(57)【要約】【課題】  電源とモータを入れ替えて接続した電源誤配線による故障を防止すると共に、誤配線を警告することができるインバータ装置を提供する。【解決手段】  交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部５と、コンバータ部５の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ６と、平滑した直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換してモータ２０を駆動するインバータ部７とを備えたインバータ装置において、コンバータ部５と平滑コンデンサ６との間に第１の突入電流抑制抵抗１３を直列接続し、第１の突入電流抑制抵抗１３を短絡する第１の電磁接触器１５を設け、かつ、インバータ部７と平滑コンデンサ６との間に第２の突入電流抑制抵抗１４を直列接続し、第２の突入電流抑制抵抗１４を短絡する第２の電磁接触器１６を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、該コンバータ部の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑した直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部とを備えたインバータ装置において、
前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第１の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第１の突入電流抑制抵抗を短絡する第１の電磁接触器を設け、かつ、前記インバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第２の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第２の突入電流抑制抵抗を短絡する第２の電磁接触器を設けたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記第２の突入電流抑制抵抗の抵抗値は、前記第１の突入電流抑制抵抗の抵抗値よりも大きな値であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記交流電源が投入された時に、前記平滑コンデンサの充電電圧および充電時間を監視し、前記充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達する前に、前記充電時間を監視するカウント値が、所定の閾値を超えた場合には、電源誤配線のアラームを出力することを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記所定の閾値は、前記コンバータ部の入力端子に開閉器を介して前記交流電源を接続し、前記開閉器をオンした時の前記平滑コンデンサの充電電圧を監視し、該充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達するまでの時間よりも長い充電時間に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、該コンバータ部の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑した直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部とを備え、
前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第１の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第１の突入電流抑制抵抗を短絡する第１の電磁接触器を設け、かつ、前記インバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第２の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第２の突入電流抑制抵抗を短絡する第２の電磁接触器を設けたインバータ装置の電源誤配線の検出方法において、
前記第２の突入電流抑制抵抗の抵抗値は、前記第１の突入電流抑制抵抗の抵抗値よりも大きな値であり、前記交流電源が投入された時に、前記平滑コンデンサの充電電圧および充電時間を監視し、前記充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達する前に、前記充電時間を監視するカウント値が、所定の閾値を超えた場合には、電源誤配線のアラームを出力することを特徴とするインバータ装置の電源誤配線の検出方法。
【請求項６】
前記所定の閾値は、前記コンバータ部の入力端子に開閉器を介して前記交流電源を接続し、前記開閉器をオンした時の前記平滑コンデンサの充電電圧を監視し、該充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達するまでの時間よりも長い充電時間に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置の電源誤配線の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に接続する電源の誤配線を検出して、その誤配線によって生ずる不具合を防止し、ユーザに誤配線を警告する機能を備えたインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ装置は、図４のような構成となっている。同図において、２１はインバータ装置を示す。５はコンバータ部であり、３相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。６は平滑コンデンサであり整流した直流電圧を平滑化する。７はインバータ部であり、直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換して出力する。８はコンバータ部５と平滑コンデンサ６の間に接続される突入電流抑制抵抗であり、突入電流によるコンバータ部５の破壊を防止する。９は制御電源部であり、平滑コンデンサ６の端子間の直流電圧を所定の制御回路用の直流電圧に変換して、インバータ装置２１内の各制御回路部へ電源を供給する。１０はインバータ制御回路部であり、インバータ装置２１内の各回路と負荷であるモータ駆動のための制御を行う。１１はゲート駆動部であり、インバータ制御回路部１０からの指令を受けてインバータ部７のパワースイッチング素子に駆動信号を与える。１２は電磁接触器であり、インバータ制御回路部１０からの指令を受けて電源投入が完了したら、突入電流抑制抵抗８を短絡して通電による抵抗損失を防ぐものである。
【０００３】
次に、電源投入時の一連の動作を説明する。図４において、１は３相交流電源であり、開閉器２２を介してインバータ装置２１の入力端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）２、３、４に接続されている。開閉器２２をオンして電源が投入されると、コンバータ部５で整流された直流電圧は、突入電流抑制抵抗８を介して平滑コンデンサ６を充電する。平滑コンデンサ６がある程度充電されると制御電源部９が起動し、インバータ制御回路部１０や、ゲート駆動部１１への電源を供給する。制御電源が供給されると、インバータ制御回路部１０が起動し各部の制御が開始される。平滑コンデンサ６が十分に充電された後、インバータ制御回路部１０は電磁接触器１２へ指令を出して突入電流抑制抵抗８を短絡し、モータ２０の運転準備を行う。インバータ制御回路部１０が図示しない上位コントローラ等から運転指令を受けると、インバータ制御回路部１０からゲート駆動部１１へゲート駆動指令を出力し、インバータ部７から出力端子（Ｕ，V，V）１７、１８，１９を介して可変周波数、可変電圧の３相交流電圧が出力されモータ２０を駆動する。
【０００４】
上述の内容は、インバータ装置に接続する３相交流電源やモータへの配線が正常で問題なく動作する場合について説明したものである。
図５は電源およびモータの誤配線により、３相交流電源１を接続すべき入力端子２、３、４にモータ２０を結線し、出力端子１７、１８，１９に開閉器２２を介して３相交流電源１を接続した状態を示したものである。図５に示したような誤配線の状態で３相交流電源１を投入すると、インバータ部７のダイオードを介して３相交流電流が流れ、平滑コンデンサ６を充電するが、この場合は、突入電流抑制抵抗がないので、過大な突入電流が流れる。この突入電流によりインバータ部７と平滑コンデンサ６が破壊され、インバータ装置２１が故障となる。この時、制御電源部９は正常に起動することができないためインバータ制御回路部１０への電源が供給されず、インバータ制御回路部１０はアラームの表示や警告あるいは保護動作を行うことはできない。このような誤配線によるインバータ装置の故障は実際のインバータ装置の据付現場で度々発生しているのが現状である。
【０００５】
従来のインバータ装置は、このような電源とモータ接続の誤配線による破壊防止の機能を持っていない。また、平滑コンデンサとインバータ部の間にヒューズを接続している回路例がある（例えば、特許文献１を参照）。このようなヒューズを適用した場合、電源とモータの接続を入れ替えてしまうような誤配線があっても、インバータ部や平滑コンデンサの破壊を免れる可能性はあるが、ヒューズの溶断は避けられないため、その交換作業が必要でありインバータ装置の修理は必ず発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４０４６６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のインバータ装置では、電源とモータの接続を入れ替えてしまうような誤配線による故障の防止策はとっていないため、電源誤配線による故障からインバータ装置を保護できないという問題があった。また、試運転作業時においても、電源誤配線を警告することができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電源とモータを入れ替えて接続した電源誤配線による故障を防止すると共に、誤配線を警告することができるインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のような構成および方法としたものである。
請求項１に記載の発明は、交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、該コンバータ部の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑した直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部とを備えたインバータ装置において、
前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第１の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第１の突入電流抑制抵抗を短絡する第１の電磁接触器を設け、かつ、前記インバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第２の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第２の突入電流抑制抵抗を短絡する第２の電磁接触器を設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインバータ装置において、前記第２の突入電流抑制抵抗の抵抗値が、前記第１の突入電流抑制抵抗の抵抗値よりも大きな値であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインバータ装置において、前記交流電源が投入された時に、前記平滑コンデンサの充電電圧および充電時間を監視し、前記充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達する前に、前記充電時間を監視するカウント値が、所定の閾値を超えた場合には、電源誤配線のアラームを出力することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインバータ装置において、前記所定の閾値が、前記コンバータ部の入力端子に開閉器を介して前記交流電源を接続し、前記開閉器をオンした時の前記平滑コンデンサの充電電圧を監視し、該充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達するまでの時間よりも長い充電時間に設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、交流電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、該コンバータ部の出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑した直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部とを備え、
前記コンバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第１の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第１の突入電流抑制抵抗を短絡する第１の電磁接触器を設け、かつ、前記インバータ部と前記平滑コンデンサとの間に第２の突入電流抑制抵抗を直列接続し、該第２の突入電流抑制抵抗を短絡する第２の電磁接触器を設けたインバータ装置の電源誤配線の検出方法において、
前記第２の突入電流抑制抵抗の抵抗値は、前記第１の突入電流抑制抵抗の抵抗値よりも大きな値であり、前記交流電源が投入された時に、前記平滑コンデンサの充電電圧および充電時間を監視し、前記充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達する前に、前記充電時間を監視するカウント値が、所定の閾値を超えた場合には、電源誤配線のアラームを出力することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインバータ装置の電源誤配線の検出方法において、前記所定の閾値が、前記コンバータ部の入力端子に開閉器を介して前記交流電源を接続し、前記開閉器をオンした時の前記平滑コンデンサの充電電圧を監視し、該充電電圧が前記第１の電磁接触器をオンする電圧値に達するまでの時間よりも長い充電時間に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電源誤配線によるインバータ装置の故障あるいは破壊を防止することができ、ユーザに電源接続の誤配線を知らせることができる。また、配線の手直しをするだけで、インバータ装置を修理することなく使用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明におけるインバータ装置の全体構成図
【図２】本発明におけるインバータ装置に電源とモータ接続の誤配線をした状態を示す図
【図３】本発明におけるインバータ装置の電源とモータ接続の誤配線を検出する処理手順を示すフローチャート
【図４】従来のインバータ装置の全体構成図（通常の配線状態を示す図）
【図５】従来のインバータ装置に電源とモータ接続の誤配線をした状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明におけるインバータ装置の全体構成を示す図である。同図において、図４に示す従来のインバータ装置の全体構成図と同一符号の部分は同一の機能を有するので、その詳細説明は省略する。
図１において、従来例と異なる部分は、インバータ制御部１０ａと、コンバータ側突入電流抑制抵抗１３、コンバータ側電磁接触器１５、および、本発明においてインバータ側突入電流抑制抵抗１４とインバータ側電磁接触器１６および電圧検出回路２３を新たに追加した点である。
【００１４】
また、図２はインバータ装置２１ａの入力端子２、３、４にモータを接続し、出力端子１７、１８、１９に開閉器２２を介して３相交流電源１を接続した誤配線の状態を示したもので、従来例の図５に対応する図を示したものである。図１のコンバータ側突入電流抑制抵抗１３とコンバータ側電磁接触器１５の作用効果は、基本機能として、図４に示す突入電流抑制抵抗８と電磁接触器１２と同一のものである。
図２において、平滑コンデンサ６とインバータ部７の間に接続されたインバータ側突入電流抑制抵抗１４は、出力端子１７、１８、１９に接続された開閉器２２を介して３相交流電源１を投入した時の突入電流を抑制するもので、その抵抗値は図４に示す突入電流抑制抵抗８の抵抗値と比較して約１０倍程度大きな値である。そのため、出力端子１７，１８，１９からインバータ側突入電流抑制抵抗１４を介して平滑コンデンサを充電する時間は、入力端子２，３，４からコンバータ側突入電流抑制抵抗１３を介して平滑コンデンサ６を充電する時間と比較して、約１０倍程度長くなる。
【００１５】
先ず、図１に示す通常の配線時の動作を説明する。図１において、開閉器２２をオンして３相交流電源１（電圧Vｓ）が投入されると、コンバータ部５で整流された電圧は、コンバータ側突入電流抑制抵抗１３を介して平滑コンデンサ６を充電する。この時の直流電圧をＥｄとすると、Ｅｄは定常状態で１.３５Vs程度となる。３相交流電源１が２００V系の場合、平滑コンデンサ６が充電され直流電圧Ｅｄが約１４０Vに達すると、また、４００V系の場合はＥｄが約２８０Vに達すると制御電源部９が起動し、インバータ制御回路部１０ａや、ゲート駆動部１１への電源を供給する。制御電源が供給されると、インバータ制御回路部１０ａが起動し各部の制御が開始される。この時、図３に示す電源立ち上げ時のシーケンスが働き、平滑コンデンサの充電時間を測定して誤配線のチェックを行うが、これについては後述の誤配線時の動作において説明する。
平滑コンデンサ６がさらに充電され、直流電圧Ｅｄがインバータ制御回路部１０ａのソフトウェアで定義されている電磁接触器オン電圧まで上昇するとインバータ制御回路部１０ａはコンバータ側電磁接触器１５とインバータ側電磁接触器１６へ指令を出して、それぞれコンバータ側突入電流抑制抵抗１３とインバータ側突入電流抑制抵抗１４を短絡し、モータ２０の運転準備を行う。なお、本実施例における電磁接触器オン電圧は、３相交流電源１が２００V系の場合および４００V系の場合で、それぞれ直流電圧Ｅｄが約１９０Vおよび約３８０Vに達したときの値である。
インバータ制御回路部１０ａが図示しない上位コントローラ等から運転指令を受けると、インバータ制御回路部１０ａはゲート駆動部１１へゲート駆動指令を出力し、インバータ部７から出力端子１７、１８，１９を介して可変周波数、可変電圧の３相交流電圧を出力し、モータ２０を駆動する。
【００１６】
次に、図２に示す誤配線時の動作を説明する。図２において、３相交流電源１が出力端子１７，１８，１９側から開閉器２２を介して投入されると、電源電圧はインバータ部７のダイオードを通って整流され直流電圧に変換され、インバータ側突入電流抑制抵抗１４を介して平滑コンデンサ６を充電する。通常配線時と同様に、平滑コンデンサ６がある程度充電され直流電圧Ｅｄが約１４０V（または約２８０V）まで達すると制御電源部９が起動し、インバータ制御回路部１０ａや、ゲート駆動部１１への電源を供給する。制御電源が供給されると、インバータ制御回路部１０ａが起動し各部の制御が開始される。
【００１７】
図３は、インバータ制御回路部１０ａが行う電源立ち上げ時の制御の流れを示すフローチャートである。同図において、インバータ制御回路部１０ａは、制御電源が正常に供給されると（Ｓ０）、ＣＰＵの内部タイマのリセット、内部メモリ類の初期化を行う（Ｓ１）。初期化が終了すると同時に、インバータ制御回路部１０ａは各部の制御、直流電圧Ｅｄの監視、ＣＰＵ内部タイマのカウントを開始する（Ｓ２）。次に、カウント値が所定の閾値以下かどうかをチェックし、また、直流電圧Ｅｄが電磁接触器オン電圧（ここでは、１９０Vまたは３８０V）に達したかどうかをチェックする（Ｓ３）。ここで、所定の閾値は正常配線時に平滑コンデンサ６が充電されて、直流電圧Ｅｄが電磁接触器オン電圧に達するまでの時間よりも長い充電時間に設定されており、正常配線時にはタイマのカウント値がこの閾値を超えることは無い。
【００１８】
すなわち、カウント値が所定の閾値以下の場合に、Ｅｄが電磁接触器オン電圧を超えるまでループを繰り返す（Ｓ３）。そして、Ｅｄの値が電磁接触器オン電圧を超えると（Ｓ３−１でＹの時）、カウント値がリセットされ、カウントを停止する（Ｓ４）。同時にインバータ制御回路部１０ａからコンバータ側電磁接触器１５とインバータ側電磁接触器１６へのオン指令が出され、それぞれコンバータ側突入電流抑制抵抗１３とインバータ側突入電流抑制抵抗１４が短絡される（Ｓ５）。その後インバータ運転準備処理が行われ（Ｓ６）、インバータ正常起動となりモータ２０の運転準備が完了する（Ｓ７）。
なお、本実施例では、Ｅｄの値が電磁接触器オン電圧を超える前にタイマのカウント値が所定の閾値を超えた場合に誤配線と判断するため、例えば、カウントを始める前の初期化動作中にＥｄの値が電磁接触器オン電圧を超えたとしても問題にはならない。
【００１９】
カウント値が所定の閾値を超えると、インバータ制御部１０ａはゲート駆動部１１にゲートブロック信号を送り、インバータ部７の動作を禁止する（Ｓ８）。その後、全外部入力を無効として（Ｓ９）、誤配線アラームを出力し（Ｓ１０）、さらに、カウント値をリセットしてカウントを停止する（Ｓ１１）。また、インバータ装置２１ａを運転不可の状態として電源遮断待ちとする（Ｓ１２）。この運転不可の状態は、一旦、電源が遮断され、インバータ制御部１０ａの電源がオフするまで解除されない。
なお、誤配線アラームの出力は不図示のＬＥＤ表示器やＩ／Ｏ回路部からの出力信号、あるいは、それらの両出力信号をインバータ制御部１０ａに備えており、試運転中の作業者や上位コントローラにアラームを出す。これにより、電源誤配線によるインバータ装置の破壊を防止することができると共に、ユーザに誤配線の警告をすることができる。また、配線の手直しをするだけで、修理することなくインバータ装置をそのまま使用することができる。
【符号の説明】
【００２０】
１  ３相交流電源
２  入力端子Ｒ
３  入力端子Ｓ
４  入力端子Ｔ
５  コンバータ部
６  平滑コンデンサ
７  インバータ部
８  突入電流抑制抵抗
９  制御電源部
１０  １０ａ  インバータ制御部
１１  ゲート駆動部
１２  電磁接触器
１３  コンバータ側突入電流抑制抵抗
１４  インバータ側突入電流抑制抵抗
１５  コンバータ側電磁接触器
１６  インバータ側電磁接触器
１７  出力端子Ｕ
１８  出力端子V
１９  出力端子V
２０  モータ
２１  ２１ａ  インバータ装置
２２  開閉器
２３  電圧検出部
【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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