特許 6107745 電力変換装置、及び、電力変換装置の異常診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6107745

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】電力変換装置、及び、電力変換装置の異常診断方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 5/297 20060101AFI20170327BHJP

【ＦＩ】

   H02M5/297

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-107190(P2014-107190)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-223059(P2015-223059A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2016年8月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】高山 茂典

(72)【発明者】

【氏名】末島 賢志

(72)【発明者】

【氏名】猪木 敬生

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 欧州特許出願公開第２７３３８０７（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開２０１０−１４８３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８６０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０６４６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ５／００ − ５／４８

Ｈ０２Ｍ ７／４２ − ７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力を、周波数が異なる交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部を駆動するゲート駆動部と、
前記ゲート駆動部に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生部と、
前記ゲート駆動部と前記ゲート駆動信号発生部との間に接続され、外部の上位装置からの指令に応じて前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給及び遮断を切り換える２つの遮断部と、
前記外部の上位装置からの指令が、前記ゲート駆動信号を供給させる指令であるときに、前記２つの遮断部のうちの少なくとも一方の遮断部の異常状態を診断する診断部と、
前記診断部によって前記一方の遮断部が異常状態であると診断された場合に、前記２つの遮断部のうちの他方の遮断部に、前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給を遮断させる遮断制御部と、
を備え、
前記一方の遮断部は、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、
前記診断部は、前記指令と前記フィードバック信号とに基づいて、前記一方の遮断部の異常状態を診断する、
電力変換装置。

【請求項2】

前記診断部は、前記一方の遮断部が異常状態であると診断した場合に、前記遮断制御部に通知し、
前記遮断制御部は、前記診断部からの通知に応じて前記他方の遮断部への前記指令の供給を遮断することによって、前記他方の遮断部に、前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給を遮断させる、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記２つの遮断部はそれぞれ、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、
前記診断部は、前記指令と前記２つの遮断部からのフィードバック信号とに基づいて、前記２つの遮断部の異常状態をそれぞれ診断する、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記診断部は、前記２つの遮断部のうちの何れか一方の遮断部が異常状態であると診断した場合に、前記遮断制御部に通知し、
前記遮断制御部は、前記診断部からの通知に応じて前記２つの遮断部のうちの他方の遮断部への前記指令の供給を遮断することによって、前記他方の遮断部に、前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給を遮断させる、
請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記他方の遮断部は、前記指令の供給の遮断に応じて電源電力の供給を遮断することによって、前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給を遮断する、
請求項２又は４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記ゲート駆動信号は、ＰＷＭ信号、又は、方形波信号である、請求項１〜５の何れか１項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

交流電力を、周波数が異なる交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部を駆動するゲート駆動部と、前記ゲート駆動部に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生部と、前記ゲート駆動部と前記ゲート駆動信号発生部との間に接続され、外部の上位装置からの指令に応じて前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給及び遮断を切り換える２つの遮断部とを備える電力変換装置の異常診断方法であって、
前記外部の上位装置からの指令が、前記ゲート駆動信号を供給させる指令であるときに、前記２つの遮断部のうちの少なくとも一方の遮断部の異常状態を、前記一方の遮断部からの出力信号と関連したフィードバック信号と前記指令とに基づいて診断し、
前記一方の遮断部が異常状態であると診断された場合に、前記２つの遮断部のうちの他方の遮断部に、前記ゲート駆動部への前記ゲート駆動信号の供給を遮断させる、
電力変換装置の異常診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、及び、電力変換装置の異常診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、インバータ等を用いて電力変換を行って交流電力を生成する電力変換装置があり、この種の電力変換装置はしばしば、モータを駆動するために用いられる。特許文献１には、この種の電力変換装置として、インバータを用いて直流電力から交流電力を生成するモータ制御装置が記載されている。

【0003】

特許文献１に記載のモータ制御装置は、インバータを駆動するゲート駆動回路と、ゲート駆動回路に与えるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成するＰＷＭ発生回路と、ゲート駆動回路とＰＷＭ発生回路との間に直列に接続された２つの３ステートバッファとを備え、これらの３ステートバッファのゲートの開閉は、外部の２つの停止スイッチとそれぞれ連動する。このモータ制御装置によれば、外部の２つの停止スイッチによって２つの３ステートバッファのゲートを閉じ、ゲート駆動回路へのＰＷＭ信号の供給を遮断し、インバータを停止し、モータを停止することができる。これにより、従来、モータとインバータとの間に設けていたコンタクタ（Electromagnetic Contactor）を省略でき、省スペース化を実現し、システムトータルコストを削減できる。また、停止スイッチ及び３ステートバッファによる安全停止回路の二重化によって、安全性を高めることができる。

【0004】

また、このモータ制御装置は、３ステートバッファの異常状態を示す信号の論理積を生成する。これにより、外部の上位装置によって安全停止回路自体の異常状態を検出することができ、安全性をより高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５３７０７２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、従来に比して更に安全性を高めることができる電力変換装置、及び、電力変換装置の異常診断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の電力変換装置は、交流電力を、周波数が異なる交流電力に直接変換する電力変換部と、電力変換部を駆動するゲート駆動部と、ゲート駆動部に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生部と、ゲート駆動部とゲート駆動信号発生部との間に接続され、外部の上位装置からの指令に応じてゲート駆動部へのゲート駆動信号の供給及び遮断を切り換える２つの遮断部と、２つの遮断部のうちの少なくとも一方の遮断部の異常状態を診断する診断部と、診断部によって一方の遮断部が異常状態であると診断された場合に、２つの遮断部のうちの他方の遮断部に、ゲート駆動部へのゲート駆動信号の供給を遮断させる遮断制御部とを備え、一方の遮断部は、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、診断部は、指令とフィードバック信号とに基づいて、一方の遮断部の異常状態を診断する。

【0008】

また、本開示の電力変換装置の異常診断方法は、交流電力を、周波数が異なる交流電力に直接変換する電力変換部と、電力変換部を駆動するゲート駆動部と、ゲート駆動部に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生部と、ゲート駆動部とゲート駆動信号発生部との間に接続され、外部の上位装置からの指令に応じてゲート駆動部へのゲート駆動信号の供給及び遮断を切り換える２つの遮断部とを備える電力変換装置の異常診断方法であって、２つの遮断部のうちの少なくとも一方の遮断部の異常状態を、前記一方の遮断部からの出力信号と関連したフィードバック信号と前記指令とに基づいて診断し、一方の遮断部が異常状態であると診断された場合に、２つの遮断部のうちの他方の遮断部に、ゲート駆動部へのゲート駆動信号の供給を遮断させる。

【0009】

また、本開示の電力変換装置は、交流電力を、周波数が異なる交流電力に直接変換する電力変換回路と、電力変換回路を駆動するゲート駆動回路と、ゲート駆動回路に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生回路と、ゲート駆動回路とゲート駆動信号発生回路との間に直列に接続され、外部の上位装置からの指令に応じてゲート駆動回路へのゲート駆動信号の供給及び遮断を切り換える２つの遮断回路（ゲートバッファ）と、２つの遮断回路のうちの少なくとも一方の遮断回路の異常状態を診断する診断手段（診断回路）と、診断手段によって一方の遮断回路が異常状態であると診断された場合に、２つの遮断回路のうちの他方の遮断回路に、ゲート駆動回路へのゲート駆動信号の供給を遮断させる遮断制御手段（遮断制御回路）とを備え、一方の遮断回路は、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、診断手段は、指令とフィードバック信号とに基づいて、一方の遮断回路の異常状態を診断してもよい。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、従来に比して更に安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る電力変換装置を示す回路ブロック図である。

【図2】別の実施形態に係る電力変換装置を示す回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0013】

図１は、一実施形態に係る電力変換装置を示す回路ブロック図である。図１に示す電力変換装置１は、電力変換部（電力変換回路）１０と、ＰＷＭ発生部（ＰＷＭ発生回路、ゲート駆動信号発生部、ゲート駆動信号発生回路）２０と、ゲート駆動部（ゲート駆動回路）３０と、２つの遮断部（遮断回路、ゲートバッファ）４０，５０と、診断部（診断手段、診断回路）６０と、遮断制御部（遮断制御手段、遮断制御回路）７０と、フォトカプラ４１，５１，６１とを備える。

【0014】

電力変換部１０は、複数のスイッチング素子を含み、交流電力を、周波数が異なる交流電力に直接変換する。例えば、三相交流モータを駆動するために、三相交流電力を、周波数が異なる三相交流電力に直接変換する場合、電力変換部１０はマトリクスコンバータ回路（サイクロコンバータ回路）を含む。マトリクスコンバータ回路は、三相交流電源と三相交流モータとの間に９個の双方向スイッチを含む。まず、３個の双方向スイッチの一端は三相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続され、当該３個の双方向スイッチの他端は三相交流モータのＵ相に接続される。また、別の３個の双方向スイッチの一端は三相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続され、当該３個の双方向スイッチの他端は三相交流モータのＶ相に接続される。また、残りの３個の双方向スイッチの一端は三相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ接続され、当該３個の双方向スイッチの他端は三相交流モータのＷ相に接続される。そして、９個の双方向スイッチはそれぞれ、２つのスイッチング素子から構成される。すなわち、電力変換部１０は、１８個のスイッチング素子を含むこととなる。これらのスイッチング素子の一例としては、ＦＥＴ（Field effect transistor）やＩＧＢＴ（Insulated GateBipolar Transistor）等が挙げられる。電力変換部１０は、ＰＷＭ発生部２０及びゲート駆動部３０によって駆動される。

【0015】

ＰＷＭ発生部２０は、外部の上位装置からの指令（例えば、後述するＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２）に基づいて、電力変換部１０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。例えば、ＰＷＭ発生部２０は、電力変換部１０における１８個のスイッチング素子それぞれのために、６つのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ発生部２０は、ＰＷＭ信号をゲート駆動部３０に供給する。また、ＰＷＭ発生部２０は、外部の上位装置からの指令に応じて、ゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を停止する。

【0016】

ゲート駆動部３０は、ＰＷＭ発生部２０からのＰＷＭ信号に基づいて、電力変換部１０を駆動するための駆動信号を生成する。例えば、ゲート駆動部３０は、ＰＷＭ発生部２０からの６つのＰＷＭ信号に基づいて、電力変換部１０における１８個のスイッチング素子を駆動するための１８個の駆動信号をそれぞれ生成する。ＰＷＭ発生部２０とゲート駆動部３０との間には、２つの遮断部４０，５０が直列に接続されている。

【0017】

遮断部４０，５０はそれぞれ、外部の上位装置からの指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２に応じて、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給及び遮断を切り換える。例えば、遮断部４０，５０はそれぞれ、６つのＰＷＭ信号のために６つの３ステートバッファを含む。指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２はそれぞれ、フォトカプラ４１，５１を介して遮断部４０，５０のイネーブル端子に入力される。

【0018】

ここで、指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２は、モータを停止するために電力変換部１０への駆動信号の供給を停止する指令、すなわち、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断する指令である。指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２は、ノーマリオン信号を含み、例えば、モータを動作するときにはＬｏｗレベルであり、モータを停止するときにＨｉｇｈレベルとなる。指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２は、特許文献１に記載の２つの停止スイッチそれぞれからの信号を含んでもよい。

【0019】

例えば、指令ＨＷＢＢ１が動作を示すＬｏｗレベルである場合、フォトカプラ４１がオン状態となり、遮断部４０のイネーブル端子にＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１が入力される。すると、このＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１に応じて３ステートバッファのゲートが開き、遮断部４０は、ＰＷＭ発生部２０からのＰＷＭ信号を遮断部５０に供給する。同様に、指令ＨＷＢＢ２が動作を示すＬｏｗレベルである場合、フォトカプラ５１がオン状態となり、遮断部５０のイネーブル端子にＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ２が入力される。すると、このＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ２に応じて３ステートバッファのゲートが開き、遮断部５０は、遮断部４０からのＰＷＭ信号をゲート駆動部３０に供給する。

【0020】

一方、指令ＨＷＢＢ１が停止を示すＨｉｇｈレベルである場合、フォトカプラ４１がオフ状態となり、遮断部４０のイネーブル端子にＨｉｇｈレベルの停止指令ＨＷＢＢ１が入力される。すると、このＨｉｇｈレベルの停止指令ＨＷＢＢ１に応じて３ステートバッファのゲートが閉じて、３ステートバッファの出力がハイインピーダンスとなり、遮断部４０は、ＰＷＭ発生部２０から遮断部５０へのＰＷＭ信号の供給を遮断する。同様に、指令ＨＷＢＢ２が停止を示すＨｉｇｈレベルである場合、フォトカプラ５１がオフ状態となり、遮断部５０のイネーブル端子にＨｉｇｈレベルの停止指令ＨＷＢＢ２が入力される。すると、このＨｉｇｈレベルの停止指令ＨＷＢＢ２に応じて３ステートバッファのゲートが閉じて、３ステートバッファの出力がハイインピーダンスとなり、遮断部５０は、遮断部４０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断する。これにより、特許文献１同様に、遮断部４０，５０による安全停止回路の二重化によって、安全性を高めることができる。

【0021】

また、遮断部４０，５０はそれぞれ、自身の正常状態及び異常状態を示す情報として、自身の出力信号に関連したフィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２を診断部６０に供給する。例えば、遮断部４０，５０が正常状態である場合、フィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２は、Ｌｏｗレベルである。一方、遮断部４０，５０が異常状態である場合には、フィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２は、Ｈｉｇｈレベルとなる。

【0022】

診断部６０は、外部の上位装置からの指令ＨＷＢＢ１と、遮断部４０からのフィードバック信号ＦＢ１とに基づいて、遮断部４０の正常状態及び異常状態を診断する。また、診断部６０は、外部の上位装置からの指令ＨＷＢＢ２と、遮断部５０からのフィードバック信号ＦＢ２とに基づいて、遮断部５０の正常状態及び異常状態を診断する。診断部６０は、遮断部４０，５０のうちの何れか一方が異常状態であると診断した場合、遮断制御部７０に通知する。

【0023】

診断部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）等を含み、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵで実行することによって構成される。

【0024】

診断部６０は、指令ＨＷＢＢ１が動作を示すＬｏｗレベルである場合、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１を遮断部４０に供給するように、Ｌｏｗレベルの信号ＳＯ１を遮断制御部７０に通知するようにプログラムされ、構成されている。また、診断部６０は、指令ＨＷＢＢ２が動作を示すＬｏｗレベルである場合、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ２を遮断部５０に供給するように、Ｌｏｗレベルの信号ＳＯ２を遮断制御部７０に通知するようにプログラムされ、構成されている。

【0025】

また、診断部６０は、指令ＨＷＢＢ１が動作を示すＬｏｗレベルである場合、フィードバック信号ＦＢ１がＬｏｗレベルであれば、遮断部４０が正常状態であると診断し、遮断制御部７０へのＬｏｗレベルの信号ＳＯ２の供給を継続するようにプログラムされ、構成されている。同様に、診断部６０は、指令ＨＷＢＢ２が動作を示すＬｏｗレベルである場合、フィードバック信号ＦＢ２がＬｏｗレベルであれば、遮断部５０が正常状態であると診断し、遮断制御部７０へのＬｏｗレベルの信号ＳＯ１の供給を継続するようにプログラムされ、構成されている。

【0026】

一方、指令ＨＷＢＢ１が動作を示すＬｏｗレベルである場合に、フィードバック信号ＦＢ１がＨｉｇｈレベルならば、診断部６０は、遮断部４０が異常状態であると診断し、異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ２にて遮断制御部７０に通知するようにプログラムされ、構成されている。同様に、指令ＨＷＢＢ２が動作を示すＬｏｗレベルである場合、フィードバック信号ＦＢ２がＨｉｇｈレベルならば、診断部６０は、遮断部５０が異常状態であると診断し、異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ１にて遮断制御部７０に通知するようにプログラムされ、構成されている。

【0027】

また、診断部６０は、遮断部４０，５０の異常状態を示す信号の論理積信号ＥＤＭを生成するようにプログラムされ、構成されている。信号ＥＤＭは、フォトカプラ６１を介して外部の上位装置へ供給される（ＥＤＭ監視）。これにより、特許文献１同様に、外部の上位装置によって安全停止回路自体の異常状態を検出することができ、安全性を高めることができる。

【0028】

遮断制御部７０は、診断部６０によって一方の遮断部４０が異常状態であると診断された場合、他方の遮断部５０への指令ＨＷＢＢ２の供給を遮断する。一方、遮断制御部７０は、診断部６０によって一方の遮断部５０が異常状態であると診断された場合、他方の遮断部４０への指令ＨＷＢＢ１の供給を遮断する。

【0029】

例えば、遮断制御部７０は、遮断部４０，５０のイネーブル端子に対してそれぞれ直列に介在する２つのトランジスタ７１，７２を含む。トランジスタ７１のコレクタは遮断部４０のイネーブル端子に接続され、エミッタにはフォトカプラ４１を介して指令ＨＷＢＢ１が入力され、ベースには診断部６０からの信号ＳＯ１が入力される。一方、トランジスタ７２のコレクタは遮断部５０のイネーブル端子に接続され、エミッタにはフォトカプラ５１を介して指令ＨＷＢＢ２が入力され、ベースには診断部６０からの信号ＳＯ２が入力される。

【0030】

例えば、遮断制御部７０におけるトランジスタ７１は、診断部６０からＬｏｗレベルの信号ＳＯ１を受けてオン状態となり、指令ＨＷＢＢ１を遮断部４０に供給する。また、遮断制御部７０におけるトランジスタ７２は、診断部６０からＬｏｗレベルの信号ＳＯ２を受けてオン状態となり、指令ＨＷＢＢ２を遮断部５０に供給する。

【0031】

一方、遮断制御部７０におけるトランジスタ７１は、診断部６０から遮断部５０の異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ１を受けてオフ状態となり、遮断部４０への指令ＨＷＢＢ１の供給を遮断する。また、遮断制御部７０におけるトランジスタ７２は、診断部６０から遮断部４０の異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ２を受けてオフ状態となり、遮断部５０への指令ＨＷＢＢ２の供給を遮断する。

【0032】

次に、電力変換装置の動作、及び、異常診断方法を示す。まず、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２が入力されると、診断部６０からの信号ＳＯ１，ＳＯ２がＬｏｗレベルとなり、遮断制御部７０におけるトランジスタ７１，７２がオン状態となり、遮断部４０，５０にＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２が供給される。

【0033】

遮断部４０，５０が正常状態である場合、遮断部４０，５０における３ステートバッファのゲートが開き、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へＰＷＭ信号が供給される。このとき、遮断部４０，５０のフィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２がＬｏｗレベルとなる。すると、診断部６０によって、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２とＬｏｗレベルのフィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２とに基づいて遮断部４０，５０が正常状態であると診断し、信号ＳＯ１，ＳＯ２をＬｏｗレベルのままとする。すると、遮断制御部７０によって、遮断部４０，５０にＬｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２を供給し続け、遮断部４０，５０によって、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給が継続される。

【0034】

一方、例えば、遮断部４０が異常状態となると、遮断部４０のフィードバック信号ＦＢ１がＨｉｇｈレベルとなる。すると、診断部６０によって、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ１とＨｉｇｈレベルのフィードバック信号ＦＢ１とに基づいて遮断部４０が異常状態であると診断し、異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ２にて遮断制御部７０に通知する。すると、遮断制御部７０におけるトランジスタ７２がオフ状態となり、遮断制御部７０によって、遮断部５０への指令ＨＷＢＢ２の供給を遮断する。すると、正常状態であるもう一方の遮断部５０によって、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断することができる。

【0035】

また、例えば、遮断部５０が異常状態となると、遮断部５０のフィードバック信号ＦＢ２がＨｉｇｈレベルとなる。すると、診断部６０によって、Ｌｏｗレベルの動作指令ＨＷＢＢ２とＨｉｇｈレベルのフィードバック信号ＦＢ２とに基づいて遮断部５０が異常状態であると診断し、異常を示すＨｉｇｈレベルの信号ＳＯ１にて遮断制御部７０に通知する。すると、遮断制御部７０におけるトランジスタ７１がオフ状態となり、遮断制御部７０によって、遮断部４０への指令ＨＷＢＢ１の供給を遮断する。すると、正常状態であるもう一方の遮断部４０によって、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断することができる。

【0036】

この実施形態の電力変換装置によれば、２つの遮断部４０，５０のうちの少なくとも一方の遮断部の異常状態を診断する診断部６０と、診断部６０によって一方の遮断部が異常状態であると診断された場合に、２つの遮断部４０，５０のうちの他方の遮断部に、ゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断させる遮断制御部７０とを内蔵するので、外部の上位装置を介さずに安全停止回路としての遮断部４０，５０自体の異常状態を診断、一方の遮断部が異常状態である場合に、正常状態である他方の遮断部を遮断制御することができ、安全性をより高めることができる。

【0037】

ところで、欧州エレベータ安全規格によれば、モータと電力変換装置との間のコンタクタ（ElectromagneticContactor）を省略するためには、安全規格ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル相当であることが要求されている。一方、特許文献１に記載のモータ制御装置は、安全規格ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ２レベル相当であり、欧州向けエレベータに用いられる場合、コンタクタ（Electromagnetic Contactor）を省略できず、欧州向けエレベータの小型化、低コスト化が実現できなかった。しかしながら、この実施形態の電力変換装置は、安全規格ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル相当であるので、欧州向けエレベータに用いられる場合、コンタクタ（Electromagnetic Contactor）を省略でき、欧州向けエレベータの小型化、低コスト化が可能である。

【0038】

また、この実施形態では、２つの遮断部４０，５０のうちの何れか一方の遮断部が、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、診断部６０が、指令と当該一方の遮断部からのフィードバック信号とに基づいて、当該一方の遮断部の異常状態を診断してもよい。この場合、診断部６０は、当該一方の遮断部が異常状態であると診断した場合に、遮断制御部７０に通知し、遮断制御部７０は、診断部６０からの通知に応じて２つの遮断部４０，５０のうちの他方の遮断部への指令の供給を遮断することによって、他方の遮断部に、ゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断させてもよい。

【0039】

また、この実施形態では、上述したように、２つの遮断部４０，５０の両方が、出力信号と関連したフィードバック信号を生成し、診断部６０が、指令ＨＷＢＢ１，ＨＷＢＢ２と２つの遮断部４０，５０からのフィードバック信号ＦＢ１，ＦＢ２とに基づいて、２つの遮断部４０，５０の両方の異常状態を診断してもよい。この場合、診断部６０は、２つの遮断部４０，５０のうちの何れか一方の遮断部が異常状態であると診断した場合に、遮断制御部７０に通知し、遮断制御部７０は、診断部６０からの通知ＳＯ１，ＳＯ２に応じて２つの遮断部４０，５０のうちの他方の遮断部への指令の供給を遮断することによって、他方の遮断部に、ゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断させてもよい。

【0040】

また、図２に、別の実施形態に係る電力変換装置の回路ブロック図を示す。図２に示す電力変換装置１Ａは、電力変換装置１において、遮断部４０に代えて遮断部４０Ａを備える点で本実施形態と異なっている。電力変換装置１Ａの他の構成は、電力変換装置１と同一である。

【0041】

遮断部４０Ａは、例えば、６つのＰＷＭ信号のために６つのフォトカプラを含む。また、遮断部４０Ａは、６つのフォトカプラへの電源電圧の供給及び遮断を切り換えるシャットオフ回路４２を含み、シャットオフ回路４２はトランジスタを含む。例えば、遮断制御部７０からＬｏｗレベルの指令ＨＷＢＢ１が供給される場合、シャットオフ回路４２におけるトランジスタがオン状態となり、シャットオフ回路４２はフォトカプラに電源電力Ｖｃｃを供給し、フォトカプラがオン状態となり、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へＰＷＭ信号が供給される。一方、例えば、遮断制御部７０からＨｉｇｈレベルの指令ＨＷＢＢ１が供給される場合、シャットオフ回路４２におけるトランジスタがオフ状態となり、シャットオフ回路４２はフォトカプラへの電源電力Ｖｃｃの供給を遮断し、フォトカプラがオフ状態となり、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給が遮断される。

【0042】

また、遮断部５０が異常状態となり、遮断制御部７０からＬｏｗレベルの指令ＨＷＢＢ１の供給が遮断されると、シャットオフ回路４２におけるトランジスタがオフ状態となり、シャットオフ回路４２はフォトカプラへの電源電力Ｖｃｃの供給を遮断し、フォトカプラがオフ状態となり、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給が遮断される。このように、遮断部４０Ａは、遮断制御部７０からＬｏｗレベルの指令ＨＷＢＢ１の供給が遮断されると、シャットオフ回路４２によってフォトカプラへの電源電力Ｖｃｃの供給を遮断し、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を遮断する。

【0043】

また、遮断部４０Ａは、シャットオフ回路４２の異常状態をフィードバック信号ＦＢ１によって診断部６０に通知してもよい。この場合、診断部６０は、シャットオフ回路４２からのフィードバック信号ＦＢ１に基づいて、シャットオフ回路４２の異常状態を診断する。例えば、シャットオフ回路４２のトランジスタが開放異常状態である場合、診断部６０は、動作を示すＬｏｗレベルの指令ＨＷＢＢ１と、シャットオフ回路４２の異常状態を示すフィードバック信号ＦＢ１とから、シャットオフ回路４２のトランジスタの異常状態を診断できるようにプログラムされ、構成されていてもよい。また、シャットオフ回路４２のトランジスタが短絡異常状態である場合、診断部６０は、停止を示すＨｉｇｈレベルの指令ＨＷＢＢ１と、シャットオフ回路４２の異常状態を示すフィードバック信号ＦＢ１とから、シャットオフ回路４２のトランジスタの異常状態を診断できるようにプログラムされ、構成されていてもよい。

【0044】

この別の実施形態の電力変換装置１Ａによれば、遮断部４０Ａがフォトカプラとシャットオフ回路４２とを含み、シャットオフ回路４２によってフォトカプラへの電源電力の供給を遮断することができるので、ＰＷＭ発生部２０からゲート駆動部３０へのＰＷＭ信号の供給を確実に遮断することができ、安全性をより高めることができる。

【0045】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、電力変換装置１における遮断部４０，５０の配列順序、及び、電力変換装置１Ａにおける遮断部４０Ａ，５０の配列順序は、変更してもよい。また、電力変換装置１Ａにおける遮断部５０が、遮断部４０Ａと同一の構成であってもよい。また、本実施形態では、２つの遮断部を備える安全停止回路の二重化を例示したが、３つ以上の遮断部を備えることにより三重化以上の安全停止回路を実現可能である。また、本実施形態では、ゲート駆動部３０に供給するゲート駆動信号を生成するゲート駆動信号発生部として、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ発生部２０を例示したが、ゲート駆動信号発生部はこれに限定されない。例えば、ゲート駆動信号発生部は、ＰＷＭ信号に代えて方形波信号（スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号）を生成してもよい。また、診断部６０は論理回路等の回路素子の組み合わせ回路でも実現可能であることは、本開示内容より、当業者によって認識できる。

【符号の説明】

【0046】

１，１Ａ…電力変換装置、１０…電力変換部、２０…ＰＷＭ発生部、３０…ゲート駆動部、４０，４０Ａ，５０…遮断部、４１，５１，６１…フォトカプラ、４２…シャットオフ回路、６０…診断部、７０…遮断制御部、７１，７２…トランジスタ。

【図1】

【図2】