(57)【要約】【課題】電力変換装置の故障検出を正確に行うことが可能な状態監視装置を提供する。【解決手段】この状態監視装置１００は、ダイオードコンバータ８００ｃの正側に接続され、抵抗素子１ａおよび抵抗素子１ｂを含む抵抗素子群１と、ダイオードコンバータ８００ｃの負側と抵抗素子群１との間に接続され、抵抗素子２ａおよび抵抗素子２ｂを含む抵抗素子群２と、相互接続点Ｍと接地点Ｇとの間に接続された接地抵抗素子６と、抵抗素子１ａおよび抵抗素子１ｂの接続点Ａに接続される正電圧給電部４と、を備える。そして、状態監視装置１００は、抵抗素子群１に流れる電流、抵抗素子群２に流れる電流、および、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流に基づく電力変換装置８００の状態に関する信号を、制御装置９００に出力する状態信号出力部７を備える。【選択図】図２
2020041892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置の状態を監視する状態監視装置であって、
前記電力変換装置の直流電源の正側に接続され、互いに直列に接続される第１抵抗素子と第２抵抗素子とを含む第１抵抗素子群と、
前記直流電源の負側と前記第１抵抗素子群との間に接続され、互いに直列に接続される第３抵抗素子と第４抵抗素子とを含む第２抵抗素子群と、
前記第１抵抗素子群および前記第２抵抗素子群の相互接続点と接地点との間に接続された接地抵抗素子部と、
前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子とが接続される第１接続点に接続され、前記状態監視装置内の所定の回路に給電を行う第１給電部と、
前記第１抵抗素子群に流れる電流、前記第２抵抗素子群に流れる電流、および、前記第１接続点と前記第１給電部との間に流れる電流に基づく前記電力変換装置の状態に関する信号を、外部の制御装置に出力する状態信号出力部と、を備える、状態監視装置。
【請求項２】
前記状態信号出力部は、前記第１接続点の第１電圧、前記第３抵抗素子と前記第４抵抗素子とが接続される第２接続点の第２電圧、および、前記第１接続点と前記第１給電部との間に流れる電流に基づいた第３電圧の各々に基づく信号を、前記状態に関する信号として前記外部の制御装置に出力するように構成されている、請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項３】
前記第１接続点と前記第１給電部との間に設けられる第５抵抗素子をさらに備え、
前記状態信号出力部は、前記第５抵抗素子と前記第１給電部との間の前記第３電圧に基づく信号を、前記状態に関する信号として前記外部の制御装置に出力するように構成されている、請求項２に記載の状態監視装置。
【請求項４】
前記相互接続点は、前記電力変換装置の正側直流電源と、前記正側直流電源に直列に接続されている前記電力変換装置の負側直流電源との間に接続されており、
前記接地抵抗素子部は、互いに直列に接続される第６抵抗素子および第７抵抗素子を含み、
前記状態信号出力部は、前記第１電圧、前記第２電圧、前記第３電圧、および、前記第６抵抗素子と前記第７抵抗素子とが接続される第３接続点の第４電圧の各々に基づく信号を、前記状態に関する信号として前記外部の制御装置に出力するように構成されている、請求項２または３に記載の状態監視装置。
【請求項５】
前記第１電圧、前記第２電圧、および、前記第３電圧の各々は、アナログ値であり、
前記状態信号出力部は、前記第１電圧をデジタル値に変換する第１変換部と、前記第２電圧をデジタル値に変換する第２変換部と、前記第３電圧をデジタル値に変換する第３変換部と、前記第１変換部、前記第２変換部、および、前記第３変換部の各々に対して、変換したデジタル信号を出力するタイミングを制御する信号を送信する出力タイミング制御部と、を含む、請求項２〜４のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項６】
前記出力タイミング制御部は、前記外部の制御装置からの演算を開始するパルス信号に基づいて、前記外部の制御装置の演算に同期して、前記第１変換部、前記第２変換部、および、前記第３変換部の各々に対して、前記デジタル信号の出力タイミングを制御する信号を送信するように構成されている、請求項５に記載の状態監視装置。
【請求項７】
前記第３抵抗素子と前記第４抵抗素子とが接続される第２接続点に接続され、前記所定の回路に給電を行う第２給電部をさらに備え、
前記状態信号出力部は、前記第１抵抗素子群に流れる電流、前記第２抵抗素子群に流れる電流、前記第１接続点と前記第１給電部との間に流れる電流、および、前記第２接続点と前記第２給電部との間に流れる電流に基づく前記電力変換装置の前記状態に関する信号を前記外部の制御装置に出力するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項８】
前記第２接続点と前記第２給電部との間に設けられる第８抵抗素子をさらに備え、
前記状態信号出力部は、前記第１接続点の第１電圧、前記第２接続点の第２電圧、前記第１接続点と前記第１給電部との間に流れる電流に基づいた第３電圧、および、前記第８抵抗素子と前記第２給電部との間の第５電圧に基づく信号を、前記状態に関する信号として前記外部の制御装置に出力するように構成されている、請求項７に記載の状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、状態監視装置に関し、特に、電力変換装置の状態を監視する状態監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置の状態を監視する状態監視装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の状態監視装置は、電力変換装置の直流電源の正側に直列に接続され、互いに直列に接続される第１抵抗素子と第２抵抗素子とを含む第１抵抗素子群を備える。また、状態監視装置は、直流電源の負側と第１抵抗素子群との間に直列接続され、互いに直列に接続される第３抵抗素子と第４抵抗素子とを含む第２抵抗素子群を備える。また、状態監視装置は、第１抵抗素子群および第２抵抗素子群の相互接続点と接地点との間に接続された接地抵抗を備える。また、状態監視装置は、第１抵抗素子と第２抵抗素子との接続点に接続される正側給電回路を備える。正側給電回路からの正電圧は、状態監視装置に設けられたＡＤ変換回路等の回路に供給されている。
【０００４】
また、状態監視装置は、第１抵抗素子群に流れる電流、および、第２抵抗素子群に流れる電流に基づく電力変換装置の状態に関する信号を、上位の制御装置に出力している。具体的には、状態監視装置は、第１抵抗素子群（第１抵抗素子）に流れる電流値と第１抵抗素子の抵抗値とによって決まる、第１抵抗素子の両端にかかる電圧Ｖｐの情報を、上位の制御装置に出力している。また、状態監視装置は、第２抵抗素子群（第３抵抗素子）に流れる電流値と第３抵抗素子の抵抗値とによって決まる、第３抵抗素子の両端にかかる電圧Ｖｎの情報を、上位の制御装置に出力している。なお、第１抵抗素子の抵抗値と第３抵抗素子の抵抗値とは略等しい。
【０００５】
ここで、電力変換装置に地絡（電気回路と大地が電気的に接続される状態）が発生していない場合は、接地抵抗に電流が流れないため、第１抵抗素子に流れる電流値と、第３抵抗素子に流れる電流値とは等しくなる。その結果、電圧Ｖｐと電圧Ｖｎとは等しくなる。また、直流電源の負側に接続されている母線に地絡が発生している場合は、接地抵抗を介して、相互接続点から直流電源の負側に向かって電流が流れるため、第１抵抗素子に流れる電流値が、第３抵抗素子に流れる電流値よりも大きくなる。その結果、電圧Ｖｐが電圧Ｖｎよりも大きくなる。また、直流電源の正側に接続されている母線に地絡が発生している場合は、接地抵抗を介して、直流電源の正側から相互接続点に向かって電流が流れるため、第３抵抗素子に流れる電流値が、第１抵抗素子に流れる電流値よりも大きくなる。その結果、電圧Ｖｎが電圧Ｖｐよりも大きくなる。すなわち、電圧Ｖｐと電圧Ｖｎとの関係により、地絡の発生の有無、および、地絡が発生している箇所の判別が可能となる。
【０００６】
また、第１抵抗素子にかかる電圧Ｖｐが検出された場合、第１抵抗素子の抵抗値および第２抵抗素子の抵抗値に基づいて、第２抵抗素子にかかる電圧が算出される。また、第３抵抗素子にかかる電圧Ｖｎが検出された場合、第３抵抗素子の抵抗値および第４抵抗素子の抵抗値に基づいて、第４抵抗素子にかかる電圧が算出される。これにより、第１抵抗素子、第２抵抗素子、第３抵抗素子、および、第４抵抗素子の各々にかかる電圧に基づいて、直流電源の電圧値が算出される。その結果、直流電圧の直流過電圧故障の判定が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−１６６９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上記特許文献１に記載の状態監視装置では、第１抵抗素子および第２抵抗素子の接続点と正側給電回路とが接続されているので、第１抵抗素子および第２抵抗素子の接続点から正側給電回路に向かって電流が流れている。しかしながら、上記特許文献１に記載されている状態監視装置では、第１抵抗素子および第２抵抗素子に流れる電流と、第３抵抗素子および第４抵抗素子に流れる電流とだけに基づいて、故障検出が行われている。すなわち、上記特許文献１に記載されている状態監視装置では、第１抵抗素子および第２抵抗素子の接続点から正側給電回路に向かって流れる電流を考慮せずに（電流値をゼロと仮定して）故障検出が行われている。この場合、第１抵抗素子群に流れる電流の一部が、正側給電回路に向かって分流されている影響が考慮されていないため、第１抵抗素子群に流れる電流（の検出値）、および、第２抵抗素子群に流れる電流（の検出値）が、実際に流れている電流値からずれる場合があるという不都合がある。このため、状態監視装置による、電力変換装置の故障検出が正確に行われない場合があるという問題点がある。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電力変換装置の故障検出をより正確に行うことが可能な状態監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による状態監視装置は、電力変換装置の状態を監視する状態監視装置であって、電力変換装置の直流電源の正側に接続され、互いに直列に接続される第１抵抗素子と第２抵抗素子とを含む第１抵抗素子群と、直流電源の負側と第１抵抗素子群との間に接続され、互いに直列に接続される第３抵抗素子と第４抵抗素子とを含む第２抵抗素子群と、第１抵抗素子群および第２抵抗素子群の相互接続点と接地点との間に接続された接地抵抗素子部と、第１抵抗素子と第２抵抗素子とが接続される第１接続点に接続され、状態監視装置内の所定の回路に給電を行う第１給電部と、第１抵抗素子群に流れる電流、第２抵抗素子群に流れる電流、および、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流に基づく電力変換装置の状態に関する信号を、外部の制御装置に出力する状態信号出力部と、を備える。
【００１１】
この発明の一の局面による状態監視装置では、上記のように、第１抵抗素子群に流れる電流、第２抵抗素子群に流れる電流、および、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流に基づく電力変換装置の状態に関する信号が、外部の制御装置に出力されている。すなわち、第１接続点と第１給電部との間に実際に流れる電流が考慮されているので、第１抵抗素子群に流れる電流の一部が第１給電部に向かって分流されている影響が、電力変換装置の状態に関する信号として考慮されている。その結果、第１抵抗素子群に流れる電流（の検出値）、および、第２抵抗素子群に流れる電流（の検出値）の各々が、実際に流れている電流値からずれるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置の故障検出をより正確に行うことができる。
【００１２】
上記一の局面による状態監視装置において、好ましくは、状態信号出力部は、第１接続点の第１電圧、第３抵抗素子と第４抵抗素子とが接続される第２接続点の第２電圧、および、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流に基づいた第３電圧の各々に基づく信号を、上記状態に関する信号として外部の制御装置に出力するように構成されている。このように構成すれば、外部の制御装置に出力された第３電圧に基づく信号を用いて、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流を容易に算出することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、第１接続点と第１給電部との間に設けられる第５抵抗素子をさらに備え、状態信号出力部は、第５抵抗素子と第１給電部との間の第３電圧に基づく信号を、上記状態に関する信号として外部の制御装置に出力するように構成されている。このように構成すれば、第５抵抗素子を設けることにより、第３電圧に基づく信号を外部の制御装置に出力することができる。その結果、比較的簡易な構成により、第３電圧に基づく信号を外部の制御装置に出力することができる。
【００１４】
上記第１電圧、第２電圧、および、第３電圧の各々に基づく信号を、外部の制御装置に出力する状態監視装置において、好ましくは、相互接続点は、電力変換装置の正側直流電源と、正側直流電源に直列に接続されている電力変換装置の負側直流電源との間に接続されており、接地抵抗素子部は、互いに直列に接続される第６抵抗素子および第７抵抗素子を含み、状態信号出力部は、第１電圧、第２電圧、第３電圧、および、第６抵抗素子と第７抵抗素子とが接続される第３接続点の第４電圧の各々に基づく信号を、上記状態に関する信号として外部の制御装置に出力するように構成されている。このように構成すれば、正側直流電源の正側（の母線）に地絡が発生している場合は、正側直流電源の正側（の母線）から、接地抵抗素子部（第３接続点）を介して、相互接続点に向って電流が流れるので、第３接続点の第４電圧は相互接続点の電圧（ゼロ）よりも大きくなる。また、負側直流電源の負側（の母線）に地絡が発生している場合は、相互接続点から、接地抵抗素子部（第３接続点）を介して、負側直流電源の負側（の母線）に向って電流が流れるので、第３接続点の第４電圧は、相互接続点の電圧（ゼロ）よりも小さくなる。また、地絡が発生していない場合は、第４電圧はゼロになる。したがって、第４電圧の値だけに基づいて、地絡の発生の有無、および、地絡の箇所を判別することができるので、地絡検出を容易に行うことができる。
【００１５】
上記第１電圧、第２電圧、および、第３電圧の各々に基づく信号を、外部の制御装置に出力する状態監視装置において、好ましくは、第１電圧、第２電圧、および、第３電圧の各々は、アナログ値であり、状態信号出力部は、第１電圧をデジタル値に変換する第１変換部と、第２電圧をデジタル値に変換する第２変換部と、第３電圧をデジタル値に変換する第３変換部と、第１変換部、第２変換部、および、第３変換部の各々に対して、変換したデジタル信号を出力するタイミングを制御する信号を送信する出力タイミング制御部と、を含む。このように構成すれば、出力タイミング制御部により、第１変換部、第２変換部、および、第３変換部の各々がデジタル信号を出力するタイミングを一括して制御することができる。その結果、第１変換部、第２変換部、および、第３変換部の各々が、自身のデジタル信号を出力するタイミングを制御している場合に比べて、タイミング制御の構成を簡略化することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、出力タイミング制御部は、外部の制御装置からの演算を開始するパルス信号に基づいて、外部の制御装置の演算に同期して、第１変換部、第２変換部、および、第３変換部の各々に対して、デジタル信号の出力タイミングを制御する信号を送信するように構成されている。ここで、外部の制御装置と状態監視装置とが同期していない場合、外部の制御装置の演算の周期内に各変換部からデジタル信号を出力するために、外部の制御装置の演算の周期に対して状態検出装置の動作を十分に速くする必要がある。これに対して、本発明では、外部の制御装置の演算に同期させることによって、状態検出装置の動作を比較的低速にすることができる。その結果、状態検出装置の消費電力の増加を抑制することができる。また、動作を低速化することによって、状態監視装置内に流れる電流を小さくすることができるので、状態監視装置内の抵抗素子を小型化することができるとともに、抵抗素子において発生する熱を放熱するための冷却系を小型化することができる。
【００１７】
上記一の局面による状態監視装置において、好ましくは、第３抵抗素子と第４抵抗素子とが接続される第２接続点に接続され、所定の回路に給電を行う第２給電部をさらに備え、状態信号出力部は、第１抵抗素子群に流れる電流、第２抵抗素子群に流れる電流、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流、および、第２接続点と第２給電部との間に流れる電流に基づく電力変換装置の状態に関する信号を外部の制御装置に出力するように構成されている。このように構成すれば、第２抵抗素子群に流れる電流の一部が、第２給電部に向かって分流されている影響が考慮されているので、第２抵抗素子群に流れる電流（の検出値）の各々が、実際に流れている電流値からずれるのを抑制することができる。これにより、第２給電部を設ける場合において、電力変換装置の故障検出をより正確に行うことができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、第２接続点と第２給電部との間に設けられる第８抵抗素子をさらに備え、状態信号出力部は、第１接続点の第１電圧、第２接続点の第２電圧、第１接続点と第１給電部との間に流れる電流に基づいた第３電圧、および、第８抵抗素子と第２給電部との間の第５電圧に基づく信号を、上記状態に関する信号として外部の制御装置に出力するように構成されている。このように構成すれば、外部の制御装置に出力された第５電圧に基づく信号を用いて、第２接続点と第２給電部との間に流れる電流を容易に算出することができる。また、第８抵抗素子を設けることにより、第５電圧に基づく信号を外部の制御装置に出力することができるので、比較的簡易な構成により第５電圧に基づく信号を外部の制御装置に出力することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、電力変換装置の故障検出をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１および第４実施形態による状態監視装置と電力変換装置との接続を説明するための図である。
【図２】第１実施形態による状態監視装置の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態による状態監視装置の電源電圧監視部の動作を説明するための図である。
【図４】第１実施形態による状態監視装置の出力タイミング制御部の制御を説明するための図である。
【図５】第１実施形態による状態監視装置のＡＤ変換器およびシリアル信号変換部の動作を説明するための図である。
【図６】第１実施形態による状態監視装置のシリアル信号選択部の動作を説明するための図である。
【図７】第１実施形態において地絡故障の発生の有無に基づいた電力変換装置の状態を説明するための等価回路である。（図７（ａ）は、地絡が発生していない場合の等価回路である。図７（ｂ）は、負側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。図７（ｃ）は、正側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。）
【図８】第２および第３実施形態による状態監視装置と電力変換装置との接続を説明するための図である。
【図９】第２実施形態による状態監視装置の構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態による状態監視装置の出力タイミング制御部の制御を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態による状態監視装置のシリアル信号選択部の動作を説明するための図である。
【図１２】第２実施形態において地絡故障の発生の有無に基づいた電力変換装置の状態を説明するための等価回路である。（図１２（ａ）は、地絡が発生していない場合の等価回路である。図１２（ｂ）は、負側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。図１２（ｃ）は、正側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。）
【図１３】第３実施形態による状態監視装置の構成を示す図である。
【図１４】第３実施形態による状態監視装置の電源電圧監視部の動作を説明するための図である。
【図１５】第３実施形態による状態監視装置の出力タイミング制御部の制御を説明するための図である。
【図１６】第３実施形態による状態監視装置のシリアル信号選択部の動作を説明するための図である。
【図１７】第３実施形態において地絡故障の発生の有無に基づいた電力変換装置の状態を説明するための等価回路である。（図１７（ａ）は、地絡が発生していない場合の等価回路である。図１７（ｂ）は、負側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。図１７（ｃ）は、正側母線に地絡が発生している場合の等価回路である。）
【図１８】第４実施形態による状態監視装置の構成を示す図である。
【図１９】第４実施形態による状態監視装置の出力タイミング制御部の制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１〜図７を参照して、第１実施形態による状態監視装置１００の構成について説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して、状態監視装置１００の概略の構成について説明する。図１に示すように、状態監視装置１００は、電力変換装置８００の状態（地絡故障または直流過電圧故障の有無）を監視するために設けられている。状態監視装置１００は、電力変換装置８００の正側母線８００ａと、負側母線８００ｂとの間に接続されている。
【００２４】
また、電力変換装置８００には、交流電圧を直流電圧（正電圧）Ｅに変換するダイオードコンバータ８００ｃが設けられている。また、電力変換装置８００には、ダイオードコンバータ８００ｃによって変換された直流電圧Ｅを交流電圧に変換して負荷（図示せず）に出力する２レベルのインバータ８００ｄが設けられている。状態監視装置１００は、ダイオードコンバータ８００ｃとインバータ８００ｄとの間に設けられている。なお、ダイオードコンバータ８００ｃは、特許請求の範囲の「直流電源」の一例である。
【００２５】
ここで、図２を参照して、状態監視装置１００の構成を説明する。なお、図２の、電流Ｉｐ１および電流Ｉｐ２は、それぞれ、後述する抵抗素子１ａおよび抵抗素子１ｂを流れる電流である。また、電流Ｉｎは、後述する抵抗素子群２を流れる電流である。また、電流Ｉｇは、後述する接地抵抗素子３を流れる電流である。また、電流Ｉｃは、後述する抵抗素子６を流れる電流である。また、電圧Ｖｐ１および電圧Ｖｐ２は、それぞれ、抵抗素子１ａの両端の電圧、および、抵抗素子１ｂの両端の電圧である。また、電圧Ｖｐ１は、後述する接続点Ａの電圧でもある。また、電圧Ｖｎ１および電圧Ｖｎ２は、それぞれ、抵抗素子２ａの両端にかかる電圧、および、抵抗素子２ｂの両端にかかる電圧である。また、電圧Ｖｎ１は、後述する接続点Ｂの電圧でもある。また、電圧Ｖｃは、抵抗素子６と正電圧給電部４との間の電圧である。
【００２６】
（状態監視装置の構成）
図２に示すように、状態監視装置１００は、ダイオードコンバータ８００ｃ（図１参照）の正側（正側母線８００ａ）に接続され抵抗素子群１を備える。抵抗素子群１は、互いに直列に接続される抵抗素子１ａと抵抗素子１ｂとを含む。なお、抵抗素子群１は、特許請求の範囲の「第１抵抗素子群」の一例である。また、抵抗素子１ａおよび抵抗素子１ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１抵抗素子」および「第２抵抗素子」の一例である。
【００２７】
また、状態監視装置１００は、ダイオードコンバータ８００ｃの負側（負側母線８００ｂ）と抵抗素子群１との間に接続される抵抗素子群２を備える。抵抗素子群２は、互いに直列に接続される抵抗素子２ａと抵抗素子２ｂとを含む。なお、抵抗素子群２は、特許請求の範囲の「第２抵抗素子群」の一例である。また、抵抗素子２ａおよび抵抗素子２ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第３抵抗素子」および「第４抵抗素子」の一例である。
【００２８】
また、状態監視装置１００は、抵抗素子群１および抵抗素子群２の相互接続点Ｍと接地点Ｇとの間に接続された接地抵抗素子３を備える。なお、接地抵抗素子３は、特許請求の範囲の「接地抵抗素子部」の一例である。
【００２９】
また、状態監視装置１００は、抵抗素子１ａと抵抗素子１ｂとが接続される接続点Ａに接続される正電圧給電部４を備える。具体的には、接続点Ａと正電圧給電部４とは、後述する抵抗素子６を介して接続されている。また、正電圧給電部４からの正電圧は、状態監視装置１００内に設けられている、後述するオペアンプ７０ａ〜７０ｃおよびＡＤ変換器７１ａ〜７１ｃに（正側の電圧として）給電される。すなわち、正電圧給電部４から、状態監視装置１００の動作に必要な正側電源電圧Ｖｃｃが出力されている。また、正電圧給電部４の出力側と相互接続点Ｍとの間にはコンデンサ５が接続されている。コンデンサ５は、正電圧給電部４から出力されている正側電源電圧Ｖｃｃにより充電される。このように構成することによって、動作に必要な（正）電圧を、外部の電源から供給させる必要がなくなるので、状態監視装置１００を小型化させることが可能である。なお、接続点Ａは、特許請求の範囲の「第１接続点」の一例である。また、オペアンプ７０ａ〜７０ｃおよびＡＤ変換器７１ａ〜７１ｃはそれぞれ、特許請求の範囲の「所定の回路」の一例である。また、正電圧給電部４は、特許請求の範囲の「第１給電部」の一例である。
【００３０】
また、状態監視装置１００は、接続点Ａと正電圧給電部４との間に設けられる抵抗素子６を備える。なお、抵抗素子６は、特許請求の範囲の「第５抵抗素子」の一例である。
【００３１】
また、状態監視装置１００には、後述する状態信号出力部７を含む電源回路部分１００ａが設けられている。
【００３２】
ここで、第１実施形態では、状態監視装置１００は、抵抗素子群１に流れる電流（電流Ｉｐ１および電流Ｉｐ２）、抵抗素子群２に流れる電流Ｉｎ、および、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流Ｉｃに基づく電力変換装置８００の状態に関する信号を上位の制御装置９００に出力する状態信号出力部７を備える。なお、制御装置９００は、特許請求の範囲の「外部の制御装置」の一例である。
【００３３】
具体的には、状態信号出力部７は、接続点Ａの電圧Ｖｐ１、抵抗素子２ａと抵抗素子２ｂとが接続される接続点Ｂの電圧Ｖｎ１、および、接続点Ａと正電圧給電部４（抵抗素子６）との間に流れる電流Ｉｃに基づいた電圧Ｖｃの各々に基づく信号を、電力変換装置８００の状態に関する信号として上位の制御装置９００に出力するように構成されている。なお、電圧Ｖｐ１、電圧Ｖｎ１、および、電圧Ｖｃの各々は、アナログ値である。また、電圧Ｖｐ１および電圧Ｖｎ１は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１電圧」および「第２電圧」の一例である。また、電圧Ｖｃおよび接続点Ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第３電圧」および「第２接続点」の一例である。
【００３４】
以下に、第１実施形態における状態信号出力部７の構成および動作について、詳細に説明する。
【００３５】
（状態信号出力部の構成）
状態信号出力部７は、オペアンプ７０ａと、オペアンプ７０ｂと、オペアンプ７０ｃとを含む。また、状態信号出力部７は、ＡＤ変換器７１ａと、ＡＤ変換器７１ｂと、ＡＤ変換器７１ｃとを含む。また、状態信号出力部７は、電源電圧監視部７２と出力タイミング制御部７３とを含む。また、状態信号出力部７は、シリアル信号変換部７４ａと、シリアル信号変換部７４ｂと、シリアル信号変換部７４ｃとを含む。また、状態信号出力部７は、シリアル信号選択部７５と、Ｅ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｏｐｔｉｃａｌ）変換部７６を含む。なお、オペアンプ７０ａは、接続点Ａに接続されている。オペアンプ７０ａは、抵抗素子６に比べて入力抵抗が比較的高いので、オペアンプ７０ａには電流はほとんど流れない。
【００３６】
オペアンプ７０ａには、接続点Ａの電圧Ｖｐ１が入力されている。オペアンプ７０ａは、入力された電圧Ｖｐ１を、電圧Ｖｐａに変換（降圧）するとともに出力する。また、オペアンプ７０ｂには、接続点Ｂの電圧Ｖｎ１が入力されている。オペアンプ７０ｂは、入力された電圧Ｖｎ１を、電圧Ｖｎａに変換（降圧）するとともに出力する。また、オペアンプ７０ｃには、抵抗素子６と正電圧給電部４との間の電圧Ｖｃが入力されている。オペアンプ７０ｃは、入力された電圧Ｖｃを、電圧Ｖｃａに変換（降圧）するとともに出力する。
【００３７】
ＡＤ変換器７１ａには、オペアンプ７０ａからの電圧Ｖｐａが入力されている。また、ＡＤ変換器７１ｂには、オペアンプ７０ｂからの電圧Ｖｎａが入力されている。また、ＡＤ変換器７１ｃには、オペアンプ７０ｃからの電圧Ｖｃａが入力されている。なお、ＡＤ変換器７１ａおよびＡＤ変換器７１ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１変換部」および「第２変換部」の一例である。また、ＡＤ変換器７１ｃは、特許請求の範囲の「第３変換部」の一例である。
【００３８】
電源電圧監視部７２には、コンデンサ５の電圧（正側電源電圧Ｖｃｃ）が入力されている。電源電圧監視部７２は、出力タイミング制御部７３に、信号ＶＳＥＴ（論理信号）を出力する。電源電圧監視部７２に入力されている電圧（正側電源電圧Ｖｃｃ）が所定の閾値電圧値Ｖｔｈ（図３参照）以上になった時間ｔ（図３参照）において、信号ＶＳＥＴの論理値は０から１に変化する。なお、閾値電圧値Ｖｔｈは、状態監視装置１００の回路（オペアンプ７０ａ〜７０ｃおよびＡＤ変換器７１ａ〜７１ｃなど）が動作可能になる電圧値として予め設定されている。
【００３９】
ここで、第１実施形態では、出力タイミング制御部７３は、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々に対して、変換したデジタル信号を出力するタイミングを制御する信号を送信する。具体的には、出力タイミング制御部７３は、ＡＤ変換器７１ａがデジタル信号ＤＶＡを出力するタイミングを制御する信号ＳＩＮＴＡを送信する。また、出力タイミング制御部７３は、ＡＤ変換器７１ｂがデジタル信号ＤＶＢを出力するタイミングを制御する信号ＳＩＮＴＢを送信する。また、出力タイミング制御部７３は、ＡＤ変換器７１ｃがデジタル信号ＤＶＣを出力するタイミングを制御する信号ＳＩＮＴＣを送信する。
【００４０】
また、出力タイミング制御部７３は、信号ＶＳＥＴの論理値が１に変化すると、一定周期でＡＤ変換器７１ａ〜７１ｃを制御する動作を開始する。
【００４１】
ここで、図４を参照して、出力タイミング制御部７３（図２参照）の制御動作を説明する。図４に示すように、出力タイミング制御部７３は、所定の周期のＣＬＫ信号（図４（ａ）参照）に基づいて動作するように構成されている。また、出力タイミング制御部７３には、Ｂｉｔ０の信号（図４（ｂ）参照）、Ｂｉｔ１の信号（図４（ｃ）参照）、Ｂｉｔ２の信号（図４（ｄ）参照）、および、Ｂｉｔ３の信号（図４（ｅ）参照）が存在する。なお、Ｂｉｔ０の信号の周期は、ＣＬＫ信号の周期の２倍である。また、Ｂｉｔ１の信号の周期は、ＣＬＫ信号の周期の４倍である。また、Ｂｉｔ２の信号の周期は、ＣＬＫ信号の周期の８倍である。また、Ｂｉｔ３の信号の周期は、ＣＬＫ信号の周期の１６倍である。
【００４２】
信号ＳＩＮＴＡ、信号ＳＩＮＴＢ、および、信号ＳＩＮＴＣは、Ｂｉｔ０〜３の値に基づいてＨｉｇｈ状態（論理値が１の状態）になるように構成されている。具体的には、上位側からＢｉｔ３、Ｂｉｔ２、Ｂｉｔ１、Ｂｉｔ０の順で表される４ビットの値を１０進数で表した値（以下、論理積）が１（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝０、Ｂｉｔ２＝０、Ｂｉｔ３＝０）の場合に、信号ＳＩＮＴＡの論理値は１に変化（図４（ｆ）参照）する。また、論理積が３（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝１、Ｂｉｔ２＝０、Ｂｉｔ３＝０）の場合に、信号ＳＩＮＴＢの論理値は１に変化（図４（ｇ）参照）する。また、論理積が５（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝０、Ｂｉｔ２＝１、Ｂｉｔ３＝０）の場合に、信号ＳＩＮＴＣの論理値は１に変化（図４（ｈ）参照）する。この場合、信号ＳＩＮＴＡ、信号ＳＩＮＴＢ、および、信号ＳＩＮＴＣの各々の周期は、ＣＬＫ信号の周期の１６倍の周期Ｔである。なお、図４には、Ｂｉｔ０〜３の値に基づいた論理積を、数字の括弧書き（たとえば（１）など）で図示している。
【００４３】
次に、図５を参照して、ＡＤ変換器７１ａ〜７１ｃにおける信号の変換について説明する。なお、図５では、一例として、ＡＤ変換器７１ａについてのみ説明するが、ＡＤ変換器７１ｂおよび７１ｃについても同様である。
【００４４】
図５に示すように、出力タイミング制御部７３からの信号ＳＩＮＴＡの論理値が１に変化すると（図５（ａ）参照）、ＡＤ変換器７１ａにおいて信号変換信号（図５（ｂ）参照）の論理値が１になり、信号の変換（アナログ値からデジタル値への変換）が開始される。信号の変換が開始されてから（信号ＳＩＮＴＡの論理値が１の時間Ｔｃよりも短い）時間ＴＣＨＧが経過すると、変換処理が終了して信号変換信号の論理値が０になり、ＡＤ変換器７１ａからデジタル信号ＤＶＡ（変換結果データ）が出力される。なお、ＡＤ変換器７１ｂおよび７１ｃからは、それぞれ、デジタル信号ＤＶＢ（図２参照）およびデジタル信号ＤＶＣ（図２参照）が出力される。
【００４５】
デジタル信号ＤＶＡ、デジタル信号ＤＶＢ、デジタル信号ＤＶＣは、それぞれ、シリアル信号変換部７４ａ（図２参照）、シリアル信号変換部７４ｂ（図２参照）、シリアル信号変換部７４ｃ（図２参照）に入力される。そして、図５（ｄ）に示すように、シリアル信号変換部７４ａは、ＡＤ変換器７１ａからデジタル信号ＤＶＡの出力が開始されてから時間ＴＤＬＹ後に、シリアル信号ＳＶＡ（図５（ｄ）参照）への変換処理を開始する。
【００４６】
なお、説明は省略したが、シリアル信号変換部７４ｂおよび７４ｃについても同様の処理が行われる。具体的には、シリアル信号変換部７４ｂでは、ＡＤ変換器７１ｂからのデジタル信号ＤＶＢからシリアル信号ＳＶＢ（図２参照）への変換処理が行われる。また、シリアル信号変換部７４ｃでは、ＡＤ変換器７１ｃからのデジタル信号ＤＶＣからシリアル信号ＳＶＣ（図２参照）への変換処理が行われる。
【００４７】
なお、一般的に、ＡＤ変換器から出力されるデジタル信号は、出力開始から安定するまでに多少の時間を要する。このため、ＡＤ変換器からデジタル信号が出力されてからシリアル信号への変換処理を開始するまでは時間ＴＤＬＹのように多少の余裕をもつことが望ましい。また、時間ＴＤＬＹの値は、使用するＡＤ変換器の仕様から決定すればよい。なお、シリアル信号は出力方法によって様々な形式があるが、たとえば、クロック信号に同期して１ビットずつシリアルデータを出力する、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ：汎用非同期送受信回路）方式が用いられる。
【００４８】
また、シリアル信号変換部７４ａ〜７４ｃから出力されるシリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＣは、シリアル信号選択部７５（図２参照）に入力される。シリアル信号選択部７５は、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＣのうち、実際に存在するシリアル信号を選択し、シリアル信号ＳＥ（図１参照）として出力する。すなわち、図６に示すように、シリアル信号選択部７５は、時間軸に沿って、シリアル信号ＳＶＡ（図６（ａ）参照）と、シリアル信号ＳＶＢ（図６（ｂ）参照）と、シリアル信号ＳＶＣ（図６（ｃ）参照）との和を、シリアル信号ＳＥとして出力する。出力タイミング制御部７３によって、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＣが出力されるタイミングが重ならないように制御されている（図４参照）ので、シリアル信号選択部７５において、信号の選択を切り替えるための特別な回路は不要となる。すなわち、シリアル信号選択部７５を単純な論理和回路のみで構成することが可能である。
【００４９】
また、シリアル信号ＳＥは、Ｅ／Ｏ変換部７６（図２参照）に入力される。Ｅ／Ｏ変換部７６は、光シリアル信号ＳＬ（すなわち状態監視信号）（図２および図６（ｄ）参照）に変換され、光ケーブル７７（図２参照）を介して上位の制御装置９００（図２参照）に出力される。制御装置９００に入力された光シリアル信号ＳＬは、制御装置９００内のＯ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）変換部９００ａ（図２参照）により状態監視データＳｄａｔａに変換される。この状態監視データＳｄａｔａは、図示されていない演算装置に取り込まれ、演算装置において、電力変換装置８００の運転を制御するための演算、および、地絡故障または直流過電圧故障を検出するための演算が実行される。なお、光シリアル信号ＳＬは、特許請求の範囲の「状態に関する信号」の一例である。
【００５０】
（地絡故障および直流過電圧故障の判定方法）
図７は、地絡故障の有無による電圧および電流の状態を説明するための回路構成図（等価回路図）である。図７では、状態監視装置１００の電源回路部分１００ａ（図２参照）が接続点Ａと相互接続点Ｍの間に接続されており、電源回路部分１００ａには電流Ｉｃが流れるものとして図示している。
【００５１】
図７（ａ）は、地絡故障がない場合の等価回路である。この場合、接地抵抗素子３には電流Ｉｇが流れず（Ｉｇ＝０）、電流Ｉｇを無視することができる。この場合、下記の式（１）および（２）が成り立つ。
【数１】
2020041892.tif 000003
【数２】
2020041892.tif 000004
【００５２】
また、図７（ｂ）は、電力変換装置８００の負側母線８００ｂが地絡したときの等価回路である。この場合、接地抵抗素子３と抵抗素子群２とは並列接続となり、下記の式（３）が成り立つ。
【数３】
2020041892.tif 000005
【００５３】
この場合、下記の式（４）が成り立つ。
【数４】
2020041892.tif 000006
【００５４】
また、図７（ｃ）は、電力変換装置８００の正側母線８００ａが地絡したときの等価回路である。この場合、接地抵抗素子３と抵抗素子群１とは並列接続となり、下記の式（５）が成り立つ。
【数５】
2020041892.tif 000007
【００５５】
この場合、下記の式（６）が成り立つ。
【数６】
2020041892.tif 000008
【００５６】
すなわち、上記の式（１）および（２）が成り立つ場合、地絡故障が発生していない。また、上記の式（４）の右辺の値が正の値である場合に、負側母線８００ｂに地絡故障が発生している。上記の式（４）から算出された電流Ｉｇの大きさに基づいて、負側の地絡故障の規模の大きさも検出（把握）することが可能である。また、上記の式（６）の右辺の値が正の値である場合に、正側母線８００ａに地絡故障が発生している。上記の式（６）から算出された電流Ｉｇの大きさに基づいて、負側の地絡故障の規模の大きさも検出（把握）することが可能である。なお、上記の式（１）〜（６）の各電流の値は、後述する下記の式（７）〜（９）を用いて算出される。
【００５７】
電流Ｉｐ１は、抵抗素子１ａの抵抗値Ｒ１ｐと、抵抗素子１ａの両端の電圧（接続点Ａの検出電圧）Ｖｐ１とから、下記の式（７）により算出される。
【数７】
2020041892.tif 000009
【００５８】
また、抵抗素子６の両端の電圧は、接続点Ａの電圧Ｖｐ１と、正電圧給電部４および抵抗素子６の間の電圧Ｖｃとの差分であることから、電流Ｉｃは、下記の式（８）により算出される。なお、Ｒｉｃｃは、抵抗素子６の抵抗値である。
【数８】
2020041892.tif 000010
【００５９】
また、電流Ｉｎは、抵抗素子２ａの抵抗値Ｒ１ｎと、抵抗素子２ａの両端の電圧（接続点Ｂの検出電圧）Ｖｎ１とから、下記の式（９）により算出される。
【数９】
2020041892.tif 000011
【００６０】
ここで、直流電圧Ｅは、下記の式（１０）に示すように、正側母線８００ａと負側母線８００ｂとの間に接続された各抵抗素子の両端の電圧を合計することにより算出される。
【数１０】
2020041892.tif 000012
【００６１】
上記の式（１０）の右辺のうち、Ｖｐ１およびＶｎ１はそれぞれ、接続点Ａおよび接続点Ｂの検出電圧である。また、Ｖｐ２については、抵抗素子１ｂの抵抗値Ｒ２ｐと、抵抗素子１ｂに流れる電流Ｉｐ２とにより、下記の式（１１）が成り立つ。この場合、下記の式（１１）と、上記の式（１）とに基づいて、下記の式（１２）が成り立つ。そして、下記の式（１２）と、上記の式（７）と、上記の式（８）とに基づいて、下記の式（１３）が成り立つ。電圧Ｖｐ２は、下記の式（１３）から算出される。
【数１１】
2020041892.tif 000013
【数１２】
2020041892.tif 000014
【数１３】
2020041892.tif 000015
【００６２】
また、Ｖｎ２については、抵抗素子２ｂの抵抗値Ｒ２ｎと、抵抗素子２ｂに流れる電流Ｉｎとにより、下記の式（１４）が成り立つ。この場合、下記の式（１４）と、上記の式（９）とに基づいて、下記の式（１５）が成り立つ。電圧Ｖｎ２は、下記の式（１５）から算出される。
【数１４】
2020041892.tif 000016
【数１５】
2020041892.tif 000017
【００６３】
接続点Ａおよび接続点Ｂの検出電圧と、上記の式（１３）により算出されたＶｐ２と、上記の式（１５）により算出されたＶｎ２とから、直流電圧Ｅの大きさが算出される。
【００６４】
上記のように、地絡故障の検出および直流過電圧故障の検出の両方を、共通の回路を用いて行うことによって、検出回路の個数の増加を抑制することが可能であるとともに、検出回路の構成の簡略化が可能である。
【００６５】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６６】
第１実施形態では、上記のように、抵抗素子群１に流れる電流、抵抗素子群２に流れる電流、および、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流に基づく電力変換装置８００の状態に関する信号を、制御装置９００に出力する状態信号出力部７を備えるように、状態監視装置１００を構成する。これにより、接続点Ａと正電圧給電部４との間に実際に流れる電流が考慮されているので、抵抗素子群１に流れる電流の一部が正電圧給電部４に向かって分流されている影響が、電力変換装置１００の状態に関する信号として考慮されている。その結果、抵抗素子群１に流れる電流（の検出値）、および、抵抗素子群２に流れる電流（の検出値）の各々が、実際に流れている電流値からずれるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置８００の故障検出をより正確に行うことができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、状態信号出力部７が、接続点Ａの電圧Ｖｐ１、抵抗素子２ａと抵抗素子２ｂとが接続される接続点Ｂの電圧Ｖｎ１、および、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流に基づいた電圧Ｖｃの各々に基づく信号を、電力変換装置８００の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように、状態監視装置１００を構成する。これにより、制御装置９００に出力された電圧Ｖｃに基づく信号を用いて、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流を容易に算出することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、状態信号出力部７が、抵抗素子６と正電圧給電部４との間の電圧Ｖｃに基づく信号を、電力変換装置８００の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように、状態監視装置１００を構成する。これにより、抵抗素子６を設けることにより、電圧Ｖｃに基づく信号を制御装置９００に出力することができる。その結果、比較的簡易な構成により、電圧Ｖｃに基づく信号を制御装置９００に出力することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、状態信号出力部７は、電圧Ｖｐ１をデジタル値に変換するＡＤ変換器７１ａと、電圧Ｖｎ１をデジタル値に変換するＡＤ変換器７１ｂと、電圧Ｖｃをデジタル値に変換するＡＤ変換器７１ｃとを含む。そして、状態信号出力部７が、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々に対して、変換したデジタル信号を出力するタイミングを制御する信号を送信する出力タイミング制御部７３を含むように、状態監視装置１００を構成する。これにより、出力タイミング制御部７３により、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々がデジタル信号を出力するタイミングを一括して制御することができる。その結果、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々が、自身のデジタル信号を出力するタイミングを制御している場合に比べて、タイミング制御の構成を簡略化することができる。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、図８〜図１２を参照して、第２実施形態による状態監視装置２００の構成について説明する。第２実施形態の状態監視装置２００は、第１実施形態による状態監視装置１００の構成とは異なり、正側の電源であるダイオードコンバータ８０１ｃと、負側の電源であるダイオードコンバータ８０１ｄとの両方に接続されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
【００７１】
まず、図８を参照して、状態監視装置２００の概略の構成について説明する。図８に示すように、状態監視装置２００は、電力変換装置８０１の状態（地絡故障または直流過電圧故障の有無）を監視するために設けられている。状態監視装置２００は、電力変換装置８０１の正側母線８０１ａと、負側母線８０１ｂとの間に接続されている。
【００７２】
また、電力変換装置８０１には、交流電圧を直流電圧（正電圧）Ｅｐに変換するダイオードコンバータ８０１ｃが設けられている。また、電力変換装置８０１には、ダイオードコンバータ８０１ｃに直列に接続され、交流電圧を直流電圧（負電圧）Ｅｎに変換するダイオードコンバータ８０１ｄが設けられている。なお、ダイオードコンバータ８０１ｃは、特許請求の範囲の「正側直流電源」および「直流電源」の一例である。また、ダイオードコンバータ８０１ｄは、特許請求の範囲の「負側直流電源」および「直流電源」の一例である。
【００７３】
状態監視装置２００は、ダイオードコンバータ８０１ｃとダイオードコンバータ８０１ｄとの間に、中間電位線８０１ｅを介して接続されている。中間電位線８０１ｅは、正側母線８０１ａと負側母線８０１ｂとの中間電位を有している。具体的には、中間電位線８０１ｅの電位は、略ゼロである。すなわち、直流電圧（正電圧）Ｅｐは、正側母線８０１ａと中間電位線８０１ｅとの間の電圧である。また、直流電圧（負電圧）Ｅｎは、負側母線８０１ｂと中間電位線８０１ｅとの間の電圧である。なお、中間電位線８０１ｅは、相互接続点Ｍ（図９参照）に接続されている。
【００７４】
また、電力変換装置８０１には、ダイオードコンバータ８０１ｃによって変換された直流電圧Ｅｐ、および、ダイオードコンバータ８０１ｄによって変換された直流電圧Ｅｎを交流電圧に変換して負荷（図示せず）に出力する３レベルのインバータ８０１ｆが設けられている。状態監視装置２００は、ダイオードコンバータ８０１ｃおよびダイオードコンバータ８０１ｄと、インバータ８０１ｆとの間に設けられている。
【００７５】
ここで、図９を参照して、状態監視装置２００の構成を説明する。なお、図９の、電流Ｉｇは、後述する接地抵抗素子群１３を流れる電流である。また、電圧Ｖｇは、後述する抵抗素子１３ａと抵抗素子１３ｂとが接続される接続点Ｃの電圧である。また、電圧Ｖｇは、後述する抵抗素子１３ａの両端に印加されている電圧でもある。なお、接続点Ｃおよび電圧Ｖｇは、それぞれ、特許請求の範囲の「第３接続点」および「第４電圧」の一例である。
【００７６】
（状態監視装置の構成）
図９に示すように、状態監視装置２００は、相互接続点Ｍと接地点Ｇとの間に接続された接地抵抗素子群１３を備える。接地抵抗素子群１３は、互いに直列に接続される抵抗素子１３ａおよび抵抗素子１３ｂを含む。抵抗素子１３ａは相互接続点Ｍに接続され、抵抗素子１３ｂは接地点Ｇに接続されている。なお、接地抵抗素子群１３は、特許請求の範囲の「接地抵抗素子部」の一例である。また、抵抗素子１３ａおよび抵抗素子１３ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第６抵抗素子」および「第７抵抗素子」の一例である。
【００７７】
また、状態監視装置２００には、後述する状態信号出力部１７を含む電源回路部分２００ａが設けられている。
【００７８】
ここで、第２実施形態では、状態監視装置２００は、状態信号出力部１７を備える。状態信号出力部１７は、電圧Ｖｐ１、電圧Ｖｎ１、電圧Ｖｃ、および、接続点Ｃの電圧Ｖｇの各々に基づく信号を、電力変換装置８０１の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように構成されている。なお、電圧Ｖｇは、アナログ値である。
【００７９】
以下に、第２実施形態における状態信号出力部１７の構成および動作について、詳細に説明する。
【００８０】
（状態信号出力部の構成）
状態信号出力部１７は、オペアンプ７０ｄを含む。また、状態信号出力部１７は、ＡＤ変換器７１ｄを含む。また、状態信号出力部１７は、出力タイミング制御部１７３を含む。また、状態信号出力部１７は、シリアル信号変換部７４ｄを含む。また、状態信号出力部１７は、シリアル信号選択部１７５を含む。なお、オペアンプ７０ｄは、接続点Ｃに接続されている。また、オペアンプ７０ｄおよびＡＤ変換器７１ｄはそれぞれ、特許請求の範囲の「所定の回路」の一例である。
【００８１】
オペアンプ７０ｄには、接続点Ｃの電圧Ｖｇが入力されている。オペアンプ７０ｄは、入力された電圧Ｖｇを、電圧Ｖｇａに変換（降圧）するとともに出力する。
【００８２】
ＡＤ変換器７１ｄには、オペアンプ７０ｄからの電圧Ｖｇａが入力されている。
【００８３】
第２実施形態では、出力タイミング制御部１７３は、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、ＡＤ変換器７１ｃ、および、ＡＤ変換器７１ｄの各々に対して、変換したデジタル信号を出力するタイミングを制御する信号を送信する。具体的には、出力タイミング制御部１７３は、信号ＳＩＮＴＡ、信号ＳＩＮＴＢ、および、信号ＳＩＮＴＣに加え、ＡＤ変換器７１ｄがデジタル信号ＤＶＤを出力するタイミングを制御する信号ＳＩＮＴＤを送信する。
【００８４】
また、出力タイミング制御部１７３は、信号ＶＳＥＴの論理値が１に変化すると、一定周期でＡＤ変換器７１ａ〜７１ｄを制御する動作を開始する。
【００８５】
図１０に示すように、論理積が７（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝１、Ｂｉｔ２＝１、Ｂｉｔ３＝０）の場合に、信号ＳＩＮＴＤの論理値は１に変化（図１０（ｉ）参照）する。なお、信号ＳＩＮＴＤの周期は、ＣＬＫ信号の周期の１６倍の周期Ｔである。なお、図１０（ａ）〜（ｈ）に関しては、図４（ａ）〜（ｈ）と同様であるので、説明を省略する。
【００８６】
そして、信号ＳＩＮＴＤの論理値が１に変化したことに基づいて、ＡＤ変換器７１ｄからデジタル信号ＤＶＤ（変換結果データ）（図９参照）が出力される。
【００８７】
ＡＤ変換器７１ｄから出力されたデジタル信号ＤＶＤは、シリアル信号変換部７４ｄ（図９参照）に入力される。シリアル信号変換部７４ｄは、入力されたデジタル信号ＤＶＤをシリアル信号ＳＶＤ（図９参照）に変換する。この処理は、第１実施形態で説明した、シリアル信号変換部７４ａ〜７４ｃにおける処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８８】
また、シリアル信号変換部７４ａ〜７４ｄから出力されるシリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＤは、シリアル信号選択部１７５に入力される。シリアル信号選択部１７５は、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＤのうち、実際に存在するシリアル信号を選択し、シリアル信号ＳＥとして出力する。すなわち、シリアル信号選択部１７５は、時間軸に沿って、シリアル信号ＳＶＡ（図１１（ａ）参照）と、シリアル信号ＳＶＢ（図１１（ｂ）参照）と、シリアル信号ＳＶＣ（図１１（ｃ）参照）と、シリアル信号ＳＶＤ（図１１（ｄ）参照）との和を、シリアル信号ＳＥ（図１１（ｅ）参照）として出力する。なお、出力タイミング制御部１７３によって、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＤが出力されるタイミングが重ならない（図１１参照）ように制御されている。
【００８９】
（地絡故障および直流過電圧故障の判定方法）
図１２は、地絡故障の有無による電圧および電流の状態を説明するための回路構成図（等価回路図）である。図１２では、状態監視装置２００の電源回路部分２００ａ（図９参照）が接続点Ａと相互接続点Ｍの間に接続されており、電源回路部分２００ａには電流Ｉｃが流れるものとして図示している。
【００９０】
図１２（ａ）は、地絡故障がない場合の等価回路である。この場合、接地抵抗素子群１３（図９参照）には電流Ｉｇが流れず（Ｉｇ＝０）、抵抗素子１３ａにかかる電圧はゼロ（Ｖｇ＝０）になる。すなわち、検知された電圧Ｖｇがゼロである場合は、地絡故障は発生していない。
【００９１】
また、図１２（ｂ）は、電力変換装置８０１の負側母線８０１ｂが地絡したときの等価回路である。この場合、ダイオードコンバータ８０１ｄ、中間電位線８０１ｅ、相互接続点Ｍ、接地抵抗素子群１３、負側母線８０１ｂ、ダイオードコンバータ８０１ｄの経路で電流Ｉｇが流れることになる。この場合、下記の式（１６）が成り立つ。なお、Ｒ１ｇは、抵抗素子１３ａの抵抗値である。
【数１６】
2020041892.tif 000018
【００９２】
この場合、電流Ｉｇの流れている方向（相互接続点Ｍから接続点Ｃに向かう方向）から、電位が零である相互接続点Ｍより接続点Ｃの電位が低くなるので、Ｖｇ＜０となる。したがって、Ｖｇ＜０である場合は、負側母線８０１ｂが地絡している。また、上記の式（１６）から算出された電流Ｉｇの大きさに基づいて、負側の地絡故障の規模の大きさも検出（把握）することが可能である。
【００９３】
また、図１２（ｃ）は、電力変換装置８０１の正側母線８０１ａが地絡したときの等価回路である。この場合、ダイオードコンバータ８０１ｃ、正側母線８０１ａ、接地抵抗素子群１３、相互接続点Ｍ、中間電位線８０１ｅ、ダイオードコンバータ８０１ｃの経路で電流Ｉｇが流れることになる。
【００９４】
この場合、電流Ｉｇの流れている方向（接続点Ｃから相互接続点Ｍに向かう方向）から、電位が零である相互接続点Ｍより接続点Ｃの電位が高くなるので、Ｖｇ＞０となる。したがって、Ｖｇ＞０である場合は、正側母線８０１ａが地絡している。また、上記の式（１６）から算出された電流Ｉｇの大きさに基づいて、負側の地絡故障の規模の大きさも検出（把握）することが可能である。
【００９５】
また、直流電圧Ｅｐは、下記の式（１７）に示すように、抵抗素子１ａの両端の電圧Ｖｐ１と、抵抗素子１ｂの両端の電圧Ｖｐ２とを合計することにより算出される。
【数１７】
2020041892.tif 000019
【００９６】
そして、状態監視装置２００により検出された電圧Ｖｐ１と、上記の式（１３）に基づいて算出される電圧Ｖｐ２から、直流電圧Ｅｐが算出される。
【００９７】
また、直流電圧Ｅｎは、下記の式（１８）に示すように、抵抗素子２ａの両端の電圧Ｖｎ１と、抵抗素子２ｂの両端の電圧Ｖｎ２とを合計することにより算出される。
【数１８】
2020041892.tif 000020
【００９８】
そして、状態監視装置２００により検出された電圧Ｖｎ１と、上記の式（１５）に基づいて算出される電圧Ｖｎ２から、直流電圧Ｅｎが算出される。
【００９９】
上記のように、正側の直流電源であるダイオードコンバータ８０１ｃ、および、負側の直流電源であるダイオードコンバータ８０１ｄの各々の直流過電圧故障を個別に判定することが可能である。
【０１００】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０１】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０２】
第２実施形態では、上記のように、状態信号出力部１７が、電圧Ｖｐ１、電圧Ｖｎ１、電圧Ｖｃ、および、抵抗素子１３ａと抵抗素子１３ｂとが接続される接続点Ｃの電圧Ｖｇの各々に基づく信号を、電力変換装置８０１の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように、状態監視装置２００を構成する。これにより、ダイオードコンバータ８０１ｃの正側（の母線）に地絡が発生している場合は、ダイオードコンバータ８０１ｃの正側（の母線）から、接地抵抗素子群１３（接続点Ｃ）を介して、相互接続点Ｍに向って電流が流れるので、接続点Ｃの電圧Ｖｇは相互接続点Ｍの電圧（ゼロ）よりも大きくなる。また、ダイオードコンバータ８０１ｄの負側（の母線）に地絡が発生している場合は、相互接続点Ｍから、接地抵抗素子群１３（接続点Ｃ）を介して、ダイオードコンバータ８０１ｄの負側（の母線）に向って電流が流れるので、接続点Ｃの電圧Ｖｇは、相互接続点Ｍの電圧（ゼロ）よりも小さくなる。また、地絡が発生していない場合は、電圧Ｖｇはゼロになる。したがって、電圧Ｖｇの値だけに基づいて、地絡の発生の有無、および、地絡の箇所を判別することができるので、地絡検出を容易に行うことができる。
【０１０３】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０４】
［第３実施形態］
次に、図８、および、図１３〜図１７を参照して、第３実施形態による状態監視装置３００の構成について説明する。第３実施形態の状態監視装置３００は、第２実施形態による状態監視装置２００の構成に加えて、負電圧給電部８を備える。なお、上記第２実施形態と同様の構成は、第２実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
【０１０５】
まず、図８および図１３に示すように、状態監視装置３００は、電力変換装置８０１の状態（地絡故障または直流過電圧故障の有無）を監視するために設けられている。
【０１０６】
（状態監視装置の構成）
図１３に示すように、状態監視装置３００は、接続点Ｂに接続される負電圧給電部８を備える。負電圧給電部８からの負電圧は、状態監視装置３００内に設けられている、オペアンプ７０ａ〜７０ｅおよびＡＤ変換器７１ａ〜７１ｅに（負側の電圧として）給電される。すなわち、負電圧給電部８から、状態監視装置３００の動作に必要な負側電源電圧Ｖｅｅが出力されている。これにより、正電圧給電部４からの正電圧のみにより状態監視装置３００を動作させる場合に比べて、より安定的に状態監視装置３００を動作させることが可能である。なお、オペアンプ７０ｅおよびＡＤ変換器７１ｅはそれぞれ、特許請求の範囲の「所定の回路」の一例である。また、負電圧給電部８は、特許請求の範囲の「第２給電部」の一例である。
【０１０７】
また、負電圧給電部８の出力側と相互接続点Ｍとの間にはコンデンサ９が接続されている。コンデンサ９は、負電圧給電部８から出力されている負側電源電圧Ｖｅｅにより充電される。
【０１０８】
また、状態監視装置３００は、接続点Ｂと負電圧給電部８との間に設けられる抵抗素子１０を備える。なお、抵抗素子１０は、特許請求の範囲の「第８抵抗素子」の一例である。
【０１０９】
また、状態監視装置３００には、後述する状態信号出力部２７を含む電源回路部分３００ａが設けられている。
【０１１０】
ここで、第３実施形態では、状態監視装置３００は、抵抗素子群１に流れる電流（電流Ｉｐ１および電流Ｉｐ２）、抵抗素子群２に流れる電流Ｉｎ、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流Ｉｃ、接地抵抗素子群１３に流れる電流Ｉｇ、および、接続点Ｂと負電圧給電部８との間に流れる電流Ｉｅに基づく電力変換装置８０１の状態に関する信号を制御装置９００に出力する状態信号出力部２７を備える。
【０１１１】
具体的には、状態信号出力部２７は、接続点Ａの電圧Ｖｐ１、接続点Ｂの電圧Ｖｎ１、電圧Ｖｃ、電圧Ｖｇ、および、接続点Ｂと負電圧給電部８（抵抗素子１０）との間に流れる電流Ｉｅに基づいた電圧Ｖｅの各々に基づく信号を、電力変換装置８０１の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように構成されている。なお、電圧Ｖｅは、アナログ値である。また、電圧Ｖｅは、特許請求の範囲の「第５電圧」の一例である。
【０１１２】
以下に、第３実施形態における状態信号出力部２７の構成および動作について、詳細に説明する。
【０１１３】
（状態信号出力部の構成）
状態信号出力部２７は、オペアンプ７０ｅを含む。また、状態信号出力部２７は、ＡＤ変換器７１ｅを含む。また、状態信号出力部２７は、電源電圧監視部２７２と出力タイミング制御部２７３とを含む。また、状態信号出力部２７は、シリアル信号変換部７４ｅを含む。また、状態信号出力部２７は、シリアル信号選択部２７５を含む。
【０１１４】
オペアンプ７０ｅには、接続点Ｂと負電圧給電部８との間の電圧Ｖｅが入力されている。オペアンプ７０ｅは、入力された電圧Ｖｅを、電圧Ｖｅａに変換（降圧）するとともに出力する。
【０１１５】
ＡＤ変換器７１ｅには、オペアンプ７０ｅからの電圧Ｖｅａが入力されている。
【０１１６】
電源電圧監視部２７２には、コンデンサ５の電圧（正側電源電圧Ｖｃｃ）、および、コンデンサ９の電圧（負側電源電圧Ｖｅｅ）が入力されている。電源電圧監視部２７２は、出力タイミング制御部２７３に、信号ＶＳＥＴ（論理信号）を出力する。入力されている電圧（正側電源電圧Ｖｃｃ）が所定の閾値電圧値Ｖｔｈｐ（図１４参照）以上になり、かつ、入力されている電圧（負側電源電圧Ｖｅｅ）が所定の閾値電圧値Ｖｔｈｎ（図１４参照）以下になった時間ｔにおいて、信号ＶＳＥＴの論理値は０から１に変化（図１４参照）する。なお、閾値電圧値ＶｔｈｐおよびＶｔｈｎは、状態監視装置３００の回路（オペアンプ７０ａ〜７０ｅおよびＡＤ変換器７１ａ〜７１ｅなど）が動作可能になる電圧値として予め設定されている。
【０１１７】
また、出力タイミング制御部２７３は、信号ＶＳＥＴの論理値が１に変化すると、一定周期でＡＤ変換器７１ａ〜７１ｅを制御する動作を開始する。
【０１１８】
図１５に示すように、論理積が９（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝０、Ｂｉｔ２＝０、Ｂｉｔ３＝１）の場合に、信号ＳＩＮＴＥの論理値は１に変化（図１５（ｊ）参照）する。なお、信号ＳＩＮＴＥの周期は、ＣＬＫ信号の周期の１６倍の周期Ｔである。なお、図１５（ａ）〜（ｉ）に関しては、図１０（ａ）〜（ｉ）と同様であるので、説明を省略する。
【０１１９】
そして、信号ＳＩＮＴＥの論理値が１に変化したことに基づいて、ＡＤ変換器７１ｅからデジタル信号ＤＶＥ（変換結果データ）（図１３参照）が出力される。
【０１２０】
デジタル信号ＤＶＥは、シリアル信号変換部７４ｅ（図１３参照）に入力される。シリアル信号変換部７４ｅは、入力されたデジタル信号ＤＶＥをシリアル信号ＳＶＥ（図１３参照）に変換する。この処理は、第１実施形態で説明した、シリアル信号変換部７４ａ〜７４ｃにおける処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
また、シリアル信号変換部７４ａ〜７４ｅから出力されるシリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＥは、シリアル信号選択部２７５に入力される。シリアル信号選択部２７５は、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＥのうち、実際に存在するシリアル信号を選択し、シリアル信号ＳＥとして出力する。すなわち、シリアル信号選択部２７５は、時間軸に沿って、シリアル信号ＳＶＡ（図１６（ａ）参照）と、シリアル信号ＳＶＢ（図１６（ｂ）参照）と、シリアル信号ＳＶＣ（図１６（ｃ）参照）と、シリアル信号ＳＶＤ（図１６（ｄ）参照）と、シリアル信号ＳＶＥ（図１６（ｅ）参照）との和を、シリアル信号ＳＥ（図１６（ｆ）参照）として出力する。なお、出力タイミング制御部２７３によって、シリアル信号ＳＶＡ〜ＳＶＥが出力されるタイミングが重ならない（図１６参照）ように制御されている。
【０１２２】
（地絡故障および直流過電圧故障の判定方法）
図１７は、地絡故障の有無による電圧および電流の状態を説明するための回路構成図（等価回路図）である。図１７では、状態監視装置３００の電源回路部分３００ａ（図１３参照）のうち接続点Ａと相互接続点Ｍの間に接続されている部分に電流Ｉｃが流れ、電源回路部分３００ａのうち接続点Ｂと相互接続点Ｍの間に接続されている部分に電流Ｉｅが流れるものとして図示している。なお、地絡故障の判定に関しては、第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１２３】
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、抵抗素子２ｂの両端の電圧Ｖｎ２については、抵抗素子２ｂの抵抗値Ｒ２ｎと、抵抗素子２ｂに流れる電流Ｉｎ２とにより、下記の式（１９）が成り立つ。
【数１９】
2020041892.tif 000021
【０１２４】
また、電流Ｉｎ２は、抵抗素子２ａに流れる電流Ｉｎ１と、抵抗素子１０に流れる電流Ｉｅとにより、下記の式（２０）で算出される。
【数２０】
2020041892.tif 000022
【０１２５】
また、電流Ｉｎ１は、抵抗素子２ａの抵抗値Ｒ１ｎと、抵抗素子２ａの両端の電圧（接続点Ｂの検出電圧）Ｖｎ１とから、下記の式（２１）により算出される。
【数２１】
2020041892.tif 000023
【０１２６】
また、抵抗素子１０の両端の電圧は、接続点Ｂの電圧Ｖｎ１と、負電圧給電部８および抵抗素子１０の間の電圧Ｖｅとの差分であることから、電流Ｉｅは、下記の式（２２）により算出される。なお、Ｒｉｅｅは、抵抗素子１０の抵抗値である。
【数２２】
2020041892.tif 000024
【０１２７】
したがって、上記の式（１８）〜（２２）に基づいて、直流電圧Ｅｎは、下記の式（２３）に基づいて算出される。
【数２３】
2020041892.tif 000025
【０１２８】
上記の式（２３）に基づいて、負電圧給電部８を配置した場合において、負側の直流電源であるダイオードコンバータ８０１ｄの直流過電圧故障を判定することが可能である。
【０１２９】
第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１３０】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１３１】
第３実施形態では、上記のように、状態信号出力部２７が、抵抗素子群１に流れる電流、抵抗素子群２に流れる電流、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流、および、接続点Ｂと負電圧給電部８との間に流れる電流に基づく電力変換装置８０１の状態に関する信号を制御装置９００に出力するように、状態監視装置３００を構成する。これにより、抵抗素子群２に流れる電流の一部が、負電圧給電部８に向かって分流されている影響が考慮されているので、抵抗素子群２に流れる電流（の検出値）の各々が、実際に流れている電流値からずれるのを抑制することができる。その結果、負電圧給電部８を設ける場合において、電力変換装置８０１の故障検出をより正確に行うことができる。
【０１３２】
また、第３実施形態では、上記のように、状態信号出力部２７が、接続点Ａの電圧Ｖｐ１、接続点Ｂの電圧Ｖｎ１、接続点Ａと正電圧給電部４との間に流れる電流に基づいた電圧Ｖｃ、および、抵抗素子１０と負電圧給電部８との間の電圧Ｖｅに基づく信号を、電力変換装置８０１の状態に関する信号として制御装置９００に出力するように、状態監視装置３００を構成する。これにより、制御装置９００に出力された電圧Ｖｅに基づく信号を用いて、接続点Ｂと負電圧給電部８との間に流れる電流を容易に算出することができる。また、抵抗素子１０を設けることにより、電圧Ｖｅに基づく信号を制御装置９００に出力することができるので、比較的簡易な構成により電圧Ｖｅに基づく信号を制御装置９００に出力することができる。
【０１３３】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【０１３４】
［第４実施形態］
次に、図１、図１８、および、図１９を参照して、第４実施形態による状態監視装置４００の構成について説明する。第４実施形態の状態監視装置４００は、第１実施形態による状態監視装置１００の構成とは異なり、出力タイミング制御部３７３が、上位の制御装置９０１と同期するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。なお、制御装置９０１は、特許請求の範囲の「外部の制御装置」の一例である。
【０１３５】
（状態監視装置の構成）
図１８に示すように、第４実施形態では、状態監視装置４００（図１および図１８参照）は、電圧Ｖｐ１、電圧Ｖｎ１、および、電圧Ｖｃの各々に基づく信号を、電力変換装置８００の状態に関する信号として外部の制御装置９０１に出力する状態信号出力部３７を備える。また、状態監視装置４００は、状態信号出力部３７を含む電源回路部分４００ａが設けられている。
【０１３６】
以下に、第４実施形態における状態信号出力部３７の構成および動作について、詳細に説明する。
【０１３７】
（状態信号出力部の構成）
状態信号出力部３７は、Ｏ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）変換部３７０と、出力タイミング制御部３７３とを含む。Ｏ／Ｅ変換部３７０は、制御装置９０１のＥ／Ｏ変換回路９０１ａから送信される光信号ＳＴＬを受信する。光信号ＳＴＬは、制御装置９０１が演算を開始するタイミングの情報を含むパルス信号がＥ／Ｏ変換回路９０１ａによりＥ／Ｏ変換されたものである。なお、Ｅ／Ｏ変換回路９０１ａからの光信号ＳＴＬは、光ケーブル３７１を介して、Ｏ／Ｅ変換部３７０に送信される。なお、光信号ＳＴＬは、特許請求の範囲の「パルス信号」の一例である。
【０１３８】
Ｏ／Ｅ変換部３７０は、受信した光信号ＳＴＬをＯ／Ｅ変換した電気信号ＳＴＥを、出力タイミング制御部３７３に送信する。
【０１３９】
ここで、第４実施形態では、出力タイミング制御部３７３は、制御装置９０１からの演算を開始する光信号ＳＴＬに基づいて、制御装置９０１の演算に同期して、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々に対して、デジタル信号の出力タイミングを制御する信号を送信するように構成されている。以下に具体的に説明する。
【０１４０】
図１９に示すように、出力タイミング制御部３７３では、電気信号ＳＴＥ（図１９（α）参照）が入力されるまで（電気信号ＳＴＥの論理値が０の状態で）、論理積は１５（Ｂｉｔ０＝１、Ｂｉｔ１＝１、Ｂｉｔ２＝１、Ｂｉｔ３＝１）の状態である。すなわち、電気信号ＳＴＥが入力されるまで、論理積は１５の状態で停止している。
【０１４１】
そして、電気信号ＳＴＥの論理値が１になると、論理積は０から加算動作を開始する。加算動作により論理積が１５になると、再び電気信号ＳＴＥの論理値が１になるまで、論理積は１５の状態で停止する。なお、図１９（ａ）〜（ｈ）に関しては、図４（ａ）〜（ｈ）と同様であるので、説明を省略する。
【０１４２】
そして、出力タイミング制御部３７３は、電気信号ＳＴＥに基づいたタイミングで、信号ＳＩＮＴＡ、信号ＳＩＮＴＢ、および、信号ＳＩＮＴＣを出力する。なお、電気信号ＳＴＥは、周期ＴＣＰＵで論理値が０から１に変化する。
【０１４３】
第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１４４】
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１４５】
第４実施形態では、上記のように、出力タイミング制御部３７３が、制御装置９０１からの演算を開始する光信号ＳＴＬに基づいて、制御装置９０１の演算に同期して、ＡＤ変換器７１ａ、ＡＤ変換器７１ｂ、および、ＡＤ変換器７１ｃの各々に対して、デジタル信号の出力タイミングを制御する信号を送信するように、状態監視装置４００を構成する。ここで、制御装置９０１と状態監視装置４００とが同期していない場合、制御装置９０１の演算の周期内に各変換部（７１ａ〜７１ｃ）からデジタル信号を出力するために、制御装置９０１の演算の周期に対して状態検出装置の動作を十分に速くする必要がある。これに対して、制御装置９０１の演算に同期させることによって、状態監視装置４００の動作を比較的低速にすることができる。その結果、状態監視装置４００の消費電力の増加を抑制することができる。また、動作を低速化することによって、状態監視装置４００内に流れる電流を小さくすることができるので、状態監視装置４００内の抵抗素子を小型化することができるとともに、抵抗素子において発生する熱を放熱するための冷却系を小型化することができる。
【０１４６】
また、この場合、制御装置９０１において、所定の時間内に送信されるデータ量が比較的少なくなるので、制御装置９０１に設けられるメモリの量を低減することができる。また、メモリの量が低減されることによって、メモリの動作（書き込みおよび読み出し）に要する消費電力を小さくすることができるので、制御装置９０１の演算の負荷を低減することができる。また、メモリの量が低減されることによって、メモリの実装面積を低減することができるので、制御装置９０１を小型化することができる。
【０１４７】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１４８】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１４９】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、第５抵抗素子（抵抗素子６）を配置し、第５抵抗素子（抵抗素子６）および第１級電部（正電圧給電部４）との間の第３電圧（電圧Ｖｃ）から第１級電部（正電圧給電部４）に流れる電流（Ｉｃ）を算出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第５抵抗素子（抵抗素子６）の代わりに電流センサを配置し、第１級電部（正電圧給電部４）に流れる電流（Ｉｃ）を電流センサにより直接的に検知してもよい。
【０１５０】
また、上記第３実施形態では、第８抵抗素子（抵抗素子１０）を配置し、第８抵抗素子（抵抗素子１０）および第２級電部（負電圧給電部８）との間の第５電圧（電圧Ｖｅ）から第２級電部（負電圧給電部８）に流れる電流（Ｉｅ）を算出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第８抵抗素子（抵抗素子１０）の代わりに電流センサを配置し、第２級電部（負電圧給電部８）に流れる電流（Ｉｅ）を電流センサにより直接的に検知してもよい。
【０１５１】
また、上記第４実施形態では、２レベルのインバータ８００ｄに接続される状態監視装置が外部の制御装置（制御装置９０１）と同期するように制御される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記第２および第３実施形態の３レベルのインバータ８０１ｆに接続される状態監視装置が、外部の制御装置と同期するように制御されてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、状態監視装置は、外部の制御装置（制御装置９００、９０１）に信号を送信している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、状態監視装置は、電力変換装置に設けられるＣＰＵに信号を送信する構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１５２】
１  抵抗素子群（第１抵抗素子群）
１ａ  抵抗素子（第１抵抗素子）
１ｂ  抵抗素子（第２抵抗素子）
２  抵抗素子群（第２抵抗素子群）
２ａ  抵抗素子（第３抵抗素子）
２ｂ  抵抗素子（第４抵抗素子）
３  接地抵抗素子（接地抵抗素子部）
４  正電圧給電部（第１給電部）
６  抵抗素子（第５抵抗素子）
７、１７、２７、３７  状態信号出力部
８  負電圧給電部（第２給電部）
１０  抵抗素子（第８抵抗素子）
１３  接地抵抗素子群（接地抵抗素子部）
１３ａ  抵抗素子（第６抵抗素子）
１３ｂ  抵抗素子（第７抵抗素子）
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ  オペアンプ（所定の回路）
７１ａ  ＡＤ変換器（所定の回路）（第１変換部）
７１ｂ  ＡＤ変換器（所定の回路）（第２変換部）
７１ｃ  ＡＤ変換器（所定の回路）（第３変換部）
７１ｄ、７１ｅ  ＡＤ変換器（所定の回路）
７３、１７３、２７３、３７３  出力タイミング制御部
１００、２００、３００、４００  状態監視装置
８００、８０１  電力変換装置
８００ｃ  ダイオードコンバータ（直流電源）
８０１ｃ  ダイオードコンバータ（正側直流電源）（直流電源）
８０１ｄ  ダイオードコンバータ（負側直流電源）（直流電源）
９００、９０１  制御装置（外部の制御装置）
Ａ  接続点（第１接続点）
Ｂ  接続点（第２接続点）
Ｃ  接続点（第３接続点）
Ｇ  接地点
Ｉｃ  電流（第１接続点と第１給電部との間に流れる電流）
Ｉｅ  電流（第２接続点と第２給電部との間に流れる電流）
Ｉｎ  電流（第２抵抗素子群に流れる電流）
Ｉｐ１、Ｉｐ２  電流（第１抵抗素子群に流れる電流）
Ｍ  相互接続点
ＳＴＬ  光信号（パルス信号）
ＳＬ  光シリアル信号（状態に関する信号）
Ｖｃ  電圧（第３電圧）
Ｖｅ  電圧（第５電圧）
Ｖｇ  電圧（第４電圧）
Ｖｎ１  電圧（第２電圧）
Ｖｐ１  電圧（第１電圧）
【図１】
2020041892.tif 000026
【図２】
2020041892.tif 000027
【図３】
2020041892.tif 000028
【図４】
2020041892.tif 000029
【図５】
2020041892.tif 000030
【図６】
2020041892.tif 000031
【図７】
2020041892.tif 000032
【図８】
2020041892.tif 000033
【図９】
2020041892.tif 000034
【図１０】
2020041892.tif 000035
【図１１】
2020041892.tif 000036
【図１２】
2020041892.tif 000037
【図１３】
2020041892.tif 000038
【図１４】
2020041892.tif 000039
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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