JP2005269854A - 電動機駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品故障等による欠相検出を早期に行なえる電動機駆動装置を提供する。
【解決手段】圧縮機３の各相へ流れる電流を検出する電流検出手段４と、この電流検出手段４によって検出した各相の電流を所定値ａと比較し、所定値ａ以下か否かを圧縮機３始動前に比較する比較手段５と、この比較手段５によって各相の電流が所定値ａ以下の時、前記圧縮機３の始動動作を停止させる保護動作手段６を備えることで、圧縮機３の欠相を早期かつ確実に検出することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は空気調和機等に用いる電動機駆動装置に関するものである。

従来の電動機駆動装置は図７に示すように、圧縮機３の各相に流れる電流を電流検出手段４を用いて検出し、規定以上の電流即ち過電流であれば保護手段１３にて圧縮機３を停止させるといった保護動作を行っていた。（特許文献１参照。）
過電流保護は、圧縮機３の運転周波数領域のみで動作し、運転周波数領域よりも低い始動周波数では動作せず、負荷の大きさによって通電開始から例えば数秒間は圧縮機３の各相に流れる電流の過電流を検出しないものである。即ち圧縮機３の始動が開始されずに、圧縮機３の各相に過電流が流れたとしても、始動が継続し、圧縮機３を確実に始動させることができる制御装置であった。また、三相出力の内、最大電流値が最小電流値の１．２倍以上の値となった場合場合も同様に圧縮機３を停止させるといった保護動作を行なう相電流アンバランス時の保護手段１３を備えたものであった。

図８のフローチャートを用いて説明するとＳＴＥＰ１０１にて圧縮機各相に流れる電流を検出、ＳＴＥＰ１０２にて検出した電流値の最小値を図８―１の方法で求め１．２倍する。ＳＴＥＰ１０３では、検出した電流値の最大値を図８−２の方法で求め、ＳＴＥＰ１０４にて最大電流値が最小電流値の１．２倍以上の値であるか比較し、最大電流値が最小電流値の１．２倍以上の値であればＳＴＥＰ１０５にて圧縮機停止とし、小さければＳＴＥＰ１０６で次処理へ進むという制御である。
特開２０００−２４５１９６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、相電流のアンバランス判定をする為に、圧縮機を一定時間安定運転させる必要があり、また運転周波数領域より低い始動回転数では動作しないので部品故障等により当初から欠相状態である場合、欠相判定が早急に行なえない為、制御装置や圧縮機故障の拡大を招く可能性がある。また三相出力の内、最大電流値が最小電流値の１．２倍以上の値を算出するなど、ソフトウエアの構成が複雑になるという課題を有していた。また、各相電流検出を個別に検出する構成となっている為、電流センサが複数必要となりコストアップにつながる課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、その目的とするところは簡素な回路、ソフトウエアの構成で、部品故障等による欠相検出を早期に行える電動機駆動装置を提供することにある。

上記従来の課題を解決する為に、本発明の電動機駆動装置は、圧縮機の各相へ流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出した各相の電流を所定値と比較し、所定値以下か否かを圧縮機始動前に比較する比較手段と、前記比較手段によって各相の電流が所定値以下の時、前記圧縮機の始動動作を停止させる保護動作手段を備えたものである。これによって、圧縮機が欠相状態である時は、圧縮機の始動を行なわず、不具合を未然に防ぐことができる。

本発明の電動機駆動装置は、欠相が生じた場合、欠相を早く確実に検出し圧縮機に保護
動作をかけることにより欠相による不具合から制御装置や圧縮機の損傷を回避することができる。

また、各相の電流値と基準となる電流値を比較するだけであり、複雑な演算を必要としない為、従来よりソフトウエアの構成が簡略化できる。また、各相電流検出を1箇所で行なうことで、安価でシンプルな構成が可能となる。

第１の発明は、三相電動機を駆動源とする圧縮機において、圧縮機各相へ流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出した各相の電流を所定値と比較し、所定値以下か否かを圧縮機始動前に比較する比較手段と、前記比較手段によって各相の電流が所定値以下の時、前記圧縮機の始動動作を停止させる保護動作手段を備えることで、圧縮機の欠相を早期かつ確実に検出することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明の保護動作手段で圧縮機の始動動作を停止させた後、所定時間経過後に圧縮機の再始動動作を行い、連続して前期保護動作手段にて圧縮機始動を停止させる動作が所定回数継続した時、圧縮機の再始動を停止させる構成とすることで、圧縮機電流誤検出による不用意な圧縮機始動動作停止を確実に防止し、信頼性の高い電動機駆動装置を得ることが出来る。

第３の発明は、第２の発明で圧縮機の再始動動作を停止した後、ユーザーへ欠相異常であることを発信する構成とすることで、ユーザーへ圧縮機の欠相を確実に知らすことができ、メンテナンス性を向上させることが出来る。

第４の発明は、圧縮機各相に流れる電流をインバータ母線より検出する構成とすることで、圧縮機に流れる各相の電流を一箇所で検出することが可能になり、安価でシンプルな構成が可能となる。

第５の発明は、第１〜４発明の電動機駆動装置を空気調和機に使用したもので、各発明の効果を十分に発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機駆動装置の構成図である。図１において、直流電源１よりインバータ２へ直流電源が供給され制御部１０からインバータ２への運転指示で圧縮機３が動作する。以上のように構成された圧縮機駆動装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、制御部１０より圧縮機３の運転指示がインバータ２へ伝達される。その後、制御部１０からの信号により７Ｕ、８Ｖのスイッチング素子を数μＳ間ＯＮさせることで、図２のような経路で電流が流れ、電流検出手段４にて電流を検出する。続いて７Ｖ、８Ｗのスイッチング素子を数μＳ間ＯＮさせることで、図３のような経路で電流が流れ、電流検出手段４にて電流を検出する。続いて７Ｗ、８Ｕのスイッチング素子を数μＳ間ＯＮさせることで、図４のような経路で電流が流れ、電流検出手段４にて電流を検出する。上述の動作を行い、インバータ２、圧縮機３の各相全ての経路へ電流を流し、比較手段５にて所定値ａと各相電流を比較する。なお、所定値ａは圧縮機３始動前の電流をｂとすると、ａ＜圧縮機各相電流−ｂとする。比較した３パターンの電流値が１つでも所定値a以下であれば、欠相と判断し、保護動作手段６にて圧縮機３の始動動作を停止する。

前記制御部１０の動作を図５のフローチャートを用いて説明すると、ＳＴＥＰ１にて運転指示、ＳＴＥＰ２にて図２の経路で圧縮機３に流れる電流を検出、ＳＴＥＰ３にて図３の経路で圧縮機３に流れる電流を検出、ＳＴＥＰ４にて図４の経路で圧縮機３に流れる電流を検出、ＳＴＥＰ５にて検出した電流値と所定値ａと比較し、各相の電流が所定値aより小さければＳＴＥＰ６にて圧縮機３始動動作を停止し、大きければＳＴＥＰ７で次処理へ進む。

以上のように、本実施の形態においては、圧縮機３各相の電流を検出、各相の電流を所定値ａと比較し、所定値ａ以下か否かを圧縮機３始動前に判定することにより、圧縮機３の欠相を早期に判定することができ、欠相時の不具合が生じる前に制御装置、圧縮機に保護動作をかけることができる。

また、本実施の形態では、圧縮機各相の電流と基準となる電流を比較するのみで、従来のように複雑な演算がないので、ソフトウエアの構造が大幅に簡略化でき、乗算器レスの安価なマイクロコンピュータを採用することができ、コスト面で有利な制御装置を提供することができる。

また、本実施の形態では図１で示すように圧縮機３各相全ての電流検出をインバータ母線より検出することで、二相また、三相分の電流センサを使用することがなく、安価でシンプルな構成が可能となる。インバータ母線での圧縮機３各相電流の検出方法は上述で説明した図２〜図４の経路で電流を流すことで圧縮機３の相電流全てを検出することができる。

（実施の形態２）
図１において保護動作手段６で圧縮機３の始動動作を停止させた後、所定時間（ｔａ）経過後に圧縮機３の再始動動作を行い、連続して前期保護動作手段６にて圧縮機始動動作を停止させる回数が所定回数（ｎａ）継続した時、圧縮機３の再始動を停止させる構成とする。以後、この内容を図６のフローチャートを用いて説明する、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ７までの流れは図５と同様であるので省略する。ＳＴＥＰ６にて圧縮機３の始動動作を停止した後、ＳＴＥＰ８にての所定時間（ｔａ）経過、ＳＴＥＰ９にて再始動回数が所定回数（ｎａ）以下であれば、ＳＴＥＰ１へ移行し、圧縮機３の運転指示が再度、制御部１０よりなされる。また、再始動回数が所定回数（ｎａ）以上であれば、ＳＴＥＰ１０へ移行して再始動動作を停止する。その後ＳＴＥＰ１１にて、例えば欠相異常を表示するＬＥＤ１１を点灯させ、ユーザーに欠相異常であることを発信する。

以上のように、本実施の形態においては、圧縮機３の再始動動作を数回行なうことで圧縮機３の電流誤検出による不用意な圧縮機停止を確実に防止し、信頼性の高い圧縮機制御装置を得ることが出来る。また、圧縮機再始動動作停止後、ＳＴＥＰ１０にて欠相異常ＬＥＤ１１を点灯させる（例えば空気調和機の室内表示部など）ことで、ユーザーへ圧縮機の欠相を確実に知らすことができ、メンテナンス性を向上させることが出来る。

以上のように、本発明にかかる電動機駆動装置は、圧縮機欠相検出が可能となるので、圧縮機を駆動制御する空気調和機や冷蔵・冷凍機器等に適用できる。

本発明の実施の形態１における電動機駆動装置の構成図 本発明の実施の形態１における電動機駆動装置のスイッチング素子７Ｕ、８Ｖ、ＯＮ時の電流経路図 本発明の実施の形態１における電動機駆動装置のスイッチング素子７Ｖ、８Ｗ、ＯＮ時の電流経路図 本発明の実施の形態１における電動機駆動装置のスイッチング素子７Ｗ、８Ｕ、ＯＮ時の電流経路図 本発明の実施の形態１における電動機駆動装置の動作フローチャート 本発明の実施の形態２における電動機駆動装置の動作フローチャート 従来の電動機駆動装置の構成図 従来の電動機駆動装置の圧縮機電流検出のフローチャート

符号の説明

１ 直流電源
２ インバータ
３ 圧縮機
４ 電流検出手段
５ 比較手段
６ 保護動作手段
７Ｕ，７Ｖ，７Ｗ 上アームスイッチング素子
８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ 下アームスイッチング素子
１０ 制御部
１１ 欠相異常ＬＥＤ
１２ 所定値ａ
１３ 保護手段

Claims (5)

1. 三相電動機を駆動源とする圧縮機において、圧縮機各相へ流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出した各相の電流を所定値と比較し、所定値以下か否かを圧縮機始動前に比較する比較手段と、前記比較手段によって各相の電流が所定値以下の時、前記圧縮機の始動を停止させる保護動作手段とを備えたことを特徴とした電動機駆動装置。
2. 保護動作手段で圧縮機の始動を停止させた後、所定時間経過後に圧縮機の再始動動作を行い、連続して前期保護動作手段で圧縮機の始動を停止させる動作が所定回数継続した時、圧縮機の再始動動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 圧縮機の再始動動作を停止した後、ユーザーへ欠相異常であることを発信することを特徴とする請求項１、２に記載の電動機駆動装置。
4. 圧縮機の相電流をインバータ母線より検出することを特徴とする請求項１〜３に記載の電動機駆動装置。
5. 請求項１〜４に記載の電動機駆動装置を用いた空気調和機

Images