JPH0315263A - 半導体電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般のサイリスタやＧＴＯサイリスタ等の半
導体スイッチング素子により構或される半導体電力変換
装置の制御装置に関する．（従来の技術） 半導体電力変換装置は多方面に適用されるようになり、
これに伴って高信頼度化システムが要求されることがあ
る。特に電力分野に適用される場合には半導体電力変換
装置のシステムダウンの与える影響が大きいことから、
高信頼性の要求が強いということができる， 半導体電力変換システムは，一般に，第５図に示すよう
に制御演算部１０、点・消弧信号発生部２０，パルス電
流増幅部３０、パルス絶縁伝送部４０及び半導体スイッ
チング素子を有する電力変換部（主回路）５０とに分割
することができる．このうち、システムとしての機能・
性能を確保する上で最重要の部位は制御演算部１０及び
点・消弧信号発生部２０であり、また，これらの部位は
圧倒的多数の部品で構威されるために故障率が他の部位
よりも高くなっている． （発明が解決しようとする課題） このため従来においては，制御演算部１０や点・消弧信
号発生部２０の故障等に起因してシステム全体の信頼性
が低いという問題があった．本発明は上記問題点蕎解決
するために提案されたもので、その目的とするところは
、制御演算部及び点・消弧信号発生部からなる制御ユニ
ットを複数台備え、各制御ユニットの出力の多数決判断
結果である点・消弧信号を用いることにより、信頼性の
向上を図った半導体電力変換装置の制御装置を提供する
ことにある． （ａ題を解決するための手段） 上記目的を達或するため，本発明は、位相情報を含む点
・消弧信号を制御ユニットから出力して半導体電力変換
装置の主回路を構成する半導体スイッチング素子をオン
・オフする半導体電力変換装置の制御装置において、複
数台の前記制御ユニットと，これらの制御ユニットの出
力信号が加えられる多数決判断部とを備え、この多数決
判断部による前記出力信号の多数決判断結果に基づきす
べての制御ユニットを代表する前記点・消弧信号を選定
することを特徴とする。

ここで、必要に応じて、すべての制御ユニットを代表す
る点・消弧信号と各制御ユニットの出力信号との不一致
により当該制御ユニットの異常を検出すると共に，この
異常検出信号が一定時間継続した場合に当該制御ユニッ
トを異常と判断することが望ましい． （作用） 本発明によれば、多数決判断部により複数台の制御ユニ
ットを代表する点・消弧信号が選定されるため、例えば
１台の制御ユニットが故障により異常である場合でもそ
の出力信号は無視され、正常な点・消弧信号に基づいて
半導体電力変換装置の運転が制御される， また、必要に応じて，異常である制御ユニットについて
異常検出信号を出力するべく作用する。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。

第↓図はこの実施例の構或を示すもので，第５図と同一
の構或要素には同一の符号を付して説明を省略し，以下
、異なる部分を中心として説明する。

すなわちこの実施例では、制御演算部１０及び点・消弧
信号発生部２０からなる３台の制御ユニット１０ＯＡ，
　ＩＯＯＢ，　ＩＯＯＣが並列的に設けられて冗長化さ
れており，これらの出力が多数決判断部６０に導びかれ
ている。そして、多数決判断部６０の出力がパルス電流
増幅部３０に送られている。

ここで、多数決判断部６０はｒ２　ｏｕｔ　ｏｆ　３Ｊ
の多数決判断を行うものであり、３台の制御ユニットｌ
００Ａ，　１００Ｂ，　ＩＯＯｃの各出力状態から、少
なくとも２台以上の出力が一致したときにそれをすべて
の制御ユニットを代表する点・消弧信号として後段のパ
ルス電流増幅部３０へ出力し、少数側の制御ユニットの
出力を無視する機能を持つ。これにより，３台の制御ユ
ニットＩＯＯＡ，　１００Ｂ，　ＩＯＯＣのうちｌ台，
が故障してもその故障ユニットの出力は無視されるので
問題なく運転を継続できることから、システム全体とし
ての信頼性を高めることができる。

次に、第２図は多数決判断部６０の具体例を示すもので
ある。同図において、６１Ａ，　６１Ｂ，　６１Ｃは前
記制御ユニットＩＯＯＡ，　１００Ｂ，　ＩＯＯＣの出
力信号（点．消弧信号）が各入力端子に選択的に加えら
れる二入力ＡＮＤ回路である．ここで、制御ユニット１
００Ａ−１００Ｃの出力信号は、第３図に示すように位
相情報を含んだＩＩ　Ｈ　１７レベルまたは“Ｌ　Ｉ＋
レベルの論理信号であり、制御ユニット１００Ａからの
信号はＡＮＤ回路６１Ａ，　６１Ｃに、制御ユニット１
００Ｂからの信号はＡＮＤ回路６１Ａ，　６１Ｂに、制
御ユニットｌＯＯＣからの信号はＡＮＤ回路６１８．　
６１Ｃにそれぞれ入力されている。そして，ＡＮＤ回路
６１Ａ，　６１Ｂ，　６１Ｃの出力信号はＯＲ回路６２
に入力され、その出力信号が多数決判断部６０の出力信
号として第工図のパルス電流増幅部３０に入力されるよ
うになっている。

一方、各制御ユニットＩＯＯＡ−１００Ｃの出力信号は
Ｅｘ−ＯＲ（４１ｔ：他的論理和）回路６３Ａ，　６３
８．　６３Ｃ（７）各一方の入力端子に入力され、これ
らの各他方の入力端子にはＯＲ回路６２の出力信号がそ
れぞれ入力されている。

ＥＸ一ＯＲ回路６３Ａ〜６３Ｃの出力信号はそれぞれイ
ンバータ６４Ａ〜６４Ｃを介してタイマ６５Ａ〜６５Ｃ
に入力され、各タイマ６５Ａ〜６５Ｃの出力信号が各制
御ユニソトＩＯＯＡ〜１００Ｃの故障等による異常検出
信号となっている。

次いで、この実施１例の動作を第４図のタイミングチャ
ートを参照しつつ説明する。なお、第４図に示した符号
■〜［相］は第２図に同一符号で示した各出力信号に対
応している。また、各制御ユニット１００Ａ〜１００Ｃ
の出力信号数は一般に複数となるが，ここではｌつの信
号に対してのみ記載してある．従って、実際上は第２図
と同一の回路が出力信号数だけ必要となる。

始めに、第４図（ａ）は３台の制御ユニットＩＯＯＡ〜
ＩＯＯｃがいずれも正常の場合であり、各制御ユニット
ＩＯＯＡ〜ＩＯＯＣの出力信号■〜■が多数決判断部６
０を介してそのまま出力信号■となっていることがわか
る。

第４図（ｂ）は２台の制御ユニットＩＯＯＡ，　ＩＯＯ
Ｂが正常であって残りの制御ユニットｔｏｏｃの出力信
号■の位相がずれている場合であり，多数決判断部６０
としては、多数決により異常と判断された制御ユニット
１００Ｃの出力信号■を無視して第４図（ａ）と同様の
信号■を出力している。また，制御ユニット１００Ｃに
ついては異常検出信号［相］が出力゛されている。

更に、第４図（Ｃ）は２台の制御ユニットＩＯＯＡ　．
１００Ｂが正常であり、残りｌ台の制御ユニットＩＯＯ
ｃが異常であってその出力信号■が連続的に発生する場
合５第４図（ｄ）は同じく制御ユニット１０’ＯＣが異
常であってその出力信号■が全くない場合である。これ
らの場合についても、多数決判断部６０としては制御ユ
ニット１００Ｃの出力信号■を多数決により無視して第
４図（ａ）と同様の信号■を出力すると共に、異常であ
る制御ユニットＩＯＯＣに関して異常検出信号［相］を
出力する。

また第４図（．）は３台の制御ユニットＩＯＯＡ〜１０
０Ｃの出力信号■〜■の位相が一致しないときの例であ
り、この場合は位相的に中間値の出力信号■を持つ制御
ユニットＩＯＯＢの出力が多数決判断部６０の出力信号
■として選定される。

むお，一般的には、３台の制御ユニット１００Ａ〜１０
０Ｃがすべて正常であっても各出力信号■〜■の位相に
は多少の差異が生じる。その場合、出力信号の位相が中
間値ではない制御ユニットが第４図（ｅ）のように短時
間だけ異常と判断される恐れがあるので、各異常検出信
号■〜［相］をタイマ６５＾〜６５Ｃにそれぞれ入力し
、異常検出信号が一定時間継続した場合にのみその制御
ユニットを異常と判断するようにすれば好適である。

なお、上記実施例では３台の制御ユニットＩＯＯＡ〜１
００Ｃを用いた冗長化システムにつき説明したが、更に
多数台の制御ユニットを用いて本発明を構威してもよい
。また、多数決判断部６０の構或は第２図の例に何ら限
定されるものではないと共に，制御ユニツ１への異常検
出信号を出力する手段は本発明に必須の構成要素ではな
く、任意に付加し得るものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば，複数台の制御ユニットの
一部が故障により異常となっても、各制御ユニットの出
力信号の多数決判断結果に基づく点・消弧信号により半
導体電力変換装置を制御するものであるから、システム
全体としての信頼性を大幅に高めることができる。

また、必要に応じて異常である制御ユニットを特定でき
るため、この制御ユニットを返滞なく修理することがで
き、システムの迅速な修復が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
多数決判断部の具体例を示す構成図、第３図は制御ユニ
ットの出力信号の説明図、第４図（ａ）〜（ｅ）は上記
多数決判断部の動作を示すタイミングチャー１ヘ，第５
図は従来技術を示すブロック図である。 １０・・・制御演算部　　２０・・・点・消弧信号発生
部３０・・・パルス電流増幅部 ４０・・・パルス絶縁伝送部 ５０・・・電力変換部　　６０・・・多数決判断部６１
Ａ〜６１Ｃ・・・ＡＮＤ回路　　６２・・・ＯＲ回路６
３Ａ〜６３Ｇ・・・ＥＸ−ＯＲ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）位相情報を含む点・消弧信号を制御ユニットから
   出力して半導体電力変換装置の主回路を構成する半導体
   スイッチング素子をオン・オフする半導体電力変換装置
   の制御装置において、 複数台の前記制御ユニットと、これらの制御ユニットの
   出力信号が加えられる多数決判断部とを備え、この多数
   決判断部による前記出力信号の多数決判断結果に基づき
   すべての制御ユニットを代表する前記点・消弧信号を選
   定することを特徴とする半導体電力変換装置の制御装置
   。
2. （２）すべての制御ユニットを代表する点・消弧信号と
   各制御ユニットの出力信号との不一致により当該制御ユ
   ニットの異常検出信号を出力する請求項（１）記載の半
   導体電力変換装置の制御装置。
3. （３）制御ユニットの異常検出信号が一定時間継続した
   場合に当該制御ユニットを異常と判断する請求項（２）
   記載の半導体電力変換装置の制御装置。