JP3513643B2 - Ｐｗｍ制御装置の保護回路 - Google Patents

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、ＰＷＭ制御装置
にて過電流が発生した場合に、ＰＷＭ制御装置の動作を
停止することなく、過電流からＰＷＭ制御装置を保護す
る保護回路に関するものである。特に、昇圧を行い、負
荷への電力供給を効率的に行う電源回路の保護回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４１は、例えば特開平８−１０３０８
０号公報に示された従来のスイッチング電源の電源回路
のブロック図であり、図４２は図４１に示す電源回路に
付加して過電流を防止する過電流保護回路のブロック図
である。図４１において、１は交流電源、２は全波整流
器、３はインダクタンス素子、４及び３０は平滑用コン
デンサ、５及び３１はスイッチ素子、３２はスイッチ素
子５及び３１を駆動する駆動回路、３３は駆動回路３２
に駆動信号を与えるＰＷＭ制御用ＩＣ、６は平滑コンデ
ンサ４からの逆流を防止するためのダイオード、３９は
トランス、９は直流電圧を検出する電圧検出器である。

【０００３】図４２において、３４はスイッチ素子３１
のソースとコンデンサ４の負端子との間に接続された抵
抗、３６および３８は抵抗３４での検出電圧を分圧する
抵抗、４５はサージ電圧を除去するコンデンサ、３５は
スイッチ素子５のソースとコンデンサ４の負端子との間
に接続された抵抗、３７および３８は抵抗３５での検出
電圧を分圧する抵抗、４２はオア回路として挿入された
ダイオードである。

【０００４】次に動作について説明する。まず、図４１
の電源回路においては、駆動回路３２は、ＰＷＭ制御用
ＩＣ３３から制御信号が入力されると、まずスイッチ素
子３１がオンし、Ｔ１時間だけ遅れてスイッチ素子５が
オンする。次ぎに、ＰＷＭ制御用ＩＣ３３からの信号が
なくなると、スイッチ素子５がまずオフし、Ｔ２時間だ
け遅れてスイッチ素子３１がオフする。このように２個
のスイッチ素子３１、５をオンオフさせて、入力電流の
力率を改善する。

【０００５】次に、図４１に示した電源回路に付加して
過電流を防ぐ図４２の保護回路では、スイッチ素子３１
に流れる電流は、抵抗３４を流れて整流器２を介して、
交流電源１に流れる。抵抗３４に電流が流れると抵抗３
４にて電圧が発生し、抵抗３６と抵抗３８にて分圧され
た電圧値がＰＷＭ制御用ＩＣ３３の電流検出端子へ入力
される。同様にスイッチ素子５に流れる電流は、抵抗３
５にて検出され、抵抗３７及び抵抗３８にて分圧され、
分圧された電圧値がＰＷＭ制御用ＩＣ３３の電流検出端
子へ入力される。この分圧された電圧値が、一定値以上
の時、スイッチ素子３１及びスイッチ素子５をオフして
過電流から保護する。

【０００６】また、図４３は、例えば、特開昭５４−１
０１１４８号公報に示された一般的によく知られている
単相電源の一石式昇圧方式の力率改善回路である。図４
３において、２は整流器、３はリアクトル、４は平滑コ
ンデンサ、５はスイッチ素子、６は逆流防止用ダイオー
ド、７は負荷である。また、図４３における力率改善回
路は、図４４に示されるような制御ブロック図を持つ。
図４４は図４３の力率改善回路を制御する制御装置であ
る。図において、４７は平滑回路、４８は調節器、４９
は掛け算器、５０はヒステリシスコンパレータである。

【０００７】図４３、図４４に示す力率改善回路及び制
御装置の動作について説明する。図４３において、平滑
回路４７の出力電圧および平滑コンデンサ４に生じる目
標電圧Ｕ13sollは調節器４８に導かれ、調節器４８は目
標値と実際値との差に応じて調節器出力直流電圧Ｖを生
じる。調節器出力電圧Ｖは、掛け算器４９内で、平滑さ
れていない整流された系統電圧｜ＵN ｜と掛け算され
る。掛け算器４９の出力信号｜ＵN ｜・Ｖは、ヒステリ
シスコンパレータ５０内で、整流器２の出力電流ｉ1 を
模擬する実際値と比較され、その比較結果に応じてスイ
ッチ素子５を制御する。

【０００８】図４３において、スイッチ素子５が全く動
作しない場合の入力電圧と入力電流の関係は、図４５に
示すような波形図となる。図４５（ａ）は入力電流波形
図、図４５（ｂ）は入力電圧波形図である。平滑コンデ
ンサ４によって平滑にされた直流電圧と交流電源１によ
って印加される交流の入力電圧とを比較した場合に、入
力電圧の方が直流母線電圧よりも高い時だけ、電流が交
流電源１から流れる。そのため、図４５（ｂ）に示され
るような入力電流が流れるが、この電流には多量の高調
波成分が含んでおり、力率も悪い状況になる。

【０００９】そこで、図４３に示すようなスイッチ素子
５をオン動作させると、スイッチ素子５のオン中は、交
流電源１から全波整流器２、リアクトル３を通り、スイ
ッチ素子５を経て、全波整流器２を通って、交流電源１
に流れるような電流の経路ができる。スイッチ素子５が
オンした後、スイッチ素子５をオフさせても、リアクト
ル３に貯えられたエネルギーにより、入力電流が流れ続
ける。スイッチ素子５のオフ時に、リアクトル３に貯え
られたエネルギーによって、入力電流は流れるが、入力
電流が流れるとリアクトル３に貯えられたエネルギーが
減少し、それと共に、入力電流も減少する。この性質を
利用して、スイッチ素子５の動作を制御して、入力電流
を正弦波状にすることが可能である。また、電源電圧の
位相を位相検出器１０にて検出することによって、電源
電圧と同位相の入力電流を流すことができ、図４５
（ａ）に示す入力電圧に対し図４５（ｂ）に示す入力電
流波形図のような入力電流が流れるように制御すること
が可能となる。

【００１０】ここで、スイッチ素子５を動作させて、入
力電流を正弦波状に制御することが可能であるが、正弦
波の振幅値を変化させることによって、直流電圧も制御
できる。それは、リアクトル３に貯えられるエネルギー
が変化し、リアクトル３に貯えられているエネルギー量
に応じた電圧がリアクトル３の両端に発生する。そのた
め、交流電源１の電圧とリアクトル３の両端電圧の加算
値が平滑コンデンサに充電されるので、交流電源１の入
力電圧の２^1/2 倍よりも高い直流電圧を出力することが
できるのである。このように入力電流を制御して力率を
改善させ、かつ、直流電圧を可変に上昇させることが可
能になる。

【００１１】このように、一石式昇圧方式の力率改善回
路は、昇圧動作することによって、力率を改善してお
り、過電圧が発生した場合、スイッチ素子５を停止して
過電圧から力率改善回路を保護している。

【００１２】また、図４７は、例えば、特開平９−１５
３４１６号公報に示されたギャップ付鉄心形リアクトル
である。図４７において、８１は鉄心脚、７２はギャッ
プ、７３は巻線、８２、８３はヨーク鉄心である。図４
７に示すリアクトルの枠状コア形状は四角形の中央部に
巻線用の鉄心脚８１を設け、巻線用の鉄心脚８１に数ヶ
所ギャップを設けるような構成になっている。ギャップ
はリアクトルの直流重畳特性を向上させ、良好な直流重
畳特性を得ることによって突発的な過電流を抑制するこ
とができる。

【００１３】図４７においてヨーク鉄心８２、８３は中
央に配置された巻線７３から発生する磁路になっている
が、リアクトルの機能は中央の鉄心脚８１に依存してお
り、ヨーク鉄心８２、８３は、鉄心脚８１の外形寸法に
て決定される。また鉄心脚８１はギャップ７２を持って
いるがそのギャップ７２は巻線７３に覆われてしまい、
ギャップの管理は締め付け強度のみの管理となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１０３０８
０号公報で示された技術は、トランス３９の１次側にあ
る２個のスイッチ素子にて、直流電圧を安定化し、過電
流から回路を保護するもので、昇圧動作をしているスイ
ッチ素子５を停止させる前に、スイッチ素子３１を停止
させ、過電流から回路を保護するものである。

【００１５】特開平８−１０３０８０号公報で示されて
いる技術は、スイッチング電源のような出力電力の小さ
な用途に対しては、非常に有効である。しかし、例え
ば、空気調和機のような大電力を必要とする電源に対し
ては、通常状態でもスイッチ素子に流れる電流が大き
く、それとともに、スイッチ素子の価格が高くなり、コ
ストアップにつながる。また、スイッチ素子での損失も
大きくなり、発熱等大きな課題となり得るため、スイッ
チ素子を２個にすることが難しい。

【００１６】特開昭５４−１０１１４８号公報に示され
た技術は、交流電源１の入力電圧の２^1/2 倍よりも高い
直流電圧を出力する方式であるため、過電流による保護
により昇圧動作をしているスイッチ素子の動作が停止し
てしまうと出力する直流電圧が入力電圧の２^1/2 倍に低
下してしまい、負荷の誤動作などにつながる。例えば、
電子制御をしているインバータなどが負荷であった場
合、インバータは、インバータに接続している負荷に対
し一定となる電力を供給するように動作するため、電源
回路が停止すると、直流電圧が低下し、その結果、出力
電流を増加させ、交流電源１からよりいっそうの電流が
整流器２を介して電源回路に流れることになる。

【００１７】また、インバータは通常、印加される直流
電圧より高い電圧は出力できない。インバータに接続さ
れている負荷の多くがモータ負荷であり、モータは印加
される電圧値と周波数に応じた回転数で回転し、トルク
を発生する。ここでモータ負荷が必要としている電圧値
よりもＰＷＭ制御装置から出力される直流電圧が低くな
ると、モータは必要とする回転数に到達しなくなる。そ
のため、インバータは不具合と検出してしまい、動作を
停止してしまう。ＰＷＭ制御装置に接続している負荷が
インバータで、インバータが停止した場合、ＰＷＭ制御
装置を動作させるとＰＷＭ制御装置の故障だけではな
く、インバータも故障の要因となりうる。したがって、
インバータには直流電圧に応じて出力可能なモータ回転
数を認識できるようにする必要があり、インバータの制
御系が非常に複雑になる。また、リアクトル３が飽和し
にくくなるように、直流重畳特性を向上させ、突発的な
過電流からＰＷＭ制御装置を保護する必要がある。

【００１８】また、図４３に示すような一石式の昇圧方
式の力率改善回路におけるリアクトル３は、スイッチ素
子５がオン動作している時に、エネルギーを貯え、スイ
ッチ素子５がオフしている間に平滑コンデンサ４へエネ
ルギーを供給することによって直流電圧を上昇させ、か
つ、入力電流を平滑化し力率を向上させる役目を持って
いるので、非常に重要な部品であるといえる。

【００１９】この方式に使用されるリアクトル３が飽和
した場合、リアクトルとして機能しなくなり、抵抗と同
等な負荷となってしまう。また、リアクトル３は電流が
多く流れると飽和しやすくなり、このリアクトル３の飽
和している時に、スイッチ素子５がオンすると、抵抗と
化したリアクトル３で、電源短絡している状態と同じな
ので、急峻で大きな電流が回路上を流れる。リアクトル
３が飽和状態から脱すると、通常動作と変わりない動作
へ戻る。

【００２０】特開平９−１５３４１６号公報に示された
技術は、リアクトルにギャップ７２を持たせ、良好な直
流重畳特性を得るものであるが、図４７に示すようなギ
ャップ付鉄心形リアクトルは、巻線を施す鉄心脚８１に
ギャップ７２を設けるため、ギャップ７２が巻線７３に
よって隠されるためギャップ７２の管理が締め付け管理
のみとなり、リアクトルとしての性能のばらつきが大き
くなる。

【００２１】また、中央の鉄心脚８１のみの巻線であ
り、その外側にヨーク鉄心８２、８３があるため、全体
の外形寸法が大きくなってしまう。また、さらに、中央
の鉄心脚８１にて発生した磁束は外側のヨーク鉄心を通
過する際に、鉄心脚８１とヨーク鉄心８２との接続点に
おいて両方に分岐してしまい、ヨーク鉄心８２、８３を
有効に利用しきれない。

【００２２】また、さらに、鉄心脚８１のみに巻線を施
すことから巻線内部での発熱量は非常に高くなり、発熱
によるリアクトル性能も悪化してしまう。

【００２３】また、図４８に示すようなＵ字形のコア７
６を２組を組み合わせる従来よく使用されるリアクトル
にて、直流重畳特性が良好なリアクトルを得ようとする
と、リアクトルとしての全ギャップ量を大きくする必要
があるが、ギャップ７３を２ヶしか取ることができず１
ヶあたりのギャップが大きくなって、ギャップ管理が難
しくなる。さらに、締め付け固定の関係上、ギャップ７
３は巻線に隠されてしまい、ギャップ管理がより悪化し
てしまうという問題がある。

【００２４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、過電流が発生した場合にも、
ＰＷＭ制御装置の電源回路の昇圧を行い、また、リアク
トルの直流重畳特性等を向上させ、電力供給を効率的に
行う電源回路の動作を停止することなく、スイッチ素子
１個にて構成され、過電流からＰＷＭ制御装置の力率改
善回路を保護することができる保護回路を得るととも
に、信頼性の高い力率改善回路を提供することを目的と
する。（特に、リアクトルについては、小型で、直流重
畳特性を良好にするため、全ギャップ量を大きくし、さ
らに、１ヶあたりのギャップ量が小さくなることで、リ
アクトルのばらつきを低減させることを目的とする。）

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるＰＷＭ
制御装置の保護回路は、ＰＷＭ制御器からの動作信号に
基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制
御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れ
る電流を検出する電流検出器を備え、一定の電流レベル
を設定し、前記設定された一定の電流レベルと前記電流
検出器により検出された電流値とを比較し、前記検出さ
れた電流値が前記一定の電流レベル以上のときに、前記
ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイッチ素子
の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開始すると
き毎に、前記動作遮断状態を解除するものである。

【００２６】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとを設定し、前記設定された前記第１、
第２の電流レベルと前記電流検出器により検出された電
流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第１の電
流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のときに、
前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイッチ
素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開始す
るとき毎に、前記動作遮断状態を解除するとともに、前
記検出された電流値が前記第２の入力電流レベル以上の
ときに、前記動作遮断状態の解除を禁止するものであ
る。

【００２７】さらに、一定の電流レベル以上のときに、
スイッチ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじ
め定めた期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制
御器の制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の
動作遮断状態の回数を減らすものである。

【００２８】また、第１の電流レベル以上で、前記第２
の電流レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止
させる遮断信号が、あらかじめ定めた期間、連続して出
力されたるときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げる
ことで、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減ら
すものである。

【００２９】

【００３０】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとに設定し、前記設定された前記第１、
第２の電流レベルと前記電流検出器により検出された電
流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第１の電
流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のときに、
ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げ、前記検出された電流
値が前記第２の電流レベル以上のときに、スイッチ素子
の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が
出力されていない場合に、前記動作遮断状態を解除する
ものである。

【００３１】

【００３２】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとを設定し、前記設定された第１、第２
の電流レベルと前記電流検出器により検出された電流値
とを比較し、前記ＰＷＭ制御装置の電源電圧の正弦波の
ピ−ク近傍のあらかじめ定められた期間において、前記
検出された電流値が前記第１の電流レベル以上で、前記
第２の電流レベル未満のときにＰＷＭ制御器の制御ゲイ
ンを下げ、前記検出された電流値が前記第２の入力電流
レベル以上のときに、スイッチ素子の動作を停止させ、
ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力されていない場合
に、前記動作遮断状態を解除するものである。

【００３３】さらにまた、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子
をＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ
制御のＰゲインまたはＩゲインの少なくとも一方を低下
させるものである。

【００３４】また、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電圧
ＰＩ制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低
下は電圧ＰＩ制御ゲインまたは電流ＰＩ制御ゲインの少
なくとも一方を低下させるものである。

【００３５】

【００３６】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルを設定し、前記設定された第１の電流レ
ベルと第２の電流レベルと前記電流検出器により検出さ
れた電流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第
１の電流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のと
きに、前記ＰＷＭ制御器の指令電流値または指令電圧値
を下げるように補正値を加え、前記検出された電流値が
前記第２の入力電流レベル以上のときに、スイッチ素子
の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が
出力されていない場合に、動作遮断状態を解除するもの
である。

【００３７】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から
出力される電圧を検出する電圧検出器を備え、一定の電
圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧レベルと
前記電圧検出器により検出された電圧値とを比較し、前
記検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のとき
に、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開
始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除するものであ
る。

【００３８】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開
始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除するととも
に、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以上
のときに、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベ
ル以上のときに、前記動作遮断状態の解除を禁止するも
のである。

【００３９】

【００４０】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げ、前記検出された
電圧値が前記第２の電圧レベル以上のときに、前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動
作信号が出力されていない場合に、動作遮断状態を解除
するものである。

【００４１】

【００４２】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルを設定し、前記設定された第１、
第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出された電
圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１の電
圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のときに、
前記ＰＷＭ制御器の指令電流値または指令電圧値を下げ
るように補正値を加え、前記検出された電圧値が前記第
２の電圧レベル以上のときに前記スイッチ素子の動作を
停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力され
ていない場合に、動作遮断状態を解除するものである。

【００４３】また、一定の電圧レベル以上のときに、ス
イッチ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじめ
定められた期間、連続して出力されたときに、ＰＷＭ制
御器の制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の
動作遮断状態の回数を減らすものである。

【００４４】さらに、第１の電圧レベル以上で第２の電
圧レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させ
る遮断信号が、あらかじめ定められた期間、連続して出
力されたときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げるこ
とで、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らす
ものである。

【００４５】また、一定の電圧レベル以上のときに、ス
イッチ素子の動作を停止させる遮断信号もしくは制御ゲ
インを下げる制御ゲイン調節信号が、あらかじめ定めら
れた期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制御器
の制御ゲインを下げることで、ＰＷＭ制御器の指令電流
値もしくは指令電圧値を下げるように補正値を加え、前
記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすものであ
る。

【００４６】また、第１の電圧レベル以上で、第２の電
圧レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させ
る遮断信号もしくは制御ゲインを下げる制御ゲイン調節
信号が、あらかじめ定められた期間、連続して出力され
たるときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げること
で、前記ＰＷＭ制御器の指令電流値もしくは指令電圧値
を下げるように補正値を加え、前記スイッチ素子の動作
遮断状態の回数を減らすものである。

【００４７】さらに、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子をＰ
Ｉ制御にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ制御
のＰゲインまたはＩゲインの少なくとも一方を低下させ
るものである。

【００４８】さらに、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電
圧ＰＩ制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの
低下は前記電圧ＰＩ制御ゲインまたは前記電流ＰＩ制御
ゲインの少なくとも一方を低下させるものである。

【００４９】また、比較した結果に基づいて、ＰＷＭ制
御装置に接続された負荷を増加するように負荷へ信号を
出力するものである。

【００５０】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から
出力される電圧を検出する電圧検出器を備え、一定の電
圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧レベルと
前記電圧検出器により検出された電圧とを比較し、前記
検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のとき
に、前記ＰＷＭ制御装置に接続された負荷を増加するよ
うに負荷へ信号を出力するものである。

【００５１】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、前記ＰＷＭ制御装置に接続された負荷を増加するよ
うに負荷へ信号を出力し、前記検出された電圧値が第２
の電圧レベル以上のときに、前記スイッチ素子の動作を
停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力され
ていない場合に、前記動作遮断状態を解除するものであ
る。

【００５２】さらに、負荷としてモータ駆動用のインバ
ータと前記インバータを制御するインバータ制御器を備
えたＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加を指
示する信号に基づいて、前記インバータが前記モータに
出力する通電位相角を遅らせるようにするものである。

【００５３】また、負荷としてモータ駆動用のインバー
タと前記インバータを制御するインバータ制御器を備え
たＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加を指示
する信号に基づいて、前記インバータが前記モータに出
力する回転数を増加させるようにするものである。

【００５４】さらにまた、負荷としてモータ駆動用のイ
ンバータと前記インバータを制御するインバータ制御器
を備えたＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加
を指示する信号に基づいて、前記インバータが前記モー
タに出力する印加電圧を増加させるようにするものであ
る。

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【発明の実施の形態】実施の形態１． 図１は、この発明の実施形態１を示すＰＷＭ制御装置の
電源回路及びその保護回路のブロック図である。図１に
おいて、１は交流電源、２は４個のダイオードで構成し
た全波整流器、３はエネルギーを貯えて直流電圧を昇圧
させ、入力電流を平滑するための直流リアクトル、４は
力率改善回路の出力の直流電圧を平滑するための平滑コ
ンデンサ、５は直流母線間をスイッチングして昇圧動作
をし、入力電流を正弦波状にして力率を改善するための
スイッチ素子、６はスイッチ素子５がオンしたとき平滑
コンデンサ４からスイッチ素子５へ電流が逆流すること
を阻止する逆流阻止用ダイオード、７は負荷、８は直流
側に流れる入力電流を検出する入力電流検出器、９は直
流電圧を検出する直流電圧検出器、１０は交流電源１の
電圧位相を検出する位相検出器、１１はスイッチ素子５
をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御器、１２はＰＷＭ制
御器１１からの動作信号に基づいてスイッチ素子５を動
作させるドライバーである。以上の構成が、ＰＷＭ制御
装置の直流電源回路の力率改善回路である。

【００６６】次に、ＰＷＭ制御している電源回路の動作
を停止させることなくスイッチ素子５を保護する保護回
路１７の構成を説明する。１３は第１の電流レベルと第
２の電流レベルを設定した電流レベル設定器、１４は電
流レベル設定器１３の設定値と入力電流検出器８にて検
出した電流値とを比較する比較器、１５は比較器１４で
の結果によりスイッチ素子５の動作を遮断させる動作遮
断器、１６は動作遮断器１５にてスイッチ素子５の動作
を遮断した後、スイッチ素子５の遮断を解除する遮断解
除器である。

【００６７】次に、図１に示される力率改善回路の動作
について図説明する。図１に示されるスイッチ素子５が
全く動作しない場合の入力電圧と入力電流の関係は、図
２に示すような波形図となる。図２（ａ）は入力電流波
形図、図２（ｂ）は入力電圧波形図である。平滑コンデ
ンサ４によって平滑にされた直流電圧と交流電源１によ
って印加される交流の入力電圧とを比較した場合に、入
力電圧の方が直流母線電圧よりも高い時だけ、電流が交
流電源１から流れる。そのため、図２（ｂ）に示される
ような入力電流が流れるが、この電流には多量の高調波
成分が含んでおり、力率も悪い状況になる。

【００６８】そこで、図１に示すようなスイッチ素子５
をオン動作させると、スイッチ素子５のオン中は、交流
電源１から全波整流器２、リアクトル３を通り、スイッ
チ素子５を経て、全波整流器２を通って、交流電源１に
流れるような電流の経路ができる。スイッチ素子５がオ
ンした後、スイッチ素子５をオフさせても、リアクトル
３に貯えられたエネルギーにより、入力電流が流れ続け
る。スイッチ素子５のオフ時に、リアクトル３に貯えら
れたエネルギーによって、入力電流は流れるが、入力電
流が流れるとリアクトル３に貯えられたエネルギーが減
少し、それと共に、入力電流も減少する。この性質を利
用して、スイッチ素子５の動作を制御して、入力電流を
正弦波状にすることが可能である。また、電源電圧の位
相を位相検出器１０にて検出することによって、電源電
圧と同位相の入力電流を流すことができ、図３（ａ）に
示す入力電圧に対し図３（ｂ）に示す入力電流波形図の
ような入力電流が流れるように制御することが可能とな
る。

【００６９】ここで、スイッチ素子５を動作させて、入
力電流を正弦波状に制御することが可能であるが、正弦
波の振幅値を変化させることによって、直流電圧も制御
できる。それは、リアクトル３に貯えられるエネルギー
が変化し、リアクトル３に貯えられているエネルギー量
に応じた電圧がリアクトル３の両端に発生し、交流電源
１の電圧とリアクトル３の両端電圧の加算値が平滑コン
デンサに充電できるからである。このように力率を改善
させ、直流電圧を上昇させる昇圧方式の力率改善回路
は、一般的に知られているものであり、入力電流を正弦
波状にし、直流電圧を任意の値に制御するようにスイッ
チ素子５をＰＷＭ制御するのが、図１におけるＰＷＭ制
御器１１である。

【００７０】次に、保護回路１７の動作について説明す
る。まず、第１の電流レベルと第２の電流レベルについ
て説明する。通常は、スイッチ素子５の保護として第２
の電流レベルのみが設定されている。この第２の電流レ
ベルは、スイッチ素子５が破損しない最大電流値が設定
されており、第２の電流レベルよりも大きな電流がスイ
ッチ素子５に流れることによって、スイッチ素子５が破
損することから保護することが目的である。

【００７１】第１の電流レベルは、第２の電流レベルよ
りも低い値に設定する。この第１の電流レベルは、過大
電流によってスイッチ素子５が破損することから保護す
ることが目的ではない。この第１の電流レベルは、負荷
の最大定格電流値よりも多少大きい値として設定し、ス
イッチ素子５が破損するレベルに達する前に、一時的に
過大電流から回路全体を保護するものである。

【００７２】ところで、この一石式の昇圧方式の力率改
善回路におけるリアクトル３は、昇圧に寄与し、かつ、
電流を平滑する役目を持っているので、非常に重要な部
品であるといえる。この方式に使用されるリアクトル３
は、電流容量が大きくなればなるほど、インダクタンス
値の小さいものとなる。インダクタンス値が小さくなる
と、リアクトル３は、飽和しやすくなる。リアクトル３
が飽和した場合、リアクトル３として機能しなくなり、
抵抗と同等な負荷となってしまう。

【００７３】このリアクトル３の飽和している時に、ス
イッチ素子５をオンすると、抵抗と化したリアクトル３
で、電源短絡している状態と同じなので、急峻で大きな
電流が回路上を流れる。リアクトル３が飽和状態から脱
すると、通常動作と変わりない動作へ戻る。第１の電流
レベルは、このように、リアクトル３が飽和状態となっ
た場合に、スイッチ素子５がオンすることを防ぎ、か
つ、力率改善回路の動作を停止させないように設定する
ものである。また、スイッチ素子５が破損するレベルに
達する前に、一時的に過大電流から回路全体を保護する
ことも目的である。

【００７４】次に、保護回路１７の動作を図４のフロー
チャート図により説明する。まず、スイッチ素子５の動
作中で（Ｓ１）、キャリア開始時刻でない場合に（Ｓ
２）、電流レベル設定器１３にて設定された第１の電流
レベルと入力電流値とを比較器１４にて比較し、第１の
電流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満の電流値
が流れていた場合、（Ｓ３）、スイッチ素子５の動作を
停止するため、動作遮断器１５にて、遮断信号をドライ
バ１２へ出力する。そして、スイッチ素子５の動作を停
止させる（Ｓ４）。第１の電流レベルよりも電流値が小
さい場合、保護動作は行わない。

【００７５】この遮断動作は、次のキャリア周期が始ま
るまで、続けられる。すなわち、同一キャリア内では、
スイッチ素子５の動作は停止したままである。遮断動作
の解除は、キャリア開始のときに、キャリア周期の開始
時刻に同期して、ＰＷＭ制御器１１から遮断解除器１６
へ信号が入力される。遮断解除器１６は、キャリア周期
毎に動作遮断器１５の遮断動作を解除する（Ｓ５）。こ
の一連の動作の様子を示す波形を図５に示す。図５
（ｂ）に示す第１の電流レベル保護信号が出力されたと
きに、図５（ｅ）に示すようにスイッチ素子の動作信号
が停止し、図５（ａ）に示すＰＷＭ制御器１１からの動
作信号のキャリア１周期の開始時刻毎に出力される、図
５（ｃ）に示す第１の電流レベル保護解除信号によりス
イッチ素子の動作を開始する。このように、第１の電流
レベルを超えた場合は、ＰＷＭ制御しているそのキャリ
ア周期の残りの時間だけスイッチ素子５の動作を停止す
る。

【００７６】次に、第２の電流レベルでの遮断について
説明する。第１の電流レベルにて、スイッチ素子５の動
作を一時的に停止しているので、スイッチ素子５に起因
して流れる過大電流は、第２の電流レベルに達すること
は、論理上あり得ない。しかしながら、第１の電流レベ
ルを超えてからスイッチ素子５の動作を停止するまでの
わずかな時間中にて、第２の電流レベルをも超えてしま
う場合、スイッチ素子の不具合である可能性が高いた
め、スイッチ素子５を動作させるのは、問題である。

【００７７】そこで、第２の電流レベルを超えた場合
（Ｓ６）、図５（ｄ）に示すとおり、遮断解除器１６に
て、キャリア周期開始時刻でのスイッチ素子５の遮断動
作を解除することはできない。動作遮断器１５からＰＷ
Ｍ制御器１１への出力信号により、ＰＷＭ制御器１１で
のスイッチ素子５の動作信号を、図５（ａ）に示すよう
に停止し（Ｓ７）てから、遮断解除器１６にて停止動作
を解除し（Ｓ８）、力率改善回路を再起動させる。また
は、例えば、装置に故障診断モードなどが付加されてい
て、故障でないことが明らかになった場合にのみ停止動
作を解除するようにする。なお、図４において、ＰＷＭ
制御器１１からスイッチ素子の動作信号により、キャリ
ア周期内のみスイッチ動作を停止する場合を遮断とし、
ＰＷＭ制御器１１からスイッチ素子の動作信号の出力が
なくスイッチ動作を停止する場合を、停止としている。

【００７８】以上のようにして、第１の電流レベルと第
２の電流レベルを設けて、スイッチ素子５を始めとする
力率改善回路を保護するわけであるが、力率改善回路の
動作を停止することを避けるのは、次のような理由があ
るからである。まず、図１に示すような回路構成をする
直流電源は、直流電圧を昇圧することによって、動作が
成り立ち、直流電源の動作が停止すると、直流電圧は交
流電源１の振幅値まで低下する。負荷として、インバー
タが、このＰＷＭ制御装置に接続されている場合、直流
電圧低下によって、不具合が発生する。

【００７９】そして、インバータは、電子制御により動
作しており、通常、印加される直流電圧と入力される電
力を利用して、インバータに接続されている負荷を動作
させる。インバータに接続されている負荷へ、インバー
タは、一定の電力を供給するよう動作する。ここで、直
流電圧が低下すると、同じ電力を供給するために、電流
を多く出力するようインバータが動作する。また、力率
改善回路の動作が停止すると、極端に力率が低下して、
そのため、力率改善回路に流れる電流が大きくなり、動
作を停止したことによって、より大きなピーク電流が交
流電源１から入力されてくることになる。インバータの
出力電流も大きくなることで、インバータも故障の要因
となり、インバータも動作も停止せざるを得ない。

【００８０】従って、以上のように、スイッチ素子５が
破損するレベルではない第１の電流レベルにて、一時的
にスイッチ素子５を停止させるような保護動作をする保
護回路１７を設けることによって、力率改善回路の動作
を停止することなく、過電流から力率改善回路を保護す
ることが可能となり、信頼性の高い力率改善回路を提供
することができる。また、リアクトルの部品ばらつきに
よる飽和にて発生する過電流でも、力率改善回路の動作
停止を防ぎ、信頼性の高い力率改善回路を提供すること
ができる。また、第２の電流レベル以上のときは、スイ
ッチ素子５の動作を停止したままとして、スイッチ素子
が破損するのを防ぐことができる。

【００８１】実施の形態２． 図６は、この発明の実施の形態２を示すＰＷＭ制御装置
の保護回路のブロック図である。図において、実施の形
態図１の図１と同一または相当部分には同じ符合を付
し、説明を省略する。１８は保護回路１７の動作遮断器
１５からの信号を受け、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲイン
を変更する制御ゲイン調整器である。

【００８２】次に、保護回路１７の動作を図７のフロー
チャート図により説明する。第１の電流レベルに電流値
が達した場合の動作（Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ１７）は実施
の形態１の図４に示す動作（Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ５）と同様
であり、また、第２の電流レベルに電流値が達した場合
の動作（Ｓ１８〜Ｓ２０）は実施の形態１の図４に示す
動作（Ｓ６〜Ｓ８）と同様であり、実施の形態１と動作
の異なる点は、第１の電流レベルに達する電流がある期
間、連続して流れる場合（Ｓ１５）、制御ゲイン調整器
１８により、ＰＷＭ制御での制御ゲインを低下させる
（Ｓ１６）点である。

【００８３】第１の電流レベルを超える電流値が連続し
て流れるということは、前述の通り、リアクトルが飽和
しているか、もしくは、流れる電流値に対し制御ゲイン
が大きすぎることであると推定される。そこで、例え
ば、電源半周期の２５％程度の時間中、第１の電流レベ
ルを超える過電流が、連続して検出される場合、ＰＷＭ
制御器１１の制御ゲインを低下させて、制御によって流
れる電流量を低下させることがこの目的である。

【００８４】ここで、ＰＷＭ制御をする制御であれば、
いかなる制御方式でもよく、これらの制御方式の制御ゲ
インを低下させることで、スイッチ素子５のＰＷＭに影
響を及ぼす制御であれば、いかなる制御方式でもよいこ
とは、いうまでもない。例えば、これらのＰＷＭ制御方
式として、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などが挙げら
れる。

【００８５】上記の通り、例えば、電源半周期の２５％
程度の時間中、第１の電流レベルを超える電流が、連続
して検出された場合、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを
現状の値よりも約５％程度低下させる。ここで、低下さ
せるのは、５％でなくてもよく、３％でも１０％でもよ
いが、急激に小さくすると制御系が発振し、誤動作して
しまい、小さすぎると、ゲイン低下の効果がなくなるの
で、５％程度がちょうどよいレベルである。そして、図
７のフローチャートに示すとおり、第１の電流レベルに
よるスイッチ動作の遮断が、連続しておこる場合に、Ｐ
ＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下させる。また、制御
ゲインは、普通一般的には、Ｓ／Ｗ内の演算に使用され
ており、演算処理上、ゲインの係数を変更することによ
って、制御ゲイン低下は実現できる。

【００８６】また、制御ゲインを低下させた後、負荷７
が軽負荷となり、その結果、第１の電流レベルより検出
電流値が大幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇
させて、制御系の応答性を早めても、なんら問題はな
い。

【００８７】制御ゲイン調整器１８を追加することによ
って、流れる電流値に応じた制御ゲインへ変更可能とな
り、ＰＷＭ制御器１１のＰＷＭ指令が低下し、従って、
スイッチ素子５のオン動作が低減される。よって、交流
電源１から流れる入力電流が低減されるので、入力電流
検出器８にて検出される入力電流も第１の電流レベルを
超えなくなり、また、保護回路１７にてスイッチ素子５
の動作を停止させないので、発明の実施の形態１で説明
した技術よりも、制御系が安定し、より安定した直流電
圧を負荷７へ供給可能となる。さらに、動作遮断器１５
での強制的な遮断がなくなるので、保護回路１７の動作
によって、歪んでしまった入力電流をより正弦波状に近
づけることが可能となり、よりいっそうの力率改善に寄
与する。

【００８８】実施の形態３． 実施の形態３は実施の形態２におけるＰＷＭ制御器１１
がＰＩ制御部を備えている場合に、ゲインを変化させる
具体的な方法を示すものである。保護回路の構成は、実
施の形態２の図６と同じであり、図８は、ＰＷＭ制御器
１１のＰＩ制御を示す制御ブロック図である。図におい
て、直流電圧を制御するための電圧のＰＩ制御と入力電
流を制御するための電流のＰＩ制御の２つの制御ブロッ
クからなる。

【００８９】まず、ＰＩ制御を用いた場合の力率改善回
路の制御について説明する。図１における直流電圧検出
器９にて検出された直流電圧検出値と入力電流検出器８
にて検出された入力電流検出値、および、位相検出器１
０で検出された位相と同位相のｓｉｎカーブが図８にお
ける制御に使用される。

【００９０】図８における電圧のＰＩ制御であるが、ま
ず、目標とするＰＷＭ制御器１１に格納されているの直
流電圧指令値と直流電圧検出値との差分が算出され、算
出した差分を電圧の比例ゲイン値ＫV1と乗算した値が比
例項となる。また、算出された差分を電圧の積分ゲイン
値ＫV2と乗算した値と前回までの乗算値の加算値とを加
算した値が積分項となる。この比例項と積分項を加算し
た値がＰＩ制御の制御出力値であり、以上のような制御
出力値によって制御することがＰＩ制御であることは一
般的に知られている。

【００９１】ここで、電圧のＰＩ制御での出力値は、掛
け算器にて、ｓｉｎθと掛け算される。この掛け算器の
出力結果が、目標とする電流の指令値となる。このＳＩ
Ｎカーブは、交流電源１の電圧位相を検出する位相検出
器１０によって、電圧位相と同位相のＳＩＮカーブとな
る。

【００９２】この掛け算器にて出力される電流指令値と
入力電流検出器８にて検出された入力電流検出値とが電
流のＰＩ制御で使用される。電流のＰＩ制御も電圧のＰ
Ｉ制御と同様に、電流指令値と入力電流検出値との差分
から、図８に示すとおり、比例成分と積分成分が算出さ
れ、それらの和から、スイッチ素子５をＰＷＭ制御する
ＰＷＭ出力値を得る。このＰＷＭ出力値は、図２におけ
るドライバー１２に入力され、スイッチ素子５を動作さ
せる。

【００９３】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。動作は実施の形態２の図７のフローチャートと同様
であり、ＰＷＭ制御１１の制御ゲイン低下をさせる（Ｓ
１６）方法であるが、例えば、電源半周期の２５％の期
間中、第１の電流レベルを連続して超えた場合、制御ゲ
イン値を５％低減させるのだが、図８で示したＰＩ制御
での制御ゲイン値は、ＫV1、ＫV2、ＫI1、ＫI2と４個あ
り、少なくとも１つ以上のゲイン値を低下させる。

【００９４】すなわち、第１の電流レベルに達する電流
値がある期間連続して検出されたときに、低下させる制
御ゲインが２個ある場合に限り、どちらか一方又は両方
とも低下させるものである。

【００９５】また、低下させる制御ゲインは、図８に示
すように電圧のＰＩ制御と電流のＰＩ制御のゲイン値が
あるが、どちらか一方および両方の制御ゲインを低下さ
せてもよい。また、ＰゲインおよびＩゲインの少なくと
も一方を低下させてもよいが、Ｐゲインの方がＩゲイン
より即効性が高いので、Ｐゲインを下げる方が、ゲイン
低下の効果が表れるのが早い。

【００９６】以上のように、制御ゲイン調整器１８を追
加することによって、流れる電流値に応じた制御ゲイン
へ変更可能となり、ＰＷＭ制御器１１のＰＷＭ指令が低
下し、従って、スイッチ素子５のオン動作が低減され
る。よって、交流電源１から流れる入力電流が低減され
るので、入力電流検出器８にて検出される入力電流も第
１の電流レベルを超えなくなり、また、保護回路１７に
てスイッチ素子５の動作を停止させないので、実施の形
態１で説明した技術よりも、制御系が安定し、より安定
した直流電圧を負荷７へ供給可能となる。さらに、保護
回路１７によるスイッチ素子５の動作禁止がなくなるの
で、保護回路１７の動作によって、歪んでしまった入力
電流をより正弦波状に近づけることが可能となり、力率
をさらに改善することができる。

【００９７】また、制御ゲインを低下させた後、負荷７
が軽負荷となり、その結果、第１の電流レベルより検出
電流値が大幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇
させて、制御系の応答性を早めても、なんら問題はな
い。

【００９８】実施の形態４． 図９は、この発明の実施形態４を示すＰＷＭ制御装置の
保護回路のブロック図である。図において、実施の形態
２の図６同一または相当部分には同じ符合を付し、説明
を省略する。図における動作遮断器５１は、本実施形態
では、第１の電流レベルを超えた場合において、スイッ
チ素子５の動作を遮断するものでなく、第２の電流レベ
ルを超えたときにスイッチ素子５を停止させる働きをす
る。また、制御ゲイン調整器１８は、第１の電流レベル
を超えた場合に、制御ゲインを低下させる働きをする。

【００９９】次に、本実施形態における動作を図１０の
フローチャートにより説明する。まず、ＰＷＭ制御器１
１にて、スイッチ素子５を動作させる（Ｓ３１）。そし
て、入力電流検出器８にて検出された入力電流は、比較
器１４にて第１の電流レベルと比較される（Ｓ３２）。
第１の電流レベルよりも検出される入力電流が小さい場
合は、ＰＷＭ制御器１１での制御ゲインは、変更されず
に、力率改善回路は動作する。しかし、第１の電流レベ
ルよりも検出される入力電流が大きい場合に、制御ゲイ
ン調整器１８は、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下
させて、スイッチ素子５をＰＷＭ動作させる（Ｓ３
３）。

【０１００】次に、入力電流検出器８で検出された入力
電流は、比較器１４にて第２の電流レベルと比較される
（Ｓ３４）。動作遮断器５１は、第２の電流レベルを超
えた場合に、ドライバー１２にスイッチ素子５の動作を
停止するよう信号を出力する（Ｓ３５）。第２の電流レ
ベルを超えた場合の動作遮断は、ＰＷＭ制御器１１にて
スイッチ素子５の動作停止中にのみ解除される（Ｓ３
６）。これは、ＰＷＭ制御器１１からスイッチ素子５へ
の動作信号が出力されているときに、動作遮断器５１の
動作を解除してしまうと、第２の電流レベルを越えて停
止した意味がなくなるからである。第１の電流レベルを
超えた場合に、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下さ
せるので、ＰＷＭ出力値が低下し、従って、スイッチ素
子５のオン動作が低減される。

【０１０１】以上のように、制御ゲインが低下するの
で、交流電源１から流れる入力電流が低減され、入力電
流検出器８にて検出される入力電流も第１の電流レベル
を超えなくなり、制御系が安定して、安定した直流電圧
を負荷７へ供給可能となる。さらに、力率改善回路の動
作を停止することなく、過電流から力率改善回路を保護
することが可能となり、信頼性の高い力率改善回路を提
供することができる。

【０１０２】また、制御ゲインを変更する場合に、電圧
および電流の少なくとも一方の制御ゲインを変更するこ
とで、上記と同様な効果を得られることは、云うまでも
ない。また、ＰＷＭ制御として、ＰＩ制御を用いたと
き、低下させる制御ゲインは、図８に示すように電圧の
ＰＩ制御と電流のＰＩ制御のゲイン値があるが、どちら
か一方および両方の制御ゲインを低下させても、その効
果があることはいうまでもない。また、Ｐゲインおよび
Ｉゲインの少なくとも一方を低下させてもよいが、Ｐゲ
インの方がＩゲインより即効性が高いので、Ｐゲインを
下げる方が、ゲイン低下の効果が表れるのが早い。

【０１０３】さらに、制御ゲインを低下させた後、負荷
７が軽負荷となり、第１の電流レベルより検出電流値が
大幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇させて、
制御系の応答性を早めても、なんら問題はない。

【０１０４】実施の形態５． 本実施の形態は実施の形態４の制御ゲイン調整器の動作
を変えたものである。保護回路のブロック図は図９のブ
ロック図と同一であり、本実施の形態の動作を図１１の
フローチャートで説明する。まず、スイッチ素子５の動
作中で（Ｓ４１）、電流レベル設定器１３にて設定され
た第１の電流レベルと入力電流値とを比較器１４にて比
較し（Ｓ４２）、第１の電流レベル以上で、前記第２の
電流レベル未満の電流値が流れていた場合、その超えて
いた時刻が、電源電圧の正弦波のピーク付近であった場
合にのみ、制御ゲイン調整器１８は、制御ゲインを低下
させるように働く（Ｓ４６）。例えば、交流電源１の正
弦波電圧の半周期を１８０度とした場合、正弦波のピー
ク付近のある一定期間を６０度から１２０度と設定す
る。この６０度から１２０度に入る６０度区間で、か
つ、第１の電流レベルを入力電流が超えていた場合にお
いて、制御ゲイン調整器１８は、ＰＷＭ制御器１１の制
御ゲインを低下させて、低下した制御ゲインの状態にて
スイッチ素子５はＰＷＭ制御動作される。

【０１０５】制御ゲイン調整器１８は、ピーク付近に
て、制御ゲインを低下させていた場合（Ｓ４６）、ピー
ク付近を通過した後、制御ゲインを上昇させるよう動作
する（Ｓ４５）。このように、電源電圧が交流であるた
め、ピーク付近とゼロクロス付近とで、流れる瞬時電流
値が異なり、流れる電流に応じた制御ゲインを設定する
ことで、入力電流がより正弦波に近づき、力率が向上す
ることができる。また、ピーク付近での応答性を落と
し、ゼロクロス付近での応答を上げることで、過電流は
通常ピーク付近で生じるので、過電流が生じにくくな
る。また、以上のような制御を行う場合において、負荷
量に応じた第１の電流レベルを設定しても、更に制御系
が安定し、より入力電流が正弦波に近づくといった効果
をもたらすので、ＰＷＭ制御装置の動作途中にて第１の
電流レベルを変更しても問題はない。

【０１０６】次に、入力電流検出器８で検出された入力
電流は、比較器１４にて第２の電流レベルと比較される
（Ｓ４７）。動作遮断器５１は、第２の電流レベルを超
えた場合に、ドライバー１２にスイッチ素子５の動作を
停止するよう信号を出力する（Ｓ４８）。

【０１０７】以上のように、制御ゲイン調整器１８に上
記のような機能を追加することにより、負荷量及び流れ
る瞬時電流値に応じた制御ゲインを設定でき、それによ
って、制御系を安定にし、力率を更に向上させる事がで
きる。さらに、ピーク電流を抑え、力率改善回路の動作
を停止することなく過電流を防ぐことが可能になり、信
頼性の高い力率改善回路を提供することができる。

【０１０８】また、制御ゲインを変更する場合に、電圧
および電流の少なくとも一方の制御ゲインを変更するこ
とで、上記と同様な効果を得られる。また、ＰＷＭ制御
として、ＰＩ制御を用いたとき、低下させる制御ゲイン
は、図８に示すように電圧のＰＩ制御と電流のＰＩ制御
のゲイン値があるが、どちらか一方および両方の制御ゲ
インを低下させても、その効果がある。また、Ｐゲイン
およびＩゲインの少なくとも一方を低下させてもよい
が、Ｐゲインの方がＩゲインより即効性が高いので、Ｐ
ゲインを下げる方が、ゲイン低下の効果が表れるのが早
い。

【０１０９】実施の形態６． 図１２は、この発明の実施形態６を示すＰＷＭ制御装置
の保護回路のブロック図である。図において、実施の形
態４の図９と同一または相当部分には同じ符合を付し、
説明を省略する。図において、１９は比較器１４にて第
１の電流レベルよりも検出電流が大きい時に、ＰＷＭ制
御器１１の指令電流に対し、補正を加える補正器であ
る。

【０１１０】補正器１９は、比較器１４にて入力電流値
が第１の電流レベルよりも大きいと比較されたとき、Ｐ
ＷＭ制御器１１でＰＷＭ制御している目標とする電流値
に補正を加える。これは、流れる電流量が大きいので、
目標の電流値自体を低下させ、流れる電流量を低下させ
ようとするものである。ＰＷＭ制御器１１は、目標電流
に近づくように、スイッチ素子５を制御して電流が流れ
るので、目標電流が小さくなれば、スイッチ素子５が動
作することで流れる電流量も低減され、過電流レベルか
ら回避することができる。

【０１１１】また、ＰＷＭ制御として、ＰＩ制御を適用
していた場合、ＰＩ制御は図８にて示した制御ブロック
図となるが、補正器１９による補正を加えた電流のＰＩ
制御の制御ブロック図は、図１３となる。図１３は、Ｐ
ＷＭ制御器１１内部での掛け算器、電流のＰＩ制御と補
正器１９の関係を示し、図８に示す電流のＰＩ制御の制
御ブロック部分と変更することによって補正を行う。

【０１１２】図８における制御ブロック図において、掛
け算器から出力された出力値は、電流のＰＩ制御に使用
される電流の指令値であり、上記での目標電流となる。
従って、図１２における比較器１４にて、入力電流検出
器８にて検出される入力電流値と第１の電流レベルとを
比較して、第１の電流レベルよりも入力電流値の方が大
きくなった場合、補正器１９において、電流のＰＩ制御
器に入力される電流の指令値に補正を加える。図１３に
おいて、掛け算器の出力と補正器の出力を加える部分
が、この実施の形態にて述べる補正部分である。この補
正によって、電流の指令値は、補正する前と比べて小さ
い値になり、目標電流が小さくなるので、電流のＰＩ制
御からのＰＷＭ出力値が小さくなって、スイッチ素子５
のオン動作も小さくなり、スイッチ素子５の動作によっ
て流れる入力電流を低下させるように制御が動作するよ
う補正される。

【０１１３】以上のように、補正器１９を追加すること
により、力率改善回路自体の動作を全く停止させること
なく、過電流から力率改善回路を保護することが可能と
なり、信頼性の高い力率改善回路を提供することができ
る。

【０１１４】また、電流の指令値に補正を加えて、過電
流から保護しようとしたが、図８における電圧の指令値
に補正を加えても同様な効果がある。

【０１１５】なお、第２の電流レベルを超えた場合、ス
イッチ素子５の動作を停止させ、この停止を解除する動
作は、実施の形態５と同じである。さらに、実施の形態
１では、連続して第１の電流レベル越えたときに制御ゲ
インを低下させていたが、制御ゲインを低下させるので
はなく、補正を加える方式を同様に実施したとしてもな
んら問題はなく、実施の形態１と同等の効果をがある。

【０１１６】実施の形態７． 図１４は、実施の形態７を示す一般的なＰＷＭ制御をし
ているインバータ回路に、実施の形態１〜６に示した保
護回路を追加したブロック図である。２０は６素子のイ
ンバータ、２１はインバータ２０を制御するインバータ
ＰＷＭ制御器、２２はインバータ２０を動作させるイン
バータドライバー、２３はインバータ２０に接続されて
いる負荷のモータである。

【０１１７】実施の形態１から６については、単相の昇
圧方式の力率改善回路に適用して述べていたが、一般的
なＰＷＭ制御をして動作させている６素子のインバータ
に適用しても、回路動作を停止せず、過電流から保護可
能であり、インバータに適用しても力率改善回路と同様
の効果を有する。また、ＰＷＭ動作をさせている全ての
回路について、適用可能である。

【０１１８】実施の形態８． 実施の形態１〜７は過電流保護について、第１の電流レ
ベルと第２の電流レベルを設けて、装置の過電流から保
護したが、電流の代わりに第１の電圧レベルと第２の電
圧レベルを設けて、過電圧から装置を保護したものにつ
いて、以下の実施の形態で説明する。本実施の形態は、
実施の形態１における図１で、電流レベル設定器１３を
電圧レベル設定器に代え、比較器１４には電圧検出器９
の信号を入力した構成としたものである。

【０１１９】図１５は、この発明の実施形態８を示すＰ
ＷＭ制御装置の電源回路及びその保護回路のブロック図
である。図１５において、実施の形態１における図１と
同一または相当部分には同じ符合を付し、説明を省略す
る。６１は第１の電圧レベルと第２の電圧レベルを設定
した電圧レベル設定器、１４は電圧レベル設定器６１の
設定値と直流電圧検出器９にて検出した電圧値とを比較
する比較器である。

【０１２０】次に、動作について説明する。図１５に示
される力率改善回路の動作は実施の形態１の動作と同じ
であり、直流電圧を上昇させ力率を改善する。ＰＷＭ制
御器１１は、入力電流を正弦波状にし、直流電圧を任意
の値に制御するようスイッチ素子５をＰＷＭ制御する。

【０１２１】次に、保護回路１７の動作について説明す
る。まず、第１の電圧レベルと第２の電圧レベルについ
て説明する。通常は、スイッチ素子５の保護として第２
の電圧レベルのみが設定されている。この第２の電圧レ
ベルは、スイッチ素子５の耐圧もしくは平滑コンデンサ
４の耐圧により決定する最大電圧値が設定されており、
第２の電圧レベルよりも高い電圧がＰＷＭ制御装置に印
加されることによって、スイッチ素子５もしくは平滑コ
ンデンサ４が破損することから保護することが目的であ
る。

【０１２２】第１の電圧レベルは、第２の電圧レベルよ
りも低い値に設定する。この第１の電圧レベルは、過大
電圧によってスイッチ素子５もしくは平滑コンデンサ４
が破損することから保護することが目的ではない。この
第１の電圧レベルは、負荷が必要とする直流電圧値より
も多少大きい値として設定し、スイッチ素子５もしくは
平滑コンデンサ４が破損するレベルに達する前に、一時
的に過大電圧から回路全体を保護するものである。

【０１２３】次に、保護手段１７の動作を図１６のフロ
ーチャート図により説明する。まず、スイッチ素子５の
動作中で（Ｓ５１）、キャリア開始時刻でない場合に
（Ｓ５２）、電圧レベル設定器６１にて設定された第１
の電圧レベルと直流電圧値とを比較器１４にて比較し、
第１の電圧レベルよりも高い電圧値が出力されていた場
合（Ｓ５３）、スイッチ素子５の動作を停止するため、
動作遮断器１５にて、遮断信号をドライバ１２へ出力す
る。そして、スイッチ素子５の動作を停止させる（Ｓ５
４）。第１の電圧レベルよりも電圧値が低い場合、保護
動作は行わない。

【０１２４】この遮断動作は、次のキャリア周期が始ま
るまで、続けられる。すなわち、同一キャリア内では、
一度スイッチ素子５の動作を停止した場合、スイッチ素
子５は停止したままになる。

【０１２５】この遮断動作の解除は、キャリア周期の始
まる時刻に同期して（Ｓ５２）、ＰＷＭ制御器１１から
遮断解除器１６へ信号が入力される。遮断解除器１６
は、キャリア周期毎に動作遮断器１５の遮断動作を解除
する（Ｓ５５）。この一連の動作の様子を示す波形は、
実施の形態１の図５に示すものと同じであり、図５
（ｂ）に示す第１の電圧レベル保護信号が出力される
と、図５（ａ）に示すＰＷＭ制御器１１の動作信号が出
力されていても、図５（ｅ）に示すスイッチ素子５への
動作信号は、スイッチ素子５が動作しないように入力さ
れる。そして、図５（ａ）に示すＰＷＭ制御器１１から
の動作信号のキャリア１周期の開始時刻毎に出力される
図５（ｃ）に示す第１の電圧レベル保護解除信号により
スイッチ素子５の動作を開始する。

【０１２６】このようにして、第１の電圧レベルを超え
た場合は、ＰＷＭ制御しているそのキャリア周期の残り
の時間だけスイッチ素子５の動作を停止する。

【０１２７】次に、第２の電圧レベルでの停止について
説明する。第１の電圧レベルにて、スイッチ素子５の動
作を一時的に停止しているので、正常にＰＷＭ制御器１
１がスイッチ素子５を制御していれば、出力する直流電
圧は、第２の電圧レベルに達することは、論理上あり得
ない。しかしながら、ＰＷＭ制御装置に接続されている
負荷７が動作していない場合、平滑コンデンサ４に貯え
られた電荷が放電されずに、第１の電圧レベルを超えて
からスイッチ素子５の動作を停止するまでのわずかな時
間中にて、少しづつ平滑コンデンサ４に電荷が貯えられ
ていく。この積み重ねによって、第２の電圧レベルを直
流電圧が超えてしまうことがある。

【０１２８】ここで、第２の電圧レベルを超えてしまう
場合、前記のように負荷７が動作していない場合か、も
しくは、ＰＷＭ制御器１１もしくは直流電圧検出器９な
どの不具合である可能性の場合であるので、ＰＷＭ制御
装置を動作させる必要がない。

【０１２９】そこで、第２の電圧レベルを超えた場合
（Ｓ５６）、図５（ｄ）に示すとおり、遮断解除器１６
にて、キャリア周期開始時刻でのスイッチ素子５の遮断
動作を解除することはできない。動作遮断器１５から第
２の電圧レベルであることを示す信号がＰＷＭ制御器１
１へ入力され、図５（ａ）に示すＰＷＭ制御器からの動
作信号が停止（Ｓ５７）される。その後、遮断解除器１
６にてスイッチ素子５の停止動作を解除させる（Ｓ５
８）。

【０１３０】または、例えば、装置に故障診断モードな
どが付加されていて、故障でないことが明らかになった
場合にのみスイッチ素子５の停止動作を解除する（Ｓ５
８）ようにする。

【０１３１】なお、図１６において、第１の電圧レベル
にてＰＷＭ制御器１１からスイッチ素子５の動作信号を
キャリア周期内のみスイッチ動作を停止することを遮断
とし、第２の電圧レベルにて、スイッチ素子５のスイッ
チ動作を連続的に停止させることを停止としている。

【０１３２】以上のようにして、第１の電圧レベルと第
２の電圧レベルを設けて、スイッチ素子５を始めとする
力率改善回路をできる限り停止させずに保護するわけで
あるが、力率改善回路の動作を停止することを避けるの
は、負荷としてインバータが接続されていた場合、前に
述べた課題でのインバータに発生する不具合の他に、次
のような理由もある。

【０１３３】図１５に示すような回路構成をするＰＷＭ
制御装置に、負荷としてモータを駆動するインバータが
接続されている場合、モータ負荷は、必要最低限の印加
電圧にて動作させることによって、高効率運転できる。
それは、インバータでのキャリア周波数成分に依存する
損失が低減されるからである。そのため、インバータに
入力される直流電圧とインバータから出力される交流電
圧の比率は、できる限り１に近いほうが、よりモータを
高効率運転できるので、望ましい。

【０１３４】従って、保護が必要とするレベルでない第
１の電圧レベルにて、インバータへ入力される直流電圧
を制限することによって、モータを駆動するインバータ
が負荷として接続されている場合、負荷を高効率に運転
することができる。また、本実施の形態にて述べている
力率改善回路においても、昇圧するレベルを低くしたほ
うが、より高効率になるので、２重の高効率の効果があ
る。

【０１３５】さらに、モータは、発生トルクと回転数に
応じて、必要とする印加電圧が変化するため、インバー
タの運転状態に応じて、第１の電圧レベルを変化させる
ことにより、一定の第１の電圧レベルによる運転よりも
高効率運転が可能となる。

【０１３６】以上のように、スイッチ素子５が破損する
レベルではない第１の電圧レベルにて、一時的にスイッ
チ素子５を停止させるような保護動作をする保護手段１
７を設けることによって、力率改善回路の動作を停止す
ることなく、過電圧から力率改善回路を保護することが
可能となり、信頼性の高い力率改善回路を提供すること
が可能となる。

【０１３７】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１３８】また、第１の電圧レベルを設定することに
よって、必要最低限の直流電圧値での動作になるので、
モータを駆動するインバータが負荷の場合、モータを高
効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作
させることができる。また、第２の電圧レベル以上のと
きは、スイッチ素子５の動作を停止したままとして、ス
イッチ素子が破損するのを防ぐことができる。

【０１３９】実施の形態９． 本実施の形態は、実施の形態５における図９で、電流レ
ベル設定器１３を電圧レベル設定器に代え、比較器１４
には電圧検出器９の信号を入力した構成としたものであ
る。図１７は、この発明の実施の形態９を示すＰＷＭ制
御装置の保護回路のブロック図である。図において、実
施の形態８の図１５と同一または相当部分には同じ符号
を付し、説明を省略する。１８は第１の電圧レベルを超
えた場合に、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを調整する
制御ゲイン調整器である。また、図における動作遮断器
５１は、本実施の形態では、第１の電圧レベルを超えた
場合においてスイッチ素子５の動作を遮断するものでは
なく、第２の電圧レベルを超えた場合に、スイッチ素子
５を停止する働きをする。

【０１４０】次に、本実施形態における動作を図１８の
フローチャートにより説明する。まず、ＰＷＭ制御器１
１にてスイッチ素子５を動作させる（Ｓ６１）。そし
て、直流電圧検出器９にて検出された直流電圧は、比較
器１４にて第１の電圧レベルと比較される（Ｓ６２）。
第１の電圧レベルよりも検出される直流電圧が小さい場
合は、ＰＷＭ制御器１１での制御ゲインは、変更されず
に、力率改善回路は動作する。しかし、第１の電圧レベ
ルよりも検出される直流電圧が大きい場合、制御ゲイン
調整器１８は、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下さ
せて、スイッチ素子５をＰＷＭ動作させる（Ｓ６３）。

【０１４１】次に、直流電圧検出器９で検出された直流
電圧は、比較器１４にて第２の電圧レベルと比較される
（Ｓ６４）。動作遮断器５１は、第２の電圧レベルを超
えた場合に、ドライバー１２にスイッチ素子５の動作を
停止するよう信号を出力する（Ｓ６５）。第２の電圧レ
ベルを超えた場合の動作遮断は、ＰＷＭ制御器１１にて
スイッチ素子５の動作停止中にのみ遮断解除器１６にて
解除される（Ｓ６６）。

【０１４２】これは、ＰＷＭ制御器１１からスイッチ素
子５への動作信号が出力されているときに、遮断動作を
解除してしまうと、第２の電圧レベルを超えて停止した
意味がなくなるためである。

【０１４３】以上のように、第１の電圧レベルを超えた
場合に、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下させるの
で、スイッチ素子５を動作させるＰＷＭ信号が減少し、
従って、スイッチ素子５のオン動作が低減され、直流電
圧が低下する。

【０１４４】また、制御ゲインが低下するので、出力す
る直流電圧が安定して電圧リップルが低下することで、
制御系も安定して、力率改善回路の動作を停止すること
なく、過電圧から力率改善回路を保護することが可能と
なり、信頼性の高い力率改善回路を提供することができ
る。

【０１４５】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０１４６】また、制御ゲインを低下させた後、負荷７
が軽負荷となり、第１の電圧レベルより検出電圧値が大
幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇させて、制
御系の応答性を早めても、なんら問題はない。

【０１４７】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１４８】実施の形態１０． 本実施の形態は、実施の形態６における図１２で、電流
レベル設定器１３を電圧レベル設定器に代え、比較器１
４には電圧検出器９の信号を入力した構成としたもので
ある。図１９は、この発明の実施の形態１０を示すＰＷ
Ｍ制御装置の保護回路ブロック図である。図において、
実施の形態９の図１７と同一または相当部分には、同じ
符号を付し、説明を省略する。図において、６２は比較
器１４にて第１の電圧レベルよりも検出電圧が大きいと
きに、ＰＷＭ制御器１１の指令電圧に対し、補正を加え
る補正器である。

【０１４９】次に、本実施形態における動作を図２０の
フローチャートにより説明する。まず、ＰＷＭ制御器１
１にてスイッチ素子５を動作させる（Ｓ７１）。そし
て、直流電圧検出器９にて検出された直流電圧は、比較
器１４にて第１の電圧レベルと比較される（Ｓ７２）。
第１の電圧レベルよりも検出される直流電圧が小さい場
合は、ＰＷＭ制御器１１での制御ゲインは、変更されず
に、力率改善回路は動作する。しかし、第１の電圧レベ
ルよりも検出される直流電圧が大きい場合、補正器２０
は、ＰＷＭ制御器１１に補正値を加えて、スイッチ素子
５をＰＷＭ動作させる（Ｓ７３）。

【０１５０】次に、直流電圧検出器９で検出された直流
電圧は、比較器１４にて第２の電圧レベルと比較される
（Ｓ７４）。動作遮断器５１は、第２の電圧レベルを超
えた場合に、ドライバー１２にスイッチ素子５の動作を
停止するよう信号を出力する（Ｓ７５）。第２の電圧レ
ベルを超えた場合の動作遮断の解除は、ＰＷＭ制御器１
１にてスイッチ素子５の動作停止中にのみ遮断解除器１
６にて解除される（Ｓ７６）。

【０１５１】これは、ＰＷＭ制御器１１からスイッチ素
子５への動作信号が出力されているときに、遮断動作を
解除してしまうと、第２の電圧レベルを超えて停止した
意味がなくなるためである。

【０１５２】ＰＷＭ制御器１１は、目標とする指令電圧
に直流母線電圧になるよう制御しているので、第１の電
圧レベルが目標とする指令電圧値よりも高い場合、第１
の電圧レベルを超えることはない。しかしながら、実際
の直流電圧は第１の電圧レベルを超えているので、ＰＷ
Ｍ制御器１１に補正値を加え、ＰＷＭ制御器１１の目標
とする指令電圧値を低下させることにより、実際の直流
電圧値を低下させようとするものである。

【０１５３】以上のようにして、ＰＷＭ制御器１１の指
令電圧値が低下するので、出力する直流電圧が低下し、
従って力率改善回路の動作を停止することなく、過電圧
から力率改善回路を保護することが可能となり、信頼性
の高い力率改善回路を提供することができる。

【０１５４】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０１５５】また、補正器６２にて指令電圧値に補正を
加えたが、指令電流値に補正を加えても、直流電圧値は
低下するので、指令電流値に補正を加えてもなんら問題
はない。

【０１５６】また、補正値を加えた後、負荷７が軽負荷
となり、第１の電圧レベルより検出電圧値が大幅に小さ
くなったときに、加えた補正値を減じて、制御系の補正
状態をなくしても、なんら問題はない。

【０１５７】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１５８】実施の形態１１． 本実施の形態は、実施の形態２における図６で、電流レ
ベル設定器１３を電圧レベル設定器に代え、比較器１４
には電圧検出器９の信号を入力した構成としたものであ
る。図２１は、この発明の実施の形態１１を示すＰＷＭ
制御装置の保護回路のブロック図である。図において、
実施の形態８の図１５と同一または相当部分には同じ符
号を付し、説明を省略する。図における制御ゲイン調整
器６３は、第１の電圧レベルを超えた場合に、ＰＷＭ制
御器１１の制御ゲインを調整するものではなく、あらか
じめ決められた期間、連続して第１の電圧レベルを超え
た場合に、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを調整するも
のである。

【０１５９】次に、保護回路１７の動作を図２２のフロ
ーチャート図により説明する。第１の電圧レベルに直流
電圧が達した場合の動作（Ｓ８１〜Ｓ８４、Ｓ８７）
は、実施の形態８の図１６に示す動作（Ｓ５１〜Ｓ５
４、Ｓ５５）と同様であり、また、第２の電圧レベルに
電圧値が達した場合の動作（Ｓ８８〜Ｓ９０）は、実施
の形態８の図１６に示す動作（Ｓ５６〜Ｓ５８）と同様
であり、実施の形態１と動作の異なる点は、第１の電圧
レベルに達する電圧がある期間、連続して検出される場
合（Ｓ８５）、制御ゲイン調整器６３により、ＰＷＭ制
御器１１の制御ゲインを低下させる（Ｓ８６）点であ
る。

【０１６０】第１の電圧レベルを超える電圧値が連続し
て検出されるということは、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲ
インが大きすぎて、電圧に過大なリップルがのっている
可能性が高い。そこで、例えば、電源半周期の２５％程
度の時間中、第１の電圧レベルを超える過電圧が、連続
して検出される場合、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを
低下させ、制御によって生じる電圧のリップルを抑制す
ることがこの目的である。

【０１６１】また、低下させる制御ゲインであるが、現
状の制御ゲインの５％程度を低下させる。ここで、３％
でも１０％でもよいのであるが、急激に制御ゲインを低
下させると一時的ではあるが、必要とする直流電圧値よ
りも低下してしまい、例えば、負荷としてモータが接続
されているインバータが接続されている場合、モータへ
の印加電圧が不足して、モータが必要回転数に達しなく
なる恐れがある。また、低下させる制御ゲインが小さす
ぎると、制御ゲイン低下の効果が現れにくい。

【０１６２】ここで、制御ゲインは、一般的には、Ｓ／
Ｗ内の演算に使用されており、演算処理上のゲイン係数
を変更することによって制御ゲインの低下は実現でき
る。

【０１６３】以上のように、制御ゲイン調整器６３を追
加することによって、目標とする電圧値に応じた制御ゲ
インへ変更可能となり、直流電圧のリップルが低減でき
るので直流電圧検出器９にて検出される直流電圧も第１
の電圧レベルを超えなくなり、また、保護手段１７にて
スイッチ素子５の動作を停止させなくなるので、発明の
実施の形態８で説明した技術よりも、制御系が安定し、
より安定した直流電圧を負荷７へ供給可能となる。

【０１６４】さらに、保護手段１７によるスイッチ素子
５の動作禁止がなくなるので、保護手段１７の動作によ
って、歪んでしまった入力電流をより正弦波状に近づけ
ることが可能となり、よりいっそうの力率改善に寄与す
る。

【０１６５】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０１６６】また、制御ゲインを低下させた後、負荷７
が軽負荷となり、その結果、第１の電圧レベルより検出
電圧値が大幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇
させて、制御系の応答性を早めても、なんら問題はな
い。

【０１６７】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１６８】さらに、図２２に示したフローチャート
は、実施の形態８に示したものへ適用することを考慮し
たものであるが、Ｓ８４を実施の形態１０に示したよう
に第１の電圧レベルを超えた場合にＰＷＭ制御器１１へ
補正値を加えるような構成であっても、同様な効果があ
ることはいうまでもない。この場合、第２の電圧レベル
に電圧値が達した場合の動作（Ｓ８８〜Ｓ９０）が、実
施の形態１０の図２０に示す動作（Ｓ７４〜Ｓ７６）と
同様となるので、本実施形態１１と動作の異なる点は、
第１の電圧レベルに電圧が達した場合の動作である（Ｓ
８２、Ｓ８７は不要）。

【０１６９】実施の形態１２． 図２３は、この発明の実施の形態１２を示すＰＷＭ制御
装置の保護回路のブロック図である。図において、実施
の形態１１の図２１と同一または相当部分には同じ符号
を付し、説明を省略する。図における補正器６４は、あ
らかじめ決められた期間、連続して第１の電圧レベルを
超えた場合に、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下さ
せる制御ゲイン調整器ではなく、ＰＷＭ制御器１１に補
正値を加えるものである。

【０１７０】本実施の形態での保護回路１７の動作は、
実施の形態１１とほぼ同一で、異なる点は、連続してあ
らかじめ定められた期間、第１の電圧レベルを超えた場
合に、実施の形態１１での制御ゲインを低下させるので
はなく、補正値を加えるよう動作する点である。本実施
の形態では、図２２のフローチャートにおいて、Ｓ８６
が、制御ゲイン低下ではなく、補正値を加えるとなる。
このようにして、直流電圧を安定化して、ＰＷＭ制御装
置の動作を停止することなく、過電圧からＰＷＭ制御装
置を保護するものである。

【０１７１】以上のように、補正器６４を追加すること
によって、ＰＷＭ制御器１１の指令電圧値が低下するの
で、出力する直流電圧が低下し、従って力率改善回路の
動作を停止することなく、過電圧から力率改善回路を保
護することが可能となり、信頼性の高い力率改善回路を
提供することができる。

【０１７２】さらに、保護手段１７によるスイッチ素子
５の動作禁止が低減されるので、保護手段１７の動作に
よって、歪んでしまった入力電流をより正弦波状に近づ
けることが可能となり、よりいっそうの力率改善に寄与
する。

【０１７３】また、補正器６４にて指令電圧値に補正を
加えたが、指令電流値に補正を加えても、直流電圧値は
低下するので、指令電流値に補正を加えてもなんら問題
はない。

【０１７４】また、補正値を加えた後、負荷７が軽負荷
となり、第１の電圧レベルより検出電圧値が大幅に小さ
くなったときに、加えた補正値を減じて、制御系の補正
状態をなくしても、なんら問題はない。

【０１７５】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１７６】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０１７７】実施の形態１３． 実施の形態１３は、実施の形態９におけるＰＷＭ制御器
１１がＰＩ制御部を備えている場合に、ゲインを変化さ
せる具体的な方法を示すものである。

【０１７８】保護回路１７の構成は、実施の形態９の図
１７と同じであり、図２４は、ＰＷＭ制御器１１のＰＩ
制御部を示す制御ブロック図である。図において、直流
電圧を制御するための電圧のＰＩ制御と入力電流を制御
するためにＰＩ制御の２つの制御ブロックからなる。

【０１７９】まず、ＰＩ制御を用いた場合の力率改善回
路の制御について説明する。図１５における直流電圧検
出器９にて検出された直流電圧値と入力電流検出器８に
て検出された入力電流値、および、位相検出器１０で検
出された位相と同位相のｓｉｎカーブが図２４に使用さ
れる。

【０１８０】図２４における電圧のＰＩ制御であるが、
まず、ＰＷＭ制御器１１に格納されている目標とする直
流電圧指令値と直流電圧検出値との差分が算出され、算
出した差分を電圧の比例ゲインＫv1と乗算した値が比例
項となる。また算出された差分を電圧の積分ゲイン値Ｋ
v2と乗算し、その値と前回までの乗算値の加算値とを加
算した値が積分項となる。この比例項と積分項を加算し
た値がＰＩ制御の制御出力値であり、以上のような制御
出力値によって制御することがＰＩ制御であることは、
一般的に知られてる。

【０１８１】ここで、電圧のＰＩ制御での出力値は、掛
け算器にて、ｓｉｎθと掛け算される。この掛け算器の
出力結果が、目標とする電流の指令値となる。このｓｉ
ｎカーブは、交流電源１の電圧位相を検出する位相検出
器１０によって、電圧位相と同位相のｓｉｎカーブとな
る。

【０１８２】この掛け算器にて出力される電流指令値と
入力電流検出器８にて検出された入力電流検出値とが電
流のＰＩ制御で使用される。電流のＰＩ制御も電圧のＰ
Ｉ制御と同様に、電流指令値と電流検出値との差分から
図２４に示すとおり、比例成分と積分成分が算出され、
それらの和から、スイッチ素子５をＰＷＭ制御するＰＷ
Ｍ出力値を得る。このＰＷＭ出力値は、図１７における
ドライバー１２に入力され、スイッチ素子５を動作させ
る。

【０１８３】ここでの動作は、図１８のフローチャート
と同様であり、ＰＷＭ制御器１１の制御ゲインを低下さ
せる（Ｓ６３）方法であるが、前述のとおり、制御ゲイ
ンを５％程度低下させる。ここで、図２４に示した制御
ゲイン値は、Ｋv1、Ｋv2、Ｋi1、Ｋi2と４個あり、少な
くとも１つ以上のゲイン値を低下させる。

【０１８４】すなわち、低下させることが可能な制御ゲ
イン値が２個以上ある場合、どちらか一方または両方と
も低下させるものである。

【０１８５】また、低下させる制御ゲインは、図２４に
示すとおり電圧のＰＩ制御と電流のＰＩ制御のゲイン値
があるが、どちらか一方または両方の制御ゲイン値を低
下させてもよい。

【０１８６】また、ＰゲインおよびＩゲインの少なくと
も一方を低下させてもよいが、Ｐゲインのほうが即効性
が高いので、Ｐゲインを下げるほうが、ゲイン低下の効
果が現れるのが早い。

【０１８７】さらに、本実施の形態１３では、実施の形
態９に適用して説明したが、制御ゲイン調整器を含む実
施の形態ならば、どの実施の形態に適用しても、同様な
効果があることはいうまでもない。

【０１８８】以上のように、制御ゲインを調節すること
によって、目標とする電圧値に応じた制御ゲインへ変更
可能となり、直流電圧のリップルが低減できるので直流
電圧検出器９にて検出される直流電圧も第１の電圧レベ
ルを超えなくなり、また、保護手段１７にてスイッチ素
子５の動作を停止させなくなるので、発明の実施の形態
８で説明した技術よりも、制御系が安定し、より安定し
た直流電圧を負荷７へ供給可能となる。

【０１８９】さらに、保護手段１７によるスイッチ素子
５の動作禁止がなくなるので、保護手段１７の動作によ
って、歪んでしまった入力電流をより正弦波状に近づけ
ることが可能となり、よりいっそうの力率改善に寄与す
る。

【０１９０】また、制御ゲインを低下させた後、負荷７
が軽負荷となり、その結果、第１の電圧レベルより検出
電圧値が大幅に小さくなったときに、制御ゲインを上昇
させて、制御系の応答性を早めても、なんら問題はな
い。

【０１９１】さらに、接続されている負荷量に応じて第
１の電圧レベルを変化させても、なんら問題はない。

【０１９２】さらに、図２４に示すＰＩ制御にて構成さ
れるＰＷＭ制御器１１に、補正値を加える場合の制御ブ
ロック図を図２５に示す。図２５には、電圧の指令値に
補正を加える構成をとっているが、電流の指令値に補正
値を加えるような構成にしても同様な効果があることは
いうまでもない。

【０１９３】実施の形態１４．図２６、図２７はこの発
明の実施形態１４を示すＰＷＭ制御装置の電源回路およ
びその保護回路のブロック図である。図において、実施
の形態８の図１５と同一または相当部分には同じ符号を
付し、説明を省略する。図における負荷量調節器６５
は、第１の電圧レベルを超えた場合に、ＰＷＭ制御装置
が接続している負荷へ負荷量を増加するような信号を出
力するものである。

【０１９４】次にＰＷＭ制御装置の直流電圧と、ＰＷＭ
制御装置に使用されている平滑コンデンサ４への充電、
放電の様子について説明する。ＰＷＭ制御装置に接続さ
れている負荷７は、ＰＷＭ制御装置が動作していれば、
必要とする電力を平滑コンデンサ４から供給されること
になる。それは、ＰＷＭ制御装置が昇圧動作をしている
ので、交流電源１から平滑コンデンサ４へ充電できない
ためである。

【０１９５】従来の技術でも述べたように、昇圧する直
流電圧、言い換えれば、平滑コンデンサ４への充電は、
リアクトル３に貯えられたエネルギーによって行われる
のである。そのため、平滑コンデンサ４へ貯えられる電
力と負荷７にて消費される電力とが平衡状態になる直流
電圧で、ＰＷＭ制御装置は安定することになる。

【０１９６】ＰＷＭ制御装置の直流電圧の制御は、リア
クトル３に貯えられるエネルギー量を制御することによ
って、直流電圧を任意の値に制御している。ここで、Ｐ
ＷＭ制御装置の負荷７の負荷量が急激に減少した場合、
エネルギー量が制御系の応答についてこず、平滑コンデ
ンサ４の充放電の電力は、不平衡状態となる。そのた
め、直流電圧が任意の値に制御しきれずに高電圧となっ
てしまうが、時間経過ともに、エネルギー量が平衡状態
となって、ＰＷＭ制御装置は安定状態になる。

【０１９７】しかしながら、高電圧になる際に、スイッ
チ素子５もしくは平滑コンデンサ４の耐圧以上のレベル
にまで直流電圧が上昇する場合、ＰＷＭ制御装置を保護
する必要がある。この場合、リアクトル３から平滑コン
デンサ４へのエネルギー供給を停止することは、回路構
成を変更しない限り不可能であるため、スイッチ素子５
の動作を停止して、リアクトル３へのエネルギーの供給
を停止して、ＰＷＭ制御装置からエネルギーを放出して
しまうか、または、スイッチ素子５の動作は停止せず、
平滑コンデンサ４のエネルギーを必要以上に放出してし
まうかのいずれかの方法にて過電圧から回避しなければ
ならない。

【０１９８】スイッチ素子５の動作停止を限りなく少な
くして、過電圧から回避する方法は、前述までの実施の
形態にて述べたとおりで実現可能である。本実施の形態
では、平滑コンデンサ４から必要以上にエネルギーを放
出し、平滑コンデンサ４の両端電圧を放電することによ
って直流電圧を低下させる方法について述べる。

【０１９９】図２６の動作を説明する。直流電圧検出器
９にて検出された直流電圧値と電圧レベル設定器６１に
て設定された第１の電圧レベルとを比較器１４にて比較
する。第１の電圧レベルより検出された直流電圧値のほ
うが高い場合、負荷量調節器６５にて負荷７へ負荷量を
増加するように出力する。

【０２００】平滑コンデンサ４からエネルギーを放出す
るには、負荷７にて消費する以外に方法はない。そこ
で、直流電圧値が、目標とする値よりも高い場合、負荷
量を増加することによって、平滑コンデンサ４に貯えら
れている電荷を放出して、直流電圧を放電して、直流電
圧値を低下させ、ＰＷＭ制御装置を保護するものであ
る。

【０２０１】また、第１の電圧レベルを超えた後、負荷
７の負荷量を増加して過電圧から回路を保護しようとす
るが、負荷量を増加させても直流電圧が低下しない場
合、直流電圧は、スイッチ素子５の動作が停止していな
いため、リアクトル３へエネルギーは供給され続けてい
るので、いずれ第２の電圧レベルを超える。

【０２０２】第２の電圧レベルを超えた場合、比較器１
４から信号が出力されて、動作遮断器５１の信号にて、
ドライバー１２はスイッチ素子５を停止させる。ＰＷＭ
制御器１１からスイッチ素子５の動作信号が停止した
後、遮断解除器１６から動作遮断を解除する信号が出力
される。

【０２０３】この一連の動作は、実施の形態９の図１８
のフローチャートのＳ１４〜Ｓ１６の動作と同一であ
る。

【０２０４】また、負荷７の負荷量を増加して、平滑コ
ンデンサ４から放電する現実的な方法であるが、負荷７
として、例えば、モータ負荷を駆動するインバータな
ど、電子的に負荷量を制御可能な負荷であれば、実現可
能である。

【０２０５】図２７は、負荷７としてモータ負荷２３を
伴ったインバータ２５が接続されている場合のブロック
図である。インバータ２５のインバータ制御器２１は、
負荷量調節器６５の出力信号を受け、インバータ２５に
接続されているモータ負荷２３を増加させるように動作
する。

【０２０６】インバータ制御器２１での負荷量の増加方
法であるが、例えば、モータ負荷２３として３相のＤＣ
ブラシレスモータが接続されている場合、インバータ制
御器２１はモータ負荷２３を動作させるためにモータ負
荷２３の巻線に印加する３相分の電圧と周波数を制御し
ている。さらに、モータ負荷２３へ印加させる電圧は３
相分あり、各相毎の通電位相をもインバータは制御して
いる。

【０２０７】この切り換える通電位相の角度をインバー
タ制御器２１は制御しているが、この通電位相角を遅ら
せることによって、モータ負荷２３は、負荷量が増加す
る。これは、通電位相角を遅らせると、モータの効率が
低下するためで、モータ負荷２３の負荷が一定であれ
ば、一定の電力を出力するので、効率が低下すると、モ
ータ負荷２３の入力電力が増加する。言い換えれば、イ
ンバータ２５の出力電力が増加するのである。

【０２０８】インバータ２５の出力電力が増加するの
で、ＰＷＭ制御装置の負荷量が増加したことになり、負
荷量が増加したことによって、直流電圧が放電され、過
電圧からＰＷＭ制御装置を保護することが可能となる。

【０２０９】以上のようにして、第１の電圧レベルを検
出した直流電圧が超えた場合、ＰＷＭ制御装置に接続し
ている負荷の負荷量を増加させることによって、直流電
圧を放電し、ＰＷＭ制御装置の動作を停止することな
く、過電圧からＰＷＭ制御装置を保護することが可能と
なり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を提供することがで
きる。

【０２１０】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０２１１】また、直流電圧を放電した後、ＰＷＭ制御
装置に接続している負荷の負荷量を第１の電圧レベルに
達して負荷量を増加する以前の負荷量に戻しても、ＰＷ
Ｍ制御装置のエネルギー量は、出力量に応じた入力量に
制御可能となるので、負荷量を元の状態に戻しても問題
がないことはいうまでもない。

【０２１２】さらに、例えば、電子制御しているインバ
ータが負荷７の場合、負荷量調整器６５から負荷量増加
の信号がなくなった場合、インバータ制御器２１は、本
来制御するべき負荷状態へ自動復帰するので、ＰＷＭ制
御装置より復帰するための信号を送らなくてもよい。

【０２１３】さらに、本実施の形態に述べたインバータ
負荷の場合に、通電位相角を遅らせることによって負荷
量を増加させたが、モータ負荷の回転数を増加して負荷
量を増加させても放電しても同様な効果があることはい
うまでもない。

【０２１４】さらに、本実施の形態に述べたインバータ
負荷の場合に、通電位相角を遅らせることによって負荷
量を増加させたが、モータ負荷への印加電圧を増加して
負荷量を増加させて放電しても同様な効果があることは
いうまでもない。

【０２１５】実施の形態１５． 図２８は、この発明の実施形態１５を示すＰＷＭ制御装
置の電源回路およびその保護回路のブロック図である。
図において、実施の形態１４の図２７と同一または相当
部分には同じ符号を付し、説明を省略する。図におい
て、１５は比較器１４での結果によりスイッチ素子５の
動作を遮断させる動作遮断器であり、これは、実施の形
態８の図１５と同一のものである。

【０２１６】次に、図２８における動作を説明する。第
１の電圧レベルと検出された直流電圧値を比較するの
は、実施の形態１４と同一である。検出された直流電圧
値が第１の電圧レベルを超えた場合、負荷量調節器６５
は負荷として接続しているインバータ２５での負荷量を
増加させるように信号を出力する。それと同時に、動作
遮断器１５は、そのキャリア内のスイッチ素子５の動作
を遮断する。また、検出された直流電圧値が第２の電圧
レベルを超えた場合、スイッチ素子５を動作しないよう
停止させる。これらは、実施の形態８と同一の動作であ
る。

【０２１７】以上のように、スイッチ素子５の動作を遮
断しつつ、直流電圧を放電することによって、よりいっ
そう、直流電圧を低下させることが可能となる。その結
果、ＰＷＭ制御装置の動作を停止することなく、ＰＷＭ
制御装置を過電圧から保護でき、かつ、実施の形態８で
述べた方式よりも迅速に過電圧から回避可能となるの
で、よりいっそう信頼性の高いＰＷＭ制御装置を提供で
きる。

【０２１８】さらに、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０２１９】また、実施の形態９から１３で述べた保護
方法と実施の形態１４で述べた放電方法とを組み合わせ
て実施したとしても、本実施の形態１５と同様な効果が
あることはいうまでもない。

【０２２０】実施の形態１６． 本実施の形態は、実施の形態１における図１に示したリ
アクトル３を過電流が発生しにくい構成とし、電流レベ
ル設定器１３等の機能を変えたものである。図２９は、
この発明の実施の形態１６を示すＰＷＭ制御装置の保護
回路のブロック図、図３０は入力電圧と電流の波形図、
図３１はリアクトルの斜視図、図３２は図３１の組合わ
せを示す図、３３はリアクトルの枠状コア平面図であ
る。図２９において、実施の形態１の図１と同一または
相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。６６は
一定の電流レベルを設定する電流レベル設定器、６７は
ＰＷＭ制御をしている電源回路のスイッチ素子５を保護
する保護回路である。

【０２２１】図３１、３２において、７１は横枠コア、
７２は縦枠コア、７１ａは薄厚のコア材、７３はギャッ
プ、７４は巻線である。図に示すように、直方体の横枠
コア７１、縦枠コア７２を各々２ヶずつ組み合わせるこ
とによってリアクトルの枠状コア７５を形成し、横枠コ
ア７１、縦枠コア７２の４箇所の接続部分にギャップ７
２を設ける。この接続部は、例えば、一定の厚さの非磁
性体のシート（図示せず）を接続部に挿入してギャップ
７３を設け、接続部の固定は、コの字形状の固定板（図
示せず）で、横枠コア７１と縦枠コア７２の接続部を覆
つてかしめて固定する。

【０２２２】次に、動作について説明する。力率改善回
路においては、まず、スイッチ素子５をオフ・オフする
ことにより、リアクトル３に貯えられるエネルギーが変
化し、リアクトル３に貯えられているエネルギー量に応
じた電圧がリアクトル３の両端に発生し、交流電源１の
電圧とリアクトル３の両端電圧の加算値が平滑コンデン
サ４に充電される。そして、ＰＷＭ制御器１１は、入力
電流の正弦波の振幅値を変化させることによって、入力
電流を正弦波状にし、直流電圧を任意の値に制御するよ
うにスイッチ素子５をＰＷＭ制御する。

【０２２３】リアクトル３は、昇圧に寄与し、かつ、電
流を平滑する役目を持っており、電流容量が大きくなれ
ばなるほど、インダクタンス値の小さいものとなる。そ
して、インダクタンス値が小さくなると、リアクトル３
は、飽和しやすくなる。リアクトル３が飽和した場合、
リアクトル３として機能しなくなり、抵抗と同等な負荷
となってしまう。

【０２２４】このリアクトル３の飽和している時に、ス
イッチ素子５をオンすると、抵抗と化したリアクトル３
で、電源短絡している状態と同じなので、図３０（ａ）
に示す入力電圧に対し、図３０（ｂ）に示すような急峻
で大きな電流が回路上を流れる。そして、リアクトル３
が飽和状態から脱すると、通常動作と変わりない動作へ
戻る。

【０２２５】保護回路６７は、この過電流からスイッチ
素子５を保護するのであるが、実施の形態１の保護回路
１７の電流設定器１３では、第１、第２の電流レベルを
設定した。第２の電流レベルは、スイッチ素子５が破損
しない最大電流値を設定し、スイッチ素子５が破損する
ことから保護するものである。そして、第１の電流レベ
ルは、第２の電流レベルよりも低く、負荷の最大定格電
流値よりも多少大きい値を設定し、スイッチ素子５が破
損するレベルに達する前に、一時的に過大電流から回路
全体を保護するものであり、また、リアクトル３が飽和
状態となった場合に、スイッチ素子５がオンすることを
防ぎ、かつ、力率改善回路の動作を停止させないように
設定するものである。

【０２２６】前述のように、リアクトルが飽和して突発
的な過電流が力率改善回路に流れ、スイッチ素子５が破
損しない最大電流値（実施の形態１の第２の電流レベ
ル）を超えた場合、スイッチ素子５の動作が停止してし
まい、直流電圧が低下してしまう。そこで、本実施の形
態では、図３１に示すような構成としてリアクトル３の
飽和による突発的な過電流が発生しないようにし、過電
流を防ぐものである。従って、本実施の形態の保護回路
６７においては、電流レベル設定器６６は実施の形態１
の第１の電流レベルは設定せず、第２の電流レベルに相
当するスイッチ素子５が破損しない最大電流値を一定の
電流レベルとして設定した。

【０２２７】図３１に示したリアクトルの構成により、
設けられた各々のギャップ７３の全ギャップ量が大き
く、リアクトル３の直流重畳特性が向上し、突発的な過
電流を抑制するのであるが、リアクトル３の枠状コア７
５の接続部分は４箇所であるが、リアクトルの枠状コア
７５全ギャップ量は、ギャップ７３の１ヶあたりのギャ
ップ量とギャップ７３の個数との総量となり、ギャップ
７３の数が多いほど、１ヶあたりのギャップ量は小さく
てすむ。ギャップ量が小さいと、ギャップ量の誤差も小
さくなり、リアクトルの性能のばらつきを小さくでき
る。

【０２２８】しかし、従来例の図４８に示したようなＵ
字形のコア７６を２ヶ組み合わせるようなリアクトルで
は、ギャップ７３が２ヶ所のため、本実施の形態のリア
クトルに対し１ヶあたりのギャップ量は倍になり、ギャ
ップ量のばらつきが大きくなる。

【０２２９】なお、横枠コア７１、縦枠コア７２は、薄
厚のコア材７１ａを積み重ねて積層化して構成し、横枠
コア７１、縦枠コア７２は各々２ヶずつ組み合わせるこ
とによってリアクトルの枠状コア７５を構成している
が、積層した方向の組み合わせであり、図３１および図
３２では積層が見える面を接続面にしている。しかし、
１枚の薄厚のコア材の面を接続面となるような図３４に
示す構成でもよい。しかし、図３４に示すような組み合
わせの場合、磁気抵抗が大きくなるので図３１および図
３２に示すような組み合わせ方法が望ましい。

【０２３０】また、薄厚のコア材７１ａを積層化するこ
とによって、横枠コア７１、縦枠コア７２で発生する渦
電流を抑制する。この渦電流は薄厚のコア材７１ａの内
部で発生するため、コア材７１ａは薄ければ薄いほど渦
電流の発生量は少なくなる。そこで、０．２ｍｍの板厚
のコア材よりも薄い板厚のコア材であれば、渦電流の発
生は非常に少なくなり、渦電流によるリアクトルでの損
失が減少するので、リアクトルでの発熱が抑制できる。
発熱によるリアクトルの性能劣化が減少することによっ
て、突発的な過電流を防ぐことが可能となる。特に、力
率改善回路の用途の場合、高周波電流が流れるため、渦
電流が発生しやすく、薄厚コア材７１ａにて抑制する必
要がある。

【０２３１】さらに、力率改善回路用途のリアクトルの
横枠コア７１、縦枠コア７２では、高周波電流による渦
電流のため、低周波用途のものより損失が大きくなる傾
向があるので、できる限り損失を抑え発熱を抑制する必
要がある。そのため、透磁率の高いコア材７１ａを用
い、横枠コア７１、縦枠コア７２中での磁界を無視でき
るような磁気回路を構成する必要がある。

【０２３２】また、薄厚のコア材として、磁束通過にお
ける磁気抵抗が磁束の通過する方向によって変化するよ
うな方向性の性質をもつ磁性体を用いた場合、磁束の流
れる向きを考慮して図３２に示すように横枠コア７１、
縦枠コア７２を配置し、リアクトルを構成する。 薄厚
のコア材７１ａの方向性の向きを一方向に合わせて積層
し、横枠コア７１、縦枠コア７２の長辺方向へ流れやす
くなるように横枠コア７１、縦枠コア７２を構成する。
このように構成された横枠コア７１、縦枠コア７２を組
み合わせた場合、磁束の流れやすい方向は周回するよう
に配置される。

【０２３３】ここで、方向性を持たない性質のコア材を
薄厚のコア材７１ａとして使用しても問題がないことは
いうまでもない。

【０２３４】さらに図３３において、横枠コア７１、縦
枠コア７２は同一寸法ａのものを組み合わせており、そ
れらを組合わたリアクトルにおいて長辺に巻線７４を施
してある。横枠コア７１、縦枠コア７２の形状は、同一
寸法でなくとも問題がないことはいうまでもないが、締
め付け加工する上で、対辺となるコア２組は、同一寸法
となるのが望ましい。さらに、横枠コア７１、縦枠コア
７２を製造する上で、同一寸法となった方が大量生産し
やすい。

【０２３５】以上のように構成したリアクトルは、使用
する鉄心を有効に利用し、従来のものよりも小型で高性
能、低損失とすることができ、また、リアクトルの性能
ばらつきも小さくなり、より信頼度が高く、突発的な過
電流から保護することができる。そのため、一時的なス
イッチ素子５の動作遮断を行うための第１の電流レベル
を設定しなくとも、過電流によるＰＷＭ制御装置の運転
停止を回避でき、ＰＷＭ制御装置の信頼性も向上するこ
とができる。さらに、ギャップを巻線内部に挿入しない
構造のため、組立時のギャップのばらつきを目視確認で
き、ばらつきを少なくすることができる。

【０２３６】なお、本実施の形態では、ＰＷＭに流れる
電流検出する電流検出器と、一定の電流レベルに設定す
る電流レベル設定器と、この電流レベル設定器により設
定された一定の電流レベルと前記電流検出器により検出
された電流値とを比較する比較器と、前記検出された電
流値が前記一定の電流レベル以上のときに、前記ＰＷＭ
制御器の前記スイッチ素子の動作停止を持続する動作遮
断器とを備えたものを示したが、電流に代え電圧として
もよい。

【０２３７】実施の形態１７． 図３５は、本発明の実施の形態２を示すリアクトルの枠
状コア７５の上面図である。ここで、実施の形態１６の
図３３では横枠コア７１、縦枠コア７２の寸法が同一で
あるが、図３５では横枠コアの長さをａ、横枠コアの接
合面の直交方向の厚さをｂとしたときに、縦枠コアの長
さをａー２ｂとし、上方より見てリアクトルが正方形と
なるようにした。

【０２３８】図３５のように構成する場合は、図３３に
示されるものと同一性能を持つようにするには、縦枠コ
ア７２の寸法が小さくなった分、厚さを大きくする必要
がある。従って、図３３のように構成した場合は、薄型
のスリムな形状のリアクトルとなり、図３５のように構
成した場合、図３１のように構成されたリアクトルより
も立方体に近くなる。

【０２３９】どちらにしても、性能的には等価になる
が、容量的に図３５のように構成した方が小さくなる場
合がある。リアクトルの仕様によって変化するため、仕
様に応じた形状にすることで、より高性能なリアクトル
をさらに小型化でき安価なリアクトルにて突発的な過電
流を抑制することができる。

【０２４０】以上のように、リアクトルを小型化でき、
安価なリアクトルにて突発的な過電流を抑制することが
でき、一時的なスイッチ素子５の動作遮断を行うための
第１の電流レベルを設定しなくとも、過電流によるＰＷ
Ｍ制御装置の運転停止を回避でき、ＰＷＭ制御装置の信
頼性も向上することができる。

【０２４１】実施の形態１８． 本実施の形態では、巻線の巻き方に関するものであり、
図３６は実施の形態３を示すリアクトルの直列巻線を示
す上面図、図３７はリアクトルの並列巻線を示す上面
図、図３８はリアクトルの巻線方法を示す回路図であ
る。巻線は、例えば、枠状コア７５の対辺である縦枠コ
ア７２の各々に巻線を施す。これは、横枠コア７１、縦
枠コア７２を有効に利用するためで、隣り合った横枠コ
ア７１と縦枠コア７２で巻線７４を施すと巻線の重なり
部分において巻線を施せなくなるからである。

【０２４２】図３６は、縦枠コア７２に対し巻線を直列
に巻いた様子を示した図である。また、図３７は巻線を
並列に巻いたものである。ここで、巻線の巻き方が直列
か並列かというのは、縦枠コア７２に巻線７４を施すこ
とによってできるリアクトルを対辺に擁し、直列的にリ
アクトルを接続するか並列的に接続するかということで
ある。その様子を図３８に示す。

【０２４３】図３６のように直列に巻いた場合、コア１
ヶあたりの巻数が並列巻と比較して半分ですむため、巻
線７４を施した縦枠コア７２での発生磁束が並列巻と比
較して半分ですむ。枠状コア７５に発生する磁束は理論
上、巻数に比例するので、巻線７４を施されたコア１ヶ
あたりでは、並列巻よりも発生磁束は半分で済み、横枠
コア７１、縦枠コア７２での磁気飽和に対し余裕ができ
る。

【０２４４】次に、並列巻であるが、並列巻にすること
によって巻線に流れる電流量が半分になり、巻線の抵抗
分に依存する銅損を低減できる。ここで、巻線に流れる
電流量をＩ、巻線での抵抗分をＲとすると銅損Ｗは、Ｗ
＝Ｉ² Ｒで決定する。そのため、電流量が半分になるの
で、直列巻よりも並列巻での損失は理論上、１／４に低
減できる。

【０２４５】ここで、力率改善回路用途のリアクトルに
は、高周波電流が流れるため、巻線７４において、表皮
効果が発生し、巻線７４の表面にしか電流が流れなくな
る。そのため、例えば、巻線として丸線を用いた場合、
電流容量に合わせた太い電線を使用するのではなく、多
少細い電線を２重、３重にして巻くのが一般的である。
また、丸線ではなく、電線が平たい平角線と呼ばれる電
線を巻くこともある。

【０２４６】例えば、空気調和機に使用されている力率
改善回路用途の場合、リアクトルでの損失を極力小さく
する必要があり、かつ、低コストにて実現するため、丸
線にて並列巻にする。

【０２４７】以上のように、リアクトルの仕様に合わ
せ、巻線の巻き方を変更することによって、更に低損失
で高性能なリアクトルを得ることが可能となり、突発的
な過電流からＰＷＭ制御装置を保護することができる。

【０２４８】実施の形態１９． 図３９は、実施の形態４を示すリアクトルの枠状コアの
分解斜視図、リアクトルの枠状コアの上面図である。実
施の形態１６では横枠コア７１、縦枠コア７２の接続面
を垂直に接続していたが、図３９に示すように横枠コア
７１、縦枠コア７２の接続面を斜めに切断し、接続する
ものである。

【０２４９】このように、横枠コア７１、縦枠コア７２
の接続面を斜めに切断し、横枠コア７１、縦枠コア７２
を組み合わせることによって磁束を通過しやすくし、磁
気抵抗を低下させるものである。この場合、ギャップ７
３は図４０に示すように、横枠コア７１、縦枠コア７２
間の接続面に入るのでギャップ７３も斜めになる。

【０２５０】本実施の形態に、実施の形態１７に示した
ようなリアクトルの枠状コア７５を上方よりみて正方形
とするものや、横枠コア７１、縦枠コア７２のを同一寸
法とする技術を適用してもなんら問題はなく、同様の効
果があることはいうまでもない。

【０２５１】また、本実施の形態に、実施の形態１８に
示すような巻線７４の直列巻や並列巻を適用してもなん
ら問題はなく、同様の効果があることはいうまでもな
い。

【０２５２】以上のようにリアクトルの横枠コア７１、
縦枠コア７２を斜めに切断し、それらを組み合わせるこ
とにより磁気抵抗が低減でき、さらに低損失なリアクト
ルを得ることができ、ＰＷＭ制御装置の変換効率が高く
なり、同一負荷量であれば、入力電流を低減できる。そ
のため、リアクトルの飽和による突発的な過電流が起こ
りにくくなり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を保護する
ことができる。

【０２５３】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【０２５４】ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて動
作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の保
護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検
出する電流検出器を備え、一定の電流レベルを設定し、
前記設定された一定の電流レベルと前記電流検出器によ
り検出された電流値とを比較し、前記検出された電流値
が前記一定の電流レベル以上のときに、前記ＰＷＭ制御
器のキャリアの１周期内で前記スイッチ素子の動作を停
止させ、前記キャリアの各周期を開始するとき毎に、前
記動作遮断状態を解除するので、力率改善回路の動作を
停止することなく、過電流から力率改善回路を保護する
ことができ、信頼性の高い力率改善回路を提供すること
ができる。

【０２５５】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとを設定設し、前記設定された前記第
１、第２の電流レベルと前記電流検出器により検出され
た電流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第１
の電流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のとき
に、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開
始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除するととも
に、前記検出された電流値が前記第２の入力電流レベル
以上のときに、前記動作遮断状態の解除を禁止するの
で、通常は力率改善回路の動作を停止することなく、過
電流から力率改善回路を保護することができ、さらに、
大きな過電流が発生しても力率改善回路を保護すること
ができ、信頼性の高い力率改善回路を提供することがで
きる。

【０２５６】さらに、一定の電流レベル以上のときに、
スイッチ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじ
め定めた期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制
御器の制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の
動作遮断状態の回数を減らすので、制御系がより安定
し、より安定した直流電圧を負荷へ供給することができ
る。さらに保護回路の動作によって、歪んでしまった入
力電流を、より正弦波状に近づけることができ、力率を
より一層改善することができる。

【０２５７】また、第１の電流レベル以上で、前記第２
の電流レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止
させる遮断信号が、あらかじめ定めた期間、連続して出
力されたるときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げる
ことで、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減ら
すので、制御系がより安定し、より安定した直流電圧を
負荷へ供給することができる。さらに保護回路の動作に
よって、歪んでしまった入力電流を、より正弦波状に近
づけることができ、力率をより一層改善することができ
る。

【０２５８】

【０２５９】また、ＰＷＭ制回器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御。
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとに設定し、前記設定された前記第１、
第２の電流レベルと前記電流検出器により検出された電
流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第１の電
流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のときに、
ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げ、前記検出された電流
値が前記第２の電流レベル以上のときに、スイッチ素子
の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が
出力されていない場合に、前記動作遮断状態を解除する
ので、制御系が安定して、安定した直流電圧を負荷へ供
給することができる。さらに、力率改善回路の動作を停
止することなく、過電流から力率改善回路を保護するこ
とができ、信頼性の高い力率改善回路を提供することが
できる。

【０２６０】

【０２６１】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルとを設定し、前記設定された第１、第２
の電流レベルと前記電流検出器により検出された電流値
とを比較し、前記ＰＷＭ制御装置の電源電圧の正弦波の
ピ−ク近傍のあらかじめ定められた期間において、前記
検出された電流値が前記第１の電流レベル以上で、前記
第２の電流レベル未満のときにＰＷＭ制御器の制御ゲイ
ンを下げ、前記検出された電流値が前記第２の入力電流
レベル以上のときに、スイッチ素子の動作を停止させ、
ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力されていない場合
に、前記動作遮断状態を解除するので、負荷量及び流れ
る瞬時電流値に応じた制御ゲインを設定でき、それによ
って、制御系を安定にし、力率を更に向上させることが
できる。さらに、ピーク電流を抑え、力率改善回路の動
作を停止することなく過電流を防ぐことができ、信頼性
の高い力率改善回路を提供することができる。

【０２６２】さらにまた、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子
をＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ
制御のＰゲインまたはＩゲインの少なくとも一方を低下
させるので、制御系の処理負荷が低減され、Ｓ／Ｗが小
さくなり、よりコストを低減することができる。

【０２６３】また、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電圧
ＰＩ制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低
下は電圧ＰＩ制御ゲインまたは電流ＰＩ制御ゲインの少
なくとも一方を低下させるので、制御系の処理負荷が低
減され、Ｓ／Ｗが小さくなり、よりコストを低減するこ
とができる。

【０２６４】

【０２６５】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流れる電
流を検出する電流検出器を備え、第１の電流レベルと第
２の電流レベルを設定し、前記設定された第１の電流レ
ベルと第２の電流レベルと前記電流検出器により検出さ
れた電流値とを比較し、前記検出された電流値が前記第
１の電流レベル以上で、前記第２の電流レベル未満のと
きに、前記ＰＷＭ制御器の指令電流値または指令電圧値
を下げるように補正値を加え、前記検出された電流値が
前記第２の入力電流レベル以上のときに、スイッチ素子
の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が
出力されていない場合に、動作遮断状態を解除するの
で、通常は力率改善回路の動作を停止することなく、過
電流から力率改善回路を保護することができ、さらに、
大きな過電流が発生しても力率改善回路を保護すること
ができ、信頼性の高い力率改善回路を提供することがで
きる。

【０２６６】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から
出力される電圧を検出する電圧検出器を備え、一定の電
圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧レベルと
前記電圧検出器により検出された電圧値とを比較し、前
記検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のとき
に、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開
始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除するので、力
率改善回路の動作を停止することなく、過電圧から力率
改善回路を保護することが可能となり、信頼性の高い力
率改善回路を提供することが可能となる。また、必要最
低限の直流電圧値での動作になるので、モータを駆動す
るインバータが負荷の場合、モータを高効率運転でき、
かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作させることがで
きる。

【０２６７】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記キャリアの各周期を開
始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除するととも
に、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以上
のときに、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベ
ル以上のときに、前記動作遮断状態の解除を禁止するの
で、通常は力率改善回路の動作を停止することなく、過
電圧から力率改善回路を保護することができ、さらに大
きな過電流が発生しても力率改善回路を保護することが
でき、信頼性の高い力率改善回路を提供することが可能
となる。また、必要最低限の直流電圧値での動作になる
ので、モータを駆動するインバータが負荷の場合、モー
タを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率に
て動作させることができる。

【０２６８】

【０２６９】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げ、前記検出された
電圧値が前記第２の電圧レベル以上のときに、前記スイ
ッチ素子の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動
作信号が出力されていない場合に、動作遮断状態を解除
するので、出力する直流電圧が安定して電圧リップルが
低下して、制御系が安定するので、力率改善回路の動作
を停止することなく、過電圧から力率改善回路を保護す
ることが可能となり、信頼性の高い力率改善回路を提供
することができる。

【０２７０】

【０２７１】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置に流
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルを設定し、前記設定された第１、
第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出された電
圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１の電
圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のときに、
前記ＰＷＭ制御器の指令電流値または指令電圧値を下げ
るように補正値を加え、前記検出された電圧値が前記第
２の電圧レベル以上のときに前記スイッチ素子の動作を
停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力され
ていない場合に、動作遮断状態を解除するので、通常は
力率改善回路の動作を停止することなく、過電圧から力
率改善回路を保護することができ、さらに、大きな過電
圧が発生しても力率改善回路を保護することができ、信
頼性の高い力率改善回路を提供することができる。ま
た、必要最低限の直流電圧値での動作になるので、モー
タを駆動するインバータが負荷の場合、モータを高効率
運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作させ
ることができる。

【０２７２】また、一定の電圧レベル以上のときに、ス
イッチ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじめ
定められた期間、連続して出力されたときに、ＰＷＭ制
御器の制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の
動作遮断状態の回数を減らすので、目標とする電圧値に
応じた制御ゲインへ変更可能となり、直流電圧のリップ
ルが低下し、制御系がより安定するため、より安定した
直流電圧が供給可能となる。それにより、歪んでしまっ
た入力電流をより正弦波状に近づけることが可能とな
り、力率をより改善することができる。また、必要最低
限の直流電圧値での動作になるので、モータを駆動する
インバータが負荷の場合、モータを高効率運転でき、か
つ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作させることができ
る。

【０２７３】さらに、第１の電圧レベル以上で第２の電
圧レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させ
る遮断信号が、あらかじめ定められた期間、連続して出
力されたときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げるこ
とで、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らす
ので、目標とする電圧値に応じた制御ゲインへ変更可能
となり、直流電圧のリップルが低下し、制御系がより安
定するため、より安定した直流電圧が供給可能となる。
それにより、歪んでしまった入力電流をより正弦波状に
近づけることが可能となり、力率をより改善することが
できる。また、必要最低限の直流電圧値での動作になる
ので、モータを駆動するインバータが負荷の場合、モー
タを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率に
て動作させることができる。

【０２７４】また、一定の電圧レベル以上のときに、ス
イッチ素子の動作を停止させる遮断信号もしくは制御ゲ
インを下げる制御ゲイン調節信号が、あらかじめ定めら
れた期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制御器
の制御ゲインを下げることで、ＰＷＭ制御器の指令電流
値もしくは指令電圧値を下げるように補正値を加え、前
記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすので、直
流電圧のリップルが低下し、制御系がより安定するた
め、より安定した直流電圧を供給可能となる。それによ
り、スイッチ素子５の動作禁止の回数が減り、歪んでし
まった入力電流をより正弦波状に近づけることが可能と
なり、力率をより改善することができる。また、必要最
低限の直流電圧値での動作になるので、モータを駆動す
るインバータが負荷の場合、モータを高効率運転でき、
かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作させることがで
きる。

【０２７５】また、第１の電圧レベル以上で、第２の電
圧レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させ
る遮断信号もしくは制御ゲインを下げる制御ゲイン調節
信号が、あらかじめ定められた期間、連続して出力され
たるときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げること
で、前記ＰＷＭ制御器の指令電流値もしくは指令電圧値
を下げるように補正値を加え、前記スイッチ素子の動作
遮断状態の回数を減らすので、直流電圧のリップルが低
下し、制御系がより安定するため、より安定した直流電
圧を供給可能となる。それにより、スイッチ素子５の動
作禁止の回数が減り、歪んでしまった入力電流をより正
弦波状に近づけることが可能となり、力率をより改善す
ることができる。また、必要最低限の直流電圧値での動
作になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０２７６】さらに、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子をＰ
Ｉ制御にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ制御
のＰゲインまたはＩゲインの少なくとも一方を低下させ
るので、目標とする電圧値に応じた制御ゲインへ変更可
能となり、また、Ｓ／Ｗでの処理負荷が低減されるの
で、よりコストを低減することができる。

【０２７７】さらに、ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電
圧ＰＩ制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの
低下は前記電圧ＰＩ制御ゲインまたは前記電流ＰＩ制御
ゲインの少なくとも一方を低下させるので、目標とする
電圧値に応じた制御ゲインへ変更可能となり、また、Ｓ
／Ｗでの処理負荷が軽減されるので、よりコストを低減
することができる。

【０２７８】また、比較した結果に基づいて、ＰＷＭ制
御装置に接続された負荷を増加するように負荷へ信号を
出力するので、スイッチ素子の動作を遮断しつつ、直流
電圧を放電することによって、よりいっそう、直流電圧
を低下させることが可能となり、よりいっそう信頼性の
高いＰＷＭ制御装置を提供できる。また、必要最低限の
直流電圧値での動作になるので、モータを駆動するイン
バータが負荷の場合、モータを高効率運転でき、かつ、
ＰＷＭ制御装置も高効率にて動作させることができる。

【０２７９】さらにまた、ＰＷＭ制御器からの動作信号
に基づいて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ
制御装置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から
出力される電圧を検出する電圧検出器を備え、一定の電
圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧レベルと
前記電圧検出器により検出された電圧とを比較し、前記
検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のとき
に、前記ＰＷＭ制御装置に接続された負荷を増加するよ
うに負荷へ信号を出力するので、ＰＷＭ制御装置の動作
を停止することなく、過電圧からＰＷＭ制御装置を保護
することが可能となり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を
提供することができる。また、必要最低限の直流電圧値
での動作になるので、モータを駆動するインバータが負
荷の場合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御
装置も高効率にて動作させることができる。

【０２８０】また、ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づ
いて動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装
置の保護回路において、前記ＰＷＭ制御装置から出力さ
れる電圧を検出する電圧検出器を備え、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルとを設定し、前記設定された第
１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器により検出され
た電圧値とを比較し、前記検出された電圧値が前記第１
の電圧レベル以上で、前記第２の電圧レベル未満のとき
に、前記ＰＷＭ制御装置に接続された負荷を増加するよ
うに負荷へ信号を出力し、前記検出された電圧値が第２
の電圧レベル以上のときに、前記スイッチ素子の動作を
停止させ、前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力され
ていない場合に、前記動作遮断状態を解除するので、通
常は力率改善回路の動作を停止することなく、過電圧か
ら力率改善回路を保護することができ、さらに、大きな
過電圧が発生しても力率改善回路を保護することがで
き、信頼性の高い力率改善回路を提供することができ
る。 また、必要最低限の直流電圧値での動作になるの
で、モータを駆動するインバータが負荷の場合、モータ
を高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて
動作させることができる。

【０２８１】さらに、負荷としてモータ駆動用のインバ
ータと前記インバータを制御するインバータ制御器を備
えたＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加を指
示する信号に基づいて、前記インバータが前記モータに
出力する通電位相角を遅らせるようにするので、直流電
圧を放電するので、ＰＷＭ制御装置の動作を停止するこ
となく、過電圧からＰＷＭ制御装置を保護することが可
能となり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を提供すること
ができる。また、必要最低限の直流電圧値での動作にな
るので、モータを駆動するインバータが負荷の場合、モ
ータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率
にて動作させることができる。

【０２８２】また、負荷としてモータ駆動用のインバー
タと前記インバータを制御するインバータ制御器を備え
たＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加を指示
する信号に基づいて、前記インバータが前記モータに出
力する回転数を増加させるようにするので、直流電圧を
放電するので、ＰＷＭ制御装置の動作を停止することな
く、過電圧からＰＷＭ制御装置を保護することが可能と
なり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を提供することがで
きる。また、必要最低限の直流電圧値での動作になるの
で、モータを駆動するインバータが負荷の場合、モータ
を高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も高効率にて
動作させることができる。

【０２８３】さらにまた、負荷としてモータ駆動用のイ
ンバータと前記インバータを制御するインバータ制御器
を備えたＰＷＭ制御装置保護回路において、負荷の増加
を指示する信号に基づいて、前記インバータが前記モー
タに出力する印加電圧を増加させるようにするので、直
流電圧を放電するので、ＰＷＭ制御装置の動作を停止す
ることなく、過電圧からＰＷＭ制御装置を保護すること
が可能となり、信頼性の高いＰＷＭ制御装置を提供する
ことができる。また、必要最低限の直流電圧値での動作
になるので、モータを駆動するインバータが負荷の場
合、モータを高効率運転でき、かつ、ＰＷＭ制御装置も
高効率にて動作させることができる。

【０２８４】

【０２８５】

【０２８６】

【０２８７】

【０２８８】

【０２８９】

【０２９０】

【０２９１】

【０２９２】

【０２９３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すＰＷＭ制御装
置の電源回路及びその保護回路のブロック図である。

【図２】 スイッチ素子が動作していない場合の動作入
力電流波形図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の入力電流波形図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態１の動作を示すフロー
チャートである。

【図５】 この発明の実施の形態１での過電流保護動作
について示したロジック波形図である。

【図６】 この発明の実施の形態２を示すＰＷＭ制御装
置の保護回路のブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態２の動作を示すフロー
チャートである。

【図８】 この発明の実施の形態３におけるＰＷＭ制御
装置のＰＩ制御を示す制御ブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態４を示すＰＷＭ制御装
置の保護回路のブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】 この発明の実施の形態５の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１２】 この発明の実施の形態６を示すＰＷＭ制御
装置の保護回路のブロック図である。

【図１３】 この発明の実施の形態６の動作を示す制御
ブロック図である。

【図１４】 この発明の実施の形態７を示すＰＷＭ制御
装置の保護回路のブロック図である。

【図１５】 この発明の実施の形態８を示すＰＷＭ制御
装置の電源回路とその保護回路ブロック図である。

【図１６】 この発明の実施の形態８の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１７】 この発明の実施の形態９を示すＰＷＭ制御
装置の保護回路ブロック図である。

【図１８】 この発明の実施の形態９の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１９】 この発明の実施の形態１０を示すＰＷＭ制
御装置の保護回路ブロック図である。

【図２０】 この発明の実施の形態１０の動作を示すフ
ローチャートである。

【図２１】 この発明の実施の形態１１を示すＰＷＭ制
御装置の保護回路ブロック図である。

【図２２】 この発明の実施の形態１１の動作を示すフ
ローチャートである。

【図２３】 この発明の実施の形態１２を示すＰＷＭ制
御装置の保護回路ブロック図である。

【図２４】 この発明の実施の形態１３におけるＰＷＭ
制御装置のＰＩ制御を示す制御ブロック図である。

【図２５】 この発明の実施の形態１３におけるＰＷＭ
制御装置のＰＩ制御部への補正方法を示す制御ブロック
図である。

【図２６】 この発明の実施の形態１４を示すＰＷＭ制
御装置の電源回路とその保護回路ブロック図である。

【図２７】 この発明の実施の形態１４のインバータ負
荷を適用した場合のＰＷＭ制御装置の電源回路とその保
護回路ブロック図である。

【図２８】 この発明の実施の形態１５を示すＰＷＭ制
御装置の電源回路とその保護回路ブロック図である。

【図２９】 この発明の実施の形態１６を示すＰＷＭ制
御装置の電源回路とその保護回路ブロック図である。

【図３０】 入力電圧波形と突発的な過電流が発生して
いる場合の入力電流波形図である。

【図３１】 この発明の実施の形態１６を示すリアクト
ルの斜視図である。

【図３２】 この発明の実施の形態１６を示すリアクト
ルの組み合わせを示す斜視図である。

【図３３】 この発明の実施の形態１６を示すリアクト
ルの枠状コアの上面図である。

【図３４】 この発明の実施の形態１６を示すリアクト
ルの組み合わせを示す斜視図である。

【図３５】 この発明の実施の形態１７を示すリアクト
ルの枠状コアの上面図である。

【図３６】 この発明の実施の形態１８を示すリアクト
ルの直列巻を示す上面図である。

【図３７】 この発明の実施の形態１８を示すリアクト
ルの並列巻を示す上面図である。

【図３８】 この発明の実施の形態１８を示すリアクト
ルの巻線方法を示す回路図である。

【図３９】 この発明の実施の形態１９を示すリアクト
ルの組み合わせを示す斜視図である。

【図４０】 この発明の実施の形態１９を示すリアクト
ルの枠状コアの上面図である。

【図４１】 従来技術を示す回路ブロック図である。

【図４２】 従来技術に追加する過電流保護回路図であ
る。

【図４３】 従来技術を示す回路構成図である。

【図４４】 従来技術の回路構成に追加する制御ブロッ
ク図である。

【図４５】 従来技術における回路構成のスイッチ素子
が動作していない場合の動作入力電圧波形図である。

【図４６】 従来技術の入力電流波形図である。

【図４７】 従来のギャップ付きのコアを持つリアクト
ルの正面図である。

【図４８】 従来の他のギャップ付きのコアを持つリア
クトルの斜視図である。

【符号の説明】

１ 交流電源、５ スイッチ素子、８ 電流検出器、９
直流電圧検出器、１１ ＰＷＭ制御器、１３、６６
電流レベル設定器、１４ 比較器、１５、５１動作遮断
器、１６ 遮断解除器、１７、６９ 保護回路、１８、
６３ 制御ゲイン調整器、１９、６２、６４ 補正器、
２１ インバータ制御器、６１ 電圧レベル設定器、６
５ 負荷量調整器、７１ 横枠コア、７１ａ 薄厚のコ
ア材、７２ 縦枠コア、７３ ギャップ、７４ 巻線、
７５ 枠状コア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/217 Ｈ０２Ｍ 7/217 7/48 7/48 Ｆ Ｍ Ｈ０２Ｐ 3/18 Ｈ０２Ｐ 3/18 Ａ 7/63 ３０２ 7/63 ３０２Ｓ (72)発明者 坂廼辺 和憲 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 本木 崇浩 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 望月 昌二 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−245503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−104426（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−230759（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−205539（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−233530（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−195355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73405（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−316720（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284168（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111322（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−153614（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326289（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−162327（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−31100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/155 H01F 37/00 H02H 7/12 H02M 7/217 H02M 7/48 H02P 3/18 H02P 7/63

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて
   動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の
   保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検出する電流検出器
   を備え、 一定の電流レベルを設定し、前記設定された一定の電流
   レベルと前記電流検出器により検出された電流値とを比
   較し、 前記検出された電流値が前記一定の電流レベル以上のと
   きに、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記ス
   イッチ素子の動作を停止させ、 前記キャリアの各周期
   を開始するとき毎に、前記動作遮断状態を解除すること
   を特徴とするＰＷＭ制御装置の保護回路。
2. 【請求項２】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて
   動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の
   保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検出する電流検出器
   を備え、 第１の電流レベルと第２の電流レベルとを設定し、前記
   設定された前記第１、第２の電流レベルと前記電流検出
   器により検出された電流値とを比較し、 前記検出された電流値が前記第１の電流レベル以上で、
   前記第２の電流レベル未満のときに、前記ＰＷＭ制御器
   のキャリアの１周期内で前記スイッチ素子の動作を停止
   させ、 前記キャリアの各周期を開始するとき毎に、前記動作遮
   断状態を解除するとともに、 前記検出された電流値が前記第２の入力電流レベル以上
   のときに、前記動作遮断状態の解除を禁止することを特
   徴とするＰＷＭ制御装置の保護回路。
3. 【請求項３】 一定の電流レベル以上のときに、スイッ
   チ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじめ定め
   た期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制御器の
   制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の動作遮
   断状態の回数を減らすことを特徴とする請求項１または
   請求項２記載のＰＷＭ制御装置の保護回路。
4. 【請求項４】 第１の電流レベル以上で、前記第２の電
   流レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させ
   る遮断信号が、あらかじめ定めた期間、連続して出力さ
   れたるときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げること
   で、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載のＰＷＭ制
   御装置の保護回路。
5. 【請求項５】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて
   動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の
   保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検出する電流検出器
   を備え、 第１の電流レベルと第２の電流レベルとに設定し、前記
   設定された前記第１、第２の電流レベルと前記電流検出
   器により検出された電流値とを比較し、 前記検出された電流値が前記第１の電流レベル以上で、
   前記第２の電流レベル未満のときに、ＰＷＭ制御器の制
   御ゲインを下げ、 前記検出された電流値が前記第２の電流レベル以上のと
   きに、スイッチ素子の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制御
   器からの動作信号が出力されていない場合に、前記動作
   遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装置の
   保護回路。
6. 【請求項６】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて
   動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の
   保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検出する電流検出器
   を備え、 第１の電流レベルと第２の電流レベルとを設定し、前記
   設定された第１、第２の電流レベルと前記電流検出器に
   より検出された電流値とを比較し、 前記ＰＷＭ制御装置の電源電圧の正弦波のピ−ク近傍の
   あらかじめ定められた期間において、前記検出された電
   流値が前記第１の電流レベル以上で、前記第２の電流レ
   ベル未満のときにＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げ、 前記検出された電流値が前記第２の入力電流レベル以上
   のときに、スイッチ素子の動作を停止させ、ＰＷＭ制御
   器からの動作信号が出力されていない場合に、前記動作
   遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装置の
   保護回路。
7. 【請求項７】 ＰＷＭ制御器はスイッチ素子をＰＩ制御
   にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ制御のＰゲ
   インまたはＩゲインの少なくとも一方を低下させること
   を特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載のＰＷＭ
   制御装置の保護回路。
8. 【請求項８】 ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電圧ＰＩ
   制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低下は
   電圧ＰＩ制御ゲインまたは電流ＰＩ制御ゲインの少なく
   とも一方を低下させることを特徴とする請求項３乃至６
   のいずれかに記載のＰＷＭ制御装置の保護回路。
9. 【請求項９】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づいて
   動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置の
   保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電流を検出する電流検出器
   を備え、 第１の電流レベルと第２の電流レベルを設定し、前記設
   定された第１の電流レベルと第２の電流レベルと前記電
   流検出器により検出された電流値とを比較し、 前記検出された電流値が前記第１の電流レベル以上で、
   前記第２の電流レベル未満のときに、前記ＰＷＭ制御器
   の指令電流値または指令電圧値を下げるように補正値を
   加え、 前記検出された電流値が前記第２の入力電流レベル以上
   のときに、スイッチ素子の動作を停止させ、前記ＰＷＭ
   制御器からの動作信号が出力されていない場合に、動作
   遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装置の
   保護回路。
10. 【請求項１０】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置から出力される電圧を検出する電圧
    検出器を備え、 一定の電圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧
    レベルと前記電圧検出器により検出された電圧値とを比
    較し、 前記検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のと
    きに、前記ＰＷＭ制御器のキャリアの１周期内で前記ス
    イッチ素子の動作を停止させ、 前記キャリアの各周期を開始するとき毎に、前記動作遮
    断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装置の保
    護回路。
11. 【請求項１１】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置から出力される電圧を検出する電圧
    検出器を備え、 第１の電圧レベルと第２の電圧レベルとを設定し、前記
    設定された第１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器に
    より検出された電圧値とを比較し、 前記検出された電圧値が前記第１の電圧レベル以上で、
    前記第２の電圧レベル未満のときに、前記ＰＷＭ制御器
    のキャリアの１周期内で前記スイッチ素子の動作を停止
    させ、 前記キャリアの各周期を開始するとき毎に、前記動作遮
    断状態を解除するとともに、 前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以上のと
    きに、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以
    上のときに、前記動作遮断状態の解除を禁止することを
    特徴とするＰＷＭ制御装置の保護回路。
12. 【請求項１２】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置から出力される電圧を検出する電圧
    検出器を備え、 第１の電圧レベルと第２の電圧レベルとを設定し、前記
    設定された第１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器に
    より検出された電圧値とを比較し、 前記検出された電圧値が前記第１の電圧レベル以上で、
    前記第２の電圧レベル未満のときに、ＰＷＭ制御器の制
    御ゲインを下げ、 前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以上のと
    きに、前記スイッチ素子の動作を停止させ、 前記ＰＷＭ制御器からの動作信号が出力されていない場
    合に、動作遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ
    制御装置の保護回路。
13. 【請求項１３】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置に流れる電圧を検出する電圧検出器
    を備え、 第１の電圧レベルと第２の電圧レベルを設定し、前記設
    定された第１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器によ
    り検出された電圧値とを比較し、 前記検出された電圧値が前記第１の電圧レベル以上で、
    前記第２の電圧レベル未満のときに、前記ＰＷＭ制御器
    の指令電流値または指令電圧値を下げるように補正値を
    加え、前記検出された電圧値が前記第２の電圧レベル以
    上のときに前記スイッチ素子の動作を停止させ、前記Ｐ
    ＷＭ制御器からの動作信号が出力されていない場合に、
    動作遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装
    置の保護回路。
14. 【請求項１４】 一定の電圧レベル以上のときに、スイ
    ッチ素子の動作を停止させる遮断信号が、あらかじめ定
    められた期間、連続して出力されたときに、ＰＷＭ制御
    器の制御ゲインを下げることで、前記スイッチ素子の動
    作遮断状態の回数を減らすことを特徴とする請求項１０
    乃至１３のいずれかに記載のＰＷＭ制御装置の保護回
    路。
15. 【請求項１５】 第１の電圧レベル以上で第２の電圧レ
    ベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させる遮
    断信号が、あらかじめ定められた期間、連続して出力さ
    れたときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げること
    で、前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の
    ＰＷＭ制御装置の保護回路。
16. 【請求項１６】 一定の電圧レベル以上のときに、スイ
    ッチ素子の動作を停止させる遮断信号もしくは制御ゲイ
    ンを下げる制御ゲイン調節信号が、あらかじめ定められ
    た期間、連続して出力されたるときに、ＰＷＭ制御器の
    制御ゲインを下げることで、ＰＷＭ制御器の指令電流値
    もしくは指令電圧値を下げるように補正値を加え、 前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすことを
    特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載のＰＷ
    Ｍ制御装置の保護回路。
17. 【請求項１７】 第１の電圧レベル以上で、第２の電圧
    レベル未満のときに、スイッチ素子の動作を停止させる
    遮断信号もしくは制御ゲインを下げる制御ゲイン調節信
    号が、あらかじめ定められた期間、連続して出力された
    るときに、ＰＷＭ制御器の制御ゲインを下げることで、
    前記ＰＷＭ制御器の指令電流値もしくは指令電圧値を下
    げるように補正値を加え、 前記スイッチ素子の動作遮断状態の回数を減らすことを
    特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載のＰＷ
    Ｍ制御装置の保護回路。
18. 【請求項１８】 ＰＷＭ制御器はスイッチ素子をＰＩ制
    御にて動作させ、制御ゲインの低下は前記ＰＩ制御のＰ
    ゲインまたはＩゲインの少なくとも一方を低下させるこ
    とを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれかに
    記載のＰＷＭ制御装置の保護回路。
19. 【請求項１９】 ＰＷＭ制御器はスイッチ素子を電圧Ｐ
    Ｉ制御と電流ＰＩ制御にて動作させ、制御ゲインの低下
    は前記電圧ＰＩ制御ゲインまたは前記電流ＰＩ制御ゲイ
    ンの少なくとも一方を低下させることことを特徴とする
    請求項１２乃至１７のいずれかに記載のＰＷＭ制御装置
    の保護回路。
20. 【請求項２０】 比較した結果に基づいて、ＰＷＭ制御
    装置に接続された負荷を増加するように負荷へ信号を出
    力することを特徴とする請求項１０乃至１９のいずれか
    に記載のＰＷＭ制御装置の保護回路。
21. 【請求項２１】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置から出力される電圧を検出する電圧
    検出器を備え、 一定の電圧レベルを設定し、前記設定された一定の電圧
    レベルと前記電圧検出器により検出された電圧とを比較
    し、 前記検出された電圧値が前記一定の電圧レベル以上のと
    きに、前記ＰＷＭ制御装置に接続された負荷を増加する
    ように負荷へ信号を出力することを特徴とするＰＷＭ制
    御装置の保護回路。
22. 【請求項２２】 ＰＷＭ制御器からの動作信号に基づい
    て動作する１個のスイッチ素子を有するＰＷＭ制御装置
    の保護回路において、 前記ＰＷＭ制御装置から出力される電圧を検出する電圧
    検出器を備え、 第１の電圧レベルと第２の電圧レベルとを設定し、前記
    設定された第１、第２の電圧レベルと前記電圧検出器に
    より検出された電圧値とを比較し、 前記検出された電圧値が前記第１の電圧レベル以上で、
    前記第２の電圧レベル未満のときに、前記ＰＷＭ制御装
    置に接続された負荷を増加するように負荷へ信号を出力
    し、 前記検出された電圧値が第２の電圧レベル以上のとき
    に、前記スイッチ素子の動作を停止させ、前記ＰＷＭ制
    御器からの動作信号が出力されていない場合に、前記動
    作遮断状態を解除することを特徴とするＰＷＭ制御装置
    の保護回路。
23. 【請求項２３】 負荷としてモータ駆動用のインバータ
    と前記インバータを制御するインバータ制御器を備えた
    ＰＷＭ制御装置保護回路において、 負荷の増加を指示する信号に基づいて、前記インバータ
    が前記モータに出力する通電位相角を遅らせるようにす
    ることを特徴とする請求項２２記載のＰＷＭ制御装置の
    保護回路。
24. 【請求項２４】 負荷としてモータ駆動用のインバータ
    と前記インバータを制御するインバータ制御器を備えた
    ＰＷＭ制御装置保護回路において、 負荷の増加を指示する信号に基づいて、前記インバータ
    が前記モータに出力する回転数を増加させるようにする
    ことを特徴とする請求項２２記載のＰＷＭ制御装置の保
    護回路。
25. 【請求項２５】 負荷としてモータ駆動用のインバータ
    と前記インバータを制御するインバータ制御器を備えた
    ＰＷＭ制御装置保護回路において、 負荷の増加を指示する信号に基づいて、前記インバータ
    が前記モータに出力する印加電圧を増加させるようにす
    ることを特徴とする請求項２２記載のＰＷＭ制御装置の
    保護回路。