(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置の出力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）と同期電動機の入力端子（２a,２b,２c）を接続する各相の中間に、励磁コイル（４ｃ）が励磁されている場合は、各相の接点は遮断状態になり、前記励磁コイル（４ｃ）が励磁されていない場合は、導通状態になるＢ接点の電磁開閉器（４）を挿入接続し、前記同期電動機の端子電圧が過剰に上昇すると自動的にインバータ装置と同期電動機を切り離すインバータ装置において、
前記電磁開閉器（４）の励磁コイル（４ｃ）は同期電動機（２）の入力端子の内の任意の２相に接続し、前記電磁開閉器（４）の励磁コイル（４ｃ）の動作電圧がインバータ装置の絶縁破壊に至る前の耐電圧を越えないある一定電圧に設定し、前記励磁コイル（４ｃ）の励磁電流を前記同期電動機から取り、
前記同期電動機を逆突極形同期電動機とし、インバータ装置の端子電圧があるレベルに達すると、弱め界磁電流を同期電動機に流すことにより同期電動機の端子電圧を一定に制限し、この弱め界磁電流運転中にインバータ装置が停電し弱め界磁電流が零となり、前記同期電動機の端子電圧が電磁開閉器（４）の動作電圧（ｅ３）を越えると、
前記励磁コイル（４ｃ）の励磁電流を前記同期電動機の前記入力端子から導入するようにして前記電磁開閉器（４）を遮断することを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期電動機を運転するインバータドライブ装置の耐電圧に係る保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期電動機では、電動機が永久磁石を有しているため、回転によって電動機自体が持つ電機子巻線の端子に誘起電圧を発生する。そのため、同期電動機が高速回転しているときには、その誘起電圧がインバータ装置の絶縁耐圧を超え、インバータ装置の破壊に至ることがある。
従来、同期電動機のインバータドライブでは、同期電動機の永久磁石の誘起電圧によって、インバータ装置を破壊しないように、同期電動機の絶縁協調を図ってきた。
あるいは、特開平６−１７８５６７号公報に示されるように、同期電動機の出力端子を短絡させることにより、その同期電動機の誘起電圧によりダイナミックブレーキをかけて、この同期電動機を減速させる方法を利用して、インバータ装置の保護を行っていた。
【０００３】
これを図３の結線図に示す。すなわち、直流電源１０［一般的には商用交流電源から受電し整流回路と平滑回路を介してつくられる）を経由し、インバータ装置１より供給されるＵ，Ｖ，Ｗ相の３相交流電圧が同期電動機２の電機子端子へく加わっている状態から、インバータ装置１から供給されるＵ，Ｖ，Ｗ相の３相交流電圧を遮断し、線間短絡スイッチ３を導通させると、同期電動機２は発電機となり電動機としての回転方向とは逆方向のダイナミックブレーキがかかり、同期電動機２の電機子端子の誘起電圧は低下し絶縁破壊から免れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの従来の方法では、フアンなどのように風など外部から加わる外力（外乱）で回転される可能性がある用途では、同期電動機が予測していた以上の速度で回転している場合があり、インバータ装置の絶縁耐圧を越える誘起電圧が発生している場合や、同期電動機が減速する前にその誘起電圧でインバータ装置を破壊する危険があるという問題や、そのために同期電動機のインバータ装置での駆動という用途が限定されるという問題などがある。
【０００５】
また、逆突極形の同期電動機では、弱め界磁電流を流すことによりその端子電圧を低く抑えることができるものがある。このような同期電動機では、運転中は、電圧制御により、端子電圧は抑制されているが、停電等によりインバータ装置が停止するなどして制御不能になった場合には、前記端子電圧は上昇し、インバータ装置の破壊につながるという問題もある。本発明は上記課題を解決するため、インバータ装置の運転状態にかかわらず、同期電動機の端子電圧が過剰に上昇した場合、自動的にインバータ装置と同期電動機の接続を切り離すことにより、インバータ装置の破壊を防止するインバータ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の請求項１の発明は、直流電源から受電するインバータ装置と、該インバータ装置によって駆動される同期電動機を持つインバータ装置の保護方法において、前記インバータ装置の出力端子を、Ｂ接点をもつ電磁開閉器を介して前記同期電動機の入力端子に接続し、前記電磁開閉器は前記Ｂ接点を動作させるためのＢ接点用励磁コイルの動作電圧が、前記インバータ装置の出力端子に加わる電圧の耐電圧以下で動作し、前記電磁開閉器の前記励磁コイル端子を前記電動機の前記入力端子に接続することを特徴とするインバータ装置の保護方法である。
【０００７】
従ってこの本発明は、インバータ駆動される同期電動機において、インバータ装置の出力端子と同期電動機の入力端子の間に、自己の励磁コイルに電圧が印加されている場合には遮断状態になり、自己の励磁コイルに電圧が印加されていない場合は導通状態となるＢ接点を有し、かつ自己の接点を動作させるための自己の励磁コイルの動作電圧が、インバータ装置の出力端子に加わる電圧の耐電圧以下で動作する電磁開閉器を備えると共に、その電磁開閉器の励磁電流を同期電動機の入力端子から導入するようにしているから、インバータ装置の運転状態に関わらず、同期電動機の端子電圧が過剰に上昇した場合、自動的にインバータ装置と同期電動機を切り離すことにより、過電圧によるインバータ装置の絶縁破壊を防ぐことができるという特段の効果を奏する。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、前記同期電動機に逆突極形の同期電動機を適用することを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置の保護方法であり、これによって逆突極形の同期電動機を適用することでインバータ装置の保護が確実になり、設備の信頼性の向上に資するという顕著な効果を発揮できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に示して説明する。全ての図面において、同一符号は同一若しくは相当部材とする。
図１は、本発明の一実施の形態における回路構成を示すブロック図である。
インバータ装置１の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと同期電動機２の入力端子２a,２b,２c を接続する各ラインの中間に、電磁開閉器４を挿入接続する。
【００１０】
この電磁開閉器４の接点は各相Ｂ接点4Ub,4Vb,4wb から成り、その電磁開閉器励磁コイル４ｃは励磁電圧が印加され励磁されている場合は、各相Ｂ接点4Ub,4Vb,4wb は遮断（開放・オフ）状態になり、励磁コイル４ｃに励磁電圧が印加されず励磁されていない場合は、導通（短絡・オン）状態になる。
そして、この電磁開閉器４の励磁コイル４ｃは同期電動機２の入力端子に接続されており、然も電磁開閉器４の励磁コイル４ｃの動作電圧は、インバータ装置の絶縁破壊に至る前、つまり耐電圧を越えないある一定電圧に設定している。
【００１１】
図２は、この実施の形態における電磁開閉器Ｂ接点の動作を経時的に説明した変遷図である。
図２(a) は同期電動機の速度変化図, 図２(b) は弱め界磁電流の推移図, 図２(c) はインバータ装置の出力端子電圧の変化図, 図２(b) は同期電動機 (入力) 端子電圧の変化図である。
【００１２】
この実施の形態では逆突極形の同期電動機をインバータドライブする場合を取り挙げて説明する。
インバータ装置１で同期電動機２の運転を開始すると（時点ｔ0)、同期電動機２は次第に速度を上げていく（時点ｔ0 →ｔ2)。
それに応じて、インバータ装置１の出力電圧すなわちインバータ装置１の端子電圧が上昇する（時点ｔ0 →ｔ1)。
そうして、図２に示すようにインバータ装置１の端子電圧があるレベル（ｅ2)に達すると（時点ｔ1)、弱め界磁電流 (−ｉd)を同期電動機２に流すことにより、同期電動機２の（入力）端子電圧を一定（ｅ1)に制限している。これは、逆突極形同期電動機の特性を利用したものである。
【００１３】
この状態で運転中に、停電などによりインバータ装置１が停電し（時点ｔ3)、ベースブロック状態となると、インバータ装置１の出力（端子電圧）が遮断されるため、弱め界磁電流が零 (−ｉd ＝０) となり、同期電動機２の（入力）端子電圧が急激に上昇する（ｅ1 →ｅ5)。
この端子電圧（ｅ5)が電磁開閉器４の励磁コイル４ｃの動作電圧（ｅ3)を越えると、電磁開閉器４のＢ接点が開き（オフ・回路遮断）、インバータ装置１が同期電動機２との接続回路から開放される。
【００１４】
従って、この時点（ｔ3)でインバータ装置１の（出力）端子電圧は零となるので、インバータ装置１の（出力）端子に耐圧電圧（ｅ4)以上の電圧がかかることを防止できるから、同期電動機２の（入力）端子電圧に発生する過電圧からインバータ装置１を保護することが可能となる。
その後（時点ｔ3 以後) 、同期電動機２の速度が遅くなり、同期電動機２の（入力）端子電圧が電磁開閉器４の励磁コイル４ｃの動作電圧（ｅ3)よりも降下すると（時点ｔ4 以後) 、再び電磁開閉器４のＢ接点が導通状態（オン・短絡）となり、インバータ装置１の出力端子から同期電動機２の入力端子への駆動回路が接続される。
なお、電磁開閉器４の励磁コイル４ｃの動作電圧（ｅ3)の電源としては、同期電動機２の入力端子のうちの任意の２相からとればよい。
【００１５】
このようにして本発明は、直流電源から受電するインバータ装置と、インバータ装置によって駆動される同期電動機をもつインバータ装置の保護方法において、インバータ装置の出力端子を、Ｂ接点をもつ電磁開閉器を介して同期電動機の入力端子に接続し、電磁開閉器はＢ接点を動作させるためのＢ接点用励磁コイルの動作電圧が、インバータ装置の出力端子に加わる電圧の耐電圧以下で動作し、電磁開閉器の励磁コイル端子を電動機の入力端子に接続するインバータ装置の保護方法からなり、従って簡単な方策に基づき、不慮の停電事故における高価なインバータ装置の同期電動機駆動時の絶縁破壊から、完全で確実な回避が可能になる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、インバータ駆動される同期電動機において、インバータ装置の出力端子と同期電動機の入力端子の間に、自己の励磁コイルに電圧が印加されている場合には遮断状態になり、自己の励磁コイルに電圧が印加されていない場合は導通状態となるＢ接点を有し、かつ自己の接点を動作させるための自己の励磁コイルの動作電圧が、インバータ装置の出力端子に加わる電圧の耐電圧以下で動作する電磁開閉器を備えると共に、その電磁開閉器の励磁電流を同期電動機の入力端子から導入するようにしているから、インバータ装置の運転状態に関わらず、同期電動機の端子電圧が過剰に上昇した場合、自動的にインバータ装置と同期電動機を切り離すことにより、過電圧によるインバータ装置の絶縁破壊を防ぐことができるという顕著な効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における回路構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における電磁開閉器Ｂ接点の動作を経時的に説明した変遷図で、
(a) は同期電動機の速度変化図
(b) は弱め界磁電流の推移図
(c) はインバータ装置の出力端子電圧の変化図
(d) は同期電動機 (入力) 端子電圧の変化図
【図３】従来技術のダイナミックブレーキ手段を利用した同期電動機駆動のインバータ装置の結線図
【符号の説明】
１  インバータ装置
２  同期電動機
３  線間短絡スイッチ
４  電磁開閉器
４ｃ  励磁コイル
4Ub,4Vb,4wb   各相Ｂ接点
１０  直流電源
【図１】
0003849131.tif 000002
【図２】
0003849131.tif 000003
【図３】
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