JP7012634B2 - Ｃｖｃｆ電源装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ＣＶＣＦ電源装置に関する。

ＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequency）電源装置は、ＣＶＣＦ電源装置の出力側回路に一つ又は複数の配線用遮断器と負荷が設けられる。ＣＶＣＦ電源装置は、配線用遮断器より負荷側に設けられた負荷側回路に短絡が生じた状態が継続すると、運転を継続できなくなることがあった。

特開２００４－２５４４３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、配線用遮断器の負荷側回路に短絡が発生しても運転継続可能なＣＶＣＦ電源装置を提供することである。

実施形態のＣＶＣＦ電源装置は、インバータ部と、基準電圧発生部と、電流制御回路と、ゲート制御回路と、短絡状態判定部と、第１電流指令値生成部と、第２電流指令値生成部と、選択部とを備える。インバータ部は、ゲートパルスに基づいて直流電力を交流電力に変換する。基準電圧発生部は、前記インバータ部の出力電圧の基準になる基準電圧を発生する。電流制御回路は、前記インバータ部の出力電流を電流指令値に追従させるように前記インバータ部を制御するための補正量を出力する。ゲート制御回路は、前記基準電圧と前記補正量とに基づき前記ゲートパルスを生成する。短絡状態判定部は、前記出力電流の値に基づいて前記インバータ部の負荷側に生じた負荷短絡の有無を判定する。第１電流指令値生成部は、予め規定された電圧に前記出力電圧が追従するように前記出力電流を調整するための第１電流指令を生成する。第２電流指令値生成部は、前記インバータ部に接続された配線用遮断器が引きはずし動作を行うような電流が前記インバータ部から流れるように規定された第２電流指令を生成する。選択部は、前記短絡状態判定部が負荷短絡なしと判定した場合には前記第１電流指令を選択し、前記短絡状態判定部が負荷短絡ありと判定した場合には前記第２電流指令を選択し、前記選択した前記第１電流指令と前記第２電流指令の何れかを前記電流指令値として出力する。

実施形態のＣＶＣＦ電源装置の概要構成を示すブロック図。 実施形態の遮断器の遮断特性を示す図。 実施形態の短絡状態判定部を示す構成図。 実施形態の論理演算回路の論理演算について説明するための真理値表を示した図。 実施形態の電流指令値生成部を示す構成図。 実施形態の電流指令値生成部の動作を説明するための図。 実施形態のＣＶＣＦ電源装置の動作を説明するための図。 実施形態のＣＶＣＦ電源装置の動作を説明するための図。

以下、実施形態のＣＶＣＦ電源装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明のＣＶＣＦ電源装置は、交流電力を出力する際に、出力電圧の制御に関わるＣＶＣＦ制御を実施する。ＣＶＣＦ電源装置の出力側回路には、配線用遮断器と、負荷側回路とが設けられる。実施形態における「負荷側回路」は、配線用遮断器より負荷側の回路のことである。なお、ＣＶＣＦ電源装置の負荷側に発生した短絡を「負荷短絡」という。本明細書でいう「負荷短絡」は、電気的に接触した状態のほか、絶縁性が低下して所定値以上の電流（過電流）を流す状態を含む。本明細書でいう「短絡電流」は、上記の負荷短絡により流れる電流のことである。負荷短絡の発生個所が、配線用遮断器と負荷を接続する電路又は負荷となる装置内である場合、以下の実施形態が適用可能である。なお、電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。以下の説明に示す座標変換に係る座標系としては、直交座標系を例示するがこれに制限されることはなく、２つの軸の成分を独立に扱うことができる２つの軸を有する座標系が代わりに用いられてもよい。以下、配線用遮断器のことを単に遮断器という。

図１は、実施形態のＣＶＣＦ電源装置１の概要構成を示すブロック図である。
図１に示すＣＶＣＦ電源装置１は、一又は複数の負荷４０に交流電力を供給する。例えば、ＣＶＣＦ電源装置１は、ＣＶＣＦ電源装置１から負荷４０に３相交流電力を供給する。ＣＶＣＦ電源装置１と負荷４０との間を繋ぐ電路には、１又は複数の遮断器（ブレーカ）５０が設けられている。例えば、遮断器５０は、過電流遮断器である。遮断器５０は、負荷４０が接続される電路に対応付けて設けられ、インバータ部１２と負荷４０に接続される。遮断器５０の遮断特性は、負荷４０の特性と負荷４０も含めた電路の保護協調とにより規定される。遮断器５０は、遮断器５０の入力側回路と出力側回路である負荷側回路との間を電気的に接続する接点に、少なくとも所定量を超える電流が流れると自動的に引きはずし動作を行い、その接点を開放する。これによりＣＶＣＦ電源装置１と負荷短絡の発生箇所との間が電気的に絶縁される。

次に、ＣＶＣＦ電源装置１の構成例について説明する。
ＣＶＣＦ電源装置１は、例えば、昇圧チョッパ部１１と、インバータ部１２と、電圧センサ１３と、電流センサ１４と、制御部２０とを備える。

昇圧チョッパ部１１の入力側回路には、直流電源ＤＣＰＳから直流電力ＰＤＣ１（不図示）が供給され、供給された直流電力ＰＤＣ１を変換して、直流電源ＤＣＰＳにより印加される入力電圧を昇圧した直流電圧の直流電力ＰＤＣ２（不図示）を生成する。昇圧チョッパ部１１は、生成した直流電力ＰＤＣ２を、昇圧チョッパ部１１の出力側回路の正極Ｐ及び負極Ｎを介してインバータ部１２に供給する。昇圧チョッパ部１１は、例えば、正極Ｐと負極Ｎ間の電圧（直流出力電圧）を定電圧制御する。昇圧チョッパ部１１の具体的な回路の構成、スイッチ部を構成するスイッチング素子の種類などは適宜選択してよい。なお昇圧チョッパ部１１は、直流出力電圧を定電圧制御するＤＣＤＣコンバータ、整流器であってもよい。

インバータ部１２は、ゲートパルスに基づいて直流電力を交流電力に変換する。例えば、インバータ部１２は、後述するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部３５からの駆動パルスを受けて、昇圧チョッパ部１１から供給される直流電力ＰＤＣ２を３相交流電力に変換する。インバータ部１２は、変換した３相交流電力を、上述した電路を介して一又は複数の負荷４０に供給する。例えば、インバータ部１２は、複数のスイッチ部を含む複数のレグを有する。図に示すインバータ部１２は、１つの相に適用するレグの一例であり、他の相も同様の構成のレグによって構成されていてもよい。インバータ部１２の具体的な回路の構成、スイッチ部を構成するスイッチング素子の種類などは適宜選択してよい。

電圧センサ１３は、インバータ部１２から出力された交流電力の電圧値（交流出力電圧）を検出する。例えば、電圧センサ１３は、３相交流の相電圧を夫々計測する。なお、電圧センサ１３は、検出した交流出力電圧を変圧器により所定の変圧比で降圧してもよく、図に示されないフィルタによって広域成分を抑圧して出力してもよい。なお、相電圧の計測は全相に限らない。電圧センサ１３は、全相の相電圧を計測することに代えて、２相の線間電圧を検出してもよい。この場合、電圧センサ１３は、他の１相の線間電圧を上記の２相の線間電圧に基づいた演算によって導出してもよい。

電流センサ１４は、インバータ部１２から出力された交流の相電流を検出する。電流センサ１４は、例えば、変流器を備える。電流センサ１４は、例えば、相電流を夫々計測する。なお、相電流の計測は全相に限らない。電流センサ１４は、全相の相電流を計測することに代えて、２相の相電流を検出してもよい。この場合、電流センサ１４は、他の１相の相電流を上記の２相の相電流に基づいた演算によって導出してもよい。

制御部２０は、例えば、基準角度信号生成部２１（角度信号生成部）と、直交座標変換器２２と、減算器２３Ａ、２３Ｂと、選択器２４Ａ、２４Ｂと、電圧調整部（ＡＶＲ(Automatic Voltage Regulator)）２５Ａ、２５Ｂと、直交座標逆変換器２６と、電流指令値生成部２７（電流指令値生成部）と、選択部２８と、短絡状態判定部２９とを備える。

基準角度信号生成部２１は、インバータ部１２の出力電圧の基準となる基準角度信号θを発生する。例えば、基準角度信号生成部２１は、０から２π（ラジアン）までの基準角度信号θを、周期性を有する信号として継続して生成する。その周期から決まる周波数がＣＶＣＦ制御による出力周波数である。基準角度信号θは、インバータ部１２が出力する交流電力の位相の基準となる信号である。基準角度信号生成部２１は、基準角度信号θを、直交座標変換器２２と、直交座標逆変換器２６と、電流指令値生成部２７と、基準電圧発生部３４とに供給する。

直交座標変換器２２は、３相交流電圧入力端子と、基準位相入力端子と、Ｄ軸出力端子と、Ｑ軸出力端子とを有する。３相交流電圧入力端子は、電圧センサ１３によって変換された各相の相電圧が印加される。基準位相入力端子は、基準角度信号生成部２１の出力端子に接続され、基準角度信号θが基準角度信号生成部２１から供給される。Ｄ軸出力端子は、後述する減算器２３Ａの第２入力端子に接続されている。直交座標変換器２２は、Ｄ軸出力端子から、後述するＤＱ変換によって生成されたＤ軸電圧成分を減算器２３Ａの第２入力端子に供給する。Ｑ軸出力端子は、後述する減算器２３Ｂの第２入力端子に接続されている。直交座標変換器２２は、Ｑ軸出力端子から、後述するＤＱ変換によって生成されたＱ軸電圧成分を減算器２３Ｂの第２入力端子に供給する。すなわち、直交座標変換器２２は、電圧センサ１３により検出された３相の交流出力電圧ＶＡＣと基準角度信号生成部２１から供給された基準角度信号θとに基づいてＤＱ変換を実施して、Ｄ軸電圧成分であるＤ軸電圧Ｖｄと、Ｑ軸電圧成分であるＱ軸電圧Ｖｑとを導出し、導出したＤ軸電圧Ｖｄ及びＱ軸電圧Ｖｑを減算器２３Ａ、２３Ｂに夫々供給する。

ここで、直交座標変換器２２のＤＱ変換について説明する。ＤＱ変換は、直交固定座標系から、交流の位相に伴い回転する直交回転座標系への変換である。まず、クラーク変換により固定座標系の３相信号を固定座標系の２相信号に変換し、更にパーク変換により固定座標系の２相信号から基準角度信号θを基準にした回転座標系の２相信号に変換する。例えば、Ｑ軸を基準角度信号θと同相にすると、Ｄ軸が基準角度信号θと直交する。Ｑ軸成分は、基準角度信号θと同相の成分のことである。Ｄ軸成分は、基準角度信号θと直交する成分のことである。

次に、ＣＶＣＦ電源装置１における電圧制御に関連する内容について説明する。
減算器２３Ａの第１入力端子には、Ｄ軸電圧指令Ｖｄｃｏｍが供給される。例えば、Ｄ軸電圧指令Ｖｄｃｏｍは、後述するＱ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍとともに、図に示されない指令値制御部などから供給される。減算器２３Ａの第２入力端子には、直交座標変換器２２により得られたＤ軸電圧Ｖｄが供給される。減算器２３Ａは、Ｄ軸電圧指令Ｖｄｃｏｍの電圧値からＤ軸電圧Ｖｄの電圧値を減算し、差分値ΔＶｄを導出する。減算器２３Ａの出力端子は、選択器２４Ａの第１入力端子に接続されている。減算器２３Ａは、差分値ΔＶｄを選択器２４Ａの第１入力端子に供給する。

選択器２４Ａの第２入力端子には、所定の固定値Ｆｉｘｄが供給される。固定値Ｆｉｘｄは、例えば０又は微小値である。選択器２４Ａの制御入力端子には、後述する短絡状態判定部２９から短絡検出信号ＳＳＤが供給される。選択器２４Ａは、減算器２３Ａから供給された差分値ΔＶｄと所定の固定値Ｆｉｘｄとのうちの一方を短絡検出信号ＳＳＤに従い選択し、選択した一方をＤ軸選択電圧Ｖｄｓｅｌとして、電圧調整部２５Ａに対し出力する。

電圧調整部２５Ａは、選択器２４Ａから供給されるＤ軸選択電圧Ｖｄｓｅｌ（入力値）に基づき、比例積分演算などの所定の演算を経て差分値ΔＶｄが小さくなるように、すなわちＤ軸電圧ＶｄがＤ軸電圧指令Ｖｄｃｏｍに追従するようにＤ軸の電流基準Ｉｄｒを導出する。電圧調整部２５Ａは、導出したＤ軸の電流基準Ｉｄｒを、電圧調整部２５Ａの出力端子から直交座標逆変換器２６のＤ軸入力端子に供給する。

次に、ＣＶＣＦ電源装置１のなかでＱ軸電圧成分に関連する内容について説明する。
減算器２３Ｂの第１入力端子には、Ｑ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍが供給される。減算器２３Ｂの第２入力端子には、直交座標変換器２２により得られたＱ軸電圧Ｖｑが供給される。減算器２３Ｂは、Ｑ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍの電圧値からＱ軸電圧Ｖｑの電圧値を減算し、差分値ΔＶｑを導出する。減算器２３Ｂは、差分値ΔＶｑを、減算器２３Ｂの出力端子から選択器２４Ｂの第１入力端子に供給する。

選択器２４Ｂの第２入力端子には、所定の固定値Ｆｉｘｑが供給される。固定値Ｆｉｘｑは、例えば０又は微小値である。選択器２４Ｂの制御入力端子には、短絡状態判定部２９から短絡検出信号ＳＳＤが供給される。選択器２４Ｂの出力端子は、電圧調整部２５Ｂの入力端子に接続されている。選択器２４Ｂは、減算器２３Ｂから供給された差分値ΔＶｑと所定の固定値Ｆｉｘｑとのうちの一方を短絡検出信号ＳＳＤに従い選択し、選択した一方をＱ軸選択電圧Ｖｑｓｅｌとして出力する。

電圧調整部２５Ｂは、選択器２４Ｂから供給されるＱ軸選択電圧Ｖｑｓｅｌ（入力値）に基づき、比例積分演算などの所定の演算により差分値ΔＶｑが小さくなるように、すなわちＱ軸電圧ＶｑがＱ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍに追従するようにＱ軸の電流基準Ｉｑｒを導出する。電圧調整部２５Ｂは、導出したＱ軸の電流基準Ｉｑｒを、電圧調整部２５Ｂの出力端子から直交座標逆変換器２６のＱ軸入力端子に供給する。

直交座標逆変換器２６は、例えば、上述したＤ軸入力端子とＱ軸入力端子とに加え、基準位相入力端子と、３相交流出力端子とを有する。直交座標逆変換器２６の基準位相入力端子は、基準角度信号生成部２１の出力端子に接続されている。直交座標逆変換器２６は、電圧調整部２５Ａから供給されるＤ軸の電流基準Ｉｄｒと、電圧調整部２５Ｂから供給されるＱ軸の電流基準Ｉｄｒと、基準角度信号生成部２１から供給された基準角度信号θとに基づいてＤＱ逆変換を実施して、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを導出する。３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを、３相交流の各相に分けて、Ｉｃｏｍｕ、Ｉｃｏｍｖ、Ｉｃｏｍｗと記す。なお、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍ及びＩｃｏｍｕ、Ｉｃｏｍｖ、Ｉｃｏｍｗの夫々は、予め規定された電圧にインバータ部１２の交流出力電圧が追従するように、インバータ部１２の交流出力電流を調整するための第１電流指令の一例である。図１において、Ｉｃｏｍｕ、Ｉｃｏｍｖ、及びＩｃｏｍｗの記載を省略する。直交座標逆変換器２６は、導出したＩｃｏｍｕ、Ｉｃｏｍｖ、Ｉｃｏｍｗを選択部２８に出力する。

上記の直交座標変換器２２と、減算器２３Ａ、２３Ｂと、選択器２４Ａ、２４Ｂと、電圧調整部２５Ａ、２５Ｂと、直交座標逆変換器２６は、第１電流指令値生成部の一例である。直交座標変換器２２と、減算器２３Ａ、２３Ｂと、選択器２４Ａ、２４Ｂと、電圧調整部２５Ａ、２５Ｂと、直交座標逆変換器２６は、予め規定された電圧に、インバータ部１２の出力電圧が追従するように、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを生成する。例えば、予め規定された電圧とは、ＣＶＣＦ制御の目標電圧であるインバータ部１２の定格出力電圧であってよい。

電流指令値生成部２７は、予め規定された第２電流指令を生成する。例えば、電流指令値生成部２７は、例えば、波形データ記憶部２７４を含む。波形データ記憶部２７４は、周期的にインバータ部１２が負荷４０側に流す交流電流波形を示すデータを格納する。以下、波形データ記憶部２７４に格納され交流電流の指令値である第２電流指令を生成するためのデータを波形データという。例えば、第２電流指令は、予め規定された大きさの電流を流させるための制御目標値であって、実際に流す電流の上限値として規定されてもよい。換言すれば、第２電流指令は、インバータ部１２に接続された遮断器５０が引きはずし動作を行うような電流がインバータ部１２から流れるように規定されてもよい。

上記の波形データは、インバータ部１２が負荷４０側に流す交流電流の大きさを示す。例えば、その波形データは、Ｉｅを実効値とし、前述の基準角度信号θを基準に周期的に繰り返される交流電流の波形を示す時系列データである。その波形データを構成するデータ量は、交流の１周期又はその一部に対応するデータ数を含む。時系列データの夫々が電流の大きさを示す離散値で示される。なお、波形データは、電流の実効値又はピーク値に基づいて振幅が規定されてもよい。

このような電流指令値生成部２７は、インバータ部１２と負荷４０に接続された遮断器５０が自動的に引きはずし動作を行う電流の値よりも大きい電流値を流すように指令する第２電流指令を出力する。例えば、第２電流指令は、引きはずし動作を行う電流の値よりも大きい電流値を示す波形データとして生成される。

上述したように、電流指令値生成部２７には、基準角度信号生成部２１から基準角度信号θが供給される。例えば、電流指令値生成部２７は、波形データを、交流の１周期を形成するのに必要とされる時系列データとして、基準角度信号θに基づいて周期的に読み出す。電流指令値生成部２７は、読み出した時系列データに基づいて電流の波形を規定する短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍを生成する。例えば、短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍの１周期は、基準角度信号θの周期に等しく、又は、基準角度信号θの周期に関連付けられている。各データを読み出す間隔が例えば１周期の１／８より短ければ、１周期の波形の特徴を再現できることがある。例えば、その電流の波形は、正弦波、正弦波の形を模擬したもの、正弦波の形を加工したものなどの正弦波の形状に基づいたものであってよい。例えば、正弦波の形を加工したものには、１周期のなかで少なくとも一部の位相範囲に他の信号を加算又は減算したもの、少なくとも一部の位相範囲を他の信号で置換したもの、正弦波の振幅に所定の歪又はオフセットを付加したもの、時系列データに時間軸方向の変動を付加したものなどがあげられる。

短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍは、３相交流の各相の成分を含む。短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍを、３相交流の各相に分けて、短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕ、Ｉｓｃｏｍｖ、Ｉｓｃｏｍｗと呼ぶ。なお、電流指令値生成部２７が生成する短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍ及びＩｓｃｏｍｕ、Ｉｓｃｏｍｖ、Ｉｓｃｏｍｗの夫々は、第２電流指令の一例である。なお、図１において、短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕ、Ｉｓｃｏｍｖ、及びＩｓｃｏｍｗの記載を省略する。

ここで、図２を参照して、実施形態の遮断器の遮断特性について説明する。図２は、実施形態の遮断器５０の遮断特性を示す図である。遮断器５０の遮断特性は、電流値（横軸）と動作時間（縦軸）を軸に持つ座標平面に描かれる動作特性曲線により規定される。その遮断特性の要素には、定格電流、定格短時間耐電流値、時延引きはずし範囲、瞬時引きはずし範囲、最大全遮断時間などが含まれる。例えば、時延引きはずし範囲と瞬時引きはずし範囲は、これらの範囲を区分する動作特性曲線により規定される。瞬時引きはずし範囲に関わる電流値ＩＳ１は、短絡電流など比較的過大な過電流により、瞬時に回路を遮断する電流の下限値のことである。図２における瞬時に回路を遮断する電流の下限値を示す動作特性曲線を、曲線ｌｍｉｎで示す。遮断器５０の動作特性は、ばらつくことがある。図２における瞬時に回路を遮断する電流の上限値を示す動作特性曲線を、曲線ｌｍａｘで示す。電流値ＩＳ２は、瞬時に回路を遮断する電流の値がばらつく範囲の上限を示す。図２におけるインバータ部１２の許容電流を曲線ｌｉｎｖで示す。図２において、曲線Ｉｍａｘと曲線Ｉｉｎｖで囲まれる範囲を領域Ｒ１と呼ぶ。更に、図２において、曲線Ｉｍｉｎと曲線Ｉｉｎｖで囲まれる範囲であって、領域Ｒ１を除く領域を領域Ｒ２と呼ぶ。上記に基づいて遮断器５０を選定する際には、横軸の値がＩｅ、縦軸の値がＴＳＣの点が、領域Ｒ１内に設定可能なものから選択される。図２内の点Ａは、遮断器５０の動作点の一例を示す。図２における点Ａの位置は、曲線ｉｎｖよりも下で、曲線ｌｍａｘよりも上になる。例えば、電流値Ｉｅに対応する曲線ｉｎｖ上の点の縦軸の値をＴｉＩｅで示し、曲線ｌｍａｘ上の縦軸の値をＴＭＩｅで示す。このように点Ａの位置は、電流値Ｉｅと短絡電流を流すことを許容する時間ＴＳＣとにより規定される。この場合、時間ＴＳＣは、ＴＭＩｅよりも大きく、ＴｉＩｅよりも小さな値になる。なお、遮断器５０の最大全遮断時間ＴＭＡＸは、遮断器５０の種類により異なる。例えば、最大全遮断時間ＴＭＡＸは２０ｍｓ程度である。遮断器５０は、電流値ＩＳ２を超える電流の場合、電流条件による最大全遮断時間ＴＭＡＸ未満の時間ＴＢで応答する。

例えば、上記の電流値ＩＳ２を超え、インバータ部１２の許容電流を超えない電流値Ｉｅの電流が時間ＴＢ継続して遮断器５０に流れると、遮断器５０は、遮断器５０の入力側回路と出力側回路との間の電気的な接続を開放して、ＣＶＣＦ電源装置１と負荷短絡の発生箇所との間を電気的に遮断する。これにより、遮断器５０は、短絡電流を遮断することができる。

なお、一般に遮断器５０の種別が互いに異なると、その短絡電流遮断特性も互いに異なるものになる。例えば、ＣＶＣＦ電源装置１において遮断器５０の電流値ＩＳ２が互いに異なるものが含まれている場合がある。このような場合には、電流値ＩＳ２が異なるもののなかで、電流値ＩＳ２が最も大きな遮断器５０の電流容量に合わせて、電流値Ｉｅを規定するとよい。

図１に戻り説明を続ける。直交座標逆変換器２６は、生成したＩｓｃｏｍｕ、Ｉｓｃｏｍｖ、及びＩｓｃｏｍｗを選択部２８に出力する。

選択部２８は、短絡状態判定部２９が負荷短絡なしと判定した場合には第１電流指令を３相交流電流指令値Ｉｃｏｍとし、短絡状態判定部２９が負荷短絡ありと判定した場合には第２電流指令を短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍとする。選択部２８は、３相交流の各相分の電流指令を纏めて選択する。例えば、選択部２８は、図示されない選択器がＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応付けて独立に設けられており、夫々が互いに連動して切り替わる。例えば、Ｕ相の場合、選択部２８のＵ相に対応する第１入力端子は、直交座標逆変換器２６のＵ相に対応する第１の出力端子に接続されている。選択部２８のＵ相に対応する第２入力端子は、電流指令値生成部２７のＵ相に対応する第１の出力端子に接続されている。選択部２８の制御信号入力端子には、短絡状態判定部２９から短絡検出信号ＳＳＤが供給される。選択部２８は、制御信号入力端子がＬレベルであると第１入力端子を選択し、Ｈレベルであると第２入力端子を選択する。すなわち、選択部２８は、短絡検出信号ＳＳＤがＬレベルになるとＵ相に対応する第１入力端子を選択することで、Ｕ相に対応する第１入力端子に供給される３相交流電流指令値Ｉｃｏｍｕを後段の減算器３１に出力する。一方で、選択部２８は、制御信号入力端子がＨレベルになるとＵ相に対応する第２入力端子を選択することで、Ｕ相に対応する第２入力端子に供給される短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕを後段の減算器３１に出力する。Ｖ相とＷ相についてもＵ相の場合と同様である。なお、上記の短絡状態判定部２９が負荷短絡なしと判定する場合には、短絡状態判定部２９が一旦負荷短絡ありと判定した後にその負荷短絡が解消した場合が含まれる。この場合、短絡状態判定部２９は、一旦負荷短絡ありと判定した後に負荷短絡が解消したと判定した場合には第１電流指令を選択する。

なお、上記の通り、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍは、ともに基準角度信号θに同期している。このため、選択部２８によって出力する信号を切り替えたとしても、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍが基準角度信号θに同期しているため、選択部２８から出力される信号の位相の連続性が保たれやすい。

選択部２８は、短絡状態判定部２９から入力される短絡検出信号ＳＳＤにより、上記の３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍとのうちの一方を択一的に選択して、選択した指令値を出力する。

短絡状態判定部２９は、例えば、インバータ部１２の出力電流の値に基づいて、インバータ部１２の負荷側に生じた負荷短絡の有無を判定する。例えば、短絡状態判定部２９は、電流センサ１４の検出結果に基づいて、短絡状態の発生を検出して、検出結果を示す短絡検出信号ＳＳＤを出力する。また、短絡状態判定部２９は、電流センサ１４の検出結果に基づいて、短絡状態の解消を検出して短絡検出信号ＳＳＤの出力を中断する。例えば、短絡状態判定部２９は、３相交流の各相の相電流が閾値ＩＴＨ１（第１閾電流値）以上になるまでは、短絡状態が発生していないと判定し、Ｌレベルの短絡検出信号ＳＳＤを出力する。短絡状態判定部２９は、３相交流の少なくとも何れかの相の相電流が閾値ＩＴＨ１以上になったことを検出した場合、短絡状態が発生していると判定し、Ｈレベルの短絡検出信号ＳＳＤを出力する。

例えば、制御部２０は、図に示されないタイマーを備える。短絡状態判定部２９は、上記の判定により一旦負荷短絡状態が発生していると判定すると、短絡検出信号ＳＳＤをＨレベルにする。短絡状態判定部２９は、負荷短絡状態の検出から少なくとも所定の時間ＴＳＣ以上継続させるように、短絡検出信号ＳＳＤのＨレベルの出力を開始する。この時間ＴＳＣは、遮断器５０に短絡電流による過電流を遮断させるために必要とされる時間に基づいて規定される。例えば、遮断器５０の動作点（点Ａ）の位置が、図２に示された領域Ｒ１内に含まれるように規定される。この点Ａによる時間ＴＳＣは、遮断器５０の最大全遮断時間より長い。なお、実際の動作点は、遮断機５０の動作ばらつき時間により図２に示された点Ｂが含まれる領域Ｒ２内の位置になることがある。なお、遮断器５０の全遮断時間はリレー時間と機構遅れ時間とアーク時間の和である。リレー時間より長く電流を通電させれば遮断器５０は引きはずし動作を開始するので、より詳細には時間ＴＳＣは遮断器５０の最大リレー時間より長い時間でよい。

また、短絡状態判定部２９は、短絡状態が解消すると短絡検出信号ＳＳＤのＨレベルを中断してＬレベルにする。例えば、短絡状態判定部２９は、当該相電流が所定量以下（相電流の絶対値が継続的に閾値ＩＴＨ２（第２閾電流値）以下）になった状態を検出した場合に、その短絡状態が解消したと判定して、短絡検出信号ＳＳＤをＨレベルからＬレベルに切り替える。なお、短絡検出信号ＳＳＤは、後述する動作モードに対応付けられている。例えば、短絡状態判定部２９は、短絡検出信号ＳＳＤがＬレベルの場合に通常制御モードを、Ｈレベルの場合に短絡電流制御モードを指定して各部を機能させる。

なお、短絡状態判定部２９は、時間ＴＳＣが満了しても、３相交流の少なくとも何れかの相の相電流が所定量（相電流の絶対値が断続的に閾値ＩＴＨ２）を超えている場合には、遮断器５０によって遮断できない短絡電流が流れているものと判定して、インバータ部１２の電力変換を中止させる。例えば、短絡状態判定部２９は、上記の場合に、後述するＰＷＭ制御部３５にゲートブロック指令ＧＢＣＯＭを送り、ＰＷＭ制御部３５からインバータ部１２に駆動パルスを供給することを中断させる。これにより、短絡状態判定部２９は、全ての負荷４０に対する電力供給を中断することになるが、インバータ部１２の電力変換を中止させることにより、短絡電流が流れ続ける状態を解消させることができる。

更に、制御部２０は、例えば、減算器３１と、電流調整部（ＡＣＲ（Automatic Current Regulator））３２と、加算器３３と、基準電圧発生部３４と、ＰＷＭ制御部３５（ゲート制御回路）とを備える。例えば、減算器３１と、電流調整部３２と、加算器３３と、基準電圧発生部３４とは、各相に夫々設けられている。

減算器３１の第１入力端子は、選択部２８の出力端子に接続されている。減算器３１の第２入力端子は、電流センサ１４に接続されている。減算器３１は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍｕと短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕとの何れかの各相の電流指令値から電流センサ１４によって検出された各相の相電流の電流値を減算することで、各相の相電流の差分値ΔＩを導出する。減算器３１の出力端子は、電流調整部３２の入力端子に接続されている。

電流調整部３２は、選択部２８から供給される各相の電流値にインバータ部１２の出力電流が追従するように、インバータ部１２を制御するための補正信号（補正量）を生成する。差分値ΔＩに基づいて各相の相電圧を調整するための補正信号は、インバータ部１２を制御するための補正信号の一例である。減算器３１と電流調整部３２は、電流制御回路の一例である。電流調整部３２の出力端子は、加算器３３の第１入力端子に接続されている。

基準電圧発生部３４（Ｖｒｅｆ）は、基準角度信号θに基づき、インバータ部１２の出力電圧の基準になる基準電圧を発生する。例えば、基準電圧発生部３４には、基準角度信号θが供給され、基準角度信号θに同期した正弦波の３相交流基準電圧信号（基準電圧信号）を生成する。基準電圧発生部３４の出力端子には、加算器３３の第２入力端子が接続されている。

加算器３３は、電流調整部３２から加算器３３の第１入力端子に供給される各相の相電圧の調整量と、基準電圧発生部３４から加算器３３の第２入力端子に供給される３相交流基準電圧信号とを加算して、各相の電圧指令値を生成する。加算器３３の出力端子は、後述するＰＷＭ制御部３５の入力端子に接続されている。

ＰＷＭ制御部３５は、基準電圧発生部３４から供給される基準電圧と、電流調整部３２により生成された補正信号（補正量）とに基づきインバータ部１２に供給するゲートパルスを生成して、インバータ部１２に供給する。例えば、ＰＷＭ制御部３５は、加算器３３から供給される各相の電圧指令値と、キャリア信号とに基づいて、インバータ部１２を制御するための駆動パルスＧＰを生成する。ＰＷＭ制御部３５の出力端子は、インバータ部１２の各相のスイッチ部に接続されている。ＰＷＭ制御部３５は、生成した駆動パルスＧＰを、ＰＷＭ制御部３５の出力端子からインバータ部１２の各相のスイッチ部に供給する。

なお、ＰＷＭ制御部３５は、短絡状態判定部２９からゲートブロック指令ＧＢＣＯＭを受けると、ＰＷＭ制御部３５からインバータ部１２に供給する駆動パルスの生成を中断する。

なお、図１において、ＰＷＭ制御部３５からインバータ部１２への結線の記載を一部省略している。

次に、図３と図４を参照して、実施形態の短絡状態判定部２９について説明する。図３は、実施形態の短絡状態判定部２９を示す構成図である。

短絡状態判定部２９は、例えば、Ｕ相判定回路２９Ｕと、Ｖ相判定回路２９Ｖと、Ｗ相判定回路２９Ｗと、論理演算回路２９Ｓと、オア回路２９Ｏとを備える。

Ｕ相判定回路２９Ｕは、入力端子が電流センサ１４のＵ相出力に接続され、Ｕ相の負荷短絡状態を検出する。Ｕ相判定回路２９Ｕは、例えば、絶対値回路２９１（ＡＢＳ）と、比較器２９２、２９３と、第１オンディレイ回路２９５と、アンド回路２９６と、ラッチ回路２９７と、第２オンディレイ回路２９８と、反転回路２９９とを備える。

絶対値回路２９１は、入力端子が電流センサ１４のＵ相出力に接続されている。絶対値回路２９１は、電流センサ１４によって検出されたＵ相の電流値を取得して、Ｕ相の電流値の絶対値を導出する。絶対値回路２９１の出力端子は、比較器２９２の第１入力端子と、比較器２９３の第２入力端子に接続されている。

比較器２９２は、絶対値回路２９１によって導出された絶対値と第２入力端子に供給される固定値の閾値ＩＴＨ１とを比較する。比較器２９２は、絶対値回路２９１によって導出された絶対値が閾値ＩＴＨ１以上の場合にＨレベルを出力し、或いは上記の絶対値が閾値ＩＴＨ１に満たない場合にＬレベルを出力する。比較器２９２の出力端子は、ラッチ回路２９７のセット端子Ｓに接続されている。

比較器２９３は、絶対値回路２９１によって導出された絶対値と第１入力端子に供給される固定値の閾値ＩＴＨ２とを比較する。なお、上記の閾値ＩＴＨ２は、閾値ＩＴＨ１よりも小さく設定されていることにより、閾値ＩＴＨ１との組み合わせによりヒステリシスを形成される。比較器２９３は、絶対値回路２９１によって導出された絶対値が閾値ＩＴＨ２以下の場合にＨレベルを出力し、或いは上記の絶対値が閾値ＩＴＨ２を超えている場合にＬレベルを出力する。比較器２９３の出力端子は、第１オンディレイ回路２９５の入力端子に接続されている。

第１オンディレイ回路２９５は、例えば、遅延時間設定型の遅延回路である。比較器２９３から入力端子に供給された信号がＬレベルからＨレベルに遷移する場合には、第１オンディレイ回路２９５は、予め定められた時間（遅延時間）、出力信号のＬレベルを延長させて出力し、出力信号のＬレベルからＨレベルに遷移を遅らせる。また、第１オンディレイ回路２９５は、入力端子に供給された信号がＨレベルからＬレベルに遷移する場合にはＨレベルを延長させることなく、出力信号をＬレベルに切り替える。第１オンディレイ回路２９５の出力端子は、アンド回路２９６の第１入力端子に接続されている。負荷短絡状態が生じている間であっても、Ｕ相電流に零点が生じる。例えば、第１オンディレイ回路２９５の遅延時間は、零点により比較回路２９３の論理が反転する期間の長さより長くなるように規定される。これにより、この零点の影響を回避することができる。

アンド回路２９６は、２入力の論理積回路である。アンド回路２９６の出力端子は、ラッチ回路２９７のリセット端子Ｒに接続されている。

ラッチ回路２９７は、所謂セット・リセット型のラッチ回路である。ラッチ回路２９７は、比較器２９２からの信号とアンド回路２９６からの信号の状態により、ラッチ回路２９７が保持する論理状態が決まる。例えば、比較器２９２からの信号がＨレベルであり、アンド回路２９６からの信号がＬレベルである場合に、ラッチ回路２９７は、Ｈレベルの論理状態を保持して、Ｈレベルの出力信号を出力する。比較器２９２からの信号がＬレベルであり、アンド回路２９６からの信号がＨレベルである場合に、ラッチ回路２９７は、Ｌレベルの論理状態を保持して、Ｌレベルの出力信号を出力する。比較器２９２からの信号とアンド回路２９６からの信号がともにＬレベルである場合に、ラッチ回路２９７は、保持している論理状態を維持して、出力信号の論理状態も維持する。ラッチ回路２９７は、保持する論理状態を示す出力信号として信号ＳＳＤ＿１を出力する。ラッチ回路２９７のＱ出力端子は、第２オンディレイ回路２９８の入力端子と、論理演算回路２９Ｓの第１入力端子に接続されている。

第２オンディレイ回路２９８は、第１オンディレイ回路２９５と同様の遅延回路である。第２オンディレイ回路２９８は、負荷短絡状態が検出されてから短絡電流を一定期間流すために、出力信号の状態遷移をこの期間（ＴＳＣ（図２））に合わせて遅らせた信号ＧＢＣＯＭ＿１を生成する。第２オンディレイ回路２９８の出力端子は、反転回路２９９の入力端子と、オア回路２９Ｏの第１入力端子とに接続されている。

反転回路２９９は、入力端子に供給された信号ＧＢＣＯＭ＿１の論理を反転して出力する。反転回路２９９の出力端子は、アンド回路２９６の第２入力端子に接続されている。

例えば、アンド回路２９６は、信号ＧＢＣＯＭ＿１がＬレベルにある場合に、第１オンディレイ回路２９５からの信号の変化に応じて出力信号を変化させて、その出力信号をラッチ回路２９７に供給する。アンド回路２９６は、信号ＧＢＣＯＭ＿１がＨレベルにある場合に、出力をＬレベルにして、第１オンディレイ回路２９５からの信号をマスクする。負荷短絡が検出されても所定時間（ＴＳＣ）が経過すると電流が遮断されるため、ラッチ回路２９７に、短絡発生の検出結果を保持させる。

Ｕ相判定回路２９Ｕは、Ｕ相判定回路２９Ｕの第１出力端子から信号ＳＳＤ＿１を出力し、Ｕ相判定回路２９Ｕの第２出力端子から信号ＧＢＣＯＭ＿１を出力する。

Ｖ相判定回路２９Ｖは、入力端子が電流センサ１４のＶ相出力に接続され、Ｖ相の負荷短絡状態を検出する。Ｖ相判定回路２９Ｖは、例えば、Ｕ相判定回路２９Ｕと同様の構成を備える。Ｖ相判定回路２９Ｖは、Ｖ相判定回路２９Ｖの第１出力端子から信号ＳＳＤ＿２を出力し、Ｖ相判定回路２９Ｖの第２出力端子から信号ＧＢＣＯＭ＿２を出力する。

Ｗ相判定回路２９Ｗは、入力端子が電流センサ１４のＷ相出力に接続され、Ｗ相の負荷短絡状態を検出する。Ｗ相判定回路２９Ｗは、例えば、Ｕ相判定回路２９Ｕと同様の構成を備える。Ｗ相判定回路２９Ｗは、Ｗ相判定回路２９Ｗの第１出力端子から信号ＳＳＤ＿３を出力し、Ｗ相判定回路２９Ｗの第２出力端子から信号ＧＢＣＯＭ＿３を出力する。

なお、上記の信号ＳＳＤ＿２と信号ＳＳＤ＿３は、信号ＳＳＤ＿１と同様の信号であり、夫々がＶ相とＷ相に対応する。また、上記の信号ＧＢＣＯＭ＿２と信号ＧＢＣＯＭ＿３は、信号ＧＢＣＯＭ＿１と同様の信号であり、夫々がＶ相とＷ相に対応する。

論理演算回路２９Ｓは、３つの入力端子と４つの出力端子を有し、所定の論理演算を実施する。論理演算回路２９Ｓの３つの入力端子には、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３とが夫々供給される。論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３に基づいた所定の論理演算により、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１と、短絡検出信号ＳＳＤと、を夫々生成する。論理演算回路２９Ｓは、生成した信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１と、短絡検出信号ＳＳＤとを、論理演算回路２９Ｓの第１出力端子から第５出力端子の５つの出力端子から夫々出力する。

例えば、論理演算回路２９Ｓは、以下に示す所定の論理演算を実施する。図４は、実施形態の論理演算回路２９Ｓの論理演算について説明するための真理値表を示した図である。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３とが揃ってＨレベルである場合に、３相に負荷短絡が発生していると識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ１２３と、短絡検出信号ＳＳＤとをＨレベルにして、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１とをＬレベルにする。なお、上記の場合、３相が揃って地絡している場合が含まれる。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３とのなかの１つの信号がＨレベルで、更に他の２つの信号がＬレベルである場合に、何れかの１相に負荷短絡（地絡）が発生していると識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤとをＨレベルにして、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１とをＬレベルにする。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２とがともにＨレベルであり、更に信号ＳＳＤ＿３がＬレベルである場合に、Ｕ相とＶ相の２相の間に負荷短絡が発生していると識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ１２と、短絡検出信号ＳＳＤとをＨレベルにして、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１とをＬレベルにする。なお、上記の場合、上記の２相が地絡している場合が含まれる。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３とがともにＨレベルであり、更に信号ＳＳＤ＿１がＬレベルである場合に、Ｖ相とＷ相の２相の間に負荷短絡が発生していると識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ２３と、短絡検出信号ＳＳＤとをＨレベルにして、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ３１と、信号ＳＳＤ１２とをＬレベルにする。なお、上記の場合、上記の２相が地絡している場合が含まれる。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿３と、信号ＳＳＤ＿１とがともにＨレベルであり、更に信号ＳＳＤ＿２がＬレベルである場合に、Ｗ相とＵ相の２相の間に負荷短絡が発生していると識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ３１と、短絡検出信号ＳＳＤとをＨレベルにして、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３とをＬレベルにする。なお、上記の場合、上記の２相が地絡している場合が含まれる。

論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ＿１と、信号ＳＳＤ＿２と、信号ＳＳＤ＿３とがともにＬレベルである場合に、３相の何れにも負荷短絡及び地絡が発生していないと識別する。この場合、論理演算回路２９Ｓは、信号ＳＳＤ１２３と、短絡検出信号ＳＳＤと、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１とをＬレベルにする。

上記のように、論理演算回路２９Ｓは、３相短絡（地絡）、２相短絡（地絡）、及び１相地絡の有無と、事故相とを識別する。

オア回路２９Ｏは、３入力型の論理和演算回路である。オア回路２９Ｏの第１入力端子は、Ｕ相判定回路２９Ｕの第２出力端子に接続される。オア回路２９Ｏの第１入力端子には、Ｕ相判定回路２９Ｕから信号ＧＢＣＯＭ＿１が供給される。オア回路２９Ｏの第２入力端子は、Ｖ相判定回路２９Ｖの第２出力端子に接続される。オア回路２９Ｏの第２入力端子には、Ｖ相判定回路２９Ｖから信号ＧＢＣＯＭ＿２が供給される。オア回路２９Ｏの第３入力端子は、Ｗ相判定回路２９Ｗの第２出力端子に接続される。オア回路２９Ｏの第３入力端子には、Ｗ相判定回路２９Ｗから信号ＧＢＣＯＭ＿３が供給される。

オア回路２９Ｏは、信号ＧＢＣＯＭ＿１と、信号ＧＢＣＯＭ＿２と、信号ＧＢＣＯＭ＿３との論理和をとり、その結果をゲートブロック指令ＧＢＣＯＭとして出力する。オア回路２９Ｏの出力端子は、ＰＷＭ制御部３５に接続されている。

次に、図５と図６を参照して、実施形態の電流指令値生成部２７について説明する。図５は、実施形態の電流指令値生成部２７を示す構成図である。

電流指令値生成部２７は、例えば、Ｕ相電流指令値生成部２７１と、Ｖ相電流指令値生成部２７２と、Ｗ相電流指令値生成部２７３とを備える。

Ｕ相電流指令値生成部２７１は、例えば、切替器２７１１、２７１２、２７１３と、加算器２７１４とを備える。

切替器２７１１、２７１２、２７１３は、制御入力端子がＬレベルになると夫々の第２入力端子側を選択し、Ｈレベルになると夫々の第１入力端子側を選択する。切替器２７１１の第２入力端子と、切替器２７１２の第２入力端子と、切替器２７１３の第２入力端子の夫々には、零が供給される。

切替器２７１１の第１入力端子には、Ｕ相第１短絡電流指令値が供給される。切替器２７１１の制御入力端子には、信号ＳＳＤ１２３が供給される。切替器２７１１の出力端子には、加算器２７１４の第１入力端子が接続される。切替器２７１２の第１入力端子には、Ｕ相第２短絡電流指令値が供給される。切替器２７１２の制御入力端子には、信号ＳＳＤ３１が供給される。切替器２７１２の出力端子には、加算器２７１４の第２入力端子が接続される。切替器２７１３の第１入力端子には、Ｕ相第３短絡電流指令値が供給される。切替器２７１３の制御入力端子には、信号ＳＳＤ１２が供給される。切替器２７１３の出力端子には、加算器２７１４の第３入力端子が接続される。

加算器２７１４は、切替器２７１１により選択された信号と、切替器２７１２により選択された信号と、切替器２７１３により選択された信号と、を加算して、加算した結果をＵ相短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕとして出力する。

なお、Ｕ相第１短絡電流指令値と、Ｕ相第２短絡電流指令値と、Ｕ相第３短絡電流指令値とを、以下に順に示す。θ_Ｌは、基準角度信号θの位相を基準にした短絡電流の位相を示す。短絡時や地絡時におけるインピーダンスは誘導性が支配的であるので、そのθ_Ｌの値は、基準角度信号θの位相に対して概ね（－π／２）（ラジアン）になることがある。波形を正弦波とした場合には、最大振幅Ｉ０は、実効値Ｉｅのルート２倍になる。

（Ｉ０×ｓｉｎ（θ＋θ_Ｌ））は、Ｕ相第１短絡電流指令値の一例である。
（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－π／６＋θ_Ｌ））は、Ｕ相第２短絡電流指令値の一例である。
（－Ｉ０×ｓｉｎ（θ－５π／６＋θ_Ｌ））は、Ｕ相第３短絡電流指令値の一例である。

換言すれば、Ｕ相短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕは、信号ＳＳＤ１２３がＨレベルで供給されるとＵ相第１短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ３１がＨレベルで供給されるとＵ相第２短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ１２がＨレベルで供給されるとＵ相第３短絡電流指令値を選択し、上記の選択結果をＵ相短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｕとして出力する。すなわち短絡回路の電圧に対して誘導性の電流を流す電流指令値の位相とする。

Ｖ相電流指令値生成部２７２は、例えば、切替器２７２１、２７２２、２７２３と、加算器２７２４とを備える。Ｖ相電流指令値生成部２７２は、Ｕ相電流指令値生成部２７１の構成と同様に構成されている。

Ｖ相電流指令値生成部２７２は、信号ＳＳＤ１２３がＨレベルで供給されるとＶ相第１短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ１２がＨレベルで供給されるとＶ相第２短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ２３がＨレベルで供給されるとＶ相第３短絡電流指令値を選択し、上記の選択結果をＶ相短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｖとして出力する。

（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－２π／３＋θ_Ｌ））は、Ｖ相第１短絡電流指令値の一例である。
（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－５π／６＋θ_Ｌ））は、Ｖ相第２短絡電流指令値の一例である。
（－Ｉ０×ｓｉｎ（θ－９π／６＋θ_Ｌ））は、Ｖ相第３短絡電流指令値の一例である。

Ｗ相電流指令値生成部２７３は、例えば、切替器２７３１、２７３２、２７３３と、加算器２７３４とを備える。Ｗ相電流指令値生成部２７３は、Ｕ相電流指令値生成部２７１の構成と同様に構成されている。

Ｗ相電流指令値生成部２７３は、信号ＳＳＤ１２３がＨレベルで供給されるとＷ相第１短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ２３がＨレベルで供給されるとＷ相第２短絡電流指令値を選択し、信号ＳＳＤ３１がＨレベルで供給されるとＷ相第３短絡電流指令値を選択し、上記の選択結果をＷ相短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍｗとして出力する。

（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－４π／３＋θ_Ｌ））は、Ｗ相第１短絡電流指令値の一例である。
（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－９π／６＋θ_Ｌ））は、Ｗ相第２短絡電流指令値の一例である。
（－Ｉ０×ｓｉｎ（θ－π／６＋θ_Ｌ））は、Ｗ相第３短絡電流指令値の一例である。

図６は、実施形態の電流指令値生成部２７の動作を説明するための図である。
図６に示す表は、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１の各信号の論理値と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の短絡電流指令値との関係を一覧にしたものである。例えば、信号ＳＳＤ１２３と、信号ＳＳＤ１２と、信号ＳＳＤ２３と、信号ＳＳＤ３１の各信号の論理値が、Ｈレベル、Ｌレベル、Ｌレベル、Ｌレベルである場合に、Ｕ相の短絡電流指令値がＵ相第１短絡電流指令値に対応する（Ｉ０×ｓｉｎ（θ＋θ_Ｌ））になる。同様に、Ｖ相の短絡電流指令値がＶ相第１短絡電流指令値に対応する（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－２π／３＋θ_Ｌ））になる。Ｗ相の短絡電流指令値がＷ相第１短絡電流指令値に対応する（Ｉ０×ｓｉｎ（θ－４π／３＋θ_Ｌ））になる。その他の場合も同様である。

図７を参照して、ＣＶＣＦ電源装置１の動作について説明する。
図７は、実施形態のＣＶＣＦ電源装置１の動作を説明するための図である。この図７に示すタイミングチャートには、図７（ａ）にＣＶＣＦ電源装置１の出力電流の変化が示され、図７（ｂ）に短絡検出信号ＳＳＤが示され、図７（ｃ）にゲートブロック指令ＧＢＣＯＭが示され、図７（ｄ）にＣＶＣＦ電源装置１の動作モードが示されている。

この図７に示す時刻ｔ０以前の初期状態は、負荷短絡が発生していない状況を示す。負荷短絡が発生していない状況であれば、図７（ａ）に示すようにＣＶＣＦ電源装置１の出力電流、つまりインバータ部１２からの交流電流は、閾値ＩＴＨ１よりも少ない状態にある。このときＣＶＣＦ電源装置１は、図７（ｄ）に示すように通常制御モードによる制御によって機能する。なお、上記の通り閾値ＩＴＨ１は、過電流検出のために規定された閾値である。この初期状態では、図７（ｂ）に示すように短絡検出信号ＳＳＤは、負荷短絡が未検出であることを示すＬレベルになる。図７（ｃ）に示すようにゲートブロック指令ＧＢＣＯＭは、ゲートブロックを実施しない状態であることを示すＬレベルになっている。なお、本図に示す期間のなかでは、ゲートブロック指令ＧＢＣＯＭは、Ｌレベルのままであり、ゲートブロックが必要な事象は生じない。

時刻ｔ０に負荷短絡が発生したと仮定する。負荷短絡が発生したことにより出力電流が増加する。出力電流の大きさが閾値ＩＴＨ１以上になるまでは、ＣＶＣＦ電源装置１は負荷短絡の発生を検出しない。時刻ｔ１に至るまでの通常制御モードによる制御では、ＣＶＣＦ電源装置１は、電流指令値を３相交流電流指令Ｉｃｏｍにすることにより、出力電圧をＣＶＣＦ制御による所望のものに調整する、所謂マイナー電流ループ付き定電流制御を実施する。

例えば、時刻ｔ１以前における短絡状態判定部２９は、電流センサ１４によって検出された相電流が閾値ＩＴＨ１に満たない場合であれば、インバータ部１２の負荷側に負荷短絡が発生していないと判定して、短絡検出信号ＳＳＤをＨレベルにすることはない。このような場合、短絡状態判定部２９は、短絡検出信号ＳＳＤのＬレベルを維持する。これにより、選択器２４Ａと２４Ｂは第１入力端子を選択する。つまり、電圧センサ１３により検出された交流電圧ＶＡＣに基づいたＣＶＣＦ制御が行われる。このＣＶＣＦ制御では、交流電圧ＶＡＣから直交座標変換器２２によって導出されたＤ軸電圧ＶｄとＱ軸電圧Ｖｑと、制御部２０内で予め設定されるＤ軸電圧指令ＶｄｃｏｍとＱ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍとに基づいた３相交流電流指令値Ｉｃｏｍが、制御部２０の各部によって生成される。制御部２０の各部には、減算器２３Ａ、２３Ｂと、選択器２４Ａ、２４Ｂと、電圧調整部２５Ａ、２５Ｂと、直交座標逆変換器２６などが含まれる。なお、直交座標逆変換器２６は、基準角度信号θに基づいて３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを生成する。

選択部２８は、Ｌレベルの短絡検出信号ＳＳＤに基づいて第１入力端子を選択し、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを出力する。３相交流電流指令値Ｉｃｏｍは、減算器３１と、電流調整部３２と、加算器３３とを経てＰＷＭ制御部３５に供給される。

ＰＷＭ制御部３５は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍに基づいた駆動パルスをＰＷＭ制御部３５の出力端子からインバータ部１２に供給することで、インバータ部１２の交流出力電圧と周波数とがＣＶＣＦ制御により所望の値になるようにインバータ部１２を制御する。

なお、インバータ部１２の交流出力の相電流が電流センサ１４によって検出される。電流調整部３２は、電流センサ１４による検出結果が３相交流電流指令値Ｉｃｏｍに追従するように、インバータ部１２の出力電圧を調整する。

図７（ａ）に示すように、ＣＶＣＦ電源装置１の出力電流の電流値が上昇して、時刻ｔ１に閾値ＩＴＨ１以上になる。短絡状態判定部２９は、この出力電流の変化を検出して制御モードを短絡電流制御モードに切り替えて、ＣＶＣＦ電源装置１を負荷短絡の発生時のための短絡電流制御モードによる制御によって機能させる。短絡電流制御モードによる制御では、ＣＶＣＦ電源装置１は、３相交流電流指令Ｉｃｏｍに代えて、例えば正弦波を模して生成された短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを利用する。

例えば、短絡状態判定部２９は、電流センサ１４によって検出された相電流が閾値ＩＴＨ１を超えたことにより負荷短絡が発生していると判定し、短絡検出信号ＳＳＤとしてＨレベルを出力する。電流指令値生成部２７は、基準角度信号θに基づいて短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍを生成する。短絡検出信号ＳＳＤがＨレベルになったことにより、選択部２８は、第２入力端子を選択して、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍに基づいた電圧制御を含むＣＶＣＦ制御を中断させる。選択部２８は、電流指令値生成部２７が生成した短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍを出力する。短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍは、減算器３１と、電流調整部３２と、加算器３３とを経てＰＷＭ制御部３５に供給される。

ＰＷＭ制御部３５は、短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍに基づいた駆動パルスをＰＷＭ制御部３５の出力端子からインバータ部１２に供給する。インバータ部１２は、短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍに基づいた短絡電流を流す。例えば、遮断器５０に流す短絡電流は、図２に示す点Ａの位置により定まる電流値Ｉｅに追従するよう制御される。上記の場合、電流のピーク値は、電流指令値生成部２７がＩｃｏｍのピーク値Ｉ０を、（√２）・Ｉｅにすることにより実現する。

なお、上記の通り短絡検出信号ＳＳＤがＨレベルになったことにより、選択器２４Ａと２４Ｂは、第２入力端子を選択する。これによって、電圧調整部２５Ａには、電圧指令値と交流出力電圧ＶＡＣに基づいたフィードバック値とに関連する情報が入力される代わりに、固定値が入力される。また、電圧調整部２５Ｂには、電圧指令値と交流出力電圧ＶＡＣに基づいたフィードバック値とに関連する情報が入力される代わりに、固定値が入力される。

例えば、電圧調整部２５Ａには、交流電圧ＶＡＣから直交座標変換器２２によって導出されたＤ軸電圧Ｖｄと、外部から供給されるＤ軸電圧指令Ｖｄｃｏｍに基づいた差分値ΔＶｄが入力されなくなり、電圧調整部２５Ａによる差分値ΔＶｄの積分が中断される。電圧調整部２５Ｂには、交流電圧ＶＡＣから直交座標変換器２２によって導出されたＱ軸電圧Ｖｑと、外部から供給されるＱ軸電圧指令Ｖｑｃｏｍに基づいた差分値ΔＶｑが入力されなくなり、電圧調整部２５Ｂによる差分値ΔＶｑの積分が中断される。

例えば、上記の固定値である固定値Ｆｉｘｄと固定値Ｆｉｘｑを０にすることにより、積分値が変化しなくなる。これにより、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂの積分を実質的に止めることができる。

例えば、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂが比例積分演算により電圧制御を実施する場合、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂに供給される信号が０に保持されていれば、比例演算分の出力値が０になり、積分演算分の出力が不変になる。これにより、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂの積分を止めることができる。

上記を纏めると、時刻ｔ１において、電流センサ１４により閾値ＩＴＨ１以上の電流が検出されていることを、短絡状態判定部２９が識別した場合に、ＣＶＣＦ電源装置１の制御モードは、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを利用する短絡電流制御モードによる制御に切り替わる。短絡電流制御モードによる制御に切り替わると、ＣＶＣＦ電源装置１の出力電流が短絡電流指令Ｉｓｃｏｍに追従するよう制御される。

負荷短絡が生じていた系統の遮断器５０は、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍに基づいた電流値の短絡電流に応答して回路を開き電流を遮断する。図中に示すＴＢは、遮断器５０が短絡電流に応答するまでの制御期間の時間幅（時間）である。なお、負荷短絡が生じていなかった系統の遮断器５０は、短絡電流が流れないため回路を開き電流を遮断することはない。

負荷短絡が生じていた系統の遮断器５０が回路を開いたことにより、ＣＶＣＦ電源装置１が負荷側に流す電流に短絡電流が含まれなくなり、ＣＶＣＦ電源装置１が流す電流が減少する。ＣＶＣＦ電源装置１の出力電流が閾値ＩＴＨ２以下になると、ＣＶＣＦ電源装置１は、下記のように制御モードを切り替えて、ＣＶＣＦ制御による通常制御モードに復帰する。

例えば、短絡状態判定部２９は、電流センサ１４により検出された電流値が閾値ＩＴＨ２以下に低下した状態が、所定の時間（第１所定時間）以上継続する場合、短絡電流が流れなくなったことを識別し、負荷短絡状態が解消したと判定する。上記のように、所定の時間（第１所定時間）以上継続することにより、ノイズや交流電流の零クロス点などによる誤判定が生じることを回避させる。短絡状態判定部２９は、電流値の判定結果に基づいて短絡電流が流れなくなったことを識別して、制御モードを短絡電流制御モードから通常制御モードに戻し、短絡検出信号ＳＳＤをＬレベルにする。

選択器２４Ａと２４Ｂは、短絡検出信号ＳＳＤがＬレベルになったことにより、第１入力端子を選択して、電圧指令値と交流出力電圧ＶＡＣに基づいたフィードバック値とに関連する情報を出力する。これによって、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂには、固定値に代わり、電圧指令値と交流出力電圧ＶＡＣに基づいたフィードバック値とに関連する情報が入力される。例えば、電圧調整部２５Ａは、選択器２４Ａを介して供給される差分値ΔＶｄを入力データにした演算を再開する。電圧調整部２５Ｂは、選択器２４Ｂを介して供給される差分値ΔＶｑを入力データにした演算を再開する。

なお、時刻ｔ２に至るまでの短絡電流制御モードの期間において、上記の通り電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂの積分が止められていた。時刻ｔ２以降に電圧調整部２５Ａが演算を再開する段階の積分値は、通常制御モードから短絡電流制御モードに切り替わる段階で保持していた値になる。電圧調整部２５Ａは、先に保持していた値に、差分値ΔＶｄを加算してＤ軸の電流基準Ｉｄｒの積分値を出力する。電圧調整部２５Ｂについても同様に、先に保持していた値に差分値ΔＶｑを加算してＱ軸の電流基準Ｉｑｒの積分値を出力する。したがって時刻ｔ１以前と時刻ｔ２以降で電圧調整部２５Ａ及び電圧調整部２５Ｂの出力の急変はなく、連続的に変化する。

直交座標逆変換器２６は、電圧調整部２５Ａから供給されるＤ軸の電流基準Ｉｄｒと、電圧調整部２５Ｂから供給されるＱ軸の電流基準Ｉｄｒと、基準角度信号生成部２１から供給された基準角度信号θとに基づいたＤＱ逆変換により３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを導出して、導出した３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを選択部２８に出力する。

時刻ｔ２以降、選択部２８は、Ｌレベルの短絡検出信号ＳＳＤに基づいて第１入力端子を選択し、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを出力する。３相交流電流指令値Ｉｃｏｍは、減算器３１と、電流調整部３２と、加算器３３とを経てＰＷＭ制御部３５に供給される。

ＰＷＭ制御部３５は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍに基づいた駆動パルスを、ＰＷＭ制御部３５の出力端子からインバータ部１２に供給することで、インバータ部１２の交流出力電圧と周波数とがＣＶＣＦ制御により所望の値になるように制御する。

上記の実施形態に示したように、短絡状態判定部２９は、遮断器５０が短絡電流を遮断できたことを識別すると、短絡検出信号ＳＳＤをＬレベルに変えて、選択器２４Ａと２４Ｂと選択部２８の設定を通常制御モード時の設定に戻す。この際に、直交座標逆変換器２６と電流指令値生成部２７は、同じ基準角度信号θを用いて機能している。そのため、直交座標逆変換器２６と電流指令値生成部２７から出力される各信号の位相は、基準角度信号θの位相に夫々同期したものになる。これにより、短絡電流制御モードから通常制御モードに切り替える際に、制御位相の変化が生じないので、制御モード移行時の過度現象を抑制することができ、インバータ部１２の出力電流を、その位相の連続性を保つように制御することができる。

また、短絡電流制御モードにより制御されている間は、電圧調整部２５Ａと２５Ｂには、負荷短絡時には電圧指令値やフィードバック値による情報が入力されない。そのため、電圧調整部２５Ａと２５ＢのＰＩ制御の積分値をホールドしておくことが可能になり、負荷短絡が解消した際に、その積分値を０から再び積分し直す必要がない。積分値の応答性が低く、積分誤差に対して比較的緩やかに追従する場合には、０から積分を初めて所望の値に復帰するまでの時間が必要になるが、実施形態のＣＶＣＦ電源装置１は、上記の積分値を所望の値に復帰させるまでの時間を低減させることができ、制御モードの切替時における交流出力電流の位相の連続性を高めることができる。

平常時に通常制御モードのＣＶＣＦ制御により制御されている期間であれば、インバータ部１２は、一定の交流電圧、一定の周波数を出力する。これを満足するように、制御部２０は、交流出力の電流値を調整する。

これに対し、上記のＣＶＣＦ制御により電圧が制御されている期間に負荷短絡が生じた場合には、制御部２０は、ＣＶＣＦ制御による制御を中断し、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍに基づいてインバータ部１２の３相交流の各相の出力電流を所望の値になるように調整する。上記の場合、制御部２０は、インバータ部１２の出力電圧の検出値によらずに、インバータ部１２から出力される各相の電流値を、所定の大きさの短絡電流が流れるように調整する。

次に、図８を参照して、短絡発生個所が遮断器５０の上流側にあり、遮断器５０が短絡電流を遮断することができない場合について説明する。図８は、実施形態のＣＶＣＦ電源装置１の動作を説明するための図である。この図８に示すタイミングチャートには、図８（ａ）にＣＶＣＦ電源装置１の出力電流の変化が示され、図８（ｂ）に短絡検出信号ＳＳＤが示され、図８（ｃ）にゲートブロック指令ＧＢＣＯＭが示され、図８（ｄ）にＣＶＣＦ電源装置１の動作モードが示されている。図８に示す時刻ｔ１までは、前述の図７と同じである。

図８に示す事例では、時刻ｔ１以降に遮断器５０が短絡電流を遮断しないため時刻ｔ３に至る。

時刻ｔ１から時間ＴＳＣ（第２所定時間）経過して時刻ｔ３に至るまで、ＣＶＣＦ電源装置１は短絡電流制御モードによる制御を継続する。例えば、時間ＴＳＣは、第２電流指令で規定された電流が遮断器５０に流れた場合に遮断器５０が自動的に過電流により引きはずし動作を行うのに必要な動作時間（ＴＭＩｅ（図２））より長く、かつ、第２電流指令で規定された電流がインバータ部１２から出力された場合にインバータ部１２が許容できる時間（ＴｉＩｅ（図２））より短く規定される。上記のように時間ＴＳＣを規定することにより、遮断器５０が応答するために必要な時間継続して、第２電流指令で規定される所望の電流を流すことができ、インバータ部１２を損傷する前にインバータ部１２の通電を制限することができる。

例えば、前述の図７に示したように時間ＴＳＣが満了するまでに遮断器５０が短絡電流を遮断していれば、時間ＴＳＣが満了した時点で、少なくとも閾値ＩＴＨ１を超える相電流が流れないはずである。これに対し、この図８に示す事例の場合、時間ＴＳＣが満了するまでに遮断器５０が短絡電流を遮断していないため、下記のように各部が作用する。

時刻ｔ３に至るまで短絡電流制御モードを継続していた場合には、ＣＶＣＦ電源装置１は、短絡電流制御モードにより遮断器５０を遮断させる制御が正常に終了しなかったことを識別する。

例えば、短絡状態判定部２９は、電流センサ１４によって検出された相電流に基づいて、電流センサ１４によって検出された相電流の絶対値が閾値ＩＴＨ２を超えた状態が所定の期間（第２所定時間）以上断続的に発生していることを判別する。この場合、短絡状態判定部２９は、インバータ部１２の負荷側に発生した負荷短絡が解消していないと判定して、ゲートブロック指令ＧＢＣＯＭをＰＷＭ制御部３５に供給する。ＰＷＭ制御部３５は、短絡状態判定部２９からゲートブロック指令ＧＢＣＯＭが供給されると、インバータ部１２をゲートブロックする。ＰＷＭ制御部３５からインバータ部１２に対する駆動パルスの供給が停止する。換言すれば、短絡状態判定部２９は、判定により第２所定時間以上継続する短絡状態を判別した場合には、ＰＷＭ制御部３５によりインバータ部１２をゲートブロックする。これにより、インバータ部１２からの負荷電流が全て遮断され、負荷短絡も併せて遮断できる。

つまり、短絡状態判定部２９は、時間ＴＳＣが満了した段階（図８の時刻ｔ３）で、少なくとも閾値ＩＴＨ２を超える出力電流が流れる場合には、ＣＶＣＦ電源装置１の運転を停止させる。これにより、ＣＶＣＦ電源装置１は、インバータ部１２から遮断器５０までの間の負荷短絡が生じたこと、負荷短絡に関連する遮断器５０の故障などの要因が存在することなどの状況が、ＣＶＣＦ電源装置１が電力を供給する範囲に内在していると判定する。上記のような場合、ＣＶＣＦ電源装置１は、給電を中断する。なお、上記のような場合、短絡電流制御モードのリトライ処理の実施を控える。

実施形態のＣＶＣＦ電源装置１の制御部２０は、インバータ部１２の負荷側に負荷短絡が生じていない場合には、インバータ部１２の出力電圧が規定される電圧指令値とインバータ部１２の出力電圧が規定される交流出力電圧の電圧帰還値との差分に基づいた制御によりインバータ部１２を制御する。制御部２０は、インバータ部１２に負荷短絡が生じた場合には、インバータ部の負荷側に設けられた遮断器５０に過電流時の応答を生じさせるほどの電流をインバータ部１２から流れるように指令する短絡電流指令値Ｉｓｃｏｍに基づいてインバータ部１２を制御する。これにより、通常の負荷変動に対する出力応答性能を確保したうえで、負荷側回路の短絡が発生しても運転を継続することができる。なお、遮断器５０の回路を開かせるほどの大きさの電流値をとる電流とは、例えば、遮断器５０の瞬時引はずし範囲の電流値を超える交流電流のことである。

なお、上記の実施形態において、直交座標逆変換器２６は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを基準角度信号θに基づいて生成する。電流指令値生成部２７は、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを基準角度信号θに基づいて生成する。基準電圧発生部３４は、基準角度信号θに基づいて基準電圧を生成する。これにより、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍ、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍ及び基準電圧発生部３４が生成する基準電圧は、基準角度信号θの位相に同期する。例えば、制御モード切り替え時における交流出力電流の位相の連続性を高めることができる。例えば、通常制御モード時と短絡電流制御モード時で同じ基準角度信号θを用いることで、何れかの制御モードを選択して相互に切り替える際に、ＣＶＣＦ電源装置１の出力電流の位相の出力電圧に対して生じる位相のずれが少なくなる。これにより、短絡状態が解消して、通常制御モードに復帰させた後の過度応答を安定化することを期待できる。

また、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍは、正弦波の形状に基づいた波形の電流を流すように規定されていてもよい。短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによって、正弦波の形状に基づいた電流波形を短絡電流として流させることにより、負荷が誘導性負荷である場合対おいても、所定の電圧で電流を流すことができる。

また、電流指令値生成部２７は、電流の大きさが規定されるデータを格納する波形データ記憶部から読み出された波形データに基づく短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを生成する。選択部２８は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令Ｉｓｃｏｍとのうちの何れかを、短絡の検出結果により選択してもよい。これによれば、短絡の検出結果により、インバータ部１２を、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令Ｉｓｃｏｍとのうちの何れかに基づいて制御することができる。

また、ＰＷＭ制御部３５は、インバータ部１２に供給する駆動パルスを、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令Ｉｓｃｏｍのうちの何れかに基づいて生成してもよい。これによれば、ＰＷＭ制御部３５は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令Ｉｓｃｏｍのうちの何れかに基づいた駆動パルスを、ＰＷＭ制御部３５からインバータ部１２に供給することで、負荷短絡が生じた場合に速やかに短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる短絡電流をインバータ部１２から流すことを可能にする。

また、制御部２０は、所定の時間ＴＳＣに亘って短絡電流制御モードにより制御した後は、元の通常制御モードの動作に戻してもよい。これによれば、制御部２０は、短絡が解消してから通常制御モードに移行させるまで速やかに移行させることができる。

また、遮断器５０が回路を開く前の基準角度信号θの位相と遮断器５０が回路を開いた後の基準角度信号θの位相の連続性が保たれていることにより、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる所定時間制御中と、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍにより所定時間制御した後のインバータ部１２からの交流出力電流の位相に位相ずれが生じない。これにより、制御部２０は、短絡電流制御モードの制御と、通常制御モードの制御とを切り替える際に、インバータ部１２からの交流電流の位相を連続させることができる。

なお、制御部２０は、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍに基づいた制御期間中であって、前記第１電流指令に基づいた制御期間から短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる所定時間制御に入る前に、前記ＣＶＣＦ制御による３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを保持しておき、保持されていた３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる所定時間制御を終了したときにＣＶＣＦ制御に利用してよい。これにより、制御部２０は、所定時間制御後に、制御モードを切り替える際に、保持していた３相交流電流指令値ＩｃｏｍをＣＶＣＦ制御の初期値として利用することができるため、制御モード切替時の制御状態の急な状態遷移を制限することができる。

なお、制御部２０は、比例積分演算により電圧制御を実施する場合、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂへの信号を、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる所定時間制御している間は０にしてよい。これにより、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂの積分値を所定時間制御中保持することができる、所定時間制御後に、その積分値を利用することが可能になる。

なお、制御部２０は、比例積分演算により電圧制御を実施する場合、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂにおける積分値を、電圧調整部２５Ａと電圧調整部２５Ｂに保持させることにより、３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを保持してよい。

上記の実施形態のＣＶＣＦ電源装置１は、演算済の波形データを波形データ記憶部２７４にテーブルとして格納していることにより、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍの生成時の演算処理の負荷を都度演算する場合に比べて低減させることができる。

なお、制御部２０は、負荷短絡が生じたことにより短絡電流指令Ｉｓｃｏｍに基づいてインバータ部１２を制御する期間が予め定められた上限時間を超えた場合に、インバータ部１２に対する制御をゲートブロックしてもよい。これにより、制御部２０は、予め定められた上限時間を超えて短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによる短絡電流が流れ続けている場合を検出して、上記の場合には、ゲートブロックによりインバータ部１２を停止させることができる。

少なくとも上記の実施形態によれば、ＣＶＣＦ電源装置１は、インバータ部１２と、基準電圧発生部３４と、電流調整部３２と、ＰＷＭ制御部３５と、短絡状態判定部２９と、直交座標逆変換器２６と、電流指令値生成部２７と、選択部２８とを備える。インバータ部１２は、ゲートパルスに基づいて直流電力を交流電力に変換する。基準電圧発生部３４は、インバータ部１２の出力電圧の基準になる基準電圧を発生する。電流調整部３２は、インバータ部１２の出力電流を電流指令値に追従させるようにインバータ部１２を制御するための補正量を出力する。ＰＷＭ制御部３５は、基準電圧と補正量とに基づきゲートパルスを生成する。短絡状態判定部２９は、インバータ部１２の出力電流の値に基づいてインバータ部１２の負荷側に生じた負荷短絡の有無を判定する。直交座標逆変換器２６は、予め規定された電圧にインバータ部１２の出力電圧が追従するようにインバータ部１２の出力電流を調整するための３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを生成する。電流指令値生成部２７は、インバータ部１２に接続された遮断器５０が引きはずし動作を行うような電流がインバータ部１２から流れるように規定された短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを生成する。選択部２８は、短絡状態判定部２９が負荷短絡なしと判定した場合には３相交流電流指令値Ｉｃｏｍを選択する。選択部２８は、短絡状態判定部２９が負荷短絡ありと判定した場合には短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを選択する。選択部２８は、選択した３相交流電流指令値Ｉｃｏｍと短絡電流指令Ｉｓｃｏｍの何れかを前記電流指令値として出力する。これにより、遮断器５０の負荷側回路に短絡が発生しても運転を継続することができる。

上記のＣＶＣＦ電源装置１の制御部２０は、その少なくとも一部を、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部で実現してもよく、全てをＬＳＩ等のハードウェア機能部で実現してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記の「正弦波」は、「余弦波」に代えることができる。

なお、上記の実施形態では、１相の負荷短絡（地絡）と、２相の負荷短絡と、３相の負荷短絡の全てに適用可能な事例について説明したが、これに制限されることなく、上記の１相から３相の負荷短絡のうちから抽出した相数に適用するように機能を制限してもよい。例えば、短絡状態判定部２９が１相の負荷短絡（地絡）を検出し、これに応じて、電流指令値生成部２７が、交流出力の各相に所望の短絡電流を流すように短絡電流指令Ｉｓｃｏｍを発することで、１相の負荷短絡（地絡）に適用可能なものとしてＣＶＣＦ電源装置１を形成することができる。

例えば、短絡状態判定部２９は、負荷短絡が発生した相を判別する。電流指令値生成部２７が、負荷短絡が発生したと判別した相に対して第２電流指令を出力する。第２電流指令は、上記の通りインバータ部１２と負荷の間に接続された遮断器５０が自動的に引きはずし動作を行う電流の値よりも大きい電流値を示すものである。これにより、短絡状態判定部２９は、全相一律の電流値の電流を流すように指令することに代えて、相毎に電流値を制限することができる。

更に、短絡状態判定部２９は、負荷短絡が発生したと判別した相の状態により、第２電流指令の位相を下記に合わせて調整してもよい。例えば、１相地絡の場合、地絡が生じた相の電流の位相を正常時の当該相の電圧の位相から（π／２）（ラジアン）回転したものになる。２相地絡（短絡）の場合、地絡が生じた２つの相の電流の位相が互いに反転した位相になる。この場合、地絡が生じていない相にはほとんど電流が流れないが、地絡が生じていない相の位相は、地絡が生じた２つの相の電流の位相に対して（π／２）（ラジアン）回転したものになる。全相地絡の場合、各相の電流の位相差は、互いに（２π／３）（ラジアン）回転したものになり、負荷短絡が発生する前の位相差と変わらない。

上記の通り、負荷短絡が発生したと判別した相の状態により、短絡電流の位相が変化する。短絡状態判定部２９は、負荷短絡が発生したと判別した相の状態に基づいて、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍにおける各相の電流指令値の位相を調整するとよい。例えば、電流指令値生成部２７は、短絡電流指令Ｉｓｃｏｍによって、インバータ部１２の出力電流を基準角度信号θよりも遅れ位相（誘導性位相）にするとよい。これにより、実際に発生する短絡電流の位相に、電流指令値による電流の位相を調整することができ、調整された位相で、所望の電流値の短絡電流を流すことができる。

上記の説明の交流を３相であることを前提に説明したが、これに制限されない。交流は単相であってよい。

１…ＣＶＣＦ電源装置、１１…昇圧チョッパ部、１２…インバータ部、１３…電圧センサ、１４…電流センサ、２０…制御部、２１…基準角度信号生成部、２２…直交座標変換器、２３Ａ、２３Ｂ…減算器、２４Ａ、２４Ｂ…選択器、２５Ａ、２５Ｂ…電圧調整部、２６…直交座標逆変換器（第１電流指令値生成部）、２７…電流指令値生成部（第２電流指令値生成部）、２８…選択部、２９…短絡状態判定部、３１…減算器、３２…電流調整部、３３…加算器、３４…基準電圧発生部、３５…ＰＷＭ制御部（ゲート制御回路）、４０…負荷、５０…遮断器

Claims (9)

1. ゲートパルスに基づいて直流電力を交流電力に変換するインバータ部と
   前記インバータ部の出力電圧の基準になる基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
   前記インバータ部の出力電流を電流指令値に追従させるように前記インバータ部を制御するための補正量を出力する電流制御回路と、
   前記基準電圧と前記補正量とに基づき前記ゲートパルスを生成するゲート制御回路と、
   前記出力電流の値に基づいて前記インバータ部の負荷側に生じた負荷短絡の有無を判定する短絡状態判定部と、
   予め規定された電圧に前記出力電圧が追従するように前記出力電流を調整するための第１電流指令を生成する第１電流指令値生成部と、
   前記インバータ部に接続された配線用遮断器が引きはずし動作を行うような電流が前記インバータ部から流れるように規定された第２電流指令を生成する第２電流指令値生成部と、
   前記短絡状態判定部が負荷短絡なしと判定した場合には前記第１電流指令を選択し、前記短絡状態判定部が負荷短絡ありと判定した場合には前記第２電流指令を選択し、前記選択した前記第１電流指令と前記第２電流指令の何れかを前記電流指令値として出力する選択部と
   を備えるＣＶＣＦ電源装置。
2. 前記短絡状態判定部は、
   前記出力電流の値が第１閾電流値以上の場合に負荷短絡ありと判定し、一旦前記負荷短絡ありと判定した後に、前記出力電流の値が第２閾電流値以下の状態が第１所定時間継続した場合に、負荷短絡なしと判定する、
   請求項１に記載のＣＶＣＦ電源装置。
3. 前記第２電流指令値生成部は、
   前記配線用遮断器が前記引きはずし動作を行う電流の値よりも大きい電流値を流すように指令する前記第２電流指令を出力する、
   請求項２に記載のＣＶＣＦ電源装置。
4. 前記短絡状態判定部は、判定により第２所定時間以上継続する短絡状態を判別した場合には、前記ゲート制御回路により前記インバータ部をゲートブロックする、
   請求項３に記載のＣＶＣＦ電源装置。
5. 前記第２所定時間は、前記第２電流指令で規定された電流が前記配線用遮断器に流れた場合に前記配線用遮断器が自動的に引きはずし動作を行うのに必要な動作時間より長く、前記第２電流指令で規定された電流が前記インバータ部から出力された場合に前記インバータ部が許容できる時間より短い、
   請求項４に記載のＣＶＣＦ電源装置。
6. 前記インバータ部の出力電圧の基準となる基準角度信号を発生する角度信号生成部と、
   前記基準角度信号に基づいて前記基準電圧を発生する基準電圧発生部と、
   を備え、
   前記第１電流指令値生成部は、前記第１電流指令を前記基準角度信号に基づいて生成し、
   前記第２電流指令値生成部は、前記第２電流指令を前記基準角度信号に基づいて生成する、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載のＣＶＣＦ電源装置。
7. 前記インバータ部の出力は、３相であり、
   前記短絡状態判定部は、
   前記負荷短絡が発生した相を判別し、
   前記第２電流指令値生成部は、
   前記負荷短絡が発生したと判別した相に対し、前記インバータ部と負荷の間に接続された配線用遮断器が自動的に引きはずし動作を行う電流の値よりも大きい電流値を示す前記第２電流指令を出力する、
   請求項３から請求項６の何れか１項に記載のＣＶＣＦ電源装置。
8. 前記短絡状態判定部は、
   前記負荷短絡が発生したと判別した相の状態により、前記第２電流指令の位相を変える、
   請求項７に記載のＣＶＣＦ電源装置。
9. 前記第２電流指令値生成部は、
   前記第２電流指令によって、前記インバータ部の出力電流を誘導性位相にする、
   請求項６に記載のＣＶＣＦ電源装置。

Images