JP7761362B2 - Power Conversion Device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a power conversion device.
電力の変換を行う主回路部と、主回路部の動作を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置がある。こうした電力変換装置において、主回路部と制御装置との間の通信に光通信を用いることが行われている。光通信には、発光素子が用いられる。例えば、比較的大きな電力を扱う大容量の電力変換装置では、主回路部と制御装置との間の光通信に多くの発光素子が使用される。 Power conversion devices include a main circuit section that converts power and a control device that controls the operation of the main circuit section. In such power conversion devices, optical communication is used for communication between the main circuit section and the control device. Light-emitting elements are used for optical communication. For example, in large-capacity power conversion devices that handle relatively large amounts of power, many light-emitting elements are used for optical communication between the main circuit section and the control device.
電力変換装置に要求される信頼性は、発光素子の信頼性よりも高い。例えば、電力変換装置に要求される寿命は、発光素子の寿命よりも長い。このため、電力変換装置においては、光通信の伝送経路を多重構成とし、1つの伝送経路の伝送異常を検出した際に、別の伝送経路に切り替えて運転を継続できるようにすることが提案されている。 The reliability required of power conversion devices is higher than the reliability of light-emitting elements. For example, the lifespan required of power conversion devices is longer than the lifespan of light-emitting elements. For this reason, it has been proposed that power conversion devices have multiple optical communication transmission paths so that, when a transmission abnormality is detected on one transmission path, operation can be continued by switching to another transmission path.
例えば、2つの伝送経路を設け、一方を運転系、他方を待機系とし、運転系の伝送経路に異常が検出された際に、待機系の伝送経路に切り替える。これにより、一方の伝送経路に異常が発生した際にも、他方の伝送経路で運転を継続することができる。 For example, two transmission paths are provided, one as the operating system and the other as the standby system, and if an abnormality is detected in the operating transmission path, the system switches to the standby transmission path. This allows operation to continue using the other transmission path even if an abnormality occurs in one transmission path.
この際、電力変換装置の運転中は、課電されているため、伝送異常を検出して異常になった伝送経路に対する保守は、定期点検などで電力変換装置の運転が停止するまで行うことができない。このため、待機系が無い状態で運用されることがある。仮に、2つの伝送経路のうちの一方に異常が発生し、他方の伝送経路で運転を継続している状態で、他方の伝送経路にも異常が発生したとすると、電力変換装置の運転を継続できなくなる可能性が生じてしまう。 In this case, because the power conversion device is energized while it is operating, maintenance on the transmission path that has detected a transmission abnormality cannot be performed until the power conversion device is shut down for periodic inspection or other reasons. For this reason, it is sometimes operated without a standby system. If an abnormality occurs on one of two transmission paths, and the other transmission path continues to operate, and an abnormality also occurs on the other transmission path, there is a possibility that the power conversion device will not be able to continue operating.
このため、定期点検において、発光素子の光量チェックを行い、発光素子の寿命を点検することが行われている。例えば、定期点検時に主回路部を放電した後、主回路部側に光量測定器を接続し、主回路部に設けられた発光素子の光量を測定することにより、主回路部に設けられた発光素子の寿命の点検を行う。発光素子の寿命(発光素子の光量の低下)を検出した場合には、発光素子の交換などを行う。これにより、発光素子の寿命による伝送経路の異常の発生を抑制することができる。 For this reason, during regular inspections, the light intensity of the light-emitting elements is checked to inspect their lifespan. For example, after discharging the main circuit during regular inspections, a light intensity meter is connected to the main circuit and the light intensity of the light-emitting elements installed in the main circuit is measured to inspect the lifespan of the light-emitting elements installed in the main circuit. If the lifespan of a light-emitting element (a decrease in the light intensity of the light-emitting element) is detected, the light-emitting element is replaced, etc. This can prevent abnormalities in the transmission path due to the lifespan of the light-emitting element.
しかしながら、上記のように、光量測定器を接続して光量を測定する点検の方法では、作業員が逐一光量測定器を接続する作業を行わなければならず、点検に手間がかかってしまう。特に、大容量の電力変換装置など、多くの発光素子を有する場合には、各発光素子の測定に時間がかかり、点検に必要となる時間が長くなってしまう。また、光量測定器を接続して光量を測定する点検の方法では、電力変換装置の運転を停止した際にしか発光素子の点検を行うことができない。 However, as mentioned above, the inspection method of connecting a light meter to measure light intensity requires an operator to connect the light meter each time, making the inspection time-consuming. In particular, in the case of a large-capacity power conversion device or other equipment with many light-emitting elements, measuring each light-emitting element takes time, lengthening the inspection time. Furthermore, with the inspection method of connecting a light meter to measure light intensity, the light-emitting elements can only be inspected when the power conversion device is stopped.
このため、主回路部と制御装置との間の通信に光通信を用いる電力変換装置においては、光通信に用いられる発光素子の点検をより効率よく行えるようにすることが望まれる。 For this reason, in power conversion devices that use optical communication for communication between the main circuit section and the control device, it is desirable to be able to more efficiently inspect the light-emitting elements used in the optical communication.
実施形態は、光通信に用いられる発光素子の点検をより効率よく行うことができる電力変換装置を提供する。 Embodiments provide a power conversion device that enables more efficient inspection of light-emitting elements used in optical communications.
実施形態によれば、電力の変換を行う主回路部と、前記主回路部と光通信を行うことにより、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記主回路部は、光信号を出力して前記制御装置と光通信を行うための発光素子を有し、所定の送信データを前記発光素子から前記制御装置に送信する際に、前記発光素子の点検を行うためのテストパターンを前記送信データに続けて送信し、前記テストパターンは、前記発光素子の光量を徐々に低下させる信号であり、前記制御装置は、前記テストパターンの受信期間が、所定時間以下となった際に、前記発光素子の劣化を検出する電力変換装置が提供される。 According to one embodiment, a power conversion device is provided that includes a main circuit unit that converts power, and a control unit that controls the operation of the main circuit unit by optically communicating with the main circuit unit. The main circuit unit has a light-emitting element that outputs an optical signal to optically communicate with the control unit. When predetermined transmission data is transmitted from the light-emitting element to the control unit, a test pattern for inspecting the light-emitting element is transmitted following the transmission data. The test pattern is a signal that gradually reduces the light output of the light-emitting element. The control unit detects deterioration of the light-emitting element when the reception period of the test pattern becomes equal to or shorter than a predetermined time.
本実施形態では、光通信に用いられる発光素子の点検をより効率よく行うことができる電力変換装置が提供される。 This embodiment provides a power conversion device that allows for more efficient inspection of light-emitting elements used in optical communications.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Furthermore, even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
In the present specification and the drawings, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted as appropriate.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電力変換装置10は、主回路部12と、制御装置14と、を備える。主回路部12は、電力の変換を行う。主回路部12は、例えば、交流の電力系統と直流回路との間に設けられる。主回路部12は、例えば、変圧器などを介して交流の電力系統と接続される。主回路部12は、交流電力と直流電力との双方向の電力変換を行う。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a power conversion device according to a first embodiment.
As shown in Fig. 1, the power conversion device 10 includes a main circuit unit 12 and a control device 14. The main circuit unit 12 converts power. The main circuit unit 12 is provided, for example, between an AC power system and a DC circuit. The main circuit unit 12 is connected to the AC power system via, for example, a transformer. The main circuit unit 12 converts power bidirectionally between AC power and DC power.
主回路部12は、例えば、直列に接続された複数の変換器20を有するマルチレベル電力変換器である。各変換器20は、ハーフブリッジ接続又はフルブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。主回路部12は、複数の変換器20の動作により、電力の変換を行う。主回路部12は、例えば、複数の変換器20の各スイッチング素子のスイッチングにより、交直変換を行う。 The main circuit unit 12 is, for example, a multilevel power converter having multiple converters 20 connected in series. Each converter 20 has multiple switching elements connected in half-bridge or full-bridge configuration, and a charge storage element connected in parallel to each switching element. The main circuit unit 12 converts power through the operation of the multiple converters 20. The main circuit unit 12 performs AC/DC conversion, for example, by switching each switching element of the multiple converters 20.
主回路部12は、例えば、MMC(Modular Multilevel Converter)型の電力変換器である。電力変換装置10は、例えば、直流送電システムに用いられる。但し、主回路部12の構成は、上記に限定されるものではない。主回路部12の構成は、複数の変換器20を直列に接続した構成に限ることなく、例えば、三相インバータ回路や3レベルインバータ回路などでもよい。主回路部12の構成は、電力の変換を行うことが可能な任意の構成でよい。 The main circuit unit 12 is, for example, an MMC (Modular Multilevel Converter) type power converter. The power conversion device 10 is used, for example, in a DC power transmission system. However, the configuration of the main circuit unit 12 is not limited to the above. The configuration of the main circuit unit 12 is not limited to a configuration in which multiple converters 20 are connected in series, and may be, for example, a three-phase inverter circuit or a three-level inverter circuit. The configuration of the main circuit unit 12 may be any configuration that is capable of converting power.
また、主回路部12による電力の変換は、直流電力から交流電力への変換又は交流電力から直流電力への変換に限ることなく、直流電力から別の直流電力への変換又は交流電力から別の交流電力への変換などでもよい。主回路部12による電力の変換は、双方向の変換に限ることなく、一方向のみの変換でもよい。主回路部12による電力の変換は、電力を別の電力に変換する任意の変換でよい。 Furthermore, the power conversion by the main circuit unit 12 is not limited to conversion from DC power to AC power or from AC power to DC power, but may also be conversion from DC power to another DC power or from AC power to another AC power. The power conversion by the main circuit unit 12 is not limited to bidirectional conversion, but may also be unidirectional conversion. The power conversion by the main circuit unit 12 may be any conversion that converts power into another power.
制御装置14は、主回路部12の動作を制御する。制御装置14は、例えば、各変換器20の各スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、主回路部12による電力の変換を制御する。 The control device 14 controls the operation of the main circuit unit 12. The control device 14 controls the power conversion by the main circuit unit 12, for example, by controlling the switching of each switching element of each converter 20.
制御装置14は、第1制御部31と、第2制御部32と、を有する。第2制御部32の構成は、第1制御部31の構成と実質的に同じである。制御装置14は、第1制御部31及び第2制御部32のいずれか一方で主回路部12の動作を制御する。制御装置14は、第1制御部31及び第2制御部32の一方を運転系とし、他方を待機系とする。これにより、運転系の制御部に異常が発生した際にも、待機系の制御部で運転を継続することができ、電力変換装置10の信頼性を向上させることができる。 The control device 14 has a first control unit 31 and a second control unit 32. The configuration of the second control unit 32 is substantially the same as the configuration of the first control unit 31. The control device 14 controls the operation of the main circuit unit 12 using either the first control unit 31 or the second control unit 32. The control device 14 designates one of the first control unit 31 or the second control unit 32 as the operating system and the other as the standby system. This allows operation to continue using the standby system control unit even if an abnormality occurs in the operating system control unit, improving the reliability of the power conversion device 10.
制御装置14は、主回路部12と光通信を行うことにより、主回路部12の動作を制御する。第1制御部31は、主回路部12と光通信を行うための光伝送回路33を有する。同様に、第2制御部32は、主回路部12と光通信を行うための光伝送回路34を有する。第1制御部31及び第2制御部32は、光通信によって制御信号を主回路部12に入力することにより、主回路部12の動作を制御する。 The control device 14 controls the operation of the main circuit unit 12 by optically communicating with the main circuit unit 12. The first control unit 31 has an optical transmission circuit 33 for optically communicating with the main circuit unit 12. Similarly, the second control unit 32 has an optical transmission circuit 34 for optically communicating with the main circuit unit 12. The first control unit 31 and the second control unit 32 control the operation of the main circuit unit 12 by inputting control signals to the main circuit unit 12 via optical communication.
但し、制御装置14に設けられる制御部の数は、2台に限ることなく、3台以上でもよい。制御装置14は、2台以上の待機系の制御部を有してもよい。また、制御装置14に設けられる制御部の数は、1台でもよい。制御装置14は、必ずしも待機系の制御部を有しなくてもよい。 However, the number of control units provided in the control device 14 is not limited to two and may be three or more. The control device 14 may have two or more standby control units. The number of control units provided in the control device 14 may also be one. The control device 14 does not necessarily have to have a standby control unit.
各変換器20は、例えば、変換回路40と、第1光伝送回路41と、第2光伝送回路42と、第1伝送異常検出回路43と、第2伝送異常検出回路44と、第1開閉器45と、第2開閉器46と、選択回路47と、を有する。 Each converter 20 includes, for example, a conversion circuit 40, a first optical transmission circuit 41, a second optical transmission circuit 42, a first transmission abnormality detection circuit 43, a second transmission abnormality detection circuit 44, a first switch 45, a second switch 46, and a selection circuit 47.
変換回路40は、例えば、上記のように、ハーフブリッジ接続又はフルブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された電荷蓄積素子と、を有する。変換回路40は、複数のスイッチング素子のスイッチングにより、電力の変換を行う。 The conversion circuit 40 has, for example, multiple switching elements connected in a half-bridge or full-bridge configuration as described above, and charge storage elements connected in parallel to each switching element. The conversion circuit 40 converts power by switching the multiple switching elements.
第1光伝送回路41は、第1制御部31の光伝送回路33との光通信を行う。第1光伝送回路41は、第1制御部31から受信した制御信号の変換回路40への入力を行う。これにより、第1制御部31から受信した制御信号に基づいて、変換回路40の動作が制御される。 The first optical transmission circuit 41 performs optical communication with the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31. The first optical transmission circuit 41 inputs the control signal received from the first control unit 31 to the conversion circuit 40. This controls the operation of the conversion circuit 40 based on the control signal received from the first control unit 31.
また、第1光伝送回路41は、例えば、変換回路40の制御に必要な情報を変換回路40から回収し、回収した情報をフィードバック信号として第1制御部31に送信する。フィードバック信号は、例えば、各スイッチング素子の電圧の情報や電荷蓄積素子の電圧の情報など、変換回路40内の各部の電圧の情報を含む。但し、フィードバック信号に含まれる情報は、これに限ることなく、変換回路40の制御に必要な任意の情報でよい。 Furthermore, the first optical transmission circuit 41, for example, collects information necessary for controlling the conversion circuit 40 from the conversion circuit 40 and transmits the collected information to the first control unit 31 as a feedback signal. The feedback signal includes information on the voltages of each component within the conversion circuit 40, such as information on the voltages of each switching element and each charge storage element. However, the information included in the feedback signal is not limited to this, and may be any information necessary for controlling the conversion circuit 40.
第1制御部31は、例えば、上位のコントローラなどから入力される指令値、及び各変換器20から受信したフィードバック信号を基に、各変換器20のそれぞれに対応する複数の制御信号を生成し、生成した複数の制御信号を対応する変換器20に入力することにより、各変換器20の動作を制御する。 The first control unit 31 generates multiple control signals corresponding to each converter 20 based on, for example, command values input from a higher-level controller and feedback signals received from each converter 20, and controls the operation of each converter 20 by inputting the generated multiple control signals to the corresponding converter 20.
第2光伝送回路42は、第2制御部32の光伝送回路34との光通信を行う。第2光伝送回路42は、第2制御部32から受信した制御信号の変換回路40への入力を行う。これにより、第2制御部32から受信した制御信号に基づいて、変換回路40の動作が制御される。 The second optical transmission circuit 42 performs optical communication with the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32. The second optical transmission circuit 42 inputs the control signal received from the second control unit 32 to the conversion circuit 40. This controls the operation of the conversion circuit 40 based on the control signal received from the second control unit 32.
また、第2光伝送回路42は、第1光伝送回路41と同様に、フィードバック信号を第2制御部32に送信する。第2制御部32は、第1制御部31と同様に、例えば、上位のコントローラなどから入力される指令値、及び各変換器20から受信したフィードバック信号を基に、各変換器20のそれぞれに対応する複数の制御信号を生成し、生成した複数の制御信号を対応する変換器20に入力することにより、各変換器20の動作を制御する。 Furthermore, the second optical transmission circuit 42, like the first optical transmission circuit 41, transmits a feedback signal to the second control unit 32. Similar to the first control unit 31, the second control unit 32 generates multiple control signals corresponding to each converter 20 based on, for example, command values input from a higher-level controller and feedback signals received from each converter 20, and controls the operation of each converter 20 by inputting the generated multiple control signals to the corresponding converter 20.
第1伝送異常検出回路43は、光伝送回路33と第1光伝送回路41との間の伝送経路の異常の検出を行う。第1伝送異常検出回路43は、例えば、第1制御部31から制御信号(光信号)が一定時間以上入力されなかった場合に、伝送経路の異常を検出する。第1伝送異常検出回路43は、異常の検出結果を選択回路47に入力する。 The first transmission abnormality detection circuit 43 detects abnormalities in the transmission path between the optical transmission circuit 33 and the first optical transmission circuit 41. The first transmission abnormality detection circuit 43 detects an abnormality in the transmission path, for example, when a control signal (optical signal) is not input from the first control unit 31 for a certain period of time or longer. The first transmission abnormality detection circuit 43 inputs the abnormality detection result to the selection circuit 47.
第2伝送異常検出回路44は、光伝送回路34と第2光伝送回路42との間の伝送経路の異常の検出を行う。第2伝送異常検出回路44は、第1伝送異常検出回路43と同様に、例えば、第2制御部32から制御信号(光信号)が一定時間以上入力されなかった場合に、伝送経路の異常を検出する。第2伝送異常検出回路44は、異常の検出結果を選択回路47に入力する。 The second transmission abnormality detection circuit 44 detects abnormalities in the transmission path between the optical transmission circuit 34 and the second optical transmission circuit 42. Similar to the first transmission abnormality detection circuit 43, the second transmission abnormality detection circuit 44 detects an abnormality in the transmission path when, for example, a control signal (optical signal) is not input from the second control unit 32 for a certain period of time or longer. The second transmission abnormality detection circuit 44 inputs the abnormality detection result to the selection circuit 47.
第1開閉器45は、第1光伝送回路41から変換回路40への制御信号の入力を可能とする状態と、第1光伝送回路41から変換回路40への制御信号の入力を遮断した状態と、を切り替える。 The first switch 45 switches between a state in which a control signal can be input from the first optical transmission circuit 41 to the conversion circuit 40 and a state in which the input of a control signal from the first optical transmission circuit 41 to the conversion circuit 40 is blocked.
第2開閉器46は、第2光伝送回路42から変換回路40への制御信号の入力を可能とする状態と、第2光伝送回路42から変換回路40への制御信号の入力を遮断した状態と、を切り替える。 The second switch 46 switches between a state in which a control signal can be input from the second optical transmission circuit 42 to the conversion circuit 40 and a state in which the input of a control signal from the second optical transmission circuit 42 to the conversion circuit 40 is blocked.
第1開閉器45及び第2開閉器46は、例えば、一対の端子間を電気的に接続したオン状態により、制御信号を入力可能な状態とし、一対の端子間を開放したオフ状態により、制御信号の入力を遮断した状態とする。 The first switch 45 and the second switch 46 are, for example, in an ON state where a pair of terminals are electrically connected, allowing the input of a control signal, and in an OFF state where the pair of terminals are open, blocking the input of a control signal.
選択回路47は、第1伝送異常検出回路43及び第2伝送異常検出回路44の検出結果などを基に、第1開閉器45及び第2開閉器46の各状態の切り替えを制御する。換言すれば、選択回路47は、第1光伝送回路41から変換回路40に制御信号を入力可能とする状態と、第2光伝送回路42から変換回路40に制御信号を入力可能とする状態と、を選択的に切り替える。 The selection circuit 47 controls the switching of the states of the first switch 45 and the second switch 46 based on the detection results of the first transmission abnormality detection circuit 43 and the second transmission abnormality detection circuit 44. In other words, the selection circuit 47 selectively switches between a state in which a control signal can be input from the first optical transmission circuit 41 to the conversion circuit 40 and a state in which a control signal can be input from the second optical transmission circuit 42 to the conversion circuit 40.
選択回路47は、第1制御部31が運転系、第2制御部32が待機系である場合には、第1開閉器45を制御信号の入力を可能とする状態とし、第2開閉器46を制御信号の入力を遮断した状態とする。そして、選択回路47は、第1制御部31から制御信号が入力されている状態において、第1伝送異常検出回路43が伝送経路の異常を検出した際に、第1開閉器45を制御信号の入力を遮断した状態、第2開閉器46を制御信号の入力を可能とする状態にそれぞれ切り替える。 When the first control unit 31 is the operating system and the second control unit 32 is the standby system, the selection circuit 47 switches the first switch 45 to a state that allows the input of a control signal and switches the second switch 46 to a state that blocks the input of a control signal. When the first transmission abnormality detection circuit 43 detects an abnormality in the transmission path while a control signal is being input from the first control unit 31, the selection circuit 47 switches the first switch 45 to a state that blocks the input of a control signal and the second switch 46 to a state that allows the input of a control signal.
また、選択回路47は、第1伝送異常検出回路43が伝送経路の異常を検出した際に、第1開閉器45及び第2開閉器46の各状態の切り替えを行うとともに、伝送経路の異常の検出を制御装置14に送信する。伝送経路の異常の検出は、例えば、第2光伝送回路42から第2制御部32に送信する。但し、伝送経路の異常を検出された際にも、第1光伝送回路41が伝送経路の異常を送信可能である場合には、第1光伝送回路41から第1制御部31に送信してもよいし、第1光伝送回路41及び第2光伝送回路42の双方から送信してもよい。 Furthermore, when the first transmission abnormality detection circuit 43 detects an abnormality in the transmission path, the selection circuit 47 switches the states of the first switch 45 and the second switch 46 and transmits the detection of the abnormality in the transmission path to the control device 14. The detection of the abnormality in the transmission path is transmitted, for example, from the second optical transmission circuit 42 to the second control unit 32. However, even when an abnormality in the transmission path is detected, if the first optical transmission circuit 41 is capable of transmitting the abnormality in the transmission path, the transmission may be transmitted from the first optical transmission circuit 41 to the first control unit 31, or may be transmitted from both the first optical transmission circuit 41 and the second optical transmission circuit 42.
制御装置14は、複数の変換器20のいずれかにおいて伝送経路の異常が検出された際に、第1制御部31を待機系、第2制御部32を運転系に切り替える。また、制御装置14は、例えば、第1制御部31及び第2制御部32においても伝送経路の異常の検出を行う。第1制御部31及び第2制御部32は、例えば、各変換器20からフィードバック信号(光信号)が一定時間以上入力されなかった場合に、伝送経路の異常を検出し、上記と同様に運転系と待機系との切り替えを行う。 When a transmission path abnormality is detected in any of the multiple converters 20, the control device 14 switches the first control unit 31 to the standby system and the second control unit 32 to the operating system. The control device 14 also detects transmission path abnormalities in, for example, the first control unit 31 and the second control unit 32. For example, when a feedback signal (optical signal) is not input from each converter 20 for a certain period of time or longer, the first control unit 31 and the second control unit 32 detect a transmission path abnormality and switch between the operating system and the standby system in the same manner as above.
選択回路47は、第1制御部31が待機系、第2制御部32が運転系である場合には、第1開閉器45を制御信号の入力を遮断した状態とし、第2開閉器46を制御信号の入力を可能とする状態とする。選択回路47及び制御装置14は、以下、上記と同様の処理を行う。選択回路47は、換言すれば、第1制御部31が運転系の時には、第1光伝送回路41を用い、第2制御部32が運転系の時には、第2光伝送回路42を用いる。 When the first control unit 31 is the standby system and the second control unit 32 is the operating system, the selection circuit 47 sets the first switch 45 to a state that blocks the input of control signals and sets the second switch 46 to a state that allows the input of control signals. The selection circuit 47 and the control device 14 then perform the same processing as above. In other words, the selection circuit 47 uses the first optical transmission circuit 41 when the first control unit 31 is the operating system, and uses the second optical transmission circuit 42 when the second control unit 32 is the operating system.
これにより、電力変換装置10では、第1制御部31と各変換器20との間の伝送経路及び第2制御部32と各変換器20との間の伝送経路の一方に異常が発生した際にも、他方の伝送経路で主回路部12の運転を継続することができる。 As a result, in the power conversion device 10, even if an abnormality occurs in either the transmission path between the first control unit 31 and each converter 20 or the transmission path between the second control unit 32 and each converter 20, the main circuit unit 12 can continue to operate via the other transmission path.
電力変換装置10は、例えば、制御装置14の第1制御部31及び第2制御部32のそれぞれに対応する2つの光分配器16、18をさらに備える。 The power conversion device 10 further includes, for example, two optical distributors 16 and 18 corresponding to the first control unit 31 and the second control unit 32 of the control device 14, respectively.
光分配器16は、光ファイバケーブルを介して第1制御部31の光伝送回路33と接続される。光分配器16は、光伝送回路33と相互にデータを伝送する。また、光分配器16は、光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第1光伝送回路41と接続される。光分配器16は、複数の変換器20のそれぞれの第1光伝送回路41と相互にデータを伝送する。従って、第1制御部31は、光分配器16及び光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第1光伝送回路41と相互にデータを伝送する。換言すれば、第1制御部31は、光分配器16及び光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第1光伝送回路41と光通信を行う。 The optical distributor 16 is connected to the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 via an optical fiber cable. The optical distributor 16 transmits data to and from the optical transmission circuit 33. The optical distributor 16 is also connected to the first optical transmission circuit 41 of each of the multiple converters 20 via an optical fiber cable. The optical distributor 16 transmits data to and from the first optical transmission circuit 41 of each of the multiple converters 20. Therefore, the first control unit 31 transmits data to and from the first optical transmission circuit 41 of each of the multiple converters 20 via the optical distributor 16 and the optical fiber cable. In other words, the first control unit 31 performs optical communication with the first optical transmission circuit 41 of each of the multiple converters 20 via the optical distributor 16 and the optical fiber cable.
同様に、光分配器18は、光ファイバケーブルを介して第2制御部32の光伝送回路34と接続されるとともに、光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第2光伝送回路42と接続される。第2制御部32は、光分配器18及び光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第2光伝送回路42と相互にデータを伝送する。換言すれば、第2制御部32は、光分配器18及び光ファイバケーブルを介して複数の変換器20のそれぞれの第2光伝送回路42と光通信を行う。 Similarly, the optical distributor 18 is connected to the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 via an optical fiber cable, and is also connected to the second optical transmission circuits 42 of each of the multiple converters 20 via an optical fiber cable. The second control unit 32 transmits data to and from the second optical transmission circuits 42 of each of the multiple converters 20 via the optical distributor 18 and the optical fiber cable. In other words, the second control unit 32 performs optical communication with the second optical transmission circuits 42 of each of the multiple converters 20 via the optical distributor 18 and the optical fiber cable.
光分配器16は、第1制御部31から伝送された光信号を、各変換器20に対応する光ファイバケーブルによって、複数の変換器20のそれぞれに分配する。また、光分配器16は、複数の変換器20から伝送されたそれぞれの光信号のデータを1つの光信号のデータに合流させることによって、実質的にシリアルデータとし、第1制御部31に伝送する。 The optical distributor 16 distributes the optical signal transmitted from the first control unit 31 to each of the multiple converters 20 via an optical fiber cable corresponding to each converter 20. The optical distributor 16 also combines the data of each optical signal transmitted from the multiple converters 20 into a single optical signal, essentially converting it into serial data, which is then transmitted to the first control unit 31.
同様に、光分配器18は、第2制御部32から伝送された光信号を、各変換器20に対応する光ファイバケーブルによって、複数の変換器20のそれぞれに分配する。また、光分配器18は、複数の変換器20から伝送されたそれぞれの光信号のデータを1つの光信号のデータに合流させることによって、実質的にシリアルデータとし、第2制御部32に伝送する。 Similarly, the optical distributor 18 distributes the optical signal transmitted from the second control unit 32 to each of the multiple converters 20 via the optical fiber cable corresponding to each converter 20. The optical distributor 18 also combines the data of each optical signal transmitted from the multiple converters 20 into a single optical signal, essentially converting it into serial data, which is then transmitted to the second control unit 32.
光分配器16、18は、主回路部12の近傍に設置することができる。そのため、各光分配器16、18と各変換器20とを接続する光ファイバケーブルは、主回路部12内に敷設される程度の長さとすることができる。制御装置14は、主回路部12及び各光分配器16、18から十分離れた場所に設置することができる。制御装置14は、例えば、光分配器16、18及び主回路部12の設置場所とは異なる建屋や階などに設置される。 The optical distributors 16, 18 can be installed near the main circuit unit 12. Therefore, the optical fiber cables connecting each optical distributor 16, 18 and each converter 20 can be long enough to be laid within the main circuit unit 12. The control device 14 can be installed in a location sufficiently distant from the main circuit unit 12 and each optical distributor 16, 18. The control device 14 is installed, for example, in a building or on a different floor from the locations of the optical distributors 16, 18 and main circuit unit 12.
各光分配器16、18と各変換器20とを接続する光ファイバケーブルの長さは、各光分配器16、18と制御装置14とを接続する光ファイバケーブルの長さよりも十分短くすることができる。これにより、例えば、各変換器20の数に応じた複数の光ファイバケーブルを直接的に制御装置14に接続する場合と比べて、光ファイバケーブルの合計の長さを短くすることができる。これにより、コストの低減を図ることができる。 The length of the optical fiber cable connecting each optical distributor 16, 18 and each converter 20 can be made much shorter than the length of the optical fiber cable connecting each optical distributor 16, 18 and the control device 14. This makes it possible to shorten the total length of the optical fiber cables compared to, for example, connecting multiple optical fiber cables corresponding to the number of converters 20 directly to the control device 14. This allows for cost reductions.
但し、電力変換装置10は、必ずしも光分配器16、18を備えていなくてもよい。例えば、各変換器20の数に応じた複数の光ファイバケーブルを直接的に制御装置14に接続する構成としてもよい。このように、光分配器16、18は、必要に応じて設けられ、省略可能である。 However, the power conversion device 10 does not necessarily have to include optical distributors 16, 18. For example, it may be configured so that multiple optical fiber cables corresponding to the number of converters 20 are directly connected to the control device 14. In this way, the optical distributors 16, 18 are provided as needed and can be omitted.
光伝送回路33は、例えば、第1制御部33の他の部分で生成されたシリアルデータを光信号に変換し、光ファイバケーブル及び光分配器16を介して主回路部12に伝送する。光伝送回路34は、例えば、第2制御部32の他の部分で生成されたシリアルデータを光信号に変換し、光ファイバケーブル及び光分配器18を介して主回路部12に伝送する。シリアルデータは、各変換器20に対応する制御信号を含んでいる。 The optical transmission circuit 33 converts, for example, serial data generated in another part of the first control unit 33 into an optical signal and transmits it to the main circuit unit 12 via the optical fiber cable and optical distributor 16. The optical transmission circuit 34 converts, for example, serial data generated in another part of the second control unit 32 into an optical signal and transmits it to the main circuit unit 12 via the optical fiber cable and optical distributor 18. The serial data includes control signals corresponding to each converter 20.
また、光伝送回路33は、主回路部12から受信した光信号を電気信号に変換して、第1制御部33の他の部分に供給する。光伝送回路34は、主回路部12から受信した光信号を電気信号に変換して、第2制御部32の他の部分に供給する。第1制御部31及び第2制御部32の他の部分では、次の制御信号を生成するための処理等を実行する。 In addition, the optical transmission circuit 33 converts the optical signal received from the main circuit unit 12 into an electrical signal and supplies it to other parts of the first control unit 33. The optical transmission circuit 34 converts the optical signal received from the main circuit unit 12 into an electrical signal and supplies it to other parts of the second control unit 32. Other parts of the first control unit 31 and the second control unit 32 perform processing to generate the next control signal, etc.
光分配器16は、例えば、複数の変換器20から送信されたそれぞれの光信号のデータを1つの光信号のデータに合流させることによって、実質的にシリアルデータとし、第1制御部31の光伝送回路33に送信する。同様に、光分配器18は、例えば、複数の変換器20から送信されたそれぞれの光信号のデータを1つの光信号のデータに合流させることによって、実質的にシリアルデータとし、第2制御部32の光伝送回路34に送信する。電力変換装置10は、例えば、光分配器16、18を中心とするスター型の通信方式を採用している。光分配器16、18は、換言すれば、中継器である。光分配器16、18は、例えば、スターカプラなどに置き換えてもよい。 The optical distributor 16, for example, combines the data of each optical signal transmitted from the multiple converters 20 into a single optical signal, thereby converting it into substantially serial data, and transmits it to the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31. Similarly, the optical distributor 18, for example, combines the data of each optical signal transmitted from the multiple converters 20 into a single optical signal, thereby converting it into substantially serial data, and transmits it to the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32. The power conversion device 10 employs, for example, a star-type communication system centered around the optical distributors 16 and 18. The optical distributors 16 and 18 are, in other words, repeaters. The optical distributors 16 and 18 may be replaced with, for example, star couplers.
図2は、第1の実施形態に係る光伝送回路及び第1光伝送回路の一例を模式的に表すブロック図である。
図2は、第1制御部31の光伝送回路33及び各変換器20の第1光伝送回路41の一例を模式的に表している。なお、第2制御部32の光伝送回路34の構成は、第1制御部31の光伝送回路33の構成と実質的に同じであり、各変換器20の第2光伝送回路42の構成は、第1光伝送回路41の構成と実質的に同じであるから、光伝送回路34及び第2光伝送回路42の構成についての具体的な説明は省略する。
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an example of the optical transmission circuit and the first optical transmission circuit according to the first embodiment.
2 schematically shows an example of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 and the first optical transmission circuit 41 of each converter 20. Note that the configuration of the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 is substantially the same as the configuration of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31, and the configuration of the second optical transmission circuit 42 of each converter 20 is substantially the same as the configuration of the first optical transmission circuit 41, so a detailed description of the configurations of the optical transmission circuit 34 and the second optical transmission circuit 42 will be omitted.
図2に表したように、各変換器20の第1光伝送回路41は、例えば、発光素子50と、光ドライバ51と、送信バッファ52と、受光素子53と、受信アンプ54と、受信バッファ55と、自装置送信要求検出回路56と、を有する。 As shown in FIG. 2, the first optical transmission circuit 41 of each converter 20 includes, for example, a light-emitting element 50, an optical driver 51, a transmission buffer 52, a light-receiving element 53, a reception amplifier 54, a reception buffer 55, and a device-specific transmission request detection circuit 56.
送信バッファ52には、変換器20内で生成された所定の信号が送信データとして入力される。送信バッファ52には、例えば、変換回路40から回収したフィードバック信号が送信データとして入力される。送信バッファ52は、入力された送信データを一時的に記憶し、光ドライバ51に入力する。 A specific signal generated within the converter 20 is input to the transmit buffer 52 as transmit data. For example, a feedback signal recovered from the conversion circuit 40 is input to the transmit buffer 52 as transmit data. The transmit buffer 52 temporarily stores the input transmit data and inputs it to the optical driver 51.
光ドライバ51は、送信バッファ52から入力された送信データに応じて発光素子50の発光及び発光の停止を切り替えることにより、発光素子50による光信号の出力を駆動する。 The optical driver 51 drives the output of an optical signal by the light-emitting element 50 by switching the light-emitting element 50 on and off depending on the transmission data input from the transmission buffer 52.
発光素子50は、光ファイバケーブルを介して光分配器16と接続され、光ドライバ51の駆動に基づいて送信データに応じた光信号を光分配器16に出力する。発光素子50は、例えば、上記のように、フィードバック信号に応じた光信号を光分配器16に出力する。 The light-emitting element 50 is connected to the optical distributor 16 via an optical fiber cable, and outputs an optical signal corresponding to the transmission data to the optical distributor 16 based on the drive of the optical driver 51. The light-emitting element 50 outputs an optical signal corresponding to the feedback signal to the optical distributor 16, for example, as described above.
受光素子53は、光ファイバケーブルを介して光分配器16と接続され、光分配器16から入力された光信号を電気信号に変換して受信アンプ54に入力する。 The light receiving element 53 is connected to the optical splitter 16 via an optical fiber cable, converts the optical signal input from the optical splitter 16 into an electrical signal, and inputs it to the receiving amplifier 54.
受信アンプ54は、受光素子53から入力された電気信号を増幅することにより、受光素子53から入力された電気信号を基の制御信号に復元し、復元した制御信号を受信バッファ55に入力する。 The receiving amplifier 54 amplifies the electrical signal input from the light receiving element 53, thereby restoring the electrical signal input from the light receiving element 53 to the original control signal, and inputs the restored control signal to the receiving buffer 55.
受信バッファ55は、受信アンプ54から入力された制御信号を一時的に記憶し、記憶した制御信号を変換回路40に入力するとともに、自装置送信要求検出回路56に入力する。 The receiving buffer 55 temporarily stores the control signal input from the receiving amplifier 54, and inputs the stored control signal to the conversion circuit 40 and the device's own transmission request detection circuit 56.
変換回路40は、入力された制御信号に基づいて複数のスイッチング素子を駆動する。これにより、第1制御部31から送信された制御信号に基づいて、変換回路40による電力の変換が制御される。 The conversion circuit 40 drives multiple switching elements based on the input control signal. This controls the power conversion by the conversion circuit 40 based on the control signal sent from the first control unit 31.
自装置送信要求検出回路56は、受信バッファ55から入力された制御信号を基に、第1制御部31から自身の変換器20に対して送信データの送信が要求されているか否かの検出を行う。自装置送信要求検出回路56は、送信データの送信が要求されていないことを検出した場合に、発光素子50に対する送信イネーブルをオフし、発光素子50からの光信号の出力を禁止する。そして、自装置送信要求検出回路56は、送信データの送信が要求されたことを検出した場合に、発光素子50に対する送信イネーブルをオンし、発光素子50からの光信号の出力を許可する。 The device's own transmission request detection circuit 56 detects whether the first control unit 31 is requesting its own converter 20 to transmit transmission data, based on the control signal input from the receive buffer 55. If the device's own transmission request detection circuit 56 detects that transmission of transmission data is not being requested, it turns off the transmission enable for the light-emitting element 50 and prohibits the output of an optical signal from the light-emitting element 50. If the device's own transmission request detection circuit 56 detects that transmission of transmission data has been requested, it turns on the transmission enable for the light-emitting element 50 and permits the output of an optical signal from the light-emitting element 50.
自装置送信要求検出回路56は、例えば、送信データの送信が要求されたことを検出した場合に、発光素子50に対する送信イネーブルを所定期間オンし、所定期間の経過に応じて送信イネーブルをオンからオフに切り替える。所定期間は、例えば、送信データのデータ長などに応じて任意に変化させてもよい。 For example, when the device's own transmission request detection circuit 56 detects that transmission of transmission data has been requested, it turns on the transmission enable for the light-emitting element 50 for a predetermined period of time, and switches the transmission enable from on to off after the predetermined period has elapsed. The predetermined period may be changed arbitrarily depending on, for example, the data length of the transmission data.
このように、自装置送信要求検出回路56は、受信バッファ55から入力された制御信号を基に、発光素子50からの光信号の出力を禁止した状態と、発光素子50からの光信号の出力を許可した状態と、を切り替える。 In this way, the device's own transmission request detection circuit 56 switches between a state in which the output of an optical signal from the light-emitting element 50 is prohibited and a state in which the output of an optical signal from the light-emitting element 50 is permitted, based on the control signal input from the receiving buffer 55.
発光素子50は、送信イネーブルがオンの時(光信号の出力が許可されている時)に光信号の出力を行い、送信イネーブルがオフの時(光信号の出力が禁止されている時)には光信号の出力を行わないようにする。なお、送信データは、予め送信バッファ52に記憶させておいてもよいし、送信要求の受信に応じて生成してもよい。 The light-emitting element 50 outputs an optical signal when the transmission enable is on (when the output of an optical signal is permitted), and does not output an optical signal when the transmission enable is off (when the output of an optical signal is prohibited). The transmission data may be stored in advance in the transmission buffer 52, or may be generated in response to the reception of a transmission request.
第1制御部31は、複数の変換器20に対して送信データの送信を時間的にずらして順次要求する。複数の変換器20は、送信要求の受信に応じて光信号を光分配器16に送信する。これにより、光分配器16には、複数の変換器20のそれぞれから送信された光信号が、時間的にずらして順次入力される。従って、上記のように、複数の変換器20のそれぞれから送信された光信号が、光分配器16によって1つの光信号に合流され、実質的にシリアルデータとなって第1制御部31の光伝送回路33に送信される。 The first control unit 31 sequentially requests the multiple converters 20 to transmit transmission data at different times. In response to receiving the transmission requests, the multiple converters 20 transmit optical signals to the optical distributor 16. As a result, the optical signals transmitted from each of the multiple converters 20 are input to the optical distributor 16 at different times. Therefore, as described above, the optical signals transmitted from each of the multiple converters 20 are combined into a single optical signal by the optical distributor 16, and are transmitted as essentially serial data to the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31.
また、第1光伝送回路41は、第1制御部31からの送信要求に応じて送信データの送信を行う際に、発光素子50の点検を行うためのテストパターンを送信データに続けて送信する。第1光伝送回路41は、例えば、送信データの後に、一定期間のテストパターンを続けて送信する。なお、テストパターンは、送信データの送信毎に毎回送信してもよいし、所定のタイミングでのみ送信してもよい。テストパターンは、例えば、第1制御部31から送信データとテストパターンとの送信が要求された際に送信してもよい。 Furthermore, when transmitting transmission data in response to a transmission request from the first control unit 31, the first optical transmission circuit 41 transmits a test pattern for inspecting the light-emitting element 50 following the transmission data. The first optical transmission circuit 41, for example, transmits a test pattern for a certain period of time following the transmission data. The test pattern may be transmitted every time transmission data is transmitted, or may be transmitted only at predetermined times. The test pattern may be transmitted, for example, when the first control unit 31 requests transmission of the transmission data and the test pattern.
図2に表したように、第1制御部31の光伝送回路33は、例えば、発光素子60と、光ドライバ61と、送信バッファ62と、受光素子63と、受信アンプ64と、受信バッファ65と、テストパターン検出器66と、を有する。 As shown in FIG. 2, the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 includes, for example, a light-emitting element 60, an optical driver 61, a transmission buffer 62, a light-receiving element 63, a reception amplifier 64, a reception buffer 65, and a test pattern detector 66.
送信バッファ62には、第1制御部33の他の部分で生成された制御信号が送信データとして入力される。送信バッファ62は、入力された送信データを一時的に記憶し、光ドライバ61に入力する。 Control signals generated by other parts of the first control unit 33 are input to the transmission buffer 62 as transmission data. The transmission buffer 62 temporarily stores the input transmission data and inputs it to the optical driver 61.
光ドライバ61は、送信バッファ62から入力された送信データに応じて発光素子60の発光及び発光の停止を切り替えることにより、発光素子60による光信号の出力を駆動する。 The optical driver 61 drives the output of an optical signal by the light-emitting element 60 by switching the light-emitting element 60 on and off depending on the transmission data input from the transmission buffer 62.
発光素子60は、光ファイバケーブルを介して光分配器16と接続され、光ドライバ61の駆動に基づいて送信データに応じた光信号を光分配器16に出力する。発光素子60は、例えば、上記のように、制御信号に応じた光信号を光分配器16に出力する。これにより、第1制御部31の光伝送回路33の発光素子60から出力された光信号(制御信号)が、光分配器16を介して各変換器20の第1光伝送回路41の受光素子53に入力される。 The light-emitting element 60 is connected to the optical distributor 16 via an optical fiber cable and outputs an optical signal corresponding to the transmission data to the optical distributor 16 based on the drive of the optical driver 61. The light-emitting element 60 outputs an optical signal corresponding to the control signal to the optical distributor 16, for example, as described above. As a result, the optical signal (control signal) output from the light-emitting element 60 of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 is input to the light-receiving element 53 of the first optical transmission circuit 41 of each converter 20 via the optical distributor 16.
受光素子63は、光ファイバケーブルを介して光分配器16と接続され、光分配器16から入力された光信号を受信する。これにより、各変換器20の第1光伝送回路41の発光素子50から出力された光信号(例えばフィードバック信号)が、光分配器16を介して第1制御部31の光伝送回路33の受光素子63に入力される。受光素子63は、光分配器16から入力された光信号を電気信号に変換して受信アンプ64に入力する。 The light receiving element 63 is connected to the optical distributor 16 via an optical fiber cable and receives the optical signal input from the optical distributor 16. As a result, the optical signal (e.g., a feedback signal) output from the light emitting element 50 of the first optical transmission circuit 41 of each converter 20 is input to the light receiving element 63 of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 via the optical distributor 16. The light receiving element 63 converts the optical signal input from the optical distributor 16 into an electrical signal and inputs it to the receiving amplifier 64.
受信アンプ64は、受光素子63から入力された電気信号を増幅することにより、受光素子63から入力された電気信号を基の信号(例えばフィードバック信号)に復元し、復元した信号を受信バッファ65に入力する。 The receiving amplifier 64 amplifies the electrical signal input from the light receiving element 63, thereby restoring the electrical signal input from the light receiving element 63 to the original signal (e.g., a feedback signal), and inputs the restored signal to the receiving buffer 65.
受信バッファ65は、受信アンプ64から入力された信号を一時的に記憶し、記憶した信号を第1制御部33の他の部分(例えば制御信号の生成を行う回路)に入力するとともに、テストパターン検出器66に入力する。 The receiving buffer 65 temporarily stores the signal input from the receiving amplifier 64, and inputs the stored signal to other parts of the first control unit 33 (for example, the circuit that generates the control signal), as well as to the test pattern detector 66.
第1制御部31は、前述のように、例えば、上位のコントローラなどから入力される指令値、及び各変換器20から受信したフィードバック信号を基に、各変換器20のそれぞれに対応する複数の制御信号を生成し、生成した複数の制御信号を対応する変換器20に入力することにより、各変換器20の動作を制御する。 As described above, the first control unit 31 generates multiple control signals corresponding to each converter 20 based on, for example, command values input from a higher-level controller and feedback signals received from each converter 20, and controls the operation of each converter 20 by inputting the generated multiple control signals to the corresponding converter 20.
テストパターン検出器66は、受信バッファ65から入力された信号を基に、各変換器20の第1光伝送回路41から送信されたテストパターンの検出を行い、検出したテストパターンを基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の点検を行う。換言すれば、テストパターン検出器66は、検出したテストパターンを基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。 The test pattern detector 66 detects the test pattern transmitted from the first optical transmission circuit 41 of each converter 20 based on the signal input from the receiving buffer 65, and inspects the light-emitting element 50 provided in the converter 20 that is the source of transmission based on the detected test pattern. In other words, the test pattern detector 66 detects deterioration of the light-emitting element 50 provided in the converter 20 that is the source of transmission based on the detected test pattern.
図3は、第1の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図3は、第1制御部31の光伝送回路33及び各変換器20の第1光伝送回路41の動作の一例を模式的に表している。なお、第2制御部32の光伝送回路34及び各変換器20の第2光伝送回路42の動作は、第1制御部31の光伝送回路33及び各変換器20の第1光伝送回路41の動作と実質的に同じであるから、具体的な説明は省略する。
FIG. 3 is a timing chart schematically illustrating an example of the operation of the power conversion device according to the first embodiment.
3 schematically shows an example of the operation of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 and the first optical transmission circuit 41 of each converter 20. Note that the operation of the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 and the second optical transmission circuit 42 of each converter 20 is substantially the same as the operation of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 and the first optical transmission circuit 41 of each converter 20, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
図3に表したように、第1制御部31は、複数の変換器20に対して送信データの送信を時間的にずらして順次要求する。送信データの送信要求は、例えば、複数の変換器20を識別するための識別情報を含む。各変換器20は、送信要求に含まれる識別情報を基に、自身に対する送信要求であるか否かを判定する。 As shown in FIG. 3, the first control unit 31 sequentially requests the multiple converters 20 to transmit transmission data at different times. The transmission request for transmission data includes, for example, identification information for identifying the multiple converters 20. Each converter 20 determines whether the transmission request is directed to itself based on the identification information included in the transmission request.
各変換器20は、自身に対する送信要求の受信に応じて送信データを第1制御部31に送信するとともに、テストパターンを送信データに続けて第1制御部31に送信する。各変換器20のそれぞれから光信号となって送信された送信データは、光分配器16によって1つの光信号に合流され、実質的にシリアルデータとなって第1制御部31の光伝送回路33に送信される。 Each converter 20 transmits transmission data to the first control unit 31 in response to receiving a transmission request addressed to itself, and also transmits a test pattern to the first control unit 31 following the transmission data. The transmission data transmitted as optical signals from each converter 20 is combined into a single optical signal by the optical distributor 16, and is transmitted as essentially serial data to the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31.
図4は、第1の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図4は、所定の変換器20において、自装置送信要求検出回路56から発光素子50に入力される送信イネーブルと、送信バッファ52に入力される送信信号と、送信信号に基づいて発光素子50から出力される光出力信号と、第1制御部31の受光素子63で受信された光受信信号と、光受信信号に基づいて受信アンプ64から出力される受信信号と、のそれぞれの一例を表している。また、図4は、初期状態における各信号と、経年劣化状態における各信号と、の一例を表している。
FIG. 4 is a timing chart schematically illustrating an example of the operation of the power conversion device according to the first embodiment.
4 shows examples of the transmission enable input from the device's own transmission request detection circuit 56 to the light-emitting element 50, the transmission signal input to the transmission buffer 52, the optical output signal output from the light-emitting element 50 based on the transmission signal, the optical reception signal received by the light-receiving element 63 of the first control unit 31, and the reception signal output from the reception amplifier 64 based on the optical reception signal in a given converter 20. Also, FIG. 4 shows examples of each signal in an initial state and each signal in an aged deterioration state.
図4に表したように、第1制御部31から所定の変換器20に対して送信データの送信が要求されると、送信データの送信要求が自装置送信要求検出回路56によって検出され、送信バッファ52に所定の送信信号が入力されるとともに、発光素子50に対する送信イネーブルがオフからオンに切り替えられる。送信信号は、送信データを表す信号と、送信データに続けて設けられたテストパターンを表す信号と、を含む。 As shown in FIG. 4, when the first control unit 31 requests a specific converter 20 to transmit transmission data, the transmission request for transmission data is detected by the device's own transmission request detection circuit 56, a specific transmission signal is input to the transmission buffer 52, and the transmission enable for the light-emitting element 50 is switched from off to on. The transmission signal includes a signal representing the transmission data and a signal representing a test pattern provided following the transmission data.
送信イネーブルがオンに切り替わると、光ドライバ51の駆動に基づいて、送信バッファ52に入力された送信信号に応じた光出力信号が、発光素子50から出力される。これにより、送信データ及びテストパターンが第1制御部31に送信される。 When the transmit enable is switched on, an optical output signal corresponding to the transmit signal input to the transmit buffer 52 is output from the light-emitting element 50 based on the drive of the optical driver 51. This causes the transmit data and test pattern to be sent to the first control unit 31.
なお、光出力信号は、安定した出力となるまでに時間がかかる場合がある。換言すれば、発光素子50の発光量は、安定した光量となるまでに時間がかかる場合がある。このため、光出力信号は、送信イネーブルのオンのタイミングから徐々に大きくなって所定の出力となる。発光素子50の発光量は、送信イネーブルのオンのタイミングから徐々に大きくなって所定の光量となる。 Note that it may take time for the optical output signal to stabilize. In other words, it may take time for the light emission amount of the light-emitting element 50 to stabilize. For this reason, the optical output signal gradually increases from the timing when the transmission enable is turned on until it reaches a predetermined output. The light emission amount of the light-emitting element 50 gradually increases from the timing when the transmission enable is turned on until it reaches a predetermined light amount.
送信データは、例えば、パルス状の信号である。送信データは、例えば、発光素子50の発光及び発光素子50の発光の停止によってデジタル値の「0」及び「1」を表すデジタル信号である。送信データは、例えば、フィードバック信号の内容をデジタル信号によって表す。 The transmission data is, for example, a pulsed signal. The transmission data is, for example, a digital signal that represents the digital values "0" and "1" by the emission of the light-emitting element 50 and the cessation of emission of the light-emitting element 50. The transmission data represents, for example, the contents of the feedback signal as a digital signal.
テストパターンは、例えば、所定の周期でオン、オフを繰り返すパルス状の信号である。テストパターンは、図4に表したように、発光素子50の光量を徐々に低下させる信号である。第1光伝送回路41(自装置送信要求検出回路56)は、例えば、テストパターンの送信中に発光素子50に対する送信イネーブルをオンからオフに切り替える。送信イネーブルをオンからオフに切り替えると、発光素子50の光量は、急激には低下せず、徐々に低下する。これにより、発光素子50の光量を徐々に低下させるテストパターンを送信することができる。 The test pattern is, for example, a pulsed signal that repeatedly turns on and off at a predetermined cycle. As shown in Figure 4, the test pattern is a signal that gradually reduces the light output of the light-emitting element 50. The first optical transmission circuit 41 (own device transmission request detection circuit 56) switches the transmission enable for the light-emitting element 50 from on to off, for example, while transmitting the test pattern. When the transmission enable is switched from on to off, the light output of the light-emitting element 50 does not decrease suddenly, but gradually. This makes it possible to transmit a test pattern that gradually reduces the light output of the light-emitting element 50.
但し、発光素子50の光量を徐々に低下させるテストパターンの送信方法は、上記に限定されるものではない。例えば、テストパターンの送信中に発光素子50に印加する電圧を徐々に低下させることによって、発光素子50の光量を徐々に低下させてもよい。テストパターンの送信方法は、発光素子50の光量を徐々に低下させることが可能な任意の方法でよい。 However, the method of transmitting a test pattern that gradually reduces the light output of the light-emitting element 50 is not limited to the above. For example, the light output of the light-emitting element 50 may be gradually reduced by gradually reducing the voltage applied to the light-emitting element 50 while the test pattern is being transmitted. The method of transmitting a test pattern may be any method that can gradually reduce the light output of the light-emitting element 50.
第1制御部31は、前述のように、受光素子63によって受信された送信データを基に、対応する変換器20の制御信号の生成を行う。第1制御部31は、例えば、デジタル信号の送信データを基に、フィードバック信号などの内容の認識を行う。 As described above, the first control unit 31 generates a control signal for the corresponding converter 20 based on the transmission data received by the light-receiving element 63. The first control unit 31 recognizes the content of the feedback signal, etc., based on the transmission data, which is, for example, a digital signal.
図4に表したように、変換器20の発光素子50から出力される光出力信号は、経年劣化によって徐々に低下する。このため、発光素子50の光量を徐々に低下させるテストパターンを送信した場合、第1制御部31の光伝送回路33の受光素子63によって受信されるテストパターンの受信期間は、発光素子50の経年劣化による光出力信号の低下に応じて短くなる。 As shown in FIG. 4, the optical output signal output from the light-emitting element 50 of the converter 20 gradually decreases due to deterioration over time. Therefore, when a test pattern that gradually decreases the light output of the light-emitting element 50 is transmitted, the reception period of the test pattern received by the light-receiving element 63 of the optical transmission circuit 33 of the first control unit 31 becomes shorter in accordance with the decrease in the optical output signal due to deterioration of the light-emitting element 50 over time.
テストパターン検出器66は、上記のテストパターンの受信期間の変化を基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。テストパターン検出器66は、テストパターンの受信期間が、所定時間以下となった際に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化を検出する。テストパターン検出器66は、例えば、テストパターンの受信期間に対して複数の閾値を設定し、テストパターンの受信期間の長さに応じて発光素子50の劣化具合を段階的に検出してもよい。 The test pattern detector 66 detects deterioration of the light-emitting element 50 provided in the transmitting converter 20 based on changes in the reception period of the test pattern. The test pattern detector 66 detects deterioration of the light-emitting element 50 provided in the transmitting converter 20 when the reception period of the test pattern falls below a predetermined time. The test pattern detector 66 may, for example, set multiple thresholds for the reception period of the test pattern and detect the degree of deterioration of the light-emitting element 50 in stages depending on the length of the reception period of the test pattern.
第1制御部31は、例えば、テストパターン検出器66によって複数の変換器20のいずれかの発光素子50の劣化が検出された際に、該当する変換器20の発光素子50の劣化の検出の報知を行う。第1制御部31(制御装置14)は、例えば、表示部(図示は省略)を有し、該当する変換器20の発光素子50の劣化の検出を表示部に表示することにより、該当する変換器20の発光素子50の劣化の検出の報知を行う。これにより、所定の変換器20の発光素子50の劣化の検出を作業員などに適切に知らせることができる。 For example, when the test pattern detector 66 detects deterioration of the light-emitting element 50 of one of the multiple converters 20, the first control unit 31 notifies the user of the detected deterioration of the light-emitting element 50 of the corresponding converter 20. The first control unit 31 (control device 14) has, for example, a display unit (not shown), and notifies the user of the detected deterioration of the light-emitting element 50 of the corresponding converter 20 by displaying the detected deterioration of the light-emitting element 50 of the corresponding converter 20 on the display unit. This allows the user to appropriately notify workers and others of the detected deterioration of the light-emitting element 50 of a specific converter 20.
但し、発光素子50の劣化の検出の報知の態様は、上記に限るものではない。例えば、スマートフォンやタブレット端末など、作業員などが携帯する携帯端末に情報を送信し、携帯端末の表示部に表示することにより、発光素子50の劣化の検出を報知してもよい。発光素子50の劣化の検出の報知の態様は、発光素子50の劣化の検出を作業員などに対して適切に報知可能な任意の態様でよい。 However, the manner in which the degradation of the light-emitting element 50 is not limited to the above. For example, the degradation of the light-emitting element 50 may be notified by sending information to a mobile device carried by a worker, such as a smartphone or tablet, and displaying the information on the display unit of the mobile device. The degradation of the light-emitting element 50 may be notified in any manner that can appropriately notify a worker, etc. of the degradation of the light-emitting element 50.
制御装置14は、例えば、発光素子50の劣化の検出の情報を記憶し、作業員などの操作に基づいて、表示部などに発光素子50の劣化の検出を表示するようにしてもよい。制御装置14は、必ずしも発光素子50の劣化の検出に応じて自動的に発光素子50の劣化の検出の報知を行わなくてもよい。 The control device 14 may, for example, store information on the detection of deterioration of the light-emitting element 50, and display the detection of deterioration of the light-emitting element 50 on a display unit or the like based on the operation of an operator or the like. The control device 14 does not necessarily have to automatically notify the detection of deterioration of the light-emitting element 50 in response to the detection of deterioration of the light-emitting element 50.
また、制御装置14は、例えば、第1制御部31及び第2制御部32の運転系において所定の変換器20の発光素子50の劣化が検出された際に、第1制御部31及び第2制御部32の運転系及び待機系の切り替えを行ってもよい。 Furthermore, the control device 14 may switch between the operating system and standby system of the first control unit 31 and the second control unit 32, for example, when deterioration of the light-emitting element 50 of a specific converter 20 is detected in the operating system of the first control unit 31 and the second control unit 32.
このように、本実施形態に係る電力変換装置10では、主回路部12が、光信号を出力して制御装置14と光通信を行うための発光素子50を有し、所定の送信データを発光素子50から制御装置14に送信する際に、発光素子50の点検を行うためのテストパターンを送信データに続けて送信する。テストパターンは、発光素子50の光量を徐々に低下させる信号であり、制御装置14は、テストパターンの受信期間が、所定時間以下となった際に、発光素子50の劣化を検出する。 As such, in the power conversion device 10 according to this embodiment, the main circuit unit 12 has a light-emitting element 50 that outputs an optical signal to perform optical communication with the control device 14, and when predetermined transmission data is transmitted from the light-emitting element 50 to the control device 14, a test pattern for inspecting the light-emitting element 50 is transmitted following the transmission data. The test pattern is a signal that gradually reduces the light output of the light-emitting element 50, and the control device 14 detects deterioration of the light-emitting element 50 when the period for which the test pattern is received becomes equal to or shorter than a predetermined time.
これにより、本実施形態に係る電力変換装置10では、例えば、主回路部12に光量測定器を接続して発光素子50の光量を逐一測定する手間などを抑制することができる。本実施形態に係る電力変換装置10では、主回路部12の課電中に発光素子50の劣化の検出を行うことができる。従って、本実施形態に係る電力変換装置10では、光通信に用いられる発光素子50の点検をより効率よく行うことができる。 As a result, the power conversion device 10 according to this embodiment can reduce the effort required to connect a light intensity meter to the main circuit unit 12 and measure the light intensity of the light-emitting element 50 one by one. The power conversion device 10 according to this embodiment can detect deterioration of the light-emitting element 50 while power is being applied to the main circuit unit 12. Therefore, the power conversion device 10 according to this embodiment can more efficiently inspect the light-emitting element 50 used in optical communications.
また、本実施形態に係る電力変換装置10では、例えば、定期点検の際に、劣化の検出された発光素子50の点検や交換などの保守のみを少なくとも行えばよく、複数の発光素子50の全ての点検を行う手間などを省くことができる。従って、主回路部12が複数の発光素子50を有する場合にも、例えば、光量測定器を接続することにより、複数の変換器20のそれぞれに設けられた複数の発光素子50の光量を逐一測定し、複数の発光素子50の点検を行う場合などと比べて、複数の発光素子50の点検にかかる手間を抑制することができる。例えば、一回の点検に必要となる時間を短くすることもできる。 Furthermore, with the power conversion device 10 according to this embodiment, for example, during periodic inspections, it is only necessary to perform maintenance such as inspection and replacement of light-emitting elements 50 that have been detected to be degraded, eliminating the need to inspect all of the multiple light-emitting elements 50. Therefore, even when the main circuit unit 12 has multiple light-emitting elements 50, the effort required to inspect the multiple light-emitting elements 50 can be reduced compared to, for example, connecting a light intensity meter to measure the light intensity of the multiple light-emitting elements 50 provided in each of the multiple converters 20 one by one and inspecting the multiple light-emitting elements 50. For example, the time required for a single inspection can also be shortened.
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る光伝送回路の一例を模式的に表すブロック図である。
図5は、第2制御部32の光伝送回路34の一例を模式的に表している。なお、上記第1の実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating an example of an optical transmission circuit according to the second embodiment.
5 is a schematic diagram of an example of the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32. Components that are substantially the same in function and configuration as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.
図5に表したように、この例において、第2制御部32の光伝送回路34は、光量測定器67をさらに有する。この例において、受光素子63は、光分配器16を介して各変換器20から入力された光信号を電気信号に変換して受信アンプ64に入力するとともに、光量測定器67に入力する。 As shown in FIG. 5, in this example, the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 further includes a light quantity meter 67. In this example, the light receiving element 63 converts the optical signal input from each converter 20 via the optical distributor 16 into an electrical signal, which is input to the receiving amplifier 64 and the light quantity meter 67.
光量測定器67は、受光素子63から入力された電気信号を基に、変換器20の発光素子50の光量(光パワー)の測定を行う。光量測定器67は、例えば、変換器20の発光素子50の光量の平均値を測定する。光量測定器67は、例えば、変換器20の発光素子50から出力されるパルス状の光信号の光量の平均値を測定する。 The light quantity meter 67 measures the light quantity (optical power) of the light-emitting element 50 of the converter 20 based on the electrical signal input from the light-receiving element 63. The light quantity meter 67 measures, for example, the average light quantity of the light-emitting element 50 of the converter 20. The light quantity meter 67 measures, for example, the average light quantity of the pulsed optical signal output from the light-emitting element 50 of the converter 20.
光量測定器67は、例えば、変換器20の発光素子50の光量のピーク値を測定してもよい。但し、ピーク値(ピークパワー)を検出する方式は、高速で検出し、処理する必要があり、装置の複雑化や高額化の要因となってしまう虞がある。上記のように、発光素子50の光量の平均値を測定する構成とすることにより、装置の複雑化や高額化を抑制しつつ、発光素子50の光量を適切に測定することができる。 The light intensity meter 67 may, for example, measure the peak value of the light intensity of the light-emitting element 50 of the converter 20. However, methods that detect peak values (peak power) require high-speed detection and processing, which may result in increased complexity and cost of the device. As described above, by configuring the device to measure the average light intensity of the light-emitting element 50, it is possible to appropriately measure the light intensity of the light-emitting element 50 while minimizing the device's complexity and cost.
光量測定器67は、測定した発光素子50の光量を基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の点検を行う。換言すれば、光量測定器67は、測定した発光素子50の光量を基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。光量測定器67は、測定した発光素子50の光量が、所定値以下となった際に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化を検出する。 The light quantity meter 67 inspects the light-emitting element 50 installed in the transmitter converter 20 based on the measured light quantity of the light-emitting element 50. In other words, the light quantity meter 67 detects deterioration of the light-emitting element 50 installed in the transmitter converter 20 based on the measured light quantity of the light-emitting element 50. The light quantity meter 67 detects deterioration of the light-emitting element 50 installed in the transmitter converter 20 when the measured light quantity of the light-emitting element 50 falls below a predetermined value.
図6は、第2の実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図6は、第2制御部32の光伝送回路34及び各変換器20の第2光伝送回路42の動作の一例を模式的に表している。
FIG. 6 is a timing chart schematically illustrating an example of the operation of the power conversion device according to the second embodiment.
FIG. 6 schematically illustrates an example of the operation of the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 and the second optical transmission circuit 42 of each converter 20.
第2制御部32は、待機系である際に、図6に表したように、光量測定用の信号の送信を複数の変換器20に対して要求する。第2制御部32の光伝送回路34から出力された光量測定用の信号の送信要求は、光分配器18を介して複数の変換器20のそれぞれの第2光伝送回路42に入力される。光量測定用の信号の送信要求は、例えば、複数の変換器20を識別するための識別情報を含む。各変換器20は、送信要求に含まれる識別情報を基に、自身に対する送信要求であるか否かを判定する。 When in standby mode, the second control unit 32 requests the multiple converters 20 to send signals for measuring light intensity, as shown in FIG. 6. The transmission request for the signal for measuring light intensity output from the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 is input to the second optical transmission circuit 42 of each of the multiple converters 20 via the optical distributor 18. The transmission request for the signal for measuring light intensity includes, for example, identification information for identifying the multiple converters 20. Each converter 20 determines whether the transmission request is directed to itself based on the identification information included in the transmission request.
各変換器20は、自身に対する光量測定用の信号の送信要求を受信したことに応じて、第2制御部32に対応する第2光伝送回路42の発光素子50から光量測定用の信号を第2制御部32に送信する。 In response to receiving a request to send a light intensity measurement signal to itself, each converter 20 transmits a light intensity measurement signal from the light-emitting element 50 of the second optical transmission circuit 42 corresponding to the second control unit 32 to the second control unit 32.
第2制御部32の光伝送回路34は、各変換器20から光量測定用の信号を受信すると、受信した光量測定用の信号を光量測定器67に入力することにより、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。 When the optical transmission circuit 34 of the second control unit 32 receives a light intensity measurement signal from each converter 20, it inputs the received light intensity measurement signal to the light intensity meter 67, thereby detecting deterioration of the light-emitting element 50 installed in the converter 20 that sent the signal.
電力変換装置10の構成では、第2制御部32が待機系の制御部である場合には、第2制御部32は、光分配器18を介して各変換器20の第2光伝送回路42と自由に通信を行うことができる。この例では、これを利用し、各変換器20の待機系の制御部に対応する光伝送回路に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。 In the configuration of the power conversion device 10, if the second control unit 32 is a standby control unit, the second control unit 32 can freely communicate with the second optical transmission circuit 42 of each converter 20 via the optical distributor 18. In this example, this is used to detect deterioration of the light-emitting element 50 provided on the optical transmission circuit corresponding to the standby control unit of each converter 20.
このように、この例では、第1制御部31及び第2制御部32のうちの待機系の制御部が、光量測定用の信号の送信を主回路部12に対して要求する。主回路部12は、第1光伝送回路41及び第2光伝送回路42のうちの待機系の制御部に対応する光伝送回路の発光素子50から光量測定用の信号を送信する。待機系の制御部は、受信した光量測定用の信号を基に、発光素子50の光量の測定を行う。 As such, in this example, the standby control unit, either the first control unit 31 or the second control unit 32, requests the main circuit unit 12 to send a signal for measuring light intensity. The main circuit unit 12 then transmits the signal for measuring light intensity from the light-emitting element 50 of the optical transmission circuit, either the first optical transmission circuit 41 or the second optical transmission circuit 42, that corresponds to the standby control unit. The standby control unit measures the light intensity of the light-emitting element 50 based on the received signal for measuring light intensity.
これにより、本実施形態においては、主回路部12(各変換器20)の待機系の制御部に対応する光伝送回路に設けられた発光素子50の点検をより効率よく行うことができる。本実施形態においては、各変換器20の待機系の制御部に対応する光伝送回路に設けられた発光素子50の光量を測定することで、例えば、発光素子50の劣化推移データを取得でき、発光素子50の保守点検データとして活用することができる。制御装置14は、例えば、発光素子50の光量の測定結果を劣化推移データとして記憶する。 As a result, in this embodiment, inspection of the light-emitting elements 50 provided on the optical transmission circuit corresponding to the standby system control unit of the main circuit unit 12 (each converter 20) can be performed more efficiently. In this embodiment, by measuring the light intensity of the light-emitting elements 50 provided on the optical transmission circuit corresponding to the standby system control unit of each converter 20, it is possible to obtain, for example, deterioration progression data of the light-emitting elements 50, which can be used as maintenance and inspection data for the light-emitting elements 50. The control device 14, for example, stores the measurement results of the light intensity of the light-emitting elements 50 as deterioration progression data.
また、第2制御部32は、図6に表したように、複数の変換器20に対して光量測定用の信号の送信を時間的にずらして順次要求する。さらに、第2制御部32は、複数の変換器20のうちの1つの変換器20に対して、光量測定用の信号の送信要求を連続して複数回送信する。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the second control unit 32 sequentially requests the multiple converters 20 to transmit signals for measuring light intensity, with a time lag. Furthermore, the second control unit 32 continuously transmits a request to transmit a signal for measuring light intensity multiple times to one converter 20 out of the multiple converters 20.
光量測定器67は、例えば、変換器20から連続して複数回送信される光量測定用の信号を基に、変換器20の発光素子50の光量の平均値を測定する。光量測定器67は、測定した発光素子50の光量の平均値が、所定値以下となった際に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化を検出する。 The light intensity meter 67 measures the average light intensity of the light-emitting element 50 of the converter 20, for example, based on a light intensity measurement signal transmitted multiple times in succession from the converter 20. When the average measured light intensity of the light-emitting element 50 falls below a predetermined value, the light intensity meter 67 detects deterioration of the light-emitting element 50 installed in the converter 20 that sent the signal.
上記のように、複数の変換器20に対して光量測定用の信号の送信を時間的にずらして順次要求する場合に、光量測定用の信号の一回の送信(一回のパケット)では、発光素子50の光量の平均値を適切に測定することが難しい場合がある。従って、このような場合には、上記のように、1つの変換器20に対して光量測定用の信号の送信要求を連続して複数回送信し、1つの変換器20から連続して複数回送信される光量測定用の信号を基に、変換器20の発光素子50(第1光伝送回路41又は第2光伝送回路42の発光素子50)の光量の平均値を測定する。これにより、発光素子50の光量をより適切に測定することができる。換言すれば、発光素子50の劣化をより適切に検出することができる。この際、連続して送信する光量測定用の信号の回数は、発光素子50の光量の平均値を適切に測定可能な任意の回数でよい。 As described above, when multiple converters 20 are sequentially requested to transmit light intensity measurement signals at different times, it may be difficult to properly measure the average light intensity of the light-emitting elements 50 with a single transmission of the light intensity measurement signal (a single packet). Therefore, in such cases, as described above, a request to transmit a light intensity measurement signal is sent multiple times in succession to one converter 20, and the average light intensity of the light-emitting elements 50 of the converter 20 (the light-emitting elements 50 of the first optical transmission circuit 41 or the second optical transmission circuit 42) is measured based on the light intensity measurement signals sent multiple times in succession from one converter 20. This allows the light intensity of the light-emitting elements 50 to be more properly measured. In other words, deterioration of the light-emitting elements 50 can be more properly detected. In this case, the number of times that the light intensity measurement signals are sent continuously may be any number that allows the average light intensity of the light-emitting elements 50 to be properly measured.
制御装置14は、運転系の制御部については、例えば、上記第1の実施形態と同様に、各変換器20から送信されるテストパターンの受信期間の変化を基に、送信元の変換器20に設けられた発光素子50の劣化の検出を行う。 For example, in the case of the control unit of the operation system, the control device 14 detects deterioration of the light-emitting element 50 provided in the transmitting converter 20 based on changes in the reception period of the test pattern transmitted from each converter 20, as in the first embodiment described above.
制御装置14は、例えば、第1制御部31及び第2制御部32の運転系及び待機系を所定のタイミングで切り替えることにより、各変換器20の第1光伝送回路41及び第2光伝送回路42のそれぞれの発光素子50の光量の測定を行ってもよい。運転系及び待機系の切り替えのタイミングは、運転系の動作状況などに応じて適宜変更してもよい。運転系及び待機系の切り替えのタイミングは、切り替えが可能な任意のタイミングでよい。 The control device 14 may, for example, measure the light intensity of each light-emitting element 50 of the first optical transmission circuit 41 and the second optical transmission circuit 42 of each converter 20 by switching between the operating system and standby system of the first control unit 31 and the second control unit 32 at a predetermined timing. The timing of switching between the operating system and standby system may be changed as appropriate depending on the operating status of the operating system, etc. The timing of switching between the operating system and standby system may be any timing at which switching is possible.
また、第1制御部31及び第2制御部32の運転系及び待機系の切り替えを行う場合には、第1制御部31及び第2制御部32の光伝送回路33、34は、テストパターン検出器66を有しなくてもよい。すなわち、待機系における発光素子50の光量の測定のみを行ってもよい。 Furthermore, when switching between the operating system and standby system of the first control unit 31 and the second control unit 32, the optical transmission circuits 33, 34 of the first control unit 31 and the second control unit 32 do not need to have a test pattern detector 66. In other words, it is possible to only measure the light intensity of the light-emitting element 50 in the standby system.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims. Furthermore, the above-described embodiments may be implemented in combination with each other.
10…電力変換装置、 12…主回路部、 14…制御装置、 16、18…光分配器、 20…変換器、 31…第1制御部、 32…第2制御部、 33、34…光伝送回路、 41…第1光伝送回路、 42…第2光伝送回路、 43…第1伝送異常検出回路、 44…第2伝送異常検出回路、 45…第1開閉器、 46…第2開閉器、 47…選択回路、 50…発光素子、 51…光ドライバ、 52…送信バッファ、 53…受光素子、 54…受信アンプ、 55…受信バッファ、 56…自装置送信要求検出回路、 60…発光素子、 61…光ドライバ、 62…送信バッファ、 63…受光素子、 64…受信アンプ、 65…受信バッファ、 66…テストパターン検出器、 67…光量測定器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...power conversion device, 12...main circuit section, 14...control device, 16, 18...optical distributor, 20...converter, 31...first control section, 32...second control section, 33, 34...optical transmission circuit, 41...first optical transmission circuit, 42...second optical transmission circuit, 43...first transmission abnormality detection circuit, 44...second transmission abnormality detection circuit, 45...first switch, 46...second switch, 47...selection circuit, 50...light-emitting element, 51...optical driver, 52...transmission buffer, 53...light-receiving element, 54...receiving amplifier, 55...receiving buffer, 56...own device transmission request detection circuit, 60...light-emitting element, 61...optical driver, 62...transmission buffer, 63...light-receiving element, 64...receiving amplifier, 65...receiving buffer, 66...test pattern detector, 67...light amount meter
Claims (5)
前記主回路部と光通信を行うことにより、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記主回路部は、光信号を出力して前記制御装置と光通信を行うための発光素子を有し、所定の送信データを前記発光素子から前記制御装置に送信する際に、前記発光素子の点検を行うためのテストパターンを前記送信データに続けて送信し、
前記テストパターンは、前記発光素子の光量を徐々に低下させる信号であり、
前記制御装置は、前記テストパターンの受信期間が、所定時間以下となった際に、前記発光素子の劣化を検出する電力変換装置。 a main circuit section that converts power;
a control device that controls the operation of the main circuit unit by optically communicating with the main circuit unit;
Equipped with
the main circuit unit has a light-emitting element for outputting an optical signal to perform optical communication with the control device, and when transmitting predetermined transmission data from the light-emitting element to the control device, transmits a test pattern for inspecting the light-emitting element following the transmission data;
the test pattern is a signal that gradually reduces the light amount of the light-emitting element,
The control device detects deterioration of the light-emitting element when the period of reception of the test pattern becomes equal to or shorter than a predetermined time.
前記主回路部は、前記第1制御部と光通信を行うための第1光伝送回路と、前記第2制御部と光通信を行うための第2光伝送回路と、を有し、
前記発光素子は、前記第1光伝送回路及び前記第2光伝送回路のそれぞれに設けられ、
前記第1制御部及び前記第2制御部のうちの待機系の制御部は、光量測定用の信号の送信を前記主回路部に対して要求し、
前記主回路部は、前記第1光伝送回路及び前記第2光伝送回路のうちの前記待機系の制御部に対応する光伝送回路の前記発光素子から前記光量測定用の信号を送信し、
前記待機系の制御部は、受信した前記光量測定用の信号を基に、前記発光素子の光量の測定を行う請求項1記載の電力変換装置。 the control device has a first control unit and a second control unit, one of the first control unit and the second control unit being an operating system and the other being a standby system;
the main circuit unit has a first optical transmission circuit for performing optical communication with the first control unit and a second optical transmission circuit for performing optical communication with the second control unit,
the light-emitting element is provided in each of the first optical transmission circuit and the second optical transmission circuit,
a standby control unit of the first control unit and the second control unit requests the main circuit unit to transmit a signal for measuring the amount of light;
the main circuit unit transmits the light quantity measurement signal from the light emitting element of the optical transmission circuit corresponding to the standby system control unit out of the first optical transmission circuit and the second optical transmission circuit;
The power conversion device according to claim 1 , wherein the standby system control unit measures the light intensity of the light-emitting element based on the received signal for measuring the light intensity.
前記第1光伝送回路及び前記第2光伝送回路は、前記複数の変換器のそれぞれに設けられ、
前記第1制御部は、光分配器を介して前記複数の変換器のそれぞれの前記第1光伝送回路と光通信を行い、
前記第2制御部は、光分配器を介して前記複数の変換器のそれぞれの前記第2光伝送回路と光通信を行い、
前記待機系の制御部は、前記複数の変換器に対して前記光量測定用の信号の送信を時間的にずらして順次要求するとともに、前記複数の変換器のうちの1つの変換器に対して、前記光量測定用の信号の送信要求を連続して複数回送信し、前記1つの変換器から連続して複数回送信される前記光量測定用の信号を基に、前記1つの変換器の前記発光素子の光量の平均値を測定する請求項2又は3に記載の電力変換装置。 the main circuit unit has a plurality of converters connected in series,
the first optical transmission circuit and the second optical transmission circuit are provided in each of the plurality of converters;
the first control unit performs optical communication with the first optical transmission circuits of the plurality of converters via an optical distributor;
the second control unit performs optical communication with the second optical transmission circuits of the plurality of converters via an optical distributor;
4. The power conversion device according to claim 2, wherein the standby system control unit sequentially requests the plurality of converters to transmit the light power measurement signal at different times, and transmits a request to transmit the light power measurement signal multiple times in succession to one of the plurality of converters, and measures an average light power of the light-emitting element of the one converter based on the light power measurement signal transmitted multiple times in succession from the one converter.
前記主回路部と光通信を行うことにより、前記主回路部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記主回路部は、光信号を出力して前記制御装置と光通信を行うための発光素子を有し、
前記制御装置は、第1制御部と、第2制御部と、を有し、前記第1制御部及び前記第2制御部の一方を運転系とし、他方を待機系とし、
前記主回路部は、前記第1制御部と光通信を行うための第1光伝送回路と、前記第2制御部と光通信を行うための第2光伝送回路と、を有し、
前記発光素子は、前記第1光伝送回路及び前記第2光伝送回路のそれぞれに設けられ、
前記第1制御部及び前記第2制御部のうちの待機系の制御部は、光量測定用の信号の送信を前記主回路部に対して要求し、
前記主回路部は、前記第1光伝送回路及び前記第2光伝送回路のうちの前記待機系の制御部に対応する光伝送回路の前記発光素子から前記光量測定用の信号を送信し、
前記待機系の制御部は、受信した前記光量測定用の信号を基に、前記発光素子の光量の測定を行う電力変換装置。
a main circuit section that converts power;
a control device that controls the operation of the main circuit unit by optically communicating with the main circuit unit;
Equipped with
the main circuit unit has a light emitting element for outputting an optical signal to perform optical communication with the control device,
the control device has a first control unit and a second control unit, one of the first control unit and the second control unit being an operating system and the other being a standby system;
the main circuit unit has a first optical transmission circuit for performing optical communication with the first control unit and a second optical transmission circuit for performing optical communication with the second control unit,
the light-emitting element is provided in each of the first optical transmission circuit and the second optical transmission circuit,
a standby control unit of the first control unit and the second control unit requests the main circuit unit to transmit a signal for measuring the amount of light;
the main circuit unit transmits the light quantity measurement signal from the light emitting element of the optical transmission circuit corresponding to the standby system control unit out of the first optical transmission circuit and the second optical transmission circuit;
The standby system control unit is a power conversion device that measures the light intensity of the light-emitting element based on the received light intensity measurement signal.
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