JPH09223954A - 多数決回路、インターロック回路および点弧制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｈ側故障の発生確率を大幅に低減し、高信頼で
フェイルセーフな多数決回路を提供する。 【解決手段】多数決回路は、ｉｎａ，ｉｎｂ，ｉｎｃの
３入力から２つを入力する論理積１１，１２，１３と、
論理和２０から構成され、２入力以上がＨのときに多数
決回路の出力がＨとなって、光サイリスタ７０を点呼す
る。論理積１１はｉｎａ、ｉｎｂを入力するオープンド
レインのバッファ３１、３２と、両バッファの共通の出
力端と接続するプルアップ用の抵抗４１及び発光ダイオ
ードから構成される。このため、論理積１１〜１３は、
Ｈ側故障の発生確率が極めて低い非対称故障素子として
構成できる。論理和２０は、光ファイバ６１〜６３の各
入射端を発光ダイオード５１〜５３にそれぞれ対向し、
各々の出射端を一まとめにして光サイリスタ７０に対向
して構成する。このため、非アクティブ素子のみとな
り、稀故障素子として構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光点弧素子の点弧
回路及びそれを用いた電力変換システムに関し、特に光
点弧素子の点弧制御にフェイルセーフな多数決回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電力変換システムは電力の安定供給のた
めに、システムの高信頼化が不可欠である。このため、
電力変換システムに用いられるサイリスタなどの電力素
子として、絶縁の容易さと、耐ノイズ性に優れているこ
とから、光サイリスタに代表される光点弧素子が広く用
いられるようになっている。

【０００３】さらに、構成要素の一部に障害が発生して
も常に正しい出力を得るために、点弧制御回路等の構成
要素を冗長化して、出力の多数決をとることも行なわれ
ている。図１０に、多数決回路を用いた従来の光点弧素
子の点弧制御回路を示す。このように、点弧制御装置８
１〜８３の出力を多数決回路１００で多数決を採り、そ
の出力により発光ダイオード５０を点灯させ、その光出
力を光ファイバ６０により光サイリスタ７０に導く。

【０００４】また、極めて高い信頼性が要求される分野
では、クローズ側故障の発生確率が極めて低い、即ち、
非対称故障素子であるリレーの特性を活かして、多数決
回路を構成することが知られている。図１１に、リレー
による多数決回路を示す。図示のようにリレー１０１〜
１０６を組み合わせ、３入力in_a、in_b、in_cの過半数
がオンとなれば、端子Ａ−Ｂ間が導通するようにして、
多数決回路が構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、冗長化した構成要素の一部に障害が発生しても常に
正しい出力を得ることができ、信頼度の高いシステムを
提供することができる。

【０００６】しかし、図１０に示す従来技術による方法
では単一故障点でありシステムの信頼度のあい路となる
多数決回路１００、発光ダイオード５０、光ファイバ６
０の高信頼化について十分な考慮がなされていなかっ
た。

【０００７】また、リレーを組み合わせた図１１に示す
多数決回路では、半導体素子で構成する従来の多数決回
路と比べると、回路サイズが大きく、動作速度の遅いも
のとなってしまう。また、リレーをサイリスタなどの電
力素子に置き換えることも原理的には可能であるが、電
力変換システムのコストの大半が電力素子のコストであ
るので大幅なコスト増となり実用的ではない。

【０００８】本発明の目的は、従来技術の課題に鑑み、
危険側故障を低減しフェイルセーフで、且つ、リレーな
どに比べて高速で光点弧素子の点弧用に好適な、多数決
回路またはインターロック回路を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、上記の多数決回路ま
たはインターロック回路をドライブ回路とする信頼性の
高い、点弧制御システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、３以上の入
力信号から異なる２入力の組の論理積をとる前記入力信
号と同数の論理積回路と、各論理積回路の出力信号の論
理和をとる論理和回路からなり、前記入力信号の過半数
が真（Ｈ）となる場合に出力を真（Ｈ）とする多数決回
路において、前記論理積回路は、危険側故障発生確率が
極めて低い非対称故障特性を具備することにより達成さ
れる。なお、単一故障点となる前記論理和回路は、故障
発生確率が極めて低い稀故障特性を具備する非アクティ
ブ素子で構成することを特徴とする。

【００１１】光点弧素子点弧用に好適な本発明の多数決
回路は、前記論理積回路と同数の光ファイバーの各一端
を一括して出射端とし、各他端を入射端として前記論理
積回路の出力端に接続する発光素子に対向配置して前記
論理和回路を構成し、前記入力信号の過半数が真（Ｈ）
となる場合に光信号を出力するようにしたことを特徴と
する。

【００１２】前記論理積回路は、２つのオープンドレイ
ンまたはオープンコレクタの論理手段を設け、電源と接
続されるプルアップ用抵抗の他端及び前記論理手段の双
方の出力部を接続して前記出力端とした構成とすること
を特徴とする。前記論理手段は、非反転論理素子（例え
ばバッファ）または反転論理素子（例えばインバータ）
からなる。

【００１３】また、前記発光素子に対向してその発光状
態を検出する光検出素子を設けたことを特徴とする。

【００１４】さらに、前記入力信号と同数のテスト入力
信号を発生するテストパターン生成手段を備え、前記テ
スト入力信号の所定の組合せパターンに応答する前記光
検出素子の出力信号から、前記論理積回路のＨ側故障ま
たはその前兆の検出を可能にしたことを特徴とする。

【００１５】また、上記の目的は、２以上の偶数の入力
信号から所定の組合せの論理積をとる２組の論理積回路
と、各論理積回路の出力信号の論理和をとる論理和回路
からなり、一方の論理積回路の入力信号が全て真（Ｈ）
となる場合に出力を真（Ｈ）とするインターロック回路
において、前記論理積回路は、危険側故障発生確率が極
めて低い非対称故障特性を具備するように構成したこと
により達成される。なお、前記論理和回路は、故障発生
確率が極めて低い稀故障特性を具備する非アクティブ素
子で構成することを特徴とする。

【００１６】光点弧素子点弧用に好適な本発明のインタ
ーロック回路は、２本の光ファイバーの各一端を一括し
て出射端とし、各他端を入射端として前記論理積回路の
出力端に接続する発光素子に対向配置して前記論理和回
路を構成し、前記入力信号の過半数が真（Ｈ）となる場
合に光信号を出力するようにしたことを特徴とする。ま
た、前記論理積回路は、２つのオープンドレインまたは
オープンコレクタの論理手段を設け、電源と接続される
プルアップ用抵抗の他端及び前記論理手段の双方の出力
部を接続して前記出力端とした構成とすることを特徴と
する。

【００１７】さらに、上記他の目的は、冗長化された３
以上の点弧制御装置と、その点弧制御信号を光信号に変
換するドライブ回路と、該光信号によって点弧制御され
る光点弧素子を有して構成される点弧制御システムにお
いて、前記ドライブ回路は、上記の多数決回路または上
記のインターロック回路によって構成されることにより
達成される。

【００１８】前記点弧制御システムは、前記入力信号と
同数のテスト入力信号を発生するテストパターン生成手
段と、前記入力信号と前記点弧制御信号の論理積をとり
前記論理積回路に入力するためのＡＮＤ回路を備え、前
記テスト入力信号の所定の組合せパターンに応答する前
記発光ダイオードの発光挙動から、前記論理積回路のＨ
側故障またはその前兆のオンライン検出を可能にしたこ
とを特徴とする。

【００１９】また、前記点弧制御システムは、複数の前
記光点弧素子を所定ブリッジ構成とした電力変換装置を
構成してなることを特徴とする。

【００２０】以下、本発明の構成による動作原理を説明
する。

【００２１】安全側故障、危険側故障の故障モードは回
路の用途により異なる。例えば、光点弧素子の点弧制御
における故障モードとしては、（ａ）点弧素子を点弧す
べきときに点弧しない故障モード、（ｂ）光点弧素子を
点弧すべきでないときに点弧する故障モードがある。こ
の光点弧素子を使用したインバータなどの電力機器で
は、（ｂ）の故障モードが発生した場合は、インバータ
などへの電源を短絡するため、広範な電力系統に多大な
影響を及ぼす恐れがあり、危険側故障である。しかし、
（ａ）の故障モードが発生した場合は、光点弧素子を使
用したインバータなど、該当する電力機器の出力が停止
するだけなので、影響は局所的で軽微であり、安全側故
障である。つまり、フェイルセーフな動作を確保でき
る。

【００２２】上述したように、本発明では、（ａ）の故
障モード、つまりＬ側故障が安全側故障である場合に則
して、Ｈ側故障の発生確率が極めて低い非対称故障特性
を有するフェイルセーフな多数決回路またはインターロ
ック回路は、その構成要素である論理積回路が１箇所の
故障で危険側出力が顕在化されないように、半導体素子
を組み合わせて、非対称故障特性を具備させる。さら
に、単一故障点となる論理和回路には、故障の発生確率
が極めて低い（これを、稀故障特性と呼ぶことにする）
光ファイバーなどの非アクティブ素子を用いて、論理積
回路の非対象故障特性がそのまま反映されるようにし、
全体としてＨ側故障の発生確率が極めて低い多数決回路
またはインターロック回路を実現している。

【００２３】本発明によれば、危険故障となるＨ側故障
の発生確率が極めて低い、信頼性の高い多数決回路また
はインターロック回路を提供できる。この回路は、リレ
ー回路に比べて高速で、小型になる。さらに、光点弧素
子を使用したインバータなどの点弧制御システムでは、
Ｌ側故障が安全側故障となるのでシステムダウンを回避
でき、フェイルセーフなシステムとすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２５】図１は、一実施形態による光点弧素子の点
弧用の多数決回路を示したものである。光サイリスタ７
０の点弧回路となる多数決回路は、論理積回路１１、１
２、１３と論理和回路２０から構成される。論理積回路
１１は、オープンドレインのバッファ３１、３２、抵抗
４１、発光ダイオード５１を組み合わせて、Ｈ側故障の
発生確率が極めて低い非対称故障素子として実現する。
論理積回路１２、１３もバッファ３３〜３６、抵抗４２
〜４３、発光ダイオード５２〜５３を組み合わせて、同
様に構成される。論理和回路２０は、光サイリスタ７０
の点弧用の光ファイバー６１、６２、６３を組み合わせ
て構成し、故障の発生確率が極めて低い稀故障素子とし
て実現する。

【００２６】このように構成される多数決回路は以下の
ように動作する。論理積回路１１において、オープンド
レイン（またはオープンコレクタ）のバッファ３１、３
２の入力ｉｎａ，ｉｎｂが共にＨとなる場合、バッファ
３１、３２の出力インピーダンスは共に高となり、抵抗
４１で電源Ｖccにプルアップされていて、バッファ３
１、３２の出力端はＨとなるので、発光ダイオード５１
は発光する。また、バッファ３１、３２の入力ｉｎａ，
ｉｎｂの一方がＬとなる場合、入力Ｌのバッファの出力
インピーダンスが低となり、バッファ３１、３２の出力
端出がＬとなるので、発光ダイオード５１は発光しな
い。つまり、論理積の働きをする。論理積回路１２、１
３も同様にして、論理積の機能を果たすことができる。
なお、バッファ３１〜３６は、インバータによって代替
可能である。

【００２７】また、論理和回路２０を構成する光ファイ
バ６１、６２、６３の入射端は、それぞれ発光ダイオー
ド５１、５２、５３に対向し、出射端は光サイリスタ７
０のゲートに一括して対向されているため、光ファイバ
６１、６２、６３の一つ以上に光が入射すれば光サイリ
スタ７０は点弧する。つまり、論理和の働きをする。

【００２８】本実施例の多数決回路によれば、論理積１
１、１２、１３はＨ側故障の発生確率が極めて低い非対
象故障素子であり、論理和２０は光ファイバのみで構成
されていて、故障の発生確率が極めて低い稀故障素子で
あり、論理和２０には論理積１１、１２、１３の故障特
性がそのまま反映される。従って、多数決回路全体とし
てはＨ側故障の発生確率が極めて低い非対称故障特性を
具備でき、多数決回路の故障に対してフェイルセーフな
動作を維持できる。

【００２９】また、図１０の従来技術で、単一故障点と
なる発光ダイオード５０、光ファイバ６０を、多数決回
路の構成を通して実質的に多重化するとともに、従来の
論理和２０を稀故障素子により代替するので、多数決回
路の故障を従来に比べて大幅に（ゼロに近く）低減する
ことができる。

【００３０】さらに、光点弧素子の制御に不可欠な発光
ダイオード５１〜５３、光ファイバ６１〜６３を多数決
回路として一体化したので、従来に比べ部品点数が減少
できその分、故障率を下げることができる。あるいは、
発光ダイオード５１〜５３の出力を光ファイバ６１〜６
３でＯＲすることにより、等価的に発光ダイオードを冗
長化したことになり、さらに故障率を下げることにな
る。

【００３１】なお、本実施形態では光点弧回路として光
サイリスタを用いたが、本発明はこれに限られるもので
はない。次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００３２】

【実施例１】図２は、図１の多数決回路を適用した点弧
制御システムの実施例である。このような点弧制御シス
テムの典型的な応用例に、電力変換システムがある。

【００３３】本点弧制御システムは点弧制御装置が冗長
化され、多数決回路を介して光点弧素子を制御する。点
弧制御装置８１〜８３は、光サイリスタ７０を点弧する
タイミングを制御し、例えば、複数の光サイリスタ７０
を周知のブリッジ構成してなる電力変換装置の出力電圧
や力率等を調整することができる。

【００３４】点弧制御装置８１〜８３からの点弧制御信
号は、多数決回路の入力端子ｉｎａ、ｉｎｂ、ｉｎｃに
入力される。図１と同様に、多数決回路はバッファ３１
〜３６、抵抗４１〜４３、発光ダイオード５１〜５３、
光ファイバ６１〜６３からなり、光サイリスタ７０のド
ライブ回路を構成している。このシステムによれば、３
つの点弧制御装置８１〜８３のうち、２つ以上の点弧制
御信号がオン（Ｈ）ならば光サイリスタ７０が点弧され
る。

【００３５】なお、点弧制御装置８１〜８３は、タイミ
ング回路などの単純なものから、マイクロコンピュータ
を用いた高度な機能を持つものまである。特に、にマイ
クロコンピュータを用いた点弧制御装置は、部品点数が
多く故障率が高いため、本実施例の多数決回路をドライ
ブ回路とすることで、顕著な効果が期待できる。

【００３６】本実施例によれば、点弧制御装置を冗長化
するとともに、その出力の多数決を採って点弧制御信号
としているので、点弧制御装置のいずれかが故障しても
システム全体としては正常動作を継続することができ、
システムの信頼性を向上する。例えば、本実施例の点弧
制御システムを、インバータや整流器などの電力変換シ
ステムに適用すれば、その信頼性を高めることができ、
システムの故障に起因する停電を防止でき電力の安定供
給を可能にする。

【００３７】

【実施例２】次に、検査機能を具備した多数決回路ない
し点弧制御システムの実施例の実施例について説明す
る。上記した図１または図２の多数決回路では、論理積
を非対称故障素子、論理和を稀故障素子で構成している
ので、故障の発生頻度を大幅に低減できる。また、論理
積のＬ側故障は仮に発生しても論理和でマスクされるの
で、フェイルセーフとなる。しかし、論理積のＨ側故障
が発生した場合は、システム故障を引き起こす恐れがあ
る。本実施例では、論理積の出力側を監視できる多数決
回路を説明する。

【００３８】図３に示すように、図１または図２と同様
の多数決回路の発光ダイオード５１〜５３に隣接して、
その発光によって動作するフォトトランジスタ９１〜９
３を設け、各々のカソードを検出可能なテスト端子（ｔ
ｅｓｔ１、ｔｅｓｔ２、ｔｅｓｔ３）としている。

【００３９】これにより、点弧制御信号のＨ／Ｌに応じ
た発光ダイオード５１〜５３の発光の様子がテスト端子
から監視できるので、万一、点弧制御信号の未入力状態
でいずれかの発光ダイオードが発光した場合のＨ側故障
を検出でき、速やかな対策が可能になる。なお、論理積
１１、１２、１３の出力の監視のみでも、論理和２０は
稀故障素子であるため実用上の問題はない。

【００４０】

【実施例３】本実施例は、上記実施例２に試験機能を具
備した多数決回路ないし点弧制御システムである。Ｈ側
故障は危険側故障であるため、万一、発生すれば影響が
大きい。本実施例によれば、多数決回路の危険側故障が
発生する前に、その前兆を検出することができる。

【００４１】例えば、論理積１１のＨ側故障は、バッフ
ァ３１、３２の出力が断線等により共に高インピーダン
ス状態になると発生する。しかし、バッファ３１、３２
の出力が同時に断線して高インピーダンス状態となるこ
とは極めてまれである。通常は、バッファ３１、３２の
一方の出力が高インピーダンス状態になる故障が発生
し、多少の時間の経過後に、他方のバッファの出力にも
高インピーダンス状態の故障が発生する。この結果、論
理積１１のＨ側故障となる。従って、一方のバッファの
出力が故障により、高インピーダンス状態になったこと
を速やかに検出できれば、論理積のＨ側故障の発生を未
然に防止できる。

【００４２】図４に、本実施例による試験機能を具備し
た多数決回路ないし点弧制御システムを示す。図３と同
様のテスト端子付きの多数決回路に、テストパターン生
成手段１１０と、テストパターン注入用のＡＮＤ回路１
１１〜１１３を設けている。テストパターン生成手段１
１０は、点弧制御装置８１〜８３の点弧制御信号と同期
して入力パターン信号を出力する。ＡＮＤ回路１１１〜
１１３はこの入力パターン信号と、点弧制御装置８１〜
８３の点弧制御信号との論理積を取って、多数決回路の
入力端ｉｎａ〜ｉｎｃに入力する。これにより、点弧制
御システムが稼働中のオンラインテストを可能にしてい
る。

【００４３】図５に、一連のオンラインテストパターン
を示す。同図で、case０は入力パターン信号を注入しな
い場合で、全てをＨとして点弧制御信号のみが入力され
る。case１〜３は注入時の一連のテストパターンを示
し、入力パターンｉｎ_ａ、ｉｎ_ｂ及びｉｎ_ｃと、正
常な多数決回路の期待値である出力パターンｔｅｓｔ
１、ｔｅｓｔ２、ｔｅｓｔ３である。ｏｕｔは、光サイ
リスタ７０の点弧タイミングを示す。このテストパター
ンによる試験動作を説明する。

【００４４】図６に、一連のテストパターンを注入して
いる時のタイムチャートを示す。図中、左から右へ時間
の経過を示し、破線は入力パターン及び出力パターンに
おけるＬ相当部を示す。

【００４５】例えば、論理積１１のバッファ３１に高イ
ンピーダンス状態の故障が発生している場合、case１の
入力パターン〔ｉｎ_ａ：Ｌ、ｉｎ_ｂ，ｉｎ_ｃ：Ｈ〕
を注入すると、出力パターンは期待値〔Ｌ Ｌ Ｈ〕とは
異なり、test１＝Ｈとなる〔Ｈ Ｌ Ｈ〕が出力される。
また、論理積１１のバッファ３２に高インピーダンス状
態になる故障が発生した場合には、case２の入力パター
ン〔Ｈ Ｌ Ｈ〕により、期待値〔Ｌ Ｈ Ｌ〕とは異なる
〔Ｈ Ｈ Ｌ〕が出力される。同様にして、論理積１２の
監視はcase２，３の入力パターン、論理積１３の監視は
case３，１の入力パターンの注入により可能となる。

【００４６】この一連のテストパターンを一定周期また
は所望時に注入し、テスト出力test１、test２、test３
を監視すれば、論理積１１〜１３がＨ側故障に至る前
に、一方のバッファのＨ側故障が検出でき、多数決回路
の危険故障を未然に防止できる。また、電力変換システ
ムのピーク負荷期間のように、システム停止が行なえな
い場合にも支障なく、オンラインテストが実現できる。

【００４７】なお、連続運転によらないシステムの場合
は、上記のテストパターンを使用して停止時にオフライ
ン試験を行なうことも可能である。この場合、ＡＮＤ回
路１１１〜１１３は設けない。

【００４８】

【実施例４】次に、上述した多数決回路ではなく、本発
明の更に他の実施例となるフェイルセーフなインターロ
ック回路について説明する。ここでは、少なくとも２重
化された入力信号組を２つ以上設け、１つの組の多重化
信号が共にＨになるときのみ出力がＨとなる回路を、イ
ンターロック回路と呼ぶことにする。

【００４９】図７は、一実施例によるインターロック回
路を示したものである。本インターロック回路は、Ｈ側
故障の発生確率が極めて低い非対称故障素子として構成
される論理積回路１１’，１２’と、故障の発生確率が
極めて低い稀故障素子として構成される論理和回路２
０’からなり、ここでは光サイリスタ７０の点弧回路を
構成している。論理積回路１１’，１２’及び論理和回
路２０’の内部構成は、図１と同一の符号を付している
ように、論理積回路１１，１２及び論理和回路２０と同
じになる。

【００５０】このインターロック回路では、入力ｉｎａ
１とｉｎａ２が２重化され、共にＨになったときにのみ
論理積１１’の出力がＨ、入力ｉｎｂ１とｉｎｂ２が共
にＨになったときにのみ論理積１２’の出力がＨとな
り、すくなくとも一方の論理積がＨとなるとき論理和２
０’の出力がＨとなる。

【００５１】本実施例によれば、単一故障点であり信頼
性向上の隘路となる論理和２０’の故障を事実上ゼロに
近づけ、さらに論理積１１’、１２’のＨ側故障の発生
確率を極めて小さくし、全体として危険側故障であるＨ
側故障の発生確率の小さい、フェイルセーフなインター
ロック回路を実現できる。

【００５２】図８は、図７のインターロック回路を適用
した点弧制御システムの実施例であり、上述した図２の
実施例に相応するものである。点弧制御装置８１〜８４
の点弧制御信号の各々を、インターロック回路のｉｎａ
１、ｉｎａ２、ｉｎｂ１、ｉｎｂ２に入力するように構
成している。

【００５３】これによれば、点弧制御装置８１と８２又
は、点弧制御装置８３と８４の点弧制御信号が同時にＨ
とならなければ光サイリスタ７０は点弧されない。つま
り、点弧制御装置８１〜８４の内、いずれか１つの点弧
制御装置が故障やノイズエラーなどにより、誤った点弧
信号を出力した場合でも、光サイリスタ７０が誤って点
弧されることはない。また、１つの点弧制御装置、例え
ば点弧制御装置８１が故障により点弧信号を出せなくな
った場合には、点弧制御装置８３と８４が正常ならば正
常なタイミングで同時に点弧信号を出すので、正常に光
サイリスタ７０が点弧される。従って、信頼性が高く、
フェイルセーフな点弧制御システムを実現できる。

【００５４】図９は、図７のインターロック回路を適用
した点弧制御システムの別の実施例であり、図８の点弧
制御システムを簡略化している。２つの点弧制御装置８
１，８２を備え、前者の点弧制御信号をｉｎａ１、ｉｎ
ｂ１へ、後者の点弧制御信号をｉｎａ２、ｉｎｂ２へ入
力する構成としている。

【００５５】これによれば、点弧制御装置８１，８２の
点弧制御信号が同時にＨとならなければ、光サイリスタ
７０が点弧されない。つまり、点弧制御装置８１、８２
の一方が誤った点弧制御信号を出力した場合でも、光サ
イリスタ７０の誤点弧は回避でき、高信頼かつフェイル
セーフな点弧制御システムを実現できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の多数決回路またはインターロッ
ク回路によれば、回路要素の論理積をＨ側故障の発生確
率が極めて小さい非対象故障素子、単一故障点となる論
理和をソリッドな（アクティブ素子を含まない）稀故障
素子として構成したので、全体として危険側故障である
Ｈ側故障の発生確率を大幅に低減でき、回路の信頼性と
フェイルセーフを向上できる効果がある。

【００５７】本発明の点弧制御システムは、前記多数決
回路またはインターロック回路を、冗長化された点弧制
御装置と光点弧素子の間のドライブ回路に適用してなる
ので、誤って光点弧素子を点弧するドライブ回路のＨ側
故障を大幅に低減でき、また、点弧制御装置からの誤信
号に対してフェイルセーフな動作を維持するので、シス
テムの信頼性を向上できる効果がある。

【００５８】さらに、本発明の点弧制御システムは、オ
ンラインテストにより前記ドライブ回路のＨ側故障を事
前に検出できる試験装置を具備しているので、システム
が連続運転を余儀なくされる電力変換システムなどの場
合に好適で、システムの保守性を向上できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による光点弧素子点弧用の
多数決回路の構成図。

【図２】図１の多数決回路をドライブ回路とした点弧制
御システムの構成図。

【図３】図１に、Ｈ側故障の監視手段を付加した多数決
回路の構成図。

【図４】図２に、多数決回路の検査手段を備えた点弧制
御システムの構成図。

【図５】図４の検査手段による一テストパターン図。

【図６】図５のテストパターンによる検査の正常時のタ
イムチャート。

【図７】本発明の他の実施例による光点弧素子点弧用の
インターロック回路の構成図。

【図８】図７のインターロック回路をドライブ回路とし
た点弧制御システムの構成図。

【図９】図７のインターロック回路をドライブ回路とし
た別の点弧制御システムの構成図。

【図１０】従来の多数決回路による光点弧素子点弧用回
路の構成図。

【図１１】従来のリレー回路による多数決回路の構成
図。

【符号の説明】

１１，１２，１３…論理積回路、１１’，１２’，１
３’…論理積回路、２０，２０’…論理和回路、３１〜
３６…バッファ、４１〜４３…抵抗、５１〜５３…発光
ダイオード、６１〜６３…光ファイバ、７０…光サイリ
スタ、８１〜８３…点弧制御装置、９１〜９３…フォト
トランジスタ、１１０…テストパターン生成手段、１１
１〜１１３…ＡＮＤ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 哲也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 川端 敦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３以上の入力信号から異なる２入力の組
   の論理積をとる前記入力信号と同数の論理積回路と、各
   論理積回路の出力信号の論理和をとる論理和回路からな
   り、前記入力信号の過半数が真（Ｈ）となる場合に出力
   を真（Ｈ）とする多数決回路において、 前記論理積回路は、危険側故障発生確率が極めて低い非
   対称故障特性を具備するように構成したことを特徴とす
   る多数決回路。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記論理和回路は、故障発生確率が極めて低い稀故障特
   性を具備する非アクティブ素子で構成したことを特徴と
   する多数決回路。
3. 【請求項３】 ２以上の偶数の入力信号から所定の組合
   せの論理積をとる２組の論理積回路と、各論理積回路の
   出力信号の論理和をとる論理和回路からなり、一方の論
   理積回路の入力信号が全て真（Ｈ）となる場合に出力を
   真（Ｈ）とするインターロック回路において、 前記論理積回路は、危険側故障発生確率が極めて低い非
   対称故障特性を具備するように構成したことを特徴とす
   るインターロック回路。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記論理和回路は、故障発生確率が極めて低い稀故障特
   性を具備する非アクティブ素子で構成したことを特徴と
   する多数決回路。
5. 【請求項５】 冗長化された３以上の入力信号の異なる
   ２入力の組の論理積をとる前記入力信号と同数の論理積
   回路と、各論理積回路の出力信号の論理和をとる論理和
   回路からなり、前記入力信号の過半数が真（Ｈ）となる
   場合に出力を真（Ｈ）とする多数決回路において、 前記論理積回路と同数の光ファイバーの各一端を一括し
   て出射端とし、各他端を入射端として前記論理積回路の
   出力端に接続する発光素子に対向配置して前記論理和回
   路を構成し、前記入力信号の過半数が真（Ｈ）となる場
   合に光信号を出力するようにしたことを特徴とする多数
   決回路。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記論理積回路は、２つのオープンドレインまたはオー
   プンコレクタの論理手段を設け、電源と接続されるプル
   アップ用抵抗の他端及び前記論理手段の双方の出力部を
   接続して前記出力端とした構成とすることを特徴とする
   多数決回路。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記論理手段は、非反転論理素子（例えばバッファ）ま
   たは反転論理素子（例えばインバータ）からなることを
   特徴とする多数決回路。
8. 【請求項８】 請求項５または６または７において、 前記発光素子に対向してその発光状態を検出する光検出
   素子を設けたことを特徴とする多数決回路。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記入力信号と同数のテスト入力信号を発生するテスト
   パターン生成手段を備え、前記テスト入力信号の所定の
   組合せパターンに応答する前記光検出素子の出力信号か
   ら、前記論理積回路のＨ側故障またはその前兆の検出を
   可能にしたことを特徴とする多数決回路。
10. 【請求項１０】 冗長化された２以上の偶数の入力信号
    から所定の組合せの論理積をとる２組の論理積回路と、
    各論理積回路の出力信号の論理和をとる論理和回路から
    なり、一方の論理積回路の入力信号が全て真（Ｈ）とな
    る場合に出力を真（Ｈ）とするインターロック回路にお
    いて、 ２本の光ファイバーの各一端を一括して出射端とし、各
    他端を入射端として前記論理積回路の出力端に接続する
    発光素子に対向配置して前記論理和回路を構成し、前記
    入力信号の過半数が真（Ｈ）となる場合に光信号を出力
    するようにしたことを特徴とするインターロック回路。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記論理積回路は、２つのオープンドレインまたはオー
    プンコレクタの論理手段を設け、電源と接続されるプル
    アップ用抵抗の他端及び前記論理手段の双方の出力部を
    接続して前記出力端とした構成とすることを特徴とする
    インターロック回路。
12. 【請求項１２】 冗長化された３以上の点弧制御装置
    と、その点弧制御信号を光信号に変換するドライブ回路
    と、該光信号によって点弧制御される光点弧素子を有し
    て構成される点弧制御システムにおいて、 前記ドライブ回路は、請求項５または６または７または
    ８に記載の多数決回路によって構成されることを特徴と
    する点弧制御システム。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、 前記入力信号と同数のテスト入力信号を発生するテスト
    パターン生成手段と、前記入力信号と前記点弧制御信号
    の論理積をとり前記論理積回路に入力するためのＡＮＤ
    回路を備え、前記テスト入力信号の所定の組合せパター
    ンに応答する前記発光ダイオードの発光挙動から、前記
    論理積回路のＨ側故障またはその前兆のオンライン検出
    を可能にしたことを特徴とする点弧制御システム。
14. 【請求項１４】 冗長化された２以上の点弧制御装置
    と、その点弧制御信号を光信号に変換するドライブ回路
    と、該光信号によって点弧制御される光点弧素子を有し
    て構成される点弧制御システムにおいて、 前記ドライブ回路は、請求項１０または１１に記載のイ
    ンターロック回路によって構成されることを特徴とする
    点弧制御システム。
15. 【請求項１５】 請求項１２、１３または１４におい
    て、 複数の前記光点弧素子を所定のブリッジ構成して電力変
    換装置を構成したことを特徴とする点弧制御システム。