(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給し、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させない状態で、前記制御部は、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第２電圧センサが瞬時値の絶対値で所定値以上の電圧値を繰り返し検出した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項２】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作開始させた状態で、前記制御部は、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項３】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作開始させた状態で、前記制御部は、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流１周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項４】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給したまま、前記双方向インバータを動作開始させる場合、前記制御部は、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした後、前記双方向インバータの動作を開始させるまでの無出力期間を設け、
前記制御部は、前記無出力期間に前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項５】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給しているか否かに関わらず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、前記双方向インバータの出力の電気的特性に能動的な変化を生じさせ、
前記第１電圧センサの検出する電圧に現れる変化が、前記第２電圧センサの検出する電圧に追随していることを検出した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項６】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流１周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間割合を満たした場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項７】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、
前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、
前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、
前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備え、
前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、
前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に正負いずれか一方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、正負いずれか他方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以下の電圧値を検出し、さらに、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流半周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する電源装置。
【請求項８】
前記ＡＣスイッチは、電磁駆動のリレー接点、双方向性の半導体スイッチ、並びに、前記リレー接点及び前記半導体スイッチを互いに並列に接続したもの、のうちいずれか１つの構成である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池に蓄えた電力を交流電力として出力する電源装置におけるバックフィード保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無停電電源装置（ＵＰＳ: Uninterruptible Power Supply)は、通常、商用交流電源により蓄電池を充電しておき、停電時には蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して出力する電源装置である。用途は、かかる停電時のバックアップの他、深夜電力を昼間に活用することや、太陽光発電のパワーコンディショナに設けられている自立出力（交流）から得た電力を夜間に使用すること等、電力の有効活用にも拡がっている。
【０００３】
このような無停電電源装置は、例えば商用電源のコンセントに接続されており、また、無停電電源装置に設けられた出力コンセントには、負荷となる電気器具が接続されている。通常は、無停電電源装置内のバイパス交流電路を介して商用電源から負荷へ直通の給電が行われるとともに、無停電電源装置内では蓄電池の充電が行われている。蓄電池の充電は、交流を直流に変換するコンバータを介して行われ、放電は、直流を交流に変換するインバータを介して行われる（例えば、非特許文献１参照。）。蓄電池に対して入力側にあるコンバータと、蓄電池に対して出力側にあるインバータとは互いに同時に動作することはなく、従って、入力側と、出力側とは、互いに絶縁されている。
【０００４】
一方、蓄電池の充電及び放電に、共通の双方向インバータを使用することもできる。この場合、蓄電池の充電時には、双方向インバータは交流から直流への変換を行うコンバータとして動作し、また、蓄電池の放電時には、双方向インバータは直流から交流への変換を行うインバータとして動作する。蓄電池の放電時には、双方向インバータと商用電源との間を遮断するＡＣスイッチが設けられている（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２０１４−１９７９５５号公報（図１）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】倉貫正明、武田睦彦、「小型蓄電システムのリレー故障時の安全性向上」、パナソニック技報（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ）、２０１４年５月、Ｖｏｌ．６０、Ｎｏ．１、ｐ．２６〜２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記のような電源装置（蓄電システム）について、ＪＩＳ  Ｃ  ４４１２−１の５．１．４項には、「バックフィード保護」として、以下のように規定されている。
すなわち、「蓄電システムは、交流入力の停電後に蓄電システムの交流入力端子に生じる危険電圧又は危険エネルギーを防がねばならない。」、また、「入力交流電源を切り離した後、プラグ形蓄電システムの場合は１秒後に測定したときに、交流入力端子に感電の危険があってはならない。」とされている。
【０００８】
充放電共通の双方向インバータを用いる場合、前述のＡＣスイッチが正常であれば、上記ＪＩＳ規格の要件は満たされる。しかしながら、要件充足はＡＣスイッチに依存するので、もし、ＡＣスイッチが故障（溶着、短絡）すると、蓄電池から双方向インバータを経た出力が、入力端にも現れる場合がある。さらにこの場合において、電源装置のプラグが商用電源のコンセントから抜かれると、露出したプラグの栓刃で人が感電する可能性がある。
【０００９】
かかる課題に鑑み、本発明は、電源装置において、ＡＣスイッチの存在で一応は担保されるバックフィード保護の信頼性を、さらに高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は特許請求の範囲によって定められるものである。
本開示の電源装置は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備えている。
【００１１】
一方、本開示の電源装置のバックフィード保護方法は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御する制御部とを含む電源装置について、前記制御部により実行される電源装置のバックフィード保護方法であって、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記ＡＣスイッチが開路している場合に起こるべき前記入力電圧及び前記出力電圧の状態が検出されれば正常と判定し、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記ＡＣスイッチが閉路している場合に起こる前記入力電圧及び前記出力電圧の状態が検出されれば前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＡＣスイッチの故障（溶着や短絡）を、２つの電圧センサ及び制御部によって検出することができる。故障が検出された場合は双方向インバータを停止の状態として、双方向インバータの出力による電圧が発生することを確実に防止することができる。こうして、バックフィード保護の信頼性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電源装置の主要部を示す回路図である。
【図２】判定１に関する、事象と、検出される波形の対応を示す図である。
【図３】判定２及び２’に関する、事象と、検出される波形の対応を示す図である。
【図４】判定２’に関する、半導体スイッチの片側短絡について補足検討する波形図である。
【図５】判定３に関する、入力電圧と出力電圧との波形を示す図である。
【図６】判定３に関する、事象と、検出される波形の対応を示す図である。
【図７】判定４に関する、双方向インバータ７の出力の周波数を能動的に変化させる例を示す波形図である。
【図８】図１とは異なる他の電源装置の回路図である。
【図９】判定５に関する、電圧降下の一例を示す図である。
【図１０】判定５に関する、入力電圧が、正側のみ短絡（図１０の（ｂ））、負側のみ短絡（図１０の（ｃ））のそれぞれの場合の波形を示す図である。
【図１１】判定５に関する、正側のみ出力の波形と、正側に残電圧がある場合の波形を示す図である。
【図１２】判定５に関する、正側のみ出力の波形と、正側に残電圧がある場合の波形を示す図である。
【図１３】判定４で判定時の測定データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１５】
（１）この電源装置は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御するとともに、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記双方向インバータの動作状態、前記入力電圧、及び、前記出力電圧に基づいて、前記ＡＣスイッチを介した通電が検出された場合は、前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする制御部と、を備えている。
【００１６】
このような電源装置では、ＡＣスイッチが故障して常時導通状態となった場合、正常状態ならば生じるはずのない電圧が、入力電圧又は出力電圧として検出されることに基づいて、ＡＣスイッチの故障（溶着や短絡）を、２つの電圧センサ及び制御部によって検出することができる。故障が検出された場合は双方向インバータを停止の状態として、双方向インバータの出力による電圧が発生することを確実に防止することができる。
【００１７】
（２）また、（１）の電源装置において、前記ＡＣスイッチは、例えば、電磁駆動のリレー接点、双方向性の半導体スイッチ、並びに、前記リレー接点及び前記半導体スイッチを互いに並列に接続したもの、のうちいずれか１つの構成である。
なお、前記半導体スイッチは、並列ダイオードを有する一対の半導体スイッチ素子を互いに逆向きに直列接続して成るものであってもよいし、双方向性の１個の半導体スイッチ素子であってもよい。
リレー接点は溶着する場合がある。半導体スイッチは短絡する場合がある。また、一対の半導体スイッチ素子を互いに逆向きに直列接続したものであれば、一対のいずれか一方のみが短絡する場合がある。このような故障は、主として、第１電圧センサ及び第２電圧センサの検出値に反映される。従って、検出値に基づいて、どのような故障かを把握することができる。
【００１８】
（３）（判定１）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給し、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させない状態で、前記制御部は、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第２電圧センサが瞬時値の絶対値で所定値以上の電圧値を繰り返し検出した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、電源装置の起動時であって双方向インバータを動作させる前に、ＡＣスイッチの故障（溶着又は短絡）があれば、これを検出することができる。
【００１９】
（４）（判定２）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作開始させた状態で、前記制御部は、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、ＡＣスイッチが故障している場合に、双方向インバータの出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００２０】
（５）（判定２’）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作開始させた状態で、前記制御部は、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流１周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、ＡＣスイッチが故障している場合に、双方向インバータの出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００２１】
（６）（判定３）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給したまま、前記双方向インバータを動作開始させる場合、前記制御部は、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした後、前記双方向インバータの動作を開始させるまでの無出力期間を設け、前記制御部は、前記無出力期間に前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、外部からの交流電圧があるとき、双方向インバータを動作開始させる直前に無出力期間を設けることによって、ＡＣスイッチの故障がある場合には、これを検出することができる。
【００２２】
（７）（判定４）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給しているか否かに関わらず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、前記双方向インバータの出力の電気的特性に能動的な変化を生じさせ、前記第１電圧センサの検出する電圧に現れる変化が、前記第２電圧センサの検出する電圧に追随していることを検出した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、結果的に外部から交流電圧が供給されておらず、双方向インバータの出力電圧がある場合に、双方向インバータの出力の例えば周波数や振幅を変えることにより、ＡＣスイッチの故障がある場合には、これを検出することができる。
【００２３】
（８）（判定２”）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に実効値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流１周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間割合を満たした場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、ＡＣスイッチが故障している場合に、双方向インバータの出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００２４】
（９）（判定５）
また、（１）又は（２）の電源装置において、前記入力端に外部から交流電圧を供給せず、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態、かつ、前記双方向インバータを動作させている状態で、前記制御部は、前記第１電圧センサ及び前記第２電圧センサが共に正負いずれか一方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以上の電圧値を検出し、かつ、正負いずれか他方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以下の電圧値を検出し、さらに、前記第１電圧センサが検出する電圧の瞬時値と前記第２電圧センサが検出する電圧の瞬時値とで、交流半周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下となる状態が所定時間以上継続した場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定することができる。
この場合、ＡＣスイッチが故障している場合に、双方向インバータの出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００２５】
（１０）一方、方法の観点からは、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する第１電圧センサと、前記出力端での出力電圧を検出する第２電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータと、前記双方向インバータを介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記双方向インバータの接続点と前記入力端との間に設けられたＡＣスイッチと、前記双方向インバータ及び前記ＡＣスイッチを制御する制御部とを含む電源装置について、前記制御部により実行される電源装置のバックフィード保護方法であって、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記ＡＣスイッチが開路している場合に起こるべき前記入力電圧及び前記出力電圧の状態が検出されれば正常と判定し、前記ＡＣスイッチを開路させる制御をした状態で、前記ＡＣスイッチが閉路している場合に起こる前記入力電圧及び前記出力電圧の状態が検出されれば前記ＡＣスイッチの故障と判定し、前記双方向インバータを停止の状態とする、電源装置のバックフィード保護方法である。
【００２６】
このような電源装置のバックフィード保護方法では、ＡＣスイッチが故障して常時導通状態となった場合、正常状態ならば生じるはずのない電圧が、入力電圧又は出力電圧として検出されることに基づいて、ＡＣスイッチの故障（溶着や短絡）を、２つの電圧センサ及び制御部によって検出することができる。故障が検出された場合は双方向インバータを停止の状態として、双方向インバータの出力による電圧が発生することを確実に防止することができる。
【００２７】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照して説明する。
【００２８】
《電源装置の回路構成》
図１は、電源装置の主要部を示す回路図である。図において、電源装置１００は、ＡＣ入力用のプラグ１、プラグ１に接続された漏電ブレーカ２、ＡＣ出力コンセント３、電源装置１００内で入力端Ｔｉｎから出力端Ｔｏｕｔへ至る２本の電路である交流電路４、入力端Ｔｉｎでの入力電圧を検出する第１電圧センサ５、出力端Ｔｏｕｔでの出力電圧を検出する第２電圧センサ６、交流電路４に接続され、双方向に電力変換可能な双方向インバータ７、双方向インバータ７を介して交流電路４に接続される蓄電池８、ＡＣスイッチ９、制御部１０を備えている。双方向インバータ７の動作は、制御部１０により制御される。なお、図１において、ＡＣスイッチ９は、交流電路４の２線のうちニュートラル（Neutral）側に設けている。但し、これに代えてライブ（Live）側に設けてもよいし、両側に設けてもよい。
【００２９】
なお、双方向インバータ７と蓄電池８との間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられる場合もあるが、ここでは省略している。
また、図１では、漏電ブレーカ２の２次側を入力端Ｔｉｎとしたが、漏電ブレーカ２の１次側を入力端Ｔｉｎと考えてもよい。
【００３０】
ＡＣスイッチ９は、交流電路４に対する双方向インバータ７の接続点Ｐと、入力端Ｔｉｎとの間にあって、交流電路４の一方の線路に介在するように設けられている。但し、前述のように、ＡＣスイッチ９は、他方の線路又は両方の線路に設けられていてもよい。ＡＣスイッチ９は、電磁駆動されるリレー接点９１、及び、このリレー接点９１と並列に接続された双方向性の半導体スイッチ９０とを含んでいる。また、半導体スイッチ９０は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有する一対の半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ１を互いに逆向きに直列接続して構成されている。但し、半導体スイッチ９０は、双方向性の１個の半導体スイッチ素子で構成されていてもよいし、また、半導体スイッチ９０に代えて、電磁駆動されるリレーを用いることも可能である。
【００３１】
半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）であり、並列ダイオードｄ１，ｄ２は、ボディダイオードである。なお、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。
上記リレー接点９１、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、制御部１０により制御される。また、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６のそれぞれの検出信号は、制御部１０に送られる。
【００３２】
制御部１０は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部１０の記憶装置（図示せず。）に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部１０を構成することも可能ではある。
なお、電源装置１００内で必要な制御電源電圧は、蓄電池８若しくはコンセント１１に接続されたプラグ１から得ることができる。
【００３３】
《電源装置の基本動作》
上記電源装置１００では、通常、商用電源やパワーコンディショナの自立出力（以下、商用電源等という。）のコンセント１１にプラグ１が接続され、ＡＣ出力コンセント３には負荷となる電気器具（図示せず。）が接続される。コンセント１１にプラグ１が差し込まれただけの状態では、まだ電源装置１００は起動せず、従って、ＡＣスイッチ９は開いていて、ＡＣ出力コンセント３に交流電圧は出力されていない。ここで、電源装置１００の起動スイッチ（図示せず。）をオンにすると、電源装置１００が起動する。
【００３４】
起動により、制御部１０は、第１電圧センサ５からの検出信号に基づいて、入力電圧のゼロ点で、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２及びリレー接点９１をオンにする制御を行う。これにより、応答の早い半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２が先にオフ状態からオン状態になる。そして、若干遅れてリレー接点９１が閉路する。半導体スイッチ９０が閉路してから遅れて閉路するリレー接点９１は、接点間の電位差が極めて微小な状態で閉路するので、接点を保護することができる。リレー接点９１が閉路した後は、制御部１０は、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２をオフ状態にする。連続してオン状態で使用するには、オン抵抗が半導体スイッチ９０より小さいリレー接点９１が好適である。
【００３５】
こうしてＡＣスイッチ９が閉路すると、ＡＣ出力コンセント３に出力電圧が提供され、また、蓄電池８の充電が可能な状態となる。制御部１０は、双方向インバータ７に、交流から直流への変換動作を行わせることにより、蓄電池８を充電することができる。
【００３６】
蓄電池８を放電させて電力を供給するのは、以下の場合である。すなわち、
（＃１）商用電源等の停電（又は発電停止）が発生するか、または、プラグ１がコンセント１１から抜かれた場合、及び、
（＃２）図示しない操作スイッチの操作により、コンセント１１からの出力に依存せず蓄電池８から電力を供給したい場合、である。
【００３７】
上記（＃１）又は（＃２）の場合には、制御部１０は、双方向インバータ７の運転を直流から交流への変換に切り替え、蓄電池８を放電させ、継続して負荷に電力を供給する。また、これと同時に制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる。（＃２）の場合には、入力電圧があるので、入力電圧のゼロクロスでＡＣスイッチ９を開路させ、同時に、蓄電池８からの出力を開始させる。
喪失した入力電圧が回復した場合、または、入力電圧をそのまま出力させるモードに戻す場合は、入力電圧のゼロクロスで双方向インバータ７の変換動作（直流から交流）を停止させ、ＡＣスイッチ９を閉路する。
【００３８】
《バックフィード保護》
（概論）
次に、本実施形態の本題であるバックフィード保護について説明する。バックフィード保護とは、前述のように、ＪＩＳ  Ｃ  ４４１２−１の５．１．４項に規定されており、入力端Ｔｉｎやプラグ１の栓刃に、電源装置１００内部で生成した電圧を生じさせないための規定である。
【００３９】
本実施形態の電源装置１００の場合、例えば、コンセント１１からプラグ１を抜いて１秒以内に、プラグ１の栓刃に現れる電圧がＤＣ６０Ｖ、ＡＣ４２Ｖ以下でなければならない。通常、コンセント１１からプラグ１を抜けば、ＡＣスイッチ９が開いて蓄電池８が放電開始するので、入力端Ｔｉｎに電圧は生じない。しかし、もしも、ＡＣスイッチ９が故障（リレー接点９１の溶着、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の短絡）した場合、双方向インバータ７の出力電圧に基づく電圧が、入力端Ｔｉｎ及びプラグ１の栓刃に現れる。そこで、以下、このような電圧が現れないようにするバックフィード保護の制御について説明する。
【００４０】
バックフィード保護に関連するＡＣスイッチ９の故障のパターンとしては、
（ｉ）リレー接点９１が閉じたまま溶着すること、又は、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の双方が短絡して、そのままの状態になること、及び、
（ｉｉ）半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２のいずれか一方が短絡して、そのままの状態になること、が考えられる。
上記（ｉ）は、ＡＣスイッチ９の短絡を意味し、（ｉｉ）はＡＣスイッチ９の、電流の方向に依存した短絡を意味する。
なお、電磁駆動のリレーのみを備えたＡＣスイッチの場合、故障のパターンは、上記（ｉ）のみとなる。
【００４１】
そこで、このようなＡＣスイッチ９の故障が発生しているか否かを制御部１０が判定し、故障と判定した場合は電源装置１００内部で電圧を生成しないようにする。
上記のような故障のパターンが、どのような状況で起きるかによって判定の仕方が種々考えられる。
以下、判定の種類ごとに説明する。
【００４２】
（判定１）
判定１は、図１において、電源装置１００の起動時すなわち、入力端Ｔｉｎには入力電圧が供給されているが、まだ、ＡＣスイッチ９を閉路する制御が行われていない、という状態でＡＣスイッチ９に故障が生じているか否か、の判定である。
【００４３】
図２は、事象と、検出される波形の対応を示す図である。なお、実際には第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６の各検出信号を、制御部１０が高速にサンプリングしている。
まず、ＡＣスイッチ９が正常であれば、リレー接点９１、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の３要素はいずれも、オフであり、開いているはずである。その場合、第１電圧センサ５は、図２の（ａ）の上側に示す入力電圧を検出するが、第２電圧センサ６は電圧を検出しない(下側)、という状態になる。
【００４４】
一方、上記故障パターン（ｉ）のリレー接点９１溶着、又は、半導体スイッチＱ１，Ｑ２双方短絡の場合、すなわちＡＣスイッチ９短絡の場合は、入力電圧が交流電路４を伝って、第２電圧センサ６が、第１電圧センサ５と同様な波形の電圧を検出する（図２の（ｂ））。
【００４５】
また、上記故障パターン（ｉｉ）の場合であって、半導体スイッチＱ１が短絡しているときは、当該半導体スイッチＱ１から、他の半導体スイッチＱ２（開）の並列ダイオードｄ２を通り抜ける経路が成立するので、入力電圧の符号がプラス・マイナスの一方の場合に、第２電圧センサ６が、繰り返し、電圧を検出する（図２の（ｄ））。
また、上記故障パターン（ｉｉ）の場合であって、半導体スイッチＱ２が短絡しているときは、当該半導体スイッチＱ２から、他の半導体スイッチＱ１（開）の並列ダイオードｄ１を通り抜ける経路が成立するので、入力電圧の符号がプラス・マイナスの他方の場合に、第２電圧センサ６が、繰り返し、電圧を検出する（図２の（ｃ））。
【００４６】
（判定１の判定条件）
判定１の判定条件としては、図２の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の状態をすべて故障として判定することを要する。なお、ＡＣスイッチ９が電磁駆動のリレーのみで構成される場合には、（ｂ）の状態のみ判定すればよい。
そこで、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給し、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態、かつ、双方向インバータ７を動作させない状態での、判定１の判定条件としては、制御部１０は、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が共に実効値で所定値以上（例えば４０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、第２電圧センサ６が瞬時値の絶対値で所定値以上（例えば４０Ｖ以上）の電圧値を繰り返し（例えば４０回連続）検出した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
この判定により、電源装置１００の起動時であって双方向インバータ７を動作させる前に、ＡＣスイッチ９の故障（溶着又は短絡）があれば、これを検出することができる。
【００４７】
（判定２、判定２’）
次に、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給せず、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態、かつ、双方向インバータ７を動作開始させる状態で、ＡＣスイッチ９に故障がある場合、について考える。
【００４８】
図３は、事象と、検出される波形の対応を示す図である。
まず、ＡＣスイッチ９が正常であれば、リレー接点９１、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の３要素はいずれも、オフであり、開いているはずである。その場合、第２電圧センサ６は、図３の（ａ）の下側に示す出力電圧を検出するが、第１電圧センサ５は電圧を検出しない(上側)、という状態になる。
【００４９】
一方、上記故障パターン（ｉ）のリレー接点９１溶着、又は、半導体スイッチＱ１，Ｑ２双方短絡の場合、すなわちＡＣスイッチ９短絡の場合は、出力電圧が交流電路４を伝って、第１電圧センサ５が、第２電圧センサ６と同様な波形の電圧を検出する（図３の（ｂ））。
【００５０】
また、上記故障パターン（ｉｉ）の場合であって、半導体スイッチＱ１が短絡しているときは、当該半導体スイッチＱ１から、他の半導体スイッチＱ２（開）の並列ダイオードｄ２を通り抜ける経路が成立するので、入力電圧の符号がプラス・マイナスの一方の場合に、第１電圧センサ５が、繰り返し、電圧を検出する（図３の（ｄ））。
また、上記故障パターン（ｉｉ）の場合であって、半導体スイッチＱ２が短絡しているときは、当該半導体スイッチＱ２から、他の半導体スイッチＱ１（開）の並列ダイオードｄ１を通り抜ける経路が成立するので、入力電圧の符号がプラス・マイナスの他方の場合に、第１電圧センサ５が、繰り返し、電圧を検出する（図３の（ｃ））。
【００５１】
（判定２）
ここで、故障パターン（ｉ）、図３の（ｂ）についての判定を、判定２とする。また、故障パターン（ｉｉ）、図３の（ｃ）（ｄ）についての判定を、判定２‘とする。
【００５２】
（判定２の判定条件）
判定２の判定条件として、制御部１０は、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が共に実効値で所定値以上（例えば１０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、第１電圧センサ５が検出する電圧の瞬時値と第２電圧センサ６が検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下（１０Ｖ以下）となる状態が所定時間（２０ｍｓ）以上継続した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
この判定に基づき、ＡＣスイッチ９が故障している場合に、双方向インバータ７の出力電圧に基づく電圧が入力端Ｔｉｎに現れることを、防止することができる。
【００５３】
（判定２’）
図４は、半導体スイッチＱ１，Ｑ２の片側短絡（Ｑ１，Ｑ２のいずれか一方の短絡）について補足検討する波形図である。図において、（ａ）の出力電圧の正側ピークを最大値、負側ピークを最小値と考える。片側短絡の場合には、（ｂ）又は（ｃ）に示す入力電圧の波形が現れる。いずれも、出力電圧の最大値又は最小値付近の値が繰り返し現れる。一方、ＡＣスイッチ９の故障ではなく、単に、ＡＣスイッチ９が入っていない正側に入力電圧が残っている場合もあるが、この場合は、（ｄ）に示すように、徐々に電圧が下がるので、正負の最大値又は最小値付近の値が繰り返し現れることにはならない。そこで、（ｄ）を排除して、（ｂ）、（ｃ）の状態を検出する判定条件を以下とする。
【００５４】
（判定２’の判定条件）
判定２’の判定条件として、制御部１０は、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が共に実効値で所定値以上（例えば１０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、第１電圧センサ５が検出する電圧の瞬時値と第２電圧センサ６が検出する電圧の瞬時値とで、交流１周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下（１０Ｖ以下）となる状態が所定時間（４０ｍｓ）以上継続した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
この判定に基づき、ＡＣスイッチ９が故障している場合に、双方向インバータ７の出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００５５】
（判定３）
次に、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給したまま、双方向インバータ７を動作開始させる場合、制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした後、どのような判定を行うことができるかを説明する。
入力端Ｔｉｎに入力電圧があると、双方向インバータ７の出力とぶつかるので、ぶつかる前に判定したい。
【００５６】
図５は、この場合の入力電圧と出力電圧との波形を示す図である。（ａ）は入力電圧である。ＡＣスイッチ９を開路させる制御を行った期間の後の、双方向インバータ７の動作開始直前に無出力期間を設ける。ＡＣスイッチ９が短絡していない場合は、出力電圧は（ｂ）に示す波形となる。一方、ＡＣスイッチ９が短絡していれば、出力電圧は（ｃ）に示す波形となる。
【００５７】
図６は、事象と、検出される波形の対応を示す図である。ＡＣスイッチ９が正常であれば、（ａ）に示すように入力電圧(上)と出力電圧(下)は、偶然に一致する場合を除き、互いに位相がずれ、瞬時電圧の差がある。リレー接点９１が溶着している場合は、（ｂ）に示すように、入力電圧と出力電圧とは、互いに一致する。半導体スイッチＱ２が短絡している場合は、（ｃ）に示す例では、入力電圧と出力電圧とは、互いに一致せず、短絡を検出できない。半導体スイッチＱ１が短絡している場合は、（ｄ）に示すように、入力電圧と出力電圧とは、互いに一致し、短絡を検知できる。（ｃ）、（ｄ）は位相によって結果が逆になる。
【００５８】
（判定３の判定条件）
判定３では、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給したまま、双方向インバータ７を動作開始させる場合、制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした後、双方向インバータ７の動作を開始させるまでの無出力期間（例えば３ｍｓ）を設ける。その上で、制御部１０は、無出力期間に第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が所定値以上（例えば５０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、第１電圧センサ５が検出する電圧の瞬時値と第２電圧センサ６が検出する電圧の瞬時値との差の絶対値が所定値以下（１０Ｖ以下）となる状態が所定時間以上（例えば１．５ｍｓ以上）継続した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
このように、外部からの交流電圧があるとき、双方向インバータ７を動作開始させる直前に無出力期間を設けることによって、ＡＣスイッチ９の故障がある場合には、これを検出することができる。
【００５９】
（判定４）
次に、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給しているか否かに関わらず、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態、かつ、双方向インバータ７を動作させている状態で、ＡＣスイッチ９の故障を検出する。この場合、入力電圧があるのかもしれないので、入力電圧と出力電圧との比較をしても、位相が互いに合っている場合は、ＡＣスイッチ９の短絡か、単に、入力電圧があるだけなのか、区別できない。
【００６０】
図７は、双方向インバータ７の出力の周波数を能動的に変化させる例を示す波形図である。すなわち、最初の周波数をｆ０[Ｈｚ]、１周期を（１／ｆ０）[ｓ]とすると、そこから、周波数は（ｆ０−Δｆ）[Ｈｚ]、（ｆ０＋Δｆ）[Ｈｚ]に変化する。詳細には、時刻をｔ、出力電圧目標値をＶｏｕｔ＊、基本周波数目標値ｆ０＊、微小な周波数の変動分をｆａｃｔ＊とすると、
Ｖｏｕｔ＊＝２１／２×１０１×ｓｉｎ｛２π（ｆ０＊＋ｆａｃｔ＊）ｔ｝
であり、ｆａｃｔ＊を、０、＋Δｆ、−Δｆ（Δｆは微小）に周期的に変動させる。そして、実際の出力電圧Ｖｏｕｔ＃がＶｏｕｔ＊になるようフィードバック制御する。
なお、能動的に変化させる電気的特性は、周波数に限らず、位相、振幅、オフセットで変化を付けることも可能である。
【００６１】
入力端Ｔｉｎに外部から入力電圧がなく、ＡＣスイッチ９が正常に開路している場合は、第１電圧センサ５が検出する電圧は、実質的に０である。外部から入力電圧がある場合は、ＡＣスイッチ９が短絡していたとしても、入力電圧は変化に追随しない。外部からの入力電圧がなく、ＡＣスイッチ９が短絡していると、入力電圧が出力電圧の変化に追随する現象が現れる。
【００６２】
（判定４の判定条件）
そこで、制御部１０は、双方向インバータ７の出力の電気的特性に能動的な変化を生じさせ、第１電圧センサ５の検出する電圧に現れる変化が、第２電圧センサ６の検出する電圧に追随（例えば入力電圧の周波数が±０．４Ｈｚ内が１２周期継続）していることを検出した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
この場合、結果的に外部から交流電圧が供給されておらず、双方向インバータ７の出力電圧がある場合に、双方向インバータ７の出力の例えば周波数や振幅を変えることにより、ＡＣスイッチ９の故障がある場合には、これを検出することができる。
【００６３】
図１３は、判定４で判定時の測定データを示す図である。上段の波形の一部の時間軸拡大図が下段の波形である。この測定データは、プラグ１を抜いて１秒以内（２５０ｍｓ）で短絡の検出及び双方向インバータ７の停止が行われ、プラグ１の電圧が、必要なバックフィードの規定を満たすことを示している。
【００６４】
（判定２”）
次に、入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給せず、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態、かつ、双方向インバータ７を動作させている状態で、半導体スイッチ９０における片側短絡の故障判定を行う。
この場合、片側短絡により半波整流された波形が入力電圧として出るため、判定４の能動的な変化では検出できない。そこで、最大値又は最小値が一致するか否かという観点で判定を行う。
【００６５】
（判定２”の判定条件）
そこで、制御部１０は、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が共に実効値で所定値以上（例えば１０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、第１電圧センサ５が検出する電圧の瞬時値と第２電圧センサ６が検出する電圧の瞬時値とで、最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下（例えば１０Ｖ以下）となる状態が所定時間割合（例えば２５０ｍｓ中に１００ｍｓ検知）を満たした場合に、前記ＡＣスイッチの故障が発生していると判定する。
この判定に基づき、ＡＣスイッチ９が故障している場合に、双方向インバータ７の出力電圧に基づく電圧が入力端Ｔｉｎに現れることを、防止することができる。
【００６６】
（判定５）
次に、双方向インバータ７の出力動作中の、半導体スイッチ９０の片側短絡の判定について説明する。
図８は、図１とは異なる他の電源装置１００の回路図である。図１との違いは、入力端Ｔｉｎに、負荷としてのリレー１２が接続されている点である。このような負荷があると、入力端Ｔｉｎの電圧降下が早くなる。
【００６７】
図９は、このような電圧降下の一例を示す図である。半導体スイッチ９０が正側に電圧が出るように片側短絡を起こしているとすると、リレー１２のような負荷が無ければ（ｂ）の楕円の点線で示すように最大値付近の値との一致期間が長いので判定できるが、負荷があると、実線で示すように、入力電圧の電圧降下が早いので、最大値との一致という条件では、判定２”の要領では判定できない。
【００６８】
図１０は、入力電圧が、正側のみ短絡（図１０の（ｂ））、負側のみ短絡（図１０の（ｃ））のそれぞれの場合の波形を示す図である。通常時のインバータ出力電圧波形（図１０の（ａ））の正側の電圧の平均値は９０Ｖ前後、負側は−９０Ｖ前後である。半導体スイッチ９０の片側故障時における入力電圧波形の正側のみ出力の波形（図１０の（ｂ））では、正側の電圧の平均値は６５〜１３０Ｖ、負側の平均値は０付近である。負側のみ出力の波形（図１０の（ｃ））では、負側の電圧の平均値は−６５〜−１３０Ｖ、正側の平均値は０付近である。
【００６９】
従って、正側又は負側の平均値のみ値を持つ場合は、半導体スイッチ９０の片側短絡と判定できる。そこで、１周期ごとに正側負側それぞれの平均値を算出し、正側か負側のみ値を持つ状態が連続で数周期続けば判定できる。
【００７０】
図１１、図１２は、正側のみ出力の波形と、正側に残電圧がある場合の波形を示す図である。図１１に示すように、このような残電圧を誤って判定する可能性がある。そこで、図１２に示すように、入出力の交流１周期の最大値・最小値が近いかどうかも併せて判定する。
【００７１】
（判定５の判定条件）
入力端Ｔｉｎに外部から交流電圧を供給せず、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態、かつ、双方向インバータ７を動作させている状態で、制御部１０は、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６が共に正負いずれか一方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以上（例えば５０Ｖ以上）の電圧値を検出し、かつ、正負いずれか他方の交流１周期の平均値の絶対値で所定値以下（例えば１０Ｖ以下）の電圧値を検出し、さらに、第１電圧センサ５が検出する電圧と第２電圧センサ６が検出する電圧とで、交流半周期内の最大値同士の差又は最小値同士の差が、所定値以下（例えば１０Ｖ以下）となる状態が所定時間以上継続（例えば１２周期連続で検知）した場合に、ＡＣスイッチ９の故障が発生していると判定する。
この判定に基づき、ＡＣスイッチ９が故障している場合に、双方向インバータ７の出力電圧に基づく電圧が入力端に現れることを、防止することができる。
【００７２】
（実行のタイミング）
以上のような種々の判定を、制御部１０は、タイミング的に、
電源装置１００の運転開始前：判定１
双方向インバータ７の出力開始前：判定３
双方向インバータ７の出力開始時：判定２，２’
双方向インバータ７の出力動作中：判定２”，４，５
として全ての判定を実行することができる。また、これらの一部の判定のみを選択して行うことも可能である。
【００７３】
（総括）
以上、総括すると、制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態で、双方向インバータ７の動作状態、入力電圧、及び、出力電圧に基づいて、ＡＣスイッチ９を介した通電が検出された場合は、ＡＣスイッチ９の故障と判定し、双方向インバータ７を停止の状態とする。
このような電源装置では、ＡＣスイッチが故障して常時導通状態となった場合、正常状態ならば生じるはずのない電圧が、入力電圧又は出力電圧として検出されることに基づいて、ＡＣスイッチの故障（溶着や短絡）を、２つの電圧センサ及び制御部によって検出することができる。故障が検出された場合は双方向インバータを停止の状態として、双方向インバータの出力による電圧が発生することを確実に防止することができる。
【００７４】
また、電源装置のバックフィード保護方法としては、ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態で、ＡＣスイッチ９が開路している場合に起こるべき入力電圧及び出力電圧の状態が検出されれば正常と判定し、
ＡＣスイッチ９を開路させる制御をした状態で、ＡＣスイッチ９が閉路している場合に起こる入力電圧及び出力電圧の状態が検出されればＡＣスイッチ９の故障と判定し、双方向インバータ７を停止の状態とするものである。
このような電源装置のバックフィード保護方法では、ＡＣスイッチが故障して常時導通状態となった場合、正常状態ならば生じるはずのない電圧が、入力電圧又は出力電圧として検出されることに基づいて、ＡＣスイッチの故障（溶着や短絡）を、２つの電圧センサ及び制御部によって検出することができる。故障が検出された場合は双方向インバータを停止の状態として、双方向インバータの出力による電圧が発生することを確実に防止することができる。
【００７５】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１  プラグ
２  漏電ブレーカ
３  ＡＣ出力コンセント
４  交流電路
５  第１電圧センサ
６  第２電圧センサ
７  双方向インバータ
８  蓄電池
９  ＡＣスイッチ
１０  制御部
１１  コンセント
１２  リレー
９０  半導体スイッチ
９１  リレー接点
１００  電源装置
Ｔｉｎ  入力端
Ｔｏｕｔ  出力端
Ｐ  接続点
Ｑ１，Ｑ２  半導体スイッチ素子
ｄ１，ｄ２  並列ダイオード
【図１】
0006406146.tif 000002
【図２】
0006406146.tif 000003
【図３】
0006406146.tif 000004
【図４】
0006406146.tif 000005
【図５】
0006406146.tif 000006
【図６】
0006406146.tif 000007
【図７】
0006406146.tif 000008
【図８】
0006406146.tif 000009
【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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