JPH0632756Y2 - インバ−タ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は、三相交流電源を入力とするインバータ装置に
かかり、特に、電源の相電圧の欠落に伴う過大入力電流
の流入を有効に防止し得る保護回路を備えたものに関す
る。

［考案の技術的背景とその問題点］ 従来、空気調和機等の負荷変動の大きな装置に使用され
るインバータ装置には、過大入力電流によりインバータ
を構成する整流回路部品等が損傷するのを防止すべく、
その対策が施こされている。一例としては、第２図のよ
うに構成されているものがある。ここに示す回路図にお
いて、１はインバータ装置本体であり、その入力側に
は、ブレーカ２を介して単相交流電源37が接続され、出
力側には、圧縮機等を駆動する電動機４が接続されてい
る。また、前記インバータ装置本体１は、その入力側に
設けられ、入力される単相交流を整流する整流回路部８
と、その出力側に設けられ、整流された直流を任意の周
波数の交流に変換して出力するスイッチング回路部９
と、インバータ装置本体１の外部に設けられたインバー
タ装置運転指令装置６からの指令信号により上記スイッ
チング回路部９からの出力電圧及び周波数を制御するイ
ンバータ装置運転制御回路部７とにより構成されてい
る。この回路における過大入力電流を防止する手段は、
入力側の１つの相に設けられた線電流検出器17と、この
検出器17に接続され、検出値を判別する電流値判別器18
と、これに接続され、予め設定されている電流値と検出
値とを比較し、その結果を周波数出力決定器13に出力す
る電流レベル比較器19とにより構成されている。そし
て、その作用は、線電流検出器17が入力電流を検出する
と共に、これを電流値判別器18で判別した後、電流レベ
ル比較器19で予め設定されている電流値（許容最大値）
と比較し、その結果を周波数出力決定器13に出力する。
そして、検出された入力電流値が設定電流値を越えた場
合には、周波数出力決定器13は、運転指令信号判定器12
からの出力に従わず、入力電流値が設定電流値を下回る
まで出力周波数を減少させて過大入力電流による整流回
路部品等の損傷を防止する。

ところで、上述したような過大入力電流を防止する手段
を三相交流電源を入力とするインバータ装置に適用した
場合、線電流検出器17を設けた相の相電圧が欠落（欠
相）状態になったときには、線電流、つまり入力電流を
検出できなくなり、その機能を果させない。従って、こ
のときには、残る２つの相のみが電源となるため、相電
圧の欠落状態となる前と同一の出力電力を得るために
は、１相当りの入力電流は少くとも 倍としなければならず、整流回路部品等の電流定格とし
て大きな値が要求されるのみならず、入力電流制限が有
効でないため、整流回路部８にはさらに大きな電流が流
れる可能性を生じるという問題があった。

そこで、これを解消するために、第３図のような回路が
創案されている。これは、インバータ装置本体１を制御
するインバータ装置運転制御回路部７を作動させるため
の電源を作る電源トランス38の一次側電源を、三相交流
電源の２相より得ることが多いということに着目してな
されたものである。具体的には、図示するように、イン
バータ装置運転制御回路部７に電力を供給する電源トラ
ンス38の一次側を２つの相に接続するに際し、１つは必
ず電流検出器17が設けられている相であるようにしたも
のである。

これにより、電流検出器17を設けた相の相電圧が欠落状
態となれば電源トランス38の一次側電流が流れなくな
り、インバータ装置運転制御回路部７の機能が停止し、
インバータ装置本体１の出力も停止するので、過大入力
電流により整流回路部品等が損傷する等の恐れがなくな
る。

しかしながら、スイッチング電源が普及した現在では、
第４図に示すようにインバータ装置運転制御回路部７用
電源としてのスイッチング電源39の入力を、整流回路部
８の平滑用コンデンサ31の両端子間から直流電源として
得るようにしたものがあり、この種のものにあっては、
上述のような回路構成を取ることができず、相電圧の欠
落状態に伴う過大入力電流による整流回路部品等の損傷
等の恐れをなくすことはできないという問題があった。

［考案の目的］ 本考案は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的は、三相交流電源を入力とするインバータ装置に関
し、三相交流電源のいずれかの相電圧の欠落に伴う過大
入力電流による整流回路部品等の損傷を有効に防止しう
る回路を具備したインバータ装置を提供するにある。

［考案の概要］ 本考案は上記の目的を達成するために、三相交流を整流
回路部で直流に整流した後、これを任意の周波数の交流
に変換して出力するインバータ回路部と、このインバー
タ回路部からの出力電圧及び周波数を制御するインバー
タ装置運転制御回路と、前記三相交流の１つの相に接続
され、この相の線電流値を検出し、この検出値が所定値
を越えないように前記インバータ回路部の出力する交流
周波数を制御する入力電流制御回路部とを備え、前記イ
ンバータ装置運転制御回路用電源としてのスイッチング
電源の入力を、前記整流回路部の平滑コンデンサの両端
子間から直流電源として得るようにしたインバータ装置
において、前記入力電流制御回路部が線電流値を検出す
る相と他のいずれか１つの相との間に接続され、これら
２つの相間の線間電圧の欠落を検出すると共に欠落を検
出した場合、前記インバータ回路部の出力を停止させる
相電圧欠落保護回路を前記インバータ装置運転制御回路
に設けて構成し、入力電流制御回路部が線電流値を検出
する相の相電圧が欠落状態となったとき、相電圧欠落保
護回路が線間電圧の欠落を検出してインバータ回路部の
出力を停止させ、もって過大入力電流の流入を防止し
て、それによる整流回路部品等の損傷等を有効に防止す
るようにしたものである。

［考案の実施例］ 以下、本考案の好適実施例を添付図面に基いて説明す
る。

第１図は、第１の実施例に係るインバータ装置を示す回
路図である。図中、１はインバータ装置本体であり、そ
の入力側には、これに電力を供給すべくブレーカ２を介
して三相交流電源３が接続されている。一方、インバー
タ装置本体１の出力側には、圧縮機等を駆動する電動機
４が接続されている。インバータ装置本体１は、三相交
流電源３より供給される三相交流を整流した後、これを
任意の周波数の交流に変換して電動機４を可変速駆動す
るインバータ回路部５と、インバータ装置本体１の外部
に設けられたインバータ装置運転指令装置６からの指令
信号によりインバータ回路部５からの出力電圧及び周波
数を制御するインバータ装置運転制御回路部７とにより
構成されている。

前記インバータ回路部５は、入力側を構成する整流回路
部８と、出力側を構成するスイッチング回路部９とによ
り構成されている。

また、前記インバータ装置運転制御回路部７は、インバ
ータ装置本体１の外部に設けられたインバータ装置運転
指令装置６からの運転指令に従いスイッチング回路部９
の出力を制御する主制御回路部10と、整流回路部への過
大な入力電流から整流回路部品等を保護すべく電動機に
供給される出力の周波数を制御することにより過大入力
電流の流入を防止する入力電流制御回路部11とにより主
に構成されている。

前記主制御回路部10の具体的構成は、インバータ装置本
体１の外部に設けられたインバータ装置運転指令装置６
からの運転指令信号（例えば電動機への供給周波数の指
令信号）を受け指令内容を判定する運転指令信号判定器
12と、この判定器12の出力及び後述の電流レベル比較器
19からの出力を受け、出力周波数を決定する周波数出力
決定器13と、この決定器13からの出力に従い出力周波数
及び電圧を決定するV/F決定器14と、このV/F決定器14の
出力に従いスイッチング回路部９にスイッチングパター
ンを出力するスイッチングパターン出力器15とが順次接
続されてなされている。

また前記入力電流制御回路部11は、従来と同様に、供給
される三相交流の１つの相の線16に設けられた線電流検
出器17と、この検出器17の検出値を判別する電流判別器
18と、この判別器18の出力を入力するとともに、予め設
定された電流値（入力許容最大値）とを比較し、検出値
が設定電流値より高いか否かの比較結果を主制御回路部
10を構成している周波数出力決定器13に出力する電流レ
ベル比較器19とが順次接続されて構成されている。

また更に、インバータ装置運転制御回路部７には、スイ
ッチング回路部９の保護のため、スイッチング素子保護
回路部20が設けられている。これは、整流回路部８とス
イッチング回路部９との間に設けたスイッチング素子電
流検出器21と、検出された電流値に対応してON作動或い
はOFF作動するフォトカプラ22により主に構成されたス
イッチング素子過電流検出回路23とにより構成されてお
り、スイッチング素子電流検出器21が過大電流を検出す
るとフォトカプラ22がON作動するようなっている。そし
て、フォトカプラ22がON作動すると、この検出回路23か
らＨレベルの出力が後段に設けられているOR回路24に出
力される。その後、OR回路24から周波数出力決定器13に
出力され、この決定器13は、インバータ装置運転指令装
置６からの指令信号に従わず、V/F決定器14にその出力
であるスイッチングパターンがOHzとなるよう信号を送
り、インバータ装置の出力を停止させることが過電流か
らスイッツチング回路部９を保護するようになってい
る。尚、本回路図においては、第７図に示したインバー
タ装置運転制御回路部７用電源としてのスイッチング電
源39の回路図は省略してある。

本考案の特徴は、このように構成されたインバータ装置
において、入力電流制御回路部11の電流検出器17が設け
られている相の線16と他の２つの相の線のうちの任意の
１つの線25との間に、これら２つの線間における線間電
圧の欠落を検出すると共に、欠落が検出されたならば、
インバータ回路部５への過大入力を防止すべくインバー
タ回路部５の出力を停止させる相電圧欠落保護回路26を
インバータ装置運転制御回路７に設けた点にある。この
保護回路26は、前記線間電圧が印加されることにより作
動する電圧欠落検出回路部27により主に構成されてい
る。この検出回路部27は、ダイオード28、フォトカプラ
29等により構成され、線間電圧が印加されているとき
は、整流回路部８に流入する線電流の一部が分流し、ダ
イオード28で整流されたのちフォトカプラ29をON作動さ
せる。また、電源側の相電圧が欠落して前記線間電圧が
印加されなくなった場合には、電流が流れずフォトカプ
ラ29はOFF状態となる。そして、フオトカプラ29のON及
びOFF状態に対応して、スイッチング素子保護回路部20
の出力側が接続されているOR回路24にＬレベル或いはＨ
レベルの出力を送るようになっている。

つぎに作用について説明する。

三相交流電源が三相とも正常である場合には保護回路26
が接続されている線16と線25との間には線間電圧が生じ
ているので、線電流が分流して保護回路26の電圧欠落検
出回路部27に流入する。このためフォトカプラ29が通電
されON状態となる。従って、電圧欠落検出回路部27から
はＬレベルの出力がOR回路24に送られる。

一方、このとき、スイッチング素子電流検出器21が過電
流を検出していないならば、スイツチング素子過電流検
出回路23のフォトカプラ22は通電されずOFF状態とな
る。従って、スイッチング素子過電流検出回路23から
は、Ｌレベルの出力がOR回路24に出力される。このよう
にOR回路24には、いずれもＬレベルの信号が入力される
ため、OR回路24の出力もＬレベルとなる。このため周波
数出力決定器13は、運転指令信号判定器２が電流レベル
比較器19のいずれかの出力に従ってV/F決定器14に出力
することになる。

次に、線電流検出器17が設けられている相の相電圧が欠
落した場合には、線間電圧がなくなり、電圧欠落検出回
路部27には電流が流入しなくなるため、フォトカプラ29
はOFF状態となる。従って、OR回路24への出力はＨレベ
ルとなるのでこのOR回路24の出力もＨレベルとなる。

このため、周波数出力決定器13ではOR回路24からの出力
を優先し、V/F決定器14へは出力をOHzとする信号を出力
するよう働きかける。その後、スイッチングパターン出
力器15からの出力によりインバータ回路部５の出力は停
止する。また、仮りに線電流検出器17が設けられていな
いもう一方の相の相電圧が欠落した場合にも、全く同様
な制御によりインバータ装置の出力は停止する。尚、ス
イッチング素子電流検出器21が過電流を検出した場合に
も、スイッチング素子過電流検出回路23のフォトカプラ
がON状態となり、この検出回路23からOR回路24への出力
はＨレベルとなり、以後の制御処理によりインバータ回
路部の出力は停止される。

従って、上述したことから明らかなように、本実施例に
おいては、相電圧が欠落状態となるか、スイッチング回
路部９に過電流が流れれば必ずインバータ回路部５の出
力は停止されることになる。

また、保護回路26が接続されていない残りの１つの相の
相電圧が欠落した場合には、次のようになる。すなわ
ち、このような状態では、線電流検出器17が有効に作用
するため、設定値をＩmaxとすると、 (1)三相交流電源正常時 (2)相電圧欠落時 入力（Ｐ）＝Ｖ・Ｉmax・φ_２ （V:電源電圧，φ_２：入力の入率） となるため(2)の場合には入力値が(1)に比べて約 になる。従って、インバータ装置本体１の出力として電
動機４に供給される電力も、電源正常時の約 に制限されるようにインバータ出力周波数が制限される
ことになる。従って、整流回路部品等に過大な負荷が掛
かることが防止されることになる。これにより、整流ダ
イオード30を特に大容量化しておく必要がなく、また、
平滑用コンデンサ31は、相電圧の欠落に伴う電流リップ
ルの増加度合がすくなくてすむため、これに耐えられる
程度の性能アップでよいことになり、過大なコストアッ
プとならずに済む。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案は、三相交流電源のうち電流検
出器が電流を検出する相を含む２相間の線間電圧を検出
し、その電圧の有無によりインバータ装置の出力を停止
させる保護回路をインバータ装置運転制御回路に設けた
ので、インバータ装置運転制御回路用電源としてのスイ
ッチング電源の入力を、整流回路部の平滑コンデンサの
両端子間から直流電源として得るようにしたインバータ
装置であっても、次のような優れた効果を発揮する。

(1)三相交流電源の相電圧が欠落状態となっても、保護
回路がこれを検出してインバータ装置の出力を停止させ
るので、インバータ装置への過大入力電流の流入が防止
でき、過大入力電流による整流回路部品等の損傷等を未
然に防止することができる。また、三相交流電源の相電
圧が欠落状態になっても、インバータ装置運転制御回路
への電源供給は継続されるので、相電圧が欠落している
ことを外部に報知したり、記憶装置を用いて故障情報を
記憶する機能を追加することが可能である。

(2)電流検出器が装入されている相の相電圧が欠落した
場合、確実にインバータ装置の出力を停止させることが
できる。

(3)三相交流電源のうちの二相間の線間電圧を検出する
だけでよいので、回路構成が簡単である。

(4)入力電流制限機能と併用するため、整流素子など整
流回路部品の定格をアップさせずに済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の第１の実施例を示すインバータ装置
の回路図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ従来のイ
ンバータ装置を示す回路図である。 図中、１はインバータ装置本体、５はインバータ回路
部、８は整流回路部、９はスイッチング回路部、10は主
制御回路部、11は入力電流制御回路部、20はスイッチン
グ素子保護回路部、24はOR回路、26は相電圧欠落保護回
路である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】三相交流を整流回路部で直流に整流した
   後、これを任意の周波数の交流に変換して出力するイン
   バータ回路部と、このインバータ回路部からの出力電圧
   及び周波数を制御するインバータ装置運転制御回路と、
   前記三相交流の１つの相に接続され、この相の線電流値
   を検出し、この検出値が所定値を越えないように前記イ
   ンバータ回路部の出力する交流周波数を制御する入力電
   流制御回路部とを備え、前記インバータ装置運転制御回
   路用電源としてのスイッチング電源の入力を、前記整流
   回路部の平滑コンデンサの両端子間から直流電源として
   得るようにしたインバータ装置において、前記入力電流
   制御回路部が線電流値を検出する相と他のいずれか１つ
   の相との間に接続され、これら２つの相間の線間電圧の
   欠落を検出すると共に欠落を検出した場合、前記インバ
   ータ回路部の出力を停止させる相電圧欠落保護回路を前
   記インバータ装置運転制御回路に設けたことを特徴とす
   るインバータ装置。