(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力により負荷に電力を配送するため、２つのサイリスタの一方のアノードは他方のサイリスタのカソードに、前記２つのサイリスタの一方のカソードは他方のサイリスタのアノードに接続されたソリッドステート・コントローラにおいてサイリスタが導通に失敗したかを検出するための方法であって、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送される瞬時電力を測定するステップと、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送されるピーク電力を決定するステップと、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送される平均電力を計算するステップと、
前記ピーク電力と前記平均電力の大きさを比較して前記サイリスタが導通に失敗したかを決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記サイリスタが導通に失敗したかを決定する前記ステップは、
前記ピーク電力から前記平均電力を減算することにより電力差を計算するステップと、
前記電力差を前記平均電力で除算することにより電力比を決定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知するステップと、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記コントローラが前記負荷に印加される電圧を減少させていない場合において、前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知するステップと、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記負荷が始動している場合において、前記電力比が所定閾値を越えた時に故障開放サイリスタの状態を通知するステップと、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記瞬時電力を測定するステップが、前記負荷への第１の瞬時線電流と瞬時線電圧における電力と前記負荷への第２の瞬時線電流と瞬時線電圧における電力を２電力計法により合計するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記負荷がモータであり、前記瞬時電力を測定するステップが前記モータの前記瞬時電力を測定するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
入力により負荷に電力を配送するため、２つのサイリスタの一方のアノードは他方のサイリスタのカソードに、前記２つのサイリスタの一方のカソードは他方のサイリスタのアノードに接続されたソリッドステート・コントローラにおいてサイリスタが導通に失敗したかを検出するための装置であって、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送される瞬時電力を測定する手段と、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送されるピーク電力を決定する手段と、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送される平均電力を計算する手段と、
前記ピーク電力と前記平均電力の大きさを比較して前記サイリスタが導通に失敗したかを決定する手段と、
を含む装置。
【請求項９】
前記サイリスタが導通に失敗したかを決定する前記手段は、
前記ピーク電力から前記平均電力を減算することにより電力差を計算する手段と、
前記電力差を前記平均電力で除算することにより電力比を決定する手段と、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知する手段と、
を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラが前記負荷に印加される電圧を減少させていない場合において、前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知する手段と、
を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記負荷が始動している場合において、前記電力比が所定閾値を越えた時に故障開放サイリスタの状態を通知する手段と、
を含む請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記瞬時電力を測定する手段が前記負荷への第１の入力における電力と前記負荷への第２の入力における電力を合計する手段と、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記負荷がモータであることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
入力により負荷へ電力を配送するため、２つのサイリスタの一方のアノードは他方のサイリスタのカソードに、前記２つのサイリスタの一方のカソードは他方のサイリスタのアノードに接続されたソリッドステート・コントローラにおいてサイリスタが導通に失敗したかを検出するための装置であって、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送される瞬時電力を測定する電力計と、
入力のサイクルの間前記負荷へ配送されるピーク電力を決定し、入力のサイクルの間前記負荷へ配送される平均電力を計算し、前記ピーク電力と前記平均電力の大きさを比較することにより、前記サイリスタが導通に失敗したかを決定するように構成されるプログラムを含んでいるメモリと、
前記プログラムを実行するためのプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１６】
前記プログラムは、前記ピーク電力から前記平均電力を減算して電力差を計算し、前記電力差を前記平均電力により除算することにより電力比を決定することにより前記サイリスタが導通に失敗したかを決定するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記プログラムは、前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知するようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記プログラムは、前記コントローラが前記負荷に印加される電圧を減少していない場合において、前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態を通知するようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記プログラムは、前記負荷が始動している場合において、前記電力比が所定閾値を越える時に故障開放サイリスタの状態通知するようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項１６の装置。
【請求項２０】
前記電力計は前記負荷への第１の入力における電力と前記負荷への第２の入力における電力の合計として前記瞬時電力を測定することを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記負荷がモータであることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の属する技術分野
本発明は、故障サイリスタの検出に関し、より詳細には低減電圧ソリッドステート・モータ・スタータにおける故障開放サイリスタの検出に関する。
【０００２】
関連技術に関する記述
電気モータは、モータ制御回路の一部として「シリコン制御整流器」（「ＳＣＲ」）としても知られている “サイリスタ”をしばしば使用している。サイリスタは、ゲート、アノード、カソードの三つの端子を持つスイッチ可能なダイオードとして考えることが出来る。破壊電圧より低い供給電圧がサイリスタのアノードとカソードに跨って印加され、「トリガ」電流又は電圧（トリガ信号）がゲートに印加されない場合には、サイリスタは「オフ」、即ち電流はアノードからカソードへ流れない。トリガ信号がゲートに加えられた場合には、サイリスタのアノードとカソードの間の電圧は供給電圧に比べて非常に低い値に降下し、サイリスタは「オン」、即ち電流はアノードからカソードへサイリスタを通って流れる。一度オンになると、サイリスタを通る電流が保持電流より大きい状態が維持される条件の下では、ゲートのトリガ信号に関わらず、サイリスタはオンを維持することが出来る。サイリスタをオフにするためには、アノードからカソードへの電流は、デバイスの保持電流値より低いレベルまで減少されなくてはならない。
【０００３】
当該技術分野においてよく知られているように、モータが始動している間、ソリッドステート・スタータ又はコントローラは、電源からモータへの電流の流れを制御する。これらのスタータは、モータへ配送される電流を徐々に増加させるサイリスタ・スイッチを有している。サイリスタ・スイッチを使用すると、スタータはサイリスタが電気を導通し、電流を通過する期間を調整する。換言すると、スタータは電源からの電流をモータへ配送する時間を制御する。始動の間モータへ供給される電流を制御することによって、モータは全動作速度へ徐々に上げられる。
【０００４】
そのようなスタータ無しに電気モータが始動される場合には、モータにより引き入れられる電流は過度になり、典型的には定常電流の６倍、即ちモータが全動作速度へ到達した際の電流の６倍となり得る。この大きな電流突入は電力分配システムにおける電圧降下の原因となり、ライトを減光し、フリッカを生じさせ、近くの装置を妨害する。さらに、モータ・トルクが急激に上昇し且つ振動し、モータの機械的構成要素又はそれに結合された任意の要素に有害な影響を与え得る。
【０００５】
スタータにおけるサイリスタの故障はまた、不十分なモータ機能動作の結果をもたらし得る。サイリスタの故障は一般的に、機械的な結合およびモータにより駆動されるギアに損傷を与え得る大きなトルク振動を導く、不平衡な電源条件となり得る。現在のいくつかのサイリスタ故障検出器は、開放サイリスタの故障、即ち意図された時にサイリスタが導電に失敗する場合を検出するために意図された電子回路を使用している。これらのサイリスタ故障検出器は、給電線における電流変圧器により生成された３つの電圧を測定することにより、３つの給電線を通る３つの電流を間接的に測定する。３つの電圧は整流されて合計される。この和信号は理想的には、システムの正確な動作を特徴付ける一定の範囲内になる。和信号がこの所定範囲外にあり、そのような状態が所定時間持続すると、検出器は故障を通知する。この検出器回路は、サイリスタに故障がある場合には、和信号において過度のリップルを生じるようにモータの電流波形がひずむと仮定している。しかしこの仮定は、検出器に機能不全を生じる２つの問題を有している。
【０００６】
第１に、モータの電流波形は故障サイリスタではない他の原因によりひずみ得る。例えば、モータは磁気飽和状態において動作し得る。そのような場合には、和信号に影響を与えるリップルは故障検出器が故障状態を誤って検出する原因となり得る。第２に、サイリスタが導通することに失敗すると、ひずんだ和信号は所定時間より非常に短い期間持続し得、故障は検出されなくなる。所定時間を短くすることは単に検出器回路の感度を増加し、誤った検出の結果をもたらし得る。
【０００７】
従って、モータの動作中に誤った検出を引き起こすことなく、故障開放サイリスタを迅速に検出する必要がある。
発明の要約
本発明の方法は、入力により負荷へ電力を配送するためのソリッドステート・コントローラ又はスタータにおいてサイリスタが導通に失敗したかを検出する。本発明の方法は、入力サイクル中に負荷に配送される瞬時電力を測定するステップと、入力サイクルの間負荷に配送されるピーク電力を決定するステップと、入力サイクルの間負荷に配送される平均電力を計算するステップと、ピーク電力と平均電力の大きさを比較することによってサイリスタが導通に失敗したかを決定するステップを含んでいる。
【０００８】
本発明の装置は、入力により負荷へ電力を配送するためのソリッドステート・コントローラにおいてサイリスタが導通に失敗したかを検出する。本発明の装置は、入力サイクルの間負荷へ配送される瞬時電力を測定するための電力メータと、入力サイクルの間負荷へ配送されるピーク電力を決定し、入力サイクルの間負荷へ配送される平均電力を計算し、ピーク電力と平均電力の大きさを比較してサイリスタが導通に失敗したかを決定するように構成されたプログラムを含むメモリと、プログラムを実行するためのプロセッサを含んでいる。
【０００９】
発明の要旨および以下の詳細な説明は、特許請求の範囲に記載の発明の範囲を制限するものではない。第三者が本発明を実施することを可能とするために例示および説明の双方が提供される。詳細な説明の一部分を形成する添付図面は、本記述と共に本発明の一実施形態を示し、本発明の原理を説明している。
【００１０】
好適な実施形態の記述
この明細書に組み込まれ、この明細書の一部分を構成する添付図面は、詳細な説明と共に本発明の実施形態を説明しており、本発明の原理を説明するのに役に立つものである。
【００１１】
図１は、本発明に従った、低減電圧ソリッドステート・コントローラ１５０と共に負荷１０２のための三相交流電源１１２の概略図である。上述のように、スタータ１５０は始動中、よく知られた方法で負荷１０２へ供給される電流を減少する。負荷１０２は、冷却システムの様々な構成要素を駆動し得る三相モータを含み得る。冷却システムは、圧縮器、凝縮器、熱交換器、蒸発器を含み得る。
【００１２】
三相交流電源１１２は、第１の電力供給線１３０、第２の電力供給線１３２、第３の電力供給線１３６を介して負荷１０２へ供給する。各線は交流電流を運ぶが、それぞれは異なる位相角を有する。線１３０は、第１のサイリスタ１４２、第２のサイリスタ１４４を含む、第１のサイリスタ対１０４を有している。サイリスタ１４２および１４４は「バック・トゥ・バック」、即ちサイリスタ１４２のアノードはサイリスタ１４４のカソードに接続され、サイリスタ１４２のカソードはサイリスタ１４４のアノードに接続されている。線１３０と同様に、線１３２は第２のバック・トゥ・バック・サイリスタ対１０６を有し、線１３６は第３のバック・トゥ・バック・サイリスタ対１０８を有している。サイリスタ対１０４、１０６、１０８のタイミングを取り且つトリガするための制御回路はよく知られているが、図示はされていない。
【００１３】
三相電源１１２は、正の半サイクルおよび負の半サイクルを有し、それぞれ異なる位相角を持つ正弦波電圧を線１３０，１３２、１３６上に出力する。図２は、図１の三相電源１１２の線１３０、１３２、１３６間の電圧を表す曲線図である。曲線２０１は、サイン１３０と線１３２の間の線間電圧Vabを表している。曲線２０５は、線１３０と線１３６の間の線間電圧Vacを表している。曲線２０３は、線１３０とグランド間の中性点と線間電圧Vanを表している。線１３０上のポイントａにおける電圧は、線１３２上のポイントｂにおける電圧に対し１２０°進んでおり、線１３２上のポイントｂにおける電圧は、線１３６上のポイントｃにおける電圧に対し１２０°進んでいる（ａ−ｂ−ｃ回転）。電圧Ｖａｂが正の半サイクルにある場合には、サイリスタ１４４は３０度遅れで（ａ−ｂ−ｃ回転）トリガされ、正の全半サイクルの電流までが電流Ｉａとして線１３０を通過し得る。電圧Ｖａｂが負の半サイクルの場合、サイリスタ１４２が３０度遅れで（ａ−ｂ−ｃ回転）トリガされ、負の全半サイクルの電流までが線１３０を電流Ｉａとして通過し得る。このよく知られているプロセスはサイリスタ対１０６、１０８に対しても同様に適用される。
【００１４】
しかしながら、負荷１０２が始動中に加速しているモータである場合には、サイリスタ１４２および１４４はモータ１０２へ配送される電流を制御するために遅延した方法によりトリガされる。再び図２について言及すると、曲線２０２および２０４は、負荷１０２が抵抗性の場合においてサイリスタ対１０４が遅延した方法でトリガされている間に線１３０を通る電流Ｉａを表している。例示の目的のために曲線２０２および２０４を簡略化するために抵抗性負荷が選択されている。三相モータが抵抗性では無いけれど、負荷１０２がモータの場合、本発明の動作は同じである。曲線２０２は正常動作を表しており、曲線２０４はサイリスタ１４２が導電に失敗した場合の動作を表している。
【００１５】
曲線２０２に言及すると、電圧Ｖａｂは正の半サイクルにあり、サイリスタ１４４が角αでトリガされる場合、サイリスタ１４４は導通し、電流Ｉａは増加し、エリア２０６で示されるように、正の導通期間の第１の半分の間は電圧Ｖａｂに追従し、正の導通期間の第２の半分においては電圧Ｖａｃに追従する。電圧Ｖａｂが負の半サイクルにあり、サイリスタ１４２が角αでトリガされる場合、サイリスタ１４２は導通して電流Ｉａは減少し、負の導通期間の第１の半分の間は電圧Ｖａｂに追従し、負の導通期間の第２の半分の間は電圧Ｖａｃに追従する。次にサイクルはそれを反復する。曲線２０２から分かるように、電流Ｉａの直流成分は通常の動作の間はゼロである。この分析はよく知られており、サイリスタのペア１０６および１０８に対して同様に適用される。
【００１６】
同様に、曲線２０４において、Ｖａｂは正の半サイクルにあり、サイリスタ１４４が角αにおいてトリガされる場合、サイリスタ１４４は導通し、電流Ｉａは増加し、エリア２１０で示されるように、正の導通期間の第１の半分の間は電圧Ｖａｂに追従し、正の導通期間の第２の半分の間は電圧Ｖａｃに追従する。電圧Ｖａｂは負の半サイクルにあり、サイリスタ１４２が角αの間トリガされない場合、つまり導通に失敗した場合、曲線２０４の部分２１２により示されるように、電流ＩａはＶａｎの負の半サイクルの間ゼロに維持される。曲線２０４から分かるように、サイリスタが導通に失敗した場合には、電流ＩａのＤＣ成分はゼロではない。さらに、この周知の分析はサイリスタ対１０６および１０８に対して同様に適用される。
【００１７】
本発明の方法およびシステムにおいては、第１の電圧計１１０は第３の線１３６と第１の線１３０の間の瞬時電圧Ｖｃａを検出し、第２の電圧計１１１は第２の線１３２と第３の線１３６の間の瞬時電圧Ｖｂｃを検出する。本発明の方法およびシステムにおいては、磁気結合された第１の電流計１１４は、第１の線１３０の瞬時電流Ｉａを検出し、磁気結合された第２の電流計１１６は、第２の線１３２の瞬時電流Ｉｂを検出する。
【００１８】
第１の電流計１１４は、電流変圧器１１８、抵抗１２０、電圧計１２２を含んでいる。電流Ｉａを測定するために第１の線１３０を遮断することは不便であるので、第１の電流計１１４は磁気誘導によりＩａを検出する。線１３０を通過する交流電流Ｉａは、抵抗１２０を通って流れる電流変圧器１１８中の電流を誘導する時間で変動する磁界を作り出す。電圧計１２２は抵抗１２０を跨ぐ電圧を測定し、それにより抵抗１２０を通る電流、それゆえに第１の線１３０を通る電流Ｉａを決定する。電流変圧器１２４、抵抗１２６、電圧計１２８を含む第２の電流計１１６にも同様のことが当てはまる。電流計１１４および１１６は第１の線１３０又は第２の線１３２を通る直流電流を検出することが出来ないことを注意すべきである。この理由は、直流電流は静磁界を作り出すので、電流変圧器１１８又は電流変圧器１２４などの静止コイルに電流を誘導することが出来ないからである。
【００１９】
任意の線１３０、１３２又は１３６においてサイリスタ対１０４、１０６又は１０８の任意のサイリスタ１４２−１４８が導通に失敗すると、故障を有する線はＡＣ及び非ゼロＤＣ成分を有する単方向電流のみを通す。さらに、任意のサイリスタ１４２−１４８が導通に失敗すると、全ての三つの線電流Ｉａ、Ｉｂ、ＩｃはＡＣおよび非ゼロＤＣ成分を有することになる。上述したように、電流計１１４および１１６は、定常状態における電流のＤＣ成分を検出することが出来ないが、故障イベント後の遷移中の３０から１３０マイクロ秒の間にＤＣ成分を検出できる。この遷移期間は電流変圧器の設計および変圧器の抵抗値により決定される。従って、故障開放状態後の３０から１３０マイクロ秒の間、電流計１１４および１１６は、故障によりほとんど影響を受けない値である、電流のＡＣ成分のみを検出する。
【００２０】
モータ定常状態速度中のサイリスタ故障
負荷１０２がモータであり、任意のサイリスタ１４２−１４８が、モータが定格速度またはその付近で走行している間に導通に失敗すると、モータは走行を継続するが、モータのトルクは正の平均値に載せられる大きな振動を含むことになる。上述したようにこれらの振動はシステムの機械的又は電気的な故障を導くことができる。振動は非ゼロＤＣおよびＡＣ成分を有する三つの全ての電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの結果である。電流ＩａにおけるＤＣ成分はこの故障を示しているが、電流計１１４、１１６は磁気的に結合されているので、ＤＣ成分を検出することは困難である。
【００２１】
本発明の方法及びシステムは、第１の瞬時線電流Ｉａ、第２の瞬時線電流Ｉｂ、第１の瞬時線電圧Ｖｃａ、第２の瞬時線電圧Ｖｂｃを測定する。電流Ｉａ、Ｉｂおよび電圧Ｖｃａ、Ｖｂｃはそれぞれ電流計１１４、１１６、電圧計１１０、１１１により１６０マイクロ秒ごとに、即ち１サイクルあたり約１００回測定され、サンプリングされる。本発明の方法およびシステムは、瞬時電力ＰをＰ＝ＩａＶｃａ+ＩｂＶｂｃとして計算する。このような方法で負荷１０２に配送される電力を測定することは、一般に“２電力計”法と呼ばれる。
【００２２】
モータがサイリスタの故障なく定常状態で動作している間は、Ｐは一定である。任意のサイリスタ１４２−１４８が導通に失敗した後は、Ｐは正に留まるが値を変え且つリップルを有する。従ってサイリスタ故障は２電力計方法で測定される電力信号を変化させる。
【００２３】
それから本発明の方法およびシステムは、各サイクル中にピーク電力Ｐpeakおよび平均電力Ｐavgを計算する。サイクルは、電圧計１１０および電圧計１１１により得られた測定から計算される電圧Ｖａｂの正勾配のゼロ交差により決定される。それから、本発明の方法およびシステムは、（Ｐpeak−Ｐavg）／Ｐavgに等しい電力比を計算する。
【００２４】
表Ｉは、故障サイリスタを持って全速度モータ動作中のピーク電力Ｐｐｅａｋ、平均電力Ｐａｖｇ、ピーク電力Ｐｐｅａｋと平均電力Ｐａｖｇ間の差、および電力比を示している。データは異なる負荷を持ち、全モータ速度で導通に失敗したサイリスタ１４２−１４８の一つのサイリスタを持つ、７９０Ｈｐモータをシミュレートすることにより獲得された。
【００２５】
【表１】
0004363810.tif 000002
【００２６】
表Ｉから、故障開放サイリスタを有すると電力比は１４．３８％から１１４．２９％の範囲になる。その一方で、モータが故障開放サイリスタを持たない場合に任意の負荷において全速度で動作している場合、電力比はほぼゼロであり常に１０％より有意に小さい。従って、本発明の方法およびシステムは電力比が第１の所定閾値を越える場合に故障開放サイリスタを検出する。このシミュレーションでは、電力比の値（Ｐpeak−Ｐavg）／Ｐavgが例えば１０％を越える場合に故障開放サイリスタが識別される。
【００２７】
モータ始動を試みる前のサイリスタ故障
負荷１０２がモータであり、スタータ１５０がモータの始動を試みる場合に任意のサイリスタ１４２−１４８が既に故障しているなら、モータは回転しないであろう。また、本発明の方法は第１の瞬時線電流Ｉａ、第２の瞬時線電流Ｉｂ、第１の瞬時線電圧Ｖｃａ、第２の瞬時線電圧Ｖｂｃを測定する。電圧Ｖｃａ、Ｖｂｃおよび電流Ｉａ、Ｉｂはそれぞれ電圧計１１０、１１１および電流計１１４、１１６により１６０マイクロ秒ごとに、即ち１サイクルあたり約１００回測定され又はサンプリングされる。本発明の方法およびシステムは、瞬時電力ＰをＰ＝ＩａＶｃａ+ＩｂＶｂｃとして計算する。任意のサイリスタ１４２−１４８が始動の前に失敗すると、モータへ供給される電力はモータ損失を説明する小さな平均値を有するであろう。
【００２８】
それから上述の場合と同じく、本発明に従った方法およびシステムは、各サイクルの間ピーク電力Ｐpeakおよび平均電力Ｐavgを決定する。サイクルは、電圧計１１０および電圧計１１１から得られた測定から計算される電圧Ｖａｂの正勾配のゼロ交差により決定される。それから、本発明の方法およびシステムは（Ｐpeak−Ｐavg）／Ｐavgに等しい電力比を計算する。
【００２９】
表ＩＩは、スタータ１５０がモータの始動を試み、任意のサイリスタ１４２−１４８が以前導通に失敗した場合のピーク電力Ｐｐｅａｋ、平均電力Ｐａｖｇ、ピーク電力と平均電力Ｐａｖｇの間の差、電力比を示している。
【００３０】
【表２】
0004363810.tif 000003
【００３１】
表ＩＩからのデータは、スタータ１５０がモータの始動を試みる前にサイリスタ１４２−１４８の一つが導通に失敗した場合に７９０Ｈｐモータをシュミレートすることにより獲得された。シュミレーションにおいて、ピークモータ線電流はモータの突入電流を制御するように所定の値に制限される。上述したように、スタータ１５０がモータの始動を試みる場合、モータより引き込まれる突入電流は過度であり、典型的には定常電流の６倍となり得る。従って、しばしばモータの制御システムは引き込まれる電流を所定の値、この場合には０．４５ＬＲＡ√（２）に制限する。ここで、ＬＲＡは「拘束固定子アンペア」、即ち固定子が動作を妨害された場合にモータにより引き込まれる電流である。
【００３２】
表ＩＩから、サイリスタ１４２−１４８の一つに故障開放サイリスタがある場合、電力比は７３９．８％から１０６４．７１％の範囲である。一方、故障開放サイリスタが存在せず、未だ電流がサイリスタ１４２−１４８を介して制限されている場合、電力比は表ＩＩＩに示すように有意により低くなる。表ＩＩＩは、スタータ１５０がモータの開始を試み、首尾よく開始し、全てのサイリスタ１４２−１４８が適切に動作した間のピーク電力Ｐpeak、平均電力Ｐavg、ピーク電力Ｐpeakと平均電力Ｐavgの差、電力比を示している。表ＩＩＩからのデータは全サイリスタ１４２−１４８を適切に動作し、ピーク線電流を０．４５ＬＲＡ√（２）に制限して７９０Ｈｐモータをシュミレートすることにより得られた。表ＩＩＩから、電力比は正常動作の間、２０７．５％から４４０．６３％の範囲となる。
【００３３】
【表３】
0004363810.tif 000004
【００３４】
従って、成功した始動の間、即ち全サイリスタ１４２−１４８が適切にスイッチングし、突入電流は制御される時さえ電力比はゼロより有意に大きくなるので注意が必要である。この大きな比は、モータの始動に関連した非ゼロ点弧角の結果として非正弦波モータ電流によるものである。スタータ１５０がモータの始動を試みると、本発明の方法およびシステムは、電力比が第２の所定閾値を越えた時に故障開放サイリスタを検出する。このシュミレートされた例では、全速度で動作した場合の第１の所定閾値とは異なる第２の所定閾値６００％が故障開放サイリスタを検出するのに充分であろう。
【００３５】
図３は、任意のサイリスタ１４２−１４８がソリッドステート・スタータ１５０において導通に失敗したかを検出するためのプロセスのフローチャートである。第１に、本発明の方法およびシステムは、入力のサイクル中に負荷１０２へ配送される瞬時電力を測定する（ステップ３０２）。それから、本発明の方法およびシステムは、サイクルの間負荷１０２へ配送されるピーク電力を決定し（ステップ３０４）、平均電力を計算する（ステップ３０６）。次に本発明の方法およびシステムはモータが定常速度で動作しているかを決定する（ステップ３０８）。モータが定常速度で動作している場合には、本発明の方法およびシステムは、任意のサイリスタ１４２−１４８が第１の所定閾値で導通に失敗したかを決定する（ステップ３１０）。モータが定常速度で動作していない場合、本発明の方法およびシステムはモータが始動しているか、つまり加速しているかを決定する（ステップ３１２）。スタータ１５０がモータの始動を試みている場合、本発明の方法およびシステムは任意のサイリスタ１４２−１４８が第２の所定閾値で導通に失敗したかを決定する（ステップ３１４）。
【００３６】
図４は本発明の方法およびシステムと共に使用するのに適したデータ処理システムを描いている。コンピュータ４０２はメモリ４０４、第２の記憶装置４０６、中央処理装置（ＣＰＵ）又はマイクロプロセッサなどのプロセッサ４０８、入力装置４１０、ディスプレ装置４１４、出力装置４１２を含んでいる。入力装置４１０は、キーボード、マウス、又はその双方であり得る。ディスプレ装置４１４は図表ユーザ・インターフェイスを表示することが出来る陰極線管（ＣＲＴ）であり得る。メモリ４１４と二次記憶装置４１６はプロセッサ４０８により実行および使用するためのアプリケーション・プログラムおよびデータを保存し得る。特にメモリ４０４はプロセス３００を実施するために使用されるアプリケーション４１６を記憶している。プロセッサ４０８は第１の電圧計１１０、第２の電圧計１１１、第１の電流計１１４、第２の電流計１１６に接続されている。このようにして、プロセッサ４０８は瞬時電圧Ｖｃａ、瞬時電圧Ｖｂｃ、瞬時電流Ｉａ、瞬時電流Ｉｂを入力し得る。
【００３７】
当業者は本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、様々な変更および変形が上述した例においてなされ得るというこうことを理解するであろう。例えば、ほとんど一般的に使用される制御型整流器がサイリスタであるとしても、任意のタイプの制御型整流器でも十分であろう。さらに、２つの電流計および電圧計が上記述においては使用されているが、２つより多くの電流計および電圧計の使用、又はただ一つのみの使用も可能である。さらに、負荷はモータではないことも可能であり、本発明の方法およびシステムは任意のタイプの負荷と共に動作する。負荷がモータでない場合には、ソリッドステート・スタータはソリッドステート・コントローラとして参照され得る。
【００３８】
故障サイリスタを検出するための別の方法および装置は、ここにおいて参照により組み込まれ、本発明と同日に出願され、本出願と同じ譲受人に譲渡された、題名“ソリッドステート・スイッチのための高効率ドライバ回路”、代理人事件簿０４６４６．０１６６−０００００、である特許出願に開示されている。
【００３９】
本発明の記述は本発明を制限するものではない。それよりも、当業者が本発明を実施するための様々な方法を理解することを可能とする例および説明を提供するものである。特許請求の範囲が本発明の真の範囲および趣旨を規定している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ソリッドステート・スタータ又はコントローラを備えた負荷に対する三相交流電源を構成する回路の本発明からなる概略図である。
【図２】  図１の三相AC電源１１２の給電線の電流およびの給電線間の電圧を表す曲線図である。
【図３】  ソリッドステート・モータ・スタータにおいてサイリスタが開放に失敗したかを検出するためのプロセスのフローチャートである。
【図４】  本発明の方法およびシステムと共に使用するのに適したデータ処理システムを描いている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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