JP7363251B2 - Power conversion equipment, electric vehicles, railway vehicles and servers - Google Patents
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Description
本発明は、入力側と出力側を絶縁する絶縁型DC/DC(直流/直流)変換装置である電力変換装置、当該電力変換装置を備えた電動車両、鉄道車両及びサーバに関する。 The present invention relates to a power conversion device that is an isolated DC/DC (direct current/direct current) conversion device that insulates an input side and an output side, an electric vehicle, a railway vehicle, and a server equipped with the power conversion device.
特許文献1に開示される電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換するスイッチ回路と、当該交流電圧が入力される1次側巻線と2次側巻線とを有するセンタータップ型のトランスと、2次側巻線に接続される整流回路とを備える。当該整流回路は、2次側巻線の一端側に並列接続される複数の整流用のダイオード(第1ダイオード群)と、2次側巻線の他端側に並列接続される複数の整流用のダイオード(第2ダイオード群)とを備える。また、特許文献1に開示される電力変換装置は、第1ダイオード群の内、1つのダイオードの隣りに設けられダイオードの温度を検出する温度センサ(第1温度センサ)と、第2ダイオード群の内、1つのダイオードの隣りに設けられダイオードの温度を検出する温度センサ(第2温度センサ)と、第1温度センサ及び第2温度センサのそれぞれで検出された温度の差分が所定の範囲外のとき、第1ダイオード群及び第2ダイオード群の内、何れかのダイオードに故障が生じたと判断する故障検出部とを備える。これにより、整流器として並列された複数のダイオードの故障をシンプルな構成で検出することができる。
The power conversion device disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示される従来技術では、ダイオード群の内、1つのダイオードの隣りに温度センサが設けられているため、ダイオード群の何れのダイオードが故障したのかを判断できない。また、何れかのダイオードが開放故障した場合、当該ダイオード以外の健全なダイオードに大電流が流れて、健全なダイオードの温度が上昇する。このとき、開放故障した時点から健全なダイオードの温度が上昇するまでにタイムラグがあるため、ダイオードの故障が検出されるまでに、健全なダイオードに大電流が流れ続けて破壊される虞がある。このように従来の電力変換装置では、複数のダイオードの故障を検出する上での改善の余地がある。
However, in the conventional technology disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダイオードの故障を容易にかつ精度良く検出できる電力変換装置を得ることを目的とる。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power conversion device that can easily and accurately detect a failure of a diode.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、上アームスイッチング素子と当該上アームスイッチング素子に直列接続される下アームスイッチング素子とが相補的に動作することにより、直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部と、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, the power conversion device according to the present invention has an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element, which operate in a complementary manner. , an isolation transformer having a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage, a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap; , a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is ON; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when turned on, and rectifying the voltage of the secondary winding; a current flowing through the first diode and a current flowing through the second diode; and a current detector that detects the total sum of the current.
本発明によれば、ダイオードの故障を容易にかつ精度良く検出できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately detect a failure of a diode.
以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置、電動車両、鉄道車両及びサーバを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the power conversion device, electric vehicle, railway vehicle, and server which concern on embodiment of this invention are demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
実施の形態
図1は本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。電力変換装置1の1次側には直流電源100が接続され、電力変換装置1の2次側には直流負荷200が接続される。電力変換装置1は直流電源100からの直流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換して直流負荷200に入力するDC/DCコンバータ回路である。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. A
電力変換装置1は、直列接続されるコンデンサ11及びコンデンサ12、パワーデバイス13、センタータップ型絶縁トランス14と、整流部40、電流検出器35a、電流検出器35b、直流電圧検出器17、出力電流検出器18、制御部19、及びゲートドライブ回路20を備える。
The
直流電源100には、コンデンサ11及びコンデンサ12の直列接続体とパワーデバイス13とが並列接続される。当該直列接続体の一端は、直流電源100の正極とパワーデバイス13の一端とに接続される。当該直列接続体の他端は、直流電源100の負極とパワーデバイス13の他端とに接続される。コンデンサ11及びコンデンサ12の互いの接続点2は、センタータップ型絶縁トランス14の1次側巻線14aの一端に接続される。
A series connection body of a capacitor 11 and a capacitor 12 and a
パワーデバイス13は、上アームスイッチング素子13aと上アームスイッチング素子13aに直列接続される下アームスイッチング素子13bとが相補的に動作することにより、直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部である。
The
上アームスイッチング素子13a及び下アームスイッチング素子13bは、例えば、Nチャネル型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。なお、上アームスイッチング素子13a及び下アームスイッチング素子13bは、Nチャネル型MOSFETに限定されず、FET(Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などでもよい。
The upper
上アームスイッチング素子13a及び下アームスイッチング素子13bの直列接続体の一端は、直流電源100の正極とコンデンサ11とに接続される。当該直列接続体の他端は、直流電源100の負極とコンデンサ12とに接続される。上アームスイッチング素子13a及び下アームスイッチング素子13bの互いの接続点3は、センタータップ型絶縁トランス14の1次側巻線14aの他端に接続される。以下では、上アームスイッチング素子13aを単に「上アーム」と、下アームスイッチング素子13bを単に「下アーム」と称する場合がある。
One end of the series connection of the upper
整流部40は、複数の整流用の第1ダイオードであるダイオード30a及びダイオード30bと、複数の整流用の第2ダイオードであるダイオード31a及びダイオード31bとを備える。また整流部40は、電流検出器35a及び電流検出器35bによる電流検出が行われておらず第1ダイオードと並列接続される第3ダイオードであるダイオード30cと、電流検出器35a及び電流検出器35bによる電流検出が行われておらず第2ダイオードと並列接続される第4ダイオードであるダイオード31cとを備える。また整流部40は、第1ダイオード、第2ダイオード、第3ダイオード及び第4ダイオードで整流された電圧を平滑する平滑リアクトル15と、平滑コンデンサ16とを備える。以下では、ダイオード30a、ダイオード30b、ダイオード30c、ダイオード31a、ダイオード31b、及びダイオード31cのそれぞれを区別しない場合、「整流ダイオード」と称する。また以下では、6つのダイオード30a、ダイオード30b、ダイオード30c、ダイオード31a、ダイオード31b、及びダイオード31cを「複数の整流ダイオード」と称する場合がある。
The
ダイオード30a、ダイオード30b及びダイオード30cは、センタータップ型絶縁トランス14の正極側出力端子Pと、平滑リアクトル15の一端との間に、並列接続される。ダイオード30a、ダイオード30b及びダイオード30cのそれぞれのアノードは、センタータップ型絶縁トランス14の正極側出力端子Pを介して、2次側巻線14bの一端に接続される。ダイオード30a、ダイオード30b及びダイオード30cのそれぞれのカソードは、平滑リアクトル15の一端に接続される。
The
ダイオード31a、ダイオード31b及びダイオード31cは、センタータップ型絶縁トランス14の負極側出力端子Nと、平滑リアクトル15の一端との間に、並列接続される。ダイオード31a、ダイオード31b及びダイオード31cのそれぞれのアノードは、センタータップ型絶縁トランス14の負極側出力端子Nを介して、2次側巻線14bの他端に接続される。
The
ダイオード31a、ダイオード31b及びダイオード31cのそれぞれのカソードは、平滑リアクトル15の一端に接続される。
Each cathode of the
平滑リアクトル15の他端は、平滑コンデンサ16の一端と直流負荷200の一端とに接続される。平滑コンデンサ16の他端は、センタータップ型絶縁トランス14のセンタータップに設けられる中間出力端子Mに接続される。
The other end of the
直流電圧検出器17は、平滑コンデンサ16に印加される電圧を検出し、検出した電圧の値を示す電圧検出値を制御部19に入力する。
The
電流検出器35aは、並列接続される複数の第1ダイオードの一方(ダイオード30a)に流れる電流と並列接続される複数の第2ダイオード(ダイオード31a)の一方に流れる電流との総和を検出する第1電流検出器である。電流検出器35aは、検出した電流の総和を示す電流検出値を、制御部19に入力する。以下では、当該電流検出値を「35a電流検出値」と称する場合がある。
The
電流検出器35bは、並列接続される複数の第1ダイオードの他方(ダイオード30b)に流れる電流と並列接続される複数の第2ダイオードの他方(ダイオード31b)に流れる電流との総和を検出する第2電流検出器である。電流検出器35bは、検出した電流の総和を示す電流検出値を、制御部19に入力する。以下では、当該電流検出値を「35b電流検出値」と称する場合がある。
The
次に図2を参照して制御部19の構成について説明する。図2は制御部の構成例を示す図である。制御部19は、電圧制御部50、ダイオード故障検出部60、ダイオード故障検出部61、ダイオード故障検出部62、及び故障処理部63を備える。
Next, the configuration of the
電圧制御部50は、電圧制御部であるAVR(Automatic Voltage Regurator)51及びPWM信号生成部52を備える。AVR51は、比較器及びPI(Proportional Integral)制御器などにより実現される。AVR51は、例えば、直流電圧検出器17で検出された電圧検出値と目標電圧との偏差を求め、この偏差がゼロになるような電圧指令を演算し、PWM信号生成部52へ入力する。
The
PWM信号生成部52は、例えば、プロセッサ等が、ROM(Read Only Memory)等で実現されたメモリに記憶されているプログラムを、RAM等により実現されるメインメモリに読み出して実行することで実現できる。PWM信号生成部52は、入力した電圧指令とキャリア信号とを比較することによって、上アームをON状態にするPWM信号である上アームON信号と、下アームをON状態にするPWM信号である下アームON信号とを生成し、ゲートドライブ回路20へ入力する。なお、PWM信号は、ハイレベル又はローレベルの2値をとる矩形波信号であり、PWM信号がハイレベルのときには上アーム及び下アームはON状態となるため、上アームON信号及び下アームON信号のそれぞれは、PWM信号がハイレベルのときの信号を表す。
The PWM
ゲートドライブ回路20は、入力した上アームON信号を、上アームを動作可能な値の信号に増幅して上アームに入力する。またゲートドライブ回路20は、入力した下アームON信号を、下アームを動作可能な値の信号に増幅して下アームに入力する。これにより上アーム及び下アームが相補的にON/OFF動作を行い、直流電圧が交流電圧に変換される。
The
ダイオード故障検出部60は、PWM信号生成部52からの上アームON信号及び下アームON信号と、出力電流検出器18からの出力電流検出値と、電流検出器35aからの35a電流検出値とに基づき、2つの故障判定信号を演算して、故障処理部63へ入力する。2つの故障判定信号の内、一方は、ダイオード30aが開放故障したことを示す信号、他方は、ダイオード31aが開放故障したことを示す信号である。以下では、ダイオード30aが開放故障したことを示す信号を「30a故障判定信号」と、ダイオード31aが開放故障したことを示す信号を「31a故障判定信号」と称する場合がある。
The diode
図3を参照してダイオード故障検出部60の構成例を説明する。図3はダイオード故障検出部60の構成例を示す図である。ダイオード故障検出部60は、コンパレータ300a、コンパレータ300b、AND器301a、及びAND器301bを備える。
An example of the configuration of the diode
コンパレータ300aは、35a電流検出値と開放異常判定電流閾値400とを比較する。開放異常判定電流閾値400は、第1ダイオード及び第2ダイオードの開放故障による異常を判定するための閾値である。開放異常判定電流閾値400は、例えば予めメモリに設定されており、定格ダイオード電流の3%の電流値に設定される。35a電流検出値が開放異常判定電流閾値400よりも高いとき、コンパレータ300aの出力は、ローレベルである。35a電流検出値が開放異常判定電流閾値400よりも低いとき、コンパレータ300aの出力は、ハイレベルである。
コンパレータ300bは、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401とを比較する。出力状態判定電流閾値401は、例えば予めメモリに設定されており、定格出力電流の3%の電流値に設定される。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも低いとき、コンパレータ300bの出力は、ローレベルである。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも高いとき、コンパレータ300bの出力は、ハイレベルである。
AND器301aは、上アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300aの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300bの出力がハイレベルである場合、第1ダイオードの一方(ダイオード30a)が開放故障していると判定する。このときのAND器301aの出力は、ハイレベルとなり、30a故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。これ以外の入力条件では、AND器301aの出力は、ローレベルである。
If the output of the
AND器301bは、下アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300aの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300bの出力がハイレベルである場合、第2ダイオードの一方(ダイオード31a)が開放故障していると判定する。このときのAND器301bの出力は、ハイレベルとなり、31a故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。これ以外の入力条件では、AND器301bの出力は、ローレベルである。
If the output of the
このように、ダイオード故障検出部60では、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401との比較結果を用いることにより、ある程度の出力状態である事を判定することによって、誤検出を防止できる。
In this way, the diode
次に図4Aを参照して、AND器301aから30a故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図4Aはダイオード30aが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。
Next, referring to FIG. 4A, the operation of outputting the 30a failure determination signal from the AND
図4Aには、上から順に、ダイオード30a、ダイオード30b、ダイオード30c、ダイオード31a、ダイオード31b、ダイオード31cのそれぞれに流れる電流の値と、35a電流検出値と、35b電流検出値と、上アームON信号と、下アームON信号と、30a故障判定信号とが示される。図4Aの横軸は時間である。
FIG. 4A shows, in order from the top, the values of the current flowing through each of the
時刻t1は、ダイオード30aが開放故障したタイミングを表す。時刻t1以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード30aが正常時、すなわちダイオード30aが開放故障していないときの波形である。
Time t1 represents the timing at which the
正常時において、35a電流検出値は一定である。時刻t1でダイオード30aが開放故障すると、ダイオード30aに流れる電流値が0[A]となり、35a電流検出値は、ダイオード31aに流れる電流値と同等となる。この時、AND器301aは、上アームを駆動するPWM信号がローレベルからハイレベルに変化するタイミング(上アームON信号が入力されるタイミング)である時刻t2で、ダイオード30aに流れる電流値が0[A]になっていると判定することで、30a故障判定信号を出力する。
Under normal conditions, the
次に図4Bを参照して、AND器301bから31a故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図4Bはダイオード31aが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。
Next, referring to FIG. 4B, the operation of outputting the
図4Bには、図4Aの30a故障判定信号の代わりに、31a故障判定信号が示される。時刻t3は、ダイオード31aが開放故障したタイミングを表す。時刻t3以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード31aが正常時、すなわちダイオード31aが開放故障していないときの波形である。
In FIG. 4B, a
正常時において、35a電流検出値は一定である。時刻t3でダイオード31aが開放故障すると、ダイオード31aに流れる電流値が0[A]となり、35a電流検出値は、ダイオード30aに流れる電流値と同等となる。この時、AND器301bは、下アームを駆動するPWM信号がローレベルからハイレベルに変化するタイミング(下アームON信号が入力されるタイミング)である時刻t4で、ダイオード31aに流れる電流値が0[A]になっていると判定することで、31a故障判定信号を出力する。
Under normal conditions, the
図2に示すダイオード故障検出部61は、PWM信号生成部52からの上アームON信号及び下アームON信号と、出力電流検出器18からの出力電流検出値と、電流検出器35bからの35b電流検出値とに基づき、2つの故障判定信号を演算して、故障処理部63へ入力する。2つの故障判定信号の内、一方は、ダイオード30bが開放故障したことを示す信号、他方は、ダイオード31bが開放故障したことを示す信号である。以下では、ダイオード30bが開放故障したことを示す信号を「30b故障判定信号」と、ダイオード31bが開放故障したことを示す信号を「31b故障判定信号」と称する場合がある。
The diode
次に図5を参照してダイオード故障検出部61の構成例を説明する。図5はダイオード故障検出部61の構成例を示す図である。ダイオード故障検出部61は、コンパレータ300c、コンパレータ300d、AND器301c、及びAND器301dを備える。
Next, a configuration example of the diode
コンパレータ300cは、35b電流検出値と開放異常判定電流閾値400とを比較する。開放異常判定電流閾値400は、例えば予めメモリに設定されており、定格ダイオード電流の3%の電流値に設定される。35b電流検出値が開放異常判定電流閾値400よりも高いとき、コンパレータ300cの出力は、ローレベルである。35b電流検出値が開放異常判定電流閾値400よりも低いとき、コンパレータ300cの出力は、ハイレベルである。
コンパレータ300dは、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401とを比較する。出力状態判定電流閾値401は、例えば予めメモリに設定されており、定格出力電流の3%の電流値に設定される。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも低いとき、コンパレータ300dの出力は、ローレベルである。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも高いとき、コンパレータ300dの出力は、ハイレベルである。
AND器301cは、上アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300cの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300dの出力がハイレベルである場合、第1ダイオードの他方(ダイオード30b)が開放故障していると判定する。このときのAND器301cの出力は、ハイレベルとなり、30b故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。これ以外の入力条件では、AND器301cの出力は、ローレベルである。
When the output of the
AND器301dは、下アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300cの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300dの出力がハイレベルである場合、第2ダイオードの他方(ダイオード31b)が開放故障していると判定する。このときのAND器301dの出力は、ハイレベルとなり、31b故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。これ以外の入力条件では、AND器301dの出力は、ローレベルである。
When the output of the
このように、ダイオード故障検出部61では、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401との比較結果を用いることにより、ある程度の出力状態である事を判定することによって、誤検出を防止できる。
In this way, the diode
次に図6Aを参照して、AND器301cから30b故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図6Aはダイオード30bが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。
Next, referring to FIG. 6A, the operation of outputting the
図6Aには、図4Aの30a故障判定信号の代わりに、30b故障判定信号が示される。時刻t5は、ダイオード30bが開放故障したタイミングを表す。時刻t5以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード30bが正常時、すなわちダイオード30bが開放故障していないときの波形である。
In FIG. 6A, a
正常時において、35b電流検出値は一定である。時刻t5でダイオード30bが開放故障すると、ダイオード30bに流れる電流値が0[A]となり、35b電流検出値は、ダイオード31bに流れる電流値と同等となる。この時、AND器301cは、上アームON信号が入力されるタイミングである時刻t6で、ダイオード30bに流れる電流値が0[A]になっていると判定することで、30b故障判定信号を出力する。
Under normal conditions, the
次に図6Bを参照して、AND器301dから31b故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図6Bはダイオード31bが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。
Next, referring to FIG. 6B, the operation of outputting the
図6Bには、図6Aの30b故障判定信号の代わりに、31b故障判定信号が示される。時刻t7は、ダイオード31bが開放故障したタイミングを表す。時刻t7以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード31bが正常時、すなわちダイオード31bが開放故障していないときの波形である。
In FIG. 6B, a 31b failure determination signal is shown instead of the 30b failure determination signal in FIG. 6A. Time t7 represents the timing at which the
正常時において、35b電流検出値は一定である。時刻t7でダイオード31bが開放故障すると、ダイオード31bに流れる電流値が0[A]となり、35b電流検出値は、ダイオード30bに流れる電流値と同等となる。この時、AND器301dは、下アームON信号が入力されるタイミングである時刻t8で、ダイオード31bに流れる電流値が0[A]になっていると判定することで、31b故障判定信号を出力する。
Under normal conditions, the
図2に示すダイオード故障検出部62は、上アームON信号及び下アームON信号と、出力電流検出値と、35a電流検出値と、35b電流検出値とに基づき、2つの故障判定信号を演算して、故障処理部63へ入力する。2つの故障判定信号の内、一方は、ダイオード30cが開放故障したことを示す信号、他方は、ダイオード31cが開放故障したことを示す信号である。以下では、ダイオード30cが開放故障したことを示す信号を「30c故障判定信号」と、ダイオード31cが開放故障したことを示す信号を「31c故障判定信号」と称する場合がある。
The diode
次に図7を参照してダイオード故障検出部62の構成例を説明する。図7はダイオード故障検出部62の構成例を示す図である。ダイオード故障検出部62は、除算器302、加算器303、コンパレータ300e、コンパレータ300f、コンパレータ300g、AND器301e、AND器301f、AND器302a、及びAND器302bを備える。
Next, a configuration example of the diode
除算器302は、出力電流検出値を、例えば複数の整流ダイオードの数を表す情報である整流ダイオード並列数403で除算することにより、複数の整流ダイオードのそれぞれに流れる電流の値を演算し、演算結果を加算器303に入力する。整流ダイオード並列数403は、例えば予めメモリに設定されており、並列接続される複数の第1ダイオード又は第2ダイオードの内、1つのダイオードに流れる理論平均電流である。
The
加算器303は、除算器302の演算結果に、開放異常判定電流加算値402を加算し、加算結果をコンパレータ300e及びコンパレータ300fに入力する。開放異常判定電流加算値402は、例えば予めメモリに設定されており、定格ダイオード電流の3%の電流値に設定される。
コンパレータ300eは、入力した加算結果と35a電流検出値とを比較する。35a電流検出値が加算結果よりも低いとき、コンパレータ300eの出力は、ローレベルである。35a電流検出値が加算結果よりも高いとき、コンパレータ300eの出力は、ハイレベルである。
コンパレータ300fは、入力した加算結果と35b電流検出値とを比較する。35b電流検出値が加算結果よりも低いとき、コンパレータ300fの出力は、ローレベルである。35b電流検出値が加算結果よりも高いとき、コンパレータ300fの出力は、ハイレベルである。
The
AND器301eは、上アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300eの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300fの出力がハイレベルである場合、ダイオード30cが開放故障していると判定する。このときのAND器301eの出力は、ハイレベルとなり、AND器302aに入力される。これ以外の入力条件では、AND器301eの出力は、ローレベルである。
If the output of the
AND器301fは、下アームON信号が出力されているときに、コンパレータ300eの出力がハイレベルであり、かつ、コンパレータ300fの出力がハイレベルである場合、ダイオード31cが開放故障していると判定する。このときのAND器301fの出力は、ハイレベルとなり、AND器302bに入力される。これ以外の入力条件では、AND器301fの出力は、ローレベルである。
If the output of the
コンパレータ300gは、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401とを比較する。出力状態判定電流閾値401は、例えば予めメモリに設定されており、定格出力電流の3%の電流値に設定される。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも低いとき、コンパレータ300gの出力は、ローレベルである。出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401よりも高いとき、コンパレータ300gの出力は、ハイレベルとなり、AND器302a及びAND器302bに入力される。
AND器302aは、AND器301e及びコンパレータ300gの出力がハイレベルである場合、すなわち、上アームON信号が出力されているときに、35a電流検出値及び35b電流検出値のそれぞれが加算器303の演算結果より高く、かつ、出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401より高い場合、ダイオード30cが開放故障していると判定する。このときのAND器302aの出力は、ハイレベルとなり、30c故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。
AND
AND器302bは、AND器301f及びコンパレータ300gの出力がハイレベルである場合、すなわち、下アームON信号が出力されているときに、35a電流検出値及び35b電流検出値のそれぞれが加算器303の演算結果より高く、かつ、出力電流検出値が出力状態判定電流閾値401より高い場合、ダイオード31cが開放故障していると判定する。このときのAND器302bの出力は、ハイレベルとなり、31c故障判定信号が図2の故障処理部63に入力される。
AND
このように、ダイオード故障検出部62では、出力電流検出値と出力状態判定電流閾値401との比較結果を用いることにより、ある程度の出力状態である事を判定することによって、誤検出を防止できる。
In this manner, the diode
次に図8Aを参照して、AND器302aから30c故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図8Aはダイオード30cが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。図8Aには、図4Aの30a故障判定信号の代わりに、30c故障判定信号が示される。
Next, referring to FIG. 8A, the operation of outputting the
時刻t9は、ダイオード30cが開放故障したタイミングを表す。時刻t9以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード30cが正常時、すなわちダイオード30cが開放故障していないときの波形である。
Time t9 represents the timing at which the
正常時において、35a電流検出値と35b電流検出値は、それぞれ一定である。時刻t9でダイオード30cが開放故障すると、ダイオード30cに流れる電流値が0[A]となり、本来ダイオード30cに流れるべき電流がダイオード30aとダイオード30bとに分配される。そのため、ダイオード30cが故障時にダイオード30aとダイオード30bのそれぞれに流れる電流の値は、ダイオード30cが正常時にダイオード30aとダイオード30bのそれぞれに流れる電流の値よりも大きくなる。従って、ダイオード30cが故障時に検出される35a電流検出値及び35b電流検出値は、ダイオード30cが正常時に検出される35a電流検出値及び35b電流検出値よりも大きくなる。
During normal operation, the
この時、AND器302aは、上アームON信号が入力されるタイミングである時刻t10以降の35a電流検出値及び35b電流検出値が、時刻t10以前の35a電流検出値及び35b電流検出値よりも大きくなっていると判定することで、30c故障判定信号を出力する。
At this time, the AND
次に図8Bを参照して、AND器302bから31c故障判定信号が出力される動作を具体的に説明する。図8Bはダイオード31cが開放故障する前後の故障判定信号などの状態を説明するためのタイミングチャートである。図8Bには、図8Aの30c故障判定信号の代わりに、31c故障判定信号が示される。
Next, referring to FIG. 8B, the operation of outputting the 31c failure determination signal from the AND
時刻t11は、ダイオード31cが開放故障したタイミングを表す。時刻t11以前の各電流値及び各信号の波形は、ダイオード31cが正常時、すなわちダイオード31cが開放故障していないときの波形である。
Time t11 represents the timing at which the
正常時において、35a電流検出値と35b電流検出値は、それぞれ一定である。時刻t11でダイオード31cが開放故障すると、ダイオード31cに流れる電流値が0[A]となり、本来ダイオード31cに流れるべき電流がダイオード31aとダイオード31bとに分配される。そのため、ダイオード31cが故障時にダイオード31aとダイオード31bのそれぞれに流れる電流の値は、ダイオード31cが正常時にダイオード31aとダイオード31bのそれぞれに流れる電流の値よりも大きくなる。従って、ダイオード31cが故障時に検出される35a電流検出値及び35b電流検出値は、ダイオード31cが正常時に検出される35a電流検出値及び35b電流検出値よりも大きくなる。
During normal operation, the
この時、AND器302bは、下アームON信号が入力されるタイミングである時刻t12以降の35a電流検出値及び35b電流検出値が、時刻t12以前の35a電流検出値及び35b電流検出値よりも大きくなっていると判定することで、31c故障判定信号を出力する。
At this time, the AND
図2に示す故障処理部63は、30a故障判定信号、31a故障判定信号、30b故障判定信号、31b故障判定信号、30c故障判定信号、及び31c故障判定信号を入力すると、例えば、上アームスイッチング素子13a及び下アームスイッチング素子13bのON/OFF動作を停止させる停止信号、又は直流負荷200へ供給される電力の出力を停止させる出力抑制信号を演算する。そして、故障処理部63は、例えば演算した停止信号又は出力抑制信号を、電圧制御部50のPWM信号生成部52に入力すると共に、特定の整流ダイオードが故障したことを示す故障情報を生成して、上位装置21に入力する。
When the
停止信号は、例えば、電圧制御部50のPWM信号生成部52によるPWM信号の生成動作を停止させるローイネーブルの信号、すなわちローレベルのクロックイネーブル信号である。停止信号は、例えば、30a故障判定信号~31c故障判定信号の何れか1つが入力された直後に出力される。そのため、停止信号を入力した電圧制御部50のPWM信号生成部52が、PWM信号の生成動作を停止させることにより、故障した整流ダイオード(例えばダイオード30a)と並列に接続される1又は複数の健全な整流ダイオード(例えばダイオード30b、ダイオード30c)などに大電流が流れ続けることを防止でき、健全な整流ダイオードが破壊されることを抑制できる。
The stop signal is, for example, a low enable signal that stops the PWM signal generation operation by the PWM
故障情報を生成するには、例えば、複数の整流ダイオードのそれぞれを識別する識別情報と特定の整流ダイオードが故障したことを示す故障情報とを対応付けたテーブル情報を、例えば予めメモリに格納しておく。そして、故障処理部63は、30a故障判定信号~31c故障判定信号の何れかを入力したときに、テーブル情報を参照することにより、故障判定信号に対応する整流ダイオードを特定し、特定した整流ダイオードが故障したことを示す故障情報を読み出して、上位装置21に入力する。これにより、例えば、上位装置21が設置される監視センターなどにおいて、電力変換装置1の運転状態を監視する作業者は、複数の整流ダイオードの内、故障した整流ダイオードを容易に判別できる。従って、例えば、電力変換装置1の定期点検の周期よりも短周期で、整流ダイオードに開放故障が発生した場合でも、電力変換装置1を点検する作業者は、複数の整流ダイオードの内、故障した整流ダイオードのみ交換するなどの対策を臨時に行うことができる。
To generate failure information, for example, table information that associates identification information for identifying each of a plurality of rectifier diodes with failure information indicating that a specific rectifier diode has failed is stored in advance in a memory. put. Then, when any of the failure determination signals 30a to 31c is input, the
また、故障した整流ダイオードを容易に特定できるため、停止信号によってPWM信号の生成動作が停止している場合でも、迅速な復旧作業が可能になり、直流負荷200の運転再開を早めることができる。
Furthermore, since a faulty rectifier diode can be easily identified, even if the PWM signal generation operation is stopped due to a stop signal, quick recovery work is possible, and the restart of operation of the
なお、本実施の形態では、3つのダイオード30a、ダイオード30b及びダイオード30cが並列接続され、さらに3つのダイオード31a、ダイオード31b及びダイオード31cが並列接続される構成例について説明したが、整流ダイオードの並列接続数は、2以下でも4以上でもよい。
In this embodiment, an example of a configuration in which three
以上に説明したように本実施の形態に係る電力変換装置1は、上アームスイッチング素子と当該上アームスイッチング素子に直列接続される下アームスイッチング素子とが相補的に動作することにより、直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部と、上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、2次側巻線の一端に接続され上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、2次側巻線の他端に下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、2次側巻線の電圧を整流する整流部と、第1ダイオードに流れる電流と第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器とを備える。
As described above, the
この構成により、第1ダイオードに流れる電流と第2ダイオードに流れる電流との総和と、上アーム又は下アームのスイッチング素子のON/OFF状態とを用いて、並列接続された複数の整流ダイオードの中から故障したダイオードを特定することができる。 With this configuration, by using the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode, and the ON/OFF state of the switching element of the upper arm or the lower arm, a plurality of rectifier diodes connected in parallel can be selected. The failed diode can be identified from
また、本実施の形態によれば、並列接続される複数の第1ダイオード(例えばダイオード30a、ダイオード30bなど)及び第2ダイオード(例えばダイオード31a、ダイオード31bなど)のそれぞれの並列数をM(Mは2以上の整数)とし、電流検出器の数をN(Nは1以上の整数)としたとき、電流検出器の数Nは、N=M-1に設定される。
Further, according to the present embodiment, the number of first diodes (for example,
この構成により、複数の整流ダイオードのそれぞれに電流検出器が設けられる場合に比べて、電流検出器の数を減らすことができるため、電力変換装置1の構成が簡素化され、安価で信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
With this configuration, the number of current detectors can be reduced compared to the case where a current detector is provided for each of a plurality of rectifier diodes, so the configuration of the
なお、本実施の形態に係る電力変換装置1は、開放異常判定電流閾値400及び出力状態判定電流閾値401を、35a電流検出値、35b電流検出値、出力電流検出値などに応じて変更するように構成してもよい。この構成例を図9及び図10を参照して説明する。
Note that the
図9は変形例に係るダイオード故障検出部60Aの構成例を示す図である。ダイオード故障検出部60Aは、図3に示す構成に加えて、第1閾値補正部310、及び第2閾値補正部311を備える。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a diode
第1閾値補正部310は、例えば、直流負荷200が起動した時点から一定時間(例えば数十ms~数百ms)が経過したときに流れる35a電流検出値を入力し、このときの所定の第1補正係数を演算し、メモリから読み出した開放異常判定電流閾値400に第1補正係数を乗算することにより、補正後の開放異常判定電流閾値400aを算出してコンパレータ300aに入力する。
The first threshold
直流負荷200が起動した時点から一定時間経過した後の35a電流検出値を利用することにより、突入電流が抑制された状態で適切な閾値補正が可能になる。第1補正係数は、例えば、整流ダイオードの並列数、定格ダイオード電流などの対応関係を規定するマップ、関数などを用いることで演算される。
By using the
第1閾値補正部310を用いることにより、例えば、電力変換装置1の仕様が整流ダイオードの並列数、定格ダイオード電流などにより変更される場合でも、適切な開放異常判定電流閾値400aを自動的に設定できる。従って、開放異常判定電流閾値400の設定変更などの作業が不要になり、電力変換装置1の製造が容易化され、製造コストを低減できる。また、適切な開放異常判定電流閾値400aを利用できるため、整流ダイオードの故障判定精度が向上し、信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
By using the first
第2閾値補正部311は、例えば、直流負荷200が起動した時点から一定時間(例えば数十ms~数百ms)が経過したときに流れる出力電流検出値を入力し、このときの所定の第2補正係数を演算し、メモリから読み出した出力状態判定電流閾値401に第2補正係数を乗算することにより、補正後の出力状態判定電流閾値401aを算出してコンパレータ300bに入力する。
The second
直流負荷200が起動した時点から一定時間経過した後の出力電流検出値を利用することにより、突入電流が抑制された状態で適切な閾値補正が可能になる。第2補正係数は、例えば、電力変換装置1への入力電流、直流負荷200の定格などの対応関係を規定するマップ、関数などを用いることで演算される。
By using the output current detection value after a certain period of time has elapsed from the time when the
第2閾値補正部311を用いることにより、例えば、電力変換装置1に接続される直流負荷200の定格、用途などで出力電流検出値が変動しても、適切な出力状態判定電流閾値401aを自動的に設定できる。従って、直流負荷200の定格、用途などが異なる場合でも、出力状態判定電流閾値401aを設定し直す作業が不要になり、電力変換装置1の製造が容易化され、製造コストを低減できる。また、適切な出力状態判定電流閾値401aを利用できるため、整流ダイオードの故障判定精度が向上し、信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
By using the second threshold
なお、ダイオード故障検出部60Aは、第1閾値補正部310及び第2閾値補正部311の双方を備えてもよいし、何れか一方のみ備えてもよい。第1閾値補正部310及び第2閾値補正部311の双方を備えることにより、何れか一方のみ備える場合に比べて、整流ダイオードの故障判定精度がより一層向上し、より信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
Note that the diode
図10は変形例に係るダイオード故障検出部61Aの構成例を示す図である。ダイオード故障検出部61Aは、図5に示す構成に加えて、第3閾値補正部312、及び第2閾値補正部311を備える。なお、第2閾値補正部311は、図9に示すものと同様であるため、以下では説明を省略する。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a diode
第3閾値補正部312は、例えば、直流負荷200が起動した時点から一定時間(例えば数十ms~数百ms)が経過したときに流れる35b電流検出値を入力し、このときの所定の第3補正係数を演算し、メモリから読み出した開放異常判定電流閾値400に第3補正係数を乗算することにより、補正後の開放異常判定電流閾値400bを算出してコンパレータ300cに入力する。
The third threshold
直流負荷200が起動した時点から一定時間経過した後の35b電流検出値を利用することにより、突入電流が抑制された状態で適切な閾値補正が可能になる。第3補正係数は、例えば、整流ダイオードの並列数、定格ダイオード電流などの対応関係を規定するマップ、関数などを用いることで演算される。
By using the
第3閾値補正部312を用いることにより、例えば、電力変換装置1の仕様が整流ダイオードの並列数、定格ダイオード電流などにより変更される場合でも、適切な開放異常判定電流閾値400bを設定できる。従って、開放異常判定電流閾値400の設定変更などの作業が不要になり、電力変換装置1の製造が容易化され、製造コストを低減できる。また、適切な開放異常判定電流閾値400bを利用できるため、整流ダイオードの故障判定精度が向上し、信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
By using the third threshold
なお、ダイオード故障検出部61Aは、第3閾値補正部312及び第2閾値補正部311の双方を備えてもよいし、何れか一方のみ備えてもよい。第3閾値補正部312及び第2閾値補正部311の双方を備えることにより、何れか一方のみ備える場合に比べて、整流ダイオードの故障判定精度がより一層向上し、より信頼性の高い電力変換装置1を実現できる。
Note that the diode
なお、本実施の形態に係る電力変換装置1は、例えば電動車両、鉄道車両、サーバなどに用いることで、モータを駆動する回路の信頼性及びメンテナンス性を大幅に向上できると共に、モータの駆動が停止された場合でも故障した整流ダイオードの特定が容易になるため早期復旧が可能になる。図11から図13を参照して、電動車両、鉄道車両、サーバなどへの電力変換装置1の搭載例を説明する。
Note that the
図11は本実施の形態に係る電力変換装置1を備えるインバータ装置が搭載される車両の構成例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of a vehicle in which an inverter device including the
車両160は、例えばEV(Electric Vehicle)である。車両160は、車両160の走行時の駆動力を発生させる同期回転電機、誘導回転電機などの主電動機であるモータ203と、モータ203を駆動するための電力を蓄える蓄電池である高圧バッテリ201と、高圧バッテリ201から入力される直流電圧を交流電圧に変換してモータ203に印加するインバータ装置150とを備える。
インバータ装置150は、本実施の形態に係る電力変換装置1と、制御部70と、フォトカプラなどの信号絶縁部207とを備える。
制御部70は、インバータ回路54を統括的に制御するECU72を備える。ECU72は、低圧バッテリ71から供給される電力で駆動する。ECU72は、モータ203を制御するとき、例えば、電流検出部204で検出されたU、V、W相のそれぞれの電流の内、少なくとも2つの電流(例えばU相とW相の電流)の値を示す電流検出信号に基づいて、モータ203に流れる三相の各電流が目標トルクに応じた目標値となるように、パルス幅変調信号を生成する。パルス幅変調信号は、信号絶縁部207を介してインバータ回路54に入力される。パルス幅変調信号のオンデューティが変化することによって、インバータ回路54の出力電流(交流電圧)の平均値が変化する。電流検出部204は、インバータ回路54とモータ203とを間に設けられる三相交流配線に流れる電流を検出するシャント抵抗などの電流検出手段である。
The
なお車両160は、EVに限定されず、高圧バッテリ201、インバータ装置150、及びモータ203を備えた電動車両であればよく、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などでもよい。
Note that the
図12は本実施の形態に係る電力変換装置1を備える列車推進装置が搭載される鉄道車両の構成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of a railway vehicle on which a train propulsion device including the
鉄道車両170は、列車推進装置180、列車制動装置191、自動列車運転装置192、列車保安装置193、車上無線装置194、及び主幹制御器であるマスコン195を備える。
The
列車推進装置180は、本実施の形態に係る電力変換装置1と、制御部182と、入力電圧ESを検出する電圧検出器181と、インバータ183と、電動機184とを備える。
直流架線5からの直流電力が集電装置6を介して入力され、当該直流電力が電力変換装置1に供給される。このとき、電圧検出器181で検出された直流架線5の電圧の値を示す電圧値が制御部182に入力される。また、制御部182には、マスコン195からの運転指令が入力される。運転指令は、力行指令、ブレーキ指令、惰行指令などである。例えばマスコン195から力行指令が出力されると、電力変換装置1は、DC/DC変換器として動作することにより、直流架線5からの直流電圧を値の異なる直流電圧に変換して、インバータ183に入力する。そして、制御部182は、電圧検出器181で検出された電圧値、マスコン195から力行指令などに基づき、インバータ183内のスイッチング素子を制御する制御信号を生成してインバータ183へ入力する。これにより、インバータ183は、入力した直流電圧を交流電圧に変換して電動機184に入力する。
DC power from the DC
図13は本実施の形態に係る電力変換装置1を備えるサーバの構成例を示す図である。サーバ500は、本実施の形態に係る電力変換装置1と、CPU(Central Processing Unit)501と、記憶装置502と、ネットワークI/F503と、入力I/F504と、出力I/F505とを備える。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a server including the
CPU501は、電力変換装置1から供給される電力を駆動源として、各種処理及び各種制御を実現するための演算と各種データの加工とを行う演算装置である。記憶装置502は、データ、プログラム、及び設定値等を記憶する。
The
ネットワークI/F503は、インターネット、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続される装置と各種データ等を送受信する。例えば、ネットワークI/F503は、NIC(Network Interface Controller)及びLANケーブルを接続させるコネクタ等である。なお、ネットワークI/F503は、ネットワークを利用するI/Fに限られず、ケーブル、無線、又はコネクタ等によって外部装置と送受信するI/Fであってもよい。
The network I/
入力I/F504は、システム管理者等が行う各種操作を入力するユーザインタフェースである。例えば、入力I/F504は、キーボード等の入力装置及び入力装置をサーバ500に接続させるコネクタ等によって構成される。
The input I/
出力I/F505は、サーバ500を使うシステム管理者等とのインタフェースである。具体的には、出力I/F505は、サーバ500が行う各種処理の処理結果等をシステム管理者等に出力する。例えば、出力I/F505は、ディスプレイ等の出力装置及び出力装置をサーバ500に接続させるコネクタ等である。
The output I/
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the embodiments described above are examples of the contents of the present invention, and can be combined with other known techniques, and the configurations can be modified without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change parts.
1:電力変換装置
2,3:接続点
5:直流架線
6:集電装置
11,12:コンデンサ
13:パワーデバイス
13a:上アームスイッチング素子
13b:下アームスイッチング素子
14:センタータップ型絶縁トランス
14a:1次側巻線
14b:2次側巻線
15:平滑リアクトル
16:平滑コンデンサ
17:直流電圧検出器
18:出力電流検出器
19:制御部
20:ゲートドライブ回路
21:上位装置
30a,30b,30c,31a,31b,31c:ダイオード
35a,35b:電流検出器
40:整流部
50:電圧制御部
51:AVR
52:PWM信号生成部
54:インバータ回路
60,60A,61,61A,62:ダイオード故障検出部
63:故障処理部
70:制御部
71:低圧バッテリ
72:ECU
100:直流電源
150:インバータ装置
160:車両
170:鉄道車両
180:列車推進装置
181:電圧検出器
182:制御部
183:インバータ
184:電動機
191:列車制動装置
192:自動列車運転装置
193:列車保安装置
194:車上無線装置
195:マスコン
200:直流負荷
201:高圧バッテリ
203:モータ
204:電流検出部
207:信号絶縁部
300a,300b,300c,300d,300e,300f,300g:コンパレータ
301a,301b,301c,301d,301e,301f:AND器
302:除算器
302a,302b:AND器
303:加算器
310:第1閾値補正部
311:第2閾値補正部
312:第3閾値補正部
400,400a,400b:開放異常判定電流閾値
401,401a:出力状態判定電流閾値
402:開放異常判定電流加算値
403:整流ダイオード並列数
500:サーバ
501:CPU
502:記憶装置
503:ネットワークI/F
504:入力I/F
505:出力I/F
ES:入力電圧
1:
52: PWM signal generation section 54:
100: DC power supply 150: Inverter device 160: Vehicle 170: Railway vehicle 180: Train propulsion device 181: Voltage detector 182: Control unit 183: Inverter 184: Electric motor 191: Train braking device 192: Automatic train operation device 193: Train security Device 194: On-board radio device 195: Masu controller 200: DC load 201: High voltage battery 203: Motor 204: Current detection section 207:
502: Storage device 503: Network I/F
504: Input I/F
505: Output I/F
ES: input voltage
Claims (10)
前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、
前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、
前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、
を備え、
並列接続される複数の前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードのそれぞれの並列数をM(Mは2以上の整数)とし、前記電流検出器の数をN(Nは1以上の整数)としたとき、
前記電流検出器の数Nは、N=M-1に設定される、電力変換装置。 a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage by complementary operation of an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element;
an isolation transformer having a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap;
a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is turned on; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding and is turned on. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when , and rectifying the voltage of the secondary winding;
a current detector that detects the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode;
Equipped with
The number of the first diodes and the second diodes connected in parallel is M (M is an integer of 2 or more), and the number of current detectors is N (N is an integer of 1 or more). When,
The power conversion device , wherein the number N of the current detectors is set to N=M-1 .
前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、
前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、
前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、
を備え、
前記上アームスイッチング素子がONのときに、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの一方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの一方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値が、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードの開放故障による異常を判定する開放異常判定電流閾値よりも低い場合、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの一方が故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う、電力変換装置。 a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage by complementary operation of an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element;
an isolation transformer having a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap;
a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is turned on; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding and is turned on. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when , and rectifying the voltage of the secondary winding;
a current detector that detects the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode;
Equipped with
When the upper arm switching element is ON,
The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through one of the plurality of first diodes connected in parallel and the current flowing through one of the plurality of second diodes connected in parallel is When the current is lower than an open abnormality determination current threshold for determining an abnormality due to an open failure of the first diode and the second diode,
A power conversion device that determines that one of the plurality of first diodes connected in parallel has failed, and stops the power conversion device or suppresses the output of the power conversion device.
前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、
前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、
前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、
を備え、
前記下アームスイッチング素子がONのときに、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの一方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの一方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値が、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードの開放故障による異常を判定する開放異常判定電流閾値よりも低い場合、
並列接続される複数の前記第2ダイオードの一方が故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う、電力変換装置。 a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage by complementary operation of an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element;
an isolation transformer having a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap;
a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is turned on; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding and is turned on. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when , and rectifying the voltage of the secondary winding;
a current detector that detects the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode;
Equipped with
When the lower arm switching element is ON,
The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through one of the plurality of first diodes connected in parallel and the current flowing through one of the plurality of second diodes connected in parallel is When the current is lower than an open abnormality determination current threshold for determining an abnormality due to an open failure of the first diode and the second diode,
A power conversion device that determines that one of the plurality of second diodes connected in parallel has failed, and stops the power conversion device or suppresses the output of the power conversion device.
並列接続される複数の前記第1ダイオードの他方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの他方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値が、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードの開放故障による異常を判定する開放異常判定電流閾値よりも低い場合、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの他方が故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う請求項1から3の何れか一項に記載の電力変換装置。 When the upper arm switching element is ON,
The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through the other of the plurality of first diodes connected in parallel and the current flowing through the other of the plurality of second diodes connected in parallel is When the current is lower than an open abnormality determination current threshold for determining an abnormality due to an open failure of the first diode and the second diode,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3 , wherein it is determined that the other of the plurality of first diodes connected in parallel has failed, and the power conversion device is stopped or the output of the power conversion device is suppressed.
並列接続される複数の前記第1ダイオードの他方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの他方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値が、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードの開放故障による異常を判定する開放異常判定電流閾値よりも低い場合、
並列接続される複数の前記第2ダイオードの他方が故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う請求項1から4の何れか一項に記載の電力変換装置。 When the lower arm switching element is ON,
The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through the other of the plurality of first diodes connected in parallel and the current flowing through the other of the plurality of second diodes connected in parallel is When the current is lower than an open abnormality determination current threshold for determining an abnormality due to an open failure of the first diode and the second diode,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4 , wherein it is determined that the other of the plurality of second diodes connected in parallel has failed, and the power conversion device is stopped or the output of the power conversion device is suppressed.
前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、
前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、
前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、
を備え、
前記上アームスイッチング素子がONのときに、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの一方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの一方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値と、並列接続される複数の前記第1ダイオードの他方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの他方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値とが、並列接続される複数の前記第1ダイオード又は前記第2ダイオードの内、1つのダイオードに流れる理論平均電流よりも高い場合、
前記電流検出器による電流検出が行われておらず前記第1ダイオードと並列接続される第3ダイオードが故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う、電力変換装置。 a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage by complementary operation of an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element;
an isolation transformer having a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap;
a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is turned on; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding and is turned on. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when , and rectifying the voltage of the secondary winding;
a current detector that detects the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode;
Equipped with
When the upper arm switching element is ON,
a current value detected by the current detector that detects the sum of a current flowing through one of the plurality of first diodes connected in parallel and a current flowing through one of the plurality of second diodes connected in parallel; The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through the other of the plurality of first diodes connected and the current flowing through the other of the plurality of second diodes connected in parallel is If it is higher than the theoretical average current flowing through one diode among the plurality of connected first diodes or second diodes,
A power conversion device that determines that current detection by the current detector is not performed and a third diode connected in parallel with the first diode has failed, and stops the power conversion device or suppresses output of the power conversion device. .
前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子が接続される1次側巻線とセンタータップを有する2次側巻線とを有する絶縁トランスと、
前記2次側巻線の一端に接続され前記上アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第1ダイオードと、前記2次側巻線の他端に前記下アームスイッチング素子がONのときに導通状態になる整流用の第2ダイオードとを有し、前記2次側巻線の電圧を整流する整流部と、
前記第1ダイオードに流れる電流と前記第2ダイオードに流れる電流との総和を検出する電流検出器と、
を備え、
前記下アームスイッチング素子がONのときに、
並列接続される複数の前記第1ダイオードの一方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの一方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値と、並列接続される複数の前記第1ダイオードの他方に流れる電流と並列接続される複数の前記第2ダイオードの他方に流れる電流との総和を検出する前記電流検出器で検出された電流値とが、並列接続される複数の前記第1ダイオード又は前記第2ダイオードの内、1つのダイオードに流れる理論平均電流よりも高い場合、
前記電流検出器による電流検出が行われておらず前記第2ダイオードと並列接続される第4ダイオードが故障したと判定し、電力変換装置を停止又は電力変換装置の出力抑制を行う、電力変換装置。 a voltage converter that converts a DC voltage into an AC voltage by complementary operation of an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series to the upper arm switching element;
an isolation transformer having a primary winding to which the upper arm switching element and the lower arm switching element are connected, and a secondary winding having a center tap;
a first diode for rectification that is connected to one end of the secondary winding and becomes conductive when the upper arm switching element is turned on; and the lower arm switching element is connected to the other end of the secondary winding and is turned on. a rectifier having a second diode for rectification that becomes conductive when , and rectifying the voltage of the secondary winding;
a current detector that detects the sum of the current flowing through the first diode and the current flowing through the second diode;
Equipped with
When the lower arm switching element is ON,
a current value detected by the current detector that detects the sum of a current flowing through one of the plurality of first diodes connected in parallel and a current flowing through one of the plurality of second diodes connected in parallel; The current value detected by the current detector that detects the sum of the current flowing through the other of the plurality of first diodes connected and the current flowing through the other of the plurality of second diodes connected in parallel is If it is higher than the theoretical average current flowing through one diode among the plurality of connected first diodes or second diodes,
A power conversion device that determines that current detection by the current detector is not performed and a fourth diode connected in parallel with the second diode has failed, and stops the power conversion device or suppresses output of the power conversion device. .
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