JP2020010425A - Abnormality detection device and power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流センサの異常を検出する異常検出装置および電力変換装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device that detects an abnormality of an AC sensor and a power conversion device.
電力変換装置では、しばしば、交流電圧の異常を検出することが望まれている。例えば、特許文献１，２には、交流電圧の異常を検出する異常検出装置が開示されている。
In power converters, it is often desired to detect an abnormal AC voltage. For example,
ところで、電力変換装置では、交流電圧または交流電流を検出する交流センサ自体に故障などの異常が生じることがあり得る。よって、電力変換装置では、交流センサの異常を検出することが望まれる。 By the way, in the power converter, an abnormality such as a failure may occur in the AC sensor itself that detects the AC voltage or the AC current. Therefore, it is desired that the power converter detect an abnormality of the AC sensor.
交流センサの異常を検出することができる異常検出装置および電力変換装置を提供することが望ましい。 It is desirable to provide an abnormality detection device and a power conversion device that can detect an abnormality of an AC sensor.
本発明の異常検出装置は、位相同期部と、検出部とを備えている。位相同期部は、第１の交流センサから供給された第１の検出信号に基づいて位相同期動作を行うことにより周波数情報を求めることが可能なものである。検出部は、周波数情報に基づいて第１の交流センサの異常を検出可能なものである。ここで、「周波数情報」は、周波数についての情報であればどのようなものであってもよい。具体的には、「周波数情報」は、例えば、周波数や、所定の周波数からのずれを示す周波数偏差などを用いることができる。「周波数」は、例えば、周波数（Ｈｚ）であってもよいし、角周波数（rad/sec.）であってもよい。同様に、「周波数偏差」は、例えば、周波数偏差（Ｈｚ）であってもよいし、角周波数偏差（rad/sec.）であってもよい。 The abnormality detection device according to the present invention includes a phase synchronization unit and a detection unit. The phase synchronization section can obtain frequency information by performing a phase synchronization operation based on the first detection signal supplied from the first AC sensor. The detection unit is capable of detecting an abnormality of the first AC sensor based on the frequency information. Here, the “frequency information” may be any information as long as it is information about a frequency. Specifically, as the “frequency information”, for example, a frequency or a frequency deviation indicating a deviation from a predetermined frequency can be used. The “frequency” may be, for example, a frequency (Hz) or an angular frequency (rad / sec.). Similarly, the “frequency deviation” may be, for example, a frequency deviation (Hz) or an angular frequency deviation (rad / sec.).
本発明の電力変換装置は、電力変換部と、第１の交流センサと、位相同期部と、検出部とを備えている。電力変換部は、直流電力または交流電力である第１の電力と、交流電力である第２の電力との間で電力を変換可能なものである。第１の交流センサは、第２の電力における交流電圧または交流電流を検出可能なものである。位相同期部は、第１の交流センサから供給された第１の検出信号に基づいて位相同期動作を行うことにより周波数情報を求めることが可能なものである。検出部は、周波数情報に基づいて第１の交流センサの異常を検出可能なものである。 The power conversion device of the present invention includes a power conversion unit, a first AC sensor, a phase synchronization unit, and a detection unit. The power conversion unit is capable of converting power between first power that is DC power or AC power and second power that is AC power. The first AC sensor is capable of detecting an AC voltage or an AC current at the second power. The phase synchronization section can obtain frequency information by performing a phase synchronization operation based on the first detection signal supplied from the first AC sensor. The detection unit is capable of detecting an abnormality of the first AC sensor based on the frequency information.
本発明の異常検出装置および電力変換装置によれば、第１の交流センサから供給された第１の検出信号に基づいて位相同期動作を行うことにより周波数情報を求め、その周波数情報に基づいて第１の交流センサの異常を検出するようにしたので、交流センサの異常を検出することができる。 According to the abnormality detection device and the power conversion device of the present invention, the frequency information is obtained by performing the phase synchronization operation based on the first detection signal supplied from the first AC sensor, and the second frequency information is obtained based on the frequency information. Since the abnormality of the AC sensor is detected, the abnormality of the AC sensor can be detected.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（単相２線式の電源装置の例）
２．第２の実施の形態（３相３線式（Δ結線）の電源装置の例）
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be made in the following order.
1. First Embodiment (Example of Single-Phase Two-Wire Power Supply)
2. 2. Second embodiment (example of a three-phase three-wire (Δ connection) power supply device)
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、単相２線式の電源装置である。
<1. First Embodiment>
[Configuration example]
FIG. 1 illustrates a configuration example of a power conversion device (power conversion device 1) according to a first embodiment of the present invention. The
電力変換装置１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、端子Ｔ２１，Ｔ２２と、端子Ｔ３１，Ｔ３２とを備えている。端子Ｔ１１，Ｔ１２には、バッテリＢＴが接続されている。バッテリＢＴは、例えば、家庭用のバッテリであってもよいし、車載用のバッテリであってもよい。車載用のバッテリは、例えば、鉛バッテリであってもよいし、電気自動車用のバッテリであってもよい。端子Ｔ２１，Ｔ２２は、商用電源ＧＲＩＤに接続されており、端子Ｔ３１，Ｔ３２は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。電力変換装置１は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを有している。系統連系運転モードＭ１では、電力変換装置１は、単相２線を用いて商用電源ＧＲＩＤと接続することにより、バッテリＢＴを充放電する。また、自立運転モードＭ２では、電力変換装置１は、単相２線を用いて負荷装置ＬＯＡＤと接続することにより、負荷装置ＬＯＡＤに電力を供給するようになっている。
The
電力変換装置１は、電力変換部１０と、電流検出部１３と、スイッチＳgridu，Ｓgridwと、電圧検出部１４，１５と、スイッチＳstdu，Ｓstdwと、制御部２０とを備えている。
The
電力変換部１０は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うものである。電力変換部１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２とを有している。
The
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、直流電圧を昇圧し、あるいは直流電圧を降圧する、双方向の電力変換を行うものである。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２を介してバッテリＢＴに接続されるとともに、高電圧線ＨＬおよび低電圧線ＬＬを介して双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合には、高電圧線ＨＬおよび低電圧線ＬＬの間の電圧（直流バス電圧Ｖdc）およびバッテリ電流Ｉbtに基づいて、バッテリＢＴを充放電させる充放電制御を行う。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電力変換装置１の運転モードが自立運転モードＭ２である場合には、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行うようになっている。
The bidirectional DC /
双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、直流電圧を交流電圧に変換し、あるいは交流電圧を直流電圧に変換する単相２線式のインバータである。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、高電圧線ＨＬおよび低電圧線ＬＬを介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続される。また、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、例えば図示しないＬＣフィルタ回路を介してＵ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬに接続され、これらのＵ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬを介してスイッチＳgridu，ＳgridwおよびスイッチＳstdu，Ｓstdwに接続される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合には、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。また、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、電力変換装置１の運転モードが自立運転モードＭ２である場合には、直流バス電圧Ｖdcに基づいて負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行うようになっている。
The bidirectional DC /
電流検出部１３は、Ｕ相電圧線ＵＬに流れる電流ｉ_uを検出する交流センサである。電流検出部１３は、電流ｉ_uを検出するセンサと、検出した電流ｉ_uに応じた検出電圧Ｖi_uを生成するアナログ回路とを含んでいる。電流検出部１３の第１端は双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２に接続され、第２端はスイッチＳgridu，Ｓstduに接続されている。そして、電流検出部１３は、検出した電流ｉ_uに応じた検出電圧Ｖi_uを制御部２０に供給するようになっている。
The
スイッチＳgridu，Ｓgridwは、系統連系運転モードＭ１においてオン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬを商用電源ＧＲＩＤに接続するものである。スイッチＳgriduの第１端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、第２端は端子Ｔ２１に接続されている。スイッチＳgridwの第１端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、第２端は端子Ｔ２２に接続されている。スイッチＳgridu，Ｓgridwは、制御部２０から供給されたスイッチ制御信号Ｓｇに基づいてオンオフするようになっている。スイッチＳgridu，Ｓgridwは、例えば、リレーを用いて構成される。
The switches Sgridu and Sgridw connect the U-phase voltage line UL and the W-phase voltage line WL to the commercial power supply GRID by being turned on in the system interconnection operation mode M1. The switch Sgridu has a first end connected to the U-phase voltage line UL, and a second end connected to the terminal T21. The switch Sgridw has a first end connected to the W-phase voltage line WL, and a second end connected to the terminal T22. The switches Sgridu and Sgridw are turned on and off based on a switch control signal Sg supplied from the
電圧検出部１４は、例えば、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合において、商用電源ＧＲＩＤから供給される交流の電圧ｅ_uwを検出する交流センサである。電圧検出部１４は、電圧ｅ_uwを検出するセンサと、検出した電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを生成するアナログ回路とを含んでいる。電圧検出部１４の第１端は端子Ｔ２１に接続され、第２端は端子Ｔ２２に接続されている。電圧検出部１４は、端子Ｔ２２における電圧からみた端子Ｔ２１における電圧を電圧ｅ_uwとして検出する。そして、電圧検出部１４は、検出した電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを制御部２０に供給するようになっている。
The
端子Ｔ２１，Ｔ２２は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。商用電源ＧＲＩＤは、単相２線式のものであり、商用電源ＧＲＩＤのＵ相電圧線が電力変換装置１の端子Ｔ２１に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＷ相電圧線が電力変換装置１の端子Ｔ２２に接続されている。
Terminals T21 and T22 are connected to commercial power supply GRID. The commercial power supply GRID is a single-phase two-wire type. The U-phase voltage wire of the commercial power supply GRID is connected to the terminal T21 of the
電圧検出部１５は、例えば、電力変換装置１の運転モードが自立運転モードＭ２である場合において、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流の電圧ｅ_stdを検出する交流センサである。電圧検出部１５は、電圧ｅ_stdを検出するセンサと、検出した電圧ｅ_stdに応じた検出電圧Ｖe_stdを生成するアナログ回路とを含んでいる。電圧検出部１５の第１端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、第２端はＷ相電圧線ＷＬに接続されている。電圧検出部１５は、Ｗ相電圧線ＷＬにおける電圧からみたＵ相電圧線ＵＬにおける電圧を電圧ｅ_stdとして検出する。そして、電圧検出部１５は、検出した電圧ｅ_stdに応じた検出電圧Ｖe_stdを制御部２０に供給するようになっている。
The
スイッチＳstdu，Ｓstdwは、自立運転モードＭ２においてオン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬおよびＷ相電圧線ＷＬを負荷装置ＬＯＡＤに接続するものである。スイッチＳstduの第１端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、第２端は端子Ｔ３１に接続されている。スイッチＳstdwの第１端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、第２端は端子Ｔ３２に接続されている。スイッチＳstdu，Ｓstdwは、制御部２０から供給されたスイッチ制御信号Ｓｓに基づいてオンオフするようになっている。スイッチＳstdu，Ｓstdwは、例えば、リレーを用いて構成される。
The switches Sstdu and Sstdw connect the U-phase voltage line UL and the W-phase voltage line WL to the load device LOAD by being turned on in the independent operation mode M2. The switch Sstdu has a first end connected to the U-phase voltage line UL, and a second end connected to the terminal T31. The switch Sstdw has a first end connected to the W-phase voltage line WL, and a second end connected to the terminal T32. The switches Sstdu and Sstdw are turned on and off based on the switch control signal Ss supplied from the
端子Ｔ３１，Ｔ３２は、負荷装置ＬＯＡＤに接続されている。この負荷装置ＬＯＡＤは、例えば、電力変換装置１が家庭で用いられる場合には、家庭内における１または複数の電子機器に対応し、電力変換装置１が車両で用いられる場合には、車内における１または複数の電子機器に対応する。負荷装置ＬＯＡＤは、第１端が端子Ｔ３１に接続され第２端が端子Ｔ３２に接続された、インピーダンスＺloadを有する負荷を含む。
The terminals T31 and T32 are connected to the load device LOAD. The load device LOAD corresponds to, for example, one or a plurality of electronic devices in the home when the
制御部２０は、電力変換部１０、およびスイッチＳstdu，Ｓstdw，Ｓgridu，Ｓgridwの動作を制御するものである。具体的には、制御部２０は、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_u、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uw、および電圧検出部１５から供給された検出電圧Ｖe_stdに基づいて、電力変換部１０の動作を制御する。具体的には、以下に説明するように、制御部２０の電力変換制御部２１（後述）は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを用いて、電力変換部１０の動作を制御する。また、制御部２０は、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を検出する動作をも行うことができるようになっている。制御部２０は、例えば、１または複数のマイクロコントローラを用いて構成される。
The
図２は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２における電力変換装置１の動作を表すものである。この図２は、各運転モードにおける、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２、およびスイッチＳstdu，Ｓstdw，Ｓgridu，Ｓgridwの動作を示している。
FIG. 2 illustrates the operation of the
系統連系運転モードＭ１では、スイッチＳgridu，Ｓgridwがオン状態になるとともに、スイッチＳstdu，Ｓstdwがオフ状態になる。これにより、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１に接続され、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、この直流バス電圧Ｖdcおよびバッテリ電流Ｉbtに基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行うようになっている。
In the grid connection operation mode M1, the switches Sgridu and Sgridw are turned on, and the switches Sstdu and Sstdw are turned off. As a result, the commercial power supply GRID is connected to the
また、自立運転モードＭ２では、スイッチＳstdu，Ｓstdwがオン状態になるとともに、スイッチＳgridu，Ｓgridwがオフ状態になる。これにより、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１に接続され、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、この直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行うようになっている。
In the independent operation mode M2, the switches Sstdu and Sstdw are turned on, and the switches Sgridu and Sgridw are turned off. As a result, the load device LOAD is connected to the
制御部２０は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２において、電力変換装置１がこのような動作を行うように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２、およびスイッチＳstdu，Ｓstdw，Ｓgridu，Ｓgridwの動作を制御するようになっている。
The
制御部２０は、図１に示したように、電力変換制御部２１と、異常検出部３０とを有している。電力変換制御部２１は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードを用いて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２の動作を制御するものである。異常検出部３０は、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を検出する、異常検出動作を行うものである。制御部２０は、例えば、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに基づいて、例えば２０ｋＨｚのサンプリングレートでＡＤ変換を行うことにより、検出電圧Ｖi_uを示すデジタル値を求め、このデジタル値に基づいて制御を行う。検出電圧Ｖe_uw，Ｖe_stdについても同様である。以下、ＡＤ変換されたデジタル値を表すものとして、検出電圧Ｖi_u，Ｖe_uw，Ｖe_stdを適宜用いる。
The
異常検出部３０は、３つの位相同期部３１（位相同期部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）と、３つの監視部３２（監視部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）と、３つの判定部３３（判定部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）と、検出制御部３４とを有している。
The abnormality detection unit 30 includes three phase synchronization units 31 (
位相同期部３１は、交流信号に基づいて位相同期動作を行うことにより、角周波数偏差Δωについての情報を生成するものである。具体的には、位相同期部３１Ａは、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δω（角周波数偏差ΔωＡ）についての情報を生成し、この角周波数偏差ΔωＡについての情報を監視部３２Ａに供給する。また、位相同期部３１Ａは、この位相同期動作を行うことにより位相θＡについての情報を生成し、この位相θＡについての情報を電力変換制御部２１に供給するようになっている。位相同期部３１Ｂは、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δω（角周波数偏差ΔωＢ）についての情報を生成し、この角周波数偏差ΔωＢについての情報を監視部３２Ｂに供給する。また、位相同期部３１Ｂは、この位相同期動作を行うことにより位相θＢについての情報を生成し、この位相θＢについての情報を電力変換制御部２１に供給するようになっている。位相同期部３１Ｃは、電圧検出部１５から供給された検出電圧Ｖe_stdに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δω（角周波数偏差ΔωＣ）についての情報を生成し、この角周波数偏差ΔωＣについての情報を監視部３２Ｃに供給するようになっている。以下に、位相同期部３１Ａを例に挙げて、詳細に説明する。
The phase synchronizing unit 31 generates information on the angular frequency deviation Δω by performing a phase synchronizing operation based on the AC signal. Specifically, the
図３は、位相同期部３１Ａの一構成例を表すものである。なお、この図３では、位相同期部３１Ａに加え、この位相同期部３１Ａに係る監視部３２Ａおよび判定部３３Ａをも描いている。位相同期部３１Ａは、バンドパスフィルタ４１と、オールパスフィルタ４２と、誤差信号生成部４３と、ループフィルタ４４と、リミッタ４５と、加算部４６と、積分部４７と有している。
FIG. 3 illustrates a configuration example of the
バンドパスフィルタ４１は、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成するものである。バンドパスフィルタ４１におけるラプラス形式の伝達関数Ｈ（ｓ）は、例えば以下のように表すことができる。
オールパスフィルタ４２は、バンドパスフィルタ４１から供給された信号ｙαに基づいて、信号ｙαの位相をπ／２だけ遅らせることにより、信号ｙβを生成するものである。
The all-
誤差信号生成部４３は、バンドパスフィルタ４１から供給された信号ｙα、オールパスフィルタ４２から供給された信号ｙβ、および積分部４７から供給された位相θについての情報に基づいて、以下の式を用いて、誤差信号errを生成するものである。
ループフィルタ４４は、誤差信号生成部４３から供給された誤差信号errに基づいて、角周波数偏差Δωについての情報を生成し、この角周波数偏差Δωについての情報をリミッタ４５に供給するものである。また、位相同期部３１Ａのループフィルタ４４は、この角周波数偏差Δωについての情報を、角周波数偏差ΔωＡについての情報として、監視部３２Ａに供給するようになっている。
The
リミッタ４５は、ループフィルタ４４から供給された角周波数偏差Δωについての情報に基づいて、角周波数偏差Δωが、所定の下限値（−ωlim）以上、所定の上限値（＋ωlim）以下になるようにリミットすることにより、角周波数偏差Δω１についての情報を生成するものである。これらの上限値および下限値（角周波数ωlim）についての情報は、検出制御部３４から供給される。角周波数ωlimは、系統連系運転モードＭ１の場合と、自立運転モードＭ２の場合とで、異なる値に設定することができるようになっている。
The
角周波数ωlimは、系統連系運転モードＭ１では、以下の式を用いて表されるものである。
角周波数ωlimは、自立運転モードＭ２では、以下の式を用いて表されるものである。
加算部４６は、リミッタ４５から供給された角周波数偏差Δω１についての情報と、検出制御部３４（図１）から供給された基本角周波数ωoについての情報に基づいて、角周波数偏差Δω１と基本角周波数ωoとを加算することにより、角周波数ω（＝ωo＋Δω１）についての情報を生成するものである。
The adding
積分部４７は、加算部４６から供給された角周波数ωについての情報に基づいて、角周波数ωを積分することにより、位相θについての情報を生成し、この位相θについての情報を誤差信号生成部４３に供給するものである。また、位相同期部３１Ａの積分部４７は、この位相θについての情報を、位相θＡについての情報として、電力変換制御部２１に供給するようになっている。
The
この構成により、位相同期部３１Ａでは、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作が行われる。位相同期が確立すると、誤差信号errは、ほぼ一定の値になる。また、例えば、電圧検出部１４に、例えば断線異常や短絡異常などの異常が生じ、検出電圧Ｖe_uwが直流電圧になった場合には、位相同期部３１Ａでは位相同期は確立せず、誤差信号errの値は振動し、その結果、角周波数偏差ΔωＡは大きな振幅で振動する。この位相同期部３１Ａの後段の回路である監視部３２Ａおよび判定部３３Ａは、このような振動する角周波数偏差ΔωＡに基づいて、この電圧検出部１４の異常を検出するようになっている。
With this configuration, the
以上、位相同期部３１Ａを例に説明したが、位相同期部３１Ｂ，３１Ｃについても同様である。位相同期部３１Ｂのバンドパスフィルタ４１は、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成する。位相同期部３１Ｂのループフィルタ４４は、生成した角周波数偏差Δωについての情報を、角周波数偏差ΔωＢについての情報として、監視部３２Ｂに供給する。位相同期部３１Ｂの積分部４７は、生成した位相θについての情報を、位相θＢについての情報として、電力変換制御部２１に供給する。位相同期部３１Ｂでは、電流検出部１３の構成（センサおよびアナログ回路）に応じて、例えばバンドパスフィルタ４１のフィルタ係数、ループフィルタ４４のフィルタ係数、およびリミッタ４５における角周波数ωlimを適宜変更してもよい。位相同期部３１Ｃのバンドパスフィルタ４１は、電圧検出部１５から供給された検出電圧Ｖe_stdに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成する。位相同期部３１Ｃのループフィルタ４４は、生成した角周波数偏差Δωについての情報を、角周波数偏差ΔωＣについての情報として、監視部３２Ｃに供給する。位相同期部３１Ｃでは、電圧検出部１５の構成（センサおよびアナログ回路）に応じて、例えばバンドパスフィルタ４１のフィルタ係数、ループフィルタ４４のフィルタ係数、およびリミッタ４５における角周波数ωlimを適宜変更してもよい。
Although the
監視部３２（図１）は、角周波数偏差Δωを監視するものである。具体的には、監視部３２Ａは、位相同期部３１Ａから供給された角周波数偏差ΔωＡについての情報に基づいて、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＡを生成し、このカウント値ＣＮＴＡを判定部３３Ａに供給する。監視部３２Ｂは、位相同期部３１Ｂから供給された角周波数偏差ΔωＢについての情報に基づいて、角周波数偏差ΔωＢが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＢを生成し、このカウント値ＣＮＴＢを判定部３３Ｂに供給する。監視部３２Ｃは、位相同期部３１Ｃから供給された角周波数偏差ΔωＣについての情報に基づいて、角周波数偏差ΔωＣが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＣを生成し、このカウント値ＣＮＴＣを判定部３３Ｃに供給するようになっている。以下に、監視部３２Ａを例に挙げて、詳細に説明する。なお、監視部３２Ｂ，３２Ｃについても同様である。
The monitoring unit 32 (FIG. 1) monitors the angular frequency deviation Δω. Specifically, based on the information on the angular frequency deviation ΔωA supplied from the
図３に示したように、監視部３２Ａは、パルス生成部４８と、カウンタ４９とを有している。
As shown in FIG. 3, the
パルス生成部４８は、角周波数偏差ΔωＡについての情報に基づいて、パルス信号ＳＰを生成するものである。具体的には、パルス生成部４８は、角周波数偏差ΔωＡと、２つの所定の閾値（後述する＋ωlim2，−ωlim2）とを比較することにより、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動しているかどうかを確認し、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動しているときに、この振動に応じてパルス信号ＳＰを生成する。これらの閾値（角周波数ωlim2）についての情報は、検出制御部３４から供給されるようになっている。
The
カウンタ４９は、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントすることにより、カウント値ＣＮＴＡを生成するものである。また、カウンタ４９は、検出制御部３４から供給されたリセット信号ＲＳＴに基づいて、カウント値ＣＮＴＡを、例えば所定の時間間隔（例えば１分間隔）でリセットするようになっている。
The
図４は、監視部３２Ａにおけるパルス生成部４８およびカウンタ４９の動作を表すものであり、（Ａ）は角周波数偏差ΔωＡを示し、（Ｂ）はパルス信号ＳＰの波形を示し、（Ｃ）はカウンタ４９が生成するカウント値ＣＮＴＡを示す。
4A and 4B show the operation of the
電圧検出部１４が正常に動作している場合（正常期間ＴＡ）には、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立するので、角周波数偏差ΔωＡは“０”（ゼロ）付近になる（図４（Ａ））。例えば、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じ、交流電圧が過渡的に乱れた場合には、部分Ｗ１に示したように、角周波数偏差ΔωＡは過渡的に乱れる。このような擾乱には、例えば、瞬時電圧低下、位相急変、周波数変動などがありえる。このように、交流電圧に擾乱が生じた場合における角周波数偏差ΔωＡの揺れは比較的小さい。よって、電圧検出部１４が正常に動作している場合には、この例では、角周波数偏差ΔωＡは、上側の閾値（＋ωlim2）や、下側の閾値（−ωlim2）に到達しない。その結果、パルス信号ＳＰにはパルスは生じないので（図４（Ｂ））、カウント値ＣＮＴＡは、この例では“０”（ゼロ）を維持する（図４（Ｃ））。
When the
一方、電圧検出部１４に異常が生じた場合（異常期間ＴＢ）には、位相同期が確立せず、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動する（図４（Ａ））。すなわち、例えば、電圧検出部１４に断線異常が生じた場合には、電圧検出部１４から出力された検出電圧Ｖe_uwが直流電圧になる。これにより、信号ｙα，ｙβの値が一定値になるので、式ＥＱ２に示したコサイン関数およびサイン関数により、誤差信号errが振動する。その結果、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動する。また、例えば、電圧検出部１４に、検出電圧Ｖe_uwがある電圧に固定される電圧固定異常が生じた場合にも、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動する。また、例えば、電圧検出部１４にショート異常が生じた場合には、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwが０Ｖになる。この場合には、信号ｙα，ｙβの値が“０”（ゼロ）に近づくので、式ＥＱ２の分母が小さくなり、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動する。
On the other hand, when an abnormality occurs in the voltage detection unit 14 (abnormal period TB), phase synchronization is not established, and the angular frequency deviation ΔωA oscillates with a large amplitude (FIG. 4A). That is, for example, when a disconnection abnormality occurs in the
パルス生成部４８は、角周波数偏差ΔωＡが、上側の閾値（＋ωlim2）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、角周波数偏差ΔωＡが、下側の閾値（−ωlim2）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる。これらの閾値（角周波数ωlim2）についての情報は、検出制御部３４から供給される。角周波数ωlim2は、以下の式を用いて表されるものである。
このようにして、監視部３２Ａは、電圧検出部１４に異常が生じた場合に、角周波数偏差ΔωＡについての情報に基づいて、カウント値ＣＮＴＡを徐々に上昇させる。同様に、監視部３２Ｂは、電流検出部１３に異常が生じた場合に、角周波数偏差ΔωＢについての情報に基づいて、カウント値ＣＮＴＢを徐々に上昇させ、監視部３２Ｃは、電圧検出部１５に異常が生じた場合に、角周波数偏差ΔωＣについての情報に基づいて、カウント値ＣＮＴＣを徐々に上昇させるようになっている。
In this way, when an abnormality occurs in the
判定部３３（図１）は、カウント値ＣＮＴに基づいて、異常判定を行うものである。具体的には、判定部３３Ａは、監視部３２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡが所定のカウント値ＣＮＴ０（例えば、カウント値ＣＮＴ０＝２０）に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。同様に、判定部３３Ｂは、監視部３２Ｂから供給されたカウント値ＣＮＴＢに基づいて、カウント値ＣＮＴＢがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電流検出部１３に異常が生じたと判定する。また、判定部３３Ｃは、監視部３２Ｃから供給されたカウント値ＣＮＴＣに基づいて、カウント値ＣＮＴＣがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１５に異常が生じたと判定する。そして、判定部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、判定結果を出力するようになっている。
The determination unit 33 (FIG. 1) performs an abnormality determination based on the count value CNT. Specifically, based on the count value CNTA supplied from the
検出制御部３４は、異常検出部３０における異常検出動作を制御するものである。また、検出制御部３４は、例えば、角周波数ωlimおよび基本角周波数ωoについての情報を位相同期部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに供給し、角周波数ωlim2についての情報およびリセット信号ＲＳＴを監視部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに供給するようになっている。
The
この構成により、異常検出部３０は、系統連系運転モードＭ１では、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を検出することができる。また、異常検出部３０は、自立運転モードＭ２では、電流検出部１３および電圧検出部１５の異常を検出することができる。例えば、系統連系運転モードＭ１において、電圧検出部１５の異常を検出した場合には、制御部２０は、系統連系運転モードＭ１でのみ動作を行い、自立運転モードＭ２で動作を行わないように制御することができる。異常検出部３０が交流センサの異常を検出した場合には、その検出結果を図示しない監視システムに通知してもよいし、この検出結果に基づいて、図示しない表示部が、交流センサに異常が生じたことを表示してもよい。
With this configuration, the abnormality detection unit 30 can detect an abnormality in the
ここで、電力変換部１０は、本開示における「電力変換部」の一具体例に対応する。電流検出部１３および電圧検出部１４，１５のいずれかは、本開示における「第１の交流センサ」の一具体例に対応する。位相同期部３１は、本開示における「位相同期部」の一具体例に対応する。角周波数偏差Δωは、本開示における「周波数情報」の一具体例に対応する。監視部３２および判定部３３は、本開示における「検出部」の一具体例に対応する。パルス生成部４８は、本開示における「パルス生成部」の一具体例に対応する。カウンタ４９は、本開示における「カウンタ」の一具体例に対応する。バンドパスフィルタ４１は、本開示における「バンドパスフィルタ」の一具体例に対応する。
Here, the
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。
[Operation and Action]
Subsequently, an operation and an operation of the
（全体動作概要）
まず、図１，２を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。
(Overall operation overview)
First, an overall operation outline of the
系統連系運転モードＭ１では、制御部２０は、図２に示したように、スイッチＳgridu，Ｓgridwをオン状態にするとともに、スイッチＳstdu，Ｓstdwをオフ状態にする。これにより、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１に接続され、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、この直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、この直流バス電圧Ｖdcおよびバッテリ電流Ｉbtに基づいて、バッテリＢＴに対する充放電電力制御を行う。
In the system interconnection operation mode M1, as shown in FIG. 2, the
自立運転モードＭ２では、制御部２０は、図２に示したように、スイッチＳstdu，Ｓstdwをオン状態にするとともに、スイッチＳgridu，Ｓgridwをオフ状態にする。これにより、負荷装置ＬＯＡＤが電力変換装置１に接続され、商用電源ＧＲＩＤが電力変換装置１から切り離される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、バッテリＢＴにおけるバッテリ電圧Ｖbtに基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行う。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ１２は、例えば、直流バス電圧Ｖdcに基づいて、負荷装置ＬＯＡＤに供給する交流出力電圧を生成するとともに、この交流出力電圧の電圧振幅が所定の振幅になるように電圧振幅一定制御を行う。
In the independent operation mode M2, the
（異常検出動作について）
制御部２０の異常検出部３０は、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を検出する。
(About abnormality detection operation)
The abnormality detection unit 30 of the
具体的には、位相同期部３１Ａは、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差ΔωＡについての情報を生成する。監視部３２Ａは、位相同期部３１Ａから供給された角周波数偏差ΔωＡについての情報に基づいてカウント値ＣＮＴＡを生成する。判定部３３Ａは、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。
Specifically, the
例えば、電圧検出部１４が正常に動作している場合には、角周波数偏差ΔωＡは“０”（ゼロ）付近になる（図４（Ａ））。この場合、角周波数偏差ΔωＡは、上側の閾値（＋ωlim2）や、下側の閾値（−ωlim2）に到達しないので、パルス信号ＳＰにはパルスは生じない。その結果、カウント値ＣＮＴＡは増加しないので、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
For example, when the
例えば、電力変換装置１の運転モードが系統連系運転モードＭ１である場合において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じ、交流電圧が過渡的に乱れた場合には、図４（Ａ）において部分Ｗ１に示したように、角周波数偏差ΔωＡは過渡的に乱れる。しかしながら、その揺れは小さいので、角周波数偏差ΔωＡは、上側の閾値（＋ωlim2）や下側の閾値（−ωlim2）に到達せず、パルス信号ＳＰにはパルスは生じない。その結果、カウント値ＣＮＴＡは増加しないので、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
For example, in the case where the operation mode of the
また、例えば、交流電圧に擾乱などによって、突発的に角周波数偏差ΔωＡが乱れ、カウント値ＣＮＴＡが増加した場合でも、そのような状態が短い時間で収まった場合には、カウント値ＣＮＴＡは、カウント値ＣＮＴ０に到達しない。そして、監視部３２Ａのカウンタ４９は、検出制御部３４から供給されたリセット信号ＲＳＴに基づいて、カウント値ＣＮＴＡを、例えば所定の時間間隔（例えば１分間隔）でリセットする。これにより、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
Further, for example, even when the angular frequency deviation ΔωA is suddenly disturbed due to disturbance or the like in the AC voltage and the count value CNTA increases, if such a state stops within a short time, the count value CNTA is counted. The value CNT0 is not reached. Then, the
一方、電圧検出部１４に異常が生じた場合には、検出電圧Ｖe_uwは直流電圧になる。これにより、角周波数偏差ΔωＡは、上側の閾値（＋ωlim2）および下側の閾値（−ωlim2）により規定される範囲を超えて振動する（図４（Ａ））。パルス生成部４８は、角周波数偏差ΔωＡが、上側の閾値（＋ωlim2）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、角周波数偏差ΔωＡが、下側の閾値（−ωlim2）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる。カウンタ４９は、パルス信号ＳＰの立ち下がりエッジに基づいて、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントする。これにより、カウント値ＣＮＴＡは徐々に上昇する。判定部３３Ａは、監視部３２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。
On the other hand, when an abnormality occurs in the
同様に、位相同期部３１Ｂは、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差ΔωＢについての情報を生成する。監視部３２Ｂは、位相同期部３１Ｂから供給された角周波数偏差ΔωＢについての情報に基づいてカウント値ＣＮＴＢを生成する。判定部３３Ｂは、カウント値ＣＮＴＢがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電流検出部１３に異常が生じたと判定する。
Similarly, the
同様に、位相同期部３１Ｃは、電圧検出部１５から供給された検出電圧Ｖe_stdに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差ΔωＣについての情報を生成する。監視部３２Ｃは、位相同期部３１Ｃから供給された角周波数偏差ΔωＣについての情報に基づいてカウント値ＣＮＴＣを生成する。判定部３３Ｃは、カウント値ＣＮＴＣがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１５に異常が生じたと判定する。
Similarly, the phase synchronization unit 31C performs phase synchronization based on the detection voltage Ve_std supplied from the
次に、いくつか例を挙げて、電力変換装置１における異常検出動作について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、角周波数偏差Δωの代わりに、周波数偏差Δｆを用いて説明する。
Next, the abnormality detection operation in the
（電圧検出部１４に断線異常が生じた場合）
図５は、電力変換装置１が系統連系運転モードＭ１で動作し、電圧検出部１４に断線異常が生じた場合の、電力変換装置１のシミュレーション結果を表すものであり、（Ａ）は商用電源ＧＲＩＤから供給された交流の電圧ｅ_uwの波形を示し、（Ｂ）は電圧検出部１４から出力された検出電圧Ｖe_uwの波形を示し、（Ｃ）は位相同期部３１Ａにより得られた周波数偏差ΔｆＡ（ΔωＡ／２π）を示し、（Ｄ）は監視部３２Ａにおけるパルス信号ＳＰの波形を示し、（Ｅ）はカウント値ＣＮＴＡを示す。
(When disconnection abnormality occurs in the voltage detection unit 14)
FIG. 5 illustrates a simulation result of the
この例では、電力変換装置１には、商用電源ＧＲＩＤから交流の電圧ｅ_uwが供給される（図５（Ａ））。タイミングｔ１以前の期間（正常期間ＴＡ）では、電圧検出部１４は正常に動作し、商用電源ＧＲＩＤから供給された電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを生成する（図５（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。これにより、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立し、周波数偏差ΔｆＡは“０”（ゼロ）付近になる（図５（Ｃ））。また、この例では、図５（Ａ）の部分Ｗ２が示すように、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じ、図５（Ｃ）の部分Ｗ３が示すように、周波数偏差ΔｆＡに揺れが生じているが、パルス信号ＳＰに複数のパルスが生じていない（図５（Ｄ））。その結果、カウント値ＣＮＴＡは、この例では“０”（ゼロ）を維持する（図５（Ｅ））。よって、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。なお、このように交流電圧に擾乱が生じた場合には、カウント値ＣＮＴＡは、例えば“１”などになる場合もあり得る。この場合でも、カウンタ４９は、カウント値ＣＮＴＡを、例えば所定の時間間隔（例えば１分間隔）でリセットするので、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
In this example, an AC voltage e_uw is supplied from the commercial power supply GRID to the power converter 1 (FIG. 5A). In the period before the timing t1 (normal period TA), the
そして、この例では、タイミングｔ１において、電圧検出部１４に断線異常が生じる。これにより、このタイミングｔ１以降（異常期間ＴＢ）おいて、電圧検出部１４内のアナログ回路の時定数に応じて、検出電圧Ｖe_uwは直流電圧（この例では０Ｖ）に向かって収束する（図５（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。この場合、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立せず、周波数偏差ΔｆＡが大きな振幅で振動する（図５（Ｃ））。監視部３２Ａのパルス生成部４８は、周波数偏差ΔｆＡが、上側の閾値（＋ωlim2／２π）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、周波数偏差ΔｆＡが、下側の閾値（−ωlim2／２π）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる（図５（Ｄ））。そして、監視部３２Ａのカウンタ４９は、パルス信号ＳＰの立ち下がりエッジに基づいて、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントする。これにより、カウント値ＣＮＴＡは徐々に上昇する（図５（Ｅ））。そして、判定部３３Ａは、監視部３２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。
In this example, a disconnection abnormality occurs in the
（電圧検出部１４にショート異常が生じた場合）
図６は、電力変換装置１が系統連系運転モードＭ１で動作し、電圧検出部１４にショート異常が生じた場合の、電力変換装置１のシミュレーション結果を表すものである。タイミングｔ２以前の期間（正常期間ＴＡ）では、電圧検出部１４は正常に動作し、電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを生成する（図６（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。これにより、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立し、周波数偏差ΔｆＡは“０”（ゼロ）付近になる（図６（Ｃ））。その結果、カウント値ＣＮＴＡは、この例では“０”（ゼロ）を維持する（図６（Ｅ））。よって、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
(When a short circuit occurs in the voltage detection unit 14)
FIG. 6 illustrates a simulation result of the
そして、この例では、タイミングｔ２において、電圧検出部１４にショート異常が生じる。これにより、このタイミングｔ２以降（異常期間ＴＢ）おいて、検出電圧Ｖe_uwは０Ｖになる（図６（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。この場合、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立せず、周波数偏差ΔｆＡが大きな振幅で振動する（図６（Ｃ））。監視部３２Ａのパルス生成部４８は、周波数偏差ΔｆＡが、上側の閾値（＋ωlim2／２π）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、周波数偏差ΔｆＡが、下側の閾値（−ωlim2／２π）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる（図６（Ｄ））。そして、監視部３２Ａのカウンタ４９は、パルス信号ＳＰの立ち下がりエッジに基づいて、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントする。これにより、カウント値ＣＮＴＡは徐々に上昇する（図６（Ｅ））。そして、判定部３３Ａは、監視部３２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。
In this example, a short-circuit abnormality occurs in the
（電圧検出部１４に電圧固定異常が生じた場合）
図７は、電力変換装置１が系統連系運転モードＭ１で動作し、電圧検出部１４に電圧固定異常が生じた場合の、電力変換装置１のシミュレーション結果を表すものである。タイミングｔ３以前の期間（正常期間ＴＡ）では、電圧検出部１４は正常に動作し、電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを生成する（図７（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。これにより、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立し、周波数偏差ΔｆＡは“０”（ゼロ）付近になる（図７（Ｃ））。その結果、カウント値ＣＮＴＡは、この例では“０”（ゼロ）を維持する（図７（Ｅ））。よって、判定部３３Ａは、電圧検出部１４に異常が生じていないと判断する。
(When a voltage fixing abnormality occurs in the voltage detection unit 14)
FIG. 7 illustrates a simulation result of the
そして、この例では、タイミングｔ３において、電圧検出部１４に電圧固定異常が生じる。これにより、このタイミングｔ３以降（異常期間ＴＢ）おいて、検出電圧Ｖe_uwは、所定の電圧（この例では−１Ｖ）になる（図７（Ｂ））。位相同期部３１Ａは、この検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行う。この場合、位相同期部３１Ａでは、位相同期が確立せず、周波数偏差ΔｆＡが大きな振幅で振動する（図７（Ｃ））。監視部３２Ａのパルス生成部４８は、周波数偏差ΔｆＡが、上側の閾値（＋ωlim2／２π）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、周波数偏差ΔｆＡが、下側の閾値（−ωlim2／２π）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる（図７（Ｄ））。そして、監視部３２Ａのカウンタ４９は、パルス信号ＳＰの立ち下がりエッジに基づいて、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントする。これにより、カウント値ＣＮＴＡは徐々に上昇する（図７（Ｅ））。そして、判定部３３Ａは、監視部３２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部１４に異常が生じたと判定する。
Then, in this example, at the timing t3, a voltage fixing abnormality occurs in the
（電流検出部１３にショート異常が生じた場合）
図８は、電力変換装置１が自立運転モードＭ２で動作し、電流検出部１３にショート異常が生じた場合の、電力変換装置１のシミュレーション結果を表すものであり、（Ａ）は電力変換装置１が出力する交流の電圧ｅ_stdおよび交流の電流ｉ_uの波形を示し、（Ｂ）は電流検出部１３から出力された検出電圧Ｖi_uの波形を示し、（Ｃ）は位相同期部３１Ｂにおける信号ｙαの波形を示し、（Ｄ）は位相同期部３１Ｂにより得られた周波数偏差ΔｆＢ（ΔωＢ／２π）を示し、（Ｅ）は監視部３２Ｂにおけるパルス信号ＳＰの波形を示し、（Ｆ）はカウント値ＣＮＴＢを示す。
(When a short circuit occurs in the current detection unit 13)
FIG. 8 illustrates a simulation result of the
この例では、電力変換装置１は、負荷装置ＬＯＡＤに対して交流の電圧ｅ_stdを供給する（図８（Ａ））。また、この例では、負荷装置ＬＯＡＤの負荷は、半波整流負荷であるので、電流ｉ_uの波形は、半波形状を有している。
In this example, the
タイミングｔ４以前の期間（正常期間ＴＡ）では、電流検出部１３は正常に動作し、Ｕ相電圧線ＵＬに流れる電流ｉ_uに応じた検出電圧Ｖi_uを生成する（図８（Ｂ））。位相同期部３１Ｂのバンドパスフィルタ４１は、この検出電圧Ｖi_uに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成する（図８（Ｃ））。位相同期部３１Ｂは、この信号ｙαに基づいて、位相同期動作を行う。これにより、位相同期部３１Ｂでは、位相同期が確立し、周波数偏差ΔｆＢは小さな振幅で振動する（図８（Ｄ））。すなわち、図８（Ｃ）に示したように信号ｙαが直流成分を含み、信号ｙβもまた直流成分を含むので、式ＥＱ２に示したコサイン関数およびサイン関数により、誤差信号errが振動し、その結果、周波数偏差ΔｆＢが小さな振幅で振動する。しかしながら、その揺れは小さいので、周波数偏差ΔｆＢは、上側の閾値（＋ωlim2／２π）や下側の閾値（−ωlim2／２π）に到達せず、パルス信号ＳＰにはパルスは生じない。その結果、カウント値ＣＮＴＢは、この例では“０”（ゼロ）を維持する（図８（Ｆ））。よって、判定部３３Ｂは、電流検出部１３に異常が生じていないと判断する。
In a period before the timing t4 (normal period TA), the
そして、この例では、タイミングｔ４において、電流検出部１３にショート異常が生じる。これにより、このタイミングｔ４以降（異常期間ＴＢ）おいて、検出電圧Ｖi_uは０Ｖになる（図８（Ｂ））。位相同期部３１Ｂのバンドパスフィルタ４１は、この検出電圧Ｖi_uに基づいて信号ｙαを生成する（図８（Ｃ））。位相同期部３１Ｂは、この信号ｙαに基づいて、位相同期動作を行う。この場合、位相同期部３１Ｂでは、位相同期が確立せず、周波数偏差ΔｆＢが大きな振幅で振動する（図８（Ｄ））。監視部３２Ｂのパルス生成部４８は、周波数偏差ΔｆＢが、上側の閾値（＋ωlim2／２π）を上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、周波数偏差ΔｆＡが、下側の閾値（−ωlim2／２π）を下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる（図８（Ｅ））。そして、監視部３２Ｂのカウンタ４９は、パルス信号ＳＰの立ち下がりエッジに基づいて、パルス信号ＳＰに含まれるパルスの数をカウントする。これにより、カウント値ＣＮＴＢは徐々に上昇する（図８（Ｆ））。そして、判定部３３Ｂは、監視部３２Ｂから供給されたカウント値ＣＮＴＢに基づいて、カウント値ＣＮＴＢがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電流検出部１３に異常が生じたと判定する。
In this example, a short-circuit abnormality occurs in the
以上のように、電力変換装置１では、交流センサ（電流検出部１３および電圧検出部１４，１５）から供給された検出電圧に基づいて位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δωを求める位相同期部３１を設け、この角周波数偏差Δωに基づいて交流センサの異常を検出するようにしたので、交流センサの異常を効果的に検出することができる。
As described above, the
すなわち、例えば、ゼロクロス回路を設け、交流センサの出力信号からゼロクロス信号を生成し、このゼロクロス信号に基づいて異常を検出するように構成した場合には、交流センサの異常と、ゼロクロス回路の異常とを区別することができないおそれがある。また、このように構成した電力変換装置を系統連系運転モードＭ１で動作させた場合において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じた場合には、ゼロクロス信号が乱れるため、交流センサおよびゼロクロス回路が正常に動作しているにもかかわらず、交流センサまたはゼロクロス回路に異常が生じたと誤検出するおそれがある。また、このように構成した電力変換装置を自立運転モードＭ２で動作させた場合において、負荷装置ＬＯＡＤの負荷が例えば半波整流負荷や非線形負荷などである場合には、負荷電流の波形が正弦波ではないので、ゼロクロス回路がゼロクロス信号を生成することができないおそれがあり、この場合には、交流センサの異常を検出することが難しくなってしまう。 That is, for example, when a zero-cross circuit is provided, a zero-cross signal is generated from the output signal of the AC sensor, and an abnormality is detected based on the zero-cross signal, the abnormality of the AC sensor and the abnormality of the zero-cross circuit are considered. May not be distinguished. Further, when the power converter configured as described above is operated in the system interconnection operation mode M1, if a disturbance occurs in the AC voltage supplied from the commercial power supply GRID, the zero-cross signal is disturbed. Even though the zero-cross circuit operates normally, there is a possibility that the AC sensor or the zero-cross circuit is erroneously detected as having an abnormality. When the power converter configured as described above is operated in the independent operation mode M2 and the load of the load device LOAD is, for example, a half-wave rectified load or a non-linear load, the waveform of the load current is a sine wave. Therefore, there is a possibility that the zero-cross circuit cannot generate the zero-cross signal, and in this case, it becomes difficult to detect the abnormality of the AC sensor.
一方、電力変換装置１では、位相同期部３１を設け、位相同期動作により得られた角周波数偏差Δωに基づいて、交流センサの異常を検出するようにした。これにより、ゼロクロス回路を用いないのでゼロクロス回路の異常を疑う必要がないため、交流センサの異常を効果的に検出することができる。また、電力変換装置１では、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じた場合には、位相同期部３１が同期状態を維持しようとし、角周波数偏差Δωの揺れを抑えようとするので、交流センサに異常が生じたと誤検出するおそれを低減することができる。また、電力変換装置１では、負荷電流の波形が正弦波ではない場合でも、交流センサが生成した検出電圧（例えば検出電圧Ｖi_u）の交流成分に基づいて位相同期動作を行うことができるので、角周波数偏差Δωを得ることができ、その結果、この角周波数偏差Δωに基づいて交流センサの異常を検出することができる。
On the other hand, in the
特に、電力変換装置１では、検出電圧が直流電圧になったときに、角周波数偏差Δωが、上側の閾値（＋ωlim2）および下側の閾値（−ωlim2）により規定される所定の振幅ＶＳ以上の振幅で振動するように構成したので、角周波数偏差Δωに基づいて交流センサの異常を検出することができる。
In particular, in the
また、電力変換装置１では、位相同期部３１を設け、バンドパスフィルタ４１により検出電圧に含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去し、除去された信号に基づいて位相同期動作を行うようにしたので、角周波数偏差Δωを高い精度で求めることができる。特に、電流検出部１３の異常を検出する場合において、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去し、除去された信号に基づいて位相同期動作を行うようにした。これにより、電力変換装置１を自立運転モードＭ２で動作させ、例えば半波整流負荷や非線形負荷など、負荷電流の波形が正弦波ではないような負荷に対して電力を供給する場合でも、交流センサの異常を検出することができる。
In the
また、電力変換装置１では、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uvに基づいて位相同期部３１Ａが位相同期動作を行い、電流検出部１３から供給された検出電圧Ｖi_uに基づいて位相同期部３１Ｂが位相同期動作を行い、電圧検出部１５から供給された検出電圧Ｖe_stdに基づいて位相同期部３１Ｃが位相同期動作を行うようにした。これにより、電力変換装置１では、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を個別に検出することができるので、交流センサの異常を効果的に検出することができる。
Further, in the
また、電力変換装置１では、このように電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を個別に検出することができるようにしたので、電力変換装置１を系統連系運転モードＭ１で動作させた場合において、電流検出部１３および電圧検出部１４，１５の異常を同時に検出した場合には、停電状態であると判定することができる。
In addition, in the
また、電力変換装置１では、位相同期部３１のリミッタ４５において、角周波数偏差Δωの下限値（−ωlim）および上限値（＋ωlim）により規定される範囲を、式ＥＱ３に示したように、角過周波数閾値ωofrおよび角低周波数閾値ωufrにより規定される範囲よりも広くした。これにより、位相同期部３１は、角過周波数閾値ωofrおよび角低周波数閾値ωufrにより規定される範囲よりも広い範囲で位相同期動作を行うことができるので、例えば、電力変換装置を系統連系運転モードＭ１で動作させた場合において、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に擾乱が生じた場合に、交流センサに異常が生じたと誤検出するおそれを低減することができる。
Further, in the
また、電力変換装置１では、監視部３２のカウンタ４９が、検出制御部３４から供給されたリセット信号ＲＳＴに基づいて、カウント値ＣＮＴを、例えば所定の時間間隔（例えば１分間隔）でリセットするようにした。これにより、例えば交流電圧に擾乱が生じることにより、突発的に角周波数偏差Δωが乱れ、カウント値ＣＮＴが増加した場合でも、そのような状態が短い時間で収まった場合には、このカウント値ＣＮＴがリセットされるので、交流センサに異常が生じたと誤検出するおそれを低減することができる。
In the
また、例えば、電力変換制御部２１が、位相同期部３１を含んでいる場合には、監視部３２、判定部３３、および検出制御部３４を追加するだけで、交流センサの異常を検出することができる。
Further, for example, when the power
［効果］
以上のように本実施の形態では、交流センサから供給された検出電圧に基づいて位相同期動作を行うことにより角周波数偏差を求める位相同期部を設け、この角周波数偏差に基づいて交流センサの異常を検出するようにしたので、交流センサの異常を効果的に検出することができる。
[effect]
As described above, in the present embodiment, the phase synchronization unit that obtains the angular frequency deviation by performing the phase synchronization operation based on the detection voltage supplied from the AC sensor is provided. Is detected, the abnormality of the AC sensor can be effectively detected.
本実施の形態では、位相同期部を設け、バンドパスフィルタにより検出電圧に含まれる低周波数成分および高周波数成分を除去し、除去された信号に基づいて位相同期動作を行うようにしたので、周波数偏差（角周波数偏差）を高い精度で求めることができる。 In the present embodiment, the phase synchronization unit is provided, the low-frequency component and the high-frequency component included in the detection voltage are removed by the band-pass filter, and the phase synchronization operation is performed based on the removed signal. The deviation (angular frequency deviation) can be obtained with high accuracy.
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る電力変換装置２について説明する。本実施の形態は、３相３線式（Δ結線）の電源装置において、交流センサの異常を検出できるように構成したものである。なお、上記第１の実施の形態に係る電力変換装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
Next, a
図９は、本実施の形態に係る電力変換装置２の一構成例を表すものである。電力変換装置２は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、端子Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３とを備えている。端子Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。電力変換装置２は、系統連系運転を行うものである。すなわち、上記第１の実施の形態に係る電力変換装置１は、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードで動作を行うようにしたが、本実施の形態に係る電力変換装置は、自立運転を行わずに、系統連系運転を行うようになっている。
FIG. 9 illustrates a configuration example of the
電力変換装置２は、電力変換部５０と、電流検出部５３，５４，５５と、スイッチＳgridu，Ｓgriduと、Ｓgridwと、電圧検出部５６，５７，５８と、制御部６０とを備えている。
The
電力変換部５０は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うものである。電力変換部５０は、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１とを有している。
The
双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２は、３相３線式のインバータである。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２は、高電圧線ＨＬおよび低電圧線ＬＬを介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１に接続される。また、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２は、例えば図示しないＬＣフィルタ回路を介してＵ相電圧線ＵＬ、Ｖ相電圧線ＶＬ、およびＷ相電圧線ＷＬに接続され、これらのＵ相電圧線ＵＬ、Ｖ相電圧線ＶＬ、およびＷ相電圧線ＷＬを介してスイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridwに接続される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２は、商用電源ＧＲＩＤから供給された交流電圧に基づいて直流バス電圧Ｖdcを生成するとともに、直流バス電圧Ｖdcが所定の電圧になるように電圧一定制御を行うようになっている。
The bidirectional DC /
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２を介してバッテリＢＴに接続されるとともに、高電圧線ＨＬおよび低電圧線ＬＬを介して双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、直流バス電圧Ｖdcおよびバッテリ電流Ｉbtに基づいて、バッテリＢＴを充放電させる充放電制御を行うようになっている。
Bidirectional DC / DC converter 51 is connected to battery BT via terminals T11 and T12, and is also connected to bidirectional DC /
電流検出部５３は、Ｕ相電圧線ＵＬに流れる電流ｉ_uを検出する交流センサである。電流検出部５３は、電流ｉ_uを検出するセンサと、検出した電流ｉ_uに応じた検出電圧Ｖi_uを生成するアナログ回路とを含んでいる。電流検出部５３の第１端は双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２に接続され、第２端はスイッチＳgriduに接続されている。そして、電流検出部５３は、検出した電流ｉ_uに応じた検出電圧Ｖi_uを制御部６０に供給するようになっている。
The
電流検出部５４は、Ｖ相電圧線ＶＬに流れる電流ｉ_vを検出する交流センサである。電流検出部５４は、電流ｉ_vを検出するセンサと、検出した電流ｉ_vに応じた検出電圧Ｖi_vを生成するアナログ回路とを含んでいる。電流検出部５４の第１端は双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２に接続され、第２端はスイッチＳgridvに接続されている。そして、電流検出部５４は、検出した電流ｉ_vに応じた検出電圧Ｖi_vを制御部６０に供給するようになっている。
The
電流検出部５５は、Ｗ相電圧線ＷＬに流れる電流ｉ_wを検出する交流センサである。電流検出部５５は、電流ｉ_wを検出するセンサと、検出した電流ｉ_wに応じた検出電圧Ｖi_wを生成するアナログ回路とを含んでいる。電流検出部５５の第１端は双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２に接続され、第２端はスイッチＳgridwに接続されている。そして、電流検出部５５は、検出した電流ｉ_wに応じた検出電圧Ｖi_wを制御部６０に供給するようになっている。
The
スイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridwは、オン状態になることにより、Ｕ相電圧線ＵＬ、Ｖ相電圧線ＶＬ、およびＷ相電圧線ＷＬを商用電源ＧＲＩＤに接続するものである。スイッチＳgriduの第１端はＵ相電圧線ＵＬに接続され、第２端は端子Ｔ４１に接続されている。スイッチＳgridvの第１端はＶ相電圧線ＶＬに接続され、第２端は端子Ｔ４２に接続されている。スイッチＳgridwの第１端はＷ相電圧線ＷＬに接続され、第２端は端子Ｔ４３に接続されている。スイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridwは、制御部６０から供給されたスイッチ制御信号Ｓｇに基づいてオンオフするようになっている。スイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridwは、例えば、リレーを用いて構成される。 The switches Sgridu, Sgridv, and Sgridw connect the U-phase voltage line UL, the V-phase voltage line VL, and the W-phase voltage line WL to the commercial power supply GRID when turned on. The switch Sgridu has a first end connected to the U-phase voltage line UL, and a second end connected to the terminal T41. The switch Sgridv has a first end connected to the V-phase voltage line VL, and a second end connected to the terminal T42. The switch Sgridw has a first end connected to the W-phase voltage line WL, and a second end connected to the terminal T43. The switches Sgridu, Sgridv, and Sgridw are turned on and off based on a switch control signal Sg supplied from the control unit 60. The switches Sgridu, Sgridv, and Sgridw are configured using, for example, a relay.
電圧検出部５６は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｕ相の交流電圧とＷ相の交流電圧の差電圧である電圧ｅ_uwを検出する交流センサである。電圧検出部５６は、電圧ｅ_uwを検出するセンサと、検出した電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを生成するアナログ回路とを含んでいる。電圧検出部５６の第１端は端子Ｔ４１に接続され、第２端は端子Ｔ４３に接続されている。電圧検出部５６は、端子Ｔ４３における電圧からみた端子Ｔ４１における電圧を電圧ｅ_uwとして検出する。そして、電圧検出部５６は、検出した電圧ｅ_uwに応じた検出電圧Ｖe_uwを制御部６０に供給するようになっている。
The
電圧検出部５７は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｕ相の交流電圧とＶ相の交流電圧の差電圧である電圧ｅ_uvを検出する交流センサである。電圧検出部５７は、電圧ｅ_uvを検出するセンサと、検出した電圧ｅ_uvに応じた検出電圧Ｖe_uvを生成するアナログ回路とを含んでいる。電圧検出部５７の第１端は端子Ｔ４１に接続され、第２端は端子Ｔ４２に接続されている。電圧検出部５７は、端子Ｔ４２における電圧からみた端子Ｔ４１における電圧を電圧ｅ_uvとして検出する。そして、電圧検出部５７は、検出した電圧ｅ_uvに応じた検出電圧Ｖe_uvを制御部６０に供給するようになっている。
The
電圧検出部５８は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｖ相の交流電圧とＷ相の交流電圧の差電圧である電圧ｅ_vwを検出する交流センサである。電圧検出部５８は、電圧ｅ_vwを検出するセンサと、検出した電圧ｅ_vwに応じた検出電圧Ｖe_vwを生成するアナログ回路とを含んでいる。電圧検出部５８の第１端は端子Ｔ４２に接続され、第２端は端子Ｔ４３に接続されている。電圧検出部５８は、端子Ｔ４３における電圧からみた端子Ｔ４２における電圧を電圧ｅ_vwとして検出する。そして、電圧検出部５８は、検出した電圧ｅ_vwに応じた検出電圧Ｖe_vwを制御部６０に供給するようになっている。
The
端子Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。商用電源ＧＲＩＤは、３相３線式（Δ結線）のものであり、商用電源ＧＲＩＤのＵ相電圧線が電力変換装置２の端子Ｔ４１に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＶ相電圧線が電力変換装置２の端子Ｔ４２に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＷ相電圧線が電力変換装置２の端子Ｔ４３に接続されている。
The terminals T41, T42, T43 are connected to the commercial power supply GRID. The commercial power supply GRID is of a three-phase three-wire type (Δ connection). The U-phase voltage wire of the commercial power supply GRID is connected to the terminal T41 of the
制御部６０は、電力変換部５０、およびスイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridwの動作を制御するものである。具体的には、制御部６０は、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_u、電流検出部５４から供給された検出電圧Ｖi_v、電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_w、電圧検出部５６から供給された検出電圧Ｖe_uw、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uv、および電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて、電力変換部５０の動作を制御する。また、制御部６０は、電流検出部５３〜５５および電圧検出部５６〜５８の異常を検出する動作をも行うことができるようになっている。
The control unit 60 controls the operation of the
制御部６０は、電力変換制御部６１と、異常検出部７０とを有している。電力変換制御部６１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ５２の動作を制御するものである。異常検出部７０は、電流検出部５３〜５５および電圧検出部５６〜５８の異常を検出する、異常検出動作を行うものである。
The control unit 60 includes a power
異常検出部７０は、２つの変換部７５（変換部７５Ａ，７５Ｂ）と、２つの位相同期部７１（位相同期部７１Ａ，７１Ｂ）と、２つの監視部７２（監視部７２Ａ，７２Ｂ）と、２つの判定部７３（判定部７３Ａ，７３Ｂ）と、検出制御部７４とを有している。
The
変換部７５Ａは、検出電圧Ｖe_uv，Ｖe_vw，Ｖe_uwに基づいて、例えば以下の式を用いて信号ｘαＡ，ｘβＡを生成するものである。
変換部７５Ｂは、検出電圧Ｖi_u，Ｖi_v，Ｖi_wに基づいて、例えば以下の式を用いて信号ｘαＢ，ｘβＢを生成するものである。
位相同期部７１は、交流信号に基づいて位相同期動作を行うことにより、角周波数偏差Δωについての情報を生成するものである。具体的には、位相同期部７１Ａは、変換部７５Ａから供給された信号ｘαＡ，ｘβＡに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δω（角周波数偏差ΔωＡ）についての情報を生成し、この角周波数偏差ΔωＡについての情報を監視部７２Ａに供給する。また、位相同期部７１Ａは、この位相同期動作を行うことにより位相θＡについての情報を生成し、この位相θＡについての情報を電力変換制御部６１に供給するようになっている。位相同期部７１Ｂは、変換部７５Ｂから供給された信号ｘαＢ，ｘβＢに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数偏差Δω（角周波数偏差ΔωＢ）についての情報を生成し、この角周波数偏差ΔωＢについての情報を監視部７２Ｂに供給する。また、位相同期部７１Ｂは、この位相同期動作を行うことにより位相θＢについての情報を生成し、この位相θＢについての情報を電力変換制御部６１に供給するようになっている。以下に、位相同期部７１Ａを例に挙げて、詳細に説明する。
The phase synchronization section 71 generates information about the angular frequency deviation Δω by performing a phase synchronization operation based on the AC signal. Specifically, the
図１０は、位相同期部７１Ａの一構成例を表すものである。なお、この図１０では、位相同期部７１Ａに加え、この位相同期部７１Ａに係る監視部７２Ａおよび判定部７３Ａをも描いている。位相同期部７１Ａは、ローパスフィルタ８１，８２を有している。
FIG. 10 illustrates a configuration example of the
ローパスフィルタ８１は、変換部７５Ａから供給された信号ｘαＡに含まれる高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成するものである。ローパスフィルタ８１におけるラプラス形式の伝達関数Ｈ（ｓ）は、例えば以下のように表すことができる。
ローパスフィルタ８２は、変換部７５Ａから供給された信号ｘβＡに含まれる高周波数成分を除去することにより、信号ｙβを生成するものである。ローパスフィルタ８２における伝達関数Ｈ（ｓ）は、式ＥＱ９に示したローパスフィルタ８１における伝達関数Ｈ（ｓ）と同じである。
The low-
この構成により、例えば、位相同期部７１Ａでは、電圧検出部５６から供給された検出電圧Ｖe_uw、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uv、および電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて、位相同期動作が行われる。位相同期が確立すると、誤差信号errは、ほぼ一定の値になる。また、例えば、電圧検出部５６〜５８のうちの少なくとも１つに異常が生じた場合には、位相同期部７１Ａでは位相同期は確立せず、誤差信号errの値は振動し、その結果、角周波数偏差ΔωＡは大きな振幅で振動する。これにより、この位相同期部７１Ａの後段の回路である監視部７２Ａおよび判定部７３Ａは、このような振動する角周波数偏差ΔωＡに基づいて、この電圧検出部５６〜５８の異常を検出するようになっている。
With this configuration, for example, in the
以上、位相同期部７１Ａを例に説明したが、位相同期部７１Ｂについても同様である。位相同期部７１Ｂのローパスフィルタ８１は、変換部７５Ａから供給された信号ｘαＢに含まれる高周波数成分を除去することにより、信号ｙαを生成する。位相同期部７１Ｂのローパスフィルタ８２は、変換部７５Ａから供給された信号ｘβＢに含まれる高周波数成分を除去することにより、信号ｙβを生成する。
Although the
監視部７２（図９）は、上記第１の実施の形態に係る監視部３２と同様に、角周波数偏差Δωを監視するものである。具体的には、監視部７２Ａは、位相同期部７１Ａから供給された角周波数偏差ΔωＡについての情報に基づいて、角周波数偏差ΔωＡが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＡを生成し、このカウント値ＣＮＴＡを判定部７３Ａに供給する。監視部７２Ｂは、位相同期部７１Ｂから供給された角周波数偏差ΔωＢについての情報に基づいて、角周波数偏差ΔωＢが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＢを生成し、このカウント値ＣＮＴＢを判定部７３Ｂに供給する。
The monitoring unit 72 (FIG. 9) monitors the angular frequency deviation Δω, similarly to the monitoring unit 32 according to the first embodiment. Specifically, based on the information on angular frequency deviation ΔωA supplied from
判定部７３（図１）は、上記第１の実施の形態に係る判定部３３と同様に、カウント値ＣＮＴに基づいて、異常判定を行うものである。具体的には、判定部７３Ａは、監視部７２Ａから供給されたカウント値ＣＮＴＡに基づいて、カウント値ＣＮＴＡがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電圧検出部５６〜５８のうちの少なくとも１つに異常が生じたと判定する。同様に、判定部７３Ｂは、監視部７２Ｂから供給されたカウント値ＣＮＴＢに基づいて、カウント値ＣＮＴＢがカウント値ＣＮＴ０に達した場合に、電流検出部５３〜５５のうちの少なくとも１つに異常が生じたと判定する。そして、判定部７３Ａ，７３Ｂは、判定結果を出力するようになっている。
The determination unit 73 (FIG. 1) performs an abnormality determination based on the count value CNT, similarly to the determination unit 33 according to the first embodiment. Specifically, based on the count value CNTA supplied from the
検出制御部７４は、上記第１の実施の形態に係る検出制御部３４と同様に、異常検出部７０における異常検出動作を制御するものである。また、検出制御部７４は、例えば、角周波数ωlimおよび基本角周波数ωoについての情報を位相同期部７１Ａ，７１Ｂに供給し、角周波数ωlim2についての情報およびリセット信号ＲＳＴを監視部７２Ａ，７２Ｂに供給するようになっている。
The
ここで、電力変換部５０は、本開示における「電力変換部」の一具体例に対応する。電流検出部５３〜５５および電圧検出部５６〜５８のいずれかは、本開示における「第１の交流センサ」の一具体例に対応する。位相同期部７１は、本開示における「位相同期部」の一具体例に対応する。監視部７２および判定部７３は、本開示における「検出部」の一具体例に対応する。ローパスフィルタ８１，８２は、本開示における「ローパスフィルタ」の一具体例に対応する。
Here, the
以上のように、電力変換装置２では、電圧検出部５６から供給された検出電圧Ｖe_uw、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uv、および電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて位相同期部７１Ａが位相同期動作を行うようにしたので、３つの電圧検出部５６〜５８の異常をまとめて検出することができる。同様に、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_u、電流検出部５４から供給された検出電圧Ｖi_v、および電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_wに基づいて位相同期部７１Ｂが位相同期動作を行うようにしたので、３つの電流検出部５３〜５５の異常をまとめて検出することができる。その結果、電力変換装置２では、回路規模を抑えつつ、交流センサの異常を効果的に検出することができる。
As described above, in the
以上のように本実施の形態では、３つの電圧検出部から供給された検出電圧に基づいて位相同期部７１Ａが位相同期動作を行い、３つの電流検出部から供給された検出電圧に基づいて位相同期部７１Ｂが位相同期動作を行うようにしたので、回路規模を抑えつつ、交流センサの異常を効果的に検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the
[変形例２−１]
上記実施の形態では、３つの電流検出部５３〜５５、および３つの電圧検出部５６〜５８を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば図１１に示す電力変換装置２Ａのように、３つの電圧検出部５６〜５８のうちの１つを省いてもよいし、３つの電流検出部５３〜５５のうちの１つを省いてもよい。この電力変換装置２Ａは、２つの電流検出部５３，５５と、２つの電圧検出部５７，５８と、制御部６０Ａとを備えている。制御部６０Ａは、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_uおよび電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_wに基づいて、以下の式を用いて、検出電圧Ｖi_vを求める。また、制御部６０Ａは、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uvおよび電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて、以下の式を用いて、検出電圧Ｖe_uwを求める。
In the above embodiment, three
[変形例２−２]
上記実施の形態では、電力変換装置２は、自立運転を行わずに、系統連系運転を行うように構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、第１の実施の形態に係る電力変換装置１（図１）と同様に、系統連系運転モードＭ１および自立運転モードＭ２を含む２つの運転モードで動作を行うように構成してもよい。
[Modification 2-2]
In the above embodiment, the
[変形例２−３]
上記実施の形態では、上記実施の形態では、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_u、電流検出部５４から供給された検出電圧Ｖi_v、および電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_wに基づいて位相同期部７１Ｂが位相同期動作を行うようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、第１の実施の形態に係る電力変換装置１（図１）と同様に、３つの位相同期部（第１の位相同期部、第２の位相同期部、および第３の位相同期部）を設け、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_uに基づいて第１の位相同期部が位相同期動作を行い、電流検出部５４から供給された検出電圧Ｖi_vに基づいて第２の位相同期部が位相同期動作を行い、電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_wに基づいて第３の位相同期部が位相同期動作を行うようにしてもよい。これにより、３つの電流検出部５３〜５５の異常を個別に検出することができる。
[Modification 2-3]
In the above embodiment, in the above embodiment, the detection voltage Vi_u supplied from the
同様に、電圧検出部５６から供給された検出電圧Ｖe_uw、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uv、および電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて位相同期部７１Ａが位相同期動作を行うようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、第１の実施の形態に係る電力変換装置１（図１）と同様に、３つの位相同期部（第４の位相同期部、第５の位相同期部、および第６の位相同期部）を設け、電圧検出部５６から供給された検出電圧Ｖe_uwに基づいて第４の位相同期部が位相同期動作を行い、電圧検出部５７から供給された検出電圧Ｖe_uvに基づいて第５の位相同期部が位相同期動作を行い、電圧検出部５８から供給された検出電圧Ｖe_vwに基づいて第６の位相同期部が位相同期動作を行うようにしてもよい。これにより、３つの電圧検出部５６〜５８の異常を個別に検出することができる。
Similarly, the
[変形例２−４]
上記実施の形態では、本技術を３相３線式（Δ結線）の電源装置に適用したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、３相４線式（Ｙ結線）の電源装置に適用してもよい。以下に、本変形例に係る電力変換装置２Ｂについて、詳細に説明する。
[Modification 2-4]
In the above embodiment, the present technology is applied to a three-phase three-wire (Δ connection) power supply device. However, the present invention is not limited to this, and instead, for example, a three-phase four-wire (Y connection) ) May be applied to the power supply device. Hereinafter, a power conversion device 2B according to the present modification will be described in detail.
図１２は、電力変換装置２Ｂの一構成例を表すものである。電力変換装置２Ｂは、電力変換部９０と、スイッチＳgridoと、電圧検出部９６，９７，９８と、制御部１００とを備えている。
FIG. 12 illustrates a configuration example of the power conversion device 2B. The power conversion device 2B includes a
電力変換部９０は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うものである。電力変換部９０は、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２を有している。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２は、３相４線式のインバータである。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２は、例えば図示しないＬＣフィルタ回路を介してＵ相電圧線ＵＬ、Ｖ相電圧線ＶＬ、Ｗ相電圧線ＷＬ、およびＯ相電圧線ＯＬに接続され、これらのＵ相電圧線ＵＬ、Ｖ相電圧線ＶＬ、Ｗ相電圧線ＷＬ、およびＯ相電圧線ＯＬを介してスイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridw，Ｓgridoに接続される。
The
スイッチＳgridoの第１端はＯ相電圧線ＯＬに接続され、第２端は端子Ｔ４４に接続されている。スイッチＳgridoは、制御部１００から供給されたスイッチ制御信号Ｓｇに基づいてオンオフするようになっている。
The switch Sgrid has a first end connected to the O-phase voltage line OL, and a second end connected to the terminal T44. The switch Sgrido is turned on / off based on a switch control signal Sg supplied from the
電圧検出部９６は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｕ相の交流電圧とＯ相の電圧の差電圧である電圧ｅ_uoを検出する交流センサである。電圧検出部９６は、検出した電圧ｅ_uoに応じた検出電圧Ｖe_uoを制御部１００に供給するようになっている。電圧検出部９７は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｖ相の交流電圧とＯ相の電圧の差電圧である電圧ｅ_voを検出する交流センサである。電圧検出部９７は、検出した電圧ｅ_voに応じた検出電圧Ｖe_voを制御部１００に供給するようになっている。電圧検出部９８は、商用電源ＧＲＩＤから供給される、Ｗ相の交流電圧とＯ相の電圧の差電圧である電圧ｅ_woを検出する交流センサである。電圧検出部９８は、検出した電圧ｅ_woに応じた検出電圧Ｖe_woを制御部１００に供給するようになっている。
The
端子Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３，Ｔ４４は、商用電源ＧＲＩＤに接続されている。商用電源ＧＲＩＤは、３相４線式（Ｙ結線）のものであり、商用電源ＧＲＩＤのＵ相電圧線が電力変換装置２Ｂの端子Ｔ４１に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＶ相電圧線が電力変換装置２Ｂの端子Ｔ４２に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＷ相電圧線が電力変換装置２Ｂの端子Ｔ４３に接続され、商用電源ＧＲＩＤのＯ相電圧線が電力変換装置２Ｂの端子Ｔ４４に接続されている。 The terminals T41, T42, T43, T44 are connected to the commercial power supply GRID. The commercial power supply GRID is of a three-phase four-wire type (Y connection), a U-phase voltage line of the commercial power supply GRID is connected to a terminal T41 of the power converter 2B, and a V-phase voltage line of the commercial power supply GRID is power-converted. The W-phase voltage line of the commercial power supply GRID is connected to the terminal T43 of the power converter 2B, and the O-phase voltage line of the commercial power supply GRID is connected to the terminal T44 of the power converter 2B. .
制御部１００は、電力変換部９０、およびスイッチＳgridu，Ｓgridv，Ｓgridw，Ｓgridoの動作を制御するものである。具体的には、制御部１００は、電流検出部５３から供給された検出電圧Ｖi_u、電流検出部５４から供給された検出電圧Ｖi_v、電流検出部５５から供給された検出電圧Ｖi_w、電圧検出部９６から供給された検出電圧Ｖe_uo、電圧検出部９７から供給された検出電圧Ｖe_vo、および電圧検出部９８から供給された検出電圧Ｖe_woに基づいて、電力変換部９０の動作を制御する。また、制御部１００は、電流検出部５３〜５５および電圧検出部９６〜９８の異常を検出する動作をも行うことができるようになっている。
The
制御部１００は、電力変換制御部１０１と、異常検出部１１０とを有している。電力変換制御部１０１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５１および双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２の動作を制御するものである。異常検出部１１０は、電流検出部５３〜５５および電圧検出部９６〜９８の異常を検出する、異常検出動作を行うものである。
The
異常検出部１１０は、変換部１１５Ａを有している。変換部１１５Ａは、検出電圧Ｖe_uo，Ｖe_vo，Ｖe_woに基づいて、例えば以下の式を用いて信号ｘαＡ，ｘβＡを生成するものである。
［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。
[Other Modifications]
Also, two or more of these modifications may be combined.
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the embodiment and the modifications, the present invention is not limited to the embodiment and the like, and various modifications are possible.
例えば、上記第１の実施の形態では、式ＥＱ１に示した伝達関数Ｈ（ｓ）を有するバンドパスフィルタ４１を用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、より高次のフィルタを用いてもよい。同様に、上記第２の実施の形態では、式ＥＱ９に示した伝達関数Ｈ（ｓ）を有するローパスフィルタ８１，８２を用いたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、より高次のフィルタを用いてもよい。
For example, in the first embodiment, the band-
例えば、上記第１の実施の形態では、制御部２０に、位相同期部３１、監視部３２、および判定部３３をそれぞれ３つずつ設けることにより３系統分の異常検出回路を構成したが、これに限定されるものではない。例えば、マイクロコントローラの処理能力が低い場合には、２系統分の異常検出回路を構成してもよいし、１系統分の異常検出回路を構成してもよい。図１３に、２系統分の異常検出回路を構成した電力変換装置１Ａの一構成例を示す。電力変換装置１Ａは、制御部１２０を備えている。制御部１２０は、異常検出部１３０を有している。異常検出部１３０は、信号生成部１３１と、２つの位相同期部３１（位相同期部３１Ａ，３１Ｂ）と、２つの監視部３２（監視部３２Ａ，３２Ｂ）と、２つの判定部３３（判定部３３Ａ，３３Ｂ）とを有している。信号生成部１３１は、検出電圧Ｖe_uwおよび検出電圧Ｖe_stdに基づいて、例えば以下の２つの式のいずれか１つを用いて信号Ｖe_uw2を生成するものである。
例えば、上記実施の形態では、角周波数偏差Δωに基づいて交流センサの異常を検出したが、これに限定されるものではなく、角周波数ωに基づいて交流センサの異常を検出してもよい。以下に、本技術を第１の実施の形態に係る電力変換装置１に適用した場合の例について説明する。図１４に、本変形例に係る電力変換装置１Ｂの一構成例を示す。電力変換装置１Ｂは、制御部１４０を備えている。制御部１４０は異常検出部１５０を有している。異常検出部１５０は、３つの位相同期部１５１（位相同期部１５１Ａ，１５Ｂ，１５１Ｃ）と、３つの監視部１５２（監視部１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ）と、検出制御部１５４とを有している。位相同期部１５１は、交流信号に基づいて位相同期動作を行うことにより、角周波数ωについての情報を生成するものである。具体的には、位相同期部１５１Ａは、電圧検出部１４から供給された検出電圧Ｖe_uwに基づいて、位相同期動作を行うことにより角周波数ω（角周波数ωＡ）についての情報を生成し、この角周波数ωＡについての情報を監視部１５２Ａに供給する。位相同期部１５１Ｂ，１５１Ｃについても同様である。監視部１５２は、角周波数ωを監視するものである。具体的には、監視部１５２Ａは、位相同期部１５１Ａから供給された角周波数ωＡについての情報に基づいて、角周波数ωＡが大きな振幅で振動したときに、この振動に応じてカウント値ＣＮＴＡを生成し、このカウント値ＣＮＴＡを判定部３３Ａに供給する。監視部１５２Ｂ，１５２Ｃについても同様である。
For example, in the above embodiment, the abnormality of the AC sensor is detected based on the angular frequency deviation Δω. However, the present invention is not limited to this, and the abnormality of the AC sensor may be detected based on the angular frequency ω. Hereinafter, an example in which the present technology is applied to the
図１５に、位相同期部１５１Ａおよび監視部１５２Ａの一構成例を示す。位相同期部１５１Ａの加算部４６は、角周波数ω（＝ωo＋Δω１）についての情報を、角周波数ωＡについての情報として、監視部１５２Ａに供給する。監視部１５２Ａは、パルス生成部１５８を有している。パルス生成部１５８は、角周波数ωＡについての情報に基づいて、パルス信号ＳＰを生成するものである。具体的には、パルス生成部１５８は、角周波数ωＡと、２つの所定の閾値（ωlim_max，ωlim_min）とを比較することにより、角周波数ωＡが大きな振幅で振動しているかどうかを確認し、角周波数ωＡが大きな振幅で振動しているときに、この振動に応じてパルス信号ＳＰを生成する。ここで、角周波数ωは、本開示における「周波数情報」の一具体例に対応する。
FIG. 15 shows a configuration example of the
図１６に示したように、例えば、電圧検出部１４が正常に動作している場合（正常期間ＴＡ）には、位相同期部１５１Ａでは、位相同期が確立するので、角周波数ωＡは基本角周波数ωｏ付近になる（図１６（Ａ））。この場合には、角周波数ωＡは、上側の閾値ωlim_maxや、下側の閾値ωlim_minに到達しない。一方、電圧検出部１４に異常が生じた場合（異常期間ＴＢ）には、位相同期が確立せず、角周波数ωＡが大きな振幅で振動する（図１６（Ａ））。パルス生成部１５８は、角周波数ωＡが、上側の閾値ωlim_maxを上回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを低レベルから高レベルに変化させ、角周波数ωＡが、下側の閾値ωlim_minを下回ったタイミングで、パルス信号ＳＰを高レベルから低レベルに変化させる。これらの閾値ωlim_max，ωlim_minについての情報は、検出制御部１５４から供給される。閾値ωlim_max，ωlim_minは、系統連系運転モードＭ１では、以下の式を用いて表される。
例えば、上記実施の形態等では、位相同期部３１Ａ（図３）および位相同期部７１Ａ（図１０）などにおいて、フィルタ回路を用いて信号ｙα，ｙβを生成したが、これに限定されるものではない。例えば、位相同期部３１Ａ（図３）では、交流センサの構成や検出方法に応じて、適宜、バンドパスフィルタ４１を省いてもよい。この場合には、例えば、検出電圧Ｖe_uwを信号ｙαとして用いることができる。また、オールパスフィルタ４２の代わりに微分回路を用い、この微分回路を用いて、信号ｙαに基づいて信号ｙβを生成してもよい。また、例えば位相同期部７１Ａ（図１０）では、交流センサの構成や検出方法に応じて、適宜、ローパスフィルタ８１，８２を省いてもよい。この場合には、例えば、信号ｘαＡを信号ｙαとして用いることができ、信号ｘβＡを信号ｙβとして用いることができる。
For example, in the above-described embodiments and the like, the signals yα and yβ are generated using the filter circuits in the
例えば、上記実施の形態等では、基本角周波数ωｏを“２π×６０Ｈｚ”にしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば“２π×５０Ｈｚ”にしてもよい。 For example, in the above embodiment and the like, the basic angular frequency ωo is set to “2π × 60 Hz”. However, the present invention is not limited to this. For example, the basic angular frequency ωo may be set to “2π × 50 Hz”.
例えば、上記実施の形態等では、電力変換装置に交流センサを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、商用電源ＧＲＩＤに交流センサを設けてもよい。このような交流センサは、例えば、クランプ型の交流電流センサを用いることができる。この場合でも、異常検出部は、この交流センサから供給された検出電圧に基づいて、交流センサの異常を検出することができる。 For example, in the above-described embodiment and the like, an AC sensor is provided in the power converter, but the present invention is not limited to this. For example, an AC sensor may be provided in the commercial power supply GRID. As such an AC sensor, for example, a clamp-type AC current sensor can be used. Also in this case, the abnormality detection unit can detect the abnormality of the AC sensor based on the detection voltage supplied from the AC sensor.
例えば、上記実施の形態等では、本技術を、直流電力と交流電力との間で電力を変換する電力変換装置に適用したが、これに限定されるものではない。これに代えて、本技術を、第１の交流電力と第２の交流電力との間で、周波数変換を行うことにより電力を変換する電力変換装置に適用してもよい。周波数変換は、５０Ｈｚと６０Ｈｚとの間で行ってもよいし、商用電源の周波数（５０Ｈｚや６０Ｈｚ）と、航空機や船舶において用いられる電源の周波数（４００Ｈｚ）との間で行ってもよい。この場合、基本角周波数ωｏ、角周波数ωlim，ωlim2は、適宜設定することができる。 For example, in the above-described embodiments and the like, the present technology is applied to the power converter that converts power between DC power and AC power, but is not limited thereto. Instead, the present technology may be applied to a power converter that converts power by performing frequency conversion between first AC power and second AC power. The frequency conversion may be performed between 50 Hz and 60 Hz, or between the frequency of a commercial power supply (50 Hz or 60 Hz) and the frequency of a power supply (400 Hz) used in an aircraft or a ship. In this case, the basic angular frequency ωo and the angular frequencies ωlim and ωlim2 can be set as appropriate.
例えば、本技術を、産業用の３相交流モータ装置に用いられる交流センサの異常検出に用いてもよい。 For example, the present technology may be used for abnormality detection of an AC sensor used in an industrial three-phase AC motor device.
例えば、上記の実施の形態に係る電力変換装置は、車両に搭載することができる。車両では、しばしば自己診断機能が搭載される。車両の自己診断機能では、例えば、ＯＢＤ２（On-board diagnostics 2）規格に準拠することが望まれる。上記の実施の形態に係る電力変換装置を車両に搭載することにより、交流センサの異常を検出することができるため、自己診断を行うことができる。 For example, the power converter according to the above embodiment can be mounted on a vehicle. In vehicles, a self-diagnosis function is often mounted. In the vehicle self-diagnosis function, for example, it is desired to conform to the OBD2 (On-board diagnostics 2) standard. By mounting the power converter according to the above-described embodiment on a vehicle, it is possible to detect an abnormality of the AC sensor, so that a self-diagnosis can be performed.
１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，２Ｂ…電力変換装置、１０，５０，９０…電力変換部、１１，５１…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２，５２…双方向ＤＣ／ＡＣインバータ、１３，５３〜５５…電流検出部、１４，１５，５６〜５８，９６〜９８…電圧検出部、２０，６０，６０Ａ，１００，１２０，１４０…制御部、２１，６１，１０１…電力変換制御部、３０，７０，１１０，１３０，１５０…異常検出部、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，７１，７１Ａ，７１Ｂ，１５１，１５１Ａ，１５１Ｂ，１５１Ｃ…位相同期部、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，７２，７２Ａ，７２Ｂ，１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ…監視部、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，７３，７３Ａ，７３Ｂ…判定部、３４，７４…検出制御部、４１…バンドパスフィルタ、４２…オールパスフィルタ、４３…誤差信号生成部、４４…ループフィルタ、４５…リミッタ、４６…加算部、４７…積分部、４８，１５８…パルス生成部、４９…カウンタ、７５，７５Ａ，７５Ｂ，１１５Ａ…変換部、８１，８２…ローパスフィルタ、１３１…信号生成部、ＢＴ…バッテリ、ＣＮＴ，ＣＮＴＡ，ＣＮＴＢ，ＣＮＴＣ…カウント値、err…誤差信号、ｅ_uo，ｅ_uv，ｅ_uw，ｅ_vo，ｅ_vw，ｅ_wo…電圧、ＧＲＩＤ…商用電源、ＨＬ…高電圧線、Ｉbt…バッテリ電流、ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w…電流、ＬＬ…低電圧線、ＬＯＡＤ…負荷装置、Ｍ１…系統連系運転モード、Ｍ２…自立運転モード、ＯＬ…Ｏ相電圧線、ＲＳＴ…リセット信号、Ｓｇ，Ｓｓ…スイッチ制御信号、Ｓgrido，Ｓgridu，Ｓgridv，Ｓgridw，Ｓstdu，Ｓstdw…スイッチ、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１〜Ｔ４４…端子、ＵＬ…Ｕ相電圧線、Ｖbt…バッテリ電圧、Ｖdc…直流バス電圧、Ｖe_std，Ｖe_uo，Ｖe_uv，Ｖe_uw，Ｖe_vo，Ｖe_vw，Ｖe_wo，Ｖi_u…検出電圧、Ｖe_uw2…信号、ＶＬ…Ｖ相電圧線、ＷＬ…Ｗ相電圧線、ｘαＡ，ｘαＢ，ｘβＡ，ｘβＢ，ｙα，ｙβ…信号、Δｆ，ΔｆＡ，ΔｆＢ…周波数偏差、Δω，Δω１，ΔωＡ，ΔωＢ，ΔωＣ…角周波数偏差、ω，ωＡ，ωＢ，ωＣ…角周波数、ωlim，ωlim2…角周波数、ωlim_max，ωlim_min…閾値、ωo…基本角周波数、θ，θＡ，θＢ…位相。 1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B power converter, 10, 50, 90 power converter, 11, 51 bidirectional DC / DC converter, 12, 52 bidirectional DC / AC inverter, 13, 53-55: current detector, 14, 15, 56-58, 96-98: voltage detector, 20, 60, 60A, 100, 120, 140 ... controller, 21, 61, 101 ... power conversion controller, 30, 70, 110, 130, 150... Abnormality detection unit, 31, 31A, 31B, 31C, 71, 71A, 71B, 151, 151A, 151B, 151C... Phase synchronization unit, 32, 32A, 32B, 32C, 72 72A, 72B, 152, 152A, 152B, 152C ... monitoring unit, 33, 33A, 33B, 33C, 73, 73A, 73B ... determination unit, 34, 74 ... detection control unit, 41 ... band 42, an all-pass filter, 43, an error signal generator, 44, a loop filter, 45, a limiter, 46, an adder, 47, an integrator, 48, 158, a pulse generator, 49, a counter, 75, 75A, 75B, 115A: conversion unit, 81, 82: low-pass filter, 131: signal generation unit, BT: battery, CNT, CNTA, CNTB, CNTC: count value, err: error signal, e_uo, e_uv, e_uw, e_vo, e_vw, e_wo: voltage, GRID: commercial power, HL: high voltage line, Ibt: battery current, i_u, i_v, i_w: current, LL: low voltage line, LOAD: load device, M1: grid connection operation mode, M2: self-supporting Operation mode, OL: O-phase voltage line, RST: Reset signal, Sg, Ss: Switch control signal, Sgrido, Sgridu, Sgridv, Sgridw, Sstdu, Sstdw: Switch T11, T12, T21, T22, T31, T32, T41 to T44 ... terminals, UL ... U-phase voltage line, Vbt ... battery voltage, Vdc ... DC bus voltage, Ve_std, Ve_uo, Ve_uv, Ve_uw, Ve_vo, Ve_vw, Ve_wo, Vi_u: detected voltage, Ve_uw2: signal, VL: V-phase voltage line, WL: W-phase voltage line, xαA, xαB, xβA, xβB, yα, yβ: signal, Δf, ΔfA, ΔfB: frequency deviation, Δω, Δω1, ΔωA, ΔωB, ΔωC: angular frequency deviation, ω, ωA, ωB, ωC: angular frequency, ωlim, ωlim2: angular frequency, ωlim_max, ωlim_min: threshold, ωo: basic angular frequency, θ, θA, θB: phase.
Claims (13)
前記周波数情報に基づいて前記第１の交流センサの異常を検出可能な検出部と
を備えた異常検出装置。 A phase synchronization unit capable of obtaining frequency information by performing a phase synchronization operation based on a first detection signal supplied from the first AC sensor;
A detection unit that can detect an abnormality of the first AC sensor based on the frequency information.
前記検出部は、前記周波数情報が示す値と所定の閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記第１の交流センサの異常を検出可能である
請求項１に記載の異常検出装置。 The phase synchronization unit is configured such that, when the first detection signal is a DC signal, the value indicated by the frequency information can oscillate with an amplitude equal to or greater than a predetermined amplitude,
The abnormality detection device according to claim 1, wherein the detection unit is configured to compare a value indicated by the frequency information with a predetermined threshold and detect an abnormality of the first AC sensor based on a result of the comparison.
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差は、前記所定の振幅に対応し、
前記検出部は、
前記周波数情報が示す値が前記第１の閾値と交差するタイミングで立ち上がり、前記周波数情報が示す値が前記第２の閾値と交差するタイミングで立ち下がるパルスを有するパルス信号を生成可能なパルス生成部と、
前記パルス信号に基づいて、前記パルスの数をカウントすることによりカウント値を生成可能なカウンタと
を有し、
前記検出部は、前記カウント値に基づいて前記第１の交流センサの異常を検出可能である
請求項２に記載の異常検出装置。 The predetermined threshold includes a first threshold and a second threshold,
The difference between the first threshold and the second threshold corresponds to the predetermined amplitude,
The detection unit,
A pulse generation unit capable of generating a pulse signal having a pulse that rises at a timing at which the value indicated by the frequency information intersects the first threshold and falls at a timing at which the value indicated by the frequency information intersects the second threshold When,
A counter capable of generating a count value by counting the number of pulses based on the pulse signal,
The abnormality detection device according to claim 2, wherein the detection unit is capable of detecting an abnormality of the first AC sensor based on the count value.
請求項３に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 3, wherein the detection unit further includes a determination unit that can detect an abnormality of the first AC sensor when the count value reaches a predetermined count value.
請求項３または請求項４に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 3, wherein the counter is capable of resetting the count value each time a predetermined time elapses.
前記検出部は、前記周波数情報に基づいて、前記第１の交流センサおよび前記第２の交流センサの異常を検出可能である
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の異常検出装置。 The phase synchronization unit can perform the phase synchronization operation based on the first detection signal and a second detection signal supplied from a second AC sensor,
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the detection unit is capable of detecting an abnormality of the first AC sensor and the second AC sensor based on the frequency information. .
前記位相同期部は、前記信号生成部から出力された信号に基づいて前記位相同期動作を行うことが可能であり、
前記検出部は、前記周波数情報に基づいて、前記第１の交流センサおよび前記第２の交流センサの異常を検出可能である
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の異常検出装置。 Generating a composite signal of the first detection signal and the second detection signal based on the first detection signal and a second detection signal supplied from a second AC sensor; A signal generation unit that can selectively output the detection signal and the composite signal of the first detection signal and the composite signal.
The phase synchronization unit can perform the phase synchronization operation based on a signal output from the signal generation unit,
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the detection unit is capable of detecting an abnormality of the first AC sensor and the second AC sensor based on the frequency information. .
前記位相同期部は、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて前記位相同期動作を行うことが可能であり、
前記検出部は、前記周波数情報に基づいて、前記第１の交流センサ、前記第２の交流センサ、および前記第３の交流センサの異常を検出可能である
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の異常検出装置。 Based on the first detection signal, the second detection signal supplied from the second AC sensor, and the third detection signal supplied from the third AC sensor, the phases are mutually shifted by a predetermined phase. A conversion unit that can generate the shifted first signal and the second signal;
The phase synchronization unit can perform the phase synchronization operation based on the first signal and the second signal,
The said detection part can detect abnormality of the said 1st AC sensor, the said 2nd AC sensor, and the said 3rd AC sensor based on the said frequency information. An abnormality detection device according to claim 1.
請求項８に記載の異常検出装置。 The conversion unit generates a first difference signal based on a difference between the first detection signal and the second detection signal, and generates a first difference signal based on a difference between the first detection signal and the third detection signal. Generating a second differential signal based on the first and second differential signals, and generating the first signal and the second signal based on the first differential signal and the second differential signal. 9. The abnormality detection device according to 8.
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の異常検出装置。 The phase synchronization unit has a band pass filter capable of removing low frequency components and high frequency components included in the first detection signal, and performs the phase synchronization operation based on an output signal of the band pass filter. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 9.
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の異常検出装置。 The said phase synchronization part has a low-pass filter which can remove the high frequency component contained in the said 1st detection signal, and can perform the said phase synchronization operation based on the output signal of the said low-pass filter. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 9.
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein the frequency information is information about a frequency deviation or information about a frequency itself.
前記第２の電力における交流電圧または交流電流を検出可能な第１の交流センサと、
前記第１の交流センサから供給された第１の検出信号に基づいて位相同期動作を行うことにより周波数情報を求めることが可能な位相同期部と、
前記周波数情報に基づいて前記第１の交流センサの異常を検出可能な検出部と
を備えた電力変換装置。 A first power that is DC power or AC power, and a power conversion unit that can convert power between a second power that is AC power,
A first AC sensor capable of detecting an AC voltage or an AC current at the second power;
A phase synchronization unit that can obtain frequency information by performing a phase synchronization operation based on a first detection signal supplied from the first AC sensor;
A power conversion device comprising: a detection unit that can detect an abnormality of the first AC sensor based on the frequency information.
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