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JP6536801B2 - Power converter - Google Patents

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JP6536801B2
JP6536801B2 JP2015103427A JP2015103427A JP6536801B2 JP 6536801 B2 JP6536801 B2 JP 6536801B2 JP 2015103427 A JP2015103427 A JP 2015103427A JP 2015103427 A JP2015103427 A JP 2015103427A JP 6536801 B2 JP6536801 B2 JP 6536801B2
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Description

本発明は、大容量の電源装置やモータ駆動装置等の駆動負荷装置を制御するインバータ等の電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device such as an inverter that controls a drive load device such as a large-capacity power supply device or a motor drive device.

電力の変換及び制御を行う電力変換装置は、トランジスタやダイオード等の多数の能動素子を組み合わせた主回路を有する電力変換部と、前記能動素子をオン/オフ制御する制御信号を生成するための電力制御部とを備えており、直流−交流変換や交流−直流変換等を行うことができる。   A power conversion device that performs power conversion and control includes a power conversion unit having a main circuit in which a large number of active elements such as transistors and diodes are combined, and power for generating a control signal for controlling the active elements on / off. A control unit is provided and can perform DC-AC conversion, AC-DC conversion, and the like.

例えば、図6は、この種の電力変換装置として周知である三相インバータの電力変換部の変換器主回路部を示し、図7は、電力変換部及び電力制御部の構成を示している。
図6に示すように、変換器主回路部13は、三相交流電源に接続されたブリッジ回路からなるダイオード整流器16と、その出力端子間に接続されたコンデンサ17と、トランジスタT〜Tからなるインバータ主回路18とによって構成されている。
For example, FIG. 6 shows a converter main circuit unit of a power conversion unit of a three-phase inverter which is well known as this kind of power conversion apparatus, and FIG. 7 shows the configuration of the power conversion unit and the power control unit.
As shown in FIG. 6, the converter main circuit 13 includes a diode rectifier 16 consisting of bridge circuit connected to the three-phase AC power source, a capacitor 17 connected between its output terminal, the transistor T 1 through T 6 And an inverter main circuit 18 consisting of

上記トランジスタT〜Tのベースには、図7における電力変換部10内のパルス復元部12からオン・オフ信号が供給されており、この信号に応じたトランジスタT〜Tの動作により、所定波形の三相の電圧または電流が電源装置やモータ駆動装置等の駆動負荷装置90に出力されるようになっている。
なお、インバータ主回路18を構成する能動素子には、パワートランジスタ、IGBT、FET等の各種の半導体スイッチング素子が使用されている。
The base of the transistor T 1 through T 6 is supplied with on-off signals from the pulse restorer 12 in the power converter 10 in FIG. 7, the operation of the transistor T 1 through T 6 in accordance with the signal A three-phase voltage or current of a predetermined waveform is output to a drive load device 90 such as a power supply device or a motor drive device.
In addition, various semiconductor switching elements, such as a power transistor, IGBT, FET, etc., are used for the active element which comprises the inverter main circuit 18. FIG.

このような電力変換装置は、建設・土木機械、食料加工機械、搬送機械、ファン・ポンプ機械など広範な分野において、例えばモータの駆動制御等に利用されている。
図7に示す電力変換部10を用いて駆動負荷装置90内のモータを駆動する場合、電力変換部10の近傍に電力制御部20を設置すると外部からのノイズにより誤動作を起こすおそれがあるため、電力制御部20は、一般的に電力変換部10から離れた場所に設置されている。
このため、電力制御部20から電力変換部10に送信する制御信号は、外部からのノイズの影響を受けないように光ファイバ80によって伝送することが一般的である。
Such a power conversion device is used in, for example, drive control of a motor in a wide range of fields such as construction and civil engineering machines, food processing machines, transport machines, fan and pump machines.
When driving the motor in the drive load device 90 using the power conversion unit 10 shown in FIG. 7, if the power control unit 20 is installed near the power conversion unit 10, there is a possibility that malfunction may occur due to external noise. The power control unit 20 is generally installed at a location distant from the power conversion unit 10.
For this reason, the control signal transmitted from the power control unit 20 to the power conversion unit 10 is generally transmitted by the optical fiber 80 so as not to be affected by external noise.

光ファイバや、この光ファイバにより伝送される電気信号(制御信号)を光に変換する光リンクのコストは非常に高いため、電力変換装置全体のコストを低減するためには、光ファイバや光リンクの使用量や数が少ない方が望ましい。
そこで、特許文献1には、シリアル通信方式によって制御信号を伝送することにより、光ファイバ及び光リンクの使用量や数を削減するようにした電力変換装置が開示されている。
Since the cost of an optical fiber and an optical link for converting an electrical signal (control signal) transmitted by the optical fiber into light is very high, the optical fiber and the optical link can be used to reduce the cost of the entire power conversion apparatus. It is desirable that the amount and number of used be small.
Therefore, Patent Document 1 discloses a power conversion device in which the usage amount and the number of optical fibers and optical links are reduced by transmitting a control signal by a serial communication method.

前述した図7は、特許文献1に記載された電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。
図7における電力制御部20では、制御演算部21により電力変換部10を制御するための演算が行われる。この演算結果に応じて、スイッチングパルス発生部22がPWM(Pulse Width Modulation)方式に代表されるパルス変調を行い、前述した変換器主回路部13のトランジスタT〜Tを制御するためのパラレルデータとしてのスイッチングパルス信号が生成される。
このスイッチングパルス信号は、シリアル信号変換部23によりシリアル信号に変換され、このシリアル信号がシリアル信号合成部27を介して送信部28から光ファイバ80に送信される。
FIG. 7 mentioned above is a block diagram which shows the whole structure of the power converter device described in patent document 1. As shown in FIG.
In power control unit 20 in FIG. 7, control calculation unit 21 performs calculations for controlling power conversion unit 10. The switching pulse generation unit 22 performs pulse modulation represented by a PWM (Pulse Width Modulation) method according to the calculation result, and a parallel for controlling the transistors T 1 to T 6 of the converter main circuit unit 13 described above. A switching pulse signal as data is generated.
The switching pulse signal is converted into a serial signal by the serial signal converter 23. The serial signal is transmitted from the transmitter 28 to the optical fiber 80 through the serial signal synthesizer 27.

また、電力制御部20では、上記スイッチングパルス信号を送信していない期間にパルス信号発生部24から発生させた故障監視用のパルス信号を送信するため、シリアル信号合成部27にてスイッチングパルス信号とパルス信号とを合成し、送信部28に送出している。
また、図7の運転条件判断部25は、電力変換装置の運転を停止する際に、運転停止指令信号を送信部28に出力する機能を有し、故障検出部26は、電力変換部13等の故障を検出した時に送信部28による送信動作を停止させる機能を有している。
Further, since the power control unit 20 transmits the pulse signal for failure monitoring generated from the pulse signal generation unit 24 during the period when the switching pulse signal is not transmitted, the serial signal synthesis unit 27 The pulse signal is synthesized and sent to the transmission unit 28.
Further, the driving condition determining unit 25 of FIG. 7 has a function of outputting a driving stop command signal to the transmitting unit 28 when stopping the operation of the power conversion device, and the failure detecting unit 26 includes the power converting unit 13 and the like. When the failure of the is detected, the transmission operation by the transmission unit 28 is stopped.

上記構成の電力制御部20に光ファイバ80を介して接続された電力変換部10では、送信部28から送られた信号が受信部11にて受信され、パルス復元部12により元のスイッチングパルス信号が復元される。このスイッチングパルス信号により、変換器主回路部13のトランジスタT〜Tがオン・オフ制御される。
なお、送信部28と受信部11との同期をとるため、送信部28から送られるシリアル信号やパルス信号の送信間隔はある一定間隔に設定されており、受信間隔判断部14は、シリアル信号またはパルス信号が一定間隔で受信されない場合に、パルス復元部12に対して停止指令信号を送出する。
In the power conversion unit 10 connected to the power control unit 20 of the above configuration via the optical fiber 80, the signal sent from the transmission unit 28 is received by the reception unit 11, and the pulse restoration unit 12 performs the original switching pulse signal Is restored. The transistors T 1 to T 6 of the converter main circuit unit 13 are on / off controlled by this switching pulse signal.
In order to synchronize the transmission unit 28 and the reception unit 11, the transmission interval of the serial signal or pulse signal transmitted from the transmission unit 28 is set to a certain interval, and the reception interval determination unit 14 may be a serial signal or When the pulse signal is not received at a constant interval, a stop command signal is sent to the pulse recovery unit 12.

次に、この従来技術において、故障発生時に電力変換装置の運転を停止する動作を説明する。
例えば、電力制御部20に設けられた故障検出部26において、変換器主回路部13を流れる電流等のレベルが所定の検出レベルを超えたことにより故障が検出されると、故障検出部26は、送信部28に対して送信動作を停止させるように制御を行う。
Next, an operation of stopping the operation of the power conversion device when a failure occurs in this prior art will be described.
For example, in the failure detection unit 26 provided in the power control unit 20, when the failure is detected because the level of the current flowing through the converter main circuit unit 13 exceeds a predetermined detection level, the failure detection unit 26 And controls the transmission unit 28 to stop the transmission operation.

電力変換部10内の受信間隔判断部14は、送信信号の停止に伴って受信部11の出力信号の変化がなくなったことを判定し、パルス復元部12に対してスイッチングパルス信号の復元動作を停止させ、変換器主回路部13内のインバータ主回路18の動作を停止させる。
上述した一連の動作により、電力変換装置を、例えば過電流による故障や破壊から保護することができる。
The reception interval determination unit 14 in the power conversion unit 10 determines that there is no change in the output signal of the reception unit 11 as the transmission signal is stopped, and restores the switching pulse signal to the pulse recovery unit 12. The operation is stopped, and the operation of the inverter main circuit 18 in the converter main circuit unit 13 is stopped.
By the above-described series of operations, the power converter can be protected, for example, from failure or destruction due to overcurrent.

特許第4200856号公報(段落[0021]〜[0025]、図1,図2等)Patent No. 4200856 (paragraphs [0021] to [0025], FIG. 1, FIG. 2 etc.)

特許文献1に記載された従来技術では、シリアル信号変換部23によりパラレルデータのスイッチングパルス信号から変換したシリアル信号と、パルス信号発生部24により発生させたパルス信号とを、シリアル信号合成部27により合成し、合成後の信号を送信部28から光ファイバ80を介して受信部11に送信している。
このため、受信部11では、シリアル信号とパルス信号とを識別するために専用の回路が必要になる。この種の機能を備えた専用回路を構成するには、通常、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)を使用することになるため、コスト高になりやすい。
また、故障検出部26により送信部28に故障検出を通知すると、送信部28は電力変換部10に対する送信動作を停止することになり、以後は電力制御部20と電力変換部10との間で通信が不可能になるという問題がある。
In the prior art described in Patent Document 1, the serial signal synthesis unit 27 converts the serial signal converted from the switching pulse signal of parallel data by the serial signal conversion unit 23 and the pulse signal generated by the pulse signal generation unit 24. The combined signal is sent from the transmitting unit 28 to the receiving unit 11 via the optical fiber 80.
For this reason, in the reception unit 11, a dedicated circuit is required to distinguish between the serial signal and the pulse signal. In order to construct a dedicated circuit having this type of function, usually, a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC) is used, which tends to be expensive.
Further, when the failure detection unit 26 notifies the transmission unit 28 of the failure detection, the transmission unit 28 stops the transmission operation to the power conversion unit 10, and thereafter, between the power control unit 20 and the power conversion unit 10. There is a problem that communication becomes impossible.

そこで、本発明の解決課題は、電力変換部において信号を識別するための高価な専用回路を不要とし、しかも、故障検出の通知後も電力制御部と電力変換部との間の通信を継続可能とした電力変換装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that an expensive dedicated circuit for identifying a signal in the power conversion unit is not necessary, and communication between the power control unit and the power conversion unit can be continued even after notification of failure detection. To provide a power converter.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、複数の能動素子をオン・オフさせて電力変換を行う電力変換部と、前記能動素子をオン・オフさせるための制御信号を、伝送路を介して前記電力変換部に送信する電力制御部と、を備えた電力変換装置において、
前記電力制御部は、前記電力変換装置の故障を検出する故障検出手段と、前記制御信号が発生していない期間にダミーデータ信号を発生させるダミーデータ発生手段と、前記故障検出手段により故障が検出されない時に、前記制御信号と前記ダミーデータ発生手段により発生させた前記ダミーデータ信号とを前記伝送路に送信し、前記故障検出手段により故障が検出された時に、前記制御信号または前記ダミーデータ信号フレームなしの期間を生成して当該期間を含む前記制御信号または前記ダミーデータ信号を送信する送信手段と、を備え、
前記電力変換部は、前記伝送路を介して受信した受信信号に含まれる前記フレームなしの期間が所定の監視時間設定値に達した時に、前記能動素子の動作を停止させるための故障停止信号を出力する停止制御手段を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a power conversion unit that performs power conversion by turning on / off a plurality of active elements, and a control signal for turning on / off the active elements, a transmission path And a power control unit that transmits the power to the power conversion unit via
The power control unit detects a fault by a fault detection unit that detects a fault of the power conversion device, a dummy data generation unit that generates a dummy data signal during a period when the control signal is not generated, and the fault detection unit when not, and transmits the dummy data signal generated by said control signal and said dummy data generating means to said transmission line, wherein when a fault is detected by the failure detection means, said control signal or in the dummy data and transmitting means for transmitting the control signal or the dummy data signal including the period to generate a period frameless in the signal, a,
The power conversion unit generates a failure stop signal for stopping the operation of the active element when the period without frames included in the received signal received via the transmission line reaches a predetermined monitoring time set value. it characterized by comprising stop control means to output.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載した電力変換装置において、前記送信手段は、調歩同期方式のシリアル通信により前記制御信号と前記ダミーデータ信号とを連続的に送信するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first aspect, the transmission means continuously transmits the control signal and the dummy data signal by serial communication in the asynchronous mode.

請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した電力変換装置において、
前記停止制御手段は、前記フレームなしの期間を計測し、かつ、前記制御信号または前記ダミーデータ信号が変化する都度、計測時間がリセットされるタイマを備え、前記タイマによる計測時間が前記監視時間設定値に達した時に前記故障停止信号を出力することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the power conversion device according to claim 1 or 2,
The stop control means measures a period without the frame , and includes a timer which is reset each time the control signal or the dummy data signal changes, and the measurement time by the timer is set to the monitoring time you and outputting the fault stop signal when it reaches a value.

本発明によれば、電力変換部における受信信号の識別用に専用回路を用いる必要がなく、汎用されている調歩同期方式の通信回路を用いて、電力制御部と電力変換部との間で故障検出を通知することができる。このため、従来技術に比べてコストの低減が可能である。
また、本発明では、制御信号またはダミーデータ信号の変化がない状態を、例えば調歩同期方式の無通信状態とすることで故障検出の通知機能を果たすことができ、故障検出後も電力制御部と電力変換部との間の通信状態を継続することができる。
According to the present invention, it is not necessary to use a dedicated circuit for identification of a received signal in the power conversion unit, and a failure occurs between the power control unit and the power conversion unit using a widely used asynchronous communication system. Detection can be notified. For this reason, cost reduction is possible compared to the prior art.
Further, according to the present invention, a failure detection notification function can be achieved by setting no change in the control signal or the dummy data signal to, for example, a non-communication state in the start-stop synchronization method. The communication state with the power conversion unit can be continued.

本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a power converter concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における通常時の送信データを示す図である。It is a figure which shows the transmission data of the normal time in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における制御信号及びダミーデータ信号のフレームフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the frame format of the control signal in embodiment of this invention, and a dummy data signal. 本発明の実施形態における故障検出時の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of the failure detection in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における故障検出時のフレームフォーマットを場合分けして示した図である。It is the figure which divided and showed the frame format at the time of failure detection in the embodiment of the present invention. 三相インバータの電力変換部の構成図である。It is a block diagram of the power conversion part of a three phase inverter. 特許文献1に記載された電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the power converter device described in patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、この実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。ただし、図1において、図7に示した従来技術の各部に対応する部分には同一符号を付し、以下では図7と異なる部分を中心に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power conversion device according to this embodiment. However, in FIG. 1, parts corresponding to the respective parts of the prior art shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and in the following, parts different from FIG. 7 will be mainly described.

図1に示す電力変換装置は、電力制御部40と、この電力制御部40に光ファイバ80を介して接続された電力変換部30とを備え、電力変換部30の出力によりモータ駆動装置等の駆動負荷装置90を運転するように構成されている。
この実施形態では、電力制御部40が、前述した制御演算部21、スイッチングパルス発生部22、シリアル信号変換部23、故障検出部26、シリアル信号合成部27、送信部28に加えて、請求項記載のダミーデータ発生手段としてのダミーフレーム発生部41を備えており、また、電力変換部30が、前述した受信部11、パルス復元部12、変換器主回路部13に加えて、フレーム監視部31を備えている。なお、フレーム監視部31及びパルス復元部12は、請求項記載の停止制御手段を構成している。
The power conversion device shown in FIG. 1 includes a power control unit 40 and a power conversion unit 30 connected to the power control unit 40 via an optical fiber 80, and the output of the power conversion unit 30 outputs The drive load device 90 is configured to operate.
In this embodiment, the power control unit 40 is added to the control calculation unit 21, the switching pulse generation unit 22, the serial signal conversion unit 23, the failure detection unit 26, the serial signal synthesis unit 27, and the transmission unit 28 described above. In addition to the reception unit 11, the pulse recovery unit 12, and the converter main circuit unit 13, the power conversion unit 30 includes a frame monitoring unit. It has 31. The frame monitoring unit 31 and the pulse restoration unit 12 constitute stop control means described in the claims.

次に、この実施形態における特徴部分の機能について説明する。
電力制御部40内のダミーフレーム発生部41は、制御演算部21の動作に基づいてスイッチングパルス信号の発生期間が終了したことを認識すると、ダミーデータ信号からなるダミーフレームをシリアル信号合成部27へ出力し、制御演算部21の動作に基づいてスイッチングパルス信号の発生期間が開始したことを認識すると、上記のダミーフレームの出力を停止する。
Next, the function of the characterizing portion in this embodiment will be described.
When the dummy frame generation unit 41 in the power control unit 40 recognizes that the generation period of the switching pulse signal has ended based on the operation of the control calculation unit 21, the dummy frame formed of the dummy data signal is sent to the serial signal synthesis unit 27. When it is recognized that the generation period of the switching pulse signal has started based on the operation of the control calculation unit 21, the output of the above-mentioned dummy frame is stopped.

シリアル信号合成部27は、例えば論理和回路によって構成されており、シリアル信号変換部23から出力されるシリアル信号としてのスイッチングパルス信号、またはダミーフレーム発生部41から出力されるダミーデータ信号を、送信部28へ出力する。
送信部28から出力された送信データ50は、図2に示すように、スイッチングパルス信号については制御信号51−1,51−2として、ダミーフレームについてはダミーデータ信号52−1,52−2として、光ファイバ80上に連続して送信される。
The serial signal synthesis unit 27 is formed of, for example, a logical sum circuit, and transmits a switching pulse signal as a serial signal output from the serial signal conversion unit 23 or a dummy data signal output from the dummy frame generation unit 41 Output to the unit 28.
As shown in FIG. 2, the transmission data 50 output from the transmission unit 28 is as control signals 51-1 and 51-2 for switching pulse signals and as dummy data signals 52-1 and 52-2 for dummy frames. , Optical fiber 80 continuously.

図2の送信データ50における制御信号及びダミーデータ信号は、それぞれがフレームによって構成されている。このフレームについて、図3により説明する。
制御信号及びダミーデータ信号は、1バイト(8ビット)のデータを有しており、その1バイト単位をここではフレームと称している。1フレームのフォーマットは、制御信号及びダミーデータ信号の何れも、調歩同期方式のシリアル伝送フォーマットに従ってスタートビットST、データD0〜D7(8ビット)、パリティビットP、ストップビットSPの合計11ビットにより構成されている。なお、図3において、tは1ビット相当の時間を示す。
ここで、ダミーデータ信号は、ダミーデータとしての特定のデータ(固定値)を設定して使用することとし、制御信号と区別させている。
The control signal and the dummy data signal in the transmission data 50 of FIG. 2 are each configured by a frame. This frame will be described with reference to FIG.
The control signal and the dummy data signal have 1 byte (8 bits) of data, and the 1 byte unit is referred to as a frame here. The format of one frame consists of start bit ST, data D0 to D7 (8 bits), parity bit P, and stop bit SP in total of 11 bits according to the serial transmission format of the asynchronous system, for both control signal and dummy data signal. It is done. In FIG. 3, t b represents a time corresponding to one bit.
Here, the dummy data signal is set to be used by setting specific data (fixed value) as dummy data, and is distinguished from the control signal.

一方、図1の電力変換部30に設けられたフレーム監視部31は、図示されていないタイマにより、受信部11の受信信号に変化がない状態(フレームなし)である「1」(High)レベルの時間を計測する。そして、この計測時間が予め定められた設定時間(監視時間設定値)を超えた場合に、変換器主回路部13の動作を停止するための停止指令信号をパルス復元部12に送出する。   On the other hand, the frame monitoring unit 31 provided in the power conversion unit 30 of FIG. 1 does not change the received signal of the receiving unit 11 by the timer (not shown) (no frame) “1” (High) level Measure the time of Then, when the measured time exceeds a predetermined set time (monitored time set value), a stop command signal for stopping the operation of the converter main circuit unit 13 is sent to the pulse restoration unit 12.

更に説明すると、図4に示すように、時刻t〜t間及び時刻t〜t間は「フレームあり」の状態で受信信号が変化しているので、フレーム監視部31のタイマは、受信信号のレベル変化をトリガとして逐次リセットされることにより、鋸歯状の計時動作となる。
いま、図4の時刻tで図1の故障検出部26が故障を検出し、送信部28に故障検出を通知したとすると、送信部28は時刻t以後、データが存在しない「フレームなし」の状態、つまり、調歩同期方式における無通信状態(アイドル状態)に移行する。この場合、時刻t〜t間は「フレームなし」の状態となり、受信部11による受信信号に変化がないため、フレーム監視部31のタイマによる計測時間が加算されていき、フレーム監視部31は、計測時間が時刻tで監視時間設定値に達したときに「フレームなし」検出信号、すなわち停止指令信号をONさせる。なお、図4において、61−1〜61−4は「フレームあり」の状態、71−1は「フレームなし」の状態を示す。
In more detail, as shown in FIG. 4, the time t 1 ~t 2 and between time t 4 ~t 5 between the the reception signal in the state of "with frame" is changed, the timer of the frame monitor 31 By being sequentially reset with the level change of the received signal as a trigger, it becomes a sawtooth timekeeping operation.
Now, assuming that the failure detection unit 26 in FIG. 1 detects a failure at time t F in FIG. 4 and notifies the transmission unit 28 of the failure detection, the transmission unit 28 does not have data “No frame after time t 2 State, that is, transition to a non-communication state (idle state) in the asynchronous mode. In this case, since there is no frame during the time t 2 to t 4 and there is no change in the received signal by the receiving unit 11, the measurement time by the timer of the frame monitoring unit 31 is added. It is "No frame" detection signal when the measured time reaches the monitoring time set value at time t 3, i.e. causing oN the stop command signal. In FIG. 4, reference numerals 61-1 to 61-4 indicate “with frame” and 71-1 indicates “without frame”.

図1のパルス復元部12は、フレーム監視部31から停止指令信号を受信していない場合は、受信部11により受信したシリアル信号を元のパラレルデータであるスイッチングパルス信号に復元し、このスイッチングパルス信号を変換器主回路部13のトランジスタT〜Tに分配する。
一方、フレーム監視部31から停止指令信号を受信すると、パルス復元部12は故障停止信号を出力し、変換器主回路部13の動作を停止させて駆動負荷装置90への電力供給を停止する。
When the pulse recovery unit 12 of FIG. 1 does not receive the stop command signal from the frame monitoring unit 31, the pulse recovery unit 12 restores the serial signal received by the receiving unit 11 into a switching pulse signal which is the original parallel data. The signal is distributed to the transistors T 1 to T 6 of the converter main circuit 13.
On the other hand, when receiving the stop command signal from the frame monitoring unit 31, the pulse recovery unit 12 outputs a failure stop signal to stop the operation of the converter main circuit unit 13 and to stop the power supply to the drive load device 90.

次に、この実施形態における故障検出時のフレームフォーマットを、故障検出時がダミーデータ信号送信期間内であるケースと制御信号送信期間内であるケースとについて、場合分けして説明する。   Next, the frame format at the time of failure detection in this embodiment will be described separately for the case where the failure detection is within the dummy data signal transmission period and the case where it is within the control signal transmission period.

まず、図5(a)は、ダミーデータ信号送信時に故障が検出されるケースである。図5(a)において、ダミーデータ信号52−1aの送信中に電力制御部40の故障検出部26が故障を検出すると、送信部28に故障検出が通知され、送信部28は「フレームなし」を示す状態52−1bを生成する。
電力変換部30では、受信部11の出力を監視しているフレーム監視部31が前記タイマの動作によって「フレームなし」を検出し、パルス復元部12に対して停止指令信号を出力する。パルス復元部12は、変換器主回路部13に故障停止信号を出力して動作を停止させる。
First, FIG. 5A shows the case where a failure is detected at the time of transmitting a dummy data signal. In FIG. 5A, when the failure detection unit 26 of the power control unit 40 detects a failure during transmission of the dummy data signal 52-1a, the transmission unit 28 is notified of the failure detection, and the transmission unit 28 does not have a frame. State 52-1b is generated.
In the power conversion unit 30, the frame monitoring unit 31 monitoring the output of the receiving unit 11 detects “no frame” by the operation of the timer, and outputs a stop command signal to the pulse recovery unit 12. The pulse recovery unit 12 outputs a failure stop signal to the converter main circuit unit 13 to stop the operation.

ここで、前述した図4は、図5(a)のダミーデータ信号52−1を、受信信号である“1”,“0”の論理信号により表現したものに相当する。
すなわち、図5(a)のダミーデータ信号52−1aは図4の「フレームあり」の状態61−1,61−2の信号に相当し、図5(a)の「フレームなし」の状態52−1bは図4の「フレームなし」の状態71−1に相当し、図5(a)のダミーデータ信号52−1cは図4の「フレームあり」の状態61−3,61−4の信号に相当する。
Here, FIG. 4 mentioned above is equivalent to what represented the dummy data signal 52-1 of FIG. 5 (a) by the logic signal of "1" and "0" which are receiving signals.
That is, the dummy data signal 52-1a of FIG. 5 (a) corresponds to the signals of the states 61-1 and 61-2 of the "with frame" of FIG. 4, and the state 52 of "no frame" of FIG. 5 (a). -1b corresponds to the "no frame" state 71-1 of FIG. 4, and the dummy data signal 52-1c of FIG. 5A is the signal of the "frame present" state 61-3 and 61-4 of FIG. It corresponds to

また、図5(b)は、制御信号送信時に故障が検出されるケースである。
このケースにおいては、制御信号51−2aの送信期間に故障を検出し、その後に送信部28が「フレームなし」の状態51−2bを生成する。これにより、フレーム監視部31のタイマが監視時間設定値の経過を判定して「フレームなし」を検出し、パルス復元部12を介して故障停止信号を出力することにより、変換器主回路部13の動作を停止させる。
Further, FIG. 5 (b) is a case where a failure is detected at the time of control signal transmission.
In this case, a failure is detected in the transmission period of the control signal 51-2a, and thereafter, the transmission unit 28 generates the "no frame" state 51-2b. Thereby, the timer of the frame monitoring unit 31 determines the lapse of the monitoring time setting value to detect "no frame", and outputs the failure stop signal through the pulse recovery unit 12 so that the converter main circuit unit 13 Stop the operation of

以上のように本実施形態においては、電力制御部40内のダミーフレーム発生部41が制御信号生成期間以外の期間にダミーデータ信号を生成し、このダミーデータ信号を送信部28から光ファイバ80を介して電力変換部30に送信する。また、故障発生時には、故障検出部26が故障検出を送信部28に通知することにより、送信部28が「フレームなし」の状態を生成して電力変換部30に対する通信を継続的に行う。
また、電力変換部30では、受信部11の出力に基づき、フレーム監視部31が「フレームなし」の状態によって受信信号のレベルが変化しなくなったことを検出すると共に、タイマによる計測時間が監視時間設定値を超えた際に停止指令信号をパルス復元部12に送出し、このパルス復元部12から故障停止信号を出力させて変換器主回路部13を停止させるものである。
As described above, in the present embodiment, the dummy frame generation unit 41 in the power control unit 40 generates a dummy data signal in a period other than the control signal generation period, and transmits this dummy data signal from the transmission unit 28 to the optical fiber 80. It transmits to the power conversion part 30 via. When a failure occurs, the failure detection unit 26 notifies the transmission unit 28 of the failure detection, whereby the transmission unit 28 generates a “no frame” state and continuously communicates with the power conversion unit 30.
Further, in the power conversion unit 30, based on the output of the receiving unit 11, the frame monitoring unit 31 detects that the level of the received signal has not changed due to the state of "no frame", and the measurement time by the timer is monitored. When the set value is exceeded, a stop command signal is sent to the pulse recovery unit 12, and the pulse recovery unit 12 outputs a failure stop signal to stop the converter main circuit unit 13.

つまり、本実施形態では、電力制御部40から電力変換部30への故障検出通知をシリアル信号の変化の有無(フレームの有無)によって実現しているため、一般的な調歩同期方式のシリアル通信に用いられているUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)を受信部に使用することができる。これにより、電力変換部において受信信号の識別用にFPGAやASIC等の専用回路が必要な従来技術に比べ、上記UARTが内蔵された汎用のマイコン等を使用可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
また、従来技術では、電力制御部と電力変換部との間の通信を停止して故障通知を行っているため、故障通知後に通信を行うことはできないが、本実施形態では、「フレームなし」の状態を送受信することで故障検出通知を行っており、故障検出後も電力制御部と電力変換部との間の通信状態を継続することができる。
That is, in the present embodiment, the failure detection notification from the power control unit 40 to the power conversion unit 30 is realized by the presence or absence of a change in the serial signal (the presence or absence of a frame). The UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) used can be used for the receiver. This makes it possible to use a general-purpose microcomputer or the like in which the UART is built in, as compared to the prior art in which a dedicated circuit such as an FPGA or ASIC is required to identify received signals in the power conversion unit, thereby reducing manufacturing costs. Can.
Further, in the prior art, since communication between the power control unit and the power conversion unit is stopped to perform failure notification, communication can not be performed after notification of the failure. However, in the present embodiment, “no frame” By transmitting and receiving the state of (1), the failure detection notification is performed, and the communication state between the power control unit and the power conversion unit can be continued even after the failure detection.

本発明は、電力制御部と電力変換部との間の伝送路が光ファイバである場合だけでなく、適宜なノイズ抑制手段を備えた電力変換装置であれば、上記伝送路がメタルケーブルである場合にも利用可能である。
また、電力変換部(変換器主回路部)の機能も、直流―交流の相互間、あるいは直流相互間、交流相互間など、特に限定されることなく各種の電力変換装置に適用することができる。
The present invention is not limited to the case where the transmission line between the power control unit and the power conversion unit is an optical fiber, but in the case of a power conversion device provided with appropriate noise suppression means, the above transmission line is a metal cable If it is also available.
Further, the function of the power conversion unit (converter main circuit unit) can also be applied to various power conversion devices without being particularly limited, such as between DC and AC, between DC and AC, and so forth. .

10,30:電力変換部
11:受信部
12:パルス復元部
13:変換器主回路部
14:受信間隔判断部
16:ダイオード整流器
17:コンデンサ
18:インバータ主回路
20,40:電力制御部
21:制御演算部
22:スイッチングパルス発生部
23:シリアル信号変換部
24:パルス信号発生部
25:運転条件判断部
26:故障検出部
27:シリアル信号合成部
28:送信部
41:ダミーフレーム発生部
50:送信データ
51−1,51−2:制御信号
52−1,52−2:ダミーデータ信号
61−1,61−2,61−3,61−4:「フレームあり」の状態
71−1:「フレームなし」の状態
80:光ファイバ
90:駆動負荷装置
〜D:ダイオード
〜T:トランジスタ
10, 30: power conversion unit 11: reception unit 12: pulse restoration unit 13: converter main circuit unit 14: reception interval determination unit 16: diode rectifier 17: capacitor 18: inverter main circuit 20, 40: power control unit 21: Control operation unit 22: switching pulse generation unit 23: serial signal conversion unit 24: pulse signal generation unit 25: operation condition determination unit 26: failure detection unit 27: serial signal synthesis unit 28: transmission unit 41: dummy frame generation unit 50: Transmission data 51-1, 51-2: Control signal 52-1, 52-2: Dummy data signal 61-1, 61-2, 61-3, 61-4: "With frame" state 71-1: " state frameless "80: optical fiber 90: driven load device D 1 to D 6: diode T 1 through T 6: transistor

Claims (3)

複数の能動素子をオン・オフさせて電力変換を行う電力変換部と、前記能動素子をオン・オフさせるための制御信号を、伝送路を介して前記電力変換部に送信する電力制御部と、を備えた電力変換装置において、
前記電力制御部は、前記電力変換装置の故障を検出する故障検出手段と、前記制御信号が発生していない期間にダミーデータ信号を発生させるダミーデータ発生手段と、前記故障検出手段により故障が検出されない時に、前記制御信号と前記ダミーデータ発生手段により発生させた前記ダミーデータ信号とを前記伝送路に送信し、前記故障検出手段により故障が検出された時に、前記制御信号または前記ダミーデータ信号フレームなしの期間を生成して当該期間を含む前記制御信号または前記ダミーデータ信号を送信する送信手段と、を備え、
前記電力変換部は、前記伝送路を介して受信した受信信号に含まれる前記フレームなしの期間が所定の監視時間設定値に達した時に、前記能動素子の動作を停止させるための故障停止信号を出力する停止制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
A power conversion unit that performs power conversion by turning on / off a plurality of active elements; and a power control unit that transmits a control signal for turning on / off the active elements to the power conversion unit via a transmission path. Power converter provided with
The power control unit detects a fault by a fault detection unit that detects a fault of the power conversion device, a dummy data generation unit that generates a dummy data signal during a period when the control signal is not generated, and the fault detection unit when not, and transmits the dummy data signal generated by said control signal and said dummy data generating means to said transmission line, wherein when a fault is detected by the failure detection means, said control signal or in the dummy data and transmitting means for transmitting the control signal or the dummy data signal including the period to generate a period frameless in the signal, a,
The power conversion unit generates a failure stop signal for stopping the operation of the active element when the period without frames included in the received signal received via the transmission line reaches a predetermined monitoring time set value. power conversion apparatus characterized by comprising a stop control means to output.
請求項1に記載した電力変換装置において、
前記送信手段は、調歩同期方式のシリアル通信により前記制御信号と前記ダミーデータ信号とを連続的に送信することを特徴とする電力変換装置。
In the power conversion device according to claim 1,
The power conversion device, wherein the transmitting means continuously transmits the control signal and the dummy data signal by serial communication in an asynchronous mode.
請求項1または2に記載した電力変換装置において、
前記停止制御手段は、前記フレームなしの期間を計測し、かつ、前記制御信号または前記ダミーデータ信号が変化する都度、計測時間がリセットされるタイマを備え、前記タイマによる計測時間が前記監視時間設定値に達した時に前記故障停止信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to claim 1 or 2
The stop control means measures a period without the frame , and includes a timer which is reset each time the control signal or the dummy data signal changes, and the measurement time by the timer is set to the monitoring time The power conversion device characterized in that the fault stop signal is output when the value is reached.
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