(57)【要約】【課題】通常の制御に使用されている電力変換装置の４つのセンサのうちの３つのセンサを用いて、電力変換回路の運転を実行する。【解決手段】電力変換回路と、入力電圧測定器と、入力電流測定器と、出力電圧測定器と、出力電流測定器と、４つの測定器の測定値から電力変換効率を演算し、測定値と電力変換効率とを関連付けた履歴データを記憶する演算部と、４つの測定器の故障の有無を判定する判定部と、電力変換回路の電力変換制御を行う制御部とを備え、演算部は、４つの測定器のうちの１つの測定器が故障した場合には、正常である３つの測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出し、制御部は、正常である３つの測定器の測定値と電力変換効率の推定値を用いて故障した１つの測定器の測定値を推定し、電力変換制御を継続する。【選択図】図１
2017073882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される４つの測定器の測定値から、前記電力変換回路での電力変換効率を演算し、前記４つの測定器の測定値と前記電力変換効率とを関連付けた履歴データを記憶部に記憶させる演算部と、
前記４つの測定器のそれぞれの測定値に基づいて、前記４つの測定器の故障の有無を判定する判定部と、
前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備え、
前記演算部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出し、
前記制御部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて、故障した前記１つの測定器の測定値を推定し、前記電力変換制御を継続する
電力変換装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記４つの測定器による測定値のうち、故障した前記１つの測定器の測定値を用いずに電力変換効率を算出するための演算式を前記記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記４つの測定器が全て正常である場合に前記記憶部に記憶されている前記履歴データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールに基づいて、前記履歴データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記履歴データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記４つの測定器の測定値の種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして前記記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールに基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶された電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、および前記出力電圧測定器から構成される３つ測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて出力電流の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記出力電流の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記出力電流の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つ測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて出力電圧の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記出力電圧の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記出力電圧の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
前記入力電圧測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つ測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて入力電流の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記入力電流の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項１２】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記入力電流の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
前記入力電流測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つ測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて入力電圧の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記入力電圧の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項１５】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記入力電圧の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項１４に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に係り、特に、入力電圧を測定する入力電圧センサと、電力変換回路への入力電流を測定する入力電流センサと、出力電圧を測定する出力電圧センサと、電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流センサのいずれか１つが故障またはいずれか１つを削除しても、運転を実行することができる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換回路が故障しても、電力変換装置の運転を継続させるために、電力変換回路を複数設けた構成を備えるものがある。このような構成を備えることで、一部の電力変換回路が故障した場合にも、正常な電力変換回路だけを用いて運転を継続することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
電力変換回路を複数設けると、回路が複雑かつ大規模になり、コスト増を招き、電力変換装置が大型化してしまうといった課題があった。また、故障した電力変換回路から正常な電力変換回路に切り替える際に、正常な電力変換回路が過電流状態に陥らないようにするために、煩雑な制御をしなければならない課題もあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、煩雑な制御を行う必要や電力変換回路を複数設ける必要がなく、通常の制御に使用されている電力変換装置の入出力のそれぞれの電圧センサ、電流センサの合計４つのセンサのうちの３つのセンサを用いて、電力変換回路の運転を実行することのできる電力変換装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電力変換装置は、入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、入力電圧を測定する入力電圧測定器と、電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、出力電圧を測定する出力電圧測定器と、電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、入力電圧測定器、入力電流測定器、出力電圧測定器、および出力電流測定器から構成される４つの測定器の測定値から、電力変換回路での電力変換効率を演算し、４つの測定器の測定値と電力変換効率とを関連付けた履歴データを記憶部に記憶させる演算部と、４つの測定器のそれぞれの測定値に基づいて、４つの測定器の故障の有無を判定する判定部と、電力変換回路の電力変換制御を行う制御部とを備え、演算部は、判定部により４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出し、制御部は、判定部により４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、演算部による電力変換効率の推定値を用いて、故障した１つの測定器の測定値を推定し、電力変換制御を継続するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、４つのセンサのうちの１つのセンサが故障した場合、あるいは、４つのセンサのうちの１つのセンサを削除した場合に、３つのセンサの検出値に基づいて、残りの１つのセンサの検出値を推定できる構成を備えている。この結果、煩雑な制御を行う必要や電力変換回路を複数設ける必要がなく、通常の制御に使用されている電力変換装置の入出力のそれぞれの電圧センサ、電流センサの合計４つのセンサのうちの３つのセンサを用いて、電力変換回路の運転を実行することのできる電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１、２における電力変換装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態３における電力変換装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による電力変換装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置の構成の一例を示す図である。図１において、電力変換装置１００は、電力変換回路３、故障判定部６、演算部７、制御部８、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、出力電圧センサ９、および出力電流センサ１０を備えて構成されている。また、入力側には、電源１１（図１では、交流電源として示されている）、出力側には、出力負荷１２が接続されている。
【００１１】
電力変換装置１００の入力端子間には、入力電圧値Ｖ１を検出する入力電圧センサ１が挿入され、入力端子の一方と電力変換回路３との間には、入力電流値Ｉ１を検出する入力電流センサ２が挿入されている。
【００１２】
また、電力変換装置１００の出力端子間には、出力電圧値Ｖ２を検出する出力電圧センサが挿入され、出力端子の一方と電力変換回路３との間には、出力電流値Ｉ２を検出する出力電流センサ１０が挿入されている。
【００１３】
故障判定部６は、各センサ１、２、９、１０が故障しているか否かを判定し、判定結果を、演算部７および制御部８に送信する。
【００１４】
演算部７は、故障判定部６から受け取った判定結果が、全センサ『正常』の場合には、測定部である各センサ１、２、９、１０で検出された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２、および出力電流値Ｉ２に従って、所定の演算を行うことで電力変換効率を算出し、算出結果を図示していない記憶部に履歴データとして記憶させる。
【００１５】
そして、制御部８は、電力変換回路３内のパワー素子のスイッチング制御を行うことにより、電力変換回路３を制御し、電源１１を所望の出力電圧または所望の出力電流、あるいはその両方となるように変換し、出力負荷１２に供給する。
【００１６】
ここで、例えば、入力電圧センサ１の検出値から入力電圧値Ｖ１への変換は、通常、センサより検出されたアナログ値を、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器にてディジタル値に変換し、所定の換算式により入力電圧値Ｖ１へ変換することにより行われる。
【００１７】
また、Ａ／Ｄ変換器を含めた入力電圧値Ｖ１への変換、演算部７での演算と記憶、および制御部８での制御は、通常、１つのＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で行われる。例えば、各センサ１、２、９、１０からのアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換部（図示省略）、故障判定部６、演算部７、制御部８が、１つのＭＰＵで構成されている。
【００１８】
電力変換回路３は、ダイオード、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー素子４、およびリアクトルまたはトランス等の磁性部品５を有する。パワー素子４または磁性部品５は、電力損失による発熱量が大きく、最悪、熱破壊につながるため、冷却器（図示省略）により冷却される。
【００１９】
電力変換装置１００の電力変換効率は、出力電力を入力電力で割ったものであり、下式（１）により表すことができる。
電力変換効率Ｅ＝（Ｖ２×Ｉ２）／（Ｖ１×Ｉ１）                    （１）
【００２０】
電力変換効率Ｅは、入力電圧Ｖ１、入力電流Ｉ１、出力電圧Ｖ２、および出力電流Ｉ２に従って、演算部７で演算することにより、容易に求めることができる。一般に、電力変換装置１００では、パワー素子４のスイッチング制御を実施することで、多くの電力変換損失が発生する。このため、電力変換効率Ｅは、１より小さな値となる。
【００２１】
また、演算部７は、故障判定部６から受け取った判定結果が全センサ『正常』の場合には、電力変換効率Ｅを入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２、および出力電流値Ｉ２に従って演算し、各測定値Ｖ１、Ｉ１、Ｖ２、Ｉ２と電力変換効率Ｅとを関連付けた履歴データとして、記憶部に記憶させる。
【００２２】
一方、演算部７は、故障判定部６から受け取った判定結果が１つのセンサの『故障』を示すものである場合には、電力変換効率Ｅの演算と記憶を停止し、故障したセンサの検出値を除いて、正常であるセンサの検出値に基づいて、すでに記憶済みの履歴データに基づいて、電力変換効率Ｅ’を読み込む。
【００２３】
たとえば、故障判定部６から受け取った判定結果において、出力電流センサ１０が１つのセンサとして『故障』と判定されている場合には、正常である３つのセンサの検出値である、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２と、記憶済みの履歴データの種々の組合せである入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’のそれぞれとを比較し、差分が最小となる組合せを探索し、同時に、検索した組合せに対応する記憶済みの電力変換効率Ｅ’を読み込む。
【００２４】
ここで、演算部７は、例えば、（Ｖ１−Ｖ１’）、（Ｉ１−Ｉ１’）、（Ｖ２−Ｖ２’）の３つの差分の２乗和が最小となるような入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’を有する組を、差分が最小となる組合せとして履歴データの中から探索することが考えられる。
【００２５】
なお、２乗和ではなく、単純に和を求めるか、あるいは、それぞれに差分に対して重み付けを持たせた上で、二乗和あるいは和を求めることも考えられ、このような比較手法を、差分値を用いた比較ルールとしてあらかじめ規定しておくこととなる。
【００２６】
あるいは、演算部７は、正常なセンサの検出値から電力変換効率Ｅ’を演算可能な数式をあらかじめ記憶しておき、演算により求めることで、精度を向上させてもよい。
【００２７】
たとえば、電力変換効率Ｅ’の演算式としては、正常な検出値である出力電圧値Ｖ２を用いて電力変換効率Ｅ’を算出する下式（２）を採用してもよい。
電力変換効率Ｅ’＝−０．００２×Ｖ２２＋０．０４×Ｖ２＋０．８    （２）
【００２８】
その後、制御部８は、演算部７で求めた電力変換効率Ｅ’と正常である３つのセンサの検出値から、故障したセンサの検出値を推定する。
【００２９】
たとえば、出力電流センサ１０が故障した場合には、制御部８は、正常である３つのセンサの検出値である、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２との差分が最小となる記憶済みの入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’を検索し、検索結果に対応して記憶済みの電力変換効率Ｅ’を読み出す。そして、制御部８は、出力電流Ｉ２’は、下式（３）により出力電流値Ｉ２’を推定する。
Ｉ２’＝（電力変換効率Ｅ’×Ｖ１’×Ｉ１’）／（Ｖ２’）          （３）
【００３０】
または、電力変換効率Ｅ’と、正常である３つのセンサの検出値である入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２を用いて、下式（４）により出力電流値Ｉ２’を推定してもよい。
Ｉ２’＝（電力変換効率Ｅ’×Ｖ１×Ｉ１）／（Ｖ２）                （４）
【００３１】
最後に、制御部８は、電力変換回路３内のパワー素子のスイッチング制御を行うことにより、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２、および推定された出力電流値Ｉ２’に従って、電力変換回路３を制御し、電源１１の電圧Ｖを、所望の出力電圧、または所望の出力電流、あるいはその両方となるように変換し、出力負荷１２に供給する。
【００３２】
以上のように、実施の形態１によれば、正常な３つのセンサの検出値と、正常な３つのセンサの検出値に最も近い履歴データの検索結果に対応して記憶された電力変換効率Ｅ’を用いて、故障と判定された１つのセンサの検出値を推定できる構成を備えている。
【００３３】
この結果、煩雑な制御を行う必要や電力変換回路を複数設ける必要がなく、通常の制御に使用されている電力変換装置の入出力のそれぞれの電圧センサ、電流センサの合計４つのセンサのうち、正常な３つのセンサを用いて、電力変換回路の運転を継続することができる。
【００３４】
なお、実施の形態１では、故障した１つのセンサを出力電流センサ１０とした場合を例示したが、その他のセンサが１つだけ故障した場合にも、同様の手法により故障した１つのセンサの検出値を推定することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２における電力変換装置について、図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施の形態２に係わる電力変換装置の構成は、図１に示した先の実施の形態１と同様の構成であり、図１に基づいて説明する。
【００３６】
先の実施の形態１では、故障判定部６からの判定結果が『正常』の場合に、演算部７は、電力変換効率Ｅを入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２、および出力電流値Ｉ２と関連付けた履歴データとして記憶していた。しかしながら、故障判定部６からの判定結果が『正常』である期間が全くない、例えば、初期故障の場合には、履歴データがなく、記憶済みの電力変換効率Ｅ’を読み込むことができない。
【００３７】
また、故障判定部６からの判定結果が『正常』である期間が、２、３回といった少ない回数である場合には、正常であるセンサの検出値に基づいて、記憶済みの電力変換効率Ｅ’を読み込むことはできる。しかしながら、履歴データとして記憶されているデータ数が少ないため、それらのデータから特定して読み出された電力変換効率Ｅ’は、精度が低下しているおそれがあり、その結果、故障したセンサの検出値の推定精度も低下するおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施の形態２における演算部７は、生産ラインなどであらかじめ十分な電力変換効率Ｅ’を入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’、および出力電流値Ｉ２’と関連付けて、事前収集データとして記憶しておく。それ以外は、先の実施の形態１と同じである。
【００３９】
このように、４つのセンサの検出値の種々の組合せに対する電力変換効率Ｅ’をあらかじめ事前収集データとしてデータベース化して記憶しておくことで、電力変換効率Ｅ’を読み込むことができない場合、あるいは履歴データとして記憶されているデータ数が少ない場合にも、精度が低下することを抑制して、故障した１つのセンサの検出値を推定することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態２によれば、４つのセンサの検出値の種々の組合せに対する電力変換効率Ｅ’をあらかじめ事前収集データとしてデータベース化して記憶しておく構成をさらに備えている。この結果、実運転中に記憶された履歴データに依存せずに、故障した１つのセンサの検出値を高精度に推定した上で、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、電力変換効率Ｅ’を入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’、および出力電流値Ｉ２’と関連付けて記憶しておく領域が十分に確保できない場合、あるいは生産ラインなどで事前収集データを収集できない場合には、正常なセンサの検出値から演算可能な演算式を記憶しておき、演算により電力変換効率Ｅ’を算出してもよい。
【００４２】
たとえば、先の実施の形態１で示した式（２）と同様に、下式（５）を採用して、正常なセンサの検出値から演算により電力変換効率Ｅ’を求めることも可能である。
電力変換効率Ｅ’＝−０．００２×Ｖ２２＋０．０４×Ｖ２＋０．８    （５）
【００４３】
この場合にも、上述した実施の形態２の効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態３．
図２は、本発明の実施の形態３における電力変換装置の構成の一例を示す図である。図２において、電力変換装置１００は、電力変換回路３、演算部７、制御部８、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、および出力電圧センサ９を備えて構成されている。また、入力側には、電源１１（図２では、交流電源として示されている）、入力側には、出力負荷１２が接続されている。
【００４５】
ここで、本実施の形態３における図２の構成は、先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、出力電流センサ１０と故障判定部６がない点が異なっている。
【００４６】
電力変換装置１００の入力端子間には、入力電圧値Ｖ１を検出する入力電圧センサ１が挿入され、入力端子の一方と電力変換回路３との間には、入力電流値Ｉ１を検出する入力電流センサ２が挿入されている。
【００４７】
また、電力変換装置１００の出力端子間には、出力電圧値Ｖ２を検出する出力電圧センサが挿入されている。そして、本実施の形態３では、先の実施の形態１とは異なり、出力端子の一方と電力変換回路３との間に、出力電流値Ｉ２を検出するための出力電流センサ１０が挿入されていない。すなわち、本実施の形態３における電力変換装置は、設置するセンサを３つに限定して、１つのセンサを削減する構成を採用している。
【００４８】
また、演算部７は、生産ラインなどで、４つのセンサが全て存在する際のそれぞれの検出値の種々の組合せに対して電力変換効率Ｅ’を関連付けた事前収集データを、あらかじめデータベース化して記憶しておく。
【００４９】
そして、演算部７は、実運転中に３つのセンサで検出された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２との差分が最も小さい組合せとなる、入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’および出力電圧値Ｖ２’の組を事前収集データの中から特定し、特定した組合せに対応する電力変換効率Ｅ’を読み込む。
【００５０】
なお、上述したデータベース化を行う際に、生産ラインなどで、実際の装置では削減される出力電流センサ１０による出力電流値Ｉ２’を測定する場合には、電力変換装置１００の外部に出力電流センサ１０を設けることになり、このようにして、削減する計測器を外付けすることで、出力電流値Ｉ２’を測定することができる。
【００５１】
次に、制御部８は、実運転中における出力電流Ｉ２’を、演算部７により読み出された電力変換効率Ｅ’と、３つのセンサの実運転中における検出値に基づいて、下式（６）により推定する。
Ｉ２’＝（電力変換効率Ｅ’×Ｖ１×Ｉ１）／（Ｖ２）                （６）
【００５２】
そして、制御部８は、実測値である入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、出力電圧値Ｖ２、および推定値である出力電流値Ｉ２’に従って、電力変換回路３内のパワー素子のスイッチング制御を行うことにより、電力変換回路３を制御し、電源１１の電圧を所望の出力電圧、または所望の出力電流、あるいはその両方となるように変換し、出力負荷１２に供給する。
【００５３】
以上のように実施の形態３によれば、４つのセンサの検出値の組合せと電力変換効率を関連付けて、事前収集データとしてあらかじめデータベース化しておき、実際の電力変換装置には、４つのうちの１つのセンサを削減した回路構成としている。そして、事前収集データの中から、実運転中に収集された３つのセンサの検出値に最も近いデータを検索することで電力変換効率Ｅ’を読み出し、削減した１つのセンサの検出値を推定できる構成を備えている。
【００５４】
この結果、煩雑な制御を行う必要や電力変換回路を複数設ける必要がなく、通常の制御に使用されるセンサ数を４つから３つに削減した上で、電力変換回路の運転を実行することのできる電力変換装置を得ることができ、装置の低コスト化を実現することができる。
【００５５】
なお、電力変換効率Ｅ’を入力電圧値Ｖ１’、入力電流値Ｉ１’、出力電圧値Ｖ２’、および出力電流値Ｉ２’と関連付けて記憶しておく領域が十分に確保できない場合、あるいは生産ラインなどで事前収集データを収集できない場合には、各センサの検出値から演算可能な演算式を記憶しておき、演算により電力変換効率Ｅ’を算出してもよい。
【００５６】
たとえば、先の実施の形態１で示した式（２）、あるいは先の実施の形態２で示した式（５）と同様に、下式（７）を採用して、設置されたセンサの検出値から演算により電力変換効率Ｅ’を求めることも可能である。
電力変換効率Ｅ’＝−０．００２×Ｖ２２＋０．０４×Ｖ２＋０．８    （７）
【００５７】
この場合にも、上述した実施の形態３の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、図１、図２における電力変換装置１００は、本発明を説明する上で最低限必要な構成を記載したもので、本発明の構成を限定するものでない。また、電源１１は、直流でも交流でもよく、出力電圧も直流でも交流でもよく、出力負荷１２もインバータ、モータ、電気・電子回路、二次電池等でもよい。
【００５９】
また、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、出力電圧センサ９、または出力電流センサ１０は、電力変換装置１００の外部にあってもよい。この場合においても、例えば、各センサとそのＡ／Ｄ変換器等の部分が測定部となる。
【００６０】
また、電力変換効率は、電力変換装置の電力変換回路を制御するのに通常使用される、入力電圧センサ、入力電流センサ、出力電圧センサ、および出力電流センサの値を用いて演算可能である。従って、パワー素子や磁性部品へ温度センサを追加する必要がない。また、基板間の接続部、あるいはトランス等の部品と端子台との間等の接続部において、接触抵抗の増大、接続配線の配線抵抗増加などが存在すると、損失増加につながる。従って、電力変換効率に基づいて、このような損失増加要因を検出することも可能である。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施の形態１〜３に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことはいうまでもない。たとえば、電力変換効率Ｅは、固定値としてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  入力電圧センサ（入力電圧測定器）、２  入力電流センサ（入力電流測定器）、３  電力変換回路、４  パワー素子、５  磁性部品、６  故障判定部、７  演算部、８  制御部、９  出力電圧センサ（出力電圧測定器）、１０  出力電流センサ（出力電流測定器）、１１  電源、１２  出力負荷、１００  電力変換装置。
【図１】
2017073882.tif 000003
【図２】
2017073882.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月16日(2016.11.16)
【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】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される４つの測定器の測定値から、前記電力変換回路での電力変換効率を演算し、前記４つの測定器の測定値と前記電力変換効率とを関連付けた履歴データを記憶部に記憶させる演算部と、
前記４つの測定器のそれぞれの測定値に基づいて、前記４つの測定器の故障の有無を判定する判定部と、
前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備え、
前記演算部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値に基づいて電力変換効率の推定値を算出し、
前記制御部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて、故障した前記１つの測定器の測定値を推定し、前記電力変換制御を継続する
電力変換装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記４つの測定器による測定値のうち、故障した前記１つの測定器の測定値を用いずに電力変換効率を算出するための演算式を前記記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記４つの測定器が全て正常である場合に前記記憶部に記憶されている前記履歴データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールに基づいて、前記履歴データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記履歴データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記４つの測定器の測定値の種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けて、事前収集データとして前記記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記判定部により前記４つの測定器のうちの１つの測定器が故障したことを示す判定結果を受信した場合には、前記４つの測定器のうち正常である３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールに基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶された電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として算出する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
実運転前において、前記電力変換回路からの出力電流の実測値を事前測定する出力電流測定器を接続することで、前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、および前記出力電圧測定器から構成される３つの測定器の測定値と前記出力電流測定器による事前測定値との種々の組合せに対する電力変換効率を事前収集してデータベース化しておき、実運転中において、データベース化された事前収集結果に基づいて前記３つの測定器の測定値から電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて出力電流の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記出力電流の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記出力電流の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けた事前収集データを、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
実運転前において、前記出力電圧の実測値を事前測定する出力電圧測定器を接続することで、前記入力電圧測定器、前記入力電流測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つの測定器の測定値と前記出力電圧測定器による事前測定値との種々の組合せに対する電力変換効率を事前収集してデータベース化しておき、実運転中において、データベース化された事前収集結果に基づいて前記３つの測定器の測定値から電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて出力電圧の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記出力電圧の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記出力電圧の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けた事前収集データを、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する入力電圧測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
実運転前において、前記電力変換回路への入力電流の実測値を事前測定する入力電流測定器を接続することで、前記入力電圧測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つの測定器の測定値と前記入力電流測定器による事前測定値との種々の組合せに対する電力変換効率を事前収集してデータベース化しておき、実運転中において、データベース化された事前収集結果に基づいて前記３つの測定器の測定値から電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて入力電流の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記入力電流の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項１２】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記入力電流の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けた事前収集データを、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路への入力電流を測定する入力電流測定器と、
前記出力電圧を測定する出力電圧測定器と、
前記電力変換回路からの出力電流を測定する出力電流測定器と、
実運転前において、前記入力電圧の実測値を事前測定する入力電圧測定器を接続することで、前記入力電流測定器、前記出力電圧測定器、および前記出力電流測定器から構成される３つの測定器の測定値と前記入力電圧測定器による事前測定値との種々の組合せに対する電力変換効率を事前収集してデータベース化しておき、実運転中において、データベース化された事前収集結果に基づいて前記３つの測定器の測定値から電力変換効率の推定値を算出する演算部と、
前記３つの測定器の測定値と、前記演算部による前記電力変換効率の推定値を用いて入力電圧の推定値を算出し、前記３つの測定器の測定値と前記入力電圧の推定値を用いて前記電力変換回路の電力変換制御を行う制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項１５】
前記演算部は、前記３つの測定器による測定値の少なくとも１つを用いて電力変換効率を算出するための演算式を、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、前記演算式を用いて前記電力変換効率の推定値を算出する
請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記演算部は、
前記電力変換装置の実運転前に、前記３つの測定器の測定値と、前記入力電圧の測定値との種々の組合せに対して取得した測定データと、前記測定データのそれぞれの組合せに対応して算出した電力変換効率とを関連付けた事前収集データを、前記データベース化された事前収集結果として記憶部にあらかじめ記憶させておき、
前記３つの測定器の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記事前収集データとの間で、対応する３つの測定値のそれぞれの差分値を用いた比較ルールによる比較結果に基づいて、前記事前収集データの中から、前記３つの測定器の測定値に最も近いデータを検索し、検索した前記データに対応して前記事前収集データとして記憶されている電力変換効率を前記電力変換効率の推定値として採用する
請求項１４に記載の電力変換装置。