JP7047499B2 - Power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter.
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)。 Conventionally, a power conversion device is known (see, for example, Patent Document 1).
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。 In addition, conventionally, electric motors are often used for fans, pumps, elevators, machine rooms of buildings, drive parts of manufacturing equipment, etc. installed in factories, etc., and these electric motors are used for power of inverter devices, servo amplifiers, etc. It is driven by a power converter that uses electronics. If a failure or the like occurs in this type of power conversion device, the power conversion device, the electric motor, or the like may be damaged in some cases. Against this background, it is required that a motor drive system using a power conversion device be provided with a stop function based on an international standard. This stop function must be ensured even when, for example, the control power supply unit of the power converter fails and an abnormality such as overvoltage occurs, and the required level of safety against the failure differs depending on the application. There is. Therefore, in order to further improve the safety of the motor drive system, the failure diagnosis function for the control power supply unit, the main power supply is cut off, the operation of the drive unit is stopped promptly when a failure occurs, and the device is surely stopped. It is important to have a stop function.
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。
However, in the conventional power conversion device as described in
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。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is to provide a power conversion device capable of improving the reliability of stopping a power conversion unit. Is.
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、停止指令が入力された場合の停止部からの停止信号に基づいて、電力変換部の駆動を停止させた状態で、電源部の遮断回路の故障の診断または電源部からの出力電圧の異常を検知できるか否かの診断である電源部の回路診断を行うように構成されており、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、遮断部への停止指令信号に基づいて遮断部から電力変換部に送信する信号をフィードバックする遮断部からのフィードバック信号とを含む。 In order to achieve the above object, the power conversion device according to one aspect of the present invention includes a semiconductor switching element, a power conversion unit that converts power, and an operation for generating a control signal for controlling the semiconductor switching element. It includes a processing unit, a stop unit that stops the drive of the power conversion unit when a stop command is input, and a power supply unit that supplies power to the arithmetic processing unit and the stop unit. Whether or not it is possible to diagnose a failure of the cutoff circuit of the power supply unit or detect an abnormality in the output voltage from the power supply unit while the drive of the power conversion unit is stopped based on the stop signal from the stop unit when input. It is configured to perform circuit diagnosis of the power supply unit, which is the diagnosis, and the stop unit is connected to the power conversion unit based on the command input unit to which the stop command is input and the stop command signal from the command input unit. The stop signal includes a cutoff unit that cuts off the supply of power, and the stop signal feeds back a stop command signal from the command input unit and a signal transmitted from the cutoff unit to the power conversion unit based on the stop command signal to the cutoff unit. Includes a feedback signal from the unit .
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。 In the power conversion device according to one aspect of the present invention, by configuring as described above, a stop command is input not only when the power conversion device is started but also when the emergency stop button is pressed. Even when the input of the stop command changes, such as in a case, the circuit diagnosis of the power supply unit can be performed, so that the frequency of the circuit diagnosis of the power supply unit can be increased. As a result, it is possible to easily detect a circuit failure of the power supply unit, and thus it is possible to improve the reliability of stopping the power conversion unit.
また、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。これにより、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。 Further , the arithmetic processing unit is configured to perform circuit diagnosis of the power supply unit based on the stop signal from the stop unit when a stop command is input. As a result , the change in the input of the stop command can be reliably acquired by the arithmetic processing unit, so that the circuit diagnosis can be reliably performed when the stop command is input.
また、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、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。 Further, the stop unit includes a command input unit to which a stop command is input and a cutoff unit that cuts off the supply of power to the power conversion unit based on the stop command signal from the command input unit, and the stop signal is a command. It includes a stop command signal from the input unit and a feedback signal from the cutoff unit. As a result , the circuit diagnosis of the power supply unit can be started based on both the stop command signal and the feedback signal, so that the circuit diagnosis of the power supply unit is performed with the drive of the power conversion unit reliably stopped. be able to.
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。 In the power conversion device according to the above one aspect, preferably, the arithmetic processing unit is configured to perform circuit diagnosis of the power supply unit when the input of the stop command is canceled, and then restart the drive of the power conversion unit. ing. With this configuration, it is possible to detect a circuit failure of the power supply unit before restarting the drive of the power conversion unit, so that it is possible to suppress the restart of the drive of the power conversion unit in the state of having a circuit failure. can.
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。 In the power conversion device according to the above one aspect, preferably, when a stop command is input, the arithmetic processing unit is configured to perform a diagnosis of the stop unit in addition to the circuit diagnosis of the power supply unit. With this configuration, it is possible to diagnose whether or not the stop unit operates normally in response to the input of the stop command together with the circuit diagnosis of the power supply unit.
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。 According to the present invention, as described above, it is possible to provide a power conversion device capable of improving the reliability of stopping the power conversion unit.
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。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
The configuration of the
(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。
(Configuration of power converter)
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The gate
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。
The power
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。
The control
(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。
(Circuit configuration of power converter)
The circuit configuration of the
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。
The
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。
The gate drive circuits Ga, Gc, and Ge are configured to be supplied with electric power from the gate
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。 The gate drive circuit Ga performs switching control of the semiconductor switching element Sa by the PWM output signal of the U phase. The gate drive circuit Gb controls the switching of the semiconductor switching element Sb by the X-phase PWM output signal. The gate drive circuit Gc controls the switching of the semiconductor switching element Sc by the PWM output signal of the V phase. The gate drive circuit Gd controls the switching of the semiconductor switching element Sd by the PWM output signal of the Y phase. The gate drive circuit Ge performs switching control of the semiconductor switching element Se by the PWM output signal of the W phase. The gate drive circuit Gf controls the switching of the semiconductor switching element Sf by the Z-phase PWM output signal.
(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。
(Circuit configuration of power supply diagnostic unit)
The circuit configuration of the power
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。
The
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。
The
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。
The
(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。
(Operation of the stop part)
The operation of the
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。
The operation sequence of the
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。
After that, when the
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。
After that, when the
(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。
(Operation of power supply diagnostic unit)
The operation of the power
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。
The operation sequence of the power
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。
In the case of the example shown in FIG. 7, when the diagnostic signal S1 is set to the H level (pulse ON) as the
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。
In the case of the example shown in FIG. 8, when the diagnostic signal S1 is set to the H level (pulse ON) as the
(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。
(Processing of arithmetic processing unit)
Here, the
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。
Further, the
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。
Further, the
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。
Further, the
(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。
(Power supply diagnosis timing)
The power supply diagnosis timing will be described with reference to FIG. When the power supply P of the control
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。
After that, when the
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。
After that, when the
(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。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
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。
In the present embodiment, as described above, the control power supply unit 50 (power supply diagnosis unit 40) has the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, when a stop command is input to the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, the stop signal includes a stop command signal from the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, when the input of the stop command is canceled, the
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。
Further, in the present embodiment, as described above, when the stop command is input, the
(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。
(Modification example)
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
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。 For example, in the above embodiment, an example of the configuration in which the input of the stop command is changed by the operation of the emergency stop button is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the input of the stop command may be changed by other than the operation of the emergency stop button.
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。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the power conversion device converts electric power into three-phase alternating current is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the power conversion device may be configured to convert electric power into single-phase alternating current. Further, the circuit configuration of the power conversion device is not limited to the circuit configuration of the embodiment.
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
10
100
Claims (3)
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、前記停止指令が入力された場合の前記停止部からの停止信号に基づいて、前記電力変換部の駆動を停止させた状態で、前記電源部の遮断回路の故障の診断または前記電源部からの出力電圧の異常を検知できるか否かの診断である前記電源部の回路診断を行うように構成されており、
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、前記遮断部への前記停止指令信号に基づいて前記遮断部から前記電力変換部に送信する信号をフィードバックする前記遮断部からのフィードバック信号とを含む、電力変換装置。 A power conversion unit that includes a semiconductor switching element and converts power,
An arithmetic processing unit that generates a control signal for controlling the semiconductor switching element, and
A stop unit that stops the drive of the power conversion unit when a stop command is input, and a stop unit.
A power supply unit that supplies electric power to the arithmetic processing unit and the stop unit is provided.
The arithmetic processing unit diagnoses a failure of the cutoff circuit of the power supply unit in a state where the drive of the power conversion unit is stopped based on the stop signal from the stop unit when the stop command is input. It is configured to perform circuit diagnosis of the power supply unit, which is a diagnosis of whether or not an abnormality in the output voltage from the power supply unit can be detected .
The stop unit includes a command input unit to which the stop command is input and a cutoff unit that cuts off the supply of electric power to the power conversion unit based on the stop command signal from the command input unit.
The stop signal is feedback from the cutoff unit that feeds back the stop command signal from the command input unit and the signal transmitted from the cutoff unit to the power conversion unit based on the stop command signal to the cutoff unit. A power converter , including a signal .
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