[发明专利]电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备安全功能的电力变换装置，该安全功能用于在设置于各种工厂、大楼等的对电动机等负载进行驱动的伺服装置、逆变器装置中当装置发生故障、异常(以下将它们称为故障等)时停止装置的运转。

背景技术

在各种工厂、大楼中使用着应用了对电动机进行驱动的伺服装置、逆变器装置等电力变换装置的驱动系统。这些驱动系统用于对风扇、泵、电梯、各种制造设备进行驱动，但是存在以下担忧：当电力变换装置发生故障等时，会招致装置的损坏、人体的损伤。

从这种背景出发，在世界各国，要求驱动系统具备基于国际标准规范等各种规范的安全功能。

然而，为了实现这种安全功能，不仅需要该安全功能基于法令来遵循各种规范，还需要用于诊断安全功能是否可靠地起到作用的诊断功能、支援功能。

在此，作为能够以简单的结构来实现电动机的安全停止的以往的电力变换装置，已知图13所示的电力变换装置。此外，在专利文献1中记载有该电力变换装置。

在图13中，501是逆变器装置，502是电动机，在该以往技术中，如以下那样构成电动机502的安全停止单元。

即，在通常的运转状态下，安全停止信号503、504关闭(OFF)，从PWM生成电路507输出的PWM信号被输入到正侧栅极驱动电路508和负侧栅极驱动电路509。因此，这些栅极驱动电路508、509进行动作，从而逆变器装置501的半导体开关元件被控制，电动机502被驱动。

但是，当装置发生故障等而输入了安全停止信号503或504时，导通栅极电源切断电路505或506进行动作，从而对栅极驱动电路508或509内的光电耦合器的电源供给被切断。由此，栅极信号被阻断，逆变器装置501停止运转，由此使电动机502成为空转(free-run)状态，之后使旋转停止。

另外，作为其它以往技术，已知专利文献2所记载的安全控制系统。

该安全控制系统601如图14所示那样具备处理器单元603、604以及经由网络606而与外部控制器607连接的通信装置602，从这些处理器单元603、604向对电动机608进行驱动的电力变换装置605输入控制信号和安全信号。此外，一方的处理器单元603具备控制功能和安全功能，另一方的处理器单元604仅具备安全功能。

在此，处理器单元603在从外部控制器607接收到的通信数据是控制数据的情况下，基于该控制数据生成控制指令来对电力变换装置605进行控制。另外，在通信数据是安全数据的情况下，处理器单元603也向另一方的处理器单元604传输安全数据，由两方的处理器单元603、604对电力变换装置605执行包括运转停止、存储器诊断在内的安全处理。由处理器单元603、604对安全数据进行处理得到的结果通过数据同步单元被汇总到一方的处理器单元603，并被变换为通信数据后发送到外部控制器607。

即，在该系统中，安全功能被双重化，控制功能则是单一化的。

专利文献1：日本特开2013-247693号公报(第[0011]～[0017]段、图1等)

专利文献2：日本专利第5494255号公报(第[0018]～[0024]段、图1～图3等)

发明内容

发明要解决的问题

在电力变换装置等的工作中发生故障等的情况下，需要迅速地切断动力来转变为安全状态。然而，例如在专利文献1(图13)中，存在以下担忧：在导通栅极电源切断电路505、506等安全电路发生故障的情况下，无法正确地对此进行判定来转变为安全的状态，无法切断动力。

因此，为了对安全电路的正常动作进行确认，需要进行使安全电路定期地动作的检查，但是若存在检查员所导致的流程错误、疏漏等人为错误，则会导致看漏安全电路的故障。

另一方面，根据专利文献2(图14)，由于使安全功能双重化，因此能够提高可靠性。但是，需要使承担安全功能的处理器单元603、604冗余化，并使用外部中断信号线等来在两个单元603、604之间使数据同步等，在系统的结构、成本方面尚有改进的余地。

因此，本发明要解决的问题在于提供一种能够防止人为错误的发生并能够容易且低成本地诊断安全电路的动作的电力变换装置。

用于解决问题的方案