JP2002199744A

JP2002199744A - インバータ保護方法およびその装置

Info

Publication number: JP2002199744A
Application number: JP2000396534A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamai; 広之山井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】素子耐圧を大きくすることなく、しかも特別
の回路を設けることなく、インバータ出力停止時におけ
るエネルギー処理を行う。【解決手段】ステップＳＰ１において、インバータ出
力停止信号Ｓ_invを入力し、ステップＳＰ２において、
インバータ出力停止信号Ｓ_invがインバータ出力停止を
指示しているか否かを判定し、インバータ出力停止を指
示していると判定された場合には、ステップＳＰ３にお
いて、全トランジスタをオフにすべきことを指示するト
ランジスタ制御信号を出力し、ステップＳＰ４におい
て、所定時間のウエイト処理を行い、ステップＳＰ５に
おいて、全ての相の下アームトランジスタをオンにすべ
きことを指示するトランジスタ制御信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はインバータ保護方
法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、ダイオ
ード整流回路とインバータとを含み、ダイオード整流回
路の出力電圧が電源周波数の２倍周波で大きく脈動する
ように、ダイオード整流回路の出力端子間に接続される
コンデンサの容量を設定し、インバータの出力電圧また
は出力電流をモータに供給すべくインバータを制御する
システムにおいて、インバータを保護するための方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているように、インバー
タ回路はトランジスタのスイッチング制御により直流電
源を可変周波数、可変電圧の交流電力に高効率に変換す
る回路である。

【０００３】そして、インバータ回路は、例えば、モー
タの回転数やトルクを制御する必要のある家電機器や産
業機器に広く応用されている。

【０００４】また、一般には、交流電源を直流電源に変
換するために回路構成が簡単なダイオードブリッジ回路
が採用され、整流後の電圧リプルを除去するために大容
量の平滑用コンデンサが使用されている。

【０００５】そして、この場合には、電源側の力率低下
や高調波の増大などの不都合が発生するため、このよう
な不都合の発生を防止し、もしくは抑制するために、ダ
イオードブリッジ回路の入力側もしくは直流側にインダ
クタンスの大きな力率改善リアクトルを接続する（図７
参照）。

【０００６】また、最近では、電源力率や電源高調波に
対する特性の高性能化を目的として、スイッチングトラ
ンジスタおよびダイオードなどからなるチョッパをダイ
オードブリッジ回路の直流側に設けることが提案されて
いる（図８参照）。

【０００７】このようなインバータ回路を採用した場合
には、大容量の平滑用コンデンサ、力率改善リアクトル
が必要であり、これらを採用することに伴ってサイズが
大型化し、しかもコストアップを招いてしまうという不
都合がある。

【０００８】また、電源高調波特性の高性能化を達成す
るためにはチョッパ回路が必要であり、さらなるコスト
アップを招いてしまうという不都合がある。

【０００９】さらに、大容量の平滑用コンデンサとして
は一般的に電解コンデンサが採用されるので、電解コン
デンサの寿命が短いことに起因してダイオードブリッジ
回路を含むインバータ回路の寿命が短くなり、しかも電
解コンデンサの温度特性に起因してダイオードブリッジ
回路を含むインバータ回路の使用環境が制約されるとい
う不都合がある。

【００１０】このような不都合を解消するために、整流
部の大容量な平滑用コンデンサを省略し、ｄ軸電流を電
源周波数の２倍周波で変化させ、弱め界磁制御によりモ
ータ端子電圧を低下させ、これにより、直流電圧が脈動
し、大きく低下した場合にも、モータ電流を流し込める
ようにし、インバータ入力（整流回路入力）の電流通電
幅を広げることによって、高入力力率化、および電源高
調波特性の高性能化を達成するようにしたインバータ制
御方法（「高入力力率のダイオード整流回路を持つＰＭ
モータのインバータ制御法」、高橋勲、平成１２年電気
学会全国大会、ｐ１５９１参照、以下、論文１と略称す
る）が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ダイオード整流回路は
電源への回生機能を有していないため、モータを発電動
作させると、インバータを介してそのエネルギーはダイ
オード整流回路のコンデンサに蓄えられることになる。
なお、発電動作を行うためには、例えば、インバータ出
力電圧位相を１８０°進ませる（換言すれば、電動機動
作時とは逆の電圧をモータ端子に印加する）。

【００１２】しかし、論文１のインバータ制御方法は原
理的にダイオード整流回路のコンデンサの容量を極めて
小さくする必要があるため、発電動作に伴い、コンデン
サ電圧が簡単に異常上昇するという不都合がある。すな
わち、論文１のインバータ制御方法を採用することの利
点は、従来は大容量の平滑コンデンサを採用していたの
を、殆ど平滑作用を期待することができない著しく小容
量のコンデンサを採用することによって、コストダウ
ン、およびインバータ制御装置の小型化を達成できるこ
とであるから、インバータ保護のために特別の保護回路
を設けたり、素子の耐圧を大きくすれば、上記の利点が
全く意味を持たなくなってしまうことになり、これらの
対処を採用しなければ、発電動作に伴ってコンデンサ電
圧が簡単に異常上昇してしまうのである。

【００１３】そして、この不都合に起因する過電圧によ
る回路素子の破損を防止するために、インバータを構成
するトランジスタ素子、ダイオード整流回路を構成する
ダイオード素子、およびコンデンサの耐圧を十分に大き
く設定し、または、発電動作に起因するエネルギーを処
理するための回路を別途設けることが要求され、ひいて
はインバータ制御装置全体としてのコストアップ、大型
化を招いてしまう。

【００１４】さらに説明する。

【００１５】一般に、エネルギーをダイオード整流回路
のコンデンサに蓄えるのは、モータを急減速させる場
合、および保護動作によりインバータ出力を停止させる
場合に大別できる。

【００１６】ここで、モータの急減速は、モータの用途
によっては全く行う必要がないのに対して、保護動作に
よるインバータ出力の停止は、インバータを用いてモー
タを制御する全てのシステムにおいて、安全性、信頼性
の面から不可欠である。また、モータの急減速を行う場
合には、急減速を行わせるべくインバータ出力を制御す
ることが必要になるのに対し、保護動作時には、単にイ
ンバータ出力を停止させるだけでよい。

【００１７】図９は従来のインバータ制御方法に含まれ
るインバータ出力停止処理を説明するフローチャートで
ある。

【００１８】ステップＳＰ１において、インバータ出力
停止信号を入力し、ステップＳＰ２において、インバー
タ出力停止信号のレベルがインバータ出力停止を指示す
るレベル（例えば、レベル”１”）か否かを判定し、イ
ンバータ出力停止信号のレベルがインバータ出力停止を
指示するレベルであると判定された場合には、ステップ
ＳＰ３において、インバータの全てのトランジスタをオ
フすべきことを指示するトランジスタ制御信号を出力す
る。

【００１９】そして、ステップＳＰ２においてインバー
タ出力停止信号のレベルがインバータ出力停止を指示す
るレベルでないと判定された場合、またはステップＳＰ
３の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻
る。

【００２０】図１０は保護回路を含む従来のインバータ
制御部の構成を示すブロック図である。

【００２１】このインバータ制御部は、回転数指令、回
転位置信号、および各相検出電流を入力としてインバー
タ出力電圧演算を行って振幅（変調率）、および位相を
出力するインバータ出力電圧演算部１０１と、振幅およ
び位相を入力としてＰＷＭ（パルス幅変調）制御演算を
行って各相トランジスタに対するトランジスタ制御信号
を出力するＰＷＭ制御部１０２と、過電流レベル、およ
び各相検出電流を入力として過電流信号を出力する過電
流検出部１０３と、過電流信号、およびシステム異常信
号を入力とし、インバータ出力停止信号を出力するＯＲ
ゲート１０４と、インバータ出力停止信号により制御さ
れ、かつ各トランジスタ制御信号を入力とするスリース
テートバッファ１０５と、各スリーステートバッファ１
０５から出力されるトランジスタ制御信号をトランジス
タゲート駆動回路１０７に伝達するとともに、電気的絶
縁を確保するフォトカプラ１０６とを有している。

【００２２】前記スリーステートバッファ１０５は、イ
ンバータ出力停止信号のレベルがインバータ出力停止を
指示しないレベル（例えば、”０”レベル）である場合
に入力信号をそのまま出力し、インバータ出力停止信号
のレベルがインバータ出力停止を指示するレベル（例え
ば、”１”レベル）である場合に入力に拘わらず出力を
ハイインピーダンス状態とする。

【００２３】前記インバータ出力電圧演算部１０１、Ｐ
ＷＭ制御部１０２の構成は従来公知であるから詳細な説
明を省略する。

【００２４】この構成のインバータ制御部を採用すれ
ば、インバータ出力停止が指示されていない状態におい
て、回転数指令、回転位置信号、および各相検出電流に
基づいてインバータ出力電圧演算部１０１によってイン
バータ出力電圧の振幅、および位相を算出し、ＰＷＭ制
御部１０２によってＰＷＭ制御演算を行って、インバー
タの各相トランジスタに対応させてトランジスタ制御信
号（ＰＷＭ信号）を出力し、対応するスリーステートバ
ッファ１０５、およびフォトカプラ１０６を介してトラ
ンジスタゲート駆動回路１０７に供給し、インバータの
各相トランジスタを駆動して所望のインバータ出力電圧
を得ることができる。

【００２５】逆に、インバータ出力停止が指示されてい
る状態においては、全てのスリーステートバッファ１０
５の出力がハイインピーダンス状態になり、フォトカプ
ラ１０６のフォトダイオードが発光しなくなるので、イ
ンバータの全てのトランジスタをオフにすることができ
る。例えば、三菱半導体データブック１９９９、１６ビ
ットシングルチップマイクロコンピュータＭ１６Ｃファ
ミリー編に示されるように、３相ＰＷＭ制御機能のある
シングルチップマイコンには同等の機能がある。

【００２６】また、通常運転を行っている場合のインバ
ータスイッチング状態の一例を図１１に、インバータ出
力停止が指示された場合の対応するインバータスイッチ
ング状態を図１２に示す。なお、オン状態にあるスイッ
チング素子を太い実線で、オフ状態にあるスイッチング
素子を細い点線で示している。

【００２７】図１１から図１２への遷移から分かるよう
に、異常を示す信号に応答して保護回路が全てのトラン
ジスタをオフ制御するが、モータの巻線インダクタンス
の効果（電流を流し続けようとする効果）により、太い
実線で示すダイオードがそれぞれオンする。ここで、便
宜的にコンデンサ中点Ｏの電位を基準にして各相出力電
位を示すと、通常運転時：Ｖ_u’＝Ｖ_dc／２、Ｖ_v’＝−Ｖ_dc／２、Ｖ
_w’＝−Ｖ_dc／２保護時（全トランジスタオフ時）：Ｖ_u’＝−Ｖ_dc／
２、Ｖ_v’＝Ｖ_dc／２、Ｖ_w’＝Ｖ_dc／２となる。ここで、Ｖ_u’はｕ相出力電圧、Ｖ_v’はｖ相出
力電圧、Ｖ_w’はｗ相出力電圧、Ｖ_dcはコンデンサの両
端電圧である。

【００２８】すなわち、通常運転時の電圧と逆極性の電
圧がモータ端子に印加され、モータ電流を急速に遮断し
ていることが分かる。なお、図示しない他の通常運転時
のスイッチングパターンについても全トランジスタオフ
時には同様にモータ電流遮断動作となる。

【００２９】図１３は保護時の等価回路を示す図であ
り、図１４はこの等価回路に基づいてコンデンサ電圧の
変化をシミュレーションした結果を示す図である。な
お、初期電流Ｉ₀＝２０Ａ、コンデンサ初期電圧Ｖ₀＝２
８０Ｖとし、モータの巻線インダクタンスＬ＝５ｍＨ、
速度起電圧は無視できるほどに小さいとしている。

【００３０】また、等価回路中の抵抗Ｒは、従来のイン
バータにおいて整流回路入力電源（主電源）オフ後にコ
ンデンサ電荷を放電するために設けられるものであり、
その値を５０ｋΩに設定し、モータ巻線抵抗は無視し
た。

【００３１】図１４から分かるように、従来のコンデン
サ容量が十分大きい（例えば、Ｃ＝２０００μＦ）場合
には、インダクタンス効果によりダイオードを介してコ
ンデンサに流し込まれる電流による電圧上昇は殆どなく
（この場合、数Ｖ程度）、問題とはならない。

【００３２】一方、コンデンサ容量Ｃを１０μＦに設定
すると、モータ電流遮断直前の初期電圧に比べ、約２倍
の電圧に達することが分かる。

【００３３】論文１のようにコンデンサ容量を極めて小
さく設定する場合には、インバータ保護回路の動作と共
にコンデンサ電圧が異常上昇し、回路素子の破損を招い
てしまうことが分かる。

【００３４】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、素子耐圧を大きくすることなく、しかも
特別の回路を設けることなく、インバータ出力停止時に
おけるエネルギー処理を行うことができるインバータ保
護方法およびその装置を提供することを目的としてい
る。

【００３５】

【課題を解決するための手段】請求項１のインバータ保
護方法は、ダイオード整流回路とインバータとを含み、
ダイオード整流回路の出力電圧が電源周波数の２倍周波
で大きく脈動するように、ダイオード整流回路の出力端
子間に接続されるコンデンサの容量を設定し、インバー
タの出力電圧または出力電流をモータに供給すべくイン
バータを制御するシステムにおいて、インバータの出力
停止が指示されたことに応答して、インバータの全ての
上アームトランジスタ、もしくは全ての下アームトラン
ジスタをオンさせる方法である。

【００３６】請求項２のインバータ保護装置は、ダイオ
ード整流回路とインバータとを含み、ダイオード整流回
路の出力電圧が電源周波数の２倍周波で大きく脈動する
ように、ダイオード整流回路の出力端子間に接続される
コンデンサの容量を設定し、インバータの出力電圧また
は出力電流をモータに供給すべくインバータを制御する
ものであって、インバータの出力停止が指示されたこと
に応答して、インバータの全ての上アームトランジス
タ、もしくは全ての下アームトランジスタをオンさせる
保護手段を含むものである。

【００３７】

【作用】請求項１のインバータ保護方法であれば、ダイ
オード整流回路とインバータとを含み、ダイオード整流
回路の出力電圧が電源周波数の２倍周波で大きく脈動す
るように、ダイオード整流回路の出力端子間に接続され
るコンデンサの容量を設定し、インバータの出力電圧ま
たは出力電流をモータに供給すべくインバータを制御す
るシステムにおいて、インバータの出力停止が指示され
たことに応答して、インバータの全ての上アームトラン
ジスタ、もしくは全ての下アームトランジスタをオンさ
せるのであるから、モータの３相端子を全て短絡状態と
し、コンデンサへのモータ電流の逆流をなくすことがで
き、しかも、モータ電流を巻線抵抗で消費し、減衰させ
ることができる。この結果、コンデンサ電圧の異常上昇
を未然に防止できるので、素子耐圧を大きくする必要が
なくなるとともに、インバータ出力停止時におけるエネ
ルギー処理のための特別の回路も不要になり、ひいて
は、コストアップ、大型化を伴うことなく安全性、信頼
性を高めることができる。

【００３８】換言すれば、インバータ保護用の特別の回
路を設け、または素子耐圧を高めることにより利点が全
く意味を持たなくなる上記のシステムにおいてこそ、イ
ンバータの出力停止が指示されたことに応答して、イン
バータの全ての上アームトランジスタ、もしくは全ての
下アームトランジスタをオンさせることが有用なのであ
り、コストアップ、大型化を伴うことなく安全性、信頼
性を高めることができる。

【００３９】請求項２のインバータ保護装置であれば、
ダイオード整流回路とインバータとを含み、ダイオード
整流回路の出力電圧が電源周波数の２倍周波で大きく脈
動するように、ダイオード整流回路の出力端子間に接続
されるコンデンサの容量を設定し、インバータの出力電
圧または出力電流をモータに供給すべくインバータを制
御するシステムにおいて、保護手段によって、インバー
タの出力停止が指示されたことに応答して、インバータ
の全ての上アームトランジスタ、もしくは全ての下アー
ムトランジスタをオンさせることができる。

【００４０】したがって、モータの３相端子を全て短絡
状態とし、コンデンサへのモータ電流の逆流をなくすこ
とができ、しかも、モータ電流を巻線抵抗で消費し、減
衰させることができる。この結果、コンデンサ電圧の異
常上昇を未然に防止できるので、素子耐圧を大きくする
必要がなくなるとともに、インバータ出力停止時におけ
るエネルギー処理のための特別の回路も不要になり、ひ
いては、コストアップ、大型化を伴うことなく安全性、
信頼性を高めることができる。

【００４１】換言すれば、インバータ保護用の特別の回
路を設け、または素子耐圧を高めることにより利点が全
く意味を持たなくなる上記のシステムにおいてこそ、イ
ンバータの出力停止が指示されたことに応答して、イン
バータの全ての上アームトランジスタ、もしくは全ての
下アームトランジスタをオンさせることが有用なのであ
り、コストアップ、大型化を伴うことなく安全性、信頼
性を高めることができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のインバータ保護方法およびその装置の実施の態様
を詳細に説明する。

【００４３】図１はこの発明のインバータ保護方法が適
用されるインバータ制御装置の一実施態様を示す電気回
路図である。

【００４４】このインバータ制御装置は、交流電源１を
入力とする単相ダイオード整流回路２と、単相ダイオー
ド整流回路２の出力端子間に接続されるコンデンサ３
と、単相ダイオード整流回路２の出力端子間に接続され
る３相インバータ４と、３相インバータ４の出力が供給
されるモータ５と、モータ５の回転子の回転位置（磁極
位置）を検出する回転位置検出部６と、各相のモータ電
流を検出するモータ電流検出部７ｕ、７ｖ、７ｗと、モ
ータ電流、回転位置検出信号、回転数指令、およびイン
バータ出力停止信号を入力として３相インバータ４の各
相のトランジスタを制御するためのトランジスタ制御信
号を出力するインバータ制御部８とを有している。

【００４５】そして、単相ダイオード整流回路２の出力
電圧が電源周波数の２倍周波で大きく脈動するように、
コンデンサ３の容量を設定している。

【００４６】図２は図１のインバータ制御装置における
保護動作を説明するフローチャートである。

【００４７】ステップＳＰ１において、インバータ出力
停止信号Ｓ_invを入力し、ステップＳＰ２において、イ
ンバータ出力停止信号Ｓ_invがインバータ出力停止を指
示しているか否か（インバータ出力停止信号Ｓ_invのレ
ベルが”１”か否か）を判定し、インバータ出力停止を
指示していると判定された場合には、ステップＳＰ３に
おいて、全トランジスタをオフにすべきことを指示する
トランジスタ制御信号を出力し、ステップＳＰ４におい
て、所定時間（トランジスタがオン状態からオフ状態に
遷移する期間に対応する時間であり、例えば、１０μｓ
以下の所定時間）のウエイト処理を行い、ステップＳＰ
５において、全ての相の下アームトランジスタ（直流電
圧の−側にエミッタ端子が接続されたトランジスタ）を
オンにすべきことを指示するトランジスタ制御信号を出
力する。

【００４８】そして、ステップＳＰ２においてインバー
タ出力停止信号Ｓ_invがインバータ出力停止を指示して
いないと判定された場合、またはステップＳＰ５の処理
が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。

【００４９】図３は図１のインバータ制御装置の要部を
示すブロック図である。

【００５０】ＰＷＭ制御部８１から各相のトランジスタ
を制御すべく出力されるトランジスタ制御信号をスリー
ステートバッファ８２の入力端子に供給しているととも
に、インバータ出力停止信号Ｓ_invを制御端子に供給し
ている。そして、インバータ出力停止信号Ｓ_invをイン
バータ８３の入力端子にも供給している。また、入力端
子をグランドに接続したスリーステートバッファ８４の
制御端子をコンデンサ８５を介してグランドに接続して
いるとともに、抵抗８６を介してインバータ８３の出力
端子に接続している。

【００５１】前記各スリーステートバッファ８２の出力
端子と正電圧端子との間にフォトカプラ８７のフォトト
ランジスタを接続し、フォトカプラ８７のフォトトラン
ジスタをトランジスタゲート駆動回路８８と接続してい
る。

【００５２】前記スリーステートバッファ８４の出力端
子を、下アームトランジスタに対応するスリーステート
バッファ８２の出力端子と接続している。

【００５３】なお、図示していないが、図１０に示すイ
ンバータ出力電圧演算部、過電流検出部、ＯＲゲートな
どを有している。

【００５４】したがって、インバータ出力停止信号Ｓ
_invがインバータ出力停止を指示していない場合（イン
バータ出力停止信号Ｓ_invのレベルが”０”である場
合）には、各トランジスタ制御信号がスリーステートバ
ッファ８２およびフォトカプラ８７を通してトランジス
タゲート駆動回路８８に供給され、インバータの各相の
トランジスタを制御することにより所望の電圧を出力す
ることができる。

【００５５】逆に、インバータ出力停止信号Ｓ_invがイ
ンバータ出力停止を指示している場合（インバータ出力
停止信号Ｓ_invのレベルが”１”である場合）には、ス
リーステートバッファ８２が入力信号に拘わらずその出
力がハイインピーダンス状態になり、フォトカプラ８７
のフォトダイオードの発光が阻止され、インバータの全
てのトランジスタをオフ状態にする。

【００５６】また、インバータ８３を通してインバータ
出力停止信号Ｓ_invの反転信号が供給されるが、この信
号はコンデンサ８５および抵抗８６からなる遅延回路を
通してスリーステートバッファ８４の制御端子に供給さ
れるので、所定の遅延時間（トランジスタがオン状態か
らオフ状態に遷移する期間に対応する時間であり、例え
ば、１０μｓ以下の所定時間）が経過した後にスリース
テートバッファ８４が入力信号をそのまま出力し、下ア
ームトランジスタに対応するスリーステートバッファ８
２のハイインピーダンス状態を解消し、下アームトラン
ジスタに対応するフォトカプラ８７のフォトダイオード
のみが発光し、全ての下アームトランジスタをオン状態
とする。この結果、モータの３相端子が全て短絡状態と
なる。

【００５７】図４は通常運転時におけるインバータ各部
の状態の一例を示す図、図５は保護時におけるインバー
タ各部の対応する状態を示す図である。なお、オン状態
にあるスイッチング素子を太い実線で、オフ状態にある
スイッチング素子を細い点線で示している。

【００５８】図４から図５への遷移から分かるように、
異常信号に起因するインバータ出力停止信号Ｓ_invに応
答してインバータ保護動作が行われると、インバータ４
の全ての下アームトランジスタをオン制御するので、モ
ータの３相端子を全て短絡状態にすることができる。す
なわち、通常運転時：Ｖ_u’＝Ｖ_dc／２、Ｖ_v’＝−Ｖ_dc／２、Ｖ
_w’＝−Ｖ_dc／２保護時（全下アームトランジスタオン時）：Ｖ_u’＝
０、Ｖ_v’＝０、Ｖ_w’＝０のように各相出力電圧が変化する。ここで、Ｖ_u’はｕ
相出力電圧、Ｖ_v’はｖ相出力電圧、Ｖ_w’はｗ相出力電
圧、Ｖ_dcはコンデンサの両端電圧である。

【００５９】そして、モータ電流は巻線抵抗で消費され
ることによって減衰し、最終的に０となる。なお、巻線
抵抗は一般的に小さいのであるから、モータ電流の減衰
速度は小さいが、インバータ出力停止に伴うコンデンサ
電圧の異常上昇を防止すれば足りるのであるから、急減
速が要求される場合と異なり、不都合は全くない。

【００６０】上記の実施態様においては、インバータ出
力停止が指示された場合に、先ず全てのトランジスタを
オフ状態にし、その後、全ての下アームトランジスタの
みをオン状態にするようにしているとともに、全てのト
ランジスタをオフ状態にする時間を、例えば、トランジ
スタがオン状態からオフ状態に遷移する期間に対応する
時間に設定している。

【００６１】しかし、トランジスタがオン状態からオフ
状態に遷移する期間においては、トランジスタはゲート
にオフ信号を入力しても瞬時には切れないのであり、こ
の期間中は未だモータ電流の大半、もしくは一部はオフ
状態に遷移しているトランジスタを通して、コンデンサ
に逆流することなく流れている。そして、この期間の経
過後（トランジスタが完全にオフした時点）において、
全ての下アームトランジスタのみをオン制御するのであ
るから、全トランジスタオフ期間において生じるコンデ
ンサ電圧の上昇は殆どなく、従来の大容量コンデンサを
用いたインバータ装置の保護動作時と同等の低いコンデ
ンサ電圧を維持することができる。この結果、上アーム
トランジスタと下アームトランジスタが共にオン状態に
なることを未然に防止することができる。

【００６２】以上、要約すれば、インバータ出力停止が
指示された場合に、モータはインバータから切り離され
た状態（エネルギー供給が遮断された状態）になるた
め、減速し、最終的に停止する。そして、インバータを
介してコンデンサへモータ電流が逆流することがないの
で、コンデンサ電圧が上昇することがない。

【００６３】この結果、ダイオード整流回路を構成する
素子、インバータを構成する素子の耐圧を増加させなく
ても、コンデンサ電圧に起因して素子が破損されるとい
う不都合の発生を未然に防止することができ、しかもイ
ンバータ出力停止による確実な保護動作を実現すること
ができる。したがって、素子耐圧増加、過電圧防止の付
加回路の追加などによるコストアップを伴うことなく、
安全性、信頼性を向上させることができる。

【００６４】なお、上記の実施態様においては、全ての
下アームトランジスタをオン制御しているが、図６に示
すように、全ての上アームトランジスタ（直流電圧＋側
のコレクタ端子が接続されたトランジスタ）をオン制御
することが可能であり、同様な作用を達成することがで
きる。

【００６５】また、上記の実施態様においては、全ての
下アームトランジスタ、もしくは全ての上アームトラン
ジスタをオン制御する前に全てのトランジスタをオフ制
御するようにしているが、素子の短絡耐力が大きい場合
には、全てのトランジスタをオフ制御することなく、直
ちに全ての下アームトランジスタ、もしくは全ての上ア
ームトランジスタをオン制御することが可能である。

【００６６】なお、以上には図３に示すハードウエアに
よる実施態様を示しているが、これと等価な作用をソフ
トウエアにより行うことも可能である。

【００６７】

【発明の効果】請求項１の発明は、インバータ出力停止
時にコンデンサ電圧の異常上昇を未然に防止できるの
で、素子耐圧を大きくする必要がなくなるとともに、イ
ンバータ出力停止時におけるエネルギー処理のための特
別の回路も不要になり、ひいては、コストアップ、大型
化を伴うことなく安全性、信頼性を高めることができる
という特有の効果を奏する。

【００６８】請求項２の発明は、インバータ出力停止時
にコンデンサ電圧の異常上昇を未然に防止できるので、
素子耐圧を大きくする必要がなくなるとともに、インバ
ータ出力停止時におけるエネルギー処理のための特別の
回路も不要になり、ひいては、コストアップ、大型化を
伴うことなく安全性、信頼性を高めることができるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のインバータ保護方法が適用されるイ
ンバータ制御装置の一実施態様を示す電気回路図であ
る。

【図２】図１のインバータ制御装置における保護動作を
説明するフローチャートである。

【図３】図１のインバータ制御装置の要部を示すブロッ
ク図である。

【図４】通常運転時におけるインバータ各部の状態の一
例を示す図である。

【図５】保護時におけるインバータ各部の対応する状態
を示す図である。

【図６】保護時におけるインバータ各部の対応する状態
の他の例を示す図である。

【図７】従来のパッシブフィルタ方式のインバータシス
テムの構成を示す図である。

【図８】従来のアクティブフィルタ方式のインバータシ
ステムの構成を示す図である。

【図９】従来のインバータ出力停止処理を説明するフロ
ーチャートである。

【図１０】従来のインバータ制御部および保護回路部の
構成を示すブロック図である。

【図１１】通常運転時におけるインバータ各部の状態の
一例を示す図である。

【図１２】保護時におけるインバータ各部の対応する状
態を示す図である。

【図１３】保護時における等価回路を示す図である。

【図１４】保護時におけるコンデンサ電圧の経時変化の
シミュレーション結果を示す図である。

【符号の説明】

２単相ダイオード整流回路３コンデンサ４インバータ５モータ８３インバータ８４スリーステートバッファ８５コンデンサ８６抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H007 AA17 BB06 CA01 CB04 CB05 CC12 CC23 DA06 DB01 DB03 DC02 EA02 FA01 FA13 GA08 5H576 BB03 BB06 CC05 DD02 DD07 EE11 FF05 HB02 LL22 LL24 LL41 MM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイオード整流回路（２）とインバータ
（４）とを含み、ダイオード整流回路（２）の出力電圧
が電源周波数の２倍周波で大きく脈動するように、ダイ
オード整流回路（２）の出力端子間に接続されるコンデ
ンサ（３）の容量を設定し、インバータ（４）の出力電
圧または出力電流をモータ（５）に供給すべくインバー
タ（４）を制御するシステムにおいて、インバータ（４）の出力停止が指示されたことに応答し
て、インバータ（４）の全ての上アームトランジスタ、
もしくは全ての下アームトランジスタをオンさせること
を特徴とするインバータ保護方法。
【請求項２】ダイオード整流回路（２）とインバータ
（４）とを含み、ダイオード整流回路（２）の出力電圧
が電源周波数の２倍周波で大きく脈動するように、ダイ
オード整流回路（２）の出力端子間に接続されるコンデ
ンサ（３）の容量を設定し、インバータ（４）の出力電
圧または出力電流をモータ（５）に供給すべくインバー
タ（４）を制御するインバータ制御装置において、インバータ（４）の出力停止が指示されたことに応答し
て、インバータ（４）の全ての上アームトランジスタ、
もしくは全ての下アームトランジスタをオンさせる保護
手段（８３）（８４）（８５）（８６）を含むことを特
徴とするインバータ保護装置。