直流電源装置、それを備えた電動機駆動装置、ならびにその電動機駆動装置を備えた空気調和機、洗濯機および洗濯乾燥機
【課題】交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする直流電源装置において、開閉手段の故障状態を検出可能な直流電源装置を得ること。
【解決手段】整流回路３の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサ４ａ，４ｂと、整流回路３の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段５ａ，５ｂを介して直列に接続された第３および第４のコンデンサ６ａ，６ｂと、第１および第２のコンデンサ４ａ，４ｂの接続点と整流回路３の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段１０と、第３および第４のコンデンサ６ａ，６ｂの接続点と整流回路３の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段２０と、直流電源装置１００の出力電圧に基づいて、記第１および第２の開閉手段１０，２０の故障状態を判定する故障判定手段１２と、を備える。
【解決手段】整流回路３の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサ４ａ，４ｂと、整流回路３の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段５ａ，５ｂを介して直列に接続された第３および第４のコンデンサ６ａ，６ｂと、第１および第２のコンデンサ４ａ，４ｂの接続点と整流回路３の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段１０と、第３および第４のコンデンサ６ａ，６ｂの接続点と整流回路３の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段２０と、直流電源装置１００の出力電圧に基づいて、記第１および第２の開閉手段１０，２０の故障状態を判定する故障判定手段１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置、それを備えた電動機駆動装置、ならびにその電動機駆動装置を備えた空気調和機、洗濯機および洗濯乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流電源から供給される交流電圧を所望の直流電圧に変換して負荷に供給する直流電源装置としては、例えば、交流電源から供給される交流電圧をリアクトルを介して全波整流する整流回路の出力端間に直列に接続された２つの第１のコンデンサの接続点と整流回路の一方の入力端との間に接続された第１の開閉手段と、２つの第１のコンデンサの両端間に２つの逆流阻止手段を介して直列に接続された２つの第２のコンデンサの接続点と整流回路の他方の入力端との間に接続された第２の開閉手段とを開閉制御することにより、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする技術が開示されている。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２９０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
交流電圧をスイッチングして直流電圧を得る直流電源装置では、開閉手段が故障した場合に、開閉手段の故障状態に応じた制御を行う、あるいは、２次故障の発生を防止するために装置を停止する、等の適切な制御を実施するためには、開閉手段の故障状態を把握する必要があるが、上記従来技術では、開閉手段の故障状態を検出することができない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする直流電源装置において、開閉手段の故障状態を検出することができる直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる直流電源装置は、交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、前記第１および第２の開閉手段の各開閉制御状態における当該直流電源装置の出力電圧に基づいて、前記第１および第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする直流電源装置において、開閉手段の故障状態を検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる直流電源装置の各部電圧波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、ＰＷＭ制御における変調信号を算出するための制御部内のブロック構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、ＰＷＭ制御における各信号波形の一例を示す図である。
【図８】図８は、その他の制御における各信号波形の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段に適用する双方向スイッチの等価回路を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第１の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第２の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態４に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用した例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態６にかかる空気調和機の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態６にかかる洗濯機の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態６にかかる洗濯乾燥機の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる直流電源装置、それを備えたインバータ装置、およびそのインバータ装置を備えた空気調和機、洗濯機並びに洗濯乾燥機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。本実施の形態にかかる直流電源装置１００は、交流電源１から出力される交流電圧をその交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して負荷７に出力する。図１に示すように、直流電源装置１００は、リアクトル２、ブリッジ整流回路３、ゼロクロス検出手段８１、第１のコンデンサ４ａ、第２のコンデンサ４ｂ、逆流阻止手段５ａ，５ｂ、第３のコンデンサ６ａ、第４のコンデンサ６ｂ、出力電圧検出手段８２、第１の開閉手段１０、第２の開閉手段２０、制御部９、および故障判定手段１２を備えている。
【００１１】
交流電源１は、リアクトル２を介して、交流電源１の出力電圧を全波整流するブリッジ整流回路３に接続されている。また、交流電源１には、交流電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段８１が並列に接続されている。
【００１２】
ブリッジ整流回路３は、整流用ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで構成されている。ブリッジ整流回路３の出力端間には、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂが直列に接続されている。
【００１３】
また、ブリッジ整流回路３の出力端間には、それぞれ逆流阻止手段５ａ，５ｂを介して第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂが直列に接続されている。また、直列に接続された第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの両端間には、負荷７に出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段８２が接続されている。
【００１４】
第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの接続点とブリッジ整流回路３の一方の交流入力端との間には、第１の開閉手段１０が設けられ、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの接続点とブリッジ整流回路３の他方の交流入力端との間には、第２の開閉手段２０が設けられている。
【００１５】
ゼロクロス検出手段８１の検出結果は、制御部９に出力され、出力電圧検出手段８２の検出結果は、制御部９および故障判定手段１２に出力され、故障判定手段１２の判定結果は、制御部９に出力される。
【００１６】
故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の各開閉状態における出力電圧検出手段８２の検出結果に基づいて、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障を判定する。
【００１７】
制御部９は、ゼロクロス検出手段８１および出力電圧検出手段８２の検出結果に基づいて、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉動作を制御する。
【００１８】
まず、実施の形態１にかかる直流電源装置１００における出力電圧生成動作の概念について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
図２、図３および図４は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。図２、図３および図４では、図１に示す構成例において、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉じた状態における出力電圧生成動作を示している。また、図５は、実施の形態１にかかる直流電源装置の各部電圧波形の一例を示す図である。
【００２０】
交流電源１が負のとき、図２中の破線で示すように、交流電源１、整流ダイオード３ｂ、第１のコンデンサ４ａ、リアクトル２の順で電流が流れる。このとき、第１のコンデンサ４ａには、交流電源１のピーク値が充電されるため、第１のコンデンサ４ａの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２１】
つぎに、交流電源１が正のとき、図２中の実線で示すように、交流電源１、リアクトル２、第１のコンデンサ４ａ、逆流阻止手段５ａ、第３のコンデンサ６ａの順で電流が流れる。このとき、第３のコンデンサ６ａには、交流電源１のピーク値と第１のコンデンサ４ａの充電電圧とが加算された電圧が充電される。したがって、第３のコンデンサ６ａには、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されることになり、第３のコンデンサ６ａの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２２】
一方、交流電源１が正のとき、図３中の実線で示すように、交流電源１、リアクトル２、第２のコンデンサ４ｂ、整流用ダイオード３ｄの順で電流が流れる。このとき、第２のコンデンサ４ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値が充電されるため、第２のコンデンサ４ｂの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２３】
つぎに、交流電源１が負のとき、図３中の破線で示すように、交流電源１、第４のコンデンサ６ｂ、逆流阻止手段５ｂ、第２のコンデンサ４ｂ、リアクトル２の順で電流が流れる。このとき、第４のコンデンサ６ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値と第２のコンデンサ４ｂの充電電圧が加算された電圧が充電される。したがって、第４のコンデンサ６ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されることになり、第４のコンデンサ６ｂの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２４】
つまり、直列に接続された第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂには、それぞれ交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されているため、図４に示すように、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧が出力されることになる。なお、接続される負荷７が大きい場合には、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍よりも小さくなる場合がある。
【００２５】
ここで、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの両端電圧は、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの両端電圧に比べて略２倍の電圧値となる。そのため、図１〜図４に示すように、逆流阻止手段５ａ，５ｂを備える構成とし、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂから交流電源１側に逆流が生じないようにしている。また、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの充電電圧が第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの充電電圧に比べて高い状態になることを考慮して、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの耐圧を、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの耐圧よりも高くしておくのが好ましい。
【００２６】
上記のように、本実施の形態にかかる直流電源装置は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉じた場合には、４倍電圧整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧を出力することが可能となる。また、第１の開閉手段１０を開き、第２の開閉手段２０を閉じた場合、もしくは第１の開閉手段１０を閉じ、第２の開閉手段２０を開いた場合には、倍電圧整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧を出力可能な構成となる。さらに、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開いた場合には、全波整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧を出力可能な構成となる。
【００２７】
また、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍までの間の電圧を出力可能となる。
【００２８】
また、例えば、出力電圧検出手段８２が検出した出力電圧をフィードバックして、負荷７に最適な所望の出力電圧値になるように、制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を動作させることも可能である。
【００２９】
さらに、例えば、制御部９が交流電源１の周波数より早い周波数で第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開閉制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍から略４倍の電圧を出力することが可能となるだけでなく、入力電流を略正弦波とすることが可能となり、高力率状態にて動作するため、有効電力が増加する。このＰＷＭ制御による出力電圧生成動作例について、図１、図６および図７を参照して説明する。
【００３０】
図６は、ＰＷＭ制御における変調信号を算出するための制御部内のブロック構成の一例を示す図であり、図７は、ＰＷＭ制御における各信号波形の一例を示す図である。
【００３１】
制御部９が直流電源装置１００の出力電圧を制御するための出力電圧の指令値をＶｄｃ＊とし、図１に示す出力電圧検出手段８２が検出する直流電源装置の出力電圧をＶｄｃとする。加算器５１ａは、このＶｄｃ＊とＶｄｃとの偏差ΔＶｄｃを算出し、この偏差ΔＶｄｃをＰＩ制御器５１ｃに出力する。この偏差ΔＶｄｃを受信したＰＩ制御器５１ｃは、ＰＩ制御によって変調信号の振幅Ａを求める。この振幅Ａを受信した変調信号演算部５１ｄは、振幅Ａにｓｉｎ（θ＋φ）を乗じて、第１の開閉手段１０を駆動するための変調信号Ｓａを求める。ここで、θは交流電源１の交流電圧位相、φは任意に決定した位相である。そして、加算器５１ｂは、１から変調信号Ｓａを引いて、第２の開閉手段２０を駆動するための変調信号Ｓｂを求める。
【００３２】
算出された変調信号Ｓａおよび変調信号Ｓｂは、図７に示すように、三角波のキャリア信号と比較され、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に対する駆動信号がそれぞれ生成される。ここで、第１の開閉手段１０に対する駆動信号は、変調信号Ｓａよりキャリア信号の方が小さい場合には０（Ｌｏｗ）、そして、大きい場合には１（Ｈｉｇｈ）として生成される。また、第２の開閉手段２０に対する駆動信号は、変調信号Ｓｂよりキャリア信号の方が小さい場合には１（Ｈｉｇｈ）、そして、大きい場合には０（Ｌｏｗ）として生成される。
【００３３】
上述したＰＷＭ制御により、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の電圧を出力することが可能となるだけでなく、入力電流を略正弦波とすることが可能となり、高力率状態にて動作するため、有効電力が増加する。一般に、交流電源１からの入力電流は、ブレーカ容量で制限されているため、増加した有効電力分だけ、直流電源装置に接続された負荷への入力電力を増加させることができ、負荷の出力を大きくすることができる。また、有効電力が増加すると共に無効電力が減少するため、配電設備での受電容量の削減が実現でき、発電所にて発電しているエネルギーの有効利用に寄与することができる。また、入力電流が略正弦波となることにより、高調波成分が減少するため、ＪＩＳやＩＥＣで定められている電源高調波規格にも適合可能である。
【００３４】
なお、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０として、機械式の開閉器、半導体によるスイッチング素子、あるいは、双方向スイッチが使用されても問題ないことは言うまでもない。
【００３５】
また、上述した例では、変調信号Ｓａを適用して第１の開閉手段１０の駆動信号を生成し、変調信号Ｓｂを適用して第２の開閉手段２０の駆動信号を生成するようにしたが、変調信号Ｓｂを適用して第１の開閉手段１０の駆動信号を生成し、変調信号Ｓａを適用して第２の開閉手段２０の駆動信号を生成するようにしても、同様のＰＷＭ制御が可能である。
【００３６】
また、上述したＰＷＭ制御以外の制御手法でも、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の電圧を出力することが可能である。図８は、その他の制御における各信号波形の一例を示す図である。図８に示す例では、第１の開閉手段１０の駆動信号は、交流電源１の交流電圧のゼロ点からＴｄｅｌａｙ１分の時間経過後からＴｏｎ１分の時間だけ１（Ｈｉｇｈ）となり、第２の開閉手段２０の駆動信号は、交流電源１の交流電圧のゼロ点からＴｄｅｌａｙ２分の時間経過後からＴｏｎ２分の時間だけ１（Ｈｉｇｈ）となるように制御する例を示している。このような場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。なお、図８に示す例では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０について、ゼロ点から次のゼロ点までの間に、一回だけ駆動される動作が示されているが、複数回駆動される動作としてもよい。
【００３７】
つぎに、本実施の形態にかかる故障判定手段１２による第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障判定手法について説明する。本実施の形態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉制御状態に応じて交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の出力電圧が得られる特性を利用して、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０毎の出力電圧に基づいて第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障状態を判定する。
【００３８】
本実施の形態にかかる開閉手段故障判定の手順は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態により異なる。ここでは、まず、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定手順について説明する。
【００３９】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ａ」とする。
【００４０】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｂ」とする。
【００４１】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第２の開閉手段２０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる場合には、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｃ」とする。
【００４２】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｄ」とする。
【００４３】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｅ」とする。
【００４４】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第２の開閉手段２０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｆ」とする。
【００４５】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｇ」とする。
【００４６】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０あるいは第２の開閉手段２０のうちの一方を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｈ」とする。
【００４７】
つぎに、上述した第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１および図９を参照して説明する。図９は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【００４８】
図９に示す例では、直流電源装置１００の起動時には（ステップＳＴ１０１）、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０は開状態である（ステップＳＴ１０２）。このとき、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００の起動時に制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開状態に制御する構成であってもよい。
【００４９】
故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。
【００５０】
ステップＳＴ１０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍から略４倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。
【００５１】
ステップＳＴ１０４において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０４；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ１０５；判定結果ａ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５２】
ステップＳＴ１０４において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１０６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０７）。
【００５３】
ステップＳＴ１０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ１０８；判定結果ｂ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５４】
ステップＳＴ１０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０７；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１０９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１１０）。
【００５５】
ステップＳＴ１１０において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１１１；判定結果ｃ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５６】
ステップＳＴ１１０において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１１０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１１２；判定結果ｄ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５７】
ステップＳＴ１０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０３；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１３）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１４）。
【００５８】
ステップＳＴ１１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１１４；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１５）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１６）。
【００５９】
ステップＳＴ１１６において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１１６；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１１７；判定結果ｅ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６０】
ステップＳＴ１１６において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１６；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１１８；判定結果ｆ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６１】
ステップＳＴ１１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２０）。
【００６２】
ステップＳＴ１２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１２０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１２１；判定結果ｇ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６３】
ステップＳＴ１２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１２０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１２２；判定結果ｈ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６４】
つぎに、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定手順について説明する。
【００６５】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定できる（判定結果ａ）。
【００６６】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定できる（判定結果ｂ）。
【００６７】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第２の開閉手段２０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる（判定結果ｃ）。
【００６８】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０あるいは第２の開閉手段２０のうちの一方を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定できる（判定結果ｈ）。
【００６９】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｅ）。
【００７０】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第２の開閉手段２０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる（判定結果ｆ）。
【００７１】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｇ）。
【００７２】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｄ）。
【００７３】
つぎに、上述した第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１および図１０を参照して説明する。図１０は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【００７４】
図１０に示す例では、直流電源装置１００の起動時には（ステップＳＴ２０１）、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０は閉状態である（ステップＳＴ２０２）。このとき、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０が閉状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００の起動時に制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉状態に制御する構成であってもよい。
【００７５】
故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが上述した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。
【００７６】
ステップＳＴ２０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０３；Ｎｏ）、制御部９は、第２の開閉手段２０を開状態に制御し（ステップＳＴ２０４）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０５）。
【００７７】
ステップＳＴ２０５において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０５；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２０６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０７）。
【００７８】
ステップＳＴ２０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ２０８；判定結果ａ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００７９】
ステップＳＴ２０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ２０９；判定結果ｂ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８０】
ステップＳＴ２０５において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２１０）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２１１）。
【００８１】
ステップＳＴ２１１において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１２；判定結果ｃ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８２】
ステップＳＴ２１１において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１３；判定結果ｈ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８３】
ステップＳＴ２０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが上述した閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１４）。
【００８４】
ステップＳＴ２１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１４；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２１５；判定結果ｅ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８５】
ステップＳＴ２１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第２の開閉手段２０を開状態に制御し（ステップＳＴ２１６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１７）。
【００８６】
ステップＳＴ２１７において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１８；判定結果ｆ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８７】
ステップＳＴ２１７において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１７；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２１９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２０）。
【００８８】
ステップＳＴ２２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２２０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２２１；判定結果ｇ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８９】
ステップＳＴ２２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２２０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２２２；判定結果ｄ）、故障判定フローを終了する。
【００９０】
以上説明したように、実施の形態１の直流電源装置によれば、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態に応じて交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の出力電圧が得られる特性を利用することにより、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態毎の出力電圧に基づいて第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を判定することができる。
【００９１】
なお、上記した実施の形態１では、第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障判定手順として、直流電源装置の起動時における第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態から第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態を変化させる２つの開閉手段故障判定フローについて説明したが、開閉手段故障判定フローはこれらに限らず、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態を変化させた場合の出力電圧の変化に基づき第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を判定可能な他の開閉手段故障判定フローを用いることも可能である。
【００９２】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態に応じて、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉動作を制御する例について説明する。なお、本実施の形態にかかる直流電源装置の構成は、実施の形態１にかかる直流電源装置の構成と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００９３】
実施の形態１における判定結果ａの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【００９４】
実施の形態１における判定結果ｂの故障状態では、第２の開閉手段２０が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第１の開閉手段１０が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１０が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２０が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に制御することにより、判定結果ｂの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９５】
実施の形態１における判定結果ｃの故障状態では、第１の開閉手段１０が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第２の開閉手段２０が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２０が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１０が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２０のオンタイミング等を適切に制御することにより、判定結果ｃの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９６】
実施の形態１における判定結果ｄの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０のうちのいずれか一方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となり、他方が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【００９７】
実施の形態１における判定結果ｅの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【００９８】
実施の形態１における判定結果ｆの故障状態では、第１の開閉手段１０が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第２の開閉手段２０が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２０が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１０が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｆの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９９】
実施の形態１における判定結果ｇの故障状態では、第２の開閉手段２０が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第１の開閉手段１０が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１０が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２０が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｇの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１００】
実施の形態１における判定結果ｈの場合は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であり、直流電源回路１００は、通常の運転を行う。
【０１０１】
なお、実施の形態１において短絡故障あるいは開放故障を生じていると判定された開閉手段については、開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１０２】
以上説明したように、実施の形態２の直流電源装置によれば、実施の形態１における判定結果に応じて適切に制御を行うことにより、開閉手段の想定外の動作を防止すると共に、開閉手段の故障状態に応じて効率良く運転することが可能となる。
【０１０３】
実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を使用者に報知する例について説明する。
【０１０４】
図１１は、実施の形態３にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図１１に示すように、実施の形態３にかかる直流電源装置１００ａは、実施の形態１において説明した図１の構成に加え、故障報知手段１３を備えている。
【０１０６】
実施の形態１における故障判定結果が判定結果ｈ（第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常）以外の判定結果ａ〜ｇのいずれかである場合、故障検出手段１２は、故障報知手段１３に対して、故障報知信号を出力する。この故障報知信号は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に何らかの故障が生じていることのみを示すものであってもよいし、判定結果に応じた故障状態を示すものであってもよい。
【０１０７】
故障報知手段１３による報知手法は、例えば、ＬＥＤ等のランプ表示や、ブザー等の音による報知、リモコン等のディスプレイ部等への表示、あるいは、直流電源装置１００ａに接続された他の機器への表示等による報知が可能であれば何でもよく、故障報知手段１３は、少なくとも１つ以上の報知手法を用いて使用者もしくは管理者に故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を通知する。
【０１０８】
以上説明したように、実施の形態３の直流電源装置によれば、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を使用者もしくは管理者に報知することにより、故障した開閉手段の交換等による直流電源装置の修復を促し、開閉手段が故障した状態で長期間運転を継続することによる２次故障の発生等、故障の拡大を抑制することができる。
【０１０９】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態に応じて、直流電源装置を停止させる例について説明する。
【０１１０】
図１２は、実施の形態４にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態３と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１１】
図１２に示すように、実施の形態３にかかる直流電源装置１００ｂは、実施の形態３において説明した図１１の構成に加え、ブリッジ整流回路３の交流入力端間に接続された電源短絡手段１４と、交流電源１とブリッジ整流回路３の交流入力端の一方との間に接続されたヒューズ３１とを備える。
【０１１２】
例えば、実施の形態１における故障判定結果が判定結果ａであった場合、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となるが、通常動作状態において直流電源装置１００ｂが交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧を出力することを想定していない、つまり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍よりも低い電圧を出力することを想定している場合、直流電源装置１００ｂおよび直流電源装置１００ｂに接続された機器の定格や各素子の耐圧を超える虞がある。また、故障時における出力電圧が通常動作状態における出力電圧よりも高い場合に、故障時における出力電圧を考慮して定格値の高い機器や高耐圧の素子を選定するとコストが高くなってしまう。
【０１１３】
本実施の形態では、故障判定手段１２が直流電源装置１００ｂの通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる故障状態であると判定した場合には、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御することにより、ヒューズ３１を溶断させ、直流電源装置１００ｂを安全に停止させるようにしている。
【０１１４】
以上説明したように、実施の形態４の直流電源装置によれば、直流電源装置の通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる故障が発生した場合に、ブリッジ整流回路の交流入力端間を短絡してヒューズを溶断させ、交流電源とブリッジ整流回路との接続を遮断することにより、直流電源装置を安全に停止することができ、過電圧による直流電源装置および直流電源装置に接続された機器の２次故障や、素子の高耐圧化によるコストアップを抑制することができる。
【０１１５】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態１〜４において説明した第１の開閉手段および第２の開閉手段として、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を用いた双方向スイッチを適用する例について説明する。
【０１１６】
図１３は、実施の形態５にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。図１３に示すように、実施の形態５にかかる直流電源装置１００ｃは、実施の形態４において説明した図１２の構成における第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に代えて、ダイオードブリッジを用いた双方向スイッチを適用した第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１と、出力電圧検出手段８２に代えて、第１のコンデンサ４ａの両端電圧を検出する第１の電圧検出手段８３、第２のコンデンサ４ｂの両端電圧を検出する第２の電圧検出手段８４、第３のコンデンサ６ａの両端電圧を検出する第３の電圧検出手段８５、および第４のコンデンサ６ｂの両端電圧を検出する第４の電圧検出手段８６とを備えている。なお、実施の形態４と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図１４は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段に適用する双方向スイッチの等価回路を示す図である。図１４（ａ）に示すように、第１の開閉手段１１は、ダイオード素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、スイッチング素子１１ｅとを備えている。また、図１４（ｂ）に示すように、第２の開閉手段２１は、ダイオード素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、スイッチング素子２１ｅとを備えている。
【０１１８】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１として、図１４に示すようなダイオードブリッジを用いた双方向スイッチを適用する場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１毎に生じる複数種の故障状態が存在する。
【０１１９】
図１５は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を示す図である。図１５に示すように、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず双方向短絡故障となる第１の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず開放故障となる第２の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障となる第３の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障となる第４の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる第５の故障状態とが存在する。
【０１２０】
つぎに、各故障状態における第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の内部素子故障の組み合わせ、および各故障状態に応じた制御について説明する。なお、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１に生じる各故障状態は同一であるので、ここでは、第１の開閉手段の各故障状態について説明する。
【０１２１】
第１の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが短絡故障している場合、あるいは、少なくともダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの異なる方向の２つのダイオード素子が短絡故障している場合の一方または両方が考えられる。この第１の故障状態が生じた場合、制御部９は、通常運転時には開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１２２】
第２の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが開放故障している場合、あるいは、少なくともダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの異なる方向の２つのダイオード素子が開放故障している場合の一方または両方が考えられる。この第２の故障状態が生じた場合、制御部９は、通常運転時には開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１２３】
第３の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが正常、且つ、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つ、あるいは、同一方向の２つのダイオード素子が開放故障している場合が考えられる。この第３の故障状態では、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された場合には、第１の開閉手段１１が整流回路として作用し、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧とがアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞があるため好ましくない。したがって、この第３の故障状態が生じた場合は、通常運転時には制御部９が第１の開閉手段１１を常時開状態に制御しておくようにすればよい。
【０１２４】
第４の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが正常、且つ、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つが短絡故障している場合、あるいは、それに加えて、その短絡故障したダイオード素子に並列に接続されたダイオード素子が開放故障している場合が考えられる。この第４の故障状態では、第１の開閉手段１１が開状態に制御された場合には、第１の開閉手段１１が整流回路として作用し、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧とがアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞があるため好ましくない。したがって、この第４の故障状態が生じた場合は、通常運転時には制御部９が第１の開閉手段１１を常時閉状態に制御しておくようにすればよい。
【０１２５】
第５の故障状態では、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つが短絡故障し、且つ、短絡故障したダイオードと同一方向のダイオードが開放故障している場合、あるいは、それに加えて、その開放故障したダイオードと直列に接続されたダイオード素子も開放故障している場合が考えられる。この第５の故障状態では、スイッチング素子１１ｅの状態（正常、開放故障、短絡故障）が定かではなく、第１の開閉手段１１への開閉制御状態によらず、第１の開閉手段１１が整流回路として作用する。このため、第５の故障状態が生じたまま運転を続けると、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの両端電圧がアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞がある。したがって、この第５の故障状態が生じた場合は、実施の形態４において説明したように、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御してブリッジ整流回路３の交流入力端間を短絡させ、ヒューズ３１を溶断させて直流電源装置１００ｃを停止させるようにすればよい。
【０１２６】
つぎに、本実施の形態にかかる故障判定手段１２による第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障判定手法について説明する。本実施の形態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉制御状態に応じて各コンデンサ４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂの両端電圧が変化する特性を利用して、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障判定を実施する。
【０１２７】
本実施の形態にかかる開閉手段故障判定の手順は、第１の開閉手段１１と第２の開閉手段２１とで異なる。ここでは、まず、第１の開閉手段１１の開閉手段故障判定手順について説明する。なお、以下の説明では、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和を「和電圧Ｖ１」といい、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との差を「差電圧Ｖ２」という。
【０１２８】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍である場合には、上述した第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１２９】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値以上であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、上述した第４の故障状態、つまり、第１の開閉手段１１への開制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１３０】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値以上であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１が変化しない場合には、上述した第５の故障状態、つまり、片方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１３１】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１１が正常であるものと判定できる。
【０１３２】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１は変化せず、且つ、差電圧Ｖ２は略零付近の所定値以上となる場合には、上述した第３の故障状態、つまり、第１の開閉手段１１への閉制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１３３】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１および差電圧Ｖ２が共に変化しない場合には、上述した第２の故障状態、つまり、開放故障が生じているものと判定できる。
【０１３４】
つぎに、上述した第１の開閉手段１１の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１３および図１６を参照して説明する。図１６は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第１の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【０１３５】
図１６に示す例では、直流電源装置１００ｃの起動時には（ステップＳＴ３０１）、第１の開閉手段１１は開状態である（ステップＳＴ３０２）。このとき、第１の開閉手段１１が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００ｃの起動時に制御部９が第１の開閉手段１１を開状態に制御する構成であってもよい。
【０１３６】
故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０３）。
【０１３７】
ステップＳＴ３０３において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の故障状態（双方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０４）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１３８】
ステップＳＴ３０３において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ２が略零から交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｂよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０５）。
【０１３９】
ステップＳＴ３０５において差電圧Ｖ２が閾値Ｂ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０５；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１１を閉状態に制御し（ステップＳＴ３０６）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０７）。
【０１４０】
ステップＳＴ３０７において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第４の故障状態（第１の開閉手段１１への開制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０８）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４１】
ステップＳＴ３０７において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第５の故障状態（片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０９）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４２】
ステップＳＴ３０５において差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１１を閉状態に制御し（ステップＳＴ３１０）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３１１）。
【０１４３】
ステップＳＴ３１１において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１１が正常であるものと判定し（ステップＳＴ３１２）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４４】
ステップＳＴ３１１において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３１３）。
【０１４５】
ステップＳＴ３１３において差電圧Ｖ２が閾値Ｂ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３１３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第３の故障状態（第１の開閉手段１１への閉制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３１４）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４６】
ステップＳＴ３１３において差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３１３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第２の故障状態（開放故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３１５）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４７】
つぎに、第２の開閉手段２１の開閉手段故障判定手順について説明する。なお、以下の説明では、第３のコンデンサ６ａの両端電圧と第４のコンデンサ６ｂの両端電圧との和を「和電圧Ｖ３」といい、第３のコンデンサ６ａの両端電圧と第４のコンデンサ６ｂの両端電圧との差を「差電圧Ｖ４」という。
【０１４８】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略２倍である場合には、上述した第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１４９】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値以上であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３が和電圧Ｖ１の略２倍となる場合には、上述した第４の故障状態、つまり、第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１５０】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値以上であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ３が変化しない場合には、上述した第５の故障状態、つまり、片方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１５１】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略２倍となる場合には、第２の開閉手段２１が正常であるものと判定できる。
【０１５２】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３は変化せず、且つ、差電圧Ｖ４は略零付近の所定値以上となる場合には、上述した第３の故障状態、つまり、第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１５３】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１および差電圧Ｖ２が共に変化しない場合には、上述した第２の故障状態、つまり、開放故障が生じているものと判定できる。
【０１５４】
つぎに、上述した第２の開閉手段２１の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１３および図１７を参照して説明する。図１７は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第２の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【０１５５】
図１７に示す例では、直流電源装置１００ｃの起動時には（ステップＳＴ４０１）、第２の開閉手段２１は開状態である（ステップＳＴ４０２）。このとき、第２の開閉手段２１が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００ｃの起動時に制御部９が第２の開閉手段２１を開状態に制御する構成であってもよい。
【０１５６】
故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０３）。
【０１５７】
ステップＳＴ４０３において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の故障状態（双方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０４）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１５８】
ステップＳＴ４０３において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ４が略零から第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｄよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０５）。
【０１５９】
ステップＳＴ４０５において差電圧Ｖ４が閾値Ｄ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０５；Ｎｏ）、制御部９は、第２の開閉手段２１を閉状態に制御し（ステップＳＴ４０６）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０７）。
【０１６０】
ステップＳＴ４０７において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第４の故障状態（第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０８）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６１】
ステップＳＴ４０７において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第５の故障状態（片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０９）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６２】
ステップＳＴ４０５において差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第２の開閉手段２１を閉状態に制御し（ステップＳＴ４１０）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４１１）。
【０１６３】
ステップＳＴ４１１において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第２の開閉手段２１が正常であるものと判定し（ステップＳＴ４１２）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６４】
ステップＳＴ４１１において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４１３）。
【０１６５】
ステップＳＴ４１３において差電圧Ｖ４が閾値Ｄ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４１３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第３の故障状態（第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４１４）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６６】
ステップＳＴ４１３において差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４１３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第２の故障状態（開放故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４１５）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６７】
つぎに、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障状態の各組み合わせにおける動作について説明する。
【０１６８】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第１の故障状態である、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１６９】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第２の開閉手段２１が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７０】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７１】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１のうちのいずれか一方が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、他方が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１のうちのいずれか一方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となり、他方が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７２】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が開放制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７３】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７４】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第２の開閉手段２１が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｇの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７５】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７６】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７７】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７８】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とし、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７９】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８０】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８１】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８２】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とし、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８３】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８４】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１を閉制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８５】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８６】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１８７】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１を開制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８８】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８９】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１９０】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１を閉制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１９１】
なお、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が正常である場合には、直流電源回路１００ｃは、通常の運転を行う。
【０１９２】
また、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１のうちの一方あるいは両方が第５の故障状態、つまり、開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合には、第１のコンデンサ４ａと第２のコンデンサ４ｂの両端電圧、あるいは、第３のコンデンサ６ａと第４のコンデンサ６ｂの両端電圧がアンバランスとなり、いずれかのコンデンサの耐圧を超える虞がある。したがって、この場合には、上述したように、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御してブリッジ整流回路３の交流入力端間を短絡させ、ヒューズ３１を溶断させて直流電源装置１００ｃを停止させるようにすればよい。
【０１９３】
以上説明したように、実施の形態５の直流電源装置によれば、第１の開閉手段および第２の開閉手段として、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を用いた双方向スイッチを適用した場合に、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、第１の開閉手段を構成する各ダイオード素子およびスイッチング素子の各状態（正常、短絡故障、開放故障）の組み合わせによる第１の開閉手段の故障状態を判定することができ、第３のコンデンサおよび第４のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、第２の開閉手段を構成する各ダイオード素子およびスイッチング素子の各状態（正常、短絡故障、開放故障）の組み合わせによる第２の開閉手段の故障状態を判定することができる。
【０１９４】
また、第１の開閉手段の故障状態と第２の開閉手段の故障状態の組み合わせに応じて適切に制御を行うことにより、開閉手段の想定外の動作を防止すると共に、各開閉手段の故障状態の組み合わせに応じて効率良く運転することが可能となる。
することができる。
【０１９５】
また、第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは第１の開閉手段の故障状態と第２の開閉手段の故障状態の組み合わせ）を使用者もしくは管理者に報知することにより、故障した開閉手段の交換等による直流電源装置の修復を促し、開閉手段が故障した状態で長期間運転を継続することによる２次故障の発生等、故障の拡大を抑制することができる。
【０１９６】
また、第１の開閉手段あるいは第２の開閉手段のうちの一方あるいは両方が開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合に、ブリッジ整流回路の交流入力端間を短絡してヒューズを溶断させ、交流電源とブリッジ整流回路との接続を遮断することにより、直流電源装置を安全に停止することができ、過電圧による直流電源装置および直流電源装置に接続された機器の２次故障や、素子の高耐圧化によるコストアップを抑制することができる。
【０１９７】
実施の形態６．
実施の形態１〜５において説明した直流電源装置は、例えば、直流電力を交流電力に変換して電動機を駆動するインバータに直流電圧を供給する装置として用いることができる。
【０１９８】
図１８は、実施の形態４に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用した例を示す図である。図１８に示す例では、実施の形態６にかかる電動機駆動装置１０１は、実施の形態４にかかる直流電源装置１００ｂの出力側にインバータ１５が負荷として接続され構成されている。そして、インバータ１５の出力側には、電動機１６が接続されている。なお、図１８に示す例では、電動機駆動装置１０１を構成する直流電源装置として、実施の形態４にかかる直流電源装置１００ｂが示されているが、実施の形態１〜３、あるいは５にかかる直流電源装置１００，１００ａ，１００ｃとしてもよい。
【０１９９】
また、図１８に示す電動機駆動装置１０１は、例えば、空気調和機、洗濯機、あるいは洗濯乾燥機等に適用することが可能である。
【０２００】
図１９は、実施の形態６にかかる空気調和機の一例を示す図である。電動機駆動装置１０１の出力側には電動機１６が接続されており、その電動機１６は、圧縮要素５４に連結されている。圧縮機５５は、電動機１６と圧縮要素５４から構成されている。冷凍サイクル部５６は、四方弁５６ａ、室内熱交換器５６ｂ、膨張弁５６ｃおよび室外熱交換器５６ｄを含む態様で構成されている。空気調和機の内部を循環する冷媒の流路は、圧縮要素５４から、四方弁５６ａ、室内熱交換器５６ｂ、膨張弁５６ｃ、室外熱交換器５６ｄを経由し、再び四方弁５６ａを経由して、圧縮要素５４へ戻る態様で構成されている。電動機駆動装置１０１は、交流電源１より交流電圧の供給を受け、電動機１６を回転させる。圧縮要素５４は、電動機１６が回転することによって、冷媒の圧縮動作を実行し、冷媒を冷凍サイクル部５６内部で循環させる。
【０２０１】
図２０は、実施の形態６にかかる洗濯機の一例を示す図である。水槽５７は、洗濯機１０２内に設置され、その内部に、洗濯槽５８が回転自在に設置されている。その洗濯槽５８の底部には、攪拌翼５９が回転自在に設置されている。水槽５７の底部に設置された電動機１６の回転軸は、水槽５７および攪拌翼５９に連結されている。図示はしていないが、電動機駆動装置１０１が、電動機１６に接続されており、洗濯機１０２の内部に搭載されている。電動機駆動装置１０１が、電動機１６を回転制御することによって、洗濯槽５８および攪拌翼５９が回転し、洗濯動作が実施される。
【０２０２】
図２１は、実施の形態６にかかる洗濯乾燥機の一例を示す図である。水槽６０は、洗濯乾燥機１０３内に設置され、その内部に、回転ドラム６１が回転自在に設置されている。水槽６０の底部に設置された電動機１６の回転軸は、回転ドラム６１に連結されている。図示はしていないが、電動機駆動装置１０１が、電動機１６に接続されており、洗濯乾燥機１０３の内部に搭載されている。電動機駆動装置１０１が、電動機１６を回転制御することによって、回転ドラム６１が回転し、洗濯および乾燥動作が実施される。
【０２０３】
以上説明したように、実施の形態１〜５に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用することにより、実施の形態１〜５において説明した各効果が得られる電動機駆動装置を得ることができる。
【０２０４】
また、上述した電動機駆動装置を空気調和機、洗濯機、あるいは洗濯乾燥機等に適用することにより、直流電源装置で発生した開閉手段の短絡故障や開放故障を各機器に通知し、運転範囲を抑制するなどの動作を行うこともできる。
【０２０５】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０２０６】
１ 交流電源
２ リアクトル
３ ブリッジ整流回路（整流回路）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 整流用ダイオード
４ａ 第１のコンデンサ
４ｂ 第２のコンデンサ
５ａ，５ｂ 逆流阻止手段
６ａ 第３のコンデンサ
６ｂ 第４のコンデンサ
７ 負荷
９ 制御部（制御手段）
１０，１１ 第１の開閉手段
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ ダイオード素子
１１ｅ スイッチング素子
１２ 故障判定手段
１３ 故障報知手段
１４ 電源短絡手段
１５ インバータ
１６ 電動機
２０，２１ 第２の開閉手段
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ ダイオード素子
２１ｅ スイッチング素子
３１ ヒューズ
５１ａ 加算器
５１ｂ 加算器
５１ｃ ＰＩ制御器
５１ｄ 変調信号演算部
５４ 圧縮要素
５５ 圧縮機
５６ 冷凍サイクル部
５６ａ 四方弁
５６ｂ 室内熱交換器
５６ｃ 膨張弁
５６ｄ 室外熱交換器
５７，６０ 水槽
５８ 洗濯槽
５９ 攪拌翼
６１ 回転ドラム
８１ ゼロクロス検出手段
８２ 出力電圧検出手段
８３ 第１の電圧検出手段
８４ 第２の電圧検出手段
８５ 第３の電圧検出手段
８６ 第４の電圧検出手段
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 直流電源装置
１０１ 電動機駆動装置
１０２ 洗濯機
１０３ 洗濯乾燥機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置、それを備えた電動機駆動装置、ならびにその電動機駆動装置を備えた空気調和機、洗濯機および洗濯乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流電源から供給される交流電圧を所望の直流電圧に変換して負荷に供給する直流電源装置としては、例えば、交流電源から供給される交流電圧をリアクトルを介して全波整流する整流回路の出力端間に直列に接続された２つの第１のコンデンサの接続点と整流回路の一方の入力端との間に接続された第１の開閉手段と、２つの第１のコンデンサの両端間に２つの逆流阻止手段を介して直列に接続された２つの第２のコンデンサの接続点と整流回路の他方の入力端との間に接続された第２の開閉手段とを開閉制御することにより、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする技術が開示されている。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２９０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
交流電圧をスイッチングして直流電圧を得る直流電源装置では、開閉手段が故障した場合に、開閉手段の故障状態に応じた制御を行う、あるいは、２次故障の発生を防止するために装置を停止する、等の適切な制御を実施するためには、開閉手段の故障状態を把握する必要があるが、上記従来技術では、開閉手段の故障状態を検出することができない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする直流電源装置において、開閉手段の故障状態を検出することができる直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる直流電源装置は、交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、前記第１および第２の開閉手段の各開閉制御状態における当該直流電源装置の出力電圧に基づいて、前記第１および第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、交流電源から供給される交流電圧のピーク値の略４倍までの直流電圧を負荷に供給可能とする直流電源装置において、開閉手段の故障状態を検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる直流電源装置の各部電圧波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、ＰＷＭ制御における変調信号を算出するための制御部内のブロック構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、ＰＷＭ制御における各信号波形の一例を示す図である。
【図８】図８は、その他の制御における各信号波形の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段に適用する双方向スイッチの等価回路を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第１の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第２の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態４に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用した例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態６にかかる空気調和機の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態６にかかる洗濯機の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態６にかかる洗濯乾燥機の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる直流電源装置、それを備えたインバータ装置、およびそのインバータ装置を備えた空気調和機、洗濯機並びに洗濯乾燥機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。本実施の形態にかかる直流電源装置１００は、交流電源１から出力される交流電圧をその交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して負荷７に出力する。図１に示すように、直流電源装置１００は、リアクトル２、ブリッジ整流回路３、ゼロクロス検出手段８１、第１のコンデンサ４ａ、第２のコンデンサ４ｂ、逆流阻止手段５ａ，５ｂ、第３のコンデンサ６ａ、第４のコンデンサ６ｂ、出力電圧検出手段８２、第１の開閉手段１０、第２の開閉手段２０、制御部９、および故障判定手段１２を備えている。
【００１１】
交流電源１は、リアクトル２を介して、交流電源１の出力電圧を全波整流するブリッジ整流回路３に接続されている。また、交流電源１には、交流電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段８１が並列に接続されている。
【００１２】
ブリッジ整流回路３は、整流用ダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで構成されている。ブリッジ整流回路３の出力端間には、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂが直列に接続されている。
【００１３】
また、ブリッジ整流回路３の出力端間には、それぞれ逆流阻止手段５ａ，５ｂを介して第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂが直列に接続されている。また、直列に接続された第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの両端間には、負荷７に出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段８２が接続されている。
【００１４】
第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの接続点とブリッジ整流回路３の一方の交流入力端との間には、第１の開閉手段１０が設けられ、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの接続点とブリッジ整流回路３の他方の交流入力端との間には、第２の開閉手段２０が設けられている。
【００１５】
ゼロクロス検出手段８１の検出結果は、制御部９に出力され、出力電圧検出手段８２の検出結果は、制御部９および故障判定手段１２に出力され、故障判定手段１２の判定結果は、制御部９に出力される。
【００１６】
故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の各開閉状態における出力電圧検出手段８２の検出結果に基づいて、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障を判定する。
【００１７】
制御部９は、ゼロクロス検出手段８１および出力電圧検出手段８２の検出結果に基づいて、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉動作を制御する。
【００１８】
まず、実施の形態１にかかる直流電源装置１００における出力電圧生成動作の概念について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
図２、図３および図４は、実施の形態１にかかる直流電源装置における出力電圧生成動作の概念を示す図である。図２、図３および図４では、図１に示す構成例において、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉じた状態における出力電圧生成動作を示している。また、図５は、実施の形態１にかかる直流電源装置の各部電圧波形の一例を示す図である。
【００２０】
交流電源１が負のとき、図２中の破線で示すように、交流電源１、整流ダイオード３ｂ、第１のコンデンサ４ａ、リアクトル２の順で電流が流れる。このとき、第１のコンデンサ４ａには、交流電源１のピーク値が充電されるため、第１のコンデンサ４ａの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２１】
つぎに、交流電源１が正のとき、図２中の実線で示すように、交流電源１、リアクトル２、第１のコンデンサ４ａ、逆流阻止手段５ａ、第３のコンデンサ６ａの順で電流が流れる。このとき、第３のコンデンサ６ａには、交流電源１のピーク値と第１のコンデンサ４ａの充電電圧とが加算された電圧が充電される。したがって、第３のコンデンサ６ａには、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されることになり、第３のコンデンサ６ａの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２２】
一方、交流電源１が正のとき、図３中の実線で示すように、交流電源１、リアクトル２、第２のコンデンサ４ｂ、整流用ダイオード３ｄの順で電流が流れる。このとき、第２のコンデンサ４ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値が充電されるため、第２のコンデンサ４ｂの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２３】
つぎに、交流電源１が負のとき、図３中の破線で示すように、交流電源１、第４のコンデンサ６ｂ、逆流阻止手段５ｂ、第２のコンデンサ４ｂ、リアクトル２の順で電流が流れる。このとき、第４のコンデンサ６ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値と第２のコンデンサ４ｂの充電電圧が加算された電圧が充電される。したがって、第４のコンデンサ６ｂには、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されることになり、第４のコンデンサ６ｂの充電電圧は、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧値となる（図５参照）。
【００２４】
つまり、直列に接続された第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂには、それぞれ交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧が充電されているため、図４に示すように、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧が出力されることになる。なお、接続される負荷７が大きい場合には、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍よりも小さくなる場合がある。
【００２５】
ここで、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの両端電圧は、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの両端電圧に比べて略２倍の電圧値となる。そのため、図１〜図４に示すように、逆流阻止手段５ａ，５ｂを備える構成とし、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂから交流電源１側に逆流が生じないようにしている。また、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの充電電圧が第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの充電電圧に比べて高い状態になることを考慮して、第３のコンデンサ６ａおよび第４のコンデンサ６ｂの耐圧を、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの耐圧よりも高くしておくのが好ましい。
【００２６】
上記のように、本実施の形態にかかる直流電源装置は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉じた場合には、４倍電圧整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧を出力することが可能となる。また、第１の開閉手段１０を開き、第２の開閉手段２０を閉じた場合、もしくは第１の開閉手段１０を閉じ、第２の開閉手段２０を開いた場合には、倍電圧整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍の電圧を出力可能な構成となる。さらに、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開いた場合には、全波整流回路となり、交流電源１の交流電圧のピーク値と略等倍の電圧を出力可能な構成となる。
【００２７】
また、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍までの間の電圧を出力可能となる。
【００２８】
また、例えば、出力電圧検出手段８２が検出した出力電圧をフィードバックして、負荷７に最適な所望の出力電圧値になるように、制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を動作させることも可能である。
【００２９】
さらに、例えば、制御部９が交流電源１の周波数より早い周波数で第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開閉制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍から略４倍の電圧を出力することが可能となるだけでなく、入力電流を略正弦波とすることが可能となり、高力率状態にて動作するため、有効電力が増加する。このＰＷＭ制御による出力電圧生成動作例について、図１、図６および図７を参照して説明する。
【００３０】
図６は、ＰＷＭ制御における変調信号を算出するための制御部内のブロック構成の一例を示す図であり、図７は、ＰＷＭ制御における各信号波形の一例を示す図である。
【００３１】
制御部９が直流電源装置１００の出力電圧を制御するための出力電圧の指令値をＶｄｃ＊とし、図１に示す出力電圧検出手段８２が検出する直流電源装置の出力電圧をＶｄｃとする。加算器５１ａは、このＶｄｃ＊とＶｄｃとの偏差ΔＶｄｃを算出し、この偏差ΔＶｄｃをＰＩ制御器５１ｃに出力する。この偏差ΔＶｄｃを受信したＰＩ制御器５１ｃは、ＰＩ制御によって変調信号の振幅Ａを求める。この振幅Ａを受信した変調信号演算部５１ｄは、振幅Ａにｓｉｎ（θ＋φ）を乗じて、第１の開閉手段１０を駆動するための変調信号Ｓａを求める。ここで、θは交流電源１の交流電圧位相、φは任意に決定した位相である。そして、加算器５１ｂは、１から変調信号Ｓａを引いて、第２の開閉手段２０を駆動するための変調信号Ｓｂを求める。
【００３２】
算出された変調信号Ｓａおよび変調信号Ｓｂは、図７に示すように、三角波のキャリア信号と比較され、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に対する駆動信号がそれぞれ生成される。ここで、第１の開閉手段１０に対する駆動信号は、変調信号Ｓａよりキャリア信号の方が小さい場合には０（Ｌｏｗ）、そして、大きい場合には１（Ｈｉｇｈ）として生成される。また、第２の開閉手段２０に対する駆動信号は、変調信号Ｓｂよりキャリア信号の方が小さい場合には１（Ｈｉｇｈ）、そして、大きい場合には０（Ｌｏｗ）として生成される。
【００３３】
上述したＰＷＭ制御により、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の電圧を出力することが可能となるだけでなく、入力電流を略正弦波とすることが可能となり、高力率状態にて動作するため、有効電力が増加する。一般に、交流電源１からの入力電流は、ブレーカ容量で制限されているため、増加した有効電力分だけ、直流電源装置に接続された負荷への入力電力を増加させることができ、負荷の出力を大きくすることができる。また、有効電力が増加すると共に無効電力が減少するため、配電設備での受電容量の削減が実現でき、発電所にて発電しているエネルギーの有効利用に寄与することができる。また、入力電流が略正弦波となることにより、高調波成分が減少するため、ＪＩＳやＩＥＣで定められている電源高調波規格にも適合可能である。
【００３４】
なお、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０として、機械式の開閉器、半導体によるスイッチング素子、あるいは、双方向スイッチが使用されても問題ないことは言うまでもない。
【００３５】
また、上述した例では、変調信号Ｓａを適用して第１の開閉手段１０の駆動信号を生成し、変調信号Ｓｂを適用して第２の開閉手段２０の駆動信号を生成するようにしたが、変調信号Ｓｂを適用して第１の開閉手段１０の駆動信号を生成し、変調信号Ｓａを適用して第２の開閉手段２０の駆動信号を生成するようにしても、同様のＰＷＭ制御が可能である。
【００３６】
また、上述したＰＷＭ制御以外の制御手法でも、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の電圧を出力することが可能である。図８は、その他の制御における各信号波形の一例を示す図である。図８に示す例では、第１の開閉手段１０の駆動信号は、交流電源１の交流電圧のゼロ点からＴｄｅｌａｙ１分の時間経過後からＴｏｎ１分の時間だけ１（Ｈｉｇｈ）となり、第２の開閉手段２０の駆動信号は、交流電源１の交流電圧のゼロ点からＴｄｅｌａｙ２分の時間経過後からＴｏｎ２分の時間だけ１（Ｈｉｇｈ）となるように制御する例を示している。このような場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。なお、図８に示す例では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０について、ゼロ点から次のゼロ点までの間に、一回だけ駆動される動作が示されているが、複数回駆動される動作としてもよい。
【００３７】
つぎに、本実施の形態にかかる故障判定手段１２による第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障判定手法について説明する。本実施の形態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉制御状態に応じて交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の出力電圧が得られる特性を利用して、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０毎の出力電圧に基づいて第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の故障状態を判定する。
【００３８】
本実施の形態にかかる開閉手段故障判定の手順は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態により異なる。ここでは、まず、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定手順について説明する。
【００３９】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ａ」とする。
【００４０】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｂ」とする。
【００４１】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第２の開閉手段２０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる場合には、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｃ」とする。
【００４２】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｄ」とする。
【００４３】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｅ」とする。
【００４４】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第２の開閉手段２０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｆ」とする。
【００４５】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｇ」とする。
【００４６】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、第１の開閉手段１０あるいは第２の開閉手段２０のうちの一方を閉状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定できる。このときの判定結果を「判定結果ｈ」とする。
【００４７】
つぎに、上述した第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１および図９を参照して説明する。図９は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が開状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【００４８】
図９に示す例では、直流電源装置１００の起動時には（ステップＳＴ１０１）、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０は開状態である（ステップＳＴ１０２）。このとき、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００の起動時に制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を開状態に制御する構成であってもよい。
【００４９】
故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。
【００５０】
ステップＳＴ１０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍から略４倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。
【００５１】
ステップＳＴ１０４において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０４；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ１０５；判定結果ａ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５２】
ステップＳＴ１０４において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１０６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１０７）。
【００５３】
ステップＳＴ１０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ１０８；判定結果ｂ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５４】
ステップＳＴ１０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０７；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１０９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ１１０）。
【００５５】
ステップＳＴ１１０において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１１１；判定結果ｃ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５６】
ステップＳＴ１１０において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１１０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１１２；判定結果ｄ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００５７】
ステップＳＴ１０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ１０３；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１３）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１４）。
【００５８】
ステップＳＴ１１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１１４；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１５）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１６）。
【００５９】
ステップＳＴ１１６において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１１６；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１１７；判定結果ｅ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６０】
ステップＳＴ１１６において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１６；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１１８；判定結果ｆ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６１】
ステップＳＴ１１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ１１９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２０）。
【００６２】
ステップＳＴ１２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さい場合（ステップＳＴ１２０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ１２１；判定結果ｇ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６３】
ステップＳＴ１２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１２０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定し（ステップＳＴ１２２；判定結果ｈ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００６４】
つぎに、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定手順について説明する。
【００６５】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定できる（判定結果ａ）。
【００６６】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定できる（判定結果ｂ）。
【００６７】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第２の開閉手段２０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる（判定結果ｃ）。
【００６８】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍であり、第１の開閉手段１０あるいは第２の開閉手段２０のうちの一方を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定できる（判定結果ｈ）。
【００６９】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍である場合には、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｅ）。
【００７０】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第２の開閉手段２０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定できる（判定結果ｆ）。
【００７１】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０を開状態に制御した場合に、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる場合には、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｇ）。
【００７２】
第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍であり、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の制御状態によらず、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定できる（判定結果ｄ）。
【００７３】
つぎに、上述した第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１および図１０を参照して説明する。図１０は、第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態が閉状態である場合の開閉手段故障判定フローの一例を示す図である。
【００７４】
図１０に示す例では、直流電源装置１００の起動時には（ステップＳＴ２０１）、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０は閉状態である（ステップＳＴ２０２）。このとき、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０が閉状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００の起動時に制御部９が第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０を閉状態に制御する構成であってもよい。
【００７５】
故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが上述した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。
【００７６】
ステップＳＴ２０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０３；Ｎｏ）、制御部９は、第２の開閉手段２０を開状態に制御し（ステップＳＴ２０４）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０５）。
【００７７】
ステップＳＴ２０５において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０５；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２０６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２０７）。
【００７８】
ステップＳＴ２０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ２０８；判定結果ａ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００７９】
ステップＳＴ２０７において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているものと判定し（ステップＳＴ２０９；判定結果ｂ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８０】
ステップＳＴ２０５において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２１０）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ２１１）。
【００８１】
ステップＳＴ２１１において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１２；判定結果ｃ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８２】
ステップＳＴ２１１において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１３；判定結果ｈ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８３】
ステップＳＴ２０３において出力電圧Ｖｏが閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが上述した閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１４）。
【００８４】
ステップＳＴ２１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１４；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２１５；判定結果ｅ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８５】
ステップＳＴ２１４において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１４；Ｙｅｓ）、制御部９は、第２の開閉手段２０を開状態に制御し（ステップＳＴ２１６）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１７）。
【００８６】
ステップＳＴ２１７において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２１７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が正常であるものと判定し（ステップＳＴ２１８；判定結果ｆ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８７】
ステップＳＴ２１７において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１７；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１０を開状態に、第２の開閉手段２０を閉状態に制御し（ステップＳＴ２１９）、故障判定手段１２は、出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２０）。
【００８８】
ステップＳＴ２２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ２２０；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が正常であり、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２２１；判定結果ｇ）、開閉手段故障判定フローを終了する。
【００８９】
ステップＳＴ２２０において出力電圧Ｖｏが閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２２０；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１０が開放故障し、且つ、第２の開閉手段２０が短絡故障しているか、あるいは、第１の開閉手段１０が短絡故障し、且つ、第２の開閉手段２０が開放故障しているものと判定し（ステップＳＴ２２２；判定結果ｄ）、故障判定フローを終了する。
【００９０】
以上説明したように、実施の形態１の直流電源装置によれば、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態に応じて交流電圧のピーク値の略等倍から略４倍の出力電圧が得られる特性を利用することにより、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態毎の出力電圧に基づいて第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を判定することができる。
【００９１】
なお、上記した実施の形態１では、第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障判定手順として、直流電源装置の起動時における第１の開閉手段および第２の開閉手段の初期状態から第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態を変化させる２つの開閉手段故障判定フローについて説明したが、開閉手段故障判定フローはこれらに限らず、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉制御状態を変化させた場合の出力電圧の変化に基づき第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を判定可能な他の開閉手段故障判定フローを用いることも可能である。
【００９２】
実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態に応じて、第１の開閉手段および第２の開閉手段の開閉動作を制御する例について説明する。なお、本実施の形態にかかる直流電源装置の構成は、実施の形態１にかかる直流電源装置の構成と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００９３】
実施の形態１における判定結果ａの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【００９４】
実施の形態１における判定結果ｂの故障状態では、第２の開閉手段２０が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第１の開閉手段１０が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１０が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２０が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に制御することにより、判定結果ｂの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９５】
実施の形態１における判定結果ｃの故障状態では、第１の開閉手段１０が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第２の開閉手段２０が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２０が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１０が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２０のオンタイミング等を適切に制御することにより、判定結果ｃの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９６】
実施の形態１における判定結果ｄの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０のうちのいずれか一方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となり、他方が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【００９７】
実施の形態１における判定結果ｅの故障状態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開放制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【００９８】
実施の形態１における判定結果ｆの故障状態では、第１の開閉手段１０が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第２の開閉手段２０が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２０が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１０が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｆの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【００９９】
実施の形態１における判定結果ｇの故障状態では、第２の開閉手段２０が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、第１の開閉手段１０が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１０が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１０の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２０が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｇの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１００】
実施の形態１における判定結果ｈの場合は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常であり、直流電源回路１００は、通常の運転を行う。
【０１０１】
なお、実施の形態１において短絡故障あるいは開放故障を生じていると判定された開閉手段については、開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１０２】
以上説明したように、実施の形態２の直流電源装置によれば、実施の形態１における判定結果に応じて適切に制御を行うことにより、開閉手段の想定外の動作を防止すると共に、開閉手段の故障状態に応じて効率良く運転することが可能となる。
【０１０３】
実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を使用者に報知する例について説明する。
【０１０４】
図１１は、実施の形態３にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図１１に示すように、実施の形態３にかかる直流電源装置１００ａは、実施の形態１において説明した図１の構成に加え、故障報知手段１３を備えている。
【０１０６】
実施の形態１における故障判定結果が判定結果ｈ（第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が正常）以外の判定結果ａ〜ｇのいずれかである場合、故障検出手段１２は、故障報知手段１３に対して、故障報知信号を出力する。この故障報知信号は、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に何らかの故障が生じていることのみを示すものであってもよいし、判定結果に応じた故障状態を示すものであってもよい。
【０１０７】
故障報知手段１３による報知手法は、例えば、ＬＥＤ等のランプ表示や、ブザー等の音による報知、リモコン等のディスプレイ部等への表示、あるいは、直流電源装置１００ａに接続された他の機器への表示等による報知が可能であれば何でもよく、故障報知手段１３は、少なくとも１つ以上の報知手法を用いて使用者もしくは管理者に故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を通知する。
【０１０８】
以上説明したように、実施の形態３の直流電源装置によれば、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは判定結果に応じた故障状態）を使用者もしくは管理者に報知することにより、故障した開閉手段の交換等による直流電源装置の修復を促し、開閉手段が故障した状態で長期間運転を継続することによる２次故障の発生等、故障の拡大を抑制することができる。
【０１０９】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態１において検出した第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態に応じて、直流電源装置を停止させる例について説明する。
【０１１０】
図１２は、実施の形態４にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態３と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１１】
図１２に示すように、実施の形態３にかかる直流電源装置１００ｂは、実施の形態３において説明した図１１の構成に加え、ブリッジ整流回路３の交流入力端間に接続された電源短絡手段１４と、交流電源１とブリッジ整流回路３の交流入力端の一方との間に接続されたヒューズ３１とを備える。
【０１１２】
例えば、実施の形態１における故障判定結果が判定結果ａであった場合、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００は、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となるが、通常動作状態において直流電源装置１００ｂが交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍の電圧を出力することを想定していない、つまり、交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍よりも低い電圧を出力することを想定している場合、直流電源装置１００ｂおよび直流電源装置１００ｂに接続された機器の定格や各素子の耐圧を超える虞がある。また、故障時における出力電圧が通常動作状態における出力電圧よりも高い場合に、故障時における出力電圧を考慮して定格値の高い機器や高耐圧の素子を選定するとコストが高くなってしまう。
【０１１３】
本実施の形態では、故障判定手段１２が直流電源装置１００ｂの通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる故障状態であると判定した場合には、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御することにより、ヒューズ３１を溶断させ、直流電源装置１００ｂを安全に停止させるようにしている。
【０１１４】
以上説明したように、実施の形態４の直流電源装置によれば、直流電源装置の通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる故障が発生した場合に、ブリッジ整流回路の交流入力端間を短絡してヒューズを溶断させ、交流電源とブリッジ整流回路との接続を遮断することにより、直流電源装置を安全に停止することができ、過電圧による直流電源装置および直流電源装置に接続された機器の２次故障や、素子の高耐圧化によるコストアップを抑制することができる。
【０１１５】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態１〜４において説明した第１の開閉手段および第２の開閉手段として、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を用いた双方向スイッチを適用する例について説明する。
【０１１６】
図１３は、実施の形態５にかかる直流電源装置の一構成例を示す図である。図１３に示すように、実施の形態５にかかる直流電源装置１００ｃは、実施の形態４において説明した図１２の構成における第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０に代えて、ダイオードブリッジを用いた双方向スイッチを適用した第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１と、出力電圧検出手段８２に代えて、第１のコンデンサ４ａの両端電圧を検出する第１の電圧検出手段８３、第２のコンデンサ４ｂの両端電圧を検出する第２の電圧検出手段８４、第３のコンデンサ６ａの両端電圧を検出する第３の電圧検出手段８５、および第４のコンデンサ６ｂの両端電圧を検出する第４の電圧検出手段８６とを備えている。なお、実施の形態４と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図１４は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段に適用する双方向スイッチの等価回路を示す図である。図１４（ａ）に示すように、第１の開閉手段１１は、ダイオード素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、スイッチング素子１１ｅとを備えている。また、図１４（ｂ）に示すように、第２の開閉手段２１は、ダイオード素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、スイッチング素子２１ｅとを備えている。
【０１１８】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１として、図１４に示すようなダイオードブリッジを用いた双方向スイッチを適用する場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１毎に生じる複数種の故障状態が存在する。
【０１１９】
図１５は、実施の形態５にかかる第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障状態を示す図である。図１５に示すように、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず双方向短絡故障となる第１の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず開放故障となる第２の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障となる第３の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障となる第４の故障状態と、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１への開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる第５の故障状態とが存在する。
【０１２０】
つぎに、各故障状態における第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の内部素子故障の組み合わせ、および各故障状態に応じた制御について説明する。なお、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１に生じる各故障状態は同一であるので、ここでは、第１の開閉手段の各故障状態について説明する。
【０１２１】
第１の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが短絡故障している場合、あるいは、少なくともダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの異なる方向の２つのダイオード素子が短絡故障している場合の一方または両方が考えられる。この第１の故障状態が生じた場合、制御部９は、通常運転時には開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１２２】
第２の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが開放故障している場合、あるいは、少なくともダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの異なる方向の２つのダイオード素子が開放故障している場合の一方または両方が考えられる。この第２の故障状態が生じた場合、制御部９は、通常運転時には開閉制御を実施しない。つまり、制御部９が出力する駆動信号の初期状態が１（Ｈｉｇｈ）である場合には１（Ｈｉｇｈ）を維持し、０（Ｌｏｗ）である場合には０（Ｌｏｗ）を維持する。
【０１２３】
第３の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが正常、且つ、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つ、あるいは、同一方向の２つのダイオード素子が開放故障している場合が考えられる。この第３の故障状態では、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された場合には、第１の開閉手段１１が整流回路として作用し、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧とがアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞があるため好ましくない。したがって、この第３の故障状態が生じた場合は、通常運転時には制御部９が第１の開閉手段１１を常時開状態に制御しておくようにすればよい。
【０１２４】
第４の故障状態では、スイッチング素子１１ｅが正常、且つ、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つが短絡故障している場合、あるいは、それに加えて、その短絡故障したダイオード素子に並列に接続されたダイオード素子が開放故障している場合が考えられる。この第４の故障状態では、第１の開閉手段１１が開状態に制御された場合には、第１の開閉手段１１が整流回路として作用し、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧とがアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞があるため好ましくない。したがって、この第４の故障状態が生じた場合は、通常運転時には制御部９が第１の開閉手段１１を常時閉状態に制御しておくようにすればよい。
【０１２５】
第５の故障状態では、ダイオード素子１１ａ〜１１ｄのうちの１つが短絡故障し、且つ、短絡故障したダイオードと同一方向のダイオードが開放故障している場合、あるいは、それに加えて、その開放故障したダイオードと直列に接続されたダイオード素子も開放故障している場合が考えられる。この第５の故障状態では、スイッチング素子１１ｅの状態（正常、開放故障、短絡故障）が定かではなく、第１の開閉手段１１への開閉制御状態によらず、第１の開閉手段１１が整流回路として作用する。このため、第５の故障状態が生じたまま運転を続けると、第１のコンデンサ４ａおよび第２のコンデンサ４ｂの両端電圧がアンバランスとなり、第１のコンデンサ４ａあるいは第２のコンデンサ４ｂの耐圧を超える虞がある。したがって、この第５の故障状態が生じた場合は、実施の形態４において説明したように、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御してブリッジ整流回路３の交流入力端間を短絡させ、ヒューズ３１を溶断させて直流電源装置１００ｃを停止させるようにすればよい。
【０１２６】
つぎに、本実施の形態にかかる故障判定手段１２による第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障判定手法について説明する。本実施の形態では、第１の開閉手段１０および第２の開閉手段２０の開閉制御状態に応じて各コンデンサ４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂの両端電圧が変化する特性を利用して、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障判定を実施する。
【０１２７】
本実施の形態にかかる開閉手段故障判定の手順は、第１の開閉手段１１と第２の開閉手段２１とで異なる。ここでは、まず、第１の開閉手段１１の開閉手段故障判定手順について説明する。なお、以下の説明では、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和を「和電圧Ｖ１」といい、第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との差を「差電圧Ｖ２」という。
【０１２８】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍である場合には、上述した第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１２９】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値以上であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、上述した第４の故障状態、つまり、第１の開閉手段１１への開制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１３０】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値以上であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１が変化しない場合には、上述した第５の故障状態、つまり、片方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１３１】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる場合には、第１の開閉手段１１が正常であるものと判定できる。
【０１３２】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ１は変化せず、且つ、差電圧Ｖ２は略零付近の所定値以上となる場合には、上述した第３の故障状態、つまり、第１の開閉手段１１への閉制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１３３】
第１の開閉手段１１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ２が略零付近の所定値未満であり、第１の開閉手段１１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１および差電圧Ｖ２が共に変化しない場合には、上述した第２の故障状態、つまり、開放故障が生じているものと判定できる。
【０１３４】
つぎに、上述した第１の開閉手段１１の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１３および図１６を参照して説明する。図１６は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第１の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【０１３５】
図１６に示す例では、直流電源装置１００ｃの起動時には（ステップＳＴ３０１）、第１の開閉手段１１は開状態である（ステップＳＴ３０２）。このとき、第１の開閉手段１１が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００ｃの起動時に制御部９が第１の開閉手段１１を開状態に制御する構成であってもよい。
【０１３６】
故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０３）。
【０１３７】
ステップＳＴ３０３において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の故障状態（双方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０４）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１３８】
ステップＳＴ３０３において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ２が略零から交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｂよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０５）。
【０１３９】
ステップＳＴ３０５において差電圧Ｖ２が閾値Ｂ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０５；Ｎｏ）、制御部９は、第１の開閉手段１１を閉状態に制御し（ステップＳＴ３０６）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３０７）。
【０１４０】
ステップＳＴ３０７において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第４の故障状態（第１の開閉手段１１への開制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０８）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４１】
ステップＳＴ３０７において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第５の故障状態（片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３０９）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４２】
ステップＳＴ３０５において差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第１の開閉手段１１を閉状態に制御し（ステップＳＴ３１０）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３１１）。
【０１４３】
ステップＳＴ３１１において和電圧Ｖ１が閾値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の開閉手段１１が正常であるものと判定し（ステップＳＴ３１２）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４４】
ステップＳＴ３１１において和電圧Ｖ１が閾値Ａよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ３１３）。
【０１４５】
ステップＳＴ３１３において差電圧Ｖ２が閾値Ｂ以上であると判定した場合（ステップＳＴ３１３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第３の故障状態（第１の開閉手段１１への閉制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３１４）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４６】
ステップＳＴ３１３において差電圧Ｖ２が閾値Ｂよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ３１３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第２の故障状態（開放故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ３１５）、第１の開閉手段１１の故障判定フローを終了する。
【０１４７】
つぎに、第２の開閉手段２１の開閉手段故障判定手順について説明する。なお、以下の説明では、第３のコンデンサ６ａの両端電圧と第４のコンデンサ６ｂの両端電圧との和を「和電圧Ｖ３」といい、第３のコンデンサ６ａの両端電圧と第４のコンデンサ６ｂの両端電圧との差を「差電圧Ｖ４」という。
【０１４８】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略２倍である場合には、上述した第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１４９】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値以上であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３が和電圧Ｖ１の略２倍となる場合には、上述した第４の故障状態、つまり、第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１５０】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値以上であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ３が変化しない場合には、上述した第５の故障状態、つまり、片方向短絡故障が生じているものと判定できる。
【０１５１】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略２倍となる場合には、第２の開閉手段２１が正常であるものと判定できる。
【０１５２】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御すると、和電圧Ｖ３は変化せず、且つ、差電圧Ｖ４は略零付近の所定値以上となる場合には、上述した第３の故障状態、つまり、第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障が生じるものと判定できる。
【０１５３】
第２の開閉手段２１を開状態に制御している場合に、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍であり、且つ、差電圧Ｖ４が略零付近の所定値未満であり、第２の開閉手段２１を閉状態に制御しても、和電圧Ｖ１および差電圧Ｖ２が共に変化しない場合には、上述した第２の故障状態、つまり、開放故障が生じているものと判定できる。
【０１５４】
つぎに、上述した第２の開閉手段２１の開閉手段故障判定手順の具体例を、図１３および図１７を参照して説明する。図１７は、実施の形態５にかかる直流電源装置の第２の開閉手段の故障判定フローの一例を示す図である。
【０１５５】
図１７に示す例では、直流電源装置１００ｃの起動時には（ステップＳＴ４０１）、第２の開閉手段２１は開状態である（ステップＳＴ４０２）。このとき、第２の開閉手段２１が開状態で起動する構成であってもよいし、直流電源装置１００ｃの起動時に制御部９が第２の開閉手段２１を開状態に制御する構成であってもよい。
【０１５６】
故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍から略２倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０３）。
【０１５７】
ステップＳＴ４０３において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第１の故障状態（双方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０４）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１５８】
ステップＳＴ４０３において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ４が略零から第１のコンデンサ４ａの両端電圧と第２のコンデンサ４ｂの両端電圧との和電圧Ｖ１の略等倍までの所定値となるようにあらかじめ設定した閾値Ｄよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０５）。
【０１５９】
ステップＳＴ４０５において差電圧Ｖ４が閾値Ｄ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０５；Ｎｏ）、制御部９は、第２の開閉手段２１を閉状態に制御し（ステップＳＴ４０６）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４０７）。
【０１６０】
ステップＳＴ４０７において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４０７；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第４の故障状態（第２の開閉手段２１への開制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０８）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６１】
ステップＳＴ４０７において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０７；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第５の故障状態（片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４０９）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６２】
ステップＳＴ４０５において差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４０５；Ｙｅｓ）、制御部９は、第２の開閉手段２１を閉状態に制御し（ステップＳＴ４１０）、故障判定手段１２は、和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４１１）。
【０１６３】
ステップＳＴ４１１において和電圧Ｖ３が閾値Ｃ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４１１；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第２の開閉手段２１が正常であるものと判定し（ステップＳＴ４１２）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６４】
ステップＳＴ４１１において和電圧Ｖ３が閾値Ｃよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４１１；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、続いて差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいか否かを判定する（ステップＳＴ４１３）。
【０１６５】
ステップＳＴ４１３において差電圧Ｖ４が閾値Ｄ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４１３；Ｎｏ）、故障判定手段１２は、第３の故障状態（第２の開閉手段２１への閉制御状態により片方向短絡故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４１４）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６６】
ステップＳＴ４１３において差電圧Ｖ４が閾値Ｄよりも小さいと判定した場合（ステップＳＴ４１３；Ｙｅｓ）、故障判定手段１２は、第２の故障状態（開放故障）が生じているものと判定し（ステップＳＴ４１５）、第２の開閉手段２１の故障判定フローを終了する。
【０１６７】
つぎに、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の故障状態の各組み合わせにおける動作について説明する。
【０１６８】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第１の故障状態である、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１６９】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第２の開閉手段２１が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７０】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が短絡故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７１】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１のうちのいずれか一方が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、他方が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１のうちのいずれか一方が開閉制御状態によらず常時短絡した状態となり、他方が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７２】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が開放制御状態によらず常時短絡した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７３】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７４】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第２の開閉手段２１が開閉制御状態によらず常時開放した状態となる。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１０のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、判定結果ｇの故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１７５】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７６】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７７】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１７８】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とし、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１７９】
第１の開閉手段１１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１が開放故障していることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８０】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８１】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第２の故障状態、つまり、開放故障である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第２の開閉手段２１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８２】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とし、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８３】
第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８４】
第１の開閉手段１１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となり、第２の開閉手段２１が正常である場合には、第１の開閉手段１１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第２の開閉手段２１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第２の開閉手段２１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第２の開閉手段２１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１を閉制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第２の開閉手段２１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８５】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１８６】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時全波整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍となる。
【０１８７】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第３の故障状態、つまり、閉制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を開制御状態とすることにより常時開放した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では全波整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略等倍〜略２倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第２の開閉手段２１を開制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に調整し、制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１８８】
第１の開閉手段１１が第１の故障状態、つまり、双方向短絡故障であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時短絡した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時４倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略４倍となる。
【０１８９】
第１の開閉手段１１が第２の故障状態、つまり、開放故障であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。第１の開閉手段１１は開閉制御状態によらず常時開放した状態となるので、この場合、直流電源回路１００ｃは、常時倍電圧整流器として動作し、出力電圧が交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍となる。
【０１９０】
第１の開閉手段１１が正常であり、第２の開閉手段２１が第４の故障状態、つまり、開制御状態により片方向短絡故障となる場合には、第２の開閉手段２１を閉制御状態とすることにより常時短絡した状態とする。この場合、直流電源回路１００ｃは、第１の開閉手段１１が開状態に制御された状態では倍電圧整流器として動作し、第１の開閉手段１１が閉状態に制御された状態では４倍電圧整流器となる。したがって、第１の開閉手段１１の開閉制御動作を繰り返すことにより、交流電源１の交流電圧のピーク値の略２倍〜略４倍の出力電圧を得ることができる。このとき、第１の開閉手段１１を閉制御状態としていることを考慮し、制御系のゲイン、第１の開閉手段１１のオンタイミング等を適切に制御することにより、故障状態に応じた最適な運転が可能となる。
【０１９１】
なお、第１の開閉手段１１および第２の開閉手段２１の両方が正常である場合には、直流電源回路１００ｃは、通常の運転を行う。
【０１９２】
また、第１の開閉手段１１あるいは第２の開閉手段２１のうちの一方あるいは両方が第５の故障状態、つまり、開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合には、第１のコンデンサ４ａと第２のコンデンサ４ｂの両端電圧、あるいは、第３のコンデンサ６ａと第４のコンデンサ６ｂの両端電圧がアンバランスとなり、いずれかのコンデンサの耐圧を超える虞がある。したがって、この場合には、上述したように、制御部９が電源短絡手段１４を閉状態に制御してブリッジ整流回路３の交流入力端間を短絡させ、ヒューズ３１を溶断させて直流電源装置１００ｃを停止させるようにすればよい。
【０１９３】
以上説明したように、実施の形態５の直流電源装置によれば、第１の開閉手段および第２の開閉手段として、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を用いた双方向スイッチを適用した場合に、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、第１の開閉手段を構成する各ダイオード素子およびスイッチング素子の各状態（正常、短絡故障、開放故障）の組み合わせによる第１の開閉手段の故障状態を判定することができ、第３のコンデンサおよび第４のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、第２の開閉手段を構成する各ダイオード素子およびスイッチング素子の各状態（正常、短絡故障、開放故障）の組み合わせによる第２の開閉手段の故障状態を判定することができる。
【０１９４】
また、第１の開閉手段の故障状態と第２の開閉手段の故障状態の組み合わせに応じて適切に制御を行うことにより、開閉手段の想定外の動作を防止すると共に、各開閉手段の故障状態の組み合わせに応じて効率良く運転することが可能となる。
することができる。
【０１９５】
また、第１の開閉手段および第２の開閉手段の故障の発生（あるいは第１の開閉手段の故障状態と第２の開閉手段の故障状態の組み合わせ）を使用者もしくは管理者に報知することにより、故障した開閉手段の交換等による直流電源装置の修復を促し、開閉手段が故障した状態で長期間運転を継続することによる２次故障の発生等、故障の拡大を抑制することができる。
【０１９６】
また、第１の開閉手段あるいは第２の開閉手段のうちの一方あるいは両方が開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合に、ブリッジ整流回路の交流入力端間を短絡してヒューズを溶断させ、交流電源とブリッジ整流回路との接続を遮断することにより、直流電源装置を安全に停止することができ、過電圧による直流電源装置および直流電源装置に接続された機器の２次故障や、素子の高耐圧化によるコストアップを抑制することができる。
【０１９７】
実施の形態６．
実施の形態１〜５において説明した直流電源装置は、例えば、直流電力を交流電力に変換して電動機を駆動するインバータに直流電圧を供給する装置として用いることができる。
【０１９８】
図１８は、実施の形態４に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用した例を示す図である。図１８に示す例では、実施の形態６にかかる電動機駆動装置１０１は、実施の形態４にかかる直流電源装置１００ｂの出力側にインバータ１５が負荷として接続され構成されている。そして、インバータ１５の出力側には、電動機１６が接続されている。なお、図１８に示す例では、電動機駆動装置１０１を構成する直流電源装置として、実施の形態４にかかる直流電源装置１００ｂが示されているが、実施の形態１〜３、あるいは５にかかる直流電源装置１００，１００ａ，１００ｃとしてもよい。
【０１９９】
また、図１８に示す電動機駆動装置１０１は、例えば、空気調和機、洗濯機、あるいは洗濯乾燥機等に適用することが可能である。
【０２００】
図１９は、実施の形態６にかかる空気調和機の一例を示す図である。電動機駆動装置１０１の出力側には電動機１６が接続されており、その電動機１６は、圧縮要素５４に連結されている。圧縮機５５は、電動機１６と圧縮要素５４から構成されている。冷凍サイクル部５６は、四方弁５６ａ、室内熱交換器５６ｂ、膨張弁５６ｃおよび室外熱交換器５６ｄを含む態様で構成されている。空気調和機の内部を循環する冷媒の流路は、圧縮要素５４から、四方弁５６ａ、室内熱交換器５６ｂ、膨張弁５６ｃ、室外熱交換器５６ｄを経由し、再び四方弁５６ａを経由して、圧縮要素５４へ戻る態様で構成されている。電動機駆動装置１０１は、交流電源１より交流電圧の供給を受け、電動機１６を回転させる。圧縮要素５４は、電動機１６が回転することによって、冷媒の圧縮動作を実行し、冷媒を冷凍サイクル部５６内部で循環させる。
【０２０１】
図２０は、実施の形態６にかかる洗濯機の一例を示す図である。水槽５７は、洗濯機１０２内に設置され、その内部に、洗濯槽５８が回転自在に設置されている。その洗濯槽５８の底部には、攪拌翼５９が回転自在に設置されている。水槽５７の底部に設置された電動機１６の回転軸は、水槽５７および攪拌翼５９に連結されている。図示はしていないが、電動機駆動装置１０１が、電動機１６に接続されており、洗濯機１０２の内部に搭載されている。電動機駆動装置１０１が、電動機１６を回転制御することによって、洗濯槽５８および攪拌翼５９が回転し、洗濯動作が実施される。
【０２０２】
図２１は、実施の形態６にかかる洗濯乾燥機の一例を示す図である。水槽６０は、洗濯乾燥機１０３内に設置され、その内部に、回転ドラム６１が回転自在に設置されている。水槽６０の底部に設置された電動機１６の回転軸は、回転ドラム６１に連結されている。図示はしていないが、電動機駆動装置１０１が、電動機１６に接続されており、洗濯乾燥機１０３の内部に搭載されている。電動機駆動装置１０１が、電動機１６を回転制御することによって、回転ドラム６１が回転し、洗濯および乾燥動作が実施される。
【０２０３】
以上説明したように、実施の形態１〜５に示した直流電源装置を電動機駆動装置に適用することにより、実施の形態１〜５において説明した各効果が得られる電動機駆動装置を得ることができる。
【０２０４】
また、上述した電動機駆動装置を空気調和機、洗濯機、あるいは洗濯乾燥機等に適用することにより、直流電源装置で発生した開閉手段の短絡故障や開放故障を各機器に通知し、運転範囲を抑制するなどの動作を行うこともできる。
【０２０５】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０２０６】
１ 交流電源
２ リアクトル
３ ブリッジ整流回路（整流回路）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 整流用ダイオード
４ａ 第１のコンデンサ
４ｂ 第２のコンデンサ
５ａ，５ｂ 逆流阻止手段
６ａ 第３のコンデンサ
６ｂ 第４のコンデンサ
７ 負荷
９ 制御部（制御手段）
１０，１１ 第１の開閉手段
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ ダイオード素子
１１ｅ スイッチング素子
１２ 故障判定手段
１３ 故障報知手段
１４ 電源短絡手段
１５ インバータ
１６ 電動機
２０，２１ 第２の開閉手段
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ ダイオード素子
２１ｅ スイッチング素子
３１ ヒューズ
５１ａ 加算器
５１ｂ 加算器
５１ｃ ＰＩ制御器
５１ｄ 変調信号演算部
５４ 圧縮要素
５５ 圧縮機
５６ 冷凍サイクル部
５６ａ 四方弁
５６ｂ 室内熱交換器
５６ｃ 膨張弁
５６ｄ 室外熱交換器
５７，６０ 水槽
５８ 洗濯槽
５９ 攪拌翼
６１ 回転ドラム
８１ ゼロクロス検出手段
８２ 出力電圧検出手段
８３ 第１の電圧検出手段
８４ 第２の電圧検出手段
８５ 第３の電圧検出手段
８６ 第４の電圧検出手段
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 直流電源装置
１０１ 電動機駆動装置
１０２ 洗濯機
１０３ 洗濯乾燥機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、
前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、
前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、
前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、
前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、
前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
前記第１および第２の開閉手段の各開閉制御状態における当該直流電源装置の出力電圧に基づいて、前記第１および第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、
前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、
前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、
前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、
前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
前記第１の開閉手段の開閉制御状態における前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、前記第１の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定し、前記第２の開閉手段の開閉制御状態における前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、前記第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段が短絡故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段が短絡故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御すること特徴とする請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段が開放故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段が開放故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段を開状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第１の開閉手段を閉状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段を開状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第２の開閉手段を閉状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段を閉状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第１の開閉手段を開状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段を閉状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第２の開閉手段を開状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の故障状態を報知する故障報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記整流回路の交流入力端間に接続された電源短絡手段と、
前記交流電源と前記整流回路の交流入力端の一方との間に接続されたヒューズと、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の故障状態により当該直流電源装置の通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御し、前記ヒューズを溶断させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段が共に短絡故障した場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御することを特徴とする請求項９に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段のうちのいずれか一方あるいは両方が開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、半導体からなるスイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１３】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、機械的な開閉器であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１４】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、双方向スイッチであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１５】
前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサは、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサよりも高耐圧であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段を前記交流電源の周波数よりも高い周波数で開閉動作させることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１７】
電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の直流電源装置と、
前記直流電源装置の出力電圧を所望の交流電圧に変換して前記電動機に供給するインバータと、
を備えることを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項１９】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする洗濯機。
【請求項２０】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする洗濯乾燥機。
【請求項１】
交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、
前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、
前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、
前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、
前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、
前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
前記第１および第２の開閉手段の各開閉制御状態における当該直流電源装置の出力電圧に基づいて、前記第１および第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
交流電源から出力される交流電圧を該交流電圧のピーク値の略等倍乃至略４倍の直流電圧に変換して出力する直流電源装置であって、
前記交流電源に接続されたリアクトルを介して前記交流電圧を全波整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端間に直列に接続された第１および第２のコンデンサと、
前記整流回路の出力端間にそれぞれ逆流阻止手段を介して直列に接続された第３および第４のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続点と前記整流回路の一方の交流入力端との間に設けられた第１の開閉手段と、
前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサとの接続点と前記整流回路の他方の交流入力端との間に設けられた第２の開閉手段と、
前記第１および第２の開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
前記第１の開閉手段の開閉制御状態における前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、前記第１の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定し、前記第２の開閉手段の開閉制御状態における前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサの両端電圧の和電圧および差電圧に基づいて、前記第２の開閉手段の故障を検出してその故障状態を判定する故障判定手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段が短絡故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段が短絡故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御すること特徴とする請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段が開放故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段が開放故障した場合に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段を開状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第１の開閉手段を閉状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段を開状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第２の開閉手段を閉状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略２倍乃至略４倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段を閉状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第１の開閉手段を開状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第２の開閉手段の開閉動作を制御し、前記第２の開閉手段を閉状態に制御することにより片方向短絡故障となる場合に、前記第２の開閉手段を開状態に制御すると共に、前記交流電圧のピーク値の略等倍乃至略２倍の所定の出力電圧が得られるように前記第１の開閉手段の開閉動作を制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の故障状態を報知する故障報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記整流回路の交流入力端間に接続された電源短絡手段と、
前記交流電源と前記整流回路の交流入力端の一方との間に接続されたヒューズと、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記故障判定手段の判定結果に応じて、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段の故障状態により当該直流電源装置の通常動作状態における出力電圧よりも高い出力電圧となる場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御し、前記ヒューズを溶断させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段が共に短絡故障した場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御することを特徴とする請求項９に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段のうちのいずれか一方あるいは両方が開閉制御状態によらず片方向短絡故障となる場合に、前記電源短絡手段を閉状態に制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、半導体からなるスイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１３】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、機械的な開閉器であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１４】
前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段は、双方向スイッチであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１５】
前記第３のコンデンサおよび前記第４のコンデンサは、前記第１のコンデンサおよび前記第２のコンデンサよりも高耐圧であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記第１の開閉手段および前記第２の開閉手段を前記交流電源の周波数よりも高い周波数で開閉動作させることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の直流電源装置。
【請求項１７】
電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の直流電源装置と、
前記直流電源装置の出力電圧を所望の交流電圧に変換して前記電動機に供給するインバータと、
を備えることを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項１９】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする洗濯機。
【請求項２０】
請求項１７に記載の電動機駆動装置を備えることを特徴とする洗濯乾燥機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−９３９２４（Ｐ２０１３−９３９２４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２９２３（Ｐ２０１１−２３２９２３）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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