KR20100103725A - 교류 전동기의 구동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

인버터와 전동기 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우에 있어서도, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기의 선간이나 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에 과대한 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 아크가 계속되는 것을 방지할 수 있는 구성을 구비한 교류 전동기의 구동 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 하고, 제어부(17A)는 기본 접촉 투입 지령(MKC0)이 오프(L 레벨)로 되어도, 전동기측 접촉기(16)를 개로하는 제어를, 검출된 전류의 상태가 이상이라고 판정한 시점이 아니라 그 후에 정상이라고 판정한 시점에 응답하여 실행하는 구성을 구비하고 있다.

Description

교류 전동기의 구동 제어 장치{DRIVING CONTROLLER OF AC MOTOR}

본 발명은 전기차에 탑재한 영구 자석 동기 전동기를 구동하는데 있어서 바람직한 교류 전동기의 구동 제어 장치에 관한 것이다.

영구 자석 동기 전동기(이하, 특별히 구별을 필요로 할 때 이외는 간단히「전동기」라고 기재함)는 종래부터 각종 분야에서 광범위하게 이용되고 있는 유도 전동기와 비교하여, 로터에 내장된 영구 자석에 의한 자속(磁束)이 확립되어 있으므로 여자 전류가 불필요한 것이나, 유도 전동기와 같이 로터에 전류가 흐르지 않으므로 2차 동손(銅損)이 발생하지 않는 등의 특징을 가져, 고효율의 전동기로서 알려져 있다. 그래서 전기차에서도 종래는 유도 전동기가 이용되어 왔으나, 최근 효율의 향상을 도모하기 위해 영구 자석 동기 전동기의 적용이 검토되고 있다.

전기차는 연결하여 편성되는 복수의 차량에, 교류 전동기의 구동 제어 장치와 전동기가 탑재되어 있다. 이와 같은 전기차에서는 일반적으로 주행 중에 일부의 차량에 있어서 교류 전동기의 구동 제어 장치에 단락(短絡) 고장이 발생한 경우에 있어서도, 다른 건전한 교류 전동기의 구동 제어 장치 및 전동기에 의해 주행을 계속하는 것이 가능하다. 이 결과, 고장난 교류 전동기의 구동 제어 장치에 접속된 전동기는 차바퀴측으로부터 계속 구동되므로, 단락 고장이 발생한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 고장 부위(단락 개소(箇所))에는 전동기의 유기(誘起) 전압에 의한 단락 전류가 계속 흐르게 된다.

그 때문에, 이 상태를 방치하면, 단락 전류에 의한 발열 등에 의해 교류 전동기의 구동 제어 장치의 고장 부위의 손상이 더욱 확대되거나, 당해 고장 부위 또는 전동기의 발열이나 소손(燒損)이 초래될 우려가 있어 바람직하지 않다.

이와 같은 케이스에서의 대처로서, 예를 들어 특허 문헌 1에서는 전기차의 주행 중에 영구 자석 동기 전동기를 구동 제어하는 교류 전동기의 구동 제어 장치 내 인버터가 고장난 경우에 있어서, 전동기의 유기 전압에 의해 인버터의 손상을 확대하지 않도록, 인버터와 전동기 사이의 접속을 전기적으로 분리하는 전동기측 개폐부인 전동기 개방 접촉기를 마련하여, 제어부가 인버터의 고장을 검출한 경우에, 이 접촉기를 개로(開路) 제어하여 인버터와 전동기를 전기적으로 분리하는 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개평 8－182105호 공보

일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 정현파(正弦波) 형상의 교류 전류는 전류 파형의 반주기마다 전류 제로점이 발생하므로, 이 전류 제로점을 이용하여 전류를 차단할 수 있다. 상기의 특허 문헌 1에 기술된 전동기 개방 접촉기는 이 전류 제로점을 이용하여 전류를 차단하는 교류 차단용의 접촉기이다. 일반적으로 교류 차단용의 접촉기로서는 전류 제로점에서 전류를 차단하는 구조를 응용한 진공 접촉기 등을 들 수 있다.

그런데 본 발명자는 교류 전동기의 구동 제어 장치에 발생한 고장의 형태에 따라서는 교류 전동기의 구동 제어 장치 내 인버터와 전동기 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상(相)과 발생하는 상이 혼재하는 경우가 있다는 것을 발견하였다. 이와 같은 고장 전류에 대해 상술한 바와 같은 전류 제로점에서 전류를 차단하는 구조를 이용한 전동기 개방 접촉기에 차단 동작을 행하게 하면, 전류 제로점이 존재하는 상의 전류는 차단되지만, 전류 제로점이 발생하지 않는 다른 상에서는 전류의 차단을 할 수 없어, 계속하여 발생하는 아크(arc)에 의해 전기적으로 접속된 상태인 채로 된다.

그리고 이와 같은 고장 상태에서. 전동기는 3상 중 전류 차단이 행해진 상만이 인버터로부터 분리된 불평형한 상태로 되므로, 전동기의 선간(線間)이나 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에 과대한 전압이 발생한다. 이 과대한 전압은 전동기 내의 코일이나 전동기 개방 접촉기, 전동기 개방 접촉기와 전동기를 접속하는 케이블 등의 절연을 파괴한다고 하는 문제를 야기한다. 또, 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 아크가 계속됨으로써, 전동기 개방 접촉기를 손상시킨다고 하는 문제도 야기한다.

본 발명은 상기 사항을 감안하여 이루어진 것이고, 인버터와 전동기 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우에 있어서도, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기의 선간이나 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에 과대한 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 아크가 계속되는 것을 방지할 수 있는 구성을 구비한 교류 전동기의 구동 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 온 오프 제어되는 복수의 스위칭 소자를 가지며 직류 전압을 임의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터와 상기 교류 전동기 사이에 접속된 전동기측 개폐부와, 상기 인버터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기와, 적어도 상기 전류 검출기가 검출한 전류에 기초하여, 상기 인버터에 있어서 상기 복수의 스위칭 소자의 온 오프 제어와 상기 전동기측 개폐부에 대한 개폐 제어를 행하는 제어부를 구비하는 교류 전동기의 구동 제어 장치로서, 상기 제어부는, 상기 전류 검출기가 검출한 전류가 이상(異常)인 상태인지의 여부를 판정한 판정 신호를 생성하는 전류 상태 판정부와; 상기 판정 신호에 기초하여 상기 전동기측 개폐부를 개로 제어하는 타이밍을 적절히 제어할 수 있도록 구성한 접촉기 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 인버터와 전동기 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우에 있어서도, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기의 선간이나 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에 과대한 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 아크가 계속되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기 내의 코일이나 전동기 개방 접촉기, 전동기 개방 접촉기와 전동기를 접속하는 케이블 등의 절연이 파괴되거나, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 발생하는 아크에 의해 전동기 개방 접촉기가 손상되는 일이 없는 교류 전동기의 구동 제어 장치가 얻어진다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 인버터의 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 고장 전류에 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하여 발생하는 고장의 일례와, 그 때의 전류 파형 및 전동기의 선간 전압 파형을 나타내는 파형도이다.
도 4는 고장 전류에 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하여 발생하는 고장 시에, 전류 제로점이 발생하고 있는 상이 차단된 타이밍에 있어서 비차단 상전류의 크기와 전동기에 발생한 선간 전압의 크기의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 제어부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 전류 상태 판정부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 3에 도시된 고장이 발생한 경우에, 전류 제로점이 발생하지 않은 상에 전류 제로점을 발생시켜서 차단하는 이 실시 형태 1에 의한 제어 동작을 설명하는 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 제어부의 구성예를 나타내는 블록도이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 1에 있어서, 부호 1은 전기차에 있어서 가선(架線)에 접하여 전력을 수전(受電)하는 집전 장치이다. 부호 2는 레일이고, 부호 3은 전기차의 차바퀴이고, 부호 6은 교류 전동기이다. 교류 전동기(6)는 실시 형태 1에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)와 함께 차량에 탑재되고, 그 회전축이 차바퀴(3)에 기계적으로 결합되어 있다. 교류 전동기(6)에는 회전 검출기(7)가 장비되어 있다.

도 1에 나타내는 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)는 본 발명에 관한 기본적인 구성 요소로서 전원 개방 접촉기(11)와 인버터(12)와 전류 검출기(13, 14, 15)와 전동기 개방 접촉기(16)와 제어부(17A)를 구비하고 있다.

전원 개방 접촉기(11)는 일단이 집전 장치(1)의 출력단에 접속되고, 타단이 정극측 도체(P)를 통해 인버터(12)의 정극측 입력단에 접속되어 있다. 즉, 전원 개방 접촉기(11)는 인버터(12)의 직류 입력측을 전원인 집전 장치(1)로부터 분리할 수 있는 전원측 개폐부이다.

인버터(12)의 부극측 입력단은 부극측 도체(N)를 통해 차바퀴(3)에 접속되어 있다. 이 구성에 의해, 인버터(12)에는 전원 개방 접촉기(11)를 경유한 집전 장치(1) 및 차바퀴(3)를 경유한 레일(2)로부터 직류 전력이 입력된다. 인버터(12)는 예를 들어 도 2에 나타내는 구성에 의해, 정극측 도체(P) 및 부극측 도체(N)로부터 입력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다.

도 2는 도 1에 나타내는 인버터(12)의 구성예를 나타내는 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(12)는 정극측 도체(P)와 부극측 도체(N) 사이에, 예를 들어 소위 3상 2레벨 인버터 회로가 마련되어 있다. 그리고 정극측 도체(P)와 부극측 도체(N) 사이에 병렬로, 방전 회로(18)와 필터 컨덴서(19)가 마련되어 있다.

3상 2레벨 인버터 회로는 정극측 도체(P)에 접속된 3개의 정측 암 스위칭 소자(U상 상부 암 소자(UP), V상 상부 암 소자(VP) 및 W상 상부 암 소자(WP))와, 부극측 도체(N)에 접속된 3개의 부측 암 스위칭 소자(U상 하부 암 소자(UN), V상 하부 암 소자(VN) 및 W상 하부 암 소자(WN))의 브릿지 회로이다. 각각의 스위칭 소자에는 다이오드가 역(逆) 병렬로 접속되어 있다. 그리고 각 상의 상부 암 소자와 하부 암 소자의 접속점이 3상의 출력단을 구성하여, 각각의 출력단에 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI), 인버터측 W상 도체(WI)가 접속된다. 또한, 각각의 스위칭 소자는, 도 2에는 주지의 IGBT를 나타내고 있으나, IGBT 이외이어도 상관없다. 또 도 2에서는 3상 2레벨 인버터 회로를 나타내고 있으나, 3레벨 인버터 회로 등의 멀티 레벨 인버터 회로이어도 상관없다.

도 2에서는 도시를 생략하였으나, 인버터(12)에는 도 1에 있어서 제어부(17A)로부터 인버터(12)에 출력되는 게이트 신호(GS)를 수취하는 구동 회로가 존재한다. 이 구동 회로는 게이트 신호(GS)에 따라 6개의 스위칭 소자를 각각 개별로 온 오프 제어하는 구성을 구비하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인버터(12)의 3상 출력단과 전동기 개방 접촉기(16)는 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)를 통해 접속된다. 전동기 개방 접촉기(16)와 교류 전동기(6)는 전동기측 U상 도체(UM), 전동기측 V상 도체(VM) 및 전동기측 W상 도체(WM)를 통해 접속된다.

이상의 구성에 의해 인버터(12)는 제어부(17A)로부터 입력되는 게이트 신호(GS)에 따라서 인버터 회로의 각 스위칭 소자가 온 오프 동작함으로써, 입력되는 직류 전압을 임의 주파수의 3상 교류 전압으로 변환하여, 전동기 개방 접촉기(16)를 통해 교류 전동기(6)를 구동한다. 이로 인해 교류 전동기(6)가 기계적으로 결합된 차바퀴(3)를 회전시켜서 전기차를 레일(2) 상에서 주행 구동하는 구성이다.

다음에, 필터 컨덴서(19)의 단자 전압은 집전 장치(1)로부터의 수전 전압(즉, 가선 전압)과 거의 동등하며, 일반적인 전기차에서는 DC 600V ~ DC 3000V 정도로 되어 있다.

방전 회로(18)는 상세한 내부 구성은 도시하지 않으나, 저항체와 스위치(반도체 스위치를 포함)의 직렬 회로와, 방전 지령(OV)에 기초하여 필터 컨덴서(19)의 전하를 방전하는 제어를 행하는 회로로 구성되어 있다. 이 방전 지령(OV)은 제어부(17A), 또는 도시하지 않은 상위(上位) 장치로부터, 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)에 이상이 발생한 경우 등 소정의 경우에 입력된다. 또한, 도시하고 있지 않으나, 방전 회로(18)에 방전 동작을 행하게 하는 경우에, 동시에 제어부(17A) 또는 도시하지 않은 상위 장치에 의해, 전원 개방 접촉기(11)는 개로 제어되도록 되어 있다.

도 1에 돌아오면, 전류 검출기(13, 14, 15)는 인버터(12)의 3상 출력단과 전동기 개방 접촉기(16) 사이를 접속하는 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)에 각각 마련되어 있다. 전류 검출기(13, 14, 15)가 각각 검출하는 U상 전류(IU), V상 전류(IV) 및 W상 전류(IW)는 각각 제어부(17A)에 입력된다. 또한, 도 1에서 전류 검출기는 인버터(12)의 3상 출력 전류를 각각 검출하는 구성을 나타내고 있으나, 임의의 2상의 전류를 검출하는 구성이어도 된다. 전류 검출기를 마련하고 있지 않은 다른 1상의 전류는 연산하여 산출할 수 있다.

전동기 개방 접촉기(16)는 제어부(17A)의 지시(접촉기 투입 지령(MKC))에 따라서, 인버터(12)의 3상 출력단과 교류 전동기(6) 사이를 분리할 수 있는 전동기측 개폐부이다. 전동기 개방 접촉기(16)는 교류 전류의 차단이 가능한 접촉기로 구성되어 있다. 교류 전류는 전류 파형의 반주기마다 전류 제로점이 발생하므로, 교류 전류의 차단이 가능한 접촉기는 이 전류 제로점을 이용하여 전류를 차단하는 구성이 일반적이다.

전동기 개방 접촉기(16)는 제어부(17A)로부터의 접촉기 투입 지령(MKC)이 온 상태로 되면 투입 코일이 여자(勵磁)되고, 투입 코일과 기계적으로 접속되는 주접점이 투입되어서 3상을 각각 폐로(閉路)하여, 인버터(12)와 교류 전동기(6) 사이를 전기적으로 접속하는 구성이다. 또, 전동기 개방 접촉기(16)는 제어부(17A)로부터의 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프 상태로 되면, 투입 코일의 여자가 없어지고 주접점이 해방되어서 3상을 각각 개로하여, 인버터(12)와 교류 전동기(6) 사이를 전기적으로 분리하는 구성이다.

또한, 전동기 개방 접촉기(16)는 3상분의 주접점을 1개의 투입 코일로 일괄 구동하는 구성이어도 되며, 3상분의 주접점 각각에 투입 코일을 마련하는 구성으로 해도 된다. 후자의 구성에서는 각 상의 투입, 개방 타이밍을 개별로 설정하는 것이 가능하게 된다.

교류 전동기(6)의 회전 상태는 회전 검출기(7)에 의해 검출되어, 제어부(17A)에 입력된다. 또한, 회전 검출기(7)를 이용하지 않고 교류 전동기(6)를 제어하는 소위 센서리스 제어 방식도 실용화되고 있다. 이 센서리스 제어 방식을 채용하는 경우에, 회전 검출기(7)는 필요 없게 된다. 센서리스 제어 방식의 경우는, 전동기 개방 접촉기(16)의 입력단(인버터측 U상 도체(UI) ~ W상 도체(WI)), 또는 출력단(전동기측 U상 도체(UM) ~ W상 도체(WM))에 전압 검출기(도시하지 않음)를 마련하고, 인버터(12)의 출력 전압 또는 교류 전동기(6)의 단자 전압을 검출하여 제어부(17A)에 입력하는 구성으로 하는 경우가 있다.

또한, 교류 전동기(6)로서 이 실시 형태에서는 상술한 바와 같이 영구 자석 동기 전동기를 상정하고 있다. 단, 예를 들어 유도 전동기의 로터에 영구 자석을 묻은 형태의 전동기가 존재하므로, 그와 같이 로터에 영구 자석을 내장하는 전동기라면 영구 자석 동기 전동기 이외에서도 본 발명은 적용할 수 있다.

그런데 상기한 바와 같이, 본 발명자는, 교류 전동기의 구동 제어 장치에 발생한 고장의 형태에 따라서는 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A) 내 인버터(12)와 교류 전동기(6) 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우가 있다는 것 등을 발견하였다.

제어부(17A)는 그와 같은 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우가 있는 고장 전류에서도, 전류 검출기(13, 14, 15)에 의해 검출된 3상 전류(IU, IV, IW)와, 인버터(12)에 주는 게이트 신호(GS) 및 방전 지령(OV)과, 도시하지 않은 외부의 상위 장치로부터의 기본 게이트 신호(GC) 및 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)에 기초하여, 교류 전동기(6)의 선간이나 전동기 개방 접촉기(16)의 접점 사이에 과대한 전압이 발생하는 것을 방지하고, 또 전동기 개방 접촉기(16)의 접점 사이에서 아크가 계속되는 것을 방지하고, 교류 차단용의 전동기 개방 접촉기(16)가 3상에 있어서 확실히 개로 동작을 행할 수 있도록 하는 구성을 구비하고 있다.

여기서는 이해를 용이하게 하기 위해, 우선 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 고장 전류의 발생 형태 및 과대 전압의 발생 형태를 구체적으로 설명하고(도 3, 도 4), 그 후 제어부(17A)의 구성(도 5, 도 6)과 동작(도 7)을 상세하게 설명한다.

전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 고장 전류의 발생 형태로서, 단적으로는 정극측 도체(P)에 접속되는 3개의 상부 암 소자(UP, VP, WP) 중 임의의 1 이상의 스위칭 소자와, 부극측 도체(N)에 접속되는 3개의 하부 암 소자(UN, VN, WN) 중 임의의 1 이상의 스위칭 소자가 모두 단락 고장난 경우나, 이러한 스위칭 소자 또는 도시하지 않은 구동 회로의 고장에 의해 온 동작한 채로 된 경우를 들 수 있다.

도 3은 고장 전류에 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하여 발생하는 고장의 일례와, 그 때의 전류 파형 및 전동기의 선간 전압 파형을 나타내는 파형도이다. 도 4는 고장 전류에 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하여 발생하는 고장 시에, 전류 제로점이 발생하고 있는 상이 차단된 타이밍에 있어서 비차단 상전류의 크기와 전동기에 발생한 선간 전압의 크기의 관계를 나타내는 특성도이다.

예를 들어 교류 전동기의 구동 제어 회로(10A)의 운전에 의해 교류 전동기(6)가 회전하고 있는 상태에 있어서, U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 단락 고장을 일으킨 경우에, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)는 제어부(17A)의 도시하지 않은 상위 장치가 구비하는 고장 검출부가 동작하여, 모두 오프된 상태를 생각한다.

이 경우, 단락 고장나서 온인 채로 되어 있는 U상 상부 암 소자(UP) 및 V상 하부 암 소자(VN)와, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)에 접속되어 있는 다이오드를 통해, 교류 전동기(6)와 인버터(12) 사이에서 고장 전류가 흐른다.

도 3에서는 상기와 같이, U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 단락 고장을 일으키고, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)는 모두 오프한 상태에 있어서 각 상의 전류 파형 (1) ~ (3)과, 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간 전압 파형 (4)가 나타나 있다.

도 3에 있어서, 시각 T1B는 U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)에 단락 고장이 발생한 시각이고, 시각 T1B 이전은 정상 운전이 행해지고, 시각 T1B 이후는 고장 상태로 운전이 행해지고 있다. 전동기 개방 접촉기(16)는 시각 T1B 직후의 시각 T2B까지 접촉기 투입 지령(MKC)이 온인 것에 의해 폐로 동작을 행하고, 시각 T2B에서 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프인 것에 의해 개로 동작을 행하는 것이 나타나 있다.

U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)에 단락 고장이 발생하는 시각 T1B 이전은 인버터(12)의 모든 스위칭 소자가 건전 상태이고, 교류 전동기(6)는 회전 주파수 63Hz에서 구동되고 있다. 각 상의 전류 파형 (1) ~ (3)에는 정규의 전류 제로점이 나타나 있다. 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간 전압 파형 (4)에는 정규의 정부(正負) 전압 파형이 나타나 있다.

교류 전동기(6)가 회전 주파수 63Hz에서 구동되고 있는 상태에 있어서, 시각 T1B의 시점에서, U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 단락 고장을 일으켰으므로, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)가 모두 오프 상태로 제어된다. 그러면, 전동기 개방 접촉기(16)를 개로 동작시키는 시각 T2B까지의 동안은 U상 전류(IU)는 파형 (1)로 나타난 바와 같이, 정극측을 향해 크게 오프셋하고, 또 V상 전류(IV)는 파형 (2)로 나타난 바와 같이, 부극측을 향해 크게 오프셋하여, 모두 전류 제로점이 존재하지 않는 파형으로 된다. 한편, W상 전류(IW)는 파형 (3)으로 나타난 바와 같이, 비대칭인 전류 변화를 나타내지만, 전류 제로점의 존재가 인정된다.

U상 전류(IU), V상 전류(IV)가 정측 또는 부측을 향해 오프셋하여 크게 증가하는 이유는 U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 온 동작 상태로 고정되기 때문에, 필터 컨덴서(19)로부터 교류 전동기(6)의 U상, V상 사이에 직류 전압이 인가되고, 이에 수반하여 U상 전류(IU), V상 전류(IV)에 직류 성분이 발생하기 때문이다. 이 상태를 방치하면, U상 전류(IU), V상 전류(IV)의 직류 성분은 더욱 계속하여 증가하게 되고, 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)를 손상시키고 만다.

이를 회피하기 위해, 전원 개방 접촉기(11)를 개로시키는 동시에, 방전 회로(18)를 온 동작시켜서 필터 컨덴서(19)의 충전 전하를 방전하여, 교류 전동기(6)에 직류 성분이 인가되지 않도록 한다. 또 동시에, 교류 전동기(6)로부터 인버터(12)로의 전류 유입을 방지하기 위해, 전동기 개방 접촉기(16)를 개로시켜, 신속하게 인버터(12)를 교류 전동기(6)로부터 분리해야 한다.

그래서 종래에서는, 단락 고장이 발생한 시각 T1B의 직후에, 고장을 검출한 도시하지 않은 상위 장치가 전동기 개방 접촉기(16)의 투입 코일을 비여자로 하여 소자(deenergize)시키므로, 시각 T2B의 경과 시점에서 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점이 개로한다고 하는 경과를 취한다.

도 3에서는 이 동작에 의해, 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점이 개로한 직후의 시각 T3B에 있어서, 전류 제로점이 발생한 파형 (3)의 W상의 전류(IW)가 차단되어서 제로 레벨로 되어 있는 것이 나타나고, 파형 (4)에 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간에 과대한 전압이 발생하고 있는 것이 나타나 있다. 그리고 파형 (1), (2)에서, U상 전류(IU)와 V상 전류(IV)는 오프셋하고 있어서 전류 제로점이 존재하지 않기 때문에, 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점을 개로시킨 시각 T2B 이후에도 차단될 수 없고, 전류 제로점이 발생하는 시각 T4B에 도달할 때까지의 동안, 계속 흐르는 것이 나타나 있다.

이와 같은 상태가 계속되면, 전동기 개방 접촉기(16)의 U상 접점 사이와 V상 접점 사이에는 아크가 계속해서 발생하므로, 이로 인한 발열에 의해 전동기 개방 접촉기(16)를 파손시킬 가능성이 있다. 또, 아크에 의한 가스에 의해 주위의 절연 저하를 초래하여, 전동기 개방 접촉기(16) 내부나 주변 주회로의 단락을 초래할 가능성도 있다.

또, 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간에 발생하는 과대한 전압은 로터에 영구 자석을 묻은 구성의 영구 자석 동기 전동기에 특유한 요인으로 발생하는 것이다. 구체적으로, 로터의 회전 각도에 따라 변화하는 고정자 코일의 인덕턴스의 크기와 시간 변화, 전류 크기와 시간 변화를 주요인으로 하여 발생한다. 이 과대한 전압의 크기는 도 3에서 정격 전압의 2배 미만의 크기로서 나타내고 있으나, 도 4에서 설명하는 바와 같이, 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점의 개로 시에 있어서 전류가 클수록, 또 교류 전동기(6)의 회전 주파수가 높을수록 커지며, 최대값은 정격 전압의 10배까지에도 달한다.

도 4에서는, W상 전류(IW)가 차단된 타이밍에 있어서 U상 전류(IU)의 크기와 교류 전동기(6)에 발생한 선간 전압의 크기의 관계 특성예가 나타나 있다. 부호 50은 교류 전동기(6)의 회전 주파수(FM)가 332Hz인 경우의 특성을 나타내고, 부호 51은 교류 전동기(6)의 회전 주파수(FM)가 63Hz인 경우의 특성을 나타내고 있다.

도 4에 있어서, 교류 전동기(6)의 회전 주파수(FM)가 63Hz인 특성 51에 있어서, W상 전류(IW)가 차단된 타이밍에서의 U상 전류(IU)가 1500A 정도인 경우는, 5kV를 초과하는 과대한 전압이 교류 전동기(6)의 선간에 인가된다. 이에 대해, 교류 전동기(6)의 회전 주파수(FM)가 최고 주파수인 332Hz의 특성 50에 있어서, W상 전류(IW)가 차단된 타이밍에서의 U상 전류(IU)가 1500A 정도인 경우는, 30kV를 초과하는 과대한 전압이 교류 전동기(6)의 선간에 인가되는 것을 알 수 있다.

특성 50에 있어서 과대한 선간 전압은 정격 전압의 10배 정도의 크기를 가지는 것이다. 그 때문에, 교류 전동기(6)나 전동기 개방 접촉기(16) 이후의 교류 전동기(6)측의 주회로(예를 들어 전동기 개방 접촉기(16), 전동기 개방 접촉기(16)와 교류 전동기(6)를 접속하는 전동기측 U상 도체(UM), 전동기측 V상 도체(VM), 전동기측 W상 도체(WM))의 절연을 파괴할 우려가 있고, 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)의 손상을 야기하는 것으로 된다.

또한, 인버터(12)에 인가되는 전압(모선 전압)이나, 인버터(12)와 전동기 개방 접촉기(16)를 접속하는 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)의 전압(선간 전압, 대지 전압)은 스위칭 소자에 내장된 다이오드 소자의 동작에 의해, 필터 컨덴서(19)의 단자 전압(즉 가선 전압) 이상으로는 상승하지 않는다. 즉, 인버터(12)의 상하 암 소자 사이의 절연이나 인버터(12)와 전동기 개방 접촉기(16)를 접속하는 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)의 절연을 파괴하는 일은 없다.

제어부(17A)는 이상 설명한 발견에 기초하여 구성되어 있다. 도 5는 도 1에 나타내는 제어부(17A)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 6은 도 5에 나타내는 전류 상태 판정부(20)의 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(17A)는 예를 들어 전류 상태 판정부(20)와 게이트 신호 논리부(30)와 접촉기 제어부(40A)를 구비하고 있다. 이하, 이 순서로 설명한다.

　전류 상태 판정부(20)에는 전류 검출기(13, 14, 15)에 의해 검출된 3상 전류(IU, IV, IW)가 입력된다. 전류 상태 판정부(20)는 후술하는 도 6에 나타내는 구성에 의해, 검출된 3상 전류(IU, IV, IW) 상태를 감시하고, 그 감시 결과를 판정 신호인 전류 상태 신호(FD)로서 출력한다. 전류 상태 신호(FD)는 게이트 신호 논리부(30)와 접촉기 제어부(40A)에 출력된다. 또, 전류 상태 신호(FD)는 방전 지령(OV)로서 방전 회로(18)에 출력된다.

(게이트 신호 논리부(30)의 구성)

게이트 신호 논리부(30)는 래치 회로(31)와 논리 반전 회로(NOT; 32)와 2입력의 논리곱 회로(AND; 33)를 구비하고 있다. 래치 회로(31)의 세트단(S)에는 전류 상태 신호(FD)가 입력되고, 리셋단(R)에는 도시하지 않은 상위 장치가 발생하는 리셋 신호(RST) 신호가 입력된다. 래치 회로(31)의 출력단(Q)으로의 유지 출력 레벨은 논리 반전 회로(32)에 의해 반전되어 논리곱 회로(33)의 일방의 입력으로 된다. 논리곱 회로(33)의 타방의 입력은 외부의 도시하지 않은 상위 장치가 발생하는 기본 게이트 신호(GC)이다. 논리곱 회로(33)의 출력은 인버터(12)로의 게이트 신호(GS)로 된다.

　또한, 기본 게이트 신호(GC)는 인버터(12)의 6개 스위칭 소자의 온 오프 상태를 지정하는 2값 레벨의 제어 신호이다. 이 기본 게이트 신호(GC)는 도시하지 않은 외부의 상위 장치에 의해, 전기차의 가속 시나 감속 시에 필요한 교류 전동기(6)의 토크 또는 회전수를 얻기 위해 벡터 제어 등의 수법에 의해 생성된 신호이다.

(게이트 신호 논리부(30)의 동작)

전류 상태 신호(FD)가 오프 상태인 저 레벨(이후「L 레벨」로 기재함)의 경우, 논리 반전 회로(32)의 출력은 온 상태인 고 레벨(이후「H 레벨」로 기재함)이므로, 논리곱 회로(33)는 기본 게이트 신호(GC)의 논리값을 그대로 게이트 신호(GS)로서 출력한다. 이로 인해, 인버터(12)는 6개의 스위칭 소자에 소정의 온 오프 동작을 행하게 한다.

또, 전류 상태 신호(FD)가 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우, 논리 반전 회로(32)의 출력은 L 레벨로 되므로, 논리곱 회로(33)는 기본 게이트 신호(GC)의 논리 상태에 관계없이, L 레벨의 게이트 신호(GS)를 출력한다. 이로 인해, 인버터(12)는 6개의 스위칭 소자에 오프 동작을 행하게 한다.

즉, 전류 상태 신호(FD)가 일단 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우는, 래치 회로(31)가 그 H 레벨을 유지하므로, 기본 게이트 신호(GC)의 논리 상태에 관계없이, 게이트 신호(GS)의 L 레벨(오프 상태)은 유지된다. 재차 스위칭 소자를 온 오프 제어하는 경우, 별도로, 도시하지 않은 상위 장치는 리셋 신호(RST)를 생성하여 래치 회로(31)의 래치를 해제하고, 기본 게이트 신호(GC)의 논리 상태에 따른 게이트 신호(GS)가 출력되도록 한다.

(접촉기 제어부(40A)의 구성)

접촉기 제어부(40A)는 논리 반전 회로(41, 42)와 온시소 회로(time delay-element circuit; ONTD; 43)와 2입력의 논리곱 회로(AND; 44)와 2입력의 논리합 회로(OR; 45)와 래치 회로(46)를 구비하고 있다. 도시하지 않은 상위 장치가 생성하는 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)은 논리 반전 회로(42)와 래치 회로(46)의 세트단(S)에 입력된다. 또, 전류 상태 판정부(20)로부터의 전류 상태 신호(FD)는 논리 반전 회로(41)에 입력된다.

온시소 회로(43)는 논리 반전 회로(42)에 의해 반전된 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)을 설정 시간 내 지연하고, 논리합 회로(45)의 일방의 입력단에 출력한다. 논리곱 회로(44)는 논리 반전 회로(42)에 의해 반전된 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)과, 논리 반전 회로(41)에 의해 반전된 전류 상태 신호(FD)의 논리곱을 취하고, 이를 논리합 회로(45)의 타방의 입력단에 출력한다. 논리합 회로(45)의 출력은 래치 회로(46)의 리셋단(R)에 입력된다. 래치 회로(46)의 출력단(Q)에 유지되는 레벨 신호는 접촉기 투입 지령(MKC)으로서 전동기 개폐 접촉기(16)에 주어진다.

또한, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)은 교류 전동기(6)의 운전 중에서 전동기 개방 접촉기(16)를 폐로 상태로 제어하고, 교류 전동기(6)의 운전을 정지하는 경우나 인버터(12)에 고장이 발생한 경우 등에 전동기 개방 접촉기(16)를 개로 상태로 제어하는 지시를 제어부(17A)에 주는 2값 레벨의 제어 신호이다.

(접촉기 제어부(40A)의 동작)

전류 상태 신호(FD)가 L 레벨인 경우에, 논리 반전 회로(41)의 출력은 H 레벨로 되므로, 래치 회로(46)는 리셋되고, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)의 온(H 레벨) 오프(L 레벨)에 동기하여 온(H 레벨) 오프(L 레벨)하는 접촉기 투입 지령(MKC)을 출력한다.

전류 상태 신호(FD)가 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우, 논리 반전 회로(41)의 출력은 L 레벨로 된다. 이 상태에서, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 H 레벨이면, 래치 회로(46)는 H 레벨의 접촉기 투입 지령(MKC)을 출력한다. 그러나 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 L 레벨로 변화해도, 논리 반전 회로(41)의 출력은 H 레벨로 되지만, 래치 회로(46)는 온시소 회로(43)에서의 설정 시간이 경과할 때까지는 리셋되지 않는다.

즉, 전류 상태 신호(FD)가 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우에는, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 L 레벨로 되어도, 온시소 회로(43)에서의 설정 시간이 경과할 때까지 래치 회로(46)는 그대로 H 레벨을 유지하므로, 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프(L 레벨)로 되는 것이 금지된다. 이 케이스에서는, 전류 상태 신호(FD)가 H 레벨로부터 L 레벨로 변화한 후에, 논리곱 회로(44)의 출력에서 래치 회로(46)를 리셋하여, 접촉기 투입 지령(MKC)을 오프(L 레벨)로 하도록 하였다.

그리고 전류 상태 신호(FD)가 H 레벨 그대로인 경우에는, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 L 레벨로 변화한 후에 있어서, 온시소 회로(43)에서의 설정 시간이 경과된 때에 래치 회로(46)를 리셋하여, 접촉기 투입 지령(MKC)을 오프(L 레벨)로 하도록 하였다. 이로 인해, 어떠한 원인으로 전류 상태 신호(FD)가 H 레벨 그대로의 상태를 부정하게 계속한 경우 등에 있어서, 접촉기 투입 지령(MKC)을 강제적으로 오프하는 것을 가능하게 하는 구성으로 하고 있다.

다음에, 도 6을 참조하여 전류 상태 판정부(20)의 구성과 동작에 대해 설명한다.

(전류 상태 판정부(20)의 구성)

도 6에 도시된 바와 같이, 전류 상태 판정부(20)는 U상 검지 논리부(25U)와 V상 검지 논리부(25V)와 W상 검지 논리부(25W)와 판단부(27)를 구비하고 있다. 검출된 3상 전류(IU, IV, IW)가 U상 검지 논리부(25U), V상 검지 논리부(25V), W상 검지 논리부(25W)의 대응하는 검지 논리부에 입력되고, 각 검지 논리부의 출력을 병렬로 수취하는 판단부(27)로부터 전류 상태 신호(FD)가 출력되는 구성이다.

3개의 검지 논리부는 각각 동일한 구성으로서, 각각 U상 검지 논리부(25U)에 나타내는 구성을 가지고 있다. 여기서는 대표로서 U상 검지 논리부(25U)를 채택하여 설명한다.

U상 검지 논리부(25U)는 U상 전류(IU)가 병렬로 입력되는 전류 제로점 상태 검출부(21)와 전류 피크값 상태 검출부(22)와 전류 실효값 상태 검출부(23)로 구성되어 있다. 즉 V상 검지 논리부(25V) 및 W상 검지 논리부(25W)도 동일한 구성으로 되어 있다.

전류 제로점 상태 검출부(21)는 전류 제로점 검출부(21a)와 발진부(21b)와 카운터부(21c)와 비교기(21d)를 구비하고, 입력되는 U상 전류(IU)로부터 전류 제로점 상태 신호(NZU)를 생성하여 출력한다. 전류 피크값 상태 검출부(22)는 전류 피크값 검출부(22a)와 비교기(22b)를 구비하고, 입력되는 U상 전류(IU)로부터 전류 피크값 상태 신호(MXU)를 생성하여 출력한다. 전류 실효값 상태 검출부(23)는 전류 실효값 검출부(23a)와 비교기(23b)를 구비하고, 입력되는 U상 전류(IU)로부터 전류 실효값 상태 신호(RMU)를 생성하여 출력한다.

(U상 검지 논리부(25U)의 동작)

우선, 전류 제로점 상태 검출부(21)에서, 전류 제로점 검출부(21a)는 입력된 U상 전류(IU)를 제로값과 비교하여, U상 전류가 제로 크로스할 때마다 카운터 리셋 신호(RST)를 카운터부(21c)에 출력한다. 카운터부(21c)는 발진부(21b)가 일정 주기로 발진 출력하는 클록 펄스(CLK)에 의해 카운트 업 동작을 행하고, 그 카운트값(CNT)을 비교기(21d)에 출력한다. 비교기(21d)는 카운트값(CNT)을 제1 설정값(SET1)과 비교하여, 카운트값(CNT)이 제1 설정값(SET1)을 초과한 경우에, 전류 제로점이 발생하고 있지 않다고 판단하고, 전류 제로점 상태 신호(NZU)를 온(H 레벨)으로 한다. 카운터부(21c)는 상술한 카운터 리셋 신호(RST)가 입력되면 리셋되고, 카운트값(CNT)이 제로 등의 초기값으로 되는 구성이다.

인버터(12)가 건전한 경우, U상 전류(IU)는 규칙적으로 제로 크로스를 발생하는 정현파 파형이므로, 제로 크로스에 동기하여 발생하는 카운터 리셋 신호(RST)에 의해 카운터부(21c)의 카운트값(CNT)은 소정값으로 리셋되어 제로 등으로 돌아오는 것을 반복한다. 이 때문에, 카운터부(21c)의 카운트값(CNT)은 제1 설정값(SET1)을 초과하는 일 없이, 전류 제로점 상태 신호(NZU)는 오프(L 레벨) 그대로 이다.

한편, 인버터(12)에 이상이 발생하여, U상 전류(IU)가 오프셋을 가지고 제로 크로스가 소실된 경우, 제로 크로스에 동기하여 발생하고 있던 카운터 리셋 신호(RST)는 발생하지 않게 되고, 카운터부(21c)의 카운트값(CNT)은 계속 증가한다. 이 때문에, 카운터부(21c)의 카운트값(CNT)은 제1 설정값(SET1)을 초과하게 되고, 전류 제로점 상태 신호(NZU)가 온(H 레벨)으로 된다.

또한, 제1 설정값(SET1)은 교류 전동기(6)가 저속(저주파수)으로 회전하고 있는 경우에, 오검지하지 않는 정도의 크기로 설정하는 것이 바람직하다. 교류 전동기(6)의 회전수가 감소하면, 그에 따라 전류의 기본파 주파수가 감소하여 주기가 길어지기 때문에, 전류의 제로 크로스마다의 시간이 길어진다.

이 때문에, 제1 설정값(SET1)은 교류 전동기(6)의 회전 주파수 또는 교류 전동기(6)의 구동 전류의 기본파 주파수에 따라 변화시키거나, 교류 전동기(6)가 극히 저속으로 운전하고 있는 경우는, 전류 제로점 상태 신호(NZU)의 출력을 마스크하는 등의 연구를 하여, 전류 제로점 상태 신호의 오출력을 회피하는 것이 바람직하다.

다음에, 전류 피크값 상태 검출부(22)에서, 전류 피크값 상태 검출부(22a)는 입력된 U상 전류(IU)의 크기의 최대값을 검출하고, 그 크기를 신호(MX)로서 비교기(22b)에 출력한다. 비교기(22b)는 입력된 신호(MX)를 제2 설정값(SET2)과 비교하여, 신호(MX)가 제2 설정값(SET2)을 초과한 경우에 전류 피크값이 과대하다고 판단하고, 전류 피크값 상태 신호(MXU)를 온(H 레벨)으로 한다. 또한, 제2 설정값(SET2)은 오검지를 피하기 위해 인버터(12)가 건전한 경우에, 교류 전동기(6)에 통상 발생할 수 있는 최대 전류를 약간 초과하는 정도에 설정하는 것이 바람직하다.

인버터(12)가 건전한 경우 U상 전류(IU)의 크기는 과대하지 않고, 그 크기 신호(MX)는 제2 설정값(SET2) 이하이므로, 전류 피크값 상태 신호(MXU)는 오프(L 레벨)로 되어 있다.

한편, 인버터(12)에 이상이 발생하여, 도 3에 도시된 바와 같이 U상 전류(IU)의 피크값이 과대하게 된 경우에, 그 크기 신호(MX)는 제2 설정값(SET2)을 초과하게 되므로, 전류 피크값 상태 신호(MXU)는 온(H 레벨)으로 된다.

다음에, 전류 실효값 상태 검출부(23)에서, 전류 실효값 상태 검출부(23a)는 입력된 U상 전류(IU)의 실효값을 검출하고, 그 크기를 신호(RM)로서 비교기(23b)에 출력한다. 비교기(23b)는 입력된 신호(RM)를 제3 설정값(SET3)과 비교하여, 신호(RM)가 제3 설정값(SET3)을 초과한 경우에, 전류 실효값이 과대하다고 판단하고, 전류 실효값 상태 신호(RMU)를 온(H 레벨)으로 한다. 또한, 제3 설정값(SET3)은 오검지를 피하기 위해 인버터(12)가 건전한 경우에, 교류 전동기(6)에 통상 발생할 수 있는 최대 전류를 조금 초과하는 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

인버터(12)가 건전한 경우는, U상 전류(IU)의 실효값은 과대하지 않고, 그 크기 신호(RM)는 제3 설정값(SET3) 이하이므로, 전류 실효값 상태 신호(RMU)는 오프(L 레벨)로 되어 있다.

한편, 인버터(12)에 이상이 발생하여, 도 3에 도시된 바와 같이 U상 전류(IU)의 실효값이 과대하게 된 경우에, 그 크기 신호(RM)는 제3 설정값(SET3)을 초과하게 되므로, 전류 실효값 상태 신호(RMU)는 온(H 레벨)으로 된다.

V상, W상에 관해서도, V상 검지 논리(25V), W상 검지 논리(25W)에 있어서, 이상 설명한 방법으로 동일한 동작이 행해진다. 즉, V상 검지 논리(25V)는 V상 전류(IV)로부터 전류 제로점 상태 신호(NZV)와 전류 피크값 상태 신호(MXV)와 전류 실효값 상태 신호(RMV)를 생성한다. 또, W상 검지 논리(25W)는 W상 전류(IW)로부터 전류 제로점 상태 신호(NZW)와 전류 피크값 상태 신호(MXW)와 전류 실효값 상태 신호(RMW)를 생성한다.

이와 같이 하여 얻은 신호(NZU, MXU, RMU, NZV, MXV, RMV, NZW, MXW, RMW)는 병렬로 판단부(27)에 입력된다. 판단부(27)에서는 이 신호 중 어느 것이 온(H 레벨)인 경우에, 전류 상태 신호(FD)를 온(H 레벨)으로 하여 이상 발생을 나타낸다. 또, 그 후 이 신호 모두가 오프(L 레벨)로 된 경우에는, 전류 상태 신호(FD)를 오프(L 레벨)로 하여 정상 상태가 된 것을 나타낸다. 또한, 인버터(12)가 건전 상태이면, 전류 상태 신호(FD)는 오프(L 레벨)인 채이다.

이와 같이 구성함으로써, 제어부(17A)는 상전류(IU, IV, IW)의 상태를 항상 파악하여, 이상이 발생한 경우에는 게이트 신호(GS)를 오프(L 레벨)로 함과 아울러, 전동기 개방 접촉기(16)로의 개로 지시를, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 오프(L 레벨)인 것에 관계없이, 전류 상태가 차단에 적절한 상태인 경우에, 즉 전류에 제로점이 발생하여, 그 피크값, 실효값이 소정의 값 이하인 경우에 행할 수 있다.

다음에, 도 7을 참조하여, 이상과 같이 구성한 제어부(17A)에 의해 행해지는 고장 발생 시의 제어 동작에 대해 설명한다. 또한, 도 7은 도 3에 도시된 고장이 발생한 경우에, 전류 제로점이 발생하고 있지 않은 상에 전류 제로점을 발생시켜서 차단하는 이 실시 형태 1에 의한 제어 동작을 설명하는 파형도이다.

도 7에서는, 도 3과 동일하게, U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 단락 고장을 일으키고, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)는 모두 오프한 상태에 있어서 각 상의 전류 파형 (1) ~ (3)과, 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간 전압 파형 (4)가 나타나 있다.

　도 7에 있어서, 시각 T1A는 U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)에 단락 고장이 발생한 시각이고, 시각 T1A 이전은 정상 운전이 행해지고, 시각 T1A 이후는 고장 상태에서 운전이 행해지고 있다. 전동기 개방 접촉기(16)는 시각 T1A 후의 시각 T2A까지 접촉기 투입 지령(MKC)이 온(H 레벨)인 것에 의해 폐로 동작을 행하고, 시각 T2A에서 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프(L 레벨)로 되는 것에 의해 개로 동작을 행하는 것이 나타나 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전동기 개방 접촉기(16)가 개로 동작을 행하는 시각 T2A는 도 3에 도시된 종래 기술에 의한 시각 T2B보다 상당히 지연된 시각으로 되어 있다.

U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)에 단락 고장이 발생하는 시각 T1A 이전은 인버터(12)의 모든 스위칭 소자가 건전 상태이고, 교류 전동기(6)는 회전 주파수 63Hz에서 구동되고 있다. 각 상의 전류 파형 (1) ~ (3)에는 정규의 전류 제로점이 나타나 있다. 교류 전동기(6)의 VW상 사이의 선간 전압 파형 (4)에는 정규의 정부 전압 파형이 나타나 있다.

교류 전동기(6)가 회전 주파수 63Hz에서 구동되고 있는 상태에 있어서, 시각 T1A의 시점에서, U상 상부 암 소자(UP)와 V상 하부 암 소자(VN)가 모두 단락 고장을 일으켰으므로, 나머지의 스위칭 소자(VP, WP, UN, WN)가 모두 오프 상태로 제어된다. 그러면, U상 전류(IU)는 파형 (1)로 나타난 바와 같이, 정극측을 향해 크게 오프셋하고, 또 V상 전류(IV)는 파형 (2)로 나타난 바와 같이 부극측을 향해 크게 오프셋하여, 모두 전류 제로점이 존재하지 않는 파형으로 된다. 한편, W상 전류(IW)는 파형 (3)으로 나타난 바와 같이 비대칭인 전류 변화를 나타내지만, 전류 제로점의 존재가 인정된다. 이와 같이 되는 이유는 도 3에서 설명한 바와 같다.

시각 T1A에서 단락 고장이 발생하면, 이를 검출한 도시하지 않은 상위 장치는 단락 고장이 발생한 시각 T1A의 직후에, 도 3에서 설명한 바와 같이, 전원 개방 접촉기(11)를 개로시키는 동시에, 방전 회로(18)를 온 동작시켜서 필터 컨덴서(19)의 충전 전하를 방전하고, 교류 전동기(6)로의 직류 전압의 인가를 방지한다. 또 동시에, 도시하지 않은 상위 장치는 교류 전동기(6)로부터 인버터(12)로의 전류 유입을 방지하기 위해, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)을 오프(L 레벨)로 한다.

여기서, 이 실시 형태 1에 의한 제어부(17A)는 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 오프(L 레벨)로 된 후에도, 접촉기 투입 지령(MKC)을 온(H 레벨)인 채로 유지한다. 그 사이에, 전원 개방 접촉기(11)의 개로와 방전 회로(18)에 의한 필터 컨덴서(19)의 방전 동작에 의해, 교류 전동기(6)로의 직류 전압의 인가가 해소된다.

이로 인해, 파형 (1) ~ (3)으로 나타난 바와 같이, U상 전류(IU), V상 전류(IV)가 감쇠하여 U상 전류(IU), V상 전류(IV), W상 전류(IW)에 전류 제로점이 발생하게 된다. 그리고 전류 피크값, 실효값 모두 소정값 이하로 된 시점(시각 T2A)에 있어서 접촉기 투입 지령(MKC)을 오프(L 레벨)로 함으로써, 전동기 개방 접촉기(16)의 투입 코일이 비여자가 되어 소자(deenergize)된다.

그러면, 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점은 시각 T2A 직후의 시각 T3A에서 개로하므로, 우선 W상 전류(IW)가 전류 제로점에서 차단되고, 이후 V상 전류(IV), U상 전류(IU)의 순서로 전류 제로점에서 차단할 수 있게 되어, 시각 T4A에 있어서 3상 모든 전류의 차단이 완료된다.

이 동작에 의해, 시각 T3A에 있어서, W상 전류(IW)가 전류 제로점에서 차단되면, 파형 (4)로 나타난 바와 같이, 교류 전동기(6)의 선간 전압에는 과대한 전압이 발생하지 않게 된다. 이로 인해, 교류 전동기(6)나 전동기 개방 접촉기(16) 이후의 교류 전동기측의 주회로(예를 들어 전동기 개방 접촉기(16)나, 전동기 개방 접촉기(16)와 교류 전동기(6)를 접속하는 전동기측 U상 도체(UM), 전동기측 V상 도체(VM) 및 전동기측 W상 도체(WM))의 절연을 파괴해 버리는 일 없이, 교류 전동기의 구동 제어 장치(10A)의 손상을 피할 수 있다.

또, 모든 상에 전류 제로점이 존재하고 나서 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점을 개로하기 때문에, 전동기 개방 접촉기(16)의 접점 사이에 발생하는 아크의 시간은 시각 T2A ~ 시각 T4A의 근소한 시간이고, 도 3에 도시된 종래 기술에 의한 경우와 같이, 장시간(시각 T2B ~ 시각 T4B)의 아크가 발생하는 것을 회피할 수 있으므로, 발열에 의해 전동기 개방 접촉기(16)를 파손시키는 것을 회피할 수 있다. 또, 아크에 의한 가스에 의해 주위의 절연 저하를 초래하는 것을 회피할 수 있으므로, 전동기 개방 접촉기(16) 내부나 주변 주회로의 단락을 초래하는 것을 회피할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 단락 고장이 발생한 시각 T1A 이후에도 전동기 개방 접촉기(16)를 투입 상태로 한 경우에도, U상 전류(IU), V상 전류(IV) 및 W상 전류(IW)는 시각 T1A 직후에 일시적으로 전류 진폭이 커지지만, 그 후는 필터 컨덴서(19)의 방전에 의해 감소하여, 이윽고 3상 모두 전류 제로점이 발생하는 거동(擧動)으로 되는 것을 이해할 수 있다.

시각 T1A 이후에도 전동기 개방 접촉기(16)를 투입 상태로 유지하고 있기 때문에, 신속하게 단락 전류를 차단할 수 없는 점은 일견 전동기 개방 접촉기(16)를 마련한 본래의 목적에 반하는 것처럼 생각된다. 그러나 전동기 개방 접촉기(16)를 투입 상태로 해도, 과대한 전류가 계속 흐르는 일은 없기 때문에, 단락 개소의 손상을 확대할 가능성은 낮으며, 오히려 전동기 개방 접촉기(16)의 차단에 수반하는 과대한 전압의 발생을 억제할 수 있다는 장점의 측면이 크다. 즉, 이상 설명한 제어부(17A)의 구성은 이 상전류의 거동을 잘 이용한 것이라고 할 수 있다. 당연히, 전원 개방 접촉기(11)의 개로와 방전 회로(18)에 의한 필터 컨덴서(19)의 방전은 전동기 개방 접촉기(16)의 개로보다도 전에 행해지는 것이 필요하게 된다.

또, 이상과 같이, U상 전류(IU)의 복수의 감시 항목, 즉 전류 제로점의 유무 상태, 피크값의 상태 및 실효값의 상태를 감시함으로써, 이상 발생에 의해 정현파로부터 왜곡된 복잡한 파형의 전류 파형이 발생한 경우에 있어서도, 확실히 전류의 이상 상태를 파악하는 것이 가능하게 된다. 물론, 전류 제로점의 유무 상태, 피크값의 상태, 실효값의 상태 중 적어도 1개의 상태를 감시하는 것이어도 좋지만, 예를 들어 전류 실효값의 상태만을 감시하고 있던 경우, 이상 발생에 의해 피크값은 크나 실효값이 작은 전류 파형으로 된 경우에 이를 검출할 수 없게 된다.

　또한, 도 5에 나타내는 온시소 회로(43)와 논리합 회로(45)의 동작에 의해, 만일 방전 회로(18)나 전원 개방 접촉기(11)의 고장에 의해, 필터 컨덴서(19)의 전하가 방전되지 않고, U상 전류(IU), V상 전류(IV)의 이상 상태가 해소되지 않는 경우에서, 전류 상태 신호(FD)가 온(H 레벨)인 채의 상태가 계속된 경우는, 온시소 회로(43)의 설정 지연 시간이 경과된 시점에서, 접촉기 투입 지령(MKC)을 강제적으로 오프할 수 있으므로, 교류 전동기(6)를 포함한 단락 회로가 언제까지라도 계속 형성되는 사태를 회피할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시 형태 1에 의하면, 인버터(12)와 교류 전동기(6) 사이에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 고장 전류가 흐르는 경우에, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 교류 전동기(6)의 선간이나 전동기 개방 접촉기(16)의 접점 사이에 과대한 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 아크가 계속되는 것을 방지할 수 있는 구성을 구비하였으므로, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기 내의 코일이나 전동기 개방 접촉기, 전동기 개방 접촉기와 전동기를 접속하는 케이블 등의 절연이 파괴되거나, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 발생하는 아크에 의해 전동기 개방 접촉기가 손상되는 일이 없는 교류 전동기의 구동 제어 장치가 얻어진다.

실시 형태 2.

도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 8에서는 도 1(실시 형태 1)에 도시된 구성 요소와 동일 내지 동등한 구성 요소에 동일한 부호가 부여되어 있다. 여기서는 이 실시 형태 2에 관한 부분을 중심으로 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시 형태 2에 의한 교류 전동기의 구동 제어 장치(10B)에서는, 도 1(실시 형태 1)에 도시된 구성에 있어서, 제어부(17A) 대신에 제어부(17B)가 마련되어 있다. 제어부(17B)는 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 구성되어 있다.

이하, 도 9를 참조하여 제어부(17B)의 구성과 동작에 대해 설명한다. 또한, 도 9에서는 도 5(실시 형태 1)에 도시된 구성 요소와 동일 내지는 동등한 구성 요소에 동일한 부호가 부여되어 있다. 여기서는 이 실시 형태 2에 관한 부분을 중심으로 설명한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(17B)에서는, 도 5(실시 형태 1)에 도시된 구성에 있어서 접촉기 제어부(40A) 대신에 접촉기 제어부(40B)가 마련되어 있다. 접촉기 제어부(40B)에서는, 접촉기 제어부(40A)에 있어서 논리 반전 회로(41)의 입력단에 원숏(one-shot) 회로(47)가 마련되고, 온시소 회로(43)와 논리합 회로(45)를 삭제하여 논리곱 회로(44)의 출력을 직접 래치 회로(46)의 리셋단(R)에 접속한 구성으로 되어 있다. 따라서, 여기서는 제어부(17B)의 동작으로서 접촉기 제어부(40B)의 동작을 설명한다.

(접촉기 제어부(40B)의 동작)

전류 상태 신호(FD)가 L 레벨인 경우에, 논리 반전 회로(41)의 출력은 H 레벨로 되므로, 래치 회로(46)는 리셋되어, 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)의 온(H 레벨) 오프(L 레벨)에 동기하여 온(H 레벨) 오프(L 레벨)하는 접촉기 투입 지령(MKC)을 출력한다.

전류 상태 신호(FD)가 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우는, 원숏 회로(47)의 출력이 설정한 소정 시간만 온(H 레벨)으로 되고, 그 소정 기간만 논리 반전 회로(41)의 출력이 L 레벨로 되므로, 래치 회로(46)는 리셋되지 않는다.

즉, 전류 상태 신호(FD)가 L 레벨로부터 H 레벨로 변화한 경우, 원숏 회로(47)의 출력이 온(H 레벨)하고 있는 소정 시간은 기본 접촉기 투입 지령(MKC0)이 오프(L 레벨)로 되어도, 접촉기 투입 지령(MKC)는 오프(L 레벨)로 되지 않는다. 원숏 회로(47)의 출력이 오프(L 레벨)로 된 시점에서, 논리 반전 회로(41)의 출력은 H 레벨로 되므로, 래치 회로(46)는 리셋되어, 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프(L 레벨)로 된다.

또한, 원숏 회로(47)가 온(H 레벨)으로 되는 시간 폭은 인버터(12)의 고장 후에 전류가 이상 상태가 아니게 될 때까지의 시간을 시뮬레이션 등으로 미리 구하여 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 예를 들어 도 7에 도시된 파형예에서 말하자면, 100ms 정도가 적당하다.

이와 같이 구성하면, 실시 형태 1과 동등한 기능을 적은 논리 처리의 수로 구성할 수 있다.

또한, 실시 형태 1, 2에서 나타난 제어부(17A, 17B)의 기능 중, 전류 상태 판정부(20)와 접촉기 제어부(40A, 40B)는 전동기 개방 접촉기(16)에 내장시켜도 된다.

또, 전동기 개방 접촉기(16) 내부에 지연 기구를 마련하고, 제어부(17A, 17B)로부터 입력된 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프(L 레벨)로 된 경우에, 소정의 지연 시간의 경과 후에, 전동기 개방 접촉기(16) 내부의 주접점이 개로할 수 있도록 해도 된다.

이와 같은 지연 기구를 마련하면, 예를 들어 제어부(17A, 17B)에 전원을 공급하는 제어 전원(도시하지 않음)이 고장난 경우 등에 있어서, 제어부(17A, 17B)가 실시 형태 1, 2에서 설명한 소정의 논리 처리를 실행하지 못하여 접촉기 투입 지령(MKC)이 오프(L 레벨)로 된 경우에 있어서도, 전동기 개방 접촉기(16)의 주접점이 개로하기까지에 소정의 지연 시간을 확보할 수 있기 때문에, 교류 전동기(6) 등에 과대한 전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다.

물론, 제어부(17A, 17B)에 전원을 공급하는 제어 전원은 고장 시에도 잠시 동안은 제어부(17A, 17B)에 전원 공급이 가능한 백업 기능을 갖는 것이 바람직하다.

또, 이상 설명한 구성을 가지는 제어부(17A, 17B)에 의한 고장 시의 제어에서는, 전동기 개방 접촉기(16)를 개로시킴으로써 과대한 전압의 발생을 회피할 수 있으나, 어떠한 요인으로 전류 상태 신호(FD)가 온(H 레벨)인 채인 경우에서, 온시소 회로(43)나 원숏 회로(47)의 설정 시간을 초과한 경우나, 제어부(17A, 17B)가 고장난 경우에는, 전동기 개방 접촉기(16)가 전류 상태에 관계없이 개로 제어되는 케이스도 생각할 수 있다. 그 때문에, 전류 검출기(13, 14, 15)나, 그 외의, 예를 들어, 전압 검출기(도시하지 않음)는 이와 같은 경우에도 파손되지 않도록, 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)에 설치하는 것이 바람직하다.

그 이유는 위에서 설명한 바와 같이, 전동기측 U상 도체(UM), 전동기측 V상 도체(VM) 및 전동기측 W상 도체(WM)에는, 인버터(12)의 이상 시에 전동기 개방 접촉기(16)를 개로 제어한 경우에 발생하는 과대한 전압에 의해, 전류 검출기(13, 14, 15)나, 그 외의, 예를 들어, 전압 검출기의 절연이 파괴되어 손상될 가능성이 있기 때문이다. 한편, 인버터측 U상 도체(UI), 인버터측 V상 도체(VI) 및 인버터측 W상 도체(WI)에는 이와 같은 경우에도 과대한 전압이 발생하는 일은 없으며, 전류 검출기(13, 14, 15)나, 그 외의, 예를 들어, 전압 검출기를 손상시키는 일이 없기 때문이다.

또한, 이상의 실시 형태에 나타난 구성은 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이고, 다른 공지된 기술과 조합하는 것도 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 일부를 생략하는 등, 변경하여 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

예를 들어 본 명세서에서는 집전 장치(1)로부터 직류 전압을 수전하여, 이를 전원 개방 접촉기(11)를 통해 직접 인버터(12)에 입력하는 구성으로 설명하였으나, 집전 장치(1)로부터 교류 전압을 수전하여, 이를 전원 개방 접촉기(11)를 통해 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터 회로에 입력하고, 컨버터 회로의 출력으로서 얻은 직류 전압을 인버터(12)에 입력하는 구성으로 해도 된다. 이와 같은 구성은 교류 전화(電化) 구간용의 전기차에 매우 적합하게 된다.

또, 본 명세서에서는 전기차에 탑재한 교류 전동기의 구동 제어 장치로의 적용을 고려하여 발명 내용을 설명하고 있으나, 적용 분야는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 다른 동기 전동기 구동 시스템, 예를 들어 전기 자동차 등의 관련 분야로의 응용이 가능함은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 교류 전동기의 구동 제어 장치는 인버터와 전동기 사이를 흐르는 고장 전류에, 전류 제로점이 발생하지 않는 상과 발생하는 상이 혼재하는 경우에 있어서도, 발생한 고장의 형태에 관계없이, 전동기 내의 코일이나 전동기 개방 접촉기, 전동기 개방 접촉기와 전동기를 접속하는 케이블 등의 절연이 파괴되거나, 또 전동기 개방 접촉기의 접점 사이에서 발생하는 아크에 의해 전동기 개방 접촉기가 손상되는 일이 없는 교류 전동기의 구동 제어 장치로서 유용하며, 특히 전기차에 탑재한 교류 전동기가 영구 자석 동기 전동기인 경우에 적합하다.

1　집전 장치
2　레일
3　차바퀴
6　교류 전동기
7　회전 검출기
10A, 10B　교류 전동기의 구동 제어 장치
11　전원 개방 접촉기　
12　인버터
13, 14, 15 전류 검출기
16　전동기 개방 접촉기
17A, 17B　제어부
18　방전 회로
19　필터 컨덴서
20　전류 상태 판정부
21　전류 제로점 상태 검출부
21a　전류 제로점 검출부
21b　발진부
21c　카운터부
21d　비교기
22　전류 피크값 상태 검출부
22a　전류 피크값 검출부
22b　비교기
23　전류 실효값 상태 검출부
23a　전류 실효값 검출부
23b　비교기
25U　U상 검지 논리부
25V　V상 검지 논리부
25W　W상 검지 논리부
27　판단부
30　게이트 신호 논리부
31　래치 회로
32　논리 반전 회로(NOT)
33　논리곱 회로(AND)
40A, 40B　접촉기 제어부
41, 42 논리 반전 회로(NOT)
43　온시소 회로(ONTD)
44　논리곱 회로(AND)
45 논리합 회로(OR)
46　래치 회로(OR)
47　원숏 회로
P　정극측 도체
N　부극측 도체
UI　인버터측 U상 도체
VI　인버터측 V상 도체
WI　인버터측 W상 도체
UM　전동기측 U상 도체
VM　전동기측 V상 도체
WM　전동기측 W상 도체
UP　U상 상부 암 소자
VP　V상 상부 암 소자
WP　W상 상부 암 소자
UN　U상 하부 암 소자
VN　V상 하부 암 소자
WN　W상 하부 암 소자

Claims (13)

1. 온 오프 제어되는 복수의 스위칭 소자를 가지며 직류 전압을 임의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터와 상기 교류 전동기 사이에 접속된 전동기측 개폐부와, 상기 인버터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기와, 적어도 상기 전류 검출기가 검출한 전류에 기초하여, 상기 인버터에 있어서 상기 복수의 스위칭 소자의 온 오프 제어와 상기 전동기측 개폐부에 대한 개폐 제어를 행하는 제어부를 구비하는 교류 전동기의 구동 제어 장치로서,
   상기 제어부는
   상기 전류 검출기가 검출한 전류가 이상(異常)인 상태인지의 여부를 판정한 판정 신호를 생성하는 전류 상태 판정부와,
   상기 판정 신호에 기초하여 상기 전동기측 개폐부를 개로(開路) 제어하는 타이밍을 적절히 제어할 수 있도록 구성한 접촉기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
2. 온 오프 제어되는 복수의 스위칭 소자를 가지며 직류 전압을 임의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터와 상기 교류 전동기 사이에 접속된 전동기측 개폐부와, 상기 인버터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기와, 적어도 상기 전류 검출기가 검출한 전류에 기초하여, 상기 인버터에 있어서 상기 복수의 스위칭 소자의 온 오프 제어와 상기 전동기측 개폐부에 대한 개폐 제어를 행하는 제어부와, 상기 인버터의 직류 입력측과 전원 사이에 마련되는 전원측 개폐부를 구비하는 교류 전동기의 구동 제어 장치로서,
   상기 제어부는
   상기 전류 검출기가 검출한 전류가 이상인 상태인지의 여부를 판정한 판정 신호를 생성하는 전류 상태 판정부와,
   상기 판정 신호에 기초하여 상기 전동기측 개폐부를 개로 제어하는 타이밍을 적절히 제어할 수 있도록 구성한 접촉기 제어부를 구비하고,
   상기 전원측 개폐부는 상기 전동기측 개폐부가 개로하기 전에, 상기 인버터의 직류 입력측을 상기 전원으로부터 분리하도록 개로 제어되는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
3. 온 오프 제어되는 복수의 스위칭 소자를 가지며 직류 전압을 임의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터와 상기 교류 전동기 사이에 접속된 전동기측 개폐부와, 상기 인버터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출기와, 적어도 상기 전류 검출기가 검출한 전류에 기초하여, 상기 인버터에 있어서 상기 복수의 스위칭 소자의 온 오프 제어와 상기 전동기측 개폐부에 대한 개폐 제어를 행하는 제어부와, 상기 직류 전압이 인가되는 상기 인버터의 정극측 도체 및 부극측 도체의 사이에 마련되는 컨덴서와 병렬로 접속되는 방전 회로를 구비하는 교류 전동기의 구동 제어 장치로서,
   상기 제어부는
   상기 전류 검출기가 검출한 전류가 이상인 상태인지의 여부를 판정한 판정 신호를 생성하는 전류 상태 판정부와,
   상기 판정 신호에 기초하여 상기 전동기측 개폐부를 개로 제어하는 타이밍을 적절히 제어할 수 있도록 구성한 접촉기 제어부를 구비하고,
   상기 방전 회로는 상기 전동기측 개폐부가 개로하기 전에, 상기 컨덴서의 충전 전하를 방전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 판정 신호에 기초하여 상기 복수의 스위칭 소자의 온 오프 제어에 더하여 오프 제어도 행하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 신호 논리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 상태 판정부는 상기 검출된 전류의 제로 크로스 유무에 관한 지표와, 상기 검출된 전류의 피크값에 관한 지표와, 상기 검출된 전류의 실효값에 관한 지표 중 적어도 하나를 대응하는 설정값과 비교하고 그 비교 결과에 기초하여 상기 판정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 상태 판정부는 상기 검출된 전류 상태를 복수의 관점으로부터 평가하여 상기 판정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 상태 판정부는 상기 검출된 전류의 제로 크로스 유무에 관한 지표와, 상기 검출된 전류의 피크값에 관한 지표와, 상기 검출된 전류의 실효값에 관한 지표를, 각각 제1 설정값, 제2 설정값, 제3 설정값과 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 상기 판정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 상태 판정부는 상기 검출된 3상의 전류 중 어느 한 전류의 제로 크로스 유무에 관한 지표가 제로 크로스의 부존재에 의해 제1 설정값을 초과하고 있는 경우에, 또는 상기 검출된 전류의 피크값에 관한 지표가 제2 설정값을 초과하고 있는 경우에, 또는 상기 검출된 전류의 실효값에 관한 지표가 제3 설정값을 초과하고 있는 경우에, 전류가 이상인 상태라고 판정하여, 전류 이상을 나타내는 상기 판정 신호를 생성하는 구성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전류 상태 판정부는 상기 검출된 3상의 전 전류의 제로 크로스 유무에 관한 지표가 제로점의 존재에 의해 제1 설정값보다 작은 경우에, 상기 검출된 전류의 피크값에 관한 지표가 제2 설정값보다 작고, 또한 상기 검출된 전류의 실효값에 관한 지표가 제3 설정값보다 작은 경우에, 전류가 정상적인 상태라고 판정하여, 전류 정상을 나타내는 상기 판정 신호를 생성하는 구성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉기 제어부는 상기 전류 상태 판정부가 상기 검출된 전류 상태가 이상이라고 판정한 시점에서, 상기 전동기측 개폐부를 개로하지 않도록 하는 구성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉기 제어부는 상기 전류 상태 판정부가 상기 검출된 전류 상태가 이상이라고 판정하고 있는 상태가 계속되는 경우에 있어서 일정한 조건이 성립한 경우는, 소정 시간 경과 후에 상기 전동기측 개폐부를 개로하는 제어를 행하는 구성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉기 제어부는 상기 전동기측 개폐부를 개로하는 타이밍을, 상기 전류 상태 판정부가 상기 검출된 전류 상태가 이상이라고 판정한 시점으로부터 소정 시간만 지연시키도록 동작하는 구성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.
13. 온 오프 제어되는 복수의 스위칭 소자를 가지고 직류 전압을 임의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 교류 전동기를 구동하는 인버터와, 상기 인버터와 상기 교류 전동기 사이에 접속된 전동기측 개폐부를 구비하는 교류 전동기의 구동 제어 장치에 있어서,
    상기 인버터의 출력측의 전기량을 검출하는 검출기를 마련하는 경우, 상기 검출기는 상기 인버터와 상기 전동기측 개폐부 사이의 회로에 마련되는 것을 특징으로 하는 교류 전동기의 구동 제어 장치.

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