JP2005185029A - 欠相検出回路およびインバータ装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小さく軽く安価なインバータ出力の欠相検出回路およびインバータ装置および製造方法を提供する。
【解決手段】インバータ１０２と、電動機１１６の出力経路に接続された分圧手段１２３と、平滑手段１３０と、比較手段１３５と、判定手段１３６と、表示手段１３７と、回転数指令検出手段１３８と、回転数指令手段１３９より構成される欠相検出回路によって、三相の各相の出力電圧が基準電圧よりも低い場合に欠相と判定することで、欠相の検出を行うため、従来欠相検出に用いていたカレントトランスを使用しないために、小さくて軽く安価な欠相検出回路を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相出力の電圧形インバータの欠相検出回路およびインバータ装置および製造方法に関するものである．

従来、この種の三相出力電圧形インバータの欠相検出方法とその回路には、カレントトランスを用いて、電圧形インバータ各相の出力電流の絶対値を監視し、比較演算して欠相を検出するというものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の電圧形インバータの欠相検出方法とその回路を説明する。

図１４はカレントトランス使用例の概略図であり、図１５は特許文献１に記載された従来の電圧形インバータの欠相検出回路のブロック図であり、図１６は通常動作時の電圧波形図であり、図１７は欠相時の電圧波形図である。

まず、図１４を参照しながら、カレントトランスについて説明する。カレントトランス３，４，５とは交流電流を変換するもので、トランスの電流変換特性と絶縁性を利用して非接触で交流電流を測定することができるものである。

具体的な構成としては、図１４に示すように１次側回路２１中にコイル２２を設け、そのコイル２２に近接して２次側回路２３中に２次側コイル２４を配設し、さらに２次側回路２３中に抵抗２５を入れている。そして、２次側回路２３に入れた抵抗２５に流れる電流より電圧を検出する使用法が一般的である。

さらに、上記カレントトランス３，４，５を用いた欠相検出の構成は以下の通りである。

まず、図１５において、インバータ主回路２には直流電源１が接続され、電動機６への出力経路それぞれにはカレントトランス３，４，５が備わっており、検出された電圧はカレントトランス３，４，５に接続された極性演算回路７，８，９と、比較演算回路１０，１１，１２に入力する。そして、極性演算回路７，８，９と比較演算回路１０，１１，１２の出力はＡＮＤ回路１３，１４，１５に入力し、ＡＮＤ回路１３，１４，１５は欠相判定を行う判定回路１９に接続されている。

また、周波数設定器２０は、ＰＷＭ電圧指令演算器１７とＦ／Ｖ変換器１８に接続され、ＰＷＭ電圧指令演算器１７はＦ／Ｖ変換器１８に接続されている。周波数設定器２０が出力した指令周波数ωはＰＷＭ電圧指令演算器１７とＦ／Ｖ変換器１８に入力し、さらにＦ／Ｖ変換器１８で出力電圧指令Ｖ１に変換されＰＷＭ電圧指令演算器１７に入力する。

その指令周波数ωと出力電圧指令Ｖ１に基づき、ＰＷＭ電圧指令演算器１７は、ＰＷＭ電圧指令Ｖ２を導出し、インバータ主回路２に接続されたＰＷＭパルス演算器１６に出力する。そして、ＰＷＭパルス演算器１６は、ＰＷＭ電圧指令Ｖ２より導出した周期パルスＶ３を出力し、その周期でインバータ主回路２のトランジスタはＯＮ、ＯＦＦする。

以上のように構成された電圧形インバータの欠相検出方法とその回路について、以下その動作を説明する。

ＰＷＭ電圧指令Ｖ２より導出した周期パルスＶ３の周期でインバータ主回路２のトランジスタはＯＮ、ＯＦＦし、インバータ主回路２がＯＮになると、電動機６への経路には電流が流れる。そして、各相に設置されたカレントトランス３，４，５で検出された電圧は比較演算回路１０，１１，１２にて基準電圧と比較され、検出された電圧が基準電圧よりも大きい場合には、比較演算回路１０，１１，１２はＡＮＤ回路１３，１４，１５それぞれに論理「Ｈ」を出力し、小さい場合には論理「Ｌ」を出力する。

また、カレントトランス３，４，５で検出された電圧は二相ずつ極性演算回路７，８，９にも入力し、互いの極性により出力が演算される。具体的には、極性演算回路７，８，９は入力された二相の電圧の極性が互いに異なる場合には論理「Ｈ」を、極性が互いに等しいか双方の絶対値が零に近い時には論理「Ｌ」を、ＡＮＤ回路１３，１４，１５それぞれに出力する。

そして、極性演算回路７，８，９と比較演算回路１０，１１，１２の出力を受けて、ＡＮＤ回路１３，１４，１５は論理「Ｈ」か「Ｌ」レベルの波形を出力し、ＡＮＤ回路１３，１４，１５からの論理「Ｈ」レベルの出力を監視している判定回路１９では、ＡＮＤ回路１３，１４，１５からのそれぞれの論理「Ｈ」レベルの出力期間が一定時間、例えば６０°（電気角）を超えた場合に欠相と判定する。

その具体的な例として、図１６に示した欠相していない通常動作時の電圧波形図と、図１７に示した欠相時の電圧波形図を参照しながら、説明する。

図１６において、上段は三相の各相の電流波形図であり、周期が３６０°（電気角）で位相が１２０°ずつ異なる正弦波である。また、下段は極性演算回路７ないし１５それぞれの電圧波形図であり、横軸は時間を示している。インバータの欠相していない通常動作時には、ＡＮＤ回路１３，１４，１５それぞれの論理「Ｈ」レベルの出力期間は６０°（電気角）以下である。

それに対して、図１７は、カレントトランス５が設置されているＷ相が欠相している場合であり、図１６と同様に、上段は三相の各相の電流波形図、下段は極性演算回路７ないし１５それぞれの電圧波形図であり、横軸は時間を示している。ここで、Ｗ相は欠相しているために、電流は常に零となっている。

図１７に示すように、ＡＮＤ回路１３，１４それぞれの論理「Ｈ」レベルの出力期間は消滅し、ＡＮＤ回路１５の論理「Ｈ」レベルの出力期間は６０°（電気角）以上になっている。

従って、ＡＮＤ回路１３，１４，１５からの論理「Ｈ」レベルの出力を監視している判定回路１９では、論理「Ｈ」レベルの出力６０°（電気角）を越えた値（例えば１２０°）を判定値としているため、この判定値より長い論理「Ｈ」レベルの出力がＡＮＤ回路１５かから入力された図１７の場合には、欠相と判断して欠相信号を出力する。
特開２００１−３０９６６９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、カレントトランス自体に鉄芯と銅線を使用するため半導体部品に比べて高価であるという課題を有していた。

さらに、高価なカレントトランスを三相の各相に３つも用いるので、欠相検出回路も高価になってしまうという課題も有していた。

また、カレントトランスは自身に電流変換用のコイルを有するために、大きくて重くなってしまい、そのカレントトランスを備える欠相検出回路も実装面積が大きくて重くなる。そのため、基板への欠相検出回路の実装が自動挿入できず手挿入になってしまい、さらにコストが上がるという課題も有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、小さくて軽く安価なインバータの欠相検出回路を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の欠相検出回路は三相出力電圧を、それぞれの相を平滑手段にて平滑化し、平滑化されたそれぞれの相の出力電圧と設定した基準電圧を比較手段にて比較を行い、判定回路にて基準電圧よりも低い電圧が計測された時に、欠相と判定するもので、平滑手段はチップ抵抗やチップコンデンサ等の小型部品で構成され、比較手段にはコンパレータやオペアンプ等の小型部品を用いて回路を構成している。

本発明の欠相検出回路は、三相の各相の出力電圧が基準電圧よりも低い場合に欠相と判定することで、小さくて軽く安価な回路を提供することができる。

また、本発明の欠相検出回路は、三相の出力電圧の相間電圧差が基準電圧よりも低い場合に欠相と判定することで、小さくて軽く安価な回路を提供することができるとともに、短時間の運転で欠相を検出することができる。

請求項１に記載の発明は、所定の回転数で運転するようにインバータの制御手段に指令を出力する回転数指令手段と、インバータの三相出力電圧のそれぞれを分圧する分圧手段と、前記分圧手段で分圧された電圧を平滑化する平滑手段と、前記平滑手段にて平滑化されたそれぞれの相の出力電圧と予め設定された基準電圧との比較を行う比較手段と、前記出力電圧が前記基準電圧より低い場合に欠相と判定する判定手段を備えたもので、平滑手段はチップ抵抗やチップコンデンサ等の小型部品で構成され、比較手段はコンパレータやオペアンプ等の小型部品で構成され、小さくて軽く安価な欠相検出回路を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、任意の回転数で運転するようにインバータの制御手段に指令を出力する回転数指令手段と、インバータの三相出力電圧のそれぞれを分圧する分圧手段と、前記分圧手段で分圧された電圧を平滑化する平滑手段と、前記平滑手段にて平滑化された出力電圧から差分演算器を用いてそれぞれの相間電圧の差を求め、予め設定された基準電圧と比較を行う比較手段と、前記比較手段にて比較された前記相間電圧の差が基準電圧よりも低い場合に欠相と判定する判定手段を備えたもので、平滑手段はチップ抵抗やチップコンデンサ等の小型部品で構成され、比較手段はコンパレータやオペアンプ等の小型部品で構成され、小さくて軽く安価な欠相検出回路を提供することができる。

さらに二相それぞれの相間電圧の差を比較するので、主に検査工程での起動時に一定速運転を行う必要がなく運転中のいつでも欠相を検出できるというメリットがある。

請求項３に記載の発明は、ダイオードを用いて整流を行う整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、各出力相への出力を制御する半導体スイッチを備えた出力手段と、起動時かどうかの判定を行う起動判定手段と、予め動作する時間を設定されたタイマーを備えるとともに、請求項１に記載の欠相検出回路を備えたもので、小さく軽く安価なインバータ装置を提供することができる。

さらに検査工程のみならず起動時ごとに欠相判定を行い、欠相検出時に保護停止させることで欠相運転による事故を未然に防ぐことができる。

請求項４に記載の発明は、ダイオードを用いて整流を行う整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、各出力相への出力を制御する半導体スイッチを備えた出力手段を備えるとともに、請求項２に記載の欠相検出回路を備えたもので、小さく軽く安価なインバータ装置を提供することができる。

さらに運転中、常に欠相を監視し、欠相検出時には保護停止させることができるので運転中の事故を未然に防ぐことができる。

請求項５に記載の発明は、インバータ組立配線工程と、請求項１または２に記載の欠相検出回路によって欠相状態の検査を行う検査工程と、前記検査工程での欠相状態の検査結果をもって仕分けを行う仕分け工程を備えたもので、平滑手段はチップ抵抗やチップコンデンサ等の小型部品で構成され、比較手段はコンパレータやオペアンプ等の小型部品で構成され、小さくて軽く安価な欠相検出回路を用いることで、安価に欠相による製品の不良を検査工程で発見することができ、市場不良を低減することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における欠相検出回路のブロック図、図２は本同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャート、図３は同実施の形態におけるインバータの通常動作時の電圧波形図、図４は同実施の形態のインバータの欠相時の電圧波形図である。

図１において、インバータ１０２は商用電源１０１に接続され、電動機１１６を駆動するパワー部１０３と回転数指令を受けパワー部１０３を制御する制御手段１０４から構成される。パワー部１０３は、ブリッジ結線された整流用のダイオード１０５ないし１０８からなる整流手段１４２と、平滑用の電解コンデンサ１０９と、スイッチングを行う三相ブリッジ接続された出力手段１４３である、半導体スイッチ１１０ないし１１５より構成されている。

インバータ１０２から電動機１１６への出力経路には、検査工程においてインバータ１０２の三相出力の欠相検出を行う欠相検出回路１４０が接続されている。

欠相検出回路１４０は出力電圧を分圧するための分圧手段１２３と、分圧された電圧を平滑する平滑手段１３０と、平滑された電圧を予め設定された基準電圧と比較する比較手段１３５と、欠相であるか否かを判定する判定手段１３６と、判定結果を表示する表示手段１３７と、コントローラ１４１からの回転数指令を検出する回転数指令検出手段１３８と、検出された指令を制御手段１０４に出力する回転数指令手段１３９とから構成されている。

分圧手段１２３は、インバータ１０２から電動機１１６への出力経路に接続され、出力電圧を分圧するための抵抗１１７ないし１２２から構成される。

平滑手段１３０は分圧手段１２３に接続され、分圧された電圧を平滑する抵抗１２４，１２５，１２６とコンデンサ１２７，１２８，１２９より構成される。

比較手段１３５は平滑手段１３０に接続され、平滑された電圧を基準電圧と比較する比較演算器１３１，１３２，１３３と基準電圧設定手段１３４より構成される。

判定手段１３６は比較手段１３５に接続され、比較手段１３５の出力より、欠相であるか否かを判定する。

表示手段１３７は判定手段１３６に接続され、判定結果を表示する。

回転数指令検出手段１３８はコントローラ１４１に接続され、コントローラ１４１からの回転数指令を検出すると、検出された指令を回転数指令手段１３９に出力し、回転数指令手段１３９は、出力された指令を制御手段１０４に出力する。

以上のように構成された欠相検出回路について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、欠相していない通常動作時の各相の電圧波形および分圧、平滑された電圧波形を示しており、それぞれのグラフの横軸は時間、縦軸は電圧であり、電圧波形は矩形波になる。

各相の電圧波形（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）は、それぞれ抵抗１１７，１１８，１１９に入力しており、その位相は１２０°ずつずれているが波高値はほぼ同じになる。この電圧波形（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をそれぞれ分圧し平滑化した波形が（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）であり、三相ともほぼ同じ一定の電圧値になる。

一方、図４は、抵抗１１７に入力する相が欠相した際の各相の電圧波形および分圧、平滑された電圧波形を示しており、それぞれのグラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。（ｖｉｉｉ），（ｉｘ），（ｘ）は各相の電圧波形のグラフで、その電圧波形（ｖｉｉｉ），（ｉｘ），（ｘ）をそれぞれ分圧し平滑化した波形が（ｘｉ），（ｘｉｉ），（ｘｉｉｉ）である。

（ｖｉｉｉ）が欠相した相であるが、欠相した相の電圧の波高値は他の二相に比べて低くなる。その結果、分圧し平滑化した波形においても、（ｘｉ）のように他の二相に比べて低い値になる。そのため、基準電圧設定手段１３４において基準電圧を通常動作時の平滑化した電圧より少し低い値に設定することで、欠相時には基準電圧よりも低い電圧が検出され、欠相の検出を行うことができる。

次に、図２を参照しながら、欠相を判定するフローの概要について説明する。

まず欠相検出回路１４０をインバータ１０２に接続する。そして、ＳＴＥＰ１００１にてコントローラ１４１より起動指令を出力し、ＳＴＥＰ１００２にてインバータ１０２は設定された回転数にて一定速の運転を行う。インバータの三相出力電圧は分圧手段１２３にて適当な電圧に降圧され、平滑手段１３０にて平滑される。

このとき、分圧し平滑化された各相の電圧は、欠相のない場合はしきい値電圧よりも少し高い電圧となるように運転条件が設定され、その電圧となるまで一定時間運転を行う。

そして、一定時間運転後、ＳＴＥＰ１００３では基準電圧設定手段１３４が設定した基準電圧Ａと三相の電圧Ｕ，Ｖ，Ｗをそれぞれ比較し、Ｕ，Ｖ，Ｗすべてが基準電圧Ａより高ければ判定手段１３６はインバータ１０２が正常であると判定してＳＴＥＰ１００４に進み、表示手段１３７に何も表示しない。また、Ｕ，Ｖ，Ｗのどれか１つでも基準電圧Ａより低い場合、判定手段１３６はいずれかの相が欠相していると判定してＳＴＥＰ１００５へ進み、表示手段１３７に欠相状態を示す表示を出力する。

上記形態により、カレントトランスを使用せずに欠相検出を行うことができるので、小さくて軽く安価な欠相検出回路を提供することができ、さらにインバータ１０２を検査工程において、起動時に一定速で一定時間運転させ、三相出力の欠相状態を容易に判定することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における欠相検出回路のブロック図、図６は同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャート、図７は同実施の形態におけるインバータの通常動作時の電圧波形図、図８は同実施の形態のインバータの欠相時の電圧波形図である。である。

以下、図５ないし図８に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

検査工程において、インバータ１０２から電動機１１６への出力経路には欠相検出回路２４０が接続され、インバータ１０２の三相出力の欠相検出を行う。

欠相検出回路２４０は、出力電圧を分圧するための分圧手段２２３と、分圧された電圧を平滑する平滑手段２３０と、平滑された三相電圧よりそれぞれ二相の相間電圧の差を求め、予め設定された基準電圧と比較する比較手段２３５と、欠相であるか否かを判定する判定手段２３６と、判定結果を表示する表示手段２３７と、コントローラ１４１からの回転数指令を検出する回転数指令検出手段２３８と、検出された指令を制御手段１０４に出力する回転数指令手段２３９とから構成されている。

分圧手段２２３は、インバータ１０２から電動機１１６への出力経路に接続され、出力電圧を分圧するための抵抗２１７ないし２２２とから構成される。

平滑手段２３０は、分圧手段２２３に接続され、分圧された電圧を平滑する抵抗２２４ないし２２６とコンデンサ２２７ないし２２９とから構成される。

比較手段２３５は、平滑手段２３０に接続され、平滑された三相電圧よりそれぞれ二相の相間電圧の差を求める差分演算器２４２ないし２４４と、それぞれ二相の相間電圧の差を基準電圧と比較する比較演算器２３１ないし２３３と、基準電圧設定手段２３４とから構成される。

判定手段２３６は比較手段２３５に接続され、比較手段２３５の出力より欠相であるか否かを判定し、表示手段２３７は判定手段２３６に接続され、判定結果を表示する。

以上のように構成された欠相検出回路について、以下その動作、作用を説明する。

図７は、欠相していない通常動作時の各相の電圧波形および分圧、平滑された電圧波形を示しており、それぞれのグラフの横軸は時間、縦軸は電圧であり、電圧波形は矩形波になる。

各相の電圧波形（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）は、それぞれ抵抗２１７，２１８，２１９に入力しており、その位相は１２０°ずつずれているが波高値はほぼ同じになる。この電圧波形（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をそれぞれ分圧し平滑化した波形が（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉ）であり、三相ともほぼ同じ一定の電圧値になる。そのため、二相ごとの電圧差を求めるとその値はほぼ零なる。

一方、図８は、抵抗２１７に入力する相が欠相した際の各相の電圧波形および分圧、平滑された電圧波形を示しており、それぞれのグラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。（ｖｉｉｉ），（ｉｘ），（ｘ）は各相の電圧波形のグラフで、その電圧波形（ｖｉｉｉ），（ｉｘ），（ｘ）をそれぞれ分圧し平滑化した波形が（ｘｉ），（ｘｉｉ），（ｘｉｉｉ）である。

（ｖｉｉｉ）が欠相した相であるが、いずれか一相が欠相すると欠相した相の電圧の波高値は他の二相に比べて低くなる。その結果、分圧し平滑化した波形においても、（ｘｉ）のように他の二相に比べて低い値になる。そのため、二相ごとの電圧差を求めると求められた３つの電圧差のうち、いずれか一つが零より小さくなり、いずれか一つが零より大きくなる。

従って、基準電圧設定手段２３４の基準電圧を零よりも少し高い値に設定することで、欠相時には基準電圧よりも高い電圧が検出され、欠相の検出を行うことができる。

次に、図６を参照しながら、欠相を判定するフローの概要について説明する。

まず、ＳＴＥＰ２００１にて欠相検出回路２４０をインバータ１０２に接続し、ＳＴＥＰ２００２にてコントローラ１４１より起動指令を出力し、ＳＴＥＰ２００３にてインバータ１０２を設定された回転数にて運転する。インバータの三相出力電圧Ｕ，Ｖ，Ｗは分圧手段２２３にて適当な電圧に降圧され、平滑手段２３０にて平滑される。

ＳＴＥＰ２００４では、比較手段２３５にて設定された基準電圧Ｂと差分演算器２４２，２４３，２４４にて求められた三相電圧のそれぞれ二相の差Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕを比較演算器２３１，２３２，２３３にてそれぞれ基準電圧Ｂと比較し、すべてが基準電圧Ｂより低ければ判定手段２３６はインバータ１０２が正常であると判定してＳＴＥＰ２００５に進み、表示手段２３７に何も表示しない。また、Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕのどれか１つでも基準電圧Ｂより高い場合、判定手段２３６はいずれかの相が欠相していると判定してＳＴＥＰ２００６へ進み、表示手段２３７に欠相状態を示す表示を出力する。

上記形態により、カレントトランスを使用せずに欠相検出を行うことができるので、小さくて軽く安価な欠相検出回路を提供することができる。

さらに、差分演算器を用いて三相電圧のそれぞれ二相の差に基づいて欠相を判定するため、各相の電圧値に関係なく、わずかな時間運転、任意の回転数で運転すれば欠相の判定が可能であり、実施の形態１のように各相の電圧値に基づいて、一定速で一定時間運転して欠相を判定することが不必要となり、起動判定回路やタイマー等欠相検出回路の部品点数を少なくすることができ、さらに短時間の運転で欠相を検出することができる。

（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３における欠相検出回路のブロック図、図１０は同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャートである。

以下、図９と図１０に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図９において、インバータ３０２は、実施の形態１に示すパワー部１０３と、制御手段１０４と、欠相検出回路１４０を含めたものであり、商用電源１０１に接続され、電動機１１６を駆動するものである。

また、コントローラ１４１からの回転数指令が起動指令かどうかを判定する起動判定手段３４５と、これに接続され起動指令検出時にＯＮするタイマー３４６を別途設けてある。

以上のように構成されたインバータ装置について、以下その動作、作用を説明する。

図１０において、まずＳＴＥＰ３００１で回転数指令検出手段１３８にてコントローラ１４１からの指令を検出すると、ＳＴＥＰ３００２に進み、起動判定手段３４５にて起動指令か否かの判定を行い、起動指令と判定されればＳＴＥＰ３００３に進みタイマー３４６をＯＮする。起動指令でない場合はタイマー３４６は動作せず、回転数指令検出手段１３８はＳＴＥＰ３００７にてコントローラ１４１より受けた指令を実行する。

ＳＴＥＰ３００４では、回転数指令手段１３９がタイマー３４６のＯＮを検知すると、設定された一定回転数を出力し、ＳＴＥＰ３００５とＳＴＥＰ３００８に進む。ＳＴＥＰ３００５では、タイマー３４６がＯＮしてからの経過時間ｔが設定されたタイマー時間Ｔに達していない場合はＳＴＥＰ３００４に戻り一定回転数での運転を続ける。ＳＴＥＰ３００５にてｔ＝ＴになるとＳＴＥＰ３００６に進みタイマー３４６がＯＦＦし、一定回転数での運転を中止し、ＳＴＥＰ３００７にてコントローラ１４１より受けた指令を実行する。

また、ＳＴＥＰ３００８では、三相それぞれの電圧Ｕ，Ｖ，Ｗと基準電圧Ｃとの比較を行い、Ｕ，Ｖ，Ｗすべてが基準電圧Ｃより高ければ判定手段１３６はインバータ３０２が正常であると判定してＳＴＥＰ３００９に進み、表示手段１３７に何も表示しない。また、Ｕ，Ｖ，Ｗのどれか１つでも基準電圧Ｃより低い場合、判定手段１３６はいずれかの相が欠相していると判定してＳＴＥＰ３０１０、ＳＴＥＰ３０１１へ進み、表示手段１３７に欠相状態を示す表示を出力すると同時に制御手段１０４に保護停止指令を出力する。

上記形態により、カレントトランスを使用せずに欠相検出を行うことができるので、小さくて軽く安価なインバータ装置を提供することができ、さらにインバータ装置に欠相検出回路を内蔵しているため毎回起動時に欠相検出を行うことにより欠相による事故を未然に防止することができる。

（実施の形態４）
図１１は本発明の実施の形態４における欠相検出回路のブロック図、図１２は同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャートである。

以下、図１１と図１２に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態２と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。）
図１１において、インバータ４０２は、実施の形態２に示すパワー部１０３と、制御手段１０４と、欠相検出回路２４０を含めたものであり、商用電源１０１に接続され、電動機１１６を駆動するものである。

本インバータ装置は、電動機１１６の運転中は、常に、欠相判定を行うもので欠相時には表示手段２３７による異常表示と電動機１１６の保護停止を行う。欠相の判定方法は実施の形態２の場合と同様である
以上のように構成されたインバータ装置について、以下その動作、作用を説明する。

図１２において、まずＳＴＥＰ４００１にてコントローラ１４１より運転指令を受け、ＳＴＥＰ４００２にてインバータ４０２が運転する。このとき、インバータ４０２の三相出力電圧はＵ，Ｖ，Ｗは分圧手段２２３にて適当な電圧に降圧され、平滑手段２３０にて平滑される。ＳＴＥＰ４００３では、比較手段２３５にて設定された基準電圧Ｄと差分演算器２４２，２４３，２４４にて求められた三相電圧のそれぞれ二相の相間電圧差Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕを比較演算器２３１，２３２，２３３にてそれぞれ基準電圧Ｄと比較する。そして、すべてが基準電圧Ｄより低ければ判定手段２３６はインバータ４０２が正常であると判定してＳＴＥＰ４００４に進み、表示手段２３７に何も表示せずＳＴＥＰ４００１に戻る。また、Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕのどれか１つでも基準電圧Ｄより高い場合、判定手段２３６はいずれかの相が欠相していると判定してＳＴＥＰ４００５、ＳＴＥＰ４００６へ進み、表示手段２３７に欠相状態を示す表示を出力すると同時に、制御手段１０４に保護停止指令を出力する。

上記形態により、カレントトランスを使用せずに欠相検出を行うことができるので、小さくて軽く安価なインバータ装置を提供することができ、さらにインバータ装置に欠相検出回路を内蔵しているため起動時だけでなく運転中は常に欠相状態を監視することができ、欠相による事故を未然に防止できる。

（実施の形態５）
図１３は本発明の実施の形態５における製造方法のブロック図である。

以下、図１３基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１、実施の形態２と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、インバータ装置の製造工程は、インバータ組立配線工程５０１を終えた後、電源を供給する電源投入工程５０２と、請求項１または２に記載の欠相検出回路によって欠相状態の検査を行う工程欠相検出回路による検査工程５０３を行い、その後、仕分け工程５０４、出荷工程５０５と行う。

以上のように、インバータ装置の製造工程にて、実施の形態１および実施の形態２で説明した欠相検出回路を組み込み、欠相の検査を行うため、欠相不良のインバータを仕分け工程で除去することができる。

そのため、欠相不良のインバータを出荷工程５０５に送ることを防止でき市場に送り出すことを防止できるので、市場ロスを大幅に低減することができ、品質の高いインバータの製造方法を提供することができる。

また、検査工程５０３で用いる欠相検出回路は、実施の形態１または実施の形態２に用いた欠相検出回路１４０または２４０であり、安価な欠相検出回路を用いることで、安価な製造方法を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる欠相検出回路およびインバータ装置および製造方法は従来のカレントトランスを使うことなく欠相を検出することができるので、小さくて軽く安価な回路やインバータ装置などを提供することができ、冷凍ショーケースや除湿機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における欠相検出回路のブロック図 同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャート 同実施の形態におけるインバータの通常動作時の電圧波形図 同実施の形態におけるインバータの欠相時の電圧波形図 本発明の実施の形態２における欠相検出回路のブロック図 同実施の形態２おける欠相検出回路の動作のフローチャート 同実施の形態におけるインバータの通常動作時の電圧波形図 同実施の形態におけるインバータの欠相時の電圧波形図 本発明の実施の形態３における欠相検出回路のブロック図 同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャート 本発明の実施の形態４における欠相検出回路のブロック図 同実施の形態における欠相検出回路の動作のフローチャート 本発明の実施の形態５における製造方法のブロック図 カレントトランス使用例の概略図 従来の電圧形インバータの欠相検出回路のブロック図 従来の電圧形インバータにおける通常動作時の電圧波形図 従来の電圧形インバータにおける欠相時の電圧波形図

符号の説明

１０２，３０２，４０２ インバータ
１０５，１０６，１０７，１０８ ダイオード
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５ 半導体スイッチ
１２３，２２３ 分圧手段
１３０，２３０ 平滑手段
１３５，２３５ 比較手段
１３６，２３６ 判定手段
１３９，２３９ 回転数指令手段
１４０，２４０ 欠相検出回路
１４２ 整流手段
１４３ 出力手段
２４２，２４３，２４４ 差分演算器
３４４ 起動判定手段
３４５ タイマー
５０１ インバータ組立配線工程
５０３ 欠相検出回路による検査工程
５０４ 仕分け工程

Claims (5)

1. 所定の回転数で運転するようにインバータの制御手段に指令を出力する回転数指令手段と、インバータの三相出力電圧のそれぞれを分圧する分圧手段と、前記分圧手段で分圧された電圧を平滑化する平滑手段と、前記平滑手段にて平滑化されたそれぞれの相の出力電圧と予め設定された基準電圧との比較を行う比較手段と、前記出力電圧が前記基準電圧より低い場合に欠相と判定する判定手段を備えた欠相検出回路。
2. 任意の回転数で運転するようにインバータの制御手段に指令を出力する回転数指令手段と、インバータの三相出力電圧のそれぞれを分圧する分圧手段と、前記分圧手段で分圧された電圧を平滑化する平滑手段と、前記平滑手段にて平滑化された出力電圧から差分演算器を用いてそれぞれの相間電圧の差を求め、予め設定された基準電圧と比較を行う比較手段と、前記比較手段にて比較された前記相間電圧の差が基準電圧よりも低い場合に欠相と判定する判定手段を備えた欠相検出回路。
3. ダイオードを用いて整流を行う整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、各出力相への出力を制御する半導体スイッチを備えた出力手段と、起動時かどうかの判定を行う起動判定手段と、予め動作する時間を設定されたタイマーを備えるとともに、請求項１に記載の欠相検出回路を備えたインバータ装置。
4. ダイオードを用いて整流を行う整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を平滑する平滑手段と、各出力相への出力を制御する半導体スイッチを備えた出力手段を備えるとともに、請求項２に記載の欠相検出回路を備えたインバータ装置。
5. インバータ組立配線工程と、請求項１または２に記載の欠相検出回路によって欠相状態の検査を行う検査工程と、前記検査工程での欠相状態の検査結果をもって仕分けを行う仕分け工程を備えたインバータ装置の製造方法。

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