(57)【要約】【課題】基底周波数の手間と時間の掛かる調整作業を省くことができ、使用する誘導電動機を確実にその仕様に合わせて運転できるようにする。【解決手段】入力端子２からの３相交流電源電圧は順変換器３と平滑用コンデンサ４とで直流電源電圧に変換された後、制御回路７からのＰＷＭ信号によって駆動される逆変換器５で３相交流電圧に変換されて３相誘導電動機８に供給される。入力端子２から入力される３相交流電源の周波数が周波数検出回路９で検出され、その検出値Sig１が制御回路７に供給されてこの３相交流電源の電源周波数ｆ3Pが判定される。また、電圧検出回路１０は平滑用コンデンサ４の直流電源電圧ＶPNを検出し、その検出値ＶPnが制御回路７に供給されることにより、この検出値ＶPnから３相交流電源の電源電圧Ｖ3Pが判定される。制御回路７は、判定されたこれら電源周波数ｆ3Pと電源電圧Ｖ3Pとに基づいて、電力変換装置１の基底周波数，基底電圧を設定する。【選択図】図１
2009201187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの入力交流電圧を整流する順変換器と、該順変換器から出力される整流電圧を直流電圧に平滑する平滑用コンデンサと、該平滑用コンデンサで平滑された該直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器とを備え、該逆変換器の駆動信号を制御することにより、該逆変換器から出力される交流の周波数と電圧を可変とする電力変換装置において、
該入力交流電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
該入力交流電圧の電圧を検出する電圧検出手段と、
該周波数検出手段で検出された入力電源周波数と該電圧検出手段で検出された入力電源電圧とから、該逆変換器から出力される交流電圧の基底周波数と基底電圧とを設定する制御手段と
を設け、該基底周波数と該基底電圧とを自動設定可能に構成したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記周波数検出手段は、その検出信号の周期をタイマ処理によって検出し、検出された該周期を演算処理して前記入力電源周波数を判定することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記電圧検出手段は、前記平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検出し、その検出電圧を演算処理して前記入力電源電圧を判定することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、
前記周波数検出手段で検出された周波数を表示する表示部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１，２，または３において、
前記周波数検出手段での周波数の検出と前記電圧検出手段での電圧の検出を指令するスイッチ手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４において、
操作パネルを備え、
前記表示部は該操作パネルに設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項５において、
操作パネルを備え、
前記スイッチ手段は該操作パネルに設けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記スイッチ手段は、前記操作パネルに設けられている複数のスイッチ手段のうちの任意の２つのスイッチ手段であって、
該任意の２つのスイッチ手段を同時に操作することにより、前記操作パネルが周波数検出手段での周波数の検出と前記電圧検出手段での電圧の検出との指令を出力することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機の速度制御などに用いられる電力変換装置に係り、特に、その出力基底周波数と出力電圧の自動調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電源電圧を直流電圧に変換し、これを所定の周波数の交流電圧に変換するインバータとしての電力変換装置が目覚ましい進歩を遂げ、誘導電動機の制御装置として利用されるようになってきている。電力変換装置がこのように普及する要因としては、既設の誘導電動機と電源との間にこの電力変換装置（インバータ）を設置するだけで、この誘導電動機の速度制御が簡単にできるということによるものである。
【０００３】
誘導電動機の回転数は、これが接続される電源の周波数によって決定される。
【０００４】
一般に、国内の電源周波数は、東日本で５０Ｈｚ、西日本で６０Ｈｚと決められており、誘導電動機の入力周波数及び入力電圧値は、電源周波数及び電源電圧をもとにした仕様に従って設計されている。従って、東日本で使用される誘導電動機と西日本で使用される誘導電動機とでは、５０Ｈｚと６０Ｈｚとの電源周波数の違いに応じて入力周波数及び入力電圧値が異なるように設計されている。
【０００５】
図８は誘導電動機に使用する電力変換装置の基本構成を示すブロック回路図であって、１は電力変換装置（インバータ）、２は３相交流の入力端子、３は順変換器、４は平滑用コンデンサ、５は逆変換器、５ａはトランジスタ、５ｂはダイオード、６はドライバ回路、７は制御回路、８は３相誘導電動機である。
【０００６】
同図において、順変換器３や平滑用コンデンサ４，逆変換器５，ドライバ回路６，制御回路７などからなる電力変換装置１は、図示しない３相交流電源と３相誘導電動機８との間に接続されている。
【０００７】
この３相交流電源からの３相交流電圧は入力端子２から電力変換装置１に入力され、ダイオードがツリー状に接続されてなる順変換器３に供給されて整流される。この整流電圧は平滑用コンデンサ４によって平滑されて直流電圧に変換され、直流電源電圧ＶPNとして逆変換器５に供給される。逆変換器５は、スイッチング用のトランジスタ５ａとこれに並列かつ逆相に接続された保護用のダイオード５ｂとからなる６個のスイッチ手段が３個ずつ上アームと下アームとなるブリッジ接続された構成をなしており、これら上アームと下アームとの間にこの直流電源電圧ＶPNが印加される。また、上アームと下アームとの夫々のスイッチ手段では、制御回路７からドライバ回路６を介して供給されるＰＷＭ（パルス幅変調波）信号により、夫々所定のタイミングでトランジスタ５ａがオン，オフ制御される。これにより、この逆変換器５で直流電源電圧ＶPNがこのＰＷＭ信号に応じた周波数（＝インバータ（電力変換装置１）の出力周波数），電圧（＝インバータの出力電圧）の３相交流電圧に変換されて出力され、３相誘導電動機８に供給される。
【０００８】
制御回路７では、正弦波信号と、例えば、三角波信号とから上記のＰＷＭ信号が形成され、ドライバ回路６を介して逆変換器５に供給されるが、このＰＷＭ信号はこの正弦波信号の周波数と電圧値とに応じてパルス幅が変化する信号である。そこで、逆変換器５、従って、電力変換装置１の３相の出力電圧も、かかる正弦波信号の周波数と電圧値とに応じてパルス幅が変化する信号であって、この出力信号に含まれる正弦波信号の周波数が上記のインバータの出力周波数、同じく電圧が上記のインバータの出力電圧である。
【０００９】
電力変換装置１では、インバータの出力周波数ｆと出力電圧Ｖとの比（Ｖ／ｆ）が接続される３相誘導電動機の仕様（即ち、この仕様のもととなる電源周波数）に応じた一定の値になるように、制御回路７で生成される正弦波信号の周波数と電圧とが設定される。従って、このインバータの出力周波数ｆと出力電圧Ｖとの比（Ｖ／ｆ）の値が、電源周波数を５０Ｈｚとする仕様の３相誘導電動機と電源周波数を６０Ｈｚとする仕様の３相誘導電動機とで異なる。例えば、電源電圧２００Ｖ／電源周波数６０Ｈｚ仕様の３相誘導電動機については、比（Ｖ／ｆ）＝２００Ｖ／６０Ｈｚ＝３．３（Ｖ／Ｈｚ）であるのに対し、電源電圧２００Ｖ／電源周波数５０Ｈｚ仕様の３相誘導電動機については、比（Ｖ／ｆ）＝２００Ｖ／５０Ｈｚ＝４．０（Ｖ／Ｈｚ）である。
【００１０】
また、接続される３相誘導電動機８をその定格回転数で回転させるときの電力変換装置１の出力周波数ｆを基底周波数ｆBといい、このときのインバータの出力電圧Ｖを基底電圧ＶBというが、この出力周波数ｆを変化させることにより、３相誘導電動機８の回転数を変化させることができるが、回転数を変化させる場合でも、図９に示すように、これら出力周波数ｆと出力電圧Ｖとの比（Ｖ／ｆ）が一定の値に保持されるように、制御回路７では、正弦波信号の周波数の変化とともに、その電圧も変化される。但し、出力周波数ｆが基底周波数ｆBを越えた領域では、出力電圧Ｖは一定であり、従って、基底周波数ｆBのときの出力電圧、即ち、基底電圧ＶBは、最大電圧Ｖmaxでもある。
【００１１】
ところで、かかる電力変換装置１に対し、種々の改善技術が提案されている。
【００１２】
その一例としては、最大出力周波数を低く設定すると、大きなトルクが得られるが、負荷が小さい場合でも、最大出力周波数が低いと、加速に時間が掛かるという問題があり、このため、平滑用コンデンサ４での直流電圧（直流母線電圧）と電力変換装置１から出力される各相の電流とを検出し、これら直流母線電圧と各相の出力電流とから回生状態にあるのか否か、また、負荷の大小を判定し、その判定結果に応じて最大出力周波数を設定するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、他の例として、電力変換装置の入力交流周波数と入力交流電圧とを検出し、かかる入力交流周波数または入力交流電圧が低下したとき、交流電源が停電したものと判定して、電力変換装置の動作を停止させるなどの動作を行なわせるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
さらに、他の例として、電力変換装置での交流電源電圧の変動による出力電圧の変動を防止するものであって、平滑用コンデンサによる直流電圧を検出して交流電源電圧の変動を検出し、その変動量に応じてＰＷＭ信号を生成するための正弦波信号の電圧を調整し、このときのインバータの出力周波数に対する出力電圧を規定の電圧値とするものである（例えば、特許文献３参照）。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１０７６９９号公報
【特許文献２】特開平１０−１７４４５０号公報
【特許文献３】特開平４−２１０８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記のように、誘導電動機としては、使用する交流電源の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に応じた仕様に基づいて設計されたものであり、このため、電力変換装置としても、そのインバータの基底周波数を使用する誘導電動機の仕様（電源周波数）に合わせる必要がある。即ち、電源周波数が５０Ｈｚ用（即ち、５０Ｈｚ仕様）の誘導電動機に使用される電力変換装置の基底周波数は５０Ｈｚであり、電源周波数が６０Ｈｚ用（即ち、６０Ｈｚ仕様）の誘導電動機に使用される電力変換装置の基底周波数は６０Ｈｚである。
【００１７】
そして、誘導電動機に使用される電力変換装置では、図９に示すように、インバータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆとの比（Ｖ／ｆ）が所定の一定値に保持されてこれら出力電圧Ｖと出力周波数ｆとが変化されることにより、誘導電動機の速度制御が行なわれるが、電源周波数が５０Ｈｚ仕様の誘導電動機に使用される電力変換装置と電源周波数が６０Ｈｚ仕様の誘導電動機に使用される電力変換装置とでは、適切なトルクが得られるようにするために、かかるインバータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆとの比（Ｖ／ｆ）が互いに異なる値に設定され、夫々で該当する比（Ｖ／ｆ）の値が一定に保持されるように、出力電圧Ｖと出力周波数ｆとを変化させることにより、使用する誘導電動機の速度制御が行なわれる。
【００１８】
ところで、電源周波数が５０Ｈｚ仕様の誘導電動機に周波数６０Ｈｚの交流電源を接続すると、適切なトルクが充分には得られないという問題が生ずるが、逆に電源周波数が６０Ｈｚ仕様の誘導電動機に５０Ｈｚの交流電源を接続すると、過励磁状態となって、異常発熱や焼損の原因となる場合がある。これは、誘導電動機で発生する磁界の強さ¢は、
¢∞Ｖ／ｆ
即ち、その入力交流の電圧Ｖと周波数ｆとの比（Ｖ／ｆ）に比例し、例えば、電圧４００Ｖ／周波数６０Ｈｚ仕様の誘導電動機に電圧が４００Ｖで周波数が５０Ｈｚの交流電圧を与えると、電圧が４００Ｖで周波数が６０Ｈｚの交流電圧を与えたときの磁束密度が４００Ｖ／６０Ｈｚ＝６．６（Ｖ／Ｈｚ）に比例するのに対し、４００Ｖ／５０Ｈｚ＝８．０（Ｖ／Ｈｚ）に比例した大きなものとなり、これがこの誘導電動機を過励磁状態にし、異常発熱や焼損の原因となるものである。
【００１９】
そこで、周波数６０Ｈｚの交流電源に電源周波数が６０Ｈｚ仕様の誘導電動機を使用する場合、これに基底周波数が５０Ｈｚの電力変換装置を誤って使用した場合には、この誘導電動機に基底周波数５０Ｈｚに対する電圧Ｖと周波数ｆとの比（Ｖ／ｆ）を生じさせるインバータの出力電圧Ｖ／出力周波数ｆの交流電圧が入力されることになり、過励磁状態なって異常発熱や焼損する場合がある。このような事態を防止するために、従来では、電力変換装置の基底周波数を調整可能とし、その出荷に際には、その基底周波数を、西日本の高い電源周波数に合わせて、６０Ｈｚに調整している。
【００２０】
しかし、このように、電力変換装置を、その出荷作業中に、１台ずつ基底周波数の調整を行なうことは、手間と時間が掛かるものであるし、また、出荷時にかかる調整をし忘れたり、調整を誤って基底周波数を誤った値に設定したまま出荷したりするヒューマンエラーの可能性もある。
【００２１】
また、このように、電源周波数を６０Ｈｚに設定して出荷された電力変換器を周波数５０Ｈｚの交流電源で用いる電源周波数が５０Ｈｚ仕様の誘導電動機に使用する場合には、出荷時に設定されて基底周波数を６０Ｈｚから５０Ｈｚに変更する調整作業を行なう必要があり、この調整作業も、現在設定されている基底周波数を確認しながら行なわなければならず、手間の掛かる作業となる。
【００２２】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、基底周波数の手間と時間の掛かる調整作業を省いて、使用する誘導電動機を確実にその仕様に合致させて運転できるようにした電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、交流電源からの入力交流電圧を整流する順変換器と、順変換器から出力される整流電圧を直流電圧に平滑する平滑用コンデンサと、平滑用コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器とを備え、逆変換器の駆動信号を制御することにより、逆変換器から出力される交流の周波数と電圧を可変とする電力変換装置であって、入力交流電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、入力交流電圧の電圧を検出する電圧検出手段と、周波数検出手段で検出された入力電源周波数と電圧検出手段で検出された入力電源電圧とから、逆変換器から出力される交流電圧の基底周波数と基底電圧とを設定する制御手段とを設け、基底周波数と基底電圧とを自動設定可能に構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明は、周波数検出手段が、その検出信号の周期をタイマ処理によって検出し、検出された周期を演算処理して入力電源周波数を判定することを特徴とするものである。
【００２５】
さらに、本発明は、電圧検出手段が、平滑用コンデンサによって平滑された直流電圧を検出し、その検出電圧を演算処理して入力電源電圧を判定することを特徴とするものである。
【００２６】
さらに、本発明は、周波数検出手段で検出された周波数を表示する表示部を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
さらに、本発明は、周波数検出手段での周波数の検出と電圧検出手段での電圧の検出を指令するスイッチ手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、本発明は、操作パネルを備え、上記表示部は操作パネルに設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
さらに、本発明は、操作パネルを備え、上記スイッチ手段は操作パネルに設けられていることを特徴とするものである。
【００３０】
さらに、本発明は、上記スイッチ手段が、上記操作パネルに設けられている複数のスイッチ手段のうちの任意の２つのスイッチ手段であって、この任意の２つのスイッチ手段を同時に操作することにより、操作パネルが周波数検出手段での周波数の検出と電圧検出手段での電圧の検出との指令を出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、使用する交流電源の電圧，周波数を検出して基底周波数を自動的に設定するものであるから、かかる基底周波数の設定作業が大幅に削減でき、かつ確実に該当する基底周波数を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。  
図１は本発明による電力変換装置の一実施形態を示すブロック回路図であって、９は周波数検出回路、１０は電圧検出回路、１１は操作パネル、１１ａは釦スイッチ、１２は冷却ファン装置であって、図８に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３３】
同図において、この実施形態の電力変換装置１では、図８に示した構成に対し、３相交流電源が接続された入力端子２のうち、例えば、Ｒ，Ｔ相の２相間の入力交流線間電圧ＶRTが供給されてこの３相入力交流電源の周波数（入力電源周波数）ｆ3Pを検出するための周波数検出回路９と、平滑用コンデンサ４の直流電源電圧ＶPNを検出する電圧検出回路１０と、電力変換器１の各種制御データ設定や変更のための操作手段，異常状態の表示手段，モニタ部とともに、基底周波数ｆBや基底電圧ＶBの設定動作を開始させるための釦スイッチ１１ａを備えた操作パネル１１が設けられ、さらに、かかる電力変換装置１を冷却する冷却ファン装置１２が設けられている。
【００３４】
入力電源周波数ｆ3Pの検出のための周波数検出回路９の周波数検出値Sigｌは制御回路７に供給され、入力電源電圧Ｖ3Pの検出のための電圧検出回路１０による平滑用コンデンサ４の直流電源電圧ＶPNの電圧検出値ＶPnも制御回路７に供給される。制御回路７は、操作パネル１１からの釦スイッチ１１ａの操作による設定指令に伴って、周波数検出回路９からの周波数検出値Sig１と電圧検出回路１０からの電圧検出値ＶPnとを取り込み、これらから入力端子２からの３相交流電源の入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとを判定し、逆変換器５から出力される３相交流の基底周波数ｆBがこの判定された入力電源周波数ｆ3Pとなり、基底電圧ＶBがこの判定された入力電源電圧Ｖ3Pとなるように、逆変換器５を駆動するＰＷＭ信号を生成して、ドライバ回路６を介し、この逆変換器５に供給する。
【００３５】
なお、３相交流電源の電圧（入力電源電圧）Ｖ3Pと平滑用コンデンサ４での直流電源電圧ＶPNとでは、電源投入されてから平滑用コンデンサ４が充電完了し、電力変換装置１がスタンパイ状態（動作準備完了状態）になると、
ＶPN ＝ √２×Ｖ3P ∞ Ｖ3P
であって、図２に示すように、比例関係にあり、これにより、電圧検出回路１０で検出された直流電源電圧ＶPNの電圧値から入力電源電圧Ｖ3Pを求めることができる。
【００３６】
ここで、制御回路７には、入力電源周波数ｆ3Pが５０Ｈｚ／６０Ｈｚとこれら夫々毎の入力電源電圧Ｖ3Pとに対するインバータの出力周波数ｆと出力電圧Ｖとの関係を示す図９に示すような比（Ｖ／ｆ）データが格納されている。
【００３７】
そこで、上記のように、操作パネル１１から釦スイッチ１１ａの操作による設定指令が供給されることにより、制御回路７では、この電力変換装置１が、例えば、電源周波数５０Ｈｚ／電源電圧４００Ｖ仕様の３相誘導電動機８に用いられている場合には、入力電源周波数ｆ3Pが５０Ｈｚで入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖの３相交流電源が使用されていることから、周波数検出回路９からの周波数検出値Sigｌが取り込まれて入力電源周波数ｆ3Pが５０Ｈｚと判定され、また、電圧検出回路１０からの電圧検出値ＶPnが取り込まれて３相交流電源からの入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖと判定されることになり、この結果、この入力電源周波数ｆ3Pが５０Ｈｚで入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖに対する（Ｖ／ｆ）データが選択されて設定される。これ以後、この（Ｖ／ｆ）データが用いられて逆変換器５を駆動するＰＷＭ信号が生成される。これにより、電圧変換装置１からは基底周波数ｆBが５０Ｈｚで基底電圧ＶBが４００Ｖの３相交流が出力されてこの３相誘導電動機８に供給される。
【００３８】
なお、ここでは、操作パネル１１に設定指令専用の釦スイッチ１１ａを設けるものとするが、これに限るものではなく、例えば、操作パネル１１に設けられている夫々の機能の操作手段のうち、任意の２つの操作手段を同時に操作することにより、設定指令が出力するなどの他の方法を用いるようにしてもよい。
【００３９】
また、この電力変換装置１が、例えば、電源周波数６０Ｈｚ／電源電圧４００Ｖ仕様の３相誘導電動機８に用いられる場合には、入力電源周波数ｆ3Pが６０Ｈｚで入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖの３相交流電源が使用されていることから、周波数検出回路９からの周波数検出値Sigｌが取り込まれて入力電源周波数ｆ3Pが６０Ｈｚと判定され、また、電圧検出回路１０からの電圧検出値ＶPNが取り込まれて３相交流電源からの入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖと判定されることになり、この結果、この入力電源周波数ｆ3Pが６０Ｈｚで入力電源電圧Ｖ3Pが４００Ｖに対する（Ｖ／ｆ）データが選択されて設定される。これ以後、この（Ｖ／ｆ）データが用いられて逆変換器５を駆動するＰＷＭ信号が生成される。これにより、電圧変換装置１からは基底周波数ｆBが６０Ｈｚで基底電圧ＶBが４００Ｖの３相交流が出力されてこの３相誘導電動機８に供給される。
【００４０】
なお、制御回路７で判定・検出された入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとは、操作パネル１１の表示部（図示せず）にも供給され、これらがモニタ表示される。このモニタ表示により、ユーザは使用する３相交流電源の周波数や電圧を確認することができる。
【００４１】
３相誘導電動機８の速度制御は、操作パネル１１の所定操作によって所定の回転数を指定する（あるいは、回転数を増減操作する）ことにより、制御回路７は上記のように選択設定された（Ｖ／ｆ）データを用いて指定された回転数に対するインバータの出力周波数，出力電圧を発生させるＰＷＭ信号を生成し、ドライブ回路６を介して逆変換器５に供給する。
【００４２】
このようにして、この実施形態では、使用する３相誘導電動機８に電力変換装置１を接続し、また、その入力端子２にこの３相誘導電動機８の仕様に該当する入力電源周波数ｆ3P，入力電源電圧Ｖ3Pの交流電源を接続し、電源をオンした後、操作パネル１１の釦スイッチ１１ａを操作するだけで、この電力変換装置１を、この３相誘導電動機８の仕様に合致した基底周波数ｆB，基底電圧ＶBの３相交流を生成してこの３相誘導電動機８に供給する状態に自動的に、かつ確実に設定することができ、従来必要とした基底周波数ｆB，基底電圧ＶBの調整作業が必要としないものとなる。
【００４３】
図３は図１に示す実施形態での主要回路部品の一配置例を示す分解斜視図であって、１３は樹脂モールドケース、１３ａは蓋部、１４は主回路基板、１５は端子部、１６はパワー半導体部、１７は冷却フィンであり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４４】
同図において、中空の台状をなす冷却フィン１７の１つの側面に冷却ファン装置１２が取り付けられており、この冷却フィン１７の上面に図１での順変換器３と逆変換器５とが１個のモジュール内に搭載されて複合モジュールを構成するパワー半導体１６が固定されている。そして、図１でのドライバ回路６や周波数検出回路９，電圧検出回路１０，平滑用コンデンサ４，入力端子２や３相誘導電動機８と接続するための出力端子や操作パネル１１との接続端子からなる端子部１５が搭載された主回路基板１４がパワー半導体１６の上面に取り付けられており、これら冷却フィン１７やパワー半導体１６，主回路基板１４を覆うようにして、制御回路７が搭載された樹脂モジュールケース１３が冷却フィン１７に取り付けられている。なお、制御回路７は樹脂モールドケース１３での蓋部１３ａの裏面に取り付けられており、この蓋部１３ａを閉じることにより、制御部７が樹脂モールドケース１３内に収納されることになる。
【００４５】
冷却ファン装置１２が稼働すると、冷却フィン１７内を矢印で示す方向に冷気が流れて冷却フィン１７が冷却され、これにより、パワー半導体１６や主回路基板１４上の各部品，樹脂シールドケース１３上の各部品が冷却される。
【００４６】
図４は図１における周波数検出回路９の一具体例を示す回路構成図であって、９ａはフォトカプラ、９ｂはクランプダイオード、Ｒｌ〜Ｒ６は抵抗である。
【００４７】
同図において、この周波数検出回路９には、入力交流電源の３相のうちの２相間の電圧、例えば、図１に示すように、Ｒ，Ｔ相間の線間電圧ＶRTが入力され、直列に接続された抵抗Ｒｌ〜Ｒ５とフォトカプラ９ａの発光部との直列回路に供給される。このＲ，Ｔ相間の線間電圧ＶRTも、周波数が入力電源周波数ｆ3Pで電圧が周期的に正負に変化する交流電圧であり、以下では、Ｒ相の入力端子側がＴ相の入力端子側に対して正の高電位となる期間を正電圧期間（このとき、Ｒ相の入力端子側からＴ相の入力端子側に電流が流れる）とし、Ｔ相の入力端子側がＲ相の入力端子側に対して正の高電位となる期間（即ち、Ｔ相の入力端子からＲ相の入力端子側に電流が流れる期間）を負電圧期間とする。また、フォトカプラ９ａの受光部には、抵抗Ｒ６を介して直流電源電圧が印加されており、フォトカプラ９ａの受光部と抵抗Ｒ６との接続点の電圧が周波数検出値Sig１として得られる。
【００４８】
そこで、Ｒ，Ｔ相間の線間電圧ＶRTが正電圧期間にあるときには、フォトカプラ９ａの発光部に順方向に電圧が印加されることにより、このフォトカプラ９ａの受光部に電流が流れることになり（フォトカプラ９ａがＯＮ）、これにより、得られる周波数検出値Sig１の信号のレベルが低下して“Ｌ”（低レベル）となる。また、Ｒ，Ｔ相間の線間電圧ＶRTの負電圧期間では、フォトカプラ９ａの発光部に逆方向に電圧が印加されることになり、このため、フォトカプラ９ａの受光部に電流が出力されず（フォトカプラ９ａがＯＦＦ）、周波数検出値Sig１の信号のレベルはほぼ直流電源電圧に等しい“Ｈ”（高レベル）となる。
【００４９】
なお、このフォトカプラ９ａは、これに並列に、かつＲ，Ｔ相間の線間電圧ＶRTの負電圧期間にオンするクランプダイオード９ｂが接続されており、これにより、負電圧期間にフォトカプラ９ａに逆電圧が印加されないようにしている。
【００５０】
このようにして、この周波数検出回路９からは、入力電源周波数ｆ3Pに逆比例した繰り返し周期で“Ｌ”，“Ｈ”とレベルが変化するパルス状の周波数検出値Sigｌの信号が得られる。
【００５１】
図５は図１における電圧検出回路１０の一具体例を示す回路構成図であって、１０ａは絶縁リニアアンプ、Ｒ７〜Ｒ１２は抵抗である。
【００５２】
同図において、この電圧検出回路１０には、平滑用コンデンサ４（図１）で平滑して得られた直流電源電圧ＶPNが入力され、直列に接続された抵抗Ｒ７〜Ｒｌｌと絶縁リニアアンプ１０ａの入力端子との直列回路に供給される。また、この絶縁が施されたリニアアンプ（絶縁リニアアンプ）１０ａの出力端子には、抵抗Ｒ１２を介して、例えば、５Ｖの直流電源電圧が印加されている。
【００５３】
入力された直流電源電圧ＶPNは抵抗Ｒ７〜Ｒｌｌの直列回路によって減圧されて絶縁リニアアンプ１０ａの入力端子に印加され、その出力端子からこの入力端子の印加電圧に比例した値の電流が出力される。これにより、この絶縁リニアアンプ１０ａの出力端子からは、入力された直流電源電圧ＶPNに比例した電圧検出値ＶPnが得られる。
【００５４】
図６は図１における制御回路７の一具体例の要部を示すブロック回路図であって、７ａはマイクロコンピュータユニット（以下、マイコンという）、Ｒ１３，Ｒ１４は抵抗であり、図１に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。
【００５５】
同図において、制御回路７には、マイコン７ａが設けられており、このマイコン７ａによって電力変換装置１（図１）の各部の制御が行なわれるとともに、上記のように、操作パネル１１の釦スイッチ１１ａの操作に基づく設定指令が入力されると、周波数検出回路９（図４）からの周波数検出値Sig１と電圧検出回路１０（図５）からの電圧検出値ＶPnとを取り込み、これらをもとに入力交流電源の入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとを判定し、その判定結果をもとにかかる入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pを表わすＰＷＭ信号を生成して逆変換器５（図１）に供給する。
【００５６】
ここで、周波数検出値Sig１に応じた電流が抵抗Ｒ１４に流れ、また、電圧検出値ＶPnに応じた電流が抵抗Ｒ１３に流れており、操作パネル１１から設定指令があると、マイコン７ａでは、抵抗Ｒ１４に生ずる周波数検出値Sigｌに応じた電圧が、周波数検出信号Sigｌとして、タイマ機能付ポートＰＤから取り込まれ、また、抵抗Ｒ１３に生ずる電圧検出値ＶPnに応じた電圧が、電圧検出値ＶPnの信号として、Ａ／Ｄ変換ポートＡＤから取り込まれる。そして、タイマ機能付ポートＰＤから取り込まれた周波数検出信号Sigｌの周期がタイマを用いて計測され、その計測結果の周期が演算処理されて入力電源周波数ｆ3Pが求められ、また、Ａ／Ｄ変換ポートＡＤから取り込まれた電圧検出値ＶPnの信号がデジタルデータに変換されて、そのデジタル値が演算処理されることにより、図２に示した関係から、先の
ＶPn ＝ √２×Ｖ3P
の演算処理を行なうことにより、入力電源電圧Ｖ3Pが求められる。
【００５７】
このことからして、周波数検出回路９と制御回路７でのタイマを用いて入力電源周波数ｆ3Pを求めるタイマ機能部とが入力電源周波数ｆ3Pの検出手段を構成していることになり、また、電圧検出回路１０と制御回路７での入力電源電圧Ｖ3Pを求める機能部とが入力電源電圧Ｖ3Pの検出手段を構成していることになる。
【００５８】
このようにして、入力交流電源の入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pが求められると、次に、これら入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとに該当する比（Ｖ／ｆ）データが選択されて設定され、これ以後では、この比（Ｖ／ｆ）データの周波数ｆ，電圧Ｖの正弦波からＰＷＭ信号が作成される。そして、操作パネル１１から３相誘導電動機８（図１）の回転数の設定指令があると、この回転数に応じた周波数ｆに該当する電圧Ｖが比（Ｖ／ｆ）データから選択され、これら周波数ｆ，電圧ＶをもとにしたＰＷＭ信号が作成されて逆変換器５に供給される。これにより、比（Ｖ／ｆ）を変えずに、指定された回転数で３相誘導電動機８が回転動作することになる。
【００５９】
図７は図６におけるマイコン７ａのタイマ動作の一具体例を示す図である。
【００６０】
同図において、周波数検出信号Sig１は、周波数検出回路９のフォトカプラ９ａ（図４）がＯＮしたとき、“Ｌ”となり、このフォトカプラ９ａがＯＦＦしたとき、“Ｈ”となる信号であり、これら“Ｌ”，“Ｈ”からなる周期Ｔは入力電源周波数ｆ3Pの逆数である。
【００６１】
そこで、タイマ動作では、周波数検出信号Sig１の立上りエッジを検出し、検出した立上りエッジと次に検出される立上りエッジとの間で予め決められた所定周期のクロックをカウントすることにより、周期Ｔを求め、この周期Ｔを逆数演算することにより、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの入力電源周波数ｆ3Pを求める。なお、入力電源周波数ｆ3Pが５０Ｈｚのときには、周期Ｔは２０．０ｍｓｅｃであり、入力電源周波数ｆ3Pが６０Ｈｚのときには、周期Ｔはほぼ１６．７ｍｓｅｃである。
【００６２】
ここで、このような演算処理によって得られた周波数は、必ずしも正確に入力電源周波数ｆ3Pや入力電源電圧Ｖ3Pに一致するものではない。しかし、交流電源の電源周波数としては、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであって、電源電圧も２００Ｖや４００Ｖなどと決められたものであり、求めた入力電源周波数ｆ3Pも、かかる５０Ｈｚまたは６０Ｈｚから大きくはずれるものではないし、求めた入力電源電圧Ｖ3Pも大きくはずれることはない。従って、求められた入力電源周波数ｆ3Pから、これが５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのうちの近い方の周波数と判定するし、求めた入力電源電圧Ｖ3Pからこれに近いものと判定する。例えば、求めた入力電源周波数ｆ3Pが６１Ｈｚであって、求めた入力電源電圧Ｖ3Pが２１０Ｖであれば、このときの３相交流電源はその電源周波数が６０Ｈｚ、その電源電圧が２００Ｖととし、５２Ｈｚで３９０Ｖであれば、このときの電源周波数を５０Ｈｚ、電源電圧を４００Ｖとする。これにより、使用する３相交流電源の電源周波数や電源電圧を確実に検出することができる。
【００６３】
なお、操作パネル１１では、５０Ｈｚや６０Ｈｚ以外の特殊な周波数や電圧の設定も可能に構成されており、かかる特殊な周波数や電圧に対する比（Ｖ／ｆ）データも保持している。そこで、かかる特殊な周波数や電圧の仕様の３相誘導電動機やこの仕様にあった発電機などの交流電源を使用する場合には、操作パネル１１でその指定操作を行なうことにより、そのときに使用する比（Ｖ／ｆ）データが選択されて制御回路７のマイコン７ａに設定され、これに基づいてＰＷＭ信号が作成されて逆変換器５に供給される。
【００６４】
あるいは、このように３相誘導電動機の仕様に合致した３相交流電源の電源周波数や電源電圧が特殊なものに対しては、上記と同様に、マイコン７ａは入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとを検出すると、この入力電源周波数ｆ3Pと入力電源電圧Ｖ3Pとを用いてＰＷＭ信号を作成し、これとともに、これらの比（Ｖ3P／ｆ3P）を求めて保持しておき、操作パネル１１から３相誘導電動機８の回転数の増減などの変更指示があると、増減が指示された回転数に対する周波数に該当する電圧をこの比（Ｖ3P／ｆ3P）から求め、これら周波数，電圧を用いてＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。
【００６５】
なお、上記実施形態では、平滑用コンデンサ４の直流電圧ＶPNを検出して交流電源の入力電源電圧Ｖ3Pを検出するものであったが、入力端子２（図１）から入力される交流電源の入力電源電圧Ｖ3Pを取り込んで直接検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、電力変換装置内の順変換部の入力交流電源の電源周波数を検出する周波数検出手段を備え、その検出出力の周期をタイマで計測し、計測した周期をもとにこの入力交流電源電圧の周波数を判定し、この判定周波数に基づいて電力変換装置（インバータ）の基底周波数を自動的に調整するものであり、出荷時に地域の電源仕様に合わせてインバータの基底周波数を調整する手間や時間を削減できるとともに、出荷時に調整を誤って誤った初期設定値のまま出荷してしまうというヒューマンエラーも排除することができるものであって、誘導電動機を誤ったインバータ出力周波数で運転して擁損させるといった事態も生ずることがなく、信頼性の面でも、電力変換装置の利用価値が向上する。
【００６７】
また、東日本の地域のユーザは、従来行なわれていた初期設定の基底周波数を６０Ｈｚから５０Ｈｚに変更するという調整作業も必要でなくなり、かかる変更処理の手間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による電力変換装置の一実施形態を示すブロック回路図である。
【図２】図１における平滑用コンデンサによる直流電源電圧と交流電源の入力電源電圧との関係を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態での主要回路部品の一配置例を示す分解斜視図である。
【図４】図１における周波数検出回路の一具体例を示す回路構成図である。
【図５】図１における電圧検出回路の一具体例を示す回路構成図である。
【図６】図１における制御回路の一具体例の要部を示すブロック回路図である。
【図７】図６におけるマイコンのタイマ動作の一具体例を示す図である。
【図８】誘導電動機に使用する電力変換装置の基本構成を示すブロック回路図である。
【図９】インバータの出力周波数と出力電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  電力変換装置（インバータ）
２  ３相交流の入力端子
３  順変換器
４  平滑用コンデンサ
５  逆変換器
５ａ  スイッチング用のトランジスタ
５ｂ  保護用のダイオード
６  ドライバ回路
７  制御回路
７ａ  マイコン
８  ３相誘導電動機
９  周波数検出回路
９ａ  フォトカプラ
９ｂ  クランプダイオード
１０  電圧検出回路
１０ａ  絶縁リニアアンプ
１１  操作パネル
１１ａ  釦スイッチ
１２  冷却ファン装置
１３  樹脂モールドケース
１３ａ  蓋部
１４  主回路基板
１５  端子部
１６  パワー半導体部
１７  冷却フィン
Ｒｌ〜Ｒ１４  抵抗
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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