(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】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】制御装置、電力変換装置、及び交流コンデンサの故障検出方法
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231219BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022553195
(86)(22)【出願日】2021-09-29
(86)【国際出願番号】 JP2021035942
(87)【国際公開番号】W WO2023053289
(87)【国際公開日】2023-04-06
【審査請求日】2022-09-05
(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】110003199
【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】寺島 大貴
(72)【発明者】
【氏名】多和田 義大
(72)【発明者】
【氏名】勝倉 朋也
(72)【発明者】
【氏名】深澤 一誠
【審査官】町田 舞
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１５８４５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２４１５０３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１６１８２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１０５６７（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】
故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサをインバータの出力側に有する電力変換装置の制御装置であって、系統側の交流スイッチが開放された状態で前記電力変換装置の起動時に行われる前記インバータの出力電圧と前記系統側の系統電圧とを同期させる同期制御時に、前記交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得し、前記電流値の中で前記インバータの出力電圧に周波数が同期する電流成分の値を抽出する電流成分抽出部と、
前記電流成分抽出部によって抽出された前記電流成分の値と、所定の判定値とを大小比較して、前記電流成分の値が、前記所定の判定値よりも小さいときは、前記交流コンデンサの故障と判定する故障判定部と、
前記同期制御時に、前記故障判定部により前記交流コンデンサの故障と判定されたときは、前記交流コンデンサの故障情報を発報する故障情報発報部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の制御装置において、前記インバータの出力電圧の電圧値を取得し、前記電圧値から故障判定に用いられる前記判定値を求める判定値算出部をさらに備え、
前記故障判定部は、前記電流成分抽出部によって抽出された前記電流成分の値と、前記判定値算出部によって求められた前記判定値とを大小比較して、前記電流成分の値が、前記所定の判定値よりも小さいときは、前記交流コンデンサの故障と判定する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の制御装置において、前記電流成分の値は、前記系統電圧に基づいて制御された位相角を用いて前記電流値をｄｑ変換して求めた、前記インバータの出力電圧に対して位相が９０度進んだ成分の値であるｑ軸電流の値である
ことを特徴とする制御装置。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置において、前記電流成分の値は、所定のローパスフィルタを用いて所定のノイズが除去された値である
ことを特徴とする制御装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御装置において、前記判定値は、前記インバータの出力電圧の電圧値と前記交流コンデンサの定格コンダクタンスの値とに基づいて求められた、前記インバータの出力電圧に対して位相が９０度進んだ成分の値であるｑ軸電流理論値である
ことを特徴とする制御装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置において、前記判定値は、所定の故障検出レベルを乗算した値に基づく所定の誤差を許容する値である
ことを特徴とする制御装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置において、前記同期制御時に前記故障判定部により前記交流コンデンサの故障と判定されたときは、前記電力変換装置を停止させる動作指示を出力する動作制御部をさらに備える
ことを特徴とする制御装置。
【請求項8】
電力を変換して交流電力を出力するインバータと、前記インバータの出力側の三相交流回路から分岐したコンデンサ回路に設けられた、故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサと、
同期制御時に、前記交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得する電流センサと、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の制御装置と、
を備え、
前記電流成分抽出部は、前記電流センサによって取得された前記電流値に基づいて前記電流成分の値を抽出する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項9】
請求項８に記載の電力変換装置において、前記電流センサは、前記インバータの出力側の前記三相交流回路における前記インバータと前記コンデンサ回路への分岐点との間において、交流リアクトルと直列に接続されて配置される
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項10】
請求項８又は請求項９に記載の電力変換装置において、前記電流センサは、前記インバータの出力側の前記三相交流回路から分岐した前記コンデンサ回路に配置される
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項11】
故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサをインバータの出力側に有する電力変換装置における交流コンデンサの故障検出方法であって、前記電力変換装置の起動時に系統側の交流スイッチが開いた状態で行われる、前記インバータの出力電圧と前記系統側の系統電圧とを同期させる同期制御時に、前記交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得し、前記電流値の中で前記インバータの出力電圧に周波数が同期する電流成分の値を抽出する電流成分抽出ステップと、
前記電流成分抽出ステップによって抽出された前記電流成分の値と、所定の判定値とを大小比較して、前記電流成分の値が、前記所定の判定値よりも小さいときは、前記交流コンデンサの故障と判定する故障判定ステップと、
前記同期制御時に、前記故障判定ステップにより前記交流コンデンサの故障と判定されたときは、前記交流コンデンサの故障情報を発報する故障情報発報ステップと、
を備えることを特徴とする交流コンデンサの故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、電力変換装置、及び交流コンデンサの故障検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、系統連系運転が開始される前（交流スイッチが投入される前）に電圧合わせ運転が行われ、その後に系統連系運転が開始される（交流スイッチが投入される）電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
電圧合わせ運転は、系統連系運転が開始される前に、電力変換装置の出力電圧と系統電圧とを同期させる制御であり、例えば、電力変換装置の交流出力電圧の振幅と位相とを、系統電圧の振幅と位相とに合わせることにより行われる。なお、電圧合わせ運転は、例えば、交流自動電圧調整器（ＡＣ－ＡＶＲ：Alternating-Current-Automatic Voltage Regulator）によって行われる。以下、本明細書において、電圧合わせ運転は、「同期制御」とも称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】日本特開２０１７－２１２８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、電力変換装置の交流出力のフィルタとして用いられるコンデンサには、異常過熱があった場合にコンデンサ素子を回路から切り離すヒューズ機構を有するものがある。当該ヒューズ機構が働いた場合、当該交流コンデンサは、オープン故障状態となる。このような場合、通常、電力変換装置では、電圧合わせ運転のときに同期合わせ異常として故障が検出される。
【0006】
しかし、従来の電力変換装置では、交流コンデンサがオープン故障しているにもかかわらず、電圧合わせ運転時に故障が検出されないことがあった。この場合、電力変換装置では、電圧合わせ運転後に交流スイッチが投入されて系統連系運転が開始され、その後も故障が検出されることなく運転が継続されることがある。交流コンデンサがオープン故障した状態で運転された場合、電力変換装置は、系統側に大きな高調波を流出させてしまう恐れがあり、また、正常な交流コンデンサに電圧印加が集中するため、正常な交流コンデンサにまで故障が拡大してしまう恐れもあった。
【0007】
そこで、本件開示は、系統連系運転前の電力変換装置の電圧合わせ運転時に故障を検出することで、系統連系運転前に故障情報の発報や電力変換装置の停止を行い、系統側への高調波の流出や正常な交流コンデンサへの故障拡大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一態様に係る制御装置は、故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサをインバータの出力側に有する電力変換装置の制御装置であって、系統側の交流スイッチが開放された状態で電力変換装置の起動時に行われるインバータの出力電圧と系統側の系統電圧とを同期させる同期制御時に、交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得し、電流値の中でインバータの出力電圧に周波数が同期する電流成分の値を抽出する電流成分抽出部と、電流成分抽出部によって抽出された電流成分の値と、所定の判定値とを大小比較して、電流成分の値が、所定の判定値よりも小さいときは、交流コンデンサの故障と判定する故障判定部と、同期制御時に、故障判定部により交流コンデンサの故障と判定されたときは、交流コンデンサの故障情報を発報する故障情報発報部と、を備えることを特徴とする。
【0009】
一態様に係る制御装置において、インバータの出力電圧の電圧値を取得し、電圧値から故障判定に用いられる判定値を求める判定値算出部をさらに備え、故障判定部は、電流成分抽出部によって抽出された電流成分の値と、判定値算出部によって求められた判定値とを大小比較して、電流成分の値が、所定の判定値よりも小さいときは、交流コンデンサの故障と判定してもよい。
【0010】
一態様に係る制御装置において、電流成分の値は、系統電圧に基づいて制御された位相角を用いて電流値をｄｑ変換して求めた、インバータの出力電圧に対して位相が９０度進んだ成分の値であるｑ軸電流の値であってもよい。
【0011】
一態様に係る制御装置において、電流成分の値は、所定のローパスフィルタを用いて所定のノイズが除去された値であってもよい。
【0012】
一態様に係る制御装置において、判定値は、インバータの出力電圧の電圧値と交流コンデンサの定格コンダクタンスの値とに基づいて求められた、インバータの出力電圧に対して位相が９０度進んだ成分の値であるｑ軸電流理論値であってもよい。
【0013】
一態様に係る制御装置において、判定値は、所定の故障検出レベルを乗算した値に基づく所定の誤差を許容する値であってもよい。
【0014】
一態様に係る制御装置において、同期制御時に故障判定部により交流コンデンサの故障と判定されたときは、電力変換装置を停止させる動作指示を出力する動作制御部をさらに備えてもよい。
【0015】
一態様に係る電力変換装置は、電力を変換して交流電力を出力するインバータと、インバータの出力側の三相交流回路から分岐したコンデンサ回路に設けられた、故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサと、同期制御時に、交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得する電流センサと、上記のいずれかに記載の制御装置と、を備え、電流成分抽出部は、電流センサによって取得された電流値に基づいて電流成分の値を抽出することを特徴とする。
【0016】
一態様に係る電力変換装置において、電流センサは、インバータの出力側の三相交流回路におけるインバータとコンデンサ回路への分岐点との間において、交流リアクトルと直列に接続されて配置されてもよい。
【0017】
一態様に係る電力変換装置において、電流センサは、インバータの出力側の三相交流回路から分岐したコンデンサ回路に配置されてもよい。
【0018】
一態様に係る交流コンデンサの故障検出方法は、故障時に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサをインバータの出力側に有する電力変換装置における交流コンデンサの故障検出方法であって、電力変換装置の起動時に系統側の交流スイッチが開いた状態で行われる、インバータの出力電圧と系統側の系統電圧とを同期させる同期制御時に、交流コンデンサに流れる電流の電流値を取得し、電流値の中でインバータの出力電圧に周波数が同期する電流成分の値を抽出する電流成分抽出ステップと、電流成分抽出ステップによって抽出された電流成分の値と、所定の判定値とを大小比較して、電流成分の値が、所定の判定値よりも小さいときは、交流コンデンサの故障と判定する故障判定ステップと、同期制御時に、故障判定ステップにより交流コンデンサの故障と判定されたときは、交流コンデンサの故障情報を発報する故障情報発報ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本件開示によれば、系統連系運転前の電力変換装置の電圧合わせ運転時に故障を検出することで、系統連系運転前に故障情報の発報や電力変換装置の停止を行い、系統側への高調波の流出や正常な交流コンデンサへの故障拡大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】第１実施形態に係る制御装置、電力変換装置、及び交流コンデンサの故障検出方法の一例について示す図である。
【図5】電力変換装置の電圧合わせ運転（同期制御）の動作の一例を示す図である。
【図6】ＡＣコンデンサが故障した場合にｑ軸電流が減少するロジックを説明する図である。
【図9】第２実施形態に係る制御装置、電力変換装置、及び交流コンデンサの故障検出方法の一例について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本件開示に係る制御装置、電力変換装置、及び交流コンデンサの故障検出方法の実施形態について、図面を用いて説明する。
【0022】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る制御装置３０、電力変換装置１、及び交流コンデンサ１６の故障検出方法の一例について示す図である。図１に示すとおり、電力変換装置１は、図１中左側の一端側で直流電源２と接続され、図１中右側の他端側で交流電力系統３（以下、「系統３」とも称する。）と接続される。
図１は、第１実施形態に係る制御装置３０、電力変換装置１、及び交流コンデンサ１６の故障検出方法の一例について示す図である。図１に示すとおり、電力変換装置１は、図１中左側の一端側で直流電源２と接続され、図１中右側の他端側で交流電力系統３（以下、「系統３」とも称する。）と接続される。
【0023】
電力変換装置（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）１は、例えば、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、変換した交流電力を系統３側に出力する。なお、電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換するものには限られず、交流電力を交流電力に変換するものであってもよい。また、電力変換装置１は、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaics）用の電力変換装置（ＰＶ－ＰＣＳ：Photovoltaics-Power Conditioning Subsystem）であってもよい。また、電力変換装置１は、蓄電池（ＥＳＳ：Energy Storage System）用の電力変換装置（ＥＳＳ－ＰＣＳ：Energy Storage System-Power Conditioning Subsystem）であってもよい。
【0024】
直流電源２は、電力変換装置１の一端側に接続され、電力変換装置１の一端側を介して電力変換装置１に直流電力を供給する。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（ＰＶ）や蓄電池（ＥＳＳ）等であっても、風力発電機と交流直流コンバータ等からなる直流電源システム等であってもよい。また、電力変換装置１の一端側に接続されるのは直流電源２には限られず、電力変換装置１が交流電力を交流電力に変換するものである場合、交流電源であってもよい。
【0025】
交流電力系統（系統）３は、電力変換装置１の他端側である出力端に接続され、電力変換装置１から出力された交流電力を需要家の受電設備に供給するための、発電・変電・送電・配電を統合したシステムであり、例えば、不特定の負荷が接続されている。
【0026】
また、図１において、電力変換装置１は、インバータ１１と、交流回路１２と、交流リアクトル１３と、交流スイッチ１４と、コンデンサ回路１５と、交流コンデンサ１６とを有する。また、電力変換装置１は、電流センサ２１と、第一電圧センサ２２と、第二電圧センサ２３と、制御装置３０とを有する。
【0027】
電力変換装置１は、インバータ１１の出力側に出力回路として交流回路１２を有し、交流回路１２には、交流リアクトル１３と、交流スイッチ１４とが設けられている。交流回路１２は、交流リアクトル１３と交流スイッチ１４との間の分岐点１２ａを介してコンデンサ回路１５に分岐しており、コンデンサ回路１５は、交流コンデンサ１６と接続されている。また、交流回路１２において、交流リアクトル１３と分岐点１２ａとの間には、電流センサ２１と、第一電圧センサ２２とが配置され、交流スイッチ１４の系統３側には、第二電圧センサ２３が配置されている。なお、制御装置３０は、図中配線は省略するが、電力変換装置１の各要素と電気的に接続されている。
【0028】
インバータ（インバータ回路）１１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の複数のスイッチング素子で構築される。インバータ１１は、一端側が直流電源２と接続され、出力側である他端側が交流リアクトル１３と接続される。インバータ１１は、後述のインバータ制御部３２（図３参照）で生成されるスイッチング素子のゲート駆動信号（ゲート信号）であるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号によって制御される。インバータ１１は、直流電源２から供給される直流電力を一端側から取得し、ＰＷＭ信号（ゲート信号）による制御に従い、取得した直流電力を交流電力に変換して、出力端である他端側から出力して交流回路１２に供給する。
【0029】
交流回路１２は、一端がインバータ１１の出力端に接続され、他端が系統３と接続される。交流回路１２は、例えば、電流又は電圧の位相を互いにずらした３系統の単相交流を組み合わせた三相交流電力を３本の電線・ケーブルを用いて供給する三相三線式の三相交流回路である。以下、本明細書において、交流回路１２は、「三相交流回路１２」とも称される。
【0030】
交流リアクトル１３は、ＡＣ（alternating-current）リアクトルとも称され、インバータ１１の出力側の交流回路１２に直列に接続される。以下、本明細書において、交流リアクトル１３は、「ＡＣリアクトル１３」とも称される。ＡＣリアクトル１３は、例えば、騒音を低減させる効果やサージ電圧を抑制させる効果を有する平滑要素である。ＡＣリアクトル１３は、例えば、分岐点１２ａを介してＬ型に接続された交流コンデンサ１６とともにインバータ１１の不図示のスイッチング素子がスイッチングするときに発生するリプル（振動）を低減させるＬＣフィルタ回路（フィルタ回路）を構成する。
【0031】
交流スイッチ（交流開閉器）１４は、交流回路１２において、上述のＬＣフィルタ回路の分岐点１２ａよりも系統３側に直列に設けられる。交流スイッチ１４は、制御装置３０や不図示の上位装置やオペレータからの投入指示又は開放指示に従って、交流回路１２と系統３との間を接続又は開放する。交流スイッチ１４が開放されるとインバータ１１から供給される交流電力が系統３に流出することが遮断される。交流スイッチ１４は、電力変換装置１に起動時に、電力変換装置１が系統３側との電圧合わせ運転（同期制御）を行っているときは開放され、系統連系運転が開始されるときに投入される。
【0032】
コンデンサ回路１５は、交流回路１２におけるＡＣリアクトル１３と交流スイッチ１４との間の分岐点１２ａを介して分岐された回路であり、一端が分岐点１２ａと接続され、他端側が交流コンデンサ１６と接続される。
【0033】
交流コンデンサ１６は、ＡＣ（alternating-current）コンデンサ、ＡＣキャパシタ（alternating-current capacitor）、フィルタコンデンサとも称され、電気（電荷）を蓄え又は放出する電子部品である。以下、本明細書において、交流コンデンサ１６は、「ＡＣコンデンサ１６」とも称される。ＡＣコンデンサ１６は、例えば、Ｌ型に接続されたＡＣリアクトル１３とともにインバータ１１の不図示のスイッチング素子がスイッチングするときに発生させるリプル（振動）を低減させるＬＣフィルタ回路（フィルタ回路）を構成する。ＡＣコンデンサ１６は、ＡＣリアクトル１３とともにフィルタ回路を構成することで、系統３側に高調波（高調波電流）が流出することを抑制する。ＡＣコンデンサ１６は、故障した際に回路から切り離される少なくとも一つの交流コンデンサであればよい。
【0034】
ＡＣコンデンサ１６は、例えば、静電容量を稼ぐため又は定格電流を満たすために、コンデンサ回路１５が複数に分岐して、複数のＡＣコンデンサ１６ａが並列接続されて構成される。複数のＡＣコンデンサ１６ａは、それぞれ保安機構１６ｂを有する。なお、本実施形態において、ＡＣコンデンサ１６は、必ずしも複数並列接続されている必要は無く、ＡＣコンデンサ１６ａと保安機構１６ｂとを有するＡＣコンデンサ１６が少なくとも一つあれば良い。
【0035】
保安機構１６ｂは、例えば、ヒューズ又はスイッチ等であり、ＡＣコンデンサ１６ａの故障時や、ＡＣコンデンサ１６ａに異常が発生してＡＣコンデンサ１６ａの内圧が上昇したときなどに、当該ＡＣコンデンサ１６ａを回路から切り離す役割を有する。なお、保安機構１６ｂは、ＡＣコンデンサ１６ａとは別体として設けられたヒューズ又はスイッチ等には限られず、ＡＣコンデンサ１６ａ自身に備えられた、故障した際に回路から切り離される機能等であってもよい。
【0036】
また、保安機構１６ｂは、ＡＣコンデンサ１６ａを個別に回路から切り離すものであってもよく、複数のＡＣコンデンサ１６ａを有するＡＣコンデンサ１６の所定のパッケージ毎に回路から切り離すものであってもよい。すなわち、例えば、複数のＡＣコンデンサ１６ａを有するＡＣコンデンサ１６の所定のパッケージが複数並列接続されている場合などでは、保安機構１６ｂは、当該ＡＣコンデンサ１６の所定のパッケージ毎に配置されてもよい。
【0037】
図２は、図１に示す電力変換装置１において、交流コンデンサ１６の実際の接続状況の一例を示す図である。図２において、図１と同一又は同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は、省略又は簡略化する。
【0038】
図２に示すとおり、交流回路１２は、実際は三相三線式の三相交流回路であり、ＡＣコンデンサ１６を始めとする各構成要素は、実際は三相交流回路１２にそれぞれ設けられている。なお、図１及び他の図面では、図面の簡単のため、これらの交流回路１２及びＡＣコンデンサ１６を始めとする各構成要素は、簡略化して示されている。
【0039】
図２において、ＡＣコンデンサ１６は、静電容量を稼ぐため又は定格電流を満たすために、三相交流回路１２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコンデンサ回路１５が複数に分岐されて、複数並列接続されている。なお、図２において、コンデンサ回路１５は、各相とも３つに分岐され、ＡＣコンデンサ１６は、各相とも３個並列接続されているが、分岐数や並列数は、これには限られない。例えば、コンデンサ回路１５は、各相とも５つに分岐され、ＡＣコンデンサ１６は、各相とも５個並列接続されていてもよい。また、ＡＣコンデンサ１６は、三相で一塊のパッケージとなっており、一塊のＡＣコンデンサパッケージが並列接続されていてもよい。
【0040】
また、図２における各ＡＣコンデンサパッケージにおいて、ＡＣコンデンサ１６は、デルタ結線（Δ結線）されているが、スター結線（Ｙ結線）されていてもよく、その他の結線方式であってよい。また、異なる結線方式のＡＣコンデンサ１６又はＡＣコンデンサパッケージが混在して並列接続されていてもよい。すなわち、ＡＣコンデンサ１６の並列接続の方式は特に限定されない。また、図２において、保安機構１６ｂは、ＡＣコンデンサ１６ａ毎に配置されているが、上述のとおり、ＡＣコンデンサパッケージ毎に配置されていてもよい。なお、保安機構１６ｂが配置される位置は、図２に示す位置には限られず、ＡＣコンデンサ１６又は１６ａが故障した際にこれらを回路から切り離すことが出来る場所であればどこでもよい。
【0041】
図１に戻り、電流センサ２１は、インバータ１１の出力側の交流回路１２におけるインバータ１１とコンデンサ回路１５への分岐点１２ａとの間において、交流リアクトル１３と直列に接続されるように配置される。電流センサ２１は、例えば、公知の交流電流計又は交流電流センサ等であり、電力変換装置１における三相の出力電流の電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを検出する。電流センサ２１によって検出された電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、制御装置３０によって取得される。
【0042】
なお、電流センサ２１は、交流回路１２において、ＡＣリアクトル１３と直列に接続されていればよく、接続順序は問われない。但し、電流センサ２１は、交流回路１２において、インバータ１１と分岐点１２ａとの間に設けられる。電流センサ２１が、当該位置に設けられることにより、交流スイッチ１４が開放されている電圧合わせ運転時（同期制御時）にＡＣコンデンサ１６に流れる電流を計測することができる。なお、実際は、電流センサ２１は、多くの電力変換装置１において、仕様として上述の位置に既に配されているため、本実施形態では、既に配されている既存の電流センサ２１を用いることができる。
【0043】
第一電圧センサ２２は、例えば、インバータ１１の出力側の交流回路１２におけるインバータ１１とコンデンサ回路１５への分岐点１２ａとの間に配置される。第一電圧センサ２２は、例えば、公知の交流電圧計又は交流電圧センサ等であり、インバータ１１の出力電圧の電圧値Ｖｉを検出する。第一電圧センサ２２によって検出された出力電圧の電圧値Ｖｉは、制御装置３０によって取得される。なお、第一電圧センサ２２が配置される位置は、インバータ１１の出力電圧の電圧値Ｖｉが計測できる位置であればどこでもよく、図１に示される位置には限られない。
【0044】
第二電圧センサ２３は、例えば、インバータ１１の出力側の交流回路１２における交流スイッチ１４と系統３との間に配置される。第二電圧センサ２３は、例えば、公知の交流電圧計又は交流電圧センサ等であり、三相の系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを検出する。第二電圧センサ２３によって検出された電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷは、制御装置３０によって取得される。なお、第二電圧センサ２３が配置される位置は、三相の系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷが計測できる位置であればどこでもよく、図１に示される位置には限られない。
【0045】
制御装置３０は、例えば、電力変換装置１の内部又は外部に設けられ、図中配線等は省略されているが、インバータ１１を始めとする電力変換装置１の各要素と、有線又は無線によって電気的に接続されている。なお、制御装置３０は、不図示のインバータ制御回路の機能として実現されていてもよい。
【0046】
制御装置３０は、例えば、プログラムを実行することにより動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の不図示のプロセッサを有する。制御装置３０は、後述の記憶部４０（図３参照）やメモリ９２（図１０参照）等を有し、例えば、記憶部４０又はメモリ９２に記憶された所定のプログラムを実行することにより不図示のプロセッサを動作させて電力変換装置１の動作を統括的に制御する。なお、制御装置３０は、例えば、不図示の上位装置や不図示の操作部を介したオペレータ等からの指示に従って動作してもよい。制御装置３０は、交流スイッチ１４が開放状態のときに、電流センサ２１で検出された電流値に基づいて、後述の検出ロジックを用いてＡＣコンデンサ１６の故障を検出する。
【0047】
【0048】
制御装置３０は、記憶部４０を有し、例えば、記憶部４０又は後述のメモリ９２（図１０参照）に記憶された所定のプログラムを実行することにより、以下の各部として機能する。制御装置３０は、位相角調整部３１と、インバータ制御部３２と、電流成分抽出部３３と、判定値算出部３４と、故障判定部３５と、故障情報発報部３６と、動作制御部３７として機能する。なお、上記の各機能は、制御装置３０が有する不図示の演算処理装置が実行するプログラムにより実現されても、ハードウェアにより実現されてもよい。位相角調整部３１と、インバータ制御部３２と、電流成分抽出部３３と、判定値算出部３４と、故障判定部３５と、故障情報発報部３６と、動作制御部３７とは、所定のプログラムを実行して、以下の処理を行う。
【0049】
位相角調整部３１は、第二電圧センサ２３から、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の系統電圧の測定値である電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを取得する。位相角調整部３１は、例えば、任意の位相角θに基づいて、取得した系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを三相二相変換（ｄｑ変換）し、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを求める。位相角調整部３１は、求めたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとに対してＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を行い、ｑ軸電圧Ｖｑが、ｄ軸電圧Ｖｄに対して十分小さくなるように（０になるように）位相角θを調整する。
【0050】
位相角調整部３１は、調整された位相角θに基づいて、系統電圧の三相の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷに対して三相二相変換（ｄｑ変換）を行い、ｄ軸成分とｑ軸成分とを出力する。これにより、ｄｑ座標軸上において、ｑ軸は、ｄ軸に対して９０度位相が進んだ方向にとられることになる。位相角調整部３１は、調整された位相角θに基づいて系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを三相二相変換（ｄｑ変換）し、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを求める。位相角調整部３１は、求めたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとをインバータ制御部３２に出力する。また、位相角調整部３１は、調整された位相角θを電流成分抽出部３３に出力する。
【0051】
インバータ制御部３２は、位相角調整部３１によって調整された位相角θに基づいて求められたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを取得する。インバータ制御部３２は、取得したｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとに対し、所定のフィルタを経由させて、二相三相変換（逆変換）を行い、インバータ出力電圧指令値ＶＵ
＊、ＶＶ
＊、ＶＷ
＊を求める。インバータ制御部３２は、求めたインバータ出力電圧指令値ＶＵ
＊、ＶＶ
＊、ＶＷ
＊に対してＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を行い、ゲート信号を発生させる。
【0052】
インバータ制御部３２は、発生させたゲート信号により、インバータ１１の不図示のスイッチング素子を制御して、電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）を行わせる。なお、上記の制御の結果、電圧合わせ運転（同期制御）時において、インバータ１１の出力電圧の位相と振幅とは、系統電圧の位相と振幅とほぼ一致する。これにより、ｄ軸電流Ｉｄはインバータ１１の出力電圧と同位相の成分、ｑ軸電流Ｉｑは、インバータ１１の出力電圧に対して９０度位相が進んだ成分となる。なお、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるか否かの情報は、故障情報発報部３６によって、インバータ制御部３２から適宜取得される。
【0053】
電流成分抽出部３３は、電流センサ２１から、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のインバータ１１の出力電流の測定値である電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを取得する。また、電流成分抽出部３３は、位相角調整部３１によって調整された位相角θに基づいて、取得した出力電流の測定値である電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを三相二相変換（ｄｑ変換）し、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを求める。上記の位相角調整部３１によるＰＬＬ制御の結果、ｄｑ座標上で系統電圧のベクトルの方向は、ｄ軸方向に一致している。このため、求めた電流成分におけるｄ軸電流は、系統電圧と同位相の成分となり、ｑ軸電流は系統電圧に対して９０度位相が進んだ成分となっている。電流成分抽出部３３は、求めた電流成分からｑ軸電流Ｉｑを抽出し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）を経由させてｑ軸電流Ｉｑｆを求め、求めたｑ軸電流Ｉｑｆを故障判定部３５に出力する。なお、ローパスフィルタは、省略されてもよい。
【0054】
判定値算出部３４は、第一電圧センサ２２から、インバータ１１の出力電圧の測定値である電圧値Ｖｉを取得し、取得した電圧値Ｖｉから、インバータ１１の出力電圧ｄ軸の測定値であるｄ軸電圧Ｖｉｄを求める。判定値算出部３４は、ｄ軸電圧Ｖｉｄと一定値であるＡＣコンデンサ１６の定格コンダクタンスとからコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔを算出する。判定値算出部３４は、算出されたコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔと所定の故障検出レベルとを乗算して判定値Ｉ’ｑｔを算出し、算出された判定値Ｉ’ｑｔを故障判定部３５に出力する。なお、判定値Ｉ’ｑｔは、例えば記憶部４０に記憶された所定の判定値が用いられ、判定値算出部３４の機能は、省略されてもよい。
【0055】
故障判定部（比較器）３５は、電流成分抽出部３３により求められたｑ軸電流Ｉｑｆと、判定値算出部３４により求められた判定値Ｉ’ｑｔとを大小比較する。故障判定部３５は、ｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔよりも小さいときは、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定する。すなわち、故障判定部３５は、例えば、複数のＡＣコンデンサ１６のうち、少なくとも一つがオープン故障した場合、ｑ軸電流Ｉｑ（Ｉｑｆ）が正常時よりも小さくなるため、これを検出して故障と判定する。故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定したときは、故障している旨の判定結果である「１」を故障情報発報部３６に出力する。
【0056】
故障情報発報部３６は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるか否かの情報を、例えばインバータ制御部３２から適宜取得する。故障情報発報部３６は、故障判定部３５によってＡＣコンデンサが故障していると判定されたときは、故障している旨の判定結果である「１」を故障判定部３５から取得する。故障情報発報部３６は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるとの情報を取得しているときに、故障判定部３５から、ＡＣコンデンサ１６が故障している旨の判定結果である「１」を取得したときは、故障情報を発報する。故障情報発報部３６は、例えば、不図示の上位装置等に故障情報を出力することや、電力変換装置１の不図示の表示部や操作部等に警報やアラーム等を発報することにより、故障情報を発報する。また、故障情報発報部３６は、動作制御部３７にも故障情報を発報する。
【0057】
動作制御部３７は、故障情報発報部３６からＡＣコンデンサ１６の故障情報の発報を取得したときは、電力変換装置１を停止するよう電力変換装置１の各部に動作指示を与え、交流スイッチ１４の投入前に電力変換装置１を停止させる。なお、動作制御部３７は、例えばインバータ制御部３２から同期判定ＯＫの情報を取得したときに、故障情報発報部３６からＡＣコンデンサ１６の故障情報の発報を取得していないときは、交流スイッチ１４投入の動作指示を与え、系統連系運転を開始させてもよい。
【0058】
記憶部４０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、その他の半導体メモリ等の揮発性又は不揮発性の記憶媒体である。記憶部４０は、例えば、制御装置３０の各部の動作に必要なプログラムを記憶するとともに、制御装置３０の各部により、各種の情報の書き込みや読み出しが行われる。記憶部４０は、例えば、電流センサ２１等の各センサによって取得された値や、判定値算出部３４で用いられるＡＣコンデンサ１６の定格コンダクタンスの値や所定の故障検出レベルの値又は所定の判定値等を記憶する。
【0059】
記憶部４０は、例えば、不図示のバス等により、制御装置３０の各部と接続されている。なお、記憶部４０は、制御装置３０の外部に設けられ、有線又は無線で制御装置３０と接続されていてもよく、メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の外部記憶媒体等であっても、オンラインストレージ等であってもよい。
【0060】
＜第１実施形態の動作＞
図４は、図１から図３に示す制御装置３０の故障検出動作の一例を示す図である。図４に示す動作は、電力変換装置１の始動（起動指令受付）とともに開始される。すなわち、図４は、電力変換装置１の始動時の電圧合わせ運転（同期制御）時における制御装置３０の故障検出動作の一例を示す。
図４は、図１から図３に示す制御装置３０の故障検出動作の一例を示す図である。図４に示す動作は、電力変換装置１の始動（起動指令受付）とともに開始される。すなわち、図４は、電力変換装置１の始動時の電圧合わせ運転（同期制御）時における制御装置３０の故障検出動作の一例を示す。
【0061】
ステップＳ１１において、制御装置３０の位相角調整部３１は、第二電圧センサ２３から、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の系統電圧の測定値である電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを取得し、ステップＳ１２に処理を移行させる。
【0062】
ステップＳ１２において、位相角調整部３１は、取得した系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを、例えば、任意の位相角θに基づいて三相二相変換（ｄｑ変換）してｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを求め、ステップＳ１３に処理を移行させる。さらに、位相角調整部３１は、求めたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとをインバータ制御部３２にも出力する。
【0063】
ステップＳ１３において、位相角調整部３１は、求められたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを取得し、ステップＳ１４に処理を移行させる。
【0064】
ステップＳ１４において、位相角調整部３１は、出力されたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとに対してＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を行い、ｑ軸電圧Ｖｑが、ｄ軸電圧Ｖｄに対して十分小さくなるように（０になるように）位相角θを調整する。位相角調整部３１は、調整された位相角θを出力し、ステップＳ１５に処理を移行させる。さらに、位相角調整部３１は、調整された位相角θを電流成分抽出部３３にも出力する。
【0065】
ステップＳ１５において、位相角調整部３１は、調整された位相角θに基づいて、系統電圧の三相の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷに対して三相二相変換（ｄｑ変換）を行い、ｄ軸成分（ｄ軸電圧Ｖｄ）とｑ軸成分（ｑ軸電圧Ｖｑ）とを求める。これにより、ｄｑ座標軸上において、ｑ軸は、ｄ軸に対して９０度位相が進んだ方向にとられることになる。そして、位相角調整部３１は、ステップＳ１３に処理を移行させ、電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）中、ステップＳ１３からＳ１５の処理を繰り返す。さらに、位相角調整部３１は、求めたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとをインバータ制御部３２にも出力する。
【0066】
ステップＳ２１において、制御装置３０のインバータ制御部３２は、最初はステップＳ１２で出力されたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを取得し、その後は、ステップＳ１５で出力されたｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを取得する。インバータ制御部３２は、取得したｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとに、例えば所定のフィルタ処理を行い、ステップＳ２２に処理を移行させる。なお、所定のフィルタ処理は、必須ではなく、行われなくてもよい。
【0067】
ステップＳ２２において、インバータ制御部３２は、取得したｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとに対し、二相三相変換（逆変換）を行い、インバータ出力電圧指令値ＶＵ
＊、ＶＶ
＊、ＶＷ
＊を求め、ステップＳ２３に処理を移行させる。なお、系統電圧の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷに対し、一旦三相二相変換（ｄｑ変換）が行われ、その後に二相三相変換（逆変換）が行われるのは、三相の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷよりも、二軸のｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとの方が、フィルタ処理が容易だからである。
【0068】
ステップＳ２３において、インバータ制御部３２は、求めたインバータ出力電圧指令値ＶＵ
＊、ＶＶ
＊、ＶＷ
＊に対してＰＷＭ制御を行い、ゲート信号を発生させる。インバータ制御部３２は、発生させたゲート信号により、インバータ１１のスイッチング素子を制御して、電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）を行わせ、ステップＳ２４に処理を移行させる。なお、上記の制御の結果、電圧合わせ運転（同期制御）時において、インバータ１１の出力電圧の位相と振幅とは、系統電圧の位相と振幅とほぼ一致する。これにより、ｄ軸電流Ｉｄはインバータ１１の出力電圧と同位相の成分、ｑ軸電流Ｉｑは、インバータ１１の出力電圧に対して９０度位相が進んだ成分となる。
【0069】
ステップＳ２４において、インバータ制御部３２は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるか否かの情報を出力する。電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるか否かの情報は、故障情報発報部３６によって適宜取得される。
【0070】
図５は、電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）の動作の一例を示す図である。図５（ａ）は、電力変換装置１が始動してから系統３側と同期されるまでの電圧合わせ運転（同期制御）時の状態を示す図である。図５（ｂ）は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）を行った結果、系統３側と同期されたときの状態を示す図である。図５（ｃ）は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）により系統３側と同期されたため、交流スイッチ１４が投入されたときの状態を示す図である。
【0071】
図５において、左側は、回路状態が示される。図５の左側では、図１に示す電力変換装置１の一部の構成を省略した図が示されている。図５の左側において、交流スイッチ１４の左側は、インバータ１１の出力電圧が印加されており、交流スイッチ１４の右側は、系統３側の系統電圧が印加されている。また、図５の左側において、矢印は、インバータ１１から出力された電流経路を示す。図５の右側は、電圧波形が示される。図５の右側において、実線は、系統電圧の波形を示し、破線は、インバータ１１の出力電圧の波形を示す。
【0072】
図５（ａ）において、電力変換装置１が始動すると（起動指令を受け付けると）、インバータ１１は、インバータ制御部３２から出力されるゲート信号により制御され、電圧合わせ運転（同期制御）が開始される。始動時は、任意の位相角θに基づいたゲート信号によってインバータ１１が制御されるため、インバータ１１の出力電圧の電圧波形と系統電圧の電圧波形とは、最初はバラバラである（Ｓ１２、Ｓ２１～Ｓ２３）。
【0073】
図５（ｂ）において、電圧合わせ運転（同期制御）を行った結果、同期判定がＯＫとなる。すなわち、位相角調整部３１は、系統電圧から取得された三相の電圧値ＶＵ、ＶＶ、ＶＷを基にＰＬＬ制御を行い、位相角θを調整している（Ｓ１４）。そして、調整された位相角θに基づいたゲート信号によってインバータ１１が制御されていくと、インバータ１１の出力電圧の位相と振幅とは、系統電圧の位相と振幅とほぼ一致するようになる（Ｓ１５、Ｓ２１～Ｓ２３）。
【0074】
図５（ｃ）において、同期判定がＯＫとなったときは、インバータ１１の出力電圧の電圧波形と系統電圧の電圧波形とはほぼ一致するため、例えば動作制御部３７の動作指示により、交流スイッチ１４が投入され、系統連系運転が開始される。
【0075】
図４に戻り、ステップＳ３１において、制御装置３０の電流成分抽出部３３は、電流センサ２１から、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のインバータ１１の出力電流の測定値である電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを取得し、ステップＳ３２に処理を移行させる。なお、電流センサ２１は、常時電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを測定しており、電流成分抽出部３３は、常時電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを取得している。
【0076】
ステップＳ３２において、電流成分抽出部３３は、取得した出力電流の測定値である電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを、ステップＳ１４のＰＬＬ制御によって調整された位相角θに基づいて三相二相変換（ｄｑ変換）し、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを求める。なお、ステップＳ１４において、位相角調整部３１は、ｑ軸電圧Ｖｑが、ｄ軸電圧Ｖｄに対して十分小さくなるように（０になるように）位相角θを調整している。このため、ステップＳ１４におけるＰＬＬ制御の結果、ｄｑ座標上で系統電圧のベクトルの方向は、ｄ軸方向に一致している。このため、求めた電流成分におけるｄ軸電流Ｉｄは、系統電圧と同位相の成分となり、ｑ軸電流Ｉｑは系統電圧に対して９０度位相が進んだ成分となっている。
【0077】
ステップＳ３３において、電流成分抽出部３３は、求めた電流成分からｑ軸電流Ｉｑを抽出し、ステップＳ３４に処理を移行させる。なお、ｑ軸電圧Ｖｑがゼロになるように、すなわちｄ軸電圧のみが見えるようにｄｑ変換されている場合、ＡＣコンデンサ１６の容量が減った場合でも、ｄ軸電流Ｉｄは変わらないため、ｄ軸電流ＩｄはＡＣコンデンサの１６の故障検出には影響しない。すなわち、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流（コンデンサ電流）は、ｑ軸電流Ｉｑにのみ表れるため、電流成分抽出部３３は、求めた電流成分からｑ軸電流Ｉｑのみを抽出する。
【0078】
ステップＳ３４において、電流成分抽出部３３は、抽出されたｑ軸電流Ｉｑに対して、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）によるフィルタ処理を行い、ｑ軸電流Ｉｑｆを求める。なお、ここで用いられるローパスフィルタは、系統電圧と周波数が異なる成分を除去するためのフィルタである。ｑ軸電流Ｉｑに対してローパスフィルタによるフィルタ処理が行われることにより、電流センサ２１の直流オフセット分も除去される。また、ローパスフィルタによるフィルタ処理が行われることにより、ＡＣコンデンサ１６のコンデンサ容量が小さくコンデンサ電流が小さい場合でも、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流のみを抽出することができる。電流成分抽出部３３は、求めたｑ軸電流Ｉｑｆを故障判定部３５に出力する。なお、ローパスフィルタは、必須ではなく、無くてもよい。このため、ステップＳ３４の処理は、省略されてもよい。
【0079】
ステップＳ４１において、判定値算出部３４は、第一電圧センサ２２から、インバータ１１の出力電圧の測定値である電圧値Ｖｉを取得し、取得した電圧値Ｖｉから、インバータ１１の出力電圧ｄ軸の測定値であるｄ軸電圧Ｖｉｄを求める。判定値算出部３４は、ｄ軸電圧Ｖｉｄを求めた後、ステップＳ４３に処理を移行させる。
【0080】
ステップＳ４２において、判定値算出部３４は、例えば記憶部４０に記憶されているＡＣコンデンサ１６の定格コンダクタンスの値（一定値）を取得し、ステップＳ４３に処理を移行させる。
【0081】
ステップＳ４３において、判定値算出部３４は、求められたｄ軸電圧Ｖｉｄと、取得されたＡＣコンデンサ１６の定格コンダクタンス（一定値）とを乗算してコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔを算出し、ステップＳ４５に処理を移行させる。
【0082】
ステップＳ４４において、判定値算出部３４は、例えば記憶部４０に記憶されている所定の故障検出レベルの値を取得し、ステップＳ４５に処理を移行させる。なお、故障検出レベルの値は、例えば、０．８である。
【0083】
ステップＳ４５において、判定値算出部３４は、算出されたコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔに、取得された故障検出レベル（例えば、０．８）を乗算して、判定値Ｉ’ｑｔを算出する。判定値算出部３４は、算出された判定値Ｉ’ｑｔを故障判定部３５に出力する。なお、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔと、故障検出レベルとの乗算は必須ではなく、無くてもよい。この場合、ステップＳ４３で算出されたコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔが判定値Ｉ’ｑｔとして故障判定部３５に出力され、ステップＳ４４とＳ４５との処理は、省略されてもよい。
【0084】
また、判定値Ｉ’ｑｔは、例えば記憶部４０に記憶された所定の判定値が用いられてもよい。この場合、判定値算出部３４の機能は、全て省略されてもよい。なぜなら、判定値算出部３４により算出された判定値Ｉ’ｑｔを用いても、最初から一定値である所定の判定値が用いられても、同等の効果が得られると考えられるためである。すなわち、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔ（判定値Ｉ’ｑｔ）は、インバータ１１の出力電圧の測定値である電圧値Ｖｉにおけるｄ軸電圧Ｖｉｄに基づいて算出されているが、インバータ１１は、系統３に連携している。系統３の系統電圧は、通常は決められた電圧値とほぼ一致するため、インバータ１１のｄ軸電圧Ｖｉｄも、厳密には変動するが、実際は、ほぼ一定であることが多い。このため、通常は、インバータ１１のｄ軸電圧Ｖｉｄに、一定値であるコンデンサの定格コンダクタンスを乗算しても、一定値となると考えられるためである。
【0085】
ステップＳ５１において、故障判定部（比較器）３５は、電流成分抽出部３３により求められたｑ軸電流Ｉｑｆと、判定値算出部３４により求められた判定値Ｉ’ｑｔとを取得し、これらを大小比較し、ＡＣコンデンサ１６が故障しているか否かを判定する。故障判定部３５は、ｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔよりも小さいときは、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定する。すなわち、故障判定部３５は、例えば、複数のＡＣコンデンサ１６のうち、少なくとも一つがオープン故障した場合、ｑ軸電流Ｉｑｆ（Ｉｑ）は正常時よりも小さくなるため、これを検出して故障と判定する。なお、判定値算出部３４が省略されているときは、ｑ軸電流Ｉｑｆと、例えば記憶部４０に記憶された所定の判定値とを取得し、これらを大小比較してＡＣコンデンサ１６が故障しているか否かを判定してもよい。故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６が故障しているか否かを判定したときは、ステップＳ５２に処理を移行させる。
【0086】
ステップＳ５２において、故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定したときは、故障している旨の判定結果である「１」を故障情報発報部３６に出力する。なお、故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６が故障していないと判定したときは、故障していない旨の判定結果である「０」を故障情報発報部３６に出力してもよく、故障していると判定されるまで何も出力しなくてもよい。
【0087】
図６は、ＡＣコンデンサ１６が故障した場合にｑ軸電流が減少するロジックを説明する図である。
【0088】
まず、ＡＣコンデンサ１６に異常が無い場合のＡＣコンデンサ１６のｑ軸電流をＡＣコンデンサ１６のコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔとする。但し、ｆは、印加電圧の周波数であり、Ｃは、コンデンサ容量であり、Ｖｉｄは、インバータ出力電圧ｄ軸成分である。この場合、ＡＣコンデンサ１６のコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔは、以下の（１）式で求められる。
【0089】
【数1】
【0090】
ここで、例えば、ＡＣコンデンサ１６は、ＡＣコンデンサ１６ａを３つ並列したものである場合について検討する。但し、Ｃａは、ＡＣコンデンサ１６ａの容量である。この場合、３つのＡＣコンデンサ１６ａに異常が無い場合のコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔは、以下の（２）式で求められる。
【0091】
【数2】
【0092】
この場合、ＡＣコンデンサ１６ａの１つがオープン故障（開放故障）した場合のコンデンサ電流Ｉ”ｑｔは、以下の（３）式で求められる。
【0093】
【数3】
【0094】
（２）式及び（３）式によれば、ＡＣコンデンサ１６ａに異常が無ければ、コンデンサ電流は、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔとなるはずである。しかし、ＡＣコンデンサ１６ａの１つがオープン故障した場合のコンデンサ電流は、（２／３）Ｉｑｔに減少する。
【0095】
図７は、図４のステップＳ５１における故障検出ロジックを説明する図である。図７（ａ）において、中央のコンパレータ（比較器）は、故障判定部３５を表す。左上のＩｑｆは、ステップＳ３４で求められたｑ軸電流Ｉｑｆであり、左中央のＩｑｔは、ステップＳ４３で求められたコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔであり、左下の０．８は、ステップＳ４４で取得された故障検出レベルの値である。そして、ｑ軸電流Ｉｑｆと、（コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔと故障検出レベルの値である０．８とが乗算された値である）判定値Ｉ’ｑｔとが、故障判定部３５に向けて出力されている様子が示されている。
【0096】
ここで、故障検出レベルの値は、１よりも小さい値であり、本実施形態では、一例として、０．８である。通常、ＡＣコンデンサ１６が正常な場合、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流の電流値（測定値）から求めたｑ軸電流Ｉｑｆと、インバータ１１の出力電圧の電圧値（測定値）から求めたコンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔとは、同一の値のはずである。しかし、誤差もあることから、多少の誤差を許容するため、判定値算出部３４は、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔに、１よりも小さい値である故障検出レベルの値である０．８を乗算して、判定値Ｉ’ｑｔを求めている。これにより、多少の誤差があったとしても、ＡＣコンデンサ１６が正常な場合、ｑ軸電流Ｉｑｆの方が、０．８が乗算された判定値Ｉ’ｑｔよりも大きくなるはずである。
【0097】
それにもかかわらず、ｑ軸電流Ｉｑｆの方が、０．８が乗算された判定値Ｉ’ｑｔよりも小さいときは、ＡＣコンデンサ１６に何らかの故障（異常）が発生している場合と考えられる。
【0098】
例えば、ＡＣコンデンサ１６ａの１つがオープン故障した場合、ｑ軸電流Ｉｑｆは、（３）式により、Ｉｑｆ＝（２／３）Ｉｑｔ≒０．６７×Ｉｑｔとなる。一方、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔに、故障検出レベルの値である０．８を乗算した判定値Ｉ’ｑｔは、Ｉ’ｑｔ＝０．８×Ｉｑｔとなる。このため、ＡＣコンデンサ１６ａの１つがオープン故障した場合、判定値Ｉ’ｑｔ＝０．８×Ｉｑｔよりも、ｑ軸電流Ｉｑｆ≒０．６７×Ｉｑｔの方が小さくなる。これにより、故障判定部３５は、ｑ軸電流Ｉｑｆと、判定値Ｉ’ｑｔとを大小比較して、ｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔよりも小さいときは、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定する。
【0099】
ここで、ＡＣコンデンサ１６に異常が発生した場合、なぜｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔより小さくなるか、別の観点から説明する。一般に、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流値は、複素数で表され、以下の（４）式で求められる。なお、図７（ｂ）は、（４）式を図で表したものである。
【0100】
【数4】
【0101】
（４）式によれば、ＡＣコンデンサ１６がオープン故障するとコンデンサ容量Ｃが減少することになるため、電流値Ｉも比例して減少する。そうすると、ｑ軸電流Ｉｑｆも減少する。これにより、ＡＣコンデンサ１６がオープン故障すると、ｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔより小さくなる。なお、（４）式によれば、ＡＣコンデンサ１６には、電圧の位相に対して、大きさとしてはωＣ、位相としては９０度進んだ電流が流れることを示している。
【0102】
このため、故障判定部３５は、ｑ軸電流Ｉｑｆと、判定値Ｉ’ｑｔとを大小比較して、ｑ軸電流Ｉｑｆが判定値Ｉ’ｑｔよりも小さいときは、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定する。これは、ＡＣコンデンサ１６のコンデンサ容量Ｃが減った場合、電流の大きさも減るため、故障判定部３５は、この性質を用いてＡＣコンデンサ１６の故障を検出していることにもなる。また、これは、故障判定部３５が、電圧の位相に対して９０度位相が進んだ電流成分の大きさに基づいてＡＣコンデンサ１６の故障を検出していることにもなる。
【0103】
図４に戻り、ステップＳ６１において、制御装置３０の故障情報発報部３６は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるか否かの情報を、インバータ制御部３２から適宜取得する（Ｓ２４参照）。また、故障情報発報部３６は、故障判定部３５によってＡＣコンデンサが故障していると判定されたときは、故障している旨の判定結果である「１」を故障判定部３５から取得する（Ｓ５２参照）。そして、故障情報発報部３６は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるとの情報を取得しているときに、故障判定部３５から、ＡＣコンデンサ１６が故障している旨の判定結果である「１」を取得したときは、ステップＳ６２に処理を移行させる。
【0104】
ステップＳ６２において、故障情報発報部３６は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中であるとの情報を取得しているときに、故障判定部３５から、ＡＣコンデンサ１６が故障している旨の判定結果である「１」を取得したときは、故障情報を発報する。故障情報発報部３６は、例えば、不図示の上位装置等に故障情報を発報（出力）することや、電力変換装置１の不図示の表示画面や操作盤等に警報やアラーム等を発報することにより、故障情報を発報する。故障情報発報部３６は、動作制御部３７にも故障情報を発報（出力）してもよい。なお、不図示の上位装置は、例えば、複数台の電力変換装置１を統括的に監視及び制御するものであり、各電力変換装置１と有線又は無線で接続されている。
【0105】
ステップＳ７１において、制御装置３０の動作制御部３７は、故障情報発報部３６からＡＣコンデンサ１６の故障情報の発報を取得したときは、電力変換装置１を停止するよう電力変換装置１の各部に動作指示を与える。これにより、動作制御部３７は、系統連系運転開始前（交流スイッチ１４の投入前）に電力変換装置１を停止させる。これにより、正常なＡＣコンデンサ１６ａへの故障拡大や系統３側への高調波の流出を抑制することができる。
【0106】
なお、動作制御部３７は、故障情報発報部３６による故障情報の発報を取得した不図示の上位装置や不図示のオペレータからの操作部を介した動作指示を受け付けたときに電力変換装置１を停止させてもよい。また、動作制御部３７は、例えばインバータ制御部３２から同期判定ＯＫの情報を取得したときに、故障情報発報部３６から故障情報の発報を取得していないときは、交流スイッチ１４にスイッチ投入の動作指示を与え、系統連系運転を開始させてもよい。
【0107】
図８は、図１から図７に示す電力変換装置１の動作例を示す図である。図８（ａ）は、ＡＣコンデンサ１６が正常な場合における電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）中の状態を示す図である。図８（ｂ）は、ＡＣコンデンサ１６の一部がオープン故障している場合における電力変換装置１の電圧合わせ運転（同期制御）中の状態を示す図である。
【0108】
なお、図８において、実際は、図２に示すように、インバータ１１の出力側には三相分の交流回路１２が接続されており、三相分のＡＣリアクトル１３、交流スイッチ１４、ＡＣコンデンサ１６等が配置されている。また、ＡＣコンデンサ１６は、実際には、図２に示すように、各相に複数並列接続されている。しかし、図面の簡単のため、これらを含む各要素を省略又は簡略化して示している。
【0109】
図８（ａ）において、ＡＣコンデンサ１６が正常な場合、電力変換装置１は、起動指令を受け付けた直後は、インバータ１１（インバータ回路１１）を駆動させて電圧合わせ運転（同期制御）を行い、交流スイッチ１４の前後の電圧を同期させようとする。このとき、交流スイッチ１４が開放されているため、インバータ回路１１から出力されている交流電力は、系統３側には流出していないが、ＡＣコンデンサ１６には、電流が流れている。
【0110】
この場合、三相交流回路１２に配置された各相の電流センサ２１によって測定されるインバータ１１の出力電流の測定値である電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流の電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷである。すなわち、電圧合わせ運転（同期制御）時には、電流センサ２１により、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流の電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが常時検出されている。そして、このとき、制御装置３０は、図４に示すステップＳ１１からステップＳ５１までの動作を常時行っている。
【0111】
図８（ｂ）において、ＡＣコンデンサ１６の一部がオープン故障している場合においても、電力変換装置１は、図８（ａ）と同様の動作を行う。しかし、この場合、制御装置３０は、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定し（Ｓ５１）、ＡＣコンデンサ１６が故障している旨の判定結果である「１」を故障情報発報部３６に出力する（Ｓ５２）。その場合、制御装置３０は、電力変換装置１が電圧合わせ運転（同期制御）中に、ＡＣコンデンサ１６が故障している旨の判定結果である「１」を取得したと判定し（Ｓ６１）、故障情報を発報し（Ｓ６２）、及び電力変換装置１を停止させる（Ｓ７１）。これにより、正常なＡＣコンデンサ１６ａへの故障拡大や系統３側への高調波の流出を抑制することができる。
【0112】
＜第１実施形態の作用効果＞
以上、図１～図８に示す第１実施形態では、電流センサ２１は、インバータ１１の出力側の交流回路１２におけるインバータ１１とコンデンサ回路１５への分岐点１２ａとの間において、交流リアクトル１３と直列に接続されるように配置される。このため、電流センサ２１は、交流スイッチ１４が開放されている電圧合わせ運転時（同期制御時）にも、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流を計測することができる。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、制御装置３０は、電圧合わせ運転（同期制御）中において、ＡＣコンデンサ１６のオープン故障を検出することができる。
以上、図１～図８に示す第１実施形態では、電流センサ２１は、インバータ１１の出力側の交流回路１２におけるインバータ１１とコンデンサ回路１５への分岐点１２ａとの間において、交流リアクトル１３と直列に接続されるように配置される。このため、電流センサ２１は、交流スイッチ１４が開放されている電圧合わせ運転時（同期制御時）にも、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流を計測することができる。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、制御装置３０は、電圧合わせ運転（同期制御）中において、ＡＣコンデンサ１６のオープン故障を検出することができる。
【0113】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、電流センサ２１は、上述の位置に配置される。ここで、既存の電力変換装置１においては、電流センサ２１は、仕様として、既に上述の位置に配されていることが多い。このため、図１～図８に示す第１実施形態によれば、多くの既存の電力変換装置１において、既に配置されている既存の電流センサ２１を用いることができる。
【0114】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、制御装置３０は、ｑ軸電圧Ｖｑが、ｄ軸電圧Ｖｄに対して十分小さくなるように（０になるように）位相角θを調整する（Ｓ１４）。そして、制御装置３０は、調整された位相角θに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを求める（Ｓ３２）。これにより、ｄ軸電流Ｉｄは、系統電圧と同位相の成分となり、ｑ軸電流Ｉｑは系統電圧に対して９０度位相が進んだ成分となるため、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流（コンデンサ電流）は、ｑ軸電流Ｉｑにのみ表れる。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、制御装置３０は、ｑ軸電流Ｉｑｆと、判定値Ｉ’ｑｔとを（ｑ軸電流同士を）大小比較することで、ＡＣコンデンサ１６が故障していると判定することができる（Ｓ５１）。
【0115】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、制御装置３０は、抽出されたｑ軸電流Ｉｑに対して、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）によるフィルタ処理を行い、ｑ軸電流Ｉｑｆを求める（Ｓ３４）。これにより、電流センサ２１に起因する直流オフセット分が除去されるため、直流オフセット分に起因するノイズを除去することができる。このため、図１～図８に示す第１実施形態によれば、ＡＣコンデンサ１６のコンデンサ容量が小さくコンデンサ電流が小さい場合でも、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流のみを抽出することができるため、精度よく故障判定をすることができる。
【0116】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、制御装置３０は、コンデンサｑ軸電流理論値Ｉｑｔに、１よりも小さい値である所定の故障検出レベルの値（例えば、０．８）を乗算して、判定値Ｉ’ｑｔを求めている（Ｓ４５）。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、ｑ軸電流Ｉｑｆに多少の誤差があったとしても、当該多少の誤差を許容して、ＡＣコンデンサ１６の故障を検出することができる。
【0117】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、制御装置３０は、電圧合わせ運転時（同期制御時）に、ＡＣコンデンサ１６の故障を検出したときは、系統連系運転開始前（交流スイッチ１４の投入前）に、故障情報を発報する（Ｓ６２）。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、正常なＡＣコンデンサ１６ａへの故障拡大や系統３側への高調波の流出を抑制することができる。
【0118】
また、図１～図８に示す第１実施形態では、制御装置３０は、電圧合わせ運転時（同期制御時）に、ＡＣコンデンサ１６の故障を検出したときは、系統連系運転開始前（交流スイッチ１４の投入前）に、電力変換装置１を停止させる（Ｓ７１）。これにより、図１～図８に示す第１実施形態によれば、正常なＡＣコンデンサ１６ａへの故障拡大や系統３側への高調波の流出を抑制することができる。
【0119】
＜第２実施形態＞
図９は、第２実施形態に係る制御装置３０、電力変換装置１Ａ、及び交流コンデンサ１６の故障検出方法の一例について示す図である。なお、図９において、図１～図８に示す実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。なお、図９に示す構成は、図２と同様に、交流回路１２は、実際は三相三線式の三相交流回路であり、ＡＣコンデンサ１６を始めとする各構成要素は、実際は三相交流回路１２にそれぞれ設けられている。但し、図９においても、図１と同様に、図面の簡単のため、各要素は、簡略化して示されている。
図９は、第２実施形態に係る制御装置３０、電力変換装置１Ａ、及び交流コンデンサ１６の故障検出方法の一例について示す図である。なお、図９において、図１～図８に示す実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。なお、図９に示す構成は、図２と同様に、交流回路１２は、実際は三相三線式の三相交流回路であり、ＡＣコンデンサ１６を始めとする各構成要素は、実際は三相交流回路１２にそれぞれ設けられている。但し、図９においても、図１と同様に、図面の簡単のため、各要素は、簡略化して示されている。
【0120】
図９に示す実施形態では、図１～図８に示す実施形態とは異なり、電流センサ２１は、交流回路１２には配置されておらず、電流センサ２１Ａが、コンデンサ回路１５に配置されている。図９に示す実施形態では、交流スイッチ１４が開放されている電圧合わせ運転時（同期制御時）に、電流センサ２１Ａによって、ＡＣコンデンサ１６に流れる電流（コンデンサ電流）の電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが測定される。そして、電流センサ２１Ａによって測定された電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷが電流成分抽出部３３によって取得され、図４に示す処理と同様の処理が行われてＡＣコンデンサ１６の故障が判定される。
【0121】
【0122】
また、図９に示す第２実施形態では、電流センサ２１Ａが、コンデンサ回路１５に配置されている。このため、電力変換装置１Ａの運転中（交流スイッチ１４の投入時）であっても、ＡＣコンデンサ１６（コンデンサ回路１５）に流れる電流（コンデンサ電流）の電流値ＩＵ、ＩＶ、ＩＷを区別して測定することができる。これにより、図９に示す第２実施形態によれば、電力変換装置１Ａの運転中（交流スイッチ１４の投入時）であっても、ＡＣコンデンサ１６の故障判定、故障情報の発報、電力変換装置１Ａの停止をすることができる。
【0123】
また、図９に示す第２実施形態では、電流センサ２１Ａは、電圧合わせ運転時（同期制御時）であっても、電力変換装置１Ａの運転中（交流スイッチ１４の投入時）であっても、ＡＣコンデンサ１６（コンデンサ回路１５）に流れる電流のみを測定する。ここで、図１～図８に示す実施形態では、交流回路１２に配置される電流センサ２１は、インバータ１１の出力電流に合わせた大きな定格電流のものを用いなければならない。一方、図９に示す第２実施形態では、ＡＣコンデンサ１６（コンデンサ回路１５）に流れる小さな電流のみを測定するため、電流センサ２１Ａは、小さな定格電流のものを用いることができる。そして、大きな定格電流の電流センサ２１で小さな電流であるコンデンサ電流を測定するよりも、小さな定格電流の電流センサ２１Ａで小さな電流であるコンデンサ電流を測定する方が精度良く電流を測定することができる。このため、図９に示す実施形態によれば、図１～図８に示す実施形態よりも、精度よくコンデンサ電流を測定することができる。
【0124】
また、図９に示す第２実施形態では、電流センサ２１Ａは、小さな定格電流のものを用いている。このため、図１～図８に示す実施形態で用いられる電流センサ２１よりも、小さくて安価な電流センサ２１Ａを用いることができる。
【0125】
また、図９に示す第２実施形態では、電流センサ２１Ａは、コンデンサ回路１５に配置されている。これにより、図９に示す実施形態によれば、例えば、仕様として、電流センサ２１が、交流回路１２の交流スイッチ１４よりも系統３側にのみ配置されていたとしてもＡＣコンデンサ１６の故障判定、故障情報の発報、電力変換装置１Ａの停止をすることができる。
【0126】
＜ハードウェア構成例＞
図１０は、図１～図９に示した実施形態における制御装置３０が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。
図１０は、図１～図９に示した実施形態における制御装置３０が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。
【0127】
処理回路がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。
【0128】
処理回路が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。
【0129】
制御装置３０が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよく、プロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。すなわち、制御装置３０は、コンピュータとプログラムとによっても実現可能であり、プログラムは、記憶媒体に記憶されることも、ネットワークを通して提供されることも可能である。
【0130】
＜実施形態の補足事項＞
以上、図１～図１０に示す実施形態によれば、図１～図８に示す第１実施形態と、図９に示す第２実施形態とに分かれているが、これらの実施形態が組み合わされてもよい。すなわち、電力変換装置１又は１Ａは、電流センサ２１と電流センサ２１Ａの両方を備えていてもよい。そして、何れか一方又は両方の電流センサによって、ＡＣコンデンサ１６（コンデンサ回路１５）に流れる電流（コンデンサ電流）が測定されてもよい。組み合わされた実施形態であっても、組み合わされる前の各実施形態が奏する各作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
以上、図１～図１０に示す実施形態によれば、図１～図８に示す第１実施形態と、図９に示す第２実施形態とに分かれているが、これらの実施形態が組み合わされてもよい。すなわち、電力変換装置１又は１Ａは、電流センサ２１と電流センサ２１Ａの両方を備えていてもよい。そして、何れか一方又は両方の電流センサによって、ＡＣコンデンサ１６（コンデンサ回路１５）に流れる電流（コンデンサ電流）が測定されてもよい。組み合わされた実施形態であっても、組み合わされる前の各実施形態が奏する各作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【0131】
また、図１～図１０に示す実施形態では、図４に示すステップＳ５１において、ＡＣコンデンサ１６ａの一部がオープン故障したら、故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６の故障と判定する。しかし、例えば、故障判定部３５は、ＡＣコンデンサ１６ａが１つのみ故障した場合はＡＣコンデンサ１６の故障と判定せず、２つ以上故障した場合にＡＣコンデンサ１６の故障と判定するようにしてもよい。このような方法は、例えば、ＡＣコンデンサ１６ａが１つのみ故障した程度では電力変換装置１又は１Ａに与える影響が少ない場合などに有効である。なお、故障判定部３５は、実体に即して、ＡＣコンデンサ１６ａが３つ以上やそれ以上故障した場合にＡＣコンデンサ１６の故障を検出するようにしてもよい。
【0132】
また、図１～図１０に示す実施形態によれば、本件開示の一態様として、電力変換装置１、１Ａ及びこれらが有する制御装置３０を例に説明したが、これには限られない。本件開示は、制御装置３０の各部における処理ステップが行われる交流コンデンサの故障検出方法としても実現可能である。
【0133】
また、本件開示は、制御装置３０の各部における処理ステップをコンピュータに実行させる交流コンデンサの故障検出プログラムとしても実現可能である。
【0134】
また、本件開示は、交流コンデンサの故障検出プログラムが記憶された記憶媒体（非一時的なコンピュータ可読媒体）としても実現可能である。交流コンデンサの故障検出プログラムは、例えば、ＣＤ（Compact Disc）あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等のリムーバブルディスク等に記憶して頒布することができる。なお、交流コンデンサの故障検出プログラムは、制御装置３０が有する不図示のネットワークインタフェース等を介してネットワーク上にアップロードされてもよく、ネットワークからダウンロードされ、記憶部４０等に格納されてもよい。
【0135】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【0136】
１，１Ａ…電力変換装置；２…直流電源；３…交流電力系統（系統）；１１…インバータ（インバータ回路）；１２…交流回路（三相交流回路）；１２ａ…分岐点；１３…交流リアクトル（ＡＣリアクトル）；１４…交流スイッチ（交流開閉器、ＡＣスイッチ）；１５…コンデンサ回路；１６…交流コンデンサ（ＡＣコンデンサ）；１６ａ…交流コンデンサ（ＡＣコンデンサ）；１６ｂ…保安機構；２１，２１Ａ…電流センサ；２２…第一電圧センサ；２３…第二電圧センサ；３０…制御装置；３１…位相角調整部；３２…インバータ制御部；３３…電流成分抽出部；３４…判定値算出部；３５…故障判定部（比較器）；３６…故障情報発報部；３７…動作制御部；４０…記憶部；Ｃ，Ｃａ…コンデンサ容量；ｆ…周波数；Ｉ，ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ…電流値；Ｉ’ｑｔ…判定値；Ｉ”ｑｔ…コンデンサ電流；Ｉｄ…ｄ軸電流；Ｉｑ，Ｉｑｆ…ｑ軸電流；Ｉｑｔ…コンデンサｑ軸電流理論値；Ｖｉ，ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ…電圧値；Ｖｄ，Ｖｉｄ…ｄ軸電圧；Ｖｑ…ｑ軸電圧；ＶＵ
＊、ＶＶ
＊、ＶＷ
＊…インバータ出力電圧指令値；θ…位相角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】