JPS61266022A - 周波数変換器の保護装置 - 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〕 この発明は、例えば空気調和機に使用される電動機等を
可変速制御する周波数変換器の保護装置、特に負荷変動
による過電流から保護する保護装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

周波数変換器は、例えば空気調和機に使用され、該調和
機の電動機に供給する交流電源の周波数を切換えること
によりその能力を調整している。この時、負荷である電
動機が過負荷状態になる・と周波数変換器に過電流が流
れ、このためその保護装置が必要となる。

第３図は、このような従来の周波数変換器の保護装置を
示す回路図である（特願昭５８−２２９６７０号参照）
。図において、１は商用交流電源、２はその交流を全波
整流して直流に変換する余波整流回路、３はその直流を
平滑する平滑用コンデンサ、４は平滑して得られた直流
電源を任意の周波数の交流電源に変換する周波数変換部
、５はこの変換部４の出力により駆動される冷媒圧縮機
用電動機、６は周波数変換部４に流入する電流の検出用
抵抗、７はインバータ（周波数変換器）で、上記余波整
流回路？、周波数変換部４等により構成されている。８
は抵抗６を介して周波数変換部４に流入する電流の過電
流状態を検出し、インバータ７をその過電流から保護す
る保護回路で、以下のように構成されている。即ち、９
はインバータ７と保護回路８を電気的に分離するフォト
カプラ、１０はフォトカプラ９の順電流を制限する抵抗
、１１は抵抗６を流れる電流をフォトカプラ９を介して
間接的に電圧に変換する可変抵抗、１２．１３は過電流
判定用の基準電圧を出方。

する基準電圧設定用抵抗、１４は可変抵抗１１の出力電
圧と上記基準電圧とを比較して過電流を判別する比較器
、１５は周波数変換部４に任意の周波数指令信号を出力
するマイクロコンピュータで、比較器１４から過電流判
別信号が入力されると周波数変換部４にその出力周波数
を一定周波数下げる指令信号を出力する。なお、フォト
カプラ９によってインバータ７と電気的に分離された保
護回路８には、＋５ｖとＯＶ　（ＧＮＤ）（７）直流電
源が接続されている。

空気調和運転が行われている間、電動機５はインバータ
７によって駆動され、その回転数はマイクロコンピュー
タ１５により指定された周波数に対応した回転数となっ
ている。この時、室内側扉の開放等が発生すると、過負
荷状態となり、過大電流が周波数変換部４に流入する。

そして、その電流、つまり抵抗６を流れる電流に応じた
電圧がフォトカプラ９を介して可変抵抗１１に発生し、
この電圧が抵抗１２．１３によって設定された基準電圧
を超えると比較器１４はマイクロコンピュータ１５に過
電流判別信号を出力する。マイクロコンピュータ１５は
過電流判別信号を受けると電動機５の電源周波数を下げ
る指令を周波数変換部４へ出力し、電動機５の回転数を
少なくする。これにより、周波数変換部４に流入する電
流が制限され、インへ−夕７を過電流から保護すること
ができる。その際、マイクロコンピュータ１５は、一旦
過電流判別信号を入力すると所定時間、例えば１５秒間
はその信号あるいは次の過電流判別信号を無視するよう
になっており、これらの制御手段はプログラムに予め組
み込まれている。第４図は上記制御手順の様子を示した
ものであり、時刻ｔ１にて抵抗６を流れる電流が設定電
流値１１を超えると、上述したようにマイクロコンピュ
ータ１５は電動機５の電源周波数をｆＯからｆ＋　　（
ｆｏ）ｆ＋）に下げる指令信号を周波数変換部４に出力
する。これにより、周波数変換部４に流入する電流は抑
制され、この状態で空気調和運転が続行される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の周波数変換器の保護装置は以上のように構成され
ており、過電流状態が判別されると負荷である電動機５
の駆動周波数が下げられるが、一旦過電流判別信号が入
力されるとマイクロコンピュータ１５は所定時間法の制
御を行わないため、例えば上述の空気調和機にあっては
冷媒負荷系が長時間過負荷状態になる場合があり、この
ような場合出力周波数を下げて周波数変換部４への流入
電流を下げるように制御しても負荷系の追従が遅く、上
記流入電流が異常に増大し、周波数変換部４に長時間過
大電流が流れてインバータ７が故障するという問題点が
あった。

この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、周波数変換部に過大電流が長時間流れること
なく確実にインバータを保護することができ、しかも安
価な周波数変換器の保護装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 °任意周波数の交流電源を負荷へ供給する周波数変換器
の保護装置において、第１の発明には、周波数変換器に
流れる電流の検出値を少なくとも２つの異なる設定値と
比較する比較手段と、前記検出値が第１の設定値を超え
た時に出力周波数を下げると共に検出値が第１の設定値
より高い第２の設定値を超えた時に出力周波数を更に下
げる制御手段とが設けられている。また、第２の発明に
は、上記構成に加えて検出値が第２の設定値を超えてか
ら所定時間経過後第２の設定値を超えている時に負荷へ
の出力を停止する制御手段が設けられている。

〔作用〕

比較手段は、周波数変換器に流れる電流の検出値を２つ
以上の異なる設定値と比較する。制御手段は、周波数変
換器に過大電流が流れて上記検出値が第１の設定値を超
えると出力周波数を下げて負荷を可変速制御し、又検出
値が第２の設定値を超えた時には更に出力周波数を下げ
る。また、第２の発明においては、所定時間経過後にも
第２の設定値を超えている時は出力を停止する。これに
より周波数変換部に過大電流が長時間流れるのを防止す
ることができ、周波数変換器を確実に保護することがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図は、この発明に係る周波数変換器の保護装置を示
す回路図であり、従来の第３図と同一符号は同一部分を
示している０図において、１は商用交流電源、２は全波
整流回路、３は平滑用コンデンサ、４は直流電源を任意
の周波数の交流電源に変換する周波数変換部、５はこの
変換部４の出力により駆動される冷媒圧縮機用電動機、
６は周波数変換部４に流入する電流の検出用抵抗で、過
電流を検出する。７はインバータ（周波数変換器）、８
は抵抗６を介して周波数変換部４に流入する電流の過電
流状態を検出してインバータ７を保護する保護回路、９
はインバータ７と保護回路８とを電気的に分離するフォ
トカプラ、１０はフォトカプラ９の順電流を制限する抵
抗、１１は抵抗６を流れる電流をフォトカプラ９を介し
て間接的に電圧に変換する可変抵抗、１２，１３．１６
は過電流判別用の基準電圧を出力する基準電圧設定用抵
抗、１７．１８はそれぞれ周波数変換部４に流れる電流
の検出値と各々の設定値とを比較する第１及び第２の比
較器で、可変抵抗１１の電圧を検出値とし、上記基準電
圧を設定値として比較し、各々の設定値は互いにレベル
が異なる。１９は周波数変換部４に任意の周波数指令信
号を出力するマイクロコンピュータで、上記検出値が第
１の比較器１７の設定値（第１の設定値）を超えた時に
インバータ７の出力周波数を下げると共に検出値が第２
の比較器１８の設定値（第２の設定値）を超えた時にイ
ンバータ７の出力周波数を更に下げる制御手段を構成し
ている。

次に、上記構成による周波数変換器の保護装置の動作に
ついて説明する。

空気調和運転が開始され、負荷である電動Ｉａ５がマイ
クロコンピュータ１９によって指定された周波数で駆動
されている時、例えば室内側扉の開放等により急激な負
荷変動が発生すると、この負荷変動に対応して周波数変
換部４に過大電流が流れる。そして、この過大電流に比
例した電圧がフォトカプラ９を介して可変抵抗１１に発
生し、この発生電圧が第１の比較器１７の設定電圧Ｖｒ
ｅｆ１を超えると第１の比較器１７はマイクロコンピュ
ータ１９に過電流判別信号を出力する。マイクロコンピ
ュータ１９は、過電流判別信号を受けると従来と同様電
動機５の駆動周波数をｆｏからｆｌ（ｆｏ＞ｆ＋）に下
げる指令、例えば８Ｈｚ下げる指令を周波数変換部４に
出力する。これで電動機５の回転数は下がり、通常は周
波数変換部４に流入する電流を制限することができる。

しかし、過負荷条件下では電流が減少するのに時間がか
かり、過渡的に電流が増加して灰時間周波数変換部４に
過大電流が流れることがある。そこで、可変抵抗器１１
の発生電圧が第２の比較器１８の設定電圧Ｖｒｅｆ２　
（Ｖｒｅｆｌ＜Ｖｒｅｆ２）を超えるとマイクロコンピ
ュータ１９はインバータ７の出力周波数を更に下げるよ
うに制御する。

第２図は上記マイクロコンピュータ１９の制御手順の様
子を示す図である０時刻ｔ１で周波数変換部４に流入し
た検出電流が設定電流値１１を超えて過電流状態になる
と、上述したようにマイクロコンピュータ１９はインバ
ータ７の出力周波数をｆＯからｆｌに下げる。その後、
過負荷条件が解消されれば、図の曲線（イ）で示すよう
に検出電流も減少するが、ここで周波数変換部４に流れ
る電流が曲線（ロ）で示すように増加し続け、設定電流
値Ｉ２　　（ＩＩ＜Ｉ２）を超えると、マイク°　ロコ
ンピュータ１９はその時刻ｔ２でインバータ７の出力周
波数をｆｚ　　（ｆ　ｏｆｆ　ｌ＞ｆｚ　）まで更に下
げる（例えば８Ｈｚ下げる）、その際、従来と同様マイ
クロコンピュータ１９は電流の検出値が第２の設定値を
超えた時刻ｔ２より時刻ｔ３までの一定時間（例えば５
秒間）Ｔ第２の比較器１８からの入力信号を無視する。

このように、周波数変換部４を流れる電流の検出値を第
１及び第２の比較器１７．１８により異なる設定値と比
較してインバータ７の出力を制御しているので、周波数
変換部４に長時間過大電流が流れるのを防止でき、信頼
性を向上させることが可能となる。

上記説明では、第１及び第２の比較器１７，１８からの
出力信号に基づき出力周波数を２段階下げる場合につい
て説明したが、ここでマイクロコンピュータ１９により
、電流の検出値が第２の設定値を超えてから所定時間経
過後においてもその設定値を超えている時に負荷への出
力を停止するようにしても良い、即ち、第２図に示す如
く、時刻ｔ２で出力周波数をｆｌから更にＩ２に下げた
後、前述の一定時間（入力信号無視時間）Ｔ経過した時
刻ｔ３において、引続き第２の比較器１８から入力が有
った場合はインバータ７の出力を停止（零周波数出力）
する、これにより、インバータ７の保護をより確実に行
うことが可能となる。

なお、上記実施例では比較手段を第１及び第２の２個の
比較器１７．１８を用いて構成したが。

アナログ−デジタル変換器等を用いて電流値を判別する
ように構成しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように　この発明によれば、周波数変換器
に流れる電流の検出値を少なくとも２段階の設定値と比
較し、その比較結果に基づいて出力周波数を下げ、ある
いは出力を停止するようにしたため、周波数変換部に過
大電流が長時間流れるのを防止でき、周波数変換器を過
電流から確実に保護することができるという効果があり
、安価で信頼性が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はそ
の制御手順の様子を示す図、第３図は従来例を示す回路
図、第４図はその制御手段の様子を示す図である。 ４・・・・・・・・・周波数変換部 ５・・・・・・・・・負荷である電動機６・・・・・・
・・・電流検出用抵抗 ７・・・・・・・・・インバータ（周波数変換器）８・
−・・・・・・・保護回路 １７・・・・・・第１の比較器 １８・・・・・・第２の比較器 １９・・・・・・マイクロコンピュータ（制御手段）な
お、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意周波数の交流電源を負荷へ供給する周波数変
   換器の保護装置において、該周波数変換器に流れる電流
   の検出値を少なくとも２つの異なる設定値と比較する比
   較手段を設け、且つ前記検出値が第１の設定値を超えた
   時に負荷への出力周波数を下げると共に検出値が前記第
   １の設定値より高い第２の設定値を超えた時に負荷への
   出力周波数を更に下げる制御手段を設けたことを特徴と
   する周波数変換器の保護装置。
2. （２）任意周波数の交流電源を負荷へ供給する周波数変
   換器の保護装置において、該周波数変換器に流れる電流
   の検出値を少なくとも２つの異なる設定値と比較する比
   較手段と、その検出値が第１の設定値を超えた時に負荷
   への出力周波数を下げると共に検出値が前記第１の設定
   値より高い第２の設定値を超えた時に負荷への出力周波
   数を更に下げ、且つ検出値が前記第２の設定値を超えて
   から所定時間経過後第２の設定値を超えている時に負荷
   への出力を停止する制御手段とを設けたことを特徴とす
   る周波数変換器の保護装置。