JP3047313B2 - インバータ監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインバータからの半波
出力を監視するインバータ監視装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】直流電圧を所望周波数の交流電圧に変換
して出力する電圧出力型のインバータは周知である。そ
して、かかるインバータからは通常はその所望周波数の
交番波形が出力されるが、例えば一部のスイッチング素
子が動作不良を起こすとそれに起因して半波波形が出力
されることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような半
波波形がインバータから出力されると、インバータを電
源にしてモータを駆動させているような場合には、モー
タの起動不良やその異常波形に拘束されることによるス
テータコイルの焼損を招くこととなる。また、インバー
タにモータやトランスのような誘導負荷を持つものを接
続していると、インバータからの半波波形に起因してそ
の誘導負荷に過大な短絡電流が流れ、最悪なときには、
巻線を焼損させてしまうこともあった。この発明は上記
に鑑み提案されたもので、インバータの動作不良を監視
し、動作不良を検出したときは負荷への電源供給を停止
できるインバータ監視装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のインバータ監視装置は、インバータから
出力される、休止期間を経て方向が変わる矩形波として
の交流出力波形を全波整流して出力する整流波形出力手
段と、上記整流波形出力手段の出力波形のＬｏレベル時
間幅から、インバータでの交流出力波形の同期信号とな
るベース波形を反転させて生成したベース反転波形のＨ
ｉレベル時間幅を差し引いた時間だけＬｏレベルとなる
異常波形検出信号を出力する異常検出手段と、上記異常
検出信号に基づいて上記インバータからの交流出力波形
が異常であると判定し異常判定信号を出力する異常判定
手段と、上記異常判定信号を受けてインバータの作動を
停止するインバータ作動停止手段と、を備えるようにし
た。

【０００５】

【作用】上述したように、この発明のインバータ監視装
置では、整流波形出力手段が、インバータから出力され
る、休止期間を経て方向が変わる矩形波としての交流出
力波形を全波整流して出力し、異常検出手段は、整流波
形出力手段の出力波形のＬｏレベル時間幅から、インバ
ータでの交流出力波形の同期信号となるベース波形を反
転させて生成したベース反転波形のＨｉレベル時間幅を
差し引いた時間だけＬｏレベルとなる異常波形検出信号
を出力する。そして、その異常波形検出信号に基づいて
異常判定手段はインバータからの交流出力波形が異常で
あると判定し異常判定信号を出力し、その異常判定信号
を受けてインバータ作動停止手段がインバータの作動を
停止する。

【０００６】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１はこの発明のインバータ監視装置の
全体構成を示すブロック図である。図において、インバ
ータ２は、出願人が既に商品化した車両用の発電機１に
使用してあり、発電機１より供給される三相交流を一旦
直流に整流した後所定周波数の交流電圧に変換する。そ
の交流電圧は、２本の電源線２１ａ，２１ｂを介してこ
こでは図示されていない負荷に対して電源電圧として出
力される。また、その２本の電源線２１ａ，２１ｂを介
して、図に示すようにインバータ監視装置３に出力され
る。

【０００７】インバータ監視装置３は、インバータ２か
らの交流出力を受けてそのインバータ２の動作を監視す
る装置であり、インバータ２から出力される交流出力波
形を全波整流して出力する整流波形出力手段４と、その
整流波形出力手段４からの出力波形のうち、インバータ
２の交流出力波形の異常に起因して発生した異常波形を
検出して異常波形検出信号として出力する異常検出手段
５と、その異常波形検出信号に基づいてインバータ２か
らの交流出力波形が異常であると判定し異常判定信号を
出力する異常判定手段６と、を備えている。

【０００８】上記の異常検出手段５は、整流波形出力手
段４の出力波形（全波整流波形）と、ベース反転波形と
に基づいて異常波形の検出を行う。ここで、ベース反転
波形は、インバータ２での交流出力波形の同期信号であ
りインバータ２内でのベース波形発生手段２３から出力
されるベース波形を、反転させて生成したものである。

【０００９】また、異常検出手段５から出力される異常
判定信号は、インバータ作動停止手段２２に入力され、
インバータ作動停止手段２２は、異常判定信号を受けて
インバータ２の作動を停止する。

【００１０】図２はインバータ監視装置３を電子回路と
して組んだ場合の一具体例を示す概略回路図である。図
において、インバータ監視装置３の整流波形出力手段４
は、４つのスイッチング素子をブリッジ状に結合して成
る整流器４１と、フォトカプラ４２とから構成されてい
る。整流器４１にはインバータ２から、図３に示すよう
なＡＣ１００Ｖの交流電圧が印加され、整流器４１はそ
の交流電圧波形を全波整流してフォトカプラ４２の発光
ダイオードに印加する。発光ダイオードには全波整流波
形に応じて順次、順方向の電圧が印加され、それに対応
してフォトカプラ４２のフォトトランジスタからは、パ
ルス波形を持った信号Ｓ２（図３）が出力され、この信
号Ｓ２は、異常検出手段５に送られる。

【００１１】なお、インバータ２の交流出力および信号
Ｓ２は、インバータ２のパワースイッチがＯＮしてもす
ぐには立ち上がらず、立ち上がるまでにある程度の時間
が経過する。

【００１２】また、インバータ２からの交流出力に図３
に示すような半波が発生すると、信号Ｓ２はその半波の
影響を受けて半波に対応する部分では０Ｖ（Ｌｏレベ
ル）を維持し、パルス波形とはならない。

【００１３】異常検出手段５は、ＯＲ回路５２とそのＯ
Ｒ回路５２に直列に接続したＮＯＴ回路５４とから構成
されている。ＯＲ回路５２には、上記の信号Ｓ２ととも
に、ベース反転信号Ｓ３およびパワーＯＮリセット信号
Ｓ１が入力される。ベース反転信号Ｓ３は、インバータ
２での交流出力波形の同期信号となるベース信号Ｓ７を
ＮＯＴ回路５１で反転させて生成した信号であり、信号
Ｓ２に対しては、ＨｉとＬｏがちょうど正反対に現れる
ようになっている。

【００１４】また、パワーＯＮリセット信号Ｓ１は、イ
ンバータ２のパワースイッチをＯＮしたときインバータ
２からの交流出力が立ち上がるまでの時間を確保するた
めの信号である。

【００１５】インバータ２からの交流出力が正常である
とき、これらの３つの信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がＯＲ回路
５２に入力されると、ＯＲ回路５２からは、連続してＨ
ｉレベルとなる信号Ｓ４が出力される。信号Ｓ４がイン
バータ２のパワースイッチＯＮと同時にＨｉレベルに保
持されるのは、上述したようにパワーＯＮリセット信号
Ｓ１をインバータ２からの交流出力が立ち上がるまでの
間継続して入力し、その間ではベース反転信号Ｓ３のパ
ルスがそのままＯＲ回路５２から出力されないようにし
たことによる。

【００１６】一方、インバータ２からの交流出力に半波
が含まれると、ＯＲ回路５２から出力される信号Ｓ４
は、信号Ｓ２がＬｏレベルとなっている時間幅からベー
ス反転信号Ｓ３がＨｉレベルとなっている時間幅を差し
引いた時間だけＬｏレベルとなるパルス波となる。

【００１７】上記のＯＲ回路５２からの信号Ｓ４は、そ
の後ＮＯＴ回路５４で反転されることにより、インバー
タ２の交流出力中の半波が現れる部分だけに対応してＨ
ｉレベルとなる半波検出信号Ｓ５となって、異常判定手
段６に送られる。なお、ＯＲ回路５２から出力される信
号Ｓ４には、整流器４１でのブリッジのアーム短絡防止
のため７０μｓｅｃ程度のヒゲ状の信号がベース信号Ｓ
７に同期して現れるため、ＯＲ回路５２とＮＯＴ回路５
４との間にＣＲ回路５３を設け、そのＣＲ回路５２によ
って除去するようにしている。

【００１８】異常判定手段６は、カウント回路６１とそ
のカウント回路６１に直列に接続したＮＯＴ回路６２と
から構成されている。カウント回路６１に上記の半波検
出信号Ｓ５が入力されると、このカウント回路６１で
は、半波検出信号Ｓ５のパルス数をカウントし、所定数
以上のパルス、例えば２０パルス以上のパルスをカウン
トしたとき、ＮＯＴ回路６２を介して異常判定信号Ｓ６
を出力する。

【００１９】すなわち、インバータ２の交流出力が正常
であれば、半波検出信号Ｓ５は連続してＬｏレベルとな
るので、カウント回路６１ではカウントが行われず異常
判定信号Ｓ６は出力されない。一方、インバータ２の交
流出力に半波が現れると、その半波に対応して、クロッ
クパルスとしての半波検出信号Ｓ５が出力されるので、
カウント回路６１はそのクロックパルスをカウントし、
２０パルス以上カウントしたとき、ＮＯＴ回路６２から
異常判定信号Ｓ６を出力する。

【００２０】このカウント回路６１には、カウント回路
７からカウントリセット用信号Ｓ８が送られてくる。す
なわち、カウント回路７は、上記のベース信号Ｓ７（イ
ンバータ２での交流出力波形の同期信号）を受けてその
パルスをカウントし、約１秒に相当する９９パルス分
（出力周波数が５０Ｈｚの場合）をカウントしたとき、
カウントリセット用信号Ｓ８をカウント回路６１に出力
する。カウント回路６１では、そのカウントリセット用
信号Ｓ８を受けて次のカウントリセット用信号Ｓ８が来
るまでの約１秒の間に、上記の半波検出信号Ｓ５をカウ
ントし、その間に２０パルス以上カウントしたとき、上
記の異常判定信号Ｓ６を出力する。

【００２１】このように所定時間の約１秒を越えると半
波検出信号Ｓ５のカウントをリセットするようにしたの
は、半波検出信号Ｓ５が出力されていても、その所定時
間内に２０パルス分がカウントされないような程度の発
生頻度なら、インバータ２を電源として使用していても
支障がないためである。

【００２２】また、２０パルス以上をカウントしなけれ
ば異常判定信号Ｓ６を出力しないようにしたのは、イン
バータ２のパワースイッチをＯＮするときの使用状態に
よっては、インバータ２が完全に立ち上がるまでに、上
記のパワーＯＮリセット信号Ｓ１で確保した以上の時間
を要する場合があり、その場合は未だ立ち上がり時の交
流出力波形であるので、それを検出することにより約１
３パルス分が半波検出信号Ｓ５として出力されてしまう
ことになる。そこで、この１３パルスを十分にクリアし
た２０パルスをカウントさせ、正常な立ち上がりを半波
出力であるとしてしまうような誤判定を回避するように
したためである。

【００２３】インバータ２は、通常はパワースイッチで
ＯＮするが、運転時に何らかの原因で交流出力がトリッ
プしたようなときはリセットスイッチでＯＮすることも
あり、このようなときは、パワーＯＮリセット信号Ｓ１
が出力されないので、このパワーＯＮリセット信号Ｓ１
に代えてリセットスイッチ信号Ｓ９をカウント回路６１
に入力する。リセットスイッチ信号Ｓ９は、パワーＯＮ
リセット信号Ｓ１と同様に、インバータ２の立ち上がり
を確保するのに十分な時間Ｈｉレベルを保持する信号で
あり、カウント回路６１は、そのリセットスイッチ信号
Ｓ９が出力されている間はカウントモードが禁止された
状態となり、これにより、リセットスイッチでの立ち上
がり時の誤判定を回避することができる。

【００２４】上記の異常判定信号Ｓ６は、上述したよう
に、インバータ２に設けたインバータ作動停止手段２２
に出力され、インバータ作動停止手段２２は異常判定信
号Ｓ６を受けてインバータ２の作動を遮断するが、イン
バータ作動停止手段２２としては、例えばインバータ２
のＨブリッジを形成する各スイッチング素子に異常判定
信号Ｓ６を入力して各スイッチング素子をＯＦＦするよ
うに構成したものがある。また、インバータ監視装置３
のフォトカプラ４２、カウント回路６１、およびカウン
ト回路７には、図２に示すように、制御電圧として５Ｖ
が供給されている。

【００２５】以上述べたように、この実施例ではインバ
ータ２から出力される交流出力波形を全波整流し、その
全波整流波形の中の異常波形を検出して交流出力波形が
異常であると判定し異常判定信号を出力するようにした
ので、インバータ２のスイッチング素子が動作不良を起
こして半波波形が出力されても、その半波波形の発生を
的確に検出することができ、また、この半波波形の検出
に対応してインバータ２の作動を停止でき、モータ等の
負荷に起動不良が生じたり、異常電源に拘束されること
でステータコイルを焼損するような事態を未然に防止す
ることができる。

【００２６】また、インバータ監視装置３の主要部を、
整流器、ＯＲ回路およびカウント回路で構成したので、
インバータ監視装置３を少ない部品点数と部品種類で簡
素に構成することができ、スペースもそれほど要しなく
なる。このため、プリント基板に収納できるようにな
り、インバータ監視装置３を外付けしなくてもインバー
タシステムの中に内蔵して使用することができ、インバ
ータシステムそのものも省スペースで構築することがで
きるだけでなく、使用する者にとっても外付けする手間
を省くことができ使いやすくなる。

【００２７】さらに、インバータ２からの交流出力波形
が正常なとき、その全波整流波形である信号Ｓ２とベー
ス反転信号Ｓ３とは、ＨｉとＬｏがちょうど正反対に表
れるようになっているので、インバータ２からの交流出
力波形に少しでも異常な部分が発生すると、その異常は
ＯＲ回路５２の出力信号Ｓ４に表れることになる。した
がって、例えば半波出力がトランス巻線等に入って発生
する逆起電圧によって疑似交流波形が発生しても、その
疑似交流波形を正確に検出でき、半波波形の検出を高精
度で行えるようになる。

【００２８】なお、上記の説明では、異常検出までのパ
ルスカウント数を２０パルスとしたが、このパルスカウ
ント数は、必要に応じて任意に設定することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のインバー
タ監視装置によれば、インバータから出力される交流出
力波形を全波整流し、その全波整流波形の中の異常波形
を検出して交流出力波形が異常であると判定し異常判定
信号を出力するようにしたので、インバータのスイッチ
ング素子が動作不良を起こして半波波形が出力されて
も、その半波波形の発生を的確に検出することができ、
また、この半波波形の検出に対応してインバータの作動
を停止でき、モータ等の負荷に起動不良が生じたり、異
常電源に拘束されることでステータコイルを焼損するよ
うな事態を未然に防止することができる。また、インバ
ータ監視装置の主要部を、整流器、ＯＲ回路およびカウ
ント回路で構成したので、インバータ監視装置を少ない
部品点数と部品種類で簡素に構成することができ、スペ
ースもそれほど要しなくなる。このため、プリント基板
に収納できるようになり、インバータ監視装置を外付け
しなくてもインバータシステムの中に内蔵して使用する
ことができ、インバータシステムそのものも省スペース
で構築することができるだけでなく、使用する者にとっ
ても外付けする手間を省くことができ使いやすくなる。
さらに、インバータからの交流出力波形に少しでも異常
な部分が発生すると、その異常は異常波形検出信号とし
て表れるので、例えば半波出力がトランス巻線等に入っ
て発生する逆起電圧によって疑似交流波形が発生して
も、その疑似交流波形を正確に検出でき、半波波形の検
出を高精度で行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のインバータ監視装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】インバータ監視装置の一具体例としての概略回
路図である。

【図３】インバータ監視装置の各ポイントでの信号を示
すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ インバータ ３ インバータ監視装置 ４ 整流波形出力手段 ５ 異常検出手段 ６ 異常判定手段 ７ カウント回路 ２２ インバータ作動停止手段 ２３ ベース波形発生手段 ４１ 整流器 ４２ フォトカプラ ５２ ＯＲ回路 ６１ カウント回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータから出力される、休止期間を
   経て方向が変わる矩形波としての交流出力波形を全波整
   流して出力する整流波形出力手段と、 上記整流波形出力手段の出力波形のＬｏレベル時間幅か
   ら、インバータでの交流出力波形の同期信号となるベー
   ス波形を反転させて生成したベース反転波形のＨｉレベ
   ル時間幅を差し引いた時間だけＬｏレベルとなる異常波
   形検出信号を出力する異常検出手段と、 上記異常検出信号に基づいて上記インバータからの交流
   出力波形が異常であると判定し異常判定信号を出力する
   異常判定手段と、上記異常判定信号を受けてインバータの作動を停止する
   インバータ作動停止手段と、 を備えることを特徴とするインバータ監視装置。