[发明专利]电力转换器

说明书

技术领域

本发明涉及能够检测出切断半导体开关元件的驱动信号的切断装置的异常的电力转换器。

背景技术

近年来，从节约能量化的必要性出发，逆变器、伺服放大器等可变速地驱动电动机的电力转换器正在普及。另一方面，电气设备的异常动作有时带来重大的事故，因此，各制造商寻求安全功能的充实。另外，在产品的开发、设计、生产、保养、废弃各阶段，为将对人体的危险性抑制在容许范围内，设有严格的安全标准。

特别是关于电气设备，存在IEC61508这样的功能安全标准，和考虑到逆变器、伺服放大器等的电动机驱动系统的IEC61800-5-2这样的标准。

为了适合这些安全标准，将开发体制、概念(concept)文件化，不仅得到是否遵照基准的认证，而且使所使用的部件的故障率满足安全标准、监视涉及安全功能的装置的异常的监视功能、和根据规格安全地停止设备的功能是必需的。

在停止电动机的情况下，有将供给至电动机的能量切断的安全转矩截止(safe torque off，STO，安全转矩断开，安全断开扭矩)功能。作为有关安全转矩截止功能的现有的技术，例如专利文献1中记载有如下这样的安全装置，即，在供给用于驱动电动机的电力的主电路和生成用于控制该主电路的半导体开关元件的制御信号的控制装置之间设置选通电路(切断装置，gate circuit)，根据来自独立设置的安全功能电路的切断指令，关闭选通电路并切断制御信号，由此停止从主电路向电动机的电力供给。该安全功能电路作为选通电路的切断条件之一，在从外部输入安全转矩截止指令(切断信号)时，输出切断指令。

现有技术文献

专利文献1：美国专利第7253577号公报

但是，由于切断信号不是持续输入的信号，所以在上述现有技术中，在实际输入切断信号时，不能够确知选通电路是否正常动作。当模拟地输入切断信号而想要确认安全转矩截止功能是否正常动作时，必须停止电力转换器的运转，从而存在运转率降低的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而实现的，其目的在于，提供一种能够不使电力转换器停止而在运转状态下监视与选通电路的连接是否无异常的电力转换器。

为实现上述目的，本发明提供的电力转换器具备：输出PWM信号的控制装置；通过PWM信号使半导体开关元件导通/断开来生成向电动机供给的交流电力的桥式电路；设置在控制装置与桥式电路之间，根据选通信号将从控制装置向桥式电路供给的PWM信号切断的切断装置；和产生测试信号并检验切断装置的监视装置，该电力转换器的特征在于，切断装置具备：切换测试信号和来自外部的切断信号的切换电路；从切换电路的输出信号的变化点起经过设定时间后许可该输出信号通过的延迟电路；和将供向延迟电路的输入信号作为反馈信号向监视装置输出的机构，其中监视装置向切断装置输出间隔比延迟时间短的测试信号，判断来自切断装置的反馈信号是否与测试信号一致，在不一致的情况下判定为异常。

在本发明中，产生比切断信号的容许延迟时间短的测试信号，向切断装置发送。在切断装置中，选择切断信号或测试信号的任一方，经由延迟电路输入切断装置的选通电路。使延迟电路仅通过切断信号，使PWM信号不会被测试信号切断。

另外，也可以设有对测试信号和来自外部的切断信号的OR逻辑进行运算的合成电路，用来代替切换电路，将该合成电路的输出向延迟电路输入。

本发明的电力转换器的特征在于，监视装置还输入切断信号和切断装置的输出信号，在测试信号与反馈信号不一致时，判断是否输入了切断信号，在输入了切断信号的情况下，基于切断装置的输出信号判断切断装置有无异常。

在本发明中，能够通过产生的测试信号和来自切断装置的反馈信号检测出也包含连接异常的切断装置侧的异常。

另外，本发明的电力转换器的特征在于，切断装置具备：切断供向桥式电路的上臂用半导体开关元件的PWM信号的第一选通电路，和切断供向下臂用半导体开关元件的PWM信号的第二选通电路，与第一选通电路、第二选通电路分别对应设置切换电路和延迟电路。分别设置桥式电路的上臂用和下臂用的选通电路，且分别对应地设置切换电路和延迟电路使其二重化，由此能够构筑可靠性高的电力转换器。

以上，根据本发明，即使在没有输入切断信号的情况下，也能够在固定的时机进行切断装置的检验，能够进行异常检测，因此，能够提高电力转换器的可靠性。