特許 6844932 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6844932

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210308BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20210308BHJP

   H02M 7/487 20070101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/12 F

   H02M7/12 H

   H02M7/487

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-237594(P2017-237594)

(22)【出願日】2017年12月12日

(65)【公開番号】特開2019-106784(P2019-106784A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2019年12月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】松岡 祐司

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０５９１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７８２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２０５７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１９３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９８２１３６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ７／１２

Ｈ０２Ｍ ７／４８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスイッチング素子と、電荷蓄積素子と、を有し、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、交直変換を行う電圧型の主回路部と、
前記主回路部と並べて設けられ、前記主回路部の全体に流れる電流の変化にともなう空間の所定の点の磁束量の変化を検出することにより、前記電荷蓄積素子の短絡を検出する１つの磁束センサと、
前記主回路部の前記交直変換の動作を制御するとともに、前記磁束センサによる短絡の検出に応じて、前記主回路部の保護動作を行う制御部と、
を備えた電力変換装置。

【請求項2】

前記主回路部は、上アーム用の前記電荷蓄積素子と、下アーム用の前記電荷蓄積素子と、を有し、
前記磁束センサは、前記上アーム用の電荷蓄積素子及び前記下アーム用の前記電荷蓄積素子に対して１つ設けられる請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記主回路部は、正電位端子、負電位端子、及び中性点端子の３つの直流端子と、複数の交流端子と、を有し、前記複数の交流端子から供給された交流電力を、正電位、負電位、及び中性点電位の３レベルを有する直流電力に変換可能である請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電荷蓄積素子（例えば直流コンデンサ）と複数のスイッチング素子とを有する電圧型の主回路部を備えた電力変換装置（例えば電圧型インバータ）が知られている。こうした電圧型の電力変換装置において、電荷蓄積素子の短絡（直流短絡）を検出する短絡検出回路を設けることが行われている。短絡検出回路は、主回路部のメインの電荷蓄積素子よりも小容量の短絡検出コンデンサと、電流センサと、を有し、メインの電荷蓄積素子の短絡時に短絡検出コンデンサから流れ出る電流を電流センサで検出することにより、短絡を検出する（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

しかしながら、短絡検出回路を設けると、部品点数が増加し、電力変換装置の大型化やコスト増を招いてしまう。また、短絡検出回路は、メインの電荷蓄積素子と同じ電位であるため、周囲との絶縁を考慮する必要があり、絶縁の構造が複雑である。さらに、メインの電荷蓄積素子に流れる短絡電流と、短絡検出コンデンサに流れる短絡電流とは、各素子の容量比で決まるが、実際には、短絡検出コンデンサに流れる電流は、回路の寄生インダクタンスやスイッチング素子のスイッチングなどに影響され、設計が複雑である。また、定常時と短絡時の電流の差も小さく、保護協調の確保に労力を要する。

【0004】

このため、電圧型の電力変換装置では、電荷蓄積素子の短絡を簡単に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】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−１９３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の実施形態は、電荷蓄積素子の短絡を簡単に検出できる電圧型の電力変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態によれば、電圧型の主回路部と、１つの磁束センサと、制御部と、を備えた電力変換装置が提供される。前記主回路部は、複数のスイッチング素子と、電荷蓄積素子と、を有し、前記複数のスイッチング素子のスイッチングにより、交直変換を行う。前記１つの磁束センサは、前記主回路部と並べて設けられ、前記主回路部の全体に流れる電流の変化にともなう空間の所定の点の磁束量の変化を検出することにより、前記電荷蓄積素子の短絡を検出する。前記制御部は、前記主回路部の前記交直変換の動作を制御するとともに、前記磁束センサによる前記短絡の検出に応じて、前記主回路部の保護動作を行う。

【発明の効果】

【0008】

電荷蓄積素子の短絡を簡単に検出できる電圧型の電力変換装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。

【図2】第２の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２の実施形態に係る電力変換装置の一部を模式的に表すブロック図である。

【図4】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第２の実施形態に係る電力変換装置の一部を模式的に表す平面図及び断面図である。

【図5】第３の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。

【0010】

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0011】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、電力変換装置１０は、主回路部１２と、磁束センサ１４と、制御部１６と、を備える。

【0012】

主回路部１２は、第１変換器２１と、第２変換器２２と、を有する。第１変換器２１は、２つの交流端子２１ａ、２１ｂと、３つの直流端子２１ｐ、２１ｎ、２１ｃと、を有する。各交流端子２１ａ、２１ｂは、例えば、変圧器４を介して交流電源２に接続される。これにより、第１変換器２１には、交流電源２からの交流電力が供給される。

【0013】

交流電源２は、例えば、種々の発電装置や商用の電力系統などである。交流電源２から供給される交流電力は、例えば、単相交流電力である。交流電源２の交流電力は、単相交流電力に限ることなく、三相交流電力などでもよい。変圧器４は、電力変換装置１０に設けてもよいし、電力変換装置１０とは別に設けてもよい。

【0014】

第１変換器２１は、入力された交流電力（第１交流電力）を正電位Ｐ、負電位Ｎ及び中性点電位Ｏの３レベルを有する直流電力に変換にする。以下では、各直流端子２１ｐ、２１ｎ、２１ｃを、それぞれ正電位端子２１ｐ、負電位端子２１ｎ、中性点端子２１ｃと称す。

【0015】

第１変換器２１は、正電位端子２１ｐを正電位Ｐに設定し、負電位端子２１ｎを負電位Ｎに設定し、中性点端子２１ｃを中性点電位Ｏに設定する。中性点電位Ｏは、正電位Ｐと負電位Ｎとの中間の電位である。これにより、第１変換器２１は、正電位端子２１ｐと中性点端子２１ｃとの間に直流電圧Ｖ_ＰＯ（第１直流電圧）を発生させ、中性点端子２１ｃと負電位端子２１ｎとの間に直流電圧Ｖ_ＯＮ（第２直流電圧）を発生させる。従って、正電位端子２１ｐと負電位端子２１ｎとの間の直流電圧Ｖ_ＤＣは、Ｖ_ＤＣ＝Ｖ_ＰＯ＋Ｖ_ＯＮである。

【0016】

第２変換器２２は、各直流端子２１ｐ、２１ｎ、２１ｃに接続されるとともに、変圧器６を介して交流負荷８に接続される。交流負荷８は、例えば、交流電源２とは異なる電力系統である。第２変換器２２は、第１変換器２１から入力された直流電力を、交流負荷８に応じた所望の周波数及び電圧値の交流電力（第２交流電力）に変換し、その交流電力を交流負荷８に供給する。

【0017】

このように、電力変換装置１０は、交流電源２の交流電力を一度直流電力に変換し、その直流電力を別の交流電力に変換して交流負荷８に供給する。電力変換装置１０は、例えば、ＢＴＢ（Back To Back）方式の系統連系設備に用いられる。第１変換器２１は、いわゆる３レベル式のコンバータである。第２変換器２２は、３レベル式のインバータである。第１変換器２１は、２レベル式のコンバータでもよい。第２変換器２２は、２レベル式のインバータでもよい。第１変換器２１及び第２変換器２２は、３レベル以上のマルチレベルの変換器でもよい。

【0018】

また、電力変換装置１０では、交流負荷８側の交流電力を交流電源２に応じた交流電力に変換して交流電源２に供給することもできる。この場合には、第１変換器２１がインバータとして機能し、第２変換器２２がコンバータとして機能する。

【0019】

交流負荷８は、電力系統に限ることなく、例えば、誘導電動機などでもよい。電力変換装置１０は、誘導電動機の駆動制御などに用いてもよい。

【0020】

第１変換器２１は、複数のスイッチング素子４１と、複数の整流素子４２、４３と、複数の電荷蓄積素子４４、４５と、を有する。この例において、第１変換器２１は、８個のスイッチング素子４１と、８個の整流素子４２と、４個の整流素子４３と、２個の電荷蓄積素子４４と、２個の電荷蓄積素子４５と、を有する。各スイッチング素子４１は、ブリッジ接続されている。各整流素子４２は、各スイッチング素子４１に逆並列に接続されている。

【0021】

スイッチング素子４１は、一対の主端子と、制御端子と、を有する。制御端子は、各主端子間に電流が流れるオン状態と、各主端子間に実質的に電流が流れないオフ状態と、の切り替えに用いられる。スイッチング素子４１には、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの自己消弧素子が用いられる。制御端子は、例えば、ゲート端子である。

【0022】

各電荷蓄積素子４４は、正電位端子２１ｐと中性点端子２１ｃとの間に設けられる。各電荷蓄積素子４４は、正電位端子２１ｐと中性点端子２１ｃとの間に電気的に接続される。各電荷蓄積素子４５は、中性点端子２１ｃと負電位端子２１ｎとの間に設けられる。各電荷蓄積素子４５は、中性点端子２１ｃと負電位端子２１ｎとの間に電気的に接続される。各電荷蓄積素子４４、４５は、直流電圧Ｖ_ＰＯ、Ｖ_ＯＮを平滑化する。各電荷蓄積素子４４、４５は、換言すれば、平滑コンデンサ又は直流コンデンサである。

【0023】

第１変換器２１は、単相ブリッジ接続された電圧型のコンバータであり、４つのアームＡＡ、ＡＢ、ＡＸ、ＡＹを有する。各交流端子２１ａ、２１ｂに接続される各相のアームＡＡ、ＡＢ、ＡＸ、ＡＹのそれぞれの構成は、実質的に同じである。従って、ここでは例示として交流端子２１ａに接続される２つのアームＡＡ、ＡＸについて説明する。

【0024】

正側の上アームＡＡは、直列に接続された２つのスイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２と、これらのスイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２のそれぞれに逆並列に接続された整流素子ＤＡ１、ＤＡ２と、各スイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２の直列接続点と中性点端子２１ｃとの間に接続された整流素子ＤＡ３と、スイッチング素子ＳＡ１と正電位端子２１ｐとの接続点と中性点端子２１ｃとの間に接続された電荷蓄積素子ＣＡ１と、を有する。

【0025】

負側の下アームＡＸは、直列に接続された２つのスイッチング素子ＳＸ１、ＳＸ２と、これらのスイッチング素子ＳＸ１、ＳＸ２のそれぞれに逆並列に接続された整流素子ＤＸ１、ＤＸ２と、各スイッチング素子ＳＸ１、ＳＸ２の直列接続点と中性点端子２１ｃとの間に接続された整流素子ＤＸ３と、スイッチング素子ＳＸ２と負電位端子２１ｎとの接続点と中性点端子２１ｃとの間に接続された電荷蓄積素子ＣＡ２と、を有する。

【0026】

上アームＡＡ及び下アームＡＸは、正電位端子２１ｐと負電位端子２１ｎとの間に直列に接続され、上アームＡＡ及び下アームＡＸの直列接続点が交流端子２１ａに接続される。スイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２の直列接続点の電位は、整流素子ＤＡ３を介して中性点電位Ｏにクランプされる。同様に、スイッチング素子ＳＸ１、ＳＸ２の直列接続点の電位は、整流素子ＤＸ３を介して中性点電位Ｏにクランプされる。整流素子ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＸ１、ＤＸ２（各整流素子４２）は、いわゆる還流ダイオードである。整流素子ＤＡ３、ＤＸ３（各整流素子４３）は、いわゆるクランプダイオードである。

【0027】

上アームＡＢの構成は、上アームＡＡの構成と実質的に同じである。下アームＡＹの構成は、下アームＡＸの構成と実質的に同じである。これにより、各スイッチング素子４１のスイッチングに応じて、交流端子２１ａ、２１ｂの電位が、正電位端子２１ｐ、負電位端子２１ｎ、及び中性点端子２１ｃの３レベルのいずれかの電位にクランプされる。第１変換器２１は、いわゆる中性点クランプ（ＮＰＣ：Neutral-Point-Clamped）型の変換器（コンバータ）である。

【0028】

第２変換器２２は、複数のスイッチング素子５１と、複数の整流素子５２、５３と、複数の電荷蓄積素子５４、５５と、を有する。第２変換器２２は、第１変換器２１と同様に、中性点クランプ型の変換器（インバータ）である。第２変換器２２の構成は、第１変換器２１の構成と実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。第２変換器２２においては、正電位端子２１ｐ、負電位端子２１ｎ、中性点端子２１ｃと接続された側が直流側となり、交流負荷８と接続された側が交流側（交流端子２２ａ、２２ｂ）となる。

【0029】

このように、主回路部１２は、複数のスイッチング素子４１、５１と、複数の電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５と、を有し、複数のスイッチング素子４１、５１のスイッチングにより、交直変換を行う。この例では、主回路部１２が、複数の電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５を有している。例えば、主回路部１２が、２レベル式のインバータなどである場合には、電荷蓄積素子の数は、１つでもよい。

【0030】

磁束センサ１４は、主回路部１２と並べて設けられる。磁束センサ１４は、例えば、主回路部１２に近接して配置される。磁束センサ１４は、主回路部１２の動作にともなう空間の磁束量の変化により、電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡を検出する。磁束センサ１４は、例えば、主回路部１２の全体に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出する。磁束センサ１４は、制御部１６と接続されている。磁束センサ１４は、検出結果を制御部１６に入力する。

【0031】

磁束センサ１４には、例えば、ホール素子や磁気インピーダンス素子などが用いられる。磁束センサ１４は、導体を挿通するための貫通孔などを有しない非貫通型のセンサである。磁束センサ１４は、例えば、貫通型のＣＴ（Current Transformer）などの貫通型のセンサとは異なる。

【0032】

制御部１６は、主回路部１２の交直変換の動作を制御する。制御部１６は、主回路部１２の各スイッチング素子４１、５１のそれぞれの制御端子と接続されている。これにより、制御部１６は、各スイッチング素子４１、５１のスイッチングを制御し、主回路部１２の交直変換の動作を制御する。

【0033】

また、制御部１６は、主回路部１２の交直変換の動作を制御するとともに、磁束センサ１４による短絡の検出に応じて、主回路部１２の保護動作を行う。制御部１６は、磁束センサ１４によって検出された磁束量が所定値以上となった場合に、各電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５のいずれかが短絡したと判断し、主回路部１２の交直変換の動作の制御から主回路部１２の保護動作の制御に移行する。

【0034】

主回路部１２の保護動作は、例えば、主回路部１２の停止である。制御部１６は、例えば、磁束センサ１４による短絡の検出に応じて、主回路部１２の動作を保護停止させる。これにより、例えば、各スイッチング素子４１、５１の故障の拡大などを抑制することができる。

【0035】

主回路部１２の保護動作は、例えば、各変換器２１、２２の出力電圧の低下や、第２変換器２２から出力する第２交流電力の有効電力の低下などでもよい。

【0036】

以上、説明したように、本実施形態に係る電力変換装置１０では、磁束センサ１４による電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡の検出に応じて、主回路部１２の保護動作を行う。これにより、電力変換装置１０では、例えば、短絡検出コンデンサなどを用いた短絡検出回路を設ける場合と比べて、追加回路のボリュームを小さくすることができる。電力変換装置１０では、部品点数の増加にともなう装置の大型化やコスト増を抑制することができる。

【0037】

また、短絡検出回路を用いた場合には、周囲との絶縁を考慮する必要があったが、電力変換装置１０では、磁束センサ１４を主回路部１２から空間的に離した位置に設置できるため、構造的な絶縁設計を容易にすることができる。

【0038】

また、短絡検出回路を用いた場合、短絡検出回路に流れる電流は、回路の寄生インダクタンスやスイッチング素子のスイッチングに影響され、設計が複雑であった。さらに、定常時と短絡時の電流の差が小さく、保護協調の確保に労力を要していた。これに対して、電力変換装置１０では、「磁束量Ｂ（＝μＨ）∝近傍の電流Ｉ」となるため、定常時と短絡時の主回路部１２に流れる電流の差が、そのまま磁束量の差となる。定常時と短絡時の主回路部１２の電流差は、例えば１０倍〜１００倍程度と大きいため、検出レベルをシビアに調整しなくとも保護協調を確保することができ、設計を容易とすることができる。

【0039】

このように、本実施形態に係る電力変換装置１０では、電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡を簡単に検出することができる。

【0040】

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、電力変換装置１０ａは、複数の磁束センサ１４ａ、１４ｂを有する。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0041】

磁束センサ１４ａは、上アームＡＡ用の電荷蓄積素子ＣＡ１に対応して設けられる。磁束センサ１４ｂは、下アームＡＸ用の電荷蓄積素子ＣＡ２に対応して設けられる。このように、電力変換装置１０ａでは、磁束センサ１４が、上アームＡＡ用の電荷蓄積素子ＣＡ１及び下アームＡＸ用の電荷蓄積素子ＣＡ２のそれぞれに対応して複数設けられる。

【0042】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２の実施形態に係る電力変換装置の一部を模式的に表すブロック図である。
例えば、故障などでスイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＸ１が同時にオン状態となった場合には、図３（ａ）に表したように、上アームＡＡの電荷蓄積素子ＣＡ１が短絡し、スイッチング素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＸ１及び整流素子ＤＸ３に短絡電流ＩＳ１が流れる。

【0043】

また、例えば、スイッチング素子ＳＡ２、ＳＸ１、ＳＸ２が同時にオン状態となった場合には、図３（ｂ）に表したように、下アームＡＸの電荷蓄積素子ＣＡ２が短絡し、整流素子ＤＡ３及びスイッチング素子ＳＡ２、ＳＸ１、ＳＸ２に短絡電流ＩＳ２が流れる。

【0044】

磁束センサ１４ａは、電荷蓄積素子ＣＡ１の短絡時に短絡電流ＩＳ１の流れる配線６１と並べて設けられ、配線６１に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出する。

【0045】

同様に、磁束センサ１４ｂは、電荷蓄積素子ＣＡ２の短絡時に短絡電流ＩＳ２の流れる配線６２と並べて設けられ、配線６２に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出する。

【0046】

磁束センサ１４ａ、１４ｂは、制御部１６と接続されている。磁束センサ１４ａ、１４ｂは、検出結果を制御部１６に入力する。制御部１６は、複数の磁束センサ１４ａ、１４ｂのいずれかによる短絡の検出に応じて、主回路部１２の保護動作を行う。

【0047】

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第２の実施形態に係る電力変換装置の一部を模式的に表す平面図及び断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に表したように、この例において、配線６１は、所定の幅を有する導体板７０である。導体板７０は、例えば、第１絶縁部７２ａと、第１絶縁部７２ａの上に設けられた第１導電部７４ａと、第１導電部７４ａの上に設けられた第２絶縁部７２ｂと、第２絶縁部７２ｂの上に設けられた第２導電部７４ｂと、第２導電部７４ｂの上に設けられた第３絶縁部７２ｃと、を有する。

【0048】

第１導電部７４ａは、スイッチング素子ＳＡ１の一方の主端子４１ａと接続されている。第２導電部７４ｂは、スイッチング素子ＳＡ１の他方の主端子４１ｂと接続されている。このように、配線６１として導体板７０を用いることにより、配線６１の電気抵抗を低くすることができる。また、第１導電部７４ａと第２導電部７４ｂとを積層することにより、配線６１の寄生インダクタンスを低くすることができる。導体板７０は、例えば、平行平板ラミネートブスバーである。

【0049】

磁束センサ１４ａは、導体板７０と対向して設けられる。磁束センサ１４ａは、例えば、第３絶縁部７２ｃの上に設けられる。磁束センサ１４ａは、例えば、第１絶縁部７２ａ側に設けてもよい。磁束センサ１４ａは、導体板７０の表面に接した状態で配置してもよいし、導体板７０の表面から離間した状態で配置してもよい。

【0050】

また、図示は省略するが、配線６２も、配線６１と同様に、導体板７０である。磁束センサ１４ｂは、磁束センサ１４ｂと同様に、導体板７０と対向して設けられる。

【0051】

以上、説明したように、本実施形態に係る電力変換装置１０ａでは、磁束センサ１４が、上アームＡＡ用の電荷蓄積素子ＣＡ１及び下アームＡＸ用の電荷蓄積素子ＣＡ２のそれぞれに対応して複数設けられる。これにより、例えば、電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡をより確実に検出することができる。

【0052】

また、電力変換装置１０ａでは、磁束センサ１４ａが、配線６１に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出し、磁束センサ１４ｂが、配線６２に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出する。これにより、例えば、電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡をより確実に検出することができる。

【0053】

一方、第１の実施形態に関して説明したように、主回路部１２の全体に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を１つの磁束センサ１４で検出するようにした場合には、より簡単な構成で電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡を検出することができる。

【0054】

また、例えば、貫通型のＣＴなどは、導体板７０に挿通することが難しい。これに対して、電力変換装置１０ａでは、非貫通型の磁束センサ１４ａ、１４ｂを導体板７０と対向させて設けることで、導体板７０に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出することができる。従って、配線６１、６２を導体板７０とした場合にも、簡単な構成で確実に電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡を検出することができる。

【0055】

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図５に表したように、電力変換装置１０ｂでは、磁束センサ１４が、中性点端子２１ｃに接続された配線６３と並べて設けられる。配線６３は、例えば、導体板である。磁束センサ１４は、第２の実施形態の磁束センサ１４ａ、１４ｂと同様に、導体板である配線６３と対向して設けられる。

【0056】

配線６３には、電荷蓄積素子ＣＡ１の短絡時の短絡電流ＩＳ１及び電荷蓄積素子ＣＡ２の短絡時の短絡電流ＩＳ２の双方が流れる（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。従って、磁束センサ１４は、配線６３に流れる電流の変化にともなう空間の磁束量の変化を検出する。これにより、電力変換装置１０ｂでは、上アームＡＡの電荷蓄積素子ＣＡ１の短絡及び下アームＡＸの電荷蓄積素子ＣＡ２の短絡を、１つの磁束センサ１４で検出することができる。従って、電力変換装置１０ｂでは、より簡単な構成で電荷蓄積素子４４、４５、５４、５５の短絡を検出することができる。

【0057】

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】

【0058】

２…交流電源、 ４、６…変圧器、 ８…交流負荷、 １０、１０ａ、１０ｂ…電力変換装置、 １２…主回路部、 １４、１４ａ、１４ｂ…磁束センサ、 １６…制御部、 ２１…第１変換器、 ２１ａ、２１ｂ…交流端子、 ２１ｃ、２１ｐ、２１ｎ…直流端子、 ２２…第２変換器、 ４１、５１…スイッチング素子、 ４２、４３、５２、５３…整流素子、 ４４、４５、５４、５５…電荷蓄積素子、 ６１〜６３…配線、 ７０…導体板、 ７２ａ…第１絶縁部、 ７２ｂ…第２絶縁部、 ７２ｃ…第３絶縁部、 ７４ａ…第１導電部、 ７４ｂ…第２導電部、 ＡＡ、ＡＢ、ＡＸ、ＡＹ…アーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】