JP3245728B2 - Power converter - Google Patents
Power converterInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体電力変換装置の
信頼性向上に係り、特に制御系を多重化した電力変換装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement in reliability of a semiconductor power converter, and more particularly to a power converter having a multiplexed control system.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般産業用、電力用を問わず、電力変換
器をまったく停止することなく動作させることが望まれ
てきており、そのために制御系を多重化することが多く
なってきた。その場合、多重化された制御系の出力部に
は、信頼性、安全性の確保のために保護回路が設けられ
ていた。この保護回路は、制御系の出力部が如何なる状
態でも切換指令により制御系を切換るので、電力変換器
の短絡防止、素子故障防止を実行する制御信号等は、そ
の間は効果を失う。それを避けるために更に、前記保護
回路とは別に、もう1つ保護回路を必要とすことにな
る。このような構成では、全く同じ動作を行う保護回路
数が増えるばかりでなく、制御の応答性にも影響し、保
護回路数が増えることで全体の素子数が増え、故障発生
率が増加してしまうことになる。2. Description of the Related Art It has been desired to operate a power converter without stopping at all, regardless of whether it is for general industrial use or for power use. For this reason, control systems have often been multiplexed. In this case, a protection circuit is provided at the output section of the multiplexed control system in order to ensure reliability and safety. In this protection circuit, the control system is switched by the switching command in any state of the output section of the control system. Therefore, the control signal for executing the prevention of the short circuit of the power converter and the prevention of the element failure loses its effect during that time. In order to avoid this, another protection circuit is required separately from the protection circuit. In such a configuration, not only the number of protection circuits that perform exactly the same operation increases, but also the control response is affected, and the increase in the number of protection circuits increases the total number of elements and increases the failure occurrence rate. Will be lost.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これに対して、特開平
3−7068号公報は、多重化された制御回路を備え、
各制御回路の故障を検出し、故障が検出された場合は自
動的に故障リセットを実行して健全な制御回路を選択す
ることにより、直ちに運転制御が再開できるというもの
である。On the other hand, Japanese Patent Laying-Open No. 3-7068 has a multiplexed control circuit.
The operation control can be restarted immediately by detecting a failure of each control circuit and automatically executing a failure reset when a failure is detected to select a sound control circuit.
【0004】しかし、この方法では、制御対象が常に動
作可能ではなく、故障した制御装置の出力から正常な制
御装置の出力へ切換る間に、制御対象の出力状態が変化
する場合、任意の時刻に切換動作を行うと、出力状態の
差により制御対象が異常動作または故障を起こす恐れが
ある。例えば、ゲートターンオフサイリスタ(以降、G
TOと略記する。)のスイッチング周波数は数100H
z程度が限界であり、上述した切換動作により、その周
波数を越えるスイッチングパルスが出力されると、GT
Oが故障する恐れがある。However, in this method, when the control target is not always operable, and the output state of the control target changes during switching from the output of the failed control device to the output of the normal control device, an arbitrary time is required. When the switching operation is performed, the control target may cause abnormal operation or failure due to a difference in output state. For example, a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as G
Abbreviated as TO. ) The switching frequency is several hundred H
z is the limit, and when a switching pulse exceeding that frequency is output by the above-described switching operation, GT
O may break down.
【0005】また、インシュレイテッドゲートバイポー
ラトランジスタ(IGBT)などの高速スイッチングが
可能なトランジスタ素子においても、前記理由による故
障は減るものの、切換時の電力変換器の出力電流の値の
急変を防ぐ必要がある。[0005] Further, even in a transistor element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) capable of high-speed switching, although the failure is reduced for the above reason, it is necessary to prevent a sudden change in the output current value of the power converter at the time of switching. is there.
【0006】そこで適切なスイッチング信号を確保する
ため、切換装置の出力部に保護回路を設置するか、その
切換実行の時刻を適切な時刻に設定する手段が必要とな
る。本発明の目的は、多重制御系を備えた電力変換装置
において、制御系を切換るとき、スイッチング素子へ異
常なスイッチング信号が出力することを防止した電力変
換装置を提供することである。In order to ensure an appropriate switching signal, it is necessary to provide a protection circuit at the output of the switching device, or to provide a means for setting the execution time of the switching to an appropriate time. An object of the present invention is to provide a power conversion device having a multiplex control system, which prevents an abnormal switching signal from being output to a switching element when the control system is switched.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、自己消弧スイッチング素子をブリッジ接続してなる
電力変換器と、検出された前記電力変換器の動作量を制
御する複数の制御装置とを備え、常時は前記制御装置の
一つの制御信号を出力する電力変換装置において、前記
複数の制御装置のうち前記電力変換器を制御している制
御装置の故障を検出したときに切換信号を出力する故障
検出手段と、前記切換信号に応答して、故障の検出され
た制御装置の出力による制御信号を他の制御装置の出力
による制御信号に切換て出力する切換手段と、該切換手
段の出力切換時、該切換手段の出力の前記スイッチング
素子をオンに保持する時間を算出し、該時間が前記ブリ
ッジのアーム短絡防止時間より短いときはオン制御信号
を出力せず、該時間が長いときは前記アーム短絡防止時
間経過後オン制御信号を出力し、設定された時間が経過
するまではオン制御信号を保持する保護手段とを備えて
なることを特徴とする電力変換装置としたものである。In order to achieve the above object, a power converter having a self-extinguishing switching element connected in a bridge and a plurality of control devices for controlling the detected operation amount of the power converter are provided. with the door, in the power conversion apparatus that outputs a control signal is always the control device, wherein
A control that controls the power converter among the plurality of control devices.
Failure that outputs a switching signal when a failure of the control device is detected
Detecting means for detecting a failure in response to the switching signal;
Control signal from the output of another controller
A switching means for switching to and outputting a control signal according to the following formula; and, when the output of the switching means is switched, calculating a time for holding the switching element of the output of the switching means on. When the time is short, the ON control signal is not output, and when the time is long, the ON control signal is output after the elapse of the arm short-circuit prevention time, and a protection unit that holds the ON control signal until the set time elapses. A power converter is provided.
【0008】また、自己消弧スイッチング素子をブリッ
ジ接続してなる電力変換器と、検出された前記電力変換
器の動作量を制御する複数の制御装置とを備え、常時は
前記制御装置の一つの制御信号を出力する電力変換装置
において、前記複数の制御装置のうち前記電力変換器を
制御している制御装置の故障を検出したときに切換信号
を出力する故障検出手段と、前記故障検出手段の出力に
よる切換信号を保持し、故障検出後設定された時間が経
過したのち故障が検出された制御装置の出力信号と前記
切換られた制御装置の出力信号が同一信号になるときに
前記保持した切換信号を出力する切換時刻設定手段と、
前記切換時刻設定手段の出力による切換信号に応答し
て、故障の検出された制御装置の出力による制御信号を
他の制御装置の出力による制御信号に切換て前記電力変
換器に出力する切換手段とを備えてなることを特徴とす
る電力変換装置とすることもできる。 Further, the self-extinguishing switching element is bridged.
A power converter connected to the
And a plurality of control devices for controlling the operation amount of the vessel.
A power conversion device for outputting one control signal of the control device
In the plurality of control devices, the power converter
Switching signal when a failure of the controlling device is detected
Failure detection means for outputting the
When the output signal of the control device in which the failure is detected and the output signal of the switched control device become the same signal after a lapse of a set time after the failure detection,
Switching time setting means for outputting the held switching signal ,
In response to a switching signal from the output of the switching time setting means.
Control signal based on the output of the controller in which the failure was detected.
The power conversion is performed by switching to a control signal based on the output of another controller.
Switching means for outputting to the converter.
Power converter.
【0009】前記設定された時間が、前記自己消弧スイ
ッチング素子のオン及びオフ切換時特性で決まる最小限
保持すべき時間であることが望ましい。It is preferable that the set time is a minimum time to be held which is determined by the on / off switching characteristics of the self-extinguishing switching element.
【0010】[0010]
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by the following operation according to the present invention.
【0011】複数の制御装置を備えた自己消弧スイッチ
ング素子をブリッジ接続してなる電力変換装置では、装
置を運転中に、制御装置は1台だけ運転して、他の制御
装置を停止している方法も、常時適当数を運転し、その
中の1つの信号を用いる方法でもよい。運転中の制御装
置に故障が発生し、故障検出手段により検出された場
合、他の正常な停止している制御装置、または運転して
いる他の制御装置に切換信号を送り、直ちに切換手段で
切換て出力させることは従来も行われている。[0011] In a power conversion device in which a self-extinguishing switching element having a plurality of control devices is bridge-connected, only one control device is operated during operation of the device, and the other control devices are stopped. The method may be a method in which an appropriate number is always operated and one of the signals is used. If a fault occurs in the operating control device and is detected by the fault detecting means, a switching signal is sent to another normally stopped control device or another operating control device, and immediately the switching means is used. Switching to output has been performed conventionally.
【0012】しかし、このとき故障発生時に出力されて
いた制御信号と切換られた信号とが完全に同期していな
いことが十分予測される。そのため、切換手段から出力
される信号は、正常のパターンでない異常信号である場
合が多いと考えてよい。従って、この切換時の制御信号
のままにスイッチング回路を制御するとスイッチング回
路及びスイッチング素子自体の限界を超える動作を要求
することがある。これは次の手段で回避できる。However, at this time, it is sufficiently predicted that the control signal output at the time of occurrence of the failure and the switched signal are not completely synchronized. Therefore, it can be considered that the signal output from the switching unit is often an abnormal signal that is not a normal pattern. Therefore, if the switching circuit is controlled with the control signal at the time of switching, an operation exceeding the limits of the switching circuit and the switching element itself may be required. This can be avoided by the following means.
【0013】切換時に発生する信号のパターンは、切換
時までの故障信号と選択された信号の時間経過から容易
に算出できる。問題になる動作は、ブリッジ接続のアー
ム短絡と、スイッチング素子に過酷なオンオフ動作をさ
せることである。前者は回路を含み決定されるものであ
り、後者は自己消弧スイッチング素子のオン及びオフ切
換時特性で決まる最小限保持すべき時間である。The pattern of the signal generated at the time of switching can be easily calculated from the time lapse of the fault signal and the selected signal until the switching. Operations that pose a problem include short-circuiting the arm of the bridge connection and causing the switching element to perform a severe on / off operation. The former is determined by including the circuit, and the latter is the minimum time to be held which is determined by the ON / OFF switching characteristics of the self-extinguishing switching element.
【0014】信号のオン動作パターンに基づき、前記ブ
リッジ接続のアーム短絡を生じるタイミングでのオン動
作信号に対しては、アーム短絡防止時間の間はオン制御
信号を保護手段により出力しないことで避ける。また、
後者についても、前記自己消弧スイッチング素子の最小
限保持すべき時間が経過するまでは、オン信号を保持す
る制御を保護手段により出力することで安全に運転され
る。On the basis of the ON operation pattern of the signal, the ON operation signal at the timing when the bridge connection arm short circuit occurs is avoided by not outputting the ON control signal by the protection means during the arm short circuit prevention time. Also,
In the latter case as well, until the minimum time for which the self-extinguishing switching element should be held has passed, the control for holding the ON signal is output by the protection means, so that the operation can be safely performed.
【0015】また、故障が検出された後、直ちに信号を
切換ると上述した異常信号が出力することがあるので、
前記した自己消弧スイッチング素子のオン及びオフ切換
時特性で決まる最小限保持すべき時間が経過するまで故
障が検出された制御装置の出力信号をそのまま出力し、
そのあと、前記切換られた制御装置の出力信号が、同一
信号になるのを待って、切換手段の出力に切換時刻設定
手段により切換てもよい。この場合は、切換後に信号の
急変はないのでスイッチング動作も正常の範囲になる。Further, if the signal is switched immediately after the failure is detected, the above-mentioned abnormal signal may be output.
The output signal of the control device in which the failure is detected is output as it is until a minimum time to be held determined by the characteristics at the time of switching on and off of the self-extinguishing switching element is output as it is,
After that, the output signal of the switched control device may be switched to the output of the switching device by the switching time setting device after waiting for the same output signal. In this case, there is no sudden change in the signal after the switching, so that the switching operation is in a normal range.
【0016】このようにして、多重制御系を備えた電力
変換装置において、制御系を切換るとき、スイッチング
素子へ異常なスイッチング信号が出力することを防止し
た電力変換装置を得ることができる。In this manner, in the power converter having a multiplex control system, it is possible to obtain a power converter in which an abnormal switching signal is not output to the switching element when the control system is switched.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0018】直流電源1は、半導体スイッチング素子を
用いたブリッジ接続の直流/交流変換器2により交流に
変換されて負荷3へ電力を供給する。スイッチング素子
は、多重制御系より選択された制御信号に基づきスイッ
チング動作を行う。負荷3の動作量の一つである電流が
電流検出器4a、4bで検出され、それぞれ制御装置5
a、5bへ入力され、それら制御装置5a、5bから故
障検出手段6へ情報が出力されている。各制御装置5
a.5bは1つの電流検出信号を共通に受け取るか、ま
たは、それぞれに対応した検出器4a、4bより受け取
り、制御に関する演算処理を行う。各制御装置5a.5
bでは、制御指令(図示していない。)により負荷電流
値を一定にする等の演算を行いその制御量をパルス幅変
調(以降、PWMと略記する。)制御に基づき変調し、
スイッチングパルスとしてスイッチング素子へ出力す
る。The DC power supply 1 is converted into AC by a bridge-connected DC / AC converter 2 using a semiconductor switching element and supplies power to a load 3. The switching element performs a switching operation based on a control signal selected from the multiplex control system. The current, which is one of the operation amounts of the load 3, is detected by the current detectors 4a and 4b, and
a and 5b, and information is output from the control devices 5a and 5b to the failure detecting means 6. Each control device 5
a. 5b receives one current detection signal in common, or receives it from the detectors 4a and 4b corresponding to each, and performs arithmetic processing relating to control. Each control device 5a. 5
In b, an operation such as making the load current value constant by a control command (not shown) is performed, and the control amount is modulated based on pulse width modulation (hereinafter abbreviated as PWM) control.
Output to the switching element as a switching pulse.
【0019】故障検出手段6では、各制御装置の回路状
態、演算数値、動作電源、出力状態などを検出、点検す
ることで各制御装置の故障または動作停止状態を検出
し、故障信号として出力する。電力変換器2に出力して
いない制御装置、または停止中の制御装置に故障が生じ
た場合、故障検出手段6はそれに対応した表示をし、電
力変換器2を運転したままその制御装置を取り出し、修
理後復帰することができる。The failure detecting means 6 detects a failure or an operation stop state of each control device by detecting and checking a circuit state, a calculated value, an operation power supply, an output state, etc. of each control device, and outputs a failure signal. . When a failure occurs in a control device that is not outputting to the power converter 2 or a stopped control device, the failure detection means 6 displays a corresponding display and takes out the control device while the power converter 2 is operating. , Can be returned after repair.
【0020】電力変換器2を制御中の制御装置に故障が
発生した場合、切換手段7は故障検出手段6の出力を取
り込み、その信号の状態に基づき、制御装置から正常な
制御出力を選択し、電力変換器2へ出力する。このとき
切換手段7は、故障発生時出力される切換信号に基づき
切換を行うので、故障状態の制御装置の出力から正常の
制御装置の出力へと移行する段階で、電力変換器2に出
力される制御信号に急峻な変化が含まれる場合がある。
その結果、その制御信号を受けた電力変換器2のスイッ
チング素子はその変化に対応しきれず、異常動作または
故障を起こすことがある。そこで切換手段7の後段に、
前記の異常から電力変換器2を保護する保護手段8を備
えている。When a failure occurs in the control device controlling the power converter 2, the switching means 7 takes in the output of the failure detection means 6 and selects a normal control output from the control device based on the state of the signal. , To the power converter 2. At this time, the switching means 7 performs switching based on the switching signal output when a failure occurs. Therefore, the switching means 7 outputs the power to the power converter 2 at the stage of transition from the output of the failed control device to the output of the normal control device. Control signal may include a steep change.
As a result, the switching element of power converter 2 that has received the control signal cannot fully cope with the change, and may cause abnormal operation or failure. Therefore, after the switching means 7,
A protection unit 8 for protecting the power converter 2 from the above-described abnormality is provided.
【0021】図3に切換信号入力時に発生する制御信号
急変の例を示す。電力変換器2を大容量自励式変換装置
とし、自己消弧素子としてGTOを用いフライホイーリ
ングダイオードと逆並列に接続された、ブリッジ接続構
成のものとする。図3において、(1)は制御装置5a
出力パルス、(2)は制御装置5b出力パルス、(3)
は切換手段出力パルス及び(4)は切換時刻の部分のパ
ルスを拡大して示したものである。FIG. 3 shows an example of a sudden change in the control signal generated when the switching signal is input. The power converter 2 is a large-capacity self-excited converter, has a bridge connection configuration in which GTO is used as a self-extinguishing element and is connected in anti-parallel with a flywheeling diode. In FIG. 3, (1) is a control device 5a.
Output pulse, (2) output pulse of control device 5b, (3)
In the figure, (4) is an enlarged view of the pulse at the switching time, and (4) is an enlarged view of the pulse at the switching time.
【0022】いま故障検出手段の出力信号により、切換
手段7の出力パルスが、制御装置5aの出力パルスから
制御装置5bの出力パルスに変化したとすると、切換時
刻の拡大部分パルスに示すように、制御装置5aおよび
制御装置5bに見られなかった極めて時間幅の狭いT時
間以下のパルスが出力されている。このパルスの1によ
り、スイッチング素子のオン、0によりオフを実行させ
ると、大容量のGTOは、素子故障を起こす恐れがある
ので保護手段8を挿入してこのような時間幅の狭いパル
スを取り除くのである。図からも明らかなように、時間
Tの検出は、切換時刻と切換られる制御装置5bの出力
パルスの、切換時刻以降の変化するまでの時間を算出す
ることから容易にできる。Assuming now that the output pulse of the switching means 7 changes from the output pulse of the control device 5a to the output pulse of the control device 5b by the output signal of the failure detecting means, as shown in the enlarged partial pulse of the switching time, A pulse that is not seen in the control device 5a and the control device 5b and that has a very narrow time width and is equal to or shorter than T time is output. If the switching element is turned on by the pulse 1 and turned off by the pulse 1, the large-capacity GTO may cause an element failure. Therefore, the protection means 8 is inserted to remove such a pulse having a narrow time width. It is. As is clear from the figure, the detection of the time T can be easily performed by calculating the switching time and the time required for the output pulse of the control device 5b to be switched to change after the switching time.
【0023】図4は、大容量GTOに用いられる代表的
な保護手段8の動作例を示す。図中Xは保護手段8への
切換手段7からの入力パルス、XPは図1に示す電力変
換器2のPアームに、XNはNアームに出力されるスイ
ッチング信号、Tは前記した切換時保護手段8へ入力す
るパルスの時間幅、TdはPアームのスイッチング素子
とNアームのスイッチング素子が同時にオン状態になら
ないように設けた短絡防止時間、TminはGTOのオ
ンオフ切換時、特性で決まる最小限保持しなければなら
ない時間幅、1はGTOオン、0はGTOオフ信号であ
る。FIG. 4 shows an operation example of a typical protection means 8 used for a large capacity GTO. In the drawing, X is an input pulse from the switching means 7 to the protection means 8, XP is a switching signal output to the P arm of the power converter 2 shown in FIG. 1, XN is a switching signal output to the N arm, and T is the above-described protection at the time of switching. The time width of the pulse input to the means 8, Td is the short-circuit prevention time provided so that the P-arm switching element and the N-arm switching element are not simultaneously turned on, and Tmin is the minimum determined by the characteristics when the GTO is switched on and off. The time width that must be held, 1 is the GTO on, and 0 is the GTO off signal.
【0024】図4において、(1)は、保護手段8の入
力パルスが、Tdより短い時間幅Tのオンパルスである
場合の動作である。このとき出力XPには0、XNには
1を出力する。次に(2)は、Tdより大きくTmin
とTdの和より短い時間幅Tのオンパルスが入力された
場合の動作である。このときXPにはXパルスよりもT
d遅れてTmin幅の1パルスを出力し、XNにはXパ
ルス入力時刻に0になり、その時刻からTmin+2T
dの間0を出力し再び1に戻る出力をする。さらに
(3)は、Tmin+Tdより大きい1パルスが入力さ
れた場合である。このときXPには、Td遅れてT−T
d間の1パルス、XNには、Xが1になった時刻に0に
なりT+Tdの間0を出力し、再び1に戻る出力をす
る。In FIG. 4, (1) shows the operation when the input pulse of the protection means 8 is an ON pulse having a time width T shorter than Td. At this time, 0 is output to the output XP and 1 is output to XN. Next, (2) indicates that Tmin is larger than Td.
This is an operation when an on-pulse having a time width T shorter than the sum of Td and Td is input. At this time, XP has T more than X pulse.
One pulse of Tmin width is output with a delay of d, and becomes zero at X pulse input time to XN, and from that time, Tmin + 2T
It outputs 0 during d and returns to 1 again. (3) is a case where one pulse larger than Tmin + Td is input. At this time, XP is given by T−T with a delay of Td.
One pulse during the period d, XN, becomes 0 at the time when X becomes 1, outputs 0 during T + Td, and returns to 1 again.
【0025】ここで(1)、(2)及び(3)のいずれ
の場合も、Tdの間は、通常の動作においても、スイッ
チング素子の切換を実行しないのは当然である。Here, in any of the cases (1), (2) and (3), it is natural that the switching of the switching element is not executed during the normal operation during Td.
【0026】図5に、上述した機能を達成するためのア
ルゴリズムを示す。まず保護手段8への入力パルス信号
Xを入力し、TとTdとを比較し、Tdより小さければ
図4(1)の動作、大きければ、Tmin+Tdと比較
し、小さければ図4(2)の動作、大きければ、図4
(3)の動作を行うようにする。これら3つの動作で、
入力信号として同様の0パルスが入力された場合、上記
XP,XNの動作は、図4の(1)、(2)、(3)の
XP、XNの関係と逆になり、各動作が確保されるもの
とする。このようにすれば故障検出を行った時間に故障
信号を出力し、切換手段7はその切換信号が入力された
任意時刻に切換動作を行っても制御装置の制御出力には
異常スイッチング信号が出力されないので電力変換装置
2の出力電流の急変がなくなり、出力電流波形の改善を
行うこともできる。FIG. 5 shows an algorithm for achieving the functions described above. First, the input pulse signal X to the protection means 8 is input, and T and Td are compared. If T is smaller than Td, the operation shown in FIG. 4A is performed. If Td is larger, Tmin + Td is compared. Operation, if large, FIG.
The operation of (3) is performed. With these three actions,
When a similar 0 pulse is input as an input signal, the operations of XP and XN are opposite to the relationship of XP and XN in (1), (2), and (3) of FIG. Shall be performed. In this way, a failure signal is output at the time of failure detection, and the switching means 7 outputs an abnormal switching signal to the control output of the control device even if the switching operation is performed at an arbitrary time when the switching signal is input. As a result, the output current of the power converter 2 does not suddenly change, and the output current waveform can be improved.
【0027】制御装置を切換た後、電力変換器2を運転
したままその切換られた制御装置を取り出し、修理後復
帰するなどの保守点検を可能にすることができるので、
稼働率、信頼性、安全性を向上させることができる。After switching the control device, it is possible to take out the switched control device while operating the power converter 2 and perform maintenance and inspection such as returning after repair.
The operation rate, reliability and safety can be improved.
【0028】尚、従来各制御装置の出力部に設けられて
いた保護手段8は、この切換手段7の後の保護手段8に
一括され、多重制御系を構成しない場合と同様の安全性
および制御の応答性が同時に保たれている。図1では、
制御装置を2重系として示しているが、さらに多重系と
しても同様の構成で実現することができる。この場合
は、故障が発生しても当該制御装置を取り出し修理して
いる間でも、多重制御系を保持することができるので、
さらに稼働率、信頼性、安全性を向上させることができ
る。The protection means 8 conventionally provided at the output section of each control device is integrated into the protection means 8 after the switching means 7, and has the same safety and control as when no multiplex control system is formed. Responsiveness is maintained at the same time. In FIG.
Although the control device is shown as a double system, it can be realized by a similar configuration even if it is a multiplex system. In this case, even if a failure occurs, the multiplex control system can be maintained even while the control device is taken out and repaired,
Further, the operation rate, reliability, and safety can be improved.
【0029】図2は本発明の他の実施例を示す図であ
る。上述の実施例の保護手段8の代わりに故障検出手段
6と切換手段7との間に切換時刻設定手段9を設けてい
る。該切換時刻設定手段9は、いずれかの制御装置に故
障が発生した場合、上述したスイッチング素子に許容す
る時間まで、切換時間を遅延させるものである。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. The switching time setting means 9 is provided between the failure detecting means 6 and the switching means 7 in place of the protection means 8 in the above embodiment. The switching time setting means 9 delays the switching time until a failure occurs in any of the control devices until the time allowed for the switching element.
【0030】図6に切換時刻設定手段9の動作例を示
す。図中、図4と同一のものは同一の記号で表してい
る。各制御装置5a,5bは電力変換器2のスイッチン
グに必要な短絡防止時間Td、最小パルス幅Tminの
確保を行いながらPアーム、Nアームのスイッチングパ
ルスを出力している。制御装置5aの出力を電力変換器
2に出力していたときに、制御装置5aに故障が発生
し、制御装置5bの出力に切換る場合である。FIG. 6 shows an operation example of the switching time setting means 9. In the figure, the same components as those in FIG. 4 are represented by the same symbols. Each of the control devices 5a and 5b outputs the switching pulses of the P-arm and the N-arm while securing the short-circuit prevention time Td and the minimum pulse width Tmin necessary for the switching of the power converter 2. When the output of the control device 5a is being output to the power converter 2, a failure occurs in the control device 5a, and the output is switched to the output of the control device 5b.
【0031】(1)は故障検出後、Tmin経過したと
き、故障が発生した制御装置5aと切換られる制御装置
5bの出力が同一の場合である。この場合、故障が発生
した後XPの出力が1であるので、前記保護の理由によ
り、出力にTminの間1の信号を保持し、さらにその
後、制御装置5bの信号が制御装置5aの出力と同じな
ので切換を行う。(1) is a case where the output of the control device 5b which is switched to the faulty control device 5a is the same when Tmin elapses after the detection of the fault. In this case, since the output of the XP is 1 after the occurrence of the failure, the signal of 1 is held at the output for Tmin for the above-mentioned protection, and then the signal of the control device 5b is changed to the output of the control device 5a. Since they are the same, switching is performed.
【0032】(2)は、Tmin経過したとき、前記制
御装置5bの信号と制御装置5aの信号が異なる場合で
ある。この場合、同じ状態になるまでその出力状態を保
持する。即ちThltの間、切換手段7の出力を保持す
る。同じになった時刻で、切換る。これら2つの動作で
入力信号として同様のオフパルスが入力された場合、上
記XP、XNの動作は、図4の(1)、(2)、(3)
のXP、XNの関係と逆になる。これにより、切換手段
7の出力には、電力変換器2に異常動作または故障をも
たらす信号を出力することを防ぐことができ、電力変換
器装置の出力電流の急変がなくなり、出力電流波形の改
善を行うことができる。この構成とすることで、前記し
た実施例と同様の効果を得ることができる。(2) The case where the signal of the control device 5b differs from the signal of the control device 5a when Tmin has elapsed. In this case, the output state is held until the same state is reached. That is, the output of the switching means 7 is held during Thlt. Switch at the same time. When a similar off-pulse is input as an input signal in these two operations, the operations of XP and XN are described in (1), (2), and (3) of FIG.
Is opposite to the relationship between XP and XN. As a result, it is possible to prevent the output of the switching means 7 from outputting a signal that causes an abnormal operation or a failure to the power converter 2, thereby preventing a sudden change in the output current of the power converter device and improving the output current waveform. It can be performed. With this configuration, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
【0033】図7に切換手段7の一例を示した。簡単な
論理回路で構成することができる。以上の実施例では、
電力逆変換器の例について述べているが、電力順変換器
の場合は勿論のこと、電力順変換器と電力逆変換器を用
いた無停電電源装置など半導体スイッチング素子を用い
た電力変換器に対しても適用できることは明らかであ
る。FIG. 7 shows an example of the switching means 7. It can be configured with a simple logic circuit. In the above embodiment,
Although an example of a power inverter is described, not only in the case of a power forward converter, but also in a power converter using a semiconductor switching element such as an uninterruptible power supply using a power forward converter and a power inverter. Obviously, it is also applicable.
【0034】[0034]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、多重
制御系を有する電力変換器において、制御系の間の切換
を行なう信号時間の長さにより切替えるタイミングを決
めるので、信号の急変に伴う異常スイッチング信号が出
力されるのを防止できる。従って、電力変換器の運転を
継続したまま、故障した制御装置の保守点検ができる。
この結果、電力変換装置の稼働率、安全性、信頼性を向
上させる効果を生じる。As described above, according to the present invention, in a power converter having a multiplex control system, the switching timing is determined by the length of the signal time for switching between the control systems. The output of the accompanying abnormal switching signal can be prevented. Therefore, maintenance and inspection of the failed control device can be performed while the operation of the power converter is continued.
As a result, there is an effect of improving the operation rate, safety, and reliability of the power converter.
【図1】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図3】制御装置の切換時に発生する障害パルスを説明
する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a fault pulse generated when the control device is switched.
【図4】保護手段の動作例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an operation example of a protection unit.
【図5】保護手段のアルゴリズムの一例を示す。FIG. 5 shows an example of an algorithm of a protection unit.
【図6】切換時刻設定手段の動作例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation example of a switching time setting unit.
【図7】切換手段の一例を示す。FIG. 7 shows an example of a switching unit.
1 直流電源 2 電力変換器 3 負荷 4a、4b 電流検出器 5 多重化制御装置 5a、5b 制御装置 6 故障検出手段 7 切換手段 8 保護手段 9 切換時刻設定手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Power converter 3 Load 4a, 4b Current detector 5 Multiplexing control device 5a, 5b control device 6 Failure detection means 7 Switching means 8 Protection means 9 Switching time setting means
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博康 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 古関 庄一郎 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平4−372522(JP,A) 特開 平3−7068(JP,A) 特開 平5−137244(JP,A) 特開 平5−30683(JP,A) 特開 平5−114473(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/537 H02M 1/00 Continuing from the front page (72) Inventor Hiroyasu Sato 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Shoichiro Furuseki 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Stock (56) References JP-A-4-372522 (JP, A) JP-A-3-7068 (JP, A) JP-A-5-137244 (JP, A) JP-A-5-30683 (JP, A) JP-A-5-114473 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/537 H02M 1/00
Claims (3)
続してなる電力変換器と、検出された前記電力変換器の
動作量を制御する複数の制御装置とを備え、常時は前記
制御装置の一つの制御信号を出力する電力変換装置にお
いて、前記複数の制御装置のうち前記電力変換器を制御
している制御装置の故障を検出したときに切換信号を出
力する故障検出手段と、前記切換信号に応答して、故障
の検出された制御装置の出力による制御信号を他の制御
装置の出力による制御信号に切換て出力する切換手段
と、該切換手段の出力切換時、該切換手段の出力の前記
スイッチング素子をオンに保持する時間を算出し、該時
間が前記ブリッジのアーム短絡防止時間より短いときは
オン制御信号を出力せず、該時間が長いときは前記アー
ム短絡防止時間経過後オン制御信号を出力し、設定され
た時間が経過するまではオン制御信号を保持する保護手
段とを備えてなることを特徴とする電力変換装置。1. A power converter having a self-extinguishing switching element connected in a bridge, and a plurality of control devices for controlling a detected operation amount of the power converter. In a power conversion device that outputs a control signal, the power conversion device controls the power converter among the plurality of control devices.
Switching signal is output when the controller
Failure detecting means for responding to the switching signal;
Control signal based on the output of the controller
Switching means for switching to and outputting a control signal based on the output of the device; and calculating the time for keeping the switching element of the output of the switching means on when the output of the switching means is switched. When the time is shorter than the prevention time, the ON control signal is not output. When the time is longer, the ON control signal is output after the elapse of the arm short circuit prevention time, and the ON control signal is held until the set time elapses. power conversion apparatus characterized by comprising a means.
続してなる電力変換器と、検出された前記電力変換器の
動作量を制御する複数の制御装置とを備え、常時は前記
制御装置の一つの制御信号を出力する電力変換装置にお
いて、前記複数の制御装置のうち前記電力変換器を制御
している制御装置の故障を検出したときに切換信号を出
力する故障検出手段と、前記故障検出手段の出力による
切換信号を保持し、故障検出後設定された時間が経過し
たのち故障が検出された制御装置の出力信号と前記切換
られた制御装置の出力信号が同一信号になるときに前記
保持した切換信号を出力する切換時刻設定手段と、前記
切換時刻設定手段の出力による切換信号に応答して、故
障の検出された制御装置の出力による制御信号を他の制
御装置の出力による制御信号に切換て前記電力変換器に
出力する切換手段とを備えてなることを特徴とする電力
変換装置。2. A power converter comprising a self-extinguishing switching element connected in a bridge, and a plurality of control devices for controlling the detected operation amount of the power converter. In a power conversion device that outputs a control signal, the power conversion device controls the power converter among the plurality of control devices.
Switching signal is output when the controller
The failure detection means, and the output of the failure detection means.
Holding the switching signal, the when the output signal of the output signal and the switching is the control unit of the control device a failure is detected after the time set after fault detection has elapsed it becomes the same signal
Switching time setting means for outputting the held switching signal ;
In response to the switching signal from the output of the switching time setting means,
The control signal based on the output of the controller
Power conversion apparatus characterized by comprising a switching means for <br/> output Te switching the control signal by the output of the control device to the power converter.
れた時間が、前記自己消弧スイッチング素子のオン及び
オフ切換時特性で決まる最小限保持すべき時間であるこ
とを特徴とする電力変換装置。3. The power conversion device according to claim 1, wherein the set time is a minimum time to be held which is determined by an ON / OFF switching characteristic of the self-extinguishing switching element. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15356093A JP3245728B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15356093A JP3245728B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715977A JPH0715977A (en) | 1995-01-17 |
| JP3245728B2 true JP3245728B2 (en) | 2002-01-15 |
Family
ID=15565169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15356093A Expired - Fee Related JP3245728B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245728B2 (en) |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP15356093A patent/JP3245728B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715977A (en) | 1995-01-17 |
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