JPWO2011161730A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

平滑コンデンサ回路４の直列接続されたコンデンサの短絡故障を検知可能な電力変換装置を提供する。スイッチユニット７ＳＷ、励磁抵抗８Ｒ、接点抵抗９Ｒ及びダイオード１０Ｄを組み合わせてコンデンサ異常検出回路を構成する。スイッチユニット７ＳＷは励磁回路と接点回路を備え、励磁回路に所定の電流が流れると接点回路が閉路する。スイッチユニット７ＳＷの励磁回路と励磁抵抗８Ｒ、接点回路と接点抵抗９Ｒをコンデンサの直列数分交互に直列接続し、この直列回路をコンデンサと並列に接続する。励磁抵抗８Ｒと次のスイッチユニットの接続点と接点抵抗９Ｒと次のスイッチユニットの接続点とを接続し、この点からコンデンサの対応する接続点にダイオード１０Ｄを接続する。最も電位の低いスイッチ回路７ＳＷの励磁がオフしたとき、直列接続されたコンデンサのうち少なくとも１個が短絡故障したと判断する。

Description

本発明は、電力変換装置に係り、特に平滑コンデンサ回路の短絡故障を検知する機能を備えた電力変換装置に関する。

技術背景

最近の電力変換装置の高電圧化、大型化に伴い、高電圧、大容量のコンデンサを必要とする装置が出現している。このような装置では、コンデンサを多数直列、並列接続して使用する。コンデンサの直列数、並列数が多くなると、部分的にコンデンサが短絡故障（以下単に故障と呼称する。）しても装置全体の異常として検知することができず、そのまま使用し続けると次々とコンデンサが故障して大きな被害に至るまで気付かない場合がある。このような拡大被害を防止するため、通常はコンデンサの故障検出回路を設ける。

この故障検出回路として、直流電圧を監視する方法が一般的であるが、上述のようにコンデンサの直列、並列数が増えると、個々のコンデンサの電圧を監視する回路を設けないと前述のような問題を解決できない。従って故障検出回路が複雑となってしまう。

これに対し、直列、並列接続のコンデンサの中間点をダイオードブリッジで接続し、ダイオードブリッジの直流電圧端子間の電圧を検出するレベル検出器で構成し、このレベル検出器の出力を監視することによって個々のコンデンサの故障を検知する提案が為されている（例えば特許文献１参照。）。

特開平８−６２２７０号公報（第３−４頁、図１）

特許文献１に示された手法は、コンデンサの中間点をダイオードブリッジ回路で整流して、ダイオードブリッジの直流端子間の電圧をレベル検出器で検出し、その検出レベルによって、何れかのコンデンサが故障したかどうかを検知する。この手法によれば、多数の直列、並列接続のコンデンサ回路でも対応でき、検出回路は１箇所でよく安価なもので構成可能と記述されている。しかしながら、コンデンサの直列接続数が２の倍数でないと中間点が得られないという問題がある。また、コンデンサの直列、並列数が多数になると、例えコンデンサの直列接続数が２の倍数であっても、１個のコンデンサが故障を起こしたとき、電圧の変動レベルは少なくなるので、検出が困難となって信頼性に欠ける問題がある。また、コンデンサの直列、並列接続の１点を接地または中性点としたときに検出が困難となるという問題もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたものであり、複数のコンデンサが直列、並列に接続されていても、比較的簡単な回路で１個のコンデンサの故障を確実に検知可能な故障検出回路を備えた電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、この直流電圧を平滑するために直列接続され、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めたＮ（Ｎは２以上の整数）個のコンデンサと、前記Ｎ個のコンデンサの何れかが短絡故障したことを検出するコンデンサ異常検出回路とを具備し、
前記コンデンサ異常検出回路は、励磁回路と、この励磁電流によって接点が閉路する接点回路を備え、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めるＮ個のスイッチ回路と、前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の励磁回路と交互に直列に接続されるＮ個の励磁抵抗と、前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の接点回路と交互に直列に接続されるＮ個の接点抵抗と、を有し、前記第１のコンデンサの高電位側に、前記第１のスイッチ回路の励磁回路及び接点回路の一端を接続し、前記第１のスイッチ回路に接続された第１の励磁抵抗と前記第２のスイッチ回路の励磁回路の接続点を第１の接続点とし、この第１の接続点に、前記第１のスイッチ回路に接続された第１の接点抵抗と前記第２のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第１の接続点から前記第２のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第１のダイオードを接続し、以下同様に順次第Ｋ{（Ｋ＝２、３、・・・（Ｎ−１）}の接続点に前記第Ｋのスイッチ回路に接続された第Ｋの接点抵抗と前記第（Ｋ＋１）のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第Ｋの接続点から前記第（Ｋ＋１）のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第Ｋのダイオードを接続し、第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの励磁抵抗の他端と、第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの接点抵抗の他端とを、前記第Ｎのコンデンサの低電位側に接続し、前記コンバータを運転中に前記第Ｎのスイッチ回路の励磁がオフしたとき、前記Ｎ個のコンデンサのうち少なくとも１台が短絡故障したと判断するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、複数のコンデンサが直列、並列に接続されていても、比較的簡単な回路で１個のコンデンサの故障を確実に検知可能な故障検出回路を備えた電力変換装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例１に係る電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例１に係る電力変換装置のスイッチ回路の内部構成図。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の動作を説明するタイムチャート。 本発明の実施例２に係る電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例３に係る電力変換装置に用いられるコンデンサ故障検出回路用標準化ユニットの回路構成図。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１に係る電力変換装置を図１乃至図３を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置の回路構成図である。３相交流電源１から開閉器２を介してコンバータ３に交流電圧を給電する。コンバータ３は例えばブリッジ接続されたダイオードから構成され、交流電圧を直流電圧に変換する。尚、コンバータ３はスイッチング素子を用いた自励式のものであっても良い。この直流電圧は平滑コンデンサ回路４によって平滑され、インバータ５に給電される。インバータ５は直流電圧を再び交流電圧に変換して交流電動機６を駆動する。

平滑コンデンサ回路４はコンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２及び４Ｃ３を直列接続して構成されている。コンデンサ故障検出回路２０はコンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２及び４Ｃ３の何れかが故障したことを検出する。以下、コンデンサ故障検出回路２０の内部構成について説明する。

コンデンサ故障検出回路２０は、平滑コンデンサ４の直列数と同数のスイッチ回路７ＳＷ１、７ＳＷ２及び７ＳＷ３を備えている。図２にこれらと同一の構成であるスイッチ回路７ＳＷの内部構成を示す。図２に示したようにスイッチ回路７ＳＷは励磁コイル７ＥＸとこれと直列に設けられた抵抗７ＳＲによる直列回路（以下励磁回路と呼称する。）と、励磁コイル７ＥＸに所定値以上の電流が流れたときに閉路する接点７ＭＳの回路（以下接点回路と呼称する。）から構成されている。

スイッチ回路７ＳＷ１の励磁回路の一端及び接点回路の一端をコンデンサ４Ｃ１の高電位端（コンバータ３の正電位端）に接続する。そして、７ＳＷ１の励磁回路の他端を励磁電流調整用の励磁抵抗８Ｒ１を介してスイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路の一端に、ＳＷ１の接点回路の他端を電圧分担用の接点抵抗９Ｒ１を介してスイッチ回路７ＳＷ２の接点回路の一端に接続する。そしてスイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路の一端とスイッチ回路７ＳＷ２の接点回路の一端同士を接続し、その接続点からコンデンサ４Ｃ２の高電位端に電流を流す方向にダイオード１０Ｄ１を接続する。

同様に、７ＳＷ２の励磁回路の他端を、励磁抵抗８Ｒ２を介してスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の一端に、７ＳＷ２の接点回路の他端を、接点抵抗９Ｒ２を介してスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路の一端に接続する。スイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の一端とスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路の一端同士を接続し、その接続点からコンデンサ４Ｃ３の高電位端に電流を流す方向にダイオード１０Ｄ２を接続する。そして、最も電位が低いスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の他端及び接点回路の他端を夫々励磁抵抗８Ｒ３及び接点抵抗９Ｒ３を介してコンデンサ４Ｃ３の低電位端（コンバータ３の負電位端）に接続する。

コンデンサ異常検知器１１は、コンバータ３を運転中に接点抵抗９Ｒ３の両端の電圧が所定値以下になったとき、コンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２及び４Ｃ３の何れかが故障したと判断する。

以上の図１に示した構成は、コンデンサの直列数が３の場合であるが、この直列数が増えた場合でも、上述と同様の接続を行えば良い。すなわち、最も電位が高いスイッチ回路７ＳＷに関する接続は上記スイッチ回路７ＳＷ１の接続と同一とし、最も電位が低いスイッチ回路７ＳＷに関する接続は上記スイッチ回路７ＳＷ３の接続と同一とし、他の全てのスイッチ回路７ＳＷに関する接続は上記スイッチ回路７ＳＷ２の接続と同一とすれば良い。

以下、コンデンサ故障検出回路２０の動作について説明する。まず、コンバータ３を運転中、平滑コンデンサ回路４内のコンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２及び４Ｃ３が全て正常であれば、スイッチ回路７ＳＷ１、７ＳＷ２及び７ＳＷ３の各励磁回路には励磁電流が流れて各接点回路は全て閉路する。例えば、スイッチ回路７ＳＷ１の励磁回路に流れる電流はコンデンサ４Ｃ１に印加されている電圧を、抵抗８Ｒ１と抵抗７ＳＲの和で除した値となる。

この状態でコンデンサ４Ｃ１が故障して短絡状態となったときの状態推移について図３を参照して説明する。図に示すように、時刻ｔ＝Ｔ０においてコンデンサ４Ｃ１が故障したとする。この故障によってコンデンサ４Ｃ１に印加される電圧は瞬時にゼロとなる。従ってスイッチ回路７ＳＷ１の励磁回路には電流が流れなくなるので接点７ＭＳが開路してスイッチ回路７ＳＷ１の接点回路が開路状態となる。故障したコンデンサ４Ｃ１以外のコンデンサ４Ｃ２及び４Ｃ３に印加される電圧は約１．５倍となるが、図示したようにダイオード１０Ｄ１及び１０Ｄ２の順方向電圧が瞬時にゼロとなるため、スイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路及びスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路には電流が流れなくなり、スイッチ回路７ＳＷ２及びスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路も開路状態となる。このため、コンバータ３を運転中に接点抵抗９Ｒ３の両端の電圧が所定値を越えていた正常状態からコンデンサ４Ｃ１が故障して短絡状態となったとき、接点抵抗９Ｒ３の両端の電圧はゼロとなるので、コンデンサ４Ｃ１の故障検知が可能となる。この故障信号を電力変換装置の保護シーケンスに取り込んで図１の開閉器２をオフすることによって過電圧状態となっているコンデンサ４Ｃ２及び４Ｃ３への故障拡大などを防止することが可能となる。尚、コンバータ３が自励式の場合には、開閉器２をオフする代わりにコンバータ３をゲートブロックするようにしても良い。

コンデンサ４Ｃ２が故障して短絡状態となったときには、この故障によってコンデンサ４Ｃ２に印加される電圧は瞬時にゼロとなる。従ってスイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路には電流が流れなくなるのでスイッチ回路７ＳＷ２の接点回路が開路状態となる。この場合も、ダイオード１０Ｄ１及び１０Ｄ２の作用によって、スイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路にも電流が流れなくなり、スイッチ回路７ＳＷ３の接点回路も開路状態となる。

更に、コンデンサ４Ｃ３が故障して短絡状態となったときには、この故障によってコンデンサ４Ｃ３に印加される電圧は瞬時にゼロとなり、従ってスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路には電流が流れなくなるのでスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路が開路状態となる。

このようにどのコンデンサが短絡故障しても、最も電位が低いスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路には電流が流れなくなる。よって、最も電位が低い箇所に取り付いているスイッチ回路７ＳＷ３の状態をコンデンサ異常検知器１１によって検知すれば、何れか１個のコンデンサの短絡故障を検出することが可能となる。

以上説明したように本実施例によれば直列接続されたコンデンサの何れか１個が短絡故障したことを確実に検知し、健全なコンデンサの保護を行うことが可能となる。

ここで、スイッチ回路７ＳＷには、市販の安価なリレーを用いることが可能である。リレーのコイル７ＥＸが励磁状態でリレー接点７ＭＳがオン状態（ａ接点）となる。リレー接点がｂ接点であっても同様の検出が可能となる。これを図１と同様の回路で検出する場合は、動作が逆となり、接点抵抗９Ｒ３の両端の電圧が正常時ゼロであったものが所定値以上となったとき、何れか１個のコンデンサが故障したものと判断する。

また、必ずしも接点抵抗９Ｒ３の両端の電圧をコンデンサ異常検知器１１で検出する必要はなく、上述したように最も電位が低い箇所に取り付いているスイッチ回路７ＳＷ３の励磁状態の変化を何らかの方法で検出すれば良い。例えば、励磁抵抗８Ｒ３の電圧の検出でも良く、また、スイッチ回路７ＳＷ３に更に接点回路を設け、そのオンオフ状態を検出しても良い。更に、光電変換素子を接点回路または励磁回路に使用して、光による絶縁検出を行っても良い。

一般的にコンデンサを直列接続した場合は、個々のコンデンサの容量にバラツキがあるため、コンデンサと並列に抵抗を接続してコンデンサ間の電圧バランスをとることが行われるが、この実施例１の場合は、励磁抵抗８Ｒ１、８Ｒ２及び８Ｒ３を上記バランス抵抗と兼用させることが可能となる。また、接点抵抗９Ｒ１、９Ｒ２及び９Ｒ３も上記バランス抵抗と兼用させるようにしても良い。

尚、図１において、コンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２及び４Ｃ３は全て並列に他のコンデンサが接続されていないものとして説明したが、各々のコンデンサに並列に他のコンデンサが接続されていてもコンデンサ故障検出回路２０の動作は上記と同様となるので何れか１個のコンデンサの短絡故障を検出することが可能となる。

図３は本発明の実施例２に係る電力変換装置の回路構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、コンデンサ回路４Ａをコンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２、４Ｃ３及び４Ｃ４の直列接続で構成し、その中点を中性点として接地した点、コンデンサ故障検出回路２０Aはこの中性点を基準に正側と負側の２回路を設け、正側のコンデンサ４Ｃ１または４Ｃ２が故障したとき、正側のコンデンサ異常検知器１１Ａが異常を検知し、負側のコンデンサ４Ｃ３または４Ｃ４が故障したとき、負側のコンデンサ異常検知器１１Ｂが異常を検知する構成とした点である。従って、コンデンサ故障検出回路２０Aの構成は、正側のコンデンサ４Ｃ１及び４Ｃ２に対しては、実施例１のコンデンサ故障検出回路２０と同一の構成となり、負側のコンデンサ４Ｃ３及び４Ｃ４に対しては、実施例１のコンデンサ故障検出回路２０と電圧の向きを逆にした同一の構成となっている。

この場合も、例えば負側のコンデンサ４Ｃ４が故障して短絡状態となったときには、この故障によってコンデンサ４Ｃ４に印加される電圧は瞬時にゼロとなる。従ってスイッチ回路７ＳＷ４の励磁回路には電流が流れなくなるのでスイッチ回路７ＳＷ４の接点回路が開路状態となる。そして、ダイオード１０Ｄ２の作用によって、スイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路にも電流が流れなくなり、スイッチ７回路７ＳＷ３の接点回路も開路状態となる。従って接点抵抗９Ｒ３の電圧がゼロとなってコンデンサ異常検知器１１Ｂによって異常検知が可能となる。他のコンデンサが故障した場合の動作も基本的に実施例１の場合と同様となるので説明を省略する。

また、コンデンサ異常検知器１１Ａまたは１１Bの故障信号を電力変換装置の保護シーケンスに取り込んで図４の開閉器２をオフすることによって過電圧状態となっている平滑コンデンサへの故障拡大などが防止可能となることも実施例１の場合と同様である。

図５は本発明の実施例３に係る電力変換装置に用いられるコンデンサ故障検出回路用標準化ユニットの回路構成図である。図示したようにスイッチ回路７ＳＷ、抵抗８Ｒ、抵抗９Ｒ及びダイオード１０Ｄを組み込んだ標準化ユニット３０を準備すれば、この標準化ユニット３０を組み合わせることによって実施例１及び実施例２に示したコンデンサ故障検出回路２０、２０Ａを容易に組み立てることができる。

標準化ユニット３０の端子構成は、スイッチ回路７ＳＷの励磁回路と接点回路の一端同士を接続した点を端子Ｐ、接点抵抗９Ｒの両端を端子Ｄ１及びＤ２、ダイオード１０Ｄのカソード側を端子Ｎ、ダイオード１０Ｄの両端を端子Ｓ１、Ｓ２とする。図示したように、端子Ｄ２と端子Ｓ２は同一の接続点、また端子Ｎと端子Ｓ１は同一の接続点である。端子Ｄ１、Ｄ２は電圧検出用の端子として設けてあり、端子Ｓ１、Ｓ２は、図１で説明すると最も電位が低い箇所のスイッチ回路７ＳＷ３を含む標準化ユニット用に設けてあり、ダイオード１０Ｄを短絡するための端子である。

上記において、図１のスイッチ回路７ＳＷ１または７ＳＷ２を組み込んだ標準化ユニットにおいては端子Ｄ１、Ｓ１及びＳ２は使用しないので、標準化ユニットとして、端子Ｐ、端子Ｄ２及び端子Ｎのみの３端子の標準化ユニットでコンデンサ故障検出回路を構成し、電位が最も低い箇所についてはダイオード１０Ｄを持たないユニットを適用するようにしても良い。

以上説明したように図５の標準化ユニット３０を使用すれば、量産性が高いばかりでなく、用品は全て低圧用品で構成可能となるので経済性が極めて良好となる。

１ 交流電源
２ 開閉器
３ コンバータ
４ 平滑コンデンサ回路
４Ｃ１、４Ｃ２、４Ｃ３ コンデンサ
５ インバータ
６ 交流電動機
７ＳＷ、７ＳＷ１、７ＳＷ２、７ＳＷ３、７ＳＷ４ スイッチ回路
８Ｒ、８Ｒ１、８Ｒ２、８Ｒ３、８Ｒ４ 励磁抵抗
９Ｒ、９Ｒ１、９Ｒ２、９Ｒ３、９Ｒ４ 接点抵抗
１０Ｄ、１０Ｄ１、１０Ｄ２、１０Ｄ３、１０Ｄ４ ダイオード
１１、１１Ａ、１１Ｂ コンデンサ異常検知器
２０、２０Ａ コンデンサ故障検出回路
３０ 標準化ユニット

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、この直流電圧を平滑するために直列接続され、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めたＮ（Ｎは２以上の整数）個のコンデンサと、前記Ｎ個のコンデンサの何れかが短絡故障したことを検出するコンデンサ故障検出回路とを具備し、前記コンデンサ故障検出回路は、励磁回路と、この励磁電流によって接点が閉路する接点回路を備え、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めるＮ個のスイッチ回路と、前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の励磁回路と交互に直列に接続されるＮ個の励磁抵抗と、前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の接点回路と交互に直列に接続されるＮ個の接点抵抗と、を有し、前記第１のコンデンサの高電位側に、前記第１のスイッチ回路の励磁回路及び接点回路の一端を接続し、前記第１のスイッチ回路に接続された第１の励磁抵抗と前記第２のスイッチ回路の励磁回路の接続点を第１の接続点とし、この第１の接続点に、前記第１のスイッチ回路に接続された第１の接点抵抗と前記第２のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第１の接続点から前記第２のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第１のダイオードを接続し、以下同様に順次第Ｋ{Ｋ＝２、３、・・・（Ｎ−１）}の接続点に前記第Ｋのスイッチ回路に接続された第Ｋの接点抵抗と前記第（Ｋ＋１）のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第Ｋの接続点から前記第（Ｋ＋１）のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第Ｋのダイオードを接続し、第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの励磁抵抗の他端と、第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの接点抵抗の他端とを、前記第Ｎのコンデンサの低電位側に接続し、前記コンバータを運転中に前記第Ｎのスイッチ回路の励磁がオフしたとき、前記Ｎ個のコンデンサのうち少なくとも１台が短絡故障したと判断するようにしたことを特徴としている。

スイッチ回路７ＳＷ１の励磁回路の一端及び接点回路の一端をコンデンサ４Ｃ１の高電位端（コンバータ３の正電位端）に接続する。そして、スイッチ回路７ＳＷ１の励磁回路の他端を励磁電流調整用の励磁抵抗８Ｒ１を介してスイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路の一端に、スイッチ回路ＳＷ１の接点回路の他端を電圧分担用の接点抵抗９Ｒ１を介してスイッチ回路７ＳＷ２の接点回路の一端に接続する。そしてスイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路の一端とスイッチ回路７ＳＷ２の接点回路の一端同士を接続し、その接続点からコンデンサ４Ｃ２の高電位端に電流を流す方向にダイオード１０Ｄ１を接続する。

同様に、スイッチ回路７ＳＷ２の励磁回路の他端を、励磁抵抗８Ｒ２を介してスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の一端に、スイッチ回路７ＳＷ２の接点回路の他端を、接点抵抗９Ｒ２を介してスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路の一端に接続する。スイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の一端とスイッチ回路７ＳＷ３の接点回路の一端同士を接続し、その接続点からコンデンサ４Ｃ３の高電位端に電流を流す方向にダイオード１０Ｄ２を接続する。そして、最も電位が低いスイッチ回路７ＳＷ３の励磁回路の他端及び接点回路の他端を夫々励磁抵抗８Ｒ３及び接点抵抗９Ｒ３を介してコンデンサ４Ｃ３の低電位端（コンバータ３の負電位端）に接続する。

図４は本発明の実施例２に係る電力変換装置の回路構成図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、コンデンサ回路４Ａをコンデンサ４Ｃ１、４Ｃ２、４Ｃ３及び４Ｃ４の直列接続で構成し、その中点を中性点として接地した点、コンデンサ故障検出回路２０Aはこの中性点を基準に正側と負側の２回路を設け、正側のコンデンサ４Ｃ１または４Ｃ２が故障したとき、正側のコンデンサ異常検知器１１Ａが異常を検知し、負側のコンデンサ４Ｃ３または４Ｃ４が故障したとき、負側のコンデンサ異常検知器１１Ｂが異常を検知する構成とした点である。従って、コンデンサ故障検出回路２０Aの構成は、正側のコンデンサ４Ｃ１及び４Ｃ２に対しては、実施例１のコンデンサ故障検出回路２０と同一の構成となり、負側のコンデンサ４Ｃ３及び４Ｃ４に対しては、実施例１のコンデンサ故障検出回路２０と電圧の向きを逆にした同一の構成となっている。

Claims (7)

1. 交流電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
   この直流電圧を平滑するために直列接続され、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めたＮ（Ｎは２以上の整数）個のコンデンサと、
   前記Ｎ個のコンデンサの何れかが短絡故障したことを検出するコンデンサ異常検出回路と
   を具備し、
   前記コンデンサ異常検出回路は、
   励磁回路と、この励磁電流によって接点が閉路する接点回路を備え、高電位側から、第１、第２、・・・、第Ｎと定めるＮ個のスイッチ回路と、
   前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の励磁回路と交互に直列に接続されるＮ個の励磁抵抗と、
   前記Ｎ個のスイッチ回路の各々の接点回路と交互に直列に接続されるＮ個の接点抵抗と、
   を有し、
   前記第１のコンデンサの高電位側に、前記第１のスイッチ回路の励磁回路及び接点回路の一端を接続し、
   前記第１のスイッチ回路に接続された第１の励磁抵抗と前記第２のスイッチ回路の励磁回路の接続点を第１の接続点とし、この第１の接続点に、前記第１のスイッチ回路に接続された第１の接点抵抗と前記第２のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第１の接続点から前記第２のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第１のダイオードを接続し、
   以下同様に順次第Ｋ{（Ｋ＝２、３、・・・（Ｎ−１）}の接続点に前記第Ｋのスイッチ回路に接続された第Ｋの接点抵抗と前記第（Ｋ＋１）のスイッチ回路の接点回路の接続点を接続すると共に、この第Ｋの接続点から前記第（Ｋ＋１）のコンデンサの高電位側に電流を流す方向に第Ｋのダイオードを接続し、
   第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの励磁抵抗の他端と、第Ｎのスイッチ回路に接続された第Ｎの接点抵抗の他端とを、前記第Ｎのコンデンサの低電位側に接続し、
   前記コンバータを運転中に前記第Ｎのスイッチ回路の励磁がオフしたとき、
   前記Ｎ個のコンデンサのうち少なくとも１台が短絡故障したと判断するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
2. 交流電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、
   この直流電圧を平滑するために直列接続され、高電位側から、第１、第２、・・・、第２Ｎ、と定義し、その中性点を接地した２Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のコンデンサと、前記２Ｎ個のコンデンサの何れかが短絡故障したことを検出するコンデンサ異常検出回路とを具備し、
   前記コンデンサ異常検出回路は、前記２Ｎ個のコンデンサのうち、正側のＮ個のコンデンサの異常検出回路と負側のＮ個のコンデンサの異常検出回路から成り、
   前記正側のＮ個のコンデンサの異常検出回路は、請求項１に記載したコンデンサ異常検出回路と同一構成とし、
   前記負側のＮ個のコンデンサの異常検出回路は、請求項１に記載したコンデンサ異常検出回路と電圧の極性を反転させた同一構成としたことを特徴とする電力変換装置。
3. 前記各々のコンデンサは複数のコンデンサが並列接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記第Ｎの接点抵抗の両端の電圧が所定値以下になったとき、
   前記Ｎ個のコンデンサのうち少なくとも１台が短絡故障したと判断するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記コンデンサ異常検出回路が異常を検出したとき、前記コンバータの入力側に設けられた開閉器をオフするか、または前記コンバータをゲートブロックするようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記コンデンサ異常検出回路は、
   各１個の前記スイッチ回路、前記励磁抵抗、前記接点抵抗及び前記ダイオードを用い、当該スイッチ回路の励磁回路及び接点回路の一端を接続して第１の端子とし、前記励磁回路の他端に励磁抵抗を接続してこの励磁抵抗の他端を第２の端子とし、前記接点回路の他端と前記第２の端子間に接点抵抗を接続し、前記第２の端子から電流が流れる方向にダイオードを接続してその他端を第３の端子とする標準化ユニットを組み合わせて構成するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記標準化ユニットの前記接点回路と前記接点抵抗の接続点に第３の端子を設け、前記ダイオードの両端に第５及び第６の端子を設けたことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。

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