(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力交流電源をコンバータ手段で直流電圧に変換してスイッチング手段の電源とするとともに、前記スイッチング手段をスイッチングして所定電圧波形を負荷に印加するインバータ装置における前記入力交流電源とコンバータ手段との間に、少なくともバリスタとアレスタとを組み合わせた避雷回路と、コモンモードチョークコイルとＹコンデンサからなるフィルタ回路とを備え、サージを含めたコモンモードノイズに対して前記インバータ装置を保護するインバータ装置の保護方法において、
前記入力交流電源が入力される前記避雷回路の入力段に、２つのコンデンサをＹ形としたＹコンデンサを設けるとともに、前記Ｙコンデンサを切替部を介して大地に接続し、前記入力交流電源の電源ラインに所定レベルのサージ電圧が現れた場合に、前記切替部を駆動して前記Ｙコンデンサを大地に接続することにより、サージを含むコモンモードノイズを除去することを特徴とするインバータ装置の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機を含めた家電機器等の制御装置として用いるインバータ装置の保護技術に係り、特に詳しくは、入力交流電源から侵入するコモンモードノイズ（サージを含み）を除去するインバータ装置の保護方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ装置は、例えば図４に示すように、入力交流電源１をダイオードブリッジ回路等のコンバータ部２で直流電圧に変換し、この直流電圧を平滑用コンデンサ３で平滑化してスイッチング部４に入力し、このスイッチング部４の複数スイッチング素子で入力直流電圧をスイッチングして例えば三相交流に変換して負荷（モータ）５に印加する。
なお、図中、Ｚは接地に対する負荷のインピーダンスを表している。
【０００３】
また、このインバータ装置はコンバータ部２およびスイッチング部４を制御する制御部６を備え、この制御部６は、マイクロコンピュータ６ａを主体としてコンバータ部２の出力直流電圧（つまりスイッチング部４の電源電圧）を制御するとともに、スイッチング部４を制御し、モータ５を所定に回転制御する。
なお、制御部電源７は、例えばコンバータ部２の出力直流電圧を利用して制御部６の電源を発生する。
【０００４】
この場合、例えば、空気調和機であれば、温度センサ８や電磁弁９等を備えており、制御部６はその温度センサ８による検出温度を当該制御に利用し、電磁弁９を駆動制御し、室温コントロールを行う。
このとき、入力交流電源１から侵入するコモンモードノイズに対してインバータ装置を保護するため、入力交流電源１とコンバータ回路２との間には、一般的にバリスタ１０ａ，１０ａとアレスタ１１とを組み合わせた避雷回路、およびコンモンチョークコイル１２とＹ形状に接続したコンデンサ１３ａ，１３ｂ（Ｙコンデンサ１３）とからなるフィルタ回路を設けている。
【０００５】
上記避雷回路は、入力交流電源（商用電源）１から侵入するサージを大地に流し、そのサージを一定値以下に抑える。
また、上記フィルタ回路においては、コンモンチョークコイル１２で低域のコモンモードノイズを除去し、Ｙコンデンサ１３で高域のコモンモードノイズを除去する。
したがって、雷等の外乱的要因によりコモンモードノイズ（サージを含む）が侵入しても、コモンモードノイズによるイバータ装置の誤動作や破壊を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記インバータ装置の保護方法にあっては、避雷回路およびフィルタ回路が全て受動部品のみで構成されているため、例えば、より高いサージ電圧を想定した場合では、アレスタ電圧を下げ（つまりよりアレスタ電圧の低い定格のアレスタを用い）、避雷回路のノイズ耐量を上げることが考えられるが、逆に当該インバータ装置の絶縁耐圧が低下してしまうという欠点がある。
また、Ｙコンデンサ１３の静電容量を大きくし（つまりより大きい定格のコンデンサを用い）、フィルタ回路のノイズ耐量を上げることも考えられるが、この場合、当該インバータ装置の絶縁耐圧が低下するばかりでなく漏洩電流が増大してしまうという欠点がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、当該インバータ装置の絶縁耐圧の低下を抑えるとともに漏洩電流の増大を抑え、コモンモードノイズによる誤動作や破壊を防止することができるようにしたインバータ装置の保護方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、入力交流電源をコンバータ手段で直流電圧に変換してスイッチング手段の電源とするとともに、前記スイッチング手段をスイッチングして所定電圧波形を負荷に印加するインバータ装置における前記入力交流電源とコンバータ手段との間に、少なくともバリスタとアレスタとを組み合わせた避雷回路と、コモンモードチョークコイルとＹコンデンサからなるフィルタ回路とを備え、サージを含めたコモンモードノイズに対して前記インバータ装置を保護するインバータ装置の保護方法において、前記入力交流電源が入力される前記避雷回路の入力段に、２つのコンデンサをＹ形としたＹコンデンサを設けるとともに、前記Ｙコンデンサを切替部を介して大地に接続し、前記入力交流電源の電源ラインに所定レベルのサージ電圧が現れた場合に、前記切替部を駆動して前記Ｙコンデンサを大地に接続することにより、サージを含むコモンモードノイズを除去することを特徴としている。
【００１０】
上記Ｙコンデンサに代えてバリスタを用いることができる。また、上記Ｙコンデンサに代えてコンデンサとバリスタを直列に接続した回路を用いることもできる。上記切替手段は、スイッチあるいはトランジスタであるとよい。これにより、当該インバータ装置のコストや使用環境状況に合わせて受動部品および能動部品を選択することができ、適応的な保護を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して詳しく説明する。
なお、図１中、図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１２】
図１において、本発明のインバータ装置の保護方法は、バリスタ１０ａ，１０ａとアレスタ１１とからなる避雷回路およびコモンチョークコイル１２とＹ形状に接続したコンデンサ１３ａ，１３ｂ（Ｙコンデンサ１３）とからなるフィルタ回路の前、つまり当該入力交流電源１の入力段に、コンデンサ２０ａ，２０ｂをＹ形としたＹコンデンサ２０を設けるとともに、このＹコンデンサ２０を切替部（スイッチ）２１を介して大地に接続し、入力交流電源１のラインのサージ電圧を検出して切替部２１を駆動し、サージ電圧に対して当該インバータ装置の絶縁耐圧の低下および漏洩電流の増大なしに、サージを含めたコモンモードノイズを除去する。
【００１３】
そのため、本発明のインバータ装置の保護方法が適用されるインバータ装置は、上記Ｙコンデンサ２０および切替部２１の他に、サージ電圧を検出して切替部２１を駆動する制御部２２を備えてなる。
なお、コンデンサ２０ａ，２０ｂの静電容量は、想定したサージ電圧に対応した値とするとよい。
【００１４】
制御部２２は、サージを検出するためのレベル変換部２２ａおよびサージ電圧検出部２２ｂと、このサージ電圧検出信号により切替部２１を駆動するためのマイクロコンピュータ２２ｃおよび駆動部２２ｄとを備えてなる。
なお、制御部２２は図４に示す制御部６の機能を備え、マイクロコンピュータ２２ｃはマイクロコンピュータ６の機能も備えている。
【００１５】
レベル変換部２２ａは、入力交流電源１から侵入するサージの電圧を検出可能とするために、その入力交流電源１のラインの対接地電圧のレベル変換を行う。
サージ電圧検出部２２ｂは、そのレベル変換した電圧によりサージ電圧を検出し、この検出信号（電圧値）をマイクロコンピュータ２２ｃに出力する。
マイクロコンピュータ２２ｃは、その検出信号によりサージを確認するとともに、切替部２１を駆動する信号を駆動部２２ｄを介して出力する。
【００１６】
この場合、サージ電圧検出部２２ｂは、サージ電圧を検出すると、切替部２１を駆動する信号を駆動部２２ｄを介して出力するようにしてもよい。すなわち、サージは瞬時高電圧であることから、マイクロコンピュータ２２ｃを介して切替部２１を駆動すると、時間的に対応できないことがあるからである。
【００１７】
上記構成としたインバータ装置によると、雷等の外乱により入力交流電源１からサージを含むコモンモードノイズが侵入し、制御部２２が所定レベル以上のサージ電圧を検出したときには、切替部２１を切り替え、そのサージ電流を大地に流す。
所定レベルとは、後段のＹコンデンサ１０とアレスタ１１とを組み合わせた避雷回路の最大許容レベル以下のレベルにするとよい。
【００１８】
なお、上記サージ電圧が所定レベルより低いときは、切替部２１を駆動せずとも、後段のバリスタ１０ａ，１０ｂとアレスタ１１とを組み合わせた避雷回路によってそのサージ電流を大地に流すことができる。
また、Ｙコンデンサ２０および切替部２１によってサージ電流を大地に流すことにより、サージ電圧が低くなるため、このサージ電圧はさらに後段の避雷回路で十分に下げることができる。
【００１９】
上記避雷回路の後段のコモンモードチョークコイル１２およびＹコンデンサ１３のフィルタ回路により、低域および高域のコモンモード成分が除去される。
したがって、入力交流電源１から侵入するサージを含むコモンモードノイズ、特にサージが極めて大きいものであっても、そのサージ電圧を十分に下げ、コモンモードノイズを除去し、当該インバータ装置の誤動作や破壊を防止することができる。
【００２０】
このように、サージ電圧を検出したときには、入力段のＹコンデンサ２０および切替部２１を介してサージ電流を大地に流すことから、上記避雷回路を構成するアレスタ１１のアレスタ電圧を下げずに済む。つまり、当該インバータ装置の絶縁耐圧を低下させることなく、サージに対処することができる。
【００２１】
また、上記フィルタ回路を構成するＹコンデンサ１３の静電容量を大きくせずに済む。つまり、当該インバータ装置の絶縁耐圧を低下させ、漏洩電流を増大させることなく、サージを含むコモンモードノイズに対処することができる。
なお、Ｙコンデンサ２０と接地との間に設けた切替部２１は、通常オフ状態であることから、その絶縁耐圧および漏洩電流には何等影響を与えることもない。
【００２２】
図１に示すように、サージ電圧を検出する方法としては、交流ラインの対接地電圧を用いているが、例えば、図２に示すように、コモンモードチョークコイル１２の両端の電圧をもとにしてサージ電圧を検出するようにしてもよい。
この場合、コンバータ部２側の端子１２ｃ，１２ｄに対する入力交流電源１側の端子１２ａ，１２ｂ（交流ライン）の電圧を用いてサージ電圧を検出する。
【００２３】
また、図３に示すように、コモンモードチョークコイル１２の入力交流電源１側の中性点電圧とそのコンバータ部２側の中性点電圧をもとにしてサージ電圧を検出するようにしてもよい。
この場合、入力交流電源１側の電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＝Ｒ２）で分圧して端子１２ｅから中性点電圧を得、コンバータ部２側の電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４（Ｒ３＝Ｒ４）で分圧して端子１２ｆから中性点電圧を得るとともに、そのコンバータ部２側の中性点電圧に対する入力交流電源１側の中性点電圧を用いてサージ電圧を検出する。
【００２４】
さらに、サージ電圧を検出する方法として、コンバータ部２の整流後の母線（直流電圧）の対接地電圧を検出し、あるいは制御部２２の電圧基準点（例えば電源電圧）の対接地電圧を検出し、それら検出対接地電圧により検出するようにしてもよい。
【００２５】
一方、図１に示すように、入力側のＹコンデンサ２０および切替部２１を介してコモンモードノイズを大地に流しているが、コンバータ部２の直流電圧（整流後の母線）側で大地に流すようにしてもよい。
この場合、Ｙコンデンサ２０および切替部２１をコンバータ部２の直流電圧（整流後の母線）側と接地との間に設け、そのＹコンデンサ２０および切替部２１を介してコモンモードノイズを大地に流す。
【００２６】
また、そのコモンモードノイズを制御部２２の電圧基準点（例えば電源電圧）側で大地に流すようにしてもよい。
この場合、Ｙコンデンサ２０および切替部２１をその電圧基準点側と接地との間に設け、このＹコンデンサ２０および切替部２１を介してそのコモンモードノイズを大地に流す。
したがって、当該インバータ装置のコストや使用環境状況に合わせて受動部品等を選択すれば、適応的な保護が可能となる。
【００２７】
ところで、上述した実施例ではＹコンデンサ２０および切替部（スイッチ）２１を用いているが、そのＹコンデンサ２０のコンデンサ２０ａ，２０ｂに代えて、バリスタを用いてもよく、あるいはコンデンサとバリスタの直列に接続したものを用いてもよい。
また、上記切替部２１としては、トランジスタを用いるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、入力交流電源をコンバータ手段で直流電圧に変換してスイッチング手段の電源とするとともに、前記スイッチング手段をスイッチングして所定電圧波形を負荷に印加するインバータ装置における前記入力交流電源とコンバータ手段との間に、少なくともバリスタとアレスタとを組み合わせた避雷回路と、コモンモードチョークコイルとＹコンデンサからなるフィルタ回路とを備え、サージを含めたコモンモードノイズに対して前記インバータ装置を保護するインバータ装置の保護方法において、前記入力交流電源が入力される前記避雷回路の入力段に、２つのコンデンサをＹ形としたＹコンデンサを設けるとともに、前記Ｙコンデンサを切替部を介して大地に接続し、前記入力交流電源の電源ラインに所定レベルのサージ電圧が現れた場合に、前記切替部を駆動して前記Ｙコンデンサを大地に接続することにより、サージを含むコモンモードノイズを除去するようにしたことにより、当該インバータ装置の絶縁耐圧の低下を抑え、かつ、漏洩電流の増大を抑えて、雷等の外乱によるサージを含むコモンモードノイズを除去し、インバータ装置の誤動作や破壊を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、インバータ装置の保護方法が適用される装置の概略的ブロック線図。
【図２】本発明のインバータ装置の保護方法のサージ検出を説明するための概略的部分ブロック図。
【図３】本発明のインバータ装置の保護方法のサージ検出を説明するための概略的部分ブロック図。
【図４】従来のインバータ装置を説明するための概略的ブロック線図。
【符号の説明】
１  入力交流電源
２  コンバータ部
４  スイッチング部
６，２２  制御部
６ａ，２２ｃ  マイクロコンピュータ
１０ａ，１０ｂ  バリスタ
１１  アレスタ
１２  コモンモードチョークコイル
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ  端子
１３，２０  Ｙコンデンサ
１３ａ，１３ｂ，２０ａ，２０ｂ
２１  切替部（スイッチあるいはトランジスタ）
２２ａ  レベル変換部
２２ｂ  サージ電圧検出部
２２ｄ  駆動部
【図１】
0004577465.tif 000002
【図２】
0004577465.tif 000003
【図３】
0004577465.tif 000004
【図４】
0004577465.tif 000005