(57)【要約】【課題】制御不安定に至る原因を解析することが可能なトレースバック機能を有する電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換部２と、この電力変換部の出力電力を制御する制御手段３とで構成し、制御手段３は、マイクロプロセッサ３１と、マイクロプロセッサ３１を介して与えられる現在及び過去の制御情報を時系列的に一時保存するためのメモリ３２と、この一時保存された制御情報をデータ保存する不揮発性メモリ３３とを備えた記憶手段と、マイクロプロセッサ３１から与えられる制御情報から装置故障を検出する装置故障検出器３４と、マイクロプロセッサ３１から与えられる制御情報から制御状態の異常を検出する制御異常検出器３５とを有し、装置故障検出器３４及び制御異常検出器３５の何れかが作動したとき、メモリ３２に一時保存された制御情報を不揮発性メモリ３３にデータ保存する。【選択図】図１
2007306758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流または交流の電力を他の直流または交流の電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部の出力電力を制御する制御手段と
から構成され、
前記制御手段は、
前記電力変換部を制御するためのマイクロプロセッサと、
前記マイクロプロセッサを介して与えられる現在及び過去の制御情報を時系列的に一時保存するためのメモリと、この一時保存された制御情報をデータ保存する不揮発性メモリとを備えた記憶手段と、
前記マイクロプロセッサを介して与えられる制御情報から装置故障を検出する装置故障検出器と、
前記マイクロプロセッサを介して与えられる制御情報から制御状態の異常を検出する制御異常検出器と
を有し、
前記記憶手段は、
前記装置故障検出器及び前記制御異常検出器の何れかが作動したとき、前記メモリに一時保存された前記制御情報を前記不揮発性メモリにデータ保存するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御異常検出器は、少なくとも１つの前記制御情報と当該制御情報の制御基準との偏差が所定値を超えたとき、制御異常と判断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御異常検出器は、少なくとも１つのシーケンス制御用上流ビットとこの上流ビットに対応する下流ビットの制御論理値の不一致が所定時間以上継続したとき、制御異常と判断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレースバック機能を有する電力変換装置に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電力変換装置、例えば電動機制御装置においては、マイコンをはじめとするディジタル部品により、ディジタル制御を行うのが主流である。このようなディジタル制御電力変換装置では、各種の制御情報がディジタル化されており、これらの制御情報のデータをメモリなどに記憶することが容易となっている。この特長を利用して、電力変換装置の故障発生時に、故障発生前後の各種制御情報のデータを保存し、ユーザが当該制御情報データを、故障解析を行ない易いフォーマットに再生して、故障発生の原因究明に役立てるようにしたトレースバック機能を有する電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２８０６９９号公報（第４−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示されたトレースバック機能は、多くの制御情報データを扱うため、データ処理能力、データ保存メモリサイズなどの制約から、故障発生時に採取できる時間軸の長さが必然的に制約される。また、時間軸を長くしようとしてサンプリング周期を長くすると、制御周期とサンプリング周期が乖離してしまうため、真に必要な制御情報データを失う恐れを生じる。
【０００４】
また、制御が乱れて制御不安定に至った時刻と、装置故障に至った時刻が、秒のオーダーで離れることも多いため、装置故障前後のトレースバックデータのみでは、故障解析にとって極めて重要な制御不安定に至る原因を読み取ることが困難となる。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みて為されたもので、制御不安定に至る原因を解析することが可能なトレースバック機能を有する電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、直流または交流の電力を他の直流または交流の電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の出力電力を制御する制御手段とから構成され、前記制御手段は、前記電力変換部を制御するためのマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサを介して与えられる現在及び過去の制御情報を時系列的に一時保存するためのメモリと、この一時保存された制御情報をデータ保存する不揮発性メモリとを備えた記憶手段と、前記マイクロプロセッサを介して与えられる制御情報から装置故障を検出する装置故障検出器と、前記マイクロプロセッサを介して与えられる制御情報から制御状態の異常を検出する制御異常検出器とを有し、前記記憶手段は、前記装置故障検出器及び前記制御異常検出器の何れかが作動したとき、前記メモリに一時保存された前記制御情報を前記不揮発性メモリにデータ保存するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、故障発生のときだけでなく、制御異常が発生したときのトレースバックデータを保存することができるようになり、制御不安定に至る原因を解析することが可能なトレースバック機能を有する電力変換装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の実施例１に係る電力変換装置について、図１乃至図３を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置のブロック構成図である。電力変換装置１の主回路であるコンバータ／インバータ２は商用電源から得られる交流を、制御部３から与えられるゲート制御信号に従い、コンバータ部で一旦直流に変換し、更にインバータ部でこの直流を交流に変換してその交流出力で交流電動機４を駆動している。交流電動機４には速度検出器５が取り付けられ、交流電動機の回転速度をフィードバック信号として制御部３に与えている。
【００１１】
制御部３は、プラントを運転監視するための上位プログラムロジックコントローラ６（以下上位ＰＬＣ６と呼称する。）から運転指令、速度指令およびトルク指令などの各指令を受けて、コンバータ／インバータ２の図示しないスイッチング素子のゲート制御を行い、交流電動機４の速度あるいはトルクを制御している。この制御を行うために制御部３には、前述した速度検出器５からの速度フィードバック信号や、コンバータ／インバータ３からの電圧信号や電流信号などの各部信号が供給されている。尚、速度検出器５からの速度フィードバック信号を省略し、推定速度を制御部３の内部で演算によって求めるようにしても良い。また、上位ＰＬＣ９を用いないで、電力変換装置１の内部から運転指令等を得るようにしても良い。
【００１２】
以下、制御部３の内部構成について説明する。
【００１３】
上位ＰＬＣ６から運転指令等の信号が、コンバータ／インバータ２の全体制御の中枢として動作するマイクロプロセッサである制御ＣＰＵ３１に与えられる。前述した各部信号も同様に制御ＣＰＵ３１に与えられる。尚、これらの入力信号の入力バッファ乃至入力変換部はその図示を省略している。
【００１４】
コンバータ／インバータ２用のゲート信号は、上位ＰＬＣ６から与えられる速度指令およびトルク指令などの各指令と前述したフィードバック信号や各部信号の偏差を最小化するように制御ＣＰＵ３１で演算され、図示しないゲート出力回路を介してコンバータ／インバータ２に与えられる。ここで、これらの各指令や各部信号を総称して制御情報と呼称する。
【００１５】
制御ＣＰＵ３１は、制御ＣＰＵ３１が扱う制御情報を一時記憶用のメモリであるＲＡＭ３２に所定のサンプリング周期に従ってデータ転送する。ＲＡＭ３２はこれらの制御情報のサンプリングデータの全ての現在値を記憶する。そして、特定の制御信号に関しては、サンプリングデータを時系列的に記憶していき、過去の一定期間のサンプリングデータも含めて、ＲＡＭ３２が記憶する。
【００１６】
そしてこれらの一定時間分の過去のサンプリングデータは、後述するＯＲ回路３６の出力である書込みトリガが与えられたとき、不揮発性メモリ３３に一括してデータ保存される。この書込みトリガによって不揮発性メモリ３３にデータ保存を行なうとき、必要に応じてＲＡＭ３２に記憶された現在データを所定時間分だけ時系列的に保存するようにすれば、書込みトリガ後のデータも不揮発性メモリ３３に保存することが可能となる。この不揮発性メモリ３３は、複数バンクから構成されており、複数回の上記の書込みトリガに対して所定のデータ保存が可能となるような記憶容量を有している。そして、保存されたデータは、図示しない読み出し機能によってトレースバックデータとして再現される。
【００１７】
制御ＣＰＵ３１は、制御ＣＰＵ３１が扱う制御情報を異常検出のための装置故障検出器３４及び制御異常検出器３５に与える。
【００１８】
装置故障検出器３４は、電力変換器の出力過電流や過電圧、直流短絡、モータ過速度など、電力変換装置の運転を直ちに停止しなければならないような装置故障を与えられた制御情報から検出する。装置故障検出器３４が装置故障を検出すると、制御ＣＰＵ３１に対してゲートの瞬時ＯＦＦなどの制御停止指令を出力するとともに、上述の書込みトリガをＯＲ回路３６に与える。
【００１９】
制御異常検出器３５の内部構成図を図２に示す。制御異常検出器３５は、任意の制御情報Ａと、その制御情報Ａの制御基準である制御情報Ｂとの偏差を比較器３５で比較し、この偏差を絶対値変換器３５２によって絶対値に変換する。この偏差の絶対値と設定値Ｃとを比較器３５３で比較し、比較器３５３は、偏差の絶対値が設定値Ｃを超えたとき、書込みトリガをＯＲ回路３６に与える。
【００２０】
以上説明した動作について、図３に示す実施例１のトレースバック動作例を参照して以下に説明する。
【００２１】
図３に示したのは、センサレス制御などを行っているとき、失速により速度基準と速度フィードバックが乖離し、電流制御が不安定となって過電流故障を引き起こす場合の動作例である。時刻ｔ＝Ｔ０において実線で示した速度基準Ａに対し、破線で示した速度フィードバックＢが追従できなくなり、時刻ｔ＝Ｔ１においてその偏差が設定値Ｃを超えて制御異常を検出する。このとき、この信号が制御異常検出器３５の書込みトリガ出力となり制御異常トレースバックデータが採取される。
【００２２】
失速によって速度フィードバック信号が更に低下していくと、図３に実線で示した出力電流は不安定となって発振気味に増大していく。そして時刻ｔ＝Ｔ２となったとき、出力電流は過電流レベルに到達し、装置故障検出器３４の書込みトリガが出力され、故障トレースバックデータが採取される。
【００２３】
このように、制御異常が引き金となって、所定時間経過後に故障に至るような故障モードに対して、本発明によれば、故障時のトレースバックデータのみならず制御異常時のトレースバックデータも採取可能であるので、故障の引き金となった制御異常の解析に極めて有効なデータ提供することができる。図３の例においては、失速が始まった時刻Ｔ０付近における各制御情報のデータがトレースバックされるので、失速の原因究明に極めて有用である。
【実施例２】
【００２４】
図４は本発明の実施例２に係る電力変換装置に用いられる制御異常検出器３５Ａの内部構成図である。
【００２５】
制御ビットＡと制御ビットＢがＥＸ−ＯＲ回路３５４に入力される。ここで制御ビットＡは電力変換装置をシーケンス制御するための上流ビットを表し、例えば上位ＰＬＣ６から与えられる運転指令に相当する。また、制御ビットＢは上記上流ビットに対応する下流ビットであり、制御ビットＡを受けて電力変換装置内部の運転インターロック等の条件も加味した内部運転指令に相当する。ＥＸ−ＯＲ回路３５４は、上記制御ビットＡと制御ビットＢが不一致のとき１を出力する。
【００２６】
ＥＸ−ＯＲ回路３５４の出力は、ＯＮ−ＤＬＡＹ回路３５５を介してＡＮＤ回路３５６Ａ及び３５６Ｂの一方の入力となる。ＡＮＤ回路３５６Ａの他方の入力には制御ビットＡの出力信号が与えられ、ＡＮＤ回路３５６Ｂの他方の入力には制御ビットＡの出力信号をＮＯＴ回路３５７で反転させた信号が与えられる。ここでＯＮ−ＤＬＡＹ回路３５５は、シーケンス制御の遅れや動作過渡状態における誤検出を防止するのに十分な時間遅れを持たせるようにする。ＡＮＤ回路３５６Ａの出力をａ、ＡＮＤ回路３５６Ｂの出力をｂ、そしてＡＮＤ回路３５６Ａの出力及びＡＮＤ回路３５６Ｂの出力を入力とするＯＲ回路３５８の出力をｃとし、これらのａ，ｂ及びｃの出力を選択切替回路３５９に与える。選択切替回路３５９は必要に応じてａ、ｂ、またはｃを選択し、書込みトリガ出力を行なう。信号ａを選択したときは、制御信号Ａが１で制御信号Ｂが０のとき書込みトリガ信号が出力される。信号ｂを選択したときは、制御信号Ａが０で制御信号Ｂが１のとき書込みトリガ信号が出力される。そして信号ｃを選択したときは、上記ａ及びｂの何れかが１のとき書込みトリガ信号が出力される。
【００２７】
以上の構成によれば、電力変換装置をシーケンス制御するための上流ビットと下流ビットが一致しないような制御異常が生じたとき、この制御異常を書込みトリガとして制御異常トレースバックデータを採取することができる。上流ビットである制御ビットＡが上位からの運転指令であり、下流ビットである制御ビットＢが内部運転指令で上記不一致が発生したとき、この制御異常トレースバックデータを参照してシーケンス制御が異常となった原因を追究することが可能となる。上流ビットと下流ビットの関係は必ずしも運転指令に限らず、運転中の制御方式の切替指令などであっても良い。また、上流ビットは必ずしも外部からの指令である必要はなく、電力変換装置のシーケンス制御がその内部で上流から下流に段階的に行なわれているような場合は、内部の上流ビットであっても良い。
【００２８】
以上の説明において、電力変換装置１は交流電動機４を駆動するための電動機制御装置として説明したが、必ずしもその必要はなく、出力の電圧、周波数などを制御して使用する電力変換装置であれば本発明の適用は可能である。
【００２９】
また、実施例１と実施例２は同時に実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係る電力変換装置のブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１に係る電力変換装置に用いられる制御異常検出器の内部構成図。
【図３】本発明の実施例１に係る電力変換装置の動作説明図。
【図４】本発明の実施例２に係る電力変換装置に用いられる制御異常検出器の内部構成図。
【符号の説明】
【００３１】
１  電力変換装置
２  コンバータ／インバータ
３  制御部
４  交流電動機
５  速度検出器
６  上位ＰＬＣ
３１  制御ＣＰＵ
３２  ＲＡＭ
３３  不揮発性メモリ
３４  装置故障検出器
３５  制御異常検出器
３６  ＯＲ回路
３５１  比較回路
３５２  絶対値変換回路
３５３  比較回路
３５４  ＥＸ−ＯＲ回路
３５５  ＯＮ−ＤＥＲＡＹ回路
３５６Ａ、３５６Ｂ  ＡＮＤ回路
３５７  ＮＯＴ回路
３５８  ＯＲ回路
３５９  選択切替回路
【図１】
2007306758.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007306758.tif 000006