JP3632450B2 - Inverter device - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源を整流した直流電圧で駆動されるインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インバータ装置は、図１５に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【０００３】
図に示すように、交流電源１は、１００Ｖ６０Ｈｚの商用電源で、交流電源１を整流器２により整流し直流を出力する。整流器２の出力にコンデンサ回路３およびインバータ回路４を接続し、インバータ回路４に制御回路５を接続するとともに、インバータ回路４の出力に３相の電動機６を接続している。交流電源１の端子ｂと整流器２の入力端子ｄの間に、電源スイッチで構成した開閉手段７を接続している。
【０００４】
整流器２は、４本のシリコンダイオード８、９、１０、１１をブリッジに接続した構成としており、コンデンサ回路３は、インバータ回路４の入力にリプルの小さい直流電圧を供給し、電動機６を安定して回転させるために、２個の大きな静電容量（数１００μＦ）の電解コンデンサ１３、１４の直列回路とし、その接続点を整流器２の入力端子ｄに接続している。
【０００５】
インバータ回路４は、いずれも絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を使用したスイッチング素子１５、１６、１７、１８、１９、２０およびそれぞれのスイッチング素子に並列に接続したダイオード２１、２２、２３、２４、２５、２６で構成している。電動機６は、３相に対応した電機子巻線２７、２８、２９を有している。
【０００６】
ここで、ダイオード２１〜２６は、スイッチング素子１５〜２０がオフした際に、電機子巻線などのインダクタンス成分に蓄えられた磁気エネルギーを、回生電流をコンデンサ回路に流すことにより、オフしたスイッチング素子に印加される電圧を、コンデンサ回路３から入力される直流電圧以下に抑える作用をするもので、電動機を安定に駆動するため、通常のインバータ回路はこのような構成となっている。
【０００７】
また、チョークコイル３０は、交流電源１の端子ａと整流回路２の入力端子ｃの間に接続された５ｍＨのインダクタンスを有するもので、インバータ装置に流れ込む電流のピーク値を抑え、また交流電源１から見た力率を改善し、また電源高調波を低減させる作用をするものである。
【０００８】
また、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をするものである。
【０００９】
以上の構成において、コンデンサ回路３を構成するコンデンサ１３、１４に、それぞれ約１４０Ｖの直流電圧が充電され、インバータ回路４に対しては約２８０Ｖの直流電圧が供給される一般に倍電圧整流回路として動作する。
【００１０】
すなわち、交流電源１の端子ａが端子ｂに対して正の電位となる瞬時においては、ダイオード８を経て、コンデンサ１３が充電され、逆に交流電源１の端子ａが端子ｂに対して負の電位となる瞬時においては、ダイオード９を経て、コンデンサ１４が充電される。
【００１１】
制御回路５は、スイッチング素子１５〜２０を順序よくオンオフ制御することにより、電動機６の電機子巻線２７〜２９には、交流が出力され、回転し機械的負荷に対して動力を供給するものとなっている。
【００１２】
図１６は、従来のインバータ装置の第２の例の回路図である。図１６においては、電源スイッチで構成した開閉手段７が、交流電源１の端子ａの側に設けられている点において、図１５と異なるが、その他の構成は図１５と全く同じであり、インバータ４、制御回路５、電動機６の動作も同じである。
【００１３】
図１６においても、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をする。
【００１４】
図１７は、従来のインバータ装置の第３の例の回路図である。図１７においては、コンデンサ回路３１を電解コンデンサ３２の１個のみで構成した点において、図１５と異なるが、その他の構成は図１５と同じである。
【００１５】
図１７においては、一般に全波整流と呼ばれる動作が行われ、コンデンサ３２には、約１４０Ｖの直流電圧が充電される。すなわち、交流電源１の端子ａが端子ｂに対して正の瞬時においては、ダイオード８、１１を経てコンデンサ３２に充電がなされ、逆に端子ａが端子ｂに対して負の瞬時においては、ダイオード９、１０を経てコンデンサ３２に充電がなされる。
【００１６】
図１７においても、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３１、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３１、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をするものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１〜第３の従来のインバータ装置においては、いずれも交流電源１に接続された開閉手段７をオフにしている状態、すなわち装置を使用せず、コンデンサ回路３、３１を構成する各コンデンサに電圧が無い状態において、例えば、装置を構成する電動機６が水に浸かるなどの状態となった場合、交流電源１の端子ａ、ｂのいずれが接地側になるかによって、コンデンサへの充電電流が漏洩電流となって流れる場合があるという課題を有していた。
【００１８】
ここで、コンデンサは、インバータ回路４および電動機６を安定して動作させるため、大きな静電容量を有するものを使用していることから、充電電流による漏電電流が長時間流れ続け、人体にその電流が流れた場合、電流×時間が大となることから危険度が大きいものとなる。
【００１９】
すなわち、一般に交流電源１は、柱上変圧器において、その一端が接地工事されており、家庭のコンセントに装置の電源プラグを差し込む際には、そのいずれもが接地側となりうるものとなり、プラグの向きによっては、漏電電流が発生する。
【００２０】
図１８と図１９は、図１５に示す第１の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地（大地に接続された状態）で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２１】
図１８においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード８、ダイオード２４等を通じて、コンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２２】
図１９においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード９、ダイオード２１等を通じて、やはりコンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２３】
なお、第１の従来例において、交流電源１の端子ａが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００２４】
図２０と図２１は、第２の従来例において、交流電源１の端子ａが接地された状態で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２５】
図２０においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、ダイオード１１、ダイオード２１等を通じて、コンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２６】
図２１においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、ダイオード１０、ダイオード２４等を通じて、やはりコンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２７】
なお、第２の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００２８】
図２２と図２３は、第３の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地された状態で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２９】
図２２においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード８、ダイオード２４等を通じて、コンデンサ３２を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００３０】
図２３においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード９、ダイオード２１等を通じて、やはりコンデンサ３２を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、例えば中性点Ｎと大地間に導通が生じた場合には、さらに電動機６の電機子巻線２７を経由して漏電電流が流れるという違いがあるだけである。
【００３１】
要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００３２】
なお、第３の従来例において、交流電源１の端子ａが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００３３】
また、第１、第２の従来例において、チョークコイル３０を挿入する位置については、交流電源１のａ側に接続しているが、ｂ側に接続してもよいが、いずれの場合においても、コンデンサ１３、１４への充電電流が流れることには変わりはなく、したがって漏電電流が発生するという現象についても同様となる。
【００３４】
また、第３の従来例においても、チョークコイル３０を挿入する位置については、交流電源１のａ側に接続しているが、ｂ側に接続してもよく、また整流器２の出力端子に直列に接続することもできるが、これに関してもいずれの場合においても、コンデンサ３２への充電電流が流れることには変わりはなく、したがって漏電電流が発生するという現象についても同様となる。
【００３５】
以上のように従来のインバータ装置においては、装置を使用せず、開閉手段７をオフとしているときに、装置を構成するインバータ回路４または電動機６などが水没等により大地との間に導通した際、交流電源１の端子のいずれが接地されているかによっては、コンデンサ回路を構成するコンデンサへの充電電流が流れ、漏電電流が発生するものであり、その漏電電流の経路に人体が入ることもあることから、感電の心配があるという問題を有していた。
【００３６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、装置を使用しないとき、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、コンデンサ回路への充電電流を発生させず、漏電電流をなくして、安全なインバータ装置を実現することを目的としている。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、交流電源を整流する整流器の出力に、少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路を接続し、インバータ回路に制御回路を接続するとともに、インバータ回路の出力に電動機を接続する。交流電源の一方の端子と整流器の一方の入力端子の間に第１の開閉手段を接続し、コンデンサ回路に第２の開閉手段を直列接続し、コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたものである。
【００３８】
これにより、装置を使用しないとき、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、コンデンサ回路への充電電流を発生させることがなく、漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段のショート故障を起こした場合、制御回路が第２の開閉手段をオフさせた後にもコンデンサ回路電圧が低下しないことから故障の判定を行うことができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにしたものであり、コンデンサ回路には、再び第２の開閉手段を通じて充電電流が供給され、印加される電圧を通常の値に戻すことができる。
【００４２】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段の出力接点のオープン故障時にはコンデンサ回路の電圧が正常時よりも低いことを検知することにより、故障の判定をすることができる。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
（実施例１）
図１に示すように、コンデンサ回路３３は、高電位側に設けた第１のコンデンサ（コンデンサ）３４と、低電位側に設けた第２のコンデンサ（コンデンサ）３５を直列に接続して構成しており、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５は、５６０μＦの静電容量を有し、２５０Ｖの耐圧を有する電解コンデンサにより構成している。
【００４５】
第１の開閉手段３６は、交流電源１の端子ｂと整流器２の入力端子ｄの間に設けている。また、整流器２の入力の内の第１の開閉手段３６が接続されている側の端子ｄと、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５との接続点ｅを接続している。
【００４６】
第１の開閉手段３６は、駆動電流が供給されることにより接点がオンし、駆動電流の供給を止めることにより、オフして遮断することのできる第１のリレー３７の出力接点と、起動回路３８の並列回路によって構成されており、起動回路３８は、モーメンタリスイッチを用いた電源入りスイッチ３９と、６８Ωの抵抗値を持ち、５Ｗの電力定格を有する金属酸化物皮膜形の抵抗４０の直列回路で構成している。
【００４７】
第１の開閉手段３６は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をする。
【００４８】
第２の開閉手段４１は、第１のコンデンサ３４に直列に接続され、駆動電流を供給することにより出力接点がオンとなる第２のリレー４２によって構成している。
【００４９】
また、チョークコイル３０は、交流電源１の端子ａと整流回路２の入力端子ｃの間に接続された５ｍＨのインダクタンスを有するもので、インバータ装置に流れ込む電流のピーク値を抑え、また交流電源１から見た力率を改善し、また電源高調波を低減させる作用をする他、装置の電源を投入する際のインラッシュ電流を抑えるという作用も有している。
【００５０】
制御回路４３、インバータ４の制御を行う他、第１のリレー３７、第２のリレー４２の制御を行うもので、スイッチング電源４４は、ｂ端子から１５．７Ｖが、ｃ端子から５Ｖの直流電源が供給される。スイッチング電源４４の入力端子ａは、第２のコンデンサ３５のプラス端子に接続されている。
【００５１】
スイッチング電源４４は、ａ端子とｄ端子の間を入力としていることから、スイッチング電源４４は第２のコンデンサ３５の両端から直流電圧を供給される構成としている。
【００５２】
スイッチング電源４４は、図２に示すように構成している。図２において、入力端子はａ端子とｄ端子間となっており、この間に約１４０Ｖの直流電圧が入力される。また、ｂ端子とｃ端子は、いずれもスイッチング電源４４の出力端子であり、ｂ端子とｄ端子間には１５．７Ｖの直流電圧が出力され、またｃ端子とｄ端子間には５Ｖの安定化された直流電圧が出力され、制御回路４３に電源供給を行っている。
【００５３】
バイパスコンデンサ４５は、０．０３３μＦの静電容量を有するメタライズドポリエステルコンデンサであり、入力の直流電圧のノイズ防止とサージ電圧の吸収用として直流の入力端子間に挿入され、より高周波におけるインピーダンスの低下を行わせている。高周波トランス４６は、フェライトによって構成したコアで磁路を形成するとともに、その磁路の一部にギャップを設け、そのまわりに各コイルを巻いて構成している。
【００５４】
スイッチング電源制御ＩＣ４７は、ｆ端子とＧＮＤ間に内蔵しているスイッチング素子を１００ｋＨｚのほぼ一定した周波数でオンオフさせ、かつスイッチング素子のオン期間の比率は、ｅ端子とＧＮＤ間の電圧がほぼ一定値（６Ｖ）となるようにフィードバック制御する。また、同時にｆ端子に流入する電流により、ＩＣ内部の回路電源も供給している。
【００５５】
ファストリカバリダイオード４８、４９、５０、５１は、高周波トランス４６の２次側から１００ｋＨｚの高周波を整流し、定電圧ダイオード５２は、ｂ端子からの出力電圧が１５．７Ｖの状態において、スイッチング電源制御ＩＣ４７のｅ端子の電位が前記の一定電圧に等しくなるようにするために接続している。
【００５６】
電解コンデンサ５３はｅ端子に接続して上記フィードバック動作におけるｂ端子電圧の検知のリプルを抑えるために設けたものであり、電解コンデンサ５４には、ファストリカバリダイオード５１より、約７．５Ｖの整流出力（直流電圧）が供給される。
【００５７】
本実施例においては、さらに三端子レギュレータ５５を設けていて、電解コンデンサ５４に得られる７．５Ｖの電源から安定化された直流電圧をｃ端子に出力する。なお、電解コンデンサ５６は、三端子レギュレータ５５の寄生発振の防止、およびｃ端子に出力される５Ｖ電源の電圧安定性を向上させるために設けている。
【００５８】
したがって、制御回路４３は、ＶＤＤ電源として５Ｖの直流電圧が非常に安定して供給される。ただし、三端子レギュレータ５５がなくとも、十分安定した出力電圧が得られるのであれば、特に設けなくてもよい。
【００５９】
ファストリカバリダイオード５０は、スイッチング電源制御ＩＣ４７に内蔵されたスイッチング素子のターンオフ時において、ｆ端子に発生するサージ電圧を吸収させるものであり、特に高周波トランス４６の１次コイルと２次コイル間の絶縁性能を良くするため、リーケージインダクタンスが大となっていても、それによって発生するターンオフ時のｆ端子への過電圧の印加を効果的に防止できるものものである。
【００６０】
すなわち、スイッチング素子のターンオフ時においては、ｆ端子からスナバコンデンサ５７とスナバ抵抗５８に電流が流れることにより、ｆ端子の電圧のピーク値は、おおよそａ端子に入力される電圧値１４０Ｖに対して２倍程度に抑えることができる。
【００６１】
図３は、スイッチング電源４４の入出力特性を示すグラフであり、直流の入力電圧の値が約４０Ｖ以下の条件においては、スイッチング電源制御ＩＣ４７のｆ端子からの電流供給が不十分となり、発振動作が行われないことから、１００ｋＨｚのスイッチングは行われず、したがってｂ、ｃいずれの端子への出力電圧もほぼ零となる。
【００６２】
入力電圧が約４０Ｖとなると、ｆ端子からの電流によるスイッチング電源制御ＩＣ４７への電源供給が行われることから、１００ｋＨｚのスイッチング動作（発振）が開始され、ｂとｃの出力端子には、それぞれ１５．７Ｖと５Ｖの電圧が出力される。
【００６３】
ここで、ｃ端子については、特に三端子レギュレータ５５の動作により、より安定化された電圧が得られるが、ｂ端子については、スイッチング電源制御ＩＣ４７が内蔵スイッチング素子のオン時間をｅ端子の電位がほぼ一定値になるようにフィードバックさせ、同時にｅ端子からの電源供給が行われ、やはり入力電圧の変動の影響は、抑えられたものとなる。
【００６４】
なお、図２に示したスイッチング電源４４の回路構成は、あくまでも一例であり、必ずしもこのような構成に限るものではなく、例えばフォワード形コンバータ、降圧チョッパ、自励式フライバックコンバータ（ＲＣＣ）などであってもよい。
【００６５】
いずれの構成においても、第２のコンデンサ３５から直流電圧を入力され、制御回路４３に直流電圧を電源として供給されるという作用は同様であり、またスイッチング素子を内蔵していることから、入力される直流電圧が、そのスイッチング素子の駆動が可能な範囲以下となる条件では、スイッチング動作が行われなくなることから、入力電圧と出力電圧の関係も、図３に示したような特性と類似した特性となる。
【００６６】
図１において、コンデンサ回路３３を構成する第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５に、それぞれ約１４０Ｖの直流電圧が充電され、インバータ回路４に対しては約２８０Ｖの直流電圧が供給される、一般に倍電圧整流回路として動作するものであり、この点については、図１５に説明した従来例と同様である。
【００６７】
制御回路４３は、第１のリレー駆動回路５９、第２のリレー駆動回路６０、リセットＩＣ６１、スイッチング素子駆動回路６２、マイクロコンピュータ６３により構成している。
【００６８】
ここで、第１のリレー駆動回路５９は、マイクロコンピュータ６３から約５Ｖのハイ信号を受けた場合には、第１のリレー３７の駆動コイルに約１５Ｖの電圧を出力するものであり、第２のリレー駆動回路６０は、マイクロコンピュータ６３から約５Ｖのハイ信号を受けた場合には、第２のリレー４２の駆動コイルに約１５Ｖの電圧を出力する。
【００６９】
排水弁６４は、１００Ｖの交流電圧が供給された状態において、開状態となり装置から水を抜くという動作を行うと同時に、洗濯兼脱水槽（図示せず）に機械的なブレーキをかけるようになっている。また、交流電圧が供給されない状態においては、排水弁６４は閉となり、装置内に水が貯められた状態となる。
【００７０】
排水弁６４には、フォトサイリスタ６５が接続されており、ＬＥＤ側には制御回路４３内のマイクロコンピュータ６３に接続されている。
【００７１】
図４は、リセットＩＣ６１の入力電圧と出力電圧との関係を表すグラフであり、リセット電圧を３．３Ｖとしたものを使用していることから、図４に見られるように、ＶＤＤが０〜３．３Ｖの範囲内においては、出力電圧はほぼゼロとなっており、従ってマイクロコンピュータ６３は、動かない状態に保たれている。
【００７２】
ＶＤＤが３．３Ｖ以上に上昇した場合にあっては、出力電圧Ｖｒｅｓｅｔは、ほぼＶＤＤに近いハイの信号が出力されることから、マイクロコンピュータ６３が起動を始め、プログラムがトップの番地から処理が始められる。
【００７３】
図１に示すように、マイクロコンピュータ６３にスタートスイッチ６６、電源切りスイッチ６７を接続しており、これらはいずれもモーメンタリスイッチを用いて構成している。
【００７４】
さらに、マイクロコンピュータ６３には、電動機６の回転子の磁石を検知するホールＩＣ６８、６９、７０を接続しており、マイクロコンピュータ６３は、ホールＩＣ６８〜７０からの信号と、回転方向および回転速度によって、スイッチング素子１５〜２０のいずれをオンとし、いずれをオフとするかを決定し、その６石分の信号をスイッチング素子駆動回路６２に送るものである。
【００７５】
スイッチング素子駆動回路６２は、マイクロコンピュータ６３から出力された上述の信号を受け、各信号がハイ（約５Ｖ）である場合には、当該スイッチング素子をオンし、ロー（ほぼ０Ｖ）である場合には、当該スイッチング素子をオフする。
【００７６】
なお、スイッチング素子駆動回路６２は、特にブートストラップと呼ばれる方法により、高電位側にあるスイッチング素子１５、１６、１７の駆動のための約１５Ｖの直流電源を得ていることから、スイッチング電源４４の出力数が少なくて済むものとなっている。
【００７７】
ただし、必ずしもブートストラップ電源でスイッチング素子駆動回路６２に電源を供給することが必要になるというものではなく、例えばスイッチング電源４４から多数の出力を出力させるようにしてもよい。
【００７８】
図５は、電気洗濯機として動作させるマイクロコンピュータ６３のフローチャートを示している。
【００７９】
図５において、スイッチング電源４４の出力電圧ＶＣＣが３．３Ｖ以上となると、ステップ２００にてリセットＩＣ６１の作用により、マイクロコンピュータ６３の動作が始まる。そして、マイクロコンピュータ６３は、ステップ２０１にてイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどを初期化する。
【００８０】
ステップ２０２にて第１のリレー駆動回路５９にハイを出力し、第１のリレー３７をオンする。つぎに、ステップ２０３にて２００ｍｓ遅延の後、ステップ２０４にて第２のリレー駆動回路６０にハイを出力して第２のリレー４２をオンする。
【００８１】
ステップ２０５は、後述するフラグの有無の検知をしているものであり、初回においては前述のフラグの初期化により、ステップ２０６へ進む。ステップ２０３は、スタートスイッチ６６、電源切りスイッチ６７が接続されている入力ポートの値を読み込む動作を行うものであり、本実施例においては、前述の如くマイクロコンピュータ６３を、構成部品の点数削減のため、リレーの駆動の制御とフォトサイリスタ６５への信号出力という電気洗濯機としての制御の両方を行っていることから、電源切りスイッチ６７、スタートスイッチ６６の状態は、いずれもマイクロコンピュータ６３に接続し、読み込ませている。
【００８２】
なお、装置の設計によっては、さらに他のスイッチを接続し、それらについてもマイクロコンピュータ６３で処理させるということも、行われるものであり、その場合には、さらにスイッチの接続数を増し、またそれらの機能に必要なアルゴリズムを追加する。
【００８３】
ステップ２０７においては、キーが押されているかを判断し、いずれかのキーが押されてスイッチがオンしているとステップ２０８へ進み、いずれのスイッチも押されておらず、すべてのスイッチがオフとなっているならばステップ２０５へ戻る。ステップ２０８にてスタートスイッチ６６が押されてオンとなった場合には、ステップ２０９へ進み駆動スタートを実行し、そうでない場合には、ステップ２１０へ進む。
【００８４】
ここで、ステップ２０９では、本実施例においては、インバータ装置が電気洗濯機として動作するものであることから、洗濯、すすぎ、脱水にいたるシーケンスを順次動作する。
【００８５】
本実施例においては、いわゆるフラグ処理を行っていることから、一度ステップ２０９を通過させると、負荷駆動回路として必要な上記の動作は、フラグを検知したルーチン側で対応が可能である。このため、一度ステップ２０９を通した後、ステップ２０６〜ステップ２１０までのループ処理を行い、キーの入力を受け付けている状態に保っていても、洗濯〜脱水のコースは順序よく実行される。
【００８６】
ステップ２１０においては、電源切りスイッチ６７が押されていてオン状態となった場合には、ステップ２１１にジャンプをし、第１のリレー３７と第２のリレー４２をオフにし、そうでない場合には、ステップ２０５に戻る。
【００８７】
なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ６３に接続されている入力のキースイッチは、電源切りスイッチ６７と、スタートスイッチ６６のみであることから、特にステップ２１０での判定は必要ではないが、本実施例では、ステップ２１０を設け、ノイズ等の影響を極力さけるという効果を上げている。
【００８８】
洗濯機としてのシーケンスが完了した場合には、終了フラグがハイとなり、ステップ２０５においてＹｅｓとなるので、スイッチング素子駆動回路６２とフォトサイリスタ６５に対してマイクロコンピュータ６３がすべての電位のロー出力として、全てオフ状態とし、またこの時点でマイクロコンピュータ６３に接続されているキーからの入力についても全て行わない状態に固定させる。
【００８９】
なお、表示のための発光ダイオードなどはマイクロコンピュータ６３には接続を行ってない例を示しているが、そのような表示のための構成要素をもうけている場合においては、それらに対しても完全にオフとし、結果的には外見上全く電源が切れてしまっている状態とする。
【００９０】
その後、ステップ２１１に移り、第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０に対してロー出力を行い、オフの状態とし、ステップ２１２でマイクロコンピュータ６３の動作が停止する。
【００９１】
以上の構成において、図６を参照しながら動作を説明する。図６（ａ）は電源入りスイッチ３９のオンオフ状態、図６（ｂ）はコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ１とＶｃ２の電圧波形、図６（ｃ）はスイッチング電源４４の出力電圧波形、図６（ｄ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、図６（ｅ）は第２のリレー４２のオンオフ状態、図６（ｆ）はインバータ装置の入力電流Ｉｉｎの波形である。
【００９２】
図６の時刻ｔ１において、電源入りスイッチ３９を押してオンすることにより、抵抗４０を通して、第２のコンデンサ３５が充電され、図６（ｂ）に示すように電圧Ｖｃ１が上昇し、図３に示すように、スイッチング電源４４が動作できる電圧に達すると、図６（ｃ）に示すように、出力Ｖａ、Ｖｂ、ＶＤＤなどが立ち上がる。
【００９３】
制御回路４３は、ＶＤＤが３．３Ｖに達した時点で、リセットＩＣ６１が図４に示す特性により、マイクロコンピュータ６３をリセット状態から解除し、図５のフローチャートがスタートする。
【００９４】
図５のステップ２０２において、図６（ｄ）に示すように、時刻ｔ２にて第１のリレー３７がオンとなる。この時点では時刻ｔ１から９０ｍｓ経過している。第１のリレー３７がオンとなると、抵抗４０を通さずに第２のコンデンサ３５への充電電流が供給されるようになる。
【００９５】
この時点では、第２のコンデンサ３５の電圧は８０Ｖを越えた程度の値となっていることから、定常状態である１４０Ｖに対する残りの６０Ｖを充電する電流が、図６（ｆ）に示すように、インラッシュ電流として流れ込むことになるが、チョークコイル３０を通して流れることから、チョークコイル３０の持つインダクタンスにより、電流が制限される。
【００９６】
時刻ｔ３で、図５のステップ２０４で、第２のリレー４２がオンする。この時点は第１のコンデンサ３４はほぼゼロ電圧であるので、図６（ｆ）に示すように、時刻ｔ３直後にインラッシュ電流が流れ込み、第１のコンデンサ３４も充電される。このときのインラッシュ電流も、チョークコイル３０を経由して流れる。第１のコンデンサ３４も充電されることにより、図６（ｂ）に示すように、Ｖｃ２は時刻ｔ３以後は約２８０Ｖとなる。
【００９７】
以上のように電源が投入され、インバータ回路４にも約２８０Ｖの直流電源が供給される。なお、負荷がかかった場合には、インバータ回路４に入力電流が流れるので、電圧Ｖｃ２は若干低下する。その後、洗濯機としての動作が行えるようになる。
【００９８】
電源を切る場合は、電源切りスイッチ６７を押してオンさせることにより、図５のステップ２１１が実行され、これにより、第１のリレー３７と第２のリレー４２が同時にオフされ、装置は交流電源１からの入力電流を全くゼロとした状態、すなわち装置の待機時の消費電力をゼロとすることができる。
【００９９】
ここで、装置の電源が切れている状態においては、第１のリレー３７と第２のリレー４２がオフであり、電源入りスイッチ３９もオフされている状態においては、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフの状態となるため、従来例で説明した図１８〜図２１に示したような漏電電流が流れることもない。
【０１００】
つまり、図１８と図１９に示す回路図の破線の矢印は、いずれもコンデンサ回路３を通過しているが、これに対して、本実施例では、コンデンサ回路３３を構成する第１のコンデンサ３４に直列に第２の開閉手段４１を設けていることから、第２の開閉手段４１がオフしている状態においては、図１８と図１９の両条件についても、第１のコンデンサ３４、第２のコンデンサ３５への充電電流による漏電電流が流れる経路が遮断される。
【０１０１】
したがって、その経路に人体が存在するような状況にあっても、人体への漏電電流の通過を防ぐことができる安全なインバータ装置を実現することができる。
【０１０２】
また、コンデンサ回路３３は、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５の直列回路とし、第２の開閉手段４１は第１のコンデンサ３４に直列に接続し、整流器２の入力の内の第１の開閉手段３６が接続されている側の端子ｄと２個のコンデンサの接続点を接続したことにより、いわゆる倍電圧整流と呼ばれる高電圧をインバータ回路４に入力する方式とすることができる。
【０１０３】
これによって、スイッチング素子１５〜２０の電流容量を通常の全波整流方式に比較してほぼ１／２に低減することが可能となり、例えば日本国内で交流電源１を１００Ｖとしている場合、倍電圧整流によりインバータ回路４に２８０Ｖを入力すると、パワースイッチング素子として豊富に出回っている５００Ｖ耐圧品などが有効に利用することができるという特徴がある。
【０１０４】
その上、本実施例においては、第１のコンデンサ３４に直列に第２の開閉手段４１を設け、スイッチング電源４４の入力を第２のコンデンサ３５の両端に接続していることから、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフとなっている状態、すなわち装置の電源が切れている状態において、スイッチング電源４４の入力端子間（ａ−ｄ間）を通して漏電電流が流れることも防ぐことができる。
【０１０５】
また、スイッチング電源４４を第２のコンデンサ３５に接続しているが、一般によく使用される変圧器を整流器２の入力端子ｃ−ｄ間に接続し、変圧器の２次巻線から例えば整流ブリッジと平滑用のコンデンサと安定化回路（三端子レギュレータ等）を経て制御回路４３に直流電圧を供給するという方法をとった場合には、やはり第１の開閉手段３６がオンされたとき、交流電源１から変圧器の１次巻線に交流電源１からの交流電圧が印加され、制御回路４３に電源を供給することができるが、図１８に示した条件において、コンデンサ回路３が第２の開閉手段４１でオフとされている状態でも、変圧器の１次巻線を通して、半波の電流が流れ、漏電電流が発生する。
【０１０６】
また、本実施例では、第２のコンデンサ３５を低電位側としている。したがって、スイッチング電源４４の構成として、マイナス側の端子ｄを入力と出力で共通とした非絶縁構成とすることができ、図２に示すように、比較的簡単な構成でスイッチング電源４４を構成することができ、かつスイッチング電源制御ＩＣ４７による定電圧動作が精度良く行われるため、１５．７Ｖの電圧の変動やばらつきを小さく抑えることができる。
【０１０７】
一般に、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどにより構成されるスイッチング素子１５〜２０は、Ｎチャンネルのものがパワー用としてよく使用されており、バイポーラトランジスタでもＮＰＮタイプがよく使用されているが、スイッチング電源４４のマイナス側の端子ｄをインバータ回路４のマイナス側と同電位としたことにより、インバータ回路４の構成要素である低電位側にあるスイッチング素子１８、１９、２０の３石については、エミッタ端子（もしくはソース端子）の電位が同電位となり、スイッチング素子駆動回路６２が簡単に構成できる。
【０１０８】
ただし、スイッチング素子駆動回路６２を６石すべて、例えばフォトカプラなどの部品を用いて、絶縁を介して働かせるものにした場合、あるいは絶縁形のスイッチング電源を用いる場合などについては、特に第２のコンデンサ３５を低電位側に配する必要もなく、第１のコンデンサ３４を低電位側、第２のコンデンサ３５を高電位側にする構成であってもよい。
【０１０９】
以上のように、本実施例においては、交流電源１から装置を使用しない状態では、待機時の消費電力をゼロとすることができ、かつ漏電電流が流れる経路まで遮断した状態とし、省エネネギ、安全な装置を実現することができる。
【０１１０】
なお、本実施例においては、チョークコイル３０は、交流電源１のａ端子に直列に接続しているが、特にａ端子側にする必要があるというものではなく、交流電源１のｂ端子側、すなわち第１の開閉手段３６と直列に設けていてもよく、またａとｂの両側に設けたものや、ギャップを有する同一鉄心上に２つの巻線を設け、それぞれをａ側とｂ側に接続し、往復の電流で同方向に励磁されるようにしたノルマルモードチョークコイルを用いたものでもよい。また、ノイズ対策として必要であれば、コモンモードのチョークコイルを付加してもよい。
【０１１１】
（実施例２）
図７に示すように、コンデンサ回路７１は、電解コンデンサ７２のみによって構成しており、コンデンサ７２と直列に第２の開閉手段４１を設けている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【０１１２】
上記構成において、動作を説明する。装置が使用される場合には、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１は、共にオンの状態とすることにより、１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源１から整流器２により全波整流された出力がコンデンサ７２に供給され、１４０Ｖの電圧が供給されて充電される。
【０１１３】
インバータ回路４は、コンデンサ７２の両端電圧である１４０Ｖの直流電圧で動作し、電動機６を駆動する。したがって、上記実施例１に比較して、低電圧でインバータ回路４が動作されるが、小電力の装置の場合には、コンデンサ回路７１構成も簡単となり、適した構成となる。
【０１１４】
なお、この実施例では、チョークコイル３０を交流電源のａ端子に直列となるように接続しているが、ｂ端子側でもよく、また整流器２の出力側に直列に接続してもよい。
【０１１５】
次に、装置を使用しない場合には、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１は、いずれもオフとし、これによって、装置は交流電源１から一切電流を供給されない状態となる。同時に、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフとなることにより、漏電電流を遮断することができる。
【０１１６】
すなわち、従来の技術例において、図２２と図２３に示していた破線の矢印の経路に対し、実施例２で設けている第２の開閉手段４１がその経路を遮断する構成となることから、漏電電流が発生しないものとなり、安全性の高いインバータ装置を実現することができる。
【０１１７】
（実施例３）
図８に示すように、電圧検知回路７３は、ダイオード７４、７５、抵抗７６、７７、７８、７９、８０、フォトカプラ８１、ＰＮＰ形のトランジスタ８２、コンデンサ８３によって構成し、第１の開閉手段３６がオンしている状態においては、交流電源１に同期したパルス列を出力し、マイクロコンピュータ８４に入力している。
【０１１８】
すなわち、交流電源１のａ側の電位がｂ側に対して負となっている期間には、フォトカプラ８１のＬＥＤ側、抵抗７６、ダイオード７４を経て電流が流れることにより、フォトカプラ８１のフォトトランジスタ側がオンし、抵抗７７を通じてトランジスタ８２のベースから電流が流れてオンとなる。抵抗８０とコンデンサ８３は、雑音防止用で、マイクロコンピュータ８４にハイ出力をする。
【０１１９】
また、交流電源１のａ側の電位がｂ側に対して正となっている期間には、ダイオード７４が逆バイアスとなるため、阻止状態となり、フォトカプラ８１は、ＬＥＤ側の電流がないことからフォトトランジスタ側はオフとなる。
【０１２０】
ここで、ダイオード７５は、ダイオード７４の僅かなリーク電流などにより、フォトカプラ８１のＬＥＤ素子に高い逆電圧が印加されるのを防ぐために接続しているもので、ダイオード７５を設けていることにより、フォトカプラ８１のＬＥＤ素子の逆方向への電圧の印加は、１Ｖ以下となり、耐圧オーバーとなることはない。
【０１２１】
フォトカプラ８１のフォトトランジスタがオフであることから、トランジスタ８２は、ほぼベースエミッタ間に抵抗７８が接続されただけ状態となり、安定的にオフ状態となることから、トランジスタ８２のコレクタ端子は、抵抗７９で引き下げられ、マイクロコンピュータ８４にはローが出力される。
【０１２２】
以上のような動作により、交流電源１が６０Ｈｚである場合には、毎秒６０発のパルスがマイクロコンピュータ８４に出力され、交流電源１が５０Ｈｚである場合には、毎秒５０発のパルスがマイクロコンピュータ８４に出力される。
【０１２３】
なお、本実施例においては、抵抗７６は２２ｋΩの抵抗値を持ったものを使用しており、抵抗７７を２．２ｋΩ、抵抗７８を３．３ｋΩとすることにより、トランジスタ８２は、交流電源１のｂ端子に対するａ端子の電位が７〜１０Ｖ程度でオンし、トランジスタ８２のオン期間の比率は５０％より若干小となる。
【０１２４】
しかし、抵抗７９、８０とコンデンサ８３により、トランジスタ８２のオン期間に対して、若干ハイの期間が引き伸ばされた信号がマイクロコンピュータ８４に出力される。
【０１２５】
すなわち、トランジスタ８２がオンとなると、抵抗８０とコンデンサ８３の時定数でコンデンサ８３の充電がなされるのに対して、トランジスタ８２がオフとなった場合には、抵抗７９、８０の直列抵抗、すなわち各抵抗器の抵抗値の和とコンデンサ８３の積によって計算される時定数により、コンデンサ８３の放電がなされる。
【０１２６】
したがって、トランジスタ８２のターンオフからマイクロコンピュータ８４への出力がマイクロコンピュータ８４内のしきい値を下回ってローと判断されるまでに要する時間の方が長くなることから、結果的にマイクロコンピュータ８４は、電圧検知回路７３からの出力信号であるパルス列のハイの期間の比率は、ほぼ５０％となるように、各定数が決定されている。
【０１２７】
直流電圧検知回路８５は、抵抗８６、８７、８８、ＬＥＤ８９、ダイオード９０、９１、コンデンサ９２により構成しており、装置を使用している状態、すなわち第２の開閉手段４１がオンしている状態においては、インバータ回路４の入力の直流電圧値を検知することから、例えば交流電源１の電圧が異常に高い場合や、電動機６に電磁的な制動（ブレーキ）をかける場合にインバータ回路４からの電流が逆流してコンデンサ回路３３が充電され、高電圧となった場合などにも、それを検知して装置の動作を停止し、インバータ装置の各構成要素の破壊を防止するものである。
【０１２８】
抵抗８６、８７の抵抗値は、それぞれ１００ｋΩと１ｋΩであることから、Ｖｃ２からＬＥＤ８９の順方向電圧（約１．８Ｖ）を差し引いた値を、１０１で除した電圧値がマイクロコンピュータ８４に出力される。ここで、抵抗８８とコンデンサ９２は、ノイズ除去用で、ダイオード９０、９１は、マイクロコンピュータ８４の入力端子にノイズなどの影響でＶＤＤ以上の過電圧や負電圧が印加されないようにする目的で設けている。
【０１２９】
また、ＬＥＤ８９は、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５の直列回路の両端電圧Ｖｃ２が高い場合に点灯して警告し、例えばインバータ回路４を実装したプリント基板を交換するサービス業務を行う時に、ＬＥＤ８９が消灯したことを確認してから作業に入ることにより、サービスマンが感電を負う心配をなくすることができる。本実施例においては、Ｖｃ２＞３０Ｖにおいては、ＬＥＤ８９は十分な輝度を有するものとなっている。
【０１３０】
図９は、マイクロコンピュータ８４のフローチャートを示している。
【０１３１】
図９において、スイッチング電源４４の出力電圧ＶＣＣが３．３Ｖ以上となると、リセットＩＣ６１の作用により、ステップ２００からマイクロコンピュータ８４の動作が始まる。
【０１３２】
そして、まずステップ２０１にてマイクロコンピュータ８４はイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどの初期化などを行う。つぎに、ステップ２１３でＶｃ２電圧検知を行い、ステップ２１４にて、電圧がＶｓ＝８０Ｖに達するまでループ動作となり、Ｖｓ＝８０Ｖに達した時点でステップ２０２に移る。ステップ２０２においては、第１のリレー駆動回路５９にハイを出力する。
【０１３３】
つぎに、ステップ２０３にて２００ｍｓ遅延の後、ステップ２０４に移り、ここで第２のリレー駆動回路６０にハイを出力する。ステップ２１５にて１００ｍｓ遅延の後、ステップ２１６にてＶｃ２電圧検知を行い、ステップ２１７にて、Ｖｃ２＞１７０Ｖでない場合には、ステップ２１８へ移り、第２のリレー４２のオープン故障と判定し、ステップ２１９にてエラー表示をし、ステップ２２０にて終了する。
【０１３４】
ステップ２１９でのエラー表示の方法としては、様々な手法があり、例えばマイクロコンピュータ８４にブザーなどを別に接続しておいて、それを吹鳴させたり、あるいはいわゆる７セグメントの表示部などに、エラーの種類を記号化、例えば「Ｈ６０」などと表示するなどの方法がある。本実施例では、ステップ２１９以外にもエラー表示が行われるが、これらに関しても同様であり、例えば「Ｈ０９」などにように、故障に応じてＬＥＤへの表示のパターンが変化するなどしておけば、その役を果たすことができる。
【０１３５】
ステップ２１７にてＶｃ２＞１７０Ｖである場合には、ステップ２０５へ進む。以後ステップ２１０までは、前述の図５と同等のキー入力等の動作が行われる。
【０１３６】
洗濯機としてのシーケンスが完了した場合には、終了フラグがハイとなり、ステップ２０５にてＹｅｓとなるので、ステップ２２１に制御が移り、ここでは、スイッチング素子駆動回路６２とフォトサイリスタ６５に対してマイクロコンピュータ８４がすべての電位のロー出力として、全てオフ状態とする。また、この時点でマイクロコンピュータ８４に接続されているキーからの入力についても全て行わない状態に固定させる。
【０１３７】
本実施例においては、表示のための発光ダイオードなどはマイクロコンピュータ８４には接続を行ってない例を示しているが、そのような表示のための構成要素を設ける場合においては、それらに対しても完全にオフとし、結果的には外見上全く電源が切れてしまっている状態とする。
【０１３８】
その後、ステップ２１１にて第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０に対してロー出力を行い、オフの状態とする。ステップ２２２は、マイクロコンピュータ８４に内臓されたタイマをゼロからスタートする命令を実行するものである。
【０１３９】
ステップ２２３においては、第１のリレー３７の出力接点がオフ状態になったかどうかを、電圧検知回路７３からの通電信号の有無で判断する。本実施例では前述したように、交流電源１に同期したパルス列を出力する電圧検知回路７３を使用している関係上、ステップ２２３ではパルス列がある場合には、ステップ２２４に移り、ステップ２２２にてタイマクリアによりスタートしたタイマが２０秒を経過していない状態においては、ステップ２２３に戻る。
【０１４０】
したがって、２０秒以内にパルス列（通電信号）がなくなった場合には、その時点でステップ２２５に移る。ステップ２２５では、通電信号がある場合にはステップ２０１へ戻り、通電信号がない場合には繰り返す。したがって、再び電源検知回路７３からの通電信号が入力されるのを待つという動作をする。
【０１４１】
ステップ２２５において、電源検知回路７３からの通電信号が有りとなれば、ステップ２０１にジャンプさせる。よって、再びステップ２０１にてイニシャライズされ、ステップ２０２にて第１のリレー３７がオンされる。
【０１４２】
一方、ステップ２２４にて、２０秒以上になった場合には、ステップ２２６へ進み、第１のリレー３７のショート故障と判定し、ステップ２２７にて第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０にいずれもハイの信号を出力し、第２のリレー４２が正常であった場合には、第２の開閉手段４１はオンする。そして、ステップ２２８にてエラー表示をし、ステップ２２９にて終了する。
【０１４３】
なお、本実施例においては、第１のリレー３７がオンからオフに移った時点および電源入りスイッチ３９がオンされた時の判定に際して、電圧検知回路７３のノイズなどによる誤動作をさけるため、ステップ２２３、２２５については、いずれも３回聞きとし、それによって装置の信頼性を確保している。
【０１４４】
また、本実施例においては、マイクロコンピュータ８４にはソフトリセットという機能が備わっていることから、実際にはステップ２２５にてＹｅｓとなれば、前述のソフトリセット命令が実行されて、再びステップ２００から処理が開始される。
【０１４５】
図１０は、本実施例の脱水ルーチンの部分のフローチャートを示している。本ルーチンは、図９に示したステップ２０９の駆動スタートにより起動される、電気洗濯機としての洗濯、すすぎ、脱水等の各ルーチンの内の脱水ルーチンの部分における動作が、マイクロコンピュータ８４の働きにより行われるプログラムの動作を示している。
【０１４６】
図１０において、ステップ２３０にて脱水ルーチンが開始され、まずステップ２３１にてフォトカプラ６５がマイクロコンピュータ８４からの信号によりオンされ、排水弁６４に１００Ｖが供給されて、弁が開状態となると共に、洗濯兼脱水槽の機構的ブレーキが解除された状態となる。
【０１４７】
ステップ２３２にて、マイクロコンピュータ８４から、スイッチング素子駆動回路６２を通して、インバータ回路４に各スイッチング素子のオンオフ制御が行われ、電動機６が回転されて洗濯兼脱水槽が回転することによって、遠心力により脱水が行われる。
【０１４８】
ステップ２３３にて５分間遅延の後に、ステップ２３４にて、マイクロコンピュータ８４からスイッチング素子駆動回路６２に対して、すべての信号をローとする命令が出力される。この時点で、洗濯兼脱水槽の速度は８８０ｒｐｍとなっており、電動機６の速度もほぼこれに等しい速度となっており、ステップ２３４が実行された後も、洗濯兼脱水槽の慣性により、回転運動はしばし続く。
【０１４９】
ステップ２３５にて１００ｍｓ遅延の後、ステップ２３６にて電圧Ｖｃ２を検知し、ステップ２３７にて、ｘに値が保存される。そして、ステップ２３８にて、第２のリレー駆動回路６０にロー信号が出力される。ステップ２３９にて２０秒間遅延の後、ステップ２４０にて電圧Ｖｃ２が検知される。なお、この時点においては、洗濯兼脱水槽は、まだ前述の慣性による回転が残っている状態となっている。
【０１５０】
ステップ２４１にてｙに値が保存された後、ステップ２４２にて、再び第２のリレー駆動回路６０にハイ信号が出力される。ステップ２４３にて、フォトサイリスタ６５がマイクロコンピュータ８４からオフされ、排水弁６４への電圧供給を停止し、弁を閉とするとともに、連動して機構的ブレーキを作用させ、この時点において、洗濯兼脱水槽は慣性による回転が残っている状態から、完全に停止される。
【０１５１】
ステップ２４４において、ｘ−ｙの値が２５Ｖ以上である場合には、ステップ２４５へ進み、脱水動作が終了する。ステップ２４４において、ｘ−ｙの値が２５Ｖ以上でなかった場合には、ステップ２４６へ進み、第２のリレー４２のショート故障と判定し、ステップ２４７にてエラー表示がなされた後、ステップ２４８にて終了する。
【０１５２】
図１１は、本実施例の電源投入時における動作波形を示すものであり、（ａ）は電源入りスイッチ３９のオンオフ状態、（ｂ）はコンデンサ回路３３のＶｃ２電圧波形、（ｃ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、（ｄ）は第２のリレー４２のオンオフ状態を示している。
【０１５３】
図１１において、時刻ｔ１にて電源入りスイッチ３７が使用者の操作でオンしてから、時刻ｔ３で第２のリレー４２がオンされるまでの動作については、図６と同様である。
【０１５４】
図１１においては、第２のリレー４２がオープン故障している状態において、破線で示しているように、ｔ３以降もコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ２は引き続き１４０Ｖ程度（交流電源１が１００Ｖのとき）の値となり、実線で示した正常時に比して、ほぼ１／２の低い値となる。
【０１５５】
したがって、図９のステップ２１６において、図１１（ｂ）に示すＶＡとＶＢがＶｃ２の値として読み込まれ、図９のステップ２１７にて、ＶＢの場合にはＮｏとなり、ステップ２１８にて第２のリレー４２のオープン故障判定がなされる。
【０１５６】
図１２は、図１０に示した脱水ルーチン中のステップ２３８以降の動作について示したものであり、（ａ）はコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ２の電圧波形、（ｂ）は第２のリレー４２のオンオフ状態を示した波形図である。
【０１５７】
図１２において、時刻ｔ１において、第２のリレー４２がオフされ、その後、図８に示す直流電圧検知回路８５内に接続された抵抗８６、ＬＥＤ８９、抵抗８７の直列回路に約２．８ｍＡの電流が流れることから、第１のコンデンサ３４から電荷が放電されていき、第１のコンデンサ３４の端子間電圧が低下していくことから、Ｖｃ２の値が時刻ｔ１以降、時間とともに低下していくことになる。
【０１５８】
なお、この状態において、第２のコンデンサ３５については、第１のリレー３７が引き続きオンされていることから、依然として１４０Ｖ程度の電圧を保持する。
【０１５９】
図１０のステップ２３６においては、図１２の時刻ｔ２の状態となっており、第２のリレー４２が正常にオフされていた場合には、実線で示すように、時刻ｔ１時点から８２Ｖの電圧低下となる。
【０１６０】
これに対して、第２のリレー４２の接点が溶着や、第２のリレー駆動回路６０の故障等により、オンしたままの状態となった場合（（ｂ）参照）には、破線で示すように、時刻ｔ２においても依然として約２８０Ｖの電圧を保ったままの状態となることを発明者らは実験でも確認している。
【０１６１】
したがって、図１０のステップ２４４にて、第２のリレー４２がショート故障の場合には、ステップ２４６へ進み、第２のリレー４２のショート故障と判定する。
【０１６２】
図１３は、図９のステップ２１１以降の動作波形を示している。図１３においては、（ａ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、（ｂ）は第２のリレー４２のオンオフ状態、（ｃ）は電圧検知回路７３の出力電圧波形を示している。
【０１６３】
図９のステップ２１１にて、第１のリレー３７と第２のリレー４２がオフされると、リレーのターンオフ動作の遅れ時間後に、時刻ｔ１となり、第１のリレー３７が正常であれば、（ｃ）の実線で示するように、電圧検知回路７３の出力電圧は、ほぼゼロとなる。
【０１６４】
一方、第１のリレー３７が出力接点が溶着していたり、また第１のリレー駆動回路５９の故障などにより、オンしたままの状態が継続される場合には、（ｃ）の破線で示すように、交流電源１に同期したパルス列が引き続きマイクロコンピュータ８４に入力される状態となる。したがって、ステップ２２４よりステップ２２６に移行し、第１のリレー３７のショート故障と判定する。
【０１６５】
ただし、この状態においては、第１のリレー３７はオンであるが、第２のリレー４２はオフしていることから、第１のコンデンサ３４の電位は、直流電圧検知回路８５により放電され、やがては第１のコンデンサ３４への逆電圧の印加に及ぶものとなり、第１のコンデンサ３４が電解コンデンサを使用していることから、その後、ステップ２２７を行うことにより、上述した第１のコンデンサ３４への逆電圧印加を防止し、安全性、信頼性に関する不安の発生を防止することができる。
【０１６６】
また、コンデンサ回路３３を１個のコンデンサで構成している場合においては、第２の開閉手段４１がオフのままであっても、そのコンデンサに逆電圧がかかることはないが、例えば本実施例で用いているようなスイッチング電源をコンデンサに接続して約１４０Ｖの電圧を供給するような構成としている場合には、コンデンサの電圧低下による制御回路への電源供給が行われなくなることから、やはり第２の開閉手段をオンすることによるコンデンサ回路の電圧の復帰が有効となる。
【０１６７】
ただし、例えば第１のコンデンサ３４の端子間にダイオードを追加して設け、その極性をアノードが第１のコンデンサ３４のマイナス端子とし、カソードが第１のコンデンサ３４のプラス端子に接続されるようにして、第１のコンデンサ３４に印加される逆電圧を問題ない値（１Ｖ以下）に抑えてもよい。
【０１６８】
なお、本実施例においては、図１０のステップ２３５を設けることにより、インバータ回路４の各スイッチング素子をオフさせた後、電動機６の各電機子巻線のインダクタンスに蓄えられたエネルギーにより、インバータ回路４からコンデンサ回路３３に逆流する電流がなくなった状態とし、その後に第２の開閉手段４１をオフすることができる。
【０１６９】
それによって、インバータ回路４の各スイッチング素子、および整流器２内の各ダイオードに高電圧が印加され、破壊されるのを防止することができる。
【０１７０】
特に本実施例は、電気洗濯機として動作している中で、洗濯兼脱水槽が惰性で回転している期間に、第２の開閉手段４１をオフさせていることから、本実施例で２０秒という比較的時間を有する第２の開閉手段４１のショートの検知を、洗濯のフルコース（洗濯、すすぎ、脱水）の必要時間を伸ばすことなく、実施することができる。
【０１７１】
特に本実施例においては、給水時においてはインバータ回路４により電動機６と洗濯兼脱水槽を３５ｒｐｍで回転をさせ、洗剤の溶けを良くするという動作を行わせていることから、給水期間には上記のような第２の開閉手段４１をオフすることはできないものとなり、従って上記のように脱水の惰性回転時としている。
【０１７２】
しかしながら、特にこのような脱水の惰性回転中に行わなければならないというものではなく、例えば給水中、排水中などにインバータ回路４と電動機６が働いていない期間が２０秒程度とることができるのであれば、その間に第２の開閉手段４１に制御回路４３からオフ信号を出し、直流電圧検知回路８５の出力を検知して判定を行うようにしてもよい。
【０１７３】
なお、本実施例においては、特に電圧検知回路７３にダイオード７４を用い、交流電源１のａ端子がｂ端子に対して正の電位にある場合においては、電圧検知回路７３にはダイオード７４が逆阻止状態となり、電流が流れない構成とし、漏電電流の経路を防ぐものとしている。
【０１７４】
すなわち、図１８に示したような、交流電源１のｂ端子が接地され、ａ端子がｂ端子に対して正の電位となった場合において、整流器２の入力端子ｃから入力端子ｄ間に電流を通じる経路があると、第２の開閉手段４１を高電位側のコンデンサ１３（本実施例では第１のコンデンサ３４）に直列に設けた構成としていても、低電位側のコンデンサ１４（本実施例では第２のコンデンサ３５）を通して漏電電流が流れるものとなり、ダイオード７４は、その経路を遮断する。
【０１７５】
漏電電流が流れなくなることにより、安全性を高めると同時に、ダイオード７４は、漏電電流による電圧検知回路７３の誤動作も防止することができる。
【０１７６】
すなわち、もしも図８に示した回路構成とは逆に、ダイオード７４、７５とフォトカプラ８１のＬＥＤの向きをすべて逆として構成したとすると、漏電電流によっても電圧検知回路７３は、マイクロコンピュータ８４にパルス列を出力するものとなり、例えば第１の開閉手段３６のショート故障検知や、電源切りスイッチ３９を操作した後に、マイクロコンピュータ８４がリセットされるまでの間に、再び電源入りスイッチ３９がオンされた場合などにも、誤動作を起こし、正規の動作をしないものとなる。
【０１７７】
また、例えば排水弁として同期モータと減速用の歯車を多数用いたギヤードモータと称されるようなものでカムを回転させ、このカムの回転角度に応じて弁の開閉を行わせるものを用い、そのカムの回転角度（位置）を知るために、角度によってオンオフする接点を設けておいて、その接点のオンオフ状態を制御回路４３に検知させるという構成とし、制御回路４３から弁の開閉制御を行わせるという方法もとることができるが、その場合には、接点は、交流電流を通じることが信頼性を確保する上で必要となり、特に低コストの銀接点とする場合には、電気洗濯機として高湿という悪条件下であることから、交流電流を通じさせることがとりわけ重要となる。
【０１７８】
このような銀接点を用いた排水弁を用い、その接点を整流器２のｃ−ｄ間に抵抗と直列に接続するような構成をとる場合においては、電圧検知回路７３のようにダイオード７４を設けることはできないが、抵抗値を５６ｋΩ程度とすることにより、図１８に示した条件での漏電電流は、実効値で２ｍＡ以下とすることができ、人体に流れたとしてもそれによる危険は問題とはならない範囲とすることができ、低コストで安全性確保された装置を実現することができる。
【０１７９】
なお、本実施例においては、例えば零相変流器などにより、装置の入力電流の差を検知して漏電電流（漏洩電流）の検知を行うということはしていないが、さらにそのような漏電電流を検知する構成を付加してもよく、例えば、動作中に漏電電流を検知した場合に、第１のリレー３７と第２のリレー４２を共にオフとするようにすれば、装置を使用しているときに漏電が起こっても、それを即座に検知して、それを例えば制御回路に出力させ、制御回路からの信号によってインバータ回路４を停止させると共に、第１のリレー３７と第２のリレー４２を共にオフとするなどにより、その後は本発明の各実施例で説明したように、漏電経路が遮断された安全な状態とすることができるようになり、極めて安全性の高いインバータ装置を実現することができる。
【０１８０】
（実施例４）
図１４に示すように、インバータ４の入力端子間に、０．０３３μＦの静電容量を有し、ＤＣ６００Ｖの耐圧を持った、メタライズドポリエステルフィルム形のコンデンサ９３を設けている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【０１８１】
第２の開閉手段４１がオフとなった場合、コンデンサ９３はインバータ回路４の入力端子間および整流器２の出力端子間に接続されていることから、ノイズ等によるインバータ回路４の入力電圧が異常に高くなるというような状態を防ぐことができ、インバータ回路４内の各スイッチング素子とダイオード、また整流器２内の各ダイオードの耐圧破壊なども防ぐことができる。
【０１８２】
また、コンデンサ９３をインバータ回路４の入力端子の近くに設けることにより、装置を動作させている場合においても、コンデンサ９３が特にサージ電圧等の吸収に効果を発揮し、インバータ回路４内の各スイッチング素子のスイッチング動作における責務を軽減し、損失を低減するという効果も発揮する。
【０１８３】
なお、コンデンサ９３を設けたことにより、装置を使用していない場合、コンデンサ９３を通る漏電経路が存在するものとなるが、例えば０．０３３μＦで２８０Ｖまでの充電をする際の電荷量については、漏電電流３０ｍＡでも１ｍｓ以内という極めて短い時間でコンデンサ９３の充電が完了し、漏電電流が流れなくなることから、発明者らの実験によれば、コンデンサ９３の静電容量がこの程度小さければ、安全上の問題が発生するには至らないものであった。
【０１８４】
なお、上記実施例１、実施例３においては、第１の開閉手段３６および第２の開閉手段４１にリレーを使用している構成を示しているが、特にリレーに限るものではなく、例えばＭＯＳ形の双方向スイッチなどを使用してもよい。
【０１８５】
また、各実施例においては、インバータ回路４は６石とし、電動機６も３相のものを使用しているが、これも特にこのような構成に限られるものではなく、例えば、インバータ回路４を高電位側スイッチング素子２個と低電位側スイッチング素子２個の４石構成として、各スイッチング素子に逆方向にダイオードが接続されている構成とし、一方、電動機６については電機子巻線を１本のみの単相のものとして、４石構成のインバータ回路出力に接続するような構成とした場合にあっても成り立つものであり、本発明の構成を用いることにより同等の効果が得られる。
【０１８６】
また、上記実施例３では、第２の開閉手段４１のショート故障とオープン故障、および第１の開閉手段３６のショート故障の判定を行った場合、エラー表示を行うものとしているが、例えばマイクロコンピュータ８４に電源電圧ＶＤＤがなくなっても記憶内容が消えない不揮発性メモリを接続して設け、上述の故障判定を行った場合には、不揮発性メモリに故障の種類などを記録しておけば、その後装置の電源を切っても、不揮発メモリ内に故障状況が残るため、後でサービスマンやメーカの技術者が、その内容を読み出せば故障の種類などを知ることができ、サービス面でも優れたインバータ装置を実現することができる。
【０１８７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【０１８８】
また、請求項２に記載の発明によれば、第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段のショート故障を起こした場合、故障の判定を行うことができる。
【０１８９】
また、請求項３に記載の発明によれば、第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにしたから、コンデンサ回路には、再び第２の開閉手段を通じて充電電流が供給され、印加される電圧を通常の値に戻すことができる。
【０１９０】
また、請求項４に記載の発明によれば、制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段の出力接点のオープン故障時に故障の判定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図２】同インバータ装置のスイッチング電源の一部ブロック化した回路図
【図３】同インバータ装置のスイッチング電源の入出力特性図
【図４】同インバータ装置のリセットＩＣの入出力特性図
【図５】同インバータ装置の要部動作フローチャート
【図６】同インバータ装置の電源投入時の動作タイムチャート
【図７】本発明の第２の実施例のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図８】本発明の第３の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図９】同インバータ装置の要部動作フローチャート
【図１０】同インバータ装置の脱水ルーチンのフローチャート
【図１１】同インバータ装置の電源投入時の動作タイムチャート
【図１２】同インバータ装置の脱水時の動作タイムチャート
【図１３】同インバータ装置の第１のリレーと第２のリレーオフ後の動作タイムチャート
【図１４】本発明の第４の実施例のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図１５】従来のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図１６】従来のインバータ装置の第２の例の一部ブロック化した回路図
【図１７】従来のインバータ装置の第３の例の一部ブロック化した回路図
【図１８】従来のインバータ装置のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図１９】従来のインバータ装置のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２０】従来のインバータ装置の第２の例のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２１】従来のインバータ装置の第２の例のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２２】従来のインバータ装置の第３の例のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２３】従来のインバータ装置の第３の例のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 整流器
４ インバータ回路
６ 電動機
３３ コンデンサ回路
３４ 第１のコンデンサ（コンデンサ）
３５ 第２のコンデンサ（コンデンサ）
３６ 第１の開閉手段
４１ 第２の開閉手段
４３ 制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter device driven by a DC voltage obtained by rectifying a commercial power supply.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the inverter device is configured as shown in FIG. Hereinafter, the configuration will be described.
[0003]
As shown in the figure, the AC power supply 1 is a commercial power supply of 100 V 60 Hz, and rectifies the AC power supply 1 with a rectifier 2 and outputs a direct current. The capacitor circuit 3 and the inverter circuit 4 are connected to the output of the rectifier 2, the control circuit 5 is connected to the inverter circuit 4, and the three-phase motor 6 is connected to the output of the inverter circuit 4. Between the terminal b of the AC power supply 1 and the input terminal d of the rectifier 2, an opening / closing means 7 constituted by a power switch is connected.
[0004]
The rectifier 2 has a configuration in which four silicon diodes 8, 9, 10, and 11 are connected to a bridge. The capacitor circuit 3 supplies a DC voltage with a small ripple to the input of the inverter circuit 4 to stabilize the motor 6. Therefore, a series circuit of electrolytic capacitors 13 and 14 having two large electrostatic capacitances (several hundred μF) is connected to the input terminal d of the rectifier 2.
[0005]
The inverter circuit 4 includes switching elements 15, 16, 17, 18, 19, 20 each using an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and diodes 21, 22, 23, 24, connected in parallel to the respective switching elements, 25 and 26. The electric motor 6 has armature windings 27, 28, 29 corresponding to three phases.
[0006]
Here, when the switching elements 15 to 20 are turned off, the diodes 21 to 26 are turned off by causing the magnetic energy stored in the inductance component such as the armature winding to flow through the capacitor circuit. In order to drive the electric motor stably, a normal inverter circuit has such a configuration.
[0007]
The choke coil 30 has an inductance of 5 mH connected between the terminal a of the AC power source 1 and the input terminal c of the rectifier circuit 2, and suppresses the peak value of the current flowing into the inverter device. The power factor seen from the above is improved and power harmonics are reduced.
[0008]
Further, the opening / closing means 7 is turned off when the inverter device is not used, and the supply of voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 3 and the inverter circuit 4 is stopped and the device is used. Is turned on to supply voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 3, and the inverter circuit 4.
[0009]
In the above configuration, the capacitors 13 and 14 constituting the capacitor circuit 3 are each charged with a DC voltage of about 140 V, and the inverter circuit 4 is supplied with a DC voltage of about 280 V, generally operating as a voltage doubler rectifier circuit. To do.
[0010]
That is, at the moment when the terminal a of the AC power supply 1 becomes a positive potential with respect to the terminal b, the capacitor 13 is charged via the diode 8, and conversely, the terminal a of the AC power supply 1 is negative with respect to the terminal b. At the instant when the potential is reached, the capacitor 14 is charged via the diode 9.
[0011]
The control circuit 5 performs on / off control of the switching elements 15 to 20 in order, so that alternating current is output to the armature windings 27 to 29 of the electric motor 6 to rotate and supply power to the mechanical load. It has become.
[0012]
FIG. 16 is a circuit diagram of a second example of a conventional inverter device. 16 differs from FIG. 15 in that the opening / closing means 7 constituted by a power switch is provided on the terminal a side of the AC power supply 1, but the other configuration is exactly the same as FIG. 4. The operation of the control circuit 5 and the electric motor 6 is the same.
[0013]
Also in FIG. 16, the opening / closing means 7 is turned off when the inverter device is not used, stops the supply of voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 3, and the inverter circuit 4. When it is used, it is turned on, and voltage is supplied to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 3, and the inverter circuit 4.
[0014]
FIG. 17 is a circuit diagram of a third example of a conventional inverter device. 17 differs from FIG. 15 in that the capacitor circuit 31 is composed of only one electrolytic capacitor 32, but the other configuration is the same as FIG.
[0015]
In FIG. 17, an operation generally called full-wave rectification is performed, and the capacitor 32 is charged with a DC voltage of about 140V. That is, when the terminal a of the AC power source 1 is positive with respect to the terminal b, the capacitor 32 is charged via the diodes 8 and 11, and conversely, when the terminal a is negative with respect to the terminal b, the diode is charged. The capacitor 32 is charged through 9 and 10.
[0016]
Also in FIG. 17, the opening / closing means 7 is turned off when the inverter device is not used, stops the supply of voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 31, the inverter circuit 4, etc. When used, it is turned on, and voltage is supplied to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 31, and the inverter circuit 4.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the first to third conventional inverter devices, the open / close means 7 connected to the AC power source 1 is turned off, that is, the device is not used, and the capacitor circuits 3 and 31 are configured. When there is no voltage in each capacitor, for example, when the electric motor 6 constituting the apparatus is immersed in water, the capacitor is connected to the capacitor depending on which of the terminals a and b of the AC power supply 1 is on the ground side. There was a problem that the charging current may flow as a leakage current.
[0018]
Here, since a capacitor having a large capacitance is used in order to stably operate the inverter circuit 4 and the electric motor 6, a leakage current due to a charging current continues to flow for a long time, and the current flows to the human body. When the current flows, the current × time becomes large, so that the danger level becomes large.
[0019]
That is, in general, the AC power source 1 has one end of the pole transformer that is grounded. When the power plug of the device is plugged into a household outlet, both of them can be on the ground side. Depending on the direction, a leakage current is generated.
[0020]
FIGS. 18 and 19 show a terminal 1 connected to the motor 6 from the inverter circuit 4 when the terminal b of the AC power source 1 is grounded (connected to the ground) in the first conventional example shown in FIG. A current path in the case where conduction occurs between the U terminal and the ground is shown.
[0021]
In FIG. 18, the AC power source 1 is in a state where the terminal a is at a positive potential with respect to the terminal b, and the capacitors 13 and 14 are charged through the choke coil 30, the diode 8, the diode 24, and the like. The charging current becomes a leakage current. The same applies to the case where continuity is generated with the ground (V phase, W phase, neutral point N) other than the U phase. In short, the leakage is caused through one or more of the diodes 24 to 26. Current flows.
[0022]
In FIG. 19, the AC power source 1 is in a state where the terminal a is at a negative potential with respect to the terminal b, and the capacitors 13 and 14 are charged through the choke coil 30, the diode 9, the diode 21, and the like. This charging current becomes a leakage current. The same applies to the case where continuity occurs between the ground (V phase, W phase, neutral point N) other than the U phase. In short, the leakage occurs through one or more of the diodes 21 to 23. Current flows.
[0023]
In the first conventional example, when the terminal a of the AC power supply 1 is grounded, no terminal leakage current of the AC power supply 1 is generated.
[0024]
20 and FIG. 21 show a case where the U terminal, which is one of the terminals connected from the inverter circuit 4 to the electric motor 6, with the terminal a of the AC power source 1 grounded in the second conventional example, A current path when conduction occurs between the two is shown.
[0025]
In FIG. 20, the AC power source 1 is in a state where the terminal a is at a positive potential with respect to the terminal b, and the capacitors 13 and 14 are charged through the diode 11, the diode 21, and the like. It becomes current. The same applies to the case where continuity occurs between the ground (V phase, W phase, neutral point N) other than the U phase. In short, the leakage occurs through one or more of the diodes 21 to 23. Current flows.
[0026]
In FIG. 21, the AC power source 1 is in a state where the terminal a is at a negative potential with respect to the terminal b, and the capacitors 13 and 14 are charged through the diode 10, the diode 24, and the like. Leakage current. The same applies to the case where continuity is generated with the ground (V phase, W phase, neutral point N) other than the U phase. In short, the leakage is caused through one or more of the diodes 24 to 26. Current flows.
[0027]
In the second conventional example, when the terminal b of the AC power supply 1 is grounded, the terminal leakage current of the AC power supply 1 does not occur.
[0028]
22 and FIG. 23 show the ground and the U terminal, which is one of the terminals connected from the inverter circuit 4 to the electric motor 6, with the terminal b of the AC power supply 1 grounded in the third conventional example. A current path when conduction occurs between the two is shown.
[0029]
In FIG. 22, the AC power source 1 is in a state where the terminal a is at a positive potential with respect to the terminal b, and the capacitor 32 is charged through the choke coil 30, the diode 8, the diode 24, and the like. Becomes the leakage current. The same applies to the case where continuity is generated with the ground (V phase, W phase, neutral point N) other than the U phase. In short, the leakage is caused through one or more of the diodes 24 to 26. Current flows.
[0030]
In FIG. 23, the AC power supply 1 is in a state where the terminal a is at a negative potential with respect to the terminal b, and the capacitor 32 is charged through the choke coil 30, the diode 9, the diode 21 and the like. The current becomes a leakage current. In addition, the same applies to the case where conduction occurs between the ground and other than the U phase (V phase, W phase, neutral point N). For example, when conduction occurs between the neutral point N and the ground. The only difference is that a leakage current flows through the armature winding 27 of the electric motor 6.
[0031]
In short, a leakage current flows through one or more of the diodes 21 to 23.
[0032]
In the third conventional example, when the terminal a of the AC power supply 1 is grounded, the terminal leakage current of the AC power supply 1 does not occur.
[0033]
Further, in the first and second conventional examples, the position where the choke coil 30 is inserted is connected to the a side of the AC power supply 1, but may be connected to the b side, but in either case The charging current to the capacitors 13 and 14 does not change, and therefore, the same phenomenon applies to a phenomenon in which a leakage current is generated.
[0034]
Also in the third conventional example, the position where the choke coil 30 is inserted is connected to the a side of the AC power supply 1, but may be connected to the b side, and in series with the output terminal of the rectifier 2. However, in either case, the charging current to the capacitor 32 does not change, and thus the same phenomenon applies to a phenomenon in which a leakage current is generated.
[0035]
As described above, in the conventional inverter device, when the device is not used and the opening / closing means 7 is turned off, the inverter circuit 4 or the electric motor 6 constituting the device is electrically connected to the ground due to submergence or the like. Depending on which of the terminals of the AC power supply 1 is grounded, a charging current flows to the capacitor constituting the capacitor circuit and a leakage current is generated, and the human body may enter the path of the leakage current. For this reason, there was a problem of worrying about electric shock.
[0036]
The present invention solves the above-described conventional problems, and when a device is not used, even if conduction occurs between the inverter circuit or the ground due to submergence of an electric motor or the like, a charging current to the capacitor circuit is not generated, The purpose is to realize a safe inverter device by eliminating the leakage current.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention connects a capacitor circuit having at least one capacitor and an inverter circuit to an output of a rectifier that rectifies an AC power supply, and connects a control circuit to the inverter circuit. Connect a motor to the output. A first switching means is connected between one terminal of the AC power source and one input terminal of the rectifier, and a second switching means is connected in series to the capacitor circuit. An open or short circuit failure of the second switching means is detected by a DC voltage detection circuit that detects the voltage across the capacitor circuit. It is a thing.
[0038]
Thereby, when the device is not used, even if conduction occurs between the inverter circuit or the ground due to submergence of an electric motor or the like, the charging current to the capacitor circuit is not generated, and the leakage current can be eliminated. A safe inverter device can be realized.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, there is provided an AC power supply, a rectifier that rectifies the AC power supply, a capacitor circuit having at least one capacitor connected to an output of the rectifier, an inverter circuit, and the inverter circuit. A control circuit connected, an electric motor connected to the output of the inverter circuit, a first switching means connected between one terminal of the AC power supply and one input terminal of the rectifier, and a series connection to the capacitor circuit Second opening and closing means The control circuit detects an open or short circuit failure of the second opening / closing means by a DC voltage detection circuit that detects a voltage across the capacitor circuit. When the device is not used, both the first opening / closing means and the second opening / closing means are turned off, so that even if continuity occurs between the inverter circuit or the motor due to submergence or the like, By the one opening / closing means and the second opening / closing means, the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off, so that the leakage current can be eliminated and a safe inverter device can be realized.
[0040]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1. The second The opening / closing means 2 can be controlled to be turned on / off by a control circuit, and the control circuit controls the second opening / closing means to be turned off after stopping the inverter circuit. Rear A short-circuit failure of the second opening / closing means is determined based on an output from the current voltage detection circuit. When the apparatus is not used, both the first opening / closing means and the second opening / closing means are turned off. Thus, even if conduction occurs between the inverter circuit and the motor due to submersion or the like, the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off by the first switching means and the second switching means. The leakage current can be eliminated, and a safe inverter device can be realized. In addition, during use of the inverter device, the input voltage value of the inverter circuit can be detected by the DC voltage detection circuit, and the second switching means If the short circuit failure occurs, the capacitor circuit voltage does not decrease even after the control circuit turns off the second opening / closing means. Kill.
[0041]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, when the second opening / closing means is normal, the control circuit turns on the second opening / closing means that is in the off state again. In this way, the charging current is again supplied to the capacitor circuit through the second switching means, and the applied voltage can be returned to the normal value.
[0042]
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1. , System In the control circuit, the first opening / closing means is turned on and the second opening / closing means is also turned on. ,straight An open failure of the second opening / closing means is determined based on an output from the current voltage detection circuit, and both the first opening / closing means and the second opening / closing means are turned off when the apparatus is not used. Thus, even if conduction occurs between the inverter circuit and the motor due to submersion or the like, the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off by the first switching means and the second switching means. The leakage current can be eliminated, and a safe inverter device can be realized. In addition, during use of the inverter device, the input voltage value of the inverter circuit can be detected by the DC voltage detection circuit, and the second switching means It is possible to determine the failure by detecting that the voltage of the capacitor circuit is lower than that in the normal state when the output contact of the output contact is open.
[0043]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the thing of the same structure as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
[0044]
(Example 1)
As shown in FIG. 1, the capacitor circuit 33 is configured by connecting a first capacitor (capacitor) 34 provided on the high potential side and a second capacitor (capacitor) 35 provided on the low potential side in series. The first capacitor 34 and the second capacitor 35 are constituted by electrolytic capacitors having a capacitance of 560 μF and a withstand voltage of 250V.
[0045]
The first opening / closing means 36 is provided between the terminal b of the AC power source 1 and the input terminal d of the rectifier 2. Further, a terminal d on the side of the input of the rectifier 2 to which the first switching means 36 is connected is connected to a connection point e between the first capacitor 34 and the second capacitor 35.
[0046]
The first opening / closing means 36 has an output contact of the first relay 37 that can be turned off and cut off by stopping the supply of the drive current, and an activation circuit. The start-up circuit 38 is a series circuit of a power-on switch 39 using a momentary switch and a metal oxide film-type resistor 40 having a resistance value of 68Ω and a power rating of 5 W. It consists of.
[0047]
The first opening / closing means 36 is turned off when the inverter device is not used, stops the supply of voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 33, the inverter circuit 4, and uses the device. At this time, the power is turned on to supply voltage to each component such as the rectifier 2, the capacitor circuit 33, the inverter circuit 4, and the like.
[0048]
The second opening / closing means 41 is constituted by a second relay 42 which is connected in series to the first capacitor 34 and whose output contact is turned on by supplying a drive current.
[0049]
The choke coil 30 has an inductance of 5 mH connected between the terminal a of the AC power source 1 and the input terminal c of the rectifier circuit 2, and suppresses the peak value of the current flowing into the inverter device. In addition to improving the power factor seen from the above and reducing power harmonics, it also has the effect of suppressing the inrush current when the device is turned on.
[0050]
In addition to controlling the control circuit 43 and the inverter 4, it controls the first relay 37 and the second relay 42. The switching power supply 44 is a direct current power source of 15.7V from the b terminal and 5V from the c terminal. Is supplied. The input terminal a of the switching power supply 44 is connected to the plus terminal of the second capacitor 35.
[0051]
The switching power supply 44 has an input between the a terminal and the d terminal. , Su The switching power supply 44 is configured to be supplied with a DC voltage from both ends of the second capacitor 35.
[0052]
The switching power supply 44 is configured as shown in FIG. In FIG. 2, the input terminal is between the a terminal and the d terminal, and a DC voltage of about 140 V is input between them. The b terminal and the c terminal are both output terminals of the switching power supply 44. A DC voltage of 15.7V is output between the b terminal and the d terminal, and a stable voltage of 5V is provided between the c terminal and the d terminal. The converted DC voltage is output to supply power to the control circuit 43.
[0053]
The bypass capacitor 45 is a metallized polyester capacitor having a capacitance of 0.033 μF, and is inserted between the DC input terminals to prevent noise of the input DC voltage and absorb the surge voltage, thereby reducing impedance at higher frequencies. It is done. The high-frequency transformer 46 is formed by forming a magnetic path with a core made of ferrite, providing a gap in a part of the magnetic path, and winding each coil around the gap.
[0054]
The switching power supply control IC 47 turns on and off the switching element built in between the f terminal and GND at a substantially constant frequency of 100 kHz, and the on-period ratio of the switching element is such that the voltage between the e terminal and GND is substantially constant. Feedback control is performed so as to be (6V). At the same time, the circuit power in the IC is also supplied by the current flowing into the f terminal.
[0055]
The fast recovery diodes 48, 49, 50, 51 rectify a high frequency of 100 kHz from the secondary side of the high frequency transformer 46, and the constant voltage diode 52 controls the switching power supply when the output voltage from the b terminal is 15.7V. Connection is made so that the potential of the e terminal of the IC 47 becomes equal to the constant voltage.
[0056]
The electrolytic capacitor 53 is connected to the e terminal and is provided to suppress the b terminal voltage detection ripple in the feedback operation. The electrolytic capacitor 54 has a rectified output of about 7.5 V from the fast recovery diode 51. (DC voltage) is supplied.
[0057]
In the present embodiment, a three-terminal regulator 55 is further provided to output a stabilized DC voltage from a 7.5 V power source obtained in the electrolytic capacitor 54 to the c terminal. The electrolytic capacitor 56 is provided to prevent parasitic oscillation of the three-terminal regulator 55 and to improve the voltage stability of the 5V power source output to the c terminal.
[0058]
Therefore, the control circuit 43 is supplied with 5V DC voltage very stably as the VDD power source. However, even if the three-terminal regulator 55 is not provided, it is not particularly necessary if a sufficiently stable output voltage can be obtained.
[0059]
The fast recovery diode 50 absorbs a surge voltage generated at the f terminal when the switching element built in the switching power supply control IC 47 is turned off. In particular, the insulation between the primary coil and the secondary coil of the high-frequency transformer 46 is performed. In order to improve the performance, even if the leakage inductance is large, it is possible to effectively prevent the application of an overvoltage to the f terminal at the turn-off generated by the leakage inductance.
[0060]
That is, when the switching element is turned off, current flows from the f terminal to the snubber capacitor 57 and the snubber resistor 58, so that the peak value of the voltage at the f terminal is approximately 2 with respect to the voltage value 140V input to the a terminal. It can be suppressed to about twice.
[0061]
FIG. 3 is a graph showing the input / output characteristics of the switching power supply 44. When the value of the DC input voltage is about 40 V or less, the current supply from the f terminal of the switching power supply control IC 47 becomes insufficient, causing the oscillation operation. Therefore, switching at 100 kHz is not performed, so that the output voltage to either terminal b or c is almost zero.
[0062]
When the input voltage reaches about 40 V, power is supplied to the switching power supply control IC 47 by the current from the f terminal, so that a switching operation (oscillation) of 100 kHz is started. .7V and 5V voltages are output.
[0063]
Here, for the c terminal, a more stabilized voltage can be obtained by the operation of the three-terminal regulator 55 in particular, but for the b terminal, the switching power supply control IC 47 determines the on-time of the built-in switching element and the potential of the e terminal. Feedback is performed so as to obtain a substantially constant value, and power is supplied from the e terminal at the same time. Again, the influence of fluctuations in the input voltage is suppressed.
[0064]
The circuit configuration of the switching power supply 44 shown in FIG. 2 is merely an example, and is not necessarily limited to such a configuration. For example, a forward converter, a step-down chopper, a self-excited flyback converter (RCC), or the like is used. May be.
[0065]
In either configuration, the DC voltage is input from the second capacitor 35 and the DC voltage is supplied to the control circuit 43 as a power supply, and the switching element is built in. Since the switching operation is not performed under the condition that the DC voltage is below the range in which the switching element can be driven, the relationship between the input voltage and the output voltage is similar to that shown in FIG. It becomes.
[0066]
In FIG. 1, the first capacitor 34 and the second capacitor 35 constituting the capacitor circuit 33 are each charged with a DC voltage of about 140V, and the inverter circuit 4 is supplied with a DC voltage of about 280V. Generally, it operates as a voltage doubler rectifier circuit, and this point is the same as the conventional example described in FIG.
[0067]
The control circuit 43 includes a first relay drive circuit 59, a second relay drive circuit 60, a reset IC 61, a switching element drive circuit 62, and a microcomputer 63.
[0068]
Here, when the first relay drive circuit 59 receives a high signal of about 5V from the microcomputer 63, the first relay drive circuit 59 outputs a voltage of about 15V to the drive coil of the first relay 37. When the relay drive circuit 60 receives a high signal of about 5 V from the microcomputer 63, the relay drive circuit 60 outputs a voltage of about 15 V to the drive coil of the second relay 42.
[0069]
The drain valve 64 is in an open state in a state where an AC voltage of 100 V is supplied and performs an operation of draining water from the apparatus, and at the same time, mechanically brakes a washing and dewatering tub (not shown). ing. Further, in a state where no AC voltage is supplied, the drain valve 64 is closed, and water is stored in the apparatus.
[0070]
A photothyristor 65 is connected to the drain valve 64, and the LED side is connected to a microcomputer 63 in the control circuit 43.
[0071]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the input voltage and the output voltage of the reset IC 61. Since the reset voltage is set to 3.3V, as shown in FIG. In the range of 3.3 V, the output voltage is almost zero, and thus the microcomputer 63 is kept stationary.
[0072]
When VDD rises to 3.3 V or more, since the output voltage Vreset is a high signal that is almost close to VDD, the microcomputer 63 starts to start and the program is processed from the top address. You can start.
[0073]
As shown in FIG. 1, a start switch 66 and a power-off switch 67 are connected to a microcomputer 63, both of which are configured using a momentary switch.
[0074]
Furthermore, Hall ICs 68, 69, 70 for detecting the magnets of the rotor of the electric motor 6 are connected to the microcomputer 63, and the microcomputer 63 depends on the signals from the Hall ICs 68 to 70, the rotation direction and the rotation speed. The switching elements 15 to 20 are turned on and which one is turned off, and the signals for 6 stones are sent to the switching element drive circuit 62.
[0075]
The switching element driving circuit 62 receives the above-described signals output from the microcomputer 63. When each signal is high (about 5V), the switching element driving circuit 62 turns on the switching element and when the signal is low (almost 0V). Turns off the switching element.
[0076]
Note that the switching element drive circuit 62 obtains a DC power supply of about 15 V for driving the switching elements 15, 16, and 17 on the high potential side, in particular by a method called bootstrap. The number of outputs is small.
[0077]
However, it is not always necessary to supply power to the switching element drive circuit 62 with a bootstrap power supply. For example, a large number of outputs may be output from the switching power supply 44.
[0078]
FIG. 5 shows a flowchart of the microcomputer 63 operated as an electric washing machine.
[0079]
In FIG. 5, when the output voltage VCC of the switching power supply 44 becomes 3.3 V or higher, the operation of the microcomputer 63 is started by the action of the reset IC 61 in step 200. Then, the microcomputer 63 initializes at step 201 and initializes a memory, a register, a flag, and the like built therein.
[0080]
In step 202, high is output to the first relay drive circuit 59, and the first relay 37 is turned on. Next, after a 200 ms delay in step 203, high is output to the second relay drive circuit 60 in step 204 to turn on the second relay.
[0081]
Step 205 detects the presence or absence of a flag, which will be described later, and proceeds to step 206 by initializing the flag at the first time. In step 203, the value of the input port to which the start switch 66 and the power-off switch 67 are connected is read. In this embodiment, the microcomputer 63 is reduced in the number of components as described above. Therefore, since both the drive control of the relay and the control of the electric washing machine such as the signal output to the photothyristor 65 are performed, both the power-off switch 67 and the start switch 66 are connected to the microcomputer 63. And let me read.
[0082]
Depending on the design of the device, it is also possible to connect other switches and process them by the microcomputer 63. In that case, the number of switches is further increased, and Add necessary algorithms for the function.
[0083]
In step 207, it is determined whether any key is pressed. If any key is pressed and the switch is turned on, the process proceeds to step 208, and none of the switches are pressed and all the switches are turned off. If so, the process returns to step 205. If the start switch 66 is pressed and turned on in step 208, the process proceeds to step 209, where the drive start is executed. Otherwise, the process proceeds to step 210.
[0084]
Here, in step 209, in this embodiment, since the inverter device operates as an electric washing machine, the sequence from washing, rinsing, and dewatering is sequentially operated.
[0085]
In this embodiment, since so-called flag processing is performed, once step 209 is passed, the above-described operation necessary for the load driving circuit can be handled by the routine that detects the flag. For this reason, after passing through step 209 once, the loop process from step 206 to step 210 is performed, and the course of washing to dehydration is executed in order even if the key input is received.
[0086]
In step 210, if the power-off switch 67 is pressed and turned on, the routine jumps to step 211, and the first relay 37 and the second relay 42 are turned off. Return to step 205.
[0087]
In the present embodiment, the input key switches connected to the microcomputer 63 are only the power-off switch 67 and the start switch 66, so that the determination in step 210 is not particularly required. In the embodiment, step 210 is provided to increase the effect of minimizing the influence of noise and the like.
[0088]
When the sequence as the washing machine is completed, the end flag becomes high and Yes in step 205. Therefore, the microcomputer 63 outputs all potentials as low outputs to the switching element drive circuit 62 and the photothyristor 65. All are set to the OFF state, and at this time, all the inputs from the keys connected to the microcomputer 63 are fixed to a state where no input is performed.
[0089]
In addition, although the light emitting diode for a display etc. has shown the example which is not connected to the microcomputer 63, the component for such a display is also shown. U In such a case, the power is completely turned off for these, and as a result, the power is completely turned off.
[0090]
Thereafter, the process proceeds to step 211, where low output is performed to the first relay drive circuit 59 and the second relay drive circuit 60 to turn them off, and in step 212, the operation of the microcomputer 63 is stopped.
[0091]
In the above configuration, the operation will be described with reference to FIG. 6A is an on / off state of the power-on switch 39, FIG. 6B is a voltage waveform of the voltages Vc1 and Vc2 of the capacitor circuit 33, FIG. 6C is an output voltage waveform of the switching power supply 44, and FIG. ) Is an on / off state of the first relay 37, FIG. 6 (e) is an on / off state of the second relay 42, and FIG. 6 (f) is a waveform of an input current Iin of the inverter device.
[0092]
At time t1 in FIG. 6, when the power-on switch 39 is pressed and turned on, the second capacitor 35 is charged through the resistor 40, and the voltage Vc1 rises as shown in FIG. 6B, as shown in FIG. Thus, when the voltage at which the switching power supply 44 can operate is reached, the outputs Va, Vb, VDD and the like rise as shown in FIG.
[0093]
In the control circuit 43, when VDD reaches 3.3V, the reset IC 61 releases the microcomputer 63 from the reset state according to the characteristics shown in FIG. 4, and the flowchart of FIG. 5 starts.
[0094]
In step 202 of FIG. 5, as shown in FIG. 6D, the first relay 37 is turned on at time t2. At this point, 90 ms has elapsed since time t1. When the first relay 37 is turned on, the charging current to the second capacitor 35 is supplied without passing through the resistor 40.
[0095]
At this time, since the voltage of the second capacitor 35 is about 80V, the current for charging the remaining 60V with respect to the steady state of 140V is as shown in FIG. 6 (f). However, since the current flows through the choke coil 30, the current is limited by the inductance of the choke coil 30.
[0096]
At time t3, the second relay 42 is turned on in step 204 of FIG. At this time, since the first capacitor 34 has a substantially zero voltage, an inrush current flows immediately after time t3 as shown in FIG. 6F, and the first capacitor 34 is also charged. The inrush current at this time also flows via the choke coil 30. By charging the first capacitor 34, Vc2 becomes about 280 V after time t3 as shown in FIG. 6B.
[0097]
The power is turned on as described above, and the inverter circuit 4 is also supplied with about 280V DC power. When a load is applied, an input current flows through the inverter circuit 4, and the voltage Vc2 slightly decreases. Thereafter, operation as a washing machine can be performed.
[0098]
When turning off the power, the power-off switch 67 is pressed to turn on to execute step 211 in FIG. 5, whereby the first relay 37 and the second relay 42 are turned off at the same time. In this state, the power consumption during standby of the apparatus can be made zero.
[0099]
Here, the first relay 37 and the second relay 42 are off when the power of the apparatus is off, and the first opening / closing means 36 when the power-on switch 39 is off. Since both of the second opening / closing means 41 are turned off, the leakage current as shown in FIGS. 18 to 21 described in the conventional example does not flow.
[0100]
That is, the broken-line arrows in the circuit diagrams shown in FIGS. 18 and 19 both pass through the capacitor circuit 3, but in the present embodiment, the first capacitor 34 constituting the capacitor circuit 33 is provided. Since the second opening / closing means 41 is provided in series with the first capacitor 34, the second opening / closing means 41 is in the state in which the second opening / closing means 41 is turned off. The path through which the leakage current due to the charging current to the capacitor 35 flows is interrupted.
[0101]
Therefore, even in a situation where a human body exists in the path, a safe inverter device that can prevent the leakage current from passing through the human body can be realized.
[0102]
The capacitor circuit 33 is a series circuit of a first capacitor 34 and a second capacitor 35, and the second switching means 41 is connected in series to the first capacitor 34, and the first of the inputs of the rectifier 2. By connecting the terminal d on the side to which the opening / closing means 36 is connected and the connection point of the two capacitors, a high voltage called so-called voltage doubler rectification can be input to the inverter circuit 4.
[0103]
As a result, the current capacity of the switching elements 15 to 20 can be reduced to almost ½ compared to the normal full-wave rectification method. For example, when the AC power supply 1 is set to 100 V in Japan, voltage doubler rectification Therefore, when 280V is input to the inverter circuit 4, a 500V withstand voltage product that is widely available as a power switching element can be effectively used.
[0104]
In addition, in this embodiment, the second switching means 41 is provided in series with the first capacitor 34, and the input of the switching power supply 44 is connected to both ends of the second capacitor 35. In a state where both the opening / closing means 36 and the second opening / closing means 41 are turned off, that is, in a state where the power of the device is turned off, a leakage current may flow through the input terminals (between ad) of the switching power supply 44. Can be prevented.
[0105]
The switching power supply 44 is connected to the second capacitor 35. A commonly used transformer is connected between the input terminals cd of the rectifier 2, and the secondary winding of the transformer is connected to, for example, a rectifier bridge. And a smoothing capacitor and a stabilizing circuit (three-terminal regulator or the like) to supply a DC voltage to the control circuit 43, when the first switching means 36 is turned on, the AC power supply The AC voltage from the AC power source 1 is applied to the primary winding of the transformer from 1 to supply power to the control circuit 43. Under the conditions shown in FIG. Even in the state of being turned off by the means 41, a half-wave current flows through the primary winding of the transformer, and a leakage current is generated.
[0106]
In the present embodiment, the second capacitor 35 is on the low potential side. Therefore, the configuration of the switching power supply 44 can be a non-insulated configuration in which the negative terminal d is shared by the input and output, and the switching power supply 44 is configured with a relatively simple configuration as shown in FIG. In addition, since the constant voltage operation by the switching power supply control IC 47 is performed with high accuracy, fluctuations and variations in the voltage of 15.7 V can be suppressed small.
[0107]
In general, N-channel switching elements 15 to 20 composed of IGBTs, MOSFETs and the like are often used for power, and NPN type is often used for bipolar transistors. Is set to the same potential as the negative side of the inverter circuit 4, the three switching elements 18, 19, and 20 on the low potential side, which are constituent elements of the inverter circuit 4, have an emitter terminal (or source terminal). ) Become the same potential, and the switching element driving circuit 62 can be configured easily.
[0108]
However, when the switching element driving circuit 62 is made to work through insulation by using all six stones, for example, parts such as a photocoupler, or when an insulating switching power supply is used, the second capacitor is particularly used. There is no need to place 35 on the low potential side, and the first capacitor 34 may be on the low potential side and the second capacitor 35 may be on the high potential side.
[0109]
As described above, in the present embodiment, in a state where the apparatus is not used from the AC power source 1, the standby power consumption can be reduced to zero and the path through which the leakage current flows is cut off. A safe device can be realized.
[0110]
In the present embodiment, the choke coil 30 is connected in series to the a terminal of the AC power source 1, but it is not particularly required to be on the a terminal side, but the b terminal side of the AC power source 1, In other words, it may be provided in series with the first opening / closing means 36, or provided on both sides of a and b, or two windings on the same iron core having a gap, respectively, on the a side and b side. A normal mode choke coil that is connected and excited in the same direction by a reciprocating current may be used. If necessary as a noise countermeasure, a common mode choke coil may be added.
[0111]
(Example 2)
As shown in FIG. 7, the capacitor circuit 71 includes only an electrolytic capacitor 72, and a second opening / closing means 41 is provided in series with the capacitor 72. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0112]
The operation of the above configuration will be described. When the device is used, the first opening / closing means 36 and the second opening / closing means 41 are both turned on so that the output rectified by the rectifier 2 from the 100 V 60 Hz AC power supply 1 is a capacitor. 72, and a voltage of 140V is supplied and charged.
[0113]
The inverter circuit 4 operates with a DC voltage of 140 V that is the voltage across the capacitor 72 and drives the electric motor 6. Therefore, the inverter circuit 4 is operated at a lower voltage than in the first embodiment. However, in the case of a low-power device, the configuration of the capacitor circuit 71 is simplified and becomes a suitable configuration.
[0114]
In this embodiment, the choke coil 30 is connected in series with the a terminal of the AC power supply. However, the choke coil 30 may be connected to the b terminal side, or may be connected in series to the output side of the rectifier 2.
[0115]
Next, when the device is not used, both the first opening / closing means 36 and the second opening / closing means 41 are turned off, so that the device is not supplied with any current from the AC power supply 1. At the same time, since both the first opening / closing means 36 and the second opening / closing means 41 are turned off, the leakage current can be interrupted.
[0116]
That is, in the prior art example, the second opening / closing means 41 provided in the second embodiment is configured to block the route of the broken-line arrow shown in FIGS. 22 and 23. A leakage current does not occur, and a highly safe inverter device can be realized.
[0117]
(Example 3)
As shown in FIG. 8, the voltage detection circuit 73 includes diodes 74 and 75, resistors 76, 77, 78, 79, and 80, a photocoupler 81, a PNP transistor 82, and a capacitor 83, and includes first switching means. When 36 is on, a pulse train synchronized with the AC power supply 1 is output and input to the microcomputer 84.
[0118]
That is, during a period in which the potential on the a side of the AC power supply 1 is negative with respect to the b side, a current flows through the LED side of the photocoupler 81, the resistor 76, and the diode 74, thereby The transistor side is turned on, and a current flows from the base of the transistor 82 through the resistor 77 to turn it on. The resistor 80 and the capacitor 83 are for noise prevention and output a high output to the microcomputer 84.
[0119]
Further, during the period in which the potential on the a side of the AC power supply 1 is positive with respect to the b side, the diode 74 is reverse-biased, so that the blocking state occurs and the photocoupler 81 has no LED-side current. Therefore, the phototransistor side is turned off.
[0120]
Here, the diode 75 is connected in order to prevent a high reverse voltage from being applied to the LED element of the photocoupler 81 due to a slight leakage current of the diode 74, and the diode 75 is provided. Application of a voltage in the reverse direction of the LED element of the photocoupler 81 is 1 V or less, and the breakdown voltage is not exceeded.
[0121]
Since the phototransistor of the photocoupler 81 is off, the transistor 82 is in a state where only the resistor 78 is connected between the base and emitter and is stably turned off. It is pulled down at 79 and a low is output to the microcomputer 84.
[0122]
With the above operation, when the AC power source 1 is 60 Hz, 60 pulses per second are output to the microcomputer 84, and when the AC power source 1 is 50 Hz, 50 pulses per second are output to the microcomputer. 84.
[0123]
In this embodiment, the resistor 76 having a resistance value of 22 kΩ is used. By setting the resistor 77 to 2.2 kΩ and the resistor 78 to 3.3 kΩ, the transistor 82 is connected to the AC power source 1. When the potential of the terminal a with respect to the terminal b is about 7 to 10 V, the on period ratio of the transistor 82 is slightly smaller than 50%.
[0124]
However, a signal in which the high period is slightly extended with respect to the on period of the transistor 82 is output to the microcomputer 84 by the resistors 79 and 80 and the capacitor 83.
[0125]
That is, when the transistor 82 is turned on, the capacitor 83 is charged with the time constant of the resistor 80 and the capacitor 83, whereas when the transistor 82 is turned off, the series resistance of the resistors 79 and 80, that is, The capacitor 83 is discharged by a time constant calculated by the product of the resistance value of each resistor and the capacitor 83.
[0126]
Therefore, since the time required from the turn-off of the transistor 82 until the output to the microcomputer 84 falls below the threshold value in the microcomputer 84 and is determined to be low, the microcomputer 84 eventually becomes Each constant is determined so that the ratio of the high period of the pulse train that is the output signal from the voltage detection circuit 73 is approximately 50%.
[0127]
The DC voltage detection circuit 85 includes resistors 86, 87, 88, LEDs 89, diodes 90, 91, and a capacitor 92, and is in a state where the device is used, that is, a state where the second opening / closing means 41 is turned on. Since the DC voltage value of the input of the inverter circuit 4 is detected, the voltage from the inverter circuit 4 is, for example, when the voltage of the AC power supply 1 is abnormally high or when the motor 6 is electromagnetically braked (brake). Even when the capacitor circuit 33 is charged due to a reverse current flow and becomes a high voltage, the operation of the device is detected and the components of the inverter device are prevented from being destroyed.
[0128]
Since the resistance values of the resistors 86 and 87 are 100 kΩ and 1 kΩ, respectively, a voltage value obtained by dividing the forward voltage (about 1.8 V) of the LED 89 from Vc2 by 101 is output to the microcomputer 84. The Here, the resistor 88 and the capacitor 92 are for noise removal, and the diodes 90 and 91 are provided for the purpose of preventing an overvoltage or negative voltage higher than VDD from being applied to the input terminal of the microcomputer 84 due to noise or the like. Yes.
[0129]
Further, the LED 89 lights up and warns when the voltage Vc2 across the series circuit of the first capacitor 34 and the second capacitor 35 is high, for example, when performing a service operation to replace a printed circuit board on which the inverter circuit 4 is mounted. By starting the operation after confirming that the LED 89 is extinguished, it is possible to eliminate the concern that the service person may receive an electric shock. In this embodiment, when Vc2> 30V, the LED 89 has sufficient luminance.
[0130]
FIG. 9 shows a flowchart of the microcomputer 84.
[0131]
In FIG. 9, when the output voltage VCC of the switching power supply 44 becomes 3.3 V or more, the operation of the microcomputer 84 starts from step 200 by the action of the reset IC 61.
[0132]
First, in step 201, the microcomputer 84 is initialized, and initialization of the built-in memory, register, flag, and the like is performed. Next, Vc2 voltage detection is performed at step 213, and a loop operation is performed until the voltage reaches Vs = 80V at step 214. When Vs = 80V is reached, the routine proceeds to step 202. In step 202, high is output to the first relay drive circuit 59.
[0133]
Next, after a delay of 200 ms in step 203, the process proceeds to step 204 where high is output to the second relay drive circuit 60. After a delay of 100 ms in step 215, Vc2 voltage detection is performed in step 216. If Vc2> 170V is not satisfied in step 217, the process proceeds to step 218, where it is determined that the second relay 42 has an open failure. An error is displayed at 219 and the process ends at step 220.
[0134]
There are various methods for displaying an error in step 219. For example, a buzzer or the like is connected to the microcomputer 84 and it is sounded, or a so-called 7-segment display unit is displayed. There is a method of symbolizing the type, for example, displaying “H60” or the like. In this embodiment, error display is performed in addition to step 219, but the same applies to these. For example, the display pattern on the LED may change depending on the failure, such as “H09”. If you can.
[0135]
If Vc2> 170V in step 217, the process proceeds to step 205. Thereafter, up to step 210, operations such as key input equivalent to those in FIG. 5 are performed.
[0136]
When the sequence as the washing machine is completed, the end flag becomes high and Yes in Step 205, so that the control is transferred to Step 221. Here, the switching element driving circuit 62 and the photothyristor 65 are micro-controlled. The computer 84 outputs all potentials as low outputs and turns them all off. At this time, all the inputs from the keys connected to the microcomputer 84 are also fixed so as not to be performed.
[0137]
In the present embodiment, an example in which a light emitting diode for display is not connected to the microcomputer 84 is shown. However, in the case where such display components are provided, Is completely turned off, and as a result, the power is completely turned off.
[0138]
After that, in step 211, low output is performed to the first relay drive circuit 59 and the second relay drive circuit 60 to turn them off. Step 222 executes an instruction for starting a timer built in the microcomputer 84 from zero.
[0139]
In step 223, whether or not the output contact of the first relay 37 is turned off is determined based on the presence / absence of an energization signal from the voltage detection circuit 73. In the present embodiment, as described above, because the voltage detection circuit 73 that outputs a pulse train synchronized with the AC power supply 1 is used, if there is a pulse train in step 223, the process proceeds to step 224, and in step 222 When the timer started by the timer clear has not passed 20 seconds, the process returns to step 223.
[0140]
Therefore, if there is no pulse train (energization signal) within 20 seconds, the process proceeds to step 225 at that time. In step 225, if there is an energization signal, the process returns to step 201, and if there is no energization signal, the process is repeated. Therefore, the operation of waiting for the energization signal from the power supply detection circuit 73 to be input again is performed.
[0141]
If there is an energization signal from the power supply detection circuit 73 in step 225, the process jumps to step 201. Therefore, initialization is performed again at step 201, and the first relay 37 is turned on at step 202.
[0142]
On the other hand, if it is 20 seconds or more in step 224, the process proceeds to step 226, where it is determined that the first relay 37 is short-circuited. In step 227, the first relay drive circuit 59 and the second relay are determined. When both output high signals to the drive circuit 60 and the second relay 42 is normal, the second opening / closing means 41 is turned on. Then, an error is displayed at step 228, and the process ends at step 229.
[0143]
In this embodiment, in order to avoid malfunction due to noise of the voltage detection circuit 73 at the time when the first relay 37 is switched from on to off and when the power-on switch 39 is turned on, step 223 is avoided. As for 225, all are asked three times, thereby ensuring the reliability of the apparatus.
[0144]
In the present embodiment, since the microcomputer 84 has a function called soft reset, if the answer is actually Yes in step 225, the above-described soft reset instruction is executed, and from step 200 again. Processing begins.
[0145]
FIG. 10 shows a flowchart of the dehydration routine portion of this embodiment. This routine is activated by the start of driving in step 209 shown in FIG. 9. The operation of the dehydration routine in each of the routines such as washing, rinsing and dehydration as an electric washing machine is performed by the microcomputer 84. It shows the operation of the program to be performed.
[0146]
In FIG. 10, a dehydration routine is started at step 230. First, at step 231, the photocoupler 65 is turned on by a signal from the microcomputer 84, 100V is supplied to the drain valve 64, and the valve is opened. Then, the mechanical brake of the washing and dewatering tank is released.
[0147]
In step 232, on / off control of each switching element is performed from the microcomputer 84 to the inverter circuit 4 through the switching element driving circuit 62, and the electric motor 6 is rotated to rotate the washing and dewatering tub. Dehydration is performed.
[0148]
After a delay of 5 minutes in step 233, in step 234, a command for setting all signals to low is output from the microcomputer 84 to the switching element drive circuit 62. At this time, the speed of the washing / dehydrating tub is 880 rpm, the speed of the electric motor 6 is also substantially equal to this, and even after step 234 is executed, it rotates due to the inertia of the washing / dehydrating tub. Exercise continues for a while.
[0149]
After a delay of 100 ms in step 235, the voltage Vc2 is detected in step 236, and a value is stored in x in step 237. In step 238, a low signal is output to the second relay drive circuit 60. After a delay of 20 seconds at step 239, the voltage Vc2 is detected at step 240. At this time, the washing and dewatering tub is still in a state where the rotation due to the inertia remains.
[0150]
After the value is stored in y in step 241, a high signal is output again to the second relay drive circuit 60 in step 242. In step 243, the photothyristor 65 is turned off from the microcomputer 84, the voltage supply to the drain valve 64 is stopped, the valve is closed, and a mechanical brake is operated in conjunction with this. The dehydration tank is completely stopped from the state in which the rotation due to inertia remains.
[0151]
In step 244, when the value of xy is 25V or more, the process proceeds to step 245, and the dehydrating operation is completed. If it is determined in step 244 that the value of xy is not 25 V or more, the process proceeds to step 246, where it is determined that the second relay 42 is short-circuited. After an error is displayed in step 247, the process proceeds to step 248. To finish.
[0152]
11A and 11B show operation waveforms when the power is turned on in this embodiment. FIG. 11A shows an on / off state of the power-on switch 39, FIG. 11B shows a Vc2 voltage waveform of the capacitor circuit 33, and FIG. (D) shows the on / off state of the second relay 42.
[0153]
In FIG. 11, the operation from when the power-on switch 37 is turned on by the user's operation at time t <b> 1 to when the second relay 42 is turned on at time t <b> 3 is the same as in FIG. 6.
[0154]
In FIG. 11, the voltage Vc2 of the capacitor circuit 33 continues to be about 140V (when the AC power supply 1 is 100V) after t3 as shown by the broken line in the state where the second relay 42 is in an open failure. It is a value that is approximately ½ lower than the normal value indicated by the solid line.
[0155]
Therefore, in step 216 of FIG. 9, VA and VB shown in FIG. 11B are read as the values of Vc2, and in step 217 of FIG. 9, No in the case of VB, the second in step 218 An open failure determination of the relay 42 is made.
[0156]
FIG. 12 shows the operation after step 238 in the dehydration routine shown in FIG. 10, where (a) shows the voltage waveform of the voltage Vc2 of the capacitor circuit 33, and (b) shows the on / off state of the second relay 42. It is the wave form diagram which showed the state.
[0157]
In FIG. 12, the second relay 42 is turned off at time t1, and then a current of about 2.8 mA is connected to the series circuit of the resistor 86, the LED 89, and the resistor 87 connected in the DC voltage detection circuit 85 shown in FIG. As a result, the electric charge is discharged from the first capacitor 34, and the voltage across the terminals of the first capacitor 34 decreases, so that the value of Vc2 decreases with time after time t1. become.
[0158]
In this state, the second capacitor 35 still maintains a voltage of about 140 V because the first relay 37 is still on.
[0159]
In step 236 of FIG. 10, the state is the time t2 of FIG. 12, and when the second relay 42 is normally turned off, the voltage drops by 82V from the time t1 as shown by the solid line. It becomes.
[0160]
On the other hand, when the contact point of the second relay 42 remains turned on due to welding, failure of the second relay drive circuit 60, or the like (see (b)), as indicated by a broken line. In addition, the inventors have confirmed through experiments that the voltage of about 280V is still maintained even at time t2.
[0161]
Therefore, if the second relay 42 has a short circuit failure at step 244 in FIG. 10, the process proceeds to step 246, where it is determined that the second relay 42 has a short circuit failure.
[0162]
FIG. 13 shows operation waveforms after step 211 in FIG. 13A shows the on / off state of the first relay 37, FIG. 13B shows the on / off state of the second relay 42, and FIG. 13C shows the output voltage waveform of the voltage detection circuit 73.
[0163]
When the first relay 37 and the second relay 42 are turned off at step 211 in FIG. 9, it is time t1 after the delay time of the relay turn-off operation, and if the first relay 37 is normal ( As shown by the solid line in c), the output voltage of the voltage detection circuit 73 is almost zero.
[0164]
On the other hand, when the output state of the first relay 37 is welded or when the first relay 37 continues to be on due to a failure of the first relay drive circuit 59, etc., as indicated by the broken line in (c). In addition, the pulse train synchronized with the AC power supply 1 is continuously input to the microcomputer 84. Therefore, the process proceeds from step 224 to step 226, and it is determined that the first relay 37 is short-circuited.
[0165]
However, in this state, the first relay 37 is on, but the second relay 42 is off. Therefore, the potential of the first capacitor 34 is discharged by the DC voltage detection circuit 85 and eventually. Is applied to the application of the reverse voltage to the first capacitor 34, and since the first capacitor 34 uses an electrolytic capacitor, the step 227 is performed thereafter to the first capacitor 34 described above. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of anxiety related to safety and reliability.
[0166]
In the case where the capacitor circuit 33 is composed of a single capacitor, a reverse voltage is not applied to the capacitor even if the second opening / closing means 41 remains off. If the switching power supply used in the above configuration is connected to a capacitor to supply a voltage of about 140 V, the power supply to the control circuit is not performed due to the voltage drop of the capacitor. The restoration of the voltage of the capacitor circuit by turning on the opening / closing means 2 is effective.
[0167]
However, , Example For example, an additional diode is provided between the terminals of the first capacitor 34, and the polarity is set so that the anode is connected to the negative terminal of the first capacitor 34 and the cathode is connected to the positive terminal of the first capacitor 34. You may suppress the reverse voltage applied to the 1st capacitor | condenser 34 to the value (1 V or less) which does not have a problem.
[0168]
In this embodiment, by providing step 235 in FIG. 10, the inverter circuit 4 is turned off by the energy stored in the inductance of each armature winding of the motor 6 after each switching element of the inverter circuit 4 is turned off. 4, the current flowing back to the capacitor circuit 33 is eliminated, and then the second opening / closing means 41 can be turned off.
[0169]
Thereby, it is possible to prevent a high voltage from being applied to each switching element of the inverter circuit 4 and each diode in the rectifier 2 to be destroyed.
[0170]
In particular, in this embodiment, the second opening / closing means 41 is turned off during the period when the washing and dewatering tub rotates by inertia while operating as an electric washing machine. The detection of the short circuit of the second opening / closing means 41 having a relatively long time of second can be performed without increasing the time required for the full course of washing (washing, rinsing, dehydration).
[0171]
Particularly in this embodiment, during the water supply, the inverter circuit 4 rotates the electric motor 6 and the washing and dewatering tub at 35 rpm to improve the dissolution of the detergent. Thus, the second opening / closing means 41 cannot be turned off. Therefore, as described above, the dehydrating inertia rotation is performed.
[0172]
However, it is not particularly necessary to perform such dehydration during inertial rotation. For example, the period during which the inverter circuit 4 and the electric motor 6 are not working during water supply or drainage can take about 20 seconds. For example, an OFF signal may be output from the control circuit 43 to the second opening / closing means 41 during that time, and the output of the DC voltage detection circuit 85 may be detected for determination.
[0173]
In this embodiment, the diode 74 is used in the voltage detection circuit 73, and when the a terminal of the AC power supply 1 is at a positive potential with respect to the b terminal, the diode 74 is reversed in the voltage detection circuit 73. It is in a blocking state and is configured such that no current flows, thereby preventing a leakage current path.
[0174]
That is, as shown in FIG. 18, when the b terminal of the AC power supply 1 is grounded and the a terminal is at a positive potential with respect to the b terminal, the current flows between the input terminal c and the input terminal d of the rectifier 2. If there is a path through, the second opening / closing means 41 may be provided in series with the high-potential side capacitor 13 (first capacitor 34 in this embodiment), but the low-potential side capacitor 14 (this embodiment). In the example, a leakage current flows through the second capacitor 35), and the diode 74 cuts off the path.
[0175]
Since the leakage current does not flow, the safety is improved and the diode 74 can also prevent the voltage detection circuit 73 from malfunctioning due to the leakage current.
[0176]
In other words, if the diodes 74 and 75 and the LED of the photocoupler 81 are all reversed in the direction opposite to the circuit configuration shown in FIG. For example, after the short circuit failure detection of the first opening / closing means 36 or the operation of the power-off switch 39, the power-on switch 39 is turned on again after the microcomputer 84 is reset. In some cases, the malfunction occurs and the regular operation is not performed.
[0177]
Also, for example, it is called a geared motor that uses many synchronous motors and reduction gears as a drain valve. Na Using the one that rotates the cam and opens and closes the valve according to the rotation angle of this cam, in order to know the rotation angle (position) of the cam, a contact that turns on and off according to the angle is provided, It is possible to adopt a method in which the control circuit 43 detects the contact ON / OFF state, and the valve opening / closing control is performed from the control circuit 43. In that case, it is reliable that the contact passes an AC current. In order to ensure the safety, it is particularly important to use an alternating current because it is in a bad condition of high humidity as an electric washing machine when making a silver contact at a low cost.
[0178]
When a drain valve using such a silver contact is used and the contact is connected in series with a resistor between cd of the rectifier 2, a diode 74 is provided as in the voltage detection circuit 73. However, by setting the resistance value to about 56 kΩ, the leakage current under the conditions shown in FIG. 18 can be 2 mA or less in effective value, and even if it flows to the human body, the danger caused by it is a problem. Therefore, it is possible to realize a low-cost and safe apparatus.
[0179]
In this embodiment, the leakage current (leakage current) is not detected by detecting the difference between the input currents of the device by using, for example, a zero-phase current transformer. A configuration for detecting current may be added. For example, when a leakage current is detected during operation, if both the first relay 37 and the second relay 42 are turned off, the device is used. Even if a leakage occurs, it is immediately detected and output to, for example, a control circuit, and the inverter circuit 4 is stopped by a signal from the control circuit, and the first relay 37 and the second relay When both the relays 42 are turned off, etc., as described in the respective embodiments of the present invention, it becomes possible to achieve a safe state in which the leakage path is interrupted. Realize Door can be.
[0180]
(Example 4)
As shown in FIG. 14, between the input terminals of the inverter 4, a metalized polyester film capacitor 93 having a capacitance of 0.033 μF and a withstand voltage of DC 600 V is provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0181]
When the second opening / closing means 41 is turned off, the capacitor 93 is connected between the input terminals of the inverter circuit 4 and between the output terminals of the rectifier 2, so that the input voltage of the inverter circuit 4 due to noise or the like becomes abnormal. It is possible to prevent such a situation that the voltage becomes high, and it is possible to prevent breakdown of each switching element and diode in the inverter circuit 4 and each diode in the rectifier 2.
[0182]
Further, by providing the capacitor 93 near the input terminal of the inverter circuit 4, the capacitor 93 is particularly effective in absorbing a surge voltage or the like even when the device is operated, and each switching in the inverter circuit 4 is performed. It also has the effect of reducing the duty in switching operation of the element and reducing loss.
[0183]
In addition, when the device is not used due to the provision of the capacitor 93, there will be a leakage path through the capacitor 93. For example, regarding the charge amount when charging up to 280 V at 0.033 μF, Even if the leakage current is 30 mA, the charging of the capacitor 93 is completed in an extremely short time of 1 ms or less, and the leakage current does not flow. According to the experiments by the inventors, if the capacitance of the capacitor 93 is small, safety The problem did not occur.
[0184]
In the first and third embodiments, the first open / close means 36 and the second open / close means 41 are configured to use relays. However, the present invention is not limited to the relays. A bidirectional switch or the like may be used.
[0185]
In each embodiment, the inverter circuit 4 is 6 stones and the electric motor 6 is also a three-phase one. However, this is not particularly limited to such a configuration. A four-stone configuration of two high-potential side switching elements and two low-potential side switching elements has a configuration in which a diode is connected to each switching element in the opposite direction, while the motor 6 has one armature winding. Even if it is configured to be connected to the output of an inverter circuit having a four-stone configuration as a single-phase one, the same effect can be obtained by using the configuration of the present invention.
[0186]
In the third embodiment, the error display is performed when the short failure and the open failure of the second opening / closing means 41 and the short failure of the first opening / closing means 36 are determined. 84 is connected to a non-volatile memory that does not erase the stored contents even when the power supply voltage VDD is lost. If the above-described failure determination is performed, the type of failure is recorded in the non-volatile memory, and then Even if the power of the device is turned off, the failure status remains in the non-volatile memory, so service technicians and manufacturer engineers can read the contents later to know the type of failure, etc. An inverter device can be realized.
[0187]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, an AC power supply, a rectifier that rectifies the AC power supply, a capacitor circuit having at least one capacitor connected to the output of the rectifier, and an inverter A circuit, a control circuit connected to the inverter circuit, an electric motor connected to the output of the inverter circuit, and a first opening / closing means connected between one terminal of the AC power source and one input terminal of the rectifier And a second opening / closing means connected in series to the capacitor circuit. The control circuit detects an open or short circuit failure of the second opening / closing means by a DC voltage detection circuit that detects a voltage across the capacitor circuit. Thus, when the device is not used, the first opening / closing means and the second opening / closing means are both turned off, so that the first circuit can be connected to the ground due to submergence of the inverter circuit or the electric motor. By the opening / closing means and the second opening / closing means, the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off, so that the leakage current can be eliminated and a safe inverter device can be realized.
[0188]
According to the invention of claim 2, The second The opening / closing means 2 can be controlled to be turned on / off by a control circuit, and the control circuit controls the second opening / closing means to be turned off after stopping the inverter circuit. Rear Since the short-circuit failure of the second opening / closing means is determined based on the output from the current voltage detection circuit, when the device is not used, both the first opening / closing means and the second opening / closing means are turned off, Even if conduction occurs between the inverter circuit and the motor due to submergence, etc., the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off by the first switching means and the second switching means, so that the leakage current In addition, a safe inverter device can be realized. In addition, during use of the inverter device, the input voltage value of the inverter circuit can be detected by the DC voltage detection circuit, and the second switching means can be short-circuited. When a failure occurs, the failure can be determined.
[0189]
According to the third aspect of the present invention, when the second opening / closing means is normal, the control circuit turns on the second opening / closing means in the off state again, so that the capacitor The circuit is again supplied with a charging current through the second switching means, and the applied voltage can be returned to a normal value.
[0190]
According to the invention of claim 4, , System In the control circuit, the first opening / closing means is turned on and the second opening / closing means is also turned on. ,straight Since the open failure of the second opening / closing means is determined based on the output from the current voltage detection circuit, when the apparatus is not used, by turning off both the first opening / closing means and the second opening / closing means, Even if conduction occurs between the inverter circuit and the motor due to submergence, etc., the charging current supply path to the capacitor circuit is completely cut off by the first switching means and the second switching means, so that the leakage current In addition, a safe inverter device can be realized. In addition, while the inverter device is in use, the input voltage value of the inverter circuit can be detected by the DC voltage detection circuit, and the output of the second switching means can be detected. It is possible to determine a failure at the time of contact open failure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial block circuit diagram of an electric washing machine including an inverter device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a part of the switching power supply of the inverter device.
Fig. 3 Input / output characteristics of switching power supply for the inverter device
FIG. 4 is an input / output characteristic diagram of a reset IC of the inverter device.
FIG. 5 is a main part operation flowchart of the inverter device.
FIG. 6 is an operation time chart when the inverter device is turned on.
FIG. 7 is a partial block circuit diagram of an inverter device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partial block circuit diagram of an electric washing machine including an inverter device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main part operation flowchart of the inverter device.
FIG. 10 is a flowchart of a dehydration routine of the inverter device.
FIG. 11 is an operation time chart when the inverter device is turned on.
FIG. 12 is an operation time chart during dehydration of the inverter device.
FIG. 13 is an operation time chart of the inverter device after the first relay and the second relay are turned off.
FIG. 14 is a partial block circuit diagram of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a partial block diagram of a conventional inverter device.
FIG. 16 is a partial block circuit diagram of a second example of a conventional inverter device.
FIG. 17 is a partial block circuit diagram of a third example of a conventional inverter device.
FIG. 18 is a main part circuit diagram showing a leakage current path when a terminal of a conventional inverter device is at a positive potential;
FIG. 19 is a principal circuit diagram showing a leakage current path when a terminal of a conventional inverter device has a negative potential;
FIG. 20 is a main part circuit diagram showing a leakage current path when a terminal of the second example of the conventional inverter device is positive potential;
FIG. 21 is a main part circuit diagram showing a leakage current path when the terminal a of the second example of the conventional inverter device is a negative potential;
FIG. 22 is a main part circuit diagram showing a leakage current path when the terminal a of the third example of the conventional inverter device is positive potential;
FIG. 23 is a main part circuit diagram showing a leakage current path when the terminal a of the third example of the conventional inverter device is a negative potential;
[Explanation of symbols]
1 AC power supply
2 Rectifier
4 Inverter circuit
6 Electric motor
33 Capacitor circuit
34 First capacitor (capacitor)
35 Second capacitor (capacitor)
36 First opening / closing means
41 Second opening / closing means
43 Control circuit

Claims (4)

交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたインバータ装置。AC power supply, rectifier for rectifying the AC power supply, capacitor circuit having at least one capacitor connected to the output of the rectifier, an inverter circuit, a control circuit connected to the inverter circuit, and an output of the inverter circuit possess a connection to the electric motor, the first switching means connected between the one input terminal of the rectifier and one terminal of said AC power source, and a second switching means connected in series to said capacitor circuit, wherein The control circuit is an inverter device in which an open or short circuit failure of the second opening / closing means is detected by a DC voltage detection circuit that detects a voltage across the capacitor circuit . 第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにした請求項１記載のインバータ装置。 Second switching means is capable of on-off controlled by the control circuit, the control circuit, after stopping the inverter circuit, and controls to turn off the second switching means, the output from the dc voltage detection circuit after the 2. The inverter device according to claim 1, wherein a short-circuit failure of the second opening / closing means is determined by the operation. 第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにした請求項２記載のインバータ装置。3. The inverter device according to claim 2, wherein when the second opening / closing means is normal, the control circuit turns on the second opening / closing means that is in an OFF state again. 制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにした請求項１記載のインバータ装置。 Control circuit includes first switching means is turned on, the second period switching means being also on control, so as to determine the open circuit failure of the second switching means by the output from the dc voltage detection circuit The inverter device according to claim 1.
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