特開 2022-143964 電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022143964

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/00 20070101AFI20220926BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20220926BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02M1/00 H

H02M1/08 A

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044773

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】大橋 俊介

【テーマコード（参考）】

5H740

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H740BA11

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740KK01

5H740MM11

5H770GA04

5H770HA02Y

5H770KA01Y

5H770LA02Y

5H770LB07

(57)【要約】

【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】この電力変換装置１００は、電力変換用素子１ａを含む電力変換部１と、電力変換部１の出力電流を検出する検出部２と、電力変換用素子１ａのゲート信号を制御するマイコン３とを備える。マイコン３は、出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較するコンパレータ３３と、電力変換用素子１ａのゲート信号の波形の制御を行うとともに、検出部２が検出した出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流の発生の有無を判定するＣＰＵ３２と、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うＰＯＥ３５とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換用素子を含む電力変換部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する検出部と、
前記電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器と、
前記電力変換用素子のゲート信号の波形の制御を行うとともに、前記検出部が検出した前記出力電流に基づく電流検出値と前記過電流閾値とに基づいて、過電流の発生の有無を判定する制御部と、
前記電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うロック処理部と、を含む、電力変換装置。

【請求項2】

前記ロック処理部は、前記比較器における前記出力電流に基づく前記電流検出値と前記過電流閾値との比較により過電流の発生が検出された場合において、ゲート信号の出力を停止する第１ゲートロック処理と、前記制御部の判定に基づいて、ゲート信号の出力を停止する第２ゲートロック処理とを行うように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記ロック処理部は、
前記比較器が、前記電流検出値と前記過電流閾値とを比較して、前記電流検出値が前記過電流閾値以上となった場合に、前記第１ゲートロック処理を行い、
前記第１ゲートロック処理が行われた後において、前記制御部により過電流が発生していないと判定された場合には、前記第２ゲートロック処理を行い、
前記制御部の判定に基づく前記第２ゲートロック処理を行った状態で、前記比較器による比較に基づく前記第１ゲートロック処理を解除するように構成されている、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記制御部の判定に基づく前記第２ゲートロック処理が行われた状態で、前記比較器をリセットし、前記第１ゲートロック処理の解除を行った後、前記第２ゲートロック処理が行われた状態で、前記比較器を再起動させるように構成されている、請求項２または３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記比較器は、前記電流検出値と前記過電流閾値との比較において、前記電流検出値が前記過電流閾値以上となった場合に、前記第１ゲートロック処理を行うための第１の指令を前記ロック処理部に送信するように構成され、
前記制御部は、前記比較器による前記第１の指令の送信後において、前記電流検出値と前記過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合には、前記第２ゲートロック処理を行うための第２の指令を前記ロック処理部に送信するように構成され、
前記ロック処理部は、前記比較器から送信される前記第１の指令に基づいて、前記第１ゲートロック処理を行った後に、前記制御部から送信される前記第２の指令に基づいて、前記第２ゲートロック処理を行うように構成されるととともに、前記第２ゲートロック処理を行った状態で、前記第１ゲートロック処理の解除を行うように構成されている、請求項４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記第２ゲートロック処理を行った状態で、前記第１ゲートロック処理の解除および前記比較器の再起動を行った後、前記制御部による過電流の発生の有無の判定に基づいて、前記第２ゲートロック処理を解除するように構成されている、請求項４または５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

電力変換部内の電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置に含まれ、前記電力変換部の出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器が、前記出力電流と前記過電流閾値との比較を行う比較ステップと、
前記比較ステップの結果に基づいて、前記電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第１ゲートロック処理ステップと、
前記制御装置に含まれ、ゲート信号の波形の制御を行うための制御部が、過電流の発生の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップの結果に基づいて、前記電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第２ゲートロック処理ステップと、を備える、電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法に関し、特に、電力変換部の出力電流と閾値との比較を行う電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力変換部の出力電流と閾値との比較を行う電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、電力変換部（インバータ）の出力電流と閾値との比較を行う電力変換装置が開示されている。上記特許文献１に記載の電力変換装置は、スイッチング素子を含むインバータと、インバータの動作を制御するドライブ回路と、インバータの出力電流に基づいて検出信号を出力する検出回路とを備える。そして、この電力変換装置は、出力電流が基準（閾値）を越えた場合には、ドライブ回路がインバータを停止状態にする。ここで、上記特許文献１には明記されていないが、このような従来の電力変換装置では、インバータの動作を制御するドライブ回路用の電子部品の外部に、検出回路用の電子部品としてコンパレータＩＣなどが設けられている。

【0004】

ここで、上記特許文献１には明記されていないが、電力変換装置を構成する回路部品の部品点数の増加を抑制するために、インバータのスイッチング素子の動作を制御する電子部品（マイコン）の内部に搭載されたコンパレータ（比較器）を用いて、過電流発生時における素子保護動作として、電力変換部へのゲート信号の出力を停止する処理（ゲートロック処理）を行うことが考えられる。なお、マイコン内部のコンパレータは、インバータの出力電流が予め設定された閾値を越えた際に、過電流を検出し、ゲートロック処理を行うための信号を送信する。そして、ゲートロック処理後に、インバータの出力電流が閾値より低下した際には、マイコン内部のコンパレータをリセットし、ゲートロック処理の解除が行われる。なお、リセット中は、コンパレータは、非アクティブ状態（過電流を検出できず、ゲートロック処理を行うための信号を送信することができない状態）になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１－２９５６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、ゲートロック処理解除中（ゲートロックを解除し、再びコンパレータがアクティブ状態になるまでの間）に、過電流（閾値以上の出力電流）が発生した場合には、コンパレータの状態が、非アクティブ状態なので、ゲートロック処理を行うための信号がコンパレータから送信されない。このため、インバータの動作を制御する電子部品（マイコン）は、ゲートロック処理（素子保護動作）を行うことができない。そのため、部品点数の増加を抑制しつつ、ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護可能な電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法を提供することが望まれている。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護可能な電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電力変換装置は、電力変換用素子を含む電力変換部と、電力変換部の出力電流を検出する検出部と、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器と、電力変換用素子のゲート信号の波形の制御を行うとともに、検出部が検出した出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流の発生の有無を判定する制御部と、電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うロック処理部と、を含む。

【0009】

上記第１の局面による電力変換装置では、上記のように、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置は、電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うロック処理部を含む。そして、制御装置は、出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器と、検出部が検出した出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて過電流の発生の有無を判定する制御部とを含む。これにより、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置が、出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器と、出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて過電流の発生の有無を判定する制御部とによって、過電流の発生を検出することができる。その結果、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置とは別個に、過電流の発生を検出するための比較器としてコンパレータＩＣなどの電子部品を備える場合と異なり、部品点数の増加を抑制することができる。また、制御装置に含まれる比較器に加えて、制御装置に含まれる制御部により、過電流の発生を検出することができるので、比較器による比較に基づくゲートロック処理の解除中（比較器の非アクティブ状態時）において、過電流が発生した場合でも、制御装置に含まれる制御部が、過電流の発生を検出することができる。その結果、比較器による比較に基づくゲートロック処理の解除中において、過電流が発生した場合でも、制御部により検出された過電流に基づいてゲートロック処理（素子保護動作）を行うことができる。これらの結果、部品点数の増加を抑制しつつ、ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護することができる。

【0010】

上記第１の局面による電力変換装置において、好ましくは、ロック処理部は、比較器における出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値との比較により過電流の発生が検出された場合において、ゲート信号の出力を停止する第１ゲートロック処理と、制御部の判定に基づいて、ゲート信号の出力を停止する第２ゲートロック処理とを行うように構成されている。このように構成すれば、比較器における電流検出値と過電流閾値との比較に基づく第１ゲートロック処理と、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理とを行うことができるので、比較器における電流検出値と過電流閾値との比較に基づく第１ゲートロック処理の解除中（比較器の非アクティブ状態時）に、過電流が発生した場合でも、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理を行うことができる。その結果、第１ゲートロック処理解除中において、過電流が発生した場合でも、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理により、ゲートロック処理（素子保護動作）を行うことができる。これにより、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護することができる。

【0011】

この場合、好ましくは、ロック処理部は、比較器が、電流検出値と過電流閾値とを比較して、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行い、第１ゲートロック処理が行われた後において、制御部により過電流が発生していないと判定された場合には、第２ゲートロック処理を行い、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理を行った状態で、比較器による比較に基づく第１ゲートロック処理を解除するように構成されている。このように構成すれば、第１ゲートロック処理を解除しても、第２ゲートロック処理によって、電力変換用素子へのゲート信号の出力が停止される。その結果、第１ゲートロック処理の解除中に第２ゲートロック処理を行わない場合と異なり、第１ゲートロック処理解除中の過電流の発生を防止することができる。

【0012】

上記ロック処理部が、第１ゲートロック処理と、第２ゲートロック処理とを行う構成において、好ましくは、制御装置は、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理が行われた状態で、比較器をリセットし、第１ゲートロック処理の解除を行った後、第２ゲートロック処理が行われた状態で、比較器を再起動させるように構成されている。このように構成すれば、比較器のリセットから再起動までの間は、第２ゲートロック処理により、電力変換用素子へのゲート信号の出力が停止されるので、比較器のリセットから再起動までの間において、過電流が発生することを防止することができる。また、比較器を再起動させることによって、第１ゲートロック処理の解除後に、再度、過電流が発生した場合でも、比較器が過電流の発生を検出することができる。

【0013】

この場合、好ましくは、比較器は、電流検出値と過電流閾値との比較において、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行うための第１の指令をロック処理部に送信するように構成され、制御部は、比較器による第１の指令の送信後において、電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合には、第２ゲートロック処理を行うための第２の指令をロック処理部に送信するように構成され、ロック処理部は、比較器から送信される第１の指令に基づいて、第１ゲートロック処理を行った後に、制御部から送信される第２の指令に基づいて、第２ゲートロック処理を行うように構成されるととともに、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除を行うように構成されている。このように構成すれば、比較器から送信される第１の指令に基づく第１ゲートロック処理を解除しても、制御部から送信される第２の指令に基づく第２ゲートロック処理により、電力変換用素子へのゲート信号の出力が停止される。その結果、第１の指令に基づく第１ゲートロック処理の解除中に、第２の指令に基づく第２ゲートロック処理を行わない場合と異なり、第１ゲートロック処理解除中の過電流の発生を防止することができる。

【0014】

上記第２ゲートロック処理が行われた状態で、比較器を再起動させる構成において、好ましくは、制御装置は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除および比較器の再起動を行った後、制御部による過電流の発生の有無の判定に基づいて、第２ゲートロック処理を解除するように構成されている。このように構成すれば、比較器を再起動させることによって、比較器の比較に基づく第１ゲートロック処理を行える状態で、第２ゲートロック処理の解除を行うことができる。その結果、制御部による過電流の発生の有無の判定後に過電流が発生した状態で、第２ゲートロック処理を解除した場合でも、比較器の比較に基づく第１ゲートロック処理を行うことができる。これにより、制御部による過電流の発生の有無の判定後に過電流が発生した状態で、第２ゲートロック処理を解除した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護することができる。

【0015】

上記目的を達成するために、この発明の第２の局面による電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法は、電力変換部内の電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置に含まれ、電力変換部の出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較する比較器が、出力電流と過電流閾値との比較を行う比較ステップと、比較ステップの結果に基づいて、電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第１ゲートロック処理ステップと、制御装置に含まれ、ゲート信号の波形の制御を行うための制御部が、過電流の発生の有無を判定する判定ステップと、判定ステップの結果に基づいて、電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第２ゲートロック処理ステップと、を備える。

【0016】

上記第２の局面による電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法では、上記のように、ゲート信号を制御する制御装置に含まれる比較器の比較結果に基づいて、電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第１ゲートロック処理ステップと、ゲート信号を制御する制御装置に含まれる制御部の判定結果に基づいて電力変換用素子へのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行う第２ゲートロック処理ステップとを備える。これにより、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置が、比較器の比較結果と、制御部の判定結果とによって、過電流の発生を検出することができる。その結果、電力変換用素子のゲート信号を制御する制御装置とは別個に、過電流の発生を検出するための比較器としてコンパレータＩＣなどの電子部品を備える場合と異なり、部品点数の増加を抑制することができる。また、比較器における比較結果に基づく第１ゲートロック処理と、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理とを行うことができるので、比較器における電流検出値と過電流閾値との比較に基づく第１ゲートロック処理の解除中（比較器の非アクティブ状態時）に、過電流が発生した場合でも、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理を行うことができる。これにより、第１ゲートロック処理解除中において、過電流が発生した場合でも、制御部の判定に基づく第２ゲートロック処理により、ゲートロック処理（素子保護動作）を行うことができる。その結果、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護することができる。これらの結果、部品点数の増加を抑制しつつ、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、上記のように、部品点数の増加を抑制しつつ、ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部の出力側に設けられた素子を保護可能な電力変換装置および電力変換装置における過電流発生時の素子保護方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明による電力変換装置の構成を示したブロック図である。

【図2】過電流発生時のマイコンによる処理の一例を示したフローチャートである。

【図3】過電流発生時のマイコンによる処理の他の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0020】

［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態による電力変換装置１００の全体構成について説明する。

【0021】

図１に示すように、電力変換装置１００は、電力変換用素子１ａを含む電力変換部１と、電力変換部１の出力電流を検出する検出部２と、電力変換用素子１ａのゲート信号を制御するマイコン（マイクロコントローラ：Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３とを備える。なお、マイコン３は、特許請求の範囲に記載の「制御装置」の一例である。また、電力変換装置１００は、リアクトル４と、コンデンサ５とを備える。

【0022】

なお、電力変換部１は、複数の電力変換用素子１ａによって構成され、電力変換を行うインバータ回路である。そして、電力変換装置１００は、インバータ装置である。電力変換装置１００は、たとえば、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、または、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などに用いられるインバータ装置であるが、これに限られない。

【0023】

検出部２は、電力変換部１の出力側（電力変換部１とリアクトル４との間）において、電力変換部１の出力電流（リアクトル電流）を検出するように構成されている。検出部２は、電流センサを含む。また、検出部２は、電力変換部１の出力電圧に基づいて出力電流を検出するように構成されてもよい。検出部２による出力電流の検出値は、マイコン３に送信される。

【0024】

また、マイコン３は、ＡＤ変換部３１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３２、コンパレータ３３、ＭＴＵ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｉｍｅｒ-ｐｕｌｓｅ Ｕｎｉｔ：マルチファンクションタイマパルスユニット）３４、および、ＰＯＥ（Ｐｏｒｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ：ポートアウトプットイネーブル）３５を含む。

【0025】

なお、ＡＤ変換部３１、ＣＰＵ３２、コンパレータ３３、ＭＴＵ３４、および、ＰＯＥ３５は、マイコン３の内部回路として機能的に構成（マイコン３の機能ブロックとして構成）されている。なお、ＣＰＵ３２、コンパレータ３３およびＰＯＥ３５は、それぞれ特許請求の範囲に記載の「制御部」、「比較器」および「ロック処理部」の一例である。

【0026】

ＡＤ変換部３１は、検出部２が検出した出力電流のアナログの検出値をデジタル変換するように構成されている。そして、ＡＤ変換部３１によって、デジタル変換された検出値（電流検出値）は、ＣＰＵ３２およびコンパレータ３３に送信される。

【0027】

ＣＰＵ３２は、電力変換用素子１ａのゲート信号の波形の制御を行うように構成されている。そして、ＣＰＵ３２は、検出部２が検出した出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流の発生の有無を判定する。また、ＣＰＵ３２は、内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に過電流閾値を記憶（格納）している。なお、過電流閾値は、ＣＰＵ３２外部のメモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）に記憶（格納）されていてもよい。

【0028】

ＣＰＵ３２は、検出部２によって検出された検出値をＡＤ変換部３１において、デジタル変換した検出値（電流検出値）と、過電流閾値とを比較する処理をソフトウェア上で行う。そして、ＣＰＵ３２は、処理の結果に基づいて、過電流の発生の有無をソフトウェア上で判定する。なお、過電流の発生の有無を判定するためのプログラムおよび後述する過電流発生時の処理を行うためのプログラムは、ＣＰＵ３２に内蔵されたＲＯＭに記憶（格納）されていてもよいし、ＣＰＵ３２外部のメモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）に記憶（格納）されていてもよい。

【0029】

そして、ＣＰＵ３２は、電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合には、第２ゲートロック処理を行うための第２の指令をＰＯＥ３５に送信するように構成されている。

【0030】

コンパレータ３３は、出力電流と予め設定された過電流閾値とを比較するように構成されている。具体的には、コンパレータ３３は、検出部２によって検出された検出値をＡＤ変換部３１においてデジタル変換した検出値（電流検出値）と、ＣＰＵ３２から取得される過電流閾値との比較に基づいて、過電流の発生の検出を行う。すなわち、コンパレータ３３は、電力変換部１の出力電流に基づく電流検出値と、過電流閾値との比較により過電流の発生を検出する。なお、コンパレータ３３における電流検出値と、過電流閾値との比較は、ＣＰＵ３２のソフトウェア上の処理ではなく、電流値に基づく回路的な処理によって行われる。

【0031】

コンパレータ３３は、電流検出値と過電流閾値との比較において、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行うための第１の指令をＰＯＥ３５に送信するように構成されている。

【0032】

ＭＴＵ３４は、ＣＰＵ３２からの指令値から三角波比較し、ゲート信号を生成し、電力変換用素子１ａへ出力するように構成されたゲート信号生成部である。ＭＴＵ３４は、たとえば、電力変換部１をＰＷＭ制御するためのゲート信号を生成する。

【0033】

ＰＯＥ３５は、ＭＴＵ３４からのゲート信号の出力を制御する信号（イネーブル信号など）を出力するように構成された信号出力制御部である。ＰＯＥ３５は、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うように構成されている。ＰＯＥ３５は、ＭＴＵ３４に対して、ゲート信号の生成および出力のうち、少なくともいずれかを停止する指令（信号）を送信し、ゲートロック処理を行う。

【0034】

ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３における出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値との比較により過電流の発生が検出された場合において、ゲート信号の出力を停止する第１ゲートロック処理と、ＣＰＵ３２の判定に基づいて、ゲート信号の出力を停止する第２ゲートロック処理とを行うように構成されている。すなわち、ＰＯＥ３５は、２種類の処理（コンパレータ３３による比較と、ＣＰＵ３２による判定と）に基づいてゲートロック処理を行うことが可能である。

【0035】

ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３が、電流検出値と過電流閾値とを比較して、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行うように構成されている。ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３から送信される第１の指令（第１のロック信号）に基づいて、第１ゲートロック処理を行うように構成されている。第１ゲートロック処理は、ＣＰＵ３２を介さないＰＯＥ３５によるゲートロック処理である。

【0036】

また、ＰＯＥ３５は、ＣＰＵ３２により過電流が発生していないと判定された場合には、第２ゲートロック処理を行うように構成されている。ＰＯＥ３５は、ＣＰＵ３２から送信される第２の指令（第２のロック信号）に基づいて、第２ゲートロック処理を行うように構成される。第２ゲートロック処理は、コンパレータ３３を介さないＰＯＥ３５によるゲートロック処理である。

【0037】

（過電流発生時の処理）
過電流発生時におけるマイコン３による処理について、図２を参照して、説明する。これらの処理は、電力変換部１の出力側に設けられた素子（リアクトル４）を、電力変換部１内の電力変換用素子１ａが短絡した場合などに発生する過電流から保護するための処理である。

【0038】

最初にステップＳ１において、マイコン３内部のコンパレータ３３により過電流の発生の検出が行われる。ステップＳ１において、コンパレータ３３は、前述したように、電流検出値（出力電流）と過電流閾値との比較を行い、過電流の発生を検出する。ステップＳ１において、コンパレータ３３の比較により過電流の発生が検出された場合（電流検出値が過電流閾値以上の場合）には、ステップＳ２に移行する。また、ステップＳ１において、コンパレータ３３の比較により過電流の発生が検出されなかった場合（電流検出値が過電流閾値より小さい場合）には、ステップＳ１の処理を繰り返す。なお、ステップＳ１は、特許請求の範囲に記載の「比較ステップ」の一例である。

【0039】

ステップＳ２において、コンパレータ３３からＰＯＥ３５へ第１の指令（図１参照）の送信が開始される。すなわち、コンパレータ３３が、電流検出値と過電流閾値との比較において、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行うための第１の指令がコンパレータ３３からＰＯＥ３５に送信される。そして、処理ステップは、ステップＳ３に移行する。

【0040】

ステップＳ３において、第１ゲートロック処理が行われる。ステップＳ３では、ＰＯＥ３５が、コンパレータ３３から送信された第１の指令を受信することによって、ステップＳ２の結果に基づく第１ゲートロック処理が行われる。すなわち、ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３が、電流検出値と過電流閾値とを比較して、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行う。なお、ステップＳ３は、特許請求の範囲に記載の「第１ゲートロック処理ステップ」の一例である。また、ＰＯＥ３５による第１ゲートロック処理は、ステップＳ３からステップＳ７まで継続して行われる。

【0041】

そして、ステップＳ４において、ＣＰＵ３２による過電流の検出が行われる。ＣＰＵ３２は、前述したように、検出部２が検出した出力電流に基づく電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流の発生の有無を判定する。ステップＳ４において、過電流が発生していないとＣＰＵ３２により判定された場合には、ステップＳ５に移行する。また、ステップＳ４において、過電流が発生しているとＣＰＵ３２により判定された場合には、ステップＳ４の処理を繰り返す。なお、ステップＳ４は、特許請求の範囲に記載の「判定ステップ」の一例である。

【0042】

ステップＳ５において、ＣＰＵ３２からＰＯＥ３５へ第２の指令（図１参照）の送信が開始される。すなわち、ＣＰＵ３２が、コンパレータ３３による第１の指令の送信後（ステップＳ２後）において、電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合に、第２ゲートロック処理を行うための第２の指令がＰＯＥ３５に送信される。そして、処理ステップは、ステップＳ６に移行する。

【0043】

ステップＳ６において、第２ゲートロック処理が行われる。ステップＳ６では、ＰＯＥ３５が、ＣＰＵ３２から送信された第２の指令を受信することによって、ステップＳ４の結果に基づく第２ゲートロック処理が行われる。すなわち、ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３から送信される第１の指令に基づいて、第１ゲートロック処理を行った（ステップＳ３）後に、ＣＰＵ３２から送信される第２の指令に基づいて、第２ゲートロック処理を行う。これにより、ＭＴＵ３４は、２つの指令（第１の指令および第２の指令）に基づいて、ＰＯＥ３５によるゲートロック処理が行われた状態になる。なお、ステップＳ３は、特許請求の範囲に記載の「第２ゲートロック処理ステップ」の一例である。

【0044】

ステップＳ７において、第１ゲートロック処理の解除が行われる。すなわち、ＰＯＥ３５は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除を行う。ステップＳ７では、マイコン３は、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理が行われた状態で、コンパレータ３３をリセットする。ステップＳ７では、マイコン３は、コンパレータ３３の検出状態をリセットし、コンパレータ３３を停止させ、コンパレータ３３の状態をアクティブ状態から非アクティブ状態に変更する。そして、コンパレータ３３がリセットされ、コンパレータ３３の状態が非アクティブ状態になったことにより、コンパレータ３３から第１の指令が送信されなくなり、第１ゲートロック処理が解除される。ステップＳ７において、第１の指令が送信されなくなる（停止される）ことによって、ＭＴＵ３４は、２つの指令（第１の指令および第２の指令）に基づいてＰＯＥ３５によるゲートロック処理が行われた状態から、１つの指令（第２の指令）のみに基づいてゲートロック処理が行われた状態に変更される。そして、コンパレータ３３をリセット後、１キャリア分（処理ソフトの演算周期１回分）待機した後に、ステップＳ８に処理ステップを移行する。なお、コンパレータ３３のリセット後の待機は、１キャリア分以上行われてもよい。

【0045】

ステップＳ８において、コンパレータ３３の再起動が行われる。すなわち、マイコン３は、第１ゲートロック処理の解除を行った後、第２ゲートロック処理が行われた状態で、コンパレータ３３を再起動させるように構成されている。これにより、マイコン３は、コンパレータ３３の状態を、コンパレータ３３の比較に基づく第１ゲートロック処理を行える状態（アクティブ状態）に戻す。

【0046】

ステップＳ９において、ＣＰＵ３２による過電流の検出が行われる。ステップＳ９では、ステップＳ４と同様の処理がＣＰＵ３２によって行われる。ステップＳ９において、ＣＰＵ３２により過電流が発生していないと判定された場合には、ステップＳ１０に移行する。また、ステップＳ９において、ＣＰＵ３２により過電流が発生していると判定された場合には、処理ステップは、ステップＳ４に戻る。

【0047】

ステップＳ１０において、第２ゲートロック処理の解除が行われる。すなわち、マイコン３は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除（ステップＳ７）およびコンパレータ３３の再起動（ステップＳ８）を行った後、ステップＳ９におけるＣＰＵ３２による過電流の発生の有無の判定に基づいて、第２ゲートロック処理を解除する。ステップＳ１０においては、ステップＳ９におけるＣＰＵ３２の判定に基づいて、ＣＰＵ３２からの第２の指令の送信が停止され、第２ゲートロック処理が解除される。そして、ステップＳ１０における第２ゲートロック処理の解除後、処理ステップは、ステップＳ１に戻る。

【0048】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0049】

第１実施形態では、電力変換装置１００が備えるマイコン３は、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力を停止するゲートロック処理を行うＰＯＥ３５を含む。そして、ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３における電流検出値（出力電流）と過電流閾値との比較により過電流の発生が検出された場合において、ゲート信号の出力を停止する第１ゲートロック処理と、ＣＰＵ３２の判定に基づいてゲート信号の出力を停止する第２ゲートロック処理とを行うように構成されている。これにより、電力変換用素子１ａのゲート信号を制御するマイコン３が、電流検出値（出力電流）と過電流閾値とを比較するコンパレータ３３と、電流検出値と過電流閾値とに基づいて過電流の発生の有無を判定するＣＰＵ３２とによって、過電流の発生を検出することができる。その結果、電力変換用素子１ａのゲート信号を制御するマイコン３とは別個に、過電流の発生を検出するための比較器としてコンパレータＩＣなどの電子部品を備える場合と異なり、部品点数の増加を抑制することができる。また、コンパレータ３３における電流検出値（出力電流）と過電流閾値との比較に基づく第１ゲートロック処理と、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理とを行うことができるので、コンパレータ３３における電流検出値（出力電流）と過電流閾値との比較に基づく第１ゲートロック処理の解除中に、過電流が発生した場合でも、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理を行うことができる。これにより、第１ゲートロック処理解除中（コンパレータ３３の非アクティブ状態時）において、過電流が発生した場合でも、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理により、ゲートロック処理（素子保護動作）を行うことができる。その結果、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部１の出力側に設けられた素子（リアクトル４）を保護することができる。これらの結果、部品点数の増加を抑制しつつ、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部１の出力側に設けられた素子（リアクトル４）を保護することができる。

【0050】

また、第１実施形態では、上記のように、ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３が、電流検出値と過電流閾値とを比較して、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行う。そして、ＰＯＥ３５は、第１ゲートロック処理が行われた後において、ＣＰＵ３２により過電流が発生していないと判定された場合には、第２ゲートロック処理を行い、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理を行った状態で、コンパレータ３３による比較に基づく第１ゲートロック処理を解除するように構成されている。これにより、第１ゲートロック処理を解除しても、第２ゲートロック処理によって、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力が停止される。その結果、第１ゲートロック処理の解除中に第２ゲートロック処理を行わない場合と異なり、第１ゲートロック処理解除中の過電流の発生を防止することができる。

【0051】

また、第１実施形態では、上記のように、マイコン３は、ＣＰＵ３２の判定に基づく第２ゲートロック処理が行われた状態で、コンパレータ３３をリセットし、第１ゲートロック処理の解除を行った後、第２ゲートロック処理が行われた状態で、コンパレータ３３を再起動させるように構成されている。これにより、コンパレータ３３のリセットから再起動までの間は、第２ゲートロック処理により、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力が停止されるので、コンパレータ３３のリセットから再起動までの間において、過電流が発生することを防止することができる。また、コンパレータ３３を再起動させることによって、第１ゲートロック処理の解除後に、再度、過電流が発生した場合でも、コンパレータ３３が過電流の発生を検出することができる。

【0052】

また、第１実施形態では、上記のように、コンパレータ３３は、電流検出値と過電流閾値との比較において、電流検出値が過電流閾値以上となった場合に、第１ゲートロック処理を行うための第１の指令をＰＯＥ３５に送信するように構成されている。そして、ＣＰＵ３２は、コンパレータ３３による第１の指令の送信後において、電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合には、第２ゲートロック処理を行うための第２の指令をＰＯＥ３５に送信するように構成されている。さらに、ＰＯＥ３５は、コンパレータ３３から送信される第１の指令に基づいて、第１ゲートロック処理を行った後に、ＣＰＵ３２から送信される第２の指令に基づいて、第２ゲートロック処理を行うように構成されるととともに、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除を行うように構成されている。これにより、コンパレータ３３から送信される第１の指令に基づく第１ゲートロック処理を解除しても、ＣＰＵ３２から送信される第２の指令に基づく第２ゲートロック処理により、電力変換用素子１ａへのゲート信号の出力が停止される。その結果、第１の指令に基づく第１ゲートロック処理の解除中に、第２の指令に基づく第２ゲートロック処理を行わない場合と異なり、第１ゲートロック処理解除中の過電流の発生を防止することができる。

【0053】

また、第１実施形態では、上記のように、マイコン３は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除およびコンパレータ３３の再起動を行った後、ＣＰＵ３２による過電流の発生の有無の判定に基づいて、第２ゲートロック処理を解除するように構成されている。これにより、コンパレータ３３を再起動させることによって、コンパレータ３３の比較に基づく第１ゲートロック処理を行える状態で、第２ゲートロック処理の解除を行うことができる。その結果、ＣＰＵ３２による判定後に過電流が発生した状態で、第２ゲートロック処理を解除した場合でも、コンパレータ３３の比較に基づく第１ゲートロック処理を行うことができる。これにより、ＣＰＵ３２による判定後に過電流が発生した状態で、第２ゲートロック処理を解除した場合でも、電力変換部１の出力側に設けられた素子（リアクトル４）を保護することができる。

【0054】

［第２実施形態］
第２実施形態では、ＣＰＵ３２が電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していないと判定した場合に、第２ゲートロック処理を行う上記第１実施形態とは異なり、ＣＰＵ３２が電流検出値と過電流閾値とに基づいて、過電流が発生していると判定した場合に、第２ゲートロック処理を行う。

【0055】

第２実施形態による過電流発生時の処理について、図３を参照して、説明する。なお、第１実施形態におけるマイコン３の処理と同様の処理ステップ（ステップＳ１～Ｓ３）については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0056】

第２実施形態による過電流発生時の処理では、ステップＳ３において、第１ゲートロック処理が行われた後に、コンパレータ３３の検出状態を取得（確認）するステップＳ２０４を行う。ステップＳ２０４では、ＣＰＵ３２がコンパレータ３３の検出状態（フラグの有無）を取得（確認）し、コンパレータ３３が過電流を検出している状態の場合には、ステップＳ２０４の処理を繰り返す。そして、ＣＰＵ３２がコンパレータ３３の検出状態（フラグの有無）を確認し、コンパレータ３３が過電流を検出していない状態の場合には、ステップＳ２０５に移行する。

【0057】

ステップＳ２０５において、ＣＰＵ３２による過電流検出が開始される。ステップＳ２０５では、上記第１実施形態におけるステップＳ４（ステップＳ９）と同様の処理を開始し、後述するステップＳ２０７におけるコンパレータ３３の再起動が完了するまで随時行われる。ＣＰＵ３２による過電流検出を開始後、ステップＳ２０６に移行する。

【0058】

ステップＳ２０６において、第１ゲートロック処理が解除される。ステップＳ２０６における第１ゲートロック処理の解除は、上記第１実施形態のステップＳ７における処理と同様の処理である。第１ゲートロック処理の解除後（ステップＳ２０６の完了後）、処理ステップは、ステップＳ２０７に移行する。

【0059】

ステップＳ２０７において、コンパレータ３３が再起動される。ステップＳ２０７におけるコンパレータ３３の再起動における処理は、上記第１実施形態のステップＳ８における処理と同様の処理である。第２実施形態では、マイコン３は、ステップＳ２０６における第１ゲートロック処理の解除から、ステップＳ２０７におけるコンパレータ３３の再起動が完了するまでの間、ＣＰＵ３２による過電流検出がステップＳ２０５から継続して行われている。そして、ステップＳ２０６からステップＳ２０７の間に、ＣＰＵ３２によって、過電流が検出された場合（過電流が発生したと判定された場合）には、ＣＰＵ３２の判定結果に基づき、ＰＯＥ３５による第２ゲートロック処理を行う。第２実施形態による処理では、ＣＰＵ３２による過電流の検出（過電流の発生の有無の判定）に基づいて、第２ゲートロック処理の開始および解除が、第１ゲートロック処理の解除からコンパレータ３３の再起動完了までの間（ステップＳ２０６からステップＳ２０７完了までの間）に行われる。ステップＳ２０７の完了後（コンパレータ３３の再起動後）、処理ステップは、ステップＳ２０８に移行する。

【0060】

ステップＳ２０８において、ＣＰＵ３２による過電流検出が停止される。ステップＳ２０８では、ステップＳ２０５において開始したＣＰＵ３２による過電流検出が停止される。そして、処理ステップは、ステップＳ１に戻る。

【0061】

なお、第２実施形態におけるその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0062】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、部品点数の増加を抑制しつつ、第１ゲートロック処理の解除中に過電流が発生した場合でも、電力変換部１の出力側に設けられた素子（リアクトル４）を保護することができる。

【0063】

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

【0064】

たとえば、上記第１および第２実施形態では、２つの指令（第１の指令および第２の指令）に基づいて、ＰＯＥ３５によるゲートロック処理が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御装置の外部にコンパレータＩＣなどの比較器をさらに設け、第１の指令および第２の指令に加えて、制御部外部に設けられたコンパレータＩＣなどの比較器の検出結果に基づく指令（信号）によるゲートロック処理をロック処理部が行うように構成してもよい。また、第１の指令および第２の指令に加えて、マイコンなどの制御装置からの信号に基づいて、ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）からの送信される指令（信号）によるゲートロック処理をロック処理部が行うように構成してもよい。すなわち、３つ以上の指令（ロック信号）を用いてロック処理部によるゲートロック処理を行ってもよい。

【0065】

また、上記第２実施形態では、ステップＳ２０６における第１ゲートロック処理の解除から、ステップＳ２０７においてコンパレータ３３が再起動までの間、ＣＰＵ３２による過電流検出を行い、ＣＰＵ３２（制御部）によって、過電流が検出された場合には、第２ゲートロック処理を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１ゲートロック処理の解除（ステップＳ２０６）の直前に、制御部の判定結果に基づく第２ゲートロック処理を行い、第１ゲートロック処理の解除からコンパレータ３３が再起動までの間（ステップＳ２０６からステップＳ２０７の完了までの間）、第２ゲートロック処理を行うようにしてもよい。

【0066】

また、上記第１実施形態では、マイコン３（制御装置）は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除およびコンパレータ３３（比較器）の再起動を行った後、ＣＰＵ３２（制御部）による過電流の発生の有無の判定に基づいて、第２ゲートロック処理を解除する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御装置は、第２ゲートロック処理を行った状態で、第１ゲートロック処理の解除および比較器の再起動を行った後、ＣＰＵ３２（制御部）による過電流の発生の有無の判定を行わずに、第２ゲートロック処理を解除してもよい。

【0067】

また、上記第１および第２実施形態では、コンパレータ３３（比較器）から送信される第１の指令をＰＯＥ３５（ロック処理部）が受信したことによって、ＰＯＥ３５が第１ゲートロック処理を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、比較器による比較結果に基づいて、第１ゲートロック処理を行うための指令が、制御部を介して、ロック処理部に送信されてもよい。そして、ロック処理部が、制御部を介して送信された第１ゲートロック処理を行うための指令を受信したことによって、ロック処理部は、第１ゲートロック処理を行ってもよい。

【0068】

また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、本発明のデータ通信方法を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

【符号の説明】

【0069】

１ 電力変換部
１ａ 電力変換用素子
２ 検出部
３ マイコン（制御装置）
３２ ＣＰＵ（制御部）
３３ コンパレータ（比較器）
３５ ＰＯＥ（ロック処理部）
１００ 電力変換装置

【図1】

【図2】

【図3】