電力轉換裝置、電力轉換方法以及電力轉換系統與流程

2023-05-27 03:42:56 3

本發明涉及用於對馬達等進行驅動控制的電力轉換裝置、電力轉換方法以及電力轉換系統。

背景技術：

以往，提出有使控制馬達的速度的電力轉換裝置、以及執行緊急停止等的安全功能的安全模塊為一體的電力轉換系統(例如專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011－229359號公報

技術實現要素：

發明所要解決的課題

在專利文獻1所記載的系統中，為了執行安全功能，必然需要安全模塊。但是，關於安全模塊，為了實現安全功能，存在部件成本或開發成本較大、產品價格升高的問題。

特別是，為了取得功能安全標準IEC61508的認證，需要採用壽命長的部件作為構成裝置的部件，或使部件冗餘化而減少裝置的故障率。而且，在使用軟體實現安全功能的情況下，為了防止混入軟體的漏洞，從開發計劃起便徹底地管理並進行標準制定、安裝、測試、甚至運用的開發工序。因此，開發成本將會增大。在以逆變器、伺服機構等的馬達控制裝置為對象的功能安全標準IEC61800－5－2中，規定有阻斷向馬達的扭矩的功能(STO：Safe torque off，安全扭矩關斷)、使馬達減速停止然後執行STO的功能(SS1：Safe stop 1)等各種安全功能。一般來說，STO雖然能夠僅通過硬體實現，但為了實現SS1需要軟體控制。其結果，開發成本將會增大。

因此，在本發明中，目的在於提供一種即使利用電力轉換裝置主體也能夠執行安全功能、而且能夠通過將安全模塊安裝於電力轉換裝置主體而擴大安全功能的電力轉換裝置。

用於解決課題的手段

一種具有將直流轉換為交流的逆變器部並對馬達進行可變速控制的電力轉換裝置，該電力轉換裝置具備驅動所述逆變器部的柵極驅動部、控制所述柵極驅動部的控制部、以及執行安全功能的安全功能部，並通過分離並獨立地構成所述控制部與所述安全功能部來實現。

發明效果

根據本發明，即使利用電力轉換裝置主體也能夠執行安全功能，而且能夠通過將安全模塊安裝於電力轉換裝置主體來擴大安全功能。

關於上述以外的課題、構成以及效果，可根據以下的實施例的說明而得知。

附圖說明

圖1(a)是表示通過實施例1的電力轉換裝置動作的情況下的功能的構成的例子的框圖。

圖1(b)是表示與實施例1的安全功能部連接而動作的情況下的功能的構成的框圖的例子。

圖2是表示實施例1的電力轉換裝置的構成以及數據流的圖的例子。

圖3是表示實施例1的電力轉換裝置緊急停止時的數據流的圖的例子。

圖4是表示實施例1的電力轉換裝置所包含的驅動部的構成的圖的例子。

圖5是表示實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的構成、以及連接時的數據流的圖的例子。

圖6是表示實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的構成、以及緊急停止信號接收時的數據流的圖的例子。

圖7是表示實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的構成、以及馬達減速時的數據流的圖的例子。

圖8是表示實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的構成、以及使馬達停止時的數據流的圖的例子。

圖9是表示實施例1的安全功能執行部的構成的圖的例子。

圖10是實施例1的處理的流程圖的例子。

圖11是實施例1的STO判定處理的流程圖的例子。

圖12是說明實施例1的SS1動作的圖。

圖13是說明實施例1的SLS動作的圖。

圖14是說明實施例1的SSM動作的圖。

圖15是表示安裝於實施例1的電力轉換裝置的操作部、顯示部的顯示例的圖。

圖16是說明實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的連接處理的流程圖的例子。

圖17是從接通實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的電源至開始馬達的運行為止的流程圖的例子。

圖18是實施例1的電力轉換裝置在馬達運行中將安全功能部連接或者連接解除的情況下的流程圖的例子。

圖19(a)是未將實施例1的電力轉換裝置與安全功能部連接的狀態下的電路圖。

圖19(b)是實施例1的電力轉換裝置與安全功能部已被連接的狀態下的電路圖。

圖19(c)是實施例1的可選連接部與主體連接部未被連接的狀態下的電路圖。

具體實施方式

實施例1

圖1(a)是表示通過實施例1的電力轉換裝置動作的情況下的功能的構成的例子的框圖。

此外，對各圖中的共同的構成標註相同的參照編號。另外，以下說明的各實施例並不限定於圖示例。

圖1(a)由電力轉換裝置10、緊急停止部30、馬達40以及負載機械50構成。

馬達40是將電能轉換為機械能的設備，例如是3相交流馬達等。

負載機械50例如是升降梯、工作機械等的工業機械的構成要素，連接於馬達40而被驅動。

緊急停止部30輸出用於使負載機械50為安全的狀態的緊急停止信號。例如是被操作負載機械50的工作人員等按下而輸出緊急停止信號的緊急停止開關，或者檢測出人接近負載機械50或禁止進入的門打開等情況而輸出緊急停止信號的光簾(light curtain)、安全門鎖等。另外，也可以是與這多個裝置連接而使用、且一旦從裝置接收到緊急情況的通知就輸出緊急停止信號的安全繼電器、安全PLC等。緊急停止信號是由國際標準IEC61800－5－2規定的、要求執行安全功能的安全要求信號之一。

電力轉換裝置10對馬達40進行驅動控制。之後敘述其詳細的構成。電力轉換裝置10在從緊急停止部30接收了緊急停止信號的情況下，使馬達40停止。

圖1(b)是表示與實施例1的安全功能部連接而動作的情況下的功能的構成的框圖的例子。

安全功能部20與電力轉換裝置10連接而動作，並向電力轉換裝置10發出控制信號，以便執行不僅使馬達40緊急停止、還使馬達40減速而停止或保持為恆定速度的安全功能。之後敘述其詳細的構成。

這樣，電力轉換裝置10即使以其單體也能夠執行馬達40的控制以及安全功能，而且，只要連接安全功能部20，就能夠執行更高級的安全功能。

圖2是表示實施例1的電力轉換裝置的構成以及數據流的圖的例子。在圖2中，用箭頭表示通過運行管理101所具有的動作模式驅動馬達40的正常狀態下的信號的流動。

電力轉換裝置10由運行管理部101、主體控制部102、驅動部103、電流檢測器104、STO信號接收部105以及106、STO自診斷107、可選連接部108及109、通信部110、顯示部111等構成。

運行管理部101向主體控制部102發出速度指示來進行馬達的驅動控制。例如由CPU(Central Processing Unit)與在CPU上動作的程序構成。另外，對顯示部111發出指示以便對電力轉換裝置10的狀態進行通知，或在與外部設備進行通信時對通信部110發出通信的指示。

主體控制部102向驅動部103輸出PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)控制信號。例如是在CPU上動作的程序。

驅動部103供給用於對馬達40賦予扭矩的電力，使用圖4說明其詳細的構成。

電流檢測器104對從驅動部103供給到馬達40的電流進行測定，且例如由霍爾元件構成。

STO信號接收部105是用於接收緊急停止信號的端子，將從緊急停止部輸出的緊急停止信號發送到驅動部103。STO信號接收部106也相同地構成。

STO自診斷部107對信號是否能在從STO信號接收部105至驅動部103之間被傳遞進行診斷。以規定的時間間隔發送測試脈衝，並檢測信號是否已到達驅動部103。如果在信號未到達的情況下，將錯誤發生通知給運行管理部101。

可選連接部108是用於與安全功能部20連接的端子。在已與安全功能部20連接時，輸出連接完成信號，在已與安全功能部20分離時，輸出連接解除信號。例如，具體而言，輸出連接完成信號指的是成為可選連接部108的端子的電壓升高了的狀態(例如達到24V等的狀態)，輸出連接解除信號指的是成為端子的電壓降低了的狀態(例如達到0V等的狀態)。在接通了電力轉換裝置10的電源的狀態下，運行管理部101通過取得可選連接部108的端子電壓，能夠判斷是否已與安全功能部20連接。

可選連接部109也與可選連接部108相同。

在使馬達40正常運行時，首先，運行管理部101將目標速度發送到主體控制部102，主體控制部102配合於目標速度地將PWM控制信號輸出到驅動部103。然後，驅動部103對馬達40供給用於產生扭矩的、已進行PWM控制的電壓，馬達40被驅動。在該狀態下，由電流檢測器104測定向馬達40供給的電流，並向主體控制部102進行輸出。主體控制部102使用從電流檢測器104取得的電流來進行PWM控制。

圖3是表示實施例1的電力轉換裝置緊急停止時的數據流的圖的例子。使用圖3說明處理的流程。

首先，緊急停止部30將緊急停止信號輸出到STO信號接收部。接下來，接收了緊急停止信號的STO信號接收部向驅動部103輸出緊急停止信號。然後，接收了緊急停止信號的驅動部103利用圖4所示的柵極驅動部1035阻斷PWM控制信號。

由此，能夠阻斷向馬達40的供電。

圖4是表示實施例1的電力轉換裝置所包含的驅動部的構成的圖的例子。使用圖4對馬達40的驅動與緊急停止的構造進行說明。

驅動部103由柵極驅動部1035、整流電路部1032、直流平滑電路部1033、逆變器部1034構成。

整流電路部1032例如由二極體電橋構成，將從外部的交流電源60供給的交流電壓轉換為直流電壓。

直流平滑電路部1033例如由電容器構成，並使利用整流電路部1032轉換後的直流電壓平滑。

逆變器部1034例如由6個IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極電晶體)構成，並將利用直流平滑電路部1033平滑後的直流電壓轉換為交流電壓。

柵極驅動部1035例如由柵極驅動器IC(Integrated Circuit，集成電路)構成，並對逆變器部1034的IGBT進行驅動。

主體控制部102將PWM控制信號輸出到柵極驅動部1035，柵極驅動部1035將接收的PWM控制信號輸出到逆變器部1034。逆變器部1034使用接收的PWM控制信號生成已進行PWM控制的交流電壓，並供給到馬達40。由此，能夠進行馬達40的驅動控制。

另外，柵極驅動部1035從STO信號接收部105、106接收緊急停止信號。接收了緊急停止信號的柵極驅動部1035對供給到逆變器部1034的PWM控制信號進行阻斷。由此，逆變器部1034向馬達40供給的電壓的PWM控制也被阻斷，不再產生馬達40的扭矩。

這樣，驅動部103停止向馬達40的扭矩供給，使馬達40停止。

圖5是表示實施例1的電力轉換裝置與安全功能部的構成以及連接時的數據流的圖的例子。

安全功能部20由通信部210、控制部211及221、安全功能執行部212及222、MCU自診斷部213及223、減速指示部214及224、主體連接部208及209、STO自診斷部207構成。

通信部210進行安全功能部20與其他信息處理裝置之間的數據交換。也利用於與電力轉換裝置10進行信息的交換的情況。另外，也進行供安全功能部20訪問網絡、其他信息處理裝置等的通信處理等。另外，通信部210並不局限於僅使用一個的情況，例如也可以為了能夠利用Bluetooth(註冊商標)、無線LAN、CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)、LTE(Long Term Evolution：長期演進技術，註冊商標)等多個通信方式而具備多個。另外，通信部210以及通信部110也可以雙重化。通過設為雙重化，從而即使某一個通信部故障，也可使用另一個通信部進行通信，因此裝置的安全性提高。

控制部211例如由CPU構成，並進行數據的管理、計算、收發等處理。控制部221也相同。

安全功能執行部212對馬達40的速度進行監視，或接收來自緊急停止部的停止信號而輸出STO執行信號。使用圖9說明詳細的構成。安全功能部222也相同。

MCU自診斷部213對控制部211是否正在正常地動作進行診斷。例如，使用看門狗定時器定期地確認在控制部211上執行的程序是否已掛斷(hang-up)。MCU自診斷部223也相同。

減速指示部214一旦從安全功能執行部212接收緊急停止信號，就對電力轉換裝置10輸出減速指示信號。減速指示部224也相同。

主體連接部208是用於與電力轉換裝置10連接的端子。主體連接部209也相同。

STO自診斷部207對信號是否在從安全功能執行部212至驅動部103的期間被傳遞進行診斷。以規定的時間間隔發送測試脈衝，並檢測信號是否已到達驅動部103。如果在信號未到達的情況下，將錯誤發生通知給運行管理部101。

圖5用箭頭表示將電力轉換裝置10與安全功能部20連接時的信號的流動，使用該圖說明連接處理時的數據流。

首先，若電力轉換裝置10的可選連接部108和安全功能部20的主體連接部208連接，則可選連接部108與主體連接部208分別輸出連接完成信號。另外，可選連接部109與主體連接部209也同樣分別輸出連接完成信號。從可選連接部108以及109輸出的連接完成信號被發送到運行管理部101。進而，經由通信部110、通信部210，向控制部211發送連接完成信號。另外，從主體連接部208以及209輸出的連接完成信號被發送到控制部211。進而，經由通信部210、通信部110發送到運行管理部101。這樣，從電力轉換裝置10與安全功能部20輸出的連接完成信號被相互交換，輸出共計4個連接完成信號。

這些連接完成信號被運行管理部101以及控制部211接收。如果已接收全部連接完成信號，則判斷為正常地完成了連接，並在顯示部111顯示表示安全功能部已被正常地連接的消息。如果，未能接收全部連接完成信號，則判斷為連接錯誤，進行表示連接錯誤的顯示。

使用圖19，詳細說明可選連接部與主體連接部。

圖19(a)表示未將電力轉換裝置10與安全功能部20連接的狀態下的電路圖。可選連接部108、109未與安全功能部20連接。在該狀態下，即使接通電力轉換裝置10的電源，可選連接部108、109的端子的電壓也處於較低的狀態(例如，0V)。即，從可選連接部108、109輸出連接解除信號，由運行管理部101將其進行接收。

圖19(b)表示電力轉換裝置10與安全功能部20已被連接的狀態下的電路圖。端子130是用於從電力轉換裝置10向安全功能部20供給電壓的端子。端子130連接於安全功能部20的端子230。在安全功能部20的內部，端子230與主體連接部208、209電連接。因此，在可選連接部108、109與主體連接部208、209已被連接的狀態下，若接通電力轉換裝置10的電源，則可選連接部108、109以及主體連接部208、209的電壓升高(例如，達到24V)。即，輸出連接完成信號。

此外，也可以將端子130與可選連接部108的端子、可選連接部109的端子合併構成為一個連接器。

圖19(c)表示雖然電力轉換裝置10與安全功能部20已被連接、但可選連接部108與主體連接部208因接觸不良等而未被連接的狀態的電路圖。在該狀態下，若接通電力轉換裝置10的電源，則可選連接部109與主體連接部209的電壓升高(例如，達到24V)，但可選連接部108與主體連接部208的電壓處於較低的狀態(例如，0V)。即，從可選連接部109與主體連接部209輸出連接完成信號，從可選連接部108與主體連接部208輸出連接解除信號。

這樣，由於取得可選連接部以及主體連接部的電壓從而可知連接狀態，因此能夠立即得知連接狀態的變化。由此，能夠在判斷為故障的情況下立即使馬達停止，確保安全。

此外，電力轉換裝置10也可以具備連接用開關按鈕。連接用開關按鈕是表示安全功能部20是否已被連接的按鈕。例如，在使安全功能部20連接了的情況下，明確地向電力轉換裝置10通知用戶按壓該連接用開關按鈕而處於連接中。由此，電力轉換裝置10能夠可靠地得知連接狀態，能夠保證安全。

另外，電力轉換裝置10也可以使連接狀態存儲於運行管理部101等。由此，運行管理部10在確認連接狀態時，除了能夠使用從可選連接部108、109輸出的連接完成信號或者連接解除信號之外，也能夠使用運行管理部101所存儲的連接信息來確認連接狀態，因此更加能夠保證安全。

使用圖16，詳細地說明電力轉換裝置10與安全功能部20的連接判定處理流程。

首先，在可選連接部與主體連接部已被連接的情況下(步驟S301；是)，由可選連接部108、109輸出連接完成信號(步驟S302)，主體連接部208、209也輸出連接完成信號(步驟S303)。這裡，如果可選連接部或主體連接部正常地動作則輸出4個連接完成信號，但在某一方產生故障的情況下下，不能輸出4個連接完成信號。另外，在可選連接部與主體連接部未被連接的情況下(步驟S301；否)，由可選連接部108、109輸出連接解除信號(步驟S304)，主體連接部208、209也輸出連接解除信號(步驟S305)。

然後，由運行管理部101接收從可選連接部以及主體連接部輸出的連接完成信號或者連接解除信號(步驟S306)。

接下來，確認定時器是否起動完畢(步驟S307)，在定時器未起動的情況下(步驟S307；否)，使定時器起動(步驟S308)。在運行管理部未能在規定的時間內接收全部連接完成信號的情況下而判斷為連接錯誤時，該定時器用來測量時間。

然後，確認運行管理部101接收到了連接完成信號或者連接解除信號中的哪一個信號(步驟S309)，在接收了連接完成信號的情況下(步驟S309；連接完成信號)，轉移至連接中狀態(步驟S311)。這裡，連接中狀態指的是運行管理部101所保持的狀態之一，並且是等待連接完成信號被輸出過來的狀態。例如，作為在執行程序中定義的變量(例如，state)來保持狀態，變量state的值為1的情況表示連接中狀態。在接收了連接解除信號的情況下(步驟S309；連接解除信號)，移向未連接狀態(步驟S310)。未連接狀態是表示安全功能部20未連接於電力轉換裝置10的狀態。與連接錯誤狀態不同，在未連接狀態下，電力轉換裝置10也能夠開始馬達的運行。

接下來，確認是否已接收了全部的連接完成信號(步驟S312)。如果已接收了全部的連接完成信號(步驟S312；是)，則判斷為已正常地進行了連接，並轉移至連接完成狀態(步驟S317)。如果在尚未接收全部的連接完成信號的情況下(步驟S312；否)，則確認定時器是否已到時(步驟S313)，若定時器未到時(步驟S313；否)，則返回步驟S306而執行接收信號的處理。

在還未接收全部的連接完成信號而定時器卻已到時的情況下(步驟S313；是)，確認是否為連接中狀態(步驟S314)。如果是連接中狀態的情況下(步驟S314；是)，判斷為連接錯誤並轉移至連接錯誤狀態(步驟S315)。另外，如果在不是連接中狀態的情況下(步驟S314；否)，則維持未連接狀態(步驟S316)。

然後，在顯示部111顯示符合連接狀態的內容(步驟S318)。例如，如果是連接完成狀態則顯示「連接已正常完成」，如果是連接錯誤狀態則顯示「連接錯誤」等。另外，也可以使用LED等來顯示連接狀態。也可以將在正常地連接時點亮的LED與在連接錯誤時點亮的LED分開，還可以用一個LED根據連接狀態改變點亮的顏色從而通知給用戶。由此，用戶只要觀察LED就能夠一目了然地確認連接狀態，安全性進一步提高。

此外，雖然未在圖16中圖示，連接完成信號也被控制部211接收，並通過執行與運行管理部101相同的處理，能夠得知已正常地進行了連接還是已發生了錯誤。

此外，在電力轉換裝置10中，也可以使STO信號接收部105、106具有可選連接部108、109的功能。由此能夠減少部件的數量，並能夠減少成本。

此外，電力轉換裝置10與安全功能部20的連接是在兩者的電源斷開的狀態下進行的。而且，在連接完成之後將電源接通，之後由用戶按下運行開始按鈕，從而開始馬達的運行。此時，可以設為如果連接正常地完成則使馬達的運行開始，但期望的是，如果發生了連接錯誤則不使馬達運行。

使用圖17，對從接通電力轉換裝置10與安全功能部20的電源起至開始馬達的運行為止的處理的流程進行說明。

首先，若由用戶接通電力轉換裝置10與安全功能部20的電源(步驟S401)，則執行圖16所記載的連接處理(步驟S402)。由此，所述連接狀態轉移至連接完成狀態、連接錯誤狀態、連接中狀態、未連接狀態中的某一個。然後，由用戶按下開始按鈕(步驟S403)。接下來，運行管理部101對連接狀態進行確認(步驟S404)。如果連接狀態是連接完成狀態或者未連接狀態(步驟S404；「連接完成狀態或者未連接狀態」)，則進行馬達的運行開始處理(步驟S406)。另外，如果連接狀態是連接中狀態(步驟S404；「連接中狀態」)，則使作為連接中的主旨顯示於顯示部111(步驟S405)，並再次返回開始按鈕按下的等待狀態。另外，如果連接狀態是連接錯誤狀態(步驟S404；「連接錯誤狀態」)，則使作為連接錯誤的主旨顯示於顯示部111(步驟S407)，並再次返回開始按鈕按下的等待狀態。

另外，期望在已連接了安全功能部20的狀態下運行馬達時，因某種原因導致連接脫開的情況下立即使馬達的運行停止。相反，期望在未將安全功能部20連接而以電力轉換裝置10單體運行馬達時，在安全功能部20被連接了的情況下判斷為意外的連接，並立即使馬達的運行停止。

使用圖18，對在馬達的運行中連接解除或者已連接的情況下的電力轉換裝置10的處理的流程進行說明。

首先，運行管理部101向主體控制部102發出速度指示而進行馬達的驅動控制(步驟S500)。

接下來，確認是否已從可選連接部108、109輸出了表示連接已被解除的連接解除信號、或者表示已連接的連接完成信號(步驟S501)。如果是在信號未被輸出的情況下(步驟S501；否)，則再次進行馬達驅動控制(步驟S500)。如果是在信號已被輸出的情況下(步驟S501；是)，則取得連接狀態並進行確認(步驟S502)。然後，通過信號的種類與連接狀態的組合，確定所執行的處理內容(步驟S503)。

例如，在以連接完成狀態輸出了連接解除信號的情況下，判斷為是安全功能部20已被移除還是發生了連接不良的誤操作，並必須使馬達為安全的狀態。為此，顯示使馬達安全地停止的主旨，執行由運行管理部向主體控制部指示使馬達停止的STO。

另外，在以未連接狀態輸出了連接完成信號的情況下，判斷為安全功能部20已被安裝，進行下述顯示，對用戶通知雖然在運行中安裝安全功能部20也不會影響馬達的運行、但安全功能或安全度不會提高。在該情況下，也可以不執行STO。

另外，在雖然是連接完成狀態卻輸出了連接完成信號的情況、或雖然是未連接狀態卻輸出了連接解除信號的情況，由於如果設備正常地動作就不應該引發該組合，因此判斷為可選連接部108、109可能發生了故障，並進行將故障的可能性通知給用戶的顯示，執行STO。

這樣，基於可選連接部108、109輸出的信號的種類以及根據與連接狀態的組合而顯示於顯示部111的內容，決定是否執行STO等。

然後，如果是應通知給用戶的內容，則在顯示部111上顯示該內容(步驟S504)。

之後，如果需要執行STO(步驟S505；是)，則執行STO(步驟S506)，並轉移至連接錯誤狀態(步驟S507)。如果不需要執行STO(步驟S505；否)，則再次進行馬達驅動控制(步驟S500)。

接下來，使用圖6、圖7、圖8，說明從緊急停止部輸出緊急停止信號起至驅動部103被輸入安全扭矩關斷信號為止的動作。

首先，使用圖6，說明從緊急停止部輸出緊急停止信號並通知給電力轉換裝置時的處理的流程的概要。

首先，若從緊急停止部30輸出緊急停止信號，則該信號進入安全功能執行部212、222，並附加上後述的動作參數而輸出到減速指示部214、224。然後，經由通信部210、110發送到運行管理101。

接下來，使用圖7，說明使馬達40減速並由安全功能執行部監視馬達40的速度的處理的流程。

運行管理101若接收減速的指示，則與減速度等的參數一起地將減速的指示發出給主體控制部102。主體控制部102對其進行接收並向驅動部103輸出PWM控制信號，使馬達40減速。

然後，主體控制部102取得從電流檢測器104輸出的用於推測馬達速度的電流值。進而，安全功能執行部212、222也從電流檢測器104取得電流值。安全功能執行部212、222使用該值開始進行馬達40的速度監視。之後，若馬達40的速度超過規定的閾值，則安全功能執行部212、222經由STO信號接收部105、106將安全扭矩關斷信號輸出到驅動部103。

如圖8所示，安全扭矩關斷信號經由STO信號接收部105、106而輸入到驅動部103。然後，驅動部103使馬達40所產生的扭矩關斷。

這樣，能夠在從緊急停止部輸出緊急停止信號時，使馬達40的速度減速而停止，能夠擴大安全功能。

這裡，使用圖9，對安全功能執行部212的詳細的構成進行說明。安全功能執行部222也為相同的構成。

安全功能執行部212由STO執行部2121、動作參數存儲部2122、動作監視部2123、馬達速度推測部2125、時間監視部2126構成。

STO執行部2121是用於與電力轉換裝置的STO信號接收部105連接的端子，並輸出安全扭矩關斷信號。

動作參數存儲部2122存儲減速度、速度的閾值等這樣的動作參數。例如由RAM等構成。

馬達速度推測部2125基於電流檢測器104所輸出的電流值等，推測馬達40的速度。根據向馬達40供電的電流的大小、頻率計算出馬達40所產生的扭矩，並轉換為馬達40的轉速。此外，也可以使用附加於馬達來輸出馬達的轉速的編碼器。由此，可得知更準確的馬達的速度，提高安全功能。

時間監視部2126對接收緊急停止信號之後的經過時間進行測量。以規定的時間間隔將經過時間輸出到動作監視部2123。

動作監視部2123取得馬達40的速度以及經過時間，對是否已達到規定的閾值進行監視。如果在已達到規定的閾值的情況下，輸出安全扭矩關斷信號。

使用圖10，對動作監視部2123的處理的流程進行說明。

首先，從緊急停止部輸出緊急停止信號，由安全功能執行部212的動作監視部2123接收該信號之後，從動作參數存儲部2122取得動作參數(步驟S100)。接下來，動作監視部2123將取得的動作參數輸出到減速指示部214。之後，減速指示部214對是否已從運行管理101接收了減速開始信號進行判定。如果是未接收減速開始信號的情況下(步驟S102；否)，再次輸出減速指示信號(步驟S104)。然後，在接收緊急停止信號之後未經過規定的時間的情況下(步驟S105；否)，處理再次返回到步驟S102。如果是已經過規定的時間的情況下(步驟S105；是)，電力轉換裝置10判斷產生了哪一種錯誤，並輸出STO信號(步驟S106)。

在輸出減速指示之後成功接收減速開始信號的情況下(步驟S102；是)，執行STO判定處理(步驟S103)。然後，若STO判定處理結束，則由動作監視部2123輸出STO信號(步驟S106)。

這裡，使用圖11，對STO判定處理的詳細的流程進行說明。

關於STO判定處理，首先，由動作監視部2123從動作參數存儲部2122取得動作參數(步驟S201)。這裡，動作參數指的是成為輸出減速度、安全扭矩關斷信號的閾值的速度等，之後使用圖12詳細進行敘述。

接下來，確認是否已完成馬達的初速度的取得(步驟S202)，在取得未完成的情況下(步驟S202；否)，取得馬達的速度(步驟S203)，將取得的速度作為馬達的初速度存儲於動作參數存儲部2122(步驟S204)。在已完成馬達的初速度的取得的情況下(步驟S202；是)，繼續取得馬達的速度與時刻(步驟S205)，並計算馬達速度的閾值(步驟S206)。然後，判斷馬達速度是否已超過閾值(步驟S207)，如果是已超過閾值的情況(步驟S207；是)，結束STO判定處理，進行STO信號輸出(圖10的步驟S106)。如果是未超過閾值的情況(步驟S207；否)，返回到步驟S205執行處理。

使用圖12，對使馬達減速而停止的動作進行說明。此外，該減速停止動作對應於功能安全標準IEC61800－5－2所規定的SS1(Safety Stop 1)。

在圖12的圖表中，縱軸表示馬達速度，橫軸表示時刻。首先，在馬達以速度V0動作中，一旦在時刻T1接收到緊急停止信號，就開始馬達的減速。然後，一旦減速至速度V1(時刻T3)，就將扭矩關斷。之後，馬達成為無控制狀態並停止。

另外，也可以對減速度設定上限與下限。例如，將以虛線603為上限、以虛線604為下限的範圍內作為允許範圍，如果馬達的速度進入該範圍內則繼續減速。如果馬達的速度超過該範圍時，視為異常產生並立即使扭矩關斷。線602表示馬達40不怎麼減速的情況下的速度的時間變化。線602在時刻T2與表示上限的虛線603交叉。這裡，視為異常產生而使扭矩關斷。

這樣，能夠更精細地控制馬達的減速，並提高安全性。

此外，作為存儲於動作參數存儲部2122的動作參數的一個例子，是馬達的初速度V0、執行扭矩關斷的速度V1、從接收緊急停止信號起至執行扭矩關斷為止的最低經過時間dT2、標準經過時間dT3以及最大經過時間dT4、從馬達的初速度V0起的速度的上升量dV2與下降量dV1、從接收緊急停止信號起至開始減速為止的最大時間dT1等。除馬達的初速度V0以外的動作參數，預先從外部設備進行設定。

圖15是表示安裝於實施例1的電力轉換裝置的操作部、顯示部的顯示例的圖。操作部、顯示部無需限定於安裝於電力轉換裝置，也可以是能夠通過電纜等從電力轉換裝置裝卸的結構。

電力轉換裝置10具備運行開始按鈕701、運行停止按鈕702、顯示部703、OK(確認)按鈕704、上按鈕705、下按鈕706等的接口。

在發生錯誤時，在顯示部703進行通知錯誤這一主旨的顯示。例如，顯示錯誤的編號「No.001」、錯誤的內容「Connection error(連接錯誤)」等這樣的內容。

這樣，通過顯示錯誤的內容，使得用戶得知馬達40為何停止等的理由，提高使用的便利性。

實施例2

在國際標準IEC61800－5－2中，規定有避免馬達速度超過規定的值的功能(SLS：Safely－limited speed)、輸出表示馬達的速度是否為規定的值以下的安全輸出信號的功能(SSM：Safe speed monitor)等的安全功能。

在輸入了要求執行安全功能的安全要求信號時，如果能夠執行上述的安全功能，則能夠更安全地控制馬達。

為了實現這些安全功能，在安全功能執行部212的動作參數存儲部2122中保持表示在輸入安全要求信號時執行的安全功能的種類的參數。具體而言，準備程序上的變量，由安全功能執行部212進行例如如果該變量的值是1則執行SS1、如果是2則執行SLS這樣的控制。進而，將關於各安全功能的動作參數保持於動作參數存儲部2122。

使用圖13，對執行SLS時的動作進行說明。

在圖13的圖表中，縱軸表示馬達速度，橫軸表示時刻。速度V0是動作中的馬達的速度。另外，速度V1是避免馬達超過該速度的限制速度。

首先，在馬達以速度V0動作中，若在時刻T1接收SLS開始信號，則開始馬達的減速。然後，一旦減速至速度V1，則在這之後監視馬達的速度，以避免超過速度V1。在從速度V0減速至速度V1時，也對是否正以規定的減速度進行減速進行監視。虛線803表示其允許範圍。如果馬達的速度遲於虛線803，則判斷為正常。

線801表示馬達40的速度變化。以正常地進行速度控制且不超過限制速度V1的方式對馬達的速度進行控制。

線802表示馬達40的速度控制產生異常、超過限制速度V1的情況下的速度的時間變化。線802在時刻T4與表示限制速度V1的虛線803交叉。這裡，視為異常產生，由安全功能執行部212將使扭矩關斷的信號發送到電力轉換裝置10，使馬達停止。

此外，作為存儲於動作參數存儲部2122的動作參數，是馬達的初速度V0、從馬達的初速度V0起的速度的上升量dV、從接收SLS信號起至開始減速為止的最大時間dT1、從接收SLS信號起至將馬達減速到限制速度V1為止的最長時間dT2等。除馬達的初速度V0以外的動作參數，預先從外部設備進行設定。

使用圖14，對執行SSM時的動作進行說明。

在圖14的圖表中，縱軸表示馬達速度，橫軸表示時刻。速度V0是動作中的馬達的速度。另外，速度V1是如果馬達速度為該速度以下則輸出安全速度信號的閾值。

若接收SSM開始信號，則安全功能執行部212接收馬達40的速度。

然後，在圖14中的時刻T1，在馬達40的速度為速度V1以下的情況下，由安全功能執行部212輸出安全速度信號。安全速度信號經由通信部210以及通信部110發送到運行管理部101。接收了安全速度信號的運行管理部101使顯示部111顯示出通知馬達以安全速度動作中這一主旨。例如，顯示「正在安全速度的範圍內動作」等。

另外，在圖14中的時刻T2，在馬達40的速度超過了速度V1的情況下，由安全功能執行部212輸出安全速度超過信號。安全速度超過信號經由通信部210以及通信部110發送到運行管理部101。接收了安全速度超過信號的運行管理部101使顯示部111顯示出通知馬達的速度已超過安全速度這一主旨。例如，顯示「超過了安全速度」等。

在時刻T3，若馬達40的速度再次達到速度V1以下，則輸出安全速度信號，使顯示部111顯示以安全速度動作中這一主旨。

這樣，能夠執行各種安全功能，能夠更安全地控制馬達。

實施例3

另外，在將電力轉換裝置10以及安全功能部20起動之後，在動作參數為未設定的狀態的情況下，向用戶通知動作參數未設定，並設定默認設定(例如STO)。

因此，在安全功能部20起動後，對存儲於動作參數存儲部2122的、表示所執行的安全功能的種類的變量的值進行檢查。如果該變量的值是表示未設定的值、例如99，則判斷為未設定，向電力轉換裝置10的顯示部111輸出傳達參數未設定這一主旨的信號。接收了該信號的顯示部111進行「動作參數未設定」等的顯示，通知給用戶。

此外，在動作參數為未設定的狀態的情況下，為了安全也可以控制成不使馬達40起動。這樣，不再有馬達進行用戶未打算的動作的危險性，進一步提高安全性。

附圖標記說明

10電力轉換裝置，20安全功能部，30緊急停止部，40馬達，50負載機械，101運行管理部，102主體控制部，103驅動部，104電流檢測器，105、106信號接收部，107STO自診斷，108、109可選連接部，110、210通信部，111顯示部，207STO自診斷部，208、209主體連接部，211、221控制部，212、222安全功能執行部，213、223MCU自診斷部，214、224減速指示部，1032整流電路部，1033直流平滑電路部，1034逆變器部，1035柵極驅動部。