(57)【要約】【課題】従来技術による欠相検出方法は直流電圧の脈動周期を測定する具体的な手段の開示がなく、実用性のある欠相検出方法を提供することができない。【解決手段】整流後の電圧を１ms間隔で測定しＡ０からＡ１９の２０ヶの記憶器に格納して、順次比較することにより電圧の最大値を求め、最大値を記憶器Ｂ０に複写し順次、記憶器Ｂ１，記憶器Ｂ２，記憶器Ｂ３に複写して、（記憶器Ｂ０の電圧）＞（記憶器Ｂ１の電圧）＞（記憶器Ｂ２の電圧）＞（記憶器Ｂ３の電圧）ならば、三相電源が欠相状態になっていると判定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源を整流して直流電圧に変換するブリッジ接続された整流ダイオードよりなる三相全波整流回路と、整流された脈動電圧を平滑する平滑コンデンサよりなる平滑回路と、平滑された直流電圧を電源とする半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成されたインバータ回路とからなる三相電動機を駆動する電動機の駆動装置において、
整流後の電圧を検出する電圧検出回路を具備し、整流後の電圧を１ms間隔で測定し、Ａ０からＡ１９の２０ヶの記憶器と、該２０ヶの記憶器を指す０から１９の値をとるポインタと、格納した電圧が最大値となる記憶器を指すポインタを格納する最大値ポインタ格納器からなる記憶装置Ａの記憶器Ａ０から記憶器Ａ１９に格納し、また、最大値ポインタ格納器に０を格納し、続いて、記憶器Ａ０の電圧と記憶器Ａ１の電圧を比較してＡ０≦Ａ１ならば最大値ポインタ格納器を１に更新し、記憶器Ａ１の電圧と記憶器Ａ２の電圧を比較してＡ１≦Ａ２ならば最大値ポインタ格納器を２に更新し、記憶器Ａ２の電圧と記憶器Ａ３の電圧を比較してＡ２≦Ａ３ならば最大値ポインタ格納器を３に更新し、記憶器Ａ３の電圧と記憶器Ａ４の電圧を比較してＡ３≦Ａ４ならば最大値ポインタ格納器を４に更新し、記憶器Ａ４の電圧と記憶器Ａ５の電圧を比較してＡ４≦Ａ５ならば最大値ポインタ格納器を５に更新し、記憶器Ａ５の電圧と記憶器Ａ６の電圧を比較してＡ５≦Ａ６ならば最大値ポインタ格納器を６に更新し、記憶器Ａ６の電圧と記憶器Ａ７の電圧を比較してＡ６≦Ａ７ならば最大値ポインタ格納器を７に更新し、記憶器Ａ７の電圧と記憶器Ａ８の電圧を比較してＡ７≦Ａ８ならば最大値ポインタ格納器を８に更新し、記憶器Ａ８の電圧と記憶器Ａ９の電圧を比較してＡ８≦Ａ９ならば最大値ポインタ格納器を９に更新することにより、記憶器Ａ０から記憶器Ａ９に格納した電圧の最大値を指すポインタを求め、記憶器Ｂ０から記憶器Ｂ３の４ヶの記憶器からなる記憶装置Ｂの記憶器Ｂ０に最大値ポインタ格納器が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、記憶器Ｂ１に最大値ポインタ＋１が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、記憶器Ｂ２に最大値ポインタ＋２が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、記憶器Ｂ３に最大値ポインタ＋３が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写して、（記憶器Ｂ０の電圧）＞（記憶器Ｂ１の電圧）＞（記憶器Ｂ２の電圧）＞（記憶器Ｂ３の電圧）ならば、欠相状態であると判定して、欠相カウンタをインクリメントし、欠相カウンタが所定の値に達した場合に三相電源が欠相したことを検出する欠相検出回路を備えたことを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
三相電源が欠相したことを検出した場合に、電動機を停止することを特徴とする電動機の駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電動機の駆動装置を、圧縮機駆動回路に使用したことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１記載の電動機の駆動装置を、圧縮機駆動回路に使用したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項５】
請求項１記載の電動機の駆動装置を、圧縮機駆動回路に使用したことを特徴とする冷凍庫。
【請求項６】
電源からの電流を整流して、更にこれを交流に変換して電動機を駆動する電動機の駆動装置において、
整流後の電圧を電源周期の１／１０以下の所定の間隔で測定し、
「電源周期／所定の間隔」を個数とする記憶器に前記測定した電圧値を格納し、
当該個数の中の記憶器から電圧の最大値を求め、
当該最大値を記憶器Ｂ０に複写し、
順次、記憶器Ｂ１，記憶器Ｂ２，記憶器Ｂ３に複写し、
（記憶器Ｂ０の電圧）＞（記憶器Ｂ１の電圧）＞（記憶器Ｂ２の電圧）＞（記憶器Ｂ３の電圧）となったならば、三相電源が欠相状態になっていると判定する
ことを特徴とする電動機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流電源を電源とする電動機の駆動装置において三相交流電源の欠相検出を行う電動機の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流電源の欠相状態の検出方法としては、三相交流電源を直流に整流する整流部と、整流された脈動電圧を平滑する平滑部と、平滑された直流電圧を電源とするインバータからなる電動機の駆動装置において、平滑電圧の脈動する電圧を検出して、脈動する脈動周期を演算し、直流電圧の脈動周期が所定値以上であった場合は、欠相と判断して電動機を停止させる方式が考案されていた。欠相検出手段の例として特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８０６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１による欠相検出方法は直流電圧の脈動周期を測定する具体的な手段の開示がなく、実用性のある欠相検出方法を提供することができない。
【０００５】
従って本発明は、具体的な欠相検出の手法を提示し、確実に欠相検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、
整流後の電圧を１ms間隔で測定しＡ０からＡ１９の２０ヶの記憶器に格納して、順次比較することにより電圧の最大値を求め、最大値を記憶器Ｂ０に複写し、順次、記憶器Ｂ１，記憶器Ｂ２，記憶器Ｂ３に複写して、（記憶器Ｂ０の電圧）＞（記憶器Ｂ１の電圧）＞（記憶器Ｂ２の電圧）＞（記憶器Ｂ３の電圧）ならば、三相電源が欠相状態になっていると判定する。
【発明の効果】
【０００７】
三相電源の欠相状態を検出できる欠相検出方式を備えた電動機の駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による電動機の駆動装置の全体構成図。
【図２】記憶装置の構成図。
【図３】電圧の最大値を求めるフローチャート。
【図４】欠相を判定するフローチャート。
【図５】三相交流電源を印加したときの電圧波形を示す図。
【図６】三相交流電源が一相欠落したときの電圧波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
三相交流電源を受電する電動機の駆動装置において、整流後の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧を例えば１ms間隔などの所定間隔で測定して順次格納する第一の所定個数、例えばＡ０からＡ１９の２０ヶの記憶器と、該所定個数である２０ヶの記憶器を指す０から１９の値をとるポインタと、格納した電圧が最大値となる記憶器を指すポインタを格納する最大値ポインタ格納器からなる記憶装置Ａと、電圧の最大値を記憶器Ｂ０に複写し順次、記憶器Ｂ１，記憶器Ｂ２，記憶器Ｂ３に複写する記憶器Ｂ０から記憶器Ｂ３の４ヶの記憶器からなる記憶装置Ｂを具備する。
【００１０】
ここで、第一の所定個数は以下の実施例で示すように電源周期に関係しており、所定間隔は電源周期の期間における電圧を格納するための間隔である。また、４ヶの記憶器という場合の「４」という数は例であり、これを第二の所定個数と称することとする。第二の所定の個数は、第一の所定の個数よりも小さい。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例による電動機の駆動装置の全体構成図である。１は三相交流電源、２〜７はブリッジ接続された６つの整流用ダイオード、８，９は抵抗、１０は電圧波形検出回路、１１は平滑キャパシタ、１２は６つの半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成されたインバータ回路、１３はインバータ制御回路、以上で電動機の駆動装置５０を構成している。１４は電動機、１５は記憶装置、１６は欠相検出回路である。駆動装置５０は、次のように機能する。
【００１２】
三相交流電源１を受電し、ブリッジ接続されたダイオード２〜７により整流し、平滑キャパシタ１１により平滑する。電源力率を改善するために、ブリッジ接続されたダイオード２〜７と平滑キャパシタ１１の間にリアクタおよび逆阻止ダイオードを設ける方法がある。
【００１３】
抵抗８，９で構成される電圧波形検出回路１０は、記憶装置１５が動作するのに適当な電圧に平滑された電圧を抵抗で分圧するものである。
【００１４】
図１に図示した逆阻止ダイオード１８を設けた場合、電圧波形検出回路１０に与えられる電圧波形は脈動電圧が平滑された電圧ではなく平滑前の脈動電圧波形となるため、欠相検出をより確実に行うことが可能である。
【００１５】
インバータ回路１２は６ヶの半導体スイッチング素子により構成されたブリッジインバータ回路であり、平滑キャパシタ１１の電圧を順次切り換えることにより電動機１４を駆動する。
【００１６】
インバータ制御回路１３は、電動機１４の回転子位置検出回路，回転速度検出回路，速度制御回路，インバータ回路１２の駆動回路，各種の保護回路等より構成されている。記憶装置１５は図２に示す記憶装置Ａおよび記憶装置Ｂで構成される。
【００１７】
欠相検出回路１６は記憶装置Ｂの電圧に基づいて欠相判定を行い、欠相を検出した場合は電動機１４の駆動を停止する。
【００１８】
図２は、記憶装置の構成図である。本実施例では電源周期の期間において電源周期、例えば５０Ｈｚ、つまり２０msより十分短い間隔である１ms間隔で電圧を測定し、それらをデータとして順次記憶装置１５に格納するために、記憶器Ａ０から記憶器Ａ１９の２０ヶの記憶器と記憶器を指すポインタｘと最大値ポインタ格納器ｚからなる記憶装置Ａと、記憶器Ｂ０から記憶器Ｂ３の４ヶの記憶器からなる記憶装置Ｂで構成されている。本願において、「電圧」とは必ずしも［Ｖ］の電圧を意味するものではなく、電圧値を表現するためのデータである場合がある。
【００１９】
記憶装置Ａのポインタは０〜１９の値を０から順に１９までとる。ポインタは１ms間隔で更新される。電圧波形検出回路１０により検出した電圧をポインタｘが指す記憶器に格納する。ポインタｘが２０回この処理を行うことにより、記憶器Ａ０から記憶器Ａ１９の２０ヶの記憶器に電源周期の期間、例えば２０msにおける電圧を格納できる。次に記憶器Ａ０から記憶器Ａ１９の２０ヶの記憶器に記憶された電圧の最大値を求める。電源が５０Ｈｚであるので周期は２０msであり、電圧波形は電源を全波整流した波形であるのでこの２０msの期間に最大値が２つ必ず存在する。従って、前半の記憶器Ａ０から記憶器Ａ９の電圧を比較して最大値を求めることができる。
【００２０】
図３は電圧の最大値を求めるフローチャートである。
最大値ポインタ格納器に０を格納し、続いて、
記憶器Ａ０の電圧と記憶器Ａ１の電圧を比較してＡ０≦Ａ１がＹならば最大値ポインタ格納器を１に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ１の電圧と記憶器Ａ２の電圧を比較してＡ１≦Ａ２がＹならば最大値ポインタ格納器を２に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ２の電圧と記憶器Ａ３の電圧を比較してＡ２≦Ａ３がＹならば最大値ポインタ格納器を３に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ３の電圧と記憶器Ａ４の電圧を比較してＡ３≦Ａ４がＹならば最大値ポインタ格納器を４に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ４の電圧と記憶器Ａ５の電圧を比較してＡ４≦Ａ５がＹならば最大値ポインタ格納器を５に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ５の電圧と記憶器Ａ６の電圧を比較してＡ５≦Ａ６がＹならば最大値ポインタ格納器を６に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ６の電圧と記憶器Ａ７の電圧を比較してＡ６≦Ａ７がＹならば最大値ポインタ格納器を７に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ７の電圧と記憶器Ａ８の電圧を比較してＡ７≦Ａ８がＹならば最大値ポインタ格納器を８に更新し、Ｎならば更新しないで、続いて、
記憶器Ａ８の電圧と記憶器Ａ９の電圧を比較してＡ８≦Ａ９がＹならば最大値ポインタ格納器を９に更新し、Ｎならば更新しないことにより、
記憶器Ａ０〜Ａ９に格納した電圧の最大値を指すポインタｚを求めることができる。
続いて、
記憶器Ｂ０に最大値ポインタ格納器ｚが指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、
記憶器Ｂ１に最大値ポインタ＋１が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、
記憶器Ｂ２に最大値ポインタ＋２が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写し、
記憶器Ｂ３に最大値ポインタ＋３が指す記憶装置Ａの記憶器の電圧を複写する。
【００２１】
図４は欠相を判定するフローチャートである。記憶装置Ｂの記憶器Ｂ０〜Ｂ３の値が、記憶器Ｂｎの電圧をＶBnとした場合に、
ＶB0＞ＶB1＞ＶB2＞ＶB3
ならば、欠相状態であると判定して欠相パルスを出力する。上記の関係が成立すると欠相と判定できる理由は、欠相していなければ半周期１０msの中に三相のそれぞれの電圧の最大値が入ってくるので上記の関係が成立する場合は欠相してると判定できるからである。
【００２２】
一般に、三相電源の欠相は配線工事の不具合等によるものである。従って、短時間で判定する誤判定の可能性を除くため、欠相判定は十分に長い時間を掛けて行うべきものである。本実施例では図４に示すように上記の欠相パルスをカウントする欠相カウンタ１７を設け、欠相状態が連続して検出された回数をカウントして、欠相カウンタ１７が所定の値に達した場合に三相電源が欠相したことを検出するようにしている。そして、欠相を検出した場合は、インバータ制御回路１３に停止指令を発生して電動機の駆動装置５０を停止する。
【００２３】
図５は本実施例の電動機の駆動装置に三相交流電源を印加したときの電圧波形検出回路１０が検出する電圧波形の説明図である。（ａ）は三相交流電源の線間電圧である。１２０°ずつ位相のずれた三相電圧波形である。（ｂ）はこれをブリッジ接続した６つのダイオード２〜７の作用により全波整流をして、平滑キャパシタ１１により平滑した全波整流包絡線電圧波形である。
【００２４】
上述のように電源周期より十分短い間隔の１ms間隔で全波整流包絡線電圧波形を読込んで、全波整流包絡線電圧波形の最大値を求める。求めた最大値を起点として上述のように１ms間隔で全波整流電圧波形を読込み大小比較を行う。欠相していない場合、
ＶB0＞ＶB1＞ＶB2＞ＶB3
が成立しないので、欠相状態と判定されない。
【００２５】
このようにして欠相が検出できるのは、半周期１０msの中に山が３つ入ってくるからで、つまり、最大値が３つ入ってくるからであり、
１０／３＝３.３３…
の切り上げにより、４つの記憶器を用意していることで可能となる。３つでは少々信頼性に欠ける。図５（ｂ）を見ると、３つの記憶器では電圧が下がり続けることも普通にあり得そうだからである。
【００２６】
図６は本実施例の電動機の駆動装置に印加された三相交流電源が欠相しているときの電圧波形検出回路１０が検出する電圧波形の説明図である。（ａ）は線間電圧であるが、単相交流電源と同じ波形である。（ｂ）はこれをブリッジ接続した６つのダイオード２〜７の作用により全波整流包絡線電圧波形である。
【００２７】
同様に、１ms間隔で全波整流包絡線電圧波形を読込んで、全波整流包絡線電圧波形の最大値を求める。求めた最大値を起点として上述のように１ms間隔で全波整流電圧波形を読込み大小比較を行う。欠相している場合、
ＶB0＞ＶB1＞ＶB2＞ＶB3
が成立するので、欠相状態と判定される。
【００２８】
以上によれば三相交流電源の欠相を検出することができる。また、機器の保護を行う機能を備えることにより、検出したならば、電動機の運転を停止することができる。従って、欠相していない相の配線に大きな電流が流れて運転を継続する等がなくなるため機器の破損等の事故を未然に防止することが可能となる。
【００２９】
これを常時運転される冷凍サイクル装置に適用すれば、稼動後の電源系統の電気工事において誤って欠相状態になった場合でも欠相を検出して運転を停止することができる等の点でメリットがある。斯様な冷凍サイクル装置として、例えば、冷蔵庫や冷凍庫が考えられる。また、常時ではないが、長時間運転され、家庭の中で最も電力を要する空気調和機への適用も考えられる。この場合には、欠相運転による欠相していない相に過大な電流が流れることによるブレーカーの作動を防止することができる等の点でメリットがある。更に、業務用の空調機に適用することも考えられる。この場合には、欠相運転による運転電流の増大のために使用部品、例えばキャパシタの寿命が短くなることを防止することができる等の点でメリットがある。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
三相電源を受電する電動機の駆動装置において、欠相状態を検出する手段を具備した電動機の駆動装置を提供する。
【符号の説明】
【００３１】
１  三相交流電源
２〜７  ダイオード
８，９  抵抗
１０  電圧波形検出回路
１１  平滑キャパシタ
１２  インバータ回路
１３  インバータ制御回路
１４  電動機
１５  記憶装置
１６  欠相検出回路
１７  欠相カウンタ
１８  逆阻止ダイオード
５０  駆動装置
ｘ  ポインタ
ｚ  最大値ポインタ格納値
【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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