(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給部と、
前記電源供給部からの出力電圧を昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部外の電流経路である転流経路を形成する転流部と、
前記昇圧部からの出力電圧を平滑化する平滑部と、
前記昇圧部に流れる電流を検出する制御用電流検出部と、前記平滑部の両端電圧を検出する電圧検出部と、のうち少なくともいずれか一方と、
前記昇圧部と前記平滑部との間に流れる電流を検出する異常判定用電流検出部と、
前記制御用電流検出部が検出した電流と前記両端電圧とのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記昇圧部および前記転流部を制御する制御部と、
前記異常判定用電流検出部が検出した電流に基づいて前記転流部が異常であるか否かを判定する異常判定処理部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記昇圧部は、
リアクトルと、
昇圧用スイッチと、
整流器と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記異常判定用電流検出部は、前記昇圧用スイッチから前記整流器の間、前記昇圧用スイッチから前記平滑部の負極の間、または平滑手段の正極の間から整流器の間のうち少なくともいずれか１箇所を流れる電流を検出対象とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記異常判定用電流検出部は、前記昇圧用スイッチをオンとするタイミングで電流を検する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記異常判定用電流検出部が検出した電流に基づいてリカバリー電流が生じていると判断した場合に前記転流部が異常であると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記異常判定用電流検出部は、
測定対象の電流を所定のタイミングでホールドするホールド回路と、
前記ホールド回路がホールドした値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記ホールド回路および前記Ａ／Ｄ変換器のうち少なくとも一方の入力段または出力段にノイズ除去回路を備えることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記異常判定用電流検出部は、
測定対象の電流を２値化する比較器と、
を備え、
前記比較器により２値化された信号に基づいて前記転流部が異常であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項９】
測定対象の電流のノイズを除去するノイズ除去回路、
を備え、
前記比較器は、前記ノイズ除去回路によるノイズ除去後の電流を２値化する、ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記異常判定処理部は、前記異常判定用電流検出部が検出した電流が異常値であるか否かを判定し、所定の時間内に、所定の回数以上、異常値であると判定された場合に、前記転流部が異常であると判定する、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記異常判定処理部は、前記異常判定用電流検出部が検出した電流が所定の閾値以上である場合に異常値であると判定する、ことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記転流部は、
変圧器と、
前記変圧器を駆動する電源と、
前記変圧器と前記電源との間に配置された転流用スイッチと、
前記変圧器に接続される転流用整流器と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記転流用スイッチの両端電圧を検出する異常判定用電圧検出部、
前記異常判定処理部は、前記異常判定用電圧検出部が検出した両端電圧に基づいて、前記転流部が異常であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記異常判定処理部は、前記転流用スイッチのオン区間とオフ区間との両方で、前記異常判定用電圧検出部が検出した両端電圧に基づいて、前記転流部が異常であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記異常判定処理部は、前記異常判定用電圧検出部が検出した電圧が異常値であるか否かを判定し、所定の時間内に、所定の回数以上、異常値であると判定された場合に、前記転流部が異常であると判定する、ことを特徴とする請求項１３また１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記異常判定処理部は、前記異常判定用電圧検出部が検出した電圧が所定の閾値以上である場合に異常値であると判定する、ことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記転流用整流器は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている、ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記異常判定処理部は、前記転流部が異常であると判定した場合、昇圧動作、転流動作、電源供給のうち少なくともいずれか１つを停止するよう制御する、ことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項２０】
電源供給部と、
前記電源供給部からの出力電圧を昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部外の電流経路である転流経路を形成する転流部と、
前記昇圧部に流れる電流を検出する制御用電流検出部と、前記平滑部の両端電圧を検出する電圧検出部と、のうち少なくともいずれか一方と、
前記転流部内の転流用スイッチの両端電圧を検出する異常判定用電圧検出部と、
前記制御用電流検出部は検出した電流と前記両端電圧とのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記昇圧部を制御する制御部と、
前記異常判定用電圧検出部が検出した両端電圧に基づいて前記転流部が異常であるか否かを判定する異常判定処理部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２１】
前記異常判定処理部を前記制御部内に備える、ことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１つに記載の電力変換装置、を備えることを特徴とする冷凍空調システム。
【請求項２３】
電源供給部と、前記電源供給部からの出力電圧を昇圧する昇圧部と、前記昇圧部外の電流経路である転流経路を形成する転流部と、前記昇圧部からの出力電圧を平滑化する平滑部と、前記昇圧部に流れる電流を検出する制御用電流検出部と、前記平滑部の両端電圧を検出する電圧検出部と、のうち少なくともいずれか一方と、前記制御用電流検出部は検出した電流と前記両端電圧とのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記昇圧部および前記転流部を制御する制御部と、を備える電力変換装置における制御方法であって、
前記昇圧部と前記平滑部との間に流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出した電流に基づいて前記転流部が異常であるか否かを判定する異常判定処理ステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、冷凍空調システムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変電圧・可変周波数インバータが実用化されるに従って、各種の電力変換装置および電力変換にかかるデバイスの応用分野が開拓されてきた。
【０００３】
電力変換装置としては、昇降圧コンバータの応用技術開発が盛んである。併せて、近年、新デバイスとして、電流容量は小さいが高耐圧である素子（例えば、ワイドバンドギャップ半導体）の開発が盛んに行われている。新デバイスは、整流器を中心に実用化されてきている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の新デバイスは、電気特性（特にリカバリー特性）が良く高効率な素子のうち電流容量が大きい素子は、高コスト，結晶欠陥等の実用化に向けて多くの課題があり、普及にはまだ時間がかかる。従って、小容量の素子を用いることを前提する必要があり、異常等に大きな電流が当該素子に流れるのを防ぐ必要がある、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小容量の素子を用いた場合に、高効率・高信頼性を確保し、かつ異常時に故障を防いでシステム停止できる電力変換装置、冷凍空調システムおよび制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電源供給部と、昇圧部と、前記昇圧部外の電流経路である転流経路を形成する転流部と、前記昇圧部および前記転流部からの出力電圧を平滑する平滑部と、前記昇圧部に流れる電流を検出する制御用電流検出部と、前記平滑部の両端電圧を検出する電圧検出部と、のうち少なくともいずれか一方と、前記昇圧部と前記平滑部との間に流れる電流を検出する異常判定用電流検出部と、前記制御用電流検出部は検出した電流と前記両端電圧とのうち少なくともいずれか一方に基づいて前記昇圧部および前記転流部を制御する制御部と、前記異常判定用電流検出部が検出した電流に基づいて前記転流部が異常であるか否かを判定する異常判定処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小容量の半導体スイッチを用いた場合、高効率・高信頼性を確保し、かつ異常時に故障を防いでシステム停止できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１の電力変換装置の構成例を示す図である。
【図２−１】図２−１は、各モードの電流経路を示す図である。
【図２−２】図２−２は、各モードの電流経路を示す図である。
【図２−３】図２−３は、各モードの電流経路を示す図である。
【図２−４】図２−４は、各モードの電流経路を示す図である。
【図３】図３は、転流制御を無効とした際の各動作波形の一例を示す図である。
【図４】図４は、転流制御を無効とした際のリカバリー電流を示す図である。
【図５】図５は、転流制御を有効とした際の各動作波形の一例を示す図である。
【図６−１】図６−１は、リカバリー電流の検出を行うリカバリー電流検出部の構成例を示す図である。
【図６−２】図６−２は、リカバリー電流検出部の別の構成例を示す図である。
【図７−１】図７−１は、図６−１の構成例を用いる場合の異常判定処理の過程の各信号の一例を示す図である。
【図７−２】図７−２は、図６−２の構成例を用いる場合の異常判定処理の過程の各信号の一例を示す図である。
【図８−１】図８−１は、実施の形態１の異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８−２】図８−２は、図６−２に示したリカバリー電流検出部を用いる場合の異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、スイッチをＭＯＳＦＥＴとする場合の転流部の回路構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、転流制御信号とスイッチのゲート電圧およびドレインーソース間電圧の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、ドレインーソース間電圧のショート故障時の転流制御信号とスイッチのゲート電圧およびドレインーソース間電圧の一例を示す図である。
【図１２−１】図１２−１は、ドレイン−ソース間電圧検出部の構成例を示す図である。
【図１２−２】図１２−２は、ドレイン−ソース間電圧検出部の別の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、転流部のスイッチのドレイン−ソース間電圧により異常を検出する異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態２の電力変換装置の構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３の電力変換装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる電力変換装置、冷凍空調システムおよび電力変換装置の制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態１の構成例を示す図である。図１に例示する本実施の形態の電力変換装置は、高効率に電力変換を行うことができる電力変換装置である。本実施の形態の電力変換装置は、例えば、冷凍空調システムに内蔵される電力変換装置として用いることができる。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態の電力変換装置は、電源供給部１と、昇圧部２と、昇圧部２の出力電圧を平滑する平滑部３と、平滑部３により平滑化された電圧を検出する電圧検出部５と、昇圧部２に流れる電流を必要なタイミングで異なった経路に転流する転流部４と、を備える。また、本実施の形態の電力変換装置は、電源供給部１と負荷９との接続線を流れる電流を検出する電流検出素子１０と、電流検出素子１０より得られる信号を制御可能量に変換する電流検出部１１と、昇圧部２内のスイッチ（昇圧用スイッチ）２２に流れる電流を検出する電流検出素子１２と、電流検出素子１２より得られる信号を制御可能量に変換する電流検出部１３と、転流部４内のスイッチ（転流用スイッチ）４４にかかる電圧を検出する電圧検出部（異常判定用電圧検出部）４６と、電圧検出部５より得られる電圧値と電圧検出部４６より得られる電圧値と電流検出部１０より得られる電流値と電流検出部１３により得られる電流値とを用いて昇圧部２と転流部４を制御する制御部６と、制御部６より発生する昇圧部２の駆動信号を伝達する駆動信号伝達部７と、制御部６より発生する転流部４の転流信号を伝達する転流信号伝達部８と、昇圧部２および平滑部３の後段に接続される負荷９と、を備える。
【００１３】
本実施の形態の昇圧部２は、例えば、電源供給部１の正側または負側に接続されたリアクトル２１と、その後段に接続されるスイッチ２２および整流器（逆流防止部）２３で構成される。図１に示すように、リアクトル２１の後段で、電源供給部１と負荷９との接続線とスイッチ２２との接続点をＡ点とする。また、Ｂ点を、リアクトル２１と負荷９の接続線上の整流器２３（アノード側）とＡ点との間とし、Ｃ点を、リアクトル２１と負荷９の接続線上の整流器２３（カソード側）と平滑部３との間とする。なお、スイッチ２２には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）やＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）−ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）等が用いられる。
【００１４】
本実施の形態の電流検出素子１０は、電源供給部１と負荷９との下側（リアクトル２１が接続されない側）の接続線上のスイッチ２２との接続点をＤ点とするとき、電源供給部１とＤ点との間を流れる電流を検出する。電流検出素子１０としては、例えばＡＣＣＴ（カレントトランス）やＤＣＣＴ（ホール素子・ホールＩＣ等利用）等を用いることができる。また、電流検出部１１は、電流検出素子１０により検出された値を制御部６内で処理可能な値（Ｉｄｃ）として取り込めるようにするための、増幅回路、レベルシフト回路およびフィルタ回路等で構成される。制御部６は、Ｉｄｃを用いてスイッチ２２を制御する。電流検出部１１は、その機能を制御部６が有する場合は、適宜省略しても良い。また電流制御を行わないアプリケーションを適用する場合は、電流検出素子１０および電流検出部１１を適宜省略しても良い。
【００１５】
制御部６は、電圧検出部５が検出した平滑部３の両端電圧Ｖｄｃと、電流検出部１１から出力されるＩｄｃと、の両方またはいずれか一方を用いてスイッチ２２の開閉を制御する。制御部６が、両端電圧Ｖｄｃを用いない場合は、電圧検出部５を備えなくてもよい。
【００１６】
本実施の形態の電流検出素子１２には、例えば、ＡＣＣＴやシャント抵抗等を用いることができる。また、電流検出部１３は、電流検出素子１２により検出された値を制御手段６内で処理可能な適正値（Ｉｐ）として取り込めるようにするための、増幅回路、レベルシフト回路およびフィルタ回路等で構成される。電流検出部１３についても、電流検出部１１と同様に、その機能を制御部６が有する場合は、適宜省略しても良い。
【００１７】
なお、電流検出素子１２および電流検出部１３により、制御部６に入力する電流を生成しているため、電流検出素子１２および電流検出部１３を広義の電流検出部と考えることができる。同様に、電流検出素子１０および電流検出部１１を広義の電流検出部と考えることができる。また、電流検出素子１２および電流検出部１３は、後述のように異常判定処理に用いる電流を測定するため、異常判定用電流検出部としての機能を有し、電流検出素子１０および電流検出部１１は、スイッチ２２を制御するための制御用電流検出部としての機能を有する。
【００１８】
スイッチ２２の開閉状態は、駆動信号伝達部７から出力される駆動信号ＳＡにより操作される。駆動信号伝達部７は、制御装置６が生成したスイッチ２２の開閉を制御する駆動制御信号ｓａを駆動信号ＳＡへ変換する。駆動信号伝達部７は、例えば、バッファ、ロジックＩＣ、レベルシフト回路等により構成される。ただし、制御装置６が駆動制御信号ｓａを駆動信号ＳＡに変換する機能を内蔵する場合等は、駆動信号伝達部７を適宜省略しても良い。その場合、スイッチ２２の開閉は、制御装置６から出力される駆動信号ＳＡにより直接操作される。
【００１９】
また転流部４は、変圧器４１と、変圧器４１と直列に接続される整流器（転流用整流器）４２と、変圧器４１を駆動する変圧器駆動回路４３と、で構成される。図１では変圧器４１の１次側巻線と２次側巻線の極性は同一としている。変圧器４１の２次側巻線は整流器４２と直列接続される。さらに整流器４２は、昇圧部２の整流器２３と並列接続される。
【００２０】
変圧器駆動回路４３は、例えば変圧器４１を駆動するための電源４５と、変圧器４１と電源４５とを接続するか否かを切り替えるスイッチ４４と、で構成される。ノイズ対策や故障時保護を考慮し、必要に応じて電源４５、スイッチ４４、変圧器４１の１次側巻線の経路に制限抵抗、高周波コンデンサ、スナバ回路、保護回路等を挿入しても良い。また本例では変圧器４１には、励磁電流をリセットするリセット巻線を設けていないが、必要に応じて１次側巻線にリセット巻線を付加し、更に整流器等を設けて励磁エネルギーを電源側に回生することで、高効率化が可能となる。
【００２１】
スイッチ４４の開閉状態は、転流信号伝達部８から出力される転流信号ＳＢにより操作される。転流信号伝達部８は、制御装置６が生成したスイッチ４４の開閉を制御する転流制御信号ｓｂを転流信号ＳＢへ変換する。転流信号伝達部８は、駆動信号伝達部７と同様に、例えば、バッファ、ロジックＩＣ、レベルシフト回路等により構成される。ただし、制御装置６が転流制御信号ｓｂを転流信号ＳＢに変換する機能を内蔵する場合等は、転流信号伝達部８を適宜省略しても良い。その場合、スイッチ４４の開閉は、制御装置６から出力される駆動信号ＳＡにより直接操作される。
【００２２】
電圧検出部５、４６は、分圧抵抗によるレベルシフト回路等で構成される。電圧検出部５、４６は、必要に応じて、検出した信号を制御部６が演算可能となるようにアナログ／デジタル変換器を付加しても良い。
【００２３】
制御部６は、マイクロコンピュータや、デジタルシグナルプロセッサ等の演算装置、あるいはその同様機能を内部に有する装置等で構成される。
【００２４】
次に、図１に示した本実施の形態の電力変換装置に関して、電源供給部１から負荷９に電力供給される場合の通流経路について説明する。本実施の形態の電力変換装置の動作は、昇圧チョッパーに整流器の転流動作を加えたものとなる。従って、スイッチ２２及びスイッチ４４の開閉状態の４種類の組み合わせがあり、合計４モードの動作モードが存在する。図２−１〜２−４は、各モードの電流経路を示す図である。
【００２５】
まず、スイッチ２２がオン、且つスイッチ４４がオフのモード（モード（１）とする）を考える。通常、整流器４２にはリカバリー特性の良好な素子を用い、整流器２３は、整流器４２と比較して順方向電圧が低い素子を用いる。また変圧器４１の巻線はインダクタ成分であるため、励磁電流を流さない場合電流が流れない。従って、スイッチ４４がオフであるモード（１）については、転流部４の経路には電流は流れ込まない。また、スイッチ２２はオンであるから、図２−１に示した電流経路Ｒでリアクトル２１にエネルギーを蓄積することができる。
【００２６】
次に、スイッチ２２がオフ、且つスイッチ４４がオフのモード（モード（２））を考える。この場合も、スイッチ４４がオフであり、転流部４の経路には電流は流れ込まない。また、スイッチ２２がオフであるから、図２−２に示した電流経路Ｒでリアクトル２１のエネルギーを負荷側に供給することができる。
【００２７】
次に、スイッチ２２がオン、且つスイッチ４４がオンのモード（モード（３））を考える。この場合、スイッチ４４がオンであるが、スイッチ２２も同時にオン状態であり、電源供給部１側のインピーダンスが低いため、転流部４の経路にはほとんど電流は流れ込まず、図２−３に示した電流経路Ｒでリアクトル２１にエネルギーを蓄積することができる。モード（３）では、転流信号ＳＢの伝達遅延等により、瞬間的に転流部４の経路への流れ込みが発生する場合があるが、使用上特に問題にならない。
【００２８】
次に、スイッチ２２がオフ、且つスイッチ４４がオンのモード（モード（４））を考える。この場合、スイッチ２２がオフであり、整流器２３を介して負荷９側に電流が流れ込む（図２−４の電流経路Ｒ１）。またスイッチ４４もオンしているため変圧器４１が励磁され、図２−４に示したように転流部４の経路にも電流が流れ込む（電流経路Ｒ２）。そして、一定時間経過後、整流器４２側に完全に転流することとなる。
【００２９】
以上より、モード（４）の場合（スイッチ２２がオフ、且つスイッチ４４がオン）に転流動作が生ずるものの、本実施の形態の電力変換装置におけるスイッチ２２の開閉によるエネルギー蓄積動作は、従来の昇圧チョッパーを踏襲したものとなる。従って、スイッチ２２がオン時間Ｔon、オフ時間Ｔoffで繰返しスイッチングを行うと、Ｃ点には以下の式（１）で示す平均電圧ＥCが得られる。ここでは簡単化のため、電源供給部１の電圧は直流電源Ｅ1とする。
ＥC＝（（Ｔon＋Ｔoff）／Ｔoff）・Ｅ1                  …（１）
【００３０】
図３は、転流制御を無効とした（転流部４を備えない）際の各動作波形の一例を示す図である。図３では、制御部６より出力する昇圧部２に対する駆動制御信号ｓａ、リアクトル２１を流れる電流Ｉ１、スイッチ２２を流れる電流Ｉ２、Ａ点−Ｂ点間を流れる電流Ｉ３の波形を上から順にそれぞれ示している。なお、図３では、駆動制御信号ｓａは、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値とし、Ｈｉｇｈの場合にスイッチ２２をオン（閉）とすることを示すこととする。上述のように、本ケースでは転流部４の経路に電流は流れ込まない。本ケースにおいては、図４に示すように、スイッチ２２のオンとなるタイミングにおいて整流器２３の逆回復動作が完了するまでの区間では、矢印で示した経路にリカバリー電流Ｉｒが流れる。
【００３１】
図５は、転流制御を有効とした際の各動作波形の一例を示す図である。図５では、制御部６より出力する昇圧部２に対する駆動制御信号ｓａ、転流制御信号ｓｂ、電流Ｉ１、電流Ｉ２、電流Ｉ３、整流器２３を流れる電流Ｉ４、変圧器４１の２次側巻線及び整流器４２に流れる電流Ｉ５の波形を上から順にそれぞれ示している。なお、図５では、駆動制御信号ｓａ、転流制御信号ｓｂは、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値とし、Ｈｉｇｈの場合にスイッチ２２、スイッチ４４をそれぞれオン（閉）とすることを示すこととする。
【００３２】
図５の各波形は、電源供給部１の電源投入より負荷９や出力電圧Ｖｄｃが一定出力になるように駆動制御信号ｓａのオン時間・オフ時間を制御し、十分時間が経過した後の例を示している。また図５では、駆動制御信号ｓａのオン時間とオフ時間の比率（デューティ）はほぼ一定の場合の例を図示している。なお、図５では、電源供給部１が直流電源の場合を想定してオン時間とオフ時間の比率を一定として示しているが、電源供給部１を交流電源として直流側の電圧を比例積分制御等を用いて一定に制御する際等には、駆動制御信号ｓａのオン時間とオフ時間の比率（デューティ）を可変とすることでデューティ調整すれば良い。
【００３３】
また、図５では、転流制御信号ｓｂはパルス幅を固定とした場合の波形例を示している。転流制御信号ｓｂのパルス幅を可変とする事例は、後述することとする。Ｉ１は、図１のＡ点で分岐後、スイッチ２２を流れる電流Ｉ２、整流器２３に向かって流れる電流Ｉ３に分流するため、以下の式（２）で表すことができる。
Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３                            …（２）
【００３４】
Ｉ３はＢ点で分岐後、整流器２３を流れる電流Ｉ４、変圧器４１の２次側巻線及び整流器４２に向かって流れる電流Ｉ５に分流するため、以下の式（３）で表すことができる。
Ｉ３＝Ｉ４＋Ｉ５                            …（３）
【００３５】
整流器２３に順方向電流が流れている状態で駆動信号ｓａをオンすると、Ａ点−Ｄ点間が導通するため、Ｂ点電位はほぼＤ点電位と等しくなる（Ａ点とＢ点は同電位）。たとえば、スイッチ２２に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）や電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等を用いれば、スイッチ２２の素子のオン電圧がＢ点とＤ点の電位差となる（すなわち、Ｂ点の電位は電源供給部１の負側電位とほぼ等しくなる）。一方、平滑部３によりＣ点電位は充電電位状態にほぼ保持されている。従って、この時、整流器２３にはＣ点−Ｂ点間の電位差分逆バイアスが印加され、整流器２３はオフ動作に移行する。
【００３６】
通常、整流器２３にはｐｎ接合ダイオードが用いられるが、整流器２３の逆回復までの間、整流器２３からスイッチ２２の経路で短絡電流（以後、リカバリー電流と称す）が流れることとなる。そこで、リカバリー電流による回路損失増大を防ぐため、駆動制御信号ｓａがオンとなる直前に、転流部４に与える転流制御信号ｓｂをオンとし、変圧器４１を介して整流器２３に流れている電流を整流器４２に転流する。
【００３７】
整流器４２は、スイッチ２２のオン直前のみ電流が流れる。すなわち通流区間が限られる。よって、繰り返し尖塔電流に耐えられる素子である必要はあるが、整流器２３と比較すると電流容量（定格）の小さな素子を用いることができる。一般に整流器は電流容量の大きい素子よりも小さい素子の方が、蓄積キャリア量は小さくなる傾向にある。従って、電流容量が小さくなる程、逆回復までの時間が短縮でき、結果的にリカバリー電流は減少する。また、印加する逆バイアス電圧が小さくなるほど、リカバリー電流は減少する。以上より、転流制御信号ｓｂを用いて、整流器２３から整流器４２への転流動作を付加することでリカバリー電流を低減することができる。
【００３８】
なお、整流器４２にＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンド等のワイドバンドギャップバンド半導体を用いることで更に高効率化することが可能である。
【００３９】
以上では、スイッチ２２、スイッチ４４の開閉を操作するための制御信号により転流動作を行う方法を説明した。これまで、転流部４が回路故障や動作不具合を生じた場合の故障検出方法とその後の対処方法について、技術開示された例はほとんど無かった。一方、整流器４２にワイドバンドギャップ半導体を用いる場合、大容量の素子は高価であり、小容量の素子を用いる場合が多い。通常の動作では、整流器４２の素子の容量を超えないように設計がなされるが、故障時などにも、整流器４２の素子の容量を超えないよう保護する必要があり、回路故障や動作不具合の検出は重要である。
【００４０】
本実施の形態では、転流部４における特定部品がオープン故障やショート故障した場合の故障の検出方法を説明する。はじめに、転流部４における特定部品（例えば、スイッチ４４（ＭＯＳＦＥＴの場合は素子のドレイン−ソース間）、整流器４２、変圧器４１の１次巻線または２次巻線等）がオープン故障した場合の検出方法とその後の対処方法について述べる。
【００４１】
リカバリー電流は整流器２３または整流器４２の逆回復動作に起因して発生する。従って、電流が整流器２３、４２のいずれかを流れた後のスイッチ２２のオンタイミング（スイッチ２２がオンとなるタイミング）にて、以下の経路で観測される。
（１）「平滑部３→整流器２３→スイッチ２２→電流検出素子１２→平滑部３」の経路
（２）「平滑部３→整流器４２→変圧器４１の２次巻線→スイッチ２２→電流検出素子１２→平滑部３」の経路
【００４２】
従って、上記の（１）、（２）の経路に電流検出素子を挿入することで、リカバリー電流の観測が可能である。また、昇圧用のスイッチ２２は（１）、（２）の両経路に含まれるため、昇圧用のスイッチ２２を流れる電流Ｉ２を検出することで、経路（１）、（２）の両方についてリカバリー電流の大きさを観測可能である。すなわち、電流検出素子１２によりリカバリー電流の検出が可能である。ただし、電流検出素子の挿入位置は本箇所に限るものでなく、構成に応じて所望のリカバリー電流を検出できるように配置すればよい。
【００４３】
電流Ｉ２に着目すると、転流制御有効の場合（図５）は、転流制御無効の場合（図３）と比較してリカバリー電流（波形の立上り時）が低減している様子が確認できる。しかしながら転流部４内の変圧器４１駆動用のスイッチ４４が故障した場合には、転流制御の効果は得られないため、転流制御有効時であっても図３と同様の波形形状となる。
【００４４】
この状態で運転継続すると、スイッチ２２の仕様によってはスイッチング損失が増大し（素子温度も上昇し）、システム効率が悪化する場合がある。また、発生ノイズが増加する場合がある。これらの影響を想定してシステムを構築すると、結果的にコストアップを招くこととなる。
【００４５】
従って、図１の電流検出素子１２及び電流検出部１３を用いて、リカバリー電流（Ｉ２の立上り）を観測し、この電流値により転流部４が正常か、異常かの判定を行うことは重要であり、本実施の形態では、制御部６がこの判定（異常判定処理）を行う。なお、本実施の形態では、制御部６が、リカバリー電流の検出処理と異常判定処理を行う例を説明するが、制御部６とは別のブロックとして、リカバリー電流の検出処理を行うリカバリー電流検出部を備えるようにしてもよい。
【００４６】
図６−１は、リカバリー電流の検出を行うリカバリー電流検出部の構成例を示す図である。図６−２は、リカバリー電流検出部の別の構成例を示す図である。また、図７−１は、図６−１の構成例を用いる場合の異常判定処理の過程の各信号の一例を示す図である。図７−２は、図６−２の構成例を用いる場合の異常判定処理の過程の各信号の一例を示す図である。
【００４７】
まず、図６−１の構成例を用いる場合について説明する。図６−１に示すリカバリー電流検出部では、はじめに電流Ｉ２を電流検出素子１２から電流検出部１３を介して制御部６への入力可能なアナログ量Ｉｐ（連続量）として取り込んだ後、サンプルホールド回路１０１及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器１０２を介して検出値Ｉｐ１に変換する。具体的には、ホールド回路１０１は所定の更新タイミング（ホールドタイミング）毎に取り込んだＩｐの値を保持する。またＡ／Ｄ変換器１０２は、Ｉｐを離散値である検出値Ｉｐ１に変換する。
【００４８】
図７−１では、ホールドタイミングの一例を示しており、図７−１の検出値Ｉｐ１の黒丸はホールドした検出値を示している。なお、図７−１は一例であり、ホールドタイミングは、昇圧部２のスイッチ２２のオン（信号ｓａのオンタイミング）またはその直後所定時間経過後のタイミングで行えば良く、図７−１の例に限定されない。またホールド間隔はシステム毎に異なるが、各システムに応じ所定間隔にて行えば良い。例えば、電流制御等を行い、スイッチ２２のオンデューティを毎回可変とするような場合は、スイッチ２２のオンタイミングをトリガとしてそこから所定のディレイ時間を考慮してホールド回路１０１にてホールド動作を行い、次にＡ／Ｄ変換器１０２にてＡ／Ｄ変換実施後、次回の検出タイミング（スイッチ２２のオンタイミング）を設定する等の方法で対応すれば良い。
【００４９】
また、リカバリー電流検出部を制御部６の外部のハードウェアで実施する場合、配線に重畳されるノイズを考慮して、ホールド回路１０１、Ａ／Ｄ変換器１０２の入力段または出力段にフィルタ回路等のノイズ除去部を追加して対策しても良い。
【００５０】
以上述べた方法によれば、昇圧部２の駆動信号ｓａの立ち上がりタイミングをホールドタイミングとするため、比較的簡易にリカバリー電流を検出することが可能である。またｓａの立ち上がりタイミングから、実際にスイッチ２２が導通する時間を考慮して、所定のディレイ時間を設けた後のタイミングでホールドできるため、電流の検出値Ｉｐ１のＳ／Ｎ比を高くすることができ、後述の異常判定の精度を高めることができる。
【００５１】
異常判定処理は、上記の検出値Ｉｐ１と事前に実験等により定めた所定の閾値とを用いて行う。図７−１では、一例としてこの閾値をＹとして示している。
【００５２】
図７−１では、転流部４内の故障等により、リカバリー電流が抑えられていない例を示している。図７−１に示すように、ホールドタイミング等によっては、実際には、大きなリカバリー電流が生じていても（リカバリー電流が抑えられていなくても）、検出値Ｉｐ１が閾値を下回るケースも出てくる（例えば、図７−１の検出値Ｉｐ１の左から４番目の黒丸）。従って、１回の比較（検出値Ｉｐ１と閾値との比較）により閾値を超えたか否かにより異常を判定するより、閾値を超えた回数や異常判定の対象とする時間等を考慮して判定を行うことでより信頼性を高めることができる。
【００５３】
図８−１は、本実施の形態の異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。はじめに、制御部６は、判定時間を所定の値ｔｓに設定し、カウンタ値ＮをＮ＝０（初期値）と設定する。そして、処理開始からの経過時間がｔｓ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。処理開始からの経過時間がｔｓ以上である場合（ステップＳ１１  Ｎｏ）、処理を終了する。なお、以下では、制御部６が異常判定処理を実施する例を説明するが、制御部６とは別に異常判定処理部を備え、異常判定処理部が異常判定処理を行うようにしてもよい。その場合、リカバリー電流検出部は異常判定処理部に含まれる。
【００５４】
処理開始からの経過時間がｔｓ未満の場合（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）、リカバリー電流検出部が電流Ｉｐに基づいて検出値Ｉｐ１を求める（ステップＳ１２）。次に、検出値Ｉｐ１が閾値Ｙ以上である（すなわち、リカバリー電流が生じている）か否かを判断し（ステップＳ１３）、検出値Ｉｐ１が閾値Ｙ未満である場合（ステップＳ１３  Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻る。
【００５５】
検出値Ｉｐ１が閾値Ｙ以上である場合（ステップＳ１３  Ｙｅｓ）、カウンタＮを１つ進め（ステップＳ１４）、Ｎが所定値Ｚ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。Ｎが所定値Ｚ以上である場合（ステップＳ１５  Ｙｅｓ）、転流部４の回路・動作が異常であると判定し（ステップＳ１６）、所定の異常処理を実施し（ステップＳ１７）、処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ１７の異常処理とは、電力変換装置の保護動作等を示す。具体的には、例えば、昇圧部２の昇圧動作停止、転流部４の転流動作停止、または転流部４への電源供給停止等のうち１つまたは複数を実施する。
【００５７】
また、ステップＳ１５でＮが所定値Ｚ未満であると判断した場合（ステップＳ１５  Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻る。
【００５８】
このように、本実施の形態では、ｔｓの期間内で検出値Ｉｐ１が閾値Ｙ以上となった回数がＺ以上となった場合に、転流部４の回路・動作の異常と判断して異常処理を行うことで、信頼性高く転流部４内等の回路・動作不具合時にシステム保護を行うことができる。
【００５９】
また、例えば、リカバリー電流が非常に急峻である場合等においては、リカバリー電流検出部を例えば図６−２に示した構成により実現してもよい。
【００６０】
図６−２の構成例では、リカバリー電流検出部は、フィルタ回路１０３と比較器１０４とで構成される。図７−２は、処理過程の各信号の波形の一例を示している。
【００６１】
図６−２の構成例では、電流検出素子１２および電流検出部１３により得られたＩｐは、フィルタ回路１０３を通過する。フィルタ回路１０３は高周波ノイズ等を除去するためのローパスフィルタ（ＣＲフィルタ）等で構成する。本実施の形態では、誤検出防止のため、フィルタ回路１０３にてノイズ除去を行っている。
【００６２】
フィルタ回路１０３通過後の信号Ｉｐ’は、比較器１０４に入力される。比較器１０４は、信号Ｉｐ’と閾値Ｙとを比較し、信号Ｉｐ’がＹ未満ではＨｉｇｈ出力（異常）、信号Ｉｐ’がＹ以上ではＬｏｗ出力（正常）とした検出値Ｉｐ１を出力する。なお、閾値Ｙは、事前に実験により得られた値等を設定する。
【００６３】
この場合、比較器１０４の出力である検出値Ｉｐ１は２値（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ）となるので、Ａ／Ｄ変換等は不要であり、制御部６は、この検出信号Ｉｐ１に基づいて異常判定を行う機能を有していればよい。
【００６４】
図６−２に示したリカバリー電流検出部を制御部６の外部に備える場合、閾値Ｙの設定は制御部６の電源に分圧抵抗を介して設定する等により実施する。また、制御部６と比較器１０４間の配線によるノイズが無視できない場合、比較器１０４と制御部６の間にフィルタ回路等を追加して対策しても良い。
【００６５】
図６−２の構成のリカバリー電流検出部を用いた場合も、制御部６は、１回の判定（１回Ｉｐ１がＨｉｇｈとなった）のみで異常と判定してもよいし、図８−１で示したように異常値を示す回数や判定対象とする時間（経過時間）等を考慮して、判定を行っても良い。
【００６６】
図８−２は、図６−２に示したリカバリー電流検出部を用いる場合の異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１は、図８−１の例と同様である。ステップＳ１１で経過時間がｔｓ未満であると判断した場合（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）、ステップＳ１２ａでは、制御部６のリカバリー電流検出部により上述のように２値の検出値Ｉｐ１を求める（ステップＳ１２ａ）。そして、制御部６のリカバリー電流検出部は、Ｉｐ１がＨｉ（Ｈｉｇｈ）であるか否かを判断し（ステップＳ１３ａ）、Ｈｉである場合（ステップＳ１３ａ  Ｙｅｓ）はステップＳ１４へ進むみ、Ｈｉでない場合（ステップＳ１３ａ  Ｎｏ）はステップＳ１１へ戻る。ステップＳ１５〜ステップＳ１７は図８−１の例と同様である。
【００６７】
なお、本実施の形態では、昇圧部２のスイッチ２２から平滑部３の負極の間に電流検出素子１２を挿入して、スイッチ２を流れる電流（リカバリー電流の検出用の電流）の測定を行っているが、電流測定箇所はこれに限定されない。例えば、昇圧部２のスイッチ２２から整流器２３の間や、平滑部３の正極の間から整流器２３の間に電流検出素子を挿入してもよい。また、これらのうち複数の箇所を測定して、複数の箇所の測定結果に基づいてリカバリー電流を検出するようにしてもよい。
【００６８】
次に、本実施の形態のショート故障による異常の検出方法とその対象方法について示す。ショート故障を生じる可能性がある部品としては、変圧器４１、整流器４２、転流部４中のスイッチ４４等があるが、転流部４を付加することにより発生する主要な故障モードとしてはスイッチ４４のショート故障が挙げられる（例えばＭＯＳＦＥＴの場合は素子のドレイン−ソース間のショート）。よってここでは、この故障モードの検出方法とその対処方法について示す。
【００６９】
図９は、スイッチ４４をＭＯＳＦＥＴとする場合の転流部４の回路構成の一例を示す図である。本実施の形態では、電圧検出部４６が、スイッチ４４のドレイン−ソース間電圧を検出し、制御部６がこの検出値を取り込み、異常判定を行う。
【００７０】
図１０は、転流制御信号ｓｂとスイッチ４４のゲート電圧およびドレインーソース間電圧の一例を示す図である。通常、転流制御信号ｓｂがオフからオンに状態遷移する際、図１０に示すように、スイッチ４４のゲート電圧の立ち上がりに応じてスイッチ４４のドレインーソース間電圧ＶａがＬｏ（Ｌｏｗ）となり、スイッチ４４がオンとなる。
【００７１】
しかしながら、スイッチ４４のドレイン−ソース間電圧がショートしている際は常時Ｌｏを示すこととなる。図１１は、スイッチ４４のドレインーソース間電圧のショート故障時の転流制御信号ｓｂとスイッチ４４のゲート電圧およびドレインーソース間電圧の一例を示す図である。
【００７２】
スイッチ４４のドレイン−ソース間電圧のショート故障による異常検出についても、上述したリカバリー電流検出部と同様に、制御部６が、例えば、図１２−１に示す構成のドレイン−ソース間電圧検出部を備えることにより実現する。なお、制御部６とは別にドレイン−ソース間電圧検出部を備えるようにしてもよい。
【００７３】
ドレイン−ソース間電圧検出部は、スイッチ４４のドレイン−ソース間電圧を電圧部４６を介して、アナログ量のドレイン−ソース間電圧Ｖａとして取り込み、サンプルホールド回路１０５及びＡ／Ｄ変換器１０６を介して離散値である検出電圧Ｖａ１に変換する。具体的には、ホールド回路１０５では、所定の更新タイミング（ホールドタイミング）毎に取り込んだＶａの値を保持する。またＡ／Ｄ変換器１０６では、ドレイン−ソース間電圧Ｖａを離散値である検出電圧Ｖａ１に変換する。
【００７４】
図１０、図１１の検出電圧Ｖａ１に示した黒丸は、ホールドタイミングの一例を示している（黒丸がホールドした検出電圧を示す）。
【００７５】
このホールドタイミングは、転流部４のスイッチ４４のオン区間及びオフ区間における任意のタイミングで行えば良い（ただし、状態遷移タイミングは除く）。ホールド間隔はシステム毎に異なり、スイッチ４４のスイッチング周期間隔、あるいはスイッチング数周期間隔等にて行えば良い。図１１では、スイッチ４４のショート故障の例を示したが、オープン故障時にはＶａ１がＨｉ状態を維持するため、事前に実験等で定めた閾値Ｙによりレベル判定を行うことで、異常検出が可能である。
【００７６】
図１２−２は、ドレイン−ソース間電圧検出部の別の構成例を示す図である。説明は図６−１と同様であるため省略するが、図６−１と同様に、フィルタ回路１０７及び比較器１０８を用いて２値の検出値Ｖａ１を出力することにより、電流検出と同様にドレイン−ソース間電圧の異常検出を行うことができる。
【００７７】
また、電圧検出（スイッチ４４のドレイン−ソース間電圧）の場合にも、リカバリー電流の検出と同様に、異常値を示す回数や異常判定を実施する時間等を考慮して、判定を行うことでより信頼性を高めることができる。
【００７８】
図１３は、転流部４のスイッチ４４のドレイン−ソース間電圧により異常を検出する異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。はじめに、制御部６は、判定時間を所定の値ｔｓに設定し、カウンタ値ＮをＮ＝０に設定する。そして、図８−１と同様にステップＳ１１を実施する。ステップＳ１１で経過時間がｔｓ未満であると判断した場合（ステップＳ１１  Ｙｅｓ）、許可フラグＦＡを、ホールド（または取り込み）を許可することを示す値（ここでは例えば１とする）であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。許可フラグＦＡは、図１２−１の構成例のドレイン−ソース間電圧検出部を用いる場合には、ドレイン−ソース間電圧Ｖａのホールド回路１０５によるホールドを許可（または検出値Ｖａ１の取り込みを許可）するか否かを示すフラグである。
【００７９】
許可フラグＦＡは、初期値を、ホールド（または取り込み）を許可しない値（ここでは例えば０とする）とし、ホールド（または取り込み）を許可する場合に、ホールド（または取り込み）取り込みを許可することを示す値に設定する（ここでは例えば１とする）。例えば、初期値は、許可フラグＦＡとしてホールド（または取り込み）を許可しない値を設定しておき、ホールド時間間隔（または取り込み時間間隔）ごとにホールド（または取り込み）を許可する値を設定し、その後またホールド（または取り込み）を許可しない値に設定することを繰り返す。すなわち、ホールド時間間隔（または取り込み時間間隔）毎にホールド（または取り込み）を許可するようにする。
【００８０】
許可フラグＦＡが、ホールド（または取り込み）を許可することを示す値でない場合（ステップＳ２１  Ｎｏ）は、ステップＳ２１を繰り返す。許可フラグＦＡが、ホールド（または取り込み）を許可することを示す値である場合（ステップＳ２１  Ｙｅｓ）、電圧検出＃１を実施する（ステップＳ２２）。
【００８１】
電圧検出＃１では、ドレイン−ソース間電圧検出部が、入力されたドレイン−ソース間電圧Ｖａを検出値Ｖａ１として出力する。ここでは、電圧検出＃１により得られた検出値Ｖａ１をαとし、制御部６は、このαを保持する。
【００８２】
次に、制御部６は、転流制御信号ｓｂの状態がオンからオフ、あるいはオフからオンに反転したかどうか判定する（ステップＳ２３）。反転していない場合（ステップＳ２３  Ｎｏ）は、ステップＳ２３を繰り返す。反転した場合（ステップＳ２３  Ｙｅｓ）、所定時間経過したかどうかの判定を、許可フラグＦＢを用いて実施する（ステップＳ２４）。許可フラグＦＢは、許可フラグＦＡと同様にホールド（または取り込み）を許可するか否かを示すフラグであり、初期値を、ホールド（または取り込み）を許可しない値（ここでは０とする）とし、ステップ２３の終了後から所定時間経過した場合にホールド（または取り込み）を許可する値（ここでは１とする）に設定されるとする。所定時間の未経過時すなわち許可フラグＦＢが０の場合（ステップＳ２４  Ｎｏ）、ステップＳ２４を繰り返す。
【００８３】
また、所定時間が経過した場合すなわち許可フラグＦＢが１の場合（ステップＳ２４  Ｙｅｓ）、電圧検出＃２を実施する（ステップＳ２５）。電圧検出＃２は、ステップＳ２２の電圧検出＃１と同様であるが、ここでは、検出値Ｖａ１をβとし、制御部６はβを保持する。
【００８４】
次に、制御部６は、カウンタＮを加算するかの判定（カウント判定）を実施する（ステップＳ２６）。カウント判定としては、例えば、「α、βの値が共に事前に設定した所定値Ｙ以上である」または「α、βの値が共にＹ未満である」か否かを判定する。「α、βの値が共に事前に設定した所定値Ｙ１以上である」場合には、スイッチ４４のオープン故障の可能性があるためカウンタＮを加算すると判定し、「α、βの値が共に事前に設定した所定値Ｙ以上である」または「α、βの値が共にＹ未満である」にはスイッチ４４のショート故障の可能性があるためカウンタＮを加算すると判定する。これら以外の場合は、カウンタＮは加算しないと判定する。
【００８５】
ステップＳ２６で、カウンタＮを加算すると判定した場合（ステップＳ２６  Ｙｅｓ）、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４〜ステップＳ１７は図８−１の場合と同様である。ステップＳ２６で、カウンタＮを加算しないと判定した場合（ステップＳ２６  Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。
【００８６】
また、図１２−２で示したように、検出値Ｖａ１が２値で出力される場合には、上述のステップＳ２６のカウント判定では、例えば、「α、βの値がともにＨｉである」（スイッチ４４のドレインーソースがオープン故障時）または「α、βの値が共にＬｏを示す」（スイッチ４４のドレインーソースがショート故障時）であるか否かにより判定を行えばよい。
【００８７】
以上のように、本実施の形態では、リカバリー電流による回路損失増大を防ぐために転流部４を備える場合に、制御部６が、昇圧用のスイッチ２２を流れるリカバリー電流を検出し、検出したリカバリー電流とスイッチ４４のドレイン−ソース間電圧とのうち少なくとも一方に基づいて転流部４の回路故障や動作不具合を判定するようにした。このため、小容量の半導体スイッチを用いて、高効率・高信頼性を確保し、かつ異常時に故障を防いでシステム停止できる。また、判定時に所定の時間内に所定回数以上異常値となった場合に、異常（転流部４の回路故障や動作不具合）と判定するようにしたので、さらに異常判定の信頼性を高めることができる。
【００８８】
実施の形態２．
図１４は、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態２の構成例を示す図である。本実施の形態の電力変換装置は、実施の形態１の電源供給部１の代わりに電源供給部１ａを備え、電源供給部１ａ内の交流電源２０１の電圧ゼロクロス検出部信号を検出するゼロクロス検出部１００を追加する以外は、実施の形態１の電力変換装置と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８９】
電源供給部１ａは、単層の交流電源２０１と、交流電源２０１を整流する整流器２０２と、を備える。ここでは、整流器２０２はブリッジ接続の構成とする。ゼロクロス検出部１００は、交流電源２０１の電圧ゼロクロス信号ＺＣを検出して制御部６に入力する。制御装置６は、電圧ゼロクロス信号ＺＣに基づいて、交流電源２０１の電源電圧に同期した電流信号を生成するよう駆動制御信号ｓａ等を生成する。
【００９０】
以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。このように、交流電源２０１と整流器２０２で構成される電源供給部１ａを用いる場合も、実施の形態１の異常判定処理を実施することができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
実施の形態３．
図１５は、本発明にかかる電力変換装置の実施の形態３の構成例を示す図である。本実施の形態の電力変換装置は、実施の形態１の電源供給部１の代わりに電源供給部１ｂを備える以外は、実施の形態１の電力変換装置と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
電源供給部１ｂは、三層の交流電源２０３と、交流電源２０３を整流する整流器２０４と、を備える。ここでは、整流器２０４はブリッジ接続の構成とする。
【００９３】
以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。このように、三層の交流電源２０３と整流器２０４で構成される電源供給部１ｂを用いる場合も、実施の形態１の異常判定処理を実施することができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
なお、本発明にかかる異常判定処理は、実施の形態１〜３で述べた構成に限定されず、
昇降圧機能を有する各種コンバータにおいて、逆流防止のための転流部（整流器）を備えた構成であれば、どのような構成にも適用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１，１ａ，１ｂ  電源供給部
２  昇圧部
３  平滑部
４  転流部
５，４６  電圧検出部
６  制御部
７  駆動信号伝達部
８  転流信号伝達部
９  負荷
１０，１２  電流検出素子
１１，１３  電流検出部
２１  リアクトル
２２，４４  スイッチ
２３，４２，２０２，２０４  整流器
４１  変圧器
４３  変圧器駆動部
４５  （変圧器駆動用）電源
１００  電源ゼロクロス検出部
１０１，１０５  ホールド回路
１０２，１０６  Ａ／Ｄ変換器
１０３，１０７  フィルタ回路
１０４，１０８  比較器
２０１，２０２  交流電源
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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