JP2001025290A

JP2001025290A - 制御装置

Info

Publication number: JP2001025290A
Application number: JP11188891A
Authority: JP
Inventors: Akira Imanaka; 晶今中; Masakatsu Ogami; 正勝大上; Taro Ando; 太郎安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP4590658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高価かつ小型化に限界のある電流検出器を用
いることなく、低コスト、低損失、かつ正確にフリーラ
ン状態にある交流電動機の回転速度または回転方向が検
出できる制御装置を得る。【解決手段】複数の直列接続回路の第１または第２の
いずれか一方のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５ま
たはＱ２，Ｑ４，Ｑ６）を同時にオンに制御するインバ
ータ制御回路５ａと、直列接続回路を構成する第１及び
第２のスイッチング素子の接続点と固定電位点としての
インバータ回路３の負側直流母線または正側直流母線と
の間の電圧変化を少なくとも１相分検出する残留電圧極
性検出回路６ａと、残留電圧極性検出回路６ａの出力信
号の周期を計測する等により、フリーラン状態にある交
流電動機４の回転速度を検出する周波数計測器７ａと、
を備えた制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機を可変
速駆動する制御装置に係り、特にフリーラン状態にある
交流電動機の回転速度または回転方向を検出できる制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インバータを用いて交流電動機を可変速
駆動するシステムが、広く普及している。このような可
変速駆動システムにおいて、瞬時停電等により交流電源
が遮断された場合には、インバータから交流電動機への
電圧出力が遮断され、交流電動機はフリーラン状態とな
る。交流電動機の負荷がファン等の風力機器である場合
には慣性力が大きいために、フリーラン状態となった交
流電動機は長時間停止せず、惰性で数十秒から数分以上
回転していることがある。復電後、フリーラン状態にあ
る交流電動機をインバータで再起動する場合、突入電流
や過大トルクを避けてショックレスで再起動するために
は、フリーラン状態にある交流電動機の回転速度に対応
した周波数をインバータから出力する必要があり、この
ためにフリーラン状態にある交流電動機の回転速度を検
出することが必要となる。交流電動機の回転速度を検出
する場合に、通常は速度センサを使用するが、速度セン
サを付加する場合には、装置の大型化、コスト高、ケー
ブル引き回しの煩わしさ等の問題点があった。

【０００３】図７は、フリーラン状態にある交流電動機
の回転速度を検出する従来例としての可変速駆動システ
ムの構成を示す図で、特開平８−３３１８９４号公報に
示されたものである。また、図８は、図７の可変速駆動
システムにおいてフリーラン状態にある交流電動機の回
転数検出時における回路を示す図である。図において、
１は三相交流電源、２は三相交流電源１に接続された整
流平滑回路、３は整流平滑回路２に接続されたインバー
タ回路、４はインバータ回路３に接続された誘導電動
機、５ｂはインバータ回路３を制御するインバータ制御
回路、７ｂは周波数計測器、８は周波数設定器である。
また、１０はインバータ回路３の出力ラインに結合さ
れ、インバータ出力電流即ち電動機入力電流を検出する
電流検出器である。インバータ回路３は、６個のＩＧＢ
Ｔからなる第１〜第６の半導体スイッチＱ１〜Ｑ６が三
相ブリッジ接続され、各半導体スイッチＱ１〜Ｑ６には
逆並列に還流ダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。

【０００４】通常の運転時においては、周波数設定器８
で設定された所望の周波数に応じて誘導電動機４が回転
するよう、インバータ制御回路５ｂがインバータ回路３
を構成する半導体スイッチＱ１〜Ｑ６をオン・オフ制御
している。

【０００５】ここで、三相交流電源１に瞬時停電等が発
生すると、インバータ制御回路５ｂにより、インバータ
回路３の半導体スイッチＱ１〜Ｑ６は全てオフされ、誘
導電動機４はフリーラン状態となる。つぎに、三相交流
電源１が復電し、再び誘導電動機４に電力を供給できる
状態になると、インバータ回路３における下側の３個の
半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６を同時にオンして、図
８に示すようなインバータ回路３と誘導電動機４とから
なる閉回路を形成する。

【０００６】この時、上記閉回路には、フリーラン状態
の誘導電動機４に発生している残留電圧により電流が流
れる。例えば、Ｕ相の電流がインバータ回路３から誘導
電動機４に向かって流れ出す場合には、図８の実線の矢
印で示すように還流ダイオードＤ２を通じて流れ、逆に
誘導電動機４からインバータ回路３に向かって流れ込む
場合には、点線の矢印で示すように半導体スイッチＱ２
を通じて流れる。この残留電圧は、誘導電動機４の残留
磁束の影響により生じる回転速度に比例した周波数の交
流電圧であり、図８の閉回路に流れる電流も回転速度に
比例した周波数の電流となる。この閉回路に流れる電
流、つまり誘導電動機４の入力電流を電流検出器１０に
より検出し、この検出された電流の周波数を周波数計測
器７ｂで求めることにより、誘導電動機４のフリーラン
回転速度を検出していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の可
変速駆動システムにおいてフリーラン状態にある誘導電
動機４の回転数を検出する方法では、電流検出器１０が
必要であり、コストが増加したり、小型化できない等の
問題点があった。また、誘導電動機４の残留電圧は電動
機定数によって決まる時定数と回転速度の低下によって
減衰するため、誘導電動機４に対する電力供給停止期間
が長い場合や回転速度が低い場合等、残留電圧がある程
度減少した状態では、半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６
を同時にオンしても誘導電動機４には非常に小さな電流
しか流れず、電流検出器１０では正確な電流の検出が困
難であるという問題点もあった。例えば、一般に入手で
きる定格２００Ｖ、数ｋＷクラスの三相誘導電動機の場
合、電力供給停止後数十秒経過した後は、誘導電動機４
が定格回転速度付近でフリーラン状態であっても、イン
バータ回路３の出力ラインに流れる電流は定格電流に対
して数十分の一以下程度の電流しか流れていないため
に、電流検出器１０の出力に含まれるノイズ等により、
周波数計測器７ｂで電流の周波数を誤って検出すること
があった。

【０００８】また、特開平９−１６３７７６号公報に
は、インバータ回路３の負側直流母線と誘導電動機４へ
の出力線の間に分圧用抵抗による分圧回路を設け、誘導
電動機４の残留電圧を検出することによりフリーラン状
態にある誘導電動機４の回転方向を検出する方法が開示
されている。しかし、この分圧回路には通常運転時に誘
導電動機４の相電圧が印加されるため、分圧回路を構成
している分圧用抵抗の損失が大きいという問題点があ
る。この抵抗の損失は抵抗値が大きいほど低減できる
が、分圧用抵抗の抵抗値を大きくするとノイズに非常に
弱くなり実用的ではない。

【０００９】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、高価かつ小型化に限界のある電
流検出器を用いることなく、低コスト、低損失、かつ正
確にフリーラン状態にある交流電動機の回転速度または
回転方向が検出できる制御装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る制御装置
は、ダイオードが逆並列に接続された第１及び第２のス
イッチング素子の直列接続回路が複数個接続され、直流
電力を可変周波数・可変電圧の交流電力に変換するイン
バータ回路と、指令された周波数に基づき前記第１また
は第２のスイッチング素子をオン・オフ制御するととも
に、制御対象である交流電動機のフリーラン状態におけ
る回転速度または回転方向の検出をする場合に前記複数
の直列接続回路における第１または第２のいずれか一方
のスイッチング素子を同時にオンに制御するインバータ
制御回路と、前記直列接続回路を構成する第１及び第２
のスイッチング素子の接続点と固定電位点としての前記
インバータ回路の負側直流母線または正側直流母線との
間の電圧変化を少なくとも１相分検出する残留電圧極性
検出回路と、この残留電圧極性検出回路の出力信号の周
期を計測する等により、フリーラン状態にある前記交流
電動機の回転速度を検出する周波数計測器と、を備えた
ものである。

【００１１】また、前記残留電圧極性検出回路は、前記
直列接続回路を構成する第１及び第２のスイッチング素
子の接続点と固定電位点としての前記インバータ回路の
負側直流母線または正側直流母線との間の電圧変化を少
なくとも２相分検出し、この検出された電圧変化に基づ
いてフリーラン状態にある前記交流電動機の回転方向の
情報を検出するようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
一実施の形態である可変速駆動システムの構成を示す図
である。図において、１〜４、８は上記従来装置と同様
であり、その説明を省略する。５ａはインバータ回路３
を制御するインバータ制御回路、６ａは残留電圧極性検
出回路、７ａは周波数計測器である。

【００１３】図２はこの発明の一実施の形態である可変
速駆動システムにおける残留電圧極性検出回路６ａの構
成を示す図である。図において、６０はインバータ回路
３の半導体スイッチＱ１とＱ２の直列接続点、つまり誘
導電動機４へのＵ相出力に接続された入力端子、６１は
インバータ回路３の負側直流母線に接続された入力端
子、６２は周波数計測器７ａに接続された出力端子、Ｖ
_CCは制御電源電圧である。また、Ｄ１００は小信号ダイ
オード、Ｄ１０１は小信号高耐圧ダイオード、Ｒ１００
〜Ｒ１０３は抵抗、Ｑ１００はトランジスタ、Ｃ１００
はコンデンサである。

【００１４】小信号高耐圧ダイオードＤ１０１は、入力
端子６０の電位が高くなった場合にインバータ回路３か
ら残留電圧極性検出回路６ａへの流入電流を遮断するた
めの高耐圧ダイオードである。残留電圧極性検出回路６
ａは、直列接続回路を構成する第１及び第２のスイッチ
ング素子（Ｑ１，Ｑ２）の接続点６０と固定電位点とし
てのインバータ回路３の負側直流母線または正側直流母
線との内の一方を、高耐圧ダイオードを介して接続する
ことにより、通常運転時において印加されるインバータ
の主回路電圧を高耐圧ダイオードによって遮断すること
ができ、分圧回路等が不要となるので、低損失かつ正確
にフリーラン状態にある交流電動機の回転速度または回
転方向が検出できる。

【００１５】次に、動作について説明する。通常の運転
時においては、周波数設定器８で設定された所望の周波
数に応じて誘導電動機４が回転するよう、インバータ制
御回路５ａがインバータ回路３の半導体スイッチＱ１〜
Ｑ６をオン・オフ制御しているのは従来と同一である。
ここで、インバータ制御回路５ａは、整流平滑回路２の
出力電圧を監視しており、三相交流電源１の瞬時停電等
により、整流平滑回路２の出力電圧が設定値以下になる
とインバータ回路３の半導体スイッチＱ１〜Ｑ６を全て
オフするように動作し、誘導電動機４はフリーラン状態
となる。

【００１６】三相交流電源１が復電し、整流平滑回路２
の出力電圧が再び設定値以上になると、インバータ制御
回路５ａはインバータ回路３における下側の３個の半導
体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６を同時にオンしてインバー
タ回路３と誘導電動機４とで、従来例図８と同様の閉回
路を形成する。

【００１７】図３は、インバータ回路３において下側の
３個の半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６を同時にオンし
てインバータ回路３と誘導電動機４とで形成する閉回路
を示す図であり、（ａ）は可変速駆動システムにおいて
フリーラン状態にある誘導電動機の回転数検出時の回路
を示す回路図、（ｂ）はＵ相の電流Ｉｕおよび負側直流
母線から見たインバータ回路３のＵ相出力電圧、つまり
半導体スイッチＱ２のコレクタ電位もしくは還流ダイオ
ードＤ２のカソード電位Ｖ_U-Nを示す図である。インバ
ータ回路３における下側の３個の半導体スイッチＱ２，
Ｑ４，Ｑ６を同時にオンしてインバータ回路３と誘導電
動機４とで形成した閉回路には、従来例と同様にフリー
ラン状態の誘導電動機４に発生している残留電圧により
電流が流れる。例えば、Ｕ相の電流がインバータ回路３
から誘導電動機４に向かって流れ出す場合には、図３
（ａ）の実線の矢印で示すように還流ダイオードＤ２を
通じて流れ、逆に誘導電動機４からインバータ回路３に
向かって流れ込む場合には、点線の矢印で示すように半
導体スイッチＱ２を通じて流れる。

【００１８】ここで、図３（ａ）で電流が実線の矢印で
示すように還流ダイオードＤ２を通じて流れている場合
を正極性、電流が点線の矢印で示すように半導体スイッ
チＱ２を通じて流れている場合を負極性とする。図３
（ｂ）に示すように、電流が正極性の場合、Ｖ_U-Nは還
流ダイオードＤ２の順方向電圧Ｖ_F（Ｄ２）だけ負の電
位となり、電流が負極性の場合には、Ｖ_U-Nは半導体ス
イッチＱ２のオン電圧Ｖ_CE（Ｑ２）だけ正の電位とな
る。

【００１９】なお、半導体スイッチＱ２におけるオン電
圧Ｖ_CE（Ｑ２）及び還流ダイオードＤ２の順方向電圧Ｖ
_F（Ｄ２）の一般的な特性として、主回路電流によって
その大きさが変化し、通常運転時は約１〜２Ｖである
が、電流が小さい領域でもＶ_CE（Ｑ２）及びＶ_F（Ｄ
２）は約０．６Ｖ以上ある。従って、誘導電動機４の残
留電圧が小さくて、図３（ａ）に示す閉回路を流れる電
流が微小であっても、電流の極性に対する上記Ｖ_U-Nの
電位の差を利用することにより、残留電圧極性を検出す
ることができる。

【００２０】図４はこの発明の一実施の形態である可変
速駆動システムにおける残留電圧極性検出回路６ａの動
作を説明する図で、（ａ）はＵ相電流が正極性（Ｉｕ＞
０）の場合、（ｂ）はＵ相電流が負極性（Ｉｕ＜０）の
場合を示す。入力端子６０はインバータ回路３のＵ相出
力に接続され、また入力端子６１はインバータ回路３の
負側直流母線に接続されているため、入力端子６０、６
１間には上記Ｖ_U-Nの電圧が印加されていることにな
る。なお、上記負側直流母線の電位をＧＮＤ電位（０
Ｖ）として以下説明する。

【００２１】制御電源電圧Ｖ_CCからＧＮＤに対して抵抗
Ｒ１００と小信号ダイオードＤ１００の直列回路が接続
され、この小信号ダイオードＤ１００は制御電源電圧Ｖ
_CCに対して順方向に接続されている。また、小信号ダイ
オードＤ１００のアノード端子にトランジスタＱ１００
のベース端子が接続されている。従って、トランジスタ
Ｑ１００のベース電位は小信号ダイオードＤ１００の順
方向電圧Ｖ_F（Ｄ１００）だけ正の電位であり、通常約
０．６Ｖとなる。

【００２２】ここで、図４（ａ）に示すように電流が正
極性の場合、前述したように電流は還流ダイオードＤ２
を通じて流れるため、Ｖ_U-Nは還流ダイオードＤ２の順
方向電圧Ｖ_F（Ｄ２）だけ負の電位となる。また、還流
ダイオードＤ２は主回路電流が流れるダイオードである
ため、その順方向電圧Ｖ_F（Ｄ２）は通常約１〜２Ｖで
あり、電流が小さい領域でも約０．６Ｖである。また、
制御回路用の小信号高耐圧ダイオードＤ１０１の順方向
電圧Ｖ_F（Ｄ１０１）は小信号ダイオードＤ１００の順
方向電圧Ｖ_F（Ｄ１００）とほぼ同じ約０．６Ｖであ
る。これらの関係より、電流が正極性の場合、小信号高
耐圧ダイオードＤ１０１のアノード端子から見たトラン
ジスタＱ１００のベース端子の電圧Ｖ_Xは還流ダイオー
ドＤ２の順方向電圧Ｖ_F（Ｄ２）とほぼ同じ約０．６〜
２Ｖとなり、トランジスタＱ１００は抵抗Ｒ１０１を介
してベース電流が流れる。これによりトランジスタＱ１
００は図４（ａ）の点線で示す経路にコレクタ電流を流
すように動作し、抵抗Ｒ１０３の値をＲ１０１の値に比
べて十分大きな値に選んでおけば、出力端子６２の電圧
はほぼＧＮＤ電位となる。

【００２３】また、図４（ｂ）に示すように電流が負極
性の場合、前述したように電流は半導体スイッチＱ２を
通じて流れるため、Ｖ_U-Nは半導体スイッチＱ２のオン
電圧Ｖ_CE（Ｑ２）だけ正の電位となる。半導体スイッチ
Ｑ２のオン電圧Ｖ_CE（Ｑ２）は通常約１〜２Ｖであり、
電流が小さい領域でも約０．６Ｖである。また、小信号
高耐圧ダイオードＤ１０１の順方向電圧Ｖ_F（Ｄ１０
１）は小信号ダイオードＤ１００の順方向電圧Ｖ_F（Ｄ
１００）とほぼ同じ約０．６Ｖであることから、小信号
高耐圧ダイオードＤ１０１のアノード端子から見たトラ
ンジスタＱ１００のベース端子の電圧Ｖ_Xは負電位とな
り、トランジスタＱ１００はベース電流が遮断される。
これにより出力端子６２は抵抗Ｒ１０３によりプルアッ
プされ、その電圧は制御電源電圧Ｖ_CCとなる。なお、コ
ンデンサＣ１００はノイズ除去用として用いており、省
略しても良い。

【００２４】つまり、電流極性検出器６の出力端子６２
の出力は、図４（ａ）に示すように電流が正極性の場合
にはほぼＧＮＤ電位となり、図４（ｂ）のように電流が
負極性の場合にはＶ_CC電位となる。

【００２５】次に、周波数計測器７ａは上記残留電圧極
性検出回路６ａの出力端子６２からの信号を入力し、こ
の信号の周期を計測する等により、誘導電動機４のフリ
ーラン回転速度を検出する。

【００２６】図５はフリーラン回転情報検出時の誘導電
動機４の回転方向と閉回路の動作との関係を示す図で、
（ａ）は閉回路の動作を示す図、（ｂ）は誘導電動機４
がＣＣＷ方向にフリーラン回転している場合における各
相残留電圧および各相電流の位相関係を示す図、（ｃ）
は誘導電動機４がＣＷ方向にフリーラン回転している場
合における各相残留電圧および各相電流の位相関係を示
す図である。

【００２７】フリーラン状態にある誘導電動機４のフリ
ーラン回転方向により、誘導電動機４が発生する残留電
圧の位相関係が逆になる。従って、インバータ回路３に
おけるの下側の３個の半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６
を同時にオンしてインバータ回路３と誘導電動機４とで
図３（ａ）に示したような閉回路を形成した場合、残留
電圧により閉回路を流れる各相電流の位相関係も図５に
示すように異なる。例えば、誘導電動機４がＣＣＷ方向
にフリーラン回転している場合、Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ _Wの相順
にて電流が流れるとすれば、反対のＣＷ方向に回転して
いる場合は、Ｉ_U、Ｉ_W、Ｉ_Vの相順にて電流が流れる。

【００２８】これにより、負側直流母線から見たＵ、
Ｖ、Ｗ相の各出力電圧をＶ_U-N、Ｖ_V-N、Ｖ_W-Nとする
と、上述したように電流が正極性の場合は負の電位とな
り、電流が負極性の場合には正の電位となるため、Ｖ
_U-N、Ｖ_V-N、Ｖ_W-Nの位相関係は、図５（ｂ）、（Ｃ）
に示すように回転方向で異なる。従って、残留電圧極性
検出回路６ａを少なくとも２つの相に設け、その出力信
号の位相差を計測することにより回転方向の検出ができ
る。

【００２９】ここで検出したフリーラン状態にある誘導
電動機の回転速度及び回転方向に基づいて、誘導電動機
を再起動する方法自体は周知であるので、説明は省略す
る。

【００３０】実施の形態２．図６は、この発明の一実施
の形態に係る可変速駆動システムにおける残留電圧極性
検出回路６ｂの構成を示す図である。図において、６０
はインバータ回路３の半導体スイッチＱ１とＱ２の直列
接続点、つまり誘導電動機４へのＵ相出力に接続された
入力端子、６１はインバータ回路３の負側直流母線に接
続された入力端子、６２は周波数計測器７ａに接続され
た出力端子、Ｄ１００，Ｄ１０１はダイオード、Ｒ１０
０，Ｒ１０２は抵抗、ＩＣ１００はコンパレータであ
る。ダイオードＤ１０１は入力端子６０の電位が高くな
った場合に、インバータ回路３から残留電圧極性検出回
路６ｂへの流入電流を遮断するための高耐圧ダイオード
である。なお、図２と同一の符号を付した構成要素は同
一の動作を行うものである。

【００３１】残留電圧極性検出回路６ｂの各部電位は、
図４に示した残留電圧極性検出回路６ａの各部電位とほ
ぼ同じであり、コンパレータＩＣ１００の負側入力端子
の電位はダイオードＤ１００の順方向電圧Ｖ_F（Ｄ１０
０）に等しく、通常約０．６Ｖとなる。このコンパレー
タＩＣ１００の負側入力端子の電位よりも正側入力端子
の電位が低くなるのは、インバータ回路３の還流ダイオ
ードＤ２を経由して電流が正極性に流れている場合であ
り、この時残留電圧極性検出回路６ｂの出力端子６２の
電圧はＧＮＤ電位となる。

【００３２】逆に、電流が負極性の場合は上述したよう
に電流は半導体スイッチＱ２を通じて流れるため、入力
端子６１から見た入力端子６０の電位は半導体スイッチ
Ｑ２のオン電圧Ｖ_CE（Ｑ２）だけ正の電位となり、コン
パレータＩＣ１００の正側入力端子の電位の方が負側入
力端子の電位よりも高くなって出力端子６２の電圧は制
御電源電圧Ｖ_CCとなる。

【００３３】この残留電圧極性検出回路６ｂの出力端子
６２からの信号を周波数計測器７ａに入力し、この信号
の周期を計測する等によって誘導電動機４のフリーラン
回転速度を検出するのは、上述の実施の形態１と同様で
ある。

【００３４】なお、残留電圧極性検出回路６ｂにおい
て、ダイオードＤ１００のかわりに抵抗を設け、この抵
抗とＲ１００とで制御電源電圧Ｖ_CCを分圧することによ
り、コンパレータＩＣ１００の負側入力端子の電位を作
成しても良い。

【００３５】ところで、上記説明では、インバータ回路
３における下側の３個の半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ
６を同時にオンしてインバータ回路３と誘導電動機４と
で閉回路を形成する例を示したが、インバータ回路３に
おける上側の３個の半導体スイッチＱ１，Ｑ３，Ｑ５を
同時にオンしてインバータ回路３と誘導電動機４とで閉
回路を形成するように構成してもよい。

【００３６】また、残留電圧極性検出回路は、上記説明
の残留電圧極性検出回路６ａおよび残留電圧極性検出回
路６ｂに限定されるものではなく、同時にオンに制御し
たスイッチング素子の少なくとも１相の交流電動機出力
側電位および固定電位点間の電圧変化を検出し、この検
出された電圧変化に応じた信号を出力するように構成さ
れた回路であればよい。

【００３７】また、上記説明では、フリーラン状態の交
流電動機として誘導電動機の場合について説明したが、
これに限定するものではなく、その他の交流電動機でも
本方法が適用できる交流電動機であれば同様の効果が得
られる。

【００３８】また、上記説明では、第１及び第２のスイ
ッチング素子にダイオードを逆並列に接続した構成につ
いて説明したが、ＦＥＴ等のように、スイッチング素子
の内部に寄生ダイオードが存在している場合はそのダイ
オードを利用しても同様の効果が得られる。

【００３９】また、上記説明では、インバータ制御回路
や周波数計測器を別個のものとして説明したが、インバ
ータ制御回路や周波数計測器はその一部または全てをマ
イコンのソフトウェア等で実現しても良い。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４１】この発明に係る制御装置は、ダイオードが
逆並列に接続された第１及び第２のスイッチング素子の
直列接続回路が複数個接続され、直流電力を可変周波数
・可変電圧の交流電力に変換するインバータ回路と、指
令された周波数に基づき前記インバータ回路を構成する
複数の直列接続回路の第１または第２のスイッチング素
子をオン・オフ制御するとともに、制御対象である交流
電動機のフリーラン状態の回転速度または回転方向の検
出をする場合に前記複数の直列接続回路の第１または第
２のいずれか一方のスイッチング素子を同時にオンに制
御するインバータ制御回路と、前記直列接続回路を構成
する第１及び第２のスイッチング素子の接続点と固定電
位点としての前記インバータ回路の負側直流母線または
正側直流母線との間の電圧変化を少なくとも１相分検出
する残留電圧極性検出回路と、この残留電圧極性検出回
路の出力信号の周期を計測する等により、フリーラン状
態にある前記交流電動機の回転速度を検出する周波数計
測器と、を備えたので、高価かつ小型化に限界のある電
流検出器を用いることなく、低コストかつ正確にフリー
ラン状態にある交流電動機の回転速度が検出できる。

【００４２】また、前記残留電圧極性検出回路は、前記
直列接続回路を構成する第１及び第２のスイッチング素
子の接続点と固定電位点としての前記インバータ回路の
負側直流母線または正側直流母線との間の電圧変化を少
なくとも２相分検出し、この検出された電圧変化に基づ
いてフリーラン状態にある前記交流電動機の回転方向の
情報を検出するようにしたので、高価かつ小型化に限界
のある電流検出器を用いることなく、低コストかつ正確
にフリーラン状態にある交流電動機の回転方向が検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態である可変速駆動シ
ステムの構成を示す図である。

【図２】この発明の一実施の形態である可変速駆動シ
ステムにおける残留電圧極性検出回路６ａの構成を示す
図である。

【図３】インバータ回路３の下側の３個の半導体スイ
ッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６を同時にオンしてインバータ回路
３と誘導電動機４とで形成する閉回路を示す図である。

【図４】この発明の一実施の形態である可変速駆動シ
ステムにおける残留電圧極性検出回路６ａの動作を説明
する図である。

【図５】フリーラン回転情報検出時の誘導電動機４の
回転方向と閉回路の動作との関係を示す図である。

【図６】この発明の一実施の形態に係る可変速駆動シ
ステムにおける残留電圧極性検出回路６ｂの構成を示す
図である。

【図７】フリーラン状態にある交流電動機の回転速度
を検出する従来例としての可変速駆動システムの構成を
示す図で、特開平８−３３１８９４号公報に示されたも
のである。

【図８】図７の可変速駆動システムにおいてフリーラ
ン状態にある交流電動機の回転数検出時における回路を
示す図である。

【符号の説明】

１三相交流電源、２整流平滑回路、３インバ
ータ回路、４誘導電動機、５ａ，５ｂインバー
タ制御回路、６ａ，６ｂ残留電圧極性検出回路、
７ａ，７ｂ周波数計測器、８周波数設定器、１
０電流検出器、６０誘導電動機４へのＵ相出力に
接続された入力端子、６１インバータ回路３の負側
直流母線に接続された入力端子、６２周波数計測器
７ａに接続された出力端子、Ｑ１〜Ｑ６半導体スイ
ッチ、Ｄ１〜Ｄ６還流ダイオード、Ｄ１００小
信号ダイオード、Ｄ１０１小信号高耐圧ダイオー
ド、Ｒ１００〜Ｒ１０３抵抗、Ｑ１００トランジ
スタ、Ｃ１００コンデンサ、ＩＣ１００コンパ
レータ、Ｉ_U、Ｉ_V、Ｉ_W Ｕ、Ｖ、Ｗ相電流、Ｖ_U-N、
Ｖ_V-N、Ｖ_W-N 負側直流母線から見たＵ、Ｖ、Ｗ相の各
出力電圧、Ｖ_F（Ｄ２）還流ダイオードＤ２の順方
向電圧、Ｖ_F（Ｄ１００）小信号ダイオードＤ１０
０の順方向電圧、Ｖ_F（Ｄ１０１）小信号高耐圧ダ
イオードＤ１０１の順方向電圧、Ｖ_CC 制御電源電
圧、Ｖ_X アノード端子から見たトランジスタＱ１０
０のベース端子の電圧。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤太郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H007 AA12 BB06 CA01 CB02 CB05 CC01 CC23 DA01 DC05 5H576 BB06 BB10 CC05 DD02 DD04 DD05 EE22 HA02 HB02 LL16 LL24 LL37 LL60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイオードが逆並列に接続された第１及
び第２のスイッチング素子の直列接続回路が複数個接続
され、直流電力を可変周波数・可変電圧の交流電力に変
換するインバータ回路と、指令された周波数に基づき前
記第１または第２のスイッチング素子をオン・オフ制御
するとともに、制御対象である交流電動機のフリーラン
状態における回転速度または回転方向の検出をする場合
に前記複数の直列接続回路における第１または第２のい
ずれか一方のスイッチング素子を同時にオンに制御する
インバータ制御回路と、前記直列接続回路を構成する第
１及び第２のスイッチング素子の接続点と固定電位点と
しての前記インバータ回路の負側直流母線または正側直
流母線との間の電圧変化を少なくとも１相分検出する残
留電圧極性検出回路と、この残留電圧極性検出回路の出
力信号の周期を計測する等により、フリーラン状態にあ
る前記交流電動機の回転速度を検出する周波数計測器
と、を備えた制御装置。
【請求項２】前記残留電圧極性検出回路は、前記直列
接続回路を構成する第１及び第２のスイッチング素子の
接続点と固定電位点としての前記インバータ回路の負側
直流母線または正側直流母線との間の電圧変化を少なく
とも２相分検出し、この検出された電圧変化に基づいて
フリーラン状態にある前記交流電動機の回転方向の情報
を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
制御装置。