JP2019161883A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換部を停止させる信頼性を向上させることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆを含み、電力の変換を行う電力変換部１０と、半導体スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆを制御するための制御信号を生成する演算処理部２０と、停止指令が入力された場合に電力変換部１０の駆動を停止させる停止部３０と、演算処理部２０および停止部３０に電力を供給する制御電源部５０と、を備える。演算処理部２０は、停止指令の入力が変化した場合に、電力変換部１０の駆動を停止させた状態で、制御電源部５０の回路診断を行うように構成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、電力変換装置に関する。

従来、電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、半導体スイッチング素子を含み、電力の変換を行う駆動部と、半導体スイッチング素子を制御するための制御信号を生成する演算処理部と、停止指令が入力された場合に駆動部の駆動を停止させる安全部と、演算処理部および安全部に電力を供給する制御電源部と、を備える電力変換装置が開示されている。この特許文献１の電力変換装置は、起動時において、制御電源部の診断を行うように構成されている。

また、従来では、工場等に設置されるファン、ポンプ、エレベータ、ビルの機械室、製造装置の駆動部分等には電動機が多用されており、これらの電動機は、インバータ装置やサーボアンプ等のパワーエレクトロニクスを用いた電力変換装置によって駆動されている。この種の電力変換装置に故障等が発生すると、場合によっては電力変換装置や電動機等の破損を招くおそれがある。このような背景から、電力変換装置を用いた電動機駆動システムに対して、国際標準規格に基づいた停止機能を備えることを要求している。この停止機能は、たとえば、電力変換装置の制御電源部が故障して過電圧等の異常が発生した場合にも確保されなくてはならず、アプリケーションに応じて故障に対する安全性の要求レベルも異なっている。このため、電動機駆動システムの安全性を一層向上させるには、制御電源部に対する故障診断機能と、故障発生時に主電源の遮断、駆動部の動作停止等を速やかに行って装置を確実に停止させる停止機能を備えることが重要である。

特開２０１６−１７８７３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような従来の電力変換装置では、停止回路が動作するための制御電源回路の故障診断は、装置電源起動時の初期化処理でのみ行っている。この制御電源回路の故障診断では、制御電源出力を正しく遮断できるかどうかを診断する。制御電源出力を遮断すると安全部は、電力変換部への制御信号の出力を停止して電力変換部（駆動部）を停止状態にするため、通常、駆動部が駆動中の場合には回路診断ができない。ここで、機械や製造装置の中には、常時通電状態にして電源再起動の頻度が低いものがある。このような装置では、制御電源回路の故障診断頻度が低下するため、停止機能や診断機能を診断することなく稼働している割合が増加する。その結果、電力変換部を停止させる信頼性が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電力変換部を停止させる信頼性を向上させることが可能な電力変換装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、半導体スイッチング素子を含み、電力の変換を行う電力変換部と、半導体スイッチング素子を制御するための制御信号を生成する演算処理部と、停止指令が入力された場合に電力変換部の駆動を停止させる停止部と、演算処理部および停止部に電力を供給する電源部と、を備え、演算処理部は、停止指令の入力が変化した場合に、電力変換部の駆動を停止させた状態で、電源部の回路診断を行うように構成されている。

この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように構成することにより、電力変換装置の起動時のみならず、非常停止ボタンが押されたことなどに基づいて停止指令の入力がされた場合など、停止指令の入力が変化した場合にも、電源部の回路診断を行うことができるので、電源部の回路診断の頻度を高めることができる。これにより、電源部の回路故障を発見しやすくすることができるので、電力変換部を停止させる信頼性を向上させることができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、演算処理部は、停止指令の入力が変化される場合として、停止指令が入力された場合、および、停止指令の入力が解除された場合の少なくとも一方において、電源部の回路診断を行うように構成されている。このように構成すれば、停止指令が入力されて、電力変換部の駆動が停止された後、または、停止指令の入力が解除されて、電力変換部の駆動が再開する前において、電源部の回路診断を行うことができる。

この場合、好ましくは、演算処理部は、停止指令が入力された場合、停止部からの停止信号に基づいて、電源部の回路診断を行うように構成されている。このように構成すれば、停止指令の入力の変化を確実に演算処理部により取得することができるので、停止指令が入力された場合に、確実に回路診断を行うことができる。

上記停止部からの停止信号に基づいて電源部の回路診断を行う構成において、好ましくは、停止部は、停止指令が入力される指令入力部と、指令入力部からの停止指令信号に基づいて電力変換部への電力の供給を遮断する遮断部とを含み、停止信号は、指令入力部からの停止指令信号と、遮断部からのフィードバック信号とを含む。このように構成すれば、停止指令信号とフィードバック信号との両方に基づいて、電源部の回路診断を開始することができるので、確実に電力変換部の駆動を停止させた状態で、電源部の回路診断を行うことができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、演算処理部は、停止指令の入力が解除された場合、電源部の回路診断を行い、その後、電力変換部の駆動を再開させるように構成されている。このように構成すれば、電力変換部の駆動再開前に、電源部の回路故障を発見することができるので、回路故障を有する状態で電力変換部の駆動が再開されるのを抑制することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、演算処理部は、停止指令が入力された場合に、電源部の回路診断に加えて、停止部の診断を行うように構成されている。このように構成すれば、停止指令の入力に対して、停止部が正常に動作するか否かを、電源部の回路診断と合わせて診断することができる。

本発明によれば、上記のように、電力変換部を停止させる信頼性を向上させることが可能な電力変換装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による電力変換装置の概略を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電力変換部を示した回路図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電源診断部を示した回路図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の停止部の真理値を示した表である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電源診断部の真理値を示した表である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の停止部の動作シーケンスを示した図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電源診断シーケンスの正常時の例を示した図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電源診断シーケンスの診断異常時の例を示した図である。 本発明の一実施形態による電力変換装置の電源診断タイミングを示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。

（電力変換装置の構成）
図１に示すように、電力変換装置１００は、入力された直流または交流の電力を設定された交流の電力に変換して出力するように構成されている。電力変換装置１００は、電力を変換して負荷部２００に電力を供給するように構成されている。負荷部２００は、モータなどの電動機を含む。

電力変換装置１００は、電力変換部１０と、演算処理部２０と、停止部３０と、電源診断部４０と、制御電源部５０とを備えている。電力変換装置１００には、非常停止ボタン３００が接続されている。停止部３０は、２系統の停止回路を含んでいる。具体的には、停止部３０は、第１系統として、指令入力部３１１と、ゲート遮断制御部３２１とを含んでいる。また、停止部３０は、第２系統として、指令入力部３１２と、ゲート遮断制御部３２２とを含んでいる。なお、電源診断部４０および制御電源部５０は、特許請求の範囲の「電源部」の一例である。また、ゲート遮断制御部３２１および３２２は、特許請求の範囲の「遮断部」の一例である。

電力変換部１０は、半導体スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ（図２参照）を含み、電力の変換を行うように構成されている。具体的には、電力変換部１０は、外部から電力が供給され、電力を変換して、外部の負荷部２００に電力を供給するように構成されている。図２に示す例では、電力変換部１０は、外部から３相（Ｌ１相、Ｌ２相およびＬ３相）の交流電力が供給され、負荷部２００に３相（ａ相、ｂ相およびｃ相）の交流電力を供給するように構成されている。

演算処理部２０は、半導体スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆを制御するための制御信号を生成するように構成されている。具体的には、演算処理部２０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）出力信号を電力変換部１０に送信して、各半導体スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｆをスイッチング制御するように構成されている。演算処理部２０は、たとえば、ＣＰＵ（中央処理ユニット）、メモリなどを含んでいる。演算処理部２０は、制御電源部５０から電力が供給されるように構成されている。また、演算処理部２０は、電源診断部４０の診断を制御するように構成されている。また、演算処理部２０は、停止部３０の診断処理および状態監視処理を行うように構成されている。

停止部３０は、停止指令が入力された場合に電力変換部１０の駆動を停止させるように構成されている。具体的には、停止部３０は、非常停止ボタン３００が操作されて、停止指令が入力された場合に、電力変換部１０のゲートに供給される電力を遮断して、電力変換部１０の駆動を停止させるように構成されている。停止部３０は、制御電源部５０から電力が供給されるように構成されている。具体的には、停止部３０は、電源診断部４０を介して、制御電源部５０から電力が供給される。

停止部３０の指令入力部３１１、３１２は、停止指令が入力されるように構成されている。具体的には、指令入力部３１１、３１２は、非常停止ボタン３００からの信号を受信して、ゲート遮断制御部３２１、３２２に信号を送信するように構成されている。指令入力部３１１は、非常停止ボタン３００からＩＮ１信号を受信して、演算処理部２０およびゲート遮断制御部３２１に、ＩＮ１ａ信号を出力する。具体的には、指令入力部３１１は、ＨレベルのＩＮ１信号を受信し、ＨレベルのＩＮ１ａ信号を出力する。また、指令入力部３１１は、ＬレベルのＩＮ１信号を受信し、ＬレベルのＩＮ１ａ信号を出力する。指令入力部３１２は、非常停止ボタン３００からＩＮ２信号を受信して、演算処理部２０およびゲート遮断制御部３２２に、ＩＮ２ａ信号を出力する。具体的には、指令入力部３１２は、ＨレベルのＩＮ２信号を受信し、ＨレベルのＩＮ２ａ信号を出力する。また、指令入力部３１２は、ＬレベルのＩＮ２信号を受信し、ＬレベルのＩＮ２ａ信号を出力する。なお、非常停止ボタン３００からのＩＮ１信号およびＩＮ２信号は、非常停止ボタン３００がＯＮの場合、Ｈレベルとなり、非常停止ボタン３００がＯＦＦの場合、Ｌレベルとなる。指令入力部３１１、３１２と、非常停止ボタン３００とは、絶縁回路で接続されている。たとえば、指令入力部３１１、３１２と、非常停止ボタン３００とは、フォトカプラを介して接続されている。

停止部３０のゲート遮断制御部３２１、３２２は、指令入力部３１１、３１２からの停止指令信号に基づいて、電力変換部１０への電力の供給を遮断するように構成されている。ゲート遮断制御部３２１は、指令入力部３１１からＩＮ１ａ信号を受信して、演算処理部２０および電力変換部１０に、ＦＢ１信号を出力する。具体的には、ゲート遮断制御部３２１は、ＨレベルのＩＮ１ａ信号を受信し、電力変換部１０に電力を供給する。また、ゲート遮断制御部３２１は、ＬレベルのＩＮ１ａ信号を受信し、電力変換部１０への電力の供給を遮断する。ゲート遮断制御部３２２は、指令入力部３１２からＩＮ２ａ信号を受信して、演算処理部２０および電力変換部１０に、ＦＢ２信号を出力する。具体的には、ゲート遮断制御部３２２は、ＨレベルのＩＮ２ａ信号を受信し、電力変換部１０に電力を供給する。また、ゲート遮断制御部３２２は、ＬレベルのＩＮ２ａ信号を受信し、電力変換部１０への電力の供給を遮断する。また、制御電源部５０からの電力の供給が停止された場合に、ゲート遮断制御部３２１、３２２から電力変換部１０への電力の供給は停止される。これにより、非常停止ボタン３００がＯＮの場合、および、制御電源部５０からゲート遮断制御部３２１、３２２への電力の供給が無い場合に、電力変換部１０の駆動は停止状態となる。なお、停止部３０の回路を二重化しているのは、仮に１系統の回路が故障しても、双方のＩＮ１信号、ＩＮ２信号がＬレベル（非常停止ボタン３００がＯＮ）になれば、負荷部２００を確実に停止させるためである。

電源診断部４０は、電力変換装置１００の回路診断を行うように構成されている。電源診断部４０は、制御電源部５０から電力Ｐが供給され、停止部３０に電力ＰＳを供給するように構成されている。また、電源診断部４０は、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１に基づいて、電力ＰＳを変化させて、演算処理部２０に出力するように構成されている。

制御電源部５０は、演算処理部２０および停止部３０に電力を供給するように構成されている。制御電源部５０は、外部から電力が供給されるように構成されている。

（電力変換部の回路構成）
図２を参照して、電力変換部１０の回路構成について説明する。電力変換部１０は、入力された交流の電力を設定された交流の電力に変換して出力するように構成されている。電力変換部１０は、交流電源（図示せず）から入力端子Ｌ１、Ｌ２およびＬ３を介して入力される交流電力を３相（ａ相、ｂ相およびｃ相）の交流電力に変換するように構成されている。また、電力変換部１０は、変換したａ相、ｂ相およびｃ相の交流電力を、出力端子ａ、ｂおよびｃを介して外部の負荷部２００に出力するように構成されている。

電力変換部１０は、コンデンサＣと、半導体スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆと、ダイオードＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆと、ダイオードＤｇ、Ｄｈ、Ｄｉ、Ｄｊ、Ｄｋ、Ｄｌと、ゲート駆動回路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｆとを備えている。

ゲート駆動回路Ｇａ、ＧｃおよびＧｅは、ゲート遮断制御部３２１から電力が供給されるように構成されている。また、ゲート駆動回路Ｇｂ、ＧｄおよびＧｆは、ゲート遮断制御部３２２から電力が供給されるように構成されている。また、ゲート駆動回路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｆは、半導体スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆを含む回路と、演算処理部２０および停止部３０とを絶縁接続するために、フォトカプラを含んでいる。また、ゲート駆動回路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｆは、演算処理部２０の制御により、半導体スイッチング素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆのスイッチング制御を行うように構成されている。ゲート駆動回路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ、Ｇｆは、停止部３０（ゲート遮断制御部３２１または３２２）からの電力の供給が停止された場合、または、演算処理部２０からのＰＷＭ出力信号が停止された場合に、駆動が停止される。そして、この場合、電力変換部１０の駆動が停止される。

ゲート駆動回路Ｇａは、Ｕ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓａのスイッチング制御を行う。ゲート駆動回路Ｇｂは、Ｘ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓｂのスイッチング制御を行う。ゲート駆動回路Ｇｃは、Ｖ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓｃのスイッチング制御を行う。ゲート駆動回路Ｇｄは、Ｙ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓｄのスイッチング制御を行う。ゲート駆動回路Ｇｅは、Ｗ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓｅのスイッチング制御を行う。ゲート駆動回路Ｇｆは、Ｚ相のＰＷＭ出力信号により、半導体スイッチング素子Ｓｆのスイッチング制御を行う。

（電源診断部の回路構成）
図３を参照して、電源診断部４０の回路構成について説明する。電源診断部４０は、遮断スイッチ４１と、コンパレータ４２と、トランジスタ４３とを含んでいる。

遮断スイッチ４１は、制御電源部５０から供給される電力を停止部３０に出力するように構成されている。また、遮断スイッチ４１は、制御電源部５０から停止部３０への電力の供給を遮断するように構成されている。

コンパレータ４２は、遮断スイッチ４１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるように構成されている。具体的には、コンパレータ４２は、監視対象の電源ＰＳと基準電圧（過電圧検出閾値）とを比較する。また、コンパレータ４２は、電源ＰＳが過電圧レベルまで上昇するとＨレベル、通常時はＬレベルを出力する。コンパレータ４２の出力は、遮断スイッチ４１のベース端子に接続され、過電圧検出時は電源ＰＳを遮断する。

トランジスタ４３は、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１がＨレベルになると、基準電圧レベルを低下させる機能を有する。つまり、診断信号がＨレベルの場合、コンパレータ４２の出力がＨレベルとなり、遮断スイッチ４１がＯＦＦとなる。その結果、停止部３０への電源ＰＳが遮断される。また、診断信号がＬレベルの場合、コンパレータ４２の出力がＬレベルとなり、遮断スイッチ４１がＯＮとなる。演算処理部２０は、電源ＰＳの電圧レベルを監視することにより、遮断スイッチ４１およびコンパレータ４２の故障診断が可能である。

（停止部の動作）
図４を参照して、停止部３０の動作について説明する。制御電源部５０の電源がＯＮの場合において、ＩＮｘ信号（ただし、ｘは、１または２）がＨレベルの場合、ＩＮｘａ信号（ただし、ｘは、１または２）がＨレベルとなり、ＦＢｘ出力（ただし、ｘは、１または２）がＰＳａ（電源出力）となる。この場合、非常停止ボタン３００はＯＦＦであり、通常運転の場合である。また、制御電源部５０の電源がＯＮの場合において、ＩＮｘ信号がＬレベルの場合、ＩＮｘａ信号がＬレベルとなり、ＦＢｘ出力が０Ｖ（電源遮断状態）となる。この場合、非常停止ボタン３００がＯＮにされている。制御電源部５０の電源がＯＦＦの場合において、ＩＮｘ信号は出力されず、ＩＮｘａ信号がＬレベルとなり、ＦＢｘ出力が０Ｖ（電源遮断状態）となる。この場合は、停止電源がＯＦＦである。

図６を参照して、停止部３０の動作シーケンスについて説明する。制御電源部５０の電源がＯＮ（ＰＳ電源ＯＮ）となると、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＨレベルとなる。この場合、非常停止ボタン３００はＯＦＦである。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＨレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＮになり、電力変換部１０にＰＳａの電力が出力される。その結果、電力変換部１０の状態が、出力ＯＦＦ状態から運転可の状態になる。

その後、非常停止ボタン３００が操作されてＯＮにされると、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＬレベルとなる。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＬレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＦＦになり、電力変換部１０への電力の供給が遮断される。その結果、電力変換部１０の状態が、運転可の状態から出力ＯＦＦ（ゲート遮断）状態になる。

その後、非常停止ボタン３００が操作されてＯＦＦにされる（解除される）と、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＨレベルとなる。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＨレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＮになり、電力変換部１０にＰＳａの電力が出力される。その結果、電力変換部１０の状態が、出力ＯＦＦ状態から運転可の状態になる。

（電源診断部の動作）
図５を参照して、電源診断部４０の動作について説明する。状態Ｃ１において、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１がＨレベルの場合、電源ＰＳの電圧レベルがＬレベルである。この場合、正常と判断される。なお、状態Ｃ１は、診断時の状態である。状態Ｃ２において、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１がＬレベルの場合、電源ＰＳの電圧レベルがＨレベルである。この場合、正常と判断される。なお、状態Ｃ２は、通常運転時の状態である。状態Ｃ３において、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１がＨレベルの場合、電源ＰＳの電圧レベルがＨレベルである。この場合、故障と判断される。この場合、故障の原因として、遮断スイッチ４１の機能の喪失が考えられる。状態Ｃ４において、演算処理部２０からの診断信号Ｓ１がＬレベルの場合、電源ＰＳの電圧レベルがＬレベルである。この場合、故障と判断される。この場合、故障の原因として、遮断スイッチ４１の機能の喪失、または、過電圧検出が考えられる。

図７および図８を参照して、電源診断部４０の動作シーケンスについて説明する。

図７に示す例の場合、制御電源Ｐが電源ＯＮの状態において、診断１として、診断信号Ｓ１がＨレベル（パルスＯＮ）とされると、電源ＰＳの電圧レベルがＬレベル（電源ＯＦＦ）となる。この場合、正常と判断される（図５の状態Ｃ１）。また、診断２として、診断信号Ｓ１がＬレベル（パルスＯＦＦ）とされると、電源ＰＳの電圧レベルがＨレベル（電源ＯＮ）となる。この場合、正常と判断される（図５の状態Ｃ２）。その後、電力変換部１０の運転が可の状態となる。ここで、診断１では、電源ＰＳがＯＦＦとなるため、電力変換部１０への電力が遮断される。このため、電力変換部１０の駆動が停止している場合に診断を行う必要がある。

図８に示す例の場合、制御電源Ｐが電源ＯＮの状態において、診断１として、診断信号Ｓ１がＨレベル（パルスＯＮ）とされると、電源ＰＳの電圧レベルがＨレベル（電源ＯＮ）のままでる。この場合、異常ケース１（図５の状態Ｃ３）と判断される。また、診断２として、診断信号Ｓ１がＬレベル（パルスＯＦＦ）とされると、電源ＰＳの電圧レベルがＬレベル（電源ＯＦＦ）となる。この場合、異常ケース２（図５の状態Ｃ４）と判断される。この場合、電力変換部１０の運転が停止状態となる。

（演算処理部の処理）
ここで、演算処理部２０は、停止指令の入力が変化した場合に、電力変換部１０の駆動を停止させた状態で、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成されている。具体的には、演算処理部２０は、停止指令の入力が変化される場合として、停止指令が入力された場合、および、停止指令の入力が解除された場合の少なくとも一方において、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成されている。つまり、演算処理部２０は、非常停止ボタン３００がＯＮにされた場合（非常停止された場合）、および、非常停止ボタン３００がＯＦＦにされた場合（非常停止が解除された場合）の少なくとも一方において、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成されている。

また、演算処理部２０は、停止指令が入力された場合、停止部３０からの停止信号に基づいて、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成されている。停止信号は、指令入力部３１１、３１２からの停止指令信号（ＩＮ１ａ信号、ＩＮ２ａ信号）と、ゲート遮断制御部３２１、３２２からのフィードバック信号（ＦＢ１、ＦＢ２）とを含む。

また、演算処理部２０は、停止指令の入力が解除された場合、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行い、その後、電力変換部１０の駆動を再開させるように構成されている。また、演算処理部２０は、停止指令が入力された場合に、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断に加えて、停止部３０の診断を行うように構成されている。つまり、停止指令が有効（非常停止ボタン３００などが押された時）となり、ゲート遮断制御部３２１、３２２で正常にゲート遮断した後、制御電源部５０（電源診断部４０）の診断が行なわれる。また、停止指令が有効から無効（非常停止ボタン３００が押された状態から解除された時）となり、ゲート遮断制御部３２１、３２２で正常にゲート駆動可能状態とした後、制御電源部５０（電源診断部４０）の診断が行なわれる。

また、演算処理部２０は、指令入力部３１１、３１２のＩＮ１ａ信号、ＩＮ２ａ信号と、ゲート遮断制御部３２１、３２２の出力ＦＢ１、ＦＢ２とを監視し、停止指令の入力状態に応じてゲート遮断制御部３２１、３２２による遮断処理が正しく行われていることを診断する。これは、図４に示す停止部３０の動作の診断である。また、演算処理部２０は、２系統の停止回路が同じ動作をしていることを診断する。これは、二重化回路動作の診断である。演算処理部２０は、診断異常時は、ＰＷＭ信号出力を停止して、電力変換部１０の出力を停止する。演算処理部２０は、停止部３０の状態監視機能として、停止部３０の診断機能を基に、停止指令の入力状態が変化し、停止部３０が正常に動作したことを検出して、その状態を保持するように構成されている。

（電源診断タイミング）
図９を参照して、電源診断タイミングについて説明する。制御電源部５０の電源Ｐが通電状態となると、演算処理部２０の初期化処理が開始される。この初期化処理において、電源診断１（電源起動）が行われる。また、制御電源部５０の電源がＯＮ（Ｐ電源ＯＮ）にされ、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＨレベルとなる。この場合、非常停止ボタン３００はＯＦＦである。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＨレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＮになり、電力変換部１０にＰＳａの電力が出力される。これにより、制御電源部５０（電源診断部４０）の診断が行われる。診断結果が正常の場合、電力変換部１０の状態が、出力ＯＦＦ状態から運転可の状態になる。

その後、非常停止ボタン３００が操作されてＯＮにされると、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＬレベルとなる。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＬレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＦＦになり、電力変換部１０への電力の供給が遮断される。その結果、電力変換部１０の状態が、運転可の状態から出力ＯＦＦ（ゲート遮断）状態になる。この場合、電源診断２（停止入力）が行われる。また、ＩＮ１ａ信号と出力ＦＢ１との変化を検出して、ゲート遮断制御部３２１の診断が行われる。この場合、変化の状態が正常であるので、系統１正常と判断される。また、ＩＮ２ａ信号と出力ＦＢ２との変化を検出して、ゲート遮断制御部３２２の診断が行われる。この場合、変化の状態が正常であるので、系統２正常と判断される。また、系統１の変化と、系統２の変化とが同様であるため、二重化回路の動作が正常であると判断される。

その後、非常停止ボタン３００が操作されてＯＦＦにされる（解除される）と、ＩＮ１信号およびＩＮ２信号がＨレベルとなる。これにより、ＩＮ１ａ信号およびＩＮ２ａ信号がＨレベルとなる。これにより、ＦＢ１出力およびＦＢ２出力がＯＮとなる。そして、電源診断３（停止入力）が行われる。また、ＩＮ１ａ信号と出力ＦＢ１との変化を検出して、ゲート遮断制御部３２１の診断が行われる。この場合、変化の状態が正常であるので、系統１正常と判断される。また、ＩＮ２ａ信号と出力ＦＢ２との変化を検出して、ゲート遮断制御部３２２の診断が行われる。この場合、変化の状態が正常であるので、系統２正常と判断される。また、系統１の変化と、系統２の変化とが同様であるため、二重化回路の動作が正常であると判断される。診断終了後、電力変換部１０の状態が、出力ＯＦＦ状態から運転可の状態になる。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、演算処理部２０を、停止指令の入力が変化した場合に、電力変換部１０の駆動を停止させた状態で、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成する。これにより、電力変換装置１００の起動時のみならず、非常停止ボタン３００が押されたことなどに基づいて停止指令の入力がされた場合など、停止指令の入力が変化した場合にも、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うことができるので、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断の頻度を高めることができる。これにより、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路故障を発見しやすくすることができるので、電力変換部１０を停止させる信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、演算処理部２０を、停止指令の入力が変化される場合として、停止指令が入力された場合、および、停止指令の入力が解除された場合の少なくとも一方において、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成する。これにより、停止指令が入力されて、電力変換部１０の駆動が停止された後、または、停止指令の入力が解除されて、電力変換部１０の駆動が再開する前において、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、演算処理部２０を、停止指令が入力された場合、停止部３０からの停止信号に基づいて、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うように構成する。これにより、停止指令の入力の変化を確実に演算処理部２０により取得することができるので、停止指令が入力された場合に、確実に回路診断を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、停止信号は、指令入力部３１１、３１２からの停止指令信号と、ゲート遮断制御部３２１、３２２からのフィードバック信号とを含む。これにより、停止指令信号とフィードバック信号との両方に基づいて、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を開始することができるので、確実に電力変換部１０の駆動を停止させた状態で、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、演算処理部２０を、停止指令の入力が解除された場合、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断を行い、その後、電力変換部１０の駆動を再開させるように構成する。これにより、電力変換部１０の駆動再開前に、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路故障を発見することができるので、回路故障を有する状態で電力変換部１０の駆動が再開されるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、演算処理部２０を、停止指令が入力された場合に、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断に加えて、停止部３０の診断を行うように構成する。これにより、停止指令の入力に対して、停止部３０が正常に動作するか否かを、制御電源部５０（電源診断部４０）の回路診断と合わせて診断することができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、非常停止ボタンの操作により停止指令の入力が変化する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、非常停止ボタンの操作以外により停止指令の入力が変化してもよい。

また、上記実施形態では、電力変換装置が、電力を３相の交流に変換する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、電力変換装置が、電力を単相の交流に変換する構成であってもよい。また、電力変換装置の回路構成は、実施形態の回路構成に限られない。

１０ 電力変換部
２０ 演算処理部
３０ 停止部
５０ 制御電源部（電源部）
１００ 電力変換装置
３１１、３１２ 指令入力部
３２１、３２２ ゲート遮断制御部
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ 半導体スイッチング素子

Claims (6)

1. 半導体スイッチング素子を含み、電力の変換を行う電力変換部と、
   前記半導体スイッチング素子を制御するための制御信号を生成する演算処理部と、
   停止指令が入力された場合に前記電力変換部の駆動を停止させる停止部と、
   前記演算処理部および前記停止部に電力を供給する電源部と、を備え、
   前記演算処理部は、停止指令の入力が変化した場合に、前記電力変換部の駆動を停止させた状態で、前記電源部の回路診断を行うように構成されている、電力変換装置。
2. 前記演算処理部は、前記停止指令の入力が変化される場合として、前記停止指令が入力された場合、および、前記停止指令の入力が解除された場合の少なくとも一方において、前記電源部の回路診断を行うように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記演算処理部は、前記停止指令が入力された場合、前記停止部からの停止信号に基づいて、前記電源部の回路診断を行うように構成されている、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記停止部は、前記停止指令が入力される指令入力部と、前記指令入力部からの停止指令信号に基づいて前記電力変換部への電力の供給を遮断する遮断部とを含み、
   前記停止信号は、前記指令入力部からの前記停止指令信号と、前記遮断部からのフィードバック信号とを含む、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記演算処理部は、前記停止指令の入力が解除された場合、前記電源部の回路診断を行い、その後、前記電力変換部の駆動を再開させるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記演算処理部は、前記停止指令が入力された場合に、前記電源部の回路診断に加えて、前記停止部の診断を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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