JPH01255476A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、電力変換装置を制御している制御手段に異
常を生じたとき、待機中の制御手段に切換えることで運
転を継続する、電力変換装置の制御装置に関する。

〔従来の技術］ 第３図は電力変換装置で電動機を駆動する一般的な例を
示した回路図である。この第３図においては、例えば直
流中間回路付き周波数変換装置である電力変換装置４が
交流型ａ２からの交流電力を所望の周波数の交流電力に
変換し、この交流電力で例えば同期電動機５を可変速駆
動する、いわゆる無整流子電動機を構成している。ここ
で符号８は電力変換装置４を制御する制御回路であって
、たとえば、外部から速度目標値信号Ｎ０を人力し、交
流電源２に接続された変流器３がらは電流実際値信号■
を、また電動機５に結合された速度発信機６からは速度
実際値信号Ｎをこの制御回路８へ入力することにより、
電力変換装置４が過電流にならないように電流を抑制し
つつ、電動機らの速度が目標値Ｎ′″を維持するような
点弧パルス信号りが、制御回路８から電力変換装置４へ
与えられる。

この電動機５が、プラントで重要な役割りを果たしてい
る場合に、制御回路８に異常を生じて制？Ｄ不能になる
と、当該電動ＪＲ５が運転できなくなるばかりでなく、
プラント全体が停止することがある。そこで、これを回
避するために、重要な電力変換装置には複数（たとえば
２組）の制御回路を備えておき、常用の制御回路が故障
すれば待機中の制御回路に切換えることで、プラントの
運転継続を図るようにしている。

第４図は２＆ｌｌの制御回路を備えた電力変換装置の従
来例を示したブロンク図である。この第４図において、
ｌＯは制御装置であり、これの内部構成が第３図におけ
る制御装置８と異なっているだけで、他は第３図のもの
と同じである。この制御装置１０は、電力変換装置４を
制？ヰする機能をそれぞれが備えている２つの制Ｊｎ回
路１１．１２　と切換装置１３　とで構成されている。

再制御１回路１１゜１２には、ともに速度目標値信号Ｎ
０、速度実際値信号Ｎならびに電流実際値信号Ｉが入力
され、これにもとづいて制御回路１１　は点弧パルス信
号Ｃ１を、また制御回路１２は点弧パルス信号Ｃ２を、
それぞれが別個に出力する。

ここで、制御回路１１が常用、かつ制御回路１２が待機
に設定されたとすると、切換装置１３から制御回路１１
への状態信号Ａ１は「常用」となり、ｉ！ｉｌｉ　ｉＴ
Ｑ　回路１１が出力する点弧パルス信号Ｃ１が切換装置
１３を経て電力変換装置４へ与えられる。また、切換装
置１３から制御回路１２への状態信号Ａ２は「待機」と
なっていることから、当該制御回路１２の点弧パルス信
号Ｃ２は阻止されている。

ここで、制御回路１１　に異常を生じたことを検出する
と、制御回路１１　から切換装置への故障信号Ｂ１が「
異常」となるので、この切換装置１３は点弧パルス信号
を０１から０２に切換えて電力変換装置４へ送出するの
で、この電力変換装置４は運転を継続できる。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、制御回路１１が故障して待機中の制御回路１
２に切換える場合に、電力変換装置４を通電状態のまま
で切換えを行うと、点弧位相の急変によりかえって転流
失敗を起こすことがある。

それ故異常検出により、まず電力変換装置４の主回路電
流が零になる方向に点弧パルス信号Ｃ１をシフトする。

この場合に制御回路１２の点弧パルス信号Ｃ２も待機中
に既に同様にシフトされている。次いで電力変換装置４
の主回路電流が零になったことを確認したのち、切換装
置１３は点弧パルス信号を０１から０２に切換え、その
後に主回路を流を元の値に戻すように、制御回路１２に
与えられているシフト部分を解除する。

制御回路を常用側から待機側に切換えるにあたっては、
上述の手順に従わなければならないが、常用制御回路の
異常が点弧パルス発生部にある場合には、主回路電流を
零にするようなパルスシフトが行えず、従って待機中の
制御回路への切換えができないという不都合を生じる。

またマイクロコンピュータを使用し、デジタル量で直接
制御（ＤＤＣ）を行う制御回路では、マイクロコンピュ
ータの故障や暴走による場合も、主回路電流を零にする
ことができないので、故障の拡大、あるいはプラント全
体の停止など、事故が拡大するおそれもある。

そこでこの発明の目的は、複数の制御回路を備えた電力
変換装置において、常用の制御回路がどのような故障で
あっても、確実に待機中の制御回路に切換えられるよう
にして、電力変換装置が運転不能になるのを回避するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

半導体スイッチ素子で構成された電力変換装置に、これ
を制御する制御手段の複数組を備え、これらの制御手段
のいずれかと前記電力変換装置とを組合わせて運転中に
、この制御手段の異常を検出すれば、待機中の制御手段
に切換えて運転を継続する電力変換装置くおいて、前記
電力変換装置の主回路電流を零に制御する保護信号を出
力する保護手段と、使用中の制御手段の異常を検出すれ
ば、この異常制御手段の出力信号を前記の保護信号に切
換える第１信号切換手段と、この切換え後に前記電力変
換装置の主回路電流零を検出すれば、前記保護信号を待
機中の他の制御手段の出力信号に切換える第２信号切換
手段とを備えるものとする。

〔作用〕

この発明は、複数の制御手段を備え、常用制御手段が故
障のときは、被制御対象である電力変換装置の主回路電
流が零となる方向に制御し、電流零検出後に待機中の制
御手段に切換えるのであるが、主回路電流を零方向に制
御することができない故障に備えて、あらかじめ主回路
電流を零にしぼりこむ保護信号を出力する保護手段を設
けておき、常用制御手段の異常を検出すれば、第１信号
切換手段により常用制御手段から保護手段に切換え、つ
いで主回路電流零を検出すればこの保護手段から待機制
御手段に切換えることにより、電力変換装置の暴走を予
防し、制御手段の確実な切換えを図る。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。この
第１図では、交流１ｔａｉ２からの交流電力を、電力変
換装置４により可変周波数の交流電力に変換して同期電
動機５を可変速駆動する、いわゆる無整流子電動機が構
成されているのは、第３図において既述の回路の場合と
同じである。またこの電力変換装置４を制御するために
、常用の制御回路１１　と、この制御回路１１が故障し
た場合の予備として待機している制御回路１２　と、こ
の両者のいずれかを選択して電力変換装置４へ符号りな
る点弧パルス信号を送出する切換装置３０　とが備えら
れている制御装置２０があり、これら制御回路１１　と
制御回路１２とには、交流型１ｆｌＸ２に設置されてい
る変流器３からの電流実際値信号Ｉと、電動機５に結合
されている速度発信機６からの速度実際値信号Ｎ１なら
びに外部から与えられる速度目標値信号Ｎ１がそれぞれ
入力されるようになっているのも、第４図において既述
の従来例回路の場合と同じである。

本発明においては、制御装置２０の内部に保護回路１５
が設けられていて、この保護回路１５からは、電力変換
装置４の主回路電流を零にシフトさせる、符号Ｅなる保
護信号としての点弧パルス信号を出力するようになって
いて、切換装置３０がこの保護信号Ｅを選択して電力変
換装置４へ与えるならば、使用中の制御回路の異常が点
弧パルス発生部であっても、電力変換装置４の主回路電
流を確実に零にすることができる。

いま、制御回路１１を使用しているとき、制７１１回路
１２は予備機となっているので、状態信号ＡＩは「常用
」を、また状態信号Ａ２は「待機」となっており、これ
に従って制御回路１１が出力する点弧パルス信号Ｃ１が
切換装置３０を経て符号りなる点弧パルス信号になって
電力変換装置４に与えられる。このとき保護回路１５か
らの保護信号Ｅは切換装置３０で阻止されており、電力
変換装置４には伝わっていない。

ここで使用中の制御装置１１　に異常を生じたことが判
明すると、この制御回路１１　から切換装置３０への故
障信号Ｂ１が「正常」から「異常」に変化するのに従っ
て、この切換装置３０は、電力変換装置４へ与える点弧
パルス信号りをＢ１からＥに切換える。すなわち電力変
換装置４の主回路電流を零にシフトする点弧信号が与え
られることになるので、電流実際値信号■が零になった
ことを検出すると、切換装置３０は保護回路１５からの
保護信号Ｅを制御回路１２からの点弧パルス信号Ｃ２に
切換えるので、待機中の制御回路１２の動作により、％
：’ｉ変頃装変種装置４路電流は零から立上って、再び
従前の運転を行うこととなる。

第２図は第１図に示した実施例回路に使用している切換
装置の内部をあられした結線図であって、切換装置３０
は第１切換信号発生回路３１、第１信号切換回路３２、
第２切換信号発生回路４１および第２信号切換回路４２
で構成されている。またここで使用している信号切換回
路３２は論理積素子３３と３４、ならびに論理和素子４
５で構成され、同様に信号切換回路４２　も論理積素子
４３と４４、ならびに論理和素子４５で構成されている
。

第２図に示す切換装置３０の動作は次のとおりである、
いま制御回路１１を使用し、制御回路１２が予備の状態
にあるとき、切換信号発生回路４１が出力する状態信号
ＡＩは「常用」で、状態信号Ａ２は「待機」であり、こ
のとき、この切換信号発生回路４１の出力信号Ｆは論理
１信号を出力する。よって制御回路１１からの点弧パル
ス信号Ｃ１は信号切換回路４２を構成している論理積素
子４３と論理和素子４５　とを経て信号切換回路３２へ
出力されるが、制御回路１２からの点弧パルス信号Ｃ２
は、論理積素子４４により阻止される。

このとき制御回路１１が正常であれば、故障信号Ｂ１が
「正常」であることから、切換信号発生回路４１から切
換信号発生回路３１への出力信号Ｊも「正常」であり、
従って切換信号発生回路３１の出力信号Ｇは論理１信号
であり、従って前述の符号Ｃ１なる点弧パルス信号は、
信号切換回路３２を構成している論理積素子３３と論理
和素子３５とを経て、信号りとなって電力変換装置４へ
与えられることになるが、保護回路１５が出力する保護
信号Ｅは論理積素子３４により阻止されている。

ここで使用中の制御回路１１　に異常を生じたとする。

この異常は、当該制御回路１１に備えられている自己診
断機能により判明する場合もあるが、この異常の結果と
してシステムの不！ＩＩ（たとえば過電流の発生など）
を生じ、それを検出することで判明する場合もある。こ
の異常検出により、制御回路１１からの故障信号Ｂ１は
「異常」となり、切換信号発生回路４１　は信号Ｂ１が
「異常」に変化したことを受けて、これが出力する信号
Ｆを論理１信号から論理零信号に変化させるとともに、
信号Ｊを「正常」から「異常Ｊに変化させる。

切換信号発生回路３１は信号Ｊが「異常」に切換わった
ことを受けてその出力信号Ｇを論理１信号から論理零信
号に変化させるので、それまで信号切換回路４２から出
力され−（いた符号Ｈなる信号はここで阻止されるが、
保護回路１５からの保護信号Ｅが論理積素子３４　と論
理和素子３５　とを経て電力変換装置４へ与えられるの
で、この電力変換装置４はその主回路電流を零にシフト
させることになる。なおこのとき信号切換回路４２の出
力信号Ｈは、切換信号発生回路４１の出力信号Ｆが論理
零信号に切換わったことに連動して、制御回路１１が出
力する点弧パルス信号Ｃ１から制御回路１２が出力する
点弧パルス信号Ｃ２に切換わっている。

電力変換装置４の主回路電流が零になったことは、変流
器３で検出されるので、切換信号発生回路３１へ入力す
る電流実際値信号Ｉが零になると、この切換信号発生回
路３１の出力信号Ｇは再び論理１信号に戻るので、信号
切換回路３２では、保護信号Ｅの出力を阻止するととも
に、切換信号発生回路４１からの信号Ｈをそのまま電力
変換装置４へ与えるのであるが、この信号Ｈは、前述し
たように制御回路１２が出力するＣ２なる点弧パルス信
号である。

かくして常用していた制御回路１１に異常を生じると、
電力変換装置４に入力される点弧パルス信号は、制御回
路１１が出力する信号Ｃ１→保護回路１５が出力する信
号Ｅ→制御回路１２が出力する信号Ｃ２の順序で自動的
に切換わり、電力変換装置４は主回路電流零を確認する
時間や、点弧パルス信号の切換え時間など、若干の休止
時間は必要とするけれども、引続き運転を継続すること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、半導体スイッチ素子で構成された電
力変換装置を制御している常用の制御手段に異常を生じ
たことを検知すると、この電力変換装置の主回路電流を
零にシフトする保護信号を出力している保護手段に切換
え、主回路電流が零になったことを確認したのちに待機
していた他の制御手段に切換えるようにしているので、
常用制御手段で発生した異常が、たとえ点弧パルス発生
部であっても、この電力変換装置が制御不能、あるいは
暴走などの危険状態におちいることなく待機の制御手段
に、９ＪＩａえることができるので、当該電力変換装置
は若干の時間休止するのみで運転を再開できるので、プ
ラントやシステムに大きな影響を与えることがなく、か
つ制御手段の異常が電力変換装置に波及して、この変換
装置をも破損させる危険を回避させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図に示した実施例回路に使用している切換装置の内部
をあられした結線図であり、第３図は電力変換装置で電
動機を駆動する一般的な例を示した回路図、第４図は２
組の制御回路を備えた電力変換装置の従来例を示したブ
ロック図である。 ２・・・交流電源、３・・・変流器、４・・・電力変換
装置、５・・・電動機、６・・・速度発信機、８・・・
制御回路、１０゜２０・・・制御装置、１１．１２・・
・制御７１回路、１３．３０・・・切換装置、１５・・
・保護回路、３１．４１・・・第１切換信号発生回路、
３２．４２・・・信号切換回路、３３．３４．４３．４
４・・・モ　１　図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　半導体スイッチ素子で構成された電力変換装置に
   、これを制御する制御手段の複数組を備え、これらの制
   御手段のいずれかと前記電力変換装置とを組合せて運転
   中に、この制御手段の異常を検出すれば、待機中の制御
   手段に切換えて運転を継続する電力変換装置において、
   前記電力変換装置の主回路電流を零にする保護信号を出
   力する保護手段と、使用中の制御手段の異常を検出すれ
   ば、この異常制御手段の出力信号を前記の保護信号に切
   換える第１信号切換手段と、この切換え後に前記電力変
   換装置の主回路電流零を検出すれば、前記保護信号を待
   機中の他の制御手段の出力信号に切換える第２信号切換
   手段とを備えていることを特徴とする電力変換装置の制
   御装置。