(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】
(24)【登録日】2023-11-13
(45)【発行日】2023-11-21
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/12 20060101AFI20231114BHJP
H02M 7/483 20070101ALI20231114BHJP
【ＦＩ】
H02M7/12 H
H02M7/12 601D
H02M7/483
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021021006
(22)【出願日】2021-02-12
(65)【公開番号】P2022123599
(43)【公開日】2022-08-24
【審査請求日】2023-03-07
(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】森川 竜一
【審査官】井上 弘亘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１０２９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２８４５６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０８５２９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／１２
Ｈ０２Ｍ ７／４８３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のスイッチング素子と、第１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、電力の変換を行う主回路部と、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記主回路部は、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示する表示回路を有し、
前記表示回路は、光源を有し、前記光源を点滅させるとともに、前記第１電荷蓄積素子の電圧に応じて前記光源の点滅の発光間隔を変化させることにより、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示し、
前記表示回路は、
前記第１電荷蓄積素子と並列に設けられた第２電荷蓄積素子と、
前記第１電荷蓄積素子と前記第２電荷蓄積素子との間に設けられた抵抗素子と、
前記光源を消灯させるとともに前記第１電荷蓄積素子に蓄積された電荷によって前記第２電荷蓄積素子を充電するオフ状態と、前記光源に電流を流して前記光源を点灯させるとともに前記第２電荷蓄積素子の電圧を低下させるオン状態と、を切り替えるスイッチング素子と、
前記第２電荷蓄積素子の電圧を監視する電圧監視部と、
を有し、
前記電圧監視部は、前記第２電荷蓄積素子の電圧が第１閾値以上となったことに応答して、前記スイッチング素子を前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるとともに、前記第２電荷蓄積素子の電圧が前記第１閾値よりも低い第２閾値以下となったことに応答して、前記スイッチング素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替える電力変換装置。
【請求項2】
複数のスイッチング素子と、第１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、電力の変換を行う主回路部と、
前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記主回路部は、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示する表示回路を有し、
前記表示回路は、光源を有し、前記光源を点滅させるとともに、前記第１電荷蓄積素子の電圧に応じて前記光源の点滅の発光間隔を変化させることにより、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示し、
前記表示回路は、
前記第１電荷蓄積素子と並列に設けられた第２電荷蓄積素子と、
前記第１電荷蓄積素子と前記第２電荷蓄積素子との間に設けられた抵抗素子と、
前記光源を消灯させるオフ状態と、前記光源に電流を流して前記光源を点灯させるオン状態と、を切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記オフ状態と前記オン状態とを切り替える切替回路と、
を有し、
前記切替回路は、前記抵抗素子と接続され、前記第１電荷蓄積素子の電圧に応じた検出電圧を取得し、前記スイッチング素子の前記オフ状態と前記オン状態とを切り替えて前記光源を点滅させるとともに、前記オフ状態と前記オン状態との切り替えの周期を前記検出電圧に応じて変化させることにより、前記第１電荷蓄積素子の電圧に応じて前記光源の点滅の発光間隔を変化させる電力変換装置。
【請求項3】
前記表示回路は、前記スイッチング素子を前記オン状態とした際に、前記抵抗素子を介して流れる電流、及び前記第２電荷蓄積素子に蓄積された電荷を基に、前記光源を点灯させる請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記表示回路は、前記スイッチング素子を前記オン状態とした際に、前記光源に一定の電流を供給する動作を行う定電流回路をさらに有する請求項１～３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記表示回路は、前記第２電荷蓄積素子の電圧の上限値以上の上昇を抑制する電圧制限部をさらに有する請求項１～４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記表示回路は、前記第１電荷蓄積素子の電圧が高いほど、前記光源の点滅の周期が短くなるように、前記光源の点滅の発光間隔を変化させる請求項１～５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記表示回路は、前記第１電荷蓄積素子の電圧が高いほど、点滅する前記光源の発光期間を長くする請求項１～６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記表示回路は、前記第１電荷蓄積素子の電圧が所定値以上である場合に、前記光源を連続発光させる請求項７記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記主回路部は、直列に接続された複数の変換器を有し、前記複数のスイッチング素子、前記第１電荷蓄積素子、及び前記表示回路は、前記複数の変換器のそれぞれに設けられる請求項１～８のいずれか１つ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】
コンデンサなどの電荷蓄積素子を備えた電力変換装置がある。運転時における電荷蓄積素子の電圧は、数１０００Ｖになる可能性がある。こうした高電圧の電力変換装置では、メンテナンスなどの停止時に、電荷蓄積素子の電圧が、近寄っても支障の無い電圧（例えば５０Ｖ程度）以下に低下したことを確認した後、電荷蓄積素子を接地してから装置に触れる必要がある。
【0003】
そこで、高電圧の電力変換装置において、電荷蓄積素子の充電状態を表示する回路を設けることが行われている。充電状態を表示する回路は、感電の危険のない遠方より充電状態を確認可能とすることが求められる。
【0004】
充電状態を表示する方法として、電荷蓄積素子に並列に抵抗と光源の直列回路を接続し、光源の点灯により、表示する方法がある。しかしながら、抵抗と発光素子の直列回路を設ける構成では、電荷蓄積素子の電圧によって光源の光量が変動し、特に重要な電荷蓄積素子の低い電圧において、光源の光量が小さくなり、見づらくなってしまう。また、周囲の明るさや人によっても見え方がばらついてしまう。このように、電力変換装置においては、電荷蓄積素子の電圧を光源の点灯で表示する場合に、充電状態を正しく表示できるようにする点において検討の余地が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１０－２０６９０９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、電荷蓄積素子の充電状態の表示の視認性を向上させた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、複数のスイッチング素子と、第１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、電力の変換を行う主回路部と、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記主回路部は、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示する表示回路を有し、前記表示回路は、光源を有し、前記光源を点滅させるとともに、前記第１電荷蓄積素子の電圧に応じて前記光源の点滅の発光間隔を変化させることにより、前記第１電荷蓄積素子の充電状態を表示し、前記表示回路は、前記第１電荷蓄積素子と並列に設けられた第２電荷蓄積素子と、前記第１電荷蓄積素子と前記第２電荷蓄積素子との間に設けられた抵抗素子と、前記光源を消灯させるとともに前記第１電荷蓄積素子に蓄積された電荷によって前記第２電荷蓄積素子を充電するオフ状態と、前記光源に電流を流して前記光源を点灯させるとともに前記第２電荷蓄積素子の電圧を低下させるオン状態と、を切り替えるスイッチング素子と、前記第２電荷蓄積素子の電圧を監視する電圧監視部と、を有し、前記電圧監視部は、前記第２電荷蓄積素子の電圧が第１閾値以上となったことに応答して、前記スイッチング素子を前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるとともに、前記第２電荷蓄積素子の電圧が前記第１閾値よりも低い第２閾値以下となったことに応答して、前記スイッチング素子を前記オン状態から前記オフ状態に切り替える電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【0008】
電荷蓄積素子の充電状態の表示の視認性を向上させた電力変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】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】変換器を模式的に表すブロック図である。
【図3】表示回路を模式的に表すブロック図である。
【図5】表示回路の変形例を模式的に表すブロック図である。
【図6】表示回路の別の変形例を模式的に表すブロック図である。
【図7】表示回路の別の変形例を模式的に表すブロック図である。
【図8】表示回路の別の変形例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。
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】
図１は、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。電力変換装置１０は、例えば、直流送電システムに用いられる。電力変換装置１０は、直流送電システムにおいて、交流電力系統２及び一対の直流送電線３、４に接続される。
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。電力変換装置１０は、例えば、直流送電システムに用いられる。電力変換装置１０は、直流送電システムにおいて、交流電力系統２及び一対の直流送電線３、４に接続される。
【0012】
直流送電システムは、例えば、変圧器６を有する。電力変換装置１０の主回路部１２は、変圧器６を介して交流電力系統２に接続される。交流電力系統２の交流電力は、三相交流電力である。より詳しくは、対称三相交流電力である。変圧器６は、交流電力系統２の三相交流電力を主回路部１２に対応した交流電力に変換する。変圧器６は、主回路部１２に合わせて三相交流電力の各相の実効値を変化させる。変圧器６は、三相変圧器である。変圧器６は、必要に応じて設けられ、省略可能である。主回路部１２には、交流電力系統２の三相交流電力を直接供給してもよい。
【0013】
電力変換装置１０は、交流電力系統２から供給された三相交流電力を直流電力に変換し、変換後の直流電力を直流送電線３、４に供給する。また、電力変換装置１０は、直流送電線３、４から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、変換後の三相交流電力を交流電力系統２に供給する。このように、電力変換装置１０は、交流から直流への交直変換、及び、直流から交流への交直変換を行う。
【0014】
例えば、直流送電線３は、直流電力の高圧側の送電線であり、直流送電線４は、直流電力の低圧側の送電線である。電力変換装置１０は、直流送電線３側が高圧、直流送電線４側が低圧となるように、変換後の直流電力を直流送電線３、４に出力する。
【0015】
主回路部１２は、交流電力系統２と各直流送電線３、４との間に設けられる。主回路部１２は、三相交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から三相交流電力への変換を行う。主回路部１２は、例えば、直列に接続された複数の変換器を有するマルチレベル電力変換器である。主回路部１２は、例えば、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）型の電力変換器である。ＭＭＣ型の主回路部１２は、直列に接続された複数の変換器を有する。各変換器は、ハーフブリッジ接続又はフルブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。主回路部１２は、各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。
【0016】
制御装置１４は、主回路部１２に接続されている。制御装置１４は、各スイッチング素子のオン・オフを制御することにより、主回路部１２による三相交流電力から直流電力への変換、及び、直流電力から三相交流電力への変換を制御する。
【0017】
主回路部１２は、第１及び第２の一対の直流端子２０ａ、２０ｂと、第１～第３の３つの交流端子２１ａ～２１ｃと、第１～第６の６つのアーム部２２ａ～２２ｆと、を有する。
【0018】
第１直流端子２０ａは、高圧側の直流送電線３に接続される。第２直流端子２０ｂは、低圧側の直流送電線４に接続される。これにより、主回路部１２によって変換された直流電力が直流送電線３、４に供給されるとともに、直流送電線３、４から供給された直流電力が主回路部１２に入力される。
【0019】
第１アーム部２２ａは、第１直流端子２０ａに接続される。第２アーム部２２ｂは、第１アーム部２２ａと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂは、各直流端子２０ａ、２０ｂの間に直列に接続される。
【0020】
第３アーム部２２ｃは、第１直流端子２０ａに接続される。第４アーム部２２ｄは、第３アーム部２２ｃと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄは、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂに対して並列に接続される。
【0021】
第５アーム部２２ｅは、第１直流端子２０ａに接続される。第６アーム部２２ｆは、第５アーム部２２ｅと第２直流端子２０ｂとの間に接続される。すなわち、第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆは、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂに対して並列に接続されるとともに、第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄに対して並列に接続される。
【0022】
主回路部１２では、第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂによって第１レグＬＧ１が構成され、第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄによって第２レグＬＧ２が構成され、第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆによって第３レグＬＧ３が構成される。すなわち、この例において、主回路部１２は、３レグ、６アームの三相インバータである。第１アーム部２２ａ、第３アーム部２２ｃ及び第５アーム部２２ｅは、上側アームである。第２アーム部２２ｂ、第４アーム部２２ｄ及び第６アーム部２２ｆは、下側アームである。このように、主回路部１２は、複数のスイッチング素子によって構成される複数のアーム部及び複数のレグを有する。主回路部１２は、例えば、２レグ、４アームの単相インバータなどでもよい。アーム部及びレグの数は、上記に限ることなく、任意の数でよい。
【0023】
第１アーム部２２ａは、直列に接続された複数の変換器ＵＰ１、ＵＰ２…ＵＰＭ１を有する。第２アーム部２２ｂは、直列に接続された複数の変換器ＵＮ１、ＵＮ２…ＵＮＭ２を有する。第３アーム部２２ｃは、直列に接続された複数の変換器ＶＰ１、ＶＰ２…ＶＰＭ３を有する。第４アーム部２２ｄは、直列に接続された複数の変換器ＶＮ１、ＶＮ２…ＶＮＭ４を有する。第５アーム部２２ｅは、直列に接続された複数の変換器ＷＰ１、ＷＰ２…ＷＰＭ５を有する。第６アーム部２２ｆは、直列に接続された複数の変換器ＷＮ１、ＷＮ２…ＷＮＭ６を有する。
【0024】
但し、以下では、各変換器ＵＰ１、ＵＰ２…ＵＰＭ１、ＵＮ１、ＵＮ２…ＵＮＭ２、ＶＰ１、ＶＰ２…ＶＰＭ３、ＶＮ１、ＶＮ２…ＶＮＭ４、ＷＰ１、ＷＰ２…ＷＰＭ５、ＷＮ１、ＷＮ２…ＷＮＭ６をまとめて呼称する場合に、「変換器ＣＥＬ」と称す。
【0025】
各アーム部２２ａ～２２ｆにおいて、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、直列接続された変換器ＣＥＬの台数を表す。各アーム部２２ａ～２２ｆにおいて、直列接続される変換器ＣＥＬの台数は、例えば、１００台～１２０台程度である。但し、直列接続される変換器ＣＥＬの台数は、これに限ることなく、任意の台数でよい。
【0026】
各アーム部２２ａ～２２ｆに設けられる変換器ＣＥＬの台数は、実質的に同じである。例えば、多数の各変換器ＣＥＬが接続される場合には、主回路部１２の動作に影響のない範囲において、各アーム部２２ａ～２２ｆに設けられる変換器ＣＥＬの台数が異なってもよい。例えば、１つのアーム部に１００台の変換器ＣＥＬを直列に接続する場合、別のアーム部に設ける変換器ＣＥＬの台数は、１～２台異なってもよい。
【0027】
各アーム部２２ａ～２２ｆのそれぞれは、バッファリアクトル２３ａ～２３ｆと、複数の電流検出器２４ａ～２４ｆと、をさらに有する。また、電力変換装置１０は、電圧検出部２５をさらに有する。
【0028】
各バッファリアクトル２３ａ～２３ｆは、各アーム部２２ａ～２２ｆのそれぞれにおいて、各変換器ＣＥＬに直列に接続される。第１アーム部２２ａのバッファリアクトル２３ａは、交流端子２１ａと第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂとの接続点と変換器ＵＰ１との間に設けられる。第２アーム部２２ｂのバッファリアクトル２３ｂは、交流端子２１ａと第１アーム部２２ａ及び第２アーム部２２ｂとの接続点と変換器ＵＮ１との間に設けられる。第３アーム部２２ｃのバッファリアクトル２３ｃは、交流端子２１ｂと第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄとの接続点と変換器ＶＰ１との間に設けられる。第４アーム部２２ｄのバッファリアクトル２３ｄは、交流端子２１ｂと第３アーム部２２ｃ及び第４アーム部２２ｄとの接続点と変換器ＶＮ１との間に設けられる。第５アーム部２２ｅのバッファリアクトル２３ｅは、交流端子２１ｃと第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆとの接続点と変換器ＷＰ１との間に設けられる。第６アーム部２２ｆのバッファリアクトル２３ｆは、交流端子２１ｃと第５アーム部２２ｅ及び第６アーム部２２ｆとの接続点と変換器ＷＮ１との間に設けられる。
【0029】
電流検出器２４ａは、第１アーム部２２ａに設けられ、第１アーム部２２ａに流れる電流を検出する。すなわち、電流検出器２４ａは、第１アーム部２２ａのアーム電流を検出する。電流検出器２４ａは、図示を省略した配線などを介して制御装置１４に接続されている。電流検出器２４ａは、検出した第１アーム部２２ａの電流値を制御装置１４に入力する。これにより、制御装置１４には、第１アーム部２２ａの電流値が入力される。
【0030】
以下同様に、電流検出器２４ｂは、第２アーム部２２ｂに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置１４に入力する。電流検出器２４ｃは、第３アーム部２２ｃに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置１４に入力する。電流検出器２４ｄは、第４アーム部２２ｄに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置１４に入力する。電流検出器２４ｅは、第５アーム部２２ｅに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置１４に入力する。電流検出器２４ｆは、第６アーム部２２ｆに流れる電流を検出し、検出した電流値を制御装置１４に入力する。
【0031】
電圧検出部２５は、交流電力系統２の各相の交流電圧（相電圧）を検出し、検出値を制御装置１４に入力する。電圧検出部２５は、変圧器６の一次側に接続してもよいし、二次側に接続してもよい。
【0032】
主回路部１２では、第１アーム部２２ａと第２アーム部２２ｂとの接続点、第３アーム部２２ｃと第４アーム部２２ｄとの接続点、及び、第５アーム部２２ｅと第６アーム部２２ｆとの接続点のそれぞれが、交流出力点となる。
【0033】
第１交流端子２１ａは、第１アーム部２２ａと第２アーム部２２ｂとの接続点に接続される。第２交流端子２１ｂは、第３アーム部２２ｃと第４アーム部２２ｄとの接続点に接続される。第３交流端子２１ｃは、第５アーム部２２ｅと第６アーム部２２ｆとの接続点に接続される。各交流端子２１ａ～２１ｃは、例えば、変圧器６に接続される。
【0034】
各変換器ＣＥＬは、信号線２６を介して制御装置１４と接続される。制御装置１４は、信号線２６を介して変換器ＣＥＬに制御信号を入力することにより、変換器ＣＥＬの動作を制御する。また、変換器ＣＥＬは、例えば、変換器ＣＥＬの制御及び動作保護に関する制御信号や保護信号を図示されていない別の信号線を介して制御装置１４に入力する。
【0035】
【0036】
チョッパ回路４０は、第１接続端子５０ａと、第２接続端子５０ｂと、第１スイッチング素子５１と、第２スイッチング素子５２と、電荷蓄積素子５５（第１スイッチング素子）と、を有する。各スイッチング素子５１、５２のそれぞれは、一対の主端子と、制御端子と、を含む。制御端子は、一対の主端子間に流れる電流を制御する。各スイッチング素子５１、５２には、例えば、ＩＧＢＴなどの自己消弧素子が用いられる。一対の主端子は、例えば、エミッタ及びコレクタであり、制御端子は、例えば、ゲートである。また、各スイッチング素子５１、５２には、例えば、ノーマリオフ型の半導体素子が用いられる。
【0037】
第２スイッチング素子５２の一対の主端子は、第１スイッチング素子５１の一対の主端子に対して直列に接続される。電荷蓄積素子５５は、第１スイッチング素子５１及び第２スイッチング素子５２に対して並列に接続される。電荷蓄積素子５５は、例えば、コンデンサである。第１接続端子５０ａは、第１スイッチング素子５１と第２スイッチング素子５２との間に接続される。第２接続端子５０ｂは、第１スイッチング素子５１の第２スイッチング素子５２に接続された主端子と反対側の主端子に接続される。
【0038】
また、第１スイッチング素子５１には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子５１ｄが接続されている。整流素子５１ｄの順方向は、第１スイッチング素子５１の一対の主端子間に流れる電流の向きに対して逆向きである。同様に、第２スイッチング素子５２には、一対の主端子に対して逆並列に整流素子５２ｄが接続されている。整流素子５１ｄ、５２ｄは、いわゆる還流ダイオードである。
【0039】
チョッパ回路４０に対する電力の供給は、各接続端子５０ａ、５０ｂを介して行われる。チョッパ回路４０において、各スイッチング素子５１、５２は、ハーフブリッジ接続されている。第１スイッチング素子５１は、いわゆるローサイドスイッチであり、第２スイッチング素子５２は、いわゆるハイサイドスイッチである。
【0040】
制御部４２は、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを制御する。制御部４２は、ゲート制御回路６０と、ゲート駆動回路６１、６２と、を有する。ゲート制御回路６０は、信号線２６を介して制御装置１４に接続されている。制御装置１４は、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを制御するための制御信号を信号線２６を介してゲート制御回路６０に送信する。ゲート制御回路６０は、入力された制御信号に基づいて、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを切り替えるための駆動信号をゲート駆動回路６１、６２に入力する。
【0041】
ゲート駆動回路６１は、第１スイッチング素子５１の制御端子に接続されている。ゲート駆動回路６２は、第２スイッチング素子５２の制御端子に接続されている。ゲート駆動回路６１、６２は、ゲート制御回路６０から入力された駆動信号に基づいて、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを切り替える。これにより、制御装置１４からの制御信号に応じて、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフが制御される。制御装置１４は、各変換器ＣＥＬ毎に制御信号を生成し、各変換器ＣＥＬのそれぞれの各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを制御する。これにより、制御装置１４は、主回路部１２による電力の変換を制御する。なお、制御部４２の構成は、上記に限ることなく、各スイッチング素子５１、５２のオン・オフを制御可能な任意の構成でよい。
【0042】
給電回路４４は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５に対して並列に接続されている。給電回路４４は、電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷を基に、制御部４２の制御電源を生成し、生成した制御電源を制御部４２に供給する。給電回路４４は、例えば、ゲート制御回路６０及びゲート駆動回路６１、６２のそれぞれに対応する制御電源を生成し、ゲート制御回路６０及びゲート駆動回路６１、６２のそれぞれに対応する制御電源を供給する。制御部４２は、給電回路４４からの制御電源の供給に応じて動作する。
【0043】
電圧検出器４６は、電荷蓄積素子５５と電気的に接続されている。また、電圧検出器４６は、例えば、信号線２６を介して制御装置１４と接続されている。電圧検出器４６は、電荷蓄積素子５５の電圧Ｖｃを検出し、検出結果を制御装置１４に入力する。
【0044】
変換器ＣＥＬは、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の充電状態を表示する表示回路７０をさらに有する。表示回路７０は、換言すれば、電荷蓄積素子５５の電圧の大きさを表示する。表示回路７０は、例えば、電荷蓄積素子５５に対して並列に設けられる。
【0045】
このように、この例において、主回路部１２は、直列に接続された複数の変換器ＣＥＬを有し、各スイッチング素子５１、５２（複数のスイッチング素子）、電荷蓄積素子５５（第１電荷蓄積素子）、及び表示回路７０は、複数の変換器ＣＥＬのそれぞれに設けられる。
【0046】
図３は、表示回路を模式的に表すブロック図である。
図３に表したように、表示回路７０は、第１端子ｔ１と、第２端子ｔ２と、を有する。第１端子ｔ１は、電荷蓄積素子５５の高電位側の端子に接続されている。第２端子ｔ２は、電荷蓄積素子５５の低電位側の端子に接続されている。これにより、表示回路７０が、電荷蓄積素子５５と並列に接続される。
図３に表したように、表示回路７０は、第１端子ｔ１と、第２端子ｔ２と、を有する。第１端子ｔ１は、電荷蓄積素子５５の高電位側の端子に接続されている。第２端子ｔ２は、電荷蓄積素子５５の低電位側の端子に接続されている。これにより、表示回路７０が、電荷蓄積素子５５と並列に接続される。
【0047】
表示回路７０は、光源７１と、抵抗素子７２と、電荷蓄積素子７３（第２電荷蓄積素子）と、電圧監視部７４と、スイッチング素子７５と、抵抗素子７６と、を有する。
【0048】
抵抗素子７２は、表示回路７０の第１端子ｔ１と第２端子ｔ２との間に設けられる。電荷蓄積素子７３は、抵抗素子７２と第２端子ｔ２との間に設けられる。電荷蓄積素子７３は、抵抗素子７２を介してチョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５と接続される。換言すれば、抵抗素子７２と電荷蓄積素子７３との直列回路が、電荷蓄積素子５５と並列に接続される。このように、電荷蓄積素子７３は、電荷蓄積素子５５と並列に設けられ、抵抗素子７２は、電荷蓄積素子５５と電荷蓄積素子７３との間に設けられる。これにより、電荷蓄積素子７３は、電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷に基づいて充電される。
【0049】
スイッチング素子７５は、一対の主端子７５ａ、７５ｂと、制御端子７５ｃと、を有する。スイッチング素子７５は、例えば、制御端子７５ｃに印加される電圧に応じて、一対の主端子７５ａ、７５ｂ間に電流が流れるオン状態と、一対の主端子７５ａ、７５ｂ間に流れる電流を遮断するオフ状態と、を切り替える。スイッチング素子７５には、例えば、トランジスタなどの半導体スイッチや、リレーなどの機械式のスイッチが用いられる。スイッチング素子７５は、オン状態とオフ状態とを切り替え可能な任意の素子でよい。
【0050】
スイッチング素子７５の一方の主端子７５ａは、抵抗素子７２と電荷蓄積素子７３との接続点に接続されている。換言すれば、主端子７５ａは、電荷蓄積素子７３の高電位側の端子と接続されている。スイッチング素子７５の他方の主端子７５ｂは、抵抗素子７６を介して光源７１の一端に接続されている。光源７１の他端は、第２端子ｔ２に接続されている。換言すれば、光源７１の他端は、電荷蓄積素子７３の低電位側の端子と接続されている。
【0051】
スイッチング素子７５がオフ状態である場合には、電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷によって、電荷蓄積素子７３が充電される。スイッチング素子７５がオフ状態からオン状態に切り替われると、抵抗素子７２を介して流れる電流が光源７１に供給されるとともに、電荷蓄積素子７３に蓄積された電荷に基づいて光源７１に電流が流れ、光源７１が点灯する。このように、表示回路７０は、スイッチング素子７５をオン状態とした際に、抵抗素子７２を介して流れる電流、及び電荷蓄積素子７３に蓄積された電荷を基に、光源７１を点灯させる。
【0052】
光源７１が点灯すると、電荷蓄積素子７３に蓄積された電荷が放電され、電荷蓄積素子７３の電圧が低下する。スイッチング素子７５は、換言すれば、光源７１を消灯させるとともに電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷によって電荷蓄積素子７３を充電するオフ状態と、光源７１に電流を流して光源７１を点灯させるとともに電荷蓄積素子７３の電圧を低下させるオン状態と、を切り替える。
【0053】
光源７１には、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子が用いられる。但し、光源７１は、これに限ることなく、電極やガスなどを使ったランプなどでもよい。光源７１は、直流電流の供給に応じて点灯する任意の素子でよい。抵抗素子７６は、光源７１の限流要素である。抵抗素子７６は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
【0054】
電圧監視部７４は、抵抗素子７２と電荷蓄積素子７３との接続点に接続されている。換言すれば、電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の高電位側の端子と接続されている。これにより、電圧監視部７４には、電荷蓄積素子７３の電圧が入力される。電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の電圧を監視する。
【0055】
また、電圧監視部７４は、スイッチング素子７５の制御端子７５ｃに接続されている。電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の電圧に応じてスイッチング素子７５のオン状態とオフ状態とを切り替える。電圧監視部７４は、例えば、電荷蓄積素子７３の電圧に応じて、制御端子７５ｃに印加する電圧を切り替えることにより、スイッチング素子７５のオン状態とオフ状態とを切り替える。
【0056】
電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の電圧が第１閾値以上となったことに応答して、スイッチング素子７５をオフ状態からオン状態に切り替える。そして、電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の電圧が第１閾値よりも低い第２閾値以下となったことに応答して、スイッチング素子７５をオン状態からオフ状態に切り替える。
【0057】
図４（ａ）～図４（ｄ）は、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グラフである。
図４（ａ）～図４（ｄ）は、メンテナンスなどで主回路部１２を運転状態から停止状態に切り替えた際の表示回路７０の動作の一例を模式的に表す。
図４（ａ）は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の一例を模式的に表す。
図４（ｂ）は、表示回路７０の電荷蓄積素子７３の一例を模式的に表す。
図４（ｃ）は、電圧監視部７４の出力の一例を模式的に表す。より詳しくは、電圧監視部７４からスイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力される電圧の一例を模式的に表す。図４（ｃ）においては、電圧監視部７４の出力のＬｏ（電圧の低い状態）が、スイッチング素子７５のオン状態に対応し、電圧監視部７４の出力のＨｉ（電圧の高い状態）が、スイッチング素子７５のオフ状態に対応する。
図４（ｄ）は、光源７１に流れる電流の一例を模式的に表す。
図４（ａ）～図４（ｄ）は、メンテナンスなどで主回路部１２を運転状態から停止状態に切り替えた際の表示回路７０の動作の一例を模式的に表す。
図４（ａ）は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の一例を模式的に表す。
図４（ｂ）は、表示回路７０の電荷蓄積素子７３の一例を模式的に表す。
図４（ｃ）は、電圧監視部７４の出力の一例を模式的に表す。より詳しくは、電圧監視部７４からスイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力される電圧の一例を模式的に表す。図４（ｃ）においては、電圧監視部７４の出力のＬｏ（電圧の低い状態）が、スイッチング素子７５のオン状態に対応し、電圧監視部７４の出力のＨｉ（電圧の高い状態）が、スイッチング素子７５のオフ状態に対応する。
図４（ｄ）は、光源７１に流れる電流の一例を模式的に表す。
【0058】
主回路部１２を運転状態から停止状態に切り替えた後、電荷蓄積素子７３の電圧が第１閾値Ｖｔｈ１未満で、スイッチング素子７５がオフ状態である場合には、電荷蓄積素子７３が、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷によって充電される。従って、スイッチング素子７５がオフ状態である場合には、電荷蓄積素子７３の電圧が上昇する。
【0059】
電圧監視部７４は、電荷蓄積素子７３の電圧を監視し、電荷蓄積素子７３の電圧が第１閾値Ｖｔｈ１未満の状態から第１閾値Ｖｔｈ１以上となったことに応答して、スイッチング素子７５をオフ状態からオン状態に切り替える。
【0060】
スイッチング素子７５がオフ状態からオン状態に切り替わると、抵抗素子７２を介して流れる電流、及び電荷蓄積素子７３に蓄積された電荷に基づく電流が、光源７１に流れ、光源７１が点灯する。光源７１に電流が供給され、光源７１が点灯すると、電荷蓄積素子７３の電圧が低下する。
【0061】
電圧監視部７４は、スイッチング素子７５をオン状態に切り替えた後、電荷蓄積素子７３の電圧が第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い第２閾値Ｖｔｈ２以下となったことに応答して、スイッチング素子７５をオン状態からオフ状態に切り替える。
【0062】
表示回路７０は、上記の処理を繰り返す。従って、光源７１は、電荷蓄積素子７３の充電時に消灯し、電荷蓄積素子７３の放電時に点灯し、点滅する（消灯と点灯とを繰り返す）ように視認される。
【0063】
主回路部１２の停止状態において、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の電圧は、給電回路４４や電荷蓄積素子７３、及び図示していない放電回路などにエネルギーを放出することにより、図４（ａ）に表したように、徐々に低下する。電荷蓄積素子７３の電圧の上昇速度は、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど速くなる。このため、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、スイッチング素子７５のオフ状態の期間が短くなる。つまりは、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、光源７１の点滅の周期が短くなる。
【0064】
このように、表示回路７０は、光源７１を点滅させるとともに、電荷蓄積素子５５の電圧に応じて光源７１の点滅の発光間隔を変化させることにより、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の充電状態を表示する。表示回路７０は、例えば、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、光源７１の点滅の周期が短くなるように、光源７１の点滅の発光間隔を変化させることにより、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の充電状態を表示する。
【0065】
電力変換装置１０のメンテナンスの担当者などは、点滅する光源７１の発光間隔により、電荷蓄積素子５５の充電状態を認識することができる。すなわち、光源７１が短い発光間隔で点滅している場合には、電荷蓄積素子５５が高い充電状態にあると認識することができ、光源７１が長い発光間隔で点滅している場合には、電荷蓄積素子５５が低い充電状態にあると認識することができる。
【0066】
第２閾値Ｖｔｈ２は、光源７１に電流を流すことができる下限よりも高い電圧に設定される。また、第２閾値Ｖｔｈ２のレベルを変えると、点灯期間や点滅周期が変化する。具体的には、第２閾値Ｖｔｈ２を高く設定すると、点灯期間が短くなり、点滅周期も短くなる。このため、第２閾値Ｖｔｈ２は、光源７１に電流を流すことができる下限よりも高い電圧において、光源７１の点灯期間や点滅周期などの視認性を考慮して設定される。これにより、光源７１の発光間隔が十分に長くなった場合、あるいは光源７１が消灯している場合に、電荷蓄積素子５５の電圧が、近寄っても支障の無い電圧まで低下したことをメンテナンスの担当者に認識させることができる。
【0067】
また、表示回路７０において、スイッチング素子７５をオン状態に切り替えた時に光源７１に流れる電流は、電荷蓄積素子７３の第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２との間の電圧に応じた電流であり、発光の度に安定した大きさの電流を光源７１に供給することができる。従って、電荷蓄積素子５５の電圧によらず、１回あたりの光源７１の発光量を安定させることができる。例えば、電荷蓄積素子５５に並列に抵抗と光源の直列回路を接続し、電荷蓄積素子５５の電圧によって光源の光量が変動してしまう場合などと比べて、光源７１の発光をより視認し易くさせることができる。
【0068】
また、表示回路７０では、電荷蓄積素子５５から抵抗素子７２を介して流れる電流と電荷蓄積素子７３の充電電荷を使って、光源７１に電力を供給する。つまり、他からの電力供給を受けず、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の電荷のみを使って、光源７１の発光ならびに発光間隔の制御が可能となる。
【0069】
また、スイッチング素子７５をオフ状態にしている期間においては、光源７１への電力供給を停止するため、回路の消費電力を小さくすることもできる。これにより、抵抗素子７２に流す電流が小さくて済み、抵抗素子７２の発熱量を少なくすることができ、表示回路７０を小型化することもできる。
【0070】
特に、電荷蓄積素子５５の電圧は数１０００Ｖにも達することがある為、抵抗素子７２に流す電流が大きいと発熱量は非常に大きなものとなる。場合によっては、数１０Ｗとなることもある。このように、電荷蓄積素子５５の電圧が場合においても、表示回路７０では、抵抗素子７２の容量の増大や放熱対策などによる表示回路７０の大型化を抑制することができる。
【0071】
多くの変換器ＣＥＬをもつＭＭＣ方式の電力変換装置１０においては、多数の変換器ＣＥＬのそれぞれに表示回路７０を設けることにより、多数の変換器ＣＥＬのそれぞれの充電状態を一つ一つ確認する手間を省くことができるとともに、多数の変換器ＣＥＬの電荷蓄積素子５５の充電状態を遠方から確認することができる。これにより、確認の作業性を向上させることができる。これは、電荷蓄積素子５５の電圧が比較的低くなった状態でも安定した光量が得られるために、このような確認が可能となる。主回路部１２から十分に離れた位置からでも、点滅する光源７１の発光間隔により、多数の変換器ＣＥＬの電荷蓄積素子５５の充電状態を適切に確認することができる。
【0072】
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、電荷蓄積素子５５の充電状態の表示の視認性を向上させることができる。
【0073】
図５は、表示回路の変形例を模式的に表すブロック図である。
図５に表したように、表示回路７０ａは、定電流回路７７をさらに有する。なお、上記実施形態と機能・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。
図５に表したように、表示回路７０ａは、定電流回路７７をさらに有する。なお、上記実施形態と機能・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。
【0074】
定電流回路７７は、スイッチング素子７５と光源７１との間に設けられている。定電流回路７７は、スイッチング素子７５がオン状態になった際に、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３から電力の供給を受ける。そして、定電流回路７７は、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３からの電力の供給に応じて、光源７１に実質的に一定の電流を供給する動作を行う。定電流回路７７には、例えば、定電流ダイオードやスイッチング方式の電流源などが用いられる。例えば、定電流回路７７がスイッチング方式の電流源である場合など、定電流回路７７がスイッチング素子を内蔵している場合には、定電流回路７７にスイッチング素子７５の機能を持たせてもよい。換言すれば、スイッチング素子７５は、定電流回路７７の一部として設けてもよい。
【0075】
表示回路７０ａでは、抵抗素子７６が省略されている。定電流回路７７を設けた場合には、光源７１に流れる電流が定電流回路７７によって一定となるため、限流要素である抵抗素子７６は、省略することができる。抵抗素子７６は、前述のように、必要に応じて設けられ、省略可能である。表示回路７０ａの構成において、抵抗素子７６をさらに有していてもよい。例えば、定電流回路７７と光源７１との間に抵抗素子７６を設けてもよい。
【0076】
このように、定電流回路７７を設けることにより、光源７１の発光時の光量をより安定化させることができる。
【0077】
また、例えば、定電流回路７７にスイッチング方式の電流源を用いた場合には、変換効率が高いために、さらに消費電力を下げることができる。例えば、表示回路７０ａをより小型化することができる。あるいは、光源７１に供給する電流を増やしたり、発光時間を延ばしたり、発光間隔を短くしたりすることにより、下がった消費電力を、光源７１の発光量を増やすことに使用することもできる。光源７１の発光量を増やすことにより、電荷蓄積素子５５の充電状態の表示の視認性をより向上させることができる。
【0078】
図６は、表示回路の別の変形例を模式的に表すブロック図である。
図６に表したように、表示回路７０ｂは、定電圧回路７８をさらに有する。定電圧回路７８は、スイッチング素子７５と抵抗素子７６との間に設けられている。定電圧回路７８は、スイッチング素子７５がオン状態になった際に、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３から電力の供給を受ける。そして、定電圧回路７８は、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３からの電力の供給に応じて、光源７１に実質的に一定の電圧を供給する動作を行う。定電圧回路７８には、例えば、リニアレギュレータやスイッチングレギュレータなどが用いられる。例えば、定電圧回路７８がスイッチングレギュレータである場合など、定電圧回路７８がスイッチング素子を内蔵している場合には、定電圧回路７８にスイッチング素子７５の機能を持たせてもよい。換言すれば、スイッチング素子７５は、定電圧回路７８の一部として設けてもよい。
図６に表したように、表示回路７０ｂは、定電圧回路７８をさらに有する。定電圧回路７８は、スイッチング素子７５と抵抗素子７６との間に設けられている。定電圧回路７８は、スイッチング素子７５がオン状態になった際に、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３から電力の供給を受ける。そして、定電圧回路７８は、抵抗素子７２及び電荷蓄積素子７３からの電力の供給に応じて、光源７１に実質的に一定の電圧を供給する動作を行う。定電圧回路７８には、例えば、リニアレギュレータやスイッチングレギュレータなどが用いられる。例えば、定電圧回路７８がスイッチングレギュレータである場合など、定電圧回路７８がスイッチング素子を内蔵している場合には、定電圧回路７８にスイッチング素子７５の機能を持たせてもよい。換言すれば、スイッチング素子７５は、定電圧回路７８の一部として設けてもよい。
【0079】
定電圧回路７８と抵抗素子７６とを設けた場合にも、光源７１に実質的に一定の電流を供給することができる。このように、定電圧回路７８と抵抗素子７６とによって定電流回路を構成してもよい。この場合にも、表示回路７０ａの構成と同様に、光源７１の発光時の光量をより安定化させることができる。
【0080】
また、定電圧回路７８にスイッチングレギュレータを用いた場合には、さらに消費電力を下げることができる。あるいは、光源７１の発光量を増やすことにより、電荷蓄積素子５５の充電状態の表示の視認性をより向上させることができる。
【0081】
また、表示回路７０、７０ａ、７０ｂの構成では、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の電圧が高くなるほど、抵抗素子７２に流れる電流が大きくなっていく。このため、抵抗素子７２の抵抗値の設定によって、スイッチング素子７５をオン状態とした期間での電荷蓄積素子７３の電圧降下の速度を遅くすることができる。これにより、スイッチング素子７５のオン状態の期間を長くし、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、点滅する光源７１の発光期間を長くすることができる。このように、表示回路７０、７０ａ、７０ｂは、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、点滅する光源７１の発光期間を長くしてもよい。
【0082】
例えば、表示回路７０ａ、７０ｂの構成において、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、点滅する光源７１の発光期間が長くなるようにする。これにより、電荷蓄積素子５５の電力のみでの充電表示、実質的に一定の電流が流れることによる発光量の安定化（視認性確保）、電荷蓄積素子５５の充電状態（電圧レベル）の目視確認性（発光期間が長いことで、電圧が高いことを認識できる）の確保、低消費電力化（装置の小型化）が可能となる。
【0083】
さらに、例えば、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合には、スイッチング素子７５をオン状態とした期間において、電荷蓄積素子７３から光源７１などに供給される電流に対して、抵抗素子７２に流れる電流が同等か、それ以上となるように、抵抗素子７２の抵抗値を設定する。これにより、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合には、光源７１の発光を連続にすることができる。そして、電荷蓄積素子５５の電圧が低下し、所定値未満になることにより、光源７１を点滅させることができる。これにより、例えば、電荷蓄積素子５５が、高い充電状態にある（電圧が所定値以上である）ことを、主回路部１２のメンテナンスの担当者などにより認識させ易くすることができる。このように、表示回路７０、７０ａ、７０ｂは、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合に、光源７１を連続発光させてもよい。
【0084】
図７は、表示回路の別の変形例を模式的に表すブロック図である。
図７に表したように、表示回路７０ｃは、電圧制限部７９をさらに有する。電圧制限部７９は、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制する。電圧制限部７９は、例えば、電荷蓄積素子７３と並列に接続されたツェナーダイオードである。これにより、電荷蓄積素子７３の電圧が上限値に達すると、電圧制限部７９に電流が流れ、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制することができる。但し、電圧制限部７９の構成は、これに限ることなく、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制可能な任意の構成でよい。
図７に表したように、表示回路７０ｃは、電圧制限部７９をさらに有する。電圧制限部７９は、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制する。電圧制限部７９は、例えば、電荷蓄積素子７３と並列に接続されたツェナーダイオードである。これにより、電荷蓄積素子７３の電圧が上限値に達すると、電圧制限部７９に電流が流れ、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制することができる。但し、電圧制限部７９の構成は、これに限ることなく、電荷蓄積素子７３の電圧の上限値以上の上昇を抑制可能な任意の構成でよい。
【0085】
チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５から電荷蓄積素子７３に流れ込む電力が大きくなると、電荷蓄積素子７３の電圧が、第１閾値Ｖｔｈ１を超えて上昇してしまう可能性がある。特に、上記のように、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合に、光源７１が連続発光するようにした場合には、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合に、電荷蓄積素子７３の電圧が、第１閾値Ｖｔｈ１を超えてしまう可能性がある。
【0086】
電荷蓄積素子７３の電圧が上がり続けてしまうと、電荷蓄積素子７３に並列につながる電圧監視部７４、抵抗素子７６、定電圧回路７８などの回路にも、その電圧が印加され、これらの回路を破壊してしまう可能性が生じる。これらの回路が破壊されてしまうと、光源７１を正常に発光させることができなくなってしまうため、電荷蓄積素子５５の充電状態を表示できなくなってしまう。
【0087】
これに対し、表示回路７０ｃでは、電圧制限部７９を設けたことにより、電荷蓄積素子７３の電圧の上昇を抑制することができる。例えば、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合に、光源７１が連続発光するようにした場合にも、電荷蓄積素子７３の電圧の上昇を適切に抑制することができる。これにより、回路の故障を抑制することができるとともに、電荷蓄積素子５５の充電状態の視認性を確保することができる。
【0088】
図８は、表示回路の別の変形例を模式的に表すブロック図である。
図８に表したように、表示回路７０ｄでは、電圧監視部７４が省略され、抵抗素子８０及び切替回路８１が新たに設けられている。抵抗素子８０は、抵抗素子７２と電荷蓄積素子７３との間に設けられている。表示回路７０ｄでは、第１端子ｔ１と第２端子ｔ２との間に、抵抗素子７２と抵抗素子８０と電荷蓄積素子７３とが直列に接続されている。
図８に表したように、表示回路７０ｄでは、電圧監視部７４が省略され、抵抗素子８０及び切替回路８１が新たに設けられている。抵抗素子８０は、抵抗素子７２と電荷蓄積素子７３との間に設けられている。表示回路７０ｄでは、第１端子ｔ１と第２端子ｔ２との間に、抵抗素子７２と抵抗素子８０と電荷蓄積素子７３とが直列に接続されている。
【0089】
表示回路７０ｄでは、定電圧回路７８の入力端子が、電荷蓄積素子７３と抵抗素子８０との接続点に接続されている。換言すれば、定電圧回路７８の入力端子は、電荷蓄積素子７３の高電位側の端子と接続されている。これにより、この例では、抵抗素子７２、８０を介して流れる電流、及び電荷蓄積素子７３に蓄積された電荷が、定電圧回路７８に直接的に入力される。定電圧回路７８は、抵抗素子７２、８０、及び電荷蓄積素子７３からの電力の供給に応じて、実質的に一定の電圧を出力する動作を行う。
【0090】
また、表示回路７０ｄでは、スイッチング素子７５が、光源７１と第２端子ｔ２との間に設けられている。スイッチング素子７５の一方の主端子７５ａは、光源７１の他端と接続されている。スイッチング素子７５の他方の主端子７５ｂは、第２端子ｔ２と接続されている。換言すれば、スイッチング素子７５の他方の主端子７５ｂは、電荷蓄積素子７３の低電位側の端子と接続されている。
【0091】
表示回路７０ｄにおいても、スイッチング素子７５をオン状態とすることにより、定電圧回路７８の出力電圧に応じた実質的に一定の電流が光源７１に流れて、光源７１が点灯し、スイッチング素子７５をオフ状態とすることにより、光源７１への電流の供給が遮断され、光源７１が消灯する。スイッチング素子７５は、光源７１を消灯させるオフ状態と、光源７１に電流を流して光源７１を点灯させるオン状態と、を切り替える。なお、スイッチング素子７５は、光源７１と第２端子ｔ２との間に限ることなく、例えば、抵抗素子７６と定電圧回路７８との間や、光源７１と抵抗素子７６との間などに設けてもよい。スイッチング素子７５を設ける位置は、定電圧回路７８の出力と第２端子ｔ２との間の任意の位置でよい。
【0092】
定電圧回路７８の出力は、切替回路８１にも接続されている。定電圧回路７８は、光源７１に実質的に一定の電圧を供給するとともに、切替回路８１にも実質的に一定の電圧を供給する。切替回路８１は、定電圧回路７８からの電圧の供給に応じて動作する。
【0093】
切替回路８１は、スイッチング素子７５の制御端子７５ｃに接続されている。切替回路８１は、定電圧回路７８からの電圧の供給に応じて動作し、所定の周期でオン・オフを繰り返す切替信号を制御端子７５ｃに入力する。これにより、切替回路８１は、所定の周期でスイッチング素子７５のオン状態とオフ状態とを切り替え、光源７１を点滅させる。
【0094】
切替回路８１は、例えば、所定の周期でオン・オフを繰り返すパルス信号を切替信号として制御端子７５ｃに入力する発振器である。但し、切替回路８１は、発振器に限ることなく、スイッチング素子７５のオン状態とオフ状態とを周期的に切り替え可能な任意の回路でよい。
【0095】
表示回路７０ｄにおいては、例えば、切替回路８１がスイッチング素子７５をオン状態に切り替え、光源７１を所定時間点灯させた際にも、電荷蓄積素子７３の電圧が、定電圧回路７８の動作可能な最低電圧まで低下しないように、抵抗素子７２及び抵抗素子８０の抵抗値が設定される。これにより、表示回路７０ｄでは、光源７１の点灯の度に、定電圧回路７８が動作を停止してしまうことを抑制することができる。例えば、定電圧回路７８及び切替回路８１が動作を停止してしまうことにより、光源７１の点滅の周期が不安定になってしまうことを抑制することができる。
【0096】
また、切替回路８１は、抵抗素子７２、８０と接続されている。切替回路８１は、抵抗素子７２と抵抗素子８０との接続点に接続されている。これにより、切替回路８１は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の電圧に応じた検出電圧を取得する。検出電圧は、例えば、電荷蓄積素子５５の電圧を抵抗素子７２、８０の分圧比で分圧した電圧である。
【0097】
切替回路８１は、入力された検出電圧に応じて、スイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力する切替信号の周期を変化させる。切替回路８１は、例えば、入力された検出電圧が高いほど、切替信号の周期を短くする。切替回路８１は、例えば、スイッチング素子７５のオン状態の期間を一定とし、入力された検出電圧が高くなるほど、スイッチング素子７５のオフ状態の期間を短くするように、切替信号の周期を変化させる。但し、これに限ることなく、例えば、デューティ比を一定とした状態で切替信号の周期を変化させてもよい。切替回路８１は、例えば、入力された検出電圧が高くなるほど、スイッチング素子７５のオン状態の期間及びオフ状態の期間を短くするように、切替信号の周期を変化させてもよい。
【0098】
このように、切替回路８１は、スイッチング素子７５のオフ状態とオン状態とを切り替えて光源７１を点滅させるとともに、オフ状態とオン状態との切り替えの周期を検出電圧に応じて変化させることにより、電荷蓄積素子５５の電圧に応じて光源７１の点滅の発光間隔を変化させる。切替回路８１は、例えば、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、光源７１の点滅の周期が短くなるようにする。これにより、表示回路７０ｄの構成においても、電圧監視部７４を設けた構成と同様に、光源７１の点滅の発光間隔によって、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の充電状態を表示することができる。
【0099】
図９（ａ）～図９（ｄ）は、実施形態に係る電力変換装置の別の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図９（ａ）～図９（ｄ）は、メンテナンスなどで主回路部１２を運転状態から停止状態に切り替えた際の表示回路７０ｄの動作の一例を模式的に表す。
図９（ａ）は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の一例を模式的に表す。
図９（ｂ）は、検出電圧（抵抗素子７２と抵抗素子８０との間の端子の電圧）の一例を模式的に表す。
図９（ｃ）は、切替回路８１の出力の一例を模式的に表す。より詳しくは、切替回路８１からスイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力される切替信号の一例を模式的に表す。図９（ｃ）においては、切替回路８１の出力のＬｏ（電圧の低い状態）が、スイッチング素子７５のオン状態に対応し、切替回路８１の出力のＨｉ（電圧の高い状態）が、スイッチング素子７５のオフ状態に対応する。
図９（ｄ）は、光源７１に流れる電流の一例を模式的に表す。
図９（ａ）～図９（ｄ）は、メンテナンスなどで主回路部１２を運転状態から停止状態に切り替えた際の表示回路７０ｄの動作の一例を模式的に表す。
図９（ａ）は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の一例を模式的に表す。
図９（ｂ）は、検出電圧（抵抗素子７２と抵抗素子８０との間の端子の電圧）の一例を模式的に表す。
図９（ｃ）は、切替回路８１の出力の一例を模式的に表す。より詳しくは、切替回路８１からスイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力される切替信号の一例を模式的に表す。図９（ｃ）においては、切替回路８１の出力のＬｏ（電圧の低い状態）が、スイッチング素子７５のオン状態に対応し、切替回路８１の出力のＨｉ（電圧の高い状態）が、スイッチング素子７５のオフ状態に対応する。
図９（ｄ）は、光源７１に流れる電流の一例を模式的に表す。
【0100】
電荷蓄積素子７３は、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５に蓄積された電荷によって充電される。抵抗素子７２、８０を介して流れる電流、及び電荷蓄積素子５５によって充電される電荷蓄積素子７３の電圧は、定電圧回路７８に入力される。定電圧回路７８は、抵抗素子７２、８０及び電荷蓄積素子７３からの電力の供給に基づいて動作し、実質的に一定の電圧を光源７１及び切替回路８１に入力する。
【0101】
切替回路８１は、定電圧回路７８からの電圧の供給に応じて動作し、切替信号をスイッチング素子７５の制御端子７５ｃに入力することにより、所定の周期でスイッチング素子７５のオン状態とオフ状態とを切り替え、光源７１を点滅させる。
【0102】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に表したように、主回路部１２の停止状態において、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の電圧、及びこれに対応する検出電圧は、光源７１の点灯、及び定電圧回路７８や切替回路８１の動作などにともない、徐々に低下する。
【0103】
図９（ｃ）及び図９（ｄ）に表したように、切替回路８１は、入力された検出電圧が高いほど、切替信号の周期を短くすることにより、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、光源７１の点滅の周期が短くなるようにする。これにより、光源７１の点滅の発光間隔によって、チョッパ回路４０の電荷蓄積素子５５の充電状態を表示することができる。
【0104】
このように、表示回路７０ｄの構成においても、電荷蓄積素子５５の電力のみでの充電表示、実質的に一定の電流が流れることによる発光量の安定化（視認性確保）、電荷蓄積素子５５の充電状態（電圧レベル）の目視確認性の確保、及び低消費電力化（装置の小型化）を可能とすることができる。表示回路７０ｄの構成においても、他からの電力を受けることなく、電荷蓄積素子５５の電荷のみを使って、光源７１の発光ならびに発光間隔の制御を可能とすることができる。
【0105】
切替回路８１は、例えば、切替信号のデューティ比などを変化させることにより、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、点滅する光源７１の発光期間が長くなるようにしてもよい。さらに、切替回路８１は、電荷蓄積素子５５の電圧が所定値以上である場合に、光源７１を連続発光させてもよい。
【0106】
なお、切替回路８１は、例えば、入力された検出電圧が高いほど、切替信号の周期を長くすることにより、電荷蓄積素子５５の電圧が高いほど、光源７１の点滅の周期が長くなるようにしてもよい。
【0107】
上記各実施形態では、変換器ＣＥＬの一例として、チョッパ回路を用いた変換器ＣＥＬを示している。変換器ＣＥＬの構成は、これに限ることなく、フルブリッジ回路を用いた構成でもよい。
【0108】
上記各実施形態では、主回路部１２にＭＭＣ型の電力変換器を用いている。主回路部１２は、ＭＭＣ型に限ることなく、例えば、ＭＶ（Medium Voltage）型の電力変換器など、複数の変換器ＣＥＬを直列に接続する他の方式の電力変換器でもよい。また、主回路部１２は、複数の変換器ＣＥＬを直列に接続した多段方式の電力変換器に限ることなく、例えば、２レベルインバータや３レベルインバータなどでもよい。
【0109】
電力変換装置１０は、直流送電システムに限ることなく、交流から直流への変換及び直流から交流への変換が必要な他の任意のシステムなどに適用してもよい。主回路部１２による交直変換は、交流から直流及び直流から交流の双方に限ることなく、交流から直流又は直流から交流の一方のみでもよい。また、主回路部１２は、例えば、交流交流直接変換回路などでもよい。主回路部１２の構成は、例えば、複数のアーム部をスター結線、デルタ結線、あるいはマトリックス結線した構成などでもよい。主回路部１２は、例えば、モジュラーマトリックスコンバータなどでもよい。主回路部１２は、必ずしも複数のレグを有しなくてもよい。主回路部１２は、少なくとも複数のアーム部を有していればよい。主回路部１２の構成は、複数のスイッチング素子と、電荷蓄積素子と、を有し、電力の変換が可能な任意の構成でよい。電力変換装置１０は、例えば、周波数変換装置、直流送電装置、無効電力補償装置、あるいは電力潮流制御装置などでもよい。
【0110】
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】
【0111】
２…交流電力系統、 ３、４…直流送電線、 ６…変圧器、 １０…電力変換装置、 １２…主回路部、 １４…制御装置、 ２０ａ…第１直流端子、 ２０ｂ…第２直流端子、 ２１ａ…第１交流端子、 ２１ｂ…第２交流端子、 ２１ｃ…第３交流端子、 ２２ａ…第１アーム部、 ２２ｂ…第２アーム部、 ２２ｃ…第３アーム部、 ２２ｄ…第４アーム部、 ２２ｅ…第５アーム部、 ２２ｆ…第６アーム部、 ２３ａ～２３ｆ…バッファリアクトル、 ２４ａ～２４ｆ…電流検出器、 ２５…電圧検出部、 ２６…信号線、 ４０…チョッパ回路、 ４２…制御部、 ４４…給電回路、 ４６…電圧検出器、 ５０ａ…第１接続端子、 ５０ｂ…第２接続端子、 ５１…第１スイッチング素子、 ５１ｄ…整流素子、 ５２…第２スイッチング素子、 ５２ｄ…整流素子、 ５５…電荷蓄積素子、 ６０…ゲート制御回路、 ６１…ゲート駆動回路、 ６２…ゲート駆動回路、 ７０、７０ａ～７０ｄ…表示回路、 ７１…光源、 ７２…抵抗素子、 ７３…電荷蓄積素子、 ７４…電圧監視部、 ７５…スイッチング素子、 ７６…抵抗素子、 ７７…定電流回路、 ７８…定電圧回路、 ７９…電圧制限部、 ８０…抵抗素子、 ８１…切替回路、 ＣＥＬ…変換器、 ＣＷ…搬送波、 ＬＧ１…第１レグ、 ＬＧ２…第２レグ、 ＬＧ３…第３レグ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】