(57)【要約】【課題】  電力変換装置の自立運転時に発生する電気機器の突入電流に対して、過電流保護機能の動作回数を抑制しながら、電気機器を起動できる電力変換装置を提供する。【解決手段】  コンバータ回路３から出力される直流電力を交流電力に電力変換するインバータ回路４と、自立運転時にインバータ回路４から自立端子１０５、１０６へ流れる電力状態を検出する検出器と、検出器が検出した値からインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値を決定する電圧制御器１２と、電圧制御器１２で決定されたインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値をインバータ回路４のゲート信号に変換するゲート信号発生器１３と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散電源から出力される第１の直流電圧を昇圧または降圧し、第２の直流電圧に変換するコンバータ回路と、
前記コンバータ回路から出力される直流電力を交流電力に電力変換するインバータ回路と、
自立運転時、前記インバータ回路から電気機器が接続される自立端子へ流れる電力状態を検出する検出器と、
前記自立運転が開始され、前記検出器が検出した値から突入電流が発生していることを検知した時、前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を一旦予め定められた第１電圧値まで下げた後、１周期毎に予め定められた第１の割合で上げていく第１制御と、前記第１制御を実施中に前記検出器が予め定められた第１閾値を超過する電流値を検出した時、前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を予め定められた第２電圧値まで下げ、予め定められた時間が経過した後、前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記予め定められた第１の割合で上げていく第２制御と、前記第１制御または前記第２制御を実施中に前記検出器が予め定められた第２閾値以上の電圧値を検出した時、前記第１制御または前記第２制御を終了する回復終了制御と、を備えた電圧制御器と、
前記電圧制御器で決定された前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記インバータ回路のゲート信号に変換するゲート信号発生器と、
を備えた電力変換装置。
【請求項２】
前記電圧制御器は、前記検出器が予め過電流保護機能の閾値よりも低く設定した第１閾値を超過する電流値を検出した時、突入電流が発生していることを検知し、前記第１制御を実施する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電圧制御器は、前記検出器が予め前記第２閾値よりも低く設定した前記第３閾値より低い電圧値を検出した時に前記第１制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電圧制御器は、前記第２制御において、前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記予め定められた第２電圧値まで下げた後、前記予め定められた時間だけ前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記第２電圧値で維持する第３制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電圧制御器は、前記第２制御において、前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記予め定められた第２電圧値まで下げた後、前記予め定められた時間だけ前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を前記予め定められた第１の割合より小さい予め定められた第２の割合で上げていく第４制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記予め定められた第１電圧値は０Ｖである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記予め定められた第２電圧値は、前記検出器が予め定められた第１閾値を超過する電流値を検出する１周期前の前記インバータ回路の出力電圧の電圧指令値である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記予め定められた第２閾値は、自立端子の定格電圧である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電圧制御器が前記第１制御を開始してから前記回復終了制御を行うまでの間、前記インバータ回路の出力電圧が予め定められた第２閾値よりも低いことを表示する電圧制御中表示器を備えた請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電力を交流電力に電力変換するインバータ回路を備え、停電時に自立運転を行うことが可能な電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平滑用コンデンサやファンモータを組み込んでいる電気機器は、起動時に突入電流と呼ばれる大電流が流れ、その後定常動作に向かうにつれて電流が低下していくという特性を有している。図１に、突入電流が流れる電気機器の起動時における電流波形の一例を示す。
【０００３】
電力変換装置は、停電時に自立運転を行うことが可能で、自立端子に接続された電気機器に電力を供給する。また、電力変換装置は、自立運転時における過電流保護機能を有しており、自立運転時に電気機器が接続された自立端子へ流れる電流値が過電流保護機能の閾値を超えると、過電流保護機能を動作させ、自立端子に接続された電気機器への電力供給を停止させる。
【０００４】
従来の電力制御装置では、自立運転を行っている状態で、突入電流の大きい負荷を自立運転出力端子に接続し、負荷を起動させた場合、自立運転出力端子へ流れる電流が過電流保護機能の閾値を超えると、過電流保護機能を動作させ、通常モードから判定モードへ移行した後、過電流保護機能によるインバータの停止を解除する。判定モードでは、負荷に流れる電流の値が過電流保護機能の閾値を超えると、インバータを停止させるが、予め設定されている時間が経過すると、インバータを再開させる。このインバータの停止後にインバータを再開させる動作を数回繰り返すことにより、負荷を故障させずに、突入電流の大きい負荷を可能な限り自立運転機能を使って起動させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７―７００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電力制御装置では、自立運転時に、自立運転出力端子に接続されている負荷が起動し、突入電流が流れると、過電流保護機能が動作するほどの大電流になることがあるため、電力制御装置を構成する部品に大電流によるダメージが蓄積するという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、自立運転起動後に発生する電気機器の突入電流に対して、過電流保護機能の動作回数を抑制することのできる電力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、分散電源から出力される第１の直流電圧を昇圧または降圧し、第２の直流電圧に変換するコンバータ回路と、コンバータ回路から出力される直流電力を交流電力に電力変換するインバータ回路と、自立運転時、インバータ回路から電気機器が接続される自立端子へ流れる電力状態を検出する検出器と、自立運転が開始され、検出器が検出した値から突入電流が発生していることを検知した時、インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を一旦予め定められた第１電圧値まで下げた後、１周期毎に予め定められた第１の割合で上げていく第１制御と、第１制御を実施中に検出器が予め定められた第１閾値を超過する電流値を検出した時、インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を予め定められた第２電圧値まで下げ、予め定められた時間が経過した後、インバータ回路の出力電圧の電圧指令値を予め定められた第１の割合で上げていく第２制御と、第１制御または第２制御を実施中に検出器が予め定められた第２閾値以上の電圧値を検出した時、第１制御または第２制御を終了する回復終了制御と、を備えた電圧制御器と、電圧制御器で決定されたインバータ回路の出力電圧の電圧指令値をインバータ回路のゲート信号に変換するゲート信号発生器と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の電力変換装置によれば、自立運転起動後に発生する電気機器の突入電流に対して、過電流保護機能の動作回数を抑制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】
【００１０】
【図１】起動時に突入電流が発生する電気機器の電流波形の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１における電力変換装置およびその周辺装置との構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における自立運転時に電気機器が起動した時の電気機器にかかる電圧と自立端子に流れる電流を示す図である。
【図４】実施の形態１における電力変換装置の電圧制御器の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２における電力変換装置およびその周辺装置との構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２における自立運転時に電気機器が起動した時の電気機器にかかる電圧と自立端子に流れる電流を示す図である。
【図７】実施の形態２における電力変換装置の電圧制御器の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態３における電力変換装置およびその周辺装置との構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３における自立運転時に電気機器が起動した時の電気機器にかかる電圧と自立端子に流れる電流を示す図である。
【図１０】実施の形態３における電力変換装置の電圧制御器の制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態４における電力変換装置およびその周辺装置との構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１における電力変換装置１００およびその周辺装置について図２を用いて説明する。
【００１２】
電力変換装置１００は、太陽電池１の正極側端子１０１および太陽電池１の負極側端子１０２を介して太陽電池１と、電力系統２のＵ相側端子１０３および電力系統２のＷ相側端子１０４を介して電力系統２と、自立端子１０５および１０６を介して電気機器７と接続されている。
【００１３】
分散電源としての太陽電池１によって発電された直流電力は、電力変換装置１００へ出力され、電力変換装置１００によって交流電力に変換される。電力変換装置１００は、通常時、電力系統２と連系運転しており、電力変換装置１００の電力系統２のＵ相側端子１０３および電力系統２のＷ相側端子１０４を介して図示していない負荷に電力を供給し、余剰電力があれば電力系統２に逆潮流させて売電することができる。また電力変換装置１００は、電力系統２の停電時には自立運転を行い、自立端子１０５および１０６を介して電気機器７へ交流電力を供給する。ここで、連系運転とはインバータ回路４の電力変換動作が電力系統２と連系して動作することを言い、自立運転とはインバータ回路４の電力変換動作が電力系統２に同期せずに動作することを言う。なお、太陽電池１は、直流電力を発電する分散電源の一例として説明しているが、直流電力を発電する分散電源であれば太陽電池１を使用する必要はなく、蓄電池や燃料電池を使用してもよい。
【００１４】
次に、電力変換装置１００について説明する。電力変換装置１００は、コンバータ回路３と、インバータ回路４と、連系開閉器５と、自立開閉器６と、電流検出器１０と、電圧検出器１１と、電圧制御器１２と、ゲート信号発生器１３とを備えている。電流検出器１０と電圧検出器１１は、自立運転時、インバータ回路から電気機器が接続される自立端子へ流れる電力状態を検出する検出器である。
【００１５】
コンバータ回路３は、入力を太陽電池１の正極１０１および負極１０２に、出力をインバータ回路４の入力に接続されており、分散電源としての太陽電池１から出力される第１の直流電圧を昇圧または降圧し、第２の直流電圧、例えば３３０Ｖに変換した後、インバータ回路４へ出力する。
【００１６】
インバータ回路４は、信号入力部をゲート信号発生器１３の出力に、入力をコンバータ回路３の出力に、出力を連系開閉器５の一端および自立開閉器６の一端に並列に接続されており、ゲート信号発生器１３から送られたゲート信号により出力電圧を決定し、コンバータ回路３から出力される直流電力を交流電力に電力変換した後、連系開閉器５および自立開閉器６へ出力する。また、図示はしないが、インバータ回路４はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子により構成されている。
【００１７】
連系開閉器５は、一端をインバータ回路４の出力に、他端を電力系統２のＵ相側端子１０３およびＷ相側端子１０４に接続されており、インバータ回路４の出力と電力系統２のＵ相側端子１０３およびＷ相側端子１０４との間の接続を開閉している。
【００１８】
自立開閉器６は、一端をインバータ回路４の出力に、他端を電気機器７と接続される自立端子１０５および１０６に接続されており、自立運転時、インバータ回路４と電気機器７が接続された自立端子１０５および１０６との間の接続を閉じる。
【００１９】
インバータ回路４の停止、連系運転、自立運転の切り替えは図示しない運転切替スイッチにて切り替えることが可能である。運転切替スイッチは、電力変換装置１００の外部から操作ができる位置に配置され、運転切替スイッチがインバータ回路４の停止に設定されている場合は連系開閉器５および自立開閉器６をともに開路し、連系運転に設定されている場合は連系開閉器５を閉路、自立開閉器６を開路し、自立運転に設定されている場合は連系開閉器５を開路、自立開閉器６を閉路する。
【００２０】
自立端子１０５および１０６は、一端を自立開閉器６の一端に、他端を電気機器７に接続されている。自立端子１０５および１０６は、電気機器７の電源コードのプラグを差し込むことができるコンセントであり、例えば、電力変換装置１００自体または建物の壁面などに用意されている。また、自立端子１０５および１０６は端子台でもよい。電力変換装置１００が自立運転をしている時は、自立端子１０５および１０６を介して、インバータ回路４の出力電力を電気機器７へ供給される。なお、図２において、自立端子１０５および１０６は１台の電気機器７と接続している構成を示しているが、電気機器７は複数台あっても構わない。
【００２１】
電気機器７は自立端子１０５および１０６に接続される。電気機器７は家庭や工場などで使用される一般電気機器であるが、この発明の実施の形態においては、ポータブルテレビなど、入力が平滑用コンデンサなどの部品から構成され、電気機器７が起動する際に突入電流が発生する電気機器を想定する。
【００２２】
電流検出器１０は、自立運転時、インバータ回路４から電気機器７が接続される自立端子１０５および１０６へ流れる電流を検出する。電流検出器１０が検出した電流値Ｉｊ（ｎ）は電圧制御器１２へ出力される。
【００２３】
電圧検出器１１は、インバータ回路４の出力電圧を検出する。電圧検出器１１が検出した電圧値Ｖｊ（ｎ）は電圧制御器１２へ出力される。
【００２４】
電圧制御器１２は、入力を電流検出器１０の出力および電圧検出器１１の出力に、出力をゲート信号発生器１３の入力に接続されており、電流検出器１０が検出した電流値Ｉｊ（ｎ）と電圧検出器１１が検出した電圧値Ｖｊ（ｎ）とから、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を決定し、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）をゲート信号発生器１３へ出力する。
【００２５】
ゲート信号発生器１３は、入力を電圧制御器１２の出力に、出力をインバータ回路４の信号入力部に接続されており、電圧制御器１２で決定されたインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）をインバータ回路のゲート信号に変換し、ゲート信号をインバータ回路４へ出力する。
【００２６】
なお、電圧制御器１２は、電流検出器１０が検出した電流値Ｉｊ（ｎ）と電圧検出器１１が検出した電圧値Ｖｊ（ｎ）から、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を決定して、インバータ回路４の出力電圧を制御しているが、インバータ回路４を構成する部品の影響により、電圧検出器１１が検出した電圧値Ｖｊ（ｎ）と電圧指令値Ｖｋ（ｎ）とが一致しない場合がある。この場合、電圧検出器１１が検出した電圧値Ｖｊ（ｎ）と電圧指令値Ｖｋ（ｎ）とでフィードバック制御を行い、電圧制御を実施してもよい。
【００２７】
次に、自立運転が開始された時の電圧制御器１２の動作について、図３を用いて説明する。図３は、自立運転時に電気機器７が起動した時の電気機器７にかかる電圧と自立端子１０５および１０６に流れる電流を示す図である。
【００２８】
時刻ｔ０において、運転切替スイッチを自立運転に切り替えると、自立開閉器６が閉路し、自立運転が開始する。この時点では電気機器７には定格の電圧が付与されるが、電気機器７のスイッチがオフしているため、電気機器７および電気機器７が接続されている自立端子１０５および１０６に電流は流れない。
【００２９】
次に時刻ｔ１にてユーザーが電気機器７のスイッチをオンにする。この後、電気機器７および電気機器７が接続されている自立端子１０５および１０６にインバータ回路４から電流が流れる。
【００３０】
時刻ｔ２において、電流検出器１０が予め過電流保護機能の閾値よりも低く設定した第１閾値を超過する電流値Ｉｊ（ａ）を検出すると、電圧制御器１２は電気機器７による突入電流が発生していることを検知する。電圧制御器１２は電流検出器１０が検出した電流値Ｉｊ（ａ）から突入電流が発生したことを検知すると、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ａ）を一旦予め定められた第１電圧値まで下げる。例えば、過電流保護機能の閾値を３０Ａ、予め定められた第１閾値を１５Ａとする。電気機器７が接続される自立端子１０５および１０６の定格電流が一般的に１５Ａであるため、この発明の実施の形態では１５Ａとしたが、自立端子１０５および１０６の定格電流の値が１５Ａではない場合はこの限りではない。なお、本実施例では予め定められた第１電圧値を０Ｖとしたが、突入電流が継続してインバータ回路４に流れて過電流保護機能が動作することを防げればよいものであり、第１電圧値は大きな突入電流が発生しない程度の電圧値であれば良く、０Ｖまで下げる必要はない。
【００３１】
電圧制御器１２は、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ａ）を一旦予め定められた第１電圧値まで下げた後、１周期毎に予め定められた第１の割合で上げるよう制御する。なお、予め定められた第１の割合をΔＶ１とすると、１周期後の電圧指令値Ｖｋ（ｎ＋１）はＶｋ（ｎ＋１）＝Ｖｋ（ｎ）＋ΔＶ１となる。このように電圧制御器１２がインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ａ）を一旦予め定められた第１電圧値まで下げた後、１周期毎に予め定められた第１の割合で上げていく制御を第１制御とする。
【００３２】
その後、電圧制御器１２が第１制御を実施している時刻ｔ３において、電流検出器１０が予め定められた第１閾値を超過する電流値Ｉｊ（ｂ）を検出すると、電圧制御器１２は電気機器７による突入電流が発生したことを検知する。電圧制御器１２は電流検出器１０が検出した電流値Ｉｊ（ｂ）から突入電流が発生したことを検知すると、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｂ）を予め定められた第２電圧値まで下げる。なお、予め定められた第２電圧値は、時刻ｔ３の１周期前のインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｂ−１）とする。Ｖｋ（ｂ−１）は、Ｖｋ（ｂ−１）＝Ｖｋ（ｂ）−ΔＶ１で表される。
【００３３】
電圧制御器１２は、時刻ｔ３から予め定められた時間ｍ周期が経過した時刻ｔ４までの間、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を予め定められた第２電圧値Ｖｋ（ｂ−１）で維持する。その後、電圧制御器１２はインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｂ＋ｍ）を予め定められた第１の割合で上げていく。なお、予め定められた時間ｍ周期を例えば５周期とする。ここで電圧制御器１２が、時刻ｔ３において、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｂ）を予め定められた第２電圧値まで下げ、時刻ｔ４において、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｂ＋ｍ）を予め定められた第１の割合で上げていく制御を第２制御とする。また、電圧制御器１２が時刻ｔ３から予め定められた時間ｍ周期が経過した時刻ｔ４までの間、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を予め定められた第２電圧値Ｖｋ（ｂ−１）で維持する制御を第３制御とする。
【００３４】
電圧制御器１２が第１制御または第２制御を実施している時刻ｔ５において、電圧検出器１１が予め定められた第２閾値以上の電圧値Ｖｊ（ｃ）を検出すると、電圧制御器１２は第１制御または第２制御を終了し、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を第２閾値で維持するように制御する。なお、予め定められた第２閾値は、自立端子１０５および１０６の定格電圧とする。例えば、予め定められた第２閾値をＡＣ１００Ｖとする。電気機器７の定格電圧は一般的にＡＣ１００Ｖであるため、この発明の実施の形態ではＡＣ１００Ｖとしたが、電気機器７の定格電圧の値がＡＣ１００Ｖではない場合はこの限りではない。この電圧制御器１２が第１制御または第２制御を終了する制御を回復終了制御とする。
【００３５】
次に、自立運転時および電気機器７の起動を開始させた時の電圧制御器１２の制御動作について図４を用いて説明する。
【００３６】
まず、自立運転および電気機器７の起動を開始する（ステップＳ１０１）。
【００３７】
次に、電圧制御器１２は、電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｎ）を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｎ）を検出した場合は、電圧制御器１２は突入電流が発生していると判断し、ステップＳ１０３に移行する（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）。一方、電流検出器１０が１５Ａ以下である電流値Ｉｊ（ｎ）を検出した場合は、突入電流が発生していないと判断し、再びステップＳ１０２が実行される（ステップＳ１０２：Ｎｏ）。
【００３８】
電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｎ）を検出した場合、電圧制御器１２はインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を０Ｖまで下げ、突入電流の発生を停止させる（ステップＳ１０３）。
【００３９】
予め定められた１周期の後、電圧制御器１２はインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｉ＋１）をＶｋ（ｉ）＋ΔＶ１まで上げる（ステップＳ１０４）。
【００４０】
次に、電圧制御器１２は、電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｉ＋１）を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｉ＋１）を検出した場合は、再度突入電流が発生していると判断し、ステップＳ１０６に移行する（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。一方、電流検出器１０が１５Ａ以下である電流値Ｉｊ（ｉ＋１）を検出した場合は、突入電流が発生していないと判断し、ステップＳ１０８が実行される（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。
【００４１】
電流検出器１０が１５Ａよりも大きい電流値Ｉｊ（ｉ＋１）を検出した場合、電圧制御器１２はインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｉ＋１）を１周期前のＶｋ（ｉ）まで下げる（ステップＳ１０６）。その後、電圧制御器１２は、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を５周期の間、Ｖｋ（ｉ）で維持した後、再びステップＳ１０４を実行する（ステップＳ１０７）。
【００４２】
一方、電流検出器１０が１５Ａ以下である電流値Ｉｊ（ｉ＋１）を検出した場合は、電圧制御器１２は、電圧検出器１１がＡＣ１００Ｖ以上の電圧値Ｖｊ（ｉ＋１）を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。電圧検出器１１がＡＣ１００Ｖ以上の電圧値Ｖｊ（ｉ＋１）を検出した場合は、制御を終了し、インバータ回路４の出力電圧をＡＣ１００Ｖに維持する（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）。一方、電圧検出器１１がＡＣ１００Ｖより小さい電圧値Ｖｊ（ｉ＋１）を検出した場合は、再びステップＳ１０４が実行される（ステップＳ１０８：Ｎｏ）。
【００４３】
上記した実施の形態によれば、予め定められた第１閾値を過電流保護機能の閾値よりも低く設定することにより、自立運転起動後に発生する電気機器７の突入電流に対して、過電流保護機能の動作回数を抑制することができる。
【００４４】
また、電圧制御器１２がインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を第２電圧値まで下げた後、予め定められた時間の間、その電圧値を維持することにより、突入電流を発生させること無く、電気機器７の入力側にある平滑コンデンサを徐々に充電することができる。これにより、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を再度上げた時に電気機器７の突入電流の発生を抑制できる。
【００４５】
また、第１電圧値を０Ｖに設定することにより、電気機器７の突入電流が継続することを防ぐことができる。
【００４６】
また、第２電圧値を、電流検出器１０が予め定められた第１閾値を超過する電流値Ｉｊ（ｎ）を検出する１周期前のインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）に設定することにより、電気機器７の突入電流が継続することを防ぎつつ、電気機器７の入力側にある平滑コンデンサの充電を促すことができる。
【００４７】
また、予め定められた第２閾値を自立端子の定格電圧に設定し、電圧制御器１２がインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を第２閾値まで上げることにより、電気機器７を正常に動作させることができる。
【００４８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２の電力変換装置２００について図５から図７を用いて説明する。なお、図５から図７中、図２から図４と同一符号は同一または相当部分を示す。図５に示すとおり、この実施の形態２の電力変換装置２００は、実施の形態１の電圧制御器１２が電流値から突入電流を検知しているのに対し、電圧値から突入電流を検知する電圧制御器２２を有している。電圧制御器２２と電圧制御器１２との違いは、図３および図６に示すとおり、自立運転が開始された後の突入電流の検知方法が異なるだけであり、その他の構成は同一である。
【００４９】
すなわち、電圧制御器１２は、時刻ｔ２において、電流検出器１０が予め過電流保護機能の閾値よりも低く設定した第１閾値を超過する電流値Ｉｊ（ａ）を検出することにより、電気機器７へ突入電流が流れていることを検知し、第１制御を行うのに対し、電圧制御器２２は、時刻ｔ２において、電圧検出器１１が予め第２閾値より低く設定した第３閾値より低い電圧値Ｖｊ（ａ）を検出することにより、電気機器７へ突入電流が流れていることを検知し、第１制御を行っている。なお、本実施例では予め設定された第３閾値を、例えばＡＣ３０Ｖとするが、電気機器７へ突入電流が流れた時に発生するインバータ回路４の出力電圧の電圧降下を電圧検出器１１が検出することにより、電圧制御器２２が電気機器７へ突入電流が流れていることを検知するため、電気機器７へ突入電流が流れた時に発生するインバータ回路４の出力電圧の電圧降下の程度に応じて第３閾値を設定すればよい。
【００５０】
次に、本実施形態における自立運転時および電気機器７の起動を開始させた時の電圧制御器２２の制御動作について説明する。図７に示すとおり、ステップＳ２０２にて、電圧制御器２２は、電圧検出器１１がＡＣ３０Ｖよりも小さい電圧値Ｖｊ（ｎ）を検出したか否かを判定する。電圧検出器１１がＡＣ３０Ｖよりも小さい電圧値Ｖｊ（ｎ）を検出した場合はステップＳ１０３が実行され、電圧検出器１１がＡＣ３０Ｖ以上である電圧値Ｖｊ（ｎ）を検出した場合は再びステップＳ２０２が実行される。なお、ステップＳ２０２以外の電圧制御器２２の制御動作は、実施の形態１における電圧制御器１２の制御動作と同じである。
【００５１】
上記した実施の形態によれば、自立運転が開始された後、電圧検出器１１が予め第２閾値よりも低く設定した第３閾値より低い電圧値Ｖｊ（ａ）を検出することにより、電圧制御器２２は電気機器７へ突入電流が流れていることを検知できる。また、電圧制御器２２に、電圧値による突入電流の検知機能だけでなく、電圧制御器１２と同様に電流値による突入電流の検知機能を備えても良い。このように複数の検知手段を備えることにより、より確実に突入電流を検知することができるので、突入電流による電気機器７へのダメージを低減することができる。
【００５２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３の電力変換装置３００について図８から図１０を用いて説明する。なお、図８から図１０中、図２から図４と同一符号は同一または相当部分を示す。図８に示すとおり、この実施の形態３の電力変換装置３００は、実施の形態１の電力変換装置１００が電圧制御器１２を有しているのに対し、電圧制御器３２を有している。電圧制御器３２と電圧制御器１２との違いは、図３および図９に示すとおり、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間のインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）の制御方法が異なるだけである。
【００５３】
すなわち、電圧制御器１２は第３制御において、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を第２電圧値で維持していたのに対し、電圧制御器３２は時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を予め定められた第１の割合より小さい予め定められた第２の割合で上げるよう制御する。なお、本実施例では予め定められた第２の割合をΔＶ２とすると（ΔＶ２＜ΔＶ１）、１周期後の電圧指令値Ｖｋ（ｎ＋１）はＶｋ（ｎ＋１）＝Ｖｋ（ｎ）＋ΔＶ２となる。このように電圧制御器３２が、時刻ｔ３から予め定められた時間ｍ周期が経過した時刻ｔ４までの間、インバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を予め定められた第１の割合より小さい予め定められた第２の割合で上げていく制御を第４制御とする。
【００５４】
次に、本実施形態における自立運転時および電気機器７の起動を開始させた時の電圧制御器３２の制御動作について説明する。図１０に示すとおり、ステップＳ３０７にて、電圧制御器３２は、ステップＳ１０６から５周期経過したか否かを判定する。ステップＳ１０６から５周期経過している場合は再びステップＳ１０４が実行され、ステップＳ１０６から５周期経過していない場合はステップＳ３０８が実行される。ステップＳ３０８にて、１周期後のインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ＋１）をＶｋ（ｎ）＋ΔＶ２まで上げた後、再びステップＳ３０７が実行される。なお、ステップＳ３０７およびステップＳ３０８以外の電圧制御器３２の制御動作は、実施の形態１における電圧制御器１２の制御動作と同じである。
【００５５】
上記した実施の形態によれば、電圧制御器３２がインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を第２電圧値まで下げた後、予め定められた時間だけインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）を予め定められた第１の割合より小さい予め定められた第２の割合で上げていくことにより、突入電流の発生を抑制しながらより高い電圧で電気機器７の入力側にある平滑コンデンサを充電することができ、インバータ回路４の出力電圧Ｖｊ（ｎ）を素早く第２閾値まで上げることができる。
【００５６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４の電力変換装置４００について図１１を用いて説明する。なお、図１１中、図２と同一符号は同一または相当部分を示す。図１１に示すとおり、この実施の形態４の電力変換装置４００は、実施の形態１の電力変換装置１００の電圧制御器１２に接続される電圧制御中表示器４０を追加しただけであり、その他の構成は同じである。
【００５７】
電圧制御器１２が、第１制御を開始してから回復終了制御を行うまでの間、電気機器７に入力される電圧が予め定められた第２閾値に達していないため、電子機器７が正常でない動作を実施する場合がある。このような状態で電気機器７を使用した場合、意図した動作と異なっているため、使用者は電気機器７が故障したと誤解する可能性がある。そこで、図１１のように、電圧制御中表示器４０を追加し、電圧制御器１２が第１制御を開始してから回復終了制御を行うまでの間、電圧制御中表示器４０にインバータ回路４の出力電圧が予め定められた第２閾値よりも低いことを表示し、使用者に報知している。
【００５８】
次に、電圧制御中表示器４０について説明する。電圧制御中表示器４０は、電圧制御器１２がインバータ回路４の出力電圧の電圧指令値Ｖｋ（ｎ）の制御を行っている時、電圧制御器１２から出力される電圧制御中信号を入力し、電圧制御中である旨の表示を行う。なお、電圧制御中表示器４０は、具体的には、電圧制御中の状態を示せればよいため、単純な表示機器である豆電球やＬＥＤ（light-emitting diode）で十分である。使用者への理解し易さを考えて、ＬＣＤ（liquid crystal display）などで言語を表示させてもよい。ここで、示した例は一例であって、用途に応じて、表示器を選定すればよい。
【００５９】
上記した実施の形態によれば、電圧制御中表示器４０を備え、インバータ回路４の出力電圧が予め定められた第２閾値よりも低いことを使用者に報知することにより、使用者が誤って電気機器７が故障していると判断してしまうことを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６０】
３  コンバータ回路、４  インバータ回路、１０  電流検出器、１１  電圧検出器、１２、２２、３２  電圧制御器、１３  ゲート信号発生器、４０  電圧制御中表示器
【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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