(57)【要約】      （修正有）【課題】平滑コンデンサに流れる突入電流を防止する初期充電抵抗と並列に接続されるパワーリレーの故障感知装置を提供する。【解決手段】インバータ部３００とコンバータ部２００との間には、初期充電抵抗１１０と並列にパワーリレー１２０が設けられており、パワーリレー故障感知装置は、直流リンクの電圧を測定する電圧センサー１４０、インバータ部への出力電流を測定する電流センサー１５０、初期充電抵抗の抵抗、キャパシターの時定数並びに直流リンクの電圧降下が発生しない状態で測定された電圧である基準電圧を貯蔵する貯蔵部１８０及び前記直流リンクの電圧降下が発生する場合、基準電圧と前記時定数に該当する時間が経た後に測定された電圧間の差からパワーリレーの故障を判断する制御部１６０を含む。【選択図】図２
2018148777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流リンクの電圧を測定する電圧センサー；
インバータ部への出力電流を測定する電流センサー；
初期充電抵抗の抵抗、キャパシターの時定数、及び前記直流リンクの電圧降下が発生しない状態で測定された電圧である基準電圧を貯蔵する貯蔵部；及び
前記直流リンクの電圧降下が発生する場合、前記基準電圧と前記時定数に該当する時間が経た後に測定された電圧間の差からパワーリレーの故障を判断する制御部；を含むことを特徴とするインバータのパワーリレー故障感知装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記基準電圧と前記時定数に該当する時間が経た後に測定された電圧間の差を、前記出力電流と前記抵抗から決定される電圧降下と比較して、前記パワーリレーの故障有無を判断することを特徴とする、請求項１に記載のインバータのパワーリレー故障感知装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧降下が発生する場合、測定された単位時間当り前記電圧降下の割合を、測定された出力電流から計算された割合と比較して、前記電圧降下が持続するか否かを判断することを特徴とする、請求項１に記載のインバータのパワーリレー故障感知装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電圧降下が前記時定数の時間の間に持続する場合、前記パワーリレーの故障有無を判断することを特徴とする、請求項１又は請求項３に記載のインバータのパワーリレー故障感知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータのパワーリレー故障感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータは、稼動後、初期充電時に初期充電抵抗と並列に連結されたパワーリレーを開けておく。初期充電抵抗は、初期充電時に突入電流を防ぐ役割を果たす。インバータは、以降、制御信号を利用してパワーリレーを閉じてインバータを正常稼動する。
【０００３】
図１は、インバータの初期充電時の電流の流れを説明するための図である。
【０００４】
図１を参照すれば、コンバータ部２０は、交流電流を直流電流に転換して平滑部に提供する。
【０００５】
平滑部は、一般的にキャパシター１３の配置された直流リンクと抵抗１１及びパワーリレー１２で構成される。
【０００６】
インバータを稼動すると、電流の流れは、図１における丸付き数字１のように流れる。丸付き数字１のように、初期電流の流れを初期充電抵抗に流すことは、初期電流導入時に突入電流を防ぐためである。インバータ内部の制御信号によって、パワーリレー１２を閉じると（Ｏｎ）、電流の流れは丸付き数字２のようになる。モーター４０の駆動時にも丸付き数字２の方向への流れは維持されて、インバータ部３０への出力電流が高くなるためｉdcが増加する。モーター４０の駆動中にパワーリレー１２の焼損が生じると、再び丸付き数字１方向に電流の流れが形成されて、初期充電抵抗１１に流れる電流は、定格容量から脱することになり、初期充電抵抗１１に焼損が生じて、発熱によりインバータ内部の焼損につながり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、一つの電圧センサーを導入して、電圧降下に対する計算を通じてパワーリレーの故障有無を判断できる、インバータのパワーリレー故障感知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような技術的課題を解決するため、本発明の一実施形態のインバータのパワーリレー故障感知装置は、直流リンクの電圧を測定する電圧センサー；インバータ部への出力電流を測定する電流センサー；初期充電抵抗の抵抗、キャパシターの時定数、及び前記直流リンクの電圧降下が発生しない状態で測定された電圧である基準電圧を貯蔵する貯蔵部；及び前記直流リンクの電圧降下が発生する場合、前記基準電圧と前記時定数に該当する時間が経た後に測定された電圧間の差からパワーリレーの故障を判断する制御部；を含むことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、前記基準電圧と前記時定数に該当する時間が経た後に測定された電圧間の差を、前記出力電流と前記抵抗から決定される電圧降下と比較して、前記パワーリレーの故障を判断することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、前記電圧降下が発生する場合、測定された単位時間当り前記電圧降下の割合を、測定された出力電流から計算された割合と比較して、電圧降下が持続するか否かを判断することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、前記電圧降下が前記時定数の時間の間に持続する場合、前記パワーリレーの故障有無を判断することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、一つの電圧センサーを導入して、電圧降下に対する計算を通じてパワーリレーの故障有無を判断できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インバータの初期充電時の電流の流れを説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態によるインバータのパワーリレー故障感知装置を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態によるインバータのパワーリレー故障感知方法を示した手順図である。
【図４】時間の流れによる電圧降下を示した図である。
【図５】インバータ部への出力電流の特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、様々な変更を加えることができ、色んな実施形態を有することができるところ、特定の実施形態らを図面に例示して詳細な説明で詳説する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定するのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。
【００１５】
以下に、添付図面を参照して本発明による好ましい一実施形態を詳説する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態によるインバータのパワーリレー故障感知装置を示した図である。
【００１７】
インバータのパワーリレー故障感知装置は、電圧センサー１４０、電流センサー１５０、制御部１６０、表示部１７０及び貯蔵部１８０を含む。
【００１８】
本発明の一実施形態のインバータのパワーリレー故障感知装置は、インバータの内部構成になることもでき、インバータに連結及び解除される装置又は部品になることもできる。すなわち、本発明の技術的範囲は、インバータのパワーリレー故障感知装置という部品に限るのではなく、パワーリレーの故障を感知するインバータを含むものである。
【００１９】
コンバータ部２００は、交流電圧を直流電圧に転換することができる。
【００２０】
インバータ部３００は、キャパシター１３０によって平滑した直流電圧を３相の交流電圧に転換してモーター４００に提供する。
【００２１】
初期充電抵抗１１０は、コンバータ部２００とキャパシター１３０を含む直流リンクとの間に配置される。初期充電抵抗１１０はまた、パワーリレー１２０と並列に連結されてもよい。
【００２２】
初期充電抵抗１１０は、インバータの初期稼動時に突入電流が入力されることを防ぐことができる。
【００２３】
パワーリレー１２０は、コンバータ部２００とキャパシターを含む直流リンクとの間に配置されてもよいし、初期充電抵抗１１０と並列に連結されてもよい。
【００２４】
パワーリレー１２０は、インバータの稼動前には開いた状態（Ｏｆｆ）を維持し、インバータの初期稼動後、一定時点でインバータ内部の制御信号によって閉じた状態（Ｏｎ）になる。
【００２５】
キャパシター１３０は、コンバータ部２００とインバータ部３００の間に配置されて、コンバータ部２００で転換した直流電圧を平滑化することができる。
【００２６】
電圧センサー１４０は、直流リンクのキャパシター１３０の両端に連結されてもよいし、キャパシター１３０に印加される直流リンクの電圧を測定して、これを制御部１６０に提供することができる。直流リンクの電圧は、単位時間ごとに周期的に測定することができる。例えば、電圧センサー１４０は、１ｍｓごとに１回の電圧を測定することができる。
【００２７】
電流センサー１５０は、インバータ部３００に出力される出力電流を測定して、これを制御部１６０に提供することができる。
【００２８】
制御部１６０は、電圧センサー１４０が測定した直流リンク電圧を貯蔵部１８０に貯蔵し、電圧が安定化した状態で、すなわち、電圧降下が発生しない状態で測定された電圧である基準電圧を貯蔵部１８０に貯蔵することができる。
【００２９】
また、制御部１６０は、直流リンクに電圧降下が発生する場合、電圧センサー１４０により測定された単位時間当たり電圧降下の割合を、電流センサー１５０により測定された出力電流を利用して計算された割合と比較して、故障検出有無を決定することができる。
【００３０】
単位時間当り電圧降下の割合を、出力電流を利用して計算された割合と比較することは、次の数１のとおりである。
【００３１】
【数１】
2018148777.tif 000003
【００３２】
ここで、ｎ、ｎ＋１は、電圧の測定された時刻を区分するための区分記号であり、ｉоutは出力電流、ｉstdは定格電流、ｔpは測定時間間隔、ｉdcは初期充電抵抗１１０を通る電流、Ｒは初期充電抵抗１１０、τはＲＣと連関した時定数を意味する。
【００３３】
数１は、単位時間当り電圧降下の割合は出力電流に依存して、これを計算されたｉdcを時定数で除した値と比較したものである。電圧降下は、多様な要因によって発生し得る。数１は、多くの要因による電圧降下のうち、パワーリレー１２０の焼損によって発生し得る電圧降下と推定される根拠となる。すなわち、制御部１６０は、数１を通じて単位時間当り電圧降下量がパワーリレー１２０の焼損によって発生し得る初期充電抵抗１１０による電圧降下量である可能性が高いと判断することである。
【００３４】
ｉdcは、ｉоutから計算することができ、これについては後述する。
【００３５】
制御部１６０は、数１で左辺が右辺より大きい場合、電圧降下が持続するか否かを把握することができる。
【００３６】
例えば、制御部１６０は、電圧降下が持続するか否かを把握する間、貯蔵部１８０に持続的に直流リンク電圧を貯蔵することができる。
【００３７】
制御部１６０は、電圧降下が時定数の時間の間に持続する場合、パワーリレー１２０の故障有無を判断することができる。
【００３８】
制御部１６０は、貯蔵された基準電圧と時定数の時間が経て測定された電圧の差を計算値と比較して、パワーリレー１２０の故障有無を決定することができる。
【００３９】
このとき、計算値は、出力電流と初期充電抵抗１１０の抵抗を利用して計算された電圧降下量であり、数２のように比較される。
【００４０】
【数２】
2018148777.tif 000004
【００４１】
ここで、Ｖiは基準電圧、Ｖfは時定数の時間が経て測定された電圧を意味する。
【００４２】
制御部１６０は、数２で左辺が右辺より大きい場合はパワーリレー１２０の故障であると決定し、左辺が右辺より大きくない場合はパワーリレー１２０の故障ではないと決定することができる。
【００４３】
表示部１７０は、制御部１６０と結合して制御部１６０の制御によって情報を表示することができ、パワーリレー１２０の故障有無を表示することができる。
【００４４】
表示部１７０は、ＬＥＤランプを含むことができ、パワーリレー１２０の故障は、ＬＥＤランプの点灯を通じて表示することができる。但し、本発明は、これに限定されるのではなく、スクリーン形態に提供されて、スクリーンで使用者が閲覧できるように故障発生有無を表示することもできる。
【００４５】
参考までに、表示部１７０がスクリーン形態に提供される場合、表示部１７０は、タッチスクリーンを含むことができ、この場合、使用者は、タッチスクリーンに対するタッチ入力を通じて故障発生有無を閲覧することができる。
【００４６】
表示部１７０の役割は、インバータに内臓できるスピーカーに取り替えられてもよい。制御部１６０は、パワーリレー１２０が故障であると決定されると、スピーカーを作動してパワーリレー１２０が故障であることを聴覚的に知らせることができる。
【００４７】
貯蔵部１８０は、制御部１６０と連結されて、初期充電抵抗１１０の抵抗、キャパシター１３０と連関した時定数、基準電圧及び定格電流などを貯蔵することができる。
【００４８】
貯蔵部１８０は、制御部１６０が電圧降下が持続するか否かを判断する間、測定された電圧履歴を貯蔵することもできる。
【００４９】
図３は、本発明の一実施形態によるインバータのパワーリレー故障感知方法を示した手順図である。
【００５０】
図３による故障感知方法は、インバータのパワーリレー故障感知装置によって行うことができる。本発明の一実施形態では、インバータのパワーリレー故障感知装置によって故障感知方法が行われることを例示する。
【００５１】
Ｓ３０１段階において、電圧センサー１４０は、基準電圧を測定することができる。
【００５２】
制御部１６０は、測定された基準電圧を貯蔵部１８０に貯蔵することができる。
【００５３】
Ｓ３０３段階において、制御部１６０は、検出始め条件を判断することができる。
【００５４】
検出始め条件を判断するということは、電圧降下が持続するか否かに対する判断を始めるか否かを決定するという意味である。
【００５５】
検出始め条件に対する判断は、数１によって判断する。数１で左辺が右辺より大きい場合はＳ３０５段階に進めて、大きくない場合はＳ３０１段階に帰る。
【００５６】
Ｓ３０５段階において、制御部１６０は、一定周期で測定される電圧に対する情報を提供されて、電圧降下が持続的に起こるか否かを判断することができる。電圧降下が持続的に発生する場合はＳ３０７段階に進めて、そうでない場合はＳ３０１段階に帰る。
【００５７】
Ｓ３０７段階において、制御部１６０は、検出始め時間からの時間経過が時定数以上に起こったか否かを判断することができる。時間経過が時定数以上であればＳ３０９段階に進めて、未満であればＳ３０５段階に帰る。
【００５８】
Ｓ３０９段階において、制御部１６０は、パワーリレー１２０の故障有無を判断することができる。故障有無を判断する基準は、上述の数２による。数２で左辺が右辺より大きい場合はＳ３１１段階に進めて、大きくない場合はＳ３０１段階に帰る。
【００５９】
Ｓ３１１段階において、制御部１６０は、パワーリレー１２０の故障を決定することができる。この場合、制御部１６０は、貯蔵部１８０にパワーリレー１２０に対する故障を記録することができる。
【００６０】
Ｓ３１３段階において、制御部１６０は、パワーリレー１２０の故障有無を表示することができる。
【００６１】
図４は、時間の流れによる電圧降下を示した図である。
【００６２】
Ｖｄｃは、直流リンク両端の電圧、すなわち、電圧センサー１４０が測定する電圧を表す。
【００６３】
丸付き数字１は、基準電圧を測定する時点であり、電圧降下が起こらない状態である。この状態では、パワーリレー１２０が良く動作していることを意味する。
【００６４】
丸付き数字２は、制御部１６０が検出始め有無を判断する段階である。この判断は数１による。
【００６５】
丸付き数字３乃至丸付き数字６の時点では、制御部１６０が電圧降下が持続するか否かを判断する時点である。
【００６６】
丸付き数字７は、時定数の時間が経た時点であり、制御部１６０はパワーリレー１２０の故障有無を判断する。
【００６７】
図５は、インバータ部３００への出力電流の特性を示した図である。
【００６８】
図５の左上端は、時間による３相（ａ、ｂ、ｃで区分）出力電圧の成分、左下端は、時間による３相出力電流の成分、右側はπ／２〜５π／６区間でＴs間のスイッチ波形を表す。
【００６９】
Ｔs間の出力電流の平均は、出力電流のｉdc成分になる。
【００７０】
Ｔs−ｔa＋ｔc間の出力電流は０、ｔa−ｔb間の出力電流はｉa、ｔb−ｔc間の出力電流はｉa＋ｉbになる。
【００７１】
π／２乃至５π／６区間は、６回繰り返されて、これを代表区間としてｉdcに対して数式を展開すると、次の数３、数４のとおりである。
【００７２】
【数３】
2018148777.tif 000005
【００７３】
【数４】
2018148777.tif 000006
【００７４】
ここで、Ｄa＝ｔa／Ｔs、Ｄb＝ｔb／Ｔs、Ｄc＝ｔc／Ｔsである。
【００７５】
数４を数３に代入して整理すると、ｉdcは、次の数５のように計算することができる。
【００７６】
【数５】
2018148777.tif 000007
【００７７】
ここで、ｍは変調指数、ｐｆmはインバータ効率である。
【００７８】
本発明の一実施形態において、制御部１６０は、数１又は数２でｉdcを計算するために数５を使用することができる。
【００７９】
貯蔵部１８０は、変調指数とインバータ効率を貯蔵して、制御部１６０は、数５の演算のために貯蔵された変調指数とインバータ効率を使用することができる。
【００８０】
以上、本発明による実施形態らを説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な範囲の実施形態が可能であることは理解するだろう。したがって、本発明の真正の技術的保護の範囲は、次の特許請求の範囲によって定めるべきである。
【図１】
2018148777.tif 000008
【図２】
2018148777.tif 000009
【図３】
2018148777.tif 000010
【図４】
2018148777.tif 000011
【図５】
2018148777.tif 000012