JP2001145367A - 空気調和装置における短絡保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和装置の圧縮機モータにおける短絡保
護において、極めて短い時間の短絡においても、確実に
検出し運転を停止させる。 【解決手段】 三相交流電源１と、ダイオードブリッジ
２と、フィルタ回路５と、電力変換器６と、圧縮機７
と、モータ８と、ＰＷＭ制御するためのパルスを送出す
るＰＷＭ制御装置９と、直流部電流検出装置１０と、エ
ッジ検出装置１１と出力短絡検出装置１２により構成さ
れ、直流部電流検出装置１０の出力と３相分のＰＷＭパ
ルスの上アーム立ち上がりエッジを検出するエッジ検出
装置１１の出力から出力短絡検出装置１２で短絡を検知
する方法により、ノイズの影響を受けにくい、きわめて
短い時間の短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変
換器のスイッチング素子破壊を防ぐことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機駆動用
の電圧形インバータなどの電力変換装置を搭載した空気
調和装置において、そのスイッチング用主半導体素子と
して自己消弧素子（たとえば、バイポーラトランジス
タ，ＩＧＢＴなど）の短絡保護を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、自己消弧素子（たとえば、バ
イポーラトランジスタ，ＩＧＢＴなど）を用いた公知の
インバータ装置を示している。同図において、３０は三
相インバータ回路、３１ａ〜３１ｆはこのインバータ回
路を構成する自己消弧素子、３２ａ〜３２ｆは夫々、素
子３１ａ〜３１ｆを駆動する駆動回路である。

【０００３】また３３は直流部に流れる電流を検出する
ための抵抗、３５は制御装置、３６は誘導機、３４は直
流電源Ｅｄである。ここで制御装置３５は後述のＰＷＭ
パルスを演算する回路などを備え、駆動回路３２は制御
装置３５で演算されたＰＷＭパルスに従って、主回路の
半導体素子３１ａ〜３１ｆを直接にオン，オフする役割
を持つ。

【０００４】インバータ回路３０の制御方式としてはＰ
ＷＭ制御が一般に使われている。このＰＷＭ制御では、
インバータを構成する自己消弧素子３１ａ〜３１ｆに点
消弧パルスを与えて自己消弧素子をオン，オフさせて、
インバータの出力電圧の大きさ、並びに周波数を制御す
る。

【０００５】図１２は点消弧パルスであるＰＷＭパルス
信号の演算方式を示している。この図はインバータ３０
の１アーム（直列接続された自己消弧素子３１ａ〜３１
ｆの一方）に与えるＰＷＭパルス信号を示している。

【０００６】ＰＷＭパルスの演算は、インバータ出力電
圧基準信号（この図では正弦波である。）と変調信号で
ある三角波の大きさを比較して、正弦波が大きい範囲で
は自己消弧素子をオン（点弧）させるＯＮ信号を出力さ
せ、三角波が大きい範囲では自己消弧素子をオフ（消
弧）させるＯＦＦ信号を出力させる。

【０００７】このＯＮ−ＯＦＦ信号を直流電源Ｅｄ３４
の正極側の素子３１ａ〜３１ｃに与え、この信号のオ
ン，オフの関係を反転した信号を直流電源Ｅｄ３４の負
極側の素子３１ｄ〜３１ｆに与えて、正極，負極の素子
を交互にオン，オフさせてインバータを制御する。

【０００８】ところで、このような装置においては、何
らかの原因によって発生した短絡電流から、素子３１ａ
〜３１ｆを破壊させずに保護することが重要である。従
来の過電流保護方法としては、図１１に示すようにイン
バータ３０と直流電源３４の間に抵抗３３を挿入し、こ
の抵抗３３に発生する電圧を出力として制御装置３５に
入力する。制御装置３５では、この検出値が異常レベル
に達しているか否かを判断してインバータの停止などの
指令を出している。

【０００９】また、特開平５−２１９７５２号公報に示
された技術では図１３に示すようにインバータ出力の相
別に設けた電圧検出回路５１と、故障判別回路５２によ
り当該相のインバータ出力の電位を直流電源ＥｄのＮ極
電位を基準に監視し、インバータ出力電位が直流電源Ｅ
ｄのＰ極，Ｎ極の何れの電位の近傍にもないことを検出
して故障信号５０ａを発生させて、ＩＧＢＴ３１ａ〜３
１ｆをしゃ断する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】インバータの過電流故
障の中で、主回路の半導体素子の破壊につながる重大な
故障として短絡事故がある。この短絡事故には、出力短
絡とアーム短絡がある。出力短絡事故は、インバータの
出力線同士が配線作業のミスや断線などによって短絡し
た状態でインバータを運転した場合に起こる。

【００１１】この事故では図１４に示すように、例えば
主回路素子３１ａと３１ｅによって電源短絡が生じ、図
中に一点鎖線で記入した経路で短絡電流が流れる。

【００１２】アーム短絡事故は、制御装置３５や駆動回
路３２の誤動作により、直列接続された自己消弧素子が
同時にオンしたり、一方の素子が故障の導通状態で、も
う一方の素子がオンした場合に起こる。図１５では、ア
ーム短絡事故時に流れる短絡電流の経路の例を一点鎖線
で示す。この図で示すように、この事故では主回路素子
（この図では３１ａと３１ｄ）によって電源短絡が生じ
る。

【００１３】ところで図１１に示した従来の過電流保護
方式では、構成は簡単であるものの誤動作が発生しない
ようにフィルタ等を用いてノイズをとる関係で、きわめ
て短い時間の短絡に対しては応答出来ず、そのきわめて
短い短絡が連続して発生した場合、素子破壊に至ること
を防ぐことが出来なかった。

【００１４】また、特開平５−２１９７５２号公報に示
された技術でも同様に誤動作を抑えるためのフィルタ要
素は必要であり、きわめて短い時間の短絡に対しては応
答出来ず、そのきわめて短い短絡が連続して発生した場
合、素子破壊に至ることを防ぐことが出来ないのは同様
である。

【００１５】本発明は、きわめて短いパルスに対しても
確実に短絡電流を検出し、素子破壊を防ぐ空気調和装置
における短絡保護装置を提供する事を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、三相交流電源と三相交流電源の三相交流電
圧を直流にするダイオードブリッジと、リアクタと電解
コンデンサからなりダイオードブリッジに含まれるリプ
ルを吸収するフィルタ回路と、フィルタ回路から出力さ
れる直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変換
器と、電力変換器とフィルタ回路の間に流れる電流を検
出する直流部電流検出装置と、電力変換器から出力され
る交流電圧により駆動されるモータと、モータを内蔵す
る空気調和装置に組み込まれる圧縮機と、電力変換器を
駆動するためのＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ制御装置
と、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭパルスにおい
て電力変換器の３相分の上アームをオフからオンにする
パルスのエッジを検出するエッジ検出装置と、エッジ検
出装置の出力パルスと直流部電流検出装置の出力から出
力短絡発生を検出し出力短絡発生時にはＰＷＭ制御装置
に停止指令を送り電力変換装置を停止させる様に構成し
たものである。

【００１７】これにより、ＰＷＭ波形のオフからオンに
なるエッジと、直流部に流れる電流の関係から短絡発生
を検出する事により、ノイズの影響を軽減し、きわめて
短い時間の短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変
換器のスイッチング素子破壊を防ぐ空気調和装置におけ
る短絡保護装置が得られる。

【００１８】または、三相交流電源と三相交流電源の三
相交流電圧を直流にするダイオードブリッジと、リアク
タと電解コンデンサからなりダイオードブリッジに含ま
れるリプルを吸収するフィルタ回路と、フィルタ回路か
ら出力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する
電力変換器と、電力変換器とフィルタ回路の間に抵抗を
挿入し短絡発生時に抵抗に発生する電圧を検出する直流
部電圧検出装置と、電力変換器から出力される交流電圧
により駆動されるモータと、モータを内蔵する空気調和
装置に組み込まれる圧縮機と、電力変換器を駆動するた
めのＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ制御装置と、ＰＷＭ制
御装置から出力されるＰＷＭパルスにおいて電力変換器
の３相分の上アームをオフからオンにするパルスのエッ
ジを検出するエッジ検出装置と、エッジ検出装置の出力
パルスと直流部電圧検出装置の出力から出力短絡発生を
検出し出力短絡発生時にはＰＷＭ制御装置に停止指令を
送り電力変換装置を停止させる様に構成したものであ
る。

【００１９】これにより、ＰＷＭ波形のオフからオンに
なるエッジと、直流部に挿入した抵抗に発生する電圧に
より短絡発生を検出する事により、請求項１に比較して
抵抗による損失は増加するものの、電流検出装置に比較
して安価にノイズの影響を軽減し、きわめて短い時間の
短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変換器のスイ
ッチング素子破壊を防ぐことが出来る空気調和装置にお
ける短絡保護装置が得られる。

【００２０】または、三相交流電源と三相交流電源の三
相交流電圧を直流にするダイオードブリッジと、リアク
タと電解コンデンサからなりダイオードブリッジに含ま
れるリプルを吸収するフィルタ回路と、フィルタ回路か
ら出力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する
電力変換器と、電力変換器とフィルタ回路の間に流れる
電流を検出する直流部電流検出装置と、電力変換器から
出力される交流電圧により駆動されるモータと、モータ
を内蔵する空気調和装置に組み込まれる圧縮機と、電力
変換器を駆動するためのＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ制
御装置と、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭパルス
において電力変換器の３相分の上アームをオフからオン
にするパルスのエッジを検出するエッジ検出装置と、エ
ッジ検出装置の出力信号と直流部電流検出装置の出力信
号を比較し同時刻にともに入力がある場合には短絡発生
を判断し、数回の実施で短絡している相を同定する三相
出力短絡検出装置と、三相出力短絡検出装置から短絡の
発生した相を受け取り、次のモータ始動時の波形発生を
開始する位相の変更をＰＷＭ制御装置に伝える始動位相
変更装置と、三相出力短絡検出装置が決定した短絡相を
表示する出力短絡表示装置により構成したものである。

【００２１】これにより、ＰＷＭ波形のオフからオンに
なるエッジと、直流部に流れる電流の関係から短絡発生
を検出する事により、ノイズの影響を軽減し、きわめて
短い時間の短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変
換器のスイッチング素子破壊を防ぐことが出来るのに加
えて、短絡を発生した相を同定する事により、異常復旧
に対し迅速に対応することが可能となる空気調和装置に
おける短絡保護装置が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、三相交流電源と前記三相交流電源の三相交流電圧を
直流にするダイオードブリッジと、リアクタと電解コン
デンサからなり前記ダイオードブリッジに含まれるリプ
ルを吸収するフィルタ回路と、前記フィルタ回路から出
力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力
変換器と、前記電力変換器と前記フィルタ回路の間に流
れる電流を検出する直流部電流検出装置と、前記電力変
換器から出力される交流電圧により駆動されるモータ
と、前記モータを内蔵する空気調和装置に組み込まれる
圧縮機と、前記電力変換器を駆動するためのＰＷＭ波形
を出力するＰＷＭ制御装置と、前記ＰＷＭ制御装置から
出力されるＰＷＭパルスにおいて前記電力変換器の３相
分の上アームをオフからオンにするパルスのエッジを検
出するエッジ検出装置と、前記エッジ検出装置の出力パ
ルスと前記直流部電流検出装置の出力から出力短絡発生
を検出し出力短絡発生時には前記ＰＷＭ制御装置に停止
指令を送り前記電力変換装置を停止させる出力短絡検出
装置を備えたものであり、ＰＷＭ波形のオフからオンに
なるエッジと、直流部に流れる電流の関係から短絡発生
を検出する事により、ノイズの影響を軽減し、きわめて
短い時間の短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変
換器のスイッチング素子破壊を防ぐことが出来る。

【００２３】また、請求項２に記載の発明は、三相交流
電源と前記三相交流電源の三相交流電圧を直流にするダ
イオードブリッジと、リアクタと電解コンデンサからな
り前記ダイオードブリッジに含まれるリプルを吸収する
フィルタ回路と、前記フィルタ回路から出力される直流
電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変換器と、前
記電力変換器と前記フィルタ回路の間に抵抗を挿入し短
絡発生時前記抵抗に発生する電圧を検出する直流部電圧
検出装置と、前記電力変換器から出力される交流電圧に
より駆動されるモータと、前記モータを内蔵する空気調
和装置に組み込まれる圧縮機と、前記電力変換器を駆動
するためのＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ制御装置と、前
記ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭパルスにおいて
前記電力変換器の３相分の上アームをオフからオンにす
るパルスのエッジを検出するエッジ検出装置と、前記エ
ッジ検出装置の出力パルスと前記直流部電圧検出装置の
出力から出力短絡発生を検出し出力短絡発生時には前記
ＰＷＭ制御装置に停止指令を送り前記電力変換装置を停
止させる出力短絡検出装置を備えたものであり、ＰＷＭ
波形のオフからオンになるエッジと、直流部に流れる電
流の変化を直流部に挿入した抵抗に発生する電圧から短
絡発生を検出する事により、請求項１に比較して抵抗に
よる損失は増加するものの、電流検出装置に比較して安
価にノイズの影響を軽減し、きわめて短い時間の短絡に
対しても確実に短絡を検出し、電力変換器のスイッチン
グ素子破壊を防ぐことが出来る。

【００２４】また、請求項３に記載の発明は、三相交流
電源と前記三相交流電源の三相交流電圧を直流にするダ
イオードブリッジと、リアクタと電解コンデンサからな
り前記ダイオードブリッジに含まれるリプルを吸収する
フィルタ回路と、前記フィルタ回路から出力される直流
電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変換器と、前
記電力変換器と前記フィルタ回路の間に流れる電流を検
出する直流部電流検出装置と、前記電力変換器から出力
される交流電圧により駆動されるモータと、前記モータ
を内蔵する空気調和装置に組み込まれる圧縮機と、前記
電力変換器を駆動するためのＰＷＭ波形を出力するＰＷ
Ｍ制御装置と、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭパ
ルスにおいて前記電力変換器の３相分の上アームをオフ
からオンにするパルスのエッジを検出する３相エッジ検
出装置と、前記エッジ検出装置の出力信号と前記直流部
電流検出装置の出力信号を比較し同時刻にともに入力が
ある場合には短絡発生を判断し、数回の実施で短絡して
いる相を同定する三相出力短絡検出装置と、前記三相出
力短絡検出装置から短絡の発生した相を受け取り、次の
モータ始動時の波形発生を開始する位相の変更をＰＷＭ
制御装置に伝える始動位相変更装置と、前記三相出力短
絡検出装置が決定した短絡相を表示する出力短絡表示装
置を備えたものであり、ＰＷＭ波形のオフからオンにな
るエッジと、直流部に流れる電流の関係から短絡発生を
検出する事により、ノイズの影響を軽減し、きわめて短
い時間の短絡に対しても確実に短絡を検出し、電力変換
器のスイッチング素子破壊を防ぐことが出来るのに加え
て、短絡を発生した相を同定する事により、異常復旧に
対し迅速に対応することが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１から図７
を用いて説明する。

【００２６】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける空気調和装置における短絡保護装置の構成図であ
る。１は三相交流電源、２は三相の交流を直流にするダ
イオードブリッジ、５はリアクタ３と電解コンデンサ４
からなりダイオードブリッジ２の出力に含まれるリプル
を吸収するフィルタ回路、６はフィルタ回路５から出力
される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変
換器、８は電力変換器６から出力される交流電圧により
駆動されるモータ、７は圧縮機、９は電力変換器６をＰ
ＷＭ制御するためのパルスを送出するＰＷＭ制御装置、
１０はフィルタ回路５と電力変換器６の間を流れる電流
を検出し出力短絡検出装置１２に出力する直流部電流検
出装置（例えば電流センサ等）、１１はＰＷＭ制御装置
９から出力されるＰＷＭパルスにおいて電力変換器６の
３相分の上アームをオフからオンにするパルスのエッジ
を検出するエッジ検出装置、１２はエッジ検出装置１１
の出力信号と直流部電流検出装置１０の出力信号を比較
し同時刻にともに入力がある場合には短絡発生を判断す
る出力短絡検出装置である。

【００２７】電力変換器６の構成を図２に示す。電力変
換器６は６つのスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６
ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ及フライホイールダイオー
ド１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂに
より構成されている。

【００２８】図３は、ある時刻での電力変換器６の内部
のスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，
１７ａ，１７ｂをオン・オフするタイミングを書いた図
である。

【００２９】先ず、通常の動作を考える。

【００３０】図３は、ある時刻でのスイッチング波形で
あり、図４は正常な状態で直流部電流検出装置１０が測
定する電流波形である。

【００３１】図３において、Ｕ相上アーム（スイッチン
グ素子１５ａ）のオンと同時に、図２におけるスイッチ
ング素子１５ａ→モータ８→スイッチング素子１６ｂの
順で電流が流れる。また、この電流は、図４に示すよう
にモータ８のインダクタンスの影響によりある傾きを持
って流れる。

【００３２】一方ＵＶ相間で短絡が発生している場合に
は、例えばスイッチング素子１５ａとスイッチング素子
１６ｂ間で短絡が発生している場合は、図５に示すよう
に急激に電流が流れる。

【００３３】つまり、出力短絡検出装置１２では、ある
スイッチング素子をオンした瞬間を捉えたエッジ検出装
置１１の出力と、同時刻の直流部に流れる電流を測定し
た直流部電流検出装置１０の出力を比べ、同時刻に双方
に出力が有る場合には、短絡発生と認識し、ＰＷＭ制御
装置９に対し短絡発生の信号を出力し、電力変換器６の
動作を停止させる。

【００３４】（実施例２）図６は本発明の実施例２にお
ける空気調和装置における短絡保護装置の構成図であ
る。１は三相交流電源、２は三相の交流を直流にするダ
イオードブリッジ、５はリアクタ３と電解コンデンサ４
からなりダイオードブリッジ２の出力に含まれるリプル
を吸収するフィルタ回路、６はフィルタ回路５から出力
される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変
換器、８は電力変換器６から出力される交流電圧により
駆動されるモータ、７は圧縮機、９は電力変換器６をＰ
ＷＭ制御するためのパルスを送出するＰＷＭ制御装置、
２０はフィルタ回路５と電力変換器６の間に挿入された
抵抗により電流を電圧に変換し出力短絡検出装置１２に
出力する直流部電圧検出装置、１１はＰＷＭ制御装置か
ら出力されるＰＷＭパルスにおいて電力変換器６の３相
分の上アームをオフからオンにするパルスのエッジを検
出するエッジ検出装置、１２はエッジ検出装置１１の出
力信号と直流部電圧検出装置２０の出力信号を比較し同
時刻にともに入力がある場合には短絡発生を判断する出
力短絡検出装置である。

【００３５】電力変換器６の構成を図２に示す。電力変
換器６は６つのスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６
ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ及フライホイールダイオー
ド１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂに
より構成されている。

【００３６】図３は、ある時刻での電力変換器６の内部
のスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，
１７ａ，１７ｂをオン・オフするタイミングを書いた図
である。

【００３７】先ず、通常の動作を考える。

【００３８】図３は、ある時刻でのスイッチング波形で
あり、図７は正常な状態で直流部電圧検出装置２０が測
定する電圧波形である。

【００３９】図３において、Ｕ相上アーム（スイッチン
グ素子１５ａ）のオンと同時に、図２におけるスイッチ
ング素子１５ａ→モータ８→スイッチング素子１６ｂの
順で電流が流れる。また、このとき直流部電圧検出装置
２０で観測される電圧は、図７に示すようにモータ８の
インダクタンスの影響によりある傾きを持って流れる。

【００４０】一方ＵＶ相間で短絡が発生している場合に
は、例えばスイッチング素子１５ａとスイッチング素子
１６ｂ間で短絡が発生している場合、図８に示すように
急激に電圧が増加する。

【００４１】つまり、出力短絡検出装置１２では、ある
スイッチング素子をオンした瞬間を捉えたエッジ検出装
置１１の出力と、同時刻の直流部電圧検出装置２０の出
力を比べ、同時刻に双方に出力が有る場合には、短絡発
生と認識し、ＰＷＭ制御装置９に対し短絡発生の信号を
出力し、電力変換器６の動作を停止させる。

【００４２】（実施例３）図９は本発明の実施例３にお
ける空気調和装置における短絡保護装置の構成図であ
る。１は三相交流電源、２は三相の交流を直流にするダ
イオードブリッジ、５はリアクタ３と電解コンデンサ４
からなりダイオードブリッジ２の出力に含まれるリプル
を吸収するフィルタ回路、６はフィルタ回路５から出力
される直流電圧を任意の電圧と周波数に変換する電力変
換器である。

【００４３】８は電力変換器６から出力される交流電圧
により駆動されるモータ、７は圧縮機、９は電力変換器
６をＰＷＭ制御するためのパルスを送出するＰＷＭ制御
装置、１０はフィルタ回路５と電力変換器６の間を流れ
る電流を検出し三相出力短絡検出装置１３に出力する直
流部電流検出装置（例えば電流センサ等）である。

【００４４】１１はＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷ
Ｍパルスにおいて電力変換器６の３相分の上アームをオ
フからオンにするパルスのエッジを検出するエッジ検出
装置、１３はエッジ検出装置１１の出力信号と直流部電
流検出装置１０の出力信号を比較し同時刻にともに入力
がある場合には短絡発生を判断し、数回の実施で短絡し
ている相を同定する三相出力短絡検出装置、１４は三相
出力短絡検出装置１３から短絡の発生した相を受け取
り、次のモータ始動時の開始する位相情報を受け取りＰ
ＷＭ制御装置９に伝える始動位相変更装置、１５は三相
出力短絡検出装置１３が決定した短絡相を表示する出力
短絡表示装置である。

【００４５】電力変換器６の構成を図２に示す。電力変
換器６は６つのスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６
ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ及フライホイールダイオー
ド１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂに
より構成されている。

【００４６】図３は、ある時刻での電力変換器６の内部
のスイッチング素子１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，
１７ａ，１７ｂをオン・オフするタイミングを書いた図
である。

【００４７】短絡時の電流の挙動は実施例１の説明の繰
り返しとなるため省略する。

【００４８】図１０に三相出力短絡検出装置の制御フロ
ーを示す。この制御フローはエッジ検出装置１１の出力
が発生した場合に実行される。直流部電流検出装置１０
の出力が基準値以上かどうかを判定する（ＳＴＥＰ
１）。基準値以上の場合はＰＷＭ制御装置９に停止指令
を送り電力変換器６を停止させＳＴＥＰ２に進み、基準
値に満たない場合は終了する。

【００４９】次に、エッジを検出した相がＵ相かどうか
を判定する（ＳＴＥＰ２）。

【００５０】Ｕ相であった場合はＳＴＥＰ３に進み、そ
うでない場合はＳＴＥＰ８に進む。次に電力変換器６を
起動する場合は、Ｖ相の９０ｄｅｇから波形発生を開始
するように始動位相変更装置１４へ情報を送る。エッジ
検出があり直流部電流検出装置１０の出力が基準値以上
となるまで待機する（ＳＴＥＰ４）。直流部電流検出装
置１０の出力が基準値以上の場合はＰＷＭ制御装置９に
停止指令を送り電力変換器６を停止させＳＴＥＰ５へ進
む。

【００５１】エッジを検出した相がＶ相かどうかを判定
する（ＳＴＥＰ５）。Ｖ相であった場合はＳＴＥＰ６に
進み、そうでない場合はＳＴＥＰ７に進む。ＳＴＥＰ６
では短絡した相をＵＶ間と決定する。ＳＴＥＰ７では短
絡した相をＵＷ間と決定し終了する。

【００５２】また、ＳＴＥＰ２においてＵ相でない場合
はＳＴＥＰ８に進む。エッジ検出した相がＶ相かどうか
を判定する（ＳＴＥＰ８）。Ｖ相の場合はＳＴＥＰ９に
進み、そうでない場合はＳＴＥＰ１４に進む。次に電力
変換器６を起動する場合は、Ｗ相の９０ｄｅｇから波形
発生を開始するように始動位相変更装置１４へ情報を送
る。エッジ検出があり直流部電流検出装置１０の出力が
基準値以上となるまで待機する（ＳＴＥＰ１０）。直流
部電流検出装置１０の出力が基準値以上の場合はＰＷＭ
制御装置９に停止指令を送り電力変換器６を停止させＳ
ＴＥＰ１１へ進む。

【００５３】エッジを検出した相がＷ相かどうかを判定
する（ＳＴＥＰ１１）。Ｗ相であった場合はＳＴＥＰ１
２に進み、そうでない場合はＳＴＥＰ１３に進む。ＳＴ
ＥＰ１２では短絡した相をＶＷ間と決定する。ＳＴＥＰ
１３では短絡した相をＶＵ間と決定し終了する。

【００５４】また、ＳＴＥＰ８においてＶ相でない場合
はＳＴＥＰ１４に進む。次に電力変換器６を起動する場
合は、Ｕ相の９０ｄｅｇから波形発生を開始するように
始動位相変更装置１４へ情報を送る。エッジ検出があり
直流部電流検出装置１０の出力が基準値以上となるまで
待機する（ＳＴＥＰ１５）。直流部電流検出装置１０の
出力が基準値以上の場合はＰＷＭ制御装置９に停止指令
を送り電力変換器６を停止させＳＴＥＰ１６へ進む。

【００５５】エッジを検出した相がＵ相かどうかを判定
する（ＳＴＥＰ１６）。Ｕ相であった場合はＳＴＥＰ１
７に進み、そうでない場合はＳＴＥＰ１８に進む。ＳＴ
ＥＰ１７では短絡した相をＵＷ間と決定する。ＳＴＥＰ
１８では短絡した相をＶＷ間と決定し終了する。

【００５６】以上のようなフローにより、三相出力短絡
検出装置１３において、短絡が発生している相間を特定
することが出来る。

【００５７】始動位相変更装置１４では、三相出力短絡
検出装置１３からの情報により、起動を開始する場合の
波形発生の開始位相をＰＷＭ制御装置９に出力する。

【００５８】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、ＰＷＭ波形のオフからオンになるエッジと、直流部
に流れる電流の関係から短絡発生を検出する事により、
ノイズの影響を軽減し、きわめて短い時間の短絡に対し
ても確実に短絡を検出し、電力変換器のスイッチング素
子破壊を防ぐことが出来る。

【００５９】また、請求項２に記載の発明によれば、Ｐ
ＷＭ波形のオフからオンになるエッジと、直流部に挿入
した抵抗に発生する電圧により短絡発生を検出する事に
より、請求項１に比較して抵抗による損失は増加するも
のの、電流検出装置に比較して安価にノイズの影響を軽
減し、きわめて短い時間の短絡に対しても確実に短絡を
検出し、電力変換器のスイッチング素子破壊を防ぐこと
が出来る。

【００６０】また、請求項３記載の発明によれば、ＰＷ
Ｍ波形のオフからオンになるエッジと、直流部に流れる
電流の関係から短絡発生を検出する事により、ノイズの
影響を軽減し、きわめて短い時間の短絡に対しても確実
に短絡を検出し、電力変換器のスイッチング素子破壊を
防ぐことが出来るのに加えて、短絡を発生した相を同定
する事により、異常復旧に対し迅速に対応することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における空気調和装置におけ
る短絡保護装置の構成図

【図２】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
に用いる電力変換装置の内部構成図

【図３】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
の電力変換器のあるタイミングにおけるＰＷＭ波形図

【図４】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
の正常な状態における直流部電流検出装置の出力波形図

【図５】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
の短絡時の直流部電流検出装置の出力波形図

【図６】本発明の実施例２における空気調和装置におけ
る短絡保護装置の構成図

【図７】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
の正常な状態における直流部電圧検出装置の出力波形図

【図８】同実施例の空気調和装置における短絡保護装置
の短絡時の直流部電圧検出装置の出力波形図

【図９】本発明の実施例３における空気調和装置におけ
る短絡保護装置の構成図

【図１０】同実施例の空気調和装置における短絡保護装
置の三相出力短絡検出装置の制御フローチャート

【図１１】従来の短絡検出回路の構成図

【図１２】ＰＷＭパルス信号の演算方法の説明図

【図１３】従来の短絡検出回路の構成図

【図１４】三相インバータ回路の出力短絡の説明図

【図１５】三相インバータ回路のアーム短絡の説明図

【符号の説明】

１ 三相交流電源 ２ ダイオードブリッジ ３ リアクタ ４ 電解コンデンサ ５ フィルタ回路 ６ 電力変換器 ７ 圧縮機 ８ モータ ９ ＰＷＭ制御装置 １０ 直流部電流検出装置 １１ エッジ検出装置 １２ 出力短絡検出装置 １３ 三相出力短絡検出装置 １４ 始動位相変更装置 １５ 出力短絡表示装置 ２０ 直流部電圧検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 芳彦 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 AA17 BB06 CA01 CB05 CC23 DA03 DA06 DC02 EA02 FA03 FA06 FA13 FA14 FA16

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相交流電源と前記三相交流電源の三相
   交流電圧を直流にするダイオードブリッジと、リアクタ
   と電解コンデンサからなり前記ダイオードブリッジに含
   まれるリプルを吸収するフィルタ回路と、前記フィルタ
   回路から出力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変
   換する電力変換器と、前記電力変換器と前記フィルタ回
   路の間に流れる電流を検出する直流部電流検出装置と、
   前記電力変換器から出力される交流電圧により駆動され
   るモータと、前記モータを内蔵する空気調和装置に組み
   込まれる圧縮機と、前記電力変換器を駆動するためのＰ
   ＷＭ波形を出力するＰＷＭ制御装置と、前記ＰＷＭ制御
   装置から出力されるＰＷＭパルスにおいて前記電力変換
   器の３相分の上アームをオフからオンにするパルスのエ
   ッジを検出するエッジ検出装置と、前記エッジ検出装置
   の出力パルスと前記直流部電流検出装置の出力から出力
   短絡発生を検出し出力短絡発生時には前記ＰＷＭ制御装
   置に停止指令を送り前記電力変換装置を停止させる出力
   短絡検出装置を備えたことを特徴とする空気調和装置に
   おける短絡保護装置。
2. 【請求項２】 三相交流電源と前記三相交流電源の三相
   交流電圧を直流にするダイオードブリッジと、リアクタ
   と電解コンデンサからなり前記ダイオードブリッジに含
   まれるリプルを吸収するフィルタ回路と、前記フィルタ
   回路から出力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変
   換する電力変換器と、前記電力変換器と前記フィルタ回
   路の間に抵抗を挿入し短絡発生時前記抵抗に発生する電
   圧を検出する直流部電圧検出装置と、前記電力変換器か
   ら出力される交流電圧により駆動されるモータと、前記
   モータを内蔵する空気調和装置に組み込まれる圧縮機
   と、前記電力変換器を駆動するためのＰＷＭ波形を出力
   するＰＷＭ制御装置と、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
   れるＰＷＭパルスにおいて前記電力変換器の３相分の上
   アームをオフからオンにするパルスのエッジを検出する
   エッジ検出装置と、前記エッジ検出装置の出力パルスと
   前記直流部電圧検出装置の出力から出力短絡発生を検出
   し出力短絡発生時には前記ＰＷＭ制御装置に停止指令を
   送り前記電力変換装置を停止させる出力短絡検出装置を
   備えたことを特徴とする空気調和装置における短絡保護
   装置。
3. 【請求項３】 三相交流電源と前記三相交流電源の三相
   交流電圧を直流にするダイオードブリッジと、リアクタ
   と電解コンデンサからなり前記ダイオードブリッジに含
   まれるリプルを吸収するフィルタ回路と、前記フィルタ
   回路から出力される直流電圧を任意の電圧と周波数に変
   換する電力変換器と、前記電力変換器と前記フィルタ回
   路の間に流れる電流を検出する直流部電流検出装置と、
   前記電力変換器から出力される交流電圧により駆動され
   るモータと、前記モータを内蔵する空気調和装置に組み
   込まれる圧縮機と、前記電力変換器を駆動するためのＰ
   ＷＭ波形を出力するＰＷＭ制御装置と、ＰＷＭ制御装置
   から出力されるＰＷＭパルスにおいて前記電力変換器の
   ３相分の上アームをオフからオンにするパルスのエッジ
   を検出するエッジ検出装置と、前記エッジ検出装置の出
   力信号と前記直流部電流検出装置の出力信号を比較し同
   時刻にともに入力がある場合には短絡発生を判断し、数
   回の実施で短絡している相を同定する三相出力短絡検出
   装置と、前記三相出力短絡検出装置から短絡の発生した
   相を受け取り、次のモータ始動時の波形発生を開始する
   位相の変更をＰＷＭ制御装置に伝える始動位相変更装置
   と、前記三相出力短絡検出装置が決定した短絡相を表示
   する出力短絡表示装置を備えたことを特徴とする空気調
   和装置における短絡保護装置。