JP5989440B2 - インバータ故障自動切換システム - Google Patents

Description

本発明は、インバータ故障自動切換システムに関するものである。

インバータ装置で誘導電動機（モータ）を可変速運転する駆動装置は、ファンあるいはポンプなどの各種機械（負荷）を可変速駆動するのに広く用いられている。そして、故障等による停止の影響を回避するため、インバータ装置を二重化し、一方が故障したときに他方のインバータ装置に切り換え、負荷の停止を短時間で済むようにしている。

例えば、インバータ装置の故障時に他のインバータ装置に切り換える場合、電動機の端子電圧の周波数と位相を常時検出し、故障時に切換インバータに設定するものである（例えば、特許文献１参照。）。

また、並列運転される複数台のインバータシステムにおいて、インバータの故障を検出し、系統を切り換えることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

複数種類のモータの制御を有するインバータ装置において、インバータユニットが１台でも故障した場合は、インバータ装置を一旦停止して、故障したインバータユニットを手動で取外し該当箇所に予備インバータユニットを実装し、駆動するモータの容量に応じた定数等から成る所定の設定値（パラメータ）を設定する必要があった。

故障が起きた場合には、主回路を遮断し、安全を確認後、故障した該当インバータユニットを取り外し、予備インバータユニットに対して所定の設定値を設定し、予備インバータユニットへの切換ＯＫの確認後、システムを再起動させている。

特開２００８−５６２４号公報 特開平８−２８９４７５号公報

あるユニットに故障が起きた場合であっても、例えば製造ラインを早期に復帰させる要請がある一方、故障そのものはいつ起きるか予測不可能である。

この為、場合によってはインバータユニットの交換に時間がかかり設備を長時間止めたり、慣れない作業で設定ミスが発生して後戻りや、間違った設定で電動機及び機械設備の故障にまで至ってしまうこともあった。インバータシステムの故障したインバータユニットを交換する場合は、インバータシステムを停止して、予備のインバータユニットに取り替えざるを得ないという問題点があった。

そこで、本発明は、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、その目的は、インバータシステムの故障を監視し、故障したインバータユニットがあれば、予備インバータユニット側に自動で切換えることにより設備の早期立ち上げをすることができるインバータ故障自動切換システムを提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、駆動するモータの容量に応じた定数等から成る設定値が設定された複数種のインバータユニットを備えたインバータ装置と、前記インバータユニットと切換可能な複数種の予備インバータユニットを備えた実装予備インバータ装置と、前記設定値を前記インバータユニット毎に保持し、前記インバータユニットのいずれかの故障を検出した場合には、故障した前記インバータユニットの設定値を前記実装予備インバータ装置内の対応する前記予備インバータユニットに設定するとともに、前記予備インバータユニットへの設定値の設定が正常にできた後、故障した前記インバータユニットから前記予備インバータユニットに接続を切換えるインバータ切換盤と、前記インバータユニットのいずれかが故障の場合、前記インバータ装置が制御するモータとの接続を遮断する切換遮断器とを、備えることを特徴とするインバータ故障自動切換システムが提供される。

本発明によれば、故障したインバータユニットを予備インバータユニット側に自動で切換えることにより、一連の交換が遅滞なく実行されるので、設備の早期立ち上げをすることができる。

本発明の一実施形態に係るインバータ故障自動切換システムの構成を示す構成図である。 制御処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

本実施形態に係るインバータ故障自動切換システムは、インバータ装置において、使用中のインバータユニットが故障したことを検出して実装予備のインバータユニットに自動で切換える。また、故障したインバータユニットの設定値を自動で設定することで、手動による交換が不要でかつ交換時間の短縮を可能とする。

図１は、本発明の一実施形態に係るインバータ故障自動切換システムの構成を示す図である。

図１に示すように、インバータ故障自動切換システム１０は、主として、インバータ装置１と、インバータ切換盤２と、実装予備インバータ装置３と、切換遮断器４と、制御するモータＭから構成されている。

インバータ装置１は、複数台のモータを制御するもので、直流電圧を変換するコンバータ（図示しない）等の他にそれぞれのモータの容量に対応したインバータユニット５ａ、５ｂ、５ｃ・・・を多段積みで備えている。各インバータユニット５ａ、５ｂ、５ｃ・・・は、駆動するモータの容量に応じた定数等から成る設定値がそれぞれ設定されている。

実装予備インバータ装置３は、インバータ装置１の予備機として機能するものである。実装予備インバータ装置３は、インバータ装置１が備えているのと同様な構成の複数のインバータユニット６ａ、６ｂ、６ｃ・・・を備えている。インバータユニット６ａは、インバータユニット５ａと同じ設定値を設定することにより、代替ユニットの機能を発揮する。同様に、インバータユニット６ｂは、インバータユニット５ｂと同じ設定値を設定することにより、代替ユニットの機能を発揮する。

インバータ切換盤２は、インバータ装置１内のインバータユニット５ａ、５ｂ、５ｃ・・・の故障の有無を判定し、故障の場合には、実装予備インバータ装置３内のインバータユニット６ａ、６ｂ、６ｃ・・・との切換を制御する。インバータ切換盤２は、例えばＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で構成し、切換制御用の処理プログラムの他に、インバータユニット５ａ、５ｂ、５ｃ・・・の設定値を不揮発性メモリに保持している。不揮発性メモリとしては、例えば電気的に消去・書換可能なＥＥＰＲＯＭが好適である。処理プログラムは、多段積みされたインバータユニットのうち、いずれが故障しているかを自己診断する。切換制御の詳細は、後述する。

切換遮断器４は、実装予備インバータ装置３内のインバータユニット６ａ、６ｂ、６ｃ・・・への切換の際、安全確保のため、制御するモータＭとの接続を遮断する。

次に、以上のように構成されたインバータ故障自動切換システムの制御処理について説明する。図２は、制御処理の流れを説明するフローチャートである。

まず、インバータ装置１が異常か否かを判定する（ステップＳ２１）。

インバータ装置１が異常の場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）には、故障しているインバータユニット５ａを電動機から切り離す（ステップＳ２２）。インバータユニット５ａの故障要因としては、例えば、過電流、内蔵ファンの回転不良、ヒューズ断等が予想される。

さらには、アラーム信号を出力する（ステップＳ２３）。一般的に、システムの運用状況は、操作盤を介してオペレータによって監視されている。そこで、アラーム信号を操作盤に対して出力し、例えば操作盤上に設けられるグラフィックパネルで、インバータユニットの故障の発生を知らしめるものである。

尚、インバータ装置１が異常でない場合（ステップＳ２１でＮｏ）には、ステップＳ２１を繰り返す。

次に、故障しているインバータユニット５ａの設定値を、実装予備インバータ装置３内のインバータユニット６ａに設定する（ステップＳ２４）。設定する設定値は、インバータ切換盤２内に備えた不揮発性メモリに保持している。

次いで、設定値を正常に設定できたか否かを判定する（ステップＳ２５）。このステップを設けるのは、例えば、システム内の断線等による支障の有無を調べるためである。また、設定値の設定には若干の時間を要するので、設定時間を確保する狙いもある。

設定値を正常に設定できた場合には、予備のインバータユニット６ａに接続を切換える（ステップＳ２６）。

次に、自動あるいは手動の選択の確認を実行する（ステップＳ２７）。システムが一旦停止しているので、再起動に際してオペレータの確認等を要する場合がある。そこで、自動あるいは手動の選択を、例えば、操作盤上に設けられる押しボタン等の状況で確認する。

次いで、「自動」が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２８）。「自動」が選択された場合（ステップＳ２８でＹｅｓ）には、インバータ故障自動切換システムの再起動を実行する（ステップＳ２９）。

「自動」が選択されない場合（ステップＳ２８でＮｏ）には、操作者による「手動」操作を確認後、インバータ故障自動切換システムの再起動を実行する（ステップＳ３０）。

本実施形態によれば、故障した制御装置（ユニット）を、予備インバータユニット（ユニット）側に自動で切換えることにより一連の交換作業を手動で実施しない為、設備の早期立ち上げをすることができる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１・・・インバータ装置
２・・・インバータ切換盤
３・・・実装予備インバータ装置
４・・・切換遮断器
５ａ、５ｂ、５ｃ・・・インバータユニット
６ａ、６ｂ、６ｃ・・・インバータユニット

Claims (5)

1. 駆動するモータの容量に応じた定数等から成る設定値が設定された複数種のインバータユニットを備えたインバータ装置と、
   前記インバータユニットと切換可能な複数種の予備インバータユニットを備えた実装予備インバータ装置と、
   前記設定値を前記インバータユニット毎に保持し、前記インバータユニットのいずれかの故障を検出した場合には、故障した前記インバータユニットの設定値を前記実装予備インバータ装置内の対応する前記予備インバータユニットに設定するとともに、前記予備インバータユニットへの設定値の設定が正常にできた後、故障した前記インバータユニットから前記予備インバータユニットに接続を切換えるインバータ切換盤と、
   前記インバータユニットのいずれかが故障の場合、前記インバータ装置が制御するモータとの接続を遮断する切換遮断器とを、
   備えることを特徴とするインバータ故障自動切換システム。
2. 前記インバータ切換盤は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で構成し、切換制御用の処理プログラム及び前記設定値を不揮発性メモリに保持していることを特徴とする請求項１に記載のインバータ故障自動切換システム。
3. 前記インバータ装置は、前記インバータユニットを多段積みで備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインバータ故障自動切換システム。
4. 前記インバータ切換盤は、前記インバータユニットの故障を検出した場合には、アラーム信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインバータ故障自動切換システム。
5. 前記予備インバータユニットに切換後、自動で再起動するかあるいはオペレータの手動操作を介して再起動するかを選択可能な請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインバータ故障自動切換システム。

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