(57)【要約】【課題】異常に対する保護動作を早く作動することができ、異常によるシステムの素子損傷を最小限に抑制することが可能な駆動用電動機制御装置を提供する。【解決手段】制御指令信号発生部121から送られ、ドライブ回路101及び半導体スイッチング素子102を介してモーターを駆動するゲート信号と、半導体スイッチング素子102からフィードバックされたゲート信号とを対応させて比較し時間差を計測する時間計測器103と、時間計測器103で計測した時間差を基に監視時間を算出し記憶する計測時間処理器106と、各伝送路の入力信号とフィードバック信号の時間差と、以前に算出した監視時間とを比較して異常を検知する異常検知手段110とを備える駆動用電動機制御装置。時間計測器103で計測した時間差を基に算出した監視時間をリアルタイムに更新して異常を検出する機能を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御指令信号発生部から送られ、各々、ドライブ回路及び半導体スイッチング素子を介してモーターを駆動する複数のゲート信号と、前記半導体スイッチング素子からフィードバックされた複数のゲート信号とを対応させて比較し、各々の時間差を計測する複数の時間計測器と、
前記時間計測器で計測した時間差を基に監視時間を各々算出し記憶する計測時間処理器と、
各伝送路の入力信号とフィードバック信号の時間差と、前記計測時間処理器が以前に算出した監視時間とを比較して異常を検知する異常検知手段とを備えることを特徴とする駆動用電動機制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動用電動機制御装置において、
前記時間計測器で計測した時間差を基に前記計測時間処理器で算出した各々の監視時間をリアルタイムに更新して異常を検出する機能を有することを特徴とする駆動用電動機制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の駆動用電動機制御装置において、
前記時間計測器への入力信号の入力時から前記監視時間の経過前までの前記入力信号に対応するフィードバック信号の有無で、異常の有無を判断する機能を有することを特徴とする駆動用電動機制御装置。
【請求項４】
請求項２記載の駆動用電動機制御装置において、
前記計測時間処理器は、数学的処理を行い監視時間を決定することを特徴とする駆動用電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用電動機制御装置に関し、特に鉄道車両などで駆動用電動機の制御に用いられる、半導体スイッチング素子により構成される電力変換機の半導体スイッチング素子のドライブ異常を検出し、半導体スイッチング素子を保護するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
まず図４より、従来技術の概要を説明する。半導体スイッチング素子は電力変換器のシステムにより異なるが、本図ではスイッチング素子が６つの場合を示す。制御指令信号発生部２２１から信号２３１〜２３３が送られ、信号２３４〜２３６と半導体スイッチング素子２０２からのフィードバック信号２３７〜２３９の時間差を比較器２０３〜２０５で計測し、設定されている監視時間Ｔ０と比較して、各々遅延の有無に関する信号２５２〜２５４を出力し、論理和機能２１０にて、遅延有りの信号があれば制御信号発生部２２１へ異常検知信号２５５を送る、というものであった。一般のスイッチング素子保護装置は固定された監視時間Ｔ０のみを用いて信号を監視しており、スイッチング素子２０２の異常動作のような装置の故障に係わる異常時に検出信号が遅れるという問題がある。詳細は、以下、図６の説明にて行う。
【０００３】
次に、図５に従来技術における半導体スイッチング素子の詳細を示す。入力信号２３１〜２３３がドライブ回路２０１から半導体スイッチング素子２０２に送られ、フィードバック信号２３７〜２３９は半導体スイッチング素子２０２から送られる。
【０００４】
次に図６の説明をする。ゲート信号Ｕ２３４、同Ｖ２３５、同Ｗ２３６の入力信号が、制御指令信号発生部２２１から比較器２０３〜２０５へ入力され、半導体スイッチング素子２０２を経たフィードバック信号２３７〜２３９が入力される。入力信号とフィードバック信号の時間差をゲートオン時間とする。従来技術では固定された監視時間Ｔ０（各ゲートオン時間の予想値＋猶予時間＋無駄時間）と各ゲートオン時間を比較し異常検知を行っているが、無駄時間の部分を短縮する機能が無いため、異常検出信号が遅くなるという問題がある。無駄時間は、誤差、経年変化、安全率などを考慮して設定時に固定して決めた時間である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の信号監視にて、比較器は固定された監視時間により監視しており、スイッチング素子に対する最小監視時間ではない場合がある。それによりスイッチング素子の異常動作のような装置の損傷にかかわる異常時に、異常検出信号が遅くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、制御指令信号発生部から送られた複数のゲート信号が各々、半導体スイッチング素子を駆動するドライブ回路に接続され、制御指令信号発生部から入力された個々のゲート信号と、半導体スイッチング素子を得てフィードバックされた信号の時間差を検査時間として計測する時間計測器を有し、計測された信号の時間差を監視時間として処理する計測時間処理器を有し、監視時間と、入力信号とフィードバック信号の時間差を比較する比較器を有し、各伝送路の入力信号からフィードバック信号までにかかった時間を、計測時間処理器で処理された監視時間と比較することで異常を検知するスイッチング素子保護装置を用いる。このことで最小の監視時間がリアルタイムに設定、更新可能となり、装置の最小の監視時間により監視を行うことが可能となる。
【０００７】
すなわち、本発明は、制御指令信号発生部から送られ、各々、ドライブ回路及び半導体スイッチング素子を介してモーターを駆動する複数のゲート信号と、前記半導体スイッチング素子からフィードバックされた複数のゲート信号とを対応させて比較し、各々の時間差を計測する複数の時間計測器と、前記時間計測器で計測した時間差を基に監視時間を各々算出し記憶する計測時間処理器と、各伝送路の入力信号とフィードバック信号の時間差と、前記計測時間処理器が以前に算出した監視時間とを比較して異常を検知する比較異常検知手段とを備える駆動用電動機制御装置である。
【０００８】
また、本発明は、前記時間計測器で計測した時間差を基に前記計測時間処理器で算出した各々の監視時間をリアルタイムに更新して異常を検出する機能を有する駆動用電動機制御装置である。
【０００９】
そして、本発明は、前記時間計測器への入力信号の入力時から前記監視時間の経過前までの前記入力信号に対応するフィードバック信号の有無で、異常の有無を判断する機能を有する駆動用電動機制御装置である。
【００１０】
更に、本発明は、前記計測時間処理器は、数学的処理を行い監視時間を決定する駆動用電動機制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入力信号とフィードバック信号を利用することで監視時間の制御ができ、猶予時間を装置の最適な時間にすることで、最小の監視時間制御が可能となる。また、ドライブ回路で発生した異常の情報を受け、短い監視時間で異常と判定できるので、異常に対する保護動作を早く作動することができ、異常によるシステムの素子損傷を最小限に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の駆動用電動機制御装置の実施例を図１〜図３により説明する。半導体スイッチング素子は電力変換器のシステムにより異なるが、本図ではスイッチング素子が６つの場合を示す。
【００１３】
まず図１によりその構成を示す。監視時間の初期設定をＴ０とする。本実施例の駆動用電動機制御装置は、ドライブ回路１０１、半導体スイッチング素子１０２、時間計測器１０３〜１０５、計測時間処理器１０６、比較器１０７〜１０９、論理和機能１１０を備えている。そして、制御指令信号発生部１２１から信号１３１〜１３３が送られ、ドライブ回路１０１、半導体スイッチング素子１０２を介してモーター１２２を駆動する。半導体スイッチング素子１０２は、フィードバック信号１３４〜１３６を時間計測器１０３〜１０５に送出し、入力フィードバック信号１４０〜１４２を比較器１０７〜１０９に送出する。時間計測器１０３〜１０５に入力された信号１３４〜１３６は、信号１４３〜１４５として比較器１０７〜１０９に入力される。
【００１４】
時間計測器１０３〜１０５は、信号１３４〜１３６と、対応するフィードバック信号１３７〜１３９との時間差を各々計測し、計測結果信号１４６〜１４８を計測時間処理器１０６に出力する。計測時間処理器１０６は、受け取った時間差の計測結果を基に各々の監視時間を算出して記憶し、以前の監視時間Ｔ０を出力信号１４９〜１５１として比較器１０７〜１０９に出力する。
【００１５】
比較器１０７は、時間計測器１０３からの信号１４３と、フィードバック信号１４０、及び計測時間処理器１０６からの監視時間信号１４９とを用い、信号１４３とフィードバック信号１４０との時間差と、以前の監視時間Ｔ０とを比較して遅延の有無を判断し、遅延の有無に関する信号１５２を出力する。他の比較器１０８、１０９も、同様に、遅延の有無に関する信号１５３、１５４を出力する。遅延の有無に関する信号１５２〜１５４は、論理和機能１１０にて、各々遅延の有無を判断し、信号１５２〜１５４の中に遅延有りの信号があれば、制御指令信号発生部１２１へ異常検知信号１５５を送る。
【００１６】
なお、入力信号１３４〜１３６が入力された後、半導体スイッチング素子１０２からのフィードバック信号１３７〜１３９との時間差を計測結果信号１４６〜１４８として計測時間処理器１０６に入力し、計測時間処理器１０６にて最適な監視時間算出処理を行い、監視時間Ｔ１を決定する。そして出力信号１４９〜１５１により比較器１０７〜１０９へ監視時間Ｔ１を送り、比較器１０７〜１０９は監視時間Ｔ０をＴ１へと更新する。以前に設定された監視時間Ｔ０がＴ１に更新され、時間計測器１０３を経由した信号１４３、時間計測器１０４を経由した信号１４４、時間計測器１０５を経由した信号１４５と半導体スイッチング素子１０２からのフィードバック信号１３７〜１３９の時間差を比較器１０７〜１０９で計測して、設定されている監視時間（更新された監視時間Ｔ１）と比較して、各々比較器１０７〜１０９から遅延の有無に関する信号を送り、論理和機能１１０にて、各々の信号の中に遅延有りの信号があれば制御指令信号発生部１２１へ異常検知信号１５５を送る。
【００１７】
計測時間処理器１０６で更新される監視時間を決定する数学的処理として、ある一定回数を計測し、その中の最大値のゲートオン時間と一定の猶予時間を加算し、それを更新する監視時間とする。
（計測結果信号１４６〜１４８の中での最大値のゲートオン時間）＋（猶予時間）＝（更新する監視時間Ｔ１）
また、更新の時期として、半導体素子のゲートオン時間の計測を続け、ある一定回数を計測した後、監視時間を決定し、監視時間の更新を行う。
【００１８】
次に図２に半導体スイッチング装置の詳細を示す。入力信号１３１〜１３３は、ドライブ回路１０１を介して半導体スイッチング素子１０２に入力され、フィードバック信号１３７、１４０、１３８、１４１、１３９、１４２が送出される。
【００１９】
次に図３の説明をする。本実施例は無駄時間を減らすことで監視時間の短縮を行う。比較器１０３〜１０５には、ゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ１３４〜１３６が制御指令発生信号部１２１から入力され、半導体スイッチング素子１０２を経てフィードバック信号１３７〜１３９が入力される。入力信号とフィードバック信号の時間差をゲートオン時間とする。本実施例は各ゲートオン時間と猶予時間を足したものを、以前の監視時間Ｔ０から更新する監視時間Ｔ１の候補として検討するため、計測時間処理器１０６に累積し、一定回数を計測した後、新たな監視時間Ｔ１を決定し監視時間を更新する。更新された監視時間は、比較器１０７〜１０９に伝達される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例の駆動用電動機制御装置を示すブロック説明図。
【図２】図１の詳細を示す説明図。
【図３】実施例における動作波形を示す説明図。
【図４】従来例のブロック説明図。
【図５】図４の詳細を示す説明図。
【図６】従来例による動作波形を示す説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１０１：ドライブ回路
１０２：半導体スイッチング素子
１０３〜１０５：時間計測器
１０６：計測時間処理器
１０７〜１０９：比較器
１１０：論理和機能
１２１：制御指令信号発生部
１２２：モーター
１３１〜１３３：入力信号
１３４〜１３６：時間計測器への入力信号
１３７〜１３９：半導体スイッチング素子から時間計測器へのフィードバック信号
１４０〜１４２：半導体スイッチング素子から比較器へのフィードバック信号
１４３〜１４５：比較器への入力信号
１４６〜１４８：時間計測器の計測結果信号
１４９〜１５１：計測時間処理器から比較器への監視時間伝達信号
１５２〜１５４：遅延有無を知らせる信号
１５５：異常検出信号
２０１：ドライブ回路
２０２：半導体スイッチング素子
２１０：論理和機能
２２１：制御指令発生信号部
２２２：モーター
２３１〜２３３：入力信号
２３４〜２３６：比較器への入力信号
２３７〜２３９：半導体スイッチング素子からのフィードバック信号
２５２〜２５４：遅延の有無を知らせる信号
２５５：制御指令信号発生部への異常検出信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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