特開 2022-183819 電力変換装置

(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】P2022183819

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/06 20060101AFI20221206BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20221206BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H02M7/06 H

H02M7/48 M

H02M3/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091309

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内倉 政治

(72)【発明者】

【氏名】土屋 友範

【テーマコード（参考）】

5H006

5H730

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H006BB05

5H006CA07

5H006CB01

5H006CC01

5H006CC02

5H006CC08

5H006DB01

5H006DC05

5H006FA01

5H730AS13

5H730CC01

5H730FD11

5H730XX02

5H730XX12

5H730XX22

5H730XX32

5H730XX50

5H770BA01

5H770CA02

5H770DA03

5H770HA03W

5H770JA11W

5H770JA17W

5H770LA01W

5H770LA10W

5H770LB10

(57)【要約】

【課題】簡易な制御構成によって過電圧の印加に対する保護性能が高められた電力変換装置を提供する。
【解決手段】整流回路１５０は、交流電源１０と接続されるインレット１１０と、リレー１２０，１２５を介して接続される。コントローラ２００は、リレー１２０，１２５のオン時において、整流回路１５０及びインバータ１８０の間に接続された平滑コンデンサの直流電圧Ｖｄｃに基づいて、当該リレー１２０，１２５をオフする過電圧保護制御を実行する。過電圧保護制御において、電源投入直後には第１の判定電圧を用いて電源誤接続による過電圧を速やかに検出する一方で、電源投入時に過電圧が検出されなかった場合に、以降では、第１の判定電圧よりも高い第２の判定電圧に切換えて過電圧を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源と接続されるインレットと、
前記交流電源から前記インレットに入力された交流電圧を整流して第１及び第２の電力線に出力する整流回路と、
前記第１及び第２の電力線の間に接続された平滑コンデンサと、
前記第１及び第２の電力線間の直流電圧を負荷の駆動電力に変換する主回路と、
前記第１及び第２の電力線間の前記直流電圧を検出する電圧検出器と、
前記インレット及び前記整流回路の間に接続されたスイッチと、
前記スイッチのオン期間において前記電圧検出器によって検出された前記直流電圧に応じて、前記スイッチをオフするための制御回路とを備え、
前記制御回路は、第１のモードにおいて、前記直流電圧が第１の判定電圧を超えた場合に前記スイッチをオフする一方で、第２のモードにおいて、前記直流電圧が前記第１の判定電圧よりも高い第２の判定電圧を超えた場合に前記スイッチをオフし、
前記制御回路は、前記インレットに対する前記交流電源の接続時に前記第１のモードを開始し、前記第１のモードにおいて前記スイッチのオンから予め定められた時間が経過しても前記直流電圧が前記第１の判定電圧を超えない場合に、前記第１のモードを終了して前記第２のモードを開始する、電力変換装置。

【請求項2】

前記インレットに入力された前記交流電圧を前記制御回路の電源電圧に変換するコンバータを更に備える、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１のモードにおける前記直流電圧の検出周期は、前記第２のモードにおける当該検出周期よりも短い、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御回路は、前記第１のモードでは、前記直流電圧が前記第１の判定電圧より高い状態が第１の時間継続すると前記スイッチをオフする一方で、前記第２のモードでは、前記直流電圧が前記第２の判定電圧より高い状態が第２の時間継続すると前記スイッチをオフし、
前記第１の時間は、前記第２の時間よりも短い、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記制御回路によって制御される報知器を更に備え、
前記制御回路は、前記第１のモードにおいて前記スイッチがオフされる毎に当該オフの累積回数をカウントし、かつ、前記累積回数が予め定められた数以上になると、前記交流電源の誤接続の可能性を報知するメッセージを出力する様に前記報知器を制御する、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記第１の判定電圧は、１００ＶＡＣの前記交流電源が前記インレットに接続されたときに前記整流回路から出力されるべき第１の直流電圧よりも高く、かつ、２００ＶＡＣの前記交流電源が前記インレットに接続されたときに前記整流回路から出力されるべき第２の直流電圧よりも低く設定され、
前記第２の判定電圧は、前記電力変換装置の構成部品の耐電圧よりも低く設定され、
前記耐電圧は、前記第２の直流電圧よりも低い、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記負荷は、ヒートポンプ加熱式給湯器の構成機器である、請求項１～６のいずれか１項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、電力変換装置に関し、より特定的には、交流電源を入力とする電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流電源を入力とする電力変換装置では、電源の誤接続によって、当該電力変換装置の部品に過電圧が印加されることで、当該部品が破損又は劣化する虞がある。例えば、１００ＶＡＣの交流電源用に設計された電力変換装置が、２００ＶＡＣの交流電源と誤接続されることで過電圧が印加されることが想定される。

【0003】

この様な誤接続時の破損又は劣化を防止するための技術として、特許第５２１３７７４号公報（特許文献１）には、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、モータ駆動回路（インバータ）との間に配置された平滑コンデンサの電圧が所定電圧を超えたときに、交流電源及び整流回路の間に接続される開閉回路を開放する電源装置が記載される。

【0004】

特許文献１の電源装置では、交流電源の誤接続時には、平滑コンデンサの電圧の上昇に応じた開閉回路の開放によって、電源装置の部品に対して過電圧が印加されることを回避できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５２１３７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の電源装置では、交流電源の接続後、開閉回路が閉にされた後の一定時間内に限定して、平滑コンデンサの電圧及び所定電圧の比較による過電圧の検出が行われる。このため、特許文献１では、交流電源の接続後の通常動作時における、何らかの異常で過電圧が生じた際の保護性能を高めるためには、別の制御構成を更に設ける必要が生じるため、構成の複雑化が懸念される。

【0007】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、簡易な制御構成によって過電圧の印加に対する保護性能が高められた電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある局面では、電力変換装置が提供される。電力変換装置は、交流電源と接続されるインレットと、整流回路と、平滑コンデンサと、電圧検出器と、スイッチと、制御回路とを備える。整流回路は、交流電源からインレットに入力された交流電圧を整流して第１及び第２の電力線に出力する。平滑コンデンサは、第１及び第２の電力線の間に接続される。主回路は、第１及び第２の電力線間の直流電圧を負荷の駆動電力に変換する。電圧検出器は、第１及び第２の電力線間の直流電圧を検出する。スイッチは、インレット及び整流回路の間に接続される。制御回路は、スイッチのオン期間において電圧検出器によって検出された直流電圧に応じて、スイッチをオフする。制御回路は、第１のモードにおいて、直流電圧が第１の判定電圧を超えた場合にスイッチをオフする一方で、第２のモードにおいて、直流電圧が第１の判定電圧よりも高い第２の判定電圧を超えた場合にスイッチをオフする。更に、制御回路は、インレットに対する交流電源の接続時に第１のモードを開始し、第１のモードにおいてスイッチのオンから予め定められた時間が経過しても直流電圧が第１の判定電圧を超えない場合に、第１のモードを終了して第２のモードを開始する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、平滑コンデンサの直流電圧と判定電圧との比較に応じてスイッチをオフする過電圧保護制御において、電源投入直後（第１のモード）では第１の判定電圧を用いて電源誤接続による過電圧を速やかに検出する一方で、電源投入時に過電圧が検出されなかった場合に、以降では、第１の判定電圧よりも高い第２の判定電圧を用いて過電圧を検出することで、簡易な制御構成によって過電圧の印加に対する保護性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る電力変換装置の構成を説明するブロック図である。

【図2】電源接続時の直流電圧の波形図の例である。

【図3】本実施の形態に係る電力変換装置の過電圧保護制御に係るモード遷移図である。

【図4】本実施の形態に係る電力変換装置の電源投入時の制御処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

【0012】

図１には、本実施の形態に係る電力変換装置１００の構成を説明するブロック図が示される。

【0013】

図１を参照して、電力変換装置１００は、交流電源１０からの交流電力によって負荷１９０を駆動する。交流電源１０は、所定周波数（ｆａｃ＝５０［Ｈｚ］又は６０［Ｈｚ］）の商用電力系統によって構成される。本実施の形態では、電力変換装置１００は、１００ＶＡＣの交流電源１０と接続されることを想定して設計されているものとする。

【0014】

負荷１９０は、代表的には、ブラシレスＤＣモータ等の交流電力の供給によって回転駆動されるモータを含む。例えば、電力変換装置１００は、ヒートポンプ加熱式給湯器に搭載されて、ヒートポンプ加熱式給湯器の構成機器（例えば、コンプレッサ駆動用のモータ及びファンモータ）を負荷１９０として駆動する。

【0015】

電力変換装置１００は、交流電源１０と接続されるインレット１１０と、「スイッチ」の代表例として示されるリレー１２０，１２５と、リレー１２５と直列接続される突入電流抑制抵抗１２２と、制御電源発生回路１３０と、整流回路１５０と、平滑コンデンサ１６０と、電圧検出器１７０と、「主回路」の代表例として示されるインバータ１８０と、コントローラ２００とを備える。

【0016】

整流回路１５０は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して、インレット１１０と接続される。リレー１２０は、電力線ＡＣＬ１又はＡＣＬ２に介挿接続される。リレー１２５及び突入電流抑制抵抗１２２の直列回路は、リレー１２０に対して並列に接続される。

【0017】

リレー１２０，１２５は、代表的には、電磁接触器で構成されて、コントローラ２００によって開閉制御される。インレット１１０に対して交流電源１０がプラグ等によって接続される電源投入時には、突入電流を防止するためにリレー１２５がオンされる一方でリレー１２０がオフされる。その後、後述する過電圧が検出されることなく一定時間が経過すると、突入電流抑制抵抗１２２での電力損失を回避するために、リレー１２５がオフされる一方でリレー１２０がオンされるようになる。

【0018】

整流回路１５０は、図１の例では、交流電源１０からの交流電圧の振幅の２倍の直流電圧を発生する、所謂、倍電圧発生回路によって構成される。整流回路１５０は、全波整流用のダイオードブリッジ１５２と、コンデンサ１５４，１５６を有する。

【0019】

ダイオードブリッジ１５２は、交流電源１０からの交流電圧の全波整流電圧を、電力線ＰＬ及びＮＬの間に出力する。コンデンサ１５４及び１５６は、電力線ＰＬ及びＮＬの間に直列接続される。更に、コンデンサ１５４及び１５６の接続点は、電力線ＡＣＬ２と接続される。

【0020】

この結果、コンデンサ１５４及び１５６の各々は、交流電源１０からの交流電圧の半周期毎に、当該交流電圧の振幅相当の電圧に充電されるので、電力線ＰＬ及びＮＬの間には、交流電源１０からの交流電圧の振幅の２倍相当の直流電圧Ｖｄｃが発生する。電圧検出器１７０は、直流電圧Ｖｄｃを検出する。電圧検出器１７０の検出値は、コントローラ２００に入力される。

【0021】

インバータ１８０は、一般的な三相インバータで構成されて、電力線ＰＬ及びＮＬの電圧差に相当する直流電圧Ｖｄｃを振幅とするパルス電圧によって構成された交流電圧を、負荷１９０である三相モータに対して出力する。

【0022】

コントローラ２００は、マイクロコンピュータで構成することが可能であり、予め格納されたプログラムの実行によるソフトウェア処理によって、後述する過電圧保護のための制御処理を実行する。或いは、コントローラ２００の処理の少なくとも一部は、専用の電子回路によるハードウェア処理によって実行されてもよい。コントローラ２００は、「制御回路」の一実施例に対応する。

【0023】

コントローラ２００は、直流電圧Ｖｄｃに基づく過電圧保護制御によって、リレー１２０，１２５のオフを制御する。コントローラ２００は、直流電圧Ｖｄｃが判定電圧Ｖｔを超えると過電圧を検出するとともに、オン状態のリレー１２０又は１２５をオフ(開放）する保護制御を実行する。

【0024】

報知器２１０は、コントローラ２００からの制御指令に応じて、三相不平衡状態の検出時に、アラーム又はメッセージ等をユーザに対して出力する様に構成される。例えば、報知器２１０は、表示画面或いはスピーカ、又は、両者の組み合わせによって構成することができる。

【0025】

制御電源発生回路１３０は、インレット１１０に入力された交流電圧を、コントローラの電源電圧となる直流電圧（例えば、１５［Ｖ］）に変換する。制御電源発生回路１３０の部品は、誤ってインレットに接続されることが想定される２００ＶＡＣが入力されても破損又は劣化しない耐電圧を有する様に設計される。これにより、コントローラ２００は、電源投入時に、制御電源発生回路１３０からの給電に応じて起動される。

【0026】

図２には、電動投入時における直流電圧Ｖｄｃの波形例が示される。

【0027】

図２（ａ）には、１００ＶＡＣの電源正常接続時の波形例が示される一方で、図２（ｂ）には、２００ＶＡＣの電源誤接続時の波形が示される。

【0028】

図２（ａ）を参照して、電源正常接続時には、１００ＶＡＣの交流電源１０がインレット１１０に接続された後、時刻ｔ０において、リレー１２５がオンされる。これにより、突入電流抑制抵抗１２２を介して、コンデンサ１５４，１５６及び平滑コンデンサ１６０が充電されることによって、直流電圧Ｖｄｃは上昇する。そして、直流電圧Ｖｄｃは、上述した、交流電圧の振幅の２倍相当の電圧Ｖｄｃ＊（約２８０［Ｖ］）まで上昇する。電圧Ｖｄｃ＊は「第１の直流電圧」の一例に相当する。

【0029】

その後、直流電圧Ｖｄｃは、負荷１９０による電力消費に応じて、コンデンサ１５４，１５６及び平滑コンデンサ１６０が放電されるのに応じて低下する一方で、ダイオードブリッジ１５２の出力電圧によってコンデンサ１５４，１５６及び平滑コンデンサ１６０が充電されるのに応じて上昇する。この結果、直流電圧Ｖｄｃには、リップルと呼ばれる交流変動成分が重畳されることになる。或いは、直流電圧Ｖｄｃは、サージ電圧等の重畳によって上昇することもある。

【0030】

直流電圧Ｖｄｃが印加される部品については、これらの点を考慮して耐電圧が設計される。本実施の形態では、一例として、電力変換装置１００の部品の耐電圧が４００［Ｖ］で設計されるものとする。縦軸中に示された上限電圧Ｖｍａｘは、上述した部品の耐電圧（例えば、４００［Ｖ］）に相当する。

【0031】

図２（ｂ）を参照して、電源誤接続時には、２００ＶＡＣの交流電源１０がインレット１１０に接続された後、時刻ｔ０において、リレー１２５がオンされる。この場合には、直流電圧Ｖｄｃは、図２（ａ）と比較して急激に上昇し、最終的には、電源正常接続時の直流電圧Ｖｄｃ＊の２倍である５６０［Ｖ］程度になる。当該Ｖｄｃ＊の２倍の直流電圧は「第２の直流電圧」の一実施例に対応する。

【0032】

このため、図２（ｂ）にも示される通り、直流電圧Ｖｄｃが上限電圧Ｖｍａｘ、即ち、上述した部品の耐電圧を超えてしまう。これにより、電源誤接続時には、部品の破損、又は、破損に至らなくともダメージを負ったまま使用されることでの性能低下が引き起こされることが懸念される。このため、電源投入時には、電源誤接続による過電圧を速やかに検出して、部品保護を行うことが求められる。

【0033】

ここで、過電圧を検出するための判定電圧Ｖｔの設定について説明する。本実施の形態では、電源投入直後の電源確認モードでの判定電圧（Ｖｔ＝Ｖ１）と、電源正常接続の確認後に設けられる通常モードでの判定電圧（Ｖｔ＝Ｖ２）とが異なる値に設定される。判定電圧Ｖ１は「第１の判定電圧」に対応し、判定電圧Ｖ２は「第２の判定電圧」に対応する。

【0034】

図２（ａ）に示される様に、通常モードの判定電圧Ｖ２は、電源正常接続時に想定される直流電圧Ｖｄｃ＊よりも高く、かつ、上限電圧Ｖｍａｘよりも低く設定される。更に、上述したリップルの影響下で過電圧の誤検出を防止するために、判定電圧Ｖ２は、部品の破損を防止する観点から、耐電圧を超える直流電圧Ｖｄｃの印加を回避するためのマージンを確保した上で、上限電圧Ｖｍａｘになるべく近付けて設定される。

【0035】

上記マージンは、リレー１２０の開放時の応答性を考慮して設定される。例えば、電源正常接続時（１００ＶＡＣ）において、コントローラ２００がＶｄｃ＞Ｖ２に応答してリレー１２０のオフを指示したときに、直流電圧Ｖｄｃが上限電圧Ｖｍａｘに達する前にリレー１２０がオフできる時間余裕が確保できる様に、判定電圧Ｖ２は設定される。

【0036】

図２（ｂ）に示される様に、電源誤接続時には、直流電圧Ｖｄｃは電源正常接続時よりも速やかに上昇して、時刻ｔ２で判定電圧Ｖ２に達した後、時刻ｔ３で上限電圧Ｖｍａｘに達する。この様に、上限電圧Ｖｍａｘに近付けて設定された判定電圧Ｖ２を用いると、時刻ｔ２及びｔ３の時間差が小さく、上記マージンの確保が不十分になることが懸念される。即ち、コントローラ２００がＶｄｃ＞Ｖ２に応答してリレー１２０のオフを指示しても、リレー１２０が実際にオフされる前に、直流電圧Ｖｄｃが上限電圧Ｖｍａｘを超える虞がある。

【0037】

従って、電源確認モードでの判定電圧Ｖ１は、判定電圧Ｖ２よりも低く設定される。具体的には、コントローラ２００がＶｄｃ＞Ｖ１に応答してリレー１２０のオフを指示したタイミング（図２（ｂ）中の時刻ｔ１）から、直流電圧Ｖｄｃが上限電圧Ｖｍａｘに達するタイミング（図２（ｂ）中の時刻ｔ３）までに、リレー１２５をオフできる時間余裕が確保される様に、判定電圧Ｖ１が設定される。

【0038】

又、図２（ａ）に示される様に、電源確認モードの判定電圧Ｖ１は、電源正常接続時に過電圧を誤検出しない様に、少なくとも、直流電圧Ｖｄｃ＊より高く設定される必要がある。

【0039】

図３には、本実施の形態に係る電力変換装置の過電圧保護制御に係るモード遷移図が示される。

【0040】

図３に示される様に、インレット１１０に交流電源１０が接続されることで電源が投入されると、コントローラ２００が、制御電源発生回路１３０からの給電によって起動される。この段階では、リレー１２０及び１２５の両方がオフ状態である。

【0041】

コントローラ２００は、図示しないボタン等の操作による試運転の開始操作を検知すると、負荷１９０の試運転モードを開始する。試運転モードにおいて、過電圧保護制御は、電源確認モード及び通常モードを有する。

【0042】

試運転モードの開始時には、電源確認モードが初期設定される。電源確認モードの開始に応じて、コントローラ２００は、リレー１２０のオフを維持する一方で、リレー１２５をオンする。電源確認モードでは、過電圧検出のための判定電圧Ｖｔが上述の判定電圧Ｖ１に設定される。

【0043】

電源確認モードにおいて、直流電圧Ｖｄｃ＞Ｖ１に応じた過電圧が検出されると、電源確認モードが維持されたまま、リレー１２５がオフされる。電源確認モードにおいて、電源投入後の一定期間、直流電圧Ｖｄｃ＞Ｖ１に応じた過電圧が検出されない場合には、電源正常接続が判定されて、電源確認モードから通常モードへの遷移が発生する。電源正常接続が判定されるまで、電源確認モードは維持される。

【0044】

通常モードでは、過電圧検出のための判定電圧Ｖｔとして、上述の判定電圧Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）が設定される。そして、通常の判定電圧Ｖ２を用いた過電圧保護制御を伴って、他の試運転動作が順次実行される。試運転動作終了後においても、過電圧保護制御は、通常モードに維持される。これにより、電力変換装置１００の通常動作時には、当該判定電圧Ｖ２を用いた過電圧保護制御が常時実行される。

【0045】

図４には、本実施の形態に係る電力変換装置の電源投入時の制御処理を説明するフローチャートが示される。図１に示される様に、コントローラ２００は、電源投入に応じて、制御電源発生回路１３０からの電源供給により動作可能な状態となる。従って、図４に示された制御処理は、負荷１９０の試運転のための電源起動時に起動されたコントローラ２００によって実行される。

【0046】

コントローラ２００は、試運転開始操作が入力されると、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１００をＹＥＳ判定として、試運転モードを開始する。試運転モードが開始されると、Ｓ１１０により、電源確認モードが初期設定されて、判定電圧Ｖｔ＝Ｖ１に設定される。更に、コントローラ２００は、Ｓ１２０により、リレー１２０をオフに維持する一方で、突入電流抑制抵抗１２２と直列接続されたリレー１２５をオンする。これにより、図２に示した様に、直流電圧Ｖｄｃが上昇を開始するとともに、Ｓ１３０により、判定電圧Ｖｔ＝Ｖ１による過電圧保護制御も開始される。上述の様に、電源確認モードの過電圧保護制御では、直流電圧Ｖｄｃが判定電圧Ｖ１を超えると、リレー１２５がオフされる。

【0047】

コントローラ２００は、Ｓ１４０により、過電圧保護制御によるリレー１２５のオフが発生したか否かを判定する。リレー１２５のオフが発生していないとき（Ｓ１４０のＮＯ判定時）には、Ｓ１５０により、リレー１２５のオンから予め定められた一定時間が経過したか否かが更に判定される。

【0048】

コントローラ２００は、リレー１２５のオンから一定時間、リレー１２５のオフが発生しないとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１６０により、電源確認モードを終了して、通常モードへの移行を実行する。図２（ａ）に示された電源正常接続時には、Ｓ１５０がＹＥＳとされて、Ｓ１６０が実行されることが理解される。

【0049】

尚、Ｓ１６０において、更にこのタイミングで、リレー１２５に代えてリレー１２０をオンすることも可能である。或いは、リレー１２５からリレー１２０への切換タイミングについては、電源確認モードから通常モードへの移行とは独立して制御することも可能である。

【0050】

通常モードでは、直流電圧Ｖｄｃが判定電圧Ｖ１よりも高い判定電圧Ｖ２を超えたときにリレー１２０（又は、リレー１２５）がオフされる様に過電圧保護制御が実行される。又、電源確認モード（Ｓ１１０）及び通常モード（Ｓ１６０）の間では、判定電圧Ｖｔに加えて、過電圧の検出速度も切換えることができる。

【0051】

例えば、周期Ｔｃ［ｓ］毎に直流電圧Ｖｄｃと判定電圧Ｖｔとを比較することで過電圧が検出される際に、通常モードでは、連続してｍ周期（ｍ：２以上の整数）でＶｄｃ＞Ｖ２となったとき、即ち、Ｖｄｃ＞Ｖ２が、ｍ・Ｔｃの間連続すると、過電圧を検出してリレー１２０又は１２５がオフされる。これに対して、電源確認モードでは、連続してｎ周期（ｎ：ｍ未満の整数）でＶｄｃ＞Ｖ１となったとき、即ち、Ｖｄｃ＞Ｖ１が、ｎ・Ｔｃ間連続すると、過電圧を検出してリレー１２０又は１２５をオフすることができる。即ち、ｍ・Ｔｃは「第１の時間」の一実施例に対応し、ｎ・Ｔｃはは「第２の時間」の一実施例に対応する。或いは、上記周期Ｔｃについて、電源確認モードでは、通常モードよりも短く設定することも可能である。

【0052】

コントローラ２００は、電源確認モード中にリレー１２５のオフが発生したとき（Ｓ１４０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１７０により、電源投入時の過電圧発生の累積回数をカウントアップする。図２（ｂ）に示された電源誤接続時には、時刻ｔ１において、Ｓ１４０がＹＥＳ判定とされることが理解される。

【0053】

コントローラ２００は、更に、Ｓ１８０により、Ｓ１７０でカウントアップされた累積回数に基づき、電源投入時の過電圧発生が予め定められたＮ回（Ｎ：２以上の整数）連続して発生したか否かを判定する。過電圧がＮ回連続して発生した場合には（Ｓ１８０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１９０に処理が進められて、電源誤接続による誤施工が発生している可能性を知らせるメッセージが、報知器２１０から出力される。

【0054】

過電圧発生の累積回数がＮに達するまで（Ｓ１８０のＮＯ判定時）は、リレー１２０及び１２５のオフが維持されたまま、処理はＳ１００に戻される。即ち、試運転は完了していないため、試運転開始操作が改めて入力されると、前回の試運転開始操作時にＳ１７０でカウントアップされた累積回数が維持されて、Ｓ１１０からの制御処理が再び実行される。

【0055】

一方で、Ｓ１７０でカウントアップされる累積回数は、電源投入時において「０」に初期設定されるとともに、Ｓ１５０のＹＥＳ判定時、即ち、電源正常接続が確認されて通常モードに移行する際にも、「０」にクリアされる。

【0056】

以上説明した様に、本実施の形態に係る電力変換装置によれば、判定電圧の切換を伴う過電圧保護制御によって、電源投入時の電源誤接続に起因する過電圧が部品に印加されることを防止するとともに、電源正常接続時の負荷１９０の動作時においても当該部品を過電圧の印加から保護することができる。この結果、制御構成を複雑化することなく、過電圧の印加に対する保護性能が高められた電力変換装置を提供することができる。

【0057】

又、電源確認モードでの過電圧の検出速度を通常モードよりも上昇することで、電源誤接続に対する過電圧保護性能を高めることができる。更に、電源投入時の過電圧発生が複数回連続発生したときに、試運転の施工者に対して、電源誤接続が発生していないかの確認を促すメッセージを出力することができる。

【0058】

尚、本実施の形態に係る電力変換装置では、インレット１１０に入力された交流電圧から、電源誤接続に対処可能な耐電圧を有する制御電源発生回路１３０によって、コントローラ２００の電源が確保されている。

【0059】

この点について、特許文献１の電源装置では、開閉回路の制御部の電源として、交流電源とは別個の外付けの直流電源を用いることで、交流電源の誤接続時に当該制御部が破損せずに正常動作することを可能としている。このため、特許文献１では、開閉回路制御用の直流電源が別途必要であるので、部品点数の増加に加えて、当該直流電源の放電等による動作不良時に保護性能が確保できないことが懸念される。

【0060】

これに対して、本実施の形態では、電源投入時においてコントローラ２００の電源確保の確実性が高められるので、この点からも過電圧の印加に対する保護性能が高められる。

【0061】

尚、本実施の形態では、インバータ１８０を「主回路」として、ヒートポンプ加熱式給湯器の構成機器である三相モータを負荷とする電力変換装置における過電圧保護を代表的に説明した。しかしながら、本実施の形態に係る過電圧保護制御が適用される電力変換装置について、「主回路」及び「負荷」は、この例示に限定されるものではない。例えば、負荷１９０は、三相モータ以外の交流負荷、或いは、直流負荷（例えば、直流モータ）で構成されてもよい。この結果、「主回路」については、ＤＣ／ＤＣ変換器で構成することも可能である。

【0062】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0063】

１０ 交流電源、１００ 電力変換装置、１１０ インレット、１２０，１２５ リレー、１２２ 突入電流抑制抵抗、１３０ 制御電源発生回路、１５０ 整流回路、１５２ ダイオードブリッジ、１５４，１５６ コンデンサ、１６０ 平滑コンデンサ、１７０ 電圧検出器、１８０ インバータ、１９０ 負荷、２００ コントローラ、２１０ 報知器、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＰＬ，ＮＬ 電力線、Ｖ１，Ｖ２，Ｖｔ 判定電圧、Ｖｄｃ 直流電圧（平滑コンデンサ）、Ｖｍａｘ 上限電圧。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】