(57)【要約】      （修正有）【課題】短絡事故が発生した負荷を系統から切り離す負荷短絡機能を備えつつ、小型化が可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、直流電圧を生成する第１の変換器３と、直流電圧を入力とし、任意の周波数及び振幅の交流電圧を出力する第２の変換器４と、第１の変換器３及び第２の変換器４を制御する制御装置５と、第２の変換器４の入力電圧又は出力電圧を検出する電圧検出器６と、第２の変換器４の出力電流を検出する電流検出器７と、を備える。電流検出器７の検出電流が所定の閾値以上となった場合、制御装置５は、電圧検出器６の検出電圧及び電流検出器７の検出電流に基づいて、第１の変換器３の電圧令値を生成し、第１の変換器３の電圧令値に基づいて直流電圧を低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を生成する第１の変換器と、
前記直流電圧を入力とし、任意の周波数及び振幅の交流電圧を出力する第２の変換器と、
前記第１の変換器及び前記第２の変換器を制御する制御装置と、
前記第２の変換器の入力電圧又は出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記第２の変換器の出力電流を検出する電流検出器と、を備える電力変換装置において、
前記電流検出器の検出電流が所定の閾値以上となった場合、前記制御装置は、前記電圧検出器の検出電圧及び前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記第１の変換器の電圧令値を生成し、前記第１の変換器の電圧令値に基づいて前記直流電圧を低下させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１の変換器は、電源から供給される交流電圧を第１の直流電圧に変換する整流器と、
前記第１の直流電圧を入力とし、第２の直流電圧を出力するコンバータで構成され、
前記制御装置は、前記第１の直流電圧及び前記第２の直流電圧を低下させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出器の検出電流が所定の閾値以上となった場合、前記制御装置は、前記電圧検出器の検出電圧及び前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記第２の変換器の電圧令値を生成し、前記第２の変換器の電圧令値に基づいて前記第２の変換器の出力電圧を低下させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電流検出器の検出電流が所定の閾値以上となった場合、前記第２の変換器のキャリア周波数を低下させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第２の変換器は、互いに並列に接続された複数の負荷に接続され、
前記複数の負荷の各々は、前記第２の変換器との間にそれぞれ遮断器を備え、
前記第２の変換器から前記複数の負荷へ所定値以上の電流を供給することにより前記遮断器のうち少なくとも１つの遮断器をトリップさせることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第２の変換器は、互いに並列に接続された複数の負荷に接続され、
前記電流検出器の検出電流が所定の閾値以上となった場合、前記制御装置は、前記電圧検出器の検出電圧及び前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記複数の負荷のインピーダンスを算出することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力変換装置において、
電力系統に接続された複数の負荷へ電力を供給することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の構成とその制御に係り、特に、複数の負荷が並列接続される電力変換装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統上に接続された複数の負荷に対して電力を供給する電力変換装置では、事故波及防止の観点から負荷側で短絡事故が発生した場合に、電力変換装置から定格電流の数倍程度の短絡電流を供給することで遮断器により遮断し、短絡事故が発生した負荷を系統から切り離す負荷短絡機能が要求される。
【０００３】
一方、電力変換装置が設置される設備機器では、設置スペースの観点から電力変換装置の小型化が望まれている。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１の電力変換装置では、通常時に負荷へ電力を供給する変換器（以下、負荷用変換器）と並列に、負荷短絡時のみ短絡電流を検出し作動する短絡電流供給回路を備えた構成とすることで、通常に負荷へ電力を供給する変換器の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１２４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
負荷短絡機能では、電力変換器から定格電流の数倍程度の大電流を一定期間供給する必要があるため、短絡容量に応じて大型の冷却器や電流定格の大きなパワーデバイスの選定が必要となり、定格電力に対して電力変換装置が大型となる課題がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の電力変換装置では、負荷用変換器の電源となる変圧器に、短絡電流供給回路へ電力を供給する３次巻線の追加が必要となるため変圧器が大型になる。また、負荷用変換器と短絡電流供給回路の複数の変換器を備える必要があるため、電力変換装置の小型化は難しい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、短絡事故が発生した負荷を系統から切り離す負荷短絡機能を備えつつ、小型化が可能な電力変換装置とその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、直流電圧を生成する第１の変換器と、前記直流電圧を入力とし、任意の周波数及び振幅の交流電圧を出力する第２の変換器と、前記第１の変換器及び前記第２の変換器を制御する制御装置と、前記第２の変換器の入力電圧又は出力電圧を検出する電圧検出器と、前記第２の変換器の出力電流を検出する電流検出器と、を備える電力変換装置において、前記電流検出器の検出電流が所定の閾値以上となった場合、前記制御装置は、前記電圧検出器の検出電圧及び前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記第１の変換器の電圧令値を生成し、前記第１の変換器の電圧令値に基づいて前記直流電圧を低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、短絡事故が発生した負荷を系統から切り離す負荷短絡機能を備えつつ、小型化が可能な電力変換装置とその制御方法を実現することができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の電力変換装置の概略構成図である。
【図２】実施例１の電力変換装置の回路図である。
【図３】実施例１の電力変換装置の動作（作用）を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の電力変換装置の動作（作用）を示す波形図である。
【図５】実施例１の電力変換装置の動作（作用）を示すフローチャートである。
【図６】実施例２の電力変換装置の概略構成図である。
【図７】実施例２の電力変換装置の回路図である。
【図８】実施例２の電力変換装置の動作（作用）を示す波形図である。
【図９】実施例２の電力変換装置の動作（作用）を示すフローチャートである。
【図１０】実施例２の電力変換装置の動作（作用）を示すフローチャートである。
【図１１】実施例２の電力変換装置の動作（作用）を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１から図５を参照して、本発明の実施例１の電力変換装置とその制御方法について説明する。図１は本実施例の電力変換装置の構成図を示しており、図２は図１に示す整流回路２、コンバータ３、インバータ４の各回路図を示している。
【００１５】
図１に示すように、本実施例の電力変換装置は、三相電源１を電源とし、整流回路２と、平滑コンデンサＣ１１と、コンバータ３と、平滑コンデンサＣ１２と、インバータ４と、制御装置５と、電圧検出手段６と、電流検出手段７と、負荷側遮断器８とから構成され、電力系統に接続された負荷１０〜１２へ電力を供給する。負荷１０〜１２と電力系統の間には遮断器９が接続される。
【００１６】
図２に示すように、整流回路２は、入力リアクトルＬ１１〜Ｌ１３と、ダイオードＤｒ１〜Ｄｒ６から構成された三相全波整流回路であり、三相電源１から供給される交流電力を直流に変換する。
【００１７】
コンバータ３は、直流コンデンサＣｄｃ１と、スイッチング素子Ｓｂ１〜Ｓｂ４及び逆並列ダイオードＤｂ１〜Ｄｂ４と、インダクタＬｂ１と、直流コンデンサＣｄｃ２から構成され、整流回路２の出力電圧Ｖｄｃ１を入力とし、任意の直流電圧Ｖｄｃ２を出力する。
【００１８】
インバータ４は、コンバータ３の出力電圧Ｖｄｃ２を入力とし、スイッチング素子Ｈ１〜Ｈ６及び逆並列ダイオードＤＨ１〜ＤＨ６と、出力リアクトルＬ２１〜Ｌ２３と、フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３とから構成され、任意の周波数及び振幅の交流電圧を出力する。
【００１９】
制御装置５は、コンバータ３及びインバータ４のスイッチング素子Ｓｂ１〜Ｓｂ４，Ｈ１〜Ｈ６を制御するものであり、各スイッチング素子のゲート信号のパルスパターンを生成する。
【００２０】
電圧検出手段６は、直流電圧Ｖｄｃ２を検出し、制御装置５へ入力する。
【００２１】
電流検出手段７は、インバータ４の出力電流Ｉｉｎｖを検出し、制御装置５へ入力する。
【００２２】
次に、図３から図５を参照して、本実施例の電力変換装置の動作（作用）を説明する。図３は図１に示す電力変換装置の動作を示すフローチャートである。図４は図１に示す電力変換装置の各部の動作波形図である。図５は図３中に示す負荷推定モード（Ｓ１０３）における詳細動作を示すフローチャートである。なお、図４中の電圧・電流波形は電圧及び電流の振幅値を示しており、インバータ出力電圧及びインバータ出力電流は１相分の波形を示している。
【００２３】
図３，図４を用いて、負荷へ電力を供給する定常モードにおいて、負荷１０〜１２のいずれかにおいて短絡事故が発生した場合の動作を説明する。
【００２４】
≪定常モード：ステップＳ１０１≫
直流電圧Ｖｄｃ２はコンバータ３によって所定の値Ｖｄｃ２１に一定に制御されている。この時、インバータ４の出力電圧Ｖｉｎｖは定格電圧Ｖｉｎｖ１１となるように制御されており、負荷１０〜１２へ電力を供給する。定常モードでは、電流検出手段７によりインバータ出力電流Ｉｉｎｖを検出することで負荷短絡の有無を監視する。
【００２５】
≪負荷短絡検出：ステップＳ１０２≫
ステップＳ１０１において検出したインバータ出力電流Ｉｉｎｖと予め設定した閾値Ｉｒｅｆを比較し、インバータ出力電流Ｉｉｎｖと閾値Ｉｒｅｆの関係がＩｉｎｖ≧Ｉｒｅｆとなった場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０３（負荷推定モード）へ移行する。一方、Ｉｉｎｖ＜Ｉｒｅｆの場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０１へ移行し、定常モードでの動作を継続する。
【００２６】
≪負荷推定モード：ステップＳ１０３≫
負荷推定モードでは、電圧検出手段６及び電流検出手段７により検出した電圧・電流値を用いて負荷短絡モードにおける直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆを演算する。直流電圧の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆの演算が終了するとステップＳ１０４へ移行する。
【００２７】
≪負荷短絡モード：ステップＳ１０４≫
コンバータ３により直流電圧Ｖｄｃ２を直流電圧の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆに制御する。直流電圧が指令値に制御されたことを検出すると、インバータ４はインバータ出力電圧Ｖｉｎｖを徐々に増加させ、インバータ出力電流Ｉｉｎｖを所定の値Ｉｉｎｖ１２に制御する。この時、直流電圧Ｖｄｃ２は定常モードの電圧値Ｖｄｃ２１と比較して低い値Ｖｄｃ２２に制御されている。インバータ４から短絡事故が発生した負荷へ一定期間短絡電流を供給することで、遮断器９を遮断させるとステップＳ１０５へ移行する。
【００２８】
≪再起動モード：ステップＳ１０５≫
コンバータ３により直流電圧Ｖｄｃ２を所定の値Ｖｄｃ２１に制御する。直流電圧Ｖｄｃ２が所定の値Ｖｄｃ２１に到達したことを検出すると、インバータ４によりインバータ出力電圧Ｖｉｎｖを所定の値Ｖｉｎｖ１１に制御する。出力電圧Ｖｉｎｖが所定の値Ｖｉｎｖ１１に到達したことを検出すると定常モード（ステップＳ１０１）に移行する。
【００２９】
≪負荷推定モード（Ｓ１０３）の詳細説明≫
負荷推定モード（Ｓ１０３）の詳細な動作について図５のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
≪ステップＳ２００≫
負荷推定モードを開始する指令を受け取り、負荷推定モードが開始される。
【００３１】
≪ステップＳ２０１≫
インバータ出力電圧Ｖｉｎｖを定常モード時の電圧Ｖｉｎｖ１１よりも低い所定の値Ｖｉｎｖ１２まで低下させることで、インバータ出力電流Ｉｉｎｖが負荷短絡モードの電流値Ｉｉｎｖ１２以下となるように電流を制限する。この時、直流電圧Ｖｄｃ２はコンバータ３により定常モードと同じ値Ｖｄｃ２１に制御されている。
【００３２】
≪ステップＳ２０２≫
電圧検出手段６及び電流検出手段７により、直流電圧Ｖｄｃ２とインバータ出力電流Ｉｉｎｖの実効値Ｉｉｎｖ＿ｒｍｓを検出する。
【００３３】
≪ステップＳ２０３≫
ステップＳ２０２で検出した直流電圧Ｖｄｃ２の値及びインバータ出力電流Ｉｉｎｖの実効値Ｉｉｎｖ＿ｒｍｓと、変調率Ｍより式（１），式（２）を用いて負荷のインピーダンスＺｌｏａｄを演算する。
【００３４】
Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓ＝√３／２／√２×Ｍ×Ｖｄｃ２…（１）
Ｚｌｏａｄ＝Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓ／Ｉｉｎｖ＿ｒｍｓ…（２）
≪ステップＳ２０４≫
ステップＳ２０３で演算した負荷のインピーダンスＺｌｏａｄと、予め決められた短絡電流の目標値Ｉｉｎｖ１２から式（３），式（４）を用いて負荷短絡モードにおける直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆを演算する。式（３）のＩｉｎｖ１２＿ｒｍｓは短絡電流の実効値を示している。式（４）のＫは直流電圧のマージンを示しており、１以上の実数を予め設定することでパワーデバイスや配線などでの電圧降下を補償する。図４ではＶｄｃ２＿ｒｅｆ＝Ｖｄｃ２２とした場合の動作例を示している。
【００３５】
Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓ＝Ｚｌｏａｄ×Ｉｉｎｖ１２＿ｒｍｓ…（３）
Ｖｄｃ２＿ｒｅｆ＝Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓ／Ｍ／√３×２×√２×Ｋ…（４）
直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆの演算が終了すると、ステップＳ２０５へ移行し、負荷推定モードを終了する。
【００３６】
以上説明したように、本実施例の電力変換装置は、直流電圧Ｖｄｃ２を生成する第１の変換器（整流回路２及びコンバータ３）と、第１の変換器（整流回路２及びコンバータ３）により生成された直流電圧Ｖｄｃ２を入力とし、任意の周波数及び振幅の交流電圧を出力する第２の変換器（インバータ４）と、第１の変換器（整流回路２及びコンバータ３）及び第２の変換器（インバータ４）を制御する制御装置５と、第２の変換器（インバータ４）の入力電圧Ｖｄｃ２（又は実施例２で後述する出力電圧）を検出する電圧検出器（電圧検出手段６）と、第２の変換器（インバータ４）の出力電流を検出する電流検出器（電流検出手段７）を備えており、電流検出器（電流検出手段７）の検出電流が所定の閾値（Ｉｒｅｆ）以上となった場合、制御装置５は、電圧検出器（電圧検出手段６）の検出電圧及び電流検出器（電流検出手段７）の検出電流に基づいて、第１の変換器（整流回路２及びコンバータ３）の電圧令値を生成し、その電圧令値に基づいて直流電圧を低下させる。
【００３７】
また、電流検出器（電流検出手段７）の検出電流が所定の閾値（Ｉｒｅｆ）以上となった場合、制御装置５は、電圧検出器（電圧検出手段６）の検出電圧及び電流検出器（電流検出手段７）の検出電流に基づいて、第２の変換器（インバータ４）の電圧令値を生成し、その電圧令値に基づいて第２の変換器（インバータ４）の出力電圧を低下させる。
【００３８】
また、第２の変換器（インバータ４）は、互いに並列に接続された複数の負荷１０〜１２に接続され、複数の負荷１０〜１２の各々は、第２の変換器（インバータ４）との間にそれぞれ遮断器９を備えており、第２の変換器（インバータ４）から複数の負荷１０〜１２へ所定値以上の電流を供給することにより遮断器９のうち少なくとも１つの遮断器をトリップ（遮断）させる。
【００３９】
また、電流検出器（電流検出手段７）の検出電流が所定の閾値（Ｉｒｅｆ）以上となった場合、制御装置５は、電圧検出器（電圧検出手段６）の検出電圧及び電流検出器（電流検出手段７）の検出電流に基づいて、複数の負荷１０〜１２のインピーダンスを算出する。
【００４０】
本実施例における電力変換装置では、インバータ４の前段に直流電圧を制御するコンバータ３を備えた構成とすることで、負荷短絡モードにおけるインバータ４の直流電圧を定常モードよりも低い値に制御することが可能となる。
【００４１】
これにより、負荷短絡モードにおいて、インバータ４のスイッチング損失を低減することが出来るため、インバータ４の冷却器を小型化することが可能となり、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【００４２】
また、負荷推定モードを有することで、事故発生時における負荷のインピーダンスを演算し、インピーダンスの演算結果を基にインバータ４が短絡電流を供給するために必要となる直流電圧の下限値を求めることが可能となる。
【００４３】
このため、例えば、図１のように電力変換装置に複数の負荷が接続されている場合は、負荷の設置場所によって系統のインピーダンスが異なるが、事故が発生した負荷に応じて直流電圧を可変することができるため、直流電圧の値を一定とした場合と比較してインバータ４のスイッチング損失のさらなる低減を図ることができる。
【００４４】
なお、本実施例では、インバータ４の出力電流を検出しているが、インバータ４の入力電流を検出してもよい。インバータ４の入力電流を検出する場合は、平滑コンデンサＣ１２とインバータ４の間にフィルムコンデンサを接続することでインバータ４のキャリア成分を除去することができるため電流検出精度を向上することが期待できる。
【実施例２】
【００４５】
図６から図１１を参照して、本発明の実施例２の電力変換装置とその制御方法について説明する。図６は本実施例の電力変換装置の構成図を示しており、図７は図６に示す整流回路２０２、コンバータ２０３の各回路図を示している。
【００４６】
図６に示すように、本実施例の電力変換装置は、実施例１（図１）の電力変換装置と同様に、三相電源１を電源とし、整流回路２０２と、平滑コンデンサＣ１１と、コンバータ２０３と、平滑コンデンサＣ１２と、インバータ４と、制御装置５と、電圧検出手段２０６と、電流検出手段７と、負荷側遮断器８とから構成され、電力系統に接続された負荷１０〜１２へ電力を供給する。負荷１０〜１２と電力系統の間には遮断器９が接続される。
【００４７】
図７に示すように、整流回路２０２は、入力リアクトルＬ１１〜Ｌ１３と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及び逆並列ダイオードＤＱ１〜ＤＱ６から構成されたＰＷＭコンバータであり、三相電源１から供給される交流電力を入力とし、直流電圧Ｖｄｃ１を任意の値に制御することができる。
【００４８】
コンバータ２０３は、整流回路２０２の出力である直流電圧Ｖｄｃ１を入力とし、直流コンデンサＣｄｃ１と、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４及び逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４と、リアクトルＬｒと、共振コンデンサＣｒと、一次巻線Ｎ１及び二次巻線Ｎ２及びコアＴ１から構成された高周波トランスと、整流ダイオードＤ２１〜Ｄ２４と、直流コンデンサＣｄｃ２から構成された絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電圧Ｖｄｃ２を任意の値に制御可能である。
【００４９】
高周波トランスにより、電源と負荷間の絶縁を確保することで、負荷側で事故が発生した場合においても電源側への影響を抑制することが期待できる。インバータ４の回路構成は、実施例１（図２）と同じであるため説明は省略する。
【００５０】
電圧検出手段２０６は、インバータ４の出力電圧Ｖｉｎｖを検出し、制御装置５へ入力する。
【００５１】
制御装置５は、整流回路２０２、コンバータ２０３及びインバータ４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｓ１〜Ｓ４及びＨ１〜Ｈ６を制御するものであり、各スイッチング素子のゲート信号のパルスパターンを生成する。
【００５２】
次に、図８から図１１を参照して、本実施例の電力変換装置の動作（作用）を説明する。図８は図６に示す電力変換装置の各部の動作波形図である。図９は本実施例の電力変換装置の負荷推定モードにおける詳細動作を示すフローチャートである。図１０は本実施例の電力変換装置の負荷短絡モードにおける詳細動作を示すフローチャートである。図１１は本実施例の電力変換装置の定常モード、負荷推定モード、負荷短絡モードの各モードにおけるインバータ４の三角波と変調波の波形図を示している。
【００５３】
本実施例における電力変換装置の基本的な動作は、実施例１の図３と同様であるため、実施例１と異なる負荷推定モード及び負荷短絡モードについて以下に説明する。
【００５４】
≪負荷推定モード≫
本実施例の負荷推定モードでは、図１１に示すように、定常モードと比較してインバータ４の変調波の周波数すなわちインバータ出力電圧Ｖｉｎｖの周波数を高くなるように動作させている。変調波の周波数を高くすることで、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖ及びインバータ出力電流Ｉｉｎｖの検出時間を短縮することが可能となる。
【００５５】
以下、図８，図９を用いて詳細な動作を説明する。
【００５６】
≪ステップＳ３００≫
負荷推定モードを開始すると、インバータ４の変調波を定常モードよりも高い周波数に変更する。図１１では定常モードの２倍に設定した例を示している。
【００５７】
≪ステップＳ３０１≫
インバータ出力電圧Ｖｉｎｖを定常モード時の電圧Ｖｉｎｖ１１よりも低い所定の値Ｖｉｎｖ１２まで低下させることで、インバータ出力電流Ｉｉｎｖが負荷短絡モードの電流値Ｉｉｎｖ１２以下となるように電流を制限する。この時、直流電圧Ｖｄｃ１は整流回路２０２により、定常モードと同じ値Ｖｄｃ１１に制御されている。また、直流電圧Ｖｄｃ２はコンバータ２０３により定常モードと同じ値Ｖｄｃ２１に制御されている。インバータ出力電流Ｉｉｎｖが定常状態となるとステップＳ３０２へ移行する。
【００５８】
≪ステップＳ３０２≫
電圧検出手段２０６と電流検出手段７により、インバータ出力電圧Ｖｉｎｖの実効値Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓと、インバータ出力電流Ｉｉｎｖの実効値Ｉｉｎｖ＿ｒｍｓを検出する。
【００５９】
≪ステップＳ３０３≫
ステップＳ３０２で検出したインバータ出力電圧の実効値Ｖｉｎｖ＿ｒｍｓと、インバータ出力電流の実効値Ｉｉｎｖ＿ｒｍｓより上記の式（２）を用いて負荷のインピーダンスＺｌｏａｄを演算する。
【００６０】
≪ステップＳ３０４≫
実施例１と同様に、ステップＳ３０３で計算した負荷のインピーダンスＺｌｏａｄと、予め決められた短絡電流の目標値Ｉｉｎｖ１２から上記の式（３），式（４）を用いて負荷短絡モードにおける直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆを演算する。図８ではＶｄｃ２＿ｒｅｆ＝Ｖｄｃ２２とした場合の動作例を示している。
【００６１】
次に、直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆを用いて直流電圧Ｖｄｃ１の指令値Ｖｄｃ１＿ｒｅｆを演算する。この時、指令値Ｖｄｃ１＿ｒｅｆは式（５）の関係を満足する値に設定する。
【００６２】
Ｖｄｃ１＿ｒｅｆ≧Ｖｄｃ２＿ｒｅｆ…（５）
直流電圧の指令値Ｖｄｃ１＿ｒｅｆ及びＶｄｃ２＿ｒｅｆの演算が終了すると、ステップＳ３０５へ移行し、負荷推定モードを終了する。
【００６３】
このように、本実施例の電力変換装置の負荷推定モードでは、負荷短絡モードにおける直流電圧Ｖｄｃ２の指令値Ｖｄｃ２＿ｒｅｆに加え、直流電圧Ｖｄｃ１の指令値Ｖｄｃ１＿ｒｅｆを演算している。
【００６４】
≪負荷短絡モード≫
次に、図８，図１０，図１１を用いて、本実施例における負荷短絡モードの詳細な動作を以下に説明する。
【００６５】
本実施例の負荷短絡モードでは、図１１に示すように、定常モードと比較してインバータ４を制御する三角波の周波数が低くなるように動作させている。負荷短絡モードにおいて、三角波の周波数を低くすることで、インバータ４のスイッチング回数を低減することが可能となるため、インバータ４の低損失化が期待できる。図１１では、三角波の周波数を定常モードよりも１／２に低減した場合の例を示している。
【００６６】
以下、図８，図１０を用いて詳細な動作を説明する。
【００６７】
≪ステップＳ４００≫
負荷推定モードが終了すると、負荷短絡モードを開始する。負荷短絡モードを開始すると、始めにインバータ４の三角波の周波数を定常モードよりも低い値に設定する。つまり、電流検出器（電流検出手段７）の検出電流が所定の閾値（Ｉｒｅｆ）以上となった場合、第２の変換器（インバータ４）のキャリア周波数を低下させる。
【００６８】
≪ステップＳ４０１≫
直流電圧Ｖｄｃ１が負荷推定モードで演算した指令値Ｖｄｃ１２となるように整流回路２０２を制御する。Ｖｄｃ１がＶｄｃ１２に到達するとステップＳ４０２へ移行する。
【００６９】
≪ステップＳ４０２≫
直流電圧Ｖｄｃ２が負荷推定モードで演算した指令値Ｖｄｃ２２となるようにコンバータ２０３を制御する。Ｖｄｃ２がＶｄｃ２２に到達するとステップＳ４０３へ移行する。
【００７０】
≪ステップＳ４０３≫
インバータ出力電圧Ｖｉｎｖを徐々に増加させ、インバータ出力電流Ｉｉｎｖが予め決められた所定の短絡電流値Ｉｉｎｖ１２となるように制御する。所定の期間短絡電流を供給する、若しくは、負荷側の遮断器９が遮断されるとステップＳ４０４へ移行し、負荷短絡モードは終了する。
【００７１】
なお、本実施例の負荷短絡モードでは、直流電圧Ｖｄｃ１を低下させた後に、直流電圧Ｖｄｃ２を低下させた例を示しているが、直流電圧Ｖｄｃ１と直流電圧Ｖｄｃ２を同時に低下させてもよい。
【００７２】
このように、本実施例の電力変換装置では、負荷短絡モードにおいて整流回路２０２の出力電圧を低下させることで、実施例１の電力変換装置と比べてコンバータの損失低減が期待できる。
【００７３】
また、負荷短絡モードにおいて、インバータの三角波の周波数を定常モードと比較して低い値とすることができるため、実施例１の電力変換装置と比べてインバータのさらなる低損失化が可能となり、電力変換装置の小型化を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施例では、電力変換装置の出力を三相交流としているが、単相交流または直流としてもよい。出力を単相交流とする場合は、インバータを単相インバータで構成すればよい。また、出力を直流とする場合はインバータをチョッパ回路などに置き換えればよい。
【００７５】
以上説明したように、本実施例の電力変換装置では、第１の変換器は、三相電源１から供給される交流電圧を第１の直流電圧Ｖｄｃ１に変換する整流器（整流回路２０２）と、第１の直流電圧Ｖｄｃ１を入力とし、第２の直流電圧Ｖｄｃ２を出力するコンバータ２０３で構成され、制御装置５は、電圧検出器（電圧検出手段２０６）の検出電圧及び電流検出器（電流検出手段７）の検出電流に基づいて、整流回路２０２及びコンバータ２０３の各電圧令値を生成し、その電圧令値に基づいて第１の直流電圧Ｖｄｃ１及び第２の直流電圧Ｖｄｃ２を低下させる。
【００７６】
上記の各実施例によれば、短絡事故が発生した負荷を系統から切り離す負荷短絡機能を備えつつ、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【００７７】
また、電力変換装置（インバータ４）に接続される負荷の状態（数量）に関わらず、事故が発生した負荷との接続を確実に遮断することができるため、電力変換装置が設置される設備機器のセキュリティ（信頼性）を向上することができる。
【００７８】
なお、上記では、インバータ４と負荷１０〜１２の間に電流検出手段７を１つ設置する例を説明したが、複数の負荷１０〜１２の各系統にそれぞれ個別に電流検出手段７を設けることで、電流検出精度を向上することができる。
【００７９】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…三相電源、２，２０２…整流回路、３，２０３…コンバータ、４…インバータ、５…制御装置、６，２０６…電圧検出手段、７…電流検出手段、８…負荷側遮断器、９…遮断器、１０〜１２…負荷、Ｃ１１，Ｃ１２…平滑コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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