(57)【要約】電力変換及び負荷管理用エレクトロニクスベースのシステム（１００）は、システムの故障許容動作のために、制御シーケンシング、及び予測健全性監視及び診断を提供する。システム（１００）は、システムのコンポーネントに関して、現在の範囲外条件、過負荷条件、トレンドからの逸脱を判別する予測健全性監視及び診断ユニット（３０）と、複数のオペレーションモード間の遷移を制御して、所定の故障条件が発生した際に不必要なトリップ、コールドスタート、またはシステムリセットを行うことなく、フェールセーフ動作を確保する意思決定ユニット（２０）を備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力システム（１００）の制御シーケンシング及び予測健全性監視を行う電力制御シーケンシング及び予測健全性監視装置において、
前記電力システム（１００）の少なくとも１つのコンポーネントに関する測定値を取得するデータ測定ユニット（６０）と、
前記測定値の関数として、前記コンポーネントに関する範囲外条件を決定する予測健全性監視及び診断ユニット（３０）であって、さらに、過去及び現在の測定値に基づいて前記コンポーネントに関する過負荷条件を決定し、さらに、前記コンポーネントの将来の動作をアセスするために、前記測定値の関数としてトレンドからの逸脱を決定する予測健全性監視及び診断ユニット（３０）と、
前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）により決定された条件に基づいて、複数のオペレーションモード間の遷移を制御する意思決定ユニット（２０）であって、前記複数のオペレーションモード間の遷移を制御して、前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）により決定された条件にかかわらず、フェールセーフ方式で前記電力システム（１００）の動作を選択的に継続する意思決定ユニット（２０）を
備えることを特徴とする電力制御シーケンシング及び予測健全性監視装置。
【請求項２】
前記複数のオペレーションモードは、
前記電力システムの全体的準備を確認するために、始動試験シーケンスが前記意思決定ユニットにより開始されるストップ／準備モードと、
過渡的な待機モードと、
前記電力システムが動作中であるランモードと、
前記予測健全性監視及び診断ユニットが異常事態を決定したときに前記意思決定ユニットにより開始される故障モードと、
を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記複数のオペレーションモードは、さらに、
前記予測健全性監視及び診断ユニットが前記コンポーネントの許容限度レベルまたはその近くにある前記コンポーネントの条件を検知したときに、前記意思決定ユニット（２０）が開始するアラームモードを含む、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記意思決定ユニット（２０）は電力シーケンシングルーチンを実行して、前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）の結果に基づき、前記電力システムのソフトスタート、ソフトストップ、再スタート、及びライドスルーを選択的に動作可能とする、請求項１記載の装置。
【請求項５】
さらに、前記データ測定ユニット（６０）からの取得データを合成し、前記コンポーネントに関する動作閾値を記憶するデータ管理ユニット（１０）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記データ管理ユニット（１０）は、さらに、前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）の結果を含む履歴データを記憶し、前記意思決定ユニット（２０）とオペレータインタフェース（８４）及び／または高レベル制御ユニット（８６）間のインタフェースとして機能する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
さらに、前記データ測定ユニット（６０）から測定値を取得し、前記測定値に基づいて、前記コンポーネントに関する保護アクションを選択的に開始する保護ユニット（４０）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記意思決定ユニット（２０）は、前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）により識別された条件の累積的影響を決定して、前記コンポーネントが故障するまでの残存時間を推定する、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記意思決定ユニット（２０）は、前記予測健全性監視及び診断ユニット（３０）により識別された条件に基づいて、前記データ管理ユニット（１０）に記憶された前記コンポーネントに関する信頼度データを更新する、請求項５記載の装置。
【請求項１０】
電力システム（１００）の制御シーケンシング及び予測健全性監視を行う電力制御シーケンシング及び予測健全性監視方法において、
前記電力システム（１００）の少なくとも１つのコンポーネントに関する測定値を取得するステップと、
前記コンポーネントの将来の動作を評価するために、前記測定値の関数として、前記コンポーネントに関する範囲外条件、過去及び現在の測定値に基づいて前記コンポーネントに関する過負荷条件、前記測定値の関数としてトレンドからの逸脱を識別する予測健全性監視及び診断を実行するステップと、
前記予測健全性監視及び診断を実行するステップにより決定された条件に基づいて、複数のオペレーションモード間の遷移を制御し、前記複数のオペレーションモード間の遷移を制御して、前記予測健全性監視及び診断を実行するステップにより識別された条件にかかわらず、フェールセーフ方式で前記電力システム（１００）の動作を選択的に継続する、制御するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記複数のオペレーションモードは、
前記電力システムの全体的準備を確認するために、始動試験シーケンスが開始されるストップ／準備モードと、
過渡的な待機モードと、
前記電力システムが動作中になるランモードと、
前記予測健全性監視及び診断を実行するステップが異常事態を識別したときに開始される故障モードと、
を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のオペレーションモードはさらに、前記予測健全性監視及び診断を実行するステップは前記コンポーネントの許容限度レベルまたはその近くにある前記コンポーネントの条件を検知したときに、開始されるアラームモードを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記制御するステップは電力シーケンシングルーチンを実行して、前記予測健全性監視及び診断を実行するステップの結果に基づき、前記電力システムのソフトスタート、ソフトストップ、再スタート、及びライドスルーを選択的に動作可能とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記データ測定からの取得データを合成するステップと、
前記コンポーネントに関する動作閾値を記憶するステップと、
前記予測健全性監視及び診断を実行するステップの結果を含む履歴データを記憶するステップと、
をさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記コンポーネントが故障する前の残存時間を推定するために、前記予測健全性監視及び診断を実行するステップにより識別された条件の累積的影響を決定するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
この出願は、２００２年４月３０日に提出された米国仮出願６０／３７５，５７２のＵＳＣ１１９（ｅ）に基づき優先権を請求しており、全内容は以下に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、故障許容デジタル電力変換、配電及び負荷管理システムに係り、電力シーケンシング、診断及び予測健全性監視に関する。特に、本発明の実施形態は、デジタル保護機能を調整するために、また、始動及び連続検査に基づいくこの種のシステムの診断及び健全性監視を行うために、また、ソフトスタート、ソフトストップ、ライドスルー（ride-through）の実現とともに、シュートスルー（shoot-through）、電圧サージ、不足電圧、電圧サグ、システム不平衡、システム不足／過大周波数、過負荷、部品接合限界温度、熱管理不足／過大温度、誤った相順条件などの電力システム偶発事態に対処した総合的電力シーケンシングを行うために、コマンド／制御、及び故障許容動作方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
電力変換及び配電システムを構成するのに必要な様々なコンポーネント、装置、機器、システムがあり、従来において、モータ制御などの様々なアプリケーションで多数のこの種のパワーエレクトロニクスに基づくシステムが開発され、使用されてきた。通常、コマンドはマニュアルまたは自動的に取得され、センシング関連被制御システムパラメータを通じて、１以上の制御目標が達成され、調整され、維持される。代表的に、適切な制御決定は、ＳＣＲ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、インテリジェント電力モジュールなどのパワーエレクトロニクスに基づくスイッチを制御するデジタルまたはアナログコントローラを介して、閉ループまたはフィードフォーワード方式で行われる。例えば、パワーエレクトロニクスに基づくモータコントローラは、代表的に、次のような主要、サブアセンブリ／機能を備える。
【０００４】
論理電源
パワーエレクトロニクスコントローラ
制御戦略／アルゴリズム
電力パスインバータ（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣならば整流器も）デバイス／モジュール
信号測定（電流、電圧、温度、速度など）及び分離
ゲートドライバ
電力相互接続
論理相互接続
電力シーケンシング、保護調整及び故障許容回路
ＥＭＩ及び入出力用電力品質フィルタ
熱管理
ＤＣリンクコンデンサ
モータドライブ（直流機、誘導機、ＰＭＳＭ、巻線磁界ＳＭ、ＳＲＭなど）
制御Ｉ／Ｏ
シャーシ
電力変換及び配電システムは開発されてきたものの、これらの電力変換技術は、主要なコンポーネントの平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を非常に低下させる過酷な運転環境や条件のために、また、システム全体の健全性及び信頼性を向上するのに極めて限られた総合的保護調整、診断及び監視のために、重要な責務の「より電気的な」将来のアプリケーションに現在有効に利用されていない。
【０００５】
電力制御システムの総合的健全性及び信頼性を高める方向で多大な努力が払われてきた。特に、米国特許第6,122,575号には、技術者が航空機の補助電源ユニット（ＡＰＵ）の修理するのを支援するシステム、方法及びコンピュータプログラムが開示されている。電気制御ユニット（ＥＣＵ）のメモリに格納された故障データは携帯型コンピュータにダウンロード可能である。故障データはＡＰＵ故障の１以上のインスタンスに対応する。さらに、コンピュータは、故障データをデータベースに蓄積された所定の故障パターンと比較するようにプログラム動作する。データベースの各レコードには、故障パターンの１つ、対応する故障表示、及び対応するサービス推奨表示が記載されている。さらに、コンピュータは、故障パターンが一致するレコードが見つけられたときに、対応する故障表示及びサービス推奨表示をデータベースから取り出し、コンピュータディスプレイまたは他の適当な出力機構を介して、技術者に提示するようにプログラム動作する。
【特許文献１】米国特許第6,122,575号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記システムはサービス推奨に関して十分な情報を提供するものであるが、分析は過去に記録された故障にのみ基づいてオフラインで行われる。したがって、このシステムは、発生の可能性がある故障の事前分析や、コンポーネントの健全性のリアルタイム分析は行わない。さらに、米国特許第6,122,575号に開示されるシステムは、コンポーネントレベルの重要なデバイスに対応せず、専らシステムをサブシステムレベル（例えば、ＡＰＵ）で診るだけである。さらに、このような従来の健全性監視及び診断システムは、故障モードが、システムレベルとコンポーネントレベルの双方で、完全には緩和されないことから、パワーエレクトロニクスに基づくシステムの低ＭＴＢＦ及び低信頼性に取り組んでいない。この種の従来のシステムは故障許容でなく、また、限られた組込試験機能（ＢＩＴ）のために、始動時に適切な動作を評価不能であり、あるいは正常または異常動作中に連続的な監視が不能である。さらに、電圧サグ、電圧サージ、システム不平衡、不足／過大周波数、過負荷、過大温度、誤った相順条件などの異常動作に対する、適切な電力シーケンシング、ソフトスタート、ソフトストップ、ライドスルーが欠如している結果、システムの主要コンポーネントについて一般的に劣化あるいは全面的故障を発生させる非常に高ストレスの状況が引き起こされる。従来システムの他の制限として以下が挙げられる。
【０００７】
制限オペレーションモード。例えば、ＲＵＮとＳＴＯＰモードのみ利用可能。通常、システムは、関連する故障を特定することなく、異常条件の下でトリップする（すなわち、負荷が配電システムから切り離される）。結果として、検知された故障ユニットは、通常、フィールドから外され、供給者に送り返される。ほとんどの場合、詳細な検査及びデバッグの後に、そのユニットは適正に動作可能であると確認され、故障なし（ＮＦＦ）と印される。
【０００８】
このような迷惑なトリップ及びＮＦＦは多大な労力を要し、煩雑で、コストがかさむ。フィールドのトリップ／故障後に、適時に、システム問題をユーザフレンドリに、効率よくデバッグすることは容易でない。
【０００９】
電力シーケンシング（ユニットの初期のターンオンまたはターンオフ）には、高いストレスが掛かり、制限されたオペレーションモードは、従来の全てのシステム高ストレス遷移または故障モードに対して、緩和の機会を提供しない。
【００１０】
適切な保護調整の欠如、すなわち、システム及び／またはコンポーネントレベルの保護方法に関する様々な前提事項間のシーケンス、優先順位、及びタイミング制御の欠如。
詳細なシステムレベルのフィールド動作、またはコンポーネントレベルの制限データは、通常、設計時には有効ではない。
【００１１】
システムまたはコンポーネントレベルで、全ての故障モードまたは動作の高ストレス期間は、設計時には予測不能である。
動作の高ストレス期間またはその実際の累積的影響は、残りの故障対時間を推定するために、リアルタイムで監視または評価され得ない。
【００１２】
動作中、フィールドのコンポーネント／システム故障を防止するために、劣化したコンポーネントを交換する修理保守を信頼性良くスケジュールできない。
依然として、システム全体の信頼性に関して大きな制限が残されており、従来の診断システムは、監視されるコンポーネントの将来の故障診断に役立たないフォーマットで故障データを記録する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来システムの所定の問題点は、本発明に基づいて、パワーエレクトロニクスベースのシステムの故障許容電力制御シーケンシングを実現する方法及び装置を提供することにより解決される。特に、本書に記載される好適な実施形態は、以下の要素を具備する。
【００１４】
ラン（ＲＵＮ）、ストップ（ＳＴＯＰ）／準備（ＲＥＡＤＹ）、アラーム（ＡＬＡＲＭ）、故障（ＦＡＵＬＴ）、待機（ＳＴＡＮＤＢＹ）を含む高度の組のオペレーションモード、及び明確に定義された、これらのオペレーションモード間の遷移基準。
【００１５】
適切な動作、及びリアルタイムの保護、診断及び健全性監視のためのデジタル双方向性コマンド／制御。
健全性監視及び診断の履歴を記録し、コマンド／制御及び検査／介入のためのリモートアクセス能力を有する不揮発性メモリ付デジタル保護調整。
【００１６】
記録されたシステムの性能及び健全性データは「実デジタルブラックボックス」としてビュー可能であり、この実デジタルブラックボックスは、ローカルユーザに、動作上の問題／故障に直面した際、修理及び／または予防測定を取るように通知する。
【００１７】
また、システム性能及び健全性データは、オンデマンドで伝えられ、これがリモートにおける、システム／コンポーネントレベルの「仮想デジタルブラックボックス」となり、これを利用することにより、フィールドの問題／故障の際、リモート場所から、リアルタイム介入、またはシステム／コンポーネント事故後の介入を行うことが可能になる。
【００１８】
総合的な組込始動試験（Ｓ−ＢＩＴ）及び組込連続動作試験（Ｃ−ＢＩＴ）データを有するシステム偶発事件。
ソフトスタート、ソフトストップ、ライドスルーに対応し、またシュートスルー、電圧サージ、電圧サグ、過負荷、過大温度、誤り相順条件などの他の電力システム偶発事件に応答する適切なアルゴリズムを通じて、高ストレス期間の動作を緩和することにより、コンポーネントレベルの劣化を低減する総合的電力シーケンシング。
【００１９】
過去及び現在のシステム及び／またはコンポーネントレベルのデータに基づき、修理または予防測定として、将来の性能を予測する予測健全性監視。
システムの重要なコンポーネントに関するデータを組込可能であり、この種のデータの有効性に関する調整をリアルタイムで動作中に組込可能である。結果として、重要なコンポーネントに関する高信頼度データを監視可能であり、リアルタイムで動作中に更新可能である。
【００２０】
高ストレス期間の動作を監視することにより、この種のストレスの累算的影響が監視され、評価され、重要コンポーネントに関する信頼度データ、現動作データ、及び履歴動作データに基づいて、重要コンポーネントの残存有効寿命の長さが推定可能になる。
【００２１】
本発明及びその利点は、図面を参照してなされる以下の説明から、より完全な意味で、明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の諸側面は、添付図面を参照する以下の説明において、より具体的に記載される。
図１に、本発明の実施形態に基づいた、デジタル電力変換及び負荷管理のための、制御シーケンシング及び予測健全性監視システムのブロック図を示す。図１に示されるシステム１００は以下のコンポーネントを備える。データ管理ユニット（ＤＭＵ）１０、意思決定センタ（ＤＭＣ）２０、予測健全性監視及び診断（ＰＨＭＤ）ユニット３０、保護ユニット４０，データ測定ユニット６０、データ記憶ユニット７０、電力シーケンシング制御ユニット８０、オペレータインタフェース８４、高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６、パワーエレクトロニクス負荷マネージャ（ＰＥＬＭ）９０、及び制御される負荷９５。制御される負荷９５は、誘導電動機、同期機、ブラシレス直流電動機などの能動電動機負荷、あるいは他の受動負荷を含む、種々の負荷の任意のものであってよい。ＰＥＬＭ９０は任意の適当なパワーエレクトロニクス式電力変換及び配電システムであってよい。
【００２３】
図１に示されるコンポーネントの動作及びコンポーネント間の機能的相互作用は以下の説明で明らかにされる。図１の各種コンポーネントは個別（ディスクリート）要素として示されているが、このような図示は説明の便宜上であり、各種コンポーネントの所定の動作は、同一の物理的装置内で、例えば、１以上のデジタル信号処理（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの装置内で、あるいはデジタル／アナログコントローラ内で、実現されてよく、あるいは複数の装置間に分散されてよい。概して、図１に示されるシステムは、負荷に電力を供給するとともに、故障許容電力システムに関する各種保護、診断、及び健全性監視の機能を実行し、統合する。図１のシステムは複数のオペレーションモード間の遷移を制御し、これらのオペレーションモードは相俟って、故障条件を緩和するとともに、安全性を強化し、シュートスルー、電圧サージ、不足電圧、電圧サグ、システム不足／過大周波数、過負荷、クリティカルコンポーネントジャンクション温度、サーマル管理不足／過大温度、誤り相順条件などの電力システム異常事態の発生にかかわらず、運転効率を高める。本発明に基づいて、少なくとも５つの異なるオペレーションモードが実現され、予測健全性監視及び診断のために全体のシステムに統合される。オペレーションモードには、ストップ／準備モード、待機モード、ランモード、故障モード、及びアラームモードが含まれ、故障許容パワーエレクトロニクスベースのシステムを実現するために、各モードについて後述する。
【００２４】
図１に示されるシステム１００は、例えば、本件にリファレンスとしてその全体が組み込まれる、２００３年４月１日出願、発明の名称「SYNCHRONOUS AND BI-DIRECTIONAL VARIABLE FREQUENCY POWER CONVERSION SYSTEMS（同期および双方向可変周波数電力変換システム）」の同時係属特許出願に記載されるような、同期及び双方向性可変周波数電力変換システムのシーケンシング制御、及び予測健全性監視に適している。換言すると、ＰＥＬＭ９０は、前記同時係属出願に記載される電力変換システムを具備するものとして実現可能である。しかしながら、本発明の適用範囲はこの種の電力変換システムに限られず、一般に、様々なパワーエレクトロニクスベースのシステムに及ぶものである。下記の記載において、例示的実施形態は、多相交流入力／出力電力環境において電力の整流／逆変換を行うのに、例えば前記同時係属出願に記載されるような、能動スイッチングによりＡＣ−ＤＣ、ＤＣ−ＡＣ、あるいはＡＣ−ＤＣ−ＡＣの電力変換を行うコンポーネントである、能動スイッチングコンポーネントを利用する電力変換システムの特性に関連して説明される。したがって、下記に示される例示的実施形態では、この種のシステムの所定の制御信号に言及され、これらの制御信号には、ＣＢ＿ＯＮ（電力変換システムと負荷間の回路遮断器が投入されたときにハイレベルになる）、ＳＳ＿ＯＮ（ソフトスタート動作が完了したときにハイレベルになる）、及びＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥ（パワーエレクトロニクスの能動スイッチをゲーティングパターンがパルス幅変調スイッチゲーティング信号に基づいて入力電力の整流／逆変換を行っているときにハイレベルになる）が含まれる。このような記載は、本発明の範囲がこの種の電力変換システム／環境に制限されることを意図しない。
【００２５】
ＤＭＵ１０は以下のサブコンポーネントを備える。外部コマンド／データユニット１２、合成測定データユニット１４、主要コンポーネントシステムデータユニット１６、及び内部システムデータユニット１８。外部コマンド／データユニット１２は、オペレータインタフェース８４及び／または高レベルＰＨＭ及び制御装置８６からコマンド及びデータを受信し、例えばクリティカルシステムパラメータ、システム状態インジケータ、アラームインジケータ、故障インジケータなどの出力データを装置８４及び／または８６に出力する。
【００２６】
後で詳細に説明されるように、図１に示されるシステム１００は瞬時測定値と測定値トレンド（例えば、ＲＭＳシステム電圧及び電流、温度変化率などが含まれる）の双方に基づいて、パワーエレクトロニクスコンポーネントの診断及び健全性監視を行う。したがって、意思決定センタ２０は合成／精緻化測定値を部分的に信頼する。合成測定データユニット１４は測定値を合成し、合成結果を記憶してトレンド解析を可能にする。当業者には知られているように、電気コンポーネント（例えば、ＩＧＢＴ、ＳＣＲ、ＭＯＳＦＥＴなど）の製造者は、典型的に、装置の動作エンベロープ、ＭＴＢＦ、許容温度などに関するデータを提供し、動作エンベロープを超える使用を制限する。さらに、製造者、業界のグループ、及び技術者グループは、所定の動作条件に基づいた有効コンポーネント寿命の推定法に関する情報を提供する。この種のデータは、個々のコンポーネント及びサブシステムの双方に関して提供される。主要コンポーネントシステムデータユニット１６はこの種の情報を蓄積し、この情報は、後述するように、コンポーネントの予測、診断、及び保護を実施し、強化するのにＤＭＣ２０で利用される。さらに、本発明の実施形態に基づいた診断及び健全性監視は、主要コンポーネントシステムデータユニット１６に蓄積されたデータが更新／追加されるよう、システムコンポーネントの条件及び特性を様々な動作条件／モードの関数として識別可能である。
【００２７】
さらに、ＤＭＣ２０の制御下で実行される予測、診断及び保護の機能は、範囲外条件、トレンド逸脱などに関するデータを生成し、生成データは、電気コンポーネント／サブシステムの将来に関する寿命／信頼性を推定するために、後にアクセスされる履歴データとして機能する。例えば、この種の履歴データは、クリティカルなコンポーネント（例えば、ＩＧＢＴ）に関する、範囲外条件の大きさ、周波数、継続時間を表し、将来の寿命／信頼性を推定するためにアクセスされる。本発明に基づいて、この種の生成データはＤＭＵ１０の内部システムデータユニット１８に記憶される。好適には、内部システムデータユニット１８は、診断及び健全性監視の履歴を記録する不揮発性メモリであり、コマンド／制御及び検査／介入のために、リモートアクセス可能である。データ記憶ユニット７０は、測定値（例えば、データ測定ユニット６０から与えられ、後に精緻化／合成される生の測定値）を記憶するとともに、内部システムデータユニット１８の記憶容量を超えた、記録フィールドまたは他のシステム／コンポーネント動作条件からの履歴データを記憶するためのものである。図１に示される要素の他の側面は、図２〜８のフローチャートに関するシステムコンポーネントと図９Ａ〜９Ｂに示されるオペレータインタフェース間の機能的相互作用及び動作に関する以下の説明から明らかにされる。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態に基づいて、電力シーケンシング、診断及び健全性監視に関する中央コントロール／マスターユニットとして機能するＤＭＣ２０が実行／開始する動作を示したフローチャートである。最初にＤＭＣ２０はシステム１００を初期化し（Ｓ２１０）、システムがコマンド及び制御の準備が整っているかを、例えば内部／外部通信（情報伝達）の正常な動作を確認することにより、一般的に決定する組込始動試験（Ｓ−ＢＩＴ）を行う（Ｓ２１２）。この初期始動試験に基づいて、ＤＭＣ２０は、デジタルコントローラ及び電力パスシステムの準備を確認してコマンド／制御及びシステムの全体的状態を確立するために、所定の試験ルーチンを実行する。詳細には、ＤＭＣ２０は論理電源（例えばＤＣ２８Ｖ）があるかを決定し、内部／外部通信の正常動作を確認する。この初期化及び始動試験中、システム１００は「ストップ／準備」モードで動作している。
【００２９】
システムの準備が、例えば論理電源の欠如や内部／外部通信の欠如により、整っていないとＤＭＣ２０が決定した場合、この問題は、可能であれば、ＤＭＵ１０の外部コマンド／データユニット１２を介して、オペレータインタフェース８４に送られる（ステップＳ２１４）。さらに、特定の問題を示すデータはＤＭＵ１０の内部システムデータユニット１８に送られる（Ｓ２１６）。換言すると、識別した条件に応じて、故障またはアラームのフラグが立てられる。これにより、システムはストップ／準備モードから故障またはアラームモードに遷移し得る。次に、システム１００はＳ２１２に戻る。
【００３０】
Ｓ２１２で、システムの準備が整ったとＤＭＣ２０が決定した場合、ＤＭＣ２０は待機モードに移行し（Ｓ２１９）、次に、オペレータインタフェース８４または高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６からイネーブル信号が受信されているかを決定する（Ｓ２２０）。このイネーブル信号の条件がローであれば、ＤＭＣ２０の動作はステップＳ２１９に戻る（すなわち、動作は待機モードに留まる）。待機モード中に、組込連続動作試験（Ｃ−ＢＩＴ）により、システム１００の健全性を連続的に更新し、システム１００の健全性を伝える。このようにして、システムは、該当するフラグを更新し、オペレータインタフェース８４に伝えるために、待機モードから故障モードまたはアラームモードに遷移し、再度、待機モードに復帰し得る。イネーブル信号がハイであれば、ＤＭＣ２０は一連の制御／電力シーケンシング、診断、保護、及び予測健全性監視のサブルーチンを開始する。詳細には、ＤＭＣ２０はＤＭＵサブルーチン（Ｓ２２２）、保護サブルーチン（Ｓ２２４）、電力シーケンシングサブルーチン（Ｓ２２６）、パワーエレクトロニクス負荷管理サブルーチン（Ｓ２２８）、及び予測健全性監視及び診断サブルーチン（Ｓ２３０）を開始する。次に、これらの個々のサブルーチンについて、図３〜７を参照して説明する。
【００３１】
図３に示されるＤＭＵサブルーチンに基づいて、ＤＭＵ１０は、外部コマンド／データユニット１２を介して、外部オペレータインタフェース８４と高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６をポーリングする（Ｓ３１０）。例えば、ＤＭＵ１０はオペレータインタフェース８４からストップ／スタートコマンドを取得する。さらに、ＤＭＵ１０は、電流、電圧、温度などの測定データを、直接、データ測定ユニット６０から、及び／またはデータ記憶ユニット７０から取得する（Ｓ３１２）。ＤＭＵ１０の合成測定データユニット１４は測定値を合成／精緻化し（Ｓ３１４）、ＤＭＵ１０はクリティカルなシステムデータを内部システムデータユニット１８に記憶する（Ｓ３１６）。例えば、合成測定データユニット１４はＲＭＳシステム電圧及び電流、不足／過大周波数、過負荷、力率、クリティカルなシステムパラメータの増加及び低下速度（例えば、ｄｉ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔなど）、システム電圧及び電流の全高調波歪み（ＴＨＤ）、個別高調波歪み、システム対称コンポーネント（正、負及びゼロシーケンスコンポーネント）のシステム不平衡度及び変動、同一オペレーションモードに関するシステム効率及びその時間変動、システム調整の目標達成度などを算出する。さらに、ＤＭＵ１０は、ＰＨＭＤのために、合成及びクリティカルシステムデータをＤＭＣ２０に供給する（Ｓ３１８）。ここで、データの例を説明する。このデータには、主要コンポーネントシステムデータ（例えば、コンポーネントのＭＴＢＦ、動作エンベロープなど）が含まれ、この主要コンポーネントシステムデータは、ＤＭＵ１０がＤＭＣ２０からＰＨＭＤデータも取得する場合、主要コンポーネントシステムデータユニット１６からアクセスされる結果、このデータは、履歴データとして内部システムデータユニット１８に記憶され（Ｓ３２０）、オペレータインタフェース８４、及び／または高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６に伝えられる（Ｓ３２２）。これでＤＭＵサブルーチンが終了し、オペレーションフローは図２のＳ２２４に戻る（Ｓ３２４）。
【００３２】
ステップ４２０の決定で、再スタートの試みが許可される場合、再スタート法によりシステムの再スタートが行われて、故障条件が解除されたかを決定する（これは、複数回、例えば３〜５回繰り返される）。許可再スタートの試行中に、故障条件が解除されたならば、システムは故障モードに戻り、短時間の間（例えば１００ｍｓ〜１ｓ）待機し、システムが回復するまで、あるいは許容再スタート試行の最大回数を越えるまで、試行を繰り返す。ステップ４２０で、再スタート試行が許可されないと決定された場合、グローバル故障フラグが立てられ（Ｓ４２２）、システム再スタートは再試行されなくなる。再スタートが許可されれば、再スタートフラグが立てられる（Ｓ４２８）。
【００３３】
再び図４を参照すると、Ｓ４１２で、制御負荷（ＣＬ）９５及びＰＥＬＭ９０からの直接測定データに基づいてなんらアクションを取る必要がないと決定された場合、保護ユニット４０はＤＭＣ２０から付加的情報をアクセスして（Ｓ４３０）、故障条件があるかを決定する（Ｓ４３２）。例えば、ＤＭＣ２０は合成測定データに基づいて故障条件を示すことがある。故障条件の場合、保護ユニット４０の動作はＳ４１６（ＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥをクリアする）に進む。Ｓ４３２で、故障条件ではないと決定された場合、保護ユニット４０は全フラグをクリアし（Ｓ４３４）、アラーム条件が発生しているかを決定する（Ｓ４３６）。アラーム条件は、安全動作の境界に近い１以上の条件が検出されたときに発生する。このようなアラーム条件が検知されると、オペレータインタフェース８４、及び／または高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６に警告／通知され、システムの健全性を維持するために保全アクション／介入が行われ、保全アクション／介入によりアラーム条件に対する集中的な監視及び予測がなされることによって、グローバル故障に陥り、またはシステム／装置全体の安全が損なわれるような深刻な状況へと、問題が拡大するのを防止する。保護ユニット４０がアラーム条件であると決定した場合、グローバルアラームフラグが立てられ（Ｓ４３８）、アラームフラグテーブルが更新される（Ｓ４４０）。これに対し、アラーム条件でない場合は、全アラームフラグがクリアされる（Ｓ４４２）。これにより保護サブルーチンが終了し、オペレーションフローは図２のＳ２２６に戻る（Ｓ４２４）。
【００３４】
図５は、関連する電力システムの電力シーケンシングを制御する電力シーケンシングユニット８０のオペレーション（すなわち図２の電力シーケンシングサブルーチンＳ２２６）を示すフローチャートである。最初に、電力シーケンシングユニット８０は、ＤＭＣ２０を介してＤＭＵ１０から関連データを取得してオペレーションモードを決定する（Ｓ５１０）。次に、電力シーケンシングユニット８０は、グローバル故障フラグが立てられているかを決定し（Ｓ５１２）、イエスであれば、ソフトストップ動作を開始する（Ｓ５１４）。ストップコマンドがシステムオペレータ、保護回路、あるいはＰＨＭシステムから与えられたとき、電力変換及び配電システムは安全かつ確実な方法で遮断されなければならない。このために、クリティカルなシステム電気入力／出力を適切にランプダウン（ramp-down）し、その後で（ＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥをローに設定することにより）スイッチゲーティングパターンを無効にする必要がある。ソフトストップ動作完了後、電力シーケンシングユニット８０はストップ／準備モードに移行する（Ｓ５１６）。Ｓ５１６でストップ／準備モードを設定した後、電力シーケンシングサブルーチンのオペレーションは終了する。
【００３５】
電力シーケンシングユニット８０は、Ｓ５１２で、グローバル故障条件ではないと決定した場合、オペレータインタフェース８４または高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６から与えられるイネーブル信号の状態を決定する（Ｓ５２０）。イネーブル信号がローである場合、電力シーケンシングユニット８０はＳ５１４のソフトストップ動作を開始する。ソフトストップの主目的は、電力中断動作により急激にストップ／準備モードへと移行する結果として主要なシステムコンポーネントに与えられる電気的な過渡を防止することである。適切なソフトストップ緩和法無しに、ある種の物理量、例えば電気機械システムの速度、コンデンサの両端電圧、インダクタを通る電流などはゼロにはなり得ない。例えば、制御される電気機械システムの場合、発電制動により機械に蓄積されたエネルギーを消費する必要があり、その後で速やかに停止させることが可能になる。本発明の例示的実施例に基づいたソフトストップ法は、発電制動の使用を許容し、あるいはＤＣリンクへそして再度ＡＣシステムへとエネルギーが双方向に流れることを許容することで発電制動を必要とすることなく適用可能である。
【００３６】
イネーブル信号がハイである場合、電力シーケンシングユニット８０は最初のスタート動作が必要かを決定する（Ｓ５２２）。ノーであれば、電力シーケンシングユニット８０は電力中断または電力サグ条件が発生しているかを決定する（Ｓ５３４）。イエスであれば、電力シーケンシングユニット８０は電力中断／サグ故障フラグを立て（Ｓ５３５）、電力シーケンシングサブルーチンは終了する（Ｓ５１８）。Ｓ５３４で、電力中断条件ではないと決定された場合、電力シーケンシングユニット８０はランモードを設定／維持する（Ｓ５３２）。Ｓ５２２で、最初のスタートシーケンスが必要であると決定された場合、電力シーケンシングユニット８０はソフトスタート動作を開始する（Ｓ５２４）。
【００３７】
誘導負荷や充電用コンデンサバンクの初期突入電流は非常に大きな過渡電流及び電圧の変動を引き起こし、これが半導体に過大なストレスを与え、ＤＣリンクコンデンサおよびＥＭＩフィルタコンポーネントなどの他の電気システム回路コンポーネントを損傷する可能性がある。このような高ストレス状況を防止するために、「ソフトスタート」と呼ばれる区間が動作の開始部、すなわちランモードの開始部に設けられる。ソフトスタートはランモードの最初のサブモードとみなしてよい。ＡＣ−ＤＣ及びＤＣ−ＡＣ電力変換機器に関して、２種類の例示的なソフトスタート区間を以下、簡単に説明する。
【００３８】
１）イネーブル信号の受信後に、故障条件が発生してなければ、「電力シーケンシング」ルーチンにより、ＣＢ＿ＯＮをハイに設定して（Ｓ５２６）入力電力スイッチ（電源と電力変換機器間にあって、ＤＣ電力の場合はＤＣコンタクタ、ＡＣ電力（図示せず）の場合は回路遮断器）を閉じることによって、ソフトスタートが開始される。ＤＣリンクコンデンサ電圧が設定値に充電された（Ｓ５２８）後、ＳＳ＿ＯＮ信号がハイに設定され、これによりソフトスタートスイッチが閉じられる（Ｓ５３０）。ここで、ＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥ信号がハイに設定され（すなわち「ラン」モードが設定され）、電力変換機器のゲーティング信号が有効になり、システムは通常のランモードを開始する。
【００３９】
２）別の種類のソフトスタートは、始動時の電気システム過渡現象を防止するのに、ＤＣ−ＡＣ電力変換機器の負荷出力電圧を同期方式でランプアップするものとみなされる。
例示的なソフトスタート法は、２００２年２月１３日出願、発明の名称「Soft-Start of DC Link Capacitors for Power Electronics and Drive Systems（パワーエレクトロニクスおよび駆動システム用ＤＣリンクコンデンサのソフトスタート）」の同時継続出願シリアルナンバー10/075,880号に記載されており、この同時継続出願はリファレンスとして本件に組み込まれる。
【００４０】
Ｓ５３２でランモードが設定された後、電力シーケンシングサブルーチンのオペレーションは終了し、動作は図２のＳ２２８に戻る（Ｓ５１８）。
図６は本発明の実施形態に基づいた、ＰＥＬＭユニット９０の全体動作（すなわち、図２のＰＥＬＭサブルーチンＳ２２８）を示すフローチャートである。電力変換及び配電の詳細は技術的に知られており、前記同時係属出願に記載されており、また本発明の焦点ではないことから、図６のフローチャートは概要／高レベルで示される。最初に、ＰＥＬＭユニット９０は、現在のオペレーションモードを決定し（Ｓ６１０）、オペレータインタフェース８４または高レベルＰＨＭ及び制御ユニット８６から直接的に、あるいはＤＭＵ１０の合成データから、制御デマンドの設定情報を取得する（Ｓ６１２）。次に、ＰＥＬＭユニット９０はＤＭＣ２０から制御法／アルゴリズムを取得し、制御されるパワーエレクトロニクスデバイスのスイッチング位置を実現し（Ｓ６１６）、対応するＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥがハイであるかを決定する（Ｓ６１８）。対応するＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥがローであれば、ＰＥＬＭユニット９０は全てのＰＥＬＭ主要コンポーネントデータファイルのステータスを更新する（Ｓ６２２）。ＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥ信号がハイレベルに設定されていれば、ＰＥＬＭユニット９０は関連するパワーエレクトロニクスコンポーネントについてオン／オフ制御を実行する（Ｓ６２０）。これでＰＥＬＭサブルーチンは終了し、オペレーションは図２のＳ２３０に戻る（Ｓ６２４）。
【００４１】
図７Ａ及び７Ｂに、本発明の実施形態に基づいて、ＰＨＭＤユニット３０が実行するオペレーション（すなわち、図２のＰＨＭＤサブルーチン２３０）が示される。最初に、ＰＨＭＤユニット３０は、ＤＭＣ２０から、さらに、ＤＭＵ１０からの合成された主要コンポーネント／システムデータ、測定データを含む、全ての関連データを取得し、アセスする（Ｓ７１０）。ＰＨＭＤユニット３０は範囲外の問題が発生しているかを決定（Ｓ７１２）し、イエスであれば、フラグ及びレコードのデータを更新し（Ｓ７１４）、ステータス及び情報をレポートする（Ｓ７１６）。次に、ＰＨＭＤユニット３０は過去及び現在のデータに基づいて過負荷の問題が発生しているかを決定する（Ｓ７１８）。例えば、ＲＭＳシステム電圧及び電流、不足／過大周波数、過負荷、力率、クリティカルなシステムパラメータの増加及び低下速度（例えば、ｄｉ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔなど）、システム電圧及び電流の全高調波歪み（ＴＨＤ）、個別高調波歪み、システム対称コンポーネント（正、負及びゼロシーケンスコンポーネント）のシステム不平衡度及び変動、同一オペレーションモードに関するシステム効率及びその時間変動、システム調整の目標達成度などである。イエスであれば、ＰＨＭＤユニット３０はフラグ及びレコードのデータを更新し（Ｓ７２０）、ステータス及び情報をレポートする（Ｓ７２２）。
【００４２】
次に、ＰＨＭＤユニット３０はトレンドからの逸脱が発生しているかを決定する（Ｓ７２４）。例えば、上述したように、ＰＨＭＤユニット３０は、過去及び現在のデータトレンドから、安全でない動作条件を予測し、個々のコンポーネントに関するＭＴＢＦを推定、予測し、システム全体の信頼性を推定することが可能であり、また、極めて重要なシステムに関して、利用可能な全データをデータ管理ユニット（ＤＭＵ）で合成することにより、予防的及び／または保全的処置を提示することによってフェールセーフなオペレーションを実現することが可能であり、また、予測（未来診断、予測）レポートを作成し、既存の設計上の欠陥あるいはコンポーネントのデータシートから外れた使用が原因となって発生する高ストレス動作条件について強調することができ、それを設計エンジニアに考査させ、そのコンポーネントの供給者との間で議論が可能になる。図７Ａ〜７Ｂにおいて、トレンドからの逸脱が検知された場合、ＰＨＭＤユニット３０はフラグ及びレコードのデータを更新し（Ｓ７２６）、ステータス及び関連情報をレポートする（Ｓ７２８）。範囲外の問題、過負荷問題、またはトレンドからの逸脱の有無に関する決定結果として、ＰＨＭＤユニット３０は主要システムコンポーネントに与える影響をアセスする（Ｓ７３０）。これは、ＤＭＵ１０からアクセスした主要コンポーネント／システムデータに基づいてなされる。ＰＨＭＤユニット３０は高ストレス条件が示されているかを決定し（Ｓ７３２）、イエスであれば、関連するコンポーネント／サブシステム／システムに与える高ストレスの累積的影響をアセスし（Ｓ７３４）、主要コンポーネントの推定ＭＴＢＦを更新する（図７ＢのＳ７３６）。高ストレス条件が発生していなければ、ＰＨＭＤユニット３０はＤＭＣ２０及びＤＭＵ１０を介してオペレータインタフェース８４にシステム動作及び健全性のデータを送る（Ｓ７４２）。高ストレス状態が発生している場合において、ＰＨＭＤユニット３０は、主要コンポーネントの推定ＭＴＢＦを更新した後、システム全体の信頼性を予測し、故障までの残存時間を推定する（Ｓ７３８）。次に、ＰＨＭＤユニット３０は、予め設定されたルックアップテーブルに基づいて、なんらかの手続き、例えばユーザの介入が必要であるかを決定し（Ｓ７４０）、ＤＭＣ２０及びＤＭＵ１０を介してオペレータインタフェース８４にシステム動作及び健全性のデータを送る（Ｓ７４２）。これによりＰＨＭＤサブルーチンは終了し、オペレーションは図２のＳ２２０に戻る（Ｓ７４４）。
【００４３】
前記説明から明らかなように、本発明の実施形態は、デジタル電力変換及び配電システムの適正な制御シーケンシング、診断、及び予測健全性監視のために、少なくとも５つの異なるオペレーションモードに依拠する。図８に、これらの相異なるオペレーションモード間で許される（すなわちフェールセーフ）遷移を示す。さらに、下記の表１に、前記の具体的電力変換環境に関して、各オペレーションモード下での電力変換システムの動作を記載した「真理値表」の具体例を示す。この真理値表は、発明の名称「SYNCHRONOUS AND BI-DIRECTIONAL VARIABLE FREQUENCY POWER CONVERSION SYSTEMS（同期および双方向性可変周波数電力変換システム）」の前記同時継続出願に記載された可変周波数電力変換及び配電システムについて、「論理パラメータ」を記載しているものであるが、内部／外部論理パラメータの個数は拡張でき、他のアプリケーションにおける特定の要件に合わせて、適宜、Ｔ／Ｆ／Ｘのステータス（状態）を変更可能である。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
理解されるように、図１の論理パラメータの値は公称ケースに対するものであり、オペレーションにおける始動試験（Ｓ−ＢＩＴ）段階（すなわち図２のＳ２１２）では、所定モードに関して論理パラメータが表１に示された値と異なってくる。例えば、Ｓ−ＢＩＴの間、故障またはアラーム条件は、イネーブルまたは入力電力が「Ｔ」になる前に決定される。
【００４６】
ソフトスタート及びソフトストップによってパワーエレクトロニクスを保護することに加え、本発明は電圧サグ条件に対する、強化されたライドスルー能力も提供する。ライドスルーはランモードのサブモードと考えられるが、電力の中断に直面した際に、トリップすることなく、またはコールドスタートやシステムリセットを行う必要無しに、電力システムがフェールセーフ方式で動作を継続する能力である。本アプリケーションには２種類のライドスルーがある。
【００４７】
１．論理主電源入力電圧（例えばＤＣ２８Ｖ）の中断。このケースでは、バックアップ用論理電源は、電力変換機器のＤＣリンクから電力が供給されるＤＣ−ＤＣ変換器により実現可能である。代わりに、他の交流システム源から電力が供給される補助用ＡＣ−ＤＣ変換器によりバックアップ用論理電源を実現してよい。これらのバックアップ用論理電源は、フェールセーフの論理電源を実現するために、ダイオード・オアで並列接続されてよい。したがって、論理電源に電力を供給する主電源入力が中断しても、システムの診断及び制御のオペレーションが、中断されることなく継続される。
【００４８】
２．主入力電力（例えば、交流システム電圧）の中断。このケースでは、一時的な電力の中断に直面して、電力変換システムは、ライドスルー機能により、一般に「コールドスタート」と呼ばれる、長時間の遅延（速度がゼロにランプダウンするまで待つのに必要）や大きな電気的過渡現象無しに、正常の動作に復帰可能となる。旧来の電力変換機器／モータコントローラシステムにおいて、瞬時電力中断の発生時に保護機能のなし得ることは、せいぜい、電力システムの異常を検知して、電力システムの運転を遮断することである。モータ／負荷は、電気機械負荷の速度に起因する重大な問題、及び他の種類の能動負荷の逆起電力に通常、起因する同期上の問題のために、電力が回復した後も直ぐには再付勢できない。モータ制御の場合、コールドスタートが必要であり、速度が故障前の条件に戻るまでに時間がかかる。アプリケーションによっては、このような時間の遅延や迷惑なトリップは許容されない。ライドスルーのオペレーションについて以下、説明する。
【００４９】
電力変換システムのＤＣリンクは監視され、所定の設定レベル以下に低下すると、ＰＷＭ＿ＥＮＡＢＬＥ信号が無効にされる。ＤＣリンクに蓄積されたエネルギーは、その後も負荷に電力を供給するのに利用され、また、インバータのゲーティング信号も依然として動作可能である。システム入力の不足電圧条件が検知された場合でも、パワーエレクトロニクスベースのシステムは、システム電力が正常な条件に復帰すれば、再スタート（再始動）が可能である。これにより、不必要なコールドスタート、または制御される環境の初期化が回避される。ライドスルー制御を有効にするのに、２レベルのＤＣリンク電圧が使用される。１つは十分に高いＤＣリンク電圧用（上側設定電圧値）、もう１つは低すぎるＤＣリンク電圧用（下側設定電圧値）である。前者の場合、電圧レベルは、過負荷条件になることなく負荷に給電するのに必要な最小ＤＣリンク電圧である。後者の場合、ＤＣリンク電圧は、新たにソフトストスタートが必要なレベル以下にまで低下しており、この状態が検知され、ＳＳ＿ＯＮ制御信号がローに設定されることにより記憶される。このような異なるＤＣリンク電圧間の遷移は、ソフトウェアによる２つの独立したヒステリシス（履歴）制御ループにより制御され、これにより、ＤＣリンクの上側または下側設定電圧値まわりで発生する、関連するライドスルー制御のチャタリングが防止される。
【００５０】
図９Ａに、本発明の実施形態に基づいたオペレータインタフェース８４の例を示す。制御、ステータス、故障及びアラームの情報は、図示のように、機能的にグループ分けされる。グループ１４０１はコントロールボタンを示す。グループ１４０２はシステムパラメータを示す。グループ１４０３はシステムステータスのインジケータを示す。グループ１４０４はアラームステータスのインジケータを示す。グループ１４０５は故障ステータスのインジケータを示し、グループ１４０６は通信のビットディスプレイを示す。当業者には明らかなように、図に示される全ての信号が必要なわけではなく、また、本発明は図示の信号に限定されない。適宜、信号の追加、削除が可能である。
【００５１】
図９Ｂに、デバッグのための典型的オペレータインタフェース、及びオペレータインタフェース８４とＤＭＵ１０の外部コマンド／データユニット１２間で交換されるコマンド／データの例が示される。図９Ｂに示されるように、オペレータインタフェース８４は、システムステータスデータ１５０３、例えば各種の過電流、過電圧、不足電圧の状況を表すアラームデータ１５０４、及び故障データ１５０５を受信する。さらに、オペレータインタフェース８４はＶａｃ、ＬＡＣなどのクリティカルなシステムパラメータに関するデータを受信する。ＤＭＵ１０を介してＤＭＣ２０にコマンドを与えるために、オペレータインタフェース８４は、例えばスタートコマンド、ストップコマンドなどを表す制御コマンド１５０１を受信する。
【００５２】
図９Ｂに示される特定のコマンド／データは専ら説明の便宜上であり、アプリケーションに応じて変更される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に基づいた、デジタル電力変換及び負荷管理のための、制御シーケンシング及び予測健全性監視システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に基づいて、パワーエレクトロニクスの電力シーケンシング、診断、及び予測健全性監視を制御するために、意思決定センタにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムのデータ管理ユニットにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムの保護ユニットにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムのシーケンシングユニットにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムのパワーエレクトロニクス負荷マネージャにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムの予測健全性監視及び診断ユニットにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムの予測健全性監視及び診断ユニットにより実行される動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に基づいて、図１に示されるシステムの異なるオペレーションモード間の遷移を示す。
【図９Ａ】本発明の実施形態に基づいて、動作コマンドを入力し、システム動作を監視するための、例示的オペレータインタフェースを示す。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に基づいて、オペレータインタフェースと図１に示されるデータ管理ユニット間で交換される例示的コマンド／データを示す。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月22日(2005.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図４は保護ユニット４０（即ち、図２における保護ユニットサブルーチンＳ２２４）により実行される動作を例示するフロー図である。本発明のシステムに従うと、範囲外条件が絶対コンポーネント／システム測定値、即ちデータ測定ユニット６０により得られる現コンポーネント／システム測定のみに基づくか、あるいはサプライヤーから前に記録されたデータと組み合わせて測定された過去および現在のデータにみられる傾向および／または分析／統合に基づいても良い。一定の範囲外条件（例えば、接地故障条件）は瞬時の動作を要求し、保護ユニット４０は統合された測定データまたはＤＭＣ２０からのコマンドとは無関係に「ハードワイヤード」機能を選択的に実行する。従って、保護ユニット４０は、制御負荷９５およびＰＥＬＭ９０から直接に測定値を受ける（Ｓ４１０）。これらの直接のデータ測定に基づいて、ある種類の保護ユニット４０は、調整的／侵入的動作が必要であるか否かを決定する（Ｓ４１２）。例えば、保護ユニット４０は、瞬時電圧サージ、瞬時過電流またはショート、クリティカルなコンポーネント過剰温度、ヒートシンク温度、接地故障電流、不足／過剰電圧下の論理電源、速度、振動などに反応しても良い。動作が取られることを決定すると、保護ユニット４０は、ＤＭＣ２０へ更新条件情報を送信する（Ｓ４１４）。ＡＬＡＲＭの場合に動作は行われない、しかし、システム条件および範囲外条件はＤＭＣ２０およびユーザインターフェース８４またはより高いレベルのＰＨＭおよび制御ユニット８６へ伝達される。ＦＡＵＬＴの場合、ＰＷＭ__ＥＮＡＢＬＥ信号はクリアされ（Ｓ４１６）、そしてＤＭＣ２０により保持されている故障フラグテーブルは更新される（Ｓ４１８）。次に、ＤＭＣ２０は、所定の記録シナリオに基づきＲＥＳＴＡＲＴを試行するか否かを決定する（Ｓ４２０）。故障状態は、本来、時々一時的あるいは瞬間的である。このような一時的／瞬間的故障の例は、電圧サージ、電力中断、過度の個別あるいは総合高調波歪み、過度のヒートシンク温度等を含む。このため、ステップ４２０の決定で、再スタートの試みが許可される場合、再スタート法によりシステムの再スタートが行われて、故障条件が解除されたかを決定する（これは、複数回、例えば３〜５回繰り返される）。許可再スタートの試行中に、故障条件が解除されたならば、システムは故障モードに戻り、短時間の間（例えば１００ｍｓ〜１ｓ）待機し、システムが回復するまで、あるいは許容再スタート試行の最大回数を越えるまで、試行を繰り返す。ステップ４２０で、再スタート試行が許可されないと決定された場合、グローバル故障フラグが立てられ（Ｓ４２２）、システム再スタートは再試行されなくなる。再スタートが許可されれば、再スタートフラグが立てられる（Ｓ４２８）。
【国際調査報告】
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