(57)【要約】【課題】コスト増を招くことなく、ＰＷＭ回生コンバータ装置が故障した場合にも運転を継続する。【解決手段】本発明に係る駆動システム１は、電源２から供給された交流電力を直流電力に変換する複数の回生コンバータ装置１１と、複数の回生コンバータ装置１１それぞれに対応して設けられ、直流電力を交流電力に変換する複数のインバータ装置１２と、を備え、複数のインバータ装置１２にはそれぞれ、複数の回生コンバータ装置１１のうちの少なくとも２つの回生コンバータ装置１１が接続され、複数のインバータ装置１２それぞれと、インバータ装置１２に接続されたそれぞれの回生コンバータ装置１１との間に設けられ、インバータ装置１２と回生コンバータ装置１１とを接続または切断する複数のスイッチ１３を備える。【選択図】図１
2017163803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給された交流電力を直流電力に変換する複数の回生コンバータ装置と、
前記複数の回生コンバータ装置それぞれに対応して設けられ、直流電力を交流電力に変換する複数のインバータ装置と、
を備え、
前記複数のインバータ装置にはそれぞれ、前記複数の回生コンバータ装置のうちの少なくとも２つの回生コンバータ装置が接続され、
前記複数のインバータ装置それぞれと、該インバータ装置に接続されたそれぞれの回生コンバータ装置との間に設けられ、前記インバータ装置と前記回生コンバータ装置とを接続または切断する複数のスイッチを備えることを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動システムにおいて、
前記複数のスイッチのスイッチング制御を行う制御装置をさらに備え、
前記複数のインバータ装置はそれぞれ、該インバータ装置に接続された少なくとも２つの回生コンバータ装置のうち、１つの回生コンバータ装置とスイッチにより接続され、他の回生コンバータ装置とはスイッチにより切断され、
前記制御装置は、前記回生コンバータ装置の故障情報が入力されると、該故障した回生コンバータ装置から直流電力の供給を受けていたインバータ装置と前記故障した回生コンバータ装置とが切断され、かつ、前記インバータ装置と前記故障した回生コンバータ装置以外の他の１つの回生コンバータ装置とが接続されるように、スイッチング制御を行うことを特徴とする駆動システム。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動システムにおいて、
前記複数のインバータ装置はそれぞれ、前記スイッチを介して接続された回生コンバータ装置から出力された直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給して前記交流電動機を駆動し、
前記制御装置は、前記回生コンバータ装置の負荷率を監視し、前記負荷率が所定の閾値を超えた場合、前記回生コンバータ装置から直流電力の供給を受けるインバータ装置により駆動される交流電動機の回転速度指令を制限することを特徴とする駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回生コンバータ装置により交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を複数のインバータ装置により交流電力に変換して交流電動機を駆動する駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
継続的な運転が求められる製造ラインを駆動する駆動システムとしては、連続的な直流電力の供給と電源回生運転とが可能なＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御による回生コンバータ装置（以下、ＰＷＭ回生コンバータ装置と称する）と、ＰＷＭ回生コンバータ装置から供給された直流電力を可変電圧・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置とを備え、インバータ装置から交流電動機（三相交流電動機）に交流電力を供給して駆動する駆動システムがある。このような駆動システムでは、ＰＷＭ回生コンバータ装置を用いることで、交流電動機からの回生エネルギーを電源側に回生することにより省エネルギー化を図ることができるとともに、ＰＷＭ制御による電源高調波電流の抑制を図ることができるため、製造業において広く採用され、普及している。
【０００３】
ＰＷＭ回生コンバータ装置とインバータ装置とを備えた駆動システムとしては、１つのＰＷＭ回生コンバータ装置に複数のインバータ装置と複数の交流電動機を組み合わせた小規模なシステムから、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置を設け、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置それぞれに複数のインバータ装置と複数の交流電動機とを組み合わせた大規模なシステムまで様々なシステムが構築されている。
【０００４】
上述した駆動システムでは、ＰＷＭ回生コンバータ装置が故障すると、そのＰＷＭ回生コンバータ装置と組み合わされた（接続された）インバータ装置および交流電動機は運転することができなくなる。大規模なシステムでは、１つのＰＷＭ回生コンバータ装置の故障により一部の交流電動機が運転できなくなっても、システム全体を停止しなければならないことがある。継続的な運転が求められる製造ラインで用いられる場合、上述したような１つのＰＷＭ回生コンバータ装置の故障によるシステム全体の停止は、操業上、大きな問題となる。
【０００５】
そこで、システム全体の停止を防ぐための方法として、インバータ装置に直流電力を供給するＰＷＭ回生コンバータ装置とは別に、バックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置を設ける方法（第１の方法）がある（特許文献１，２参照）。また、別の方法として、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置を並列接続し、いずれかのＰＷＭ回生コンバータ装置が故障した場合、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置を切り離す方法（第２の方法）がある（特許文献３および非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８８４２８号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０７８０５号公報
【特許文献３】特開２０１４−０７３０３３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】渡瀬  睦巳、近藤  正示「電圧制御形および電流制御形コンバータ群を併用した電源の高信頼度運転法の提案」、平成１８年電気学会産業応用部門大会、Ｉ−３８１−Ｉ−３８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した第１の方法では、インバータ装置に直流電力を供給していたＰＷＭ回生コンバータ装置が故障すると、そのＰＷＭ回生コンバータ装置に代わり、インバータ装置に直流電力を供給する。すなわち、第１の方法では、バックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置は通常は動作しないため、このようなＰＷＭ回生コンバータ装置を設けることは、ＰＷＭ回生コンバータ装置の数の増大および設置スペースの増大に伴うコスト増を招いてしまう。
【０００９】
また、第２の方法においても同様に、ＰＷＭ回生コンバータ装置の数の増大に伴い、コスト増を招いてしまう。また、第２の方法では、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置のうち、１つのＰＷＭ回生コンバータ装置がマスタとなり、他のＰＷＭ回生コンバータ装置がスレーブとなる。そして、マスタのＰＷＭ回生コンバータ装置から、スレーブのＰＷＭ回生コンバータ装置に対して、同期をとるための制御信号などが送信される。この場合、マスタのＰＷＭ回生コンバータ装置が故障すると、スレーブのＰＷＭ回生コンバータ装置も動作を停止してしまう。
【００１０】
このように、従来の方法（第１および第２の方法）では、コスト増を招くことなく、回生コンバータ装置が故障した場合にも、駆動システムの運転を継続することが困難であるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、コスト増を招くことなく、回生コンバータ装置が故障した場合にも運転を継続することができる駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る駆動システムは、電源から供給された交流電力を直流電力に変換する複数の回生コンバータ装置と、前記複数の回生コンバータ装置それぞれに対応して設けられ、直流電力を交流電力に変換する複数のインバータ装置と、を備え、前記複数のインバータ装置にはそれぞれ、前記複数の回生コンバータ装置のうちの少なくとも２つの回生コンバータ装置が接続され、前記複数のインバータ装置それぞれと、該インバータ装置に接続されたそれぞれの回生コンバータ装置との間に設けられ、前記インバータ装置と前記回生コンバータ装置とを接続または切断する複数のスイッチを備える。
【００１３】
また、本発明に係る駆動システムにおいて、前記複数のスイッチのスイッチング制御を行う制御装置をさらに備え、前記複数のインバータ装置はそれぞれ、該インバータ装置に接続された少なくとも２つの回生コンバータ装置のうち、１つの回生コンバータ装置とスイッチにより接続され、他の回生コンバータ装置とはスイッチにより切断され、前記制御装置は、前記回生コンバータ装置の故障情報が入力されると、該故障した回生コンバータ装置から直流電力の供給を受けていたインバータ装置と前記故障した回生コンバータ装置とが切断され、かつ、前記インバータ装置と前記故障した回生コンバータ装置以外の他の１つの回生コンバータ装置とが接続されるように、スイッチング制御を行うことが望ましい。
【００１４】
また、本発明に係る駆動システムにおいて、前記複数のインバータ装置はそれぞれ、前記スイッチを介して接続された回生コンバータ装置から出力された直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給して前記交流電動機を駆動し、前記制御装置は、前記回生コンバータ装置の負荷率を監視し、前記負荷率が所定の閾値を超えた場合、前記回生コンバータ装置から直流電力の供給を受けるインバータ装置により駆動される交流電動機の回転速度指令を制限することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る駆動システムによれば、コスト増を招くことなく、ＰＷＭ回生コンバータ装置が故障した場合にも運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る駆動システムの構成の一例を示す図である。
【図２】従来の駆動システムの構成の一例を示す図である。
【図３】従来の駆動システムの構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る駆動システムの構成の一例を示す図である。
【図５】図４に示す制御装置とＰＷＭ回生コンバータ装置との通信状態の一例を示す図である。
【図６】図４に示す制御装置による交流電動機の回転速度指令の制限について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る駆動システム１の構成の一例を示す図である。
【００１９】
本実施形態に係る駆動システム１は、交流電力（三相交流電力）を出力する複数の電源２ａ，２ｂ，２ｃそれぞれから供給された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を任意の交流電力（三相交流電力）に変換して、複数の交流電動機３ａ，３ｂ，３ｃ（三相交流電動機）に供給するものである。以下では、電源２ａ，２ｂ，２ｃを区別しない場合には、電源２と称し、交流電動機３ａ，３ｂ，３ｃを区別しない場合には、交流電動機３と称する。
【００２０】
図１に示すように、駆動システム１は、ＰＷＭ回生コンバータ装置（ＣＮＶ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、インバータ装置（ＩＮＶ）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（ＩＮＶ）と、スイッチ（ＳＷ）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉと、を備える。以下では、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃを区別しない場合には、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１と称し、インバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃを区別しない場合には、インバータ装置１２と称し、スイッチ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉを区別しない場合には、スイッチ１３と称する。
【００２１】
ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ、ＰＷＭ制御により、電源２ａ，２ｂ，２ｃから出力された交流電力を直流電力に変換して出力する。
【００２２】
インバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃそれぞれに対応して設けられ、入力された直流電力を可変電圧および可変周波数の交流電力（三相交流電力）に変換し、その交流電力を交流電動機３ａ，３ｂ，３ｃ（三相交流電動機）に供給して、交流電動機３ａ，３ｂ，３ｃを駆動する。
【００２３】
スイッチ１３は、手動で独立して開閉することができる選択スイッチである。
【００２４】
スイッチ１３ａは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ａとの間に設けられる。スイッチ１３ａを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ａとが接続され、スイッチ１３ａを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ａとが切断される。
【００２５】
スイッチ１３ｂは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ａとの間に設けられる。スイッチ１３ｂを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ａとが接続され、スイッチ１３ｂを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ａとが切断される。
【００２６】
スイッチ１３ｃは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ａとの間に設けられる。スイッチ１３ｃを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ａとが接続され、スイッチ１３ｃを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ａとが切断される。
【００２７】
スイッチ１３ｄは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｂとの間に設けられる。スイッチ１３ｄを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｂとが接続され、スイッチ１３ｄを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｂとが切断される。
【００２８】
スイッチ１３ｅは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｂとの間に設けられる。スイッチ１３ｅを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｂとが接続され、スイッチ１３ｅを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｂとが切断される。
【００２９】
スイッチ１３ｆは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｂとの間に設けられる。スイッチ１３ｆを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｂとが接続され、スイッチ１３ｆを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｂとが切断される。
【００３０】
スイッチ１３ｇは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｃとの間に設けられる。スイッチ１３ｇを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｃとが接続され、スイッチ１３ｇを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとインバータ装置１２ｃとが切断される。
【００３１】
スイッチ１３ｈは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｃとの間に設けられる。スイッチ１３ｈを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｃとが接続され、スイッチ１３ｈを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとインバータ装置１２ｃとが切断される。
【００３２】
スイッチ１３ｉは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｃとの間に設けられる。スイッチ１３ｉを閉じることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｃとが接続され、スイッチ１３ｉを開くことで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとインバータ装置１２ｃとが切断される。
【００３３】
すなわち、駆動システム１においては、複数のインバータ装置１２それぞれに、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置１１が接続されている。そして、駆動システム１は、複数のインバータ装置１２それぞれと、各インバータ装置１２に接続されたそれぞれのＰＷＭ回生コンバータ装置１１との間に設けられ、インバータ装置１２とＰＷＭ回生コンバータ装置１１とを接続または切断する複数のスイッチ１３を備える。
【００３４】
上述した構成の駆動システム１において、正常（ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃがいずれも故障していない）時には、スイッチ１３ａ，１３ｄ，１３ｇが閉じられ、他のスイッチ１３ｂ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｈ，１３ｉは開かれる。
【００３５】
したがって、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａから出力された直流電力はインバータ装置１２ａに供給され、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから出力された直流電力はインバータ装置１２ｂに供給され、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから出力された直流電力はインバータ装置１２ｃに供給される。インバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃから供給された直流電力を可変交流電力に変換し、交流電動機３ａ，３ｂ，３ｃに供給する。
【００３６】
このように、正常時には、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１とインバータ装置１２とが１対１の関係で接続される。
【００３７】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａが故障した場合、スイッチ１３ａを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａをインバータ装置１２ａから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ａと、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃのいずれか一方とを接続するために、スイッチ１３ｂ，１３ｃのいずれか一方を閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ａには、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂまたはＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ａは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ａは駆動し続けることができる。
【００３８】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂが故障した場合、スイッチ１３ｄを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂをインバータ装置１２ｂから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｂと、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃのいずれか一方とを接続するために、スイッチ１３ｅ，１３ｆのいずれか一方を閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ｂには、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａまたはＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ｂは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ｂは駆動し続けることができる。
【００３９】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃが故障した場合、スイッチ１３ｇを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃをインバータ装置１２ｃから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｃと、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂのいずれか一方とを接続するために、スイッチ１３ｈ，１３ｉのいずれか一方を閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ｃには、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａまたはＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ｃは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ｃは駆動し続けることができる。
【００４０】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂが同時に故障した場合、スイッチ１３ａを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａをインバータ装置１２ａから切り離すとともに、スイッチ１３ｄを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂをインバータ装置１２ｂから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ａと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとを接続するために、スイッチ１３ｃを閉じるとともに、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｂと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃとを接続するために、スイッチ１３ｆを閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ａ、１２ｂにそれぞれ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ａ、１２ｂは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ａ、３ｂは駆動し続けることができる。
【００４１】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃが同時に故障した場合、スイッチ１３ａを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａをインバータ装置１２ａから切り離すとともに、スイッチ１３ｇを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃをインバータ装置１２ｃから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ａと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとを接続するために、スイッチ１３ｂを閉じるとともに、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｃと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂとを接続するために、スイッチ１３ｉを閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ａ、１２ｃにそれぞれ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ａ、１２ｃは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ａ、３ｃは駆動し続けることができる。
【００４２】
正常な状態からＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂおよびＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃが同時に故障した場合、スイッチ１３ｄを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂをインバータ装置１２ｂから切り離すとともに、スイッチ１３ｇを開いて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃをインバータ装置１２ｃから切り離す。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｂと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとを接続するために、スイッチ１３ｅを閉じるとともに、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃから直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２ｃと故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａとを接続するために、スイッチ１３ｈを閉じる。こうすることで、インバータ装置１２ｂ、１２ｃにそれぞれ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａから直流電力が供給されるため、インバータ装置１２ｂ、１２ｃは動作を続けることができる。そのため、交流電動機３ｂ、３ｃは駆動し続けることができる。
【００４３】
上述したようなスイッチ１３のスイッチング制御が手動により行われることで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１に故障が発生した場合にも、運転を継続することができる。なお、各スイッチ１３は、自由に入り切りすることができるが、機械的又は電気的にインターロックが掛けられているものとする。そのため、１つのインバータ装置１２に対して、同時に複数のＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給されることはない。
【００４４】
ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の故障状態とスイッチ１３の入り切りの選択パターンの一例を表１に示す。表１において、「○」はスイッチ１３が閉じていることを示し、「×」はスイッチ１３が開いていることを示す。
【００４５】
【表１】
2017163803.tif 000003
【００４６】
なお、上述したように、あるＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合、そのＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給されていたインバータ装置１２には、別のＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給される。したがって、交流電動機３の運転容量は、組み合わされる（電力が供給される）ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の容量に制限される。
【００４７】
このように本実施形態に係る駆動システム１は、電源２から供給された交流電力を直流電力に変換する複数のＰＷＭ回生コンバータ装置１１と、複数の回生コンバータ装置11それぞれに対応して設けられ、直流電力を交流電力に変換して交流電動機３に供給し、交流電動機３を駆動する複数のインバータ装置１２とを備える。複数のインバータ装置１２にはそれぞれ、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置１１のうちの少なくとも２つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１が接続される。そして、駆動システム１は、複数のインバータ装置１２それぞれと、各インバータ装置１２に接続されたそれぞれのＰＷＭ回生コンバータ装置１１との間に設けられ、インバータ装置１２とＰＷＭ回生コンバータ装置１１とを接続または切断する複数のスイッチ１３を備える。
【００４８】
そのため、あるＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１と、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給されていたインバータ装置１２との間のスイッチ１３を開くことで、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１とインバータ装置１２とを切り離すことができる。さらに、そのインバータ装置１２と別の故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１とをスイッチ１３を閉じて接続することで、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給されていたインバータ装置１２に、別の故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力を供給することができるので、インバータ装置１２は動作を継続し、そのインバータ装置１２から交流電力が供給される交流電動機３も駆動し続けることができる。そのため、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合にも運転を継続することができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る駆動システム１によれば、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１とインバータ装置１２とが１対１の関係で設けられているため、バックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置を設ける場合や、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置を並列接続する場合と比べて、必要なＰＷＭ回生コンバータ装置の数を減らし、その結果、コストの増大を抑制することができる。
【００５０】
図２は、３つのインバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれに対して、３つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃから直流電力を供給する駆動システムにおいて、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれにバックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを設けた例を示す図である。
【００５１】
図２においては、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａのバックアップ用としてＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄが設けられ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂのバックアップ用としてＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｅが設けられ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃのバックアップ用としてＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｆが設けられている。すなわち、各インバータ装置１２に対して、２つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１が設けられている。ここで、バックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃが故障していないときは動作しない。そのため、このようなバックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを設けることは、ＰＷＭ回生コンバータ装置の数の増大および設置スペースの増大に伴うコスト増を招いてしまう。なお、このようなコスト増は、複数のＰＷＭ回生コンバータ装置１１を並列に接続した場合にも、同様に生じる。
【００５２】
一方、本実施形態に係る駆動システム１によれば、各インバータ装置１２に対して、１つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１しか設ける必要が無いので、コスト増を招くことなく、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合にも運転を継続することができる。
【００５３】
また、例えば、図３に示すように、１つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａにより、複数の（図３では、３つの）インバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれに直流電力を供給し、また、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａのバックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄを設けることも考えられる。
【００５４】
この場合、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａは常時、３つのインバータ装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃに直流電力を供給するため、大容量が必要となる。また、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａのバックアップ用のＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｄにも、大容量が必要となる。このような大容量のＰＷＭ回生コンバータ装置１１は、高価であり、また、構成部品のサイズが大きくなることから、部品の交換などに時間がかかり、故障からの復旧が遅れてしまう。
【００５５】
一方、本実施形態に係る駆動システム１によれば、正常時は、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１はそれぞれ、１つのインバータ装置１２に対してのみ直流電力を供給するため、図３の場合と比べて、容量が少ない、比較的安価なＰＷＭ回生コンバータ装置１１を用いることができる。また、故障からの復旧なども速やかに行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、電源２からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置として、ＰＷＭ制御による回生コンバータ装置を用いる例を説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置であれば広く適用することができる。ただし、回生コンバータ装置を用いることで、交流電動機３からの回生エネルギーを電源２側に回生し、省エネルギー化を図ることができる。また、ＰＷＭ制御により、電源高調波電流の抑制を図ることができる。したがって、電源２からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置として、ＰＷＭ制御による回生コンバータ装置（ＰＷＭ回生コンバータ装置１１）を用いるのが好適である。
【００５７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る駆動システム１Ａの構成の一例を示す図である。図４において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
本実施形態に係る駆動システム１Ａは、第１の実施形態に係る駆動システム１と比較して、制御装置１４を追加した点が異なる。
【００５９】
制御装置１４は、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１と通信を行い、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１に関する故障情報を取得する。
【００６０】
図５は、制御装置１４とＰＷＭ回生コンバータ装置１１との通信状態の一例を示す図である。
【００６１】
図５に示すように、制御装置１４とＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれとは通信可能である。
【００６２】
ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｃは、自装置が故障した場合、自装置が故障した旨を示す故障情報を制御装置１４に送信する。
【００６３】
また、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ｂは、自装置が故障した場合、自装置が故障した旨を示す故障情報を制御装置１４に送信する。
【００６４】
また、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１ａは、自装置が故障した場合、自装置が故障した旨を示す故障情報を制御装置１４に送信する。
【００６５】
このようにして、制御装置１４は、各ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の故障情報を取得することができる。
【００６６】
図４を再び参照すると、制御装置１４は、取得した故障情報に基づき、スイッチ１３ａ〜１３ｉのスイッチングを制御する制御信号１５ａ〜１５ｉを、各スイッチ１３ａ〜１３ｉに出力する。具体的には、制御装置１４は、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１に対応して、表１に示すスイッチ１３の入り切りの選択パターンに従い、スイッチ１３ａ〜１３ｉそれぞれのスイッチングを制御する。ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合の各スイッチ１３の入り切りの選択パターンは第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
なお、本実施形態においては、スイッチ１３として、独立して開閉することができる電磁接触器を用いる。電磁接触器は、常時はバネの力で接触子が切断状態となっているが、コイルに電源を投入すると電磁石によりバネ力に勝る吸引力が発生し、接触子が回路を接続するスイッチである。制御装置１４は、各スイッチ１３（電磁接触器）のコイルの励磁／非励磁を切り替えることで、スイッチ１３の入り切りを行う。
【００６８】
第１の実施形態においては、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合、手動によりスイッチ１３ａ〜１３ｉそれぞれのスイッチングが行われる。一方、本実施形態においては、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１に故障が発生した場合にも、制御装置１４により自動的にスイッチ１３ａ〜１３ｉそれぞれのスイッチングの制御が行われ、運転が継続される。
【００６９】
なお、上述したように、あるＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合、故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１が、２つあるいは３つのインバータ装置１２に直流電力を供給することになる。この場合、故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷が増大することにある。さらに、故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１により電力供給を受けているインバータ装置１２により駆動されている交流電動機３の回転速度を上げると、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷がさらに大きくなってしまう。そして、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の出力が定格負荷容量を超えると、最終的に、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が過負荷トリップしてしまう。
【００７０】
そこで、制御装置１４は、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１と通信を行い、各ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷状態を監視する。そして、図６に示すように、制御装置１４は、負荷率が所定の閾値（例えば、８０％）以上となったＰＷＭ回生コンバータ装置１１がある場合、そのＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力が供給されるインバータ装置１２により駆動される交流電動機３の速度指令を制限する（例えば、５０％に制限する）。こうすることで、交流電動機３の回転速度は遅くなるものの、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が過負荷トリップしないようにすることができ、運転を継続することができる。
【００７１】
このように本実施形態に係る駆動システム１Ａは、複数のスイッチ１３のスイッチング制御を行う制御装置１４をさらに備える。制御装置１４は、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の故障情報が入力されると、故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力の供給を受けていたインバータ装置１２と故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１とが切断され、かつ、インバータ装置１２と故障したＰＷＭ回生コンバータ装置１１以外の他の１つのＰＷＭ回生コンバータ装置１１とが接続されるように、スイッチング制御を行う。
【００７２】
そのため、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１に故障が発生した場合にも、自動的にスイッチ１３のスイッチング制御が行われ、運転が継続される。
【００７３】
また、制御装置１４は、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷率を監視し、負荷率が所定の閾値を超えた場合、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力の供給を受けるインバータ装置１２から交流電力が供給される交流電動機３の回転速度指令を制限する。
【００７４】
あるＰＷＭ回生コンバータ装置１１が故障した場合、故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１が、２つあるいは３つのインバータ装置１２に直流電力を供給することになり、故障していないＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷が増大し、過負荷トリップしてしまうことがある。ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷率を監視し、負荷率が所定の閾値を超えたＰＷＭ回生コンバータ装置１１から直流電力の供給を受けるインバータ装置１２により駆動される交流電動機３の回転速度指令を制限することで、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１の負荷率のさらなる上昇を防ぎ、ＰＷＭ回生コンバータ装置１１が過負荷トリップしないようにすることができる。
【００７５】
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ    駆動システム
２ａ，２ｂ，２ｃ    電源
３ａ，３ｂ，３ｃ    交流電動機
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    ＰＷＭ回生コンバータ装置
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    インバータ装置
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ    スイッチ
１４    制御装置
【図１】
2017163803.tif 000004
【図２】
2017163803.tif 000005
【図３】
2017163803.tif 000006
【図４】
2017163803.tif 000007
【図５】
2017163803.tif 000008
【図６】
2017163803.tif 000009