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WO2016199197A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2016199197A1
WO2016199197A1 PCT/JP2015/066506 JP2015066506W WO2016199197A1 WO 2016199197 A1 WO2016199197 A1 WO 2016199197A1 JP 2015066506 W JP2015066506 W JP 2015066506W WO 2016199197 A1 WO2016199197 A1 WO 2016199197A1
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WO
WIPO (PCT)
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switching unit
power supply
safety stop
stop signal
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/066506
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寿人 宇田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2015/066506 priority Critical patent/WO2016199197A1/ja
Priority to JP2017506935A priority patent/JP6207798B2/ja
Publication of WO2016199197A1 publication Critical patent/WO2016199197A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device that converts a DC voltage into an AC voltage.
  • the power converter includes an inverter device that drives an AC motor by converting a DC voltage into an AC voltage, a gate drive circuit that applies an on / off gate pulse to a power semiconductor element, and a power supply voltage supplied to the gate drive circuit.
  • the power cut-off circuit is configured to be cut off, a PWM signal generation unit that applies a PWM pulse to the gate drive circuit, and a safe stop unit that safely stops the AC motor.
  • Patent Document 1 when any one of two independent stop commands given from the outside is input, an electric motor provided with a safety stop means for fixing the output of at least one gate drive circuit of the gate drive circuits to off A driving power converter is disclosed.
  • the safe stop means fixes the output of at least one of the two gate drive circuits off when any one of two independent stop commands given from the outside is input.
  • the power conversion device for driving an electric motor described in Patent Document 1 does not have a function of confirming whether or not the power cut-off circuit is out of order while the electric motor is being driven. In this case, there is a possibility that the motor cannot be stopped even if a stop command is input.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of confirming whether or not a power cutoff circuit is out of order during driving of an electric motor.
  • the present invention includes an inverter that converts a DC voltage into an AC voltage, applies the converted AC voltage to the motor, and a safety stop signal that stops the driving of the motor.
  • a plurality of switching units switching so as to cut off the power supplied from the power source unit are connected in series to form a switching unit group, and a power supply circuit in which the plurality of switching unit groups are connected in parallel
  • a gate drive circuit that generates a gate pulse based on the power supplied from the power supply circuit and the PWM signal, and applies the gate pulse to the inverter, and the power supply circuit is in a state where the electric motor is driven.
  • the safety stop signal is input to a plurality of switching units at different timings, and a feedback signal is output.
  • the power converter according to the present invention can confirm whether or not the power supply circuit is broken while the electric motor is being driven.
  • Configuration diagram of a power converter according to a first embodiment Configuration diagram of power converter according to second embodiment
  • the figure where it uses for description about the failure inspection by the high-order controller of the power converter device concerning Embodiment 2 The figure which shows the hardware structural example for implement
  • FIG. 1 shows the hardware structural example for implement
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion device 1 according to the first embodiment.
  • the power conversion apparatus 1 includes an inverter 11 that converts a DC voltage into an AC voltage, a power supply circuit 12 that includes a plurality of switching units, a gate drive circuit 13 that applies a gate pulse to the inverter 11, and a PWM (Pulse Width Modulation). And a PWM signal generation circuit 14 that generates and outputs a signal.
  • the inverter 11 converts a DC voltage into an AC voltage based on a command from the gate drive circuit 13, applies the converted AC voltage to the electric motor 2, and drives the electric motor 2.
  • the power supply circuit 12 is disposed between the power supply unit 3 and the gate drive circuit 13, and outputs a voltage supplied from the power supply unit 3 to the gate drive circuit 13. Further, the power supply circuit 12 has a safety function for stopping the electric motor 2. When a safety stop signal for stopping the driving of the electric motor 2 is input, the voltage supplied from the power supply unit 3 is cut off. A plurality of switching units to be switched are connected in series to form a switching unit group, and a plurality of the switching unit groups are connected in parallel. In the state where the electric motor 2 is driven, the power supply circuit 12 is input to the plurality of switching units at different timings and outputs a feedback signal.
  • the switching unit is configured by a transistor or a relay.
  • the gate drive circuit 13 generates a gate pulse based on the voltage supplied via the power supply circuit 12 and the PWM signal, and applies the gate pulse to the inverter 11.
  • the gate drive circuit 13 is configured by a photocoupler including a diode 13a and a transistor 13b.
  • a voltage is supplied via the power supply circuit 12
  • a current based on the PWM signal generated by the PWM generation circuit 14 flows through the diode 13a.
  • the transistor 13b performs an on / off operation based on the current flowing through the diode 13a.
  • the inverter 11 operates by an on / off operation by the transistor 13b. Note that the gate drive circuit 13 does not operate when the voltage is cut off by the power supply circuit 12.
  • the power supply circuit 12 includes four switching units: a first switching unit 12a, a second switching unit 12b, a third switching unit 12c, and a fourth switching unit 12d.
  • the first switching unit 12a and the second switching unit 12b are connected in series.
  • the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are connected in series.
  • the switching unit group configured by the first switching unit 12a and the second switching unit 12b and the switching unit group configured by the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are connected in parallel to each other. ing.
  • the power supply circuit 12 includes six switching units. It consists of parts. Specifically, three switching units are connected in series to form a switching unit group, and the switching unit group is connected in parallel.
  • the first switching unit 12a is controlled by the safety stop signal S1, and when the safety stop signal S1 is input, the first switching unit 12a performs switching so as to cut off the voltage supplied from the power supply unit 3.
  • the second switching unit 12b is controlled by the safety stop signal S2, and when the safety stop signal S2 is input, the second switching unit 12b switches so as to cut off the voltage supplied from the power supply unit 3 via the first switching unit 12a.
  • the third switching unit 12c is controlled by the safety stop signal S3, and switches the voltage supplied from the power source unit 3 to be cut off when the safety stop signal S3 is input.
  • the fourth switching unit 12d is controlled by the safety stop signal S4.
  • the fourth switching unit 12d switches the voltage supplied from the power supply unit 3 through the third switching unit 12c. Therefore, the first switching unit 12a, the second switching unit 12b, the third switching unit 12c, and the fourth switching unit 12d are independently controlled by the safety stop signals S1, S2, S3, and S4.
  • a feedback signal S5 is output from between the first switching unit 12a and the second switching unit 12b.
  • a feedback signal S6 is output from between the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d.
  • a feedback signal S7 is output from a location where the second switching unit 12b, the fourth switching unit 12d, and the gate drive circuit 13 are connected.
  • Feedback signals S5, S6 and S7 are output to the monitor 4. While the electric motor 2 is being driven, the user can cause the first switching unit 12a, the second switching unit 12b, the third switching unit 12c, or the fourth switching unit 12d to malfunction due to the feedback signals S5, S6, and S7 displayed on the monitor 4. You can check whether you are doing.
  • the operation of the power supply circuit 12 will be described.
  • the safety stop signal is input, the power supply circuit 12 is switched so as to cut off the voltage supplied from the power supply unit 3 to the gate drive circuit 13, and the safety stop signal is not input.
  • the power supplied from the power supply unit 3 to the gate drive circuit 13 is not cut off.
  • the case where the safety stop signal is input is assumed to be a case where the low side of the rectangular wave is input, but may be a case where the high side of the rectangular wave is input.
  • the power supply unit 3 is connected to the gate drive circuit 13. Is supplied with voltage.
  • the gate driving circuit 13 is in any state regardless of the state of the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d. Is supplied with a voltage and can drive the electric motor 2.
  • the feedback signal S6 indicates the same value as the voltage of the power supply unit 3. Further, when the safety stop signal S4 is not input to the fourth switching unit 12d and the fourth switching unit 12d is in the connected state, the feedback signal S6 shows the same value as the voltage of the power supply unit 3.
  • the safety switch signal S3 is input to the third switching unit 12c, the third switching unit 12c enters the cutoff state, and the safety stop signal S4 is input to the fourth switching unit 12d, and the fourth switching unit 12d. Is in the cut-off state, the feedback signal S6 does not show the same value as the voltage of the power supply unit 3.
  • the gate driving circuit 13 is in any state regardless of the state of the first switching unit 12a and the second switching unit 12b. Is supplied with a voltage and can drive the electric motor 2.
  • the feedback signal S5 indicates the same value as the voltage of the power supply unit 3. Further, if the safety switching signal S2 is not input to the second switching unit 12b and the second switching unit 12b is in the connected state, the feedback signal S5 shows the same value as the voltage of the power supply unit 3.
  • the safety switch signal S1 is input to the first switching unit 12a, the first switching unit 12a enters the cutoff state, and the safety stop signal S2 is input to the second switching unit 12b, and the second switching unit 12b. Is in the cut-off state, the feedback signal S5 does not show the same value as the voltage of the power supply unit 3.
  • the power conversion device 1 monitors the feedback signals S5, S6, and S7 in a state where the electric motor 2 is driven, thereby allowing the first switching unit 12a, the second switching unit 12b, It can be confirmed whether the 3 switching part 12c or the 4th switching part 12d has failed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion device 5 according to the second embodiment.
  • the power converter 5 is the same as the power converter 1 except that the power converter 5 includes the host controllers 15 and 16 that control the power supply circuit 12. Therefore, the same components as those of the power conversion device 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the host controller 15 inputs the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a and inputs the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c.
  • the host controller 15 receives feedback signals S5, S6 and S7.
  • the host controller 16 inputs the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and inputs the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the host controller 16 receives feedback signals S5, S6 and S7.
  • the first switching unit 12a and the second switching unit 12b are channel 1 and the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are channel 2. Failure inspection is performed for each channel.
  • FIG. 3 illustrates the states of the first switching unit 12a, the second switching unit 12b, the third switching unit 12c, and the fourth switching unit 12d when the fault inspection is performed by the host controllers 15 and 16, and feedback signals S5 and S6.
  • S7 is a diagram showing a state of change.
  • “ON” indicates a state in which a safety stop signal is not input
  • “OFF” indicates a state in which a safety stop signal is input.
  • the host controller 15 does not input the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a, but inputs the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 does not input the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and inputs the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the host controller 15 does not input the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a and does not input the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 does not input the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and inputs the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the host controller 15 does not input the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a, but inputs the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 does not input the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and does not input the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the feedback signal S6 indicates 0V, it can be understood that the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are in the cut-off state. If the feedback signal S6 indicates 3.3V as a result of the operation 2, it can be understood that the third switching unit 12c is in a connected state. If the feedback signal S6 indicates 3.3V as a result of the operation 3, it can be understood that the fourth switching unit 12d is in a connected state.
  • the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are cut off when the safety stop signal is input, and are connected when the safety stop signal is not input. I understand. Therefore, the host controllers 15 and 16 output that the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d have not failed.
  • the host controllers 15 and 16 output that the third switching unit 12c or the fourth switching unit 12d is out of order.
  • the feedback signals S5 and S7 indicate 3.3V, which is the same value as the voltage of the power supply unit 3. Therefore, the electric motor 2 is driven while the operations 1, 2, and 3 are being performed.
  • the host controllers 15 and 16 change the channel 2 to the channel 1, and in order to check whether the first switching unit 12a and the second switching unit 12b are out of order, as the operation 4, the first switching unit The safety stop signal is not input to 12a, the second switching unit 12b, the third switching unit 12c, and the fourth switching unit 12d, and all the switching units are set to the connected state.
  • the host controller 15 inputs the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a and does not input the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 inputs the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and does not input the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the host controller 15 does not input the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a and does not input the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 inputs the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and does not input the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the host controller 15 inputs the safety stop signal S1 to the first switching unit 12a and does not input the safety stop signal S3 to the third switching unit 12c. Further, the host controller 16 does not input the safety stop signal S2 to the second switching unit 12b and does not input the safety stop signal S4 to the fourth switching unit 12d.
  • the feedback signal S5 indicates 0V, it can be understood that the first switching unit 12a and the second switching unit 12b are in the cut-off state. If the feedback signal S5 indicates 3.3V as a result of the operation 6, it can be understood that the first switching unit 12a is in the connected state. If the feedback signal S5 indicates 3.3V as a result of the operation 7, it can be understood that the second switching unit 12b is in a connected state.
  • the host controllers 15 and 16 output that the first switching unit 12a and the second switching unit 12b have not failed.
  • the host controllers 15 and 16 output that the first switching unit 12a or the second switching unit 12b is out of order.
  • the feedback signals S6 and S7 indicate 3.3V, which is the same value as the voltage of the power supply unit 3. Therefore, the electric motor 2 is driven while the operations 5, 6, and 7 are being performed.
  • the host controllers 15 and 16 change the channel 1 to the channel 2, and in order to check whether the third switching unit 12c and the fourth switching unit 12d are out of order, as the operation 8, the first switching unit The safety stop signal is not input to 12a, the second switching unit 12b, the third switching unit 12c, and the fourth switching unit 12d, and all the switching units are set to the connected state.
  • the power conversion device 5 repeats the failure inspection from the operation 1 to the operation 8 while driving the electric motor 2, so that the first switching unit 12 a, the second switching unit 12 b, the third switching unit 12 c or the power source circuit 12 is configured. It can be checked whether the fourth switching unit 12d is out of order.
  • the first switch unit 12a and the first switch 12a constituting the power circuit 12 are configured by the other host controller. It is possible to monitor whether the 2 switching unit 12b, the third switching unit 12c, or the fourth switching unit 12d is out of order.
  • the power converter 5 causes the host controllers 15 and 16 to monitor that the power supply circuit 12 having a safety function for stopping the electric motor 2 is operating normally, and the failure of the switching unit constituting the power supply circuit 12 Is detected, it is possible to stop the electric motor 2 using another switching unit that is not malfunctioning, and to obtain high reliability for stopping the electric motor 2.
  • the power conversion device 1 according to the first embodiment and the power conversion device 5 according to the second embodiment are applied to a robot, for example, so that dangerous side failures accumulate and the robot cannot be stopped. It is possible to reduce the possibility of malfunction.
  • the host controllers 15 and 16 of the power conversion apparatus 5 include a CPU 101 that performs calculation, a memory 102 that stores a program read by the CPU 101, and signal input / output. And an interface 103 for performing the above.
  • the memory 102 stores a program for executing the functions of the host controllers 15 and 16.
  • the CPU 101 inputs a safety stop signal to each switching unit via the interface 103 while the electric motor 2 is being driven.
  • a feedback signal output from the power supply circuit 12 is input to the CPU 101 via the interface 103.
  • the CPU 101 detects a malfunctioning switching unit based on the feedback signal.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の交流電圧を電動機２に印加するインバータ１１と、電動機２の駆動を停止させる安全停止信号が入力された場合、電源部３から供給される電力を遮断するように切り替える切替部が複数個直列に接続されて切替部群が構成され、当該切替部群が複数個並列に接続される電源回路１２と、電源回路１２から供給される電力とＰＷＭ信号とに基づいて、ゲートパルスを生成し、インバータ１１にゲートパルスを印加するゲート駆動回路１３と、を備える。電源回路１２は、電動機２が駆動されている状態において、安全停止信号が異なるタイミングで複数の切替部に入力され、フィードバック信号を出力する。電動機２の駆動中において、電源回路１２が故障しているかどうかを確認することができる。

Description

電力変換装置
　本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に関する。
　電力変換装置は、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機を駆動するインバータ装置と、電力用半導体素子にオンオフ用ゲートパルスを印加するゲート駆動回路と、ゲート駆動回路に供給される電源電圧を遮断する電源遮断回路と、ゲート駆動回路にＰＷＭパルスを印加するＰＷＭ信号生成部と、交流電動機を安全に停止する安全停止部とから構成されている。
　特許文献１では、外部から与えられる独立した２つの停止指令のうち何れか１つが入力されたとき、ゲート駆動回路のうち少なくとも１つのゲート駆動回路の出力をオフに固定する安全停止手段を備える電動機駆動用電力変換装置について開示されている。安全停止手段は、外部から与えられる独立した２つの停止指令のうち何れか１つが入力されたとき、２つのゲート駆動回路のうち少なくとも一方のゲート駆動回路の出力をオフに固定する。
特開２０１３－２４７６９３号公報
　ところで、特許文献１に記載の電動機駆動用電力変換装置は、電動機の駆動中において、電源遮断回路が故障しているかどうかを確認する機能を有していないため、電源遮断回路に故障が生じた場合、停止指令が入力されても電動機を停止できない可能性がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電動機の駆動中において、電源遮断回路が故障しているかどうかを確認することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の交流電圧を電動機に印加するインバータと、電動機の駆動を停止させる安全停止信号が入力された場合、電源部から供給される電力を遮断するように切り替える切替部が複数個直列に接続されて切替部群が構成され、当該切替部群が複数個並列に接続される電源回路と、電源回路から供給される電力とＰＷＭ信号とに基づいて、ゲートパルスを生成し、インバータにゲートパルスを印加するゲート駆動回路と、を備え、電源回路は、電動機が駆動されている状態において、安全停止信号が異なるタイミングで複数の切替部に入力され、フィードバック信号を出力することを特徴とする。
　本発明にかかる電力変換装置は、電動機の駆動中において、電源回路が故障しているかどうかを確認することができる。
実施の形態１にかかる電力変換装置の構成図 実施の形態２にかかる電力変換装置の構成図 実施の形態２にかかる電力変換装置の上位コントローラによる故障検査についての説明に供する図 実施の形態２にかかる電力変換装置の上位コントローラを実現するためのハードウェア構成例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる電力変換装置１の構成を示す図である。電力変換装置１は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ１１と、複数の切替部で構成される電源回路１２と、インバータ１１にゲートパルスを印加するゲート駆動回路１３と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成して、出力するＰＷＭ信号生成回路１４とを備える。
　インバータ１１は、ゲート駆動回路１３からの指令に基づいて、直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の交流電圧を電動機２に印加し、電動機２を駆動させる。
　電源回路１２は、電源部３とゲート駆動回路１３の間に配置され、電源部３から供給された電圧をゲート駆動回路１３に出力する。また、電源回路１２は、電動機２を停止させるための安全機能を有しており、電動機２の駆動を停止させる安全停止信号が入力された場合、電源部３から供給される電圧を遮断するように切り替える切替部が複数個直列に接続されて切替部群が構成され、当該切替部群が複数個並列に接続されている。電源回路１２は、電動機２が駆動されている状態において、安全停止信号が異なるタイミングで複数の切替部に入力され、フィードバック信号を出力する。切替部は、トランジスタまたはリレーにより構成される。
　ゲート駆動回路１３は、電源回路１２を介して供給される電圧とＰＷＭ信号とに基づいて、ゲートパルスを生成し、インバータ１１にゲートパルスを印加する。
　ここで、ゲート駆動回路１３の具体的な構成と動作について説明する。ゲート駆動回路１３は、ダイオード１３ａとトランジスタ１３ｂとを備えるフォトカプラによって構成されている。電源回路１２を介して電圧が供給されている場合、ダイオード１３ａには、ＰＷＭ生成回路１４で生成されたＰＷＭ信号に基づく電流が流れる。トランジスタ１３ｂは、ダイオード１３ａに流れる電流に基づいて、オンオフ動作を行う。インバータ１１は、トランジスタ１３ｂによるオンオフ動作によって動作する。なお、ゲート駆動回路１３は、電源回路１２により電圧が遮断されている場合、動作しない。
　つぎに、電源回路１２を構成する切替部について説明する。電源回路１２は、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄの４つの切替部で構成されている。第１切替部１２ａと第２切替部１２ｂとは、直列に接続されている。第３切替部１２ｃと第４切替部１２ｄとは、直列に接続されている。また、第１切替部１２ａと第２切替部１２ｂとから構成される切替部群と、第３切替部１２ｃと第４切替部１２ｄとから構成される切替部群とは、互いに並列に接続されている。
　なお、実施の形態１では、４つの切替部のうち一つが故障する場合を想定しているが、同時に２つの切替部が故障することを想定する場合には、電源回路１２は、６つの切替部で構成される。具体的には、３つの切替部が直列に接続されて切替部群が構成され、当該切替部群が並列に接続される。
　第１切替部１２ａは、安全停止信号Ｓ１によって制御され、安全停止信号Ｓ１が入力されると、電源部３から供給される電圧を遮断するように切り替える。第２切替部１２ｂは、安全停止信号Ｓ２によって制御され、安全停止信号Ｓ２が入力されると、第１切替部１２ａを介して電源部３から供給される電圧を遮断するように切り替える。第３切替部１２ｃは、安全停止信号Ｓ３によって制御され、安全停止信号Ｓ３が入力されると、電源部３から供給される電圧を遮断するように切り替える。第４切替部１２ｄは、安全停止信号Ｓ４によって制御され、安全停止信号Ｓ４が入力されると、第３切替部１２ｃを介して電源部３から供給される電圧を遮断するように切り替える。よって、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄは、安全停止信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４により、それぞれ独立して制御される。
　また、第１切替部１２ａと第２切替部１２ｂとの間からフィードバック信号Ｓ５が出力される。第３切替部１２ｃと第４切替部１２ｄとの間からフィードバック信号Ｓ６が出力される。第２切替部１２ｂ、第４切替部１２ｄおよびゲート駆動回路１３が接続されている箇所からフィードバック信号Ｓ７が出力される。
　フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７は、モニタ４に出力される。ユーザは、電動機２の駆動中において、モニタ４に表示されるフィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７により、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが故障しているかどうかを確認することができる。
　ここで、電源回路１２の動作について説明する。電源回路１２は、上述したように、安全停止信号が入力された場合には、電源部３からゲート駆動回路１３に供給される電圧を遮断するように切り替え、安全停止信号が入力されていない場合には、電源部３からゲート駆動回路１３に供給される電力を遮断しない。なお、安全停止信号が入力された場合とは、矩形波のＬｏｗ側が入力された場合を想定するが、矩形波のＨｉｇｈ側が入力された場合でもよい。
　つまり、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂで電圧が遮断されない場合、または、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄで電圧が遮断されない場合には、ゲート駆動回路１３に電源部３から電圧が供給される。
　したがって、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂにおいて電圧が遮断されていない場合には、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄがどのような状態であっても、ゲート駆動回路１３には電圧が供給され、電動機２を駆動させることができる。
　具体的には、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３が入力されず、第３切替部１２ｃが接続状態であれば、フィードバック信号Ｓ６は、電源部３の電圧と同値を示す。また、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４が入力されず、第４切替部１２ｄが接続状態であれば、フィードバック信号Ｓ６は、電源部３の電圧と同値を示す。
　また、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３が入力されて、第３切替部１２ｃが遮断状態になり、かつ、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４が入力されて、第４切替部１２ｄが遮断状態になれば、フィードバック信号Ｓ６は、電源部３の電圧と同値を示さない。
　一方、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄにおいて電圧が遮断されていない場合には、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂがどのような状態であっても、ゲート駆動回路１３には電圧が供給され、電動機２を駆動させることができる。
　具体的には、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１が入力されず、第１切替部１２ａが接続状態であれば、フィードバック信号Ｓ５は、電源部３の電圧と同値を示す。また、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２が入力されず、第２切替部１２ｂが接続状態であれば、フィードバック信号Ｓ５は、電源部３の電圧と同値を示す。
　また、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１が入力されて、第１切替部１２ａが遮断状態になり、かつ、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２が入力されて、第２切替部１２ｂが遮断状態になれば、フィードバック信号Ｓ５は、電源部３の電圧と同値を示さない。
　よって、実施の形態１にかかる電力変換装置１は、電動機２が駆動している状態において、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７を監視することにより、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが故障していないかどうかを確認させることができる。
実施の形態２．
　つぎに、実施の形態２にかかる電力変換装置５の構成と動作について説明する。図２は、実施の形態２にかかる電力変換装置５の構成を示す図である。なお、電力変換装置５は、電源回路１２を制御する上位コントローラ１５，１６を備える以外の構成要素は、電力変換装置１と同一である。よって、電力変換装置１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、説明を省略する。
　上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力し、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力する。また、上位コントローラ１５は、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７が入力される。
　上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力し、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４を入力する。また、上位コントローラ１６は、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７が入力される。
　ここで、電動機２の駆動中において行われる上位コントローラ１５，１６による電源回路１２の故障検査について説明する。第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂをチャネル１とし、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄをチャネル２とする。故障検査は、チャネルごとに行われる。
　図３は、上位コントローラ１５，１６により故障検査が行われた際における第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄの状態と、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７の変化の様子を示す図である。なお、図３中の「ＯＮ」は、安全停止信号が入力されていない状態を示し、「ＯＦＦ」は、安全停止信号が入力されている状態を示す。
　まず、チャネル２の第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄが故障しているかどうかを検査する動作について説明する。
　動作１として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力せず、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力する。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力せず、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４を入力する。
　つぎに、動作２として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力せず、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力しない。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力せず、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４を入力する。
　つぎに、動作３として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力せず、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力する。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力せず、第４切替部１２ｄにも安全停止信号Ｓ４を入力しない。
　動作１の結果として、フィードバック信号Ｓ６が０Ｖを示していれば、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄは、遮断状態になっていることが分かる。動作２の結果として、フィードバック信号Ｓ６が３．３Ｖを示していれば、第３切替部１２ｃは、接続状態になっていることが分かる。動作３の結果として、フィードバック信号Ｓ６が３．３Ｖを示していれば、第４切替部１２ｄは、接続状態になっていることが分かる。
　動作１、動作２および動作３の結果から、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄは、安全停止信号が入力されたときには遮断状態になり、安全停止信号が入力されないときには接続状態になることが分かる。よって、上位コントローラ１５，１６は、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄが故障していない旨を出力する。
　もしも、動作１の結果として、フィードバック信号Ｓ６が３．３Ｖを示した場合、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが接続状態になっていることが分かる。よって、上位コントローラ１５，１６は、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが故障している旨を出力する。
　なお、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ７は、電源部３の電圧と同じ値である３．３Ｖを示す。よって、動作１，２，３を行っている間も、電動機２は、駆動している。
　つぎに、上位コントローラ１５，１６は、チャネル２からチャネル１に変更し、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂが故障しているかどうかを検査するために、動作４として、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄに安全停止信号を入力せず、すべての切替部を接続状態にする。
　動作５として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力し、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力しない。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力し、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４を入力しない。
　つぎに、動作６として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力せず、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力しない。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力し、第４切替部１２ｄに安全停止信号Ｓ４を入力しない。
　つぎに、動作７として、上位コントローラ１５は、第１切替部１２ａに安全停止信号Ｓ１を入力し、第３切替部１２ｃに安全停止信号Ｓ３を入力しない。また、上位コントローラ１６は、第２切替部１２ｂに安全停止信号Ｓ２を入力せず、第４切替部１２ｄにも安全停止信号Ｓ４を入力しない。
　動作５の結果として、フィードバック信号Ｓ５が０Ｖを示していれば、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂは、遮断状態になっていることが分かる。動作６の結果として、フィードバック信号Ｓ５が３．３Ｖを示していれば、第１切替部１２ａは、接続状態になっていることが分かる。動作７の結果として、フィードバック信号Ｓ５が３．３Ｖを示していれば、第２切替部１２ｂは、接続状態になっていることが分かる。
　動作５、動作６および動作７の結果から、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂは、安全停止信号が入力されたときには遮断状態になり、安全停止信号が入力されないときには接続状態になることが分かる。よって、上位コントローラ１５，１６は、第１切替部１２ａおよび第２切替部１２ｂが故障していない旨を出力する。
　もしも、動作５の結果として、フィードバック信号Ｓ５が３．３Ｖを示した場合、第１切替部１２ａまたは第２切替部１２ｂが接続状態になっていることが分かる。よって、上位コントローラ１５，１６は、第１切替部１２ａまたは第２切替部１２ｂが故障している旨を出力する。
　なお、フィードバック信号Ｓ６，Ｓ７は、電源部３の電圧と同じ値である３．３Ｖを示す。よって、動作５，６，７を行っている間も、電動機２は、駆動している。
　つぎに、上位コントローラ１５，１６は、チャネル１からチャネル２に変更し、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄが故障しているかどうかを検査するために、動作８として、第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃおよび第４切替部１２ｄに安全停止信号を入力せず、すべての切替部を接続状態にする。
　電力変換装置５は、電動機２を駆動させながら、動作１から動作８の故障検査を繰り返すことにより、電源回路１２を構成する第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが故障しているかどうかを検査することができる。
　また、フィードバック信号Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７は、上位コントローラ１５，１６に入力されるため、一方の上位コントローラが故障しても他方の上位コントローラによって、電源回路１２を構成する第１切替部１２ａ、第２切替部１２ｂ、第３切替部１２ｃまたは第４切替部１２ｄが故障しているかどうかを監視することができる。
　また、電力変換装置５は、電動機２を停止させるための安全機能を有する電源回路１２が正常に動作していることを上位コントローラ１５，１６に監視させ、電源回路１２を構成する切替部の故障を検出した場合に、故障していない他の切替部を用いて電動機２を停止させることができ、電動機２の停止に対する高い信頼性を得ることができる。
　また、実施の形態１にかかる電力変換装置１および実施の形態２にかかる電力変換装置５は、例えば、ロボットに適用されることにより、危険側故障が累積してロボットを停止させることができないといった不具合が発生する可能性を下げることができる。
　なお、実施の形態２にかかる電力変換装置５の上位コントローラ１５，１６は、図４に示すように、演算を行うＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１により読み取られるプログラムが保存されるメモリ１０２と、信号の入出力を行うインターフェイス１０３とから構成されてもよい。
　具体的には、メモリ１０２には、上位コントローラ１５，１６の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ１０１は、電動機２が駆動されている状態において、インターフェイス１０３を介して、安全停止信号を各切替部に入力する。ＣＰＵ１０１には、電源回路１２から出力されてきたフィードバック信号がインターフェイス１０３を介して入力される。ＣＰＵ１０１は、フィードバック信号に基づいて、故障している切替部を検出する。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，５　電力変換装置、２　電動機、３　電源部、４　モニタ、１１　インバータ、１２ａ　第１切替部、１２ｂ　第２切替部、１２ｃ　第３切替部、１２ｄ　第４切替部、１２　電源回路、１３　ゲート駆動回路、１４　ＰＷＭ信号生成回路、１５，１６　上位コントローラ。

Claims (3)

  1. 　直流電圧を交流電圧に変換し、変換後の交流電圧を電動機に印加するインバータと、
    　前記電動機の駆動を停止させる安全停止信号が入力された場合、電源部から供給される電力を遮断するように切り替える切替部が複数個直列に接続されて切替部群が構成され、当該切替部群が複数個並列に接続される電源回路と、
    　前記電源回路から供給される電力とＰＷＭ信号とに基づいて、ゲートパルスを生成し、前記インバータに前記ゲートパルスを印加するゲート駆動回路と、を備え、
    　前記電源回路は、前記電動機が駆動されている状態において、前記安全停止信号が異なるタイミングで複数の切替部に入力され、フィードバック信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
  2. 　上位コントローラを備え、
    　前記上位コントローラは、前記電動機が駆動されている状態において、前記安全停止信号を異なるタイミングで複数の切替部に入力し、前記電源回路から出力されてきた前記フィードバック信号に基づいて、故障している切替部を検出することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記切替部は、トランジスタまたはリレーにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
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