(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路、および前記出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータを含む装置において、
前記ＰＷＭ整流回路が出力する電流値を検出し、
検出した前記電流値から前記ＰＷＭ整流回路への前記供給電圧の異常の有無を判定し、
前記供給電圧の異常があると判定されたことに応答して、少なくとも前記ＰＷＭインバータを、供給電圧異常に対処すべく制御するＰＷＭ整流回路の保護方法であって、
前記ＰＷＭインバータの動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２の電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、
前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して前記ＰＷＭ整流回路を停止させ、
前記電流値が前記第２の電源電圧異常検出レベル以上で前記第１の電源電圧異常検出レベル未満となったときの前記ＰＷＭ整流回路のキャリア周期のみでの、前記ＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させることを特徴とするＰＷＭ整流回路の保護方法。
【請求項２】
前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても前記第２の電源電圧異常検出レベルを超える期間が一定期間続く場合には前記ＰＷＭインバータの動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭ整流回路の保護方法。
【請求項３】
供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路（４３）、および前記出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータ（４６）を含む装置において、
前記ＰＷＭ整流回路が出力する電流値を検出する電流検出手段（４８）と、
検出した前記電流値から前記ＰＷＭ整流回路への前記供給電圧の異常の有無を判定する判定手段（４９）と、
前記判定手段により前記供給電圧の異常があると判定されたことに応答して、少なくとも前記ＰＷＭインバータを、供給電圧異常に対処すべく制御する制御手段（４９）と
を含み、
前記制御手段は、前記ＰＷＭインバータの動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２の電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、
前記電流検出手段が検出した前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して前記ＰＷＭ整流回路を停止させ、
前記電流値が前記第２の電源電圧異常検出レベル以上で前記第１の電源電圧異常検出レベル未満となったときの前記ＰＷＭ整流回路のキャリア周期のみでの、前記ＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させることを特徴とするＰＷＭ整流回路の保護装置。
【請求項４】
前記制御手段（４９）は、前記電流検出手段（４８）が検出した前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても前記第２の電源電圧異常検出レベルを超える期間が一定期間続く場合には前記ＰＷＭインバータ（４６）の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のＰＷＭ整流回路の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路、および当該出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータを含む装置において、ＰＷＭ整流回路を保護するための方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路、および当該出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータを含む装置において、電源回路に供給される電圧に、電圧歪み、三相不平衡、瞬時電圧低下、瞬時停電等の電圧異常が生じた場合や、誤配線により間違った電圧が印加された場合には、ＩＧＢＴ、コンデンサ、リアクトル等の回路構成部品に対して、通常時に比べて大きなストレスがかかるため、部品の破損などの不具合が生じる恐れがある。
【０００３】
そのため従来は、ＩＧＢＴ、トランジスタなどの半導体スイッチング素子に流れる電流がある閾値を超えると瞬時過電流として、直流電圧がある閾値を超えると過電圧として、それぞれ異常を検出し、この検出に応答して、ＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させたり、メインリレーをオフして、電源装置の回路構成部品を保護している。
【０００４】
また、供給電圧波形の検出手段を設けて、積極的に電源電圧異常を検出し、異常発生時には駆動電力を停止するか、または適切な補正を行なうことにより、保護動作を可能とし、部品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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６９４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＷＭ整流回路に供給される電圧に、何らかの異常がある場合には、部品の破損を招いたり、異音が発生するなどの問題が生じるため、供給電圧の異常を検出し、保護動作を行なう必要があるが、従来の過電流検出方式、過電圧検出方式では、部品破損を回避することはできるが、供給電圧異常により異音が発生していても検知することはできず、異音の発生を防止することはできない。
【０００７】
また、特許文献１に示すような、供給電圧波形から電圧異常を検出する方式では、検出が難しい供給電圧異常があるだけでなく、また、部品に影響がでていない状態でも、供給電圧異常と判定してしまう恐れがある。
【０００８】
さらに、単相ＰＷＭ整流回路のように電流制御を行うために供給電圧波形を検出している場合を除き、他のほとんどの電源回路では、供給電圧異常の検出専用の回路を新たに追加する必要がありコストアップとなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、供給電圧異常の有無を簡単に、かつ確実に検出し、ＰＷＭ整流回路の構成部品を保護するために必要な制御を行うことができるＰＷＭ整流回路の保護方法およびその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のＰＷＭ整流回路の保護方法は、供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路、および前記出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータを含む装置において、前記ＰＷＭ整流回路が出力する電流値を検出し、検出した前記電流値から前記ＰＷＭ整流回路への前記供給電圧の異常の有無を判定し、前記供給電圧の異常があると判定されたことに応答して、少なくとも前記ＰＷＭインバータを、供給電圧異常に対処すべく制御するＰＷＭ整流回路の保護方法であって、前記ＰＷＭインバータの動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２の電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して前記ＰＷＭ整流回路を停止させ、前記電流値が前記第２の電源電圧異常検出レベル以上で前記第１の電源電圧異常検出レベル未満となったときの前記ＰＷＭ整流回路のキャリア周期のみでの、前記ＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させるものである。
【００１１】
請求項２のＰＷＭ整流回路の保護方法は、請求項１に記載の方法であって、前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても前記第２の電源電圧異常検出レベルを超える期間が一定期間続く場合には前記ＰＷＭインバータの動作を停止させるものである。
【００１２】
請求項３のＰＷＭ整流回路の保護装置は、供給電圧を所定の出力電圧に変換するＰＷＭ整流回路、および前記出力電圧を入力として所定の動作を行うＰＷＭインバータを含む装置において、前記ＰＷＭ整流回路が出力する電流値を検出する電流検出手段と、検出した前記電流値から前記ＰＷＭ整流回路への前記供給電圧の異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により前記供給電圧の異常があると判定されたことに応答して、少なくとも前記ＰＷＭインバータを、供給電圧異常に対処すべく制御する制御手段とを含み、前記制御手段は、前記ＰＷＭインバータの動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２の電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、前記電流検出手段が検出した前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して前記ＰＷＭ整流回路の動作を停止させ、前記電流値が前記第２の電源電圧異常検出レベル以上で前記第１の電源電圧異常検出レベル未満となったときの前記ＰＷＭ整流回路のキャリア周期のみでの、前記ＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させるものである。
【００１３】
請求項４のＰＷＭ整流回路の保護装置は、請求項３に記載の装置であって、前記制御手段は、前記電流検出手段が検出した前記電流値が前記第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても前記第２の電源電圧異常検出レベルを超える期間が一定期間続く場合には前記ＰＷＭインバータの動作を停止させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＰＷＭ整流回路の保護方法及び当該ＰＷＭ整流回路を電源回路とするその保護装置は、電圧波形では検出できなかった供給電圧異常を含めて広範囲の供給電圧異常を検出することを可能にでき、しかも、第１及び第２の電源電圧異常検出レベルを用いて供給電圧異常の検出を行うことによりその精度を高めることができ、さらに、電源回路の構成部品を確実に保護することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【図６】３相不平衡が±２％の場合における各部の電圧波形、および電流波形を示す図である。
【図７】３相不平衡が０％の場合における各部の電圧波形、および電流波形を示す図である。
【図８】電源電圧歪み発生時における電源電圧波形および電流波形を示す図である。
【図９】電源欠相発生時における各部の電圧波形、および電流波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の電源回路の保護方法およびその装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【００１８】
このモータ駆動システムは、３相交流電源１に対してメインリレー２を介して入力端子が接続された３相フルブリッジダイオード整流回路３と、３相フルブリッジダイオード整流回路３の出力端子間にリアクトル４を介して接続されたコンデンサ５と、コンデンサ５の端子間電圧を入力とするＰＷＭ(パルス幅変調)インバータ６と、ＰＷＭインバータ６の出力が供給されるモータ７と、３相フルブリッジダイオード整流回路３の一方の出力端子とコンデンサ５の対応する端子との間に設けられたカレントトランスなどからなる電流検出部８と、検出された電流値を入力として異常検出を行い、異常検出信号を出力する異常検出部９と、コンデンサ５の一方の端子とＰＷＭインバータ６の対応する入力端子との間に接続された抵抗１０と、抵抗１０とＰＷＭインバータ６の入力端子との間で得られるインバータ入力電圧を入力としてＰＷＭインバータ６の各スイッチング素子を制御し、しかも、異常検出信号を入力としてＰＷＭインバータ６の各スイッチング素子を、３相フルブリッジダイオード整流回路３の供給電圧異常に対処させるべく制御するインバータ制御部１１とを有している。
【００１９】
前記異常検出部９は、直流電流の最大値と最小値との差から３相不平衡の検出を行うものである。ただし、検出した電流値のピーク値、検出した電流値と基準正弦波波形（電流指令値）との差、一定期間内での電流の変化量が通常の変化量よりも大きいことなどから電源電圧歪みの検出を行うことも可能である。また、直流電流の最大値と最小値との差から電源欠相の検出を行うことも可能である。さらに、電流実効値を演算して瞬時電圧低下の検出を行うことも可能である。さらに、直流電流が流れないことから瞬時停電の検出を行うことも可能である。
【００２０】
そして、前記異常検出部９は、電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、検出した電流値が電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して、部品の破損や異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ６の動作を停止することを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有している。ただし、ＰＷＭインバータ６の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１の電源電圧異常検出レベル未満の場合は、出力電力を小さくして部品破壊や異音の発生を防止すべく、ＰＷＭインバータ６の出力周波数、デューティーを小さくすることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。また、インバータ回路の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても、第２のレベルを越える期間が一定期間続けば、インバータを停止させることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。通常動作時のインバータ制御部１１の処理は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
【００２１】
図１のモータ駆動システムであれば、３相フルブリッジダイオード整流回路３の出力側（直流側）の電流を検出することにより、種々の電源電圧異常を検出することができ、この検出に応答して、３相フルブリッジダイオード整流回路３の構成部品の破損、異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ６を制御することができる。
【００２２】
図２は本発明の他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【００２３】
このモータ駆動システムは、単相交流電源２１に対してメインリレー２２を介して入力端子が接続された単相フルブリッジダイオード整流回路２３と、単相フルブリッジダイオード整流回路２３の出力端子間にリアクトル２４を介して接続されたトランジスタ２５と、トランジスタ２５のコレクタ−エミッタ端子間にダイオード３２を介して接続されたコンデンサ３３と、コンデンサ３３の端子間電圧を入力とするＰＷＭ(パルス幅変調)インバータ２６と、ＰＷＭインバータ２６の出力が供給されるモータ２７と、単相フルブリッジダイオード整流回路２３の一方の出力端子とトランジスタ２５の対応する端子との間に接続された電流検出用の抵抗（電流検出部）２８と、検出された電流値を入力として異常検出を行い、異常検出信号を出力する異常検出部２９と、コンデンサ３３の一方の端子とＰＷＭインバータ２６の対応する入力端子との間に接続された抵抗３０と、抵抗３０とＰＷＭインバータ２６の入力端子との間で得られるインバータ入力電圧を入力としてＰＷＭインバータ２６の各スイッチング素子を制御し、しかも、異常検出信号を入力としてＰＷＭインバータ２６の各スイッチング素子を、単相フルブリッジダイオード整流回路２３の供給電圧異常に対処させるべく制御するインバータ制御部３１と、検出された電流値を入力としてトランジスタ２５を制御し、しかも、該当する場合には（図２中の破線の接続が存在する場合には）、異常検出信号を入力としてトランジスタ２５を単相フルブリッジダイオード整流回路２３の供給電圧異常に対処させるべく制御するコンバータ制御部３４とを有している。
【００２４】
なお、単相フルブリッジダイオード整流回路２３、リアクトル２４、およびトランジスタ２５でＰＷＭ整流回路を構成している。前記異常検出部２９は、検出した電流値のピーク値、検出した電流値と基準正弦波波形（電流指令値）との差、一定期間内での電流の変化量が通常の変化量よりも大きいことなどから電源電圧歪みの検出を行うものである。ただし、電流実効値を演算して瞬時電圧低下の検出を行うことも可能である。また、直流電流が流れないことから瞬時停電の検出を行うことも可能である。
【００２５】
そして、前記異常検出部２９は、電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、検出した電流値が電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して、部品の破損や異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ２６の動作を停止することを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有している。ただし、ＰＷＭインバータ２６の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１の電源電圧異常検出レベル未満の場合は、出力電力を小さくして部品破壊や異音の発生を防止すべく、ＰＷＭインバータ２６の出力周波数、デューティーを小さくすることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。また、インバータ回路の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても、第２のレベルを越える期間が一定期間続けば、インバータを停止させることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。また、ＰＷＭ動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルとそれよりも低い第２のレベルを設定し、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１のレベル未満の場合は、そのキャリア周期でのＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させ、部品破壊や異音の発生を防止することを指示する異常検出信号を出力する機能を有していてもよい。もちろん、前記異常検出部２９からの異常検出信号は、異常検出信号の種類に応じてインバータ制御部３１、コンバータ制御部３４の該当する側に供給される。
【００２６】
通常動作時のインバータ制御部３１の処理、およびコンバータ制御部３４の処理は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
【００２７】
図２のモータ駆動システムであれば、単相フルブリッジダイオード整流回路２３の出力側（直流側）の電流を検出することにより、種々の電源電圧異常を検出することができ、この検出に応答して、単相フルブリッジダイオード整流回路２３の構成部品の破損、異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ２６および／またはＰＷＭ整流回路を制御することができる。
【００２８】
図３は本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【００２９】
このモータ駆動システムは、３相交流電源４１に対してメインリレー４２ａおよびリアクトル４２ｂを介して入力端子が接続されたＰＷＭ整流回路４３と、ＰＷＭ整流回路４３の出力端子間に接続されたコンデンサ４５と、コンデンサ４５の端子間電圧を入力とするＰＷＭインバータ４６と、ＰＷＭインバータ４６の出力が供給されるモータ４７と、ＰＷＭ整流回路４３の一方の出力端子とコンデンサ４５の対応する端子との間に接続された電流検出用抵抗４８と、検出された電流値を入力として異常検出を行い、異常検出信号を出力する異常検出部４９と、コンデンサ４５の一方の端子とＰＷＭインバータ４６の対応する入力端子との間に接続された抵抗５０と、抵抗５０とＰＷＭインバータ４６の入力端子との間で得られるインバータ入力電圧を入力としてＰＷＭインバータ４６の各スイッチング素子を制御し、しかも、異常検出信号を入力としてＰＷＭインバータ４６の各スイッチング素子を、ＰＷＭ整流回路４３の供給電圧異常に対処させるべく制御するインバータ制御部５１と、電流検出用抵抗４８を用いて検出された電流を入力としてＰＷＭ整流回路４３のスイッチング素子を制御し、しかも、該当する場合には（図３中の破線の接続が存在する場合には）、異常検出信号を入力としてＰＷＭ整流回路４３のスイッチング素子を、ＰＷＭ整流回路４３の供給電圧異常に対処させるべく制御するコンバータ制御部５２とを有している。
【００３０】
前記異常検出部４９は、直流電流の最大値と最小値との差から３相不平衡の検出を行うものである。ただし、検出した電流値のピーク値、検出した電流値と基準正弦波波形（電流指令値）との差、一定期間内での電流の変化量が通常の変化量よりも大きいことなどから電源電圧歪みの検出を行うことも可能である。また、直流電流の最大値と最小値との差から電源欠相の検出を行うことも可能である。さらに、電流実効値を演算して瞬時電圧低下の検出を行うことも可能である。さらに、直流電流が流れないことから瞬時停電の検出を行うことも可能である。
【００３１】
そして、前記異常検出部４９は、電源電圧異常検出レベルを予め設定しておき、検出した電流値が電源電圧異常検出レベルを超えたことに応答して、部品の破損や異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ４６の動作を停止することを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有している。ただし、ＰＷＭインバータ４６の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１の電源電圧異常検出レベル未満の場合は、出力電力を小さくして部品破壊や異音の発生を防止すべく、ＰＷＭインバータ４６の出力周波数、デューティーを小さくすることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。また、インバータ回路の動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルと、それよりも低い第２のレベルを予め設定しておき、検出した電流値が、第１の電源電圧異常検出レベル未満であっても、第２のレベルを越える期間が一定期間続けば、インバータを停止させることを指示する異常検出信号を出力する制御機能をさらに有していてもよい。また、ＰＷＭ動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルとそれよりも低い第２のレベルを設定し、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１のレベル未満の場合は、そのキャリア周期でのＰＷＭ整流回路のスイッチング動作を停止させ、部品破壊や異音の発生を防止することを指示する異常検出信号を出力する機能を有していてもよい。もちろん、前記異常検出部４９からの異常検出信号は、異常検出信号の種類に応じてインバータ制御部５１、コンバータ制御部５２の該当する側に供給される。
【００３２】
通常動作時のインバータ制御部５１の処理、および通常動作時のコンバータ制御部５２の処理は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
【００３３】
図３のモータ駆動システムであれば、ＰＷＭ整流回路４３の出力側（直流側）の電流を検出することにより、種々の電源電圧異常を検出することができ、この検出に応答して、ＰＷＭ整流回路４３の構成部品の破損、異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ４６および／またはＰＷＭ整流回路４３を制御することができる。
【００３４】
図４は本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【００３５】
このモータ駆動システムが図３のモータ駆動システムと異なる点は、電流検出用抵抗４８を省略し、ＰＷＭ整流回路４３の入力側にカレントトランスなどの電流検出部５３を設けた点、および異常検出部４９として、電流検出用抵抗４８を用いて検出された電流を入力とする代わりに、電流検出部５３により検出された電流を入力とするものを採用した点のみである。なお、電流検出部５３としては、３相分の電流を検出するものであればよいが、２相分の電流のみを検出するものであってもよい。後者の場合には、必要な処理部において、残余の１相分の電流を演算により検出することができる。
【００３６】
この実施形態における異常検出部４９は、３相電流それぞれの実効値を演算して各相電流の不平衡率を算出することで３相不平衡の検出を行うものである。ただし、電流が流れない相の存在を検出することにより、電源欠相を検出することも可能である。また、電流実効値を演算して瞬時電圧低下の検出を行うことも可能である。さらに、各相電流が流れないことから瞬時停電の検出を行うことも可能である。
【００３７】
図４のモータ駆動システムであれば、ＰＷＭ整流回路４３の入力側（交流側）の電流を検出することにより、種々の電源電圧異常を検出することができ、この検出に応答して、ＰＷＭ整流回路４３の構成部品の破損、異音の発生を防止すべくＰＷＭインバータ４６および／またはＰＷＭ整流回路４３を制御することができる。
【００３８】
図５は本発明のさらに他の実施形態を組み込んだモータ駆動システムの構成を示す概略図である。
【００３９】
このモータ駆動システムは、３相交流電源６１に対してメインリレー６２を介してマトリックスコンバータ６３の入力端子を接続し、マトリックスコンバータ６３の出力をモータ６７に供給している。そして、マトリックスコンバータ６３とモータ６７との間で電流を検出するカレントトランスなどの電流検出部６８と、検出された電流値を入力として異常検出を行い、異常検出信号を出力する異常検出部６９と、検出電流を入力としてマトリックスコンバータ６３の各スイッチング素子を制御し、しかも、異常検出信号を入力としてマトリックスコンバータ６３のスイッチング素子を、マトリックスコンバータ６３の供給電圧異常に対処させるべく制御するマトリックスコンバータ制御部７０とを有している。なお、電流検出部６８としては、３相分の電流を検出するものであればよいが、２相分の電流のみを検出するものであってもよい。後者の場合には、必要な処理部において、残余の１相分の電流を演算により検出することができる。
【００４０】
また、この実施形態においては、マトリックスコンバータ６３が整流回路とインバータとを兼ねている。
【００４１】
異常検出部６９は、３相電流それぞれの実効値を演算して各相電流の不平衡率を算出することで３相不平衡の検出を行うものである。ただし、電流が流れない相の存在を検出することにより、電源欠相を検出することも可能である。また、電流実効値を演算して瞬時電圧低下の検出を行うことも可能である。さらに、各相電流が流れないことから瞬時停電の検出を行うことも可能である。
【００４２】
また、異常検出部６９は、ＰＷＭ動作を停止させる第１の電源電圧異常検出レベルとそれよりも低い第２のレベルを設定し、検出した電流値が、第２のレベル以上で第１のレベル未満の場合は、そのキャリア周期でのマトリックスコンバータ６３のスイッチング動作を停止させ、部品破壊や異音の発生を防止することを指示する異常検出信号を出力する機能を有している。
【００４３】
通常動作時のマトリックスコンバータ制御部７０の処理、マトリックスコンバータ６３の動作は従来公知であるから（例えば、平成１６年電気学会全国大会４−０７０〜０７３参照）、詳細な説明を省略する。
【００４４】
図５のモータ駆動システムであれば、マトリックスコンバータ６３の出力側の電流を検出することにより、種々の電源電圧異常を検出することができ、この検出に応答して、マトリックスコンバータ６３の構成部品の破損、異音の発生を防止すべくマトリックスコンバータ６３を制御することができる。
【００４５】
ただし、図５の実施形態において、マトリックスコンバータ６３の出力側の電流を検出する代わりに、マトリックスコンバータ６３の入力側の電流を検出することが可能である。
【００４６】
次いで、３相不平衡の検出を、図６および図７の波形を参照して説明する。なお、図６は、３相不平衡が±２％の場合を、図７は、３相不平衡が０％の場合を、それぞれ示している。また、両図において、（Ａ）は各相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔを示し、（Ｂ）〜（Ｄ）は各相電流Ｉ（Ｌ１）、Ｉ（Ｌ２）、Ｉ（Ｌ３）を示し、（Ｅ）は各相電流Ｉ（Ｌ１）、Ｉ（Ｌ２）、Ｉ（Ｌ３）を合成した電流を示し、（Ｆ）は整流回路の出力電圧ＶＰを示し、（G）はコンデンサの端子間電圧Ｖｄｃを示し、（Ｈ）は整流回路の出力側に流れる電流Ｉ（Ｌｄ）を示している。
【００４７】
図６と図７とを対比すれば分かるように、電源電圧の３相不平衡率が±２％の場合に、電流の不平衡が±２０％程度になるので、供給電圧波形から電源電圧の３相不平衡を検出することは困難であるが、電流波形から電源電圧の３相不平衡を検出することは容易である。また、電流波形からの電源電圧の３相不平衡の検出の精度を高めることができる。そして、電源電圧の不平衡が生じていても、ダイオードやコンデンサなど各部品の電流容量を越えていなければ、出力を制限することで、部品の保護を図りながら運転を維持することが可能となる。
【００４８】
図２に示す単相ＰＷＭ整流回路では、電圧歪みが発生すると、図８に示すような電圧歪み（供給電圧波形からは検出することが困難な電圧歪み、図８に示す電源電圧ＶＡＣ参照）であっても、入力電流ＩＡＣが大きく歪んでしまい、素子破壊を招くおそれがある。しかし、電流波形から電源異常の検出が可能である。この場合において、電圧歪みが生じていても電流のピーク値が過電流レベルとならないように、出力電力を制御することによって、安全な状態で運転を維持することができる。
【００４９】
図１に示す３相フルブリッジダイオード整流回路３では、欠相が発生すると、図９に示すように、各部の電圧波形および電流波形が得られるので、簡単に、かつ精度よく電源欠相が発生したことを検出することができる。
【００５０】
上記の実施形態においては、供給電圧波形を検出するのではなく、電流検出を行うようにしている。したがって、安価で小型なカレントトランスを用いて電流検出を達成することができる。すなわち、インバータ制御回路は、そのグランドを整流回路の直流部のマイナス側にするのが一般的であり、整流回路の交流側で供給電圧波形を検出するためには、絶縁することが必要になるため、供給電圧検出回路にトランスなどの高価で大型の部品が必要になるが、電流を検出することによって、高価で大型の部品を不要にすることができる。また、従来から、電力制御（過負荷時の垂下、停止など）を行うために電流検出手段を設けているのであるから、この電流検出手段を用いて上記の電流検出を行わせることが可能であり、コストアップを防止することができる。ＰＷＭ整流回路では入力電流制御に用いられている入力電流検出手段を用いて上記の電流検出を行わせることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
３  ３相フルブリッジダイオード整流回路
６  ＰＷＭインバータ
８  電流検出部
９  異常検出部
２３  単相フルブリッジダイオード整流回路
２６  ＰＷＭインバータ
２８  電流検出用抵抗
２９  異常検出部
４３  ＰＷＭ整流回路
４６  ＰＷＭインバータ
４８  電流検出用抵抗
４９  異常検出部
５３  電流検出部
６３  マトリックスコンバータ
６８  電流検出部
６９  異常検出部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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