(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の商用交流電源の印加を受け、モータの動作に必要な高圧電源に変換してモータに供給するインバータ部；
前記インバータ部と前記モータとの間に連結され、前記インバータ部から出力される出力電圧が前記モータに投入または遮断されるようにオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）スイッチングするスイッチ部；
前記インバータ部の出力電流を検出する電流検出部；及び
前記電流検出部から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、前記スイッチ部の誤動作であると判断し、前記インバータ部の動作が停止するように制御する制御部を含む、インバータシステム。
【請求項２】
前記基準電流値は、前記モータの無負荷電流値に設定されることを特徴とする、請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項３】
前記基準持続時間は、３秒〜７秒の範囲となることを特徴とする、請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記インバータ部の動作を停止させると同時に、特定警告信号が出力されるように制御し、前記制御部から出力された特定警告信号の提供を受けて外部の使用者に視覚的または聴覚的に警告するための警告部がさらに含まれることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインバータシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記インバータ部の動作を停止させると同時に、特定警告メッセージを生成して予め設定された使用者端末に伝送することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータシステム（ＩＮＶＥＲＴＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ）に関し、さらに詳細には、高圧モータを駆動するための高圧インバータの出力電流を利用して高圧インバータの出力端に連結されたスイッチ部の動作状態を確認できるようにすることで、スイッチ部の誤動作による高圧モータと高圧インバータの焼損事故を未然に防止できるようにしたインバータの制御装置を備えるインバータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高圧インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）は、高圧モータの入力電圧を制御する装置であって、前記高圧インバータに入力される電圧の大きさと周波数を高圧モータの定格範囲内で調節して用いる。
【０００３】
前記高圧モータは、主に工場の重要な生産施設に使用し、非常に高い設置コストが要求されるため、種々の保護装置が設けられている。即ち、高圧インバータと高圧モータとの間には、真空遮断器（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｒｅａｋｅｒ、ＶＣＢ）、真空スイッチ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｓｗｉｔｃｈ、ＶＣＳ）等のようなスイッチギア（Ｓｗｉｔｃｈ  ｇｅａｒ）を設けて、高圧モータの運転中の非常状況に電源を遮断するように構成される。
【０００４】
このようなスイッチギアは、主に工場のコントロールルームのような制御盤で調節し、前記制御盤と前記スイッチギアとの間には、商用交流電源（ＡＣ  ２２０Ｖ）を通してデジタル接点がほとんど用いられている。
【０００５】
前記高圧モータを保護するために、前記スイッチギアを用いるが、場合によって、前記スイッチギアの誤動作により前記高圧インバータと前記高圧モータが焼損することがある。即ち、前記制御盤から前記スイッチギアに送る制御信号のノイズによる誤動作、コイル寿命による誤点弧、または使用者の未熟による誤動作等があると、非常に大きな事故が発生するおそれがある。例えば、前記高圧モータが運転中に前記スイッチギアがオフ（ＯＦＦ）となった後、すぐにオン（ＯＮ）となった場合、前記高圧インバータと前記高圧モータとの間の電圧差により過電流が発生し、前記高圧インバータと前記高圧モータ及び前記スイッチギアがいずれも焼損するおそれがある。
【０００６】
図１ａ乃至図１ｃは、従来の技術に係る高圧モータの運転状態による高圧インバータの動作を説明するための図である。
図１ａは、高圧モータ１０の正常運転状態を示したものであって、高圧インバータ２０により高圧モータ１０を正常に運転するとき、高圧インバータ２０が制御する電圧を通して高圧モータ１０に印加される。
このように高圧モータ１０が運転される途中で誤動作によりスイッチギア３０がオフ（ＯＦＦ）となると、図１ｂに示されたように、高圧インバータ２０は、高圧モータ１０の運転状況が分からないので、出力電圧を送り続ける。このような状況で図１ｃに示されたように、スイッチギア３０がオン（ＯＮ）となると、高圧インバータ２０の高い電圧出力が瞬間的に高圧モータ１０に印加され、事故が発生する。
【０００７】
即ち、高圧インバータ２０がスイッチギア３０の接点状態の情報を受け取らない場合、スイッチギア３０のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）情報が分からないので、高圧モータ１０の運転中、スイッチギア３０の誤動作による事故が発生する危険がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、高圧モータを駆動するための高圧インバータの出力電流を利用して、高圧インバータの出力端に連結されたスイッチ部の動作状態を確認できるようにすることで、スイッチ部の誤動作による高圧モータと高圧インバータの焼損事故を未然に防止できるようにしたインバータの制御装置が備えられたインバータシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明の一側面は、外部の商用交流電源の印加を受け、モータの動作に必要な高圧電源に変換してモータに供給するインバータ部；前記インバータ部と前記モータとの間に連結され、前記インバータ部から出力される出力電圧が前記モータに投入または遮断されるようにオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）スイッチングするスイッチ部；前記インバータ部の出力電流を検出する電流検出部；及び、前記電流検出部から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、前記インバータ部の動作が停止するように制御する制御部を含むインバータシステムを提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上において説明したような本発明のインバータシステムによると、高圧モータを駆動するための高圧インバータの出力電流を利用して、高圧インバータの出力端に連結されたスイッチ部の動作状態を確認できるようにすることで、スイッチ部の誤動作による高圧モータと高圧インバータの焼損事故を未然に防止できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】従来の技術に係る高圧モータの運転状態による高圧インバータの動作を説明するための図である。
【図１ｂ】従来の技術に係る高圧モータの運転状態による高圧インバータの動作を説明するための図である。
【図１ｃ】従来の技術に係る高圧モータの運転状態による高圧インバータの動作を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインバータシステムを説明するための全体的なブロック構成図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態に適用されたスイッチ部の動作によるインバータ部の出力電流を示した図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態に適用されたスイッチ部の動作によるインバータ部の出力電流を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインバータの制御方法を説明するための全体的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、それによって、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができるだろう。本発明を説明するにあたって、本発明と関連した公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にすると判断される場合は、詳細な説明を省略する。
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、下記に例示する本発明の実施形態は、種々の他の形態に変形することができ、本発明の範囲は、下記に詳述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業界において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。また、図面において同じ参照符号は、同一または類似した構成要素を示すものとして用いられる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係るインバータシステムを説明するための全体的なブロック構成図であり、 図３a及び図３bは、本発明の一実施形態に適用されたスイッチ部３００の動作による高圧インバータ部２００の出力電流を示した図である。
図２乃至図３ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係るインバータシステムは、主に高圧モータ１００、高圧インバータ部２００、スイッチ部３００、電流検出部４００及び制御部５００等を含んでなる。高圧モータ１００はモータの一例であり、高圧インバータ部２００はインバータ部の一例である。
【００１５】
ここで、高圧モータ１００は、主に化学工場及び発電所等のように規模の大きな生産施設に用いられ、高圧インバータ部２００の交流電源出力端に連結され、高圧インバータ部２００からの交流電源により駆動される。
【００１６】
このような高圧モータ１００は、電気的なエネルギーにより回転し、その軸に回転力を発生させる動力機械を指し、高圧インバータ部２００の三相交流電源の出力端に連結され、高圧インバータ部２００の三相交流電源により駆動する三相誘導電動機である。このような高圧モータ１００は、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によく知られているので、それについての具体的な説明は省略する。
【００１７】
高圧インバータ部２００は、外部の商用交流電源（ＡＣ  ２２０Ｖ）の印加を受け、高圧モータ１００の動作に必要な高圧電源に変換させた後、高圧モータ１００に供給する機能を果たす。
即ち、高圧インバータ部２００は、三相商用交流電源に連結され、交流電圧を直流電圧に平滑化し、これをパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）スイッチングを通して周波数と電圧を可変し、所望の出力を生成して高圧モータ１００に供給する装置である。
このような高圧インバータ部２００は、産業用の高圧モータ１００に適用され、主に用いられる電圧は、３．３ｋＶ、６．６ｋＶ及び１０ｋＶ等であるが、通常、周波数は６０Ｈｚに固定され、商用交流電源を直接高圧モータ１００に適用して駆動される。
【００１８】
また、高圧インバータ部２００は、直列連結Ｈ−ブリッジ（Ｃａｓｃａｄｅｄ  Ｈ−Ｂｒｉｄｇｅ）方式であって、複数の単相インバータを直列に連結して一つの相電圧を構成するので、高圧出力を得ることができる三相インバータとなる。一つの単相インバータをセル（ｃｅｌｌ）と称する。
【００１９】
また、高圧インバータ部２００の各セルは、整流部と直流端キャパシタ、インバータ部で構成され、高圧インバータ部２００に電源が投入されると、前記整流部がターンオン（ｔｕｒｎ−ｏｎ）され、前記直流端キャパシタに電圧が充電される。前記整流部は、半導体制御整流素子（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ＳＣＲ）のようなダイオード素子で構成され、電源が投入されると、初期充電後、常にターンオンされている。
【００２０】
前記インバータ部は、ブートストラップキャパシタ（Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を利用するインバータ回路を備え、前記インバータ回路のスイッチング素子として、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることができる。
【００２１】
スイッチ部３００は、高圧モータ１００と高圧インバータ部２００との間に連結されており、高圧インバータ部２００から出力される出力電圧が高圧モータ１００に投入されまたは遮断されるようにオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）スイッチングする機能を果たす。
【００２２】
このようなスイッチ部３００は、例えば、真空遮断器（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｒｅａｋｅｒ、ＶＣＢ）、真空スイッチ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｓｗｉｔｃｈ、ＶＣＳ）等のようなスイッチギア（Ｓｗｉｔｃｈ  ｇｅａｒ）で具現されることが好ましい。
【００２３】
電流検出部４００は、高圧インバータ部２００の各位相端から出力される電流レベルを検出して制御部５００に提供する機能を果たす。
【００２４】
このような電流検出部４００は、インバータ回路内に設けられる少なくとも一つの電流センサ（図示しない）と、前記電流センサから検出される電流を感知するアナログ−デジタルコンバータ等で構成されることができる。
【００２５】
制御部５００は、高圧インバータ部２００の動作を全体的に制御するものであって、特に、電流検出部４００から検出された出力電流値と予め設定された基準電流値とを比較して、電流検出部４００から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、スイッチ部３００が誤動作によりオフ（ＯＦＦ）となったと処理し、高圧インバータ部２００の動作が停止するように制御する機能を果たす。
【００２６】
このとき、前記基準電流値は、高圧モータ１００の無負荷電流値（高圧モータの定格によって変更され得る）に設定されることが好ましく、前記基準持続時間は、３秒〜７秒の範囲（好ましくは、約５秒ほど）となることが好ましい。
【００２７】
図３ａは、スイッチギアのオフ−オン（ＯＦＦ−ＯＮ）動作時の出力電流波形を示し、図３ｂは、高圧インバータ部２００のスイッチギアオフ検出基準を示す説明図である。
【００２８】
言い換えると、図３ａは、高圧モータ１００の無負荷電流より小さい電流がオフ区間の間印加され、スイッチの再投入がなされる瞬間、過電圧出力が印加されて事故が発生することを示している。このため、図３ｂのように、高圧モータ１００の無負荷電流より小さい電流が一定時間（３秒〜７秒の範囲（好ましくは、約５秒ほど））持続される場合、スイッチ部３００が誤動作によりオフ（ＯＦＦ）となったと処理し、高圧インバータ部２００の動作が停止するように制御することで、このような事故を予防することができるようになる。
【００２９】
一方、制御部５００は、電流検出部４００から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、高圧インバータ部２００の動作を停止させると同時に、特定警告信号が出力されるように制御することができ、制御部５００から出力された特定警告信号の提供を受けて外部の使用者に視覚的及び／又は聴覚的に警告するための警告部６００がさらに含まれていてもよい。
【００３０】
このような警告部６００は、高圧モータ１００、高圧インバータ部２００、スイッチ部３００または制御部５００のいずれか一つの近くに設けることができ、少なくとも一つのランプ（Ｌａｍｐ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び／又はスピーカー（ｓｐｅａｋｅｒ）等で具現化することができる。
【００３１】
また、制御部５００は、電流検出部４００から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、高圧インバータ部２００の動作を停止させると同時に、特定警告メッセージを生成して予め設定された使用者端末（図示しない）に伝送することもできる。
【００３２】
このとき、前記使用者端末は、例えば、デスクトップパソコン（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、ＰＣ）、ノートパソコン等、コンピュータであることが一般的であるが、それに限定されるものではなく、有／無線通信網を介して制御部５００に接続され、データ送受信できるあらゆる種類の有無線通信装置であってよい。
【００３３】
例えば、前記使用者端末は、無線インターネットまたは携帯インターネットを介して通信する様々な移動端末を含み、その他にも、パームパソコン（Ｐａｌｍ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、スマートフォン（Ｓｍａｒｔ  ｐｈｏｎｅ）、通信機能のあるＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）フォン、タブレットパソコン、アイパッド（ｉＰａｄ）（登録商標）等、メッセージの送受信が可能なあらゆる有無線家電／通信装置を包括的に意味する。
【００３４】
また、制御部５００は、電流検出部４００から検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さく、かつ予め設定された基準持続時間を経過する場合、高圧インバータ部２００の動作を停止させた後、スイッチ部３００の動作がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に転換される場合、高圧インバータ部２００が正常動作されるように制御することもできる。
【００３５】
以下には、本発明の一実施形態に係るインバータの制御方法を具体的に説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係るインバータの制御方法を説明するための全体的なフローチャートである。
【００３６】
図２乃至図４を参照すると、本発明の一実施形態に係るインバータの制御方法は、先ず、高圧インバータ部２００の出力電流をリアルタイムで検出した後（Ｓ１００）、前記ステップＳ１００で検出された出力電流値と予め設定された基準電流値とを比較判断する（Ｓ２００）。
【００３７】
このとき、前記ステップＳ２００において、前記基準電流値は、高圧モータ１００の無負荷電流値に設定することが好ましい。
【００３８】
前記ステップＳ２００の比較判断の結果、前記ステップＳ１００で検出された出力電流値が予め設定された基準電流値より小さい場合、前記ステップＳ１００で検出された出力電流値が予め設定された基準持続時間を経過するかを判断する（Ｓ３００）。
【００３９】
このとき、前記ステップＳ３００において、前記基準持続時間は、３秒〜７秒の範囲（好ましくは、約５秒）となることが好ましい。
【００４０】
前記ステップＳ３００の判断の結果、前記ステップＳ１００で検出された出力電流値が予め設定された基準持続時間を経過する場合、高圧インバータ部２００の動作を停止させる（Ｓ４００）。
【００４１】
加えて、前記ステップＳ４００以後に、外部の使用者に特定警告を視覚的及び／又は聴覚的に報知するステップをさらに含むことができる。
【００４２】
また、前記ステップＳ４００以後に、特定警告メッセージを生成して予め設定された使用者端末に伝送するステップをさらに含むことができる。
【００４３】
また、前記ステップＳ４００以後に、高圧モータ１００と高圧インバータ部２００との間に連結されたスイッチ部３００の動作がオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に転換される場合、高圧インバータ部２００を正常に動作させるステップをさらに含むこともできる。
【００４４】
前述した本発明に係るインバータの制御装置に対する好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付の図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、それもまた本発明に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、インバータシステムに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１００    モータ（高圧モータ）
２００    インバータ部（高圧インバータ部）
３００    スイッチ部
４００    電流検出部
５００    制御部
６００    警告部
【図１ａ】
0006309038.tif 000002
【図１ｂ】
0006309038.tif 000003
【図１ｃ】
0006309038.tif 000004
【図２】
0006309038.tif 000005
【図３ａ】
0006309038.tif 000006
【図３ｂ】
0006309038.tif 000007
【図４】
0006309038.tif 000008