TWI787342B - 電力變換系統 - Google Patents

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加藤宏和
福島𨺓文
尾谷浩昭
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Abstract

實施形態之電力變換系統，具有變換部、檢測部、延遲控制部、及判定部。前述變換部，將從電源被供給的電力予以變換。前述檢測部，檢測和藉由前述變換部而被變換的電力的電壓有關之資訊。前述延遲控制部，作為前述變換部的一部分，或設於前述變換部的外部，相對於從前述電源開始前述電力的供給之供給開始時而言令前述變換部的變換動作開始延遲第1規定時間。前述判定部，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間前基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間後基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第2判定。

Description

電力變換系統
本發明之實施形態有關電力變換系統。 　　本案基於2017年9月14日於日本申請之特願2017－177120號而主張優先權，將其內容援用於此。
已知有將從電源被供給的電力予以變換之電力變換裝置。此外，已知有當輸入電源於一定時間以上的期間成為了異常電壓時輸出警報訊號之直流穩定化電源裝置。
不過，電力變換系統，較佳是能夠以更高水準來進行健全性之判定。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭64-12813號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明所欲解決之問題，在於提供一種能夠以更高水準來進行健全性之判定之電力變換系統。 [解決問題之技術手段]
實施形態之電力變換系統，具有變換部、檢測部、延遲控制部、及判定部。前述變換部，將從電源被供給的電力予以變換。前述檢測部，檢測和藉由前述變換部而被變換的電力的電壓有關之資訊。前述延遲控制部，作為前述變換部的一部分，或設於前述變換部的外部，相對於從前述電源開始前述電力的供給之供給開始時而言令前述變換部的變換動作開始延遲第1規定時間。前述判定部，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間前基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間後基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第2判定。
以下，參照圖面說明實施形態之電力變換系統。另，以下說明中，對具有同一或類似機能之構成標註同一符號。又，有時會省略該些構成的重複說明。此外，本案中所謂「被連接」，包含被電性連接之情形。
參照圖1至圖3，說明實施形態之電力變換系統1。 　　圖1為實施形態之電力變換系統1示意方塊圖。電力變換系統1，例如為將從架空線透過集電弓供給的直流電力予以變換，將變換成的電力供給至車輛的馬達(未圖示)，藉此使車輛產生驅動力者。如圖1所示，電力變換系統1，例如包含電源10、控制裝置20、閘極電源裝置30、閘極放大器40、風扇電源裝置50、風扇60。
電源10，例如包含車輛中裝載之電池及繼電器電路等。電源10，透過電力線1a，被連接至控制裝置20、閘極電源裝置30、及風扇電源裝置50。電源10，藉由繼電器電路被控制成導通狀態，來將電池中蓄電的直流電力供給至控制裝置20、閘極電源裝置30、及風扇電源裝置50。電源10，藉由繼電器電路從導通狀態被切換成關斷(shutoff)狀態，來停止直流電力的供給。從電源10被供給至各部的直流電力的電壓值為VD 。VD 例如為100V。
接下來，說明控制裝置20。控制裝置20，例如包含電壓檢測部22、二極體24、電容器26、控制部28。
電壓檢測部22，為計測從電源10被供給的直流電力的電壓值之電壓計。電壓檢測部22，被連接於被施加從電源10供給的直流電力的電壓之正極線20a與負極線20b之間。電壓檢測部22，檢測從電源10被供給的直流電力的電壓值VD 。電壓檢測部22，將示意檢測出的電壓值VD 之訊號S(VD )輸出至控制部28。
二極體24，於控制裝置20的電力輸入側與控制部28之間設於正極線20a。二極體24，其陰極被設於控制部28側，藉此阻止電流從控制部28側流往電源10側。
電容器26，被連接於被施加從電源10供給的直流電力的電壓之正極線20a與負極線20b之間。電容器26，當來自電源10的直流電力的供給停止了的情形下，具有可蓄電可供控制部28跨規定期間動作的電力之容量。也就是說，電容器26的容量，為基於控制部28的每單位時間的消費電力、及於來自電源10的直流電力的供給停止了之後使控制部28動作的規定期間而算出之容量。
控制部28的全部或一部分，例如為藉由CPU(Central Processing Unit)這樣的處理器執行記憶體等的記憶部中存儲之程式而實現之機能部(以下稱軟體機能部)。此外，控制部28的全部或一部分，亦可藉由LSI(Large Scale Integration；大型積體電路)、ASIC (Application Specific Integrated Circuit；特定應用積體電路)、或FPGA(Field-Programmable Gate Array；現場可程式閘陣列)等硬體來實現，亦可藉由軟體機能部與硬體之組合來實現。另，以下說明中，雖舉出控制部28包含CPU這樣的處理器之例子來說明，但實施形態之構成並不限定於此。
本實施形態之控制部28，從停止狀態開始起動至起動完畢為止，假設需要數秒(例如4～6秒)的時間。也就是說，控制部28，在CPU(處理器)的起動(startup)完畢以前假設需要數秒(例如4～6秒)的時間。因此，控制部28，於從電源10對控制裝置20開始電力供給之後，無法馬上開始後述的判定處理等。所謂「CPU的起動完畢」，例如意指CPU成為可執行不同於起動的處理之狀態。
本實施形態中，控制部28，和從電源10對控制裝置20開始電力供給之供給開始時大略同時地開始起動。另，控制部28的起動開始，不限定於和前述供給開始時大略同時，亦可為比前述供給開始時還之後。
控制部28，從電壓檢測部22接收示意電壓值VD 之訊號S(VD )，藉此便能辨識從電源10對電力線1a正常地供給電力。
此外，本實施形態之控制部28，具有判定部28a、及通知部28b。判定部28a，為了判定電力變換系統1的健全性，係進行第1判定及第2判定。通知部28b，當在第1判定及第2判定當中任一者被判定為異常的情形下，執行規定的處理。另，針對該些判定部28a及通知部28b，詳細後述。
接下來，說明閘極電源裝置30。閘極電源裝置30，為「電力變換裝置」之一例。閘極電源裝置30，例如包含電阻31、輸入側電容器32、直流－交流變換部(變換部)33、延遲控制部34、輸出側電容器35、及電壓檢測部(檢測部)36。
電阻31，設於和電力線1a連接之正極線30a。電阻31，抑制大的突入電流流至直流－交流變換部33。輸入側電容器32，於比電阻31還靠直流－交流變換部33側被連接於正極線30a與負極線30b之間。輸入側電容器32，透過電阻31被供給直流電力。輸入側電容器32，將透過電阻31被供給的直流電力予以蓄電。輸入側電容器32中蓄電的電力，當來自電源10的直流電力被關斷了的情形下，會受到直流－交流變換部33消費。
直流－交流變換部33，為具備複數個半導體開關元件、及將複數個半導體開關元件做ON/OFF控制的控制電路(驅動器)之開關電路。直流－交流變換部33，將從電源10透過輸入側電容器32而被供給的直流電力變換成交流電力。直流－交流變換部33，例如將100V的直流電力變換成振幅50V的交流電力。
延遲控制部34，相對於從電源10對閘極電源裝置30開始電力供給之供給開始時而言令直流－交流變換部33的變換動作開始延遲恰好第1規定時間T1G 。第1規定時間T1G ，為比控制部28(判定部28a)的起動所需要的時間還長之時間。本實施形態中，第1規定時間T1G ，被設定成比控制部28(判定部28a)的起動所需要的時間(4～6秒)還長之時間亦即10秒。惟，第1規定時間T1G 的具體例不限定於上述例，可適當設定。
延遲控制部34，例如設於比電阻31及電容器32還靠閘極電源裝置30的電力輸入側。延遲控制部34，例如藉由設於正極線30a而將正極線30a切換成導通狀態與關斷狀態之開關零件、及從電源10被供給電力之RC電路(延遲電路)、及輸出控制前述開關零件的訊號以使當前述RC電路的輸出超過了閾值的情形下將正極線30a切換成導通狀態之比較器等所形成。第1規定時間T1G 的長度，例如依RC電路的電容器容量等而受到調整。惟，延遲控制部34的構成不限定於上述例。例如，延遲控制部34，亦可藉由設於正極線30a之前述開關零件、及控制前述開關零件之各種的IC(Integrated circuit)零件所形成。
此外，延遲控制部34，亦可設於直流－交流變換部33的內部，來取代設於直流－交流變換部33的外部之情形。在此情形下，延遲控制部34，可和直流－交流變換部33中包含之上述控制電路(驅動器)一體地設置，亦可和上述控制電路個別地設置。此外，延遲控制部34，不限定於設於閘極電源裝置30的內部之情形下，亦可設於閘極電源裝置30的外部(參照圖1中的雙點鏈線)。又，延遲控制部34，不限定於藉由硬體來實現之情形，亦可藉由軟體機能部來實現，或藉由軟體機能部與硬體之組合來實現。
輸出側電容器35，於比直流－交流變換部33還靠輸出端子30c側被連接於正極線30a與負極線30b之間。輸出側電容器35，將從直流－交流變換部33輸出的電力予以蓄電。
電壓檢測部36，具有電壓計、及比較器。前述電壓計，被連接於正極線30a與負極線30b之間，計測閘極電源裝置30的輸出電壓值VG 。前述比較器，將前述電壓計計測出的電壓值VG 和規定的閾值(第1閾值S1G 、第2閾值S2G )比較。前述比較器所做的比較結果，為「和藉由直流－交流變換部33而被變換的電力的電壓有關之資訊」之一例。另，本案中所謂「和電壓有關之資訊」，不限定於比較器所做的比較結果，亦可為電壓值本身，亦可為藉由和電阻值等組合而能夠算出電壓值之電流值等。另，以下說明中，作為「和電壓有關之資訊」，說明前述比較器所做的比較結果被輸出之例子。
電壓檢測部36，作為該電壓檢測部36的檢測結果，係將示意前述比較器所做的比較結果之訊號(示意電壓值VG 比前述規定的閾值還上或下之訊號)S(VG )，例如透過未圖示的數位線路輸出至控制裝置20的控制部28的訊號輸入部。例如，電壓檢測部36，當從電源10對閘極電源裝置30開始了電力的供給之情形下，即使於直流－交流變換部33處於停止之狀態(開始變換動作之前之狀態)下，仍將示意前述比較器所做的比較結果之訊號S(VG )以規定的周期輸出至控制裝置20的控制部28。
接下來，說明閘極放大器40。在閘極放大器40，會被供給藉由直流－交流變換部33被變換而成之交流電力。在閘極放大器40，連接有對車輛的驅動馬達供給驅動電力之反流器電路(未圖示)。閘極放大器40，對反流器電路中的半導體開關元件的閘極端子供給控制訊號，藉此將半導體開關元件做ON/OFF控制。
接下來，說明風扇電源裝置50。風扇電源裝置50，為「電力變換裝置」之另一例。風扇電源裝置50，例如包含電阻51、輸入側電容器52、直流電壓變換部(變換部)53、延遲控制部54、輸出側電容器55、及電壓檢測部(檢測部)56。
電阻51，設於和電力線1a連接之正極線50a。電阻51，抑制大的突入電流流至直流電壓變換部53。輸入側電容器52，於比電阻51還靠直流電壓變換部53側被連接於正極線50a與負極線50b之間。輸入側電容器52，透過電阻51被供給直流電力。輸入側電容器52，將透過電阻51被供給的直流電力予以蓄電。輸入側電容器52中蓄電的電力，當來自電源10的直流電力被關斷了的情形下，會受到直流電壓變換部53消費。
直流電壓變換部53，例如為具備開關元件等的電路零件之DC－DC換流器。直流電壓變換部53，將從電源10透過輸入側電容器52而被供給的直流電力的電壓予以變換。直流電壓變換部53，例如將100V的直流電壓，變換成風扇60的額定電壓(例如24V)的直流電壓。
延遲控制部54，相對於從電源10對風扇電源裝置50開始電力供給之供給開始時而言令直流電壓變換部53的變換動作開始延遲恰好第1規定時間T1F 。第1規定時間T1F ，為比控制部28(判定部28a)的起動所需要的時間還長之時間。本實施形態中，第1規定時間T1F ，被設定成比控制部28(判定部28a)的起動所需要的時間(4～6秒)還長之時間亦即10秒。惟，第1規定時間T1F 的具體例不限定於上述例，可適當設定。另，和直流電壓變換部53有關之第1規定時間T1F ，可為和直流－交流變換部33有關之第1規定時間T1G 相同長度，亦可為相異長度。
延遲控制部54，例如設於比電阻51及電容器52還靠風扇電源裝置50的電力輸入側。延遲控制部54，例如藉由設於正極線50a而將正極線50a切換成導通狀態與關斷狀態之開關零件、及從電源10被供給電力之RC電路(延遲電路)、及輸出控制前述開關零件的訊號以使當前述RC電路的輸出超過了閾值的情形下將正極線50a切換成導通狀態之比較器等所形成。第1規定時間T1F 的長度，例如依RC電路的電容器容量等而受到調整。惟，延遲控制部54的構成不限定於上述例。例如，延遲控制部54，亦可藉由設於正極線50a之前述開關零件、及控制前述開關零件之各種的IC零件所形成。
此外，延遲控制部54，亦可設於直流電壓變換部53的內部，來取代設於直流電壓變換部53的外部之情形。此外，延遲控制部54，不限定於設於風扇電源裝置50的內部之情形下，亦可設於風扇電源裝置50的外部(參照圖1中的雙點鏈線)。又，延遲控制部54，不限定於藉由硬體來實現之情形，亦可藉由軟體機能部來實現，或藉由軟體機能部與硬體之組合來實現。
輸出側電容器55，於比直流電壓變換部53還靠輸出端子50c側被連接於正極線50a與負極線50b之間。輸出側電容器55，將從直流電壓變換部53輸出的電力予以蓄電。
電壓檢測部56，具有電壓計、及比較器。前述電壓計，被連接於正極線50a與負極線50b之間，計測風扇電源裝置50的輸出電壓值VF 。前述比較器，將前述電壓計計測出的電壓值VF 和規定的閾值(第1閾值S1F 、第2閾值S2F )比較。前述比較器所做的比較結果，為「和藉由直流電壓變換部53而被變換的電力的電壓有關之資訊」之一例。電壓檢測部56，作為該電壓檢測部56的檢測結果，係將示意前述比較器所做的比較結果之訊號(示意電壓值VF 比前述規定的閾值還上或下之訊號)S(VF )，例如透過未圖示的數位線路輸出至控制裝置20的控制部28的訊號輸入部。例如，電壓檢測部56，當從電源10對風扇電源裝置50開始了電力的供給之情形下，即使於直流電壓變換部53處於停止之狀態(開始變換動作之前之狀態)下，仍將示意前述比較器所做的比較結果之訊號S(VF )以規定的周期輸出至控制裝置20的控制部28。
接下來，說明風扇60。風扇60，為對於電力變換系統1中的發熱零件(例如反流器電路)之送風機構。在風扇60，會被供給藉由直流電壓變換部53而電壓被變換而成之直流電力。風扇60，消費直流電力進行送風動作，藉此抑制發熱零件中的溫度上昇。
接下來，說明控制裝置20的判定部28a及通知部28b。具體而言，說明電力變換系統1中，自從電源10開始了電力供給之供給開始時起算於經過第1規定時間T1G 、T1F 前基於藉由電壓檢測部36、56檢測出的檢測結果來進行第1判定，自前述供給開始時起算於經過第1規定時間T1G 、T1F 後基於藉由電壓檢測部36、56檢測出的檢測結果來進行第2判定。
此處，本案中所謂「自從電源10開始了電力供給之供給開始時」，並非意指從電源10對特定的裝置(例如閘極電源裝置30或風扇電源裝置50)開始了電力供給之嚴謹的時刻，其概念還涵括由於電力線1a或正極線20a、30a、50a的內部電阻、電力變換系統1中包含的各種裝置的內部機器或電性元件等的影響而偏差了的時刻。例如，本案中，「從電源10對電力線1a開始了電力供給時」、及「從電源10對控制裝置20開始了電力供給時」、及「從電源10對閘極電源裝置30開始了電力供給時」、及「從電源10對風扇電源裝置50開始了電力供給時」，彼此視為大略相同時刻。例如，「從電源10對閘極電源裝置30開始了電力供給時」及「從電源10對風扇電源裝置50開始了電力供給時」，分別為「從電源開始了電力供給之供給開始時」的一例。此外，以下，將「從電源開始了電力供給之供給開始時」簡稱為「電力供給開始時」。
圖2為電力變換系統1的各種動作時間點之一例示意時序圖。圖2中的(a)，揭示從電源10對電力變換系統1供給之電力的電壓值。此電壓值，例如相當於藉由控制裝置20的電壓檢測部22而被檢測之電壓值VD 。圖2所示例子中，時刻t0 為電力供給開始時。
圖2中的(b)，揭示藉由閘極電源裝置30的直流－交流變換部33而被變換而從閘極電源裝置30被輸出之輸出電壓值VG 。此電壓值VG ，為藉由閘極電源裝置30的電壓檢測部36而被檢測之電壓值VG 。圖2所示例子中，時刻t2 為直流－交流變換部33的變換動作開始時。也就是說，時刻t0 與時刻t2 之間的時間，相當於藉由延遲控制部34而直流－交流變換部33的變換動作開始受到延遲之第1規定時間T1G 。一旦從電源10對閘極電源裝置30供給直流電力，則首先電力會被充電至輸入側電容器32。直流－交流變換部33，因應電力被蓄積於輸入側電容器32，而增加所變換的電力的大小。如此一來，如圖2中的(b)所示，從直流－交流變換部33被輸出之交流電力的電壓值VG 會逐漸增加。
圖2中的(c)，揭示藉由風扇電源裝置50的直流電壓變換部53而被變換而從風扇電源裝置50被輸出之輸出電壓值VF 。此電壓值VF ，為藉由風扇電源裝置50的電壓檢測部56而被檢測之電壓值VF 。圖2所示例子中，時刻t2 為直流電壓變換部53的變換動作開始時。也就是說，時刻t0 與時刻t2 之間的時間，相當於藉由延遲控制部54而直流電壓變換部53的變換動作開始受到延遲之第1規定時間T1F 。一旦從電源10對風扇電源裝置50供給直流電力，則首先電力會被充電至輸入側電容器52。直流電壓變換部53，因應電力被蓄積於輸入側電容器52，而增加所變換的電力的大小。如此一來，如圖2中的(c)所示，從直流電壓變換部53被輸出之直流電力的電壓值VF 會逐漸增加。
圖2中的(d)，揭示控制裝置20的控制部28(判定部28a)的動作狀態。圖2所示例子中，控制部28，於時刻t0 開始起動而於時刻t1 起動完畢。如此一來，控制部28，於時刻t1 以後，便能進行後述的第1判定及第2判定。
圖2中的(e)，揭示作為從閘極電源裝置30被輸出之輸出電壓值VG ，檢測出異常電壓的例子。此例中，從電力供給開始時亦即時刻t0 起算於經過第1規定時間T1G 前，檢測出一定程度大的輸出電壓值VG 。
圖2中的(f)，揭示作為從風扇電源裝置50被輸出之輸出電壓值VF ，檢測出異常電壓的例子。此例中，自電力供給開始時亦即時刻t0 起算於經過第1規定時間T1F 前，檢測出一定程度大的輸出電壓值VF 。
接下來，參照圖2，說明有關閘極電源裝置30的健全性之判定。 　　判定部28a，首先，自電力供給開始時(時刻t0 )起算於經過第1規定時間T1G 前基於藉由電壓檢測部36檢測出的檢測結果來進行第1判定。也就是說，判定部28a，於直流－交流變換部33尚未開始變換動作之狀態下，進行第1判定。
判定部28a，作為第1判定，係判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否為第1閾值S1G 以上。本實施形態中，判定部28a，基於從電壓檢測部36被輸出之示意前述比較器所做的比較結果之訊號S(VG )，來判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否為第1閾值S1G 以上。也就是說，本案中所謂「判定和電壓有關之值是否為閾值以上(或是否超出)」，並不限定於直接地基於電壓值來判定之情形，還涵括基於示意藉由比較器而已和閾值比較的結果之訊號來判定之情形。第1閾值S1G ，被設定成在直流－交流變換部33尚未開始變換動作之狀態下不會被輸出之電壓值。另，第1閾值S1G ，若為能夠判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否實質上為0V之閾值，則無特別限定。判定部28a，於第1判定中，當藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 為未滿第1閾值S1G 的情形下(從電壓檢測部36被輸出示意電壓值VG 為未滿第1閾值S1G 之訊號S(VG )的情形下)，判定沒有異常。另一方面，判定部28a，於第1判定中，當藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 為第1閾值S1G 以上的情形下(從電壓檢測部36被輸出示意電壓值VG 為第1閾值S1G 以上之訊號S(VG )的情形下)，判定有異常。判定部28a，於第1判定中當判定出有異常的情形下，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。
本實施形態中，判定部28a，於和判定部28a的起動完畢大略同時(時刻t1 )，進行第1判定。另，判定部28a，亦可取代上述，而自判定部28a的起動完畢起算於第2規定時間T2G 以內進行第1判定。第2規定時間T2G ，若為能夠於直流－交流變換部33的變換動作開始之前進行上述第1判定之時間，則無特別限定。第2規定時間T2G ，因應判定部28a的起動所需要的時間，而事先被設定於判定部28a可參照之記憶部。
接下來，判定部28a，自電力供給開始時(時刻t0 )起算於經過第1規定時間T1G 後基於藉由電壓檢測部36檢測出的檢測結果來進行第2判定。也就是說，判定部28a，於直流－交流變換部33開始了變換動作之後，進行第2判定。另，所謂「於經過第1規定時間T1G 後進行第2判定」，並不限定於經過第1規定時間T1G 後立刻進行第2判定之情形，還涵括於經過第1規定時間T1G 後在規定的時間點進行第2判定。
判定部28a，作為第2判定，係判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否超出第2閾值S2G 。本實施形態中，判定部28a，基於從電壓檢測部36被輸出之示意前述比較器所做的比較結果之訊號S(VG )，來判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否超出第2閾值S2G 。第2閾值S2G ，被設定成一定以上的大小，並且當直流－交流變換部33正常動作的情形下，為比從直流－交流變換部33被輸出的電壓值還小之值。判定部28a，於第2判定中，當藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 超出第2閾值S2G 的情形下(從電壓檢測部36被輸出示意電壓值VG 超出第2閾值S2G 以上之訊號的情形下)，判定沒有異常。另一方面，判定部28a，於第2判定中，當藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 不超出第2閾值S2G 的情形下(從電壓檢測部36被持續輸出示意電壓值VG 未滿第2閾值S2G 之訊號的情形下)，判定有異常。判定部28a，於第2判定中當判定出有異常的情形下，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。另，第1閾值S1G 和第2閾值S2G ，可彼此相同，亦可彼此相異。
本實施形態中，判定部28a，作為第2判定，於被設定在直流－交流變換部33的變換動作開始時(亦即自電力供給開始時起算經過第1規定時間T1G 時，時刻t2 )之後的第3規定時間T3G 以內，判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否超出第2閾值S2G 。例如，判定部28a，以規定的周期監視示意電壓檢測部36的前述比較器所做的比較結果之訊號S(VG )，於經過第3規定時間T3G 之前判定電壓值VG 是否超出第2閾值S2G ，藉此進行第2判定。第3規定時間T3G ，事先被設定於判定部28a可參照之記憶部。
另，所謂「於第3規定時間T3G 以內，判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否超出第2閾值S2G 」，並不限定於上述例。例如，判定部28a，亦可取代上述，不以規定的周期監視示意電壓檢測部36的前述比較器所做的比較結果之訊號S(VG )，而是於經過第3規定時間T3G 時判定藉由電壓檢測部36檢測出的電壓值VG 是否為第2閾值S2G 以上，藉此進行第2判定。
接下來，說明有關風扇電源裝置50的健全性之判定。 　　判定部28a，首先，自電力供給開始時(時刻t0 )起算於經過第1規定時間T1F 前基於藉由電壓檢測部56檢測出的檢測結果來進行第1判定。也就是說，判定部28a，於直流電壓變換部53尚未開始變換動作之狀態下，進行第1判定。
判定部28a，作為第1判定，係判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否為第1閾值S1F 以上。本實施形態中，判定部28a，基於從電壓檢測部56被輸出之示意前述比較器的比較結果之訊號S(VF )，來判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否為第1閾值S1F 以上。第1閾值S1F ，被設定成在直流電壓變換部53尚未開始變換動作之狀態下不會被輸出之電壓值。另，第1閾值S1F ，若為能夠判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否實質上為0V之閾值，則無特別限定。判定部28a，於第1判定中，當藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 為未滿第1閾值S1F 的情形下(從電壓檢測部56被輸出示意電壓值VF 為未滿第1閾值S1F 之訊號S(VF )的情形下)，判定沒有異常。另一方面，判定部28a，於第1判定中，當藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 為第1閾值S1F 以上的情形下(從電壓檢測部56被輸出示意電壓值VF 為第1閾值S1F 以上之訊號S(VF )的情形下)，判定有異常。判定部28a，於第1判定中當判定出有異常的情形下，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。
本實施形態中，判定部28a，於和判定部28a的起動完畢大略同時(時刻t1 )，進行第1判定。另，判定部28a，亦可取代上述，而自判定部28a的起動完畢起算於第2規定時間T2F 以內進行第1判定。第2規定時間T2F ，若為能夠於直流電壓變換部53的變換動作開始之前進行上述第1判定之時間，則無特別限定。第2規定時間T2F ，因應判定部28a的起動所需要的時間，而事先被設定於判定部28a可參照之記憶部。
接下來，判定部28a，自電力供給開始時(時刻t0 )起算於經過第1規定時間T1F 後基於藉由電壓檢測部56檢測出的檢測結果來進行第2判定。也就是說，判定部28a，於直流電壓變換部53開始了變換動作之後，進行第2判定。另，所謂「於經過第1規定時間T1F 後進行第2判定」，並不限定於經過第1規定時間T1F 後立刻進行第2判定之情形，還涵括於經過第1規定時間T1F 後在規定的時間點進行第2判定。
判定部28a，作為第2判定，係判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否超出第2閾值S2F 。本實施形態中，判定部28a，基於從電壓檢測部56被輸出之示意電壓檢測部56的比較器的比較結果之訊號S(VF )，來判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否超出第2閾值S2F 。第2閾值S2F ，被設定成一定以上的大小，並且當直流電壓變換部53正常動作的情形下，為比從直流電壓變換部53被輸出的電壓值還小之值。判定部28a，於第2判定中，當藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 超出第2閾值S2F 的情形下(從電壓檢測部56被輸出示意電壓值VF 超出第2閾值S2F 以上之訊號S(VF )的情形下)，判定沒有異常。另一方面，判定部28a，於第2判定中，當藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 不超出第2閾值S2F 的情形下(從電壓檢測部56被持續輸出示意電壓值VF 未滿第2閾值S2F 之訊號的情形下)，判定有異常。判定部28a，於第2判定中當判定出有異常的情形下，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。另，第1閾值S1F 和第2閾值S2F ，可彼此相同，亦可彼此相異。
本實施形態中，判定部28a，作為第2判定，於被設定在直流電力變換部53的變換動作開始時(亦即自電力供給開始時起算經過第1規定時間T1F 時，時刻t2 )之後的第3規定時間T3F 以內，判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否超出第2閾值S2F 。例如，判定部28a，以規定的周期監視示意電壓檢測部56的前述比較器所做的比較結果之訊號S(VF )，於經過第3規定時間T3F 之前判定電壓值VF 是否超出第2閾值S2F ，藉此進行第2判定。第3規定時間T3F ，事先被設定於判定部28a可參照之記憶部。
另，所謂「於第3規定時間T3F 以內，判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否超出第2閾值S2F 」，並不限定於上述例。例如，判定部28a，亦可取代上述，不以規定的周期監視示意電壓檢測部56的前述比較器所做的比較結果之訊號S(VF )，而是於經過第3規定時間T3F 時判定藉由電壓檢測部56檢測出的電壓值VF 是否為第2閾值S2F 以上，藉此進行第2判定。
通知部28b，當和閘極電源裝置30或風扇電源裝置50有關之第1判定或第2判定中被判定出有異常的情形下，從判定部28a接收示意有異常之訊號。通知部28b，當從判定部28a接收到示意有異常之訊號的情形下，進行規定的處理。規定的處理，為用來對車輛的乘務員或整備員等鐵路關係者通報異常之處理。規定的處理，例如為對前述顯示裝置送出控制指示以使規定的資訊被顯示於顯示裝置(例如運轉台的監控裝置)，或對運轉台等的揚聲器裝置送出控制指示以便將規定的資訊通報乘務員等。此外，通知部28b，作為規定的處理之一例，亦可對外部裝置輸出通知訊號。
接下來，說明本實施形態之電力變換系統1的處理的流程。 　　圖3為電力變換系統1的處理的流程之一例示意流程圖。如圖3所示，首先，判定部28a，於從電源10開始電力供給以前係待命(S11)。判定部28a，一旦從電源10開始電力供給，則開始起動。判定部28a，起動完畢之後，進行和閘極電源裝置30及風扇電源裝置50有關之上述第1判定(S12)。
判定部28a，於和閘極電源裝置30或風扇電源裝置50有關之第1判定中，當藉由電壓檢測部36、56檢測出的電壓的電壓值VG 、VF 為第1閾值S1G 、S1F 以上的情形下，判定有異常(S13)。在此情形下，判定部28a，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。通知部28b，當從判定部28a接收到示意有異常之訊號的情形下，進行上述之規定的處理(S14)。
另一方面，判定部28a，於和閘極電源裝置30或風扇電源裝置50有關之第1判定中，當藉由電壓檢測部36、56檢測出的電壓的電壓值VG 、VF 未滿第1閾值S1G 、S1F 的情形下，待命恰好必要的時間之後，進行和閘極電源裝置30及風扇電源裝置50有關之上述第2判定(S15)。
判定部28a，於和閘極電源裝置30或風扇電源裝置50有關之第2判定中，當藉由電壓檢測部36、56檢測出的電壓的電壓值VG 、VF 未超出第2閾值S2G 、S2F 以上的情形下，判定有異常(S13)。在此情形下，判定部28a，將示意有異常之訊號輸出至通知部28b。通知部28b，當從判定部28a接收到示意有異常之訊號的情形下，進行上述之規定的處理(S14)。
另一方面，判定部28a，於和閘極電源裝置30或風扇電源裝置50有關之第2判定中，當藉由電壓檢測部36、56檢測出的電壓的電壓值VG 、VF 超出第2閾值S2G 、S2F 的情形下，判定電源10、閘極電源裝置30、風扇電源裝置50、及控制裝置20為正常(S16)。
按照以上這樣的構成之電力變換系統1，能夠以更高水準來進行健全性之判定。此處作為比較例，設想一不具有相對於電力供給開始時而言令變換部的變換動作開始延遲規定時間之延遲控制部的電力變換系統。此比較例的電力變換系統中，和來自電源的電力供給開始同時，開始變換部的變換動作，輸出變換後的電壓。因此，作為檢測變換部的輸出電壓之電壓檢測部的檢測結果，從電力供給開始時就會檢測出比較高的電壓值。因此，例如在看起來變換部正在輸出比較高的電壓值之狀態下當電壓檢測部或控制部的訊號輸入部故障了的情形下，可能難以容易地檢測電源或電壓檢測部、控制裝置的故障。
另一方面，本實施形態之電力變換系統1，具備：變換部33、53，將從電源10被供給的電力予以變換；及檢測部36、56，檢測和藉由變換部33，53而被變換的電力的電壓有關之資訊；及延遲控制部34、54，相對於電力供給開始時而言令變換部33、53的變換動作開始延遲第1規定時間T1G 、T1F ；及判定部28a，自電力供給開始時起算於經過第1規定時間T1G 、T1F 前基於藉由檢測部36、56檢測出的檢測結果來進行第1判定，自電力供給開始時起算於經過第1規定時間T1G 、T1F 後基於藉由檢測部36、56檢測出的檢測結果來進行第2判定。
按照這樣的構成，藉由設有令變換部33、53的變換動作開始延遲第1規定時間T1G 、T1F 之延遲控制部34、54，便能進行基於變換部33、53的變換動作開始之前的狀態之第1判定。如此一來，即使在看起來變換部33、53正在輸出比較高的電壓值之狀態下當電壓檢測部36、56或控制部28的訊號輸入部故障了的情形下，仍能容易地檢測電源10或電壓檢測部36、56、控制裝置20的故障。如此一來，便能以更高水準進行健全性之判定。
本實施形態中，控制裝置20，於前述第1判定中，當和前述電壓有關之值為第1閾值S1G 、S1F 以上的情形下，判定有異常。按照這樣的構成，能夠藉由比較簡單的處理來實現上述第1判定。如此一來，便能抑制必要的追加成本，同時以更高水準進行健全性之判定。
本實施形態中，控制裝置20，於前述第2判定中，當和電壓有關之值未超出第2閾值S2G 、S2F 的情形下，判定有異常。按照這樣的構成，能夠藉由比較簡單的處理來實現上述第2判定。如此一來，便能抑制必要的追加成本，同時以更高水準進行健全性之判定。
此處，當控制裝置20的判定部28a的起動需要時間的情形下，於處理器的起動完畢時，設想亦會有變換部33、53正在輸出比較高的電壓值之情形。在此情形下，有時會更難以容易地發現電壓檢測部或控制裝置的故障。然而，本實施形態中，第1規定時間T1G 、T1F ，為比判定部28a的起動所需要的時間還長之時間。按照這樣的構成，即使當判定部28a的起動需要時間的情形下，判定部28a仍能進行基於開始變換部33、53的變換動作之前的狀態之第1判定。如此一來，便能以更高水準更確實地進行健全性之判定。
本實施形態中，判定部28a，和電力供給開始時大略同時或比電力供給開始時還之後開始起動，和起動完畢大略同時或自起動完畢起算於第2規定時間T2G 、T2F 以內進行前述第1判定。按照這樣的構成，便能於開始變換部33、53的變換動作之前，更確實地進行前述第1判定。如此一來，便能以更高水準更確實地進行健全性之判定。
本實施形態中，判定部28a，作為前述第2判定，係於和電力供給開始時、判定部28a的起動完畢時、或變換部33、53的變換動作開始時的任一者接續之第3規定時間T3G 、T3F 以內，判定和前述電壓有關之值是否超出閾值。按照這樣的構成，變換部33、53於開始變換動作而輸出一定以上的電壓值之後，能夠更確實地進行前述第2判定。如此一來，便能以更高水準更確實地進行健全性之判定。
以上，雖已說明了一個實施形態，但實施形態的構成並不限定於上述例。例如，所謂「於經過第1規定時間前基於藉由檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定」，意指只要於經過第1規定時間T1G 、T1F 前進行檢測部所做的檢測動作即可，判定部所做的第1判定，亦可於經過第1規定時間T1G 、T1F 後進行。
此外，第1規定時間T1G 和第1規定時間T1F ，可為相同，亦可為相異。第2規定時間T2G 和第2規定時間T2F ，可為相同，亦可為相異。第3規定時間T3G 和第3規定時間T3F ，可為相同，亦可為相異。此外，電力變換系統1，亦可基於閘極電源裝置30的電壓檢測部36、及風扇電源裝置50的電壓檢測部56當中僅其中一方的檢測結果，來檢測電力變換系統1的異常。
按照以上說明的至少一個實施形態，具有相對於從電源開始了電力供給之供給開始時而言令變換部的變換動作開始延遲第1規定時間之延遲控制部、及自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間前基於藉由檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定，而自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間後基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第2判定之判定部，藉此便能以更高水準進行健全性之判定。
以上已說明本發明的幾個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為例子，並非意圖限定發明之範圍。該些實施形態，可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內，可進行種種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明之範圍或要旨中，同樣地包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
1‧‧‧電力變換系統10‧‧‧電源20‧‧‧控制裝置22‧‧‧電壓檢測部28‧‧‧控制部28a‧‧‧判定部30‧‧‧閘極電源裝置(電力變換裝置)33‧‧‧直流－交流變換部(變換部)34‧‧‧延遲控制部36‧‧‧電壓檢測部(檢測部)50‧‧‧風扇電源裝置(電力變換裝置)53‧‧‧直流電壓變換部(變換部)54‧‧‧延遲控制部56‧‧‧電壓檢測部(檢測部)T1G、T1F‧‧‧第1規定時間T2G、T2F‧‧‧第2規定時間T3G、T3F‧‧‧第3規定時間S1G、S1F‧‧‧第1閾值S2G、S2F‧‧‧第2閾值
[圖1]實施形態之電力變換系統示意方塊圖。 　　[圖2]實施形態之電力變換系統的各種動作時間點之一例示意時序圖。 　　[圖3]實施形態之電力變換系統的處理的流程之一例示意流程圖。
1‧‧‧電力變換系統
1a‧‧‧電力線
10‧‧‧電源
20‧‧‧控制裝置
20a‧‧‧正極線
20b‧‧‧負極線
22‧‧‧電壓檢測部
24‧‧‧極體
26‧‧‧電容器
28‧‧‧控制部
28a‧‧‧判定部
28b‧‧‧通知部
30‧‧‧閘極電源裝置(電力變換裝置)
30a‧‧‧正極線
30b‧‧‧負極線
30c‧‧‧輸出端子
31‧‧‧電阻
32‧‧‧輸入側電容器
33‧‧‧直流一交流變換部(變換部)
34‧‧‧延遲控制部
35‧‧‧輸出側電容器
36‧‧‧電壓檢測部(檢測部)
40‧‧‧閘極放大器
50‧‧‧風扇電源裝置(電力變換裝置)
50a‧‧‧正極線
50b‧‧‧負極線
50c‧‧‧輸出端子
51‧‧‧電阻
52‧‧‧輸入側電容器
53‧‧‧直流電壓變換部(變換部)
54‧‧‧延遲控制部
55‧‧‧輸出側電容器
56‧‧‧電壓檢測部(檢測部)
60‧‧‧風扇

Claims (4)

  1. 一種電力變換系統，具備：變換部，將從電源被供給的電力予以變換；及檢測部，檢測藉由前述變換部而被變換的電力的電壓值之資訊；及延遲控制部，作為前述變換部的一部分，或設於前述變換部的外部，相對於從前述電源開始前述電力的供給之供給開始時而言令前述變換部的變換動作開始延遲第1規定時間；及判定部，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間前在前述變換部的變換動作停止的狀態下基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間後在前述變換部的變換動作正在進行的狀態下基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第2判定，其中該第1判定是當前述電壓值為第1閾值以上的情形下判定有異常，當前述電壓值未滿前述第1閾值的情形下判定無異常，該第2判定是當前述電壓值不超出第2閾值的情形下判定有異常，當前述電壓值超出前述第2閾值的情形下判定無異常；前述第2閾值，為一當前述變換部正常動作的情形下藉由前述檢測部檢測出的前述電壓值會比前述第2閾值還高之值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電力變換系統，其中，前述第1規定時間，為比前述判定部的起動所需要的時間還長之時間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電力變換系統，其中，前述判定部，和前述供給開始時大略同時或比前述供給開始時還之後開始起動，和起動完畢大略同時或自起動完畢起算於第2規定時間以內進行前述第1判定。
  4. 一種電力變換系統，具備：變換部，將從電源被供給的電力予以變換；及檢測部，檢測和藉由前述變換部而被變換的電力的電壓有關之資訊；及延遲控制部，作為前述變換部的一部分，或設於前述變換部的外部，相對於從前述電源開始前述電力的供給之供給開始時而言令前述變換部的變換動作開始延遲第1規定時間；及判定部，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間前基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第1判定，自前述供給開始時起算於經過前述第1規定時間後基於藉由前述檢測部檢測出的檢測結果來進行第2判定，其中該第1判定是當和前述電壓有關之值為第1閾值以上的情形下判定有異常，該第2判定是當和前述電壓有關之值不超出第2閾值的情形下判定有異常； 前述判定部，作為前述第2判定，於被設定在前述第1規定時間之後之第3規定時間以內，判定和前述電壓有關之值是否超出前述第2閾值。
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