(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１，第２のスイッチング素子が直列に接続されて直流電源の両端に接続されたスイッチング素子直列回路と、
前記直流電源と前記スイッチング素子直列回路との間に接続されるリアクトルと、
第１，第２のコンデンサが直列に接続されたコンデンサ直列回路と、
前記スイッチング素子直列回路の両端と前記コンデンサ直列回路の両端との間にそれぞれ接続された第１，第２のダイオードと、
前記第１，第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路と、
前記直流電源と前記スイッチング素子直列回路との間に接続された回路遮断器と、
を備え、
前記第１，第２のスイッチング素子の接続点と、前記第１，第２のコンデンサの接続点とが接続されており、
前記第１，第２のスイッチング素子をオン／オフさせるチョッパ動作により、前記直流電源の電圧を昇圧して前記コンデンサ直列回路の両端から出力させるようにした直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、
前記第１，第２のスイッチング素子の少なくとも一方のスイッチング素子の短絡故障を推定した時に、他方のスイッチング素子または両方のスイッチング素子にオン指令を与えると共に前記回路遮断器に開放指令を与え、
前記回路遮断器を、前記スイッチング素子がオンした後に開放することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサに過電圧が印加されていることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のコンデンサに過電圧が印加されていることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサの電圧が前記第２のコンデンサの電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じていると判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定すると共に、前記第２のコンデンサの電圧が前記第１のコンデンサの電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じていると判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子に過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子に過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオン指令が与えられている期間に前記第１のスイッチング素子の両端電圧が所定値以上または所定値以下であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオン指令が与えられている期間に前記第２のスイッチング素子の両端電圧が所定値以上または所定値以下であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第１のスイッチング素子の両端電圧が所定値以下であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第２のスイッチング素子の両端電圧が所定値以下であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のダイオードの電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のダイオードに過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のダイオードに過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のダイオードの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第１のダイオードの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第２のダイオードの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記リアクトルの電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記リアクトルに過電流が通流していることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１０】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記リアクトルの電圧を検出する電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記リアクトルの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１１】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子同士の接続点と、前記第１，第２のコンデンサ同士の接続点とを接続した配線の電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記配線に過電流が通流していることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１２】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子の制御電極が常時短絡し、または当該制御電極の電位が常時ハイレベルであることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子の制御電極が常時短絡し、または当該制御電極の電位が常時ハイレベルであることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１３】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子の制御電極を流れる電流が過電流または常時通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子の制御電極を流れる電流が過電流または常時通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１４】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサに過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のコンデンサに過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定することを特徴とする直流−直流変換装置。
【請求項１５】
請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１または第２のスイッチング素子の短絡故障を推定した時に警報を発生することを特徴とする直流−直流変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧チョッパ回路を有する直流−直流変換装置に関し、詳しくは、半導体スイッチング素子の短絡故障時の保護機能を備えた直流−直流変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７は、特許文献１に記載された昇圧チョッパ回路を示している。
図１７において、ＩＮ１，ＩＮ２は直流電源（図示せず）が接続される正負の入力端子、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２は正負の出力端子、Ｌ１はリアクトル、Ｑ１，Ｑ２はトランジスタ、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサである。なお、リアクトルＬ１に加えて、負側の入力端子ＩＮ２とトランジスタＱ２のエミッタとの間に別のリアクトルが挿入される場合もある。
【０００３】
次に、この従来技術の動作の概要を説明する。
トランジスタＱ１，Ｑ２が共にオンすることにより、直流電源から入力端子ＩＮ１→リアクトルＬ１→トランジスタＱ１，Ｑ２→入力端子ＩＮ２の経路で電流が流れてリアクトルＬ１にエネルギーが蓄積される。次に、トランジスタＱ１をオンしたままでトランジスタＱ２をオフすることにより、直流電源及びリアクトルＬ１の蓄積エネルギーがトランジスタＱ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→入力端子ＩＮ２の経路で供給され、コンデンサＣ２が充電される。
【０００４】
次いで、トランジスタＱ１をオフしてトランジスタＱ２をオンすることにより、入力端子ＩＮ１→リアクトルＬ１→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→トランジスタＱ２→入力端子ＩＮ２の経路で電流が流れてコンデンサＣ１が充電される。この状態でトランジスタＱ２をオフすると、直流電源及びリアクトルＬ１の蓄積エネルギーがダイオードＤ１→コンデンサＣ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２の経路で供給され、コンデンサＣ１，Ｃ２が充電される。
【０００５】
上記の動作を繰り返すことにより、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間の電圧は、直流電源電圧よりも高い電圧に昇圧されていく。この昇圧チョッパ回路の出力電圧は、コンデンサＣ１の電圧、同Ｃ２の電圧、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧の加算値という３つのレベルをとり得るので、３レベル昇圧チョッパ回路とも呼ばれている。
この昇圧チョッパ回路を用いて直流−直流変換装置を構成する場合には、図示されていないが、回路の故障時に直流電源を遮断する回路遮断器、トランジスタＱ１，Ｑ２及び回路遮断器を制御するための制御回路等を別途、設けるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３８９２１号公報（段落［００２１］〜［００２８］、図１，図３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１７に示した３レベル昇圧チョッパ回路において、トランジスタＱ１，Ｑ２のうちの一方に短絡故障が発生した場合、本来であればコンデンサＣ１，Ｃ２を交互に昇圧するべきものが、一方のコンデンサのみを昇圧する回路構成になってしまう。このため、一方のコンデンサが過剰に昇圧されてしまい、その電圧が定格値を超えてしまう場合がある。
【０００８】
直流−直流変換装置等の電力変換装置では、異常電圧が発生したことを検知すると、すべての半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子ともいう）をオフさせて電力変換動作を停止する。これと同時に、回路遮断器によって入力電源と装置とを切り離して保護することが一般的に行われている。
しかし、図１７においてトランジスタＱ１，Ｑ２のうちの一方が短絡するような故障モードでは、一方のトランジスタをオフにしても他方のトランジスタが短絡したままの状態である。このため、回路遮断器によって直流電源から装置が実際に切り離されるまでの間は、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギーによって何れかのコンデンサが充電される経路が残ってしまう。これにより、コンデンサ電圧は更に上昇することになる。
【０００９】
３レベル昇圧チョッパ回路では、直列接続された２個のコンデンサＣ１，Ｃ２によって出力電圧を分担しており、一つのコンデンサには出力電圧の半分程度の電圧しか加わらないという利点がある。このことから、トランジスタＱ１，Ｑ２等のスイッチング素子には通常、低耐圧の素子が使用されている。また、コンデンサＣ１，Ｃ２も、通常、低耐圧の製品が使用されている。
しかしながら、前述したような短絡故障モードが生じた場合には、コンデンサ電圧の上昇によって低耐圧のスイッチング素子や低耐圧のコンデンサが破壊されるおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明の解決課題は、スイッチング素子が短絡故障した際のコンデンサ電圧の上昇を抑制し、低耐圧のスイッチング素子や低耐圧のコンデンサを安全に使用可能とした直流−直流電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、第１，第２のスイッチング素子が直列に接続されて直流電源の両端に接続されたスイッチング素子直列回路と、
前記直流電源と前記スイッチング素子直列回路との間に接続されるリアクトルと、
第１，第２のコンデンサが直列に接続されたコンデンサ直列回路と、
前記スイッチング素子直列回路の両端と前記コンデンサ直列回路の両端との間にそれぞれ接続された第１，第２のダイオードと、
前記第１，第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路と、
前記直流電源と前記スイッチング素子直列回路との間に接続された回路遮断器と、
を備え、
前記第１，第２のスイッチング素子の接続点と、前記第１，第２のコンデンサの接続点とが接続されており、
前記第１，第２のスイッチング素子をオン／オフさせるチョッパ動作により、前記直流電源の電圧を昇圧して前記コンデンサ直列回路の両端から出力させるようにした直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、
前記第１，第２のスイッチング素子の少なくとも一方のスイッチング素子の短絡故障を推定した時に、他方のスイッチング素子または両方のスイッチング素子にオン指令を与えると共に前記回路遮断器に開放指令を与え、
前記回路遮断器を、前記スイッチング素子がオンした後に開放するものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサに過電圧が印加されていることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のコンデンサに過電圧が印加されていることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサの電圧が前記第２のコンデンサの電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じていると判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定すると共に、前記第２のコンデンサの電圧が前記第１のコンデンサの電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じていると判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子に過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子に過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオン指令が与えられている期間に前記第１のスイッチング素子の両端電圧が所定値以上または所定値以下であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオン指令が与えられている期間に前記第２のスイッチング素子の両端電圧が所定値以上または所定値以下であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子の電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第１のスイッチング素子の両端電圧が所定値以下であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第２のスイッチング素子の両端電圧が所定値以下であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のダイオードの電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のダイオードに過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のダイオードに過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のダイオードの電圧をそれぞれ検出する第１，第２の電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第１のダイオードの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子にオフ指令が与えられている期間に前記第２のダイオードの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００２０】
請求項９に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記リアクトルの電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記リアクトルに過電流が通流していることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定するものである。
【００２１】
請求項１０に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記リアクトルの電圧を検出する電圧検出器を備え、
前記制御回路は、前記リアクトルの両端電圧が所定値以上であることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定するものである。
【００２２】
請求項１１に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のスイッチング素子同士の接続点と、前記第１，第２のコンデンサ同士の接続点とを接続した配線の電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記配線に過電流が通流していることを判定した時に前記第１または第２のスイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を推定するものである。
【００２３】
請求項１２に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子の制御電極が常時短絡し、または当該制御電極の電位が常時ハイレベルであることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子の制御電極が常時短絡し、または当該制御電極の電位が常時ハイレベルであることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００２４】
請求項１３に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子の制御電極を流れる電流が過電流または常時通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のスイッチング素子の制御電極を流れる電流が過電流または常時通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００２５】
請求項１４に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記第１，第２のコンデンサの電流をそれぞれ検出する第１，第２の電流検出器を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサに過電流が通流していることを判定した時に前記第２のスイッチング素子の短絡故障を推定し、かつ、前記第２のコンデンサに過電流が通流していることを判定した時に前記第１のスイッチング素子の短絡故障を推定するものである。
【００２６】
請求項１５に係る発明は、請求項１に記載した直流−直流変換装置において、
前記制御回路は、前記第１または第２のスイッチング素子の短絡故障を推定した時に警報を発生するものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、一方のスイッチング素子が短絡故障した場合に、回路遮断器が開放される以前に他方の健全なスイッチング素子をオン状態に固定してコンデンサを流れる電流経路をなくすことができる。これにより、コンデンサ電圧が上昇し続けるのを抑制し、低耐圧のスイッチング素子や低耐圧のコンデンサを使用した場合でも、これらの破壊を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態における第１モードの動作説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態における第２モードの動作説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態における第３モードの動作説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態における第４モードの動作説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態における短絡故障発生時の動作説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明する図である。
【図８】本発明の第３実施形態を説明する図である。
【図９】本発明の第４実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明の第５実施形態を説明する図である。
【図１１】本発明の第６実施形態を説明する図である。
【図１２】本発明の第７実施形態を説明する図である。
【図１３】本発明の第８実施形態を説明する図である。
【図１４】本発明の第９実施形態を説明する図である。
【図１５】本発明の第１０実施形態を説明する図である。
【図１６】本発明の第１１実施形態を説明する図である。
【図１７】特許文献1に記載された従来技術の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図に沿って本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、第１実施形態に係る直流?直流変換装置の構成図であり、請求項１〜３に相当する。図１において、直流電源１の正極は入力端子ＩＮ１を介して回路遮断器２の一端に接続され、その他端はリアクトル３の一端に接続されている。このリアクトル３の他端は、スイッチング素子５とダイオード７との接続点に接続されている。
一方、直流電源１の負極は入力端子ＩＮ２を介してリアクトル４の一端に接続され、その他端は、スイッチング素子６とダイオード９との接続点に接続されている。
【００３０】
スイッチング素子５，６は直列に接続されており、その直列接続点とダイオード７のカソードとの間にはコンデンサ８が接続され、上記直列接続点とダイオード９のアノードとの間にはコンデンサ１０が接続されている。つまり、コンデンサ８，１０も直列に接続されており、このコンデンサ直列回路の両端は正負の出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にそれぞれ接続されている。
【００３１】
更に、コンデンサ８，１０の各両端には電圧検出器１１，１２がそれぞれ接続され、その出力信号（電圧検出値）は制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、コンデンサ８，１０の電圧検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令（開放（遮断）指令／投入指令）を生成するように構成されている。
【００３２】
上記構成において、スイッチング素子５，６は請求項における第１，第２のスイッチング素子にそれぞれ相当し、ダイオード７，９は第１，第２のダイオードにそれぞれ相当し、コンデンサ８，１０は第１，第２のコンデンサにそれぞれ相当し、電圧検出器１１，１２は第１，第２の電圧検出器にそれぞれ相当するものである。
【００３３】
図１において、スイッチング素子５，６にはＩＧＢＴを用いているが、パワートランジスタやＦＥＴを用いても良いことは言うまでもない。とりわけ、ＳｉＣ（炭化ケイ素），ＧａＮ（窒化ガリウム）等のワイドバンドギャップ半導体を用いた素子であっても良く、これらの素子を用いることによって、より高効率で小型な３レベル昇圧チョッパ回路を構成できることが期待される。また、リアクトル３，４は少なくとも何れか一方を備えていれば良い。
なお、図１の回路から回路遮断器２、電圧検出器１１，１２、制御回路２０等を除去すれば、実質的に図１７の３レベル昇圧チョッパ回路と同じ回路が構成される。
【００３４】
以下、この実施形態の動作を、図２〜図６を参照しつつ説明する。
図１の直流−直流変換装置は、制御回路２０によってスイッチング素子５，６のオン／オフを制御し、従来技術の図１７と同様の動作モード（下記の第１〜第４モード）を順次実行することにより、コンデンサ８，１０を昇圧していく。
【００３５】
（１）第１モード（図２）
スイッチング素子５，６の両方をオンさせた状態である。この状態では、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→スイッチング素子５→スイッチング素子６→リアクトル４→直流電源１０１の経路で電流が流れ、リアクトル３，４にエネルギーが蓄積されていく。
【００３６】
（２）第２モード（図３）
スイッチング素子５を引き続きオンさせ、スイッチング素子６をオフさせた状態である。この状態では、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→スイッチング素子５→コンデンサ１０→ダイオード９→リアクトル４→直流電源１の経路で電流が流れ、リアクトル３，４に蓄積されたエネルギーによってコンデンサ１０が充電される。
【００３７】
（３）第３モード（図４）
第２モードとは逆に、スイッチング素子５をオフさせ、スイッチング素子６をオンさせた状態である。この状態では、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→ダイオード７→コンデンサ８→スイッチング素子６→リアクトル４→直流電源１の経路で電流が流れ、リアクトル３，４に蓄積されたエネルギーによってコンデンサ８が充電される。
【００３８】
（４）第４モード（図５）
スイッチング素子５，６を何れもオフさせた状態である。この状態では、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→ダイオード７→コンデンサ８→コンデンサ１０→ダイオード９→リアクトル４→直流電源１の経路で電流が流れ、直流電源１及びリアクトル３，４に蓄積されたエネルギーによってコンデンサ８，１０が充電される。
【００３９】
このように、コンデンサ８，１０は充電を繰り返しながら昇圧され、スイッチング素子５，６のオン／オフの比率に応じて一定の電圧で安定することになる。
【００４０】
次に、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合の動作を説明する。
スイッチング素子６が短絡故障し、他方のスイッチング素子５が健全であるとすると、スイッチング素子５のオン／オフに応じて、図６（ａ），（ｂ）に示す経路による通流動作が交互に繰り返されることになる。
【００４１】
すなわち、スイッチング素子５がオン状態にある図６（ａ）では、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→スイッチング素子５→スイッチング素子６（短絡状態）→リアクトル４→直流電源１の経路で電流が流れ、リアクトル３，４にエネルギーが蓄積される。
また、スイッチング素子５がオフ状態となる図６（ｂ）では、リアクトル３，４の蓄積エネルギーと直流電源１の電力とにより、直流電源１→回路遮断器２→リアクトル３→ダイオード７→コンデンサ８→スイッチング素子６（短絡状態）→リアクトル４→直流電源１の経路で電流が流れる。
【００４２】
上記の図６（ａ），（ｂ）の動作が繰り返されると、コンデンサ８に対する昇圧チョッパ動作のみが行われることになる。このため、スイッチング素子５，６の健全時に第１〜第４モードの通常動作によって二つのコンデンサ８，１０が分担していたリアクトル３，４のエネルギーがすべて一方のコンデンサ８に与えられる。その結果、コンデンサ８の電圧は通常時より高い値にまで上昇する。
【００４３】
コンデンサ８の電圧は電圧検出器１１により検出されており、その電圧検出値は制御回路２０に入力されているので、制御回路２０はコンデンサ８に過電圧が印加されていることを判定する。
また、コンデンサ８，１０の電圧は電圧検出器１１，１２により検出されており、これらの電圧検出値は制御回路２０に入力されている。制御回路２０はコンデンサ８の電圧がコンデンサ１０の電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じていることを判定する。
制御回路２０は、コンデンサ８に過電圧が印加されていると判定した場合、またはコンデンサ８の電圧がコンデンサ１０の電圧よりも高く、かつコンデンサ８，１０の電圧値に所定値以上の偏差が生じていることを判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
【００４４】
スイッチング素子６が短絡故障したと推定した場合、制御回路２０は、保護動作として回路遮断器２を開放するための信号を出力する。しかし、回路遮断器２が実際に開放されるまでには若干の時間遅れがあり、コンデンサ８に対する昇圧動作が継続するおそれがある。そこで、制御回路２０は、スイッチング素子６が短絡故障したと推定した時点で、言い換えれば回路遮断器２が実際に開放される以前に、スイッチング素子５をオンさせる。
これにより、直流電源１が装置から完全に遮断されるまでの間、装置の動作は図６（ａ）のモードに固定されることになり、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止することができる。
【００４５】
なお、上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しによりコンデンサ１０が過電圧となる。また、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しにより、コンデンサ１０の電圧がコンデンサ８の電圧よりも高く、かつ両コンデンサの電圧値に所定値以上の偏差が生じることとなる。
このため、電圧検出器１１，１２による電圧検出値に基づいて、制御回路２０が回路遮断器２が実際に開放される以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００４６】
制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００４７】
第１実施形態によれば、制御回路２０は、コンデンサ８への過電圧印加を判定した時にスイッチング素子６に短絡故障が発生したことを推定する。同様に、制御回路２０は、コンデンサ１０への過電圧印加を判定した時にスイッチング素子５に短絡故障が発生したことを推定する。
また、制御回路２０は、コンデンサ８の電圧がコンデンサ１０の電圧よりも高く、かつ両コンデンサ８,１０の電圧値に所定値以上の偏差が生じたときにスイッチング素子６に短絡故障が発生したことを推定する。同様に、制御回路２０は、コンデンサ１０の電圧がコンデンサ８の電圧よりも高く、かつ両コンデンサ８,１０の電圧値に所定値以上の偏差が生じたときにスイッチング素子５に短絡故障が発生したことを推定する。
従って、制御回路２０は、上記短絡故障を推定した場合には、回路遮断器２を開放する保護動作と併せて適宜な形態で警報を発生し、スイッチング素子の交換を含む保守点検作業を促すことが望ましい。
【００４８】
次に、図７に基づいて、請求項４に相当する本発明の第２実施形態を説明する。
この第２実施形態では、スイッチング素子５，６に直列に電流検出器１３,１４がそれぞれ接続され、これらの電流検出器１３,１４から出力される電流検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、スイッチング素子５，６の電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００４９】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合、第１実施形態について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明したような通流動作が繰り返される。その結果、スイッチング素子６に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時よりも過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。
本実施形態では、スイッチング素子６を流れる電流が電流検出器１３によって検出され、この電圧検出値は制御回路２０に入力されているので、制御回路２０は、スイッチング素子６に過電流が通流していることを判定する。そこで、制御回路２０は、スイッチング素子６に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
【００５０】
スイッチング素子６の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２が開放される以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００５１】
上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しによりスイッチング素子５に過電流が通流する。
このため、電流検出器１４による電流検出値に基づいて、制御回路２０が回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００５２】
制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００５３】
次に、図８に基づいて、請求項５，６に相当する本発明の第３実施形態を説明する。
この第３実施形態では、スイッチング素子５，６の両端に電圧検出器１１,１２がそれぞれ接続され、これらの電圧検出器１１,１２から出力される電圧検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、スイッチング素子５，６の電圧検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００５４】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生したとき、一つの態様として、スイッチング素子６の両端電圧が通常時のオン期間における電圧に比べて過小となる場合がある。これは、スイッチング素子６の内部において主電流経路となるチャネルがショートした結果として、スイッチング素子６の内部抵抗が通常状態に比べてごく低い値となるためである。
【００５５】
また、別の態様として、スイッチング素子６の両端電圧が通常時のオン期間における電圧に比べて過大となる場合がある。これは、スイッチング素子６のゲートが故障し、スイッチング素子６がオフ状態に移行できなくなったことに起因する。この場合、図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返されるため、スイッチング素子６に流れる電流は次第に大きくなる。その結果、スイッチング素子６へのゲート指令がオンである期間において、通常動作におけるオン期間の通流時に比べて、素子電圧が過大となる。
【００５６】
また、上記の何れの態様においても、スイッチング素子６へのゲート指令がオフである期間において、スイッチング素子６は正常なオフ状態に移行することができない。従って、ゲート指令がオフであっても、スイッチング素子６の両端電圧は、通常時のオフ期間における電圧に比べて過小な電圧となる。
【００５７】
そこで、本実施形態では、制御回路２０が、スイッチング素子６のゲート指令がオンである期間にスイッチング素子６の両端電圧が通常時のオン期間における電圧に比べて過大または過小であることを検出した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
あるいは、スイッチング素子６のゲート指令がオフである期間にスイッチング素子６の両端電圧が通常時のオフ期間における電圧に比べて過小であることを検出した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
そして、スイッチング素子６の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００５８】
上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合にも、同様の推定を行う。そして、スイッチング素子５の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
また、制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００５９】
次に、図９に基づいて、請求項７に相当する本発明の第４実施形態を説明する。
この第４実施形態では、ダイオード７，９に直列に電流検出器１３,１４がそれぞれ接続され、これらの電流検出器１３,１４から出力される電流検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、ダイオード７，９の電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００６０】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、第１実施形態として図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返される。その結果、ダイオード７に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時よりも過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。
【００６１】
本実施形態において、制御回路２０は、ダイオード７の電流検出値に基づいてダイオード７に過電流が通流していることを判定する。
制御回路２０は、ダイオード７に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子６の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００６２】
スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しによりダイオード９に過電流が通流する。制御回路２０は、ダイオード９の電流検出値に基づいてダイオード９に過電流が通流していることを判定する。
制御回路２０は、ダイオード９に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子５が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００６３】
なお、制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００６４】
次に、図１０に基づいて、請求項８に相当する本発明の第５実施形態を説明する。
この第５実施形態では、ダイオード７，９の両端に電圧検出器１１,１２がそれぞれ接続され、これらの電圧検出器１１,１２から出力される電圧検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、ダイオード７，９の電圧検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００６５】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、第１実施形態について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返される。その結果、ダイオード７に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時より過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。
従って、ダイオード７の電圧は、通常動作におけるダイオードオン期間（スイッチング素子５へのゲート指令がオフである期間）の電圧に比べて過大となる。ここで、ダイオード７の電圧は、順方向電流−電圧特性に従う。
【００６６】
本実施形態において、制御回路２０が、スイッチング素子５のゲート指令がオフである期間にダイオード７の両端電圧が通常時の上記期間における電圧に比べて過大であることを検出した場合に、ダイオード７に過電流が通流していることを判定する。
制御回路２０は、ダイオード７に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子６の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００６７】
スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しによりダイオード９に過電流が通流する。すると、ダイオード９の電圧は、通常動作におけるダイオードオン期間（スイッチング素子６へのゲート指令がオフである期間）の電圧に比べて、過大となる。
制御回路２０は、ダイオード９に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。そして、制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００６８】
ここで、制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００６９】
次に、図１１に基づいて、請求項９に相当する本発明の第６実施形態を説明する。
この第６実施形態では、リアクトル３に直列に電流検出器１５が接続され、この電流検出器１５から出力される電流検出値が制御回路２０に入力されている。なお、以下では、リアクトル３に直列に電流検出器１５が接続されている場合について説明するが、リアクトル３，４の何れか一方、または両方に電流検出器が接続され、その電流検出値を制御回路２０に入力しても良い。
制御回路２０は、リアクトル３の電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００７０】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、第１実施形態について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返される。その結果、リアクトル３に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時より過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。
上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しにより、やはりリアクトル３に過電流が通流する。
【００７１】
制御回路２０は、リアクトル３の電流検出値に基づいて、リアクトル３に過電流が通流していることを判定する。
制御回路２０は、リアクトル３に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えることにより、コンデンサ８または１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００７２】
次に、図１２に基づいて、請求項１０に相当する本発明の第７実施形態を説明する。
この第７実施形態では、リアクトル３に並列に電圧検出器１６が接続され、この電圧検出器１６から出力される電圧検出値が制御回路２０に入力されている。なお、以下では、リアクトル３に並列に電圧検出器１６が接続されている場合について説明するが、リアクトル３，４の何れか一方、または両方に電圧検出器が接続され、その電圧検出値を制御回路２０に入力しても良い。
制御回路２０は、リアクトル３の電圧検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００７３】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、第１実施形態について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返される。その結果、リアクトル３に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時より過大な電流が通流するようになる。すると、通常動作における通流時に比べて、リアクトル３の両端電圧が過大となる。あるいは、スイッチング素子５へのゲート指令がオンであり、かつ、スイッチング素子６へのゲート指令がオフである期間において、故障したスイッチング素子６が本来担うべき電圧をリアクトル３が担うこととなる。従って、リアクトル３の両端電圧が通常時の前記期間における値に比べて過大となる。
【００７４】
スイッチング素子５が短絡故障した場合にも、上記と同様に、リアクトル３の両端電圧が、通常動作時の電圧に比べて過大となる。
従って、制御回路２０は、リアクトル３の両端の電圧検出値に基づいて、リアクトル３に過電流が通流していることを判定する。
制御回路２０は、リアクトル３に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定する。
【００７５】
スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えることにより、コンデンサ８または１０の電圧が上昇し続けるのを防止することができる。
【００７６】
次に、図１３に基づいて、請求項１１に相当する本発明の第８実施形態を説明する。
この第８実施形態では、スイッチング素子５，６同士の接続点と、コンデンサ8，１０同士の接続点とを接続した配線（以下、中間配線と呼ぶことにする）に電流検出器１７が接続され、この電流検出器１７から出力される電流検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、中間配線の電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００７７】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、第１実施形態について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明した通流動作が繰り返される。その結果、中間配線に流れる電流は次第に大きくなり、通常動作時より過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。
上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合には、スイッチング素子６のオン、オフ動作の繰り返しにより、やはり中間配線に過電流が通流する。
【００７８】
制御回路２０は、電流検出器１７による電流検出値に基づいて、中間配線に過電流が通流していることを判定する。
そして、制御回路２０は、中間配線に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５または６の何れかが短絡故障したと推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えることにより、コンデンサ８または１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００７９】
次に、図１４に基づいて、請求項１２に相当する本発明の第９実施形態を説明する。
本実施形態では、スイッチング素子５，６の制御電極としてのゲート（バイポーラトランジスタにおいては制御電極としてのベース。以下では、ゲートを対象として説明する。）とエミッタとの間に電圧検出器１１,１２がそれぞれ接続され、その電圧検出値が制御回路２０に入力されている。なお、ゲート電圧を支障なく検出できるのであれば、電圧検出器１１,１２をスイッチング素子５，６のゲート?コレクタ間にそれぞれ接続しても良い。
制御回路２０は、スイッチング素子５，６のゲートの電圧検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００８０】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）のゲートが常時短絡し、またはゲート電位が常時ハイレベルになった場合について説明する。この場合、本実施形態では、制御回路２０が、ゲートの電圧検出値に基づいてスイッチング素子６のゲートが常時短絡し、またはゲート電位が常時ハイレベルになっていることを判定する。
【００８１】
制御回路２０は、スイッチング素子６のゲートが常時短絡し、またはゲート電位が常時ハイレベルになっていると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子６が短絡故障したと推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００８２】
なお、制御回路２０は、スイッチング素子５のゲートが常時短絡し、またはゲート電位が常時ハイレベルになっていると判定した場合には、スイッチング素子５が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５が短絡故障したと推定した制御回路２０は、ゲートの電圧検出値に基づいて回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
また、制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００８３】
次に、図１５に基づいて、請求項１３に相当する本発明の第１０実施形態を説明する。
本実施形態では、スイッチング素子５，６の制御電極としてのゲート（バイポーラトランジスタにおいては制御電極としてのベース。以下では、ゲートを対象として説明する。）に電流検出器１３,１４がそれぞれ接続され、その電流検出値が制御回路２０に入力されている。
制御回路２０は、スイッチング素子５，６のゲートの電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００８４】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）のゲート電流が過電流または常時通流となった場合について説明する。この場合、本実施形態では、制御回路２０が、ゲートの電流検出値に基づいて、スイッチング素子６のゲート電流が過電流または常時通流となっていることを判定する。
制御回路２０は、スイッチング素子６のゲート電流が過電流または常時通流となっていると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子６の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００８５】
なお、制御回路２０は、スイッチング素子５のゲート電流が過電流または常時通流となっていると判定した場合には、スイッチング素子５が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止する。
また、制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００８６】
次に、図１６に基づいて．請求項１４に相当する本発明の第１１実施形態を説明する。
この第１１実施形態では、コンデンサ８，１０に直列に電流検出器１３,１４がそれぞれ接続され、これらの電流検出器１３,１４から出力される電流検出値が制御回路２０に入力されている。制御回路２０は、コンデンサ８，１０の電流検出値に基づいてスイッチング素子５，６に対するオン／オフ信号を生成すると共に、回路遮断器２に対する開閉指令を生成するように構成されている。
【００８７】
ここで、スイッチング素子５，６のうち何れか（ここでは、スイッチング素子６とする）に短絡故障が発生した場合について説明する。スイッチング素子６が短絡故障している場合、コンデンサ８に、通常動作時より過大な電流、すなわち過電流が通流するようになる。とりわけ、定常期間、すなわちスイッチング素子６のスイッチングによる過渡的な期間の経過以後であって、次のスイッチングを開始する以前の期間に過電流が流れる。
【００８８】
制御回路２０は、電流検出器１３から出力されるコンデンサ８の電流検出値により、コンデンサ８に過電流が通流していることを判定する。制御回路２０は、コンデンサ８に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子６が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子６が短絡故障したと推定した場合、制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子５をオンさせることにより、コンデンサ８の電圧が上昇し続けるのを防止する。
【００８９】
上述した例はスイッチング素子６が短絡故障した場合のものであるが、スイッチング素子５が短絡故障した場合には、コンデンサ１０に過電流が通流するようになる。制御回路２０は、電流検出器１４から出力されるコンデンサ１０の電流検出値により、コンデンサ１０に過電流が通流していると判定した場合に、スイッチング素子５が短絡故障したと推定する。
スイッチング素子５の短絡故障を推定した制御回路２０は、回路遮断器２の開放以前にスイッチング素子６をオンさせることにより、コンデンサ１０の電圧が上昇し続けるのを防止することができる。
【００９０】
制御回路２０は、スイッチング素子５またはスイッチング素子６の何れかの短絡故障を推定した場合に、スイッチング素子５，６の双方にオンゲート指令を与えるようにしても良く、その場合にも同様の効果を発揮することができる。
【００９１】
なお、第１実施形態でも言及したように、一般的に、制御回路により回路遮断器の開放指令が出力されてから回路遮断器が実際に開放されるまでの遅延時間は、スイッチング素子に対するオンゲート指令が出力されてからスイッチング素子が実際にオンするまでの遅延時間よりも長い。このため、本発明における制御回路は、回路遮断器の開放指令を出力するタイミングに関わらず、回路遮断器が実際に開放される前に所定のスイッチング素子がオン動作を完了するようにオンゲート指令を出力させることが必要である。
すなわち、本発明の基本思想は、スイッチング素子の短絡故障を推定した時に、回路遮断器の開放による保護動作に先立って所定のスイッチング素子をオンさせることにより、コンデンサの電圧上昇を抑制し、低耐圧のスイッチング素子や低耐圧のコンデンサの破壊を防止することにある。
【符号の説明】
【００９２】
１：直流電源
２：回路遮断器
３，４：リアクトル
５，６：半導体スイッチング素子
７，９：ダイオード
８，１０：コンデンサ
１１,１２,１６：電圧検出器
１３,１４,１５,１７：電流検出器
２０：制御回路
ＩＮ１，ＩＮ２：入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２：出力端子
【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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【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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