JPH0928031A - 誘導電動機の駆動装置 - Google Patents

誘導電動機の駆動装置

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JPH0928031A
JPH0928031A JP17575395A JP17575395A JPH0928031A JP H0928031 A JPH0928031 A JP H0928031A JP 17575395 A JP17575395 A JP 17575395A JP 17575395 A JP17575395 A JP 17575395A JP H0928031 A JPH0928031 A JP H0928031A
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正浩 八十原
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好洋 藤崎
和幸 ▲高▼田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調機の室外ファン駆動用などの誘導電動機
において、台風などの強力な風による不具合のない誘導
電動機の駆動装置を提供することを目的とする。 【構成】 インバータ回路の出力電圧上限値を出力周波
数指令に応じて制限する電圧リミッタ手段、インバータ
回路の出力周波数下限を制限する最低周波数リミッタ手
段、インバータ回路の出力周波数上限に達した場合に第
１の給電遮断信号を出力する正転リミッタ手段、誘導電
動機の逆回転速度が逆転リミットレベルに達した時に第
２の給電遮断信号を出力する逆転リミッタ手段、低速異
常時に前記第２の給電遮断信号が出力されない状態が継
続した時に第３の給電遮断信号を出力する低速過負荷検
出手段とにより構成した誘導電動機の駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機をファンモー
タとして、例えば空調機の室外ファン駆動などに適用す
る場合の誘導電動機の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、空調機の室外ファンを駆動するモ
ータとして、誘導電動機が古くから幅広く採用されてい
る。
【０００３】一方、誘導電動機の制御技術の進歩はめざ
ましく、パルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータ回路
を用いて誘導電動機を可変電圧，可変周波数で駆動し、
回転数を自在に制御することが可能となってきた。
【０００４】このような制御技術を用いてきめ細かく制
御される誘導電動機が、空調機の室外ファン駆動などの
ファンモータに適用されることが主流となってきてい
る。
【０００５】ＰＷＭによるインバータ回路を用いて誘導
電動機を可変電圧，可変周波数で駆動し、回転数を自在
に制御できる誘導電動機の駆動装置としては、例えば図
１４に示すように、ファン１００２が連結された三相誘
導電動機１００１と、出力電圧指令信号Ｖと出力周波数
指令信号Ｆに基づいた三相交流電圧により前記誘導電動
機１００１への給電を行うインバータ回路１００３と、
交流電源１００６と、前記交流電源１００６の出力を整
流平滑して前記インバータ回路１００３へ直流電圧を印
加する整流回路１００７および平滑コンデンサ１００８
と、前記出力電圧指令信号Ｖを前記インバータ回路１０
０３に与える出力電圧指令手段１００４と、前記出力電
圧指令手段１００４から出力される電圧指令信号に応じ
て前記出力周波数指令信号Ｆを一義的に定めて前記イン
バータ回路１００３に与える電圧・周波数変換手段１０
０５とにより構成し、前記出力電圧指令手段１００４の
電圧指令信号とこれに応じて前記電圧・周波数変換手段
１００５により一義的に定められる周波数指令信号によ
り、前記三相誘導電動機１００１を可変電圧，可変周波
数で駆動するものがある。
【０００６】このような技術はＶＶＶＦ制御と呼ばれ、
誘導電動機を可変速して駆動する方法として一般的によ
く知られたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
制御技術により誘導電動機を駆動し、空調機の室外ファ
ンモータに適用する場合、台風の発生のように強力な風
力により外部より強制的にファンが駆動されると多くの
不具合が生じる。
【０００８】例えば、誘導電動機１００１が駆動する方
向に対して逆方向にファン１００２を駆動するような風
（逆風）が発生した場合、誘導電動機１００１は過負荷
となり駆動電流が増大する。
【０００９】誘導電動機１００１の駆動電流が増大する
と、誘導電動機１００１およびこれに給電を行っている
インバータ回路１００３の発熱量が増え、場合によって
は破壊に至ってしまう。
【００１０】このような誘導電動機１００１およびイン
バータ回路１００３の発熱や破壊を防止するために、こ
れらの過熱あるいは過電流を検出して給電を遮断し、自
己復帰しないようにトリップする方法も考えられるが、
台風が発生する度に頻繁にトリップして停止するような
ファンモータは、空調機の室外ファン駆動用としては採
用し難く適用できないものである。
【００１１】また、誘導電動機１００１が駆動する方向
に対して順方向にファン１００２を駆動するような風
（追い風）が発生した場合、誘導電動機１００１は強制
的に加速され、この回転数がインバータ回路１００３が
出力する出力周波数に相当する回転数を超えると、誘導
電動機１００１は発電機として動作し、回生電力が発生
する。
【００１２】誘導電動機１００１より発生する回生電力
は、インバータ回路１００３へ逆供給され、その結果平
滑コンデンサ１００８の端子間電圧を上昇させる。
【００１３】平滑コンデンサ１００８の端子間電圧が上
昇すると、平滑コンデンサ１００８およびインバータ回
路１００３が過電圧状態となり、破壊に至ってしまう。
【００１４】このような過電圧破壊を防止するために、
誘導電動機１００１の回生電力を吸収して電圧の上昇を
抑える回生電力処理装置を設ける方法が考えられるが、
回生電力処理装置は大電力に耐える部品が必要であり、
装置の大形化とコスト高が避けられないというデメリッ
トがある。
【００１５】本発明は上記問題点を解決するもので、台
風などにより強力な逆風あるいは追い風が発生した場合
においても、過負荷，過電流を未然に防止して容易にト
リップしない、さらに回生電力の発生も未然に防止でき
る小形で安価な誘導電動機の駆動装置を提供することを
目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の誘導電動機の駆動装置は、第１に、誘導電動
機と、前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手
段と、出力電圧指令信号および出力周波数指令信号に基
づいた交流電圧により前記誘導電動機への給電を行うイ
ンバータ回路と、前記出力電圧指令信号を前記インバー
タ回路に与える出力電圧指令手段と、前記速度検出手段
より出力される前記誘導電動機の回転速度に応じた周波
数信号に所定のすべり周波数を加算して得られる周波数
信号を前記出力周波数指令信号として前記インバータ回
路に与える出力周波数指令手段とを備えたすべり周波数
制御をして駆動される誘導電動機の駆動装置であって、
前記インバータ回路の出力電圧の上限値を前記出力周波
数指令手段の出力信号または前記速度検出手段の出力信
号に応じて設定する電圧リミットレベル設定手段と、前
記電圧リミットレベル設定手段の設定値に基づいて前記
出力電圧指令手段の出力信号を制限して前記インバータ
回路の出力電圧の上限を制限する電圧リミッタ手段とを
設けて、前記インバータ回路の出力周波数の増減変動に
合わせて前記インバータ回路の出力電圧の上限値の設定
レベルが増減可変するように構成したものである。
【００１７】第２に、前記出力周波数指令手段の出力信
号を制限して前記インバータ回路の出力周波数の下限が
予め設定された最低周波数より以下にならないよう制限
する最低周波数リミッタ手段を設けて、前記インバータ
回路の出力周波数が減少して前記最低周波数リミッタ手
段の前記最低周波数に達した場合、前記最低周波数が前
記インバータ回路の出力周波数となるように構成したも
のである。
【００１８】第３に、前記インバータ回路の出力周波数
が予め設定された最大周波数リミットレベルに達したか
どうかを検出し、達した場合に第１の給電遮断信号を出
力する正転リミッタ手段と、前記誘導電動機の逆回転速
度が予め設定された逆転リミットレベルに達したかどう
かを検出し、達した場合に第２の給電遮断信号を出力す
る逆転リミッタ手段とを設けて、前記正転リミッタ手段
が出力する前記第１の給電遮断信号かまたは前記逆転リ
ミッタ手段が出力する前記第２の給電遮断信号が発生し
たときに、前記誘導電動機への給電を遮断するように構
成したものである。
【００１９】第４に、前記誘導電動機の回転速度が予め
設定された低速異常検知レベルを下回ったかどうかを検
出し、下回った場合に低速異常信号を出力する低速異常
検知手段と、前記低速異常検知手段を含み、前記低速異
常検知手段から前記低速異常信号が出力され、かつ、前
記逆転リミッタ手段から前記第２の給電遮断信号が出力
されない状態が所定の時間継続した場合、第３の給電遮
断信号をラッチ処理して出力する低速過負荷検出手段と
を設けて、前記正転リミッタ手段が出力する前記第１の
給電遮断信号かまたは前記逆転リミッタ手段が出力する
前記第２の給電遮断信号かまたは前記低速過負荷検出手
段が出力する前記第３の給電遮断信号が発生したとき
に、前記誘導電動機への給電を遮断するように構成した
ものである。
【００２０】
【作用】この構成によって、台風などにより強力な逆風
あるいは追い風が発生した場合においても、過負荷，過
電流，回生電力の発生を未然に防止して、破壊の心配が
無くしかも容易にトリップしない、空調機の室外ファン
の駆動に適する小形で安価な誘導電動機の駆動装置の実
現が可能となるものである。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。
【００２２】図１は本発明の誘導電動機の駆動装置の一
実施例を示すものである。１は誘導電動機であり、この
出力軸にはファン１５が直接連結されている。
【００２３】２は速度検出手段であり、前記誘導電動機
１の回転速度を検出する回転速度センサー２１とこの出
力信号を処理する速度検出器２２により構成され、出力
信号ｆ2を出力する。前記速度検出手段２の出力信号ｆ2
は、前記誘導電動機１の回転方向を含む速度検出信号で
あり、例えば前記誘導電動機１の正転時はこの回転速度
に比例した正の値をとり、前記誘導電動機１の逆転時は
この回転速度に比例した負の値をとるように、前記回転
速度センサー２１および前記速度検出器２２が構成され
ている。
【００２４】３はインバータ回路であり、図示していな
い例えば商用交流電圧を整流して平滑した直流電圧を、
出力電圧指令信号Ｖ3および出力周波数指令信号ｆ3に基
づいた三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3に電力変換し、前記
三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3により前記誘導電動機１へ
の給電を行うように構成されている。ここで前記三相交
流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3は、互いに電気的に１２０度の位
相差を持ち、出力電圧波高値が前記出力電圧指令信号Ｖ
3に対応し、出力周波数が前記出力周波数指令信号ｆ3に
対応するものである。
【００２５】５は出力周波数指令手段であり、すべり周
波数設定手段５１と、この出力信号ｆ51と前記速度検出
手段の出力信号ｆ2とを加算する加算器５２により構成
され、前記加算器５２の加算出力が前記出力周波数指令
手段５の出力信号ｆ5として出力される。
【００２６】前記出力周波数指令手段５の出力信号ｆ5
は、前記出力周波数指令信号ｆ3として前記インバータ
回路３に入力されると共に、電圧リミットレベル設定手
段６に入力信号ｆ6として入力される。
【００２７】前記電圧リミットレベル設定手段６の出力
信号Ｖ6は、電圧リミッタ手段７のリミット値設定信号
として入力される。
【００２８】４は出力電圧指令手段であり、この出力信
号Ｖ4は前記電圧リミッタ手段７により制限されて前記
出力電圧指令信号Ｖ3として前記インバータ回路３に入
力される。
【００２９】すなわち、前記電圧リミッタ手段７は、前
記出力信号Ｖ4が前記出力信号Ｖ6より以下であるとき、
前記出力信号Ｖ4を出力信号Ｖ7として出力し、前記出力
信号Ｖ4が前記出力信号Ｖ6を超えるとき、前記出力信号
Ｖ6を前記出力信号Ｖ7として出力するものであり、前記
出力信号Ｖ7が前記出力電圧指令信号Ｖ3として前記イン
バータ回路３に入力されるものである。
【００３０】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。
【００３１】図１に示すように、速度検出手段２より出
力される誘導電動機１の回転速度に応じた周波数信号ｆ
2に、すべり周波数設定手段５１から出力される所定の
すべり周波数信号ｆ51を加算して得られる周波数信号ｆ
5を、出力周波数指令信号ｆ3としてインバータ回路３に
入力するようにしているために、前記誘導電動機１の回
転速度対出力トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）は、図２に示す
ように直流モータとほぼ同じ特性となり、出力電圧指令
信号Ｖ3に応じて回転速度あるいはトルクの制御が可能
で、かつ、非常に高効率の駆動を実現することができ
る。
【００３２】このような技術は、すべり周波数制御とし
て一般的に知られている。このようにすべり周波数制御
をして駆動される誘導電動機１を、例えば空調機の室外
ファンの駆動モータとして使用した場合の動作につい
て、図３を用いて説明する。
【００３３】図３の下図は、出力電圧指令手段４の出力
信号Ｖ4を一定とした場合の誘導電動機１の回転速度対
出力トルク特性（Ｎ−Ｔ特性）と回転速度対駆動電流特
性（Ｎ−Ｉ特性）およびファン１５のファン負荷特性を
示したものである。
【００３４】ファン負荷は図３に示したように回転速度
の増大と共に増加する特性を有しており、誘導電動機１
によりファン１５を駆動した場合、誘導電動機１の出力
トルクとファン１５のファン負荷トルクがつり合う点
（ａ点）にて回転速度が安定するように動作する。
【００３５】このようにａ点にて回転速度が安定してい
る場合において、台風などの強力な風（逆風）がファン
１５に吹きつけ、誘導電動機１に逆方向の駆動トルクが
強制的に加えられると、誘導電動機１はそのＮ−Ｔ特性
およびＮ−Ｉ特性に応じて回転速度が低下すると共に駆
動電流が増大し、やがて動作点はａ点からｂ点に移行す
ることになる。
【００３６】ｂ点に動作点が移行してからさらに強力な
逆風がファン１５に吹きつけると、誘導電動機１の回転
速度はさらに低下することになるが、このとき出力電圧
指令手段４の出力信号Ｖ4がインバータ回路３の出力電
圧指令信号Ｖ3として制限されることなく入力されてい
れば、動作点はｂ点からｄ点に移行し、回転速度の低下
と共に誘導電動機１の駆動電流はさらに増大することに
なる。
【００３７】駆動電流が増大すれば、誘導電動機１およ
びインバータ回路３の発熱量が増大して破壊の恐れがあ
る、あるいは、破壊を防止するためにインバータ回路３
を構成するパワー半導体部品などに電力容量が大きく大
形形状の素子を使用する必要がある、あるいは、過電流
時の保護としてトリップするようにした場合は強風の度
に頻繁に停止して空調機の室外ファンモータとしては使
用困難になるなど、従来の技術で示したＶＶＶＦ制御に
より誘導電動機を駆動した場合と同様の不具合が発生す
る。
【００３８】このような不具合が生じないように、本実
施例においては電圧リミットレベル設定手段６と電圧リ
ミッタ手段７とを設けている。
【００３９】以下に電圧リミットレベル設定手段６と電
圧リミッタ手段７の動作について説明する。
【００４０】電圧リミットレベル設定手段６は、インバ
ータ回路３の出力電圧である三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ
3の電圧波高値の上限値を設定するための設定信号を出
力信号Ｖ6として電圧リミッタ手段７に出力するように
動作するものである。
【００４１】より具体的には、出力信号Ｖ6は出力周波
数指令手段５の出力信号ｆ5すなわち電圧リミットレベ
ル設定手段６の入力信号ｆ6に応じて可変され、前記入
力信号ｆ6の減少（あるいは増加）に伴い前記出力信号
Ｖ6が減少（あるいは増加）するようにしている。
【００４２】電圧リミッタ手段７は、電圧リミットレベ
ル設定手段６の出力信号Ｖ6に基づいて出力電圧指令手
段４の出力信号Ｖ4を制限し、インバータ回路３の出力
電圧である三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3の電圧波高値の
上限を制限するように動作するものである。
【００４３】より具体的には、出力電圧指令手段４の出
力信号Ｖ4が電圧リミットレベル設定手段６の出力信号
Ｖ6より以下であるとき、前記出力信号Ｖ4が電圧リミッ
タ手段７の出力信号Ｖ7としてインバータ回路３の出力
電圧指令信号Ｖ3に出力され、誘導電動機１は出力電圧
指令手段４の出力信号Ｖ4に基づいて駆動されるように
動作し、また、出力電圧指令手段４の出力信号Ｖ4が電
圧リミットレベル設定手段６の出力信号Ｖ6を超えたと
き、前記出力信号Ｖ6が電圧リミッタ手段７の出力信号
Ｖ7としてインバータ回路３の出力電圧指令信号Ｖ3に出
力され、誘導電動機１は電圧リミットレベル設定手段６
の出力信号Ｖ6に基づいて駆動されるように動作するも
のである。
【００４４】すなわち、出力信号Ｖ4が出力信号Ｖ6を超
えたときは、出力周波数指令手段５の出力信号ｆ5の減
少（あるいは増加）に合わせてインバータ回路３の出力
電圧指令信号Ｖ3が減少（あるいは増加）するように動
作するものである。
【００４５】以上のように動作する電圧リミットレベル
設定手段６と電圧リミッタ手段７を設けた本実施例にお
いて、台風などの強力な風（逆風）がファン１５に吹き
つけ、誘導電動機１に逆方向の駆動トルクが強制的に加
えられた場合の動作について図３を用いて以下に説明す
る。
【００４６】まず図３に示す動作点ａ点は、出力電圧指
令手段４の出力信号Ｖ4は電圧リミットレベル設定手段
６の出力信号Ｖ6より以下であり、前記出力信号Ｖ4に基
づいて誘導電動機１は駆動され、既に説明した通り誘導
電動機１の出力トルクとファン１５のファン負荷トルク
とがつり合うように回転速度がＮaで安定している状態
である。
【００４７】動作点ａ点の状態から強力な逆風がファン
１５に吹きつけられると誘導電動機１の回転速度は低下
し、やがて動作点ｂ点に達し、回転速度はＮbとなる。
【００４８】さらに強力な逆風が吹くと、回転速度はさ
らに低下しＮcとなる。誘導電動機１の回転速度がＮcま
で低下したとき、インバータ回路３の出力周波数指令信
号ｆ3も回転速度に連動してｆcまで減少し、これに合わ
せて電圧リミットレベル設定手段６の出力信号Ｖ6が減
少する。
【００４９】この時、出力電圧指令手段４の出力信号Ｖ
4は出力信号Ｖ6を超えた状態となり、インバータ回路３
の出力電圧指令信号Ｖ3には電圧リミットレベル設定手
段６の出力信号Ｖ6が与えられる。
【００５０】したがって、誘導電動機１に給電される三
相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3の電圧波高値が抑えられ、図
３の動作点ｃ点に示すように、駆動電流の増大が抑制さ
れることになる。
【００５１】以上のように本実施例によれば、電圧リミ
ットレベル設定手段６と電圧リミッタ手段７とを設けた
ことにより、台風などの強力な風（逆風）により外部よ
り強制的に誘導電動機１が駆動された場合においても、
駆動電流の増大を抑えることが可能となり、誘導電動機
１およびインバータ回路３の発熱量が小さく、またイン
バータ回路３を構成するパワー半導体部品などに電力容
量が小さな小形形状の素子を使用することができ、また
強風の度に過電流トリップによる停止のない空調機の室
外ファン駆動に最適な誘導電動機の駆動装置を実現する
ことができる。
【００５２】また、電圧リミットレベル設定手段６の出
力信号Ｖ6に基づいて誘導電動機１が駆動される部分、
つまり図３における動作点ｂ点よりも回転速度が低い部
分については、電圧リミットレベル設定手段６の入力−
出力特性により誘導電動機１のＮ−Ｔ特性およびＮ−Ｉ
特性を可変することも可能である。
【００５３】すなわち、図４に示すように、電圧リミッ
トレベル設定手段６の入力信号ｆ6に対する出力信号Ｖ6
の変化の割合を（１），（２），（３）と変えることに
より、誘導電動機１のＮ−Ｔ特性およびＮ−Ｉ特性を
（１），（２），（３）と自在に変化させることができ
る。
【００５４】これにより、誘導電動機の特性を電気的に
調整することが可能となり、同一の電動機を様々な使用
状態で電気的に容易に適用させていくことが可能とな
る。
【００５５】なお、図３あるいは図４における動作点ｂ
点は、例えば電圧リミットレベル設定手段６の入力−出
力特性（ｆ6−Ｖ6特性）の傾斜を変えるなどして、任意
に設定可能であることは言うまでもない。
【００５６】また、電圧リミットレベル設定手段６の入
力−出力特性（ｆ6−Ｖ6特性）は図３あるいは図４に示
したように直線的である必要はなく、任意の曲線であっ
ても、不連続点を有する任意の直線または曲線であって
も良い。
【００５７】なお、本実施例においては、電圧リミット
レベル設定手段６の入力信号ｆ6として出力周波数指令
手段５の出力信号ｆ5を入力する構成としたが、すべり
周波数ｆ51を加算する前の信号である速度検出手段２の
出力信号ｆ2を電圧リミットレベル設定手段６の入力信
号ｆ6として入力しても同様の効果を奏する誘導電動機
の駆動装置を実現することが可能である。
【００５８】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。
【００５９】図５は本発明の誘導電動機の駆動装置の第
２の実施例を示すものである。図５において、最低周波
数リミッタ手段８を設け、出力周波数指令手段５の出力
信号ｆ5を前記最低周波数リミッタ手段８に入力し、前
記最低周波数リミッタ手段８の出力信号ｆ8を出力周波
数指令信号ｆ3としてインバータ回路３に入力すると共
に、電圧リミットレベル設定手段６の入力信号ｆ6とし
て入力する構成とした以外は、図１に示した第１の実施
例と同様である。
【００６０】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。
【００６１】最低周波数リミッタ手段８以外の部分につ
いては、第１の実施例で説明した通りであり、同一機能
を有する部分については同一符号を付し、その説明を省
略する。
【００６２】図５において、誘導電動機１はすべり周波
数制御により駆動され、電圧リミットレベル設定手段６
と電圧リミッタ手段７とにより、台風などの強力な風
（逆風）により外部より強制的に誘導電動機１が駆動さ
れた場合においても、図３に示したように駆動電流の増
大を抑えることが可能であるところは第１の実施例で既
に説明した通りである。
【００６３】しかし、さらに強力な逆風が発生し、誘導
電動機１の回転方向が強制的に反転されてしまった場
合、以下のような課題が発生する。
【００６４】誘導電動機１をすべり周波数制御して駆動
する場合、図６（ａ）に示すように、インバータ回路３
の出力周波数つまり出力周波数指令信号ｆ3は誘導電動
機１の回転速度に相当する周波数つまり速度検出手段２
の出力信号ｆ2にすべり周波数ｆ51を加算した周波数と
なるように制御される。
【００６５】すなわち、ｆ3とｆ2は常にすべり周波数ｆ
51の差を持つように制御される。このような状態から、
誘導電動機１の回転方向が反転させられる程に強力な逆
風が発生した場合、ｆ2およびｆ3は上記したようにすべ
り周波数制御されているために、図６（ｂ）に示すよう
な状態となる。
【００６６】すなわち、ｆ2およびｆ3は共に負方向で同
一方向となり、ｆ2の大きさはｆ3の大きさよりもｆ51の
大きさだけ大きくなる。
【００６７】誘導電動機は、その特性上、可動子の回転
方向（ｆ2の方向に相当）と界磁の回転方向（ｆ3の方向
に相当）が同一で、可動子の回転速度（ｆ2の大きさに
相当）が界磁の回転速度（ｆ3の大きさに相当）よりも
大きくなると発電機として動作し、回生電力を発生する
性質を持っている。
【００６８】従って、図６（ｂ）のような状態で誘導電
動機１を駆動すると、誘導電動機１から回生電力が発生
することになる。
【００６９】誘導電動機１が回生電力を発生すると、イ
ンバータ回路３へ電力が逆供給され、インバータ回路３
を過電圧または過電流により破壊してしまう恐れがあ
る。
【００７０】このような不具合を生じないように、本実
施例においては最低周波数リミッタ手段８を設けてい
る。
【００７１】以下に最低周波数リミッタ手段８の動作に
ついて説明する。最低周波数リミッタ手段８は、出力周
波数指令手段５の出力信号ｆ5を制限し、インバータ回
路３の出力電圧である三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3の出
力周波数の下限を制限するように動作するものである。
【００７２】より具体的には、周波数指令手段５の出力
信号ｆ5が、最低周波数リミッタ手段８の内部に設けら
れた最低周波数リミットレベルｆminより以上であると
き、前記出力信号ｆ5が最低周波数リミッタ手段８の出
力信号ｆ8としてインバータ回路３の出力周波数指令信
号ｆ3に出力され、また、出力周波数指令手段５の出力
信号ｆ5が最低周波数リミットレベルｆminを下回ったと
き、最低周波数リミットレベルｆminが最低周波数リミ
ッタ手段８の出力信号ｆ8としてインバータ回路３の出
力周波数指令信号ｆ3に出力されるように動作するもの
である。
【００７３】以上のように動作する最低周波数リミッタ
手段８を設けた本実施例において、誘導電動機１の回転
方向が反転させられる程に強力な逆風が発生した場合の
動作について図７を用いて以下に説明する。
【００７４】まず図７（ａ）は強力な逆風が発生する前
の状態であり、インバータ回路３の出力周波数に対応す
るｆ3は誘導電動機１の回転速度に対応するｆ2にすべり
周波数ｆ51を加算した値となるようにすべり周波数制御
されている。
【００７５】図７（ａ）に示す状態から強力な逆風が発
生すると、図７（ｂ）に示す状態となる。
【００７６】図７（ｂ）は、ｆ3が最低周波数リミット
レベルｆminと同一となった瞬間の様子を示している。
【００７７】図７（ｂ）の状態からさらに強力な風が発
生し、誘導電動機１の回転方向が反転させられた場合、
図７（ｃ）に示す状態となる。
【００７８】すなわち、図７（ｃ）の状態においては、
出力周波数指令手段５の出力信号ｆ 5（ｆ2＋ｆ51）は最
低周波数リミットレベルｆminを下回り、最低周波数リ
ミッタ手段８はその出力をｆminとしてインバータ回路
３の出力周波数指令信号ｆ3に出力するように動作して
いる。
【００７９】このとき、誘導電動機１は最低周波数リミ
ットレベルｆminによる正の値の固定周波数で駆動され
ることになり、強力な逆風により回転方向が反転され、
ｆ2が負の値をとっても、ｆ2とｆ3が共に負方向で同一
方向となることはなく、回生電力の発生を防止すること
ができる。
【００８０】以上のように本実施例によれば、最低周波
数リミッタ手段８を設けたことにより、台風などによる
強力な風（逆風）により外部より強制的に誘導電動機１
が駆動され、さらに回転方向が反転させられる程の強風
を受けた場合においても、誘導電動機１が回生電力を発
生することを防止することが可能となり、インバータ回
路３への電力の逆供給による破壊の無い誘導電動機の駆
動装置を実現することができる。
【００８１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について説明する。
【００８２】図８は本発明の誘導電動機の駆動装置の第
３の実施例を示すものである。図８において、９は正転
リミッタ手段であり、前記正転リミッタ手段９は、最大
周波数リミットレベル設定手段９２と、前記最大周波数
リミットレベル設定手段９２の出力信号ｆ92と速度検出
手段２の出力信号ｆ2とを比較するヒステリシス付き比
較器９１とにより構成され、前記出力信号ｆ2が前記出
力信号ｆ92を超えたとき、前記ヒステリシス付き比較器
９１より出力される‘Ｈ’レベルの信号を第１の給電遮
断信号Ｓ9として出力するように構成されている。
【００８３】１０は逆転リミッタ手段であり、前記逆転
リミッタ手段１０は、逆転リミットレベル設定手段１０
２と、前記逆転リミットレベル設定手段１０２の出力信
号ｆ 102と前記速度検出手段２の出力信号ｆ2とを比較す
る比較器１０１とにより構成され、前記出力信号ｆ2が
前記出力信号ｆ102を下回ったとき、前記比較器１０１
より出力される‘Ｈ’レベルの信号を第２の給電遮断信
号Ｓ10として出力するように構成されている。
【００８４】インバータ回路３はフリーラン指令信号Ｆ
reに基づき誘導電動機１との接続を電気的に開閉するこ
とが可能で、例えば前記Ｆre信号が‘Ｌ’レベルのとき
は前記インバータ回路３の出力Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3と前記誘
導電動機１とを電気的に接続し、前記Ｆre信号が‘Ｈ’
レベルのときは前記インバータ回路３の出力Ｏ1，Ｏ2，
Ｏ3と前記誘導電動機１との接続を電気的に解放するよ
うな機能が付加されている。
【００８５】１２は論理和回路であり、前記論理和回路
１２は、前記第１の給電遮断信号Ｓ 9と前記第２の給電
遮断信号Ｓ10との論理和をとるように構成される。
【００８６】前記論理和回路１２の出力信号Ｓ12は、前
記フリーラン信号Ｆreとして前記インバータ回路３に入
力される。
【００８７】その他の構成においては、図５に示した第
２の実施例と同様であり、同一機能を有する部分につい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。
【００８９】図８において、誘導電動機１はすべり周波
数制御により駆動され、電圧リミットレベル設定手段６
と電圧リミッタ手段７とにより、台風などの強力な風
（逆風）により外部より強制的に誘導電動機１が駆動さ
れた場合においても、駆動電流の増大を抑え、さらに回
転方向が反転させられる程の強風を受けた場合において
も、最低周波数リミッタ手段８により誘導電動機１が回
生電力を発生するのを防止するところは、第２の実施例
で既に説明した通りである。
【００９０】図９は、図５における第２の実施例あるい
は図８における第３の実施例に示した構成により誘導電
動機１を駆動した場合の動作を示すものであり、特に誘
導電動機１のＮ−Ｔ特性およびＮ−Ｉ特性を示したもの
である。
【００９１】図９に示す動作図において、動作点ａ点お
よびｂ点は既に図３で示した動作点ａ点およびｂ点での
動作と全く同様である。
【００９２】つまり、動作点ａ点においては、出力電圧
指令手段４の出力信号Ｖ4が出力電圧指令信号Ｖ3として
インバータ回路３に入力され、出力信号Ｖ4に基づいて
誘導電動機１が駆動されている状態であり、また動作点
ｂ点においては、強力な風（逆風）により誘導電動機１
の回転速度が低下し、電圧リミットレベル設定手段６と
電圧リミッタ手段７とが動作し始める点であり、これよ
りさらに誘導電動機１の回転速度が低下すると、インバ
ータ回路３の出力電圧指令信号Ｖ3は電圧リミットレベ
ル設定手段６の出力信号Ｖ6に基づいて入力され、誘導
電動機１の駆動電流の増大を抑えるように動作するもの
である。
【００９３】また、図９における動作点ｅ点は、さらに
強力な逆風により誘導電動機１の回転速度が低下し、出
力周波数指令手段５の出力信号ｆ5が最低周波数リミッ
トレベルｆminに達した場合の動作点であり、これより
さらに回転速度が低下すると、インバータ回路３の出力
周波数指令信号ｆ3は最低周波数リミットレベルｆminに
固定されて誘導電動機１が駆動されることになる。
【００９４】これにより、誘導電動機１が逆回転に至る
ほどの強力な逆風が発生しても、回生電力の発生を防止
することができるものであるが、動作点ｅ点よりも低回
転速度の領域では、誘導電動機１を最低周波数リミット
レベルｆminによる固定周波数で駆動しているため効率
が悪くなり、回転速度の低下あるいは逆回転領域への突
入に伴い急速に駆動電流が増大して行くことになる。
【００９５】誘導電動機１の駆動電流が増大すると、誘
導電動機１およびインバータ回路３の発熱量が増大して
破壊の恐れがある、あるいは、破壊を防止するためにイ
ンバータ回路３を構成するパワー半導体部品などに電力
容量が大きく大形形状の素子を使用する必要がある、あ
るいは過電流時の保護としてトリップするようにした場
合は強風の度に頻繁に停止して空調機の室外ファンモー
タとしては使用困難になるなど、従来の技術で示したＶ
ＶＶＦ制御により誘導電動機を駆動した場合と同様の不
具合が発生する。
【００９６】このような不具合が生じないように、本実
施例においては、逆転リミッタ手段１０を設けている。
【００９７】以下に、逆転リミッタ手段１０の動作につ
いて説明する。逆転リミッタ手段１０は、速度検出手段
２の出力信号ｆ2が逆転リミットレベル設定手段１０２
により逆回転領域に設定された逆転リミッタ動作値ｆ
102よりも下回った場合、‘Ｈ’レベルの信号を第２の
給電遮断信号Ｓ10として出力するように動作するもので
ある。
【００９８】このように動作する逆転リミッタ手段１０
を設けたことによる本実施例の動作について説明する。
【００９９】図１０は第３の実施例における動作説明図
である。図９により既に説明した通り、動作点ｅ点より
も低回転速度の領域では、誘導電動機１はｆminによる
固定周波数により駆動されるために、回転速度の低下に
伴い急速に駆動電流が増大して行く。
【０１００】そして極めて強力な逆風が発生した場合、
誘導電動機１は強制的に逆回転駆動させられ、さらに駆
動電流が増大することになるが、誘導電動機１の逆回転
速度が逆転リミットレベル設定手段１０２により設定さ
れた逆転リミッタ動作値ｆ10 2に相当するレベルに達す
ると、逆転リミッタ手段１０は‘Ｈ’レベルの第２の給
電遮断信号Ｓ10を出力するように動作する。
【０１０１】‘Ｈ’レベルの第２の給電遮断信号Ｓ
10は、論理和回路１２を介してインバータ回路３のフリ
ーラン指令信号Ｆreを‘Ｈ’レベルとする。
【０１０２】これにより、誘導電動機１はインバータ回
路３の出力から電気的に解放され、給電が遮断されるこ
とになり、駆動電流の増大を防止することが可能とな
る。
【０１０３】給電を遮断した後は、逆風が止むまで誘導
電動機１はさらに大きな逆回転速度で強制的に駆動され
ることになるが、給電を遮断していれば駆動電流も回生
電力も発生せず何ら不具合は発生しない。
【０１０４】また、台風がおさまるなどして、強力な逆
風が止むと、給電が遮断された誘導電動機１はしばらく
の間ファン１５の慣性により回転を続けることになる
が、やがて逆転リミッタ動作値ｆ102に相当するレベル
にまで逆回転速度が低下してくる。
【０１０５】逆回転速度がｆ102に相当するレベルにま
で低下すると、逆転リミッタ手段１０より出力される第
２の給電遮断信号Ｓ10は解除されて‘Ｌ’レベルとな
り、再び誘導電動機１への給電が開始され、この駆動を
自動復帰させるよう動作するようにしている。
【０１０６】以上、台風などの発生による強力な風が誘
導電動機１の駆動方向に対して逆方向に作用する逆風の
場合について説明を行ったが、一方強力な風が誘導電動
機１の駆動方向に対して順方向に作用する追い風の場合
について以下に説明する。
【０１０７】ファン１５に強力な追い風が吹きつけ、こ
の駆動方向と同一方向の外力が加えられると、誘導電動
機１は強制的に加速される。
【０１０８】誘導電動機１は既に説明した通り、すべり
周波数制御をしているため、この回転速度（ｆ2に相
当）に応じた周波数（ｆ3（＝ｆ2＋ｆ51）に相当）によ
り駆動されている。
【０１０９】従って、誘導電動機１が強力な追い風によ
り強制的に加速されると、誘導電動機１を駆動する周波
数も増加していく。
【０１１０】誘導電動機１を駆動する周波数は、インバ
ータ回路３より出力される三相交流電圧Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3
の出力周波数であり、インバータ回路３に入力する出力
周波数指令信号ｆ3により与えられるものである。
【０１１１】しかし、インバータ回路３の回路動作速度
は有限であるため、出力周波数指令信号ｆ3をいかに増
加しても出力可能な周波数には限界がある。その限界を
出力限界周波数ｆhとする。
【０１１２】誘導電動機１が強制的に加速され高回転速
度で駆動されると、やがて出力周波数指令信号ｆ3はイ
ンバータ回路３の出力限界周波数ｆhに達し、さらには
これを超えることになる。
【０１１３】このような状態となると、誘導電動機１は
インバータ回路３の出力限界周波数ｆhに相当する回転
速度を超えて強制的に駆動されていることになる。
【０１１４】誘導電動機はその特性上、可動子の回転速
度が界磁の回転速度（インバータ回路３の出力周波数に
相当）を超えると発電機として動作し、回生電力を発生
する性質を持っている。
【０１１５】従って、上記したような強力な追い風が発
生し、誘導電動機１が過剰に加速させられた場合、誘導
電動機１は回生電力を発生することになる。
【０１１６】誘導電動機１が回生電力を発生すると、本
来誘導電動機１へ給電を行うべきインバータ回路３に逆
に電力が供給されることになり、インバータ回路３が過
電圧あるいは過電流により破壊するという不具合を生じ
ることになる。
【０１１７】このような不具合が生じないように、本実
施例においては、正転リミッタ手段９を設けている。
【０１１８】以下に、正転リミッタ手段９の動作につい
て説明する。正転リミッタ手段９は、速度検出手段２の
出力信号ｆ2が最大周波数リミットレベル設定手段９２
により設定された正転リミッタ動作値ｆ92を超えた場
合、‘Ｈ’レベルの信号を第１の給電遮断信号Ｓ9とし
て出力するように動作するものである。
【０１１９】このように動作する正転リミッタ手段９を
設けたことによる本実施例の動作について図１０を用い
て説明する。
【０１２０】図１０において、動作点ａ点は、まだ強力
な追い風が発生しておらず、誘導電動機１の出力トルク
とファン１５のファン負荷とがつり合った回転速度Ｎa
で安定に駆動されている状態である。
【０１２１】このような状態から強力な追い風が発生
し、誘導電動機１が強制的に加速させられると、やがて
最大周波数リミットレベル設定手段９２により設定され
た正転リミッタ動作値ｆ92に相当する回転速度Ｎkに達
する。
【０１２２】誘導電動機１の回転速度がＮkに達する
と、正転リミッタ手段９は‘Ｈ’レベルの第１の給電遮
断信号Ｓ9を出力するように動作する。
【０１２３】‘Ｈ’レベルの第１の給電遮断信号Ｓ
9は、論理和回路１２を介してインバータ回路３のフリ
ーラン指令信号Ｆreを‘Ｈ’レベルとする。
【０１２４】これにより、誘導電動機１はインバータ回
路３の出力から電気的に解放され、給電が遮断されるこ
とになる。
【０１２５】誘導電動機１は給電が遮断されると、この
一次駆動巻線および二次駆動巻線ともに電流が零とな
り、発電機として動作することもなく回生電力の発生も
しなくなる。
【０１２６】ここで、正転リミットレベル動作値ｆ
92は、これに相当する誘導電動機１の回転速度Ｎkがイ
ンバータ回路３の出力限界周波数ｆhに相当する回転速
度を超えないように設定されているものであり、これに
より誘導電動機１が回生電力を発生する回転速度に達す
る前に、この給電が遮断されることになり、回生電力の
発生を未然に防止することが可能となる。
【０１２７】給電を遮断した後は、誘導電動機１はファ
ン１５に吹きつける強力な追い風のみにより強制的に駆
動されることになり、給電を遮断する前に比べるとイン
バータ回路３からの電力供給が無くなり出力トルクが失
われた分、誘導電動機１の回転速度が低下することにな
る。
【０１２８】誘導電動機１の回転速度がＮkに達して給
電が遮断されたときに、上記した回転速度の低下によ
り、再び給電が再開し、そしてまた回転速度がＮkに達
して給電を遮断する。このような動作を繰り返す可能性
がある。
【０１２９】このような繰り返し動作が行われると、誘
導電動機１は起動と停止を台風などの強風が止むまで繰
り返され、大きな起動電流を断続的に発生し、誘導電動
機１やインバータ回路３の発熱やノイズの発生を促す原
因となる。
【０１３０】これを避けるために、正転リミッタ手段９
はヒステリシス付き比較器９１を設けた構成となってい
る。
【０１３１】すなわち、誘導電動機１への給電を遮断し
たときに、回転速度がＮkよりもヒステリシス付き比較
器９１のヒステリシス幅に相当する回転速度だけ低下
し、給電遮断信号解除レベルに達するまで、給電が再開
されないようにして、上記した繰り返し動作を防止して
いる。
【０１３２】また、台風がおさまるなどして、強力な追
い風が止むと、給電が遮断された誘導電動機１はしばら
くの間ファン１５の慣性により回転を続けることになる
が、やがてその回転速度が給電遮断信号解除レベルに相
当する回転速度にまで低下してくると、正転リミッタ手
段９より出力される第１の給電遮断信号Ｓ9は解除され
て‘Ｌ’レベルとなり、再び誘導電動機１への給電が開
始され、この駆動を自動復帰させるよう動作するように
している。
【０１３３】以上のように本実施例によれば、逆転リミ
ッタ手段１０を設けたことにより、台風などの強力な風
（逆風）により外部より強制的に誘導電動機１が駆動さ
れ、特に回生電力発生を防止するために設けた最低周波
数リミッタ手段８が動作した以後もさらに強力な逆風が
吹きつけた場合、誘導電動機１への給電を遮断すること
でその駆動電流の増大を防止し、そして強力な逆風がお
さまると、誘導電動機１への給電を再開するようにした
ことにより、誘導電動機１およびインバータ回路３の発
熱量が小さく、またインバータ回路３を構成するパワー
半導体部品などに電力容量が小さな小形形状の素子を使
用することができ、また強風の度に過電流トリップによ
る停止のない空調機の室外ファン駆動に最適な誘導電動
機の駆動装置を実現することができるものである。
【０１３４】また、正転リミッタ手段９を設けたことに
より、台風などの強力な風（追い風）により外部より強
制的に誘導電動機１が駆動され、過剰に加速された場合
においても、誘導電動機１の回転速度がインバータ回路
３の出力限界周波数ｆhに相当する回転速度を超える前
に、誘導電動機１の給電を遮断して回生電力の発生を未
然に防止でき、インバータ回路３への電力の逆供給によ
る破壊の無い誘導電動機の駆動装置を実現することがで
きるものである。
【０１３５】さらに、正転リミッタ手段９を構成する比
較器にヒステリシス付き比較器９１を用いたことによ
り、正転リミッタ手段９が動作して誘導電動機１への給
電が遮断されたときに回転速度の低下が発生しても、誘
導電動機１が起動と停止を繰り返すことがなく、従っ
て、起動電流の断続的な発生がなく、誘導電動機１やイ
ンバータ回路３の発熱やノイズの発生を未然に防止して
安定に給電を遮断できる誘導電動機の駆動装置を実現す
ることができるものである。
【０１３６】そして強力な追い風がおさまると、誘導電
動機１への給電を再開するようにしたことにより、強風
の度にトリップして停止することのない空調機の室外フ
ァン駆動に最適な誘導電動機の駆動装置を実現すること
ができるものである。
【０１３７】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について説明する。
【０１３８】図１１は本発明の誘導電動機の駆動装置の
第４の実施例を示すものである。図１１において、１１
０は低速異常検知手段であり、前記低速異常検知手段１
１０は、低速異常検知レベル設定手段１１２と、前記低
速異常検知レベル設定手段１１２の出力信号ｆ112と速
度検出手段２の出力信号ｆ2とを比較する比較器１１１
とにより構成され、前記出力信号ｆ2が前記出力信号ｆ
112を下回ったとき、前記比較器１１１より出力される
‘Ｈ’レベルの信号を低速異常信号Ｓ110として出力す
るように構成されている。
【０１３９】前記低速異常検知手段１１０より出力され
る低速異常信号Ｓ110は論理を反転する反転回路１１３
に入力され、前記反転回路１１３の出力信号Ｓ113と逆
転リミッタ手段１０より出力される第２の給電遮断信号
Ｓ10とは論理和回路１１４に入力されて論理和がとられ
る。
【０１４０】１１６はカウンタ回路であり、前記カウン
タ回路１１６は、発振器１１５の出力がクロック信号ｃ
kとして入力され、前記論理和回路１１４の出力信号Ｓ
114がクリア信号ｃlrとして入力される。
【０１４１】１１７はラッチ回路であり、前記ラッチ回
路１１７は、前記カウンタ回路１１６の出力信号Ｓ116
によりセットされ、リセット回路１３の出力によりリセ
ットされるように構成されている。
【０１４２】ここで、前記各構成要素１１０〜１１７は
低速過負荷検出手段１１を成しており、前記低速過負荷
検出手段１１は、前記ラッチ回路１１７より出力される
‘Ｈ’レベルの信号を第３の給電遮断信号Ｓ11として出
力するように構成されている。
【０１４３】論理和回路１２は、正転リミッタ手段９よ
り出力される第１の給電遮断信号Ｓ 9と前記逆転リミッ
タ手段１０より出力される第２の給電遮断信号Ｓ10と前
記低速過負荷検出手段１１より出力される第３の給電遮
断信号Ｓ11との論理和をとるように構成され、前記論理
和回路１２の出力信号Ｓ12は、フリーラン指令信号Ｆre
としてインバータ回路３に入力されるように構成されて
いる。
【０１４４】その他の構成においては、図８に示した第
３の実施例と同様であり、同一機能を有する部分につい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１４５】以上のように構成された誘導電動機の駆動
装置について、その動作を説明する。
【０１４６】図１２は、図１１に示した本発明の第４の
実施例における動作説明図である。なお、図１２におけ
る各動作点ａ点，ｂ点，ｅ点は既に図９あるいは図１０
で示した各動作点ａ点，ｂ点，ｅ点での動作と全く同様
であり、詳細な説明は省略する。
【０１４７】図１２において、台風などの強力な風（逆
風）がファン１５に吹きつけ、誘導電動機１が強制的に
駆動されると、動作点ａ点よりｂ点を経てｅ点に達す
る。
【０１４８】動作点ｅ点に達すると、最低周波数リミッ
タ手段８の作用により誘導電動機１は固定周波数ｆmin
で駆動されるため、さらに強力な逆風が吹くと駆動電流
は急速に増大し始めることは既に説明した通りである。
【０１４９】しかし、ファン１５に吹きつける逆風が、
逆転リミッタ手段１０を動作させて誘導電動機１への給
電を遮断する程に強くない場合、あるいは誘導電動機１
の可動子が強制的にロックされた場合、動作点ｅ点近傍
よりも低い回転速度の領域で、大きな駆動電流で誘導電
動機１が駆動され続ける可能性がある。
【０１５０】このような状態が長時間続くと、誘導電動
機１およびインバータ回路３は過熱状態となる恐れがあ
る。
【０１５１】このような過熱状態を避けるために、本実
施例においては、低速過負荷検出手段１１を設けてい
る。
【０１５２】以下に、低速過負荷検出手段１１の動作に
ついて説明する。低速過負荷検出手段１１は、まず前処
理として、速度検出手段２の出力信号ｆ 2が低速異常検
知レベル設定手段１１２の出力信号ｆ112よりも下回っ
たとき、低速異常検知手段１１０から出力される‘Ｈ’
レベルの低速異常信号Ｓ110と、逆転リミッタ手段１０
から出力される第２の給電遮断信号Ｓ10とを１１３，１
１４より成る論理回路により処理して、誘導電動機１の
回転速度が低速異常検知レベル設定手段１１２の出力信
号ｆ112に相当する回転速度を下回り、かつ逆転リミッ
タ手段１０が動作をする逆転リミッタ動作値ｆ102に相
当する回転速度に達していない間、‘Ｌ’レベルとなる
出力信号Ｓ114を論理和回路１１４から出力するように
している。
【０１５３】すなわち、図１２における動作点ｅ点近傍
に設定された信号ｆ112に相当する回転速度よりも低い
回転速度領域で、大きな駆動電流で誘導電動機１が駆動
されているとき、前記出力信号Ｓ114は‘Ｌ’レベルと
なるようにしている。
【０１５４】この出力信号Ｓ114は、カウンタ回路１１
６のクリア信号ｃlrとなる。図１３は低速過負荷検出手
段１１の後処理の動作説明図である。
【０１５５】以下に低速過負荷検出手段１１の後処理に
ついて説明する。カウンタ回路１１６は、クリア信号ｃ
lrが‘Ｌ’レベルである間、発振器１１５より出力され
るクロック信号ｃkをカウントし、クリア信号ｃlrが
‘Ｈ’レベルとなるとクロック信号ｃkのカウント内容
をクリアして再び零からカウントを始める状態とするよ
うに動作するものである。
【０１５６】またカウンタ回路１１６の出力Ｓ116は、
クロック信号ｃkをカウントした結果、オーバフローが
発生すると‘Ｈ’レベルの信号が出力されるように構成
されている。
【０１５７】カウンタ回路１１６がオーバフローして出
力信号Ｓ116が‘Ｈ’レベルとなると、ラッチ回路１１
７はセットされ、その出力信号Ｓ117を‘Ｈ’レベルと
する。
【０１５８】ラッチ回路１１７より出力される‘Ｈ’レ
ベルの信号は、低速過負荷検出手段１１の第３の給電遮
断信号Ｓ11として出力される。
【０１５９】以上のように低速過負荷検出回路１１は、
この前処理と後処理を合わせると、図１２における動作
点ｅ点近傍に設定された信号ｆ112に相当する回転速度
よりも低い回転速度領域で、大きな駆動電流で誘導電動
機１が駆動されている状態が、カウンタ回路１１６がオ
ーバフローする程に長い時間続くと、‘Ｈ’レベルの第
３の給電遮断信号Ｓ11を出力するように動作するもので
ある。
【０１６０】そして第３の給電遮断信号Ｓ11は一度
‘Ｈ’レベルとなると、ラッチ回路１１７の動作により
ラッチされ、リセット回路１３からリセット信号が出力
されるまで‘Ｈ’レベルを維持するように動作するもの
である。
【０１６１】このように動作する低速過負荷検出手段１
１を設けた本実施例の動作を説明する。
【０１６２】強力な逆風により、誘導電動機１が図１２
における動作点ｅ点近傍に達し、低速異常検知レベル設
定手段１１２の出力信号ｆ112に相当する回転速度を下
回る低回転速度領域で駆動されると、カウンタ回路１１
６がクロック信号ｃkのカウントを開始する。
【０１６３】やがてカウンタ回路１１６がオーバフロー
すると、低速過負荷検出回路１１は‘Ｈ’レベルの第３
の給電遮断信号Ｓ11を出力する。
【０１６４】‘Ｈ’レベルの第３の給電遮断信号Ｓ
11は、論理和回路１２を介してインバータ回路３のフリ
ーラン指令信号Ｆreを‘Ｈ’レベルとする。
【０１６５】このフリーラン指令信号Ｆreはラッチ回路
１１７によりラッチ処理されており、電源の再投入ある
いは誘導電動機１が搭載されている機器本体（例えば空
調機の室外機）のコントローラからの指令により、リセ
ット回路１３がリセット信号を出力するまで維持され
る。
【０１６６】これにより、リセット回路１３によりリセ
ット信号が出力されるまで、誘導電動機１はインバータ
回路３の出力から電気的に解放され、給電が遮断され、
誘導電動機１およびインバータ回路３が過熱状態となる
ことを防止することができるものである。
【０１６７】ここで、カウンタ回路１１６がオーバフロ
ーする時間は発振器１１５の出力周波数およびカウンタ
回路１１６を構成するフリップフロップ回路の段数など
により自在に設定可能であり、起動時や一瞬の逆風など
の負荷外乱により誘導電動機１が頻繁に停止しない程度
の時間、例えば１０秒〜３０秒程度に設定することが好
ましい。
【０１６８】また、本実施例においては、図１２に示し
たように、低速異常検知レベルｆ11 2を動作点ｅ点より
も低い回転速度領域になるように設定しているが、動作
点ｅ点と一致させても、動作点ｅ点よりも高い回転速度
領域に設定しても、さらには逆転リミッタ動作点ｆ102
に達しない範囲で逆回転速度領域に設定してもよい。
【０１６９】つまり、誘導電動機１およびインバータ回
路３、さらにはこれらを含む機器（例えば空調機の室外
機）全体として過熱状態とならない程度に、誘導電動機
１の駆動電流の増大を抑えることができるよう、低速異
常検知レベル設定手段１１２の出力信号ｆ112を設定す
れば良い。
【０１７０】なお、低速過負荷検出手段１１が動作する
領域つまり動作点ｅ点近傍よりも低回転速度領域を、カ
ウンタ回路１１６がオーバフローしない間に通過した場
合は、通過した時点でカウンタ回路１１６はクリア信号
ｃlrによりクリアされるため、低速過負荷検出手段１１
により誘導電動機１の給電が遮断されることはない。
【０１７１】例えば、上記領域を速やかに通過し、逆転
リミッタ手段１０が動作する領域に達した場合、第３の
実施例で説明した通り、逆転リミッタ手段１０により誘
導電動機１への給電が遮断され、強力な逆風が止めば自
動復帰するように動作するものである。
【０１７２】以上のように本実施例によれば、低速過負
荷検出手段１１を設けたことにより、ファン１５に吹き
つける逆風が、逆転リミッタ手段１０を動作させて誘導
電動機１への給電を遮断する程に強くない場合、あるい
は誘導電動機１の可動子が強制的にロックされた場合、
動作点ｅ点近傍よりも低い回転速度の領域で、大きな駆
動電流で誘導電動機１が長時間駆動され続けることを防
ぎ、誘導電動機１およびインバータ回路３が過熱状態と
なることを防止できる誘導電動機の駆動装置を実現でき
るものである。
【０１７３】
【発明の効果】以上のように本発明は、第１に、電圧リ
ミットレベル設定手段と電圧リミッタ手段とを設けたこ
とにより、台風などの強力な風（逆風）により外部より
強制的に誘導電動機が駆動された場合においても、駆動
電流の増大を抑えることが可能となり、誘導電動機およ
びインバータ回路の発熱量が小さく、またインバータ回
路を構成するパワー半導体部品などに電力容量が小さな
小形形状の素子を使用することができ、また強風の度に
過電流トリップによる停止のない空調機の室外ファン駆
動に最適な誘導電動機の駆動装置を実現することができ
るものである。
【０１７４】第２に、最低周波数リミッタ手段を設けた
ことにより、回転方向が反転させられる程の強い逆風を
受けた場合においても、誘導電動機が回生電力を発生す
ることを防止することが可能となり、インバータ回路へ
の電力の逆供給による破壊の無い誘導電動機の駆動装置
を実現することができるものである。
【０１７５】第３に、逆転リミッタ手段を設けたことに
より、特に回生電力発生を防止するために設けた最低周
波数リミッタ手段が動作した以後もさらに強力な逆風が
吹きつけた場合、誘導電動機への給電を遮断することで
その駆動電流の増大を防止し、そして強力な逆風がおさ
まると、誘導電動機への給電を再開するようにしたこと
により、誘導電動機およびインバータ回路の発熱量が小
さく、またインバータ回路を構成するパワー半導体部品
などに電力容量が小さな小形形状の素子を使用すること
ができ、また強風の度に過電流トリップによる停止のな
い空調機の室外ファン駆動に最適な誘導電動機の駆動装
置を実現することができるものである。
【０１７６】また、正転リミッタ手段を設けたことによ
り、台風などの強力な風（追い風）により外部より強制
的に誘導電動機が駆動され、過剰に加速された場合にお
いても、誘導電動機の回転速度がインバータ回路の出力
限界周波数に相当する回転速度を超える前に、誘導電動
機の給電を遮断して回生電力の発生を未然に防止でき、
インバータ回路への電力の逆供給による破壊の無い誘導
電動機の駆動装置を実現することができるものである。
【０１７７】さらに、正転リミッタ手段を構成する比較
器にヒステリシス付き比較器を用いたことにより、正転
リミッタ手段が動作して誘導電動機への給電が遮断され
たときに回転速度の低下が発生しても、誘導電動機が起
動と停止を繰り返すことがなく、従って、起動電流の断
続的な発生がなく、誘導電動機やインバータ回路の発熱
やノイズの発生を未然に防止して安定に給電を遮断でき
る誘導電動機の駆動装置を実現することができるもので
ある。
【０１７８】そして強力な追い風がおさまると、誘導電
動機への給電を再開するようにしたことにより、強風の
度にトリップして停止することのない空調機の室外ファ
ン駆動に最適な誘導電動機の駆動装置を実現することが
できるものである。
【０１７９】第４に、低速過負荷検出手段を設けたこと
により、ファンに吹きつける逆風が、逆転リミッタ手段
を動作させて誘導電動機への給電を遮断する程に強くな
い場合、あるいは誘導電動機の可動子が強制的にロック
された場合、低い回転速度の領域で、大きな駆動電流で
誘導電動機が長時間駆動され続けたとしても、誘導電動
機およびインバータ回路が過熱状態となることを防止で
きる誘導電動機の駆動装置を実現できるものである。
【０１８０】なお、本発明の各実施例において、インバ
ータ回路の出力および誘導電動機が三相である場合を説
明したが、これらは三相である必要はなく、例えば単相
であっても良い。
【０１８１】また、各実施例の各構成要素において回路
などと記述した部分が複数あるが、これらは必ずしも回
路などのハードウェアである必要はなく、同様の機能を
有する例えばソフトウェアにより実現しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における誘導電動機の駆
動装置の構成図
【図２】すべり周波数制御による誘導電動機の回転速度
対トルク特性図
【図３】本発明の第１の実施例における動作説明図
【図４】同実施例における動作説明図
【図５】本発明の第２の実施例における誘導電動機の駆
動装置の構成図
【図６】同実施例における動作説明図
【図７】同実施例における動作説明図
【図８】本発明の第３の実施例における誘導電動機の駆
動装置の構成図
【図９】同実施例における動作説明図
【図１０】同実施例における動作説明図
【図１１】本発明の第４の実施例における誘導電動機の
駆動装置の構成図
【図１２】同実施例における動作説明図
【図１３】同実施例における動作説明図
【図１４】従来技術における誘導電動機の駆動装置の構
成図
【符号の説明】
１，１００１ 誘導電動機 ２ 速度検出手段 ３，１００３ インバータ回路 ４，１００４ 出力電圧指令手段 ５ 出力周波数指令手段 ６ 電圧リミットレベル設定手段 ７ 電圧リミッタ手段 ８ 最低周波数リミッタ手段 ９ 正転リミッタ手段 １０ 逆転リミッタ手段 １１ 低速過負荷検出手段 １１０ 低速異常検知手段 １００２ ファン １００５ 電圧・周波数変換手段 １００６ 交流電源 １００７ 整流回路 １００８ 平滑コンデンサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｈ 3/20 Ｈ０２Ｈ 3/20 Ａ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
    を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
    力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
    動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
    令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
    と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
    回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
    算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
    して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
    を備えたすべり周波数制御をして駆動される誘導電動機
    の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
    上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
    速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
    レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
    設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
    限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
    電圧リミッタ手段とを設けて、前記インバータ回路の出
    力周波数の増減変動に合わせて前記インバータ回路の出
    力電圧の上限値の設定レベルが増減可変するように構成
    した誘導電動機の駆動装置。
  2. 【請求項２】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
    を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
    力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
    動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
    令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
    と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
    回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
    算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
    して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
    を備えたすべり周波数制御をして駆動される誘導電動機
    の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
    上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
    速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
    レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
    設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
    限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
    電圧リミッタ手段と、前記出力周波数指令手段の出力信
    号を制限して前記インバータ回路の出力周波数の下限が
    予め設定された最低周波数より以下にならないよう制限
    する最低周波数リミッタ手段とを設けて、前記インバー
    タ回路の出力周波数の増減変動に合わせて前記インバー
    タ回路の出力電圧の上限値の設定レベルが増減可変する
    ようにし、かつ、前記インバータ回路の出力周波数が減
    少して前記最低周波数リミッタ手段の前記最低周波数に
    達した場合、前記最低周波数が前記インバータ回路の出
    力周波数となるように構成した誘導電動機の駆動装置。
  3. 【請求項３】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
    を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
    力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
    動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
    令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
    と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
    回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
    算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
    して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
    を備えたすべり周波数制御をして駆動される誘導電動機
    の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
    上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
    速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
    レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
    設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
    限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
    電圧リミッタ手段と、前記出力周波数指令手段の出力信
    号を制限して前記インバータ回路の出力周波数の下限が
    予め設定された最低周波数より以下にならないよう制限
    する最低周波数リミッタ手段と、前記インバータ回路の
    出力周波数が予め設定された最大周波数リミットレベル
    に達したかどうかを検出し、達した場合に第１の給電遮
    断信号を出力する正転リミッタ手段と、前記誘導電動機
    の逆回転速度が予め設定された逆転リミットレベルに達
    したかどうかを検出し、達した場合に第２の給電遮断信
    号を出力する逆転リミッタ手段とを設けて、前記インバ
    ータ回路の出力周波数の増減変動に合わせて前記インバ
    ータ回路の出力電圧の上限値の設定レベルが増減可変す
    るようにし、かつ、前記インバータ回路の出力周波数が
    減少して前記最低周波数リミッタ手段の前記最低周波数
    に達した場合、前記最低周波数が前記インバータ回路の
    出力周波数となるようにし、かつ、前記正転リミッタ手
    段が出力する前記第１の給電遮断信号かまたは前記逆転
    リミッタ手段が出力する前記第２の給電遮断信号が発生
    したときに、前記誘導電動機への給電を遮断するように
    構成した誘導電動機の駆動装置。
  4. 【請求項４】誘導電動機と、前記誘導電動機の回転速度
    を検出する速度検出手段と、出力電圧指令信号および出
    力周波数指令信号に基づいた交流電圧により前記誘導電
    動機への給電を行うインバータ回路と、前記出力電圧指
    令信号を前記インバータ回路に与える出力電圧指令手段
    と、前記速度検出手段より出力される前記誘導電動機の
    回転速度に応じた周波数信号に所定のすべり周波数を加
    算して得られる周波数信号を前記出力周波数指令信号と
    して前記インバータ回路に与える出力周波数指令手段と
    を備えたすべり周波数制御をして駆動される誘導電動機
    の駆動装置であって、前記インバータ回路の出力電圧の
    上限値を前記出力周波数指令手段の出力信号または前記
    速度検出手段の出力信号に応じて設定する電圧リミット
    レベル設定手段と、前記電圧リミットレベル設定手段の
    設定値に基づいて前記出力電圧指令手段の出力信号を制
    限して前記インバータ回路の出力電圧の上限を制限する
    電圧リミッタ手段と、前記出力周波数指令手段の出力信
    号を制限して前記インバータ回路の出力周波数の下限が
    予め設定された最低周波数より以下にならないよう制限
    する最低周波数リミッタ手段と、前記インバータ回路の
    出力周波数が予め設定された最大周波数リミットレベル
    に達したかどうかを検出し、達した場合に第１の給電遮
    断信号を出力する正転リミッタ手段と、前記誘導電動機
    の逆回転速度が予め設定された逆転リミットレベルに達
    したかどうかを検出し、達した場合に第２の給電遮断信
    号を出力する逆転リミッタ手段と、前記誘導電動機の回
    転速度が予め設定された低速異常検知レベルを下回った
    かどうかを検出し、下回った場合に低速異常信号を出力
    する低速異常検知手段と、前記低速異常検知手段を含
    み、前記低速異常検知手段から前記低速異常信号が出力
    され、かつ、前記逆転リミッタ手段から前記第２の給電
    遮断信号が出力されない状態が所定の時間継続した場
    合、第３の給電遮断信号をラッチ処理して出力する低速
    過負荷検出手段とを設けて、前記インバータ回路の出力
    周波数の増減変動に合わせて前記インバータ回路の出力
    電圧の上限値の設定レベルが増減可変するようにし、か
    つ、前記インバータ回路の出力周波数が減少して前記最
    低周波数リミッタ手段の前記最低周波数に達した場合、
    前記最低周波数が前記インバータ回路の出力周波数とな
    るようにし、かつ、前記正転リミッタ手段が出力する前
    記第１の給電遮断信号かまたは前記逆転リミッタ手段が
    出力する前記第２の給電遮断信号かまたは前記低速過負
    荷検出手段が出力する前記第３の給電遮断信号が発生し
    たときに、前記誘導電動機への給電を遮断するように構
    成した誘導電動機の駆動装置。
  5. 【請求項５】正転リミッタ手段は、インバータ回路の出
    力周波数が予め設定された最大周波数リミットレベルに
    達した場合に第１の給電遮断信号を出力し、前記第１の
    給電遮断信号を出力した後、前記インバータ回路の出力
    周波数が前記最大周波数リミットレベルよりも若干低い
    周波数である給電遮断信号解除レベルに達するまでの
    間、前記第１の給電遮断信号の出力を維持し、前記イン
    バータ回路の出力周波数が前記給電遮断信号解除レベル
    に達した場合に前記第１の給電遮断信号の出力を解除
    し、その後前記インバータ回路の出力周波数が前記最大
    周波数リミットレベルに達するまで前記第１の給電遮断
    信号を出力しないヒステリシス手段を備えて成る請求項
    ３または請求項４記載の誘導電動機の駆動装置。
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