KR100867254B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

마이크로 컴퓨터 제어부의 논리 구성만으로, 광섬유 케이블의 오접속을 피드백 신호의 형태의 차이로 검출하여 자동으로 상 순서의 교체를 실시하는 전력 변환 장치를 얻는다.
반도체 소자(1)를 구동하는 구동 회로(2)는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)로부터의 시험 신호(30)에 응답하여 고유 피드백 신호(32)를 출력하는 시험 신호 인식부(31)를 포함한다. 마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 고유 피드백 신호(32)에 근거하여 광섬유(8)의 오접속 상태를 검지하는 광섬유 오접속 검지 수단(29, 33)을 포함한다. 광섬유 오접속 검지 수단은 고유 피드백 신호(32)와 미리 기억된 각 정규 피드백 신호를 비교하여, 적어도 1개의 고유 피드백 신호와 정규 피드백 신호가 불일치를 나타내는 경우에 광섬유(8)의 오접속 상태를 검지한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}
본 발명은 광섬유 케이블(이하, 간단히 「광섬유」라고 함)을 통신 매체로서 사용한 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히 광섬유를 통과하는 광 정보에 기초하여 각 광섬유의 오접속 상태를 검출함으로써 자동으로 정규의 상(相, phase)으로 전환할 수 있는 신규 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 인버터 또는 컨버터 등으로 이루어진 전력 변환 장치에 있어서는 각 상에 대응한 복수의 반도체 소자(GTO나 IGBT 등)가 사용되고 있다.
전력 변환용의 메인 회로가 되는 반도체 소자는 그 자체만으로는 동작할 수 없으므로 별도의 구동 유닛의 제어하에서 구동된다.
종래의 반도체 구동 유닛은 각 반도체 소자에 접속된 구동 회로와, 구동 회로를 제어하는 마이크로 컴퓨터 제어부에 의해 구성되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
구동 회로 및 마이크로 컴퓨터 제어부는 각 일단에 O/E 변환부 및 E/O 변환부를 가지고 있으며, 양 단에 단부 커넥터부를 갖는 복수의 광섬유(통신 매체)를 통하여 상마다 상호 접속되어 있다.
마이크로 컴퓨터 제어부로부터 생성되는 상마다의 제어 신호는 광 신호로 변 환된 후, 각 광섬유를 통하여 구동 회로에 송신되고, 다시 전기 신호로 변환되고, 각 반도체 소자에 인가되어 각 반도체 소자를 턴 온/턴 오프한다.
또, 구동 회로는 각 반도체 소자의 이상을 감시하는 보호 검지부를 가지며, 고장 신호를 마이크로 컴퓨터 제어부내의 고장 처리 회로에 입력하여 장치를 정지시킨다.
예를 들면, 전력 변환 장치가 3상 2레벨 인버터인 경우, 상부 아암(arm)의 3상(U상, V상, W상)과 하부 아암의 3상(X상, Y상, Z상)에 관한 온/오프 지령(제어 신호)은 상마다 각각 120°의 위상차를 갖고 있으며, 각 제어 신호는 상부 아암의 제어 신호와 하부 아암의 제어 신호가 동시에 온(ON)하지 않도록 데드 타임(dead time)을 만들어서 역논리로 설정되어 있다.
이 때, 예를 들면 X상의 반도체 소자에 대응한 광섬유와, V상의 반도체 소자에 대응한 광섬유가 바꿔 넣어져서 오접속된 경우에 방치하면, 각 상에 관해 어느 기간에서 상부 아암의 반도체 소자와 하부 아암의 반도체 소자가 동시에 온하여, 아암 단락 고장이 발생하여 반도체 소자를 손상시킬 가능성이 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개 2003-143832호 공보
종래의 전력 변환 장치는 전력용의 반도체 소자를 높은 신뢰성으로 운전 유지할 수 있으나, 전력 변환 장치의 상수(相數)에 따라 복수의 반도체 소자에 관여하기 때문에, 각 광섬유의 상 순서(sequence)를 오접속한 경우에는 정규와는 다른 온/오프 지령이 각 반도체 소자에 출력되므로, 장치의 이상 동작이나 고장을 발생시킬 가능성이 있다고 하는 과제가 있었다.
또, 각 광섬유의 오접속이 발생해 버린 경우에 대처하려고 해도 광섬유가 다수에 이르기 때문에, 오접속된 부위의 특정에 매우 긴 시간을 필요로 한다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 마이크로 컴퓨터 제어부의 논리 구성만으로 광섬유 오접속 검지 수단을 구성하고, 특히 비용 상승을 초래하는 일 없이 이상 동작이나 고장을 미연에 방지할 수 있는 전력 변환 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
또, 광섬유의 오접속 부위를 자동적으로 특정하여, 광섬유의 연결 교체를 실시하는 일 없이, 정상적으로 반도체 소자를 구동할 수 있는 전력 변환 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 전력 변환 장치는 복수 상에 대응한 복수의 반도체 소자를 포함하는 인버터 또는 컨버터와, 각 반도체 소자를 구동하기 위한 복수의 제어 신호를 연산하여 출력하는 마이크로 컴퓨터 제어부와, 각 제어 신호에 따라 각 반도체 소자를 구동하는 구동 회로와, 마이크로 컴퓨터 제어부와 구동 회로와의 사이에서 각 반도체 소자에 대응하도록 접속되어서 통신 매체를 구성하는 복수의 광섬유를 구비하고, 구동 회로는 마이크로 컴퓨터 제어부로부터의 시험 신호에 응답하여 각 반도체 소자에 대응한 고유 피드백 신호를 출력하는 시험 신호 인식부를 포함하고, 마이크로 컴퓨터 제어부는 고유 피드백 신호에 근거하여 광섬유의 오접속 상태를 검지하는 광섬유 오접속 검지 수단을 포함하고, 각 광섬유는 각 반도체 소자에 대응한 제어 신호 및 시험 신호를 마이크로 컴퓨터 제어부로부터 구동 회로에 송신하는 동시에, 각 반도체 소자에 대응한 고유 피드백 신호를 구동 회로로부터 마이크로 컴퓨터 제어부에 송신하는 전력 변환 장치에 있어서, 광섬유 오접속 검지 수단은 복수의 광섬유의 접속시에 각 광섬유를 통하여 구동 회로에 각 시험 신호를 송신하고, 구동 회로는 각 시험 신호에 응답한 각 고유 피드백 신호를 각 광섬유를 통하여 광섬유 오접속 검지 수단에 송신하며, 광섬유 오접속 검지 수단은 각 고유 피드백 신호와 미리 기억된 각 정규 피드백 신호를 비교하여, 적어도 1개의 고유 피드백 신호와 정규 피드백 신호가 불일치를 나타내는 경우에 복수의 광섬유의 오접속 상태를 검지하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도(실시예 1).
도 2는 도 1 내의 일부 구성을 구체적으로 나타내는 회로 블록도(실시예 1).
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 X상과 V상을 오접속한 상태를 나타내는 설명도(실시예 1).
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도(실시예 2).
도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 X상과 V상을 오접속한 상태를 나타내는 설명도(실시예 2).
(실시예 1)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도로서, 전력 변환 장치의 메인 회로를 구성하는 반도체 소자(1)와, 구동 회로(2) 및 마이크로 컴퓨터 제어부(3)로 이루어진 구동 유닛을 관련지어 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 인버터 또는 컨버터(도시 생략)는 각 상의 상하 아암에 대응한 복수의 반도체 소자에 의해 구성되나, 여기서는 대표적으로 1개의 반도체 소자(1)만을 나타내고 있다.
반도체 소자(1)의 제어 게이트에는 구동 회로(2)가 접속되어 있으며, 구동 회로(2)에는 광섬유(8)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어부(3)가 접속되어 있다.
광섬유는 각 상에 대응한 복수 개의 케이블로 이루어지나, 여기서는 대표적으로 1개의 광섬유(8)만을 나타내고 있다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)의 일단에는 커넥터부(4)가 설치되며, 동일하게 구동 회로(2)의 일단에는 커넥터부(5)가 설치되어 있다.
또, 광섬유(8)의 양 단에는 각 커넥터부(4, 5)에 대응하는 단부 커넥터부(6, 7)가 설치되어 있다.
이에 의해, 구동 회로(2) 및 마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 광섬유(8)를 통하여 착탈이 자유롭게 접속되어 있다. 또, 광섬유(8)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어부(3) 및 구동 회로(2)를 접속함으로써, 저전압의 마이크로 컴퓨터 제어부(3)와, 고전압 부위에 속하는 구동 회로(2)와의 사이에서 절연을 유지할 수 있도록 구성되 어 있다.
광섬유(8)는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)와 구동 회로(2)와의 사이에 통신 매체를 구성하고, 쌍방향의 경로(11, 15)를 형성하고 있다.
또한, 광섬유(8)로서는 송수신용의 경로(11, 15)를 동일한 케이블내에 수납되어 있는 것이 사용된다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 반도체 소자(1)를 구동하기 위한 제어 신호(온/오프 지령)를 연산하고, 경로(11)를 통하여 제어 신호를 구동 회로(2)에 입력한다.
구동 회로(2)는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)로부터의 제어 신호에 따라 반도체 소자(1)를 구동한다.
또, 구동 회로(2)는 경로(15)를 통하여 고장 신호 및 상판별 신호(32)를 마이크로 컴퓨터 제어부(3)에 입력한다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 반도체 소자(1)의 온/오프 지령을 생성하는 온/오프 생성부(9)와, 전기 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 E/O 변환부(10)와, 구동 회로(2)로부터 입력된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 넣은 O/E 변환부(16)와, O/E 변환부(16)를 통하여 입력된 고장 신호에 응답하여 고장 처리를 실시하는 고장 처리부(17)와, 외부로부터 입력되는 시험 지령(28)에 근거하여 시험 신호(30)를 생성하는 시험 신호 생성부(29)와, O/E 변환부(16)를 통하여 입력되는 상판별 신호(32)에 근거하여 자상(自相)을 판별하는 상판별부(33)를 구비하고 있다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 E/O 변환부(10)는 전기 신호로 이루어진 온/ 오프 지령 및 시험 신호(30)를 광 신호로 변환하여 경로(11)에 송출한다.
O/E 변환부(16)는 구동 회로(2)로부터 광 신호로서 입력된 고장 신호 및 상판별 신호(32)를 전기 신호로 변환하여 고장 처리부(17) 및 상판별부(33)에 입력한다.
고장 처리부(17)는 외부로부터의 시험 지령(28)을 받아들이고 있으며, 시험 지령(28)이 입력되어 있는 기간 중은 구동 회로(2)로부터 고장 신호가 입력되어 있어도 고장 처리를 실행하지 않도록 구성되어 있다.
상판별부(33)는 구동 회로(2)로부터 O/E 변환부(16)를 통하여 입력되는 상판별 신호에 근거하여 자신의 상을 판별하여 자상 정보를 온/오프 생성부(9)에 입력되도록 구성되어 있다.
또, 온/오프 생성부(9)는 상판별부(33)로부터의 자상 정보가 입력되었을 때에, 자상에 대응한 온/오프 지령을 생성하도록 구성되어 있다.
한편, 구동 회로(2)는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 O/E 변환부(12)와, 반도체 소자(1)의 고장 신호를 생성하는 보호 검지부(13)와, 전기 신호를 광 신호로 변환하여 경로(15)에 송출하는 E/O 변환부(14)와, O/E 변환부(12)를 통하여 입력되는 시험 신호(30)를 인식하는 시험 신호 인식부(31)를 구비하고 있다.
O/E 변환부(12)는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)로부터 경로(11)를 통하여 입력되는 온/오프 지령 및 시험 신호(30)(광 신호)를 전기 신호로 변환한 후, 온/오프 지령에 의해 반도체 소자(1)를 구동 제어하는 동시에, 시험 신호(30)를 시험 신호 인식부(31)에 입력한다.
시험 신호 인식부(31)는 O/E 변환부(12)를 통하여 입력되는 시험 신호(30)에 기초하여, 자상 고유의 상판별 신호(32)(고유 피드백 신호)를 생성하여 E/O 변환부(14)에 입력한다.
보호 검지부(13)는 반도체 소자(1)의 고장 및 이상(예를 들면 과전류, 과전압, 전원 저하, 온도 이상 등)을 검지했을 때에 고장 신호를 생성하여 E/O 변환부(14)에 입력한다.
E/O 변환부(14)는 상판별 신호(32) 및 고장 신호를 전기 신호로부터 광 신호로 변환하여 경로(15)에 송출한다.
마이크로 컴퓨터 제어부(8)로부터의 온/오프 지령(제어 신호) 및 시험 신호(30)는 광섬유(8)로 이루어진 경로(11)를 통하여 구동 회로(2)에 송신된다.
또, 구동 회로(2)로부터의 피드백 신호(고장 신호 및 상판별 신호(32))는 광섬유(8)로 이루어진 경로(15)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어부(3)에 송신된다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 시험 신호 생성부(29) 및 상판별부(33)는 구동 회로(2)내의 시험 신호 인식부(31)와 협동하여 광섬유(8)의 오접속 상태를 검지하는 광섬유 오접속 검지 수단을 구성하고 있다.
즉, 시험 신호 생성부(29)는 광섬유(8)의 접속시에 입력되는 시험 지령(28)에 응답하고, 광섬유(8)를 통하여 구동 회로(2)에 시험 신호(30)를 송신하고, 구동 회로(2)내의 시험 신호 인식부(31)는 시험 신호(30)에 응답한 상판별 신호(32)를 고유 피드백 신호로서 광섬유(8)를 통하여 상판별부(33)에 송신한다.
상판별부(33)는 고유 피드백 신호(상판별 신호(32))와 미리 기억된 정규 피 드백 신호를 비교하여, 양자가 불일치를 나타내는 경우에 광섬유(8)의 오접속 상태를 검지하도록 구성되어 있다.
다음으로, 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예 1에 의한 동작에 대해 설명한다.
도 1에 있어서, 광섬유(8)가 접속된 상태에서, 전력 변환 장치의 메인 회로를 구성하는 반도체 소자(1)는 고전압 부위와 분리된 상태에 있는 것으로 한다.
이 때, 외부로부터 시험 지령(28)이 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 시험 신호 생성부(29)에 입력되면, 시험 신호 생성부(29)는 시험 신호(30)를 생성하여 E/O 변환부(10)에 입력한다.
시험 지령(28)은 고장 처리부(17)에도 입력되고, 시험 지령(28)이 입력되어 있는 동안은 고장 신호가 입력되어도 고장 처리부(17)의 고장 처리를 실행시키지 않게 한다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 E/O 변환부(10)는 시험 신호(30)를 광 신호로 변환하고, 경로(11)를 통하여 구동 회로(2)내의 O/E 변환부(12)에 입력한다.
구동 회로(2)내의 O/E 변환부(12)는 시험 신호(30)를 광 신호로부터 전기 신호로 변환하여 시험 신호 인식부(31)에 입력한다.
이 때, 전력 변환 장치가 무전압 상태이기 때문에 O/E 변환부(12)를 통하여 시험 신호(30)가 반도체 소자(1)에 온 신호로서 인가되고, 반도체 소자(1)가 턴 온(turn on)하여도 전력 변환 장치에 악영향을 미치는 일은 없다.
시험 신호 인식부(31)는 시험 신호(30)에 근거하여 각 상에 고유의 상판별 신호(32)(전기 신호)를 생성하여 E/O 변환부(14)에 입력한다.
구동 회로(2)내의 E/O 변환부(14)는 상판별 신호(32)를 광 신호로 변환한 후, 경로(15)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 O/E 변환부(16)에 입력한다.
또한, 통상의 전력 변환 동작 중에 있어서는 온/오프 생성부(9)로부터 생성되는 온/오프 지령이 E/O 변환부(10) 및 광섬유(8)의 경로(11)를 통하여 구동 회로(2)내의 O/E 변환부(12)에 송신된다.
O/E 변환부(12)에 입력된 온/오프 지령은 전기 신호로 변환되어서 반도체 소자(1)에 인가되고, 반도체 소자(1)를 턴 온/턴 오프한다.
또, 구동 회로(2)내의 보호 검지부(13)는 반도체 소자(1)의 이상 유무를 나타내는 고장 신호(전기 신호)를 생성하여 E/O 변환부(14)에 입력한다.
E/O 변환부(14)는 고장 신호를 광 신호로 변환하고 광섬유(8)의 경로(15)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어(3)내의 O/E 변환부(16)에 입력한다.
O/E 변환부(16)는 광 신호로서 입력된 반도체 소자(1)의 고장 신호를 전기 신호로 변환한 후 고장 처리 회로(17)에 입력한다.
고장 처리부(17)는 고장 신호가 이상 발생 상태를 나타내는 경우에는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)에 의한 전력 변환 장치의 구동 제어를 정지시킨다.
한편, 상술한 바와 같이 시험 신호(30)에 응답하여 시험 신호 인식부(31)로부터 생성된 상판별 신호(32)는 구동 회로(2)내의 E/O 변환부(14)에 의해 광 신호로 변환된 후, 광섬유(8)의 경로(15)를 통하여 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 O/E 변환부(16)에 입력된다.
여기서, 반도체 소자(1)를 갖는 메인 회로를 3상 2레벨 인버터로 했을 경우를 예를 들어, 도 2를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1내의 일부 구성을 구체적으로 나타내는 회로 블록도이며, 3상 2레벨 인버터(18)내의 복수의 반도체 소자에 관련시켜서 구동 회로(2) 및 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 각 E/O 변환부 및 O/E 변환부만을 구체적으로 나타내고 있다.
도 2에 있어서, 3상 2레벨 인버터(18)는 3상 모터 M을 구동하기 위해, 반도체 소자(1)로서 상부 아암측의 U상 반도체 소자(19), V상 반도체 소자(20) 및 W상 반도체 소자(21)와, 하부 아암측의 X상 반도체 소자(22), Y상 반도체 소자(23) 및 Z상 반도체 소자(24)를 갖는다.
구동 회로(2)는 E/O 변환부(14)로서, 3상 2레벨 인버터(18)의 상부 아암에 대응한 U상 E/O 변환부(14a), V상 E/O 변환부(14b) 및 W상 E/O 변환부(14c)와, 3상 2레벨 인버터(18)의 하부 아암에 대응한 X상 E/O 변환부(14d), Y상 E/O 변환부(14e) 및 Z상 E/O 변환부(14f)를 갖는다.
구동 회로(2)는 상부 아암측의 상판별 신호(32)로서, U상 E/O 변환부(14a)로부터 2쇼트(shot) 펄스의 U상 판별 신호(32a)를 생성하고, V상 E/O 변환부(14b)로부터 3쇼트 펄스의 V상 판별 신호(32b)를 생성하여, W상 E/O 변환부(14c)로부터 4쇼트 펄스의 W상 판별 신호(32c)를 생성한다.
동일하게, 구동 회로(2)는 하부 아암측의 상판별 신호(32)로서 X상 E/O 변환부(14d)로부터 5쇼트 펄스의 X상 판별 신호(32d)를 생성하고, Y상 E/O 변환부(14e) 로부터 6쇼트 펄스의 Y상 판별 신호(32e)를 생성하고, Z상 E/O 변환부(14f)로부터 7쇼트 펄스의 Z상 판별 신호(32f)를 생성한다.
또한, 도 2에 있어서, 도시되어 있지 않으나, 광섬유(8)(도 1 참조)로서는 각 상의 상판별 신호(32a ~ 32f)에 대응하여 6개의 케이블이 접속되게 된다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 구동 회로(2)로부터 입력되는 각 상판별 신호(32a ~ 32f)(광 신호)를 전기 신호로 변환하기 위해, O/E 변환부(16)로서 U상 O/E 변환부(16a), V상 O/E 변환부(16b), W상 O/E 변환부(16c), X상 O/E 변환부(16d), Y상 O/E 변환부(16e) 및 Z상 O/E 변환부(16f)를 갖는다.
도 2의 회로 구성에 의해, 구동 회로(2)내의 각 상 E/O 변환부(14a ~ 14f)로부터 2쇼트 펄스 ~ 7쇼트 펄스의 각 상판별 신호(32a ~ 32f)가 상판별 신호(32)로서 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 각 상 O/E 변환부(16a ~ 16f)에 입력된다.
또한, 각 상판별 신호(32a ~ 32f)의 설정은 예를 들면 구동 회로(2)의 제어 기판상의 점퍼 핀(jumper pin) 등으로 하드웨어적으로 설정 가능한 것으로 한다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 각 상 O/E 변환부(16a ~ 16f)는 광 신호로 이루어진 각 상판별 신호(32a ~ 32f)를 전기 신호로 변환하고, 상술한 바와 같이 고장 처리부(17) 및 상판별부(33)(도 1 참조)에 입력한다.
또한, 이 때 고장 처리부(17)는 시험 지령(28)에 의해 마스크(mask)되어 있으므로, 각 상판별 신호(32a ~ 32f)가 고장 신호와 함께 입력되어 있어도 고장 처리를 실행하는 일은 없다.
한편, 상판별부(33)는 상판별 신호(32)가 입력되면, 미리 기억하고 있던 각 상의 상판별 신호와 입력된 각 상판별 신호(32a ~ 32f)와의 일치/불일치를 확인함으로써 광섬유(8)의 접속의 정합성을 옳고 그름을 확인한다.
이와 같이, 구동 회로(2)로부터 입력되는 각 상판별 신호(32a ~ 32f)에 근거하여, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 자신이 어느 상의 구동 회로(2)와 접속되어 있는지를 판별할 수 있다.
따라서, 광섬유(8)가 오접속된 경우에는 오류 부위를 용이하게 찾아낼 수 있고, 전력 변환 장치의 오동작이나 고장을 회피할 수 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 도 1에 나타낸 광섬유(8)가 오접속된 경우의 판별 동작에 대해 설명한다.
도 3은 구동 회로(2) 및 마이크로 컴퓨터 제어부(3)의 X상과 V상이 각각 교체 접속된 상태를 나타내는 설명도이며, U상 ~ Z상 중 X상 및 V상만을 대표적으로 나타내고 있다.
도 3에 있어서, 구동 회로(2)는 X상부(34) 및 V상부(35)를 가지며, 동일하게 마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 X상부(36) 및 V상부(37)를 가지고 있다.
또, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 X상부(36) 및 V상부(37)는 각각 기억부(40)를 갖고 있으며, 각 기억부(40)에는 상마다의 정보가 미리 격납되어 있다.
즉, 기억부(40)에는 2쇼트 펄스 = U상 판별 신호(32a), 3쇼트 펄스 = V상판별 신호(32b), 4쇼트 펄스 = W상 판별 신호(32c), 5쇼트 펄스 = X상 판별 신호(32d), 6쇼트 펄스 = Y상 판별 신호(32e), 7쇼트 펄스 = Z상 판별 신호(32f)가 미리 상 정보로서 격납되어 있다.
도 3과 같이, 예를 들면 3상 2레벨 인버터(18)(도 2 참조)내의 X상 반도체 소자(22)와 V상 반도체 소자(20)에 대응하는 광섬유(8)를 오접속한 경우, 구동 회로(2)내의 X상부(34)는 시험 신호(30)(도 1 참조)의 입력에 따라, 상술한 점퍼 설정 등에 의해 생성한 5쇼트 펄스의 X상 판별 신호(39)를 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 V상부(37)에 입력한다.
또, 구동 회로(2)내의 V상부(35)는 3쇼트 펄스의 V상 판별 신호(38)를 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 X상부(36)에 입력한다.
이 때, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 X상부(36)에 있어서, 기억부(40)에는 상 정보 「5쇼트 펄스의 입력 신호 = X상」이 미리 기억되어 있으므로, 구동 회로(2)내의 V상부(35)로부터의 V상 판별 신호(38)(3쇼트 펄스)가 입력되면, 5쇼트 펄스와 3쇼트 펄스와의 불일치를 확인하여 오접속 상태를 검지한다.
또, 이와 동시에 다른 상 정보 「3쇼트 펄스 = V상」도 기억하고 있으므로, X상과 V상이 바뀌어 넣어진 오접속 상태인 것을 판별할 수 있다.
동일하게, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 V상부(37)에는 상 정보 「3쇼트의 펄스 신호 = V상」이 미리 기억되어 있으므로, 구동 회로(2)내의 X상부(34)로부터의 X상 판별 신호(39)(5쇼트 펄스)가 입력되면, 3쇼트 펄스와 5쇼트 펄스와의 불일치를 확인하여 오접속 상태를 검지한다. 또, 이와 동시에, 다른 상 정보 「5쇼트 펄스 = X상」도 기억하고 있으므로, X상과 V상이 바뀌어 넣어진 오접속 상태인 것을 판별할 수 있다.
이상과 같이, 3상 2레벨 인버터(18)의 반도체 소자(1)(19 ~ 24)를 구동하는 구동 회로(2)와, 구동 회로(2)를 제어하는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)와, 구동 회로(2)와 마이크로 컴퓨터 제어부(3)와의 사이에서 쌍방향의 통신 매체가 되는 광섬유(8)를 구비하고, 마이크로 컴퓨터 제어부(3) 및 구동 회로(2)는 각각의 커넥터부(4, 5)와, 광섬유(8)의 단부 커넥터부(6, 7)를 통하여 접속된다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)는 반도체 소자(1)의 제어 신호를 생성하는 온/오프 생성부(9)와, 외부로부터의 시험 지령(28)에 응답하여 시험 신호(30)를 생성하는 시험 신호 생성부(29)와, 온/오프 지령 및 시험 신호(30)를 전기 신호로부터 광 신호로 변환하는 E/O 변환부(10)와, 구동 회로(2)로부터 입력된 고장 신호 및 상판별 신호(32)를 광 신호로부터 전기 신호로 변환하는 O/E 변환부(16)와, 고장 신호에 기초하여 고장 처리를 실시하는 고장 처리부(17)와, 상판별 신호(32)로부터 자상을 판별하는 상판별부(33)를 구비하고 있다.
한편, 구동 회로(2)는 마이크로 컴퓨터 제어부(3)로부터 입력된 온/오프 지령 및 시험 신호(30)를 전기 신호로부터 광 신호로 변환하는 O/E 변환부(12)와, 시험 신호(30)에 기초하여 자상으로 고유의 상판별 신호(32)를 생성하는 시험 신호 인식부(31)와, 반도체 소자(1)의 고장을 검지하여 고장 신호를 생성하는 보호 검지부(13)와, 상판별 신호(32) 및 고장 신호를 전기 신호로부터 광 신호로 변환하는 E/O 변환부(14)를 구비하고 있다.
마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 고장 처리부(17)는 시험 지령(28)이 입력되어 있을 때는 구동 회로(2)로부터 고장 신호가 입력되어도 고장 처리를 실행하지 않는다.
또, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 상판별부(33)는 기억부(40)를 가지며, 기억부(40)에는 각 상에 대응한 상판별 신호(32)를 판별하기 위한 데이터가 미리 격납되어 있다.
이에 의해, 시험 신호(30)에 따라, 구동 회로(2)내의 시험 신호 인식부(31)로부터 생성된 상판별 신호(32)(고유 피드백 신호)의 정부를 판별함으로써 광섬유(8)의 오접속 상태를 판별할 수 있다.
따라서, 광섬유(8)의 접속 미스에 의한 전력 변환 장치의 이상 동작이나 고장 발생 등을 미연에 방지할 수 있는 전력 변환 장치의 시험이나 제작을 효율화할 수 있다.
(실시예 2)
또한, 상기 실시예 1에서는 상판별부(33)로부터 온/오프 생성부(9)에의 송신 정보에 대해 상술하지 않았으나, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 자상 정보를 포함하는 접속 정보(41)를 송신해도 된다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 전력 변환 장치를 나타내는 블록도이며, 상술(도 1 참조)과 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
이 경우, 상판별부(33)는 광섬유(8)의 오접속시에 있어서, 구동 회로(2)로부터 입력되는 상판별 신호(32)에 근거하여 자상을 판별하고, 실제로 어느 상에 접속되어 있는지를 나타내는 자상 정보를 포함하는 접속 정보(41)를 온/오프 생성부(9)에 송신한다.
또, 온/오프 생성부(9)는 상판별부(33)로부터 자상 정보가 입력되었을 때에는 자상에 대응한 온/오프 지령(42)을 생성한다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 도 4에 나타낸 광섬유(8)가 오접속된 경우의 판별 동작에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 오접속 상태를 나타내는 설명도이며, 상술(도 3 참조)과 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 도 5에 있어서도, 상술한 바와 동일하게 U상 ~ Z상 중 X상 및 V상만을 대표적으로 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 3상 2레벨 인버터(18)(도 2 참조)내의 X상 반도체 소자(22)와 V상 반도체 소자(20)에 대응하는 광섬유(8)를 바뀌어 넣어져서 오접속이 발생한 경우, 상술한 바와 동일하게 구동 회로(2)내의 X상부(34), V상부(35)로부터 X상 판별 신호(39), V상 판별 신호(38)가 생성되어, 각각 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 V상부(37), X상부(36)에 입력된다.
도 5에 있어서, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 X상부(36)는 X상 E/O 변환부(10d)와, X상 판별부(33d)와, X상 온/오프 생성부(9d)와, X상 O/E 변환부(16d)를 구비하고 있다.
동일하게, V상부(37)는 V상 O/E 변환부(10b)와, V상 판별부(33b)와, V상 온/오프 생성부(9b)와, V상 O/E 변환부(16b)를 구비하고 있다.
X상 O/E 변환부(10d)는 구동 회로(2)로부터의 V상판별 신호(38)에 근거하여, 3쇼트 펄스의 V상판별 신호(32b)를 생성하여 X상 판별부(33d)에 입력한다.
X상 판별부(33d)는 V상판별 신호(32b로부터 V상 접속 정보(41b)를 생성하여 X상 온/오프 생성부(9d)에 입력한다.
X상 온/오프 생성부(9d)는 V상 접속 정보(41b)로부터 V상에 따른 정규의 V상 온/오프 지령(42b)을 생성하여 X상 O/E 변환부(16d)에 입력한다.
한편, V상 O/E 변환부(10b)는 구동 회로(2)로부터의 X상 판별 신호(39)에 근거하여, 5쇼트 펄스의 X상 판별 신호(32d)를 생성하여 V상 상판별부(33b)에 입력한다.
V상 판별부(33b)는 X상 판별 신호(32d)로부터 X상 접속 정보(41d)를 생성하여 V상 온/오프 생성부(9b)에 입력한다.
V상 온/오프 생성부(9b)는 X상 접속 정보(41d)로부터 X상에 따른 정규의 X상 온/오프 지령(42d)을 생성하여 V상 O/E 변환부(16b)에 입력한다.
즉, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 X상부(36)로부터는 구동 회로(2)내의 V상부(35)에 대한 V상 온/오프 지령(42b)이 생성되고, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 V상부(37)로부터는 구동 회로(2)내의 X상부(34)에 대한 X상 온/오프 지령(42d)이 생성된다.
따라서, 각 O/E 변환부(16d, 16b)는 통상의 전력 변환 장치의 동작시에 있어서, 정규의 각 온/오프 지령(42d, 42b)을 광 신호로 변환하여 구동 회로(2)에 입력하고, 정규의 V상 반도체 소자(20) 및 X상 반도체 소자(22)(도 2 참조)를 스위칭시키게 된다.
이와 같이, 구동 회로(2)내의 시험 신호 인식부(31)와, 마이크로 컴퓨터 제 어부(3)내의 시험 신호 생성부(29) 및 상판별 신호(32)로 이루어진 광섬유 오접속 검지 수단은 고유 피드백 신호(상판별 신호(32))에 대응한 반도체 소자(1)의 상을 인식하여 자동적으로 광섬유(8)의 오접속 상태를 검지한다.
또, 상판별부(33(33d, 33b)) 및 온/오프 생성부(9(9d, 9b))는 자동적으로 상 변환을 실시하는 상 변환 수단을 구성하고 있으며, 광섬유 오접속 검지 수단에 의해 광섬유(8)의 오접속 상태가 검지된 경우에, 오접속의 대상이 되는 고유 피드백 신호(V상 판별 신호(38), X상 판별 신호(39))에 대응한 상을 정규의 판별 신호(V상 판별 신호(32b), X상 판별 신호(32d))에 자동적으로 변환하여 제어 신호(41(41d, 41b))로서 출력한다.
따라서, X상 O/E 변환부(16d), V상 O/E 변환부(16b)는 각각 상 변환 수단에 의해 자동 변환된 후의 정규의 상에 따른 V상 반도체 소자(20), X상 반도체 소자(22)를 구동하기 위한 V상 온/오프 지령(42b), X상 온/오프 지령(42d)을 출력할 수 있다.
이에 의해, 각 상 순서를 자동적으로 정규로 전환할 수 있고, 전력 변환 장치를 자동적으로 또한 확실하게 정상 동작시킬 수 있다.
또, 광섬유(8)의 접속 미스에 의한 전력 변환 장치의 이상 동작 및 고장을 방지할 수 있는데다가, 자동적으로 상 순서를 정규로 전환할 수 있으므로, 오류 부위의 확정을 실시하는 작업을 실시할 필요가 없어져서, 장치의 시험이나 제작을 효율화할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1, 2에 있어서, 마이크로 컴퓨터 제어부(3)내의 온/오프 생성부(9(9a, 9b)), 고장 처리부(17), 시험 신호 생성부(29) 및 상판별부(33(33a, 33b))는 고속 논리 회로(FPGA)나 소프트웨어 등에 의해 단순한 논리 변경만으로 실현할 수 있다.
또, 상기 실시예 1에서는 3상 2레벨 인버터(18)의 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 다른 인버터 또는 컨버터에 적용해도 되며, 상술한 바와 동등한 작용 효과를 나타내는 것은 물론이다.
본 발명에 의하면, 마이크로 컴퓨터 제어부에 광섬유 오접속 검지 수단을 설치함으로써, 특히 비용 상승을 초래하는 일 없이 이상 동작이나 고장을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 복수 상(phase)에 대응한 복수의 반도체 소자를 포함하는 인버터 또는 컨버터와,
    상기 각 반도체 소자를 구동하기 위한 복수의 제어 신호를 연산하여 출력하는 마이크로 컴퓨터 제어부와,
    상기 각 제어 신호에 따라 상기 각 반도체 소자를 구동하는 구동 회로와,
    상기 마이크로 컴퓨터 제어부와 상기 구동 회로와의 사이에서 상기 각 반도체 소자에 대응하도록 접속되어서 통신 매체를 구성하는 복수의 광섬유를 구비하고,
    상기 구동 회로는 상기 마이크로 컴퓨터 제어부로부터의 시험 신호에 응답하여 상기 각 반도체 소자에게 대응한 고유 피드백 신호를 출력하는 시험 신호 인식부를 포함하고,
    상기 마이크로 컴퓨터 제어부는 상기 고유 피드백 신호에 근거하여 상기 광섬유의 오접속 상태를 검지하는 광섬유 오접속 검지 수단을 포함하고,
    상기 각 광섬유는 상기 각 반도체 소자에 대응한 상기 제어 신호 및 상기 시험 신호를 상기 마이크로 컴퓨터 제어부로부터 상기 구동 회로에 송신하는 동시에, 상기 각 반도체 소자에 대응한 상기 고유 피드백 신호를 상기 구동 회로로부터 상기 마이크로 컴퓨터 제어부에 송신하는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 광섬유 오접속 검지 수단은 상기 복수의 광섬유의 접속시에 상기 각 광 섬유를 통하여 상기 구동 회로에 상기 각 시험 신호를 송신하고,
    상기 구동 회로는 상기 각 시험 신호에 응답한 상기 각 고유 피드백 신호를 상기 각 광섬유를 통하여 상기 광섬유 오접속 검지 수단에 송신하고,
    상기 광섬유 오접속 검지 수단은 상기 각 고유 피드백 신호와 미리 기억된 각 정규 피드백 신호를 비교하여, 적어도 1개의 고유 피드백 신호와 정규 피드백 신호가 불일치를 나타내는 경우에, 상기 복수의 광섬유의 오접속 상태를 검지하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 오접속 검지 수단은
    외부로부터의 시험 지령에 응답하여 상기 시험 신호를 생성하는 시험 신호 생성부와,
    상기 고유 피드백 신호에 근거하여 자신의 상을 판별하는 상 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 컴퓨터 제어부는 상기 고유 피드백 신호에 대응한 반도체 소자의 상을 인식하여 자동적으로 상 변환을 실시하는 상 변환 수단을 포함하고,
    상기 상 변환 수단은 상기 광섬유 오접속 검지 수단에 의해 상기 광섬유의 오접속 상태가 검지된 경우에, 오접속의 대상이 되는 상기 고유 피드백 신호에 대 응한 상을 자동 변환하고,
    상기 마이크로 컴퓨터 제어부는 상기 상 변환 수단에 의한 자동 변환 후의 상에 따른 반도체 소자를 구동하기 위한 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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