JP2595802B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モータなどの負荷を駆動制御するインバー
タ装置に関し、特に、欠相対策に係るものである。

（従来の技術） 従来、インバータ装置には、実開昭61-149990号公報
に開示されているように、三相交流電源より、開閉器と
整流回路と直流回路とインバータ回路とを順に介してモ
ータが接続されて構成されているものがある。そして、
上記電源からの交流を整流回路で直流に交換し、直流回
路で平滑にした後、インバータ回路で再び交流に変換し
て、モータに供給し、該モータを駆動制御している。

（発明か解決しようとする課題） 上述したインバータ装置において、電源より供給され
る三相交流の欠相については何ら考慮されておらず、特
に、開閉器よりモータ側である２次側の欠相については
何らの対策も施されていなかった。この結果、上記開閉
器における接点の開閉不良や、１次側と２次側との端子
間の接続不良が生じ、欠相が生起すると、上記直流回路
の電解コンデンサに過電流が流れ、該コンデンサが発熱
することになる。そして、上記コンデンサの防爆弁が作
動し、該コンデンサか故障するという欠点があり、信頼
性が低いという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、直流回
路における電解コンデンサの故障を防止するようにし
て、信頼性の向上を図ることを目的とするものである。

（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、本発明が講じた手段
は、直流回路における直流のリップルを検出して欠相を
検出するようにしたものである。

具体的に、第１図に示すように、請求項１に係る発明
が講じた手段は、先ず、三相交流電源（21）と、整流回
路（22）と、電解コンデンサ（ｃ）を備えた直流回路
（23）と、インバータ回路（24）と、負荷（MC）とが順
に接続されて成るインバータ装置を前提としている。

そして、上記直流回路（23）を流れる直流電流を検出
する電流検出手段（CT）が設けられると共に、上記負荷
（MC）に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段
（５）が設けられている。

更に、上記電流検出手段（CT）の電流信号を受けて、
上記直流回路（23）における直流電流のリップルを検出
するリップル検出手段（51）が設けられている。

加えて、該リップル検出手段（51）のリップル信号を
受けて、上記負荷電流検出手段（５）が検出する負荷電
流が所定値以下の状態においてリップルが所定値以上に
なると、上記整流回路（22）に供給される交流の欠相信
号を出力する欠相検出手段（52）が設けられている。

また、請求項２に係る発明が講じた手段は、上記請求
項１記載の発明において、電解コンデンサ（Ｃ）の温度
を検出する温度検出手段（Th）と、該温度検出手段（T
h）の温度信号を受けて、上記電解コンデンサ（Ｃ）の
温度が所定値以上になると、異常信号を出力する異常検
出手段（53）とが設けられた構成としている。

（作用） 上記の構成により、請求項１に係る発明では、先ず、
三相交流電源（21）からの交流は整流回路（22）によっ
て直流に交換され、直流回路（23）によって平滑された
後、インバータ回路（24）によって任意の周波数の交流
に変換されて、負荷（MC）に供給される。

そして、上記直流回路（23）の電流は電流検出手段
（CT）によって検出され、リップル検出手段（51）が直
流電流のリップルを検出する。

一方、上記負荷（MC）に流れる負荷電流を負荷電流検
出手段（５）が検出しており、欠相検出手段（52）は負
荷電流が大きくない状態でリップルが所定値以上になる
と欠相信号を出力し、例えば、インバータ回路（24）の
出力を停止すると共に、過渡的な過リップルによって欠
相信号を出力しないようにしている。

また、請求項２に係る発明では、温度検出手段（Th）
が電解コンデンサ（Ｃ）の温度を検出しており、該電解
コンデンサ（Ｃ）が発熱して所定温度以上になると、異
常検出手段（53）が異常信号を出力して、例えば、イン
バータ回路（24）の出力を停止し、過リップル以外によ
るコンデンサ故障を検出している。

（発明の効果） 従って、請求項１に係る発明によれば、直流回路（2
3）における電流のリップルを検出して欠相を検出する
ようにしたために、整流回路（22）に供給される交流の
欠相を確実に検出することができる。特に、上記整流回
路（22）より電源（21）側に設けられる開閉器（52c）
から負荷（MC）側である２次側の欠相を確実に検出する
ことができるので、電解コンデンサ（Ｃ）に過リップル
電流が流れることがなく、該電解コンデンサ（Ｃ）の故
障を未然に防止することができることから、装置の信頼
性を向上させることができる。

特に、電解コンデンサ（Ｃ）に流れる電流を直接的に
検出しているので、該電解コンデンサ（Ｃ）の故障をよ
り正確に防止することができる。

また、負荷電流を検出しているので、過渡的な過リッ
プルによって誤検知することがなく、欠相を正確に検出
することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、電解コンデンサ
（Ｃ）の温度を検出しているので、過リップル以外によ
るコンデンサ故障を確実に検出することができ、装置の
信頼性をより向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図に示すように、（１）は本発明のインバータ装
置（２）を用いた空気調和装置の運転制御装置であっ
て、室外機を制御する室外側コントローラ（11）が備え
られると共に、インバータ用コントローラ（３）が備え
られており、該室外側コントローラ（11）には、図示し
ないが、室内機を制御する室内側コントローラが接続さ
れている。

上記インバータ装置（２）は、三相交流電源（21）
と、電磁開閉機（52c）と、三相交流を直流に交換する
整流回路（22）と、直流リアクトル（Ｌ）、平滑コンデ
ンサである電解コンデンサ（ｃ）及びシャント抵抗（R
1）を備えて直流を平滑する直流回路（23）と、直流を
任意の周波数の交流に変換するインバータ回路（24）
と、負荷である圧縮機のモータ（MC）とが順に接続され
て構成されている。

また、上記室外側コントローラ（11）は上記電源（2
1）に接続されると共に、上記電磁開閉機（52c）にイン
バータ用コントローラ（３）内の開閉スイッチ（3X）を
介して接続されている。そして、該室外側コントローラ
（11）はインバータ用コントローラ（３）内に設けられ
たマイコン（31）に信号授受可能に接続されている。

更に、上記インバータ装置（２）には、電源（21）の
Ｒ相及びＴ相に限流回路（25）が接続されており、該限
流回路（25）は電磁開閉器（52c）をバイパスして設け
られ、限流抵抗（R2）及び開閉接点（25a）が設けられ
ている。

一方、上記インバータ用コントローラ（３）内は、マ
イコン（31）が出力する制御信号が波形合成回路（32）
及び相順切換回路（33）を介してドライバ（34）に入力
されるように成っており、該ドライバ（34）がスイッチ
ング信号を上記インバータ回路（24）に出力している。
また、上記インバータ用コントローラ（３）には、表示
回路（35）、電源回路（36）及び保護回路（37）が設け
られており、該表示回路（35）は各種の表示ランプ（35
a），（35a），…を有し、上記マイコン（31）より表示
信号を受信するように構成されている。

更に、上記電源回路（36）は電源（21）のＲ相及びＳ
相に接続されとる共に、上記保護回路（37）に接続さそ
れている。該保護回路（37）はインバータ回路（24）の
発熱を検出するフィンサーマル（24a）が接続され、該
フィンサーマル（24a）の検出信号を処理して制御信号
をマイコン（31）、ドライバ（34）及び表示回路（35）
に出力するように構成されている。

また、本発明の特徴として、上記インバータ装置
（２）における直流回路（23）には、電解コンデンサ
（Ｃ）に流れる直流電流を検出する電流検出手段として
のカレントトランス（CT）が設けられると共に、上記電
解コンデンサ（Ｃ）の温度を検出する温度検出手段とし
ての温度センサ（Th）が設けられている。

そして、上記カレントトランス（CT）が出力する電流
信号及び温度センサ（Th）が出力する温度信号は保護回
路（37）に入力されると共に、上記直流回路（23）に設
けられたシャント抵抗（R1）によってモータ（MC）に流
れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段である負荷電
流検出器（５）が構成され、該負荷電流検出器（５）の
負荷電流信号が上記保護回路（37）に入力されるように
成っている。

次に、上記インバータ装置（２）の作用について説明
する。

先ず、電源投入時においては、限流回路（25）の開閉
接点（25a）がオンして、直流回路（23）の電解コンデ
ンサ（Ｃ）の充電が徐々に行われ、該充電が完了する
と、上記開閉接点（25a）がオフする一方、電磁開閉器
（52c）が励磁されてオンする。この電磁開閉器（52c）
のオン動作によって電源（21）より三相の交流電力が整
流回路（22）に供給され、直流に変換された後、直流回
路（23）によって平滑される。

その後、この直流電力はインバータ回路（24）によっ
て交流に変換され、該インバータ回路（24）はマイコン
（31）からの制御信号に基づくドライバ（34）のスイッ
チング信号によって制御され、所定周波数の交流をモー
タ（MC）に供給し、該モータ（MC）を制御している。

次に、本実施例の特徴とする欠相検出の構成並びに作
用を第３図の制御フローに基づいて説明する。

先ず、スタートしてステップST1において、インバー
タ回路（24）が出力しているか否か、つまり、出力周波
数が零より大きいか否かをマイコン（31）で判定し、出
力していない場合にはステップST2に移り、コンデンサ
用温度スイッチがONか否かを判定する。つまり、温度セ
ンサ（Th）の温度信号をマイコン（31）が受けて、所定
温度以上か否かを判定し、所定温度以下の場合、電解コ
ンデンサ（Ｃ）は正常であるので、ステップST1に戻る
ことになる。

また、上記インバータ回路（24）が出力すると、ステ
ップST1からステップST3に移り、出力周波数が一定か否
かを判定し、一定でない場合、つまり、モータ（MC）が
加速或は減速中のときはステップST2に移り、上述の如
く電解コンデンサ（Ｃ）の温度を判定し、正常な場合に
はステップST1に戻ることになる。

また、上記インバータ回路（24）の出力周波数が一定
の場合、ステップST3からステップST4に移り、過リップ
ル電流を検出したか否かを判定する。つまり、カレント
トランス（CT）が検出した電流信号をマイコン（31）が
受けて、直流電流のリップルが所定値以上か否かを判定
し、所定値以下の場合、ステップST2に移り、上述の如
く電解コンデンサ（Ｃ）が正常な場合、ステップST1に
戻ることになる。

一方、直流電流のリップルが所定値（例えば、40A）
より大きくなると、過リップル電流を検出することにな
り、ステップST4からステップST5に移り、負荷電流検出
器（５）の負荷電流信号をマイコン（31）が受けて、負
荷電流が所定値以下か否かが判定される。つまり、負荷
であるモータ（MC）に流れる電流が大きくなると（高負
荷時）、過渡的に過リップル電流が流れることがあるの
で、負荷電流が所定値より大きい場合には、ステップST
5からステップST2に移り、上述の如く電解コンデンサ
（Ｃ）の温度が所定温度以下のときはステップST1に戻
ることになる。

また、上記負荷電流が所定値以下の場合、つまり、中
負荷時或いは軽負荷時において、過リップル電流が流れ
ると、上記ステップST5からステップST6に移り、整流回
路（22）に供給される交流の欠相と判定して欠相信号を
出力する。その後、ステップST7に移り、インバータ回
路（24）の出力を停止し、ステップST8に移り、異常処
理を行い、例えば、電磁開閉器（52c）をオフする。

一方、上記ステップST2において、電解コンデンサ
（Ｃ）の温度が所定温度より高くなると、判定がYESと
なって、ステップST6に移り、上述と同様に欠相と判定
して異常処理を行うことになる。つまり、所定値以上に
ならない過リップル電流、例えば、40Aより小さい場
合、寿命などによって電解コンデンサ（Ｃ）が発熱する
と、異常処理することになる。

そして、上記保護回路（37）内にリップルを検出する
リップル検出手段（51）が構成される一方、上記ステッ
プST5〜ST8によって欠相検出手段（52）が、また、ステ
ップST2及びステップST6〜ST8によって異常検出手段（5
3）がそれぞれ構成されている。

従って、上記直流回路（23）における電流のリップル
を検出して欠相を検出するようにしたために、上記整流
回路（22）に供給される交流の欠相を確実に検出するこ
とができる。特に、上記整流回路（22）より電源（21）
側に設けられる電磁開閉器（52c）からモータ（MC）側
である２次側の欠相を確実に検出することができるの
で、電解コンデンサ（Ｃ）に過リップル電流が流れるこ
とがなく、該電解コンデンサ（Ｃ）の故障、例えば、防
爆弁の作動等を未然に防止することができることから、
装置の信頼性を向上させることができる。

特に、上記直流回路（23）の電流を検出してリップル
を検出しているので、電解コンデンサ（Ｃ）に流れる電
流を直接的に検出することになり、該電解コンデンサ
（Ｃ）の故障をより正確に防止することができる。

また、上記モータ（MC）に流れる負荷電流を検出して
いるので、過渡的な過リップルによって誤検知すること
がなく、欠相を正確に検出することができる。

また、上記電解コンデンサ（Ｃ）の温度を検出してい
るので、過リップル以外によるコンデンサ故障を確実に
検出することができ、装置の信頼性をより向上させこる
とができる。

尚、本実施例は、空気調和装置の運転制御装置（１）
について説明したが、本発明は各種のインバータ装置に
適用してもよく、負荷はモータ（MC）に限られないこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
及び第３図は本発明の実施例を示し、第２図は空気調和
装置の運転制御装置の電気回路図、第３図は異常判定の
制御フロー図である。 （２）……インバータ装置 （３）……インバータ用コントローラ （４）……電圧検出器 （５）……負荷電流検出器 （21）……電源 （22）……整流回路 （23）……直流回路 （24）……インバータ回路 （51）……リップル検出手段 （52）……欠相検出手段 （52c）……電磁開閉器 （53）……異常検出手段 （Ｃ）……電解コンデンサ （CT）……カレントトランス （MC）……モータ （Th）……温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−22383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−96834（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−36132（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−44634（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−97345（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三相交流電源（21）と、整流回路（22）
   と、電解コンデンサ（Ｃ）を備えた直流回路（23）と、
   インバータ回路（24）と、負荷（MC）とが順に接続され
   て成るインバータ装置において、 上記直流回路（23）を流れる直流電流を検出する電流検
   出手段（CT）と、 上記負荷（MC）に流れる負荷電流を検出する負荷電流検
   出手段（５）と、 上記電流検出手段（CT）の電流信号を受けて、上記直流
   回路（23）における直流電流のリップルを検出するリッ
   プル検出手段（51）と、 該リップル検出手段（51）のリップル信号を受けて、上
   記負荷電流検出手段（５）が検出する負荷電流が所定値
   以下の状態においてリップルが所定値以上になると、上
   記整流回路（22）に供給される交流の欠相信号を出力す
   る欠相検出手段（52）と を備えていることを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】請求項（１）記載のインバータ装置におい
   て、 電解コンデンサ（Ｃ）の温度を検出する温度検出手段
   （Th）と、 該温度検出手段（Th）の温度信号を受けて、上記電解コ
   ンデンサ（Ｃ）の温度が所定値以上になると、異常信号
   を出力する異常検出手段（53）とを備えていることを特
   徴とするインバータ装置。