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公開番号2024127053
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035899
出願日2023-03-08
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社TMEIC
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/155 20060101AFI20240912BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数のスイッチ部のスイッチングにより電力の変換を行う主回路部と、主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、を備え、複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、制御装置は、複数の順電圧信号のいずれかの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号のいずれかの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子を含むスイッチ部を特定する電力変換装置が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号と、前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す逆電圧信号と、を前記複数のスイッチング素子に応じて複数取得するともに、前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号の取得を前記複数のスイッチ部のそれぞれについて行い、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記複数の逆電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子を含む前記スイッチ部を特定する電力変換装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記複数の順電圧信号の論理和を演算した順電圧の論理和信号と、前記複数の逆電圧信号の論理和を演算した逆電圧の論理和信号と、を前記複数のスイッチ部毎に演算し、
前記順電圧の論理和信号は、前記複数のスイッチング素子のいずれかに順電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数のスイッチング素子のいずれにも順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記逆電圧の論理和信号は、前記複数のスイッチング素子のいずれかに逆電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数のスイッチング素子のいずれにも逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、前記順電圧の論理和信号の前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記逆電圧の論理和信号の前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なると判断する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記主回路部は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに対応する前記複数の順電圧信号を取得し、
前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数の逆電圧信号のそれぞれの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較により、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子の数が所定数未満である場合には、前記主回路部の動作を継続させる請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号の取得を前記複数のスイッチング素子のそれぞれについて行うことにより、複数の前記順電圧信号を取得するとともに、前記複数のスイッチ部のそれぞれの両端に印加される交流電圧を取得し、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の交流電圧を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間と、前記スイッチ部の両端に印加される交流電圧と、を比較し、前記順電圧信号の前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記スイッチ部の両端に印加される交流電圧の負側の期間と重なる場合に、そのスイッチング素子に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する電力変換装置。
【請求項６】
複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号の取得を前記複数のスイッチング素子のそれぞれについて行うことにより、複数の前記順電圧信号を取得し、取得した前記複数の順電圧信号を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングを比較し、他の前記順電圧信号に比べて、前記順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングの異なる前記順電圧信号が存在する場合に、その順電圧信号に対応する前記スイッチング素子に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する電力変換装置。

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。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、主回路部の動作を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置が知られている。主回路部は、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行う。制御装置は、複数のスイッチ部のそれぞれに対応した複数の制御信号を主回路部に送信し、複数のスイッチ部のスイッチングを制御することにより、主回路部による電力の変換を制御する。
【０００３】
複数のスイッチング素子は、様々な要因により、短絡故障を起こしてしまう場合がある。複数のスイッチング素子が直列に接続された主回路部では、スイッチ部に含まれる複数のスイッチング素子のうちの数個のスイッチング素子が短絡故障を起こしたとしても、残りのスイッチング素子で運転を継続することができる。
【０００４】
一方で、複数のスイッチング素子は、完全な短絡まで至らず、所定の抵抗値を持った状態で故障してしまう場合もある。この場合には、制御装置又は制御装置の動作を制御する上位装置が、主回路部の動作異常と判断し、１つのスイッチング素子の異常でも、主回路部の動作を停止させてしまう可能性がある。例えば、複数のスイッチング素子がサイリスタである場合に、制御装置又は上位装置が、サイリスタの転流失敗が発生していると判断し、主回路部の動作を停止させてしまう可能性がある。
【０００５】
複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生した際に、制御装置又は上位装置が主回路部の動作異常を検出して主回路部の動作を停止させた場合には、動作停止の原因の特定に時間がかかり、復旧に時間を要してしまう可能性がある。
【０００６】
このため、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行う電力変換装置では、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１８－１３７８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施形態は、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行うとともに、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態によれば、複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、を備え、前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号と、前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す逆電圧信号と、を前記複数のスイッチング素子に応じて複数取得するともに、前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号の取得を前記複数のスイッチ部のそれぞれについて行い、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号を前記制御装置に送信し、前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、前記複数の逆電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子を含む前記スイッチ部を特定する電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本実施形態では、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行うとともに、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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