(57)【要約】  単相全波整流部（２）と、電解コンデンサ（６）と、単相全波整流部（２）と電解コンデンサ（６）との間に設置され、各々が、リアクタ（３１，３２）と、単相全波整流部（２）と並列に接続される第１のＭＯＳＦＥＴ（４１，５１）と、一端が電解コンデンサ（６）のプラス側の端子に接続し、他端がリアクタ（３１，３２）および第１のＭＯＳＦＥＴ（４１，５１）と接続する第２のＭＯＳＦＥＴ（４２，５２）とを有する、複数のチョッパ回路と、リアクタ（３１，３２）に流れる電流を双方向で検出する第１の電流検出部（８０）と、第１の電流検出部（８０）の検出結果を用いて、第１のＭＯＳＦＥＴ（４１，５１）の動作を制御する制御部（９）と、を備える。
2019097602.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整流器と、
前記整流器と並列に接続されるコンデンサと、
前記整流器と前記コンデンサとの間に設置され、各々が、前記整流器のプラス側の出力端子に接続するリアクタと、前記整流器と並列に接続される第１のスイッチング素子と、一端が前記コンデンサのプラス側の端子に接続し、他端が前記リアクタおよび前記第１のスイッチング素子と接続する第２のスイッチング素子とを有する、複数のチョッパ回路と、
前記リアクタと、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との間に配される接続点との間に設置され、前記リアクタに流れる電流を双方向で検出する第１の電流検出部と、
前記第１の電流検出部の検出結果を用いて、前記第１のスイッチング素子の動作を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１の電流検出部は、前記第２のスイッチング素子から前記リアクタに流れる電流を検出した場合、前記電力変換装置の異常を検知したことを示す第１の異常検知信号を前記制御部に出力し、
前記制御部は、前記第１の異常検知信号を取得した場合、全ての前記第１のスイッチング素子の動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子の他端と前記整流器のマイナス側の出力端子との間に設置され、前記第１のスイッチング素子から出力される電流を検出する第２の電流検出部、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２の電流検出部は、前記第１のスイッチング素子から流れる電流の電流値が閾値を超えた場合、前記電力変換装置の異常を検知したことを示す第２の異常検知信号を前記制御部に出力し、
前記制御部は、前記第２の異常検知信号を取得した場合、全ての前記第１のスイッチング素子の動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子を構成するダイオードを、ワイドバンドギャップ半導体によって形成する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム、またはダイヤモンドである、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置において、リアクタ、逆阻止ダイオード、および半導体スイッチング素子から構成されるアクティブコンバータ回路が使用されている。アクティブコンバータ回路の一例として、インターリーブ方式の力率調整回路がある。インターリーブ方式の力率調整回路は、リアクタ、逆阻止ダイオード、および半導体スイッチング素子から構成される昇圧チョッパ回路を、複数備える。インターリーブ方式の力率調整回路では、各昇圧チョッパ回路の半導体スイッチング素子は、位相をずらして駆動される。また、近年の半導体デバイスの進化をふまえて、損失の少ない力率調整回路として、逆阻止ダイオードの替わりに低損失半導体であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた同期整流方式の力率調整回路が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＯＳＦＥＴを用いた上記従来の力率調整回路は、各リアクタに流れる電流を検知し、リアクタから電解コンデンサに電流が流れる際にＭＯＳＦＥＴをオンする制御を行う。しかしながら、上記従来の力率調整回路では、ＭＯＳＦＥＴの短絡故障またはノイズなどによる誤動作によって前述の制御以外のタイミングでＭＯＳＦＥＴがオンになった場合、内部の部品に過電流が流れる。このため、上記従来の力率調整回路を備える電力変換装置では、過電流による半導体スイッチング素子などの故障またはリアクタなどの異常過熱を防ぐため、すなわち内部の部品を保護するために保護回路が別途必要となる。そのため、上記従来の力率調整回路を備える電力変換装置は、部品点数が増大して基板サイズが拡大し、装置が大型化してしまう、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、使用部品の増加を抑えつつ、内部の部品を保護することが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、整流器と並列に接続されるコンデンサと、を備える。また、電力変換装置は、整流器とコンデンサとの間に設置され、各々が、整流器のプラス側の出力端子に接続するリアクタと、整流器と並列に接続される第１のスイッチング素子と、一端がコンデンサのプラス側の端子に接続し、他端がリアクタおよび第１のスイッチング素子と接続する第２のスイッチング素子とを有する、複数のチョッパ回路を備える。また、電力変換装置は、リアクタと、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との間に配される接続点との間に設置され、リアクタに流れる電流を双方向で検出する第１の電流検出部を備える。また、電力変換装置は、第１の電流検出部の検出結果を用いて、第１のスイッチング素子の動作を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、使用部品の増加を抑えつつ、内部の部品を保護することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１に係る電力変換装置において、平常時に制御部に入力される各検出値および制御部から出力される駆動信号の例を示す図
【図３】実施の形態１に係る電力変換装置において、第２のＭＯＳＦＥＴが誤動作でオン状態になったときの動作を示す図
【図４】実施の形態１に係る電力変換装置の電流検出部の動作を示すフローチャート
【図５】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート
【図６】実施の形態２に係る電力変換装置の構成例を示す図
【図７】実施の形態２に係る電力変換装置において、第２のＭＯＳＦＥＴが誤動作でオン状態になったときの動作を示す図
【図８】実施の形態２に係る電力変換装置の電流検出部による異常検知方法を示す図
【図９】実施の形態２に係る電力変換装置の電流検出部の動作を示すフローチャート
【図１０】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置２００の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１に係る電力変換装置２００は、単相全波整流部２と、リアクタ３１，３２と、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１と、第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２と、電解コンデンサ６と、電圧検出部７と、電流検出部８１，８２と、制御部９と、を備える。電力変換装置２００は、単相交流電源１から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧の力率を改善し、力率改善後の直流電圧を出力負荷１０に供給する。図１には、電力変換装置２００とともに、電力変換装置２００に接続される単相交流電源１および出力負荷１０も図示している。
【００１１】
単相全波整流部２は、単相交流電源１から出力された交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流器である。単相全波整流部２は、図示しないプラス側の出力端子とマイナス側の出力端子とを有する。
【００１２】
リアクタ３１、第１のＭＯＳＦＥＴ４１、および第２のＭＯＳＦＥＴ４２によって第１のチョッパ回路１１１が構成される。同様に、リアクタ３２、第１のＭＯＳＦＥＴ５１、および第２のＭＯＳＦＥＴ５２によって第２のチョッパ回路１１２が構成される。第１のチョッパ回路１１１および第２のチョッパ回路１１２は、単相全波整流部２と電解コンデンサ６との間に設置される。第１のチョッパ回路１１１、第２のチョッパ回路１１２および電解コンデンサ６は、制御部９の制御に基づいて、いわゆるインターリーブ方式の力率改善回路として動作する。したがって、第１のＭＯＳＦＥＴ４１と第１のＭＯＳＦＥＴ５１とは、１８０度ずれた位相で駆動される。第１のＭＯＳＦＥＴ４１および第１のＭＯＳＦＥＴ５１は、各々が力率改善回路においてインターリーブ方式により駆動される第１のスイッチング素子である。第２のＭＯＳＦＥＴ４２および第２のＭＯＳＦＥＴ５２は、各々が力率改善回路において逆流防止素子として機能する第２のスイッチング素子である。なお、第１のチョッパ回路１１１および第２のチョッパ回路１１２をまとめて、単にチョッパ回路と称することがある。
【００１３】
リアクタ３１は、一端が単相全波整流部２のプラス側の出力端子に接続され、他端が電流検出部８１に接続される。リアクタ３２は、一端が単相全波整流部２のプラス側の出力端子に接続され、他端が電流検出部８２に接続される。
【００１４】
第１のＭＯＳＦＥＴ４１は、一端が電流検出部８１を介してリアクタ３１に接続され、他端が単相全波整流部２のマイナス側の出力端子に接続される。第１のＭＯＳＦＥＴ５１は、一端が電流検出部８２を介してリアクタ３２に接続され、他端が単相全波整流部２のマイナス側の出力端子に接続される。第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１は単相全波整流部２と並列に接続される。第２のＭＯＳＦＥＴ４２は、一端が電解コンデンサ６に接続され、他端が電流検出部８１を介してリアクタ３１に接続される。第２のＭＯＳＦＥＴ５２は、一端が電解コンデンサ６に接続され、他端が電流検出部８２を介してリアクタ３２に接続される。第１のＭＯＳＦＥＴ４１と第２のＭＯＳＦＥＴ４２とは直列接続され、第１のＭＯＳＦＥＴ４１の一端と第２のＭＯＳＦＥＴ４２の他端とは接続点１２１で接続されている。第１のＭＯＳＦＥＴ５１と第２のＭＯＳＦＥＴ５２とは直列接続され、第１のＭＯＳＦＥＴ５１の一端と第２のＭＯＳＦＥＴ５２の他端とは接続点１２２で接続されている。
【００１５】
なお、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１をまとめて第１のＭＯＳＦＥＴ部１０１とする。同様に、第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２をまとめて第２のＭＯＳＦＥＴ部１０２とする。また、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１および第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２を総称して、単にＭＯＳＦＥＴと称することがある。
【００１６】
コンデンサの一例である電解コンデンサ６は、プラス側の端子とマイナス側の端子とを有し、プラス側の端子が第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２のそれぞれの一端に接続され、マイナス側の端子が単相全波整流部２のマイナス側の出力端子に接続される。電解コンデンサ６は、単相全波整流部２と並列に接続され、前述のチョッパ回路から出力される直流電圧を平滑化する。電圧検出部７は、電解コンデンサ６の端子間の直流電圧を検出する。
【００１７】
電流検出部８１は、リアクタ３１と接続点１２１との間に設置され、リアクタ３１に流れる電流を双方向で検出する。双方向の電流とは、リアクタ３１から第２のＭＯＳＦＥＴ４２の向きに流れる電流、および第２のＭＯＳＦＥＴ４２からリアクタ３１の向きに流れる電流のことである。電流検出部８２は、リアクタ３２と接続点１２２との間に設置され、リアクタ３２に流れる電流を双方向で検出する。双方向の電流とは、リアクタ３２から第２のＭＯＳＦＥＴ５２の向きに流れる電流、および第２のＭＯＳＦＥＴ５２からリアクタ３２の向きに流れる電流のことである。なお、電流検出部８１，８２をまとめて第１の電流検出部８０とする。
【００１８】
制御部９は、電圧検出部７および電流検出部８１，８２の検出結果、すなわち電圧検出部７で検出された検出値である直流電圧値、および電流検出部８１，８２で検出された検出値である電流値を取得する。制御部９は、取得した検出結果を用いて、第１のＭＯＳＦＥＴ部１０１および第２のＭＯＳＦＥＴ部１０２の動作、具体的には、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１および第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２のオンおよびオフを制御するマイクロコントローラである。
【００１９】
つづいて、電力変換装置２００の動作について説明する。まず、電力変換装置２００において、故障が発生していない平常時の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る電力変換装置２００において、平常時に制御部９に入力される各検出値および制御部９から出力される駆動信号の例を示す図である。制御部９は、電圧検出部７で検出される直流電圧値が目標電圧になるよう第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１および第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２をスイッチング制御する。具体的には、制御部９は、ｔONの期間、駆動信号を出力して第１のＭＯＳＦＥＴ４１をオンし、第２のＭＯＳＦＥＴ４２をオフし、リアクタ３１に電荷を蓄積させる。制御部９は、つぎのｔONの期間、第１のＭＯＳＦＥＴ４１をオフし、駆動信号を出力して第２のＭＯＳＦＥＴ４２をオンし、リアクタ３１に蓄積された電荷を電解コンデンサ６にチャージする。制御部９は、電圧検出部７の検出値に応じて前述の期間の長さを変更し、上記処理を繰り返し行うことで、電圧検出部７の検出値すなわち出力負荷１０に出力される直流電圧が目標電圧になるように制御している。
【００２０】
制御部９は、平常時には、第１のＭＯＳＦＥＴ５１および第２のＭＯＳＦＥＴ５２についても、交互にオンする制御を行う。制御部９は、第１のＭＯＳＦＥＴ５１をオンしている間は第２のＭＯＳＦＥＴ５２をオフし、第２のＭＯＳＦＥＴ５２をオンしている間は第１のＭＯＳＦＥＴ５１をオフする。また、制御部９は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１をオンする期間と第１のＭＯＳＦＥＴ５１をオンする期間とは異なる期間とする。後述するように、チョッパ回路の数が３つ以上の場合も同様の制御となる。電力変換装置２００において、リアクタ３１，３２に流れる電流Ｉpの向きは、リアクタ３１，３２から電解コンデンサ６へ向かう一方向である。そのため、平常動作時では、電流検出部８１，８２は、リアクタ３１，３２から電解コンデンサ６の一方向に流れる電流Ｉpのみ検出し、検出値を制御部９に出力する。制御部９は、電流検出部８１，８２から取得した検出結果、すなわち電流検出部８１，８２に流れる電流値を、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１および第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２の動作の制御に利用する。
【００２１】
つぎに、電力変換装置２００において、一例として、１つのＭＯＳＦＥＴが故障またはノイズなどの影響によって誤動作してオン状態になったときの動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る電力変換装置２００において、第２のＭＯＳＦＥＴ４２が誤動作でオン状態になったときの動作を示す図である。図３では、記載を簡潔にするため、第１のチョッパ回路１１１および第２のチョッパ回路１１２を示す破線を省略している。
【００２２】
電力変換装置２００では、第２のＭＯＳＦＥＴ４２が誤動作によりオン状態となっているときに、第１のＭＯＳＦＥＴ５１がオン状態になると、図３の破線の矢印で示すような電流が流れる。このとき、電流検出部８１は、図２に示す平常動作時では発生しない逆向きの電流、すなわち第２のＭＯＳＦＥＴ４２からリアクタ３１に流れる電流を検出する。電流検出部８１は、平常動作時と逆向きの電流を検出した場合、電力変換装置２００において異常動作が発生していると判定する。電流検出部８１は、制御部９に対して、電力変換装置２００の異常を検知したことを示す第１の異常検知信号を出力する。制御部９は、第１の異常検知信号を取得すると、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う。
【００２３】
同様に、第２のＭＯＳＦＥＴ５２が誤動作によりオン状態となっているときに、第１のＭＯＳＦＥＴ４１がオン状態になると、電流検出部８２は、第２のＭＯＳＦＥＴ５２からリアクタ３２に流れる電流を検出する。電流検出部８２は、平常動作時と逆向きの電流を検出した場合、電力変換装置２００において異常動作が発生していると判定する。電流検出部８２は、制御部９に対して第１の異常検知信号を出力する。制御部９は、第１の異常検知信号を取得すると、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う。
【００２４】
図４は、実施の形態１に係る電力変換装置２００の電流検出部８１，８２の動作を示すフローチャートである。電流検出部８１，８２の動作は同様のため、電流検出部８１を例にして説明する。電流検出部８１は、リアクタ３１と第２のＭＯＳＦＥＴ４２との間に流れる電流を検出する（ステップＳ１）。第２のＭＯＳＦＥＴ４２からリアクタ３１に流れる電流を検出していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、電流検出部８１は、ステップＳ１に戻って電流の検出を継続する。第２のＭＯＳＦＥＴ４２からリアクタ３１に流れる電流を検出した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、電流検出部８１は、制御部９に対して、第１の異常検知信号を出力する（ステップＳ３）。
【００２５】
図５は、実施の形態１に係る電力変換装置２００の制御部９の動作を示すフローチャートである。電流検出部８１または電流検出部８２から第１の異常検知信号を取得していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御部９は、平常時の動作を継続し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１に戻る。電流検出部８１または電流検出部８２から第１の異常検知信号を取得した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御部９は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う（ステップＳ１３）。
【００２６】
なお、ＭＯＳＦＥＴを構成するダイオードには、現在一般的には珪素（Ｓｉ）を材料とする半導体を用いるのが主流である。しかし、これに代えて、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどを材料とするワイドギャップ半導体を用いてもよい。
【００２７】
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。そのため、ＭＯＳＦＥＴの小型化が可能であり、これら小型化されたＭＯＳＦＥＴを用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。また、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは、耐熱性も高い。そのため、放熱用部品の小型化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。さらに、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは、電力損失が低い。そのため、ＭＯＳＦＥＴの高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。また、高周波数でのスイッチングが可能となるため、出力負荷１０に高周波数の電流を流すことが可能となる。なお、ＭＯＳＦＥＴの両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この実施の形態に記載の効果を得ることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置２００では、電流検出部８１，８２は、電流の流れる方向によって第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２の異常を検知すると、制御部９に対して第１の異常検知信号を出力し、制御部９が、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させることとした。これにより、電力変換装置２００に過電流が流れることを抑制することができる。力率改善回路を備える一般的な電力変換装置においては、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１に流れる電流を、整流回路のマイナス側の出力端子に接続される電流検出器を用いて検出し、平常時の制御にこの検出値を用いている。本実施の形態では、リアクタ３１と第２のＭＯＳＦＥＴ４２との間、およびリアクタ３２と第２のＭＯＳＦＥＴ５２との間にそれぞれ電流検出部８１，８２を設けることにより、平常時の電流計測のための電流検出部と過電流からの保護のための電流検出部とを兼用することができる。すなわち、電流検出部８１，８２は、一般的な電力変換装置における電流検出部の機能と、保護回路の機能とを兼用している。これにより、電力変換装置２００は、過電流によるリアクタ３１，３２の異常発熱を防ぐとともに、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の故障を防止することができる。このように、電力変換装置２００は、使用部品の増加を抑えつつ、過電流発生時に内部の部品を保護することができる。また、電力変換装置２００は、部品点数の増大によるコストの増大を抑えることができる。
【００２９】
なお、実施の形態１では、電流検出部８１，８２が、異常動作の発生の有無を判定し、異常動作が発生していると判定した場合に第１の異常検知信号を制御部９へ出力し、制御部９が、第１の異常検知信号の取得の有無によって制御を行っていたが、これに限定されるものではない。電流検出部８１，８２は、電流値および電流の流れる向きの検出結果を制御部９へ出力し、制御部９が、電流検出部８１，８２から取得した検出結果に基づいて、異常動作の発生の有無を判定してもよい。
【００３０】
また、実施の形態１では、２つのチョッパ回路を有する電力変換装置２００について説明したが、一例であり、チョッパ回路の数は３つ以上であってもよい。この場合、電力変換装置２００は、チョッパ回路毎に、電流検出部８１，８２と同様の機能を有する電流検出部を備える。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では、第２のＭＯＳＦＥＴが誤動作によってオンし、かつ異なるチョッパ回路の第１のＭＯＳＦＥＴがオンした場合の動作について説明した。実施の形態２では、第２のＭＯＳＦＥＴが誤動作によってオンし、かつ同じチョッパ回路内の第１のＭＯＳＦＥＴがオンした場合の動作について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３２】
図６は、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａの構成例を示す図である。図６に示すように、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａは、図１に示す実施の形態１に係る電力変換装置２００に対して、電流検出部１１を追加したものである。電流検出部１１は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の他端と単相全波整流部２のマイナス側の出力端子との間に設置され、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１から出力される電流を検出する第２の電流検出部である。なお、電流検出部１１については、１つの構成で第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の２つ分の電流を検出してもよいし、第１のＭＯＳＦＥＴ毎すなわちチョッパ回路毎に専用の電流検出部を備える構成であってもよい。
【００３３】
つづいて、電力変換装置２００ａにおいて、一例として、１つのＭＯＳＦＥＴが故障またはノイズなどの影響によって誤動作してオン状態になったときの動作について説明する。図７は、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａにおいて、第２のＭＯＳＦＥＴ４２が誤動作でオン状態になったときの動作を示す図である。図７では、記載を簡潔にするため、第１のチョッパ回路１１１および第２のチョッパ回路１１２を示す破線を省略している。
【００３４】
電力変換装置２００ａでは、第２のＭＯＳＦＥＴ４２が誤動作によりオン状態となっているときに、第１のＭＯＳＦＥＴ４１がオン状態になると、図７の破線の矢印で示すような電流が流れる。この電流は、電流検出部８１，８２の方には流れず、第２のＭＯＳＦＥＴ４２から第１のＭＯＳＦＥＴ４１の方に流れる。このとき、電流検出部１１には、第１のＭＯＳＦＥＴ４１から平常動作時に流れる電流よりも大きな電流が流れることになる。電流検出部１１は、平常動作時よりも大きな電流を検出した場合、電力変換装置２００ａにおいて異常動作が発生していると判定する。図８は、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａの電流検出部１１による異常検知方法を示す図である。電流検出部１１は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１から平常動作時に出力される電流の最大値よりも大きく、ＭＯＳＦＥＴが破損に至る電流レベルよりも小さい値を、第２の異常検知信号を出力するレベルすなわち閾値として設定する。電流検出部１１は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１から出力される電流の電流値が閾値を超えた場合、制御部９に対して、電力変換装置２００ａの異常を検知したことを示す第２の異常検知信号を出力する。制御部９は、第２の異常検知信号を取得すると、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う。
【００３５】
同様に、第２のＭＯＳＦＥＴ５２が誤動作によりオン状態となっているときに、第１のＭＯＳＦＥＴ５１がオン状態になると、電流検出部１１は、平常動作時よりも大きな電流を検出する。電流検出部１１は、閾値を超える電流を検出した場合、電力変換装置２００ａにおいて異常動作が発生していると判定する。電流検出部１１は、制御部９に対して、第２の異常検知信号を出力する。制御部９は、第２の異常検知信号を取得すると、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う。
【００３６】
図９は、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａの電流検出部１１の動作を示すフローチャートである。電流検出部１１は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１から出力された電流を検出する（ステップＳ２１）。第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１から出力された電流の電流値が閾値以下の場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、電流検出部１１は、ステップＳ２１に戻って電流の検出を継続する。第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１から出力された電流の電流値が閾値より大きい場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、電流検出部１１は、制御部９に対して、第２の異常検知信号を出力する（ステップＳ２３）。
【００３７】
図１０は、実施の形態２に係る電力変換装置２００ａの制御部９の動作を示すフローチャートである。電流検出部１１から第２の異常検知信号を取得していない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、制御部９は、平常時の動作を継続し（ステップＳ３２）、ステップＳ３１に戻る。電流検出部１１から第２の異常検知信号を取得した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、制御部９は、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させる制御を行う（ステップＳ３３）。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置２００ａでは、第２のＭＯＳＦＥＴ４２が異常によってオン状態となり、第１のＭＯＳＦＥＴ４１がオンになった場合、または、第２のＭＯＳＦＥＴ５２が異常によってオン状態となり、第１のＭＯＳＦＥＴ５１がオンになった場合、電流検出部１１は、平常動作時に流れる電流値よりも大きい電流値すなわち過電流を検出すると、制御部９に対して第２の異常検知信号を出力し、制御部９が、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の動作を停止させることとした。これにより、電力変換装置２００ａは、過電流発生時に内部の部品を保護することができる。また、電力変換装置２００ａは、実施の形態１の電力変換装置２００と同様、電流検出部８１，８２において第２のＭＯＳＦＥＴ４２，５２の異常を検知することによって、過電流によるリアクタ３１，３２の異常発熱を防ぐとともに、第１のＭＯＳＦＥＴ４１，５１の故障を防止することができる。
【００３９】
なお、実施の形態２では、電流検出部１１が、異常動作の発生の有無を判定し、異常動作が発生していると判定した場合に第２の異常検知信号を制御部９へ出力し、制御部９が、第２の異常検知信号の取得の有無によって制御を行っていたが、これに限定されるものではない。電流検出部１１は、電流値の検出結果を制御部９へ出力し、制御部９が、電流検出部１１から取得した検出結果に基づいて、異常動作の発生の有無を判定してもよい。
【００４０】
また、実施の形態２では、２つのチョッパ回路を有する電力変換装置２００ａについて説明したが、一例であり、チョッパ回路の数は３つ以上であってもよい。この場合、電力変換装置２００ａでは、電流検出部１１が、各チョッパ回路の第１のＭＯＳＦＥＴから出力される電流を検出する。前述のように、電流検出部１１については、第１のＭＯＳＦＥＴ毎すなわちチョッパ回路毎に専用の電流検出部を備える構成であってもよい。
【００４１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  単相交流電源、２  単相全波整流部、６  電解コンデンサ、７  電圧検出部、９  制御部、１０  出力負荷、１１，８１，８２  電流検出部、３１，３２  リアクタ、４１，５１  第１のＭＯＳＦＥＴ、４２，５２  第２のＭＯＳＦＥＴ、８０  第１の電流検出部、１０１  第１のＭＯＳＦＥＴ部、１０２  第２のＭＯＳＦＥＴ部、１１１  第１のチョッパ回路、１１２  第２のチョッパ回路、１２１，１２２  接続点。
【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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【国際調査報告】
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