(57)【要約】【課題】電力変換装置を実効的、かつ、確実に保護する。【解決手段】実施形態の電力変換装置の昇圧チョッパは、スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力し、電圧測定部は、昇圧チョッパの出力電圧を測定する。判別部は、出力電圧指令値と電圧測定部で測定された出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、スイッチング素子の開放故障であると判別する。【選択図】図１
2016127663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する昇圧チョッパと、
前記昇圧チョッパの出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記出力電圧指令値と前記電圧測定部で測定された前記出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、前記スイッチング素子の開放故障であると判別する判別部と、
を備えた電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する昇圧チョッパと、
前記供給される直流電力の入力電圧を測定する第１の電圧測定部と、
前記昇圧チョッパの出力電圧を測定する第２の電圧測定部と、
前記第１の電圧測定部で測定された前記入力電圧と、前記第２の電圧測定部で測定された前記出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、前記スイッチング素子の開放故障であると判別する判別部と、
を備えた電力変換装置。
【請求項３】
スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する昇圧チョッパと、
前記昇圧チョッパの出力した直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータが出力した交流電力を整流し、直流電力に変換する整流部と、
前記整流部の出力電圧を測定する電圧測定部と、
前記出力電圧指令値と前記電圧測定部で測定された前記出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、前記スイッチング素子の開放故障であると判別する判別部と、
を備えた電力変換装置。
【請求項４】
スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する直列接続された複数の昇圧チョッパと、
前記複数の昇圧チョッパの出力電圧をそれぞれ測定する複数の電圧測定部と、
前記出力電圧指令値といずれかの前記電圧測定部で測定された前記出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、いずれかの前記スイッチング素子の開放故障であると判別する判別部と、
を備えた電力変換装置。
【請求項５】
スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する直列接続された複数の昇圧チョッパと、
前記供給される直流電力の入力電圧を測定する第１の電圧測定部と、
前記複数の昇圧チョッパの出力電圧をそれぞれ測定するｍ個（ｍ：２以上の整数）の第２の電圧測定部と、
前記入力電圧をｍ分圧した電圧といずれかの前記電圧測定部で測定された前記出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、いずれかの前記スイッチング素子の開放故障であると判別する判別部と、
を備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両には、架線からの直流電力を所定電圧の直流電力に変換して車内設備（冷暖房装置、ドア開閉装置、表示装置など）に供給する鉄道車両用補助電源装置（以下、電力変換装置）が設けられている。
【０００３】
このような電力変換装置において、架線から集電装置を介して受電した直流電力を昇圧チョッパにより一定の直流電圧に安定化した後、単相インバータにより交流に変換し、変圧器により、架線と低圧回路を電気的に絶縁した後、整流して直流電力を負荷に対して出力するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の電力変換装置においては、一般に昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の短絡故障を検出する機能を有しており、例えば、昇圧動作中の昇圧チョッパの電圧降下を検出するようにしていた。
【０００６】
したがって、従来の電力変換装置においては、昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の開放故障を検出することはできなかった。
このような開放故障が発生した場合には、昇圧チョッパの出力端から出力される電圧は、架線電圧と等しくなってしまい、電圧安定化が図れなくなる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、実施形態の電力変換装置の昇圧チョッパは、スイッチング素子を有し、供給される直流電力を、入力された出力電圧指令値に基づく所定の電圧値に昇圧して出力する。
電圧測定部は、昇圧チョッパの出力電圧を測定する。
これらの結果、判別部は、出力電圧指令値と電圧測定部で測定された出力電圧との差が、所定の閾値電圧以上である場合に、スイッチング素子の開放故障であると判別する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
【図３】図３は、第２実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
【図４】図４は、第２実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
【図５】図５は、第２実施形態のコントローラの論理判定回路の他の等価回路の説明図である。
【図６】図６は、第３実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
【図７】図７は、第３実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態の電力変換装置を詳細に説明する。
実施形態の電力変換装置は、例えば、架線からの直流電力を所定電圧の直流電力に変換して負荷である車内設備（冷暖房装置、ドア開閉装置、表示装置など）に供給する鉄道車両用補助電源装置として用いられる。
【００１０】
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
電力変換装置１０は、直流架線（直流き電線）１１から直流電力が供給されるパンタグラフ１２と、線路１３を介して接地された車輪１４と、の間の電流経路に開放接触器（遮断器）１５及び入力直流電圧を測定する直流電圧測定装置（ＤＣＰＴ）１６が直列に接続されている。
【００１１】
また、直流電圧測定装置１６の後段には、入力直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ（非絶縁型昇圧チョークコンバータ）１７が接続されている。
また、昇圧チョッパ１７の後段には、昇圧チョッパ１７の出力から高周波成分を除去するためのフィルタコンデンサ１８と、フィルタコンデンサ１８と並列に接続され、昇圧チョッパ１７の出力直流電圧を測定する直流電圧測定装置（ＤＣＰＴ）１９と、が接続されている。
【００１２】
上記構成において、昇圧チョッパ１７は、開放接触器１５に直列に接続されたコイル（チョッパリアクトル）２１と、制御信号ＳＣが入力されてチョッピング動作を行うスイッチング素子２２と、逆流防止ダイオード２３と、を備えている。
【００１３】
さらに、電力変換装置１０は、直流電圧測定装置１６の測定した入力直流電圧及び直流電圧測定装置１９の測定した出力直流電圧に基づいて、出力直流電圧が所定の電圧となるように制御信号ＳＣを出力するコントローラ２４を備えている。
【００１４】
ここで、コントローラ２４は、制御信号ＳＣに対応する出力直流指令電圧値と実際の出力直流電圧との差が所定の閾値以上である場合に、スイッチング素子２２の開放故障であると判別する。すなわち、コントローラ２４は、昇圧動作を行うための制御信号ＳＣが出力されているにもかかわらず、昇圧動作がなされていない場合に、スイッチング素子２２の開放故障であると判別することとなる。
【００１５】
さらに、コントローラ２４は、通信機能を有する入出力インタフェースを備え、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子２２の開放故障等の異常を乗務員に対して報知するようにされている。
【００１６】
次に第１実施形態の動作を説明する。
電力変換装置１０は、直流架線（直流き電線）１１からパンタグラフ１２を介して直流電力が供給されると、開放接触器１５を介して直流電力が昇圧チョッパ１７に供給される。
【００１７】
これにより、直流電圧測定装置１６は、入力直流電圧を測定し、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎをコントローラ２４に出力する。
初期状態において、コントローラ２４は、予め設定された出力指令電圧Ｖｃｏｕｔと、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎに対応する入力直流電圧を比較し、昇圧チョッパ１７において、入力直流電圧を出力指令電圧（値）に等しい電圧にするためのスイッチング素子２２のスイッチング周波数及びオンデューティに対応する制御信号ＳＣを出力する。
【００１８】
これにより、昇圧チョッパ１７のスイッチング素子２２は、制御信号ＳＣに基づくスイッチング周波数及びオンデューティでオン／オフし、入力直流電圧を昇圧して、出力する。
このとき、フィルタコンデンサ１８は、昇圧チョッパ１７の出力から高周波成分を除去して、出力する。
【００１９】
これに伴い、直流電圧測定装置１９は、昇圧チョッパ１７の出力直流電圧を測定し、出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔをコントローラ２４に出力する。
【００２０】
図２は、第１実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
コントローラ２４の論理判定回路２４Ａは、出力指令電圧Ｖｃｏｕｔと出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔとの差（＝電圧差）を算出する減算器３１と、減算器３１が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈとの差に基づいて開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎを出力する比較器３２を備えている。
【００２１】
ここで、比較器３２が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎは、減算器３１が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈとの差が所定値以上である場合に、開放故障を検出したことを表す“Ｈ”レベルとなる。
【００２２】
一方、減算器３１が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈとの差が所定値未満である場合には、比較器３２が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎは、開放故障が未検出であることを表す“Ｌ”レベルとなる。
【００２３】
したがって、コントローラ２４は、開放故障が検出された場合には、図示しない入出力インタフェースを介して、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子２２の開放故障異常を乗務員に対して報知する。
この結果、乗務員は、昇圧チョッパ１７のスイッチング素子２２の開放故障異常を的確、かつ、迅速に把握でき、対処することが可能となる。
【００２４】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、昇圧チョッパを有する電力変換装置において、昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の開放故障を的確に把握して、迅速な対応を行うことができる。
【００２５】
［２］第２実施形態
図３は、第２実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
電力変換装置４０は、直流架線（直流き電線）４１から直流電力が供給されるパンタグラフ４２と、線路４３を介して接地された車輪４４と、の間の電流経路に開放接触器（遮断器）４５及び入力直流電圧を測定する直流電圧測定装置（ＤＣＰＴ）４６が直列に接続されている。
【００２６】
また、直流電圧測定装置４６の後段には、入力直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ（非絶縁型昇圧チョークコンバータ）４７が接続されている。
また、昇圧チョッパ４７の後段には、昇圧チョッパ４７の出力から高周波成分を除去するためのフィルタコンデンサ４８と、フィルタコンデンサ４８の後段には、高周波成分除去後の昇圧チョッパ４７の出力である昇圧後の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ４９が接続されている。
【００２７】
ここで、インバータ４９は、出力端子から出力する交流電力の周波数を商用電源の周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）のｎ倍（ｎ：２以上の整数、実際には、数倍から数十倍）とする。
【００２８】
さらにインバータ４９の出力端子には、インバータ４９の出力した交流電力の全波整流を行って再び直流電力とするダイオード整流器５０が接続され、ダイオード整流器５０の出力端には、ダイオード整流器５０の出力信号に含まれる高周波成分を除去するフィルタコンデンサ５１が接続されている。
さらにフィルタコンデンサ５１と並列に接続され、ダイオード整流器５０の出力直流電圧を測定する直流電圧測定装置（ＤＣＰＴ）５２と、が接続されている。
【００２９】
上記構成において、昇圧チョッパ４７は、開放接触器４５に直列に接続されたコイル（チョッパリアクトル）６１と、制御信号ＳＣが入力されてチョッピング動作を行うスイッチング素子６２と、逆流防止ダイオード６３と、を備えている。
【００３０】
ダイオード整流器５０は、上アームを構成するダイオード７１、７２と、下アームを構成するダイオード７３、７４と、を備え、ダイオード７１及びダイオード７３は直列接続され、ダイオード７２及びダイオード７４は、直列接続されている。
【００３１】
さらに、電力変換装置４０は、直流電圧測定装置４６の測定した入力直流電圧及び直流電圧測定装置５２の測定した出力直流電圧に基づいて、出力直流電圧が所定の電圧となるように制御信号ＳＣを出力するコントローラ８１を備えている。
【００３２】
ここで、コントローラ８１は、制御信号ＳＣに対応する出力直流電圧指示値と実際の出力直流電圧との差が所定の閾値以上である場合、すなわち、昇圧動作を行うための制御信号ＳＣが出力されているにもかかわらず、昇圧動作がなされていない場合に、スイッチング素子６２の開放故障であると判別する。
【００３３】
さらにコントローラ８１は、通信機能を有する入出力インタフェースを備え、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子６２の開放故障等の異常を乗務員に対して報知するようにされている。
【００３４】
次に第２実施形態の動作を説明する。
電力変換装置４０は、直流架線（直流き電線）４１からパンタグラフ４２を介して直流電力が供給されると、開放接触器４５を介して直流電力が昇圧チョッパ４７に供給される。
【００３５】
これにより、直流電圧測定装置４６は、入力直流電圧を測定し、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎをコントローラ８１に出力する。
初期状態において、コントローラ８１は、予め設定された出力指令電圧Ｖｃｏｕｔ１と、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎに対応する入力直流電圧を比較し、昇圧チョッパ４７において、入力直流電圧を出力指令電圧に等しい電圧にするためのスイッチング素子６２のスイッチング周波数及びオンデューティに対応する制御信号ＳＣを出力する。
【００３６】
これにより、昇圧チョッパ４７のスイッチング素子６２は、制御信号ＳＣに基づくスイッチング周波数及びオンデューティでオン／オフし、入力直流電圧を昇圧して、出力する。
このとき、フィルタコンデンサ４８は、昇圧チョッパ４７の出力から高周波成分を除去して、出力する。
【００３７】
これによりインバータ４９は、高周波成分除去後の昇圧チョッパ４７の出力である昇圧後の直流電力を交流電力に変換してダイオード整流器５０に出力する。
ダイオード整流器５０は、入力された交流電力を再び直流電力に変換して出力する。
フィルタコンデンサ５１は、ダイオード整流器５０の出力した直流電力の高周波成分を除去して出力する。
これに伴い、直流電圧測定装置５２は、ダイオード整流器５０の出力直流電圧を測定し、出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１をコントローラ８１に出力する。
【００３８】
図４は、第２実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
コントローラ８１の論理判定回路８１Ａは、ダイオード整流器５０の出力指令電圧Ｖｃｏｕｔ１と出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との差（＝電圧差）を算出する減算器８５と、減算器８５が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ１との差に基づいて開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎを出力する比較器８６を備えている。
【００３９】
ここで、比較器８６が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎは、減算器８５が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ１との差が所定値以上である場合に、開放故障を検出したことを表す“Ｈ”レベルとなる。
【００４０】
一方、減算器８５が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ１との差が所定値未満である場合には、比較器８６が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎは、開放故障が未検出であることを表す“Ｌ”レベルとなる。
【００４１】
したがって、コントローラ８１は、開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ＝“Ｈ”となり、開放故障が検出された場合には、図示しない入出力インタフェースを介して、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子６２の開放故障異常を乗務員に対して報知する。
この結果、乗務員は、昇圧チョッパ４７のスイッチング素子６２の開放故障異常を的確、かつ、迅速に把握でき、対処することが可能となる。
【００４２】
以上の説明のように、本第２実施形態によっても、昇圧チョッパ、インバータ及び整流器を有する電力変換装置において、昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の開放故障を的確に把握して、迅速な対応を行うことができる。
【００４３】
次に第２実施形態の変形例について説明する。
図５は、第２実施形態のコントローラの論理判定回路の他の等価回路の説明図である。
以上の説明においては、ダイオード整流器５０の出力指令電圧Ｖｃｏｕｔ１と出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との差に基づいて開放故障を検出する構成としていたが、本変形例は、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎと出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との差に基づいて開放故障を検出する場合の例である。
【００４４】
コントローラ８１の論理判定回路８１Ｂは、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎと出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との差（＝電圧差）を算出する減算器８７と、減算器８７が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ２との差に基づいて開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ１を出力する比較器８８を備えている。
【００４５】
ここで、比較器８８が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ１は、減算器８７が算出した入力直流電圧検出信号Ｖｉｎと出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ２との差が所定値以上である場合に、開放故障を検出したことを表す“Ｈ”レベルとなる。
【００４６】
一方、減算器８７が算出した入力直流電圧検出信号Ｖｉｎと出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１との電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ２との差が所定値未満である場合には、比較器８８が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ１は、開放故障が未検出であることを表す“Ｌ”レベルとなる。
【００４７】
したがって、コントローラ８１は、開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ＝“Ｈ”となり、開放故障が検出された場合には、図示しない入出力インタフェースを介して、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子６２の開放故障異常を乗務員に対して報知する。
この結果、本第２実施形態の変形例によっても、乗務員は、昇圧チョッパ４７のスイッチング素子６２の開放故障異常を的確、かつ、迅速に把握でき、対処することが可能となる。
【００４８】
［３］第３実施形態
図６は、第３実施形態の鉄道車両用の電力変換装置の概要構成ブロック図である。
電力変換装置９０は、直流架線（直流き電線）９１から直流電力が供給されるパンタグラフ９２と、線路９３を介して接地された車輪９４と、の間の電流経路に開放接触器（遮断器）９５及び入力直流電圧を測定する直流電圧測定装置（ＤＣＰＴ）９６が直列に接続されている。
【００４９】
また、直流電圧測定装置９６の後段には、入力直流電圧を昇圧する第１昇圧チョッパ９７が接続されるとともに、第１昇圧チョッパ９７と直列に第２昇圧チョッパ９８が接続されている。
【００５０】
また、第１昇圧チョッパ９７の後段には、第１昇圧チョッパ９７の出力から高周波成分を除去するためのフィルタコンデンサ９９と、フィルタコンデンサ９９と並列に接続され、第１昇圧チョッパ９７の出力直流電圧を測定する直流電圧測定装置１００と、が接続されている。
【００５１】
同様に、第２昇圧チョッパ９８の後段には、第２昇圧チョッパ９８の出力から高周波成分を除去するためのフィルタコンデンサ１０１と、フィルタコンデンサ１０１と並列に接続され、第２昇圧チョッパ９８の出力直流電圧を測定する直流電圧測定装置１０２と、が接続されている。
【００５２】
上記構成において、第１昇圧チョッパ９７は、開放接触器９５に直列に接続されたコイル（チョッパリアクトル）１１１と、制御信号ＳＣ１が入力されてチョッピング動作を行うスイッチング素子１１２と、逆流防止ダイオード１１３と、を備えている。
一方、第２昇圧チョッパ９８は、第１昇圧チョッパ９７とコイル１１１を共用し、制御信号ＳＣ２が入力されてチョッピング動作を行うスイッチング素子１１４と、逆流防止ダイオード１１５と、を備えている。
【００５３】
さらに、電力変換装置９０は、直流電圧測定装置９６の測定した入力直流電圧、直流電圧測定装置１００の測定した第１出力直流電圧及び直流電圧測定装置１０２の測定した第２出力直流電圧に基づいて、第１出力直流電圧及び第２出力直流電圧が所定の電圧となるように制御信号ＳＣ１、ＳＣ２を出力するコントローラ１２０を備えている。
【００５４】
ここで、コントローラ１２０は、制御信号ＳＣ１あるいは制御信号ＳＣ２に対応する出力直流電圧指示値と実際の出力直流電圧との差が所定の閾値以上である場合に、スイッチング素子１１２あるいはスイッチング素子１１４の開放故障であると判別する。すなわち、コントローラ１２０は、昇圧動作を行うための制御信号ＳＣ１あるいは制御信号ＳＣ２が出力されているにもかかわらず、昇圧動作がなされていない場合に、スイッチング素子１１２あるいはスイッチング素子１１４の開放故障であると判別している。
なお、スイッチング素子１１２あるいはスイッチング素子１１４のいずれか一方が開放故障となると、いずれか他方は、動作不能状態となる。
【００５５】
上記構成において、コントローラ１２０は、通信機能を有する入出力インタフェースを備え、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介してスイッチング素子１１２あるいはスイッチング素子１１４の開放故障等の異常を乗務員に対して報知するようにされている。
【００５６】
次に第３実施形態の動作を説明する。
電力変換装置９０は、直流架線（直流き電線）９１からパンタグラフ９２を介して直流電力が供給されると、開放接触器９５を介して直流電力が第１昇圧チョッパ９７及び第２昇圧チョッパ９８に供給される。
【００５７】
また、直流電圧測定装置９６は、入力直流電圧を測定し、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎをコントローラ１２０に出力する。
初期状態において、コントローラ１２０は、各昇圧チョッパ９７、９８に対して予め設定された出力指令電圧Ｖｃｏｕｔと、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎに対応する入力直流電圧を２分圧した電圧（＝２直列の昇圧チョッパを用いている場合。ｍ直列の昇圧チョッパを用いる場合は、ｍ分圧した電圧）を比較し、第１昇圧チョッパ９７及び第２昇圧チョッパ９８において、入力直流電圧を出力指令電圧Ｖｃｏｕｔに等しい電圧にするためのスイッチング素子１１２あるいはスイッチング素子１１４のスイッチング周波数及びオンデューティに対応する制御信号ＳＣ１、ＳＣ２を出力する。
【００５８】
これにより、第１昇圧チョッパ９７のスイッチング素子１１２は、制御信号ＳＣ１に基づくスイッチング周波数及びオンデューティでオン／オフし、入力直流電圧を昇圧して、出力する。フィルタコンデンサ９９は、昇圧チョッパ９７の出力から高周波成分を除去して、出力する。これに伴い、直流電圧測定装置１００は、第１昇圧チョッパ９７の出力直流電圧を測定し、出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１１をコントローラ１２０に出力する。
【００５９】
また、第２昇圧チョッパ９８のスイッチング素子１１４は、制御信号ＳＣ２に基づくスイッチング周波数及びオンデューティでオン／オフし、入力直流電圧を昇圧して、出力する。フィルタコンデンサ１０１は、第２昇圧チョッパ９８の出力から高周波成分を除去して、出力する。これに伴い、直流電圧測定装置１０２は、第２昇圧チョッパ９８の出力直流電圧を測定し、出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１２をコントローラ１２０に出力する。
【００６０】
図７は、第３実施形態のコントローラの論理判定回路の等価回路の説明図である。
コントローラ１２０の論理判定回路１２０Ａは、実際には一対設けられており、出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１１及び出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１２のそれぞれについて処理を行うようにされている。
【００６１】
論理判定回路１２０Ａは、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎの電圧を２分圧する除算器１２１と、入力直流電圧検出信号Ｖｉｎの電圧を２分圧した電圧Ｖｉｎ／２から出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１１又は出力直流電圧検出信号Ｖｏｕｔ１２に対応する電圧の差（＝電圧差）を算出する減算器１２２と、減算器１２２が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ３との差に基づいて開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ２を出力する比較器１２３と、を備えている。
【００６２】
ここで、比較器１２３が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ２は、減算器１２２が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ３との差が所定値以上である場合に、開放故障を検出したことを表す“Ｈ”レベルとなる。
【００６３】
一方、減算器１２２が算出した電圧差と閾値電圧Ｖｔｈ３との差が所定値未満である場合には、比較器１２３が出力する開放故障検出信号Ｓｏｐｅｎ２は、開放故障が未検出であることを表す“Ｌ”レベルとなる。
【００６４】
したがって、コントローラ１２０は、開放故障が検出された場合には、図示しない入出力インタフェースを介して、運転台の計器盤あるいはモニタ装置を介して第１昇圧チョッパ９７を構成しているスイッチング素子１１２及び第２昇圧チョッパ９８を構成しているスイッチング素子１１４の開放故障異常を乗務員に対して報知する。
この結果、乗務員は、第１昇圧チョッパ９７を構成しているスイッチング素子１１２及び第２昇圧チョッパ９８を構成しているスイッチング素子１１４の開放故障異常を的確、かつ、迅速に把握でき、対処することが可能となる。
【００６５】
以上の説明のように、本第３実施形態によれば、昇圧チョッパを有する電力変換装置において、直列接続された複数の昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の開放故障を的確に把握して、迅速な対応を行うことができる。
【００６６】
［４］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、昇圧チョッパを構成しているスイッチング素子の開放故障を検出することができる。
【００６７】
［５］実施形態の変形例
以上の説明においては、詳細に述べなかったが、コントローラ２４、コントローラ８１あるいはコントローラ１２０を、ロジック回路として構成しても良いし、マイクロコンピュータとして、構成することも可能である。
【００６８】
この場合において、コントローラ２４、コントローラ８１あるいはコントローラ１２０としてのマイクロコンピュータで実行される制御プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供されるようにしてもよい。
本実施形態のマイクロコンピュータで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（FD）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【００６９】
さらに、本実施形態のマイクロコンピュータで実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施形態のマイクロコンピュータで実行される制御プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１０、４０、９０  電力変換装置
１１、４１、９１  直流架線
１６、１９、４６、５２、９６、１００、１０２  直流電圧測定装置（電圧測定部）
１７、４７  昇圧チョッパ
２４、８１、１２０  コントローラ（判別部）
３１、８５、８７、１２２  減算器
３２、８６、１２３  比較器（判別部）
４９  インバータ
９７  第１昇圧チョッパ
９８  第２昇圧チョッパ
１２１  除算器
Ｓｏｐｅｎ、Ｓｏｐｅｎ１、Ｓｏｐｅｎ２  開放故障検出信号
Ｖｔｈ、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３  閾値電圧
【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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