KR102382136B1 - 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

스위치 회로(11)는, 입력 노드(N1)와 출력 노드(N2)의 사이에 직렬로 접속 되는 n개(n≥2)의 스위칭 소자(SW)를 포함한다. 제어 장치(20)는, n개의 스위칭 소자(SW)의 도통 지령을 출력하고 있는 상태에 있어서, 교류 전원(1) 및 스위치 회로(11) 중 적어도 한쪽의 이상이 검지된 경우에는, 전력 변환기(12)의 제어에 의해서, 전력 저장 장치(3)의 직류 전력을, 정상 시에 교류 전원(1)으로부터 공급되는 교류 전력에 동기한 교류 전력으로 변환해서 출력 노드(N2)에 공급한다. 제어 장치(20)는, 또한, 전력 변환기(12)에 있어서의 전력 변환의 실행 중에 n개의 스위칭 소자(SW)를 차단하기 위한 차단 지령을 발생하고, 또한, 차단 지령의 발생 중, n개의 스위칭 소자(SW)의 단자 간 전압에 근거해서 스위치 회로(11)의 차단에 대한 이상을 검지한다.

Description

전원 장치
이 발명은, 전원 장치에 관한 것이다.
일본 특허공개 평 2-106158호 공보(특허 문헌 1)에는, 복수의 자기 소호형의 반도체 스위칭 소자를 직렬 접속해서 구성된 회로를 가지는 전력 변환 장치가 개시된다. 특허 문헌 1에는, 각 반도체 스위칭 소자에 대해, 차단 불능을 검출하기 위한 검출 수단을 마련한다. 검출 수단은, 반도체 스위칭 소자인 GTO(Gate Turn-Off thyristor)의 단자 간 전압을 이용해서, 차단 불능을 검출하도록 구성된다.
특허 문헌 1 : 일본 특허공개 평 2－106158호 공보
부하에 교류 전력을 공급하기 위한 전원 장치로서, 순정 보상 장치(瞬停 補)償 裝置; Multiple　Power　Compensator)가 있다. 순정 보상 장치는, 일반적으로, 교류 전원 및 부하의 사이에 접속되고, 교류 전원의 정전 또는 순시 전압 저하가 발생한 경우여도 안정된 교류 전력을 무순단(無瞬斷; uninterruptedly)으로 부하에 공급하는 것이 가능하게 구성된다.
순정 보상 장치에 있어서, 교류 전원 및 부하의 사이에는, 복수의 반도체 스위칭 소자를 직렬 접속해서 구성된 스위치 회로가 마련되어 있다. 통상 시는 복수의 반도체 스위칭 소자를 도통(온)시키는 것에 의해, 교류 전원의 교류 전력을 부하에 공급한다. 한편, 정전 또는 순시 전압 저하의 발생 시나 제어 이상의 발생 시에는, 복수의 반도체 스위칭 소자를 차단(오프)해서 교류 전원을 차단함과 아울러, 쌍방향 컨버터가 전력 저장 장치로부터 부하로의 전력 공급을 개시한다.
이러한 전원 장치에 있어서, 복수의 반도체 스위칭 소자 중 어느 것이 차단 불능이 되면, 스위치 회로의 내부에서는, 스위치 회로의 입력 단자 및 출력 단자의 전압차가, 정상적으로 오프된 일부의 반도체 스위칭 소자에 집중적으로 인가될 가능성이 있다. 따라서, 반도체 스위칭 소자의 차단 불능을 검지하는 수단이 필요하다.
그러나 전원 장치에 있어서 스위치 회로가 차단되는 상황에서는, 쌍방향 컨버터의 제어에 의해서, 스위치 회로의 출력 측에는, 스위치 회로의 입력 측에 공급되는 교류 전압과 동기한 교류 전압이 공급되고 있다. 그 때문에, 스위치 회로의 입력 전압과 출력 전압이 동등의 전압 레벨로 되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 스위치 회로 내부에서는, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자의 단자 간에 의미 있는 전압차가 생기지 않는다. 그 때문에, 상기 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 반도체 스위칭 소자의 단자 간 전압을 이용하면, 차단 불능을 잘못 검지하는 것이 염려된다.
이 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 된 것으로, 이 발명의 목적은, 전원 장치에 있어서, 직렬 접속된 복수의 반도체 스위칭 소자를 가지는 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 정확하게 검지하는 것이다.
이 발명에 의하면, 부하에 전력을 공급하는 전원 장치는, 스위치 회로와, 전력 변환기와, 스위치 회로 및 전력 변환기를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 스위치 회로는, 교류 전원에 접속되는 입력 노드와, 부하에 접속되는 출력 노드를 가진다. 전력 변환기는, 출력 노드에 출력되는 교류 전력과 전력 저장 장치에 입출력되는 직류 전력의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 실행하도록 구성된다. 스위치 회로는, 입력 노드와 출력 노드의 사이에 직렬로 접속되는 n개(n은 2이상의 정수)의 스위칭 소자를 포함한다. 제어 장치는, n개의 스위칭 소자를 도통하기 위한 도통 지령을 출력하고 있는 상태에 있어서, 교류 전원 및 스위치 회로 중 적어도 한쪽의 이상이 검지된 경우에는, 전력 변환기의 제어에 의해서, 전력 저장 장치의 직류 전력을, 정상 시에 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력에 동기한 교류 전력으로 변환해서 출력 노드에 공급하도록 구성된다. 제어 장치는, 또한 전력 변환기에 있어서의 전력 변환의 실행 중에 n개의 스위칭 소자를 차단하기 위한 차단 지령을 발생하고, 또한, 차단 지령의 발생 중, n개의 스위칭 소자의 단자 간 전압에 근거해서 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지한다.
이 발명에 의하면, 전원 장치에 있어서, 직렬 접속된 복수의 반도체 스위칭 소자를 가지는 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 정확하게 검지할 수가 있다.
도 1은 이 발명의 실시의 형태 1에 따르는 전원 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 통상 시에 있어서의 전력 공급 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 이상 시에 있어서의 전력 공급 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시의 형태 1에 따르는 전원 장치의 제어 처리를 설명하는 플로 차트(flow chart)이다.
도 5는 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 1의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 6은 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 2의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 7은 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 3의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 8은 제 1 내지 제 3의 제어 구성예의 판정부가 검지할 수 있는 차단 이상의 태양을 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 4의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 10은 실시의 형태 4에 따르는 전원 장치의 제어 처리를 설명하는 플로 차트이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서는 도면 중의 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 원칙적으로 반복하지 않는 것으로 한다.
［실시의 형태 1］
도 1은, 이 발명의 실시의 형태 1에 따르는 전원 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전원 장치(10)는, 교류 전원(1) 및 부하(2)의 사이에 접속되어, 교류 전원(1)으로부터 교류 전력을 받아서 부하(2)에 교류 전력을 공급하도록 구성된다. 전원 장치(10)는, 예를 들면, 교류 전원(1)의 정전 또는 순시 전압 저하가 발생한 경우에 있어서, 안정된 교류 전력을 무순단으로 부하(2)에 공급하기 위한 장치(예를 들면, 순정 보상 장치)에 적용될 수 있다. 한편, 도 1에서는, 일상의 교류 전력에 관련하는 부분만이 보여져 있지만, 전원 장치(10)는 삼상 교류 전력을 받아서 삼상 교류 전력을 출력하도록 해도 된다.
교류 전원(1)은, 대표적으로는 상용 교류 전원이며, 상용 주파수의 교류 전력을 전원 장치(10)에 공급한다. 부하(2)는, 전원 장치(10)로부터 공급되는 상용 주파수의 교류 전력에 의해서 구동된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 전원 장치(10)는, 입력 단자 T1, 출력 단자 T2, 직류 단자 T3, 스위치 회로(11), 쌍방향 컨버터(12), 전압 검출기(14), (16), (18), 및 제어 장치(20)를 구비한다.
입력 단자 T1은, 교류 전원(1)에 전기적으로 접속되어 있고, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 상용 주파수의 교류 전력을 받는다. 출력 단자 T2는 부하(2)에 접속된다. 직류 단자 T3은 배터리(3)에 접속된다. 배터리(3)는, 직류 전력을 축적하는 「전력 저장 장치」의 일 실시예에 대응한다. 전력 저장 장치로서, 배터리(3)를 대신해서, 전기 이중층 콘덴서를 직류 단자 T3에 접속해도 된다.
스위치 회로(11)는, 입력 단자 T1 및 출력 단자 T2의 사이에 접속되고, 교류 전원(1)과 부하(2)의 전기적 접속 및 차단을 전환하도록 구성된다. 구체적으로는, 스위치 회로(11)는, 입력 노드 N1 및 출력 노드 N2와, n개(n은 2이상의 정수)의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn을 가진다. 입력 노드 N1은 입력 단자 T1에 접속되고, 출력 노드 N2는 출력 단자 T2에 접속된다.
n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn은, 입력 노드 N1 및 출력 노드 N2의 사이에 직렬로 접속된다. 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn은, 제어 장치(20)로부터 각각 입력되는 제어 신호 S1~Sn에 의해서, 도통(온) 및 차단(오프)이 제어된다. 이하에서는, 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn을 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「반도체 스위칭 소자 SW」라고도 칭하고, 제어 신호 S1~Sn을 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「제어 신호 S」라고도 칭한다.
반도체 스위칭 소자 SW는, H(논리 하이) 레벨의 제어 신호 S에 의해서 온되고, L(논리 로) 레벨의 제어 신호 S에 의해서 오프된다. 즉, H 레벨의 제어 신호 S는 반도체 스위칭 소자 SW를 온하기 위한 온 지령(도통 지령)에 상당하고, L 레벨의 제어 신호 S는 반도체 스위칭 소자 SW를 오프하기 위한 오프 지령(차단 지령)에 상당한다.
반도체 스위칭 소자 SW는, IGBT(Insulated　Gate　Bipolar　Transistor), GCT(Gate　Commutated　Turn-off) 사이리스터 등의 임의의 자기 소호형의 스위칭 소자에 대해서, FWD(Freewheeling　Diode)를 역병렬로 접속하는 것에 의해서 구성할 수가 있다. 본 실시의 형태에서는, 반도체 스위칭 소자를 스위치 회로(11) 내의 「스위칭 소자」로서 사용하지만, 제어 장치(20)에 의해서 온 오프가 제어되어, 전류의 통과 및 차단이 제어 가능하면, 그 외의 스위칭 소자를 반도체 스위칭 소자 SW를 대신해서 이용하는 것도 가능하다.
쌍방향 컨버터(12)는, 스위치 회로(11)의 출력 노드 N2와 직류 단자 T3의 사이에 접속된다. 쌍방향 컨버터(12)는, 출력 노드 N2에 출력되는 교류 전력과 배터리(3)에 입출력되는 직류 전력의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 행하도록 구성된다. 쌍방향 컨버터(12)는 「전력 변환기」의 일 실시예에 대응한다.
쌍방향 컨버터(12)는, 교류 전원(1)으로부터 교류 전력이 공급되고 있는 통상 시는, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력을 배터리(3)에 저장한다. 한편, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지하는 정전 혹은, 교류 전원(1)의 순시 전압 저하의 발생 시에는, 쌍방향 컨버터(12)는, 배터리(3)의 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환하고, 그 교류 전력을 부하(2)에게 준다.
쌍방향 컨버터(12)는, 도시는 생략하지만, 복수의 반도체 스위칭 소자를 가진다. 복수의 반도체 스위칭 소자는, 제어 장치(20)에 의해 생성되는 제어 신호에 의해서 온 오프가 제어된다. 제어 신호는, 펄스 신호열이며, PWM(Pulse　Width　Modulation) 신호이다. 쌍방향 컨버터(12)는, 제어 신호에 응답해서 복수의 반도체 스위칭 소자를 소정의 타이밍에서 온 또는 오프시키는 것에 의해서, 출력 노드 N2에 출력되는 교류 전력과 직류 단자 T3에 입출력되는 직류 전력의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 실행할 수가 있다.
전압 검출기(14)는, 스위치 회로(11)의 입력 노드 N1에 입력되는 교류 전압(이하, 「입력 전압 Vin」이라고도 칭한다)을 검출한다. 전압 검출기(16)는, 스위치 회로(11)의 출력 노드 N2에 출력되는 교류 전압(이하, 「출력 전압 Vout」이라고도 칭한다)을 검출한다.
전압 검출기(18)는, 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압을 검출한다. 도 1의 예에서는, 전압 검출기(18)는, IGBT의 콜렉터 단자 및 이미터 단자 간의 전압을 검출하도록 구성된다. 전압 검출기(18)에 의해서 검출되는 검출치 V1~Vn은, 각각, 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 단자 간 전압에 대응한다. 이하에서는, 단자 간 전압 V1~Vn을 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「단자 간 전압 V」라고도 칭한다.
제어 장치(20)는, 도시하지 않은 상위 콘트롤러로부터의 지령이나, 전압 검출기(14), (16), (18)로부터 입력된 검출 신호 등을 이용해서, 스위치 회로(11)(반도체 스위칭 소자 SW)의 온 오프 및 쌍방향 컨버터(12)의 운전을 제어한다. 제어 장치(20)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터 등으로 구성하는 것이 가능하다. 일례로서, 제어 장치(20)는, 도시하지 않은 CPU(Central　Processing　Unit) 및 메모리를 내장하고, 메모리에 미리 격납된 프로그램을 CPU가 실행하는 것에 의한 소프트웨어 처리에 의해서, 이하에서 설명하는 제어 동작을 실행할 수가 있다. 혹은, 당해 제어 동작의 일부 또는 전부에 대해서, 소프트웨어 처리를 대신해서, 내장된 전용의 전자 회로 등을 이용한 하드웨어 처리에 의해서 실현하는 것도 가능하다.
다음에, 도 2 및 도 3을 참조해서, 본 실시의 형태에 따르는 전원 장치(10)의 동작에 대해서 설명한다.
도 2는, 통상 시에 있어서의 전력 공급 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 교류 전원(1)으로부터 정상적으로 전력이 공급되는 통상 시에는, 제어 장치(20)는, 스위치 회로(11)를 구성하는 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 대해서, H 레벨의 제어 신호 S1~Sn(도통 지령)을 각각 준다. 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn이 온되는 것에 의해, 스위치 회로(11)가 온 상태가 되어, 교류 전원(1) 및 부하(2)가 전기적으로 접속된다. 이 결과, 도면 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력은 스위치 회로(11)를 경유해서 부하(2)에 공급된다.
교류 전원(1)으로부터의 교류 전력은, 또한, 쌍방향 컨버터(12)에 의해서 직류 전력으로 변환되어 배터리(3)에 저장된다. 배터리(3)의 단자 간 전압이 소정의 충전 정지 전압에 도달한 경우에는, 제어 장치(20)는, 쌍방향 컨버터(12)의 운전을 정지시킨다.
도 3은, 이상 시에 있어서의 전력 공급 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력의 공급이 정지된 정전시, 또는 교류 전원(1)의 공급 전압이 순간적으로 저하하는 순시 전압 저하의 발생 시, 배터리(3)의 직류 전력이 쌍방향 컨버터(12)에 의해서 교류 전력으로 변환되고, 그 교류 전력이 출력 단자 T2를 통해서 부하(2)에 공급된다.
이 때, 제어 장치(20)는, 쌍방향 컨버터(12)로부터 출력 노드 N2에 출력되는 교류 전압(출력 전압 Vout)이, 이상 발생 전의 교류 전원(1)으로부터 입력 노드 N1에 입력되는 교류 전압(입력 전압 Vin)에 동기하도록 쌍방향 컨버터(12)에 있어서의 전력 변환을 제어한다. 이에 의하면, 전력 공급 경로의 전환 시에 전압이 변동 또는 순단(瞬斷)하는 것을 억제할 수가 있다.
쌍방향 컨버터(12)의 운전 중, 제어 장치(20)는, 스위치 회로(11)의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 대해서, L 레벨의 제어 신호 S1~Sn(차단 지령)을 각각 준다. 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn이 오프하는 것에 의해, 스위치 회로(11)가 오프 상태가 되어, 교류 전원(1) 및 부하(2)가 전기적으로 차단된다.
이 결과, 이상 시에는, 도면 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 배터리(3)의 직류 전력이 쌍방향 컨버터(12)를 경유해서 부하(2)에 공급된다. 배터리(3)의 단자 간 전압이 소정의 방전 정지 전압으로 저하하면, 제어 장치(20)는, 쌍방향 컨버터(12)의 운전을 정지시킨다.
한편, 스위치 회로(11)에 있어서 소자 고장 또는 제어 이상이 발생한 경우 에 있어서도, 쌍방향 컨버터(12)를 운전함과 아울러, 스위치 회로(11)를 오프하는 것에 의해, 도 3에 나타낸 전력 공급 경로를 이용해서 부하(2)에 안정된 전력을 계속 공급할 수가 있다. 이 결과, 교류 전원(1) 또는 스위치 회로(11)에 이상이 발생한 경우여도, 무순단으로 부하(2)에 안정된 전력을 계속 공급하는 것이 가능해진다.
그러나 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 일부에 있어서 차단 불능이 되는 이상이 생기고 있는 경우, 차단 지령의 발생 중, 당해 일부의 반도체 스위칭 소자 SW가 오프하지 않고, 온 상태를 유지하는 한편, 나머지의 반도체 스위칭 소자 SW가 오프한다는 비정상적인 상태가 발생하는 경우가 있다. 이와 같이 직렬 접속되는 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 비정상적인 상태가 발생하면, 입력 노드 N1 및 출력 노드 N2의 전압차가, 오프 상태로 되어 있는 나머지의 반도체 스위칭 소자 SW에 집중적으로 인가된다. 따라서, 당해 나머지의 반도체 스위칭 소자 SW에 과전압이 인가되는 것이 염려된다.
그래서, 본 실시의 형태에서는, 제어 장치(20)는, 차단 지령의 발생 중, 스위치 회로(11)의 차단에 대한 이상을 검지하도록 구성된다. 도 4는, 실시의 형태 1에 따르는 전원 장치(10)의 제어 처리를 설명하는 플로 차트(flow chart)이다. 제어 장치(20)는, 도 4에 보여지는 제어 처리를 주기적으로 실행한다.
도 4를 참조하면, 스텝 S01에서는, 제어 장치(20)는, 교류 전원(1)의 전압 저하가 발생하였는지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 제어 장치(20)는, 전압 검출기(14)에 의한 입력 전압 Vin의 검출치에 근거해서, 교류 전원(1)에 정전 또는 순시 전압 저하가 발생하였는지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 제어 장치(20)는, 전압 검출기(14)의 검출치의 최대치(또는 실효치)와 소정의 기준치를 비교하는 것에 의해, 정전 또는 순시 전압 저하가 발생하였는지의 여부를 판정한다.
교류 전원(1)의 전압 저하가 발생하고 있지 않은 경우(S01의 NO 판정 시), 제어 장치(20)는, 스텝 S02에 의해, 스위치 회로(11)의 이상이 발생하고 있지 않은지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 적어도 1개의 반도체 스위칭 소자 SW의 고장 또는 반도체 스위칭 소자 SW에 포함되는 IGBT의 게이트 구동 회로의 고장 등에 의한 제어 이상이 발생하고 있는 경우, 제어 장치(20)는 스위치 회로(11)의 이상으로 판정한다.
스위치 회로(11)가 정상인 경우(S02의 NO 판정 시), 제어 장치(20)는, 스텝 S06에 의해, 스위치 회로(11)의 반도체 스위칭 소자 SW에 도통 지령을 준다.
한편, 교류 전원(1)의 전압 저하가 발생하고 있는 경우(S01의 YES 판정 시), 또는 스위치 회로(11)의 이상이 발생하고 있는 경우(S02의 YES 판정 시)에는, 제어 장치(20)는, 스텝 S03으로 진행하고, 쌍방향 컨버터(12)의 제어에 의해서, 배터리(3)의 직류 전력을 상용 주파수의 교류 전력으로 변환하고, 그 교류 전력을 부하(2)에 준다. 제어 장치(20)는, 쌍방향 컨버터(12)로부터 출력 노드 N2에 출력되는 교류 전압(출력 전압 Vout)이, 전압 저하 발생 전의 교류 전원(1)으로부터 입력 노드 N1에 주어지는 교류 전압(입력 전압 Vin)에 동기하도록, 쌍방향 컨버터(12)에 있어서의 전력 변환을 제어한다. 배터리(3)는, 교류 전원(1)으로부터의 교류 전력에 의한 충전으로부터, 부하(2)에 전력을 공급하기 위한 방전으로 전환된다.
제어 장치(20)는, 쌍방향 컨버터(12)의 운전 중, 스텝 S04에 의해, 스위치 회로(11)의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 대해서 차단 지령을 발생한다. 차단 지령의 발생 중, 스텝 S05에 의해, 제어 장치(20)는, 스위치 회로(11)의 차단에 있어서의 이상의 유무를 판정하는 차단 이상 판정 처리를 실행한다.
도 5는, 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 1의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 5에 보여지는 각 블록의 기능은, 제어 장치(20)에 의한 소프트웨어 처리 및/또는 하드웨어 처리에 의해서 실현될 수가 있다.
도 5를 참조하면, 판정부(22A)는, 감산기(30)와, 비교기(32)와, n개의 비교기(34_1~34_n)와, 논리합 회로(36)와, 논리곱 회로(38)를 가진다.
감산기(30)는, 전압 검출기(14)에 의한 입력 전압 Vin의 검출치와 전압 검출기(16)에 의한 출력 전압 Vout의 검출치의 전압차를 산출한다. 비교기(32)는, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차와 임계치 Vth1를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 전압차가 임계치 Vth1보다 클 때, 비교기(32)의 출력 신호는 H 레벨이 되고, 전압차가 임계치 Vth1보다 작을 때, 비교기(32)의 출력 신호는 L 레벨이 된다. 임계치 Vth1은 「제 1의 임계치」의 일 실시예에 대응한다.
n개의 비교기(34_1~34_n)는, n개의 전압 검출기(18)에 의한 반도체 스위칭 소자의 단자 간 전압 V1~Vn을 각각 받는다. 비교기(34_1~34_n)를 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「비교기(34)」라고도 칭한다. 비교기(34)는, 대응하는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와 기준치 Vref1를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 단자 간 전압 V가 기준치 Vref1보다 작을 때, 비교기(34)의 출력 신호는 H 레벨이 되고, 단자 간 전압 V가 기준치 Vref1보다 클 때, 비교기(34)의 출력 신호는 L 레벨이 된다. 기준치 Vref1은 「기준치」의 일 실시예에 대응한다.
논리합 회로(36)는, 비교기(34_1~34_n)의 출력 신호의 논리합(OR)을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다.
논리곱 회로(38)는, 비교기(32)의 출력 신호와 논리합 회로(36)의 출력 신호의 논리곱(AND)을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 논리곱 회로(38)의 출력 신호는 검출 신호 DET로서, 전원 장치(10)의 외부(예를 들면 상위 콘트롤러)에 출력된다.
판정부(22A)에 의하면, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 임계치 Vth1보다 큰 경우에 있어서, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn 중의 p개(1≤p≤n)의 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 기준치 Vref1보다 작을 때에, H 레벨의 검출 신호 DET가 출력되게 된다.
이에 의하면, 교류 전원(1)의 이상에 의해 입력 전압 Vin이 저하하고, 쌍방향 컨버터(12)가 출력 전압 Vout를 생성한 경우, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 임계치 Vth1보다 커진다. 이 상태에서 n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에는 차단 지령이 주어진다. 차단 지령에 따라서 반도체 스위칭 소자 SW가 정상적으로 오프하면, 당해 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 기준치 Vref1보다 커진다. 한편, 당해 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이 되는 이상이 생기고 있으면, 당해 반도체 스위칭 소자 SW는 온 상태를 유지하기 때문에, 단자 간 전압 V는 기준치 Vref1보다 작아진다.
n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn 중, 차단 불능이 되는 반도체 스위칭 소자 SW가 p개(1≤p≤n) 포함되어 있는 경우, 판정부(22A)로부터 H 레벨의 검출 신호 DET가 출력된다.
한편, 판정부(22A)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 임계치 Vth1보다 작은 경우에는, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압에 의미 있는 전압차가 생기지 않기 때문에, 차단 이상을 검지할 수가 없다.
상세하게는, 스위치 회로(11)의 이상 발생(단, 교류 전원(1)은 정상)에 기인해서 쌍방향 컨버터(12)에 의해서 출력 전압 Vout가 생성되고(도 4의 S03), 또한, 스위치 회로(11)에 차단 지령이 출력된 경우(도 4의 S04)에는, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout가 동등 레벨이기 때문에, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V는 영전압에 가까운 값이 된다. 그 때문에, 차단 불능이 되는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와, 오프 상태로 되어 있는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V의 사이에는 의미 있는 차이가 나타나지 않고, 결과적으로 차단 이상을 검지하는 것이 곤란해진다.
단, 이러한 상황에서는, 오프 상태로 되어 있는 반도체 스위칭 소자 SW에 과전압이 인가된다고 하는 사태가 발생하지 않기 때문에, 차단 이상을 검지할 수 없음에 따른 문제는 없을 것이라고 생각된다.
한편, 반도체 스위칭 소자마다 그 단자 간 전압에 근거해서 차단 이상을 검지하는 종래 기술에 의하면, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압이 작은 경우, 당해 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이라고 잘못 검지될 가능성이 있다. 한편, 판정부(22A)는, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 단자 간 전압 V1~Vn에 근거해서 차단 이상을 검지하는 구성이기 때문에, 이러한 잘못된 검지를 회피할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 1에 따르는 전원 장치(10)에 의하면, 스위치 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자의 차단에 대한 이상을 정확하게 검지할 수가 있다.
［실시의 형태 2］
실시의 형태 2에서는, 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 2의 구성예에 대해 설명한다.
도 6은, 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 2의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 6에 보여지는 각 블록의 기능은, 제어 장치(20)에 의한 소프트웨어 처리 및/또는 하드웨어 처리에 의해서 실현될 수가 있다.
도 6을 참조하면, 판정부(22B)는, n개의 비교기(40_1~40_n)와, 논리합 회로(42)와, 논리곱 회로(44), (46)를 가진다.
n개의 비교기(40_1~40_n)는, n개의 전압 검출기(18)에 의한 반도체 스위칭 소자의 단자 간 전압 V1~Vn을 각각 받는다. 비교기(40_1~40_n)를 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히「비교기(40)」라고도 칭한다. 비교기(40)는, 대응하는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와 기준치 Vref2를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 클 때, 비교기(40)의 출력 신호는 H 레벨이 되고, 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다도 작을 때, 비교기(40)의 출력 신호는 L 레벨이 된다. 기준치 Vref2는 「기준치」의 일 실시예에 대응한다.
논리합 회로(42)는, 비교기(40_1~40_n)의 출력 신호의 논리합(OR)을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다.
논리곱 회로(44)는, 비교기(40_1~40_n)의 출력 신호의 논리곱(AND)을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다.
논리곱 회로(46)은, 논리합 회로(42)의 출력 신호와, 논리곱 회로(44)의 출력 신호의 반전 신호의 논리곱을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 논리곱 회로(46)의 출력 신호는 검출 신호 DET로서, 전원 장치(10)의 외부(예를 들면 상위 콘트롤러)에 출력된다.
예를 들면, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 차단 지령이 주어지고 있는 상태에 있어서, q개(1≤q≤n－1)의 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이 되고, 나머지의 (n－q)개의 반도체 스위칭 소자 SW는 정상적으로 오프된 경우를 상정한다.
이 경우, q개의 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V는 기준치 Vref2보다도 작아지는 한편, (n－q)개의 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 커진다. 따라서, 논리합 회로(42)로부터 H 레벨의 신호가 출력되고, 또한, 논리곱 회로(44)로부터 L 레벨의 신호가 출력되게 되어, 결과적으로 논리곱 회로(46)로부터는 H 레벨의 검출 신호 DET가 출력된다.
즉, 판정부(22B)에 의하면, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn 중의 q개(1≤q≤n－1)의 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 작을 때에, H 레벨의 검출 신호 DET가 출력되게 된다.
한편, 판정부(22B)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 모두가 차단 불능인 경우에는, 논리합 회로(42)의 L 레벨의 출력 신호를 받아서 검출 신호 DET가 L 레벨이 되기 때문에, 차단 이상을 검지할 수가 없다. n개의 반도체 스위칭 소자 SW가 동시에 차단 불능이 되는 문제가 발생하는 확률은 지극히 낮음을 감안하면, 차단 이상을 검지할 수 없음에 따른 문제는 없다고 생각된다. 　
또, 판정부(22B)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, 판정부(22A)와 마찬가지로, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 작은 경우에는, 차단 불능이 되는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V의 사이에 의미 있는 차가 나타나지 않기 때문에, 차단 이상을 검지하는 것이 곤란해진다. 다만, 이러한 상황에서는, 오프 상태로 되어 있는 반도체 스위칭 소자 SW에 과전압이 인가된다고 하는 사태가 발생하지 않기 때문에, 차단 이상을 검지할 수 없음에 따른 문제는 없다고 생각된다. 　
반도체 스위칭 소자마다 그 단자 간 전압에 근거해서 차단 이상을 검지하는 종래 기술에서는, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 작은 경우에, 당해 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이라고 잘못 검지될 가능성이 있다. 한편, 판정부(22B)는, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 단자 간 전압 V1~Vn에 근거해서 차단 이상을 검지하는 구성이기 때문에, 이러한 잘못된 검지를 회피할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 2에 따르는 전원 장치(10)에 의하면, 스위치 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자의 차단에 대한 이상을 정확하게 검지할 수가 있다.
［실시의 형태 3］
실시의 형태 3에서는, 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 3의 구성예에 대해 설명한다.
도 7은, 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 3의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 7에 보여지는 각 블록의 기능은, 제어 장치(20)에 의한 소프트웨어 처리 및/또는 하드웨어 처리에 의해서 실현될 수가 있다. 　
도 7을 참조하면, 판정부(22C)는, n개의 비교기(50_1~50_n)와, n개의 논리곱 회로(52_1~52_n)와, 논리합 회로(54)를 가진다.
n개의 비교기(50_1~50_n)는, n개의 전압 검출기(18)에 의한 반도체 스위칭 소자의 단자 간 전압 V1~Vn을 각각 받는다. 비교기(50_1~50_n)를 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「비교기(50)」라고도 칭한다. 비교기(50)는, 대응하는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와 기준치 Vref2를 비교하고, 비교 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 클 때, 비교기(50)의 출력 신호는 H 레벨이 되고, 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 작을 때, 비교기(50)의 출력 신호는 L 레벨이 된다.
n개의 논리곱 회로(52_1~52_n)는, n개의 비교기(50_1~50_n)의 출력 신호의 논리곱을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 논리곱 회로(52_1~52_n)를 포괄적으로 표기하는 경우에는, 간단히 「논리곱 회로(52)」라고도 칭한다. 각 논리곱 회로(52)에 있어서, n개의 비교기(50)의 출력 신호 중의 하나는, 그 반전 신호가 입력된다. 어느 비교기(50)의 출력 신호가 반전되는지에 대해서는, n개의 논리곱 회로(52)의 사이에서 서로 다르다.
논리합 회로(54)는, 논리곱 회로(52_1~52_n)의 출력 신호의 논리합(OR)을 산출하고, 산출 결과를 나타내는 신호를 출력한다. 논리합 회로(54)의 출력 신호는 검출 신호 DET로서, 전원 장치(10)의 외부(예를 들면 상위 콘트롤러)에 출력된다.
예를 들면, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 차단 지령이 주어지고 있는 상태에 있어서, 어느 1개의 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이 되고, 나머지 (n－1)개의 반도체 스위칭 소자 SW는 정상적으로 오프된 경우를 상정한다.
상기 어느 1개의 반도체 스위칭 소자 SW가 반도체 스위칭 소자 SW1인 경우, 비교기(50_1)로부터 L 레벨의 신호가 출력되고, 비교기(50_2~50_n)로부터 H 레벨의 신호가 출력된다. 이에 의해, 논리곱 회로(52_1)는, 비교기(50_1)의 출력 신호의 반전 신호와, 비교기(50_2~50_n)의 출력 신호를 받아서, H 레벨의 신호를 출력한다. 한편, 논리곱 회로(52_2~52_n)의 각각은, 비교기(50_1)의 출력 신호와, 비교기(50_2~50_n)의 출력 신호(어느 1개는 반전 신호)를 받아, L 레벨의 신호를 출력한다. 그 결과, 논리곱 회로(54)로부터는 H 레벨의 검출 신호 DET가 출력된다.
즉, 판정부(22C)에 의하면, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn 중의 어느 1개의 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 기준치 Vref2보다 작을 때에, H 레벨의 검출 신호 DET가 출력되게 된다.
한편, 판정부(22C)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, 2개 이상의 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능인 경우에는, n개의 논리곱 회로(52)의 출력 신호가 모두 L 레벨이 되기 때문에, 차단 이상을 검지할 수가 없다. 따라서, 판정부(22C)에 의한 차단 이상 판정 처리는, 복수의 반도체 스위칭 소자 SW가 동시에 차단 불능이 될 가능성이 낮은 전원 장치(10)에 대해서 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 판정부(22C)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, 판정부(22A), (22B)와 마찬가지로, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 작은 경우에는, 차단 불능이 되는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V의 사이에 의미 있는 차가 나타나지 않기 때문에, 차단 이상을 검지하는 것이 곤란해진다. 다만, 이러한 상황에서는, 오프 상태로 되어 있는 반도체 스위칭 소자 SW에 과전압이 인가된다고 하는 사태가 발생하지 않기 때문에, 차단 이상을 검지할 수 없음에 따른 문제는 없는 것이라고 생각된다.
반도체 스위칭 소자마다 그 단자 간 전압에 근거해서 차단 이상을 검지하는 종래 기술에서는, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 작은 경우에, 당해 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이라고 잘못 검지될 가능성이 있다. 한편, 판정부(22C)는, n개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn의 단자 간 전압 V1~Vn에 근거해서 차단 이상을 검지하는 구성이기 때문에, 이러한 잘못된 검지를 회피할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 3에 따르는 전원 장치(10)에 의하면, 스위치 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자의 차단에 대한 이상을 정확하게 검지할 수가 있다.
여기서, 전술한 제 1 내지 제 3의 제어 구성예의 판정부(22A~22C)에 대해, 검지할 수 있는 차단 이상의 태양을 비교한 결과를 나타낸다. 도 8은, 반도체 스위칭 소자 SW의 총수 n=4인 경우에, 판정부(22A~22C)의 각각이 검지할 수가 있는 차단 이상의 태양을 표 형식으로 정리한 것이다.
표 중의 V1~V4는, 반도체 스위칭 소자 SW1~SW4의 단자 간 전압을 나타내고 있다. V1~V4의 값(H 또는 L)은, V1~V4가 입력되는 비교기의 출력 신호 레벨을 나타내고 있다.
예를 들면, 판정부(22A)에 있어서는, 반도체 스위칭 소자 SW1의 단자 간 전압 V1이 기준치 Vref1보다 작은 경우(V1＜Vref1), 즉 반도체 스위칭 소자 SW1가 차단 불능인 경우, 대응하는 비교기(34_1)의 출력 신호가 H 레벨이 된다. 한편, 반도체 스위칭 소자 SW1의 단자 간 전압 V1이 기준치 Vref1보다 큰 경우(V1＞Vref1), 즉 반도체 스위칭 소자 SW1가 정상적으로 오프되어 있는 경우, 비교기(34_1)의 출력 신호가 L 레벨이 된다.
판정부(22B)(또는 22C)에 있어서는, 반도체 스위칭 소자 SW1의 단자 간 전압 V1이 기준치 Vref2보다 작은 경우(V1＜Vref2), 즉 반도체 스위칭 소자 SW1가 차단 불능인 경우, 대응하는 비교기(40_1)(또는 50_1)의 출력 신호가 L 레벨이 된다. 한편, 반도체 스위칭 소자 SW1의 단자 간 전압 V1이 기준치 Vref2보다 큰 경우(V1＞Vref2), 즉 반도체 스위칭 소자 SW1이 정상적으로 오프되어 있는 경우, 비교기(40_1)(또는 50_1)의 출력 신호가 H 레벨이 된다.
도 8에서는, 4개의 반도체 스위칭 소자 SW1~SW4 중 어느 1개가 차단 불능인 경우(이상 소자수=1), 2개 이상의 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이고, 또한, 1개 이상의 반도체 스위칭 소자가 정상적인 경우(이상 소자수≥2 또한 정상 소자수≥1), 4개의 반도체 스위칭 소자 SW가 모두 차단 불능인 경우(전수(全數) 이상)의 각각에 대해, 판정부(22A~22C)가 차단 이상을 검지할 수 있는지의 여부를 나타내고 있다. 「OK」는 판정부가 차단 이상을 검지할 수 있는 것을 나타내고, 「NG」는 판정부가 차단 이상을 검지할 수 없는 것을 나타낸다.
도 8에 보여지는 바와 같이, 판정부(22A)에 의하면, 이상 소자수=1의 경우, 이상 소자수≥2 또한 정상 소자수≥1의 경우, 및 전수 이상의 경우의 모두에 대해, 차단 이상을 검지할 수가 있다.
이에 대해서, 판정부(22B)에 의하면, 이상 소자수=1의 경우 및 이상 소자수≥2 또한 정상 소자수≥1의 경우에 차단 이상을 검지할 수 있지만, 전수 이상의 경우에는 차단 이상을 검지할 수가 없다.
또, 판정부(22C)에 의하면, 이상 소자수=1의 경우에 차단 이상을 검지할 수가 있지만, 이상 소자수≥2 또한 정상 소자수≥1의 경우 및 전수 이상의 경우에는 차단 이상을 검지할 수가 없다.
이와 같이, 판정부(22A~22C)는, 검지할 수 있는 차단 이상의 태양이 다르다. 따라서, 어떠한 태양을 검지하고 싶은지에 따라서, 판정부(22A~22C)를 선택할 수가 있다. 혹은, 스위치 회로(11)를 구성하는 반도체 스위칭 소자 SW의 총수 n에 따라서, 판정부(22A~22C)의 어느 것을 선택하는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, n이 비교적 큰 값이며, 전수 이상이 발생할 가능성이 낮다고 판단되는 경우에는, 판정부(22B) 또는 (22C)를 적용할 수가 있다. 또한 2개 이상의 반도체 스위칭 소자 SW가 동시에 차단 불능이 될 가능성이 낮다고 판단되는 경우에는, 판정부(22C)를 적용할 수가 있다. 한편, n의 대소에 관계없이, 전수 이상이 발생할 가능성이 있는 경우에는, 판정부(22A)를 적용할 수가 있다.
도 9는, 도 4의 스텝 S05에 나타내는 차단 이상 판정 처리를 실행하는 판정부의 제 4의 구성예를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 9를 참조하면, 판정부(22)는, 판정부(22A~22C)와, 이들 판정부 중의 어느 1개를 선택하기 위한 선택부(24)를 가진다. 선택부(24)에는, 상위 콘트롤러로부터, 차단 이상 판정 처리에 사용하는 판정부를 선택하기 위한 선택 신호가 주어진다. 선택부(24)는, 선택 신호에 의해 선택된 판정부에 대해서 전압 검출기(14), (16), (18)의 검출 신호를 출력하도록 구성된다.
［실시의 형태 4］
전술한 제 1 내지 제 3의 제어 구성예의 판정부(22A~22C)에 의한 차단 이상 판정 처리에 의하면, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 작은 경우에는, 차단 불능이 되는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V와, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V의 사이에 의미 있는 차가 나타나지 않기 때문에, 차단 이상을 검지하는 것이 곤란해진다.
그래서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차가 작은 경우에는, 차단 이상의 검지를 행하지 않는 구성으로 해도 좋다.
도 10은, 실시의 형태 4에 따르는 전원 장치(10)의 제어 처리를 설명하는 플로 차트이다. 도 10의 플로 차트는, 도 4의 플로 차트에 대해서, 스텝 S07의 처리를 추가한 것이다. 　
도 10을 참조하면, 쌍방향 컨버터(12)의 운전 중, 스텝 S04에 의해, 제어 장치(20)는, 스위치 회로(11)의 반도체 스위칭 소자 SW1~SWn에 대해서 차단 지령을 발생한다.
차단 지령의 발생 중, 스텝 S07에 의해, 제어 장치(20)는, 입력 전압 Vin 및 출력 전압 Vout의 전압차(｜Vin－Vout｜)가 임계치 Vth2보다 큰지의 여부를 판정한다. ｜Vin－Vout｜＞Vth2의 경우(S07의 YES 판정 시), 제어 장치(20)는, 스텝 S05으로 진행하고, 스위치 회로(11)의 차단에 있어서의 이상의 유무를 판정하는 차단 이상 판정 처리를 실행한다. 한편,｜Vin－Vout｜≤Vth2의 경우(S07의 NO 판정 시), 제어 장치(20)는, 차단 이상 판정 처리를 행하지 않는다.
실시의 형태 4에 따르는 전원 장치(10)에 의하면, 전압차(｜Vin－Vout｜)가 작은 경우에 있어서, 정상적으로 오프된 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V가 작기 때문에, 당해 반도체 스위칭 소자 SW가 차단 불능이라고 잘못 판정될 가능성을 회피할 수가 있다. 특히, 판정부(22B), (22C)에서는 반도체 스위칭 소자 SW의 단자 간 전압 V만을 이용해서 차단 이상을 판정하는 구성으로 되어 있기 때문에, 실시의 형태 4의 제어 처리를 적용하는 것으로, 차단 이상이 잘못 검지되는 것을 막을 수가 있다.
한편, 전압차(｜Vin－Vout｜)가 작은 상황에서는, 오프 상태로 되어 있는 반도체 스위칭 소자 SW에 과전압이 인가된다고 하는 사태가 발생하지 않기 때문에, 차단 이상을 검지할 수 없음에 따른 문제는 없다고 생각된다.
한편, 이상으로 설명한 복수의 실시의 형태에 대해서, 명세서 내에서 언급되어 있지 않은 조합을 포함해서, 부정합이나 모순이 생기지 않는 범위 내에서, 각 실시의 형태로 설명된 구성을 적절히 조합하는 것은 출원 당초부터 예정되어 있다.
이번 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 보여지고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1:　교류 전원, 2: 부하, 3: 배터리(전력 저장 장치), 10: 전원 장치, 11: 스위치 회로, 12: 쌍방향 컨버터(전력 변환기), 14, 16, 18: 전압 검출기, 20: 제어 장치, 22, 22A, 22B, 22C:　판정부, 24: 선택부, 30: 감산기, 32, 34_1~34_n, 38, 40_1~40_n, 46, 50_1~50_n:　비교기, 52_1~52_n:　논리곱 회로, 36, 42, 54: 논리합 회로, DET:　검출 신호, N1:　입력 노드, N2:　출력 노드, SW1~SWn　반도체 스위칭 소자(스위칭 소자).

Claims (6)

  1. 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서,　
    교류 전원에 접속되는 입력 노드와, 상기 부하에 접속되는 출력 노드를 가지는 스위치 회로와,
    상기 출력 노드에 출력되는 교류 전력과 전력 저장 장치에 입출력되는 직류 전력의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 실행하도록 구성된 전력 변환기와,
    상기 스위치 회로 및 상기 전력 변환기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 스위치 회로는, 상기 입력 노드와 상기 출력 노드의 사이에 직렬로 접속되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 제어 장치는, 상기 n개의 스위칭 소자를 도통하기 위한 도통 지령을 출력하고 있는 상태에 있어서, 상기 교류 전원 및 상기 스위치 회로 중 적어도 한쪽의 이상이 검지된 경우에는, 상기 전력 변환기의 제어에 의해서, 상기 전력 저장 장치의 직류 전력을, 정상 시에 상기 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력에 동기한 교류 전력으로 변환해서 상기 출력 노드에 공급하도록 구성되고,
    상기 제어 장치는, 또한, 상기 전력 변환기에 있어서의 전력 변환의 실행 중에 상기 n개의 스위칭 소자를 차단하기 위한 차단 지령을 발생하고, 또한, 상기 차단 지령의 발생 중, 상기 n개의 스위칭 소자의 단자 간 전압에 근거해서 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하고,
    상기 제어 장치는, 상기 입력 노드 및 상기 출력 노드의 전압차가 제 1의 임계치를 넘고 있는 경우이며, 상기 n개의 스위칭 소자 중의 p개(1≤p≤n)의 스위칭 소자의 상기 단자 간 전압이 기준치보다 작을 때에, 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하는, 전원 장치.
  2. 부하에 전력을 공급하는 전원 장치로서,　
    교류 전원에 접속되는 입력 노드와, 상기 부하에 접속되는 출력 노드를 가지는 스위치 회로와,
    상기 출력 노드에 출력되는 교류 전력과 전력 저장 장치에 입출력되는 직류 전력의 사이에서 쌍방향의 전력 변환을 실행하도록 구성된 전력 변환기와,
    상기 스위치 회로 및 상기 전력 변환기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 스위치 회로는, 상기 입력 노드와 상기 출력 노드의 사이에 직렬로 접속되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 제어 장치는, 상기 n개의 스위칭 소자를 도통하기 위한 도통 지령을 출력하고 있는 상태에 있어서, 상기 교류 전원 및 상기 스위치 회로 중 적어도 한쪽의 이상이 검지된 경우에는, 상기 전력 변환기의 제어에 의해서, 상기 전력 저장 장치의 직류 전력을, 정상 시에 상기 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력에 동기한 교류 전력으로 변환해서 상기 출력 노드에 공급하도록 구성되고,
    상기 제어 장치는, 또한, 상기 전력 변환기에 있어서의 전력 변환의 실행 중에 상기 n개의 스위칭 소자를 차단하기 위한 차단 지령을 발생하고, 또한, 상기 차단 지령의 발생 중, 상기 n개의 스위칭 소자의 단자 간 전압에 근거해서 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하고,
    상기 제어 장치는, 이하의　
    (a) 상기 입력 노드 및 상기 출력 노드의 전압차가 제 1의 임계치를 넘고 있는 경우이며, 상기 n개의 스위칭 소자 중 m개(1≤m≤n)의 스위칭 소자의 상기 단자 간 전압이 기준치보다 작을 때에, 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하는 처리,
    (b) 상기 n개의 스위칭 소자 중 q개(1≤q≤(n－1))의 스위칭 소자의 상기 단자 간 전압이 기준치보다 작을 때, 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하는 처리,
    (c) 상기 n개의 스위칭 소자 중 어느 1개의 스위칭 소자의 단자 간 전압이 기준치보다 작아졌을 때, 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상을 검지하는 처리
    중 어느 1개를 선택적으로 실행하는, 전원 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 차단 지령의 발생 중, 상기 입력 노드 및 상기 출력 노드의 전압차가 제 2의 임계치보다 작을 때에는, 상기 스위치 회로의 차단에 대한 이상의 검지를 행하지 않는, 전원 장치. 　
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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