JP2001268999A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制御飽和による制御の乱調を防止して装置を安
定して運転すること。 【解決手段】交流電動機４のトルク電流成分を指令する
第１の指令手段９と、交流電動機４の励磁電流成分を指
令する第２の指令手段31と、第１および第２の指令手段
からのトルク電流成分指令および励磁電流成分指令と、
交流電動機４の速度と、電力変換装置本体から出力され
る各相電流とを基に、交流電動機４の速度が所定の速度
となるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基
準生成手段10〜12と、出力電圧基準生成手段からの出力
電圧基準に対応した出力電圧を発生するように、各単相
インバータ3Aのゲート信号を制御するゲート制御手段８
と、単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
に、単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手段16
と、単相インバータ出力が短絡された時に、第２の指令
手段31から出力される励磁電流成分指令を低減する手段
45とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単相インバータの
出力側を直列接続して各相を構成することにより、多相
交流電力を多相の交流電動機に供給する電力変換装置に
係り、特に制御が飽和することによる制御の乱調を防止
し、また単相インバータの直流電圧の過充電を防止する
ようにした電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、三相交流電力を出力する電力
変換装置の一つとして、電力変換装置の大容量化、高電
圧化を目的とし、また出力波形を改善するために、単相
インバータの出力側を直列接続して各相を構成すること
により多重化したものが知られている。

【０００３】図３２は、この種の電圧形多重インバータ
からなる電力変換装置の一概要構成例を示すブロック図
である。

【０００４】図３２において、三相電源１から、２次側
に複数の巻線を持った変圧器２を介して、三相交流電力
を単相インバータ３へ供給する。

【０００５】単相インバータ３の出力側は直列に接続さ
れ、さらにその一方を中性点として接続し、その他方を
多相の交流電動機である３相の誘導電動機４に接続する
ことにより、誘導電動機４に三相交流電力を供給する。

【０００６】一方、誘導電動機４の速度ωｒを速度検出
器５で検出し、制御回路６に入力する。

【０００７】また、電力変換装置本体から出力される各
相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電流検出器７で検出し、制御
回路６に入力する。

【０００８】制御回路６では、誘導電動機４の速度ωｒ
が所定の速度となるように出力電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖ
ｗを生成し、ＰＷＭ制御回路８に出力する。

【０００９】ＰＷＭ制御回路８では、制御回路６からの
出力電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応した出力電圧を発
生するように、各単相インバータ３のゲート信号を制御
する。

【００１０】図３３は、上記図３２の制御回路６の詳細
な内部構成例を示すブロック図である。

【００１１】この制御回路６は、例えば“電気書院発
行：ニュードライプエレクトロニクス６．２．４項”で
知られているように、誘導電動機の電流をトルク電流成
分と励磁電流成分とに分解し、独立して制御するもので
ある。

【００１２】図３３において、誘導電動機の速度を指令
する手段である速度指令器３０から出力される電動機速
度指令（以下、速度指令と称する）ωｒ^* と速度ωｒと
の偏差を加算器３２で求め、この偏差が零になるよう
に、誘導電動機４のトルク電流成分を指令する手段であ
る速度制御器９を用いて、トルク電流成分指令（以下、
トルク指令と称する）Ｔ^* を調節する。

【００１３】一方、誘導電動機４の励磁電流成分を指令
する手段である励磁電流指令器３１から出力される励磁
指令設定値Φｓｅｔ（すなわち、最終的には励磁電流成
分指令（以下、励磁指令と称する）Φ^* となる）は、通
常一定に保たれることが多い。

【００１４】これらのトルク指令Ｔ^* および励磁指令Φ
^* は、図３３に示すように、除算器３３、微分器３４、
係数器３５，３６，３７，３８、除算器３９、加算器４
０，４１，４２，４３、および積分器４４を用いた演算
により、直交するｄ軸，ｑ軸の各電流指令ｉｄ^* ，ｉｑ
^* に変換されて、それぞれの電流フィードバック信号ｉ
ｄ，ｉｑとの偏差が零になるように、電流制御器１０を
用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ，Ｖｑを調節する。

【００１５】一方、トルク指令Ｔ^* と励磁指令Φ^* とか
らすべり周波数ωｓを求め、これに速度ωｒを加えるこ
とにより、電力変換装置が出力する周波数ω１を決定す
る。

【００１６】そして、この出力周波数ω１を積分して得
られる出力位相θを用いて、三相の電流検出値Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗから、三相ｄｑ変換器１１によりｄ軸，ｑ軸の
各電流ｉｄ，ｉｑを求めると共に、ｄ軸，ｑ軸の電圧指
令Ｖｄ，Ｖｑから、ｄｑ三相変換器１２により出力電圧
基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを求める。

【００１７】図３４は、この種の電圧形多重インバータ
からなる電力変換装置の他の概要構成例を示すブロック
図であり、図３２と同一要素には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００１８】図３４において、制御回路６では、誘導電
動機４の速度が所定の速度となるように出力電圧基準Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗを決定し、ＰＷＭ制御回路８に出力す
る。

【００１９】ＰＷＭ制御回路８では、制御回路６からの
出力電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに対応した出力電圧を発
生するように、各単相インバータ３のゲート信号を制御
する。

【００２０】図３５は、上記図３４の制御回路６の詳細
な内部構成例を示すブロック図である。

【００２１】この制御回路６は、周波数設定器６１にて
設定される周波数設定値ｆｓｅｔと、励磁設定器６２に
て設定される励磁指令設定値Φsetとから、Ｖ／ｆ比を
同じに保つように電圧基準Ｖ^* を演算する電圧基準演算
器６３と、周波数設定値ｆｓｅｔと電圧基準Ｖ^* とか
ら、各相の出力電圧基準Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをそれぞれ下
記の（１），（２），（３）式により演算する瞬時電圧
基準演算器６４とからなる。

【００２２】 Ｖｕ＝Ｖ^* ×sin（２π×ｆｓｅｔ×ｔ）×Φｓｅｔ （１）式 Ｖｖ＝Ｖ^* ×sin（２π×ｆｓｅｔ×ｔ＋２π／３）×Φｓｅｔ （２）式 Ｖｗ＝Ｖ^* ×sin（２π×ｆｓｅｔ×ｔ−２π／３）×Φｓｅｔ （３）式 ここで、ｔは時刻を表わす。

【００２３】図３６は、上記単相インバータ３の詳細な
内部構成例を示す回路図である。

【００２４】図３６において、変圧器２の２次巻線から
の電力を、ダイオード整流回路１３および直流平滑コン
デンサ１４で直流電力に変換し、さらに単相インバータ
回路１５で任意の周波数、電圧を持った電力に変換す
る。

【００２５】また、個々の単相インバータの出力側に、
出力短絡回路１６を接続する。この出力短絡回路１６
は、例えば“ＵＳ００５６２５５４５号”や“特願平９
−２７７７２５号”で知られているように、単相インバ
ータ３が故障した場合等に、少なくとも１つの単相イン
バータ３の単相インバータ回路１５の動作を停止し、出
力短絡回路１６をオンすることにより単相インバータ出
力をバイパスして運転するために用いられる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単相イ
ンバータ３出力をバイパスして運転する場合に、電力変
換装置の出力可能な最大電圧は、バイパスされた単相イ
ンバータ３出力が零となる分だけ低下する。

【００２７】例えば、図３２（あるいは図３４）の例で
は、１相当たり１つの単相インバータ３の出力をバイパ
スした場合に、電力変換装置が出力できる最大の電圧
は、全ての単相インバータ３を動作させた場合の２／３
倍となる。

【００２８】そして、この最大出力可能な電圧範囲が低
下することによって、次のような種々の問題が発生す
る。

【００２９】すなわち、バイパス動作時は、実際に出力
できる最大電圧が低下するため、電流制御器１０（ある
いは電圧基準演算器６３）が前記バイパス時の最大電圧
に相当する電圧基準を超過した場合、電流制御器１０
（あるいは電圧基準演算器６３）が電圧基準を出力して
も、実際の出力電圧は前記バイパス時の最大電圧でリミ
ットされるために、出力電圧が正弦波とならなくなり、
誘導電動機４に多くの高調波電流が流れて温度上昇が過
大となり、制御動作が乱調するという問題がある。

【００３０】また、このように制御動作が乱調しない場
合でも、バイパス運転状態では電力変換装置が出力可能
な電力は出力電圧の低下に比例して低減するが、誘導電
動機４が必要な電力がこのバイパス運転で出力可能な電
力を超過した場合、装置は過負荷となって運転を継続で
きなくなる。

【００３１】さらに、単相インバータ３の何れか１つが
故障した時に、その単相インバータ３出力をバイパスし
て運転を継続するような場合に、誘導電動機４の誘起電
圧が１つの単相インバータ３をバイパスして出力可能な
電圧よりも大きい時に、誘導電動機４からの誘起電圧に
よって、バイパスしていない単相インバータ３の直流電
圧が過充電してしまうという問題がある。

【００３２】本発明の目的は、制御が飽和することによ
る制御の乱調を防止して装置を安定して運転することが
でき、また交流電動機の負荷を低減して装置が過負荷で
停止となることを防止することができ、さらに単相イン
バータの直流電圧が過充電となることを防止することが
可能な電力変換装置を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、単相インバータの出力側を直列接続して各相を構
成することにより、多相交流電力を多相の交流電動機に
供給する電力変換装置において、請求項１に対応する発
明では、交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の
指令手段と、交流電動機の励磁電流成分を指令する第２
の指令手段と、第１および第２の指令手段から出力され
るトルク電流成分指令および励磁電流成分指令と、交流
電動機の速度と、電力変換装置本体から出力される各相
電流とに基づいて、交流電動機の速度が所定の速度とな
るように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準生
成手段と、出力電圧基準生成手段から出力される出力電
圧基準に対応した出力電圧を発生するように、各単相イ
ンバータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、単
相インバータ出力をバイパスして運転する場合に、当該
単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出
力短絡手段により単相インバータ出力が短絡された時
に、第２の指令手段から出力される励磁電流成分指令を
低減する手段とを備えている。

【００３４】従って、請求項１に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータ出力が短絡された時
に、励磁電流成分指令を低減することにより、単相イン
バータの１相当たり少なくとも１つの出力をバイパスし
て運転する場合に、この状態で電力変換装置の出力可能
な最大電圧に対して出力電圧基準が当該最大電圧に相当
する値以上にならないように制御されるため、制御が飽
和することによる制御の乱調を防止して、装置を安定し
て運転することができる。

【００３５】また、請求項２に対応する発明では、交流
電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令手段と、
交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手段
と、第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
流成分指令および励磁電流成分指令と、交流電動機の速
度と、電力変換装置本体から出力される各相電流とに基
づいて、交流電動機の速度が所定の速度となるように出
力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準生成手段と、
出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準に対
応した出力電圧を発生するように、各単相インバータの
ゲート信号を制御するゲート制御手段と、単相インバー
タ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相インバ
ータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡手段
により単相インバータ出力が短絡された時に、第２の指
令手段から出力される励磁電流成分指令を所定の割合で
低減する手段とを備えている。

【００３６】従って、請求項２に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータ出力が短絡された時
に、励磁電流成分指令を所定の割合で低減することによ
り、単相インバータの１相当たり少なくとも１つの出力
をバイパスして運転する場合に、この状態で電力変換装
置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準が当該最
大電圧に相当する値以上にならないように制御されるた
め、制御が飽和することによる制御の乱調を防止して、
装置を安定して運転することができる。

【００３７】さらに、請求項３に対応する発明では、交
流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令手段
と、交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
段と、第１および第２の指令手段から出力されるトルク
電流成分指令および励磁電流成分指令と、交流電動機の
速度と、電力変換装置本体から出力される各相電流とに
基づいて、交流電動機の速度が所定の速度となるように
出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準生成手段
と、出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
に対応した出力電圧を発生するように、各単相インバー
タのゲート信号を制御するゲート制御手段と、単相イン
バータ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相イ
ンバータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡
手段により単相インバータ出力が短絡された時に、第２
の指令手段から出力される励磁電流成分指令を電力変換
装置本体が出力する所定の周波数以上の領域で当該周波
数に反比例させて低減する手段とを備えている。

【００３８】従って、請求項３に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータ出力が短絡された時
に、励磁電流成分指令を電力変換装置本体が出力する所
定の周波数以上の領域で当該周波数に反比例させて低減
することにより、単相インバータの１相当たり少なくと
も１つの出力をバイパスして運転する場合に、この状態
で電力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧
基準が当該最大電圧に相当する値以上にならないように
制御されるため、制御が飽和することによる制御の乱調
を防止して、装置を安定して運転することができる。

【００３９】また、請求項４に対応する発明では、交流
電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令手段と、
交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手段
と、第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
流成分指令および励磁電流成分指令と、交流電動機の速
度と、電力変換装置本体から出力される各相電流とに基
づいて、交流電動機の速度が所定の速度となるように出
力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準生成手段と、
出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準に対
応した出力電圧を発生するように、各単相インバータの
ゲート信号を制御するゲート制御手段と、単相インバー
タ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相インバ
ータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡手段
により単相インバータ出力が短絡された時に、第２の指
令手段から出力される励磁電流成分指令を交流電動機の
速度が所定値以上の領域で当該交流電動機の速度に反比
例させて低減する手段とを備えている。

【００４０】従って、請求項４に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータ出力が短絡された時
に、励磁電流成分指令を交流電動機の速度が所定値以上
の領域で当該交流電動機の速度に反比例させて低減する
ことにより、単相インバータの１相当たり少なくとも１
つの出力をバイパスして運転する場合に、この状態で電
力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準
が当該最大電圧に相当する値以上にならないように制御
されるため、制御が飽和することによる制御の乱調を防
止して、装置を安定して運転することができる。

【００４１】さらに、請求項５に対応する発明では、交
流電動機の速度を指令する手段と、交流電動機の速度を
指令する手段から出力される電動機速度指令と交流電動
機の速度とに基づいて、交流電動機のトルク電流成分を
指令する第１の指令手段と、交流電動機の励磁電流成分
を指令する第２の指令手段と、第１および第２の指令手
段から出力されるトルク電流成分指令および励磁電流成
分指令と、交流電動機の速度と、電力変換装置本体から
出力される各相電流とに基づいて、交流電動機の速度が
所定の速度となるように出力電圧基準を生成し出力する
出力電圧基準生成手段と、出力電圧基準生成手段から出
力される出力電圧基準に対応した出力電圧を発生するよ
うに、各単相インバータのゲート信号を制御するゲート
制御手段と、単相インバータ出力をバイパスして運転す
る場合に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力
短絡手段と、出力短絡手段により単相インバータ出力が
短絡された時に、交流電動機の速度を指令する手段から
出力される電動機速度指令の絶対値の上限を制限する手
段とを備えている。

【００４２】従って、請求項５に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータ出力が短絡された時
に、電動機速度指令の絶対値の上限を制限することによ
り、単相インバータの１相当たり少なくとも１つの出力
をバイパスして運転する場合に、この状態で電力変換装
置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準が当該最
大電圧に相当する値以上にならないように制御されるた
め、制御が飽和することによる制御の乱調を防止して、
装置を安定して運転することができる。

【００４３】一方、請求項６に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発明の
電力変換装置において、交流電動機に流れる電流が所定
値を超過した場合に、当該交流電動機に流れる電流が所
定値以下となるように交流電動機の速度を低減させるよ
うに制御する手段を備えている。

【００４４】従って、請求項６に対応する発明の電力変
換装置においては、交流電動機に流れる電流が所定値を
超過した時に、これが所定値以下となるように交流電動
機の速度を低減させることにより、バイパス運転中の出
力電圧が低減されることに対しても、交流電動機の負荷
を低減して、装置が過負荷で停止となることを防止する
ことができる。

【００４５】また、請求項７に対応する発明では、上記
請求項６に対応する発明の電力変換装置において、交流
電動機の速度を低減させるように制御する手段として
は、交流電動機の速度を指令する手段から出力される電
動機速度指令、または第１の指令手段から出力されるト
ルク電流成分指令、もしくは当該トルク電流成分指令に
相当する成分を低減させるように制御する。

【００４６】従って、請求項７に対応する発明の電力変
換装置においては、交流電動機に流れる電流が所定値を
超過した時に、これが所定値以下となるように、電動機
速度指令、またはトルク電流成分指令、もしくは当該ト
ルク電流成分指令に相当する成分を低減させることによ
り、バイパス運転中の出力電圧が低減されることに対し
ても、交流電動機の負荷を低減して、装置が過負荷で停
止となることを防止することができる。

【００４７】一方、請求項８に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の
電力変換装置において、単相インバータの故障を検出す
る手段と、手段により少なくとも１つの単相インバータ
が故障したことが検出された場合に、全ての単相インバ
ータの出力を一旦停止し、故障した単相インバータの出
力を短絡すると共に、当該故障した単相インバータを含
む相以外の他の相の単相インバータの出力を出力が短絡
された単相インバータと同数だけ短絡する手段と、所定
の条件が成立した場合に、出力が短絡された単相インバ
ータ以外の単相インバータを用いて出力を再開する手段
とを備えている。

【００４８】従って、請求項８に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータが故障した場合に、
全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単相イ
ンバータを含む相以外の他の相の単相インバータの出力
を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡した状
態で、所定の条件が成立した時に、出力短絡された単相
インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再開す
ることにより、交流電動機の誘起電圧が低減してから故
障した単相インバータ出力をバイパスできるため、単相
インバータの直流電圧が過充電となることを防止するこ
とができる。

【００４９】また、請求項９に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の
電力変換装置において、単相インバータの故障を検出す
る手段と、手段により少なくとも１つの単相インバータ
が故障したことが検出された場合に、全ての単相インバ
ータの出力を一旦停止し、故障した単相インバータの出
力を短絡すると共に、当該故障した単相インバータを含
む相以外の他の相の単相インバータの出力を出力が短絡
された単相インバータと同数だけ短絡する手段と、手段
により単相インバータの故障が検出されてから所定の時
間が経過した後に、出力が短絡された単相インバータ以
外の単相インバータを用いて出力を再開する手段とを備
えている。

【００５０】従って、請求項９に対応する発明の電力変
換装置においては、単相インバータが故障した場合に、
全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単相イ
ンバータを含む相以外の他の相の単相インバータの出力
を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡した状
態で、単相インバータが故障してから所定の時間が経過
した後に、出力短絡された単相インバータ以外の単相イ
ンバータを用いて出力を再開することにより、交流電動
機の誘起電圧が低減してから故障した単相インバータ出
力をバイパスできるため、単相インバータの直流電圧が
過充電となることを防止することができる。

【００５１】さらに、請求項１０に対応する発明では、
上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発
明の電力変換装置において、単相インバータの故障を検
出する手段と、手段により少なくとも１つの単相インバ
ータが故障したことが検出された場合に、全ての単相イ
ンバータの出力を一旦停止し、故障した単相インバータ
の出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバータ
を含む相以外の他の相の単相インバータの出力を出力が
短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手段と、
交流電動機の誘起電圧が所定値以下になったことを検出
する手段と、手段により交流電動機の誘起電圧が所定値
以下になったことが検出された後に、出力が短絡された
単相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再
開する手段とを備えている。

【００５２】従って、請求項１０に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータが故障した場合
に、全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障し
た単相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡し
た状態で、交流電動機の誘起電圧が所定値以下になった
ことが検出された後に、出力短絡された単相インバータ
以外の単相インバータを用いて出力を再開することによ
り、交流電動機の誘起電圧が低減してから故障した単相
インバータ出力をバイパスできるため、単相インバータ
の直流電圧が過充電となることを防止することができ
る。

【００５３】さらにまた、請求項１１に対応する発明で
は、上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応す
る発明の電力変換装置において、単相インバータの故障
を検出する手段と、手段により少なくとも１つの単相イ
ンバータが故障したことが検出された場合に、全ての単
相インバータの出力を一旦停止し、故障した単相インバ
ータの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバ
ータを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を出
力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手段
と、交流電動機の速度が所定値以下になったことを検出
する手段と、手段により交流電動機の速度が所定値以下
になったことが検出された後に、出力が短絡された単相
インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再開す
る手段とを備えている。

【００５４】従って、請求項１１に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータが故障した場合
に、全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障し
た単相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡し
た状態で、交流電動機の速度が所定値以下になったこと
が検出された後に、出力短絡された単相インバータ以外
の単相インバータを用いて出力を再開することにより、
交流電動機の誘起電圧が低減してから故障した単相イン
バータ出力をバイパスできるため、単相インバータの直
流電圧が過充電となることを防止することができる。

【００５５】一方、請求項１２に対応する発明では、交
流電動機に与える周波数を指令する手段と、交流電動機
に与える周波数を指令する手段から出力される周波数指
令に基づいて演算される電圧指令信号を入力として、交
流電動機の端子電圧を制御する制御手段と、単相インバ
ータ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相イン
バータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡手
段により単相インバータ出力が短絡された時に、制御手
段に入力する電圧指令信号を所定の割合で低減する手段
とを備えている。

【００５６】従って、請求項１２に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータ出力が短絡された
時に、制御手段に入力する電圧指令信号を所定の割合で
低減することにより、単相インバータの１相当たり少な
くとも１つの出力をバイパスして運転する場合に、この
状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力
電圧基準が当該最大電圧に相当する値以上にならないよ
うに制御されるため、出力電圧が正弦波とならなくなる
ことによる高調波電流の増加に抑えて、電動機の過度な
温度上昇を防止することができ、制御が飽和することに
よる制御の乱調を防止して、装置を安定して運転するこ
とができる。

【００５７】また、請求項１３に対応する発明では、交
流電動機に与える周波数を指令する手段と、交流電動機
に与える周波数を指令する手段から出力される周波数指
令に基づいて演算される電圧指令信号を入力として、交
流電動機の端子電圧を制御する制御手段と、単相インバ
ータ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相イン
バータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡手
段により単相インバータ出力が短絡された時に、制御手
段に入力する電圧指令信号を電力変換装置本体が出力す
る所定の周波数以上の領域で略一定となるように制御す
る手段とを備えている。

【００５８】従って、請求項１３に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータ出力が短絡された
時に、制御手段に入力する電圧指令信号を電力変換装置
本体が出力する所定の周波数以上の領域で略一定となる
ように制御することにより、単相インバータの１相当た
り少なくとも１つの出力をバイパスして運転する場合
に、この状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に対
して出力電圧基準が当該最大電圧に相当する値以上にな
らないように制御されるため、出力電圧が正弦波となら
なくなることによる高調波電流の増加に抑えて、電動機
の過度な温度上昇を防止することができ、制御が飽和す
ることによる制御の乱調を防止して、装置を安定して運
転することができる。

【００５９】さらに、請求項１４に対応する発明では、
交流電動機に与える周波数を指令する手段と、交流電動
機に与える周波数を指令する手段から出力される周波数
指令に基づいて演算される電圧指令信号を入力として、
交流電動機の端子電圧を制御する制御手段と、単相イン
バータ出力をバイパスして運転する場合に、当該単相イ
ンバータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力短絡
手段により単相インバータ出力が短絡された時に、制御
手段に入力する電圧指令信号を交流電動機の速度が所定
値以上の領域で略一定となるように制御する手段とを備
えている。

【００６０】従って、請求項１４に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータ出力が短絡された
時に、制御手段に入力する電圧指令信号を交流電動機の
速度が所定値以上の領域で略一定となるように制御する
ことにより、単相インバータの１相当たり少なくとも１
つの出力をバイパスして運転する場合に、この状態で電
力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準
が当該最大電圧に相当する値以上にならないように制御
されるため、出力電圧が正弦波とならなくなることによ
る高調波電流の増加に抑えて、電動機の過度な温度上昇
を防止することができ、制御が飽和することによる制御
の乱調を防止して、装置を安定して運転することができ
る。

【００６１】さらにまた、請求項１５に対応する発明で
は、交流電動機に与える周波数を指令する手段と、単相
インバータ出力をバイパスして運転する場合に、当該単
相インバータの出力側を短絡する出力短絡手段と、出力
短絡手段により単相インバータ出力が短絡された時に、
交流電動機に与える周波数を指令する手段から出力され
る周波数指令の絶対値の上限を制限する手段とを備えて
いる。

【００６２】従って、請求項１５に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータ出力が短絡された
時に、交流電動機に与える周波数を指令する手段から出
力される周波数指令の絶対値の上限を制限することによ
り、単相インバータの１相当たり少なくとも１つの出力
をバイパスして運転する場合に、この状態で電力変換装
置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準が当該最
大電圧に相当する値以上にならないように制御されるた
め、出力電圧が正弦波とならなくなることによる高調波
電流の増加に抑えて、電動機の過度な温度上昇を防止す
ることができ、制御が飽和することによる制御の乱調を
防止して、装置を安定して運転することができる。

【００６３】一方、請求項１６に対応する発明では、上
記請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に対応する
発明の電力変換装置において、交流電動機に与える周波
数を指令する手段と、交流電動機に流れる電流が所定値
を超過した場合に、当該交流電動機に流れる電流が所定
値以下となるように交流電動機の周波数を指令する手段
から出力される周波数指令を低減する手段とを備えてい
る。

【００６４】従って、請求項１６に対応する発明の電力
変換装置においては、交流電動機に流れる電流が所定値
を超過した時に、これが所定値以下となるように交流電
動機の周波数指令を低減させることにより、バイパス運
転中の出力電圧が低減されることに対しても、交流電動
機の負荷を低減して、装置が過負荷で停止となることを
防止することができる。

【００６５】また、請求項１７に対応する発明では、上
記請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に対応する
発明の電力変換装置において、単相インバータの故障を
検出する手段と、上記手段により少なくとも１つの単相
インバータが故障したことが検出された場合に、全ての
単相インバータの出力を一旦停止し、故障した単相イン
バータの出力を短絡すると共に、当該故障した単相イン
バータを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を
出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
段と、単相インバータの故障発生から所定の時間が経過
した後に、出力が短絡された単相インバータ以外の単相
インバータを用いて出力を再開する手段とを備えてい
る。

【００６６】従って、請求項１７に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータが故障した場合
に、全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障し
た単相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡し
た状態で、単相インバータが故障してから所定の時間が
経過した後に、出力短絡された単相インバータ以外の単
相インバータを用いて出力を再開することにより、交流
電動機の誘起電圧が低減してから故障した単相インバー
タ出力をバイパスできるため、単相インバータの直流電
圧が過充電となることを防止することができる。

【００６７】さらに、請求項１８に対応する発明では、
上記請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に対応す
る発明の電力変換装置において、単相インバータの故障
を検出する手段と、上記手段により少なくとも１つの単
相インバータが故障したことが検出された場合に、全て
の単相インバータの出力を一旦停止し、故障した単相イ
ンバータの出力を短絡すると共に、当該故障した単相イ
ンバータを含む相以外の他の相の単相インバータの出力
を出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する
手段と、交流電動機の誘起電圧が所定値以下になったこ
とを検出する手段と、上記手段により交流電動機の誘起
電圧が所定値以下になったことが検出された後に、出力
が短絡された単相インバータ以外の単相インバータを用
いて出力を再開する手段とを備えている。

【００６８】従って、請求項１８に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータが故障した場合
に、全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障し
た単相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力短絡された単相インバータと同数だけ短絡し
た状態で、交流電動機の誘起電圧が所定値以下になった
ことが検出された後に、出力短絡された単相インバータ
以外の単相インバータを用いて出力を再開することによ
り、交流電動機の誘起電圧が低減してから故障した単相
インバータ出力をバイパスできるため、単相インバータ
の直流電圧が過充電となることを防止することができ
る。

【００６９】さらにまた、請求項１９に対応する発明で
は、上記請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に対
応する発明の電力変換装置において、単相インバータの
故障を検出する手段と、上記手段により少なくとも１つ
の単相インバータが故障したことが検出された場合に、
全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータの出力を短絡すると共に、当該故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡
する手段と、交流電動機の回転数が所定値以下になった
ことを検出する手段と、上記手段により交流電動機の回
転数が所定値以下になったことが検出された後に、出力
が短絡された単相インバータ以外の単相インバータを用
いて出力を再開する手段とを備えている。

【００７０】従って、請求項１９に対応する発明の電力
変換装置においては、単相インバータが故障した場合
に、全ての単相インバータの出力を一旦停止し、故障し
た単相インバータの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータを含む相以外の他の相の単相インバータの
出力を出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡
した状態で、交流電動機の回転数が所定値以下になった
ことが検出された後に、出力短絡された単相インバータ
以外の単相インバータを用いて出力を再開することによ
り、交流電動機の誘起電圧が低減してから故障した単相
インバータ出力をバイパスできるため、単相インバータ
の直流電圧が過充電となることを防止することができ
る。

【００７１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００７２】（第１の実施の形態：請求項１、請求項２
に対応）図１は、本実施の形態による電力変換装置の概
要構成例を示すブロック図であり、図３２と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００７３】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図１に示すように、前記図３２における制御回路６
に代えて制御回路６Ａを備え、さらにバイパス指令回路
１７と、ＯＲ回路１８とを付加した構成としている。

【００７４】バイパス指令回路１７は、バイパス指令信
号Ａ，Ｂ，Ｃを出力するものであり、このバイパス指令
信号Ａ，Ｂ，Ｃを、出力側が直列接続された各相の単相
インバータ３Ａの出力側に設けられた出力短絡回路１６
へ入力すると共に、ＯＲ回路１８へ入力する。

【００７５】ＯＲ回路１８は、バイパス指令回路１７か
ら出力されるバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃの論理和をと
り、その論理和信号をＢＹＰＡＳＳ信号として制御回路
６Ａへ入力する。

【００７６】制御回路６Ａは、ＯＲ回路１８からＢＹＰ
ＡＳＳ信号が入力された時に、制御動作を切替える。

【００７７】図２は、制御回路６Ａの詳細な内部構成例
を示すブロック図であり、図３３と同一要素には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【００７８】すなわち、本制御回路６Ａは、図２に示す
ように、前記図３３における励磁電流指令器３１の出力
側に、励磁電流指令器３１から出力される励磁指令設定
値Φｓｅｔを所定の割合で低減する手段である係数器４
５と、励磁電流指令器３１から出力される励磁指令設定
値Φｓｅｔまたは係数器４５から出力される励磁指令の
低減値のいずれか一方を、励磁指令Φ^* として切替え出
力するスイッチ１９Ａ，１９Ｂとを付加した構成として
いる。

【００７９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【００８０】なお、図３２、図３３および図３６と同一
要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異な
る部分の動作についてのみ述べる。

【００８１】図１において、バイパス指令回路１７から
バイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃが出力されると、このバイ
パス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、単相インバータ３Ａの
出力短絡回路１６を閉制御して、単相インバータ３Ａの
出力が短絡されてバイパス運転される。

【００８２】ＯＲ回路１８では、バイパス指令回路１７
からのバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、少なくとも
単相インバータ３Ａの１段分がバイパスされていること
を判定すると、ＢＹＰＡＳＳ信号が制御回路６Ａに出力
される。

【００８３】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【００８４】すなわち、図２において、通常の運転動作
では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φｓ
ｅｔがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰＡ
ＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオフ
しスイッチ１９Ｂがオンして、励磁指令Φ^* としては、
励磁指令設定値Φｓｅｔを係数器４５でＫ５倍した値に
切替えられる。

【００８５】ここで、誘導電動機４の誘起電圧は、下記
のような式で得ることができる。

【００８６】 （誘導電動機４の誘起電圧）＝ａ×（回転速度）×Φ ａ：比例定数 一般的に、回転速度の上限値で誘導電動機の誘起電圧
が、電力変換装置が出力可能な最大電圧と略同等となる
ように使用される。

【００８７】この場合、いま１相当たり１つの単相イン
バータ３Ａがバイパスされて運転する電力変換装置が出
力可能な最大電圧は、通常時の２／３倍となることか
ら、上記式より励磁指令Φ^* が２／３倍になるように、
係数器４５でＫ５＝２／３とすれば、回転速度の上限値
でも、誘導電動機４の誘起電圧が通常時の２／３に低減
される。これにより、バイパス運転時でも電力変換装置
の出力可能な最大電圧範囲内で運転することが可能とな
る。

【００８８】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
励磁指令Φ^* を、所定の割合Ｋ５で低減するようにして
いるので、単相インバータ３Ａの１相当たり少なくとも
１つの出力をバイパスして運転する場合に、この状態で
電力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基
準がこの最大電圧に相当する値以上にならないように制
御されるため、制御が飽和することによる制御の乱調を
防止して、装置を安定して運転することが可能となる。

【００８９】（第２の実施の形態：請求項１、請求項３
に対応）図３は、本実施の形態による電力変換装置にお
ける制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図
であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９０】すなわち、本制御回路６Ａは、図３に示す
ように、前記図２における係数器４５に代えて励磁低減
回路４６を備えた構成としている。

【００９１】励磁低減回路４６は、前記励磁電流指令器
３１から出力される励磁指令設定値Φｓｅｔを、電力変
換装置が出力する所定の周波数以上の領域でこの周波数
ω１に反比例させて低減する。

【００９２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【００９３】なお、図１および図２と同一要素の動作に
ついてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作
についてのみ述べる。

【００９４】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【００９５】すなわち、図３において、通常の運転動作
では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φｓ
ｅｔがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰＡ
ＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオフ
しスイッチ１９Ｂがオンして、励磁指令Φ^* としては、
励磁指令設定値Φｓｅｔを励磁低減回路４６で低減した
値に切替えられる。

【００９６】ここで、励磁低減回路４６では、図４
（ａ）に示すように、電力変換装置の出力周波数ω１
が、所定値ω１ｓ以下の領域Ｉの部分では、励磁指令Φ
^* を励磁指令設定値Φｓｅｔとする。

【００９７】また、電力変換装置の出力周波数ω１が、
所定値ω１ｓを超過する領域IIの部分では、電力変換装
置の出力周波数ω１に反比例させて、励磁指令Φ^* を低
減する。

【００９８】前記第１の実施の形態でも説明したよう
に、一般的に、回転速度の上限値で誘導電動機の誘起電
圧が、電力変換装置が出力可能な最大電圧と略同等とな
るように使用されるので、１相当たり１つの単相インバ
ータ３Ａがバイパスされて運転する電力変換装置が出力
可能な最大電圧は、通常時の２／３倍となることから、
図４（ｂ）に示すように、最高出力周波数の２／３の出
力周波数以上で、上記励磁指令Φ^* の低減を実施するこ
とにより、バイパス運転時でも電力変換装置の出力可能
な最大電圧範囲内で運転することが可能となる。

【００９９】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
励磁指令Φ^* を、電力変換装置が出力する所定の周波数
以上の領域でこの周波数ω１に反比例させて低減するよ
うにしているので、単相インバータ３Ａの１相当たり少
なくとも１つの出力をバイパスして運転する場合に、こ
の状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出
力電圧基準がこの最大電圧に相当する値以上にならない
ように制御されるため、制御が飽和することによる制御
の乱調を防止して、装置を安定して運転することが可能
となる。

【０１００】（第３の実施の形態：請求項１、請求項４
に対応）図５は、本実施の形態による電力変換装置にお
ける制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図
であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１０１】すなわち、本制御回路６Ａは、図５に示す
ように、前記図２における係数器４３に代えて励磁低減
回路４７を備えた構成としている。

【０１０２】励磁低減回路４７は、前記励磁電流指令器
３１から出力される励磁指令設定値Φｓｅｔを、誘導電
動機４の速度ωｒが所定値以上の領域でこの誘導電動機
４の速度ωｒに反比例させて低減する。

【０１０３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１０４】なお、図１および図２と同一要素の動作に
ついてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作
についてのみ述べる。

【０１０５】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０１０６】すなわち、図５において、通常の運転動作
では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φｓ
ｅｔがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰＡ
ＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオフ
しスイッチ１９Ｂがオンして、励磁指令Φ^* としては、
励磁指令設定値Φｓｅｔを励磁低減回路４７で低減した
値に切替えられる。

【０１０７】ここで、励磁低減回路４７では、前記図４
に示した方法とほぼ同様に、誘導電動機４の速度ωｒ
が、所定値（ωｔｓ）以下の領域（Ｉ）の部分では、励
磁指令Φ^* を励磁指令設定値Φｓｅｔとする。

【０１０８】また、誘導電動機４の速度ωｒが、所定値
（ωｔｓ）を超過する領域（II）の部分では、誘導電動
機４の速度ωｒに反比例させて、励磁指令Φ^* を低減す
る。前記第１の実施の形態でも説明したように、一般的
に、回転速度の上限値で電動機の誘起電圧が、電力変換
装置が出力可能な最大電圧と略同等となるように使用さ
れるので、１相当たり１つの単相インバータ３Ａがバイ
パスされて運転する電力変換装置が出力可能な最大電圧
は、通常時の２／３倍となることから、図４（ｂ）に示
したように、誘導電動機４の最高速度の２／３の速度以
上で、上記励磁指令Φ^* の低減を実施することにより、
バイパス運転時でも電力変換装置の出力可能な最大電圧
範囲内で運転することが可能となる。

【０１０９】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
励磁指令Φ^* を、誘導電動機４の速度ωｒが所定値以上
の領域でこの誘導電動機４の速度ωｒに反比例させて低
減するようにしているので、単相インバータ３Ａの１相
当たり少なくとも１つの出力をバイパスして運転する場
合に、この状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に
対して出力電圧基準がこの最大電圧に相当する値以上に
ならないように制御されるため、制御が飽和することに
よる制御の乱調を防止して、装置を安定して運転するこ
とが可能となる。

【０１１０】（第４の実施の形態：請求項５に対応）図
６は、本実施の形態による電力変換装置における制御回
路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図であり、図
３３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１１１】すなわち、本制御回路６Ａは、図６に示す
ように、前記図３３における速度指令器３０の出力側
に、速度指令器３０から出力される速度指令ωｒ^* の絶
対値の上限を制限する手段であるリミット回路４８と、
速度指令器３０から出力される速度指令ωｒ^* またはリ
ミット回路４８から出力される速度指令の制限値のいず
れか一方を、最終的な速度指令ωｒ^* として切替え出力
するスイッチ４９Ａ，４９Ｂとを付加した構成としてい
る。

【０１１２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１１３】なお、図１、図３２、図３３および図３６
と同一要素の動作についてはその説明を省略し、ここで
は異なる部分の動作についてのみ述べる。

【０１１４】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０１１５】すなわち、図６において、通常の運転動作
では、スイッチ４９Ａがオンして、速度指令器３０から
出力される速度指令ωｒ^* がそのまま速度指令ωｒ^* と
して使用され、ＢＹＰＡＳＳ信号が入力された場合に
は、スイッチ４９Ａがオフしスイッチ４７Ｂがオンし
て、速度指令ωｒ^* としては、速度指令器３０から出力
される速度指令ωｒ^* をリミット回路４８で絶対値の上
限を制限した値に切替えられる。

【０１１６】前記第１の実施の形態でも説明したよう
に、いま１相当たり１つの単相インバータ３Ａがバイパ
スされて運転する電力変換装置が出力可能な最大電圧
は、通常時の２／３倍となることから、前記式より誘導
電動機４の速度ωｒを最大速度の２／３に制限すれば、
誘導電動機４の誘起電圧が通常時の２／３に制限される
ことにより、バイパス時でも電力変換装置の出力可能な
最大電圧範囲内で運転することが可能となる。

【０１１７】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
誘導電動機４の速度指令ωｒ^* の絶対値の上限を制限す
るようにしているので、単相インバータ３Ａの１相当た
り少なくとも１つの出力をバイパスして運転する場合
に、この状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に対
して出力電圧基準がこの最大電圧に相当する値以上にな
らないように制御されるため、制御が飽和することによ
る制御の乱調を防止して、装置を安定して運転すること
が可能となる。

【０１１８】（第５の実施の形態：請求項６、請求項７
に対応）図７は、本実施の形態による電力変換装置にお
ける制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図
であり、図２と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１１９】すなわち、本制御回路６Ａは、図７に示す
ように、出力電流検出器２２と、速度低減回路５０と、
加算器５１とを、前記図２に付加した構成としている。

【０１２０】出力電流検出器２２は、前記三相ｄｑ変換
器１１から出力されるｄ軸，ｑ軸の電流ｉｄ，ｉｑに基
づいて、出力電流実効値Ｉ１を検出する。

【０１２１】速度低減回路５０は、出力電流検出器２２
から出力される出力電流実効値Ｉ１が所定値を超過した
場合に、誘導電動機４に流れる電流がこの所定値以下と
なるように誘導電動機４の速度を低減させるための速度
補正信号を出力する。

【０１２２】加算器５１は、前記速度指令器３０から出
力される速度指令ωｒ^* から、速度低減回路５０から出
力される速度補正信号を減算し、その減算信号を補正さ
れた速度指令として前記加算器３２へ入力する。

【０１２３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１２４】なお、図１および図２と同一要素の動作に
ついてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作
についてのみ述べる。

【０１２５】図７において、出力電流検出器２２では、
三相ｄｑ変換器１１からのｄ軸，ｑ軸の電流ｉｄ，ｉｑ
を基に出力電流実効値Ｉ１が検出され、速度低減回路５
０に入力される。

【０１２６】速度低減回路５０では、出力電流検出器２
２からの出力電流実効値Ｉ１が所定値を超過した時に、
誘導電動機４の速度を低減させるための速度補正信号
が、加算器５１に出力される。

【０１２７】加算器５１では、速度指令器３０からの速
度指令ωｒ^* から、速度低減回路５０からの速度補正信
号が減算されて、その減算信号が補正された速度指令と
して加算器３２へ入力される。

【０１２８】ここで、速度低減回路５０では、図８に示
すように、あらかじめ設定された電流値Ｉ１ｓｅｔと出
力電流実効値Ｉ１との偏差を加算器５２で求め、この偏
差を負側リミッタ２４に入力することにより、出力電流
実効値Ｉ１が電流設定値Ｉ１ｓｅｔより超過した分を検
出し、さらにこの超過分が零になるように、速度低減制
御器２５では速度補正信号を調節する。

【０１２９】誘導電動機４が駆動する対象がファンやポ
ンプである場合、誘導電動機４が必要とする電力は誘導
電動機４の速度の二乗ないし三乗に比例するので、速度
低減回路５０による誘導電動機４の速度の低減に伴なっ
て、出力電流も低減される。

【０１３０】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、誘導電動機４に流れる電流が所定値Ｉ１ｓｅ
ｔを超過した時に、これが所定値Ｉ１以下となるように
誘導電動機４の速度を低減させるようにしているので、
前記第１の実施の形態と同様の効果が得られるのに加え
て、バイパス運転中の出力電圧が低減されることに対し
ても、誘導電動機４の負荷を低減して、装置が過負荷で
停止となることを防止することが可能となる。

【０１３１】（第６の実施の形態：請求項８、請求項９
に対応）図９は、本実施の形態による電力変換装置の概
要構成例を示すブロック図であり、図１と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０１３２】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図９に示すように、前記図１におけるバイパス指令
回路１７に代えてバイパス指令回路１７Ａを備え、さら
にバイパス指令回路１７Ａから出力されるゲートブロッ
ク信号ＧＢをＰＷＭ制御回路８Ａへ入力する構成として
いる。

【０１３３】バイパス指令回路１７Ａは、各単相インバ
ータ３Ａの故障信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を入力とし、この故障信号Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によ
りバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃを生成すると共に、ゲー
トブロック信号ＧＢをＰＷＭ制御回路８Ａへ入力する。

【０１３４】図１０は、バイパス指令回路１７Ａの詳細
な内部構成例を示すブロック図である。

【０１３５】すなわち、本バイパス指令回路１７Ａは、
図１０に示すように、各単相インバータ３Ａの故障信号
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の論理和をとり、その論理和信号を前
記バイパス指令信号Ａとして出力するＯＲ回路１８Ａ
と、各単相インバータ３Ａの故障信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３
の論理和をとり、その論理和信号を前記バイパス指令信
号Ｂとして出力するＯＲ回路１８Ｂと、各単相インバー
タ３Ａの故障信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の論理和をとり、そ
の論理和信号を前記バイパス指令信号Ｃとして出力する
ＯＲ回路１８Ｃと、各ＯＲ回路１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ
からのバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃの論理和をとり、そ
の論理和信号を出力するＯＲ回路１８Ｄと、ＯＲ回路１
８Ｄからの論理和信号を保持し、その保持信号を上記ゲ
ートブロック信号ＧＢとして出力する保持回路２６と、
保持回路２６からのゲートブロック信号ＧＢにより起動
され、あらかじめ設定された時間Ｔ経過すると、リセッ
ト信号を保持回路２６へ出力して保持動作を解除させる
タイマ回路２７とから構成している。

【０１３６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１３７】なお、図１および図２と同一要素の動作に
ついてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動作
についてのみ述べる。

【０１３８】図９において、バイパス指令回路１７Ａで
は、各単相インバータ３Ａの故障信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を入力し、こ
の故障信号によりバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃが生成さ
れ、さらにゲートブロック信号ＧＢがＰＷＭ制御回路８
Ａに出力される。

【０１３９】すなわち、図１０において、単相インバー
タ３Ａの故障信号をＰ，Ｑ，Ｒと分類し、ＯＲ回路１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃによりいずれか１つの単相インバー
タ３Ａの故障が発生した場合に、バイパス指令信号Ａ，
Ｂ，Ｃのいずれかの信号をオンして、単相インバータ３
Ａの出力がバイパスされる。

【０１４０】また、これと同時に、バイパス指令信号
Ａ，Ｂ，ＣをＯＲ回路１８Ｄに入力してその論理和をと
り、論理和信号が保持回路２６に入力される。

【０１４１】保持回路２６では、ＯＲ回路１８Ｄからの
論理和信号を保持し、その保持信号がゲートブロック信
号ＧＢとしてＰＷＭ制御回路８Ａへ出力される。

【０１４２】これにより、１つ以上の単相インバータ３
Ａが故障した場合に、全ての単相インバータ３Ａのゲー
トをブロックし、故障した単相インバータ３Ａと他の相
の単相インバータ３Ａの出力がバイパスされる。

【０１４３】そして、この状熊から、タイマ回路２７で
は時間の計数を開始し、あらかじめ設定された時間Ｔが
経過すると、保持回路２６にリセット信号を出力して、
ゲートブロック信号ＧＢがリセットされる。

【０１４４】ここで、タイマ回路２７の設定時間Ｔとし
ては、誘導電動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａ
の直流電圧が過充電とならないレベルまで低減する時間
相当に設定している。

【０１４５】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、単相インバータ３Ａが故障し
てから所定の時間Ｔが経過した後に、出力短絡された単
相インバータ３Ａ以外の単相インバータ３Ａを用いて出
力を再開するようにしているので、誘導電動機４の誘起
電圧が低減してから故障した単相インバータ３Ａ出力を
バイパスできるため、単相インバータ３Ａの直流電圧が
過充電となることを防止することが可能となる。

【０１４６】（第７の実施の形態：請求項８、請求項１
０に対応）図１１は、本実施の形態による電力変換装置
の概要構成例を示すブロック図であり、図９と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０１４７】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図１１に示すように、前記図９におけるバイパス指
令回路１７Ａに代えてバイパス指令回路１７Ｂを備え、
さらに電圧検出器２８を付加した構成としている。

【０１４８】電圧検出器２８は、誘導電動機４の電圧を
検出し、電圧検出信号Ｖをバイパス指令回路１７Ｂへ入
力する。

【０１４９】図１２は、バイパス指令回路１７Ｂの詳細
な内部構成例を示すブロック図であり、図１０と同一要
素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【０１５０】すなわち、本バイパス指令回路１７Ｂは、
図１２に示すように、前記図１０におけるタイマ回路２
７に代えて比較器２９を備えた構成としている。

【０１５１】比較器２９は、上記電圧検出器２８から出
力される電圧検出信号Ｖと、あらかじめ設定された電圧
判定値Ｖ^* とを比較し、電圧検出信号Ｖが電圧判定値Ｖ
^* よりも小さくなると、リセット信号を前記保持回路２
６へ出力して保持動作を解除させる。

【０１５２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１５３】なお、図９および図１０と同一要素の動作
についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動
作についてのみ述べる。

【０１５４】図１１において、電圧検出器２８では、誘
導電動機４の電圧を検出し、その電圧検出信号Ｖがバイ
パス指令回路１７Ｂに入力される。

【０１５５】図１２において、バイパス指令回路１７Ｂ
では、電圧検出器２８からの電圧検出信号Ｖと電圧判定
値Ｖ^* とを比較し、電圧検出信号Ｖが電圧判定値Ｖ^* よ
りも小さくなった時に、保持回路２６にリセット信号を
出力して、ゲートブロック信号ＧＢがリセットされる。

【０１５６】ここで、電圧判定値Ｖ^* としては、誘導電
動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａの直流電圧が
過充電とならないレベル相当に設定している。

【０１５７】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、誘導電動機４の誘起電圧Ｖが
所定値Ｖ^* 以下になったことが検出された後に、出力短
絡された単相インバータ３Ａ以外の単相インバータ３Ａ
を用いて出力を再開するようにしているので、誘導電動
機４の誘起電圧が低減してから故障した単相インバータ
３Ａ出力をバイパスできるため、単相インバータ３Ａの
直流電圧が過充電となることを防止することが可能とな
る。

【０１５８】（第８の実施の形態：請求項８、請求項１
１に対応）図１３は、本実施の形態による電力変換装置
の概要構成例を示すブロック図であり、図９と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０１５９】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図１３に示すように、前記図９におけるバイパス指
令回路１７Ａに代えてバイパス指令回路１７Ｃを備え、
さらに前記速度検出器５から出力される誘導電動機４の
速度ωｒを、バイパス指令回路１７Ｃへ入力する構成と
している。

【０１６０】図１４は、バイパス指令回路１７Ｃの詳細
な内部構成例を示すブロック図であり、図１０と同一要
素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【０１６１】すなわち、本バイパス指令回路１７Ｃは、
図１４に示すように、前記図１０におけるタイマ回路２
７に代えて比較器２９Ａを備えた構成としている。

【０１６２】比較器２９Ａは、上記速度検出器５から出
力される誘導電動機４の速度ωｒと、あらかじめ設定さ
れた速度判定値ω^* とを比較し、誘導電動機４の速度ω
ｒが速度判定値ω^* よりも小さくなると、リセット信号
を前記保持回路２６へ出力して保持動作を解除させる。

【０１６３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１６４】なお、図９および図１０と同一要素の動作
についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の動
作についてのみ述べる。

【０１６５】図１３において、速度検出器５で検出した
誘導電動機４の速度ωｒが、バイパス指令回路１７Ｃに
入力される。

【０１６６】図１４において、バイパス指令回路１７Ｃ
では、速度検出器５からの誘導電動機４の速度ωｒと速
度判定値ω^* とを比較し、誘導電動機４の速度ωｒが速
度判定値ω^* よりも小さくなった時に、保持回路２６に
リセット信号を出力して、ゲートブロック信号ＧＢがリ
セットされる。

【０１６７】ここで、速度判定値ω^* としては、誘導電
動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａの直流電圧が
過充電とならないレベル相当に設定している。

【０１６８】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、誘導電動機４の速度が所定値
ω^* 以下になったことが検出された後に、出力短絡され
た単相インバータ３Ａ以外の単相インバータ３Ａを用い
て出力を再開するようにしているので、誘導電動機４の
誘起電圧が低減してから故障した単相インバータ３Ａ出
力をバイパスできるため、単相インバータ３Ａの直流電
圧が過充電となることを防止することが可能となる。

【０１６９】尚、前記第１乃至第８の実施の形態では、
速度検出器５を用いた速度制御の場合について説明した
が、速度検出器を用いずに速度推定によって速度制御を
実施するような場合や、速度制御を行なわずに出力周波
数を調節するような場合についても、本発明を同様に実
施することが可能であり、以下に説明する。 （第９の実施の形態：請求項１２に対応）図１５は、本
実施の形態による電力変換装置の概要構成例を示すブロ
ック図であり、図３４と同一要素には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。

【０１７０】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図１５に示すように、前記図３４における制御回路
６に代えて制御回路６Ａを備え、さらにバイパス指令回
路１７と、ＯＲ回路１８とを付加した構成としている。

【０１７１】バイパス指令回路１７は、バイパス指令信
号Ａ，Ｂ，Ｃを出力するものであり、このバイパス指令
信号Ａ，Ｂ，Ｃを、出力側が直列接続された各相の単相
インバータ３Ａの出力側に設けられた出力短絡回路１６
へ入力すると共に、ＯＲ回路１８へ入力する。

【０１７２】ＯＲ回路１８は、バイパス指令回路１７か
ら出力されるバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃの論理和をと
り、その論理和信号をＢＹＰＡＳＳ信号として制御回路
６Ａへ入力する。

【０１７３】制御回路６Ａは、ＯＲ回路１８からＢＹＰ
ＡＳＳ信号が入力された時に、制御動作を切替える。

【０１７４】図１６は、制御回路６Ａの詳細な内部構成
例を示すブロック図であり、図３５と同一要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

【０１７５】すなわち、本制御回路６Ａは、図１６に示
すように、前記図３５における励磁基準設定器６２の出
力側に、励磁基準設定器６２から出力される励磁指令設
定値Φsetを所定の割合で低減する手段である係数器４
５と、励磁基準設定器６２から出力される励磁指令設定
値Φsetまたは係数器４５から出力される励磁指令の低
減値のいずれか一方を、励磁指令Φ^*として切替え出力
するスイッチ１９Ａ，１９Ｂとを付加した構成としてい
る。

【０１７６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１７７】なお、図３４、図３５および図３６と同一
要素の動作についてはその説明を省略し、ここでは異な
る部分の動作についてのみ述べる。

【０１７８】図１５において、バイパス指令回路１７か
らバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃが出力されると、このバ
イパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、単相インバータ３Ａ
の出力短絡回路１６を閉制御して、単相インバータ３Ａ
の出力が短絡されてバイパス運転される。

【０１７９】ＯＲ回路１８では、バイパス指令回路１７
からのバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、少なくとも
単相インバータ３Ａの１段分がバイパスされていること
を判定すると、ＢＹＰＡＳＳ信号が制御回路６Ａに出力
される。

【０１８０】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０１８１】すなわち、図１６において、通常の運転動
作では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φ
setがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰＡ
ＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオフ
し１７Ｂがオンして、励磁指令Φ^* としては、励磁指令
設定値Φsetを係数器４５でＫ２倍した値に切替えられ
る。

【０１８２】ここで、誘導電動機４の誘導電圧は、下記
のような（４）式で得ることができる。

【０１８３】 （誘導電動機４の誘起電圧）＝ａ×（回転速度）×Φ^* （４）式 ａ：比例定数 一般的に、回転速度の上限値で誘導電動機の誘起電圧
が、電力変換装置が出力可能な最高電圧と略同等となる
ように使用される。

【０１８４】この場合、いま１相当たり１つの単相イン
バータ３Ａがバイパスされて運転する電力変換装置が出
力可能な最高電圧は、通常時の２／３倍となることか
ら、上記（４）式より励磁指令Φ^*が２／３倍になるよ
うに、係数器４５でＫ２＝２／３とすれば、回転速度の
上限値でも、誘導電動機４の誘起電圧が通常時の２／３
に低減される。これにより、バイパス運転時でも電力変
換装置の出力可能な最大電圧範囲内で運転することが可
能となる。

【０１８５】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
励磁指令Φ^* を、所定の割合Ｋ２で低減するようにして
いるので、単相インバータ３Ａの１相当たり少なくとも
１つの出力をバイパスして運転する場合に、この状態で
電力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基
準がこの最大電圧に相当する値以上にならないように制
御されるため、出力電圧が正弦波とならなくなることに
よる高調波電流の増加に抑えて、誘導電動機４の過度な
温度上昇を防止することができ、制御が飽和することに
よる制御の乱調を防止して、装置を安定して運転するこ
とが可能となる。

【０１８６】（第１０の実施の形態：請求項１３に対
応）図１７は、本実施の形態による電力変換装置におけ
る制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図で
あり、図１６と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１８７】すなわち、本制御回路６Ａは、図１７に示
すように、前記図１６における係数器４５に代えて励磁
低減回路４６を備えた構成としている。

【０１８８】励磁低減回路４６は、前記励磁基準設定器
６２から出力される励磁指令設定値Φsetを、前記周波
数基準設定器６１から出力される周波数設定値ｆｓｅｔ
に応じて、電力変換装置が出力する所定の周波数以上の
領域で略一定となるように低減する。

【０１８９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１９０】なお、図１５および図１６と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０１９１】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０１９２】すなわち、図１７において、通常の運転動
作では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φ
ｓｅｔがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰ
ＡＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオ
フしスイッチ１９Ｂがオンして、励磁指令Φ^* として
は、励磁指令設定値Φｓｅｔを励磁低減回路４６で低減
した値に切替えられる。

【０１９３】ここで、励磁低減回路４６では、図１８
（ａ）に示すように、電力変換装置の出力周波数が、所
定値以下の領域Ｉの部分では、励磁指令Φ^* を励磁指令
設定値Φsetとする。

【０１９４】また、電力変換装置の出力周波数が、所定
値を超過する領域IIの部分では、周波数設定値ｆｓｅｔ
に反比例させて励磁指令Φ^* を低減する。

【０１９５】前記第９の実施の形態でも説明したよう
に、一般的に、回転速度の上限値で誘導電動機の誘起電
圧が、電力変換装置が出力可能な最高電圧と略同等とな
るように使用されるので、１相当たり１つの単相インバ
ータ３Ａがバイパスされて運転する電力変換装置が出力
可能な最高電圧は、通常時の２／３倍となることから、
図１８（ｂ）に示すように、最高出力周波数の２／３の
出力周波数以上で、上記励磁指令Φ^* の低減を実施する
ことにより、バイパス運転時でも電力変換装置の出力可
能な最大電圧範囲内で運転することが可能となる。

【０１９６】（変形例）図１９は、本実施の形態による
電力変換装置における制御回路６Ａの詳細な内部構成例
を示すブロック図であり、図３５と同一要素には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【０１９７】すなわち、本制御回路６Ａは、図１９に示
すように、前記図３５における電圧基準演算器６３の出
力側に、電圧基準演算器６３から出力される電圧基準Ｖ
^*を制限する手段である電圧リミット回路６５と、電圧
基準演算器６３から出力される電圧基準Ｖ^*または電圧
リミット回路６５から出力される電圧基準の低減値のい
ずれか一方を、電圧基準Ｖ^*として切替え出力するスイ
ッチ１９Ａ，１９Ｂとを付加した構成としている。

【０１９８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０１９９】なお、図１６と同一要素の動作については
その説明を省略し、ここでは異なる部分の動作について
のみ述べる。

【０２００】図１９において、通常の運転動作では、ス
イッチ１９Ａがオンして、電圧基準演算器６３からの電
圧基準Ｖ^*がそのまま電圧基準Ｖ^*として使用され、ＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａが
オフし１７Ｂがオンして、電圧基準Ｖ^* としては、電圧
基準演算器６３からの電圧基準Ｖ^*を電圧リミット回路
６５で制限した値に切替えられる。

【０２０１】前記第９の実施の形態でも説明したよう
に、一般的に、回転速度の上限値で誘導電動機の誘起電
圧が、電力変換装置が出力可能な最高電圧と略同等とな
るように使用されるので、１相当たり１つの単相インバ
ータ３Ａがバイパスされて運転する電力変換装置が出力
可能な最高電圧は、通常時の２／３倍となることから、
最高出力電圧の２／３で上記出力電圧を制限することに
より、バイパス運転時でも電力変換装置の出力可能な最
大電圧範囲内で運転することが可能となる。

【０２０２】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａ出力が短絡された時に、
励磁指令Φ^* を低減するか、あるいは電圧基準Ｖ^*を制
限するようにしているので、単相インバータ３Ａの１相
当たり少なくとも１つの出力をバイパスして運転する場
合に、この状態で電力変換装置の出力可能な最大電圧に
対して出力電圧基準がこの最大電圧に相当する値以上に
ならないように制御されるため、出力電圧が正弦波とな
らなくなることによる高調波電流の増加に抑えて、誘導
電動機４の過度な温度上昇を防止することができ、制御
が飽和することによる制御の乱調を防止して、装置を安
定して運転することが可能となる。

【０２０３】（第１１の実施の形態：請求項１４に対
応）図２０は、本実施の形態による電力変換装置の概要
構成例を示すブロック図であり、図１５と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０２０４】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図２０に示すように、前記図１５に加えて速度検出
器５を備えた構成としている。

【０２０５】速度検出器５は、前記誘導電動機４の速度
ωｒを検出し、この速度検出器５から出力される速度ω
ｒを、前記制御回路６Ａへ入力するようにしている。

【０２０６】図２１は、本実施の形態による電力変換装
置における制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロ
ック図であり、図１７と同一要素には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。

【０２０７】すなわち、本制御回路６Ａは、図２１に示
すように、前記図１７における励磁低減回路４６への入
力として、前記周波数基準設定器６１から出力される周
波数設定値ｆｓｅｔに代えて、速度検出器５から出力さ
れる速度ωｒを、励磁低減回路４６へ入力する構成とし
ている。

【０２０８】励磁低減回路４６は、前記励磁基準設定器
６２から出力される励磁指令設定値Φsetを、速度検出
器５から出力される速度ωｒに応じて、誘導電動機４の
速度が所定以上の領域で略一定となるように低減する。

【０２０９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２１０】なお、図１５および図１７と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０２１１】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０２１２】すなわち、図２１において、通常の運転動
作では、スイッチ１９Ａがオンして、励磁指令設定値Φ
ｓｅｔがそのまま励磁指令Φ^* として使用され、ＢＹＰ
ＡＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオ
フしスイッチ１９Ｂがオンして、励磁指令Φ^* として
は、励磁指令設定値Φｓｅｔを励磁低減回路４６で低減
した値に切替えられる。

【０２１３】ここで、励磁低減回路４６では、誘導電動
機４の速度が所定以上の領域では、励磁指令Φ^*が誘導
電動機４の速度ωｒに応じて低減される。

【０２１４】この低減の方法は、前記図１８に示した方
法と略同等であり、周波数設定値ｆｓｅｔに反比例させ
て低減する代わりに、誘導電動機４の速度ωｒを用いて
低減する。

【０２１５】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置でも、前記第１０の実施の形態の電力変換装置と同
様の効果を得ることが可能である。

【０２１６】（第１２の実施の形態：請求項１５に対
応）図２２は、本実施の形態による電力変換装置におけ
る制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロック図で
あり、図３５と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２１７】すなわち、本制御回路６Ａは、図２２に示
すように、前記図３５における周波数基準設定器６１の
出力側に、周波数基準設定器６１から出力される周波数
設定値ｆｓｅｔの絶対値の上限を制限するリミット回路
２１と、周波数基準設定器６１から出力される周波数設
定値ｆｓｅｔまたはリミット回路２１から出力される周
波数設定値の制限値のいずれか一方を、周波数指令ｆ^*
として切替え出力するスイッチ１９Ａ，１９Ｂとを付加
した構成としている。

【０２１８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２１９】なお、図１６と同一要素の動作については
その説明を省略し、ここでは異なる部分の動作について
のみ述べる。

【０２２０】制御回路６Ａでは、ＯＲ回路１８からＢＹ
ＰＡＳＳ信号が入力されると、制御動作が切替えられ
る。

【０２２１】すなわち、図２２において、通常の運転動
作では、スイッチ１９Ａがオンして、周波数設定値ｆｓ
ｅｔがそのまま周波数指令ｆ^* として使用され、ＢＹＰ
ＡＳＳ信号が入力された場合には、スイッチ１９Ａがオ
フしスイッチ１９Ｂがオンして、周波数指令ｆ^* として
は、周波数設定値ｆｓｅｔをリミット回路２１で制限し
た値に切替えられる。

【０２２２】前記第９の実施の形態でも説明したよう
に、１相当たり１つの単相インバータ３Ａがバイパスさ
れて運転する電力変換装置が出力可能な最高電圧は、通
常時の２／３倍となり、前記（１）式より回転速度を最
大速度の２／３に制限することにより、誘導電動機２の
誘起電圧が通常時の２／３に制限されるので、バイパス
運転時でも電力変換装置の出力可能な最大電圧範囲内で
運転することが可能となる。

【０２２３】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置でも、前記第９の実施の形態の電力変換装置と同様
の効果を得ることが可能である。

【０２２４】（第１３の実施の形態：請求項１６に対
応）図２３は、本実施の形態による電力変換装置の概要
構成例を示すブロック図であり、図１５と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０２２５】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図２３に示すように、前記図１５に加えて出力電流
検出器２２を備えた構成としている。

【０２２６】出力電流検出器２２は、電力変換装置本体
から出力される相電流の実効値Ｉ１を検出し、この出力
電流検出器２２から出力される相電流の実効値Ｉ１を、
前記制御回路６Ａへ入力するようにしている。

【０２２７】図２４は、本実施の形態による電力変換装
置における制御回路６Ａの詳細な内部構成例を示すブロ
ック図であり、図１６と同一要素には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。

【０２２８】すなわち、本制御回路６Ａは、図２４に示
すように、前記図１６に周波数低減回路６６を付加した
構成としている。

【０２２９】周波数低減回路６６は、出力電流検出器２
２から出力される相電流の実効値Ｉ１を入力とし、この
相電流の実効値Ｉ１が所定値を超過した場合に、誘導電
動機４に流れる電流が所定値以下となるように、前記周
波数基準設定器６１から出力される周波数設定値ｆｓｅ
ｔを低減するための周波数補正信号を出力する。

【０２３０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２３１】なお、図１５および図１６と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０２３２】図２４において、周波数低減回路６６で
は、出力電流検出器２２からの相電流の実効値Ｉ１が所
定値を超過した時に、誘導電動機４に流れる電流が所定
値以下となるように、周波数基準設定器６１からの周波
数設定値ｆｓｅｔを周波数補正信号により低減する。

【０２３３】図２５は、周波数低減回路６６の作用を説
明するためのブロック図である。すなわち、図２５にお
いて、あらかじめ電流設定器６７で設定された電流値設
定Ｉ１ｓｅｔと相電流の実効値Ｉ１との偏差を負側リミ
ッタ６８に入力することにより、相電流の実効値Ｉ１が
設定値Ｉ１ｓｅｔよりも超過した分を検出し、この超過
分がゼロになるように、周波数低減制御器６９では周波
数補正信号を調節する。

【０２３４】ここで、誘導電動機４が駆動する対象が例
えばファンやポンプの場合、誘導電動機４が必要とする
電力は速度の二乗ないし三乗に比例するので、周波数低
減に伴なって速度が低下し負荷が低減されるため、出力
電流も低減される。

【０２３５】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、誘導電動機４に流れる電流が所定値を超過し
た時に、これが所定値以下となるように誘導電動機４の
周波数指令を低減させるようにしているので、バイパス
運転中の出力電圧が低減されることに対しても、誘導電
動機４の負荷を低減して、装置が過負荷で停止となるこ
とを防止することが可能となる。 （第１４の実施の形態：請求項１７に対応）図２６は、
本実施の形態による電力変換装置の概要構成例を示すブ
ロック図であり、図１５と同一要素には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。

【０２３６】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図２６に示すように、前記図１５におけるバイパス
指令回路１７に代えてバイパス指令回路１７Ａを備え、
さらにバイパス指令回路１７Ａから出力されるゲートブ
ロック信号ＧＢをＰＷＭ制御回路８Ａへ入力する構成と
している。

【０２３７】バイパス指令回路１７Ａは、各単相インバ
ータ３Ａの故障信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を入力とし、この故障信号Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によ
りバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃを生成すると共に、ゲー
トブロック信号ＧＢをＰＷＭ制御回路８Ａへ入力する。

【０２３８】図２７は、バイパス指令回路１７Ａの詳細
な内部構成例を示すブロック図である。

【０２３９】すなわち、本バイパス指令回路１７Ａは、
図２７に示すように、各単相インバータ３Ａの故障信号
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の論理和をとり、その論理和信号を前
記バイパス指令信号Ａとして出力するＯＲ回路１８Ａ
と、各単相インバータ３Ａの故障信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３
の論理和をとり、その論理和信号を前記バイパス指令信
号Ｂとして出力するＯＲ回路１８Ｂと、各単相インバー
タ３Ａの故障信号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の論理和をとり、そ
の論理和信号を前記バイパス指令信号Ｃとして出出力す
るＯＲ回路１８Ｃと、各ＯＲ回路１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃからのバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃの論理和をとり、
その論理和信号を出力するＯＲ回路１８Ｄと、ＯＲ回路
１８Ｄからの論理和信号を保持し、その保持信号を上記
ゲートブロック信号ＧＢとして出力する保持回路２６
と、保持回路２６からのゲートブロック信号ＧＢにより
起動され、あらかじめ設定された時間Ｔ経過すると、リ
セット信号を保持回路２６へ出力して保持動作を解除さ
せるタイマ回路２７とから構成している。

【０２４０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２４１】なお、図１５および図１６と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０２４２】図２６において、バイパス指令回路１７Ａ
では、各単相インバータ３Ａの故障信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を入力し、こ
の故障信号によりバイパス指令信号Ａ，Ｂ，Ｃが生成さ
れ、さらにゲートブロック信号ＧＢがＰＷＭ制御回路８
Ａに出力される。

【０２４３】すなわち、図２７において、単相インバー
タ３Ａの故障信号をＰ，Ｑ，Ｒと分類し、ＯＲ回路１８
Ａ，１８Ｂ，１８Ｃによりいずれか１つの単相インバー
タ３Ａの故障が発生した場合に、バイパス指令信号Ａ，
Ｂ，Ｃのいずれかの信号をオンして、単相インバータ３
Ａの出力がバイパスされる。

【０２４４】また、これと同時に、バイパス指令信号
Ａ，Ｂ，ＣをＯＲ回路１８Ｄに入力してその論理和をと
り、論理和信号が保持回路２６に入力される。

【０２４５】保持回路２６では、ＯＲ回路１８Ｄからの
論理和信号を保持し、その保持信号がゲートブロック信
号ＧＢとしてＰＷＭ制御回路８Ａへ出力される。

【０２４６】これにより、１つ以上の単相インバータ３
Ａが故障した場合に、全ての単相インバータ３Ａのゲー
トをブロックし、故障した単相インバータ３Ａと他の相
の単相インバータ３Ａの出力がバイパスされる。

【０２４７】そして、この状熊から、タイマ回路２７で
は時間の計数を開始し、あらかじめ設定された時間Ｔが
経過すると、保持回路２６にリセット信号を出力して、
ゲートブロック信号ＧＢがリセットされる。

【０２４８】ここで、タイマ回路２７の設定時間Ｔとし
ては、誘導電動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａ
の直流電圧が過充電とならないレベルまで低減する時間
相当に設定している。

【０２４９】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、単相インバータ３Ａが故障し
てから所定の時間Ｔが経過した後に、出力短絡された単
相インバータ３Ａ以外の単相インバータ３Ａを用いて出
力を再開するようにしているので、誘導電動機４の誘起
電圧が低減してから故障した単相インバータ３Ａ出力を
バイパスできるため、単相インバータ３Ａの直流電圧が
過充電となることを防止することが可能となる。

【０２５０】（第１５の実施の形態：請求項１８に対
応）図２８は、本実施の形態による電力変換装置の概要
構成例を示すブロック図であり、図１５と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０２５１】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図２８に示すように、前記図１５におけるバイパス
指令回路１７Ａに代えてバイパス指令回路１７Ｂを備
え、さらに電圧検出器２８を付加した構成としている。

【０２５２】電圧検出器２８は、誘導電動機４の電圧を
検出し、電圧検出信号Ｖをバイパス指令回路１７Ｂへ入
力する。

【０２５３】図２９は、バイパス指令回路１７Ｂの詳細
な内部構成例を示すブロック図であり、図２７と同一要
素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【０２５４】すなわち、本バイパス指令回路１７Ｂは、
図２９に示すように、前記図２７におけるタイマ回路２
７に代えて比較器２９を備えた構成としている。

【０２５５】比較器２９は、上記電圧検出器２８から出
力される電圧検出信号Ｖと、あらかじめ設定された電圧
判定値Ｖ^* とを比較し、電圧検出信号Ｖが電圧判定値Ｖ
^* よりも小さくなると、リセット信号を前記保持回路２
６へ出力して保持動作を解除させる。

【０２５６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２５７】なお、図１５および図１６と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０２５８】図２８において、電圧検出器２８では、誘
導電動機４の電圧を検出し、その電圧検出信号Ｖがバイ
パス指令回路１７Ｂに入力される。

【０２５９】図２９において、バイパス指令回路１７Ｂ
では、電圧検出器２８からの電圧検出信号Ｖｆｂｋと電
圧判定値Ｖｏｖ^* とを比較し、電圧検出信号Ｖｆｂｋが
電圧判定値Ｖｏｖ^* よりも小さくなった時に、保持回路
２６にリセット信号を出力して、ゲートブロック信号Ｇ
Ｂがリセットされる。

【０２６０】ここで、電圧判定値Ｖｏｖ^* としては、誘
導電動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａの直流電
圧が過充電とならないレベル相当に設定している。

【０２６１】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、誘導電動機４の誘起電圧Ｖｆ
ｂｋが所定値Ｖｏｖ^*以下になったことが検出された後
に、出力短絡された単相インバータ３Ａ以外の単相イン
バータ３Ａを用いて出力を再開するようにしているの
で、誘導電動機４の誘起電圧が低減してから故障した単
相インバータ３Ａ出力をバイパスできるため、単相イン
バータ３Ａの直流電圧が過充電となることを防止するこ
とが可能となる。

【０２６２】（第１６の実施の形態：請求項１９に対
応）図３０は、本実施の形態による電力変換装置の概要
構成例を示すブロック図であり、図１５と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０２６３】すなわち、本実施の形態の電力変換装置
は、図３０に示すように、前記図１５におけるバイパス
指令回路１７Ａに代えてバイパス指令回路１７Ｃを備
え、さらに前記速度検出器５から出力される誘導電動機
４の速度ωｒを、バイパス指令回路１７Ｃへ入力する構
成としている。

【０２６４】図３１は、バイパス指令回路１７Ｃの詳細
な内部構成例を示すブロック図であり、図２７と同一要
素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【０２６５】すなわち、本バイパス指令回路１７Ｃは、
図３１に示すように、前記図２７におけるタイマ回路２
７に代えて比較器２９Ａを備えた構成としている。

【０２６６】比較器２９Ａは、上記速度検出器５から出
力される誘導電動機４の速度ωｒと、あらかじめ設定さ
れた速度判定値ω^* とを比較し、誘導電動機４の速度ω
ｒが速度判定値ω^* よりも小さくなると、リセット信号
を前記保持回路２６へ出力して保持動作を解除させる。

【０２６７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電力変換装置の動作について説明する。

【０２６８】なお、図１５および図１６と同一要素の動
作についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の
動作についてのみ述べる。

【０２６９】図３０において、速度検出器５で検出した
誘導電動機４の速度ωｒが、バイパス指令回路１７Ｃに
入力される。

【０２７０】図３１において、バイパス指令回路１７Ｃ
では、速度検出器５からの誘導電動機４の速度ωｒと速
度判定値ωｌｍｔとを比較し、誘導電動機４の速度ωｒ
が速度判定値ωｌｍｔよりも小さくなった時に、保持回
路２６にリセット信号を出力して、ゲートブロック信号
ＧＢがリセットされる。

【０２７１】ここで、速度判定値ωｌｍｔとしては、誘
導電動機４の誘起電圧が、単相インバータ３Ａの直流電
圧が過充電とならないレベル相当に設定している。

【０２７２】上述したように、本実施の形態の電力変換
装置では、単相インバータ３Ａが故障した場合に、全て
の単相インバータ３Ａの出力を一旦停止し、故障した単
相インバータ３Ａの出力を短絡すると共に、故障した単
相インバータ３Ａを含む相以外の他の相の単相インバー
タ３Ａの出力を、出力短絡された単相インバータ３Ａと
同数だけ短絡した状態で、誘導電動機４の速度が所定値
ωｌｍｔ以下になったことが検出された後に、出力短絡
された単相インバータ３Ａ以外の単相インバータ３Ａを
用いて出力を再開するようにしているので、誘導電動機
４の誘起電圧が低減してから故障した単相インバータ３
Ａ出力をバイパスできるため、単相インバータ３Ａの直
流電圧が過充電となることを防止することが可能とな
る。

【０２７３】（その他の実施の形態） （ａ）前記第６乃至第８の実施の形態、および第１４乃
至第１６の実施の形態では、図９および図１１および図
１３、および図２６および図２８および図３０におい
て、Ａ，Ｂ，Ｃなるバイパス指令信号で単相インバータ
３Ａの出力をバイパスする組合わせの場合について説明
したが、これは本発明の実施の形態の一例であり、本発
明は出力をバイパスする組合わせについては、任意の組
合わせを包含するものである。

【０２７４】（ｂ）前記第１乃至第８の実施の形態、お
よび第９乃至第１６の実施の形態では、単相インバータ
の出力をバイパスする方法については、図３６の出力短
絡回路１６を短絡する方法を一例として説明したが、こ
れに限らず、例えば図３６の単相インバータ回路１５の
Ｕ，Ｖの素子をオンする方法や、Ｘ，Ｙの素子をオンす
る方法等、単相インバータの出力に電圧が発生しない方
法についても、本発明に含まれるものである。

【０２７５】（ｃ）前記第５の実施の形態では、誘導電
動機４に流れる電流が所定値を超過した場合に、誘導電
動機４に流れる電流がこの所定値以下となるように誘導
電動機４の速度を低減させるように制御する手段とし
て、誘導電動機４に流れる電流がこの所定値以下となる
ように、誘導電動機４の速度を低減させるための速度補
正信号を出力する速度低減回路５０を備えて、速度指令
器３０から出力される速度指令ωｒ^* を低減させる場合
について説明したが、これに限らず、誘導電動機４に流
れる電流がこの所定値以下となるように、誘導電動機４
のトルクを低減させるためのトルク補正信号を出力する
トルク低減回路を備えて、前記速度制御器９から出力さ
れるトルク指令Ｔ^* を低減させるようにしてもよい。あ
るいは、誘導電動機４に流れる電流がこの所定値以下と
なるように、誘導電動機４のトルクに相当する成分を低
減させるためのトルク相当成分補正信号を出力するトル
ク相当成分低減回路を備えて、前記係数器３５から出力
されるｑ軸電流指令ｉｑ^* を低減させるようにしてもよ
い。

【０２７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置によれば、単相インバータの１相当たり少なくとも
１つの出力をバイパスして運転する時に、この状態で電
力変換装置の出力可能な最大電圧に対して出力電圧基準
がこの最大電圧に相当する値以上にならないように制御
されるため、出力電圧が正弦波とならなくなることによ
る高調波電流の増加に抑えて、交流電動機の過度な温度
上昇を防止することができ、制御が飽和することによる
制御の乱調を防止して、装置を安定して運転することが
可能となる。

【０２７７】また、バイパス運転中の出力電圧が低減さ
れることに対しても速度を低減することにより、交流電
動機の負荷を低減して、装置が過負荷で停止となること
を防止することが可能となる。

【０２７８】さらに、交流電動機の誘起電圧が低減して
から故障したインバータ出力をバイパスすることによ
り、単相インバータの直流電圧が過充電となることを防
止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１乃至第５の実施の形態による電力
変換装置の概要構成例を示すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態による電力変換装置
における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図３】本発明の第２の実施の形態による電力変換装置
における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図４】図３における励磁低減回路の動作を説明するた
めの概念図。

【図５】本発明の第３の実施の形態による電力変換装置
における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図６】本発明の第４の実施の形態による電力変換装置
における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図７】本発明の第５の実施の形態による電力変換装置
における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図８】図７における速度低減回路の動作を説明するた
めのブロック図。

【図９】本発明の第６の実施の形態による電力変換装置
の概要構成例を示すブロック図。

【図１０】図９におけるバイパス指令回路の動作を説明
するためのブロック図。

【図１１】本発明の第７の実施の形態による電力変換装
置の概要構成例を示すブロック図。

【図１２】図１１におけるバイパス指令回路の動作を説
明するためのブロック図。

【図１３】本発明の第８の実施の形態による電力変換装
置の概要構成例を示すブロック図。

【図１４】図１３におけるバイパス指令回路の動作を説
明するためのブロック図。

【図１５】本発明の第９および第１０の実施の形態によ
る電力変換装置の概要構成例を示すブロック図。

【図１６】本発明の第９の実施の形態による電力変換装
置における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロック
図。

【図１７】本発明の第１０の実施の形態による電力変換
装置における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロッ
ク図。

【図１８】図１７おける励磁低減回路の動作を説明する
ための概念図。

【図１９】本発明の第１０の実施の形態の変形例による
電力変換装置における制御回路の詳細な内部構成例を示
すブロック図。

【図２０】本発明の第１１の実施の形態による電力変換
装置の概要構成例を示すブロック図。

【図２１】本発明の第１１の実施の形態による電力変換
装置における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロッ
ク図。

【図２２】本発明の第１２の実施の形態による電力変換
装置における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロッ
ク図。

【図２３】本発明の第１３の実施の形態による電力変換
装置の概要構成例を示すブロック図。

【図２４】本発明の第１３の実施の形態による電力変換
装置における制御回路の詳細な内部構成例を示すブロッ
ク図。

【図２５】図２４における周波数低減回路の動作を説明
するためのブロック図。

【図２６】本発明の第１４の実施の形態による電力変換
装置の概要構成例を示すブロック図。

【図２７】図２６におけるバイパス指令回路の動作を説
明するためのブロック図。

【図２８】本発明の第１５の実施の形態による電力変換
装置の概要構成例を示すブロック図。

【図２９】図２８におけるバイパス指令回路の動作を説
明するためのブロック図。

【図３０】本発明の第１６の実施の形態による電力変換
装置の概要構成例を示すブロック図。

【図３１】図３０におけるバイパス指令回路の動作を説
明するためのブロック図。

【図３２】従来の電圧形多重インバータからなる電力変
換装置の一概要構成例を示すブロック図。

【図３３】図３２における制御回路の詳細な内部構成例
を示すブロック図。

【図３４】従来の電圧形多重インバータからなる電力変
換装置の他の概要構成例を示すブロック図。

【図３５】図３４における制御回路の詳細な内部構成例
を示すブロック図。

【図３６】図３２および図３４における単相インバータ
の詳細な内部構成例を示す回路図。

【符号の説明】

１…三相電源 ２…変圧器 ３，３Ａ…単相インバータ ４…誘導電動機 ５…速度検出器 ６，６Ａ…制御回路 ７…電流検出器 ８，８Ａ…ＰＷＭ制御回路 ９…速度制御器 １０…電流制御器 １１…三相ｄｑ変換器 １２…ｄｑ三相変換器 １３…整流回路 １４…直流平滑回路 １５…単相インバータ回路 １６…出力短絡回路 １７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ…バイパス指令回路 １８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ…ＯＲ回路 １９Ａ，１９Ｂ，４９Ａ，４９Ｂ…スイッチ ２０…励磁低減回路 ２１…リミット回路 ２２…出力電流検出器 ２３…速度低減回路 ２４…負側リミッタ ２５…速度低減制御器 ２６…保持回路 ２７…タイマ回路 ２８…電圧検出器 ２９，２９Ａ…比較器 ３０…速度指令器 ３１…励磁電流指令器 ３３，３９…除算器 ３４…微分器 ３５，３６，３７，３８，４５…係数器 ３２，３９，４０，４１，４２，４３，５１…加算器 ４４…積分器 ４６，４７…励磁低減回路 ４８…リミット回路 ５０…速度低減回路 ６１…周波数設定器 ６２…励磁設定器 ６３…電圧基準演算器 ６４…瞬時電圧基準演算器 ６５…電圧リミット回路 ６６…低減回路 ６７…電流設定器 ６８…負側リミッタ ６９…周波数低減制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 AA05 AA08 CC05 DD02 DD04 EE01 EE11 GG02 GG04 GG05 HB02 HB05 JJ05 JJ15 JJ18 JJ22 JJ23 JJ28 LL01 LL22 LL24 LL30 LL55 MM02 MM03 MM04

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単相インバータの出力側を直列接続して
   各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交流
   電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令
   手段と、 前記交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
   段と、 前記第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
   流成分指令および励磁電流成分指令と、前記交流電動機
   の速度と、前記電力変換装置本体から出力される各相電
   流とに基づいて、前記交流電動機の速度が所定の速度と
   なるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準
   生成手段と、 前記出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
   に対応した出力電圧を発生するように、前記各単相イン
   バータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
   に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
   段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
   された時に、前記第２の指令手段から出力される励磁電
   流成分指令を低減する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 単相インバータの出力側を直列接続して
   各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交流
   電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令
   手段と、 前記交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
   段と、 前記第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
   流成分指令および励磁電流成分指令と、前記交流電動機
   の速度と、前記電力変換装置本体から出力される各相電
   流とに基づいて、前記交流電動機の速度が所定の速度と
   なるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準
   生成手段と、 前記出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
   に対応した出力電圧を発生するように、前記各単相イン
   バータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
   に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
   段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
   された時に、前記第２の指令手段から出力される励磁電
   流成分指令を所定の割合で低減する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
3. 【請求項３】 単相インバータの出力側を直列接続して
   各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交流
   電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令
   手段と、 前記交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
   段と、 前記第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
   流成分指令および励磁電流成分指令と、前記交流電動機
   の速度と、前記電力変換装置本体から出力される各相電
   流とに基づいて、前記交流電動機の速度が所定の速度と
   なるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準
   生成手段と、 前記出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
   に対応した出力電圧を発生するように、前記各単相イン
   バータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
   に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
   段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
   された時に、前記第２の指令手段から出力される励磁電
   流成分指令を前記電力変換装置本体が出力する所定の周
   波数以上の領域で当該周波数に反比例させて低減する手
   段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】 単相インバータの出力側を直列接続して
   各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交流
   電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令
   手段と、 前記交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
   段と、 前記第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
   流成分指令および励磁電流成分指令と、前記交流電動機
   の速度と、前記電力変換装置本体から出力される各相電
   流とに基づいて、前記交流電動機の速度が所定の速度と
   なるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準
   生成手段と、 前記出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
   に対応した出力電圧を発生するように、前記各単相イン
   バータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
   に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
   段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
   された時に、前記第２の指令手段から出力される励磁電
   流成分指令を前記交流電動機の速度が所定値以上の領域
   で当該交流電動機の速度に反比例させて低減する手段
   と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
5. 【請求項５】 単相インバータの出力側を直列接続して
   各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交流
   電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機の速度を指令する手段と、 前記交流電動機の速度を指令する手段から出力される電
   動機速度指令と前記交流電動機の速度とに基づいて、前
   記交流電動機のトルク電流成分を指令する第１の指令手
   段と、 前記交流電動機の励磁電流成分を指令する第２の指令手
   段と、 前記第１および第２の指令手段から出力されるトルク電
   流成分指令および励磁電流成分指令と、前記交流電動機
   の速度と、前記電力変換装置本体から出力される各相電
   流とに基づいて、前記交流電動機の速度が所定の速度と
   なるように出力電圧基準を生成し出力する出力電圧基準
   生成手段と、 前記出力電圧基準生成手段から出力される出力電圧基準
   に対応した出力電圧を発生するように、前記各単相イン
   バータのゲート信号を制御するゲート制御手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
   に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
   段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
   された時に、前記交流電動機の速度を指令する手段から
   出力される電動機速度指令の絶対値の上限を制限する手
   段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１
   項に記載の電力変換装置において、 前記交流電動機に流れる電流が所定値を超過した場合
   に、当該交流電動機に流れる電流が前記所定値以下とな
   るように前記交流電動機の速度を低減させるように制御
   する手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
7. 【請求項７】 前記請求項６に記載の電力変換装置にお
   いて、 前記交流電動機の速度を低減させるように制御する手段
   としては、 前記交流電動機の速度を指令する手段から出力される電
   動機速度指令、または前記第１の指令手段から出力され
   るトルク電流成分指令、もしくは当該トルク電流成分指
   令に相当する成分を低減させるように制御することを特
   徴とする電力変換装置。
8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
   故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
   バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
   タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
   タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
   出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
   段と、 所定の条件が成立した場合に、前記出力が短絡された単
   相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再開
   する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
   故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
   バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
   タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
   タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
   出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
   段と、 前記手段により前記単相インバータの故障が検出されて
   から所定の時間が経過した後に、前記出力が短絡された
   単相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再
   開する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか
    １項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
    故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
    バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
    タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
    タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
    出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
    段と、 前記交流電動機の誘起電圧が所定値以下になったことを
    検出する手段と、 前記手段により前記交流電動機の誘起電圧が所定値以下
    になったことが検出された後に、前記出力が短絡された
    単相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再
    開する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか
    １項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
    故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
    バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
    タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
    タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
    出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
    段と、 前記交流電動機の速度が所定値以下になったことを検出
    する手段と、 前記手段により前記交流電動機の速度が所定値以下にな
    ったことが検出された後に、前記出力が短絡された単相
    インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再開す
    る手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
12. 【請求項１２】 単相インバータの出力側を直列接続し
    て各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交
    流電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段と、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段から出力
    される周波数指令に基づいて演算される電圧指令信号を
    入力として、前記交流電動機の端子電圧を制御する制御
    手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
    に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
    段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
    された時に、前記制御手段に入力する電圧指令信号を所
    定の割合で低減する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
13. 【請求項１３】 単相インバータの出力側を直列接続し
    て各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交
    流電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段と、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段から出力
    される周波数指令に基づいて演算される電圧指令信号を
    入力として、前記交流電動機の端子電圧を制御する制御
    手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
    に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
    段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
    された時に、前記制御手段に入力する電圧指令信号を前
    記電力変換装置本体が出力する所定の周波数以上の領域
    で略一定となるように制御する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
14. 【請求項１４】 単相インバータの出力側を直列接続し
    て各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交
    流電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段と、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段から出力
    される周波数指令に基づいて演算される電圧指令信号を
    入力として、前記交流電動機の端子電圧を制御する制御
    手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
    に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
    段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
    された時に、前記制御手段に入力する電圧指令信号を前
    記交流電動機の速度が所定値以上の領域で略一定となる
    ように制御する手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
15. 【請求項１５】 単相インバータの出力側を直列接続し
    て各相を構成することにより、多相交流電力を多相の交
    流電動機に供給する電力変換装置において、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段と、 前記単相インバータ出力をバイパスして運転する場合
    に、当該単相インバータの出力側を短絡する出力短絡手
    段と、 前記出力短絡手段により前記単相インバータ出力が短絡
    された時に、前記交流電動機に与える周波数を指令する
    手段から出力される周波数指令の絶対値の上限を制限す
    る手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
16. 【請求項１６】 前記請求項１２乃至請求項１４のいず
    れか１項に記載の電力変換装置において、 前記交流電動機に与える周波数を指令する手段と、 前記交流電動機に流れる電流が所定値を超過した場合
    に、当該交流電動機に流れる電流が前記所定値以下とな
    るように前記交流電動機の周波数を指令する手段から出
    力される周波数指令を低減する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
17. 【請求項１７】 前記請求項１２乃至請求項１６のいず
    れか１項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
    故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
    バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
    タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
    タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
    出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
    段と、 前記単相インバータの故障発生から所定の時間が経過し
    た後に、前記出力が短絡された単相インバータ以外の単
    相インバータを用いて出力を再開する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
18. 【請求項１８】 前記請求項１２乃至請求項１６のいず
    れか１項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
    故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
    バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
    タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
    タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
    出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
    段と、 前記交流電動機の誘起電圧が所定値以下になったことを
    検出する手段と、 前記手段により前記交流電動機の誘起電圧が所定値以下
    になったことが検出された後に、前記出力が短絡された
    単相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再
    開する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
19. 【請求項１９】 前記請求項１２乃至請求項１６のいず
    れか１項に記載の電力変換装置において、 前記単相インバータの故障を検出する手段と、 前記手段により前記少なくとも１つの単相インバータが
    故障したことが検出された場合に、前記全ての単相イン
    バータの出力を一旦停止し、前記故障した単相インバー
    タの出力を短絡すると共に、当該故障した単相インバー
    タを含む相以外の他の相の単相インバータの出力を前記
    出力が短絡された単相インバータと同数だけ短絡する手
    段と、 前記交流電動機の回転数が所定値以下になったことを検
    出する手段と、 前記手段により前記交流電動機の回転数が所定値以下に
    なったことが検出された後に、前記出力が短絡された単
    相インバータ以外の単相インバータを用いて出力を再開
    する手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。