电源品质管理系统及空调装置的制作方法

本公开涉及一种电源品质管理系统及空调装置。

背景技术：

在空调装置等中，为了抑制电源高次谐波电流向电力系统(例如包括商用电源的电力系统)流出而设置了有源滤波器等电源品质改善装置(高次谐波抑制装置)。电源品质改善装置通过使来自电源的电源电流的波形大致为正弦波来提高电源功率因数。这样一来，能够使电源变压器、布线、断路器以及保险丝等受电设备实现小型化及小容量化。

在专利文献1中公开了与所述电源品质改善装置相关的技术，即：在空调装置内的电源品质改善装置(有源滤波器)发生故障的情况下继续让压缩机运转。

专利文献1：日本专利第5342528号公报

技术实现要素：

－发明要解决的技术问题－

如上所述，如果在空调装置内设置有电源品质改善装置，则受电设备的容量就会减小。在上述专利文献1中，当电源品质改善装置发生了故障时，若与电源品质改善装置未发生故障时相同例如也让压缩机以最大功率继续运转，则会成为电源功率超过受电设备的容量的状态。因此，有可能损伤和烧损受电设备。

本公开的目的在于：即使电源品质改善装置发生故障，也能够减少受电设备出现损伤和烧损的情况。

－用于解决技术问题的技术方案－

本公开的第一方面涉及一种电源品质管理系统，该电源品质管理系统包括：负载装置70a、70b、7、70、9a、9b，其被供给来自电源1的电源功率而进行工作；电源品质改善部2、8，其与所述电源1相连且改善该电源1的品质；故障判断部4、41，其判断所述电源品质改善部2、8有无故障；以及工作限制部37a、37b、37、75、95a、95b，其在所述故障判断部4、41判断出所述电源品质改善部2、8发生故障的情况下，限制所述负载装置70a、70b、7、70、9a、9b的工作，以使所述电源功率、电源电流以及电源高次谐波中的任一者在所述电源品质改善部2、8未发生故障时的所述电源功率、所述电源电流以及所述电源高次谐波各自的最大值以下。

这样一来，由于电源品质改善部2、8发生故障时的电源功率等不超过电源品质改善部2、8正常时的电源功率等的最大值，因而能够抑制电源功率等超过受电设备的容量。因此，在电源品质改善部2、8发生故障时，能够减少受电设备出现损伤和烧损的情况。

本公开的第二方面在第一方面的基础上，其特征在于：所述电源品质改善部2、8是pwm转换装置、有源滤波装置2以及调相装置8中的任一者。

本公开的第三方面在第一方面或第二方面的基础上，其特征在于：所述负载装置70a、70b、7、70、9a、9b是空调装置70a、70b、70、电梯9a、9b以及照明设备7中的任一者。

本公开的第四方面在第一方面到第三方面中任一方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部41根据所述电源1的电源功率因数低于第一规定值，判断出所述电源品质改善部8发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部8是否发生了故障。

本公开的第五方面在第一方面到第三方面中任一方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部4、41根据所述电源高次谐波超过第二规定值，判断出所述电源品质改善部2发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部2是否发生了故障。

本公开的第六方面在第一方面到第三方面中任一方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部4、41在来自所述电源1的所述电源电流is的波形与所述电源品质改善部2未发生故障的状态下的所述电源电流is的波形不同的情况下，判断出所述电源品质改善部2发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部2是否发生了故障。

本公开的第七方面在第一方面的基础上，其特征在于：在所述负载装置70a、70b、7、70、9a、9b中组装有所述电源品质改善部2。

本公开的第八方面涉及一种空调装置，该空调装置包括：高次谐波产生部3、6，其与电源1相连并被供给来自该电源1的电源功率，且是电源高次谐波的产生源；电源品质改善部2、5，其相对于所述电源1与所述高次谐波产生部3、6并联，并改善所述电源1的品质；故障判断部4、42、48、48a，其判断所述电源品质改善部2、5有无故障；以及工作限制部37，其在所述故障判断部4、42、48、48a判断出所述电源品质改善部2、5发生故障的情况下，限制所述高次谐波产生部3、6的工作，以使所述电源功率、电源电流以及所述电源高次谐波中的任一者在所述电源品质改善部2、5未发生故障时的所述电源功率、所述电源电流以及所述电源高次谐波各自的最大值以下。

这样一来，由于电源品质改善部2、5发生故障时的电源功率等不超过电源品质改善部2、5正常时的电源功率等的最大值，因而能够抑制电源功率等超过受电设备的容量。因此，在电源品质改善部2、5发生故障时，能够减少受电设备出现损伤和烧损的情况。

本公开的第九方面在第八方面的基础上，其特征在于：所述电源品质改善部2、5是有源滤波器2和pwm转换器5中的任一者。

本公开的第十方面在第八方面或第九方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部42根据所述电源1的电源功率因数低于第三规定值，判断出所述电源品质改善部2发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部2是否发生了故障。

本公开的第十一方面在第八方面或第九方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部48根据所述电源高次谐波超过第四规定值，判断出所述电源品质改善部2发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部2是否发生了故障。

本公开的第十二方面在第八方面或第九方面的基础上，其特征在于：所述故障判断部48a在来自所述电源1的所述电源电流is的波形与所述电源品质改善部2未发生故障的状态下的所述电源电流is的波形不同的情况下，判断出所述电源品质改善部2发生故障。

这样一来，能够较容易地掌握电源品质改善部2是否发生了故障。

附图说明

图1是示出第一实施方式所涉及的空调装置的结构的方框图；

图2是示出第二实施方式所涉及的空调装置的结构的方框图；

图3是示出第三实施方式所涉及的电源品质管理系统的结构的方框图；

图4是示出第四实施方式所涉及的电源品质管理系统的结构的方框图；

图5是示出第五实施方式所涉及的电源品质管理系统的结构的方框图；

图6是示出第六实施方式所涉及的空调装置的结构的方框图；

图7是示出第七实施方式所涉及的空调装置的结构的方框图；

图8是示出第八实施方式所涉及的空调装置的结构的方框图。

具体实施方式

《第一实施方式》

〈概要〉

图1是示出本第一实施方式所涉及的空调装置70的结构的方框图。空调装置70设置于公寓、工厂、大楼、独栋住宅(以下称为大楼等)中，对室内进行空气调节(制冷和制热)。

从包含交流电源1的电力系统经由布线11向空调装置70供给作为交流电功率的电源功率。空调装置70接受该电源功率而运转。

此处，示例出交流电源1为三相交流电源(例如三相的商用电源)的情况。

在所述大楼等中，设置有与交流电源1相连且接受来自该交流电源1的电源功率的配电盘，未图示。配电盘包括断路器，经由断路器将来自交流电源1的电源功率分配给空调装置70。

断路器、交流电源1、布线11的各容量取决于电源功率因数。在本第一实施方式中，由于空调装置70具有作为电源品质改善部的有源滤波装置2，因而交流电源1的电源功率因数变得较高。因此，与未设置有源滤波装置2的情况相比，断路器、交流电源1、布线11的各容量被设定得较低。

〈空调装置的结构〉

空调装置70包括：具有压缩机等的制冷剂回路(省略图示)、作为高次谐波产生负载器(相当于高次谐波产生部)的功率转换装置3、有源滤波装置2、相当于故障判断部的故障检测部4、以及作为工作限制部的控制器37。

在本第一实施方式中，示例出控制器37被组装在功率转换装置3内的情况。

－功率转换装置－

功率转换装置3经由布线11与交流电源1相连。当交流电源1向功率转换装置3供给电源功率时，功率转换装置3将该电源功率转换成具有所希望频率及所希望电压的交流电功率，将转换后的该交流电功率作为电源功率供往压缩机(更详细而言是压缩机用电动机31)。这样一来，压缩机运行，制冷剂回路发挥作用，其结果是，对室内进行空气调节。

具体而言，功率转换装置3具有：由六根二极管32a～32f构成的整流电路32、平滑电容器33、由开关元件35a～35f和续流二极管36a～36f构成的逆变电路34、以及由cpu等构成的控制器37。

在空调装置70中，如果功率转换装置3、压缩机用电动机31运行，则有时会产生伴随着电源高次谐波的高次谐波电流。也就是说，功率转换装置3可以说是电源高次谐波的产生源之一。高次谐波电流可能经由朝向空调装置70的电流路径(以下称为受电路径11)流向交流电源1。通常，这样的高次谐波电流流向交流电源1侧的流出电平受到限制。因此，本第一实施方式所涉及的空调装置70通过作为电源品质改善部的有源滤波装置2来谋求降低所述高次谐波电流。从设备容量、节能的观点等出发，要求改善配电、受电端的基波功率因数或包含高次谐波的综合功率因数，本第一实施方式的有源滤波装置2也具有改善基波功率因数及综合功率因数的作用。

－控制器－

控制器37控制各开关元件35a～35f的接通和断开。特别是，本第一实施方式所涉及的控制器37发挥工作限制部的作用，在有源滤波装置2发生故障时，进行限制压缩机用电动机31的工作的控制。关于这一点，在“〈关于运转工作限制控制〉”中进行详细叙述。

－有源滤波装置－

有源滤波装置2内置于空调装置70中，即被组装到空调装置70中。

有源滤波装置2具有消除从所述功率转换装置3流出并在该功率转换装置3的受电路径11中出现的高次谐波电流的作用。也就是说，有源滤波装置2使补偿电流流动，以使在受电路径11中流动的电源电流is的波形接近正弦波。更具体而言，有源滤波装置2对出现在受电路径11中的高次谐波电流进行检测，并生成与检测出的高次谐波电流为逆相位的补偿电流后将其供往受电路径11。

然后，有源滤波装置2通过使所述补偿电流流动来改善基波功率因数。在该例中，将有源滤波装置2构成为使对基波的无功分量也进行补偿的补偿电流流动，从而改善基波功率因数或包含高次谐波的综合功率因数。因此，可以说有源滤波装置2具有改善交流电源1的品质的作用。

相对于交流电源1，这样的有源滤波装置2与功率转换装置3并联。具体而言，有源滤波装置2具有：由六个开关元件21a～21f和六根续流二极管22a～22f构成的电流源23、电容器24、由cpu等构成的控制各开关元件21a～21f的接通和断开的控制器25。

当空调装置70的负载最大时(例如为制冷的最大输出时)，则认为在空调装置70中产生的高次谐波电流最大。因此，通常是假定空调装置70达到最大负载时的高次谐波电流，从而来设定有源滤波装置2的能力(能够生成的功率的大小)，即容量。也就是说，按照空调装置70的负载为最大时的电源电流is来设计交流电源1的容量、布线11的容量等。

－故障检测部－

故障检测部4与有源滤波装置2的控制器25以及功率转换装置3的控制器37相连。

故障检测部4是例如由cpu或存储器等构成的微型计算机，并且被输入来自有源滤波装置2的控制器25的有无故障状态信号。该信号是在故障检测部4判断有源滤波装置2是否发生故障时所使用的信号，并且通过控制器25监视电流源23等的状态，依次从该控制器25输出上述信号。

故障检测部4根据所输入的该信号来检测有无故障，将表示检测结果(即有源滤波装置2有无故障)的故障/停止信号向功率转换装置3的控制器37输出。

〈关于运转工作限制控制〉

由于存在所述有源滤波装置2，因而与交流电源1的电源电压和电源电流相关的电源功率因数的值变得较高。这样一来，在本第一实施方式中，与不存在有源滤波装置2的情况相比，无功功率减少，因此具有向空调装置70输入的输入功率(即电源功率)变小，向空调装置70输入的输入电流(即电源电流)变小的优点。

但是，与有源滤波装置2正常工作的情况相比，当有源滤波装置2发生了故障时，进而有源滤波装置2因故障而停止工作时等，交流电源1的电源功率因数降低。因此，当有源滤波装置2发生故障时，与有源滤波装置2正常时相比，空调装置70的负载为最大负载时的电源电流(输入电流)is变大，而有可能超过交流电源1的容量、布线11的容量等。

因此，本第一实施方式所涉及的功率转换装置3的控制器37，在有源滤波装置2发生故障的情况下，通过限制以功率转换装置3为驱动源的对于压缩机用电动机31的驱动，来进行限制压缩机运转的运转工作限制控制。

具体而言，在处于有源滤波装置2发生故障的状态或因故障而停止工作的状态的情况下，表示该情况的有无故障状态信号就从有源滤波装置2的控制器25向故障检测部4输出。故障检测部4根据该有无故障状态信号，检测出有源滤波装置2发生故障、或者因故障而停止工作的情况。故障检测部4生成表示该检测结果的故障/停止信号并向功率转换装置3的控制器37输出。

被输入了所述故障/停止信号的控制器37通过进行限制功率转换装置3的工作的控制，以使电源电流is(即有源滤波装置2发生故障时的电源电流is)在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源电流is的最大值以下，由此来限制压缩机用电动机31的运转。或者，所述控制器37通过进行限制功率转换装置3的工作的控制，以使电源功率(即有源滤波装置2发生故障时的电源功率)在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下，由此来限制压缩机用电动机31的运转。作为这些情况的一个示例，能够例举出：控制器37通过降低功率转换装置3向压缩机用电动机31输出的交流电功率的频率而使压缩机用电动机31的转速降低，或者通过停止从功率转换装置3输出所述交流电功率而使压缩机用电动机31停止旋转。

也就是说，控制器37限制功率转换装置3的工作，以使处于有源滤波装置2发生故障的状态时的电源电流is或电源功率不会超过各自的最大值。这样一来，能够减少电源功率等超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

需要说明的是，在有源滤波装置2正常工作的情况下，也可以将表示该情况的有无故障状态信号从控制器25向故障检测部4输出。在该情况下，故障检测部4既可以不向功率转换装置3的控制器37输出故障/停止信号，也可以向控制器37输出表示有源滤波装置2在正常工作的故障/停止信号。在上述情况下，功率转换装置3的控制器37不进行所述运转工作限制控制。

〈效果〉

在本第一实施方式中，通过所述运转工作限制控制，有源滤波装置2发生故障时的电源功率等不会超过有源滤波装置2正常时的电源功率等的最大值。因此，能够抑制有源滤波装置2发生故障时的电源功率等超过受电设备(具体而言为交流电源1、布线11、断路器)的容量。因此，在有源滤波装置2发生故障时，能够减少所述受电设备出现损伤和烧损的情况。

《第二实施方式》

在本第二实施方式中，示例出电源品质改善部为促进改善电源高次谐波的pwm转换装置5，高次谐波产生部为逆变装置6的情况。

〈空调装置的结构〉

图2是示出第二实施方式所涉及的空调装置70的结构的方框图。空调装置70与交流电源1相连，除了包括与上述第一实施方式相同的故障检测部4以外，还包括：作为高次谐波产生部的逆变装置6、包含在逆变装置6中并作为工作限制部发挥作用的控制器37、作为电源品质改善部的pwm转换装置5、以及具有压缩机等的制冷剂回路(省略图示)。

逆变装置6构成为从上述第一实施方式的功率转换装置3中去掉了整流电路32。在图2中，对逆变装置6所包含的各主要结构标注了与图1相同的符号。

pwm转换装置5内置于空调装置70中，即被组装到空调装置70中。pwm转换装置5是通过高速接通和断开开关元件51a～51f，使作为输入电流的电源电流is的波形大致为正弦波，从而实现抑制电源高次谐波及提高电源功率因数的装置。因此，与上述第一实施方式所涉及的有源滤波装置2相同，pwm转换装置5具有改善交流电源1品质的作用。

相对于交流电源1而言，这样的pwm转换装置5与逆变装置6并联。具体而言，pwm转换装置5具有：由六个开关元件51a～51f和六根续流二极管52a～52f构成的转换电路53、电流传感器54、由cpu等构成的控制各开关元件51a～51f的接通和断开的控制器55。

〈关于运转工作限制控制〉

在pwm转换装置5中，即使假设开关元件51a～51f或者电流传感器54发生故障，而如果续流二极管52a～52f未发生故障，则电流也能够经由续流二极管52a～52f流向逆变装置6。因此，即使在pwm转换装置5发生故障的情况下，由于逆变装置6能够通过驱动压缩机用电动机31而使压缩机继续运转，因此空调装置70也能够继续运转。

作为一个示例，如果仅电流传感器54发生故障，则pwm转换装置5就不能根据电流传感器54的检测结果来进行开关元件51a～51f的开关工作，因此电源功率因数就无法得到改善。但是，如果开关元件51a～51f、续流二极管52a～52f正常，则pwm转换装置5自身是能够工作的。

然而，如上所述，与pwm转换装置5正常工作时相比，当pwm转换装置5发生故障时，进而pwm转换装置5自身的工作因故障而停止时，电源功率因数就会降低。因此，与pwm转换装置5未发生故障的情况相比，当空调装置70的负载为最大负载时的输入电流即电源电流is变大，而有可能超过交流电源1的容量、布线11的容量。

因此，在本第二实施方式中，在pwm转换装置5发生故障的情况或者因故障而停止工作的情况下，表示该情况的有无故障状态信号就从pwm转换装置5的控制器55输出到故障检测部4。故障检测部4如果根据该有无故障状态信号检测出pwm转换装置5发生故障或者pwm转换装置5因故障而停止工作，就会生成表示该检测结果的故障/停止信号，并向逆变装置6的控制器37输出。

被输入了所述故障/停止信号的控制器37通过进行限制逆变装置6的工作的控制，以使电源电流is在pwm转换装置5未发生故障而处于工作状态时的电源电流is的最大值以下，从而来限制压缩机用电动机31的运转。或者，所述控制器37通过进行限制逆变装置6的工作的控制，以使电源功率在pwm转换装置5未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下，从而来限制压缩机用电动机31的运转。

作为这些情况的一个示例，能够例举出：控制器37通过降低逆变装置6向压缩机用电动机31输出的交流电功率的频率而使压缩机用电动机31的转速降低，或者通过停止从逆变装置6输出交流电功率而使压缩机用电动机31停止旋转。

也就是说，控制器37限制逆变装置6的工作，以使处于pwm转换装置5发生故障的状态时的电源电流is或电源功率不会超过各自的最大值。这样一来，能够减少作为交流电源1的负载的空调装置70的输入功率(即电源功率)等超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

需要说明的是，在pwm转换装置5正常工作的情况下，也可以将表示该情况的有无故障状态信号从pwm转换装置5的控制器55输出到故障检测部4。在该情况下，故障检测部4既可以不向逆变装置6的控制器37输出故障/停止信号，也可以向逆变装置6的控制器37输出表示pwm转换装置5在正常工作的故障/停止信号。在上述情况下，逆变装置6的控制器37不进行所述运转工作限制控制。

〈效果〉

在本第二实施方式中，电源品质改善部为pwm转换装置5，并且收到与上述第一实施方式相同的效果。

《第三实施方式》

在本第三实施方式中，示例出电源品质管理系统100，该电源品质管理系统100具备作为交流电源1的负载装置的多台空调装置70a、70b、以及作为电源品质改善部的有源滤波装置2。其中，所述空调装置70a、70b不包括有源滤波装置、pwm转换装置等电源品质改善部。

〈电源品质管理系统的结构〉

图3是示出本第三实施方式的电源品质管理系统100的结构的方框图。

电源品质管理系统100包括：多台(此处为两台)空调装置70a、70b、作为电源品质改善部的有源滤波装置2、故障检测部4、以及作为工作限制部发挥作用的控制器37a、37b。

多台空调装置70a、70b和有源滤波装置2经由布线11以相对于交流电源1彼此并联的方式与交流电源1相连。

各空调装置70a、70b被供给来自交流电源1的电源功率而进行空调工作。空调装置70a、70b各自的结构为：从上述第一实施方式所涉及的空调装置70中去掉了有源滤波装置2和故障检测部4。具体而言，空调装置70a、70b分别包括：具有压缩机等的制冷剂回路(省略图示)、作为高次谐波产生负载器(相当于高次谐波产生部)的功率转换装置3a、3b。与上述第一实施方式所涉及的功率转换装置3相同，各功率转换装置3a、3b具有：整流电路32、平滑电容器33、作为产生电源高次谐波的高次谐波产生部的逆变电路34、以及由cpu等构成的控制器37a、37b。由于整流电路32、平滑电容器33、逆变电路34与上述第一实施方式相同，因此标注了与上述第一实施方式相同的符号。

有源滤波装置2与交流电源1相连，并改善交流电源1的品质。有源滤波装置2并没有被内置于空调装置70中，而是预先设置在所述大楼等中，其结构与上述第一实施方式的有源滤波装置2相同。因此，对有源滤波装置2的构成要素分别标注与上述第一实施方式相同的符号。

故障检测部4与上述第一实施方式所涉及的故障检测部4相同。也就是说，故障检测部4与有源滤波装置2的控制器25以及各功率转换装置3a、3b的控制器37a、37b相连，并且根据来自控制器25的有无故障状态信号来检测有源滤波装置2有无故障。

各功率转换装置3a、3b的控制器37a、37b，在有源滤波装置2发生故障的情况下，能够通过限制以功率转换装置3a、3b为驱动源的对于压缩机用电动机31a、31b的驱动，来进行限制压缩机运转的运转工作限制控制。

需要说明的是，在图3中，示例出空调装置70a、70b为两台、有源滤波装置2为一台的情况，但空调装置70a、70b以及有源滤波装置2各自的台数并不限于图3所示的台数。空调装置70a、70b只要为两台以上即可，有源滤波装置2只要为一台以上即可。

〈关于运转工作限制控制〉

下面，对本第三实施方式所涉及的运转工作限制控制进行详细说明。

在处于有源滤波装置2发生故障的状态或因故障而停止工作的状态的情况下，表示该情况的有无故障状态信号从有源滤波装置2的控制器25向故障检测部4输出。故障检测部4根据该有无故障状态信号，检测出有源滤波装置2发生故障、或者因故障而停止工作的情况。当生成表示该检测结果的故障/停止信号时，故障检测部4就将该信号向各空调装置70a、70b所包含的功率转换装置3a、3b的控制器37a、37b中的任一者输出。

此处，作为一个示例，假设所述故障/停止信号仅被输入到控制器37a中。控制器37a限制空调装置70a的工作，以使从交流电源1供往该电源1的全部负载装置的电源电流在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源电流的最大值以下。或者，所述控制器37a进行限制空调装置70a的工作的控制，以使从交流电源1供往该电源1的全部负载装置的电源功率在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下。

作为这些情况的一个示例，能够例举出：控制器37a通过降低功率转换装置3a向压缩机用电动机31a输出的交流电功率的频率而使压缩机用电动机31a的转速降低，或者通过停止从功率转换装置3输出交流电功率而使压缩机用电动机31a停止旋转。

也就是说，空调装置70a的工作受到限制，而空调装置70b的工作不受限制地继续下去。因此，即使有源滤波装置2发生故障，压缩机用电动机31b也会被连续不断地驱动。也就是说，在本第三实施方式中，通过仅限制一台空调装置70a的工作，来减少电源品质管理系统100整体功率的合计值超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

需要说明的是，在有源滤波装置2正常工作的情况下，也可以将表示该情况的有无故障状态信号从有源滤波装置2的控制器25向故障检测部4输出。此时，由于故障检测部4不向各功率转换装置3a、3b的控制器37a、37b输出故障/停止信号，因此各控制器37a、37b不进行所述运转工作限制控制。

〈效果〉

在本第三实施方式中，通过所述运转工作限制控制，而使得有源滤波装置2发生故障时的电源功率等不会超过有源滤波装置2正常时的电源功率等的最大值。因此，能够抑制有源滤波装置2发生故障时的电源功率等超过受电设备(具体而言为交流电源1、布线11、断路器)的容量。因而，在有源滤波装置2发生故障时，能够减少受电设备出现损伤和烧损的情况。

《第四实施方式》

在本第四实施方式中，示例出将一台空调装置70与照明设备7的组合作为交流电源1的负载装置时的电源品质管理系统100。

〈电源品质管理系统的结构〉

图4是示出第四实施方式的电源品质管理系统100的结构的方框图。

电源品质管理系统100包括：作为负载装置的一台空调装置70和一台照明设备7、作为电源品质改善部的有源滤波装置2、故障检测部4、以及作为工作限制部发挥作用的控制器37、75。

空调装置70、照明设备7以及有源滤波装置2经由布线11以相对于交流电源1彼此并联的方式与交流电源1相连。

空调装置70和照明设备7被供给来自交流电源1的电源功率而进行工作。

空调装置70构成为：从上述第一实施方式所涉及的空调装置70中去掉了有源滤波装置2和故障检测部4，即与上述第三实施方式的空调装置70a、70b相同。具体而言，空调装置70包括：具有压缩机等的制冷剂回路(省略图示)、及作为高次谐波产生负载器(相当于高次谐波产生部)的功率转换装置3。功率转换装置3与上述第一实施方式所涉及的功率转换装置3相同，具有：由六根二极管32a～32f构成的整流电路32、平滑电容器33、由开关元件35a～35f和续流二极管36a～36f构成的逆变电路34、以及由cpu等构成并控制各开关元件35a～35f的接通和断开的控制器37。

照明设备7是单相设备，并设置在大楼的天花板等上。照明设备7由led(未图示)和控制器75构成。控制器75是由cpu等构成的微型计算机，对led(未图示)的照度进行控制。

有源滤波装置2与交流电源1相连，并改善交流电源1的品质。有源滤波装置2并没有被内置于空调装置70中，而是预先设置在所述大楼等中，其结构与上述第一、第三实施方式的有源滤波装置2相同。因此，对有源滤波装置2的构成要素分别标注与上述第一实施方式相同的符号。

故障检测部4与上述第一实施方式所涉及的故障检测部4相同。故障检测部4与有源滤波装置2的控制器25、功率转换装置3的控制器37、以及照明设备7的控制器75相连，并根据从控制器25输入的有无故障状态信号来检测有无故障。

功率转换装置3的控制器37，在有源滤波装置2发生故障的情况下，能够通过限制以功率转换装置3为驱动源的对于压缩机用电动机31的驱动，来进行限制压缩机运转的运转工作限制控制。

照明设备7的控制器75，在有源滤波装置2发生故障的情况下，能够进行限制照明设备7(具体而言为照明设备7所包含的led)的工作的运转工作限制控制。

〈关于运转工作限制控制〉

下面，对本第四实施方式所涉及的运转工作限制控制进行详细说明。

在处于有源滤波装置2发生故障的状态或因故障而停止工作的状态的情况下，表示该情况的有无故障状态信号从有源滤波装置2的控制器25向故障检测部4输出。故障检测部4根据该有无故障状态信号，检测出有源滤波装置2发生故障、或者因故障而停止工作的情况。当生成表示该检测结果的故障/停止信号时，故障检测部4就将该信号向空调装置70所包含的功率转换装置3的控制器37和照明设备7的控制器75中的至少一者输出。

被输入了所述故障/停止信号的功率转换装置3的控制器37进行限制空调装置70的工作的控制，以使电源电流在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源电流的最大值以下。或者，所述控制器37进行限制空调装置70的工作的控制，以使电源功率在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下。作为这些情况的一个示例，能够例举出：控制器37通过降低功率转换装置3输出的交流电功率的频率而使压缩机用电动机31的转速降低。

被输入了所述故障/停止信号的照明设备7的控制器75进行降低照明设备7的照度的控制，以使电源电流在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源电流的最大值以下。或者，所述控制器75进行降低照明设备7的照度的控制，以使电源功率在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下。

通过所述控制，来减少向负载装置70、7输入的输入功率的合计值即电源功率超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

需要说明的是，在有源滤波装置2正常工作的情况下，也可以将表示该情况的有无故障状态信号从有源滤波装置2的控制器25向故障检测部4输出。在该情况下，故障检测部4既可以不向各控制器37、75输出故障/停止信号，也可以向各控制器37、75输出表示有源滤波装置2在正常工作的故障/停止信号。在上述情况下，不进行所述运转工作限制控制。

〈效果〉

在本第四实施方式中，负载装置为空调装置70和照明设备7，并且收到与上述第三实施方式相同的效果。

《第五实施方式》

在本第五实施方式中，示例出电源品质改善部为调相装置8，交流电源1的负载装置为两台电梯9a、9b时的电源品质管理系统100。在本第五实施方式中，示例出判断调相装置8的故障而不是检测调相装置8的故障的情况。

〈电源品质管理系统的结构〉

图5是示出本第五实施方式的电源品质管理系统100的结构的方框图。

电源品质管理系统100包括：作为负载装置的两台电梯9a、9b、作为电源品质改善部的调相装置8、故障判断部41、以及作为工作限制部发挥作用的控制器95a、95b。

调相装置8经由布线11与交流电源1相连，是改善交流电源1品质的设备。电梯9a、9b相对于交流电源1彼此并联，并被供给来自交流电源1的电源功率而进行工作。

各台电梯9a、9b具有：产生高次谐波的高次谐波产生负载器91a、91b、以及控制器95a、95b。高次谐波产生负载器91a、91b是能够将功率供往成为电梯9a、9b的驱动源的电动机(未图示)的、逆变电路的功率转换装置。

调相装置8具有：能够吸收空载功率20kvar的调相器82、能够吸收空载功率50kvar的调相器81、调相装置控制器83以及电源测量器86。调相器82由进相电容器ca、cb、cc和进相电抗器la、lb、lc构成。调相器81由进相电容器ca、cb、cc、进相电抗器la、lb、lc以及切换器811构成。切换器811根据调相装置控制器83输出的接通/断开切换信号，进行调相器81的接通和断开。电源测量器86由检测来自交流电源1的电源电流irs、its的电流检测器84a、84b、以及检测电源电压的线间电压vrs、vst、vtr的电压检测器85构成。也就是说，电源测量器86检测所述电源电流irs、its和所述线间电压vrs、vst、vtr以作为用于计算无功功率或电源功率因数时所使用的信息。

由电源测量器86检测出的所述电源电流irs、its和所述线间电压vrs、vst、vtr被输入到调相装置控制器83中。调相装置控制器83使用所输入的所述电源电流irs、its、所述线间电压vrs、vst、vtr，并采用以下的式子(1)～(4)计算出有功功率pα和无功功率pβ。

[式子1]

[式子2]

[式子3]

pα＝vα×iα+vβ×iβ···(3)

[式子4]

pβ＝vα×iβ-vβ×iα···(4)

接着，调相装置控制器83通过将计算出的有功功率pα和无功功率pβ代入下面的式子(5)来计算电源功率因数θαβ。

[式子5]

上述式子(5)示出这样的情况，即：无功功率pβ越大，电源功率因数θαβ越低，相反，无功功率pβ越小，电源功率因数θαβ就越高(提高)。因此，调相装置控制器83也能够将无功功率pβ用作调相器81、82的接通/断开切换信号，不过此处示例出将电源功率因数θαβ用作调相器81、82的接通/断开切换信号的情况。

进而，调相装置控制器83向故障判断部41输出计算出的电源功率因数θαβ。

故障判断部41与调相装置8的调相装置控制器83以及各电梯9a、9b的控制器95a、95b相连。故障判断部41根据从调相装置控制器83输入的电源功率因数θαβ，判断调相装置8有无故障。具体而言，故障判断部41将电源功率因数θαβ与预先设定的功率因数设定值(相当于第一规定值)进行比较。当电源功率因数θαβ低于功率因数设定值时，故障判断部41判断出调相装置8发生故障。当电源功率因数θαβ不低于功率因数设定值时，故障判断部41判断出调相装置8未发生故障而处于正常状态。

需要说明的是，功率因数设定值优选考虑电源品质管理系统100的规格、电源情况等适当地进行设定。

电梯9a、9b的控制器95a、95b，在调相装置8发生故障的情况下，进行限制电梯9a、9b(具体而言为电梯9a、9b所包含的高次谐波产生负载器91a、91b)的工作的运转工作限制控制。

〈关于运转工作限制控制〉

下面，对本第五实施方式所涉及的运转工作限制控制进行详细说明。

例如，在切换器811因故障而不能进行接通调相器81、82的切换操作的情况下，电源功率因数θαβ保持下降状态不变。于是，当电源功率因数θαβ低于功率因数设定值时，故障判断部41判断出调相装置8发生故障。表示该判断结果的故障/停止信号从故障判断部41向各电梯9a、9b的控制器95a、95b输出。

被输入了所述故障/停止信号的各控制器95a、95b进行限制电梯9a、9b的工作的控制，以使电源电流在调相装置8未发生故障而处于工作状态时的电源电流的最大值以下。或者，所述控制器95a、95b进行限制电梯9a、9b的工作的控制，以使电源功率在调相装置8未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下。作为这些情况的一个示例，能够例举出：控制器95a、95b使电梯9a、9b中的任一者停止工作，或者在使两者都工作的情况下使两台电梯9a、9b交替地进行工作。

通过这样的控制，能够减少向各电梯9a、9b输入的输入功率的合计值即电源功率超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

需要说明的是，在调相装置8正常的情况下，各控制器95a、95b不进行所述运转工作限制控制。

〈效果〉

在本第五实施方式中，负载装置为电梯9a、9b，电源品质改善部为调相装置8，并且收到与上述第三实施方式相同的效果。

特别是，本第五实施方式的故障判断部41根据电源功率因数θαβ低于功率因数设定值，判断出调相装置8发生故障。当由于调相装置8的故障例如不能进行接通调相器81、82的切换操作时，电源功率因数θαβ便降低。也就是说，调相装置8的故障对电源功率因数θαβ产生影响。因此，根据电源功率因数θαβ，能够较容易地掌握调相装置8是否发生了故障。

《第六实施方式》

在本第六实施方式中，示例出在图1的空调装置70中，不使用从有源滤波装置2输出的信号来判断有源滤波装置2发生故障的情况。

〈空调装置的结构〉

图6是示出本第六实施方式的空调装置70的结构的方框图。

本第六实施方式所涉及的空调装置70具有故障判断部42来代替图1中的故障检测部4。本第六实施方式所涉及的空调装置70的其他结构与上述第一实施方式相同。因此，在图6中，对故障判断部42以外的结构标注与图1相同的符号。

下面，对故障判断部42进行说明。

－故障判断部－

故障判断部42包括：电源测量器43、由cpu等构成的功率因数运算部45、由半导体存储器等构成的存储部46、以及由半导体芯片等构成的比较器47。

电源测量器43由检测来自交流电源1的两相电源电流is、it的电流检测器44a、44b、以及检测电源电压的线间电压vrs、vst、vtr的电压检测器44c构成。也就是说，电源测量器43检测所述电源电流is、it和所述线间电压vrs、vst、vtr以作为用于计算无功功率或电源功率因数时所使用的信息。

由电源测量器43检测出的所述电源电流is、it和所述线间电压vrs、vst、vtr被输入到功率因数运算部45中。功率因数运算部45使用所输入的所述电源电流is、it、所述线间电压vrs、vst、vtr，并采用以下的式子(6)～(9)计算出有功功率pα和无功功率pβ。

[式子6]

[式子7]

[式子8]

pα＝vα×iα十vβ×iβ···(8)

[式子9]

pβ＝vα×iβ-vβ×iα···(9)

接着，功率因数运算部45通过将计算出的有功功率pα和无功功率pβ代入下面的式子(10)来计算电源功率因数θαβ。

[式子10]

功率因数运算部45将计算出的电源功率因数θαβ向比较器47输出。

存储部46中存储有预先设定的功率因数设定值(相当于第三规定值)。功率因数设定值优选考虑空调装置70的规格、电源情况等适当地进行设定。

除了向比较器47输入计算出的电源功率因数θαβ以外，还输入存储部46所存储的功率因数设定值。比较器47比较电源功率因数θαβ与功率因数设定值的大小。在电源功率因数θαβ低于功率因数设定值的情况下，从比较器47向功率转换装置3的控制器37输出表示有源滤波装置2发生故障的故障/停止信号。在电源功率因数θαβ不低于功率因数设定值的情况下，也可以从比较器47输出表示有源滤波装置2正常的故障/停止信号，或者也可以不输出故障/停止信号。

〈关于运转工作限制控制〉

当被输入表示有源滤波装置2发生故障的故障/停止信号时，功率转换装置3的控制器37进行限制功率转换装置3的工作的运转工作限制控制。

具体而言，控制器37通过进行限制功率转换装置3的工作的控制，以使电源电流在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源电流的最大值以下，由此来限制压缩机用电动机31的运转。或者，所述控制器37通过进行限制功率转换装置3的工作的控制，以使电源功率在有源滤波装置2未发生故障而处于工作状态时的电源功率的最大值以下，由此来限制压缩机用电动机31运转。作为上述情况的一个示例，能够例举出：控制器37通过降低功率转换装置3输出的交流电功率的频率而使压缩机用电动机31的转速降低，或者通过停止从功率转换装置3输出交流电功率而使压缩机用电动机3停止旋转。

通过这样的控制，来减少电源功率等超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

〈效果〉

本第六实施方式收到与上述第一实施方式相同的效果。

特别是，本第六实施方式的故障判断部42根据电源功率因数θαβ低于功率因数设定值，判断出有源滤波装置2发生故障。当由于有源滤波装置2的故障而导致例如有源滤波装置2内的开关元件21a～21f不能进行开关工作时，电源功率因数θαβ便降低。也就是说，有源滤波装置2的故障对电源功率因数θαβ产生影响。因此，即使不将故障判断部42直接与有源滤波装置2连接起来，也能够根据电源功率因数θαβ较容易地掌握有源滤波装置2是否发生了故障。

《第七实施方式》

在本第七实施方式中，示例出与在上述第六实施方式所涉及的图6中的故障判断部的结构不同的情况。

〈空调装置的结构〉

图7是示出本第七实施方式的空调装置70的结构的方框图。

本第七实施方式所涉及的空调装置70的除了故障判断部48以外的其他结构与上述第六实施方式相同。因此，在图7中，对故障判断部48以外的结构标注了与图6相同的符号。

下面，对故障判断部48进行说明。

－故障判断部－

故障判断部48包括：电流检测器43a、由cpu等构成的高次谐波运算部49、由半导体存储器等构成的存储部46、以及由半导体芯片等构成的比较器47。

电流检测器43a检测来自交流电源1的一相电源电流is。

由电流检测器43a检测出的所述电源电流is被输入到高次谐波运算部49中。高次谐波运算部49对所输入的所述电源电流is进行频率分析，提取高次谐波分量。高次谐波运算部49将提取出的高次谐波分量向比较器47输出。

存储部46中存储有预先设定的高次谐波设定值(相当于第四规定值)。高次谐波设定值优选考虑空调装置70的规格、电源情况等适当地进行设定。

除了向比较器47输入提取出的高次谐波分量以外，还输入存储部46所存储的高次谐波设定值。比较器47对高次谐波分量与高次谐波设定值的大小进行比较。在高次谐波分量超过高次谐波设定值的情况下，从比较器47向功率转换装置3的控制器37输出表示有源滤波装置2发生故障(异常)的故障/停止信号。在高次谐波分量没有超过高次谐波设定值的情况下，也可以从比较器47输出表示有源滤波装置2正常的故障/停止信号，或者也可以不输出故障/停止信号。

〈关于运转工作限制控制〉

当被输入表示有源滤波装置2发生故障(异常)的故障/停止信号时，功率转换装置3的控制器37进行与上述第六实施方式相同的限制功率转换装置3的工作的运转工作限制控制。

也就是说，控制器37限制功率转换装置3的工作，以使处于有源滤波装置2发生故障的状态时的电源电流或电源功率不会超过各自的最大值。这样一来，能够减少电源功率等超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

〈效果〉

本第七实施方式收到与上述第一实施方式相同的效果。

特别是，本第七实施方式的故障判断部48根据电源电流is的高次谐波分量超过高次谐波设定值，判断出有源滤波装置2发生故障。当由于有源滤波装置2的故障而导致例如有源滤波装置2内的开关元件21a～21f不能进行开关工作时，则高次谐波分量上升。这样一来，有源滤波装置2的故障对高次谐波分量产生影响。因此，即使不将故障判断部48直接与有源滤波装置2连接起来，也能够根据高次谐波分量较容易地掌握有源滤波装置2是否发生了故障。

《第八实施方式》

在本第八实施方式中，示例出与图7的空调装置70中的故障判断部48的结构不同的情况。

〈空调装置的结构〉

图8是示出本第八实施方式的空调装置70的结构的方框图。

本第八实施方式所涉及的空调装置70的除了故障判断部48a以外的其他结构与上述第六、第七实施方式相同。因此，在图8中，对故障判断部48a以外的结构标注了与图6、图7相同的符号。

下面，对故障判断部48a进行说明。

－故障判断部－

故障判断部48a包括：电流检测器43a、由半导体存储器等构成的存储部46、以及由半导体芯片等构成的比较器47。

电流检测器43a检测来自交流电源1的一相电源电流is。检测出的所述电源电流is依次被输入到比较器47中。

存储部46中存储有有源滤波装置2未发生故障而处于正常状态时的所述电源电流is的波形。需要说明的是，优选：在有源滤波装置2正常的期间，该波形被电流检测器43a检测并存储在存储部46中。

除了向比较器47输入电流检测器43a所检测出的电源电流is以外，还输入存储部46所存储的有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形。比较器47将电流检测器43a所检测出的电源电流is的波形与有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形进行比较。在电流检测器43a所检测出的电源电流is的波形与有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形不同的情况下，从比较器47向功率转换装置3的控制器37输出表示有源滤波装置2发生故障(异常)的故障/停止信号。在电流检测器43a所检测出的电源电流is的波形与有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形一致的情况下，也可以从比较器47输出表示有源滤波装置2正常的故障/停止信号，或者也可以不输出故障/停止信号。

需要说明的是，故障判断部48a也可以根据电流检测器43a所检测出的电源电流is的波形与有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形的一致程度是否在规定量以下，来判断这些波形是否一致。

〈关于运转工作限制控制〉

当被输入表示有源滤波装置2发生故障(异常)的故障/停止信号时，功率转换装置3的控制器37进行与上述第六、第七实施方式相同的限制功率转换装置3的工作的运转工作限制控制。

也就是说，控制器37限制功率转换装置3的工作，以使处于有源滤波装置2发生故障的状态时的电源电流或电源功率不会超过各自的最大值。这样一来，能够减少电源功率等超过交流电源1的容量、布线11的容量等的现象发生。

〈效果〉

本第八实施方式收到与上述第一实施方式相同的效果。

特别是，当有源滤波装置2发生故障时，电源功率因数便会下降。电源功率因数下降会导致从交流电源1输出的电源电流is的波形失真。于是，本第八实施方式所涉及的故障判断部48a在电源电流is的波形与有源滤波装置2正常时的电源电流is的波形不同的情况下，就判断出有源滤波装置2发生故障。这样一来，即使不将故障判断部48a直接与有源滤波装置2连接起来，也能够容易判断有源滤波装置2的故障情况。

《其它实施方式》

在上述第三～第八实施方式中，电源品质改善部也可以为pwm转换装置，以此来代替有源滤波装置2、调相装置8。

在上述第五、第六实施方式中，通过运算求出了无功功率pβ和电源功率因数θαβ，但也可以直接测量无功功率pβ和电源功率因数θαβ。

在上述第五实施方式中，示例出根据电源功率因数θαβ判断电源品质改善部(具体而言为调相装置8)有无故障的情况。但是，作为判断有无故障的方法，也可以采用第七、第八实施方式所示的方法，即：将电源高次谐波与高次谐波设定值进行比较的方法、将电源电流的波形与正常时的该波形进行比较的方法。

在上述第三～第五实施方式中，也可以在负载装置70a、70b、70、7、9a、9b的内部组装有电源品质改善部2、8。

在上述第六～第八实施方式中，电源品质改善部并不限于有源滤波装置2，也可以是pwm转换装置。

在上述第一～第八实施方式中，未图示的其他负载装置也可以与交流电源1相连。在该情况下，也可以对其他负载装置进行运转工作限制控制。

在上述第一～第四实施方式、第六～第八实施方式中，示例出由功率转换装置3、3a、3b、逆变装置6驱动的对象为压缩机用电动机31的情况，但被驱动的对象并不限于此。

以上说明了实施方式和变形例，但可知在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对方案及具体情况进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能，还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。

－产业实用性－

综上所述，本公开作为电源品质管理系统及功率转换装置是有用的。

－符号说明－

1交流电源(电源)

2有源滤波装置(电源品质改善部)

3、3a、3b功率转换装置(高次谐波产生部)

4故障检测部(故障判断部)

5pwm转换装置(电源品质改善部)

6逆变装置(高次谐波产生部)

7照明设备(负载装置)

37、37a、37b、75控制器(工作限制部)

41、42、48、48a故障判断部

70、70a、70b空调装置(负载装置)

100电源品质管理系统