(57)【要約】【課題】２個以上のコンデンサが直列接続された平滑コンデンサに過大な電圧が印加されてコンデンサの破損や破損に伴う発火を防止することができる電力変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】直列に接続されたコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧のうちの少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えるか、あるいは、コンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、充電抵抗５に並列に接続された短絡用スイッチ６をオフさせる。【選択図】図１
2010183752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に接続された充電抵抗と、該充電抵抗の両端を短絡する短絡用スイッチと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、前記短絡用スイッチをオフすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に接続された充電抵抗と、該充電抵抗の両端を短絡する短絡用スイッチと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記短絡用スイッチをオフすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に接続された充電抵抗と、該充電抵抗の両端を短絡する短絡用スイッチと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えるとともに、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記短絡用スイッチをオフすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置において、前記充電抵抗と直列にヒューズを接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置において、インバータ部の上下アームを構成する半導体スイッチをオンすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、異常信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、異常信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えるとともに、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、異常信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の電力変換装置において、異常信号が出力されたとき、コンバータ部の入力側に設けた電源投入スイッチをオフすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記コンバータ部をダイオードとサイリスタの混合ブリッジまたはサイリスタブリッジで構成し、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、前記サイリスタを遮断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記コンバータ部をダイオードとサイリスタの混合ブリッジまたはサイリスタブリッジで構成し、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記サイリスタを遮断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、
前記コンバータ部をダイオードとサイリスタの混合ブリッジまたはサイリスタブリッジで構成し、
前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えるとともに、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記サイリスタを遮断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】
この発明は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、誘導電動機や同期電動機等の交流電動機を駆動する場合、コンバータ部とインバータ部との間に平滑コンデンサを備えた電力変換装置が用いられる。通常、平滑コンデンサとしては電解コンデンサが用いられるが、電解コンデンサ単体の電圧耐量よりも高い直流中間電圧を持つ電力変換装置の場合、２個以上の電解コンデンサを直列に接続して耐圧を確保している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
これと同様の従来技術を図１４に示す。
【０００４】
図１４において、１は交流電源からの交流電圧を整流するダイオードよりなる三相ブリッジ構成のコンバータ部、２は直流母線間に接続されてコンバータ部１の出力を平滑する平滑コンデンサであり、必要な耐圧を得るために第１コンデンサ２ａと第２コンデンサ２ｂとを直列接続して構成している。なお、図では２個のコンデンサ２ａ，２ｂを直列接続しているが、３個以上のコンデンサを直列接続するようにしてもよい。また、３ａ，３ｂは各コンデンサの電圧のアンバランスを防止するために、コンデンサ２ａ，２ｂにそれぞれ並列に接続したバランス抵抗である。４は平滑コンデンサ２の両端の平滑された直流電圧を入力として所望の周波数と電圧とをもつ交流電圧に変換するインバータ部であり、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子と還流用ダイオードとの逆並列回路を三相ブリッジ接続したものである。５はコンバータ部１と平滑コンデンサ２との間に接続された充電抵抗、６は充電抵抗５に並列に接続され充電抵抗５の両端を短絡する短絡用スイッチ、７はコンバータ部１の入力側に設けられた電源投入スイッチである。
【０００５】
このような構成において、電源側端子Ｒ，Ｓ，Ｔに商用交流電源（不図示）が接続されるとともに、負荷側端子Ｕ，Ｖ，Ｗに交流電動機等の負荷（不図示）が接続される。電力変換装置の起動時に電源投入スイッチ７がオンされると、交流電源の交流電圧はコンバータ部１により整流されて平滑コンデンサ２を充電するが、電源投入直後は平滑コンデンサ２に電荷が充電されていないので大きな突入電流が流れる。これを防ぐために充電抵抗５および短絡スイッチ６からなる初期充電回路を設けている。図１５に示すように、電力変換装置を起動させるときは、まず短絡用スイッチ６をオフにしておき、電源投入スイッチ７をオンすることにより平滑コンデンサ２に充電抵抗５を介して抑制された充電電流が流れ、この充電電流により平滑コンデンサ２の両端電圧が所定の電圧Ｖdcに達すると、短絡用スイッチ６をオンして充電抵抗５を短絡することにより大きな突入電流が流れるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１-３３３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、各コンデンサの電圧のアンバランスを防止するために、コンデンサ２ａ，２ｂにそれぞれ並列にバランス抵抗３ａ，３ｂを接続しているが、このバランス抵抗３ａ，３ｂの断線や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等により各コンデンサの電圧分担が崩れると、健全な特定のコンデンサに過大な電圧が印加されて健全なコンデンサまでもが破損することになる。その結果、最悪の場合には爆発や発火を招く可能性があるのに加えて、他の周辺機器へ被害が拡大する可能性もある。
【０００８】
本発明は、２個以上のコンデンサが直列接続された平滑コンデンサに過大な電圧が印加されてコンデンサの破損や破損に伴う発火を防止することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に接続された充電抵抗と、該充電抵抗の両端を短絡する短絡用スイッチと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記短絡用スイッチをオフするものとする。
【００１０】
また、上記において、前記充電抵抗と直列にヒューズを接続するものとする。
【００１１】
また、上記において、インバータ部の上下アームを構成する半導体スイッチをオンするものとする。
【００１２】
また、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、異常信号を出力するものとする。
【００１３】
また、上記において、異常信号が出力されたとき、コンバータ部の入力側に設けられた電源投入スイッチをオフするものとする。
【００１４】
また、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、２個以上のコンデンサを直列に接続した平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部とを備えた電力変換装置において、前記コンバータ部をダイオードとサイリスタの混合ブリッジまたはサイリスタブリッジで構成し、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、前記直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したとき、前記サイリスタを遮断するものとする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、短絡用スイッチをオフすることにより、過電圧によるコンデンサの破損時に流れる電流を抑制してコンデンサ破損時の発火等の被害を防止することができる。
【００１６】
また、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、異常信号を出力し、この信号により入力電源を遮断することにより、コンデンサの破損、または破損時の過大電流を防止することができる。
【００１７】
さらに、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧のうち、少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越えたとき、あるいは、直列に接続された各コンデンサに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、コンバータ部を構成するサイリスタを遮断することにより、コンデンサの破損、または破損時の過大電流を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図
【図２】この発明の第１の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図３】この発明の第２の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図４】この発明の第３の実施の形態を示す回路図
【図５】この発明の第４の実施の形態を示す回路図
【図６】この発明の第４の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図７】この発明の第５の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図８】この発明の第６の実施の形態を示す回路図
【図９】この発明の第６の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図１０】この発明の第７の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図１１】この発明の第８の実施の形態を示す回路図
【図１２】この発明の第８の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図１３】この発明の第９の実施の形態の動作を示すフローチャート
【図１４】従来の電力変換装置の回路図
【図１５】従来の電力変換装置の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す電力変換装置の回路図であり、この図において図１４と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図１に示す実施の形態では、判定回路１０を新たに設け、その他の構成は図１４と同一である。なお、ゲート駆動回路２０はインバータ部４を制御するものであり、インバータ部４を構成するＩＧＢＴ等のスイッチング素子に対してゲート信号を供給する。
【００２１】
このような構成において、直流母線電圧Ｖ１を検出するとともに、２個の直列に接続されたコンデンサのうちの負極の直流母線に接続された第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２を検出し、正極の直流母線に接続された第１コンデンサ２ａの電圧はＶ１−Ｖ２で演算している。
【００２２】
以下、図２に示すフローチャートに従って第１の実施の形態を説明する。
【００２３】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路１０では、まずステップＳ２１として第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断する。ここで、本実施の形態では、第１コンデンサ２ａと第２コンデンサ２ｂとは同一容量であり、同様に第１抵抗３ａと第２抵抗３ｂも同一抵抗値であることから、コンデンサ２ａ，２ｂの耐圧設計を直流中間電圧の半分で考えている。
【００２４】
ステップＳ２１の上記判断の結果、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）はステップＳ２３に進み、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）はステップＳ２２に進む。また、ステップＳ２２として、判定回路１０ではＶ１−Ｖ２の演算を行い、第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断し、その結果、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）はステップＳ２３に進み、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）はステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１，Ｓ２２の判定を繰り返す。
【００２５】
一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等により、少なくとも１個のコンデンサの電圧が所定値を超える場合（ステップＳ２１；ＹｅｓまたはステップＳ２２；Ｙｅｓ）はステップＳ２３に進み、短絡用スイッチ６をオフさせる。これにより、コンデンサに過大な電圧が加わり大きく破損することを防止できる。
【００２６】
次に、図３に示すフローチャートに従って第２の実施の形態を説明する。
【００２７】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路１０では、まずステップＳ３１として、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率を演算し、この比率が予め定めた所定範囲から外れているかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲内の場合（ステップＳ３１；Ｎｏ）はステップＳ３１の判定を繰り返す。一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等によりコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧バランスが崩れると、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲から外れる。この場合（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）はステップＳ３２に進み、短絡用スイッチ６をオフさせることにより、コンデンサに過大な電圧が加わり大きく破損することを防止できる。
【００２８】
なお、上記第１の実施の形態および第２の実施の形態の両判定条件を組み合わせて、直列に接続されたコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧のうちの少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越え、かつ、コンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、短絡用スイッチ６をオフするようにしてもよい。
【００２９】
図４はこの発明の第３の実施の形態を示す電力変換装置の回路図であり、この図において図１と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図４に示す実施の形態では、充電抵抗５に直列にヒューズ８を挿入したものであり、その他の構成は図１と同一であり、また、その動作も図２，３に示すフローチャートと同一である。
【００３１】
第３の実施の形態によれば、第１あるいは第２の実施の形態と同一手順により短絡用スイッチ６をオフさせた後、大きな破損の前にヒューズ８を断線させることにより、コンデンサの破損または破損時の過大電流を防止することができる。
【００３２】
図５はこの発明の第４の実施の形態を示す電力変換装置の回路図であり、この図において図１と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図５に示す実施の形態では、図１の判定回路１０に代えて判定回路５０を設けたものであり、その他の構成は図１と同一である。
【００３４】
以下、図６に示すフローチャートに従って第４の実施の形態を説明する。
【００３５】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路５０では、まずステップＳ６１として第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ６１；Ｙｅｓ）はステップＳ６３に進み、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ６１；Ｎｏ）はステップＳ６２に進む。また、ステップＳ６２として、判定回路５０ではＶ１−Ｖ２の演算を行い、第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断し、その結果、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）はステップＳ６３に進み、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）はステップＳ６１に戻り、ステップＳ６１，Ｓ６２の判定を繰り返す。
【００３６】
一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等により、少なくとも１個のコンデンサの電圧が所定値を超える場合（ステップＳ６１；ＹｅｓまたはステップＳ６２；Ｙｅｓ）はステップＳ６３に進み、短絡用スイッチ６をオフさせる。その後、ステップＳ６４として判定回路５０からゲート駆動回路２０にアーム短絡信号を与え、ゲート駆動回路２０からインバータ部４の上下アームを構成する全てのスイッチ素子に対してオン信号を供給し、インバータ部４の全相スイッチ素子を短絡させる。この結果、充電抵抗５に過大な電流が流れ充電抵抗５が断線する。このようにインバータ部４の全相スイッチ素子を短絡させて故意に充電抵抗５を断線させることにより、大きな破損を防止する。
【００３７】
次に、図７に示すフローチャートに従って第５の実施の形態を説明する。
【００３８】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路５０では、まずステップＳ７１として、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率を演算し、この比率が予め定めた所定範囲から外れているかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲内の場合（ステップＳ７１；Ｎｏ）はステップＳ７１の判定を繰り返す。一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等によりコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧バランスが崩れると、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲から外れる。この場合（ステップＳ７１；Ｙｅｓ）はステップＳ７２に進み、短絡用スイッチ６をオフさせる。その後、ステップＳ７３として判定回路５０からゲート駆動回路２０にアーム短絡信号を与え、ゲート駆動回路２０からインバータ部４の上下アームを構成する全てのスイッチ素子に対してオン信号を供給し、インバータ部４の全相スイッチ素子を短絡させる。この結果、充電抵抗５に過大な電流が流れ充電抵抗５が断線する。このようにインバータ部４の全相スイッチ素子を短絡させて故意に充電抵抗５を断線させることにより、大きな破損を防止する。
【００３９】
なお、上記第４の実施の形態および第５の実施の形態の両判定条件を組み合わせて、直列に接続されたコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧のうちの少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越え、かつ、コンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、インバータ部４の全相スイッチ素子を短絡させるようにしてもよい。
【００４０】
また、第４の実施の形態および第５の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に充電抵抗５に直列にヒューズ８を挿入してもよい。
【００４１】
図８はこの発明の第６の実施の形態を示す電力変換装置の回路図であり、この図において図１と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図８に示す実施の形態では、図１の判定回路１０に代えて判定回路８０を設けたものであり、その他の構成は図１と同一である。
【００４３】
以下、図９に示すフローチャートに従って第６の実施の形態を説明する。
【００４４】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路８０では、まずステップＳ９１として第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ９１；Ｙｅｓ）はステップＳ９３に進み、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ９１；Ｎｏ）はステップＳ９２に進む。また、ステップＳ９２として、判定回路８０ではＶ１−Ｖ２の演算を行い、第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断し、その結果、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ９２；Ｙｅｓ）はステップＳ９３に進み、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ９２；Ｎｏ）はステップＳ９１に戻り、ステップＳ９１，Ｓ９２の判定を繰り返す。
【００４５】
一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等により、少なくとも１個のコンデンサの電圧が所定値を超える場合（ステップＳ９１；ＹｅｓまたはステップＳ９２；Ｙｅｓ）はステップＳ９３に進み、異常信号を外部に出力する。シーケンス回路（不図示）では、この異常信号を受けて電源投入スイッチ７をオフして入力電源を遮断する（ステップＳ９４）。これにより、コンデンサの破損または破損時の過大電流を防止できる。
【００４６】
次に、図１０に示すフローチャートに従って第７の実施の形態を説明する。
【００４７】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路８０では、まずステップＳ１０１として、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率を演算し、この比率が予め定めた所定範囲から外れているかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲内の場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）はステップＳ１０１の判定を繰り返す。一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等によりコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧バランスが崩れると、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲から外れる。この場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）はステップＳ１０２に進み、異常信号を外部に出力する。シーケンス回路（不図示）では、この異常信号を受けて電源投入スイッチ７をオフして入力電源を遮断する（ステップＳ１０３）。これにより、コンデンサの破損または破損時の過大電流を防止できる。
【００４８】
なお、上記第６の実施の形態および第７の実施の形態の両判定条件を組み合わせて、直列に接続されたコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧のうちの少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越え、かつ、コンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、異常信号を外部に出力して電源投入スイッチ７をオフするようにしてもよい。
【００４９】
図１１はこの発明の第８の実施の形態を示す電力変換装置の回路図であり、この図において図１と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図１１においては、図１の判定回路１０に代えて判定回路１１０を設けている。さらに、コンバータ部１１は、ダイオードとサイリスタとの混合ブリッジ回路であり、上アームをサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５で構成するとともに、下アームをダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６で構成し、サイリスタ駆動回路１１１によりサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５の点弧タイミングを制御している。また、この実施の形態においては、充電抵抗５および短絡スイッチ６からなる初期充電回路を省略しており、電力変換装置の起動時にはサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５の点弧タイミングを制御して起動時に突入電流が流れるのを抑制し、平滑コンデンサ２への初期充電が完了するとサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５を全点弧してダイオードとして動作させている。
【００５１】
なお、この実施の形態では、上アームをサイリスタで構成して下アームをダイオードで構成しているが、上アームをダイオードで構成して下アームをサイリスタで構成するようにしてもよいし、上下アーム全てをサイリスタで構成するようにしてもよい。また、サイリスタは別の半導体スイッチに変更することも可能である。
【００５２】
以下、図１２に示すフローチャートに従って第８の実施の形態を説明する。
【００５３】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路１１０では、まずステップＳ１２１として第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１２１；Ｙｅｓ）はステップＳ１２３に進み、第２コンデンサ２ｂの電圧Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ１２１；Ｎｏ）はステップＳ１２２に進む。また、ステップＳ１２２として、判定回路１１０ではＶ１−Ｖ２の演算を行い、第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２が予め定めた所定値より大きいかどうかを判断し、その結果、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１２２；Ｙｅｓ）はステップＳ１２３に進み、第１コンデンサ２ａの電圧Ｖ１−Ｖ２が所定値以下の場合（ステップＳ１２２；Ｎｏ）はステップＳ１２１に戻り、ステップＳ１２１，Ｓ１２２の判定を繰り返す。
【００５４】
一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等により、少なくとも１個のコンデンサの電圧が所定値を超える場合（ステップＳ１２１；ＹｅｓまたはステップＳ１２２；Ｙｅｓ）はステップＳ１２３に進み、サイリスタ駆動回路１１１によりサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５に遮断信号を与える。これにより、コンデンサの破損または破損時の過大電流を防止できる。
【００５５】
次に、図１３に示すフローチャートに従って第９の実施の形態を説明する。
【００５６】
電力変換装置の通常の運転時において、判定回路１１０では、まずステップＳ１３１として、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率を演算し、この比率が予め定めた所定範囲から外れているかどうかを判断する。その結果、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲内の場合（ステップＳ１３１；Ｎｏ）はステップＳ１３１の判定を繰り返す。一方、バランス抵抗３ａ，３ｂの断線時や、コンデンサ２ａ，２ｂの劣化等によりコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧バランスが崩れると、第２コンデンサ２ｂの両端の電圧Ｖ２と第１コンデンサ２ａの両端の電圧Ｖ１−Ｖ２との比率が所定範囲から外れる。この場合（ステップＳ１３１；Ｙｅｓ）はステップＳ１３２に進み、サイリスタ駆動回路１１１によりサイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５に遮断信号を与える。これにより、コンデンサの破損または破損時の過大電流を防止できる。
【００５７】
なお、上記第８の実施の形態および第９の実施の形態の両判定条件を組み合わせて、直列に接続されたコンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧のうちの少なくとも１個のコンデンサに印加される電圧が予め定めた所定値を越え、かつ、コンデンサ２ａ，２ｂに印加される電圧の比率が予め定めた所定比率から所定の値以上に変化したときに、サイリスタＴ１，Ｔ３，Ｔ５に遮断信号を与えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・コンバータ部
２・・・平滑コンデンサ
３ａ，３ｂ・・・バランス抵抗
４・・・インバータ部
５・・・充電抵抗
６・・・短絡用スイッチ
７・・・電源投入スイッチ
８・・・ヒューズ
１０，５０，８０，１１０・・・判定回路
２０・・・ゲート駆動回路
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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