JPH0371068A - インバータの過電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インバータを過電流から保護するために、そ
のインバータの過電流を検出する過電流検出装置の改良
に関し、特に低価格で検出する構成に関する。

（従来の技術） 一般に、直流電圧を任意周波数の交流に変換するインバ
ータでは、これを瞬時過電流や平均過電流から保護する
装置が付加される。そして、平均過電流から保護するた
めに、その平均過電流を検出する変流器をインバータに
配置している（例えば特開昭６０−１５９５４５号公報
参照）。

（発明が解決しようとする課粕） しかしながら、上記従来のものでは、変流器を要するた
めに、その分、高価格に例くと共に、装置が大形化する
欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、インバータに供給する平均電流を変流器を用いず
に検出することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明では、瞬１１、？過
電流検出用の抵抗を利用し、その抵抗の両端に生じる電
圧から平均電流を検出する。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、第１図に示すよ
うに、直流電圧をイモ意周波数の交流に変換するインバ
ータ（１）において、パワートランジスタ（ＰＭ）に供
給される瞬時過電流検出用の抵抗（１？Ｓ）と、該抵抗
（Ｒｓ　）の両端に生しる電圧を積分する積分回路（５
）とを設け、該積分回路（５）で得られる電圧信号をマ
イクロコンピュータ（６）のホト（ＩＩ）　、ＩＡ　）
に入力し、該マイクロコンピュタ（Ｇ）　ｌＪ：Ｊで」
二記積分回路（５）の電圧信号に基いて過電流時を判断
する＋＾１成としている。

（作用） 以上の構成により、本発明では、瞬［１、ソ過電流検出
用の抵抗（Ｒｓ）の両端に生じる？は圧が積分回路（５
）で積分され、この積分された電圧が判定レベルを越え
れば、マイクロコンピュータ（６）内で通電流時と判１
折できるので、従来の如く平均電流検出用の変流器を用
いずに過電流を検出できる。

特に、積分回路（５）をマイクロコンピュータで構成す
れば、積分回路（５）の分だけハードウェアを簡易にで
きると共に、電圧の抗性周期をインハタの運転周波数に
応じて可変に設定できる。

（実施例） 第１図はセパレート型空気調和装置に使用するインバー
タの過電流検出装置の電気回路を示す。

同図において、（１）は直流電圧を仔意周波数の交流に
変換するインバータ、（２）は三相交流を直流に変換す
るコンバータ部、（ＤＣＬ）は」二記コンバタ部（２）
後段に配置した平滑リアクトル、（Ｃｏ）は平滑コンデ
ンサ、（ＰＨ）は」二記コンバータ部（２）からの直流
を交流に変換して圧縮機用のモータ（Ｍ）を駆動するた
めのパワートランジスタモジュル（以下、Ｉｔにパワー
トランジスタと略す）　、（Ｒ５〉はパワートランジス
タ（ＰＭ）と平滑コンデンサ（Ｃｏ　）との間に配置さ
れた短絡電流等の瞬０：ｐ過市流検出用の抵抗である。

上記パワートランジスタ（ＰＭ）は、インバータ制御用
のプリント基板（１０）に設けたパワートランジスタス
イッチング部（７〉により０Ｎ−ＯＦＦ制御され、該パ
ワートランジスタスイッチング部（７）は同一基板（１
０）に設けたマイクロコンピュータ（６〉内の波形成生
部（８）から制御信号を受信する。また、上記波形成生
部（８）は同一基板（１，０）内の信号の伝送部（９）
を介して空気調和装置の室外制御部のプリント基板（１
１）から空調室内の温度に応して定まる周波数指令信号
を受信する。

そして、上記瞬時過電流検出川の抵抗（Ｒｓ）は、一端
がアースされていて、該抵抗（Ｒ３）に通じる第２図に
示すような電流（実際の波形は筆７図（イ）に示す）に
より生じる電圧が第１コンパレタ（ＣＰｉ）の一端子に
入力される。該第１コンパレータ（ＣＰＩ）の十端子に
は、２個の抵抗（Ｒ１）、　（Ｒ２）より作成する基準
電圧ＶＲＥＦか入力される。

而して、該第１コンパレータ（ＣＰＩ　’）は、第３図
くイ）に示すように、瞬時過電流検出川の抵抗（Ｒｓ）
の両端に生じる電圧を県準電圧Ｖ１と比較し、剋準電圧
Ｖ１以上のとき同図く口）に示すように出力を発する。

上記第１コンパレータ（ＣＰＩ）の出力はフォー・カブ
ラ（ＰＨＣ）を作動させ、該フ矛トカプラ（ＰＩＩＣ）
の出力は、抵抗（Ｒ＋）及びコンデンサ（ＣＩ）よりな
る積分回路（５）に入力され、該持分回路（５）は上記
瞬時過電流検出用の抵抗（ｌ？ｓ　）の両端に生しる電
圧をコンパレータ（ＣＰＩ）を介して第４図に太線で示
すように積分する。

そして、上記積分回路（５）で積分された抵抗（］７Ｓ
）両端の電圧は、第２コンパレータ（ＣＲ２）の端子に
入力される。第２コンパレータ（ＣＲ２）の＋端子には
、２個の抵抗（Ｒ３）、　（Ｒ４）より作成するね準電
圧Ｖ２が入力されていて、該第２コンパレータ（ＣＲ２
）は、第５図（イ）に示すように、持分回路（５〉で得
られる電圧信号（積分波形）を基準化圧（設定値）Ｖ２
と比較する機能を有し、延準電圧Ｖ２以上のとき同図（
ロ）に示すように出力（Ｌレベル）を発する。そして、
この出力は、」二記マイクロコンピュータ（６）のデジ
タルポート（Ｉｎ）に入力された後、該マイクロコンピ
ュータ（６）内に設けた過電流処理部（１２）に出力さ
れている。

そして、該過電流処理部（１２）は、第２コンパレタ（
ＣＲ２）の出力を受けた時に、」二記伝送部（９）を介
して室外制御部（１１）に垂下要求（周波数下げ要求）
信号を送信し、室外制御部（ＩＩ）から低い周波数信号
を出力させたり、この垂下制御によっても過電流が低下
しない場合にはトリップ停止等の処理を行う機能を有す
る。

したがって、」二記実施例においては、圧縮機用のモー
タ（Ｍ）に供給される電流が穂側して瞬時過電流検出用
の抵抗（Ｒｓ　）に流れる電流が増えれば、この抵抗（
Ｒｓ）の電圧も上昇する。今、パワートランジスタ（Ｐ
Ｍ）において、その出力できる電流値、つまりモータ（
Ｍ）に供給される電流実効値又は抵抗（Ｒｓ）を流れる
瞬時電流値が設定値以上の状況になれば、パワートラン
ジスタ（ＰＭ）の破壊や寿命短縮を招く。しかし、この
状況では、瞬時過電流検出用の抵抗（Ｉ？ｓ）の両端に
生じる電圧か積分四路（５）で積分され、この積分した
電圧波形か第２コンパレータ（ＣＲ２）の基準値Ｖ２を
越えるので、該コンパレータ（ＣＲ２）の出力によりマ
イクロコンピュータ（６）のデジタルポート（ＩＤ）を
ＨレベルからＬレベルに反転させ、この反転に基いてマ
イクロコンピュータ（６）内で過゛屯流をＦｉｌ　Ｉｔ
ｌｉして、この過電流に対して周波数の垂下央求やトリ
ップ１°ン止等の対策が施される。

ここに、過電流の検出に際しては、瞬時過電流検出用の
抵抗（Ｒｓ）を利用し、従来の如くインバタ（１）の交
流側に配置する出力電流検出用の変流器を設ける必要が
ないので、低価格化を図ることができると共に、装置を
小形化できて省スペス化を図ることができる。

特に、抵抗（Ｒｓ）に流れる電流をそのまま積分回路（
５）に入力すればパワートランジスタ（Ｐ）１）に供給
する平均電流を正確に求めることができるか、この場合
には強電側と弱電側とを絶縁変圧器等を用いて絶縁する
必要がある。しかし、本実施例ては、フォＩ・カプラ（
ＰＩＩＣ）を使用して絶縁しているので、−層低価格に
構成できる。

また、第６図は上記積分四路（５）をマイクロコンピュ
ータ（６）で構成した場合のフローチャートを示ず。つ
まり、同積分フローでは、ステップＳ１で積分周期ＴＲ
Ｅ　Ｆとして第７図（ニ）又はくホ）に示す如くインバ
ータ（１）の出力周波数に応した周期を読込んでスター
トさせた後、ステップＳ２でこの積分周期ＴＲＥ　Ｆ内
でフォトカプラ（ＰＩＣ）から入力ポートに入力される
同図（ハ）に示すパルスを読込んでパルス幅を順次加算
し、ステップＳ３で上記積分周期ＴＲＥ　Ｆ計測用のタ
イマかカウントアツプしたか否かを判別し、アップしな
い場合には上記のパルス数のカウントを続行し、カウン
トアツプするとステップＳ４で抵抗（Ｒｓ　）両端に生
じる電圧の平均値”ｒ　１１ｅａｎを、パルス幅の加算
値をＴＩとして下記式で算出する。

Ｔｎ＋ｃａｎ　−Ｔ　Ｉ　／　ＴＲＥ　Ｆしたがって、
本実施例では、第７図く二）で示す積分周期ＴＲＥ　Ｆ
毎に、この各積分周期ＴＲＥＦ内の同図（ハ）に示すパ
ルス幅の加算値Ｔｉを演算して、抵抗（Ｒｓ）両端に生
じる電圧の平均値Ｔ　ｍｅａｎをＪ、、１Ｉｌｉ　（と
、第７図（ニ）の抗性周期では第８図に示す波形が得ら
れる。

この場合、積分回路をマイクロコンピュータ（６）でソ
フＩ・ウェア処理により構成しているので、ハードウェ
アの積分回路（５〉を不要でき、過電流検出装置を一層
低価格に構成できる。

加えて、第７図（ニ）に示す如く、積分周期ＴＲＥＦは
現在のインバータ（１）の出力周波数ｆに応じた時間に
可変に設定されるので、第８図に示すように積分波形を
インバータ（１）の出力周波数ｆに応じた波形にでき、
積分回路の時定数を出力周波数ｆに応じて選択すること
ができる。

また、第９図はマイクロコンピュータ（６）の変形例を
示し、」二記実施例では室外制御部（１１）をインバー
タ制御用のプリント基板（１０）とは別途のプリント基
板に形成したのに代え、インバータ制御用のプリン］・
裁板（１０）内て室外ユニットの制御を一体に行い内部
でインバータ（１）の運転周波数を制御すると共に、人
カポートとじてアナログボ０ ｌ・のみを有するものに適用したものである。

つまり、フォトカプラ（ＰＩＩＣ）からの出力パルスを
積分した後、バッファ回路（１５）で電流を増幅し、更
に積分回路（１Ｂ）で積分して、この積分電圧をマイク
ロコンピュータ（６゛）のアナログボート（Ｉ＾）に入
力し、この入力した積分電圧が判定レベル以上に達する
と、過電流処理部（１２→が自分で垂下制御（周波数低
下制御〉又は異常停止するように構成したものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のインバータの過電流検出
装置によれば、瞬時過電流検出用の抵抗の両端に生じる
電圧を積分して、インバータに供給される平均電流を検
出するので、変流器を不要にして低価格化が可能になる
と兵に、装置を小形化でき省スペース化を図ることがで
きる。

特に、積分回路をマイクロコンピュータでソフトウェア
処理により構成すればハードウェアの積分回路を不要に
でき、−層成価格化を図ることができると共に、その場
合に積分周期をインバータ］１ の出力電圧の周波数に応して１”’ｉＪ　ｅに設定すれ
ば、出力電圧の周波数に応じた時定数を有する複数の積
分回路とすることかできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体（＾１成を
示す電気回路図、第２図ないし第５図は各々第１図の要
部の出力波形図である。第６図は積分回路をマイクロコ
ンピュータで（（１１成した場合のフローチャート図、
第７図はその場合の作動説明図、第８図はマイクロコン
ピュータで１１１１成した積分回路の出力波形を示す図
である。第９図はマイクロコンピュータの変形例を示す
図である。 図である。 （１）・インバータ、（ＰＭ）・・パワーｌ・ランジス
タモジュール、（Ｒｓ）　　・・瞬時過電流検出用抵抗
、（ＣＰＩ）　、　（ＣＲ２）・・・コンパレータ、（
５）・・・積分回路、（６）・マイクロコンピュータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧を任意周波数の交流に変換するインバー
   タ（１）において、パワートランジスタ（ＰＭ）に供給
   される瞬時過電流検出用の抵抗（Ｒｓ）と、該抵抗（Ｒ
   ｓ）の両端に生じる電圧を積分する積分回路（５）とを
   備え、該積分回路（５）で得られる電圧信号をマイクロ
   コンピュータ（６）のポート（Ｉ＿Ｄ、Ｉ＿Ａ）に入力
   し、該マイクロコンピュータ（６）内で上記積分回路（
   ５）の電圧信号に基いて過電流時を判断することを特徴
   とするインバータの過電流検出装置。
2. （２）積分回路（５）は、マイクロコンピュータ（６）
   で構成されることを特徴とする請求項（１）記載のイン
   バータの過電流検出装置。
3. （３）マイクロコンピュータ（６）は、瞬時過電流検出
   用の抵抗（Ｒｓ）の両端に生じる電圧の積分周期をイン
   バータ（１）の運転周波数に応じて変化させるものであ
   る請求項（２）記載のインバータの過電流検出装置。