(57)【要約】【課題】電流検出器の出力信号線の接続過誤がある場合に、起動初期の装置の動作前に誤接続とその種類を検出することで、モータ制御装置やモータの破損を防止したモータ制御装置及び圧縮機を提供する。【解決手段】電源を可変周波数の三相交流に変えて三相モータに通電する電力変換器と、上記モータの複数相の通電電流を検出する電流検出器と、外部の指令信号と上記電流検出器の検出信号とに基いて上記電力変換器に制御信号を供給すると共に、始動初期において上記電力変換器からモータの位置決めの直流の指令電流を通電させる直流指令を発する制御部を備えたモータ制御装置において、上記制御部は上記位置決めの直流通電時に、上記電流検出器の検出信号のパターンに基いて上記電流検出器の接続の正常・異常を判定する判定器を備え、上記判定器は異常判定時に上記電力変換器の通電を遮断する遮断信号を発生することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を可変周波数の三相交流に変えて三相モータに通電する電力変換器と、上記モータの複数相の通電電流を検出する電流検出器と、外部の指令信号と上記電流検出器の検出信号とに基いて上記電力変換器に制御信号を供給すると共に、始動初期において上記電力変換器からモータの位置決めの直流の指令電流を通電させる直流指令を供給する制御部を備えたモータ制御装置において、
上記制御部は上記位置決めの直流通電時に、上記電流検出器の検出信号のパターンに基いて上記電流検出器の接続の正常・異常を判定する判定器を備え、上記判定器は異常判定時に上記電力変換器の通電を遮断する遮断信号を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時に、上記電流検出器の検出信号として所定レベル以下を所定回数検出したとき、上記電流検出器の接続異常と判定して遮断信号を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記電流検出器の断線エラーと判定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時、上記電流検出器の検出信号と直流の指令電流の符号を比較し、不一致の場合に接続異常と判定して遮断信号を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時、同一相について電流検出器の検出信号と直流の指令電流の符号を比較することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記電流検出器が逆接続と判定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載のモータ制御装置において、上記制御部は上記電流検出器の検出信号を座標変換する座標変換器と、モータの位置決めの直流の指令電流をｄ軸（またはｑ軸）で指令する電流制御器を有し、上記判定器は座標変換されたｄ軸（またはｑ軸）の検出信号と上記電流制御器の直流の指令電流との符号を比較することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
流体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置を備えた圧縮機において、前記制御装置は請求項１〜請求項７の何れかに記載のモータ制御装置であることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び圧縮機の電流検出器の接続状況を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータの電気的接続確認に関する技術は特許文献１、特許文献２に開示がある。特許文献１は、インバータとモータの間の接続や、電源とインバータの間の接続について、平滑コンデンサが低受電時に一度運転を行い、インバータからモータへの電流が検出されるかにより判定する。特許文献２は、インバータが運転状態であるときに、インバータからモータへの通電を検出する検出電流が設定値以下の場合に異常と判断する。いずれにしても、インバータの運転状態においてモータへの通電を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０８１９００号公報
【特許文献２】特開平９−７０１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インバータからモータへの通電を検出する電流検出器を有する３相モータを制御するモータ制御装置において、比較的容量の小さいモータ制御装置では、電流検出器は印刷基板上にはんだ付けにより実装する場合が多い。しかし、比較的容量の大きいモータ制御装置では、基板が複数枚に及ぶことから、組立作業の効率化やメンテナンス作業の効率化の理由により、電流検出器の出力信号線がコネクタを経由してケーブルで接続される場合がある。
【０００５】
このような構成においては、製造時の組立作業や設置後のメンテナンスで、装置を一度解体した後に組立てる場合等に、人為的過誤などの要因により電流検出器の出力信号線のケーブルが未接続、または逆接続となる場合が考えられる。
【０００６】
このような事態が生じると、インバータ等のモータ制御装置からモータへ通電される出力電流が検出できない為、電流検出器の情報をモータ制御アルゴリズムに使用している場合には、モータ制御装置が運転状態にあるにも関わらずモータが回転しないという問題が発生する。
【０００７】
さらに、特許文献１や特許文献２のようにモータ制御装置内に電流制御器が搭載されている場合は、電流指令値と電流検出値（ゼロ）が一致することはない（電流指令値は０でないとする。）ので、電流制御器は電流検出値を電流指令値に一致させようと出力可能な最大値まで指令値を引上げ、異常に過大な電圧・電流をモータ制御装置の逆変換部（インバータ部）のＩＧＢＴやモータに印加することになる。
【０００８】
この結果、逆変換部のＩＧＢＴは破損に至り、モータが永久磁石を使用している動機電動機の場合には永久磁石が減磁に至る。通常、モータ制御装置（インバータ）の運転状態では、電流過大時に出力遮断し制御装置やモータの保護する機能を搭載しているが、この保護機能でも電流検出器の出力信号を利用しているため、電流検出器の出力信号線が未接続の場合は保護機能が動作しない。
【０００９】
本発明は、上述の従来の問題点に鑑み、電流検出器の信号線（接続線）の接続過誤がある場合に、起動初期の装置の動作前に誤接続とその種類を検出することで、モータ制御装置の破損や減磁等によるモータの破損を防止したモータ制御装置及び圧縮機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、従来技術の欠点を解決するため、電源を可変周波数の三相交流に変えて三相モータに通電する電力変換器と、上記モータの複数相の通電電流を検出する電流検出器と、外部の指令信号と上記電流検出器の検出信号とに基いて上記電力変換器に制御信号を供給すると共に、始動初期において上記電力変換器からモータの位置決めの直流の指令電流を通電させる直流指令を供給する制御部を備えたモータ制御装置において、
上記制御部は上記位置決めの直流通電時に、上記電流検出器の検出信号のパターンに基いて上記電流検出器の接続の正常・異常を判定する判定器を備え、上記判定器は異常判定時に上記電力変換器の通電を遮断する遮断信号を発生することを特徴とする。
【００１１】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時に、上記電流検出器の検出信号として所定レベル以下を所定回数検出したとき、上記電流検出器の接続異常と判定して遮断信号を発生することを特徴とする。
【００１２】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記電流検出器の断線エラーと判定することを特徴とする。
【００１３】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時、上記電流検出器の検出信号と直流の指令電流の符号を比較し、不一致の場合に接続異常と判定して遮断信号を発生することを特徴とする。
【００１４】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記位置決めの直流通電時、同一相について電流検出器の検出信号と直流の指令電流の符号を比較することを特徴とする。
【００１５】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記判定器は上記電流検出器が逆接続と判定することを特徴とする。
【００１６】
また、上記に記載のモータ制御装置において、上記制御部は上記電流検出器の検出信号を座標変換する座標変換器と、起動後の位置決めの直流の指令電流をｄ軸（またはｑ軸）で指令する電流制御器を有し、上記判定器は上記検出信号が座標変換されたｄ軸（またはｑ軸）の検出値と上記電流制御器の直流の指令電流との符号を比較することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、流体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動するモータと、前記モータを制御する制御装置を備えた圧縮機において、前記制御装置は前記何れかに記載のモータ制御装置であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、モータ制御装置の破損を防止する必要がある為、起動直後に破損に至らない適切なタイミングで、モータのロータの位置決めの直流を通電させて、指令どおりの通電電流が検出されるか否か（通電電流の検出パターン）で判定を行う。電流検出器を設置した相からの電流が０（ゼロ）である場合その相の接続が未接続であると判定する。０と判定するしきい値の設定と起動からの判定タイミングは適用するモータ制御装置とモータにより適切に選択する。
【００１９】
また、電流検出器の誤接続の場合にも、通電電流の検出パターンから接続状態の識別を行う。本発明は、上記に記載のモータ制御装置において、上記電流検出器がＵ相とＷ相に設置され、上記制御部は上記電流検出器の検出信号を座標変換する座標変換器と、モータの位置決めの直流指令をｄ軸（またはｑ軸）で行う電流制御器を有し、上記判定器は上記検出信号が座標変換されたｄ軸（またはｑ軸）の検出値と上記電流制御器の直流指令との符号を比較し、同符号の検出パターンのとき接続状態を正常と判定し、逆符号の検出パターンのとき逆接続と判定することを特徴とする。
【００２０】
さらに、モータの位置決めの直流通電に際し、モータのロータが動くことで電流の乱れが生じ、一時的に通電電流が０付近になることがある。このタイミングで電流検出器の接続判定を行うと未接続（断線）との誤判定が生じる。そこで、適切な複数タイミングで判定を行うことで、検出電流が乱れた場合にも誤判定を防止するようにしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、モータ制御装置及び圧縮機において、起動初期のモータの位置決めの直流通電を利用して電流検出器の接続状況と異常接続の種類判定を運転動作前に行なうもので、モータ制御装置の破損や減磁等によるモータの破損を防止でき、判定後の接続変更等の対策が容易となる。また、モータの位置決め動作と並行して誤接続判定をおこなうため、判定用の時間を新たに必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図２】同じく動作フローチャートである。
【図３】同じく各相の指令電流の波形図である。
【図４】同じく各相の指令電流に対する正常時と異常時の検出電流の波形図である。
【図５】同じく逆接続時のＵ相とＷ相の検出電流の波形図である。
【図６】本発明の他の実施例のｄ軸指令電流波形に対する正常時と異常時のｄ軸検出電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。図1に本発明の実施例のブロック構成を示す。
【００２４】
１は商用電源３から交流を受けて可変周波数の三相交流に変換し、三相モータ（または同期モータ）２に供給するモータ制御装置（インバータ装置）、１０は上記商用電源３を可変周波数の三相交流に変換する電力変換器である。電力変換器１０は順変換部（整流部）２０、平滑部２１及び逆変換部２２を備え、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の出力線がモータ２の対応する相の固定極巻線に接続される。Ｕ相とＷ相の出力線にはそれぞれ、通電電流を検出する電流検出器３０と３１が設けられる。４はモータ２の起動指令及び通常運転での速度指令からなる指令信号Ｓを発生する指令器で、モータ制御装置１の外部に設けられている。
【００２５】
１５は上記指令器４の速度指令信号と上記電流検出器３０、３１の検出信号との差に基いて、三相の信号線５〜７（Ｕ〜Ｗ相）から上記電力変換器１０に三相の制御信号を供給する制御部であり、マイクロプロセッサで構成される。制御部１５内には、電流検出器３０と３１のＵ相とＷ相の検出信号をｄ軸とｑ軸の検出信号に座標変換する座標変換器１１、座標変換された検出信号と指令器４の速度指令信号に基いて制御電流を発生する電流制御器１２、及びこの制御電流から制御電圧と三相の制御信号を生成するベクトル制御器１３を備え、さらに上記電流検出器３０、３１、座標変換器１１、電流制御器１２、ベクトル制御器１３の各信号を受ける判定器１４を備えている。
【００２６】
判定器１４は、電流検出器の検出信号のパターンから電流検出器３０、３１の接続の正常・異常を判定し、異常と判定したとき遮断信号を出力して上記電力変換器１０に供給し、出力線からの三相交流の通電を停止させる。
【００２７】
上記電流制御器１２は、指令器４の起動指令に基いてモータ起動のために、モータの位置決め（ロータの位置決め）の直流の指令電流を、電力変換器１０の出力線から所定時間の間モータ２の固定極巻線に通電すべく、制御信号として信号線５〜７に直流指令を与えるように構成される。このときの直流指令は、Ｕ相（信号線５）が正符号の電圧で、Ｖ、Ｗ相（信号線６、７）が負符号でＵ相の半分の電圧であり、電力変換器１０の出力線から同じ割合で指令電流が通電される。三相モータ２のロータ（図示せず）は永久磁石を有しており、固定極巻線への直流通電により、起動に適した固定極まで回動し（ロータが回動して位置決めされる）、その後の起動に備える。
【００２８】
１６は三相モータ２によって駆動される圧縮機本体で、モータ制御装置１及びモータ２と共に圧縮機を構成する。
【００２９】
上記構成における装置の動作をフローチャート、及び波形図で説明する。
【００３０】
図２のステップ１（Ｓ１）で指令器４から起動指令信号が出されると、モータの位置決めのため、制御部１５の信号線５〜７から直流指令の一定電圧が印加され、これに応じた所定の直流電圧が電力変換器１０の三相の出力線から出力される（図２、Ｓ２）。この直流指令により各相出力線の通電電流は、図３に示されるように指令電流として次第に増加する波形となる。すなわち、Ｕ相指令電流は正符号で増加し、Ｖ、Ｗ相指令電流は負符号でＵ相の半分の電流で増加する。なお、５０は直流指令発生後の判定器１４で判定するタイミングを示す。
【００３１】
電流検出器３０、３１がそれぞれ出力線のＵ相とＷ相に配置され、各接続線３０ａ、３１ａが制御部１５に正常に接続されている場合は、各電流検出器の検出信号も図３に示すＵ相とＷ相電流と同一傾向の波形となる。すなわち、図４の実際の電流値で示すと、（１）の各相の実際の指令電流に対して、（２）のように同一傾向の波形の検出電流（検出信号）となる（Ｗ相電流の一部乱れについては後述）。
【００３２】
ところが、接続線３０ａ、３１ａが制御部１５に未接続状態、または断線状態のときは、該当の電流検出器の検出信号がゼロか、または極めて低レベルの検出信号となる。例えば、Ｗ相の接続線３１ａが断線の場合は、図４（３）に示すようにＷ相の検出信号がゼロとなる。この場合、図２のＳ３で判定器１４はYesと判定し、Ｓ８で出力遮断信号Hを発生してモータ２が停止され、次いでＳ９で電流検出器断線エラーとしてその旨表示等を行なう（表示器は図示せず）。
【００３３】
ここで、モータの位置決めの直流通電でロータが回動するが、この回動により固定極のコイルに逆起電力が発生し、電流検出器の検出電流に乱れを起すことがある。すなわち、図４（２）に示すように、位置決めの直流通電により、例えばＷ相の検出信号が乱れ、１０２のタイミングにおいて０（または０に近いレベル）となっている。もし、図４（２）の判定タイミング５０が１０２と一致していると、検出信号が０であるため、電流検出器の断線エラーであると誤判定されてしまう。
【００３４】
そこで、例えば図４（２）の１００、１０１、１０２、１０３のタイミングで複数判定を行い、全てのタイミングで検出信号が０である場合に、判定器１４で断線エラーと判定すれば誤判定を防止することができる。従って、図２のＳ３では、検出信号として所定レベル以下を所定の複数回検出したときに接続異常と判定する。この所定回数は適用モータの種類、容量等により適切に選択される。
【００３５】
電流検出器の検出信号が０でなく図２のＳ３でＮｏと判定された場合は、Ｓ４で各相の検出信号のパターンが正常であるかが判定される。すなわち、接続線３０ａ、３１ａが正常接続の場合は、図４（１）の各相の直流の指令電流の符号と、（２）の対応する相の検出信号の符号は一致しており、Ｓ４の判定でＹｅｓとなる。続くＳ５で電流検出器の接続が正常として、制御部１５から制御信号が出力され、Ｓ６でモータの同期運転が開始し、Ｓ７でセンサレス運転がなされる。なお、判定器１４では、信号線５〜７の直流指令から電力変換器の各相出力線の直流の指令電流を換算し、判定対象としている。
【００３６】
電流検出器３０、３１の接続線３１ａと３１ａが逆に接続された場合を想定すると、図４（１）のＵ相とＷ相の指令電流に対し、制御部１５には検出信号としてＵ相とＷ相が逆に入力され、図５に示すようにＵ相の検出信号（検出信号）の符号が負で、Ｗ相の検出信号の符号が正として入力される。従って、Ｕ相、Ｗ相について指令電流と検出信号の符号が不一致となり、図２のＳ４ではＮｏと判定され、Ｓ１０で遮断信号Hを発生してモータ２が停止される。次いで、Ｓ１１で電流検出器誤接続（逆接続）エラーとしてその旨表示等を行なう（表示器は図示せず）。
【００３７】
このように、同一相について検出信号と指令電流の符号を比較することにより、電流検出器の接続状態が正常接続か誤（逆）接続であるかが判定できる。
【００３８】
また、図１の制御部１５は、電流検出器３０と３１のＵ相とＷ相の検出信号をｄ軸とｑ軸に座標変換する座標変換器１１と、座標変換された検出信号と指令器４の速度指令信号に基いて制御電流を発生する電流制御器１２とを備えていることから、ｄ軸とｑ軸を用いても電流検出器の接続状態を判定できる。
【００３９】
例えば、直流の指令電流をｄ軸で指令する場合、ｄ軸の検出信号とｄ軸の直流の指令電流が同符号で増加する場合は接続状態は正常であり、逆符号（符号不一致）で増加する場合は逆接続であると判定できる。
【００４０】
判定器１４は、ｄ軸の検出信号を座標変換器１１の出力から取込み、ｄ軸の直流の指令電流を電流制御器１２から取込む。図６に示すように、（１）の正符号のｄ軸指令電流に対し、正常接続では（２）に示す正符号のｄ軸検出電流として検出され、異常（逆）接続では（３）に示すように負符号のｄ軸検出電流（ｄ軸検出信号）として検出される。図２のＳ４では、ｄ軸について検出信号と直流の指令電流の符号が比較され、一致の場合はＹｅｓと判定され、不一致はＮｏと判定される。その後のステップは上記と同様である。
【００４１】
上記は直流の指令電流をｄ軸で指令する場合について説明したが、ｑ軸で指令する場合は、ｑ軸について電流検出器の接続状況を判定することができる。上記ｄ軸の場合と同様に、ｑ軸の検出信号とｑ軸の直流の指令電流の符号を判定器１４で比較して、一致か不一致により接続状況を判定する。
【００４２】
上記構成のモータ制御装置１を圧縮機に搭載すれば、上記動作によりモータ制御装置の破損や減磁等によるモータの破損を防止でき、圧縮機全体の破損を防止できる。また、圧縮機は動作後に誤接続が判明すると、接続されている他の機器との圧力調整等で対策処理が面倒であるが、圧縮機の動作開始前のモータの位置決め動作と並行して電流検出器の接続状況と異常接続の種類の判定を行なうので、接続線の接続変更等の対策が容易となる。また、モータの位置決め動作中に誤接続判定をおこなうため、判定用の時間を新たに必要としない。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・モータ制御装置、２・・・３相モータ、３・・・電源、４・・・指令器、５〜７…３相の制御信号、１０・・・電力変換器、１１・・・座標変換器、１２・・・電流制御器、１４…判定器、１５…制御部、１６…圧縮機本体、１３・・・ベクトル制御器、２０・・・順変換部、２１・・・平滑部、２２・・・逆変換部、３０・・・電流検出器（Ｕ相）、３０ａ…検出電流（Ｕ相）、３１・・・電流検出器（Ｗ相）、３１ａ…検出電流（Ｗ相）、５０・・・直流通電時の判定タイミング、１００、１０１、１０２、１０３・・・直流通電時の複数判定タイミング。
【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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