JPWO2013150697A1 - アラーム信号生成回路、アラーム信号生成方法 - Google Patents

Abstract

発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できるようにする。複数相動作を行う機器について、故障種類または故障した相とを判別し、その判別結果に応じて、故障種類または複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号をアラーム信号生成部（２０）によって生成する。生成されるアラーム信号によって故障内容および故障した相を判別できるようにすれば、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。

Description

本発明はアラーム信号生成回路、アラーム信号生成方法に関し、特にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）から出力されるアラームについて、故障した相および故障種類を判別するためのアラーム信号を生成する回路、アラーム信号生成方法に関する。

ＩＰＭは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）チップやＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップを搭載したモジュールに、さらに駆動および保護機能を内蔵したドライバＩＣを組み込んだインテリジェント型パワーデバイスである。ＩＰＭに組み込まれたドライバＩＣは、ＩＧＢＴチップの温度やＩＧＢＴチップに流れる電流を検出する機能を有している。ドライバＩＣは、ＩＧＢＴチップの温度検出値が所定の値を超えた場合、過熱として検出する。また、ドライバＩＣは、ＩＧＢＴチップに流れる電流が所定の値を超えた場合、過電流として検出する。ドライバＩＣは、これら過熱や過電流を検出した場合、アラームを出力する。

例えば、特許文献１には、故障の種類により、故障の軽重が分かるようにそれぞれ異なる信号を制御回路へ伝達する技術が記載されている。すなわち、特許文献１に記載の技術では、重故障を示す信号として１ｍｓ幅のパルスを発生するパルス発生器と、軽故障を示す信号として２ｍｓ幅のパルスを発生するパルス発生器を設け、故障の種類により、故障の軽重が分かるようにそれぞれ異なる信号を制御回路へ伝達している。

また、特許文献２には、過電流検出後、各スイッチング素子に診断信号を順次追加し、過電流を検出した時と同じアームの対になるスイッチング素子の破壊と判断し、そのスイッチング素子とそのスイッチング素子が接続されている逆の電圧母線に接続されている他のアームのスイッチング素子とに直流制動電流を流すための駆動信号を印加し、直流制動を行うことが記載されている。

さらに、特許文献３には、過電流を検出する過電流検出回路、故障相を検出する故障相検出回路、故障相と健全相とを識別すること、健全相のアームをオン・オフ制御して、電動機に直流電流を供給し、電動機に直流電流をかけて停止することが記載されている。

特開２００３−８８０９３号公報 特開平５−３０７７１号公報 特開平８−１４９８６８号公報

ところで、ＩＧＢＴやＭＯＳゲートパワー素子のドライバＩＣが、ＩＰＭのモジュール内に設けられている場合、チップサイズの増大に伴うコスト高を防止するために、アラーム信号を出力するためのパッドを１つだけ設けることがある。そのような場合、アラーム信号を出力することにより、故障が発生したことを判別することができる。しかしながら、故障が発生したことを判別することはできても、どの相において故障が発生したか判別することはできない。

どの相において故障が発生したか判別するために、各相について個別にパッドを設けることも考えられる。しかしながら、その場合、チップサイズが増大し、コスト高を招く、という問題がある。
このチップサイズに関する問題は、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の技術によって解決することはできない。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できるアラーム信号生成回路、アラーム信号生成方法を提供することである。

本発明の一態様によるアラーム信号生成回路は、複数相動作を行う機器について、故障種類または故障した相とを判別する判別部と、前記判別部による判別結果に応じて、故障種類または前記複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号を生成するアラーム信号生成部と、を含み、前記アラーム信号生成部によって生成されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できるようにしたことを特徴とする。このような構成によれば、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。

また、前記パルス生成部によって生成されるアラーム信号を導出するための単一の端子をさらに含み、前記単一の端子から導出されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できることが望ましい。このような構成によれば、単一の端子から導出したアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を判別できる。

さらに、前記判別部は、前記機器から出力される信号を入力とするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力の遷移タイミングから故障種類に対応する幅のパルスを出力する単安定マルチバイブレータとを含むことが望ましい。この構成によれば、故障した相に対応する幅のパルスを生成でき、故障した相を判別することができる。
なお、前記アラーム信号生成部は、前記複数相のうち故障した相に対応する数のパルスを出力するカウンタを含んでいてもよい。このカウンタにより、故障した相に対応する数のパルスを生成でき、故障した相を判別することができる。

前記アラーム信号生成部は、前記複数相のうち故障した相に対応する幅のパルスを出力する単安定マルチバイブレータを含んでいてもよい。この単安定マルチバイブレータにより、故障した相に対応する幅のパルスを生成でき、故障した相を判別することができる。

本発明の一態様によるアラーム信号生成方法は、複数相動作を行う機器について、判別部が、故障種類または故障した相とを判別する第１ステップと、前記第１ステップによる判別結果に応じて、アラーム信号生成部が、故障種類または前記複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号を生成する第２ステップと、を含み、前記第２ステップにおいて生成されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できるようにしたことを特徴とする。この方法によれば、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成することによって、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。

故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。このため、単一の端子から導出したアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を判別できる。

本発明の第１実施形態によるアラーム信号生成回路の構成例を示す図である。 図１中の相判別部の構成例を示す図である。 図１中のＯＣアラーム出力回路の構成例を示す図である。 図１中のＯＨアラーム出力回路の構成例を示す図である。 第１実施形態によるアラーム信号の例を示す図である。 第１実施形態によるアラーム信号の他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態によるアラーム信号生成回路の構成例を示す図である 図７中のアラーム種類判別部の構成例を示す図である。 図７中のアラーム信号生成部の構成例を示す図である。 図９中のセレクタの構成例を示す図である。 第２実施形態によるアラーム信号の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
（故障の種類）
ここでは、監視対象の機器が、ＩＰＭである場合について説明する。ＩＰＭにおいて発生する故障の種類として、過熱（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｔ：以下、ＯＨと呼ぶことがある）故障、過電流（Ｏｖｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ：以下、ＯＣと呼ぶことがある）故障、低電圧（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ：以下、ＵＶと呼ぶことがある）故障等がある。そして、これらの故障が発生した場合に、単一の端子からアラーム信号が出力される。

（発明の概要）
本発明では、故障が発生した相を、アラーム信号に含まれるパルス数やパルス幅によって判別できるようにしている。すなわち、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、上述した問題を解決する。
なお、本明細書において「故障」とはなんらかの不具合が生じ、正常な動作を行うことのできない状態を指す。その状態が継続している場合の他、断続的にその状態になる場合も含む。

（第１実施形態）
第１実施形態では、故障の種類に対応するパルス幅を含み、かつ、故障が発生した相に対応するパルス数を含むアラーム信号を生成する。このアラーム信号を単一の端子から導出し、そのアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を判別する。

図１は、本発明の第１実施形態によるアラーム信号生成回路の構成例を示す図である。図１において、本実施形態によるアラーム信号生成回路は、アラーム信号ＯＣｘ、ＯＣｙ、ＯＣｚ、ＯＨｘ、ＯＨｙ、ＯＨｚを入力とし、故障が発生した相を判別する相判別部１０と、この相判別部１０による判別信号を入力とし、アラーム信号を生成するアラーム信号生成部２０とを備えている。アラーム信号生成部２０の出力は単一の端子１００から導出される。

アラーム信号ＯＣｘは、過電流（ＯＣ）故障がｘ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＣｙは、同じく、ＯＣ故障がｙ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＣｚは、同じく、ＯＣ故障がｚ相に発生したことを示す信号である。
アラーム信号ＯＨｘは、過熱（ＯＨ）故障がｘ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＨｙは、同じく、ＯＨ故障がｙ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＨｚは、同じく、ＯＨ故障がｚ相に発生したことを示す信号である。

これらのアラーム信号を入力とする相判別部１０は、例えば、図２のように構成される。図２において、相判別部１０は、各アラーム信号ＯＣｘ、ＯＣｙ、ＯＣｚ、ＯＨｘ、ＯＨｙ、ＯＨｚ、に対応して設けられたラッチ回路１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、１１−５、１１−６と、これら各ラッチ回路に対応して設けられた単安定マルチバイブレータ（monostable multivibrator、図中「ＭＭ」と表記）１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、１２−５、１２−６と、を備えている。
ラッチ回路１１−１〜１１−６は、対応するアラーム信号が入力された場合に、そのアラーム信号の論理レベルを保持する機能を有している。

単安定マルチバイブレータ１２−１〜１２−６は、故障種類ごとに異なる時定数を有し、ラッチ回路１１−１〜１１−６の出力の遷移タイミングから、故障種類に対応し故障種類ごとに異なる幅のパルスを出力する。本例では、ＯＣ故障を示すアラーム信号ＯＣｘ、ＯＣｙおよびＯＣｚに対応する単安定マルチバイブレータ（monostable multivibrator、以下、適宜、モノマルチ mono multivibratorと略称する）１２−１、１２−２および１２−３と、ＯＨ故障を示すアラーム信号ＯＨｘ、ＯＨｙおよびＯＨｚに対応するモノマルチ１２−４、１２−５および１２−６と、は互いに異なるパルス幅のパルスを出力する。本例では、ＯＣ故障を示すアラーム信号ＯＣｘ、ＯＣｙおよびＯＣｚのパルス幅をＰｏ、ＯＨ故障を示すアラーム信号ＯＨｘ、ＯＨｙおよびＯＨｚのパルス幅をＰｈとすると、パルス幅の大小はＰｏ＜Ｐｈの関係にある。単安定マルチバイブレータ１２−１〜１２−６の出力は、アラーム信号生成部に入力される。

図１に戻り、故障種類に対応するパルス幅を有するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’およびＯＣｚ’は、アラーム信号生成部２０内のＯＣアラーム出力回路２１に入力される。また、故障種類に対応するパルス幅を有するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’およびＯＨｚ’は、アラーム信号生成部２０内のＯＨアラーム出力回路２２に入力される。

ＯＣアラーム出力回路２１は、例えば、図３のように構成される。図３において、本例のＯＣアラーム出力回路２１は、故障種類ごとに異なるパルス幅を有するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’それぞれに対応して設けられたディレイ回路２１−１、２１−２、２１−３と、これらアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’それぞれに対応して設けられたカウンタ２１−４、２１−５、２１−６と、これらカウンタ２１−４、２１−５、２１−６からそれぞれ出力されるパルスを、対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’と論理和して出力するＯＲゲート２１−７、２１−８、２１−９と、これらＯＲゲート２１−７、２１−８、２１−９の出力を論理和して出力するＯＲゲート２１−１０と、を備えている。

ディレイ回路２１−１、２１−２、２１−３は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’を予め定められた時間だけ遅延させて出力する。これらディレイ回路２１−１、２１−２、２１−３によって遅延させる時間は同一とし、後述する、故障種類ごとに異なるパルス幅の最大幅に相当する時間より大なる時間とする。

カウンタ２１−４、２１−５、２１−６は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’が入力された場合に、互いに異なる数のパルスを出力する。つまり、相に対応する数のパルスを出力する。本例では、アラーム信号ＯＣｘ’に対応するパルス数が「１」、アラーム信号ＯＣｙ’に対応するパルス数が「２」、アラーム信号ＯＣｚ’に対応するパルス数が「３」、とする。これらカウンタ２１−４、２１−５、２１−６からそれぞれ出力されるパルスは、ＯＲゲート２１−７、２１−８、２１−９、２１−１０によって、対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’と論理和され、出力される。

また、ＯＨアラーム出力回路２２は、例えば、図４のように構成される。図４において、本例のＯＨアラーム出力回路２２は、故障種類ごとに異なるパルス幅を有するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’それぞれに対応して設けられたディレイ回路２２−１、２２−２、２２−３と、これらアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’それぞれに対応して設けられたカウンタ２２−４、２２−５、２２−６と、これらカウンタ２２−４、２２−５、２２−６からそれぞれ出力されるパルスを、対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’と論理和して出力するＯＲゲート２２−７、２２−８、２２−９と、これらＯＲゲート２２−７、２２−８、２２−９の出力を論理和して出力するＯＲゲート２２−１０と、を備えている。

ディレイ回路２２−１、２２−２、２２−３は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’を予め定められた時間だけ遅延させて出力する。これらディレイ回路２２−１、２２−２、２２−３によって遅延させる時間は同一とし、後述する、故障種類ごとに異なるパルス幅の最大幅に相当する時間より大なる時間とする。

カウンタ２２−４、２２−５、２２−６は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’が入力された場合に、互いに異なる数のパルス（つまり故障した相に対応する数のパルス）を出力する。本例では、アラーム信号ＯＨｘ’に対応するパルス数が「１」、アラーム信号ＯＨｙ’に対応するパルス数が「２」、アラーム信号ＯＨｚ’に対応するパルス数が「３」、とする。これらカウンタ２２−４、２２−５、２２−６からそれぞれ出力されるパルスは、ＯＲゲート２２−７、２２−８、２２−９、２２−１０によって、対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’と論理和され、出力される。

図１に戻り、ＯＣアラーム出力回路２１の出力およびＯＨアラーム出力回路２２の出力は、ＯＲゲート２３によって論理和され、アラーム信号ＡＬＭとなる。
ここで、本実施形態によって導出されるアラーム信号ＡＬＭの例について、図５を参照して説明する。本例では、ＯＨ故障およびＯＣ故障について、故障種類および故障した相（３相のうちのいずれであるか）を判別できる必要があるため、アラーム信号ＡＬＭについて、図５に示す６種類の波形Ｓ１〜Ｓ６を生成する。ここでは、ＯＣ故障を示すアラーム信号のパルス幅Ｐｏ、ＯＨ故障を示すアラーム信号のパルス幅Ｐｈとの関係は、Ｐｏ＜Ｐｈである。したがって、アラーム信号の波形の最初の部分のパルス幅によって、故障種類を判別できる。

さらに、図５中に表記したように、故障した相がｘ相である場合はパルス数「１」、故障した相がｙ相である場合はパルス数「２」、故障した相がｚ相である場合はパルス数「３」がアラーム信号の波形に含まれている。したがって、このパルス数によって、故障した相を判別できる。
以上のように、故障種類および故障した相に対応する波形を有するアラーム信号を生成するため、単一の端子１００から出力されるアラーム信号について、パルス幅によって故障の種類を判別でき、パルス数によって故障が発生した相を判別できる。

ところで、上記は、ＯＨ故障およびＯＣ故障について、故障種類および故障した相（３相のうちのいずれであるか）を判別する場合について説明したが、これらに加えて低電圧（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ：以下、ＵＶと呼ぶことがある）故障についても故障した相を判別する場合、図３及び図４を参照して説明したアラーム出力回路をＵＶ故障に対応して追加し、他の故障とは異なるパルス幅を有するアラーム信号を生成すればよい。ＯＨ故障、ＯＣ故障およびＵＶ故障について故障種類および故障した相を判別するには、図６に示すように、９種類のアラーム信号Ｓ１〜Ｓ９を生成すればよい。ここで、ＯＣ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｏ、ＯＨ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｈ、ＵＶ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｕ、とすると、パルス幅の大小はＰｏ＜Ｐｈ＜Ｐｕの関係にある。したがって、アラーム信号の波形の最初の部分のパルス幅によって、故障種類を判別できる。

さらに、図６中に表記したように、故障した相がｘ相である場合はパルス数「１」、故障した相がｙ相である場合はパルス数「２」、故障した相がｚ相である場合はパルス数「３」がアラーム信号の波形に含まれている。したがって、このパルス数によって、故障した相を判別できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、故障の種類に対応するパルス幅を含み、かつ、故障が発生した相に対応するパルス幅を含むアラーム信号を生成する。このアラーム信号を単一の端子から導出し、そのアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を識別する。

図７は、本発明の第２実施形態によるアラーム信号生成回路の構成例を示す図である。図７において、本実施形態によるアラーム信号生成回路は、アラーム信号ＯＣｘ、ＯＣｙ、ＯＣｚ、ＯＨｘ、ＯＨｙ、ＯＨｚ、ＵＶｘ、ＵＶｙ、ＵＶｚを入力とし、故障種類を判別するアラーム種類判別部３０と、このアラーム種類判別部３０による判別信号を入力とし、アラーム信号を生成するアラーム信号生成部４０とを備えている。

アラーム信号ＯＣｘは、過電流（ＯＣ）故障がｘ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＣｙは、同じく、ＯＣ故障がｙ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＣｚは、同じく、ＯＣ故障がｚ相に発生したことを示す信号である。
アラーム信号ＯＨｘは、過熱（ＯＨ）故障がｘ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＨｙは、同じく、ＯＨ故障がｙ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＯＨｚは、同じく、ＯＨ故障がｚ相に発生したことを示す信号である。

アラーム信号ＵＶｘは、低電圧（ＵＶ）故障がｘ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＵＶｙは、同じく、ＵＶ故障がｙ相に発生したことを示す信号である。アラーム信号ＵＶｚは、同じく、ＵＶ故障がｚ相に発生したことを示す信号である。

これらのアラーム信号を入力とするアラーム種類判別部３０は、例えば、図８のように構成される。図８において、アラーム種類判別部３０は、アラーム信号について、各相ごとに論理和して出力するＯＲゲート３１−１、３１−２、３１−３と、各相に対応して設けられたモノマルチ３２−１、３２−２および３２−３と、アラーム信号について、各故障種類ごとに論理和して出力するＯＲゲート３１−４、３１−５、３１−６と、を備えている。

モノマルチ３２−１、３２−２および３２−３は、各相に対応して設けられ対応するＯＲゲートの出力の遷移タイミングから、各相に対応するパルス幅のパルスを有する信号ｘ、ｙおよびｚを出力する。本例では、ｘ相に対応する信号ｘのパルス幅をＰｘ、ｙ相に対応する信号ｙのパルス幅をＰｙ、ｚ相に対応する信号ｚのパルス幅をＰｚ、とすると、本例では、パルス幅の大小はＰｘ＜Ｐｙ＜Ｐｚの関係にある。つまり、信号ｘ、信号ｙ、信号ｚは、各相に対応するパルス幅を有する信号である。

モノマルチ３２−１、３２−２および３２−３の出力である信号ｘ、信号ｙおよび信号ｚ、ならびに、ＯＲゲート３１−４、３１−５、３１−６の出力である、ＯＣ故障を示すアラーム信号ＯＣ、ＯＨ故障を示すアラーム信号ＯＨ、ＵＶ故障を示すアラーム信号ＵＶは、アラーム信号生成部に入力される。

図７中のアラーム信号生成部４０は、例えば、図９のように構成される。図９を参照すると、アラーム信号生成部４０は、ＯＣ故障を示すアラーム信号ＯＣ、ＯＨ故障を示すアラーム信号ＯＨ、ＵＶ故障を示すアラーム信号ＵＶが、ＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３を介して入力されるアラーム種類別パルス生成回路４１とを有している。また、アラーム信号生成部４０は、このアラーム種類別パルス生成回路４１の出力がセット端子（Ｓ端子）に入力されるリセット・セットフリップフロップ（以下、ＲＳＦＦと略称する）４２と、ＲＳＦＦ４２のＱ端子からの出力を入力とするセレクタ４４と、セレクタ４４の出力を入力とするモノマルチ４５−１、４５−２および４５−３と、これらモノマルチ５−１、４５−２および４５−３の出力を論理和して出力するＯＲゲート４６と、を有している。

アラーム種類別パルス生成回路４１は、モノマルチ４１−１、４１−２および４１−３と、これらモノマルチ４１−１、４１−２および４１−３の出力を論理和して出力するＯＲゲート４１−４と、を有している。モノマルチ４１−１、４１−２および４１−３は、故障種類に対応するパルス幅の信号を出力する。本例では、モノマルチ４１−１はＯＣ故障に対応するパルス幅を有する信号ＯＣ、モノマルチ４１−２はＯＨ故障に対応するパルス幅を有する信号ＯＨ、モノマルチ４１−３はＵＶ故障に対応するパルス幅を有する信号ＵＶ、をそれぞれ出力する。

このような構成において、ＲＳＦＦ４２は、モノマルチ４１−１、４１−２および４１−３から出力される、故障種類に対応するパルス幅を有する信号によってセットされる。このＲＳＦＦ４２の出力はセレクタ４４によって、モノマルチ４５−１、４５−２、４５−３のいずれかに入力される。モノマルチ４５−１、４５−２、４５−３は、それぞれ、信号ｘ、信号ｙ、信号ｚに対応して設けられており、本例では、対応する信号の立下りタイミングから各相に対応する幅のパルスを出力する。

モノマルチ４５−１、４５−２および４５−３の出力は、ＯＲゲート４６によって論理和され、信号ＡＬＭとして単一の端子１００から出力される。
また、ＯＲゲート４６の出力が、ＲＳＦＦ４２のリセットＲ端子に印加されているため、ＯＲゲート４６の出力によってＲＳＦＦ４２がリセット状態になる。これにより、ＲＳＦＦ４２の反転Ｑ端子からの出力は元の状態に戻る。

なお、ＲＳＦＦ４２の反転Ｑ端子からの出力は、２入力のＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３それぞれの一方の入力になっている。このため、アラーム種類別パルス生成回路４１の出力がＲＳＦＦ４２のセットＳ端子に入力されると、ＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３の他方の入力いかんにかかわらずＲＳＦＦ４２の出力状態が維持される。つまり、アラーム信号ＯＣ、ＯＨ、ＵＶのうち、立上りが早いものが優先され、他の信号によってＲＳＦＦ４２がセット状態になることはない。このため、複数のアラームが同時期に立上っても非優先のものは受付けられず、アラーム信号同士が重なることはない。このため、パルス幅による障害種類および障害が発生した相を確実に判別することができる。

ここで、図９中のセレクタ４４は、例えば、図１０のように構成される。図１０において、本例のセレクタ４４は、信号ｘがゲート端子に印加されるＭＯＳトランジスタ４４−１と、信号ｙがゲート端子に印加されるＭＯＳトランジスタ４４−２と、信号ｚがゲート端子に印加されるＭＯＳトランジスタ４４−３と、を備えている。これらＭＯＳトランジスタ４４−１、４４−２、４４−３のソース端子にはＲＳＦＦ４２のＱ端子からの出力が印加される。セレクタ４４がこのような構成になっているため、各相に対応するパルス幅の信号が対応するモノマルチ４５−１〜４５−３に入力される。つまり、ｘ相に対応する信号ｘのパルス幅Ｐｘ、ｙ相に対応する信号ｙのパルス幅Ｐｙ、ｚ相に対応する信号ｚのパルス幅Ｐｚ、を含む信号がモノマルチ４５−１、４５−２、４５−３に入力される。

ここで、本実施形態によって導出されるアラーム信号ＡＬＭの例について、図１１を参照して説明する。
ＯＨ故障、ＯＣ故障およびＵＶ故障について故障種類および故障した相を判別するには、図１１に示すように、９種類のアラーム信号ＳＳ１〜ＳＳ９を生成すればよい。ここで、ＯＣ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｏ、ＯＨ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｈ、ＵＶ故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｕ、とすると、パルス幅の大小はＰｏ＜Ｐｈ＜Ｐｕの関係にある。したがって、アラーム信号の波形の最初の立上り部分のパルス幅によって、故障種類を判別できる。

さらに、本例では、ｘ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｘ、ｙ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｙ、ｚ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｚ、とすると、パルス幅の大小はＰｘ＜Ｐｙ＜Ｐｚの関係にある。したがって、アラーム信号の波形の最初の立下り部分以後のローレベルになっている期間のパルス幅によって、故障種類を判別できる。

（パルス幅またはパルス数の判別）
上述した第１実施形態におけるパルス幅およびパルス数、ならびに、上述した第２実施形態におけるパルス幅については、例えば、図５および図６ならびに図１１を参照して説明した各信号よりも繰返し周期が十分に短いクロックを用いて各信号をサンプリングすることにより、判別することができる。これにより、故障種類および故障が発生した相を判別することができる。

（ＩＣチップ化）
上述した第１実施形態のアラーム信号生成回路および第２実施形態のアラーム信号生成回路については、いずれもＩＣチップに搭載することにより、顕著な効果が得られる。すなわち、ＩＣチップはコスト軽減のためにピン数の増加を抑える必要があり、上述したアラーム信号生成回路によれば、単一の端子から導出されるアラーム信号によって故障種類および故障が発生した相を判別することができる。

（アラーム信号生成方法）
上述した第１実施形態のアラーム信号生成回路および第２実施形態のアラーム信号生成回路においては、以下のようなアラーム信号生成方法が実現されている。すなわち、複数相動作を行う機器について、判別部が、故障種類または故障した相とを判別する第１ステップと、上記第１ステップによる判別結果に応じて、アラーム信号生成部が、故障種類または上記複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号を生成する第２ステップと、を含み、上記第２ステップにおいて生成されるアラーム信号によって上記故障内容および故障した相を判別できるようにしたアラーム信号生成方法が実現されている。

この方法によれば、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成することによって、発生した故障の種類および故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。

（変形例）
上記は、故障検出対象が３相出力を有するＩＰＭの場合について説明したが、３相には限定されず、複数相（２以上の相）であれば本発明を適用できることは明らかである。また、ＩＧＢＴやＭＯＳゲートパワー素子のドライバＩＣが、ＩＰＭのモジュール内に設けられている場合に限らず、ドライバＩＣがモジュールの外側に設けられ単一の端子からアラーム信号が出力される場合についても、本発明を適用できることは明らかである。

（まとめ）
以上のように、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、故障が発生した相を、パルス数やパルス幅によって判別できる。このため、単一の端子から導出したアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を判別できる。

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１０ 相判別部
１１−１〜１１−６ ラッチ回路
１２−１〜１２−６
３２−１〜３２−３、４５−１〜４５−３ 単安定マルチバイブレータ
２０ アラーム信号生成部
２１ ＯＣアラーム出力回路
２１−１〜２１−３、２２−１〜２２−３ ディレイ回路
２１−４、２１−５、２１−６ カウンタ
２２−７〜２２−１０、３１−１〜３１−６、４６ ＯＲゲート
３０ アラーム種類判別部
４０ アラーム信号生成部
４１ アラーム種類別パルス生成回路
４２ ＲＳフリップフロップ
４３−１〜４３−３ ＡＮＤゲート
４４ セレクタ
４４−１〜４４−３ ＭＯＳトランジスタ
１００ 端子

また、前記アラーム信号生成部によって生成されるアラーム信号を導出するための単一の端子をさらに含み、前記単一の端子から導出されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できることが望ましい。このような構成によれば、単一の端子から導出したアラーム信号を入力とする装置や回路において、故障の種類および故障が発生した相を判別できる。

（発明の概要）
本発明では、故障が発生した相を、アラーム信号に含まれるパルス数やパルス幅によって判別できるようにしている。すなわち、故障が発生した相に対応したパルス数を有するアラーム信号を生成する構成、または、故障が発生した相に対応したパルス幅を有するアラーム信号を生成する構成によって、従来の問題を解決する。
なお、本明細書において、「故障」とはなんらかの不具合を生じ、正常な動作を行うことのできない状態を指す。その状態が継続している場合の他、断続的にその状態になる場合も含む。

カウンタ２１−４、２１−５、２１−６は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’が入力された場合に、互いに異なる数のパルスを出力する。つまり、相に対応する数のパルスを出力する。本例では、アラーム信号ＯＣｘ’に対応するパルス数が「１」、アラーム信号ＯＣｙ’に対応するパルス数が「２」、アラーム信号ＯＣｚ’に対応するパルス数が「３」、とする。これらカウンタ２１−４、２１−５、２１−６からそれぞれ出力されるパルスは、ＯＲゲート２１−７、２１−８、２１−９によって、対応するアラーム信号ＯＣｘ’、ＯＣｙ’、ＯＣｚ’と論理和され、出力される。

カウンタ２２−４、２２−５、２２−６は、それぞれに対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’が入力された場合に、互いに異なる数のパルス（つまり故障した相に対応する数のパルス）を出力する。本例では、アラーム信号ＯＨｘ’に対応するパルス数が「１」、アラーム信号ＯＨｙ’に対応するパルス数が「２」、アラーム信号ＯＨｚ’に対応するパルス数が「３」、とする。これらカウンタ２２−４、２２−５、２２−６からそれぞれ出力されるパルスは、ＯＲゲート２２−７、２２−８、２２−９によって、対応するアラーム信号ＯＨｘ’、ＯＨｙ’、ＯＨｚ’と論理和され、出力される。

図７中のアラーム信号生成部４０は、例えば、図９のように構成される。図９を参照すると、アラーム信号生成部４０は、ＯＣ故障を示すアラーム信号ＯＣ、ＯＨ故障を示すアラーム信号ＯＨ、ＵＶ故障を示すアラーム信号ＵＶが、ＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３を介して入力されるアラーム種類別パルス生成回路４１とを有している。また、アラーム信号生成部４０は、このアラーム種類別パルス生成回路４１の出力がセット端子（Ｓ端子）に入力されるリセット・セットフリップフロップ（以下、ＲＳＦＦと略称する）４２と、ＲＳＦＦ４２のＱ端子からの出力を入力とするセレクタ４４と、セレクタ４４の出力を入力とするモノマルチ４５−１、４５−２および４５−３と、これらモノマルチ４５−１、４５−２および４５−３の出力を論理和して出力するＯＲゲート４６と、を有している。

なお、ＲＳＦＦ４２の反転Ｑ端子からの出力は、２入力のＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３のそれぞれの一方の入力になっている。このため、アラーム種類別パルス生成回路４１の出力がＲＳＦＦ４２のセットＳ端子に入力されると、ＡＮＤゲート４３−１、４３−２、４３−３の他方の入力いかんにかかわらずＲＳＦＦ４２の出力状態が維持される。つまり、アラーム信号ＯＣ、ＯＨ、ＵＶのうち、立上りが早いものが優先され、他の信号によってＲＳＦＦ４２がセット状態になることはない。このため、複数のアラーム信号が同時期に立上っても非優先のものは受付けられず、アラーム信号同士が重なることはない。このため、パルス幅による故障種類および故障が発生した相を確実に判別することができる。

さらに、本例では、ｘ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｘ、ｙ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｙ、ｚ相の故障を示すアラーム信号のパルス幅をＰｚ、とすると、パルス幅の大小はＰｘ＜Ｐｙ＜Ｐｚの関係にある。したがって、アラーム信号の波形の最初の立下り部分以後のローレベルになっている期間のパルス幅によって、故障した相を判別できる。

Claims (6)

1. 複数相動作を行う機器について、故障種類または故障した相とを判別する判別部と、前記判別部による判別結果に応じて、故障種類または前記複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号を生成するアラーム信号生成部と、を含み、前記アラーム信号生成部によって生成されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できるようにしたことを特徴とするアラーム信号生成回路。
2. 前記パルス生成部によって生成されるアラーム信号を導出するための単一の端子をさらに含み、前記単一の端子から導出されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のアラーム信号生成回路。
3. 前記判別部は、
   前記機器から出力される信号を入力とするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力の遷移タイミングから故障種類に対応する幅のパルスを出力する単安定マルチバイブレータとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のアラーム信号生成回路。
4. 前記アラーム信号生成部は、前記複数相のうち故障した相に対応する数のパルスを出力するカウンタを含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアラーム信号生成回路。
5. 前記アラーム信号生成部は、前記複数相のうち故障した相に対応する幅のパルスを出力する単安定マルチバイブレータを含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のアラーム信号生成回路。
6. 複数相動作を行う機器について、判別部が、故障種類または故障した相とを判別する第１ステップと、前記第１ステップによる判別結果に応じて、アラーム信号生成部が、故障種類または前記複数相のうち故障した相に対応するパルスを含むアラーム信号を生成する第２ステップと、を含み、前記第２ステップにおいて生成されるアラーム信号によって前記故障内容および故障した相を判別できるようにしたことを特徴とするアラーム信号生成方法。

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