JP3492261B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チャージポンプ回
路方式による駆動電源を備えたインバータ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のインバータ装置１の電気的構成
を図１６に示す。この図１６において、インバータ装置
１には高電位電源線３と低電位電源線４とを介して直流
電源回路２で生成された直流電圧が与えられるようにな
っている。その直流電源回路２は、例えば三相商用電源
である交流電源５の各相母線に接続されており、ダイオ
ード６〜１１を三相ブリッジ接続してなる整流回路１２
と、その整流回路１２で整流された電圧を平滑するため
に高電位電源線３と低電位電源線４との間に接続された
平滑コンデンサ１３とから構成されている。

【０００３】直流電源回路２に接続されたインバータ装
置１は、以下のように構成されている。インバータ回路
１４は、ＩＧＢＴ１５〜２０とこれらＩＧＢＴ１５〜２
０に逆並列に接続された還流ダイオード２１〜２６とが
高電位電源線３と低電位電源線４との間に三相ブリッジ
の形態に接続され、その出力端子２７ｕ、２７ｖ、２７
ｗにはそれぞれ同期電動機２８の固定子巻線２８ｕ、２
８ｖ、２８ｗが接続されている。この同期電動機２８
（以下、モータ２８と称す）は、回転子（図示せず）に
永久磁石が配設されたいわゆる永久磁石電動機である。
このモータ２８の回転軸には負荷として例えば図示しな
いファンが接続されている。

【０００４】上アームを構成するＩＧＢＴ１５〜１７の
ゲートには、それぞれゲート駆動電圧を出力する上アー
ム駆動回路２９〜３１が接続され、下アーム構成するＩ
ＧＢＴ１８〜２０のゲートには、それぞれゲート駆動電
圧を出力する下アーム駆動回路３２〜３４が接続されて
いる。

【０００５】これら下アーム駆動回路３２〜３４は共通
に１つの下アーム駆動電源３５を備えており、上アーム
駆動回路２９〜３１はそれぞれチャージポンプ方式の上
アーム駆動電源３６〜３８を備えている。この上アーム
駆動電源３６〜３８は、それぞれチャージポンプ用のコ
ンデンサ３９〜４１、および下アーム駆動電源３５の正
側端子とコンデンサ３９〜４１の各正極端子との間に接
続された図示極性のチャージポンプ用のダイオード４２
〜４４から構成されている。そして、下アームのＩＧＢ
Ｔ１８〜２０がオンすると、コンデンサ３９〜４１は、
それぞれ下アーム駆動電源３５の正側端子からダイオー
ド４２〜４４を通して充電される。

【０００６】誘起電圧検出回路４５（図２、図３参照）
は、モータ２８の端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを入力し、
ＩＧＢＴ１５〜２０がオフの状態（すなわちモータ２８
がフリーランの状態）において端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖ
ｗに現れるほぼ正弦波状の誘起電圧を検出して、モータ
２８の回転子の位相信号ＳＡ、ＳＢを出力するようにな
っている。また、制御回路４６は、誘起電圧検出回路４
５から位相信号ＳＡ、ＳＢを入力して位相を検出し、そ
の位相に基づいてモータ２８の駆動を開始するようにな
っている。

【０００７】こうしたチャージポンプ方式による上アー
ム駆動電源３６〜３８を備えたインバータ装置１にあっ
ては、チャージポンプ用のコンデンサ３９〜４１は、電
源投入時あるいは停電からの復電時に、ＩＧＢＴ１５〜
１７を駆動するに十分な電荷が充電されていない。そこ
で、例えば特開平７−１５９７８号公報に開示されてい
るように、モータ２８の駆動開始前に、上アームのＩＧ
ＢＴ１５〜１７をオフさせた状態で下アームのＩＧＢＴ
１８〜２０をオンさせて、コンデンサ３９〜４１の充電
を行うようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、モータ２８
の回転軸に取り付けられたファンが風圧を受けた場合、
あるいはインバータ装置１がモータ２８を駆動している
時に交流電源５が停電した場合、ＩＧＢＴ１５〜２０が
全てオフ状態であるにもかかわらず、モータ２８が回転
した状態（フリーラン状態）となる。このフリーラン状
態において、制御回路４６に運転開始指令ＳＴが入力さ
れたり交流電源５が復電したりすると、インバータ装置
１はモータ２８の駆動を開始する。

【０００９】この場合、駆動開始直後にモータ２８を同
期状態に引き入れられるように、インバータ装置１は、
予めモータ２８の回転子の位相と回転速度（回転方向を
含む）を検出し、ＩＧＢＴ１５〜２０のゲートにモータ
２８に同期したゲート駆動電圧を与える必要がある。

【００１０】しかしながら、これら位相や回転速度の検
出は、誘起電圧検出回路４５により端子電圧Ｖｕ、Ｖ
ｖ、Ｖｗに現れる誘起電圧を検出して行われるので、検
出期間中にあってはＩＧＢＴ１５〜２０を全てオフ状態
に保持しなければならない。つまり、検出期間中は上述
したチャージポンプ動作によるコンデンサ３９〜４１の
充電をすることができない。

【００１１】そこで、これまでは以下の何れかの手段を
用いて、位相および回転速度の検出とコンデンサ３９〜
４１の充電とを行っていた。第１の手段は、チャージポ
ンプ動作によりコンデンサ３９〜４１の充電を行った後
で、回転速度および位相の検出を行う手段である。この
手段によれば、回転速度の検出に続いて位相の検出を行
うことにより、位相の検出直後にモータ２８を駆動で
き、駆動開始時の位相誤差が小さくなってモータ２８の
同期引き入れが比較的容易となる。

【００１２】しかし、位相の検出は、例えば電気角で６
０°または１２０°毎に現れる位相信号ＳＡ、ＳＢのエ
ッジを検出することにより行われ、回転速度の検出は、
例えば位相信号ＳＡ、ＳＢの１周期の時間を測定するこ
とにより行われる。従って、特に低回転速度において検
出時間が長くなり、コンデンサ３９〜４１の充電からモ
ータ２８の駆動開始までの間にコンデンサ３９〜４１の
電荷が放電してしまう虞があった。

【００１３】第２にの手段は、回転速度および位相の検
出を行った後で、チャージポンプ動作によりコンデンサ
３９〜４１の充電を行う手段である。この手段によれ
ば、コンデンサ３９〜４１の充電直後にモータ２８を駆
動できるので、上アームＩＧＢＴ１５〜１７を確実に駆
動することができる。しかし、回転速度および位相の検
出からモータ２８の駆動開始までに時間を要するので、
モータ２８の回転により駆動開始時の回転速度や位相に
誤差が生じ、モータ２８の同期引き入れが難しいという
問題があった。

【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、チャージポンプ方式による駆動電源を
備えたものにおいて、電動機の駆動開始時にチャージポ
ンプコンデンサを十分な充電状態とすることができ、且
つ電動機との同期を確実にとることができるインバータ
装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載したインバータ装置は、直流電源線
間に直列に接続された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からなる電動機駆動用のインバ
ータ回路と、前記上アームスイッチング素子を駆動する
上アーム駆動回路と、前記下アームスイッチング素子を
駆動する下アーム駆動回路と、この下アーム駆動回路に
駆動用直流電圧を供給する下アーム駆動電源と、前記上
アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給するためのチャ
ージポンプコンデンサを有し、前記下アームスイッチン
グ素子がオン状態の時に前記下アーム駆動電源から前記
チャージポンプコンデンサへの充電が行われる上アーム
駆動電源と、前記上アーム駆動回路および前記下アーム
駆動回路に対し駆動信号を出力する制御手段とから構成
される。

【００１６】そして、この制御手段は、少なくとも前記
電動機の駆動前において前記電動機の回転子の位相を検
出する位相検出手段と、この位相検出手段による位相の
検出が終了したと判定するまでの間、前記位相検出手段
に周期的に検出動作を行わせる位相検出終了判定手段
と、この位相検出終了判定手段が位相の検出が終了した
と判定したことに応じて前記電動機の駆動を開始する駆
動開始制御手段と、前記位相検出終了判定手段により位
相の検出が終了したと判定されるまでの間、前記チャー
ジポンプコンデンサの充電動作が周期的に且つ前記位相
検出手段による位相の検出動作の非実行中に行われるよ
うに前記駆動信号を生成する充電制御手段とを備えて構
成されていることを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、制御手段が下アーム駆
動回路にオン駆動信号を出力して下アームスイッチング
素子をオンさせると、この下アームスイッチング素子を
介して下アーム駆動電源から上アーム駆動電源のチャー
ジポンプコンデンサへの充電が行われ、上アーム駆動回
路はこの充電電荷により上アームスイッチング素子を駆
動することが可能となる。

【００１８】また、電動機は、駆動開始前であっても、
負荷に外力（風圧など）を受けた場合あるいは回転駆動
中に停電が発生したような場合には回転状態となってい
る。この場合であっても、制御手段は、電動機の駆動開
始前に回転子の位相を検出するので、その位相と例えば
それ以前に検出していた電動機の回転速度とに基づい
て、駆動開始時に電動機との同期をとることができる。

【００１９】位相検出手段は、位相検出が終了するまで
の間、周期的に位相検出動作を実行し、駆動開始制御手
段は、位相検出が終了したことに応じて電動機の駆動を
開始するので、位相検出終了から電動機の駆動開始まで
の時間が短くなり、駆動開始時の位相誤差が小さくなっ
て電動機との同期をとり易くなる。

【００２０】また、充電制御手段は位相検出手段による
位相の検出動作と同時動作とならないようにチャージポ
ンプコンデンサの充電動作を実行するので、前記位相検
出動作を妨げることなくチャージポンプコンデンサを充
電できる。しかも、充電動作は周期的に行われるので、
チャージポンプコンデンサの充電から電動機の駆動開始
までの時間が短くなり、駆動開始時においてチャージポ
ンプコンデンサに十分な電荷が蓄積されている。これに
より、上アーム駆動回路は上アームスイッチング素子を
確実に駆動することができる。

【００２１】請求項２に記載したインバータ装置の制御
手段は、少なくとも前記電動機の駆動前において前記電
動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回
転速度検出手段による回転速度の検出が終了したと判定
するまでの間、前記回転速度検出手段に周期的に検出動
作を行わせる回転速度検出終了判定手段と、この回転速
度検出終了判定手段が回転速度の検出が終了したと判定
したことに応じて前記電動機の駆動を開始する駆動開始
制御手段と、前記回転速度検出終了判定手段により回転
速度の検出が終了したと判定されるまでの間、前記チャ
ージポンプコンデンサの充電動作が周期的に且つ前記回
転速度検出手段による回転速度の検出動作の非実行中に
行われるように前記駆動信号を生成する充電制御手段と
を備えて構成されていることを特徴とする。

【００２２】この構成によれば、例えば電動機が回転し
ている状態から駆動を開始する場合において、制御手段
は、電動機の駆動開始前に回転子の回転速度を検出する
ので、その回転速度と例えばそれ以前に検出していた電
動機の回転子の位相とに基づいて、駆動開始時に電動機
との同期をとることができる。

【００２３】回転速度検出手段は、回転速度検出が終了
するまでの間、周期的に回転速度検出動作を実行し、駆
動開始制御手段は、回転速度検出が終了したことに応じ
て電動機の駆動を開始するので、回転速度検出終了から
電動機の駆動開始までの時間が短くなり、駆動開始時の
回転速度誤差が少なくなって電動機との同期をとり易く
なる。

【００２４】また、充電制御手段は回転速度検出動作と
同時動作とならないようにチャージポンプコンデンサの
充電動作を実行するので、回転速度検出動作を妨げるこ
となくチャージポンプコンデンサを充電できる。しか
も、充電動作は周期的に行われるので、チャージポンプ
コンデンサの充電から電動機の駆動開始までの時間が短
くなる。

【００２５】請求項３に記載したインバータ装置の制御
手段は、上記した位相検出手段、回転速度検出手段、位
相検出終了判定手段、回転速度検出終了判定手段に加
え、前記位相検出終了判定手段が位相の検出が終了した
と判定し且つ前記回転速度検出終了判定手段が回転速度
の検出が終了したと判定したことに応じて前記電動機の
駆動を開始する駆動開始制御手段と、前記位相検出終了
判定手段により位相の検出が終了したと判定され且つ前
記回転速度検出終了判定手段により回転速度の検出が終
了したと判定されるまでの間、前記チャージポンプコン
デンサの充電動作が周期的に且つ前記位相検出手段によ
る位相の検出動作および前記回転速度検出手段による回
転速度の検出動作の非実行中に行われるように前記駆動
信号を生成する充電制御手段とを備えて構成されている
ことを特徴とする。

【００２６】この構成によれば、例えば電動機が回転し
ている状態から駆動を開始する場合において、制御手段
は、電動機の駆動開始前に回転子の位相と回転速度とを
検出するので、駆動開始時に電動機との同期をとること
ができる。さらに、位相検出動作と回転速度検出動作と
は周期的に実行され、位相と回転速度の検出が終了した
ことに応じて電動機の駆動を開始するので、駆動開始時
の位相誤差および回転速度誤差が小さくなって電動機と
の同期を一層とり易くなる。

【００２７】また、位相検出動作と回転速度検出動作と
を妨げることなくチャージポンプコンデンサを充電でき
る。しかも、充電動作は周期的に行われるので、チャー
ジポンプコンデンサの充電から電動機の駆動開始までの
時間が短くなる。

【００２８】位相検出手段を備える場合、制御手段は、
位相検出手段により検出された電動機の回転子の位相を
補正する位相補正手段を備えることが好ましい（請求項
４）。この構成によれば、位相検出時から電動機の巻線
への通電開始時までの時間遅れにより発生する位相誤差
を補正することができ、駆動開始時により確実に電動機
との同期をとることができる。

【００２９】また、位相検出終了判定手段は、位相検出
手段による位相の検出終了前において、チャージポンプ
コンデンサの充電動作の実行回数が所定回数に達した場
合に位相の検出が終了したものと判定することが好まし
い（請求項５）。この構成によれば、駆動開始までに要
する時間に制限が設けられ、駆動開始前に電動機が停止
している場合または低回転速度で回転している場合にお
いても駆動開始が極端に遅れることがなくなる。

【００３０】回転速度検出手段を備える場合、制御手段
は、回転速度検出手段により検出された電動機の回転速
度を補正する回転速度補正手段を備えることが好ましい
（請求項６）。この構成によれば、回転速度検出時から
電動機の巻線への通電開始までの時間遅れにより発生す
る回転速度誤差を補正することができ、駆動開始時によ
り確実に電動機との同期をとることができる。

【００３１】また、回転速度検出終了判定手段は、回転
速度検出手段による回転速度の検出終了前において、チ
ャージポンプコンデンサの充電動作の実行回数が所定回
数に達した場合に回転速度の検出が終了したものと判定
することが好ましい（請求項７）。この構成によれば、
駆動開始までに要する時間に制限が設けられ、駆動開始
前に電動機が停止している場合または低回転速度で回転
している場合においても駆動開始が極端に遅れることが
なくなる。

【００３２】さらに、位相検出手段と回転速度検出手段
とを備える場合、制御手段は、上記位相補正手段と回転
速度補正手段とを備えることが好ましい（請求項８）。
この構成によれば、位相誤差と回転速度誤差をともに補
正することができ、より確実に電動機との同期をとるこ
とができる。

【００３３】この場合にも、位相検出終了判定手段およ
び回転速度検出終了判定手段は、それぞれ検出終了前に
おいて、チャージポンプコンデンサの充電動作の実行回
数が所定回数に達した場合に検出が終了したものと判定
することが好ましい（請求項９）。この構成によれば、
駆動開始までに要する時間に制限が設けられる。

【００３４】以上の各手段において、制御手段は、チャ
ージポンプコンデンサの充電動作を実行する時間間隔に
基づいて、前記チャージポンプコンデンサの充電動作時
間を決定することが好ましい（請求項１０）。この構成
によれば、チャージポンプコンデンサの充電動作の間隔
が変化する場合であっても、チャージポンプコンデンサ
の充電電荷が不足することがなくなる。

【００３５】また、以上の各手段において、チャージポ
ンプコンデンサの充電電圧を検出する充電電圧検出手段
を備え、充電制御手段は、前記充電電圧検出手段により
検出された充電電圧に基づいて、前記チャージポンプコ
ンデンサの充電動作時間を決定することが好ましい（請
求項１１）。

【００３６】この構成によれば、例えばチャージポンプ
コンデンサの充電電圧が高い時には充電動作時間が短く
なり、チャージポンプコンデンサの充電電圧が低い時に
は充電動作時間が長くなる。その結果、チャージポンプ
コンデンサの充電電圧が駆動に十分な値に保持される。

【００３７】また、充電制御手段は、ＰＷＭ制御により
駆動信号を生成することが好ましい（請求項１２）。こ
の構成によれば、駆動信号は短い時間幅を有するオンパ
ルスとオフパルスとの繰り返し波形となる。一方、電動
機が回転している時に下アームスイッチング素子をオン
からオフに切り換えると、オン時に下アームスイッチン
グ素子を介して流れていた電流が上アームスイッチング
素子を還流して直流電源に流れ込み、直流電源線間の電
圧を上昇させる（昇圧作用）。上記構成によれば、オン
パルス幅が狭いのでこの昇圧作用を抑制でき、直流電圧
の過電圧の発生を未然に防止することができる。

【００３８】この場合、充電制御手段は、電動機の回転
速度に基づいて駆動信号のデューティ比を決定すること
が好ましい（請求項１３）。これにより、電動機の回転
速度にかかわらず、前記昇圧作用を抑制しつつチャージ
ポンプコンデンサの充電をすることができる。

【００３９】また、充電制御手段は、電動機の回転速度
に基づいて駆動信号のＰＷＭ周波数を決定することが好
ましい（請求項１４）。これにより、電動機の回転速度
にかかわらず前記昇圧作用を抑制しつつチャージポンプ
コンデンサの充電をすることができる。

【００４０】さらに、駆動信号をＰＷＭ波形とする場合
において、充電制御手段は、電動機の回転速度に基づい
て駆動信号の時間幅を決定することが好ましい（請求項
１５）。この構成によれば、駆動信号のデューティ比や
ＰＷＭ周波数などを可変設定することに応じて駆動信号
の時間幅が決定されるので、チャージポンプコンデンサ
が不足充電となることを防止できる。

【００４１】以上述べた各手段において、充電制御手段
は、チャージポンプコンデンサの充電動作を実行した後
所定の期間、検出動作の実行を停止することが好ましい
（請求項１６）。この構成によれば、下アームスイッチ
ング素子が完全にオフ状態となり且つ前記昇圧作用が消
滅した後で検出動作が実行されるので、位相や回転速度
の誤検出がなくなる。

【００４２】

【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の第
１実施例（請求項３に対応）について、図１ないし図４
を参照しながら説明する。図１は、インバータ装置５１
の電気的構成を示したもので、図１６と同一構成部分に
は同一符号を付している。ここで、高電位電源線３と低
電位電源線４とが本発明における直流電源線に相当し、
ＩＧＢＴ１５〜１７が上アームスイッチング素子、ＩＧ
ＢＴ１８〜２０が下アームスイッチング素子に相当す
る。

【００４３】制御手段に相当する制御回路５２は、マイ
クロコンピュータを主体に構成されており、図１におい
てその主要機能が機能ブロックとして示されている。詳
しくは後述する誘起電圧検出回路４５から出力されるハ
イレベルまたはロウレベルの位相信号ＳＡ、ＳＢは、と
もに制御回路５２内の位相検出部５３と回転速度検出部
５４とに入力される。

【００４４】位相検出手段としての位相検出部５３は、
所定のサンプリング間隔で位相信号ＳＡ、ＳＢのレベル
をサンプリングし、そのレベルを位相検出終了判定部５
５に出力するようになっている。また、回転速度検出手
段としての回転速度検出部５４は、所定のサンプリング
間隔で位相信号ＳＡ、ＳＢのレベルをサンプリングし、
そのレベルを回転速度検出終了判定部５６に出力するよ
うになっている。

【００４５】位相検出終了判定手段および充電制御手段
としての位相検出終了判定部５５は、位相検出部５３か
ら入力した位相信号ＳＡ、ＳＢのレベルが変化したかど
うかつまり位相検出が終了したかどうかを判定し、その
判定結果を駆動開始制御部５７に出力するようになって
いる。また、位相検出終了判定部５５は、位相の検出終
了前は、位相検出部５３および回転速度検出部５４が位
相信号ＳＡ、ＳＢをサンプリングしていない時に駆動制
御部５８に対してチャージポンプ動作を行うための駆動
信号を出力し、位相の検出が終了するとその検出した位
相を駆動制御部５８に出力するようになっている。

【００４６】回転速度検出終了判定手段および充電制御
手段としての回転速度検出終了判定部５６は、回転速度
検出部５４から入力した位相信号ＳＡ、ＳＢのレベル変
化を検出することにより回転速度検出が終了したかどう
かを判定し、その判定結果を駆動開始制御部５７に出力
するようになっている。また、回転速度検出終了判定部
５６は、回転速度の検出終了前は、位相検出部５３およ
び回転速度検出部５４が位相信号ＳＡ、ＳＢをサンプリ
ングしていない時に駆動制御部５８に対してチャージポ
ンプ動作を行うための駆動信号を出力し、回転速度の検
出が終了するとその検出した回転速度を駆動制御部５８
に出力するようになっている。

【００４７】駆動開始制御手段としての駆動開始制御部
５７は、位相検出終了判定部５５、回転速度検出終了判
定部５６からそれぞれ位相検出終了、回転速度検出終了
の判定結果を受けると、駆動制御部５８に対して駆動開
始指令を出力するようになっている。

【００４８】駆動制御部５８は、駆動開始制御部５７か
ら駆動開始指令を入力する前は、位相検出終了判定部５
５および回転速度検出終了判定部５６からの駆動信号に
従って駆動回路２９〜３４に駆動信号を出力するように
なっている。また、駆動制御部５８は、駆動開始制御部
５７から駆動開始指令を入力した後は、検出された位相
と回転速度とを用いて駆動信号を生成し、その後運転開
始指令ＳＴが停止するまであるいは停電が発生するまで
の間、Ｖ／Ｆ制御などにより駆動信号を生成し続ける。

【００４９】インバータ装置５１には交流電源５の停電
（瞬時停電を含む）を検出するための停電検出回路５９
が設けられている。この停電検出回路５９は、停電を検
出すると制御回路５２に対し停電検出信号を出力するよ
うになっている。

【００５０】図２は、誘起電圧検出回路４５の電気的構
成を示している。分圧された端子電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ
が入力される端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗと電源線ＶＰとの間
には、それぞれ電源線ＶＰ側をカソードとしてダイオー
ドＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐが接続され、端子Ｔｕ、Ｔ
ｖ、Ｔｗとグランド線ＧＮＤとの間には、それぞれグラ
ンド線ＧＮＤ側をアノードとしてダイオードＤｕｎ、Ｄ
ｖｎ、Ｄｗｎが接続されている。また、端子Ｔｕ、Ｔ
ｖ、Ｔｗとグランド線ＧＮＤとの間には、それぞれコン
デンサＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗが接続されている。

【００５１】コンパレータＣＭＰ１の出力端子と非反転
入力端子との間には抵抗Ｒ１が接続され、当該出力端子
は端子Ｔ１（位相信号ＳＡの出力端子）に接続されると
ともに抵抗Ｒ２を介して電源線ＶＰに接続されている。
また、コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子と反転入
力端子は、それぞれ端子ＴｖとＴｕに接続されている。
同様に、コンパレータＣＭＰ２の出力端子と非反転入力
端子との間には抵抗Ｒ３が接続され、当該出力端子は端
子Ｔ２（位相信号ＳＢの出力端子）に接続されるととも
に抵抗Ｒ４を介して電源線ＶＰに接続されている。ま
た、コンパレータＣＭＰ２の非反転入力端子と反転入力
端子は、それぞれ端子ＴｖとＴｗに接続されている。な
お、コンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２の電源端子は、電
源線ＶＰとグランド線ＧＮＤとに接続されている。

【００５２】次に、モータ２８がフリーラン状態つまり
非駆動状態で回転している時に、インバータ装置５１が
モータ２８の駆動を開始する場合における動作につい
て、図３および図４も参照しながら説明する。

【００５３】まず、インバータ装置５１がモータ２８を
駆動している場合、位相検出終了判定部５５および回転
速度検出終了判定部５６は、駆動制御部５８に対してチ
ャージポンプ動作を行うための駆動信号の出力を停止す
る。駆動制御部５８は、駆動開始制御部５７からの駆動
開始指令を受けると、速度指令信号（図示せず）に従っ
てＶ／Ｆ制御を行い、駆動回路２９〜３４に対してＰＷ
Ｍ制御された駆動信号を出力する。そして、駆動回路２
９〜３１は、それぞれコンデンサ３９〜４１に充電され
た電圧を電源電圧としてＩＧＢＴ１５〜１７にゲート駆
動電圧を出力し、駆動回路３２〜３４は、下アーム駆動
電源３５を動作電源としてＩＧＢＴ１８〜２０にゲート
駆動電圧を出力する。その結果、モータ２８は、インバ
ータ装置５１が出力する交流電圧に同期して回転する。

【００５４】この駆動状態においては、ＰＷＭ制御され
た駆動信号に従って下アーム側のＩＧＢＴ１８〜２０が
オンすると、コンデンサ３９〜４１は、下アーム駆動電
源３５の正側端子からそれぞれダイオード４２〜４４を
通して充電される。

【００５５】さて、例えばモータ２８の駆動中に交流電
源５が停電した場合、制御回路５２および停電検出回路
５９は、制御電源電圧が低下するまでの暫くの間動作し
続ける。そして、停電検出回路５９は、制御回路５２に
対し停電検出信号を出力する。制御回路５２は、この停
電検出信号を入力すると駆動回路２９〜３４に対してオ
フ駆動信号を出力し、モータ２８をフリーラン状態とす
る。このフリーラン状態の間、下アーム側のＩＧＢＴ１
８〜２０はオフし続けるので、上アーム駆動電源３６〜
３８はチャージポンプ動作が停止する。そのため、コン
デンサ３９〜４１の電圧が徐々に低下し、やがて駆動回
路２９〜３１の動作に不十分な電圧となる。

【００５６】その後、交流電源５が復電すると、インバ
ータ装置５１は図４に示すフローチャートに従って、フ
リーラン状態で回転しているモータ２８の駆動を再開す
る。すなわち、復電により停電検出回路５９からの停電
検出信号が停止すると、制御回路５２は下アーム駆動回
路３２〜３４に対して一斉にオン駆動信号を出力し、上
アーム駆動電源３６〜３８にチャージポンプ動作を行わ
せてコンデンサ３９〜４１を充電（メインチャージ）す
る（ステップＳ１）。この充電後、制御回路５２は、下
アーム駆動回路３２〜３４に対して一斉にオフ駆動信号
を出力し、ＩＧＢＴ１５〜２０を全てオフにする。

【００５７】続いて、制御回路５２（具体的には図１に
示す回転速度検出部５４）は、回転速度を検出するため
に、誘起電圧検出回路４５からの位相信号ＳＡ、ＳＢの
レベルをサンプリングする（ステップＳ２）。

【００５８】図３は、誘起電圧および位相信号ＳＡ、Ｓ
Ｂの波形を示している。位相信号ＳＡ、ＳＢはともに電
気角で１８０°毎にレベルが反転し、電気角で６０°ま
たは１２０°の間隔で位相信号ＳＡ、ＳＢの何れかにレ
ベル反転が生じる。従って、位相信号ＳＡおよびＳＢの
何れか一方の信号（以下の説明では位相信号ＳＡとす
る）について、エッジを検出しそのエッジ間隔を測定す
ることにより回転速度を得ることができる。

【００５９】さて、制御回路５２（具体的には図１に示
す回転速度検出終了判定部５６）は、図４のステップＳ
３において、位相信号ＳＡのレベル変化（つまりエッ
ジ）の有無を検出し、エッジを検出した場合にはエッジ
間隔の時間測定が終了したか、すなわち回転速度の検出
が終了したかを判断する。回転速度検出終了判定部５６
は、検出が終了していない（「ＮＯ」）と判断するとス
テップＳ４に移行し、駆動制御部５８に対してチャージ
ポンプ動作を行うための駆動信号を与える。駆動制御部
５８は、メインチャージと同様に、下アーム駆動回路３
２〜３４に対して一斉にオン駆動信号を出力し、コンデ
ンサ３９〜４１を所定時間だけ充電する。充電終了後、
制御回路５２はステップＳ２に移行する。

【００６０】一方、制御回路５２は、ステップＳ３で検
出が終了した（「ＹＥＳ」）と判断するとステップＳ５
に移行し、測定したエッジ間隔から回転速度を求める。
そして、制御回路５２は、ステップＳ６において、求め
た回転速度を用いてＶ／Ｆ制御に基づく演算を行いイン
バータ装置５１から出力すべき電圧を求める。

【００６１】なお、回転速度の検出に要する時間つまり
ステップＳ２およびＳ３の実行時間は、コンデンサ３９
〜４１の電荷がＩＧＢＴ１５〜１７を駆動するのに十分
な電圧以下に放電するまでの時間よりも短くなるように
設定されている。

【００６２】続いて、制御回路５２は位相（モータ２８
の回転子の位置）の検出を実行する。制御回路５２（具
体的には図１に示す位相検出部５３）は、位相を検出す
るために、誘起電圧検出回路４５からの位相信号ＳＡ、
ＳＢのレベルをサンプリングする（ステップＳ７）。

【００６３】制御回路５２（具体的には図１に示す位相
検出終了判定部５５）は、ステップＳ８において、位相
信号ＳＡまたはＳＢのレベル変化（つまりエッジ）を検
出したかを判断する。図３に示すように、エッジは、回
転子が電気角で９０°、１５０°、２７０°、３３０°
の位相となった時に発生する。

【００６４】位相検出終了判定部５５は、位相検出が終
了していない（「ＮＯ」）と判断するとステップＳ９に
移行し、駆動制御部５８に対してチャージポンプ動作を
行うための駆動信号を与える。駆動制御部５８は、ステ
ップＳ４と同様にして、コンデンサ３９〜４１を所定時
間だけ充電する。充電終了後、制御回路５２はステップ
Ｓ７に移行する。

【００６５】一方、制御回路５２（位相検出終了判定部
５５）は、ステップＳ８で検出が終了した（「ＹＥ
Ｓ」）と判断するとステップＳ１０に移行し、検出した
エッジに基づいて位相を求める。この位相は駆動制御部
５８に出力される。そして、ステップＳ１１において、
制御回路５２（具体的には図１に示す駆動開始制御部５
７）は、駆動制御部５８に対し駆動開始指令を出力す
る。駆動制御部５８は、検出した回転速度、位相および
出力電圧に基づいて、モータ２８に同期した駆動信号を
駆動回路２９〜３４に対して出力する。これにより、イ
ンバータ装置５１は、停電によりフリーラン状態となっ
て回転しているモータ２８を、その回転状態から再駆動
することができる。駆動開始後は、回転子の位相検出お
よび回転速度の検出は適宜実行すれば良い（本実施例で
は検出されない）。

【００６６】なお、位相の検出に要する時間つまりステ
ップＳ７およびＳ８の実行時間は、コンデンサ３９〜４
１の電荷がＩＧＢＴ１５〜１７を駆動するのに十分な電
圧以下に放電するまでの時間よりも短くなるように設定
されている。

【００６７】以上述べたように本実施例のインバータ装
置５１によれば、制御回路５２は、駆動開始前に、誘起
電圧検出回路４５から出力される位相信号ＳＡ、ＳＢの
エッジを検出することにより、モータ２８の回転速度と
回転子の位相とを検出する。そして、それらの検出結果
を用いてモータ２８の駆動信号を生成するので、フリー
ラン状態で回転しているモータ２８に対しても駆動開始
時から同期運転することが可能となる。

【００６８】従って、本実施例に示したように駆動中に
発生した停電状態から復電した場合、あるいは負荷（本
実施例ではファン）に風圧が加わりその風圧によりモー
タ２８が回転している場合などであっても、モータ２８
を一旦停止させることなくその回転状態から直ちに駆動
可能となる。

【００６９】また、回転速度の検出が終了するまでの
間、回転速度の検出動作とチャージポンプ用のコンデン
サ３９〜４１の充電動作とが交互に且つ周期的に実行さ
れるので、回転速度の検出動作を妨げることなくコンデ
ンサ３９〜４１の充電を行うことができる。さらに、そ
の後、位相の検出が終了するまでの間、位相の検出動作
とチャージポンプ用のコンデンサ３９〜４１の充電動作
とが交互に且つ周期的に実行されるので、位相の検出動
作を妨げることなくコンデンサ３９〜４１の充電を行う
ことができる。

【００７０】そして、位相の検出が終了すると直ちにモ
ータ２８の駆動が開始されるので、コンデンサ３９〜４
１の充電動作から駆動開始までの時間が短くなり、駆動
開始時においてコンデンサ３９〜４１が十分に充電され
た状態とすることができる。また、本実施例では、初め
に回転速度の検出を実行し、その後位相の検出を実行す
るようにした。フリーラン状態にあっては、回転速度の
変化は比較的緩やかである一方、位相はその時の回転速
度に応じて刻々と変化するので、位相の検出を駆動開始
直前に実行することにより、駆動開始時における位相誤
差を低減でき、モータ２８との同期をとり易くなる。

【００７１】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
（請求項１に対応）について図５および図６を参照しな
がら説明する。図５はインバータ装置６０の電気的構成
を示している。インバータ装置６０は、図１に示したイ
ンバータ装置５１に対し、制御回路６１具体的には回転
速度検出終了判定部６２と駆動開始制御部６３との構成
が異なる。

【００７２】回転速度検出終了判定部６２は、回転速度
の検出が終了したと判定するまでの間、回転速度検出部
５４から入力した位相信号ＳＡまたはＳＢのエッジ間隔
を測定する。この回転速度検出終了判定部６２は、回転
速度検出終了判定部５６とは異なり、検出動作中にチャ
ージポンプ動作を実行しない。また、駆動開始制御部６
３は、位相検出終了判定部５５からの判定結果を受けて
駆動制御部５８に駆動開始指令を与えるようになってい
る。

【００７３】図６は、制御回路６１が実行する回転速度
および位相の検出動作を示すフローチャートである。以
下、この図６に従って、インバータ装置６０が停電など
によりフリーラン状態となったモータ２８の駆動を開始
する場合における制御内容について説明する。

【００７４】制御回路６１（具体的には図５に示す回転
速度検出部５４と回転速度検出終了判定部６２）は、ス
テップＳ２１において回転速度を検出する。この検出の
間、制御回路６１は、チャージポンプ動作を行わない。
その後、制御回路６１は、ステップＳ２１で測定したエ
ッジ間隔から回転速度を求め（ステップＳ２２）、出力
電圧を演算する（ステップＳ２３）。その後、制御回路
６１は、コンデンサ３９〜４１の充電（メインチャー
ジ）を行う（ステップＳ２４）。

【００７５】続いて、制御回路６１はステップＳ２５〜
Ｓ２７において、位相検出が終了するまでの間、位相の
検出動作とコンデンサ３９〜４１の充電動作とを交互に
且つ周期的に実行する。そして、ステップＳ２９におい
て、制御回路６１（具体的には図５に示す駆動開始制御
部６３）は、駆動制御部５８に対し駆動開始指令を出力
する。

【００７６】本実施例によっても、駆動開始前に回転速
度および位相を検出し、その検出結果を用いてモータ２
８の駆動信号を生成するので、駆動開始時からフリーラ
ン状態にあるモータ２８を同期運転可能となる。この場
合、制御回路６１は、比較的変化が緩やかな回転速度を
検出した後メインチャージを実行し、その後位相の検出
動作とコンデンサ３９〜４１の充電動作とを交互に且つ
周期的に実行する。従って、駆動開始時において、比較
的誤差の少ない回転速度と正確な位相とが得られるとと
もに、コンデンサ３９〜４１の充電電圧がＩＧＢＴ１５
〜１７の駆動に十分な電圧となる。

【００７７】（第３実施例）次に、本発明の第３実施例
（請求項２に対応）について図７および図８を参照しな
がら説明する。図６はインバータ装置６４の電気的構成
を示している。インバータ装置６４は、図１に示したイ
ンバータ装置５１に対し、制御回路６５具体的には位相
検出終了判定部６６と駆動開始制御部６７との構成が異
なる。

【００７８】位相検出終了判定部６６は、位相の検出が
終了したと判定するまでの間、位相度検出部５３から入
力した位相信号ＳＡおよびＳＢのレベル変化（エッジ）
を検出する。この位相検出終了判定部６６は、位相検出
終了判定部５５とは異なり、検出動作中にチャージポン
プ動作を実行しない。また、駆動開始制御部６７は、回
転速度検出終了判定部５６からの検出判定結果を受けて
駆動制御部５８に駆動開始指令を与えるようになってい
る。

【００７９】図８は、制御回路６５が実行する回転速度
および位相の検出動作を示すフローチャートである。以
下、この図８に従って、インバータ装置６４が停電など
によりフリーラン状態となったモータ２８の駆動を開始
する場合における制御内容について説明する。

【００８０】制御回路６５（具体的には図７に示す位相
検出部５３と位相検出終了判定部６６）は、ステップＳ
３１において回転子の位相を検出する。この検出の間、
制御回路６５は、チャージポンプ動作を行わない。その
後、制御回路６５は、ステップＳ３１で検出したエッジ
に基づいて位相を求める（ステップＳ３２）。その後、
制御回路６５は、コンデンサ３９〜４１の充電（メイン
チャージ）を行う（ステップＳ３３）。

【００８１】続いて、制御回路６５はステップＳ３４〜
Ｓ３８において、回転速度の検出が終了するまでの間、
回転速度の検出動作とコンデンサ３９〜４１の充電動作
とを交互に且つ周期的に実行する。そして、ステップＳ
３９において、制御回路６５（具体的には図５に示す駆
動開始制御部６７）は、駆動制御部５８に対し駆動開始
指令を出力する。

【００８２】本実施例によっても、駆動開始前に位相お
よび回転速度を検出し、その検出結果を用いてモータ２
８の駆動信号を生成するので、駆動開始直後からフリー
ラン状態にあるモータ２８を同期運転可能となる。この
場合、制御回路６５は、位相を検出した後メインチャー
ジを実行し、その後回転速度の検出動作とコンデンサ３
９〜４１の充電動作とを交互に且つ周期的に実行する。
従って、駆動開始時において、位相と正確な回転速度が
得られるとともに、コンデンサ３９〜４１の充電電圧が
ＩＧＢＴ１５〜１７の駆動に十分な電圧となる。

【００８３】（第４実施例）次に、本発明の第４実施例
（請求項９に対応）についてインバータ装置の電気的構
成を示す図９を参照しながら説明する。この図９に示す
インバータ装置６８は、図１に示したインバータ装置５
１に対し、制御回路６９具体的には位相検出終了判定部
７０と回転速度検出終了判定部７１との構成が異なる。

【００８４】位相検出終了判定部７０（位相検出終了判
定手段および充電制御手段に相当）は、位相検出部５３
とともに、位相の検出動作とコンデンサ３９〜４１の充
電動作とを交互に且つ周期的に実行する（図４のステッ
プＳ７〜Ｓ９参照）。この場合、位相検出終了判定部７
０（具体的には図９に示すリミッタ７０ａ）は、コンデ
ンサ３９〜４１の充電動作回数（図４におけるステップ
Ｓ９の実行回数）を計数しており、位相信号ＳＡまたは
ＳＢのレベル変化が検出されていない場合であっても、
その計数した充電動作回数が所定値に達した時には位相
の検出動作が終了したものと判定する（ステップＳ８に
相当）。

【００８５】回転速度検出終了判定部７１（回転速度検
出終了判定手段および充電制御手段に相当）は、回転速
度検出部５４とともに、回転速度の検出動作とコンデン
サ３９〜４１の充電動作とを交互に且つ周期的に実行す
る（図４のステップＳ２〜Ｓ４参照）。この場合、回転
速度検出終了判定部７１（具体的には図９に示すリミッ
タ７１ａ）は、コンデンサ３９〜４１の充電動作回数
（図４におけるステップＳ４の実行回数）を計数してお
り、回転速度の検出に必要な位相信号ＳＡ（またはＳ
Ｂ）のエッジ間隔が測定されていない場合であっても、
その計数した充電動作回数が所定値に達した時には回転
速度の検出動作が終了したものと判定する（ステップＳ
３に相当）。

【００８６】充電動作が所定回数だけ繰り返される間に
位相信号ＳＡまたはＳＢのレベル変化が検出されない状
態は、モータ２８が停止している状態または極めて低回
転速度で回転している状態である。本実施例のインバー
タ装置６８によれば、位相信号ＳＡまたはＳＢのレベル
変化を待ち続けることがなくなるので、特に停止状態や
低回転速度状態において、運転開始指令ＳＴの入力時あ
るいは停電からの復電時にモータ２８が実際に駆動開始
されるまでの時間を短縮することができる。この場合で
あっても、コンデンサ３９〜４１の充電動作は所定回数
だけ行われるので、駆動開始時においてその充電電圧が
ＩＧＢＴ１５〜１７の駆動に十分な電圧となる。

【００８７】さらに、制御回路６９は、位相信号ＳＡま
たはＳＢのレベル変化を検出できない場合には、モータ
２８が停止状態または低回転速度状態にあると判断し
て、出力電圧の周波数を低い周波数から徐々に高めるよ
うに制御する。従って、位相や回転速度の検出ができな
くても、モータ２８を同期状態に引き入れることができ
る。

【００８８】（第５実施例）次に、本発明の第５実施例
（請求項１０、１１に対応）について図１０および図１
１を参照しながら説明する。図１０はインバータ装置７
２の電気的構成を示しており、インバータ装置５１（図
１参照）に対し、制御回路７３具体的には位相検出終了
判定部７４と回転速度検出終了判定部７５との構成が異
なる。また、図示しないが、コンデンサ３９には、その
充電電圧を検出するための充電電圧検出器が設けられて
おり、検出された充電電圧は制御回路７３に与えられる
ようになっている。

【００８９】位相検出終了判定部７４（位相検出終了判
定手段および充電制御手段に相当）の充電動作時間制御
部７４ａは、コンデンサ３９〜４１の充電動作時間（図
４のステップＳ９の実行時間）を、充電動作と充電動作
との時間間隔つまりステップＳ９の実行が終了してから
次にステップＳ９の実行が開始されるまでの時間と前記
充電電圧とに応じて決定するようになっている。

【００９０】また、回転速度検出終了判定部７５（回転
速度検出終了判定手段および充電制御手段に相当）の充
電動作時間制御部７５ａも、充電動作時間制御部７４ａ
と同様にして充電時間を決定するようになっている。

【００９１】図１１は、充電動作時間制御部７４ａ、７
５ａによる充電動作時間の制御特性を示している。図１
１（ａ）は、充電動作の時間間隔（横軸）と充電動作時
間（縦軸）との関係を示し、図１１（ｂ）は、充電電圧
（横軸）と充電動作時間（縦軸）との関係を示してい
る。

【００９２】すなわち、充電動作の時間間隔が長いほど
コンデンサ３９〜４１の電圧低下が大きくなるので、充
電動作時間制御部７４ａ、７５ａは、その時間間隔に比
例して充電動作が長くなるように制御する。また、充電
動作時間制御部７４ａ、７５ａは、充電電圧の検出値が
低いほど充電動作が長くなるように制御する。これによ
り、駆動開始時においてコンデンサ３９〜４１の充電電
圧を駆動に十分な電圧とすることができる。

【００９３】なお、充電動作の時間間隔と充電電圧とに
基づいて充電動作時間を制御するように制御回路７３を
構成したが、何れか一方にのみに基づいて充電動作時間
を制御するように構成しても良い。また、位相検出終了
判定部７４および回転速度検出終了判定部７５は、前述
したリミッタを備えていても良い。

【００９４】（第６実施例）次に、本発明の第６実施例
（請求項１２ないし１５に対応）について図１２および
図１３を参照しながら説明する。図１２はインバータ装
置７６の電気的構成を示しており、インバータ装置５１
（図１参照）に対し、制御回路７７具体的には位相検出
終了判定部７８と回転速度検出終了判定部７９との構成
が異なる。

【００９５】位相検出終了判定部７８（位相検出終了判
定手段および充電制御手段に相当）のＰＷＭ制御部７８
ａは、駆動制御部５８に出力する駆動信号に対しＰＷＭ
制御を行う回路である。同様に、回転速度検出終了判定
部７９（回転速度検出終了判定手段および充電制御手段
に相当）のＰＷＭ制御部７９ａは、駆動制御部５８に出
力する駆動信号に対しＰＷＭ制御を行う回路である。

【００９６】これらＰＷＭ制御部７８ａ、７９ａは、モ
ータ２８の回転速度に応じてＰＷＭ駆動信号のＰＷＭ周
波数、デューティ比および時間幅（第５実施例における
充電動作時間に相当する時間）を制御するようになって
いる。図１３は、この制御特性を示したもので、ＰＷＭ
制御部７８ａ、７９ａは、モータ２８の回転速度が高い
ほどＰＷＭ周波数を高く設定し、デューティ比を小さく
設定し、時間幅を長く設定する。

【００９７】チャージポンプ動作の終了時つまり下アー
ムのＩＧＢＴ１８〜２０がオンからオフに切り換えられ
た時、モータ２８の誘起電圧によりＩＧＢＴ１８〜２０
に流れていた電流が、オフ時に上アームのダイオード２
１〜２３に還流し平滑コンデンサ１３に流れ込む。これ
により、高電位電源線３と低電位電源線４との間の直流
電圧が昇圧される。この昇圧作用は、モータ２８の回転
速度が高く誘起電圧が高いほど大きくなる。また、モー
タ２８の回転速度が高いほど、チャージポンプ動作時に
ＩＧＢＴ１８〜２０に流れる電流が大きくなる。

【００９８】本実施例によれば、駆動信号をＰＷＭ波形
とし、しかもモータ２８の回転速度が高いほど、ＰＷＭ
駆動信号のオンパルス幅が狭くなるので、前記昇圧作用
を抑制できるとともにＩＧＢＴ１８〜２０に流れる電流
を制限できる。また、ＰＷＭ駆動信号のオンパルス幅が
狭くなるほど、ＰＷＭ駆動信号長が長くなるので、コン
デンサ３９〜４１の充電電圧が低下することもない。

【００９９】（第７実施例）次に、本発明の第７実施例
（請求項１６に相当）について図１４を参照しながら説
明する。本実施例におけるインバータ装置は、図１に示
したインバータ装置５１とほぼ同じ構成を有する。図１
４は、制御回路が実行するモータ２８の駆動開始処理を
示すフローチャートで、図４に示したフローチャートに
対してステップＳ４１とＳ９１とが追加されている点が
異なる。

【０１００】制御回路は、ステップＳ４において、下ア
ームのＩＧＢＴ１８〜２０をオンからオフすることによ
り、コンデンサ３９〜４１の充電動作を終了する。その
後、制御回路は、直ちにステップＳ２の回転速度検出に
移行せず、ステップＳ４１において所定時間の間待機す
る（遅延動作）。ステップＳ９およびＳ９１についても
同様である。

【０１０１】ＩＧＢＴ１８〜２０がオンからオフになっ
てチャージポンプ動作が終了しても、前述した昇圧作用
が発生する。この昇圧作用が消滅するまでの間は、電流
がダイオード２１〜２６に還流し、端子電圧ＶＵ、Ｖ
Ｖ、ＶＷがそれぞれ高電位電源線３または低電位電源線
４と同電位となる。この状態では、誘起電圧検出回路４
５から正しい位相信号ＳＡ、ＳＢが出力されない。

【０１０２】本実施例によれば、制御手段は、チャージ
ポンプ動作の終了後、所定時間すなわち昇圧作用などの
過渡現象が消滅するまで待った後に検出動作に移行する
ので、モータ２８の誘起電圧に基づく正確な位相信号Ｓ
Ａ、ＳＢを得ることができる。これにより、正確な回転
速度と位相とが得られ、駆動の開始に失敗したり駆動開
始後脱調することがなくなる。

【０１０３】（第８実施例）次に、本発明の第８実施例
（請求項８に対応）について、インバータ装置の電気的
構成を示す図１５を参照しながら説明する。本実施例に
おけるインバータ装置８０は、その制御回路８１に位相
補正部８２（位相補正手段に相当）と回転速度補正部８
３（回転速度補正手段に相当）とを備えている点に特徴
を有する。

【０１０４】制御回路８１は、図４に示したフローチャ
ートに従って駆動開始処理を実行する。この場合、回転
速度を求めるステップＳ５の実行時からモータ２８の固
定子巻線２８ｕ、２８ｖ、２８ｗに通電が開始されるま
でに若干の時間遅れが存在する。また、位相を求めるス
テップＳ１０の実行時から通電開始までにも、さらに小
さいながら時間遅れが存在する（例えば数ｍｓｅｃ）。
従って、回転速度が速い場合には、この時間遅れによっ
て駆動開始時の回転速度や位相に誤差が生じる場合があ
る。

【０１０５】そこで、位相補正部８２は、ステップＳ１
０で位相を求める場合に、回転速度と予め想定される遅
れ時間とを掛け合わせることにより位相補正値を求め、
その位相補正値を検出位相に加算する。これにより、位
相補正部８２は、駆動開始時の位相をより正確に求める
ことができる。また、位相補正部８２は、予めテーブル
化された位相補正値を備え、そのテーブルから位相補正
値を読み出すようにしても良い。

【０１０６】一方、回転速度補正部８３は、ステップＳ
２〜Ｓ４による回転速度の検出を２度実行し、１度目に
検出した回転速度と２度目に検出した回転速度とから回
転速度の変化率を求める。そして、回転速度補正部８３
は、ステップＳ５において、前記変化率と予め想定され
る遅れ時間とに基づいて回転速度補正値を求め、その回
転速度補正値を検出回転速度に加算する。これにより、
回転速度補正部８３は、駆動開始時の回転速度をより正
確に求めることができる。また、回転速度補正部８３
は、予めテーブル化された回転速度補正値を備え、その
テーブルから回転速度補正値を読み出すようにしても良
い。

【０１０７】（その他の実施例）なお、本発明は上記し
且つ図面に示す各実施例に限定されるものではなく、以
下のような拡張または変更が可能である。駆動開始時に
おける位相および回転速度に誤差が許容される場合にあ
っては、位相検出終了判定部と回転速度検出終了判定部
は、誘起電圧検出回路４５から出力された位相信号Ｓ
Ａ、ＳＢのレベル変化（エッジ）を検出することに替え
て、レベル自体を検出して位相と回転速度とを得るよう
にしても良い。

【０１０８】また、誘起電圧検出回路４５は、端子電圧
ＶｕとＶｖとを比較して位相信号ＳＡを得、端子電圧Ｖ
ｖとＶｗとを比較して位相信号ＳＢを得るが、さらに端
子電圧ＶｕとＶｗとを比較して位相信号ＳＣを得るよう
にしても良い。これにより、６０°毎にエッジが生ずる
ので、駆動開始までの時間を短縮できる。

【０１０９】第１実施例および第４ないし第８実施例に
おいて、位相検出を行った後に回転速度の検出を行って
も良い。また、位相検出と回転速度検出とを並列して実
行しても良い。

【０１１０】第２実施例において位相検出終了判定部５
５にリミッタを設けても良い。また、第３実施例におい
て、回転速度検出終了判定部５６にリミッタを設けても
良い。さらに、第２実施例において制御回路６１に制御
回路位相補正部を設け、第３実施例において制御回路６
５に回転速度補正部を設けても良い。

【０１１１】上記各実施例ではモータ２８として永久磁
石電動機を駆動したが、他の電動機であっても適用でき
る。例えば、誘導電動機は、固定子巻線に僅かながら残
留磁界による誘起電圧が発生するので、それを基に回転
速度や位相の検出を行うことができる。

【０１１２】スイッチング素子はＩＧＢＴに限られず、
例えばＦＥＴやバイポーラトランジスタであっても良
い。また、インバータ回路は単相ブリッジ構成または多
相ブリッジ構成であっても良い。

【０１１３】下アーム駆動回路３２〜３４は共通に１つ
の下アーム駆動電源３５を備えたが、個々に別々の下ア
ーム駆動電源を備えても良い。また、コンデンサ３９〜
４１を充電する場合、下アームのＩＧＢＴ１８〜２０を
一斉にオンオフさせたが、各相独立したタイミングでオ
ンオフさせても良い。

【０１１４】

【発明の効果】本発明のインバータ装置は以上説明した
通り、チャージポンプ動作により下アーム駆動電源から
チャージポンプコンデンサへの充電が行われる上アーム
駆動電源を備え、少なくとも電動機の駆動前において周
期的に回転子の位相の検出動作を行い、位相の検出が終
了したことに応じて電動機の駆動を開始するとともに、
位相の検出が終了したと判定するまでの間、チャージポ
ンプコンデンサの充電動作を周期的に且つ位相の検出動
作の非動作中に行うように構成したので、駆動開始前に
電動機が回転状態にあっても前記検出した位相を用いて
電動機との同期をとることができる。

【０１１５】また、位相の検出動作とチャージポンプコ
ンデンサの充電動作とは周期的に実行され且つ同時動作
とならないので、正確な位相検出を行うことができる。
しかも、位相の検出動作とチャージポンプコンデンサの
充電動作とが実行されてから電動機の駆動が開始までの
時間が短くなるので、駆動開始時において位相誤差が小
さいとともにチャージポンプコンデンサの充電電圧が高
くなり、より確実に電動機の駆動を開始できる。

【０１１６】上記位相の検出に替えて回転速度を検出す
る場合であっても、駆動開始時において回転速度誤差が
小さくなり、チャージポンプコンデンサが十分に充電さ
れた状態にあるので、電動機との同期をとった状態で確
実に駆動を開始できる。

【０１１７】また、位相の検出動作と回転速度の検出動
作とを周期的に行い、チャージポンプコンデンサの充電
動作を周期的に且つ位相および回転速度の検出動作の非
実行中に行うように構成することにより、駆動開始時の
位相誤差と回転速度誤差とが小さくなって電動機との同
期を一層とり易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すインバータ装置の電
気的構成図

【図２】誘起電圧検出回路の電気的構成図

【図３】誘起電圧および位相信号ＳＡ、ＳＢの波形図

【図４】回転速度および位相の検出動作を示すフローチ
ャート

【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図６】図４相当図

【図７】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図８】位相および回転速度の検出動作を示すフローチ
ャート

【図９】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１０】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図１１】（ａ）は充電動作の時間間隔と充電動作時間
との関係を示す図、（ｂ）は充電電圧と充電動作時間と
の関係を示す図

【図１２】本発明の第６実施例を示す図１相当図

【図１３】電動機の回転速度とＰＷＭ駆動信号のＰＷＭ
周波数、デューティ比、時間幅との関係を示す図

【図１４】本発明の第７実施例を示す図４相当図

【図１５】本発明の第８実施例を示す図１相当図

【図１６】従来技術を示す図１相当図

【符号の説明】

３は高電位電源線（直流電源線）、４は低電位電源線
（直流電源線）、１４はインバータ回路、１５〜１７は
ＩＧＢＴ（上アームスイッチング素子）、１８〜２０は
ＩＧＢＴ（下アームスイッチング素子）、２９〜３１は
上アーム駆動回路、３２〜３４は下アーム駆動回路、３
５は下アーム駆動電源、３６〜３８は上アーム駆動電
源、３９〜４１はコンデンサ（チャージポンプコンデン
サ）、５１、６０、６４、６８、７２、７６、８０はイ
ンバータ装置、５２、６１、６５、６９、７３、７７、
８１は制御回路（制御手段）、５３は位相検出部（位相
検出手段）、５４は回転速度検出部（回転速度検出手
段）、５５、７０、７４、７８は位相検出終了判定部
（位相検出終了判定手段、充電制御手段）、５６、７
１、７５、７９は回転速度検出終了判定部（回転速度検
出終了判定手段、充電制御手段）、５７、６３、６７は
駆動開始制御部（駆動開始制御手段）である。

フロントページの続き (72)発明者 石井 孝幸 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株式会社東芝 三重工場内 (56)参考文献 特開 平５−137349（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源線間に直列に接続された上アー
   ムスイッチング素子と下アームスイッチング素子とから
   なる電動機駆動用のインバータ回路と、 前記上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動
   回路と、 前記下アームスイッチング素子を駆動する下アーム駆動
   回路と、 この下アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給する下ア
   ーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給するため
   のチャージポンプコンデンサを有し、前記下アームスイ
   ッチング素子がオン状態の時に前記下アーム駆動電源か
   ら前記チャージポンプコンデンサへの充電が行われる上
   アーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路および前記下アーム駆動回路に対
   し駆動信号を出力する制御手段とから構成され、 この制御手段は、 少なくとも前記電動機の駆動前において前記電動機の回
   転子の位相を検出する位相検出手段と、 この位相検出手段による位相の検出が終了したと判定す
   るまでの間、前記位相検出手段に周期的に検出動作を行
   わせる位相検出終了判定手段と、 この位相検出終了判定手段が位相の検出が終了したと判
   定したことに応じて前記電動機の駆動を開始する駆動開
   始制御手段と、 前記位相検出終了判定手段により位相の検出が終了した
   と判定されるまでの間、前記チャージポンプコンデンサ
   の充電動作が周期的に且つ前記位相検出手段による位相
   の検出動作の非実行中に行われるように前記駆動信号を
   生成する充電制御手段とを備えて構成されていることを
   特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 直流電源線間に直列に接続された上アー
   ムスイッチング素子と下アームスイッチング素子とから
   なる電動機駆動用のインバータ回路と、 前記上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動
   回路と、 前記下アームスイッチング素子を駆動する下アーム駆動
   回路と、 この下アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給する下ア
   ーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給するため
   のチャージポンプコンデンサを有し、前記下アームスイ
   ッチング素子がオン状態の時に前記下アーム駆動電源か
   ら前記チャージポンプコンデンサへの充電が行われる上
   アーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路および前記下アーム駆動回路に対
   し駆動信号を出力する制御手段とから構成され、 この制御手段は、 少なくとも前記電動機の駆動前において前記電動機の回
   転速度を検出する回転速度検出手段と、 この回転速度検出手段による回転速度の検出が終了した
   と判定するまでの間、前記回転速度検出手段に周期的に
   検出動作を行わせる回転速度検出終了判定手段と、 この回転速度検出終了判定手段が回転速度の検出が終了
   したと判定したことに応じて前記電動機の駆動を開始す
   る駆動開始制御手段と、 前記回転速度検出終了判定手段により回転速度の検出が
   終了したと判定されるまでの間、前記チャージポンプコ
   ンデンサの充電動作が周期的に且つ前記回転速度検出手
   段による回転速度の検出動作の非実行中に行われるよう
   に前記駆動信号を生成する充電制御手段とを備えて構成
   されていることを特徴とするインバータ装置。
3. 【請求項３】 直流電源線間に直列に接続された上アー
   ムスイッチング素子と下アームスイッチング素子とから
   なる電動機駆動用のインバータ回路と、 前記上アームスイッチング素子を駆動する上アーム駆動
   回路と、 前記下アームスイッチング素子を駆動する下アーム駆動
   回路と、 この下アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給する下ア
   ーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路に駆動用直流電圧を供給するため
   のチャージポンプコンデンサを有し、前記下アームスイ
   ッチング素子がオン状態の時に前記下アーム駆動電源か
   ら前記チャージポンプコンデンサへの充電が行われる上
   アーム駆動電源と、 前記上アーム駆動回路および前記下アーム駆動回路に対
   し駆動信号を出力する制御手段とから構成され、 この制御手段は、 少なくとも前記電動機の駆動前において前記電動機の回
   転子の位相を検出する位相検出手段と、 少なくとも前記電動機の駆動前において前記電動機の回
   転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記位相検出手段による位相の検出が終了したと判定す
   るまでの間、前記位相検出手段に周期的に検出動作を行
   わせる位相検出終了判定手段と、 前記回転速度検出手段による回転速度の検出が終了した
   と判定するまでの間、前記回転速度検出手段に周期的に
   検出動作を行わせる回転速度検出終了判定手段と、 前記位相検出終了判定手段が位相の検出が終了したと判
   定し且つ前記回転速度検出終了判定手段が回転速度の検
   出が終了したと判定したことに応じて前記電動機の駆動
   を開始する駆動開始制御手段と、 前記位相検出終了判定手段により位相の検出が終了した
   と判定され且つ前記回転速度検出終了判定手段により回
   転速度の検出が終了したと判定されるまでの間、前記チ
   ャージポンプコンデンサの充電動作が周期的に且つ前記
   位相検出手段による位相の検出動作および前記回転速度
   検出手段による回転速度の検出動作の非実行中に行われ
   るように前記駆動信号を生成する充電制御手段とを備え
   て構成されていることを特徴とするインバータ装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、位相検出手段により検出さ
   れた電動機の回転子の位相を補正する位相補正手段を備
   えていることを特徴とする請求項１または３記載のイン
   バータ装置。
5. 【請求項５】 位相検出終了判定手段は、位相検出手段
   による位相の検出終了前において、チャージポンプコン
   デンサの充電動作の実行回数が所定回数に達した場合に
   位相の検出が終了したものと判定することを特徴とする
   請求項１、３、４の何れかに記載のインバータ装置。
6. 【請求項６】 制御手段は、回転速度検出手段により検
   出された電動機の回転速度を補正する回転速度補正手段
   を備えていることを特徴とする請求項２または３記載の
   インバータ装置。
7. 【請求項７】 回転速度検出終了判定手段は、回転速度
   検出手段による回転速度の検出終了前において、チャー
   ジポンプコンデンサの充電動作の実行回数が所定回数に
   達した場合に回転速度の検出が終了したものと判定する
   ことを特徴とする請求項２、３、６の何れかに記載のイ
   ンバータ装置。
8. 【請求項８】 制御手段は、位相検出手段により検出さ
   れた電動機の回転子の位相を補正する位相補正手段と、
   回転速度検出手段により検出された前記電動機の回転速
   度を補正する回転速度補正手段とを備えていることを特
   徴とする請求項３記載のインバータ装置。
9. 【請求項９】 位相検出終了判定手段は、位相検出手段
   による位相の検出終了前において、チャージポンプコン
   デンサの充電動作の実行回数が所定回数に達した場合に
   位相の検出が終了したものと判定し、 回転速度検出終了判定手段は、回転速度検出手段による
   回転速度の検出終了前において、前記チャージポンプコ
   ンデンサの充電動作の実行回数が所定回数に達した場合
   に回転速度の検出が終了したものと判定することを特徴
   とする請求項３または８記載のインバータ装置。
10. 【請求項１０】 充電制御手段は、チャージポンプコン
    デンサの充電動作を実行する時間間隔に基づいて、前記
    チャージポンプコンデンサの充電動作時間を決定するこ
    とを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載のイン
    バータ装置。
11. 【請求項１１】 チャージポンプコンデンサの充電電圧
    を検出する充電電圧検出手段を備え、 充電制御手段は、前記充電電圧検出手段により検出され
    た充電電圧に基づいて、前記チャージポンプコンデンサ
    の充電動作時間を決定することを特徴とする請求項１な
    いし１０の何れかに記載のインバータ装置。
12. 【請求項１２】 充電制御手段は、ＰＷＭ制御により駆
    動信号を生成することを特徴とする請求項１ないし１１
    の何れかに記載のインバータ装置。
13. 【請求項１３】 充電制御手段は、電動機の回転速度に
    基づいて駆動信号のデューティ比を決定することを特徴
    とする請求項１２記載のインバータ装置。
14. 【請求項１４】 充電制御手段は、電動機の回転速度に
    基づいて駆動信号のＰＷＭ周波数を決定することを特徴
    とする請求項１２記載のインバータ装置。
15. 【請求項１５】 充電制御手段は、電動機の回転速度に
    基づいて駆動信号の時間幅を決定することを特徴とする
    請求項１２ないし１４の何れかに記載のインバータ装
    置。
16. 【請求項１６】 充電制御手段は、チャージポンプコン
    デンサの充電動作を実行した後所定の期間、検出動作の
    実行を停止することを特徴とする請求項１ないし１５の
    何れかに記載のインバータ装置。