(57)【要約】【課題】１つの電流センサの出力を２つの電流検出回路で検出する構成を備えたパワーコンディショナの電流検出回路の回路故障を検出する。【解決手段】１つの電流センサ９のセンサ出力を制御部７で読み取り可能な電気信号に変換する第１の電流検出回路８１と第２の電流検出回路８２を備えたパワーコンディショナにおいて、制御部７は、上記各電流検出回路８１，８２から出力される電気信号から演算される電流値を相互に比較して電流値相互間の偏差を検出し、この偏差が所定値以上である場合には上記各電流検出回路８１，８２のいずれかが故障であると判断して、その旨を表示部６に表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの電流センサのセンサ出力を第１の電流検出回路と第２の電流検出回路の双方に入力し、これら各電流検出回路において前記センサ出力を制御部で読み取り可能な電気信号に変換し、前記制御部が前記各電流検出回路の出力に応じた電流値を演算する構成を備えたパワーコンディショナにおいて、
前記制御部は、前記各電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から演算される電流値を相互に比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果に基づいて前記電流検出回路の故障の有無を判断する回路故障判断手段とを備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記比較手段は、前記各電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から演算される電流値相互間の偏差を検出するよう構成され、前記回路故障判断手段は、前記偏差が所定値以上であるときに前記各電流検出回路のいずれかが故障であると判断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記第２の電流検出回路は、前記第１の電流検出回路より測定レンジが広い電流検出回路で構成され、この第２の電流検出回路による検出値が前記第１の電流検出回路の測定レンジの範囲内であるときに、前記制御部が前記回路故障判断手段による判断を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記回路故障判断手段が前記電流検出回路に故障があると判断したときに、当該故障を報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、パワーコンディショナに備えられる電流検出回路の故障診断技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置や太陽光発電装置などの直流の自家発電装置（発電部）で発電された電力を商用電源などの交流の電力系統に連系させる系統連系インバータ装置としてパワーコンディショナがある。
【０００３】
図３は、このようなパワーコンディショナの一例を示している。図３は、発電部（たとえば、燃料電池発電装置）２で発電された直流電力を単相３線式１００／２００Ｖの電力系統３に連系させるパワーコンディショナを示しており、発電部２で発電された直流電力を所定の電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ回路（コンバータ部）４と、コンバータ部４で昇圧された直流電力を電力系統３に連系可能な交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ回路（インバータ部）５と、パワーコンディショナ１の状態（たとえば、出力電力など）を表示する表示部６と、上記コンバータ部４およびインバータ部５の動作制御や上記表示部６の表示制御など、パワーコンディショナ１の各部を制御するマイコン（制御部）７とを主要部として備えている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように構成されるパワーコンディショナ１は、上記コンバータ部５およびインバータ部６の動作制御やパワーコンディショナ１の出力電力やパワーコンディショナ１から電力供給を受ける電気負荷１１の消費電力などを監視するために電流検出部を備えている。図３では、パワーコンディショナ１の出力電流を監視する電流検出部８を図示している。
【０００５】
この電流検出部８は、インバータ部５と電力系統３とを接続する動力線１０に配設される電流センサ９のセンサ出力を制御部７で読み取り可能な電気信号に変換する回路で構成されている。具体的には、Ｕ相およびＶ相の各動力線１０ａ，１０ｂのそれぞれに配設されるカレントトランスＣＴ（電流センサ９）のセンサ出力がＵ相およびＶ相の各電流検出部８ａ，８ｂに入力されるようになっており、これら各電流検出部８ａ，８ｂにおいて、各カレントトランスＣＴのセンサ出力が制御部７で読み取り可能な電気信号に変換されて、制御部７（たとえば、マイコンのＡＤ入力ポート）に入力されるようになっている。そして、制御部７は、電流検出部８ａ，８ｂから入力される電気信号からＵ相およびＶ相の各電流値を演算するようになっている。なお、１０ｃは中性線を示している。
【０００６】
各電流検出部８ａ，８ｂには、測定レンジの異なる（測定レンジが相対的に広狭相違する）２つの電流検出回路（第１の電流検出回路８１と、第２の電流検出回路８２）が備えられている。すなわち、第２の電流検出回路８２に比して測定レンジが狭い（たとえば、測定レンジが５Ａの範囲の）第１の電流検出回路８１と、上記第１の電流検出回路８１に比して測定レンジが広い（たとえば、測定レンジが５０Ａの範囲の）第２の電流検出回路８２とが備えられており、これら第１および第２の各電流検出回路８１，８２には、カレントトランスＣＴのセンサ出力が分岐して入力されている。つまり、これら第１および第２の各電流検出回路８１，８２は、いずれも１つのカレントトランスＣＴのセンサ出力が入力されるようになっており、第１の電流検出回路８１では狭い範囲で精度の高い電流検出が行われる一方、第２の電流検出回路８２では精度は劣るものの大電流の電流検出が行われるようになっている。
【０００７】
制御部７は、このように測定レンジの異なる２つの電流検出回路８１，８２から入力されるセンサ出力（電気信号）を制御の内容に応じて使い分けてパワーコンディショナ１の制御を行っている。たとえば、コンバータ部４やインバータ部５の動作制御を行うときなどには、上記第１の電流検出回路８１から与えられるセンサ出力（電気信号）に基づいて出力電流を高精度で検出してコンバータ部４およびインバータ部５の動作を制御する一方、表示部６に出力電力を表示させるときなどには、上記第２の電流検出回路８２から与えられるセンサ出力（電気信号）に基づいて出力電流を検出し、当該出力電流から出力電力を演算して表示部６に表示させるといった処理を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−９１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このように構成された従来のパワーコンディショナには以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【００１０】
すなわち、このように電流検出部８に２つの電流検出回路８１，８２を備えるパワーコンディショナにおいては、第１または第２の電流検出回路８１，８２から制御部７に入力される電気信号（または、制御部７で演算した電流値）があらかじめ制御部７に設定された所定のしきい値Ｘを超える異常な値を示した場合、制御部７はパワーコンディショナ１の動作（具体的には、コンバータ部４およびインバータ部５の動作）を停止させるなどの所定の安全動作を行うようになっているが、上記第１または第２の電流検出回路８１，８２の回路故障、特に、上記第１または第２の電流検出部８１，８２の出力が上記しきい値Ｘを超えない範囲で不正確な値を示しても（たとえば、第１および第２の電流検出部８１，８２の出力が互いにズレている場合でも）、当該異常を検出することができなかった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、１つの電流センサの出力を第１の電流検出回路と第２の電流検出回路に入力し、これら各電流検出回路でそれぞれ電流検出を行う構成を備えたパワーコンディショナにおいて、電流検出回路の回路故障（特に、センサ出力と対応しない不正確な出力となる回路故障）を検出可能なパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパワーコンディショナは、１つの電流センサのセンサ出力を第１の電流検出回路と第２の電流検出回路の双方に入力し、これら各電流検出回路において上記センサ出力を制御部で読み取り可能な電気信号に変換し、上記制御部が上記各電流検出回路の出力に応じた電流値を演算する構成を備えたパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記各電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から演算される電流値を相互に比較する比較手段と、上記比較手段による比較結果に基づいて上記電流検出回路の故障の有無を判断する回路故障判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項１に記載のパワーコンディショナでは、１つの電流センサのセンサ出力が入力される第１の電流検出回路と第２の電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号に基づいて制御部が演算する電流値を相互に比較することにより電流検出回路の故障の有無を判断するので、第１または第２の電流検出回路のいずれか一方が電流センサのセンサ出力に応じた電気信号を出力しなくなった場合に、当該異常（電流検出回路の故障）を確実に検出することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載のパワーコンディショナは、請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、上記比較手段は、上記各電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から演算される電流値相互間の偏差を検出するよう構成され、上記回路故障判断手段は、上記偏差が所定値以上であるときに上記各電流検出回路のいずれかが故障であると判断するよう構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２に記載のパワーコンディショナでは、第１および第２の電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から制御部が演算する電流値相互間の偏差が所定値以上であれば、第１または第２の電流検出回路のいずれか一方が故障していると判断するので、上記所定値を適当な値（たとえば、第１および第２の電流検出回路の変換誤差を超える異常のみが検出されるような値）に設定することにより、第１または第２の電流検出回路の変換誤差を除外しつつ、電流検出回路の故障を確実に検出することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載のパワーコンディショナは、請求項１または２に記載のパワーコンディショナにおいて、上記第２の電流検出回路は、上記第１の電流検出回路より測定レンジが広い電流検出回路で構成され、この第２の電流検出回路による検出値が上記第１の電流検出回路の測定レンジの範囲内であるときに、上記制御部が上記回路故障判断手段による判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に記載のパワーコンディショナでは、第１の電流検出回路と第２の電流検出回路とに測定レンジが広狭相違する電流検出回路が用いられる。そして、測定レンジの広い第２の電流検出回路において検出される検出値が、第１の電流検出回路の測定レンジの範囲内であるとき、すなわち、検出される電流値が第１および第２の電流検出回路の双方の測定レンジ内にあるときに、制御部が回路故障判断手段によって電流検出回路の故障の有無を判断する。そのため、検出される電流値がいずれか一方の電流検出回路（特に、第１の電流検出回路）の測定レンジ外にあり、両検出回路の比較（電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から制御部が演算する電流値の比較）が不適な場合には電流検出回路の故障の有無は判断されないので、電流検出回路の故障の有無を正確に判断することができる。
【００１８】
本発明の請求項４に記載のパワーコンディショナでは、請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記回路故障判断手段が上記電流検出回路に故障があると判断したときに、当該故障を報知する報知手段を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項４に記載のパワーコンディショナでは、回路故障判断手段が電流検出回路に故障があると判断したときは、その旨が報知手段を通じて報知されるので、第１または第２の電流検出回路の故障を容易に把握でき、修理依頼などの適切な対応を迅速にとることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のパワーコンディショナによれば、制御部が第１および第２の電流検出回路から出力される電気信号またはこの電気信号から演算される電流値を相互に比較し、その比較結果に基づいて電流検出回路の故障の有無を判断するので、第１または第２の電流検出回路のいずれか一方が電流センサのセンサ出力に応じた電気信号を出力しなくなる故障を確実に検出することができる。
【００２１】
特に、故障した電流検出回路から出力される電気信号に基づいて制御部が演算した電流値が、パワーコンディショナに安全動作を行わせる必要のない値である場合でも、電流検出回路の故障を見過ごすことなく発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るパワーコンディショナにおける電流検出回路の故障判断手順を示すフローチャートである。
【図２】同パワーコンディショナにおける電流検出回路の故障判断手順を模式的に示した説明図であり、図２（ａ）は各電流検出回路がともに正常動作をしている場合を、図２（ｂ）は電流検出回路の一方が故障している場合をそれぞれ示している。
【図３】パワーコンディショナの概略構成の一例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係るパワーコンディショナは、図３に示したパワーコンディショナ１と同様の構成を備えている。すなわち、発電部２で発電された直流電力を所定の電圧に昇圧するコンバータ部４と、コンバータ部４で昇圧された直流電力を電力系統３に連系可能な交流電力に変換するインバータ部５と、パワーコンディショナ１の状態を表示する表示部６と、パワーコンディショナ１の各部を制御する制御部７とを主要部として備えるとともに、電流検出部８には測定レンジの異なる２つの電流検出回路（第１の電流検出回路８１と第２の電流検出回路８２）が備えられ、１つの電流センサ９のセンサ出力がこれら２つの電流検出回路８１，８２に分岐して入力されるように構成されている。
【００２４】
本発明は、このような構成を備えたパワーコンディショナ１における電流検出回路８１，８２の故障の有無を、制御部７が以下の手順で判断するように構成している。以下、その判断手順について図１および図２に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、制御部７における電流検出回路８１，８２の故障判断手順を示しており、また、図２は、電流検出回路８１，８２の故障判断手順を模式的に示している。なお、図１および図２では、図示の関係上、第１の電流検出回路８１を「回路Ａ」、第２の電流検出回路８２を「回路Ｂ」と簡略化して表示している。
【００２６】
制御部７は、電流検出回路８１，８２の故障の有無を判断するにあたり、まず、第１の電流検出回路８１と第２の電流検出回路８２から出力される電気信号をそれぞれ読み込む（図１ステップＳ１，Ｓ２参照）。
【００２７】
ここで、第１の電流検出回路８１と第２の電流検出回路８２は、電流センサ９のセンサ出力を制御部７で読み取り可能な電気信号に変換するものであることから、制御部７は、これら各電流検出回路８１，８２から与えられる電気信号（電流センサ９のセンサ出力に応じた電気信号）を読み込んで、この読み込んだ電気信号からそれぞれの電流検出回路８１，８２で検出された電流値を演算する。
【００２８】
そして、この演算が完了すると、次に制御部７は、これら第１および第２の電流検出回路８１，８２で検出された電流値の比較を行う（図１ステップＳ３参照）。
【００２９】
上述したように、第１の電流検出回路８１は、第２の電流検出回路８２に比して測定レンジが狭く精度の高い検出ができる一方、第２の電流検出回路８２は第１の電流検出回路８１に比して測定レンジが広く精度が劣ることから、第１および第２の電流検出回路８１，８２が双方ともに正常動作していても制御部７の検出値は僅かにずれる（誤差を生じる）ことがある。
【００３０】
そのような誤差を考慮しつつ、第１の電流検出回路８１と第２の電流検出回路８２で検出された電流値を比較すると、第１および第２の電流検出回路８１，８２が双方ともに正常動作していれば、図２（ａ）に示すように、両者の電流値は誤差範囲内に収まるが、図２（ｂ）に示すように、いずれか一方の電流検出回路（図示例では、第２の電流検出回路８２）が故障していれば、両者は誤差の範囲を超えて（誤差範囲外となって）大きく相違する。
【００３１】
制御部７は、このような誤差の存在を前提に、第１の電流検出回路８１で検出される電流値と第２の電流検出回路８２で検出される電流値の偏差が、あらかじめ定めた一定値（具体的には、誤差＋αで設定するしきい値Ｙ）を超えるか否かを判断する（図１ステップＳ３参照）。
【００３２】
ここで、この電流値の偏差に基づく判断は、第２の電流検出回路８２の検出値（すなわち、電流検出回路８２の出力に基づいて演算される電流値が第１の電流検出回路８１の測定レンジの範囲内であるときに行われる。たとえば、第１の電流検出回路８１の測定レンジが０〜５Ａの範囲である場合、第２の電流検出回路８２の検出値が５Ａ以下のときに行われる。これは、第２の電流検出回路８２の検出値が第１の電流検出回路８１の測定レンジを超えていれば、両検出値を比較しても電流検出回路の故障の有無を判断できないからである。
【００３３】
そして、この図１ステップＳ３の判断が肯定的、つまり、第１の電流検出回路８１で検出される電流値と第２の電流検出回路８２で検出される電流値の偏差が一定値（しきい値Ｙ）を超えるときには、制御部７は、電流検出部８が故障、すなわち、第１の電流検出回路８１または第２の電流検出回路８２のいずれか一方が故障していると判断し、その旨の報知を行う（図１ステップＳ４参照）。
【００３４】
この報知は、たとえば、パワーコンディショナ１の表示部６を報知手段として用い、表示部６に電流検出部８が故障している旨の表示を行う。また、このほか、パワーコンディショナ１の外部にパワーコンディショナ１の状態などを表示する表示装置（モニタ装置）などがあれば、当該表示装置に電流検出部８が故障している旨の表示を行うように構成してもよい。
【００３５】
これに対し、図１ステップＳ４の判断が否定的、つまり、第１の電流検出回路８１で検出される電流値と第２の電流検出回路８２で検出される電流値の偏差が一定値（しきい値Ｙ）以下である場合には、電流検出回路８１，８２は故障していないと判断して、故障判断処理を終了する。
【００３６】
このように、本発明のパワーコンディショナ１は、制御部７が電流検出回路８１，８２から出力される電気信号から演算される電流値を相互に比較する比較手段と、比較手段による比較結果に基づいて電流検出回路８１，８２の故障の有無を判断する回路故障判断手段として機能するので、第１または第２の電流検出回路８１，８２のいずれか一方に故障（具体的には、電流検出回路８１，８２が電流センサ９のセンサ出力に応じた電気信号を出力しなくなる故障）があると、当該故障を確実に検出することができる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、制御部７は、第１および第２の電流検出回路８１，８２から出力される電気信号から電流値を演算し、当該電流値を比較して第１および第２の電流検出回路８１，８２の故障を判断するように構成したが、第１および第２の電流検出回路８１，８２から出力される電気信号の読み込み値を比較して第１および第２の電流検出回路８１，８２の故障を判断するように構成してもよい。
【００３８】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００３９】
たとえば、上述した実施形態では、本発明をパワーコンディショナ１の出力電流を検出する電流検出部８に適用した場合を示したが、本発明は、１つの電流センサ９のセンサ出力を２つの電流検出回路８１，８２に入力し、これら各電流検出回路８１，８２から出力される電気信号を制御部７で読み取る構成を備えたパワーコンディショナであれば、出力電流以外の電流値（たとえば、電気負荷１１の消費電流）を検出する電流検出部にも適用可能である。
【００４０】
また、上述した実施形態では、電流センサ９としてカレントトランスＣＴを用いた場合を示したが、本発明は、カレントトランスＣＴ以外の電流センサを用いるパワーコンディショナにも適用可能である。
【００４１】
また、上述した実施形態では、発電部２として燃料電池発電装置を用いた場合を示したが、発電部２は直流の分散型発電装置であればよく、太陽光発電装置を用いていてもよい。
【００４２】
さらに、上述した実施形態では、制御部７（比較手段）は、第１の電流検出回路８１で検出される電流値と第２の電流検出回路８２で検出される電流値の偏差に基づいて第１および第２の電流検出回路８１，８２の故障の有無を判断する場合を示したが、第１および第２の電流検出回路８１，８２の出力の比較にあたっては、電流値相互の比率を求め、この比率に基づいて第１および第２の電流検出回路８１，８２の故障を判断するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１            パワーコンディショナ
２            発電部
３            電力系統
４            コンバータ部
５            インバータ部
６            表示部（報知手段）
７            制御部（比較手段、回路故障判断手段）
８            電流検出部
８１          第１の電流検出回路
８２          第２の電流検出回路
９            電流センサ
１０          動力線
１１          電気負荷
【図１】
2014166120.tif 000003
【図２】
2014166120.tif 000004
【図３】
2014166120.tif 000005