JPH09324956A - 電力変換回路の異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ出力電流値を認識してインバータ
回路の異常を判断するものに対し、点検作業が必要な場
合にのみ異常表示を行うようにすることによって、不必
要な点検作業を行わなくても済むようにする。 【解決手段】 空調機に備えられた圧縮機のモータ(CM)
をインバータにより駆動制御すると共に、インバータ出
力電流値が過電流値に達したとき、電力供給を３分間停
止させた後、復帰させるようにした電力変換回路(20)に
対し、給電復帰後、１分以内に再度過電流を検知したと
きにのみ検知回数をカウントし、このカウント値が
「４」に達すると室内リモコン(50)に異常コードを表示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路を
備えた電力変換回路の異常検知装置に係り、特に、イン
バータ出力電流値が所定の過電流値に達すると電力供給
を停止し、その後、電力供給を再開するようにした電力
変換回路に対し、この過電流の認識による回路異常検知
の信頼性の向上対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平６−７４５７７
号公報に開示されているような、インバータ回路を備え
た電力変換回路により運転周波数が可変とされた圧縮機
を備えた空気調和装置が知られている。そして、この種
の電力変換回路は、電源からの三相交流を全波整流して
一旦直流に変換し、それを平滑にした後、この直流を所
望の周波数の交流に変換して、その電圧を圧縮機モータ
に印加するようにしている。

【０００３】また、この種の回路では、インバータ出力
ラインの短絡や素子の破損等の回路異常が発生すると、
室内リモコンに異常表示を行って点検を促すようにして
いる。この異常表示動作について具体的に説明すると、
上述のような回路異常が発生した場合、インバータ出力
電流値が異常上昇して予め設定された過電流値に達する
ことになる。そして、このような状態が生じると、圧縮
機モータへの電力供給を３分間だけ停止する。その後、
再び電力供給を開始する。このようにしてインバータ出
力電流値が過電流値に達する度に、圧縮機モータへの電
力供給を一時的に停止してモータを保護している。そし
て、このような過電流発生状態が６０分以内に４回検知
された場合には、インバータ回路に異常が発生している
と判断して室内のリモコンに異常表示を行う。そして、
この異常表示が行われると、作業者が、装置、特にイン
バータ回路の点検を行うことになる。

【０００４】

【発明の属する技術分野】ところが、上述のような過電
流は、インバータ回路に異常がない場合であっても発生
することがある。例えば、電源電圧が、何らかの原因で
一時的に低下した後に正常に復帰した際に生じる場合が
ある。この際の動作について説明すると、図４に示すよ
うに、電源電圧が一時的に低下すると（図中Ａ〜Ｂ）、
インバータ出力電流のピーク値も低下し、これに伴って
圧縮機モータの回転数が低下することになる。そして、
その後、電源電圧が復帰すると（図中Ｂ）、圧縮機モー
タの回転数を急速に正常に戻すために、インバータ出力
電流値が一時的に急上昇して過電流値に達する（図中
Ｃ）。そして、このとき一時的に電力供給を停止し、所
定時間経過後に給電を復帰させる。このような状態が６
０分間の間に４回生じた場合には、上記の場合と同様
に、室内のリモコンに異常表示が行われてしまう。つま
り、このような電源電圧の変動に伴う過電流の発生は、
インバータ回路の異常ではなく、特に点検の必要がな
い。しかし、リモコンには、インバータ回路の異常発生
の場合と同様の表示が行われることになり、作業者は不
必要な点検作業を強いられることになる。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、インバータ出力電流値を認識してインバータ回
路の異常を判断するものに対し、点検作業が必要な場合
にのみ異常表示を行うようにすることによって、不必要
な点検作業を行わなくても済むようにすることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、インバータ回路の異常による過電流
は、電力供給再開後、短時間のうちに発生することを利
用し、この過電流発生時期を認識することによって点検
作業が必要なインバータ回路の異常であるか否かを判別
できるようにした。

【０００７】具体的に、請求項１記載の発明は、図１に
示すように、電源(PS)から負荷(CM)に対して給電される
電力を制御するインバータ回路(23)と、上記負荷(CM)に
対する出力電流値が所定の過電流値に達したことを検知
する検知手段(43)と、該検知手段(43)からの出力を受
け、該検知手段(43)が過電流を検知する度に、電力供給
を停止させる停止手段(44)と、該停止手段(44)による電
力供給の停止後、該電力供給を再開させる再開手段(46)
とを備えた電力変換回路を前提としている。そして、上
記検知手段(43)の過電流検知時期が、電力供給の再開
後、所定時間を経過する前であった場合にのみ、その検
知回数を積算する積算手段(47)と、該積算手段(47)から
の出力を受け、過電流検知回数の積算値が所定値に達し
たとき異常信号を発する異常判定手段(48)と、該異常判
定手段(48)の異常信号を受けたとき異常表示を行う異常
表示手段(50)とを備えさせた構成としている。

【０００８】本構成による作用について説明すると、イ
ンバータ回路(23)に異常が発生している場合には、再開
手段(46)による負荷(CM)への電力供給の再開の直後に再
度、過電流が発生することになる。つまり、電力供給の
再開後、所定時間を経過する前に検知手段(43)が過電流
を検知することになる。このような状況では、検知手段
(43)の過電流検知に伴って、積算手段(47)が過電流検知
回数を積算する。このようにして検知回数が積算されて
いき、これが所定回数に達すると、異常判定手段(48)が
異常信号を発し、異常表示手段(50)に異常表示が行われ
る。一方、電源電圧の変動等に起因して過電流が発生し
ている場合には、電力供給の再開後、所定時間以内に過
電流が発生する可能性は低い。つまり、このような過電
流発生状況では、積算手段(47)に過電流検知回数が積算
されず、異常表示手段(50)に異常表示が行われることが
ない。このようにして過電流発生時期を認識することに
よって点検作業が必要なインバータ回路(23)の異常であ
るか否かが判別可能となる。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の電力変換回路の異常検知装置において、負荷を、冷凍
機の冷媒回路に備えられた圧縮機の誘導電動機(CM)と
し、インバータ回路(23)が、三相交流の電源電流が全波
整流されて平滑にされた直流を、所望の周波数の交流に
変換して誘導電動機(CM)に給電する構成とした。

【００１０】この構成により、本異常検知装置を適用す
る機器を具体的に得ることができ、装置を実用的なもの
にできる。

【００１１】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の電力変換回路の異常検知装置において、検知手段(43)
が過電流を検知したとき、停止手段(44)による電力供給
停止状態を所定時間継続させる待機手段(45)を備えさせ
た構成としている。

【００１２】この構成により、上述した請求項１記載の
発明に係る作用による異常判別動作を行いながら、過電
流発生後に誘導電動機(CM)を待機させることによる保護
を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１４】図２に示すように、（10）は、空気調和装
置の室外ユニットに設けられる負荷としての圧縮機の誘
導電動機（CM）の制御装置であって、電力変換回路（2
0）と電力制御回路（30）とを備え、電源（PS）より電
力変換回路（20）を介して制御電力を誘導電動機（CM）
に供給している。

【００１５】上記電力変換回路（20）は、電源（PS）か
ら供給される三相交流電力を制御された三相交流電力に
変換するものであって、整流回路（21）と平滑回路（2
2）とインバータ回路（23）とを備えている。そして、
上記整流回路（21）は、６個のダイオード（d1，d1，
…）を備え、スイッチング回路（11）を介して電源（P
S）に接続されたダイオードモジュールであって、電源
（PS）からの交流を全波整流している。

【００１６】上記平滑回路（22）は、整流回路（21）に
よって全波整流された直流を平滑するものであって、リ
アクトル（2L）が設けられると共に、平滑コンデンサ
（2C）を有するコンデンサ回路（2a）と、放電用抵抗
（2R）を有する抵抗回路（2b）とが電源ライン（2P，2
N）の間に接続されて構成されている。また、上記平滑
回路（22）には、直流部電流、つまり、誘導電動機（C
M）の電流であるモータ電流を検出する電流検出器であ
るカレントトランス（CT）が電源ライン（2N）に設けら
れている。

【００１７】上記インバータ回路（23）は、６個のパワ
ートランジスタ（Tr，Tr，…）を備えたトランジスタ・
ブリッジ回路よりなり、平滑回路（22）が平滑した直流
を交流に変換するトランジスタモジュールであって、誘
導電動機（CM）が接続されて三相交流の制御電力を誘導
電動機（CM）に供給している。そして、上記パワートラ
ンジスタ（Tr，Tr，…）には、エミッタ・コレクタ間に
還流ダイオード（d2，d2，…）が接続され、該パワート
ランジスタ（Tr，Tr，…）は、電力制御回路（30）の駆
動信号によってＯＮ・ＯＦＦする。

【００１８】上記電力制御回路（30）は、カレントトラ
ンス（CT）より電流信号が入力される一方、駆動回路
（31）とマイコン（40）とが設けられている。該駆動回
路（31）は、平滑回路（22）が平滑した直流部電圧をパ
ワートランジスタ（Tr，Tr，…）がＰＷＭ変調するよう
に該パワートランジスタ（Tr，Tr，…）に駆動信号を出
力する。そして、上記マイコン（40）には、室内温度な
どの空調負荷信号が入力されると共に、速度制御手段
（41）と最適制御手段（42）とが設けられている。

【００１９】該速度制御手段（41）は、室内温度などの
空調負荷信号が入力されており、この空調負荷信号に対
応して圧縮機の運転周波数である誘導電動機（CM）の供
給周波数を導出し、この供給周波数になるように駆動回
路（31）に制御信号を出力していている。

【００２０】つまり、上記速度制御手段（41）は、誘導
電動機（CM）の供給周波数と供給電圧とが予め設定され
た基準電圧周波数特性に基いて変化するようにインバー
タ回路（23）を駆動制御する制御信号であって、誘導電
動機（CM）の供給周波数を制御して誘導電動機（CM）を
可変速制御する制御信号を駆動回路（31）に出力してい
る。そして、該駆動回路（31）が制御信号に基いて駆動
信号を電力変換回路（20）のインバータ回路（23）に出
力している。

【００２１】上記最適制御手段（42）は、誘導電動機
（CM）の供給電圧を所定の変動量でもって微小変動させ
てモータ電流が最小となるように供給電圧を調整するた
めの調整信号を駆動回路（31）に出力している。そし
て、該駆動回路（31）が調整信号に基いて駆動信号を電
力変換回路（20）のインバータ回路（23）に出力してい
る。

【００２２】そして、本マイコン（40）は、その特徴と
して、検知手段(43)、停止手段(44)、待機手段(45)、再
開手段(46)、積算手段(47)、異常判定手段(48)を備えて
いる。以下、各手段について説明する。

【００２３】検知手段(43)は、上記誘導電動機(CM)に対
するインバータ出力電流値を検知するものであって、イ
ンバータ回路(23)のインバータ出力ラインの電流値をモ
ニタしている。そして、この電流値が、所定の過電流値
（例えば３０Ａ）に達したときには検知信号を発するよ
うになっている。

【００２４】停止手段(44)は、この検知手段(43)からの
検知信号を受信可能であって、該検知手段(43)から検知
信号を受けると、その度に、誘導電動機(CM)に対する電
力供給を停止させるような駆動回路(31)の制御が可能と
なっている。

【００２５】待機手段(45)は、検知手段(43)が過電流を
検知して停止手段(44)により電力供給が停止されたと
き、その停止状態を所定時間（本形態では３分間）継続
して行うようにしている。つまり、この待機手段(45)
は、電力供給が停止された時点から３分間を計測してタ
イムアップするタイマ（以下で述べる第２タイマ）を備
えている。

【００２６】再開手段(46)は、この待機手段(45)による
電力供給の停止状態の継続が終了した後、該電力供給を
再開させるものである。つまり、上記第２タイマのタイ
ムアップに伴い、停止手段(44)による給電停止状態を解
除するようになっている。

【００２７】積算手段(47)は、上記検知手段(43)の過電
流検知時期が、電力供給の再開後、所定時間（本形態で
は１分間）を経過する前であった場合にのみ、その検知
回数を積算するようになっている。つまり、この積算手
段(47)は、電力供給が再開した時点から１分間を計測し
てタイムアップするタイマ（以下で述べる第１タイマ）
と、この所定時間を経過する前に過電流を検知したとき
に「１」が加算される過電流検知メモリとを備えてい
る。

【００２８】異常判定手段(48)は、この積算手段(47)か
らの出力を受け、過電流検知メモリの積算値が所定値
（本形態では「４」）に達したとき異常信号を発するよ
うになっている。そして、この異常判定手段(48)から出
力された異常信号は室内機のリモコン(50)に送信され、
該リモコン(50)に異常表示が行われるようになってい
る。つまり、このリモコン(50)が異常表示手段としての
機能を果たす。

【００２９】−誘導電動機（CM）の制御動作− 次に、上述した誘導電動機（CM）の制御動作について説
明する。

【００３０】先ず、電源（PS）が投入されてスイッチン
グ回路（11）がＯＮした状態において、図示しないリモ
コンより冷房運転等の運転指令が出力されると、この運
転指令をマイコン（40）が受信して速度制御手段（41）
が制御信号を出力する。この制御信号を駆動回路（31）
が受信して駆動信号をインバータ回路（23）に出力し、
パワートランジスタ（Tr，Tr，…）がＯＮ・ＯＦＦす
る。

【００３１】一方、上記電源（PS）からの三相交流電力
は、整流回路（21）によって全波整流されて直流に変換
された後、平滑回路（22）によって平滑され、その後、
インバータ回路（23）に出力される。そして、該インバ
ータ回路（23）の６個のパワートランジスタ（Tr，Tr，
…）は、直流を交流に変換すると共に、ＰＷＭ変調して
所定の供給電圧を誘導電動機（CM）に印加することにな
る。

【００３２】また、上記マイコン（40）には、室内温度
などの空調負荷信号が入力され、速度制御手段（41）
が、この空調負荷信号に対応して圧縮機の運転周波数で
ある誘導電動機（CM）の供給周波数を導出すると共に、
この供給周波数になるように駆動回路（31）に制御信号
を出力する。つまり、上記速度制御手段（41）は、誘導
電動機（CM）の供給周波数と供給電圧とが予め設定され
た基準電圧周波数特性に基いて変化するようにインバー
タ回路（23）を駆動制御する制御信号を出力し、駆動回
路（31）がこの制御信号に基いて駆動信号をインバータ
回路（23）に出力する。この結果、誘導電動機（CM）が
空気調和負荷に対応して回転することになる。

【００３３】また、上記誘導電動機（CM）の回転時にお
いて、最適制御手段（42）は、誘導電動機（CM）の供給
電圧を所定の変動量でもって微小変動させてモータ電流
が最小となるように調整信号を駆動回路（31）に出力す
る。そして、該駆動回路（31）がこの調整信号に基いて
駆動信号をインバータ回路（23）に出力し、誘導電動機
（CM）が最も効率の良い最小電流値で回転するようにし
ている。

【００３４】−回路異常検知動作− 次に、本形態の特徴とする動作として、インバータ出力
ラインの短絡等のインバータ回路(23)の異常を、電源電
圧の変動に伴う過電流の発生と識別しながら判定するた
めの動作について図３のフローチャートに沿って説明す
る。

【００３５】先ず、ステップST１において室内リンモコ
ン(50)から運転指令の送信がなされると、ステップST２
で第１タイマ（１分タイマ）をスタートさせると共に、
ステップST３で空調機（エアコン）の運転を開始する。
そして、このエアコンの運転中にインバータ出力電流が
所定の過電流値に達したか否かをステップST４で判断す
る。そして、過電流が検出されるまではエアコンの通常
運転を継続する一方、過電流が検出されるとステップST
５に移ってエアコンを停止すると共に、ステップST６で
第２タイマ（３分タイマ）をスタートさせる。

【００３６】この状態でステップST７に移り、上記ステ
ップST４で検知された過電流の検知時期は第１タイマの
タイムアップ前（エアコンが運転を開始してから１分以
内の検知）であったか否かを判定する。そして、この判
定がNOの場合にはステップST８に移り、第２タイマのタ
イムアップを待ってステップST２に戻る。一方、ステッ
プST７の判定がYES である場合にはステップST９に移
り、過電流検知メモリ(FL)に「１」を加算する。その
後、ステップST１０において、この過電流検知メモリ(F
L)が「４」に達したか否かを判定し、未だ「４」に達し
ていない場合にはステップST８に移り、上記と同様に、
第２タイマのタイムアップを待ってステップ２に戻る。

【００３７】このような動作が繰り返され、検知された
過電流の検知時期が第１タイマのタイムアップ前であっ
た状態が４回に達して過電流検知メモリ(FL)が「４」に
なると、ステップST１０でYES に判定されてステップST
１１に移る。このステップST１１では、室内リモコン(5
0)に異常コード「Ｌ５」を表示すると共に、エアコンの
停止状態を維持させる。この異常コードにより、インバ
ータ回路(23)の点検が必要であることを表示する。

【００３８】そして、このインバータ回路(23)の点検の
後、作業者が室内リモコン(50)に設けられた異常リセッ
トスイッチを押すと、ステップST１２において室内リモ
コン(50)から異常リセット信号がマイコン(40)に送信さ
れ、上記過電流検知メモリ(FL)を「０」にリセットして
ステップST８に移る。以上のような動作が行われてイン
バータ回路(23)の異常が検知される。

【００３９】従って、このフローチャートによれば、ス
テップST４によって検知手段(43)が、ステップST５によ
って停止手段(44)が、ステップST８によって待機手段(4
5)が、ステップST９によって積算手段(47)が、ステップ
ST１０によって異常判定手段(48)が、ステップST３によ
って再開手段(46)が夫々構成されていることになる。

【００４０】つまり、この動作では、エアコンの起動か
ら短時間のうち（１分以内）にインバータ出力電流が過
電流値に達したことが４回検知されると、リモコン(50)
に異常表示を行うようにしている。そして、インバータ
出力ラインの短絡や素子の故障等のインバータ回路(23)
の異常が発生している状況では、このように、エアコン
の起動から短時間のうち過電流が発生するのに対し、電
源電圧の変動に伴う過電流は、エアコンの起動から比較
的長い時間を経過した後に発生することが多い。このた
め、上述したように過電流発生時期を認識することによ
って点検作業が必要なインバータ回路(23)の異常である
か否かを正確に判別することができることになる。従っ
て、従来のように、点検作業が不要な場合であるにも拘
らずリモコン(50)に異常表示が行われてしまうといった
ことがなくなり、作業者が不必要な点検作業を強いられ
るといったことが回避できサービス性の向上が図れる。

【００４１】尚、本実施形態においては、空気調和装置
に備えられた圧縮機モータの制御を行うための電力変換
回路に本願発明を適用した場合について説明したが、そ
の他の機器を制御する回路に対しても適用可能である。

【００４２】また、本実施形態におけるインバータ回路
（23）は６個のパワートランジスタ（Tr，Tr，…）を用
いたが、本発明では、６個のＩＧＢＴ(Insulated Gate
Bipolar Transistor) を用いてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載
の発明によれば、インバータ出力電流に過電流が発生時
期を認識することによって点検作業が必要なインバータ
回路の異常であるか否かを判別するようにしたため、従
来のように、点検作業が不要な場合であるにも拘らず異
常表示が行われてしまうといったことがなくなり、作業
者が不必要な点検作業を強いられるといったことが回避
できサービス性の向上を図ることができる。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、負荷を、冷
凍機の冷媒回路に備えられた圧縮機の誘導電動機とした
ことで、本発明を適用する機器を具体的に得ることがで
き、発明の実用性の向上を図ることができる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、停止手段に
よる電力供給停止状態を所定時間継続させる待機手段を
備えさせたことにより、上述した請求項１記載の発明に
係る効果を維持しながら、過電流発生後に誘導電動機を
待機させることによる保護を行うことができ、信頼性の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】誘導電動機の制御回路図である。

【図３】回路異常検知動作を示すフローチャート図であ
る。

【図４】電源電圧の変動に伴う過電流の発生状況を説明
するための図である。

【符号の説明】 (20) 電力変換回路 (23) インバータ回路 (43) 検知手段 (44) 停止手段 (45) 待機手段 (46) 再開手段 (47) 積算手段 (48) 異常判定手段 (50) リモコン（異常表示手段） (CM) 誘導電動機（負荷） (PS) 電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源(PS)から負荷(CM)に対して給電され
   る電力を制御するインバータ回路(23)と、 上記負荷(CM)に対する出力電流値が所定の過電流値に達
   したことを検知する検知手段(43)と、 該検知手段(43)からの出力を受け、該検知手段(43)が過
   電流を検知する度に、電力供給を停止させる停止手段(4
   4)と、 該停止手段(44)による電力供給の停止後、該電力供給を
   再開させる再開手段(46)とを備えた電力変換回路におい
   て、 上記検知手段(43)の過電流検知時期が、電力供給の再開
   後、所定時間を経過する前であった場合にのみ、その検
   知回数を積算する積算手段(47)と、 該積算手段(47)からの出力を受け、過電流検知回数の積
   算値が所定値に達したとき異常信号を発する異常判定手
   段(48)と、 該異常判定手段(48)の異常信号を受けたとき異常表示を
   行う異常表示手段(50)とを備えていることを特徴とする
   電力変換回路の異常検知装置。
2. 【請求項２】 負荷は、冷凍機の冷媒回路に備えられた
   圧縮機の誘導電動機(CM)であって、 インバータ回路(23)は、三相交流の電源電流が全波整流
   されて平滑にされた直流を、所望の周波数の交流に変換
   して誘導電動機(CM)に給電することを特徴とする請求項
   １記載の電力変換回路の異常検知装置。
3. 【請求項３】 検知手段(43)が過電流を検知したとき、
   停止手段(44)による電力供給停止状態を所定時間継続さ
   せる待機手段(45)を備えていることを特徴とする請求項
   ２記載の電力変換回路の異常検知装置。