WO2009116235A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2009116235A1
WO2009116235A1 PCT/JP2009/000931 JP2009000931W WO2009116235A1 WO 2009116235 A1 WO2009116235 A1 WO 2009116235A1 JP 2009000931 W JP2009000931 W JP 2009000931W WO 2009116235 A1 WO2009116235 A1 WO 2009116235A1
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converter
signal
control means
circuit
inverter
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PCT/JP2009/000931
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猿渡博孝
小倉健
嶋谷圭介
吉坂圭一
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ダイキン工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/02—Details

Definitions

  • the present invention relates to a power converter, and particularly relates to control of a converter circuit.
  • a power conversion device including a converter circuit that converts AC power of an AC power source into DC power and an inverter circuit that converts DC power of the converter circuit into AC power having a predetermined frequency.
  • a power converter for example, as disclosed in Patent Document 1, a plurality of diodes are connected in a bridge shape to form a converter circuit, and a plurality of switching elements are connected in a bridge shape to form an inverter. What constitutes a circuit is generally known.
  • the inverter circuit converts the AC power into AC power having a predetermined frequency. JP 2004-222421 A
  • the converter circuit it is conceivable to use a switching element instead of a diode to control the operation of the switching element. By doing so, the current waveform on the AC side (power supply side) of the converter circuit can be brought close to a sine wave, and generation of harmonics can be suppressed as much as possible.
  • the converter circuit is configured by a plurality of switching elements in this way, the configuration of the converter circuit becomes complicated, and accordingly, an abnormality is likely to occur.
  • an abnormality occurs, it is preferable to stop the operation immediately from the viewpoint of device protection.
  • the operation is stopped even with a minute abnormality, the operation of the entire device such as an air conditioner will be stopped. , Will make the user feel uncomfortable.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a case where an abnormality occurs in the converter circuit in a power converter device including a converter circuit having a switching element and an inverter circuit.
  • an object of the present invention is to provide a case where an abnormality occurs in the converter circuit in a power converter device including a converter circuit having a switching element and an inverter circuit.
  • the converter control means (20) outputs an abnormality occurring in the converter circuit (2) as a different signal depending on the degree, In response to the signal, the operation control means (30, 40) controls driving / non-driving of the inverter circuit (3) in accordance with the signal.
  • a converter circuit (2) connected to an AC power source (5) and converting AC power into DC power, and DC power converted by the converter circuit (2)
  • a power converter provided with an inverter circuit (3) that converts AC power at a frequency is targeted.
  • the converter control means (20) for controlling the converter circuit (2) having a plurality of switching elements outputs different signals depending on the degree of abnormality of the converter circuit (2). Not only the presence or absence of abnormality in the converter circuit (2), but also the degree of abnormality can be represented by a signal. Then, the operation control means (30, 40) that has received the signal drives / inactivates the inverter circuit (3) according to the signal, so that the inverter depends on the degree of abnormality in the converter circuit (2). It becomes possible to perform drive control of the circuit (3). Therefore, for example, depending on the degree of abnormality of the converter circuit (2), the operation is continued without stopping the drive of the inverter circuit (3), or the drive of the inverter circuit (3) is immediately stopped. Therefore, appropriate drive control can be performed according to the abnormal situation.
  • the converter control means (20) is configured to output a warning signal and an abnormality signal in accordance with the degree of abnormality in the converter circuit (2), and the operation control means (30 , 40) allows the inverter circuit (3) to be driven when the warning signal is output from the converter control means (20), while when the abnormal signal is output, the inverter circuit (3) It is preferable that the driving is stopped (second invention).
  • the abnormality occurring in the converter circuit (2) can be represented by the warning signal and the abnormality signal, and appropriate drive control of the inverter circuit (3) can be performed according to these signals.
  • a warning signal is output to continue driving the inverter circuit (3) to prevent useless operation stop while driving once If an abnormality occurs that must be stopped, by outputting an abnormality signal, the drive of the inverter circuit (3) is stopped, so that the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) It is possible to reliably protect the components and the like.
  • the converter control means (20) is configured to be able to output the warning signal and the abnormality signal in a duplicated manner, and the operation control means (30, 40) duplicates the warning signal and the abnormality signal.
  • the drive of the inverter circuit (3) is stopped by giving priority to the abnormal signal (third invention).
  • the converter control means (20) and the operation control means (30, 40) are connected to each other through a port so that signals can be exchanged, and the output signal is sent via the port to the converter control means (20 ) To the operation control means (30, 40) (fourth invention).
  • the converter control means (20) is configured to output a warning signal and an abnormal signal according to the degree of abnormality in the converter circuit (2), and the port is configured to output the warning signal. It is preferable that a dedicated port for transmitting the error signal and a dedicated port for transmitting the abnormal signal are provided (fifth invention).
  • the warning signal and abnormal signal are reliably controlled from the converter control means (20) based on the abnormality that occurred in the converter circuit (2). It can be transmitted to the means (30, 40).
  • the operation control means (30, 40) includes an inverter control means (30) for controlling the operation of the inverter circuit (3), and a device control connected to the inverter control means (30) so as to be able to exchange signals.
  • Means (40), and the inverter control means (30) is port-connected to the converter control means (20) and is based on an operation signal transmitted from the apparatus control means (40).
  • the inverter circuit (3) is preferably configured to control driving and non-driving (sixth invention).
  • the converter control means (20) is connected to the device control means (40) via the inverter control means (30), the component directly connected to the device control means (40) It is possible to reduce the transmission delay caused by connecting a large number of components. Moreover, since the converter control means (20) is port-connected to the inverter control means (30), the versatility can be improved as compared with serial communication and parallel communication.
  • the converter circuit (2) preferably includes a diode connected in parallel to the switching element (seventh invention).
  • the diode operates as the converter circuit (2). Therefore, it is possible not only to stop driving but also to control to continue driving. Therefore, the converter control means (20) outputs a signal of a plurality of stages according to the degree of abnormality of the converter circuit (2), and the operation control means (30, 40) performs drive control according to the output signal. Can be done.
  • the converter control means (20) for controlling the converter circuit (2) can output different signals depending on the degree of abnormality of the converter circuit (2). Since the operation control means (30, 40) is configured to control the drive and non-drive of the inverter circuit (3) according to the signal, the operation control means (30, 40) responds to the abnormality of the converter circuit (2). Thus, driving and non-driving of the inverter circuit (3) can be controlled. Therefore, the drive of the inverter circuit (3) is not stopped unnecessarily due to a minor abnormality, and in the case of a serious abnormality, the components in the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) are reliably protected. Can be planned.
  • the converter control means (20) is configured to output a warning signal and an abnormal signal according to the degree of abnormality of the converter circuit (2).
  • the control means (30, 40) continues to drive the inverter circuit (3) even if the warning signal is received, and stops driving the inverter circuit (3) when an abnormal signal is received. Therefore, the configuration of the first invention can be realized.
  • the converter control means (20) is configured to be able to output a warning signal and an abnormal signal in an overlapping manner, and the operation control means (30, 40) When the signal is received redundantly, the abnormal signal is given priority, so that the components of the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) can be reliably protected.
  • the converter control means (20) and the operation control means (30, 40) are port-connected, and the output signal is operated from the converter control means (20) via the port. Since it is transmitted to the control means (30, 40), the versatility of the converter control means (20) can be improved.
  • the converter control means (20) and the operation control means (30, 40) have a dedicated port for transmitting a warning signal and a dedicated port for transmitting an abnormal signal. Therefore, the warning signal and the abnormality signal can be reliably transmitted to the operation control means (30, 40).
  • the operation control means includes inverter control means (30) and device control means (40) connected to the inverter control means (30) so as to be able to send and receive signals. Since the converter control means (20) and the inverter control means (30) are port-connected, the converter control means (20) can be used in general purpose while preventing transmission delay from the device control means (40). Can improve the performance.
  • the converter circuit (2) since the converter circuit (2) includes a diode connected in parallel to the switching element, even if an abnormality occurs in the converter circuit (2), the abnormality Depending on the degree, it is possible to continue driving without stopping the inverter circuit (3).
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a time chart showing processing in the inverter microcomputer when a warning signal is output from the converter microcomputer.
  • FIG. 3 is a time chart showing processing in the inverter microcomputer when an abnormal signal is output from the converter microcomputer.
  • FIG. 4 is a time chart showing processing in the inverter microcomputer when a warning signal and an abnormality signal are simultaneously output from the converter microcomputer.
  • FIG. 5 is a time chart showing processing in the inverter microcomputer when an alarm signal is also output when the warning signal is output from the converter microcomputer.
  • SYMBOLS 1 Power converter device 2 Converter circuit 3 Inverter circuit 4 Capacitor circuit 5 Commercial power supply 6 Electric motor 7 Reactor 8 DCCT DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Resistance 10a, 10b Shunt resistance 11 Zero cross detection circuit 12 Overvoltage detection means 13 Overcurrent detection means 14 Overcurrent detection means 20 Microcomputer for converters (converter control means) 21 Drive signal generator 22 Warning signal generator 23 Abnormal signal generator 30 Microcomputer for inverter (operation control means, inverter control means) 31 Drive signal generator 32 Abnormal signal generator 33 Flag generator 34 Code generator 35 Standby request signal generator 40 Control microcomputer (operation control means, device control means)
  • the power converter device (1) includes a converter circuit (2), an inverter circuit (3), and a capacitor circuit (4).
  • the converter circuit (2) has an input side connected to a commercial power supply (5) for supplying AC power, and an output side connected in parallel with the capacitor circuit (4) and the inverter circuit (3). Yes. Further, for example, an electric motor (motor) (6) of a compressor of an air conditioner is connected to the inverter circuit (3).
  • the converter circuit (2) is for converting three-phase AC power output from the commercial power source (5) into DC power, and is configured as a so-called rectifier circuit.
  • the converter circuit (2) is configured by a diode bridge circuit.
  • a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like is used for three-phase in order to reduce harmonics. It is configured by bridge connection.
  • a diode is connected in parallel with the switching element.
  • the frequency of the drive stop of the inverter circuit (3) when abnormality occurs in the converter circuit (2) can be reduced.
  • the diode is connected in antiparallel with the switching element.
  • the present invention is not limited to this, and the connection direction of the diode may be either.
  • the description of the bridge circuit of the switching element is omitted for the sake of simplicity.
  • a reactor (7, 7, 7) is provided for each phase between the converter circuit (2) and the commercial power supply (5). Further, a zero-cross detection circuit (11) described later (Z / C in FIG. 1) is provided between the commercial power source (5) and the reactor (7, 7, 7) so as to straddle two of the three phases. Is provided.
  • a DCCT (8, 8) for detecting a current i 1 of two phases out of the three phases is provided between the reactor (7, 7) and the converter circuit (2).
  • the current of each phase detected by the DCCT (8, 8) is converted into a corresponding signal and then transmitted to the converter microcomputer (10), which will be described later, to control the drive of the switching element in the converter circuit (2). It is used as one of the parameters.
  • the capacitor circuit (4) has two capacitors (4a, 4b) connected in series and is connected in parallel to the converter circuit (2) and the inverter circuit (3).
  • the capacitor circuit (4) is configured to be able to charge and discharge the DC power converted by the converter circuit (2), and to supply DC power to the inverter circuit (3) by discharging the DC power. belongs to.
  • the inverter circuit (3) is for converting the DC power discharged from the capacitor circuit (4) into AC power.
  • the inverter circuit (3) includes a plurality of switching elements connected in a three-phase bridge, and a DC voltage discharged from the capacitor circuit (4) is required for the motor (6). It is comprised so that it may convert into the alternating voltage of the frequency.
  • the switching element used in the inverter circuit (3) is also a switching element such as an IGBT, for example, like the converter circuit (2). In FIG. Description of the configuration of is omitted.
  • resistors (9, 9) connected in series between the capacitor circuit (4) and the inverter circuit (3) are connected to the capacitor circuit (4) and the inverter circuit (3). Connected in parallel. Intermediate voltage e d of the resistors (9, 9) is detected by a voltage sensor that measures the DC voltage (not shown) is converted into a corresponding signal, the converter microcomputer (20) to be described later and the inverter Microcomputer (30), overvoltage detection means (12) (OVP in FIG. 1), etc.
  • the power converter (1) includes a shunt resistor (not shown) for detecting a current flowing through a current sensor (not shown) on the output side of the converter circuit (2) and the input side of the inverter circuit (3). 10a, 10b).
  • Current i d measured by the shunt resistor (10a) provided on the output side of the converter circuit (2) is converted to a corresponding signal, described later converter microcomputer (20) and over-current detection means ( 13) (OCP in Fig. 1)
  • the current i 2 measured by the shunt resistor (10b) provided on the input side of the inverter circuit (3) is converted into a corresponding signal, and then the inverter microcomputer (30) and overcurrent detection described later. Sent to the means (14).
  • the overcurrent detection means (13, 14) is configured to be able to detect an overcurrent state. When the overcurrent state is detected, switching is performed for the converter circuit (2) and the inverter circuit (3), respectively. A compulsory signal for stopping the driving of the element is output.
  • the power converter (1) is provided with a zero cross detection circuit (11) on the input side connected to the commercial power source (5).
  • This zero cross detection circuit (11) is provided so as to straddle two of the three phases, and is configured to detect the zero cross point of the input voltage by detecting the voltage difference between the two phases. It is. Based on the zero cross point of the input voltage detected by the zero cross detection circuit (11), the switching element of the converter circuit (2) is driven and controlled.
  • the power conversion device (1) having the circuit configuration as described above includes a converter microcomputer (20) (converter control means) for performing drive control of the switching element of the converter circuit (2), and the inverter circuit (3 ) Inverter microcomputer (30) (inverter control means) for controlling the drive of switching elements, and control to send operation control signals for the entire power converter (1) to these microcomputers (20, 30) And a microcomputer (40) (device control means).
  • the inverter microcomputer (30) and the control microcomputer (40) constitute an operation control means according to the present invention.
  • the converter microcomputer (20) includes a zero-cross point detected by the zero-cross detection circuit (11), a current value i 1 on the input side detected by the DCCT (8), and a current sensor based on the shunt resistor (10a). based current value i d of the detected output side, in such a voltage value e d detected between the resistors (9, 9) by, configured to control the driving of the switching elements of the converter circuit (2) Has been. That is, the converter microcomputer (20) generates a drive signal for the switching element based on the zero cross point, the input side and output side current values, voltage values, etc., and outputs the drive signal generation unit (21). I have.
  • the converter microcomputer (20 based on the DC current i d measured by the shunt resistor provided on the output side of the converter circuit (2) (10a), is configured to detect an overcurrent ing. That is, the DC current i d measured by the shunt resistor (10a), said by an overcurrent detector (13) detects overcurrent is performed, detected to be overcurrent overcurrent detection means (13) When this is done, a drive stop forcing signal is sent from the overcurrent detection means (13) to the switching element of the converter circuit (2). Then, the converter microcomputer (20) detects that the switching element of the converter circuit (2) is not driven, and thereby recognizes that the converter microcomputer (20) is in an overcurrent state. Is done.
  • the converter microcomputer (20) an overvoltage condition is detected on the basis of the voltage e d between the resistors being measured (9,9) by a voltage sensor (not shown), it is inputted as a signal It is configured as follows. That is, the voltage e d measured by the voltage sensor is inputted to the over-voltage detection means (12), an overvoltage condition is detected by the overvoltage detector (12). When the overvoltage state is detected by the overvoltage detection means (12), an overvoltage signal is transmitted to the converter microcomputer (20), and the converter microcomputer (20) detects the overvoltage.
  • the converter microcomputer (20) is configured to generate a different signal according to an abnormality occurring in the converter circuit (2).
  • the converter microcomputer (20) includes a warning signal generation unit (22) that generates a warning signal and an abnormal signal generation unit (23) that generates an abnormal signal.
  • the warning signal generation unit (22) detects an abnormality such as a current sensor provided in the DCCT (8) or the shunt resistor (10a) or an overvoltage detection unit (12) detects an overvoltage state.
  • the warning signal is generated when an abnormality occurs that does not require the drive of the converter circuit (2) to be completely stopped.
  • the abnormal or voltage sensor for detecting a voltage e d between the resistors (9, 9) said overcurrent detection Examples include an instantaneous overcurrent state detected through the operation of the means (13), a synchronization failure of the switching element with respect to the power supply frequency (deviation between the actual zero cross point and the zero cross point detected on the microcomputer (20) side).
  • the converter microcomputer (20) When the warning signal is generated by the warning signal generator (22), the converter microcomputer (20) resets the operation of the switching element in the converter circuit (2) and restarts the operation. Thus, the retry operation is performed so that the output waveform has a desired shape. However, this retry operation is also stopped while an abnormal signal is output as will be described later.
  • the abnormal signal generator (23) is a switching element when a reverse phase / open phase of the input voltage is detected based on detection data of the zero cross detection circuit (11), or when an abnormality of the zero cross signal is detected.
  • the abnormality signal is generated when the drive of the converter circuit (2) needs to be completely stopped once.
  • the converter microcomputer (20) is connected to the inverter microcomputer (30) by a plurality of ports, and signals are transmitted from the warning signal generator (22) and the abnormal signal generator (23). When generated, the signal is transmitted to the inverter microcomputer (30) via a dedicated port for each signal. Further, the converter microcomputer (20) transmits a waveform output state signal indicating the state of the output waveform from the converter circuit (2) to the inverter microcomputer (30) via a dedicated port, and An operation permission signal (a signal related to whether or not the converter circuit (2) can be driven) is received from the inverter microcomputer (30) via a dedicated port.
  • the inverter microcomputer (30) the output of the voltage sensor for detecting the voltage e d between the resistors (9, 9) current sensor output and the shunt resistor (not shown) (10b) (not shown),
  • the switching element of the inverter circuit (3) is drive-controlled based on the waveform output state signal transmitted from the converter microcomputer (20). That is, the inverter microcomputer (30) includes a drive signal generation unit (31) that generates a drive signal for the switching element based on detected values of voltage and current.
  • the inverter microcomputer (30) includes an abnormal signal generator (32) that generates an abnormal signal when an abnormality occurs in the inverter circuit (3).
  • the abnormal signal generation unit (32) generates an abnormal signal when, for example, the switching element in the inverter circuit (3) is abnormal or an overcurrent is detected by the overcurrent detection means (14). It is configured. Since the inverter circuit (3) stops driving immediately when an abnormality occurs, the inverter microcomputer (30) generates a warning signal like the converter microcomputer (20) described above. Part (22) does not exist.
  • the inverter microcomputer (30) includes a flag generator (33) that generates an abnormality flag or a warning flag based on a warning signal or an abnormality signal transmitted from the converter microcomputer (20), and A code generator (34) that generates an abnormal code or a warning code based on a warning signal or an abnormal signal, and a standby request that generates a standby request signal based on the abnormal code generated by the code generator (34)
  • a signal generator (35) is provided.
  • the flag generator (33) sets the abnormality flag to 1, while the converter microcomputer (20) generates a warning signal. Is transmitted, the warning flag is set to 1.
  • the code generator (34) generates a signal corresponding to the abnormal code when an abnormal signal is transmitted from the converter microcomputer (20), while a warning signal is received from the converter microcomputer (20). A signal corresponding to the warning code is generated when transmitted.
  • the standby request signal generator (35) is configured to generate a standby request signal only when a signal corresponding to the abnormal code is generated by the code generator (34).
  • the inverter microcomputer (30) is configured to be capable of mutual communication with the control microcomputer (40), and the control microcomputer (40) receives signals corresponding to the codes and flags and a standby request signal. It is configured to be able to send to. Further, the inverter microcomputer (30) receives an abnormal reception completion signal output from the control microcomputer (40) when the control microcomputer (40) receives a standby request signal, or the control microcomputer (40). ) To receive an operation control signal such as an operation stop signal.
  • the inverter microcomputer (30) and the control microcomputer (40) are connected so as to be able to exchange signals by serial communication or parallel communication.
  • the control microcomputer (40) is for controlling the operation of the power converter (1).
  • the inverter microcomputer (30) drives the converter circuit (2) and the inverter circuit (3).
  • An operation control signal for controlling is output.
  • the control microcomputer (40) completes the abnormal reception when it receives the warning signal signal, the code signal corresponding to the abnormal signal, the flag signal, the standby request signal, etc. from the inverter microcomputer (30).
  • a signal is output, and an operation stop signal is output when a standby request signal is received.
  • the inverter microcomputer (30) is configured to store information such as the operation state as a history together with the warning signal and the abnormality signal when the converter microcomputer (20) receives the warning signal and the abnormality signal.
  • the control microcomputer (40) receives signals corresponding to the flags and codes from the inverter microcomputer (30)
  • the control microcomputer (40) is configured to store them as a history.
  • FIG. 2 is a time chart showing the state of processing in the inverter microcomputer (30) when an abnormality corresponding to the warning signal occurs in the converter circuit (2) in the power conversion device (1) configured as described above. It is the figure typically shown by.
  • the converter microcomputer (20) when an abnormality corresponding to the warning signal occurs in the converter circuit (2) at t1 (there is a warning factor in the figure), the converter microcomputer (20) generates a warning signal. A warning signal is generated in the section (22) and output to the inverter microcomputer (30) through a dedicated port. Then, in the microcomputer for inverter (30), the warning flag is changed to 1 by the flag generator (33), and a signal corresponding to the warning code is generated by the code generator (34), and the control microcomputer (40) ).
  • control microcomputer (40) When the control microcomputer (40) receives these warning code and warning flag, it transmits an abnormal reception completion signal to the inverter microcomputer (30). When the inverter microcomputer (30) receives an abnormal reception completion signal, it sets the abnormal reception completion flag to 1 and returns it to zero again.
  • the inverter circuit (2) does not receive a warning signal signal at t2 until there is no factor corresponding to the warning signal (t2). ), The warning flag and the warning code are not cleared.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of processing in the inverter microcomputer (30) when an abnormality corresponding to an abnormality signal occurs in the converter circuit (2) in a time chart.
  • an abnormal signal is generated by the abnormal signal generator (23) of the converter microcomputer (20).
  • the abnormal signal is transmitted to the inverter microcomputer (30) through a dedicated port.
  • the flag generation unit (33) of the inverter microcomputer (30) changes the abnormality flag to 1
  • the code generation unit (34) generates a signal corresponding to the abnormality code.
  • a standby request signal is generated by the standby request signal generator (35), and signals and standby request signals corresponding to these flags and codes are transmitted to the control microcomputer (40).
  • an operation stop signal is transmitted from the control microcomputer (40) to the inverter microcomputer (30), and the drive of the inverter circuit (3) and the converter circuit (2) is stopped.
  • the flag generation unit (33) changes the abnormality flag to zero, and the code generation unit (34) stops generating the signal corresponding to the abnormal code, and waits for a request for waiting.
  • the generation of the standby request signal in the signal generator (35) is also stopped.
  • FIG. 4 is a time chart schematically showing the state of processing in the inverter microcomputer (30) when an abnormality corresponding to the warning signal and an abnormality corresponding to the abnormality signal occur simultaneously in the converter circuit (2).
  • FIG. 4 is a time chart schematically showing the state of processing in the inverter microcomputer (30) when an abnormality corresponding to the warning signal and an abnormality corresponding to the abnormality signal occur simultaneously in the converter circuit (2).
  • the warning signal generator (22) of the converter microcomputer (20) and A warning signal and an abnormal signal are generated by the abnormal signal generator (23) and transmitted to the inverter microcomputer (30) via a dedicated port.
  • the abnormal signal is prioritized, the flag generator (33) sets the abnormal flag to 1, and the code generator (34) generates a signal corresponding to the abnormal code.
  • the standby request signal generator (35) generates a standby request signal.
  • Signals corresponding to these abnormality flags and abnormality codes, and standby request signals are sent from the above-mentioned inverter microcomputer (30) to the control microcomputer (40), and from the control microcomputer (40) to the inverter microcomputer (30).
  • an operation stop signal for requesting stop of driving of the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) is transmitted.
  • the standby request signal is output from the inverter microcomputer (30)
  • the drive of the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) is stopped.
  • the flag generation unit of the inverter microcomputer (30) (33) changes the abnormality flag to zero.
  • the flag generator (33) changes the warning flag to 1
  • the code generator ( 34) Change the code signal from the abnormal code to the warning code.
  • the standby request signal generation unit (35) also stops generating the standby request signal (sets the flag to zero).
  • the flag generator (33) sets the warning flag to zero and the code generator (34) Stops generating the warning code at.
  • FIG. 5 shows an error signal in the converter circuit (2) when an abnormality corresponding to the warning signal occurs in the converter circuit (2) and the warning signal is output from the converter microcomputer (20). It is the figure which showed typically the mode of the process in the said microcomputer for inverters (30) when the abnormality equivalent to this occurred.
  • the warning signal signal is generated by the warning signal generator (22) in the converter microcomputer (20). Is generated and output.
  • the flag generator (33) sets the warning flag to 1, and the code generator (34) corresponds to the warning code. Is generated.
  • signals corresponding to the warning flag and the warning code are transmitted to the control microcomputer (40).
  • the converter microcomputer (20) when an abnormal factor corresponding to the abnormal signal occurs in the converter circuit (2) at t2, the converter microcomputer (20) generates and outputs an abnormal signal.
  • the flag generation unit (33) temporarily changes the warning flag to zero and the abnormality flag to one.
  • the code generator (34) generates a signal corresponding to the abnormal code, and accordingly, the standby request signal generator (35) generates and outputs a standby request signal. Signals corresponding to these abnormality flags and abnormality codes and standby request signals are transmitted to the control microcomputer (40).
  • an operation stop signal for stopping the drive of the converter circuit (2) and the inverter circuit (3) is transmitted from the control microcomputer (40) to the inverter microcomputer (30), and the converter circuit (2) And the drive of the inverter circuit (3) is stopped.
  • the flag generation unit (33) sets the abnormality flag to zero, sets the warning flag again to 1, and the code generation unit (34) generates a signal corresponding to the warning code.
  • the standby request signal generation unit (35) stops generating the standby request signal.
  • a warning signal or an abnormality signal is output from the converter microcomputer (20) according to the degree of abnormality occurring in the converter circuit (2) having a plurality of switching elements.
  • the inverter circuit (3) continues to be driven, while in the case of an abnormal signal corresponding to a serious abnormality that must be stopped. Since the drive of the inverter circuit (3) is stopped, the drive of the inverter circuit (3) can be continued as much as possible even if an abnormality occurs in the converter circuit (2).
  • the converter circuit (2) has a diode connected in parallel with the switching element, even if a minor abnormality occurs in the converter circuit (2), the switching element can be retried. Thus, if the abnormality can be recovered by the retry operation, it is not necessary to stop the driving of the inverter circuit (3) each time. Therefore, when the power conversion device (1) is stopped, the supply of power to the motor or the like is stopped, and it is possible to reduce the user's unpleasant feeling as much as possible.
  • the converter microcomputer (20) and inverter microcomputer (30) are connected by a plurality of ports, so that the communication specifications must be matched on the transmitting and receiving sides, such as serial communication and parallel communication. Compared with the case where it carries out, the versatility of the converter microcomputer (20) can be improved. Moreover, since the port is provided with a dedicated port for transmitting the warning signal and the abnormal signal, respectively, these signals can be duplicated and output to the inverter microcomputer (30) side, It is possible to output an abnormal signal even during warning signal output.
  • the converter microcomputer (20) is connected to the control microcomputer (40) via the inverter microcomputer (30), for example, if the air conditioner is used, a control microcomputer (to which other devices such as a fan are connected) It is possible to prevent transmission delays caused by connecting many devices to 40) as much as possible.
  • the inverter microcomputer (30) receives both the warning signal and the abnormality signal from the converter microcomputer (20), the abnormality signal having high importance is prioritized and processing corresponding to the abnormality signal is performed. Therefore, the converter circuit (2) can be reliably protected.
  • the IGBT is used as a switching element constituting the converter circuit (2) and the inverter circuit (3).
  • the present invention is not limited to this.
  • a switching element having another configuration such as a MOS-FET may be used. Good.
  • the power converter device (1) divides the abnormality which generate
  • the present invention is particularly useful for a power conversion device including a converter circuit and an inverter circuit having a plurality of switching elements.

Abstract

　スイッチング素子を有するコンバータ回路とインバータ回路とを備えた電力変換装置において、該コンバータ回路で異常が発生した場合でも、その異常の度合いに応じて運転制御を行うことのできる構成を得る。複数のスイッチング素子を備えた上記コンバータ回路（2）の動作を制御するためのコンバータ用マイコン（20）と、上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するインバータ用マイコン（30）及び制御マイコン（40）とを備えている。上記コンバータ用マイコン（20）を、上記コンバータ回路（2）で発生した異常の度合いに応じて異なる信号を出力可能に構成する。そして、上記インバータ用マイコン（30）及び制御マイコン（40）を、上記コンバータ用マイコン（20）から出力された信号に応じて上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成する。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関し、特に、コンバータ回路の制御に係るものである。
　従来より、交流電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、該コンバータ回路の直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ回路とを備えた電力変換装置が知られている。このような電力変換装置としては、例えば、特許文献１に開示されるように、複数のダイオードをブリッジ状に接続してコンバータ回路を構成するとともに、複数のスイッチング素子をブリッジ状に接続してインバータ回路を構成したものが一般的に知られている。この電力変換装置では、上記コンバータ回路によって交流電源の交流電力を直流電力に整流した後、上記インバータ回路によって所定周波数の交流電力に変換するようにしている。
特開２００４－２２２４２１号公報
　ところで、上述のようにコンバータ回路をダイオードによって構成する場合、該ダイオードに作用する電位差が小さくなると電流が流れにくくなるため、理想的には正弦波状である電流波形に歪みが生じ、これが高調波発生の原因になるという問題がある。
　これに対して、上記コンバータ回路において、ダイオードの代わりにスイッチング素子を用いて、該スイッチング素子の動作を制御することが考えられる。こうすることで、上記コンバータ回路の交流側（電源側）の電流波形を正弦波に近づけることができ、高調波の発生を極力、抑えることが可能となる。
　しかしながら、このようにコンバータ回路を複数のスイッチング素子によって構成すると、該コンバータ回路の構成が複雑になって、その分、異常が発生しやすくなる。そして、異常が発生した際には、装置保護の観点などからすぐに動作を停止するのが好ましいが、微小な異常でも動作を停止すると、空調機などの装置全体の運転が停止することになり、ユーザーに不快な思いをさせることになる。
　本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング素子を有するコンバータ回路とインバータ回路とを備えた電力変換装置において、該コンバータ回路で異常が発生した場合でも、その異常の度合いに応じて運転制御を行うことのできる構成を得ることにある。
　上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置（1）では、コンバータ制御手段（20）によって、コンバータ回路（2）で生じた異常をその度合いに応じて異なる信号で出力するとともに、該信号を受けた運転制御手段（30,40）では、その信号に応じてインバータ回路（3）の駆動・非駆動を制御するようにした。
　具体的には、第１の発明は、交流電源（5）に接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路（2）と、該コンバータ回路（2）で変換された直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ回路（3）とを備えた電力変換装置を対象とする。
　そして、複数のスイッチング素子を備えた上記コンバータ回路（2）の動作を制御するためのコンバータ制御手段（20）と、上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御する運転制御手段（30,40）とを備え、上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）で発生した異常の度合いに応じて異なる信号を出力可能に構成されていて、上記運転制御手段（30,40）は、上記コンバータ制御手段（20）から出力された信号に応じて上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成されているものとする。
　以上の構成により、複数のスイッチング素子を備えたコンバータ回路（2）の制御を行うコンバータ制御手段（20）は、該コンバータ回路（2）の異常の度合いに応じて異なる信号を出力するため、該コンバータ回路（2）での異常の有無だけでなく、その異常の度合いを信号によって表すことができる。そして、上記信号を受信した運転制御手段（30,40）は、該信号に応じてインバータ回路（3）を駆動・非駆動させるため、上記コンバータ回路（2）での異常の度合いに応じてインバータ回路（3）の駆動制御を行うことが可能になる。したがって、例えば、上記コンバータ回路（2）の異常の度合いによっては、インバータ回路（3）の駆動を止めることなく運転を継続したり、該インバータ回路（3）の駆動をすぐに停止したりするなど、異常の状況に応じて適切な駆動制御を行うことができる。
　上述の構成において、上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）内の異常の度合いに応じて注意報信号と異常信号とを出力可能に構成されていて、上記運転制御手段（30,40）は、上記コンバータ制御手段（20）から上記注意報信号が出力されたときには上記インバータ回路（3）の駆動を許容する一方、上記異常信号が出力されたときには上記インバータ回路（3）の駆動を停止するように構成されているのが好ましい（第２の発明）。
　これにより、コンバータ回路（2）内で生じた異常を、注意報信号と異常信号とによって表すことができるとともに、それらの信号に応じてインバータ回路（3）の適切な駆動制御を行うことができる。すなわち、運転継続が可能な程度の異常が発生した場合には、注意報信号を出力することで、インバータ回路（3）の駆動を継続して、無駄な運転停止を防止する一方、一旦、駆動を停止しなければいけないような異常が発生した場合には、異常信号を出力することで、インバータ回路（3）の駆動を停止することで、コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）内の構成部品等の保護を確実に図ることができる。
　特に、上記コンバータ制御手段（20）は、上記注意報信号及び異常信号を重複して出力可能に構成されていて、上記運転制御手段（30,40）は、上記注意報信号及び異常信号を重複して受信したときには該異常信号を優先して、上記インバータ回路（3）の駆動を停止するように構成されているのが好ましい（第３の発明）。
　こうすることで、コンバータ回路（2）内で重複して異常が発生し、複数の信号が出力された場合でも、インバータ回路（3）の駆動を停止する必要がある異常信号を優先させることで、コンバータ回路（2）内及びインバータ回路（3）内の構成部品等をより確実に保護することができる。
　また、上記コンバータ制御手段（20）と上記運転制御手段（30,40）とは、ポートによって信号の授受可能に接続されていて、上記出力信号は、上記ポートを介して上記コンバータ制御手段（20）から上記運転制御手段（30,40）に伝送されるのが好ましい（第４の発明）。
　このようにコンバータ制御手段（20）と運転制御手段（30,40）とをポート接続することで、送信側と受信側とで通信仕様等を合わせる必要があるシリアル通信やパラレル通信などに比べて、コンバータ制御手段（20）の汎用性を向上することができる。
　特に、上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）内の異常の度合いに応じて注意報信号と異常信号とを出力するように構成されていて、上記ポートは、上記注意報信号を送信するための専用のポートと、上記異常信号を送信するための専用のポートとを備えているのが好ましい（第５の発明）。
　このように、注意報信号及び異常信号の専用のポートをそれぞれ設けることで、コンバータ回路（2）で発生した異常に基づいてコンバータ制御手段（20）から注意報信号及び異常信号を確実に運転制御手段（30,40）へ送信することができる。
　上記運転制御手段（30,40）は、上記インバータ回路（3）の動作を制御するためのインバータ制御手段（30）と、該インバータ制御手段（30）と信号の授受可能に接続された装置制御手段（40）と、を備え、上記インバータ制御手段（30）は、上記コンバータ制御手段（20）に対してポート接続されていて、上記装置制御手段（40）から送信される運転信号に基づいて、上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成されているのが好ましい（第６の発明）。
　これにより、コンバータ制御手段（20）は、装置制御手段（40）に対してインバータ制御手段（30）を介して接続されるため、該装置制御手段（40）に直接、接続される構成部品を減らすことができ、多数の構成部品が接続されることによって伝送遅れが発生するのを防止できる。しかも、上記コンバータ制御手段（20）は、インバータ制御手段（30）に対してポート接続されているため、シリアル通信やパラレル通信などに比べて汎用性の向上を図れる。
　以上の構成において、上記コンバータ回路（2）は、上記スイッチング素子に対して並列接続されるダイオードを備えているのが好ましい（第７の発明）。このようにスイッチング素子に並列してダイオードが設けられている構成では、該スイッチング素子に不具合が発生した場合やスイッチング素子の動作をリセットする必要がある場合でもダイオードによってコンバータ回路（2）としての動作を継続できるので、駆動停止だけでなく、駆動を継続する制御も可能になる。したがって、上記コンバータ制御手段（20）がコンバータ回路（2）の異常の度合いに応じて複数の段階の信号を出力して、運転制御手段（30,40）がその出力信号に応じて駆動制御を行うことが可能となる。
　以上より、本発明に係る電力変換装置によれば、コンバータ回路（2）を制御するコンバータ制御手段（20）は、該コンバータ回路（2）の異常の度合いに応じて異なる信号を出力可能に構成されていて、運転制御手段（30,40）は、上記信号に応じてインバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成されているため、上記コンバータ回路（2）の異常に応じてインバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御することができる。したがって、軽微な異常によってインバータ回路（3）の駆動を無駄に停止することなく、且つ重大な異常の場合にはコンバータ回路（2）内及びインバータ回路（3）内の構成機器の保護を確実に図ることができる。
　また、第２の発明によれば、上記コンバータ制御手段（20）は、コンバータ回路（2）の異常の度合いに応じて注意報信号と異常信号とを出力するように構成されていて、上記運転制御手段（30,40）は、注意報信号を受信しても上記インバータ回路（3）の駆動を継続する一方、異常信号を受信した場合には上記インバータ回路（3）の駆動を停止するように構成されているため、上記第１の発明の構成を実現できる。
　また、第３の発明によれば、上記コンバータ制御手段（20）は、注意報信号と異常信号とを重複して出力可能に構成されていて、上記運転制御手段（30,40）は、これらの信号を重複して受信した場合には、異常信号を優先するように構成されているため、コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の構成機器の保護を確実に図れる。
　また、第４の発明によれば、上記コンバータ制御手段（20）と運転制御手段（30,40）とはポート接続されていて、上記出力信号はポートを介してコンバータ制御手段（20）から運転制御手段（30,40）へ送信されるため、コンバータ制御手段（20）の汎用性の向上を図れる。特に、第５の発明によれば、上記コンバータ制御手段（20）と運転制御手段（30,40）とは、注意報信号を送信するための専用ポート及び異常信号を送信するための専用ポートを介して接続されるため、これらの注意報信号や異常信号を確実に運転制御手段（30,40）に伝送することができる。
　また、第６の発明によれば、上記運転制御手段は、インバータ制御手段（30）と、該インバータ制御手段（30）に信号の授受可能に接続された装置制御手段（40）とを備えていて、上記コンバータ制御手段（20）とインバータ制御手段（30）とがポート接続されているため、上記装置制御手段（40）からの伝送遅れを防止しつつ、上記コンバータ制御手段（20）の汎用性の向上を図れる。
　さらに、第７の発明によれば、上記コンバータ回路（2）は、スイッチング素子に並列に接続されるダイオードを備えているため、該コンバータ回路（2）に異常が発生した場合でも、その異常の度合いによってはインバータ回路（3）を停止せずに駆動を継続することが可能となる。
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す回路図である。 図２は、コンバータ用マイコンから注意報信号が出力された場合のインバータ用マイコンにおける処理を示すタイムチャートである。 図３は、コンバータ用マイコンから異常信号が出力された場合のインバータ用マイコンにおける処理を示すタイムチャートである。 図４は、コンバータ用マイコンから注意報信号及び異常信号が同時に出力された場合のインバータ用マイコンにおける処理を示すタイムチャートである。 図５は、コンバータ用マイコンから注意報信号が出力されているときに、異常信号も出力された場合のインバータ用マイコンにおける処理を示すタイムチャートである。
符号の説明
１　　　　電力変換装置
２　　　　コンバータ回路
３　　　　インバータ回路
４　　　　コンデンサ回路
５　　　　商用電源
６　　　　電動機
７　　　　リアクトル
８　　　　ＤＣＣＴ
９　　　　抵抗
１０ａ、１０ｂ　シャント抵抗
１１　　　ゼロクロス検出回路
１２　　　過電圧検出手段
１３　　　過電流検出手段
１４　　　過電流検出手段
２０　　　コンバータ用マイコン（コンバータ制御手段）
２１　　　駆動信号生成部
２２　　　注意報信号生成部
２３　　　異常信号生成部
３０　　　インバータ用マイコン（運転制御手段、インバータ制御手段）
３１　　　駆動信号生成部
３２　　　異常信号生成部
３３　　　フラグ生成部
３４　　　コード生成部
３５　　　待機要求信号生成部
４０　　　制御マイコン（運転制御手段、装置制御手段）
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　本発明の実施形態について以下で説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電力変換装置（1）は、コンバータ回路（2）と、インバータ回路（3）と、コンデンサ回路（4）とを備えている。このコンバータ回路（2）は、その入力側が交流電力を供給する商用電源（5）に接続されている一方、出力側には上記コンデンサ回路（4）及びインバータ回路（3）が並列に接続されている。また、上記インバータ回路（3）には、例えば空気調和装置の圧縮機の電動機（モータ）（6）などが接続されている。
　上記コンバータ回路（2）は、上記商用電源（5）から出力される３相の交流電力を直流電力に変換するためのものであり、いわゆる整流回路として構成されている。一般的には、上記コンバータ回路（2）は、ダイオードのブリッジ回路によって構成されるが、この実施形態では、高調波の低減のために、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）などのスイッチング素子を三相ブリッジ結線することにより構成されている。また、本実施形態では、このスイッチング素子に対して並列にダイオードが接続されている。このように、ダイオードをスイッチング素子に並列接続することで、後述するように、インバータ回路（3）の駆動を停止することなくコンバータ回路（2）内でスイッチング素子のリトライ動作等が可能になり、これにより、該コンバータ回路（2）内で異常が発生した場合のインバータ回路（3）の駆動停止の頻度を低減することができる。なお、上記図１では、ダイオードはスイッチング素子に対して逆並列に接続されているが、この限りではなく、ダイオードの接続方向はどちらでもよい。また、上記図１では、説明簡略化のために、スイッチング素子のブリッジ回路の記載は省略している。
　また、上記図１に示すように、上記コンバータ回路（2）と商用電源（5）との間には、各相にリアクトル（7,7,7）が設けられている。さらに、上記商用電源（5）とリアクトル（7,7,7）との間には、三相のうちの二相に跨るように後述するゼロクロス検出回路（11）（図１においてＺ／Ｃ）が設けられている。
　さらに、上記リアクトル（7,7）とコンバータ回路（2）との間には、３相のうちの２相の電流ｉ１を検出するためのＤＣＣＴ（8,8）が設けられている。このＤＣＣＴ（8,8）で検出された各相の電流は、対応する信号に変換された後、後述するコンバータ用マイコン（10）に送信され、上記コンバータ回路（2）におけるスイッチング素子の駆動制御のパラメータの一つとして利用される。
　上記コンデンサ回路（4）は、２つのコンデンサ（4a,4b）が直列に接続されたもので、上記コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）に対して並列に接続されている。このコンデンサ回路（4）は、上記コンバータ回路（2）で変換された直流電力を充放電可能に構成されていて、該直流電力の放電によって、上記インバータ回路（3）に直流電力を供給するためのものである。
　上記インバータ回路（3）は、上記コンデンサ回路（4）から放出される直流電力を交流電力に変換するためのものである。具体的には、上記インバータ回路（3）は、複数のスイッチング素子が三相ブリッジ結線されたものであり、上記コンデンサ回路（4）から放電される直流電圧を、モータ（6）の要求する所定の周波数の交流電圧に変換するように構成されている。なお、上記インバータ回路（3）で用いられるスイッチング素子も、上記コンバータ回路（2）と同様、例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子であり、上記図１では、説明簡略化のために、スイッチング素子のブリッジ回路の構成の記載は省略している。
　また、上記コンデンサ回路（4）とインバータ回路（3）との間には、直列に接続された２つの抵抗（9,9）が、該コンデンサ回路（4）及びインバータ回路（3）に対して並列に接続されている。これらの抵抗（9,9）の中間の電圧ｅｄは、直流電圧を計測する電圧センサ（図示省略）によって検出され、対応する信号に変換された後、後述するコンバータ用マイコン（20）やインバータ用マイコン（30）、過電圧検出手段（12）（図１におけるOVP）などに送られる。
　さらに、上記電力変換装置（1）には、上記コンバータ回路（2）の出力側及び上記インバータ回路（3）の入力側に、電流センサ（図示省略）によって流れる電流を検出するためのシャント抵抗（10a,10b）が設けられている。上記コンバータ回路（2）の出力側に設けられたシャント抵抗（10a）で計測された電流ｉｄは、対応する信号に変換された後、後述するコンバータ用マイコン（20）や過電流検出手段（13）（図１におけるOCP）などに送られる。一方、上記インバータ回路（3）の入力側に設けられたシャント抵抗（10b）で計測された電流ｉ２は、対応する信号に変換された後、後述するインバータ用マイコン（30）や過電流検出手段（14）などに送られる。
　上記過電流検出手段（13,14）は、過電流の状態を検出可能に構成されていて、過電流状態を検出すると、それぞれ、上記コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）に対してスイッチング素子の駆動を停止する強制信号を出力するように構成されている。
　また、上記電力変換装置（1）には、商用電源（5）に接続される入力側に、ゼロクロス検出回路（11）が設けられている。このゼロクロス検出回路（11）は、３相のうちの２相に跨るように設けられていて、２相間の電圧差を検出することにより、入力電圧のゼロクロス点を検出できるように構成されたものである。このゼロクロス検出回路（11）で検出された入力電圧のゼロクロス点に基づいて上記コンバータ回路（2）のスイッチング素子が駆動制御される。
　上述のような回路構成を有する電力変換装置（1）は、上記コンバータ回路（2）のスイッチング素子の駆動制御を行うためのコンバータ用マイコン（20）（コンバータ制御手段）と、上記インバータ回路（3）のスイッチング素子の駆動制御を行うためのインバータ用マイコン（30）（インバータ制御手段）と、これらのマイコン（20,30）に対して電力変換装置（1）全体の運転制御信号を送信する制御マイコン（40）（装置制御手段）とを備えている。なお、上記インバータ用マイコン（30）及び制御マイコン（40）によって、本発明に係る運転制御手段が構成される。
　上記コンバータ用マイコン（20）は、上記ゼロクロス検出回路（11）で検出されたゼロクロス点や、上記ＤＣＣＴ（8）によって検出された入力側の電流値ｉ１、上記シャント抵抗（10a）で電流センサによって検出された出力側の電流値ｉｄ、上記抵抗（9,9）間で検出された電圧値ｅｄなどに基づいて、上記コンバータ回路（2）のスイッチング素子の駆動を制御するように構成されている。すなわち、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記ゼロクロス点や入力側及び出力側の電流値、電圧値等に基づいて、スイッチング素子の駆動信号を生成し、出力する駆動信号生成部（21）を備えている。
　また、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記コンバータ回路（2）の出力側に設けられたシャント抵抗（10a）で計測される直流電流ｉｄに基づいて、過電流を検知できるように構成されている。すなわち、上記シャント抵抗（10a）で計測された直流電流ｉｄは、上記過電流検出手段（13）によって過電流の検出が行われ、該過電流検出手段（13）で過電流であると検出された場合には、該過電流検出手段（13）から上記コンバータ回路（2）のスイッチング素子に対して駆動停止の強制信号が送られる。そうすると、上記コンバータ用マイコン（20）では、上記コンバータ回路（2）のスイッチング素子が駆動していないことが検出され、これにより、該コンバータ用マイコン（20）側で過電流状態であることが認識される。
　また、上記コンバータ用マイコン（20）には、電圧センサ（図示省略）によって計測される上記抵抗（9,9）間の電圧ｅｄに基づいて過電圧状態が検出されると、信号として入力されるように構成されている。すなわち、上記電圧センサによって計測された電圧ｅｄは、上記過電圧検出手段（12）に入力され、該過電圧検出手段（12）で過電圧状態が検出される。該過電圧検出手段（12）で過電圧状態が検出されると、過電圧信号が上記コンバータ用マイコン（20）に送信されて、該コンバータ用マイコン（20）で過電圧が検出される。
　さらに、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記コンバータ回路（2）内で生じた異常に応じて異なる信号を生成するように構成されている。具体的には、上記コンバータ用マイコン（20）は、注意報信号を生成する注意報信号生成部（22）と、異常信号を生成する異常信号生成部（23）とを備えている。
　上記注意報信号生成部（22）は、上記ＤＣＣＴ（8）やシャント抵抗（10a）に設けられた電流センサなどの異常を検出したり、過電圧検出手段（12）で過電圧状態を検出した場合など、上記コンバータ回路（2）の駆動を完全に停止しなくてもよいような異常が生じた場合に注意報信号を生成するように構成されている。なお、上記注意報信号生成部（22）で注意報信号を生成する場合は、上記以外に、上記抵抗（9,9）間の電圧ｅｄを検出する電圧センサの異常や、上記過電流検出手段（13）の動作を介して検出される瞬時過電流状態、電源周波数に対するスイッチング素子の同期不良（実際のゼロクロス点とマイコン（20）側で検出するゼロクロス点とのずれ）などが挙げられる。
　なお、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記注意報信号生成部（22）で注意報信号が生成されると、コンバータ回路（2）内のスイッチング素子の動作をリセットして、再動作させることで、出力波形が所望の形状になるようにリトライ動作を行うよう構成されている。ただし、このリトライ動作も、後述するように異常信号が出力されている間は、中止される。
　上記異常信号生成部（23）は、上記ゼロクロス検出回路（11）の検出データに基づいて入力電圧の逆相・欠相が検知された場合や、ゼロクロス信号の異常が検出された場合、スイッチング素子の異常が検出された場合など、上記コンバータ回路（2）の駆動を一旦、完全に停止する必要がある場合に異常信号を生成するように構成されている。
　また、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記インバータ用マイコン（30）に対して複数のポートによって接続されていて、上記注意報信号生成部（22）や異常信号生成部（23）で信号が生成されると、それぞれの信号専用のポートを介して上記インバータ用マイコン（30）に信号を送信するように構成されている。さらに、上記コンバータ用マイコン（20）は、上記インバータ用マイコン（30）に対して専用のポートを介してコンバータ回路（2）からの出力波形の状態を示す波形出力状態信号を送信するとともに、上記インバータ用マイコン（30）から専用のポートを介して運転許可信号（コンバータ回路（2）の駆動の可否に関する信号）を受信するように構成されている。
　上記インバータ用マイコン（30）は、上記抵抗（9,9）間の電圧ｅｄを検出する電圧センサ（図示省略）の出力及び上記シャント抵抗（10b）での電流センサ（図示省略）の出力、上記コンバータ用マイコン（20）から送信された波形出力状態信号等に基づいて上記インバータ回路（3）のスイッチング素子を駆動制御するように構成されている。すなわち、上記インバータ用マイコン（30）は、電圧及び電流の検出値等に基づいてスイッチング素子の駆動信号を生成する駆動信号生成部（31）を備えている。
　また、上記インバータ用マイコン（30）は、上記インバータ回路（3）内で異常が発生した場合に、異常信号を生成する異常信号生成部（32）を備えている。この異常信号生成部（32）は、例えば、インバータ回路（3）内のスイッチング素子の異常や、上記過電流検出手段（14）によって過電流が検出された場合などに、異常信号を生成するように構成されている。なお、上記インバータ回路（3）は、異常が発生した場合にはすぐに駆動を停止するため、上記インバータ用マイコン（30）には、上述のコンバータ用マイコン（20）のような注意報信号生成部（22）は存在しない。
　さらに、上記インバータ用マイコン（30）には、上記コンバータ用マイコン（20）から送信される注意報信号または異常信号に基づいて異常フラグまたは注意報フラグを生成するフラグ生成部（33）と、該注意報信号または異常信号に基づいて異常コードまたは注意報コードを生成するコード生成部（34）と、該コード生成部（34）によって生成された異常コードに基づいて待機要求信号を生成する待機要求信号生成部（35）を備えている。
　具体的には、上記フラグ生成部（33）では、上記コンバータ用マイコン（20）から異常信号が送信された場合には異常フラグを１にする一方、該コンバータ用マイコン（20）から注意報信号が送信された場合には注意報フラグを１にするように構成されている。また、上記コード生成部（34）では、上記コンバータ用マイコン（20）から異常信号が送信された場合に異常コードに対応する信号を生成する一方、該コンバータ用マイコン（20）から注意報信号が送信された場合に注意報コードに対応する信号を生成するように構成されている。また、上記待機要求信号生成部（35）では、上記コード生成部（34）によって異常コードに対応する信号が生成された場合にのみ、待機要求信号を生成するように構成されている。
　また、上記インバータ用マイコン（30）は、制御マイコン（40）に対して相互通信可能に構成されていて、上記各コード及び各フラグに対応する信号や、待機要求信号を該制御マイコン（40）に送信可能に構成されている。さらに、上記インバータ用マイコン（30）は、上記制御マイコン（40）が待機要求信号を受け取った場合に該制御マイコン（40）から出力される異常受信完了信号を受信したり、該制御マイコン（40）からの運転停止信号などの運転制御信号を受信したりできるように構成されている。なお、上記インバータ用マイコン（30）と制御マイコン（40）との間は、シリアル通信またはパラレル通信によって信号の授受可能に接続されている。
　上記制御マイコン（40）は、電力変換装置（1）の運転制御を行うためのものであり、上記インバータ用マイコン（30）に対して、コンバータ回路（2）やインバータ回路（3）の駆動を制御するための運転制御信号を出力するように構成されている。また、上述のとおり、上記制御マイコン（40）は、上記インバータ用マイコン（30）から注意報信号や異常信号に対応するコード及びフラグの信号、待機要求信号などを受信した場合に、異常受信完了信号を出力するとともに、待機要求信号を受信した場合に運転停止信号を出力するように構成されている。
　なお、上記インバータ用マイコン（30）では、上記コンバータ用マイコン（20）から注意報信号や異常信号を受信すると、それらの信号とともに運転状態などの情報も履歴として記憶するように構成されている。また、上記制御マイコン（40）では、上記インバータ用マイコン（30）から各フラグやコードに対応する信号を受信すると、それらを履歴として記憶するように構成されている。これらの構成により、作業者が異常原因を特定する際には、上記インバータ用マイコン（30）や制御マイコン（40）に記憶されている履歴情報を利用することが可能となる。
　－異常発生時のインバータ用マイコンの動作－
　〈注意報信号相当の異常発生時の処理〉
　図２は、上述のような構成の電力変換装置（1）において、コンバータ回路（2）で注意報信号に相当する異常が発生した場合の上記インバータ用マイコン（30）における処理の様子をタイムチャートで模式的に示した図である。
　上記図２に示すように、ｔ１で上記コンバータ回路（2）内で注意報信号に相当する異常が発生する（図において注意報要因あり）と、上記コンバータ用マイコン（20）の注意報信号生成部（22）で注意報信号が生成されて、専用のポートを介して上記インバータ用マイコン（30）に出力される。そうすると、該インバータ用マイコン（30）では、フラグ生成部（33）によって注意報フラグが１に変更され、コード生成部（34）によって注意報コードに対応する信号が生成されて上記制御マイコン（40）に送信される。
　上記制御マイコン（40）側では、これらの注意報コードや注意報フラグを受信すると、異常受信完了信号を上記インバータ用マイコン（30）に対して送信する。該インバータ用マイコン（30）では異常受信完了信号を受信した場合には、異常受信完了のフラグを１にして再びゼロに戻す。
　なお、上記インバータ用マイコン（30）は、上記異常受信完了信号を受信した場合でも、上記コンバータ回路（2）内で注意報に相当する要因がなくなるまで（ｔ２で注意報信号を受信しなくなるまで）、注意報フラグや注意報コードはクリアしないように構成されている。
　〈異常信号相当の異常発生時の処理〉
　図３は、上記コンバータ回路（2）において、異常信号に相当する異常が発生した場合の上記インバータ用マイコン（30）における処理の様子をタイムチャートで模式的に示した図である。
　上記図３に示すように、ｔ１で上記コンバータ回路（2）で異常信号に相当する異常が発生した場合には、コンバータ用マイコン（20）の異常信号生成部（23）で異常信号が生成され、該異常信号が専用のポートを介してインバータ用マイコン（30）に送信される。そして、該インバータ用マイコン（30）のフラグ生成部（33）によって異常フラグが１に変更され、コード生成部（34）によって異常コードに対応する信号が生成される。これに対応して、待機要求信号生成部（35）で待機要求信号が生成され、これらのフラグ及びコードに対応する信号や待機要求信号が上記制御マイコン（40）に送信される。これにより、該制御マイコン（40）からインバータ用マイコン（30）に対して、運転停止信号が送信されて、インバータ回路（3）及びコンバータ回路（2）の駆動が停止される。なお、ｔ２で異常要因がなくなると、上記フラグ生成部（33）で異常フラグがゼロに変更されるとともに、上記コード生成部（34）で異常コードに対応する信号の生成が停止され、待機要求信号生成部（35）での待機要求信号の生成も停止される。
　〈注意報信号相当の異常と異常信号相当の異常とが同時発生した時の処理〉
　図４は、上記コンバータ回路（2）において、注意報信号に相当する異常及び異常信号に相当する異常が同時に発生した場合の上記インバータ用マイコン（30）における処理の様子をタイムチャートで模式的に示した図である。
　上記図４に示すように、ｔ１で上記コンバータ回路（2）内で注意報信号及び異常信号に相当する要因が同時に発生すると、上記コンバータ用マイコン（20）の注意報信号生成部（22）及び異常信号生成部（23）で注意報信号及び異常信号が生成されて、専用のポートを介してそれぞれ上記インバータ用マイコン（30）に送信される。そうすると、上記インバータ用マイコン（30）では、異常信号を優先して、フラグ生成部（33）は異常フラグを１にするとともに、コード生成部（34）は異常コードに対応する信号を生成する。そして、待機要求信号生成部（35）は、待機要求信号を生成する。
　これらの異常フラグや異常コードに対応する信号、待機要求信号は、上記インバータ用マイコン（30）から制御マイコン（40）に送られて、該制御マイコン（40）からインバータ用マイコン（30）に対してコンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動の停止を求める運転停止信号が送信される。このように、上記インバータ用マイコン（30）から待機要求信号が出力されている間は、上記コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動が停止される。
　その後、ｔ２で上記コンバータ回路（2）内の異常信号に相当する異常要因がなくなって、上記コンバータ用マイコン（20）から異常信号が出力されなくなると、上記インバータ用マイコン（30）のフラグ生成部（33）は、異常フラグをゼロに変更する。しかしながら、上記コンバータ回路（2）内には、まだ注意報信号に相当する異常が存在しているため、上記フラグ生成部（33）は、注意報フラグを１に変更して、コード生成部（34）は異常コードから注意報コードへコード信号の変更を行う。これに伴い、待機要求信号生成部（35）でも、待機要求信号の生成を停止する（フラグをゼロにする）。これにより、上記コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動停止が解除されて、該コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）は駆動を再開する。上記図４においても、上記コンバータ回路（2）内の注意報信号に相当する要因がなくなれば（ｔ３）、上記フラグ生成部（33）で注意報フラグをゼロにして、コード生成部（34）での注意報コードの生成を中止する。
　〈注意報信号出力中に異常信号相当の異常が発生した時の処理〉
　図５は、上記コンバータ回路（2）において注意報信号に相当する異常が発生し、上記コンバータ用マイコン（20）から注意報信号を出力しているときに、上記コンバータ回路（2）で異常信号に相当する異常が発生した場合の上記インバータ用マイコン（30）における処理の様子をタイムチャートで模式的に示した図である。
　上記図５に示すように、ｔ１で上記コンバータ回路（2）で注意報信号に相当する異常要因が発生すると、まず、コンバータ用マイコン（20）では注意報信号生成部（22）で注意報信号を生成し出力する。この注意報信号を専用のポートを介して受信したインバータ用マイコン（30）では、フラグ生成部（33）で注意報フラグを１にして、コード生成部（34）が注意報コードに対応する信号を生成する。このとき、これらの注意報フラグ及び注意報コードに対応する信号が制御マイコン（40）に送信される。
　次に、ｔ２で上記コンバータ回路（2）で異常信号に相当する異常要因が発生すると、コンバータ用マイコン（20）で異常信号を生成し出力する。この異常信号をポートを介して受信したインバータ用マイコン（30）では、フラグ生成部（33）で一旦、注意報フラグをゼロに変更するとともに、異常フラグを１に変更する。一方、コード生成部（34）では異常コードに対応する信号を生成し、これに伴い、待機要求信号生成部（35）では、待機要求信号を生成し出力する。これらの異常フラグ及び異常コードに対応する信号や、待機要求信号は、制御マイコン（40）に送信される。これに対して、該制御マイコン（40）から上記インバータ用マイコン（30）に、コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動を停止する運転停止信号が送信され、該コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動を停止させる。
　その後、ｔ３で上記コンバータ回路（2）において、異常信号に相当する異常要因がなくなると、コンバータ用マイコン（20）から異常信号の出力が停止され、注意報信号のみの出力となる。そうすると、インバータ用マイコン（30）では、フラグ生成部（33）が異常フラグをゼロにするとともに、注意報フラグを再度、１にして、コード生成部（34）が注意報コードに対応する信号を生成する。これに伴い、待機要求信号生成部（35）では、待機要求信号の生成を停止する。これにより、上記制御マイコン（40）には、再度、注意報フラグ及び注意報コードに対応する信号のみが送られることになるので、該制御マイコン（40）からの運転停止信号の送信が停止されて、上記コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）の駆動が再開される。上記図５においても、上記コンバータ回路（2）内の注意報信号に相当する要因がなくなれば（ｔ４）、フラグ生成部（33）で注意報フラグをゼロにして、コード生成部（34）で注意報コードの生成を中止する。
　－実施形態の効果－
　以上より、この実施形態によれば、複数のスイッチング素子を有するコンバータ回路（2）内で発生する異常の度合いに応じて、コンバータ用マイコン（20）から注意報信号または異常信号を出力するようにして、比較的、軽微な異常に対応する注意報信号の場合にはインバータ回路（3）の駆動を継続する一方、駆動を停止しないといけないような深刻な異常に対応する異常信号の場合にはインバータ回路（3）の駆動を停止するようにしたため、上記コンバータ回路（2）内で異常が発生しても、インバータ回路（3）の駆動を可能な限り継続することができる。しかも、上記コンバータ回路（2）は、スイッチング素子に対してダイオードが並列接続されているため、該コンバータ回路（2）内で軽微な異常が発生しても、スイッチング素子のリトライ動作などが可能になり、該リトライ動作によってリカバリーできるような異常であればインバータ回路（3）の駆動をその都度、停止する必要がなくなる。したがって、電力変換装置（1）が停止することによって、モータなどへの電力供給が止まり、ユーザーに不快な思いをさせるのをできるだけ低減することができる。
　また、上記コンバータ用マイコン（20）とインバータ用マイコン（30）とは、複数のポートによって接続されているため、通信仕様を送受信側で合わせなければいけないシリアル通信やパラレル通信などによって信号の授受を行う場合に比べて、該コンバータ用マイコン（20）の汎用性の向上を図れる。しかも、上記ポートは、上記注意報信号及び異常信号をそれぞれ送信するための専用のポートが設けられているため、これらの信号を重複してインバータ用マイコン（30）側に出力することができ、注意報信号出力中でも異常信号を出力することが可能になる。
　さらに、上記コンバータ用マイコン（20）は、インバータ用マイコン（30）を介して制御マイコン（40）に接続されるため、例えば空調機であればファンなどの他の機器も接続される制御マイコン（40）に多数の機器が接続されることによる伝送遅れが発生するのを極力、防止することができる。
　また、上記インバータ用マイコン（30）は、コンバータ用マイコン（20）から注意報信号及び異常信号の両方を受信した場合に、重要度の高い異常信号を優先して、該異常信号に対応した処理を行うように構成されているため、コンバータ回路（2）の保護を確実に図れる。
　《その他の実施形態》
　上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
　上記実施形態では、コンバータ回路（2）及びインバータ回路（3）を構成するスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、この限りではなく、例えばＭＯＳ－ＦＥＴなど、他の構成のスイッチング素子であってもよい。
　また、上記実施形態では、電力変換装置（1）は、コンバータ回路（2）内で発生する異常を２段階に分けて、注意報信号または異常信号を出力するように構成されているが、この限りではなく、３段階以上に分けて信号出力するようにしてもよい。
　以上説明したように、本発明は、複数のスイッチング素子を有するコンバータ回路及びインバータ回路を備えた電力変換装置に特に有用である。

Claims (7)

  1. 　交流電源（5）に接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路（2）と、該コンバータ回路（2）で変換された直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ回路（3）とを備えた電力変換装置であって、
    　複数のスイッチング素子を備えた上記コンバータ回路（2）の動作を制御するためのコンバータ制御手段（20）と、
    　上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御する運転制御手段（30,40）とを備え、
    　上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）で発生した異常の度合いに応じて異なる信号を出力可能に構成されていて、
    　上記運転制御手段（30,40）は、上記コンバータ制御手段（20）から出力された信号に応じて上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
  2. 　請求項１において、
    　上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）内の異常の度合いに応じて注意報信号と異常信号とを出力可能に構成されていて、
    　上記運転制御手段（30,40）は、上記コンバータ制御手段（20）から上記注意報信号が出力されたときには上記インバータ回路（3）の駆動を許容する一方、上記異常信号が出力されたときには上記インバータ回路（3）の駆動を停止するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
  3. 　請求項２において、
    　上記コンバータ制御手段（20）は、上記注意報信号及び異常信号を重複して出力可能に構成されていて、
    　上記運転制御手段（30,40）は、上記注意報信号及び異常信号を重複して受信したときには該異常信号を優先して、上記インバータ回路（3）の駆動を停止するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
  4. 　請求項１において、
    　上記コンバータ制御手段（20）と上記運転制御手段（30,40）とは、ポートによって信号の授受可能に接続されていて、
    　上記出力信号は、上記ポートを介して上記コンバータ制御手段（20）から上記運転制御手段（30,40）に伝送されることを特徴とする電力変換装置。
  5. 　請求項４において、
    　上記コンバータ制御手段（20）は、上記コンバータ回路（2）内の異常の度合いに応じて注意報信号と異常信号とを出力するように構成されていて、
    　上記ポートは、上記注意報信号を送信するための専用のポートと、上記異常信号を送信するための専用のポートとを備えていることを特徴とする電力変換装置。
  6. 　請求項４において、
    　上記運転制御手段（30,40）は、上記インバータ回路（2）の動作を制御するためのインバータ制御手段（30）と、該インバータ制御手段（30）と信号の授受可能に接続された装置制御手段（40）と、を備え、
    　上記インバータ制御手段（30）は、上記コンバータ制御手段（20）に対してポート接続されていて、上記装置制御手段（40）から送信される運転信号に基づいて、上記インバータ回路（3）の駆動及び非駆動を制御するように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
  7. 　請求項１において、
    　上記コンバータ回路（2）は、上記スイッチング素子に対して並列接続されるダイオードを備えていることを特徴とする電力変換装置。
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