JP6410897B1 - Power converter - Google Patents
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Abstract
【課題】出力電圧センサを無駄にすることなく、出力電圧の制御精度やバラツキを向上させた電力変換装置を得る。【解決手段】入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路３と、入力または出力電圧を測定する電圧測定部１、８、９と、電圧測定部の測定値に基づいて電力変換回路の故障を判定する故障判定部７と、電圧測定部の測定値と故障判定部の判定結果に基づいて電力変換回路の電力変換制御を行う制御部６とを備えた電力変換装置において、電圧測定部は、電圧制御範囲内の制御用電圧を測定する制御用電圧測定部８と、電圧制御範囲外の故障判定用電圧を測定する故障判定用電圧測定部９を備え、故障判定部７は故障判定用電圧測定部９で測定された故障判定用電圧に基づいて電力変換回路の故障を判定し、制御部６は制御用電圧測定部で測定された制御用電圧に基づいて電力変換回路の電力変換制御を行う。【選択図】図１The present invention provides a power converter that improves output voltage control accuracy and variation without wasting an output voltage sensor. A power conversion circuit 3 that converts an input voltage into a desired output voltage, voltage measurement units 1, 8, and 9 that measure an input or output voltage, and a power conversion circuit based on a measurement value of the voltage measurement unit. A voltage measurement unit comprising: a failure determination unit 7 that determines a failure; and a control unit 6 that performs power conversion control of a power conversion circuit based on a measurement value of the voltage measurement unit and a determination result of the failure determination unit. Includes a control voltage measurement unit 8 that measures a control voltage within the voltage control range and a failure determination voltage measurement unit 9 that measures a failure determination voltage outside the voltage control range. The failure of the power conversion circuit is determined based on the failure determination voltage measured by the voltage measuring unit 9, and the control unit 6 performs power conversion of the power conversion circuit based on the control voltage measured by the control voltage measurement unit. Take control. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、「入力電力」を所望の「出力電力」に制御する電力変換装置に係り、特に高精度かつバラツキなく「入力電力」を所望の「出力電力」に制御することができる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter that controls “input power” to a desired “output power”, and in particular, a power converter that can control “input power” to a desired “output power” with high accuracy and no variation. It is about.
従来、出力電圧センサが故障しても電力変換装置の運転を継続させるために、出力電圧センサを複数設け、一方の出力電圧センサが故障した時には、正常な予備の出力電圧センサに置き換えて運転を継続する１ｏｏ２Ｄ（１ out of 2 channel with Diagnostics）の安全アーキテクチャが提案されている（例えば非特許文献１参照）。 Conventionally, in order to continue the operation of the power conversion device even if the output voltage sensor fails, multiple output voltage sensors are provided, and when one output voltage sensor fails, the operation is replaced with a normal spare output voltage sensor. A continuous 1oo2D (1 out of 2 channel with Diagnostics) safety architecture has been proposed (see Non-Patent Document 1, for example).
また、電力変換回路の故障により、測定した出力電圧が規定値以上や以下となった場合に電力変換を停止させるために、出力電圧センサは出力電圧制御範囲外の出力電圧も測定する必要がある（例えば特許文献１参照）。 Also, in order to stop power conversion when the measured output voltage exceeds or falls below the specified value due to a failure in the power conversion circuit, the output voltage sensor must also measure the output voltage outside the output voltage control range. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、出力電圧センサを複数設けても、一方の出力電圧センサが故障するまで、正常な予備の出力電圧センサは使用されない課題があった。
また、電力変換回路の故障を判定するため、出力電圧センサは、出力電圧の制御範囲外までの出力電圧を測定する必要があり、出力電圧の分解能が低い。このため、出力電圧を目標値に制御するための制御精度が悪化する課題があった。
However, even if a plurality of output voltage sensors are provided, there is a problem that a normal spare output voltage sensor is not used until one output voltage sensor fails.
Moreover, in order to determine the failure of the power conversion circuit, the output voltage sensor needs to measure the output voltage outside the control range of the output voltage, and the resolution of the output voltage is low. Therefore, there is a problem that the control accuracy for controlling the output voltage to the target value is deteriorated.
また、例えば、出力電圧制御範囲内０〜５００Ｖ、出力電圧制御範囲外０〜１０００Ｖの出力電圧を出力電圧センサで０〜５Ｖのアナログ値に変換するために、分圧回路による分圧比を夫々１００、２００とした場合、出力電圧制御範囲内を測定する出力電圧センサにおいて、アナログ値２Ｖは、２Ｖ×１００＝２００Ｖの出力電圧に換算される。出力電圧制御範囲外を測定する出力電圧センサにおいて、アナログ値１Ｖは、１Ｖ×２００＝２００Ｖの出力電圧に換算される。しかしながら、分圧回路のバラツキやアナログ値からのＡ／Ｄ変換バラツキにより、アナログ値が０．１Ｖバラツクと、出力電圧制御範囲内では、（２．０Ｖ±０．１Ｖ）×１００＝２００Ｖ±１０Ｖ、出力電圧制御範囲外では、（１．０Ｖ±０．１Ｖ）×２００＝２００Ｖ±２０Ｖの出力電圧に換算され、出力電圧制御範囲外までの出力電圧を測定すると、出力電圧のバラツキが大きくなり、この出力電圧の測定値を制御に使用すると出力電圧のバラツキが大きくなってしまうといった課題があった。 Further, for example, in order to convert an output voltage of 0 to 500 V within the output voltage control range and 0 to 1000 V outside the output voltage control range into an analog value of 0 to 5 V by the output voltage sensor, the voltage dividing ratio by the voltage dividing circuit is 100 respectively. , 200, in the output voltage sensor that measures the output voltage control range, the analog value 2V is converted into an output voltage of 2V × 100 = 200V. In the output voltage sensor that measures outside the output voltage control range, the analog value 1V is converted into an output voltage of 1V × 200 = 200V. However, due to variations in the voltage divider circuit and A / D conversion from the analog value, the analog value is 0.1 V, and within the output voltage control range, (2.0 V ± 0.1 V) × 100 = 200 V ± 10 V When the output voltage is outside the output voltage control range, the output voltage is converted to an output voltage of (1.0V ± 0.1V) × 200 = 200V ± 20V. When the measured value of the output voltage is used for control, there is a problem that the variation of the output voltage becomes large.
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、制御用電力（電圧または電流）を測定する制御用測定部と故障判定用電力（電圧または電流）を測定する故障判定用測定部を設け、制御用測定部で測定した電力に基づいて電力変換回路の電力変換制御を行い、故障判定用測定部で測定した電力に基づいて電力変換回路の故障判定を行うことで、電力の制御精度やバラツキを向上させた電力変換装置を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a control measurement unit that measures control power (voltage or current) and a failure determination that measures failure determination power (voltage or current). By providing a measurement unit for the power, performing power conversion control of the power conversion circuit based on the power measured by the control measurement unit, and determining the failure of the power conversion circuit based on the power measured by the measurement unit for failure determination, It is an object of the present invention to obtain a power conversion device with improved power control accuracy and variation.
この発明の電力変換装置は、入力電力を所望の出力電力に変換する電力変換回路と、入力電力または出力電力を測定する測定部と、測定部の測定値に基づいて電力変換回路の故障を判定する故障判定部と、測定部の測定値と故障判定部の判定結果に基づいて電力変換回路の電力変換制御を行う制御部とを備えた電力変換装置において、測定部は、制御範囲内の制御用電力を測定する制御用測定部と、制御範囲外の故障判定用電力を測定する故障判定用測定部を備え、故障判定部は、故障判定用測定部の測定値に基づいて電力変換回路の故障を判定し、制御部は、制御用測定部の測定値に基づいて電力変換回路の電力変換制御を行うようにしたものである。 The power conversion device according to the present invention includes a power conversion circuit that converts input power into desired output power, a measurement unit that measures input power or output power, and a failure of the power conversion circuit based on a measurement value of the measurement unit And a control unit that performs power conversion control of the power conversion circuit based on a measurement value of the measurement unit and a determination result of the failure determination unit. A measurement unit for control that measures power for operation and a measurement unit for failure determination that measures power for determination of failure outside the control range, and the failure determination unit is based on the measured value of the measurement unit for failure determination. The failure is determined, and the control unit performs power conversion control of the power conversion circuit based on the measurement value of the control measurement unit.
この発明では、入力または出力電力（電圧または電流）を測定する測定部を複数設ける際、制御用電力を測定する測定部と故障判定用電力を測定する測定部に役割を分担することで、電力測定部を無駄にすることなく、電力の分解能を向上させた制御用電力に基づいて電力変換回路の運転を行い、制御範囲外の電力を測定する故障判定用電力に基づいて電力変換回路の故障判定を行うことで、故障判定機能を逸することなく電力の制御精度やバラツキを向上させた電力変換装置を提供できる。 In this invention, when providing a plurality of measuring units for measuring input or output power (voltage or current), the power is divided into a measuring unit for measuring control power and a measuring unit for measuring failure determination power. Power conversion circuit operation based on control power with improved power resolution without wasting the measurement unit, and power conversion circuit failure based on failure determination power that measures power outside the control range By performing the determination, it is possible to provide a power conversion device that improves power control accuracy and variation without losing the failure determination function.
以下、この発明の電力変換装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
また、ここでは電力（電圧または電流）変換として出力電圧を制御する電力変換装置について記載するが、その他、入力電流や入力電圧、出力電流を制御する電力変換装置については、出力電圧を夫々読み替えればよいため説明を省略する。
Hereinafter, the power converter of the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In addition, a power conversion device that controls the output voltage as power (voltage or current) conversion is described here, but for the power conversion device that controls the input current, input voltage, and output current, the output voltage can be read separately. Description is omitted because it is sufficient.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成の一例を示す構成図である。図１において、電力変換装置１００は、入力電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換回路３、入力電圧を測定する電圧測定部としての入力電圧センサ１、入力電流を測定する電流測定部としての入力電流センサ２、電圧制御範囲内の制御用出力電圧を測定する制御用出力電圧測定部としての制御用出力電圧センサ８、電圧制御範囲外の故障判定用出力電圧を測定する故障判定用出力電圧測定部としての故障判定用出力電圧センサ９、出力電流を測定する電流測定部としての出力電流センサ１０を備えている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an example of the configuration of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a
電力変換装置１００は、さらに制御部６と故障判定部７を備え、故障判定部７は故障判定用出力電圧センサ９で測定された故障判定用電圧に基づいて電力変換回路３の故障を判定し、制御部６は制御用出力電圧センサ８で測定された制御用電圧に基づいて電力変換回路３の電力変換制御を行う。
電力変換回路３の入力側には電源（ここでは交流電源として示されている）１２が、出力側に出力負荷１３が接続されている。
The
A power source (shown here as an AC power source) 12 is connected to the input side of the
電力変換回路３は、ダイオード、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー素子４、及びリアクトル又はトランス等の磁性部品５を有する。パワー素子４又は磁性部品５は、電力損失による発熱量が大きく、最悪熱破壊につながるため、冷却器（図示省略）により冷却される。
The
電力変換装置１００の入力端子間には、入力電圧値Ｖ１を測定する入力電圧センサ１が接続され、一方の入力端子と電力変換回路３の間には、入力電流値Ｉ１を測定する入力電流センサ２が接続されている。また、電力変換装置１００の出力端子間には、出力電圧制御範囲内（図２の規定値Ａから規定値Ｂまで）の制御用出力電圧値Ｖ２を測定する制御用出力電圧センサ８と、出力電圧故障判定範囲内（図２の規定値Ｃ［Ｃ≦Ａ］から規定値Ｄ［Ｂ≦Ｄ］まで）の故障判定用出力電圧値Ｖ２’を測定する故障判定用出力電圧センサ９が接続され、一方の出力端子と電力変換回路３の間には、出力電流値Ｉ２を測定する出力電流センサ１０が接続されている。
An input voltage sensor 1 that measures an input voltage value V1 is connected between the input terminals of the
測定部１１は、入力電圧センサ１で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流センサ２で測定された入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧センサ８で測定された制御用出力電圧値Ｖ２、故障判定用出力電圧センサ９で測定された故障判定用出力電圧値Ｖ２’、出力電流センサ１０で測定された出力電流値Ｉ２をそれぞれ入力して、故障判定部７や制御部６に測定結果を送る。
The
故障判定部７は、測定部１１から送られた測定値に基づき、各センサ１、２、８、９、１０が故障しているか否かを判定する。また、故障判定部７は、各センサが全て『正常』の場合、各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか否かを判定し、判定結果を制御部６に送る。
The failure determination unit 7 determines whether each of the
制御部６は、故障判定部７から受け取った電力変換回路３の故障判定結果が『正常』の場合、測定部１１からの出力である各センサ１、２、８、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
When the failure determination result of the
ここで、各センサの出力から電圧値や電流値への変換は、通常、センサが出力するアナログ値をＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換器にてディジタル値のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）に変換し、所定の換算式を演算することにより行われる。
また、上記Ａ／Ｄ変換器を含め、故障判定部７での故障判定と電圧値や電流値への演算、及び制御部６での制御は、通常、１つのＭＰＵ（Micro-Processing Unit）で行われる。例えば、各センサ１、２、８、９、１０からのアナログ値のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換部（図示省略）、故障判定部７、制御部６が１つのＭＰＵ内に構成されている。
Here, the conversion from the output of each sensor into a voltage value or a current value is usually performed by converting an analog value output from the sensor into a digital sensor voltage (A / D) by an A / D (Analog-to-Digital) converter. Value) and calculating a predetermined conversion formula.
Further, including the A / D converter, the failure determination in the failure determination unit 7, the calculation to the voltage value and the current value, and the control in the
なお、電力変換回路３の制御に用いる制御用出力電圧センサ８は、出力電圧の分解能が故障判定用出力電圧センサ９より高く測定できるよう構成されている。
例えば、ＭＰＵにおいてアナログ値を１２ｂｉｔ（４０９６分割）のＡ／Ｄ変換器にてＡ／Ｄ変換を行い、制御用出力電圧値Ｖ２の範囲を１００Ｖから３０４．８Ｖ、パワー素子４の耐圧などから決まる故障判定用出力電圧値Ｖ２’の範囲を０Ｖから４０９．６Ｖ、とした場合、
The control output voltage sensor 8 used for controlling the
For example, in the MPU, an analog value is A / D converted by a 12-bit (4096 division) A / D converter, and the range of the control output voltage value V2 is determined from 100V to 304.8V, the breakdown voltage of the power element 4, and the like. When the range of the failure determination output voltage value V2 ′ is from 0V to 409.6V,
制御用出力電圧値Ｖ２の分解能＝(３０４．８Ｖ−１００Ｖ)／４０９６
＝０．０５Ｖ／ｂｉｔ （式１）
故障判定用出力電圧値Ｖ２’の分解能＝(４０９．６Ｖ−０Ｖ)／４０９６
＝０．１Ｖ／ｂｉｔ （式２）
となり、制御用出力電圧値Ｖ２は、０．０５Ｖの分解能で、故障判定用出力電圧値Ｖ２’は、０．１Ｖの分解能で出力電圧を測定できる。
また、アナログ値のバラツキによりＡ／Ｄ値が１ｂｉｔばらついたとしても、故障判定用出力電圧値Ｖ２’のバラツキ０．１Ｖに比べて、制御用出力電圧値Ｖ２のバラツキ０．０５Ｖとなりバラツキを抑えることができる。
Resolution of control output voltage value V2 = (304.8V-100V) / 4096
= 0.05V / bit (Formula 1)
Resolution of output voltage value V2 ′ for failure determination = (409.6V−0V) / 4096
= 0.1V / bit (Formula 2)
Thus, the control output voltage value V2 can be measured with a resolution of 0.05V, and the failure determination output voltage value V2 'can be measured with a resolution of 0.1V.
Even if the A / D value varies by 1 bit due to the variation in the analog value, the variation in the output voltage value V2 for control is 0.05 V compared to the variation in the output voltage value V2 ′ for failure determination of 0.1 V, and the variation is suppressed. be able to.
このように構成される電力変換装置の制御方法について図１及び図２を参照しながら説明する。
まず、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）が所定値以下または所定値以上であるか否かを判定し、各センサ１、２、８、９、１０が故障しているか正常であるかを判定する。
次に、故障判定部７は、各センサが全て『正常』の場合、各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか否かを判定する。
A method for controlling the power conversion device configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
First, the failure determination unit 7 determines whether or not the sensor voltage (A / D value) of each of the
Next, when all the sensors are “normal”, the failure determination unit 7 converts the output of each sensor into a voltage value or a current value, and determines whether or not the
例えば、図２に示すように故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ［Ｃ≦Ｅ≦Ａ］（マージンを考慮して規定値Ａよりも小さくしている）以上、かつ規定値Ｆ［Ｂ≦Ｆ≦Ｄ］（マージンを考慮して規定値Ｂより大きくしている）以下であるか否かを判定し、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上、かつ規定値Ｆ以下の場合は、『正常』の判定結果を、規定値Ｅ未満または規定値Ｆより大であれば『故障』の判定結果を制御部６に送る。
なお、故障判定部７は、各センサのどれかが『故障』の場合、電力変換回路３が『故障』として、判定結果を制御部６に送る。
For example, as shown in FIG. 2, the failure determination output voltage value V2 ′ is equal to or greater than a specified value E [C ≦ E ≦ A] (which is smaller than the specified value A in consideration of a margin) and the specified value F [ B ≦ F ≦ D] (which is larger than the specified value B in consideration of a margin) or less, and the failure determination output voltage value V2 ′ is not less than the specified value E and not more than the specified value F. In the case of “”, if the “normal” determination result is less than the specified value E or greater than the specified value F, the “failure” determination result is sent to the
The failure determination unit 7 sends a determination result to the
制御部６は、故障判定部７から受け取った電力変換回路３の故障判定結果が『正常』の場合、測定部１１の出力である各センサ１、２、８、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
また、制御部６は、故障判定部７から受け取った電力変換回路３の故障判定結果が『故障』の場合、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御を停止する。
When the failure determination result of the
Further, when the failure determination result of the
つまり、故障判定部７は、出力電圧の分解能が低いが測定範囲の広い故障判定用出力電圧値Ｖ２’に基づいて、電力変換回路３の故障を判定する。また、制御部６は、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
電力変換回路３は、出力電圧の分解能が高い制御用出力電圧値Ｖ２を用いて電力変換制御されるため、出力電圧を高精度に目標値に制御することができる。また、アナログ値のバラツキよりＡ／Ｄ値が１ｂｉｔばらついたとしても、故障判定用出力電圧値Ｖ２’に比べて、制御用出力電圧値Ｖ２のバラツキを抑えることができる。
That is, the failure determination unit 7 determines a failure of the
Since the
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、電力変換制御を、電力変換装置１００に使用されている、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、制御用出力電圧センサ８、及び出力電流センサ１０の値を用いて実施し、電力変換回路３の故障判定を、故障判定用出力電圧センサ９の値を用いて実施することで、出力電圧センサを無駄にすることなく、出力電圧の制御精度やバラツキを向上させた電力変換装置を提供できる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the power conversion control is performed in the
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２における電力変換装置について図に基づいて説明する。
この発明の実施の形態２に係わる電力変換装置は、図１に示した実施の形態１と同様の構成である。
実施の形態１では、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のどれかが『故障』の場合、電力変換回路３が『故障』として、判定結果を制御部６に送っていたが、実施の形態２の発明では、制御用出力電圧センサ８が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、電力変換回路３は、故障判定用出力電圧値Ｖ２’に従って電力変換制御が可能にしたものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a power conversion device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
The power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
In the first embodiment, when any of the
実施の形態２では、制御用出力電圧センサ８が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、故障判定部７は電力変換回路３が『正常（分解能低下）』として、判定結果を制御部６に送付する。
このように構成される電力変換装置の制御方法について図１及び図３を参照しながら説明する。
In the second embodiment, when the control output voltage sensor 8 is “failure” and all other sensors are “normal”, the failure determination unit 7 determines that the
A method for controlling the power conversion device configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
まず、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）が所定値以上または所定値以下であるか否かを判定し、各センサ１、２、８、９、１０が故障しているか正常であるかを判定する。
次に、故障判定部７は、各センサが全て『正常』の場合、各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか、例えば、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上または規定値Ｆ以下であるか否かを判定し、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上かつ規定値Ｆ以下の場合は、『正常』の判定結果を、規定値Ｅ未満または規定値Ｆより大であれば『故障』の判定結果を制御部６に送る。
First, the failure determination unit 7 determines whether the sensor voltage (A / D value) of each
Next, when all the sensors are “normal”, the failure determination unit 7 performs conversion from the output of each sensor to a voltage value or a current value to determine whether the
また、故障判定部７は、制御用出力電圧センサ８が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、正常である各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか、例えば、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上または規定値Ｆ以下であるか否かを判定し、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上かつ規定値Ｆ以下の場合は、『正常（分解能低下）』の判定結果を、規定値Ｅ未満または規定値Ｆより大であれば『故障』の判定結果を制御部６に送る。
Also, the failure determination unit 7 converts the output of each normal sensor to a voltage value or a current value when the control output voltage sensor 8 is “failure” and all other sensors are “normal”. Whether or not the
制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『正常』の場合、測定部１１の出力である各センサ１、２、８、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
When the determination result received from the failure determination unit 7 is “normal”, the
また、制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『正常（分解能低下）』の場合、測定部１１の出力である各センサ１、２、９、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、故障判定用出力電圧値Ｖ２’、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
In addition, when the determination result received from the failure determination unit 7 is “normal (decrease in resolution)”, the
なお、制御部６は、制御用出力電圧値Ｖ２に比べて出力電圧の分解能が低い故障判定用出力電圧値Ｖ２’を用いて電力変換制御を行うため、制御ゲインを小さくすることで過渡応答時の過電圧検出を防止し、制御電圧範囲を狭めることで安全側にて運転を継続することができる。
また、制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『故障』の場合、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御を停止する。
Note that the
In addition, when the determination result received from the failure determination unit 7 is “failure”, the
以上より、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０の故障を判定する。制御用出力電圧センサ８が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、制御部６は、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、故障判定用出力電圧値Ｖ２’、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
よって、電力変換回路３は、制御用出力電圧センサ８が故障しても、故障判定用出力電圧値Ｖ２’を用いて電力変換制御されるため、一方の出力電圧センサが故障した時には、正常な出力電圧センサに置き換えて運転を継続することができる。
From the above, the failure determination unit 7 determines the failure of each
Therefore, even if the control output voltage sensor 8 fails, the
以上のようにこの発明の実施の形態２によれば、制御用出力電圧センサ８が故障した場合には、電力変換制御を、電力変換装置１００に使用されている、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、故障判定用出力電圧センサ９、及び出力電流センサ１０の値を用いて実施し、電力変換回路３の故障判定を、故障判定用出力電圧センサ９の値を用いて実施することで、一方の出力電圧センサが故障しても正常な出力電圧センサに置き換えて運転を継続することができる電力変換装置を提供できる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, when the control output voltage sensor 8 fails, the power conversion control is used for the
なお、実施の形態２では、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）が所定値以上または所定値以下であるか否かによりセンサの故障を判定する例を示したが、特に、制御用出力電圧センサ８の故障判定は、図３に示すように故障判定用出力電圧値Ｖ２’が制御用出力電圧センサ８の故障判定範囲内（規定値Ｇ［Ａ≦Ｇ］から規定値Ｈ［Ｈ≦Ｂ］）の場合に
１）制御用出力電圧値Ｖ２も制御用出力電圧センサ８の故障判定範囲内であるか否か
２）故障判定用出力電圧値Ｖ２’と制御用出力電圧値Ｖ２の差分が所定値以上か否か
により故障を判定する場合でも、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the failure determination unit 7 determines whether the sensor voltage (A / D value) of each
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における電力変換装置について図に基づいて説明する。
この発明の実施の形態３に係わる電力変換装置は、図１に示した実施の形態１と同様の構成である。
実施の形態１では、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のどれかが『故障』の場合、電力変換回路３が『故障』として、判定結果を制御部６に送っていたが、実施の形態３の発明は、故障判定用出力電圧センサ９が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、電力変換回路３の故障判定は、制御用出力電圧値Ｖ２に従って、判定可能にしたものである。
Next, a power conversion device according to
The power conversion apparatus according to
In the first embodiment, when any of the
実施の形態３では、故障判定用出力電圧センサ９が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、故障判定部７は電力変換回路３が『正常（制御限定）』として、判定結果を制御部６に送付する。
このように構成される電力変換装置の制御方法について図１及び図４を参照しながら説明する。
まず、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）が所定値以上または所定値以下であるか否かを判定し、各センサ１、２、８、９、１０が故障しているか正常であるかを判定する。
In the third embodiment, when the failure determination output voltage sensor 9 is “failure” and all other sensors are “normal”, the failure determination unit 7 determines that the
A method for controlling the power conversion device configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 4.
First, the failure determination unit 7 determines whether the sensor voltage (A / D value) of each
次に、故障判定部７は、各センサが全て『正常』の場合、各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか、例えば、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上または規定値Ｆ以下であるか否かを判定し、故障判定用出力電圧値Ｖ２’が規定値Ｅ以上かつ規定値Ｆ以下の場合は、『正常』の判定結果を、規定値Ｅ未満または規定値Ｆより大であれば『故障』の判定結果を制御部６に送る。
Next, when all the sensors are “normal”, the failure determination unit 7 performs conversion from the output of each sensor to a voltage value or a current value to determine whether the
また、故障判定部７は、故障判定用出力電圧センサ９が『故障』で、その他のセンサが『正常』の場合、正常である各センサの出力から電圧値や電流値への変換を実施し、電力変換回路３が故障しているか、例えば、制御用出力電圧値Ｖ２が規定値Ｇ以上または規定値Ｈ以下であるか否かを判定し、制御用出力電圧値Ｖ２が規定値Ｇ以上かつ規定値Ｆ以下の場合は、『正常(制御限定)』の判定結果を、規定値Ｅ未満または規定値Ｆより大であれば『故障』の判定結果を制御部６に送る。
Further, the failure determination unit 7 performs conversion from the output of each normal sensor to a voltage value or a current value when the output voltage sensor 9 for failure determination is “failure” and the other sensors are “normal”. It is determined whether the
制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『正常』の場合、測定部１１の出力である各センサ１、２、８、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
When the determination result received from the failure determination unit 7 is “normal”, the
次に、制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『正常(制御限定)』の場合、測定部１１の出力である各センサ１、２、８、１０で測定された入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
Next, when the determination result received from the failure determination unit 7 is “normal (control only)”, the
なお、故障判定部７は、故障判定用出力電圧値Ｖ２’に比べて出力電圧範囲の狭い制御用出力電圧値Ｖ２を用いて電力変換回路３の故障判定を行うため、制御部６により、制御ゲインを小さくして制御範囲を狭めたりすることで、制御範囲外の電圧値になった場合に電力変換回路３の故障を判定することができる。
また、制御部６は、故障判定部７から受け取った判定結果が『故障』の場合、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御を停止する。
The failure determination unit 7 performs the failure determination of the
In addition, when the determination result received from the failure determination unit 7 is “failure”, the
以上より、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０の故障を判定する。故障判定用出力電圧センサ９が『故障』で、その他のセンサが全て『正常』の場合、制御部６は、電力変換回路３内のパワー素子４のスイッチング制御により、入力電圧値Ｖ１、入力電流値Ｉ１、制御用出力電圧値Ｖ２、及び出力電流値Ｉ２に従って、電力変換回路３を制御し、電源１２の電圧Ｖ１２を所望の出力電圧、又は出力電流、又はその両方となるように変換し、出力負荷１３に供給する。
よって、電力変換回路３は、故障判定用出力電圧センサ９が故障しても、制御用出力電圧値Ｖ２を用いて故障判定されるため、一方の出力電圧センサが故障した時には、正常な出力電圧センサに置き換えて運転を継続することができる。
From the above, the failure determination unit 7 determines the failure of each
Therefore, since the
以上のようにこの発明の実施の形態３によれば、故障判定用出力電圧センサ９が故障した場合には、電力変換制御を、電力変換装置１００に使用されている、入力電圧センサ１、入力電流センサ２、制御用出力電圧センサ８、及び出力電流センサ１０の値を用いて実施し、電力変換回路３の故障判定を、制御用出力電圧センサ８の値を用いて実施することすることで、一方の出力電圧センサが故障しても正常な出力電圧センサに置き換えて運転を継続することができる電力変換装置を提供できる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, when the failure determination output voltage sensor 9 fails, the power conversion control is used in the
なお、実施の形態３では、故障判定部７は、各センサ１、２、８、９、１０のセンサ電圧（Ａ／Ｄ値）が所定値以上または所定値以下であるか否かによりセンサの故障を判定する例を示したが、特に、故障判定用出力電圧センサ９の故障判定は、制御用出力電圧値Ｖ２が故障判定用出力電圧センサ９の故障判定範囲内（規定値Ａから規定値Ｂまで）の場合に
１）故障判定用出力電圧値Ｖ２’も故障判定用出力電圧センサ９の故障判定範囲内であるか否か
２）故障判定用出力電圧値Ｖ２’と制御用出力電圧値Ｖ２の差分が所定値以上か否かにより故障を判定する場合でも実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
In the third embodiment, the failure determination unit 7 determines whether the sensor voltage (A / D value) of each
なお、実施の形態１、２、３では、制御用出力電圧センサ８と故障判定用出力電圧センサ９を出力電圧とした例を示したが、出力電流とした場合でも同様の効果を得ることができる。
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。たとえば、規定値Ａ〜Ｈは、固定値ではなく可変値としてもよい。また、測定部１１の測定値として、電力変換回路３内の電圧や電流を測定し、電力変換回路３を制御してもよい。さらに、パワー素子４は、ＳｉＣ(Silicon Carbide)としてもよい。また、測定部１１は省略し、各センサ１、２、８、９、１０の測定値を直接に制御部６や故障判定部７に入力してもよい。
In the first, second, and third embodiments, the control output voltage sensor 8 and the failure determination output voltage sensor 9 are output voltages. However, the same effect can be obtained even when the output current is used. it can.
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, It cannot be overemphasized that all these possible combinations are included. For example, the prescribed values A to H may be variable values instead of fixed values. Further, as the measurement value of the
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments, and various design changes can be made. Within the scope of the present invention, each embodiment is described. These embodiments can be freely combined, and each embodiment can be modified or omitted as appropriate.
１：入力電圧センサ、２：入力電流センサ、３：電力変換回路、４：パワー素子、
５：磁性部品、６：制御部、７：故障判定部、８：制御用出力電圧センサ、
９：故障判定用出力電圧センサ、１０：出力電流センサ、１１：測定部、
１２：電源、１３：出力負荷、１００：電力変換装置。
1: input voltage sensor, 2: input current sensor, 3: power conversion circuit, 4: power element,
5: Magnetic part, 6: Control unit, 7: Failure determination unit, 8: Output voltage sensor for control,
9: Output voltage sensor for failure determination, 10: Output current sensor, 11: Measurement unit,
12: power supply, 13: output load, 100: power converter.
Claims (14)
前記測定部は、制御範囲内の制御用電力を測定する制御用測定部と、制御範囲外の故障判定用電力を測定する故障判定用測定部を備え、
前記故障判定部は、前記故障判定用測定部の測定値に基づいて前記電力変換回路の故障を判定し、前記制御部は、前記制御用測定部の測定値に基づいて前記電力変換回路の電力変換制御を行うことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion circuit that converts input power into desired output power; a measurement unit that measures previous input power or output power; and a failure determination unit that determines a failure of the power conversion circuit based on a measurement value of the measurement unit; In the power conversion device comprising a control unit that performs power conversion control of the power conversion circuit based on the measurement value of the measurement unit and the determination result of the failure determination unit,
The measurement unit includes a control measurement unit that measures control power within a control range, and a failure determination measurement unit that measures failure determination power outside the control range,
The failure determination unit determines a failure of the power conversion circuit based on a measurement value of the failure determination measurement unit, and the control unit determines the power of the power conversion circuit based on the measurement value of the control measurement unit. A power converter that performs conversion control.
前記電圧測定部は、電圧制御範囲内の制御用電圧を測定する制御用電圧測定部と、電圧制御範囲外の故障判定用電圧を測定する故障判定用電圧測定部を備え、
前記故障判定部は、前記故障判定用電圧測定部で測定された故障判定用電圧に基づいて前記電力変換回路の故障を判定し、前記制御部は、前記制御用電圧測定部で測定された制御用電圧に基づいて前記電力変換回路の電力変換制御を行うことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion circuit that converts an input voltage into a desired output voltage, a voltage measurement unit that measures the input voltage or output voltage, and a failure determination that determines a failure of the power conversion circuit based on a measurement value of the voltage measurement unit A power conversion device comprising: a control unit that performs power conversion control of the power conversion circuit based on a measured value of the voltage measurement unit and a determination result of the failure determination unit;
The voltage measurement unit includes a control voltage measurement unit that measures a control voltage within a voltage control range, and a failure determination voltage measurement unit that measures a failure determination voltage outside the voltage control range,
The failure determination unit determines a failure of the power conversion circuit based on the failure determination voltage measured by the failure determination voltage measurement unit, and the control unit controls the control measured by the control voltage measurement unit. A power conversion device that performs power conversion control of the power conversion circuit based on a working voltage.
前記電流測定部は、電流制御範囲内の制御用電流を測定する制御用電流測定部と、電流制御範囲外の故障判定用電流を測定する故障判定用電流測定部を備え、
前記故障判定部は、前記故障判定用電流測定部で測定された故障判定用電流に基づいて前記電力変換回路の故障を判定し、前記制御部は、前記制御用電流測定部で測定された制御用電流に基づいて前記電力変換回路の電力変換制御を行うことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion circuit that converts an input current into a desired output current, a current measurement unit that measures the input current or output current, and a failure determination that determines a failure of the power conversion circuit based on a measurement value of the current measurement unit A power conversion device comprising: a control unit that performs power conversion control of the power conversion circuit based on a measured value of the current measurement unit and a determination result of the failure determination unit;
The current measurement unit includes a control current measurement unit that measures a control current within a current control range, and a failure determination current measurement unit that measures a failure determination current outside the current control range,
The failure determination unit determines a failure of the power conversion circuit based on the failure determination current measured by the failure determination current measurement unit, and the control unit controls the control measured by the control current measurement unit. A power conversion device that performs power conversion control of the power conversion circuit based on a current for use.
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