JP7068024B2 - 電力変換装置、及び異常検出方法 - Google Patents

電力変換装置、及び異常検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、コンバータとインバータとを備える電力変換装置、及び電力変換装置における機器の異常を検出する異常検出方法に関し、特に、電力変換装置内の直流電圧検出器の異常を検出する技術に関する。
交流電源の電力を可変電圧可変周波数の電力に変換する電力変換装置が知られている。電力変換装置には、直流回路に平滑コンデンサと、その平滑コンデンサの両端電圧を測定する直流電圧検出器とが備えられ、当該電力変換器の連系する交流系統との電力授受により、直流電圧が一定になるように制御される。
例えば、平滑コンデンサの健全性を確認するための技術として、初充電時の充電電圧の挙動から異常を判断するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－３５４７８９号公報
特許文献１には、平滑コンデンサの健全性を確認するために初充電時の直流電圧の挙動から異常を判断する技術が示されているが、電力変換装置内の直流電圧検出器の異常を判断するための技術は開示されていない。直流電圧検出器は、電力変換装置の直流電圧を制御するために必須なものであり、直流電圧検出器の異常は、システムの動作の不安定をもたらし、最悪の場合にはシステムが計画外停止し、大きな被害を及ぼす虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、電力変換装置における直流電圧検出器の異常を適切に検出することのできる技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、一観点に係る電力変換装置は、交流を、第１電位と、第１電位よりも低い第２電位と、第２電位よりも低い第３電位とに変換するコンバータと、第１電位と、第２電位と、第３電位との電圧を交流に変換するインバータとを備える電力変換装置であって、第１電位と第２電位との間に接続された第１平滑コンデンサと、第２電位と第３電位との間に接続された第２平滑コンデンサと、第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第１直流電圧検出器と、第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第２直流電圧検出器と、検出値が所定方向に変化する検出異常が第１直流電圧検出器と第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れる第１種指標を算出する第１種指標算出部と、検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れる第２種指標を算出する第２種指標算出部と、第１種指標と、第２種指標とに基づいて、第１直流電圧検出器と第２直流電圧検出器とのいずれに異常が発生しているかを判断する異常判断部と、を備える。
本発明によれば、電力変換装置における直流電圧検出器の異常を適切に検出することができる。
図１は、第１実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。 図２は、第１実施形態に係る異常判断器の構成図である。 図３は、第１実施形態に係る指標作成部の構成図である。 図４は、第１実施形態に係る第１指標作成部の構成図である。 図５は、第１実施形態に係る第２指標作成部の構成図である。 図６は、第１実施形態に係る第３指標作成部の構成図である。 図７は、第１実施形態に係る２次高調波を説明する第１の図である。 図８は、第１実施形態に係る２次高調波を説明する第２の図である。 図９は、第１実施形態に係る第４指標作成部の構成図である。 図１０は、第１実施形態に係る第５指標作成部の構成図である。 図１１は、第１実施形態に係る第６指標作成部の構成図である。 図１２は、第１実施形態に係る第７指標作成部の構成図である。 図１３は、第１実施形態に係る判定断面の抽出を説明する図である。 図１４は、第１実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第１の図である。 図１５は、第１実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第２の図である。 図１６は、第１実施形態に係る指標比較処理のフローチャートである。 図１７は、第１実施形態に係る指標比較処理の一例を説明する図である。 図１８は、第１実施形態に係る異常判定表の構成図である。 図１９は、第１実施形態に係る異常判断処理のフローチャートである。 図２０は、第２実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。 図２１は、第２実施形態に係る電力変換装置の出力推定器を含む一部の構成図である。 図２２は、第３実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。 図２３は、第３実施形態に係る異常判断器の構成図である。 図２４は、第３実施形態に係る指標作成部の構成図である。 図２５は、第３実施形態に係る第８指標作成部の構成図である。 図２６は、第３実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第１の図である。 図２７は、第３実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第２の図である。 図２８は、第３実施形態に係る異常判定表の構成図である。 図２９は、第４実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。 図３０は、第４実施形態に係る異常判断器の構成図である。 図３１は、第４実施形態に係る指標作成部の構成及び指標の検出器異常に伴う変化を説明する図である。 図３２は、第４実施形態に係る異常判定表の構成図である。 図３３は、第５実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。
いくつかの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
まず、第１実施形態に係る電力変換システムについて図１乃至図１９を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。
電力変換システム１０００は、交流電力を供給する交流電源１と、交流電源１から供給される交流電力を所望の交流電力を変換して出力する電力変換装置１００と、電力変換装置１００から出力された交流電力により動作する電動機４とを含む。電力変換装置１００と、電動機４とは、例えば、交流ケーブルを介して接続されている。
電力変換装置１００は、交流電力を変圧する変圧器１２と、変圧器１２を介して交流電源１と連系して交流電源１からの交流電力を直流電力に変換するコンバータユニット（コンバータともいう）２と、コンバータユニット２が出力する直流電力を所望の交流電力に変換して電動機４に出力するインバータユニット（インバータともいう）３と、コンバータユニット２を制御するコンバータ制御装置５と、インバータユニット３を制御するインバータ制御装置６と、を備える。
コンバータユニット２は、中性点クランプ型の３レベルコンバータであり、交流電圧を、正の電位（第１電位）レベルと、中性点（ゼロ）電位（第２電位）レベルと、負の電位（第３電位）レベルとの直流電圧に変換する。インバータユニット３は、いわゆる３レベルインバータであり、正の電位（第１電位）レベルと、中性点（ゼロ）電位（第２電位）レベルと、負の電位（第３電位）レベルとの直流電圧を、電動機４用の交流電圧に変換する。コンバータユニット２と、インバータユニット３との正の電位レベルは、Ｐ配線４０で接続され、中性点電位レベルは、Ｃ配線４１で接続され、負の電位レベルは、Ｎ配線４２で接続されている。
コンバータユニット２は、コンバータ電力変換部２１と、直流電圧の変動を抑制するためのコンバータ２のＰ側の平滑コンデンサ２２（第１平滑コンデンサ：コンバータ側第１平滑コンデンサ）と、コンバータ２のＮ側の平滑コンデンサ２３（第２平滑コンデンサ、コンバータ側第２平滑コンデンサ）と、平滑コンデンサ２２の端子間電圧を測定するための直流電圧検出器２５（第１直流電圧検出器、コンバータ側第１直流電圧検出器）と、平滑コンデンサ２３の端子間電圧を測定するための直流電圧検出器２６（第２直流電圧検出器、コンバータ側第２直流電圧検出器）と、直流共振を抑制するためのコンバータ中性点抵抗２４と、を備える。コンバータ中性点抵抗２４は、Ｃ配線４１に接続される。なお、図１においては、コンバータユニット２の１相用の構成のみ（コンバータ中性点抵抗２４、直流電圧検出器２５、直流電圧検出器２６を除く）を示しているが、他の相用にも同様の構成を備えている。
インバータユニット３は、インバータ電力変換部３１と、インバータ３のＰ側の平滑コンデンサ３２（第１平滑コンデンサ、インバータ側第１平滑コンデンサ）と、インバータ３のＮ側の平滑コンデンサ３３（第２平滑コンデンサ、インバータ側第２平滑コンデンサ）と、平滑コンデンサ３２の端子間電圧を測定するための直流電圧検出器３５（第１直流電圧検出器、インバータ側第１直流電圧検出器）と、インバータ３のＮ側の平滑コンデンサ３３の端子間電圧を測定するための直流電圧検出器３６（第２直流電圧検出器、インバータ側第２直流電圧検出器）と、直流共振を抑制するためのインバータ中性点抵抗３４を備える。インバータ中性点抵抗３４は、Ｃ配線４１に接続される。なお、図１においては、インバータユニット３の１相用の構成のみ（インバータ中性点抵抗３４、直流電圧検出器３５、直流電圧検出器３６を除く）を示しているが、他の相用にも同様の構成を備えている。
コンバータ制御装置５は、変換される直流電力が所望の値となるようにコンバータ電力変換部２１を制御する。インバータ制御装置６は、電動機４の出力トルクや速度が所望の特性を満たすようにインバータ電力変換部３１を制御する。
電力変換装置１００は、コンバータユニット２と交流電源１との間に流れる電流を検出して出力する交流電流検出器の一例としての電流検出器７と、交流電源１の出力電圧を検出して出力する交流電圧検出器の一例としての電圧検出器１１と、電動機４と直結され、電動機４の速度を検出して出力する速度検出器８と、インバータユニット３の出力電流を検出して出力する電流検出器９と、インバータユニット３の出力電圧を検出して出力する電圧検出器１０と、異常判断部の一例としての異常判断器７２と、表示器７３とをさらに備える。
電流検出器７、及び直流電圧検出器（２５、２６）により検出された検出値の信号（出力信号）は、コンバータ制御装置５に入力される。コンバータ制御装置５は、入力された検出値に基づいて、各種演算処理を行い、コンバータ電力変換部２１を制御する信号を出力する。
速度検出器８、電流検出器９、及び直流電圧検出器（３５、３６）により検出された検出値の信号（出力信号）は、インバータ制御装置６に入力される。インバータ制御装置６は、入力された検出値に基づいて、各種演算処理を行い、インバータ電力変換部３１を制御する信号をインバータ電力変換部３１へ出力する。
電流検出器７、速度検出器８、電流検出器９、電圧検出器１１、直流電圧検出器（２５、２６）、直流電圧検出器（３５、３６）により検出された検出値の信号（出力信号）は、異常判断器７２に入力される。
コンバータ制御装置５は、直流電圧指令発生器５１と、直流電圧制御器５２と、電流制御器５３と、パルス生成器５４と、コンバータ中性点制御装置の一例としての中性点電圧制御器５５とを備える。
直流電圧指令発生器５１は、コンバータユニット２から出力させる直流電圧の電圧値を示す直流電圧指令値を直流電圧制御器５２に出力する。具体的には、直流電圧指令発生器５１は、固定値であるコンバータ２の出力するＰ－Ｎ間電圧の指令値を出力する。
直流電圧制御器５２は、直流電圧指令発生器５１から入力される直流電圧指令値と、直流電圧検出器（２５、２６）から入力される直流電圧の検出値とに基づいて、コンバータ出力有効電流指令値を演算して、電流制御器５３に出力する。具体的には、直流電圧制御器５２は、直流電圧検出器（２５、２６）のそれぞれから入力される直流電圧の検出値の合計値が直流電圧指令値と一致するようにコンバータ出力有効電流指令値を演算する。
中性点電圧制御器５５は、直流電圧検出器（２５、２６）のそれぞれから入力される直流電圧の検出値の差に基づいて、中性点電圧がゼロとなるような交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを算出して電流制御器５３に出力する。
電流制御器５３は、電流検出器７から入力される検出値（コンバータ出力電流検出値）が、直流電圧制御器５２から入力されるコンバータ出力有効電流指令値と一致するようにコンバータ交流電圧指令値を演算してパルス発生器５４に出力する。この際、電流制御器５３は、中性点電圧制御器５５から入力される交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを所定の電流制御演算の出力である交流出力電圧指令値に加算し、コンバータ交流電圧指令値を算出する。
パルス生成器５４は、コンバータ電力変換部２１による交流出力電圧が、電流制御器５３から入力されるコンバータ交流電圧指令値に一致するように、搬送波である三角波とコンバータ交流電圧指令値とをパルス幅変調することでコンバータ電力変換部２１の各スイッチング素子をオン・オフ制御するためのパルス信号を算出し、このパルス信号をコンバータ電力変換部２１に出力する。
インバータ制御装置６は、速度指令発生器６１と、速度制御器６２と、電流制御器６３と、パルス生成器６４と、インバータ中性点制御装置の一例としての中性点電圧制御器６５を備える。
速度指令発生器６１は、電動機４を動作させる速度を示す速度指令値を速度制御器６２に出力する。本実施形態では、速度指令値はあらかじめ設定された所定の値である。
速度制御器６２は、速度検出器８から入力される検出値（速度検出値）が、速度指令発生器６１から入力される速度指令値と一致するようにインバータ出力電流指令値を演算し、インバータ出力電流指令値を電流制御器６３に出力する。
中性点電圧制御器６５は、直流電圧検出器（３５、３６）のそれぞれから入力される直流電圧の検出値の差に基づいて、中性点電圧がゼロとなるような交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｉを演算して電流制御器６３に出力する。
電流制御器６３は、電流検出器９から入力されるインバータ出力電流検出値が、速度制御器６２から入力されるインバータ出力電流指令値と一致するようにインバータ交流電圧指令値を演算してパルス生成器６４に出力する。この際、電流制御器６３は、中性点電圧制御器６５から入力される交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｉを所定の電流制御演算の出力である交流出力電圧指令値に加算し、インバータ交流電圧指令値を算出する。
パルス生成器６４は、インバータ電力変換部３１による出力電圧が、電流制御器６３から入力されるインバータ交流出力電圧指令値に一致するように、搬送波である三角波とインバータ交流電圧指令値をパルス幅変調することでインバータ電力変換部３１の各スイッチング素子をオン・オフ制御するためのパルス信号を算出し、このパルス信号をインバータ電力変換部３１に出力する。
異常判断器７２は、各種検出器により検出された検出値と、変圧器１２のインピーダンス値と、コンバータ制御装置５の演算器（５２、５３、５４、５５）からの入力値と、インバータ制御装置６の演算器（６２、６３、６４、６５）からの入力値とに基づいて、直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）の各々に異常があるか否かを判断し、判断結果を表示器７３に送信する。ここで、各種検出器は、例えば、直流電圧検出器２５、２６、３５、３６、電流検出器７、速度検出器８、電流検出器９、電圧検出器１０、電圧検出器１１である。
異常判断器７２は、直流電圧検出器の異常を検出した場合には、異常な直流電圧検出器を特定できる情報（例えば、デバイス番号）と、点検、交換等を推奨するメッセージとを表示器７３に表示させる。なお、異常判断器７２は、図示しないプロセッサが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより構成されてもよい。表示器７３は、例えば、液晶ディスプレイ等の情報を表示可能な表示装置である。
次に、異常判断器７２を詳細に説明する。
図２は、第１実施形態に係る異常判断器の構成図である。
異常判断器７２は、信号記憶部７２ａと、設定記憶部７２ｂと、第１種指標算出部及び第２種指標算出部の一例としての指標作成部７２ｃと、比較部７２ｄと、異常判定部７２ｅと、設定変更部７２ｆとを備える。
信号記憶部７２ａは、各種検出器（２５、２６、３５、３６、７、８、９、１０、１１）から入力される検出値の信号と、コンバータ制御装置５の演算器（５２、５３、５４、５５）からの入力値と、インバータ制御装置６の演算器（６２、６３、６４、６５）からの入力値とを時系列データとして記憶する。
設定記憶部７２ｂは、電圧検出器２５、２６、３５、３６の異常を判断するためのフィルタ定数及び基準値、異常判定表（図１８参照）、及び変圧器１２のインピーダンス値を記憶する。
設定変更部７２ｆは、図示しないユーザインターフェースを備え、フィルタ定数、基準値を算出するアルゴリズムの変更をユーザから受け付け、受け付けたアルゴリズムに従ってフィルタ定数、基準値を算出して設定記憶部７２ｂに格納する。
指標作成部７２ｃは、電圧検出器２５、２６、３５、３６の異常を検出するために使用する複数の指標を作成する。具体的には、指標作成部７２ｃは、信号記憶部７２ａから指標の算出に使用する信号を読み込み、この読み込んだ値に対して、設定記憶部７２ｂから読み込んだ変圧器１２のインピーダンス値を用いた演算や、読み込んだフィルタ定数を持つフィルタ演算等を行うことにより、複数の指標を算出する。
比較部７２ｄは、指標作成部７２ｃによって算出された指標と、設定記憶部７２ｂに格納された基準値とを比較し、比較結果を出力する。
異常判定部７２ｅは、設定記憶部７２ｂの異常判定表を読み込み、この異常判定表を用いて、比較部７２ｄから入力された指標の比較結果に基づいて、直流電圧検出器の異常判定を行う。異常判定部７２ｅは、直流電圧検出器に異常があると判定した場合には、その結果を表示器７３に出力させる。
次に、指標作成部７２ｃについて説明する。
図３は、第１実施形態に係る指標作成部の構成図である。
指標作成部７２ｃは、設定記憶部７２ｂに記憶されたフィルタ定数を入力し、フィルタ定数を用いたローパスフィルタ演算を含む演算を実施することで、信号記憶部７２ａから読み込む各種信号から各指標を作成する。指標作成部７２ｃは、指標２０１を作成する第１指標作成部７２１と、指標２０２を作成する第２指標作成部７２２と、指標２０３を作成する第３指標作成部７２３と、指標２０４を作成する第４指標作成部７２４と、指標２０５を作成する第５指標作成部７２５と、指標２０６を作成する第６指標作成部７２６と、指標２０７を作成する第７指標作成部７２７とを含む。各指標（２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７）と各指標作成部（７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６、７２７）との詳細については後述する。
各指標の説明を行う前に、直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）の各々の検出値を説明するとともに、各々の検出値の相互関係について説明する。
直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）による各々の検出値と、真値との関係は、以下の式（１）～式（４）で表せる。
ＥＦＢ＿ＣＰ＝ＧＣＰ×ＥＴ＿ＣＰ ・・・（１）
ＥＦＢ＿ＣＮ＝ＧＣＮ×ＥＴ＿ＣＮ ・・・（２）
ＥＦＢ＿ＩＰ＝ＧＩＰ×ＥＴ＿ＩＰ ・・・（３）
ＥＦＢ＿ＩＮ＝ＧＩＮ×ＥＴ＿ＩＮ ・・・（４）
ここで、式におけるＥＦＢ＿＊＊は、添え字＊＊に対応する位置の直流電圧検出器による検出値を示し、Ｇ＊＊は、添え字＊＊に対応する直流電圧検出器におけるゲインを示し、ＥＴ＿＊＊は、添え字＊＊に対応する直流電圧検出値における真値を示す。添え字＊＊におけるＣは、コンバータ側を示し、Ｉは、インバータ側を示し、Ｐは、Ｐ側を示し、Ｎは、Ｎ側を示す。したがって、ＣＰは、コンバータ側・Ｐ側の直流電圧検出器、すなわち、直流電圧検出器２５を示し、ＣＮは、コンバータ側・Ｎ側の直流電圧検出器、すなわち、直流電圧検出器２６を示し、ＩＰは、インバータ側・Ｐ側の直流電圧検出器、すなわち、直流電圧検出器３５を示し、ＩＮは、インバータ側・Ｎ側の直流電圧検出器、すなわち、直流電圧検出器３６を示している。
直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）のすべてが正常な場合には、各直流電圧検出器の検出値ＥＦＢと、真値ＥＴとは等しいので、ゲインＧの値は１となる。一方、直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）が異常な場合（例えば、ゲイン異常が発生した場合）には、検出値ＥＦＢと真値ＥＴとが一致せず、ゲインＧの値は１以外（例えば、０．９や１．１）となる。
各直流電圧検出器（２５、２６，３５，３６）の検出値（ＥＦＢ＿ＣＰ、ＥＦＢ＿ＣＮ、ＥＦＢ＿ＩＰ、ＥＦＢ＿ＩＮ）の相互関係は、以下に示すようになる。
コンバータ２の中性点電圧制御器５５によって、中性点電位がゼロとなるようにコンバータ電力変換部２１が制御されるため、定常的には、以下の式（５）の関係が成り立つ。また、インバータ３の中性点電圧制御器６５によって、中性点電位がゼロとなるようにインバータ電力変換部３１が制御されるため、定常的には、以下の式（６）の関係が成り立つ。
ＥＦＢ＿ＣＰ＝ＥＦＢ＿ＣＮ ・・・（５）
ＥＦＢ＿ＩＰ＝ＥＦＢ＿ＩＮ ・・・（６）
ここで、コンバータ２の直流電圧制御器５２によって、検出値ＥＦＢ＿ＣＰと検出値ＥＦＢ＿ＣＮとの合計値は、直流電圧指令発生器５１が出力する直流電圧指令値ＶＤＣ＿ＲＥＦと一致するように、コンバータ電力変換部２１が制御されるため、以下の式（７）に示す関係が成り立つ。
ＥＦＢ＿ＣＰ＋ＥＦＢ＿ＣＮ＝ＶＤＣ＿ＲＥＦ ・・・（７）
また、式（５）と、式（７）とによって、式（８）、式（９）が成り立つ。
ＥＦＢ＿ＣＰ＝ＶＤＣ＿ＲＥＦ／２ ・・・（８）
ＥＦＢ＿ＣＮ＝ＶＤＣ＿ＲＥＦ／２ ・・・（９）
また、図１に示すように、Ｐ配線４０によって平滑コンデンサ２２と平滑コンデンサ３２とが接続され、また、Ｎ配線４２によって平滑コンデンサ２３と平滑コンデンサ３３とが接続されているため、以下の式（１０）が成り立つ。
ＥＴ＿ＣＰ+ＥＴ＿ＣＮ＝ＥＴ＿ＩＰ+ＥＴ＿ＩＮ ・・・（１０）
次に、第１指標作成部７２１について説明する。
図４は、第１実施形態に係る第１指標作成部の構成図である。
第１指標作成部７２１は、指標２０１（＝ＤＩ１）を算出する。指標２０１は、直流電圧検出器の異常時に、コンバータ２側のＰ－Ｎ間直流電圧検出値と、インバータ３側のＰ－Ｎ間直流電圧検出値とに差が生じることを利用して、直流電圧検出器の異常を検出するための指標であり、コンバータ２側のＰ－Ｎ間直流電圧検出値と、インバータ３側のＰ－Ｎ間直流電圧検出値との際に関する指標（インバータ・コンバータ間電圧検出値差指標、第１種指標）である。
第１指標作成部７２１は、指標演算部７２１１と、フィルタ７２１２と、を含む。
指標演算部７２１１は、式（１１）で示す演算を実行する。
ＤＩ１＝（ＥＦＢ＿ＩＰ＋ＥＦＢ＿ＩＮ）－（ＥＦＢ＿ＣＰ＋ＥＦＢ＿ＣＮ） ・・・（１１）
ここで、直流電圧検出器２５が故障した（異常である）場合における指標２０１（ＤＩ１＿２５）について説明する。なお、異常である直流電圧検出器２５のゲインＧＣＰを１以外の値（例えば、０．９や１．１）とし、直流電圧検出器（２６、３５、３６）のゲイン（ＧＣＮ、ＧＩＰ、ＧＩＮ）は１とする。
式（１１）に式（１）～式（４）を代入し、さらに式（１０）の関係を用いると、以下の式（１２）が得られる。
ＤＩ１＿２５＝（ＥＦＢ＿ＩＰ＋ＥＦＢ＿ＩＮ）－（ＥＦＢ＿ＣＰ＋ＥＦＢ＿ＣＮ）
＝（ＧＩＰ×ＥＴ＿ＩＰ＋ＧＩＮ×ＥＴ＿ＩＮ）－（ＧＣＰ×ＥＴ＿ＣＰ＋ＧＣＮ×ＥＴ＿ＣＮ）
＝（ＥＴ＿ＩＰ＋ＥＴ＿ＩＮ）－（ＥＴ＿ＣＰ＋ＥＴ＿ＣＮ）＋（１－ＧＣＰ）×ＥＴ＿ＣＰ
＝（１－ＧＣＰ）×ＥＴ＿ＣＰ
＝（１－ＧＣＰ）×ＥＦＢ＿ＣＰ／ＧＣＰ ・・・（１２）
式（１２）によると、ＥＦＢ＿ＣＰ、ＧＣＰを正とすると、ゲインＧＣＰが１より小さい（例えば、０．９）方向に変化したときは、指標２０１（ＤＩ１＿２５）は正となり、ＧＣＰが１より大きい（例えば、１．１）方向に変化したときは、指標２０１（ＤＩ１＿２５が）は負となる。
また、直流電圧検出器（２６、３５、３６）のいずれかが故障した場合における指標２０１も、式（１２）と同様に求めることができる。
いずれか一つの直流電圧検出器が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向（１より大きいか、１より小さいか）と、指標２０１の変化の方向との関係は、図１４（ａ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器２５において、ゲインＧＣＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器２６において、ゲインＧＣＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器３５において、ゲインＧＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、負となり（減少し）、ゲインＧＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、正となる（増加する）。また、直流電圧検出器３６において、ゲインＧＩＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、負となり（減少し）、ゲインＧＩＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０１は、正となる（増加する）。
指標２０１は、直流電圧検出器２５と、直流電圧検出器２６とのいずれに異常が発生しても、ゲイン異常の方向が同じであれば、同じ方向の変化として現れる。また、この指標２０１は、直流電圧検出器３５と、直流電圧検出器３６とのいずれに異常が発生しても、ゲイン異常の方向が同じであれば、同じ方向の変化として現れる。なお、指標２０１は、直流電圧検出器２５及び直流電圧検出器２６と、直流電圧検出器３５及び直流電圧検出器３６との間では、ゲイン異常の方向が同じであれば、逆の方向の変化として現れる。
指標演算部７２１１に入力される直流電圧検出値には、スイッチングリプルやノイズが含まれ、これら変動成分による影響が、指標演算部７２１１から出力される値に及ぼされる。そこで、フィルタ７２１２は、指標演算部７２１２から出力された値に対して、変動成分による影響を低減するためのフィルタ処理を行う。フィルタ７２１２は、設定記憶部７２ｂから入力されるフィルタ定数を時定数とする一次遅れフィルタであってもよい。なお、フィルタ７２１２は、一次遅れフィルタに限られず、例えば平均化フィルタ、ローパスフィルタであってもよい。また、回路の共振周波数を直流電圧検出器２５、２６、３５、３６の検出値の脈動などから推定し、共振周波数に応じてフィルタ定数を設定変更部７２ｆにより変更するようにしてもよい。
次に、第２指標作成部７２２について説明する。
図５は、第１実施形態に係る第２指標作成部の構成図である。
第２指標作成部７２２は、指標２０２（＝ＤＩ２）を算出する。指標２０２は、直流電圧検出器の異常時に、中性点電圧制御器５５の交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃが変化することを利用して、直流電圧検出器（２５，２６）の異常を検出するための指標であり、直流電圧器の検出値の差ΔＥＦＢ＿Ｃ（＝ＥＦＢ＿ＣＮ―ＥＦＢ＿ＣＰ）をゼロにするための交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを指標（コンバータ中性点電圧制御信号指標、第２種指標、コンバータ側指標）としている。直流電圧検出器の検出値の差ΔＥＦＢ＿Ｃ（＝ＥＦＢ＿ＣＮ―ＥＦＢ＿ＣＰ）をゼロにする様に、交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを演算する方法は、例えば、特開２００８－０１１６０６号公報に開示された技術を使用することができる。
第２指標作成部７２２は、フィルタ７２２１を備える。フィルタ７２２１は、中性点電圧制御器５５から入力される交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃの変動成分を除去するためのフィルタ処理を実行する。フィルタ７２２１の機能は、図４に示すフィルタ７２１２と同じである。
指標２０２について説明する。
直流電圧検出器（２５，２６）が正常な場合は、検出値と真値とが略一致（ＥＦＢ＿ＣＰ＝ＥＴ＿ＣＰ、ＥＦＢ＿ＣＮ＝ＥＴ＿ＣＮ）となるので、中性点電圧（（ＥＴ＿ＣＮ―ＥＴ＿ＣＰ）／２）は略ゼロとなる。一方、直流電圧検出器が異常である場合は、検出値と真値とが不一致（ＥＦＢ＿ＣＰ≠ＥＴ＿ＣＰ、ＥＦＢ＿ＣＮ≠ＥＴ＿ＣＮ）のため、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺ（（ＥＴ＿ＣＮ―ＥＴ＿ＣＰ）／２）は定常状態において正負のどちらかに偏る。
式（１）、式（２）、及び式（５）により、直流電圧検出器２５のみが故障した場合の中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは、以下の式（１３）に示すようになり、直流電圧検出器２６のみが故障した場合の中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは、以下の式（１４）に示すようになる。

ＶＴ＿ＣＺ＝ＥＦＢ＿ＣＰ（１－１／ＧＣＰ）／２ ・・・（１３）
ＶＴ＿ＣＺ＝ＥＦＢ＿ＣＰ（１／ＧＣＮ－１）／２ ・・・（１４）
直流電圧検出器２５のゲイン異常が、式（１５）に示す状態である場合には、式（１３）より、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは負となる。また、直流電圧検出器２５のゲイン異常が、式（１７）に示す状態である場合には、式（１３）より、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは正となる。
一方、直流電圧検出器２６のゲイン異常が、式（１６）に示す状態である場合には、式（１４）より、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは負となる。また、直流電圧検出器２６のゲイン異常が、式（１８）に示す状態である場合には、式（１４）より、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺは正となる。
ＧＣＰ＜１ ・・・（１５）
ＧＣＮ＞１ ・・・（１６）
ＧＣＰ＞１ ・・・（１７）
ＧＣＮ＜１ ・・・（１８）
式（１５）式から式（１８）のいずれかに示す異常によりコンデンサの電圧の真値（ＥＴ＿ＣＰ、ＥＴ＿ＣＮ）が非対称となった場合、系統からはコンデンサ電圧の真値をバランスする充電電流が僅かに流れる。これに対して、中性点電圧制御器５５は、故障した直流電圧検出器によるコンデンサ電圧検出値（ＥＦＢ＿ＣＰ、ＥＦＢ＿ＣＮ）をバランスするように交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを継続出力する。例えば、中性点電圧ＶＴ＿ＣＺが負となる式（１５）又は式（１６）に示す異常時において、負の中性点電圧の真値ＶＴ＿ＣＺを維持するため、中性点電圧制御器５５は、負の交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｃを継続出力する。
直流電圧検出器２５又は２６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０２の変化の方向との関係は、図１４（ｂ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器２５において、ゲインＧＣＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０２は、負となり（減少し）、ゲインＧＣＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０２は、正となる（増加する）。また、直流電圧検出器２６において、ゲインＧＣＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０２は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０２は、負となる（減少する）。なお、指標２０２は、直流電圧検出器３５，３６の異常に対しては変化しない。
指標２０２は、直流電圧検出器２５と、直流電圧検出器２６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。
次に、第３指標作成部７２３について説明する。
図６は、第１実施形態に係る第３指標作成部の構成図である。
第３指標作成部７２３は、指標２０３（＝ＤＩ３）を算出する。指標２０３は、直流電圧検出器の異常時に、コンバータ２側の交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃに２次高調波成分が重畳することを利用して、直流電圧検出器の異常を検出するための指標であり、交流側接続点１３での電流についての基準偶数次高調波波形を算出し、基準偶数次高調波波形と、電流検出器７により検出された電流値との積に基づく指標（コンバータ側偶数次高調波電流指標、第２種指標、コンバータ側指標）である。ここで、交流側接続点１３は、変圧器１２とコンバータ２との間の位置の点である。
まず、交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃに２次高調波電流ＩＦＢ＿Ｃ２が重畳する原理と、２次高調波電流ＩＦＢ＿Ｃ２の特徴を説明する。
図７は、第１実施形態に係る２次高調波を説明する第１の図である。図７（ａ）は、横軸を時間とした、直流電圧検出器２５または２６の故障によって、Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮより大きくなった（ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮ）状態の交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの一例を示し、図７（ｂ）は、交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波ＶＰＷＭ＿Ｃ１と、２次高調波ＶＰＷＭ＿Ｃ２との合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２の一例を示す。図８は、第１実施形態に係る２次高調波を説明する第２の図である。図８（ａ）は、横軸を時間とした、直流電圧検出器２５または２６に故障が発生し、Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮより小さくなった状態の交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの一例を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す場合における交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波ＶＰＷＭ＿Ｃ１と、２次高調波ＶＰＷＭ＿Ｃ２との合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２の一例を示す。
直流電圧検出器２５又は２６の異常によって、Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮより大きくなっている状態（ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮ）においては、交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの時間波形は、図７（ａ）に示すようになる。電力変換部２１の交流電圧指令値は、交流出力電圧をパルス幅変調して得られたスイッチング信号と、直流コンデンサ電圧の積とにより得られる。Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮと異なる場合（ＥＴ＿ＣＰ≠ＥＴ＿ＣＮの場合）、交流出力電圧指令値が正負対称の波形であっても、電力変換部２１より出力される交流電圧交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃは正負非対称の波形となる。そのため、交流電圧交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃには偶数次数波（２次、４次、６次など）が含まれる。
交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波ＶＰＷＭ＿Ｃ１と２次高調波ＶＰＷＭ＿Ｃ２との合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２（ＶＰＷＭ＿Ｃ１＋ＶＰＷＭ＿Ｃ２）は、図７（ｂ）に示すようになり、合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２は、式（１９）で表される。
ＶＰＷＭ＿Ｃ１２＝ＶＣ１ｃｏｓ（ωｔ）＋ＶＣ２ｃｏｓ（２ωｔ） ・・・（１９）
ここで、ＶＣ１は、合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２の電圧基本波成分であり、ＶＣ２は、合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２の電圧２次高調波成分である。
式（１９）によると、２次高調波ＶＰＷＭ＿Ｃ２の位相は、基本波ＶＰＷＭ＿Ｃ１と同位相となる。
一方、直流電圧検出器２５又は２６の異常によって、交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの時間波形は、図８（ａ）に示すようになる。交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波ＶＰＷＭ＿Ｃ１と２次高調波ＶＰＷＭ＿Ｃ２との合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２（ＶＰＷＭ＿Ｃ１＋ＶＰＷＭ＿Ｃ２）は、図８（ｂ）に示すようになり、合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２は、式（２０）で表される。
ＶＰＷＭ＿Ｃ１２＝ＶＣ１ｃｏｓ（ωｔ）＋ＶＣ２ｃｏｓ（２ωｔ+π）
＝ＶＣ１ｃｏｓ（ωｔ）－ＶＣ２ｃｏｓ（２ωｔ） ・・・（２０）
図７及び図８、式（１９）及び式（２０）によると、合成波ＶＰＷＭ＿Ｃ１２に含まれる２次高調波成分の位相が、Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮより大きくなっている状態（ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮ）と、Ｐ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＰがＮ側の直流電圧の真値ＥＴ＿ＣＮより小さくなっている状態（ＥＴ＿ＣＰ＜ＥＴ＿ＣＮ）とでは、１８０度異なることがわかる。
ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮとなる故障時（式（１９）に示す状態）においては、交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃは、以下の式（２１）に示すように表され、ＥＴ＿ＣＰ＜ＥＴ＿ＣＮとなる故障時（式（２０）に示す状態）においては、交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃは、以下の式（２２）で示すように表される。
ＩＦＢ＿Ｃ＝ＩＣ１ｃｏｓ（ωｔ－φ１）＋ＩＣ２ｃｏｓ（２ωｔ－φ２） ・・・（２１）
ＩＦＢ＿Ｃ＝ＩＣ１ｃｏｓ（ωｔ－φ１）―ＩＣ２ｃｏｓ（２ωｔ－φ２） ・・・（２２）
ここで、ＩＣ１は、交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃ電流基本波成分であり、ＩＣ２は、交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃの電流２次高調波成分であり、φ１は、交流側接続点１３の基本波電圧位相と、電流検出器７の基本波電流位相との位相差であり、φ２は、交流側接続点１３の基本波電圧位相と、電流検出器７の２次高調波電流位相との位相差である。
位相差φ２は、交流電源１に含まれる電圧波形の２次高調波の大きさが無視できるほど小さい場合には、変圧器１２のインピーダンスの実部と虚部により計算できる。例えば、変圧器１２のインピーダンスは、インダクタンス成分が支配的であるため、φ２は、π／２となる。また、ＩＣ１は、交流側接続点１３の基本波電圧の振幅と、変圧器１２のインピーダンスから求められる。また、φ１は、交流側接続点１３の基本波電圧の位相と、変圧器１２のインピーダンスから求められる。また、ＩＣ２は、交流側接続点１３に印加する２次高調波電圧振幅と、変圧器１２のインピーダンスから求められる。
式（２１）、式（２２）より、ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮとなる故障時と、ＥＴ＿ＣＰ＜ＥＴ＿ＣＮとなる故障時とでは、２次高調波電流の位相がπだけ異なることがわかる
このため、２次高調波電流の位相差から、ＥＴ＿ＣＰとＥＴ＿ＣＮとの大小関係がわかり、且つＩＣ２の大きさから、ＥＴ＿ＣＰとＥＴ＿ＣＮとの偏差を推定することができる。
なお、上記した例では、２次高調波を例に説明したが、２次以外の４次や６次の低次偶数次高調波電流についても、上記同様にＥＴ＿ＣＰとＥＴ＿ＣＮとが異なる値を持つ場合においては、２次高調波電流の位相が１８０度異なる。そのため、２次以外の偶数次数の高調波を用いても２次高調波と同様にＥＴ＿ＣＰとＥＴ＿ＣＮとの大小関係及び電圧偏差の推定ができる。
次に、第３指標作成部７２３について詳細に説明する。
第３指標作成部７２３は、基本波位相検出部７２３１と、基準２次高調波余弦波演算部７２３２と、積演算部７２３３と、移動平均演算部７２３４と、フィルタ７２３５とを含む。
基本波位相検出部７２３１は、電圧検出器１１から入力される電圧の波形と、設定記憶部７２ｂから取得される変圧器１２のインピーダンスＸｃと、電流検出器７から入力される電流の波形とから交流側接続点１３の基本波電圧の位相（基本波電圧位相）を求める。
具体的には、基本波位相検出部７２３１は、電圧検出器１１から入力される検出値に対し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）演算を施すことで交流電源１の基本波電圧位相を算出する。次いで、基本波位相検出部７２３１は、基本波位相を用いて電流検出器７の検出値をｄ－ｑ変換して電流ｄ－ｑ変換値を算出し、電圧検出器１１の検出値をｄ－ｑ変換した電圧ｄ－ｑ変換値に、電流ｄ‐ｑ変換値と、インダクタンスＸｃとに基づいてベクトル合成することにより交流側接続点１３の電圧ベクトルを算出する。次いで、基本波位相検出部７２３１は、電圧ベクトルから交流電源１の基本波電圧位相との位相差を算出することで交流側接続点１３の電圧位相を算出する。ここで、変圧器１２のインダクタンスＸｃが小さい場合、電圧検出値１１の検出値ＶＡＣ＿Ｃの基本波電圧ＶＡＣ＿Ｃ１と、交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波電圧ＶＰＷＭ＿Ｃ１とは、略一致するため、電圧検出値１１の検出値ＶＡＣ＿Ｃの波形のみから交流側接続点１３の基本波電圧の位相を近似的に求めてもよい。また、交流側接続点１３の基本波電圧の位相は、コンバータ制御装置５の電流制御器５３から出力されるコンバータ交流電圧指令値から求めてもよい。
基準２次高調波余弦波演算部７２３２は、基準２次高調波余弦波αＢＡＳＥ＿Ｃを演算する。例えば、交流側接続点１３の基本波ｃｏｓ（ωｔ）と同位相の２次高調波ｃｏｓ（２ωｔ）を基準とすると、電流検出器７で検出される電流の２次高調波の位相は、交流側接続点１３の位相と比べてφ２だけ遅れる。したがって、基準２次高調波余弦波αＢＡＳＥ＿Ｃは、以下の式（２３）で求められる。
αＢＡＳＥ＿Ｃ＝ｃｏｓ（２ωｔ－φ２） ・・・（２３）
位相差φ２は、例えば、変圧器１２のインピーダンスの実部と虚部により計算できる。なお、この例における基準２次高調波余弦波αＢＡＳＥ＿Ｃの位相は、ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮとなる故障時に発生する電流の２次高調波の位相と等しい。なお、基準２次高調波余弦波αＢＡＳＥ＿Ｃの位相φ２は、コンバータ制御装置５の直流電圧制御器５２から出力されるコンバータ出力有効電流指令値の位相と、交流側接続点１３の位相との位相差により求めてもよい。
積演算部７２３３は、電流検出器７の交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｃに、基準２次高調波余弦波αＢＡＳＥ＿Ｃを乗じる。ここで、交流電流ＩＦＢ＿Ｃは、ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮとなる故障時（図７に示す状態）においては、式（２１）に示すようになり、ＥＴ＿ＣＰ＜ＥＴ＿ＣＮとなる故障時（図８に示す状態）においては、式（２２）に示すようになる。したがって、積演算部７２３３による演算結果（αＢＡＳＥ＿Ｃ×ＩＦＢ＿Ｃ）は、ＥＴ＿ＣＰ＞ＥＴ＿ＣＮとなる故障時においては、以下の式（２４）に示すようになり、ＥＴ＿ＣＰ＜ＥＴ＿ＣＮとなる故障時においては、以下の式（２５）に示すようになる。
αＢＡＳＥ＿Ｃ×ＩＦＢ＿Ｃ＝ＩＣ１ｃｏｓ（２ωｔ－φ２）ｃｏｓ（ωｔ－φ１）
＋ＩＣ２ｃｏｓ（２ωｔ－φ２）ｃｏｓ（２ωｔ－φ２） ・・・（２４）
αＢＡＳＥ＿Ｃ×ＩＦＢ＿Ｃ＝ＩＣ１ｃｏｓ（２ωｔ－φ２）ｃｏｓ（ωｔ－φ１）
－ＩＣ２ｃｏｓ（２ωｔ－φ２）ｃｏｓ（２ωｔ－φ２） ・・・（２５）
移動平均演算部７２３４は、積演算部７２３３による演算結果（αＢＡＳＥ＿Ｃ×ＩＦＢ＿Ｃ）、すなわち、式（２４）又は式（２５）の１周期分の移動平均（指標２０３）を計算する。ここで、式（２４）、式（２５）について、１周期分の移動平均を計算すると、三角関数の直交性より、式（２４）、式（２５）の第１項は、ゼロになる。したがって、式（２４）についての移動平均は、正となり、式（２５）の移動平均は、負となる。
フィルタ７２３５は、移動平均演算部７２３４では除去できないノイズを除去する。フィルタ７２３５の機能は、図４に示すフィルタ７２１２と同じである。
直流電圧検出器２５又は２６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０３の変化の方向との関係は、図１４（ｃ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器２５において、ゲインＧＣＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０３は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０３は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器２６において、ゲインＧＣＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０３は、負となり（減少し）、ゲインＧＣＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０３は、正となる（増加する）。なお、指標２０３は、直流電圧検出器３５，３６の異常に対しては変化しない。
指標２０３は、直流電圧検出器２５と、直流電圧検出器２６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。
次に、第４指標作成部７２４について説明する。
図９は、第１実施形態に係る第４指標作成部の構成図である。
第４指標作成部７２４は、指標２０４（＝ＤＩ４）を算出する。指標２０４は、直流電圧検出器の異常時に、コンバータ２側の電圧波形に２次高調波成分が重畳することを利用して、直流電圧検出器の異常を検出するための指標であり、交流側接続点１３での電圧についての基準偶数次高調波波形を算出し、基準偶数次高調波波形と、電圧値との積に基づく指標（コンバータ側偶数次高調波電圧指標、第２種指標、コンバータ側指標）である。
第４指標作成部７２４は、波形演算部７２４１と、基本波形検出部７２４２と、基準２次高調波余弦波演算部７２４３と、積演算部７２４４と、移動平均７２４５と、フィルタ７２４６とを含む。なお、第４指標作成部７２４は、第３指標作成部７２３と一部が異なる処理を実行する。第４指標作成部７２４と、第３指標作成部７２３との異なる点は、積演算部７２３３では、交流側接続点１３の交流出力電流を乗算するようにしていたものを、積演算部７２４４では、交流側接続点１３の交流出力電圧を乗算するようにしている点である。指標２０４と、指標２０３との性質は、略同様であるので、詳細な説明は省略し、第３指標作成部７２４と異なる点について説明する。
波形演算部７２４１は、電圧検出器１１の検出値と、電流検出器７の検出値と変圧器１２のインピーダンスＸｃとの積により求まる電圧降下と、の差を求めることで交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの波形を算出する。なお、波形演算部７２４１による計算により交流出力電圧ＰＷＭ＿Ｃを算出する代わりに、交流側接続点１３の電圧を検出する電圧検出器を備えて、交流側接続点１３の電圧を直接計測してもよい。
基本波位相検出部７２４２は、交流側接続点１３の電圧波形の基本波位相を波形演算部７２４１により算出された交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの波形に基づき検出する。具体的には、基本波位相検出部７２４２は、交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの値に対し、ＰＬＬ演算を施すことで交流側接続点１３の基本波電圧の位相を算出する。なお、変圧器１２のインダクタンスが小さい場合、電圧検出器１１の検出値ＶＡＣ＿Ｃの基本波電圧ＶＡＣ＿Ｃ１と、交流側接続点１３の交流出力電圧ＶＰＷＭ＿Ｃの基本波電圧ＶＰＷＭ＿Ｃ１と、略一致するため、電圧検出器１１の電圧波形のみから交流側接続点１３の基本波位相を近似的に求めてもよい。また、交流側接続点１３の電圧波形の基本波位相は、コンバータ制御装置５の電流制御器５３から出力されるコンバータ電圧指令値から求めてもよい。
直流電圧検出器２５又は２６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０４の変化の方向との関係は、図１４（ｃ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器２５において、ゲインＧＣＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０４は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０４は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器２６において、ゲインＧＣＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０４は、負となり（減少し）、ゲインＧＣＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０４は、正となる（増加する）。なお、指標２０４は、直流電圧検出器３５，３６の異常に対しては変化しない。
指標２０４は、直流電圧検出器２５と、直流電圧検出器２６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。なお、指標２０４の大きさは、交流側接続点１３の電圧の２次高調波の大きさに比例する。
次に、第５指標作成部７２５について説明する。
図１０は、第１実施形態に係る第５指標作成部の構成図である。
第５指標作成部７２５は、指標２０５（＝ＤＩ５）を算出する。指標２０５は、直流電圧検出器の異常時に、中性点電圧制御器６５の交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｉが変化することを利用して、直流電圧検出器（３５，３６）の異常を検出するための指標であり、直流電圧器の検出値の差ΔＥＦＢ＿Ｉ（＝ＥＦＢ＿ＩＮ―ＥＦＢ＿ＩＰ）をゼロにするための交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｉを指標（インバータ中性点電圧制御信号指標：第２種指標：インバータ側指標）としている。
第５指標作成部７２５は、フィルタ７２５１を備える。第５指標作成部７２５は、第２指標作成部７２２とは、入力される交流出力電圧補正値の出力先が異なるが、処理自体は同様である。フィルタ７２５１は、中性点電圧制御器６５から入力される交流出力電圧補正値ＡＶｚＲＯＵＴ＿Ｉの変動成分を除去するためのフィルタ処理を実行する。フィルタ７２５１の機能は、図４に示すフィルタ７２１２と同じである。
直流電圧検出器３５又は３６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０５の変化の方向との関係は、図１５（ａ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器３５において、ゲインＧＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０５は、負となり（減少し）、ゲインＧＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０５は、正となる（増加する）。また、直流電圧検出器３６において、ゲインＧＩＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０５は、正となり（増加し）、ゲインＧＩＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０５は、負となる（減少する）。なお、指標２０５は、直流電圧検出器２５，２６の異常に対しては変化しない。
指標２０５は、直流電圧検出器３５と、直流電圧検出器３６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。
次に、第６指標作成部７２６について説明する。
図１１は、第１実施形態に係る第６指標作成部の構成図である。
第６指標作成部７２６は、指標２０６（＝ＤＩ６）を算出する。指標２０６は、直流電圧検出器の異常時に、インバータ３側の交流電流検出値ＩＦＢ＿Ｉに２次高調波成分が重畳することを利用して、直流電圧検出器３５又は３６の異常を検出するための指標であり、インバータ３の後段の接続点での電流についての基準偶数次高調波波形を算出し、基準偶数次高調波波形と、電流検出器９により検出された電流値との積に基づく指標（インバータ側偶数次高調波電流指標、第２種指標、インバータ側指標）である。インバータ３の後段の接続点としては、例えば、電流検出器９の位置であってもよい。
第６指標作成部７２６は、基本波位相検出部７２６１と、基準２次高調波余弦波演算部７２６２と、積演算部７２６３と、移動平均演算部７２６４と、フィルタ７２６５とを備える。第６指標作成部７２６の各部は、以下に示す点を除いて基本的には、第３指標作成部７２３の同名の部位と同様な機能を有する。以下に、第６指標作成部７２６の部位と、第３指標作成部７２３の部位との異なる点を説明する。
積演算部７２６３には、積演算部７２３３で入力される電流検出器７の検出値に代えて、電流検出器９の検出値（電流波形）が入力されて、乗算に使用される。
基本波位相検出部７２６１は、電流検出器９の検出値に基づいて基本波電流の位相を検出する。なお、基本波電流の位相は、速度制御器６２から出力されるインバータ出力電流指令値の位相に基づいて検出してもよく、或いは、電流制御器６３から出力されるインバータ電圧指令値の位相と、電動機４のインピーダンスによる位相差とに基づいて検出してもよい。
直流電圧検出器３５又は３６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０６の変化の方向との関係は、図１５（ｂ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器３５において、ゲインＧＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０６は、正となり（増加し）、ゲインＧＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０６は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器３６において、ゲインＧＩＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０６は、負となり（減少し）、ゲインＧＩＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０６は、正となる（増加する）。なお、指標２０６は、直流電圧検出器２５，２６の異常に対しては変化しない。
指標２０６は、直流電圧検出器３５と、直流電圧検出器３６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。
次に、第７指標作成部７２７について説明する。
図１２は、第１実施形態に係る第７指標作成部の構成図である。
第７指標作成部７２７は、指標２０７（＝ＤＩ７）を算出する。指標２０７は、直流電圧検出器の異常時に、Ｕ相とＶ相との間の交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ）と、Ｖ相とＷ相との間の交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＶＷ）との差分に正負の偏りが生じるタイミングがあることを利用して、直流電圧検出器３５又は３６の異常を検出するための指標（交流線間電圧指標、第２種指標、インバータ側指標）である。
指標２０７は、インバータ側の交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）の差分であり、式（２９）で表される。
ＤＩ７＝ＶＦＢ＿ＩＵＶ－ＶＦＢ＿ＩＶＷ ・・・（２９）
指標２０７によって、直流電圧検出器（３５、３６）の故障を判定する原理を説明する。
交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）は、交流相電圧（Ｕ相電圧ＶＦＢ＿ＩＵ、Ｖ相電圧ＶＦＢ＿ＩＶ、Ｗ相電圧ＶＦＢ＿ＩＷ）で表すと、式（３０）及び式（３１）に示すようになる。
ＶＦＢ＿ＩＵＶ＝ＶＦＢ＿ＩＵ－ＶＦＢ＿ＩＶ ・・・（３０）
ＶＦＢ＿ＩＶＷ＝ＶＦＢ＿ＩＶ－ＶＦＢ＿ＩＷ ・・・（３１）
式（２９）に、式（３０）及び式（３１）を代入すると、式（３２）が得られる。
ＤＩ７＝ＶＦＢ＿ＩＵＶ－ＶＦＢ＿ＩＶＷ＝ＶＦＢ＿ＩＵ－２ＶＦＢ＿ＩＶ＋ＶＦＢ＿ＩＷ ・・・（３２）
ここで、インバータ３は、３レベルインバータである。このため、インバータ３の交流相電圧（ＶＦＢ＿ＩＵ、ＶＦＢ＿ＩＶ、ＶＦＢ＿ＩＷ）は、正の電位レベルＶＬＶ１＿Ｉ（第１電位）、中性点電位レベルＶＬＶ２＿Ｉ（第２電位）、負の電位レベルＶＬＶ３＿Ｉ（第３電位）のいずれかの値となる。各電圧レベル（ＶＬＶ１＿Ｉ、ＶＬＶ２＿Ｉ、ＶＬＶ３＿Ｉ）は、平滑コンデンサ３２の電圧の真値ＥＴ＿ＩＰ、平滑コンデンサ３３の電圧の真値ＥＴ＿ＩＮ、及びインバータ側中性点１４の中性点電位ＶＴ＿ＩＺ＝（ＥＴ＿ＩＮ―ＥＴ＿ＩＰ）／２を用いて、式（３３）～式（３５）で示すように表される。
ＶＬＶ１＿Ｉ＝ＥＴ＿ＩＰ＋ＶＴ＿ＩＺ ・・・（３３）
ＶＬＶ２＿Ｉ＝ＶＴ＿ＩＺ ・・・（３４）
ＶＬＶ３＿Ｉ＝－ＥＴ＿ＩＮ＋ＶＴ＿ＩＺ ・・・（３５）
交流相電圧（ＶＦＢ＿ＩＵ、ＶＦＢ＿ＩＶ、ＶＦＢ＿ＩＷ）は、それぞれＶＬＶ１＿Ｉ、ＶＬＶ２＿Ｉ、ＶＬＶ３＿Ｉの３つの値を取り得るため、交流相電圧の組合せは２７通り（＝３の３乗）となる。この組合せの中で、交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）の符号がともに正となる交流相電圧（ＶＦＢ＿ＩＵ、ＶＦＢ＿ＩＶ、ＶＦＢ＿ＩＷ）の組合せは、式（３６）に示す場合のみである。また、交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）の符号がともに負となる交流相電圧（ＶＦＢ＿ＩＵ、ＶＦＢ＿ＩＶ、ＶＦＢ＿ＩＷ）の組合せは、式（３７）に示す場合のみである。ここで、∧は論理積（ＡＮＤ）である。
（ＶＦＢ＿ＩＵ＝ＥＴ＿ＩＰ＋ＶＴ＿ＩＺ-）∧（ＶＦＢ＿ＩＶ＝ＶＴ＿ＩＺ）
∧（ＶＦＢ＿ＩＷ＝―ＥＴ＿ＩＮ＋ＶＴ＿ＩＺ） ・・・（３６）
（ＶＦＢ＿ＩＵ＝―ＥＴ＿ＩＮ＋ＶＴ＿ＩＺ）∧（ＶＦＢ＿ＩＶ＝ＶＴ＿ＩＺ）
∧（ＶＦＢ＿ＩＷ＝ＥＴ＿ＩＰ＋ＶＴ＿ＩＺ） ・・・（３７）
式（３６）が成り立つとき、交流線間電圧の検出値（ＶＵＶ＿Ｉ、ＶＶＷ＿Ｉ）は、式（３８）に示すようになる。また、式（３７）が成り立つとき、交流線間電圧の検出値（ＶＵＶ＿Ｉ、ＶＶＷ＿Ｉ）は、式（３９）に示すようになる。
（ＶＦＢ＿ＩＵＶ＝ＥＴ＿ＩＰ）∧（ＶＦＢ＿ＩＶＷ＝ＥＴ＿ＩＮ） ・・・（３８）
（ＶＦＢ＿ＩＵＶ＝－ＥＴ＿ＩＮ）∧（ＶＦＢ＿ＩＶＷ＝－ＥＴ＿ＩＰ） ・・・（３９）
式（３８）式が成り立つときには、指標２０７は、式（４０）に示すようになる。また、式（３９）が成り立つときも、指標２０７は、式（４０）に示すようになる。
ＤＩ７＝ＥＴ＿ＩＰ―ＥＴ＿ＩＮ ・・・（４０）
ここで、電圧の真値（ＥＴ＿ＩＰ、ＥＴ＿ＩＮ）は、それぞれ式（３）及び式（４）により、式（４１）及び式（４２）に示すようになる。
ＥＴ＿ＩＰ＝ＥＦＢ＿ＩＰ／ＧＩＰ ・・・（４１）
ＥＴ＿ＩＮ＝ＥＦＢ＿ＩＮ／ＧＩＮ ・・・（４２）
式（４０）に、式（４１）及び式（４２）を代入すると、式（４３）となる。
ＤＩ７＝（ＥＦＢ＿ＩＰ／ＧＩＰ）―（ＥＦＢ＿ＩＮ／ＧＩＮ） ・・・（４３）
式（４３）を、直流電圧検出器３５，３６の検出値の相互関係を示す式（６）を用いると、式（４４）に示すように変形できる。
ＤＩ７＝ＥＦＢ＿ＩＰ（１／ＧＩＰ－１／ＧＩＮ） ・・・（４４）
式（４４）によると、指標２０７は、直流電圧検出器３５又は３６のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０７の変化の方向との関係は、図１５（ｂ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器３５において、ゲインＧＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０７は、正となり（増加し）、ゲインＧＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０７は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器３６において、ゲインＧＩＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０７は、負となり（減少し）、ゲインＧＩＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０７は、正となる（増加する）。なお、指標２０７は、直流電圧検出器２５，２６の異常に対しては変化しない。
指標２０７は、直流電圧検出器３５と、直流電圧検出器３６とのいずれかに異常が発生した場合には、ゲインの変化方向が同じであれば、異なる方向（逆方向）の変化として現れる。
第７指標作成部７２７は、判定断面抽出部７２７１と、指標演算部７２７２と、フィルタ７２７３とを備える。
判定断面抽出部７２７１は、式（３６）又は式（３７）が成り立つ時間断面（判定断面）を抽出する。
図１３は、第１実施形態に係る判定断面の抽出を説明する図である。図１３は、各相についてのパルス生成器６４が出力するインバータ電力変換部３１の各スイッチング素子をオン・オフ制御するためのパルス信号の時間変化を示す。
判定断面抽出部７２７１は、各相についてのパルス生成器６４が出力するインバータ電力変換部３１の各スイッチング素子をオン・オフ制御するためのパルス信号の時間変化の中から、式（３６）又は式（３７）が成り立つ時間断面を抽出する。なお、電圧検出器１０の検出値より、式（３８）又は式（３９）が成り立つ時間断面を抽出してもよい。この場合、真値ＥＴ＿ＩＰと真値ＥＴ＿ＩＮとは、ゲインＧＩＰとゲインＧＩＮとに応じて変化するため、交流線間電圧の検出値ＶＵＶ＿Ｉと交流線間電圧の検出値ＶＶＷ＿Ｉは、式（３８）、式（３９）を使う代わりに、式（４５）、式（４６）に示すような一定範囲内とすればよい。
（（ＥＦＢ＿ＩＰ×ＧＬ）＜ＶＦＢ＿ＩＵＶ＜（ＥＦＢ＿ＩＰ×ＧＨ））
∧（（ＥＦＢ＿ＩＮ×ＧＬ）＜ＶＦＢ＿ＩＶＷ＜（ＥＦＢ＿ＩＮ×ＧＨ）） ・・・（４５）
（（－ＥＦＢ＿ＩＮ×ＧＨ）＜ＶＦＢ＿ＩＵＶ＜（－ＥＦＢ＿ＩＮ×ＧＬ））
∧（（－ＥＦＢ＿ＩＰ×ＧＨ）＜ＶＦＢ＿ＩＶＷ＜（－ＥＦＢ＿ＩＰ×ＧＬ）） ・・・（４６）
ここで、ＧＨ、ＧＬは定数であり、ＧＨ＞１、０＜ＧＬ＜１である。
指標演算部７２７２は、電圧検出器１０から、判定断面抽出部７２７１が抽出した時間断面の交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）を取得する。また、指標演算部７２７２は、式（２９）に、取得した交流線間電圧の検出値（ＶＦＢ＿ＩＵＶ、ＶＦＢ＿ＩＶＷ）を代入することによって、指標２０７を算出する。フィルタ７２７３は、指標演算部７２７２により算出された指標２０７からノイズを除去する。フィルタ７２７３の機能は、図４に示すフィルタ７２１２と同じである。
次に、設定記憶部７２ｂに記憶され、異常判定部７２ｅにより使用される異常判定表７２０について説明する。なお、異常判定表７２０は、ユーザインターフェースにより、入力または変更できるようにしてもよい。
図１８は、第１実施形態に係る異常判定表の構成図である。なお、図１８には、指標２０１の比較結果、指標２０２の比較結果、指標２０５の比較結果を用いて、直流電圧検出器（２５、２６、３５、３６）の異常判定を行うための異常判定表を示している。
異常判定表７２０は、入力される指標２０１、指標２０２、指標２０５の比較結果の取りうる組合せと、これら各組合せが入力された場合において出力すべき判定結果とが対応付けられている。異常判定表７２０は、入力に対応するフィールドとして、指標２０１の比較結果のフィールドと、指標２０２の比較結果のフィールドと、指標２０５の比較結果のフィールドとを有し、出力する判定結果に対応するフィールドとして、異常個所のフィールドと、異常検出器のゲインのフィールドとを有する。異常個所のフィールドには、異常個所の情報としては、或る特定の一つの直流電圧検出器を示す情報（異常な直流電圧検出器名）や、いずれかの直流電圧検出器であることを示す情報、異常個所がないことを示す情報等が格納される。異常検出器のゲインのフィールドには、特定の１つの直流電圧検出器に異常がある場合におけるゲイン異常の内容の情報が格納される。
入力される指標の比較結果の組合せと、判定結果との対応関係は、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図１５（ａ）、（ｂ）に示す指標の特性に基づいて決定することができる。
ここで、指標２０１の比較結果が「１」であり、指標２０２の比較結果が「１」であり、指標２０５の比較結果が「０」である組合せに対応する判定結果について説明する。
指標２０１の比較結果が「１」であるので、図１４（ａ）に示すように、指標２０１の変化が増加（正）に対応する、直流電圧検出器が対応するゲイン異常がある可能性があることがわかる。具体的には、直流電圧検出器２５のゲインが１より小さくなる異常であるか、直流電圧検出器２６のゲインが１より小さくなる異常であるか、直流電圧検出器３５のゲインが１より大きくなる異常であるか、直流電圧検出器３６のゲインが１より大きくなる異常であるか、が考えられる。指標２０１のみでは、異常のある直流電圧検出器を特定の一つに絞り込むことができない。
また、指標２０２の比較結果が「１」である場合には、図１４（ｂ）に示すように、指標２０２の変化が増加（正）に対応する、直流電圧検出器が対応するゲイン異常がある可能性があることがわかる。具体的には、直流電圧検出器２５のゲインが１より大きくなる異常であるか、直流電圧検出器２６のゲインが１より小さくなる異常であるかのいずれかが考えられる。この指標２０２のみでは、異常のある直流電圧検出器を特定の一つに絞り込むことができない。
ここで、指標２０１の比較結果「１」と、指標２０２の比較結果「１」との組合せを満たす異常は、直流電圧検出器２６のゲインが１より小さくなる異常であるということが特定できる。したがって、指標２０１の比較結果「１」と、指標２０２の比較結果「１」と、指標２０３の比較結果が「０」との組合せに対応する判定結果は、図１８に示すように直流電圧検出器２６が異常個所であり、そのゲインが１より小さいとして設定される。
上記同様にして、異常判定表７２０には、指標２０１の比較結果と、指標２０２の比較結果と、指標２０５の比較結果との組合せの中の可能性のある組合せに対応する判定結果が設定される。なお、いずれか一つの直流電圧検出器が異常であることを想定した場合には、指標２０２の比較結果と、指標２０５の比較結果とが、同時に０と異なる値を取ることはないので、指標２０２及び指標２０５の比較結果の両方が０と異なる組合せについては、可能性のない組合せとして異常判定表に設定しなくてもよく、或いは、異常であるとして設定してもよい。
指標２０１と指標２０２とによると、比較結果によって、直流電圧検出器２５又は２６のいずれかが異常である場合に、異常のある一つの直流電圧検出器を特定することができる場合があり、また、指標２０１と指標２０５とによると、比較結果によって、直流電圧検出器３５又は３６のいずれかが異常である場合に、異常のある一つの直流電圧検出器を特定することができる場合がある。
また、異常判定表７２０では、検出値が真値に対して大きく検出されるゲイン増加故障（検出値＝真値×ゲイン、ゲイン＞１００％）と、検出値が真値に対して小さく検出されるゲイン減少故障（検出値＝真値×ゲイン、ゲイン＜１００％）とを想定した例としているが、検出値にオフセット値が重畳されるオフセット故障や、検出値が固定値になる故障などの他の故障についても上記と同様の手法により異常検出器を特定できる。
なお、図１８に示す異常判定表７２０は、指標２０１、指標２０２、及び指標２０５の比較結果の組合せと、判定結果とを対応付けていたが、本発明はこれに限られず、指標２０１の比較結果と、コンバータ側指標（指標２０２、指標２０３、指標２０４）の少なくとも一つの指標の比較結果と、インバータ側指標（指標２０５、指標２０６、指標２０７）の少なくとも１つの指標の比較結果との組合せに対して、判定結果を対応付けるようにしてもよく、また、コンバータ側の直流電圧検出器の異常のみ、又はインバータ側の直流電圧検出器の異常のみを検出すればよい場合には、指標２０１の比較結果と、コンバータ側指標（指標２０２、指標２０３、指標２０４）の少なくとも一つの指標の比較結果又はインバータ側指標（指標２０５、指標２０６、指標２０７）の少なくとも１つの指標の比較結果との組合せに対して、判定結果を対応付けるようにすればよい。
次に、第１実施形態に係る電力変換装置１００による処理動作について説明する。
図１６は、第１実施形態に係る指標比較処理のフローチャートである。なお、図１６においては、指標２０１についての指標比較処理について説明するが、他の指標２０２～２０７についても同様な処理が実行される。
指標比較処理は、比較部７２ｄにより実行される処理であり、後述する図１９のステップＳ２１に対応する処理である。
比較部７２ｄは、指標作成部７２ｃにより作成された指標２０１と、設定記憶部７２ｂに格納されている指標２０１の比較用の基準値３０１とを比較する（ステップＳ１１）。この結果、指標２０１が基準値３０１より大きい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、比較部７２ｄは、指標２０１の判定結果を１（正（増加）異常）とし（ステップＳ１５）、処理を終了する。
一方、指標２０１が基準値３０１以下である場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）には、比較部７２ｄは、指標２０１と設定記憶部７２ｂに格納されている指標２０１の比較用の基準値３０２（＜基準値３０１）とを比較する（ステップＳ１２）。
この結果、指標２０１が基準値３０２より小さい場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には、比較部７２ｄは、指標２０１の比較結果を－１（負（減少）異常）とし（ステップＳ１４）、処理を終了する。一方、指標２０１が基準値３０２以上の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、指標２０１の比較結果を０（正常）とし（ステップＳ１３）、処理を終了する。
図１７は、第１実施形態に係る指標比較処理の一例を説明する図である。図１７は、指標２０１を、基準値３０１および基準値３０２と比較した比較処理の具体例を示している。基準値３０１及び基準値３０２は、実験またはシミュレーションにより予め得られた値であって、設定記憶部７２ｂに格納されている。なお、基準値をユーザインターフェースにより入力又は変更できるようにしてもよい。
指標比較処理においては、図１７に示すように、指標２０１が基準値３０１と基準値３０２とで定めた範囲（基準値範囲）内である場合には、指標２０１の比較結果を０（異常なし）とし、指標２０１が基準値３０１より大きい場合には、指標２０１の比較結果を１（正（増加）方向への異常）とし、指標２０１が基準値３０２より小さい場合には、指標２０１の比較結果を－１（負（減少）方向への異常）とする。なお、図１６及び図１７には、指標２０１を、指標２０１についての基準値３０１及び基準値３０２と比較する処理の例を示しているが、指標２０２～２０７の各々の指標についても、同様に、各々の指標用の基準値と比較する。
なお、インバータ３で消費される消費電力又はインバータ３側の周波数などの時間変化が大きいなどの過渡的な場合においては、指標２０１～２０７のうち少なくとも１つが基準値範囲から外れている場合であっても、必ずしも直流電圧検出器の異常であるとは限らないこともあり得る。そこで、基準値を、設定変更部７２ｆにより可変としてもよい。具体的には、例えば、速度検出器８から入力された回転数をωＭとし、電流検出器９及び電圧検出器１０の検出値より計算される有効電力をＰとしたとき、ｄωＭ／ｄｔ、ｄＰ／ｄｔで計算される時間変化が大きい場合に、基準値３０１及び基準値３０２とで定める基準値範囲を広げるように、ｄωＭ／ｄｔ、ｄＰ／ｄｔと、２つの基準値との対応関係をテーブル関数により設定変更部７２ｆが設定記憶部７２ｂに基準値を設定するようにして、誤判定されないようにしたり、あるいは、ｄωＭ／ｄｔ、ｄＰ／ｄｔで計算される時間変化が大きい場合に異常判定表７２０による出力の異常個所のフィールドを「異常検出器なし」に変更することで誤判定されないようにしたりしてもよい。
次に、異常判断処理について説明する。
図１９は、異常判断器７２による異常判断処理のフローチャートである。
異常判断処理は、電力変換装置１００が動作中に異常判断器７２により逐次実行される処理である。
異常判断器７２は、指標比較処理（図１６参照）を実行して、指標と基準値との比較結果を得る（ステップＳ２１）。本実施形態では、異常判断器７２は、電力変換装置１００の運転中の全ての時点において、指標と基準値とを比較する。なお、一定時間間隔で比較するようにしてもよい。
次いで、異常判断器７２は、得られた比較結果について、異常判定表７２０を参照して、判定結果を取得する異常判定処理を実行する（ステップＳ２２）。
次いで、異常判断器７２は、判定結果が異常である電圧電流検出器（異常検出器）があることを示しているか否かを判定する（ステップＳ２３）。この結果、判定結果が、異常検出器があることを示していない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）には、異常判断器７２は、処理を終了する。
一方、判定結果が、異常検出器があることを示している場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）には、異常判断器７２は、判定結果において異常検出器名を特定しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。
この結果、異常検出器名を特定している場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）には、異常判断器７２は、直流電圧検出器に異常があることを示す情報（「直流電圧検出器異常」）及び異常検出器を特定する情報（例えば異常検出器名または異常検出器ＩＤ）を表示器７３に表示させ（ステップＳ２６）、処理をステップＳ２７に進める。一方、異常検出器名を特定していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）には、異常判断器７２は、直流電圧検出器に異常があることを示す情報（「直流電圧検出器異常」）を表示器７３に表示させ（ステップＳ２５）、処理をステップＳ２７に進める。
ステップＳ２７では、異常判断器７２は、「異常箇所を点検および交換してください」との文章を表示器７３に表示させて、処理を終了する。
以上説明したように、第１実施形態に係る電力制御装置１００によると、複数の指標を用いて、直流電圧検出器の異常を判断でき、状況によっては、複数の直流電圧検出器の中の特定の一つの直流電圧検出器の異常を特定することができる。
なお、上記実施形態では、速度指令発生器６１は所定の値を速度指令として出力するようにしていたが、例えば、外部から入力を受け付けるインターフェースを備えるようにし、外部からの入力に基づいて可変速運転をさせる速度指令を出力するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、コンバータ電力変換部２１を、変圧器１２を介して交流電源１と連系するようにしていたが、変圧器１２の代わりにリアクトルまたは配線のインピーダンスを利用するものであってもよい。この場合、コンバータ電力変換部２１側から見込んだリアクトル又はインピーダンスを上記した変圧器１２のインダクタンスＸｃと置き換えるようにすればよい。
次に、第２実施形態に係る電力変換装置について図２０乃至図２１を用いて説明する。
図２０は、第２実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。なお、図１に示す第１実施形態に係る電力変換システム１０００と同様な構成については同一の符号を付す。
第２実施形態に係る電力変換システム１００１の電力変換装置１０１は、第１実施形態に係る電力変換装置１００において、新たに出力推定部の一例としての出力推定器７４を備えるようにしたものである。
出力推定器７４は、複数の直流電圧検出器２５、２６、３５、３６からの検出値に基づいて、異常となった直流電圧検出器の検出対象についての正確な検出値（本来検出されるべき検出値）を推定する。なお、出力推定器７４は、図示しないプロセッサが、メモリに格納されたプログラムを実行することにより構成されてもよい。
ここで、異常となった直流電圧検出器の検出対象についての正確な検出値を推定する方法は、電力変換装置１０１においては、各直流電圧検出器が正常な状態であれば、コンバータ側の直流電圧検出器２５、２６との検出値を加算した合成直流電圧値は、インバータ側の直流電圧検出器３５、３６の検出値を加算した合成直流電圧値と一致するという関係を利用している。このような関係により、いずれか１つの直流電圧検出器が異常となった場合には、健全な側（コンバータ側又はインバータ側）の２つの直流電圧検出器の検出値を加算した合成直流電圧値から、他方側の健全な１つの直流電圧検出器の検出値を減算することにより、異常な直流電圧検出器の測定対象（電圧）の正確な検出値を推定することができる。
次に、出力推定器７４の具体的な構成及び動作を説明する。
図２１は、第２実施形態に係る電力変換装置の出力推定器を含む一部の構成図である。
図２１において、直流電圧検出器２５の検出値をＥＦＢ＿ＣＰとし、直流電圧検出器２６の検出値をＥＦＢ＿ＣＮとし、直流電圧検出器３５の検出値をＥＦＢ＿ＩＰとし、直流電圧検出器３６の検出値をＥＦＢ＿ＩＮとしている。また、図２１は、直流電圧検出器２６に異常がある場合の例を示している。
異常判断器７２には、直流電圧検出器２５の検出値（ＥＦＢ＿ＣＰ）と、直流電圧検出器２６の検出値（ＥＦＢ＿ＣＮ）と、直流電圧検出器３５の検出値（ＥＦＢ＿ＩＰ）と、直流電圧検出器３６の検出値（ＥＦＢ＿ＩＮ）とが入力されており、いずれかの直流電圧検出器が異常であると判断すると、異常である直流電圧検出器を示す異常判断情報を出力推定器７４に出力する。図２１においては、異常判断器７２は、直流電圧検出器２６が異常であると判断し、直流電圧検出器２６が異常であるとの情報（ＥＦＢ＿ＣＮ異常判断情報）を出力推定器７４に出力する。
出力推定器７４は、直流電圧検出器２５の検出値（ＥＦＢ＿ＣＰ）と、直流電圧検出器２６の検出値（ＥＦＢ＿ＣＮ）とを加算して、コンバータ側の合成直流電圧値（ＶＤＣ＿ｃ）を算出する。また、出力推定器７４は、直流電圧検出器３５の検出値（ＥＦＢ＿ＩＰ）と、直流電圧検出器３６の検出値（ＥＦＢ＿ＩＮ）とを加算して、インバータ側の合成直流電圧値（ＶＤＣ＿ｉ）を算出する。
出力推定器７４は、インバータ側の合成直流電圧値（ＶＤＣ＿ｉ）から、直流電圧検出器２５の検出値（ＥＦＢ＿ＣＰ）を減算して、正常であれば直流電圧検出器２６に検出されると推定される推定値（ＥＦＢＨ＿ＣＮ）を算出する。
出力推定器７４の選択部７４ａは、直流電圧検出器２６の検出値（ＥＦＢ＿ＣＮ）と、直流電圧検出器２６の推定値（ＥＦＢＨ＿ＣＮ）とを入力として、異常判断器７２から直流電圧検出器２６が異常であるとの情報（ＥＦＢ＿ＣＮ異常判断情報）の入力がある場合には、直流電圧検出器２６の推定値（ＥＦＢＨ＿ＣＮ）を選択して所定の送信先（この例では、コンバータ制御装置５）へ出力し、異常判断器７２から直流電圧検出器２６が異常であるとの情報（ＥＦＢ＿ＣＮ異常判断情報）の入力がない場合には、直流電圧検出器２６の検出値（ＥＦＢ＿ＣＮ）を選択して所定の送信先へ出力する。
このような構成により、直流電圧検出器２６に異常があった場合において、直流電圧検出器２６の検出値に変えて、適切な推定値を出力することができる。なお、図２１においては、直流電圧検出器２６に異常があった場合において、関係する構成を示しているが、他の直流電圧検出器においても同様な構成で、異常がある場合に適切な推定値を出力することができる。
例えば、直流電圧検出器２５については、直流電圧検出器２６を直流電圧検出器２５に読み替えた構成とすればいい。また、直流電圧検出器３５、又は直流電圧検出器３６の場合には、コンバータ側の合成直流電圧値（ＶＤＣ＿ｃ）から、その直流電圧検出器の検出値を減算して、直流電圧検出器の推定値を算出して選択部７４ａに入力するようにし、選択部７４ａで選択された値をインバータ制御装置６に出力するようにすればよい。
以上説明したように、第２実施形態による電力変換装置１０１では、直流電圧検出器に異常があると判断した場合に、異常がある直流電圧検出器以外の健全な直流電圧検出器の検出値に基づいて、異常がある直流電圧検出器における検出対象の正常な検出値を推定するようにしたので、異常がある直流電圧検出器を交換せずに電力変換装置１０１を使用することができ、例えば、次の定期点検時まで電力変換装置を継続して運転させる、しのぎ運転を行うことができる。これにより、電力変換装置１０１を計画外停止させる必要がなく、稼働率を向上でき、効率的に電力変換器を運転させることができる。
次に、第３実施形態に係る電力変換システムについて図２２乃至図２８を用いて説明する。
図２２は、第３実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。なお、図１に示す第１実施形態に係る電力変換システム１０００と同様な構成については同一の符号を付す。
第３実施形態に係る電力変換システム１００２の電力変換装置１０２と、第１実施形態に係る電力変換装置１００の主回路構成の差は、コンバータ中性点抵抗２４と、インバータ中性点抵抗３４とが取り除かれた点である。電力変換装置１０２においては、主回路構成要素が削減されるが、ダンピング用抵抗器が無いために直流回路における共振を起こさないよう、スイッチング周波数の選定や回路要素の配置による配線インダクタンス設計に注意を要する。
電力変換装置１０２は、電力変換装置１００における異常判断器７２に代えて異常判断器７５を備える。電力変換装置１０２では、コンバータ側直流回路とインバータ側直流回路が全て同電位となるため、コンバータ側の平滑コンデンサ２２と、インバータ側の平滑コンデンサ３２との電極間の電圧を検出する直流電圧検出器４３と、コンバータ側の平滑コンデンサ２３と、インバータ側の平滑コンデンサ３３との電極間の電圧を検出する直流電圧検出器４４とを備える。
ここで、直流電圧検出器４３の検出値をＥＰＦＢ＿ＣＩＰ、真値をＥＰ＿ＣＩＰとする。直流電圧検出器４４の検出値をＥＮＦＢ＿ＣＩＮ、真値をＥＮ＿ＣＩＮとする。以下においては、電圧検出器の故障の一例としてゲイン故障を考える。
直流電圧検出器４３がゲインＧＰ＿ＣＩＰとなる故障をした場合、直流電圧検出器４４がゲインＧＮ＿ＣＩＮとなる故障をした場合の関係式は、それぞれ、以下の式（４７）、式（４８）に示すように表せる。
ＥＦＢ＿ＣＩＰ＝ＧＰ＿ＣＩＰ×ＥＰ＿ＣＩＰ ・・・（４７）
ＥＦＢ＿ＣＩＮ＝ＧＮ＿ＣＩＮ×ＥＮ＿ＣＩＮ ・・・（４８）
また、中性点電圧制御器５５又は中性点電圧制御器６５が理想的に動作している条件において、以下の式（４９）が成り立つ。
ＥＦＢ＿ＣＩＰ＝ＥＦＢ＿ＣＩＮ ・・・（４９）
また、直流電圧制御器５２が理想的に動作している条件において、以下の式（５０）が成り立つ。
ＥＦＢ＿ＣＩＰ＋ＥＦＢ＿ＣＩＮ＝ＶＤＣ＿ＲＥＦ ・・・（５０）
ここで、ＶＤＣ＿ＲＥＦは指令値である。
次に、異常判断器７５について説明する。
図２３に、第３実施形態に係る異常判断器の構成図を示す。
異常判断器７５は、信号記憶部７５ａと、設定記憶部７５ｂと、指標作成部７５ｃと、比較部７５ｄと、異常判定部７５ｅと、設定変更部７５ｆとを備える。なお、これら構成は、第１実施形態に係る異常判断器７２の同一名の構成とほぼ同様となっている。
次に、指標作成部７５ｃについて説明する。
図２４は、第３実施形態に係る指標作成部の構成図である。なお、第１実施形態に係る指標作成部７２ｃと同様な構成については、同一符号を付している。
第３実施形態の電力変換装置１０２は、コンバータ側の電位とインバータ側の電位とを共通の直流電圧検出器４３，４４で検出するため、コンバータ側Ｐ－Ｎ間直流電圧検出値とインバータ側Ｐ－Ｎ間直流電圧検出値との差を利用した指標２０１を使用することができない。そこで、指標作成部７５ｃは、指標２０１に代えて新たな指標２０８を用いるために、指標作成部７２ｃにおける第１指標作成部７２１に代えて、指標２０８を作成する第８指標作成部７５８を備える。なお、指標作成部７５ｃは、指標２０２を作成する第２指標作成部７２２と、指標２０３を作成する第３指標作成部７２３と、指標２０４を作成する第４指標作成部７２４と、指標２０５を作成する第５指標作成部７２５と、指標２０６を作成する第６指標作成部７２６と、指標２０７を作成する第７指標作成部７２７とは、指標作成部７２ｃと同様である。
本実施形態においては、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０２から指標２０７の変化の方向との関係は、図２６及び図２７に示すようになる。
図２６は、第３実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第１の図であり、（ａ）は、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０２の変化の方向を示し、（ｂ）は、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０３，２０４の変化の方向を示し、（ｃ）は、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０５の変化の方向を示す。
図２７は、第３実施形態に係る指標の検出器異常に伴う変化を説明する第２の図であり、（ａ）は、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０６、２０７の変化の方向を示し、（ｂ）は、直流電圧検出器４３又は４４のいずれか一方が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０８の変化の方向を示す。
次に、第８指標作成部について説明する。
図２５は、第３実施形態に係る第８指標作成部の構成図である。
第８指標作成部７５８は、指標２０８（＝ＤＩ８）を算出する。指標２０８は、直流電圧検出器の異常時に、直流電圧検出器の検出値とコンバータ電流とを用いて求められる通過電力（第１通過電力、第１推定電力）と、交流電圧検出器の検出値とコンバータ電流とを用いて求められる通過電力（第２通過電力、第２推定電力）とに差が生じることを利用して、直流電圧検出器（４３，４４）の異常を検出するための指標であり、例えば、第１通過電力と、第２通過電力との差に関する指標（第１種指標）である。
第８指標作成部７５８は、第１通過電力推定部７５８１と、第２通過電力推定部７５８２と、指標演算部７５８３と、フィルタ７５８４とを含む。
第１通過電力推定部７５８１は、電圧検出器１１の検出値、電流検出器７の検出値、及び変圧器１２のインピーダンスに基づいて交流側接続点１３の電圧値を算出し、算出された電圧値と、電流検出器７の検出値（電流値）との積を計算することにより、交流側接続点１３の通過電力（第１通過電力、第１推定電力）を推定する。
第２通過電力推定部７５８２は、直流電圧検出器４３及び４４の検出値と、パルス生成器５４から出力されるパルス信号とに基づいて交流側接続点１３の電圧値を算出し、算出された電圧値と、電流検出器７の検出値との積を計算することにより、交流側接続点１３の通過電力（第２通過電力、第２推定電力２）を推定する。
指標演算部７５８３は、第１通過電力推定部７５８１で推定された第１通過電力と、第２通過電力推定部７５８２で推定された第２通過電力２との差（指標２０８）を算出する。
式（５１）又は式（５２）の条件では、ＥＴ＿ＣＩＰ＋ＥＴ＿ＣＩＮ＞ＶＤＣ＿ＲＥＦとなり、第１通過電力が第２通過電力より大きくなるため、指標２０８は正になる。また、式（５３）又は式（５４）の条件では、ＥＴ＿ＣＩＰ＋ＥＴ＿ＣＩＮ＜ＶＤＣ＿ＲＥＦとなり、第１通過電力が第２通過電力より小さくなるため、指標２０８は負になる。
ＧＣＩＰ＜１ ・・・（５１）
ＧＣＩＮ＜１ ・・・（５２）
ＧＣＩＰ＞１ ・・・（５３）
ＧＣＩＮ＞１ ・・・（５４）
したがって、いずれか一つの直流電圧検出器が故障した場合において、異常のある直流電圧検出器と、ゲイン異常の方向と、指標２０８の変化の方向との関係は、図２７（ｂ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器４３において、ゲインＧＣＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０８は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０８は、負となる（減少する）。また、直流電圧検出器４４において、ゲインＧＣＩＮが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０８は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＩＮが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０８は、負となる（減少する）。
指標２０８は、直流電圧検出器４３と、直流電圧検出器４４とのいずれに異常が発生しても、ゲインの変化方向が同じであれば、同じ方向の変化として現れる。
フィルタ７５８４は、指標演算部７５８３により算出された指標２０８におけるノイズを除去する。フィルタ７５８４の機能は、図４に示すフィルタ７２１２と同じである。
次に、設定記憶部７５ｂに記憶され、異常判定部７５ｅにより使用される異常判定表７５０について説明する。なお、異常判定表７５０は、ユーザインターフェースにより、入力または変更できるようにしてもよい。
図２８は、第３実施形態に係る異常判定表の構成図である。なお、図２８には、指標２０８の比較結果、及び指標２０２の比較結果を用いて、直流電圧検出器（４３、４４）の異常判定を行うための異常判定表を示している。
異常判定表７５０は、入力される指標２０８及び指標２０２の比較結果の取りうる組合せと、これら各組合せが入力された場合において出力すべき判定結果とが対応付けられている。判定結果としては、異常個所の情報と、特定の１つの直流電圧検出器に異常がある場合におけるゲイン異常の内容との情報が含まれる。異常個所の情報としては、或る特定の一つの直流電圧検出器を示す情報（異常な直流電圧検出器名）や、いずれかの直流電圧検出器であることを示す情報、異常個所がないことを示す情報等がある。
入力される指標の比較結果の組合せと、判定結果との対応関係は、図２６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図２７（ａ）、（ｂ）に示す指標の特性に基づいて決定することができる。
指標２０８と指標２０２とによると、比較結果によって、直流電圧検出器４３又は４４のいずれかが異常である場合に、異常のある一つの直流電圧検出器を特定することができる場合がある。
なお、図２８に示す異常判定表７５０は、指標２０８及び指標２０２の比較結果の組合せと、判定結果とを対応付けていたが、本発明はこれに限られず、指標２０２の比較結果と、第２種指標（指標２０２、指標２０３、指標２０４、指標２０５、指標２０６、指標２０７）の少なくとも一つの指標の比較結果との組合せに対して、判定結果を対応付けるようにしてもよい。
次に、第４実施形態に係る電力変換システムについて図２９乃至図３２を用いて説明する。
図２９は、第４実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。なお、図１に示す第１実施形態に係る電力変換システム１０００と同様な構成については同一の符号を付す。
第４実施形態に係る電力変換システム１００３の電力変換装置１０３は、第１実施形態に係る電力変換装置１００において、インバータ２を２レベルインバータとし、コンバータ３を２レベルコンバータとし、コンバータ側の平滑コンデンサ（２２、２３）の電極間の電位と、インバータ側の平滑コンデンサ３２、３３の電極間の電位とを共通の直流電圧検出器２７で検出するようにしたものである。
次に、異常判断器７６について説明する。
図３０に、第４実施形態に係る異常判断器の構成図を示す。
異常判断器７６は、信号記憶部７６ａと、設定記憶部７６ｂと、指標作成部７６ｃと、比較部７６ｄと、異常判定部７６ｅと、設定変更部７６ｆとを備える。なお、これら構成は、第１実施形態に係る異常判断器７２の同一名の構成とほぼ同様となっている。
次に、指標作成部７６ｃについて説明する。
図３１は、第４実施形態に係る指標作成部の構成及び指標の検出器異常に伴う変化を説明する図である。図３１（ａ）は、指標作成部の構成を示し、図３１（ｂ）は、指標の検出器異常に伴う変化を説明する図である。
指標作成部７６ｃは、第１種指標算出部の一例としての第９指標作成部７６９を備える。第９指標作成部７６９は、第１通過電力推定部７６９１と、第２通過電力推定部７６９２と、指標演算部７６９３と、フィルタ７６９とを含む。なお、これら構成は、第３実施形態に係る第８指標作成部７５８の同一名の構成とほぼ同様となっている。以下には、第８指標作成部７５８と異なる点を中心に説明する。
第９指標作成部７６９は、指標２０８と類似した指標２０９（＝ＤＩ９）を作成する。指標２０９は、直流電圧検出器の異常時に、直流電圧検出器の検出値とコンバータ電流とを用いて求められる通過電力（第１通過電力、第１推定電力）と、交流電圧検出器の検出値とコンバータ電流とを用いて求められる通過電力（第２通過電力、第２推定電力）とに差が生じることを利用して、直流電圧検出器２７の異常を検出するための指標であり、例えば、第１通過電力と、第２通過電力との差に関する指標（第１種指標）である。
第９指標作成部７６９の第２通過電力推定部７６９２は、第８使用作成部７５８の第２通過電力推定部７５８２とは、直流電圧検出器２７の検出値と、パルス生成器５４から出力されるパルス信号と、電流検出器７の検出値とにより交流接続点１３の第２通過電力を推定する点が異なっている。
直流電圧検出器２７が故障した場合において、ゲイン異常の方向と、指標２０９の変化の方向との関係は、図３１（ｂ）に示すようになる。
具体的には、直流電圧検出器２７において、ゲインＧＣＩＰが１より小さくなる異常が発生した場合には、指標２０９は、正となり（増加し）、ゲインＧＣＩＰが１より大きくなる異常が発生した場合には、指標２０９は、負となる（減少する）。
次に、設定記憶部７６ｂに記憶され、異常判定部７６ｅにより使用される異常判定表７６０について説明する。なお、異常判定表７６０は、ユーザインターフェースにより、入力または変更できるようにしてもよい。
図３２は、第４実施形態に係る異常判定表の構成図である。なお、図３２には、指標２０９の比較結果を用いて、直流電圧検出器２７の異常判定を行うための異常判定表を示している。
異常判定部７６ｅは、異常判定表７６０を用いて、指標２０９により、直流電圧検出器２７の異常を適切に判定することができる。
次に、第５実施形態に係る電力変換システムについて図３３を用いて説明する。
図３３は、第５実施形態に係る電力変換システムの全体構成図である。なお、図２０に示す第２実施形態に係る電力変換システム１００１と同様な構成については同一の符号を付す。
第５実施形態に係る電力変換システム１００４の電力変換装置１０４は、第２実施形態に係る電力変換装置１０１において、複数のインバータユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・）を備えるようにしたものである。
本実施形態においては、出力推定器７４は、複数の直流電圧検出器２５、２６、３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、・・・）、３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、・・・）からの検出値に基づいて、異常となった直流電圧検出器の検出対象についての正確な検出値を推定する。第５実施形態においては、１つの異常となった直流電圧検出器の検出対象についての正確な検出値を推定する方法が以下に示すように複数存在する。
電力変換装置１０４においては、各直流電圧検出器が正常な状態であれば、コンバータ側の直流電圧検出器２５、２６との検出値を加算した合成直流電圧値と、それぞれのインバータ側の直流電圧検出器３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、・・・）、３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、・・・）の検出値を加算した合成直流電圧値とのすべてが一致するという関係がある。このことは、検出値を推定するために必要となる合成直流電圧値を得られる候補が、複数存在していることを示している。このように、合成直流電圧値を得られる候補が増えるので、異常な直流電圧検出器の検出対象の検出値を推定できる可能性を向上することができる。
本実施形態における出力推定器７４によると、いずれか１つの直流電圧検出器が異常となった場合には、コンバータ側又はいずれかのインバータ側の健全な２つの直流電圧検出器の検出値を加算した合成直流電圧値から、異常となった直流電圧検出器と同じ側に配置されている健全な１つの直流電圧検出器の検出値を減算することにより、異常な直流電圧検出器の測定対象の正確な検出値を推定することができる。
これにより、例えば、いずれかのインバータ側の１つの直流電圧検出器が異常である場合であって、コンバータ側の一方の直流電圧検出器が異常である場合であっても、いずれかのインバータ側の２つの直流電圧検出器が健全であれば、この２つの直流電圧検出器の検出値を加算した合成直流電圧値を用いて、インバータ側の１つの異常な直流電圧検出器の検出対象についての正確な検出値を推定することができる。
この電力変換装置１０４においても、上記第１実施形態に係る電力変換装置１００と同様な処理により、直流電圧検出器の異常を適切に判断することができる。また、電力変換装置１０４においても、上記第２実施形態に係る電力変換装置１０１と同様に、複数の健全な直流電圧検出器の検出値から、異常な直流電圧検出器の検出対象の検出値を適切に推定することができる。
なお、上記第５実施形態では、電力変換装置１０４を、複数のインバータユニット３を備えるようにしていたが、例えば、コンバータユニット２を複数備えるようにしてもよく、このようにしても、上記同様に、直流電圧検出器の異常を適切に判断することができ、また、複数の健全な直流電圧検出器の検出値から異常な直流電圧検出器の検出対象の検出値を適切に推定することができる。また、異常な直流電圧検出器の検出対象の検出値を推定するために必要となる合成直流電圧値を得られる候補を、いずれかのコンバータ側の２つの直流電圧検出器にまで拡げることができ、異常な直流電圧検出器の検出対象の検出値を推定できる可能性を向上することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態において異常判断器７２と、出力推定器７４とが行っていた処理の一部又は全部を、ハードウェア回路で行うようにしてもよい。
また、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、電力変換装置が、異常判定表による異常判定に使用しない指標を作成する構成を備えている例を示していたが、本発明はこれに限られず、異常判定に使用しない指標を作成する構成については備えないようにしてもよい。
また、上記したいずれかの実施形態において、異常判断器（７２、７５，７６）が、複数の運転時における指標１～指標９のうち少なくとも１つの履歴（例えば、実行日時と各種指標）を記憶し、指標の履歴に基づいて、指標の変化を把握し、指標の変化又は複数の指標の変化の組み合わせが異常を判断するための所定の基準値を超えるまでの期間、すなわち、異常発生までの期間を予測し、その予測結果を表示器７３に表示させるようにしてもよい。このようにすると、異常発生の時期を前もって把握することができ、異常発生の予防や、異常発生時の対応の準備を予め行うことができる。
２…コンバータユニット、３…インバータユニット、４…電動機、５…コンバータ制御装置、６…インバータ制御装置、７…電流検出器、８…速度検出器、９…電流検出器、１１…電圧検出器、１２…変圧器、２１・・・コンバータ電力変換部、２２，２３，３２，３３…平滑コンデンサ、２４，３４…中性点抵抗、２５，２６，２７，３５，３６，４３，４４…直流電圧検出器、３１・・・インバータ電力変換部、５１…直流電圧指令発生器、５２…直流電圧制御器、５３…電流制御器、５４…パルス生成器、５５…中性点電圧制御器、６１…速度指令発生器、６２…速度制御器、６３…電流制御器、６４…パルス生成器、６５…中性点電圧制御器、７２，７５，７６…異常判断器、７３…表示器、７４…出力推定器、１００，１０１，１０２，１０３，１０４…電力変換装置、１０００，１００１，１００２，１００３，１００４…電力変換システム

Claims (13)

  1. 交流を、第１電位と、第１電位よりも低い第２電位と、前記第２電位よりも低い第３電位とに変換するコンバータと、前記第１電位と、前記第２電位と、前記第３電位との電圧を交流に変換するインバータとを備える電力変換装置であって、
    前記第１電位と前記第２電位との間に接続された第１平滑コンデンサと、
    前記第２電位と前記第３電位との間に接続された第２平滑コンデンサと、
    前記第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第１直流電圧検出器と、
    前記第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第２直流電圧検出器と、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れる第１種指標を算出する第１種指標算出部と、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れる第２種指標を算出する第２種指標算出部と、
    前記第１種指標と、前記第２種指標とに基づいて、前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに異常が発生しているかを判断する異常判断部と、
    を備え、
    前記インバータ側の第２電位と、前記コンバータ側の第２電位との間に接続され、直流共振を抑制するための中性点抵抗をさらに有し、
    前記第１平滑コンデンサは、前記中性点抵抗よりもコンバータ側に接続されるコンバータ側第１平滑コンデンサと、前記中性点抵抗よりもインバータ側に接続されるインバータ側第１平滑コンデンサとを含み、
    前記第２平滑コンデンサは、前記中性点抵抗よりもコンバータ側に接続されるコンバータ側第２平滑コンデンサと、前記中性点抵抗よりもインバータ側に接続されるインバータ側第２平滑コンデンサとを含み、
    前記第１直流電圧検出器は、前記コンバータ側第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するコンバータ側第１直流電圧検出器と、前記インバータ側第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するインバータ側第１直流電圧検出器とを含み、
    前記第２直流電圧検出器は、前記コンバータ側第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するコンバータ側第２直流電圧検出器と、前記インバータ側第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するインバータ側第２直流電圧検出器とを含み、
    前記第１種指標は、検出値が第１方向に変化する検出異常が前記コンバータ側第１直流電圧検出器と前記コンバータ側第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れるとともに、検出値が前記第１方向と反対方向に変化する検出異常が前記インバータ側第１直流電圧検出器と前記インバータ側第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、前記同一方向への変化として現れる指標であり、
    前記第２種指標は、検出値が所定方向に変化する検出異常が前記コンバータ側第１直流電圧検出器と前記コンバータ側第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れるコンバータ側指標、又は、検出値が所定方向に変化する検出異常が前記インバータ側第１直流電圧検出器と前記インバータ側第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れるインバータ側指標との少なくとも一方を含む
    電力変換装置。
  2. 交流を、第１電位と、第１電位よりも低い第２電位と、前記第２電位よりも低い第３電位とに変換するコンバータと、前記第１電位と、前記第２電位と、前記第３電位との電圧を交流に変換するインバータとを備える電力変換装置であって、
    前記第１電位と前記第２電位との間に接続された第１平滑コンデンサと、
    前記第２電位と前記第３電位との間に接続された第２平滑コンデンサと、
    前記第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第１直流電圧検出器と、
    前記第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第２直流電圧検出器と、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れる第１種指標を算出する第１種指標算出部と、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れる第２種指標を算出する第２種指標算出部と、
    前記第１種指標と、前記第２種指標とに基づいて、前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに異常が発生しているかを判断する異常判断部と、
    を備え、
    前記インバータ側の第２電位と、前記コンバータ側の第２電位とは、直流共振を抑制するための中性点抵抗を有さない配線により接続されており、
    前記第１平滑コンデンサは、前記コンバータ側に接続されるコンバータ側第１平滑コンデンサと、前記インバータ側に接続されるインバータ側第１平滑コンデンサとを含み、
    前記第２平滑コンデンサは、前記コンバータ側に接続されるコンバータ側第２平滑コンデンサと、前記インバータ側に接続されるインバータ側第２平滑コンデンサとを含み、
    交流電源の電圧を検出する交流電圧検出器をさらに備え、
    前記第１種指標算出部は、前記交流電圧検出器により検出された電圧の値に基づいて、前記交流電源と前記コンバータとの間を流れる通過電力の推定値である第１推定電力値を算出し、前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とにより検出された電圧の値に基づいて、前記交流電源と前記コンバータとの間を流れる通過電力の推定値である第２推定電力値を推定し、前記第１推定電力値と前記第２推定電力値との差を第１種指標値として算出する
    電力変換装置。
  3. 前記第１種指標算出部は、前記コンバータ側第１直流電圧検出器と前記コンバータ側第２直流電圧検出器とにより検出された電圧値の和と、前記インバータ側第１直流電圧検出器と前記インバータ側第２直流電圧検出器とにより検出された電圧値の和との差に基づいた指標であるインバータ・コンバータ間電圧検出値差指標を前記第１種指標として算出する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 前記第１直流電圧検出器と、前記第２直流電圧検出器とにより検出された電圧値の差に基づいて、前記コンバータの前記第２電位の電位をゼロに調整するための指令値を生成するコンバータ中性点制御装置をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記指令値に基づくコンバータ中性点電圧制御信号指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  5. 前記コンバータの電源側の位置における電流を検出する交流電流検出器をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記電源側の位置での電流についての基準偶数次高調波波形を算出し、前記基準偶数次高調波波形と、前記交流電流検出器により検出された電流値との積に基づく指標であるコンバータ側偶数次高調波電流指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  6. 前記コンバータの電源側の位置における電圧を検出する交流電圧検出器をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記電源側の位置での電圧についての基準偶数次高調波波形を計算し、前記基準偶数次高調波波形と、前記電源側の位置で検出される電圧値との積に基づく指標であるコンバータ側偶数次高調波電圧指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  7. 前記第１直流電圧検出器と、前記第２直流電圧検出器とにより検出された電圧値の差に基づいて、前記インバータの前記第２電位の電位をゼロに調整するための指令値を生成するインバータ中性点制御装置をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記指令値に基づくインバータ中性点電圧制御信号指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  8. 前記インバータの負荷側の位置における電流を検出する電流検出器をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記負荷側の位置での電流についての基準偶数次高調波波形を算出し、前記基準偶数次高調波波形と、前記電流検出器により検出された電流値との積に基づく指標であるインバータ側偶数次高調波電流指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  9. 前記インバータ側の交流がＵ相、Ｖ相、Ｗ相を含む三相交流であり、
    前記インバータの各相間の電圧を検出するインバータ側交流電圧検出器をさらに備え、
    前記第２種指標算出部は、
    前記インバータ側交流電圧検出器により検出される、Ｕ相とＶ相との間の電圧である第１線間電圧と、Ｖ相とＷ相との間の電圧である第２線間電圧とが共に正又は、負である場合における第１線間電圧と第２線間電圧との差に基づく交流線間電圧指標を前記第２種指標として算出する
    請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  10. 前記第２種指標算出部は、
    前記インバータ側指標と、前記コンバータ側指標とを算出し、
    前記異常判断部は、
    前記第１種指標と、前記インバータ側指標と、前記コンバータ側指標とに基づいて、前記コンバータ側第１直流電圧検出器、前記コンバータ側第２直流電圧検出器、前記インバータ側第１直流電圧検出器、及び前記インバータ側第２直流電圧検出器のいずれに異常が発生しているかを判断する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  11. 異常が発生していると判定された直流電圧検出器の検出対象の検出値を、他の直流電圧検出器の検出値に基づいて推定する出力推定部を備える
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  12. 前記異常判断部は、異常の発生を判断した場合に、異常に関する情報を表示装置に表示させる
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  13. 交流を、第１電位と、第１電位よりも低い第２電位と、前記第２電位よりも低い第３電位とに変換するコンバータと、前記第１電位と、前記第２電位と、前記第３電位との電圧を交流に変換するインバータとを備える電力変換装置による異常検出方法であって、
    前記電力変換装置は、
    前記第１電位と前記第２電位との間に接続された第１平滑コンデンサと、
    前記第２電位と前記第３電位との間に接続された第２平滑コンデンサと、
    前記第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第１直流電圧検出器と、
    前記第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出する第２直流電圧検出器と、を備え、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れる第１種指標を算出し、
    検出値が所定方向に変化する検出異常が前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れる第２種指標を算出し、
    前記第１種指標と、前記第２種指標とに基づいて、前記第１直流電圧検出器と前記第２直流電圧検出器とのいずれに異常が発生しているかを判断し、
    前記電力変換装置は、
    前記インバータ側の第２電位と、前記コンバータ側の第２電位との間に接続され、直流共振を抑制するための中性点抵抗をさらに有し、
    前記第１平滑コンデンサは、前記中性点抵抗よりもコンバータ側に接続されるコンバータ側第１平滑コンデンサと、前記中性点抵抗よりもインバータ側に接続されるインバータ側第１平滑コンデンサとを含み、
    前記第２平滑コンデンサは、前記中性点抵抗よりもコンバータ側に接続されるコンバータ側第２平滑コンデンサと、前記中性点抵抗よりもインバータ側に接続されるインバータ側第２平滑コンデンサとを含み、
    前記第１直流電圧検出器は、前記コンバータ側第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するコンバータ側第１直流電圧検出器と、前記インバータ側第１平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するインバータ側第１直流電圧検出器とを含み、
    前記第２直流電圧検出器は、前記コンバータ側第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するコンバータ側第２直流電圧検出器と、前記インバータ側第２平滑コンデンサが接続された電位間の電位差を検出するインバータ側第２直流電圧検出器とを含み、
    前記第１種指標は、検出値が第１方向に変化する検出異常が前記コンバータ側第１直流電圧検出器と前記コンバータ側第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、同一方向への変化として現れるとともに、検出値が前記第１方向と反対方向に変化する検出異常が前記インバータ側第１直流電圧検出器と前記インバータ側第２直流電圧検出器とのいずれか一方に発生したとしても、前記同一方向への変化として現れる指標であり、
    前記第２種指標は、検出値が所定方向に変化する検出異常が前記コンバータ側第１直流電圧検出器と前記コンバータ側第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れるコンバータ側指標、又は、検出値が所定方向に変化する検出異常が前記インバータ側第１直流電圧検出器と前記インバータ側第２直流電圧検出器とのいずれに発生するかによって、異なる方向への変化として現れるインバータ側指標との少なくとも一方を含む
    異常検出方法。
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