この発明は電力変換装置に関し、特に、コンバータ内の複数の遮断器が正常か否かを判定する判定器を備えた電力変換装置に関する。

たとえば特開2000−175454号公報(特許文献1)には、交流電源から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータ内に設けられた複数の遮断器と、交流電源からコンバータに流れる三相交流電流を検出する電流検出器と、電流検出器の検出結果に基づいて複数の遮断器が正常であるか否かを判定する判定器とを備えた電力変換装置が開示されている。

特開2000−175454号公報

しかし、特許文献1では、電力変換装置が無負荷である場合には、交流電源からコンバータに流れる三相交流電流が小さいので、複数の遮断器が正常であるか否かを判定することができないという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、無負荷の場合でも複数の遮断器が正常であるか否かを判定することが可能な電力変換装置を提供することである。

この発明に係る電力変換装置は、商用交流電源から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、それぞれ三相に対応してコンバータ内に設けられ、各々が対応する相の過電流を遮断する3×N個の遮断器と、商用交流電源からコンバータに流れる三相交流電流を検出する電流検出器と、コンバータの直流出力電圧が参照電圧になるように有効電流指令値を生成する第1の指令部と、3×N個の遮断器が正常であるか否かを検査するために無効電流指令値を生成する第2の指令部と、有効電流指令値および無効電流指令値を三相交流電流指令値に変換する二相三相変換部と、電流検出器によって検出される三相交流電流がそれぞれ三相交流電流指令値になるようにコンバータを制御する制御部と、電流検出器の検出結果に基づいて、3×N個の遮断器が正常であるか否かを判定する判定器とを備えたものであり、Nは自然数である。

この発明に係る電力変換装置では、複数の遮断器が正常であるか否かを検査するための無効電流を交流電源からコンバータに流すので、電力変換装置が無負荷の場合でも、複数の遮断器が正常であるか否かを検査することができる。

実施の形態1による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

図1に示したコンバータおよびインバータの構成を示す回路図である。

図1に示した制御装置のうちのコンバータの制御に関連する部分の構成を示す回路ブロック図である。

図3に示した有効電流指令部の構成を示すブロック図である。

図3に示した無効電流指令部の構成を示すブロック図である。

図1に示した制御装置に含まれる故障検出器の構成を示す回路ブロック図である。

図1〜図6に示した無停電電源装置の動作を示すタイムチャートである。

実施の形態1の変更例を示すブロック図である。

実施の形態2による無停電電源装置の要部を示す回路図である。

図9に示した無停電電源装置の故障検出器の構成を示す回路ブロック図である。

実施の形態3による無停電電源装置の要部を示す回路図である。

図11に示した無停電電源装置の故障検出器の構成を示す回路ブロック図である。

[実施の形態1] 図1は、この発明の実施の形態1による無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。図1において、この無停電電源装置は、コンデンサC1〜C6,Cd、リアクトルL1〜L6、電流検出器CT1〜CT6、コンバータ1、直流正母線Lp、直流負母線Ln、双方向チョッパ2、インバータ3、操作部4、制御装置5、および報知部6を備える。

この無停電電源装置は、商用交流電源9から商用周波数の三相交流電力を受け、負荷10に商用周波数の三相交流電力を供給する。商用交流電源9は、交流出力端子9a〜9cにそれぞれ三相交流電圧Vu,Vv,Vwを出力する。

三相交流電圧Vu,Vv,Vwの瞬時値は、制御装置5によって検出される。制御装置5は、商用交流電源9の交流出力電圧Vu,Vv,Vwに基づいて、商用交流電源9の停電が発生したか否かを検出する。負荷10の交流入力端子10a〜10cは、無停電電源装置から三相交流電圧Vr,Vs,Vtを受ける。負荷10は、無停電電源装置から供給される三相交流電力によって駆動される。

コンデンサC1〜C3の一方電極はそれぞれ商用交流電源9の交流出力端子9a〜9cに接続され、それらの他方電極は互いに接続される。リアクトルL1〜L3の一方端子はそれぞれ商用交流電源9の交流出力端子9a〜9cに接続され、それらの他方端子はコンバータ1の3つの入力ノードにそれぞれ接続される。

コンデンサC1〜C3およびリアクトルL1〜L3は交流フィルタ7を構成する。交流フィルタ7は、低域通過フィルタであり、商用交流電源9からコンバータ1に商用周波数の交流電流を流し、コンバータ1から商用交流電源9にスイッチング周波数の信号が流れることを防止する。電流検出器CT1〜CT3は、それぞれリアクトルL1〜L3に流れる交流電流Iu,Iv,Iwを検出し、検出値を示す信号を制御装置5に与える。

コンバータ1の正側出力ノードは、直流正母線Lpを介してインバータ3の正側入力ノードに接続される。コンバータ1の負側出力ノードは、直流負母線Lnを介してインバータ3の負側入力ノードに接続される。コンデンサCdは、母線Lp,Ln間に接続され、母線Lp,Ln間の直流電圧VDCを平滑化させる。直流電圧VDCの瞬時値は、制御装置5によって検出される。

コンバータ1は、制御装置5によって制御され、商用交流電源9から三相交流電力が正常に供給されている場合(商用交流電源9の健全時)には、商用交流電源9からの三相交流電力を直流電力に変換する。コンバータ1によって生成された直流電力は、母線Lp,Lnを介して双方向チョッパ2およびインバータ3に供給される。

制御装置5は、商用交流電源9の健全時には、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるようにコンバータ1を制御する。商用交流電源9からの三相交流電力の供給が停止された場合(商用交流電源9の停電時)には、コンバータ1の運転は停止される。

コンバータ1は、図2に示すように、それぞれ三相に対応する3×N個の遮断器B1〜B3と、6個のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)Q1〜Q6と、6個のダイオードD1〜D6とを含む。ただし、N=1である。遮断器B1〜B3の一方端子は、それぞれ入力ノード1a,1b,1cに接続される。入力ノード1a,1b,1cは、それぞれリアクトルL1〜L3(図1)の他方端子に接続される。

IGBTQ1〜Q3のコレクタはともに直流正母線Lpに接続され、それらのエミッタはそれぞれ遮断器B1〜B3の他方端子に接続される。IGBTQ4〜Q6のコレクタはそれぞれ遮断器B1〜B3の他方端子に接続され、それらのエミッタはともに直流負母線Lnに接続される。ダイオードD1〜D6は、それぞれIGBTQ1〜Q6に逆並列に接続される。

初期状態では、遮断器B1〜B3は導通している。遮断器B1は、入力ノード1aとIGBTQ1,Q4の接続ノードとの間に過電流(定格電流よりも大きな所定電流)が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B2は、入力ノード2aとIGBTQ2,Q5の接続ノードとの間に過電流が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B3は、入力ノード3aとIGBTQ3,Q6の接続ノードとの間に過電流が流れた場合に非導通状態となる。

遮断器B1〜B3は、過電流によってIGBTQ1〜Q6、ダイオードD1〜D6などが破壊されることを防止する。もし遮断器B1〜B3がない場合、たとえばIGBTQ1が短絡故障した場合、IGBTQ2やダイオードD3を介して入力ノード1a〜1cが短絡され、最終的には、IGBTQ1〜Q6およびダイオードD1〜D6が過電流によって破壊される。遮断器B1〜B3は、基本的には、IGBTQ1〜Q6のうちのいずれか1つのIGBTが短絡故障した場合に、被害が拡大することを防止するために設けられている。

遮断器B1〜B3の各々は、たとえば、過電流が流れた場合にブロー(溶断)されるヒューズを含む。また、過電流が流れなくても、ヒューズは、その経時劣化(寿命)によって断線する場合がある。断線したヒューズは、非導通状態に固定され、導通状態に戻ることはないので、故障した遮断器として扱われる。導通状態のヒューズは、正常な遮断器として扱われる。

また、遮断器B1〜B3の各々は、過電流が流れた場合に非導通になり、過電流が流れなくなった場合に導通状態に戻るスイッチを含んでいても構わない。故障して非導通状態に固定されたスイッチは、故障した遮断器として扱われる。導通状態のスイッチは、正常な遮断器として扱われる。

IGBTは、スイッチング素子を構成する。IGBTQ1,Q4はそれぞれゲート信号G1,G4によって制御され、IGBTQ2,Q5はそれぞれゲート信号G2,G5によって制御され、IGBTQ3,Q6はそれぞれゲート信号G3,G6によって制御される。ゲート信号G4〜G6は、それぞれゲート信号G1〜G3の反転信号である。

IGBTQ1〜Q3は、それぞれゲート信号G1〜G3が「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号G1〜G3が「L」レベルにされた場合にオフする。IGBTQ4〜Q6は、それぞれゲート信号G4〜G6が「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号G4〜G6が「L」レベルにされた場合にオフする。

ゲート信号G1〜G6の各々は、パルス信号列であり、PWM(Pulse Width Modulation)信号である。ゲート信号G1,G4の位相とゲート信号G2,G5の位相とゲート信号G3,G6の位相とは、基本的には120度ずつずれている。ゲート信号G1〜G6は、制御装置5によって生成される。

たとえば、交流入力電圧Vuのレベルが交流入力電圧Vvのレベルよりも高い場合は、IGBTQ1,Q5がオンされ、入力ノード1aから遮断器B1、IGBTQ1、直流正母線Lp、コンデンサCd、直流負母線Ln、IGBTQ5、および遮断器B2を介して入力ノード1bに電流が流れ、コンデンサCdが充電される。

逆に、交流入力電圧Vvのレベルが交流入力電圧Vuのレベルよりも高い場合は、IGBTQ2,Q4がオンされ、入力ノード1bから遮断器B2、IGBTQ2、直流正母線Lp、コンデンサCd、直流負母線Ln、IGBTQ4、および遮断器B1を介して入力ノード1aに電流が流れ、コンデンサCdが充電される。他の場合も同様である。

ゲート信号G1〜G6によってIGBTQ1〜Q6の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、IGBTQ1〜Q6の各々のオン時間を調整することにより、入力ノード1a〜1cに与えられた三相交流電圧を直流電圧VDC(コンデンサCdの端子間電圧)に変換することが可能となっている。

また、ゲート信号G1〜G6によってIGBTQ1〜Q6の各々をオンおよびオフさせるタイミングを調整するとともに、IGBTQ1〜Q6の各々のオン時間を調整することにより、商用交流電源9からコンバータ1に流れる有効電流および無効電流を調整することが可能となっている。

図1に戻って、制御装置5は、コンバータ1の交流入力電流Iu,Iv,Iwに基づいて遮断器B1〜B3が正常(導通状態)であるか否かを判定し、判定結果を示す信号DTを出力する。遮断器B1〜B3が正常である場合には、信号DTは非活性化レベルの「L」レベルにされる。遮断器B1〜B3が正常でない場合には、信号DTは活性化レベルの「H」レベルにされる。遮断器B1〜B3が正常か否かを判定する方法については、後で詳細に説明する。

双方向チョッパ2は、制御装置5によって制御され、商用交流電源9の健全時には、コンバータ1によって生成された直流電力をバッテリ11に蓄え、商用交流電源9の停電が発生したことに応じて、バッテリ11の直流電力を母線Lp,Lnを介してインバータ3に供給する。バッテリ11の端子間電圧VBの瞬時値は、制御装置5によって検出される。

制御装置5は、商用交流電源9の健全時には、バッテリ11の端子間電圧VBが参照電圧VBrになるように双方向チョッパ2を制御し、商用交流電源9の停電時には、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるように双方向チョッパ2を制御する。

インバータ3は、制御装置5によって制御され、コンバータ1および双方向チョッパ2から供給される直流電力を商用周波数の三相交流電力に変換する。インバータ3の3つの出力ノードは、それぞれリアクトルL4〜L6の一方端子に接続される。リアクトルL4〜L6の他方端子は、それぞれ負荷10の3つの交流入力端子10a〜10cに接続される。コンデンサC4〜C6の一方電極はそれぞれリアクトルL4〜L6の他方端子に接続され、コンデンサC4〜C6の他方電極はともにコンデンサC1〜C3の他方電極に接続される。

コンデンサC4〜C6およびリアクトルL4〜L6は交流フィルタ8を構成する。交流フィルタ8は、低域通過フィルタであり、インバータ3から負荷10に商用周波数の交流電流を流し、インバータ3から負荷10にスイッチング周波数の信号が流れることを防止する。換言すると、交流フィルタ8は、インバータ3から出力される三相矩形波電圧を正弦波状の三相交流電圧Vr,Vs,Vtに変換する。

三相交流電圧Vr,Vs,Vtの瞬時値は、制御装置5によって検出される。電流検出器CT4〜CT6は、それぞれリアクトルL4〜L6に流れる交流電流Ir,Is,Itを検出し、検出値を示す信号を制御装置5に与える。

制御装置5は、商用交流電源9の交流出力電圧Vu,Vv,Vw、インバータ3の交流出力電圧Vr,Vs,Vt、および交流電流Ir,Is,Itに基づき、交流出力電圧Vr,Vs,Vtがそれぞれ交流出力電圧Vu,Vv,Vwになるようにインバータ3を制御する。

インバータ3は、図2に示すように、IGBTQ11〜Q16、ダイオードD11〜D16、および遮断器B11〜B13を含む。IGBTは、スイッチング素子を構成する。IGBTQ11〜Q13のコレクタはともに直流正母線Lpに接続される。IGBTQ14〜Q16のコレクタはそれぞれIGBTQ11〜Q13のエミッタに接続され、IGBTQ14〜Q16のエミッタはともに直流負母線Lnに接続される。ダイオードD11〜D16は、それぞれIGBTQ11〜Q16に逆並列に接続される。

遮断器B11〜B13の一方端子はそれぞれIGBTQ11〜Q13のエミッタに接続され、それらの他方端子はそれぞれ出力ノード3a,3b,3cに接続される。出力ノード3a,3b,3cは、それぞれリアクトルL4〜L6(図1)の一方端子に接続される。

初期状態では、遮断器B11〜B13は導通している。遮断器B11は、IGBTQ11,Q14の接続ノードと出力ノード3aとの間に過電流(定格電流よりも大きな所定電流)が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B12は、IGBTQ12,Q15の接続ノードと出力ノード3bとの間に過電流が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B13は、IGBTQ13,Q16の接続ノードと出力ノード3cとの間に過電流が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B11〜B13は、過電流によってIGBTQ11〜Q16、ダイオードD11〜D16などが破壊されることを防止する。

遮断器B11〜B13の各々は、たとえば、過電流が流れた場合にブロー(溶断)されるヒューズを含む。また、遮断器B11〜B13の各々は、過電流が流れた場合に非導通になり、過電流が流れなくなった場合に導通状態に戻るスイッチを含んでいても構わない。

IGBTQ11,Q14はそれぞれゲート信号G11,G14によって制御され、IGBTQ12,Q15はそれぞれゲート信号G12,G15によって制御され、IGBTQ13,Q16はそれぞれゲート信号G13,G16によって制御される。ゲート信号G14〜G16は、それぞれゲート信号G11〜G13の反転信号である。

IGBTQ11〜Q13は、それぞれゲート信号G11〜G13が「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号G11〜G13が「L」レベルにされた場合にオフする。IGBTQ14〜Q16は、それぞれゲート信号G14〜G16が「H」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号G14〜G16が「L」レベルにされた場合にオフする。

ゲート信号G11〜G16の各々は、パルス信号列であり、PWM信号である。ゲート信号G11,G14の位相とゲート信号G12,G15の位相とゲート信号G13,G16の位相とは、基本的には120度ずつずれている。ゲート信号G11〜G16は、制御装置5によって生成される。

たとえば、IGBTQ11,Q15がオンすると、直流正母線LpがIGBTQ11を介して出力ノード3aに接続されるとともに、出力ノード3bがIGBTQ15を介して直流負母線Lnに接続され、出力ノード3a,3b間に正電圧が出力される。

また、IGBTQ12,Q14がオンすると、直流正母線LpがIGBTQ12を介して出力ノード3bに接続されるとともに、出力ノード3aがIGBTQ14を介して直流負母線Lnに接続され、出力ノード3a,3b間に負電圧が出力される。

ゲート信号G11〜G16によってIGBTQ11〜Q16の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、IGBTQ11〜Q16の各々のオン時間を調整することにより、母線Lp,Ln間の直流電圧VDCを三相交流電圧Vr,Vs,Vtに変換することが可能となっている。

図1に戻って、操作部4は、無停電電源装置の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部4を操作することにより、無停電電源装置の電源をオンおよびオフしたり、種々の条件を設定することが可能となっている。

制御装置5は、操作部4からの信号、商用交流電源9の交流出力電圧Vu,Vv,Vw、交流入力電流Iu,Iv,Iw、コンデンサCdの端子間電圧VDC、バッテリ11の端子間電圧VB、交流出力電流Ir,Is,It、交流出力電圧Vr,Vs,Vtなどに基づいて無停電電源装置全体を制御する。

報知部6は、制御装置5からの信号DTが活性化レベルの「H」レベルにされた場合には、音、光、画像などによって、コンバータ1内の遮断器B1〜B3が故障していることを無停電電源装置の使用者に報知する。

ここで、この無停電電源装置の動作について簡単に説明する。商用交流電源9の健全時には、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるようにコンバータ1が制御され、バッテリ11の端子間電圧VBが参照電圧VBrになるように双方向チョッパ2が制御され、交流出力電圧Vr,Vs,Vtがそれぞれ商用交流電源9の交流出力電圧Vu,Vv,Vwになるようにインバータ3が制御される。負荷10は、無停電電源装置から供給される交流出力電圧Vr,Vs,Vtによって駆動される。

コンバータ1の運転中には、交流入力電流Iu,Iv,Iwに基づいてコンバータ1内の3個の遮断器B1〜B3が正常であるか否かが判定され、遮断器B1〜B3が正常でない場合には、その旨が報知部6によって無停電電源装置の使用者に報知される。故障した遮断器は、無停電電源装置の使用者によって新品と交換される。

商用交流電源9の停電が発生した場合には、コンバータ1の運転が停止され、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるように双方向チョッパ2が制御され、バッテリ11の直流電力がインバータ3によって三相交流電力に変換されて負荷10に供給される。

バッテリ11の直流電力が消費され、バッテリ11の端子間電圧VBが下限値に到達した場合には、双方向チョッパ2およびインバータ3の運転が停止される。したがって、商用交流電源9の停電が発生した場合でも、バッテリ11の端子間電圧VBが下限値に到達するまでの期間は負荷10の運転を継続することができる。

次に、本願発明の特徴となる遮断器B1〜B3の検査方法について説明する。たとえば、遮断器B1が故障した場合、他の部分が正常であっても、無停電電源装置は正常に動作しなくなる。具体的には、負荷電流が小さい場合には直流電圧VDCを参照電圧VDCrに維持することができても、負荷電流が増大すると直流電圧VDCを参照電圧VDCrに維持することができなくなる。そこで、遮断器B1〜B3が正常か否かを検査する必要がある。

遮断器B1〜B3が正常である場合には、交流入力電流Iu,Iv,Iwは位相が120度ずつずれた三相交流電流となり、Iu+Iv+Iw=0となる。この場合、Iu+Iv=−Iw、Iv+Iw=−Iu、Iw+Iu=−Ivとなり、Iu,Iv,Iwのうちの2つの電流の組合せの和であるIu+Iv、Iv+Iw、Iw+Iuはいずれも0とならない。

しかし、遮断器B1が故障した場合には、Iu=0、Iv+Iw=0となる。また、遮断器B2が故障した場合には、Iv=0、Iw+Iu=0となる。また、遮断器B3が故障した場合には、Iw=0、Iv+Iu=0となる。したがって、遮断器B1〜B3のうちのいずれかの遮断器が故障した場合には、I1=Iu+Iv、I2=Iv+Iw、I3=Iw+Iuのうちのいずれかが0となる。

そこで、本実施の形態1では、電流検出器CT1〜CT3(図1)によってIu,Iv,Iwを検出し、IuとIvを加算してI1を求め、IvとIwを加算してI2を求め、IwとIuを加算してI3を求め、I1〜I3の各々と十分に小さなしきい値電流ITHとを比較する。そして、I1〜I3のうちのいずれかがしきい値電流ITHよりも小さい場合には、遮断器B1〜B3のうちのいずれかの遮断器は故障していると判定する。I1〜I3の各々がしきい値電流ITHよりも大きい場合には、遮断器B1〜B3は故障していないと判定する。

しかし、無停電電源装置が無負荷状態である場合や、負荷10の消費電力が小さい場合には、遮断器B1〜B3が正常である場合でも、I1〜I3の各々がしきい値電流ITHよりも小さくなり、遮断器B1〜B3が正常であるか否かを判定することができなくなる。

そこで、本実施の形態1では、無停電電源装置が無負荷状態である場合または、負荷10の消費電力Pが所定のしきい値電力PTHよりも小さい場合には、商用交流電源9からコンバータ1に無効電流が流れるようにコンバータ1を制御し、無効電流分だけI1〜I3を増大させて遮断器B1〜B3が正常か否かを判定する。したがって、本実施の形態1によれば、無負荷の場合でも、遮断器B1〜B3が正常か否かを判定することができる。

次に、遮断器B1〜B3を検査する装置構成について説明する。図3は、図1に示した制御装置5のうちのコンバータ1の制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図3において、制御装置5は、電圧検出器20、位相検出器21、有効電流指令部(第1の指令部)22、無効電流指令部(第2の指令部)23、DQ−UVW変換部(二相三相変換部)24、減算器25a〜25c、電流制御回路26、加算器27a〜27c、PWM回路28、およびゲート回路29を含む。

電圧検出器20は、商用交流電源9から供給される三相交流電圧Vu,Vv,Vwの瞬時値を検出し、検出値を示す信号を出力する。位相検出器21は、電圧検出器20の出力信号に基づいて、三相交流電圧Vu,Vv,Vwの位相を示す位相検出値θを生成する。有効電流指令部22は、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるようにd軸電流指令値Id(有効電流指令値)を生成する。

有効電流指令部22は、図4に示すように、電圧検出器31、参照電圧生成回路32、減算器33、および電流制御部34を含む。電圧検出器31は、コンデンサCdの端子間電圧VDCの瞬時値を検出し、検出値を示す信号を出力する。参照電圧生成回路32は、参照電圧VDCrを生成する。減算器33は、コンデンサVdの端子間電圧VDCと参照電圧VDCrとの偏差ΔVDC=VDC−VDCrを求める。

電流制御部34は、偏差ΔVDC=VDCr−VDCが0となるように、商用交流電源9からコンバータ1に流れる有効電流を制御するためのd軸電流指令値Idを算出する。電流制御部34は、たとえば、偏差ΔVDCを比例演算または比例積分演算することによりd軸電流指令値Idを算出する。

図3に戻って、無効電流指令部23は、遮断器B1〜B3を検査するためのq軸電流指令値Iq(無効電流指令値)を生成する。無効電流指令部23は、図5に示すように、電圧検出器41、電力算出部42、比較器43、タイマー44、信号発生器45、および電流制御部46を含む。

電圧検出器41は、無停電電源装置から出力される三相交流電圧Vr,Vs,Vtの瞬時値を検出し、検出値を示す信号を出力する。電力算出部42は、電圧検出器41の出力信号と電流検出器CT4〜CT6(図1)の出力信号とに基づいて、負荷10の消費電力Pを算出する。

比較器43は、負荷10の消費電力Pと所定のしきい値電力PTH(たとえば、定格負荷の30%の電力値)とを比較し、比較結果を示す信号PDを出力する。P

PTHである場合には、信号PDは「H」レベルにされる。

タイマー44は、無停電電源装置の電源がオンされると、時間の計測を開始し、計測した時間が所定の第1の時間(たとえば1ヶ月)に到達したことに応じて、出力信号φTを「L」レベルから「H」レベルに立ち上げる。タイマー44の計測時間は、テスト信号TEが「L」レベルから「H」レベルに立ち上げられたことに応じてリセットされる。

信号発生器45は、タイマー44の出力信号φTが「L」レベルから「H」レベルに立ち上げられたことに応じて、テスト信号TEを「L」レベルから「H」レベルに立ち上げ、所定の第2の時間(たとえば10秒間)経過後にテスト信号TEを「H」レベルから「L」レベルに立ち下げる。テスト信号TEは、タイマー44のリセット信号として使用されるとともに、電流制御部46に与えられる。第2の時間は、第1の時間よりも短い。

電流制御部46は、信号PD,TEに基づいてq軸電流指令値Iq(無効電流指令値)を生成する。信号PDが「H」レベルである場合(P>PTHである場合)、テスト信号TEに関係なく、q軸電流指令値Iqは0に設定される。

信号PDが「L」レベルである場合(P

図3に戻って、DQ−UVW変換部24は、位相検出器21からの位相検出値θに基づいて、d軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqを三相交流電流指令値Iuc,Ivc,Iwcに変換する。

減算器25aは、電流指令値Iucと電流検出器CT1により検出された交流電流Iuとの偏差ΔIu=Iuc−Iuを算出する。減算器25bは、電流指令値Ivcと電流検出器CT2により検出された交流電流Ivとの偏差ΔIv=Ivc−Ivを算出する。減算器25cは、電流指令値Iwcと電流検出器CT3により検出された交流電流Iwとの偏差ΔIw=Iwc−Iwを算出する。

電流制御回路26は、偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwの各々が0となるように電圧指令値Vu1,Vv1,Vw1を生成する。電流制御回路26は、たとえば、偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwを比例制御または比例積分制御することにより電圧指令値Vu1,Vv1,Vw1を生成する。

加算器27aは、電圧指令値Vu1と電圧検出器20により検出された交流電圧Vuとを加算して電圧指令値Vu2を生成する。加算器27bは、電圧指令値Vv1と電圧検出器20により検出された交流電圧Vvとを加算して電圧指令値Vv2を生成する。加算器27cは、電圧指令値Vw1と電圧検出器20により検出された交流電圧Vwとを加算して電圧指令値Vw2を生成する。

PWM回路28は、電圧指令値Vu2〜Vw2に基づいて、コンバータ1を制御するためのPWM制御信号φ1〜φ3を生成する。ゲート回路29は、PWM制御信号φ1〜φ3に基づいてゲート信号G1〜G6(図2)を生成する。

図6は、図1に示した制御装置5に含まれる故障検出器50(判定器)の構成を示す回路ブロック図である。故障検出器50は、遮断器B1〜B3が正常か否かを判定する回路である。図6において、故障検出器50は、加算器51〜53、比較器54〜56、ORゲート57,58、ANDゲート59、およびラッチ回路60を含む。

加算器51は、電流検出器CT1,CT2によって検出された交流電流Iu,Ivを加算して交流電流I1=Iu+Ivを求める。加算器52は、電流検出器CT2,CT3によって検出された交流電流Iv,Iwを加算して交流電流I2=Iw+Iuを求める。加算器53は、電流検出器CT3,CT1によって検出された交流電流Iw,Iuを加算して交流電流I3=Iw+Iuを求める。

比較器54は、交流電流I1の大きさ(たとえば実効値)としきい値電流ITHとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ54を出力する。I1>ITHの場合には、信号φ54は「L」レベルとなる。I1

比較器55は、交流電流I2の大きさ(たとえば実効値)としきい値電流ITHとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ55を出力する。I2>ITHの場合には、信号φ55は「L」レベルとなる。I2

比較器56は、交流電流I3の大きさ(たとえば実効値)としきい値電流ITHとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ56を出力する。I3>ITHの場合には、信号φ56は「L」レベルとなる。I3

ORゲート57は、比較器54〜56の出力信号φ54〜φ56の論理和信号φ57を出力する。交流電流Iu,Iv,Iwのうちのいずれかの交流電流がしきい値電流ITHよりも小さい場合には、信号φ57は「H」レベルになる。交流電流Iu,Iv,Iwがともにしきい値電流ITHよりも大きい場合には、信号φ57は「L」レベルになる。

ORゲート58は、信号PDとテスト信号TEの論理和信号φ58を出力する。負荷10の消費電力Pがしきい値電力PTHよりも大きい場合には、信号PDが「H」レベルとなり、テスト信号TEに関係なく、信号φ58は活性化レベルの「H」レベルになる。負荷10の消費電力Pがしきい値電力PTHよりも小さい場合には、信号PDが「L」レベルとなり、テスト信号TEが活性化レベルの「H」レベルである期間だけ、信号φ58は活性化レベルの「H」レベルになる。

ANDゲート59は、信号φ57,φ58の論理積信号φ59を出力する。ORゲート57の出力信号φ57は、ORゲート58の出力信号φ58が活性化レベルの「H」レベルである期間だけ、ANDゲート59を通過して信号φ59となる。

ラッチ回路60は、リセット信号REによってリセットされて信号DT(図1)を「L」レベルにし、信号φ59が「L」レベルから「H」レベルに立ち上げられたことに応じて信号DTを「H」レベルにする。たとえば、無停電電源装置の使用者が操作部4(図1)のリセットボタンを押すと、操作部4からラッチ回路60にリセット信号REが出力される。

次に、図1〜図6で示した無停電電源装置における遮断器B1〜B3の検査方法について説明する。無停電電源装置が運転されると、図4に示すように、コンデンサCdの端子間電圧VDCが電圧検出器31によって検出され、その検出値と参照電圧VDCrとの偏差ΔVDC=VDCr−VDCがなくなるように、電流制御部34によってd軸電流指令値Idが生成される。

また図5に示すように、電圧検出器41によって交流出力電圧Vr,Vs,Vtが検出され、電流検出器CT4〜CT6(図1)によって交流出力電流Ir,Is,Itが検出される。電力算出部42によって負荷10の消費電力Pが算出され、その電力Pとしきい値電力PTHとが比較器43によって比較され、比較結果を示す信号PDが生成される。また、タイマー44および信号発生器45によって、たとえば1ヶ月(第1の時間)のうちの10秒間(第2の時間)だけテスト信号TEが活性化レベルの「H」レベルにされる。

P>PTHである場合には、信号PDが「H」レベルとなり、電流制御部46によってq軸電流指令値Iqは0に設定される。P

図3に示すように、d軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqは、位相検出器21によって検出された位相検出値θに基づき、DQ−UVW変換部24によって三相交流電流指令値Iuc,Ivc,Iwcに変換される。

三相交流電流指令値Iuc,Ivc,Iwcと電流検出器CT1〜CT3によって検出された交流入力電流Iu,Iv,Iwとの偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwが減算器25a〜25cによって求められる。

電流制御回路26によって偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwが0になるように電圧指令値Vu1,Vv1,Vw1が生成され、電圧指令値Vu1,Vv1,Vw1と電圧検出器20によって検出された交流入力電圧Vu,Vv,Vwとが加算器27a〜27cによって加算されて電圧指令値Vu2,Vv2,Vw2が生成される。

PWM回路28によって電圧指令値Vu2〜Vw2に基づいて、コンバータ1を制御するためのPWM制御信号φ1〜φ3が生成される。ゲート回路29によってPWM制御信号φ1〜φ3に基づいてゲート信号G1〜G6(図2)が生成され、コンバータ1が駆動される。

したがって、P>PTHである場合には、コンバータ1に有効電流のみが流入する。また、P

また、図6に示すように、加算器51〜53によってI1=Iu+Iv,I2=Iv+Iw,I3=Iw+Iuが求められ、比較器54〜56によってI1〜I3としきい値電流ITHとの大小が比較され、比較結果を示す信号φ54〜φ56が生成される。I1〜I3がしきい値電流ITHよりも小さい場合は信号φ54〜φ56が「H」レベルとなり、I1〜I3がしきい値電流ITHよりも大きい場合は信号φ54〜φ56は「L」レベルとなる。

信号φ54〜φ56のうちの少なくとも1つが「H」レベルである場合には、ORゲート57の出力信号φ57が「H」レベルとなる。信号PDが「H」レベルである場合、またはテスト信号TEが「H」レベルである場合には、ORゲート58の出力信号φ58が「H」レベルとなり、ORゲート57の出力信号φ57がANDゲート59を通過して信号φ59となり、ラッチ回路60に与えられる。ラッチ回路60は、信号φ59の立ち上がりエッジに応答して信号DTを「H」レベルに立ち上げる。

したがって、P>PTHである場合には、常時、信号PDが「H」レベルとなって信号φ58が「H」レベルとなり、信号φ57がANDゲート59を通過して信号φ59となる。遮断器B1〜B3のうちのいずれかが故障した場合には、信号φ54〜φ56のうちのいずれかが「H」レベルとなり、信号φ57が「H」レベルとなって信号DTが「H」レベルとなる。

信号DTが「H」レベルになると、遮断器B1〜B3のうちのいずれかが故障した旨が報知部6(図1)によって無停電電源装置の使用者に報知される。使用者が操作部4(図1)を用いて故障検出器50をリセットすると、リセット信号REがラッチ回路60に与えられて、ラッチ回路60がリセットされ、信号DTは「L」レベルとなる。

また、P

しかし、P

また、無停電電源装置が無負荷状態であっても、テスト信号TEが「H」レベルである場合には、コンバータ1に無効電流が流入するようにコンバータ1が制御され、交流入力電流Iu,Iv,Iwが増大される。遮断器B1〜B3が正常である場合には、I1〜I3がしきい値電流ITHよりも大きくなり、信号φ54〜φ56がともに「L」レベルになり、信号φ57,φ59,DTは「L」レベルとなる。

遮断器B1〜B3のうちのいずれかが故障した場合には、信号φ54〜φ56のうちのいずれかが「H」レベルとなり、信号φ57が「H」レベルとなって信号DTが「H」レベルとなる。信号DTが「H」レベルになると、遮断器B1〜B3が故障した旨が報知部6(図1)によって無停電電源装置の使用者に報知される。したがって、無停電電源装置が無負荷状態である場合でも、遮断器B1〜B3が正常か否かを正確に判定することができる。

図7(A)〜(E)は、無負荷状態における無停電電源装置の動作を示すタイムチャートである。図7(A)〜(E)では、時刻t1にテスト信号TEが「L」レベルから「H」レベルに立ち上げられて、無効電流がコンバータ1に流された状態が示されている。

図7(A)は、交流出力電圧VOすなわち交流出力電圧Vr,Vs,Vtの波形を示している。Vr,Vs,Vtの各々は商用周波数で正弦波状に変化し、Vr,Vs,Vtの位相は120度ずつずれている。

図7(B)は、交流出力電流IOすなわち交流出力電流Ir,Is,Itの波形を示している。無負荷状態であるので、Ir,Is,Itはともに0Aとなっている。図7(C)は、コンデンサCdの端子間電圧VDCの波形を示している。VDCは、参照電圧VDCrに維持されている。

図7(D)は、交流入力電流Iiすなわち交流入力電流Iu,Iv,Iwの波形を示している。時刻t1以前では、コンデンサCdの端子間電圧VDCを参照電圧VDCrに維持するために必要な有効電流のみがコンバータ1に流入するので、Iu,Iv,Iwは小さい。時刻t1以後では、その有効電流に加え、遮断器B1〜B3を検査するための無効電流がコンバータ1に流入するので、Iu,Iv,Iwは大きい。

図7(E)は、d軸電流指令値Idおよびq軸電流指令値Iqの波形を示している。d軸電流指令値Idは、コンデンサCdの端子間電圧VDCが参照電圧VDCrになるように常に調整される。無停電電源装置は無負荷状態であるので、d軸電流指令値Idの振れ幅は小さい。d軸電流指令値Idの波形は、時刻t1の前後で変化しない。

時刻t1以前では、q軸電流指令値Iqは0に設定され、コンバータ1に流入する無効電流は0Aに設定される。時刻t1以後では、q軸電流指令値Iqが所定値Iq0に設定され、遮断器B1〜B3を検査するための無効電流がコンバータ1に流れる。コンバータ1に無効電流が流入している期間内に、遮断器B1〜B3が正常であるか否かが検査され、その検査結果を示す信号DTが出力される。

コンバータ1に無効電流を流す時間は、1周期以上の時間、たとえば10秒間に設定される。コンバータ1に無効電流を長時間流すと、無効電流が流れる回路(交流フィルタ7、コンバータ1など)における損失が増大し、使用する部品の定格電流が大きくなり、部品の大型化、高価格化を招くからである。

以上のように、この実施の形態1では、P

また、P

また、P>PTHの場合には、コンバータ1に無効電流を流さずに、コンバータ1に流入する有効電流を用いて、遮断器B1〜B3の故障を検出することができる。

図8は、実施の形態1の変更例を示すブロック図であって、図5と対比される図である。図8を参照して、この変更例が実施の形態1と異なる点は、無効電流指令部23が無効電流指令部23Aで置換されている点である。無効電流指令部23Aは、無効電流指令部23の電圧検出器41、電力算出部42、および比較器43を電圧検出器61、電流検出器62、電力算出部63、および比較器64で置換したものである。

電圧検出器61は、コンデンサCdの端子間電圧VDCの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を出力する。電流検出器62は、コンバータ1の直流出力電流(たとえば直流正母線Lpに流れる直流電流)IDCの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を出力する。電力算出部63は、電圧検出器61および電流検出器62の出力信号に基づいて、コンバータ1から出力される電力Pd=VDC×IDCを算出する。

比較器64は、電力Pdとしきい値電力PTHdとの大小を比較し、比較結果を示す信号PDを出力する。Pd>PTHである場合には、信号PDは「H」レベルとなる。Pd

負荷10の消費電力Pが小さい場合は、コンバータ1の出力Pdも小さくなる。また、負荷10の消費電力Pが大きい場合は、コンバータ1の出力Pdも大きくなる。したがって、この変更例でも、実施の形態1と同じ効果が得られる。

[実施の形態2] 図9は、この発明の実施の形態2による無停電電源装置の要部を示す回路図であって、図2と対比される図である。図9を参照して、この無停電電源装置が実施の形態1の無停電電源装置と異なる点は、コンバータ1およびインバータ3がそれぞれコンバータ1Aおよびインバータ3Aで置換されている点である。

コンバータ1Aは、3×N個の遮断器B4〜B9、IGBTQ1〜Q6、およびダイオードD1〜D6を含む。ただし、Nは2である。遮断器B4とB7、遮断器B5とB8、遮断器B6とB9は、それぞれ第1および第2の遮断器を構成する。IGBTQ1とQ4,IGBTQ2とQ5、IGBTQ3とQ6は、それぞれ第1および第2のスイッチング素子を構成する。

遮断器B4〜B6の一方端子はともに直流正母線Lpに接続され、それらの他方端子はそれぞれIGBTQ1〜Q3のコレクタに接続され、IGBTQ1〜Q3のエミッタはそれぞれ入力ノード1a〜1cに接続される。IGBTQ4〜Q6のコレクタはそれぞれ入力ノード1a〜1cに接続され、それらのエミッタはそれぞれ遮断器B7〜B9の一方端子に接続され、遮断器B7〜B9の他方端子はともに直流負母線Lnに接続される。ダイオードD1〜D6は、それぞれIGBTQ1〜Q6に逆並列に接続される。

初期状態では、遮断器B4〜B9は導通している。遮断器B4〜B9は、それぞれIGBTQ4〜Q6に過電流が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B4〜B9は、過電流によってIGBTQ1〜Q6、ダイオードD1〜D6などが破壊されることを防止する。もし遮断器B4〜B9がない場合、たとえばIGBTQ1が短絡故障した場合、IGBTQ2やダイオードD3を介して入力ノード1a〜1cが短絡され、最終的には、IGBTQ1〜Q6およびダイオードD1〜D6が過電流によって破壊される。遮断器B4〜B9は、基本的には、IGBTQ1〜Q6のうちのいずれか1つのIGBTが短絡故障した場合に、被害が拡大することを防止するために設けられている。

遮断器B4〜B9の各々は、たとえば、過電流が流れた場合にブロー(溶断)されるヒューズを含む。また、過電流が流れなくても、ヒューズは、その経時劣化(寿命)によって断線する場合がある。断線したヒューズは、非導通状態に固定され、導通状態に戻ることはないので、故障した遮断器として扱われる。導通状態のヒューズは、正常な遮断器として扱われる。

また、遮断器B4〜B9の各々は、過電流が流れた場合に非導通になり、過電流が流れなくなった場合に導通状態に戻るスイッチを含んでいても構わない。故障して非導通状態に固定されたスイッチは、故障した遮断器として扱われる。導通状態のスイッチは、正常な遮断器として扱われる。

コンバータ1Aは、コンバータ1(図2)と同様、ゲート信号G1〜G6によって制御され、商用交流電源9から供給される三相交流電圧Vu,Vv,Vwを直流電圧VDCに変換する。

インバータ3Aは、遮断器B14〜B19、IGBTQ11〜Q16、およびダイオードD11〜D16を含む。遮断器B14〜B16の一方端子はともに直流正母線Lpに接続され、それらの他方端子はそれぞれIGBTQ11〜Q13のコレクタに接続され、IGBTQ11〜Q13のエミッタはそれぞれ出力ノード3a〜3cに接続される。

IGBTQ14〜Q16のコレクタはそれぞれ出力ノード3a〜3cに接続され、それらのエミッタはそれぞれ遮断器B17〜B19の一方端子に接続され、遮断器B17〜B19の他方端子はともに直流負母線Lnに接続される。ダイオードD11〜D16は、それぞれIGBTQ11〜Q16に逆並列に接続される。

初期状態では、遮断器B14〜B19は導通している。遮断器B14〜B19は、それぞれIGBTQ11〜Q16に過電流が流れた場合に非導通状態となる。遮断器B14〜B19は、過電流によってIGBTQ11〜Q16、ダイオードD11〜D16などが破壊されることを防止する。もし遮断器B14〜B19がない場合、たとえばIGBTQ11が短絡故障した場合、IGBTQ12やダイオードD13を介して出力ノード3a〜3cが短絡され、最終的には、IGBTQ11〜Q16およびダイオードD11〜D16が過電流によって破壊される。遮断器B14〜B19は、基本的には、IGBTQ11〜Q16のうちのいずれか1つのIGBTが短絡故障した場合に、被害が拡大することを防止するために設けられている。

遮断器B11〜B13の各々は、たとえば、過電流が流れた場合にブロー(溶断)されるヒューズを含む。また、遮断器B11〜B13の各々は、過電流が流れた場合に非導通になり、過電流が流れなくなった場合に導通状態に戻るスイッチを含んでいても構わない。

インバータ3Aは、インバータ3(図2)と同様、ゲート信号G11〜G16によって制御され、コンデンサCdの端子間電圧VDCを三相交流電圧Vr,Vs,Vtに変換する。

図10は、コンバータ1A内の遮断器B4〜B9が正常であるか否かを検査する故障検出器50Aの構成を示す回路ブロック図であって、図6と対比される図である。図10を参照して、この故障検出器50Aが図6の故障検出器50と異なる点は、加算器51〜53および比較器54〜56がLPF(低域通過フィルタ)71〜73および比較器74〜76で置換されている点である。

LPF71は、電流検出器CT1(図1)によって検出されたコンバータ1Aの交流入力電流Iuのうちの直流電流Iduのみを通過させる。LPF72は、電流検出器CT2(図1)によって検出されたコンバータ1Aの交流入力電流Ivのうちの直流電流Idvのみを通過させる。LPF73は、電流検出器CT3(図1)によって検出されたコンバータ1Aの交流入力電流Iwのうちの直流電流Idwのみを通過させる。

比較器74は、直流電流Iduの大きさと予め定められたしきい値電流ITHdとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ74を出力する。Idu

IThdである場合には、信号φ74は「H」レベルとなる。

比較器75は、直流電流Idvの大きさと予め定められたしきい値電流ITHdとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ75を出力する。Idv

IThdである場合には、信号φ75は「H」レベルとなる。

比較器76は、直流電流Idwの大きさと予め定められたしきい値電流ITHdとの大小を比較し、比較結果を示す信号φ76を出力する。Idw

IThdである場合には、信号φ76は「H」レベルとなる。比較器74〜76の出力信号φ74〜φ76は、ORゲート57に与えられる。

次に、この無停電電源装置における遮断器B4〜B9の検査方法について説明する。負荷10の消費電力Pがしきい値電力PTHよりも大きい場合、信号PDが「L」レベルとなり、ORゲート58の出力信号φ58が「H」レベルとなる。

遮断器B4〜B9が故障しておらず導通状態である場合、交流電流Iu,Iv,Iwの各々は正弦波状に変化する。したがって、交流電流Iu,Iv,Iwに含まれる直流電流Idu,Idv,Iwdはともに0Aとなり、比較器74〜76の出力信号φ74〜φ76はともに「L」レベルとなる。よって、信号φ57,φ59はともに「L」レベルとなり、信号DTは「L」レベルに維持される。

遮断器B4〜B9のうちのいずれか1つの遮断器が故障して非導通状態になった場合、故障した遮断器に対応する相には片極性の電流のみが流れ、その相の交流電流は直流電流を含むこととなる。

たとえば、遮断器B7が故障して非導通状態になると、IGBTQ4およびダイオードD4に電流が流れないので、U相には正極性の電流のみが流れ、負極性の電流は流れなくなり、交流電流Iuは正の直流電流Iduを含むこととなる。直流電流Iduの大きさ(絶対値)がしきい値電流ITHdを超えると、比較器74の出力信号φ74が「H」レベルとなり、信号φ57,φ59はともに「H」レベルとなり、信号DTは「H」レベルに立ち上げられる。遮断器B8またはB9が故障した場合も同様である。

また、遮断器B4が故障して非導通状態になると、IGBTQ1およびダイオードD1に電流が流れないので、U相には負極性の電流のみが流れ、正極性の電流は流れなくなり、交流電流Iuは負の直流電流Iduを含むこととなる。直流電流Iduの大きさ(絶対値)がしきい値電流ITHdを超えると、比較器74の出力信号φ74が「H」レベルとなり、信号φ57,φ59はともに「H」レベルとなり、信号DTは「H」レベルに立ち上げられる。遮断器B5またはB6が故障した場合も同様である。

負荷10の消費電力Pがしきい値電力PTHよりも小さい場合には、信号PDが「H」レベルとなり、テスト信号TEが「L」レベルである期間は信号φ59,DTは「L」レベルに維持される。つまり、P

所定周期(たとえば1ヶ月)で所定時間(たとえば10秒間)だけテスト信号TEが「H」レベルにされると、ORゲート58の出力信号φ58は「H」レベルにされる。また、テスト信号TEが「H」レベルにされている期間には、商用交流電源9からコンバータ1Aに無効電流が供給され、交流電流Iu,Iv,Iwが増大される。大きな交流電流Iu,Iv,Iwをコンバータ1Aに流すことにより、遮断器B4〜B9が正常であるか否かを検査する。このときの検査方法は、P>PTHの場合と同じである。他の構成および動作は、実施の形態1と同じであるので、その説明は繰り返さない。

以上のように、この実施の形態2では、P

また、P

また、P>PTHの場合には、コンバータ1Aに無効電流を流さずに、コンバータ1Aに流入する有効電流を用いて、遮断器B4〜B9の故障を検出することができる。

[実施の形態3] 図11は、この発明の実施の形態3による無停電電源装置の要部を示す回路図であって、図9と対比される図である。図11を参照して、この無停電電源装置が実施の形態2の無停電電源装置と異なる点は、コンバータ1Aおよびインバータ3Aがそれぞれコンバータ1Bおよびインバータ3Bで置換されている点である。

コンバータ1Bは、コンバータ1Aに遮断器B1〜B3を追加したものである。遮断器B1〜B3の一方端子はそれぞれ入力ノード1a〜1cに接続され、それらの他方端子はそれぞれIGBTQ1〜Q3のエミッタに接続されている。コンバータ1Bは、コンバータ1(図2)とコンバータ1A(図9)とを組み合わせたものである。

コンバータ1Bは、コンバータ1およびコンバータ1Aの各々と同様、ゲート信号G1〜G6によって制御され、商用交流電源9から供給される三相交流電圧Vu,Vv,Vwを直流電圧VDCに変換する。

インバータ3Bは、インバータ3Aに遮断器B11〜B13を追加したものである。遮断器B11〜B13の一方端子はそれぞれIGBTQ11〜Q13のエミッタに接続され、それらの他方端子はそれぞれ出力ノード3a〜3cに接続されている。インバータ3Bは、インバータ3(図2)とインバータ3A(図9)とを組み合わせたものである。

インバータ3Bは、インバータ3およびインバータ3Aの各々と同様、ゲート信号G11〜G16によって制御され、コンデンサCdの端子間電圧VDCを三相交流電圧Vr,Vs,Vtに変換する。

図12は、コンバータ1B内の遮断器B1〜B9が正常であるか否かを検査する故障検出器80の構成を示す回路ブロック図である。図12において、この故障検出器80は、実施の形態1の故障検出器50(図6)、実施の形態2の故障検出器50A(図10)、およびORゲート81を含む。

コンバータ1B内の遮断器B1〜B3のうちのいずれかの遮断器が故障した場合には、故障検出器50の出力信号DT1が「H」レベルにされる。コンバータ1B内の遮断器B4〜B9のうちのいずれかの遮断器が故障した場合には、故障検出器50Bの出力信号DT2が「H」レベルにされる。ORゲート81は、信号DT1,DT2の論理和信号DTを出力する。したがって、コンバータ1B内の遮断器B1〜B9のうちのいずれかの遮断器が故障した場合には、故障検出器80の出力信号DTが「H」レベルにされる。

他の構成および動作は、実施の形態1,2と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態3でも、実施の形態1,2と同じ効果が得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。

C1〜C6,Cd コンデンサ、L1〜L6 リアクトル、CT1〜CT6,62 電流検出器、1,1A,1B コンバータ、Lp 直流正母線、Ln 直流負母線、2 双方向チョッパ、3,3A,3B インバータ、4 操作部、5 制御装置、6 報知部、7,8 交流フィルタ、9 商用交流電源、10 負荷、11 バッテリ、B1〜B9,B11〜B19 遮断器、Q1〜Q6,Q11〜Q16 IGBT、D1〜D6,D11〜D16 ダイオード、20,31,41,61 電圧検出器、21 位相検出器、22 有効電流指令部、23,23A 無効電流指令部、24 DQ−UVW変換部、25a〜25c,33 減算器、26 電流制御回路、27a〜27c,51〜53 加算器、28 PWM回路、29 ゲート回路、32 参照電圧発生回路、34,46 電流制御部、42,63 電力算出部、43,54〜56,64,74〜76 比較器、44 タイマー、45 信号発生器、50,50A,70,80 故障検出器、57,58,81 ORゲート、59 ANDゲート、60 ラッチ回路、71〜73 LPF。