JP2000032773A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路に
より電動機を駆動するインバータ装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for driving a motor by an inverter circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のインバータ装置は図９に
示すように構成していた。以下、その構成について説明
する。2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of inverter device has been configured as shown in FIG. Hereinafter, the configuration will be described.
【０００３】図に示すように、交流電源１は、整流回路
２に接続し、整流回路２の高電位側出力端子はインバー
タ回路３に接続し、インバータ回路３の出力端子は３相
巻線を有する電動機４に接続し、電流検知抵抗５は整流
回路２とインバータ回路３の低電位側端子の間に接続し
ている。As shown in FIG. 1, an AC power supply 1 is connected to a rectifier circuit 2, a high-potential output terminal of the rectifier circuit 2 is connected to an inverter circuit 3, and an output terminal of the inverter circuit 3 has a three-phase winding. The current detection resistor 5 is connected between the rectifier circuit 2 and the low potential side terminal of the inverter circuit 3.
【０００４】整流回路２は、ダイオードブリッジ２ａと
２つのコンデンサ２ｂ、２ｃの直列回路により倍電圧整
流回路の構成をしている。インバータ回路３は、６つの
パワースイッチング手段３ａ〜３ｆにより３相６石の構
成をしている。本実施例では、パワースイッチング手段
３ａ〜３ｆは高周波スイッチングと大電流容量に対応で
きるＩＧＢＴと逆接続ダイオードの並列回路で構成して
いる。The rectifier circuit 2 has a voltage doubler rectifier circuit composed of a series circuit of a diode bridge 2a and two capacitors 2b and 2c. The inverter circuit 3 has a three-phase six-stone configuration with six power switching means 3a to 3f. In this embodiment, the power switching means 3a to 3f are constituted by a parallel circuit of an IGBT and a reverse-connected diode capable of supporting high-frequency switching and large current capacity.
【０００５】電動機４は回転子に永久磁石を有する直流
ブラシレスモータの構成にすることで高効率化を実現し
ている。制御手段６は、マイクロコンピュータや論理回
路で構成し、パワースイッチング手段３ａ〜３ｆをオン
オフ制御し、インバータ回路３から電動機４に交流電源
を供給している。[0005] The motor 4 has a DC brushless motor having a permanent magnet in the rotor to achieve high efficiency. The control means 6 is constituted by a microcomputer or a logic circuit, controls on / off of the power switching means 3 a to 3 f, and supplies AC power from the inverter circuit 3 to the electric motor 4.
【０００６】電流検知抵抗５は大電流が流れたときも断
線しないように高ワット、低抵抗値の抵抗を用いてお
り、インバータ回路３側の接続点をグランド接地すると
ともに、整流回路２側の接続点の電位を過電流検知回路
９１と電流検知回路９２に入力している。ここで、電流
検知抵抗５に流れる電流は、電動機４の３相巻線に流れ
る電流に相当するので、この電流を検知することで電動
機４の過電流を検知できる。The current detection resistor 5 uses a high wattage, low resistance value resistor so as not to be disconnected even when a large current flows. The connection point on the inverter circuit 3 side is grounded to ground and the connection point on the rectifier circuit 2 side is used. The potential at the connection point is input to an overcurrent detection circuit 91 and a current detection circuit 92. Here, the current flowing through the current detection resistor 5 corresponds to the current flowing through the three-phase winding of the electric motor 4, so that the overcurrent of the electric motor 4 can be detected by detecting this electric current.
【０００７】過電流検知回路９１は、ローパスフィルタ
９１ａと比較回路９１ｂにより構成しており、電流検知
抵抗５に流れる電流が電流設定値Ｉs1を越えるとローを
出力し、電流設定値Ｉs1より小さいとプルアップ抵抗Ｒ
１３によりハイを出力する。ローパスフィルタ９１ａは
抵抗Ｒ９１とコンデンサＣ９１により構成し、パワース
イッチング手段３ａ〜３ｆがオンオフする際に発生する
サージ電流が電流検知抵抗５に流れることで生じるサー
ジ電圧やノイズを除去する。The overcurrent detection circuit 91 comprises a low-pass filter 91a and a comparison circuit 91b. When the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the current set value Is1, a low is output, and when the current is smaller than the current set value Is1, the output is low. Pull-up resistor R
13 outputs high. The low-pass filter 91a includes a resistor R91 and a capacitor C91, and removes a surge voltage and noise generated when a surge current generated when the power switching means 3a to 3f is turned on and off flows through the current detection resistor 5.
【０００８】比較回路９１ｂはコンパレータ９１ｃと抵
抗Ｒ９２、Ｒ９３の直列回路と抵抗Ｒ９４、Ｒ９５の直
列回路により構成している。抵抗Ｒ９２、Ｒ９３の直列
回路はローパスフィルタ９１ａの入力電圧を分圧してコ
ンパレータ９１ｃの＋入力端子に入力し、コンパレータ
９１ｃはこの入力電圧が、抵抗Ｒ９４、Ｒ９５により設
定された設定値Ｖs1より低くなるとローを出力し、高い
ときはプルアップ抵抗Ｒ１３によりハイを出力する。The comparison circuit 91b comprises a series circuit of a comparator 91c and resistors R92 and R93 and a series circuit of resistors R94 and R95. The series circuit of the resistors R92 and R93 divides the input voltage of the low-pass filter 91a and inputs it to the + input terminal of the comparator 91c. When the input voltage becomes lower than the set value Vs1 set by the resistors R94 and R95. A low is output, and when it is high, a high is output by the pull-up resistor R13.
【０００９】この設定値Ｖs1は、電流検知抵抗５に流れ
る電流が電流設定値Ｉs1になったときの電圧値である。
電流設定値Ｉs1は、ここでは電動機４の出力軸に過大な
トルクがかからないような電流値になっている。また、
過電流検知回路９１にコンパレータ９１ｃを設けたこと
により、設定値Ｖs1を検知してから制御手段６がインバ
ータ回路３を停止するまでの時間が１０〜５０μｓ程な
ので、電動機４の出力軸に過大なトルクが殆どかから
ず、出力軸の破損を防止できる。The set value Vs1 is a voltage value when the current flowing through the current detection resistor 5 reaches the current set value Is1.
The current set value Is1 is a current value that does not apply excessive torque to the output shaft of the motor 4 here. Also,
By providing the comparator 91c in the overcurrent detection circuit 91, the time from when the set value Vs1 is detected to when the control means 6 stops the inverter circuit 3 is about 10 to 50 μs. Little torque is applied, and damage to the output shaft can be prevented.
【００１０】電流検知回路９２は、ローパスフィルタ９
２ａと増幅回路９２ｂとピークホールド回路９２ｃによ
り構成し、電流制御手段９に電流検知抵抗５に流れる電
流のピーク値に応じた電圧を出力している。ローパスフ
ィルタ９２ａは抵抗Ｒ９６とコンデンサＣ９２により構
成し、ローパスフィルタ９１ａと同様に、パワースイッ
チング手段のオンオフ時に発生するサージ電圧やノイズ
を除去している。The current detection circuit 92 includes a low-pass filter 9
2a, an amplifier circuit 92b and a peak hold circuit 92c, and outputs to the current control means 9 a voltage corresponding to the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5. The low-pass filter 92a includes a resistor R96 and a capacitor C92, and removes surge voltage and noise generated when the power switching unit is turned on and off, similarly to the low-pass filter 91a.
【００１１】増幅回路９２ｂは、オペアンプ９２ｄと抵
抗Ｒ９７、Ｒ９８により構成し、ローパスフィルタ９２
ａの出力電圧を反転増幅している。このとき、オペアン
プ９２ｄはローパスフィルタ９２ａより出力される高周
波電圧波形を増幅するために高速のオペアンプを使用し
ている。なお、この周波数は制御手段６がパワースイッ
チング手段３ａ〜３ｆを所定周波数でオンオフするとき
の周波数である。The amplifier circuit 92b includes an operational amplifier 92d and resistors R97 and R98.
The output voltage of a is inverted and amplified. At this time, the operational amplifier 92d uses a high-speed operational amplifier to amplify the high-frequency voltage waveform output from the low-pass filter 92a. This frequency is a frequency when the control means 6 turns on and off the power switching means 3a to 3f at a predetermined frequency.
【００１２】ピークホールド回路９２ｃは、ダイオード
Ｄ１、コンデンサＣ９３、放電抵抗Ｒ９９により構成
し、増幅回路９２ｂの出力電圧のピーク値を保持し、電
流制御手段９に出力している。なお、この出力電圧はダ
イオードＤ１の順方向電圧分降下している。このとき、
ピークホールド回路９２ｃにより出力される電圧は、電
流検知抵抗５に流れる電流つまり電動機４の出力トルク
に殆ど比例した値である。The peak hold circuit 92c is composed of a diode D1, a capacitor C93, and a discharge resistor R99. The peak hold circuit 92c holds the peak value of the output voltage of the amplifier circuit 92b and outputs it to the current control means 9. This output voltage drops by the forward voltage of the diode D1. At this time,
The voltage output by the peak hold circuit 92c is a value almost proportional to the current flowing through the current detection resistor 5, that is, the output torque of the electric motor 4.
【００１３】電流制御手段９は、マイクロコンピュータ
で構成しており、マイクロコンピュータ内で予め設定さ
れた設定値Ｖs2とピークホールド回路９２ｃの出力電圧
を比較し、ピークホールド回路９２ｃの出力電圧が設定
値Ｖs2になるようにパワースイッチング手段３ａ〜３ｆ
の導通比を設定し、この設定値を制御手段６に出力す
る。すると制御手段６はパワースイッチング手段３ａ〜
３ｆを設定された導通比でオンオフ制御する。The current control means 9 is constituted by a microcomputer, and compares a preset value Vs2 set in the microcomputer with the output voltage of the peak hold circuit 92c, and determines whether the output voltage of the peak hold circuit 92c is equal to the set value. Vs2 so that the power switching means 3a to 3f
And outputs the set value to the control means 6. Then, the control means 6 controls the power switching means 3a to
3f is turned on / off at the set conduction ratio.
【００１４】このとき、電流検知抵抗５に流れる電流は
電流設定値Ｉs1に対し十分に低い値となっており、過電
流検知回路９１はハイを制御手段６に出力している。こ
こで、ピークホールド回路９２ｃが電流検知抵抗５に流
れる電流のピーク値に相当する電圧値を保持するので、
マイクロコンピュータはパワースイッチング手段３ａ〜
３ｆのスイッチングタイミングに同期せずに電動機４の
３相巻線に流れる電流のピーク値を検知できる。At this time, the current flowing through the current detection resistor 5 is sufficiently lower than the current set value Is1, and the overcurrent detection circuit 91 outputs high to the control means 6. Here, since the peak hold circuit 92c holds the voltage value corresponding to the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5,
The microcomputer has power switching means 3a to
The peak value of the current flowing through the three-phase winding of the electric motor 4 can be detected without being synchronized with the switching timing 3f.
【００１５】以上のように図９のインバータ装置は、電
動機４を回転駆動するものであり、電動機４の回転制御
はインバータ回路３と制御手段６と電流制御手段９によ
り行われる。ここで、電流制御手段９は電動機４の３相
巻線に流れる電流を一定に抑えるため、電流検知回路９
２の出力電圧が設定値Ｖs2になるようにパワースイッチ
ング手段３ａ〜３ｆの導通比を制御している。As described above, the inverter apparatus shown in FIG. 9 drives the electric motor 4 to rotate. The rotation of the electric motor 4 is controlled by the inverter circuit 3, the control means 6, and the current control means 9. Here, the current control means 9 controls the current flowing through the three-phase winding of the
2 is controlled so that the output voltage of the power switching unit 2 becomes the set value Vs2.
【００１６】しかしながら、例えば電動機４の出力軸が
固定され、インバータ回路３が電動機４を駆動しようと
しても、電流制御手段９によるパワースイッチング手段
３ａ〜３ｆの導通比の制御速度よりも速く電動機４の３
相巻線に流れる電流が上昇し、電流経路に過電流が流
れ、電動機４の出力軸にかかるトルクが過大になった
り、パワースイッチング手段３ａ〜３ｆの電流定格を越
えたりすることになる。そこで、過電流検知回路９１が
この過電流を検知し、制御手段６がインバータ回路３を
停止することでこの過電流を防止している。However, for example, even if the output shaft of the motor 4 is fixed and the inverter circuit 3 tries to drive the motor 4, the speed of the motor 4 is faster than the control speed of the conduction ratio of the power switching means 3a to 3f by the current control means 9. 3
The current flowing through the phase winding increases, an overcurrent flows in the current path, and the torque applied to the output shaft of the motor 4 becomes excessive or exceeds the current rating of the power switching means 3a to 3f. Therefore, the overcurrent detection circuit 91 detects the overcurrent, and the control means 6 stops the inverter circuit 3 to prevent the overcurrent.
【００１７】つまり、電動機４のロック状態などの要因
により電動機４の３相巻線やインバータ回路３に過電流
が流れた場合は、過電流検知回路９１が検知し、その結
果を制御手段６に出力し、制御手段６が過電流検知回路
９１の出力信号を受けるとすぐにインバータ回路３を停
止することにより過電流を防止するものであった。That is, when an overcurrent flows through the three-phase winding of the motor 4 or the inverter circuit 3 due to factors such as a locked state of the motor 4, the overcurrent detection circuit 91 detects the overcurrent and the result is sent to the control means 6. When the control means 6 receives the output signal of the overcurrent detection circuit 91, the inverter circuit 3 is stopped immediately to prevent the overcurrent.
【００１８】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インバータ装置においては、過電流検知回路９１が故障
すると、電動機４のロック状態により電動機４の３相巻
線やインバータ回路３を構成するパワースイッチング手
段３ａ〜３ｆに過電流が流れても、電流検知回路９２と
電流制御手段９によりパワースイッチング手段３ａ〜３
ｆの導通比を制御し、最終的にインバータ回路３を停止
するのに時間がかかり、過電流が長時間流れることによ
り、電動機４を焼損したり、その他の電子部品を破損す
るという問題を有していた。However, in the conventional inverter device, when the overcurrent detection circuit 91 fails, the power switching means constituting the three-phase winding of the motor 4 and the inverter circuit 3 according to the locked state of the motor 4. Even if an overcurrent flows through 3a to 3f, the power detection means 92 and the current control means 9 control the power switching means 3a to 3f.
It takes a long time to control the conduction ratio of f and finally stop the inverter circuit 3, and there is a problem that the overcurrent flows for a long time, thereby burning the motor 4 or damaging other electronic components. Was.
【００１９】また、過電流検知回路９１の構成も、検知
精度が悪く、部品の電流定格に対し検知電流の設定値を
十分に低くする必要があり、電動機４の利用トルクの範
囲を小さくし、インバータ装置３の性能を低下させると
いう問題を有していた。The configuration of the overcurrent detection circuit 91 also has a poor detection accuracy, and requires that the set value of the detection current be sufficiently lower than the current rating of the component. There is a problem that the performance of the inverter device 3 is reduced.
【００２０】また、電流検知回路９２の構成も、電流検
知抵抗５に流れる高周波電流波形を増幅する必要があ
り、高周波波形を増幅するために高速のオペアンプなど
使うなどして高価になるという問題を有していた。Further, the configuration of the current detection circuit 92 also needs to amplify the high-frequency current waveform flowing through the current detection resistor 5, and it is expensive because a high-speed operational amplifier is used to amplify the high-frequency waveform. Had.
【００２１】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、過電流検知回路が故障した場合においても、電動機
の３相巻線やインバータ回路に過電流が流れるのを防止
することを第１の目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. A first object of the present invention is to prevent an overcurrent from flowing through a three-phase winding of an electric motor and an inverter circuit even when an overcurrent detection circuit breaks down. The purpose is.
【００２２】また、精度調整のいらない検知精度の高い
過電流検知回路を提供することを第２の目的としてい
る。It is a second object of the present invention to provide an overcurrent detection circuit with high detection accuracy that does not require adjustment of accuracy.
【００２３】また、安価でかつ確実に電流検知抵抗に流
れる電流のピーク値を検知できる電流検知回路を提供す
ることを第３の目的としている。It is a third object of the present invention to provide a current detection circuit which is inexpensive and can reliably detect the peak value of the current flowing through the current detection resistor.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するために、交流電源に接続した整流回路の直流
電力をインバータ回路を構成するパワースイッチング手
段を制御手段によりオンオフ制御し交流電力に変換して
電動機を駆動し、整流回路とインバータ回路の間に接続
した電流検知抵抗に流れる電流を第１の過電流検知回路
と電流検知回路により検知し、電流検知回路の出力に応
じて、電流制御手段によりパワースイッチング手段を導
通比を制御する。電流検知回路の出力に第２の過電流検
知回路を接続し、制御手段は、第１の過電流検知回路、
第２の過電流検知回路のいずれかの出力を受けてパワー
スイッチング手段をオフするように構成したものであ
る。According to the present invention, in order to achieve the first object, the DC power of a rectifier circuit connected to an AC power supply is controlled by turning on / off a power switching means constituting an inverter circuit by a control means. The first overcurrent detection circuit and the current detection circuit detect the current flowing through the current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit by converting the current into electric power and driving the motor, and according to the output of the current detection circuit And controlling the conduction ratio of the power switching means by the current control means. A second overcurrent detection circuit is connected to an output of the current detection circuit, and the control means includes a first overcurrent detection circuit,
The power switching means is turned off in response to any output of the second overcurrent detection circuit.
【００２５】これにより、第１の過電流検知回路と第２
の過電流検知回路のいずれか一方が故障しても、確実に
過電流を検知することができ、電動機の３相巻線やイン
バータ回路に過電流が流れるのを防止することができ
る。Thus, the first overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit
Even if one of the overcurrent detection circuits fails, the overcurrent can be reliably detected, and the overcurrent can be prevented from flowing through the three-phase winding of the motor or the inverter circuit.
【００２６】また、上記第２の目的を達成するために、
交流電源に接続した整流回路の直流電力をインバータ回
路を構成するパワースイッチング手段を制御手段により
オンオフ制御し交流電力に変換して電動機を駆動し、整
流回路とインバータ回路の間に接続した電流検知抵抗に
流れる電流を過電流検知回路により検知する。過電流検
知回路は、電流検知抵抗と整流回路の接続点の電位を入
力する抵抗回路と、抵抗回路の出力電圧の正負を判定す
る比較回路を有し、抵抗回路は少なくとも２つの抵抗に
より直列回路を構成し、その接続点の電圧を比較回路に
出力し、制御手段は、比較回路の出力を受けてパワース
イッチング手段をオフするように構成したものである。In order to achieve the second object,
A current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit by controlling on / off of the DC power of the rectifier circuit connected to the AC power supply to control the power switching means constituting the inverter circuit, converting the power into AC power, and driving the motor. Is detected by an overcurrent detection circuit. The overcurrent detection circuit has a resistance circuit that inputs a potential at a connection point between the current detection resistor and the rectifier circuit, and a comparison circuit that determines whether the output voltage of the resistance circuit is positive or negative. The resistance circuit is a series circuit formed by at least two resistors. And outputs the voltage at the connection point to the comparison circuit, and the control means receives the output of the comparison circuit and turns off the power switching means.
【００２７】これにより、過電流の検知ばらつきの要因
となる構成素子の数を少なくすることができ、検知精度
の高い調整のいらない過電流検知回路を実現することが
できる。This makes it possible to reduce the number of constituent elements that cause the variation in detection of overcurrent, and to realize an overcurrent detection circuit with high detection accuracy and no adjustment.
【００２８】また、上記第３の目的を達成するために、
交流電源に接続した整流回路の直流電力をインバータ回
路を構成するパワースイッチング手段を制御手段により
オンオフ制御し交流電力に変換して電動機を駆動し、整
流回路とインバータ回路の間に接続した電流検知抵抗に
流れる電流を電流検知回路により検知し、電流検知回路
の出力を受けて電流制御手段によりパワースイッチング
手段の導通比を制御する。電流検知回路は、電流検知抵
抗に流れる電流のピーク値を検知するピークホールド回
路とピークホールド回路の出力を増幅する増幅回路を有
するものである。In order to achieve the third object,
A current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit by controlling on / off of the DC power of the rectifier circuit connected to the AC power supply to control the power switching means constituting the inverter circuit, converting the power into AC power, and driving the motor. The current flowing through the current detection circuit is detected by the current detection circuit, and the output of the current detection circuit is received, and the current control means controls the conduction ratio of the power switching means. The current detection circuit has a peak hold circuit for detecting a peak value of a current flowing through the current detection resistor, and an amplifier circuit for amplifying an output of the peak hold circuit.
【００２９】これにより、確実に電流検知抵抗を流れる
電流のピーク値を検知できる安価な電流検知回路を実現
することができる。Thus, it is possible to realize an inexpensive current detection circuit capable of reliably detecting the peak value of the current flowing through the current detection resistor.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載した発明
は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、
前記整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバー
タ回路と、前記インバータ回路により駆動される電動機
と、前記インバータ回路を構成するパワースイッチング
手段をオンオフ制御する制御手段と、前記整流回路と前
記インバータ回路の間に接続した電流検知抵抗と、前記
電流検知抵抗に流れる電流を検知する第１の過電流検知
回路と電流検知回路と、前記電流検知回路の出力に応じ
て前記パワースイッチング手段を導通比を制御する電流
制御手段と、前記電流検知回路の出力に接続した第２の
過電流検知回路とを備え、前記制御手段は、前記第１の
過電流検知回路、前記第２の過電流検知回路のいずれか
の出力を受けて前記パワースイッチング手段をオフする
ように構成したものであり、第１の過電流検知回路と第
２の過電流検知回路のいずれか一方が故障しても、確実
に過電流を検知することができ、電動機の３相巻線やイ
ンバータ回路に過電流が流れるのを防止することができ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention comprises an AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply,
An inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, a control means for controlling on / off of a power switching means constituting the inverter circuit, the rectifier circuit and the inverter circuit A first overcurrent detection circuit and a current detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor, and a conduction ratio of the power switching unit according to an output of the current detection circuit. And a second overcurrent detection circuit connected to an output of the current detection circuit, wherein the control means controls the first overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit. The power switching means is turned off in response to one of the outputs, and the first overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit are turned off. Also failed either one of, it is possible to reliably detect an overcurrent, it is possible to prevent the overcurrent from flowing to the three-phase winding and the inverter circuit of the motor.
【００３１】請求項２に記載した発明は、交流電源と、
前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直
流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記イ
ンバータ回路により駆動される電動機と、前記インバー
タ回路を構成するパワースイッチング手段をオンオフ制
御する制御手段と、前記整流回路と前記インバータ回路
の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流
れる電流を検知する過電流検知回路とを備え、前記過電
流検知回路は、前記電流検知抵抗と前記整流回路の接続
点の電位を入力する抵抗回路と、前記抵抗回路の出力電
圧の正負を判定する比較回路を有し、前記抵抗回路は少
なくとも２つの抵抗により直列回路を構成し、その接続
点の電圧を比較回路に出力し、前記制御手段は前記比較
回路の出力を受けて前記パワースイッチング手段をオフ
するように構成したものであり、過電流の検知ばらつき
の要因となる構成素子の数を少なくすることができ、検
知精度の高い調整のいらない過電流検知回路を実現する
ことができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided an AC power supply,
A rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, and control for turning on / off a power switching unit constituting the inverter circuit Means, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, and an overcurrent detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor, wherein the overcurrent detection circuit comprises: A resistor circuit that inputs a potential at a connection point of the rectifier circuit; and a comparison circuit that determines whether the output voltage of the resistor circuit is positive or negative. The resistance circuit forms a series circuit with at least two resistors, and has a connection point. The control means is configured to receive the output of the comparison circuit and to turn off the power switching means. Are those, it is possible to reduce the number of components, which causes the sensing variations in the overcurrent, it is possible to realize an overcurrent detection circuit which does not need a high detection accuracy adjustment.
【００３２】請求項３に記載した発明は、交流電源と、
前記交流電源に接続した整流回路と、前記整流回路の直
流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記イ
ンバータ回路により駆動される電動機と、前記インバー
タ回路を構成するパワースイッチング手段をオンオフ制
御する制御手段と、前記整流回路と前記インバータ回路
の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流検知抵抗に流
れる電流を検知する電流検知回路と、前記電流検知回路
の出力を受けて前記パワースイッチング手段の導通比を
制御する電流制御手段とを備え、前記電流検知回路は、
前記電流検知抵抗に流れる電流のピーク値を検知するピ
ークホールド回路と前記ピークホールド回路の出力を増
幅する増幅回路を有するものであり、確実に電流検知抵
抗を流れる電流のピーク値を検知できる安価な電流検知
回路を実現することができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided an AC power supply,
A rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, and control for turning on / off a power switching unit constituting the inverter circuit Means, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, a current detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor, and conduction of the power switching means upon receiving an output of the current detection circuit. Current control means for controlling the ratio, the current detection circuit,
It has a peak hold circuit that detects the peak value of the current flowing through the current detection resistor and an amplifier circuit that amplifies the output of the peak hold circuit, and is inexpensive that can reliably detect the peak value of the current flowing through the current detection resistor. A current detection circuit can be realized.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同
一符号を付して説明を省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００３４】（実施例１）図１に示すように、整流回路
２はダイオードブリッジ２ａと２つのコンデンサ２ｂ、
２ｃの直列回路により倍電圧整流回路の構成をしている
が、特にこの構成に限定するものではなく、ダイオード
ブリッジと１つのコンデンサにより全波整流回路の構成
にしてもよい。(Embodiment 1) As shown in FIG. 1, a rectifier circuit 2 includes a diode bridge 2a and two capacitors 2b,
Although the voltage doubler rectifier circuit is configured by the series circuit 2c, the present invention is not particularly limited to this configuration. A full-wave rectifier circuit may be configured by a diode bridge and one capacitor.
【００３５】インバータ回路３は６つのパワースイッチ
ング手段３ａ〜３ｆにより３相６石の構成をし、パワー
スイッチング手段３ａ〜３ｆは高周波スイッチングと大
電流容量に対応できるＩＧＢＴと逆接続ダイオードの並
列回路で構成しているが、特にこれに限定するものでは
なくサイリスタやＭＯＳＦＥＴなどを用いてもよい。ま
た、インバータ回路３の構成についても３相６石に限定
するものではなく、３相３石などでもよい。The inverter circuit 3 has a three-phase, six-stage configuration with six power switching means 3a to 3f. The power switching means 3a to 3f are a parallel circuit of an IGBT and a reverse-connected diode capable of supporting high-frequency switching and large current capacity. Although it is configured, it is not particularly limited to this, and a thyristor, a MOSFET, or the like may be used. Also, the configuration of the inverter circuit 3 is not limited to three-phase six stones, but may be three-phase three stones.
【００３６】電動機４は、回転子に永久磁石を有する直
流ブラシレスモータの構成にすることで高効率化を実現
しているが、特にこれに限定するものではなく、低コス
ト化のために誘導電動機などでもよい。The motor 4 has a DC brushless motor having a permanent magnet in the rotor to achieve high efficiency. However, the present invention is not particularly limited to this. And so on.
【００３７】電流検知抵抗５は大電流が流れたときも断
線しないように高ワット、低抵抗値の抵抗を用いてお
り、インバータ回路３側の接続点をグランド接地すると
ともに整流回路２側の接続点の電位を第１の過電流検知
回路７と電流検知回路８に入力している。ここで、電流
検知抵抗５に流れる電流は、図２、図３を用いて後述す
るが、電動機４の３相巻線に流れる電流に相当するの
で、この電流を検知することで電動機４の出力トルクや
過電流を検知できる。The current detection resistor 5 uses a high wattage, low resistance value resistor so as not to be disconnected even when a large current flows. The connection point on the inverter circuit 3 side is grounded and the connection on the rectification circuit 2 side is connected. The potential at the point is input to the first overcurrent detection circuit 7 and the current detection circuit 8. Here, although the current flowing through the current detecting resistor 5 will be described later with reference to FIGS. 2 and 3, it corresponds to the current flowing through the three-phase winding of the electric motor 4. It can detect torque and overcurrent.
【００３８】第１の過電流検知回路７は、ローパスフィ
ルタ７ａと比較回路７ｂにより構成しており、電流検知
抵抗５に流れる電流が電流設定値Ｉs1を越えるとローを
出力し、電流設定値Ｉs1より小さいとプルアップ抵抗Ｒ
１３によりハイを出力する。ローパスフィルタ７ａは抵
抗Ｒ１とコンデンサＣ１により構成し、パワースイッチ
ング手段３ａ〜３ｆがオンオフする際に発生するサージ
電流が電流検知抵抗５に流れることで生じるサージ電圧
やノイズを除去する。The first overcurrent detection circuit 7 comprises a low-pass filter 7a and a comparison circuit 7b. When the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the current set value Is1, a low is output, and the current set value Is1 is output. If smaller, pull-up resistance R
13 outputs high. The low-pass filter 7a includes a resistor R1 and a capacitor C1, and removes a surge voltage or noise generated when a surge current generated when the power switching means 3a to 3f is turned on / off flows through the current detection resistor 5.
【００３９】比較回路７ｂはコンパレータ７ｃと抵抗Ｒ
２、Ｒ３の直列回路と抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列回路により
構成している。抵抗Ｒ２、Ｒ３の直列回路はローパスフ
ィルタ７ａの入力電圧を分圧してコンパレータ７ｃの＋
入力端子に入力し、コンパレータ７ｃはこの入力電圧
が、抵抗Ｒ４、Ｒ５により設定された設定値Ｖs1より低
くなるとローを出力し、高いときはプルアップ抵抗Ｒ１
３によりハイを出力する。The comparison circuit 7b comprises a comparator 7c and a resistor R
2, a series circuit of R3 and a series circuit of resistors R4 and R5. The series circuit of the resistors R2 and R3 divides the input voltage of the low-pass filter 7a to generate a positive voltage of the comparator 7c.
When the input voltage is lower than the set value Vs1 set by the resistors R4 and R5, the comparator 7c outputs low, and when the input voltage is higher, the pull-up resistor R1
3 outputs high.
【００４０】この設定値Ｖs1は電流検知抵抗５に流れる
電流が電流設定値Ｉs1になったときの電圧値である。電
流設定値Ｉs1は、本実施例においては、電動機４の出力
軸にかかるトルクが出力軸の最大定格を越えないような
値に設定され、電動機４の出力軸に過大なトルクがかか
ることを防止している。The set value Vs1 is a voltage value when the current flowing through the current detection resistor 5 reaches the current set value Is1. In this embodiment, the current set value Is1 is set to a value such that the torque applied to the output shaft of the motor 4 does not exceed the maximum rating of the output shaft, thereby preventing excessive torque from being applied to the output shaft of the motor 4. are doing.
【００４１】また、第１の過電流検知回路７にコンパレ
ータ７ｃを設けたことにより、設定値Ｖs1を検知してか
ら制御手段１１がインバータ回路３を停止するまでの時
間が１０〜５０μｓ程度なので、電動機４の出力軸に過
大なトルクが殆どかからず、出力軸の破損を防止でき
る。Since the comparator 7c is provided in the first overcurrent detection circuit 7, the time from when the set value Vs1 is detected to when the control means 11 stops the inverter circuit 3 is about 10 to 50 μs. Excessive torque is hardly applied to the output shaft of the electric motor 4, and damage to the output shaft can be prevented.
【００４２】ただし、電流設定値Ｉs1はこれに限定する
ものではなく、例えば、本実施例のように、電動機４が
永久磁石を有する場合には、永久磁石に過大な逆起磁力
を与えると、永久磁石の磁力が弱くなる減磁という問題
があるが、減磁が生じる逆起磁力を供給する電流になら
ないように、電流設定値Ｉs1を決めても構わない。However, the current set value Is1 is not limited to this. For example, when the electric motor 4 has a permanent magnet as in the present embodiment, if an excessive counter magnetomotive force is applied to the permanent magnet, Although there is a problem of demagnetization in which the magnetic force of the permanent magnet is weakened, the current set value Is1 may be determined so as not to supply a current that supplies a counter-electromotive force that causes demagnetization.
【００４３】電流検知回路８は、ローパスフィルタ８ａ
と第１のピークホールド回路８ｂと増幅回路８ｃと第２
のピークホールド回路８ｄにより構成し、電流制御手段
９と第２の過電流検知回路１０に電流検知抵抗５に流れ
る電流のピーク値に応じた電圧を出力している。The current detection circuit 8 includes a low-pass filter 8a
, The first peak hold circuit 8b, the amplifier circuit 8c, and the second
, And outputs a voltage corresponding to the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5 to the current control means 9 and the second overcurrent detection circuit 10.
【００４４】ローパスフィルタ８ａは、抵抗Ｒ６とコン
デンサＣ２により構成し、ローパスフィルタ７ａと同様
に、パワースイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフ時に
発生するサージ電圧やノイズを除去している。第１のピ
ークホールド回路８ｂは、充電抵抗Ｒ１４とダイオード
Ｄ１とコンデンサＣ３で構成し、ローパスフィルタ８ａ
の出力電圧、すなわち電流検知抵抗５の出力電圧のピー
ク値を検知し、増幅回路８ｃに出力している。なお、こ
の出力電圧はダイオードＤ１の順方向電圧分大きくなっ
ている。The low-pass filter 8a includes a resistor R6 and a capacitor C2, and removes surge voltage and noise generated when the power switching means 3a to 3f are turned on and off, similarly to the low-pass filter 7a. The first peak hold circuit 8b includes a charging resistor R14, a diode D1, and a capacitor C3.
, That is, the peak value of the output voltage of the current detection resistor 5, and outputs it to the amplifier circuit 8c. This output voltage is increased by the forward voltage of the diode D1.
【００４５】本実施例では、充電抵抗Ｒ１４とコンデン
サＣ３による時定数を小さくすることで、ローパスフィ
ルタ８ａの出力電圧の高周波成分のピーク値を検知する
ようにしているが、時定数を大きくしてローパスフィル
タ８ａの出力電圧の低周波成分のピーク値を検知するよ
うにしてもよい。この場合は、後述する第２のピークホ
ールド回路８ｄが必要なくなる。In this embodiment, the peak value of the high-frequency component of the output voltage of the low-pass filter 8a is detected by reducing the time constant of the charging resistor R14 and the capacitor C3. The peak value of the low-frequency component of the output voltage of the low-pass filter 8a may be detected. In this case, a second peak hold circuit 8d described later is not required.
【００４６】増幅回路８ｃは、オペアンプ８ｅと抵抗Ｒ
７、Ｒ８と抵抗Ｒ１５、ダイオードＤ２の直列回路によ
り構成し、第１のピークホールド回路８ｂの出力電圧か
らダイオードＤ２の順方向電圧を除いた電圧を反転増幅
している。第２のピークホールド回路８ｄはダイオード
Ｄ３、コンデンサＣ４、放電抵抗Ｒ９により構成し、増
幅回路８ｃの出力電圧のピーク値を保持し、電流制御手
段９と第２の過電流検知回路１０に出力している。The amplifier circuit 8c includes an operational amplifier 8e and a resistor R
7, a series circuit of R8, a resistor R15, and a diode D2, and inverts and amplifies a voltage obtained by removing a forward voltage of the diode D2 from an output voltage of the first peak hold circuit 8b. The second peak hold circuit 8d includes a diode D3, a capacitor C4, and a discharge resistor R9. The second peak hold circuit 8d holds the peak value of the output voltage of the amplifier circuit 8c, and outputs the output voltage to the current control means 9 and the second overcurrent detection circuit 10. ing.
【００４７】このときのコンデンサＣ４、放電抵抗Ｒ９
の時定数は大きくしてあり、低周波波形においてもピー
ク値を保持できるものになっている。また、第２のピー
クホールド回路８ｄの出力電圧はダイオードＤ３の順方
向電圧分小さくなっている。At this time, the capacitor C4 and the discharge resistor R9
Is set to be large so that the peak value can be held even in a low-frequency waveform. The output voltage of the second peak hold circuit 8d is reduced by the forward voltage of the diode D3.
【００４８】第１のピークホールド回路８ｂを設けるこ
とにより、増幅回路８ｃが高周波波形を増幅する必要が
なくなるので、オペアンプ８ｃを低速の安価なものにす
ることができる。また、ダイオードＤ１〜Ｄ３の順方向
電圧は温度特性を有するものであるが、互いの順方向電
圧を打ち消しあう構成にしているので、温度特性の安定
した電流検知回路を実現している。The provision of the first peak hold circuit 8b eliminates the need for the amplifier circuit 8c to amplify the high-frequency waveform, so that the operational amplifier 8c can be made slow and inexpensive. The forward voltages of the diodes D1 to D3 have temperature characteristics. However, since the forward voltages of the diodes D1 to D3 cancel each other, a current detection circuit with stable temperature characteristics is realized.
【００４９】第２のピークホールド回路８ｄの出力電圧
は、図２、図３で後述するが、電流検知抵抗５に流れる
電流、すなわち電動機４の出力トルクに殆ど比例した値
であり、電動機４のトルク制御を可能にしている。The output voltage of the second peak hold circuit 8d, which will be described later with reference to FIGS. 2 and 3, is a value almost proportional to the current flowing through the current detecting resistor 5, that is, the output torque of the motor 4. Enables torque control.
【００５０】以上のように、電流検知抵抗５の出力電圧
の高周波成分のピーク値を検知する第１のピークホール
ド回路８ｂを設けることにより、高周波電圧波形を低周
波電圧波形に変換するので、増幅回路８ｃの高周波特性
が悪くても確実に電流検知抵抗５に流れる電流のピーク
値を増幅することができる安価な電流検知回路を実現で
きる。なお、この電流検知回路８は本発明の請求項３の
実施例を示している。As described above, by providing the first peak hold circuit 8b for detecting the peak value of the high-frequency component of the output voltage of the current detection resistor 5, the high-frequency voltage waveform is converted to the low-frequency voltage waveform. Even if the high frequency characteristic of the circuit 8c is poor, an inexpensive current detection circuit that can reliably amplify the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5 can be realized. This current detection circuit 8 is an embodiment of the third aspect of the present invention.
【００５１】電流制御手段９は、マイクロコンピュータ
で構成しており、マイクロコンピュータ内で予め設定さ
れた設定値Ｖs2と第２のピークホールド回路８ｄの出力
電圧を比較し、第２のピークホールド回路８ｄの出力電
圧が設定値Ｖs2になるようにパワースイッチング手段３
ａ〜３ｆの導通比を設定し、この設定値を制御手段１１
に出力する。The current control means 9 is constituted by a microcomputer, compares a preset value Vs2 set in the microcomputer with the output voltage of the second peak hold circuit 8d, and outputs the second peak hold circuit 8d Power switching means 3 so that the output voltage of
a to 3f are set, and this set value is set to the control unit 11.
Output to
【００５２】すると制御手段１１は、パワースイッチン
グ手段３ａ〜３ｆを設定された導通比でオンオフ制御す
る。このとき、電流検知抵抗５に流れる電流は電流設定
値Ｉs1に対し十分に低い値となっており、第１の過電流
検知回路７はハイを制御手段１１に出力している。ここ
で、第２のピークホールド回路８ｄが電流検知抵抗５に
流れる電流のピーク値に相当する電圧値を保持するの
で、電流制御手段９はパワースイッチング手段３ａ〜３
ｆのスイッチングタイミングに同期せずに電動機４の３
相巻線に流れる電流のピーク値を検知できる。Then, the control means 11 controls on / off of the power switching means 3a to 3f at the set duty ratio. At this time, the current flowing through the current detection resistor 5 is sufficiently lower than the current set value Is1, and the first overcurrent detection circuit 7 outputs high to the control means 11. Here, since the second peak hold circuit 8d holds a voltage value corresponding to the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5, the current control means 9 performs power switching means 3a to 3
f of the motor 4 without synchronizing with the switching timing
The peak value of the current flowing through the phase winding can be detected.
【００５３】第２の過電流検知回路１０は、オペアンプ
１０ａと２つの抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の直列回路と、抵抗
Ｒ１２を介してオペアンプ１０ａの出力を受けてオンオ
フ動作するＮＰＮトランジスタ１０ｂで構成し、電流検
知抵抗５に流れる電流が電流設定値Ｉs3になり電流検知
回路８の出力電圧が設定値Ｖs3を越えると、制御手段１
１にローを出力し、電流検知抵抗５に流れる電流が設定
値Ｖs3より小さいとプルアップ抵抗Ｒ１３によりハイを
出力するようにしている。The second overcurrent detecting circuit 10 comprises a series circuit of an operational amplifier 10a and two resistors R10 and R11, and an NPN transistor 10b which receives an output of the operational amplifier 10a via a resistor R12 and performs on / off operation. When the current flowing through the detection resistor 5 reaches the current set value Is3 and the output voltage of the current detection circuit 8 exceeds the set value Vs3, the control means 1
1 is output low, and when the current flowing through the current detection resistor 5 is smaller than the set value Vs3, a high is output by the pull-up resistor R13.
【００５４】本実施例では、電流設定値Ｉs3は第１の過
電流検知回路７の電流設定値Ｉs1と同じか、それよりも
若干高めの電流値になるように設定されている。なお、
第１の過電流検知回路７が正常に動作している場合は、
第１の過電流検知回路７がコンパレータ７で構成され、
かつ第２の過電流検知回路１０がオペアンプ１０で構成
されていることから、電流設定値が同じであってもコン
パレータ７ｃの動作の方が速いので第１の過電流検知回
路７が先に動作する。In this embodiment, the current set value Is3 is set to be equal to or slightly higher than the current set value Is1 of the first overcurrent detection circuit 7. In addition,
When the first overcurrent detection circuit 7 is operating normally,
The first overcurrent detection circuit 7 includes a comparator 7,
In addition, since the second overcurrent detection circuit 10 is composed of the operational amplifier 10, even if the current set value is the same, the operation of the comparator 7c is faster, so that the first overcurrent detection circuit 7 operates first. I do.
【００５５】しかしながら、第１の過電流検知回路７が
故障した場合は、第２の過電流検知回路１０が電流検知
抵抗５に流れる電流を検知して、インバータ回路３の動
作を停止することができる。また、第１の過電流検知回
路７と第２の過電流検知回路１０の論理は同じであるの
で、制御手段１１の入力端子を１つにすることができ
る。However, when the first overcurrent detection circuit 7 fails, the second overcurrent detection circuit 10 detects the current flowing through the current detection resistor 5 and stops the operation of the inverter circuit 3. it can. Further, since the logic of the first overcurrent detection circuit 7 is the same as that of the second overcurrent detection circuit 10, the number of input terminals of the control means 11 can be reduced to one.
【００５６】なお、本実施例においては、第１の過電流
検知回路７と第２の過電流検知回路１０の検知する電流
値が殆ど同じになるようにしているが、特に限定するも
のではなく、過電流保護の対象となる部品の電流定格に
応じて、それぞれ別の検知電流値を設定してもよい。In this embodiment, the current values detected by the first overcurrent detection circuit 7 and the second overcurrent detection circuit 10 are almost the same, but the present invention is not limited to this. Alternatively, different detection current values may be set according to the current ratings of the components to be overcurrent protected.
【００５７】図２は、図１において、直流ブラシレスモ
ータで構成した電動機４をインバータ回路３により駆動
しているときの各部の波形を示している。FIG. 2 shows waveforms at various points when the motor 4 constituted by a DC brushless motor is driven by the inverter circuit 3 in FIG.
【００５８】(a)〜(c)は直流ブラシレスモータを構成す
る３つのホールＩＣの出力波形である。ホールＩＣは図
１には図示していないが、直流ブラシレスモータを構成
する回転子と固定子の相対的な位置関係を検知するもの
であり、通常は直流ブラシレスモータの電気角で１２０
度毎に前記固定子に配設していることが多いが、特に限
定するものではない。(A) to (c) are output waveforms of three Hall ICs constituting the DC brushless motor. Although not shown in FIG. 1, the Hall IC detects the relative positional relationship between the rotor and the stator constituting the DC brushless motor.
It is often disposed on the stator every time, but is not particularly limited.
【００５９】(d)はパワースイッチング手段３ａのオン
オフ状態、(e)はパワースイッチング手段３ｂのオンオ
フ状態、(f)はパワースイッチング手段３ｃのオンオフ
状態、(g)はパワースイッチング手段３ｄのオンオフ状
態、(h)はパワースイッチング手段３ｅのオンオフ状
態、(i)はパワースイッチング手段３ｆのオンオフ状態
を示しており、いずれかの２つのパワースイッチング手
段がオン状態の時に電動機４の２つの入力端子間に電圧
が印加され、この電圧と電動機４の回転子の回転による
誘起電圧の差分の電圧により、(j)〜(l)のような相電流
が流れる。(D) is an on / off state of the power switching means 3a, (e) is an on / off state of the power switching means 3b, (f) is an on / off state of the power switching means 3c, and (g) is an on / off state of the power switching means 3d. , (H) shows the on / off state of the power switching means 3e, and (i) shows the on / off state of the power switching means 3f. When one of the two power switching means is in the on state, the voltage between the two input terminals of the electric motor 4 is increased. , And a phase current as shown in (j) to (l) flows due to the difference between the voltage and the induced voltage due to the rotation of the rotor of the electric motor 4.
【００６０】このとき、相電流(j)〜(l)はパワースイッ
チング手段３ａ〜３ｃがオンしたときに流れる電流を正
方向にしている。(m)は、このとき、電流検知抵抗５に
流れる電流であり、インバータ回路３から整流回路２へ
の方向を正としている。(n)は、電流検知回路８の出
力、すなわち第２のピークホールド回路８ｄの出力波形
である。At this time, the phase currents (j) to (l) make the current flowing when the power switching means 3a to 3c are turned on the positive direction. (m) is the current flowing through the current detection resistor 5 at this time, and the direction from the inverter circuit 3 to the rectifier circuit 2 is positive. (n) is the output of the current detection circuit 8, that is, the output waveform of the second peak hold circuit 8d.
【００６１】図２から明かなように、電流検知抵抗５に
流れる電流を検知することで、電動機４の３相巻線の各
相に流れる電流すべてを検知することになり、確実に電
動機４に流れる電流を検知することができる。また、電
流検知抵抗５に流れる電流はパワースイッチング手段３
ａ〜３ｆのいずれかを流れている電流であることから、
インバータ回路３の電流も検知することができる。As is clear from FIG. 2, by detecting the current flowing through the current detection resistor 5, all the current flowing through each phase of the three-phase winding of the motor 4 is detected, and the motor 4 is reliably connected to the motor 4. The flowing current can be detected. The current flowing through the current detection resistor 5 is supplied to the power switching unit 3.
a to 3f,
The current of the inverter circuit 3 can also be detected.
【００６２】図３は、図１に用いた直流ブラシレスモー
タを用いた電動機４の出力トルクと３相巻線を流れる電
流のピーク値の関係を示すグラフである。図３より、電
動機４の出力トルクと３相巻線を流れる電流のピーク値
はほとんど比例関係であることがわかる。したがって、
電流検知回路８が電流検知抵抗５に流れる電流のピーク
値を検知することで、電動機４の出力トルクを検知でき
る。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the output torque of the electric motor 4 using the DC brushless motor used in FIG. 1 and the peak value of the current flowing through the three-phase winding. FIG. 3 shows that the output torque of the electric motor 4 is almost proportional to the peak value of the current flowing through the three-phase winding. Therefore,
The output torque of the electric motor 4 can be detected by the current detection circuit 8 detecting the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5.
【００６３】図４は、本実施例のインバータ装置を備え
た電気洗濯機の構成を示している。水受け槽４１は、内
底部に撹拌翼４２を回転自在に設けた洗濯兼脱水槽４３
を回転自在に設け、サスペンション４４により洗濯機本
体４５に吊り下げている。減速機構４６は、水受け槽４
１の底部に設け、撹拌翼４２および洗濯兼脱水槽４３に
動力を伝達するもので、この減速機構４６の下部に電動
機４を設けている。給水弁４７は洗濯兼脱水槽４３内に
給水するものであり、排水弁４８は洗濯兼脱水槽４３内
の洗濯水などを排水するものである。FIG. 4 shows the configuration of an electric washing machine provided with the inverter device of the present embodiment. The water receiving tank 41 has a washing and dewatering tank 43 in which a stirring blade 42 is rotatably provided on the inner bottom.
Is rotatably provided, and is suspended from a washing machine main body 45 by a suspension 44. The speed reduction mechanism 46 is provided in the water receiving tank 4.
The motor 4 is provided at the bottom of the motor 1 and transmits power to the stirring blade 42 and the washing and dewatering tub 43. The water supply valve 47 supplies water to the washing and dewatering tub 43, and the drainage valve 48 drains washing water and the like in the washing and dehydration tub 43.
【００６４】ここで、減速機構４６は、遊星ギアを有
し、撹拌翼４２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動
機４の出力軸によって駆動し、遊星ギアの回転を撹拌翼
４２に伝達する構成により、１／６に減速するとともに
電動機４の出力トルクを６倍に変換する。脱水などの洗
濯兼脱水槽４３を回転駆動する制御においては、特に図
示してないが、クラッチにより減速機構４６を電動機４
の出力軸より切り離し、洗濯兼脱水槽４３を電動機４の
出力軸で直接回転駆動する。Here, the speed reduction mechanism 46 has a planetary gear, and when the stirring blade 42 is driven to rotate, the sun gear is driven by the output shaft of the electric motor 4 to transmit the rotation of the planetary gear to the stirring blade 42. With this configuration, the speed is reduced to 1/6 and the output torque of the electric motor 4 is converted to 6 times. In the control for rotationally driving the washing and dewatering tub 43 such as dehydration, although not particularly shown, the speed reduction mechanism 46 is connected to the electric motor 4 by a clutch.
And the washing and dewatering tub 43 is directly rotated and driven by the output shaft of the electric motor 4.
【００６５】つぎに、図４に示した電気洗濯機の動作に
ついて説明する。洗濯兼脱水槽４３内に洗濯物と洗剤を
使用者が投入した状態で、運転を開始すると、給水弁４
７を開き、水道水を水受け槽４１内に入れ、水受け槽４
１内の水を所定水位まで上昇させ、撹拌翼４２による洗
浄を行う。この洗浄においては、クラッチにより洗濯兼
脱水槽４３と電動機４の出力軸を切り離すとともに、減
速機構４６と電動機４の出力軸を接続し、電動機４の回
転数を１／６に減速して撹拌翼４２を回転駆動する。こ
のとき、図１における制御手段１１は電動機４が正転、
反転を繰り返すように電動機４を制御する。Next, the operation of the electric washing machine shown in FIG. 4 will be described. When the operation is started in a state where the user puts the laundry and the detergent into the washing / dehydrating tub 43, the water supply valve 4
7 is opened, tap water is poured into the water receiving tank 41, and the water receiving tank 4
The water in 1 is raised to a predetermined water level, and cleaning by the stirring blade 42 is performed. In this washing, the washing and dewatering tub 43 is disconnected from the output shaft of the electric motor 4 by a clutch, the speed reduction mechanism 46 is connected to the output shaft of the electric motor 4, the rotational speed of the electric motor 4 is reduced to 1/6, and the stirring blade is rotated. 42 is driven to rotate. At this time, the control means 11 in FIG.
The motor 4 is controlled so as to repeat the inversion.
【００６６】撹拌翼４２による洗浄が終了すると、排水
弁４８を開き、水受け槽４１内の洗浄液を排水する。そ
の後、電動機４の出力軸と洗濯兼脱水槽４３を直結さ
せ、洗濯兼脱水槽４３を電動機４により直接回転駆動
し、洗濯物に含まれた洗浄液を脱水する。When the cleaning by the stirring blade 42 is completed, the drain valve 48 is opened, and the cleaning liquid in the water receiving tank 41 is drained. Thereafter, the output shaft of the electric motor 4 is directly connected to the washing and dewatering tub 43, and the washing and dewatering tub 43 is directly driven to rotate by the electric motor 4, thereby dehydrating the washing liquid contained in the laundry.
【００６７】つぎに、すすぎが行われるが、ここでは撹
拌翼４２による洗浄と同様の動作により、撹拌翼４２を
減速機構４６を介して電動機４により回転駆動する。脱
水行程では、排水弁４８を開いて、水受け槽４１内の洗
浄液を排水し、クラッチにより洗濯兼脱水槽４３と電動
機４を直結し、洗濯兼脱水槽４３を電動機４により９０
０ｒｐｍで回転駆動し、この洗濯兼脱水槽４３の回転に
よる遠心力で洗濯物の脱水を行う。Next, rinsing is performed. Here, the stirring blade 42 is driven to rotate by the electric motor 4 via the speed reduction mechanism 46 by the same operation as the cleaning by the stirring blade 42. In the dehydration process, the drain valve 48 is opened to drain the cleaning liquid in the water receiving tank 41, the washing and dehydrating tank 43 is directly connected to the electric motor 4 by a clutch, and the washing and dewatering tank 43 is connected to the electric motor 4 by the electric motor 4.
The laundry is rotated at 0 rpm, and the laundry is dehydrated by centrifugal force generated by the rotation of the washing and dewatering tub 43.
【００６８】以上のように図４の電気洗濯機は電動機４
を回転駆動することにより洗濯物を洗濯、脱水するもの
であり、電動機４の回転制御はインバータ回路３と制御
手段１１と電流制御手段９により行われる。ここで、電
流制御手段９は電動機４の出力軸にかかるトルクを一定
に抑えるため、電流検知回路８の出力電圧が設定値Ｖs2
になるようにパワースイッチング手段３ａ〜３ｆの導通
比を制御している。As described above, the electric washing machine of FIG.
The laundry is washed and dehydrated by rotationally driving the motor. The rotation of the electric motor 4 is controlled by the inverter circuit 3, the control means 11, and the current control means 9. Here, the current control means 9 sets the output voltage of the current detection circuit 8 to the set value Vs2 in order to keep the torque applied to the output shaft of the motor 4 constant.
The conduction ratio of the power switching means 3a to 3f is controlled so that
【００６９】しかしながら、例えば撹拌翼４２による洗
浄時に、撹拌翼４２を回転させたことにより洗濯物が絡
まり、撹拌翼４２がほとんどロック状態になると、電動
機４が減速機構４６を介して撹拌翼４２を回転駆動しよ
うとしても、電流制御手段９によるパワースイッチング
手段３ａ〜３ｆの導通比の制御速度よりも速く電動機４
の３相巻線に流れる電流が上昇し、電流経路に過電流が
流れ、電動機４の出力軸にかかるトルクが過大になった
り、パワースイッチング手段３ａ〜３ｆの電流定格を越
えたりすることになる。However, for example, when washing is performed by the stirring blade 42, the laundry is entangled by rotating the stirring blade 42, and when the stirring blade 42 is almost locked, the electric motor 4 controls the stirring blade 42 via the speed reduction mechanism 46. Even when the motor 4 is to be driven to rotate, the electric motor 4 is faster than the control speed of the conduction ratio of the power switching means 3a to 3f by the current control means 9.
The current flowing in the three-phase winding rises, an overcurrent flows in the current path, the torque applied to the output shaft of the electric motor 4 becomes excessive, or the current rating of the power switching means 3a to 3f is exceeded. .
【００７０】そこで、通常は図１でも述べたように第１
の過電流検知回路７がこの過電流を検知し、制御手段１
１によりインバータ回路３を停止することで、この過電
流で防止している。Therefore, usually, as described in FIG.
The overcurrent detection circuit 7 detects the overcurrent and controls the
The overcurrent is prevented by stopping the inverter circuit 3 by 1.
【００７１】つまり、電動機４のロック状態などの要因
により電動機４の３相巻線やインバータ回路３に過電流
が流れた場合は、第１の過電流検知回路７が検知し、そ
の結果を制御手段１１に出力し、制御手段１１が第１の
過電流検知回路７の出力信号を受けるとすぐにインバー
タ回路３を停止することにより過電流を防止するので、
過電流により電動機４の出力軸に過大トルクが発生し電
動機４の出力軸を破損したり、過電流によりパワースイ
ッチング手段３ａ〜３ｆの電流定格を越え、パワースイ
ッチング手段３ａ〜３ｆを故障させたりするのを防止で
きる。That is, when an overcurrent flows through the three-phase winding of the motor 4 or the inverter circuit 3 due to factors such as the locked state of the motor 4, the first overcurrent detection circuit 7 detects the overcurrent and controls the result. Output to the means 11 and the control means 11 stops the inverter circuit 3 as soon as it receives the output signal of the first overcurrent detection circuit 7, thereby preventing overcurrent.
The overcurrent causes excessive torque on the output shaft of the motor 4 to damage the output shaft of the motor 4, or the overcurrent exceeds the current rating of the power switching means 3a to 3f and causes the power switching means 3a to 3f to fail. Can be prevented.
【００７２】図５は、第１の過電流検知回路７が故障し
た場合に、電流検知抵抗５に過電流が流れたときの各部
の動作波形である。(a)〜(c)は図２と同様に、電動機４
に設けられた３つのホールＩＣの波形で、制御手段１１
はこのホールＩＣの論理の組み合わせに基づいて、パワ
ースイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフ状態を決めて
いる。FIG. 5 shows operation waveforms of the respective parts when an overcurrent flows through the current detection resistor 5 when the first overcurrent detection circuit 7 fails. (a) to (c) show the motor 4 as in FIG.
The waveforms of the three Hall ICs provided in
Determines the on / off state of the power switching means 3a to 3f based on the logical combination of the Hall ICs.
【００７３】(d)〜(i)は、図２と同様に、パワースイッ
チング手段３ａ〜３ｆのオンオフ状態を示しており、パ
ワースイッチング手段３ａ〜３ｆがオン状態の時に電動
機４の３つの入力端子の内の２つの入力端子間に電圧が
印加され、この電圧と電動機４の回転子の回転による誘
起電圧の差分の電圧により(j)〜(l)のような相電流が流
れる。(D) to (i) show the on / off state of the power switching means 3a to 3f, as in FIG. 2, and the three input terminals of the electric motor 4 when the power switching means 3a to 3f are on. Are applied between the two input terminals, and a phase current such as (j) to (l) flows due to the difference voltage between the voltage and the induced voltage due to the rotation of the rotor of the electric motor 4.
【００７４】(m)は、この時の電流検知抵抗５に流れる
電流であり、インバータ回路３から整流回路２への方向
を正にしている。(n)は電流検知回路８の出力波形であ
る。(o)は第１の過電流検知回路７の出力波形である
が、図５においては故障しており、設定値Ｉs1を越える
電流が流れてもハイを出力したままである。(p)は第２
の過電流検知回路１０の出力波形であり、設定値Ｖs3を
越える電流が流れている間ローを出力している。(M) is the current flowing through the current detection resistor 5 at this time, and the direction from the inverter circuit 3 to the rectifier circuit 2 is positive. (n) is an output waveform of the current detection circuit 8. FIG. 5 (o) shows the output waveform of the first overcurrent detection circuit 7, which is faulty in FIG. 5 and remains high even if a current exceeding the set value Is1 flows. (p) is the second
Is an output waveform of the overcurrent detection circuit 10 and outputs a low level while a current exceeding the set value Vs3 flows.
【００７５】図５の動作について説明する。電動機４の
出力軸が固定されると、回転子の回転が停止し、回転子
の回転による誘起電圧が殆ど０Ｖになり、電動機４に印
加する電圧が大になり、３相巻線に流れる電流が大にな
る。この電流の立ち上がり速度は制御手段１１によるパ
ワースイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比の制御速度よ
りも速いので、３相巻線に流れる電流が急峻に大にな
り、電流検知抵抗５に流れる電流も大となる。The operation of FIG. 5 will be described. When the output shaft of the motor 4 is fixed, the rotation of the rotor stops, the voltage induced by the rotation of the rotor becomes almost 0 V, the voltage applied to the motor 4 increases, and the current flowing through the three-phase windings increases. Becomes large. Since the rising speed of this current is faster than the control speed of the conduction ratio of the power switching means 3a to 3f by the control means 11, the current flowing through the three-phase winding increases sharply, and the current flowing through the current detection resistor 5 also increases. Becomes
【００７６】電流検知回路８は電流検知抵抗５に流れる
電流に応じた電圧を出力しているので、出力電圧も大に
なり、第２の過電流検知回路１０がこの出力電圧が設定
値Ｖs3を越えたところでロー出力し、制御手段１１がこ
のロー出力を検知してパワースイッチング手段３ａ〜３
ｆをすべてオフし、インバータ回路３と電動機４を停止
する。Since the current detection circuit 8 outputs a voltage corresponding to the current flowing through the current detection resistor 5, the output voltage also increases, and the second overcurrent detection circuit 10 sets the output voltage to the set value Vs3. The control means 11 detects the low output when the output exceeds the limit, and detects the low output.
f are all turned off, and the inverter circuit 3 and the electric motor 4 are stopped.
【００７７】以上のように、電動機４の３相巻線を流れ
る電流のピーク値と電流検知抵抗５を流れる電流のピー
ク値は同じであるので、電流検知抵抗５に流れる電流の
ピーク値を検知することによりトルクを検知することが
可能になるとともに、電流検知回路８の出力を検知する
ことにより容易に電動機４に流れる電流の最大値を検知
できることになる。As described above, since the peak value of the current flowing through the three-phase winding of the motor 4 and the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5 are the same, the peak value of the current flowing through the current detection resistor 5 is detected. By doing so, the torque can be detected, and by detecting the output of the current detection circuit 8, the maximum value of the current flowing through the electric motor 4 can be easily detected.
【００７８】したがって、電流検知回路８の出力に第２
の過電流検知回路１０を設けて、第１の過電流検知回路
７が故障しても、確実に電流検知抵抗５に流れる電流を
検知し、電動機４の３相巻線に流れる電流やインバータ
回路３に流れる電流が過大になってもインバータ回路３
と電動機４の動作を停止できる。Therefore, the output of the current detection circuit 8
The overcurrent detection circuit 10 is provided to reliably detect the current flowing through the current detection resistor 5 even if the first overcurrent detection circuit 7 fails, and to detect the current flowing through the three-phase winding of the motor 4 and the inverter circuit. Even if the current flowing through 3 becomes excessive, the inverter circuit 3
And the operation of the electric motor 4 can be stopped.
【００７９】また、従来の第２の過電流検知回路を備え
ていないインバータ装置においては、第１の過電流検知
回路が故障した場合においても過電流により電動機４が
過熱しないようにインバータ回路３の出力端子と電動機
４の入力端子間に温度ヒューズや感温金属などを用いた
温度プロテクタを設けるが、本実施例のように、第２の
過電流検知回路１０を設けることで、温度プロテクタを
設ける必要がなくなり安価なインバータ装置を実現でき
る。Further, in the conventional inverter device not provided with the second overcurrent detection circuit, even if the first overcurrent detection circuit fails, the inverter circuit 3 does not overheat due to the overcurrent. A temperature protector using a temperature fuse, a temperature-sensitive metal, or the like is provided between the output terminal and the input terminal of the electric motor 4. As in the present embodiment, the temperature protector is provided by providing the second overcurrent detection circuit 10. This eliminates the need for an inexpensive inverter device.
【００８０】なお、本実施例における第１の過電流検知
回路７、電流検知回路８、第２の過電流検知回路１０の
構成は特に限定するものではなく、別の構成にしてもよ
い。例えば電流検知回路８は、図６に示すように、ＰＮ
Ｐトランジスタ６１ａとＮＰＮトランジスタ６１ｂと抵
抗Ｒ６１〜Ｒ６４により反転増幅回路６１を構成するこ
とも可能である。この場合は、高速のオペアンプを用い
なくても高周波の電圧を増幅することが可能になるので
低コストの電流検知回路を実現できる。Note that the configurations of the first overcurrent detection circuit 7, the current detection circuit 8, and the second overcurrent detection circuit 10 in this embodiment are not particularly limited, and may be different. For example, as shown in FIG.
It is also possible to configure the inverting amplifier circuit 61 by the P transistor 61a, the NPN transistor 61b, and the resistors R61 to R64. In this case, a high-frequency voltage can be amplified without using a high-speed operational amplifier, so that a low-cost current detection circuit can be realized.
【００８１】また、本実施例の第１のピークホールド回
路８ｂをなくして、オペアンプ８ｅが直接ローパスフィ
ルタからの出力を反転増幅するようにしてもよい。この
場合は、実装面積を小さくできるのでインバータ装置の
小型化を図れる。The first peak hold circuit 8b of this embodiment may be omitted, and the operational amplifier 8e may directly invert and amplify the output from the low-pass filter. In this case, since the mounting area can be reduced, the size of the inverter device can be reduced.
【００８２】また、第２のピークホールド回路８ｄは、
ダイオードＤ３の代わりにＮＰＮトランジスタを設けて
エミッタフォロワの構成にしてもよい。また、電流制御
手段９の検知タイミングをパワースイッチング手段３ａ
〜３ｆのオンオフタイミングに同期させることで第２の
ピークホールド回路８ｄをなくしてもよい。Further, the second peak hold circuit 8d
An NPN transistor may be provided instead of the diode D3 to form an emitter follower. Further, the detection timing of the current control means 9 is changed to the power switching means 3a.
The second peak hold circuit 8d may be eliminated by synchronizing with the on-off timings of up to 3f.
【００８３】第２の過電流検知回路１０についても、オ
ペアンプではなくコンパレータを用いてもよい。要は第
１の過電流検知回路７が故障した場合でも確実に過電流
を検知すればよいものである。The second overcurrent detection circuit 10 may use a comparator instead of an operational amplifier. The point is that even if the first overcurrent detection circuit 7 breaks down, it is sufficient to reliably detect the overcurrent.
【００８４】なお、第２の過電流検知回路１０が第１の
過電流検知回路７よりも先に故障する場合もあるが、こ
のときは、第１の過電流検知回路７が動作しているの
で、電動機４の３相巻線に過電流が流れても検知するこ
とができる。したがって、安全なインバータ装置を実現
できる。In some cases, the second overcurrent detection circuit 10 fails before the first overcurrent detection circuit 7, but in this case, the first overcurrent detection circuit 7 is operating. Therefore, even if an overcurrent flows through the three-phase winding of the electric motor 4, it can be detected. Therefore, a safe inverter device can be realized.
【００８５】（実施例２）図７に示すように、第１の過
電流検知回路７１はローパスフィルタ７２と比較回路７
３により構成している。ローパスフィルタ７２は、抵抗
Ｒ７１とコンデンサＣ７２により構成し、パワースイッ
チング手段３ａ〜３ｆがオンオフする際に発生するサー
ジ電流が電流検知抵抗５に流れることで生じるサージ電
圧やノイズを除去する。(Embodiment 2) As shown in FIG. 7, a first overcurrent detecting circuit 71 is composed of a low-pass filter 72 and a comparing circuit 7
3. The low-pass filter 72 includes a resistor R71 and a capacitor C72, and removes a surge voltage and noise generated when a surge current generated when the power switching units 3a to 3f are turned on and off flows through the current detection resistor 5.
【００８６】比較回路７３は、コンパレータ７４と、抵
抗回路を構成する抵抗Ｒ７２、Ｒ７３の直列回路と、ダ
イオードＤ７１とにより構成している。抵抗Ｒ７２、Ｒ
７３の直列回路の一方の端子はローパスフィルタ７２の
出力端子に接続し、もう一方の端子は制御手段１２を構
成する直流電源Ｖｄｄに接続し、抵抗Ｒ７２、Ｒ７３の
接続点はコンパレータ７４の＋入力端子に接続し、コン
パレータ７４の−入力端子はグランド接地し、コンパレ
ータ７４の＋−入力端子間にダイオードＤ７１を接続し
ている。The comparison circuit 73 comprises a comparator 74, a series circuit of resistors R72 and R73 forming a resistor circuit, and a diode D71. Resistance R72, R
One terminal of the series circuit 73 is connected to the output terminal of the low-pass filter 72, the other terminal is connected to the DC power supply Vdd constituting the control means 12, and the connection point between the resistors R72 and R73 is the + input of the comparator 74. The negative input terminal of the comparator 74 is grounded, and a diode D71 is connected between the positive and negative input terminals of the comparator 74.
【００８７】電流検知抵抗５に流れる電流が大になり、
コンパレータ７４の＋入力端子の電圧が、０Ｖより低く
なるとローを出力し、高いときはプルアップ抵抗Ｒ１３
によりハイを出力する。この０Ｖは、上記実施例１で述
べた第１の過電流検知回路７の設定値Ｖs1に相当する。
ダイオードＤ７１は電流検知抵抗５に流れる電流が過大
になり、コンパレータ７４の＋入力端子の電圧がコンパ
レータ７４の電圧定格を越えないように入力電圧をクラ
ンプするものである。The current flowing through the current detection resistor 5 increases,
When the voltage of the + input terminal of the comparator 74 is lower than 0 V, the output is low, and when the voltage is higher, the pull-up resistor R13
To output high. This 0 V corresponds to the set value Vs1 of the first overcurrent detection circuit 7 described in the first embodiment.
The diode D71 clamps the input voltage so that the current flowing through the current detection resistor 5 becomes excessive and the voltage of the + input terminal of the comparator 74 does not exceed the voltage rating of the comparator 74.
【００８８】以上のような回路構成にすることで、負電
源を設ける必要がなくなるとともに、ばらつき要素が電
流検知抵抗５と、抵抗Ｒ７２、Ｒ７３と、直流電源の出
力電圧のみなので、検知精度の高い過電流検知回路を実
現できる。With the above-described circuit configuration, it is not necessary to provide a negative power supply, and the variation elements are only the current detection resistor 5, the resistors R72 and R73, and the output voltage of the DC power supply. An overcurrent detection circuit can be realized.
【００８９】図８は、図７に示したインバータ装置の各
部の波形である。(a)〜(c)は直流ブラシレスモータを構
成する３つのホールＩＣの出力波形である。ホールＩＣ
は図７には図示していないが、直流ブラシレスモータを
構成する回転子と固定子の相対的な位置関係を検知する
ものであり、通常は直流ブラシレスモータの電気角で１
２０度毎に前記固定子に配設していることが多いが、特
に限定するものではない。FIG. 8 shows waveforms at various parts of the inverter device shown in FIG. (a) to (c) are output waveforms of three Hall ICs constituting the DC brushless motor. Hall IC
Although not shown in FIG. 7, it detects the relative positional relationship between the rotor and the stator constituting the DC brushless motor.
It is often disposed on the stator every 20 degrees, but is not particularly limited.
【００９０】(d)〜(i)は、図２でも述べたように、パワ
ースイッチング手段３ａ〜３ｆのオンオフ状態を示して
おり、パワースイッチング手段３ａ〜３ｆがオン状態の
ときに電動機４の２つの入力端子間に電圧が印加され、
この電圧と電動機４の回転子の回転による誘起電圧の差
分の電圧により、(j)〜(l)のような相電流が流れる。
(m)は、この時電流検知抵抗５に流れる電流であり、イ
ンバータ回路３から整流回路２への方向を正としてい
る。(D) to (i) show the on / off state of the power switching means 3a to 3f, as described in FIG. 2, and the state of the electric motor 4 when the power switching means 3a to 3f is on. Voltage is applied between the two input terminals,
The phase current as shown in (j) to (l) flows due to the difference between the voltage and the voltage induced by the rotation of the rotor of the motor 4.
(m) is the current flowing through the current detection resistor 5 at this time, and the direction from the inverter circuit 3 to the rectifier circuit 2 is positive.
【００９１】本実施例に示した電気洗濯機においては、
電流検知抵抗５に流れる電流(m)は整流回路２がインバ
ータ回路３を介して電動機４に入力する入力電流であ
り、相電流(j)〜(l)のピーク値と同じになる。(n)は、
コンパレータ７４の−入力端子の入力電圧Ｖoutで、ロ
ーパスフィルタ７２の出力電圧Ｖinと直流電源の直流電
圧Ｖｄｄの差を抵抗Ｒ７１、Ｒ７２の定数で分圧した値
から更にローパスフィルタ７２の出力電圧Ｖinを除いた
電圧が入力されている。これを数式で表すとつぎの通り
である。In the electric washing machine shown in this embodiment,
The current (m) flowing through the current detection resistor 5 is an input current that the rectifier circuit 2 inputs to the electric motor 4 via the inverter circuit 3 and has the same peak value as the phase currents (j) to (l). (n) is
The output voltage Vin of the low-pass filter 72 is further calculated from the value obtained by dividing the difference between the output voltage Vin of the low-pass filter 72 and the DC voltage Vdd of the DC power supply by the constants of the resistors R71 and R72 at the input voltage Vout of the negative input terminal of the comparator 74. The excluded voltage is input. This is represented by the following equation.
【００９２】Ｖout＝｛（Ｖdd−Ｖin）×Ｒ７２／（Ｒ
７２＋Ｒ７３）｝＋Ｖin (o)は電流検知回路８の出力波形である。(p)は第１の過
電流検知回路７１の出力波形で、電流検知抵抗５に流れ
る電流が設定値を越えて、(n)で示したコンパレータ７
４の＋入力端子電圧が０Ｖ以下になっている間、ローを
出力する。(q)は第２の過電流検知回路１０の出力波形
で、第１の過電流検知回路７１と同様に、電流検知抵抗
５に流れる電流が設定値を越え、電流検知回路８の出力
電圧が設定値Ｖs2を越えている間ローを出力する。Vout = ｛(Vdd−Vin) × R72 / (R
72 + R73)｝ + Vin (o) is the output waveform of the current detection circuit 8. (p) is an output waveform of the first overcurrent detection circuit 71. When the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the set value, the comparator 7 shown in (n)
4 outputs low while the + input terminal voltage of 0 is 0 V or less. (q) is an output waveform of the second overcurrent detection circuit 10, like the first overcurrent detection circuit 71, the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the set value, and the output voltage of the current detection circuit 8 becomes Low is output while the voltage exceeds the set value Vs2.
【００９３】図８の動作について説明する。電動機４の
出力軸が固定されると、回転子の回転が停止し、回転子
の回転による誘起電圧が殆ど０Ｖになり、電動機４に印
加する電圧が大になり、３相巻線に流れる電流が大にな
る。この電流の立ち上がり速度は制御手段１２によるパ
ワースイッチング手段３ａ〜３ｆの導通比の制御速度よ
りも速いので、３相巻線に流れる電流が急峻に大にな
り、電流検知抵抗５に流れる電流も大となり、抵抗Ｒ７
２、Ｒ７３により構成される直列回路への入力電圧は更
に低くなる（絶対値でみると大きくなっている）。The operation of FIG. 8 will be described. When the output shaft of the motor 4 is fixed, the rotation of the rotor stops, the voltage induced by the rotation of the rotor becomes almost 0 V, the voltage applied to the motor 4 increases, and the current flowing through the three-phase windings increases. Becomes large. Since the rising speed of this current is faster than the control speed of the conduction ratio of the power switching means 3a to 3f by the control means 12, the current flowing through the three-phase winding increases sharply, and the current flowing through the current detection resistor 5 also increases. And the resistance R7
2. The input voltage to the series circuit constituted by R73 is further reduced (increased in absolute value).
【００９４】この入力電圧が低くなるほど、抵抗Ｒ７
２、Ｒ７３の接続点の電位は０Ｖに近くなり、電流検知
抵抗５に流れる電流値が電流設定値Ｉs1を越えたところ
で０Ｖになり、コンパレータ７４が０Ｖを検知して制御
手段１２にローを出力する。なお、電流設定値Ｉs1は上
述した数式におけるＶoutを電流検知抵抗５の定数で割
った値である。As the input voltage decreases, the resistance R7
2. The potential at the connection point of R73 becomes close to 0V, becomes 0V when the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the current set value Is1, and the comparator 74 detects 0V and outputs low to the control means 12. I do. Note that the current set value Is1 is a value obtained by dividing Vout in the above equation by the constant of the current detection resistor 5.
【００９５】制御手段１２はコンパレータ７４のロー出
力を検知するとパワースイッチング手段３ａ〜３ｆをす
べてオフし、インバータ回路３と電動機４の動作を停止
する。本実施例においては、電流検知抵抗５に流れる電
流が電流設定値Ｉs1を越えてからインバータ回路３を停
止するまでの時間は約１０〜５０μｓであり、電動機４
の出力軸に過大なトルクがかかることは殆どない。When the control means 12 detects the low output of the comparator 74, it turns off all the power switching means 3a to 3f, and stops the operation of the inverter circuit 3 and the motor 4. In this embodiment, the time from when the current flowing through the current detection resistor 5 exceeds the current set value Is1 to when the inverter circuit 3 is stopped is about 10 to 50 μs.
It is almost impossible to apply an excessive torque to the output shaft.
【００９６】また、電動機４の回転子に永久磁石を有
し、前記永久磁石を減磁する過電流を検知する場合にお
いても、過電流の検知から、インバータ回路６の停止ま
で１０〜５０μｓほどなので、永久磁石の減磁する電流
定格より若干低い電流を設定値にすることができ、電動
機４の利用トルク範囲を大きくすることができる。In the case where the rotor of the electric motor 4 has a permanent magnet and an overcurrent for demagnetizing the permanent magnet is detected, it takes about 10 to 50 μs from the detection of the overcurrent to the stop of the inverter circuit 6. In addition, the current slightly lower than the current rating at which the permanent magnet is demagnetized can be set to the set value, and the usable torque range of the electric motor 4 can be increased.
【００９７】以上のように、過電流検知回路を図７に示
した回路構成にすることにより、正負の両電源が必要な
くなり、低コストの回路を実現できる。また、ばらつき
要因となる構成素子が少ないので、検知精度の調整の必
要がない検知精度の高い過電流検知回路を実現でき、電
流設定値を保護対象となる部品の電流定格ぎりぎりに設
定することができ、電動機４の利用トルク範囲を大きく
取ることができる。As described above, by using the circuit configuration shown in FIG. 7 for the overcurrent detection circuit, both positive and negative power supplies are not required, and a low-cost circuit can be realized. In addition, since there are few components that cause variation, an overcurrent detection circuit with high detection accuracy that does not require adjustment of detection accuracy can be realized, and the current setting value can be set to just below the current rating of the component to be protected. As a result, the usable torque range of the electric motor 4 can be widened.
【００９８】[0098]
【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載し
た発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した
整流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換
するインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動
される電動機と、前記インバータ回路を構成するパワー
スイッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記
整流回路と前記インバータ回路の間に接続した電流検知
抵抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検知する第１
の過電流検知回路と電流検知回路と、前記電流検知回路
の出力に応じて前記パワースイッチング手段を導通比を
制御する電流制御手段と、前記電流検知回路の出力に接
続した第２の過電流検知回路とを備え、前記制御手段
は、前記第１の過電流検知回路、前記第２の過電流検知
回路のいずれかの出力を受けて前記パワースイッチング
手段をオフするように構成したから、第１の過電流検知
回路と第２の過電流検知回路のいずれか一方が故障して
も、確実に過電流を検知することができ、電動機の３相
巻線やインバータ回路に過電流が流れるのを防止するこ
とができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, an AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, and an inverter for converting DC power of the rectifier circuit into AC power. Circuit, a motor driven by the inverter circuit, control means for controlling on / off of power switching means constituting the inverter circuit, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, and the current detection The first to detect the current flowing through the resistor
Overcurrent detection circuit and current detection circuit, current control means for controlling the conduction ratio of the power switching means according to the output of the current detection circuit, and second overcurrent detection connected to the output of the current detection circuit And the control means is configured to turn off the power switching means upon receiving an output of one of the first overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit. Even if one of the overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit fails, the overcurrent can be reliably detected, and the overcurrent flows through the three-phase winding of the motor and the inverter circuit. Can be prevented.
【００９９】また、請求項２に記載した発明によれば、
交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記
整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回
路と、前記インバータ回路により駆動される電動機と、
前記インバータ回路を構成するパワースイッチング手段
をオンオフ制御する制御手段と、前記整流回路と前記イ
ンバータ回路の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流
検知抵抗に流れる電流を検知する過電流検知回路とを備
え、前記過電流検知回路は、前記電流検知抵抗と前記整
流回路の接続点の電位を入力する抵抗回路と、前記抵抗
回路の出力電圧の正負を判定する比較回路を有し、前記
抵抗回路は少なくとも２つの抵抗により直列回路を構成
し、その接続点の電圧を比較回路に出力し、前記制御手
段は前記比較回路の出力を受けて前記パワースイッチン
グ手段をオフするように構成したから、過電流の検知ば
らつきの要因となる構成素子の数を少なくすることがで
き、検知精度の高い調整のいらない過電流検知回路を実
現することができる。According to the second aspect of the present invention,
AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit to AC power, and a motor driven by the inverter circuit,
Control means for controlling on / off of a power switching means constituting the inverter circuit, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, and an overcurrent detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor. The overcurrent detection circuit includes a resistance circuit that inputs a potential at a connection point between the current detection resistor and the rectifier circuit, and a comparison circuit that determines whether the output voltage of the resistance circuit is positive or negative. Since a series circuit is formed by at least two resistors, the voltage at the connection point is output to a comparison circuit, and the control means receives the output of the comparison circuit and turns off the power switching means. The number of components that cause the detection variation of the sensor can be reduced, and the overcurrent detection circuit with high detection accuracy and no adjustment can be realized. .
【０１００】また、請求項３に記載した発明によれば、
交流電源と、前記交流電源に接続した整流回路と、前記
整流回路の直流電力を交流電力に変換するインバータ回
路と、前記インバータ回路により駆動される電動機と、
前記インバータ回路を構成するパワースイッチング手段
をオンオフ制御する制御手段と、前記整流回路と前記イ
ンバータ回路の間に接続した電流検知抵抗と、前記電流
検知抵抗に流れる電流を検知する電流検知回路と、前記
電流検知回路の出力を受けて前記パワースイッチング手
段の導通比を制御する電流制御手段とを備え、前記電流
検知回路は、前記電流検知抵抗に流れる電流のピーク値
を検知するピークホールド回路と前記ピークホールド回
路の出力を増幅する増幅回路を有するから、確実に電流
検知抵抗を流れる電流のピーク値を検知できる安価な電
流検知回路を実現することができる。According to the third aspect of the present invention,
AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit to AC power, and a motor driven by the inverter circuit,
Control means for controlling on / off of a power switching means constituting the inverter circuit; a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit; a current detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor; Current control means for receiving the output of a current detection circuit to control the conduction ratio of the power switching means, wherein the current detection circuit detects a peak value of a current flowing through the current detection resistor; and Since there is an amplifier circuit that amplifies the output of the hold circuit, an inexpensive current detection circuit that can reliably detect the peak value of the current flowing through the current detection resistor can be realized.
【図１】本発明の第１の実施例のインバータ装置の一部
ブロック化した回路図FIG. 1 is a circuit diagram in which a part of an inverter device according to a first embodiment of the present invention is divided into blocks;
【図２】同インバータ装置の動作タイムチャートFIG. 2 is an operation time chart of the inverter device.
【図３】同インバータ装置に接続する電動機のピーク電
流−出力トルクの特性図FIG. 3 is a characteristic diagram of peak current-output torque of a motor connected to the inverter device.
【図４】同インバータ装置を備えた電気洗濯機の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of the electric washing machine provided with the inverter device.
【図５】同インバータ装置の第２の過電流検知回路動作
時の動作タイムチャートFIG. 5 is an operation time chart when the second overcurrent detection circuit of the inverter device operates.
【図６】同インバータ装置の他の例の一部ブロック化し
た回路図FIG. 6 is a circuit diagram showing a partial block of another example of the inverter device.
【図７】本発明の第２の実施例のインバータ装置の一部
ブロック化した回路図FIG. 7 is a circuit diagram of an inverter device according to a second embodiment of the present invention, which is partially blocked;
【図８】同インバータ装置の過電流発生時の動作タイム
チャートFIG. 8 is an operation time chart of the inverter device when an overcurrent occurs.
【図９】従来のインバータ装置の一部ブロック化した回
路図FIG. 9 is a circuit diagram in which a part of a conventional inverter device is divided into blocks.
１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ インバータ回路 ３ａ〜３ｆ パワースイッチング手段 ４ 電動機 ５ 電流検知抵抗 ７ 第１の過電流検知回路 ８ 電流検知回路 ９ 電流制御手段 １０ 第２の過電流検知回路 １１ 制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Rectifier circuit 3 Inverter circuit 3a-3f Power switching means 4 Electric motor 5 Current detection resistor 7 First overcurrent detection circuit 8 Current detection circuit 9 Current control means 10 Second overcurrent detection circuit 11 Control means
フロントページの続き (72)発明者 麻田 和彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 BB06 CA01 CB05 DA05 DB01 DC02 FA03 FA13 Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiko Asada 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5H007 BB06 CA01 CB05 DA05 DB01 DC02 FA03 FA13
Claims (3)
流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換す
るインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動さ
れる電動機と、前記インバータ回路を構成するパワース
イッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記整
流回路と前記インバータ回路の間に接続した電流検知抵
抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検知する第１の
過電流検知回路と電流検知回路と、前記電流検知回路の
出力に応じて前記パワースイッチング手段を導通比を制
御する電流制御手段と、前記電流検知回路の出力に接続
した第２の過電流検知回路とを備え、前記制御手段は、
前記第１の過電流検知回路、前記第２の過電流検知回路
のいずれかの出力を受けて前記パワースイッチング手段
をオフするように構成したインバータ装置。An AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, and the inverter circuit Control means for controlling on / off of the power switching means, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, a first overcurrent detection circuit and a current detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor And a second overcurrent detection circuit connected to an output of the current detection circuit, the current control unit controlling a conduction ratio of the power switching unit according to an output of the current detection circuit, and the control unit includes: ,
An inverter device configured to receive an output of one of the first overcurrent detection circuit and the second overcurrent detection circuit and turn off the power switching unit.
流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換す
るインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動さ
れる電動機と、前記インバータ回路を構成するパワース
イッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記整
流回路と前記インバータ回路の間に接続した電流検知抵
抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検知する過電流
検知回路とを備え、前記過電流検知回路は、前記電流検
知抵抗と前記整流回路の接続点の電位を入力する抵抗回
路と、前記抵抗回路の出力電圧の正負を判定する比較回
路を有し、前記抵抗回路は少なくとも２つの抵抗により
直列回路を構成し、その接続点の電圧を比較回路に出力
し、前記制御手段は前記比較回路の出力を受けて前記パ
ワースイッチング手段をオフするように構成したインバ
ータ装置。2. An AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, and the inverter circuit Control means for controlling on / off of the power switching means, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, and an overcurrent detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor, The detection circuit includes a resistance circuit that inputs a potential at a connection point between the current detection resistor and the rectifier circuit, and a comparison circuit that determines whether the output voltage of the resistance circuit is positive or negative. The resistance circuit includes at least two resistors. A series circuit is formed, and a voltage at the connection point is output to a comparison circuit. The control means receives the output of the comparison circuit and receives the output of the comparison circuit. An inverter device configured to turn off a stage.
流回路と、前記整流回路の直流電力を交流電力に変換す
るインバータ回路と、前記インバータ回路により駆動さ
れる電動機と、前記インバータ回路を構成するパワース
イッチング手段をオンオフ制御する制御手段と、前記整
流回路と前記インバータ回路の間に接続した電流検知抵
抗と、前記電流検知抵抗に流れる電流を検知する電流検
知回路と、前記電流検知回路の出力を受けて前記パワー
スイッチング手段の導通比を制御する電流制御手段とを
備え、前記電流検知回路は、前記電流検知抵抗に流れる
電流のピーク値を検知するピークホールド回路と前記ピ
ークホールド回路の出力を増幅する増幅回路を有するイ
ンバータ装置。3. An AC power supply, a rectifier circuit connected to the AC power supply, an inverter circuit for converting DC power of the rectifier circuit into AC power, a motor driven by the inverter circuit, and the inverter circuit. Control means for controlling the power switching means to turn on and off, a current detection resistor connected between the rectifier circuit and the inverter circuit, a current detection circuit for detecting a current flowing through the current detection resistor, and an output of the current detection circuit. And a current control means for controlling a conduction ratio of the power switching means, wherein the current detection circuit detects a peak value of a current flowing through the current detection resistor, and outputs an output of the peak hold circuit. An inverter device having an amplifier circuit for amplifying.
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