(57)【要約】【課題】電力変換装置を大型化することなく、電力を増加させ、故障が発生しても、効率良く動作させる。【解決手段】交流電源を入力とし交流を直流に変換する複数の並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの共通化された出力に接続された平滑コンデンサ５、入力を共通化して平滑コンデンサ５に接続され直流を直流に変換し負荷に電力を供給する複数の並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定する交流−直流変換器フェール判定手段１２、及び直流−直流変換器フェール判定手段１３を備え、交流−直流変換器フェール判定手段１２及び直流−直流変換器フェール判定手段１３は、故障が発生した電力変換器のみを停止し、その他の電力変換器は全て使い続けるように制御する。【選択図】図１
2015095970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、  
前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、
前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々の故障の有無を個別に判別して、故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行う
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有する単相インバータを一つ以上有し、前記交流電源の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有するハーフブリッジ型の単相インバータを一つ以上有し、交流電源の電圧に前記ハーフブリッジ型の単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記交流の力率を制御しつつ前記交流−直流変換器の出力直流電圧が直流電圧目標値に追従するように前記交流−直流変換器を制御すると共に、前記直流−直流変換器の前記負荷への直流出力が目標値に追従するように前記直流−直流変換器を制御し、前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力に応じて、前記交流−直流変換器の前記直流電圧目標値を調整することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した交流−直流変換器を特定する交流−直流変換器フェール判定手段と、前記複数の直流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した直流−直流変換器を特定する直流−直流変換器フェール判定手段とを有していることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記交流−直流変換器フェール判定手段が、前記複数の交流−直流変換器のうちの少なくとも一を故障と判定した場合、故障と判定された前記交流−直流変換器の動作を停止させ、故障と判定されていない前記複数の交流−直流変換器の前記通流を続けるように制御することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記直流−直流変換器フェール判定手段が、前記複数の直流−直流変換器のうちの少なくとも一を故障と判定した場合、故障と判定された前記直流−直流変換器の動作を停止させ、故障と判定されていない前記複数の直流−直流変換器の前記通流を
続けるように制御することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記入力電流測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流が所定値以上の場合、前記入力電流が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定し、前記入力電流と前記複数の交流−直流変換器への入力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記入力電流と前記入力電流目標値との差分が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の出力電流を測定する交流−直流変換器出力電流測定部を有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記出力電流測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の出力電流が所定値以上の場合、前記出力電流が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定し、前記出力電流と前記複数の交流−直流変換器への出力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記出力電流と前記出力電流目標値との差分が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記出力電流測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流が所定値以上の場合、前記出力電流が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定し、前記出力電流と前記複数の直流−直流変換器への出力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記出力電流と前記出力電流目標値との差分が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の入力電流を測定する直流−直流変換器入力電流測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器入力電流測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の入力電流が所定値以上の場合、前記入力電流が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定し、前記入力電流と前記複数の直流−直流変換器への入力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記入力電流と前記入力電流目標値との差分が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１２】
入力電流あるいは出力電流の目標値は、前記複数の交流−直流変換器もしくは前記複数の直流−直流変換器における入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、発熱、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように決定されることを特徴とする請求項８から請求項１１の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の効率を測定する交流−直流変換器効率測定部を有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記交流−直流変換器効率測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の前記効率が所定値以下の場合に、前記効率が所定値以下である前記複数の交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の効率を測定する直流−直流変換器効率測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器効率測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の前記効率が所定値以下の場合に、前記効率が所定値以下である前記複数の直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の温度を測定する交流−直流変換器温度測定部を
有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記交流−直流変換器温度測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の前記温度が所定値以上の場合に、前記温度が所定値以上である前記複数の交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の温度を測定する直流−直流変換器温度測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器温度測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の前記温度が所定値以上の場合に、前記温度が所定値以上である前記複数の直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、停止していない前記複数の交流−直流変換器に割り当てるよう制御することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記複数の直流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の直流−直流変換器に割り当てるよう制御することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように割り当て、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように割り当てることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の直流−直流変換器から減じるよう制御することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように前記複数の直流−直流変換器から減じることを特徴とする請求項２０記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記複数の直流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を前記複数の交流−直流変換器から減じるよう制御することを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように前記複数の直流−直流変換器から減じることを特徴とする請求項２２記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器と同数の前記複数の直流−直流変換器を停止させ、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器と同数の前記複数の交流−直流変換器を停止させることを特徴とする請求項２０または請
求項２２に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記交流−直流変換器の直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器または、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を調整し、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰するように制御することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を増加させ、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を増加させることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２５記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を減少させ、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を減少させることを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記制御手段は、所定数の前記複数の交流−直流変換器または、所定数の前記複数の直流−直流変換器を停止させることを特徴とする請求項２９または請求項３０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、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力に平滑コンデンサを接続し、半導体スイッチ素子を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ部が平滑コンデンサの直流電力をＤＣ／ＤＣ変換して負荷に電力を供給している。
【０００３】
そして、交流の力率を制御しつつＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧が目標値に追従するように、ＡＣ／ＤＣコンバータ部を制御すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力が目標値に追従するようにＤＣ／ＤＣコンバータ部の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を制御する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷抵抗との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する。
【０００４】
このような構成とすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部と負荷との間の直流出力に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ部内の半導体スイッチ素子のＤｕｔｙ比を適切に制御してＤＣ／ＤＣコンバータ部での電力損失の低減を図ることができ、電力変換効率を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ  ２０１１／１５１９４０  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の電力変換装置では、負荷に供給する電力を増加させようとすると、各半導体や磁性部品の電流が増加する。電流が増加すると、発熱が大きくなり、放熱のために体格を大きくする必要がある。各半導体や磁性部品の大型化することにより、電力変換装置の小型化・低価格化の妨げとなっていた。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の直流電圧目標値を調整する制御を行う際に、ＡＣ／ＤＣコンバータ部の出力にある平滑コンデンサの電圧をモニタする電圧センサを用いている。負荷に供給する電力を増加させるために、従来のような電力変換装置を単に並列接続しただけでは、並列接続した数分の電圧センサが必要となる。また、例えば、一つのＡＣ／ＤＣコンバータ部が故障して動作を停止した場合、対となるＤＣ／ＤＣコンバータ部は故障していないにも関わらず動作を停止させる必要があり、並列構成における最適な電力配分の妨げになり、電力変換効率が低下する。また、各コンバータ部の使用効率も低下することになる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の並列接続された交流−直流変換器と、その出力に共通となる平滑コンデンサと、その平滑コンデンサを入力とする複数の並列接続された直流−直流変換器を備え、複数の交流−直流変換器と複数の直流−直流変換器を個別にフェール判定し、故障した交流−直流変換器または直流−直流変換器のみを動作停止し、故障していない交流−直流変換器及び直流−直流変換器は使用可能とすることができる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】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、前記制御手段が、前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の各々の故障の有無を個別に判別して、故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置によれば、交流−直流変換器に複数の交流−直流変換器を並列に接続し、直流−直流変換器に複数の直流−直流変換器を並列に接続することで、一つあたりの変換器に流れる電流が小さくなり、半導体や磁性部品の小型化が可能となり、電力変換装置の小型化・低価格化を促進することができる。さらに、複数の交流−直流変換器の出力と複数の直流−直流変換器の入力をそれぞれ共通化し、平滑コンデンサを共通化することで、平滑コンデンサの電圧を測定するのに必要な電圧センサの必要個数も削減でき、さらなる小型化・低価格化につながる。
また、複数の交流−直流変換器または複数の直流−直流変換器のいずれかが故障して停止しても、故障していない複数の交流−直流変換器及び複数の直流−直流変換器は動作を継続することができ、並列構成における最適な電力配分が継続でき、それぞれの変換器を効率良く動作させることができる。さらに、無駄に交流−直流変換器及び直流−直流変換器の動作を停止させることもないので、変換器の使用効率も上昇させることができる。また、各交流−直流変換器または各直流−直流変換器単位で故障により動作を停止させることにより、動作を停止する変換器を最小限とすることができるので、電力変換装置の高寿命化につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の制御を示す制御ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器の制御を示す制御ブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による平滑コンデンサの目標電圧の制御を示す制御ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器のフェールを検知した場合の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器のフェールを検知した場合の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器のフェールを検知した場合の制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１による直流−直流変換器のフェールを検知した場合の制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による交流−直流変換器の構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による平滑コンデンサ電圧を制御可能範囲に復帰させる制御方法を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２による直流−直流変換器の制御を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成図である。
図１に示すように、交流電源１は、交流電源１の電圧を測定する入力電圧センサと、交流電源１から交流−直流変換器４ａ〜４ｃに流入する電流を測定する入力電流センサ３ａ〜３ｃを介して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに接続される。ここでは、交流−直流変換器が３並列である例を示す。
並列接続された交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力には、その出力を平滑する平滑コンデンサ５とその電圧を測定する平滑コンデンサ電圧センサ６が接続される。
【００１２】
平滑コンデンサ５の後段には、直流−直流変換器７ａ〜７ｃが接続される。ここでは、直流−直流変換器が３並列である例を示す。並列接続された直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力には、負荷１０への出力電流を測定する出力電流センサ８ａ〜８ｃと負荷１０の電圧を測定する出力電圧センサ９を介して、負荷１０が接続される。制御手段１１は、出力電流目標値から、直流−直流変換器７ａ〜７ｃに分配する電力を決定すると共に、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から直流−直流変換器７ａ〜７ｃの制御を行う。また、出力電流目標値から、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに分配する電力を決定すると共に、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて測定された入力電流及び平滑コンデンサ電圧センサ６にて測定された平滑コンデンサ電圧を入力として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。
【００１３】
また、制御手段１１は、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのフェールを判定する交流−直流変換器フェール判定手段１２と、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのフェールを判定する直流−直流変換器フェール判定手段１３を含み、交流−直流変換器フェール判定手段１２は、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて測定された入力電流から交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定する。また、直流−直流変換器フェール判定手段１３は、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて測定された出力電流から直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定する。そして、制御手段１１は、交流−直流変換器フェール判定手段１２及び直流−直流変換器フェール判定手段１３によりそれぞれ故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃまたは直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力するべき電力を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃまたは直流−直流変換器７ａ〜７ｃにそれぞれ割り当てる。
【００１４】
このように構成される電力変換装置の各変換器の基本的な回路と制御について、図３〜図６に基づいて説明する。ここでは、一例として、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、交流−直流変換器４ａ〜４ｃに対し、制御手段１１は、平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃを目標電圧Ｖｄｃ＊に維持し、また入力力率が概１になるように入力電流Ｉｉｎを制御する。ここでは簡単のため、交流−直流変換器４ａを例にとり説明する。
交流−直流変換器４ａは、例えば図２に示すようなＰＦＣ回路にて構成される。図１と共通の部分は同じ記号を用いる。ＰＦＣ回路は公知の技術により、各素子の説明は省略する。交流−直流変換器４ａは、図３に示すような制御ブロックで制御される。電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ５の直流電圧Ｖｄｃと予め設定された平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊との差２０を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して電流Ｉｉｎの振幅目標値２１を決定する。この振幅目標値２１に対して、交流−直流変換器４ａの電力配分係数（この例では交流−直流変換器４ａ〜４ｃにつき等分により１／３）を乗算して、交流−直流変換器４ａの電流振幅目標値２１ａを算出する。そして、この電流振幅目標値２１ａに基づいて入力電圧Ｖｉｎに同期した正弦波の電流目標値Ｉｉｎ＊を生成する。
【００１５】
電流標値Ｉｉｎ１＊と電流センサ３ａにて検出された入力電流Ｉｉｎ１との差２２を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、交流−直流変換器４ａの半導体スイッチ素子３４を制御するＰＷＭ信号２４を生成する。
【００１６】
次に、制御手段１１は、直流出力電流Ｉｏｕｔを電流目標値Ｉｏｕｔ＊になるように直流−直流変換器７ａ〜７ｃを制御する。ここでは、簡単のため、直流−直流変換器７ａを例にとり説明する。
直流−直流変換器７ａは、例えば図４に示すような絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路にて構成される。図１と共通の部分は同じ記号を用いる。絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路は公知の技術により、各素子の説明は省略する。直流−直流変換器７ａは、図５に示すような制御ブロックで制御される。まず、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に直流−直流変換器７ａの電力配分係数（この例では直流−直流変換器７ａ〜７ｃにつき等分により１／３）を乗算して、直流−直流変換器７ａの出力電流目標値２５を算出する。そして、出力電流センサ８ａによってセンシングされた出力電流Ｉｏｕｔ１と直流−直流変換器７ａの電流目標値２５との差２６をゼロに近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号２８を生成し、半導体スイッチ素子７２ａ〜７２ｄを制御する。これにより、直流出力電流Ｉｏｕｔ１は直流−直流変換器７ａの電流目標値２５に近づくように制御される。
【００１７】
次に、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃの可変制御手法について説明する。図５で示したように、制御手段１１では、出力電流Ｉｏｕｔが出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に追従するように直流−直流変換器７ａ〜７ｃのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。そして、制御手段１１は、図６に示すように、予め設定されたＤｕｔｙ設定値Ｄｕｔｙ＊と演算されたＤｕｔｙ指令との差がゼロに近づくようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊を生成する。そして、図３で示したように、制御手段１１は、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが、目標電圧Ｖｄｃ＊に追従するように電流目標値Ｉｉｎ＊を生成して、交流−直流変換器４ａ〜４ｃを制御する。
【００１８】
以上のような制御において、本実施の形態のように、複数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力及び複数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力である平滑コンデンサを共通とすることで、平滑コンデンサ電圧センサ６を１つにすることができ、電力変換器の小型化・低価格化につながる。
【００１９】
次に、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器フェール判定手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、制御手段１１が故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当て、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは使用しつづける手法について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。ここでも、簡単のため、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、ステップＳ１０１で入力電流センサ３ａ〜３ｃにて交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３をそれぞれ検出する。
【００２０】
次に、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３があらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上であるかどうかを判定する。交流−直流変換器４ａの入力電流Ｉｉｎ１が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ１０３で、交流−直流変換器４ａの動作を停止し、入力電流目標値Ｉｉｎ＊を等分して、交流−直流変換器４ｂ、４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ２＊、Ｉｉｎ３＊に割り当てる。以下の（式１）を参照。
【数１】
2015095970.tif 000003
また、交流−直流変換器４ｂの入力電流Ｉｉｎ２が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ１０４で、交流−直流変換器４ｂの動作を停止し、入力電流目標値Ｉｉｎ＊を等分して、交流−直流変換器４ａ、４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ１＊、Ｉｉｎ３＊に割り当てる。以下の（式２）を参照。
【数２】
2015095970.tif 000004
【００２１】
同様に、交流−直流変換器４ｃの入力電流Ｉｉｎ３が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ１０５で、交流−直流変換器４ｃの動作を停止し、入力電流目標値Ｉｉｎ＊を等分して、交流−直流変換器４ａ、４ｂの入力電流目標値Ｉｉｎ１＊、Ｉｉｎ２＊に割り当てる。以下の（式３）を参照。
【数３】
2015095970.tif 000005
そしてステップＳ１０６で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは、出力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊、Ｉｏｕｔ２＊、Ｉｏｕｔ３＊を変えずに動作を継続する。
なお、ステップＳ１０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３がいずれも入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以下の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
【００２２】
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることにより、合計電力を維持することができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力が平滑コンデンサ５において共通化されると同時に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力が共通化されているため、交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうちのいずれかが故障して停止しても、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることで、各変換器を効率良く動作させることができる。さらに、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止させるので、他の変換器の使用効率を上昇させることができる。また、他の変換器は動作し続けることができるので、電力変換装置の高寿命化につながる。
【００２３】
本実施例では、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる手法について説明したが、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じる手法について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２４】
ステップＳ２０２までは、前述と同じなので、説明を省略する。交流−直流変換器４ａの入力電流Ｉｉｎ１が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ２０３で、交流−直流変換器４ａの動作を停止する。一方、交流−直流変換器４ｂ、４ｃは入力電流目標値Ｉｉｎ２＊、Ｉｉｎ３＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ２０４で、交流−直流変換器４ａの入力電流目標値Ｉｉｎ１＊の入力電流目標値Ｉｉｎ＊に占める割合分、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力目標値Ｉｏｕｔ＊から減じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれに分配する。以下の（式４）を参照。
【数４】
2015095970.tif 000006
また、交流−直流変換器４ｂの入力電流Ｉｉｎ２が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ２０５で、交流−直流変換器４ｂの動作を停止する。一方、交流−直流変換器４ａ、４ｃは入力電流目標値Ｉｉｎ１＊、Ｉｉｎ３＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ２０６で、交流−直流変換器４ｂの入力電流目標値Ｉｉｎ２＊の入力電流目標値Ｉｉｎ＊に占める割合分、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力目標値Ｉｏｕｔ＊から減じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれに分配する。以下の（式５）を参照。
【数５】
2015095970.tif 000007
【００２５】
同様に、交流−直流変換器４ｃの入力電流Ｉｉｎ３が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ２０７で、交流−直流変換器４ｃの動作を停止する。
一方、交流−直流変換器４ａ、４ｂは入力電流目標値Ｉｉｎ１＊、Ｉｉｎ２＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ２０８で、交流−直流変換器４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ３＊の入力電流目標値Ｉｉｎ＊に占める割合分、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力目標値Ｉｏｕｔ＊から減じて直流−直流変換器７ａ〜７ｃそれぞれに分配する。以下の（式６）を参照。
【数６】
2015095970.tif 000008
なお、ステップＳ２０２で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流Ｉｉｎ１、Ｉｉｎ２、Ｉｉｎ３がいずれも入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以下の場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
【００２６】
以上の方法によれば、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じて分配することで、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。これは、それぞれの交流−直流変換器４ａ〜４ｃが最大電力近くで動作しており、故障と判定され停止した交流−直流変換器４ａ〜４ｃいずれかが出力すべき電力を、故障していない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることができない場合に有効である。
【００２７】
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流のいずれかが、あらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流が入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定する例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｉｎ_ｔｈ以上の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定してもよい。この場合、何らかの故障により、入力電流が目標値に追従できなくなった場合に故障と判定できる。これは、例えば幅広い電力を扱う必要がある時に、入力電流フェール閾値Ｉａｄｉｎ_ｔｈは正常な動作時に故障を検知しないように、ある程度高い電流値としなければならない場合に有効である。
【００２８】
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流を用いたが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流を測定する交流−直流変換器出力電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。この場合、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流センサにて検出された出力電流のいずれかが、あらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流が出力電流フェール閾値Ｉａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定する。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩａｄｏｕｔ_ｔｈ以上の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定してもよい。入力電流において前述したものと同様の効果を得られる。
【００２９】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障判定として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の効率を測定し、その測定効率のいずれかが、あらかじめ決められた効率フェール閾値ηａｄ_ｔｈ以下である場合に、測定効率が効率フェール閾値ηａｄ_ｔｈ以下である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、交流−直流変換器４ａを例にとると、交流−直流変換器４ａの効率ηａｄ_１は、入力電流センサ３ａにて検出された入力電流Ｉｉｎ_１及び入力電圧センサ２にて検出された入力電圧Ｖｉｎ、交流−直流変換器出力電流センサにて検出されたＩｏｕｔ_１、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ電圧Ｖｆｌａｔ、を用いて、下記の（式７）にて算出される。
【数７】
2015095970.tif 000009
【００３０】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障判定を行う基準となる被測定物理量として、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の温度を測定し、その測定温度のいずれかが、あらかじめ決められた温度フェール閾Ｔａｄ_ｔｈ以上である場合に、測定温度が温度フェール閾値Ｔａｄ_ｔｈ以上である交流−直流変換器４ａ〜４ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、温度は例えばサーミスタを用いて測定し、温度測定の対象物は例えば交流−直流変換器４ａ〜４ｃの内部雰囲気や、半導体素子、磁性部品、等である。
【００３１】
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流が均等となるように変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流目標値を決定したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流または入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一が変換器４ａ〜４ｃ間で均等になるように変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流目標値を決定してもよい。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流目標値においても同様に、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流、または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一が変換器４ａ〜４ｃ間で均等になるように変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流目標値を決定してもよい。
【００３２】
以上の実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる際に、健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流が健全な動作中の変換器４ａ〜４ｃ間で均等となるように電力を割り当てる例を示したが、健全な動作中の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一が健全な動作中の変換器４ａ〜４ｃ間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。このとき、変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電力は、入力電圧センサ２にて検出される入力電圧と、変換器４ａ〜４ｃに対応する入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出される変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流との乗算により得る。また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の出力電力は、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出される平滑コンデンサ電圧と、変換器４ａ〜４ｃの各々の交流−直流変換器出力電流センサ（図示省略）にて検出される変換器４ａ〜４ｃの各々の交流−直流変換器出力電流との乗算により得ることが可能である。
【００３３】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つ）のみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つ）が出力すべき電力分を直流−直流変換器７ａ〜７ｃから減じるように分配する際に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の出力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一が均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つまたは一つ以上）のみ動作を停止した場合に、故障と判定された交流−直流変換器（４ａ〜４ｃのうちの例えば一つまたは一つ以上）と同数の直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの同数分の変換器）を停止させてもよい。このとき、停止させる直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの前記同数分の変換器）は、例えば、測定効率が低い順に停止させてもよいし、測定温度が高い順に停止させてもよい。部品ばらつきや経年ばらつきにより、直流−直流変換器７ａ〜７ｃにおいて測定効率や測定温度に差がある場合に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうちの前記停止する直流−直流変換器を適切に選択することができる。
【００３５】
以上の実施例では、交流−直流変換器フェール判定手段１２が交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは全て使用し続ける例を示したが、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器フェール判定手段１３が直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、制御手段１１が故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる手法について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。ここでも、簡単のため、各変換器への電力分配は等分することが最適とする。まず、ステップＳ３０１で出力電流センサ８ａ〜８ｃにて直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３をそれぞれ検出する。
【００３６】
次に、ステップＳ３０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３があらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以
上であるかどうかを判定する。直流−直流変換器７ａの出力電流Ｉｏｕｔ１が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ３０３で、直流−直流変換器７ａの動作を停止し、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を等分して、直流−直流変換器７ｂ、７ｃの出力電流目標値Ｉｏｕｔ２＊、Ｉｏｕｔ３＊に割り当てる。以下の（式８）を参照。
【数８】
2015095970.tif 000010
また、直流−直流変換器７ｂの出力電流Ｉｏｕｔ２が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ３０４で、直流−直流変換器７ｂの動作を停止し、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を等分して、直流−直流変換器７ａ、７ｃの出力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊、Ｉｏｕｔ３＊に割り当てる。以下の（式９）を参照。
【数９】
2015095970.tif 000011
【００３７】
同様に、直流−直流変換器７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ３が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ３０５で、直流−直流変換器７ｃの動作を停止し、出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を等分して、直流−直流変換器７ａ、７ｂの出力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊、Ｉｏｕｔ２＊に割り当てる。以下の（式１０）を参照。
【数１０】
2015095970.tif 000012
そしてステップＳ３０６で、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは、入力電流目標値Ｉｉｎ１＊、Ｉｉｎ２＊、Ｉｉｎ３＊を変えずに動作を継続する。
なお、ステップＳ３０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３がいずれも出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以下の場合、交
流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
【００３８】
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることにより、合計電力を維持することができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力が平滑コンデンサ５において共通化されると同時に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力が共通化されているため、直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうちのいずれかが故障して停止しても、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。
【００３９】
本実施例では、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる手法について説明したが、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じる手法について、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４０】
ステップＳ４０２までは、前述と同じなので、説明を省略する。直流−直流変換器７ａの出力電流Ｉｏｕｔ１が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ４０３で、直流−直流変換器７ａの動作を停止する。一方、直流−直流変換器７ｂ、７ｃは入力電流目標値Ｉｏｕｔ２＊、Ｉｏｕｔ３＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ４０４で、直流−直流変換器７ａの入力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊の入力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に占める割合分、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ＊から減じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれに分配する。以下の（式１１）を参照。
【数１１】
2015095970.tif 000013
また、直流−直流変換器７ｂの出力電流Ｉｏｕｔ２が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ４０５で、直流−直流変換器７ｂの動作を停止する。一方、直流−直流変換器７ａ、７ｃは出力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊、Ｉｏｕｔ３＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ４０６で、直流−直流変換器７ｂの出力電流目標値Ｉｏｕｔ２＊の出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に占める割合分、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ＊から減じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれに分配する。以下の（式１２）を参照。
【数１２】
2015095970.tif 000014
【００４１】
同様に、直流−直流変換器７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ３が力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合、ステップＳ４０７で、直流−直流変換器７ｃの動作を停止する。一方、直流−直流変換器７ａ、７ｂは出力電流目標値Ｉｏｕｔ１＊、Ｉｏｕｔ２＊を変えずに動作を継続する。次に、ステップＳ４０８で、直流−直流変換器７ｃの出力電流目標値Ｉｏｕｔ３＊の出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊に占める割合分、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの入力電流目標値Ｉｉｎ＊から減じて交流−直流変換器４ａ〜４ｃそれぞれに分配する。以下の（式１３）を参照。
【数１３】
2015095970.tif 000015
なお、ステップＳ４０２で、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流Ｉｏｕｔ１、Ｉｏｕｔ２、Ｉｏｕｔ３がいずれも出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以下の場合、交
流−直流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作を継続する。
【００４２】
以上の方法によれば、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流に応じて、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じて分配することで、交流−直流変換器４ａ〜４ｃは全て動作し続けることができ、最適な電力配分をすることができる。これは、それぞれの直流−直流変換器７ａ〜７ｃが最大電力近くで動作しており、故障と判定され停止した直流−直流変換器７ａ〜７ｃいずれかが出力すべき電力を、故障していない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることができない場合に有効である。
【００４３】
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流のいずれかが、あらかじめ決められた出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流が出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定する例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上である場合に、出力電流と出力電流目標値との差分があらかじめ決められた出力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｏｕｔ_ｔｈ以上の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定してもよい。この場合、何らかの故障により、出力電流が目標値に追従できなくなった場合に故障と判定できる。これは、例えば幅広い電力を扱う必要がある時に、出力電流フェール閾値Ｉｄｄｏｕｔ_ｔｈは正常な動作時に故障を検知しないように、ある程度高い電流値としなければならない場合に有効である。
【００４４】
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出された出力電流を用いたが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の入力電流を測定する直流−直流変換器入力電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。この場合、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流センサにて検出された入力電流のいずれかが、あらかじめ決められた入力電流フェール閾値Ｉｄｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流が入力電流フェール閾値Ｉｄｄｉｎ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定する。さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｉｎ_ｔｈ以上である場合に、入力電流と入力電流目標値との差分があらかじめ決められた入力電流フェール差分閾値ΔＩｄｄｉｎ_ｔｈ以上の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定してもよい。出力電流において前述したものと同様の効果を得られる。
【００４５】
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の効率を測定し、その測定効率のいずれかが、あらかじめ決められた効率フェール閾値ηｄｄ_ｔｈ以下である場合に、測定効率が効率フェール閾値ηｄｄ_ｔｈ以下である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、直流−直流変換器７ａを例にとると、直流−直流変換器７ａの効率ηｄｄ_１は、直流−直流変換器入力電流センサにて検出された入力電流Ｉｉｎ_１及び平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ電圧Ｖｆｌａｔ、出力電流センサにて検出されたＩｏｕｔ_１、出力電圧センサ９にて検出された出力電圧Ｖｏｕｔ、を用いて、下記の（式１４）にて算出される。
【数１４】
2015095970.tif 000016
【００４６】
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障判定として、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々温度を測定し、その測定温度のいずれかが、あらかじめ決められた温度フェール閾Ｔｄｄ_ｔｈ以上である場合に、測定温度が温度フェール閾値Ｔｄｄ_ｔｈ以上である直流−直流変換器７ａ〜７ｃを故障と判定しても同様の効果を得ることができる。このとき、温度は例えばサーミスタを用いて測定し、測定個所は例えば直流−直流変換器７ａ〜７ｃの内部雰囲気温度や、半導体素子、磁性部品である。
【００４７】
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流が均等となるように各々の出力電流目標値を決定したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように各々の出力電流目標値を決定してもよい。さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流目標値においても同様に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流、または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように各々の入力電流目標値を決定してもよい。このとき、入力電力は、平滑コンデンサ電圧センサ６にて検出される平滑コンデンサ電圧と直流−直流変換器入力電流センサにて検出される直流−直流変換器入力電流との乗算により得る。また、出力電力は、出力電圧センサ９にて検出される出力電圧と出力電流センサ８ａ〜８ｃにて検出される出力電流との乗算により得る。
【００４８】
以上の実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる際に、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの出力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの入力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一つが変換器間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの各々の故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの例えば一つ）のみ動作を停止し、故障と判定された直流−直流変換器（７ａ〜７ｃのうちの例えば一つ）が出力すべき電力分を交流−直流変換器４ａ〜４ｃから減じるように分配する際に、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの各々の入力電流が均等となるように電力を割り当てる例を示したが、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの出力電流または入力電力、出力電力、測定効率、測定温度の少なくとも一つが変換器間で均等となるように電力を割り当てても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
さらに、直流−直流変換器７ａ〜７ｃの故障を判定し、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃのみ動作を停止した場合に、故障と判定された直流−直流変換器７ａ〜７ｃと同数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを停止させてもよい。このとき、停止させる交流−直流変換器４ａ〜４ｃは、例えば、測定効率が低い順に停止させてもよいし、測定温度が高い順に停止させてもよい。部品ばらつきや経年ばらつきにより、交流−直流変換器４ａ〜４ｃにおいて測定効率や測定温度に差がある場合に、停止する交流−直流変換器４ａ〜４ｃを適切に選択することができる。
【００５１】
本実施例では、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして一般的に知られているＰＦＣ回路を例に説明したが、図１１に示すような、複数の半導体スイッチ素子４３〜４６と直流電圧源４７とを有する単相インバータの交流側を直列接続して構成され、該交流側を交流電源４１の第１の端子に直列接続して単相インバータの出力を交流電源４１の出力に重畳するインバータ回路５３と、直流母線間に複数の半導体スイッチ４８〜５１を有し、一方の交流端子がインバータ回路５３の出力に接続され、他方の交流端子が交流電源１の第２の端子に接続され、直流母線間に直流電圧を出力するコンバータ回路５４と、直流母線間に接続され、コンバータ回路５４の出力を平滑する平滑コンデンサ５２を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、図１２に示すような、交流電源からの入力を整流する整流回路８１と、半導体スイッチ８３、８４及び直流コンデンサ４７によって構成され、半導体スイッチ８３、８４の接続点が交流電源の母線に接続されるハーフブリッジ型のインバータ回路８６と、出力電圧を平滑する平滑コンデンサ５２と、インバータ回路８６の正側と平滑コンデンサ５２の正側との間に接続される半導体スイッチ８５と、インバータ回路８６の負側と平滑コンデンサ５２の負側との間に接続される半導体スイッチ８２を備えた構成においても同様の効果を得ることができる。さらに、交流−直流変換器４ａ〜４ｃとして、インターリーブ型のＰＦＣ回路としてもよいことは言うまでもない。
【００５３】
本実施例では、直流−直流変換器７ａ〜７ｃとして、絶縁型フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ回路を例に説明したが、フォワードコンバータやフライバックコンバータ、フェーズシフトのソフトスイッチングＤＣ／ＤＣコンバータ、ＬＬＣコンバータとしてもよい。
【００５４】
実施の形態２．
上記した実施の形態１では、入力電流センサ３ａ〜３ｃにて検出された入力電流に応じて、交流−直流変換器４ａ〜４ｃの故障を判定し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃのみ動作を停止し、故障と判定された交流−直流変換器４ａ〜４ｃが出力すべき電力分を故障と判定されていない交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当て、直流−直流変換器７ａ〜７ｃは動作し続ける例を示したが、実施の形態２では、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる。つまり、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を減少させ、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を増加させる。
【００５５】
本実施の形態における回路構成及び各交流−直流変換器４ａ〜４ｃの制御は、実施の形態１と同様である。以下では、実施の形態１と異なる制御のみを説明する。
平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる手法について、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、制御可能範囲から逸脱した平滑コンデンサ５の電圧を制御可能範囲内に復帰させるために直流−直流変換器７ａを用いる例を示す。
【００５６】
まず、ステップＳ５０１で、平滑コンデンサ電圧センサ６により平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃを検出する。次にステップＳ５０２で平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃがあらかじめ決められた制御可能範囲外かどうかを判定する。平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃが制御可能範囲外の場合は、ステップＳ５０３で直流−直流変換器７ａを平滑コンデンサ調整モードとする。平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃが制御可能範囲外でなければ、直流−直流変換器７ａを通常モードとして、実施の形態１で示した図５の通りの制御を行う。
【００５７】
次に、平滑コンデンサ調整モードにおける直流−直流変換器７ａの制御方法について、図１４の制御ブロックを参照しながら説明する。電圧センサ６にて検出された平滑コンデンサ５の平滑コンデンサ電圧Ｖｄｃと予め設定された平滑コンデンサ５の目標電圧Ｖｄｃ＊との差９０を０に近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して出力電流目標値Ｉｏｕｔ＊を決定する。そして、直流−直流変換器７ａの電力配分係数を乗算して、直流−直流変換器７ａの出力電流目標値９１を算出する。ここで、本実施例では、平滑コンデンサ５の電圧を制御可能範囲内に復帰させるために直流−直流変換器７ａのみ用いているので、電力分配係数は１である。
【００５８】
次に、出力電流センサ８ａによってセンシングされた出力電流Ｉｏｕｔ１と電流目標値９１との差２５をゼロに近づけるようにフィードバック制御（ＰＩ制御）して、直流−直流変換器７ａのデューティ指令となるＰＷＭ信号を生成する。これにより、直流出力電流Ｉｏｕｔ１は電流目標値９１に近づくように制御される。
本実施例によれば、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、直流−直流変換器７ａの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させることができる。すなわち、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが直流電圧目標値Ｖｄｃ＊の制御可能範囲を下回る場合、直流−直流変換器７ａの電力を増加させ、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃが直流電圧目標値Ｖｄｃ＊の制御可能範囲を上回る場合、直流−直流変換器７ａの電力を減少させ、平滑コンデンサ５の電圧Ｖｄｃを直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる。また、この間、電力調整用の直流−直流変換器７ａ以外（交流−交流変換器４ａ〜４ｃ及び直流−直流変換器７ｂ、７ｃ）は、通常の制御シーケンスで動作することができる。
【００５９】
以上の実施例では、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために、直流−直流変換器７ａの電力を調整したが、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択し、電力を調整してもよい。その場合、電力調整用の各直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てる電力は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように割り当てる。入力電流及び入力電力、出力電力、測定温度、測定効率を得る手段は、実施の形態１に記載した通りである。所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃに割り当てることで、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ早く復帰させることができ、直流−直流変換器７ａ〜７ｃ一つあたりの電力負担を減少させることができる。
【００６０】
なお、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために電力調整用の直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する際に、電力を増加させる場合は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が小さいか、あるいは測定温度が低いか、あるいは測定効率が高い直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する。電流または電力の増加幅の大きい直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で直流−直流変換器７ａ〜７ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕があり、あるいは効率の良い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を増加させることができる。
【００６１】
また、電力を減少させる場合には、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低い直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択する。電流または電力の減少幅の大きい直流−直流変換器７ａ〜７ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で直流−直流変換器７ａ〜７ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕がなく、あるいは効率の悪い直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を減少させることができる。
【００６２】
また、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの動作を停止させてもよい。このとき、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃのうち、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低いものから順に選択し、動作を停止する。
【００６３】
以上の実施例では、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合に、所定数の直流−直流変換器７ａ〜７ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させる例を示したが、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を調整し、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰させてもよい。つまり、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させ、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を減少させても、前述と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
電力調整用の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを複数選択する場合は、各交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てる電力は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、測定温度、測定効率の少なくとも一つが変換器間で均等になるように割り当てる。入力電流及び入力電力、出力電力、測定温度、測定効率を得る手段は、実施の形態１に記載した通りである。所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃに割り当てることで、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ早く復帰させることができ、交流−直流変換器４ａ〜４ｃ一つあたりの電力負担を減少させることができる。
【００６５】
なお、平滑コンデンサ５の電圧を直流電圧目標値の制御可能範囲へ復帰させるために電力調整用の交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する際に、電力を増加させる場合は、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が小さいか、あるいは測定温度が低いか、あるいは測定効率が高い交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する。電流または電力の増加幅の大きい交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で交流−直流変換器４ａ〜４ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕があり、あるいは効率の良い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を増加させることができる。
【００６６】
また、電力を減少させる場合には、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低い交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択する。電流または電力の減少幅の大きい交流−直流変換器４ａ〜４ｃを選択でき、また、初期ばらつきや経年ばらつき等で交流−直流変換器４ａ〜４ｃにばらつきが発生している場合には、部品温度に余裕がなく、あるいは効率の悪い交流−直流変換器４ａ〜４ｃの電力を減少させることができる。
【００６７】
また、平滑コンデンサ５の電圧が直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃの動作を停止させてもよい。このとき、所定数の交流−直流変換器４ａ〜４ｃのうち、入力電流または出力電流、入力電力、出力電力が大きいか、あるいは測定温度が高いか、あるいは測定効率が低いものから順に選択し、動作を停止する。
【００６８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１，４１    交流入力電源としての交流電源、  ２    入力電圧センサ、
３ａ〜３ｃ    入力電流センサ、  ４ａ〜４ｃ    交流−直流変換器、
５、５２    平滑コンデンサ、  ６    平滑コンデンサ電圧センサ、
７ａ〜７ｃ    直流−直流変換器、  ８ａ〜８ｃ    出力電流センサ、
９    出力電圧センサ、  １０    負荷、
１１    制御手段、  １２    交流−直流変換器フェール判定手段、
１３    直流−直流変換器フェール判定手段、
３２，８１    ダイオードブリッジ、  ３３、４２    限流用リアクトル、
３４，４３〜４６，４８〜５１，７２ａ〜７２ｄ，８２〜８５  半導体スイッチ素子、
３５    整流用ダイオード、  
５３    単相インバータ回路、  ５４    コンバータ回路、
７３    絶縁トランス、  ７４    整流ダイオード、
７５    出力平滑リアクトル、  ７６    出力平滑コンデンサ、
８６    ハーフブリッジ型のインバータ回路。
【図１】
2015095970.tif 000017
【図２】
2015095970.tif 000018
【図３】
2015095970.tif 000019
【図４】
2015095970.tif 000020
【図５】
2015095970.tif 000021
【図６】
2015095970.tif 000022
【図７】
2015095970.tif 000023
【図８】
2015095970.tif 000024
【図９】
2015095970.tif 000025
【図１０】
2015095970.tif 000026
【図１１】
2015095970.tif 000027
【図１２】
2015095970.tif 000028
【図１３】
2015095970.tif 000029
【図１４】
2015095970.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月8日(2015.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、    前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、
前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、
前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、
前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、
前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、
前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および
前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した交流−直流変換器を特定する交流−直流変換器フェール判定手段と、前記複数の直流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した直流−直流変換器を特定する直流−直流変換器フェール判定手段とを有し、
前記故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行う
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有する単相インバータを一つ以上有し、前記交流電源の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流−直流変換器は、複数の半導体スイッチ素子と直流電圧源とを有するハーフブリッジ型の単相インバータを一つ以上有し、交流電源の電圧に前記ハーフブリッジ型の単相インバータの出力電圧を重畳させる交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記交流の力率を制御しつつ前記交流−直流変換器の出力直流電圧が直流電圧目標値に追従するように前記交流−直流変換器を制御すると共に、前記直流−直流変換器の前記負荷への直流出力が目標値に追従するように前記直流−直流変換器を制御し、前記直流−直流変換器と前記負荷との間の直流出力に応じて、前記交流−直流変換器の前記直流電圧目標値を調整することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記交流−直流変換器フェール判定手段が、前記複数の交流−直流変換器のうちの少なくとも一を故障と判定した場合、故障と判定された前記交流−直流変換器の動作を停止させ、故障と判定されていない前記複数の交流−直流変換器の前記通流を続けるように制御することを特徴とする請求項１から４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記直流−直流変換器フェール判定手段が、前記複数の直流−直流変換器のうちの少なくとも一を故障と判定した場合、故障と判定された前記直流−直流変換器の動作を停止させ、故障と判定されていない前記複数の直流−直流変換器の前記通流を続けるように制御することを特徴とする請求項１から４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記入力電流測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流が所定値以上の場合、前記入力電流が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定し、前記入力電流と前記複数の交流−直流変換器への入力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記入力電流と前記入力電流目標値との差分が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の出力電流を測定する交流−直流変換器出力電流測定部を有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記出力電流測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の出力電流が所定値以上の場合、前記出力電流が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定し、前記出力電流と前記複数の交流−直流変換器への出力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記出力電流と前記出力電流目標値との差分が所定値以上である前記交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記出力電流測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流が所定値以上の場合、前記出力電流が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定し、前記出力電流と前記複数の直流−直流変換器への出力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記出力電流と前記出力電流目標値との差分が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の入力電流を測定する直流−直流変換器入力電流測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器入力電流測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の入力電流が所定値以上の場合、前記入力電流が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定し、前記入力電流と前記複数の直流−直流変換器への入力電流目標値との差分が所定値以上の場合に、前記入力電流と前記入力電流目標値との差分が所定値以上である前記直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１１】
入力電流あるいは出力電流の目標値は、前記複数の交流−直流変換器もしくは前記複数の直流−直流変換器における入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、発熱、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように決定されることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の効率を測定する交流−直流変換器効率測定部を有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記交流−直流変換器効率測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の前記効率が所定値以下の場合に、前記効率が所定値以下である前記複数の交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の効率を測定する直流−直流変換器効率測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器効率測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の前記効率が所定値以下の場合に、前記効率が所定値以下である前記複数の直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記複数の交流−直流変換器は、各々の温度を測定する交流−直流変換器温度測定部を有し、前記交流−直流変換器フェール判定手段は、前記交流−直流変換器温度測定部により測定した前記複数の交流−直流変換器の各々の前記温度が所定値以上の場合に、前記温度が所定値以上である前記複数の交流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記複数の直流−直流変換器は、各々の温度を測定する直流−直流変換器温度測定部を有し、前記直流−直流変換器フェール判定手段は、前記直流−直流変換器温度測定部により測定した前記複数の直流−直流変換器の各々の前記温度が所定値以上の場合に、前記温度が所定値以上である前記複数の直流−直流変換器を故障と判定することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、停止していない前記複数の交流−直流変換器に割り当てるよう制御することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記複数の直流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の直流−直流変換器に割り当てるよう制御することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように割り当て、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を停止していない前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように割り当てることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の直流−直流変換器から減じるよう制御することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように前記複数の直流−直流変換器から減じることを特徴とする請求項１９記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記複数の直流−直流変換器が故障と判定され停止した場合、故障と判定された前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を前記複数の交流−直流変換器から減じるよう制御することを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器が出力すべき電力分を、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように前記複数の直流−直流変換器から減じることを特徴とする請求項２１記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、故障と判定され停止した前記複数の交流−直流変換器と同数の前記複数の直流−直流変換器を停止させ、故障と判定され停止した前記複数の直流−直流変換器と同数の前記複数の交流−直流変換器を停止させることを特徴とする請求項１９または請求項２１に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記交流−直流変換器の直流電圧目標値の制御可能範囲から逸脱した場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器または、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を調整し、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲に復帰するように制御することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２４記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２４記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を増加させ、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等になるように所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を増加させることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を下回る場合、所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２４記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記制御手段は、前記平滑コンデンサの電圧が前記直流電圧目標値の制御可能範囲を上回る場合、所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２４記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように所定数の前記複数の交流−直流変換器の電力を減少させ、前記複数の直流−直流変換器の入力電流または出力電流、入力電力、出力電力、温度、効率の少なくとも一が変換器間で均等となるように所定数の前記複数の直流−直流変換器の電力を減少させることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記制御手段は、所定数の前記複数の交流−直流変換器または、所定数の前記複数の直流−直流変換器を停止させることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置は、交流電源の出力である交流を共通の入力とし、それぞれ前記交流を直流に変換する、互いに並列接続された複数の交流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器の各々の出力を平滑する、前記複数の交流−直流変換器に共通の平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの出力を共通の入力とし、それぞれ前記平滑コンデンサの出力の電圧を負荷の電圧に変換する、互いに並列接続された複数の直流−直流変換器、前記複数の交流−直流変換器に共通の入力電圧となる、前記交流電源の出力である交流電圧を測定する入力電圧測定部、前記複数の交流−直流変換器の各々の入力電流を測定する入力電流測定部、前記負荷の電圧を測定する出力電圧測定部、前記複数の直流−直流変換器の各々の出力電流を測定する出力電流測定部、および前記複数の交流−直流変換器および前記複数の直流−直流変換器の通流を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記複数の交流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した交流−直流変換器を特定する交流−直流変換器フェール判定手段と、前記複数の直流−直流変換器の故障を個別に判定し、故障した直流−直流変換器を特定する直流−直流変換器フェール判定手段とを有し、前記故障の変換器の前記通流を停止し、前記故障でない残りの健全な変換器の前記制御を行うものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置によれば、交流−直流変換器に複数の交流−直流変換器を並列に接続し、直流−直流変換器に複数の直流−直流変換器を並列に接続することで、一つあたりの変換器に流れる電流が小さくなり、半導体や磁性部品の小型化が可能となり、電力変換装置の小型化・低価格化を促進することができる。さらに、複数の交流−直流変換器の出力と複数の直流−直流変換器の入力をそれぞれ共通化し、平滑コンデンサを共通化することで、平滑コンデンサの電圧を測定するのに必要な電圧センサの必要個数も削減でき、さらなる小型化・低価格化につながる。
しかも、複数の交流−直流変換器または複数の直流−直流変換器のいずれかが故障して停止しても、故障していない複数の交流−直流変換器及び複数の直流−直流変換器は動作を継続することができ、並列構成における最適な電力配分が継続でき、それぞれの変換器を効率良く動作させることができ、さらに、無駄に交流−直流変換器及び直流−直流変換器の動作を停止させることもないので、変換器の使用効率も上昇させることができ、また、各交流−直流変換器または各直流−直流変換器単位で故障により動作を停止させることにより、動作を停止する変換器を最小限とすることができるので、電力変換装置の高寿命化につながる。