(57)【要約】【課題】電圧検出器の異常と素子故障とを区別して検出可能な電力変換システムの故障検出装置及び故障検出方法を提供する。【解決手段】サイリスタ１１のアノード・カソード間の順電圧を検出する順電圧検出器２１と、サイリスタ１１のアノード・カソード間の逆電圧を検出する逆電圧検出器３１と、順電圧検出器２１から入力される順電圧検出信号と、逆電圧検出器３１から入力される逆電圧検出信号と、に応じて、順電圧検出器２１及び逆電圧検出器３１が並列接続されるサイリスタ１１の素子故障の有無と、順電圧検出器１１の故障の有無と、逆電圧検出器３１の故障の有無と、の判定を含む故障検出処理を実行する故障検出部１７２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにブリッジ接続されるとともに外部から入力される指令信号に応じてオン／オフが切り替わる複数のサイリスタのそれぞれに並列接続され、前記サイリスタのアノード・カソード間の順電圧を検出する順電圧検出器と、
前記複数のサイリスタのそれぞれに並列接続され、前記サイリスタのアノード・カソード間の逆電圧を検出する逆電圧検出器と、
前記順電圧検出器から入力される順電圧検出信号と、前記逆電圧検出器から入力される逆電圧検出信号と、に応じて、前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続される前記サイリスタの素子故障の有無と、当該順電圧検出器の故障の有無と、当該逆電圧検出器の故障の有無と、の判定を含む故障検出処理を実行する故障検出手段と、を備えること
を特徴とする故障検出装置。
【請求項２】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、パルス状の逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、
又は、
前記サイリスタに電圧が印加されていない状態において、当該サイリスタに並列接続される前記順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されず、当該サイリスタに並列接続される前記逆電圧検出器のいずれによっても逆電圧が検出されない場合、
前記順電圧検出器、前記逆電圧検出器、及び前記サイリスタが正常であると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項３】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、逆電圧を常時検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該逆電圧検出器が誤動作していると判定し、
検出対象である前記サイリスタに関して、パルス状の逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、順電圧を常時検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該順電圧検出器が誤動作していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項４】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、常時ゼロの逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該逆電圧検出器が誤不動作していると判定し、
検出対象である前記サイリスタに関して、パルス状の逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、常時ゼロの順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該順電圧検出器が誤不動作していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項５】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
前記サイリスタの順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、当該サイリスタの逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、前記順電圧検出器、前記逆電圧検出器、及び前記サイリスタが正常であると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項６】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
前記サイリスタに電圧が印加されている状態において、前記サイリスタに並列接続される前記順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されず、かつ、当該サイリスタに並列接続される前記逆電圧検出器のいずれによっても逆電圧が検出されない場合、当該サイリスタは素子故障であると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項７】
それぞれの前記サイリスタに対して、一組又複数組の前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続され、
前記故障検出手段は、
前記サイリスタに並列接続される前記順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されず、かつ、当該サイリスタの逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、前記順電圧検出器が誤不動作していると判定し、
前記サイリスタに並列接続される前記逆電圧検出器のいずれによっても逆電圧が検出されず、かつ、当該サイリスタの順電圧を検出する前記順電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、前記逆電圧検出器が誤不動作していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の故障検出装置。
【請求項８】
外部から入力される指令信号に応じてオン／オフが切り替わる正群サイリスタと逆群サイリスタとが互いに逆並列に接続される逆並列サイリスタ、又は、複数組の前記逆並列サイリスタが直列接続されるサイリスタ群が、互いにブリッジ接続され、
前記正群サイリスタのそれぞれに並列接続され、前記正群サイリスタの順電圧を検出する正群順電圧検出器と、
前記逆群サイリスタのそれぞれに並列接続され、前記逆群サイリスタの順電圧を検出する逆群順電圧検出器と、
前記正群順電圧検出器から入力される正群順電圧検出信号と、前記逆群順電圧検出器から入力される逆群順電圧検出信号と、に応じて、前記正群順電圧検出器及び前記逆群順電圧検出器が並列接続されるサイリスタの素子故障の有無と、当該正群順電圧検出器の故障の有無と、当該逆群順電圧検出器の故障の有無と、の判定を含む故障検出処理を実行する故障検出手段と、を備えること
を特徴とする故障検出装置。
【請求項９】
２組の前記逆並列サイリスタが直列接続されることで構成される前記サイリスタ群が互いにブリッジ接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタ群に関して、当該サイリスタ群に接続される前記正群順電圧検出器及び前記逆群順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されない場合、
又は、
２つの前記正群順電圧検出器の両方によって順電圧が検出され、かつ、２つの前記逆群順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されない場合、
又は、
２つの前記逆群順電圧検出器の両方によって順電圧が検出され、かつ、２つの前記正群順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されない場合、
前記サイリスタ群、前記正群順電圧検出器、及び前記逆群順電圧検出器が正常であると判定すること
を特徴とする請求項８に記載の故障検出装置。
【請求項１０】
２組の前記逆並列サイリスタが直列接続されることで構成される前記サイリスタ群が互いにブリッジ接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタ群に関して、当該サイリスタ群に接続される２つの前記正群順電圧検出器、及び２つの前記逆群順電圧検出器の合計４つの順電圧検出器のうち１つによって順電圧が検出される場合、前記サイリスタ群に素子故障が生じているサイリスタが存在すると判定すること
を特徴とする請求項８に記載の故障検出装置。
【請求項１１】
２組の前記逆並列サイリスタが直列接続されることで構成される前記サイリスタ群が互いにブリッジ接続され、
前記故障検出手段は、
検出対象である前記サイリスタ群に関して、当該サイリスタ群に接続される２つの前記正群順電圧検出器、及び２つの前記逆群順電圧検出器の合計４つの順電圧検出器のうち３つによって順電圧が検出される場合、前記４つの前記順電圧検出器のうち誤動作しているものが存在すると判定すること
を特徴とする請求項８に記載の故障検出装置。
【請求項１２】
互いにブリッジ接続されるとともに外部から入力される指令信号に応じてオン／オフが切り替わる複数のサイリスタのそれぞれに並列接続される順電圧検出器によって、前記サイリスタのアノード・カソード間の順電圧を検出する順電圧検出処理と、
前記複数のサイリスタのそれぞれに並列接続される逆電圧検出器によって、前記サイリスタのアノード・カソード間の逆電圧を検出する逆電圧検出処理と、
前記順電圧検出ステップにおいて検出される順電圧と、前記逆電圧検出ステップにおいて検出される逆電圧と、に応じて、当該順電圧及び逆電圧の検出対象である前記サイリスタの素子故障の有無と、前記順電圧検出器の故障の有無と、前記逆電圧検出器の故障の有無と、を含む判定を行う故障検出処理と、を含むこと
を特徴とする故障検出方法。
【請求項１３】
外部から入力される指令信号に応じてオン／オフが切り替わる正群サイリスタと逆群サイリスタとが互いに逆並列に接続される逆並列サイリスタ、又は、複数組の前記逆並列サイリスタが直列接続されるサイリスタ群が、互いにブリッジ接続され、
前記正群サイリスタのそれぞれのアノード・カソード間の順電圧を正群順電圧検出器によって検出する正群順電圧検出処理と、
前記逆群サイリスタのそれぞれのアノード・カソード間の順電圧を逆群順電圧検出器によって検出する逆群順電圧検出処理と、
前記正群順電圧ステップにおいて検出される正群順電圧検出と、前記逆群順電圧検出ステップにおいて検出される逆群順電圧と、に応じて、前記正群サイリスタ及び前記逆群サイリスタの素子故障の有無と、前記正群順電圧検出器の故障の有無と、前記逆群順電圧検出器の故障の有無と、を含む判定を行う故障検出処理と、を含むこと
を特徴とする故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のサイリスタを備える電力変換システムの故障検出装置及び故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力需要の変化に対して系統の周波数を一定に保つように発電電動機を可変速運転し、出力を調整する可変速発電システムが知られている。可変速発電システムは、例えば、揚水発電所に設けられる。ちなみに、揚水発電とは、電力需要の少ない時間帯（夜間など）の余剰電力を使用して貯水池から水を汲み上げ、電力需要が大きくなる時間帯に前記水の位置エネルギを利用して水力発電を行う発電方式である。
なお可変速発電システムには、大電力に耐えられるサイリスタ素子を備えた電力変換器（サイリスタ変換器）が用いられる。
【０００３】
電力変換器が故障した場合、当該故障に対応して部品の交換などを行う必要がある。ここで、電力変換器の故障には、サイリスタが短絡状態となる故障（素子故障）の他、サイリスタの電圧を検出する電圧検出器の故障などがある。
【０００４】
特許文献１には、サイリスタバルブを構成する個々のサイリスタの両端の順電圧又は逆電圧を検出する回路と、順電圧あり又は逆電圧ありの状態を記憶する回路と、前記状態を調べて異常のとき出力を出す点検回路と、を備えるサイリスタバルブの故障診断装置について記載されている。
【０００５】
特許文献２には、直列接続されたサイリスタの順電圧を検出する順電圧検出手段と、前記サイリスタの逆電圧を検出する逆電圧検出手段と、故障判断手段と、を備えるサイリスタ直列回路の故障検出回路について記載されている。
なお、前記故障判断手段は、逆電圧検出手段によって逆電圧が検出されている期間に、前記逆電圧を検出しているサイリスタとは異なるサイリスタおいて順電圧が検出された場合、当該順電圧が検出されたサイリスタが故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−８６４７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０５８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、サイリスタを備える電力変換器の故障には、素子故障と電圧検出器の故障とがある。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、「サイリスタの両端の順電圧又は逆電圧を検出する回路」が故障した場合にも素子故障と判定してしまう。
また、特許文献２に記載の発明においても、電圧検出器の故障について考慮されていない。つまり、電圧検出器が故障した場合でも素子故障と判定してしまう。
【０００８】
例えば、揚水発電所に設置される電力変換器において素子故障が発生すると、発電システムを停止させる必要がある。前記した特許文献１，２に記載の発明では、電圧検出器が故障した場合でも（つまり、発電システムを緊急停止させる必要がない場合でも）、発電システムを停止させてしまう虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、電圧検出器の異常と素子故障とを区別して検出可能な電力変換システムの故障検出装置及び故障検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、順電圧検出器から入力される順電圧検出信号と、逆電圧検出器から入力される逆電圧検出信号と、に応じて、前記順電圧検出器及び前記逆電圧検出器が並列接続されるサイリスタの素子故障の有無と、当該順電圧検出器の故障の有無と、当該逆電圧検出器の故障の有無と、の判定を含む故障検出処理を実行する故障検出手段を備えることを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、電圧検出器の異常と素子故障とを区別して検出可能な電力変換システムの故障検出装置及び故障検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図である。
【図２】制御装置が備える故障検出部の構成図である。
【図３】電力変換システムが正常に動作をしている場合の波形図であり、（ａ）はサイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は逆電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図４】素子故障が生じている場合の波形図であり、（ａ）はサイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は逆電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図５】逆電圧検出器において誤不動作が生じている場合の波形図であり、（ａ）はサイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は逆電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図６】順電圧検出器において誤動作が生じている場合の波形図であり、（ａ）はサイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は逆電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図７】故障判定部に入力されるＦＶ信号波形と、ＲＶ信号波形と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。
【図８】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｋの部分拡大図である。
【図９】制御装置が備える故障検出部の構成図である。
【図１０】故障判定部に入力される順電圧検出信号と、逆電圧検出信号と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。
【図１１】故障判定部が備える論理回路の真偽値表である。
【図１２】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｌの部分拡大図である。
【図１３】制御装置が備える故障検出部の構成図である。
【図１４】電力変換システムが正常に動作をしている場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図１５】第２逆群サイリスタが素子故障している場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図１６】第２逆群順電圧検出器が誤不動作している場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図１７】第１正群順電圧検出器が誤動作している場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図１８】第１正群順電圧検出器において配線等入力異常が生じている場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図１９】４個の電圧検出器において配線等入力異常が生じている場合の波形図であり、（ａ）は第１正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｂ）は第１正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｃ）は第２正群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｄ）は第２正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図であり、（ｅ）は第１逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｆ）は第１逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図であり、（ｇ）は第２逆群サイリスタのＡＫ間電圧の波形図であり、（ｈ）は第２逆群順電圧検出器から入力されるＲＶ信号の波形図である。
【図２０】故障判定部に入力される第１・第２正群順電圧検出信号と、第１・第２逆群順電圧検出信号と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。
【図２１】故障検出部が備える論理回路の真偽値表である。
【図２２】（ａ）は本発明の第４実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図であり、（ｂ）は（ａ）に示す領域Ｍの部分拡大図である。
【図２３】比較例に係る電圧検出システムが備えるサイリスタ及び順／逆電圧検出器を示す構成図である。
【図２４】比較例に係る電力変換システムにおける故障検出部の真偽値表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
≪第１実施形態≫
図１は、本実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図である。電力変換システムＡ１は、電力変換器１と、順電圧検出器２１〜２６と、逆電圧検出器３１〜３６と、を備えている。
電力変換器１は、三相交流電源４から入力される交流電力を、所定の電圧・周波数の交流電力（又は直流電力）に変換し、負荷５に対して出力する。ちなみに、揚水発電所では、電力変換器１によって変換された交流電力が送配電される（この場合、図１に示す負荷５は、送配電先に存在する）。
【００１５】
電力変換器１は、サイリスタ１１，１２を備える第１レグと、サイリスタ１３，１４を備える第２レグと、サイリスタ１５，１６を備える第３レグと、を備え、これらが互いにブリッジ接続されている。
第１レグを構成するサイリスタ１１のアノードは、配線ａ１を介してサイリスタ１２のカソードに接続されている。第２レグを構成するサイリスタ１３のアノードは、配線ａ２を介してサイリスタ１４のカソードに接続されている。第３レグを構成するサイリスタ１５のアノードは、配線ａ３を介してサイリスタ１６のカソードに接続されている。
なお、配線ａ１，ａ２，ａ３はそれぞれ、三相交流電源４のＵ相配線，Ｖ相配線，Ｗ相配線に接続されている。
【００１６】
サイリスタ１１には、順電圧検出器２１と、逆電圧検出器３１と、が並列接続されている。
順電圧検出器２１は、サイリスタ１１の順方向（サイリスタ１１に電流を流す方向）に印加される電圧（以下、「順電圧」という。）を検出し、故障検出部１７２に出力する。なお、順電圧変換器２２〜２６についても同様である。
逆電圧検出器３１は、サイリスタ１１の逆方向（サイリスタ１１に電流を流さない方向）に印加される電圧（以下、「逆電圧」という。）を検出し、故障検出部１７２に出力する。なお、逆電圧変換器３２〜３６についても同様である。
以下では、順電圧検出器２１などによって検出される順電圧検出信号を「ＦＶ信号」と記し、逆電圧検出器３１などによって検出される逆電圧検出信号を「ＲＶ信号」と記すことがあるものとする。
【００１７】
なお、図１に示すそれぞれの順電圧検出器２１〜２６は、順電圧に応じて発光する発光素子（図示せず）を有している。当該発光素子から発せられた光はライトガイド（図示せず）を介し、前記したＦＶ信号として制御手段１７に入力される。なお、逆電圧検出器３１〜３６についても前記と同様のことがいえる。
【００１８】
電力変換器１の制御手段１７は、駆動制御部１７１と、故障検出部１７２と、を有している。駆動制御部１７１は、サイリスタ１１〜１６のゲートに所定の指令信号を出力し、サイリスタ１１〜１６のオン／オフを切り換える。これによって、三相交流電源４から入力される交流電圧を、所定周波数の交流電圧（又は直流電圧）に変換して負荷５に供給し、電力変換器１をサイクロコンバータとして機能させる。
より具体的に、駆動制御部１７１は、サイリスタ１１〜１６に対し、交流の１周期を３６０°とした電気角で、それぞれ６０°の位相差を有する導通指令信号を、電気角１２０°に対応する時間に亘って出力する。
【００１９】
故障検出部１７２（故障検出装置）は、順電圧検出器２１〜２６から入力されるＦＶ信号と、逆電圧検出器３１〜３６から入力されるＲＶ信号と、に基づいて電力変換器１の故障原因を特定し、これに対応する検出信号を駆動制御部１７１及び表示手段６に出力する。
ここで、「故障」には、サイリスタ１１などの素子故障と、順電圧検出器２１などの故障（後記する誤動作又は誤不動作）と、逆電圧検出器３１などの故障（後記する誤動作又は誤不動作）と、が含まれる。なお、故障検出部１７２の処理については、後記する。
【００２０】
表示手段６は、例えば、電力変換システムＡ１の状態を示す表示盤（図示せず）であり、故障検出部１７２から入力される検出信号を受信可能になっている。電力変換システムＡ１の管理者などは、表示手段６を見ることによって故障の種類などを知ることができる。
【００２１】
図２は、制御装置が備える故障検出部の構成図である。故障検出部１７２は、それぞれのサイリスタ１１〜１６に対応する論理回路（故障検出ロジック）を有している。ちなみに、図２には、１個のサイリスタ（例えば、サイリスタ１１）に対応する論理回路を図示している。
故障検出部１７２は、オンディレイ回路１０１〜１０４と、ＮＯＴ演算回路１０５〜１１０と、ＡＮＤ演算回路１１１〜１１８と、を有している。
【００２２】
オンディレイ回路１０１〜１０４は、入力がオンになってから所定時間が経過した後に出力がオンになり、入力がオフになると同時に出力がオフになる回路である。なお、前記所定時間は、サイリスタ１１が正常に動作している場合において、アノード・カソード間電圧が正（又は負）となる期間に所定の余裕時間（≧０）を合算した値として設定される。
以下では、サイリスタ１１のアノード・カソード間電圧を、「ＡＫ間電圧」と記すことがあるものとする。
ＮＯＴ演算回路１０５〜１１０は、入力信号のＮＯＴ（否定）演算を実行する。ＡＮＤ演算回路１１１〜１１８は、複数の入力信号の論理積を演算する。
【００２３】
＜制御手段の動作＞
次に、制御手段１７（故障検出部１７２）の動作について、図３〜図７を参照しつつ順次説明する。以下では、１個のサイリスタ１１及び当該サイリスタ１１に接続される順電圧検出器２１・逆電圧検出器３１の故障検出について説明する。また、図３は、駆動制御部１７１からサイリスタ１１に対して出力される導通指令信号の点弧角が９０°である場合を示している（図４〜図６も同様）。
【００２４】
（１．正常動作時）
図３（ａ）は、電力変換システムが正常に動作している場合におけるサイリスタのＡＫ間電圧の波形図である。ちなみに、電力変換システムＡ１が正常に動作しているとは、サイリスタ１１〜１６が素子故障（短絡故障）しておらず、かつ、順電圧検出器２１〜２６・逆電圧検出器３１〜３６が故障していないことを意味している。
【００２５】
正常動作時において、電力変換器１が備えるサイリスタ１１のＡＫ間電圧は、例えば、図３（ａ）に示す波形となる。なお、電力変換器１の電流経路を切り換える際の転流を行うために、電気角１２０°〜２４０°の区間においてＡＫ間電圧をゼロとしている。また、図３（ａ）に示す電気角（０°〜３６０°）は、電気信号の一周期分に相当する。
【００２６】
図３（ｂ）は、順電圧検出器から入力されるＦＶ信号の波形図である。例えば、電気角３０°においてＡＫ間電圧が正になると（図３（ａ）参照）、順電圧検出器２１から故障検出部１７２に入力される信号ａの値は１になる（図３（ｂ）参照）。
そうすると、図２に示すオンディレイ回路１０１は、信号ａの値が１となった時刻から所定時間後に立ち上がる信号ｂを出力する（ただし、前記立ち上がるタイミングにおいて信号ａの値が０である場合、信号ｂの値も０である）。前記した所定時間は、サイリスタ１１に印加される電圧が正となる時間を含んでいるため、電気角３０°〜１２０°の区間において信号ｂの値は０である（図３（ｂ）に示すオンディレイ区間を参照）。
【００２７】
そして、電気角１２０°になると再び順電圧は０になるため（図３（ａ）参照）、オンディレイ回路１０１から出力される信号ｂの値は、０のままとなる。つまり、電力変換システムＡ１が正常である場合、図２に示す信号ｂの値は常に０となり、ＮＯＴ演算回路１０６の出力である信号ｃの値は、常に１となる。
【００２８】
また、図２に示すＮＯＴ演算回路１０５は、信号ａの０と１とを反転させた信号ｄをオンディレイ回路１０２に出力する。当該オンディレイ回路１０２は、信号ｄの値が１になった時刻から所定時間後に立ち上がる信号ｅを出力する。前記した所定時間とは、例えば、サイリスタ１１に印加される電圧がゼロ未満となる時間（図３（ｃ）に示すオンディレイ区間を参照）である。つまり、図２に示す信号ｅの値は常に０となり、ＮＯＴ演算回路１０７の出力である信号ｆの値は常に１となる。
【００２９】
そうすると、電力変換システムＡ１が正常である場合、ＡＮＤ演算回路１１１から出力される信号ｃと信号ｆとの論理積（信号ｇ）の値は、常に１となる。また、前記と同様のことがＲＶ信号についてもいえるため、逆電圧検出器３１から入力されるＦＶ信号ｈに基づいて生成される信号ｎの値も、常に１となる。
【００３０】
その結果、ＡＮＤ演算回路１１７から出力される信号ｇと信号ｎとの論理積（信号ｔ５）も、常に１となる。当該信号ｔ５は、電力変換システムＡ１が正常である場合に対応する。ちなみに、図２に示す信号ｔ５の値が１である場合、信号ｔ１〜ｔ４，ｔ６の値は０である。
前記した駆動制御部１７１は（図１参照）、故障検出部１７２から入力される信号ｔ５の値が１である場合、通常どおり電力変換システムＡ１を駆動させる。
【００３１】
（２．素子故障時）
図４（ａ）は、素子故障が生じている場合におけるサイリスタのＡＫ間電圧の波形図である。図４（ａ）の符号Ｇで示すタイミングにおいてサイリスタ１１が素子故障（つまり、短絡故障）すると、ＡＫ間電圧がゼロになる。したがって、サイリスタ１１が素子故障した後は、順電圧検出器２１から入力されるＦＶ信号、及び逆電圧検出器３１から入力されるＲＶ信号の値は、常に０となる。
したがって、図２に示す信号ａ（ＦＶ信号）がＮＯＴ演算された結果である信号ｄの値は常に１となり、オンディレイ回路１０２の出力である信号ｅの値も常に１となる。同様に、信号ｈがＮＯＴ演算された結果である信号ｋの値は常に１となり、オンディレイ回路１０４の出力である信号ｌの値も常に１となる。
【００３２】
したがって、他のサイリスタにおいて順電圧又は逆電圧が検出されている（つまり、信号ｐ＝１である）場合、信号ｅ，ｌ，ｐの論理積である信号ｔ６の値は、常に１となる。当該信号ｔ６は、サイリスタ１１が素子故障している場合に対応する。ちなみに、図２に示す信号ｔ６の値が１である場合、信号ｔ１〜ｔ５の値は０である。また、信号ｐが０である場合は、電力変換システムＡ１が停止している状態に対応する。
前記した駆動制御部１７１は（図１参照）、故障検出部１７２から入力される信号ｔ６の値が１である場合、電力変換システムＡ１を緊急停止させる。
【００３３】
（３．電圧検出器の誤不動作時）
図５は、逆電圧検出器において誤不動作が生じている場合の波形図である。ここで、「誤不動作」とは、ＡＫ間電圧が正（負）になった場合に、順（逆）電圧検出器２１がオン信号を故障検出部１７２に出力しない状態を意味している。
図５（ｃ）に示すように、符号Ｈで示すタイミングにおいて逆電圧検出器３１が誤不動作を起こした場合、逆電圧が検出されなくなる。一方、図５（ｂ）に示すように、順電圧検出器２１は正常に動作しているため、パルス状の検出信号が出力され続ける。
【００３４】
この場合、図２に示す信号ｈの値は常に０となるため、信号ｈがＮＯＴ演算された結果である信号ｋの値は、常に１となる。また、オンディレイ回路１０４の出力である信号ｌの値も、常に１となる。
一方、順電圧検出器２１は正常であるため、前記した正常動作の場合と同様に、信号ｇの値は常に１となる。
【００３５】
したがって、他のサイリスタにおいて順電圧又は逆電圧が検出されている（つまり、信号ｐ＝１である）場合、信号ｇ，ｌ，ｐの論理積である信号ｔ４の値は、常に１となる。当該信号ｔ４は、逆電圧検出器３１が誤不動作している場合に対応する。ちなみに、図２に示す信号ｔ４の値が１である場合、信号ｔ１〜ｔ３，ｔ５，ｔ６の値は０である。
なお、逆電圧検出器３１が誤不動作した場合でも、駆動制御部１７１は電力変換システムＡ１を駆動し続けることが好ましい。これによって、電力変換システムＡ１を徒に停止させることを防止できるからである。
逆電圧検出器３１が誤不動作した場合、表示手段６（図１参照）はこれに対応する表示処理を行い、逆電圧検出器３１が誤不動作していることを管理者などに通知する。
【００３６】
同様に、順電圧検出器２１が誤不動作した場合、図２に示す信号ｅ，ｎ，ｐの論理積である信号ｔ２の値は、常に１となる。当該信号ｔ２は、順電圧検出器２１が誤不動作している場合に対応する。
【００３７】
（４．電圧検出器の誤動作時）
図６は、順電圧検出器において誤動作が生じている場合の波形図である。ここで、「誤動作」とは、ＡＫ間電圧がゼロ以下（ゼロ以上）になった場合でも、順（逆）電圧検出器２１がオン信号を故障検出部１７２に出力し続ける状態を意味している。
図６（ｂ）に示すように、符号Ｉで示すタイミングにおいて順電圧検出器２１が誤動作を起こした場合、順電圧検出器２１からは、順電圧がかかっていない場合でもＦＶ信号として常に１が出力される。一方、図６（ｃ）に示すように、逆電圧検出器３１からはパルス状のＲＶ信号が出力され続ける。
【００３８】
この場合、図２に示す信号ａの値は常に１となるため、オンディレイ回路１０１の出力である信号ｂの値も、常に１となる。一方、逆電圧検出器３１は正常であるため、前記した正常状態の場合と同様に、信号ｎは常に１となる。
【００３９】
したがって、他のサイリスタにおいて順電圧又は逆電圧が検出されている（つまり、信号ｐ＝１である）場合、信号ｂ，ｎ，ｐの論理積である信号ｔ１の値は、常に１となる。当該信号ｔ１は、順電圧検出器２１が誤動作している場合に対応する。ちなみに、図２に示す信号ｔ１の値が１である場合、信号ｔ２〜ｔ６の値は０である。
なお、順電圧検出器２１が誤動作した場合でも、駆動制御部１７１は電力変換システムＡ１を駆動し続けることが好ましい。これによって、電力変換システムＡ１を徒に停止させることを防止できるからである。
【００４０】
同様に、逆電圧検出器３１が誤動作した場合、図２に示す信号ｉ，ｇ，ｐの論理積である信号ｔ３の値は常に１となる。当該信号ｔ３は、逆電圧検出器３１が誤動作している場合に対応する。
【００４１】
＜ＦＶ信号とＲＶ信号との対応関係＞
図７は、故障判定部に入力されるＦＶ信号波形と、ＲＶ信号波形と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。図７に示すように、ＦＶ信号及びＲＶ信号が、オン／オフを繰り返すパルス波形である場合、故障検出部１７２は電力変換システムＡ１が正常に動作していると判定する。ちなみに、ＦＶ信号がパルス波形である場合は、図２に示す信号ｇの値が１である場合に対応し、ＲＶ信号がパルス波形である場合は、図２に示す信号ｎの値が１である場合に対応する。
【００４２】
また、図７に示すように、ＦＶ信号及びＲＶ信号が常時オフ（常に０）である場合、故障検出部１７２は、素子故障が起きていると判定するか、又は電力変換器１が停止していると判定する。ちなみに、素子故障である場合には図２に示す信号ｐの値が１となり、電力変換器１が停止している（つまり、サイリスタ１１に電圧が印加されていない）場合には信号ｐの値が０となる。したがって、信号ｐの値を参照することで、素子故障であるか電力変換システムＡ１が停止しているかを判別できる。
【００４３】
その他、順電圧検出器２１から入力されるＦＶ信号と、逆電圧検出器３１から入力されるＲＶ信号とに基づいて、故障検出部１７２は、順電圧検出器２１（ＦＶ検出器）の誤動作又は誤不動作、逆電圧検出器３１（ＲＶ検出器）の誤動作又は誤不動作を検出する。なお、図７では、他のサイリスタで順電圧又は逆電圧が検出されている（つまり、信号ｐ＝１である：図２参照）という条件の図示を省略している。
【００４４】
また、ＦＶ信号及びＲＶ信号が常時オン（常に１）である場合、故障検出部１７２は、順電圧検出器２１と逆電圧検出器３１との両方が故障しているか、又は、これに加えて素子故障が起きている可能性があると判定する。図２に示す信号ｂ，ｇ，ｉ，ｎ，ｐの値が全て１である場合、故障検出部１７２は、前記した検出結果を駆動制御部１７１などに出力する。なお、この場合について図２では図示を省略した。
図７に示すその他の場合については、前記と同様であるから説明を省略する。
【００４５】
＜効果＞
本実施形態に係る故障検出装置（故障検出部１７２）によれば、順電圧検出器２１から入力されるＦＶ信号と、逆電圧検出器３１から入力されるＲＶ信号と、を用いることによって、電力変換システムＡ１の状態を適切に判別することができる。
ここで、電力変換システムＡ１の状態とは、正常動作と、サイリスタの素子故障と、順電圧検出器２１の誤動作又は誤不動作と、逆電圧検出器３１の誤動作又は誤不動作と、電力変換システムＡ１の停止状態と、を含んでいる。
【００４６】
図２３は、比較例に係る電圧検出システムが備えるサイリスタ及び順／逆電圧検出器を示す構成図である。図２３に示すように、電力変換システムが備えるサイリスタ１１に、順／逆電圧検出器２０が並列接続されている。
図２４は、比較例に係る電力変換システムが備える故障検出部の真偽値表である。
図２４に示すように、順／逆電圧検出器２０によって順電圧及び逆電圧が検出される場合、故障検出部（図示せず）によって電力変換システムが正常であると判定される。また、順／逆電圧検出器２０によって順電圧が検出されず、かつ、逆電圧が検出されない場合、素子故障又は順／逆電圧検出器２０の誤不動作であると判定される。つまり、比較例では、「素子故障」と「順／逆電圧検出器の故障」とが混同して検出される。
【００４７】
例えば、電力変換システムが揚水発電所に設置される場合、その運転を停止することは望ましくない。比較例の場合、実際には順／逆電圧検出器２０が故障したときでも、故障検出部（図示せず）によって素子故障であると判定される虞がある。つまり、順／逆電圧検出器２０の故障など電力変換器の運転を継続できる場合でも、故障検出部が素子故障であると判定し、揚水発電所の運転停止を引き起こす虞がある。
【００４８】
これに対して本実施形態では、故障検出部１７２が、順電圧検出器２１から入力されるＦＶ信号と、逆電圧検出器３１から入力されるＲＶ信号と、に基づいて、電力変換器１の故障原因を特定する論理回路を備えている（図２参照）。したがって、故障検出部１７２は、電力変換器１の素子故障と、順電圧検出器２１又は逆電圧検出器３１の故障と、を正確に判別することができる。
すなわち、本実施形態によれば、電力変換システムＡ１を停止する必要がある場合（素子故障が起こった場合）と、電力変換システムＡ１を停止する必要がない場合（電圧検出器の故障）と、を適切に判別することができる。
【００４９】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、前記した第１実施形態と比較して、電力変換システムＡ２が備えるそれぞれのサイリスタ１１〜１６に、順電圧検出器及び逆電圧検出器が２個ずつ並列接続される点と、故障検出部１７２による処理方法と、が異なる。したがって、当該異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する部分については説明を省略する。
【００５０】
図８（ａ）は本実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図である。図８（ａ）に示すサイリスタ１１〜１６の接続関係、及び制御手段１７の機能については、第１実施形態と同様であるから説明を省略する。
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す領域Ｋの部分拡大図である。図８（ｂ）に示すように、サイリスタ１１には、順電圧検出器Ａ系２１ａと、逆電圧検出器Ａ系３１ａと、順電圧検出器Ｂ系２１ｂと、逆電圧検出器Ｂ系３１ｂと、がそれぞれ並列接続されている。
【００５１】
このように１個のサイリスタ１１に対して２個の順電圧検出器（順電圧検出器Ａ系２１ａ及び順電圧検出器Ｂ系２１ｂ）を設置することによって、一方の順電圧検出器が故障した場合でも、他方の順電圧検出器によって順電圧を検出し続けることができるようになっている。逆電圧検出器Ａ系３１ａ及び逆電圧検出器Ｂ系３１ｂについても同様である。
なお、図８（ａ）では図示を省略したが、他のサイリスタ１２〜１６に関しても順電圧検出器と逆電圧検出器が２個ずつ並列接続されている。
【００５２】
図９は、制御装置が備える故障検出部の構成図である。ちなみに、図９では、サイリスタ１１（図８（ａ）参照）に対応する論理回路を図示したが、実際にはそれぞれのサイリスタ１１〜１６に対応した論理回路が設けられている。
図９に示すオフディレイ回路１２１〜１２４は、入力がオンになると同時に出力がオンになり、入力がオフになってから所定時間が経過した後に出力がオフになる回路である。なお、前記所定時間は、サイリスタ１１が正常に動作している場合において、ＡＫ間電圧がゼロとなる転流区間（図３（ａ）における電気角１２０°〜２４０°の区間）と、ＡＫ間電圧が負となる逆電圧区間（図３（ａ）における電気角２４０°〜３３０°の区間）と、を含むように設定されている。
【００５３】
＜制御手段の動作＞
次に、制御手段１７（故障検出部１７２）の動作について説明する。以下では、１個のサイリスタ１１、及び当該サイリスタ１１に接続される順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）・逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）の故障検出処理に関して説明する。
【００５４】
（１．正常動作時）
電力変換システムＡ２が正常に動作している場合、サイリスタ１１のＡＫ間電圧、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＦＶ信号（ＦＶＡ信号、ＦＶＢ信号）、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＲＶ信号（ＲＶＡ信号、ＲＶＢ信号）はそれぞれ、第１実施形態で説明した図３（ａ）〜（ｃ）と同様の波形となる。
例えば、図３（ａ）に示す電気角３０°〜１２０°の区間はオフディレイ回路１２１にＦＶＡ信号（図９に示す信号ａ）の値として１が入力される。したがって、図９に示すオフディレイ回路１２１から出力される信号ｂの値も１となる。
【００５５】
また、図３（ａ）に示すように、電気角１２０°においてサイリスタ１１のＡＫ間電圧は０になる。しかし、オフディレイ回路１２１によって少なくとも電気角１２０°〜３３０°の区間は継続して１が出力されるため、図９に示す信号ｂの値は１となる。さらに、図３（ａ）に示すように、電気角３３０°において再びＡＫ間電圧が正となるため、図９に示す信号ｂの値は１となる。
【００５６】
つまり、電力変換システムＡ２が正常に動作している場合、図９に示すオフディレイ回路１２１から出力される信号ｂの値は、常に１となる。なお、オフディレイ回路１２２から出力される信号ｄについても同様である。
したがって、順電圧検出器Ａ系２１ａ及び順電圧検出器Ｂ系２１ｂ（図８（ｂ）参照）のうち少なくとも一方によって順電圧が検出される場合、図９に示す信号ｂと信号ｄとの論理和である信号ｅの値は、常に１となる。
なお、順電圧検出器Ａ系２１ａ及び順電圧検出器Ｂ系２１ｂのうちいずれか一方が故障した場合でも、正常状態が継続していることとする。これは、正常である側の順電圧検出器によって適切に順電圧を検出し続けることができるからである。
【００５７】
前記した場合と同様に、逆電圧検出器Ａ系３１ａ及び逆電圧検出器Ｂ系３１ｂ（図８（ｂ）参照）のうち少なくとも一方によって逆電圧が検出される場合、図９に示す信号ｊの値は常に１となる。その結果、前記した信号ｅと信号ｊとの論理積である信号ｕ１の値も、常に１となる。ここで、信号ｕ１は、電力変換システムＡ２が正常に動作している場合に対応する。ちなみに、信号ｕ１の値が１である場合、図９に示す信号ｕ２〜ｕ４の値は０である。
【００５８】
図１０は、故障判定部に入力される順電圧検出信号と、逆電圧検出信号と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。図１０のＮｏ．１に示すように、順電圧及び逆電圧が検出されている（つまり、信号ｅ，ｊの値がともに１である：図９参照）場合、故障検出部１７２は、電力変換システムＡ２が正常であると判定する。
【００５９】
図１１は、故障判定部が備える論理回路の真偽値表である。例として、図１１のＮｏ．１について説明する。順電圧検出器Ａ系２１ａから入力されるＦＶＡ信号：Ｐ_ＦＶＡ＝１、順電圧検出器Ｂ系２１ｂから入力されるＦＶＢ信号：Ｐ_ＦＶＢ＝１、逆電圧検出器Ａ系３１ａから入力されるＲＶＡ信号：Ｐ_ＲＶＡ＝１、逆電圧検出器Ｂ系３１ｂから入力されるＲＶＢ信号：Ｐ_ＲＶＢ＝１となっている。
【００６０】
このとき、Ｐ_ＦＶＡとＰ_ＦＶＢとの論理和（図９に示す信号ｅに対応する。）：Ｐ_ＦＶ（ＡｏｒＢ）＝１となる。同様に、Ｐ_ＲＶＡとＰ_ＲＶＢとの論理和（図９に示す信号ｊに対応する。）：Ｐ_ＲＶ（ＡｏｒＢ）＝１となる。また、サイリスタ１１の素子故障を示す信号：ＴＨＹ Ｓｈｏｒｔ＝０となる。なお、ＴＨＹ Ｓｈｏｒｔは、後記する信号ｕ４（図９参照）に対応する。
【００６１】
また、図１１のＮｏ．１に示すように、順電圧検出器Ａ系２１ａと順電圧検出器Ｂ系２１ｂの両方が故障していることを示す信号：Ｐ_ＦＶ ＯＦＦ＝０、逆電圧検出器Ａ系３１ａと逆電圧検出器Ｂ系３１ｂの両方が故障していることを示す信号：Ｐ_ＲＶ ＯＦＦ＝０となっている。
なお、Ｐ_ＦＶ ＯＦＦは、前記したＰ_ＦＶ（ＡｏｒＢ）のＮＯＴ演算を行うことで得られる。また、Ｐ_ＲＶ ＯＦＦは、前記したＰ_ＲＶ（ＡｏｒＢ）のＮＯＴ演算を行うことで得られる。図１１の表に示す「軽故障」、「重故障」については後記する。
【００６２】
このように、素子故障が起こっておらず（ＴＨＹ Ｓｈｏｒｔ＝０）、２個の順電圧検出器２１ａ，２１ｂのうち少なくとも一方が正常に機能し（Ｐ_ＦＶ ＯＦＦ＝０）、２個の逆電圧検出器３１ａ，３１ｂのうち少なくとも一方が正常に機能している場合（Ｐ_ＲＶ ＯＦＦ＝０）、故障検出部１７２は電力変換システムＡ２が正常であると判定する。
なお、図１１に示すＮｏ．２，３，５〜７，９〜１１についても同様である。
【００６３】
（２．素子故障時）
サイリスタ１１が短絡故障している場合、サイリスタ１１のＡＫ間電圧、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＦＶ信号（ＦＶＡ信号・ＦＶＢ信号）、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＲＶ信号（ＲＶＡ信号・ＲＶＢ信号）はそれぞれ、第１実施形態で説明した図４（ａ）〜（ｃ）と同様の波形となる。
このとき、サイリスタ１１のＡＫ間電圧は０となるため、順電圧検出器２１ａ，２１ｂのいずれによっても順電圧が検出されず、逆電圧検出器３１ａ，３１ｂのいずれによっても逆電圧が検出されない。
【００６４】
この場合において、図９に示す信号ｅ，ｊの値は、それぞれ０となる。そうすると、信号ｅがＮＯＴ演算された信号ｍ，信号ｊがＮＯＴ演算された信号ｎの値は、それぞれ１となる。したがって、信号ｍと信号ｎとの論理積であり、素子故障が生じていることを示す信号ｕ４の値は、１となる。このとき、他の信号ｕ１〜ｕ３の値は０である。
【００６５】
つまり、図１０のＮｏ．４に示すように、順電圧が検出されず、かつ、逆電圧が検出されない場合、故障検出部１７２は素子故障が生じている（サイリスタ１１が短絡故障している）と判定する。
また、図１１のＮｏ．１６に示すように、素子故障が生じている場合においてＰ_ＦＶＡ，Ｐ_ＦＶＢ，Ｐ_ＲＶＡ，Ｐ_ＲＶＢの値は全て０となる。このとき、故障検出部１７２は、サイリスタ１１の素子故障を示す信号：ＴＨＹ Ｓｈｏｒｔ＝１を出力する（太枠の網掛け部分を参照）。なお、ＴＨＹ Ｓｈｏｒｔは、前記した信号ｕ４（図９参照）の値に対応する。
【００６６】
素子故障が生じている場合、ただちに電力変換システムＡ２を停止させてサイリスタ１１を交換する必要がある。以下では、このような故障を「重故障」（図１１参照）と記す。
一方、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）又は逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が故障した場合、電力変換システムＡ２を緊急停止させることなく対応可能である。以下では、このような故障を「軽故障」（図１１参照）と記す。
【００６７】
（３．電圧検出器の誤不動作時）
例えば、逆電圧検出器Ａ系３１ａ及び逆電圧検出器Ｂ系３１ｂが共に誤不動作している場合、サイリスタのＡＫ間電圧、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＦＶ信号（ＦＶＡ信号、ＦＶＢ信号）、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から出力されるＲＶ信号（ＲＶＡ信号、ＲＶＢ信号）はそれぞれ、第１実施形態で説明した図５（ａ）〜（ｃ）と同様の波形となる。
図５（ｃ）に示すように、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）では共に逆電圧が検出されなくなる。一方、図５（ｂ）に示すように、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）では継続して順電圧が検出される。
【００６８】
このとき、逆電圧が検出されていることを示す信号ｊ（図９参照）の値は０となる。そうすると、信号ｊがＮＯＴ演算された信号ｌの値は１となる。一方、順電圧が検出されていることを示す信号ｅ（図９参照）の値は１となる。したがって、信号ｅと信号ｌとの論理積であり、逆電圧検出器（Ａ系，・Ｂ系）がともに誤不動作していることを示す信号ｕ３の値は、１となる。このとき、他の信号ｕ１，ｕ２，ｕ４の値は０である。
なお、順電圧検出器Ａ系２１ａ及び順電圧検出器Ｂ系２１ｂが共に誤不動作した場合、図９に示すように、信号ｕ２の値が１となる。
【００６９】
つまり、図１０のＮｏ．３に示すように、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）のいずれによっても順電圧が検出されず、かつ、逆電圧を検出する逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が少なくとも１つ存在する場合、故障検出部１７２は、順電圧検出器が誤不動作していると判定する。なお、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）の誤不動作についても、前記と同様のことがいえる（図１０のＮｏ．２参照）。
【００７０】
また、図１１のＮｏ．４に示すように、例えば、逆電圧検出器Ａ系３１ａ及び逆電圧検出器Ｂ系３１ｂが共に誤不動作している場合、Ｐ_ＦＶＡ，Ｐ_ＦＶＢの値は常に１となり、Ｐ_ＲＶＡ，Ｐ_ＲＶＢの値は０となる。また、素子故障の有無を示すＴＨＹ Ｓｈｏｒｔ＝０、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が両方とも誤不動作していることを示すＰ_ＦＶ ＯＦＦ＝０、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が両方とも誤不動作していることを示すＰ_ＲＶ ＯＦＦ＝１となる（網掛け部分を参照）。ここで、Ｐ_ＲＶ ＯＦＦは、前記した信号ｕ３（図９参照）に対応する。
なお、逆電圧検出器の誤不動作は、前記した「軽故障」に相当するため、ただちに電力変換システムＡ２を停止させる必要はない。
【００７１】
図１１のＮｏ．８，１２の場合も、前記した場合と同様に、故障検出部はＰ_ＲＶ ＯＦＦ＝１を出力し（網掛け部分を参照）、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が共に誤不動作していると判定する。
一方、図１１のＮｏ．１３〜１５に示すように、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）が共に誤不動作している場合、故障検出部はＰ_ＦＶ ＯＦＦ＝１を出力する（網掛け部分を参照）。ここで、Ｐ_ＦＶ ＯＦＦは、前記した信号ｕ２（図９参照）に対応する。
【００７２】
＜効果＞
本実施形態に係る故障検出装置（故障検出部１７２）によれば、順電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から入力されるＦＶ信号（ＦＶＡ信号・ＦＶＢ信号）と、逆電圧検出器（Ａ系・Ｂ系）から入力されるＲＶ信号（ＲＶＡ信号・ＲＶＢ信号）と、を用いることによって、電力変換システムＡ２の状態を適切に判別することができる。
また、２個の順電圧検出器２１ａ，２１ｂを備えることによって、一方の順電圧検出器が故障した場合でも、他方の順電圧検出器を用いて順電圧を検出し続けることができる。逆電圧検出器３１ａ，３１ｂについても同様のことがいえる。
したがって、本実施形態に係る故障検出装置によれば、電力変換システムＡ２の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、２個の順電圧検出器２１ａ，２１ｂの両方が誤不動作している場合、又は２個の逆電圧検出器３１ａ，３１ｂの両方が誤不動作している場合、故障検出部１７２は軽故障であると判定する。一方、素子故障が生じている場合、故障検出部１７２は重故障であると判定する。
このように、軽故障と重故障とを区別して検出することで、無用の緊急停止（つまり、軽故障が生じた場合の緊急停止）を回避することができる。したがって、電力変換システムＡ２の信頼性を向上させることができる。
【００７４】
≪第３実施形態≫
第３実施形態は、前記した第１実施形態と比較して、逆並列に接続された正群サイリスタ及び逆群サイリスタを備える点と、故障検出部１７２による処理方法と、が異なる。したがって、当該異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する部分については説明を省略する。
【００７５】
図１２（ａ）は本実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図である。図１２（ａ）に示すように、正群サイリスタＰ１１と逆群サイリスタＮ１１とが互いに逆並列に接続され、正群サイリスタＰ１２と逆群サイリスタＮ１２とが互いに逆並列に接続されている。
これらの逆並列サイリスタが互いに直列接続されることで１つサイリスタ群（領域Ｌに相当）を構成している。そして、図１２（ａ）に示すように、６つのサイリスタ群がブリッジ接続され、いわゆる２Ｓ１Ｐの構造となっている。
なお、制御手段１７の機能については、第１実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００７６】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す領域Ｌの部分拡大図である。図１２（ｂ）に示すように、互いに逆並列に接続されるサイリスタＰ１１，Ｎ１１には、正群順電圧検出器２１ｃと、逆群順電圧検出器３１ｃと、がそれぞれ並列接続されている。同様に、サイリスタＰ１２，Ｎ１２には、正群順電圧検出器２１ｄと、逆群順電圧検出器３１ｄと、がそれぞれ並列接続されている。
なお、図１２（ａ）では図示を省略したが、逆並列に接続されている他のサイリスタに関しても、正群順電圧検出器と逆群順電圧検出器が１つずつ並列接続されている。
【００７７】
図１３は、制御装置が備える故障検出部の構成図である。ちなみに、図１３には、１つのサイリスタ群（例えば、図１２（ａ）の領域Ｌに含まれるサイリスタ群）に対応する論理回路を図示したが、実際には各サイリスタ群に対応する論理回路が設けられている。
なお、図１３に示すＰ１_ＦＶ信号は、正群順電圧検出器２１ｃから入力されるＦＶ信号を意味し、Ｐ２_ＦＶ信号は、正群順電圧検出器２１ｄから入力されるＦＶ信号を意味している。
また、図１３に示すＮ１_ＦＶ信号は、逆群順電圧検出器３１ｃから入力されるＦＶ信号を意味し、Ｎ２_ＦＶ信号は、逆群順電圧検出器３１ｄから入力されるＦＶ信号を意味している。
【００７８】
故障検出部１７２は、前記した各信号の値に応じて、正常動作、素子故障、電圧検出器の誤動作・誤不動作、配線等入力異常といった検出結果を出力する。
なお、図１３に示すように、本実施形態における故障検出部１７２は、オンディレイ回路やオフディレイ回路を有していない。
【００７９】
＜制御手段の動作＞
次に、制御手段１７（故障検出部１７２）の動作について説明する。以下の説明は、サイリスタＰ１１，Ｐ１２，Ｎ１１，Ｎ１２及びこれらのサイリスタに接続される正群順電圧検出器２１ｃ，２１ｄ・逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄの故障検出に関するものである（図１２（ｂ）参照）。
【００８０】
（１．正常動作時）
図１４（ａ）は、電力変換システムが正常に動作をしている場合における正群サイリスタＰ１１のＡＫ間電圧の波形図である。当該波形は、第１実施形態で説明した正常動作時の波形と同様であり（図３（ａ）参照）、区間Ｐでは正群サイリスタＰ１１に順電圧が印加され、区間Ｎでは正群サイリスタＰ１１に逆電圧が印加される。
図１４（ｂ）は、正群順電圧検出器２１ｃから入力されるＦＶ信号の波形図である。当該波形は、第１実施形態で説明した正常動作時のＦＶ信号と同様である（図３（ｂ）参照）。
また、正群サイリスタＰ１２のＡＫ間電圧（図１４（ｃ）参照）、及び正群順電圧検出器２１ｄから入力されるＦＶ信号（図１４（ｄ）参照）はそれぞれ、図１４（ａ），（ｂ）と同様の波形である。
【００８１】
図１２（ｂ）に示すように、逆群順電圧検出器３１ｃは、逆群サイリスタＮ１１に印加される順電圧を検出する。当該順電圧が正の場合、正群順電圧検出器２１ｃには負の電圧が印加される。すなわち、図１４（ｅ）に示すように、逆群サイリスタＮ１１のＡＫ間電圧の波形は、正群サイリスタＰ１１のＡＫ間電圧の波形（図１４（ａ））を反転させたものとなる。
なお、図１４（ｆ）〜（ｈ）については、説明を省略する。
【００８２】
次に、図１３、図２０を併せて参照しつつ、正常動作時における故障検出部１７２の処理について説明する。
例えば、図１４（ａ），（ｃ）に示す電気角３０°〜１２０°の区間において、正群順電圧検出器２１ｃと、正群順電圧検出器２１ｄと、によって順電圧が検出される（図１４（ｂ）、（ｄ）参照）。このとき、逆群順電圧検出器３１ｃ及び逆群順電圧検出器３１ｄでは、順電圧が検出されない（図１４（ｆ）、（ｈ）参照）。
【００８３】
したがって、図１３に示す信号ａ、ｃ、ｆ、ｈの値が１となり、これらの論理積である信号ｉ１の値が１となる。その結果、信号ｉ１〜ｉ３の論理和である信号ｉの値が１となる。当該信号ｉが１であるとき、故障検出部１７２は、電力変換システムＡ３が正常に動作していると判定する。
図２０は、故障判定部に入力される正群順電圧検出信号と、逆群順電圧検出信号と、検出される故障原因との関係を示す説明図である。例えば、図２０に示す「Ｐ群＃１サイリスタ」は、正群サイリスタＰ１１（図１２（ｂ）参照）に対応している。また、「第１Ｐ群順電圧検出器」は、正群順電圧検出器２１ｃ（図１２（ｂ）に対応している。その他のサイリスタ、順電圧検出器についても同様である。
【００８４】
図２０のＮｏ．４に示すように、正群サイリスタＰ１１，Ｐ１２において順電圧が検出され、逆群サイリスタＮ１１，Ｎ１２において順電圧が検出されない場合、故障検出部１７２は電力変換システムＡ３が正常動作している（サイリスタ１１の出力電圧＞０）と判定する。
【００８５】
また、図１４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）に示す電気角１２０°〜２４０°の区間では転流中であるため、いずれの電圧検出器によっても順電圧が検出されない。
したがって、図１３に示す信号ｂ，ｄ，ｆ，ｈの値が１となり、これらの論理積ｉ３の値が１となる。その結果、信号ｉ１〜ｉ３の論理和である信号ｉの値が１（正常動作に対応）となる。
すなわち、図２０のＮｏ．１６に示すように、いずれの電圧検出器によっても順電圧が検出されない場合、故障検出部１７２は電力変換システムＡ３が正常動作している（サイリスタ１１の転流中）と判定する。
【００８６】
さらに、図１４（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）に示す電気角２４０°〜３３０°の区間において、逆群順電圧検出器３１ｃと、逆群順電圧検出器３１ｄと、によって順電圧が検出される（図１４（ｆ）、（ｈ）参照）。このとき、正群順電圧検出器２１ｃ及び正群順電圧検出器２１ｄでは、順電圧が検出されない（図１４（ｂ）、（ｄ）参照）。
したがって、図１３に示す信号ｂ，ｄ，ｅ，ｇの値が１となり、これらの論理積ｉ２の価が１となる。その結果、信号ｉ１〜ｉ３の論理和である信号ｉの値が１（正常動作に対応）となる。
つまり、図２０のＮｏ．１３に示すように、正群順電圧検出器２１ｃ，２１ｄによって順電圧が検出されず、逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄによって順電圧が検出される場合、故障検出部１７２は電力変換システムＡ３が正常動作している（サイリスタ１１の出力電圧＜０）と判定する。
【００８７】
このように、電力変換システムＡ３が正常動作している場合、図１３に示す信号（ｉ１，ｉ２，ｉ３）の値が、（１，０，０）→（０，０，１）→（０，１，０）のように時間的に順次変化するとともに、これらの論理和である信号ｉの値が、常に１となる。
ちなみに、電力変換システムＡ３が正常である場合、図１３に示す他の信号ｊ〜ｒの値は全て０である。
【００８８】
図２１は、故障検出部が備える論理回路の真偽値表である。なお、図２１のＮｏ．１〜１６は、図２０のＮｏ．１〜１６と対応している。例として、図２１のＮｏ．４について説明する。
正群順電圧検出器２１ｃから入力されるＦＶ信号：Ｐ１_ＦＶ＝１、正群順電圧検出器２１ｄから入力されるＦＶ信号：Ｐ２_ＦＶ＝１、逆群順電圧検出器３１ｃから入力されるＦＶ信号：Ｎ１_ＦＶ＝０、逆群順電圧検出器３１ｄから入力されるＦＶ信号：Ｎ２_ＦＶ＝０となっている。
【００８９】
このとき、サイリスタ１１の素子故障を示す信号：ＴＨＹ_１ Ｓｈｏｒｔ＝０、サイリスタ１２の素子故障を示す信号：ＴＨＹ_２ Ｓｈｏｒｔ＝０となっている。なお、ＴＨＹ_１ Ｓｈｏｒｔは、図１３に示す信号ｎ，ｏの論理和を演算することで得られる。また、ＴＨＹ_２ Ｓｈｏｒｔは、図１３に示す信号ｐ，ｑの論理和を演算することで得られる。
【００９０】
また、図２１のＮｏ．４に示すように、正群順電圧検出器２１ｃが誤動作していることを示す信号Ｐ１_ＦＶ ＯＮ＝０，正群順電圧検出器２１ｃが誤不動作していることを示す信号Ｐ１_ＦＶ ＯＦＦ＝０となる。
なお、Ｐ１_ＦＶ ＯＮの値は、図１３に示す信号ｌ，ｑの論理和を演算することで得られる。また、Ｐ１_ＦＶ ＯＦＦの値は、図１３に示す信号ｏの値に対応している。
【００９１】
同様に、図２１のＮｏ．４におけるＰ２_ＦＶ ＯＮ，Ｐ２_ＦＶ ＯＦＦ，Ｎ１_ＦＶ ＯＮ，Ｎ１_ＦＶ ＯＦＦ，Ｎ２_ＦＶ ＯＮ，Ｎ２_ＦＶ ＯＦＦの値も０となる。なお、正常動作時に対応する図２１のＮｏ．１３，１６については、前記と同様である。
故障検出部１７２は、図２１に示す表の左から６列目「ＴＨＹ_１ Ｓｈｏｒｔ」〜１８列目「重故障」までの各データを表示手段６（図１２（ａ）参照）に出力し、管理者などに電力変換システムＡ３の状態を知らせる。
【００９２】
（２．素子故障時）
図１５は、逆群サイリスタＮ１２（第２逆群サイリスタ）が素子故障している場合の波形図である。なお、逆群サイリスタＮ１２以外の各サイリスタ及び各電圧検出器は正常に動作している。
図１５（ｇ）の符号Ｏで示すタイミングで逆群サイリスタＮ１２が素子故障（短絡故障）した場合、前記タイミング以後において逆群サイリスタＮ１２のＡＫ間電圧が０になる。したがって、逆群順電圧検出器３１ｄから入力されるＦＶ信号の値が０になる。ちなみに、逆群サイリスタＮ１２が短絡状態となっているため、これと並列接続される正群サイリスタＰ１２の電圧も０になる（図１５（ｃ）、参照）
詳細な説明は省略するが、逆群サイリスタＮ１２が素子故障している場合、図１３に示す信号ｐ，ｑの値が、時間的に交互に１となる。なお、その他の信号ｉ〜ｏ，ｒの値は常に０である。
【００９３】
なお、図２０のＮｏ．８に示すように、合計４つの順電圧検出器のうち１つ（正群順電圧検出器２１ｃ）によって順電圧が検出され、残り３つの順電圧検出器（正群順電圧検出器２１ｄ、逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄ）では順電圧が検出されない。
このような場合、故障検出部１７２は、逆群サイリスタＮ１２（又は第２正群サイリスタＰ１２）が素子故障していると判定する。図２０のＮｏ．８に示すように、このとき正群順電圧検出器２１ｃが誤動作しているか、又は正群順電圧検出器２１ｄが誤不動作している可能性も考えられるが、故障検出部１７２は優先的に素子故障と判定することが好ましい。重故障（つまり、素子故障）の可能性を優先することによって、電力変換システムＡ３の保守性を高めるためである。
なお、図２０のＮｏ．１４についても同様である。
【００９４】
図２１のＮｏ．８，Ｎｏ．１４に示す信号（Ｐ１_ＦＶ，Ｐ２_ＦＶ，Ｒ１_ＦＶ，Ｒ２_ＦＶ）が入力された場合、故障検出部１７２は、逆群サイリスタＮ１２（又は正群サイリスタＰ１２）の素子故障を示す信号：ＴＨＹ_２ Ｓｈｏｒｔ＝１を出力する。なお、例えば、Ｎｏ．８のＰ１_ＦＶ ＯＮ＝（１）＞０は、正群順電圧検出器２１ｃが誤動作している可能性があることを示している。
【００９５】
このように、素子故障（重故障）が生じている可能性がある場合、故障検出部１７２は駆動制御部１７１（図１２（ａ）参照）に対して停止指令信号を出力する。
なお、正群サイリスタＰ１１，Ｐ１２、逆群サイリスタＮ１２の素子故障については、前記した場合と同様であるから説明を省略する。
【００９６】
（３．電圧検出器の誤不動作時）
図１６は、逆群順電圧検出器３１ｄ（第２逆群順電圧検出器）が誤不動作している場合の波形図である。なお、他の電圧検出器及び各サイリスタは正常に動作している。
図１６（ｈ）に示すように、逆群順電圧検出器３１ｄが符号Ｑで示すタイミングから誤不動作した場合、前記タイミング以後の出力値は常に０となる。
詳細な説明は省略するが、このとき、図１３に示す信号ｐの値が１となる。なお、その他の信号ｉ〜ｏ，ｑ，ｒの値ｈは０となる。
【００９７】
つまり、図２０のＮｏ．１４に示すように、合計４つの順電圧検出器のうち１つ（つまり、逆群順電圧検出器３１ｃのみ）によって順電圧が検出される場合、故障検出部１７２は、逆群順電圧検出器３１ｄが誤不動作している可能性があると判定する。
これは、図２１のＮｏ．１４に示すＮ２_ＦＶ ＯＦＦ＝（１）＞０に対応している。なお、図２１のＮｏ．１４に示すように、逆群サイリスタＮ１２の素子故障である可能性もある（ＴＨＹ_１＝１）。したがって、故障検出部１７２は、素子故障を示す信号を優先的に駆動制御部１７１に出力することで重故障の場合にも対応可能とすることが好ましい。
なお、正群順電圧検出器２１ｃ、正群順電圧検出器２１ｄ、逆群順電圧検出器３１ｃの誤不動作については、前記した場合と同様であるから説明を省略する。
【００９８】
（４．電圧検出器の誤動作）
図１７は、正群順電圧検出器２１ｃ（第１正群順電圧検出器）が誤動作している場合の波形図である。なお、他の電圧検出器及び各サイリスタは正常に動作している。
図１７（ｂ）の符号Ｒで示すタイミング以後において正群順電圧検出器２１ｃが誤動作した場合、前記タイミング以後の出力値は、常に１となる。
詳細な説明は省略するが、正群順電圧検出器２１ｃが誤動作している場合、図１３に示す信号ｌ，ｑの値が、時間的に交互に１となる。なお、その他の信号ｉ〜ｋ，ｍ〜ｐ，ｒの値は０となる。
【００９９】
つまり、図２０のＮｏ．５，Ｎｏ．８に示すように、合計４つの順電圧検出器のうち３つ（Ｎｏ．５では、正群順電圧検出器２１ｃ、逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄ）によって順電圧が検出される場合、故障検出部１７２は、正群順電圧検出器２１ｃが誤動作していると判定する。
これは、図２１のＮｏ．５，Ｎｏ．８に示すＰ１_ＦＶ ＯＮ＝１に対応している。
なお、正群順電圧検出器２１ｄ、逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄの誤動作については、前記した場合と同様であるから説明を省略する。
【０１００】
（５．配線等入力異常時）
図１８は、正群順電圧検出器２１ｃ（第１正群順電圧検出器）において配線等入力異常が生じている場合の波形図である。なお、配線等入力異常とは、順電圧検出器と故障検出部１７２との配線のつなぎ間違いやノイズの影響などによる誤動作を意味している。
図１８（ｂ）に示すように、正群順電圧検出器２１ｃにおいて配線等入力異常が生じている場合、ＡＫ間電圧が正又は負となる区間における正群順電圧検出器２１ｃの出力値は１となる。
【０１０１】
図１９は、正群電圧検出器２１ｃ，２１ｄ、及び逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄにおいて配線等入力異常が生じている場合の波形図である。図１９（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）に示すように、各電圧検出器において配線等入力異常が生じている場合、ＡＫ間電圧が正又は負となる区間における各電圧検出器の出力値は１となる。
詳細な説明は省略するが、配線等入力異常が生じている場合、図１３に示す信号ｒ１〜ｒ５のいずれかの値が１となるため、信号ｒ１〜ｒ５の論理和である信号ｒの値は１となる。ちなみに、この場合において他の信号ｉ〜ｑの値は０である。
【０１０２】
例えば、図２０のＮｏ．１に示すように、４個全ての電圧検出器において同時に電圧が検出された場合、故障検出部１７２は、配線等入力異常が生じていると判定する。
これは、図２１のＮｏ．１に示す「入力異常」（図９に示すｒの値）＝１に対応している。なお、配線等入力異常は、軽故障に相当する。
【０１０３】
＜効果＞
本実施形態に係る故障検出装置（故障検出部１７２）によれば、正群順電圧検出器２１ｃ，２１ｄから入力されるＦＶ信号と、逆群順電圧検出器３１ｃ，３１ｄから入力されるＲＶ信号と、を用いることによって、電力変換システムＡ３の状態を適切に判別することができる。
また、本実施形態では、逆並列に接続された正群サイリスタＰ１１・逆群サイリスタＮ１１と、逆並列に接続された正群サイリスタＰ１２・逆群サイリスタＮ１２とを直列接続することで１つサイリスタ群を構成している。このように、直列に２個の正群（又は逆群）サイリスタを接続することによって、第１，２実施形態と比較して、より高い電圧に耐えることができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る故障検出装置によれば、素子故障、電圧検出器の誤動作又は誤不動作の他、配線等入力異常も適切に検出することができる。したがって、電力変換システムＡ３の信頼性を向上させることができる。
【０１０５】
≪第４実施形態≫
第４実施形態は、第３実施形態と比較して、ｍ×６個の正群サイリスタ、及びｍ×６個の逆群サイリスタと、を備える点と、各サイリスタに並列接続される電圧検出器として、正群順電圧検出器ａ系〜ｎ系と、逆群順電圧検出器ａ系〜ｎ系と、を備える点が異なる。なお、その他の点については、前記した第３実施形態と同様である。
したがって、第３実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【０１０６】
図２２（ａ）は、本実施形態に係る故障検出装置を含む電力変換システムの構成図である。図２２（ａ）に示すように、正群サイリスタＰ１と逆群サイリスタＮ１とが逆並列に接続されている。このように逆並列に接続されたｍ組の逆並列サイリスタが互いに直列接続されることで、１つサイリスタ群（領域Ｍに相当）を構成している。そして、図１２（ａ）に示すように、６つのサイリスタ群がブリッジ接続され、三相ブリッジ回路が構成されている。
【０１０７】
図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示す領域Ｍの部分拡大図である。図２２（ｂ）に示すように、互いに逆並列に接続されるサイリスタＰ１，Ｎ１には、正群順電圧検出器２１１ａ〜２１１ｎと、逆群順電圧検出器３１１ａ〜３１１ｎと、がそれぞれ並列接続されている。他のサイリスタについても同様である。
なお、図１２（ａ）では図示を省略したが、三相ブリッジを構成する他のサイリスタ群に関しても、複数の順電圧検出器及び逆電圧検出器が並列接続されている。
なお、制御手段１７の機能については、第３実施形態と同様であるから説明を省略する。
【０１０８】
＜効果＞
本実施形態に係る故障検出装置によれば、図２２（ａ）に示すように１個のサイリスタ群に多数（ｍ個）の正群サイリスタ及び逆群サイリスタが直列接続されている。したがって、三相交流電源４から高電圧が入力された場合でも、各サイリスタで前記電圧が分散されるため、高電圧にも十分に耐えることができる。なお、１群において直列接続されるサイリスタの数ｍは、三相交流電源４から入力される電圧の値に応じて適宜設定することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、図２２（ｂ）に示すように、互いに逆並列に接続されるサイリスタに、正群順電圧検出器ａ系〜ｎ系と、逆群順電圧検出器ａ系〜ｎ系と、がそれぞれ並列接続されている。
したがって、１個のサイリスタに対して接続される順電圧検出器のうち、１つ又は複数個（＜ｎ個）が故障した場合でも、残りの正常な順電圧検出器によって適切に順電圧を検出することができる。
このように、本実施形態に係る故障検出装置によれば、電力変換器の保守性を向上させ、信頼性を高めることができる。
また、第３実施形態の場合と同様の方法によって、正群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号と、逆群順電圧検出器から入力されるＦＶ信号と、を用いて電力変換システムＡ４の状態を適切に判別することができる。
【０１１０】
≪変形例≫
以上、本発明に係る故障検出装置について各実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記第１実施形態では、６つのサイリスタをブリッジ接続する場合について説明したが（図１参照）、これに限らない。すなわち、直列接続された複数のサイリスタによって１つのサイリスタ群を構成し、６つのサイリスタ群をブリッジ接続してもよい。この場合、電力変換器１に設置される各サイリスタに順電圧検出器及び逆電圧検出器を並列接続する。これによって、三相交流電源４から高電圧が入力された場合でも、直列接続された各サイリスタに電圧を分散させることができる。
なお、この場合の故障検出方法については、第１実施形態の場合同様であるから説明を省略する。
【０１１１】
また、前記したように６つのサイリスタ群をブリッジ接続する場合において、各サイリスタに並列接続する順電圧検出器及び逆電圧検出器を複数組設置してもよい。これによって、正常である順電圧検出器及び逆電圧検出器が少なくとも１つずつ存在すれば、適切に順電圧及び逆電圧を検出することができる。
例えば、故障検出部１７２は、以下の（１）又は（２）のいずれかに該当する場合、順電圧検出器、逆電圧検出器、及びサイリスタが正常であると判定する。
（１）検出対象であるサイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、パルス状の逆電圧を検出する逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合。
（２）サイリスタに電圧が印加されていない状態において、当該サイリスタに並列接続される順電圧検出器のいずれによっても順電圧が検出されず、当該サイリスタに並列接続される逆電圧検出器のいずれによっても逆電圧が検出されない場合。
【０１１２】
また、前記した場合において故障検出部１７２は、検出対象であるサイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、逆電圧を常時検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該逆電圧検出器が誤動作していると判定する。順電圧検出器の誤動作についても同様である。
また、前記した場合において故障検出部１７２は、検出対象であるサイリスタに関して、パルス状の順電圧を検出する順電圧検出器が少なくとも１つ存在し、かつ、常時ゼロの逆電圧を検出する前記逆電圧検出器が少なくとも１つ存在する場合、当該逆電圧検出器が誤不動作していると判定する。順電圧検出器の誤不動作についても同様である。
【０１１３】
また、第１，２実施形態では、順電圧検出器と逆電圧検出器とが別である場合について説明したが、順電圧及び逆電圧を検出可能な順／逆電圧検出器を用いてもよい。
【０１１４】
また、前記第３実施形態では、互いに逆並列に接続された２組のサイリスタを直列接続することで１つサイリスタ群を構成する場合について説明したが（図１２参照）、これに限らない。すなわち、互いに逆並列に接続される一組のサイリスタが、互いにブリッジ接続された構成でもよい。また、互いに逆並列に接続された３組以上のサイリスタを直列接続することで１つのサイリスタ群を構成し、これらをブリッジ接続してもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４  電力変換システム
１  電力変換器
１１，１２，１３，１４，１５，１６  サイリスタ
１７  制御手段（故障検出装置）
１７１  駆動制御部
１７２  故障検出部（故障検出手段）
２１，２２，２３，２４，２５，２６  順電圧検出器
３１，３２，３３，３４，３５，３６  逆電圧検出器
２１ａ  順電圧検出器Ａ系
２１ｂ  順電圧検出器Ｂ系
３１ａ  逆電圧検出器Ａ系
３１ｂ  逆電圧検出器Ｂ系
Ｐ１１，Ｐ１２，・・・  正群サイリスタ
Ｎ１１，Ｎ１２，・・・  逆群サイリスタ
２１ｃ，２１ｄ，２１１ａ，２１２ａ，・・・  正群順電圧検出器
３１ｃ，３１ｄ，３１１ｂ，３１２ｂ，・・・  逆群順電圧検出器
【図１】
2014073017.tif 000003
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【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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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図１１】
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【図２１】
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