(57)【要約】      （修正有）【課題】部品の追加を要することなく、サイズの増大なしに簡単にスイッチング素子の状態を判別できるインバータ制御装置及び方法を提供する。【解決手段】整流部１０、直流リンクキャパシタ２０、インバータ部３０、直流リンクキャパシタ２０の前端に配置される初期充電抵抗４１と、初期充電抵抗４１に並列に連結されるスイッチング素子４２を含む初期充電部４０、直流リンクキャパシタ２０に充電される直流リンク電圧を検出する電圧検出部５０を含むインバータ１を制御するためのインバータ制御装置６０において、インバータ制御装置６０は、インバータ部３０の複数のスイッチング素子のゲートにＰＷＭ信号を印加するインバータ駆動部６２及び予め定めた時間及び予め定めた時間毎に測定される直流リンク電圧の大きさに基づいて、スイッチング素子４２の状態を判別する制御部６１を含む。【選択図】図３
2019149926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から入力される交流電源を整流する整流部、整流部によって整流された電圧を平滑して貯蔵する直流リンクキャパシタ、インバータ駆動部から受信されるＰＷＭ制御信号によって所定の電圧及び周波数の交流電源を出力するインバータ部、前記直流リンクキャパシタの前端に配置される初期充電抵抗と、前記初期充電抵抗に並列に連結されるスイッチング素子を含む初期充電部、前記直流リンクキャパシタに充電される直流リンク電圧を検出する電圧検出部を含むインバータを制御するためのインバータ制御装置において、
前記インバータ制御装置は、
インバータ部の複数のスイッチング素子のゲートにＰＷＭ信号を印加するインバータ駆動部；及び、
予め定めた時間及び前記予め定めた時間毎に測定される前記直流リンク電圧の大きさに基づいて、前記スイッチング素子の状態を判別する制御部を含むインバータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
直流リンク電圧が所定のレベルに到逹する第１の時点の直流リンク電圧を第１の電圧と決定して、前記第１の時点から第１の時間が経過した第２の時点の直流リンク電圧を第２の電圧と決定して、前記第２の時点から第２の時間が経過した第３の時点の直流リンク電圧を第３の電圧と決定して、前記第１〜第３の電圧と前記第１及び第２の時間を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別する、請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、  
直流リンク電圧が前記所定のレベルに到逹したとき、両端の電圧によって接点が動作して、第２の時点と第３の時点の間でオン状態に切り替える、請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
直流リンク電圧が前記所定のレベルに到逹したとき、前記第２の時点と第３の時点の間でオン信号を前記スイッチング素子に転送する、請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
次の数式を満す場合、前記スイッチング素子が正常であると判別する、請求項２に記載のインバータ制御装置。
【数１】
2019149926.tif 000007
（このとき、Ｖ１は第１の電圧、Ｖ２は第２の電圧、Ｖ３は第３の電圧、Ｔ１は第１の時間、Ｔ２は第２の時間である。）
【請求項６】
前記制御部は、
直流リンク電圧が入力電圧だけ初期充電された状況で、前記スイッチング素子のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の電圧差を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別する、請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第３の時点から所定時間後、第４の時点に前記スイッチング素子にオフ信号を転送して、前記第４の時点から第３の時間が経過した第５の時点の直流リンク電圧である第４の電圧を決定し、前記第５の時点から所定時間後である第６の時点に前記スイッチング素子にオン信号を転送して、前記第６の時点から第４の時間が経過した第７の時点の直流リンク電圧である第５の電圧を決定し、前記第４及び第５の電圧と前記電圧差を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別する、請求項６に記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
次の数式を満す場合、前記スイッチング素子が正常であると判別する、請求項７に記載のインバータ制御装置。
【数２】
2019149926.tif 000008
（このとき、Ｖ４は第４の電圧、Ｖ５は第５の電圧、ΔＶは電圧差である。）
【請求項９】
電源部から入力される交流電源を整流する整流部、整流部によって整流された電圧を平滑して貯蔵する直流リンクキャパシタ、インバータ駆動部から受信されるＰＷＭ制御信号によって所定の電圧及び周波数の交流電源を出力するインバータ部、前記直流リンクキャパシタの前端に配置される初期充電抵抗と、前記初期充電抵抗に並列に連結されるスイッチング素子を含む初期充電部、前記直流リンクキャパシタに充電される直流リンク電圧を検出する電圧検出部を含むインバータを制御するためのインバータ制御方法において、
初期充電抵抗を介して初期電源がインバータの直流リンクキャパシタに投入される状態で、前記直流リンクキャパシタに充電される直流リンク電圧を提供されるステップ；
直流リンク電圧が所定のレベルに到逹する第１の時点での直流リンクキャパシタの電圧を第１の電圧と決定するステップ；
前記第１の時点から第１の時間が経過した第２の時点の直流リンク電圧を第２の電圧と決定するステップ；  
前記初期充電抵抗に並列に連結されたスイッチング素子がオン状態に切り替えられるステップ；
前記第２の時点から第２の時間が経過した第３の時点の直流リンク電圧を第３の電圧と決定するステップ；及び、
前記第１〜第３の電圧と第１及び第２の時間を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別するステップを含むインバータ制御方法。
【請求項１０】
前記第３の時点から所定時間が経過した第４の時点に前記スイッチング素子にオフ信号を転送するステップ；
前記第の４時点から第３の時間が経過した第５の時点の直流リンク電圧を第４の電圧と決定するステップ；
前記第５の時点から所定時間が経過した第６の時点に前記スイッチング素子にオン信号を転送するステップ；
前記第６の時点から第４の時間が経過した第７の時点の直流リンク電圧を第５の電圧と決定すめるステップ；及び、
前記第４及び第５の電圧と前記スイッチング素子が正常である場合、直流リンク電圧が入力電圧だけ初期充電された状態で、前記スイッチング素子のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の変化を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別するステップをさらに含む、請求項９に記載のインバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータは、電気的に直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換する逆変換装置である。産業分野で使用されるインバータは、常用電源から供給された電力を入力されて、自ら電圧と周波数を可変して電動機に供給することで、電動機の速度を可変制御することができる。
【０００３】
インバータに入力されたＡＣ入力電源は、ダイオード等の素子で構成される整流部を経て整流され、直流リンクキャパシタによって平滑される。キャパシタが放電した状態で、電流制限なしにインバータに電源が入力されると、大きな突入電流（ｉｎｒｕｓｈ  ｃｕｒｒｅｎｔ）がインバータの内部に流れるようになり、同突入電流は、整流部の素子やキャパシタが焼損する原因となる。従って、インバータには、通常電源を投入する際、直流リンクキャパシタへ流れる突入電流を制限するための初期充電回路が備えられる。
【０００４】
７．５ｋＷ以下の小用量インバータにおける初期充電回路は、通常、抵抗とこれに並列に連結されるスイッチング素子で構成される。かかる初期充電回路には、インバータから負荷に伝達されるメイン電流が流れるため、初期充電回路の故障によってスイッチング素子がオープンされる場合、初期充電抵抗の発熱による火事の危険性があり、ショートされる場合には、突入電流による２次故障の可能性がある。
【０００５】
このような初期充電回路の不良を検出するために、スイッチング素子の接点状態を直接にモニタリングすることもできるが、これは、インバータの原価上昇とサイズの増大をもたらすようになる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、部品の追加を要することなく、サイズの増大なしに簡単にスイッチング素子の状態を判別できるインバータ制御装置及び方法を提供することである。
【課題を解決しようとする手段】
【０００７】
本発明の一実施形態において、電源部２から入力される交流電源を整流する整流部１０、整流部１０によって整流された電圧を平滑して貯蔵する直流リンクキャパシタ２０、インバータ駆動部６２から受信されるＰＷＭ制御信号によって所定の電圧及び周波数の交流電源を出力するインバータ部３０、前記直流リンクキャパシタ２０の前端に配置される初期充電抵抗４１と、前記初期充電抵抗４１に並列に連結されるスイッチング素子４２を含む初期充電部４０、前記直流リンクキャパシタ２０に充電される直流リンク電圧を検出する電圧検出部５０を含むインバータ１を制御するためのインバータ制御装置６０において、前記インバータ制御装置６０は、インバータ部３０の複数のスイッチング素子のゲートにＰＷＭ信号を印加するインバータ駆動部６２；及び予め定めた時間及び前記予め定めた時間毎に測定される前記直流リンク電圧の大きさに基づいて、前記スイッチング素子４２の状態を判別する制御部６１を含む。
【０００８】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、直流リンク電圧が所定のレベルに到逹する第１の時点の直流リンク電圧を第１の電圧と決定して、前記第１の時点から第１の時間が経過した第２の時点の直流リンク電圧を第２の電圧と決定して、前記第２の時点から第２の時間が経過した第３の時点の直流リンク電圧を第３の電圧と決定して、前記第１〜第３の電圧と前記第１及び第２の時間を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記スイッチング素子は、直流リンク電圧が前記所定のレベルに到逹したとき、両端の電圧によって接点が動作し、第２の時点と第３の時点の間でオン状態に切り替えることができる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、直流リンク電圧が前記所定のレベルに到逹したとき、前記第２の時点と第３の時点の間でオン信号を前記スイッチング素子に転送することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、次の関係を満す場合、前記スイッチング素子が正常であると判別することができる。
【００１２】
【数１】
2019149926.tif 000003
【００１３】
このとき、Ｖ１は第１の電圧、Ｖ２は第２の電圧、Ｖ３は第３の電圧、Ｔ１は第１の時間、Ｔ２は第２の時間である。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、直流リンク電圧が入力電圧だけ初期充電された状況で、前記スイッチング素子のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の電圧差を利用して、前記スイッチング素子の状態をさらに判別することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、前記第３の時点から所定時間後、第４の時点に前記スイッチング素子にオフ信号を転送して、前記第４の時点から第３の時間が経過した第５の時点の直流リンク電圧である第４の電圧を決定し、前記第５の時点から所定時間後である第６の時点に前記スイッチング素子にオン信号を転送して、前記第６の時点から第４の時間が経過した第７の時点の直流リンク電圧である第５の電圧を決定し、前記第４及び第５の電圧と前記電圧差を利用して、前記スイッチング素子の状態を判別することができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記制御部は、次の数式を満す場合、前記スイッチング素子が正常であると判別することができる。
【００１７】
【数２】
2019149926.tif 000004
【００１８】
このとき、Ｖ４は第４の電圧、Ｖ５は第５の電圧、ΔＶは電圧差である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、初期充電抵抗と直流リンクキャパシタのＲＣ充電曲線を用いる第１の条件を判別して、直流リンク電圧が入力電圧だけ充電された状況で、スイッチング素子のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の変化を利用して、第１の条件誤りを補完する第２の条件の判別によって、部品の追加を要することなく、インバータのサイズの増大なしに簡単にスイッチング素子の状態を判別できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のインバータシステムの構成図である。
【図２】図１のインバータに初期電源を投入する際、直流リンクキャパシタの充電波形を示したものである。
【図３】本発明の一実施形態のインバータ制御装置が適用されるインバータシステムを説明するための構成図である。
【図４】本発明の一実施形態のインバータ制御方法を説明するためのフロー図である。
【図５】スイッチング素子が正常動作する場合、直流リンク電圧の波形で本発明の動作を説明するための一例示図である。
【図６】スイッチング素子が誤動作する場合、直流リンク電圧の波形で本発明の動作を説明するための一例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の構成及び効果を十分に理解するため、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、様々な形態に具現することができ、多様な変更を加えることができる。但し、本実施形態に対する説明は、本発明の開示を完全にして、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。添付の図面における構成要素は、説明の便宜のためその大きさを実際より拡大して示したものであり、各構成要素の割合は、誇張するか縮小されてもよい。
【００２２】
「第１」、「第２」等の用語は、多様な構成要素を説明するために使われるが、前記構成要素は、上記用語によって限定されてはならない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を脱しないながら、「第１の構成要素」は「第２の構成要素」に命名されてもよいし、同様、「第２の構成要素」も「第１の構成要素」に命名されてもよい。また、単数の表現は、文脈上明白に別に表現しない限り、複数の表現を含む。本発明の実施形態において使われる用語は、別に定義されない限り、該技術分野で通常の知識を有する者に通常知られた意味に解釈される。
【００２３】
以下では、図１及び図２を参照して、従来の初期充電回路の動作を説明して、図３〜図６を参照して、本発明の一実施形態のインバータ制御装置及び方法を説明する。
【００２４】
図１は、従来のインバータシステムの構成図である。
【００２５】
インバータ１００は、３相電源部２００から入力される交流電源を整流する整流部１１０、整流された入力電圧を貯蔵する直流リンクキャパシタ１２０、直流リンクキャパシタ１２０に貯蔵された電圧を所定の電圧及び周波数指令に応じてパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）して交流電圧を出力するインバータ部１３０、及び整流部１１０と直流リンクキャパシタ１２０の間で突入電流を防止する初期充電部１４０と、インバータ部１３０に電圧指令及び周波数指令に応じてＰＷＭ信号を提供する制御部１５０で構成される。
【００２６】
インバータ部１３０によって出力される所定の周波数の交流電源は、電動機のような負荷３００に供給されてもよく、インバータ部１３０を構成するスイッチング素子を用いたＰＷＭ出力に応じて電圧と周波数を可変して負荷３００の駆動速度を制御することができる。
【００２７】
初期充電部１４０は、インバータ１００に入力される突入電流によって発生し得る過電流を防止して、インバータ１００の各素子の絶縁破壊を防止することができる。初期充電部１４０は、初期充電抵抗１４１と、これに並列に連結されるリレー１４２で構成される。初期充電抵抗１４１は、インバータ１００に初期電源を投入する際のみ動作し、初期充電動作が終了した後は、リレー１４２で電流の流れを切り替えて、初期充電抵抗１４１による不要な電力損失を防止する。
【００２８】
すなわち、従来の場合、初期充電抵抗１４１に電源が投入されると、整流部１１０は、整流された電源の電流を制限して、直流リンクキャパシタ１２０に伝達する。直流リンクキャパシタ１２０の充電電圧が特定のレベル（ＬＶ（ｌｏｗ  ｖｏｌｔａｇｅ）クリアレベル）に到逹すると、リレー１４２がオン状態に切り替えられて、これによって、初期充電抵抗１４１を介して充電されていた直流リンクキャパシタ１２０は、リレー１４２を介して充電されてもよい。
【００２９】
ここで、ＬＶクリアレベルは、整流部１１０から伝達される電流によって、インバータの内部素子が焼損しないときの直流リンクキャパシタ１２０の充電電圧の大きさを意味する。ＬＶクリアレベルは、実験的に決定されてもよく、実施形態によって異なって設定されてもよい。
【００３０】
以下では、図２を参照して、図１のインバータシステムにおける従来の電源確立動作を説明する。
【００３１】
図２は、図１のインバータに初期電源を投入する際、直流リンクキャパシタの充電波形を示したものである。
【００３２】
図２において、２Ａは、リレー１４２が正常動作する場合、インバータに電源を投入する際、直流リンクキャパシタ１２０の充電波形を示して、２Ｂは、リレー１４２が誤動作する場合、インバータに電源を投入する際、直流リンクキャパシタ１２０の充電波形を示す。
【００３３】
初期充電抵抗１４１へ電源が投入されると、予め設定された時間であるｔ１（約３００ms）で制御部１５０に電源が印加されて、直流リンクキャパシタ１２０に充電された電圧がｔ２で所定のレベル（ＬＶクリアレベル）に到逹すると、時間ｔ３（約５００〜６００ms）でリレー１４２がオン状態に切り替えて（すなわち、リレー１４２接点が引っ付き始め）して、時間ｔ４（約６５０〜７５０ms）でリレー１４２の動作が開始する。ｔ２からリレー１４２がオン状態に切り替え始めるｔ３までの時間間隔と、ｔ３からリレー１４２の動作が開始するｔ４までの時間間隔は、回路における信号伝逹による遅延によるものである。以下では、説明の便宜のため、リレー１４２がオン状態に切り替え始める時点ｔ３と、リレー１４２の動作が開始する時点であるｔ４との間の遅延を考慮せずに本発明を説明する。
【００３４】
図２において、リレー１４２が正常動作する場合、整流部１１０によって平滑された直流電圧がリレー１４２を介して直接に直流リンクキャパシタ１２０に印加されるため、２Ａのような波形が表れる。しかし、リレー１４２が誤動作する場合には、初期充電抵抗１４１を介して直流リンクキャパシタ１２０に充電されるため、直流リンクキャパシタ１２０と初期充電抵抗１４１のＲＣ時定数（ｔｉｍｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）によって２Ｂのような波形が表れる。
【００３５】
このように、従来の場合、リレー１４２の動作不良によって接点が離れる等、誤作動する場合、初期充電抵抗１４１に長い時間大きな電流が流れるようになり、発熱によって火事が発生し得る問題点がある。
【００３６】
また、リレー１４２の動作不良によって接点が引っ付いている状態で、繰り返して投入される場合、整流部１１０及び直流リンクキャパシタ１２０に大きな突入電流が流れ、素子が焼損する問題点がある。
【００３７】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためのものであって、インバータの制御部で初期充電抵抗と直流リンクキャパシタによる時定数を用いてリレーの状態を診断することで、インバータの費用及びサイズの増大なしにインバータを安全に駆動できる装置及び方法を提案する。
【００３８】
すなわち、インバータに電源が投入される場合、直流リンクキャパシタの充電電圧は、リレーが動作する前まで、初期充電抵抗と直流リンクキャパシタによるＲＣ時定数によって波形が形成され、直流リンクキャパシタがインバータの入力電圧の大きさだけ充電される前、リレーが正常動作し、初期充電抵抗と直流リンクキャパシタのＲＣ時定数による充電波形は、維持されなくなるため、本発明の一実施形態によって、リレーの状態診断は、この充電電圧波形を用いて求めることができる。
【００３９】
図３は、本発明の一実施形態のインバータ制御装置が適用されるインバータシステムを説明するための構成図である。
【００４０】
図面に示したように、本発明の一実施形態が適用されるインバータシステムは、インバータ１と、インバータ１に交流電源を印加する３相電源部２、及びインバータ１から出力される３相交流電源を受信して駆動される電動機等の負荷３で構成されてもよい。
【００４１】
また、インバータ１は、整流部１０、直流リンクキャパシタ２０、インバータ部３０、初期充電部４０及び電圧検出部５０を含んでいてもよい。また、本発明の一実施形態のインバータ制御装置６０は、制御部６１及びインバータ駆動部６２を含んでいてもよい。本発明の一実施形態の制御装置６０は、インバータ１の外部に提供されると示しているが、これは、説明の便宜のためであり、インバータ１の外部に提供されてもよいが、インバータ１の内部に提供されてもよい。すなわち、インバータ１の内部の制御印刷回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ，ＰＣＢ）上に提供されてもよい。
【００４２】
整流部１０は、複数のダイオード等、電力変換素子の連結によって構成され、電源部２から入力される交流電源を整流することができる。
【００４３】
直流リンクキャパシタ２０は、整流部１０によって整流された電圧を平滑して貯蔵することができる。
【００４４】
インバータ部３０は、インバータ駆動部６２から受信されるＰＷＭ制御信号によって、複数のスイッチング素子のスイッチングに応じて所定の電圧及び周波数の交流電源を出力することができる。
【００４５】
初期充電部４０は、インバータ１に入力される突入電流によって発生し得る過電流を防止して、インバータ１の各素子の絶縁破壊を防止することができる。初期充電部４０は、初期充電抵抗４１及びこれに並列に連結されるスイッチング素子４２を含んでいてもよい。スイッチング素子４２は、例えば、リレー（ｒｅｌａｙ）であってもよいが、これに限定されるものではなく、制御部６１のオン信号又はオフ信号によってオン状態又はオフ状態に切り替えることができ、両端にかかる電圧によって接点が作動して、オフ状態からオン状態に切り替えられる様々なスイッチング素子が用いられてもよい。
【００４６】
また、電圧検出部５０は、直流リンクキャパシタ２０の直流電圧を検出して、これを制御部６１に提供することができる。
【００４７】
本発明の一実施形態によれば、制御部６１は、初期充電抵抗４１と直流リンクキャパシタ２０のＲＣ時定数による直流リンクキャパシタ２０の充電電圧を用いて、スイッチング素子４２の状態を診断することができ、スイッチング素子４２にオン信号又はオフ信号を提供することができる。制御部６１の詳細な動作については、下記の図面を参照して説明する。
【００４８】
インバータ駆動部６２は、インバータ部３０の複数のスイッチング素子のゲートにＰＷＭ信号を印加して、インバータ部３０の駆動を制御することができる。インバータ駆動部６２がＰＷＭ信号を生成する方式については、本発明が属する技術分野で広く知られたとおりであり、詳説は省略する。
【００４９】
図４は、本発明の一実施形態のインバータ制御方法を説明するためのフロー図である。
【００５０】
図面に示したように、本発明の一実施形態において、電源部２からインバータ１に電源が投入されると（Ｓ１０）、初期充電部４０のスイッチング素子４２は、オフ状態であり、初期充電抵抗４１を介して直流リンクキャパシタ２０が充電し始める。
【００５１】
電源投入の後、所定時間が経過すると、制御部６１に電源が印加されてもよい（Ｓ１１）。制御部６１の電源は、制御部６１がインバータ１の内部に提供される場合には、インバータ１の内部のパワーＰＣＢ上の電源供給装置（ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｍｏｄｅ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ，ＳＭＰＳ）によって印加されてもよく、制御部６１がインバータ１の外部に提供される場合、別途電源装置によって印加されてもよい。
【００５２】
制御部６１に電源が印加されると、電圧検出部５０は、直流リンク電圧を検出して、これを制御部６１に提供し、制御部６１がこれを確認することができる（Ｓ１２）。すなわち、電圧検出部５０は、持続して直流リンク電圧を検出して、制御部６１の電源印加によって、制御部６１は、電圧検出部５０から直流リンク電圧を受信して、これを確認することができる。
【００５３】
制御部６１がインバータ１の内部に提供される場合、ＰＣＢの配線に沿って直流リンク電圧が電圧検出部５０から制御部６１に伝達されてもよい。制御部６１がインバータ１の外部に提供される場合には、電圧検出部５０が検出した直流リンク電圧を提供するために、無線又は有線ネットワークを介して直流リンク電圧に係るデータを転送する通信部（未図示）が別途インバータ１に含まれてもよい。
【００５４】
その後、制御部６１は、直流リンク電圧が一定電圧（ＬＶクリアレベル）に到逹すれば（Ｓ１３）、該時点での直流リンク電圧をＶ１と決定することができる（Ｓ１４）。ＬＶクリアレベルは、インバータ１の設定パラメーターとして提供されるものであって、インバータ１の内部メモリー（未図示）に予め貯蔵されていてもよい。本発明の一実施形態では、ＬＶクリアレベルに到逹する時点での直流リンク電圧をＶ１と決定することについて説明しているが、これは、理想的な場合に該当するものであって、直流リンク電圧がＬＶクリアレベルに到逹する時点と、電圧検出部５０から該時点での直流リンク電圧であるＶ１を受信する時点は、多少の遅延が発生し得る。
【００５５】
制御部６１は、Ｖ１検出時点からＴ１時間後の直流リンク電圧をＶ２と決定することができる（Ｓ１５）。一方、ＬＶクリアレベルに直流リンク電圧が到逹する場合（Ｓ１４）、スイッチング素子４２の両端にかかる電圧によってスイッチング素子４２の接点が引っ付き始めて、Ｔ１時間後にスイッチング素子４２がオンに切り替えられてもよい（Ｓ１６）。Ｔ１時間は、スイッチング素子４２がＬＶクリアレベル後、オンに切り替えられる時間より短く設定されてもよい。
【００５６】
但し、本発明の一実施形態では、直流リンク電圧がＬＶクリアレベルに到逹する場合、スイッチング素子４２の両端にかかる電圧によって、スイッチング素子４２がオンに切り替えられることを例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。
【００５７】
すなわち、制御部６１のオン信号によって、スイッチング素子４２がオン状態に切り替えられてもよい。すなわち、制御部６１は、直流リンク電圧Ｖ２の決定後、所定時間が経過する場合、スイッチング素子４２にオン信号を提供することができ、これによって、スイッチング素子４２がオン状態に切り替えられてもよい。
【００５８】
このとき、制御部６１がインバータ１の内部に提供される場合、スイッチング素子４２へのオン信号の提供は、ＰＣＢの配線に沿って伝達されるか、内部の伝達媒体を介して提供されてもよい。又は、制御部６１がインバータ１の外部に提供される場合には、スイッチング素子４２にオン信号を伝達するために、別途通信部（未図示）がインバータ１に含まれてもよい。
【００５９】
その後、制御部６１は、直流リンク電圧Ｖ２の検出時点からＴ２時間後の直流リンク電圧をＶ３と決定することができる（Ｓ１７）。このとき、Ｔ２は、スイッチング素子４２が両端の電圧によってオン状態に切り替えられる時点、又はスイッチング素子４２に対して制御部６１がオン信号を提供される時点より後になるように予め設定されてもよい。
【００６０】
制御部６１は、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｔ１及びＴ２を用いて、スイッチング素子４２の正常判別のための第１の条件を満すか確認することができる（Ｓ１８）。第１の条件は、初期充電抵抗４１と直流リンクキャパシタ２０のＲＣ時定数による充電曲線の傾きが常に時間につれて小くなる特性を利用したものであって、下記数式１の条件を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると決定することができる。
【００６１】
【数３】
2019149926.tif 000005
【００６２】
その後、制御部６１は、上記数式１による第１の条件を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると判別して、インバータ１を駆動する準備を完了する（Ｓ２５）。仮に、制御部６１は、上記数式１による第１の条件を満さない場合には、スイッチング素子４２にオフ信号を提供して（Ｓ１９）、該オフ信号によって、スイッチング素子４２は、オフ状態に切り替えられてもよい。これによって、直流リンクキャパシタ２０は、初期充電抵抗４１を介して充電されてもよい。
【００６３】
すなわち、制御部６１は、第１の条件を満さない場合、スイッチング素子４２をさらにオフ状態に切り替えることで、スイッチング素子４２の正常判別のための第２の条件を確認するための手続きを開始することができる。インバータ１の内外環境又は電圧検出部５０の状態によって、正常な場合にも第１の条件を満さないこともあり得るため、本発明の一実施形態では、該誤りを補完するために、第２の条件を利用して状態を診断することができる。
【００６４】
その後、制御部６１は、スイッチング素子４２へのオフ信号の出力からＴ３時間後の直流リンク電圧をＶ４と決定することができる（Ｓ２０）。Ｔ３は、スイッチング素子４１のオフ状態の切り替え後、十分な間隔を取るように設定されてもよい。
【００６５】
その後、制御部６１は、直流リンク電圧Ｖ４の決定後、所定時間が経過する場合、スイッチング素子４２にオン信号を提供することができ（Ｓ２１）、これによって、スイッチング素子４２がオン状態に切り替えられてもよい。
【００６６】
その後、制御部６１は、スイッチング素子４２へのオン信号の出力からＴ４時間後の直流リンク電圧をＶ５と決定することができる（Ｓ２２）。
【００６７】
制御部６１は、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及び直流リンク電圧が入力電圧だけ充電された状況で、スイッチング素子４２のオン及びオフ（「オン／オフ」）によって発生する直流リンク電圧の変化、すなわち、電圧差（ΔＶ）を利用して、スイッチング素子４２の正常判別のための第２の条件を満すか確認することができる（Ｓ２３）。第２の条件は、直流リンクキャパシタ２０の直流リンク電圧が入力電圧だけ初期充電された状況で、スイッチング素子４２のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の変化を利用することであって、スイッチング素子４２のオン／オフによって発生する直流リンク電圧差（ΔＶ）は、初期充電抵抗４１の両端にかかる電圧によって発生する。このとき、下記数式２の条件を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると決定することができる。
【００６８】
【数４】
2019149926.tif 000006
【００６９】
その後、制御部６１は、上記数式２による第２の条件を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると判別して、インバータ１を駆動する準備を完了する（Ｓ２５）。上記数式２による第２の条件を満さない場合、制御部６１は、スイッチング素子４２が不良であると判定して（Ｓ２４）、スイッチング素子４２の不良トリップを発生し得る。これは、スイッチング素子２４の故障状況（オープン）で、初期充電抵抗４１０の発熱による火事の危険性を除去し、スイッチング素子２４の故障（ショート）によってインバータ１が頻繁にオン／オフされて、突入電流が発生し得る可能性を除去するためである。
【００７０】
図５は、スイッチング素子４２が正常動作する場合、直流リンク電圧の波形で本発明の動作を説明するための一例示図であって、図４も参照して説明する。
【００７１】
図面に示したように、インバータ１に電源が投入されると（Ｓ１０）、直流リンクキャパシタ２０は、初期充電部４０の初期充電抵抗４１と直流リンクキャパシタ２０のＲＣ時定数による曲線を形成しながら充電し始める。
【００７２】
電流が投入された後、所定時間Ｔａが経過する時点５Ａで制御部６１に電源が印加されて（Ｓ１１）、その後、直流リンク電圧を電圧検出部５０から確認して（Ｓ１２）、所定のレベル（ＬＶクリアレベル）に到逹する時点５Ｂでの直流リンク電圧がＶ１と決定される（Ｓ１３、Ｓ１４）。但し、本発明の一実施形態では、ＬＶクリアレベルに到逹する時点５Ｂでの電圧をＶ１と決定すると説明しているが、これは、理想的な場合であり、多少の遅延が発生して、ＬＶクリアレベルに到逹する時点とＶ１が決定される時点との間に多少の差異が発生し得る。
【００７３】
時点５Ｂ後、Ｔ１時間が経過する時点５Ｃでの直流リンク電圧がＶ２と決定されて（Ｓ１５）、ＬＶクリアレベルに到逹する時点５Ｂからスイッチング素子４２の接点がオンとなり始め、時点５Ｄでスイッチング素子４２がオンに切り替えられてもよい（Ｓ１６）。又は、ＬＶクリアレベルに到逹する時点５Ｂ後、Ｔｂ時間が経過する時点５Ｄで制御部６１からスイッチング素子４２にオン信号が提供されて、スイッチング素子４２のオン状態への切り替えによって、直流リンク電圧が入力電圧に上昇し得る。
【００７４】
但し、図面では、スイッチング素子４２の接点が駆動し始める時点（又は、オン信号が提供される時点）と、直流リンク電圧が上昇する時点（すなわち、スイッチング素子４２がオン状態に切り替えられる時点）が同様であると示しているが、接点駆動時点（オン信号の提供時点）と直流リンク電圧の上昇時点に若干時間差が存在し得ることは、図２を参照して説明したとおりである。
【００７５】
その後、制御部６１は、時点５Ｃ後、Ｔ２時間が経過する時点５Ｅでの直流リンク電圧をＶ３と決定して（Ｓ１７）、数式１の条件を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると判別して、インバータの駆動を準備する（Ｓ２５）。
【００７６】
一方、図６は、スイッチング素子４２が誤動作する場合、直流リンク電圧の波形で本発明の動作を説明するための一例示図であって、図４も参照して説明する。図６において、時点５Ｅ前の動作は、図５と同様であり、その詳説は省略する。
【００７７】
スイッチング素子４２の誤動作によって、時点５Ｄでスイッチング素子４２がオン状態に切り替えられかったため、時点５Ｅで決定される直流リンク電圧Ｖ３は、スイッチング素子４２が正常動作する場合のＶ３（図６において、Ｖ３’と表記する、スイッチング素子が正常動作する場合の電圧波形曲線は、点線に表記する）より小さい値である。従って、第１の条件を満さない場合となるため、時点６Ａで制御部６１のオフ信号（Ｓ１９）によってスイッチング素子４２がオフ状態に切り替えられてもよい。
【００７８】
その後、制御部６１は、時点６ＡからＴ３時間が経過する時点６Ｂでの直流リンク電圧をＶ４と決定して（Ｓ２０）、制御部６１は、時点６Ｂ後、Ｔｃ時間が経過する時点６Ｃでスイッチング素子４２にオン信号を提供し（Ｓ２１）、スイッチング素子４２がオン状態に切り替えられてもよい。
【００７９】
その後、制御部６１は、時点６ＣからＴ４時間が経過する時点６Ｄでの直流リンク電圧をＶ５と決定することができる（Ｓ２２）。
【００８０】
制御部６１は、数式２を満す場合、スイッチング素子４２が正常であると判別して、インバータの駆動を準備し（Ｓ２５）、数式２を満さない場合、スイッチング素子４２の不良を判定して（Ｓ２４）、スイッチング素子４２の不良トリップを発生し得る。
【００８１】
時点６Ｃでスイッチング素子４２が正常動作することになると、点線のように動作してＶ５’となるが、スイッチング素子４２の誤動作によって正常動作する場合のＶ５’より小さいＶ５と決定される。これによって、数式２の条件を満さなくなるため、スイッチング素子の不良を判定できるようになる。
【００８２】
本発明の一実施形態によれば、リレー等、スイッチング素子が抵抗に並列に連結される初期充電回路を用いるインバータにおいて、部品や回路を追加することなく、インバータに電源を投入する際、スイッチング素子の状態を診断することができる。
【００８３】
また、本発明の一実施形態によれば、初期充電抵抗４１と直流リンクキャパシタ２０のＲＣ充電曲線を用いる第１の条件を判別して、直流リンク電圧が入力電圧だけ充電された状況で、スイッチング素子４２のオン／オフによって発生する直流リンク電圧の変化を利用して第１の条件誤りを補完する第２の条件の判別を介して、部品の追加を要することなく、簡単にスイッチング素子の状態を判別することができる。
【００８４】
以上では、本発明による実施形態を説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、該分野で通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等な範囲の実施形態が可能である点を理解することができる。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は、次の請求範囲によって定めるべきである。
【図１】
2019149926.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019149926.tif 000013
【図６】
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