(57)【要約】  【課題】極性判定が確実にできる箇所の電流検出値を用いて欠相判定を行なうことにより、誤判定を生じないようにする。【解決手段】電力変換器（インバータ）５の出力電流を検出器２〜４にて検出するとともにその極性を判定器２１〜２３にて判定し、出力電流がそのゼロクロス点と極性で６分割される領域のいずれにあるかを判定器２５で判定し、この各領域が或る一定の順序で遷移するかどうかを回路２６で判定し、一定の順序で遷移しないときは少なくとも１相が欠相しているものと判定する。【選択図】図１
2012005257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動する３相インバータ装置の出力電流をそれぞれ検出する電流検出器と、各出力電流の極性を検出する電流極性判定器と、前記出力電流のいずれか１相の１サイクル期間を、各相の出力電流が零点を通過する位置と各相出力電流の極性とに基づき分割される６つの領域のうちのいずれの領域にあるかを判定する領域判定器と、前記６つの領域が一定の順序で繰り返し遷移するか否かを監視する遷移順序監視回路とを備え、６つの領域が一定の順序で繰り返し遷移しないときは、少なくとも１相が欠相しているものと判断することを特徴とする３相インバータ装置の欠相検出装置。
【請求項２】
前記電動機の正転，逆転を判定する回転方向判定器を設け、その判定結果を前記遷移順序監視回路に入力することにより、前記各領域が前記電動機の正転，逆転に応じて、互いに逆の順序で遷移することを利用して少なくとも１相が欠相しているものと判断することを特徴とする請求項１に記載の３相インバータ装置の欠相検出装置。
【請求項３】
前記６つの領域のいずれか１つの領域に遷移した時点から、遷移すべき次の領域に一定時間内に遷移するか否かを監視する領域遷移時間監視回路を設け、遷移すべき次の領域に一定時間内に遷移しないときは、少なくとも１相が欠相しているものと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の３相インバータ装置の欠相検出装置。
【請求項４】
前記領域判定器は、前記出力電流のいずれか１相が零点を通過する各近傍を、前記６つの領域から外して欠相判定の対象外領域と判定するとともに、この対象外領域と判定した時点から次の領域に一定時間内に遷移しないときは、前記領域遷移時間監視回路により少なくとも１相が欠相しているものと判断することを特徴とする請求項３に記載の３相インバータ装置の欠相検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３相インバータ装置における出力欠相状態の検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来例として、例えば特許文献１に示すものがある。
上記特許文献１では、インバータ装置の各相の出力電流の絶対値を監視し、この絶対値が所定のしきい値以下になる期間を計測し、計測時間がインバータ装置の出力周波数指令値に基づく計測時間判定値を超えたときに、各相出力のうちのいずれか１相が欠相したものと判断する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献１では、インバータ装置において、低電流領域および出力周波数が高い領域（出力電流のリプル成分が増大する領域）での欠相判定の信頼性を確保するため、各相の出力電流それぞれの絶対値を監視し、この絶対値を監視している相それぞれに対応する残りの相の出力電流が互いに異なる極性のときに、この監視している相の絶対値が所定のしきい値以下の期間を計測し、計測時間がインバータ装置の出力周波数指令値に基づく計測時間判定値を超えた回数の積算値が、インバータ装置のＰＷＭ演算の分解能に基づく積算回数判定値を超えた場合に、各相出力のうちのいずれか１相が欠相したものと判断するようにしている。
【０００４】
上記特許文献１の方法では、インバータ装置の出力電流について、電流のサンプリング数が少ないと零点を通過する箇所の検出精度が低下し、誤検出し易くなるという問題がある。これは、電流のサンプリング周期を一定とすると、インバータの出力周波数が高くなるほど誤検出し易くなる傾向にあることを意味している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８００３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、この発明の課題は、インバータ出力電流が低い（小さい）領域における欠相検出の信頼性を向上させるとともに、インバータ出力周波数が高い、または電流サンプリング数が少ない場合でも、欠相を確実に検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電動機を駆動する３相インバータ装置の出力電流をそれぞれ検出する電流検出器と、各出力電流の極性を検出する電流極性判定器と、前記出力電流のいずれか１相の１サイクル期間を、各相の出力電流が零点を通過する位置と各相出力電流の極性とに基づき分割される６つの領域のうちのいずれの領域にあるかを判定する領域判定器と、前記６つの領域が一定の順序で繰り返し遷移するか否かを監視する遷移順序監視回路とを備え、６つの領域が一定の順序で繰り返し遷移しないときは、少なくとも１相が欠相しているものと判断することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記電動機の正転，逆転を判定する回転方向判定器を設け、その判定結果を前記遷移順序監視回路に入力することにより、前記各領域が前記電動機の正転，逆転に応じて、互いに逆の順序で遷移することを利用して少なくとも１相が欠相しているものと判断することができる（請求項２の発明）。
【０００８】
請求項１または２の発明においては、前記６つの領域のいずれか１つの領域に遷移した時点から、遷移すべき次の領域に一定時間内に遷移するか否かを監視する領域遷移時間監視回路を設け、遷移すべき次の領域に一定時間内に遷移しないときは、少なくとも１相が欠相しているものと判断することができ（請求項３の発明）、この請求項３の発明においては、前記領域判定器は、前記出力電流のいずれか１相が零点を通過する各近傍を、前記６つの領域から外して欠相判定の対象外領域と判定するとともに、この対象外領域と判定した時点から次の領域に一定時間内に遷移しないときは、前記領域遷移時間監視回路により少なくとも１相が欠相しているものと判断することができる（請求項４の発明）。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、インバータ出力電流波形にリプルが含まれる場合や、零点通過付近に歪みがあるような場合には、インバータ出力電流の零点通過前後の電流検出値を極性判定対象から除外し、極性判定が確実にできる箇所の電流検出値を用いて欠相判定をするようにしているため、誤判定を無くすことが可能となる。
【００１０】
また、欠相の監視にマイコンのようなデジタル演算器を使用すれば、各領域あたり１回（出力電流１サイクル当たり６回）のサンプリングで、正確な領域判定ができるため、出力周波数が高い領域でも欠相検出が出来る。
以上により、従来例と比較して出力電流のサンプリング数を低減できるだけでなく、欠相監視の演算周期を低く設定できることから、マイコンのようなデジタル演算器の演算負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施形態を示すブロック図。
【図２】この発明における領域判定方法を説明するための波形図。
【図３】図２に基づく領域判定器出力を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はこの発明による実施形態を示すブロック図である。
同図において、１は負荷としての電動機（Ｍ）、２，３，４は電流検出器、５は電力変換器（インバータ）、６は直流電源、１１は周波数指令演算器、１２は電圧指令演算器、１３はＰＷＭ（パルス幅変調）回路、２１，２２，２３は電流極性判定器、２４は回転方向判定器、２５は領域判定器、２６は領域遷移順序監視回路、２７は領域遷移時間監視回路、２８はＯＲ演算器である。
【００１３】
直流電源６を供給されるインバータ５の各相出力電流が、電流検出器２，３，４によりそれぞれ検出される。電流極性判定器２１，２２，２３は電流検出器２，３，４の各出力を予め設定されたしきい値と比較し、大きいときは「１」、小さいときは「０」を出力する。このような判定をするに当たり、インバータ５の出力電流が零点を通過する（ゼロクロス）付近にある場合は判定精度が低下するだけでなく、正常時の波形と欠相時の波形の区別ができない。したがって、正側のしきい値１と負側のしきい値２とを設けて各相出力電流がしきい値１としきい値２の間にある場合には、判定の対象外とする。なお、しきい値としては、誤検出しないようなレベルの数値が選ばれる。
【００１４】
上記の判定を行なうのが極性判定器２１〜２３であり、ここでは例えば図２に示すように、インバータ５の出力電流の、いずれか１相の出力電流１サイクルの範囲（期間）を、各相出力電流が零点を通過する（ゼロクロス）近傍毎に６つの領域に分割して、領域毎に各相出力電流の極性を判定する。極性の判定に当たっては、図２に示すようなしきい値１およびしきい値２を設定する。極性判定器２１〜２３は、各相出力電流がこのしきい値１よりも大きいときは「１」を出力し、しきい値２よりも小さいときは「０」を出力する。ここで、図２でしきい値１としきい値２の間の領域が判定対象外とされる領域である。各相出力電流のいずれかがこの領域にあるとき、極性判定器２１〜２３は前回の出力を保持する。
【００１５】
図２の各領域i〜viiと極性判定器２１，２２，２３の各出力および領域判定器２５の出力との関係を示すと、図３のようになる。例えば領域iは、電流極性判定器２１，２２，２３の各出力が「１,０,１」で、領域判定器２５の出力は「０００」となる。領域viは、電流極性判定器２１，２２，２３の各出力が「０,０,１」で、領域判定器２５の出力は「１０１」となる。領域viiは、電流極性判定器２１，２２，２３の各出力が「０，０，０」または「１，１，１」で、領域判定器２５の出力は「１１０」となる。
【００１６】
領域遷移順序監視回路２６は領域判定器２５の出力に基づき、電動機１（M）を正転運転時には領域i→領域ii→領域iii→領域iv→領域v→領域vi→領域i(以下同じ)のような順序で繰り返すことを監視する。また、電動機１（M）が逆転運転時には領域vi→領域v→領域iv→領域iii→領域ii→領域i→領域vi(以下同じ)のような順序で繰り返すことを監視する。なお、電動機１（M）の回転方向は、速度指令ω*から周波数指令演算器１１で算出される周波数指令に基づき、回転方向判定器２４において正転または逆転の判定がなされる。
【００１７】
領域遷移時間監視回路２７は、或る領域から次の領域に移る遷移時間を監視し、規定時間内に或る領域から次の領域に移らないときは、少なくとも１相が欠相したと判断する。また、図２の斜線を付して示す領域viiを判定対象外として誤判定を回避するようにしたが、判定対象外領域viiと判定した時点から、規定時間内に次の領域に移らないときも、少なくとも１相が欠相したと判断する。
領域遷移順序監視回路２６と領域遷移時間監視回路２７の各出力はＯＲ回路２８に与えられ、論理和による判定が行なわれる。
【符号の説明】
【００１８】
１…電動機（Ｍ）、２，３，４…電流検出器、５…電力変換器（インバータ）、６…直流電源、１１…周波数指令演算器、１２…電圧指令演算器、１３…ＰＷＭ回路、２１，２２，２３…電流極性判定器、２４…回転方向判定器、２５…領域判定器、２６…領域遷移順序監視回路、２７…領域遷移時間監視回路、２８…ＯＲ演算器。
【図１】
2012005257.tif 000003
【図２】
2012005257.tif 000004
【図３】
2012005257.tif 000005