JP4661251B2 - 電力変換制御システム - Google Patents
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Description
通常、このような構成においては、多相モータ駆動のための多相化構成、高圧化のための直列構成、大電流化のための並列構成などを取るために、複数の電力変換装置が同期して制御される。このため、1台の制御装置から複数台の電力変換装置に対して統合的にスイッチング指令を信号として与えるようになっている。
この種の従来の電力変換制御システムとして、例えば特許文献1に記載のものがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電力変換装置を制御する制御装置の異常を検出して他の制御装置に切り替える処理を瞬時に行うことができ、電力変換装置と制御装置を接続する伝送路の異常に対しても適正に対応することができる電力変換制御システムを提供することを目的としている。
この構成によれば、制御装置に異常が発生した場合などの信号のオン/オフ動作停止時に、制御装置から電力変換装置へ伝送される電源信号へのパルス信号の重畳が停止されるので、電力変換装置に設けられた検出手段でパルス信号を検出できなくなる。この未検出状態によって制御装置の異常などを検出することができる。また、制御装置に異常が生じた時点でパルス信号が伝送されなくなり検出手段でパルス信号が検出されなくなるので、制御装置の異常を即時検出することができる。つまり、簡単な回路構成によって制御装置の異常を瞬時に検出することが可能となる。
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換制御システムの構成を示すブロック図である。
図1に示す電力変換制御システム20は、上位の監視装置21に2台の制御装置22−1,22−2を接続し、各制御装置22−1,22−2に2重化された伝送路24によって複数の電力変換装置25−1〜25−4を接続して構成されている。また、各電力変換装置25−1〜25−4は、大容量の電源装置やモータ駆動装置などの駆動負荷装置16に接続されている。但し、駆動負荷装置16は、図では1台のみ記載したが、複数台であっても本発明の目的を同様に達成することができる。
監視装置21は、各制御装置22−1,22−2の管理、ユーザとのインターフェースやネットワークを介して更に上位の管理システムとの遣り取りを行う。また、ユーザからの運転開始、運転停止などの指令を各制御装置22−1,22−2へ与えると共に、当該システム20の運転中に制御装置22−1,22−2の状態を監視し、この結果を表示などによってユーザに通知する。
信号伝送ライン24aは、2本の信号線から構成されており、一方が「H」レベルであれば、他方は「L」レベルとなるコモンモードノイズに強い差動信号が伝送信号として送信されるようになっている。
電源供給回路30は、パワートランジスタ31と、オペアンプ32と、ツェナダイオード33と、抵抗器34,35,36,38と、FET(Field Effect Transistor)37とを備えて構成されている。
また、制御装置22−1,22−2は、正常時には一定期間ごとにFET37へのゲート信号をオン/オフさせることによって、図4に一例を示すように、微小振幅のパルス信号P1を電源伝送ライン24bを介して電力変換装置25−1〜25−4へ送信する。
一方、制御装置22−1,22−2で異常が検知された場合は、FET37へのゲート信号のオン/オフ動作を停止することによって図4にA1で示すようにパルス信号P1を一定レベルで停止し、直ちに電源伝送ライン24bを介して電力変換装置25−1〜25−4に対して制御装置22−1,22−2の異常を通知できるようになっている。
この伝送部26は、図5に示すように構成されている。但し、図5は、伝送部26の1/2の構成を示す図である。実際には、伝送路24が2重化されているため、同様な構成の伝送部26が図示はしないがもう1つ存在する。
変換器主回路部28は、変換器制御部27からのオン/オフ信号に応じてスイッチング素子をオン/オフ動作させることにより、駆動負荷装置14へ所定波形の電圧又は電流を出力する。この際、スイッチング素子の特性に従い、オン時間に一定の遅延を持たせたり、オン時間が設定最小時間より小さくならないようにしたりする等のスイッチング素子の動作保護を行うようになっており、図6に示すように構成されている。
IGBT素子64a〜64fのスイッチングを制御するゲートに変換器制御部27からのオン/オフ信号が供給され、この供給に応じてオン/オフ動作を行うインバータ主回路34から所定波形の3相の電圧又は電流信号が駆動負荷装置16へ出力されるようになっている。
伝送データフォーマットは、伝送路24に伝送されるデータのフォーマットであり、HDLC(High-level Data Link Control procedure)と呼ばれるフォーマットに準拠したものである。伝送路24を伝送する一連のデータは、符号71で示すように、FLAG(フラグ)と呼ばれる特定のパターン(ビットパターンで例えば01111110)で挟まれることによって識別可能なようになっている。
また、符号化前のデータで「1」が5個連続すると、次に「0」を挿入し、6個以上「1」が連続しないようなデータ処理がなされる。この処理によって、どのような種類のデータの伝送によっても伝送路上を流れる伝送信号レベルの変化しない区間が6データ以上連続することを防いでおり、伝送コントローラ44中にあるDPLL(Digital Phase-Locked Loop)機能による信号変化点での受信信号タイミング補正動作がある頻度で実行されることを保証している。
制御駆動指令/ステータス情報番号73は、制御装置22−1,22−2から各電力変換装置25−1〜25−4に対する第1〜第n(本例では第4)の駆動指令値73−1〜73−4と、データ列最後尾に当該データ列受信後に内部ステータスを送信する際に付加される該当電力変換装置25−1〜25−4の識別番号であるステータス要求電力変換番号73−Sとから構成されている。
一方の制御装置22−1が現用側として各電力変換装置25−1〜25−4のオン/オフ制御を行い、他方の制御装置22−2が待機側となっているとする。この際、現用側の制御装置22−1の電源供給回路30において、当該制御装置22−1のCPU信号が所定間隔でオン/オフとされてFET37のゲート端に入力される。これに応じてFET37がオン/オフ動作を繰り返し、オペアンプ32の出力電圧に微小振幅(例えば±100mV)のパルス信号P1が重畳される。このパルス信号P1は、電源伝送ライン24bを介して各電力変換装置25−1〜25−4の伝送部26へ送信される。
変換器制御部27では、その切替指令のデータにもとづくオン/オフ信号が変換器主回路部28へ出力される。変換器主回路部28では、そのオン/オフ信号に応じてIGBT素子64a〜64fがオン/オフ動作され、これによって駆動負荷装置14へ所定波形の3相の電圧又は電流が出力される。
即ち、現用側の伝送路24に異常が生じた場合も、現用側の制御装置22−1から電源伝送ライン24bを介して各電力変換装置25−1〜25−4の伝送部26に伝送されていたパルス信号P1が伝送されなくなる。従って、伝送コントローラ44が、現用側の伝送路24又は制御装置22−1が異常であることを検出し、待機側の伝送路24又は制御装置22−2に切り替える制御を行う。
また、制御装置が1台であり、これが複数の電力変換装置25−1〜25−4に1つの伝送路24で接続されている構成でも、上記同様に、制御装置又は伝送路24の異常を電力変換装置25−1〜25−4にて即時検出可能である。
20 電力変換制御システム
21 上位の監視装置
22−1,22−2 制御装置
24 伝送路
24a 信号伝送ライン
24b 電源伝送ライン
25−1〜25−4 電力変換装置
26 伝送部
27 変換器制御部
28 変換器主回路部
30 電源供給回路
31 パワートランジスタ
32 オペアンプ
33 ツェナダイオード
34,35,36,38,46,55,56,57,58 抵抗器
37 FET
41 送信ドライバ
42 差動レシーバ
43−1〜43−3 フォトカプラ
51 レギュレータ
52,53,63 コンデンサ
54 コンパレータ
61 ダイオード整流器
62 インダクタ
64a,64b,64c,64d,64e,64f IGBT素子
P1 パルス信号
Claims (3)
- 複数の電力変換装置と、これら電力変換装置の電力変換動作を制御する1乃至は複数の制御装置とを伝送路で接続し、この伝送路を介して制御装置から電力変換装置の動作用の一定電圧の電源信号を伝送する電力変換制御システムにおいて、
前記制御装置に、前記電源信号に当該制御装置の正常時にオン/オフされる信号に基づいて生成される一定周期で連続的に繰り返すパルス信号を重畳する重畳手段を備えると共に、
前記電力変換装置に、前記パルス信号を検出する検出手段を備え、
前記検出手段は、前記電源信号が直流成分除去用コンデンサを介して入力されるコンパレータを有し、該コンパレータで一定値と比較することにより2値化して前記パルス信号を検出する
ことを特徴とする電力変換制御システム。 - 前記重畳手段は、前記制御装置の正常時にオン/オフされる信号のオン/オフ動作停止時に前記電源信号への前記パルス信号の重畳を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換制御システム。 - 前記電力変換装置と前記制御装置とが少なくとも2重化された伝送路で接続され、且つ前記電力変換装置に2重化された各伝送路に個別に接続される伝送部と各伝送部を切り換える伝送コントローラとを備え、前記コントローラは、前記検出手段にあって現用側の伝送路で前記パルス信号の検出状態から未検出状態となったときに、伝送部を切り換えて待機側の伝送路から信号を受信する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換制御システム。
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