JP6721443B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インバータ装置に関する。

一般的なインバータ装置は、商用の交流電源電圧を整流回路で直流電圧に変換した後、インバータ主回路によって任意の交流電圧に変換し出力することで、モータを可変速で運転する。ここで、直流部の電圧を平滑化する目的で、アルミ電解コンデンサなどの大容量の平滑コンデンサが直流部に配置される。直流電力は電源を遮断した場合にも平滑コンデンサに蓄積されているので、平滑コンデンサに直流電力が蓄積した状態でインバータ装置の端子部に接触すると人体に直流電圧が印加する虞がある。

そのため、平滑コンデンサの電荷を放電する目的で、平滑コンデンサと並列に放電用の抵抗を配置し、電源遮断時の放電時間を短縮する方法が一般的である。しかし、この方法では電源投入後にも放電されて無駄に消費されてしまうため、電源投入後の通常動作時の放電エネルギーが少なくなるように抵抗を大きくする必要がある。すなわち、電源遮断時の放電時間を短縮することと通常動作時の放電エネルギーを保持することとはトレードオフの関係にあり、放電用の抵抗値はこのトレードオフを考慮して設定されてきた。

これにより電源遮断後、十分安全な電圧に低下するまでの時間は数分から十数分に設定され、ユーザはこの期間の後に直流部の電圧を測定して安全な電圧に低下していることを確認してから配線作業等を行うことを推奨されている。

しかし、例えばインバータ装置の設置／配線時、メンテナンス、保守点検等の場合においては、作業時間の短縮のために電源遮断後の放電時間をさらに短時間で実施したいという要望がある。このような要望に答える手法として、負荷モータに対する予備励磁電流の通流によって平滑コンデンサの急速放電を行うモードを設ける方法や、一般的なインバータ装置の回生制動抵抗回路を用いた急速放電回路を設ける方法が提案されている。

特開２０１４−２３０３３４号公報 特開２０１３−１８８０９２号公報

しかしながら、特許文献１においては、予備励磁電流による急速放電運転モードが公開されているものの、次のような不具合がある。すなわち、例えばユーザもしくはメンテナンス担当者が誤った操作により交流電源を投入した状態でこの急速放電運転モードを立ち上げてしまった場合や、意図通りにこの急速放電運転モードを立ち上げた場合でも、このモードの最中に誤って交流電源を投入したときには、突入電流による整流回路や主回路コンデンサ等の故障が発生するおそれがある。

また、特許文献２のものでは、インバータ装置に備えられることの多い回生制動抵抗回路を流用して実現することも可能であるが、電動車両用途を前提としているため、上記のような誤った操作に対する保護は開示されていない。

また、制御回路専用の交流入力電源を主回路と別に用意しているインバータ装置であっても、制御電源を個別に接続する必要性が無く、個別接続せず使用している設備もある。
そこで、制御回路専用の交流入力電源を主回路と別に用意していないインバータ装置においても急速放電運転を行うことができ、急速放電動作に関する異常時における回路等の保護を可能としたインバータ装置を提供することを目的とする。

本実施形態のインバータ装置は、交流電源を整流する整流回路と、前記整流回路から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交流に変換して出力するインバータ主回路と、前記交流電源が投入された際の突入電流を抑制する突入電流防止回路と、通常運転モードでは運転指令に従って前記インバータ主回路を制御し、急速放電運転モードでは運転指令に従って前記平滑コンデンサの残留電荷を急速放電させる放電制御を行う制御回路と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路とを備え、前記制御回路は、前記通常運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される直流電圧が低電圧検出レベル以下に低下した場合には、前記突入電流防止回路を接続状態に制御し、且つ、前記インバータ主回路を駆動制御中のときには動作を停止させ、新規の運転指令に対しては前記インバータ主回路の駆動制御を禁止する制御を実行し、前記急速放電運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される直流電圧が低電圧検出レベル以下に低下した場合には、前記突入電流防止回路を接続状態に制御し、且つ実施中の前記放電制御もしくは新規の運転指令の受付を継続する。

第１実施形態を示す電気的構成図 通常運転モードでの低電圧検出動作のフローチャート 急速放電運転モードでの動作のフローチャート 急速放電運転モードでの低電圧検出動作のフローチャート 通常運転モードでの直流電圧の変化を示す図 急速放電運転モードでの直流電圧の変化を示す図 急速放電運転モードで再電源投入がある場合の直流電圧の変化を示す図 第２実施形態を示す電気的構成図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
図１において、インバータ装置１は、例えば三相電源２を直流に変換した後、設定された周波数の三相交流に変換して負荷であるモータ３を駆動する。三相電源２の各相は、遮断器４を介してインバータ装置１の電源入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ接続される。モータ３の各端子はインバータ装置１の電源出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗにそれぞれ接続される。

インバータ装置１において、整流回路５は、ダイオードをブリッジ接続したもので、電源入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔに入力される三相電源を直流電源に変換して直流電源線ＤＣ１、ＤＣ２間に出力する。インバータ主回路６は、ＩＧＢＴなどの６個のスイッチング素子を三相ブリッジ接続したもので、直流電源線ＤＣ１、ＤＣ２から入力される直流電圧を所定周波数の三相交流電源に変換して電源出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに出力する。

直流電源線ＤＣ１には、突入電流防止回路７が直列に介在されている。突入電流防止回路７は、突入電流防止抵抗７ａおよびこれを短絡させるように並列接続されたリレー７ｂから構成される。直流電源線ＤＣ１−ＤＣ２間には、平滑コンデンサ８および抵抗９が接続されている。平滑コンデンサ８は、整流回路５から出力される脈流状態の直流電圧を平滑してインバータ主回路６に供給するものである。抵抗９は、運転を停止した状態で、平滑コンデンサ８の電荷を徐々に放電するためのものである。

また、制御電源回路１０は、直流電源線ＤＣ１−ＤＣ２間から給電され、所定電圧の制御電源を生成する。制御回路１１は、マイコンやメモリ、インターフェース回路等を含んで構成されるもので、制御電源回路１０から給電される。制御回路１１には、直流電圧検出回路１１ａ、表示器１３および制御スイッチ１４が接続されている。制御回路１１は、後述するプログラムに従ってインバータ主回路６を駆動制御するための制御信号を生成すると共に、突入電流防止回路７のリレー７ｂの制御を行う。直流電圧検出回路１１ａは、平滑コンデンサ８の端子電圧を直流電圧ＶＤＣとして検出する。ゲート駆動回路１２は、制御電源回路１０から給電され、制御回路１１から制御信号を与えられ、インバータ主回路６を構成するＩＧＢＴなどのスイッチング素子にゲート駆動信号を与える。

次に、上記構成の作用について、図２〜図７も参照して説明する。
はじめにモータ３に三相電力を供給して通常の運転を行う通常運転モードの動作について説明する。まず、遮断器４が投入されてインバータ装置１に三相電源２から給電されると、インバータ装置１においては、整流回路５により直流電源に変換される。電源投入時には突入電流防止回路７のリレー７ｂはオフ状態となっており、突入電流防止抵抗７ａが有効となる「接続状態」に保持されている。整流回路５の直流出力は、突入電流防止回路７の突入電流防止抵抗７ａを介して平滑コンデンサ８に直流給電される。平滑コンデンサ８の直流電圧ＶＤＣが所定電圧以上になると、制御電源回路１０は動作を開始して所定電圧の制御電源を生成して制御回路１１およびゲート駆動回路１２に給電する。

この場合、電源投入時においては、突入電流防止回路７のリレー７ｂはオフ状態に保持されて接続状態とされており、平滑コンデンサ８に対して突入電流防止抵抗７ａ介して給電することで、過大な突入電流が発生するのを防止している。そして、平滑コンデンサ８の端子電圧つまり直流電圧ＶＤＣが例えば２８０Ｖ程度の一定以上になると、突入電流防止回路７のリレー７ｂをオンさせて、突入電流防止抵抗７ａを介さずに給電する状態となる。

制御回路１１は、予め記憶されている通常運転の制御プログラムを読み出して制御動作を開始する。制御回路１１は、制御スイッチ１４からモータ３の運転の指令が入力されると、制御信号を生成してゲート駆動回路１２を介してインバータ主回路６のＩＧＢＴに駆動信号を与える。インバータ主回路６は、制御回路１１からの制御信号に応じてＩＧＢＴがオンオフ駆動され、電源出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに所定周波数の三相電力を出力し、モータ３が駆動制御される。

このような通常運転モードにおいては、制御回路１１は、図２に示す低電圧検出動作を適宜のタイミングで繰り返し実行して直流電源電圧を監視している。すなわち、制御回路１１は、通常運転モードの動作中には、ステップＡ１で、直流電圧検出回路１１ａにより検出される平滑コンデンサ８の端子電圧すなわち直流電圧ＶＤＣが低電圧検出レベルＶＬ１として例えば１４０Ｖ以下になっているかどうかを判断している。

三相電源２から遮断器４を介して正常に給電されている状態では、整流回路５により直流電圧に変換された出力が平滑コンデンサ８に所定電圧に充電していると共に、インバータ主回路６側に給電動作をしている。したがって、平滑コンデンサ８の直流電圧ＶＤＣは、所定電圧に保持された状態であるから、制御回路１１は、ＮＯと判断してこのステップＡ１を繰り返し実行する状態となる。

一方、電源が遮断されて給電が停止した場合には、整流回路５から直流出力が停止され、直流電圧ＶＤＣモータ３を運転している状態ではインバータ主回路６による電力消費により急激に低下する。また、モータ３を運転していない状態ではインバータ主回路６による電力消費は無いが、抵抗９あるいは制御回路１１などの電源として徐々に電圧が低下する。

この場合には、制御回路１１は、ステップＡ１でＹＥＳと判断してステップＡ２に進む。制御回路１１は、ステップＡ２で、低電圧アラーム出力およびリレーオフ動作を行うと共に、運転停止あるいは運転指令の受付を停止する。この場合、制御回路１１は、低電圧アラーム出力では、表示器１３に低電圧状態であることをアラーム出力し、突入電流防止回路７のリレー７ｂをオフさせる。

ここで、インバータ主回路６を運転している状態である場合には、制御回路１１は、インバータ主回路６の運転を停止し、以後の運転指令を受け付けず、停止状態を保持する。また、制御回路１１は、モータ３を運転していない状態では、インバータ主回路６の停止状態を保持すると共に、以後の運転指令を受け付けない状態となる。

この後、制御回路１１は、この後ステップＡ３に進み、直流電圧ＶＤＣのレベルが電源投入されたことを示す電圧レベルに達しているか否かを待つ状態となる。このままの状態で、電源が投入されず直流電圧ＶＤＣが動作電圧以下まで低下すると、制御回路１１は、制御電源回路１０から動作電源が与えられなくなり、プログラムの動作から外れて図中ＡＸで示すように動作不能状態となって停止状態となる。

また、制御回路１１の動作電源が確保されている状態で電源が再投入されると、直流電圧ＶＤＣのレベルが電源投入されたことを示す電圧レベルに達して、制御回路１１は、ステップＡ３でＹＥＳと判断してステップＡ４に移行する。制御回路１１は、ステップＡ４で、低電圧アラーム出力の解除およびリレーオン動作を行うと共に、運転指令の受付を再開する。この後、ステップＡ１に戻って、再び低電圧検出レベル以下になったかどうかを検出する状態となる。

上記の動作において、一般に、インバータ装置１の電源を遮断すると、図５に示すように、直流電圧ＶＤＣは、インバータ主回路６が停止された状態では、電力消費が少ないので、ゆっくり低下していく。図５では、例えば時刻ｔ１（時間約６０秒の時点）で電源遮断をすると、図中のカーブに従ってゆっくり放電するので、時刻ｔ２（時間約２３０秒の時点）になると低電圧レベルＶＬ１となり低電圧検出となる。この間、例えば３分ほどの時間を要する。

これに対して、インバータ装置の設置／配線時、メンテナンス、保守点検等の場合において、作業時間の短縮のために、電源遮断後の放電を短時間で実施したい場合には、急速放電運転モードを設定して実行する。使用者により、電源を遮断し、制御スイッチ１４が操作されて急速放電運転モード実行のためのパラメータを設定されると、制御回路１１は、図３に示す制御プログラムにより急速放電運転モードを実施可能となる。

制御回路１１は、ステップＢ１で、低電圧検出動作の切り換えを行う。これは、通常運転モードで低電圧検出をＶＬ１で行っていたのに対して、さらに低い例えば５０Ｖなどの放電停止電圧ＶＬ２に設定する。この放電停止電圧ＶＬ２は、例えば国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission）のＩＥＣ６１８００−５−１で定められたＣａｐａｃｉｔｏｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅの項目における規定時間での到達電圧である６０Ｖよりも低い電圧として設定されるものである。また、この放電停止電圧ＶＬ２は、直流電圧ＶＤＣから制御回路１１の制御電源を生成可能な範囲で設定されている。

なお、この場合において、制御回路１１は、突入電流防止回路７のリレー７ｂのオフ動作については、図４に示すプログラムを並行して適宜のタイミングで実行している。制御回路１１は、ステップＣ１で、直流電圧ＶＤＣが低電圧検出レベルＶＬ１以下になっているかどうかを判断している。そして、制御回路１１は、ステップＣ１でＹＥＳの場合には、突入防止回路７のリレー７ｂをオフ動作させることで、突入電流防止抵抗７ａを有効化させている。

なお、本実施形態では、急速放電運転モードの実行中においては、低電圧検出レベルＶＬ１を通常運転モードと同じレベルに設定しているが、必ずしも同じレベルに設定する必要はなく、異なる低電圧検出レベルＶＬ１ａ（≠ＶＬ１）などを設定することができる。

前述したステップＢ１の処理の後、制御回路１１は、ステップＢ２に進んで、運転指令が入力されるのを待機する。使用者により、制御スイッチ１４などが操作されて運転指令が入力されると、制御回路１１は、ステップＢ２でＹＥＳと判断してステップＢ３に移行する。制御回路１１は、まず、急速放電運転モードの実施に際して条件が適合しているか否かを判断する。制御回路１１は、ステップＢ３で、直流電圧ＶＤＣが下降傾向にあるか否かを判断する。直流電圧ＶＤＣは、三相電源２から入力される三相交流を整流回路５により整流して充電されるので、厳密には微小な変動をしているので、この変動要素を制御回路１１によりフィルタ機能を用いて平滑化した電圧レベルの変動傾向を検出している。

電源が遮断された状態で三相電源２からの給電が無く、インバータ主回路６による電力消費も無い状態では、直流電圧ＶＤＣは、抵抗９による放電と制御電源回路１０での僅かな電力消費がある。したがって、時間の経過とともに端子電圧が徐々に低下する状態であれば電源が遮断された状態であることが判定できる。制御回路１１は、このような端子電圧の変化を電圧下降傾向にある状態として検出することができるので、ステップＢ３でＹＥＳと判断する。

また、制御回路１１は、ステップＢ４で、直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２のレベル以下であるか否かを判断し、ＮＯの場合には急速放電運転モードの実施条件が成立したとしてステップＢ５に進む。なお、制御回路１１は、ステップＢ４で、既に直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２レベル以下に低下している場合には、ＹＥＳと判断してステップＢ６に移行して急速放電運転モードを終了する。

制御回路１１は、ステップＢ５に進んだ場合には、インバータ主回路６を駆動制御することによりモータ３の運転を実施し、平滑コンデンサ８の電荷を急速に放電させて直流電圧ＶＤＣが低下するように制御する。この後、制御回路１１は、ステップＢ３に戻って再び直流電圧ＶＤＣが下降傾向にあるか否かを判断する。

ここでは、制御回路１１は、急速放電運転モードの実施による直流電圧ＶＤＣの下降状態を判断する。例えば、モータ３が電源出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗから外れているときには、急速放電による直流電圧ＶＤＣの下降が発生しないので、この場合には、制御回路１１は、ＮＯと判断してステップＢ７に移行し、非常停止をすると共にアラーム出力を行う。

また、急速放電運転モードが正常に実行されている場合には、制御回路１１は、ステップＢ３でＹＥＳと判断して以下、ステップＢ４、Ｂ５を繰り返し実行し、直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２以下に達するまで急速放電運転モードを継続する。急速放電運転モードの実施で、直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２以下になると、制御回路１１は、ステップＢ４でＹＥＳと判断してステップＢ６に進み、急速放電運転モードを終了する。

図６は、上記した急速放電運転モードの実行に伴う直流電圧ＶＤＣの変化の推移を示している。例えば点検などの作業を行うために、インバータ装置１によるモータ３の運転を停止した状態で、急速放電運転モードを実施するために、図中時刻ｔ１で示す時点（約６０秒の時点）で、電源を遮断したとする。

時刻ｔ１で遮断器４がオフされて三相電源２が断たれると、インバータ装置１においては直流電圧ＶＤＣのレベルは給電を受けていた状態で例えば２８０Ｖ程度であったものが、抵抗９や制御電源回路１０などの電力消費により徐々に低下していく。そして、直流電圧ＶＤＣがまだ十分に高い状態の時刻ｔａ（約１００秒の時点）で急速放電運転モードが実施されると、前述のようにインバータ主回路６によりモータ３に給電されることで電力が消費されて急速に直流電圧ＶＤＣが低下する。

このとき、直流電圧ＶＤＣが低下していって、低電圧レベルＶＬ１に達すると、制御回路１１は、突入電流防止回路７のリレー７ｂをオフさせて突入電流防止抵抗７ａを有効な状態に切り替える。この後、さらに直流電圧ＶＤＣが低下して、放電停止電圧ＶＬ２に達する時刻ｔｂ（約１１０秒の時点）になると、制御回路１１は急速放電運転モードを停止するので、直流電圧ＶＤＣは再びゆっくりした放電による電圧レベルの推移となる。この状態では、点検作業等での安全性が確保された状態となる。

このように、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの短時間ΔＴ（＝ｔｂ−ｔａ）で直流電圧ＶＤＣを低電圧ＶＬ２以下にすることができる。なお、時刻ｔｂは、急速放電運転モードを実施していないときに低電圧ＶＬ２に達する時刻ｔ３（約４７０秒の時点）に比べて著しく早い時点となり、作業効率を低下させることなく点検作業等を実施することができる。

次に、急速放電運転モード実施中に電源が再投入された場合の動作について図７を参照して説明する。再投入時点の直流電圧ＶＤＣが低電圧レベルＶＬ１以上の場合には、正規電圧に対して大きな差が無いので、突入電流防止回路７のリレー７ｂがオン状態で給電されても問題なく電源復帰の状態となる。

また、図７に示しているように、急速放電運転モード実施中の時刻ｔｃ（約１０４秒の時点）で電源が再投入された場合には、次のように動作する。この状態では、直流電圧ＶＤＣが低電圧レベルＶＬ１以下になっているので、既に制御回路１１により突入電流防止回路７のリレー７ｂがオフ動作されている。これにより、突入電流防止抵抗７ａが接続状態となっていて機能することで、図示のように急激な突入電流が発生することなく、緩和された状態で電源復帰する。

上記の動作は、直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２に達する前に上昇に転ずることから、図３に示す制御回路１１による制御では、ステップＢ３にてＮＯと判断してステップＢ７に移行し、非常停止をすると共にアラーム出力を行う。

図７に示したように、本実施形態においては突入電流防止抵抗７ａが機能する保護を行うのに対して、仮に突入電流防止抵抗７ａがリレー７ｂにより短絡された保護をしない場合には、図中点線で示しているように、直流電圧ＶＤＣが急激に上昇することで突入電流が発生するため、装置に損傷を与えたり故障の原因となったりする可能性が高くなる。

また、直流電圧ＶＤＣが放電停止電圧ＶＬ２以上の条件で電源が復帰された場合には、インバータ装置１は制御回路１１により遮断器４をオフさせるトリップ状態になる。この後リセット動作を行うと、トリップ解除後に通常運転モードに戻る。

そして、上記動作においては、基本はトリップのリセット動作が必要であるが、リセット動作を不要とし、制御回路１１により、アラーム出力後に運転指令を再度受付可能な状態とするリトライ処理を設定することもできる。

次に、繰り返し動作について説明する。上記した急速放電運転モードは、原則として、１回の電源遮断にのみ有効とされており、正常に急速放電運転が終了した場合には通常運転モードに復帰するようにしている。これによって急速放電運転モードの設定を通常運転モードの設定に戻し忘れることによる通常時における急速放電運転モードでの不本意な動作を防止するようにしている。しかし、システム調整時などにおいて繰り返し電源投入／遮断・急速放電運転を繰り返すことが想定される場合を考慮して、複数の規定回数だけ急速放電運転動作を繰り返すことを有効にすることができる。また、規定回数は、予め決められた回数とするのではなく、使用者が適宜設定可能とするようにしても良いし、繰り返し動作回数を設定したものを複数個準備しておき、使用者により選択可能な設定とすることもできる。

この繰り返し動作の回数の対象には、前述のリトライ処理の回数を含めることができる。この場合のリトライ処理を含めた繰り返し動作の考え方としては、次の４つの方式が設定可能である。

まず、基本的に、急速放電運転動作を実行する回数を繰り返し回数として設定する。この場合には、急速放電運転動作の実施回数を正常終了と非常停止にかかわらず１回としてカウントする第１の方式と、非常停止の場合を１回とカウントしない第２の方式がある。

また、第３の方式は、規定回数の対象を正常終了の場合に限定し、非常停止した場合には正常終了の回数が規定回数に達していなくても通常運転モードに戻るようにしたものである。

第４の方式は規定回数の対象をリトライ動作に限定し、異常の発生で非常停止した場合には設定された規定回数のリトライ動作が実施可能とし、正常に終了すれば通常運転モードに戻り、正常に終了しない場合でもリトライ回数に達すると通常運転モードに戻るようにするものである。

例えば、第１の方式では、図３のステップＢ６、Ｂ７のいずれを実施した場合にも、この後、急速放電運転動作の実施回数を１回としてカウントする。このため、急速放電運転動作が規定回数に達するまで繰り返し実施されることになる。

第２の方式では、図３のステップＢ６を実施した場合だけ実施回数をカウントする。そして、カウント値が規定回数に達している場合には通常運転モードに戻り、カウント値が規定回数に達していない場合には急速放電運転モードに留まる。

第３の方式では、正常に終了する急速放電運転動作の回数を規定するので、図３のステップＢ７を実施したときには、正常に終了していないので急速放電運転を継続するのを停止して通常運転モードに戻るようにしたものである。

また、第４の方式では、急速放電運転を正常に終了させるために、規定回数としてリトライ回数を設定するもので、図３のステップＢ７で非常停止をした場合には、規定回数に達するまでリトライをすることができるようにしている。

急速放電運転モードのリトライ処理を可能とした場合には、例えば次のように動作する。前述した急速放電運転モードの制御では、制御回路１１は、直流電圧ＶＤＣが下降傾向ではない状態が検出されてステップＢ３でＮＯになった場合に、ステップＢ７で非常停止およびアラーム出力をした。このまま運転停止状態となるのではなく、条件によっては再び急速放電運転モードに戻るようにしたのがリトライ処理である。

上記の場合、ステップＢ３でＮＯと判断する原因として、急速放電運転モードを開始する前にＮＯと判断される場合は、例えば、電源遮断が行われていなかった場合が予想される。これは、急速放電運転モードを実施する際に、使用者が電源を遮断し忘れた場合がある。この場合には、制御回路１１は、アラーム出力をするとともに運転動作を開始しない状態に制御する。

そして、この状態では、急速放電運転を実行することができなかったので、電源を遮断した上で、もう一度急速放電運転を実施したい場合がある。しかし、この後通常運転モードに戻ってしまうと、使用者は急速放電運転を実施するために再び急速放電運転モードのパラメータ設定をする必要があり、操作が煩わしくなる。このため、制御回路１１は、急速放電運転モードを維持してリトライを有効にするため、ステップＢ２に戻るように制御する。この場合には、制御回路１１により、表示器１３に続けて急速放電運転モードを実施するか否かを促して、使用者に選択させるようにすることもできる。

次に、ステップＢ３でＮＯと判断する原因として、急速放電運転モードを実施している状態では、例えば、モータ３が外れているなどで平滑コンデンサ８の電荷がモータ３の回転により消費されないことがある。この場合には、制御回路１１によりインバータ主回路６を駆動制御する電力が主たる消費となり、モータ３による消費が少ないので電圧低下傾向は小さい。

この状態では、急速放電運転モードを実施することができないので、ユーザは図５の時間スケールでの放電時間を待つことになるが、本実施形態ではアラーム出力するので、ユーザに対応を促すことが可能となる。

また、ステップＢ３でＮＯと判断する他の原因として、前述したように、急速放電運転の実行中に電源が再投入されて直流電圧が上昇していく場合がある。この場合には、保護のため、上記同様にして、ステップＢ７で非常停止およびアラーム出力をした後は、上記同様、リトライ回数に応じて急速放電運転モードを再度実施可能とするか、運転を終了するかのいずれかの状態となる。

上記したリトライ処理をするか否かの流れにおいては、図３のステップＢ７の後、リトライを実施する場合には、「Ａ」から破線で示した経路で「Ａ１」に進み、ステップＢ２に戻る制御である。これにより、使用者が電源遮断を行ってから再び運転指令を入力することで、ステップＢ３ではＹＥＳと判断され、急速放電運転モードを実施することができるようになる。また、リトライ回数が設定回数に達していてリトライを実施しない場合には、ステップＢ７の後、「Ａ」から破線で示した経路で「Ａ２」に進み、ステップＢ６で運転を終了する制御である。

なお、急速放電運転モードが終了した場合には、制御回路１１は、終了した時点あるいは次に電源が投入された時点で、急速放電運転モードのパラメータが解除され、通常運転モードで動作するようになっている。

このような第１実施形態によれば、制御回路１１は、急速放電運転モードを実行する際に、直流電圧検出回路１１ａが検出する直流電圧ＶＤＣの電圧レベルが放電停止電圧ＶＬ２に達するまでインバータ主回路６によりモータ３を運転して急速放電させるようにした。また、制御回路１１により、直流電圧ＶＤＣが低電圧レベルＶＬ１に達したときには突入電流防止回路７のリレー７ｂをオフさせるようにした。

これにより、周辺機器を増設することなく、急速放電運転モードの実行では安全な放電停止電圧ＶＬ２まで急速に直流電圧ＶＤＣを低下させることができ、この急速放電運転モードの実行中に電源が復帰した場合でも、突入電流防止回路７を有効な状態としていることで突入電流の発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
図８は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、インバータ装置３０は、回生制動抵抗回路３１を備えた構成としており、急速放電運転モードでは、モータ３を駆動することで平滑コンデンサ８の電荷を消費するのではなく、回生制動抵抗回路３１を利用する。

回生制動抵抗回路３１は、直流電源線ＤＣ１−ＤＣ２間に接続されたＩＧＢＴ３１ａと回生制動抵抗としての抵抗３１ｂとの直列回路および抵抗３１ｂに並列接続されたダイオード３１ｃを備えた構成である。この実施形態においては、平滑コンデンサ８の電荷を急速放電するときには、制御回路１１から回生制動抵抗回路３１のＩＧＢＴ３１ａにゲート信号を与えてオンさせることで放電経路を形成する。

このような第３実施形態によっても第１実施形態と同様にして急速放電運転モードを実施することで回生制動抵抗回路３１により直流電圧ＶＤＣを安全かつ急速に低下させることができるようになる。

また、本実施形態では、回生制動抵抗回路３１を急速放電に用いることで、モータ３が接続されていない場合や、システム構成中でモータ３を回転させることができない場合でも、急速放電運転モードの実施をすることができるようになる。

また、急速放電運転モードを実施している状態では、例えば、回生制動抵抗回路３１が外れているなどで平滑コンデンサ８の電荷が抵抗３１ｂで消費されないことがある。この場合には、直流電圧ＶＤＣの電圧低下傾向は小さい。したがって、この状態では、急速放電運転モードを実施することができないので、ユーザは前述の図５で示した時間スケールでの放電時間を待つこととなるが、本実施形態ではアラーム出力するので、ユーザに対応を促すことが可能となる。
なお、上記実施形態では、回生制動抵抗回路３１として、ＩＧＢＴ３１ａを用いる構成としているが、ＦＥＴなどのスイッチング素子を用いる構成とすることもできる。

（他の実施形態）
上記実施形態で説明したもの以外に次のような変形をすることができる。
放電停止電圧ＶＬ２の値は、作業の安全が確保できる適宜の電圧レベルに設定することができる。
突入電流防止回路７は、リレー７ｂにより突入防止抵抗７ａを短絡させる構成のものを用いたが、サイリスタなどを用いる構成とすることもできる。

また、整流回路５を、サイリスタを用いた整流回路とすることで、突入電流防止機能を整流回路で実施する構成としても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、２０、３０はインバータ装置、４は遮断器、５は整流回路、６はインバータ主回路、７は突入電流防止回路、７ａは突入電流防止抵抗、７ｂはリレー、８は平滑コンデンサ、１０は制御電源回路、１１は制御回路、１１ａは直流電圧検出回路、１２はゲート駆動回路、１３は表示器、１４は制御スイッチ、２１は接触器、３１は回生制動抵抗回路を示す。

Claims (7)

1. 交流電源を整流する整流回路と、
   前記整流回路から出力される直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサにより平滑された直流電圧を交流に変換して出力するインバータ主回路と、
   前記交流電源が投入された際の突入電流を抑制する突入電流防止回路と、
   通常運転モードでは運転指令に従って前記インバータ主回路を制御し、急速放電運転モードでは運転指令に従って前記平滑コンデンサの残留電荷を急速放電させる放電制御を行う制御回路と、
   前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路とを備え、
   前記制御回路は、
   前記通常運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される直流電圧が低電圧検出レベル以下に低下した場合には、前記突入電流防止回路を接続状態に制御し、且つ、前記インバータ主回路を駆動制御中のときには動作を停止させ、新規の運転指令に対しては前記インバータ主回路の駆動制御を禁止する制御を実行し、
   前記急速放電運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される直流電圧が低電圧検出レベル以下に低下した場合には、前記突入電流防止回路を接続状態に制御し、且つ実施中の前記放電制御もしくは新規の運転指令の受付を継続するインバータ装置。
2. 請求項１に記載のインバータ装置において、
   前記インバータ主回路により交流出力を供給する負荷がモータである場合に、
   前記制御回路は、前記平滑コンデンサの残留電荷に対する前記放電制御の実行を、前記インバータ主回路を駆動制御して前記モータを駆動させることで行うようにしたインバータ装置。
3. 請求項１に記載のインバータ装置において、
   前記平滑コンデンサと並列にスッチング素子と回生制動抵抗との直列接続回路からなる回生制動抵抗回路を備え、
   前記制御回路は、前記平滑コンデンサの残留電荷に対する前記放電制御の実行を、前記回生制動抵抗回路のスイッチング素子を駆動制御して行うようにしたインバータ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ装置において、
   前記制御回路は、前記急速放電運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される前記直流電圧が、前記低電圧検出レベルよりも低く設定された放電停止レベル以下に低下した場合には、前記放電制御を実行中の場合には停止し、新規の運転指令による前記放電制御の開始を禁止するインバータ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータ装置において、
   前記制御回路は、前記急速放電運転モードでは、前記直流電圧検出回路により検出される前記直流電圧が、低下傾向でない場合には、前記放電制御を実行中のときには停止し、新規の運転指令による前記放電制御の開始を禁止するインバータ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ装置において、
   前記制御回路は、前記急速放電運転モードでは、前記放電制御の動作が終了したときもしくは次回の電源投入時に、運転モードを前記通常運転モードに設定するインバータ装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ装置において、
   前記急速放電運転の正常終了回数および非常停止回数の少なくとも一方の回数をカウントするカウント部を備え、
   前記制御回路は、前記急速放電運転モードでは、前記カウント部のカウント値が所定値に到達すると、前記放電制御の動作が終了したとき、もしくは、次回の電源投入時に運転モードを前記通常運転モードに設定するインバータ装置。

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