JP6966009B2 - Power converter and power conditioner with this device - Google Patents
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Description
本開示は、電力変換装置及びこの装置を備えるパワーコンディショナに関する。 The present disclosure relates to a power conversion device and a power conditioner including the device.
太陽光発電装置等の発電装置の直流電力を交流電力に変換して、電力系統と連系して屋内交流負荷に電力を供給するパワーコンディショナが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、蓄電池に接続された非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換回路、発電装置に接続された単方向ＤＣ−ＤＣ変換回路、及び単方向ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力側に接続された平滑コンデンサを備え、平滑コンデンサの端子間電圧の変化に基づいて非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子の短絡故障を診断する構成が開示されている。 A power conditioner that converts DC power of a power generation device such as a photovoltaic power generation device into AC power and interconnects it with a power system to supply power to an indoor AC load is known (see, for example, Patent Document 1). .. In Patent Document 1, a non-isolated DC-DC conversion circuit connected to a storage battery, a unidirectional DC-DC conversion circuit connected to a power generation device, and a smoothing capacitor connected to the output side of the unidirectional DC-DC conversion circuit. Disclosed is a configuration for diagnosing a short-circuit failure of a switching element of a non-isolated DC-DC converter circuit based on a change in voltage between terminals of a smoothing capacitor.
ところで、夜間等の発電装置が発電しない状況では、例えばインバータを停止させてパワーコンディショナ本体の待機電力を削減させようとするなどして、平滑コンデンサの端子間電圧が約０Ｖとなり、変化しなくなる。この場合、非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子の短絡故障を診断できない。 By the way, in a situation where the power generation device does not generate power such as at night, for example, by stopping the inverter to reduce the standby power of the power conditioner body, the voltage between the terminals of the smoothing capacitor becomes about 0 V and does not change. .. In this case, a short-circuit failure of the switching element of the non-isolated DC-DC conversion circuit cannot be diagnosed.
本開示の目的は、平滑コンデンサの両端に電圧が生じていない場合であっても、非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子の短絡故障を判定できる電力変換装置及びこの装置を備えるパワーコンディショナを提供することにある。 An object of the present disclosure is a power conversion device capable of determining a short-circuit failure of a switching element of a non-isolated DC-DC conversion circuit even when no voltage is generated across the smoothing capacitor, and a power conditioner including the device. Is to provide.
本開示の一形態である電力変換装置は、直流電源に接続される一対の第１の入出力端子と、一対の第２の入出力端子と、前記一対の第１の入出力端子と前記一対の第２の入出力端子との間に設けられ、高電位側の第１スイッチ素子と低電位側の第２スイッチ素子とを含み、前記第２スイッチ素子の両端が前記一対の第１の入出力端子に接続され、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子からなる直列回路の両端が、前記一対の第２の入出力端子に接続されたチョッパ回路と、前記チョッパ回路に対して前記一対の第１の入出力端子側に設けられた第１の平滑コンデンサと、前記チョッパ回路に対して前記一対の第２の入出力端子側に設けられた第２の平滑コンデンサと、前記第１の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する第１の電圧検出部と、前記第２の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する第２の電圧検出部と、前記一対の第１の入出力端子と前記第１の電圧検出部との間に設けられた第１の開閉器と、前記第１の開閉器に並列に接続された電流制限抵抗と、前記第１の開閉器に対して並列且つ前記電流制限抵抗に対して直列に接続された、又は、前記第１の開閉器及び前記電流制限抵抗からなる並列回路に対して直列に接続された第２の開閉器と、を有する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の短絡故障を判定するように構成され、かつ、前記第２の電圧検出部により検出された電圧が第１の所定値未満の場合、前記第１の開閉器及び前記第２の開閉器がともに開状態から、前記第２の開閉器を閉状態に切り換えた後の前記第１の電圧検出部により検出される電圧の変化に基づいて、前記第２スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第１の判定を行い、前記第２スイッチ素子が短絡故障していない場合、前記第２の開閉器を閉状態から開状態に切り換えた後の前記第１の電圧検出部により検出される電圧の変化に基づいて、前記第１スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第２の判定を行う。 The power conversion device according to one embodiment of the present disclosure includes a pair of first input / output terminals connected to a DC power supply, a pair of second input / output terminals, the pair of first input / output terminals, and the pair. of provided between the second input terminal, viewed including a second switch element of the first switching element and the low potential side of the high potential side, both ends of the second switching element is a first of said pair A chopper circuit connected to an input / output terminal and having both ends of a series circuit including the first switch element and the second switch element connected to the pair of second input / output terminals, and the chopper circuit. A first smoothing capacitor provided on the pair of first input / output terminal sides, a second smoothing capacitor provided on the pair of second input / output terminal sides with respect to the chopper circuit, and the first smoothing capacitor. A first voltage detection unit that detects the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor, a second voltage detection unit that detects the inter-terminal voltage of the second smoothing capacitor, the pair of first input / output terminals, and the above. a first switch provided between the first voltage detecting unit, wherein the first current limiting resistor connected in parallel with the switch, the parallel and the current to the first switch A non-insulated DC-with a switch connected in series with respect to the limiting resistor or with a second switch connected in series with the parallel circuit consisting of the first switch and the current limiting resistor. A DC converter and a control unit for controlling the non-isolated DC-DC converter are provided, and the control unit is configured to determine a short-circuit failure of the first switch element and the second switch element. When the voltage detected by the second voltage detection unit is less than the first predetermined value, the first switch and the second switch are both opened and the second switch is closed. Based on the change in voltage detected by the first voltage detection unit after switching to the state, the first determination for determining whether or not the second switch element has a short-circuit failure is performed, and the second determination is made. When the switch element is not short-circuited, the first switch element is based on the change in voltage detected by the first voltage detection unit after the second switch is switched from the closed state to the open state. A second determination is made to determine whether or not there is a short circuit failure.
この構成によれば、第２の平滑コンデンサの端子間電圧が例えば０Ｖ等の低い場合に第２スイッチ素子の短絡故障を判定でき、第２スイッチ素子が短絡故障していなければ第１スイッチ素子の短絡故障を判定できる。このため、平滑コンデンサの両端に電圧が生じていない場合であっても、スイッチ素子の短絡故障を判定できる。 According to this configuration, a short-circuit failure of the second switch element can be determined when the voltage between the terminals of the second smoothing capacitor is low, for example, 0 V, and if the second switch element is not short-circuited, the first switch element A short circuit failure can be determined. Therefore, even when no voltage is generated across the smoothing capacitor, it is possible to determine a short-circuit failure of the switch element.
本開示の一形態である電力変換装置によれば、平滑コンデンサの両端に電圧が生じていない場合であっても、非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子の短絡故障を判定できるので、判定時期の自由度を高めることができる。 According to the power conversion device according to one embodiment of the present disclosure, even when no voltage is generated across the smoothing capacitor, it is possible to determine a short-circuit failure of the switching element of the non-isolated DC-DC conversion circuit. You can increase the degree of freedom of time.
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
図１に示すように、電力管理システム１は、パワーコンディショナ１０と、パワーコンディショナ１０に電気的に接続された太陽光発電装置２及び直流電源の一例である蓄電装置３とを備える。パワーコンディショナ１０は、交流母線４を介して電力系統５に接続される。本実施形態のパワーコンディショナ１０は、交流母線４として第１の電線４Ａと、第２の電線４Ｂとを含む単相二線式の電力系統５に連系する。交流母線４には、図示しない分電盤等を介して負荷６が接続されている。負荷６は、例えば屋内交流負荷であり、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等が挙げられる。電力管理システム１は、パワーコンディショナ１０によって太陽光発電装置２、蓄電装置３、電力系統５、及び負荷６の間の電力の調整を行う。この調整の一例としては、太陽光発電装置２が発電した電力の電力系統５への逆潮流、蓄電装置３への蓄電、及び負荷６への供給の調整と、電力系統５の電力の蓄電装置３への蓄電及び負荷６への供給の調整とが挙げられる。なお、発電装置としては、太陽光発電装置のほか、例えば、風力発電装置、ガス発電装置、地熱発電装置等を用いることができる。Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the power management system 1 includes a
太陽光発電装置２は、図示しない光発電パネルを有し、光発電パネルが発電した直流電力をパワーコンディショナ１０に供給する。太陽光発電装置２は、例えば光発電パネルが出力する電力が最大となる出力電圧で電流を取り出す最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）制御を実行する。
The photovoltaic
蓄電装置３は、直列に接続された複数の蓄電池を含む。パワーコンディショナ１０は、蓄電装置３の充電と放電とを制御する。
パワーコンディショナ１０は、ＰＶコンバータ１１、インバータ部１２、及び電力変換装置１３を有する。ＰＶコンバータ１１、インバータ部１２、及び電力変換装置１３はそれぞれ、高圧直流バス１４に接続される。すなわち、ＰＶコンバータ１１とインバータ部１２と電力変換装置１３は、高圧直流バス１４を介して互いに接続されている。The
The
太陽光発電装置２は、ＰＶコンバータ１１に接続される。ＰＶコンバータ１１は、季節や天候、時間帯等の日照条件によって変動する太陽光発電装置２を最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）にて高圧直流バス１４に出力する。ＰＶコンバータ１１が高圧直流バス１４に出力する設定電圧の一例は、３８０Ｖである。インバータ部１２は、ＰＶコンバータ１１と交流母線４とに接続されている。インバータ部１２は、直流交流変換装置（ＤＣ／ＡＣコンバータ）であり、高圧直流バス１４の直流電力を例えば実効値で２００Ｖの交流電力に変換して交流母線４に出力する。また、インバータ部１２は、交流母線４の交流電力を設定電圧の直流電力に変換して高圧直流バス１４に出力する。高圧直流バス１４には、第２の平滑コンデンサ１５が接続されている。第２の平滑コンデンサ１５の一例は、電解コンデンサである。
The photovoltaic
電力変換装置１３は、蓄電装置３と高圧直流バス１４との間に設けられた非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０と、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を制御する制御部２１とを有する。非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、蓄電装置３の電圧を昇圧して高圧直流バス１４に出力し、高圧直流バス１４の電圧を降圧して蓄電装置３に出力する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
The
非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、蓄電装置３に接続される一対の第１の入出力端子２２ａ，２２ｂと、高圧直流バス１４に接続される一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂとを有する。第１の入出力端子２２ａは蓄電装置３の正極に接続され、第１の入出力端子２２ｂは蓄電装置３の負極に接続される。一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂは、ＰＶコンバータ１１とインバータ部１２との間に設けられた第２の平滑コンデンサ１５よりもＰＶコンバータ１１側に接続されている。したがって、第２の平滑コンデンサ１５は、一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂ側に接続される。
The non-isolated DC-
図２に示すように、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、直列回路２４、電流制限抵抗２５、第１の平滑コンデンサ２６、第１の電圧検出部２７、チョッパ回路２８、及び第２の電圧検出部２９をさらに有する。なお、図１では、便宜上、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０と第２の平滑コンデンサ１５とが個別に示されているが、これは非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が形成される回路基板とは異なる箇所に第２の平滑コンデンサ１５が配置されている構成を示している。実際上、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、第２の平滑コンデンサ１５を備える。
As shown in FIG. 2, the non-isolated DC-
第１電線２０Ａは、第１の入出力端子２２ａを介して蓄電装置３の正極と接続されている。第２電線２０Ｂは、第１の入出力端子２２ｂを介して蓄電装置３の負極と接続されている。第１電線２０Ａは、第１の入出力端子２２ａと第２の入出力端子２３ａとを電気的に接続している。第２電線２０Ｂは、第１の入出力端子２２ｂと第２の入出力端子２３ｂとを電気的に接続している。
The first
チョッパ回路２８は、一対の第１の入出力端子２２ａ，２２ｂと一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂとの間に設けられている。直列回路２４は、第１の入出力端子２２ａとチョッパ回路２８との間に接続されている。直列回路２４は、第１の開閉器２４Ａと第２の開閉器２４Ｂとが直列に接続された回路からなる。第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂはそれぞれ、例えば半導体リレーが用いられる。なお、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂの少なくとも一方は、機械接点式リレーであってもよい。第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂはそれぞれ、制御部２１に電気的に接続され、制御部２１によって開閉制御されている。電流制限抵抗２５は、第１の開閉器２４Ａに並列に接続されている。
The
第１の平滑コンデンサ２６は、チョッパ回路２８に対して一対の第１の入出力端子２２ａ，２２ｂ側に設けられている。より詳細には、第１の平滑コンデンサ２６は、直列回路２４とチョッパ回路２８との間に設けられている。第１の平滑コンデンサ２６の容量値は、第２の平滑コンデンサ１５の容量値よりも小さい。
The
第１の電圧検出部２７は、チョッパ回路２８に対して一対の第１の入出力端子２２ａ，２２ｂ側に設けられている。第１の電圧検出部２７は、第１の平滑コンデンサ２６と並列に接続されている。第１の電圧検出部２７は、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１（第１の平滑コンデンサ２６の第１端子と第２端子との間の電圧）を検出する。第１の電圧検出部２７は、制御部２１と電気的に接続され、検出電圧（第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１）を制御部２１に出力する。第１の電圧検出部２７は、第１抵抗２７Ａと第２抵抗２７Ｂとが直列に接続された構成を有する。第１の電圧検出部２７が出力する検出電圧は、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１に比例した電圧である。
The first
チョッパ回路２８は、第１スイッチ素子２８Ａ、第２スイッチ素子２８Ｂ、及びインダクタ２８Ｃを有する。第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂは、例えばトランジスタが用いられる。本実施形態では、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が用いられている。インダクタ２８Ｃの第１端子は、第１電線２０Ａと直列回路２４とを介して第１の入出力端子２２ａに接続されている。インダクタ２８Ｃの第２端子は、第１スイッチ素子２８Ａの第１端子（ソース端子）と第２スイッチ素子２８Ｂの第２端子（ドレイン端子）に接続されている。
The
第１スイッチ素子２８Ａは、インダクタ２８Ｃと第２の入出力端子２３ａとの間の導通及び遮断を切り換え可能に構成されている。第２スイッチ素子２８Ｂは、インダクタ２８Ｃと第１スイッチ素子２８Ａの第１端子（ソース端子）との間のノードと、第１の入出力端子２２ｂと第２の入出力端子２３ｂとの間を繋ぐ第２電線２０Ｂとの間の導通及び遮断を切り換え可能に構成されている。
The
第１スイッチ素子２８Ａの第１端子（ソース端子）は、第２スイッチ素子２８Ｂの第２端子（ドレイン端子）に接続され、第１スイッチ素子２８Ａの第２端子（ドレイン端子）は、第２の入出力端子２３ａに接続されている。第２スイッチ素子２８Ｂの第１端子（ソース端子）は、第２電線２０Ｂに接続されている。
The first terminal (source terminal) of the
第２の電圧検出部２９は、チョッパ回路２８と一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂとの間に接続されている。第２の電圧検出部２９は、一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂの端子間電圧を検出する。第２の入出力端子２３ａは、第２の平滑コンデンサ１５の第１端子に接続され、第２の入出力端子２３ｂは、第２の平滑コンデンサ１５の第２端子に接続されている。このため、第２の電圧検出部２９は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（第２の平滑コンデンサ１５の第１端子と第２端子との間の電圧）を検出する。第２の電圧検出部２９は、制御部２１と電気的に接続され、検出電圧（第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２）を制御部２１に出力する。第２の電圧検出部２９は、第１抵抗２９Ａと第２抵抗２９Ｂとが直列に接続された構成を有する。第２の電圧検出部２９が出力する検出電圧は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２に比例した電圧である。
The second
制御部２１は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を有する。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）を有する。制御部２１は、１又は複数のマイクロコンピュータを有してもよい。制御部２１は、複数の場所に離れて配置される複数の演算処理装置を有してもよい。制御部２１は、記憶部をさらに有する。記憶部には、各種の制御プログラム及び各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部は、例えば不揮発性メモリ及び揮発性メモリを有する。記憶部は、制御プログラムを格納する非一時的コンピュータ可読媒体であり得る。
The
制御部２１は、制御プログラムに従って、蓄電装置３の充電と放電とを制御する充放電制御処理と、後述する故障判定処理とを実行する。ここでは、充放電制御処理の概要を説明する。制御部２１は、蓄電装置３を充電するとき、第１の電圧検出部２７と第２の電圧検出部２９の検出電圧に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂをオンオフする制御信号のデューティ比を調整し、高圧直流バス１４の電圧を降圧して蓄電装置３の充電電圧を生成する。また、制御部２１は、蓄電装置３から放電するとき、第１の電圧検出部２７と第２の電圧検出部２９の検出電圧に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂをオンオフする制御信号のデューティ比を調整し、蓄電装置３の放電電圧を昇圧して高圧直流バス１４の電圧を生成する。
The
次に、図３〜図７を参照して、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂが正常の場合と、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの一方が短絡故障した場合のそれぞれの電流の流れについて、高圧直流バス１４の電圧が０Ｖの場合と３８０Ｖの場合とに分けて説明する。
Next, referring to FIGS. 3 to 7, each of the case where the
図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、及び図４（ｂ）は、高圧直流バス１４の電圧が０Ｖの場合を示す。
図３（ａ）は、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂがともに正常である非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。制御部２１により、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂと、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂとはオフされている。制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、図３（ａ）の二点鎖線により示すように、蓄電装置３から電流制限抵抗２５を介して電流が流れ、第１の平滑コンデンサ２６に充電されるとともに、第１スイッチ素子２８Ａのボディダイオードを通って第２の平滑コンデンサ１５が充電される。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１及び第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２がそれぞれ上昇する。3 (a), 3 (b), 4 (a), and 4 (b) show the case where the voltage of the high-
FIG. 3A shows a non-isolated DC-
図３（ｂ）は、第１スイッチ素子２８Ａは正常である一方、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障した非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、図３（ｂ）の二点鎖線により示すように、蓄電装置３から電流制限抵抗２５及び第２スイッチ素子２８Ｂを介して第２電線２０Ｂに流れる閉回路が形成される。このため、第１の平滑コンデンサ２６が充電されず、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇しない。このように、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障すると、第２の開閉器２４Ｂが閉状態となる場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化態様が、第２スイッチ素子２８Ｂが正常の場合における第２の開閉器２４Ｂが閉状態となる場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化態様と異なる。
FIG. 3B shows a non-isolated DC-
図４（ａ）は、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂがともに正常である非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。図３（ａ）にて説明したように、制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、蓄電装置３から電流制限抵抗２５を介して電流が流れ、第１の平滑コンデンサ２６に充電されるとともに、第１スイッチ素子２８Ａのボディダイオードを通って第２の平滑コンデンサ１５が充電される。その後、図４（ａ）に示すように、制御部２１が第２の開閉器２４Ｂを開状態にした場合、第１の平滑コンデンサ２６の充電電荷は、第１電線２０Ａと第２電線２０Ｂとの間の抵抗成分、本実施形態では第１の電圧検出部２７の第１抵抗２７Ａ及び第２抵抗２７Ｂを介して放電される。同様に、第２の平滑コンデンサ１５の充電電荷は、一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂの間の抵抗成分、本実施形態では第２の電圧検出部２９の第１抵抗２９Ａ及び第２抵抗２９Ｂを介して放電される。
FIG. 4A shows a non-isolated DC-
図４（ｂ）は、第２スイッチ素子２８Ｂは正常である一方、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障した非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、蓄電装置３から電流制限抵抗２５を介して電流が流れ、第１の平滑コンデンサ２６に充電されるとともに、第１スイッチ素子２８Ａのボディダイオードを通って第２の平滑コンデンサ１５が充電される。その後、制御部２１が第２の開閉器２４Ｂを開状態にした場合、第１の平滑コンデンサ２６の充電電荷は、第１電線２０Ａと第２電線２０Ｂとの間の抵抗成分（第１の電圧検出部２７の第１抵抗２７Ａ及び第２抵抗２７Ｂ）を介して放電される。図４（ｂ）に示すように、第２の平滑コンデンサ１５の充電電荷は、短絡故障した第１スイッチ素子２８Ａを介して第１の平滑コンデンサ２６に流れる。これは、第１の平滑コンデンサ２６と第２の平滑コンデンサ１５との電気的特性の差に起因する。
FIG. 4B shows a non-isolated DC-
第１の平滑コンデンサ２６の容量値は、蓄電装置３とチョッパ回路２８との間の電圧を平滑化するように設定される。第２の平滑コンデンサ１５の容量値は、高圧直流バス１４の電圧を平滑化するように設定される。そして、第１の平滑コンデンサ２６の容量値は、第２の平滑コンデンサ１５の容量値よりも小さい。したがって、第１スイッチ素子２８Ａが正常な場合、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２よりも早く低下する。一方、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している場合、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１は、第２の平滑コンデンサ１５から放電される電流が流れ込むため、第１スイッチ素子２８Ａが正常な場合と比べてゆっくりと低下する。このように、図５に示すように、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様（図５の実線のグラフ）と、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障した場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様（図５の二点鎖線のグラフ）とが異なる。より詳細には、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障した場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧が０Ｖになるまでの時間は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧が０Ｖになるまでの時間よりも長い。また第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障した場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧の降下速度（単位時間当たりの第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧の低下量）は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧の降下速度よりも遅い。
The capacitance value of the
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、及び図７（ｂ）は、高圧直流バス１４の電圧が３８０Ｖの場合を示す。
図６（ａ）は、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂがともに正常である非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態において、図６（ａ）の二点鎖線により示すように、第１スイッチ素子２８Ａが内蔵するボディダイオードが逆バイアス方向に入っているため、高圧直流バス１４において充電された第２の平滑コンデンサ１５から第１スイッチ素子２８Ａによって第１の平滑コンデンサ２６へは電流が流れない。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇しない。6 (a), 6 (b), 7 (a), and 7 (b) show the case where the voltage of the high-
FIG. 6A shows a non-isolated DC-
図６（ｂ）は、第２スイッチ素子２８Ｂは正常である一方、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障した非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。第１スイッチ素子２８Ａが短絡しているため、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態において、図６（ｂ）の二点鎖線により示すように、高圧直流バス１４において充電された第２の平滑コンデンサ１５が第１の平滑コンデンサ２６を充電する。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇する。このように、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障すると、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化が、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化と異なる。
FIG. 6B shows a non-isolated DC-
図７（ａ）は、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂがともに正常である非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、図７（ａ）の二点鎖線により示すように、蓄電装置３から電流制限抵抗２５を介して電流が流れ、第１の平滑コンデンサ２６が充電される。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇する。
FIG. 7A shows a non-isolated DC-
図７（ｂ）は、第１スイッチ素子２８Ａは正常である一方、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障した非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を示している。制御部２１が第１の開閉器２４Ａを開状態に維持したまま、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、図７（ｂ）の二点鎖線により示すように、電流が蓄電装置３から電流制限抵抗２５及び第２スイッチ素子２８Ｂを介して第２電線２０Ｂに流れる閉回路が形成される。一方、第１スイッチ素子２８Ａが正常のため、第２の平滑コンデンサ１５から第１の平滑コンデンサ２６に充電されない。このように、第１の平滑コンデンサ２６が充電されず、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇しない。このように、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障すると、第２の開閉器２４Ｂが閉状態における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化が、第２スイッチ素子２８Ｂが正常の場合の第２の開閉器２４Ｂが閉状態における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化と異なる。
FIG. 7B shows a non-isolated DC-
次に、制御部２１が実行する故障判定処理について説明する。
故障判定処理は、上述した第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定する処理である。以下、故障判定処理の処理手順について説明する。制御部２１は、故障判定処理を所定時間毎に繰り返し実行する、又は予め設定された時間に実行する。また、制御部２１は、パワーコンディショナ１０の電源がオンする場合に故障判定処理を実行する。第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂのいずれかが短絡故障したと制御部２１が判定する場合、パワーコンディショナ１０の電源がオフ状態にされる。Next, the failure determination process executed by the
The failure determination process is a process for determining a short-circuit failure of the
図８に示すように、制御部２１は、ステップＳ１１において第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態か否かを判定する。制御部２１は、ステップＳ１１において肯定判定した場合、ステップＳ１３に移行する。制御部２１は、ステップＳ１１において否定判定した場合、ステップＳ１２において第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂをともに開状態とし、ステップＳ１３に移行する。
As shown in FIG. 8, the
制御部２１は、ステップＳ１３において第２の電圧検出部２９によって検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１未満か否かを判定する。ステップＳ１３の処理内容は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２が第１の所定値ＶＸ１未満か否かの判定とも言える。ここで、第１の所定値ＶＸ１は、高圧直流バス１４に電圧が印加されているか否かを判定するための値であり、試験等により予め決定される。第１の所定値ＶＸ１の一例は、略０Ｖである。
The
制御部２１は、ステップＳ１３において肯定判定した場合、ステップＳ２１〜Ｓ２５における第１の判定及び第２の判定を実行する。第１の判定は、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態から、第２の開閉器２４Ｂが閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出される電圧（検出電圧）の変化に基づいて、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する処理である。第２の判定は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していない条件下において、第２の開閉器２４Ｂを閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出される電圧（検出電圧）の変化に基づいて第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する処理である。
When the
具体的には、制御部２１は、ステップＳ２１において第２の開閉器２４Ｂを閉状態にした後にステップＳ２２に移行する。制御部２１は、ステップＳ２２において第１の電圧検出部２７が出力する検出電圧が第４の所定値ＶＸ４未満か否かを判定する。ここで、第４の所定値ＶＸ４は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定するための値であり、試験等により予め決定される。第４の所定値ＶＸ４は、第２スイッチ素子２８Ｂが正常の場合に第２の開閉器２４Ｂが閉状態において蓄電装置３から第１の平滑コンデンサ２６に充電された場合の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１に相当する。本実施形態では、制御部２１は、例えばステップＳ２１の処理後、予め決定された所定時間ＴＸ１にわたり経過後、ステップＳ２２の処理を実行する。ここで、所定時間ＴＸ１は、蓄電装置３から第１の平滑コンデンサ２６の充電によって第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が所定電圧以上になるために必要な時間であり、試験等により決定される。また所定電圧は、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇したと判定することができる電圧であり、試験等により予め設定される。所定電圧の一例は、第１の平滑コンデンサ２６が満充電のときの第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧である。
Specifically, the
制御部２１は、ステップＳ２２において肯定判定した場合、ステップＳ４１において第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障であると判定し、処理を終了する。すなわち制御部２１は、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態から、第２の開閉器２４Ｂを閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７によって検出された電圧（検出電圧）が第４の所定値ＶＸ４未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると判定する。
If the
制御部２１は、ステップＳ２２において否定判定した場合、ステップＳ２３において第２の開閉器２４Ｂを開状態にし、ステップＳ２４において所定時間ＴＸ２にわたり待機した後、ステップＳ２５に移行する。制御部２１は、ステップＳ２５において第１の電圧検出部２７が出力する検出電圧が第５の所定値ＶＸ５以上か否かを判定する。ここで、所定時間ＴＸ２は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様と、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様との違いを判別するための時間であり、試験等により予め設定される。一例では、所定時間ＴＸ２は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合の第１の平滑コンデンサ２６が放電を開始してから第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が０Ｖになるまでの時間よりも短い。第５の所定値ＶＸ５は、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定するための値であり、試験等により予め決定される。第５の所定値ＶＸ５は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合に第２の開閉器２４Ｂが閉状態から開状態に切り換えられたときから所定時間ＴＸ２経過後の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧に相当する。
If a negative determination is made in step S22, the
制御部２１は、ステップＳ２５において肯定判定した場合、ステップＳ４２において第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定し、処理を終了する。すなわち制御部２１は、第２の開閉器２４Ｂを閉状態から開状態に切り換えたときから所定時間ＴＸ２経過後の第１の電圧検出部２７によって検出された電圧（検出電圧）が第５の所定値ＶＸ５以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定し、処理を終了する。また、制御部２１は、ステップＳ２５において否定判定した場合、処理を終了する。この場合、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂはともに正常である。
If the
また、制御部２１は、ステップＳ１３において否定判定した場合、ステップＳ３１〜Ｓ３３における第３の判定及び第４の判定を実行する。第３の判定は、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態のときの第１の電圧検出部２７によって検出された電圧（検出電圧）に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する処理である。第４の判定は、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していない条件下において、第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７によって検出された電圧（検出電圧）の変化に基づいて、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する処理である。
Further, when the negative determination is made in step S13, the
具体的には、制御部２１は、ステップＳ３１において第１の電圧検出部２７が出力する検出電圧が第２の所定値ＶＸ２以上か否かを判定する。ここで、第２の所定値ＶＸ２は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定するための値であり、試験等により予め決定される。第２の所定値ＶＸ２は、第２スイッチ素子２８Ｂが正常の場合に第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧に相当する。第２の所定値ＶＸ２は、第４の所定値ＶＸ４と等しくしてもよいし、異なってもよい。
Specifically, the
制御部２１は、ステップＳ３１において肯定判定した場合、ステップＳ４３において第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定し、処理を終了する。すなわち制御部２１は、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態のときの第１の電圧検出部２７によって検出された電圧（検出電圧）が第２の所定値ＶＸ２以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定する。
If the
制御部２１は、ステップＳ３１において否定判定した場合、ステップＳ３２において第２の開閉器２４Ｂを閉状態にした後、ステップＳ３３に移行する。制御部２１は、ステップＳ３３において第１の電圧検出部２７が出力する検出電圧が第３の所定値ＶＸ３未満か否かを判定する。本実施形態では、制御部２１は、例えばステップＳ３２の処理後、予め決定された所定時間ＴＸ３にわたり経過した後、ステップＳ３３の処理を実行する。ここで、所定時間ＴＸ３は、蓄電装置３から第１の平滑コンデンサ２６の充電によって第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が所定電圧以上になるために必要な時間であり、試験等により決定される。また所定電圧は、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇したと判定することができる電圧であり、試験等により予め設定される。所定電圧の一例は、第１の平滑コンデンサ２６が満充電のときの第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧である。所定時間ＴＸ３は、例えば所定時間ＴＸ１と等しい。また、第３の所定値ＶＸ３は、第１スイッチ素子２８Ａが正常の場合に第２の開閉器２４Ｂが閉状態から開状態に切り換えられたときから所定時間ＴＸ３経過後の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧に相当する。
If the
制御部２１は、ステップＳ３３において肯定判定した場合、ステップＳ４４において第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると判定し、処理を終了する。すなわち制御部２１は、第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出された電圧（検出電圧）が第３の所定値ＶＸ３未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると判定する。また、制御部２１は、ステップＳ３３において否定判定した場合、処理を終了する。この場合、第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂはともに正常である。
If the
本実施形態の作用について説明する。
制御部２１は、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化に基づいて非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定している。すなわち制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２に基づいて第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定していない。このため、夜間等の太陽光発電装置２の発電が停止している状況において、待機電力の消費を抑制するためにパワーコンディショナ１０の電源がオフ状態にする場合、すなわち高圧直流バス１４の電圧が約０Ｖの場合であっても第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定できる。The operation of this embodiment will be described.
The
また、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している状態で第２の開閉器２４Ｂを閉状態にすると、第２の平滑コンデンサ１５から蓄電装置３に高電圧が印加されてしまう。第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると、第２の開閉器２４Ｂを閉状態にしても蓄電装置３の電流が第２スイッチ素子２８Ｂに流れるため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇しない。
Further, when the voltage V2 between the terminals of the second smoothing capacitor 15 (voltage of the high-voltage DC bus 14) is equal to or higher than the first predetermined value VX1, the second switch is in a state where the
このような点に鑑み、本実施形態では、制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１（約０Ｖ）を境界として第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂの動作、並びに第１スイッチ素子２８Ａ及び第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定する順番を異ならせている。すなわち制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する。そして制御部２１は、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している場合、第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障の判定を行わない。制御部２１は、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していない場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する。また、制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する。そして制御部２１は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障している場合、第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障の判定を行わない。制御部２１は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していない場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する。これにより、蓄電装置３に悪影響を与えることを抑制でき、第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を正確に判定できる。
In view of these points, in the present embodiment, the
本実施形態の効果について説明する。
（１）制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態から、第２の開閉器２４Ｂを閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出される電圧の変化に基づいて、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する。また制御部２１は、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していない場合、第２の開閉器２４Ｂを閉状態から開状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出される電圧の変化に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する。この構成によれば、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が例えば０Ｖ等の低い場合に第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定でき、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していなければ、続いて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定できる。このため、スイッチ素子の短絡故障の判定時期の自由度を向上できる。The effect of this embodiment will be described.
(1) When the voltage detected by the second
（２）制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態のときの第１の電圧検出部２７により検出された電圧に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障しているか否かを判定する。また制御部２１は、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していない場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出された電圧の変化に基づいて、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障しているか否かを判定する。この構成によれば、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合に第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定でき、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していなければ、続いて第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定できる。このため、スイッチ素子の短絡故障の判定時期の自由度を向上できる。
(2) When the voltage detected by the second
（３）第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態において、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると第２の平滑コンデンサ１５から第１スイッチ素子２８Ａを介して第１の平滑コンデンサ２６に充電される。この点に鑑み、本実施形態では、制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態のときの第１の電圧検出部２７により検出された電圧が第２の所定値ＶＸ２以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定する。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１に基づいて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定できる。
(3) When the voltage V2 between the terminals of the second smoothing capacitor 15 (voltage of the high-voltage DC bus 14) is equal to or higher than the first predetermined value VX1, both the
（４）第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に変更すると、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していれば、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１は上昇しない。この点に鑑み、本実施形態では、制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に切り換えたときから所定時間経過後の第１の電圧検出部２７により検出された電圧が第３の所定値ＶＸ３未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると判定する。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化に基づいて第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定できる。
(4) When the inter-terminal voltage V2 (voltage of the high-voltage DC bus 14) of the
（５）第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると第２の開閉器２４Ｂを開状態から閉状態に変更しても第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が上昇しない。この点に鑑み、本実施形態では、制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂがともに開状態から、第２の開閉器２４Ｂを閉状態に切り換えた後の第１の電圧検出部２７により検出される電圧が第４の所定値ＶＸ４未満の場合、第２スイッチ素子２８Ｂが短絡故障していると判定する。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１に基づいて第２スイッチ素子２８Ｂの短絡故障を判定できる。
(5) When the voltage V2 between the terminals of the second smoothing capacitor 15 (voltage of the high-voltage DC bus 14) is less than the first predetermined value VX1, if the
（６）第２の開閉器２４Ｂが閉状態になると、第１スイッチ素子２８Ａを介して第２の平滑コンデンサ１５が充電される。そして第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している場合、第２の平滑コンデンサ１５から第１スイッチ素子２８Ａを介して第１の平滑コンデンサ２６が充電される。このため、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障している場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様が、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していない場合の第１の平滑コンデンサ２６の放電態様と異なる。この点に鑑み、本実施形態では、制御部２１は、第２の電圧検出部２９により検出された電圧が第１の所定値ＶＸ１未満の場合、第２の開閉器２４Ｂを閉状態から開状態に切り換えたときから所定時間経過後の第１の電圧検出部２７により検出された電圧が第５の所定値ＶＸ５以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定する。このため、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化に基づいて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定できる。
(6) When the
加えて、第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が０Ｖになるまでの時間に基づいて、第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定する方法と比較して、第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障の判定時間が短くなるので、第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を速やかに判定できる。
In addition, a short-circuit failure of the
（変更例）
上記実施形態は本開示に関する電力変換装置及びこの装置を備えるパワーコンディショナが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関する電力変換装置及びこの装置を備えるパワーコンディショナは上記実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、又は上記実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下の変更例において、上記実施形態の形態と共通する部分については、上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。(Change example)
The above-described embodiment is an example of a mode that can be taken by a power conversion device and a power conditioner including the power conversion device according to the present disclosure, and is not intended to limit the mode. The power conversion device according to the present disclosure and the power conditioner including the device may take a form different from the form exemplified in the above embodiment. An example thereof is a form in which a part of the configuration of the above embodiment is replaced, changed, or omitted, or a new configuration is added to the above embodiment. In the following modification examples, the parts common to the above-described embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted.
・上記実施形態において、第２の電圧検出部２９は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が形成される回路基板の外部に設けられてもよい。一例では、第２の電圧検出部２９は、一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂと第２の平滑コンデンサ１５との間に設けられる。
-In the above embodiment, the second
・上記実施形態において、第１の電圧検出部２７の第１抵抗２７Ａ及び第２抵抗２７Ｂとは別に放電抵抗を設けてもよい。
・上記実施形態において、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が形成される回路基板に第２の平滑コンデンサ１５が実装されてもよい。すなわち、第２の平滑コンデンサ１５が一対の第２の入出力端子２３ａ，２３ｂとチョッパ回路２８との間に設けられてもよい。-In the above embodiment, a discharge resistor may be provided separately from the
-In the above embodiment, the
・上記実施形態において、第１の開閉器２４Ａ及び第２の開閉器２４Ｂの接続関係は図２に示される直列接続の関係に限定されず、任意に変更可能である。例えば、図９（ａ）に示すように、第１の開閉器２４Ａと第２の開閉器２４Ｂとの直列回路２４と、電流制限抵抗２５とが並列に接続されてもよい。また図９（ｂ）に示すように、第１の開閉器２４Ａと第２の開閉器２４Ｂとが並列に接続されてもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）の場合、第１の開閉器２４Ａは、電流制限抵抗２５と並列に接続されている。
-In the above embodiment, the connection relationship between the
・上記実施形態の制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態にしたときから所定時間経過後の第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１と第５の所定値ＶＸ５との比較に基づいて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定するがこれに限られない。例えば、制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態にしたときから第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が０Ｖになるまでの時間と、予め決定された判定時間との比較に基づいて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定してもよい。具体的には、制御部２１は、第２の開閉器２４Ｂを開状態にしたときから第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１が０Ｖになるまでの時間が判定時間以上の場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定する。また例えば、制御部２１は、第２の平滑コンデンサ１５の端子間電圧Ｖ２（高圧直流バス１４の電圧）が第１の所定値ＶＸ１以上の場合、第２の開閉器２４Ｂを開状態にしたときの第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の降下速度と、予め決定された判定速度との比較に基づいて第１スイッチ素子２８Ａの短絡故障を判定してもよい。具体的には、制御部２１は、第２の開閉器２４Ｂを開状態にしたときの第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の降下速度が判定速度よりも小さい（遅い）場合、第１スイッチ素子２８Ａが短絡故障していると判定する。第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の降下速度は、予め設定された期間における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１の変化から算出してもよいし、所定時刻における第１の平滑コンデンサ２６の端子間電圧Ｖ１を微分することによって算出してもよい。
When the inter-terminal voltage V2 (voltage of the high-voltage DC bus 14) of the
・上記実施形態において、所定値ＶＸ１〜ＶＸ５は、制御部または上記記憶部が有することができ、制御部または上記記憶部に設定可能であってもよく、制御部が外部にアクセスして参照可能であってもよい。 -In the above embodiment, the predetermined values VX1 to VX5 can be possessed by the control unit or the storage unit, and may be set in the control unit or the storage unit, and the control unit can access and refer to the outside. It may be.
３…蓄電装置（直流電源）
１０…パワーコンディショナ
１３…電力変換装置
１５…第２の平滑コンデンサ
２０…非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１…制御部
２２ａ，２２ｂ…一対の第１の入出力端子
２３ａ，２３ｂ…一対の第２の入出力端子
２４Ａ…第１の開閉器
２４Ｂ…第２の開閉器
２５…電流制限抵抗
２６…第１の平滑コンデンサ
２７…第１の電圧検出部
２８…チョッパ回路
２８Ａ…第１スイッチ素子
２８Ｂ…第２スイッチ素子
２９…第２の電圧検出部
ＶＸ１…第１の所定値
ＶＸ２…第２の所定値
ＶＸ３…第３の所定値
ＶＸ４…第４の所定値
ＶＸ５…第５の所定値
ＴＸ２…所定時間3 ... Power storage device (DC power supply)
10 ...
Claims (7)
一対の第２の入出力端子と、
前記一対の第１の入出力端子と前記一対の第２の入出力端子との間に設けられ、高電位側の第１スイッチ素子と低電位側の第２スイッチ素子とを含み、前記第２スイッチ素子の両端が前記一対の第１の入出力端子に接続され、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子からなる直列回路の両端が、前記一対の第２の入出力端子に接続されたチョッパ回路と、
前記チョッパ回路に対して前記一対の第１の入出力端子側に設けられた第１の平滑コンデンサと、
前記チョッパ回路に対して前記一対の第２の入出力端子側に設けられた第２の平滑コンデンサと、
前記第１の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する第１の電圧検出部と、
前記第２の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する第２の電圧検出部と、
前記一対の第１の入出力端子と前記第１の電圧検出部との間に設けられた第１の開閉器と、
前記第１の開閉器に並列に接続された電流制限抵抗と、
前記第１の開閉器に対して並列且つ前記電流制限抵抗に対して直列に接続された、又は、前記第１の開閉器及び前記電流制限抵抗からなる並列回路に対して直列に接続された第２の開閉器と、
を有する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子の短絡故障を判定するように構成され、かつ、
前記第２の電圧検出部により検出された電圧が第１の所定値未満の場合、
前記第１の開閉器及び前記第２の開閉器がともに開状態から、前記第２の開閉器を閉状態に切り換えた後の前記第１の電圧検出部により検出される電圧の変化に基づいて、前記第２スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第１の判定を行い、
前記第２スイッチ素子が短絡故障していない場合、前記第２の開閉器を閉状態から開状態に切り換えた後の前記第１の電圧検出部により検出される電圧の変化に基づいて、前記第１スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第２の判定を行う
電力変換装置。 A pair of first input / output terminals connected to a DC power supply,
A pair of second input / output terminals and
Wherein a pair of first output terminal provided between the pair of second output terminals, seen including a second switch element of the first switching element and the low potential side of the high potential side, the second Both ends of the two switch elements are connected to the pair of first input / output terminals, and both ends of the series circuit including the first switch element and the second switch element are connected to the pair of second input / output terminals. a chopper circuit,
A first smoothing capacitor provided on the pair of first input / output terminals with respect to the chopper circuit, and
A second smoothing capacitor provided on the pair of second input / output terminals with respect to the chopper circuit,
A first voltage detection unit that detects the voltage between the terminals of the first smoothing capacitor, and
A second voltage detection unit that detects the voltage between the terminals of the second smoothing capacitor, and
A first switch provided between the pair of first input / output terminals and the first voltage detection unit, and
A current limiting resistor connected in parallel to the first switch,
A first switch connected in parallel with the first switch and in series with the current limiting resistor, or connected in series with a parallel circuit including the first switch and the current limiting resistor . 2 switches and
Non-isolated DC-DC converter with
A control unit for controlling the non-isolated DC-DC converter is provided.
The control unit is configured to determine a short-circuit failure of the first switch element and the second switch element, and is configured to determine.
When the voltage detected by the second voltage detection unit is less than the first predetermined value,
Based on the change in voltage detected by the first voltage detector after both the first switch and the second switch are switched from the open state to the closed state of the second switch. , The first determination for determining whether or not the second switch element has a short-circuit failure is performed.
When the second switch element is not short-circuited, the second switch element is based on the change in voltage detected by the first voltage detection unit after the second switch is switched from the closed state to the open state. 1 A power conversion device that makes a second determination to determine whether or not a switch element has a short-circuit failure.
前記第１の開閉器及び前記第２の開閉器がともに開状態のときの前記第１の電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記第１スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第３の判定を行い、
前記第１スイッチ素子が短絡故障していない場合は、前記第２の開閉器を開状態から閉状態に切り換えた後の前記第１の電圧検出部により検出された電圧の変化に基づいて、前記第２スイッチ素子が短絡故障しているか否かを判定する第４の判定を行う
請求項１に記載の電力変換装置。When the voltage detected by the second voltage detection unit is equal to or higher than the first predetermined value, the control unit may use the control unit.
Whether or not the first switch element has a short-circuit failure is determined based on the voltage detected by the first voltage detection unit when both the first switch and the second switch are in the open state. Judgment Make a third judgment and
When the first switch element is not short-circuited, the change in voltage detected by the first voltage detection unit after switching the second switch from the open state to the closed state is used. The power conversion device according to claim 1, wherein a fourth determination is made to determine whether or not the second switch element has a short-circuit failure.
請求項２に記載の電力変換装置。In the third determination, the control unit has a second predetermined value of the voltage detected by the first voltage detection unit when both the first switch and the second switch are in the open state. In the above case, the power conversion device according to claim 2, wherein it is determined that the first switch element has a short-circuit failure.
請求項３に記載の電力変換装置。When the voltage detected by the first voltage detection unit after switching the second switch from the open state to the closed state in the fourth determination is less than the third predetermined value. The power conversion device according to claim 3, wherein the second switch element is determined to have a short-circuit failure.
請求項１に記載の電力変換装置。In the first determination, the control unit receives the first voltage after switching both the first switch and the second switch from the open state to the closed state of the second switch. The power conversion device according to claim 1, wherein when the voltage detected by the detection unit is less than the fourth predetermined value, it is determined that the second switch element has a short-circuit failure.
請求項５に記載の電力変換装置。In the second determination, the control unit has a fifth voltage detected by the first voltage detection unit after a lapse of a predetermined time from the time when the second switch is switched from the closed state to the open state. The power conversion device according to claim 5, wherein if the value is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the first switch element has a short-circuit failure.
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