JPH1146483A - 電力変換装置及びこの電力変換装置を用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ部を構成するスイッチング素子の
容量を最大能力で使用でき、かつ、高速の保護を可能に
する電力変換装置を提供する。 【解決手段】 交流電源から供給される交流電圧を直流
電圧に変換するコンバータ部と、コンバータ部の直流電
圧を交流電圧に変換して交流電動機に供給するインバー
タ部と、インバータ部の直流入力電流を検出する直流電
流検出部と、コンバータ部の交流入力電流を検出する交
流電流検出部と、直流電流検出部及び交流電流検出部の
各検出信号に基づいてゼロ電圧ベクトルの出力及び回転
ベクトル位相の進行の停止と、インバータ部の駆動停止
との少なくとも一方が可能な制御部と、を備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交流電源から供給さ
れる交流電圧をコンバータ部によって直流電圧に変換
し、さらに、この直流電圧をインバータ部によって交流
電圧に変換して交流電動機に供給するに当たり、インバ
ータ部を過電流から保護するように制御する電力変換装
置及びこれを用いた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の電力変換装置は、インバ
ータ部の直流入力電流を検出し、その検出値がインバー
タ部を構成するスイッチング素子の定格電流の９０％程
度に１段目の保護レベルを設定し、さらに、スイッチン
グ素子の定格電流の１１０％程度に２段目の保護レベル
を設定し、直流入力電流が１段目の保護レベルを超えた
状態が予め定めたＴ₁ 時間だけ継続したとき、あるい
は、２段目の保護レベルを超える状態が予め定めたＴ₂
（＜Ｔ₁ ）時間だけ継続したときにそれぞれ交流電動機
の運転を停止することによって、上記スイッチング素子
のピーク電流を制限していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電力変換装置にあっては、起動時、あるいは、瞬時負荷
変動等の過電流により、過電流保護回路が動作し、交流
電動機が停止することがあった。このため、インバータ
部を構成するスイッチング素子として、通常使用する電
流容量よりも余裕度をとって１ランク上のスイッチング
素子を採用し、電流制限レベルを上げる等の対策をとら
ざるを得なかった。

【０００４】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、インバータ部を構成するスイッチング素子
の容量を最大能力で使用でき、かつ、高速の保護を可能
にする電力変換装置及びこれを用いた空気調和機を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、交流電源
から供給される交流電圧を直流電圧に変換するコンバー
タ部と、コンバータ部の直流電圧を交流電圧に変換して
交流電動機に供給するインバータ部と、インバータ部の
直流入力電流を検出する直流電流検出部と、コンバータ
部の交流入力電流を検出する交流電流検出部と、直流電
流検出部及び交流電流検出部の各検出信号に基づいてゼ
ロ電圧ベクトルの出力及び回転ベクトル位相の進行の停
止と、インバータ部の駆動停止との少なくとも一方が可
能な制御部と、を備えたものである。このような構成に
より、交流入力電流をも含めた高速の保護が可能になる
と共に、通常使用する電流容量よりも１ランク上のスイ
ッチング素子を採用する必要性がなくなるため、スイッ
チング素子の容量を最大能力で使用することができる。

【０００６】第２の発明は、インバータ部の直流入力電
流がインバータ部の電流を制限するための第１の設定レ
ベルに到達したことを直流電流検出部が検出したとき、
制御部が所定時間だけゼロ電圧ベクトルの出力及び回転
ベクトルの位相の進行の停止の状態に保持するものであ
る。このような構成により、交流電動機の運転を継続し
ながらスイッチング素子を過電流から保護することがで
きる。また、ノイズによる誤検出の危険性からノイズマ
ージンをとって設定していた保護時間に比べて高速の検
出、保護ができる。このため、過電流による駆動素子へ
のストレスも軽減できる。

【０００７】第３の発明は、インバータ部の直流入力電
流がインバータ部を過電流から保護するための第２の設
定レベルに到達したことを直流電流検出部が検出したと
き、制御部がインバータ部の駆動を停止するものであ
る。このような構成により、交流電動機の負荷短絡によ
る過電流からスイッチング素子のピーク電流を制限でき
る効果もある。

【０００８】第４の発明は、制御部は、ゼロ電圧ベクト
ルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が
第１の設定時間を経過するまで継続したとき、交流電動
機の運転能力を低下させるものである。このような構成
により、負荷を軽減して電動機の運転を継続することが
できる。

【０００９】第５の発明は、制御部は、ゼロ電圧ベクト
ルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が
第２の設定時間を経過するまで継続したとき、次回にゼ
ロ電圧ベクトルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の
停止の状態に保持する保持時間を前回よりも長くするも
のである。このような構成により、交流電動機のロック
時のコイル磁束飽和による直流電流の急激な上昇を抑制
することができる。

【００１０】第６の発明は、制御部は、ゼロ電圧ベクト
ルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が
第１又は第２の設定時間より長い第３の設定時間を経過
するまで継続したとき、インバータ部の駆動を停止する
ものである。このような構成により、交流電流とは無関
係に、異常と判定した交流電動機を保護することができ
る。

【００１１】第７の発明は、制御部は、ゼロ電圧ベクト
ルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が
第２の設定時間を経過するまで継続し、かつ、コンバー
タ部の交流入力電流がインバータ部を過電流から保護す
るための第３の設定レベルに到達したことを交流電流検
出部が検出したとき、インバータ部の駆動を停止するも
のである。このような構成により、長時間のカレントリ
ミット制御による磁束飽和状態に伴う電流の時間変化率
ｄｉ／ｄｔを低く抑えての保護が可能になる。

【００１２】第８の発明は、交流電動機が冷凍サイクル
を形成する圧縮機を駆動する圧縮機駆動電動機であり、
この圧縮機駆動電動機を請求項１乃至７のいずれかに記
載の電力変換装置を用いて駆動するものである。このよ
うな構成により、空気調和機の使用電流の急激な上昇が
抑制されるので、ブレーカトリップによる運転停止を低
減できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一
実施形態の構成を示す回路図である。同図において、１
は交流電源であり、この交流電源１の交流電圧を直流電
圧に変換するコンバータ部１０を備えている。このコン
バータ部１０は、交流電源電圧を整流する整流回路１
１、その出力経路に直列に接続されたリアクトル１２、
逆流防止用のダイオード１３及び平滑用コンデンサ１４
とで構成されている。

【００１４】平滑用コンデンサ１４の両端には、すなわ
ち、直流電圧の出力端には直流電圧を交流電圧に変換し
て三相誘導電動機３０に供給するインバータ部２０が接
続されている。このインバータ部２０はブリッジ接続さ
れたＩＧＢＴ等のトランジスタＱ１〜Ｑ６、これらのト
ランジスタにそれぞれ逆並列接続された還流ダイオード
Ｄ１〜Ｄ６でなるインバータ主回路２１と、トランジス
タＱ１〜Ｑ６をＰＷＭ（パルス幅変調）信号に従ってオ
ン、オフ制御するドライバ２２とで構成されている。

【００１５】インバータ部２０の入力経路にシャント抵
抗ＳＲが接続されている。このシャント抵抗ＳＲの両端
に発生する電圧に基づいて、直流入力電流がトランジス
タＱ１〜Ｑ６に対する１段目の保護レベル（以下、カレ
ントリミットレベルとも言う）に到達したこと、及び、
２段目の保護レベルとしての過電流レベルに到達したこ
とを検出する直流電流検出部４０が設けられている。こ
の直流電流検出部４０は、シャント抵抗ＳＲに発生する
電圧に対して所定の逆バイアスを与えるバイアス電源Ｅ
b を介して、電圧を入力する過電流レベル検出回路と、
カレントリミットレベル検出回路とに印加されている。

【００１６】このうち、過電流レベル検出回路は抵抗Ｒ
１，Ｒ２，コンデンサＣ１、ホトカプラＰＣ１及びプル
アップ抵抗Ｒ３によって構成されている。ここで、抵抗
Ｒ１，Ｒ２は分圧回路を形成し、抵抗Ｒ２の両端電圧が
コンデンサＣ１の両端に印加されると共に、ホトカプラ
ＰＣ１の発光ダイオードの両端に印加されるようになっ
ている。ホトカプラＰＣの受光素子としてのホトトラン
ジスタのコレクタは抵抗Ｒ３を介して図示省略の直流電
源に接続され、エミッタは接地されている。しかして、
抵抗Ｒ３とホトトランジスタの相互接続点から「Ｌ」レ
ベルの過電流レベル検出信号が出力される。

【００１７】一方、カレントリミットレベル検出回路は
抵抗Ｒ４，Ｒ５，コンデンサＣ２、ホトカプラＰＣ２及
びプルアップ抵抗Ｒ６によって構成されている。ここ
で、抵抗Ｒ４，Ｒ５は分圧回路を形成し、抵抗Ｒ５の両
端電圧がコンデンサＣ２の両端に印加されると共に、ホ
トカプラＰＣ２の発光ダイオードの両端に印加されるよ
うになっている。ホトカプラＰＣ２の受光素子としての
ホトトランジスタのコレクタは抵抗Ｒ６を介して図示省
略の直流電源に接続され、エミッタは接地されている。
しかして、抵抗Ｒ６とホトトランジスタの相互接続点か
ら「Ｌ」レベルのカレントリミットレベル検出信号が出
力される。

【００１８】次に、交流電源１に接続される整流回路１
１の入力経路に変流器ＣＴが接続され、この変流器ＣＴ
に交流電流検出部５０が接続されている。この交流電流
検出部５０は、その詳細な構成を省略するが、インバー
タ部２０を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６を三相誘導
電動機３０の故障等から保護する保護レベルＩr に到達
したことを検出して「Ｌ」レベルの保護レベル検出信号
を出力するものである。

【００１９】制御部としてのマイクロコントローラユニ
ット（以下、ＭＣＵと略記する）６０は前述の過電流レ
ベル検出信号を入力する入力ポートＯＣ、カレントリミ
ットレベル検出信号を入力する入力ポートＣＬ及び保護
レベル検出信号を入力する入力ポートＡＣを備え、図示
省略の回転指令に従って、三相誘導電動機３０を駆動す
る際の各相の電圧のベクトル合成値に対応する回転ベク
トルを作り、この回転ベクトルに従ってインバータを構
成する多数のスイッチング素子をオン、オフ制御するＰ
ＷＭ信号をドライバ２２に加えると共に、各入力ポート
の信号入力条件に応じてトランジスタＱ１〜Ｑ６の動作
停止信号をドライバ２２に加えるものである。

【００２０】以下、本発明の理解を容易にするために、
三相電圧形ＰＷＭインバータの基本的な構成及び動作と
併せて、本発明に深く関係する「ゼロ電圧ベクトルの出
力」及び「回転ベクトル位相の進行の停止」について説
明した後で、本実施形態の詳しい動作について説明す
る。

【００２１】汎用のインバータ及び冷凍サイクルを形成
する圧縮機や送風機を用いた空気調和機に応用されてい
る三相電圧形インバータは、三相誘導電動機を回転させ
るために各相の電圧あるいは電流を合成した回転ベクト
ルを作り、電動機の回転数を制御している。図２に示す
三相電圧形ＰＷＭインバータにおけるトランジスタＱ１
〜Ｑ６のスイッチングモードはｕ，ｖ，ｗの各相におい
て、直流電源Ｅd の正側に接続されたトランジスタ（正
相）がオンするか、負側に接続されたトランジスタ（負
相）がオンするかの２通りあり、それが３相分あるので
２³ ＝８通りある。そのスイッチングパターンを図３の
図表に示す。

【００２２】このスイッチングパターンに対応する電圧
ベクトルＶ０〜Ｖ７は図４のようになる。Ｖ１〜Ｖ６は
π／３ [rad]ずつ位相差を持ちステップ的に回転するベ
クトルである。Ｖ０，Ｖ７は大きさがゼロの電圧ベクト
ルでゼロ電圧ベクトルと呼ぶ。

【００２３】ゼロ電圧ベクトルでは、正相又は負相のど
ちらかの全相（３相）が導通するため、電動機端子間を
短絡した状態となる。電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６のスイッ
チングパターンからゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７に切り
換えた場合、三相誘導電動機３０のｕ相、ｖ相、ｗ相の
各コイルに蓄えられたエネルギーは還流用のダイオード
Ｄ１、Ｄ３，Ｄ５又はＤ２，Ｄ４，Ｄ６を通して還流す
る。

【００２４】三相誘導電動機３０に印加される電圧の積
分は磁束鎖交数（Φ＝Ｖ・ｔ）に相当し、三相誘導電動
機３０を滑らかにかつ電流リップルが小さくなるように
回転させるためには、各相巻線磁束鎖交数の合成ベクト
ルをできるだけ滑らかに回転させることが必要である。

【００２５】その合成ベクトルは、図４に示すように各
相電圧合成ベクトルから得られる。各電圧ベクトルから
得られる各相巻線の磁束鎖交数の合成ベクトルは、電圧
に対して位相がπ／２遅れ、その大きさは出力電圧ベク
トルの大きさとベクトルを出力する時間の積になる。

【００２６】図５は電圧ベクトルＶ１とそれから得られ
る磁束鎖交数ベクトルΦ１を示したもので、電圧ベクト
ルＶ０〜Ｖ７に対応して磁束鎖交数ベクトルΦ０〜Φ７
が得られる。ゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７に対応するゼ
ロ磁束鎖交ベクトルΦ０，Φ７は大きさがなく、時間が
経過しても１点にとどまっているベクトルであり、位相
の進行を停止している状態である。

【００２７】図６に電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６に対応した
磁束鎖交数ベクトルΦ１〜Φ６の軌跡を示す。実際に誘
導電動機を回転させる場合、三相電圧形インバータは、
磁束鎖交数ベクトルΦ１〜Φ６を組み合わせて軌跡を円
に近付けると共に、図７に示すように、ゼロ磁束鎖交数
ベクトルΦ０，Φ７をも用いて円軌跡の滑らかさ、回転
速度、大きさを変えようとするものである。

【００２８】一方、上述したゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ
７を用いることによって、インバータに対する電流増加
を抑制する、いわゆる、カレントリミット制御を行うこ
とができる。カレントリミット制御では、図２に示す三
相電圧形インバータによる電動機制御において、瞬時過
負荷や、急加速時の過電流により電流が制限値を超えた
ときにはインバータ出力電圧ベクトルを強制的にゼロ電
圧ベクトル、すなわち、電動機の端子間を短絡すること
により電源からの電流供給を遮断し、電流が制限値を十
分に下まわった後にＰＷＭ信号を出力している。この方
法によるとゼロ電圧ベクトルを出力する前に電動機のコ
イルに蓄積されたエネルギーは還流ダイオードを通って
還流し（励磁電流）、磁束の低下を抑えながら電流の増
加を抑制することができる。

【００２９】また、ゼロ電圧ベクトルの出力時、ゼロ電
圧ベクトルの位相の進行を停止し、ＰＷＭ信号の出力復
帰時に再びゼロ電圧ベクトル出力前の電圧位相に復帰す
ることによって、復帰時のトルク成分電流の増加を防止
している。

【００３０】ここで、電圧位相の進行を停止しないと、
図８に示すように、ＰＷＭ信号の出力復帰時に円軌道の
接線方向Ｖr には移動できず、円の内側Ｖc へ向かい磁
束が減少する方向へ進むことになる。このため、磁束の
大きさが低下し、磁束の進行速度は出力電圧の大きさで
決まるので、磁束の回転速度が上昇、見掛け上すべりが
急増したようになり、励磁成分の電流は減少するが、ト
ルク成分の電流が急増する。この結果、再び電流抑制状
態に入ることになり、この挙動を繰り返すことになる。
このように、カレントリミット制御では過電流検出時、
ゼロ電圧ベクトルの出力と電圧位相の進行の停止を図る
ことにより、電動機の運転を継続しながら、インバータ
主回路を構成するトランジスタのピーク電流を制限する
ことができる。

【００３１】本実施形態を構成するＭＣＵ６０は上述し
た波形合成機能を内蔵し、入力ポートＯＣ、ＣＬ及びＡ
Ｃの状態に応じて、過電流保護制御、カレントリミット
制御及びインバータの駆動停止の制御を実行するもので
ある。

【００３２】次に、本実施形態の全体的な動作を説明し
た後で、ＭＣＵ６０の詳細な動作を説明する。商用の交
流電源１から供給された交流電圧は整流回路１１によっ
て整流され、その整流電圧、すなわち、脈流がリアクト
ル１２及び平滑用コンデンサ１４によって直流電圧に変
換される。ダイオード１３は平滑用コンデンサ１４側か
ら電源側へ電流が逆流することを防止している。そし
て、平滑用コンデンサ１４の両端から得られる直流電圧
がインバータ主回路２１の直流入力端子に印加される。

【００３３】このとき、ＭＣＵ６０から出力されるＰＷ
Ｍ信号に従ってドライバ２２がインバータ主回路２１を
構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン、オフ制御して
三相誘導電動機３０のｕ相、ｖ相、ｗ相の各巻線にＰＷ
Ｍ電圧を印加する。これによって、三相誘導電動機３０
が駆動される。

【００３４】このとき、インバータ主回路２１の入力経
路に接続されたシャント抵抗には、電流値に比例した電
圧が発生し、この電圧が直流電流検出部４０に加えられ
る。直流電流検出部４０は、前述したように、過電流レ
ベル検出回路とカレントリミットレベル検出回路とでな
り、過電流レベル検出回路は定格電流の１１０％の電流
が流れたとき、ＭＣＵ６０の入力ポートＯＣのレベルを
「Ｈ」から「Ｌ」に変化させ、カレントリミットレベル
検出回路は定格電流の９０％の電流が流れたとき、ＭＣ
Ｕ６０の入力ポートＣＬのレベルを「Ｈ」から「Ｌ」に
変化させる。また、交流電流検出部５０は定格電流の略
１１０％に相当する交流電流を検出したとき、ＭＣＵ６
０の入力ポートＣＬのレベルを「Ｈ」から「Ｌ」に変化
させる。ＭＣＵ６０は上述した回転ベクトルに従ってイ
ンバータ主回路２１を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６
をオン、オフ制御するＰＷＭ信号をドライバ２２に加え
ると共に、過電流保護制御、カレントリミット制御、及
びインバータの駆動停止の制御を実行する。

【００３５】図９はカレントリミット制御のみを実施す
る場合のＭＣＵ６０の具体的な処理手順を示すフローチ
ャートである。この場合、ステップ101 にて、入力ポー
トＣＬのレベルが「Ｌ」になったか否かにより、直流電
流ＩdcがカレントリミットレベルＩ1 以上か否かを判定
し、カレントリミットレベルＩ1 以上であればステップ
102 の処理に進み、直流電流Ｉdcがカレントリミットレ
ベルＩ1 未満であれば、その判定動作を繰返す。ステッ
プ102 では、前述したゼロ電圧ベクトルを出力すると共
に、回転ベクトルの位相の進行を停止する。これによっ
て、電動機の運転を継続しながら、インバータ主回路２
１を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６のピーク電流を制
限することができる。すなわち、カレントリミット制御
が行われる。

【００３６】ここで、ゼロ電圧ベクトルを出力すると共
に、回転ベクトルの位相の進行を停止する時間（以下、
ホールドタイムとも言う）は種々の実験を通して決定さ
れるが、例えば、２０〜２００マイクロ秒（μsec ）の
範囲に設定される。そこで、ステップ103 ではこのホー
ルドタイムを設定したタイマＴh でのカウントを開始
し、続いて、ステップ104 にてタイマＴh のカウントを
終了したか否かを判定し、終了していなければ終了する
まで時間待ちをし、タイマＴh がカウントを終了した段
階でステップ105 の処理に進み、ゼロ電圧ベクトルの出
力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の解除、すなわ
ち、カレントリミット制御を解除してステップ101 の処
理に戻る。もし、カレントリミット状態に保持するホー
ルドタイムを終了しても直流電流Ｉdcがカレントリミッ
トレベルＩ1 以上であれば、ステップ101 ないしステッ
プ105 の処理が繰返され、直流電流Ｉdcがカレントリミ
ットレベルＩ1 未満になったとき、ゼロ電圧ベクトル出
力前の電圧位相に復帰する。これによって、三相誘導電
動機３０の運転を継続しながら、インバータ主回路２１
を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６のピーク電流を定格
電流の９０％に制限することができる。

【００３７】図１０は入力ポートＯＣ、ＣＬ及びＡＣの
レベルに応じて過電流保護制御、カレントリミット制御
及びインバータの駆動停止の制御を実行する場合の具体
的な処理手順を示すフローチャートである。この場合、
ステップ201 にて、入力ポートＯＣのレベルが「Ｌ」に
なったか否かにより、直流電流Ｉdcが過電流レベルＩ2
以上か否かを判定し、過電流レベルＩ2 以上であればス
テップ217 のインバータ部駆動停止処理に進み、直流電
流Ｉdcが過電流Ｉ2 未満であればステップ202の処理に
進む。ここで、直流電流Ｉdcが過電流Ｉ2 未満であった
とすれば、ステップ202 で、直流電流Ｉdcがカレントリ
ミットレベルＩ1 以上か否かを判定し、カレントリミッ
トレベルＩ1 以上であればステップ203 の処理に進み、
カレントリミットレベルＩ1 未満であればステップ219
の処理に進む。

【００３８】ステップ202 にて直流電流Ｉdcがカレント
リミットレベルＩ1 未満であることは、直流電流Ｉdcが
何等の制限を受けない範囲にあることを意味し、その時
間が予め定めた比較的長いＴ4 時間継続したか否かを判
定するために、ステップ219でタイマＴ4 のカウントを
開始し、ステップ220 にてそのカウントを終了したか否
かを判定し、そのカウントを終了した場合にはタイマＴ
1 、Ｔ2 ，Ｔ3 をクリアする。このうち、タイマＴ1 ，
Ｔ2 ，Ｔ3 はそれぞれカレントリミット状態の継続時間
を計時するもので、Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜Ｔ3 の関係にあるもの
とする。これらのタイマＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 をクリアした
後、再び、ステップ201 以下の処理を実行する。

【００３９】一方、ステップ202 にて直流電流Ｉdcがカ
レントリミットレベルＩ1 以上であると判定された場合
には、ステップ203 でタイマＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 による計
時動作を開始し、さらに、ステップ204 ではタイマＴ4
をクリアする。続いて、ステップ205 でタイマＴ3 のカ
ウントを終了したか否かを判定し、ステップ206 でタイ
マＴ2 のカウントを終了したか否かを判定し、ステップ
207 でタイマＴ1 のカウントを終了したか否かを判定す
る。タイマＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 の間にＴ1 ＜Ｔ2＜Ｔ3 の
関係があるから、直流電流Ｉdcがカレントリミットレベ
ルＩ1 以上になったとすればタイマＴ1 のカウントが終
了したか否かが問題となる。

【００４０】もし、タイマＴ1 のカウントが終了してい
なければ、ステップ208 〜ステップ211 にて図９で説明
したステップ101 〜105 と全く同様な処理が行われる。
すなわち、タイマＴh の時間だけカレントリミット制御
を連続的に繰返す。この間、タイマＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 は
その計時動作を継続している。そこで、ステップ207に
てタイマＴ1 がカウントを終了したとすれば負荷が重い
がために、直流電流ＩdcがカレントリミットレベルＩ1
未満に降下しないものとして、ステップ215 にて運転能
力（電圧，周波数比Ｖ／Ｆ）を低下させ、ステップ216
にてタイマＴ1を一旦クリアした後、ステップ208 以降
のカレントリミット制御を行う。

【００４１】このようにして、運転能力を低下させ、か
つ、カレントリミット制御を実行しても、なお直流電流
ＩdcがカレントリミットレベルＩ1 未満に降下しないと
きには、ステップ206 にてタイマＴ2 が計時動作を終了
する場合がある。この場合にはステップ212 にて入力ポ
ートＡＣのレベルから交流電流Ｉacが設定値Ｉr 以上か
否かを判定し、設定値Ｉr 未満であった場合にはステッ
プ213 にてカレントリミットのホールドタイムＴh を長
目に変更する。すなわち、タイマＴh の設定値を長くす
る。そして、ステップ214 にてタイマＴ2 をクリアして
ステップ207 の処理に戻る。

【００４２】一方、ステップ212 で交流電流Ｉacが設定
値Ｉr 以上と判定されたとすれば、ステップ217 にてイ
ンバータ主回路２１又は三相誘導電動機３０の異常と判
定し、ステップ217 にてインバータ部２０の駆動を停止
する。そして、ステップ218にてその異常を除去する異
常処理を実行する。

【００４３】以上の説明から明らかなように、直流電流
ＩdcがカレントリミットレベルＩ1に到達したときにゼ
ロ電圧ベクトルの出力及び回転ベクトルの位相の進行停
止によってカレントリミット制御が実行され、三相誘導
電動機３０の運転を停止することなく、インバータ主回
路２１を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６のピーク電流
を制限することができる。

【００４４】また、直流電流Ｉdcが保護レベルＩ2 に到
達したとき、インバータ部２０の駆動が停止され、これ
によってインバータ主回路２１を構成するトランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６のピーク電流を制限することができる。

【００４５】さらに、カレントリミット状態が予め設定
されたＴ1 時間継続した場合には、運転能力を低下させ
ることによって、迅速にカレントリミットＩ1 以下にす
ることができる。

【００４６】さらにまた、カレントリミット状態が予め
設定されたＴ2 時間継続した場合には、そのホールドタ
イムＴh を長く設定し直すことによって、迅速にカレン
トリミットＩ1 以下に低減することができる。

【００４７】また、カレントリミット状態が予め設定さ
れたＴ2 時間継続し、かつ、交流電流Ｉacも設定レベル
を超えたり、あるいは、カレントリミット状態が予め設
定されたＴ3 時間継続した場合に異常と判定してインバ
ータ部２０を停止することができる。

【００４８】またさらに、上述した運転能力を低下させ
場合に用いるタイマＴ1 の設定時間と、カレントリミッ
トのホールド時間の変更に用いるタイマＴ2 の設定時間
は、上述したＴ1 ＜Ｔ2 の関係に限らず、長短の関係は
逆であっても良い。

【００４９】なお、上述した図９、図１０の制御判定処
理を行わせるための制御プログラムは上記ＭＣＵ６０が
内蔵しているＲＯＭに記憶されている。

【００５０】また、上述した電力変換装置を用いて冷凍
サイクルを形成する圧縮機や送風機の電動機を駆動した
場合には、空気調和機の使用電流の急激な上昇が抑えら
れるので、保護停止制御、ブレーカトリップによる運転
停止をできるだけ回避することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、インバータ部の直流入力電流及びコンバ
ータ部の交流入力電流をそれぞれ検出し、これらの検出
値に基づいてゼロ電圧ベクトルの出力及び回転ベクトル
位相の進行の停止と、インバータ部の駆動停止との少な
くとも一方の制御を可能にしたので、交流入力電流をも
含めた高速の保護が可能になると共に、通常使用する電
流容量よりも１ランク上のスイッチング素子を採用する
必要性がなくなるため、スイッチング素子の容量を最大
能力で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す回路図。

【図２】本発明の原理を説明するために、三相電圧形Ｐ
ＷＭインバータにより交流電動機を駆動する回路ず。

【図３】本発明の原理を説明するために、図２に示した
インバータのスイッチング素子のスイッチングパターン
を示した図表。

【図４】本発明の原理を説明するために、図２に示した
交流電動機の各相の電圧ベクトル図。

【図５】本発明の原理を説明するために、図２に示した
交流電動機の相電圧と相電流との関係を示すベクトル
図。

【図６】本発明の原理を説明するために、図２に示した
交流電動機の相電圧と相電流との関係を示すベクトル
図。

【図７】本発明の原理を説明するために、図２に示した
交流電動機の相電圧をゼロ電圧ベクトルで補正する関係
を示したベクトル図。

【図８】本発明の原理を説明するために、図２に示した
交流電動機の磁束の変化を示したベクトル図。

【図９】図１に示した本発明の一実施形態を構成するマ
イクロコントローラユニット（ＭＣＵ）の具体的な処理
手順を示すフローチャート。

【図１０】図１に示した本発明の一実施形態を構成する
マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）の具体的な処
理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 交流電源 １０ コンバータ部 １１ 整流回路 １２ リアクトル １４ 平滑用コンデンサ ２０ インバータ部 ２１ インバータ主回路 ２２ ドライバ ３０ 三相誘導電動機 ４０ 直流電流検出部 ５０ 交流電流検出部 ６０ マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/219 Ｈ０２Ｍ 7/219 Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２ Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｓ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源から供給される交流電圧を直流電
   圧に変換するコンバータ部と、 前記コンバータ部の直流電圧を交流電圧に変換して交流
   電動機に供給するインバータ部と、 前記インバータ部の直流入力電流を検出する直流電流検
   出部と、 前記コンバータ部の交流入力電流を検出する交流電流検
   出部と、 前記直流電流検出部及び交流電流検出部の各検出信号に
   基づいてゼロ電圧ベクトルの出力及び回転ベクトル位相
   の進行の停止と、前記インバータ部の駆動停止との少な
   くとも一方が可能な制御部と、を備えた電力変換装置。
2. 【請求項２】前記インバータ部の直流入力電流が前記イ
   ンバータ部の電流を制限するための第１の設定レベルに
   到達したことを前記直流電流検出部が検出したとき、前
   記制御部が所定時間だけゼロ電圧ベクトルの出力及び回
   転ベクトルの位相の進行の停止の状態に保持する請求項
   １に記載の電力変換装置。
3. 【請求項３】前記インバータ部の直流入力電流が前記イ
   ンバータ部を過電流から保護するための第２の設定レベ
   ルに到達したことを前記直流電流検出部が検出したと
   き、前記制御部が前記インバータ部の駆動を停止する請
   求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 【請求項４】前記制御部は、ゼロ電圧ベクトルの出力及
   び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が第１の設定
   時間を経過するまで継続したとき、前記交流電動機の運
   転能力を低下させる請求項２に記載の電力変換装置。
5. 【請求項５】前記制御部は、ゼロ電圧ベクトルの出力及
   び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が第２の設定
   時間を経過するまで継続したとき、次回にゼロ電圧ベク
   トルの出力及び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態
   に保持する保持時間を前回よりも長くする請求項２又は
   ４に記載の電力変換装置。
6. 【請求項６】前記制御部は、ゼロ電圧ベクトルの出力及
   び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が前記第１又
   は第２の設定時間よりも長い第３の設定時間を経過する
   まで継続したとき、前記インバータ部の駆動を停止する
   請求項２又は４又は５に記載の電力変換装置。
7. 【請求項７】前記制御部は、ゼロ電圧ベクトルの出力及
   び回転ベクトルの位相の進行の停止の状態が第２の設定
   時間を経過するまで継続し、かつ、前記コンバータ部の
   交流入力電流が前記インバータ部を過電流から保護する
   ための第３の設定レベルに到達したことを前記交流電流
   検出部が検出したとき、前記インバータ部の駆動を停止
   する請求項６に記載の電力変換装置。
8. 【請求項８】前記交流電動機が冷凍サイクルを形成する
   圧縮機を駆動する圧縮機駆動電動機であり、この圧縮機
   駆動電動機を請求項１乃至７のいずれかに記載の電力変
   換装置を用いて駆動することを特徴とする空気調和機。