算器の出力を「１」とし、論理値が「偽」の場合の式判定部および演算器の出力を「０」とする。（ｄ２）式が成立している場合、すなわち、ｄ２式判定部１０１の出力が「１」の場合、判定結果出力部１４１は、アーム電流検出器２２，２３のいずれかが故障であると出力する。

ｋ２式判定部１０２は、直流電流指令値ｉｄｃｒｅｆと各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づく前述の（ｋ２）式が成立しているか否かを判定する。論理積演算器１１１は、ｄ２式判定部１０１の出力とｋ２式判定部１０２の出力との論理積を演算する。したがって、論理積演算器１１１の出力が「１」の場合、各相の上アーム電流検出器２２のいずれかが故障していることになる。

ｍ２式判定部１０３は、直流電流指令値ｉｄｃｒｅｆと各相の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づく前述の（ｍ２）式が成立しているか否かを判定する。論理積演算器１１２は、ｄ２式判定部１０１の出力とｍ２式判定部１０３の出力との論理積を演算する。したがって、論理積演算器１１２の出力が「１」の場合、各相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることになる。

ｈ２式判定部１０４は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＵ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和と、Ｖ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＶ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和との比較に基づいて、前述の（ｈ２）式が成立しているか否かを判定する。ｉ２式判定部１０５は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＶ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和と、Ｗ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＷ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和との比較に基づいて、前述の（ｉ２）式が成立しているか否かを判定する。ｊ２式判定部１０６は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＷ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和と、Ｕ相の上アーム電流検出器２２の検出値とＵ相の下アーム電流検出器２３の検出値との和との比較に基づいて、前述の（ｊ２）式が成立しているか否かを判定する。

論理積演算器１１３は、ｈ２式判定部１０４の出力とｊ２式判定部１０６の出力との論理積を演算する。論理積演算器１１４は、論理積演算器１１３の出力とｉ２式判定部１０５の出力の否定との論理積を演算する。したがって、論理積演算器１１４の出力が「１」の場合は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２またはＵ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器１１５は、ｈ２式判定部１０４の出力とｉ２式判定部１０５の出力との論理積を演算する。論理積演算器１１６は、論理積演算器１１５の出力とｊ２式判定部１０６の出力の否定との論理積を演算する。したがって、論理積演算器１１６の出力が「１」の場合は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２またはＶ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器１１７は、ｉ２式判定部１０５の出力とｊ２式判定部１０６の出力との論理積を演算する。論理積演算器１１８は、論理積演算器１１７の出力とｈ２式判定部１０４の出力の否定との論理積を演算する。したがって、論理積演算器１１８の出力が「１」の場合は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２またはＷ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器１１９は、論理積演算器１１１の出力と論理積演算器１１４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４２は、論理積演算器１１９の出力が「１」の場合に、Ｕ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器１２０は、論理積演算器１１１の出力と論理積演算器１１６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４３は、論理積演算器１２０の出力が「１」の場合に、Ｖ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器１２１は、論理積演算器１１１の出力と論理積演算器１１８の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４４は、論理積演算器１２１の出力が「１」の場合に、Ｗ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器１２２は、論理積演算器１１２の出力と論理積演算器１１４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４５は、論理積演算器１２２の出力が「１」の場合に、Ｕ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器１２３は、論理積演算器１１２の出力と論理積演算器１１６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４６は、論理積演算器１２３の出力が「１」の場合に、Ｖ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器１２４は、論理積演算器１１２の出力と論理積演算器１１８の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部１４７は、論理積演算器１２４の出力が「１」の場合に、Ｗ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎの検出値が異常である）と出力する。以上により、各相のアーム電流検出器２２，２３のうちで故障の検出器を特定できる。

［実施の形態１の効果］
以上をまとめると、実施の形態１の電力変換装置１Ａでは、電流検出器としてアーム電流検出器２２，２３のみが設けられている。

制御装置３は、ｎ個の上アーム電流検出器２２およびｎ個の下アーム電流検出器２３の各々の故障の有無を検出する第１の故障検出部３２Ａを備える。第１の故障検出部３２Ａは、第１の判定部（ｄ２式判定部）１０１と、第２の判定部（ｋ２式判定部）１０２と、第３の判定部（ｋ３式判定部）１０３と、第４の判定部１５１（ｈ２式判定部１０４、ｉ２式判定部１０５、ｊ２式判定部１０６、論理積演算器１１３〜１１８、否定演算器１３１〜１３３）とを含む。これらの判定部の判定原理は、キルヒホッフの電流則等に基づくものである。

具体的に、第１の判定部１０１は、ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和とｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第２の判定部１０２は、正極側直流線路１３Ｐを流れる電流の指令値ｉｄｃｒｅｆと、ｎ個の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第３の判定部１０３は、負極側直流線路１３Ｎを流れる電流の指令値ｉｄｃｒｅｆと、ｎ個の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第４の判定部１５１は、任意の第１の上アーム５に設けられた上アーム電流検出器２２の検出値と上記第１の上アーム５に対応する下アーム６に設けられた下アーム電流検出器２３の検出値との和を、他の第２の上アーム５に設けられた上アーム電流検出器２２の検出値と上記第２の上アーム５に対応する下アーム６に設けられた下アーム電流検出器２３の検出値との和と比較することに基づく判定を行う。

第１の判定部１０１の判定結果からアーム電流検出器で故障が生じているかを判定できる。第２および第３の判定部１０２，１０３の判定結果から、故障しているアーム電流検出器が正極側か負極側かを判定できる。第４の判定部１０４の判定結果から、故障しているアーム電流検出器がＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれのアームに設けられているかを判定できる。したがって、上記の第１〜第４の判定部１０１〜１０４の判定結果を総合することにより、各アームに１個のアーム電流検出器のみが設けられている場合であっても、どのアーム電流検出器が故障しているかを判別できる。

実施の形態２．
実施の形態２では、アーム電流検出器２２，２３に加えて、さらに直流線路１３Ｐ，１３Ｎに直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎがそれぞれ設けられている場合について説明する。

［電力変換装置の構成］
図５は、実施の形態２の電力変換装置の概略構成図である。図５の電力変換装置１Ｂは、直流線路１３Ｐ，１３Ｎにそれぞれ設けられた直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎをさらに含む点で、図１の電力変換装置１Ａと異なる。正極側直流線路１３Ｐに設けられた直流電流検出器２５Ｐ（正極側直流電流検出器とも称する）は、直流回路から上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流入または上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗから直流回路に流出する直流電流ｉｄｃｐを検出する。負極側直流線路１３Ｎに設けられた直流電流検出器２５Ｎ（負極側直流電流検出器とも称する）は、直流回路から下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流入または下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗから直流回路に流出する直流電流ｉｄｃｎを検出する。

また、図５の制御装置３のスイッチング制御部３０は、さらに直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎによって検出された直流電流ｉｄｃｐ，ｉｄｃｎの値に基づいて、各変換器セル７のスイッチング素子４１ｐ，４１ｎのスイッチングを制御する。

さらに、図５の制御装置３は、アーム電流検出器２２，２３のための故障検出部３２Ｂとともに、直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎの各々の故障の有無を検出する故障検出部３３Ｂを含む点で、図１の制御装置３と異なる。図５のその他の点は、図１の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのための故障検出部３３Ｂの動作］
次に、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのための故障検出部３３Ｂの動作について説明する。故障判定式として、実施の形態１で説明した故障判定式から選択された判定式が用いられる。

図６は、図５の直流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図６を参照して、故障検出部３３Ｂは、ａ２式判定部２０１と、ｂ２式判定部２０２と、ｃ２式判定部２０３と、ｄ２式判定部２０４と、論理積演算器２１１〜２１４と、論理和演算器２２１〜２２３と、否定演算器２３１，２３２と、判定結果出力部２４１〜２４３とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ａ２式判定部２０１は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた直流電流検出器２５Ｐの検出値と、各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ａ２）式が成立しているか否かを判定する。

ｂ２式判定部２０２は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた直流電流検出器２５Ｎの検出値と、各相の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｂ２）式が成立しているか否かを判定する。

ｃ２式判定部２０３は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた直流電流検出器２５Ｐの検出値と、負極側直流線路１３Ｎに設けられた直流電流検出器２５Ｎの検出値との比較に基づいて、前述の（ｃ２）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｃ２式判定部２０３の出力が「１」の場合、直流線路１３Ｐ，１３Ｎのいずれかに設けられた直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎが故障であることを示している。

ｄ２式判定部２０４は、各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和と各相の下アーム電流検出器２３の検出値との総和との比較に基づいて、前述の（ｄ２）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｄ２式判定部２０４の出力が「１」の場合、上アーム電流検出器２２および下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であることを示している。

論理積演算器２１１は、ａ２式判定部２０１の出力とｃ２式判定部２０３の出力との論理積を演算する。論理積演算器２１２は、ｂ２式判定部２０２の出力とｃ２式判定部２０３の出力との論理積を演算する。論理和演算器２２３は、論理積演算器２１１の出力と論理積演算器２１２の出力との論理和を演算する。論理和演算器２２３の出力が「１」の場合、判定結果出力部２４１は、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設けられた直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのいずれかが故障であると出力する。

論理和演算器２２１は、ｂ２式判定部２０２の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理和を演算する。否定演算器２３１は、論理和演算器２２１の出力の否定を演算する。したがって、否定演算器２３１の出力が「１」の場合、ｂ２式判定部２０２およびｄ２式判定部２０４の出力のいずれも「０」であること、すなわち、（ｂ２）式および（ｄ２）式のいずれも不成立であることを示している。

論理積演算器２１３は、論理積演算器２１１の出力と否定演算器２３１の出力との論理積を演算する。論理積演算器２１３の出力が「１」の場合、判定結果出力部２４２は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた直流電流検出器２５Ｐが故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｐの検出値が異常である）と出力する。

論理和演算器２２２は、ａ２式判定部２０１の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理和を演算する。否定演算器２３２は、論理和演算器２２２の出力の否定を演算する。したがって、否定演算器２３２の出力が「１」の場合、ａ２式判定部２０１およびｄ２式判定部２０４の出力がいずれも「０」であること、すなわち、（ａ２）式および（ｄ２）式がいずれも不成立であることを示している。

論理積演算器２１４は、論理積演算器２１２の出力と否定演算器２３２の出力との論理積を演算する。論理積演算器２１４の出力が「１」の場合、判定結果出力部２４３は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた直流電流検出器２５Ｎが故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｎの検出値が異常である）と出力する。

［アーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ｂの動作］
次に、図５の電力変換装置１Ｂにおけるアーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ｂの動作について説明する。

図７は、図５のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図７を参照して、故障検出部３２Ｂは、ａ２式判定部２０１と、ｂ２式判定部２０２と、ｄ２式判定部２０４と、ｃ２式判定部２０３と、ｈ２式判定部１０４と、ｉ２式判定部１０５と、ｊ２式判定部１０６と、論理積演算器１１３〜１１８，３１１，３１２，３１９〜３２６と、論理和演算器３３１〜３３３と、否定演算器３４１，３４２，１３１〜１３３と、判定結果出力部３５１〜３５７とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

図７のａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、ｄ２式判定部２０４、およびｃ２式判定部２０３は、図６のａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、ｄ２式判定部２０４、およびｃ２式判定部２０３にそれぞれ対応する。したがって、これらの説明を繰り返さない。

論理積演算器３１１は、ａ２式判定部２０１の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理積を演算する。論理積演算器３１２は、ｂ２式判定部２０２の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理積を演算する。論理和演算器３３３は、論理積演算器３１１の出力と論理積演算器３１２の出力との論理和を演算する。論理和演算器３３３の出力が「１」の場合、判定結果出力部３５１は、上アーム電流検出器２２または下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であると出力する。

論理和演算器３３１は、ｂ２式判定部２０２の出力とｃ２式判定部２０３の出力との論理和を演算する。否定演算器３４１は、論理和演算器３３１の出力の否定を演算する。したがって、否定演算器３４１の出力が「１」の場合、ｂ２式判定部２０２およびｃ２式判定部２０３の出力のいずれも「０」であること、すなわち、（ｂ２）式および（ｃ２）式のいずれも不成立であることを示している。

論理積演算器３１９は、論理積演算器３１１の出力と否定演算器３４１の出力との論理積を演算する。論理積演算器３１３の出力が「１」の場合は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の上アーム電流検出器２２のいずれかが故障であることを示している。

論理和演算器３３２は、ａ２式判定部２０１の出力とｃ２式判定部２０３の出力との論理和を演算する。否定演算器３４２は、論理和演算器３３２の出力の否定を演算する。したがって、否定演算器３３２の出力が「１」の場合、ａ２式判定部２０１およびｃ２式判定部２０３の出力がいずれも「０」であること、すなわち、（ａ２）式および（ｃ２）式がいずれも不成立であることを示している。

論理積演算器３２０は、論理積演算器３１２の出力と否定演算器３４２の出力との論理積を演算する。論理積演算器論理積演算器３２０の出力が「１」の場合は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であることを示している。

図７のｈ２式判定部１０４、ｉ２式判定部１０５、およびｊ２式判定部１０６は、図４のｈ２式判定部１０４、ｉ２式判定部１０５、およびｊ２式判定部１０６にそれぞれ対応する。したがって、これらの説明を繰り返さない。

さらに、図７の式判定部１０４〜１０６と、論理積演算器１１３〜１１８と、否定演算器１３１〜１３３とによって構成される部分１５１は、図４の式判定部１０４〜１０６と、論理積演算器１１３〜１１８と、否定演算器１３１〜１３３とによって構成される部分１５１に対応する。したがって、これらの説明を繰り返さない。

したがって、論理積演算器１１４の出力が「１」の場合は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２またはＵ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。論理積演算器１１６の出力が「１」の場合は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２またはＶ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。論理積演算器１１８の出力が「１」の場合は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２またはＷ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障していることを示している。

以上に基づいて、論理積演算器３２１〜３２６および判定結果出力部３５２〜３５７の動作を説明する。

論理積演算器３２１は、論理積演算器３１９の出力と論理積演算器１１４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５２は、論理積演算器３２１の出力が「１」の場合に、Ｕ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器３２２は、論理積演算器３１９の出力と論理積演算器１１６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５３は、論理積演算器３２２の出力が「１」の場合に、Ｖ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器３２３は、論理積演算器３１９の出力と論理積演算器１１８の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５４は、論理積演算器３２３の出力が「１」の場合に、Ｗ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器３２４は、論理積演算器３２０の出力と論理積演算器１１４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５５は、論理積演算器３２４の出力が「１」の場合に、Ｕ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器３２５は、論理積演算器３２０の出力と論理積演算器１１６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５６は、論理積演算器３２５の出力が「１」の場合に、Ｖ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器３２６は、論理積演算器３２０の出力と論理積演算器１１８の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部３５７は、論理積演算器３２６の出力が「１」の場合に、Ｗ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎの検出値が異常である）と出力する。以上により、各相のアーム電流検出器２２，２３のうちで故障の検出器を特定できる。

［実施の形態２の効果］
以上をまとめると、実施の形態２の電力変換装置１Ｂでは、電流検出器としてアーム電流検出器２２，２３と、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎとが設けられている。制御装置３は、ｎ個の上アーム電流検出器２２およびｎ個の下アーム電流検出器２３について各電流検出器の故障の有無を検出する第１の故障検出部３２Ｂと、直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎの各々の故障の有無を検出する第２の故障検出部３３Ｂとを含む。

第１の故障検出部３２Ｂは、第１の判定部（ｄ２式判定部）２０４と、第２の判定部（ａ２式判定部）２０１と、第３の判定部（ｂ２式判定部）２０２と、第４の判定部１５１（ｈ２式判定部１０４、ｉ２式判定部１０５、ｊ２式判定部１０６、論理積演算器１１３〜１１８、否定演算器１３１〜１３３）とを含む。第４の判定部１５１は、実施の形態１の場合と同じである。

第１の判定部２０４は、実施の形態１の第１の判定部１０１と同じであり、ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和とｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第２の判定部２０２は、正極側直流電流検出器２５Ｐの検出値と、ｎ個の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第３の判定部２０２は、負極側直流電流検出器２５Ｎの検出値と、ｎ個の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。上記の第１〜第４の判定部２０１，２０２，２０４，１５１の判定結果を総合することにより、各アームに１個のアーム電流検出器のみが設けられている場合であっても、どのアーム電流検出器が故障しているかを判別できる。

ここで、実施の形態１における第１の故障検出部３２Ａと実施の形態２における第１の故障検出部３２Ｂとを比較する。故障検出部３２Ａは、直流電流指令値ｉｄｃｒｅｆと各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和とを比較し、直流電流指令値ｉｄｃｒｅｆと各相の下アーム電流検出器２３の検出値の総和とを比較している。一方、故障検出部３２Ｂは、正極側直流線路１３Ｐに設置された直流電流検出器２５Ｐの検出値と各相の上アーム電流検出器２２の検出値の総和とを比較し、負極側直流線路１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｎの検出値と各相の下アーム電流検出器２３の検出値の総和とを比較している。したがって、実施の形態２における故障検出部３２Ｂほうが、より誤差の少ない故障判定式を用いて電流検出器の故障発生の有無を判定できる。

第２の故障検出部３３Ｂは、上記の第１の判定部（ｄ２式判定部）２０４、第２の判定部（ａ２式判定部）２０１と、第３の判定部（ｂ２式判定部）２０２と、第５の判定部（ｃ２式判定部）２０３とを含む。第５の判定部２０３は、正極側直流電流検出器２５Ｐの検出値と負極側直流電流検出器２５Ｎの検出値との比較に基づく判定を行う。

上記の第１〜第３、第５の判定部２０１〜２０４の判定結果を総合することにより、各直流線路に１台の直流電流検出器のみが設けられている場合であっても、どの直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎが故障しているかを判別できる。

実施の形態３．
実施の形態３では、アーム電流検出器２２，２３と直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎとに加えて、さらに、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに交流電流検出器２１が設けられている場合について説明する。

［電力変換装置の構成］
図８は、実施の形態３の電力変換装置の概略構成図である。図８の電力変換装置１Ｃは、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにそれぞれ設けられた交流電流検出器２１をさらに含む点で、図５の電力変換装置１Ｂと異なる。Ｕ相交流線路１１Ｕに設けられた交流電流検出器２１は、Ｕ相の交流電流ｉｕを検出する。Ｖ相交流線路１１Ｖに設けられた交流電流検出器２１は、Ｖ相の交流電流ｉｖを検出する。Ｗ相交流線路１１Ｗに設けられた交流電流検出器２１は、Ｗ相の交流電流ｉｗを検出する。また、図８の制御装置３のスイッチング制御部３０は、さらに交流電流検出器２１によって検出された交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの値に基づいて、各変換器セル７のスイッチング素子４１ｐ，４１ｎのスイッチングを制御する。

さらに、図８の制御装置３は、アーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ｃおよび直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ用の故障検出部３３Ｃとともに、各交流電流検出器２１の故障の有無を検出する故障検出部３４Ｃを含む点で、図５の制御装置３と異なる。図８のその他の点は、図１および図５の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［交流電流検出器２１用の故障検出部３４Ｃの動作］
次に、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに設置された交流電流検出器２１の故障検出を行う故障検出部３４Ｃの動作について説明する。故障検出部３４Ｃで用いられる故障判定式は、実施の形態１で説明した故障判定式から選択される。

図９は、図８の交流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図９を参照して、故障検出部３４Ｃは、ａ２式判定部２０１と、ｂ２式判定部２０２と、ｄ２式判定部２０４と、ｅ２式判定部４０４と、ｆ２式判定部４０５と、ｇ２式判定部４０６と、論理積演算器４１１〜４１３と、論理和演算器４２１〜４２３と、否定演算器４３１と、判定結果出力部４４１〜４４３とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、およびｄ２式判定部２０４は、図６のａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、およびｄ２式判定部２０４にそれぞれ対応するので、説明を繰り返さない。

ｅ２式判定部４０４は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２の検出値からＵ相の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｕ相の交流電流検出器２１の検出値との比較に基づいて、前述の（ｅ２）式が成立しているか否かを判定する。ｅ２式判定部４０４の出力が「１」である場合は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２、Ｕ相の下アーム電流検出器２３、およびＵ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

ｆ２式判定部４０５は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２の検出値からＶ相の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｖ相の交流電流検出器２１の検出値との比較に基づいて、前述の（ｆ２）式が成立しているか否かを判定する。ｆ２式判定部４０５の出力が「１」である場合は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２、Ｖ相の下アーム電流検出器２３、およびＶ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

ｇ２式判定部４０６は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２の検出値からＷ相の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｗ相の交流電流検出器２１の検出値との比較に基づいて、前述の（ｆ２）式が成立しているか否かを判定する。ｇ２式判定部４０６の出力が「１」である場合は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２、Ｗ相の下アーム電流検出器２３、およびＷ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

論理和演算器４２１は、ａ２式判定部２０１の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理和を演算する。論理和演算器４２２は、ｂ２式判定部２０２の出力とｄ２式判定部２０４の出力との論理和を演算する。論理和演算器４２３は、論理和演算器４２１の出力と４上アーム電流検出器２２の出力との論理和を演算する。否定演算器４３１は、論理和演算器４２３の出力の否定を演算する。したがって、否定演算器４３１の演算結果が「１」の場合、（ａ２）式、（ｂ２）式、および（ｄ２）式のいずれも不成立であること、すなわち、アーム電流検出器２２，２３および直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのいずれも故障していないことを示している。

以上に基づいて、論理積演算器４１１〜４１３および判定結果出力部４４１〜４４３の動作について説明する。

論理積演算器４１１は、否定演算器４３１の出力とｅ２式判定部４０４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部４４１は、論理積演算器４１１の出力が「１」の場合、Ｕ相の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｕの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器４１２は、否定演算器４３１の出力とｆ２式判定部４０５の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部４４２は、論理積演算器４１２の出力が「１」の場合、Ｖ相の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｖの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器４１３は、否定演算器４３１の出力とｇ２式判定部４０６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部４４３は、論理積演算器４１３の出力が「１」の場合、Ｗ相の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｗの検出値が異常である）と出力する。以上により、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各々に設けられた交流電流検出器２１のうちで、故障の電流検出器を特定できる。

［直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのための故障検出部３３Ｃの動作］
図８の故障検出部３３Ｃの機能ブロック図として、図６で説明した故障検出部３３Ｂの機能ブロック図を利用できる。

［アーム電流検出器２２，２３のための故障検出部３２Ｃの動作］
次に、図８の電力変換装置１Ｃにおけるアーム電流検出器２２，２３用の故障検出部３２Ｃの動作について説明する。

図１０は、図８のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図８を参照して、故障検出部３２Ｃは、ａ２式判定部２０１と、ｂ２式判定部２０２と、ｄ２式判定部２０４と、ｃ２式判定部２０３と、ｅ２式判定部４０４と、ｆ２式判定部４０５と、ｇ２式判定部４０６と、論理積演算器５１１〜５２０と、論理和演算器５３１〜５３３と、否定演算器５４１，５４２と、判定結果出力部５５１〜５５７とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

図１０のａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、ｄ２式判定部２０４、およびｃ２式判定部２０３は、図７のａ２式判定部２０１、ｂ２式判定部２０２、ｄ２式判定部２０４、およびｃ２式判定部２０３にそれぞれ対応する。したがって、これらの説明を繰り返さない。

さらに、図１０の式判定部２０１〜２０４と、論理積演算器５１１〜５１４と、論理和演算器５３１〜５３３と、否定演算器５４１，５４２とによって構成される部分は、図７の式判定部２０１〜２０４と、論理積演算器３１１，３１２，３１９，３２０と、論理和演算器３３１〜３３３と、否定演算器３４１，３４２とによって構成される部分に対応している。

したがって、図１０の論理和演算器５３３の出力が「１」の場合、判定結果出力部５５１は、上アーム電流検出器２２または下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であると出力する。論理積演算器５１３の出力が「１」の場合は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の上アーム電流検出器２２のいずれかが故障であることを示している。論理積演算器５１４の出力が「１」の場合は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であることを示している。

図１０のｅ２式判定部４０４、ｆ２式判定部４０５、およびｇ２式判定部４０６は、図９のｅ２式判定部４０４、ｆ２式判定部４０５、およびｇ２式判定部４０６にそれぞれ対応する。したがって、ｅ２式判定部４０４の出力が「１」である場合は、Ｕ相の上アーム電流検出器２２、Ｕ相の下アーム電流検出器２３、およびＵ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。ｆ２式判定部４０５の出力が「１」である場合は、Ｖ相の上アーム電流検出器２２、Ｖ相の下アーム電流検出器２３、およびＶ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。ｇ２式判定部４０６の出力が「１」である場合は、Ｗ相の上アーム電流検出器２２、Ｗ相の下アーム電流検出器２３、およびＷ相の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

以上に基づいて、論理積演算器５１５〜５２０および判定結果出力部５５２〜５５７の動作を説明する。

論理積演算器５１５は、論理積演算器５１３の出力とｅ２式判定部４０４の出力の論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５２は、論理積演算器５１５の出力が「１」の場合に、Ｕ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器５１６は、論理積演算器５１３の出力とｆ２式判定部４０５の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５３は、論理積演算器５１６の出力が「１」の場合に、Ｖ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器５１７は、論理積演算器５１３の出力とｇ２式判定部４０６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５４は、論理積演算器５１７の出力が「１」の場合に、Ｗ相の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器５１８は、論理積演算器５１４の出力とｅ２式判定部４０４の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５５は、論理積演算器５１８の出力が「１」の場合に、Ｕ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器５１９は、論理積演算器５１４の出力とｆ２式判定部４０５の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５６は、論理積演算器５１９の出力が「１」の場合に、Ｖ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器５２０は、論理積演算器５１４の出力とｇ２式判定部４０６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部５５７は、論理積演算器５２０の出力が「１」の場合に、Ｗ相の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎの検出値が異常である）と出力する。以上により、各相のアーム電流検出器２２，２３のうちで故障の電流検出器を特定できる。

［実施の形態３の効果］
以上をまとめると、実施の形態３の電力変換装置１Ｃでは、電流検出器としてアーム電流検出器２２，２３と、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎと、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに設置された交流電流検出器２１とが設けられている。制御装置３は、ｎ個の上アーム電流検出器２２およびｎ個の下アーム電流検出器２３について各電流検出器の故障の有無を検出する第１の故障検出部３２Ｃと、直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎの各々の故障の有無を検出する第２の故障検出部３３Ｃと、ｎ個の交流電流検出器の各々の故障の有無を検出する第３の故障検出部３４Ｃとを含む。

第１の故障検出部３２Ｃは、第１の判定部（ｄ２式判定部）２０４と、第２の判定部（ａ２式判定部）２０１と、第３の判定部（ｂ２式判定部）２０２と、第４の判定部４５１（ｅ２式判定部４０４、ｆ２式判定部４０５，ｇ２式判定部４０６）とを含む。第１〜第３の判定部２０４，２０１，２０２は、実施の形態２の場合と同じである。

第４の判定部４５１は、実施の形態１，２における第４の判定部１５１と異なり、任意の第１の上アーム５に設けられた上アーム電流検出器２２の検出値と上記第１の上アーム５に対応する下アーム６に設けられた下アーム電流検出器２３の検出値との差を、上記第１の上アームに対応する交流線路１１に設けられた交流電流検出器２１の検出値と比較することに基づく判定を行う。上記の第１〜第４の判定部２０４，２０１，２０２，４５１の判定結果を総合することにより、各アームに１台のアーム電流検出器のみが設けられている場合であっても、どのアーム電流検出器が故障しているかを判別できる。

ここで、実施の形態１，２における第１の故障検出部３２Ａ，３２Ｂと、実施の形態３における第１の故障検出部３２Ｃとを比較する。実施の形態１，２における故障検出部３２Ｂは、第４の判定部１５１において、Ｕ相の上アームおよび下アーム電流検出器２２，２３の検出値の和と、Ｖ相の上アームおよび下アーム電流検出器２２，２３の検出値の和と、Ｗ相の上アームおよび下アーム電流検出器２２，２３の検出値の和とを相互に比較している。この比較に基づく判定精度には、循環電流が影響する。一方、実施の形態３における故障検出部３２Ｃは、第４の判定部４５１において、各相ごとに、上アーム電流検出器２２の検出値と下アーム電流検出器２３の検出値との差と、交流線路１１に設置された交流電流検出器２１の検出値とを比較している。したがって、実施の形態３の故障検出部３２Ｃのほうが、より誤差の少ない故障判定式を用いて電流検出器の故障発生の有無を判定できる。

第２の故障検出部３３Ｃの構成は、実施の形態２の第２の故障検出部３３Ｂの構成と同じであるので説明を繰り返さない。

第３の故障検出部３４Ｃは、上記の第１の判定部（ｄ２式判定部）２０４と、第２の判定部（ａ２式判定部）２０１と、第３の判定部（ｂ２式判定部）２０２と、第４の判定部４５１とを含む。上記の第１〜第４の判定部２０４，２０１，２０２，４５１の判定結果を総合することにより、各交流線路に１台の交流電流検出器２１のみが設けられている場合であっても、どの交流電流検出器２１が故障しているかを判別できる。

実施の形態４．
実施の形態４〜６では、同一箇所に２台の電流検出器を設けた場合において、故障した電流検出器を特定し、故障した電流検出器と同一箇所に設けられた他方の健全な電流検出器によって運転を継続可能な方法について説明する。特に実施の形態４では、各アームのみに電流検出器を設けた場合について説明する。

以下では、まず、実施の形態４の電力変換装置１Ｄの概略構成について説明する。次に、実施の形態４〜６で用いられる電流の故障判定式について説明する。故障判定式は、キルヒホッフの第一法則（電流則とも称する）および三相交流の原理に基づくものである。特に、同一箇所に設けられた２個の電流検出器の検出値を比較する判定式が含まれる。

［電力変換装置の構成］
図１１は、実施の形態４の電力変換装置１Ｄの概略構成図である。図１１の電力変換装置１Ｄは、アーム電流検出器２２，２３が同一箇所に２台設けられている点で、図１の電力変換装置１Ａと異なる。以下では、一方のアーム電流検出器を第１のアーム電流検出器２２，２３と称し、他方のアーム電流検出器を第２のアーム電流検出器２２’，２３’と称する。図１１に示すように、Ｕ相上アームの第１の上アーム電流検出器２２によって検出されたアーム電流値をｉｕｐとし、Ｕ相上アームの第２の上アーム電流検出器２２’によって検出されたアーム電流値をｉｕｐ’とする。他の相のアーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’の検出値についても同様である。

制御装置３の故障検出部３２Ｄは、同一箇所に設けられた２台のアーム電流検出器の検出値の比較にさらに基づいて、電流検出器の故障検出を行う。図１１のその他の点は図１の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［電流検出器の故障判定式］
次に、実施の形態４〜６で用いられる電流検出器の故障判定式について説明する。故障判定式は、キルヒホッフの第一法則（電流則とも称する）および三相交流の原理に基づくものであり、実施の形態１〜３の場合よりも判定精度が高い。実施の形態４〜６では、以下の（ａ３）〜（ｋ３），（ｍ３），（ｎ３），（ｐ３）〜（ｔ３），（ｍ３’），（ｎ３’），（ｐ３’）〜（ｔ３’）式のうちから選択された式が故障判定式として用いられる。

（１）キルヒホッフの第一法則より、同一箇所に設置した電流検出器の検出値は互いに等しい。したがって、正極側直流線路１３Ｐの直流電流ｉｄｃｐ，ｉｄｃｐ’、負極側直流線路１３Ｎの直流電流ｉｄｃｎ，ｉｄｃｎ’について、
idcp＝idcp'
idcn＝idcn'
が成り立つ。Ｕ相上アーム５ＵおよびＵ相下アーム６Ｕの電流値ｉｕｐ，ｉｕｐ’，ｉｕｎ，ｉｕｎ’について、
iup＝iup'
iun＝iun'
が成り立つ。同様に、Ｖ相上アーム５ＶおよびＶ相下アーム６Ｖの電流値ｉｖｐ，ｉｖｐ’，ｉｖｎ，ｉｖｎ’について、
ivp＝ivp'
ivn＝ivn'
が成り立つ。Ｗ相上アーム５ＷおよびＷ相下アーム６Ｗの電流値ｉｗｐ，ｉｗｐ’，ｉｗｎ，ｉｗｎ’について、
iwp＝iwp'
iwn＝iwn'
が成り立つ。また、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの交流電流ｉｕ，ｉｕ’，ｉｖ，ｉｖ’，ｉｗ，ｉｗ’について、
iu＝iu'
iv＝iv'
iw＝iw'
が成り立つ。

したがって、故障判定式は、
|idcp−idcp'|＞ε …(a3)
|idcn−idcn'|＞ε …(b3)
|iup−iup'|＞ε …(c3)
|ivp−ivp'|＞ε …(d3)
|iwn−iwn'|＞ε …(e3)
|iun−iun'|＞ε …(f3)
|ivn−ivn'|＞ε …(g3)
|iwn−iwn'|＞ε …(h3)
|iu−iu'|＞ε …(i3)
|iv−iv'|＞ε …(j3)
|iw−iw'|＞ε …(k3)
で表される。なお、各故障判定式の正の電流閾値εは必ずしも同一の値である必要はない。後述する他の故障判定式の電流閾値εについても同様に必ずしも同じ値である必要はない。

（２）キルヒホッフの第一法則より、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流れる電流ｉｕｐ，ｉｖｐ，ｉｗｐの総和は、正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流ｉｄｃｐに等しい。したがって、
idcp＝iup＋ivp＋iwp
が成立する。上記より、故障判定式は、
|idcp−(iup＋ivp＋iwp)|＞ε …(m3)
|idcp'−(iup'＋ivp'＋iwp')|＞ε …(m3')
で表される。

（３）キルヒホッフの第一法則より、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流れる電流ｉｕｎ，ｉｖｎ，ｉｗｎの総和は、負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流ｉｄｃｎに等しい。したがって、
idcn＝iun＋ivn＋iwn
が成立する。上記より、故障判定式は、
|idcn−(iun＋ivn＋iwn)|＞ε …(n3)
|idcn'−(iun'＋ivn'＋iwn')|＞ε …(n3')
で表される。

（４）三相交流の原理より各アームと連系される交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの総和は０となる。すなわち、
iu＋iv＋iw＝0
が成り立つ。したがって、正極側直流線路１３Ｐを流れる直流電流ｉｄｃｐと負極側直流線路１３Ｎを流れる直流電流ｉｄｃｎとについて、
idcp−idcn＝iu＋iv＋iw＝0
が成り立つので、直流電流ｉｄｃｐと直流電流ｉｄｃｎとは等しい。すなわち、
idcp＝idcn
が成り立つ。したがって、故障判定式は、
|idcp−idcn|＞ε …(p3)
|idcp'−idcn'|＞ε …(p3')
で表される。

（５）前記（１）〜（３）より、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに流れる電流ｉｕｐ，ｉｖｐ，ｉｗｐの総和と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに流れる電流ｉｕｎ，ｉｖｎ，ｉｗｎの総和とは等しい。すなわち、
iup＋ivp＋iwp＝iun＋ivn＋iwn
が成立する。したがって、故障判定式は、
|(iup＋ivp＋iwp)−(iun＋ivn＋iwn)|＞ε …(q3)
|(iup'＋ivp'＋iwp')−(iun'＋ivn'＋iwn')|＞ε …(q3')
で表される。

（６）キルヒホッフの第一法則より、Ｕ相交流線路１１Ｕに連係されているＵ相上アーム５Ｕの電流ｉｕｐとＵ相下アーム６Ｕの電流ｉｕｎとの差は、Ｕ相交流線路１１Ｕの交流電流ｉｕに等しい。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。したがって、
iup−iun＝iu，ivp−ivn＝iv，iwp−iwn＝iw
が成立する。なお、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに変圧器が設けられた場合には、交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの値は、接続部ＮＵ，ＮＶ，ＮＷ側に換算した値となる。したがって、故障判定式は、
|iu−(iup−iun)|＞ε …(r3)
|iu'−(iup'−iun')|＞ε …(r3')
|iv−(ivp−ivn)|＞ε …(s3)
|iv'−(ivp'−ivn')|＞ε …(s3')
|iw−(iwp−iwn)|＞ε …(t3)
|iw'−(iwp'−iwn')|＞ε …(t3')
で表される。

［アーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｄの動作］
次に、図１１の電力変換装置１Ｄにおけるアーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｄの動作について説明する。

図１２は、図１１のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図１２を参照して、故障検出部３２Ｄは、ｃ３式判定部６０１と、ｄ３式判定部６０２と、ｅ３式判定部６０３と、ｑ３式判定部６０４と、ｑ３’式判定部６０５と、ｆ３式判定部６０６と、ｇ３式判定部６０７と、ｈ３式判定部６０８と、論理積演算器６１１〜６２２と、判定結果出力部６３１〜６４２とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ｃ３式判定部６０１は、Ｕ相上アーム５Ｕに設けられた２台の電流検出器２２，２２’の検出値の比較に基づく前述の（ｃ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｃ３）式が成立している場合、すなわち、ｃ３式判定部６０１の出力が「１」の場合は、Ｕ相上アーム５Ｕに設けられた２台の電流検出器２２，２２’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｄ３式判定部６０２は、Ｖ相上アーム５Ｖに設けられた２台の電流検出器２２，２２’の検出値の比較に基づく前述の（ｄ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｄ３）式が成立している場合、すなわち、ｄ３式判定部６０２の出力が「１」の場合は、Ｖ相上アーム５Ｖに設けられた２台の電流検出器２２，２２’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｅ３式判定部６０３は、Ｗ相上アーム５Ｗに設けられた２台の電流検出器２２，２２’の検出値の比較に基づく前述の（ｅ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｅ３）式が成立している場合、すなわち、ｅ３式判定部６０３の出力が「１」の場合は、Ｗ相上アーム５Ｗに設けられた２台の電流検出器２２，２２’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｆ３式判定部６０６は、Ｕ相下アーム６Ｕに設けられた２台の電流検出器２３，２３’の検出値の比較に基づく前述の（ｆ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｆ３）式が成立している場合、すなわち、ｆ３式判定部６０６の出力が「１」の場合は、Ｕ相下アーム６Ｕに設けられた２台の電流検出器２３，２３’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｇ３式判定部６０７は、Ｖ相下アーム６Ｖに設けられた２台の電流検出器２３，２３’の検出値の比較に基づく前述の（ｇ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｇ３）式が成立している場合、すなわち、ｇ３式判定部６０７の出力が「１」の場合は、Ｖ相下アーム６Ｖに設けられた２台の電流検出器２３，２３’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｈ３式判定部６０８は、Ｖ相下アーム６Ｖに設けられた２台の電流検出器２３，２３’の検出値の比較に基づく前述の（ｈ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｈ３）式が成立している場合、すなわち、ｈ３式判定部６０８の出力が「１」の場合は、Ｗ相下アーム６Ｗに設けられた２台の電流検出器２３，２３’のうちいずれかが故障であることを示している。

ｑ３式判定部６０４は、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第１の上アーム電流検出器２２の検出値の総和と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第１の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｑ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｑ３）式が成立している場合、すなわち、ｑ３式判定部６０４の出力が「１」の場合は、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第１の上アーム電流検出器２２と下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第１の下アーム電流検出器２３とのいずれかが故障であることを示している。

ｑ３’式判定部６０５は、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第２の上アーム電流検出器２２’の検出値の総和と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第２の下アーム電流検出器２３’の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｑ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、（ｑ３’）式が成立している場合、すなわち、ｑ３’式判定部６０５の出力が「１」の場合は、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第２の上アーム電流検出器２２’と下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第２の下アーム電流検出器２３’とのいずれかが故障であることを示している。

以上に基づいて、論理積演算器６１１〜６２２および判定結果出力部６３１〜６４２の動作を説明する。

論理積演算器６１１は、ｃ３式判定部６０１の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３１は、論理積演算器６１１の出力が「１」の場合に、Ｕ相上アーム５Ｕの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１２は、ｄ３式判定部６０２の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３２は、論理積演算器６１２の出力が「１」の場合に、Ｖ相上アーム５Ｖの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１３は、ｅ３式判定部６０３の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３３は、論理積演算器６１３の出力が「１」の場合に、Ｗ相上アーム５Ｗの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１４は、ｃ３式判定部６０１の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３４は、論理積演算器６１４の出力が「１」の場合に、Ｕ相上アーム５Ｕの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１５は、ｄ３式判定部６０２の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３５は、論理積演算器６１５の出力が「１」の場合に、Ｖ相上アーム５Ｖの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１６は、ｅ３式判定部６０３の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３６は、論理積演算器６１６の出力が「１」の場合に、Ｗ相上アーム５Ｗの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１７は、ｆ３式判定部６０６の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３７は、論理積演算器６１７の出力が「１」の場合に、Ｕ相下アーム６Ｕの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１８は、ｇ３式判定部６０７の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３８は、論理積演算器６１８の出力が「１」の場合に、Ｖ相下アーム６Ｖの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６１９は、ｈ３式判定部６０８の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６３９は、論理積演算器６１９の出力が「１」の場合に、Ｗ相下アーム６Ｗの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６２０は、ｆ３式判定部６０６の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６４０は、論理積演算器６２０の出力が「１」の場合に、Ｕ相下アーム６Ｕの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６２１は、ｇ３式判定部６０７の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６４１は、論理積演算器６２１の出力が「１」の場合に、Ｖ相下アーム６Ｖの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器６２２は、ｈ３式判定部６０８の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理積を演算する。判定結果出力部６４２は、論理積演算器６２２の出力が「１」の場合に、Ｗ相下アーム６Ｗの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎ’の検出値が異常である）と判定する。以上により、各相の第１のアーム電流検出器２２，２３および各相の第２のアーム電流検出器２２’，２３’のうちで故障の電流検出器を特定できる。

［実施の形態４の効果］
以上のとおり、実施の形態４の電力変換装置１Ｄでは、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの各々に第１の上アーム電流検出器２２と第２の上アーム電流検出器２２’とが設けられ、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの各々に第１の下アーム電流検出器２３と第２の下アーム電流検出器２３’とが設けられる。

制御装置３は、ｎ個の第１の上アーム電流検出器２２、ｎ個の第２の上アーム電流検出器２２’、ｎ個の第１の下アーム電流検出器２３、およびｎ個の第２の下アーム電流検出器２３’について、各電流検出器の故障の有無を検出する第１の故障検出部３２Ｄを備える。第１の故障検出部３２Ｄは、第１の判定部６５１（６０１〜６０３）と、第２の判定部６５２（６０６〜６０８）、第３の判定部（ｑ３式判定部）６０４と、第４の判定部（ｑ３’式判定部）６０５とを含む。

第１の判定部６５１は、同一の上アーム５に設置された第１の上アーム電流検出器２２の検出値と第２の上アーム電流検出器２２’の検出値との比較に基づく判定を行う。第２の判定部６５２は、同一の下アーム６に設置された第１の下アーム電流検出器２３の検出値と第２の下アーム電流検出器２３’の検出値との比較に基づく判定を行う。第３の判定部６０４は、ｎ個の第１の上アーム電流検出器２２の検出値の総和とｎ個の第１の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第４の判定部６０５は、ｎ個の第２の上アーム電流検出器２２’の検出値の総和とｎ個の第２の下アーム電流検出器２３’の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。

第１および第２の判定部６５１，６５２の判定結果から、どの設置箇所のアーム電流検出器の故障であるかが判別できる。そして、第３および第４の判定部６０４，６０５の判定結果から、第１のアーム電流検出器の故障であるか、それとも第２のアーム電流検出器の故障であるかを判別できる。したがって、上記の第１〜第４の判定部６５１，６５２，６０４，６０５の判定結果を総合することにより、どのアーム電流検出器が故障しているかを判別でき、故障した電流検出器と同一箇所に設けられた他方の健全な電流検出器によって運転を継続できる。

実施の形態５．
実施の形態５では、第１のアーム電流検出器２２，２３および第２のアーム電流検出器２２’，２３’に加えて、さらに正極側直流線路１３Ｐに第１の直流電流検出器２５Ｐと第２の直流電流検出器２５Ｐ’とが設けられ、負極側直流線路１３Ｎに第１の直流電流検出器２５Ｎと第２の直流電流検出器２５Ｎ’とが設けられている場合について説明する。

図１３は、実施の形態５の電力変換装置の概略構成図である。図５の電力変換装置１Ｅは、直流線路１３Ｐ，１３Ｎにそれぞれ設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎおよび第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’をさらに含む点で、図１１の電力変換装置１Ｄと異なる。

また、図１３の制御装置３のスイッチング制御部３０は、さらに第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎおよび第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’によって検出された直流電流ｉｄｃｐ，ｉｄｃｎ，ｉｄｃｐ’，ｉｄｃｎ’の値に基づいて、各変換器セル７のスイッチング素子４１ｐ，４１ｎのスイッチングを制御する。

さらに、図１３の制御装置３は、アーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｅとともに、直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ，２５Ｐ’，２５Ｎ’用の故障検出部３３Ｅを含む点で、図１１の制御装置３と異なる。図１３のその他の点は、図１１の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［直流電流検出器のための故障検出部３３Ｅの動作］
次に、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ，２５Ｐ’，２５Ｎ’用の故障検出部３３Ｅの動作について説明する。故障判定式として、実施の形態４で説明した故障判定式から選択された判定式が用いられる。

図１４は、図１３の直流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図１４を参照して、故障検出部３３Ｅは、ａ３式判定部７０１と、ｍ３式判定部７０２と、ｐ３式判定部７０３と、ｍ３’式判定部７０４と、ｐ３’式判定部７０５と、ｂ３式判定部７０６と、ｎ３式判定部７０７と、ｎ３’式判定部７０８と、論理積演算器７１１〜７１４と、論理和演算器７２１〜７２４と、判定結果出力部７３１〜７３４とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ａ３式判定部７０１は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた２台の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｐ’の検出値の比較に基づく前述の（ａ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ａ３式判定部７０１の出力が「１」の場合は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた２台の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｐ’のうちのいずれかが故障していることを示している。

ｍ３式判定部７０２は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐの検出値と、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第１の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｍ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｍ３式判定部７０２の出力が「１」の場合は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐおよび上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第１の上アーム電流検出器２２のいずれかが故障であることを示している。

ｐ３式判定部７０３は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐの検出値と、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｎの検出値とに比較に基づいて、前述の（ｐ３）式が成立しているか否かを検出する。したがって、ｐ３式判定部７０３の出力が「１」の場合は、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎのいずれかが故障していることを示している。

ｍ３’式判定部７０４は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｐ’の検出値と、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第２の上アーム電流検出器２２’の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｍ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｍ３’式判定部７０４の出力が「１」の場合は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｐ’および上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第２の上アーム電流検出器２２’のいずれかが故障であることを示している。

ｐ３’式判定部７０５は、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｐ’の検出値と、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｎ’の検出値とに比較に基づいて、前述の（ｐ３’）式が成立しているか否かを検出する。したがって、ｐ３’式判定部７０５の出力が「１」の場合は、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’のいずれかが故障していることを示している。

ｂ３式判定部７０６は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた２台の直流電流検出器２５Ｎ，２５Ｎ’の検出値の比較に基づく前述の（ｂ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｂ３式判定部７０６の出力が「１」の場合は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた２台の直流電流検出器２５Ｎ，２５Ｎ’のうちのいずれかが故障していることを示している。

ｎ３式判定部７０７は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｎの検出値と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第１の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｎ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｎ３式判定部７０７の出力が「１」の場合は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｎおよび下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第１の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障であることを示している。

ｎ３’式判定部７０８は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｎ’の検出値と、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第２の下アーム電流検出器２３’の検出値の総和との比較に基づいて、前述の（ｎ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｎ３’式判定部７０８の出力が「１」の場合は、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｎ’および下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第２の下アーム電流検出器２３’のいずれかが故障であることを示している。

以上に基づいて、論理積演算器７１１〜７１４、論理和演算器７２１〜７２４、および判定結果出力部７３１〜７３４の動作を説明する。

論理和演算器７２１は、ｍ３式判定部７０２の出力とｐ３式判定部７０３の出力との論理和を演算する。論理積演算器７１１は、ａ３式判定部７０１の出力と論理和演算器７２１の出力との論理積を演算する。したがって、判定結果出力部７３１は、論理積演算器７１１の出力が「１」の場合に、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｐが故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｐの検出値が異常である）と出力する。

論理和演算器７２２は、ｍ３’式判定部７０４の出力とｐ３’式判定部７０５の出力との論理和を演算する。論理積演算器７１２は、ａ３式判定部７０１の出力と論理和演算器７２２の出力との論理積を演算する。したがって、判定結果出力部７３２は、論理積演算器７１２の出力が「１」の場合に、正極側直流線路１３Ｐに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｐ’が故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｐ’の検出値が異常である）と出力する。

論理和演算器７２３は、ｎ３式判定部７０７の出力とｐ３式判定部７０３の出力との論理和を演算する。論理積演算器７１３は、ｂ３式判定部７０６の出力と論理和演算器７２３の出力との論理積を演算する。したがって、判定結果出力部７３３は、論理積演算器７１３の出力が「１」の場合に、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第１の直流電流検出器２５Ｎが故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｎの検出値が異常である）と出力する。

論理和演算器７２４は、ｎ３’式判定部７０８の出力とｐ３’式判定部７０５の出力との論理和を演算する。論理積演算器７１４は、ｂ３式判定部７０６の出力と論理和演算器７２４の出力との論理積を演算する。したがって、判定結果出力部７３４は、論理積演算器７１４の出力が「１」の場合に、負極側直流線路１３Ｎに設けられた第２の直流電流検出器２５Ｎ’が故障である（すなわち、直流電流ｉｄｃｎ’の検出値が異常である）と出力する。以上により、直流線路１３Ｐ，１３Ｎの各々に設けられた直流電流検出器２５，２５Ｐ’，２５Ｎ’のうちで故障の電流検出器を特定できる。

［アーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｅの動作］
次に、図１１の電力変換装置１Ｅにおけるアーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｅの動作について説明する。

図１５は、図１３のアーム電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図１５を参照して、故障検出部３２Ｅは、ｃ３式判定部６０１と、ｄ３式判定部６０２と、ｅ３式判定部６０３と、ｍ３式判定部７０２と、ｑ３式判定部６０４と、ｍ３’式判定部７０４と、ｑ３’式判定部６０５と、ｎ３式判定部７０７と、ｎ３’式判定部７０８と、ｆ３式判定部６０６と、ｇ３式判定部６０７と、ｈ３式判定部６０８と、論理積演算器８２１〜８３２と、論理和演算器８４１〜８４４と、判定結果出力部８５１〜８６２とを含む。

図１５のｃ３式判定部６０１、ｄ３式判定部６０２、ｅ３式判定部６０３、ｑ３式判定部６０４、ｑ３’式判定部６０５、ｆ３式判定部６０６、ｇ３式判定部６０７、およびｈ３式判定部６０８は、図１２のｃ３式判定部６０１、ｄ３式判定部６０２、ｅ３式判定部６０３、ｑ３式判定部６０４、ｑ３’式判定部６０５、ｆ３式判定部６０６、ｇ３式判定部６０７、およびｈ３式判定部６０８にそれぞれ対応している。したがって、詳しい説明を繰り返さない。

また、図１５のｍ３式判定部７０２、ｍ３’式判定部７０４、ｎ３式判定部７０７、おおびｎ３’式判定部７０８は、図１４のｍ３式判定部７０２、ｍ３’式判定部７０４、ｎ３式判定部７０７、およびｎ３’式判定部７０８にそれぞれ対応している。したがって、詳しい説明を繰り返さない。

論理和演算器８４１は、ｍ３式判定部７０２の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理和を演算する。したがって、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第１の上アーム電流検出器２２のいずれかが故障している場合には、論理和演算器８４１の出力は「１」になる。

論理和演算器８４２は、ｍ３’式判定部７０４の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理和を演算する。したがって、上アーム５Ｕ，５Ｖ，５Ｗに設けられた第２の上アーム電流検出器２２’のいずれかが故障の場合には、論理和演算器８４２の出力は「１」になる。

論理和演算器８４３は、ｎ３式判定部７０７の出力とｑ３式判定部６０４の出力との論理和を演算する。したがって、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第１の下アーム電流検出器２３のいずれかが故障の場合には、論理和演算器８４３の出力は「１」になる。

論理和演算器８４４は、ｎ３’式判定部７０８の出力とｑ３’式判定部６０５の出力との論理和を演算する。したがって、下アーム６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに設けられた第２の下アーム電流検出器２３’のいずれかが故障の場合には、論理和演算器８４４の出力は「１」になる。論理和演算器８４１〜８４４では、実施の形態４の場合よりも多くの判定式を組み合わせることによって判定精度が高められている。

以上に基づいて、論理積演算器８２１〜６２２および判定結果出力部８５１〜６４２の動作を説明する。

論理積演算器８２１は、ｃ３式判定部６０１の出力と論理和演算器８４１の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５１は、論理積演算器８２１の出力が「１」の場合に、Ｕ相上アーム５Ｕの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２２は、ｄ３式判定部６０２の出力と論理和演算器８４１の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５２は、論理積演算器８２２の出力が「１」の場合に、Ｖ相上アーム５Ｖの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２３は、ｅ３式判定部６０３の出力と論理和演算器８４１の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５３は、論理積演算器８２３の出力が「１」の場合に、Ｗ相上アーム５Ｗの第１の上アーム電流検出器２２が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２４は、ｃ３式判定部６０１の出力と論理和演算器８４２の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５４は、論理積演算器８２４の出力が「１」の場合に、Ｕ相上アーム５Ｕの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２５は、ｄ３式判定部６０２の出力と論理和演算器８４２の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５５は、論理積演算器８２５の出力が「１」の場合に、Ｖ相上アーム５Ｖの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２６は、ｅ３式判定部６０３の出力と論理和演算器８４２の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５６は、論理積演算器８２６の出力が「１」の場合に、Ｗ相上アーム５Ｗの第２の上アーム電流検出器２２’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｐ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２７は、ｆ３式判定部６０６の出力と論理和演算器８４３の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５７は、論理積演算器８２７の出力が「１」の場合に、Ｕ相下アーム６Ｕの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２８は、ｇ３式判定部６０７の出力と論理和演算器８４３の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５８は、論理積演算器８２８の出力が「１」の場合に、Ｖ相下アーム６Ｖの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８２９は、ｈ３式判定部６０８の出力と論理和演算器８４３の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８５９は、論理積演算器８２９の出力が「１」の場合に、Ｗ相下アーム６Ｗの第１の下アーム電流検出器２３が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎの検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８３０は、ｆ３式判定部６０６の出力と論理和演算器８４４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８６０は、論理積演算器８３０の出力が「１」の場合に、Ｕ相下アーム６Ｕの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｕｎ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８３１は、ｇ３式判定部６０７の出力と論理和演算器８４４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８６１は、論理積演算器８３１の出力が「１」の場合に、Ｖ相下アーム６Ｖの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｖｎ’の検出値が異常である）と判定する。

論理積演算器８３２は、ｈ３式判定部６０８の出力と論理和演算器８４４の出力との論理積を演算する。判定結果出力部８６２は、論理積演算器８３２の出力が「１」の場合に、Ｗ相下アーム６Ｗの第２の下アーム電流検出器２３’が故障である（すなわち、アーム電流ｉｗｎ’の検出値が異常である）と判定する。以上により、各相の第１のアーム電流検出器２２，２３および第２のアーム電流検出器２２’，２３’のうちで故障の電流検出器を特定できる。

［実施の形態５の効果］
以上をまとめると、実施の形態５の電力変換装置１Ｅでは、第１のアーム電流検出器２２，２３および第２のアーム電流検出器２２’，２３’に加えて、直流線路１３Ｐ，１３Ｎに第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ（第１の正極側直流電流検出器２５Ｐ、第１の負極側直流電流検出器２５Ｎ）がそれぞれ設けられ、さらに第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’（第２の正極側直流電流検出器２５Ｐ’、第２の負極側直流電流検出器２５Ｎ’）がそれぞれ設けられる。

制御装置３は、第１の故障検出部３２Ｅと、第２の故障検出部３３Ｅとを含む。第１の故障検出部３２Ｅは、ｎ個の第１の上アーム電流検出器２２、ｎ個の第２の上アーム電流検出器２２’、ｎ個の第２の下アーム電流検出器２３，およびｎ個の第２の下アーム電流検出器２３’について、各電流検出器の故障の有無を検出する。第２の故障検出部３３Ｅは、第１の正極側直流電流検出器２５Ｐ、第２の正極側直流電流検出器２５Ｐ’、第１の負極側直流電流検出器２５Ｎ、第２の負極側直流電流検出器２５Ｎ’の各々の故障の有無を検出する。

具体的に、第２の故障検出部３３Ｅは、第５の判定部（ａ３式判定部）７０１、第６の判定部（ｂ２式判定部）７０６、第７の判定部（ｐ３式判定部）７０３、および第８の判定部（ｐ３’式判定部）７０５を含む。第５の判定部７０１は、第１の正極側直流電流検出器２５Ｐの検出値と第２の正極側直流電流検出器２５Ｐ’の検出値との比較に基づく判定を行う。第６の判定部７０６は、第１の負極側直流電流検出器２５Ｎの検出値と第２の負極側直流電流検出器２５Ｎ’の検出値との比較に基づく判定を行う。第７の判定部７０３は、第１の正極側直流電流検出器２５Ｐの検出値と第１の負極側直流電流検出器２５Ｎの検出値との比較に基づく判定を行う。第８の判定部７０５は、第２の正極側直流電流検出器２５Ｐ’の検出値と第２の負極側直流電流検出器２５Ｎ’の検出値との比較に基づく判定を行う。

したがって、第５および第６の判定部７０１，７０６の判定結果から、どの設置箇所の直流電流検出器が故障しているかを判別できる。第７および第８の判定部７０３，７０５の判定結果から、第１の直流電流検出器が故障しているか、それとも第２の直流電流検出器が故障しているかを判別できる。よって、第５〜第８の判定部の判定結果を総合することにより、どの直流電流検出器が故障しているかを判別することができ、故障した電流検出器と同一箇所に設けられた他方の健全な電流検出器を利用することよって電力変換装置の運転を継続できる。

ただし、上記の構成の場合には、たとえば、第１の正極側直流電流検出器２５Ｐと第２の負極側直流電流検出器２５Ｎ’との両方が故障している場合には、故障している直流電流検出器を検出できない。したがって、より精度良く故障している直流電流検出器を判別するためには、第２の故障検出部３３Ｂは、さらに、第９の判定部（ｍ３式判定部）７０２、第１０の判定部（ｍ３’式判定部）７０４、第１１の判定部（ｎ３式判定部）７０７、および第１２の判定部（ｎ３’式判定部）７０８を含むほうが望ましい。

第９の判定部７０２は、第１の正極側直流電流検出器２５Ｐの検出値とｎ個の第１の上アーム電流検出器２２の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第１０の判定部７０４は、第２の正極側直流電流検出器の検出値２５Ｐ’とｎ個の第２の上アーム電流検出器２２’の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第１１の判定部７０７は、第１の負極側直流電流検出器２５Ｎの検出値とｎ個の第１の下アーム電流検出器２３の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第１２の判定部７０８は、第２の負極側直流電流検出器２３’の検出値とｎ個の第２の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う。第７および第８の判定部７０３，７０５の判定結果に、第９〜第１２の判定部７０２，７０４，７０７，７０８の判定結果を組み合わせることにより、第１の直流電流検出器が故障しているか、それとも第２の直流電流検出器が故障しているかをさらに精度良く判定できる。

第１の故障検出部３２Ｅは、実施の形態４の第１の故障検出部３２Ｄの構成に、さらに、上記の第９〜第１２の判定部７０２，７０４，７０７，７０８を含む。第３および第４の判定部６０４，６０５の判定結果に、第９〜第１２の判定部７０２，７０４，７０７，７０８の判定結果を組み合わせることにより、第１のアーム電流検出器が故障しているか、それとも第２のアーム電流検出器が故障しているかをさらに精度良く判別できる。したがって、第１〜第４の判定部６５１，６５２，６０４，６０５および第９〜第１２の判定部７０２，７０４，７０７，７０８の判定結果を総合することにより、どのアーム電流検出器が故障しているかをさらに精度良く判別でき、故障した電流検出器と同一箇所に設けられた他方の健全な電流検出器によって運転を継続できる。

実施の形態６．
実施の形態６では、第１のアーム電流検出器２２，２３、第２のアーム電流検出器２２’，２３’、第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ、および第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’に加えて、さらに交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各々に第１の交流電流検出器２１および第２の交流電流検出器２１’が設けられている場合について説明する。

図１６は、実施の形態６の電力変換装置の概略構成図である。図１６の電力変換装置１Ｆは、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各々に設けられた第１の交流電流検出器２１および第２の交流電流検出器２１’をさらに含む点で、図１３の電力変換装置１Ｅと異なる。

また、図１６の制御装置３のスイッチング制御部３０は、さらに第１の交流電流検出器２１および第２の交流電流検出器２１’によって検出されたｉｕ，ｉｕ’，ｉｖ，ｉｖ’，ｉｗ，ｉｗ’の値に基づいて、各変換器セル７のスイッチング素子４１ｐ，４１ｎのスイッチングを制御する。

さらに、図１３の制御装置３は、アーム電流検出器２２，２３，２２’，２３’用の故障検出部３２Ｆおよび直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ，２５Ｐ’，２５Ｎ’用の故障検出部３３Ｆとともに、交流電流検出器２１，２１’用の故障検出部３４Ｆを含む点で、図１３の制御装置３と異なる。図１６のその他の点は、図１３の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

［交流電流検出器２１，２１’用の故障検出部３４Ｆの動作］
次に、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各々に設定された第１の交流電流検出器２１および第２の交流電流検出器２１’の故障検出を行う故障検出部３４Ｆの動作について説明する。故障検出部３４Ｆで用いられる故障判定式は、実施の形態４で説明した故障判定式から選択される。

図１７は、図１６の交流電流検出器の故障検出を行う故障検出部の機能ブロック図である。図１７を参照して、故障検出部３４Ｆは、ｉ３式判定部９０１と、ｒ３式判定部９０２と、ｒ３’式判定部９０３と、ｊ３式判定部９０４と、ｓ３式判定部９０５と、ｓ３’式判定部９０６と、ｋ３式判定部９０７と、ｔ３式判定部９０８と、ｔ３’式判定部９０９と、論理積演算器９１１〜９１６と、判定結果出力部９２１〜９２６とを含む。これらの各部の機能は、たとえば、図３のＣＰＵ５４がプログラムに従って動作することによって実現される。

ｉ３式判定部９０１は、Ｕ相交流線路１１Ｕに設けられた第１の交流電流検出器２１の検出値と、Ｕ相交流線路１１Ｕに設けられた第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述（ｉ３）式が成立しているか否かを判定する。ｉ３式判定部９０１の出力が「１」の場合は、Ｕ相交流線路１１Ｕの交流電流検出器２１，２１’のいずれかが故障していることを示す。

ｒ３式判定部９０２は、Ｕ相上アーム５Ｕの第１の上アーム電流検出器２２の検出値からＵ相下アーム６Ｕの第１の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｕ相交流線路１１Ｕの第１の交流電流検出器２１の検出値とを比較して、前述の（ｒ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｒ３式判定部９０２の出力が「１」の場合は、Ｕ相の第１のアーム電流検出器２２，２３およびＵ相の第１の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

ｒ３’式判定部９０３は、Ｕ相上アーム５Ｕの第２の上アーム電流検出器２２’の検出値からＵ相下アーム６Ｕの第２の下アーム電流検出器２３’の検出値を減算した値と、Ｕ相交流線路１１Ｕの第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述の（ｒ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｒ３’式判定部９０３の出力が「１」の場合は、Ｕ相の第２のアーム電流検出器２２’，２３’およびＵ相の第２の交流電流検出器２１’のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器９１１は、ｉ３式判定部９０１の出力とｒ３式判定部９０２の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２１は、論理積演算器９１１の出力が「１」の場合に、Ｕ相の第１の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｕの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器９１２は、ｉ３式判定部９０１の出力とｒ３’式判定部９０３の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２２は、論理積演算器９１２の出力が「１」の場合に、Ｕ相の第２の交流電流検出器２１’が故障である（すなわち、交流電流ｉｕ’の検出値が異常である）と出力する。

ｊ３式判定部９０４は、Ｖ相交流線路１１Ｖに設けられた第１の交流電流検出器２１の検出値と、Ｖ相交流線路１１Ｖに設けられた第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述の（ｊ３）式が成立しているか否かを判定する。ｊ３式判定部９０４の出力が「１」の場合は、Ｖ相交流線路１１Ｖの交流電流検出器２１，２１’のいずれかが故障していることを示す。

ｓ３式判定部９０５は、Ｖ相上アーム５Ｖの第１の上アーム電流検出器２２の検出値からＶ相下アーム６Ｖの第１の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｖ相交流線路１１Ｖの第１の交流電流検出器２１の検出値とを比較して、前述の（ｓ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｓ３式判定部９０５の出力が「１」の場合は、Ｖ相の第１のアーム電流検出器２２，２３およびＶ相の第１の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

ｓ３’式判定部９０６は、Ｖ相上アーム５Ｖの第２の上アーム電流検出器２２’の検出値からＶ相下アーム６Ｖの第２の下アーム電流検出器２３’の検出値を減算した値と、Ｖ相交流線路１１Ｖの第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述の（ｓ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｓ３’式判定部９０６の出力が「１」の場合は、Ｖ相の第２のアーム電流検出器２２’，２３’およびＶ相の第２の交流電流検出器２１’のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器９１３は、ｊ３式判定部９０４の出力とｓ３式判定部９０５の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２３は、論理積演算器９１３の出力が「１」の場合に、Ｖ相の第１の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｖの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器９１４は、ｊ３式判定部９０４の出力とｓ３’式判定部９０６の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２４は、論理積演算器９１４の出力が「１」の場合に、Ｖ相の第２の交流電流検出器２１’が故障である（すなわち、交流電流ｉｖ’の検出値が異常である）と出力する。

ｋ３式判定部９０７は、Ｗ相交流線路１１Ｗに設けられた第１の交流電流検出器２１の検出値と、Ｗ相交流線路１１Ｗに設けられた第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述の（ｋ３）式が成立しているか否かを判定する。ｋ３式判定部９０７の出力が「１」の場合は、Ｗ相交流線路１１Ｗの交流電流検出器２１，２１’のいずれかが故障していることを示す。

ｔ３式判定部９０８は、Ｗ相上アーム５Ｗの第１の上アーム電流検出器２２の検出値からＷ相下アーム６Ｗの第１の下アーム電流検出器２３の検出値を減算した値と、Ｗ相交流線路１１Ｗの第１の交流電流検出器２１の検出値とを比較して、前述の（ｔ３）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｔ３式判定部９０８の出力が「１」の場合は、Ｗ相の第１のアーム電流検出器２２，２３およびＷ相の第１の交流電流検出器２１のいずれかが故障していることを示している。

ｔ３’式判定部９０９は、Ｗ相上アーム５Ｗの第２の上アーム電流検出器２２’の検出値からＷ相下アーム６Ｗの第２の下アーム電流検出器２３’の検出値を減算した値と、Ｗ相交流線路１１Ｗの第２の交流電流検出器２１’の検出値とを比較して、前述の（ｔ３’）式が成立しているか否かを判定する。したがって、ｔ３’式判定部９０９の出力が「１」の場合は、Ｗ相の第２のアーム電流検出器２２’，２３’およびＷ相の第２の交流電流検出器２１’のいずれかが故障していることを示している。

論理積演算器９１５は、ｋ３式判定部９０７の出力とｔ３式判定部９０８の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２５は、論理積演算器９１５の出力が「１」の場合に、Ｗ相の第１の交流電流検出器２１が故障である（すなわち、交流電流ｉｗの検出値が異常である）と出力する。

論理積演算器９１６は、ｋ３式判定部９０７の出力とｔ３’式判定部９０９の出力との論理積を演算する。この結果、判定結果出力部９２６は、論理積演算器９１６の出力が「１」の場合に、Ｗ相の第２の交流電流検出器２１’が故障である（すなわち、交流電流ｉｗ’の検出値が異常である）と出力する。以上により、交流線路１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの各々に設けられた交流電流検出器２１のうちで、故障の電流検出器を特定できる。

［直流電流検出器のための故障検出部３３Ｆの動作］
図１６の故障検出部３３Ｆの機能ブロック図として、図１４で説明した故障検出部３３Ｅの機能ブロック図を利用できる。

［アーム電流検出器のための故障検出部３２Ｆの動作］
図１６の故障検出部３２Ｆの機能ブロック図として、図１５で説明した故障検出部３２Ｅの機能ブロック図を利用できる。

［実施の形態６の効果］
以上をまとめると、実施の形態６の電力変換装置１Ｆでは、第１のアーム電流検出器２２，２３、第２のアーム電流検出器２２’，２３’、第１の直流電流検出器２５Ｐ，２５Ｎ、および第２の直流電流検出器２５Ｐ’，２５Ｎ’に加えて、ｎ本の交流線路の各々に第１の交流電流検出器２１および第２の交流電流検出器２１’が設けられる。

制御装置３は、実施の形態５における第１の故障検出部３２Ｅと同一構成の第１の故障検出部３２Ｆと、実施の形態５における第２の故障検出部３３Ｅと同一構成の第２の故障検出部３３Ｆと、第３の故障検出部３４Ｆとを含む。第３の故障検出部３４Ｆは、ｎ個の第１の交流電流検出器およびｎ個の第２の交流電流検出器について、各交流電流検出器の故障の有無を検出する。

第１の故障検出部３２Ｆおよび第２の故障検出部３３Ｆは、実施の形態５の電力変換装置１Ｅにおける第１の故障検出部３２Ｅおよび第２の故障検出部３３Ｆと同様の作用効果を奏する。第３の故障検出部３４Ｆは、第１３の判定部９５１（ｉ３式判定部９０１、ｊ３式判定部９０４、ｋ３式判定部９０７）と、第１４の判定部９５２（ｒ３式判定部９０２、ｓ３式判定部９０５、ｔ３式判定部９０８）と、第１５の判定部９５３（ｒ３’式判定部９０３、ｓ３’式判定部９０６、ｔ３’式判定部９０９）とを含む。

具体的に、第１３の判定部９５１は、同一の交流線路１１に設置された第１の交流電流検出器２１の検出値と第２の交流電流検出器２１’の検出値との比較に基づく判定を行う。

第１４の判定部９５２は、任意の第１の上アーム５に設けられた第１の上アーム電流検出器２２の検出値と上記第１の上アーム５に対応する下アーム６に設けられた第１の下アーム電流検出器２３の検出値との差を、上記第１の上アーム５に対応する交流線路１１に設けられた第１の交流電流検出器２１の検出値と比較すること基づく判定を行う。

第１５の判定部９５３は、任意の第１の上アーム５に設けられた第２の上アーム電流検出器２２’の検出値と上記第１の上アーム５に対応する下アーム６に設けられた第２の下アーム電流検出器２３’の検出値との差を、上記第１の上アーム５に対応する交流線路１１に設けられた第２の交流電流検出器２１’の検出値と比較すること基づく判定を行う。

したがって、第１３の判定部９５１の判定結果から、どの交流線路１１に設けられた交流電流検出器２１，２１’が故障しているかを判別できる。第１４および第１５の判定部９５２，９５３の判定結果から、第１の交流電流検出器が故障しているか、それとも第２の交流電流検出器が故障しているかを判定できる。よって、第１３〜第１５の判定部９５１〜９５３の判定結果を総合することにより、どの故障電流検出器が故障しているかを判別することができ、故障した電流検出器と同一箇所に設けられた他方の健全な電流検出器を利用することよって電力変換装置の運転を継続できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ａ〜１Ｆ 電力変換装置、２ 電力変換器、３ 制御装置、５，５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ 上アーム、６，６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ 下アーム、７ 変換器セル、１１，１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ 交流線路、１３Ｎ 負極側直流線路、１３Ｐ 正極側直流線路、２１ （第１の）交流電流検出器、２１’ 第２の交流電流検出器、２２ （第１の）上アーム電流検出器、２２’ 第２の上アーム電流検出器、２３ （第１の）下アーム電流検出器、２３’ 第２の下アーム電流検出器、２５Ｎ （第１の）負極側直流電流検出器、２５Ｎ’ 第２の負極側直流電流検出器、２５Ｐ （第１の）正極側直流電流検出器、２５Ｐ’ 第２の正極側直流電流検出器、３０ スイッチング制御部、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ 第１の故障検出部、３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｅ，３３Ｆ 第２の故障検出部、３４Ｃ，３４Ｆ 第３の故障検出部、４１ スイッチング素子、４２ 蓄電素子、４３ 電圧検出器、５０ 入力変換器、５４ ＣＰＵ、１０１，２０４ 第１の判定部（ｄ２式判定部）、１０２ 第２の判定部（ｋ２式判定部）、１０３ 第３の判定部（ｋ３式判定部）、１５１ 第４の判定部（ｈ２，ｉ２，ｊ２式判定部）、２０１ 第２の判定部（ａ２式判定部）、２０２ 第３の判定部（ｂ２式判定部）、４５１ 第４の判定部（ｅ２，ｆ２，ｇ２式判定部）、６５１ 第１の判定部（ｃ３，ｄ３，ｅ３式判定部）、６５２ 第２の判定部（ｆ３，ｇ３，ｈ３式判定部）、６０４ 第３の判定部（ｑ３式判定部）、６０５ 第４の判定部（ｑ３’式判定部）、７０１ 第５の判定部（ａ３式判定部）、７０６ 第６の判定部（ｂ２式判定部）、７０３ 第７の判定部（ｐ３式判定部）、７０５ 第８の判定部（ｐ３’式判定部）、７０２ 第９の判定部（ｍ３式判定部）、７０４ 第１０の判定部（ｍ３’式判定部）、７０７ 第１１の判定部（ｎ３式判定部）、７０８ 第１２の判定部（ｎ３’式判定部）、９５１ 第１３の判定部（ｉ３，ｊ３，ｋ３式判定部）、９５２ 第１４の判定部（ｒ３，ｓ３，ｔ３式判定部）、９５３ 第１５の判定部（ｒ３’，ｓ３’，ｔ３’式判定部）、ｉｄｃｎ，ｉｄｃｐ 直流電流、ｉｄｃｒｅｆ 直流電流指令値、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ 交流電流、ｉｕｎ，ｉｕｐ，ｉｖｎ，ｉｖｐ，ｉｗｎ，ｉｗｐ アーム電流。

Claims (12)

1. モジュラーマルチレベル変換器方式の電力変換装置であって、
   正極側直流線路と、
   負極側直流線路と、
   ｎ本の交流線路とを備え、
   ｎは２以上の整数であり、さらに、
   前記ｎ本の交流線路にそれぞれ対応し、各一端が前記正極側直流線路に接続され、各他端が対応する交流線路に電気的に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含むｎ本の上アームと、
   前記ｎ本の上アームにそれぞれ対応し、各一端が前記負極側直流線路に接続され、各他端が対応する上アームの前記他端に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含むｎ本の下アームと、
   前記ｎ本の上アームにそれぞれ設けられたｎ個の上アーム電流検出器と、
   前記ｎ本の下アームにそれぞれ設けられたｎ個の下アーム電流検出器と、
   前記ｎ個の上アーム電流検出器および前記ｎ個の下アーム電流検出器について、各電流検出器の故障の有無を検出する第１の故障検出部とを備え、
   前記第１の故障検出部は、
   前記ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和と前記ｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第１の判定部と、
   前記正極側直流線路を流れる電流の検出値または指令値と、前記ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第２の判定部と、
   前記負極側直流線路を流れる電流の検出値または指令値と、前記ｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第３の判定部と、
   任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和を、他の第２の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第２の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和と比較すること、または任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との差を、前記第１の上アームに対応する交流線路の交流電流の検出値と比較することに基づく判定を行う第４の判定部とを含む、電力変換装置。
2. 前記正極側直流線路および前記負極側直流線路には、電流検出器が設けられておらず、
   前記第２の判定部は、前記正極側直流線路を流れる電流の指令値と、前記ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行い、
   前記第３の判定部は、前記負極側直流線路を流れる電流の指令値と、前記ｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記正極側直流線路に流れる直流電流を検出する正極側直流電流検出器と、
   前記負極側直流線路に流れる直流電流を検出する負極側直流電流検出器とをさらに備え、
   前記第２の判定部は、前記正極側直流電流検出器の検出値と、前記ｎ個の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行い、
   前記第３の判定部は、前記負極側直流電流検出器の検出値と、前記ｎ個の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記正極側直流電流検出器および前記負極側直流電流検出器の各々の故障の有無を検出する第２の故障検出部をさらに備え、
   前記第２の故障検出部は、
   前記第１の判定部と、
   前記第２の判定部と、
   前記第３の判定部と、
   前記正極側直流電流検出器の検出値と前記負極側直流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第５の判定部とを含む、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記ｎ本の交流線路の各々には、電流検出器が設けられておらず、
   前記第４の判定部は、任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和を、他の第２の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第２の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との和と比較することに基づく判定を行う、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記ｎ本の交流線路にそれぞれ設けられたｎ個の交流電流検出器をさらに備え、
   前記第４の判定部は、任意の第１の上アームに設けられた上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた下アーム電流検出器の検出値との差を、前記第１の上アームに対応する交流線路に設けられた交流電流検出器の検出値と比較すること基づく判定を行う、請求項３または４に記載の電力変換装置。
7. 前記ｎ個の交流電流検出器の各々の故障の有無を検出する第３の故障検出部をさらに備え、
   前記第３の故障検出部は、前記第１の判定部、前記第２の判定部、前記第３の判定部、および前記第４の判定部を含む、請求項６に記載の電力変換装置。
8. モジュラーマルチレベル変換器方式の電力変換装置であって、
   正極側直流線路と、
   負極側直流線路と、
   ｎ本の交流線路とを備え、
   ｎは２以上の整数であり、さらに、
   前記ｎ本の交流線路にそれぞれ対応し、各一端が前記正極側直流線路に接続され、各他端が対応する交流線路に電気的に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含むｎ本の上アームと、
   前記ｎ本の上アームにそれぞれ対応し、各一端が前記負極側直流線路に接続され、各他端が対応する上アームの前記他端に接続され、各々がカスケード接続された複数の変換器セルを含むｎ本の下アームと、
   前記ｎ本の上アームにそれぞれ設けられたｎ個の第１の上アーム電流検出器と、
   前記ｎ本の上アームにそれぞれ設けられたｎ個の第２の上アーム電流検出器と、
   前記ｎ本の下アームにそれぞれ設けられたｎ個の第１の下アーム電流検出器と、
   前記ｎ本の下アームにそれぞれ設けられたｎ個の第２の下アーム電流検出器と、
   前記ｎ個の第１の上アーム電流検出器、前記ｎ個の第２の上アーム電流検出器、前記ｎ個の第１の下アーム電流検出器、および前記ｎ個の第２の下アーム電流検出器について、各電流検出器の故障の有無を検出する第１の故障検出部とを備え、
   前記第１の故障検出部は、
   同一の上アームに設けられた第１の上アーム電流検出器の検出値と第２の上アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第１の判定部と、
   同一の下アームに設けられた第１の下アーム電流検出器の検出値と第２の下アーム電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第２の判定部と、
   前記ｎ個の第１の上アーム電流検出器の検出値の総和と前記ｎ個の第１の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第３の判定部と、
   前記ｎ個の第２の上アーム電流検出器の検出値の総和と前記ｎ個の第２の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第４の判定部とを含む、電力変換装置。
9. 前記正極側直流線路に流れる直流電流を検出する第１の正極側直流電流検出器および第２の正極側直流電流検出器と、
   前記負極側直流線路に流れる直流電流を検出する第１の負極側直流電流検出器および第２の負極側直流電流検出器と、
   前記第１の正極側直流電流検出器、前記第２の正極側直流電流検出器、前記第１の負極側直流電流検出器、および前記第２の負極側直流電流検出器の各々の故障の有無を検出する第２の故障検出部とをさらに備え、
   前記第２の故障検出部は、
   前記第１の正極側直流電流検出器の検出値と前記第２の正極側直流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第５の判定部と、
   前記第１の負極側直流電流検出器の検出値と前記第２の負極側直流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第６の判定部と、
   前記第１の正極側直流電流検出器の検出値と前記第１の負極側直流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第７の判定部と、
   前記第２の正極側直流電流検出器の検出値と前記第２の負極側直流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第８の判定部とを含む、請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記第２の故障検出部は、さらに、
    前記第１の正極側直流電流検出器の検出値と前記ｎ個の第１の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第９の判定部と、
    前記第２の正極側直流電流検出器の検出値と前記ｎ個の第２の上アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第１０の判定部と、
    前記第１の負極側直流電流検出器の検出値と前記ｎ個の第１の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第１１の判定部と、
    前記第２の負極側直流電流検出器の検出値と前記ｎ個の第２の下アーム電流検出器の検出値の総和との比較に基づく判定を行う第１２の判定部とを含む、請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記第１の故障検出部は、前記第９の判定部、前記第１０の判定部、前記第１１の判定部、および前記第１２の判定部をさらに含む、請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 前記ｎ本の交流線路にそれぞれ設けられたｎ個の第１の交流電流検出器と、
    前記ｎ本の交流線路にそれぞれ設けられたｎ個の第２の交流電流検出器と、
    前記ｎ個の第１の交流電流検出器および前記ｎ個の第２の交流電流検出器について、各電流検出器の故障の有無を検出する第３の故障検出部をさらに備え、
    前記第３の故障検出部は、
    同一の交流線路に設けられた第１の交流電流検出器の検出値と第２の交流電流検出器の検出値との比較に基づく判定を行う第１３の判定部と、
    任意の第１の上アームに設けられた第１の上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた第１の下アーム電流検出器の検出値との差を、前記第１の上アームに対応する交流線路に設けられた第１の交流電流検出器の検出値と比較すること基づく判定を行う第１４の判定部と、
    任意の第１の上アームに設けられた第２の上アーム電流検出器の検出値と前記第１の上アームに対応する下アームに設けられた第２の下アーム電流検出器の検出値との差を、前記第１の上アームに対応する交流線路に設けられた第２の交流電流検出器の検出値と比較すること基づく判定を行う第１５の判定部とを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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