JP6724241B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、昇圧型のコンバータを備えたモータ駆動装置に関する。

三相交流電源の電圧を昇圧型のコンバータ（いわゆるＰＷＭコンバータ）で直流変換し、その直流電圧をインバータで所定周波数の交流電圧に変換し、その交流電圧をモータの駆動用として出力するモータ駆動装置が知られている。

昇圧型のコンバータは、ダイオードおよびスイッチング素子を有し、スイッチング素子のオン,オフを繰り返すスイッチングにより電源電圧を昇圧および直流変換し、スイッチング素子のオフを維持する非スイッチングにより電源電圧をダイオードで全波整流する。

このコンバータで電源電圧を昇圧することにより、コンバータから交流電源側に流出する高調波電流を抑制できるとともに、モータの高回転時に同モータの逆起電圧が高くなった場合でもその逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータから出力させてモータの回転数をさらに上昇させることができる。

このようなモータ駆動装置では、コンバータへの入力電流が異常上昇した場合にそれを過電流異常と判定してコンバータの昇圧（スイッチング）を停止する保護制御、および電源電圧が短期間だけ一時的に低下するサグ（Sag）が発生した場合にそれを電源電圧異常と判定してコンバータの昇圧を停止する保護制御などが採用される。これら保護制御には、異常の判定時にインバータの運転を継続するものもある。

特開2010-41751号公報

サグによる電源電圧異常が解消した後にコンバータが昇圧を再開すると、コンバータへの入力電流のピークが一時的に上昇する。このとき、モータの高負荷運転などによりコンバータへの入力電流がもともと高めの状態にあると、入力電流が異常上昇して過電流異常が判定されてしまい、このためコンバータの昇圧が再び停止してしまう。つまり、コンバータの昇圧の開始（再開）と停止が頻繁に繰り返されてしまう。この頻繁な運転と停止の繰り返しはコンバータのダイオードやスイッチング素子にとってストレスとなり、コンバータの寿命を縮める可能性がある。

本実施形態の目的は、コンバータの昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができるモータ駆動装置を提供することである。

請求項１のモータ駆動装置は、交流電源の電圧を昇圧および直流変換するコンバータと、前記コンバータの出力電圧を交流変換しそれをモータの駆動用として出力するインバータと、前記コンバータへの入力電流が設定値以下かつ前記モータの回転数が所定値以下であることを条件に前記コンバータの昇圧を開始するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記コンバータへの入力に異常が生じた場合に前記コンバータの昇圧を停止し、その異常の解消後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下の条件を満たさない場合に前記インバータの出力を低減し、この低減後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下となった場合に前記コンバータの昇圧を開始する。

一実施形態の構成を示すブロック図。 一実施形態の制御を説明するためのフローチャート。 一実施形態における入力電流の変化とコンバータの運転状態との対応関係の一例を示す図。 一実施形態における入力電流の変化とコンバータの運転状態との対応関係の他の例を示す図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、三相交流電源１に昇圧型のコンバータ（いわゆるＰＷＭコンバータ）２の入力端が接続され、そのコンバータ２の出力端に平滑コンデンサ３が接続されている。この平滑コンデンサ３にインバータ４の入力端が接続され、そのインバータ４の出力端に直流モータたとえばブラシレスＤＣモータ５が接続されている。ブラシレスＤＣモータ５は、例えばヒートポンプ式熱源機の圧縮機（負荷）を駆動するもので、複数の相巻線が装着されたステータ（電機子）、および複数の永久磁石が埋設されたロータ（回転子）を含む。

コンバータ２は、リアクタ１１，１２，１３、これらリアクタ１１，１２，１３を介して三相交流電源１に接続されるダイオード２１ａ〜２６ａのブリッジ回路、これらダイオード２１ａ〜２６ａにそれぞれ並列接続したスイッチング素子たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１〜２６を含み、ＩＧＢＴ２１〜２６のオン，オフを繰り返すスイッチングにより三相交流電源１の電圧を昇圧および直流変換するとともに、ＩＧＢＴ２１〜２６をオフしたままの非スイッチングにより三相交流電源１の電圧をダイオード２１ａ〜２６ａで全波整流する。ダイオード２１ａ〜２６ａは、ＩＧＢＴ２１〜２６の回生用ダイオードである。

インバータ４は、コンバータ２の出力電圧（平滑コンデンサ３の電圧）をスイッチングにより所定周波数（出力周波数という）Ｆの三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧をブラシレスＤＣモータ５の駆動用として出力する。出力周波数Ｆに応じてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが変化する。このインバータ４の出力端とブラシレスＤＣモータ５との間の通電路に、モータ電流検知用の電流センサ６が配置されている。この電流センサ６の検知結果はインバータコントローラ４２に通知される。

インバータコントローラ４２は、ブラシレスＤＣモータ５の運転時、電流センサ６の検知結果からブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎを推定し、この推定回転数ＮがブラシレスＤＣモータ５の負荷に応じた目標回転数となるように、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを制御（センサレス・ベクトル制御）する。具体的には、インバータコントローラ４２は、低回転域ではインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを小さくしてインバータ４からブラシレスＤＣモータ５への供給電力を低下させ、中回転域から高回転域ではインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを大きくしてインバータ４からブラシレスＤＣモータ５への供給電力を高める制御を行う。また、インバータコントローラ４２は、ブラシレスＤＣモータ５が運転中であるか停止中であるかを推定回転数Ｎと共に通信線５０によりコンバータコントローラ４１に通知する。

三相交流電源１とコンバータ２との間の通電路に、サグ検出部３１、位相検出部３２、および電流検出部３３が順次に配置されている。サグ検出部３１は、三相交流電源１の電圧（電源電圧）が短時間だけ一時的に低下するサグ（Sag）を検出する。位相検出部３２は、三相交流電源１の各相電圧の位相、およびその各相電圧の位相の互いの差（位相差という）を検出する。電流検出部３３は、コンバータ２に入力する各相電流の瞬時値Ｉを常に検出するとともに、その瞬時値Ｉに基づき、コンバータ２に入力する各相電流の実効値Ｉrmsを算出する。コンバータ２に入力する各相電流のことを、以下、入力電流と略称する。これらサグ検出部３１の検出結果、位相検出部３２の検出結果、電流検出部３３の検出結果と算出結果が、コンバータコントローラ４１に通知される。

コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加時やブラシレスＤＣモータ５の高回転時など、コンバータ２の昇圧が必要な場合に、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相および電流検出部３３で検出される入力電流の瞬時値Ｉに基づき、コンバータ２に対する駆動用のＰＷＭ信号パターンを算出し、算出したＰＷＭ信号パターンに基づいてコンバータ２のＩＧＢＴ２１〜２６をオン，オフ駆動（ＰＷＭスイッチング）する。このオン，オフ駆動により、電源電圧がコンバータ２で昇圧および直流変換される。そして、このオン，オフ駆動に伴い、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の出力電圧Ｖdcが昇圧目標値となるように、かつコンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流が少なくなるように、ＩＧＢＴ２１〜２６のオン，オフデューティを制御する。

また、コンバータコントローラ４１は、例えばコンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流が少ない場合やブラシレスＤＣモータ５の低回転時など、コンバータ２の昇圧が不要な場合に、コンバータ２のＩＧＢＴ２１〜２６のオフを維持する非スイッチングにより電源電圧をコンバータ２で全波整流させる。

コンバータコントローラ４１とインバータコントローラ４２は、相互に必要なデータや指示を通信線５０によりやり取りする。

コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加に対処するため、電流検出部３３で検出される入力電流の瞬時値Ｉの変化をフーリエ展開することにより抑制すべき次数の高調波電流の値を算出し、その算出値が予め定めた制限値に達した場合にコンバータ２の昇圧（スイッチング）を開始する。この昇圧により、高調波電流が抑制される。

高調波電流の値が上記制限値に達していない状況下で、ブラシレスＤＣモータ５の高回転によってブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧が高くなった場合には、その逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータ４から出力させてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎをさらに上昇させる必要がある。この場合、インバータコントローラ４２は、逆起電圧より高いレベルの電圧をインバータ４から出力させるべく、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティを増大する。ただし、インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティには、コンバータ２の昇圧がない状態において設定される制御上の上限値がある。この上限値を超えてのオン，オフデューティはできない。インバータ４のスイッチングのオン，オフデューティが上限値に達した段階で、インバータコントローラ４２は、その旨をコンバータコントローラ４１に通知する。この通知を受けたコンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始する。

つまり、コンバータコントローラ４１は、高調波電流の値が制限値に達した場合にコンバータ２の昇圧を開始するとともに、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧が高くなってインバータ４のスイッチングのオン，オフデューティが上限値に達した場合にもコンバータ２の昇圧を開始する。なお、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧はブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎに比例するので、インバータコンバータ４２の推定回転数Ｎが予め定めた所定値Ｎａを超えた場合、またはインバータ４の出力周波数Ｆが上記所定値Ｎａに対応する値を越えた場合に、コンバータ２の昇圧を開始してもよい。所定値Ｎａは、実際にブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎをそれ以上に上げることができない限度値よりも、余裕を持って低い値であり、例えば60(rps)に設定される。ブラシレスＤＣモータ５には、誘導電動機のような“滑り”がないため、インバータ４の出力周波数ＦとブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎは完全に比例関係にある。

さらに、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２への入力に異常が生じた場合にコンバータ２の昇圧を停止し、その異常の解消後、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms１以下でかつブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓ（≧Ｎａ）以下であることを条件にコンバータ２の昇圧を開始する。インバータコントローラ４２は、コンバータ２への入力に異常が生じた際にコンバータコントローラ４１によってコンバータ２の昇圧が停止された場合でも、ヒートポンプ式熱源機の熱利用側の状態に基づいてインバータ４の運転（スイッチング）を継続する。熱利用側の負荷が重い状況下では、インバータ４の出力周波数Ｆが高められて、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが高くなる。この場合、当然、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsも大きくなる。

コンバータコントローラ４１は、異常に対する保護制御手段として第１〜第３制御部４１ａ〜４１ｃを含むとともに、異常が解消した際の起動制御手段として第４制御部４１ｄを含む。

第１制御部４１ａは、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが過電流検出用の設定値Ｉｓ以上に異常上昇した場合、具体的には電流検出部３３で検出される各相電流の瞬時値Ｉのうち少なくとも１つの瞬時値Ｉが過電流検出用の設定値Ｉｓ以上に異常上昇した場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる過電流異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第１制御部４１ａは、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ未満に下降した場合、具体的には電流検出部３３で検出される各相電流の瞬時値Ｉのすべてが設定値Ｉｓ未満に下降した場合に、過電流異常が解消したと判定する。設定値Ｉｓは例えば80（A）である。

第２制御部４１ｂは、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相差が、正規の三相交流正弦波電圧の各相電圧の位相差（120°）に対して所定値以上ずれている場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる位相異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第２制御部４１ｂは、位相検出部３２で検出される各相電圧の位相差が、正規の三相交流正弦波電圧の各相電圧の位相差に対して所定値未満のずれに収まった場合に、位相異常が解消したと判定する。

第３制御部４１ｃは、三相交流電源１の電圧が短時間だけ一時的に低下するサグをサグ検出部３１が検出した場合に、それをコンバータ２への入力の異常いわゆる電源電圧異常と判定してコンバータ２の昇圧を停止する。この停止後、第３制御部４１ｃは、上記サグをサグ検出部３１が検出しなくなった場合に、電源電圧異常が解消したと判定する。

なお、第１〜第３制御部４１ａ〜４１ｃがそれぞれ異常を判定してコンバータ２の昇圧を停止した場合でも、インバータコントローラ４２はインバータ４の運転（スイッチング）を継続する。

第４制御部４１ｄは、三相交流電源１側に流出する高調波電流の増加またはブラシレスＤＣモータ５の高回転（ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧の上昇）に対処するべくコンバータ２の昇圧が必要な条件下において、第１〜第３制御部４１ａ〜４１ｃのいずれかが異常を判定してコンバータ２の昇圧が停止されその停止後に第１〜第３制御部４１ａ〜４１ｃのいずれかが異常の解消を判定した際に、昇圧開始条件が成立していればコンバータ２の昇圧を開始し、昇圧開始条件が成立していない場合はレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に指示する。昇圧開始条件とは、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下（Ｉrms≦Ｉrms1）で、しかもブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下（Ｎ≦Ｎｓ）である条件のことである。昇圧開始条件が成立しない場合とは、コンバータ２に入力する各相電流のいずれかの実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1より大きい場合（Ｉrms＞Ｉrms1）、またはブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓより大きい場合（Ｎ＞Ｎｓ）のことである。レリース制御とは、インバータ４の出力周波数Ｆを所定値ΔＦだけ低減する制御のことである。

また、第４制御部４１ｄは、レリース制御の実行を指示した後に昇圧開始条件が成立した場合、コンバータ２の昇圧を開始（再開）するとともに、レリース制御の解除をインバータコントローラ４２に指示する。なお、設定値Ｉrms1は例えば30(A)であり、所定値Ｎｓは例えば70(rps)である。

つぎに、コンバータコントローラ４１が実行する制御を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２のフローチャート中の符号Ｓ１〜Ｓ１１は処理ステップを示す。

ブラシレスＤＣモータ５が運転中でない場合（Ｓ１のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を停止（オフ）して昇圧フラグｆを“０”にリセットし（Ｓ２）、最初のＳ１に戻ってブラシレスＤＣモータ５の運転を待つ。昇圧フラグｆは、コンバータ２が昇圧中（スイッチング中）であるか非昇圧中であるかを確認するためのもので、“１”は昇圧中を示し、“０”は非昇圧中を示す。

ブラシレスＤＣモータ５が運転中である場合（Ｓ１のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２から三相交流電源１側に流出する高調波電流の大きさ、ブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎの大きさ、ブラシレスＤＣモータ５の逆起電圧の高さなどに基づき、コンバータ２の昇圧が必要であるか否かを判定する（Ｓ３）。コンバータ２の昇圧が必要な場合（Ｓ３のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２が昇圧中であるか否かを昇圧フラグｆにより確認する（Ｓ４）。

昇圧フラグｆが“０”の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２が非昇圧中であるとの判断の下に、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下（Ｉrms≦Ｉrms1）でかつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下（Ｎ≦Ｎｓ）という昇圧開始条件が成立するか否かを判定する（Ｓ５）。

ブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態でなければ、コンバータ２への入力電流が低くてブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎも低い状態にあるので、昇圧開始条件は必ず成立する。昇圧開始条件が成立する場合（Ｓ５のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始するとともに昇圧フラグｆを“１”にセットする（Ｓ７）。続いて、コンバータコントローラ４１は、インバータコントローラ４２に対しレリース制御の解除を指示し（Ｓ８）、最初のＳ１の処理に戻る。ただし、Ｓ８においてレリース制御の解除指示を発した時点では、インバータコントローラ４２がレリース制御を実行中ではないので、レリース制御の解除指示はインバータコントローラ４２において無視される。

コンバータ２が昇圧を開始したとき、コンバータ２へ入力する各相電流の瞬時値ＩのピークＩｐが一時的に上昇するが、もともとコンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下の低い状態にあってしかもブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下の状態にあるので（昇圧開始条件が成立しているので）、コンバータ２への入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することはない。すなわち、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常は生じない。過電流異常が生じないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。

コンバータ２の昇圧開始後、コンバータコントローラ４１は、ブラシレスＤＣモータ５がまだ運転中で（Ｓ１のＹＥＳ）、かつコンバータ２の昇圧がまだ必要な状態にあれば（Ｓ３のＹＥＳ）、昇圧フラグｆを確認する（Ｓ４）。この時点では昇圧フラグｆが“１”なので（Ｓ４のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、過電流異常，位相異常，電源電圧異常の有無をそれぞれ判定する（Ｓ９）。過電流異常，位相異常，電源電圧異常のいずれも無い場合（Ｓ９のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、最初のＳ１の処理に戻る。

ここで、例えばサグによる電源電圧異常が有る場合（Ｓ９のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、直ちにコンバータ２の昇圧を停止するとともに昇圧フラグｆを“０”にリセットし（Ｓ１０）、電源電圧異常の解消を監視する（Ｓ１１）。

電源電圧異常が解消したとき（Ｓ１１のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、最初のＳ１の処理に戻る。この時点で、ブラシレスＤＣモータ５がまだ運転中で（Ｓ１のＹＥＳ）、かつコンバータ２の昇圧が必要な状態にあれば（Ｓ３のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、昇圧フラグｆを確認する（Ｓ４）。この時点では昇圧フラグｆが “０”なので（Ｓ４のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、昇圧開始条件が成立するか否かを判定する（Ｓ５）。

電源電圧異常が解消したときのブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態でなければ、昇圧開始条件が直ちに成立する（Ｓ５のＹＥＳ）。したがって、コンバータ２への入力電流の瞬時値が設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常を生じることなく、コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。

ただし、電源電圧異常が解消したときのブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態にあって、コンバータ２への入力電流が高いかあるいはブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが高い状態にある場合、昇圧開始条件が成立しない。昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、インバータ４の出力周波数Ｆを所定値ΔＦだけ低減するレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に指示し（Ｓ６）、昇圧開始条件の成立を監視する（Ｓ５）。

レリース制御の実行の指示を受けたインバータコントローラ４２は、レリース制御を実行する。この実行によってインバータ４の出力周波数Ｆが低減すると、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが低下し、それに伴いコンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsも低下する。インバータ４の出力周波数Ｆが低減したにもかかわらず昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、コンバータコントローラ４１は、インバータ４の出力周波数Ｆをさらに所定値ΔＦだけ低減するレリース制御の実行をインバータコントローラ４２に再び指示する（Ｓ６）。このレリース制御の実行の再指示は、昇圧開始条件が成立しない限り（Ｓ５のＮＯ）、繰り返される。レリース制御の実行の再指示ごとに、インバータ４の出力周波数Ｆが所定時間ごとに所定値ΔＦずつ低減していく。

昇圧開始条件が成立したとき（Ｓ５のＹＥＳ）、コンバータコントローラ４１は、コンバータ２の昇圧を開始するとともに昇圧フラグｆを“１”にセットする（Ｓ７）。そして、コンバータコントローラ４１は、インバータコントローラ４２に対しレリース制御の解除を指示し（Ｓ８）、最初のＳ１の処理に戻る。

レリース制御の解除の指示を受けたインバータコントローラ４２は、レリース制御を解除する。この解除により、インバータ４の出力周波数Ｆが、熱利用側の負荷に基づいて設定される本来の目標周波数に向けて所定の増加速度で徐々に上昇する。これに伴い、ブラシレスＤＣモータ５の回転数ＮがブラシレスＤＣモータ５の負荷に対応する値へと上昇する。

コンバータ２が昇圧を再開した時点でコンバータ２への入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが一時的に上昇するが、もともとコンバータ２へ入力する各相電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下の低い状態にあってかつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下の状態にあるので（昇圧開始条件が成立しているので）、入力電流の瞬時値ＩのピークＩｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することはない。すなわち、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉが設定値Ｉｓ以上に異常上昇する過電流異常は生じない。過電流異常が生じないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。コンバータ２の昇圧を円滑に開始することができる。

昇圧を再開したコンバータ２への入力電流は、レリース制御の解除によるインバータ４の出力周波数Ｆの上昇に伴って上昇する。ただし、このとき入力電流は出力周波数Ｆの上昇に合わせて徐々に上昇するだけであり、入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に急上昇することはなく、そのピーク値Ｉｐが異常検出用の設定値Ｉｓに達することもない。

上記Ｓ９〜Ｓ１１において、サグによる電源電圧異常に対処する例を説明したが、過電流異常および位相異常についても同様に対処することができる。

なお、異常の解消後にコンバータ２の昇圧が必要な状況において（Ｓ１１のＹＥＳ、Ｓ１のＹＥＳ、Ｓ３のＹＥＳ、Ｓ４のＹＥＳ）、ブラシレスＤＣモータ５の運転状態が例えば高負荷運転状態であるがために昇圧開始条件が成立しない場合に（Ｓ５のＮＯ）、仮にレリース制御の実行がないとすると、コンバータ２の昇圧がないままインバータ４の運転が継続することになる。コンバータ２の昇圧がないままインバータ４の運転が継続すると、コンバータ２から三相交流電源１側に高レベルの高調波電流が流れ続けたり、ブラシレスＤＣモータ５を高回転まで駆動することができなくなってしまう等の支障を生じる。このような支障が生じないよう、本実施形態では、昇圧開始条件が成立しない場合（Ｓ５のＮＯ）、Ｓ６の指示によりレリース制御を実行し、これによりできるだけ早い段階で昇圧開始条件を成立させてコンバータ２の昇圧を再開するようにしている。

コンバータ２の昇圧開始時に同コンバータ２に入力する各相電流のうち１つの相電流の瞬時値Ｉの変化の一例を図３に示す。この例は、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1と同じ30(A)で、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓより低い40(rps)の状態でコンバータ２が昇圧を開始（オン）した場合に、上記１つの相電流の瞬時値Ｉがどのように変化するかを実験により確かめたものである。コンバータ２の昇圧開始に伴い入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に上昇するが、そのピーク値Ｉｐは過電流検出用のそのピーク値Ｉｐは過電流検出用の設定値Ｉｓである80(A)より低い70(A)に抑制される。よって、入力電流の瞬時値Ｉの上昇が過電流異常として判定されない。過電流異常が判定されないので、コンバータ２の昇圧の開始と停止の頻繁な繰り返しを未然に防ぐことができる。昇圧が一旦開始されるとその昇圧が途切れずに継続するので、図３から分かるように、昇圧開始後の入力電流の波形が正弦波波形に近づいて力率が向上するとともに、高調波電流が低減している。

これに対し、図４の例は、コンバータ２への入力電流の実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1と同じ30(A)ではあるが、ブラシレスＤＣモータ５の回転数Ｎが所定値Ｎｓより高い85(rps)の状態でコンバータ２が昇圧を開始した場合に、上記１つの相電流の瞬時値Ｉがどのように変化するかを実験により確かめたものである。コンバータ２の昇圧開始に伴い、コンバータ２への入力電流の瞬時値Ｉのピーク値Ｉｐが一時的に異常上昇して過電流検出用の設定値Ｉｓを超えた100(A)に達する。このとき、入力電流の瞬時値Ｉの上昇が過電流異常と判定され、コンバータ２の昇圧が停止される。こうなると、コンバータ２の昇圧の開始と停止が頻繁に繰り返されてしまう。本実施形態では、このような不具合を未然に防ぐことができる。

なお、本実施形態では、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下かつブラシレスＤＣモータ５の推定回転数Ｎが所定値Ｎｓ以下であることを昇圧開始条件として定めたが、この昇圧開始条件の設定値および所定値についてはコンバータ２の容量、インバータ４の容量、ブラシレスＤＣモータ５の容量などに応じて適宜に選定可能である。また、コンバータ２に入力する各相電流のすべての実効値Ｉrmsが設定値Ｉrms1以下という条件は、３つの相電流のそれぞれ実効値のうち最も高い実効値が、設定値Ｉrms1以下ということと同値である。

さらに、本実施形態においては、過電流異常，位相異常，電源電圧異常を例にとって説明したが、これ以外の三相交流電源１側からの入力の異常を判定してもよい。要は、コンバータ２を停止する必要はあるがインバータ４は運転を継続し得る様々な異常に適応することができる。

その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…三相交流電源、２…コンバータ、３…平滑コンデンサ、４…インバータ、５…ブラシレスＤＣモータ、３１…サグ検出部、３２…位相検出部、３３…電流検出部、４１…コンバータコントローラ、４１ａ…第１制御部、４１ｂ…第２制御部、４１ｃ…第３制御部、４１ｄ…第４制御部、４２…インバータ制御部

Claims (5)

1. 交流電源の電圧を昇圧および直流変換するコンバータと、
   前記コンバータの出力電圧を交流変換しそれをモータの駆動用として出力するインバータと、
   前記コンバータへの入力電流が設定値以下かつ前記モータの回転数が所定値以下であることを条件に前記コンバータの昇圧を開始するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、前記コンバータへの入力に異常が生じた場合に前記コンバータの昇圧を停止し、その異常の解消後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下の条件を満たさない場合に前記インバータの出力を低減し、この低減後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下となった場合に前記コンバータの昇圧を開始する、
   ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記コントローラは、前記低減後、前記コンバータへの入力電流が前記設定値以下かつ前記モータの回転数が前記所定値以下となった場合に前記コンバータの昇圧を開始するとともに、前記インバータの出力の低減を解除する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記設定値は、設定値Ｉrms1であり、
   前記コントローラは、
   前記交流電源の電圧にサグが発生した場合にそれを前記異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止する第１制御部と、
   前記異常の解消後、前記コンバータへの入力電流の実効値Ｉrmsが前記設定値Ｉrms1以下かつ前記モータの回転数Ｎが前記所定値Ｎｓ以下という昇圧開始条件が成立する場合に前記コンバータの昇圧を開始し、その昇圧開始条件が成立しない場合は前記インバータの出力を低減し、この低減後、前記昇圧開始条件が成立した際に前記コンバータの昇圧を開始するとともに前記インバータの出力の低減を解除する第２制御部と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記第１制御部は、さらに、前記コンバータへの入力電流の瞬時値Ｉが過電流検出用の設定値Ｉｓ以上に上昇した場合にそれを異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記第１制御部は、さらに、前記交流電源の電圧位相のずれが設定値以上に上昇した場合にそれを異常と判定して前記コンバータの昇圧を停止することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のモータ駆動装置。
   

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