特許 6927440 電力変換装置の欠相検出装置

(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】6927440

(24)【登録日】2021年8月10日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】電力変換装置の欠相検出装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/48 R

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-554316(P2020-554316)

(86)(22)【出願日】2019年5月14日

(86)【国際出願番号】JP2019019178

(87)【国際公開番号】WO2020230273

(87)【国際公開日】20201119

【審査請求日】2020年10月2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】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(72)【発明者】

【氏名】山邉 健太

(72)【発明者】

【氏名】多和田 義大

(72)【発明者】

【氏名】勝倉 朋也

【審査官】 遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３５４６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３５６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４８６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータの交流出力端子に接続された、リアクトル及びコンデンサで構成されたＬＣフィルタを有する電力変換装置の欠相検出装置であって、
前記リアクトルに流れる電流を検出する第１電流検出部と、
前記コンデンサに流れる電流を検出する第２電流検出部と、
前記リアクトルに流れる電流と前記コンデンサに流れる電流との位相差の絶対値が、位相閾値以下である場合に、位相差異常信号を出力する位相差異常検出部と、
前記リアクトルに流れる電流と前記コンデンサに流れる電流との振幅差に基づく値の絶対値が、振幅閾値以下である場合に、振幅差異常信号を出力する振幅差異常検出部と、
前記位相差異常信号および前記振幅差異常信号の両方を入力した場合に、欠相信号を出力する欠相判定部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項2】

前記リアクトルに流れる電流の振幅に基づく値が第２振幅閾値よりも大きい場合に、検出開始信号を出力する検出開始判定部を備え、
前記欠相判定部は、前記検出開始信号と前記位相差異常信号と前記振幅差異常信号とを入力した場合に、欠相信号を出力すること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項3】

複数の交流出力端子を有するインバータと、
前記複数の交流出力端子にそれぞれ接続する、リアクトル及びコンデンサで構成された複数のＬＣフィルタと、を有する電力変換装置の欠相検出装置であって、
前記複数のＬＣフィルタの各々の前記リアクトルに流れる電流を検出する第１電流検出部と、
前記複数のＬＣフィルタの各々の前記コンデンサに流れる電流を検出する第２電流検出部と、
前記複数の交流出力端子のうち１の交流出力端子に接続する前記リアクトルに流れる電流と、前記１の交流出力端子に接続する前記コンデンサに流れる電流との位相差の絶対値が、位相閾値以下である場合に、位相差異常信号を出力する位相差異常検出部と、
前記１の交流出力端子に接続する前記リアクトルに流れる電流と、前記１の交流出力端子に接続する前記コンデンサに流れる電流との振幅差に基づく値の絶対値が、振幅閾値以下である場合に、振幅差異常信号を出力する振幅差異常検出部と、
前記位相差異常信号および前記振幅差異常信号の両方を入力した場合に、欠相信号を出力する欠相判定部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項4】

前記複数のＬＣフィルタの各々の前記リアクトルに流れる電流のうち最大の振幅に基づく値が、第２振幅閾値よりも大きい場合に、検出開始信号を出力する検出開始判定部を備え、
前記欠相判定部は、前記検出開始信号と前記位相差異常信号と前記振幅差異常信号とを入力した場合に、欠相信号を出力すること、
を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項5】

前記第２振幅閾値は、前記振幅閾値よりも大きいこと、
を特徴とする請求項４に記載の電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項6】

前記位相閾値は、０°以上１０°以下であること、
を特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電力変換装置の欠相検出装置。

【請求項7】

前記振幅閾値は、定格電流の振幅の１０％以下であること、
を特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の電力変換装置の欠相検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換装置の欠相検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統へ供給する電力変換装置を開示する。当該電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの交流出力のリップルを低減させるＬＣフィルタとを備える。このＬＣフィルタは、リアクトル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）で構成されるローパスフィルタである。

【0003】

インバータの交流出力に関して、少なくとも一相が欠相状態（以下単に「欠相」という。）となった場合、インバータを停止させる必要がある。例えば、特許文献２は、欠相検出装置を開示する。当該欠相検出装置によれば、インバータの出力電流を出力電流検出回路で検出し、少なくとも一相について電流が零である場合は、欠相と判断してインバータを停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】日本特開２０１９−４７６６４号公報

【特許文献2】日本特開２００７−３７２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のような、インバータの交流出力側にＬＣフィルタが接続された電力変換装置における欠相検出について検討する。

【0006】

図３は、欠相が生じていない正常時に、リアクトル（Ｌ）に流れる電流Ｉ_ＩＮＶとコンデンサ（Ｃ）に流れる電流Ｉ_Ｃについて説明するための図である。実線３１は、電力変換装置が低出力で運転している場合における電流Ｉ_ＩＮＶを表す波形である。実線３２は、電力変換装置が実線３１よりも高出力（例えば、定格出力）で運転している場合における電流Ｉ_ＩＮＶを表す波形である。破線３３は、電流Ｉ_Ｃを表す波形である。電流Ｉ_Ｃの位相は電流Ｉ_ＩＮＶの位相より９０°進んでいる。

【0007】

実線３２で示すように電力変換装置が高出力で運転している時は、リアクトル（Ｌ）に流れる電流はコンデンサ（Ｃ）に流れる電流に比して非常に大きい（｜Ｉ_ＩＮＶ｜≫｜Ｉ_Ｃ｜）。一方、欠相時は電力系統側へ電流が流れず、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の振幅は等しくなる。この点に着目して、リアクトル（Ｌ）に流れる電流の振幅｜Ｉ_ＩＮＶ｜とコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の振幅｜Ｉ_Ｃ｜との振幅差がほぼ零であることを検出して欠相と判断することが考えられる。

【0008】

しかしながら、電流の振幅のみを用いた欠相検出では、電力変換装置（ＰＣＳ）が低出力である場合（図３の実線３１）に欠相が誤検出されるおそれがある。これはセンサの検出誤差や上位系統のパーセントインピーダンス（％Ｚ）などによっては｜Ｉ_ＩＮＶ｜＝｜Ｉ_Ｃ｜を満たす運転点が存在するためである。例えば、悪天候により太陽電池の発電電力が小さく、ＰＣＳを低出力で運転させる状態が継続する場合がありうる。

【0009】

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、欠相の誤検出を低減できる電力変換装置の欠相検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

１の実施形態では、電力変換装置の欠相検出装置は、第１電流検出部、第２電流検出部、位相差異常検出部、振幅差異常検出部、欠相判定部を備える。電力変換装置は、インバータの交流出力端子に接続された、リアクトル及びコンデンサで構成されたＬＣフィルタを有する。第１電流検出部は、前記リアクトルに流れる電流を検出する。第２電流検出部は、前記コンデンサに流れる電流を検出する。位相差異常検出部は、前記リアクトルに流れる電流と前記コンデンサに流れる電流との位相差の絶対値が、位相閾値以下である場合に、位相差異常信号を出力する。振幅差異常検出部は、前記リアクトルに流れる電流と前記コンデンサに流れる電流との振幅差に基づく値の絶対値が、振幅閾値以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。欠相判定部は、前記位相差異常信号および前記振幅差異常信号の両方を入力した場合に、欠相信号を出力する。

【0011】

他の実施形態では、電力変換装置の欠相検出装置は、第１電流検出部、第２電流検出部、位相差異常検出部、振幅差異常検出部、欠相判定部を備える。電力変換装置は、複数の交流出力端子を有するインバータと、前記複数の交流出力端子にそれぞれ接続する、リアクトル及びコンデンサで構成された複数のＬＣフィルタとを有する。第１電流検出部は、前記複数のＬＣフィルタの各々の前記リアクトルに流れる電流を検出する。第２電流検出部は、前記複数のＬＣフィルタの各々の前記コンデンサに流れる電流を検出する。位相差異常検出部は、前記複数の交流出力端子のうち１の交流出力端子に接続する前記リアクトルに流れる電流と、前記１の交流出力端子に接続する前記コンデンサに流れる電流との位相差の絶対値が、位相閾値以下である場合に、位相差異常信号を出力する。振幅差異常検出部は、前記１の交流出力端子に接続する前記リアクトルに流れる電流と、前記１の交流出力端子に接続する前記コンデンサに流れる電流との振幅差に基づく値の絶対値が、振幅閾値以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。欠相判定部は、前記位相差異常信号および前記振幅差異常信号の両方を入力した場合に、欠相信号を出力する。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、電流の振幅および位相の両方を欠相検出の判定条件に用いることで欠相の検出精度を高めることができる。その結果、欠相の誤検出を低減でき、シビアな検出精度が要求される認証試験への適用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明の実施の形態１における電力変換装置を説明するための図である。

【図2】この発明の実施の形態１におけるコントローラの欠相検出部を示す回路構成図である。

【図3】欠相が生じていない正常時に、リアクトル（Ｌ）に流れる電流Ｉ_ＩＮＶとコンデンサ（Ｃ）に流れる電流Ｉ_Ｃについて説明するための図である。

【図4】欠相状態におけるリアクトル（Ｌ）に流れる電流Ｉ_ＩＮＶとコンデンサ（Ｃ）に流れる電流Ｉ_Ｃについて説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

【0015】

実施の形態１．
（電力変換装置）
図１は、この発明の実施の形態１における電力変換装置を説明するための図である。

【0016】

電力変換装置１は、直流電源２および電力系統３に接続する。直流電源２は、例えば、太陽光パネルを備える太陽光発電装置、蓄電池などである。

【0017】

電力変換装置１は、直流電源２から供給される直流電力を交流電力に変換し、電力系統３へ供給する。

【0018】

電力変換装置１は、平滑コンデンサ４、インバータ５、フィルタ６、コントローラ２０を備える。

【0019】

平滑コンデンサ４は、直流電源２の正極側と負極側との間に接続され、端子間電圧の変動を平滑化するためのコンデンサである。

【0020】

インバータ５は、直流電源２からの直流電力を交流電力に変換して電力系統３へ出力する。インバータ５は、単相であっても多相であってもよい。一例として、以下の説明では、インバータ５は三相電圧形インバータであるとして説明する。

【0021】

三相電圧形インバータは、３つのレグ（Ｕ相レグ、Ｖ相レグ、Ｗ相レグ）を並列に接続した回路を有する。各レグは、スイッチング素子と還流ダイオードとを逆並列に接続したアームを２つ直列に接続して構成される。各レグは、直流電源２の正極側と負極側との間に並列に接続する。

【0022】

インバータ５は、３つの交流出力端子７（Ｕ相交流出力端子７ｕ、Ｖ相交流出力端子７ｖ、Ｗ相交流出力端子７ｗ）を備える。Ｕ相交流出力端子７ｕは、Ｕ相レグの中間点に接続する。Ｖ相交流出力端子７ｖは、Ｖ相レグの中間点に接続する。Ｗ相交流出力端子７ｗは、Ｗ相レグの中間点に接続する。

【0023】

フィルタ６は、インバータ５と電力系統３との間に設けられる。フィルタ６は、３つのＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）を組み合わせて構成されている。３つのＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）は、３つの交流出力端子（７ｕ、７ｖ、７ｗ）にそれぞれ接続する。

【0024】

各ＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）は、リアクトル８及びコンデンサ９で構成される。リアクトル８ｕ及びコンデンサ９ｕは、Ｕ相交流出力端子７ｕと電力系統３との間に設けられる。リアクトル８ｖ及びコンデンサ９ｖは、Ｖ相交流出力端子７ｖと電力系統３との間に設けられる。リアクトル８ｗ及びコンデンサ９ｗは、Ｗ相交流出力端子７ｗと電力系統３との間に設けられる。

【0025】

各ＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）は、ローパスフィルタである。各ＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）は、リアクトルとコンデンサとによるフィルタ効果によって、インバータ５の各スイッチング素子のスイッチングによって生じるリップルを低減する。

【0026】

（欠相検出装置）
欠相検出装置は、第１電流検出部１０と第２電流検出部１１とコントローラ２０で構成される。

【0027】

第１電流検出部１０は、Ｕ相第１電流検出器１０ｕ、Ｖ相第１電流検出器１０ｖ、Ｗ相第１電流検出器１０ｗを備える。第１電流検出部１０は、３つのＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）の各々のリアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）に流れる電流（Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｕ}、Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｖ}、Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｗ}）を検出する。

【0028】

第２電流検出部１１は、Ｕ相第２電流検出器１１ｕ、Ｖ相第２電流検出器１１ｖ、Ｗ相第２電流検出器１１ｗを備える。第２電流検出部１１は、３つのＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）の各々のコンデンサ（９ｕ、９ｖ、９ｗ）に流れる電流（Ｉ_Ｃ＿Ｕ、Ｉ_Ｃ＿Ｖ、Ｉ_Ｃ＿Ｗ）を検出する。

【0029】

コントローラ２０は、電力変換装置１の外部から入力される電力系統３への出力供給に応じた電力指令、インバータ５の出力電流などを含む入力信号を受信する。コントローラ２０は、入力信号に基づいて、インバータ５の各スイッチング素子を駆動するゲート信号を生成する。ゲート信号によりインバータ５の出力電力がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御される。

【0030】

さらに、コントローラ２０は欠相検出部２１を備える。図２の回路構成図を参照して、欠相検出部２１について説明する。

【0031】

欠相検出部２１は、第１電流検出部１０により検出されたリアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）に流れる電流（Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｕ}、Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｖ}、Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｗ}）を受信する。欠相検出部２１は、第２電流検出部１１により検出されたコンデンサ（９ｕ、９ｖ、９ｗ）に流れる電流（Ｉ_Ｃ＿Ｕ、Ｉ_Ｃ＿Ｖ、Ｉ_Ｃ＿Ｗ）を受信する。

【0032】

欠相検出部２１は、位相差異常検出部２２と、振幅差異常検出部２３と、検出開始判定部２４と、欠相判定部２５を備える。

【0033】

位相差異常検出部２２は、リアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）にそれぞれ流れる電流の位相（∠_{ＩＮＶ＿Ｕ}、∠_{ＩＮＶ＿Ｖ}、∠_{ＩＮＶ＿Ｗ}）と、コンデンサ（９ｕ、９ｖ、９ｗ）にそれぞれ流れる電流の位相（∠_Ｃ＿Ｕ、∠_Ｃ＿Ｖ、∠_Ｃ＿Ｗ）とを入力して、位相差信号（位相差正常信号または位相差異常信号）を出力する。

【0034】

具体的に説明する。位相差異常検出部２２は、ＯＲ回路２２１と、３つの比較器（２２２ｕ、２２２ｖ、２２２ｗ）、３つの絶対値回路（２２３ｕ、２２３ｖ、２２３ｗ）、３つの減算器（２２４ｕ、２２４ｖ、２２４ｗ）を含む。

【0035】

ＯＲ回路２２１は、３つの比較器（２２２ｕ、２２２ｖ、２２２ｗ）に接続する。比較器２２２ｕは、絶対値回路２２３ｕに接続する。絶対値回路２２３ｕは減算器２２４ｕに接続する。比較器２２２ｖは、絶対値回路２２３ｖに接続する。絶対値回路２２３ｖは減算器２２４ｖに接続する。比較器２２２ｗは、絶対値回路２２３ｗに接続する。絶対値回路２２３ｗは減算器２２４ｗに接続する。

【0036】

次に、位相差異常検出部２２による各相の異常検出処理について説明する。

【0037】

まず、Ｕ相について説明する。減算器２２４ｕは、位相∠_{ＩＮＶ＿Ｕ}と位相∠_Ｃ＿Ｕとの位相差を出力する。絶対値回路２２３ｕは、当該位相差の絶対値を出力する。比較器２２２ｕは、当該位相差の絶対値と位相閾値Ｔｐとの比較結果に基づいて位相差信号を出力する。具体的には、比較器２２２ｕは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐより大きい場合に、位相差正常信号を出力する。比較器２２２ｕは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐ以下である場合に、位相差異常信号を出力する。好ましくは、位相閾値Ｔｐは、０°以上１０°以下である。

【0038】

図３と図４を参照して一例を説明する。図４は、欠相状態におけるリアクトル（Ｌ）に流れる電流Ｉ_ＩＮＶとコンデンサ（Ｃ）に流れる電流Ｉ_Ｃについて説明するための図である。実線４１は、欠相状態においてリアクトル（Ｌ）に流れる電流Ｉ_ＩＮＶを表す波形である。破線４２は、欠相状態においてコンデンサ（Ｃ）に流れる電流Ｉ_Ｃを表す波形である。欠相状態では電力系統３側へ電流が流れない。そのため、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の波形は、同振幅、同位相になる。位相差異常検出部２２は、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の波形が同位相である場合に、位相差異常信号を出力する。

【0039】

例えば、位相閾値Ｔｐを１０°とする。欠相が生じていない正常時は、リアクトルに流れる電流の位相とコンデンサに流れる電流の位相との位相差は９０°である（図３の実線３２と破線３３）。このとき位相差の絶対値は位相閾値Ｔｐよりも大きく、比較器２２２ｕは０（位相差正常信号）を出力する。一方、欠相時は、上述したようにリアクトルに流れる電流の位相とコンデンサに流れる電流の位相との位相差はほぼ零になる（図４）。このとき位相差の絶対値は位相閾値Ｔｐ以下であり、比較器２２２ｕは１（位相差異常信号）を出力する。

【0040】

次に、Ｖ相について説明する。減算器２２４ｖは、位相∠_{ＩＮＶ＿Ｖ}と位相∠_Ｃ＿Ｖとの位相差を出力する。絶対値回路２２３ｖは、当該位相差の絶対値を出力する。比較器２２２ｖは、当該位相差の絶対値と位相閾値Ｔｐとの比較結果に基づいて位相差信号を出力する。具体的には、比較器２２２ｖは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐより大きい場合に、位相差正常信号を出力する。比較器２２２ｖは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐ以下である場合に、位相差異常信号を出力する。

【0041】

次に、Ｗ相について説明する。減算器２２４ｗは、位相∠_{ＩＮＶ＿Ｗ}と位相∠_Ｃ＿Ｗとの位相差を出力する。絶対値回路２２３ｗは、当該位相差の絶対値を出力する。比較器２２２ｗは、当該位相差の絶対値と位相閾値Ｔｐとの比較結果に基づいて位相差信号を出力する。具体的には、比較器２２２ｗは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐより大きい場合に、位相差正常信号を出力する。比較器２２２ｗは、当該位相差の絶対値が位相閾値Ｔｐ以下である場合に、位相差異常信号を出力する。

【0042】

ＯＲ回路２２１は、すべての比較器（２２２ｕ、２２２ｖ、２２２ｗ）から位相差正常信号を入力する場合に、位相差正常信号を出力する。一方、少なくとも１つの比較器（２２２ｕ、２２２ｖ、２２２ｗ）から位相差異常信号を入力する場合に、位相差異常信号を出力する。すなわち、ＯＲ回路２２１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも１つに関して、リアクトルに流れる電流とコンデンサに流れる電流との位相差の絶対値が、位相閾値Ｔｐ以下である場合に、位相差異常信号を出力する。

【0043】

振幅差異常検出部２３は、リアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）にそれぞれ流れる電流の実効値（｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｕ}｜／√２、｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｖ}｜／√２、｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｗ}｜／√２）と、コンデンサ（９ｕ、９ｖ、９ｗ）にそれぞれ流れる電流の実効値（｜Ｉ_Ｃ＿Ｕ｜／√２、｜Ｉ_Ｃ＿Ｖ｜／√２、｜Ｉ_Ｃ＿Ｗ｜／√２）とを入力して、振幅差信号（振幅差正常信号または振幅差異常信号）を出力する。なお、電流の実効値は、前１周期分の電流波形における電流の絶対値の平均値である。

【0044】

具体的に説明する。振幅差異常検出部２３は、ＯＲ回路２３１、３つの比較器（２３２ｕ、２３２ｖ、２３２ｗ）、３つの絶対値回路（２３３ｕ、２３３ｖ、２３３ｗ）、３つの減算器（２３４ｕ、２３４ｖ、２３４ｗ）を含む。

【0045】

ＯＲ回路２３１は、３つの比較器（２３２ｕ、２３２ｖ、２３２ｗ）に接続する。比較器２３２ｕは、絶対値回路２３３ｕに接続する。絶対値回路２３３ｕは減算器２３４ｕに接続する。比較器２３２ｖは、絶対値回路２３３ｖに接続する。絶対値回路２３３ｖは減算器２３４ｖに接続する。比較器２３２ｗは、絶対値回路２３３ｗに接続する。絶対値回路２３３ｗは減算器２３４ｗに接続する。

【0046】

次に、振幅差異常検出部２３による各相の異常検出処理について説明する。

【0047】

まず、Ｕ相について説明する。減算器２３４ｕは、電流実効値｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｕ}｜／√２と電流実効値｜Ｉ_Ｃ＿Ｕ｜／√２との電流実効値差（振幅差に基づく値）を出力する。絶対値回路２３３ｕは、当該電流実効値差の絶対値を出力する。比較器２３２ｕは、当該電流実効値差の絶対値と振幅閾値Ｔａとの比較結果に基づいて振幅差信号を出力する。具体的には、比較器２３２ｕは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａより大きい場合に、振幅差正常信号を出力する。比較器２３２ｕは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａ以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。好ましくは、振幅閾値Ｔａは、定格電流の振幅の１０％以下である。

【0048】

図３と図４を参照して一例を説明する。欠相状態では電力系統３側へ電流が流れない。そのため、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の波形は、同振幅、同位相になる（図４の実線４１と破線４２）。振幅差異常検出部２３は、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の波形が同振幅である場合に、振幅差異常信号を出力する。

【0049】

例えば、振幅閾値Ｔａを５０アンペアとする。欠相が生じていない正常時はリアクトルに流れる電流の実効値とコンデンサに流れる電流の実効値との電流実効値差は数百アンペアである（図３の実線３２と破線３３）。このとき電流実効値差の絶対値は振幅閾値Ｔａよりも大きく、比較器２３２ｕは０（振幅差正常信号）を出力する。一方、欠相時は上述したようにリアクトルに流れる電流の実効値とコンデンサに流れる電流の実効値との電流実効値差はほぼ零になる（図４）。このとき電流実効値差の絶対値は振幅閾値Ｔａ以下であり、比較器２３２ｕは１（振幅差異常信号）を出力する。

【0050】

次に、Ｖ相について説明する。減算器２３４ｖは、電流実効値｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｖ}｜／√２と電流実効値｜Ｉ_Ｃ＿Ｖ｜／√２との電流実効値差（振幅差に基づく値）を出力する。絶対値回路２３３ｖは、当該電流実効値差の絶対値を出力する。比較器２３２ｖは、当該電流実効値差の絶対値と振幅閾値Ｔａとの比較結果に基づいて振幅差信号を出力する。具体的には、比較器２３２ｖは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａより大きい場合に、振幅差正常信号を出力する。比較器２３２ｖは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａ以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。

【0051】

次に、Ｗ相について説明する。減算器２３４ｗは、電流実効値｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｗ}｜／√２と電流実効値｜Ｉ_Ｃ＿Ｗ｜／√２との電流実効値差（振幅差に基づく値）を出力する。絶対値回路２３３ｗは、当該電流実効値差の絶対値を出力する。比較器２３２ｗは、当該電流実効値差の絶対値と振幅閾値Ｔａとの比較結果に基づいて振幅差信号を出力する。具体的には、比較器２３２ｗは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａより大きい場合に、振幅差正常信号を出力する。比較器２３２ｗは、当該電流実効値差の絶対値が振幅閾値Ｔａ以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。

【0052】

ＯＲ回路２３１は、すべての比較器（２３２ｕ、２３２ｖ、２３２ｗ）から振幅差正常信号を入力する場合に、振幅差正常信号を出力する。一方、少なくとも１つの比較器（２３２ｕ、２３２ｖ、２３２ｗ）から振幅差異常信号を入力する場合に、振幅差異常信号を出力する。すなわち、ＯＲ回路２３１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも１つに関して、リアクトルに流れる電流とコンデンサに流れる電流との振幅差に基づく値の絶対値が、振幅閾値Ｔａ以下である場合に、振幅差異常信号を出力する。

【0053】

検出開始判定部２４は、リアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）にそれぞれ流れる電流の実効値（｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｕ}｜／√２、｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｖ}｜／√２、｜Ｉ_{ＩＮＶ＿Ｗ}｜／√２）（振幅に基づく値）を入力して、検出開始信号を出力する。

【0054】

具体的に説明する。検出開始判定部２４は、比較器２４２、最大値検出器２４３を含む。比較器２４２は、最大値検出器２４３に接続する。

【0055】

次に、検出開始判定部２４による異常検出開始処理について説明する。最大値検出器２４３は、リアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）それぞれに流れる電流の実効値のうち最大値を検出する。

【0056】

比較器２４２は、当該最大値が第２振幅閾値Ｔｓよりも大きい場合、すなわち規定の出力がある場合に、検出開始信号を出力する。好ましくは、第２振幅閾値Ｔｓは、振幅閾値Ｔａよりも大きい。

【0057】

すなわち、検出開始判定部２４は、複数のＬＣフィルタ（６ｕ、６ｖ、６ｗ）の各々のリアクトル（８ｕ、８ｖ、８ｗ）に流れる電流のうち最大の振幅に基づく値が、第２振幅閾値Ｔｓよりも大きい場合に、検出開始信号を出力する。

【0058】

検出開始判定部２４によれば、電力変換装置１の立ち上がり時など、インバータ電流の振幅がコンデンサ電流の振幅と同程度である期間が経過し運転が安定してから、位相差異常検出部２２および振幅差異常検出部２３における異常検出処理を開始することができる。

【0059】

欠相判定部２５は、検出開始判定部２４から出力された検出開始信号と、位相差異常検出部２２から出力された位相差異常信号と、振幅差異常検出部２３から出力された振幅差異常信号とが入力された場合に、欠相信号を出力する。すなわち、検出開始信号が出力される状態、かつ、図４に示すように、リアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（Ｃ）に流れる電流の波形が、同振幅、同位相となった場合に、欠相信号を出力する。

【0060】

コントローラ２０の警報発信部（図示省略）は欠相信号を入力する。欠相信号を入力した場合、警報発信部は、欠相が発生したことをオペレータに伝えるため、画面ダイアログ、音声、ランプなどを用いて警報を発信する。

【0061】

以上説明した電力変換装置の欠相検出装置によれば、ＬＣフィルタのリアクトルおよびコンデンサに流れる電流について、電流の振幅および位相の両方を欠相検出の判定条件に用いることで欠相の検出精度を高めることができる。その結果、欠相の誤検出を低減でき、シビアな検出精度が要求される認証試験への適用が可能となる。

【0062】

（変形例）
ところで、上述した実施の形態１の欠相検出装置は、検出開始判定部２４を備えているが、検出開始判定部２４を有しない構成としてもよい。この場合、欠相判定部２５は、位相差異常信号および振幅差異常信号の両方を出力した場合に、欠相信号を出力する。

【0063】

また、上述した実施の形態１の欠相検出装置は、振幅差異常検出部２３において「電流実効値」を用いているが、これに替えて「電流の振幅」を用いても良い。この場合、「振幅差に基づく値」は、リアクトルに流れる電流の振幅とコンデンサに流れる電流の振幅との差である。

【0064】

また、上述した実施の形態１の欠相検出装置は、検出開始判定部２４において「電流実効値」を用いているが、これに替えて「電流の振幅」を用いても良い。この場合、「振幅に基づく値」は、リアクトルに流れる電流の振幅である。

【0065】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【符号の説明】

【0066】

１ 電力変換装置
２ 直流電源
３ 電力系統
４ 平滑コンデンサ
５ インバータ
６ フィルタ
６ｕ、６ｖ、６ｗ ＬＣフィルタ
７ 交流出力端子
７ｕ Ｕ相交流出力端子
７ｖ Ｖ相交流出力端子
７ｗ Ｗ相交流出力端子
８ｕ、８ｖ、８ｗ リアクトル
９ｕ、９ｖ、９ｗ コンデンサ
１０ 第１電流検出部
１０ｕ Ｕ相第１電流検出器
１０ｖ Ｖ相第１電流検出器
１０ｗ Ｗ相第１電流検出器
１１ 第２電流検出部
１１ｕ Ｕ相第２電流検出器
１１ｖ Ｖ相第２電流検出器
１１ｗ Ｗ相第２電流検出器
２０ コントローラ
２１ 欠相検出部
２２ 位相差異常検出部
２３ 振幅差異常検出部
２４ 検出開始判定部
２５ 欠相判定部
２２１ ＯＲ回路
２２２ｕ、２２２ｖ、２２２ｗ 比較器
２２３ｕ、２２３ｖ、２２３ｗ 絶対値回路
２２４ｕ、２２４ｖ、２２４ｗ 減算器
２３１ ＯＲ回路
２３２ｕ、２３２ｖ、２３２ｗ 比較器
２３３ｕ、２３３ｖ、２３３ｗ 絶対値回路
２３４ｕ、２３４ｖ、２３４ｗ 減算器
２４２ 比較器
２４３ 最大値検出器
Ｔｐ 位相閾値
Ｔａ 振幅閾値
Ｔｓ 第２振幅閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】