專利名稱：電力轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠檢測(cè)出切斷半導(dǎo)體開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的切斷裝置的異常的電力轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，從節(jié)約能量化的必要性出發(fā)，逆變器、伺服放大器等可變速地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電力轉(zhuǎn)換器正在普及。另一方面，電氣設(shè)備的異常動(dòng)作有時(shí)帶來(lái)重大的事故，因此，各制造商尋求安全功能的充實(shí)。另外，在產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、保養(yǎng)、廢棄各階段，為將對(duì)人體的危險(xiǎn)性抑制在容許范圍內(nèi)，設(shè)有嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。特別是關(guān)于電氣設(shè)備，存在IEC61508這樣的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，和考慮到逆變器、伺服放大器等的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的IEC61800-5-2這樣的標(biāo)準(zhǔn)。為了適合這些安全標(biāo)準(zhǔn)，將開發(fā)體制、概念(concept)文件化，不僅得到是否遵照基準(zhǔn)的認(rèn)證，而且使所使用的部件的故障率滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)視涉及安全功能的裝置的異常的監(jiān)視功能、和根據(jù)規(guī)格安全地停止設(shè)備的功能是必需的。在停止電動(dòng)機(jī)的情況下，有將供給至電動(dòng)機(jī)的能量切斷的安全轉(zhuǎn)矩截止(safe torque off，ST0，安全轉(zhuǎn)矩?cái)嚅_，安全斷開扭矩)功能。作為有關(guān)安全轉(zhuǎn)矩截止功能的現(xiàn)有的技術(shù)，例如專利文獻(xiàn)1中記載有如下這樣的安全裝置，即，在供給用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電力的主電路和生成用于控制該主電路的半導(dǎo)體開關(guān)元件的制御信號(hào)的控制裝置之間設(shè)置選通電路(切斷裝置，gate circuit)，根據(jù)來(lái)自獨(dú)立設(shè)置的安全功能電路的切斷指令，關(guān)閉選通電路并切斷制御信號(hào)，由此停止從主電路向電動(dòng)機(jī)的電力供給。該安全功能電路作為選通電路的切斷條件之一，在從外部輸入安全轉(zhuǎn)矩截止指令(切斷信號(hào))時(shí)，輸出切斷指令?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 美國(guó)專利第7253577號(hào)公報(bào)但是，由于切斷信號(hào)不是持續(xù)輸入的信號(hào)，所以在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在實(shí)際輸入切斷信號(hào)時(shí)，不能夠確知選通電路是否正常動(dòng)作。當(dāng)模擬地輸入切斷信號(hào)而想要確認(rèn)安全轉(zhuǎn)矩截止功能是否正常動(dòng)作時(shí)，必須停止電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而存在運(yùn)轉(zhuǎn)率降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的情況而實(shí)現(xiàn)的，其目的在于，提供一種能夠不使電力轉(zhuǎn)換器停止而在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下監(jiān)視與選通電路的連接是否無(wú)異常的電力轉(zhuǎn)換器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的電力轉(zhuǎn)換器具備輸出PWM信號(hào)的控制裝置；通過(guò) PWM信號(hào)使半導(dǎo)體開關(guān)元件導(dǎo)通/斷開來(lái)生成向電動(dòng)機(jī)供給的交流電力的橋式電路；設(shè)置在控制裝置與橋式電路之間，根據(jù)選通信號(hào)將從控制裝置向橋式電路供給的PWM信號(hào)切斷的切斷裝置；和產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并檢驗(yàn)切斷裝置的監(jiān)視裝置，該電力轉(zhuǎn)換器的特征在于，切斷裝置具備切換測(cè)試信號(hào)和來(lái)自外部的切斷信號(hào)的切換電路；從切換電路的輸出信號(hào)的變化點(diǎn)起經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后許可該輸出信號(hào)通過(guò)的延遲電路；和將供向延遲電路的輸入信號(hào)作為反饋信號(hào)向監(jiān)視裝置輸出的機(jī)構(gòu)，其中監(jiān)視裝置向切斷裝置輸出間隔比延遲時(shí)間短的測(cè)試信號(hào)，判斷來(lái)自切斷裝置的反饋信號(hào)是否與測(cè)試信號(hào)一致，在不一致的情況下判定為異
堂
巾ο在本發(fā)明中，產(chǎn)生比切斷信號(hào)的容許延遲時(shí)間短的測(cè)試信號(hào)，向切斷裝置發(fā)送。在切斷裝置中，選擇切斷信號(hào)或測(cè)試信號(hào)的任一方，經(jīng)由延遲電路輸入切斷裝置的選通電路。 使延遲電路僅通過(guò)切斷信號(hào)，使PWM信號(hào)不會(huì)被測(cè)試信號(hào)切斷。另外，也可以設(shè)有對(duì)測(cè)試信號(hào)和來(lái)自外部的切斷信號(hào)的OR邏輯進(jìn)行運(yùn)算的合成電路，用來(lái)代替切換電路，將該合成電路的輸出向延遲電路輸入。本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換器的特征在于，監(jiān)視裝置還輸入切斷信號(hào)和切斷裝置的輸出信號(hào)，在測(cè)試信號(hào)與反饋信號(hào)不一致時(shí)，判斷是否輸入了切斷信號(hào)，在輸入了切斷信號(hào)的情況下，基于切斷裝置的輸出信號(hào)判斷切斷裝置有無(wú)異常。在本發(fā)明中，能夠通過(guò)產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)和來(lái)自切斷裝置的反饋信號(hào)檢測(cè)出也包含連接異常的切斷裝置側(cè)的異常。另外，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換器的特征在于，切斷裝置具備切斷供向橋式電路的上臂用半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM信號(hào)的第一選通電路，和切斷供向下臂用半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM 信號(hào)的第二選通電路，與第一選通電路、第二選通電路分別對(duì)應(yīng)設(shè)置切換電路和延遲電路。 分別設(shè)置橋式電路的上臂用和下臂用的選通電路，且分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置切換電路和延遲電路使其二重化，由此能夠構(gòu)筑可靠性高的電力轉(zhuǎn)換器。以上，根據(jù)本發(fā)明，即使在沒(méi)有輸入切斷信號(hào)的情況下，也能夠在固定的時(shí)機(jī)進(jìn)行切斷裝置的檢驗(yàn)，能夠進(jìn)行異常檢測(cè)，因此，能夠提高電力轉(zhuǎn)換器的可靠性。另外，在本發(fā)明中，以使切斷裝置的柵極(gate)不會(huì)被用于確認(rèn)與切斷裝置的連接的測(cè)試信號(hào)關(guān)閉的方式設(shè)置延遲電路，另外，在CPU等的處理中將周期比設(shè)定的延遲時(shí)間短的的脈沖作為測(cè)試信號(hào)使用，因此，能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)行檢驗(yàn)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換器1的功能框圖；圖2是用于說(shuō)明切斷信號(hào)被選擇時(shí)的圖1的動(dòng)作的時(shí)間圖；圖3是用于說(shuō)明測(cè)試信號(hào)被選擇時(shí)的圖1的動(dòng)作的時(shí)間圖；圖4是表示圖1的運(yùn)算電路11的監(jiān)視機(jī)構(gòu)50的處理流程的流程圖；圖5是其它的根據(jù)實(shí)施例1實(shí)現(xiàn)的切斷裝置3和監(jiān)視裝置10的電路構(gòu)成圖；圖6是用于說(shuō)明圖5的動(dòng)作的時(shí)間圖；圖7是表示圖5的運(yùn)算電路11的監(jiān)視機(jī)構(gòu)50的處理的流程圖；圖8是其它的根據(jù)實(shí)施例2實(shí)現(xiàn)的電力轉(zhuǎn)換器1的功能框圖。符號(hào)說(shuō)明1電力轉(zhuǎn)換器2控制裝置3切斷裝置4橋式電路5電動(dòng)機(jī)
6端子臺(tái)10監(jiān)視裝置11運(yùn)算電路12、18切換電路13輸入處理電路14、14a、14b 延遲電路15、15a、15b 合成電路16合成電路20方波發(fā)生器21邊沿檢測(cè)電路22降值計(jì)數(shù)器23 OR 電路24、71、72、74 D 型觸發(fā)器25、33、65、65a、65b、92a、92b 負(fù)載電阻31選通電路31a上臂用選通電路31b下臂用選通電路50監(jiān)視機(jī)構(gòu)19a、64、64a、64b 否定電路61、61a、61b、63開路集電極型否定電路62 JK 觸發(fā)器73 AND 電路91a、91b、32a、32b 二極管
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換器1的功能框圖。在圖1中，電力轉(zhuǎn)換器1 具備輸出用于對(duì)電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行可變速控制的PWM信號(hào)的控制裝置2、具有半導(dǎo)體開關(guān)元件 (IGBT)且通過(guò)從控制裝置2供給的PWM信號(hào)生成交流電力的橋式電路4、切斷從控制裝置 2向橋式電路4供給的PWM信號(hào)的切斷裝置3、檢測(cè)切斷裝置3和其它裝置的異常的監(jiān)視裝置10。通過(guò)從橋式電路4輸出的交流電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明電力轉(zhuǎn)換器1的結(jié)構(gòu)，控制裝置2輸入有關(guān)電動(dòng)機(jī)5連接的負(fù)荷的速度、位置、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)，使用該信號(hào)運(yùn)算橋式電路4應(yīng)輸出的電壓指令，基于該電壓指令生成用于控制橋式電路4的各IGBT的柵極的PWM信號(hào)。橋式電路4是將6個(gè)IGBT全橋連接的三相橋式電路，其三相的輸出連接于電動(dòng)機(jī)5。控制裝置2為了控制通常的3相逆變器而使用CPU輸出6個(gè)PWM信號(hào)，即對(duì)應(yīng)于上臂的IGBT(U、V、W)的選通信號(hào)，和對(duì)應(yīng)于下臂的IGBT(X、Y、Z)的選通信號(hào)。另外，對(duì)于控制裝置2生成PWM信號(hào)的方法，并非本發(fā)明的目的，所以使用現(xiàn)有的技術(shù)。切斷裝置3將從控制裝置2輸出的6個(gè)PWM信號(hào)分別輸入控制柵極的帶有使能輸入的緩存器(以下稱為“選通電路”)31。在切斷信號(hào)有效時(shí)，將選通電路31的使能輸入 (EN)截止(OFF)，將選通電路31的輸出截止。由此，橋式電路4的IGBT的柵極也截止，向電動(dòng)機(jī)5的電力供給停止。此外，除切斷裝置3的結(jié)構(gòu)以外，也能夠使用通過(guò)使用了邏輯和的結(jié)構(gòu)、選擇器等切換輸出的結(jié)構(gòu)等。另一方面，在切斷裝置3的使能輸入接通(ON)的情況下，從控制裝置2輸出的6 個(gè)PWM信號(hào)被輸入橋式電路4的各IGBT的柵極，由此，通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)5施加交流電壓。其次，對(duì)切斷裝置3的電路構(gòu)成進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。在圖1中，從外部向切斷裝置 3輸入切斷信號(hào)(安全轉(zhuǎn)矩截止信號(hào))。該切斷信號(hào)由操作員的緊急停止按鈕的按壓或其它監(jiān)視電路(未圖示)輸出。切斷信號(hào)被輸入切斷裝置3的切換電路12。切換電路12根據(jù)從監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11輸出的選擇信號(hào)切換為切斷信號(hào)和測(cè)試信號(hào)中的任一方。從切換電路12輸出的信號(hào)被輸入至輸入處理電路13。輸入處理電路13進(jìn)行例如信號(hào)電壓的電平轉(zhuǎn)換、和為防止來(lái)自外部的噪聲侵入而進(jìn)行絕緣等的處理。來(lái)自輸入處理電路13的輸出信號(hào)被輸入使輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間輸出的延遲電路14，另一方面，為與測(cè)試信號(hào)進(jìn)行比較，作為輸入側(cè)反饋信號(hào)向監(jiān)視裝置10發(fā)送并輸入運(yùn)算電路11。該延遲電路14由檢測(cè)來(lái)自輸入處理電路13的信號(hào)的上升沿或下沿并輸出單觸發(fā)脈沖的邊沿檢測(cè)電路21，通過(guò)該單觸發(fā)脈沖加載初始設(shè)定值并按每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)(count down)的降值計(jì)數(shù)器22，和將從該降值計(jì)數(shù)器22輸出的信號(hào)閂鎖(latch)的D 型觸發(fā)器(以下稱為“DFF”)M等構(gòu)成。對(duì)延遲電路14的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明，從輸入處理電路13輸出的信號(hào)被輸入邊沿檢測(cè)電路21。而且，邊沿檢測(cè)電路21的輸出被輸入降值計(jì)數(shù)器22的加載端子(LD)。當(dāng)向加載端子輸入脈沖時(shí)，降值計(jì)數(shù)器22在該時(shí)機(jī)加載被輸入至輸入端子DO D3的值，作為計(jì)數(shù)開始的初始值(將其稱作“初始設(shè)定值”)進(jìn)行設(shè)定。而且，對(duì)每個(gè)施加于CK端子的時(shí)鐘按順序遞減該初始設(shè)定值，當(dāng)計(jì)數(shù)器值成為「0」時(shí)，將輸出的退位信號(hào)(B0信號(hào))設(shè)為 “1”。來(lái)自該BO信號(hào)和DFFM的輸出端子(Q)的輸出成為OR電路23的輸入。OR電路23 的輸出與DFFM的輸入端子(D)連接。另外，DFF24的時(shí)鐘端子(CK)連接至與降值計(jì)數(shù)器22相同的時(shí)鐘源即監(jiān)視裝置 10的方波發(fā)生器20。DFFM的清零端子(CL)連接至輸入處理電路13的輸出。DFFM的反轉(zhuǎn)輸出端子作為選通信號(hào)與選通電路31的使能輸入連接。選通電路31的6個(gè)輸出分別通過(guò)合成電路15進(jìn)行信號(hào)合成，該輸出作為輸出側(cè)反饋信號(hào)被輸入監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11。合成電路15例如能夠通過(guò)OR邏輯實(shí)現(xiàn)。另外，圖1所示的延遲電路14為一例，只要是滿足如下說(shuō)明的時(shí)間圖的電路，即使是其它電路結(jié)構(gòu)也可以。例如，在延遲電路14中，也可以使其為以CR濾波器的時(shí)間常數(shù)使輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間的結(jié)構(gòu)，代替使用計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)。其次，使用圖2、圖3的時(shí)間圖說(shuō)明延遲電路14的動(dòng)作。本實(shí)施方式的特征在于， 為試驗(yàn)安全轉(zhuǎn)矩截止功能而將從運(yùn)算電路11輸出的測(cè)試信號(hào)設(shè)為間隔比延遲電路14的延遲時(shí)間短的脈沖信號(hào)。該延遲時(shí)間在作為電力轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)性能識(shí)別的范圍內(nèi)，作為上述的初始設(shè)定值被預(yù)先設(shè)定。
圖2是根據(jù)從運(yùn)算電路11輸出的選擇信號(hào)，來(lái)自外部的切斷信號(hào)被選擇的情況下的時(shí)間圖。另外，在圖2中，符號(hào)(a) (g)是指圖1中相應(yīng)的符號(hào)的位置的信號(hào)波形。通過(guò)切換電路12選擇的切斷信號(hào)在通過(guò)輸入處理電路13進(jìn)行了噪聲除去等的處理后，被輸入至延遲電路14的邊沿檢測(cè)電路21。在延遲電路14的降值計(jì)數(shù)器22中，加載端子(LD)根據(jù)從邊沿檢測(cè)電路21輸出的脈沖信號(hào)(圖2中A點(diǎn))加載初始設(shè)定值。之后， 直至計(jì)數(shù)器值成為零為止，即以初始設(shè)定值和時(shí)鐘信號(hào)的周期決定的時(shí)間的量的計(jì)數(shù)得以進(jìn)行。降值計(jì)數(shù)器的輸出(BO)在該降值計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器值為零以外時(shí)輸出為“0”，當(dāng)計(jì)數(shù)器值成為零時(shí)變?yōu)椤?”(圖2中B點(diǎn))。該輸出(BO)由DFFM閂鎖。S卩，DFF24成為設(shè)置狀態(tài)，通過(guò)OR電路23，該設(shè)置狀態(tài)在向延遲電路14的輸入信號(hào)為“1”的期間維持。另一方面，當(dāng)向延遲電路14的輸入信號(hào)成為“0”時(shí)，DFF24被重置，因此，在DFFM被設(shè)置后，從延遲電路14輸出向延遲電路14輸入的信號(hào)的邏輯。另外，圖3表示輸入測(cè)試信號(hào)時(shí)的時(shí)間圖。測(cè)試信號(hào)如上所述使用比切斷信號(hào)短的周期的信號(hào)。在該情況下，如圖3所示，在降值計(jì)數(shù)器22的計(jì)數(shù)中輸入信號(hào)發(fā)生變化。當(dāng)計(jì)數(shù)過(guò)程中輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，降值計(jì)數(shù)器22被再設(shè)置為初始設(shè)定值(圖3中C點(diǎn))。 因此，從向延遲電路14輸入的信號(hào)的上升，至計(jì)數(shù)器值成為“0”的期間D，保持A點(diǎn)的輸入值。測(cè)試信號(hào)由于比由初始設(shè)定值和時(shí)鐘信號(hào)的周期決定的時(shí)間短，所以來(lái)自延遲電路14 的選通信號(hào)不會(huì)被測(cè)試信號(hào)截止，切斷裝置3的輸出維持接通(ON)的狀態(tài)。因此，橋式電路4的IGBT的選通信號(hào)不會(huì)被切斷。通過(guò)使用這樣的切斷信號(hào)和測(cè)試信號(hào)，以使降值計(jì)數(shù)器22的初始設(shè)定值比切斷信號(hào)的容許延遲時(shí)間短、比測(cè)試信號(hào)的脈寬長(zhǎng)的方式進(jìn)行設(shè)定， 能夠以不對(duì)切斷裝置3的動(dòng)作造成影響的方式進(jìn)行與切斷裝置3的連接確認(rèn)試驗(yàn)。另外，在輸出該測(cè)試信號(hào)的運(yùn)算電路11中使用CPU等的情況下，通過(guò)將與用于CPU 的時(shí)鐘相同的時(shí)鐘使用在延遲電路14的計(jì)數(shù)器、DFFM，能夠使測(cè)試信號(hào)與計(jì)數(shù)器同步，容易地進(jìn)行時(shí)間監(jiān)視。據(jù)此，不需要另外設(shè)置時(shí)鐘生成電路、同步電路，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。另一方面，監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11具有由CPU等處理器構(gòu)成且通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的監(jiān)視機(jī)構(gòu)50。監(jiān)視機(jī)構(gòu)50以固定周期啟動(dòng)，執(zhí)行對(duì)測(cè)試信號(hào)和來(lái)自延遲電路14的輸入的反饋信號(hào)(輸入側(cè)反饋信號(hào))進(jìn)行比較的第一監(jiān)視處理、和對(duì)輸入的切斷信號(hào)和切斷裝置3的輸出的反饋信號(hào)(輸出側(cè)反饋信號(hào))進(jìn)行比較的第二監(jiān)視處理。其次，使用圖4說(shuō)明監(jiān)視機(jī)構(gòu)50的處理流程。另外，運(yùn)算電路11所具備的CPU為通過(guò)固定周期中繼來(lái)啟動(dòng)的任務(wù)結(jié)構(gòu)，交替執(zhí)行進(jìn)行測(cè)試的路徑A的處理和監(jiān)視切斷信號(hào)的路徑B的處理。首先，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50在通過(guò)將方波發(fā)生器20的時(shí)鐘分頻所得的固定周期中繼啟動(dòng)時(shí)，判斷是否執(zhí)行路徑A和路徑B中的任一個(gè)處理(SlOl)。具體而言，在上次啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行了路徑A的情況下選擇路徑B，在上次啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行了路徑B的情況下選擇路徑A。步驟SlOl的判定結(jié)果是，在路徑A的處理的情況下，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50讀入切斷信號(hào) (S102)，如果為切斷信號(hào)截止(OFF)的狀態(tài)，則執(zhí)行第一監(jiān)視處理(S103中“是”)，如果為切斷信號(hào)接通(ON)的狀態(tài)，則直接結(jié)束(S103中“否”)。這是由于，在切斷信號(hào)接通的情況下，在路徑B的處理中，為了能夠監(jiān)視包含切斷裝置3的各選通電路31的整體而不需要通過(guò)測(cè)試進(jìn)行的監(jiān)視。接著，在監(jiān)視機(jī)構(gòu)50中，作為第一監(jiān)視處理，首先，將供向切換電路12的選擇信號(hào)設(shè)定為測(cè)試信號(hào)側(cè)(S104)，接著，為防止切換電路12的切換動(dòng)作的過(guò)渡狀態(tài)導(dǎo)致的監(jiān)視錯(cuò)誤而設(shè)定待機(jī)時(shí)間A (S105)。該待機(jī)時(shí)間如果為CPU的時(shí)鐘的數(shù)次的量，則例如能夠通過(guò)程序的仿真命令的插入等容易地實(shí)現(xiàn)。監(jiān)視機(jī)構(gòu)50接著將測(cè)試信號(hào)接通(S106)，也考慮到輸入處理的延遲等來(lái)設(shè)定待機(jī)時(shí)間B(S107)。待機(jī)時(shí)間B也能夠與待機(jī)時(shí)間A同樣地設(shè)定(設(shè)定為相同)。在經(jīng)過(guò)了待機(jī)時(shí)間B后，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50讀入延遲電路14的輸入的反饋信號(hào)(輸入側(cè)反饋信號(hào))(S108)， 比較與測(cè)試信號(hào)的邏輯，在不一致的情況下(S109中“是”)，作為異常向外部進(jìn)行警報(bào)輸出 (SllO)。此時(shí)，也可以在切斷裝置3之外設(shè)置切斷功能，進(jìn)行切斷供向橋式電路4的PWM信號(hào)的輸出等的檢測(cè)出異常時(shí)的處理。之后，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50將測(cè)試信號(hào)截止，將選擇信號(hào)切換至本來(lái)的切斷信號(hào)側(cè)，結(jié)束路徑A的處理(Slll)。另外，為了使從步驟S 106 到步驟Slll的處理與預(yù)先設(shè)定的延遲電路14的初始設(shè)定值相比非常短，有必要至少在此期間禁止中繼，不延長(zhǎng)處理時(shí)間。另一方面，步驟SlOl的判定的結(jié)果是路徑B的處理的情況下，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50讀入切斷信號(hào)(S112)。然后，在切斷信號(hào)接通(ON)的情況下，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50進(jìn)行第二監(jiān)視處理 (S113)。在第二監(jiān)視處理中，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50讀入來(lái)自切斷裝置3的輸出的反饋信號(hào)(輸出側(cè)反饋信號(hào))(S114)，如果切斷信號(hào)和反饋信號(hào)都為接通(ON)，則判定為正常(S115中“是”)， 在反饋信號(hào)截止(OFF)的情況下，判定為異常(S115中“否”)，進(jìn)行向外部的警報(bào)輸出、或通過(guò)在切斷裝置3之外另外設(shè)置的切斷功能進(jìn)行切斷等的異常處理(S116)。這樣，在監(jiān)視機(jī)構(gòu)50的固定周期處理中，以不同路徑進(jìn)行處理，如圖4的流程圖所示，在各自的路徑觀察切斷信號(hào)的接通、截止的狀態(tài)并進(jìn)行監(jiān)視，由此能夠高效地進(jìn)行監(jiān)視。以上，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)使用比從異常信號(hào)輸入至切斷裝置的輸出為止的容許延遲時(shí)間短的測(cè)試信號(hào)，能夠不切斷從控制裝置2輸出的PWM信號(hào)而檢測(cè)出切斷裝置3 的異常。另外，能夠與對(duì)從外部輸入的切斷信號(hào)和切斷裝置3的輸出信號(hào)進(jìn)行比較的監(jiān)視方法進(jìn)行組合而提高異常監(jiān)視的可靠性。(其它實(shí)施例1)接著，對(duì)其它實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖5是其它實(shí)施例的切斷裝置3和監(jiān)視裝置10的結(jié)構(gòu)圖。圖5中僅記載了相對(duì)于圖1的變更部位。圖5中未記載的結(jié)構(gòu)與圖1相同。與圖1的主要不同之處是，代替切換電路12而設(shè)置合成電路16，變更延遲電路14 的電路結(jié)構(gòu)。另外，在圖5中，與圖1相同，也可以在合成電路16和延遲電路14之間設(shè)置輸入處理電路13。由于在本發(fā)明中輸入處理電路13并不是必須的，所以省略其記載。在該合成電路16中，在否定電路61輸入切斷信號(hào)并輸出反轉(zhuǎn)信號(hào)。另外，從運(yùn)算電路11輸出的測(cè)試信號(hào)被輸入JK觸發(fā)器(以下稱為“JKFF”)62的J輸入和K輸入這兩方。另外，在本實(shí)施例中，以向JKFF62的輸入作為測(cè)試信號(hào)，但也可以將JKFF62設(shè)置于監(jiān)視裝置10側(cè)，將JKFF62的輸出設(shè)為測(cè)試信號(hào)。JKFF62的時(shí)鐘輸入端子(CK)連接方波發(fā)生器20，JKFF62的輸出端子連接否定電路63的輸入。否定電路61、63的輸出與否定電路64的輸入連接，同時(shí)與負(fù)載電阻65連接。 另外，否定電路64的輸出與延遲電路14和監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11連接。另外，否定電路61、63為開路集電極型的元件。
另外，如圖5所示，在延遲電路14中，來(lái)自合成電路16的輸出與DFF71的輸入端子連接，DFF71的輸出端子連接DFF72的輸入端子。另外，DFF71和DFF72的兩輸出端子分別連接AND電路73的輸入，AND電路73的判定結(jié)果的輸出端子與DFF74的輸入端子連接。 各DFF71、72、74的時(shí)鐘輸入端子與方波發(fā)生器20連接。DFF74的反轉(zhuǎn)輸出作為選通信號(hào)與緩存器31的使能端子連接。圖6表示時(shí)間圖。在本實(shí)施例中，在通過(guò)運(yùn)算電路11使測(cè)試信號(hào)接通時(shí)，利用合成電路16將測(cè)試信號(hào)與切斷信號(hào)合成。即，在切斷信號(hào)截止時(shí)，利用JKFF62在每時(shí)鐘使其輸出信號(hào)反轉(zhuǎn)，其結(jié)果是，從合成電路16輸出測(cè)試信號(hào)的波形模式。在該狀態(tài)下，當(dāng)切斷信號(hào)接通時(shí)(圖6中A點(diǎn))，否定電路61的輸出在此期間成為“0”，因此，合成電路16的輸出成為“1”。另一方面，在延遲電路14中，輸入在2時(shí)鐘(時(shí)鐘周期，時(shí)鐘脈沖周期，clock)以上為“ 1 ”時(shí)，AND電路73的輸出成為“ 1 ”(圖6中B點(diǎn))，其結(jié)果是由DFF74閂鎖(圖6中 C點(diǎn))O測(cè)試信號(hào)在每1時(shí)鐘重復(fù)“1”“0”，因此，選通信號(hào)為持續(xù)接通的狀態(tài)，由于切斷信號(hào)接通2時(shí)鐘以上，選通信號(hào)截止，切斷裝置3截止(OFF)。在本實(shí)施例中，在測(cè)試信號(hào)截止的狀態(tài)下切斷信號(hào)接通時(shí)至選通信號(hào)發(fā)生變化為止最低也要花費(fèi)3時(shí)鐘，因此，考慮切斷信號(hào)的被容許的延遲時(shí)間，決定該時(shí)鐘的周期。本實(shí)施例的運(yùn)算電路11的監(jiān)視機(jī)構(gòu)50通過(guò)圖7的處理進(jìn)行異常檢測(cè)。下面，基于圖7對(duì)監(jiān)視機(jī)構(gòu)50的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。監(jiān)視機(jī)構(gòu)50在通過(guò)方波發(fā)生器20的時(shí)鐘進(jìn)行的固定周期中繼啟動(dòng)時(shí)，讀入切斷信號(hào)的狀態(tài)(S201)。監(jiān)視機(jī)構(gòu)50在切斷信號(hào)接通的情況下判定運(yùn)算電路11內(nèi)部的計(jì)數(shù)器是否已啟動(dòng)(S203)，如果未啟動(dòng)則將計(jì)數(shù)器值設(shè)置為1，開始啟動(dòng)(S204)。另一方面，如果計(jì)數(shù)器已啟動(dòng)(S203中“是”)，則監(jiān)視機(jī)構(gòu)50判定計(jì)數(shù)器是否達(dá)到規(guī)定值(一定值)(S205)，如果未達(dá)到則使計(jì)數(shù)器值增量(increment)而結(jié)束(S206)。該規(guī)定值是，由在輸入切斷信號(hào)后至選通信號(hào)截止為止的理論上的延遲時(shí)間所決定的值，在延遲3時(shí)鐘的情況下，規(guī)定值為3。在計(jì)數(shù)器值達(dá)到規(guī)定值的情況下(S205中“是”)，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50將計(jì)數(shù)器清零 (S207)，讀入輸出側(cè)反饋信號(hào)的狀態(tài)(S208)。而且，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50判定讀入的輸出側(cè)反饋信號(hào)是否接通(S209)，如果接通則判定為正常(S210)，如果截止則判定為異常，進(jìn)行錯(cuò)誤輸出(S211)。另一方面，如果在步驟S202切斷信號(hào)不為接通，則監(jiān)視機(jī)構(gòu)50判定是否在測(cè)試執(zhí)行中即測(cè)試信號(hào)的輸出中(S212)，如果在測(cè)試執(zhí)行中，則輸入輸入側(cè)反饋信號(hào)(S213)。接著，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50判斷是否是初次進(jìn)行測(cè)試(S214)。即，監(jiān)視機(jī)構(gòu)50將測(cè)試信號(hào)接通，判斷是否為最初的輸入側(cè)反饋信號(hào)的讀入，如果是初次，(S214中“是”)，則將輸入側(cè)反饋信號(hào)的值保存于運(yùn)算電路11的存儲(chǔ)器的上次值區(qū)域并結(jié)束(S215)。如果在步驟S214 中不為初次，則監(jiān)視機(jī)構(gòu)50將上次值區(qū)域的值與本次值進(jìn)行比較(S216)，判斷是否一致 (S217)。監(jiān)視機(jī)構(gòu)50，在其結(jié)果一致時(shí)判定為異常(S218)，在不一致時(shí)判定為正常(S219)， 將輸入側(cè)反饋信號(hào)的本次值保存于上次值區(qū)域并結(jié)束(S220)。在本實(shí)施例中，輸入至延遲電路14的測(cè)試信號(hào)在每時(shí)鐘周期反轉(zhuǎn)，因此，如果動(dòng)作正常，則上次值和本次值必然不同。由此，實(shí)現(xiàn)步驟S217 S219的判定處理。以上，根據(jù)本實(shí)施例，相比于圖1的結(jié)構(gòu)，能夠以更少的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，另外，由于不使用切換電路12，所以不存在切斷信號(hào)不通的可能性，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性更高的系統(tǒng)。(其它實(shí)施例2)圖8表示本實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器1的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例被形成為能夠分別對(duì)應(yīng)于橋式電路4的上臂和下臂對(duì)切斷裝置3進(jìn)行切斷的結(jié)構(gòu)。在切斷裝置3，分別對(duì)應(yīng)于上臂用選通電路31a、下臂用選通電路31b，設(shè)置圖5所示的延遲電路14a、14b。延遲電路14a的輸出將通過(guò)否定電路19a反轉(zhuǎn)的信號(hào)作為選通信號(hào)使用，上臂用選通電路31a被形成為在選通信號(hào)1為“0”時(shí)輸出為接通(ON)，在選通信號(hào)1時(shí)，為“1”則輸出為截止(切斷)。另一方面，下臂用選通電路31b在選通信號(hào)2為“1”時(shí)輸出為接通(ON)，在選通信號(hào)1為“0”時(shí)， 輸出為截止(切斷)。切斷信號(hào)在端子臺(tái)6經(jīng)由二極管91a、91b分別作為上臂用的切斷信號(hào)、下臂用的切斷信號(hào)被輸入至合成電路16。在合成電路16中，利用切換電路18，能夠?qū)y(cè)試信號(hào)的波形模式與上臂用、下臂用的哪一個(gè)連接進(jìn)行切換。輸出側(cè)反饋信號(hào)通過(guò)合成電路15a、合成電路1 按照向上臂用的輸出、向下臂的輸出分別進(jìn)行合成，被輸入至監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11。監(jiān)視裝置10的運(yùn)算電路11輸出切換指令，選擇進(jìn)行測(cè)試的臂，實(shí)施測(cè)試，但在本實(shí)施例中，通過(guò)切斷信號(hào)將選通電路分割為上臂用和下臂用，利用不同的選通信號(hào)分別進(jìn)行切斷，切斷裝置測(cè)試時(shí)的基本的動(dòng)作與其它實(shí)施例1相同，所以省略其說(shuō)明。根據(jù)本實(shí)施例，即使上臂用選通電路和下臂用選通電路的任一方發(fā)生故障，如果另一方能夠正常地切斷，則能夠停止來(lái)自橋式電路的電力供給。另外，由于將上臂用選通電路和下臂用選通電路的輸出使能的邏輯設(shè)為相反，因此即使選通信號(hào)短路并被引入任一方的信號(hào)電平，也能夠可靠地截止任一選通電路。另外，在本實(shí)施例中，使上臂用選通電路和下臂用選通電路交替實(shí)施自我檢驗(yàn)，因此，能夠進(jìn)一步提高可靠性。本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)能夠?qū)嵤└鞣N變形。另外，各實(shí)施例的電路能夠分別獨(dú)立地應(yīng)用。例如，對(duì)于其它實(shí)施例2中說(shuō)明的上臂用選通電路和下臂用選通電路也能夠分別適用圖1的切換電路和延遲電路。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換器，其具備輸出PWM信號(hào)的控制裝置；通過(guò)所述PWM信號(hào)使半導(dǎo)體開關(guān)元件導(dǎo)通/斷開來(lái)生成向電動(dòng)機(jī)供給的交流電力的橋式電路；設(shè)置在所述控制裝置與所述橋式電路之間，根據(jù)選通信號(hào)將從所述控制裝置向所述橋式電路供給的所述PWM信號(hào)切斷的切斷裝置；和產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并檢驗(yàn)所述切斷裝置的監(jiān)視裝置，該電力轉(zhuǎn)換器的特征在于，所述切斷裝置具備切換所述測(cè)試信號(hào)和來(lái)自外部的切斷信號(hào)的切換電路；從所述切換電路的輸出信號(hào)的變化點(diǎn)起經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后許可該輸出信號(hào)通過(guò)的延遲電路；和將供向所述延遲電路的輸入信號(hào)作為反饋信號(hào)向所述監(jiān)視裝置輸出的機(jī)構(gòu)，其中所述監(jiān)視裝置向所述切斷裝置輸出間隔比所述延遲時(shí)間短的測(cè)試信號(hào)，判斷來(lái)自所述切斷裝置的反饋信號(hào)是否與所述測(cè)試信號(hào)一致，在不一致的情況下判定為異常。
2.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，設(shè)有運(yùn)算所述測(cè)試信號(hào)和來(lái)自外部的切斷信號(hào)的或(OR)邏輯的合成電路，用來(lái)代替所述切換電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述監(jiān)視裝置輸入所述切斷信號(hào)和所述切斷裝置的輸出信號(hào)，在所述測(cè)試信號(hào)與所述反饋信號(hào)不一致時(shí)，判斷是否輸入了所述切斷信號(hào)，在輸入了所述切斷信號(hào)的情況下，基于所述切斷裝置的輸出信號(hào)判斷所述切斷裝置有無(wú)異常。
4.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述切斷裝置具備切斷供向所述橋式電路的上臂用半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM信號(hào)的第一選通電路、和切斷供向下臂用半導(dǎo)體開關(guān)元件的PWM信號(hào)的第二選通電路，與所述第一選通電路、所述第二選通電路分別對(duì)應(yīng)設(shè)置所述切換電路和所述延遲電
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換器，其能夠在不使電力轉(zhuǎn)換器停止的情況下，在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下監(jiān)視切斷裝置是否存在異常。電力轉(zhuǎn)換器具備輸出PWM信號(hào)的控制裝置，通過(guò)PWM信號(hào)使半導(dǎo)體開關(guān)元件導(dǎo)通/斷開來(lái)生成向電動(dòng)機(jī)供給的交流電力的橋式電路，根據(jù)選通信號(hào)將從控制裝置向橋式電路供給的PWM信號(hào)切斷的切斷裝置，和產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)并檢驗(yàn)切斷裝置的監(jiān)視裝置，在該電力轉(zhuǎn)換器中，在切斷裝置設(shè)有切換測(cè)試信號(hào)和來(lái)自外部的切斷信號(hào)的切換電路，從切換電路的輸出信號(hào)的變化點(diǎn)起經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后許可該輸出信號(hào)通過(guò)的延遲電路，和將供向延遲電路的輸入信號(hào)作為反饋信號(hào)向監(jiān)視裝置輸出的機(jī)構(gòu)。另外，監(jiān)視裝置向切斷裝置輸出間隔比延遲時(shí)間短的測(cè)試信號(hào)，對(duì)反饋信號(hào)是否與測(cè)試信號(hào)一致進(jìn)行判斷。
文檔編號(hào)H02H3/05GK102170265SQ20111004864
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者佐藤以久也 申請(qǐng)人:富士電機(jī)系統(tǒng)株式會(huì)社