(57)【要約】【課題】３相４線電源のうちのＮ相を除く３相からの出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出すること。【解決手段】Ｒ相、Ｓ相およびＴ相からなる３相３線３のうちの２相の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出する３相検出部１４と、前記３相３線３から前記電力変換モジュールを駆動するための駆動制御用電源を生成するモジュール制御電源部１３と、を有した電力変換装置１であって、前記駆動制御用電源を用いて前記Ｎ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部１５を備える。【選択図】図１
2017169334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相からなる３相４線電源のうち、Ｎ相を除く３相からの出力電力を変換する電力変換モジュールと、
前記３相の出力電力から前記電力変換モジュールを駆動するための駆動制御用電源を生成するモジュール制御電源部と、
前記モジュール制御電源部を電源として前記３相のうちの２相の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出する３相検出部と、
前記モジュール制御電源部が生成した駆動制御用電源を電源として前記電力変換モジュールを駆動制御する駆動制御部と、
を備えた電力変換装置であって、
前記駆動制御用電源を電源として前記Ｎ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置と、
同電力変換装置に接続される負荷と、
前記Ｎ相と前記３相のうちの１相とから前記負荷を制御する主制御部の電源を生成する主制御電源生成部を備え、
前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｎ相の電圧に基づき前記Ｎ相の欠相を検出することを特徴とする電源供給システム。
【請求項３】
前記Ｎ相欠相検出部は、前記主制御電源生成部を備えた主制御電源基板内のＮ相に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電源供給システム。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記３相検出部が前記３相の各相の欠相または逆相を検出した場合、あるいは前記Ｎ相欠相検出部がＮ相の欠相を検出した場合、前記電力変換モジュールの駆動を停止することを特徴とする請求項２乃至３に記載の電源供給システム。
【請求項５】
前記Ｎ相欠相検出部と前記Ｎ相とは絶縁回路を介して接続されることを特徴とする請求項２乃至４に記載の電源供給システム。
【請求項６】
前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｒ相、前記Ｓ相及び前記Ｔ相のうちのいずれか１相と前記Ｎ相との相間電圧が所定時間内に、所定回、所定値以下となった場合に欠相が生じたと判定することを特徴とする請求項２乃至５に記載の電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相４線電源のうちのＮ相を除く３相の出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相と３相のうちの１相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出することができる電力変換装置及び電源供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、負荷としてモータなどを運転制御する場合、コンバータやインバータなどの電力変換装置が用いられる。電力変換装置では、スイッチング素子などを駆動するための電源が必要となる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、３相３線電源に接続された空気調和機であって、３相３線のうち１相でも欠相すると室内ユニット及び室内制御ユニットの少なくとも一方が作動不良状態となるように電源配線を接続することで、欠相を検出するための回路を不要化するものが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、３相３線電源に接続された空気調和機であって、３相３線のうちいずれか１相の欠相を、３相３線のうち２相間の電圧が所定レベルか否かにより判別するようにしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８４９８５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本願の発明者は、空気調和機において、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、及びＮ相からなる３相４線電源から供給される交流電力を電力変換モジュールによって直流電力に変換する場合、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、及びＮ相全てを電力変換モジュールに接続すると、４線全てに対してノイズフィルタを設けなければならないため、ノイズフィルタが大型化、複雑化するという課題を見出し、この課題を解決する手段として、３相４線電源からＮ相を分離した３相３線を、３相３線用ノイズフィルタを介して電力変換モジュールに接続するようにした。そして、電力変換モジュールを駆動するための電源は、２００Ｖの電圧を基準に生成する必要があるため、３相３線の各線にスター接続されたフィルタ用コンデンサの中点と３相３線のうちのいずれか１相の線との間から２００Ｖの電圧を取り出すようにした（特願２０１５−２１４４９７号）。
【０００７】
一方、例えば空気調和機の室外機に設けられるコンプレッサ、ファンモータ、四方弁などは、主制御電源基板内の主制御電源生成部によって生成された制御電源により駆動される制御部により制御される。主制御電源生成部は、３相４線電源のＮ相と、Ｎ相を除く３相の各相のうちの１相とから２００Ｖの電圧を取り出している。
【０００８】
ここで、電力変換モジュール側は３相４線電源のうちのＮ相を除く３相のみが接続されているため、Ｎ相の欠相を検出できない。従って、Ｎ相に欠相が生じた場合、主制御電源生成部は電源供給ができず、主制御部が動作できなくなるが、電力変換モジュール側はＮ相を用いていないため、正常に駆動し続けてしまうという新たな問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３相４線電源のうちのＮ相を除く３相の出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相と３相のうちの１相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出することができる電力変換装置及び電源供給システム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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相からなる３相４線電源のうち、Ｎ相を除く３相からの出力電力を変換する電力変換モジュールと、前記３相の出力電力から前記電力変換モジュールを駆動するための駆動制御用電源を生成するモジュール制御電源部と、前記モジュール制御電源部を電源として前記３相のうちの２相の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出する３相検出部と、前記モジュール制御電源部が生成した駆動制御用電源を電源として前記電力変換モジュールを駆動制御する駆動制御部と、を備えた電力変換装置であって、前記駆動制御用電源を電源として前記Ｎ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる電源供給システムは、上記の発明における電力変換装置と、同電力変換装置に接続される負荷と、前記Ｎ相と前記３相のうちの１相とから前記負荷を制御する主制御部の電源を生成する主制御電源生成部を備え、前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｎ相の電圧に基づき前記Ｎ相の欠相を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる電源供給システムは、上記の発明において、前記Ｎ相欠相検出部は、前記主制御電源生成部を備えた主制御電源基板内のＮ相に接続されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる電源供給システムは、上記の発明において、前記駆動制御部は、前記３相検出部が前記３相の各相の欠相または逆相を検出した場合、あるいは前記Ｎ相欠相検出部がＮ相の欠相を検出した場合、前記電力変換モジュールの駆動を停止することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる電源供給システムは、上記の発明において、前記Ｎ相欠相検出部と前記Ｎ相とは絶縁回路を介して接続されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる電源供給システムは、上記の発明において、前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｒ相、前記Ｓ相及び前記Ｔ相のうちのいずれか１相と前記Ｎ相との相間電圧が所定時間内に、所定回、所定値以下となった場合に欠相が生じたと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力変換装置内に、Ｎ相に接続されてＮ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部を設けている。この結果、３相４線電源のうちの３相の出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相と３相のうちの１相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である電源供給システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の変形例である電源供給システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態である電源供給システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、電源供給システム１００は、例えばコンプレッサに搭載されたブラシレスＤＣモータとインバータなどの負荷（第１負荷５）に直流電力を供給するために、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置１を有する。電力変換装置１は、３相４線（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相）電源４のうち、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）から、３相３線３に対するノイズフィルタ２を介して入力される電力をＰ−Ｎ間直流電力に変換し、電力変換装置１を介してコンプレッサに搭載されたブラシレスＤＣモータとインバータなどの負荷（第１負荷５）に供給する。
【００２０】
電力変換装置１は、電力変換モジュール１０を有する。電力変換モジュール１０は、入力される３相交流電力を、スイッチング素子などのアクティブ素子１０ａを駆動制御して所望の直流電力に変換して出力する。上述したように、電力変換モジュール１０は、３相交流電力を、Ｐ−Ｎ間に発生する直流電力に変換している。図１では、電力変換モジュール１０がコンバータとして機能しているが、３相交流電力を、２相あるいは３相などの交流電力に変換する交流―交流変換器として機能するものであってもよい。また、電力変換モジュール１０は、コンバータとインバータとを含むものであってもよい。さらに、電力変換モジュール１０は、マトリクスコンバータであってもよい。
【００２１】
電力変換装置１は、モジュール制御電源生成部１１と駆動制御部１２とを有する。モジュール制御電源生成部１１は、モジュール制御電源部１３、３相検出部１４、Ｎ相欠相検出部１５を有する。モジュール制御電源部１３は、相間電圧４００Ｖの３相３線３から電力変換モジュール１０を駆動するための駆動制御用電源を生成する。モジュール制御電源部１３は、３相のうちの１相（例えばＴ相）と、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）にスター結線されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３間の中点との間の電圧（２００Ｖ）から駆動用制御電源を生成する。
【００２２】
３相検出部１４は、例えば３相のうちの２相の電圧の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出するが、３相検出部１４にはＮ相は接続されない。したがって、３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）が正常に接続される場合には、３相検出部１４は、Ｎ相の欠相を検出することができない。接続されていないＮ相の欠相を検出するため、電力変換装置１にはＮ相欠相検出部１５が設けられる。Ｎ相欠相検出部１５は３相４線電源４のＮ相の電圧を検出することによってＮ相の欠相を検出する。例えばＮ相と３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうちのいずれか１相との相間電圧を検知することによりＮ相の欠相を検出する。
【００２３】
駆動制御部１２は、モジュール制御電源部１３が生成した駆動制御用電源を用いて電力変換モジュール１０に含まれるアクティブ素子１０ａを駆動制御するとともに、３相検出部１４が欠相または逆相を検出した場合、あるいはＮ相欠相検出部１５がＮ相の欠相を検出した場合、電力変換モジュール１０の駆動を停止する。
【００２４】
一方、電力変換装置１の外部の主制御電源基板６は、例えば空気調和機を構成する室外機に設けられる。主制御電源基板６は、例えば電力変換装置１を介さずに電力が供給される四方弁２１や室内機２２、あるいは図示しない室外機送風ファンなどの負荷（以下、これらを総称して第２負荷２４という）に電源を供給したり、例えば電力変換装置１を介して電力が供給される第１負荷５や前記第２負荷２４を制御する主制御部２３に供給する電源を生成する主制御電源生成部２０などに電源を供給する。主制御電源基板６には、３相３線３にＮ相を含めた３相４線電源４のＮ相と３相のうちの２相（例えばＳ相及びＴ相）が引き込まれる。主制御電源生成部２０は、このＮ相とＳ相との相間電圧（２００Ｖ）をもとに主制御電源基板に接続される機器に供給する電源を生成する。また、四方弁２１と室内機２２は、主制御電源基板６を介して３相４線電源４のＮ相と３相のうちの１相（例えばＴ相）とから直接、電源供給されている。
【００２５】
ここで、図１に示すように、主制御電源基板６内のＮ相とＮ相欠相検出部１５とは、絶縁回路３０を介して接続される。しかし、本発明はこの実施の形態には限られず、例えば、図２に示すように、主制御電源基板６外のＮ相とＮ相欠相検出部１５とを、絶縁回路３０を介して接続するようにしてもよい。いずれの実施の形態においても、Ｎ相欠相検出部１５は、Ｎ相電圧を検出し、検出したＮ相電圧値に応じてＮ相の欠相があったものと判定する。なお、Ｎ相欠相検出部１５は、Ｎ相と３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうちのいずれか１相との相間電圧が所定時間内に、所定回、所定値以下となった場合に欠相が生じたと判定することが好ましい。これは、ノイズなどによってＮ相の電圧値が一時的に低下する場合があり、誤判定を防止するためである。Ｎ相欠相判定は、例えば空気調和機の起動時に、Ｎ相欠相検出部１５で検出したＮ相と３相のいずれか１相（例えばＲ相）との相間電圧が２００Vを示した後、第２負荷２４（四方弁２１、室内機２２など）の駆動が開始されてから１分間にＮ相とＲ相との相間電圧が主制御部２３の制御を維持できる電圧以下まで低下して、空気調和機が再起動される、という起動シーケンスを２回以上繰り返すとき、Ｎ相が欠相していると判定する。
【００２６】
また、絶縁回路３０は、絶縁トランスであってもよいし、フォトカプラであってもよい。
【００２７】
上記の通り、本実施の形態では、電力変換装置１内に、Ｎ相を用いる主制御電源基板６のＮ相電圧を検出してＮ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部１５を設けている。この結果、Ｎ相が欠相して、第２負荷２４に電力が供給されず、電源供給システム１００が動作できなくなった場合でも、電力変換装置１でＮ相欠相を検出できるので、確実にＮ相欠相を検出することができる。また、電力変換装置１でＮ相欠相を検出した場合、電力変換装置１自体の動作を停止するようにすることで、電源供給システム１００が動作できないにもかかわらず、電力変換装置１だけが駆動し続けてしまうという事態を防止することができる。また、Ｎ相欠相検出部１５が絶縁回路３０を介してＮ相電圧を検出するようにすることで、電力変換装置１から外部へノイズを漏えいさせずに電力変換装置１側でＮ相電圧を検出することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  電力変換装置
２  ノイズフィルタ
３  ３相３線
４  ３相４線電源
５  第１負荷
６  主制御電源基板
１０    電力変換モジュール
１０ａ  アクティブ素子
１１  モジュール制御電源生成部
１２  駆動制御部
１３  モジュール制御電源部
１４  ３相検出部
１５  Ｎ相欠相検出部
２０  主制御電源生成部
２１  四方弁
２２  室内機
２３  主制御部
２４  第２負荷
３０  絶縁回路
１００  電源供給システム
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  コンデンサ
【図１】
2017169334.tif 000003
【図２】
2017169334.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【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】
Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相からなる３相４線電源のうち、Ｎ相を除く３相からの出力電力を変換する電力変換モジュールと、
前記３相の出力電力から前記電力変換モジュールを駆動するための駆動制御用電源を生成するモジュール制御電源部と、
前記モジュール制御電源部を電源として前記３相のうちの２相の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出する３相検出部と、
前記モジュール制御電源部が生成した駆動制御用電源を電源として前記電力変換モジュールを駆動制御する駆動制御部と、
前記駆動制御用電源を電源として前記Ｎ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部と、を備えた電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続される負荷と、
前記Ｎ相と前記３相のうちの１相とから前記負荷を制御する主制御部の電源を生成する主制御電源生成部を備え、
前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｎ相の電圧に基づき前記Ｎ相の欠相を検出することを特徴とする電源供給システム。 
【請求項２】
前記Ｎ相欠相検出部は、前記主制御電源生成部を備えた主制御電源基板内のＮ相に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電源供給システム。 
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記３相検出部が前記３相の各相の欠相または逆相を検出した場合、あるいは前記Ｎ相欠相検出部がＮ相の欠相を検出した場合、前記電力変換モジュールの駆動を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の電源供給システム。 
【請求項４】
前記Ｎ相欠相検出部と前記Ｎ相とは絶縁回路を介して接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源供給システム。 
【請求項５】
前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｒ相、前記Ｓ相及び前記Ｔ相のうちのいずれか１相と前記Ｎ相との相間電圧が所定時間内に、所定回、所定値以下となった場合に欠相が生じたと判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源供給システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、３相４線電源のうちのＮ相を除く３相の出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相と３相のうちの１相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出することができる電源供給システムに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３相４線電源のうちのＮ相を除く３相の出力電力を変換する電力変換モジュールと３相４線電源のＮ相と３相のうちの１相を用いて主制御電源を生成する主制御電源生成部とが混在しても各相の欠相及び逆相を確実に検出することができる電源供給システムを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電源供給システムは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相からなる３相４線電源のうち、Ｎ相を除く３相からの出力電力を変換する電力変換モジュールと、前記３相の出力電力から前記電力変換モジュールを駆動するための駆動制御用電源を生成するモジュール制御電源部と、前記モジュール制御電源部を電源として前記３相のうちの２相の位相差をもとに各相の欠相及び逆相を検出する３相検出部と、前記モジュール制御電源部が生成した駆動制御用電源を電源として前記電力変換モジュールを駆動制御する駆動制御部と、前記駆動制御用電源を電源として前記Ｎ相の欠相を検出するＮ相欠相検出部と、を備えた電力変換装置と、前記電力変換装置に接続される負荷と、前記Ｎ相と前記３相のうちの１相とから前記負荷を制御する主制御部の電源を生成する主制御電源生成部を備え、前記Ｎ相欠相検出部は、前記Ｎ相の電圧に基づき前記Ｎ相の欠相を検出することを特徴とする。 
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】