WO2022044927A1

WO2022044927A1 - Ｐｗｍコンバータに接続されるフィルタ及びコンバータシステム

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Publication number: WO2022044927A1
Application number: PCT/JP2021/030225
Authority: WO
Inventors: 裕也中川
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2022-03-03
Also published as: CN115968529A; JPWO2022044927A1; DE112021003182T5; US20230246559A1

Abstract

平滑コンデンサと平滑コンデンサを予備充電する予備充電回路とが接続されたＰＷＭコンバータの交流入出力側に設けられるフィルタは、ＰＷＭコンバータに直列接続されるリアクトルと、ＰＷＭコンバータに並列接続されるフィルタ用コンデンサと、閉状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に接続し、開状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に遮断するスイッチと、を備え、ＰＷＭコンバータの電源投入時点は、スイッチは開状態である。

Description

ＰＷＭコンバータに接続されるフィルタ及びコンバータシステム

　本発明は、ＰＷＭコンバータに接続されるフィルタ及びコンバータシステムに関する。

　工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータの駆動を制御するモータ駆動装置においては、交流電源から供給された交流電力をコンバータ（整流器）にて直流電力に一旦変換した後、さらにこの直流電力をインバータにて交流電力に変換して、この交流電力をモータ駆動電力としてモータに供給している。

　モータ駆動装置におけるコンバータとして、モータ減速時に生じる回生電力を三相交流電源側に戻す電源回生機能を有するＰＷＭコンバータが広く用いられている。ＰＷＭコンバータは、ダイオード及びこれに逆並列に接続されたスイッチング素子からなるパワー素子で構成されるブリッジ回路を備える。ＰＷＭコンバータは、ＰＷＭ制御方式に従ってスイッチング素子のオンオフ動作が制御されることにより、交流入出力側の交流電力と直流入出力側における直流電力との間で双方向に電力変換を行うことができる。

　ＰＷＭコンバータは、その直流入出力側に平滑コンデンサを有する。平滑コンデンサは、ＰＷＭコンバータからの直流出力の脈動分を抑える機能とともに直流電力を蓄積する機能を有する。

　平滑コンデンサは、モータ駆動装置の電源投入後（すなわちＰＷＭコンバータの電源投入後）からモータの駆動開始前（すなわちインバータによる電力変換動作開始前）までに所定の電圧に充電しておく必要がある。この充電は、一般に予備充電（初期充電）と称される。ＰＷＭコンバータ内の主電力変換回路と平滑コンデンサとの間、またはＰＷＭコンバータ内の主電力変換回路の交流入出力側には、平滑コンデンサを予備充電するための予備充電回路が設けられる。予備充電回路は、電源投入時に平滑コンデンサに流れ込む突入電流を抑制してパワー素子を過電流から保護する回路で、「初期充電回路」または「突入電流抑制回路」とも称されることがある。

　ＰＷＭコンバータ内のスイッチング素子をオンオフ動作させることにより、ＰＷＭコンバータの交流入出力側には高周波リプル電流が発生する。このような高周波リプル電流を吸収するために、ＰＷＭコンバータの交流入出力側には、リアクトル及びコンデンサからなるＬＣフィルタ（以下、単に「フィルタ」と称することがある。）が設けられるのが一般的である。

　例えば、三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとを有するスナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と前記出力三相電源の各相とを双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、前記第１のスナバダイオード群と前記スナバコンデンサとの間に設けられ、前記スナバコンデンサへの充電電流を抑制するための電流抑制抵抗と該電流抑制抵抗の両端を短絡するための短絡用コンタクタとを有するスナバ突入電流抑制回路と、前記スナバコンデンサの両端電圧を検出し、該検出電圧が一定のレベル以上になった場合に前記短絡用コンタクタを短絡させる手段と、前記第１のスナバダイオード群と前記電流抑制抵抗との間に、前記ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制するための入力フィルタ共振抑制コンデンサと、を備えたことを特徴とするマトリクスコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第４６６２０２２号公報

　フィルタ及びＰＷＭコンバータに電源が投入されると平滑コンデンサ３の予備充電が開始される。平滑コンデンサにエネルギーが蓄積されていない状態から予備充電が開始されるので、ＰＷＭコンバータの電源投入直後は、予備充電回路により平滑コンデンサに流れる電流が抑制される。このため、予備充電が完了するまで平滑コンデンサはパワー素子に印加される電圧変動を抑制することができない。また電源投入時、フィルタ内のフィルタ用コンデンサとリアクトルとの間でＬＣ共振が発生し、通常よりも高い電圧がＰＭＷコンバータの交流入力側に発生する。ＬＣ共振が発生してＰＷＭコンバータ内のパワー素子にその定格電圧を超える電圧が印加されると、パワー素子が破壊される問題がある。したがって、交流入出力側にフィルタが設けられたＰＷＭコンバータにおいては、電源投入時に発生するＬＣ共振に起因するパワー素子の破壊を防ぐ技術が望まれている。

　本開示の一態様によれば、平滑コンデンサ及び平滑コンデンサを予備充電する予備充電回路が接続されたＰＷＭコンバータの交流入出力側に設けられるフィルタは、ＰＷＭコンバータに直列接続されるリアクトルと、ＰＷＭコンバータに並列接続されるフィルタ用コンデンサと、閉状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に接続し、開状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に遮断するスイッチと、を備え、ＰＷＭコンバータの電源投入時点は、スイッチは開状態である。

　また、本開示の一態様によれば、コンバータシステムは、ＰＷＭ制御により交流入出力側の交流電力と直流入出力側における直流電力との間で電力変換を行う電力変換部、電力変換部の直流入出力側に設けられるコンデンサ、及び平滑コンデンサを予備充電する予備充電回路を有するＰＷＭコンバータと、電力変換部の交流入出力側に直列接続されるリアクトル、電力変換部の交流入出力側に並列接続されるフィルタ用コンデンサ、及び閉状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に接続し開状態時にリアクトルとフィルタ用コンデンサとの間を電気的に遮断するスイッチを有するフィルタと、を備え、ＰＷＭコンバータの電源投入時点は、スイッチは開状態である。

　本開示の一態様によれば、交流入出力側にフィルタが設けられたＰＷＭコンバータにおいて、電源投入時に発生するＬＣ共振に起因するパワー素子の破壊を防ぐことができる。

本開示の一実施形態によるスイッチ制御部を有するフィルタ及びコンバータシステムを示す図である。本開示の一実施形態のフィルタ及びスイッチ制御部を有するコンバータシステムを示す図である。本開示の一実施形態によるフィルタの第１の接続形態を示す図である。本開示の一実施形態によるフィルタの第２の接続形態を示す図である。本開示の一実施形態によるフィルタの第３の接続形態を示す図である。本開示の一実施形態によるフィルタの第４の接続形態を示す図である。本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の第１の動作形態を示すフローチャートである。本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の第２の動作形態を示すフローチャートである。本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の一連の動作における電流の流れを示す図であって、予備充電期間中の電流の流れを示す。本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の一連の動作における電流の流れを示す図であって、予備充電完了後の電流の流れを示す。本開示の一実施形態の変形例によるスイッチ制御部を有するフィルタ及びコンバータシステムを示す図である。

　以下図面を参照して、ＰＷＭコンバータに接続されるフィルタ及びコンバータシステムについて説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。

　図１は、本開示の一実施形態によるスイッチ制御部を有するフィルタ及びコンバータシステムを示す図である。

　一例として、交流電源４００に接続されたモータ駆動装置により、モータ５００を制御する場合について示す。本実施形態においては、モータ５００の種類は特に限定されず、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。また、交流電源４００及びモータ５００の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。図１に示す例は、交流電源４００及びモータ５００をそれぞれ三相としている。交流電源４００の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。モータ５００が設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、及び産業機械などが含まれる。

　図１に示すように、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置は、フィルタ１と、ＰＷＭコンバータ１００と、インバータ２００とを備える。

　ＰＷＭコンバータ１００は、ＰＷＭ制御により交流入出力側の交流電力と直流入出力側の直流電力との間で双方向に電力変換を行うことができる電源回生可能な整流器として構成される。ＰＷＭコンバータ１００は、電力変換部２と、平滑コンデンサ３と、予備充電回路４と、電力変換制御部５とを有する。以下、「ＰＷＭコンバータ１００の電源投入」とは、「ＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２への交流電源４００からの電力供給の開始」を意味する。すなわち、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入前は、電力変換部２への交流電源４００からの電力供給は行われず、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入後に、電力変換部２への交流電源４００からの電力供給が行われる。なお、ここでは図示しないが電力変換制御部５への電力の供給のための電力線は、交流電源４００から電力変換部２へ電力供給するための電力線とは別系統である。すなわち、ＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２への電源投入前であっても、ＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２への電源投入時点の動作に備えて電力変換制御部５を駆動するための電力は供給されている。

　ＰＷＭコンバータ１００の主電力変換回路である電力変換部２は、ダイオード及びこれに逆並列に接続されたスイッチング素子からなるパワー素子で構成されるフルブリッジ回路からなる。スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、その他の半導体素子であってもよい。図１に示す例では、交流電源４００を三相交流電源としたので、電力変換部２は三相フルブリッジ回路で構成される。交流電源４００から単相交流電力が供給される場合は、電力変換部２は単相ブリッジ回路で構成される。電力変換部２は、電力変換制御部５がＰＷＭ制御方式に従ってスイッチング素子のオンオフ動作を制御することにより、交流入出力側から入力された交流電力を直流電力に変換して直流入出力側へ出力する整流動作と、直流入出力側の直流電力をスイッチング素子のオンオフ動作により交流電力に変換して交流入出力側へ出力する回生動作と、を選択的に実行する。

　平滑コンデンサ３は、電力変換部２の直流入出力側に設けられる。平滑コンデンサ３は、電力変換部２からの直流出力の脈動分を抑える機能とともに直流電力を蓄積する機能を有する。平滑コンデンサ３はＤＣリンクコンデンサとも称されることがある。平滑コンデンサ３の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。

　図１に示す例では、電力変換部２と平滑コンデンサ３との間には、平滑コンデンサ３を予備充電する予備充電回路４が設けられる。これに代えて、予備充電回路４を、電力変換部２の交流入出力側に設けてもよい。

　予備充電回路４は、充電抵抗４１とこの充電抵抗４１に並列接続された予備充電用スイッチ４２とを有する。予備充電用スイッチ４２は、充電抵抗４１を介した電路が形成される開状態と充電抵抗４１を介さない短絡回路が形成される閉状態とが選択的に切り替えられる。予備充電用スイッチ４２の開閉を制御する制御部については図示を省略しているが、当該制御部については電力変換制御部５内に設けてもよい。ＰＷＭコンバータ１００の電源投入後からモータ５００の駆動開始前までの予備充電期間中は、予備充電用スイッチ４２を開状態にすることで電力変換部２から出力された直流電流が充電抵抗４１を通じて平滑コンデンサ３に流れ込み、これにより平滑コンデンサ３が充電される。予備充電期間中は、電力変換部２から出力される直流電流は充電抵抗４１を通るので、突入電流の発生を防ぐことができる。平滑コンデンサ３が所定の電圧まで充電されると、予備充電用スイッチ４２を開状態から閉状態に切り換えて予備充電を完了する。平滑コンデンサ３の電圧を検出する検出部については図示を省略している。

　ＰＷＭコンバータ１００の直流入出力側には、インバータ２００が接続される。ＰＷＭコンバータ１００の直流入出力側とインバータ２００の直流入出力側とを電気的に接続する回路部分は「ＤＣリンク」と称される。ＤＣリンクは、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」、「直流母線」あるいは「直流中間回路」などとも称されることもある。

　インバータ２００は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのフルブリッジ回路からなる。スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、その他の半導体素子であってもよい。図１に示す例では、モータ５００を三相交流モータとしたので、インバータ２００は三相フルブリッジ回路で構成される。モータ５００が単相交流モータである場合は、インバータ２００は単相ブリッジ回路で構成される。

　インバータ２００は、上位制御装置（図示せず）の指令に基づき内部のスイッチング素子のオンオフ動作がＰＷＭ制御されることで、ＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換して交流入出力側のモータ５００へ供給するとともに、モータ５００の減速により回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ戻す。モータ５００は、インバータ２００から供給される交流電力に基づいて、速度、トルクまたは回転子の位置が制御される。インバータ２００を制御する上位制御装置は、アナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいは演算処理装置のみで構成されてもよい。インバータ２００を制御する上位制御装置を構成し得る演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。

　ＰＷＭコンバータ１００の交流入出力側には、フィルタ１が設けられる。

　フィルタ１は、ＰＷＭコンバータ１００に直列接続されるリアクトル１１と、ＰＷＭコンバータに並列接続されるフィルタ用コンデンサ１２と、閉状態時にリアクトル１１とフィルタ用コンデンサ１２との間を電気的に接続し開状態時にリアクトル１１とフィルタ用コンデンサ１２との間を電気的に遮断するスイッチ１３とを備える。また、図１に示す例では、フィルタ１内に、スイッチ１３の開閉を制御するスイッチ制御部１４が設けられる。スイッチ１３が閉状態にあるときに、フィルタ１、ＰＷＭコンバータ内のスイッチング素子をオンオフ動作させることによりＰＷＭコンバータの交流入出力側に発生する高周波リプル電流を吸収する機能を発揮する。スイッチ制御部１４の動作の詳細については後述するが、本開示の一実施形態では、スイッチ制御部１４は、ＰＷＭコンバータの電源投入時点すなわち予備充電回路４による予備充電動作開始時点においては、開状態に維持するよう制御する。なお、ここでは図示しないがスイッチ制御部１４への電力の供給のための電力線は、交流電源４００から電力変換部２へ電力供給するための電力線とは別系統である。すなわち、ＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２への電源投入前であっても、ＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２への電源投入時点の動作に備えてスイッチ制御部１４を駆動するための電力は供給されている。

　フィルタ用コンデンサ１２の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。スイッチ１３の例としては、リレー、半導体スイッチング素子、及び、電磁接触器などがある。半導体スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがある。

　なお、図１では図面を簡明なものとするために、フィルタ１内のリアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３の接続関係を模式的に表している。フィルタ１内のリアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３の接続関係の具体的な形態については後述する。

　図１に示す例では、交流電源４００を三相交流電源としたので、交流電源４００と三相フルブリッジ回路で構成される電力変換部２との間は三相の電力線によって電気的に接続される。この場合、リアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３を有するフィルタ１である第１のフィルタが、三相の電力線のうちの二相分のそれぞれに設けられ、すなわちフィルタ１は２つ設けられる。残りの一相分の電力線には、フィルタ１からスイッチ１３を省いて構成された第２のフィルタが設けられる。なお、交流電源４００が単相交流電源である場合は、交流電源４００と単相フルブリッジ回路で構成される電力変換部２との間を電気的に接続する単相の電力線に、リアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３を有するフィルタ１が１つ設けられる。

　図２は、本開示の一実施形態によるフィルタ及びスイッチ制御部を有するコンバータシステムを示す図である。図２では、フィルタ１内のリアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３の接続関係を模式的に表している。図１に示す例では、フィルタ１内にスイッチ制御部１４を設けたが、これに代えて、図２に示すように、ＰＷＭコンバータ１００内にスイッチ制御部１４を設けてもよい。この場合、電力変換部２、平滑コンデンサ３、予備充電回路４、電力変換制御部５及びスイッチ制御部１４を有するＰＷＭコンバータ１００と、フィルタ１とで、コンバータシステム１０００が構成される。

　続いて、フィルタ１内のリアクトル１１、フィルタ用コンデンサ１２及びスイッチ１３の具体的な接続形態について４つ列記する。第１～第４の接続形態のいずれにおいても、リアクトル１１はＰＷＭコンバータ１００に直列接続され、フィルタ用コンデンサ１２はＰＷＭコンバータ１００に並列接続され、スイッチ１３の開閉はスイッチ制御部１４により制御される。また、スイッチ制御部１４は、図１に示すようにフィルタ１内または図２に示すようにＰＷＭコンバータ１００内に設けられる。

　また、図１及び図２に示す例では、交流電源４００を三相交流電源としたので、交流電源４００と三相フルブリッジ回路で構成される電力変換部２との間は三相の電力線によって電気的に接続される。第１～第４の接続形態のいずれにおいても、三相の電力線のうちの二相分に、第１のフィルタとしてのフィルタ１が設けられ、残りの一相分に、スイッチ１３を省いたフィルタである第２のフィルタ（図示せず）が設けられる。すなわち、第２のフィルタは、ＰＷＭコンバータ１００に直列接続されるリアクトル及びＰＷＭコンバータ１００に並列接続されるフィルタ用コンデンサを有するものであり、基本的には従来のフィルタと同様である。

　図３は、本開示の一実施形態によるフィルタの第１の接続形態を示す図である。第１の接続形態によるフィルタ１は、２つのリアクトル１１と、フィルタ用コンデンサ１２と、スイッチ１３と、抵抗１５とを有する第１のフィルタとして構成される。第１のフィルタであるフィルタ１において、互いに直列接続された２つのリアクトル１１は、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの二相分の電力線のそれぞれに設けられる。二相分の電力線に設けられた２つのリアクトル１１それぞれについて、互いに直列接続されたスイッチ１３、抵抗１５及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組の一端が２つのリアクトル１１の接続点に接続される。一方、図３に示した第１のフィルタからスイッチ１３を省いたフィルタが、第２のフィルタ（図示せず）として構成される。交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線については、スイッチ１３のない第２のフィルタが設けられる。第２のフィルタは、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線上に２つのリアクトルが設けられ、互いに直列接続された抵抗及びフィルタ用コンデンサからなる組の一端がこれら２つのリアクトルの接続点に接続される。２組の第１のフィルタの上記電力線が接続されない一端と１組の第２のフィルタの上記電力線が接続されない一端とが接続されることで、２組の第１のフィルタと１組の第２のフィルタとがスター結線（Ｙ結線）されることになる。なお、フィルタ同士の接続についてスター結線（Ｙ結線）の場合を説明したが、各フィルタの上記電力線が接続されない一端を、別のフィルタの抵抗１５とフィルタ用コンデンサ１２の間に接続してデルタ結線（Δ結線）を構成してもよい。また、図３に示したスイッチ１３、抵抗１５及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組の直列接続の順番は、一例であり、これ以外の順番で直列接続されてもよい。

　図４は、本開示の一実施形態によるフィルタの第２の接続形態を示す図である。第２の接続形態によるフィルタ１は、リアクトル１１と、２つのフィルタ用コンデンサ１２と、２つのスイッチ１３とを有する第１のフィルタとして構成される。第１のフィルタであるフィルタ１において、リアクトル１１は、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの二相分の電力線にそれぞれ設けられる。二相分の電力線に設けられたリアクトル１１のそれぞれについて、当該リアクトル１１の両端に、互いに直列接続されたスイッチ１３及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組が２組接続される。一方、図４に示した第１のフィルタからスイッチ１３を省いたフィルタが、第２のフィルタ（図示せず）として構成される。交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線については、スイッチ１３を省いた第２のフィルタが設けられる。第２のフィルタは、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線上にリアクトルが設けられ、当該リアクトル１１の両端にフィルタ用コンデンサ１２が接続される。２組の第１のフィルタの上記電力線が接続されない一端と１組の第２のフィルタの上記電力線が接続されない一端とが接続されることで、２組の第１のフィルタと１組の第２のフィルタとがスター結線（Ｙ結線）されることになる。なお、フィルタ同士の接続についてスター結線（Ｙ結線）の場合を説明したが、各フィルタの上記電力線が接続されない一端を、別のフィルタのスイッチ１３とフィルタ用コンデンサ１２の間に接続してデルタ結線（Δ結線）を構成してもよい。また、図４に示したスイッチ１３及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組の直列接続の順番は、一例であり、これ以外の順番で直列接続されてもよい。

　図５は、本開示の一実施形態によるフィルタの第３の接続形態を示す図である。第３の接続形態によるフィルタ１は、２つのリアクトル１１と、フィルタ用コンデンサ１２と、スイッチ１３と、抵抗１５と、リアクトル２１とを有する第１のフィルタとして構成される。第１のフィルタであるフィルタ１において、互いに直列接続された２つのリアクトル１１は、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの二相分の電力線のそれぞれに設けられる。二相分の電力線に設けられた２つのリアクトル１１それぞれについて、互いに直列接続されたリアクトル２１、スイッチ１３、抵抗１５及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組の一端が２つのリアクトル１１の接続点に接続される。一方、図５に示した第１のフィルタからスイッチ１３を省いたフィルタが、第２のフィルタ（図示せず）として構成される。交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線については、スイッチ１３を省いた第２のフィルタが設けられる。第２のフィルタは、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線上に２つのリアクトルが設けられ、互いに直列接続されたリアクトル（すなわち一相分の電力線上に２つのリアクトルとは異なるリアクトル）、抵抗及びフィルタ用コンデンサからなる組の一端がこれら２つのリアクトルの接続点に接続される。２組の第１のフィルタの上記電力線が接続されない一端と１組の第２のフィルタの上記電力線が接続されない一端とが接続されることで、２組の第１のフィルタと１組の第２のフィルタとがスター結線（Ｙ結線）されることになる。なお、フィルタ同士の接続についてスター結線（Ｙ結線）の場合を説明したが、各フィルタの上記電力線が接続されない一端を、別のフィルタの抵抗１５とフィルタ用コンデンサ１２の間に接続してデルタ結線（Δ結線）を構成してもよい。また、図５に示したリアクトル２１、スイッチ１３、抵抗１５及びフィルタ用コンデンサ１２からなる組の直列接続の順番は、一例であり、これ以外の順番で直列接続されてもよい。

　図６は、本開示の一実施形態によるフィルタの第４の接続形態を示す図である。第４の接続形態によるフィルタ１は、リアクトル１１と、フィルタ用コンデンサ１２と、スイッチ１３と、抵抗１５と、リアクトル２２とを有する第１のフィルタとして構成される。第１のフィルタであるフィルタ１において、互いに並列接続されたリアクトル２２及び抵抗１５と、スイッチ１３と、フィルタ用コンデンサ１２が、互いに直列に接続される。リアクトル１１は、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの二相分の電力線のそれぞれに設けられる。二相分の電力線に設けられたリアクトル１１それぞれについて、リアクトル２２及び抵抗１５と、スイッチ１３と、フィルタ用コンデンサ１２からなる組の一端が、リアクトル１１のＰＷＭコンバータ１００が接続された一端とは反対側の一端に接続される。一方、図６に示した第１のフィルタからスイッチ１３を省いたフィルタが、第２のフィルタ（図示せず）として構成される。交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線については、スイッチ１３を省いた第２のフィルタが設けられる。第２のフィルタは、交流電源４００とＰＷＭコンバータ１００の電力変換部２とを結ぶ三相の電力線のうちの残りの一相分の電力線上にリアクトルが設けられ、リアクトル１１のＰＷＭコンバータ１００が接続された一端とは反対側の一端に、リアクトル（すなわち一相分の電力線上に２つのリアクトルとは異なるリアクトル）、抵抗及びフィルタ用コンデンサからなる組の一端が接続される。２組の第１のフィルタの上記電力線が接続されない一端と１組の第２のフィルタの上記電力線が接続されない一端とが接続されることで、２組の第１のフィルタと１組の第２のフィルタとがスター結線（Ｙ結線）されることになる。なお、フィルタ同士の接続についてスター結線（Ｙ結線）の場合を説明したが、各フィルタの上記電力線が接続されない一端を、別のフィルタのスイッチ１３とフィルタ用コンデンサ１２の間に接続してデルタ結線（Δ結線）を構成してもよい。また、図６に示した互いに並列接続されたリアクトル２２及び抵抗１５と、スイッチ１３と、フィルタ用コンデンサ１２からなる組の直列接続の順番は、一例であり、これ以外の順番で直列接続されてもよい。

　このように、交流電源４００と電力変換部２との間が三相の電力線によって電気的に接続される場合は、上述の第１～第４の接続形態のいずれにおいても、三相の電力線のうちの二相分に第１のフィルタとしてのフィルタ１が設けられ、残りの一相分には、フィルタ１からスイッチ１３を省いて構成される第２のフィルタが設けられる。なお、交流電源４００と電力変換部２との間が単相の電力線によって電気的に接続される場合は、一方の相の電力線を上記第１の電力線としもう一方の相の電力線を上記第２の電力線とする１つのフィルタ１が設けられる。

　続いて、本開示の一実施形態によるフィルタ１及びＰＷＭコンバータ１００におけるスイッチ１３及び予備充電回路４の一連の動作について、いくつか列記する。以下に説明するスイッチ１３及び予備充電回路４の一連の動作は、スイッチ制御部１４が、図１に示すようにフィルタ１内に設けられる場合、及び図２に示すようにＰＷＭコンバータ１００内に設けられる場合のいずれにも適用可能である。また、予備充電回路４が電力変換部２と平滑コンデンサ３との間に設けられた場合、及び電力変換部２の交流入出力側に設けられた場合のいずれにも適用可能である。

　図７は、本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の第１の動作形態を示すフローチャートである。また、図９Ａは、本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の一連の動作における電流の流れを示す図であって、予備充電期間中の電流の流れを示す。また、図９Ｂは、本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の一連の動作における電流の流れを示す図であって、予備充電完了後の電流の流れを示す。

　ＰＷＭコンバータ１００の電源投入前は、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３が開状態となるように制御する（ステップＳ１０１）。

　ステップＳ１０２において、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されると、ステップＳ１０３において、予備充電回路４は平滑コンデンサ３の予備充電を開始する。図９Ａに示すように、予備充電期間中は、予備充電用スイッチ４２を開状態にすることで電力変換部２から出力された直流電流が充電抵抗４１を通じて平滑コンデンサ３に流れ込み、これにより平滑コンデンサ３が充電される。予備充電期間中は、電力変換部２から出力される直流電流は充電抵抗４１を通るので、突入電流の発生を防ぐことができる。なお、従来技術によれば、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入時点においてフィルタでＬＣ共振が発生していた。これに対し、本開示の一実施形態によれば、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入前から予備充電が完了するまでの期間中は、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３が開状態をとなるように制御し続けるので、フィルタ１内のフィルタ用コンデンサ１２には電流が流れない。したがって、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入時点から予備充電期間中にわたってフィルタ１内のフィルタ用コンデンサ１２とリアクトル１１との間でＬＣ共振が発生することはない。

　ステップＳ１０４において、スイッチ制御部１４は、予備充電回路４は平滑コンデンサ３の予備充電が完了したか否かを判定する。予備充電回路４は、平滑コンデンサ３が所定の電圧まで充電されると、予備充電用スイッチ４２を開状態から閉状態に切り換えて予備充電を完了し、予備充電用スイッチ４２の開閉を制御する制御部（例えば電力変換制御部５）は、予備充電が完了したことをスイッチ制御部１４へ通知する。なお、予備充電用スイッチ４２を開状態から閉状態に切り換えると、充電抵抗４１を経由せずに平滑コンデンサ３と電力変換部２内のパワー素子とが並列接続された状態となり、平滑コンデンサ３によりパワー素子に印加される電圧の変動が抑制される。

　ステップＳ１０４においてスイッチ制御部１４が予備充電回路４は平滑コンデンサ３の予備充電が完了したと判定すると、ステップＳ１０５において、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３を開状態から閉状態に切り替える制御を実行する。フィルタ１内のスイッチ１３が閉状態に切り替わる時に、フィルタ１内でＬＣ共振が発生する。予備充電完了後は、図９Ｂに示すように、閉状態にある予備充電用スイッチ４２は、充電抵抗４１を介さない短絡回路を形成するので、平滑コンデンサ３と電力変換部２内のパワー素子とが並列接続された状態となる。フィルタ１内のＬＣ共振で発生した電流はパワー素子を経由して平滑コンデンサ３に流れ込むが、平滑コンデンサ３の容量はフィルタ用コンデンサ１２の容量に対して極めて大きいため、平滑コンデンサの電圧自体はほとんど変動せず、したがって、平滑コンデンサ３と並列接続された状態にあるパワー素子には当該ＬＣ共振による過電圧は印加されず、パワー素子は破壊されない。また、フィルタ１内のスイッチ１３は閉状態にあるので、フィルタ１はＰＷＭコンバータ１００に対して本来のフィルタ機能を発揮することになる。ステップＳ１０５以降、フィルタ１、ＰＷＭコンバータ１００及びインバータ２００をからなるモータ駆動装置は、交流電源４００から供給される電力を用いて、モータ５００を正常に駆動することができる。

　図８は、本開示の一実施形態によるフィルタ及びＰＷＭコンバータにおけるスイッチ及び予備充電回路の第２の動作形態を示すフローチャートである。

　ＰＷＭコンバータ１００の電源投入前は、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３が開状態となるように制御する（ステップＳ２０１）。

　ステップＳ２０２において、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入される。ＰＷＭコンバータ１００の電源投入を受けて、スイッチ制御部１４は、計時を開始する。

　ステップＳ２０３において、予備充電回路４は平滑コンデンサ３の予備充電を開始する。また、図９Ａに示すように、予備充電期間中は、予備充電用スイッチ４２を開状態にすることで電力変換部２から出力された直流電流が充電抵抗４１を通じて平滑コンデンサ３に流れ込み、これにより平滑コンデンサ３が充電される。予備充電期間中は、電力変換部２から出力される直流電流は充電抵抗４１を通るので、突入電流の発生を防ぐことができる。また、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入前から予備充電が完了するまでの期間中は、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３が開状態をとなるように制御し続けるので、フィルタ１内のフィルタ用コンデンサ１２には電流が流れない。したがって、ＰＷＭコンバータ１００の電源投入時点から予備充電期間中にわたってフィルタ１内のフィルタ用コンデンサ１２とリアクトル１１との間でＬＣ共振が発生することはない。

　ステップＳ２０４において、スイッチ制御部１４は、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されてから所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、ステップＳ２０４におけるスイッチ制御部１４の判定処理に用いられる上記「所定時間」は、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されてから予備充電回路４が平滑コンデンサ３の予備充電を完了するまでに要する時間よりも長い時間に設定される。上記「所定時間」をこのような時間に設定することで、平滑コンデンサ３に電力変換部２からの電流が流れ込んでいる予備充電期間中に、スイッチ１３が開状態から閉状態に切り替えられてしまうことを防ぐことができる。なお、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されてから予備充電回路４が平滑コンデンサ３の予備充電を完了するまでに要する時間は、例えば、ＰＷＭコンバータ１００の工場出荷前までに、平滑コンデンサ３の容量もしくはＤＣリンクに設けられる複数のコンデンサの合成容量と充電抵抗４１の抵抗値とに基づいて計算により求めてもよく、あるいは実際にＰＷＭコンバータ１００及び予備充電回路４を動作させて当該時間を実測してもよい。なお、上記「所定時間」については、書き換え可能な記憶部（図示せず）に記憶されて外部機器によって書き換え可能であってもよく、これによれば上記「所定時間」を一旦設定した後であっても必要に応じて適切な値に変更することができる。

　このように上記「所定時間」は、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されてから予備充電回路４が平滑コンデンサ３の予備充電を完了するまでに要する時間よりも長い時間に設定される。したがって、ＰＷＭコンバータ１００の電源が投入されてから上記「所定時間」が経過する前までの間に、予備充電回路４は、予備充電用スイッチ４２を開状態から閉状態に切り換えて予備充電を完了することになる。予備充電の完了に伴い予備充電用スイッチ４２を開状態から閉状態に切り換えると、充電抵抗４１を経由せずに平滑コンデンサ３と電力変換部２内のパワー素子とが並列接続された状態となり、平滑コンデンサ３によりパワー素子に印加される電圧の変動が抑制される。

　ステップＳ２０４においてスイッチ制御部１４により所定時間が経過したと判定された場合、ステップＳ２０５において、スイッチ制御部１４は、フィルタ１内のスイッチ１３を開状態から閉状態に切り替える制御を実行する。フィルタ１内のスイッチ１３が閉状態に切り替わる時に、フィルタ１内でＬＣ共振が発生する。予備充電完了後は、図９Ｂに示すように、閉状態にある予備充電用スイッチ４２は、充電抵抗４１を介さない短絡回路を形成するので、平滑コンデンサ３と電力変換部２内のパワー素子とが並列接続された状態となる。フィルタ１内のＬＣ共振で発生した電流はパワー素子を経由して平滑コンデンサ３に流れ込むが、平滑コンデンサ３の容量はフィルタ用コンデンサ１２の容量に対して極めて大きいため、平滑コンデンサの電圧自体はほとんど変動せず、したがって、平滑コンデンサ３と並列接続された状態にあるパワー素子には当該ＬＣ共振による過電圧は印加されず、パワー素子は破壊されない。また、フィルタ１内のスイッチ１３は閉状態にあるので、フィルタ１はＰＷＭコンバータ１００に対して本来のフィルタ機能を発揮することになる。ステップＳ２０５以降、フィルタ１、ＰＷＭコンバータ１００及びインバータ２００をからなるモータ駆動装置は、交流電源４００から供給される電力を用いて、モータ５００を正常に駆動することができる。

　図１０は、本開示の一実施形態の変形例によるスイッチ制御部を有するフィルタ及びコンバータシステムを示す図である。本変形例では、フィルタ１内のスイッチ１３を、内部の接点の故障を検知することができるいわゆる「強制ガイド式リレー」にて構成し、スイッチ１３の内部の接点の故障が検知された場合に、交流電源４００とフィルタ１との間を電気的に遮断する。なお、ここでは、図１に示したようなスイッチ制御部１４がフィルタ１内に設けられる場合の変形例として説明するが、図２に示したようなスイッチ制御部１４がＰＷＭコンバータ１００内に設けられる場合にも本変形例は同様に適用可能である。また、予備充電回路４が電力変換部２と平滑コンデンサ３との間に設けられた場合、及び電力変換部２の交流入出力側に設けられた場合のいずれにも適用可能である。

　フィルタ１は、スイッチ１３の内部の接点の故障の有無を検知する故障検知部３１をさらに備える。故障検知部３１が接点の故障を検知することができるスイッチ１３の例としては、強制ガイド式リレーがある。

　強制ガイド式リレーは、常時開のＮＯ接点（ＮｏｒｍａｌＯｐｅｎ）接点及び常時閉のＮＣ（ＮｏｒｍａｌＣｌｏｓｅ）接点を有する。ＮＯ接点とＮＣ接点とは壁で仕切られ互いに絶縁されている。ＮＯ接点とＮＣ接点とはガイド（リンク機構）によって機械的に結合されており、リレーの電磁石への電圧印加の有無に応じてＮＯ接点とＮＣ接点とが連動する。リレーの電磁石に電圧を印加していない場合は、ＮＯ接点は開、ＮＣ接点は閉となり、リレーの電磁石に電圧を印加している場合は、ＮＯ接点は閉、ＮＣ接点は開となる。仮にＮＯ接点が溶着していた場合、リレーの電磁石に電圧を印加していない場合であっても、ＮＯ接点は閉状態となる。この場合、ガイドによってＮＯ接点と連動しているＮＣ接点は、本来であれば（すなわちＮＯ接点が溶着していない場合）閉状態であるところ開状態を維持することになる。故障検知部３１はこれを検知することで、スイッチ１３の接点（ＮＯ接点）に溶着が発生したことを検知することができる。

　フィルタ１の交流電源４００側には、交流電源４００とフィルタ１との間の電路を開閉することで交流電源４００とフィルタ１との間を電気的に接続する接続動作及び電気的に遮断する遮断動作とを選択的に実行する開閉部７が設けられる。開閉部７の例としては、例えば電磁接触器がある。交流電源４００とフィルタ１との間を電気的に接続する接続動作は、開閉部７である電磁接触器の接点が開離することにより実現され、交流電源４００とフィルタ１との間を電気的に接続する接続動作は、開閉部７である電磁接触器の接点が閉成することにより実現される。なお、電磁接触器に代えて、半導体スイッチング素子を開閉部７として用いてもよい。半導体スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。

　開閉部７による電路の開閉は、開閉制御部８により制御される。開閉制御部８は、故障検知部３１がスイッチ１３の接点の故障を検知した場合、開閉部７に対し、交流電源４００とフィルタ１との間の電路を閉状態から開状態に切り替える制御を行う。これにより、開閉部７は、交流電源４００とフィルタ１との間を電気的に遮断する遮断動作を実行する。これにより、フィルタ１のスイッチ１３が故障したとしても、交流電源４００からＰＷＭコンバータ１００への電流の流入が遮断されるので、安全を確保することができる。なお、開閉制御部８については電力変換制御部５内に設けてもよい。

　上述した電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１は、演算処理装置のみで構成されてもよく、あるいはアナログ回路と演算処理装置との組み合わせで構成されてもよく、あるいはアナログ回路のみで構成されてもよい。電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１を構成し得る演算処理装置には、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。例えば、電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１の各機能を実現することができる。またあるいは、電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。またあるいは、電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ記録媒体として実現してもよい。またあるいは、電力変換制御部５、スイッチ制御部１４、開閉制御部８、及び故障検知部３１は、例えば工作機械の数値制御装置内に設けられてもよく、ロボットを制御するロボットコントローラ内に設けられてもよい。

　１　　フィルタ
　２　　電力変換部
　３　　平滑コンデンサ
　４　　予備充電回路
　５　　電力変換制御部
　７　　開閉部
　８　　開閉制御部
　１１　　リアクトル
　１２　　フィルタ用コンデンサ
　１３　　スイッチ
　１４　　スイッチ制御部
　１５　　抵抗
　２１　　リアクトル
　２２　　リアクトル
　３１　　故障検知部
　４１　　充電抵抗
　４２　　予備充電用スイッチ
　１００　　ＰＷＭコンバータ
　２００　　インバータ
　４００　　交流電源
　５００　　モータ
　１０００　　コンバータシステム

Claims

　平滑コンデンサと前記平滑コンデンサを予備充電する予備充電回路とが接続されたＰＷＭコンバータの交流入出力側に設けられるフィルタであって、
　前記ＰＷＭコンバータに直列接続されるリアクトルと、
　前記ＰＷＭコンバータに並列接続されるフィルタ用コンデンサと、
　閉状態時に前記リアクトルと前記フィルタ用コンデンサとの間を電気的に接続し、開状態時に前記リアクトルと前記フィルタ用コンデンサとの間を電気的に遮断するスイッチと、
を備え、
　前記ＰＷＭコンバータの電源投入時点は、前記スイッチは開状態である、フィルタ。
　前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御部を備える、請求項１に記載のフィルタ。
　前記スイッチ制御部は、前記ＰＷＭコンバータの電源が投入されて前記予備充電回路により前記平滑コンデンサの予備充電が行われ、さらに前記予備充電回路による前記平滑コンデンサの予備充電が完了した後、前記スイッチを開状態から閉状態に切り替える制御を実行する、請求項２に記載のフィルタ。
　前記スイッチ制御部は、前記ＰＷＭコンバータの電源が投入されてから所定時間が経過した後、前記スイッチを開状態から閉状態に切り替える制御を実行する、請求項２に記載のフィルタ。
　三相ブリッジ回路からなる前記ＰＷＭコンバータの交流入出力側の三相の電力線のうちの二相分それぞれに第１のフィルタとしての前記フィルタが設けられ、残りの一相分に前記ＰＷＭコンバータに直列接続される第２のリアクトル及び前記ＰＷＭコンバータに並列接続される第２のフィルタ用コンデンサを有する第２のフィルタが設けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載のフィルタ。
　前記スイッチは、リレーである、請求項１～５のいずれか一項に記載のフィルタ。
　前記スイッチの内部の接点の故障の有無を検知する故障検知部をさらに備え、
　前記故障検知部が前記接点の故障を検知した場合、交流電源と前記フィルタとの間が電気的に遮断される、請求項１～６のいずれか一項に記載のフィルタ。
　ＰＷＭ制御により交流入出力側の交流電力と直流入出力側における直流電力との間で電力変換を行う電力変換部と、前記電力変換部の直流入出力側に設けられる平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを予備充電する予備充電回路と、を有するＰＷＭコンバータと、
　前記電力変換部の交流入出力側に直列接続されるリアクトルと、前記電力変換部の交流入出力側に並列接続されるフィルタ用コンデンサと、閉状態時に前記リアクトルと前記フィルタ用コンデンサとの間を電気的に接続し開状態時に前記リアクトルと前記フィルタ用コンデンサとの間を電気的に遮断するスイッチと、を有するフィルタと、
を備え、
　前記ＰＷＭコンバータの電源投入時点は、前記スイッチは開状態である、コンバータシステム。
　前記ＰＷＭコンバータは、前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御部を有する、請求項８に記載のコンバータシステム。
　前記スイッチ制御部は、前記ＰＷＭコンバータの電源が投入されて前記予備充電回路により前記平滑コンデンサの予備充電が行われ、さらに前記予備充電回路による前記平滑コンデンサの予備充電が完了した後、前記スイッチを開状態から閉状態に切り替える制御を実行する、請求項９に記載のコンバータシステム。
　前記スイッチ制御部は、前記ＰＷＭコンバータの電源が投入されてから所定時間が経過した後、前記スイッチを開状態から閉状態に切り替える制御を実行する、請求項９に記載のコンバータシステム。
　三相ブリッジ回路からなる前記ＰＷＭコンバータの交流入出力側の三相の電力線のうちの二相分それぞれに第１のフィルタとしての前記フィルタが設けられ、残りの一相分に前記ＰＷＭコンバータに直列接続される第２のリアクトル及び前記ＰＷＭコンバータに並列接続される第２のフィルタ用コンデンサを有する第２のフィルタが設けられる、請求項８～１１のいずれか一項に記載のコンバータシステム。
　前記スイッチは、リレーである、請求項８～１２のいずれか一項に記載のコンバータシステム。
　前記フィルタは、前記スイッチの内部の接点の故障の有無を検知する故障検知部を有し、
　前記コンバータシステムは、
　交流電源と前記フィルタとの間を電気的に接続する接続動作及び電気的に遮断する遮断動作とを選択的に実行する開閉部と、
　前記故障検知部が前記接点の故障を検知した場合、前記開閉部に対して前記遮断動作を実行するよう制御する開閉制御部と、
をさらに備える、請求項８～１３のいずれか一項に記載のコンバータシステム。