(57)【要約】【目的】被制御装置が運転中であっても、信号を伝送する光信号伝送システムの劣化を簡単に検出できるようにすることにある。【構成】制御装置１から光ファイバー４を介して被制御装置５へ制御信号を送る際に、当該被制御装置５に設けた光／電気変換器７の出力制御信号が所定値に達していることを検出する１号Ａ／Ｄ変換器２１と、この制御信号が前記光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する２号Ａ／Ｄ変換器２２とを設ける。  または、下り光ファイバー１１を介して被制御装置５へ送られた制御信号が、光信号伝送システム劣化と判定するレベルまで減少しているとき、論理回路２５を介して被制御装置５に属する電気／光変換器３は、上り光ファイバー１２を介して制御装置１へ光信号伝送システムが劣化と判定する信号を送る。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置が発する電気量の制御信号を光信号に変換する電気／光変換器と、この光信号を被制御装置へ伝送する光伝送路と、該被制御装置が受信した前記光信号をその光量に対応した電気量の制御信号に変換する光／電気変換器と、を備えている光信号伝送システムにおいて、
前記光／電気変換器が出力する制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器を前記被制御装置に備えることを特徴とする光信号伝送システムの劣化診断装置。
【請求項２】
制御装置が発する電気量の制御信号を光信号に変換する電気／光変換器と、この光信号を被制御装置へ伝送する下り光伝送路と、該被制御装置が受信した前記光信号をその光量に対応した電気量の制御信号に変換する光／電気変換器とを備えた下り光信号伝送システムと、前記被制御装置が発する電気量の応答信号を光信号に変換する電気／光変換器と、この光信号を前記制御装置へ伝送する上り光伝送路と、該制御装置が受信した前記光信号をその光量に対応した電気量の応答信号に変換する光／電気変換器とを備えた上り光信号伝送システムと、で構成している光信号伝送システムにおいて、
前記被制御装置に属する光／電気変換器が出力する制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記下り光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器を前記被制御装置に備え、該劣化判定値検出器の検出信号を光信号に変換して前記上り光伝送路を介して前記制御装置へ送出することを特徴とする光信号伝送システムの劣化診断装置。
【請求項３】
制御装置が発する電気量の制御信号を光信号に変換する電気／光変換器と、この光信号を被制御装置へ伝送する下り光伝送路と、該被制御装置が受信した前記光信号をその光量に対応した電気量の制御信号に変換する光／電気変換器とを備えた下り光信号伝送システムと、前記被制御装置が発する電気量の応答信号を光信号に変換する電気／光変換器と、この光信号を前記制御装置へ伝送する上り光伝送路と、該制御装置が受信した前記光信号をその光量に対応した電気量の応答信号に変換する光／電気変換器とを備えた上り光信号伝送システムと、で構成している光信号伝送システムにおいて、
前記制御装置に属する光／電気変換器が出力する制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記上り光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器を前記制御装置に備えることを特徴とする光信号伝送システムの劣化診断装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光信号伝送システムの劣化診断装置において、
前記劣化判定値検出器の劣化を判定する値は制御所定値検出器の所定値よりも高い値とすることを特徴とする光信号伝送システムの劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御装置から被制御装置への制御信号，あるいはその逆方向への応答信号を光信号で伝送する際の光信号伝送システムの劣化を診断する光信号伝送システムの劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電力変換装置を構成している半導体スイッチ素子をオン・オフ動作させる際のゲート信号を、光信号で制御装置から与えるならば、高電圧の電力変換装置であっても絶縁が容易になるし、ゲート信号にノイズが重畳する恐れも低減できるので多用されている。そこで以下では、光信号伝送システムにより、電力変換装置を構成する半導体スイッチ素子へ制御信号を送る場合を例にして、本発明の説明を行う。
図４は制御装置からの制御信号を光信号で半導体スイッチ素子への伝送を行う第１従来例を示した回路構成図である。この図４において、制御装置１を構成するスイッチング指令演算回路２からの電気信号は、複数の電気／光変換器３で別個に光信号に変換され、各光信号ごとに別個の光伝送路としての光ファイバー４を経て、被制御装置５を構成する個々のゲートアンプ６へ入力する。ゲートアンプ６に設けられている光／電気変換器７は、光ファイバー４で送られてきた光信号を電気信号に変換する。この変換された電気信号を半導体スイッチ素子８のゲートに与えることにより、当該半導体スイッチ素子８はオン・オフ動作する。
【０００３】
図５は制御装置からの制御信号を光信号で半導体スイッチ素子への伝送と、半導体スイッチ素子からの応答信号を光信号で制御装置への伝送を行う第２従来例を示した回路構成図であって、制御装置１からの制御信号を半導体スイッチ素子８へ送る下り光ファイバー１１と、その両端に電気／光変換器３と光／電気変換器７を備える共に、半導体スイッチ素子８からの応答信号を制御装置１へ送る上り光ファイバー１２と、その両端に電気／光変換器３と光／電気変換器７を備えている。このような構成により、下り光ファイバー１１が半導体スイッチ素子８にオン・オフ信号を与え、半導体スイッチ素子８の動作結果の応答信号が上り光ファイバー１２を経て制御装置１へフィードバックされている。
図６は図４または図５に図示の光／電気変換器の一般的な構成を示した回路構成図であって、光ファイバー４によって伝送されてきた光信号は、フォトダイオード１５でアナログ量の電気信号に変換されたのち、Ａ／Ｄ変換器１６でディジタル量の電気信号に変換され、これが半導体スイッチ素子８のゲートに与えられる。
【０００４】
図７は光／電気変換器への入力と出力の関係を示したグラフであって、横軸は入力する光信号の光量を示し、縦軸は出力する電気量を示している。このグラフで明らかなように、入力光量と出力電気量とは比例の関係にある。それ故、例えば制御装置１が発する制御信号が正常値であっても、光信号伝送システムを構成している各装置のいずれかが劣化するならば、伝送される光量は減少することになる。この光量の低下の程度が甚だしければ、半導体スイッチ素子８が不安定動作あるいは不動作になる恐れがある。
そこで光信号伝送システムが劣化したことを、半導体スイッチ素子８の動作時間から検出する提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。あるいは光信号伝送システムの劣化を検出する装置を別個に備えることにより、光信号伝送システムが多数であっても、その劣化を効率良く検出することができる提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平９−２６６６６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５５９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば被制御装置が大容量の電力変換装置の場合は、多くの半導体スイッチ素子の直並列接続で構成しているから、半導体スイッチ素子の数に対応した多数の光信号伝送システムが必要になる。そこでこれらが劣化しているか否かを、手間をかけずに検出できることが望まれる。しかしながら特許文献１に記載の提案は、被制御装置５を構成している半導体スイッチ素子８の動作時間の遅れから光信号伝送システムの劣化を間接的に検出しているので、半導体スイッチ素子８自体の異常と光信号伝送システムの異常とを分離することができない不都合があるし、被制御装置５が半導体スイッチ素子８でない場合にはこの提案を適用できない不具合がある。また特許文献２に記載の提案は、被制御装置５が停止している状態で光信号伝送システムの劣化を診断するので、被制御装置５を運転しながら劣化を診断することができない不都合がある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、被制御装置が運転中であっても、信号を伝送する光信号伝送システムの劣化を簡単に検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、この発明では、制御装置が発する電気量の制御信号を、電気／光変換器と光伝送路と光／電気変換器とでなる光信号伝送システムを介して被制御装置へ送るにあたって、当該被制御装置には、前記光／電気変換器から出力される制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器と、を備える。
または、制御装置が発する電気量の制御信号を、電気／光変換器と下り光伝送路と光／電気変換器とでなる下り光信号伝送システムを介して被制御装置へ送り、被制御装置が発する電気量の制御信号を、電気／光変換器と上り光伝送路と光／電気変換器とでなる上り光信号伝送システムを介して制御装置へ送る構成の光信号伝送システムで、前記被制御装置には、当該被制御装置に属する光／電気変換器が出力する制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記下り光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器とを備え、該劣化判定値検出器の検出信号を光信号に変換して前記上り光伝送路を介して前記制御装置へ送出する。
【０００８】
または、制御装置が発する電気量の制御信号を、電気／光変換器と下り光伝送路と光／電気変換器とでなる下り光信号伝送システムを介して被制御装置へ送り、被制御装置が発する電気量の制御信号を、電気／光変換器と上り光伝送路と光／電気変換器とでなる上り光信号伝送システムを介して制御装置へ送る構成の光信号伝送システムで、前記制御装置に属する光／電気変換器が出力する制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記上り光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器を前記制御装置に備える。
さらに、上記おいて、送出された検出信号を電気信号に変換した制御信号が所望の所定値に達していることを検出する制御所定値検出器と、この制御信号が前記上り光信号伝送システムの劣化を判定する値に達していることを検出する劣化判定値検出器を前記制御装置に備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、光信号伝送システムを介して被制御装置に達する制御信号のレベルを常時チェックすることにより、被制御装置が運転中であっても、光信号伝送システムの劣化を検出できるから、これが原因で被制御装置の動作に異常を生じるのを未然に防止できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の第１実施例を表した回路図であって、図４で既述の第１従来例回路に対応する。この第１実施例回路における光／電気変換器は、図６で既述の一般的な光／電気変換器とは異なって、別個の変換レベルを設定している２組のＡ／Ｄ変換器を備えている。すなわち、光ファイバー４によって伝送された光信号は、フォトダイオード１５でアナログ量の電気信号に変換された後、１号Ａ／Ｄ変換器２１と２号Ａ／Ｄ変換器２２がこのアナログ信号をディジタル量の電気信号に変換する。ここで制御所定値検出器としての１号Ａ／Ｄ変換器２１は、変換されたディジタル信号を半導体スイッチ素子８のゲートに与える際に、このディジタル信号が所定の制御信号レベルに達しているか否かを検出する。また劣化判定値検出器としての２号Ａ／Ｄ変換器２２は、変換されたディジタル信号が光信号伝送システムの劣化を判定するレベルに達しているか否かを検出するのであるが、劣化判定レベルを制御信号レベルよりも高く設定する。
【００１１】
図２は図１で既述の第１実施例回路の動作を説明する動作説明図であって、図２(a) は光信号伝送システムが正常な場合を、図２(b) は光信号伝送システムが劣化している場合を表しているが、それぞれは、上段が光量を表し、下段は電気量を表している。すなわち、光信号伝送システムが正常ならば十分な光量が伝送されているから、変換された電気量は劣化判定レベルを越えており（図２(a) 参照）、光信号伝送システムは正常と判定できる。しかし光信号伝送システムが劣化して、伝送される光量が減少すれば、これに比例して電気量も減少する。よってこの電気量が劣化判定レベルを下回ったとき（図２(b) 参照）、光信号伝送システムは劣化したと判定する。しかしこのときも半導体スイッチ素子８へは所定の制御信号レベルは上回った電気量が与えられているから、当該半導体スイッチ素子８の動作に異常を生じる恐れは無い。
【００１２】
図３は本発明の第２実施例を表した回路図であって、図５で既述の第２従来例回路に対応するのであるが、この第２実施例回路における光／電気変換器の構成は、図１で既述の第１実施例回路の場合と同じである。この第２実施例回路では、更に前記２号Ａ／Ｄ変換器２２の出力信号を処理する論理回路２３と、これの論理演算結果を光信号に変換する装置が付加されている。なお、図のフィードバック信号は、半導体スイッチ素子８のオン・オフ動作結果の応答信号であり、このフィードバック信号が上り光ファイバー１２を介して制御装置１へフィードバックされると、制御装置１では制御信号（制御装置１からゲートアンプ６へ送出されたゲート信号）とフィードバック信号との比較を行い、両信号が一致しなければ半導体スイッチ素子あるいは電力変換装置の異常と判断する。
このような構成において、下り光ファイバー１１からの光信号が減少したことを、２号Ａ／Ｄ変換器２２が検出すると、反転素子２４と論理和素子２５でなる論理回路２３の出力信号が反転する。この論理演算結果はスイッチ素子３１とフォトダイオード３２で光信号に変換され、上り光ファイバー１２を介して制御装置１へ送出されるから、制御装置１は光信号伝送システムの劣化を知ることができ、光信号伝送システムの劣化診断の結果を、警報や装置異常停止などの装置状態制御に利用することが可能になる。
【００１３】
なお、この第２実施例においても、劣化判定レベルは制御信号レベルよりも高くしておく。また図示していないが、制御装置１の光／電気変換器７にも、１号Ａ／Ｄ変換器２１および２号Ａ／Ｄ変換器２２を備えることにより、上り光信号システムの劣化を検出することができる。
図８は本発明の第３実施例を表した回路図であって、光信号伝送システムの劣化診断装置を備えた制御装置からの制御信号を光信号で半導体スイッチ素子への伝送と、半導体スイッチ素子からの応答信号を光信号で制御装置への伝送を行う回路構成図である。この図８では、第１，２実施例と同一符号を付したものは同一機能を有する。
図において、被制御装置５は、光／電気変換器７と、電気／光変換器３と、制御所定値検出器としての１号Ａ／Ｄ変換器２１と、劣化判定値検出器としての２号Ａ／Ｄ変換器２２と、反転素子２４と、論理和素子２５と、制御対象としての半導体スイッチ素子８とから構成されており、これらの各動作については第２実施例と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００１４】
一方、制御装置１は、電気／光変換器３と、光／電気変換器７と、制御所定値検出器としての３号Ａ／Ｄ変換器８１と、劣化判定値検出器としての４号Ａ／Ｄ変換器８２と、スイッチング指令演算器８０とから構成されている。ここで、３号Ａ／Ｄ変換器８１は、変換されたディジタル信号が所定の制御信号レベルに達しているか否かを検出するものであり、また４号Ａ／Ｄ変換器８２は、変換されたディジタル信号が光信号伝送システムの劣化を判定するレベルに達しているか否かを検出するものであるが、劣化判定レベルを制御信号レベルよりも高く設定している。また、スイッチング指令演算器８０は、比較器８３を備えており、この比較器８３は、制御信号とフィードバック信号との比較を行い、両信号が一致しなければ半導体スイッチ素子あるいは電力変換装置の異常と判断する。
このような構成において、スイッチング指令演算器８０で演算された制御信号は、電気／光変換器３で光信号に変換され、下り光ファイバー１１を経由して被制御装置５を構成するゲートアンプへ入力する。被制御装置５に属する光／電気変換器７は、下り光ファイバー１１で送られてきた光信号を電気信号に変換し、この信号に基づいて半導体スイッチ素子８がオン・オフ制御される。ここで、半導体素子８の動作状態の応答信号であるフィードバック信号は、論理和素子２５を介して被制御装置５に属する電気／光変換器３で光信号に変換され、上り光ファイバー１２を経由して制御装置１に属する光／電気変換器７で光信号を電気信号に変換する。このフィードバック信号は、比較器８３により制御信号と比較され、両信号が一致していれば半導体スイッチ素子および電力変換装置が正常であると判断し、逆に両信号が一致しなければ半導体スイッチ素子あるいは電力変換装置の異常と判断する。
【００１５】
一方、劣化判定値検出器としての２号Ａ／Ｄ変換器２２は、変換されたディジタル信号が光信号伝送システムの劣化を判定するレベルに達しているか否かを検出し、電気量が劣化判定レベルを上回っていれば光信号伝送システムは正常と判断し、電気量が劣化判定レベルを下回ったとき（図２（ｂ）参照）、光信号伝送システムは劣化したと判定する。判定の結果、下り光ファイバー１１からの光信号が減少したことを２号Ａ／Ｄ変換器２２が検出すると、反転素子２４と論理和素子２５でなる論理回路２３の出力信号が反転し、この論理演算結果は電気／光変換器３で光信号に変換され、上り光ファイバー１２を介して制御装置１へ送出される。この例では、光信号伝送システムの劣化検出時に電気／光変換装置３がフィードバック信号を遮断して連続発光するものであり、この信号が３号Ａ／Ｄ変換器８１を介してスイッチング指令演算器８０に入力されると下り伝送路の異常と判断する。このような構成によれば、制御所定値検出器としての３号Ａ／Ｄ変換器８１を、制御対象の異常監視と下り伝送路の異常監視とに兼用することができる。なお、本実施例では、反転素子２４と論理和素子２５とからなる論理回路でフィードバック信号と下り伝送路異常信号とを出力するよう構成しているが、この構成に限るものではなく、フィードバック信号と下り伝送路異常信号とが異なる出力となる回路であればよい。
【００１６】
また、劣化判定値検出器としての４号Ａ／Ｄ変換器８２は、変換されたディジタル信号が光信号伝送システムの劣化を判定するレベルに達しているか否かを検出し、電気量が劣化判定レベルを上回っていれば光信号伝送システムは正常と判断し、電気量が劣化判定レベルを下回ったとき（図２（ｂ）参照）、光信号伝送システムは劣化したと判定する。フィードバック信号が論理和素子２４を介して被制御装置５に属する電気／光変換器３で光信号に変換され、上り光ファイバー１２を経由して制御装置１に属する光／電気変換器７で光信号を電気信号に変換するが、上り光ファイバー１２からの光信号が減少したことを４号Ａ／Ｄ変換器２２が検出すると、その信号がスイッチング指令演算器８０に送られ上り伝送路の異常と判断する。
なお、上り伝送路あるいは下り伝送路が劣化したと判定されても、半導体スイッチ素子８へは所定の制御信号レベルは上回った電気量が与えられているから、当該半導体スイッチ素子８の動作に異常を生じる恐れは無い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】図１で既述の第１実施例回路の動作を説明する動作説明図
【図３】本発明の第２実施例を表した回路図
【図４】制御装置からの制御信号を光信号で半導体スイッチ素子への伝送を行う第１従来例を示した回路構成図
【図５】制御装置からの制御信号を光信号で半導体スイッチ素子への伝送と、半導体スイッチ素子からの応答信号を光信号で制御装置への伝送を行う第２従来例を示した回路構成図
【図６】図４または図５に図示の光／電気変換器の一般的な構成を示した回路構成図
【図７】光／電気変換器への入力と出力の関係を示したグラフ
【図８】本発明の第３実施例を表した回路図
【符号の説明】
【００１８】
１        制御装置
３        電気／光変換器
４        光ファイバー
５        被制御装置
７        光／電気変換器
８        半導体スイッチ素子
１１        下り光ファイバー
１２        上り光ファイバー
１５，３２  フォトダイオード
１６        Ａ／Ｄ変換器
２１，８２  １号Ａ／Ｄ変換器
２２，８３  ２号Ａ／Ｄ変換器
２３        論理回路
２４        反転素子
２５        論理和素子
３１        スイッチ素子
【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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【図７】
2006074738.tif 000009
【図８】
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