WO2015107685A1

WO2015107685A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2015107685A1
Application number: PCT/JP2014/050884
Authority: WO
Inventors: 敏井堀; 和茂堀田; 祐介荒尾; 繁之馬場; 良田中; 敦彦中村
Original assignee: 株式会社日立産機システム
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-23
Also published as: EP3098962A1; JPWO2015107685A1; JP6282292B2; CN105917566A; EP3098962A4; CN105917566B

Abstract

　順変換器と、平滑コンデンサを有する直流中間回路と、前記直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側の半導体素子と前記直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側の半導体素子とを備え、前記直流中間回路にて平滑された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器に流れる電流を検出する電流検出器と、を備え、永久磁石同期電動機を可変速制御する電力変換装置において、前記電力変換装置から前記永久磁石同期電動機への電力の出力を停止した後、前記上アーム側の半導体素子または前記下アーム側の半導体素子のうち、一方のアーム側の半導体素子の一個以上をオンし、かつ、他方のアーム側の半導体素子を全てオフとする制御をして、前記電流検出器において所定の電流を検出した場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力する制御回路を備える構成とする。

Description

電力変換装置

　本発明は、永久磁石同期電動機を駆動する電力変換装置に関する。

　特許文献１の段落[０００８]には、「直流電源と、インバータ装置と、前記直流電源と前記インバータ装置の間に接続されたフィルタコンデンサとを備え、前記インバータ装置により少なくとも１台以上の同期電動機を駆動し、惰行時に前記同期電動機の誘起電圧が第１の基準値以上になった場合、前記インバータ装置の直流側の電圧が前記誘起電圧に基づいて設定される第２の基準値以上になるように前記直流電源を動作させるものである。」と開示されている。

特開２０１０－１５４６６１号公報

　永久磁石同期電動機は、磁石により磁束Φが生成されているため、同期電動機に電源が供給されなくても惰性回転している場合には、その回転数に比例した正弦波状の速度起電力が同期電動機の端子に発生する。

　しかし、何らかの要因で電力変換装置が出力を停止した際、同期電動機が惰性回転している状態では、電動機端子に速度起電力が常時発生している点については、製品の取扱説明書などに記載しているが、電動機端子に電圧（起電力）が常時発生しているという観念がユーザにないのが一般的である。

　このため、電力変換装置と永久磁石同期電動機の配線長が長い場合に、電力変換装置の設置場所で同期電動機が回転していることが分からず、電力変換装置の出力を遮断したため大丈夫と誤認し、電力変換装置の出力端子に不用意に触れる危険性がある。

　本発明は、電力変換装置の操作中においてもユーザに注意喚起する電力変換装置を提供することを目的とする。

　上記目的と達成するために、例えば、本発明では、交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、前記順変換器にて変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、前記直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側の半導体素子と前記直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側の半導体素子とを備え、前記直流中間回路にて平滑された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器に流れる電流を検出する電流検出器と、を備え、永久磁石同期電動機を可変速制御する電力変換装置において、前記電力変換装置から前記永久磁石同期電動機への電力の出力を停止した後、前記上アーム側の半導体素子または前記下アーム側の半導体素子のうち、一方のアーム側の半導体素子の一個以上をオンし、かつ、他方のアーム側の半導体素子を全てオフとする制御をして、前記電流検出器において所定の電流を検出した場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力する制御回路を備える構成とする。

　本発明によれば、ユーザの注意を促すことにより安全性を高めた電力変換装置を提供することができる。

実施例に係る電力変換装置の構成図の一例である。実施例に係る電力変換装置の他の構成図の一例である。実施例に係るシステムの単線結線図の一例である。実施例に係る電圧検出回路の一例である。誘導電動機と永久磁石同期電動機の簡易等価回路である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図とタイムチャート図の一例である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図とタイムチャート図である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図の他の一例である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図の他の一例である。実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出タイムチャート図の他の一例である。実施例に係るデジタル操作パネルの表示例である。

　以下図面を用いて本実施例１について説明する。なお、各図における共通の構成については同一の参照番号を付してある。また、本実施例１は図示例に限定されるものではない。実施例１における電力変換装置の形態を以下に図を用いて説明する。図１は、実施例１に係る電力変換装置の構成図の一例である。

　図１の電力変換装置１０は、負荷装置１１に直結されたＰＭモータ（以下、永久磁石同期電動機と呼ぶ）に電力を供給するための順変換器１、平滑用コンデンサ２、逆変換器３、制御演算装置４、制御回路５、冷却ファン６、デジタル操作パネル７、ドライブ回路８、直流電圧検出回路９、スイッチングレギュレータ回路１３、電圧検出回路１４を備えて構成される。図１では、任意の入力電源として交流電源を用いた場合を示す。順変換器１は、交流電力を直流電力に変換する。平滑用コンデンサ２は、直流中間回路に備えられている。

　逆変換器３は、直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する。逆変換器３は、スイッチング素子と該スイッチング素子に並列に接続されたダイオードからなる半導体素子で構成されている。逆変換器３内には、代表的なスイッチング素子として例えばＩＧＢＴが搭載されている。ここで、スイッチング素子としてはＩＧＢＴに限定されるものではなく、スイッチング素子としての形態を有するものであれば良い。例えば、シリコン（Ｓｉ）の物性値限界を乗り越える性能を有したワイドバンドギャップ半導体素子であるＳｉＣ（シリコンカーバイト）やＧａＮ（ガリュームナイトライド）などでもよい。

　冷却ファン６は、順変換器１及び逆変換器３内のパワーモジュールを冷却する。デジタル操作パネル７は、電力変換装置の各種制御データを設定、変更、異常状態及びモニタ表示を行う。操作パネル７には異常表示が可能な表示部が設けられており、電力変換装置における異常が検出されると当該表示部に表示される。本実施例の操作パネル７としては、特に種類が限定されるものではないが、デジタル操作パネルとして装置使用者の操作性を考慮して表示部の表示を見ながら操作が行えるように構成している。

　なお、表示部は必ずしも操作パネル７と一体に構成する必要はないが、操作パネル７の操作者が、表示を見ながら操作できるように一体構成とすることが望ましい。操作パネル７から入力された電力変換装置の各種制御データは図示しない記憶部に格納される。

　制御回路５は、デジタル操作パネル７によって入力される各種の制御データに基づいて逆変換器３のスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置１０全体の制御を司る働きをするもので、制御演算装置４（例えば、マイコンなど）が搭載されており、デジタル操作パネル７から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえるように構成されている。また、上位装置１２（例えば、通信装置や無線装置や指令装置）から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理も行なえるように構成されている。

　Ｓｉｇ１は、永久磁石同期電動機が回転しているか停止しているかを知らせる警報出力信号である。もちろんこの警報信号を上位装置１２に送信してもよい。

　内部構成は省略するが、各種の制御データが格納された記憶部の記憶データからの情報に基づいて制御演算装置４(例えば、マイコンなど）が演算を行う。

　電流検出器ＣＴは、永久磁石同期電動機のＵ相、Ｗ相の線電流を検出する。Ｖ相の線電流は、交流条件（ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０）から、ｉｖ＝－（ｉｕ＋ｉｗ）として求められる。図１ではＣＴを２個用いる例を示したが、ＣＴを３個使用し、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の線電流を検出してもよい。

　ドライブ回路８は、制御回路５からの指令に基づいて逆変換器３のスイッチング素子を駆動する。ドライブ回路８内にはスイッチングレギュレータ回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）１３が搭載されており、電力変換装置の運転に必要な各直流電圧を生成し、これらを各構成に対して供給する。

　１４は、電力変換装置の出力端子の電圧を検出する回路である。電力変換装置の出力が遮断されている場合に、永久磁石同期電動機の速度起電力を検出する。

　Ｒ１端子とＴ１端子は、スイッチングレギュレータ回路１３の電源端子である。直流電圧検出回路９は、直流中間回路を構成する平滑用コンデンサ２の電圧を検出する。また、任意の入力電源として交流電源ではなく、直流電源を供給する場合には、直流中間回路の（＋）電位側に直流電源の＋側を接続し、直流中間回路の（－）電位側に直流電源の－側を接続すればよい。さらには、交流端子ＲとＳとＴを接続し、この接続点に直流電源の＋側を接続し、直流中間回路の（－）電位側に直流電源の－側を接続してもよいし、逆に、直流中間回路の（＋）電位側に直流電源の＋側を接続し、交流端子ＲとＳとＴを接続し、この接続点に直流電源の－側を接続してもよい。

　図２は、実施例に係る電力変換装置の他の構成図の一例である。図１と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。図１と異なるのは、電流検出器の検出位置である。

　ＳＨ１、ＳＨｉ、ＳＨｄは電流検出用のシャント抵抗電流検出器であり、ＳＨ１は直流中間回路の（－）側の電流を検出し、ＳＨｉは逆変換器３を構成する直流中間回路の（－）電位側に接続された下アームの各スイッチング素子であるＵ相とＶ相とＷ相のＩＧＢＴに接続され、ＳＨｄは各スイッチング素子であるＩＧＢＴに並列に接続されたダイオードに接続されている。

　すなわち、電力変換装置の直流母線側に設けられたシャント抵抗電流検出器ＳＨｉは、各ＩＧＢＴに流れる電流を検出する電流検出器であり、シャント抵抗電流検出器ＳＨｄは各ＩＧＢＴに並列に接続されたダイオードに流れる電流を検出する電流検出器である。

　電力変換装置の直流母線側に設けられたシャント抵抗電流検出器で永久磁石同期電動機に流れる電流を検出できる。また、シャント抵抗電流検出器ＳＨｉ、ＳＨｄは、逆変換器３を構成する直流中間回路の（－）電位側に接続された下アームのＩＧＢＴとダイオードからなる半導体素子に接続されているが、逆変換器３を構成する直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アームのＩＧＢＴとダイオードからなる半導体素子に接続して電流を検出してもよい。

　図３は、実施例に係るシステムの単線結線図の一例である。ＮＦＢはノーヒューズブレーカで、ＭＣは電磁接触器で、Ｒ１端子とＴ１端子は、スイッチングレギュレータ回路１３の電源端子である。電力変換装置が何らかの異常で破壊した場合、破壊部品によっては、異常をリセットし再度始動すると電力変換装置を二次的に破壊し、破壊の度合いが拡大するため、これを防止する目的から、電力変換装置の異常時には主電源である電力変換装置の入力Ｒ、Ｓ、Ｔ各端子への給電を電磁接触器ＭＣで遮断し、ノーヒューズブレーカＮＦＢの出力側からＲ１端子とＴ１端子を通してスイッチングレギュレータ回路１３を動作させる。このようにＲ１端子とＴ１端子をノーヒューズブレーカＮＦＢの出力側から供給する構成の場合、電力変換装置の主電源がなくても、電力変換装置内部の電源（例えば、マイコンなどのデジタル系の電源、スイッチング素子のドライブ電源、アナログ系の電源など）を動作させることができるため、電力変換装置が何らかの異常で停止し、上位の電磁接触器ＭＣを遮断しても、電力変換装置内部の電源により、マイコンを含む制御回路やドライブ回路を通してスイッチング素子をオン・オフすることが可能となる。このため、例えば、永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓが残留していれば、下アームのスイッチング素子ＵＮのみのゲート電圧をオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にした際に必ず電流が流れ、速度起電力Ｅｓが残留していなければ電流は流れない。つまり、電流が流れれば同期電動機が回転中であり、流れなければ停止中であることが電力変換装置の主電源がなくても判別できる。異常の表示などを操作者が確認し正確に対応を検討することができる。

　　電力変換装置１０で永久磁石同期電動機を駆動している場合、何らかの異常（例えば、過電流、過電圧、不足電圧、瞬時停電など）で電力変換装置が出力を遮断（出力停止）すると永久磁石同期電動機は惰性回転することになる。永久磁石同期電動機は、磁石により磁束Φが生成されているため、同期電動機に電源が供給されなくても惰性回転している場合には、その回転数に比例した正弦波状の速度起電力が同期電動機の端子に常に発生している。永久磁石同期電動機の速度起電力については、図５の（ｃ）と（ｄ）で説明する。

　しかし、電力変換装置と同期電動機の配線長ＬＬが長い場合、同期電動機から遠方にある電力変換装置の設置場所では操作者には同期電動機が回転しているのか停止しているのかが分からない。

　　この場合、回転している同期電動機を再始動しようとすれば、同期電動機の磁極位置が不明のため、同期電動機の磁極位置と電力変換装置の出力位相が異なり、同期電動機特有の脱調現象により制御不能となる。

　また、何らかの要因で電力変換装置が破壊し電力変換装置が出力を停止したため、電力変換装置の電源を遮断した後、同期電動機が惰性回転している状態では、電動機端子に速度起電力が常時発生しているという観念がないため、電力変換装置の出力を遮断したため大丈夫と誤認したり、あるいは、同期電動機が停止しているものと誤認し、電力変換装置を交換するため出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗの動力線を外そうとした際に、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗ端子に触れた瞬間に同期電動機の速度起電力により感電する危険性がある。

　この場合、Ｒ１端子とＴ１端子によりスイッチングレギュレータ回路１３が動作していれば、同期電動機が回転しているか停止しているかを表示できるため、同期電動機が停止していることを確認してから保守をすれば不容易に感電することを防止できる。

　図４は、実施例に係る電圧検出回路の一例である。デジタル操作パネル７により、予め同期電動機の「惰性回転検出モード」を選択すると、電力変換装置の出力が遮断されている場合に、永久磁石同期電動機の速度起電力を検出する。永久磁石同期電動機は、磁石により磁束Φが生成されているため、電源が供給されなくても惰性回転している場合には、その回転数に比例した正弦波状の速度起電力Ｅｓが同期電動機の端子に発生する。

　図４（ａ）は、電力変換装置の出力端子ＶＷ間の速度起電力Ｖｖｗ（＝Ｅｓ）を半波整流回路により電圧Ｖｄ１に変換し、比較器で基準電圧Ｖｒ１と比較し、パルス電圧Ｖｏ１に変換する。この信号が図示しないマイコンに入力され、パルスをカウントすることにより同期電動機の回転の有無を検出する。実施例では、速度起電力に比例したパルスをカウントするため、同期電動機の回転数を判別できる点にある。すなわち、回転数Ｎｒ（∝１／ｆｒ）が分かるため、同期電動機の回転の有無を正確に判別できる。パルスをカウントし予め定めた値を超えた場合に、永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力し、予め定めた値以下の場合に、前記永久磁石同期電動機が停止中であることを示す信号を出力するように制御してもよい。もちろん、半波整流回路や比較器を限定するものではない。

　図４（ｂ）は、電力変換装置の出力端子ＶＷ間の速度起電力Ｖｖｗ（＝Ｅｓ）を全波整流回路により電圧Ｖｄ２に変換し、平滑回路で波形整形して比較器で基準電圧Ｖｒ２と比較し、電圧Ｖｏ２に変換する。この信号が図示しないマイコンに入力され、電圧の有無を検出することにより同期電動機の回転の有無を検出する。

　もちろん、速度起電力としてＶｕｖを用いてもＶｗｕを用いても、電力変換装置の（－）電位側を基準として相電圧Ｖｕ-、Ｖｖ-、Ｖｗ-を用いてもよいし、さらには、速度起電力ＶｕｖとＶｖｗとＶｗｕを三相全波整流して、速度起電力から同期電動機の回転の有無を検出しても本実施例の意図は変わらない。（ａ）と（ｂ）は、一例に過ぎない。

　警報出力信号Ｓｉｇ１においては、例えば、同期電動機が回転している場合には警報出力信号は‘Ｈ’を、同期電動機が停止している場合には警報出力信号は‘Ｌ’を出力すれば、警報出力信号を用いて警報ランプを点灯させユーザに注意喚起することができる。

　図５は、誘導電動機と永久磁石同期電動機の簡易等価回路である。永久磁石同期電動機と比較する意味で、誘導電動機の速度起電力(残留電圧)について説明する。

　　図５（ａ）は誘導電動機の等価回路であり、一次電圧Ｖ１、一次抵抗Ｒ１、一次漏れインダクタンスＬ１、一次電流Ｉ１、二次抵抗Ｒ２、二次漏れインダクタンスＬ２、二次電流Ｉ２、励磁インダクタンスＭ（磁束Φｍ）、励磁電流Ｉｍで構成され、一次電圧の周波数値と電圧値を可変することにより速度制御する。

　誘導電動機の速度起電力(残留電圧)の減衰特性は、例えば、商用電源で駆動されている状態から商用電源を遮断した場合、電動機には電源遮断時に回転していた速度に比例した正弦波状の速度起電力が発生する。電力変換装置が出力を遮断した場合においても商用電源同様に電動機には電源遮断時に回転していた速度に比例した正弦波状の速度起電力が発生する。

　この速度起電力Ｖ１(残留電圧)は、接続された負荷特性により減衰挙動が異なる。残留電圧Ｖ１は、下式で表される。
Ｖ１(ｔ)＝Ｍ（－1／τ＋ｊωｒ）＊Ｉ２０＊ｅ^{(－ｔ／τ)}＊ｅ^{(ｊωｒｔ)} --- 数（１）
ここで、
　　　　Ｉ２０：二次電流の第二種初期値
　　　　　Ｍ：一次と二次間の相互インダクタンス
　　　　　τ：電動機の回路時定数(Ｌ／Ｒ)
　　　　　ωr：電動機の回転角周波数（ωr＝２π＊ｆｒ）
　　　　　ｔ：時間
　電源遮断後の誘導電動機残留電圧の減衰挙動については、電力変換装置で駆動した場合においても商用電源駆動時と同様である。

　　図５（ｂ）は、誘導電動機への供給電源が遮断された後の残留電圧の挙動を示した図である。時刻ｔｏは電力変換装置からの供給電源を遮断した時点であり、ｔｏ後における誘導電動機の残留電圧Ｖ１は、数（１）に従った挙動を示す。

　ここで、数（１）より、回転子角速度ωｒが急激に下降しないという条件下（例えば、換気ファン：負荷が小さく、慣性モーメントＧＤ^２が大きい）では、数（１）は数（２）となる。この時の残留電圧の周期は、時定数τに大きく依存しほぼ等周期で減衰してゆく。
Ｖ１(ｔ)∝Ｖｄｏ＊ｅ^{(－ｔ／τ)} -------------------------------- 数（２）
　一方、回転子角速度が急激に下降するという条件下（例えば、ポンプ：粘性が大きく、慣性モーメントＧＤ^２が小さい）のもとでは、数（１）は数（３）となる。この場合、残留電圧の周期も振幅も急激に減衰変化する。
Ｖ１(ｔ)∝Ｖｄ（ωｒ）＊ｅ^{(ｊωｒｔ)} -------------------------- 数（３）
　すなわち、誘導電動機残留電圧Ｖ１は、負荷条件に大きく依存し、電動機の回転角周波数ωr（＝２πｆｒ）と誘導電動機の回路時定数τに従って減衰する特性を有し、比較的短時間に数Ｖ程度まで減衰する。このため、誘導電動機の場合には、電動機への供給電源が遮断され、その後に電動機端子に触れても感電する危険性はない。

　　図５（ｃ）は、永久磁石同期電動機の等価回路であり、電機子電圧（一次電圧）Ｖａ、電機子抵抗Ｒａ、電機子インダクタンスＬａ、電機子電流Ｉａ、速度起電力Ｅｓ、永久磁石の磁束Φｍで構成され、電機子電圧の周波数値と電圧値を可変することにより速度制御する。

　永久磁石同期電動機の速度起電力(残留電圧)は、例えば、商用電源で駆動されている状態から商用電源を遮断した場合、同期電動機には電源遮断時に回転していた速度に比例した正弦波状の速度起電力が発生する。電力変換装置が出力を遮断した場合においても商用電源同様に同期電動機には電源遮断時に回転していた速度に比例した正弦波状の速度起電力が発生する。この速度起電力は、装着された永久磁石により生成される磁束の作用により、同期電動機が回転している間中その回転数に比例した非減衰電圧が発生する。

　永久磁石同期電動機の速度起電力Ｖａは、下式で表される。
Ｖａ＝Ｅｓ＝ｋｅ＊Φｍ＊ωr∝ｆｒ ------------------------- 数（４）
ここで、
　　　　　ｋｅ：定数
　　　　　Φｍ：磁束
　　　　　ωr：同期電動機の回転子角速度（ωr＝２π＊ｆｒ）
　電源遮断後の永久磁石同期電動機残留電圧の挙動については、電力変換装置で駆動した場合においても商用電源駆動時と同様である。

　　図５（ｄ）は、永久磁石同期電動機への供給電源が遮断された後の速度起電力（残留電圧）の挙動を示した図である。時刻ｔｏは電力変換装置からの供給電源を遮断した時点であり、ｔｏ後における永久磁石同期電動機の残留電圧Ｖａは、数（４）に従った挙動を示す。すなわち、残留電圧Ｖａは、同期電動機の回転角周波数ωr（＝２πｆｒ）に従った特性を有し、装着された永久磁石により生成される磁束Φｍの作用により、同期電動機が回転している間中その回転数に比例した非減衰電圧が発生する。

　誘導電動機の速度起電力（残留電圧）Ｖ１が減衰挙動するのに対し、永久磁石同期電動機の速度起電力（残留電圧）Ｖａは、回転数に比例した非減衰挙動を示す点が大きな相違点である。

　このため、永久磁石同期電動機の場合には、同期電動機への供給電源が遮断されても、その後も速度起電力（残留電圧）が発生し続けるため、同期電動機端子あるいは電力変換装置の出力端子に触れると感電する危険性を内在している。

　図６は、実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図とタイムチャート図の一例である。図６（ａ）に示すように逆変換器３は、直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側のＵＰ、ＶＰ、ＷＰのスイッチング素子と直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子で構成される。

　実施例である（ａ）の回路構成において、下アームのスイッチング素子ＵＮのみがオン動作した際にスイッチング素子と永久磁石同期電動機に流れる電流ＩａｕとＩａｖとＩａｗのルートを示したものである。この際に同期電動機のＵ相には、速度起電力Ｅｓを同期動機のインピーダンスで割った電流Ｉａｕが流れる。

　実施例では、デジタル操作パネル７により、予め同期電動機の「惰性回転検出モード」を選択すると、電力変換装置が永久磁石同期電動機を駆動している最中に、電力変換装置が何らかの異常で停止（逆変換器３を構成する全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）した後、逆変換器３を構成する素子の中で下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にし、永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓによる電流ＩａｕとＩａｗを電流検出器ＣＴで検出する。電流Ｉａｖについては、Ｉａｖ＝－（Ｉａｕ＋Ｉａｗ）として求めることができる。

　ここで、電力変換装置に発生した何らかの異常とは、例えば、電力変換装置に供給する電源の瞬時停電や不足電圧、あるいは、電力変換装置の逆変換器を構成するスイッチング素子を保護するための過電流や過電圧、あるいは、上位装置から指令された緊急遮断やフリーラン停止などであり、同期電動機を駆動している最中に同期電動機への電力供給を遮断するものである。

　永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓが残留していれば、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にした際に必ず電流が流れ、速度起電力Ｅｓが残留していなければ電流は流れない。つまり、電流が流れれば同期電動機が回転中であり、流れなければ停止中であることが分かる。

　ここで、スイッチング素子ＵＮをオンとは、スイッチング素子ＵＮのゲートＧに“Ｈ”レベルの電圧信号を与えスイッチング素子ＵＮを導通させることである。

　また、下アーム側の１個のスイッチング素子（例えば、ＵＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作させても、下アーム側の２個のスイッチング素子（例えば、ＵＮとＶＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＷＮをオフ）動作させても、下アーム側の３個のスイッチング素子（例えば、ＵＮとＶＮとＷＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰをオフ）動作させても同様の効果が得られる。

　図６（ｂ）は、タイムチャート図の一例である。電力変換装置が何らかの異常で停止（逆変換器３を構成する全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）した後、ｔｓの期間に下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、電流検出器ＣＴで流れる電流を検出し、予め定めた電流値を超えた場合には、制御回路５がデジタル操作パネル７に信号を発し、同期電動機が回転中であることを表示器に表示する。そして、予め設定された時間Ｔｄ毎に下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にし、電流検出器ＣＴで電流検出を繰り返し、予め定めた電流値を超えた場合に同期電動機が回転中であることを、予め定めた電流値以下の場合に同期電動機が停止中であること制御回路５がデジタル操作パネル７に信号を発し表示器に表示する。

　本実施例では、例えば、Ｔｄ＝５秒毎に電流を検出し、同期電動機が回転しているのか停止しているのかを電流を検出して判断するためである。つまり、比較的長い時間Ｔｄ毎に電流を検出すれば十分であるといえる。

　ここで、予め定めた電流値は、０アンペアでもそれ以上の値でもよく、電流値を限定するものではない。また、予め設定された時間Ｔｄは、デジタル操作パネル７で操作者が任意に設定できるようにしてもよい。

　また、電力変換装置の出力が遮断されている場合に、上位装置１２からの信号により、図４の実施例に記載した永久磁石同期電動機の速度起電力を検出したり、図６から図１０の実施例に記載した下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし電流検出器ＣＴで流れる電流を検出したり、逆変換器を構成する半導体素子の電流をシャント抵抗電流検出器で検出したりすることにより、検出した電流値に応じて同期電動機の回転有無を判断し、回転中か停止中かを表示器に表示する。

　　図７は、実施例２に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図とタイムチャート図である。実施例１における図６と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。

　図７（ａ）に示すように逆変換器３は、直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側のＵＰ、ＶＰ、ＷＰのスイッチング素子と直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子と各下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｘ、ＳＨｉｙ、ＳＨｉｚとＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子に並列に接続されたダイオード素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｄｘ、ＳＨｄｙ、ＳＨｄｚとで構成される。

　実施例である（ａ）の回路構成において、下アームのスイッチング素子ＵＮのみがオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作した際にスイッチング素子と永久磁石同期電動機に流れる電流ＩａｕとＩａｖとＩａｗのルートを示したものである。この際に同期電動機のＵ相には、速度起電力Ｅｓを同期動機のインピーダンスで割った電流Ｉａｕが流れる。

　実施例では、デジタル操作パネル７により、予め同期電動機の「惰性回転検出モード」を選択すると、電力変換装置が永久磁石同期電動機を駆動している最中に、電力変換装置が何らかの異常で停止（逆変換器３を構成する全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）した後、逆変換器３を構成する素子の中で下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にし、永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓによる電流ＩａｕとＩａｖとＩａｗをシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｘとＳＨｉｙとＳＨｄｚで検出する。

　永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓが残留していれば、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）にした際に必ず電流が流れ、速度起電力Ｅｓが残留していなければ電流は流れない。つまり、シャント抵抗電流検出器ＳＨｉｘでの電圧ＶＳＨｉｘあるいはＳＨｄｙでの電圧ＶＳＨｄｙあるいはシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｚでの電圧ＶＳＨｉｚが検出されれば同期電動機が回転中であり、検出されなければ停止中であることが分かる。

　図７（ｂ）は、タイムチャート図の一例である。電力変換装置が何らかの異常で停止（逆変換器３を構成する全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）した後、ｔｓの期間に下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、シャント抵抗電流検出器で流れる電流に相当する電圧を検出し、予め定めた電流値に相当する電圧を超えた場合に同期電動機が回転中であることを表示器に表示する。そして、予め設定された時間Ｔｄ毎に下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、シャント抵抗電流検出器で流れる電流に相当する電圧検出を繰り返し、予め定めた電流値に相当する電圧を超えた場合に同期電動機が回転中であることを、予め定めた電流値に相当する電圧以下の場合に同期電動機が停止中であることを表示器に表示する。

　ここで、予め設定された時間Ｔｄは一定ではなく、シャント抵抗電流検出器で流れる電流に相当する電圧検出値に応じて繰り返し時間をＴｄ１、Ｔｄ２、-----、Ｔｄｎと可変した場合の例である。

　予め設定された一定ではない時間Ｔｄ毎に特定のスイッチング素子をオン、オフするのは、例えば、Ｔｄ＝５秒毎に実行し、検出した電流が前回検出値より小さい場合には、速度起電力が小さくなった、すなわち回転数が小さくなったとして次回の時間をＴｄ＝３秒毎にするということであり、同期電動機が回転しているのか停止しているのかを電流値を検出して判断するためである。もちろん、予め設定された時間Ｔｄは、デジタル操作パネル７で操作者が任意に設定できるようにしてもよい。

　図８は、実施例３に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図である。実施例１における図６および図７と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。

　図８（ａ）に示すように逆変換器３は、直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側のＵＰ、ＶＰ、ＷＰのスイッチング素子と直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子で構成される。

　実施例である（ａ）の回路構成において、下アームのスイッチング素子ＵＮとＶＮのみがオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＷＮをオフ）動作した際にスイッチング素子と永久磁石同期電動機に流れる電流ＩａｕとＩａｖとＩａｗのルートを示したものである。

　電流Ｉａｖについては、Ｉａｖ＝－（Ｉａｕ＋Ｉａｗ）として求めることができる。

　図からもわかるようにＶ相とＷ相のスイッチング素子ＶＮとＷＮをオンしてもＶ相とＷ相スイッチング素子には電流は流れず、Ｖ相とＷ相のスイッチング素子ＶＮとＷＮに並列に接続されたダイオードに流れるため、図６と同様の効果が得られる。

　永久磁石同期電動機の速度起電力Ｅｓによる電流ＩａｕとＩａｗを電流検出器ＣＴで検出し、電流が流れれば同期電動機が回転中であり、流れなければ停止中であることが分かる。

　また、図８（ｂ）は、下アーム側の全素子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオンにした一例であるが、図からもわかるようにＶ相とＷ相のスイッチング素子ＶＮとＷＮをオンしてもＶ相とＷ相スイッチング素子には電流は流れず、Ｖ相とＷ相のスイッチング素子ＶＮとＷＮに並列に接続されたダイオードに流れるため、図６と同様の効果が得られる。

　すなわち、下アーム側の１個のスイッチング素子（例えば、ＵＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作させても、下アーム側の２個のスイッチング素子（例えば、ＵＮとＶＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＷＮをオフ）動作させても、下アーム側の３個のスイッチング素子（例えば、ＵＮとＶＮとＷＮ）のみをオン（ＵＰ、ＶＰ、ＷＰをオフ）動作させても同様の効果が得られる。

　図９は、実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図の他の一例である。図９（ａ）に示すように逆変換器３は、直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側のＵＰ、ＶＰ、ＷＰのスイッチング素子と直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子と各下アーム側のＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｘ、ＳＨｉｙ、ＳＨｉｚとＵＮ、ＶＮ、ＷＮのスイッチング素子に並列に接続されたダイオード素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｄｘ、ＳＨｄｙ、ＳＨｄｚとで構成される。

　実施例である図９（ｂ）の回路構成において、上アームのスイッチング素子ＶＰとＷＰのみがオン（ＵＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作した際にスイッチング素子と永久磁石同期電動機に流れる電流ＩａｕとＩａｗのルートを示したものである。

　図からもわかるようにＵ相のスイッチング素子ＵＰをオンしてもＵ相のスイッチング素子には電流は流れず、Ｕ相のスイッチング素子ＵＰに並列に接続されたダイオードに流れるため、図７と同様の効果が得られる。

　シャント抵抗電流検出器ＳＨｄｕでの電圧ＶＳＨｄｕあるいはＳＨｉｖでの電圧ＶＳＨｉｖあるいはＳＨｉｗでの電圧ＶＳＨｉｗが検出されれば同期電動機が回転中であり、検出されなければ停止中であることが分かる。

　また、図９（ｂ）は、上アーム側の全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰをオンにした一例であるが、図からもわかるようにＵ相のスイッチング素子ＵＰをオンしてもＵ相のスイッチング素子には電流は流れず、Ｕ相のスイッチング素子ＵＰに並列に接続されたダイオードに流れるため、図７と同様の効果が得られる。

　すなわち、上アーム側の１個のスイッチング素子（例えば、ＵＰ）のみをオン（ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作させても、上アーム側の２個のスイッチング素子（例えば、ＵＰとＶＰ）のみをオン（ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作させても、上アーム側の３個のスイッチング素子（例えば、ＵＰとＶＰとＷＰ）のみをオン（ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）動作させても同様の効果が得られる。

　図１０は、実施例に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出動作モード図の他の一例である。図１０（ａ）の構成図において、図７（ａ）と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。図７（ａ）と異なるのは、スイッチング素子としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴで構成した点である。

　ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴは、ゲート電圧を印加している順バイアス状態では、ドレインからソース（正方向）へ、あるいは、ソースからドレイン（負方向）に電流を流すことができる。すなわち、正方向および負方向に電流を流すことができるＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの特性を利用して、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴに並列に接続されるダイオードを削除した例である。

　このため、スイッチング素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｘ、ＳＨｉｙ、ＳＨｉｚのみ（ＳＨｄｘ、ＳＨｄｙ、ＳＨｄｚは不要）でスイッチング素子ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴに流れる正および負の電流を検出することができる。デッドタイムの期間は、図示しないボディーダイオード（寄生ダイオード）に電流が流れるが、シャント抵抗電流検出器で検出できる。このため、図１０（ａ）の構成においても図７（ａ）と同様の制御が可能で、図７（ｂ）と同様の効果が得られる。

　また、図１０（ｂ）の構成図において、図９（ａ）と共通の構成および同一の機能については、同一の参照番号を付してある。図９（ａ）と異なるのは、スイッチング素子としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴで構成した点である。正方向および負方向に電流を流すことができるＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの特性を利用して、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴに並列に接続されるダイオードを削除した例である。

　このため、スイッチング素子の電流を検出するシャント抵抗電流検出器ＳＨｉｕ、ＳＨｉｖ、ＳＨｉｗのみ（ＳＨｄｕ、ＳＨｄｖ、ＳＨｄｗは不要）でスイッチング素子ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴに流れる正および負の電流を検出することができる。もちろん、デッドタイムの期間は、図示しないボディーダイオード（寄生ダイオード）に電流が流れるが、シャント抵抗電流検出器で検出できる。このため、やはり図１０（ｂ）の構成においても図９（ａ）と同様の制御が可能で、図９（ｂ）と同様の効果が得られる。

　図１１は、実施例４に係る永久磁石同期電動機の回転状態検出タイムチャート図の他の一例である。図６の実施例と同様に、ｔｓの期間に下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、電流検出器ＣＴで流れる電流を検出し、予め定めた電流値を超えた場合に同期電動機が回転中であることを表示器に表示する例である。電力変換装置が何らかの異常で停止（逆変換器３を構成する全素子ＵＰ、ＶＰ、ＷＰ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをオフ）した後、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするが、同期電動機の回転数が高い場合には大きな電流が流れ、電流検出器にて検出された電流が過電流レベルＩｏｃ（逆変換器を構成するスイッチング素子を保護するために予め設けられた電流レベル）に達し、電力変換装置が過電流トリップする。このため、通常は、ｔｓ期間スイッチング素子ＵＮのみをオンにするがｔｓ１後に過電流レベルＩｏｃに達したため、この時点で電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）する。その後は、このトリップ異常を自動リセットするが、このリセットのタイミングは、同期電動機の回転の有無を表示するまでに実施すればよい。もちろん、トリップ異常をラッチしていなければリセットする必要はない。

　実施例４では、同期電動機の回転数が高いため、過電流トリップが３回発生した例である。時刻ｔ０で、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするが、同期電動機の回転数が高いため大きな電流が流れ、検出電流が過電流レベルＩｏｃに達し、ｔｓ＝ｔｓ１（時刻ｔ１）で電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）し、過電流トリップする。ラッチされたこの過電流Ｉｏｃトリップを自動リセットする。

　そして、次の時刻ｔ２（時刻ｔ１からＴｄ＝Ｔｄ１経過）まで「モータ回転中」を表示し、時刻ｔ２で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするが、同期電動機の回転数が未だ高いため大きな電流が流れ、検出電流が再び過電流レベルＩｏｃに達し、ｔｓ＝ｔｓ１（時刻ｔ３）で電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）し、過電流トリップする。ラッチされたこの過電流Ｉｏｃトリップを自動リセットする。

　次の時刻ｔ４（時刻ｔ３からＴｄ＝Ｔｄ２経過）まで「モータ回転中」を表示し、時刻ｔ４で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするが、同期電動機の回転数が未だ高いため大きな電流が流れ、検出電流が再び過電流レベルＩｏｃに達し、ｔｓ＝ｔｓ１（時刻ｔ５）で電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）し、過電流トリップする。ラッチされたこの過電流Ｉｏｃトリップを自動リセットする。

　もちろん、デジタル操作パネル７により、予め同期電動機の「惰性回転検出モード」を選択すれば、過電流トリップが発生した場合には自動的に過電流トリップをリセットし、再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみオンを可能にし、過電流トリップが続く限り自動リセットが動作する。もちろん、同期電動機の「惰性回転検出モード」を選択した場合には、この過電流レベルに達してもラッチしない構成にすれば自動リセットを実行する必要はない。過電流レベルＩｏｃに達した場合には、電力変換装置を一旦遮断（ＵＮパルスをオフ）し、再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみオンにし、この過電流レベルＩｏｃに達する限り下アームのスイッチング素子ＵＮのみオンを繰り返す。

　さらに、次の時刻ｔ６（時刻ｔ５からＴｄ＝Ｔｄ３経過）まで「モータ回転中」を表示し、時刻ｔ６で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするが、同期電動機の回転数が低くなり、検出電流が予め定めたＩｏｃとＩａｄ３の範囲内となったため、ｔｓ後（時刻ｔ７）に電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）する。

　実施例４では、過電流レベルＩｏｃ（逆変換器を構成するスイッチング素子を保護するために予め設けられた電流レベル：ラッチ）を判断基準にしているが、このレベル値に限定したものではなく、過電流レベルＩｏｃよりも低い「惰性回転検出モード」専用の予め定めた第一の電流設定レベルＩａｄ０であっても実施例の意図は変わらない。この場合においても、この第一の電流設定レベルＩａｄ０に達した場合には、電力変換装置を一旦遮断（ＵＮパルスをオフ）し、再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみオンにし、この電流値Ｉａｄ０に達する限り下アームのスイッチング素子ＵＮのみオンを繰り返す。

　ここで、時間Ｔｄ１からＴｄ３の間には、Ｔｄ１＜Ｔｄ２＜Ｔｄ３の相関関係が予め設定されている。すなわち、検出電流が過電流レベルＩｏｃに達するということは、同期電動機の惰性回転数が高いことを意味しており、この過電流レベルを回避するためには、次回の下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにするタイミングを前回より長くすることが望ましい。長くすれば、同期電動機が惰性回転している時間も長くなるため、回転数も低下する。このため、Ｔｄ１よりも次回のＴｄ２の方が長く、さらにＴｄ２よりも次回のＴｄ３の方が長く設定してある。

　ここで、時刻ｔ６で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、時刻ｔ７で検出電流が予め定めたＩｏｃとＩａｄ３の範囲内となったため、同期電動機の回転数が低下したと判断し、次の時刻ｔ７から時刻ｔ８（時刻ｔ７からＴｄ＝Ｔｄ４経過）までの時間を前回のＴｄ３より短くするが、Ｔｄ２より短くしてもより。

　そして、次の時刻ｔ８（時刻ｔ７からＴｄ＝Ｔｄ４経過）まで「モータ回転中」を表示し、時刻ｔ８で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、同期電動機の回転数がさらに低くなり、検出電流が予め定めたＩａｄ２とＩａｄ３の範囲内となったため、ｔｓ後（時刻ｔ９）に電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）する。

　次の時刻ｔ１０（時刻ｔ９からＴｄ＝Ｔｄ５経過）まで「モータ回転中」を表示し、時刻ｔ１０で再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、同期電動機の回転数がさらに低くなり、検出電流が予め定めたＩａｄ１とＩａｄ２の範囲内となったため、ｔｓ後（時刻ｔ１１）に電力変換装置を遮断（ＵＮパルスをオフ）する。

　以上の動作を繰り返し、時刻ｔ１２（Ｔｄ＝Ｔｄ７経過）で、再度下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにし、時刻ｔ１３での検出電流が予め定めたＩａｄ１以下で殆ど０となったため、時刻ｔ１３以降は「モータ停止中」と表示する。

　そして、電力変換装置に運転信号が入力されるまで、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンを繰り返し、同期電動機の回転の有無を検出継続してもよい。もちろん、同期電動機が停止したと判断できたため、時刻ｔ１３以後は、下アームのスイッチング素子ＵＮのみをオンにする制御を中止してもよい。

　ここで、時間Ｔｄ４からＴｄｎの間には、Ｔｄ４＞Ｔｄ５＞Ｔｄ６＞Ｔｄ７の相関関係が予め設定されている。すなわち、予め定めた電流値がＩａｄ１とＩａｄ２とＩａｄ３の３レベルが設けられており、これらのレベルと予め定めた繰り返し時間Ｔｄとの相関が下記のように決めてある。
・Ｉａｄ３≦Ｉａｕ＜Ｉｏｃの場合、Ｔｄ＝Ｔｄ４
・Ｉａｄ２≦Ｉａｕ＜Ｉａｄ３の場合、Ｔｄ＝Ｔｄ５
・Ｉａｄ１≦Ｉａｕ＜Ｉａｄ２の場合、Ｔｄ＝Ｔｄ６
・Ｉａｕ＜Ｉａｄ１の場合、Ｔｄ＝Ｔｄ７
これは、数（４）からも分かるように同期電動機に流れる電流値（検出電流値）が小さくなることは、速度起電力が小さくなった、すなわち回転数が低くなったことを意味する。　
　このため、検出電流値が小さくなれば、同期電動機の回転数が低くなったことを意味するため、同期電動機が停止するまでの時間が短くなるため、次回の返し時間Ｔｄも前回より短くして電流を検出測定すれば、同期電動機の停止状態の把握時間を短くできる。

　このように予め相関を決めておけば、電流検出器にて検出された電流値に応じて自動的に繰り返し時間Ｔｄが可変されるため、操作者が繰り返し時間Ｔｄを設定する必要がないというメリットがある。

　実施例４では、予め定めた電流値がＩａｄ１とＩａｄ２とＩａｄ３の３個のレベルを設け、これらのレベルと予め定めた繰り返し時間Ｔｄとの相関を決めてあるが、予め定めた電流値設定レベルの個数に制限を与えるものではなく、３個のレベルに限らずｎ個の電流値設定レベル（Ｉａｄ１、------、Ｉａｄｎ）を設け、この電流値設定レベルに応じて自動的に繰り返し時間Ｔｄを可変してもよい。

　図１２は、実施例４に係るデジタル操作パネルの表示例である。電力変換装置１０の表面に搭載されたデジタル操作パネル７の表示部Ａに永久磁石同期電動機の回転状態の有無を表示する。（ａ）は、永久磁石同期電動機が回転していることが検出された場合に「モータ回転中」と表示部Ａへ表示した例である。（ｂ）は、永久磁石同期電動機が停止していることが検出された場合に「モータ停止中」と表示部Ａへ表示した例である。

　また、表示内容も「モータ回転中」あるいは「モータ停止中」に限定するものではなく、
実際の「回転数」（例えば、「１０００(ｒ／ｍ)」、「０(ｒ／ｍ)」あるいは、「１０００」、「０」）を表示してもよい。あるいは、「電圧発生有」、「電圧発生無」でも「電圧危険」でもよい。すなわち、「モータが回転している」あるいは「モータが停止している」ことが操作者に分かればよく、表示内容を限定したものではない。もちろん、当該表示内容を上位装置１２に表示することができる。

　以上の実施例で示したように、例えば、電力変換装置に異常が発生しその出力が停止した後、永久磁石同期電動機の回転数に応じた速度起電力あるいは同期電動機に流れる電流の有無を検出し、同期電動機が回転しているか、あるいは停止しているかを表示器に表示するため、ユーザが目視で認識できるように注意喚起することが可能であり、電力変換装置の出力端子に不用意に触れる危険性を排除することができる。

　また、例えば、換気ファンなどの用途の場合、電力変換装置で同期電動機を正常に停止し、ファンも一旦停止しても外気である空気により再度ファンが回され、同期電動機が惰性回転されることがある。このような用途においても、同期電動機の回転有無を表示器に表示したり、警報出力信号Ｓｉｇ１を用いて警報ランプを点灯させることによりユーザに注意喚起することができる。

１…順変換器、２…平滑用コンデンサ、３…逆変換器、４…制御演算装置、５…制御回路、６…冷却ファン、７…デジタル操作パネル、８…ドライブ回路、９…電圧検出回路、１０…電力変換装置、１１…負荷装置、１２…上位装置、１３…スイッチングレギュレータ回路、１４…電圧検出回路、ＣＴ…電流検出器、ＳＨ１，ＳＨｉ，ＳＨｄ…シャント抵抗電流検出器、ＰＭモータ…永久磁石同期電動機、ＮＦＢ…ノーヒューズブレーカ、ＭＣ…電磁接触器、Ｉｏｃ…過電流レベル、Ｉａｄ１，Ｉａｄ２，Ｉａｄ３…予め定めた電流値設定レベル

Claims

　交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
　前記順変換器にて変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
　前記直流中間回路の（＋）電位側に接続された上アーム側の半導体素子と前記直流中間回路の（－）電位側に接続された下アーム側の半導体素子とを備え、前記直流中間回路にて平滑された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
　前記逆変換器に流れる電流を検出する電流検出器と、
　を備え、永久磁石同期電動機を可変速制御する電力変換装置において、
　前記電力変換装置から前記永久磁石同期電動機への電力の出力を停止した後、前記上アーム側の半導体素子または前記下アーム側の半導体素子のうち、一方のアーム側の半導体素子の一個以上をオンし、かつ、他方のアーム側の半導体素子を全てオフとする制御をして、前記電流検出器において所定の電流を検出した場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力する制御回路を備えることを特徴とする永久磁石同期電動機駆動用電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置であって、
　前記一方のアーム側の半導体素子は、予め設定された時間Ｔｄの周期でオンとなることを特徴とする電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置であって、
　前記電流検出器は、該電力変換装置から出力される電流または該電力変換装置の前記上アーム側または前記下アーム側の半導体素子の電流を検出することを特徴とする電力変換装置。
　請求項２に記載の電力変換装置であって、
　前記予め設定された時間Ｔｄは、前記電流検出器にて検出された電流に応じて可変となることを特徴とする電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置であって、
　前記制御回路は、前記電流検出器にて検出された電流が予め定めた値を超えた場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であること示す信号を表示器に発して表示する制御を行い、前記電流検出器にて検出された電流が予め定めた値以下の場合に、前記永久磁石同期電動機が停止中であることを示す信号を表示器に発して表示する制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置であって、
　前記制御回路は、前記電流検出器にて検出された電流が過電流レベルに達し前記電力変換装置がトリップした場合に、そのトリップ状態を自動解除することを特徴とする電力変換装置。
　請求項４に記載の電力変換装置であって、
　前記制御回路は、前記電流検出器にて検出された電流が過電流レベルに達し前記電力変換装置がトリップした場合、次回の前記時間Ｔｄは前回の前記時間Ｔｄよりも長くする制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置であって、
　前記制御回路は、前記電流検出器にて検出された電流が予め定めた値より小さくなった場合は、前記上アーム側の半導体素子または前記下アーム側の半導体素子のうち、一方のアーム側の半導体素子の一個以上をオンし、かつ、他方のアーム側の半導体素子を全てオフとする制御を中止することを特徴とする電力変換装置。
　交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
　前記順変換器にて変換された直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
　半導体素子で構成され、前記直流中間回路にて平滑された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
　電力変換装置の出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路と、
　を備え、永久磁石同期電動機を可変速制御する電力変換装置において、
　前記電力変換装置の電力の出力を停止した後、前記電圧検出回路にて所定の電圧が検出された場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力する制御回路と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
　請求項９に記載の電力変換装置であって、
　前記制御回路は、前記電圧検出回路にて検出された電圧が予め定めた値を超えた場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であること示す信号を表示器に発して表示する制御を行い、前記電圧検出回路にて検出された電圧が予め定めた値以下の場合に、前記永久磁石同期電動機が停止中であることを示す信号を表示器に発して表示する制御を行うことを特徴とする電力変換装置。
　請求項９に記載の電力変換装置であって、
　前記電圧検出回路にて検出された電圧をパルス電圧に変換し、該パルスをカウントし予め定めた値を超えた場合に、前記永久磁石同期電動機が回転中であることを示す信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
　請求項１１に記載の電力変換装置であって、
　前記パルスをカウントし予め定めた値以下の場合に、前記永久磁石同期電動機が停止中であることを示す信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
　請求項１または９に記載の電力変換装置において、
　前記電力変換装置の運転条件を設定する操作パネルを備え、
　前記制御回路が、前記永久磁石同期電動機が回転中あるいは停止中であると判断した場合、回転中あるいは停止中であることを前記操作パネルに表示するように制御することを特徴とする電力変換装置。
　請求項１または９に記載の電力変換装置において、
　前記電力変換装置の運転条件を設定する上位装置を備え、
　前記制御回路が、前記永久磁石同期電動機が回転中あるいは停止中であると判断した場合、回転中あるいは停止中であることを前記上位装置に表示するように制御することを特徴とする電力変換装置。