特開 2024-127053 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】P2024127053

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/155 20060101AFI20240912BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H02M7/155 G

H02M7/12 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035899

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(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】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】馬場 雄介

【テーマコード（参考）】

5H006

【Ｆターム（参考）】

5H006AA04

5H006CA03

5H006CA12

5H006CB01

5H006CC05

5H006DA04

5H006DB03

5H006DC05

5H006FA01

5H006FA04

(57)【要約】

【課題】複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数のスイッチ部のスイッチングにより電力の変換を行う主回路部と、主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、を備え、複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、制御装置は、複数の順電圧信号のいずれかの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号のいずれかの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子を含むスイッチ部を特定する電力変換装置が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号と、前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す逆電圧信号と、を前記複数のスイッチング素子に応じて複数取得するともに、前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号の取得を前記複数のスイッチ部のそれぞれについて行い、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記複数の逆電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子を含む前記スイッチ部を特定する電力変換装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記複数の順電圧信号の論理和を演算した順電圧の論理和信号と、前記複数の逆電圧信号の論理和を演算した逆電圧の論理和信号と、を前記複数のスイッチ部毎に演算し、
前記順電圧の論理和信号は、前記複数のスイッチング素子のいずれかに順電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数のスイッチング素子のいずれにも順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記逆電圧の論理和信号は、前記複数のスイッチング素子のいずれかに逆電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数のスイッチング素子のいずれにも逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、前記順電圧の論理和信号の前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記逆電圧の論理和信号の前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なると判断する請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記主回路部は、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに対応する前記複数の順電圧信号を取得し、
前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間と、前記複数の逆電圧信号のそれぞれの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較により、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する請求項１記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子の数が所定数未満である場合には、前記主回路部の動作を継続させる請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号の取得を前記複数のスイッチング素子のそれぞれについて行うことにより、複数の前記順電圧信号を取得するとともに、前記複数のスイッチ部のそれぞれの両端に印加される交流電圧を取得し、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の交流電圧を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間と、前記スイッチ部の両端に印加される交流電圧と、を比較し、前記順電圧信号の前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記スイッチ部の両端に印加される交流電圧の負側の期間と重なる場合に、そのスイッチング素子に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する電力変換装置。

【請求項6】

複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、
前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
を備え、
前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、
前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号の取得を前記複数のスイッチング素子のそれぞれについて行うことにより、複数の前記順電圧信号を取得し、取得した前記複数の順電圧信号を前記制御装置に送信し、
前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、
前記制御装置は、１つの前記スイッチ部において、前記複数の順電圧信号のそれぞれの前記順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングを比較し、他の前記順電圧信号に比べて、前記順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングの異なる前記順電圧信号が存在する場合に、その順電圧信号に対応する前記スイッチング素子に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記複数のスイッチング素子のうちのいずれの前記スイッチング素子に前記所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する電力変換装置。

【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】

交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、主回路部の動作を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置が知られている。主回路部は、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行う。制御装置は、複数のスイッチ部のそれぞれに対応した複数の制御信号を主回路部に送信し、複数のスイッチ部のスイッチングを制御することにより、主回路部による電力の変換を制御する。

【0003】

複数のスイッチング素子は、様々な要因により、短絡故障を起こしてしまう場合がある。複数のスイッチング素子が直列に接続された主回路部では、スイッチ部に含まれる複数のスイッチング素子のうちの数個のスイッチング素子が短絡故障を起こしたとしても、残りのスイッチング素子で運転を継続することができる。

【0004】

一方で、複数のスイッチング素子は、完全な短絡まで至らず、所定の抵抗値を持った状態で故障してしまう場合もある。この場合には、制御装置又は制御装置の動作を制御する上位装置が、主回路部の動作異常と判断し、１つのスイッチング素子の異常でも、主回路部の動作を停止させてしまう可能性がある。例えば、複数のスイッチング素子がサイリスタである場合に、制御装置又は上位装置が、サイリスタの転流失敗が発生していると判断し、主回路部の動作を停止させてしまう可能性がある。

【0005】

複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生した際に、制御装置又は上位装置が主回路部の動作異常を検出して主回路部の動作を停止させた場合には、動作停止の原因の特定に時間がかかり、復旧に時間を要してしまう可能性がある。

【0006】

このため、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行う電力変換装置では、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を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】

【0007】

【特許文献1】特開２０１８－１３７８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

実施形態は、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行うとともに、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本実施形態によれば、複数のスイッチ部を有し、前記複数のスイッチ部のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う主回路部と、前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、を備え、前記複数のスイッチ部のそれぞれは、直列に接続された複数のスイッチング素子を有し、前記主回路部は、前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号と、前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す逆電圧信号と、を前記複数のスイッチング素子に応じて複数取得するともに、前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号の取得を前記複数のスイッチ部のそれぞれについて行い、取得した前記複数の順電圧信号及び前記複数の逆電圧信号を前記制御装置に送信し、前記複数の順電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、前記複数の逆電圧信号のそれぞれは、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていることを表す期間と、対応する前記スイッチング素子に逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有し、前記制御装置は、前記複数の順電圧信号のいずれかの前記順電圧が印加されていることを表す期間が、前記複数の逆電圧信号のいずれかの前記逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、前記複数のスイッチング素子のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、前記所定の抵抗値を持った故障の発生した前記スイッチング素子を含む前記スイッチ部を特定する電力変換装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本実施形態では、複数のスイッチング素子を直列に接続した複数のスイッチ部を有し、複数のスイッチ部のスイッチングにより、電力の変換を行うとともに、複数のスイッチング素子の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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１の実施形態に係るスイッチ部を模式的に表すブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係る制御装置の一部を模式的に表すブロック図である。

【図4】第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表す波形図である。

【図5】第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表す波形図である。

【図6】第２の実施形態に係る制御装置の一部を模式的に表すブロック図である。

【図7】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8】第４の実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
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を適宜省略する。

【0013】

（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、制御装置１４と、を備える。

【0014】

主回路部１２は、複数のスイッチ部２０を有する。主回路部１２は、複数のスイッチ部２０のスイッチングにより、電力の変換を行う。複数のスイッチ部２０は、例えば、ブリッジ接続される。この例において、主回路部１２は、三相ブリッジ接続された６つのスイッチ部２０からなる２つのブリッジ回路を有し、２つのブリッジ回路を直列に接続した１２相変換器である。スイッチ部２０は、例えば、ブリッジ回路の１つのアームを構成する部分である。主回路部１２は、例えば、複数のスイッチ部２０のスイッチングにより、交流電力から直流電力への変換を行う。

【0015】

但し、主回路部１２の構成は、１２相変換器に限ることなく、三相ブリッジ接続された６つのスイッチ部２０からなる三相変換器や、単相ブリッジ接続された４つのスイッチ部２０からなる単相変換器などでもよい。主回路部１２は、例えば、３レベル変換器などのマルチレベル変換器などでもよい。主回路部１２の構成は、複数のスイッチ部２０のスイッチングによって電力の変換を行うことが可能な任意の構成でよい。また、主回路部１２による電力の変換は、交流電力から直流電力への変換に限ることなく、直流電力から交流電力への変換、あるいは交流電力から別の交流電力への変換でもよい。主回路部１２による電力の変換は、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換の少なくとも一方を行う任意の変換でよい。

【0016】

図２は、第１の実施形態に係るスイッチ部を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、複数のスイッチ部２０のそれぞれは、複数のスイッチング素子２２と、複数のスナバ回路２４と、複数の電圧検出器２６と、を有する。複数のスイッチング素子２２は、直列に接続されている。これにより、主回路部１２では、スイッチ部２０の両端に印加される電圧を複数のスイッチング素子２２で分担することができる。従って、複数のスイッチング素子２２に高い耐圧が必要となることを抑制しつつ、比較的高い電圧の電力変換を行うことができる。

【0017】

複数のスイッチング素子２２は、例えば、サイリスタである。複数のスイッチ部２０は、例えば、サイリスタバルブである。複数のスイッチング素子２２は、例えば、一対の主端子と、制御端子と、を有する。また、複数のスイッチング素子２２は、オン状態と、オフ状態と、を有する。オン状態は、一対の主端子間に電流を流す状態である。オフ状態は、一対の主端子間の電流の流れを遮断する状態である。なお、オフ状態は、一対の主端子間に完全に電流が流れない状態に限ることなく、主回路部１２の動作に影響の無い範囲の微弱な電流が一対の主端子間に流れる状態でもよい。複数のスイッチング素子２２は、一対の主端子間の電圧、及び制御端子の電圧に応じて、オン状態及びオフ状態を切り替える。

【0018】

但し、複数のスイッチング素子２２は、サイリスタに限ることなく、他の他励式のスイッチング素子でもよいし、ＧＴＯ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの自励式のスイッチング素子でもよい。複数のスイッチング素子２２は、一対の主端子間の電圧、及び制御端子の電圧に応じて、オン状態及びオフ状態を切り替え可能な任意のスイッチング素子でよい。

【0019】

複数のスナバ回路２４のそれぞれは、複数のスイッチング素子２２のそれぞれと並列に接続される。スナバ回路２４は、スイッチング素子２２の遮断時に生じる過渡的な高電圧を抑制する。

【0020】

スナバ回路２４は、例えば、抵抗器２４ａとコンデンサ２４ｂとの直列接続体を有する。抵抗器２４ａは、換言すれば、スイッチング素子２２の一対の主端子間に設けられる。コンデンサ２４ｂは、換言すれば、抵抗器２４ａとスイッチング素子２２の一方の主端子との間に設けられる。

【0021】

この例において、スナバ回路２４は、いわゆるＲＣスナバ回路である。但し、スナバ回路２４の構成は、ＲＣスナバ回路に限ることなく、スイッチング素子２２に並列に接続され、スイッチング素子２２の遮断時に生じる過渡的な高電圧を抑制可能な任意の構成でよい。

【0022】

複数の電圧検出器２６のそれぞれは、複数のスイッチング素子２２のそれぞれに設けられる。複数の電圧検出器２６は、複数のスイッチング素子２２の一対の主端子間の電圧を検出する。

【0023】

図１に戻って、制御装置１４は、複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応した複数の制御信号ＧＰを主回路部１２に送信し、複数のスイッチ部２０のスイッチングを制御することにより、主回路部１２による電力の変換を制御する。

【0024】

制御装置１４は、上位装置２と通信を行う。上位装置２は、例えば、電力変換装置１０の動作を制御する上位のコントローラである。制御装置１４は、上位装置２からの指令に基づいて複数の制御信号ＧＰを生成し、生成した複数の制御信号ＧＰを主回路部１２に送信する。

【0025】

但し、制御装置１４は、必ずしも上位装置２と通信を行わなくてもよい。制御装置１４は、例えば、予め設定された情報に基づいて、主回路部１２の動作を制御する構成でもよい。制御装置１４は、例えば、電力変換装置１０の管理者などからの操作指示の入力を受け付けるための操作部を有し、操作部を介して入力された情報を基に、主回路部１２の動作を制御する構成などでもよい。

【0026】

主回路部１２は、制御装置１４から受信した複数の制御信号ＧＰを基に、複数のスイッチ部２０のスイッチングを駆動することにより、電力の変換を行う。また、主回路部１２は、複数のスイッチ部２０のそれぞれについて、複数のスイッチング素子２２の複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶの取得を行う。

【0027】

順電圧信号ＦＶは、スイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す信号である。逆電圧信号ＲＶは、スイッチング素子２２に逆電圧が印加されていることを表す信号である。より詳しくは、順電圧信号ＦＶは、スイッチング素子２２の一対の主端子間に順電圧が印加されていることを表す信号であり、逆電圧信号ＲＶは、スイッチング素子２２の一対の主端子間に逆電圧が印加されていることを表す信号である。

【0028】

主回路部１２は、例えば、電圧検出器２６でスイッチング素子２２の両端の電圧を検出することにより、順電圧信号ＦＶ及び逆電圧信号ＲＶを取得する。

【0029】

主回路部１２は、例えば、複数のスイッチ部２０の複数のスイッチング素子２２のそれぞれに対応する複数の順電圧信号ＦＶを取得する。一方、主回路部１２は、例えば、複数のスイッチ部２０のそれぞれについて、複数のスイッチング素子２２のうちの代表する所定数のスイッチング素子２２に対応する所定数の逆電圧信号ＲＶを取得する。

【0030】

但し、主回路部１２は、複数のスイッチ部２０のそれぞれについて、複数のスイッチング素子２２のうちの代表する所定数のスイッチング素子２２に対応する所定数の順電圧信号ＦＶを取得してもよい。主回路部１２は、複数のスイッチ部２０の複数のスイッチング素子２２のそれぞれに対応する複数の逆電圧信号ＲＶを取得してもよい。

【0031】

主回路部１２の取得する順電圧信号ＦＶの数は、取得する逆電圧信号ＲＶの数と同じでもよいし、異なってもよい。１つのスイッチ部２０において、順電圧信号ＦＶを取得するスイッチング素子２２は、逆電圧信号ＲＶを取得するスイッチング素子２２と同じでもよいし、異なってもよい。主回路部１２の取得する順電圧信号ＦＶの数及び逆電圧信号ＲＶの数は、任意の数でよい。

【0032】

主回路部１２は、取得した複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを制御装置１４に送信する。

【0033】

制御装置１４は、複数のスイッチ部２０のそれぞれの複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを主回路部１２から受信する。制御装置１４は、受信した複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを上位装置２に送信する。制御装置１４は、例えば、上位装置２からの指令、受信した複数の順電圧信号ＦＶ、及び受信した複数の逆電圧信号ＲＶに基づいて複数の制御信号ＧＰを生成することにより、主回路部１２の動作を制御する。

【0034】

また、制御装置１４及び上位装置２は、受信した複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを基に、主回路部１２の異常の検出を行う。制御装置１４及び上位装置２は、主回路部１２の異常を検出した場合には、主回路部１２の動作を停止させる。

【0035】

制御装置１４は、順電圧信号ＦＶについては、複数のスイッチ部２０に含まれる複数のスイッチング素子２２の全てに対応する複数の順電圧信号ＦＶを取得する。これにより、主回路部１２の異常を適切に検出することができる。そして、制御装置１４は、逆電圧信号ＲＶについては、複数のスイッチング素子２２のうちの代表する所定数のスイッチング素子２２に対応する所定数の逆電圧信号ＲＶを取得する。これにより、主回路部１２の異常の検出精度を高めつつ、逆電圧信号ＲＶを取得するための電圧検出器２６や逆電圧信号ＲＶを通信するための通信機器など、主回路部１２及び制御装置１４の構成の複雑化や部品点数の増加を抑制することができる。例えば、主回路部１２及び制御装置１４の大型化や製造コストの増加などを抑制することができる。但し、主回路部１２に関する説明と同様に、制御装置１４の取得する順電圧信号ＦＶの数及び逆電圧信号ＲＶの数は、任意の数でよい。

【0036】

図３は、第１の実施形態に係る制御装置の一部を模式的に表すブロック図である。
図３に表したように、制御装置１４は、ＯＲ回路３０、３２を有する。ＯＲ回路３０、３２は、換言すれば、論理和回路である。図３では図示を簡略化しているが、制御装置１４は、例えば、主回路部１２の複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応する複数のＯＲ回路３０、及び主回路部１２の複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応する複数のＯＲ回路３２を有する。

【0037】

ＯＲ回路３０は、対応する１つのスイッチ部２０の複数の順電圧信号ＦＶの論理和を演算し、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを出力する。制御装置１４は、複数のＯＲ回路３０により、複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応する複数の論理和信号ＦＶＯＲを演算する。

【0038】

ＯＲ回路３２は、対応する１つのスイッチ部２０の複数の逆電圧信号ＲＶの論理和を演算し、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲを出力する。制御装置１４は、複数のＯＲ回路３２により、複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応する複数の論理和信号ＲＶＯＲを演算する。

【0039】

図３では、例えば、１つのスイッチ部２０において４０個のスイッチング素子２２が直列に接続されている場合に、１０番目、２０番目、３０番目、４０番目の４つのスイッチング素子２２に対応する４つの逆電圧信号ＲＶの論理和を演算する例を表している。但し、取得する逆電圧信号ＲＶの数は、４つに限ることなく、任意の数でよい。逆電圧信号ＲＶを取得するスイッチング素子２２は、１０番目、２０番目、３０番目、４０番目に限ることなく、任意のスイッチング素子２２でよい。

【0040】

制御装置１４は、例えば、上位装置２からの指令、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲ、及び逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲを基に、複数の制御信号ＧＰの生成を行う。これにより、主回路部１２の状態（各スイッチング素子２２の両端に印加される電圧の状態）に応じて、主回路部１２の動作を適切に制御することができる。

【0041】

図４は、第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表す波形図である。
図４は、１つのスイッチ部２０の両端に印加される交流電圧、１番目のスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧ｖｔ１、１番目のスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶ１、２番目～ｎ番目のスイッチング素子２２のそれぞれの両端に印加される交流電圧ｖｔ２～ｖｔ（ｎ）、２番目～ｎ番目のスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶ２～ＦＶ（ｎ）、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲ、及び逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの一例を模式的に表している。また、図４では、１つのスイッチ部２０に含まれる複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合の各信号の一例を模式的に表している。

【0042】

図４に表したように、順電圧信号ＦＶ（ＦＶ１～ＦＶ（ｎ））は、例えば、スイッチング素子２２に順電圧が印加されている時にＨｉ（電圧の高い状態）、スイッチング素子２２に順電圧が印加されていない時にＬｏ（電圧の低い状態）となるパルス状の信号である。換言すれば、順電圧信号ＦＶは、例えば、スイッチング素子２２に順電圧が印加されている時に「１」、スイッチング素子２２に順電圧が印加されていない時に「０」となるデジタル信号である。

【0043】

１つのスイッチ部２０において、複数のスイッチング素子２２は、直列に接続されている。従って、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合には、図４に表したように、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧と実質的に同期した交流電圧が、複数のスイッチング素子２２のそれぞれに印加され、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）は、実質的に同じ信号となる。

【0044】

複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）の論理和を演算した論理和信号ＦＶＯＲは、例えば、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）の全てが「０」の時に「０」となり、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）のいずれかが「１」の時に「１」となる。換言すれば、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲは、複数のスイッチング素子２２のいずれかに順電圧が印加されている時に「１」となり、複数のスイッチング素子２２のいずれにも順電圧が印加されていない時に「０」となる。

【0045】

上記のように、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合には、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）は、実質的に同じ信号である。従って、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合には、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲも、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）と実質的に同じ信号となる。

【0046】

逆電圧信号ＲＶは、例えば、スイッチング素子２２に逆電圧が印加されている時にＨｉ、スイッチング素子２２に逆電圧が印加されていない時にＬｏとなるパルス状の信号である。逆電圧信号ＲＶは、例えば、同じスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶを反転させた信号となる。従って、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合には、１つのスイッチ部２０の複数の逆電圧信号ＲＶも、実質的に同じ信号となる。逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲも、複数の逆電圧信号ＲＶと実質的に同じ信号となる。複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲは、例えば、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを反転させた信号となる。

【0047】

このように、複数のスイッチング素子２２が正常である場合には、例えば、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲは、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを反転させた信号であり、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの「１」の期間は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの「１」の期間と重ならない。換言すれば、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間と重ならない。

【0048】

なお、順電圧信号ＦＶ及び逆電圧信号ＲＶは、上記に限定されるものではない。順電圧信号ＦＶは、対応するスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間と、対応するスイッチング素子２２に順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有する任意の信号でよい。逆電圧信号ＲＶは、対応するスイッチング素子２２に逆電圧が印加されていることを表す期間と、対応するスイッチング素子２２に逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有する任意の信号でよい。

【0049】

また、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲは、複数のスイッチング素子２２のいずれかに順電圧が印加されていることを表す期間と、複数のスイッチング素子２２のいずれにも順電圧が印加されていないことを表す期間と、を有する任意の信号でよい。逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲは、複数のスイッチング素子２２のいずれかに逆電圧が印加されていることを表す期間と、複数のスイッチング素子２２のいずれにも逆電圧が印加されていないことを表す期間と、を有する任意の信号でよい。

【0050】

図５は、第１の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表す波形図である。
図５は、１つのスイッチ部２０に含まれる複数のスイッチング素子２２のうちの１番目のスイッチング素子２２に、所定の抵抗値を持った故障が発生した場合の、図３と同じ各信号の一例を模式的に表している。

【0051】

スイッチング素子２２が短絡故障を起こした場合には、スイッチング素子２２の一対の主端子間の電圧が実質的にゼロとなるため、順電圧信号ＦＶは、常にスイッチング素子２２に順電圧が印加されていないことを表す期間となる。同様に、スイッチング素子２２が短絡故障を起こした場合には、逆電圧信号ＲＶは、常にスイッチング素子２２に逆電圧が印加されていないことを表す期間となる。

【0052】

このため、制御装置１４及び上位装置２は、順電圧信号ＦＶ及び逆電圧信号ＲＶが変化せず、順電圧及び逆電圧が印加されていないことを表す期間が続いている場合に、そのスイッチング素子２２に短絡故障が発生していることを検出する。換言すれば、制御装置１４及び上位装置２は、順電圧及び逆電圧が印加されていることを表す期間となるはずの期間においても、順電圧及び逆電圧が印加されていないことを表す期間が続いている場合に、そのスイッチング素子２２に短絡故障が発生していると検出する。

【0053】

複数のスイッチング素子２２が直列に接続されたスイッチ部２０では、直列に接続された複数のスイッチング素子２２のうちの数個が短絡故障を起こしたとしても、残りのスイッチング素子２２で運転を継続することができる。制御装置１４及び上位装置２は、短絡故障を起こしたスイッチング素子２２の数を数え、短絡故障を起こしたスイッチング素子２２の数が所定数未満である場合には、主回路部１２の動作を継続させ、短絡故障を起こしたスイッチング素子２２の数が所定数以上となった場合には、主回路部１２の動作を停止させる。これにより、例えば、主回路部１２の動作の安定性を高めつつ、残りの健全なスイッチング素子２２の拡大故障などを抑制することができる。

【0054】

なお、図４及び図５では、説明を容易にするため、便宜的に複数のスイッチング素子２２がオフ状態の時の電圧波形及び各信号の例を模式的に表している。主回路部１２を動作させている場合には、スイッチング素子２２をオン状態に切り替えた際に、スイッチング素子２２の両端の電圧（交流電圧ｖｔ１～ｖｔ（ｎ））が実質的にゼロになる。従って、順電圧信号ＦＶは、スイッチング素子２２をオフ状態からオン状態に切り替えた際に、順電圧が印加されていることを表す期間から順電圧が印加されていないことを表す期間に切り替わる。

【0055】

一方で、スイッチング素子２２が所定の抵抗値を持った故障状態となった場合には、スイッチング素子２２の抵抗値及び両端に印加される交流電圧に応じて、スイッチング素子２２に順電圧が印加された期間、及び逆電圧が印加された期間が発生する。

【0056】

この際、図５に表したように、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧は、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧、及び他の正常なスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧と位相の異なる交流電圧となる。これは、スイッチング素子２２と並列に接続されたスナバ回路２４の影響に起因する。例えば、スナバ回路２４が、コンデンサ２４ｂを有する場合には、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧は、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧、及び他の正常なスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧よりも位相の進んだ交流電圧となる。例えば、図５では、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の両端に印加される交流電圧の位相が、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の位相よりも８０°進んだ例を表している。

【0057】

このため、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶは、他の正常なスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶと異なる信号となる。所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶの順電圧が印加されていることを表す期間は、他の正常なスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶの順電圧が印加されていることを表す期間とタイミングが異なる。

【0058】

従って、複数の順電圧信号ＦＶ１～ＦＶ（ｎ）の論理和を演算した論理和信号ＦＶＯＲは、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶのタイミングのずれの分だけ変化する。論理和信号ＦＶＯＲは、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合と比べて、上記のタイミングのずれの分だけ、複数のスイッチング素子２２のいずれかに順電圧が印加されていることを表す期間が長くなる。

【0059】

また、例えば、逆電圧信号ＲＶを取得するスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生した場合には、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲと同様に、上記のタイミングのずれの分だけ、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの複数のスイッチング素子２２のいずれかに逆電圧が印加されていることを表す期間が長くなる。

【0060】

このように、複数のスイッチング素子２２のそれぞれが正常である場合には、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間と重ならない。そして、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生した場合には、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間に、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間と重なる期間が発生する。

【0061】

制御装置１４は、複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを基に、複数のスイッチング素子２２の所定の抵抗値を持った故障の発生の検出を行う。制御装置１４は、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号ＲＶのそれぞれの逆電圧が印加されていることを表す期間と重ならない場合に、複数のスイッチング素子２２のいずれにも所定の抵抗値を持った故障が発生していないと検出する。

【0062】

そして、制御装置１４は、複数の順電圧信号ＦＶのいずれかの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号ＲＶのいずれかの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出する。そして、制御装置１４は、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２を含むスイッチ部２０を特定する。

【0063】

この例において、制御装置１４は、複数の順電圧信号ＦＶの論理和を演算した論理和信号ＦＶＯＲと、複数の逆電圧信号ＲＶの論理和を演算した論理和信号ＲＶＯＲと、を演算する。

【0064】

制御装置１４は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間が、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と重ならない場合に、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号ＲＶのそれぞれの逆電圧が印加されていることを表す期間と重ならないと判断する。換言すれば、制御装置１４は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間が、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と重ならない場合に、複数のスイッチング素子２２のいずれにも所定の抵抗値を持った故障が発生していないと検出する。

【0065】

そして、制御装置１４は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間が、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、複数の順電圧信号ＦＶのいずれかの順電圧が印加されていることを表す期間が、複数の逆電圧信号ＲＶのいずれかの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なると判断する。換言すれば、制御装置１４は、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの順電圧が印加されていることを表す期間が、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と重なる場合に、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出する。

【0066】

このように、制御装置１４は、例えば、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲ及び逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲを基に、複数のスイッチング素子２２の所定の抵抗値を持った故障の発生の検出を行う。これにより、例えば、複数の順電圧信号ＦＶと複数の逆電圧信号ＲＶとのそれぞれを比較する場合などと比べて、制御装置１４における演算負荷を抑制することができる。複数のスイッチング素子２２の所定の抵抗値を持った故障をより簡単な構成で検出することができる。

【0067】

制御装置１４は、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出した場合には、例えば、主回路部１２の動作を停止させる。これにより、残りの健全なスイッチング素子２２の拡大故障などを抑制することができる。

【0068】

なお、複数のスイッチング素子２２の所定の抵抗値を持った故障は、複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを上位装置２に送信することにより、上位装置２で検出するようにしてもよい。

【0069】

以上、説明したように、本実施形態によれば、複数のスイッチング素子２２を直列に接続した複数のスイッチ部２０を有し、複数のスイッチ部２０のスイッチングにより、電力の変換を行うとともに、複数のスイッチング素子２２の所定の抵抗値を持った故障の発生を検出することができる電力変換装置１０を提供することができる。

【0070】

例えば、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生した際に、故障の発生したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶが、本来とは異なるタイミングで順電圧が印加されていることを表す期間となるため、制御装置１４又は上位装置２が、主回路部１２の動作異常（例えばサイリスタ素子の転流失敗）と判断し、主回路部１２の動作を停止させる構成もある。この構成の場合には、動作停止の原因の特定に時間がかかり、復旧に時間を要してしまう可能性がある。

【0071】

これに対し、本実施形態に係る電力変換装置１０では、制御装置１４が、複数のスイッチング素子２２のいずれかに所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２を含むスイッチ部２０を特定する。このため、電力変換装置１０では、例えば、主回路部１２の動作を停止させた後、特定したスイッチ部２０に含まれる複数のスイッチング素子２２の点検を行い、故障したスイッチング素子２２の特定及び交換などの作業を行えばよい。これにより、電力変換装置１０では、例えば、複数のスイッチ部２０に含まれる全てのスイッチング素子２２の点検を行わなければならない場合などと比べて、主回路部１２の復旧の作業を容易にすることができる。例えば、復旧に要する時間を短縮することができる。

【0072】

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る制御装置の一部を模式的に表すブロック図である。
図６に表したように、この例における制御装置１４ａは、複数のＡＮＤ回路４０と、複数のＮＯＴゲート４２と、複数のＡＮＤ回路４４と、ＯＲ回路４６と、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。また、図６では、制御装置１４ａにおいて、１つのスイッチ部２０に対応する部分のみを表している。複数のＡＮＤ回路４０、複数のＮＯＴゲート４２、複数のＡＮＤ回路４４、及びＯＲ回路４６は、例えば、複数のスイッチ部２０毎に設けられる。

【0073】

複数のＡＮＤ回路４０、複数のＮＯＴゲート４２、及び複数のＡＮＤ回路４４は、１つのスイッチ部２０に含まれる複数のスイッチング素子２２のそれぞれに対応して設けられる。ＡＮＤ回路４０及びＡＮＤ回路４４は、換言すれば、論理積回路である。

【0074】

制御装置１４ａは、複数のスイッチング素子２２のそれぞれの順電圧信号ＦＶを複数のＡＮＤ回路４０のそれぞれに入力するとともに、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲを複数のＡＮＤ回路４０のそれぞれに入力する。逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲは、図３に関して説明したＯＲ回路３２の出力を用いることができる。制御装置１４ａは、例えば、ＯＲ回路３２をさらに有する（図示は省略）。逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲは、上記第１の実施形態に関して説明したものと同様のものを用いることができる。

【0075】

ＡＮＤ回路４０は、入力された１つのスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶと論理和信号ＲＶＯＲとの論理積を演算する。制御装置１４ａは、複数のＡＮＤ回路４０により、複数のスイッチング素子２２のそれぞれに対応する複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれについて、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲとの論理積を演算する。

【0076】

ＡＮＤ回路４０の出力は、順電圧信号ＦＶ及び論理和信号ＲＶＯＲがともに「１」の時に「１」となり、それ以外の時に「０」となる。すなわち、ＡＮＤ回路４０の出力は、順電圧信号ＦＶがスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間であり、かつ論理和信号ＲＶＯＲが複数のスイッチング素子２２のいずれかに逆電圧が印加されていることを表す期間である時に「１」となり、それ以外の時に「０」となる。

【0077】

前述のように、スイッチング素子２２が正常である場合には、順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間は、論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と重ならない。従って、ＡＮＤ回路４０の出力が「１」となるのは、対応するスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生している時であると考えることができる。

【0078】

制御装置１４ａは、ＡＮＤ回路４０の出力が「１」となった際に、対応するスイッチング素子２２の故障を検出する。制御装置１４ａは、複数のＡＮＤ回路４０の出力を基に、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数を数える。制御装置１４ａは、１つのスイッチ部２０において、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数が所定数未満である場合には、主回路部１２の動作を継続させる。そして、制御装置１４ａは、１つのスイッチ部２０において、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数が所定数以上である場合には、主回路部１２の動作を停止させる。

【0079】

なお、制御装置１４ａは、例えば、ＡＮＤ回路４０の出力が一度「１」となった場合に、対応するスイッチング素子２２の点検などが行われるまで、ＡＮＤ回路４０の出力を「１」のままで固定するラッチ回路などをさらに有してもよい。

【0080】

また、ＡＮＤ回路４０は、論理積の演算結果をＮＯＴゲート４２に入力する。ＮＯＴゲート４２は、ＡＮＤ回路４０の論理積の演算結果を反転させてＡＮＤ回路４４に入力する。ＡＮＤ回路４４には、ＮＯＴゲート４２の出力が入力されるとともに、１つのスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶが入力される。ＡＮＤ回路４４は、順電圧信号ＦＶとＮＯＴゲート４２の出力との論理積を演算し、論理積の演算結果をＯＲ回路４６に入力する。

【0081】

ＯＲ回路４６は、複数のＡＮＤ回路４４のそれぞれの論理積の演算結果の論理和を演算し、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを出力する。制御装置１４ａは、例えば、複数のＯＲ回路４６により、複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応する複数の論理和信号ＦＶＯＲを演算する。

【0082】

スイッチング素子２２が正常である場合、ＡＮＤ回路４０の出力は、「０」である。従って、スイッチング素子２２が正常である場合には、ＡＮＤ回路４０の出力をＮＯＴゲート４２で反転させた「１」が、ＡＮＤ回路４４の一方の入力端子に入力される。これにより、ＡＮＤ回路４４の出力は、ＡＮＤ回路４４の他方の入力端子に入力される順電圧信号ＦＶに応じて決定される。スイッチング素子２２が正常である場合、ＡＮＤ回路４４の出力は、順電圧信号ＦＶが「０」の時に「０」となり、順電圧信号ＦＶが「１」の時に「１」となる。

【0083】

一方、スイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生している場合には、ＡＮＤ回路４０の出力をＮＯＴゲート４２で反転させた「０」が、ＡＮＤ回路４４の一方の入力端子に入力される。従って、ＡＮＤ回路４４の出力は、順電圧信号ＦＶの状態に関わらず「０」となる。これにより、所定の抵抗値を持った故障が発生しているスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶを順電圧の論理和信号ＦＶＯＲの演算から除外することができる。これにより、１つのスイッチ部２０において、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数が所定数未満である場合に、故障したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶを除外して順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを演算することができる。

【0084】

制御装置１４ａは、例えば、上位装置２からの指令、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲ、及び逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲを基に、複数の制御信号ＧＰの生成を行う。この際、上記のように、故障したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶを除外して順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを演算することにより、順電圧の論理和信号ＦＶＯＲを適切に演算することができる。これにより、１つのスイッチ部２０において、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数が所定数未満である場合に、複数の制御信号ＧＰを適切に生成し、主回路部１２の動作の継続を適切に行うことができる。

【0085】

このように、本実施形態に係る制御装置１４ａは、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、複数の逆電圧信号ＲＶのそれぞれの逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較により、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する。

【0086】

従って、本実施形態では、主回路部１２の動作を停止させた後、故障の発生を特定したスイッチング素子２２の点検を行い、故障したスイッチング素子２２の交換などの作業を行えばよい。このため、主回路部１２の復旧の作業をより容易にすることができる。例えば、復旧に要する時間をより短縮することができる。

【0087】

制御装置１４ａは、例えば、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較により、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する。これにより、例えば、複数の順電圧信号ＦＶと複数の逆電圧信号ＲＶとのそれぞれを比較する場合などと比べて、制御装置１４における演算負荷を抑制することができる。

【0088】

この例では、複数のＡＮＤ回路４０により、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、逆電圧の論理和信号ＲＶＯＲの逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較を行っている。両者の比較を行う構成は、上記に限ることなく、所定の抵抗値を持った故障のスイッチング素子２２を適切に特定することができる任意の構成でよい。

【0089】

また、制御装置１４ａは、１つのスイッチ部２０において、所定の抵抗値を持った故障の発生したスイッチング素子２２の数が所定数未満である場合には、主回路部１２の動作を継続させる。これにより、スイッチング素子２２の故障にともなう主回路部１２の意図しない動作の停止を抑制し、主回路部１２の動作の安定性をより高めることができる。

【0090】

（第３の実施形態）
図７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７に表したように、電力変換装置１０ｂでは、主回路部１２ｂが、複数の電圧検出器５０をさらに有する。複数の電圧検出器５０は、複数のスイッチ部２０のそれぞれに対応して設けられる。複数の電圧検出器５０は、複数のスイッチ部２０のそれぞれの両端に印加される交流電圧を検出する。

【0091】

主回路部１２ｂは、複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の逆電圧信号ＲＶを制御装置１４ｂに送信するとともに、複数の電圧検出器５０の検出結果を制御装置１４ｂに送信する。このように、主回路部１２ｂは、スイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す順電圧信号ＦＶの取得を複数のスイッチング素子２２のそれぞれについて行うことにより、複数の順電圧信号ＦＶを取得するとともに、複数のスイッチ部２０のそれぞれの両端に印加される交流電圧を取得し、取得した複数の順電圧信号ＦＶ及び複数の交流電圧を制御装置１４ｂに送信する。

【0092】

制御装置１４ｂは、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、電圧検出器５０によって検出されたスイッチ部２０の両端に印加される交流電圧と、の比較により、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する。

【0093】

図４及び図５に関して説明したように、スイッチング素子２２が正常である場合には、順電圧信号ＦＶは、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧と実質的に同期した信号となる。スイッチング素子２２が正常である場合には、順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間は、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の正側の期間のみと重なり、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の負側の期間とは重ならない。一方、スイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生した場合には、順電圧信号ＦＶのタイミングがずれ、そのスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間が、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の負側の期間と重なる。

【0094】

従って、制御装置１４ｂは、１つのスイッチ部２０において、順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間が、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の負側の期間と重ならない場合に、そのスイッチング素子２２を正常と検出する。そして、制御装置１４ｂは、１つのスイッチ部２０において、順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間が、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧の負側の期間と重なる場合に、そのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出する。また、制御装置１４ｂは、スイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する。

【0095】

このように、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、複数の逆電圧信号ＲＶのそれぞれの逆電圧が印加されていることを表す期間と、の比較に限ることなく、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間と、スイッチ部２０の両端に印加される交流電圧と、の比較によって、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定してもよい。この場合にも、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0096】

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。
図８に表したように、制御装置１４ｃは、比較回路６０を有する。制御装置１４ｃは、主回路部１２から受信した複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれを比較回路６０に入力する。比較回路６０は、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングを比較する。

【0097】

図４及び図５に関して説明したように、所定の抵抗値を持った故障が発生したスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶのスイッチング素子２２に順電圧が印加されていることを表す期間及びスイッチング素子２２に順電圧が印加されていないことを表す期間の各期間のタイミングは、正常なスイッチング素子２２の順電圧信号ＦＶの各期間のタイミングと異なる。

【0098】

このため、制御装置１４ｃは、１つのスイッチ部２０において、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングを比較し、他の順電圧信号ＦＶに比べて、順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングの異なる順電圧信号ＦＶが存在する場合に、その順電圧信号ＦＶに対応するスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生していると検出することにより、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定する。

【0099】

このように、複数の順電圧信号ＦＶのそれぞれの順電圧が印加されていることを表す期間のタイミングを比較することにより、複数のスイッチング素子２２のうちのいずれのスイッチング素子２２に所定の抵抗値を持った故障が発生しているかを特定してもよい。この場合にも、上記第２及び第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0100】

以上、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、その他のさまざま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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0101】

２…上位装置、 １０、１０ｂ…電力変換装置、 １２、１２ｂ…主回路部、 １４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…制御装置、 ２０…スイッチ部、 ２２…スイッチング素子、 ２４…スナバ回路、 ２４ａ…抵抗器、 ２４ｂ…コンデンサ、 ２６…電圧検出器、 ３０、３２…ＯＲ回路、 ４０…ＡＮＤ回路、 ４２…ＮＯＴゲート、 ４４…ＡＮＤ回路、 ４６…ＯＲ回路、 ５０…電圧検出器、 ６０…比較回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】