JP2903863B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2903863B2
JP2903863B2 JP4138823A JP13882392A JP2903863B2 JP 2903863 B2 JP2903863 B2 JP 2903863B2 JP 4138823 A JP4138823 A JP 4138823A JP 13882392 A JP13882392 A JP 13882392A JP 2903863 B2 JP2903863 B2 JP 2903863B2
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    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は保護機能を有するイン
バータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のインバータ装置を示すブロ
ック構成図である。図において１は３相交流電源、２は
入力された３相交流を整流するコンバータ部、例えば、
整流回路である。３は３相交流電源１の出力と整流回路
２の入力との間を接続または遮断する接点３ａ、接点３
ｂ、および接点３ｃを有する３相メインリレーである。
４は整流回路２の整流出力を平滑する平滑手段、例え
ば、平滑コンデンサである。５は半導体スイッチング回
路、６５は半導体スイッチング回路５にスイッチング制
御信号を出力するスイッチング制御部である。
【０００３】なお、半導体スイッチング回路５は、平滑
コンデンサ４により平滑された直流が入力されるととも
に、スイッチング制御部６５からのスイッチング制御信
号による所定のスイッチング動作を行ないＰＷＭ変調さ
れた３相交流を出力するように動作する。なお、スイッ
チング制御部６５は、演算部６５ａ、ＲＡＭ６５ｂ、Ｒ
ＯＭ６５ｃ、インターフェース６５ｄ、短絡防止期間生
成部６５ｅ、および、アンプ６５ｆより構成される。
【０００４】また、半導体スイッチング回路５におい
て、５ａはＵ相の上アームスイッチング素子、例えば、
Ｕ相の上アームトランジスタである。また、５ｂはこの
Ｕ相の上アームトランジスタ５ａに直列接続されたＵ相
の下アームスイッチング素子、例えば、Ｕ相の下アーム
トランジスタである。また、５ｃはＶ相の上アームスイ
ッチング素子、例えば、Ｖ相の上アームトランジスタで
ある。また、５ｄはこのＶ相の上アームトランジスタ５
ｃに直列接続されたＶ相の下アームスイッチング素子、
例えば、Ｖ相の下アームトランジスタである。また、５
ｅはＷ相の上アームスイッチング素子、例えば、Ｗ相の
上アームトランジスタである。また、５ｆはこのＷ相の
上アームトランジスタ５ｅに直列接続されたＷ相の下ア
ームスイッチング素子、例えば、Ｗ相の下アームトラン
ジスタである。なお、それぞれの上アームおよび下アー
ムトランジスタの直列体は平滑コンデンサの両端に接続
されている。
【０００５】５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊ、５ｋ、５ｌはそ
れぞれ上アームおよび下アームトランジスタ５ａ〜５ｆ
にそれぞれ逆並列に接続されたフライホイールダイオー
ドである。また、上アームおよび下アームトランジスタ
５ａ〜５ｆはスイッチング制御部６５から出力される制
御信号によりオンオフ動作し、各相の上アームトランジ
スタと下アームトランジスタとの接続点よりＰＷＭ変調
された３相交流の各相の出力が取り出される。なお、上
述の上アームおよび下アームトランジスタ５ａ〜５ｆ
と、フライホイールダイオード５ｇ〜５ｌとから半導体
スイッチング回路５が構成される。
【０００６】なお、演算部６５ａは、ＲＡＭ６５ｂまた
はＲＯＭ６５ｃに格納されているプログラムにもとづ
き、所定の演算処理を行い、所定のＰＷＭ信号をインタ
ーフェース６５ｄを介して短絡防止期間生成部６５ｅに
出力する。また、短絡防止期間生成部６５ｅは入力され
たＰＷＭ信号に上下アーム短絡防止期間を設けアンプ６
５ｆに出力する。また、アンプ６５ｆは入力された信号
を増幅し、この増幅出力を半導体スイッチング回路５の
上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５ｅ、および、下ア
ームトランジスタ５ｂ、５ｄ、５ｆ、の制御入力端子に
入力する。
【０００７】なお、上下アーム短絡防止期間は、同一相
の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素
子とが同時にオン状態にならないように、上アームスイ
ッチング素子と下アームスイッチング素子がオンする時
間の間に設定する上下アームスイッチング素子がともに
オフする時間を意味する。
【０００８】６は半導体スイッチング回路５に入力され
る電流の大きさを監視し、過電流を検出する過電流検出
回路、７は半導体スイッチング回路５より出力されるＰ
ＷＭ変調された３相交流が入力され、この３相交流によ
り回転駆動されるモータである。
【０００９】また、８は２つの接点８ａ、および８ｂを
有する２相リレーである。９ａは２相リレー８の接点８
ａと直列接続された抵抗器、９ｂは２相リレー８の接点
８ｂと直列接続された抵抗器である。なお、抵抗器９
ａ、および抵抗器９ｂより電流制限手段が構成されるも
のとする。接点８ａと抵抗器９ａとの直列体は３相メイ
ンリレー３の接点３ａと並列に接続され、接点８ｂと抵
抗器９ｂとの直列体は３相メインリレー３の接点３ｂと
並列に接続されている。
【００１０】次に図７に示す従来のインバータ装置の保
護機能の動作について説明する。まず、リレー制御部
（図示せず）により３相メインリレー３が投入される前
に２相リレー８が投入される。そして、抵抗器９ａ、抵
抗器９ｂ、を介して２相分の交流が整流回路２に入力さ
れ、この整流回路２の整流出力が平滑コンデンサ４の両
端に印加される。その結果、徐々に平滑コンデンサ４が
充電される。そして、所定時間後、充電が完了したとき
リレー制御部により３相メインリレー３が投入される。
なお、このときは、まだ半導体スイッチング回路５のト
ランジスタはいずれもオフ状態に設定されている。
【００１１】そして、３相メインリレー３を投入した直
後に過電流検出器６により過電流が検出されれば、半導
体スイッチング回路５の正電圧の入力端子５ｍおよび負
電圧の入力端子５ｎ間（以後ＰーＮ間と称す）が短絡
（以後ＰーＮ間短絡と称す）しているものとして、リレ
ー制御部が３相メインリレー３および２相リレー８を遮
断し、２次故障の発生を防止する。なお、半導体スイッ
チング回路５の正電圧の入力端子５ｍおよび負電圧の入
力端子５ｎの間には平滑コンデンサ４により平滑された
直流電圧が印加される。
【００１２】また、ＰーＮ間短絡が検出されない場合
は、スイッチング素子テストオン手段により半導体スイ
ッチング回路５の上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５
ｅをオンさせ、過電流の有無を過電流検出回路６により
検出する。もしも過電流が検出されれば地絡が発生して
いるものと判定し、上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、
５ｅをオフするとともにリレー制御部は３相メインリレ
ー３および２相リレー８を遮断する。なお、上述のスイ
ッチング素子テストオン手段はＲＡＭ６５ｂ、ＲＯＭ６
５ｃに所定のプログラムが格納されているスイッチング
制御部６５により構成される。また、地絡が発生してい
ない場合は、上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５ｅ、
のみをオンしても半導体スイッチング回路５に平滑コン
デンサ４により平滑された直流電流が流れ込むことはな
い。
【００１３】また、ＰーＮ間短絡および地絡が検出され
なければ、スイッチング制御部６５は半導体スイッチン
グ回路５に所定のＰＷＭスイッチング制御信号を出力す
ることによりＰＷＭ変調された３相交流をモータ７に出
力し、実使用状態に入る。そして、半導体スイッチング
回路５の上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５ｅまたは
下アームトランジスタ５ｂ、５ｄ、５ｆのいずれかが短
絡しているか否か、および、上下アームスイッチング素
子の切換動作が正常か否かは、上述のようにＰＷＭ変調
された３相交流をモータ７に出力したとき、過電流検出
回路６により過電流が検出されるか否かにより判定され
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の保護機能を有す
るインバータ装置は以上のように構成されているため、
上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５ｅおよび下アーム
トランジスタ５ｂ、５ｄ、５ｆに実際に大電流を流した
状態にしてＰＷＭ回路の上下アームトランジスタの異
常、または上下アームトランジスタ切換動作の異常の有
無を判定するので、トランジスタを破損させたり、トラ
ンジスタにストレスを与えるなどの問題点があった。
【００１５】また、ＰーＮ間短絡等のＰーＮ間のインピ
ーダンス異常の場合も、実際に過電流状態になって始め
て異常が検出されるので半導体スイッチング回路５また
はこれにつながる回路部品を保護することができず、破
損させたりストレスを与えたりするなどの問題点があっ
た。なお、ＰーＮ間短絡等のＰーＮ間のインピーダンス
異常の場合は、上アームトランジスタ５ａ、５ｃ、５ｅ
および下アームトランジスタ５ｂ、５ｄ、５ｆをオフす
るように各トランジスタの制御入力を設定した状態にお
いて、整流回路４または半導体スイッチング回路５に電
流が流れる状態を意味している。
【００１６】また、ＰーＮ間のインピーダンスの異常、
地絡、上下アームトランジスタの異常、および、上下ア
ームトランジスタ切換動作の異常、のうちいずれの異常
であるかを識別することができないので、異常の原因究
明が困難であるなどの問題点があった。
【００１７】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたものであり、ＰーＮ間のインピーダンスの
異常、地絡、上下アームスイッチング素子の異常、また
は上下アームスイッチング素子の切換動作の異常の有無
を判定する際に、スイッチング素子の破損およびスイッ
チング素子へのストレスの付与が防止れるとともに、異
常の識別が可能なインバータ装置を得ることを目的とし
ている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明によるインバー
タ装置は、入力される交流を整流するコンバータ部と、
このコンバータ部の整流出力により充電され、上記整流
出力を平滑する平滑手段と、この平滑手段の充電電流の
大きさを制限する電流制限手段と、上記平滑手段の平滑
出力をＰＷＭ制御して負荷に交流を供給するＰＷＭイン
バータ部と、上記平滑手段の両端の電圧を検出する電圧
検出手段と、この電圧検出手段の検出出力に基づいて正
常であるかまたは異常であるかを判定する判定手段とを
備え、上記判定手段を、平滑手段の充電開始後、上記平
滑手段の両端の電圧の上昇の速さが所定の速さ以上であ
れば地絡が発生していると判定するようにしたものであ
る。
【００１９】またこの発明によるインバータ装置は、入
力される交流を整流するコンバータ部と、このコンバー
タ部の整流出力により充電され、上記整流出力を平滑す
る平滑手段と、この平滑手段の充電電流の大きさを制限
する電流制限手段と、上記平滑手段の平滑出力をＰＷＭ
制御して負荷に交流を供給するＰＷＭインバータ部と、
上記平滑手段の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段の検出出力に基づいて正常であるかま
たは異常であるかを判定する判定手段と、ＰＷＭインバ
ータ部が有する直列接続された上アームスイッチング素
子および下アームスイッチング素子のいずれか一方をオ
ンさせるスイッチング素子テストオン手段とを備え、上
記判定手段を、平滑手段の充電開始後、上記スイッチン
グ素子テストオン手段による上記上アームスイッチング
素子または下アームスイッチング素子のオン動作にもと
づき上記平滑手段の両端の電圧の低下があれば、オンし
ていない他方のスイッチング素子に異常があると判定す
るようにしたものである。
【００２０】またこの発明によるインバータ装置は、入
力される交流を整流するコンバータ部と、このコンバー
タ部の整流出力により充電され、上記整流出力を平滑す
る平滑手段と、この平滑手段の充電電流の大きさを制限
する電流制限手段と、上記平滑手段の平滑出力をＰＷＭ
制御して負荷に交流を供給するＰＷＭインバータ部と、
上記平滑手段の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、
ＰＷＭインバータ部が有する直列接続された上アームス
イッチング素子および下アームスイッチング素子を切換
えてオンさせるスイッチング素子テスト切換オン手段と
を備え、上記判定手段を、平滑手段の充電開始後、上記
スイッチング素子テスト切換オン手段による上記上アー
ムスイッチング素子および下アームスイッチング素子の
切換オン動作にもとづき上記平滑手段の両端の電圧の低
下があれば、上記上アームスイッチング素子および下ア
ームスイッチング素子の切換動作に異常があると判定す
るようにしたものである。
【００２１】
【００２２】
【００２３】この発明に係るインバータ装置は、電流制
限手段を介して、平滑コンデンサを充電中、平滑コンデ
ンサの両端の電圧変化の速さ、または、平滑コンデンサ
の両端の電圧の変化の有無により地絡、ＰＷＭ回路の上
下アームスイッチング素子の異常、または上下アームス
イッチング素子の切換動作の異常を判定手段が判定す
る。
【００２４】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す
インバータ装置のブロック構成図である。図１におい
て、１〜５、７、８は従来装置を示す図６におけるもの
と同様である。なお、半導体スイッチング回路５に流れ
込む電流の過大を検出するため従来装置において用いら
れていた過電流検出回路６は図１においては使用されて
いない。また、１０５はスイッチング制御部である。な
お、このスイッチング制御部１０５は、従来装置を示す
図７におけるスイッチング制御部６５にない機能を追加
するためＲＡＭ６５ｂ、および、ＲＯＭ６５ｃは容量の
やや大きいＲＡＭ１０５ｂ、および、ＲＯＭ１０５ｃを
使用し、ＲＯＭ１０５ｃにはＲＯＭ６５ｃにない記憶内
容が追加されている。また、半導体スイッチング回路５
とスイッチング制御部１０５とからＰＷＭインバータ部
が構成されるものとする。
【００２５】また、図１において、１０は平滑コンデン
サ４の両端の電圧を分圧し、平滑コンデンサ４の両端の
電圧の電圧に比例する電圧を出力する電圧検出回路、１
１は電圧検出回路１０により検出された電圧をディジタ
ル量に変換するＡ／Ｄ変換器、１２はＡ／Ｄ変換器１１
より出力されたデータにもとづき所定の演算処理を行う
ＣＰＵ、１３はＣＰＵ１２に接続されたメモリである。
なお、電圧検出手段は、電圧検出回路１０、Ａ／Ｄ変換
器１１、ＣＰＵ１２、メモリ１３、および、このメモリ
１３に格納されているプログラムより構成されている。
また、ＰーＮ間のインピーダンス異常、地絡、ＰＷＭ回
路の上下アームスイッチング素子の異常、または、上下
アームスイッチング素子の切換動作の異常を検出するそ
れぞれの判定手段は、ＣＰＵ１２、メモリ１３、およ
び、このメモリ１３に格納されているプログラムより構
成される。
【００２６】次に、この発明の一実施例の動作につい
て、図２および図３に示すフロー図により説明する。ま
ず、ステップＳ２０１で図７に示す従来装置と同様にリ
レー制御部が３相メインリレー３を投入する前に２相リ
レー８を投入し、次のステップＳ２０２に進む。そし
て、この２相リレー８が投入された後、以下に説明する
ように、平滑コンデンサ４の両端の電圧、または、この
平滑コンデンサ４の両端の電圧がどのような速さ、また
は、時定数で上昇するか等によりＰーＮ間のインピーダ
ンス異常、地絡などが判定される。
【００２７】ステップＳ２０２では次の動作が行われ
る。まず、電圧検出回路１０より出力される平滑コンデ
ンサ４の両端の電圧に比例するアナログ電圧がＡ／Ｄ変
換器１１に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換器１１は入
力されたアナログ電圧をディジタル量に変換して出力す
る。なお、Ａ／Ｄ変換器１１はＣＰＵ１２の制御のもと
にＡ／Ｄ変換を行うように構成することも可能である。
ＣＰＵ１２は、一定時間毎にＡ／Ｄ変換器１１のディジ
タル出力電圧を読取り、この電圧をもとに平滑コンデン
サ４の両端の電圧、すなわち、コンバータ出力電圧Ｖｃ
を求め、２相リレー８の投入時からの経過時間を示す時
間データとともにメモリ１３に格納するサンプリング動
作を実行する。このサンプリング動作はＰーＮ間のイン
ピーダンス異常のない正常な場合における充電時定数の
３〜５倍程度の時間行われ、サンプリングが終了すれば
次のステップＳ２０３に進む。
【００２８】ステップＳ２０３では上述のサンプリング
動作によりメモリ１３に格納されたサンプリングデータ
にもとづき、ＣＰＵ１２はコンバータ出力電圧Ｖcの最
終値Ｖｃｅが所定の許容最低電圧Ｖｍｉｎ以上である否
かをチェックする。もしも最終値Ｖｃｅが許容最低電圧
Ｖｍｉｎ以下であればＰーＮ間短絡またはＰーＮ間イン
ピーダンス異常が何等かの原因により発生しているもの
としてステップＳ２０４に進み、異常がなければステッ
プＳ２０５に進む。なお、図４に示すようにＰーＮ間短
絡が発生している場合は、コンバータ出力電圧Ｖcは全
く上昇せずに０Ｖのままである。また、半導体スイッチ
ング回路５がオフ時において所定の低いインピーダンス
を有しているときは最終値Ｖｃｅが所定の目標値以下の
電圧で飽和する。
【００２９】ステップＳ２０４では、ＣＰＵ１２はＰー
Ｎ間インピーダンス異常の警報を発生するとともに３相
メインリレー３の投入を行わずに終了ステップＳ２１８
に進む。ステップＳ２０５ではステップＳ２０２でサン
プリングしたデータにもとづき、２相リレー８の投入
後、平滑コンデンサ４の両端の電圧が最終値Ｖｃｅの
０．６３倍の電圧になるまでの時間ｔをＣＰＵ１２が算
出し、次のステップＳ２０６に進む。
【００３０】ステップＳ２０６ではあらかじめ算出して
おいた時間ｔnから上述の時間ｔを減算する。なお、時
間ｔnは地絡が発生していない場合において２相リレー
８の投入後、平滑コンデンサ４の両端の電圧が最終値Ｖ
ｃｅの０．６３倍の電圧Ｖｔになるまでの時間である。
そして、減算結果の絶対値が許容充電時定数誤差ｔａ以
内であるか否かを判定し、ｔａ以内でなければ地絡があ
るものとしてステップＳ２０７に進み、ｔａ以内であれ
ば地絡は発生していないものとして次のステップＳ２０
８に進む。なお、図５において実線の曲線は地絡発生時
における２相リレー８の投入時からの経過時間とコンバ
ータ出力電圧Ｖｃとの関係を示し、一点鎖線は正常時に
おけるコンバータ出力電圧Ｖｃを示している。
【００３１】ここでステップＳ２０６の判定で地絡判定
が可能な理由について、図１における３相の交流電源１
のうちＳ相が接地相であり、モータ７に入力される３相
入力のうちＵ相が地絡している場合を例にとり説明す
る。３相メインリレー３の投入に先立ち、まず、リレー
制御部が２相リレー８を投入する。このとき、３相交流
電源１のＲ相およびＳ相から出力された交流は整流回路
２が有する２個のダイオード２ａ、２ｂ、Ｕ相の上アー
ムトランジスタ５ａに逆並列に接続されたフライホイー
ルダイオード５ｇ、およびＵ相の下アームトランジスタ
５ｂに逆並列に接続されたフライホイールダイオード５
ｈから構成されるブリッジ回路により整流される。そし
て、この整流出力が平滑コンデンサ４に印加され、平滑
コンデンサ４を充電する。なお、このとき充電電流は抵
抗器９ａにより制限されるが、抵抗器９ｂにより制限さ
れることはない。
【００３２】地絡が発生していないときは整流回路２が
有する４個のダイオード２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより
構成されるブリッジ回路により整流された電圧が平滑コ
ンデンサ４に印加され、平滑コンデンサ４を充電する。
この場合における充電電流は、抵抗器９ａおよび９ｂに
より制限されるので、上述の地絡がある場合に比べて小
さい値に制限される。従って、図３に示すように地絡が
発生している場合は地絡が発生していない場合に比べて
小さい時定数で平滑コンデンサ４が充電される。すなわ
ち、地絡が発生していない場合に比べて時定数が小さい
か否かをステップＳ２０６のようにして判定し、地絡の
有無を判定することができる。なお、接地相がＳ相以外
の場合およびＵ相以外が地絡している場合も同様に地絡
の判定が可能である。
【００３３】ステップＳ２０７では地絡警報を発生する
とともに終了ステップＳ２１８に進み３相メインリレー
は投入されない。ステップＳ２０８〜ステップＳ２１０
では半導体スイッチング回路５の上アームトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃおよび下アームトランジスタ５ｂ、５
ｄ、５ｆのすべてについて１個ずつ短絡故障を起してい
るか否かを判定する。
【００３４】ステップＳ２０８では一度２相リレー８を
オフにし、平滑コンデンサ４の電荷を放電回路（図示せ
ず）により放電させた後、再び２相のリレー８を投入
し、抵抗器９ａ、９ｂを介して平滑コンデンサ４を充電
する。そして、ＣＰＵ１２には平滑コンデンサ４を充電
している途中で、スイッチング素子テストオン手段は半
導体スイッチング回路５の上アームトランジスタ５ａ、
５ｂ、５ｃおよび下アームトランジスタ５ｂ、５ｄ、５
ｆのうちいずれか１個をオンさせ次のステップＳ２０９
に進む。なお、上述のスイッチング素子テストオン手段
は、ＲＡＭ１０５ｂおよびＲＯＭ１０５ｃに所定のプロ
グラムが格納されているスイッチング制御部１０５より
構成される。
【００３５】ステップＳ２０９では平滑コンデンサ４の
両端の電圧の減衰の有無を確認し、減衰がなければオン
させたトランジスタと同一相の他方のアームのトランジ
スタは正常であるとして次のステップＳ２１０に進み、
減衰があれば異常であるとしてステップＳ２１１に進
む。
【００３６】ステップＳ２１０では６個のトランジスタ
の判定が完了したか否かを判定し、完了していなければ
次のトランジスタを確認するためステップＳ２０８に戻
り、完了していれば次のステップＳ２１２に進む。
【００３７】ステップＳ２１１ではトランジスタ異常警
報を発生するとともに３相メインリレー３の投入を行わ
ず、終了ステップＳ２１８に進む。
【００３８】ステップＳ２１２では、スイッチング素子
テスト切換オン手段がＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれかの相の上
アームトランジスタおよび下アームトランジスタを切換
えてオンし、次のステップＳ２１３に進む。なお、上述
のスイッチング素子テスト切換オン手段は、ＲＡＭ１０
５ｂおよびＲＯＭ１０５ｃに所定のプログラムが格納さ
れているスイッチング制御部１０５により構成される。
【００３９】ステップＳ２１３では平滑コンデンサ４の
両端の電圧の減衰の有無を確認し、減衰がなければ上下
アームトランジスタを切換動作は正常であるとして次の
ステップＳ２１４に進み、減衰があれば異常であるとし
てステップＳ２１５に進む。なお、この異常は短絡防止
期間が正常に設定されていない等の場合に発生する。
【００４０】ステップＳ２１４では、上下アームトラン
ジスタの切換動作が正常か否かの判定がＵ、Ｖ、Ｗ相と
もに完了していれば次のステップＳ２１６に進み、完了
していなければステップＳ２１２に戻る。ステップＳ２
１５では上下アームトランジスタの切換動作の異常警報
を発生するとともに３相メインリレー３の投入を行わ
ず、終了ステップＳ２１８に進む。ステップＳ２１６で
はＰーＮ間短絡、地絡、トランジスタ異常、および上下
アームトランジスタの切換動作の異常がないものとして
リレー制御部が３相メインリレー３を投入して次のステ
ップＳ２１７に進む。
【００４１】ステップＳ２１７ではスイッチング制御部
１０５がＰＷＭ回路を動作させ、実使用状態に入る。そ
して、実使用が終了すれば終了ステップＳ２１８に進
み、所定の終了処理を行う。
【００４２】なお、平滑コンデンサ４の両端の電圧が低
いときにステップＳ２０８またはＳ２１２を実行すれば
短絡電流が流れても回路にストレスを加えることはほと
んどない。また、トランジスタに加わるストレスがやや
大きくなるが、ステップＳ２０６からステップＳ２０８
に移るとき一度２相リレーをオフすることなく平滑コン
デンサの両端の電圧が最終値Ｖｃｅのままでテストを行
なうことも可能である。
【００４３】また、ＰーＮ間短絡、地絡との区別がやや
困難になるが、ステップＳ２０８〜ステップＳ２１０、
または、ステップＳ２１２〜ステップＳ２１４は、ステ
ップＳ２０２でサンプリングしたデータにもとづき判定
するようにすることもできる。この場合は、ステップＳ
２０２でステップＳ２０８、ステップＳ２１０、ステッ
プＳ２１２、および、ステップＳ２１４の動作を行う必
要がある。また、ステップＳ２０３およびステップＳ２
０６は、ステップＳ２０２でサンプリングしたデータに
もとづき判定をしているが、直接コンバータ部の出力電
圧により判定するようにしてもよい。
【００４４】実行例２．実施例１では電流制限手段を３
相交流の２相分に挿入するように構成したが、電流制限
手段を整流回路２の整流出力と半導体スイッチング回路
５の入力との間に挿入するようにしても同様に異常の判
定が可能である。この場合のブロック構成の１例を図６
に示す。
【００４５】図６において、５０は整流回路２の整流出
力と半導体スイッチング回路５の入力との間に挿入され
た電流制限手段、例えば、抵抗器である。また、１、
２、４、５、７、１０〜１３は実施例１を示す図１と同
様である。また、５０５はスイッチング制御部である。
なお、このスイッチング制御部５０５は、ＲＡＭ１０５
ｂ、および、ＲＯＭ１０５ｃが異なる他は図１における
スイッチング制御部１０５と同様である。なお、実施例
１とやや機能が異なるためＲＡＭ１０５ｂ、および、Ｒ
ＯＭ１０５ｃはＲＡＭ５０５ｂ、および、ＲＯＭ５０５
ｃを使用し、ＲＯＭ５０５ｃの記憶内容にはＲＯＭ１０
ｃの記憶内容とやや異なっている。５３は図１における
３相メインリレー３と同様の３相メインリレーであり、
５１は抵抗器５０を短絡するリレーである。このリレー
５１は、地絡などの異常がない場合に投入され、リレー
５１が投入された後ＰＷＭ回路は実使用状態に入る。な
お、図１に示される２相リレー８および抵抗器９ａ、９
ｂは図６においては使用されていない。
【００４６】また、図６に示されるように、抵抗器５０
を整流出力の正電圧側のみに挿入した場合は地絡電流を
制限することができないが、負電圧側にも同様の抵抗器
を挿入すれば地絡電流を制限することができる。なお、
実施例１および実施例２のいずれの場合も、一般にＣＰ
Ｕ１２、メモリ１３等はスイッチング制御部１０５の演
算部６５ａ、ＲＡＭ１０５ｂ、ＲＯＭ１０５ｃの一部、
または、スイッチング制御部５０５の演算部６５ａ、Ｒ
ＡＭ５０５ｂ、ＲＯＭ５０５ｃの一部、を使用するか時
分割で使用すればよく、この発明は、通常ほとんど装置
をコストアップすることなく実施することが可能であ
る。また、短絡防止期間生成部６５ｅはアンプ６５ｆと
別に設けずに、アンプ６５ｆの内部に同様の機能を持た
せるようにしてもよい。また、実施例１および実施例２
では３相のインバータの場合の実施例を示したが３相に
限らず、単相または４相以上の多相のインバータであっ
てもよい。
【００４７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電流制
限手段を介して平滑コンデンサを充電中に平滑コンデン
サの両端の電圧変化の速さ、または、平滑コンデンサの
両端の電圧変化の有無により地絡、トランジスタの異
常、または、上下アームスイッイング素子の切換動作の
異常を判定手段が判定するので、異常判定における上ア
ームまたは下アームスイッイング素子の破損およびスト
レスの付与が防止され、装置を著しく高信頼性化するこ
とができるとともに、いずれの異常であるかの識別がで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施例によるインバータ装置を示
すブロック構成図である。
【図２】図１に示されるこの発明の１実施例の動作を示
すフロー図である。
【図３】図１に示されるこの発明の１実施例の動作を示
すフロー図である。
【図４】ＰーＮ間のインピーダンス異常の場合における
平滑コンデンサ充電中のＰーＮ間の電圧を示す説明図で
ある。
【図５】地絡発生時における平滑コンデンサを充電中の
ＰーＮ間の電圧を示す説明図である。
【図６】この発明の他の実施例によるインバータ装置を
示すブロック構成図である。
【図７】従来のインバータ装置を示すブロック構成図で
ある。
【符号の説明】
１ ３相交流電源 ２ 整流回路 ３ ３相メインリレー ４ 平滑コンデンサ ５ 半導体スイッチング回路 ５ａ 上アームトランジスタ ５ｃ 上アームトランジスタ ５ｅ 上アームトランジスタ ５ｂ 下アームトランジスタ ５ｄ 下アームトランジスタ ５ｆ 下アームトランジスタ ７ モータ ８ ２相リレー ９ａ 抵抗器 ９ｂ 抵抗器 １０ 電圧検出回路 １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ ＣＰＵ １３ メモリ ５０ 抵抗器 ５１ リレー ５３ ３相メインリレー １０５ スイッチング制御部 ６５ａ 演算部 １０５ｂ ＲＡＭ １０５ｃ ＲＯＭ ６５ｄ インターフェース ６５ｅ 短絡防止期間生成部 ６５ｆ アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 7/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力される交流を整流するコンバータ部
    と、このコンバータ部の整流出力により充電され、上記
    整流出力を平滑する平滑手段と、この平滑手段の充電電
    流の大きさを制限する電流制限手段と、上記平滑手段の
    平滑出力をＰＷＭ制御して負荷に交流を供給するＰＷＭ
    インバータ部と、上記平滑手段の両端の電圧を検出する
    電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力に基づい
    て正常であるかまたは異常であるかを判定する判定手段
    とを備え、上記判定手段は、平滑手段の充電開始後、上
    記平滑手段の両端の電圧の上昇の速さが所定の速さ以上
    であれば地絡が発生していると判定することを特徴とす
    るインバータ装置。
  2. 【請求項２】 入力される交流を整流するコンバータ部
    と、このコンバータ部の整流出力により充電され、上記
    整流出力を平滑する平滑手段と、この平滑手段の充電電
    流の大きさを制限する電流制限手段と、上記平滑手段の
    平滑出力をＰＷＭ制御して負荷に交流を供給するＰＷＭ
    インバータ部と、上記平滑手段の両端の電圧を検出する
    電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力に基づい
    て正常であるかまたは異常であるかを判定する判定手段
    と、ＰＷＭインバータ部が有する直列接続された上アー
    ムスイッチング素子および下アームスイッチング素子の
    いずれか一方をオンさせるスイッチング素子テストオン
    手段とを備え、上記判定手段は、平滑手段の充電開始
    後、上記スイッチング素子テストオン手段による上記上
    アームスイッチング素子または下アームスイッチング素
    子のオン動作にもとづき上記平滑手段の両端の電圧の低
    下があれば、オンしていない他方のスイッチング素子に
    異常があると判定することを特徴とするインバータ装
    置。
  3. 【請求項３】 入力される交流を整流するコンバータ部
    と、このコンバータ部の整流出力により充電され、上記
    整流出力を平滑する平滑手段と、この平滑手段の充電電
    流の大きさを制限する電流制限手段と、上記平滑手段の
    平滑出力をＰＷＭ制御して負荷に交流を供給するＰＷＭ
    インバータ部と、上記平滑手段の両端の電圧を検出する
    電圧検出手段と、ＰＷＭインバータ部が有する直列接続
    された上アームスイッチング素子および下アームスイッ
    チング素子を切換えてオンさせるスイッチング素子テス
    ト切換オン手段とを備え、上記判定手段は、平滑手段の
    充電開始後、上記スイッチング素子テスト切換オン手段
    による上記上アームスイ ッチング素子および下アームス
    イッチング素子の切換オン動作にもとづき上記平滑手段
    の両端の電圧の低下があれば、上記上アームスイッチン
    グ素子および下アームスイッチング素子の切換動作に異
    常があると判定することを特徴とするインバータ装置。
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