JP2008312273A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】共通部分を必要とせず、何れかの電力変換器または制御装置に異常があってもシステムを停止することなく故障箇所の修理・復旧が可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】Ｎ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器１と、任意の台数の電力変換器１を選択して互いに排他的に運転制御することのできる２台の制御装置２とで構成する。制御装置２は、電力変換器１が異常となったことを夫々検出する第１の異常検出手段２２と、互いに相手方の制御装置が異常となったことを検出する第２の異常検出手段２３とを備え、一方の制御装置２で電力変換器１を運転中に相手方の制御装置２の第２の異常検出手段２３が異常を検出したとき、電力変換器１の運転制御を相手方に切換えるようにし、一方の制御装置で電力変換器１を運転中にこの制御装置が第１の異常検出手段２２によって電力変換器１の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に係り、特にＮ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器を２台の制御装置によって制御するようにした電力変換装置に関する。

交流電動機を駆動するための電力変換装置の一つとして、商用の交流電源または直流電源からの電力を交流電力に変換する電力変換装置がある。この電力変換装置は、使用される電力用のスイッチング素子や電力変換方法によりいくつかの種類がある。このうち、スイッチング素子としてＩＧＢＴなどの自己遮断能力を持つ素子を使用する電力変換装置は、パルス幅変調方式（以下ＰＷＭ）が使用できるため、正弦波に近い交流電圧を出力でき、電動機のようなインダクタンス成分の大きな負荷に対して、より高調波の少ない交流電流を供給することができるので、さまざまな応用分野において利用されている。

このような電力変換装置を使用する応用分野のなかには、数年にわたる無停止連続操業を求められる分野がある。電力変換装置自体の連続運転性能や故障率は年々改善される方向にはあるが、一般には故障率はゼロではなく、有寿命部品を使用している関係上、定期的に電力変換装置を停止させて保守作業を行う必要がある。

従って、上記の応用分野においては、１台の電力変換装置が故障や定期保守のために停止しても、システムとして運転継続ができるように、電力変換装置を複数台の並列構成とし、常時はその一部で運転し、残りを待機状態とする所謂冗長システムを構築することがある。

通常電力変換装置は、電力変換を担当する少なくとも１台の電力変換器と、この電力変換器を制御する制御装置とで構成される。従って、上述のように電力変換装置単位で冗長システムを構成するのでなく、各々の電力変換器、制御装置単位で冗長システムを構成することが考えられる。

制御装置を冗長構成する場合、一方の制御装置で制御を行い、他方の制御装置を待機させるような冗長システムを構成する。通常は１台の制御装置で複数台の電力変換器を制御可能なので、制御装置２台で冗長システムを構築するのが一般的である（例えば特許文献１参照。）。
特開２００３−９８２８７号公報（全体）

上記の特許文献１に記載された制御装置の冗長系において、運転する制御装置の選択や、制御装置の切換をコントロールするためには、制御用の電源等を含め、一般に共通部分が必要となる。この場合、数年にわたる無停止連続操業を求められる応用分野に適用することを想定すると、以下のような課題が生じる。すなわち、ある制御装置（以下Ａと呼称）が故障または保守のため停止しても、他の制御装置（以下Ｂと呼称）や電力変換器は運転を継続している。Ａは人を介して保守作業を行なうので、安全確保のため全電源をオフし、運転している制御装置や変換器から電源が分離される必要がある。共通部分が存在すると、Ａと共通部分との間で共有される電源が含まれるため、共通部分も電源オフの対象となるが、Ｂにとっては共通部分を失うことになり、システム的に運転継続することができなくなる。

本発明は上記問題点を鑑みて為されたもので、その目的は、共通部分を必要とせず、何れかの電力変換器または制御装置に異常があってもシステムを停止することなく故障箇所の修理・復旧が可能な電力変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の発明である電力変換装置は、スイッチング素子をオンオフ制御して電力を変換するＮ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器と、前記Ｎ台の電力変換器のうち任意の台数を選択して互いに排他的に運転制御することのできる２台の制御装置とで構成され、前記各々の制御装置は、前記各々の電力変換器が異常となったことを夫々検出する第１の異常検出手段と、互いに相手方の制御装置が異常となったことを検出する第２の異常検出手段とを備え、一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に相手方の制御装置の前記第２の異常検出手段が異常を検出したとき、前記電力変換器の運転制御を相手方に切換えるようにし、一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に当該制御装置が前記第１の異常検出手段によって前記電力変換器の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止するようにしたことを特徴としている。

また、本発明の第２の発明である電力変換装置は、スイッチング素子をオンオフ制御して電力を変換するＮ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器と、前記Ｎ台の電力変換器のうち任意の台数を選択して互いに排他的に運転制御することのできる２台の制御装置とで構成され、前記各々の制御装置は、前記各々の電力変換器が異常となったことを夫々検出する第１の異常検出手段と、自らの制御装置が異常となったことを検出する第３の異常検出手段とを備え、一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に前記第３の異常検出手段が当該制御装置の異常を検出したとき、当該制御装置は前記電力変換器の運転制御を相手方に切換える切換指令を他方の制御装置に出力することによって他方の制御装置側に運転制御を切換え、一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に当該制御装置が前記第１の異常検出手段によって前記電力変換器の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、共通部分を必要とせず、何れかの電力変換器または制御装置に異常があってもシステムを停止することなく故障箇所の修理・復旧が可能な電力変換装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、本発明の実施例１に係る電力変換装置を図１乃至図４を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置のシステム構成図である。図１における電力変換装置は、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ及び制御装置２ａ、２ｂで構成される。電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎは、例えば構成要素であるスイッチング素子をオンオフさせることによって交流電源から得られる交流電圧を電動機駆動用の交流電圧に変換する。

図２に電力変換器１ａ及び１ｂの接続及び内部構成の一例を示す。電力変換器１ａ及び１ｂは、交流電源３から交流電力が給電され、夫々出力側に設けられたリアクトル４ａ、４ｂを介して共通の負荷である交流電動機５を駆動している。電力変換器１ａ及び１ｂは、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１１ａ、１１ｂ、直流電圧を平滑する直流コンデンサ１２ａ、１２ｂ、及びこの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ１３ａ、１３ｂによって夫々構成されている。この図２においては２台の電力変換器を図示しているが、３台以上の電力変換器の構成であっても良い。また電力変換器１ａ及び１ｂは共通の負荷である交流電動機５を駆動する構成としているが、必ずしも負荷は共通である必要はない。更に、電力変換器１ａ及び１ｂは並列冗長系を構成しても良いし、常時片側で運転し、運転中の一方の電力変換器に異常があったとき、他方に切換える待機系としても良い。また、並列冗長系の場合、例えば１台の電力変換器が切り離されても負荷の要求する容量を供給可能な構成とするのが普通であるが、負荷の要求する容量が供給できなくても、運転継続することに意味がある場合にはシステム停止を行なわないで所謂縮退運転を行なうことも可能である。

図１において、制御装置２ａ及び制御装置２ｂは、その内部構成が基本的に同一であり、その何れかが電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎのうちの少なくとも１台を運転制御するように冗長配置され、個別に保守が可能なように構成されている。従って制御装置２ａ及び制御装置２ｂ内の図示しない制御電源は分離可能な構成となっている。そして制御装置２ａ及び制御装置２ｂは、夫々運転指令／ゲート信号出力回路２１ａ、２１ｂ、変換器故障検出回路２２ａ、２２ｂ、制御故障検出回路２３ａ、２３ｂ、制御情報授受回路２４ａ、２４ｂ、演算部２５ａ、２５ｂ並びに記憶部２６ａ、２６ｂを有している。

運転指令／ゲート信号出力回路２１ａ、２１ｂは電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎを構成するスイッチング素子にゲート信号を与えて運転を行なう。このゲート信号は、例えば図２において電力変換器１ａ及び１ｂの出力で駆動される交流電動機５の回転速度が所望の速度となるように図示しない制御手段、例えばＰＷＭ制御によって得られたゲート信号である。尚、ＰＷＭ制御によってゲート信号を作成するためには電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎから制御装置２ａ、２ｂに対して速度、電流などのフィードバック信号が必要となるが、これらの図示も省略している。

故障検出回路２２ａ、２２ｂは、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの各々に設けられた故障センサの異常信号を検出する。故障センサは、例えば過電流、過電圧などを検出する。これらの故障検出機能は電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ側で持ち、故障センサーの数だけの信号数としても良いし、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ側でまとめて一つの信号としても良い。また、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ側ではセンサのみを有するようにして、そのセンサの信号を受けた故障検出回路２２ａ、２２ｂが故障かどうかを判断するようにしても良い。この場合はこれらのセンサの信号を上述したフィードバック信号と兼ねることが可能となる。

制御故障検出回路２３ａ、２３ｂは、制御装置２ａと制御装置２ｂとが互いに故障したかどうかを検出するための回路である。この制御故障検出回路２３ａ、２３ｂは、上述の故障検出回路２２ａ、２２ｂと同様の構成として故障検出を行なうことが可能である。

上記の故障検出回路２２ａ、２２ｂ及び制御故障検出回路２３ａ、２３ｂは、故障時には故障信号をホールドするようにするのが好ましい。また、例えば故障検出回路２２ａ、２２ｂにおいては、故障リセット信号を上記故障信号とは別に設け、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎが故障復帰したことを検出可能な構成としておくことが好ましい。

制御情報授受回路２４ａ、２４ｂは、主に制御装置２ａと制御装置２ｂが各々管理している情報を互いに共有するための回路である。制御装置２ａ、２ｂが各々管理している情報とは、制御装置２ａ、２ｂの互いの運転状態を示す情報（以下、運転ステータスと呼称する。）と、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの運転ステータスである。制御装置２ａと制御装置２ｂは互いに排他的にＮ台の電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎのうち任意の台数の電力変換器を運転制御する。ここで排他的とは、相手方が電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの全部または一部を運転制御しているとき、自らは電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎを運転制御しないようなインターロックを設けるということである。このインターロックを設けるためには自らと相手方の運転ステータスを互いに認識していることが必要となる。尚、上述した制御情報授受回路２４ａ、２４ｂでやりとりする制御情報には、相手方の制御装置が故障復帰または保守復帰したときのリセット信号も含まれている。

故障検出回路２２ａ、２２ｂ、制御故障検出回路２３ａ、２３ｂ及び制御情報授受回路２４ａ、２４ｂから夫々制御装置２ａ及び制御装置２ｂに与えられる信号／情報は、夫々演算部２５ａ、２５ｂに与えられ、記憶部２６ａ、２６ｂに夫々記憶される。

逆に制御装置２ａ、２ｂの運転指令／ゲート信号出力回路２１ａ、２１ｂ、及び制御情報授受回路２４ａ、２４ｂから夫々発せられる信号／情報は、記憶部２６ａ、２６ｂに記憶された運転ステータス等を参照して演算部２５ａ、２５ｂから夫々与えられる。

制御装置２ａ、２ｂがやりとりする互いの制御情報によって、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ及び制御装置２ａ、２ｂは夫々実質的に３つの運転ステータスを有するようにすることができる。この３つとは、「正常運転中」、「正常待機中」及び「故障／保守中」である。この場合、故障状態にはなくても運転準備が整っていない電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎまたは制御装置２ａ、２ｂの運転ステータスは「故障／保守中」となる。

以上説明した電力変換装置の運転動作を図３及び図４を参照して以下に説明する。図３は、電力変換器１ａ、１ｂ、・・・、１ｎが１台分容量の余裕を持ち、２台の故障が生じたときにシステム停止を行うように構成された１台並列冗長システムの運転を行う場合の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャートである。

まず、制御装置２ａによって全ての電力変換器を運転する（ＳＴ１）。図示していないが、このときの運転ステータスは制御装置２ａが「正常運転中」、制御装置２ｂが「正常待機中」、そして全ての電力変換器が「正常運転中」である。この状態で何れかの電力変換器の故障を制御装置２ａが検出する（ＳＴ−２）。制御装置２ａは直ちに故障した電力変換器への運転指令／ゲート出力信号を停止する（ＳＴ−３）。この状態で制御装置２ａは故障した電力変換器の運転ステータスを「故障／保守中」に書き換える（ＳＴ−４）。ここで、制御装置２ｂも前述のステップＳＴ−２のところで、故障した電力変換器の故障の検出が可能であるので、ステップＳＴ−４に併行して故障した電力変換器の運転ステータスを「故障／保守中」に書き換える。尚。この書き換えは、ステップＳＴ−３のあと、制御装置２ａから制御情報授受回路２４ａ、２４ｂを介して上記情報を受け取ることによって行なうようにしても良い。

上記状態で、更に２台目の電力変換器の故障が検出されると（ＳＴ−５）、この１台冗長システムは成立しなくなるので制御装置２ａはシステム停止処理を行なう（ＳＴ−６）。システム停止処理とは、この状態で運転継続するのはシステムとして意味を為さない為、全体を安全に停止させる処理である。尚、２台までの電力変換器の故障では運転を継続するように決められた２台並列冗長システムの場合は、２台目までの故障は１台目の故障と同様に扱い、２台の電力変換器の運転ステータスが「故障／保守」の状態で３台目の電力変換器が故障したとき、システム停止処理を行なう。

２台目の電力変換器の故障がない状態で故障した電力変換器が復旧したことをそのリセット信号により検出すると（ＳＴ−６）、制御装置２ａはこの復旧器の運転ステータスを一旦「故障／保守中」から「正常待機中」に書き換え、直ちに復旧器へ運転指令／ゲート出力信号を与えて正常運転復帰させて（ＳＴ−７）復旧器の運転ステータス「正常運転中」に書き換えて元のステップＳＴ−１の初期状態に復帰する。

次に図４に示すのは、１台並列冗長システムの運転を行う場合の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャートである。

まず、制御装置２ａによって全ての電力変換器を運転する（ＳＴ１）。図示していないが、このときの運転ステータスは制御装置２ａが「正常運転中」、制御装置２ｂが「正常待機中」、そして全ての電力変換器が「正常運転中」である。この状態で制御装置２ａの故障を制御装置２ｂが検出する（ＳＴ−９）。制御装置２ａは全ての電力変換器の運転指令／ゲート出力信号を停止し（ＳＴ−１０）、制御装置２ｂが全ての電力変換器の運転指令／ゲート出力信号を出力する（ＳＴ−１１）。この状態で制御装置２ａ及び制御装置２ｂは制御装置２ａの運転ステータスを故障／保守に書き換える（ＳＴ−１２）。

上記状態で、更に制御装置２ｂが故障すると（ＳＴ−１３）、運転継続不能となるので制御装置２ｂはシステム停止処理を行なう（ＳＴ−８）。制御装置２ｂの故障がない状態で故障した制御装置２ａが復旧したことをそのリセット信号により制御装置２ｂが検出すると（ＳＴ−１４）、制御装置２ｂは制御装置２ａの運転ステータスを「正常待機中」に書き換える。また、このとき、制御装置２ａは制御装置２ｂの記憶部から全ての運転ステータスを受け取り自身の記憶部の運転ステータスを上書きする（ＳＴ−１６）。このようにすれば、制御装置２ａの修理／保守中に発生した電力変換器の運転ステータスの変化に追従可能となる。

図５は本発明の実施例２に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャートである。この実施例２においては、電力変換器は１台待機冗長システムを構成している。この実施例２のフローチャートの各ステップについて、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャートの各ステップと同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、ステップＳＴ−１で行なった電力変換装置全台の運転に代えて、ステップ１Ａとして（Ｎ−１）台の運転を行い、１台は待機させておくようにした点、ステップＳＴ−３で故障した電力変換器の運転を停止したあと、待機している電力変換器を運転させるステップＳＴ−３Ａを設けた点、またステップＳＴ−７で行った復旧器の運転指令／ゲート出力信号の出力に代えて、ステップＳＴ−７Ａとして、復旧器を待機状態のままとするようにした点である。

１台待機冗長システムでなく２台待機冗長システムであれば、ステップ１Ａで（Ｎ−２）台の電力変換器の運転を行ない、１台が故障／保守中にもう１台の故障が発生してもシステム停止を行なわないようにすれば良い。

尚、待機冗長システムであっても制御装置の故障に対しては実施例１の並列冗長システムの場合と同様となるので説明は省略する。

図６は本発明の実施例３に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャートである。この実施例３のフローチャートの各ステップについて、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャートの各ステップと同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例３が実施例１と異なる点は、故障器の運転指令／ゲート出力信号を停止するステップＳＴ３の後に、制御装置２ａを故障と看做し、制御装置２ａが全ての電力変換器の運転指令／ゲート出力信号を停止するステップＳＴ−１０、制御装置２ｂが全ての電力変換器の運転指令／ゲート出力信号を出力するステップＳＴ−１１、及びこの状態で制御装置２ａ及び制御装置２ｂが制御装置２ａの運転ステータスを故障／保守に書き換えるステップＳＴ−１２を挿入した点、また、故障器を復旧して運転再開するステップＳＴ−７のあとに制御装置２ａの復旧を行ってその運転ステータスを「正常待機」とするステップＳＴ−１７を追加した点である。

電力変換器の故障は電力変換器自身に異常個所があるのが通常であるが、制御装置に異常が発生したことが１次要因である場合も考えられる。この場合、制御装置の異常が制御故障検出回路２３ａ、２３ｂで発見されれば図５に示したように相手側の制御装置に切り換えることが可能となるが、制御故障検出回路２３ａ、２３ｂでは発見されないか、あるいは時間遅れをもって発見される恐れがある。このようなケースを想定し、この実施例３においては、電力変換器に異常があったとき、この電力変換器を運転している制御装置の異常発見の有無に拘らず、運転中の制御装置を待機側に切換えるようにする。尚、制御装置２ａの復旧を行い、故障リセットを行なってその運転ステータスを「正常待機」とするステップＳＴ−１７は、たとえ制御装置２ａに故障箇所がない場合であっても必要である。

上記のように、予防保全的に運転中の制御装置を待機側に切換えることによって制御装置側の異常のよって不必要に他の電力変換器にダメージを与えることを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施例４に係る電力変換装置を図７乃至図９を参照して説明する。

図７は本発明の実施例４に係る電力変換装置のシステム構成図である。この実施例４の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置のシステム構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、
制御故障検出回路２３ａ、２３ｂの各々の出力を新たに設けた切換指令／回答回路２７ａ、２７ｂを介して相手側の演算部２５ａ、２５ｂに夫々与えるようにした点、また保守要求スイッチ２８ａ、２８ｂを制御装置１ａ、１ｂ内に夫々設け、この信号を切換指令／回答回路２７ａ、２７ｂに夫々与える構成とした点である。

この実施例４においては、制御装置１ａ、１ｂは自身の制御異常を制御故障検出回路２３ａ、２３ｂによって夫々検出する。そして例えば制御故障検出回路２３ａが異常を検出したとき、切換指令／回答回路２７ａ、２７ｂを介して制御装置１ｂの演算部２５ｂに切換を要求する指令を与えるようにする。

図８は実施例４に係る電力変換装置の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャートである。この実施例４のフローチャートの各ステップについて、図４の本発明の実施例１に係る電力変換装置の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャートの各ステップと同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例４が実施例１と異なる点は、ステップＳＴ−１０で制御装置２ａが運転指令／ゲート出力信号を停止したあと、制御装置２ａから制御装置２ｂに切換要求を行うステップＳＴ−１８及び所定時間以内に制御装置２ｂから制御装置２ａに切換ＯＫの回答信号を得るステップＳＴ−１９を挿入した点である。

尚、ステップＳＴ−１９において、所定時間以内に回答が得られない場合には、制御装置２ｂ側に何らかの異常が発生したものと看做しシステム停止処理を行なう（ＳＴ−８）。

図９は本発明の実施例４に係る電力変換装置の保守要求動作のフローチャートである。この保守要求動作のフローチャートの各ステップについて、図８の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャートの各ステップと同一同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。図９のフローチャートが図８のフローチャートと異なる点は、ステップＳＴ−９の制御装置２ａ故障検出に代えてステップＳＴ−２０の制御装置２ａの保守要求検出を設けた点、ステップＳＴ−１９において所定時間以内に切換ＯＫ回答がない場合にシステム停止を行なわず、再び制御装置２ａによって電力変換器を運転するステップＳＴ−２１を設けた点、また、ステップＳＴ−１１によって制御装置２ｂで運転開始後、所定時間以内に制御装置２ｂから制御装置２ａに制御切換要求があったかどうかチェックするステップＳＴ−２２を設け、この制御切換要求があったときには、再び制御装置２ａによって電力変換器を運転するステップＳＴ−２１に移行するようにした点である。

この保守要求信号による保守操作は、健全な制御装置に対して、定期保守を実施するために制御装置を停止させ、待機制御装置に制御切換を行う操作である。従って、制御装置２ａと制御装置２ｂの間で「制御切換要求」および「切換ＯＫ回答」を送受信して制御切換を実現する手順は、図８の制御装置２ａの故障時のフローチャートと同様である。

図８の制御装置２ａの故障時のフローチャートと異なるのは、制御装置２ａは故障検出したわけではないので、制御装置２ｂから「切換ＯＫ回答」がないとき、また制御切換した直後に制御装置２ｂが故障検出したとき再び制御装置２ａに制御切換を行って運転を継続することが可能な点である。これを実現するため、ステップＳＴ−１９において所定時間以内に切換ＯＫ回答がない場合にシステム停止を行なわず、再び制御装置２ａによって電力変換器を運転するステップＳＴ−２１を設け、また、ステップＳＴ−１１によって制御装置２ｂで運転開始後、所定時間以内に制御装置２ｂが故障検出し制御装置２ｂから制御装置２ａに制御切換要求があったときには、再び制御装置２ａによって電力変換器を運転するステップＳＴ−２１に移行するようにする。

以上の実施例４によっても、冗長制御をコントロールする共通制御系がなくても、システムを止めることなく制御装置の保守作業が可能となる。尚、上記における保守要求信号は必ずしも一方の制御装置の保守時に用いるものではなく、何らかの場合に一時的に手動によって他方の制御装置の運転制御に切換えるときに用いることが可能なことは明らかである。

本発明の実施例１に係る電力変換装置のシステム構成図。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の電力変換器の接続及び内部構成示す回路構成図の一例。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャート。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャート。 本発明の実施例２に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャート。 本発明の実施例３に係る電力変換装置の電力変換器の故障／復帰に関する運転フローチャート。 本発明の実施例４に係る電力変換装置のシステム構成図。 本発明の実施例４に係る電力変換装置の制御装置の故障／復帰に関する運転フローチャート。 本発明の実施例４に係る電力変換装置の保守要求動作のフローチャート。

符号の説明

１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ 電力変換器
２ａ、２ｂ 制御装置
３ 交流電源
４ａ、４ｂ リアクトル
５ 交流電動機
１１ａ、１１ｂ コンバータ
１２ａ、１２ｂ 直流コンデンサ
１３ａ、１３ｂ インバータ

２１ａ、２１ｂ 運転指令／ゲート出力信号回路
２２ａ、２２ｂ 故障検出回路
２３ａ、２３ｂ 制御故障検出回路
２４ａ、２４ｂ 制御情報授受回路
２５ａ、２５ｂ 演算部
２６ａ、２６ｂ 記憶部
２７ａ、２７ｂ 切換指令／回答回路
２８ａ、２８ｂ 保守要求スイッチ

Claims (12)

1. スイッチング素子をオンオフ制御して電力を変換するＮ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器と、
   前記Ｎ台の電力変換器のうち任意の台数を選択して互いに排他的に運転制御することのできる２台の制御装置と
   で構成され、
   前記各々の制御装置は、
   前記各々の電力変換器が異常となったことを夫々検出する第１の異常検出手段と、互いに相手方の制御装置が異常となったことを検出する第２の異常検出手段と
   を備え、
   一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に相手方の制御装置の前記第２の異常検出手段が異常を検出したとき、前記電力変換器の運転制御を相手方に切換えるようにし、
   一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に当該制御装置が前記第１の異常検出手段によって前記電力変換器の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
2. スイッチング素子をオンオフ制御して電力を変換するＮ台（Ｎは２以上の整数）の電力変換器と、
   前記Ｎ台の電力変換器のうち任意の台数を選択して互いに排他的に運転制御することのできる２台の制御装置と
   で構成され、
   前記各々の制御装置は、
   前記各々の電力変換器が異常となったことを夫々検出する第１の異常検出手段と、自らの制御装置が異常となったことを検出する第３の異常検出手段と
   を備え、
   一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に前記第３の異常検出手段が当該制御装置の異常を検出したとき、当該制御装置は前記電力変換器の運転制御を相手方に切換える切換指令を他方の制御装置に出力することによって他方の制御装置側に運転制御を切換え、
   一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に当該制御装置が前記第１の異常検出手段によって前記電力変換器の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
3. 前記各々の制御装置は、更に保守切換手段を有し、
   一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも１台を運転中に前記保守切換手段が作動したとき、当該制御装置は前記電力変換器の運転制御を相手方に切換える切換指令を他方の制御装置に出力することによって他方の制御装置側に運転制御を切換えるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記切換指令が発せられたとき、前記他方の制御装置はこの切換指令に対する回答信号を前記一方の制御装置に返信するものとし、前記一方の制御装置は前記返信が所定時間以内に得られないときにはシステム停止処理を行なうようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記切換指令が発せられたとき、前記他方の制御装置はこの切換指令に対する回答信号を前記一方の制御装置に返信するものとし、前記一方の制御装置は前記返信が所定時間以内に得られないときには再び前記一方の制御装置によって運転制御を行うようにしたことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
6. 前記一方の制御装置から前記他方の制御装置に運転制御を切換えた後、所定時間以内に前記他方の制御装置から前記一方の制御装置に切換指令が発せられたときには再び前記一方の制御装置によって運転制御を行うようにしたことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
7. 一方の制御装置で前記Ｎ台の電力変換器の少なくとも２台を運転中に当該制御装置が前記第１の異常検出手段によって前記電力変換器の異常を検出したとき、当該電力変換器の運転制御を中止すると共に、運転中の前記電力変換器の運転制御を相手方に切換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 各々の前記制御装置は夫々運転ステータス記憶部を有し、
   この運転ステータス記憶部は、相手方の前記制御装置の運転ステータスと前記Ｎ台の電力変換器の各々の運転ステータスが記憶され、前記第１及び第２の異常検出手段と、前記電力変換器及び相手方の制御装置が故障状態から復帰したリセット信号とによって前記運転ステータスが更新されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記制御装置の運転ステータス及び前記電力変換器の運転ステータスは、実質的に夫々「正常運転中」、「正常待機中」及び「故障／保守中」とから成ることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
10. 異常となった前記制御装置が修理、復旧してリセット信号を相手方の制御装置に送信すると、相手方の制御装置は復旧した当該制御装置の運転ステータスを故障から正常に書き換えると共に、当該制御装置の運転ステータス記憶部は前記相手方の制御装置の運転ステータス記憶部の記憶情報によって上書きされるようにしたことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
11. 前記Ｎ台の電力変換器のうち所定の台数の運転ステータスが同時に故障となったとき、
    前記制御装置はシステム停止処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
12. 前記Ｎ台の電力変換器は共通の交流電動機を駆動するための電力変換器であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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