JP2000354381A - Failure monitor for power converter - Google Patents
Failure monitor for power converterInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を交流に、ま
たは、交流を直流に変換する電力変換器の故障をモニタ
リングする電力変換器の故障モニタ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter failure monitoring device for monitoring a failure of a power converter that converts DC to AC or AC to DC.
【0002】[0002]
【従来の技術】複数のスイッチング素子を使用する電力
変換器には、素子の故障解析用にゲートパルスや素子の
電流,電圧値等のアナログモニタ信号の状態をモニタリ
ングする故障モニタ装置が設置されている。2. Description of the Related Art A power converter using a plurality of switching elements is provided with a failure monitoring device for monitoring the state of an analog monitor signal such as a gate pulse or a current or voltage value of the element for failure analysis of the element. I have.
【0003】従来の故障モニタ装置では、特開平9−289
780 号に記載されているようにゲートパルスを高速(数
μs)にサンプリングして、変化を検出したら検出時の
ゲートパルスのデータと検出時間を一緒にモニタメモリ
に格納する故障モニタ装置があるが、ゲートパルス以外
のアナログモニタ信号(電力変換器の直流入力電流また
は電圧もしくは出力電流等のアナログ信号)について
は、図5に示すようにゲートパルスとは非同期、かつ2
50μs程度の周期トリガでA/D変換後、モニタメモ
リに格納している。そして、故障発生時は故障モニタか
らパソコンにモニタデータを転送し、ゲートパルスとア
ナログモニタ信号をグラフィク表示して故障時の動作を
確認,原因解析を行う。[0003] A conventional fault monitoring device is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-289.
As described in Japanese Patent No. 780, there is a fault monitoring device that samples a gate pulse at high speed (several μs) and, when a change is detected, stores the data of the gate pulse at the time of detection and the detection time together in a monitor memory. As for the analog monitor signal other than the gate pulse (analog signal such as the DC input current or voltage or output current of the power converter), as shown in FIG.
After A / D conversion with a period trigger of about 50 μs, it is stored in the monitor memory. When a failure occurs, the monitor data is transferred from the failure monitor to the personal computer, and the gate pulse and the analog monitor signal are graphically displayed to confirm the operation at the time of the failure and to analyze the cause.
【0004】しかし、ゲートパルスのモニタデータとア
ナログモニタ信号のデータが別々のスケール,タイミン
グでサンプリングされているとモニタ表示を同一画面で
行った場合、ゲートパルスの異常時にアナログモニタ信
号の変化が見られず、故障発生時点の現象が正確に表示
されないため、スイッチング素子の破壊原因の断定,対
策等に時間を費やす場合がある。However, when monitor data of the gate pulse and data of the analog monitor signal are sampled at different scales and timings, when the monitor display is performed on the same screen, a change in the analog monitor signal is observed when the gate pulse is abnormal. Since the phenomenon at the time of occurrence of the failure is not accurately displayed, it may take time to determine the cause of the destruction of the switching element and take countermeasures.
【0005】また、アナログ信号等の波形を記録する装
置として特開昭57−33363 号に記載されているような、
信号の変化時に高速のサンプリングで波形を記録する装
置もあるが、サンプリングをゲートパルスと非同期に行
うと、必要の無い正常な波形も記録したり、ゲートパル
スの異常時にモニタのサンプリングがずれると、必要な
アナログモニタ信号の変化を確実に記録できない場合も
ある。Further, as a device for recording a waveform of an analog signal or the like, as described in JP-A-57-33363,
Some devices record waveforms with high-speed sampling when the signal changes.However, if sampling is performed asynchronously with the gate pulse, an unnecessary normal waveform is also recorded, or if the sampling of the monitor shifts when the gate pulse is abnormal, In some cases, a necessary change in the analog monitor signal cannot be reliably recorded.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】正常時は、ゲートパル
スの変化に比べアナログ信号の変化は非常に少ない上
に、A/D変換後のモニタデータ量が1回あたり8bit
以上と多いので、そのままゲートパルスと同様に全ての
アナログモニタ信号を格納していくとモニタメモリの容
量が増大する。またゲートパルスにのみ同期させると、
ゲートパルスの変化がない場合、アナログ信号もモニタ
されなくなってしまう。Under normal conditions, the change in the analog signal is very small compared to the change in the gate pulse, and the amount of monitor data after A / D conversion is 8 bits per operation.
As described above, if all the analog monitor signals are stored as they are in the same manner as the gate pulse, the capacity of the monitor memory increases. When synchronized only with the gate pulse,
If there is no change in the gate pulse, the analog signal will not be monitored.
【0007】本発明の課題は、異常時にゲートパルスと
同期したアナログモニタ信号をサンプリングすることに
より、故障解析に必要なアナログモニタ信号のデータの
みを多くモニタできるようにして、故障原因の究明と対
策にかかる時間を短縮することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to sample the analog monitor signal synchronized with a gate pulse at the time of an abnormality so that only a large amount of analog monitor signal data necessary for failure analysis can be monitored. To reduce the time required for
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】正常時は、従来と同様に
一定周期(250μs程度)でアナログモニタ信号のサ
ンプリングを行い、異常検出時(故障モニタ装置以外か
らの異常検出信号の変化やゲートパルスの異常パターン
検出)には、ゲートパルスの変化毎にモニタすることで
解析される。In the normal state, the analog monitor signal is sampled at a constant period (about 250 μs) in the same manner as in the prior art, and when an abnormality is detected (a change in the abnormality detection signal from other than the failure monitor device or a gate pulse). (Abnormal pattern detection) is analyzed by monitoring every change of the gate pulse.
【0009】本発明は、異常時に集中してモニタデータ
の収集を行うので、故障解析に必要な異常時のアナログ
モニタ信号の変化が正確になり、故障原因の追跡と対策
にかかる時間を短縮することができる。According to the present invention, since the monitor data is collected in a concentrated manner at the time of an abnormality, the change of the analog monitor signal at the time of the abnormality required for the failure analysis becomes accurate, and the time required for tracing the cause of the failure and taking measures is reduced. be able to.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例であり、
交流誘導モータを駆動する電力変換器(インバータ)の
故障モニタ装置を示す。尚、対象とする電力変換器は、
静止形のインバータ(SIV)や交流を直流に変換する
コンバータであってもよい。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
1 shows a failure monitoring device for a power converter (inverter) that drives an AC induction motor. The target power converter is
It may be a static inverter (SIV) or a converter that converts AC to DC.
【0011】図1において、電力変換器は、三相の場
合、直流電源6の間に直列接続した二つのスイッチング
素子(IGBT等のスイッチング素子)4を三相分とし
て、各相のスイッチング素子4の直列接続先から負荷と
なる交流誘導モータ5に接続する。各々のスイッチング
素子4のPWM生成部2から出力されるPWM変調信号
をゲートドライブ3に入力し、ゲートドライブ3からの
ゲートパルス信号をスイッチング素子4のゲートに印加
する。本実施例の故障モニタ装置1には、ゲートパルス
信号及び電力変換器の出力電流(または電圧)等のアナ
ログモニタ信号と故障検知信号が入力する。図1では便
宜上、一つのスイッチング素子に関しての故障モニタ装
置についてしか記載していないが、当然ながら全素子に
ついて行うことは勿論である。In FIG. 1, in the case of a three-phase power converter, two switching elements (switching elements such as IGBTs) 4 connected in series between DC power supplies 6 are divided into three phases, and a switching element 4 for each phase is provided. Are connected to the AC induction motor 5 serving as a load. The PWM modulation signal output from the PWM generator 2 of each switching element 4 is input to the gate drive 3, and the gate pulse signal from the gate drive 3 is applied to the gate of the switching element 4. An analog monitor signal such as a gate pulse signal and an output current (or voltage) of a power converter and a failure detection signal are input to the failure monitor device 1 of the present embodiment. In FIG. 1, for convenience, only a failure monitoring device for one switching element is described, but it goes without saying that the monitoring is performed for all elements.
【0012】次に、故障モニタ装置1の詳細について説
明する。図2は、その故障モニタ装置1のハードウェア
のブロック図を示す。Next, details of the failure monitoring device 1 will be described. FIG. 2 is a block diagram of hardware of the failure monitoring device 1.
【0013】図2において、7はクロック発生器、8は
ゲートパルス及びフィードバックパルスの変化点検出回
路、9はゲートパルス及びフィードバックパルスの異常
パターン検出回路、10はフリーランタイマ、11はA
/D変換器、12はアドレスカウンタ、13はモニタデ
ータ格納用メモリ、14はマイクロコンピュータ、15
はページレジスタを示す。太線はアドレスバスおよびデ
ータバス、細線は制御信号ラインを示す。モニタデータ
格納用メモリ12は、図3のようにハードウェアが書き
込むエリア(ページ)と、ソフトウェアが書き込むエリ
ア(ページ)からなる。図3において、ハードウェアが
書き込むエリアとして、ページ1〜7を示し、各ページ
1毎に1回目ハードデータ〜7回目ハードデータを書き
込む。ここで、各ページのアドレスには、それぞれ時刻
データアナログデータを書き込む。また、ソフトウェア
が書き込むエリアとして、ページ8を示し、このページ
には1回目〜7回目故障ソフトデータがあり、それぞれ
の故障ソフトデータとして故障発生時のハードウェアデ
ータのアドレスカウンタ値,故障発生時刻データを書き
込む。In FIG. 2, 7 is a clock generator, 8 is a circuit for detecting a change point of a gate pulse and a feedback pulse, 9 is a circuit for detecting an abnormal pattern of a gate pulse and a feedback pulse, 10 is a free-run timer, and 11 is A
/ D converter, 12 an address counter, 13 a monitor data storage memory, 14 a microcomputer, 15
Indicates a page register. Thick lines indicate address buses and data buses, and thin lines indicate control signal lines. The monitor data storage memory 12 includes an area (page) written by hardware and an area (page) written by software as shown in FIG. In FIG. 3, pages 1 to 7 are shown as areas to be written by hardware, and the first to seventh hard data are written for each page 1. Here, the time data analog data is written to the address of each page. Also, page 8 is shown as an area to be written by software, and this page contains the first to seventh failure software data. The respective failure software data includes an address counter value of hardware data at the time of failure occurrence, and failure occurrence time data. Write.
【0014】続いて、動作を説明する。マイクロコンピ
ュータ14がモニタメモリ13にモニタデータを書き込
むページ(ページアドレス)をページレジスタ15設定
してから、モニタスタート信号を出力する。一方、クロ
ック発生器7からはエッジを検出するゲートパルス幅よ
り十分短い周期(本例では、IGBTのスイッチング周
波数が数kHzに対してクロック周波数は1.25MH
z とする。)のクロックパルスを出力する。Next, the operation will be described. The microcomputer 14 sets a page (page address) for writing monitor data in the monitor memory 13 in the page register 15 and then outputs a monitor start signal. On the other hand, from the clock generator 7, a period sufficiently shorter than the gate pulse width for detecting an edge (in this example, the switching frequency of the IGBT is several kHz and the clock frequency is 1.25 MHz)
z. ) Is output.
【0015】まず故障検知信号が無い場合、パルストリ
ガが出力されず、タイマ10が出力するタイマトリガに
より周期的にアドレスカウンタ12を作動させ、(ペー
ジレジスタ値+アドレスカウンタ値)番地にA/D変換
器11の出力と、その時のタイマ10が出力する時刻デ
ータ(相対時刻)を、図3に示すように格納する。以降
故障検知がない状態が続くと、この動作が繰り返され、
前に書かれたデータは上書きされる。First, when there is no failure detection signal, the pulse trigger is not output, and the address counter 12 is periodically operated by the timer trigger output from the timer 10, and the A / D conversion is performed to the address (page register value + address counter value). The output of the device 11 and the time data (relative time) output by the timer 10 at that time are stored as shown in FIG. If there is no failure detection thereafter, this operation is repeated,
Previously written data is overwritten.
【0016】次に故障検知信号やゲートパルスの異常パ
ターンがある場合、変化点検出8でゲートパルスの変点
を検出した時に、異常パターン検出9か外部からの故障
検知信号があれば、パルストリガが出力されゲートパル
スの変化点ごとにアドレスカウンタ12を作動させ、
(ページレジスタ値+アドレスカウンタ値)番地にA/
D変換器11の出力と、その時のタイマ10が出力する
時刻データ(相対時刻)を、図3に示すように格納す
る。Next, if there is a failure detection signal or an abnormal pattern of a gate pulse, when a transition point of the gate pulse is detected by the transition point detection 8, if there is an abnormal pattern detection 9 or an external failure detection signal, a pulse trigger is generated. Is output and the address counter 12 is activated at each change point of the gate pulse.
(Page register value + address counter value) A /
The output of the D converter 11 and the time data (relative time) output by the timer 10 at that time are stored as shown in FIG.
【0017】マイクロコンピュータ14は故障検知信号
を受け取ると、まず、図3の管理データすなわち故障発
生時のハードウェアデータのアドレスカウンタ値,故障
発生時刻データを格納してから、所定時間以内にモニタ
スタート信号の出力を止めて、ハードウェア及びソフト
ウェアの現在のデータの更新を停止する。そして、ペー
ジレジスタ15の値をインクリメントしてハードウェア
が格納するモニタメモリ13のページをページ2(2回
目ハードデータ)に切り替え、かつ、ソフトウェアの書
き込み領域を2回目故障ソフトデータに切り替えた後
に、再びモニタを開始する。以下同様に、故障検知があ
る場合には、ページレジスタ15の値をインクリメント
して、順次ハードウェアがモニタデータを格納するモニ
タメモリ13のページをページ3〜7(3〜7回目ハー
ドデータ)に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み
領域を3〜7回目故障ソフトデータに切り替えた後に、
再びモニタを開始する。When the microcomputer 14 receives the failure detection signal, it first stores the management data shown in FIG. 3, that is, the address counter value of the hardware data at the time of failure occurrence, and the failure occurrence time data, and then starts monitoring within a predetermined time. Stop the signal output and stop updating the current data of hardware and software. Then, after the value of the page register 15 is incremented and the page of the monitor memory 13 stored by the hardware is switched to page 2 (second hard data) and the software writing area is switched to the second failure software data, Start monitoring again. Similarly, when a failure is detected, the value of the page register 15 is incremented, and the pages of the monitor memory 13 where the hardware sequentially stores the monitor data are changed to pages 3 to 7 (the third to seventh hard data). After switching, and after switching the software writing area to the third to seventh failed software data,
Start monitoring again.
【0018】図4に二つのゲートパルス1,2とアナロ
グ信号モニタ中に、故障の発生によってゲート故障に至
った場合のモニタ結果の例を示す。異常検知信号が出力
されるとそのときのゲートパルスの変化点毎にパルスト
リガが出力され、異常時のアナログモニタ信号がゲート
パルスに同期してモニタメモリに集中的に収集される。FIG. 4 shows an example of a monitoring result when a gate failure occurs due to the occurrence of a failure during monitoring of the two gate pulses 1 and 2 and the analog signal. When the abnormality detection signal is output, a pulse trigger is output at each change point of the gate pulse at that time, and an analog monitor signal at the time of abnormality is intensively collected in the monitor memory in synchronization with the gate pulse.
【0019】このように、本実施形態の故障モニタ装置
により、アナログモニタ信号を正確に再生すると同時
に、故障検知信号の発生時刻,モニタ信号に異常のあっ
た時刻、そして、アナログモニタ信号の観測結果によっ
て、何が起こったかを速やかに断定でき、その後、適切
な処置を施すことができる。As described above, the failure monitor device of the present embodiment accurately reproduces the analog monitor signal, and simultaneously generates the failure detection signal, the time when the monitor signal is abnormal, and the observation result of the analog monitor signal. Can quickly determine what happened and then take appropriate action.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明によって、ゲートパルスに同期し
たアナログ信号の変化をモニタできるので、ゲートの破
損事故が起きた場合に、異常時の詳細なアナログ信号の
状態を確認することができるため、原因追求時間が大幅
に短縮される。また必要最小限のサンプリングにより、
マイクロコンピュータの演算数を低減しモニタ用メモリ
容量の低減が図れ、経済的なシステム構成が図れる。According to the present invention, a change in an analog signal synchronized with a gate pulse can be monitored, so that when a gate breakage accident occurs, a detailed analog signal state at the time of abnormality can be confirmed. The cause pursuit time is greatly reduced. In addition, by minimum sampling,
The number of operations of the microcomputer can be reduced, the monitor memory capacity can be reduced, and an economical system configuration can be achieved.
【図1】本発明の一実施形態による電力変換器(インバ
ータ)の故障モニタ装置を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a failure monitoring device for a power converter (inverter) according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の故障モニタ装置のハードウェアブロッ
ク図。FIG. 2 is a hardware block diagram of a failure monitoring device according to the present invention.
【図3】本発明の故障モニタ装置のモニタデータの構造
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a structure of monitor data of the fault monitoring device of the present invention.
【図4】本発明の故障モニタ装置によるモニタ信号の例
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a monitor signal by the fault monitoring device of the present invention.
【図5】従来の故障モニタ装置によるアナログモニタ信
号の例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of an analog monitor signal by a conventional fault monitoring device.
1…故障モニタ装置、2…PWM生成部、3…ゲートド
ライブ、4…スイッチング素子、7…クロック発生器、
8…変化点検出回路、9…異常パターン検出回路、10
…タイマ、11…A/D変換器、12…アドレスカウン
タ、13…モニタメモリ、14…マイクロコンピュー
タ、15…ページレジスタ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fault monitoring device, 2 ... PWM generation part, 3 ... Gate drive, 4 ... Switching element, 7 ... Clock generator,
8 ... change point detection circuit, 9 ... abnormal pattern detection circuit, 10
... Timer, 11 A / D converter, 12 Address counter, 13 Monitor memory, 14 Microcomputer, 15 Page register.
Claims (2)
トパルスにより駆動する電力変換器において、ゲートパ
ルスの変化点と故障検知信号およびゲートパルスの異常
パターンを検出し、そのときの時刻データと、電力変換
器の直流入力電流または電圧もしくは出力電流等のアナ
ログモニタ信号からなるデータを、それぞれ所定区間だ
けモニタデータとして順次メモリに格納し、故障事故が
起きた際にモニタデータを再生させることを特徴とする
電力変換器の故障モニタ装置。A power converter for driving a plurality of switching elements by a predetermined gate pulse detects a change point of a gate pulse, a failure detection signal and an abnormal pattern of the gate pulse, and detects time data and power at that time. Data consisting of an analog monitor signal such as a DC input current or a voltage or an output current of the converter is sequentially stored in a memory as a monitor data only for a predetermined section, and the monitor data is reproduced when a failure occurs. Power converter failure monitoring device.
トパルスにより駆動する電力変換器において、一定周期
のパルスを出力するクロック発生器と、前記クロックの
タイミングに基づいて、ゲートパルスの変化点を検出す
る回路と、ゲートパルスの異常パターンを検出する回路
と、故障検知信号によるパルストリガ検出時の時刻デー
タを生成する時刻カウンタと、前記回路がパルストリガ
を検出した時のアナログモニタ信号データと時刻データ
を格納するモニタメモリと、モニタ再生時にアナログモ
ニタデータと時刻データをリンクさせるアドレスを管理
するアドレスカウンタと、これらの動作を制御するマイ
クロコンピュータを有することを特徴とする電力変換器
の故障モニタ装置。2. A power converter for driving a plurality of switching elements by a predetermined gate pulse, a clock generator for outputting a pulse having a constant period, and detecting a change point of the gate pulse based on the timing of the clock. , A circuit for detecting an abnormal pattern of a gate pulse, a time counter for generating time data upon detection of a pulse trigger by a failure detection signal, and analog monitor signal data and time data when the circuit detects a pulse trigger. A fault monitoring device for a power converter, comprising: a monitor memory for storing an address, an address counter for managing an address for linking analog monitor data and time data at the time of monitor reproduction, and a microcomputer for controlling these operations.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16201899A JP3793909B2 (en) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | Power converter failure monitoring device |
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JP2000354381A true JP2000354381A (en) | 2000-12-19 |
JP2000354381A5 JP2000354381A5 (en) | 2005-02-17 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008175610A (en) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Failure monitoring device of power conversion device |
JP2012019614A (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Hitachi Ltd | Failure monitoring device for power converter |
JP2014138482A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Denso Corp | Circuit control device |
CN112947386A (en) * | 2021-03-25 | 2021-06-11 | 北京莱格牧机电有限责任公司 | Remote distributed frequency converter fault diagnosis system |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16201899A patent/JP3793909B2/en not_active Expired - Fee Related
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