(57)【要約】【課題】交流電源の異常を確実に検知してモータに過大な電流が流れることにより発生する減磁を防止する。【解決手段】交流電源電圧を整流する整流回路３と、整流回路３に接続されたリアクトル２と、整流回路３の出力に接続されたコンデンサ４と、交流電圧を出力するインバータ５と、インバータ５により駆動されるモータ６と、モータ６を駆動させるためにインバータ５へ駆動信号を演算・出力するインバータ制御手段２０と、交流電源１の電源位相を検出する電源位相検出手段２１と、整流回路３の出力電圧値を検出してこの検出した電圧値と基準電圧値との大小比較を行う整流電圧検出手段２２とを具備し、インバータ制御手段２０は電源位相検出手段２１が検出する電源位相が所定値の時に、整流電圧検出手段２２が検出する整流電圧の値が予め設定した基準電圧値より小さくなったことを検出した場合、モータ６を停止させるようにインバータ５に停止指令を出力する。【選択図】図１
2009136052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源電圧を整流して脈流電圧を出力する整流回路と、前記整流回路に接続されたリアクトルと、前記整流回路の出力に接続されたコンデンサと、前記整流回路の出力電圧から交流電圧を出力するインバータと、前記インバータにより駆動されるモータと、前記モータを駆動させるために前記インバータへ駆動信号を演算・出力するインバータ制御手段と、前記交流電源の電源位相を検出する電源位相検出手段と、前記整流回路の出力電圧値を検出してこの検出した電圧値と基準電圧値との大小比較を行う整流電圧検出手段とを具備し、
前記インバータ制御手段は前記電源位相検出手段が検出する電源位相が所定値の時に、前記整流電圧検出手段が検出する整流電圧の値が予め設定した基準電圧値より小さくなったことを検出した場合、前記モータを停止させるように前記インバータに停止指令を出力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記インバータ制御手段は、前記電源位相検出手段が検出する前記交流電源の位相に応じて基準電圧を予め設定し、前記整流電圧検出手段が検出する整流電圧の値が前記基準電圧より小さくなったことを検出した場合、前記モータを停止させるように前記インバータに停止指令を出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２の何れか１項に記載のモータ制御装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を可変周波数・可変電圧の交流電圧に変換して交流モータを可変速駆動することを目的とするモータ制御装置および空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりモータ制御装置として図６に示すようなインバータ５５を用いた可変速駆動が様々な分野で用いられている。交流電源５１はリアクタ５２を介して整流装置５３に入力され略直流の電圧に整流される。インバータ制御装置７０はこの略直流電圧からモータ５６を駆動させるために目標周波数に応じて可変周波数・可変電圧の交流電圧が出力されるようにインバータ５５を駆動させるための駆動信号を出力する。モータ５６はこのインバータ５から出力される可変周波数電圧を受けて可変速駆動を行う。
【０００３】
図６において、交流電源５１に瞬時停電が発生した場合、モータ５６は駆動を継続しようとするがこの時交流電源５１からの電力供給が無くなるためインバータ５５は平滑コンデンサ５４に蓄えられた電力を基にモータ５６に可変周波数電圧を供給する。このため、交流電源５１が停電中の間、平滑コンデンサ５４に蓄えられた電力は消費されるので平滑コンデンサ５４の両端電圧は低下し、モータ５６の周波数は低下する。このためインバータ制御装置７０はインバータ５５がモータ５６に印加する電圧を大きくしようとするため出力する駆動信号のデューティを広げる。
【０００４】
その後、交流電源５１の停電が復帰すると、平滑コンデンサ５４に電力が充電されるため、その両端電圧は上昇し、これに伴いインバータ５５よりモータ５６に印加される電圧は瞬間的に非常に大きな値となることがある。このためモータ５６には瞬間的に大きな電圧が印加されるためモータ５６の巻線には大きな電流が流れることになる。
【０００５】
特にモータ５６がブラシレスＤＣモータの場合はこの瞬間的に流れる過大な電流によりモータ６の回転子の設けられた磁石が減磁することがあり、これが大きな課題となっている。
【０００６】
そこで、このような交流電源５１の異常発生に備えて、異常を検知して過大な電流が流れる前に事前にモータ５６を停止させる必要がある。
【０００７】
直流電圧検出装置７１は平滑コンデンサ５４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値を一定の間隔で検出し、この値と予め設定した基準電圧値との大小関係を比較する。インバータ制御装置７０は直流電圧検出装置７１が検出する平滑コンデンサ５４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値が基準電圧値より小さいことを検出すると、交流電源５１の電圧が低下したと判断してインバータ５５へモータ５６の駆動を停止させる信号を出力する。インバータ５５はこの停止信号を受けてモータ５６への電圧出力を停止させる。
【０００８】
この結果、瞬時停電などの異常が発生した場合も、これを検知してすぐにインバータ５５を停止させるので、交流電源５１の電圧復帰時に過大な電流がモータ５６の巻線に流れてモータ５６に設けられた磁石が減磁することを防止することができる。
【特許文献１】特開平５−１０３４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記図６に示す従来のモータ制御装置では、平滑コンデンサ５４の両端
電圧を検出することにより交流電源５１の異常を検出することができるものの装置の小型化とコストダウンのため平滑コンデンサ５４の容量を極めて小さくした場合はこの両端電圧が脈流波形となるため、交流電源５１の異常を誤検知してしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、平滑コンデンサ５４の容量が極めて小さい場合であっても交流電源５１の異常を確実に検出して小型・安価で信頼性の高いモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、交流電源電圧を整流して脈流電圧を出力する整流回路と、この整流回路に接続されたリアクトルと、整流回路の出力に接続されたコンデンサと、整流回路の出力電圧から交流電圧を出力するインバータと、このインバータにより駆動されるモータと、このモータを駆動させるためにインバータへ駆動信号を演算・出力するインバータ制御手段と、交流電源の電源位相を検出する電源位相検出手段と、整流回路の出力電圧値を検出してこの検出した電圧値と基準電圧値との大小比較を行う整流電圧検出手段とを備え、インバータ制御手段は電源位相検出手段が検出する電源位相が所定値の時に、整流電圧検出手段が検出する整流電圧の値が予め設定した基準電圧値より小さくなったことを検出した場合、モータを停止させるようにインバータに停止指令を出力するものである。
【００１２】
上記構成によって、平滑コンデンサの容量が極めて小さい場合であっても小型・安価で信頼性の高いモータ制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のモータ制御装置は、平滑コンデンサの容量が極めて小さい場合であっても、交流電源の異常を検出して小型・安価で高い信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、交流電源電圧を整流して脈流電圧を出力する整流回路と、この整流回路に接続されたリアクトルと、整流回路の出力に接続されたコンデンサと、整流回路の出力電圧から交流電圧を出力するインバータと、このインバータにより駆動されるモータと、このモータを駆動させるためにインバータへ駆動信号を演算・出力するインバータ制御手段と、交流電源の電源位相を検出する電源位相検出手段と、整流回路の出力電圧値を検出してこの検出した電圧値と基準電圧値との大小比較を行う整流電圧検出手段とを備え、インバータ制御手段は電源位相検出手段が検出する電源位相が所定値の時に、整流電圧検出手段が検出する整流電圧の値が予め設定した基準電圧値より小さくなったことを検出した場合、モータを停止させるようにインバータに停止指令を出力するものである。
【００１５】
これにより、平滑コンデンサの容量が極めて小さい場合であっても、交流電源の異常を検出することができ、小型・安価で信頼性が高いモータ制御装置を提供することができるという効果を奏する。
【００１６】
第２の発明は、インバータ制御手段は、電源位相検出手段が検出する交流電源の位相に応じて基準電圧を予め設定し、整流電圧検出手段が検出する整流電圧の値が基準電圧より小さくなったことを検出した場合、モータを停止させるようにインバータに停止指令を出力することを特徴とするものである。
【００１７】
これにより、平滑コンデンサの容量が極めて小さい場合であっても、交流電源の異常を確実に検出することができ、小型・安価で信頼性が非常に高いモータ制御装置を提供する
ことができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明の空気調和機によれば、小型・安価で高い信頼性を得ることができるという効果を奏する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明のモータ制御装置の一実施例を示す回路構成図である。図１において、１は交流電源、２は力率改善を行うリアクタ、３は整流装置であり交流電圧を整流して脈流電圧を出力する。４は整流素子３により整流された脈流電圧を平滑して略直流電圧を得るための平滑コンデンサでありここではその容量が極めて小さく設定されている。
【００２１】
５は略直流電圧より可変周波数・可変電圧の交流電圧を出力するインバータ、６は誘導電動機やＤＣブラシレスモータなどのモータである。
【００２２】
また、２０はインバータ５の駆動信号を演算・出力するインバータ制御装置、２１は交流電源１の位相を検出する電源位相検出装置、２２は整流装置３により整流された脈流電圧の値を検出する整流電圧検出装置である。以下、図１を用いて本発明のモータ制御装置について詳細に説明する。
【００２３】
交流電源１はリアクタ２を介して整流装置３に入力され略直流の電圧に整流される。インバータ制御装置２０はこの略直流電圧からモータ６を駆動させるために目標周波数に応じて可変周波数・可変電圧の交流電圧が出力されるようにインバータ５を駆動させるための駆動信号を出力する。モータ６はこのインバータ５から出力される可変周波数電圧を受けて可変速駆動を行う。
【００２４】
ここで、交流電源１に瞬時停電が発生した場合、モータ６は駆動を継続しようとするがこの時交流電源１からの電力供給が無くなるためインバータ５は平滑コンデンサ４に蓄えられた電力を基にモータ６に可変周波数電圧を供給する。このため、交流電源１が停電中の間、平滑コンデンサ４に蓄えられた電力は消費されるので平滑コンデンサ４の両端電圧は低下し、モータ６の周波数は低下する。このためインバータ制御装置２０はインバータ５がモータ６に印加する電圧を大きくしようとするため出力する駆動信号のデューティを広げる。
【００２５】
その後、交流電源１の停電が復帰すると、平滑コンデンサ４に電力が充電されるため、その両端電圧は上昇し、これに伴いインバータ５よりモータ６に印加される電圧は瞬間的に非常に大きな値となることがある。このためモータ６には瞬間的に大きな電圧が印加されるためモータ６の巻線には大きな電流が流れることになる。
【００２６】
特にモータ６がブラシレスＤＣモータの場合はこの瞬間的に流れる過大な電流によりモータ６の回転子の設けられた磁石が減磁することがある。従って、このような交流電源１の異常発生に備えて、異常を検知して過大な電流が流れる前に事前にモータ６を停止させる必要がある。以下、この交流電源１の異常検知方法について詳細に説明する。
【００２７】
平滑コンデンサ４の容量が極めて小さい場合、平滑コンデンサ４の両端電圧は図２のように電源周期の２倍で変動する脈流電圧となる。電源位相検出装置２１はこの脈流電圧の位相を検出するため、例えば交流電源１の電圧ゼロクロス点を毎回検出し、この電圧ゼロクロス点からの経過時間を測定することにより、平滑コンデンサ４の両端電圧の電圧位相
を検出することができる。図２では交流電源１の半周期毎にゼロクロス点からの経過時間を計測し、時間Ｔａ経過した点を位相α、時間Ｔｂ経過した点を位相βとして検出している。尚、電源位相検出装置２１がこの位相αおよび位相βを検出するために計測する時間Ｔａ、Ｔｂは電源周波数に応じて変更されることは言うまでも無い。
【００２８】
次に整流電圧検出装置２２は平滑コンデンサ４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値を一定の間隔で検出し、この値と予め設定した基準電圧値（ＶＤＣｍｉｎ）との大小関係を比較する。平滑コンデンサ４の両端電圧は変動が大きいため短時間間隔での検出が望ましいため、ここではインバータ５のスイッチング周期毎に検出を行う。
【００２９】
図３は図２において交流電源１の瞬時停電が発生した場合の各部波形を示す。インバータ制御装置２０は電源位相検出装置２１が検出する交流電源１の電源位相がαからβの期間内であり、またこのとき整流電圧検出装置２２が検出する平滑コンデンサ４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値が基準電圧値（ＶＤＣｍｉｎ）より小さいことを検出すると、交流電源１の電圧が低下したと判断してインバータ５へモータ６の駆動を停止させる信号を出力する。インバータ５はこの停止信号を受けてモータ６への電圧出力を停止させる。
【００３０】
この結果、瞬時停電などの異常が発生した場合も、これを検知してすぐにインバータ５を停止させるので、交流電源１の電圧復帰時に過大な電流がモータ６の巻線に流れてモータ６に設けられた磁石が減磁することを防止することができる。
【００３１】
以上の説明からもわかるように本発明のモータ制御装置によれば、平滑コンデンサ４の容量が極めて小さい場合であっても、交流電源１の異常を検出することができるので、小型・安価で信頼性が高いモータ制御装置を提供することができる。
【００３２】
尚、本実施の形態では交流電源１の瞬時停電発生時の過電流による磁石の減磁を防止できる効果を例に説明したが、本発明の効果はこれに限られるものではなく、電源遮断時の還流電流によるモータ磁石の減磁を防止することも可能である。
【００３３】
また、本実施の形態ではインバータ制御装置２０、電源位相検出装置２１と整流電圧検出装置２２を個々の装置とした構成であるが、本発明の効果はこの構成に限られるものではなく、これらを１つの装置とする構成でも同様の効果を得ることができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は本発明のモータ制御装置の他の実施例における電源異常時の主要波形図である。以下、図１および図４を用いて本発明のモータ制御装置のさらに他の実施例について詳細に説明する。
【００３５】
図１において平滑コンデンサ４の容量が極めて小さい場合、平滑コンデンサ４の両端電圧は図４のように電源周期の２倍で変動する脈流電圧となる。電源位相検出装置２１はこの脈流電圧の位相を検出するため、例えば交流電源１の電圧ゼロクロス点を毎回検出し、この電圧ゼロクロス点からの経過時間を測定することにより、平滑コンデンサ４の両端電圧の電圧位相を検出することができる。図４では交流電源１の半周期毎にゼロクロス点からの経過時間を計測し、時間Ｔ経過した点を位相θとして検出している。尚、電源位相検出装置２１がこの位相θを検出するために計測する時間Ｔは電源周波数に応じて変更されることは言うまでも無い。
【００３６】
次に整流電圧検出装置２２は平滑コンデンサ４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値を一定の間隔で検出し、この値と予め設定した基準電圧値（ＶＤＣｍｉｎ＝Ａ・ｓｉｎθ  但し、Ａは振幅）との大小関係を比較する。平滑コンデンサ４の両端電圧は変動が大きいた
め短時間間隔での検出が望ましいため、ここではインバータ５のスイッチング周期毎に検出を行う。
【００３７】
インバータ制御装置２０は電源位相検出装置２１が検出する交流電源１の電源位相がθの時、整流電圧検出装置２２が検出する平滑コンデンサ４の両端電圧の瞬時値あるいは平均値が基準電圧値（ＶＤＣｍｉｎ）より小さいことを検出すると、交流電源１の電圧が低下したと判断してインバータ５へモータ６の駆動を停止させる信号を出力する。インバータ５はこの停止信号を受けてモータ６への電圧出力を停止させる。
【００３８】
この結果、瞬時停電などの異常が発生した場合も、これを確実に検知してすぐにインバータ５を停止させるので、交流電源１の電圧復帰時に過大な電流がモータ６の巻線に流れてモータ６に設けられた磁石が減磁することを防止することができる。
【００３９】
以上の説明からもわかるように本発明のモータ制御装置によれば、平滑コンデンサ４の容量が極めて小さい場合であっても、交流電源１の異常を確実に検出することができるので、小型・安価で信頼性が非常に高いモータ制御装置を提供することができる。
【００４０】
（実施の形態３）
図５は本発明のモータ制御装置のいずれかを適用した空気調和機の一構成例を示す。図５において図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下図５を用いて本発明の空気調和機について説明する。
【００４１】
図５に示すように空気調和機は圧縮機の駆動装置として実施の形態１に示す発明のモータ制御装置を用い、負荷としてインバ−タ５、圧縮機モータ６に加えて、室内ユニット９２、室外ユニット９５及び四方弁９１からなる冷凍サイクルを備えている。
【００４２】
室内ユニット９２は室内熱交換器９３と室内送風機９４から構成され、また室外ユニット９５は室外熱交換器９６、室外送風機９７及び膨張弁９８より構成される。
【００４３】
冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機８２により圧縮され、室外熱交換器９６にて室外送風機９７からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器９３にて室内送風機９４からの送風により室内の空気と熱交換される。室内熱交換器９３での熱交換後の空気により室内の冷暖房が行われる。冷房または暖房の切換は四方弁９１により冷媒の循環方向を反転させることにより行われる。
【００４４】
以上のような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバ−タ５により圧縮機モータ６を駆動させることにより行われ、これらインバ−タ５及び圧縮機モータ６の制御方法は実施の形態１の電源装置を用いて行われる。電源装置の構成及び動作については前述したとおりであるので説明は省略する。
【００４５】
以上のような構成により空気調和機における信頼性の低下等、制御性能の劣化を抑えることができる。
【００４６】
本実施の形態では圧縮機駆動装置として実施の形態１に示す発明の電源装置を用いた空気調和機について説明したが、実施の形態２に示すような他の発明の電源装置を用いても同様に各発明の電源装置が持つ効果を有した空気調和機を提供することができる。
【００４７】
従って本発明の電源装置は、特に負荷変更の大きい空気調和機に対しては用いることによりその効果を最大限に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、交流電源の異常に起因するモータの減磁を防止することが可能となるので、ブラシレスＤＣモータを用いたエアコンの室外機等の用途に適する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のモータ制御装置の一実施例における制御ブロック図
【図２】本発明のモータ制御装置の一実施例における主要波形図
【図３】本発明のモータ制御装置の一実施例における電源異常時の主要波形図
【図４】本発明のモータ制御装置の他の実施例における電源異常時の主要波形図
【図５】本発明の空気調和機の構成図
【図６】従来のモータ制御装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１  交流電源
２  リアクタ
３  整流装置
４  平滑コンデンサ
５  インバータ
６  モータ
２０  インバータ制御装置
２１  電源位相検出装置
２２  整流電圧検出装置
【図１】
2009136052.tif 000003
【図２】
2009136052.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009136052.tif 000007
【図６】
2009136052.tif 000008