特許 7631777 半導体スイッチ回路および無停電電源装置

(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】2025-02-10

(45)【発行日】2025-02-19

(54)【発明の名称】半導体スイッチ回路および無停電電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20250212BHJP

   H03K 17/725 20060101ALI20250212BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

H03K17/725 E

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020207451

(22)【出願日】2020-12-15

(65)【公開番号】P2021097595

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2023-11-13

(31)【優先権主張番号】P 2019227888

(32)【優先日】2019-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】北野 陽大

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】実開昭４８－１０３８４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１９／０３８８３０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／０６

Ｈ０３Ｋ １７／７２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源と負荷との間に設けられ、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、
前記複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを備え、
前記半導体スイッチ部に直列に接続される前記インダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、前記サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている、半導体スイッチ回路。

【請求項2】

交流電源と負荷との間に設けられ、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、
前記複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを備え、
前記半導体スイッチ部に直列に接続される前記インダクタの両端電圧に基づいて、前記サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されており、
前記インダクタの両端電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記電圧検出部により検出された前記インダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、前記サイリスタの失弧を検出するように構成されている、半導体スイッチ回路。

【請求項3】

前記所定の閾値は、前記複数の半導体スイッチ部の分担電圧に基づいて設定された第１閾値を含み、
前記インダクタの両端電圧に基づいた信号が、前記第１閾値以上の場合に、前記サイリスタの失弧を検出するように構成されている、請求項２に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項4】

前記電圧検出部は、前記複数の半導体スイッチ部毎に設けられている、請求項２または３に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項5】

前記所定の閾値は、前記サイリスタの定格電圧に基づいて設定された第２閾値を含み、
前記電圧検出部は、前記複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続される前記インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出し、
前記インダクタのそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号が、前記第２閾値以上の場合に、前記サイリスタの失弧を検出するように構成されている、請求項２に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項6】

前記複数の半導体スイッチ部は、互いに並列に接続されている第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部を含み、
前記インダクタは、前記第１半導体スイッチ部に直列に接続される第１インダクタと、前記第２半導体スイッチ部に直列に接続される第２インダクタとを含み、
前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、略等しい大きさのインダクタンスを有する、請求項５に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項7】

前記電圧検出部は、前記第１半導体スイッチ部および前記第２半導体スイッチ部の両方がオンの状態において、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている、請求項６に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項8】

前記電圧検出部は、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタが逆極性となるように接続されることによって、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている、請求項６または７に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項9】

前記電圧検出部は、変圧器を含み、
前記変圧器は、２つのコイルを有する１次側巻線と、１つのコイルを有する２次側巻線とを含み、前記１次側巻線の２つのコイルの各々に対して、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれが逆極性となるように接続されることによって、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている、請求項８に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項10】

前記複数の半導体スイッチ部に含まれる前記サイリスタのうちの少なくとも１つのサイリスタが失弧の状態である場合に、失弧の状態であることを示す信号を出力するように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項11】

前記複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続される前記インダクタは、前記半導体スイッチ部の各々に流れる電流を平均化するように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体スイッチ回路。

【請求項12】

交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、
前記コンバータ部からの前記直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を負荷に供給するインバータ部と、
前記交流電源と前記負荷との間に、前記コンバータ部および前記インバータ部に並列に接続され、前記交流電源からの前記交流電力を前記負荷に供給するバイパス回路部と、
前記バイパス回路部に設けられた半導体スイッチ回路とを備え、
前記半導体スイッチ回路は、
互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、
前記複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを含み、
前記半導体スイッチ部に直列に接続される前記インダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、前記サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている、無停電電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、半導体スイッチ回路および無停電電源装置に関し、特に、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを備える半導体スイッチ回路および無停電電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを備える無停電電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１では、商用電源と負荷との間に無停電電源装置が設けられている。また、無停電電源装置には、インバータと、インバータに直列に接続される蓄電池とが設けられている。また、インバータと負荷とは、互いに並列に接続されている。また、商用電源と、インバータおよび負荷との間には、半導体スイッチが設けられている。また、半導体スイッチは、互いに逆並列に接続された一対のサイリスタを含む。

【0004】

また、上記特許文献１に開示されている無停電電源装置では、商用電源の健全時には、半導体スイッチが点弧されることにより、商用電源から負荷に交流電力が供給される。また、商用電源の健全時には、インバータにより変換された電力が、蓄電池に充電される。また、商用電源が停電した場合などでは、半導体スイッチを消弧させて、蓄電池からインバータを介して負荷に交流電力が供給される。

【0005】

また、上記特許文献１に開示されている無停電電源装置では、半導体スイッチの商用電源側の端子電圧を検出する変圧器と、半導体スイッチの負荷側の端子電圧を検出する変圧器とが設けられている。そして、半導体スイッチの点弧中の両端の端子電圧の偏差が、所定の設定値を超えた場合に、半導体スイッチに含まれるサイリスタが失弧（点弧しなくなる状態。言い換えると、オフ状態からオン状態にならない点弧不能の状態）であると判定される。

【0006】

ここで、上記特許文献１には明記されていないが、商用電源から比較的大きな電力が負荷に供給される場合、複数の半導体スイッチを互いに並列に接続するとともに、互いに並列に接続された複数の半導体スイッチを介して、商用電源から負荷に電力が供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１０－１２６９８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、互いに並列に接続された複数の半導体スイッチを介して、商用電源から負荷に電力が供給される従来の構成では、互いに並列に接続された複数の半導体スイッチのうちの１つの半導体スイッチが故障（サイリスタが失弧）した場合でも、他の半導体スイッチを介して電力が負荷に供給される。このため、上記特許文献１のように、複数の半導体スイッチの点弧中の両端の端子電圧の偏差に基づいて、半導体スイッチが失弧しているか否かを判定する場合、故障していない他の半導体スイッチの両端電圧（サイリスタの順電圧）が検出されるので、サイリスタの失弧が検出できないという問題点がある。

【0009】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の半導体スイッチ部が互いに並列に接続されている場合でも、サイリスタの失弧を検出することが可能な半導体スイッチ回路および無停電電源装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体スイッチ回路は、交流電源と負荷との間に設けられ、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを備え、半導体スイッチ部に直列に接続されるインダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。

【0011】

この発明の第１の局面による半導体スイッチ回路では、上記のように、半導体スイッチ部に直列に接続されるインダクタの両端電圧に基づいて、サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。これにより、半導体スイッチ部に含まれるサイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧の状態になった場合には、失弧になったサイリスタに電流が流れないので、失弧になったサイリスタを含む半導体スイッチ部に接続されるインダクタの両端電圧が略０になり、また、当該サイリスタの通電電流分は、他の並列のサイリスタに分流されるため、失弧した半導体スイッチ部以外の半導体スイッチ部に接続されるインダクタの両端電圧が上昇する。これにより、複数の半導体スイッチ部が互いに並列に接続されている場合でも、サイリスタの失弧を検出することができる。

【0012】

この発明の第２の局面による半導体スイッチ回路は、交流電源と負荷との間に設けられ、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを備え、半導体スイッチ部に直列に接続されるインダクタの両端電圧に基づいて、サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されており、インダクタの両端電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、電圧検出部により検出されたインダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、サイリスタの失弧を検出するように構成されている。
この発明の第２の局面による半導体スイッチ回路では、上記のように、インダクタの両端電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、電圧検出部により検出されたインダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、サイリスタの失弧を検出するように構成されている。これにより、サイリスタが失弧した場合に、他のインダクタの両端電圧が上昇するため、閾値以上のインダクタの両端電圧を電圧検出部により検出することによって、容易に、サイリスタの失弧を検出することができる。

【0013】

上記第２の局面による半導体スイッチ回路において、好ましくは、所定の閾値は、複数の半導体スイッチ部の分担電圧に基づいて設定された第１閾値を含み、インダクタの両端電圧に基づいた信号が、第１閾値以上の場合に、前記サイリスタの失弧を検出するように構成されている。ここで、複数の半導体スイッチ部の各々には、接続されるインダクタに発生する誘起電圧に応じた分担電圧が印加される。そこで、複数の半導体スイッチ部に含まれるインダクタの誘起電圧が、想定される複数の半導体スイッチ部の電流分担不平衡分の電圧上昇値を上回り、かつ、サイリスタの通常通電電流範囲から乖離して上昇していることを検出した場合にサイリスタが失弧していると判定されるように、所定の閾値（第１閾値）を設定することによって、容易に、サイリスタの失弧を検出することができる。

【0014】

上記第２の局面による半導体スイッチ回路において、好ましくは、電圧検出部は、複数の半導体スイッチ部毎に設けられている。このように構成すれば、複数の半導体スイッチ部毎に、サイリスタが失弧しているか否かを検出することができる。

【0015】

上記第２の局面による半導体スイッチ回路において、好ましくは、所定の閾値は、サイリスタの定格電圧に基づいて設定された第２閾値を含み、電圧検出部は、複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出し、インダクタのそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号が、第２閾値以上の場合に、サイリスタの失弧を検出するように構成されている。このように構成すれば、インダクタのそれぞれの両端電圧の差と所定の閾値（第２閾値）とを比較することによって、複数の半導体スイッチ部の失弧を検出することができる。そのため、インダクタのそれぞれの両端電圧を別個に検出して閾値と比較する場合と異なり、検出された信号と閾値とを比較する構成を共通の構成とすることができる。その結果、インダクタのそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号と第２閾値とを比較することによって、並列に接続された複数の半導体スイッチ部の失弧を検出するために、回路構成が複雑化することを抑制することができる。

【0016】

この場合、好ましくは、複数の半導体スイッチ部は、互いに並列に接続されている第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部を含み、インダクタは、第１半導体スイッチ部に直列に接続される第１インダクタと、第２半導体スイッチ部に直列に接続される第２インダクタとを含み、第１インダクタおよび第２インダクタは、略等しい大きさのインダクタンスを有する。このように構成すれば、第１インダクタと第２インダクタとのインダクタンスの大きさが略等しいため、半導体スイッチ部のサイリスタが正常である場合には、第１インダクタの両端電圧と第２インダクタの両端電圧とを略等しい大きさとすることができる。そのため、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を略０とすることができる。一方で、半導体スイッチ部のサイリスタが失弧した場合には、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差が０ではなくなる。このため、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差が略０であるか否かを判定することによって、半導体スイッチ部のサイリスタの失弧をより容易に検出することができる。また、本明細書では、「略等しい」とは、完全に等しい大きさのみならず個体差およびノイズなどによる微差（誤差）を含む広い概念として記載している。同様に、「略０」とは、個体差およびノイズなどによる微小な値を含む広い概念として記載している。

【0017】

この場合、好ましくは、電圧検出部は、第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部の両方がオンの状態において、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。ここで、スイッチをオンにするように第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部を制御した場合においても、失弧したサイリスタには電流が流れない。そのため、第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部のいずれかのサイリスタが失弧している場合には、スイッチがオンの状態における第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差が、サイリスタが正常の場合とは異なる。そこで、第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部の両方がオンの状態において、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出することによって、サイリスタの失弧を精度よく検出することができる。

【0018】

上記半導体スイッチ部が第１半導体スイッチ部および第２半導体スイッチ部を含む半導体スイッチ回路において、好ましくは、電圧検出部は、第１インダクタおよび第２インダクタが逆極性となるように接続されることによって、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。このように構成すれば、第１インダクタおよび第２インダクタを逆極性となるように接続することによって、第１インダクタの両端電圧と第２インダクタの両端電圧とをそれぞれ別個に検出することなく、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差の大きさを検出することができる。そのため、第１インダクタの両端電圧と第２インダクタの両端電圧とを、それぞれ別個に検出する構成を設ける場合と比べて、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を容易に検出することができる。

【0019】

この場合、好ましくは、電圧検出部は、変圧器を含み、変圧器は、２つのコイルを有する１次側巻線と、１つのコイルを有する２次側巻線とを含み、１次側巻線の２つのコイルの各々に対して、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれが逆極性となるように接続されることによって、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。このように構成すれば、１次側巻線の逆極性の接続によって、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を取得することができるとともに、２次側巻線からの出力によって、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を変圧して検出することができる。そのため、変圧器によって、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれの両端電圧の差を増幅した検出信号（検出値）を取得することができる。その結果、増幅された信号を所定の閾値（第２閾値）と比較することによってサイリスタの失弧を検出することができるので、サイリスタの失弧を精度よく検出することができる。また、変圧器を用いることによって、１次側巻線と２次側巻線とが絶縁されるため、電圧を検出するインダクタ側と、失弧を検出するための演算回路側とを絶縁することができる。このため、インダクタ側（半導体スイッチ部側）の異常が、演算回路側に影響を及ぼすことを抑制することができる。

【0020】

上記第１および第２の局面による半導体スイッチ回路において、好ましくは、複数の半導体スイッチ部に含まれるサイリスタのうちの少なくとも１つのサイリスタが失弧の状態である場合に、失弧の状態であることを示す信号を出力するように構成されている。このように構成すれば、失弧の状態であることを示す信号に基づいて、半導体スイッチ回路が設けられる装置を停止させることができるので、失弧の状態のサイリスタが含まれた状態で、装置が継続的に使用されるのを抑制することができる。

【0021】

上記第１および第２の局面による半導体スイッチ回路において、好ましくは、複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタは、半導体スイッチ部の各々に流れる電流を平均化するように構成されている。このように構成すれば、半導体スイッチ部に流れる電流（通電電流）が偏ることに起因して、半導体スイッチ部（サイリスタ）が故障するのを抑制することができる。

【0022】

この発明の第３の局面による無停電電源装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、コンバータ部からの直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷に供給するインバータ部と、交流電源と負荷との間に、コンバータ部およびインバータ部に並列に接続され、交流電源からの交流電力を負荷に供給するバイパス回路部と、バイパス回路部に設けられた半導体スイッチ回路とを備え、半導体スイッチ回路は、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタを各々含み、互いに並列に接続されている複数の半導体スイッチ部と、複数の半導体スイッチ部の各々に直列に接続されるインダクタとを含み、半導体スイッチ部に直列に接続されるインダクタの両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値以上の場合に、サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。

【0023】

この発明の第３の局面による無停電電源装置では、上記のように、半導体スイッチ部に直列に接続されるインダクタの両端電圧に基づいて、サイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。これにより、半導体スイッチ部に含まれるサイリスタがオフ状態からオン状態にならない失弧の状態になった場合には、失弧になったサイリスタに電流が流れないので、失弧になったサイリスタを含む半導体スイッチ部に接続されるインダクタの両端電圧が略０になり、また、当該サイリスタの通電電流分は、他の並列のサイリスタに分流されるため、失弧した半導体スイッチ部以外の半導体スイッチ部に接続されるインダクタの両端電圧が上昇する。その結果、複数の半導体スイッチ部が互いに並列に接続されている場合でも、サイリスタの失弧を検出することが可能な無停電電源装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、上記のように、半導体スイッチ部が互いに並列に接続されている場合でも、サイリスタの失弧を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１実施形態による無停電電源装置の全体の構成を示したブロック図である。

【図2】第１実施形態による無停電電源装置の半導体スイッチ回路（１相分）の構成を示したブロック図である。

【図3】第１実施形態による無停電電源装置の半導体スイッチ部の構成を示した回路図である。

【図4】第１実施形態による無停電電源装置の半導体スイッチ回路（３相分）の構成を示したブロック図である。

【図5】第２実施形態による無停電電源装置の全体の構成を示したブロック図である。

【図6】第２実施形態による無停電電源装置の半導体スイッチ回路の構成を示したブロック図である。

【図7】変形例による無停電電源システムの全体の構成を示したブロック図である。

【図8】変形例による変圧器の構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0027】

［第１実施形態］
図１～図４を参照して、第１実施形態による無停電電源装置１００の構成について説明する。

【0028】

（無停電電源装置の構成）
図１に示すように、無停電電源装置１００は、コンバータ部１を備えている。コンバータ部１は、交流電源２００ａからの交流電力を直流電力に変換するように構成されている。また、交流電源２００ａとコンバータ部１との間には、機械式のスイッチ部２ａが設けられている。

【0029】

また、無停電電源装置１００は、インバータ部３を備えている。インバータ部３は、コンバータ部１からの直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷２１０に供給するように構成されている。また、インバータ部３と負荷２１０との間には、機械式のスイッチ部２ｂが設けられている。

【0030】

また、無停電電源装置１００は、直流電源４を備えている。直流電源４は、コンバータ部１とインバータ部３との間に接続され、交流電源２００ａの異常時に負荷２１０に電力を供給するように構成されている。具体的には、直流電源４の直流電力がインバータ部３により交流電力に変換されて負荷２１０に供給される。また、直流電源４と、コンバータ部１およびインバータ部３との間には、機械式のスイッチ部２ｃが設けられている。

【0031】

また、無停電電源装置１００は、バイパス回路部５を備えている。バイパス回路部５は、交流電源２００ｂと負荷２１０との間に、コンバータ部１およびインバータ部２に並列に接続され、交流電源２００ｂからの交流電力を負荷２１０に供給するように構成されている。

【0032】

また、無停電電源装置１００は、半導体スイッチ回路１０を備えている。半導体スイッチ回路１０は、バイパス回路部５に設けられている。なお、半導体スイッチ回路１０の詳細な構成は、後述する。また、バイパス回路部５には、半導体スイッチ回路１０に並列に配置される機械式のスイッチ部６が設けられている。スイッチ部６は、バイパス給電中（交流電源２００ｂからバイパス回路部５を介して、負荷２１０に給電中）には、主にスイッチ部６を閉路することにより電力を供給している。半導体スイッチ回路１０は、スイッチ部６の開路および閉路の際に補助的に用いられる（所定の時間だけオンする）。

【0033】

また、無停電電源装置１００は、制御部７を備えている。制御部７は、無停電電源装置１００の全体を制御するように構成されている。たとえば、制御部７は、コンバータ部１およびインバータ部３の駆動を制御する。また、制御部７は、半導体スイッチ回路１０およびスイッチ部６の駆動（オンオフ）を制御する。

【0034】

無停電電源装置１００は、通常時には、交流電源２００ｂから、バイパス回路部５を介して負荷２１０に給電を行う。また、バイパス回路部５を介した給電中に、バイパス回路部５に異常が発生した場合には、インバータ部３から負荷２１０に給電を行う。なお、通常時にインバータ部３から負荷２１０に給電を行うとともに、インバータ部３などの故障時に、バイパス回路部５を介して負荷２１０に給電を行ってもよい。また、無停電電源装置１００は、負荷２１０から発生する高調波電流や無効電力を吸収するアクティブフィルタ動作を行う。

【0035】

（半導体スイッチ回路の詳細な構成）
図２～図４を参照して、半導体スイッチ回路１０の詳細な構成について説明する。なお、図２では、１相分の半導体スイッチ回路１０が記載されているが、実際には、図４に示すように、半導体スイッチ回路１０は、３相に対して設けられている。

【0036】

第１実施形態では、図３に示すように、半導体スイッチ回路１０は、複数（第１実施形態では、１つの相に対して２つ）の半導体スイッチ部１１を備えている。複数の半導体スイッチ部１１は、交流電源２００ｂと負荷２１０との間に設けられている。また、複数の半導体スイッチ部１１は、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタ１２を各々含む。なお、サイリスタ１２は、ゲートからカソードへゲート電流を流すことにより、アノードとカソード間を導通させることが可能な３つの端子を有する半導体素子である。

【0037】

また、半導体スイッチ回路１０は、複数の半導体スイッチ部１１（半導体スイッチ部１１ａおよび１１ｂ）の各々に直列に接続されるインダクタ１３（インダクタ１３ａおよび１３ｂ）を備えている。インダクタ１３は、インダクタ１３を流れる電流によって形成される磁場に電力を蓄えることが可能な受動素子である。また、インダクタ１３は、たとえば、コイルにより構成されている。また、インダクタ１３は、サイリスタ１２の順電圧の個体差が無視できる程度の誘起電圧を発生可能なインダクタンスＬを有するインダクタ１３が選択される。

【0038】

また、第１実施形態では、複数の半導体スイッチ部１１（半導体スイッチ部１１ａおよび１１ｂ）の各々に直列に接続されるインダクタ１３（インダクタ１３ａおよび１３ｂ）は、半導体スイッチ部１１の各々に流れる電流を平均化するように構成されている。半導体スイッチ部１１に含まれるサイリスタ１２は、個体差（順電圧の差）を有するので、半導体スイッチ部１１ａを流れる電流（Ｉ_１）と、半導体スイッチ部１１ｂを流れる電流（Ｉ_２）との間には、ばらつきが生じる。そして、インダクタ１３に交流電流が流れると、インダクタ１３を流れる交流電流によって発生した磁界が他の巻線を横切るため、誘起電圧（＝ωＬＩ）が発生する。誘起電圧は、インダクタ１３に流れる交流電流の変化を妨げるように働く。また、誘起電圧は、サイリスタ１２の順電圧よりも高くなるように構成されている。これにより、インダクタ１３（インダクタ１３ａおよび１３ｂ）は、半導体スイッチ部１１ａおよび１１ｂの各々に流れる電流を平均化する。また、半導体スイッチ部１１ａと半導体スイッチ部１１ｂとは並列に接続されているので、複数の半導体スイッチ部１１から電流Ｉ_０（＝Ｉ_１＋Ｉ_２）が流れ出す。

【0039】

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、半導体スイッチ回路１０は、半導体スイッチ部１１に直列に接続されるインダクタ１３の両端電圧に基づいて、サイリスタ１２がオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。具体的には、半導体スイッチ回路１０には、サイリスタ１２の失弧を検出する演算回路１４が設けられている。

【0040】

具体的には、半導体スイッチ回路１０（演算回路１４）は、インダクタ１３の両端電圧を検出する変圧器１５を備えている。具体的には、変圧器１５の１次側は、インダクタ１３の両端に接続されている。また、変圧器１５の２次側は、整流器１６（ダイオード）に接続されている。なお、整流器１６は、両波整流回路から構成されている。また、整流器１６の出力側には、ＬＰＦ（Ｌｏｗ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）１７が接続されている。ＬＰＦ１７は、整流器１６から出力された電圧の脈動を平滑化する。また、ＬＰＦ１７の出力側には、比較器１８が接続されている。また、変圧器１５を用いることにより、電圧の検出点（インダクタ１３側）と、演算回路１４とが絶縁される。なお、電圧の検出の精度が確保可能であるのならば、電圧の検出点と演算回路１４とを絶縁しなくてもよい（変圧器１５を除去してもよい）。また、変圧器１５は、特許請求の範囲の「電圧検出部」の一例である。

【0041】

そして、第１実施形態では、半導体スイッチ回路１０は、変圧器１５により検出されたインダクタ１３の両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値（第１閾値）以上の場合に、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。具体的には、変圧器１５により検出されたインダクタ１３の両端電圧が、整流器１６およびＬＰＦ１７を介して比較器１８に入力される。そして、比較器１８は、入力された信号（インダクタ１３の両端電圧に基づいた信号）と、第１閾値とを比較する。そして、比較器１８は、入力された信号が第１閾値以上の場合に、Ｈレベルの信号を出力する。すなわち、比較器１８からＨレベルの信号が出力されたことに基づいて、サイリスタ１２の失弧が検出される。

【0042】

詳細には、インダクタ１３ａには、半導体スイッチ部１１ａを流れる電流（Ｉ_１）に応じた誘起電圧Ｖ_１（＝ωＬＩ_１）が発生する。また、インダクタ１３ｂには、半導体スイッチ部１１ｂを流れる電流（Ｉ_２）に応じた誘起電圧Ｖ_２（＝ωＬＩ_２）が発生する。そして、サイリスタ１２が失弧した場合、電流が流れなくなるので、インダクタ１３ｂには、半導体スイッチ部１１ａに流れていた電流分（Ｉ_１）の誘起電圧Ｖ_１＋Ｖ_２（＝ωＬ（Ｉ_１＋Ｉ_２））が発生する。そして、この電圧を、変圧器１５が検出することにより、比較器１８からＨレベルの信号が出力される。

【0043】

また、第１実施形態では、所定の閾値（第１閾値）は、複数の半導体スイッチ部１１の分担電圧に基づいて設定されている。すなわち、サイリスタ１２が失弧していない場合、インダクタ１３ａおよび１３ｂには、それぞれ、半導体スイッチ部１１ａおよび１１ｂの分担電流に応じた電圧（分担電圧）が発生する。たとえば、第１閾値は、この分担電圧の１１０％の値である。

【0044】

また、第１実施形態では、変圧器１５は、半導体スイッチ部１１毎に設けられている。すなわち、各相において、２つの半導体スイッチ部１１ａおよび１１ｂに対して１つずつ（合計２つ）、変圧器１５が設けられている。つまり、半導体スイッチ部１１毎に、電圧が検出される。なお、整流器１６、ＬＰＦ１７および比較器１８も、半導体スイッチ部１１毎に設けられている。

【0045】

また、第１実施形態では、半導体スイッチ回路１０は、複数の半導体スイッチ部１１に含まれるサイリスタ１２のうちの少なくとも１つのサイリスタ１２が失弧の状態である場合に、失弧の状態であることを示す信号を出力するように構成されている。具体的には、半導体スイッチ部１１毎に設けられている２つの比較器１８の出力側には、ＯＲ回路１９が設けられている。これにより、半導体スイッチ部１１ａおよび半導体スイッチ部１１ｂに含まれるいずれかのサイリスタ１２が失弧した場合でも、ＯＲ回路１９からＨレベルの信号が出力される。これにより、半導体スイッチ回路１０に含まれるいずれのサイリスタ１２が失弧した場合でも、失弧を検出することが可能になる。

【0046】

なお、上記したように、図２では、１つの相の半導体スイッチ部１１が示されているが、図４に示すように、実際には、相毎に、複数の半導体スイッチ部１１が設けられている。具体的には、半導体スイッチ回路１０は、Ｕ相の半導体スイッチ部１１ａ（図４の＃１Ｕ相）および半導体スイッチ部１１ｂ（＃２Ｕ相）と、Ｖ相の半導体スイッチ部１１ａ（＃１Ｖ相）および半導体スイッチ部１１ｂ（＃２Ｖ相）と、Ｗ相の半導体スイッチ部１１ａ（＃１Ｗ相）および半導体スイッチ部１１ｂ（＃２Ｗ相）とを含む。そして、ＯＲ回路１９は、全ての半導体スイッチ部１１に対して共通に１つ設けられている。これにより、複数の半導体スイッチ部１１に含まれるいずれのサイリスタ１２が失弧した場合でも、失弧を検出することが可能になる。

【0047】

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

【0048】

第１実施形態では、上記のように、半導体スイッチ回路１０は、半導体スイッチ部１１に直列に接続されるインダクタ１３の両端電圧に基づいて、サイリスタ１２がオフ状態からオン状態にならない失弧を検出するように構成されている。これにより、半導体スイッチ部１１に含まれるサイリスタ１２がオフ状態からオン状態にならない失弧の状態になった場合には、失弧になったサイリスタ１２に電流が流れないので、また、当該サイリスタ１２の通電電流分は、他の並列のサイリスタ１２に分流されるため、失弧した半導体スイッチ部１１以外の半導体スイッチ部１１に接続されるインダクタ１３の両端電圧が上昇する。その結果、複数の半導体スイッチ部１１が互いに並列に接続されている場合でも、サイリスタ１２の失弧を検出することができる。

【0049】

また、第１実施形態では、上記のように、半導体スイッチ回路１０は、変圧器１５により検出されたインダクタ１３の両端電圧に基づいた信号が、所定の閾値（第１閾値）以上の場合に、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。これにより、サイリスタ１２が失弧した場合に他のインダクタ１３の両端電圧が上昇するため、第１閾値以上のインダクタ１３の両端電圧を変圧器１５により検出することによって、容易に、サイリスタ１２の失弧を検出することができる。

【0050】

また、第１実施形態では、上記のように、所定の閾値は、複数の半導体スイッチ部１１の分担電圧に基づいて設定された第１閾値を含み、インダクタ１３の両端電圧に基づいた信号が、第１閾値以上の場合に、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。ここで、複数の半導体スイッチ部１１の各々には、接続されるインダクタ１３に発生する誘起電圧に応じた分担電圧が印加される。そこで、複数の半導体スイッチ部１１に含まれるサイリスタ１２が失弧していない状態（正常な状態）から乖離した電圧が検出された場合にサイリスタ１２が失弧していると判定されるように、所定の閾値（第１閾値）を設定することによって、容易に、サイリスタ１２の失弧を検出することができる。

【0051】

また、第１実施形態では、上記のように、変圧器１５は、複数の半導体スイッチ部１１毎に設けられている。これにより、複数の半導体スイッチ部１１毎に、サイリスタ１２が失弧しているか否かを検出することができる。

【0052】

また、第１実施形態では、上記のように、半導体スイッチ回路１０は、複数の半導体スイッチ部１１に含まれるサイリスタ１２のうちの少なくとも１つのサイリスタ１２が失弧の状態である場合に、失弧の状態であることを示す信号を出力するように構成されている。これにより、失弧の状態であることを示す信号に基づいて、半導体スイッチ回路１０が設けられる無停電電源装置１００を停止させることができるので、失弧の状態のサイリスタ１２が含まれた状態で、無停電電源装置１００が継続的に使用されるのを抑制することができる。

【0053】

また、第１実施形態では、上記のように、複数の半導体スイッチ部１１の各々に直列に接続されるインダクタ１３は、半導体スイッチ部１１の各々に流れる電流を平均化するように構成されている。これにより、半導体スイッチ部１１に流れる電流（通電電流）が偏ることに起因して、半導体スイッチ部１１（サイリスタ１２）が故障するのを抑制することができる。

【0054】

［第２実施形態］
次に、図５および図６を参照して、第２実施形態の無停電電源装置４００について説明する。第２実施形態では、変圧器１５を２つの半導体スイッチ部１１毎に設けるように構成した第１実施形態とは異なり、２つの半導体スイッチ部４１１に対して共通の１つの変圧器４１５が設けられている。なお、変圧器４１５は、特許請求の範囲における「電圧検出部」の一例である。

【0055】

図５に示すように、第２実施形態による無停電電源装置４００は、半導体スイッチ回路４１０を備える。半導体スイッチ回路４１０は、第１実施形態による半導体スイッチ回路１０と同様に、スイッチ部６の開路および閉路の際に補助的に用いられる。

【0056】

図６に示すように、半導体スイッチ回路４１０は、第１実施形態と同様に、複数（２つ）の半導体スイッチ部４１１を備えている。具体的には、半導体スイッチ部４１１は、互いに並列に接続されている半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂを含む。また、半導体スイッチ部４１１（半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂ）は、それぞれ、第１実施形態と同様に、互いに逆並列に接続される一対のサイリスタ１２を含む。なお、半導体スイッチ部４１１ａは特許請求の範囲における「第１半導体スイッチ部」の一例である。また、半導体スイッチ部４１１ｂは、特許請求の範囲における「第２半導体スイッチ部」の一例である。

【0057】

また、半導体スイッチ回路４１０は、第１実施形態と同様に、複数の半導体スイッチ部４１１の各々に直列に接続されるインダクタ４１３を備えている。第２実施形態では、インダクタ４１３は、半導体スイッチ部４１１ａの負荷２１０側に直列に接続されるインダクタ４１３ａと、半導体スイッチ部４１１ｂの負荷２１０側に直列に接続されるインダクタ４１３ｂとを含む。なお、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂは、それぞれ半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂの交流電源２００ｂ側に直列に接続されていてもよい。また、インダクタ４１３ａは、特許請求の範囲における「第１インダクタ」の一例である。また、インダクタ４１３ｂは、特許請求の範囲における「第２インダクタ」の一例である。

【0058】

また、第２実施形態では、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂは、略等しい大きさのインダクタンスＬ（インピーダンス）を有する。そして、第１実施形態と同様に、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのインダクタンスＬは、サイリスタ１２の順電圧の個体差が無視できる程度の誘起電圧を発生可能な大きさを有する。たとえば、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのインダクタンスＬは、サイリスタ１２において発生する順電圧の５倍の誘起電圧を発生させる大きさである。したがって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂは、第１実施形態と同様に、半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂに流れる電流を平均化（バランス）する。すなわち、半導体スイッチ部４１１ａおよびインダクタ４１３ａに流れる電流Ｉ_１と、半導体スイッチ部４１１ｂおよびインダクタ４１３ｂに流れる電流Ｉ_２とは、略同じ大きさとなる。そのため、インダクタ４１３ａに発生する誘起電圧Ｖ_１およびインダクタ４１３ｂに発生する誘起電圧Ｖ_２は、略等しい大きさとなる。つまり、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の大きさは、略等しい大きさとなる。

【0059】

ここで、第２実施形態では、半導体スイッチ回路４１０は、第１実施形態とは異なり、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差に基づいて、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。サイリスタ１２が全て正常であれば、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂの両端電圧は、略等しい大きさとなる。そのため、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂの両端電圧のそれぞれの差は略０となる。一方で、サイリスタ１２の内のいずれか１つが異常（失弧）の場合には、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差は０ではなくなる。そこで、第２実施形態では、半導体スイッチ回路４１０は、インダクタ４１３ａおよび４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号が、所定の閾値（第２閾値）以上の場合に、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。

【0060】

具体的には、半導体スイッチ回路４１０には、サイリスタ１２の失弧を検出する演算回路４１４が設けられている。第２実施形態では、半導体スイッチ回路４１０（演算回路４１４）は、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出する変圧器４１５を備えている。変圧器４１５は、２つのコイルを有する１次側巻線４１５ａと、１つのコイルを有する２次側巻線４１５ｂとを含む。そして、変圧器４１５は、１次側巻線４１５ａの２つのコイルの各々に対して、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれが逆極性となるように接続されることによって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。

【0061】

たとえば、変圧器４１５の１次側巻線４１５ａは、極性（巻き方向）の異なる２つのコイルを含む。そして、極性の異なる２つのコイルの各々に、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂが並列に接続される。すなわち、変圧器４１５の１次側巻線４１５ａに、インダクタ４１３ａの誘起電圧Ｖ_１およびインダクタ４１３ａの誘起電圧Ｖ_２が、逆極性となるように印加される。逆極性となるように印加された誘起電圧Ｖ_１および誘起電圧Ｖ_２は互いに打ち消しあうため、変圧器４１５の１次側巻線４１５ａには、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差となる電圧が印加される。そして、変圧器４１５は、２次側巻線４１５ｂからインダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を増幅（変圧）した信号を出力する。

【0062】

また、演算回路４１４は、整流器４１６（ダイオード）、ＬＰＦ４１７、および、比較器４１８を含む。整流器４１６（ダイオード）、ＬＰＦ４１７、および、比較器４１８は、第１実施形態による整流器１６、ＬＰＦ１７、および、比較器１８と同様に動作する。具体的には、変圧器４１５の２次側巻線４１５ｂは、整流器４１６（ダイオード）に接続されている。そして、２次側巻線４１５ｂからの信号は、整流器４１６によって整流され、ＬＰＦ４１７によって平滑化される。そして、ＬＰＦ４１７の出力側には、比較器４１８が接続されている。比較器４１８は、ＬＰＦ４１７から入力された信号（インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号）と、所定の閾値（第２閾値）とを比較する。そして、入力された信号が第２閾値以上の場合に、サイリスタ１２の失弧が検出される。

【0063】

第２実施形態では、所定の閾値（第２閾値）は、サイリスタ１２の定格電圧に基づいて設定される。たとえば、第２閾値は、サイリスタ１２の定格電圧の２５％に対応する値が設定される。すなわち、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差が、サイリスタ１２の定格電圧の２５％以上の大きさとなった場合に、比較器４１８によって、サイリスタ１２の失弧を検出したことを示す信号が出力されるように、第２閾値が設定される。

【0064】

また、第２実施形態では、変圧器４１５は、半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂの両方がオンの状態において、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。すなわち、制御部７によって半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂに対して、スイッチをオンにする（サイリスタ１２を点弧：ターンオンする）指令が出力されている状態において、両端電圧の差を検出するサイリスタ１２の失弧の検査が行われる。

【0065】

なお、無停電電源装置４００のその他の構成は、第１実施形態による無停電電源装置１００と同様である。

【0066】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0067】

第２実施形態では、上記のように、所定の閾値は、サイリスタ１２の定格電圧に基づいて設定された第２閾値を含み、変圧器４１５（電圧検出部）は、複数の半導体スイッチ部４１１の各々に直列に接続されるインダクタ４１３のそれぞれの両端電圧の差を検出し、インダクタ４１３のそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号が、第２閾値以上の場合に、サイリスタ１２の失弧を検出するように構成されている。このように構成すれば、インダクタ４１３のそれぞれの両端電圧の差と所定の閾値（第２閾値）とを比較することによって、複数の半導体スイッチ部４１１の失弧を検出することができる。そのため、インダクタ４１３のそれぞれの両端電圧を別個に検出して閾値と比較する場合と異なり、検出された信号と閾値とを比較する構成を共通の構成とすることができる。その結果、インダクタ４１３のそれぞれの両端電圧の差に基づいた信号と第２閾値とを比較することによって、並列に接続された複数の半導体スイッチ部４１１の失弧を検出するために、回路構成が複雑化することを抑制することができる。

【0068】

また、第２実施形態では、上記のように、複数の半導体スイッチ部４１１は、互いに並列に接続されている半導体スイッチ部４１１ａ（第１半導体スイッチ部）および半導体スイッチ部４１１ｂ（第２半導体スイッチ部）を含み、インダクタ４１３は、半導体スイッチ部４１１ａに直列に接続されるインダクタ４１３ａ（第１インダクタ）と、半導体スイッチ部４１１ｂに直列に接続されるインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）とを含み、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂは、略等しい大きさのインダクタンスＬを有する。このように構成すれば、インダクタ４１３ａとインダクタ４１３ｂとのインダクタンスＬの大きさが略等しいため、半導体スイッチ部４１１のサイリスタ１２が正常である場合には、インダクタ４１３ａの両端電圧とインダクタ４１３ｂの両端電圧とを略等しい大きさとすることができる。そのため、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を略０とすることができる。一方で、半導体スイッチ部４１１のサイリスタ１２が失弧した場合には、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差が０ではなくなる。このため、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差が略０であるか否かを判定することによって、半導体スイッチ部４１１のサイリスタ１２の失弧をより容易に検出することができる。

【0069】

また、第２実施形態では、上記のように、変圧器４１５（電圧検出部）は、半導体スイッチ部４１１ａ（第１半導体スイッチ部）および半導体スイッチ部４１１ｂ（第２半導体スイッチ部）の両方がオンの状態において、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。ここで、スイッチをオンにするように半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂを制御した場合においても、失弧したサイリスタ１２には電流が流れない。そのため、半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂのいずれかのサイリスタ１２が失弧している場合には、スイッチがオンの状態におけるインダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差が、サイリスタ１２が正常の場合とは異なる。そこで、半導体スイッチ部４１１ａおよび半導体スイッチ部４１１ｂの両方がオンの状態において、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出することによって、サイリスタ１２の失弧を精度よく検出することができる。

【0070】

また、第２実施形態では、上記のように、変圧器４１５（電圧検出部）は、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）が逆極性となるように接続されることによって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。このように構成すれば、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂを逆極性となるように接続することによって、インダクタ４１３ａの両端電圧とインダクタ４１３ｂの両端電圧とをそれぞれ別個に検出することなく、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差の大きさを検出することができる。そのため、インダクタ４１３ａの両端電圧とインダクタ４１３ｂの両端電圧とを、それぞれ別個に検出する構成を設ける場合と比べて、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を容易に検出することができる。

【0071】

また、第２実施形態では、上記のように、変圧器４１５（電圧検出部）は、２つのコイルを有する１次側巻線４１５ａと、１つのコイルを有する２次側巻線４１５ｂとを含み、１次側巻線４１５ａの２つのコイルの各々に対して、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のそれぞれが逆極性となるように接続されることによって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている。このように構成すれば、１次側巻線４１５ａの逆極性の接続によって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を取得することができるとともに、２次側巻線４１５ｂからの出力によって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を変圧して検出することができる。そのため、変圧器４１５によって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を増幅した検出信号（検出値）を取得することができる。その結果、増幅された信号を所定の閾値（第２閾値）と比較することによってサイリスタ１２の失弧を検出することができるので、サイリスタ１２の失弧を精度よく検出することができる。また、変圧器４１５を用いることによって、１次側巻線４１５ａと２次側巻線４１５ｂとが絶縁されるため、電圧を検出するインダクタ４１３側と、失弧を検出するための演算回路４１４側とを絶縁することができる。このため、インダクタ４１３側（半導体スイッチ部４１１側）の異常が、演算回路４１４側に影響を及ぼすことを抑制することができる。

【0072】

なお、第２実施形態によるその他の効果は、第１実施形態と同様である。

【0073】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0074】

たとえば、上記第１～第２実施形態では、各相毎に２つの半導体スイッチ部１１（４１１）が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、各相毎に３つ以上の半導体スイッチ部１１（４１１）が設けられていてもよい。

【0075】

また、上記第１～第２実施形態では、本発明の「電圧検出部」として、変圧器１５（４１５）が用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、変圧器１５（４１５）以外の電圧検出部を設けてもよい。

【0076】

また、上記第１実施形態では、複数の半導体スイッチ部１１に対して共通のＯＲ回路１９が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＯＲ回路１９を設けずに、サイリスタ１２の失弧を個別に検出してもよい。たとえば、複数の半導体スイッチ部１１（比較器１８）の各々から出力された信号をシリアル信号として、制御部７に入力してもよい。これにより、制御部７により、いずれの半導体スイッチ部１１のサイリスタ１２が失弧したのかを特定することが可能になる。

【0077】

また、上記第１～第２実施形態では、半導体スイッチ回路１０（４１０）がバイパス回路部５に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体スイッチ回路１０（４１０）は、バイパス回路部５以外の部分に設けられていてもよい。たとえば、図７に示す無停電電源装置システム３００のように、互いに並列に接続された複数の無停電電源装置３１０と負荷２１０との間に、半導体スイッチ回路１０（４１０）が設けられていてもよい。なお、図７では、半導体スイッチ回路４１０を図示せず、半導体スイッチ回路１０のみを図示している。

【0078】

また、上記第１～第２実施形態では、半導体スイッチ回路１０（４１０）が無停電電源装置１００（４００）に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体スイッチ回路１０（４１０）は、無停電電源装置１００（４００）以外の装置（データセンタなど）に設けられていてもよい。

【0079】

また、上記第２実施形態では、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）とインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のインダクタンスＬが略等しい大きさである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のインダクタンスＬを異なる値となるように構成してもよい。その場合には、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のそれぞれの両端電圧の値が所定の範囲に含まれるか否かによって、サイリスタ１２の失弧を検出する。

【0080】

また、上記第２実施形態では、変圧器４１５の１次側巻線４１５ａの２つのコイルの各々に対して、インダクタ４１３ａ（第１インダクタ）およびインダクタ４１３ｂ（第２インダクタ）のそれぞれが逆極性となるように接続される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、２つの変圧器（トランス）を用いて、２つのインダクタの各々の両端電圧を変圧（検出）した後に、両端電圧の差の大きさに基づく信号を取得（測定）するようにしてもよい。すなわち、逆極性に接続せずに両端電圧の差を検出してもよい。

【0081】

また、上記第２実施形態では、変圧器４１５の１次側巻線４１５ａにおける極性の異なる２つのコイルに、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂをそれぞれ接続することによって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示す変圧器５１５（電圧検出部）のように、１次側と２次側との極性が同じである２つのトランスの各々に、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂをそれぞれ接続するとともに、２つのトランスの各々の２次側の出力を逆極性となるように接続することによって、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂのそれぞれの両端電圧の差を検出するようにしてもよい。また、２つのトランスの各々の１次側に対して、インダクタ４１３ａおよびインダクタ４１３ｂを逆極性となるように接続することによって、両端電圧の差を検出するようにしてもよい。また、変圧器（トランス）を用いずに、直接的に２つのインダクタ４１３を逆極性で接続した出力に対して、閾値を設けることによって失弧を検出するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１ コンバータ部
３ インバータ部
５ バイパス回路部
１０、４１０ 半導体スイッチ回路
１１、１１ａ、１１ｂ、４１１ 半導体スイッチ部
１２ サイリスタ
１３、１３ａ、１３ｂ、４１３ インダクタ
１５、４１５、５１５ 変圧器（電圧検出部）
２００ａ、２００ｂ 交流電源
２１０ 負荷
１００、３１０、４００ 無停電電源装置
４１１ａ 半導体スイッチ部（第１半導体スイッチ部）
４１１ｂ 半導体スイッチ部（第２半導体スイッチ部）
４１３ａ インダクタ（第１インダクタ）
４１３ｂ インダクタ（第２インダクタ）
４１５ａ １次側巻線
４１５ｂ ２次側巻線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】