JP2020014321A

JP2020014321A - 電力変換装置

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Publication number: JP2020014321A
Application number: JP2018134922A
Authority: JP
Inventors: 洋樹日暮; Hiroki Higure; 健志織田; Kenji Oda
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2038-07-18
Also published as: JP6991109B2

Abstract

【課題】複数の電力変換ユニットの状態を、信頼度を高めて監視する電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１の制御部４０は、第１論理処理部１３の上流側に配置され、少なくとも第１論理処理部に電気的に接続され、第１電力変換ユニット１０から第３電力変換ユニット３０までの各電力変換ユニットを監視する。第１論理処理部と、第２論理処理部２３と、第３論理処理部３３は、記載の順に電気的に接続される。少なくとも第１電力変換ユニットと第２電力変換ユニット２０は、自電力変換ユニットより上流側から供給される第１信号と、自電力変換ユニットにおいて生成する第２信号を下流側に出力する。第１論理処理部と、第２論理処理部と、第３論理処理部の夫々は、第１信号の論理値と第２信号に対応する第３信号の論理値に基づいて、自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を該自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。

電力変換装置は、スイッチング素子を有する複数の電力変換ユニットを備え、制御部がそのスイッチング素子を制御することで電力を変換する。各電力変換ユニットと制御部とを別体で構成する場合、各電力変換ユニットが自身の状態を検出し、制御ユニット（制御部）がその状態を監視することで、各部の状態の解析が可能になる。

各電力変換ユニットを組み合わせて機能させるには、状態を正しく検出することが要求される。そのために監視項目を多くして、制御ユニットと各電力変換ユニットとの間の監視用の結線を夫々独立に設けると、各電力変換ユニットの構成数の増加、監視項目の増加に伴い、制御ユニットと各電力変換ユニットとを接続する信号線の数が多くなる。

特開平４−１０１３７２号公報

本発明が解決しようとする課題は、組み合わせて機能させる複数の電力変換ユニットの状態を、信頼度を高めて監視できる電力変換装置を提供することである。

実施形態の一態様の電力変換装置は、第１論理処理部と、第２論理処理部と、第３論理処理部と、制御部と、を持つ。第１論理処理部は、第１電力変換ユニットに設けられ、前記第１電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第１電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。第２論理処理部は、第２電力変換ユニットに設けられ、前記第２電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第２電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。第３論理処理部は、第３電力変換ユニットに設けられ、前記第３電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第３電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。制御部は、前記第１論理処理部の上流側に配置され、少なくとも前記第１論理処理部に電気的に接続され、前記第１電力変換ユニットから前記第３電力変換ユニットまでの各電力変換ユニットを監視する。前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部は、記載の順に電気的に接続される。少なくとも前記第１電力変換ユニットと前記第２電力変換ユニットの夫々は、自電力変換ユニットより上流側から供給される第１信号と、該自電力変換ユニットにおいて生成する第２信号を下流側に出力する。前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部の夫々は、前記第１信号の論理値と前記第２信号に対応する第３信号の論理値とに基づいて、自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を該自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する。

実施形態の電力変換装置の構成図。実施形態の第１論理処理部の構成図。実施形態の警報マスク処理について説明するための図。

以下、実施形態の電力変換装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。なお、電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。なお、制御ユニットは、監視対象である電力変換ユニットを監視する。制御ユニット側を上流側と呼び、制御ユニットに対して制御ユニット側を下流側と呼ぶ。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態の電力変換装置の構成図である。
図１に示す電力変換装置１は、例えば、第１電力変換ユニット１０と、第２電力変換ユニット２０と、第３電力変換ユニット３０と、制御ユニット４０とを備える。なお、第１電力変換ユニット１０と、第２電力変換ユニット２０と、第３電力変換ユニット３０と、を纏めて、単に電力変換ユニットと呼ぶことがある。

第１電力変換ユニット１０は、例えば、第１変換部本体１１と、第１判定部１２と、第１論理処理部１３と、を備える。

例えば、第１変換部本体１１は、図示されない１又は複数のスイッチング素子スイッチング素子を備える。第１変換部本体１１は、制御ユニット４０からの制御により、備えるスイッチング素子の導通状態を決定する。

第１判定部１２は、図示されない検出器により検出された電源側電圧、電源電流、出力電流、動作周波数などの判定結果を出力する。

第１論理処理部１３は、第１電力変換ユニット１０に係る警報信号と、第１電力変換ユニット１０より下流側からの警報信号とを、所定の条件に従い上流の制御ユニット４０に送る。各部の詳細については後述する。

第１電力変換ユニット１０は、例えば、第１コネクタＣＮ１１と、第２コネクタＣＮ１２と、第３コネクタＣＮ１３と、第４コネクタＣＮ１４と、第５コネクタＣＮ１５とを夫々備える。

第１コネクタＣＮ１１は、例えば、第１端子ＴＢ１１１と、第２端子ＴＢ１１２と、第３端子ＴＢ１１３とを備える。

第２コネクタＣＮ１２は、例えば、第１端子ＴＢ１２１と、第２端子ＴＢ１２２と、第３端子ＴＢ１２３とを備える。

例えば、第１コネクタＣＮ１１と第２コネクタＣＮ１２の間は次のように結線されている。例えば、第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１は、第２コネクタＣＮ１２の第２端子ＴＢ１２２に接続される。第１コネクタＣＮ１１の第２端子ＴＢ１１２は、第２コネクタＣＮ１２の第３端子ＴＢ１２３に接続される。第２コネクタＣＮ１２の第１端子ＴＢ１２１は、第１電力変換ユニット１０において生成される信号（第２信号）を、第１電力変換ユニット１０の外部に出力する。なお、第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１３は、他の端子に対して電気的に未接続であってよい。

第３コネクタＣＮ１３は、例えば、第１端子ＴＢ１３１と、第２端子ＴＢ１３２と、第３端子ＴＢ１３３と、第４端子ＴＢ１３４と、第５端子ＴＢ１３５と、第６端子ＴＢ１３６と、第７端子ＴＢ１３７とを備える。

第４コネクタＣＮ１４は、例えば、第１端子ＴＢ１４１と、第２端子ＴＢ１４２と、第３端子ＴＢ１４３と、第４端子ＴＢ１４４と、第５端子ＴＢ１４５と、第６端子ＴＢ１４６と、第７端子ＴＢ１４７とを備える。

例えば、第３コネクタＣＮ１３と第４コネクタＣＮ１４の間は次のように結線されている。例えば、第３コネクタＣＮ１３の第１端子ＴＢ１３１は、他の端子に対して電気的に未接続であってよい。第３コネクタＣＮ１３の第２端子ＴＢ１３２は、第４コネクタＣＮ１４の第１端子ＴＢ１４１に接続される。第４コネクタＣＮ１４の第１端子ＴＢ１４１は、第３コネクタＣＮ１３の第２端子ＴＢ１３２に、第２電力変換ユニット２０から供給される信号（第１統合警報信号）を外部に出力する。第３コネクタＣＮ１３の第３端子ＴＢ１３３は、第４コネクタＣＮ１４の第２端子ＴＢ１４２に接続される。第４コネクタＣＮ１４の第２端子ＴＢ１４２は、第３コネクタＣＮ１３の第３端子ＴＢ１３３に、第２電力変換ユニット２０から供給される信号（第２統合警報信号）を外部に出力する。

また、第３コネクタＣＮ１３と第１論理処理部１３の間は次のように結線されている。例えば、第３コネクタＣＮ１３の第４端子ＴＢ１３４から第７端子ＴＢ１３７は、第１論理処理部１３の入力に夫々接続される。第３コネクタＣＮ１３の第４端子ＴＢ１３４から第７端子ＴＢ１３７に第２電力変換ユニット２０から供給される警報信号は、第１論理処理部１３に供給される。

また、第４コネクタＣＮ１４と第１論理処理部１３の間は次のように結線されている。例えば、第４コネクタＣＮ１４の第３端子ＴＢ１４３から第７端子ＴＢ１４７は、第１論理処理部１３の出力に夫々接続される。第４コネクタＣＮ１４の第３端子ＴＢ１４３には、第１論理処理部１３の出力部１３４から、第１電力変換ユニット１０の統合警報信号が供給される。統合警報信号については後述する。

第４コネクタＣＮ１４の第４端子ＴＢ１４４から第７端子ＴＢ１４７には、第１論理処理部１３の出力部１３４から、第１電力変換ユニット１０の個別警報信号が供給される。個別警報信号については後述する。

第５コネクタＣＮ１５は、図示しない複数の端子を備える。例えば、第５コネクタＣＮ１５の各端子は、各スイッチング素子のゲートに接続されている。例えば、第５コネクタＣＮ１５に制御ユニット４０から供給された制御信号（ゲートパルス）により、第１変換部本体１１は、備えるスイッチング素子の導通状態を決定する。

第２電力変換ユニット２０と第３電力変換ユニット３０は、第１電力変換ユニット１０と同様に構成されていてよい。

例えば、第２電力変換ユニット２０は、第２変換部本体２１と、第２判定部２２と、第２論理処理部２３と、第１コネクタＣＮ２１と、第２コネクタＣＮ２２と、第３コネクタＣＮ２３と、第４コネクタＣＮ２４と、第５コネクタＣＮ２５とを備える。第２変換部本体２１、第２判定部２２、第２論理処理部２３、第１コネクタＣＮ２１、第２コネクタＣＮ２２、第３コネクタＣＮ２３、第４コネクタＣＮ２４及び第５コネクタＣＮ２５は、第１変換部本体１１、第１判定部１２、第１論理処理部１３、第１コネクタＣＮ１１、第２コネクタＣＮ１２、第３コネクタＣＮ１３、第４コネクタＣＮ１４及び第５コネクタＣＮ１５に対応する。

第１コネクタＣＮ２１は、例えば、第１端子ＴＢ２１１と第２端子ＴＢ２１２と第３端子ＴＢ２１３とを備える。第２コネクタＣＮ２２は、例えば、第１端子ＴＢ２２１と第２端子ＴＢ２２２と第３端子ＴＢ２２３とを備える。第３コネクタＣＮ２３は、例えば、第１端子ＴＢ２３１と、第２端子ＴＢ２３２と、第３端子ＴＢ２３３と、第４端子ＴＢ２３４と、第５端子ＴＢ２３５と、第６端子ＴＢ２３６と、第７端子ＴＢ２３７とを備える。第４コネクタＣＮ２４は、例えば、第１端子ＴＢ２４１と、第２端子ＴＢ２４２と、第３端子ＴＢ２４３と、第４端子ＴＢ２４４と、第５端子ＴＢ２４５と、第６端子ＴＢ２４６と、第７端子ＴＢ２４７とを備える。第５コネクタＣＮ２５は、図示しない複数の端子を備える。

また、第３電力変換ユニット３０は、第３変換部本体３１と、第３判定部３２と、第３論理処理部３３と、第１コネクタＣＮ３１と、第２コネクタＣＮ３２と、第３コネクタＣＮ３３と、第４コネクタＣＮ３４と、第５コネクタＣＮ３５とを備える。第３変換部本体３１、第３判定部３２、第３論理処理部３３、第１コネクタＣＮ３１、第２コネクタＣＮ３２、第３コネクタＣＮ３３、第４コネクタＣＮ３４及び第５コネクタＣＮ３５は、第１変換部本体１１、第１判定部１２、第１論理処理部１３、第１コネクタＣＮ１１、第２コネクタＣＮ１２、第３コネクタＣＮ１３、第４コネクタＣＮ１４及び第５コネクタＣＮ１５に対応する。

第１コネクタＣＮ３１は、例えば、第１端子ＴＢ３１１と第２端子ＴＢ３１２と第３端子ＴＢ３１３とを備える。第２コネクタＣＮ３２は、例えば、第１端子ＴＢ３２１と第２端子ＴＢ３２２と第３端子ＴＢ３２３とを備える。第３コネクタＣＮ３３は、例えば、第１端子ＴＢ３３１と、第２端子ＴＢ３３２と、第３端子ＴＢ３３３と、第４端子ＴＢ３３４と、第５端子ＴＢ３３５と、第６端子ＴＢ３３６と、第７端子ＴＢ３３７とを備える。第４コネクタＣＮ３４は、例えば、第１端子ＴＢ３４１と、第２端子ＴＢ３４２と、第３端子ＴＢ３４３と、第４端子ＴＢ３４４と、第５端子ＴＢ３４５と、第６端子ＴＢ３４６と、第７端子ＴＢ３４７とを備える。第５コネクタＣＮ３５は、図示しない複数の端子を備える。

なお、各電力変換ユニットの入力は、図示されないプルアップ抵抗によりＨレベルにバイアスされるものとする。これにより各ユニットの入力がオープン状態になった場合には、入力信号はＨレベルと見做される。

以下の説明において、上記の第１電力変換ユニット１０が交流のＷ相に対応して設けられ、第２電力変換ユニット２０が交流のＶ相に対応して設けられ、第３電力変換ユニット３０が交流のＵ相に対応して設けられているものとする。

ここで、各ユニット間の接続関係を整理する。

制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０の第５コネクタＣＮ１５と、第２電力変換ユニット２０の第５コネクタＣＮ２５と、第３電力変換ユニット３０の第５コネクタＣＮ３５に対して個別に接続されている。

制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１に接続されている。第１電力変換ユニット１０の第２コネクタＣＮ１２は、第２電力変換ユニット２０の第１コネクタＣＮ２１に接続されている。第２電力変換ユニット２０の第２コネクタＣＮ２２は、第３電力変換ユニット３０の第１コネクタＣＮ３１に接続されている。第３電力変換ユニット３０の第２コネクタＣＮ３２は、他の電力変換ユニットには接続されていない。

なお、上記の電力変換ユニットの第２コネクタの各端子と、その電力変換ユニットの隣の電力変換ユニットの第１コネクタの各端子は、ケーブルによって同じ端子番号の端子同士が繋がれている。同様に制御ユニット４０と第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１は、ケーブルによって繋がれている。

第３電力変換ユニット３０の第３コネクタＣＮ３３は、他の電力変換ユニットには接続されていない。第３電力変換ユニット３０の第４コネクタＣＮ３４は、第２電力変換ユニット２０の第３コネクタＣＮ２３に接続されている。第２電力変換ユニット２０の第４コネクタＣＮ２４は、第１電力変換ユニット１０の第３コネクタＣＮ１３に接続されている。第１電力変換ユニット１０の第４コネクタＣＮ１４は、制御ユニット４０に接続されている。

なお、上記の電力変換ユニットの第３コネクタの各端子と、その電力変換ユニットの隣の電力変換ユニットの第４コネクタの各端子は、ケーブルによって、同じ端子番号の端子同士が繋がれている。同様に制御ユニット４０と第１電力変換ユニット１０の第４コネクタは、ケーブルによって繋がれている。

また、図１において、第１電力変換ユニット１０、第２電力変換ユニット２０及び第３電力変換ユニット３０の夫々と第１電源（不図示）との間の結線と、第１電力変換ユニット１０、第２電力変換ユニット２０及び第３電力変換ユニット３０の夫々と負荷側（不図示）との間の結線の表記を省略している。なお、第１電源は、電力変換装置１の主回路の電源である。

なお、第１電力変換ユニット１０、第２電力変換ユニット２０及び第３電力変換ユニット３０における論理回路は、例えば、共通の第２電源（不図示）から電力を受けて機能するが、各電力変換ユニット間の電源線と接地線についての表記を省略している。なお、第２電源は、各ユニットにおける論理回路を機能させるための電子回路用電源である。

次に、制御ユニット４０の機能について説明する。
制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０と、第２電力変換ユニット２０と、第３電力変換ユニット３０に対して夫々供給する各スイッチング素子のゲートパルス信号を生成して出力する。例えば、制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０の第１変換部本体１１と、第２電力変換ユニット２０の第２変換部本体２１と、第３電力変換ユニット３０の第３変換部本体３１とに対し、夫々備える各スイッチング素子のゲートパルス信号を並列に供給する。

制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０に対して第１信号Ａと第２信号Ａを供給する。第１信号Ａと第２信号Ａは、第１電力変換ユニット１０が外部に出力する第１信号と第２信号に夫々対応する。第１信号Ａは、第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１に供給される。第２信号Ａは、第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１の第２端子ＴＢ１１２に供給される。例えば、制御ユニット４０は、第１信号Ａと第２信号ＡをＨレベルにして、第１電力変換ユニット１０に対して供給する。なお、制御ユニット４０は、第１信号Ａと第２信号Ａをハイインピーダンスの信号にして出力してもよい。

制御ユニット４０は、第１電力変換ユニット１０から供給される監視信号を受けて、所定の規則に従い判定し、判定の結果により所望の処理を実施する。例えば、制御ユニット４０は、監視信号を、障害状態を検出するための信号として利用して、その障害状態の検出により警報や保護連動依頼等を出力する。

次に、第１電力変換ユニット１０を例に挙げて、第１電力変換ユニット１０における各部の動作について説明する。図２は、実施形態の第１論理処理部１３の構成図である。

第１論理処理部１３は、例えば、故障検出部１３１と、外部インタフェース部１３２と、論理合成部１３３と、出力部１３４とを備える。

故障検出部１３１は、図示されない電圧検出器または電流検出器により検出された電源側電圧、電源電流、出力電流などの判定結果に基づいて、第１電力変換ユニット１０において発生した故障を検出する。

例えば、故障検出部１３１は、検出した故障要因が発生したことを個別に示す個別警報信号と、複数ある故障要因のうちの何れかの故障要因が発生したことを纏めて示す統合警報信号の２種類の警報信号を生成し、夫々出力する。故障検出部１３１は、個別警報信号を論理合成部１３３に供給する。故障検出部１３１は、総合警報信号を出力部１３４に供給する。例えば、故障要因が発生した場合、故障検出部１３１は、個別警報信号をＨレベルにして、統合警報信号をＬレベルにする。

外部インタフェース部１３２は、論理反転型の入力バッファ回路である。外部インタフェース部１３２の入力は、第３コネクタＣＮ１３の第４端子、第５端子、第６端子、及び第７端子の各端子に夫々接続されている。外部インタフェース部１３２は、第３コネクタＣＮ１３の上記の各端子に供給される信号の論理を反転して出力する。

例えば、第３コネクタＣＮ１３の各端子にＬレベルが供給された場合、下流側に位置する第２電力変換ユニット２０等に警報を発するような状態はないことを示す。なお、第３コネクタＣＮ１３の各端子がＨレベルになると、下流側に位置する第２電力変換ユニット２０等に警報を発するような状態があること、下流側に位置する第２電力変換ユニット２０との接続状態に異常があることを示す。下流側に位置する第２電力変換ユニット２０との接続状態に異常があることには、第２電力変換ユニット２０が接続されていない状況が含まれる。

なお、外部インタフェース部１３２は、各信号に対応させてフォトカプラ（不図示）を設けて、第１電力変換ユニット１０と絶縁してもよい。

論理合成部１３３は、トランジスタＱ１と、トランジスタＱ２と、インバータＩＶ１と、インバータＩＶ２と、負論理入力正論理出力型のＡＮＤ回路１３３３と、マスク回路１３３４と、ＯＲゲート１３３５と、を備える。

トランジスタＱ１とトランジスタＱ２は、論理反転型の入力バッファ回路として構成さされている。例えば、各トランジスタは、ｎｐｎ型でエミッタ接地とし、ベースとコレクタが夫々プルアップ抵抗に接続された反転回路をなす。トランジスタＱ１のベースは、図示されていない抵抗を経由して第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１に接続され、そのコレクタがインバータＩＶ１の入力に接続される。インバータＩＶ１の出力には、ＡＮＤ回路１３３３の第１入力が接続される。トランジスタＱ２のベースは、図示されていない抵抗を経由して第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１２に接続され、そのコレクタがインバータＩＶ２の入力に接続される。インバータＩＶ２の出力には、ＡＮＤ回路１３３３の第２入力が接続される。

なお、トランジスタＱ１とインバータＩＶ１は、それらの組み合わせにより、論理維持型の入力バッファ回路１３３１として機能する。同様に、トランジスタＱ２とインバータＩＶ２は、それらの組み合わせにより、論理維持型の入力バッファ回路１３３２として機能する。なお、入力バッファ回路１３３１と入力バッファ回路１３３２は、論理合成部１３３の外部で構成してもよい。

ＡＮＤ回路１３３３は、２入力の回路であり、２つの入力が同時にＬレベルの時のみ出力をＨレベルにする。上記の接続により、ＡＮＤ回路１３３３は、第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１と第１端子ＴＢ１１２の両方にＨレベルが供給される場合に限りＬレベルを出力する。

マスク回路１３３４は、対をなす第１入力と第２入力と、それに対応する出力を有するＡＮＤ回路を、各信号に対応付けて４組有する。各ＡＮＤ回路は、各信号に対応付けられている。上記の各ＡＮＤ回路は、ＡＮＤ回路１３３３と同様に、負論理入力正論理出力型であり、対の入力が同時にＬレベルの時のみ出力をＨレベルにする。

各ＡＮＤ回路の第１入力には、ＡＮＤ回路１３３３からの出力信号が夫々供給される。各ＡＮＤ回路の第２入力には、下流側に位置する第２電力変換ユニット２０等の警報信号が、外部インタフェース部１３２を経て供給される。

論理合成回路１３３５は、対をなす第１入力と第２入力と、それに対応する出力を有するＮＯＲ回路を、４組有する。各ＮＯＲ回路は、各信号に対応付けられている。上記の各ＮＯＲ回路は、正論理入力負論理出力型であり、対の入力が同時にＬレベルの時のみ出力をＨレベルにする。各ＮＯＲ回路の第１入力には、故障検出部１３１の出力から警報信号が供給される。各ＮＯＲ回路の第２入力には、マスク回路１３３４の出力から警報信号が夫々供給される。各ＮＯＲ回路の出力は、出力部１３４の入力に夫々接続される。

出力部１３４は、論理反転型の出力バッファ回路を、各信号に対応付けて有する。例えば、出力バッファ回路は、オープンコレクタ型に結線された１段のトランジスタで構成される。この場合、出力バッファ回路は、論理合成部１３３から出力される信号の論理を反転して、上流側にあたる制御ユニット４０に出力する。例えば、出力部１３４が出力する信号が、ハイインピーダンスになっている場合に、制御ユニット４０は、入力回路にプルアップ抵抗があると、これを受けて警報状態が生じていると判定する。

次に、実施形態の主たる機能について説明する。

（電力変換ユニットの警報信号処理）
第１論理処理部１３は、第１電力変換ユニット１０内の異常（例えば、他基板の故障）を検出すると、上流側のユニットに対し個別警報信号と統合警報信号とを出力する。

第１論理処理部１３は、少なくとも下流側のユニットから供給される個別警報信号の異常（例えば、他基板の故障）を検出すると、上流側のユニットに対し個別警報信号を出力する。この場合、第１論理処理部１３は、統合警報信号を出力しない。

例えば、上記の場合について、論理合成部１３３は、外部インタフェース部１３２から供給される信号がＬレベルである場合に警報信号が出力されている状態とし、Ｈレベルである場合に警報信号が出力されていない状態とする。

（電力変換ユニットが配置された位置に伴う警報マスク処理について）
図３を参照して、電力変換ユニットが配置された位置に伴う警報マスク処理について説明する。図３は、実施形態の警報マスク処理について説明するための図である。

第１論理処理部１３などの各論理処理部は、第１コネクタの第１端子と第２端子の信号レベルが、Ｌレベルに設定された場合に限り、マスク機能を有効化する。

上記の実施形態の構成の場合、第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１と第２端子ＴＢ１１２の信号レベルは、制御ユニット４０によってともにＨレベルに設定されるため、第１論理処理部１３のＡＮＤ回路１３３３によって警報マスク機能は無効化される。

第２電力変換ユニット２０の第１コネクタＣＮ２１の第１端子ＴＢ２１１の信号レベルは、第１電力変換ユニット１０によって設定されたＬレベルになり、その第２端子ＴＢ２１２の信号レベルは、制御ユニット４０によって設定されたＨレベルが第１電力変換ユニット１０を経て設定される。これらにより、第２論理処理部２３（図１）によって警報マスク機能は無効化される。

第３電力変換ユニット３０の第１コネクタＣＮ３１の第１端子ＴＢ３１１の信号レベルは、第２電力変換ユニット２０によって設定されたＬレベルになり、その第２端子ＴＢ３１２の信号レベルは、第１電力変換ユニット１０によって設定されたＬレベルが第２電力変換ユニット２０を経て設定される。これらにより、第３論理処理部３３（図１）によって警報マスク機能は有効化される。

前術の機能により、仮に、第３電力変換ユニット３０が設けられた位置の電磁環境が悪いことなどにより、第３電力変換ユニット３０の第３コネクタＣＮ３３に割り当てられた信号にノイズが混入したとしても、そのノイズに起因する警報信号が誤って発生されることを、第３論理処理部３３のマスク処理により抑制する。

（障害が発生したときの動作）
以下、障害が発生したときの動作について例示する。
（１）第１電力変換ユニット１０において障害が発生した場合：
第１電力変換ユニット１０は、第１論理処理部１３が出力する統合警報信号と個別警報信号とを、出力部１３４を経て制御ユニット４０に出力する。この場合、第１論理処理部１３は、第４コネクタＣＮ１４の第３端子ＴＢ１４３からＨレベルの統合警報信号を出力させる。また、第１論理処理部１３は、第４コネクタＣＮ１４の第４端子ＴＢ１４４から第７端子ＴＢ１４７までの予め定められた何れかの端子にＨレベルの個別警報信号を出力させる。

（２）第３電力変換ユニット３０において障害が発生した場合：
第３電力変換ユニット３０は、第３論理処理部３３が出力する統合警報信号と個別警報信号とを、出力部３３４を経て第２電力変換ユニット２０に出力する。この場合、第３論理処理部３３は、第４コネクタＣＮ３１の第３端子ＴＢ３４３からＨレベルの統合警報信号を出力させる。また、第３論理処理部３３は、第４コネクタＣＮ３１の第４端子ＴＢ３４４から第７端子ＴＢ３４７までの予め定められた何れかの端子にＨレベルの個別警報信号を出力する。

上記の場合、第２電力変換ユニット２０は、上記の通り警報マスク機能は無効化されるため、第３電力変換ユニット３０からのＨレベルの個別警報信号を検出し、上記と同じ種別の個別警報信号を第１電力変換ユニット１０に対してＨレベルで出力する。

また、上記の場合、第１電力変換ユニット１０は、上記の通り警報マスク機能は無効化されるため、第２電力変換ユニット２０からのＨレベルの個別警報信号を検出し、上記と同じ種別の個別警報信号を制御ユニット４０に対してＨレベルで出力する。

なお上記の場合、第１電力変換ユニット１０と、第２電力変換ユニット２０は、第３電力変換ユニット３０が出力する統合警報信号を、夫々中継して、制御ユニット４０に対してＨレベルで出力する。

上記の第３電力変換ユニット３０のように、直列接続の末端に設けられた電力変換ユニットであることが検出されると、マスク回路１３３４が外部インタフェース部１３２の出力信号をマスクして無効化するとよい。

上記の実施形態によれば、第１論理処理部１３と、第２論理処理部２３と、第３論理処理部３３の夫々は、第１信号の論理値と第２信号に対応する第３信号の論理値とに基づいて、論理処理部に対応する電力変換ユニットより下流側からの警報信号を該電力変換ユニットより上流側に送ることを制限することにより、誤検出などによる警報の発報を抑制することができる。

また、各電力変換ユニットは、第１コネクタと第２コネクタとを夫々備える。各電力変換ユニットは、自電力変換ユニットより上流側の電力変換ユニットから供給される第１信号と第２信号を、該自電力変換ユニットの第１コネクタで受けてもよい。これにより、各電力変換ユニットを所定の基準に従い規格化することができ、複数の電力変換ユニットの状態を、信頼度を高めて監視できる。

また、第１論理処理部１３と、第２論理処理部２３と、第３論理処理部３３の夫々は、自電力変換ユニットより上流側から供給される第１信号の論理値と第２信号に対応する第３信号の論理値との論理的な組み合わせ結果に基づいて、該自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する。これにより、例えば、第３論理処理部３３において、第１信号がＬレベルであり、第２信号がＬレベルであり、これらの信号の信号レベルを論理的に組み合わせた結果の第３信号がＨレベルになる。第３論理処理部３３は、上記の結果に基づいて、該自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限することによって、複数の電力変換ユニットの状態を、信頼度を高めて監視できる。

また、第１コネクタＣＮ１１と第２コネクタＣＮ１２は、夫々第１端子ＴＢ１１１と第２端子ＴＢ１１２とを備える。第１電力変換ユニット１０の第１コネクタＣＮ１１の第１端子ＴＢ１１１は、電力変換ユニット１０より上流側の第１電力変換ユニット１０から供給される第１信号を受け、電力変換ユニット１０の第２コネクタＣＮ１２の第１端子ＴＢ１２１は、電力変換ユニット１０において生成される第２信号を出力する。第１電力変換ユニット１０の第２コネクタＣＮ１２の第２端子ＴＢ１２２は、第１電力変換ユニット１０より上流側から供給される第１信号を出力する。これにより、第１電力変換ユニット１０は、後段の第２電力変換ユニット２０などに、第１信号と第２信号を供給することができる。

また、上記の場合、第１論理処理部１３、第２論理処理部２３、及び第３論理処理部３３が同一構成になる。さらに第１電力変換ユニット１０内の第１コネクタＣＮ１１、第２コネクタＣＮ１２、第３コネクタＣＮ１３、及び第４コネクタＣＮ１４と第１論理処理部１３との間の接続と、第２電力変換ユニット２０内の第１コネクタＣＮ２１、第２コネクタＣＮ２２、第３コネクタＣＮ２３、及び第４コネクタＣＮ２４と第２論理処理部２３との間の接続と、第３電力変換ユニット３０内の第１コネクタＣＮ３１、第２コネクタＣＮ３２、第３コネクタＣＮ３３、及び第４コネクタＣＮ３４と第３論理処理部３３との間の接続が、共通になる。したがって、第１電力変換ユニット１０、第２電力変換ユニット２０、及び第３電力変換ユニット３０に対する予備の電力変換ユニットは、共通化することができる。これによれば、上記の共通化により電力変換ユニットの種別が整理され、予備ユニットを備える際にも電力変換ユニットごとに備える必要がないため、コストの低減につながる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電力変換装置は、第１論理処理部と、第２論理処理部と、第３論理処理部と、制御部と、を持つ。第１論理処理部は、第１電力変換ユニットに設けられ、前記第１電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第１電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。第２論理処理部は、第２電力変換ユニットに設けられ、前記第２電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第２電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。第３論理処理部は、第３電力変換ユニットに設けられ、前記第３電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第３電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る。制御部は、前記第１論理処理部の上流側に配置され、少なくとも前記第１論理処理部に電気的に接続され、前記第１電力変換ユニットから前記第３電力変換ユニットまでの各電力変換ユニットを監視する。前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部は、記載の順に電気的に接続される。少なくとも前記第１電力変換ユニットと前記第２電力変換ユニットの夫々は、自電力変換ユニットより上流側から供給される第１信号と、該自電力変換ユニットにおいて生成する第２信号を下流側に出力する。前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部の夫々は、前記第１信号の論理値と前記第２信号に対応する第３信号の論理値とに基づいて、自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を該自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する。これにより、組み合わせて機能させる複数の電力変換ユニットの状態を、信頼度を高めて監視できる電力変換装置を提供することができる。

上記の制御装置は、その少なくとも一部を、ＣＰＵなどのプロセッサがプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部で実現してもよく、全てをＬＳＩ等のハードウェア機能部で実現してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上記で例示した交流の３相に対して、電力変換ユニットを１つずつ割り付けた事例について説明したがこれに制限されることなく、複数の電力変換ユニットを割り付けてもよい。その複数の電力変換ユニットについても、警報信号を監視するために、同じ系列で直列に接続してもよい。

１…電力変換装置、１０…第１電力変換ユニット、１１…第１変換部本体、１２…第１判定部、１３…第１論理処理部、２０…第２電力変換ユニット、２１…第２変換部本体、２２…第２判定部、２３…第２論理処理部、３０…第３電力変換ユニット、３１…第３変換部本体、３２…第３判定部、３３…第３論理処理部、４０…制御ユニット、ＣＮ１１、ＣＮ２１、ＣＮ３１…第１コネクタ、ＣＮ１２、ＣＮ２２、ＣＮ３２…第２コネクタ、ＣＮ１３、ＣＮ２３、ＣＮ３３…第３コネクタ、ＣＮ１４、ＣＮ２４、ＣＮ３４…第４コネクタ

Claims

第１電力変換ユニットに設けられ、前記第１電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第１電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る第１論理処理部と、
第２電力変換ユニットに設けられ、前記第２電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第２電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る第２論理処理部と、
第３電力変換ユニットに設けられ、前記第３電力変換ユニットに係る警報信号と、前記第３電力変換ユニットより下流側からの警報信号とを上流側に送る第３論理処理部と、
前記第１論理処理部の上流側に配置され、少なくとも前記第１論理処理部に電気的に接続され、前記第１電力変換ユニットから前記第３電力変換ユニットまでの各電力変換ユニットを監視する制御部と、
を備え、
前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部は、記載の順に電気的に接続され、
少なくとも前記第１電力変換ユニットと前記第２電力変換ユニットの夫々は、
自電力変換ユニットより上流側から供給される第１信号と、該自電力変換ユニットにおいて生成する第２信号を下流側に出力し、
前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部の夫々は、
前記第１信号の論理値と前記第２信号に対応する第３信号の論理値とに基づいて、自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を該自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する、
電力変換装置。
前記各電力変換ユニットは、第１コネクタと第２コネクタとを夫々備え、
前記各電力変換ユニットは、自電力変換ユニットより上流側の電力変換ユニットから供給される前記第１信号と前記第２信号を、該自電力変換ユニットの前記第１コネクタで受ける、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１コネクタと前記第２コネクタは、夫々第１端子と第２端子とを備え、
前記自電力変換ユニットの前記第１コネクタの第１端子は、自電力変換ユニットより上流側から供給される前記第１信号を受け、
前記自電力変換ユニットの前記第２コネクタの第１端子は、自電力変換ユニットにおいて生成される前記第２信号を出力し、
前記自電力変換ユニットの前記第２コネクタの第２端子は、自電力変換ユニットより上流側から供給される前記第１信号を出力する、
請求項２に記載の電力変換装置。
前記第１論理処理部と、前記第２論理処理部と、前記第３論理処理部の夫々は、
自電力変換ユニットより上流側から供給される前記第１信号の論理値と前記第２信号に対応する第３信号の論理値との論理的な組み合わせ結果に基づいて、該自電力変換ユニットより下流側からの警報信号を前記自電力変換ユニットより上流側に送ることを制限する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。