JP2009142119A - インバータ装置の再起動処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子等の故障をいち早く検出して重大な故障に至る場合には再運転を行わないようにして被害の拡大を防止する。
【解決手段】インバータ装置ＩＮＶの故障発生検出処理工程２１がＩＮＶの故障発生を検出すると、その結果が故障発生処理工程２２に入力される。故障発生処理工程２２では、ＩＮＶを停止するが、直ちに再運転を行わないで、まず、故障解析プログラム処理工程２３を起動する。その後、故障解析プログラムでは、あらかじめ決められた動作モードを行い、故障が何によるものであるかを、故障要因推定処理工程２４で故障原因を推定する。この原因推定に基いて軽微故障か致命的故障かを故障判定処理工程２５で判定する。判定の結果、軽微故障なら故障解析プログラムで対策を実施し、ＩＮＶの再運転処理工程２６で行い、また、判定の結果、致命的故障ならＩＮＶの再起動は実施しないで自動再運転停止処理工程２７にてＩＮＶの再起動を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インバータ装置の再起動処理方法に関するものである。

近年、省エネを目的としたインバータ装置が広く使用されているが、インバータ装置の故障による設備停止期間短縮のために、一定時間経過後にインバータ装置を自動的に再起動（リトライ）運転する機能を備えたものがある。

インバータ装置には、種々な保護回路が備えられ、これら保護回路が動作した場合、瞬時にインバータ装置を構成する半導体素子へのゲート信号を遮断し、インバータ装置からモータを切り離して、モータを停止させる。

しかし、重要な設備では、モータが停止すると、被害が拡大するために、出来るだけ早くインバータ装置をリトライさせて運転を再開させるようにしている。
特開平５−３４４７８７号公報 特開平７−３０８０７４号公報

上述したインバータ装置のリトライ運転方法は、一旦運転を停止した後、既に異常状態が解消したとして再運転が可能である場合を想定し、単純にインバータ装置の再運転を実施する方法であるが、この方法は、一過性のノイズといった原因で、運転停止した場合には有効である。

しかし、インバータ装置の、例えば半導体素子の破損等による継続的な故障が発生していた場合には、リトライを繰り返しても同じ故障が再発生して、しかる後、重大な故障に発展して、装置の運転が停止し、正常な運転に復帰できない場合がほとんどである。

異常の中には、過電流といった故障が何度も繰り返されることで、破損箇所が拡大したりして致命的な破損にまで発展する虞れがあり、装置の安全上にも問題があるために、リトライ回数を制限する方法を従来は採用している。

図４は通常のリトライ処理の動作を述べるフローチャートで、ステップＳ１で故障処理ならステップＳ２で停止処理を行う。その停止処理がステップＳ３でリトライ処理中であるか判断される。その判断処理で、「ＮＯ」ならステップＳ４でリトライ処理中とセットされ、ステップＳ５にてリトライカウンタをクリア処理してリターンする。

前記ステップＳ３で「ＹＥＳ」ならステップＳ６にてリトライカウンタをインクリメントして、リトライカウンタがタイムアップしたかをステップＳ７で判断処理する。この判断処理で「ＮＯなら」リターンし、「ＹＥＳ」ならステップＳ８のリトライ処理に進む。このリトライ処理は、インバータ装置が故障停止した後、再運転の準備を行い、待ち時間経過後、再度自動的に運転を開始する処理のことである。

上記のように図４のフローチャートは、故障検出後、ゲート遮断の状態で一定の時間待ち時間（リトライカウンタ）を設け、時間経過後（リトライカウンタカウントアップ）再運転を実施する処理である。

上記のような処理方法では、一過性の軽微な故障のみには、有効な手段であるが、インバータ装置を出来るだけ継続運転したい場合には、不十分な方法である、という問題を持っている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、故障解析プログラムにより半導体素子等の故障をいち早く検出して、重大な故障に至る場合には、再運転を行わないようにして、被害の拡大を防止するようにしたインバータ装置の再起動処理方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、回転機を駆動中のインバータ装置に故障が発生し、インバータ装置の動作が停止したとき、そのインバータ装置を再起動させる方法において、インバータ装置の故障発生検出処理工程と、この検出処理工程がインバータ装置の故障発生を検出すると、その検出結果が入力される故障発生処理工程と、この処理工程からの故障発生データを受けると、インバータ装置を停止し、あらかじめ決められた動作モードを行う故障解析プログラムを起動する起動処理工程と、この起動処理工程からデータを受け取ると、故障原因を推定する故障要因推定処理工程と、故障要因から軽微故障か致命的故障かを判定する故障判定処理工程と、この判定処理の結果、軽微故障ならインバータ装置を再運転させる再運転処理工程と、前記判定処理の結果、致命的故障ならインバータ装置の自動再運転停止を行う自動再運転停止処理工程とからなることを特徴とする。

第２発明は、前記再運転処理工程と自動再運転停止工程からの結果がそれぞれ入力され、その結果を報知したり、メインテナンス対策に使用する回避処理工程と備えたことを特徴とする。

本発明によれば、故障解析プログラムにより半導体素子等の故障をいち早く検出し、重大（致命的）な故障に至る場合には、再運転は行わないようにして、被害が拡大することを防止するようにした。

また、本発明によれば、異常発生後の自己診断により故障の内容を推定し、その結果に応じた回避処理を事前に行い再運転を行うため、単にリトライを重ねる場合とは異なり、リトライの成功率が向上し、設備の経済的、時間的な損失を軽減できる利点がある。

さらに、本発明によれば、回避処理で暫定的に運転継続するが、実施した回避処理の内容は警報として外部に通知し、次回メンテナンスのタイミングで部品の交換等を実施すれば設備の経済的、時間的な損失を軽減できる利点もある。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に適用する電動機駆動用のインバータ装置の構成図で、図１において、１はコンバータ装置、２はコンデンサ、３はＩＧＢＴから構成されるインバータ装置である。４は、インバータ装置３により駆動される電動機で、電動機４とインバータ装置３を結ぶ電路の二相には、電流センサ５、６が設けられて、検出した電流は電流検出回路へ導かれる。７は電動機４の回転を検出する回転センサで、この回転センサ７で検出した信号は回転センサ回路に導かれる。

図２は本発明の実施の形態を示すインバータ装置の再起動処理方法の処理工程図で、図２おいて、２１はインバータ装置（ＩＮＶ）の故障発生検出処理工程である。この故障発生検出処理工程２１がＩＮＶの故障発生を検出すると、その検出結果が故障発生処理工程２２に入力される。故障発生処理工程２２では、故障発生データを受けるとＩＮＶを停止するが、直ちにＩＮＶを再運転しないで、まず、故障解析プログラム起動処理工程２３を起動する。

故障解析プログラムでは、あらかじめ決められた動作モードを行い、故障が何によるものであるかのデータを故障要因推定処理工程２４が受け取る。故障要因推定処理工程２４はデータを受け取ると、故障の原因推定や動作を選択する。この原因推定に基いて故障が、軽微故障か致命的故障かを故障判定処理工程２５で判定する。

この故障判定の結果、軽微故障なら故障解析プログラムで対策を実施し、ＩＮＶの再運転を再運転処理工程２６で行い、また、故障判定の結果、致命的故障なら故障解析プログラムでＩＮＶの再起動は実施しないで自動再運転停止処理工程２７にてＩＮＶの再起動を停止する。

上記のようにＩＮＶの故障が軽微な場合と、致命的な場合とを区別するようにしてＩＮＶの再運転を行うか、再運転を制限するかの処理を行うようにしたので、ＩＮＶ再運転の成功率を向上することができ、また、被害の拡大化を防止することができるようになる。

上記再運転処理工程２６と、自動再運転停止処理工程２７の処理結果の内容は、警報として外部に報知したり、次回のメンテナンス時に恒久的な対策とする回避処理工程２８に入力されて格納される。

図１のように構成されたＩＮＶが動作中に故障を発生し、停止した際に、図２に示すような処理が行われる。そして、発生した故障内容が、例えば過電流であった場合、過電流の故障要因によって診断内容からＩＮＶの再運転をするか、停止するかを判断する。

例えば、故障要因が電流センサ異常の場合、診断内容でＩＮＶが停止中にオフセット値を確認し、（１）微小なオフセット有りのときには、オフセットをＳ／Ｗ（ソフトウェア）で補正し、ＩＮＶを再運転（リトライ）する。また、診断内容で上記オフセット値を確認し、（２）電源電圧までフルスイングしたとき、センサ完全故障のため予備回路に切替か、予備回路が無い場合にはＩＮＶを停止する。

さらに、故障要因が電流センサ異常の場合、診断内容でＩＮＶが停止中に過電流検出信号を確認し、信号が出っぱなしなら、ＩＮＶが停止中なので、信号は解除されるはずであるが、信号が出っぱなしなので、検出回路に異常があるためにＩＮＶの動作を停止する。

次に、故障要因が回転センサ異常の場合、診断内容で電動機（モータ）惰性回転中にデータを確認し、（１）回転データが更新されないとき、センサ完全故障のため予備回路に切替るか、予備回路が無い場合は、ＩＮＶの動作を停止する。また、診断内容で上記データを確認し、（２）速度検出信号のロジックを確認したとき、ありえないロジックの場合は、センサ完全故障のためＩＮＶの動作を停止する。

故障要因が短絡、地絡の場合、負荷要因が大きく、その他異常が無ければリトライする。

故障要因がＩＧＢＴ故障の場合、診断内容で短絡検出回路出力を確認し、（１）検出回路が動作したとき、リトライ後同様の故障が発生する場合には、ＩＧＢＴ破損の可能性が高いので、ＩＮＶを停止する。また、短絡検出回路出力を確認し、（２）検出回路不動作のとき、荷要因が大きくその他異常が無ければリトライする。

故障要因がノイズの場合には、該当故障なしで、リトライを実施する。

上記のような故障内容、故障要因、診断内容を、まとめたものが下記の表１である。

図３は本発明の実施の形態におけるリトライ処理のフローチャートで、図４に示す通常の処理のフローチャートと同じステップには、同じ符号を付して示した。図３に示すフローチャートにおいては、故障検出後ゲート遮断の状態での待機中（ステップＳ７でのリトライカウンタタイムアップ？）に「ＮＯ」ならステップＳ９の故障診断処理に進んで、この処理を起動させる。

この故障診断処理は、ＩＮＶが故障停止した後、発生した故障内容から個々に設定したチェック処理を行い、その結果より定義した動作（回路を切り替え／検出値を切り替え／強制停止等）を行い、自動的に原因を回避し運転を開始する処理のことである。

上記ステップＳ９の故障診断処理を起動させると、あらかじめ決めておいた故障の要因推定と上記表１に示した実施内容より故障回避処理等の対策を実施する。そして、ステップＳ７でのリトライカウンタタイムアップがタイムアップしたなら「ＹＥＳ」、ＩＮＶのリトライ（再運転）を実施する。

上記のようにこの実施の形態では、再運転を開始する前に故障解析を行い、推定原因に基いた対策を実施するため、再運転の成功率が格段に向上する。再運転後、同様に故障が発生した場合、推定原因がさらに絞られて次回再運転時の成功率が向上する。

本発明の実施の形態に適用する電動機駆動用のインバータ装置の構成図。 本発明の実施の形態を示すインバータ装置の再起動処理方法の処理工程図。 本発明の実施の形態におけるリトライ処理のフローチャート。 通常のリトライ処理の動作を述べるフローチャート。

符号の説明

２１…故障発生検出処理工程
２２…故障発生処理工程
２３…故障解析プログラム起動処理工程
２４…故障要因推定処理工程
２５…故障判定処理工程
２６…再運転処理工程
２７…自動再運転停止処理工程
２８…回避処理工程

Claims (2)

1. 回転機を駆動中のインバータ装置に故障が発生し、インバータ装置の動作が停止したとき、そのインバータ装置を再起動させる方法において、
   インバータ装置の故障発生検出処理工程と、
   この検出処理工程がインバータ装置の故障発生を検出すると、その検出結果が入力される故障発生処理工程と、
   この処理工程からの故障発生データを受けると、インバータ装置を停止し、あらかじめ決められた動作モードを行う故障解析プログラムを起動する起動処理工程と、
   この起動処理工程からデータを受け取ると、故障原因を推定する故障要因推定処理工程と、
   故障要因から軽微故障か致命的故障かを判定する故障判定処理工程と、
   この判定処理の結果、軽微故障ならインバータ装置を再運転させる再運転処理工程と、
   前記判定処理の結果、致命的故障ならインバータ装置の自動再運転停止を行う自動再運転停止処理工程とからなることを特徴とするインバータ装置の再起動処理方法。
2. 前記再運転処理工程と自動再運転停止工程からの結果がそれぞれ入力され、その結果を報知したり、メインテナンス対策に使用する回避処理工程と備えたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の再起動処理方法。

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