(57)【要約】【課題】電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を安価な構成、かつ速やかに、かつ確実に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させる。【解決手段】交流電圧を直流電圧に変換する電源回路４と、その直流出力を入力し、交流モータ１１を駆動する３相インバータ回路３を備えた３相インバータの電源回路保護装置において、電源回路２の電流を検出する電源電流検出回路７，１３と、インバータ３の直流入力電流を検出する回路１０，１５と、インバータ３の直流入力電圧を検出する回路１４と、これらの直流入力電流と直流入力電圧とからインバータの入力電力を算出するインバータ入力電力演算手段２６と、前記電源電流と前記インバータ入力電力との関係から、電源電圧異常判定を行う電源電圧異常判定手段２７と、その異常判定に応じて電源回路２および３相インバータ３の制御を停止する制御手段を有する。【選択図】図１
2010154642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、
前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、
前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、
前記３相インバータの入出力電力または入出力電力相当値を演算するインバータ入出力電力演算手段と、
前記電源電流検出回路に基いて得られた電源電流と、前記インバータ入出力電力演算手段に基いて得られた前記３相インバータの入出力電力または入出力電力相当値との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、
前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項２】
交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、
前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、
前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、
前記３相インバータ回路の直流入力端子を流れる電流を検出する入力電流検出回路と、
前記３相インバータ回路の直流入力端子間の電圧を検出する入力電圧検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、
前記入力電流検出回路から得られた直流電流と、前記入力電圧検出回路から得られた直流電圧とに基いてインバータ入力電力を演算するインバータ入力電力演算手段と、
前記電源電流と前記インバータ入力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、
前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項３】
交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、
前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、
前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、
前記３相インバータ回路の相電流を検出する相電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、
前記３相インバータの出力電圧を演算するインバータ出力電圧演算手段と、
前記相電流と前記３相インバータの出力電圧とから、前記３相インバータの出力電力を演算するインバータ出力電力演算手段と、
前記電源電流と前記３相インバータの出力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、
前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項４】
交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、
前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、
前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、
前記３相インバータ回路の直流入力端子を流れる電流を検出するインバータ入力電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、
前記インバータ入力電流検出回路から得られた直流電流に基いて、前記３相インバータの交流負荷に流れる電流を再現する相電流再現手段と、
前記３相インバータの出力電圧を演算するインバータ出力電圧演算手段と、
前記相電流再現手段で得られた相電流と、前記インバータ出力電圧演算手段で得られた出力電圧とから、インバータ出力電力を演算するインバータ出力電力演算手段と、
前記電源電流と前記インバータ出力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、
前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記電源電圧異常判定手段により電源電圧異常と判定したことに応答して、前記電源回路および３相インバータ回路を停止させることを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記電源電圧異常判定手段は、瞬時停電を判定する手段であることを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記電源電圧異常判定手段は、瞬時電圧低下を判定する手段であることを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項８】
請求項１または２において、前記電源電流とインバータ入力電力がともに所定値以下のとき、前記電源電圧異常判定手段を無効化することを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項９】
請求項１，３または４において、前記電源電流とインバータ出力電力がともに所定値以下のとき、前記電源電圧異常判定手段を無効化することを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、前記３相インバータの交流負荷は、３相交流電動機であることを特徴とする３相インバータの電源回路保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンや給湯器などに用いられる交流入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路、および出力電圧を入力としモータを駆動するために所定の動作を行う３相インバータ回路を含む装置において、電源回路を保護するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンや給湯器などに用いられる交流入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路、および出力電圧を入力としモータを駆動するために所定の動作を行う３相インバータ回路を含む装置においては、次のような課題がある。すなわち、交流入力に瞬時停電、瞬時電圧低下などの異常を生じた時や、異常状態から復電した時に、半導体スイッチング素子、コンデンサ、リアクトル等の回路構成部品に対して、過度なストレスがかかる。このため、部品の破損などの不具合が生じる恐れがある。
【０００３】
従来、半導体スイッチング素子に流れる電流が閾値を超えると瞬時過電流とし、またコンデンサ両端電圧が閾値を超えると瞬時過電圧として異常を検出し、電源回路のスイッチング動作や３相インバータのスイッチング動作を停止させ、電源回路を保護している。
【０００４】
また、電源回路の電流を検出し、電流の大きさに応じて、積極的に電源電圧異常を検出し、異常発生時には電源回路や出力動作回路を停止し、部品の破損や異音の発生を防止することも提案されている。（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０９５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の過電流検出方式、過電圧検出方式の場合、電源電圧異常発生時に部品に対しストレスがかかるため、複数回発生すると徐々にストレスが蓄積され、部品の破損につながる恐れがある。
【０００７】
また、特許文献１に示すような電源回路の電流値を用いて電圧異常を検出する方式では、電流の大きさで電圧異常を判断するため、３相インバータ接続されたモータおよび負荷が変動した時に、電源電圧が正常な状態でも電圧異常と判定してしまう恐れがある。例えば、モータの負荷が急増した場合に電源電流が増加し瞬時電圧低下と判断したり、モータの負荷が急減した場合に電源電流が減少し瞬時停電と判断したりする恐れがある。
【０００８】
本発明は、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を安価な構成、かつ速やかに、かつ確実に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はその一面において、交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、前記３相インバータの入出力電力または入出力電力相当値を演算するインバータ入出力電力演算手段と、前記電源電流検出回路に基いて得られた電源電流と、前記インバータ入出力電力演算手段に基いて得られた前記３相インバータの入出力電力または入出力電力相当値との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記３相インバータの入出力電力または入出力電力相当値とは、（１）入力電力、（２）出力電力そのものでも、あるいはこれらの相当値を現すことができる（３）インバータの入力電流や、（４）インバータの相電流などを用いることができる。
【００１１】
本発明は他の一面において、交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記３相インバータ回路の直流入力端子を流れる電流を検出する入力電流検出回路と、前記３相インバータ回路の直流入力端子間の電圧を検出する入力電圧検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、前記入力電流検出回路から得られた直流電流と、前記入力電圧検出回路から得られた直流電圧とに基いてインバータ入力電力を演算するインバータ入力電力演算手段と、前記電源電流と前記インバータ入力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明はまた他の一面において、交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記３相インバータ回路の相電流を検出する相電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、前記３相インバータの出力電圧を演算するインバータ出力電圧演算手段と、前記相電流と前記３相インバータの出力電圧とから、前記３相インバータの出力電力を演算するインバータ出力電力演算手段と、前記電源電流と前記３相インバータの出力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明はさらに他の一面において、交流入力電圧を直流出力電圧に変換する電源回路と、前記直流出力電圧を入力し、３相交流電圧に変換する３相インバータ回路と、前記電源回路の電源電流を検出する電源電流検出回路と、前記３相インバータ回路の直流入力端子を流れる電流を検出するインバータ入力電流検出回路とを備えた３相インバータの電源回路保護装置において、前記インバータ入力電流検出回路から得られた直流電流に基いて、前記３相インバータの交流負荷に流れる電流を再現する相電流再現手段と、前記３相インバータの出力電圧を演算するインバータ出力電圧演算手段と、前記相電流再現手段で得られた相電流と、前記インバータ出力電圧演算手段で得られた出力電圧とから、インバータ出力電力を演算するインバータ出力電力演算手段と、前記電源電流と前記インバータ出力電力との関係に基いて、電源電圧の異常を判定する電源電圧異常判定手段と、前記電源電圧異常判定手段の出力に応動して、前記３相インバータ回路を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、電源回路に流れる電源電流情報と３相インバータの入力電力情報または出力電力情報を用いて、電源電圧異常判定を行い、電圧異常と判定したときにインバータ制御および／またはコンバータ制御を停止させる。これにより、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を速やかに、かつ高精度に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させることが可能な３相インバータの電源回路保護装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明の望ましい実施態様によれば、電源電流および入力電流の検出に使用する抵抗は、いずれも過電流防止用に既に実装された抵抗を利用するため、低価格な構成で、３相インバータの電源回路保護装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明の望ましい実施態様によれば、電源電流とインバータ入出力電力が所定の値よりも小さい時に電源電圧異常判定を無効化することにより、電源電圧異常判定の誤検知を避け、検出精度の高い３相インバータの電源回路保護装置を実現できる。
【００１７】
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。この実施例１のモータ駆動システムは、給湯器、またはエアコンなどに用いられるコンプレッサの駆動装置として好適である。
【００２０】
＜全体構成の説明＞
図１において、単相交流電源１から供給された交流入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路２と、その出力電圧を入力し３相交流に変換する３相インバータ回路３を備えている。３相インバータ回路３の交流負荷として、交流モータ１１を備えている。
【００２１】
＜電源回路の説明＞
電源回路は、まず、単相交流電源１を接続した整流回路４を備えている。次に、整流回路４の出力端子の一方にリアクトル５を、もう一方に電源電流検出用抵抗７を接続し、リアクトル５と電源電流検出用抵抗７の他端に接続された電源用半導体スイッチング素子６を備えている。また、電源用半導体スイッチング素子６のコレクターエミッタ間にダイオード８を介して接続されたコンデンサを有する。この回路は、昇圧チョッパとしてよく知られており、半導体スイッチング素子６を、ゲート駆動回路１２からのゲート駆動信号に応じてスイッチング動作を行い、コンデンサ９の端子間電圧を制御することができる。
【００２２】
＜３相インバータ回路の説明＞
３相インバータ回路３は、コンデンサ９の直流負端子に入力電流検出用抵抗１０を接続し、コンデンサ９の直流正端子と入力電流検出用抵抗１０の他端子間に各相２個のスイッチング素子をそれぞれ直列接続し、それらの直列接続点を３相交流端子とする。各スイッチング素子は、それぞれ、逆並列に還流ダイオードを備えている。この３相インバータ回路３は、ゲート駆動回路１６からのゲート駆動信号に基づき、可変電圧・可変周波数の３相交流電圧を作り、モータ１１へ電力を供給する。
【００２３】
＜電源電流平均値の説明＞
電源電流検出用抵抗７で検出した電流情報は、電源電流検出回路１３で増幅され、電源電流演算手段２２へ入力される。電源電流演算手段２２では、電源電圧異常判定に使用するための電源電流平均値を演算する。電源電流平均値は、５０Ｈｚの場合、１／１００秒間の平均値を演算し、また６０Ｈｚの場合、１／１２０秒間の平均値を演算する。ただし、１／１００秒間、１／１２０秒間は何れも１例であり、電源電流の平均値が演算できる時間であれば、良い。また、平均値ではなく実効値でも構わない。
【００２４】
＜インバータ入力電力の説明＞
入力電流検出用抵抗１０で検出した電流情報は、入力電流検出回路１５で増幅され、入力電流演算手段２４へ入力される。入力電流演算手段２４では、インバータ入力電力演算のための直流電流値Ｉｄｃを演算する。また、コンデンサ９の端子間電圧は、入力電圧検出回路１４により検出され、入力電圧演算手段２３へ入力される。入力電圧演算手段２３では、インバータ入力電力演算のための直流電圧値Ｖｄｃを演算する。直流電流値Ｉｄｃ、および直流電圧値Ｖｄｃは、数ｍｓ間の平均値とすることがノイズの影響を低減する上で、有効である。インバータ入力電力演算手段２６では、入力電圧演算手段２３の出力の直流電圧値Ｖｄｃと入力電流演算手段２４の出力の直流電流値Ｉｄｃとを乗算し、インバータ入力電力Ｐｉｎを演算する。
【００２５】
＜電源電圧異常判定の説明＞
電源電圧異常判定手段２７では、電源電流演算手段２２の出力の電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力演算手段２６の出力のインバータ入力電力Ｐｉｎを用いて、保護判定を実施する。本手段にて、電源電圧異常と判定した場合は、インバータ制御手段２５、およびコンバータ制御手段２１へ異常停止信号を出力する。インバータ制御手段２５やコンバータ制御手段２１は、異常停止信号を受信すると、インバータ回路３や電源回路２のスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路へ動作停止信号を出力し、スイッチング動作を停止させる。
【００２６】
通常動作時のインバータ制御手段２５の処理、およびコンバータ制御手段２１の処理は、従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
【００２７】
＜電源電圧異常判定領域の説明１＞
図２は、本発明の実施例１における電源電圧異常判定領域の一例説明図である。本例は、単相交流入力電圧が２００Ｖの場合であり、領域Ａは電源電圧正常領域を、領域Ｂは瞬時停電動作領域を、領域Ｃは瞬時電圧低下動作領域を示す。電源電圧が正常状態では、負荷変動によりインバータ入力電力Ｐｉｎが増減した場合でも電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力値Ｐｉｎの座標は、領域Ａ内のＡＣ２００Ｖ点線付近に存在するため、電源電流平均値Ｉａｃの変化量が増減しても異常判定せずに正常動作し続ける。負荷変動が無く入力電力一定の状態で電源電圧が急変した場合は、図２の（i）の状態から（ii）または（iii）の状態へ変化し、電源電圧の異常を検知する。また、瞬時停電の場合は、停電発生直後から電源電流瞬時値は０Ａとなるため、電源電流平均値Ｉａｃは、（i）の状態から（iv）の状態へ変化する。この時、本実施例の場合は、（ii）の段階で、瞬時停電発生を検知し、速やかにインバータ制御およびコンバータ制御を停止できる利点を有する。
【００２８】
なお、瞬時停電発生を検知するのが遅くなると、コンデンサ９に蓄えられた電力で３相インバータ３を動作し続けるため、コンデンサ９の端子間電圧が低下し、瞬時停電から復電した際に、コンデンサ充電のため突入電流が流れ、過電流が発生してしまう。
【００２９】
＜電源電圧異常判定処理フロー＞
図３は、本発明の実施例１における電源電圧異常判定手段２７の処理フローを示す。
【００３０】
本処理では、ステップ３０１にて、電源電流演算手段２２で算出した電源電流平均値Ｉａｃと、インバータ入力電力演算手段２６で算出したインバータ入力電力Ｐｉｎと、を読込む。ステップ３０２では、ステップ３０１のインバータ入力電力Ｐｉｎに応じた電源電流平均値Ｉａｃの、瞬時停電保護判定値と瞬時電圧低下保護判定値を算出する。電源電圧異常判定として、ステップ３０３では、ステップ３０１の電源電流平均値Ｉａｃを用いて、瞬時停電保護判定を実施し、ステップ３０４では、瞬時電圧低下保護判定を実施する。ステップ３０５は、ステップ３０３、およびステップ３０４にて電圧異常と判定された時の処理であり、インバータ制御、およびコンバータ制御を停止させる。
【００３１】
＜電源電圧異常判定非実施内容の説明＞
図４は、本発明の実施例１における電源電圧異常判定領域の別の一例説明図である。図２との違いは、領域Ｄの異常判定非実施領域を有することである。領域Ｄでは、前述した電源電圧異常判定を実施しない。モータの回転数が低い時などのインバータ入力電力値Ｐｉｎや電源電流平均値Ｉａｃが小さな値となる時は、電源電圧異常判定の検出精度は低下し、誤検知してしまう恐れがある。また、領域Ｄでは、負荷が小さいために、回路構成部品に対して、過電流や過電圧などの保護動作に至る可能性は極めて低い。また、図４の例では、インバータ入力電力Ｐｉｎとしているが、インバータ出力電力Ｐｏｕｔでも構わない。
【００３２】
図５は、図４を考慮した電源電圧異常判定処理フロー図である。図３との違いは、ステップ５０２である。ステップ５０２では、ステップ５０１で読込んだ電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力値Ｐｉｎを用いて、図４に示す領域Ｄ内にあるか、否かを判断する。領域Ｄ内部の場合は、電源電圧異常判定処理を実施せずに本処理を抜け、領域Ｄ外部の場合は、電源電圧異常判定を実施する。また、図５の例では、インバータ入力電力Ｐｉｎとしているが、インバータ出力電力Ｐｏｕｔでも構わない。
【００３３】
以上、本発明の実施例１によれば、まず、電源回路を流れる電源電流を検出し電源電流平均値Ｉａｃを演算する。一方、３相インバータの直流入力端子間の直流電圧値Ｖｄｃと３相インバータの直流入力端子を流れる直流電流値Ｉｄｃとからインバータ入力電力Ｐｉｎを演算する。そして、電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力値Ｐｉｎの関係を用いて、電源電圧異常判定を行い、電圧異常と判定した時にインバータ制御、およびコンバータ制御を停止させる。これにより、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を速やかに、かつ確実に検出できるため、電源回路の構成部品を保護することが可能となり、信頼性を向上させた電源回路保護装置を実現できる。
【００３４】
加えて、電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力値Ｐｉｎが所定の値よりも小さい時に電源電圧異常判定を実施しないことにより、電源電圧異常判定の誤検知を避け、検出精度の高い電源回路保護装置を実現できる。
【００３５】
さらに、電流検出部の電源電流検出用抵抗７、入力電流検出用抵抗１０は、いずれも過電流防止用に既に実装された抵抗を利用するため、低価格な構成で、電源回路保護装置を実現できる。
【実施例２】
【００３６】
図６は、本発明の実施例２による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。図６において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００３７】
実施例１との相違は、三相交流電源１７、電源回路１８、三相整流回路１９を有することと、コンバータ制御を有していないことである。
【００３８】
図６において、モータ駆動システムは、三相交流電源１７から供給された交流入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路１８と、出力電圧を入力としモータ１１を駆動するために所定の動作を行う３相インバータ回路３を備えている。３相インバータの交流負荷として、交流モータ１１を有している。
【００３９】
電源回路１８は、実施例１との相違として、三相交流電源１７を接続した三相整流回路１９と、その出力端子の一方にリアクトル５を、もう一方に電源電流検出用抵抗７を接続し、リアクトル５と電源電流検出用抵抗７の他端に接続されたコンデンサ９を有する。図１に記述された電源用半導体スイッチング素子６と、ゲート駆動回路１２と、コンバータ制御手段２１は持っていない。
【００４０】
図６に記載のモータ駆動システムにおいて、実施例１同様に電源回路に流れる電源電流情報と３相インバータの入力電力情報を用いて電源電圧異常判定を行うことで、電源電圧異常と判断した時に、インバータ制御を停止することが可能である。
【００４１】
以上、本発明の実施例２によれば、まず、電源回路を流れる電源電流を検出し、電源電流平均値Ｉａｃを演算する。次に、３相インバータの直流入力端子間の直流電圧値Ｖｄｃと３相インバータの直流入力端子を流れる直流電流値Ｉｄｃとからインバータ入力電力Ｐｉｎを演算する。そして、電源電流平均値Ｉａｃとインバータ入力電力値Ｐｉｎとの関係を用いて、電源電圧異常判定を行い、電圧異常と判定した時にインバータ制御を停止させる。これにより、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を速やかに、かつ確実に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させることが可能な電源回路保護装置を実現できる。
【００４２】
加えて、電流検出部の電源電流検出用抵抗７、入力電流検出用抵抗１０は、いずれも過電流防止用に既に実装された抵抗を利用するため、低価格な構成で、電源回路保護装置を実現できる。
【実施例３】
【００４３】
図７は、本発明の実施例３による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。図７において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００４４】
実施例１との相違は、相電流検出用抵抗（３１および３２）、相電流検出回路３３、相電流演算手段４１、出力電圧演算手段４２、インバータ出力電力演算手段４３、を有することである。
【００４５】
図７において、モータ駆動システムは、単相交流電源１から供給された交流入力電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路２と、出力電圧を入力としモータ１１を駆動するために所定の動作を行う３相インバータ回路３０を備えている。また、３相インバータの交流負荷は、交流モータ１１である。
【００４６】
３相インバータ回路３０には、実施例１との相違点として、相電流検出用抵抗が２相分接続されている。なお、相電流検出用抵抗は、３相分接続しても構わない。
【００４７】
＜インバータ出力電力の説明＞
相電流検出用抵抗（３１および３２）で検出した電流情報は、相電流検出回路３３で増幅され、相電流演算手段４１へ入力される。相電流演算手段４１では、２相分の相電流情報から、残りの１相の電流を演算した後、三相交流量の三相固定座標系（ｕ−ｖ−ｗ）から直流量の回転座標系（ｄ−ｑ）に座標変換し、ｄ軸およびｑ軸電流検出値（ＩｄおよびＩｑ）を算出する。なお、固定座標系から回転座標系への座標変換は、従来公知であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
算出したｄ軸およびｑ軸電流検出値（ＩｄおよびＩｑ）は、インバータ出力電力演算手段４３と出力電圧演算手段４２へ出力する。
【００４９】
出力電圧演算手段４２では、式（１）で示すように、ｄ軸およびｑ軸電流検出値（ＩｄおよびＩｑ）と速度指令値ω＊とモータ定数とを用いてベクトル演算を行い、出力電圧指令値（Ｖｄ＊およびＶｑ＊）を出力する。ここで、式（１）において、Ｒはモータの巻線抵抗値、Ｌｄはｄ軸のインダクタンス、Ｌｑはｑ軸のインダクタンス、Ｋｅは誘起電圧定数である。なお、速度指令ω＊は、指令値ではなく検出値でも構わない。
【００５０】
Ｖｄ＊＝Ｒ×Ｉｄ−ω＊×Ｌｄ×Ｉｑ
Ｖｑ＊＝Ｒ×Ｉｑ＋ω＊×Ｌｑ×Ｉｄ＋ω＊×Ｋｅ  …………………………（１）
インバータ出力電力演算手段４３では、出力電圧演算手段４２の出力電圧指令値（Ｖｄ＊およびＶｑ＊）と相電流演算手段４１の出力のｄ軸およびｑ軸電流検出値（ＩｄおよびＩｑ）を用いて、式（２）によって乗算し、インバータ出力電力Ｐｏｕｔを演算する。
【００５１】
Ｐｏｕｔ＝Ｖｄ＊×Ｉｄ＋Ｖｑ＊×Ｉｑ  ………………………………………（２）
図８は、本発明の実施例３における電源電圧異常判定領域の一例説明図である。実施例１の図２との相違は、縦軸がインバータ出力電力Ｐｏｕｔの点である。その他は、図２と同一のため、本図の説明は省略する。
【００５２】
図９は、図８を考慮した電源電圧異常判定手段４４の処理フロー図である。実施例１の図３との相違は、ステップ９０１、ステップ９０２に使用するデータが、インバータ出力電力Ｐｏｕｔの点である。その他は、図３と同一のため、本図の説明は省略する。
【００５３】
以上、本発明の実施例３によれば、電源回路に流れる電源電流情報と３相インバータの出力電力情報を用いて、電源電圧異常判定を行い、電圧異常と判定した時にインバータ制御およびコンバータ制御を停止させる。これにより、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を速やかに、かつ確実に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させることが可能な電源回路保護装置を実現できる。
【実施例４】
【００５４】
図１０は、本発明の実施例４による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。図１０において、図７と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
【００５５】
実施例３との相違は、入力電流検出回路１５、相電流再現手段６１を有することである。
【００５６】
図１０において、入力電流検出用抵抗１０で検出した電流情報は、入力電流検出回路１４で増幅され、直流電流情報として、相電流再現手段６１へ入力される。相電流再現手段６１では、入力された直流電流情報を用いて、モータの巻線に流れる相電流を再現する。再現された相電流情報から、実施例３と同様に座標変換を行い、ｄ軸およびｑ軸電流検出値（ＩｄおよびＩｑ）を算出する。なお、直流電流情報から相電流を再現することは、従来公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００５７】
以上、本発明の実施例４によれば、電源回路に流れる電源電流情報と３相インバータの出力電力情報を用いて、電源電圧異常判定を行い、電圧異常と判定した時にインバータ制御およびコンバータ制御を停止させる。これにより、電源電圧の瞬時低下および瞬時停電を速やかに、かつ確実に検出し、電源回路の構成部品を保護し、信頼性を向上させることが可能な電源回路保護装置を実現できる。
【００５８】
加えて、電流検出部の電源電流検出用抵抗７、入力電流検出用抵抗１０は、いずれも過電流防止用に既に実装された抵抗を利用するため、低価格な構成で、電源回路保護装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１における電源電圧異常判定領域の一例説明図。
【図３】本発明の実施例１における電源電圧異常判定手段２７の処理フロー図。
【図４】本発明の実施例１における電源電圧異常判定領域の別の一例説明図。
【図５】図４を考慮した本発明の実施例３の電源電圧異常判定処理フロー図。
【図６】本発明の実施例２による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例３による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図。
【図８】本発明の実施例３における電源電圧異常判定領域の一例説明図。
【図９】図８を考慮した本発明の実施例３の電源電圧異常判定手段の処理フロー図。
【図１０】本発明の実施例４による３相インバータの電源回路保護装置としての、モータ駆動システムの全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
１…単相交流電源、２…電源回路、３…３相インバータ回路、４…整流回路、５…リアクトル、６…電源側半導体スイッチング素子、７…電源電流検出用抵抗、８…ダイオード、９…コンデンサ、１０…入力電流検出用抵抗、１１…モータ、１２…ゲート駆動回路、１３…電源電流検出回路、１４…入力電圧検出回路、１５…入力電流検出回路、１６…ゲート駆動回路、１７…三相交流電源、１８…電源回路、１９…三相整流回路、２１…コンバータ制御手段、２２…電源電流演算手段、２３…入力電圧演算手段、２４…入力電流演算手段、２５…インバータ制御手段、２６…インバータ入力電力演算手段、２７…電源電圧異常判定手段、３０…３相インバータ回路、３１、３２…相電流検出用抵抗、３３…相電流検出回路、４１…相電流演算手段、４２…出力電圧演算手段、４３…インバータ出力電力演算手段、４４…電源電圧異常判定手段、６１…相電流再現手段、Ｉａｃ…電源電流平均値、Ｖｄｃ…直流電圧値、Ｉｄｃ…直流電流値、Ｐｉｎ…インバータ入力電力、Ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令値、Ｉｄ…ｄ軸電流検出値、Ｉｑ…ｑ軸電流検出値、Ｐｏｕｔ…インバータ出力電力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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