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公開番号2024173386
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091764
出願日2023-06-02
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インバータ回路に異常が発生した場合であっても、単相三線式交流電力の出力を停止しつつ、一部の単相二線式交流電力の出力を継続することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置10は、インバータ20と、異常検出部と、単相三線式交流電力を供給する第1給電口CN1、及び単相二線式交流電力の第1相交流電力を供給する第2給電口CN2、及び単相二線式交流電力の第2相交流電力を供給する第3給電口CN3にインバータ20が出力する電力を分電する分電盤80と、インバータ20、及び分電盤80を制御する制御部100と、を備える。制御部100は、異常検出部の検出結果に基づいて、第1インバータ回路、及び第2インバータ回路のうち、異常が検出されたと判定したインバータ回路を停止しつつ、第1切替器を未接続状態に切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源から出力された電力を単相三線式交流電力、及び単相二線式交流電力に変換しつつ、第１端子と、第２端子と、中性点端子とから変換した前記単相三線式交流電力を出力しつつ、前記第１端子と前記中性点端子との間から前記単相二線式交流電力の第１相交流電力を出力し、前記中性点端子と前記第２端子との間から前記単相二線式交流電力の第２相交流電力を出力するインバータと、
前記インバータの異常を検出する異常検出部と、
前記単相三線式交流電力を供給する第１給電口、前記第１相交流電力を供給する第２給電口、及び前記第２相交流電力を供給する第３給電口に前記インバータが出力する電力を分電する分電盤と、
前記インバータ、及び前記分電盤を制御する制御部と、を備え、
前記インバータは、前記電源に対して互いに並列に接続されている第１インバータ回路、及び第２インバータ回路と、を備え、
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせ、
前記第１インバータ回路の第１出力端子と、前記第１端子とは、接続されており、
前記第２インバータ回路の第２出力端子と、前記第２端子とは、接続されており、
前記第１インバータ回路の第２出力端子と、前記第２インバータ回路の第１出力端子とは、接続点において接続されており、
前記接続点と、前記中性点端子とは、接続されており、
前記分電盤は、前記第１端子、及び前記第２端子と、前記第１給電口との接続状態を切り替える第１切替器と、前記第１端子、及び前記中性点端子と、前記第２給電口との接続状態を切り替える第２切替器と、前記中性点端子、及び第２端子と、前記第３給電口との接続状態とを切り替える第３切替器とを備え、
前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたと判定したインバータ回路を停止しつつ、前記第１切替器を未接続状態に切り替える、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、
前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたインバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部を停止させることによって、前記異常が検出されたインバータ回路を停止させる
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたインバータ回路が備える前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部を停止させることによって、前記異常が検出されたインバータ回路を停止させる
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、
前記異常検出部は、前記平滑コンデンサの両端に生じる電圧を検出する電圧検出部により実現され、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果が所定の電圧値よりも高いことを示す場合、異常が検出されたと判定する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、
前記異常検出部は、前記平滑コンデンサ、及び／又は前記フルブリッジ型インバータ部を構成する素子の温度を検出する温度検出部により実現され、
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果が所定の温度よりも高いことを示す場合、異常が検出されたと判定する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、出力インダクタをそれぞれ備え、
前記第１インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第１インバータ回路の前記第１出力端子と、前記第１端子との間に設けられており、
前記第２インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第２インバータ回路の前記第２出力端子と、前記第２端子との間に設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、出力インダクタをそれぞれ備え、
前記第１インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第１インバータ回路の前記第２出力端子と前記接続点との間に設けられており、
前記第２インバータ回路が備える前記出力インダクタは、前記第２インバータ回路の前記第１出力端子と前記接続点との間とに設けられる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
出力インダクタを更に備え、
前記出力インダクタは、前記接続点と、前記中性点端子との間に設けられる、
請求項１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、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源から単相三線交流を生成する単相三線式インバータに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－６１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８は、従来技術の単相三線式インバータの一例を示す回路図である。図８に示すように、従来技術の単相三線式インバータＸ１は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０と、出力インダクタＬ１～Ｌ３とを備える。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０は、電源ＰＷから出力された直流電力を変換する。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部Ｘ１０により変換された直流電力を平滑化する。フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０は、スイッチング素子Ａ１～Ａ４を備えており、これらを適宜スイッチング制御することによって、交流電力を出力する。
【０００５】
具体的には、スイッチング素子Ａ１と、スイッチング素子Ａ２との接続点には、単相三線式の第１線が接続されている。絶縁トランスの中性点と、平滑コンデンサＣ１と平滑コンデンサＣ２との接続点には、単相三線式の中性線としての第２線が接続されている。スイッチング素子Ａ３と、スイッチング素子Ａ４との接続点には、第３線が接続されている。出力インダクタＬ１～Ｌ３は、それぞれ第１線～第３線に設けられ、フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０が出力する交流電力を正弦波にする。
【０００６】
従来技術の単相三線式インバータＸ１には、第２線を中性線として第１線と第３線との間に生じる交流電力を負荷に供給する第１給電口ＣＮ１、第１線と第２線との間に生じる交流電力を負荷に供給する第２給電口ＣＮ２、及び第２線と第３線との間に生じる交流電力を負荷に供給する第３給電口ＣＮ３が接続されている。ここで、図８に示すように、フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０が備えるスイッチング素子の一部（この一例では、スイッチング素子Ａ１）が短絡故障した場合、動作を止める必要が生じる。フルブリッジ型インバータ部Ｘ２０が停止すると、当然ながら単相三線式インバータＸ１は、いずれの給電口からも交流電力を出力することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する電力変換装置は、電源から出力された電力を単相三線式交流電力、及び単相二線式交流電力に変換しつつ、第１端子と、第２端子と、中性点端子とから変換した前記単相三線式交流電力を出力しつつ、前記第１端子と前記中性点端子との間から前記単相二線式交流電力の第１相交流電力を出力し、前記中性点端子と前記第２端子との間から前記単相二線式交流電力の第２相交流電力を出力するインバータと、前記インバータの異常を検出する異常検出部と、前記単相三線式交流電力を供給する第１給電口、前記第１相交流電力を供給する第２給電口、及び前記第２相交流電力を供給する第３給電口に前記インバータが出力する電力を分電する分電盤と、前記インバータ、及び前記分電盤を制御する制御部と、を備え、前記インバータは、前記電源に対して互いに並列に接続されている第１インバータ回路、及び第２インバータ回路と、を備え、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換することで、第１出力端子と第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせ、前記第１インバータ回路の第１出力端子と、前記第１端子とは、接続されており、前記第２インバータ回路の第２出力端子と、前記第２端子とは、接続されており、前記第１インバータ回路の第２出力端子と、前記第２インバータ回路の第１出力端子とは、接続点において接続されており、前記接続点と、前記中性点端子とは、接続されており、前記分電盤は、前記第１端子、及び前記第２端子と、前記第１給電口との接続状態を切り替える第１切替器と、前記第１端子、及び前記中性点端子と、前記第２給電口との接続状態を切り替える第２切替器と、前記中性点端子、及び第２端子と、前記第３給電口との接続状態とを切り替える第３切替器とを備え、前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたと判定したインバータ回路を停止しつつ、前記第１切替器を未接続状態に切り替える、ことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、電力変換装置は、インバータ回路に異常が発生した場合であっても、単相三線式交流電力の出力を停止しつつ、一部の単相二線式交流電力の出力を継続することができる。
【０００９】
上記目的を達成する電力変換装置において、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路は、前記電源から出力された電力を変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部が出力する直流電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの両端に生じる直流電力を変換することで、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に前記単相二線式交流電力を生じさせるフルブリッジ型インバータ部と、をそれぞれ備え、前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたインバータ回路が備える前記フルブリッジ型インバータ部を停止させることによって、前記異常が検出されたインバータ回路を停止させてもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、電力変換装置は、異常が検出されたインバータ回路から適切ではない単相二線式交流電力が出力されることを抑制することができる。
上記目的を達成する電力変換装置において、前記制御部は、前記異常検出部の検出結果に基づいて、前記第１インバータ回路、及び前記第２インバータ回路のうち、異常が検出されたインバータ回路が備える前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ部を停止させることによって、前記異常が検出されたインバータ回路を停止させてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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