JPH03244001A - ３重化制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、発電所設備として使用される半導体電力変換
装置を制御するための３重化制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、電動機駆動装置には半導体電力変換装置が利用
されているが、この半導体電力変換装置を制御する従来
の３重化制御装置の一例を第４図に示す。

第４図において、１と２は半導体電力変換を行う変換器
、３は変換器１と変換器２の間の脈動電圧を制御する直
流リアクトル、４は変換器１．２と直流リアクトル３か
ら構成される主回路、５は交流電動機、６は多数決回路
、７ａ〜７Ｃは同一構成の制御回路、８は共通の監視回
路である。

このように構成された第４図の回路の動作を簡単に説明
する。まず、変換器１により交流電力が所望の直流電圧
に変換され、直流リアクトル３で平滑された後、変換器
２で所望の周波数の交流に変換される。３つの制御回路
７ａ〜７ｃの出力信号は多数決回路６に加えられ、そこ
で多数決論理がとられる。この多数決論理によって３重
化された信号は、変換器１と２の制御のために使用され
る。この時、３つの制御回路７ａ〜７ｃは相互に制御の
状態量などの信号の授受を行い、３重化のバランスがく
ずれないように、相互に補正を行っている。つまり、電
力変換を行う主回路４は一重系であるが、その制御回路
は３つの同一構成の制御回路７ａ〜７Ｃから成る並列３
重系となっている。

さらに、３つの制御回路７ａ〜７Ｃに対しては共通の監
視回路８か設けられており、この監視回路８は３重化の
バランスをチエツクし、異常の有無を判定する。監視回
路８で異常が検出された時は、アラーム信号が出力され
、これによって保守監視員に異常か伝えられる。

ここで、第５図を用いて多数決回路６について詳細に説
明する。

第５図で信号ａ、ｂ、ｃは、各々制御回路７ａ〜７Ｃの
出力信号である。多数決回路６は、信号ａ〜Ｃを入力し
、３つの入力信号のうち２つ以上が“１″になっている
時に、出力信号ｍを“１″とし、そうでない時は“０″
とする。従って、第５図に示されているように、制御回
路７ｂが故障して信号すが制御回路７ｂから発生されな
くなっても、多数決結果の出力信号ｍは、制御回路７ｂ
の故障によって影響されない。また、第５図のｔ３時点
で制御回路７ｂの出力信号すが“１“に保持されたまま
変化しない故障が発生しても、出力信号ｍには影響はで
ない。

以上のように第４図の構成で、制御回路の３重化が行わ
れ、冗長化された信頼性の高いシステムが実現できる。

次に、上記３重化制御装置において、何らかの要因によ
り、３つの制御回路７ａ〜７ｃのうち２つが続けて故障
した場合について、第６図を用いて説明する。第６図は
第５図の続きであり、制御回路７ｂが故障し、アラーム
が出力されたにもかかわらず、未だ修理されていない状
況を示す。

この時は、３重化システムといっても、もはや冗長化さ
れた高信頼性がある状態ではない。第６図に示すように
、制御回路７ｂに続いて制御回路７ａが故障し、信号ａ
が発生されなくなった場合、多数決の結果の出力ｍも出
力されなくなってしまう。この現象は、制御回路７ａで
はなく制御回路７Ｃか故障し、制御信号Ｃが発生されな
い場合にも同様にして生じる。

つまり、３重化システムで１つが故障している場合には
、次に残りの２つのどちらが故障しても直ぐにその影響
が出てしまい、正常な制御動作か実行出来なくなくなる
問題がある。

さらに、３重化システムで１つが故障している場合にお
いて、２つの制御回路のどちらかに１つの制御回路単独
の自己診断では検出できない異常か発生すると、それら
２つの制御回路の出力信号が異なっていることは検出で
きるが、どちらが故障なのかを判断することができない
ため、再運転がすぐに出来ない問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 従来では、３重化システムのうちの１つが故障している
場合には、残りの２つのどちらが故障しても正常な制御
動作が実行できなくなり信頼性が損なわれる欠点があっ
た。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、３重
化システムのうちの１つが故障している場合においても
、信頼性の高い制御動作を実現できる３重化制御装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、制御対象装置の
動作を３つの制御回路を用いて制御する３重化制御装置
において、３つの制御回路の出力から多数決または中間
値選択により１出力を選択出力する３重化出力手段と、
各制御回路の動作を監視する監視手段と、この監視手段
の出力に基づいて、前記３つの制御回路の出力および前
記３重化出力手段の出力の４つの出力信号の中から１つ
を制御信号として選択する信号選択手段とを具備し、３
つの制御回路が正常な時は、前記３重化出力手段の出力
を選択して３重化システムとして運転を行い、１つの制
御回路の異常を検出した時は、一定時間経過後に残りの
２つの制御回路のうちの所定の制御回路出力を選択して
待機２重システムとして運転を行うことを特徴とする３
重化制御装置を提供するものである。

（作用） 上記のような構成された３重化制御装置においては、３
重化システムで１つが故障した後に、待機２重システム
へ移行しているので、その後、残りの２つの制御回路の
片方が故障しても、その故障が待機側に発生したもので
あれば、システム全体には影響を及はさない。逆に、待
機２重の運転側が故障した時は、−担システム全体に影
響を及ぼすが、監視手段によって運転側の故障と推定で
き２つの制御回路を切換えて待機側の制御回路で再運転
を行いシステムの復旧を達成できる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図にはこの発明の第１実施例に係わる３重化制御装
置が示されている。この３重化制御装置は、例えば電動
機駆動装置に設けられる半導体電力変換装置を制御する
ものであり、第４図の従来の構成に加え、信号選択回路
９を備えている。この信号選択回路９は冗長出力ｙによ
って主回路４を制御するものであり、多数決回路６から
の多数決結果出力ｍのほかに、制御回路７ａ〜７ｃから
の出力信号ａ　−ｃを受信する。さらに、この信号選択
回路９には監視回路８から選択信号ｓｅｌが供給されて
おり、信号選択回路９の選択動作はその選択信号ｓｅｌ
によって制御される。

次に、第２図を参照して、第１図の３重化制御装置の動
作を説明する。

第２図のタイミングチャートは制御回路７ｂが故障して
いる時に、制御回路７ａが故障した場合に対応するもの
である。監視回路８は、−回限りの故障や誤動作を故障
として検出するのを防止するために、一定時間待って時
刻ｔ１で選択信号ｓｅｌを多数決モードから選択Ａモー
ドに切り替える。この選択Ａモードにおいては、信号選
択回路９は、制御回路７ａからの出力信号ａを選択して
それを冗長出力ｙとして出力する。この第２図の例では
、制御回路７ｂに引き続き制御回路７ａが故障しており
、出力信号ａが発生されない。このため、冗長出力ｙも
発生されない。したがって、システムとしての機能が果
たせなくなり、システムが一旦停止される。しかしなが
ら、選択Ａモードにおいてシステムが停止されたので、
制御回路７ａの故障と推定することができる。

次に、時刻ｔ２で保護が働いた事あるいは制御７ａの自
己診断の信号によって、監視回路８は選択信号ｓｅｌを
選択Ａモードから選択Ｃモードに変更する。このため、
時刻ｔ２以降においては、制御回路７ｃの出力信号Ｃが
そのまま冗長化出力ｙとして主回路４に供給され、シス
テムの運転が再開される。この様にして、システムの復
旧が短時間かつ自動的に行なわれる。

また、時刻ｔ１以降に制御回路７ａではなく、制御回路
７ｃが故障した場合は、選択信号ｓｅｌが選択Ａモード
になっているため、冗長化出力ｙとして出力信号ａがそ
のまま出力される。このため、システムは停止せずに運
転され続ける。

次に、第３図を用いて本発明の第２の実施例を説明する
。第３図に示した回路は、第１図の構成に加え、異常検
出の機能が３つの制御系に各々配置された３重化構成の
異常検出機能を有している。

すなわち、この第２実施例は第１実施例と比べ次の点が
異なっている。第２実施例の制御回路７ａ〜７ｃには相
互監視機能が設けられており、更に異常検出回路１０ａ
〜１０ｃが各制御回路７ａ〜７ｃに付随して設けられて
いる。これにより、制御回路と異常検出回路を含めて各
々制御系１１ａ〜ｌｌｃが構成されている。また、第２
実施例の監視回路１２には異常検出機能が含まれていな
い。

本実施例は、各制御回路間の相互監視や異常検　０ 出回路を各々の制御系に含むことによって、故障を検出
する機能をも３重化しているため、３重化システムから
待機２重システムへの切替え時の信頼性を大幅に向上さ
せることができる。

本実施例においても、本発明の主旨である、１つの制御
系が故障した時に一定時間後に３重化システムから待機
２重システムへ切替えられることは明らかである。

尚、第１及び第２実施例では、多数決回路６の多数決論
理によって３つの制御回路の出力から１つの出力を選択
したが、制御回路の出力信号の形態によっては多数決回
路６の代わりに中間値選択回路を設け、３つの制御回路
の出力の中間値を選択して出力するようにしても同様に
して３重化システムを構築することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、半導体電力変換
装置を用いた電動機駆動装置の３重化制御装置において
、３つの制御回路が正常な時は３重化システムとして運
転を行い、１つの制御回路１ が故障した時には、−回限りの故障や誤動作等を防ぐた
め一定時間待ってから、残りの健全な２つの制御回路を
用いて、待機２重化システムを構成するので、それ以降
に発生する別の故障に対する信頼性を向上させ、更に短
時間で自動的に運転を復旧させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は第
１図に示した第１実施例の動作を示すタイミングチャー
ト、第３図は本発明の第２実施例を示す構成図、第４図
は従来の３重化制御装置を示す構成図、第５図及び第６
図は第４図の従来の装置の動作を示すタイミングチャー
トである。 １．２・・・変換器、３・・・直流リアクトル、４・・
・主回路、５・・・交流電動機、６・・・多数決回路、
７ａ〜７Ｃ・・・制御回路、８，１２・・・共通監視回
路、９・・・信号選択回路、１０ａ〜１０ｃ・・・異常
検出回路、１１ａ、ｌｌｃ・・・制御系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象装置の動作を３つの制御回路を用いて制御する
   ３重化制御装置において、前記３つの制御回路の出力か
   ら多数決または中間値選択により１出力を選択出力する
   ３重化出力手段と、各制御回路の動作を監視する監視手
   段と、この監視手段の出力に基づいて、前記３つの制御
   回路の出力および前記３重化出力手段の出力の４つの出
   力信号の中から１つを制御信号として選択する信号選択
   手段とを具備し、３つの制御回路が正常な時は、前記３
   重化出力手段の出力を選択して３重化システムとして運
   転を行い、１つの制御回路の異常を検出した時は、一定
   時間経過後に残りの２つの制御回路のうちの所定の制御
   回路出力を選択して待機２重システムとして運転を行う
   ことを特徴とする３重化制御装置。