JPS6399778A - 電圧形インバータの故障判別装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電圧形インバータ始動時の過電流検出器によ
る電圧形インバータの故障判別方法に関する。

（従来の技術） 従来の電圧形インバータは、第９図に示すように交流電
源を整流する整流部１．その出力電圧を平滑する主回路
平滑コンデンサ２、インバータ直流電流ＩＤＣの過電流
を検出する過電流検出器３および平滑直流電圧を交流１
１圧に変換するインバータ部４を備え、そのインバータ
部４の交流−１力により交流電動機５を窄！肋するよう
描成されている。

この電圧形インバータの過電流検出装置は、過電流検出
器３で検出したインバータ直流主流ＩＤＣを過電流検出
回路６に送り、設定されたインバータ直流電流値以上に
なると前記過電流検出回路６より、過電流検出４３号Ｏ
Ｃを出力し、この故障信号をラッチ回路７で保持する。

このラッチ回路７が前記故障信号を保持しそのラッチ信
号りとワンチップマイコン８からのゲートブロン９４３
号ＧＢＩとをＮＯＲ回路１４により非論理和として得ら
れた信号面がゲートブロック回路１２に送られインバー
タブリッヂ素子のゲート信号Ｕ。

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚをブロックする。それと同時にラッ
チ信号りはワンチップマイコン８へ送られ過電流故障の
発生を知らせワンチップマイコン８からゲートブロック
信号Ｇ［３１を出し、又、過電流発生表示のための表示
器１３を点灯させる。

また比較器１０および三角波キャリア発振器９はワンチ
ップマイコン８からの正弦波ａ準Ｕｉ、　ｖｌ。

ｖｌをＰＷＭ変調するためのもので、プツトタイム回路
１１はインバータブリッヂ各６相分の素子のゲート信号
を分配するものである。

（発明が解決しようとする問題点） この従来の過電流検出回路では、電圧形インバータ始動
時に運転指令により直ちにワンチップマイコン８により
ゲートブロックＧ１１ｌが解除され、各インバータブリ
ッヂ素子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ。

Ｚにゲート信号を送り、通常Ｖ／Ｆによる始動モードで
指令周波数まで加速運転していた。このため素子破壊や
インバータ出力短絡していても前記な正形インバータ始
動時に過電流が流れて過電流検出回路より故障信号ＯＣ
が発生しても、ワンチップマイコン８にとってはこの故
障フノズ囚が、インバータブリッヂ素子の破壊か、出力
短絡か、過負荷。

急ｈａ速によるものか判別できなかった。また、前記故
障原因を判別をどうしても行いたい場合には。

従来それぞれの故障に対応した過電流検出信号が必要と
なり、ハード回路が複雑となる欠点と検出動作が確実に
できなくなる欠点があった。

たとえば、第９図において、インバータ部４と交流電動
機５の間にあらたに電流検出器を設けなければならず、
またその検出信号を過電流判別するための過電流検出器
も必要となる。そして、各過電流検出信号を別々にワン
チップマイコン８に取り込み、直流部だけの過電流検出
発生であれば素子破壊、直流側と出力側の両方に過電流
が発生してしかも、始動時後すぐであれば出力短絡、あ
る程度時間が経過した時であれば過負荷等によるもので
あると判別することになる。

しかしこの場合、出力短絡と過負荷の判定が時間の経過
を利用するためあいまいになる。また、始動時通常Ｖ／
Ｆで運転した場合、インバータ出力電圧は非常に小さな
値（非常に細いパルス）から出力されるため、過電流検
出の遅れ時間以内の細いパルスの状態の間では出力短絡
が発生していても検出できず、過電流が何度か流れた後
ようやく検出しゲートブロックすることになり素子に加
わるダメージは非常に大きくなってしまう欠点があつた
・ 本発明の目的は、ハード回路を複雑にすることなくまた
、確実に同一過電流検出６３号で前記故障、■囚を判別
し、その故障原因を区別して表示することのできる電圧
形インバータの故障判別方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による電圧形インバータの故障判別方法は、イン
バータブリッヂ素子に与えるオン、オフ信号を零電圧パ
ターンモード、出力電圧パターンモード、通常Ｖ／Ｆ始
動モードの３つのモードに分けて各々制御することによ
り、同−過？′ｌｉ流検出（ｉ号で素子破壊か、出力短
絡か、過負荷、急加速による故障かを判別してその故障
１）ｉ（囚を区別して表示することを特徴とするもので
ある。

（作　用） 本発明においては、零電圧パターンモード時に過電流検
出信号が検出されたときは、素子破壊による故障として
表示器に表示する。出力電圧パターンモード時に過電流
検出信号が検出されたときは、出力短絡の故障として表
示器に表示する。また通常Ｖ／Ｆモード時に過電流検出
？ｆ１号が検出されたときは過負荷、急加速による故障
として表示する。

（実施例） 以下本発明を第１図に示す実施例について説明する。第
１図において第９図と同一符号は同一部分を指すもので
あるからその説明を省略する。第１回に示す本発明の電
圧形インバータの故障判別回路は、第９図の従来回路に
故障の区別をすることのできる表示器１３を取付け、始
動時にワンチップマイコン８のＵｌ、　Ｖｌ、　Ｗｌの
出力波形を零電圧パターンモード、出力１１を圧パター
ンモードおよび通常Ｖ／Ｆ始動モードの２３つのモード
で順次出力（２゜所定のタイミングでゲートブロックＧ
ＢＩを制御し、その各モードでの過電流検出時において
表示器の表示を区別させることのできるものにした構成
である。

次にこのように措成さ九た本発明による電圧形インバー
タの故障判別方法について説明する。従来、問題となっ
ていた電圧形インバータの過電流による故障原因を判別
するために、インバータ始動時に各インバータブリッヂ
素子を零電圧パターンモード、出力電圧パターンモード
および通常Ｖ／Ｆ始動モードに分けてオン、オフ制御す
る。

第２図に１相分の上記タイムチャートを示す。

第２図のようにインバータ始動時に、モード１（′零電
圧パターンモード）、モード２（出力電圧パターンモー
ド）、モード３（通常Ｖ／Ｆモード）の３つのモードに
分けて、各インバータブリッヂ素子をオン、オフ制御す
ることにより、同一過電流検出信号で素子破壊による故
障か、出力短絡による故障か、過負荷、急加速による故
障かを判別して故障原因を表示することができる。

まずインバータ始動時にモード１の零電圧パターンモー
ドにより各インバータブリッヂ素子をオン、オフ制御す
る場合を説明する。第３図は第２図のモード］−のイン
バータブリッヂ素子が＆ｉ壊しているかを検出する零電
圧パターンモードである。

ワンチップマイコン８の出力Ｌｌｌ、　Ｖｌ、す１の正
ｌ玖波基準を零電圧基準とし、インバータ出力電圧が出
ない状態において、ＰＷＭパターンを第２３図に示すよ
うニＬ１２．　Ｖ２．　Ｗ２＜７）正側グループとＸ２
．　Ｙ２．　Ｚ２（７）負側グループに分けてグループ
単位で交互にオン。

オフするように出力する。

そこで、正側または負側のグループのオン信号期間中に
ゲートブロックＧＢＩを制御してインバータブリッヂ素
子を短時間だけオンさせる。Ｍｉｆ記イフィンバータブ
リッヂ素子壊していなければ、Ｕ。

Ｖ、Ｗ、のインバータブリッヂ素子がオン（またはオフ
）している時は、Ｘ、Ｙ、Ｚのインバータブリッヂ苅子
はオフ（またはオン）しており、電流は流九ない。

例として第３　Ｍに正側グループのＵ、Ｖ、Ｗの中のい
づれかのインバータブリッヂ素子に破壊し短絡している
素子があった場合の直流電流ｒｎｃ、ランチ回路出力信
号Ｌ、ゲートブロックＧ１３１のタイムチャートを示す
。この場合、最初のＧ１３１をひらいた時はｘ、　Ｙ、
　Ｚがオフしているため、短絡電流は流れないが、２回
目のＧ旧をひらいた時は、ｔｒ、ｖ、ｗのいずれかが短
絡しているため、Ｘ。

Ｙ、Ｚにオン信号を与えた瞬間に短絡電Ｊεが：’４Ｕ
九過′臂流検出信号ＯＣを発生させる。

そして、この零電圧パターンモード時の過電流による一
々障原因を素子破壊による故障として表示器１３に表示
する。ただし、この時出力！ＡＩ絡があったとしても零
電圧パターンモードであるため、出力には電圧がでず、
インバータの出力で短絡していても電流は流れず素子破
壊と出力短絡による故障判別を誤ることはない。

第４図は第２図のモード２の出力短絡を検出する出力電
圧パターンモードである。ワンチップマイコン８の出力
［１，Ｖｌ、　Ｗｌを最大電圧にして各インバータブリ
ッヂ素子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、　Ｚに所定の周波数の矩
形波電圧を発生させろゲート信号を加え、　電気角６０
”毎にゲートブロックＧ旧を制御して前記インバータブ
リッヂ素子を短時間だけオンさせる０例として第４図に
Ｕ−Ｗ間の出力短絡時の直流電流ＩＤＣと、　この過電
流を検出し。

ゲートブロックするまでのタイムチャートを示す。

途中でＵ−Ｖ聞及びＷ−７間に電圧を発生させるインバ
ータブリッヂ素子ｔＪ、Ｗ、Ｙがオンしても、交流電動
機の巻線を介すので過大な電流は流れず、電気角６０″
後にＵ、Ｙ、Ｚがオンしたとき短絡している線間Ｕ−Ｗ
に短！８電流が流れて過電流を検出する。ゲートブロッ
クの操作は過１π流検出器及び回路のすべての遅れを考
１＆　ｔ、て、それ以上のオン時間とし、また素子の短
絡耐量以下にすることが望ましく、むやみにオン時間を
長くとる必要はない、そして、このモードの過電流検出
により出力短絡の故障を表示する。

第５図は第２図のモード３の過負荷、急加速時の過電流
を検出する通常Ｖ／Ｆモードである。素子破壊、出力短
絡がないことが確認されるとゲートブロックが完全に解
除され通常のＶ／Ｆにより、　インバータブリッヂ素子
をオン、オフし交流電動機を駆動する。　このＶ／Ｆに
よる始動モード時に過電流が流れ、過電流検出回路が動
作した場合、過負荷、急加速による故障を表示する。

このように本発明による電圧形インバータの故障判別方
法によれば、電圧形インバータ始動時に零電圧パターン
モード、出力電圧パターンモード。

通常Ｖ／Ｆ始動モードの３つのモードに分けてインバー
タブリッヂ素子をオン、オフ制御することにより素子破
嬰か、出力短絡か、過負荷、急加速による故障かを確実
に判別できる効果がある。

次に第６図に示す他の実施例について説明する。

この実施例によれば第１図に示す実施例よりも詳しい故
障判別ができるが、ワンチップマイコン自身がどの相の
パルスを出しているかを判断できることと各相個別のゲ
ートブロック回路が必要となる。ｆｆ５６図にＰＷＭ回
路にＲＯＭを使用したＹ４圧形インバータの構成図を示
す、第９図の従来の電圧形インバータの構成と同一部分
には、同一符号を符して説明を省略する。

ワンチップマイコン８はインバータ出力周波数に対応し
たＰＷＭ波をＲＯＭ１５より読み取り、これをデッドタ
イム回路１１に出力するとともに各相に対応するゲート
ブロックＧＢＩ、　ＧＤ３．　（ＥＢ３を制御してゲー
トブロック回路１２の出力信号Ｕとｘ、■とＹ。

ＷとＺを入力信号Ｕ２とＸＺ、　Ｖ２とＹ２．　Ｗ２ト
２２ニ対応させ、インバータブリッヂ素子をオン、オフ
させる。

第７図は素子破壊を検出するモードである。

ＲＯＭより零電圧パターンモードＵＰｗ　ＶＰ＋　ＷＰ
を出力するとともにゲートブロックＧＢＩ、　ＧＤ３．
０！３３のオン、オフを制御し、インバータブリッヂを
構成している素子の１つ１つを細パルスでオン、オフ制
御する。ＬＩＰとＧＢＩによりＵ　、＋１］のＵ、Ｚの
素子破壊をチェックしＶρとＧ［１２により■相のＶ、
Ｙの素子破壊をチェックし、ｕｐとＧＤ３によりＷ相の
Ｗ、Ｚの素子＠懐をチェックする。この操作によりどの
ゲート操作で過電流検出が発生したかでどの素子が破壊
しているかを知ることもできる。例としてＷ相のＷ側の
インバータブリッヂ素子が短絡破壊している時のインバ
ータ直流電流Ｉｔ）Ｃ１過電流検出信号ＯＣ、ラッチ回
路出力りのタイムチャートを示す。

第８図は出力短絡を検出するモードである。インバータ
ブリッヂ素子のす入での対角２．′λ（正側と負側）の
２対の素子をｇ＋’を次Ｕｐ、　ＶＴ”＋　ＷＰ＋及び
Ｇ１１ｌ。

ＧＩ３２．　ＧＢ３により鋪パルスでオン、オフ制御す
る。

この方法によりＵ、Ｖ、Ｗ相のどの相が出力短絡してい
るかをどの電圧パターンの時に過電流が発生したかによ
り判別することができる７第８し１はｖ）１１とＷ相が
出力短絡した例である。素子破、６．．ＩＪ。

出力短絡がないことが確ｇ−２されると第５１ｉと同様
に通常のＶ／Ｆによる始動モードでモータを駆動し、こ
のとき過ｒヒ流が検出されれば過負荷、急加速による故
障と判断する。

本実Ａ例では表示器を個別表示器としたが７セグメント
ＬＥＤを用いて記号として区別表示させろことも可能で
ある６例えば、７セグメントＬＥＤを３椛分用い−Ｃ″
Ｌ！乙′］シ、−′：コ「３′ＱＣＩ、　ＯＣ２，ＯＣ
３ノようニ０ＶＥＲＣＬＩＲ−１１ＥＮＴノ９？ｆ文字
ＣＵＲＲＥＮＴの頭文字ＯＣと、素子破壊状態であるア
ーｌい短絡（Ａｌ目５ＩＩＯＲＴ　ＣＩＲＣｌｊｌＴ）
と線間短絡状態を示す負荷短絡（ＬＯＡＤ　５ＴＤＥＳ
ＩＩＯＲＴ　ＣＩＲＣＵＩＴ）の頭文字Ａ、Ｌを組み合
せて区別させることもひじＪうにわかりやすい方法でも
ある。

本発明の他の実施例においては、電圧形インバータ始動
時に過電流検出回路が動作した場合にこの故障原因を簡
単に確実に知ることができるとともにどのインバータブ
リッヂ素子、どの線間が故障原因であるかを表示器によ
って知ることもできる効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、電圧形インバータ始動
時に＠電圧パターンモード、出力Ｘ〜電圧パターンモー
ドよび通常Ｖ／Ｆ始動モードの３つのモードに分けてイ
ンバータブリッジ素子をオン。

オフ制御することにより、Ｍ子破壊か、出力短絡か、過
負荷、急加速による故障かを確実に“Ｆ、ｉｊ　＞ｉｌ
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電圧形インバータの故障判別方法
の一実施例を説明するためのＨｉ電圧形インバータ回路
図、第２図は本発明の電圧形インバータ始動時の３つの
モードの出力電圧周期の流れとゲートブロック信号によ
るインバータブリッジ素子のオン、オフ制御を説明する
ための波形図、７３図、第４図および第５図は零電圧パ
ターンモード、出力電圧パターンモードおよび通常Ｖ／
Ｆモードにおけろインバータブリッヂ素子とゲートブロ
ックのタイミング及び過電流検出器からゲートをブロッ
クするまでの流れを示す波形図、第６図は本発明の他の
実施例を説明するための電圧形インバータの回路図、第
７図および第８図は第６１４の電圧形インバータにおけ
る朱子破壊および出力短絡の検出を説明するための波形
図、第９図は従来の故障判別方法を説明するための電圧
形インバータの回路図である。 １・・・整流部　　　　　　４・・・インバータ部５・
・・交流電７’ＪＪＩさ　　　　６・・・過１１テ流検
出回路７・・・ラッチ回路　　　　８・・・ワンチップ
マイコン９・・・三角波キャリア発振器 １０・・・比’＆２　器１１・・・ディラドタイム回路
１２・・・ゲートブロック回路 １３・・・表示回路　　　　　１４・・・ＮＯＲ回路ｆ
ＣＨ・・・三角波キャリア信号 Ｌｌｌ、　Ｖｌ、　ｔｉｌｌ・・・マイクロプロセッサ
出力４ｉ４号Ｕ２〜ｚ２・・・プツト９４１１出力量力
信号Ｇｎｌ・・・ゲートブロック（ｉ号 ＯＣ・・・過電流検出信号 ＩＤＣ・・・インバータ直流電流 （８７３３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）第　　１　　図 （工　　　　　　　　　■ −　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｑ事　３　図 茅　４　図 第　５　図 ど 子　６　閏 第７図 茅　　６Ｉ！］

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電圧型ＰＷＭインバータの始動時において、イ
   ンバータブリッヂ素子に与えるオン，オフ信号を零電圧
   パターンモード，出力電圧パターンモード，通常Ｖ／Ｆ
   始動モードの３つのモードに分けて各々制御することに
   より、同一過電流検出信号で素子破壊か、出力短絡か、
   過負荷、急加速による故障かを判別してその故障原因を
   区別して表示することを特徴とする電圧形インバータの
   故障判別方法。
2. （２）　インバータブリッヂ素子に与えるオン，オフ信
   号の３つのモードを （ａ）インバータ出力電圧が零となる零電圧パターンで
   ゲートブロックを過電流検出可能な細パルスでオンした
   ときに、過電流検出信号が発生したときは素子破壊と判
   別表示する。 （ｂ）インバータ出力電圧が矩形波となる電圧パターン
   でゲートブロックを過電流検出可能な細パルスでオンし
   たときに、過電流検出信号が発生したときはインバータ
   出力短絡と判別表示する。 （ｃ）インバータ通常Ｖ／Ｆによる始動モードとしたと
   きに、過電流検出信号が発生したときは過負荷，急加速
   と過電流原因として判別表示する。 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電圧形イ
   ンバータの故障判別方法。
3. （３）　インバータブリッヂ素子に与えるオン，オフ信
   号の３つのモードを （ａ）インバータ出力電圧が零となる零電圧パターンで
   ゲートブロックをインバータブリッヂを構成している素
   子の１つづつに細パルスでオンしたときに、過電流信号
   が発生したときは素子破壊と判別表示する。 （ｂ）インバータ出力電圧が矩形波となる電圧パターン
   でゲートブロックをインバータブリッヂを構成している
   素子の全ての対角線の２対の素子に対して順次、２対の
   素子に同時に細パルスでオンしたときに、過電流検出信
   号が発生したときはインバータ出力短絡と判別表示する
   。 （ｃ）インバータ通常Ｖ／Ｆによる始動モードとしたと
   きに、過電流検出信号が発生したときは過負荷，急加速
   と過電流原因と判別表示する。 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電圧形イ
   ンバータの故障判別方法。