JP2005065419A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time required from when a fault is detected till when a power conversion device is stopped, and reduce the size and cost of the power conversion device. <P>SOLUTION: Pulse signals are generated at a pulse signal generation unit 31 at constant time intervals in periods of time in which serial signals cannot be transmitted. The pulse signals are transmitted from a transmission unit 14 to an optical fiber 15, and received at a reception unit 16. If a fault is detected by a fault detection unit 33, the transmission of pulse signals is stopped at the transmission unit 14 according to a fault stop signal. Thus, pulse signals are not inputted to a reception interval determination unit 35, and the determination unit performs time count operation. When the time counted during this time count operation exceeds a preset time, a fault stop pulse signal is outputted from a pulse restoration unit 17 to stop a power conversion unit 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、モータの回転を高精度に制御するインバータ等に用いられる電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter used for an inverter or the like that controls rotation of a motor with high accuracy.

電力の変換と制御を行う電力変換装置は、トランジスタやダイオード等の多数の能動素子を組み合わせた回路から成る電力変換部と、この電力変換部の能動素子をオン/オフ制御する制御信号を生成する回路から成る電力制御部とを備えて構成されており、直流電力を交流電力に変換したり、交流電力を直流電力に変換したりすることができる。
電力変換部としては、例えば図3に示すトランジスタT1〜T6に、ダイオードD1〜D6を並列接続した3相インバータがある。この電力変換部10は、直流電源から交流電力を出力するために、電力制御部からの制御信号でトランジスタT1〜T6をオン/オフ制御することで、直流を3相交流にする電力変換するものである。
A power conversion device that performs power conversion and control generates a power conversion unit including a circuit in which a large number of active elements such as transistors and diodes are combined, and a control signal for controlling on / off of the active elements of the power conversion unit. And a power control unit composed of a circuit, which can convert DC power into AC power or convert AC power into DC power.
As the power converter, for example, there is a three-phase inverter in which diodes D1 to D6 are connected in parallel to the transistors T1 to T6 shown in FIG. The power conversion unit 10 converts power from DC to three-phase AC by controlling the transistors T1 to T6 with a control signal from the power control unit to output AC power from a DC power source. It is.

このような電力変換装置は、建設・土木機械、食料加工機械、搬送機械、ファン・ポンプ機械など広範な分野で使用される例えばモータ駆動制御などに適用されている。このモータ駆動制御では、電力変換部10の近傍に電力制御部を設置すると外部からのノイズにより誤作動を起こすことがあるため、電力制御部は一般的に離れた場所に設置されている。この理由によって、電力制御部から電力変換部10に伝送する制御信号は、外部からのノイズの影響を与えないようにするため、光ファイバで伝送することが一般的となっている。   Such power conversion devices are applied to, for example, motor drive control used in a wide range of fields such as construction / civil engineering machines, food processing machines, transport machines, fan / pump machines. In this motor drive control, if a power control unit is installed in the vicinity of the power conversion unit 10, malfunction may occur due to noise from the outside, so the power control unit is generally installed at a remote location. For this reason, the control signal transmitted from the power control unit to the power conversion unit 10 is generally transmitted through an optical fiber so as not to be affected by external noise.

光ファイバや、この光ファイバで伝送される電気信号(制御信号)を光に変換する光リンクのコストは非常に高いので、電力変換装置全体をコストダウンするためには、光ファイバや光リンクの使用量や数が少ない方が望ましい。
そこで、例えば特許文献1のように、シリアル伝送を用いて制御信号を伝送することにより、光ファイバ及び光リンクの使用量や数を低減する電力変換装置が提案されている。
The cost of optical fiber and the optical link that converts the electrical signal (control signal) transmitted through this optical fiber into light is very high, so in order to reduce the cost of the entire power converter, Less usage and number are desirable.
Therefore, for example, as in Patent Document 1, a power conversion device has been proposed in which a control signal is transmitted using serial transmission to reduce the amount and number of optical fibers and optical links used.

この提案の電力変換装置は、図4に示すように、制御演算部11と、スイッチングパルス発生部12と、シリアル信号変換部13と、送信部14と、この送信部14と光ファイバ15で接続された受信部16と、パルス復元部17とを有する電力制御部20と、例えば前述した電力変換部10とを備えて構成されている。
但し、電力制御部20は、送信側制御部と受信側制御部とに別れ、その送受信間が光ファイバ15で接続され、実際の電力変換部10の動作制御を行う送信側制御部が、電力変換部10から所定距離離してある。
As shown in FIG. 4, this proposed power conversion device is connected by a control calculation unit 11, a switching pulse generation unit 12, a serial signal conversion unit 13, a transmission unit 14, and the transmission unit 14 and an optical fiber 15. The power control unit 20 including the received reception unit 16 and the pulse restoration unit 17 and the power conversion unit 10 described above, for example, are configured.
However, the power control unit 20 is divided into a transmission side control unit and a reception side control unit, and the transmission side transmission / reception unit is connected by an optical fiber 15 and the transmission side control unit that actually controls the operation of the power conversion unit 10 It is separated from the conversion unit 10 by a predetermined distance.

このような構成において、制御演算部11にて電力変換部10を制御するための演算が行われ、この演算結果に応じてスイッチングパルス発生部12においてPWM(PulseWidth Modulation)方式に代表されるパルス変調が行われることにより、電力変換部10の各々のトランジスタT1〜T6を制御するためのスイッチングパルス信号が、パラレルに発生される。このスイッチングパルス信号は、シリアル信号変換部13でシリアル信号に変換され、このシリアル信号が送信部14から光ファイバ15へ送信される。   In such a configuration, a calculation for controlling the power conversion unit 10 is performed by the control calculation unit 11, and a pulse modulation represented by a PWM (PulseWidth Modulation) method is performed in the switching pulse generation unit 12 according to the calculation result. As a result, switching pulse signals for controlling the transistors T1 to T6 of the power conversion unit 10 are generated in parallel. This switching pulse signal is converted into a serial signal by the serial signal converter 13, and this serial signal is transmitted from the transmitter 14 to the optical fiber 15.

この光ファイバ15へ送信されたシリアル信号は、受信部16で受信された後、パルス復元部17で、元のパラレルのスイッチングパルス信号に復元される。この復元された各スイッチングパルス信号によって電力変換部10が制御される。但し、シリアル信号の送信間隔は、送信部と受信部との同期を取るため、ある一定時間間隔とされている。
なお、特許文献1には、シリアル信号変換部13及び送信部14が纏められて送信手段とされ、受信部16とパルス復元部17とが纏められて受信手段と記載されている。
The serial signal transmitted to the optical fiber 15 is received by the receiving unit 16 and then restored to the original parallel switching pulse signal by the pulse restoring unit 17. The power conversion unit 10 is controlled by the restored switching pulse signals. However, the transmission interval of the serial signal is set to a certain time interval in order to synchronize the transmission unit and the reception unit.
In Patent Document 1, the serial signal conversion unit 13 and the transmission unit 14 are collectively referred to as transmission means, and the reception unit 16 and the pulse restoration unit 17 are collectively described as reception means.

また、このような構成の電力変換装置において、故障発生時に電力変換装置を停止する場合は、次のように行う。例えば制御演算部11に設けられた故障検出部において、運転レベルが故障検出レベルを超えたことを検出することによって故障が検出されたとすると、制御演算部11は、電力変換部10の動作を停止させるための故障停止パルス信号を、スイッチングパルス発生部12から発生させるように制御する。   Moreover, in the power converter device of such a structure, when stopping a power converter device at the time of failure occurrence, it carries out as follows. For example, if a failure is detected by detecting that the operation level exceeds the failure detection level in the failure detection unit provided in the control calculation unit 11, the control calculation unit 11 stops the operation of the power conversion unit 10. The switching pulse generator 12 is controlled to generate a failure stop pulse signal for generating the failure stop pulse signal.

これによって、スイッチングパルス発生部12から故障停止パルス信号が発生され、シリアル信号変換部13でシリアル信号に変換された後、送信部14から光ファイバ15へ送信される。この送信されたシリアル信号は、受信部16で受信された後、パルス復元部17で故障停止パルス信号に復元される。この故障停止パルス信号が電力変換部10へ出力されることによって電力変換部10の動作が停止する。この停止によって電力変換装置を、例えば過電流による破壊から保護することができる。
特開平11−215806号公報
As a result, a failure stop pulse signal is generated from the switching pulse generator 12, converted into a serial signal by the serial signal converter 13, and then transmitted from the transmitter 14 to the optical fiber 15. The serial signal thus transmitted is received by the receiving unit 16 and then restored to a failure stop pulse signal by the pulse restoring unit 17. When the failure stop pulse signal is output to the power converter 10, the operation of the power converter 10 is stopped. This stop can protect the power converter from destruction due to overcurrent, for example.
JP-A-11-215806

しかし、上記の特許文献1の電力変換装置においては、故障検出時に発生される故障停止パルス信号を、送信時間が一定間隔に定められているシリアル信号に変換して送信しなければならない。このため、シリアル信号を送信できない時間幅(無伝送時間幅)において故障が発生した場合、特に無伝送時間幅の初期に故障が発生した場合、シリアル信号を送信できる時間まで故障停止パルス信号を送信することができなくなるので、故障検知から電力変換装置停止までに時間がかかるという問題がある。   However, in the above-described power conversion device of Patent Document 1, it is necessary to convert a failure stop pulse signal generated when a failure is detected into a serial signal whose transmission time is set at a constant interval and transmit it. For this reason, when a failure occurs in the time width (no transmission time width) in which serial signals cannot be transmitted, especially when a failure occurs in the initial period of the no transmission time width, a failure stop pulse signal is transmitted until the serial signal can be transmitted. Therefore, there is a problem that it takes time from failure detection to stop of the power converter.

このように停止までに時間がかかると、故障による変換器の電流が増大し、破壊レベルを越えると、電力変換装置が破壊されることになる。そこで、その破壊を防止するため、例えば電線や、電力変換部10の能動素子を大容量タイプのものとして充分に過電流に耐えうるように構成されている。しかし、このように構成した場合、電力変換装置が大きくなると共にコストが高くなるという問題がある。   Thus, if it takes time to stop, the current of the converter due to the failure increases, and if the breakdown level is exceeded, the power converter is destroyed. Therefore, in order to prevent the breakdown, for example, an electric wire or an active element of the power conversion unit 10 is configured as a large-capacity type so that it can sufficiently withstand overcurrent. However, when comprised in this way, there exists a problem that a power converter device becomes large and cost becomes high.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、故障検出から当該電力変換装置を停止するまでの時間を短くすることができ、また、当該電力変換装置の小型化及び低コスト化を図ることができる電力変換装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and can shorten the time from failure detection until the power converter is stopped, and can reduce the size and cost of the power converter. It aims at providing the power converter device which can aim at.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1による電力変換装置は、被制御対象装置に供給される直流及び交流の電力を相互に変換するために能動素子を組み合わせてなる電力変換手段と、この電力変換手段の能動素子の動作を制御する制御信号を一定間隔で発生して、外部ノイズの影響の無い伝送路へ送信する送信側制御手段及び、前記伝送路へ送信された制御信号を受信して前記電力変換手段に供給する受信側制御手段からなる電力制御手段とを有する電力変換装置において、前記送信側制御手段に、前記制御信号の発生していない期間に、パルス信号を一定間隔で発生する発生手段と、当該電力変換装置の故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段による故障未検出時に、前記制御信号と、この制御信号の発生していない期間に発生される前記パルス信号を前記伝送路へ送信し、故障検出時に前記制御信号及び前記パルス信号の双方を未送信状態とする送信手段とを備え、前記受信側制御手段に、前記制御信号及び前記パルス信号の未受信時に計時動作を行うと共に、前記制御信号及び前記パルス信号の何れか一方の受信時に前記計時動作による計時時間をリセットし、前記計時動作による計時時間が予め定められた設定時間を越えた際に、前記電力変換手段の停止信号を前記電力変換手段へ出力する停止制御手段を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a power conversion device according to claim 1 of the present invention is a power conversion means comprising a combination of active elements for mutually converting DC and AC power supplied to a device to be controlled. The transmission side control means for generating a control signal for controlling the operation of the active element of the power conversion means at regular intervals and transmitting the control signal to a transmission path free from the influence of external noise, and the control signal transmitted to the transmission path And a power control unit configured to receive and supply the power conversion unit to the power conversion unit, the transmission side control unit transmits a pulse signal at regular intervals during a period in which the control signal is not generated. A generation unit that generates a failure of the power converter, a failure detection unit that detects a failure of the power converter, and a period in which the control signal is not generated when a failure is not detected by the failure detection unit And transmitting means for transmitting the pulse signal generated to the transmission path and setting both the control signal and the pulse signal to an untransmitted state when a failure is detected, and the receiving-side control means includes the control signal and Performs a time measuring operation when the pulse signal is not received, resets the time measured by the time measuring operation when receiving one of the control signal and the pulse signal, and sets a predetermined time for the time measured by the time measuring operation. It is characterized by comprising stop control means for outputting a stop signal of the power conversion means to the power conversion means when exceeding.

この構成によれば、従来では故障検出時に、停止信号を予め送信時間間隔が定められている制御信号の送信時間帯に送信していたので、特に、制御信号を送信できない時間帯に故障が発生した場合、送信可能な時間まで停止信号の送信を待たなくてはならず、このため、故障検知から電力変換手段の停止までに時間がかかっていた。しかし、本電力変換装置においては、制御信号の送信不可能な時間帯にパルス信号を一定間隔で送信し、これを受信する。そして、パルス信号の未受信時に計時動作を行い、この計時動作による計時時間が設定時間を越えた際に停止信号で電力変換手段を停止するようにした。つまり、計時動作が開始されてから計時時間が設定時間を越えるまでの間の時間幅を、制御信号の送信不可能な時間幅(時間帯)よりも短く(出来れば大幅に短く)しておくことによって、その送信不可能な時間幅内で故障が発生しても電力変換手段を停止させることができる。これによって、故障検知から電力変換手段の停止までにかかる時間を短くすることができる。   According to this configuration, conventionally, when a failure is detected, the stop signal is transmitted in the transmission time zone of the control signal in which the transmission time interval is determined in advance. Therefore, the failure occurs particularly in the time zone in which the control signal cannot be transmitted. In this case, it is necessary to wait for the transmission of the stop signal until the transmission is possible. Therefore, it takes time from the failure detection to the stop of the power conversion means. However, in this power conversion device, pulse signals are transmitted at regular intervals and received in a time zone during which control signals cannot be transmitted. Then, a time measuring operation is performed when no pulse signal is received, and the power conversion means is stopped by a stop signal when the time measured by the time measuring operation exceeds a set time. In other words, the time span between the start of the timekeeping operation and the timekeeping time exceeding the set time is shorter (preferably much shorter if possible) than the time width (time zone) during which control signals cannot be transmitted. As a result, the power conversion means can be stopped even if a failure occurs within the time range during which transmission is impossible. As a result, the time taken from the failure detection to the stop of the power conversion means can be shortened.

以上説明したように本発明は、電力変換手段を制御する制御信号の送信不可能な時間帯にパルス信号を一定間隔で送信し、これを受信する。そして、パルス信号の未受信時に計時動作を行い、この計時動作による計時時間が設定時間を越えた際に停止信号で電力変換手段を停止するようにした。
これによって、計時動作が開始されてから計時時間が設定時間を越えるまでの間の時間幅を、制御信号の送信不可能な時間幅(時間帯)よりも短くしておくことによって、その送信不可能な時間幅内で故障が発生しても電力変換手段を停止させることができる。従って、故障検知から電力変換装置の停止までにかかる時間を短くすることができるという効果がある。
また、停止までにかかる時間を短くすることができるので、従来のような装置破壊につながる過剰な過電流に耐えうる構成が不要となり、電力変換装置の小型化及び低コスト化を図ることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the pulse signal is transmitted at regular intervals and received in a time zone during which the control signal for controlling the power conversion means cannot be transmitted. Then, a time measuring operation is performed when no pulse signal is received, and the power conversion means is stopped by a stop signal when the time measured by the time measuring operation exceeds a set time.
As a result, the time interval between the start of the timing operation and the timing time exceeding the set time is set to be shorter than the time range (time zone) in which the control signal cannot be transmitted, so that the transmission is not transmitted. Even if a failure occurs within a possible time width, the power conversion means can be stopped. Therefore, there is an effect that it is possible to shorten the time taken from the failure detection to the stop of the power converter.
In addition, since the time required to stop the operation can be shortened, a configuration that can withstand an excessive overcurrent that leads to device breakdown as in the prior art becomes unnecessary, and the power conversion device can be reduced in size and cost. There is an effect.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。但し、図1に示す本実施の形態において、図4に示した従来例の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
図1に示す電力変換装置は、既に従来例で説明した制御演算部11、スイッチングパルス発生部12、シリアル信号変換部13及び送信部14を有する送信側制御部と、送信部14と光ファイバ15で接続された受信部16及びパルス復元部17を有する受信側制御部とにおいて、送信側制御部に、パルス信号発生部31と、運転条件判断部32と、故障検出部33と、シリアル信号合成部34とを更に備え、受信側制御部に、受信間隔判断部35を更に備えて電力制御部40を構成した点に特徴がある。なお、受信間隔判断部35及びパルス復元部17の双方で請求項1に記載した停止制御手段を構成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. However, in the present embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the respective parts of the conventional example shown in FIG.
The power conversion apparatus shown in FIG. 1 includes a control calculation unit 11, a switching pulse generation unit 12, a serial signal conversion unit 13, and a transmission unit 14 that have already been described in the conventional example, a transmission unit 14, and an optical fiber 15. In the receiving side control unit having the receiving unit 16 and the pulse restoration unit 17 connected in the above, the transmitting side control unit includes the pulse signal generation unit 31, the operating condition determination unit 32, the failure detection unit 33, and the serial signal synthesis. The power control unit 40 is configured by further including a reception unit 34 and a reception interval determination unit 35 in the reception-side control unit. Note that both the reception interval judgment unit 35 and the pulse restoration unit 17 constitute the stop control means described in claim 1.

次に、これらの特徴構成要素の説明を行う。
パルス信号発生部31は、制御演算部11からスイッチングパルス信号の発生を停止するための停止信号が入力されると、一定パルス幅のパルス信号を一定間隔でシリアル信号合成部34へ出力し、スイッチングパルス信号を発生するための発生信号が入力されると、そのパルス信号の出力を停止するものである。
つまり、スイッチングパルス信号の発生区間は、従来例で説明したようにシリアル信号が送信される区間に対応するので、図2に示すように、シリアル信号が送信されない時刻t2とt3の区間のみに、パルス信号をシリアル信号合成部34へ出力するようになっている。
シリアル信号合成部34は、例えば論理和回路で構成され、シリアル信号変換部13から出力されるシリアル信号又は、パルス信号発生部31から出力されるパルス信号を送信部14へ出力するものである。
Next, these characteristic components will be described.
When the stop signal for stopping the generation of the switching pulse signal is input from the control calculation unit 11, the pulse signal generation unit 31 outputs a pulse signal having a constant pulse width to the serial signal synthesis unit 34 at regular intervals, and performs switching. When a generation signal for generating a pulse signal is input, the output of the pulse signal is stopped.
That is, the generation period of the switching pulse signal corresponds to the period in which the serial signal is transmitted as described in the conventional example. Therefore, as illustrated in FIG. 2, only in the period of time t2 and t3 when the serial signal is not transmitted. The pulse signal is output to the serial signal synthesis unit 34.
The serial signal synthesizer 34 is configured by, for example, an OR circuit, and outputs the serial signal output from the serial signal converter 13 or the pulse signal output from the pulse signal generator 31 to the transmitter 14.

運転条件判断部32は、本電力変換装置の運転を停止する際に、本電力変換装置の停止を指示するための停止指令信号を送信部14へ出力するものである。
故障検出部33は、運転レベルが故障検出レベルを超えた際に故障と検出するものであり、この故障検出時に、本電力変換装置の停止を指示するための停止指令信号を送信部14へ出力するものである。
従って、送信部14は、停止指令信号が入力された際に、シリアル信号又はパルス信号の送信を停止する。
受信間隔判断部35は、図示せぬタイマを備え、受信部16で受信されたシリアル信号又はパルス信号が受信されず、「L」レベルとなっている時間を計時し、この計時時間が予め定められた設定時間を越えた場合に、電力変換部10の動作を停止するための停止指令信号をパルス復元部17に供給するものである。
When the operation of the power converter is stopped, the operation condition determination unit 32 outputs a stop command signal for instructing the stop of the power converter to the transmitter 14.
The failure detection unit 33 detects a failure when the operation level exceeds the failure detection level, and outputs a stop command signal to instruct the stop of the power conversion device to the transmission unit 14 when the failure is detected. To do.
Therefore, the transmission unit 14 stops transmission of the serial signal or pulse signal when the stop command signal is input.
The reception interval determination unit 35 includes a timer (not shown), measures the time when the serial signal or pulse signal received by the reception unit 16 is not received and is at the “L” level, and sets the time to be predetermined. When the set time is exceeded, a stop command signal for stopping the operation of the power conversion unit 10 is supplied to the pulse restoration unit 17.

更に説明すると、上記のタイマは、図2に示すように、時刻t1とt2間及びt3とt4間のようにシリアル信号が受信されている場合は、計時動作を行わない。また、時刻t2とt3間に鋸歯状で波形を示すように、一定間隔で「H」レベルのパルス信号が受信されている場合は、そのパルス信号受信をトリガとしてリセットされ、パルス信号が受信されていない「L」レベルとなると計時動作を行って計時時間が加算されるようになっている。また、時刻t4以降では、パルス信号が1つ受信されてリセットされた後は、パルス信号が受信されていないので、計時動作によって計時時間が時間経過に従って加算される状態となっている。   More specifically, as shown in FIG. 2, the above timer does not perform the time counting operation when serial signals are received between times t1 and t2 and between t3 and t4. Also, as shown in a sawtooth waveform between times t2 and t3, if a pulse signal of “H” level is received at regular intervals, the pulse signal reception is reset as a trigger and the pulse signal is received. When the “L” level is not reached, the clocking operation is performed and the clocking time is added. In addition, after time t4, after one pulse signal is received and reset, the pulse signal is not received. Therefore, the time counting operation is added as time elapses.

従って、パルス復元部17は、受信間隔判断部35から停止指令信号が供給されていない場合は、受信部16で受信されたシリアル信号を、元のパラレルのスイッチングパルス信号に復元し、これを電力変換部10のトランジスタT1〜T6へ出力する。一方、停止指令信号が供給されると、電力変換部10を停止するための故障停止パルス信号を出力することによって、電力変換部10の動作を停止させるようになっている。
次に、このような構成の電力変換装置における故障検出時の停止動作を、図2を参照して説明する。
Therefore, when the stop command signal is not supplied from the reception interval determination unit 35, the pulse restoration unit 17 restores the serial signal received by the reception unit 16 to the original parallel switching pulse signal, which is converted into power. The data is output to the transistors T1 to T6 of the conversion unit 10. On the other hand, when a stop command signal is supplied, the operation of the power converter 10 is stopped by outputting a failure stop pulse signal for stopping the power converter 10.
Next, a stop operation when a failure is detected in the power conversion device having such a configuration will be described with reference to FIG.

まず、制御演算部11にて電力変換部10を制御するための演算が行われ、この演算結果に応じてスイッチングパルス発生部12においてパルス変調が行われたとするとスイッチングパルス信号がパラレルに発生される。このスイッチングパルス信号は、シリアル信号変換部13でシリアル信号に変換され、このシリアル信号がシリアル信号合成部34を介して送信部14から光ファイバ15へ送信される。この送信されたシリアル信号は、時刻t1〜t2間において受信部16で受信された後、パルス復元部17で、元のパラレルのスイッチングパルス信号に復元され、これら信号によって電力変換部10のトランジスタT1〜T6が制御される。   First, calculation for controlling the power conversion unit 10 is performed by the control calculation unit 11, and if the pulse modulation is performed by the switching pulse generation unit 12 according to the calculation result, switching pulse signals are generated in parallel. . This switching pulse signal is converted into a serial signal by the serial signal conversion unit 13, and this serial signal is transmitted from the transmission unit 14 to the optical fiber 15 via the serial signal synthesis unit 34. The transmitted serial signal is received by the receiving unit 16 between times t1 and t2, and then restored to the original parallel switching pulse signal by the pulse restoring unit 17, and by these signals, the transistor T1 of the power converting unit 10 is restored. ~ T6 is controlled.

一方、時刻t2以降は、シリアル信号は送信側制御部から送信されず受信部16で受信されない。この場合、制御演算部11からスイッチングパルス信号の発生を停止するための停止信号がパルス信号発生部31に入力され、これに応じて、パルス信号発生部31から一定パルス幅のパルス信号が一定間隔でシリアル信号合成部34へ出力される。
この出力されたパルス信号は、送信部14から光ファイバ15を介して受信部16で受信され、受信間隔判断部35へ出力される。受信間隔判断部35では、パルス信号が入力される毎にタイマがリセットされ、それ以外において計時動作が行われて計時時間が加算される。図2に鋸歯状で示すように、パルス信号は一定時間間隔で受信されるので、受信されない間は計時動作によって計時時間が加算されるが、即時パルス信号が受信されることによってリセットされる。
On the other hand, after time t2, the serial signal is not transmitted from the transmission side control unit and is not received by the reception unit 16. In this case, a stop signal for stopping the generation of the switching pulse signal is input from the control calculation unit 11 to the pulse signal generation unit 31, and in response to this, a pulse signal having a constant pulse width is output from the pulse signal generation unit 31 at a constant interval. Is output to the serial signal synthesizer 34.
The output pulse signal is received by the receiving unit 16 from the transmitting unit 14 via the optical fiber 15 and is output to the reception interval determining unit 35. In the reception interval determination unit 35, the timer is reset every time a pulse signal is input, and the time measurement operation is performed in other cases, and the time measurement is added. As shown in a sawtooth shape in FIG. 2, since the pulse signal is received at a constant time interval, the time is added by the time measuring operation while the pulse signal is not received, but is reset by receiving the immediate pulse signal.

このようなパルス信号受信時の動作が時刻t3において終了し、再び時刻t3〜t4間においてシリアル信号が受信され、時刻t4を越えた時点でパルス信号が受信された後、時刻t5において、故障が発生したとする。
即ち、故障検出部33で故障が検出され、この検出によって停止指令信号が送信部14へ出力されることによって、送信部14からのパルス信号の送信が停止され、これによって、受信部16におけるパルス信号の受信が停止されたとする。この受信停止によって受信間隔判断部35には、パルス信号が入力されなくなるので、タイマが計時動作を継続する状態となる。
The operation at the time of receiving the pulse signal ends at time t3, the serial signal is received again between time t3 and t4, and the pulse signal is received when time t4 is exceeded, and then the failure occurs at time t5. Suppose that it occurred.
That is, a failure is detected by the failure detection unit 33, and a stop command signal is output to the transmission unit 14 by this detection, whereby transmission of the pulse signal from the transmission unit 14 is stopped. Suppose that signal reception is stopped. As the reception is stopped, no pulse signal is input to the reception interval determination unit 35, so that the timer continues to count time.

この計時動作によって加算されてゆく計時時間が、時刻t6において、設定時間を超えたとすると、受信間隔判断部35から停止指令信号がパルス復元部17に供給される。この供給によって、故障停止パルス信号が電力変換部10へ出力され、電力変換部10の動作が停止される。
また、シリアル信号送信時に、故障検出部33で故障が検出され、この検出によって送信部14からのシリアル信号の送信が停止された場合を考える。
If the time measured by the time counting operation exceeds the set time at time t6, a stop command signal is supplied from the reception interval determination unit 35 to the pulse restoration unit 17. With this supply, a failure stop pulse signal is output to the power converter 10 and the operation of the power converter 10 is stopped.
Further, consider a case where a failure is detected by the failure detection unit 33 during transmission of a serial signal, and transmission of the serial signal from the transmission unit 14 is stopped by this detection.

この場合、受信部16におけるシリアル信号の受信が停止され、受信間隔判断部35には、シリアル信号が入力されなくなるので、タイマが計時動作を継続する状態となる。この計時動作によって加算されてゆく計時時間が、設定時間を超えると、受信間隔判断部35から停止指令信号がパルス復元部17に供給され、故障停止パルス信号が電力変換部10へ出力され、電力変換部10の動作が停止される。   In this case, reception of the serial signal in the receiving unit 16 is stopped, and no serial signal is input to the reception interval determining unit 35, so that the timer continues to count time. When the time counted by the time counting operation exceeds the set time, a stop command signal is supplied from the reception interval determination unit 35 to the pulse restoration unit 17, and a failure stop pulse signal is output to the power conversion unit 10. The operation of the conversion unit 10 is stopped.

このように、本実施の形態の電力変換装置によれば、パルス信号発生部31から、シリアル信号の送信不可能な時間帯にパルス信号を一定間隔で発生して、これを送信部14から光ファイバ15へ送信し、これを受信部16で受信する。また、故障検出部33での故障検出時に停止信号に応じて送信部14でパルス信号を停止させる。これによって、パルス信号が入力されなくなった受信間隔判断部35において、計時動作を行い、この計時動作による計時時間が設定時間を越えた際に、パルス復元部17から故障停止パルス信号を出力させて電力変換部10を停止するようにした。但し、停止信号は、故障検出時に限らない。例えば、運転条件判断部32によって停止信号が発生することも有り得る。   As described above, according to the power conversion device of the present embodiment, a pulse signal is generated from the pulse signal generation unit 31 at regular intervals in a time zone during which serial signals cannot be transmitted, and this is transmitted from the transmission unit 14 to the The data is transmitted to the fiber 15 and received by the receiving unit 16. In addition, when the failure detection unit 33 detects a failure, the transmission unit 14 stops the pulse signal according to the stop signal. As a result, the reception interval determination unit 35 in which the pulse signal is no longer input performs a time measuring operation, and when the time measured by the time measuring operation exceeds the set time, the pulse restoration unit 17 outputs a failure stop pulse signal. The power conversion unit 10 is stopped. However, the stop signal is not limited to when a failure is detected. For example, a stop signal may be generated by the operating condition determination unit 32.

つまり、計時動作が開始されてから計時時間が設定時間を越えるまでの間の時間幅を、制御信号の送信不可能な時間幅(時間帯)よりも短く(出来れば大幅に短く)しておくことによって、その送信不可能な時間幅内で故障が発生しても電力変換部10を停止させることができる。これによって、故障検知から電力変換部10を含む電力変換装置の停止までにかかる時間を短くすることができる。
また、上記のように停止までにかかる時間を短くすることができるので、従来のような装置破壊につながる過剰な過電流に耐えうる構成が不要となり、電力変換装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
In other words, the time span between the start of the timekeeping operation and the timekeeping time exceeding the set time is shorter (preferably much shorter if possible) than the time width (time zone) during which control signals cannot be transmitted. As a result, the power conversion unit 10 can be stopped even if a failure occurs within the time range during which transmission is impossible. Thereby, it is possible to shorten the time taken from the failure detection to the stop of the power conversion device including the power conversion unit 10.
In addition, since the time taken to stop can be shortened as described above, a configuration that can withstand an excessive overcurrent that leads to device destruction as in the past becomes unnecessary, and the power converter can be reduced in size and cost. Can be planned.

本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る電力変換装置の特長動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the characteristic operation | movement of the power converter device which concerns on this Embodiment. 電力変換部の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a power converter. 従来の電力変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

10 電力変換部
11 制御演算部
12 スイッチングパルス発生部
13 シリアル信号変換部
14 送信部
15 光ファイバ
16 受信部
17 パルス復元部
20,40 電力制御部
31 パルス信号発生部
32 運転条件判断部
33 故障検出部
34 シリアル信号合成部
35 受信間隔判断部
D1〜D6 ダイオード
S1〜S6 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power conversion part 11 Control calculating part 12 Switching pulse generation part 13 Serial signal conversion part 14 Transmission part 15 Optical fiber 16 Reception part 17 Pulse restoration part 20,40 Power control part 31 Pulse signal generation part 32 Operating condition judgment part 33 Failure detection Unit 34 Serial signal synthesis unit 35 Reception interval determination unit D1 to D6 Diode S1 to S6 Switching element

Claims (1)

被制御対象装置に供給される直流及び交流の電力を相互に変換するために能動素子を組み合わせてなる電力変換手段と、この電力変換手段の能動素子の動作を制御する制御信号を一定間隔で発生して、外部ノイズの影響の無い伝送路へ送信する送信側制御手段及び、前記伝送路へ送信された制御信号を受信して前記電力変換手段に供給する受信側制御手段からなる電力制御手段とを有する電力変換装置において、
前記送信側制御手段に、
前記制御信号の発生していない期間に、パルス信号を一定間隔で発生する発生手段と、
当該電力変換装置の故障を検出する故障検出手段と、
前記故障検出手段による故障未検出時に、前記制御信号と、この制御信号の発生していない期間に発生される前記パルス信号を前記伝送路へ送信し、故障検出時に前記制御信号及び前記パルス信号の双方を未送信状態とする送信手段と
を備え、
前記受信側制御手段に、
前記制御信号及び前記パルス信号の未受信時に計時動作を行うと共に、前記制御信号及び前記パルス信号の何れか一方の受信時に前記計時動作による計時時間をリセットし、前記計時動作による計時時間が予め定められた設定時間を越えた際に、前記電力変換手段の停止信号を前記電力変換手段へ出力する停止制御手段
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
Generates power conversion means combining active elements to mutually convert DC and AC power supplied to the controlled device, and generates control signals at regular intervals to control the operation of the active elements of the power conversion means Power control means comprising transmission side control means for transmitting to a transmission path free from the influence of external noise, and reception side control means for receiving a control signal transmitted to the transmission path and supplying it to the power conversion means; In a power converter having
In the transmission side control means,
Generating means for generating a pulse signal at regular intervals during a period in which the control signal is not generated;
Failure detection means for detecting a failure of the power converter,
When the failure is not detected by the failure detection means, the control signal and the pulse signal generated during a period when the control signal is not generated are transmitted to the transmission line, and when the failure is detected, the control signal and the pulse signal A transmission means for making both untransmitted,
In the receiving side control means,
A timekeeping operation is performed when the control signal and the pulse signal are not received, and a timekeeping time by the timekeeping operation is reset when either the control signal or the pulse signal is received, and a timekeeping time by the timekeeping operation is determined in advance. A power conversion device comprising: a stop control unit that outputs a stop signal of the power conversion unit to the power conversion unit when a set time is exceeded.
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