JP6667630B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開平１１−２７２３０７号公報がある。この公報には、「サーボモータを停止させ、ドライブ上のサーボモータ・負荷シミュレータを用いて、ユーザプログラムをテストする。これにより、ユーザプログラムのバグにより、負荷を破壊することを防ぐ。」と記載されている（要約参照）。

特開平１１−２７２３０７号公報

特許文献１には、内蔵された実際の負荷であるサーボモータの負荷シミュレータを用いて、サーボモータを停止させた状態において、ユーザプログラムのプログラムデバッグを行うことで、ユーザプログラムのバグによる負荷の破壊を防ぐ方法が記載されている。

この方法を、汎用的に用いられる電力変換装置が組み込まれたシステム動作の確認を行う場合に適用すると、ユーザシステムによって交流電動機や負荷が変わるため、負荷シミュレータを作ることは困難である。

また、電力変換装置およびモータを使用した盤設計においては、電力変換装置との電気信号のやり取りを行うPLC等やリレー等を行う電気設計と、交流電動機や負荷等の機械設計が分かれている場合がある。この場合、電気設計を行う段階では、交流電動機や負荷が決まっていない場合が多くある。

一方で、交流電動機や負荷が準備できていない場合でもユーザとして電気設計部が正常に動作するかどうかを確認したい要求がある。しかしながら、従来技術は交流電動機や負荷等のシステムの構成要素が決まっている、もしくは、既に準備されていることを前提とするシステムであるため、確認できない。

また、交流電動機や負荷が準備できた場合においても、例えば交流電動機の過負荷保護等の機能を外部装置で行う場合、従来では交流電動機を実際に駆動して交流電動機の過負荷保護が正常に動作することを確認する必要がある。しかしながら、外部装置の過負荷保護にバグがある場合、実際に交流電動機を駆動して検証を行うとユーザが意図しない動作をする可能性がある。これにより機器の破損等が生じた場合、検証のやり直しや機器の修理等に時間を要するため、検証に膨大な時間を費やしてしまう虞がある。

また、交流電動機および負荷を稼動させるためには、高電圧/大電流が必要となり、安全性の面や評価設備の制約で実施できない場合がある。

また、同様に電力変換装置のパラメータ設定やユーザプログラムのバグがある場合、実際に交流電動機およびその負荷を駆動してしまうと、ユーザが意図しない動作をする可能性がある。これにより機器の破損等が生じた場合、検証のやり直しや機器の修理等に時間を要するため、検証に膨大な時間を費やしてしまう虞がある。

このような事情を鑑みて、交流電動機や負荷が準備できていない場合でも、また、仮に準備ができたとしても交流電動機を駆動することなく、ユーザシステムの検証を行う方法を提供することを目的とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

直流電圧または交流電圧を任意の交流電圧に変換する交流変換部と、外部から入力信号が入力される信号入力部と、外部へ信号を出力する信号出力部と、電力変換装置の状態を表示する表示部と、前記交流変換部に対するＰＷＭ指令、前記信号出力部に対する端子動作指令、及び前記表示部に対する表示指令を出力する制御部と、前記制御部が前記ＰＷＭ指令を出力して前記交流変換部を駆動する通常モードと、前記通常モードとは異なるシミュレーションモードとを切替えるシミュレーション部と、を有し、前記シミュレーションモードにおいて、前記信号入力部を介して外部から入力信号を受け、前記入力信号に対して、前記交流変換部を駆動させることなく、前記制御部が前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置である。

また、直流電圧または交流電圧を任意の交流電圧に変換する交流変換部と、外部から入力信号が入力される信号入力部と、外部へ信号を出力する信号出力部と、電力変換装置の状態を表示する表示部と、前記交流変換部に対するＰＷＭ指令、前記信号出力部に対する端子動作指令、及び前記表示部に対する表示指令を出力する制御部と、前記制御部から前記ＰＷＭ指令を受信して、前記交流変換部に前記ＰＷＭ指令を出力するスイッチ部と、前記スイッチ部にＯＮ指令又はＯＦＦ指令を出力するシミュレーション部と、を有し、前記シミュレーション部は、操作部からの設定に応じて、前記スイッチ部にＯＦＦ指令を出力し、かつ、前記外部からの入力信号を所定の信号に変換して前記制御部に出力し、前記制御部は、前記変換された所定の信号に基づいて、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置である。

本発明によれば、交流電動機や負荷が準備できていない場合でも、また、仮に準備ができたとしても交流電動機を駆動することなく、ユーザシステムの検証を行うことができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１における電力変換装置の構成図の例である。 実施例１におけるシミュレーション部の内部構成であり、電流情報を変換しない場合の構成図である。 実施例１におけるシミュレーション部の内部構成であり、電流情報を外部から可変する場合の構成図である。 実施例１において、電力変換装置からの電流情報を用いて動作周波数指令を変化させるシステムの例である。 実施例２におけるシミュレーション部の内部構成であり、温度情報を変換しない場合の構成図である。 実施例２におけるシミュレーション部の内部構成であり、温度情報を外部から可変する場合の構成図である。 実施例２において、電力変換装置からの温度情報を用いて動作周波数指令を変化させるシステムの例である。 実施例３におけるシミュレーション部の内部構成であり、直流電圧情報を変換しない場合の構成図である。 実施例３におけるシミュレーション部の内部構成であり、直流電圧情報を外部から可変する場合の構成図である。 実施例３において、電力変換装置からの電圧情報を用いて減速指令を変化させるシステムの例である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、電力変換装置１００に組み込まれたシステムの動作例を説明する。

図１は、本実施例の電力変換装置１００の構成図の例である。

本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、平滑コンデンサ１０３、交流変換部１０４、電流検出部１０６、温度検出部１０７、電圧検出部１０８、シミュレーション部１０９、制御部１１０、操作部１１１、信号入力部１１２、表示部１１３、信号出力部１１４、スイッチ部１１５を有する。

三相交流電源１０１は、例えば電力会社から供給される三相交流電圧や発電機から供給される交流電圧であり、直流変換部１０２に出力する。三相交流電源１０１は、例えば、単相交流入力が可能な電力変換装置においては、単相交流電源でもかまわない。

直流変換部１０２は、例えばダイオードで構成された直流変換回路やＩＧＢＴとフライホイールダイオードを用いた直流変換回路で構成され、三相交流電源１０１から入力された交流電圧を、直流電圧に変換し、平滑コンデンサ１０３に出力する。図１では、ダイオードで構成された直流変換部を示している。

平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２から入力された直流電圧を平滑化し、交流変換部１０４に直流電圧を出力する。平滑コンデンサへの入力は、例えば、太陽光パネルなどの発電機の出力が直流電圧の場合、平滑コンデンサ１０３は、直流変換部１０２を介さず、発電機から直接直流電圧を入力されても構わない。

交流変換部１０４は、例えばＩＧＢＴとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成され、平滑コンデンサ１０３の直流電圧と、制御部１１０のＰＷＭ指令を入力とし、直流電圧を任意の交流電圧に変換する。なお、平滑コンデンサ１０３を介さずに、交流―交流変換を行う交流変換回路で構成し、交流電圧を任意の交流電圧に変換してもよい。

電流検出部１０６は、出力電流を検出し、検出した電流情報をシミュレーション部１０９に出力する。

温度検出部１０７は、例えばＩＧＢＴやダイオードなどの半導体素子の温度を検出し、温度信号としてシミュレーション部１０９に出力する。

電圧検出部１０８は、平滑コンデンサ１０３の電圧を検出し、電圧情報をシミュレーション部１０９に出力する。

シミュレーション部１０９は、操作部１１１からの設定に基づき、交流変換部１０４を駆動する通常モードとシミュレーションモードとを切替える。シミュレーション部１０９は、例えば電流情報、温度情報、電圧情報、及び信号入力部１１２から入力された信号を入力とする。そして、シミュレーション部１０９は、操作部１１１からの設定に基づき、入力された情報を変換し制御部１１０へ出力し、スイッチ部１１５にＯＮ/ＯＦＦ指令を出力する。また、シミュレーション部１０９は、操作部１１１から予め設定された設定を記憶しておき、信号入力部１１２から入力された信号に応じて、記憶した設定の出力を開始してもよい。

制御部１１０は、シミュレーション部１０９からの入力情報を演算し、交流変換部１０４に対してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）指令を出力する。また、シミュレーション部１０９からの入力情報に基づいて、制御部１１０は、信号出力部１１４に対して端子動作指令を出力する。ここで、端子動作指令とは、信号出力部１１４が外部に所定の信号を出力するための指令である。さらに、制御部１１０は、表示部１１３に対して表示指令を出力する。ここで、表示指令とは、表示部が所定の情報を表示するための指令である。

操作部１１１は、外部から入力された設定情報をシミュレーション部１０９に出力する。設定情報とは、後述するスケール変換値を示す情報や、通常モードとシミュレーションモードとを切り替えるモード切替情報などである。

信号入力部１１２は、例えば外部から入力されたアナログ電圧信号をシミュレーション部１０９に出力する。

表示部１１３は、制御部１１０からの表示指令を入力とし、入力された表示指令に基づいて電力変換装置の状態を表示する。例えば、表示部１１３は、スケール変換された内部の電流情報等を表示したり、内部の電流情報等が所定の条件を満たす場合に過電流保護機能が実行されたことを示すユーザ警告情報等を表示したりする。また、表示部１１３は、通常モードかシミュレーションモードかを示す情報を表示し、通常モードからシミュレーションモードに切り替わった場合に、シミュレーションモードであることを示す表示を行う。

信号出力部１１４は、制御部１１０からの端子動作指令を入力とし、出力端子を動作させる。

スイッチ部１１５は、シミュレーション部１０９からのＯＮ/ＯＦＦ指令を入力として、制御部１１０から交流変換部１０４へのＰＷＭ指令をＯＮ/ＯＦＦする。

図２は、本実施例における通常モードの一例である。

電流情報切替部２０１は、操作部１１１からの切替信号を入力とする。電流情報切替部２０１は、通常モードでは、電流検出部１０６からの電流情報を制御部１１０へ出力し、シミュレーションモードでは電流情報スケール変換部２０２からの信号を制御部１１０へ出力する。

電流情報スケール変換部２０２は、信号入力部１１２からの信号および操作部１１１からのスケール変換値を入力とし、信号入力部１１２からの信号に操作部１１１からのスケール変換値を掛けて電流情報切替部２０１へ出力する。ここで、スケール変換値とは、外部からの入力信号を、内部の電流情報に変換するためのパラメータである。例えば、信号入力部１１２に０〜１０Ｖを入れた場合、電流情報スケール変換部２０２は、内部の電流情報として０〜３０Ａに相当するように変換する。スケール変換値に関しては、ユーザが操作部１１１を介して設定してもよいし、電流情報スケール変換部２０２に予め記録されていてもよい。

スイッチ部１１５は、通常モードとシミュレーションモードにおいては動作が異なる。通常モードにおいては、制御部１１０から出力されるＰＷＭ信号をそのまま交流変換部１０４へ出力することにより、交流電動機２０３を駆動する。電流検出部１０６が電力変換装置１００から交流電動機２０３へ出力される電流を検出し、その電流情報はそのまま制御部１１０に出力される。シミュレーションモードについては図３で説明する。

図３は、本実施例におけるシミュレーションモードにおいて内部の電流値を外部から変更する場合の例である。

図３は、図２に示す通常モードから、スイッチ部１１５およびシミュレーション部１０９の電流情報切替部２０１の動作が異なる。

スイッチ部１１５は、シミュレーション部からの指令に基づいて、制御部１１０から出力されるＰＷＭ指令を無効にする。そのため、交流変換部１０４は出力しない。

電流情報切替部２０１は、電流情報スケール変換部２０２からの信号を制御部１１０に出力する。

この構成により、本実施例のシミュレーションモードでは、交流電動機２０３を駆動した結果として電流検出部１０６から出力される電流情報を使用せずに、外部から与えられる情報を電流情報として採用する。これにより、内部の電流情報を外部から可変できるようにする。

交流電動機２０３を駆動することを前提とした電力変換装置１００において、電流情報を外部から変化させると、電力変換装置１００の電流保護ができなくなる、または、交流電動機２０３を正常に駆動できなくなる可能性がある。そのため、従来、電流情報は、外部からモニタのみ可能な情報である。

これに対して本実施例においては、交流電動機２０３を駆動しない状態において、前記電流情報を外部から変化させることを可能とする。これにより、従来では実際に交流電動機２０３を動作させて検証していた電力変換装置１００の設定および外部装置４０１の設定のデバッグを、交流電動機２０３を駆動させることなく行うことが可能となる。

図４は、交流電動機２０３の温度保護のため、交流電動機２０３に流れる電流が規定値よりも高くなった場合に、外部装置４０１が電力変換装置１００の出力周波数を減少させ、交流電動機２０３の回転数を下げるシステムの例である。

ここで、交流電動機２０３に流れる電流がある閾値を超えると、信号出力部１１４より電流過大信号が出力されることを想定すると、ユーザは外部装置４０１を動作させるために、電力変換装置１００に電流過大信号が出力されるように設定する必要がある。また、ユーザは、電流過大信号が出力される閾値を、電力変換装置１００に設定する必要がある。

電力変換装置１００の信号出力部１１４から電流過大信号が出力されていない場合、外部装置４０１は電力変換装置１００の入力部Ｂ４０４に、例えば６０Ｈｚに相当する動作周波数指令値を出力する。交流電動機２０３に流れる電流がある閾値を超えて、電流過大信号が出力された場合、外部装置４０１は、入力部Ｂへ３０Ｈｚに相当する動作周波数指令値を出力する。

入力部Ｂ４０４から入力された動作周波数指令値は、制御部１１０に出力され、制御部１１０は動作周波数指令値に対応した出力を交流電動機２０３に与える。

電力変換装置１００の設定および外部装置４０１が動作を行うよう正しく設定されているかは、従来であれば、実際に交流電動機２０３を駆動し、負荷をかけて電流を増加させることで電流過大信号を実際に出力させ、確認を行っていた。

しかし、交流電動機２０３が駆動できないような状況、例えば、交流電動機２０３のブレーキシステムが完成していない、または、負荷システムが完成していないなどの理由で電流が増大しない場合、システムの確認ができなかった。

本実施例では、アナログ電圧出力装置４０２から入力部Ａ４０３へアナログ電圧として入力された電流情報１を、電流情報スケール変換部２０２にて電力変換装置１００の内部で使用可能な電流情報にスケール変換する。そして、電流情報切替部２０１が、実際に検出された電流情報である電流情報２の代わりに、スケール変換された電流情報を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、電流情報切替部２０１から得られた電流情報が設定された閾値を超えた場合に、信号出力部１１４に電流過大信号の出力指令を出力し、電流過大信号が信号出力部１１４から出力される。

この構成により、実際に交流電動機２０３を駆動することなく、ユーザの任意のタイミングで、アナログ電圧出力装置４０２の出力を上げることで、制御部１１０に入力される電流情報を増大させることができる。また、電流情報が、電流過大信号が出力される閾値以上に達した場合に、電力変換装置１００が３０Ｈｚで動作することを確認することにより、システムの状態に関わらず、前もって外部装置４０１の動作および電力変換装置１００の設定を確認することが可能である。

例えば、電流増大の警告機能として２０Ａを超えた場合に外部装置に信号を出力する機能を、ユーザが電力変換装置に設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により電流値を上昇させると、２０Ａを超えた時点で、交流電動機２０３に電流が流れた時と同様に信号出力部１１４から信号を出力することが可能である。

また、例えば、過電流保護機能として電力変換装置１００の過電流保護のレベルを２５Ａと設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により電流値を上昇させると、２５Ａを超えた時点で、制御部は異常状態と判断する。そして、交流電動機２０３に電流が流れた時と同様に、異常状態を示す情報として、信号出力部１１４から信号を出力し、表示部１１３に過電流保護がかかったことを示すユーザ警告の表示を出すことも可能である。

本実施例では、例えば、アナログ入力値により、制御部が過電流を判断している例を示した。しかしながら、アナログ入力値と過電流となる閾値をハードウェアが比較し、過電流となる閾値を超えた場合に比較信号を出力し、ソフトウェアがその信号から過電流と判断するシステムにおいても適用可能である。この場合、シミュレーションモードにおいて、信号入力部に対して外部から比較信号（レベル信号）が入力され、シミュレーション部が、外部からのレベル信号を制御部に対し過電流を判断するための信号として出力する。外部からのレベル信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変わると、シミュレーション部は内部のレベル信号をＬｏｗからＨｉｇｈに変えて、制御部に出力する。制御部はそのレベル信号により過電流状態と判断し、端子動作指令や表示指令を出力する。これにより、過電流保護が行われた状態を作り出すことができる。

図５は、第２の実施例における通常モードの一例である。

図５に記載の構成の内、実施例１と同一の符号を付された構成は、実施例１と同様の機能を有するので、それらの説明は省略する。

温度情報切替部５０１は、操作部１１１からの切替信号を入力とする。温度情報切替部５０１は、通常モードでは、温度検出部１０７からの温度情報を制御部１１０へ出力し、シミュレーションモードでは温度情報スケール変換部５０２からの信号を制御部１１０へ出力する。

温度情報スケール変換部５０２は、信号入力部１１２からの信号および操作部１１１からのスケール変換値を入力とし、信号入力部１１２からの信号に操作部１１１からのスケール変換値を掛けて温度情報切替部５０１へ出力する。本実施例におけるスケール変換値とは、外部からの入力信号を、内部の温度情報に変換するためのパラメータである。例えば、信号入力部１１２に０〜１０Ｖを入れた場合、内部の温度情報として０〜１００℃に相当するように変換する。

スイッチ部１１５は、通常モードとシミュレーションモードにおいて動作が異なる。通常モードにおいては、制御部１１０から出力されるＰＷＭ信号をそのまま交流変換部１０４へ出力することにより、交流電動機２０３を駆動する。シミュレーションモードについては図６で説明する。

図６は、本実施例におけるシミュレーションモードにおいて内部の温度値を外部から変更する場合の例である。

図６は、図５に示す通常モードから、スイッチ部１１５およびシミュレーション部１０９の温度情報切替部５０１の動作が異なる。

スイッチ部１１５は、シミュレーション部からの指令に基づいて、制御部１１０から出力されるＰＷＭ指令を無効にする。そのため、交流変換部１０４は出力しない。

温度情報切替部５０１は、温度情報スケール変換部５０２からの信号を制御部１１０に出力する。

この構成により、本実施例のシミュレーションモードでは、設置環境の変動および交流電動機２０３を駆動した結果として温度検出部１０７から出力される温度情報を使用せずに、外部から与えられる情報を温度情報として採用する。これにより、内部の温度情報を外部から可変できるようにする。

交流電動機２０３を駆動することを前提とした電力変換装置１００において、温度情報を外部から変化させると、電力変換装置１００の温度保護ができなくなる可能性がある。そのため、従来、温度情報は外部からモニタのみ可能な情報である。

これに対して本実施例においては、交流電動機２０３を駆動しない状態において、前記温度情報を外部から変化させることを可能とする。これにより、従来では実際に設置環境を変化させ、交流電動機２０３を動作させて検証していた電力変換装置１００の設定および外部装置４０１の設定のデバッグを、交流電動機２０３を駆動させることなく行うことが可能となる。

図７は、温度検出部１０７から出力される温度が規定値よりも高くなった場合に、外部装置４０１が電力変換装置１００の出力周波数を減少させ、交流電動機２０３の回転数を下げるシステムの例である。これにより、電力変換装置１００の内部温度の上昇を防ぎ、電力変換装置１００の温度保護によるシステム停止を防ぐ。

ここで、温度検出部１０７から出力される温度がある閾値を超えると、信号出力部１１４より温度過大信号が出力されることを想定すると、ユーザは外部装置４０１を動作させるために、電力変換装置１００に温度過大信号が出力されるように設定する必要がある。また、ユーザは、温度過大信号が出力される閾値を電力変換装置１００に設定する必要がある。

電力変換装置１００の信号出力部１１４から温度過大信号が出力されていない場合、外部装置４０１は電力変換装置１００の入力部Ｂ４０４に、例えば６０Ｈｚに相当する動作周波数指令値を出力する。温度検出部１０７から出力される温度がある閾値を超えて、温度過大信号が出力された場合、外部装置４０１は、入力部Ｂへ３０Ｈｚに相当する動作周波数指令値を出力する。

入力部Ｂ４０４から入力された動作周波数指令値は、制御部１１０に出力され、制御部１１０は動作周波数指令値に対応した出力を交流電動機２０３に与える。

電力変換装置１００の設定および外部装置４０１が動作を行うよう正しく設定されているかは、従来であれば、実際に交流電動機２０３を駆動し、負荷をかけて内部温度を増加させる、また周囲温度を上昇させることで電力変換装置１００の内部温度を実際に上昇させ、温度過大信号を実際に出力させ、確認を行っていた。

しかし、交流電動機２０３が駆動できないような状況、例えば、交流電動機２０３のブレーキシステムが完成していない、または、負荷システムが完成していないなどの理由で電流が増大しない場合や、周囲温度を実際に上昇させることができない場合、システムの確認ができなかった。

本実施例では、アナログ電圧出力装置４０２から入力部Ａ４０３へアナログ電圧として入力された温度情報１を、温度情報スケール変換部５０２にて電力変換装置１００の内部で使用可能な温度情報にスケール変換する。そして、温度情報切替部５０１が、実際に検出された温度情報である温度情報２の代わりに、スケール変換された温度情報を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、温度情報切替部５０１から得られた温度情報が設定された閾値を超えた場合に、信号出力部１１４に温度過大信号の出力指令を出力し、温度過大信号が信号出力部１１４から出力される。

この構成により、実際に交流電動機２０３を駆動することなく、ユーザの任意のタイミングで、アナログ電圧出力装置４０２の出力を上げることで、制御部１１０に入力される温度情報を増大させることができる。また、温度情報が、温度過大信号が出力される閾値以上に達した場合に、電力変換装置１００が３０Ｈｚで動作することを確認することにより、システムの状態に関わらず、前もって外部装置４０１の動作および電力変換装置１００の設定を確認することが可能である。

例えば、過熱保護機能として電力変換装置１００の過熱保護のレベルを１００℃と設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により温度を上昇させると、１００℃を超えた時点で、制御部は異常状態と判断する。そして、電力変換装置１００の温度が上昇した時と同様に、異常状態を示す情報として、信号出力部１１４から信号を出力し、表示部１１３に過熱保護がかかったことを示すユーザ警告の表示を出すことも可能である。

本実施例では、例えば、外部装置４０１から入力されるアナログ入力値により、過熱保護を判断している例を示した。しかしながら、シミュレーション部へ温度情報の時間的変化を予め記憶させておき、入力部１１２への入力信号をトリガーとして、記憶した温度情報の時間的変化に従って内部の温度情報を変化させることも可能である。これにより、アナログ出力を持たない外部装置を用いても電力変換装置のデバッグが可能である。

図８は、第３の実施例における通常モードの一例である。

図８に記載の構成の内、実施例１と同一の符号を付された構成は、実施例１と同様の機能を有するので、それらの説明は省略する。

電圧情報切替部８０１は、操作部１１１からの切替信号を入力とする。電圧情報切替部８０１は、通常モードでは、電圧検出部１０８からの電圧情報を制御部１１０へ出力し、シミュレーションモードでは電圧情報スケール変化部８０２からの信号を制御部１１０へ出力する。

電圧情報スケール変換部８０２は、信号入力部１１２からの信号および操作部１１１からのスケール変換値を入力とし、信号入力部１１２からの信号に操作部１ １１からのスケール変換値を掛けて電圧情報切替部８０１へ出力する。ここで、スケール変換値とは、外部からの入力信号を、内部の電圧情報に変換するためのパラメータである。例えば、信号入力部１１２に０〜１０Ｖを入れた場合、電圧情報スケール変換部８０２は、内部の電圧情報として０〜８００Ｖに相当するように変換する。

スイッチ部１１５は、通常モードとシミュレーションモードにおいては動作が異なる。通常モードにおいては、制御部１１０から出力されるＰＷＭ信号をそのまま交流変換部１０４へ出力することにより、交流電動機２０３を駆動する。シミュレーションモードについては図９で説明する。

図９は、本実施例におけるシミュレーションモードにおいて内部の電圧値を外部から変更する場合の例である。

図９は、図８に示す通常モードから、スイッチ部１１５およびシミュレーション部１０９の電圧情報切替部８０１の動作が異なる。

スイッチ部１１５は、シミュレーション部からの指令に基づいて、制御部１１０から出力されるＰＷＭ指令を無効にする。そのため、交流変換部１０４は出力しない。

電圧情報切替部８０１は、電圧情報スケール変換部８０２からの信号を制御部１１０に出力する。

この構成により、本実施例のシミュレーションモードでは、交流電動機２０３を駆動した結果として電圧検出部１０８から出力される電圧情報を使用せずに、外部から与えられる情報を電圧情報として採用する。これにより、内部の電圧情報を外部から可変できるようにする。

交流電動機２０３を駆動することを前提とした電力変換装置１００において、電圧情報を外部から変化させると、電力変換装置１００の電圧保護ができなくなる可能性がある。そのため、従来、電圧情報は、外部からモニタのみ可能な情報である。

これに対して本実施例においては、交流電動機２０３を駆動しない状態において、前記電圧情報を外部から変化させることを可能とする。これにより、従来では実際に交流電動機２０３を動作させて検証していた電力変換装置１００の設定および外部機器の設定のデバッグを、交流電動機２０３を駆動させることなく行うことが可能となる。

図１０は、電圧検出部１０８から出力される電圧が規定値よりも高くなった場合に、外部装置４０１が電力変換装置１００の減速を一時停止させ、交流電動機２０３からの回生電力を減少させるシステムの例である。これにより、電力変換装置１００の内部電圧上昇を防ぎ、電力変換装置１００の電圧保護によるシステム停止を防ぐ。

ここで、電圧検出部１０８から出力される電圧がある閾値を超えると、信号出力部１１４より、電圧過大信号が出力されることを想定すると、ユーザは外部装置４０１を動作させるために、電力変換装置１００に電圧過大信号が出力されるように設定する必要がある。また、ユーザは、電圧過大信号が出力される閾値を、電力変換装置１００に設定する必要がある。

電力変換装置１００の信号出力部１１４から電圧過大信号が出力されていない場合、外部装置４０１は電力変換装置１００の入力部Ｂ４０４に、減速指令を出力する。電圧検出部１０８から出力される電圧がある閾値を超えて、電圧過大信号が出力された場合、外部装置４０１は、入力部Ｂへ減速停止指令を出力する。

入力部Ｂ４０４から入力された減速指令および減速停止指令は、制御部１１０に出力され、制御部１１０は減速指令および減速停止指令に基づいた出力を交流電動機２０３に与える。

電力変換装置１００の設定および外部装置４０１が動作を行うよう正しく設定されているかは、従来であれば、実際に交流電動機２０３を駆動し、減速を行って電力変換装置１００の内部電圧を実際に上昇させることで電圧過大信号を実際に出力させ、確認を行っていた。

しかし、交流電動機２０３が駆動できないような状況、例えば、交流電動機２０３のブレーキシステムが完成していない、または、負荷システムが完成していないなどの理由で減速を行っても交流電動機２０３より十分な回生電力が得られない場合、システムの確認ができなかった。

本実施例では、アナログ電圧出力装置４０２から入力部Ａ４０３へアナログ電圧として入力された電圧情報１を、電圧情報スケール変換部８０２にて電力変換装置１００の内部で使用可能な電圧情報にスケール変換する。そして、電圧情報切替部８０１が、実際に検出された電圧情報である電圧情報２の代わりに、スケール変換された電圧情報を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、電圧情報切替部８０１から得られた電圧情報が設定された閾値を超えた場合に、信号出力部１１４に電圧過大信号の出力指令を出力し、電圧過大信号が信号出力部１１４から出力される。

この構成により、実際に交流電動機２０３を駆動することなく、ユーザの任意のタイミングで、アナログ電圧出力装置４０２の出力を上げることで、制御部１１０に入力される電圧情報を増大させることができる。また、電圧情報が、電圧過大信号が出力される閾値以上に達した場合に、電力変換装置１００が減速停止動作することを確認することにより、システムの状態に関わらず、前もって外部装置４０１の動作および電力変換装置１００の設定を確認することが可能である。

例えば、過電圧保護機能として電力変換装置１００の過電圧保護のレベルを４００Ｖと設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により電圧値を上昇させると、４００Ｖを超えた時点で、制御部は異常状態と判断する。そして、電力変換装置１００の内部電圧が上昇した時と同様に、異常状態を示す情報として、信号出力部１１４から信号を出力し、表示部１１３に過電圧保護がかかったことを示すユーザ警告の表示を出すことも可能である。

また、例えば、ユーザが電圧減少の警告機能として、２００Ｖを下回った場合に信号を出力する機能を設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により電圧値を下降させると、２００Ｖを下回った時点で、電力変換装置１００の内部電圧が減少した時と同様に信号出力部１１４から信号を出力することが可能である。

また、例えば、不足電圧保護機能として電力変換装置１００の不足電圧保護のレベルを１５０Ｖと設定している場合を想定する。このとき、アナログ電圧出力装置４０２の出力により電圧値を下降させると、１５０Ｖを下回った時点で、制御部は異常状態と判断する。そして、電力変換装置１００の内部電圧が下降した時と同様に、異常状態を示す情報として、信号出力部１１４から信号を出力し、表示部１１３に不足電圧保護がかかったことを示すユーザ警告の表示を出すことも可能である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００・・・電力変換装置、１０１・・・三相交流電源、１０２・・・直流変換部、１０３・・・平滑コンデンサ、１０４・・・交流変換部、１０６・・・電流検出部、１０７・・・温度検出部、１０８・・・電圧検出部、１０９・・・シミュレーション部、１１０・・・制御部、１１１・・・操作部、１１２・・・信号入力部、１１３・・・表示部、１１４・・・信号出力部、１１５・・・スイッチ部、２０１・・・電流情報切替部、２０２・・・電流情報スケール変換部、２０３・・・交流電動機、４０１・・・外部装置、４０２・・・アナログ電圧出力装置、４０３・・・入力部Ａ、４０４・・・入力部Ｂ、５０１・・・温度情報切替部、５０２・・・温度情報スケール変換部、８０１・・・電圧情報切替部、８０２・・・電圧情報スケール変換部

Claims (11)

1. 直流電圧または交流電圧を任意の交流電圧に変換する交流変換部と、
   外部から入力信号が入力される信号入力部と、
   外部へ信号を出力する信号出力部と、
   電力変換装置の状態を表示する表示部と、
   前記交流変換部に対するＰＷＭ指令、前記信号出力部に対する端子動作指令、及び前記表示部に対する表示指令を出力する制御部と、
   操作部を介してスケール変換値の入力を受け、前記スケール変換値を用いて外部からの前記入力信号を内部のアナログ値に変換するスケール変換部を有し、前記制御部が前記ＰＷＭ指令を出力して前記交流変換部を駆動する通常モードと、前記通常モードとは異なり、内部の前記アナログ値を前記制御部に出力するシミュレーションモードとを切替えるシミュレーション部と、を有し、
   前記シミュレーションモードにおいて、前記信号入力部を介して外部から前記入力信号を受け、
   前記入力信号に対して、前記交流変換部を駆動させることなく、前記制御部が前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記シミュレーション部は、前記電力変換装置の内部の前記アナログ値を外部から入力される前記入力信号によって変化させ、
   前記制御部は、変化した内部の前記アナログ値に基づいて、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記信号出力部は、前記端子動作指令を受け、内部の前記アナログ値が過大であることを示す信号を外部に出力し、
   前記信号入力部は、外部から動作周波数指令値もしくは減速停止指令を受け、前記制御部に出力することを特徴とする電力変換装置。
   
4. 請求項２に記載の電力変換装置であって、
   前記シミュレーション部は、内部の前記アナログ値の時間的変化を示す情報を予め記録しておき、外部からの前記入力信号をトリガーとして、前記時間的変化を示す情報を用いて内部の前記アナログ値を変化させることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項２乃至４の何れかに記載の電力変換装置であって、
   前記表示部は、変化した内部の前記アナログ値を表示することを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項２乃至５の何れかに記載の電力変換装置であって、
   内部の前記アナログ値は、電流情報、温度情報、又は電圧情報であることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項２乃至６の何れかに記載の電力変換装置であって、
   前記制御部は、変化した内部の前記アナログ値が所定の条件を満たす場合に異常状態と判断し、前記異常状態を示す情報として、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記シミュレーション部は、前記電力変換装置の内部のレベル信号を外部から入力される前記入力信号によって変化させ、
   前記制御部は、変化した前記レベル信号に基づいて、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。
9. 請求項８に記載の電力変換装置であって、
   前記制御部は、変化した内部の前記レベル信号が所定の条件を満たす場合に異常状態と判断し、前記異常状態を示す情報として、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の電力変換装置であって、
    前記シミュレーション部が前記通常モードから前記シミュレーションモードに切り替わった場合に、前記表示部は、前記シミュレーションモードであることを示す情報を表示することを特徴とする電力変換装置。
11. 直流電圧または交流電圧を任意の交流電圧に変換する交流変換部と、
    外部から入力信号が入力される信号入力部と、
    外部へ信号を出力する信号出力部と、
    電力変換装置の状態を表示する表示部と、
    前記交流変換部に対するＰＷＭ指令、前記信号出力部に対する端子動作指令、及び前記表示部に対する表示指令を出力する制御部と、
    前記制御部から前記ＰＷＭ指令を受信して、前記交流変換部に前記ＰＷＭ指令を出力するスイッチ部と、
    前記スイッチ部にＯＮ指令又はＯＦＦ指令を出力するシミュレーション部と、を有し、
    前記シミュレーション部は、操作部からの設定に応じて、前記スイッチ部にＯＦＦ指令を出力し、かつ、前記操作部を介してスケール変換値の入力を受け、前記スケール変換値を用いて外部からの前記入力信号を内部のアナログ値に変換するスケール変換部を有し、前記制御部が前記ＰＷＭ指令を出力して前記交流変換部を駆動する通常モードと、前記通常モードとは異なり、内部の前記アナログ値を前記制御部に出力するシミュレーションモードとを切替え、
    前記制御部は、内部の前記アナログ値に基づいて、前記端子動作指令と前記表示指令のうち少なくとも一方を出力することを特徴とする電力変換装置。

Images