(57)【要約】【課題】消費電力の低減を図り、且つ、大幅に信頼性を向上させ、コストの低減も図ったインバータ装置を提供する。【解決手段】インバータ装置１は、モータ４を駆動するためのインバータ主回路３と、このインバータ主回路３を駆動するためのインバータ駆動回路９とを備える。インバータ駆動回路９は、インバータ周波数の運転指令信号が入力される周波数指令入力回路１３と、当該インバータ駆動回路９の電源である補助電源回路１０をＯＮ／ＯＦＦするための電源ＯＮ／ＯＦＦ回路とを有する。周波数指令入力回路１３に入力した運転指令信号が運転信号の場合は、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源をＯＮする。周波数指令入力回路１３に入力した運転指令信号が停止信号の場合は、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源をＯＦＦする。【選択図】      図１
2004282926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するためのインバータ主回路と、該インバータ主回路を駆動するためのインバータ駆動回路とを備えるインバータ装置において、
前記インバータ駆動回路は、インバータ周波数の運転指令信号が入力される周波数指令入力回路と、当該インバータ駆動回路の電源である補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦするための電源ＯＮ／ＯＦＦ回路とを有し、
前記周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が運転信号である場合、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により前記補助電源をＯＮすると共に、
前記周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が停止信号である場合には、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により前記補助電源をＯＦＦすることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記周波数指令入力回路に入力される運転指令信号は、前記インバータ周波数に比例した周波数の矩形波であることを特徴とする請求項１のインバータ装置。
【請求項３】
前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は半導体スイッチング素子により前記補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする請求項１又は請求項２のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動するためのインバータ主回路と、このインバータ主回路を駆動するためのインバータ駆動回路とを備えたインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコンプレッサの電動モータは、インバータ装置で駆動されている（特許文献１）。図６において、ＡＣは１００Ｖ或いは２００Ｖの商用交流電源、１０１はインバータ主回路３と、インバータ駆動回路１０９とからなるインバータ装置、５は冷媒圧縮機、４は冷媒圧縮機５の駆動用の電動三相モータである。
【０００３】
インバータ主回路３は整流回路２と複数のスイッチング素子から構成されるパワートランジスタ６とを備えている。また、インバータ駆動回路１０９は周波数指令入力回路１１３と補助電源回路１１０とを備えている。補助電源回路１１０は、インバータ駆動回路１０９の整流回路２に接続されている。尚、１１４は制御回路、１２０は接点を有した機械式リレー、Ｃ１は平滑コンデンサである。このインバータ装置１では、商用交流電源ＡＣの電圧を１００Ｖと想定している。
【０００４】
そして、制御回路１１４によってリレー１２０がＯＮすると、商用交流電源ＡＣは整流回路２で整流され、平滑コンデンサＣ１で平滑された後インバータ主回路３、補助電源回路１１０に印可される。そして、制御回路１１４から出力された運転指令信号が周波数指令入力回路１１３に入力されると、インバータ主回路３の複数のスイッチング素子が制御され所定の三相正弦波に近似した波形がモータ４に出力される。これによってモータ４は回転駆動されていた。
【０００５】
一方、インバータ主回路３とインバータ駆動回路１０９とを備えたインバータ装置１０１は、制御回路１１４に設けられたリレー１２０によって電源がＯＮ／ＯＦＦされるものであった。このリレー１２０は、インバータ装置１０１とは別に設けられていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−２１３２８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインバータ装置ではインバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするため接点を備えたリレーを使用していたが、リレーの接点は動作している内に塵埃やカーボンが付着してしまう。このため、リレーの接点が接触不要を起こし、インバータ装置の信頼性が低下してしまう問題があった。
【０００８】
また、インバータ装から置波形が出力されないときも補助電源回路とインバータ駆動回路で電源が消費されるという問題があった。
【０００９】
また、インバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするため接点を備えたリレーを使用すると、インバータ装置がコストアップしてしまう問題もあった。また、リレーを駆動するためにも電力が消費されるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、コストの低減を図り、且つ、大幅に信頼性を向上させたインバータ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明のインバータ装置は、モータを駆動するためのインバータ主回路と、このインバータ主回路を駆動するためのインバータ駆動回路とを備えるものであって、インバータ駆動回路は、インバータ周波数の運転指令信号が入力される周波数指令入力回路と、当該インバータ駆動回路の電源である補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦするための電源ＯＮ／ＯＦＦ回路とを有し、周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が運転信号である場合、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により補助電源をＯＮすると共に、周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が停止信号である場合には、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により補助電源をＯＦＦするので、インバータ周波数の運転指令信号により補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、インバータ装置からの出力波形停止時に補助電源回路とインバータ駆動回路の消費電力を大幅に削減できる。また、インバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするリレーの無接点化を図ることができるので、例えば従来使用していたインバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするための機械式リレーを削除することができ、機械式リレー使用による消費電力アップも抑えることが可能となる。従って、機械式リレーを使用することによるリレーの接点不良を確実に回避することができ、インバータ装置の信頼性を大幅に向上させることができるようになるものである。
【００１２】
請求項２の発明のインバータ装置は、上記に於いて、周波数指令入力回路に入力される運転指令信号は、インバータ周波数に比例した周波数の矩形波であるので、運転指令信号の簡素化を行うことが可能となる。従って、汎用性のある信号を運転指令信号とすることができ、回路設計コストを大幅に低減させることができるようになるものである。
【００１３】
請求項３の発明のインバータ装置は、上記に於いて、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は半導体スイッチング素子により補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦするので、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路と補助電源回路とを電気的に絶縁することが可能となる。これにより、例えば、電源回路にノイズが発生した場合などでも制御回路にノイズが廻り込んで誤動作してしまうなどの不都合を未然に防止することができるようになると共に、従来インバータ装置の電源のＯＮ／ＯＦＦに使用していたリレーを廃止してもインバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦすることが可能となるので、インバータ装置の低コスト化を実現することができるようになる。従って、リレーの接点不良の発生を回避することが可能となるので、機械式リレーのメンテナンスも不要となり、インバータ装置の信頼性を更に向上させることができ、また、リレーの消費電力低減にもなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明のインバータ装置１のブロック図を示している。尚、各図において図６と同一符号で示すものは同一とする。図中１はインバータ装置、４は例えば冷蔵庫、冷凍庫などに設置されている冷媒圧縮機５を駆動するための電動三相モータである。インバータ装置１は、インバータ主回路３とインバータ駆動回路９とを備えており、インバータ装置１は、商用交流電源（この場合ＡＣ２００Ｖ５０／６０Ｈｚ）ＡＣを入力とする整流回路２が接続されている。
【００１５】
整流回路２の複数のスイッチング素子から構成されるパワートランジスタ６が接続され、インバータ主回路３の出力側にはモータ４が接続されている。パワートランジスタ６のＴＲ１Ａのコレクタは整流回路２のプラス側に接続されると共に、パワートランジスタ６のＴＲ１Ａのエミッタはパワートランジスタ６のＴＲ１Ｂのコレクタに接続され、パワートランジスタ６のＴＲ１Ｂのエミッタは整流回路２のマイナス側に接続されている（図２）。パワートランジスタ６のＴＲ１Ａのエミッタ（パワートランジスタ６のＴＲ１Ｂのコレクタ）は図示しないＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相からなる三相モータ４の内の一相（この場合、Ｕ相）に接続される。
【００１６】
また、整流回路２のプラス側にはパワートランジスタ６のＴＲ２Ａのコレクタが接続され、このパワートランジスタ６のＴＲ２Ａのエミッタはパワートランジスタ６のＴＲ２Ｂのコレクタに接続され、パワートランジスタ６のＴＲ２Ｂのエミッタは整流回路２のマイナス側に接続されている。パワートランジスタ６のＴＲ２Ａのエミッタ（パワートランジスタ６のＴＲ２Ｂのコレクタ）は三相モータ４の内の一相（この場合、Ｖ相）に接続されている。
【００１７】
また、整流回路２のプラス側にはパワートランジスタ６のＴＲ３Ａのコレクタが接続され、このパワートランジスタ６のＴＲ３Ａのエミッタはパワートランジスタ６のＴＲ３Ｂのコレクタに接続され、パワートランジスタ６のＴＲ３Ｂのエミッタは整流回路２のマイナス側に接続されている。パワートランジスタ６のＴＲ３Ａのエミッタ（パワートランジスタ６のＴＲ３Ｂのコレクタ）は三相モータ４の内の一相（この場合、Ｗ相）に接続されている。そして、インバータ主回路３には駆動部１２が接続され、インバータ主回路３は駆動部１２からの駆動信号によって所定の三相正弦波に近似した波形をモータ４に出力し、モータ４を所定の回転数で駆動する。尚、Ｃ１は平滑コンデンサである。
【００１８】
一方、インバータ駆動回路９は、補助電源回路１０、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１、駆動部１２及び周波数指令入力回路１３を備えている。電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１に設けられた抵抗Ｒ３の一方は後述する制御回路１４の出力に接続され、他方はトランジスタＴＲ４のベースに接続されている。トランジスタＴＲ４のコレクタはトランジスタＴＲ５のベースに接続され、トランジスタＴＲ５のコレクタはトランジスタＴＲ６のベースに接続されると共に、トランジスタＴＲ５のコレクタは制御回路１４の例えばＤＣ＋５Ｖの電源ラインに接続されている（図３）。
【００１９】
トランジスタＴＲ６のコレクタは抵抗Ｒ６を通り補助電源回路１０に接続され発光ダイオードと受光素子とが所定の間隔を存して対向して設けられたフォトカプラＰＣ１（半導体スイッチング素子）の発光ダイオードを介して制御回路１４のグラウンドに接続されている。即ち、フォトカプラＰＣ１は発光ダイオードと受光素子とを所定の間隔を存して設けられているので、発光ダイオード側と受光素子側は電気的に絶縁されている。また、トランジスタＴＲ４のエミッタは制御回路１４のグラウンドに接続されている。そして、トランジスタＴＲ５のエミッタ、及び、トランジスタＴＲ６のエミッタは制御回路１４の電源ラインに接続されている。トランジスタＴＲ５のコレクタはコンデンサＣ２、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５を介して制御回路１４の電源ラインとグラウンドに接続されており、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との接続箇所はトランジスタＴＲ６のベース（トランジスタＴＲ５のコレクタ）に接続されている。
【００２０】
ここで、制御回路１４は、Ｄｕｔｙ１／２でインバータの周波数と比例関係にある周波数の矩形波信号を周波数指令入力回路１３及び電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１に出力する（図４）。この制御回路１４の信号が運転指令信号となる。即ち、運転指令信号が矩形波（図４上側）の場合は運転信号、運転指令信号が矩形波ではない停止信号（図４下側）の場合は運転停止信号としている。尚、矩形波の周波数は、例えばパワートランジスタ６の出力周波数が６０Ｈｚの場合は２倍の１２０Ｈｚを出力する。また、モータ４の回転を駆動するインバータ装置１はインバータ主回路３とインバータ駆動回路９とから構成されている。
【００２１】
他方、周波数指令入力回路１３は、抵抗Ｒ１の一方が制御回路１４の出力に接続され、他方はフォトカプラＰＣ２（半導体スイッチング素子）の発光ダイオードを介して制御回路１４のグラウンドに接続されている。また、フォトカプラＰＣ２のコレクタ側は抵抗Ｒ２を介して駆動部１２の電源ラインに接続され、受光素子のエミッタ側は周波数指令入力回路１３のグラウンドに接続されている。尚、フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２が発光ダイオード側から受光素子側に信号を伝達する技術については周知の技術であり詳細な説明を省略する。
【００２２】
前記、フォトカプラＰＣ１の受光素子の一方は、補助電源回路１０の電源駆動ＩＣ３０の入力に接続され、他方はグラウンドに接続されている（図５）。また、電源駆動ＩＣ３０の出力は、トランジスタＴＲ７のベースに接続され、トランジスタＴＲ７のコレクタは減圧トランス３１の一次側コイルを介して前記整流回路２のプラス側に接続されている。減圧トランス３１の二次側コイル一方は整流ダイオードＤ１を介して補助電源回路１０の出力用平滑コンデンサＣ３に接続され、他方はインバータ主回路３のグラウンドに接続されている。
【００２３】
また、制御回路１４の運転指令信号は、冷媒圧縮機５及び冷媒圧縮機５を構成する図示しない冷媒回路に設けられた温度センサ、或いは、他からの運転指令信号を元に周波数指令入力回路１３に出力する。そして、周波数指令入力回路１３に入力された運転指令信号が運転信号（矩形波）の場合は、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源回路１０の電源（補助電源）をＯＮする。また、周波数指令入力回路１３に入力した運転指令信号が停止信号の場合には、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源をＯＦＦする。
【００２４】
そして、制御回路１４から信号が出力されると、インバータ装置１の電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１が動作して、補助電源回路１０をＯＮし駆動部１２に所定の電圧を印可して動作させると共に、周波数指令入力回路１３は駆動部１２に指令信号を出し、信号を受信した駆動部１２はインバータ主回路３を駆動してモータ４を動作させる。また、制御回路１４からの運転指令信号が停止信号の場合は、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１は補助電源回路１０をＯＦＦし駆動部１２の動作を停止させる。駆動部１２はインバータ主回路３の駆動を停止しモータ４の動作は停止する。
【００２５】
詳しくは、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１が制御回路１４から出力された信号が運転信号の場合は、トランジスタＴＲ４はＯＮ／ＯＦＦ、トランジスタＴＲ５はＯＮ／ＯＦＦになる。トランジスタＴＲ５がＯＮ／ＯＦＦ状態になるとトランジスタＴＲ６がＯＦＦしフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードがＯＦＦになる。フォトカプラＰＣ１がＯＦＦになると電源駆動ＩＣ３０はＯＮ、トランジスタＴＲ７が駆動され減圧トランス３１にて減圧された電圧は駆動部１２に印可されインバータ主回路３は駆動部１２からの駆動信号によって所定の三相正弦波に近似した波形をモータ４に出力し、モータ４を所定の回転数で駆動する。
【００２６】
また、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１は制御回路１４から出力された信号が運転停止信号の場合は、トランジスタＴＲ４はＯＦＦ、トランジスタＴＲ５はＯＦＦになる。トランジスタＴＲ５がＯＦＦになるとトランジスタＴＲ６がＯＮとなってフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードは発光してＯＮになる。フォトカプラＰＣ１がＯＮになると電源駆動ＩＣ３０はＯＦＦ、トランジスタＴＲ７がＯＦＦとなって減圧トランス３１の動作は停止し駆動部１２には電源は印可されなくなるのでインバータ主回路３はモータ４の動作を停止する。これにより、補助電源回路１０及び駆動部１２の消費電力を無くすことができる。
【００２７】
このように、インバータ駆動回路９にはインバータ周波数の運転指令信号が入力される周波数指令入力回路１３と、インバータ駆動回路９の電源である補助電源回路１０をＯＮ／ＯＦＦするための電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１とを備えている。そして、周波数指令入力回路１３に入力した運転指令信号が矩形波である場合には、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源をＯＮしてインバータ駆動回路９を動作させ、周波数指令入力回路１３に入力した運転指令信号が停止信号の場合には、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１により補助電源をＯＦＦしてインバータ駆動回路９の動作を停止させるようにしているので、インバータ周波数の運転指令信号により補助電源回路１０をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、補助電源回路１０及び駆動部１２の消費電力、即ち、インバータ駆動回路９の消費電力をなくすことができる。
【００２８】
また、インバータ装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦするリレーの無接点化を図ることができるようになるので、従来使用していたインバータ装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦするための機械式リレーを削除することが可能となる。また、従来使用していた機械式リレーを削除することができるので機械式リレー使用により消費電力がアップしてしまうのを抑えることが可能となる。これにより、機械式リレーを使用することによるリレーの接点不良を確実に回避することができ、インバータ装置１の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
また、周波数指令入力回路１３に入力される運転指令信号は、インバータ周波数に比例した周波数の矩形波としているので、外部からのノイズによる誤動作を防止することが可能となる。これにより、運転指令信号の簡素化を行うことができるので、汎用性のある矩形波信号を運転指令信号とすることができ、インバータ装置１の回路設計コストを大幅に低減させることができるようにな。
【００３０】
また、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１は、フォトカプラＰＣ１により補助電源回路１０をＯＮ／ＯＦＦするように構成しているので、制御回路１４と補助電源回路１０とを電気的に絶縁させることが可能となる。これにより、例えば、電源回路に外部ノイズが侵入した場合などでも制御回路１４にノイズが廻り込んで誤動作してしまうなどの不都合を未然に防止することができる。
【００３１】
また、フォトカプラＰＣ１で補助電源回路１０をＯＮ／ＯＦＦするようにしているので、従来インバータ電源のＯＮ／ＯＦＦに使用していたリレーを廃止してもインバータ装置１の電源をＯＮ／ＯＦＦすることが可能となる。これにより、インバータ装置１の低コスト化を実現することができるようになる。従って、従来使用していたリレーの接点不良の発生を回避することが可能となるので、機械式リレーのメンテナンスも不要となり、インバータ装置１の信頼性を更に向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、モータを駆動するためのインバータ主回路と、このインバータ主回路を駆動するためのインバータ駆動回路とを備えるインバータ装置において、インバータ駆動回路は、インバータ周波数の運転指令信号が入力される周波数指令入力回路と、当該インバータ駆動回路の電源である補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦするための電源ＯＮ／ＯＦＦ回路とを有し、周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が運転信号である場合、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により補助電源をＯＮすると共に、周波数指令入力回路に入力した運転指令信号が停止信号である場合には、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路により補助電源をＯＦＦするので、インバータ周波数の運転指令信号により補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦすることができる。これにより、補助電源回路及び駆動部の消費電力、即ち、インバータ駆動回路の消費電力を無くすことができる。また、インバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするリレーの無接点化を図ることができるので、例えば従来使用していたインバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするための機械式リレーを削除することができ、機械式リレー使用による消費電力アップも抑えることが可能となる。従って、機械式リレーを使用することによる接点不良を確実に回避することができ、インバータ装置の信頼性を大幅に向上させることができるようになるものである。
【００３３】
また、請求項２の発明によれば、上記に於いて、周波数指令入力回路に入力される運転指令信号は、インバータ周波数に比例した周波数の矩形波であるので、運転指令信号の簡素化を行うことが可能となる。従って、汎用性のある信号を運転指令信号とすることができ、回路設計コストを大幅に低減させることができるようになるものである。
【００３４】
また、請求項３の発明によれば、上記に於いて、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は半導体スイッチング素子により補助電源回路をＯＮ／ＯＦＦするので、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路と補助電源回路とを電気的に絶縁することが可能となる。これにより、例えば、電源回路にノイズが発生した場合などでも制御回路にノイズが廻り込んで誤動作してしまうなどの不都合を未然に防止することができるようになると共に、従来インバータ装置の電源のＯＮ／ＯＦＦに使用していたリレーを廃止してもインバータ装置の電源をＯＮ／ＯＦＦすることが可能となるので、インバータ装置の低コスト化を実現することができるようになる。従って、リレーの接点不良の発生を回避することが可能となるので、機械式リレーのメンテナンスも不要となり、インバータ装置の信頼性を更に向上させることができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ装置のブロック図である。
【図２】インバータ主回路図の回路図である。
【図３】インバータ駆動回路の回路図である。
【図４】制御回路の運転指令信号の図である。
【図５】補助電源回路の回路図である。
【図６】従来のインバータ装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  インバータ装置
２  整流回路
３  インバータ主回路
４  モータ
５  冷媒圧縮機
６  パワートランジスタ
９  インバータ駆動回路
１０  補助電源回路
１１  電源ＯＮ／ＯＦＦ回路
１２  駆動部
１３  周波数指令入力回路
１４  制御回路
３０  電源駆動ＩＣ
３１  減圧トランス
ＡＣ  商用交流電源
ＰＣ１  フォトカプラ
ＰＣ２  フォトカプラ
【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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