KR20080016665A - 다상 인버터 및 그 제어 방법, 및 송풍기 및 다상 전류출력 시스템 - Google Patents

다상 인버터 및 그 제어 방법, 및 송풍기 및 다상 전류출력 시스템 Download PDF

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KR20080016665A
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야스토 야나기다
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 프리차지 기간에 있어서 외부 요인에 의해 다상 부하(6)에 전압이 발생하더라도, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)에 과전류가 발생하는 것을 곤란하게 한다. U상 전류, V상 전류, W상 전류(iu, iv, iw) 중 어느 하나가 음의 소정값보다 더 작으면(절대값이 크면), 그 중의 최대값이 어느 것인지를 판단한다. 최대값을 취하는 전류값에 대응하는 상만 로우 아암 스위칭 소자를 온하고, 그 밖의 상의 로우 아암 스위칭 소자를 오프한다.

Description

다상 인버터 및 그 제어 방법, 및 송풍기 및 다상 전류 출력 시스템{POLYPHASE INVERTER, CONTROL METHOD THEREFOR, BLOWER, AND POLYPHASE CURRENT OUTPUT SYSTEM}
본 발명은 부트스트랩 방식을 채용한 다상 인버터에 관한 것이다.
하이 아암 스위칭 소자를 구동하기 위한 제어 회로(「하이 사이드 제어 회로」라고 칭한다)와, 로우 아암 스위칭 소자를 구동하기 위한 제어 회로(「로우 사이드 제어 회로」라고 칭한다)를 별개로 설치하는 다상 인버터가 있다. 그리고 하이 사이드 제어 회로를 구동하는 전원을, 로우 아암 스위칭 소자를 경유하여 충전된 콘덴서에 요구하는, 이른바 부트스트랩 방식이 제안되고 있다. 예를 들면 하기 특허문헌 1, 특허문헌 2, 비특허문헌 1을 참조.
특허문헌 1: 일본국 특개2003-348880호 공보
특허문헌 2: 일본국 특개2004-304527호 공보
비특허문헌 1: 미츠비시 전기 주식회사「미츠비시 HVIC 어플리케이션 노트」［online］, ［평성17년 6월 30일 검색］, 인터넷＜URL:http://www. mitsubishichips.com/Japan/files/manuals/km0020al.pdf＞
부트스트랩 방식에서는 통상 운전을 행하기 전에, 부트스트랩용의 상기 콘덴 서(「부트스트랩 콘덴서」라고 칭한다)를 충전하기 위한 기간(「프리차지 기간」이라고 칭한다)이 설정되고, 이 기간에 있어서는 하이 아암 스위칭 소자를 오프로 하면서, 로우 아암 스위칭 소자를 차례로 온으로 하고, 부트스트랩 콘덴서의 충전( 「프리차지」라고 칭한다)을 한다.
도 6은 3상 인버터에 있어서의 프리차지 기간과, 이것에 이어지는 모터 구동 시의 스위칭 소자의 온／오프를 나타낸 타이밍 차트이다. 예를 들면 프리차지 기간에 있어서는 500㎲마다 U상, V상, W상의 로우 아암 스위칭 소자가 이 순서로 온된다. 3상의 로우 아암 스위칭 소자가 온되는 주기를 1주기로 하면, 예를 들면 프리차지 기간은 30주기, 즉 45ms의 길이에 걸쳐 있다.
프리차지 기간이 종료하면 통상의 모터 구동을 위해, U상, V상, W상의 하이 아암 스위칭 소자와, U상, V상, W상의 로우 아암 스위칭 소자가, 예를 들면 펄스폭 변조 제어에 의해 온/오프된다.
그러나, 다상 인버터 이외의 요인에 의해 다상 인버터의 부하(다상 부하)에 전압이 발생하는 경우가 있다. 예를 들면 이 다상 부하가 팬을 구동하는 모터인 경우, 해당 팬이, 바람에 의해 회전하면 다상 부하인 모터에 전압이 발생한다.
프리차지 기간에서는 다상 인버터로부터는 다상 부하를 구동하지 않기 때문에, 모터의 이와 같은 회전을 억제할 수 없다. 또한 프리차지 기간에 있어서 U상, V상, W상의 로우 아암 스위칭 소자가 온되는 타이밍에 따라서는 회생 운전 상태가 발생하고, 다상 인버터 측에서 직류 전압이 상승하는 경우가 있다.
통상, 이러한 과전압이 발생하면, 로우 아암 스위칭 소자에 과전류도 흐른 다. 따라서 다상 인버터를 보호하기 위해, 프리차지도 다상 부하의 통상의 구동도 행해지지 않는다. 구체적으로는 다상 인버터에 흐르는 전류를 검출하고, 이것이 과대해지면 다상 인버터의 스위칭 동작이 정지한다.
본 발명은 이러한 과전류의 발생을 곤란하게 하고, 프리차지 기간에 있어서 외부 요인에 의해 다상 부하에 전압이 발생하더라도, 로우 아암 스위칭 소자에 과전류가 발생하는 것을 곤란하게 하는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 따른 다상 인버터(4)는, 스위칭 회로(45)와, 콘덴서(33)의 복수와, 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)의 복수와, 로우 사이드 제어 회로(44)를 구비한다.
상기 스위칭 회로는, 상마다 설치된, 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 직렬 접속의 복수와, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자 각각에 대해 병렬로 접속되고, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자가 전류를 흘려보내는 방향과는 역방향으로만 전류를 흘려보내는 다이오드(Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz)의 복수를 갖는다. 복수의 상기 하이 아암 스위칭 소자는, 상기 로우 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단(端)이 공통으로 접속되고 복수의 상기 로우 아암 스위칭 소자는, 상기 하이 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고, 상마다 상기 하이 아암 스위칭 소자와 상기 로우 아암 스위칭 소자의 접속점으로부터 다상 부하로 출력 전류가 출력된다.
상기 콘덴서는 상마다 설치되고, 각각의 일단이 상마다 상기 접속점에 접속되고, 상기 로우 아암 스위칭 소자가 도통함으로써 충전된다.
상기 하이 사이드 제어 회로는 상마다 설치되고, 대응하는 상기 콘덴서로부터 동작 전원을 받아 상기 하이 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어한다.
상기 로우 사이드 제어 회로는, 상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 상기 접속점으로부터 상기 다상 부하로 향하는 방향을 양(＋)으로 하여 어느 하나의 상의 상기 출력 전류가 소정값 미만인 경우에(S102), 상끼리 비교한 최대값을 부여하는 상기 출력 전류에 대응하는 상에서 설치된 상기 로우 아암 스위칭 소자를 도통시킨다(S103, S104, S105).
이 발명에 따른 송풍기는, 상기 다상 인버터(4)와, 상기 다상 부하인 다상 모터(6)와, 상기 다상 모터에 의해 구동되는 팬(7)을 구비한다.
이 발명에 따른 다상 전류 출력 시스템은, 상기 다상 인버터 또는 상기 송풍기와, 상기 출력 전류를 검출하는 전류 검출 회로(5)와, 상기 출력 전류에 근거하여 상기 로우 사이드 제어 회로(44)의 동작을 제어하는 제어 회로(1)를 구비한다.
이 발명에 따른 다상 인버터의 제어 방법의 제1 양태는, 스위칭 회로(45)와, 콘덴서(33)의 복수와, 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)의 복수와, 로우 사이드 제어 회로(44)를 구비하는 다상 인버터(4)를 제어하는 방법이다.
상기 스위칭 회로는, 상마다 설치된, 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 직렬 접속의 복수와, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자의 각각에 대해 병렬로 접속되고, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자가 전류를 흘려보내는 방향과는 역방향으로만 전류를 흘려보내는 다이오드(Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz)의 복수를 갖는다. 복수의 상기 하이 아암 스위칭 소자는, 상기 로우 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고, 복수의 상기 로우 아암 스위칭 소자는, 상기 하이 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고, 상마다 상기 하이 아암 스위칭 소자와 상기 로우 아암 스위칭 소자의 접속점으로부터 다상 부하로 출력 전류가 출력된다.
상기 콘덴서는 상마다 설치되고, 각각의 일단이 상마다 상기 접속점에 접속되고, 상기 로우 아암 스위칭 소자가 도통함으로써 충전된다.
상기 하이 사이드 제어 회로는 상마다 설치되고, 대응하는 상기 콘덴서로부터 동작 전원을 받아 상기 하이 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어한다. 상기 로우 사이드 제어 회로는, 상기 로우 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어한다.
해당 제어 방법의 제1 양태는, 상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 상기 접속점으로부터 상기 다상 부하로 향하는 방향을 양으로 하여 어느 하나의 상의 상기 출력 전류가 소정값 미만인 경우에(S102), 상끼리 비교한 최대값을 부여하는 상기 출력 전류에 대응하는 상에서 설치된 상기 로우 아암 스위칭 소자를 도통시킨다(S103, S104, S105).
이 발명에 따른 다상 인버터의 제어 방법의 제2 양태는, 다상 인버터의 제어 방법의 제1 양태로서, 상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 모든 상의 상기 출력 전류가 소정값 이상인 경우에, 상기 로우 아암 스위칭 소자를 소정의 순서로 도통시킨다(S106).
이 발명에 따른 다상 인버터의 제어 방법의 제3 양태는, 다상 인버터의 제어 방법의 제1 양태 또는 제2 양태로서, 상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 최초만 예외적으로, 상기 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz) 중 어느 하나를 온시킨다(S100).
이 발명에 따른 다상 인버터 및 그 제어 방법의 제1 양태, 및 다상 전류 출력 시스템에 의하면, 콘덴서는 하이 사이드 제어 회로의 부트스트랩 콘덴서로서 기능한다. 그리고 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통이 되는 이른바 프리차지 기간에 있어서, 로우 아암 스위칭 소자에 과전류를 흘려보내기 어렵게 한다.
이 발명에 따른 송풍기에 의하면, 팬이 바람을 받아 다상 인버터에 의한 구동에 관계없이 회전한 경우라도, 해당 회전에 의해 발생한 전압이 로우 아암 스위칭 소자에 과전류를 흘려보내는 것을 곤란하게 한다.
또 제어 방법의 제2 양태에 의하면, 과전류가 발생할 우려가 없는 경우, 통상의 프리차지를 행할 수 있다.
또 제어 방법의 제3 양태에 의하면, 최초로 도통하는 로우 아암 스위칭 소자를 간편하게 결정할 수 있다.
이 발명의 목적, 특징, 국면, 및 이점은 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명에 따른 다상 인버터를 적용할 수 있는 다상 전류 출력 시스 템의 구성을 나타낸 회로도,
도 2는 로우 스위칭 소자 및 다이오드에 흐르는 전류(iu, iv, iw)를 나타낸 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 로우 사이드 제어 회로의 프리차지용 스위칭의 동작을 나타낸 플로우차트,
도 4는 종래의 기술에 있어서의 전류(iu, iv, iw)를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명에 있어서의 전류(iu, iv, iw)를 나타낸 그래프,
도 6은 3상 인버터에 있어서의 프리차지 기간과, 이것에 이어지는 모터 구동 시의 스위칭 소자의 온/오프를 나타낸 타이밍 차트이다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명에 따른 다상 인버터를 적용할 수 있는 다상 전류 출력 시스템의 구성을 나타낸 회로도이다. 해당 시스템은 다상 인버터(4) 및 그 부하인 모터(6)를 구비하고 있으며, 또한 다상 인버터(4)의 동작을 제어하는 회로도 구비하고 있다. 모터(6)는 예를 들면, 팬(7)을 구동한다.
다상 인버터(4)는 스위칭 회로(45)를 구비하고 있다. 스위칭 회로(45)는 U상, V상, W상의 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 U상, V상, W상의 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 직렬 접속의 복수를 갖고 있다. 이들 스위칭 소자에는 통상의 전력용 트랜지스터 외에 예를 들면, IGBT(절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터)를 채용할 수 있다.
하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 각각에 대해 다이오드(Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz)가 병렬로 설치되어 있다. 이들 다이오드가 흘려보내는 전류의 방향과, 상기 스위칭 소자가 전류를 흘려보내는 방향은 역방향이다.
하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw)의 단 중, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)와는 반대 측의 단, 예를 들면 콜렉터가 공통으로 접속된다. 이 접속점에는 모터(6)에 인가하기 위해 예를 들면, 약 300V 정도의 전위(HV)가 인가된다.
로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 단 중, 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw)와는 반대 측의 단, 예를 들면 이미터가 공통으로 접속된다. 이 접속점에는 절점(N1)이 접속된다. 절점(N1)은 저항(46)을 통해 절점(N2)이 접속된다. 절점(N2)은 예를 들면 접지점이다.
그리고 스위칭 소자(Qu, Qx)의 접속점, 예를 들면 하이 아암 스위칭 소자(Qu)의 이미터와 로우 아암 스위칭 소자(Qx)의 콜렉터의 접속점으로부터, U상의 출력 전류가 출력된다. 마찬가지로 하여, 스위칭 소자(Qv, Qy)의 접속점, 스위칭 소자(Qw, Qz)의 접속점으로부터, 각각 V상, W상의 출력 전류가 출력된다. 이들 출력 전류는 모터(6)에 공급된다.
다상 인버터(4)는 상마다 설치된 콘덴서(33)도 구비하고 있으며, 이들의 일단은 상마다, 하이 아암 스위칭 소자와 로우 아암 스위칭 소자의 접속점(즉 출력 전류가 출력되는 점)과 접속되어 있다. 콘덴서(33)의 타단은 저항(31), 다이오드(32)를 통해 절점(N1)보다 고전위가 되는 전위(MV), 예를 들면 16V가 공급된다.
저항(31)은 콘덴서(33)의 충전 전류를 제한하기 위해 설치되고, 다이오드(32)는 저항(31)을 통해 콘덴서(33)가 방전되지 않도록, 그 순서 방향을 상기 고전위 측으로부터 콘덴서(33) 측으로 향해 있다.
이와 같이 콘덴서(33)를 접속함으로써, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)가 온되어, U상, V상, W상에 대응한 콘덴서(33)가 각각 충전된다.
다상 인버터(4)는 상마다 설치된 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)도 구비하고 있으며, 각각 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw)의 개폐를 제어한다. 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)는 각각 대응하는 상의 콘덴서(33)로부터 동작 전원을 받는다
또 다상 인버터(4)는 상마다 설치된 로우 사이드 제어 회로(44)도 구비하고 있으며, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)의 개폐를 제어한다.
다상 인버터(4)는 그 구성요소를 하나의 케이스에 수납할 수도 있고, 콘덴서(33)를 제외하고 하나의 케이스에 수납해도 된다.
하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)는 모두 전원 입력단(Vcc, G)을 갖고 있으며, 이들 사이에 콘덴서(33)가 접속된다. 콘덴서(33)의 상술한 일단 및 타단이 각각 전원 입력단(G, Vcc)에 접속된다.
로우 사이드 제어 회로(44)도 전원 입력단(Vcc, G)을 갖고 있으며, 그 전원 입력단(Vcc)에는 전위(MV)가 인가되고, 전원 입력단(G)에는 절점(N2)이 접속된다.
하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)는 또한 제어 신호를 받는 입력단(IN)을 갖고 있으며, CPU(1)에 의해 지정된 개폐 명령을 소정의 전위 레벨로서 받는다. CPU(1)로부터의 신호를 이 소정의 전위 레벨로 레벨 시프트하기 위해, 스위칭 회로(21∼26) 및 저항(34)이 설치된다. 스위칭 회로(21∼26)는 예를 들면, 포토커플러를 이용함으로써 CPU(1) 측과 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)나 로우 사이드 제어 회로(44) 측을 절연할 수 있다. 포토커플러를 이용하지 않고 절연을 얻지 않아도 본 발명을 적용할 수 있다.
스위칭 회로(21∼23)는 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)용으로 설치되어 있으며, CPU(1)의 출력 레벨에 맞춘 전위(LV)(예를 들면 5V)가 부여되고, 또한 콘덴서(33)의 양단이 접속되어 있다.
스위칭 회로(21)는, 각각 CPU(1)의 U상의 하이 아암 스위칭 소자를 개폐하기 위한 지령을 받아, 저항(34)과 함께 이것을 콘덴서(33)의 양단 전압 내의 전위차로 변환한다. 스위칭 회로(22, 23)에 대해서도 동일하게 동작한다.
스위칭 회로(24∼26)는 로우 사이드 제어 회로(44)용으로 설치되어 있으며, CPU(1)의 출력 레벨에 맞춘 전위(LV)가 부여되고, 또한 로우 사이드 제어 회로(44)의 전원 입력단(Vcc, G)이 접속된다. 따라서 스위칭 회로(24)는 CPU(1)의 U상의 로우 아암 스위칭 소자를 개폐하기 위한 지령을 받아, 이것을 전위(MV)와 절점 N(2) 사이의 전위차로 변환한다. 스위칭 회로(25, 26)에 대해서도 동일하게 동작한다.
도 2는 프리차지 기간에 있어서 절점(N1)으로부터 모터(6)로 향하는 방향을 양으로 하여, 스위칭 회로(45)와 모터(6) 사이에 흐르는 전류(iu, iv, iw)를 나타낸 회로도이다. 프리차지 기간에 있어서는 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 전 체가 비도통되기 때문에, 여기서는 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz) 및 이들과 병렬로 접속되는 다이오드(Dx, Dy, Dz), 및 모터(6)와 절점(N1)을 나타내고 있다.
로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)가 각각 온, 오프, 오프되어 있는 상태에서, 모터(6)의 U상이 V상, W상과 비교하여 고전위가 되면, 로우 아암 스위칭 소자(Qx)를 경유하여 음의 전류(iu)가, 다이오드(Dx, Dy)를 경유하여 양의 전류(iu, iv)가, 각각 흐른다. 그리고 「발명이 해결하고자 하는 과제」에서 서술한 바와 같이, 로우 아암 스위칭 소자(Qx)를 경유하여 흐르는 전류(iu)(＜0)의 절대값을 작게 할 필요가 있다. 그래서, 로우 사이드 제어 회로(44)는 이하와 같이 동작한다.
도 3은 로우 사이드 제어 회로(44)의 프리차지용 스위칭의 동작을 나타낸 플로우차트이다. 해당 플로우차트는 부하를 통상에 구동하는 경우와는 다른 동작을 나타낸 것으로, 통상에 구동하는 경우에는 해당 플로우차트의 「복귀」를 경유하여, 주지의 통상 동작용의 플로우차트로 이행한다.
우선 단계(S100)에서, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz) 중 어느 하나를 온시킨다. 다음에 단계(S101)에서, 전류(iu, iv, iw) 전체가 소정값 이상인지의 여부가 판단된다. 전류(iu, iv, iw)는 각 상의 로우 아암 스위칭 소자와 하이 아암 스위칭 소자의 접속점으로부터 다상 부하로 향하는 방향을 양으로 취하고 있기 때문에, 전류(iu, iv, iw)가 다이오드(Dx, Dy, Dz)를 경유하여 흐르는 경우에는 이들은 양의 값이 된다. 한편, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)를 경유하여 흐르는 경우에는 이들은 음의 값이 된다.
따라서 판단의 기준이 되는 소정값은 0 또는 음의 값이며, 그 절대값은 로 우 아암 스위칭 소자를 손상시키지 않고, 흐르는 전류의 절대값보다 작게 선정된다.
그리고 로우 아암 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류의 절대값이 커지는 것을 회피할 필요가 있기 때문에, 전류(iu, iv, iw) 전체가 0 또는 음의 소정값 이상이면, 상술의 과전류는 문제가 되지는 않는다. 그 경우에는 단계(S101)의 판단 결과는 긍정적(YES)이며, 단계(S106)에서 처리가 진행된다.
단계(S106)에서는 통상의 프리차지가 행해진다. 즉, 미리 정해진 순서로 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)를 온/오프한다. 이에 따라, 과전류가 발생할 우려가 없는 경우에는, 통상의 프리차지를 실행할 수 있다.
통상, 프리차지 전에는 모든 스위칭 소자가 오프되어 있으며, 따라서 당초에는 전류(iu, iv, iw) 전체가 0이라고 생각된다. 그래서 소정값을 음의 값으로 해 두면 단계(S101)로부터 단계(S106)로 진행한다. 따라서 단계(S100)를 생략해도 된다.
단, 최초에 온하는 스위칭 소자를 간편하게 결정할 수 있다는 점에서 단계(S100)를 두는 것이 바람직하다.
한편, 모터(6)가 구동시키는 팬(7)이, 바람 등의 외부 요인에 의해 회전하고, 모터(6)에 전압이 발생한 경우에는, 단계(S101)의 판단 결과가 부정적(NO)이게 되는 경우가 있다. 이 경우, 즉 전류(iu, iv, iw) 중 어느 하나가 음의 소정값보다 더 작으면(절대값이 크면), 그 중 최대값이 어느 것인지를 판단한다. 전류(iu)가 최대값인 경우에는 단계(S103)로 처리를 진행하고, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)를 각각 온, 오프, 오프한다. 전류(iv)가 최대값인 경우에는 단계(S104)로 처리를 진행하고, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)를 각각 오프, 온, 오프한다. 전류(iw)가 최대값인 경우에는 단계(S105)로 처리를 진행하고, 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)를 각각 오프, 오프, 온한다.
단계S103∼S106의 처리가 행해진 후는, 단계(S107)로 처리가 진행되고, 프리차지 기간이 종료되었는지의 여부가 판단된다. 판단 결과가 긍정적인 경우에는, 「복귀」를 경유하여, 부하를 통상으로 구동하는 경우의 플로우차트(도시 생략)로 진행된다.
판단 결과가 부정적인 경우에는, 아직 프리차지 기간이 계속되기 때문에, 단계(S101)로 처리가 되돌아간다.
이와 같게 하여, 어느 상의 로우 아암 스위칭 소자에 흐르는 전류가 과전류가 되기 전에, 해당 로우 아암 스위칭 소자를 오프로 함으로써, 과전류가 발생하는 것을 곤란하게 한다. 그 의미에서는, 전류(iu, iv, iw) 중, 소정값 미만인 것에 대응한 상의 로우 아암 스위칭 소자를 오프로 하고, 다른 어느 하나의 로우 아암 스위칭 소자를 온해도 된다.
예를 들면 도 2의 예에서 말하면, 상기 플로우차트에서는 전류(iv)보다 전류(iw)가 큰 경우에는 로우 아암 스위칭 소자(Qz)를 온하고, 전류(iw)보다 전류(iv)가 큰 경우에는 소자(Qy)를 온한다. 그렇지만, 전류(iv, iw)의 대소 관계를 불문하고, 로우 아암 스위칭 소자(Qy, Qz) 중 어느 하나를 온하면, 우선 로우 아암 스위칭 소자(Qx)에 전류가 발생하는 것을 곤란하게 할 수 있다.
단, 전류(iw)보다 전류(iv)가 큰 경우에 로우 아암 스위칭 소자(Qz)를 온하면, 전류(iv)가 매우 큰 경우에는, 로우 아암 스위칭 소자(Qz)에 과전류가 흐르기 쉬워질 가능성도 높다. 따라서, 도 3에 도시된 단계(S102)로부터 단계(S103, S104, S105)로의 이행과 같이, 최대값을 부여하는 전류에 대응하는 상의 로우 아암 스위칭 소자를 온시키는 편이 바람직하다. 이에 따라, 회생 운전 상태에 근거한 직류 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전류(iu, iv, iw)를 검출하기 위해, 도 1에 도시된 다상 전류 출력 시스템에서는 전류 검출 회로(5)를 더 구비하고 있다. 그리고 그 검출 결과는 CPU(1)에 주어지고, 단계(S101∼S107)의 제어가 CPU(1)에 의해 행해진다. 전류(iu, iv, iw)의 총합은 0이 되므로, 도 1에 예시되는 바와 같이 U상의 전류(iu)의 검출을 생략하고, 이것은 CPU(1)에서 전류(iv, iw)의 합의 부호를 반전시켜 구할 수 있다.
(실시예)
도 4 및 도 5는 전류(iu, iv, iw)를 나타낸 그래프로, 프리차지 기간에 있어서 모터(6)에서 외부 요인으로 전압이 발생한 경우를 나타낸다. 도 4는 종래의 프리차지의 경우를, 도 5는 본 발명을 채용한 프리차지의 경우를, 각각 나타내고 있다(모두 2700회전/분을 상정한 시뮬레이션).
도 4에서는 0.008초(8ms)의 시점에서 전류(iw)가 -55A를 하회하고, 과전류로서 인식되었다. 이에 따라 프리차지가 중단되고(모든 스위칭 소자가 오프), 전류(iu, iv, iw)는 거의 0이 되어 있다.
도 5에서는 전류(iu, iv, iw)의 절대값이 50A를 넘는 것이 없고, 과전류는 발생하지 않는 상태로 프리차지가 계속 행해지고 있다.
이와 같이 과전류를 인식하여 다상 인버터를 보호하기 위한 처리가 채용되고, 외부 요인에 의해 부하에 전압이 발생하는 경우라도, 본 발명을 적용함으로써 과전류의 발생을 곤란하게 하여, 프리차지의 중단을 회피할 수 있다.
본 발명은 예를 들면, 모터(6) 이외의 다상 부하에 대해서도 적용할 수 있는 것은 당연하다. 단, 팬(7)이 설치된 모터(6) 등, 외부 요인에 의해 전압이 발생하도록 하는 다상 부하가 채용되는 경우에 있어서 적합하다. 예를 들면 다상 인버터(4)와, 모터(6)와 팬(7)을 구비하는 송풍기에 본 발명을 적용하는 것은 바람직하다.
팬(7)이 외부 요인에 의해 회전하도록 하는 송풍기로서는 공기 조화기의 실외기를 예로 들 수 있다.
이 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시로서, 이 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다.

Claims (6)

  1. 상(相)마다 설치된, 복수의 직렬 접속된 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)와,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자의 각각에 대해 병렬로 접속되고, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자가 전류를 흘려보내는 방향과는 역방향으로만 전류를 흘려보내는 복수의 다이오드(Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz)를 갖고,
    복수의 상기 하이 아암 스위칭 소자는, 상기 로우 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고,
    복수의 상기 로우 아암 스위칭 소자는, 상기 하이 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고,
    상마다 상기 하이 아암 스위칭 소자와 상기 로우 아암 스위칭 소자의 접속점으로부터 다상 부하로 출력 전류가 출력되는 스위칭 회로(45)와,
    상마다 설치되고, 각각의 일단이 상마다 상기 접속점에 접속되고, 상기 로우 아암 스위칭 소자가 도통함으로써 충전되는 복수의 콘덴서(33)와 ,
    상마다 설치되고, 대응하는 상기 콘덴서로부터 동작 전원을 받아 상기 하이 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어하는, 복수의 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)와,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 상기 접속점으 로부터 상기 다상 부하로 향하는 방향을 양으로 하여 어느 하나의 상의 상기 출력 전류가 소정값 미만인 경우에(S102), 상끼리 비교한 최대값을 부여하는 상기 출력 전류에 대응하는 상에서 설치된 상기 로우 아암 스위칭 소자를 도통시키는(S103, S104, S105) 로우 사이드 제어 회로(44)를 구비한 다상 인버터(4).
  2. 청구항 1에 기재된 다상 인버터(4)와,
    상기 다상 부하인 다상 모터(6)와,
    상기 다상 모터에 의해 구동되는 팬(7)을 구비한 송풍기.
  3. 청구항 1에 기재된 다상 인버터 또는 청구항 2에 기재된 송풍기와,
    상기 출력 전류를 검출하는 전류 검출 회로(5)와,
    상기 출력 전류에 의거하여 상기 로우 사이드 제어 회로(44)의 동작을 제어하는 제어 회로(1)를 구비한 다상 전류 출력 시스템.
  4. 상마다 설치된, 복수의 직렬 접속된 하이 아암 스위칭 소자(Qu, Qv, Qw) 및 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz)와,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자의 각각에 대해 병렬로 접속되고, 상기 하이 아암 스위칭 소자 및 상기 로우 아암 스위칭 소자가 전류를 흘려보내는 방향과는 역방향으로만 전류를 흘려보내는 복수의 다이오드(Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz)를 갖고,
    복수의 상기 하이 아암 스위칭 소자는, 상기 로우 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고,
    복수의 상기 로우 아암 스위칭 소자는, 상기 하이 아암 스위칭 소자와는 반대 측의 단이 공통으로 접속되고,
    상마다 상기 하이 아암 스위칭 소자와 상기 로우 아암 스위칭 소자의 접속점으로부터 다상 부하에 출력 전류가 출력되는 스위칭 회로(45)와,
    상마다 설치되고, 각각의 일단이 상마다 상기 접속점에 접속되고, 상기 로우 아암 스위칭 소자가 도통함으로써 충전되는 복수의 콘덴서(33)와,
    상마다 설치되고, 대응하는 상기 콘덴서로부터 동작 전원을 받아 상기 하이 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어하는, 복수의 하이 사이드 제어 회로(41, 42, 43)와,
    상기 로우 아암 스위칭 소자의 개폐를 제어하는 로우 사이드 제어 회로(44)를 구비하는 다상 인버터를 제어하는 방법으로서,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 상기 접속점으로부터 상기 다상 부하로 향하는 방향을 양으로 하여 어느 하나의 상의 상기 출력 전류가 소정값 미만인 경우에(S102), 상끼리 비교한 최대값을 부여하는 상기 출력 전류에 대응하는 상에서 설치된 상기 로우 아암 스위칭 소자를 도통시키는(S103, S104, S105) 다상 인버터 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 모든 상의 상기 출력 전류가 소정값 이상인 경우에, 상기 로우 아암 스위칭 소자를 소정의 순서로 도통시키는(S106) 다상 인버터 제어 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 하이 아암 스위칭 소자 전체가 비도통인 기간에 있어서, 최초만 예외적으로, 상기 로우 아암 스위칭 소자(Qx, Qy, Qz) 중, 어느 하나를 온시키는(S100) 다상 인버터 제어 방법.
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