JP2016082866A - インバータの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータの過度状態において故障検出の誤動作を決定し保護動作を回避することにより、信頼性が向上したインバータの制御方法を提供する。【解決手段】実施例によるインバータの制御方法は、入力される交流電源を直流電源に整流する整流部と、前記直流電源を平滑する平滑部及び前記平滑部から直流電源を受信してそれを所定の大きさ及び周波数の交流電源に変換する電力変換部と、を含むインバータを制御する方法において、前記インバータ又は前記インバータを駆動する電動機の異常信号を受信するステップと、前記異常信号を受信すると前記平滑部の直流端の電圧が低電圧故障レベル以上であるのかを確認するステップと、前記電力変換部が動作状態であるのかを確認するステップと、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以上で前記電力変換部が動作状態であれば、前記電力変換部の電流出力を遮断するステップと、を含む。【選択図】図３
Description
本発明は、インバータの制御方法に関するものである。
一般に、インバータとは入力される商用電源を所定の周波数及び大きさの交流電源に変換して電動機に印加することで電動機を駆動する装置である。
このようなインバータには、初期充電状態又は外部環境の急激な変化などによる過度状態においてノイズが流入すると特定回路が誤動作するという問題点がある。
流入するノイズの特性はユーザ環境に応じて異なり、流入するノイズをインバータの設計の際に事前に防止することは非常に難しいため、従来のインバータでは、動作中に保護動作信号が制御部に印加されると電流出力を直ちに遮断してからユーザに故障信号を出力するという方式によって、初期充電状態又は過度充状態から電動機を保護していた。
しかし、このような従来の方法によると、インバータは、保護動作が必要な状態ではない場合にも保護動作を行うため、インバータの信頼性が落ち、ユーザに不便をもたらすという問題点がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、インバータの過度状態において故障検出の誤動作を決定し保護動作を回避することにより、信頼性が向上したインバータの制御方法を提供することである。
提案される実施例で達成しようとする技術的課題は上述した技術的課題に制限されず、言及されていない他の技術的課題は以下の記載から提案される実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるはずである。
実施例によるインバータの制御方法は、入力される交流電源を直流電源に整流する整流部と、前記直流電源を平滑する平滑部及び前記平滑部から直流電源を受信してそれを所定の大きさ及び周波数の交流電源に変換する電力変換部と、を含むインバータを制御する方法において、前記インバータ又は前記インバータを駆動する電動機の異常信号を受信するステップと、前記異常信号を受信すると前記平滑部の直流端の電圧が低電圧故障レベル以上であるのかを確認するステップと、前記電力変換部が動作状態であるかを確認するステップと、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以上で前記電力変換部が動作状態であれば、前記電力変換部の電流出力を遮断するステップと、を含む。
また、前記インバータに故障が発生したことを知らせる信号を出力するステップを更に含む。
また、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば、前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む。
また、前記電力変換部が静止状態であれば、前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む。
また、前記異常信号は前記平滑部の過電流を知らせる信号、前記電力変換部の出力が過電流であることを知らせる信号、前記電動機の過熱を知らせる信号、前記電動機の過負荷を知らせる信号、及び前記インバータの過負荷を知らせる信号のうちいずれか一つである。
一方、実施例によるインバータの制御方法は、入力される交流電源を直流電源に整流する整流部と、前記直流電源を平滑する平滑部及び前記平滑部から直流電源を受信してそれを所定の大きさ及び周波数の交流電源に変換する電力変換部と、を含むインバータを制御する方法において、前記インバータ又は前記インバータを駆動する電動機の異常信号を受信するステップと、前記異常信号を受信すると前記インバータへの電源投入の際に前記インバータの自動運転機能が活性化されているかを確認するステップと、前記電力変換部が動作状態であるかを確認するステップと、前記インバータの自動運転機能が活性化されていて前記電力変換部が動作状態であれば前記電力変換部の電流出力を遮断するステップと、を含む。
また、前記インバータの自動運転機能が活性化されていなければ前記平滑部の直流端電圧が低電圧故障レベル以上であるかを確認するステップを更に含む。
また、前記電流出力を遮断するステップは、前記インバータの自動運転機能が活性化されていて、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以上であって、前記電力変換部が動作状態であれば前記電力変換部の電流出力を遮断するステップを含む。
また、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む。
また、前記電力変換部が静止状態であれば前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む。
また、前記異常信号は、前記平滑部の過電流を知らせる信号、前記変換部の出力が過電流であることを知らせる信号、前記電動機の過熱を知らせる信号、前記電動機の過負荷を知らせる信号、及び前記インバータの過負荷を知らせる信号のうちいずれか一つである。
前記のような本発明は、インバータの電力変換部が電動機に電流を出力しない際に外部ノイズによって保護動作を行う誤動作を判別し当該保護動作を行わないことで、インバータの保護動作の信頼性を向上させ、ユーザの便宜性を増大させる効果がある。
本発明の利点及びその特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述されている実施例を参照することにより明確になるはずである。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限らず、互いに異なる多様な形態に具現されてもよい。但し、本実施例は、本発明の開示が完全なものとなるようにし、且つ、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって、同じ参照符号は同じ構成要素を指すものとする。
本発明の実施例を説明するに当たって、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明の実施例における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって異なり得る。よって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて下されるべきである。
添付した図面の各ブロック及びフローチャートの各ステップの組み合わせはコンピュータプログラムインストラクションによって行われてもよい。これらのコンピュータプログラムインストラクションは汎用コンピュータ、特殊用コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備のプロセッサに搭載可能であるため、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備のプロセッサを介して行われるそのインストラクションが、図面の各ブロック又はフローチャートの各ステップで説明された機能を行う手段を生成するようになる。これらのコンピュータプログラムインストラクションは特定の方式に機能を具現するために、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備の指向するコンピュータで利用可能又は判読可能なメモリに記憶されることもできるため、そのコンピュータで利用可能又は判読可能なメモリに記憶されたインストラクションは、図面の各ブロック又はフローチャートの各ステップで説明された機能を行うインストラクション手段を内包する製造品目を生産することもできる。コンピュータプログラムインストラクションはコンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上に搭載することもできるため、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上で一連の動作ステップが行われてコンピュータで実行されるプロセスを生成して、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備を行うインストラクションは図面の各ブロック又はフローチャートの各ステップで説明された機能を行うためのステップを提供することもできる。
また、各ブロック又は各ステップは特定の論理的機能を実行するための一つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメント又はコードの一部を示す。また、いくつかの代替実施例ではブロック又はステップで言及した機能が順番を逸脱して発生してもよいことに注目すべきである。例えば、連続して図示されている２つのブロック又はステップが実際は実質的に同時に行われてもよく、或いはそのブロック又はステップが都度該当する機能に応じて逆順に行われてもよい。
図示したように、本発明が適用される一実施例のインバータ１は、商用電源が入力されるとそれを所定の大きさ及び周波数を有する交流電源に変換して電動機２に提供するものである。
このように、本発明の一実施例のインバータ１は、整流部１１、平滑部１２、電力変換部１３、出力電流検出部１４、直流電流検出部１５、直流過電流保護動作部１６、出力過電流保護動作部１７及び制御部１８を含む。但し、これは例示的なものであって、本発明の説明では保護動作信号を検出して受信する構成が開示されているがそれに限ることはなく、インバータ１及び電動機２の異常を検出する多様な構成要素が含まれてもよい。また、本発明の説明では制御部１８はインバータ１に構成されると説明されているがそれに限ることはなく、インバータ１の外部で制御することを制限するものではないことは本発明の属する技術分野における通常の知識を有するものによって自明であるといえる。
整流部１１は、外部の商用電源を受信してそれを直流に整流し、平滑部１２は整流部１１が整流した直流電流を平滑する。例えば、平滑部１２は少なくとも一つ以上の並列に連結されたキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）で構成される。電力変換部１３は複数の半導体スイッチで構成され、制御部１８の制御に応じて平滑部１２を介して入力される直流電流を交流電流に変換して電動機２に提供する。
出力電流検出部１４は、例えば電流センサであって電力変換部１３から出力される電流を検出する。直流電流検出部１５も同じく電流センサであって平滑部１２の直流電流を検出する。
直流過電流保護動作部１６は、直流電流検出部１５によって検出した直流電流が過電流の範囲を超過すれば、保護動作信号を生成して制御部１８に提供する。
また、出力過電流保護動作部１７は、出力電流検出部１４によって検出した出力電流が過電流の範囲を超過すれば、これによる保護動作信号を生成して制御部１８に提供する。
以下、前記信号を区分するために直流過電流保護動作部１６から入力される保護動作信号を「第１保護動作信号」とし、出力過電流保護動作部１７から入力される保護動作信号を「第２保護動作信号」とする。
制御部１８は電力変換部１３のスイッチングを制御する。また、制御部１８は前記第１又は第２保護動作信号を受信すれば、電動機２に出力される電流を遮断する。
以下、図２を参照して従来の制御部の保護動作を説明し、図３を参照して本発明の一実施例による保護動作を説明する。
図２は、従来の制御部のインバータの保護動作を説明するためのフローチャートである。
図示したように、従来の制御部１８は直流過電流保護動作部１６から第１保護動作信号が入力されるか、又は出力過電流保護動作部１７から第２保護動作信号が入力されると（Ｓ２１）、電力変換部１３を制御して電力変換部１３の出力電流を遮断する。
次に、制御部１８は故障信号を出力する（Ｓ２５）。
しかし、このような従来のインバータ制御によると、初期充電や外部環境の急激な変化による過度状態において、直流電流検出部１６又は出力電流検出部１７にノイズが流入されれば保護機能が誤動作することを防ぐことができないという問題点がある。
即ち、インバータが保護動作の必要な状態ではない場合に保護動作が行われ、インバータの信頼性が落ちユーザの不便をもたらす。
本発明はこのような問題点を解決するためのものであって、インバータが状態を確認し保護動作を行うことで保護機能が誤動作する状況を回避することにより、インバータの保護動作の信頼性を向上させるものである。
図３は、本発明の一実施例によるインバータの制御方法を説明するためのフローチャートであって、図１のインバータ１の制御部１８によって提供されるものであり、インバータ１の正常状態で直流過電流保護動作部１６からの第１保護動作信号が入力されるか又は出力過電流保護動作部１７から第２保護動作信号が入力された場合を示す。このような保護動作信号はインバータが過電流である場合に発生するということは図１を介して説明した通りである。但し、これは例示的なものであって、制御部１８は第１保護動作信号又は第２保護動作信号だけでなく、電動機２の過熱による異常信号を受信してもよく、電動機２の過負荷による異常信号を受信してもよい。また、インバータ１の過負荷による異常信号を受信する場合にも本発明が適用されることは自明であるといえる。
図示したように、本発明のインバータ１に電源が投入され、次に正常に動作して電動機２に所定の大きさと周波数を有する交流電流を提供する場合、直流過電流保護動作部１６から第１保護動作信号が入力されるか又は出力過電流保護動作部１７から第２保護動作信号などの異常信号が入力されると（Ｓ３１）、従来は直ちに電力変換部１３の出力を遮断し故障信号を出力していたこととは異なって、本発明の一実施例の制御部１８はまず平滑部１２の直流端電圧を確認する（Ｓ３３）。
もし直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば、インバータ１は運転が不可能なため電力変換部１３は電動機２に電流を出力しない状態である。よって、電力変換部１３が電動機２に電流を出力しない場合、制御部１８は、電動機２が運転されなければ保護動作信号などの異常信号が発生しないため、該当保護動作信号などの異常信号は誤動作によるものであると判断し、これによる故障信号を出力しない。
Ｓ３３において、直流端電圧が低電圧故障レベル以上であれば電動機２が運転されている状態を示す。よって、制御部１８は現在のインバータ１の運転状態を確認することができる（Ｓ３５）。現在のインバータ１が動作状態ではなく静止状態であれば、インバータ１の電力変換部１３は電動機２に電力を出力せず、過電流による保護動作信号などの異常信号も生成しない。よって、制御部１８は、該当保護動作信号などの異常信号が誤動作によると判断し、これによる故障信号を出力しない。
Ｓ３５において、インバータの状態が動作状態であれば電力変換部１３が電流を出力している状況であるため、制御部１８は入力された保護動作信号などの異常信号に応じて電力変換部１３を制御し、電流出力を遮断して（Ｓ３７）、故障信号を出力する（Ｓ３９）。
図４は、本発明によって出力された故障信号をユーザに知らせることを示す一実施例である。
図示したように、インバータ１の外部ハウジングにディスプレー部１９が配置されており、制御部１８は、当該ディスプレー部１９を介して、インバータが故障状態であるため運転を中止するというメッセージをユーザが閲覧するように提示する。
但し、これは例示的なものであって、制御部１８によって生成される故障信号はインバータ１の外部に配置されるディスプレー部１９ではなくインバータ１と連結される人間−機械インタフェース（ｈｕｍａｎ−ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＨＭＩ）を介してユーザが閲覧するように出力されてもよい。或いは、ネットワークを介して連結されたユーザ端末（図示せず）にこれを伝送し、ユーザ端末を介してインバータの故障信号をユーザが閲覧するように出力してもよい。
図５は、本発明の他の実施例によるインバータ制御方法を説明するためのフローチャートであって、図１のインバータ１の制御部１８によって提供されるものであり、インバータ１の初期充電状態で直流過電流保護動作部１６から第１保護動作信号が入力されるか又は出力過電流保護動作部１７から第２保護動作信号が入力された場合を示す。但し、これは例示的なものであって、制御部１８は、第１保護動作信号又は第２保護動作信号だけでなく電動機２の過熱による異常信号を受信してもよく、電動機２の過負荷による異常信号を受信してもよい。また、インバータ１の過負荷による異常信号を受信する場合にも本発明を適用可能であることは自明であるといえる。
図に示したように、本発明のインバータ１に電源が投入されて電動機２に所定の大きさ及び周波数を有する交流電流を提供する初期充電状態において、直流過電流保護動作部１６から第１保護動作信号が入力されるか又は出力過電流保護動作部１７から第２保護動作信号のような異常信号が入力されると（Ｓ５１）、従来は直ちに直流変換部１３の出力を遮断し故障信号を出力していたこととは異なって、本発明の一実施例の制御部１８は電源投入の際にインバータ１の自動運転機能が活性化されているか否かを確認することができる（Ｓ５３）。電源投入の際に自動運転をする場合、直流端電圧とは関係なく電動機２の運転が可能であるため、Ｓ５５の直流端電圧を判断せずにＳ５７に移行する。
即ち、電源投入の際に自動運転が活性化されていれば、制御部１８は電力変換部１３の運転状態を確認することができる（Ｓ５７）。現在、インバータ１が動作状態ではなく静止状態であれば、インバータ１の電力変換部１３は電動機２に電流を出力せず、過電流による保護動作信号などの異常信号も生成されない。よって、制御部１８は該当保護動作信号などの異常信号が誤動作によるものであると判断し、これによる故障信号を出力しない。
もしＳ５３において、電源投入の際に自動運転が活性化されていなければ、制御部１８はインバータ１の平滑部１２の直流端電圧を確認する（Ｓ５５）。もし直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば、インバータ１は運転が不可能であるため、電力変換部１３は電動機２に電流を出力しない状態である。よって、電力変換部１３が電動機２に電流を出力しない場合、制御部１８は電動機２が運転されなければ保護動作信号などの異常信号は発生しないため、該当保護動作信号などの異常信号は誤動作によるものと判断し、これによる故障信号を出力しない。
Ｓ５５において、直流端電圧が低電圧故障レベル以上であれば電動機２が運転中の状況を指す。よって、制御部１８は電力変換部１３の運転状態を確認することができる（Ｓ５７）。現在インバータ１が動作状態ではなく静止状態であればインバータ１の電力変換部１３は電動機２に電流を出力せず、過電流による保護動作信号など異常信号も生成されない。よって、制御部１８は該当保護動作信号などの異常信号が誤動作によると判断し、これによる故障信号を出力しない。
Ｓ５７において、インバータ１の状態が動作状態であれば、電力変換部１３が電流を出力している状況であるため、制御部１８は、入力された保護動作信号などの異常信号に応じて電力変換部１３を制御し、電流の出力を遮断して（Ｓ５９）、故障信号を出力する（Ｓ６１）。
制御部１８の故障信号に応じて、図４のディスプレー部１９、ＨＭＩのディスプレー部（図示せず）又はユーザ端末のディスプレー部（図示せず）は、該当故障信号に応じてインバータが故障状態であるため運転を中止するとのメッセージを出力する。
このように、本発明によるとインバータの電力変換部が電動機に電流を出力しない際に外部ノイズによって保護動作を行う誤動作を判別し該当保護動作を行わないことで、インバータ保護動作の信頼性を向上させ、ユーザの便宜性が増大する。
これまで本発明による実施例が説明されたがこれは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であれば、それから多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であることを理解できるはずである。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって決められるべきである。
１ インバータ
２ 電動機
１１ 整流部
１２ 平滑部
１３ 電力変換部
１４ 出力電流検出部
１５ 直流電流検出部
１６ 直流過電流保護動作部
１７ 出力過電流保護動作部
１８ 制御部
１９ ディスプレー部
２ 電動機
１１ 整流部
１２ 平滑部
１３ 電力変換部
１４ 出力電流検出部
１５ 直流電流検出部
１６ 直流過電流保護動作部
１７ 出力過電流保護動作部
１８ 制御部
１９ ディスプレー部
Claims (11)
- 入力される交流電源を直流電源に整流する整流部と、前記直流電源を平滑する平滑部及び前記平滑部から直流電源を受信してそれを所定の大きさ及び周波数の交流電源に変換する電力変換部と、を含むインバータを制御する方法において、
前記インバータ又は前記インバータを駆動する電動機の異常信号を受信するステップと、
前記異常信号を受信すると前記平滑部の直流端の電圧が低電圧故障レベル以上であるかを確認するステップと、
前記電力変換部が動作状態であるかを確認するステップと、
前記直流端電圧が低電圧故障レベル以上で前記電力変換部が動作状態であれば、前記電力変換部の電流出力を遮断するステップと、を含む制御方法。 - 前記インバータに故障が発生したことを知らせる信号を出力するステップを更に含む、請求項１に記載の制御方法。
- 前記直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば、前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む、請求項１又は２に記載の制御方法。
- 前記電力変換部が静止状態であれば、前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御方法。
- 前記異常信号は、
前記平滑部の過電流を知らせる信号、前記電力変換部の出力が過電流であることを知らせる信号、前記電動機の過熱を知らせる信号、前記電動機の過負荷を知らせる信号、及び前記インバータの過負荷を知らせる信号のうちいずれか一つである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御方法。 - 入力される交流電源を直流電源に整流する整流部と、前記直流電源を平滑する平滑部及び前記平滑部から直流電源を受信してそれを所定の大きさ及び周波数の交流電源に変換する電力変換部と、を含むインバータを制御する方法において、
前記インバータ又は前記インバータを駆動する電動機の異常信号を受信するステップと、
前記異常信号を受信すると前記インバータへの電源投入の際に前記インバータの自動運転機能が活性化されているかを確認するステップと、
前記電力変換部が動作状態であるかを確認するステップと、
前記インバータの自動運転機能が活性化されていて前記電力変換部が動作状態であれば前記電力変換部の電流出力を遮断するステップと、を含む制御方法。 - 前記インバータの自動運転機能が活性化されていなければ前記平滑部の直流端電圧が低電圧故障レベル以上であるかを確認するステップを更に含む、請求項６に記載の制御方法。
- 前記電流出力を遮断するステップは、
前記インバータの自動運転機能が活性化されていて、前記直流端電圧が低電圧故障レベル以上であって、前記電力変換部が動作状態であれば前記電力変換部の電流出力を遮断するステップを含む、請求項７に記載の制御方法。 - 前記直流端電圧が低電圧故障レベル以下であれば前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む、請求項７又は８に記載の制御方法。
- 前記電力変換部が静止状態であれば前記異常信号は前記インバータの誤動作によって発生したと判断するステップを更に含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の制御方法。
- 前記異常信号は、
前記平滑部の過電流を知らせる信号、前記変換部の出力が過電流であることを知らせる信号、前記電動機の過熱を知らせる信号、前記電動機の過負荷を知らせる信号、及び前記インバータの過負荷を知らせる信号のうちいずれか一つである、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の制御方法。
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