JPH0265675A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、直流電源電圧の異常低下から装置の動作を保
護するための不足電圧保護動作を備えたインバータ装置
に関する。

（従来の技術） この種のインバータ装置の一例を第２図に示す。尚、こ
のインバータ装置はＰＷＭ制御にてインバータ主回路を
制御するものである。第２図において、１は直流電源で
、これは、三相交流電源２の出力を整流する三相全波整
流回路３と、この全波整流回路３の出力側に接続された
１シ滑コンデンサ４とより成る。上記全波整流回路３及
びヤ滑コンデンサ４間には、交流電源２役人時の突入電
流を制限するための抵抗５が介在されており、この抵抗
５と並列に電磁接触器６の接点６ａが接続されている。

この場合、上記電磁接触器６の制御用励磁コイル６ｂは
、交流電源２の二相間に接続されており、従って交流電
源２の投入時には、これに所定ｎニア間遅れて接点６ａ
がオンすることにより抵抗５の両端が短絡され、以て抵
抗５による電流制限動作が解除されるようになる。また
、７は直流電源１から給電されるインバータ主１ｉ”ｌ
　路テ、これは例えばジャイアントトランジスタのよう
なスイッチング素子を三相ブリッジ接続して成り、冬用
のスイッチング素工を後述する制御信号Ｓｃによりスイ
ッチングさせることによって、可変電圧・可変周波数の
三相交流電圧を発生するようになっている。尚、８はイ
ンバータ主回路７の出力により駆動される三相誘導電動
機である。

９はインバータ主回路７の制御を行なうための制御装置
、１０はこの１す脚装置９の電源をなす安定化Ｔｕ源回
路で、これは絶縁トランス１１（−次側コイルｌｌａの
み図示）及びスイッチ回路１２を利１１１シた周知のス
イッチングレギュレータとして構成されたものであり、
前記直流電源１から給電されるようになっている。上記
制御装置９において、１３はインバータ主回路７の出力
周波数（つまり誘導電動機８の速度）指令用の周波数設
定信号Ｓ（Ｃアナログ電圧信号）を発生するだめの周波
数設定器、１４は上記周波数設定信号Ｓｆの変化に所定
の時間関数を付加する加減速制限回路、１５は加減速制
限回路１４を通過した周波数設定信号Ｓｆに基づいて前
記制御信号Ｓｃを発生するＰＷＭ制御回路である。尚、
ＰＷ〜１制御回路１５からの制御信号Ｓｃは、ＡＮＤ回
路１６及び増幅器１７を通じてインバータ主回路７にり
えられるようになっている。

１８は直′ｔＴ？、電源１の出力電圧を検出するための
電圧検出回路で、これは、下漬コンデンサ４の両端に分
圧抵抗１９及び２０の直列回路を接続すると共に、一方
の分圧抵抗２０と並列に、直流電源１に対して逆バイア
スのツェナーダイオード２１及び順バイアスの発光ダイ
オード２２の直列回路を接続することにより構成されて
いる。従って、斯かる電圧検出回路１８にあっては、分
圧抵抗２０の両端に直流電源１の出力電圧に比例した分
圧電圧が印加され、その分圧電圧がツェナーダイオード
２１のツェナー電圧を越えた状態では、これがブレーク
ダウンしてλ光ダイオード２２にａｓｈされるが、直流
７ヒ源１の出力電圧か所定の不足電圧検出レベルＥ、以
下となったときには、ツェナーダイオード２２のブレー
クダウン状態が解除されて発光ダイオード２２が断電さ
れる。−／ｊ、２３は制御装置９側に設けられた信号発
生回路で、以下これについて説明する。即ち、この信号
発生回路２３において、２４は前記電圧発生回路１８内
の発光ダイオード２２とホトカブラを構成するホトトラ
ンジスタで、そのコレクタが制御装置９用の制御電源ラ
イン＋Ｖｃｃに接続されていると共に、エミッタが抵抗
２５を介してグランド端ｒに接続されている。従って、
直流電源１の出力電圧が前記不足電圧検出レベルＥｏを
越えて発光ダイオード２２が通電された状態では、ホト
トランジスタ２４がオンされてそのエミッタからハイレ
ベル信号が出力され、また、直流電源１の出力電圧が不
足電圧検出レベルＥ。以下となって発光ダイオード２２
が断電された状態では、ホトトランジスタ２４がオフさ
れてそのエミッタからローレベル信号が出力される。そ
して、２６は上１１Ｅ　（’ｇ　号発生回路２３の出力
回路をなすラッチ回路で、これはホトトランジスタ２４
のエミッタからの出力をラッチするように構成されてお
り、特にそのラッチ出力のうちローレベル信号が不足電
圧検出信号Ｓａとして出力される。そして、ラッチ回路
２６の出力は前記ＡＮＤ回路１６の入力端子に与えられ
るようになっており、従ってラッチ回路２６から不足電
圧検出信号Ｓａ（ローレベル信号）が出力されたときに
は、ＰＷＭ制御回路１５からの制御信号ＳｃがＡＮＤ回
路１６を通過できなくなり、これに応じてインバータ主
回路７のスイッチング動作が強制的に停止される。また
、上記不足電圧検出信号Ｓａが出力されたときには、例
えば交流電源２がしゃ断される構成となっており、これ
により不足電圧保護動作が働くようになっている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような不足電圧保護動作は、交流電源２ひいては
直流型Ｆｉ、１の電圧不足に起因した種々ノ不都合、即
ち、インバータ主回路７の出力電圧不足に１ｆう誘導電
動機の異常、電磁接触器６におする励磁コイル６ｂの励
磁電圧不足に件う動作不良、制御装置９の入力端子の低
下に１′！４う増幅回路］７の増幅率不足により引起こ
されるインバータ主回路７内のスイッチング素子の破壊
並びに制御装置９の誤動作等の不都合が、むｉ起される
等の事態を防止することにある。

ところで、制御装置９の電源を構成する安定化電源回路
１０は、スイッチングレギュレータより成るものであっ
て直ｔＥ電源１の７６圧不足に対して比較的広い範囲で
安定した出力電圧を維持できるという利点を備えている
。これに対して、前記従来（１４成のインベータ装置で
は、直流電源１の出力電圧が不足電圧検出レベルＥｏ以
下となったときに、安定化電源１０の出力電圧が不足し
ていない状態にあって制御回路９が正常に動作する状態
にあるにも拘らず一律に不足電圧保護動作を行なうよう
にしているため、その不足電圧保護動作が不要に行なわ
れる場合があるという事情下にあり、これに伴い不足電
圧保護動作状態の解除操作が面倒になる等の問題点が惹
起される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、直流電源の出力電圧の低下に基づいて不足電圧保
護動作を行なう構成でありながら、その不足電圧保護動
作が必要以上に行なわれる事態を効果的に防止すること
ができるインバータ装置を提（Ｉｔ、するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、直流電源から給電
される安定化電源回路を備えると共に、この安定化電源
回路を電源とした制御手段からの制御信号によりスイッ
チングされるインバータ主回路を備え、前記インバータ
主回路のスイッチング動作に応じて前記直流電源の出力
を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換するようにし
たインバータ装置において、前記直流電源の出力電圧が
第１の不足電圧検出レベル以下となったときに第１の検
出信号を発生する第１の信号発生手段、前記直流電源の
出力電圧が前記第１の不足電圧検出レベルより低く設定
された第２の不足電圧検出レベ２．以下となったときに
第２の検出信号を発生すう第、、）信号発生手段を設け
、前記制御手段の動作時には前記第１の検出信号に基づ
いて不足電圧保護動作を行なうと共に、その制御子−段
ノ停止時には前記第２の検出信号に基づいて不足電圧保
護動作を行なうように構成したものである。

（作用） 制御手段が動作している状態、つまりインバータ装置が
運転された状態では、直流電源の出力電圧が第１の不足
電圧検出レベル以下となったときに発生する第１の検出
信号に基づいて不足電圧保護動作が行なわれる。また、
制御手段が停＋Ｌ　Ｌでいる状態、つまりインバータ装
置が運転停＋ｌ−された状態では、直流電源の出力電圧
が前記第１の不足電圧検出レベルより低い第２の不足電
圧検出レベル以下となったときに発生する第２の検出信
号に基づいて不足電圧保護動作が行なわれる。この結果
、インバータ装置の運転状況に応じた最適な不足電圧保
護動作を行ない得るものであって、不足電圧保護動作が
従来のように必要量上行なわれることがなくなり、以て
制御手段の電源として安定化電源回路を用いたことの利
点を生かし得るようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を参照しながら
説明する。

第１図において、３１は直流電源で、これは、三相交流
電源３２の出力を受ける順変換器としての三相全波整流
回路３３と、この全波整流回路３３による整流出力を平
滑する平滑コンデンサ３４とより成る。上記全波整流回
路３３及び平滑コンデンサ３４間には、交流電源３２の
投入時において発生する平滑コンデンサ３４への突入電
流を制限するための抵抗３５が介在されており、この抵
抗３５と並列に電磁接触器３６の接点３６ａが接続され
ている。この場合、上記電磁接触器３６の制御用励磁コ
イル３６ｂは、交流電源３２の二相１■に接続されてお
り、従って°交流電源３２の投入時には、これに所定時
間遅れて接点３６　ａかオ、、７することにより抵抗３
５の両端が短絡され、以て抵抗３５による電流制限動作
が解除されるようになる。また、３７は直流電源３１か
ら給電される逆変換器としてのインバータ主回路で、こ
れはジャイアン！・トランジスタ或はパワーＧＴＯ等の
ようなスイッチング素子を三相ブリッジ接続して成り、
δ相のスイッチング素子を後述する３；ｉ　？８（３号
Ｓｃによりスイフチングさせることによって、ｉ’ｉＪ
変電圧・可変周波数の三相交流電圧を発生するようにな
っている。尚、３８はインバータ主回路３７の出力によ
り駆動される負６ｆとしての三相誘導電動機である。

３９はインバータ主回路３７の制御を行なうための制御
装置、４０はこの制御装置３９の電源をなす安定化電源
回路で、これは絶縁トランス４１（−次側コイル４１ａ
のみ図示）及びスイッチ回路４２を利用した周知のスイ
ッチングレギュレータとして構成されたものであり、前
記直流電源３１から給電されるようになっている。上記
制御装置３９において、４′３はインバータ主回路３７
の出力周波数（つまり誘導電動機３８の速度）指令用の
周波数設定信号Ｓｆ（アナログ電圧信号）を発生するた
めの周波数設定器、４４は上記周波数設定信号Ｓｆの変
化に所定の時間関数を付加する加減速制限回路、４５は
加減速制限回路４４を通過した周波数設定信号Ｓｆに基
づいて前記制御信号Ｓｃを発生する制御手段たるｐ　Ｗ
　Ｍ　ｎｒＱ御回路である。尚、ＰＷＭ制御回路４５か
らの制御信号ＳＣは、ＡＮＤ回路４６及び増幅器４７を
通じてインバータ主回路３７に与えられるようになって
いる。

４８は直流電源３１の出力電圧を検出するための電圧検
出回路で、これは、平滑コンデンサ３４の両端に分圧抵
抗４９．５０及び５１の直列回路を接続した上で、分圧
抵抗５０と並列に、直流電源３１に対して逆バイアスの
ツェナーダイオード５２及び順バイアスの発光ダイオー
ド５３の直列回路を接続すると共に、分圧抵抗５１と並
列に、直流型Ｒ３１に対して逆バイアスのツェナーダイ
オード５４及び順バイアスの発光ダイオード５５の直列
回路を接続することにより構成されてし、る。

また、この場合において、ツェナーダイオード５２．５
４のツェナー電圧は互に等しく設定されていると共に、
分圧抵抗５０．５１の抵抗値Ｒ５０゜Ｒ５１は、Ｒ５０
＞Ｒ５１に設定されている。従って、斯かる電圧検出回
路４８にあっては、分圧抵抗５０．５１の両端に直流電
源３１の出力電圧に比例した分圧電圧Ｖ５０．　　ＶＳ
２　（Ｖ２Ｏ＞ＶＳ２）が印加され、これら分圧電圧Ｖ
５（１，Ｖ５＋がツェナーダイオード５２．５４のツェ
ナー電圧を越えた各状態では、夫々のブレークダウンに
応じて対応する発光ダイオード５３．５５に通電される
ようになる。

また、直流ｍ１３１の出力電圧が第１の不足電圧検出レ
ベルＥｌ以下となったときには、ツェナーダイオード５
２のブレークダウン状態が解除されて発光ダイオード５
３が断電され、直流電源３１の出力電圧が第２の不足電
圧検出レベル上２以下となったときには、ツェナーダイ
オード５４のブレークダウン状態が解除されて発光ダイ
オード５５が断電される。このとき、抵抗５０．５１の
各分圧電圧Ｖ５０．　ＶＳ２は、Ｖ　５０＞　Ｖ　５１
（７）関係ニアルから、上記第１の不足電圧検出レベル
Ｅ１と第２の不１’？？１ｉ圧検出レベルＥ２との関係
は、Ｅｌ　＞Ｅ２となる。また、この場合において、第
１の不足電圧検出レベルＥ１は、インバータ主回路３８
の正常な動作を維持するのに必要な電圧レベルに設定さ
れ、第２の不足電圧検出レベルＥ２は、制御装置３９の
正常な動作を維持するのに必要な電圧レベルに設定され
る。

一方、５６は制御装置３つ側に設けられた第１の信号発
生手段、５７は同じく制御装置３９側に設けられた第２
の信号発生手段で、以下これらについて説明する。即ち
、第１の信号発生手段５６において、５８は前記電圧発
生回路４８内の発光ダイオード５３とホトカブラを構成
するホトトランジスタで、そのコレクタが制御装置３９
用の１．す御電源ライン十ＶＣＣに接続されていると共
に、エミッタが抵抗５９を介してグランド端子に接続さ
れている。従って、直流電源３１の出力電圧が前２第１
の不足電圧検出レベルＥ１を越えて発光ダイオード５３
が通電された状態では、ホトトランジスタ５８がオンさ
れてそのエミッタからハイレベル信号が出力され、また
、直流電源３１の出力電圧が第１の不足電圧検出レベル
Ｅ１以下となって発光ダイオード５３が断電された状態
では、ホトトランジスタ５８がオフされてそのエミッタ
からローレベル信号が出力される。そして、６０は上記
第１の信号発生手段５６の出力回路をなすラッチ回路で
、これはホトトランジスタ５８のエミッタからの出力を
ラッチするように構成されている。

また、第２の信号発生手段５７において、６１は電圧発
生回路４８内の発光ダイオード５５とホトカブラを構成
するホトトランジスタで、そのコレクタが前記制御電源
ライン＋Ｖｃｃに接続されていると共に、エミッタが抵
抗６２を介してグランド端子に接続されている。従って
、直流電源３１の出力電圧が前記第２の不足電圧検出レ
ベルＥ２を越えて発光ダイオード５５が通電された状態
では、ホトトランジスタ６１がオンされてそのエミッタ
からハイレベル信号が出力され、また、直流電源３１の
出力電圧が第２の不足電圧検出レベルＥ２以下となって
発光ダイオード５５が断電された状態では、ホトトラン
ジスタ６１がオフされてそのエミッタからローレベル信
号が出力される。

そして、６３は上記第２の信号発生手段５７の出力回路
をなすラッチ回路で、これはホトトランジスタ６１のエ
ミッタからの出力をラッチするように構成されている。

しかして、第１の信号発生手段５６内のラッチ回路６０
の出力は、ＡＮＤ回路６４及びＯＲ回路６５の各入力端
子に与えられるようになっており、第２の信号発生手段
５７内のラッチ回路６３の出力は、ＡＮＤ回路６４及び
６６の各入力端子に与えられるようになっている。この
とき、ＡＮＤ回路６４の出力端子は前記ＡＮＤ回路４６
の入力端子に接続され、ＯＲ回路６５の出力端子はＡＮ
Ｄ回路６６の入力端子に接続されており、特に、このＡ
ＮＤ回路６６から出力されるローレベル信号が不足電圧
検出信号Ｓａとして利用される。そして、上記不足電圧
検出信号Ｓａが出力されたときには、例えば交流電源３
２がしゃ断される構成となっており、以て不足７ｕ圧保
護動作が働くようになっている。

一方、６７は制御装置３つ内に設けられた比較回路で、
これは前記加減速制限回路４４を通過した周波数設定信
号Ｓｆ（アナログ電圧信号）の電位レベルとグランド電
位レベルとを比較するように設けられている。従って、
斯かる比較回路６７にあっては、周波数設定信号Ｓｆが
出力された状態、換言すればＰＷＭ制御回路４５が動作
された状態ではローレベル信号を出力し、周波数設定信
号Ｓｆが出力停止された状態、換言すればＰＷＭ制御回
路４５が停止された状態ではハイレベル信号を出力する
。そして、この比較回路６７の比較出力は前記ＯＲ回路
６５の入力端子に与えられるように接続されている。

上記構成において、交流電源３２ひいては直流電源３１
が投入された状態では、安定化電源回路４０が駆動され
て制御装置３つに電源が与えられるようになる。この場
合において、直流電源３１の出力電圧が、第２の信号発
生手段５７に設定された第２の不足電圧検出レベルＥ２
を越えた状態にあるときには、その第２の信号発生手段
５７内のラッチ回路６３からハイレベル信号が出力され
る。また、このときには、直流電源３１の出力電圧が、
第１の信号発生手段５６に設定された第１の不足電圧検
出レベルＥｌ　　（Ｅｌ　＞Ｅ２）を越えた状態にある
ことになるから、その第１の信号発生手段５６内のラッ
チ回路６０からも１１イレベル信号が出力されるため、
ＡＮＤ回路６４からハイレベル信号が出力されるように
なり、これに応じてＡＮＤ回路４６がＰＷＭ制御回路４
５からの出力の通過を許容した状態となる。この状態で
、周波数設定器４３が操作されてこれから周波数設定信
号Ｓｆが出力されると、その周波数信号Ｓｆを加減速制
限回路４５を通じて受けたＰＷＭ制御回路４５が動作し
て制御信号Ｓｃを出力するようになり、その制御信号Ｓ
Ｃ１，ｔＡＮＤ回路４６及び増幅器４７を介してインバ
ータ主回路３７に与えられる。この結果、インバータ主
回路３７がスイッチング動作を行なって三相交流電圧を
発生するようになり、これに応じて誘導電動機３８が駆
動される。

一方、直流電源３１の出力電圧が、前記第１の不足電圧
検出レベルＥ１以下に低下したときには、第１の信号発
生ｆ段５６内のラッチ回路６ｏからローレベル信号が出
力される。すると、ＡＮＤ回路６４の出力がローレベル
（８＋３に反転して、ＡＮＤ回路４６がＰＷＭ制御回路
４５からの出力の通過を阻止するようになり、これに応
じてインバータ主回路３７のスイッチング動作か強制的
に停止される。このように直流電源３１の出力電圧が第
１の不足電圧検出レベルＥ１以下に低下した場合におい
て、ＰＷＭ制御回路４５が動作された状態にあるときに
は、比較回路６７からローレベル信号が出力されている
ため、ＯＲ回路６５の両入力端子にローレベル信号が与
えられるようになり、そのＯＲ回路６５の出力を受けた
ＡＮＤ回路６６から不足電圧検出信号５ａ（０−レベル
信号）が出力されるようになり、これに応じて不足電圧
保護動作が行なわれる。また、上記のように直流電源３
１の出力電圧が第１の不足電圧検出レベルＥ１以下に低
下した場合において、ＰＷＭ制御回路４５が停止された
状態にあるときには、比較回路６７からハイレベル信号
が出力されているため、ＯＲ回路６５がハイレベル信号
を出力するようになり、従ってＡＮＤ回路６６から不足
電圧検出信号Ｓａが出力されることがなく、前記不足電
圧保護動作が行なわれることはない。即ち、ＰＷＭ制御
回路４５の動作が停止された状態では、直流電源３１の
出力電圧が第１の不足電圧検出レベルＥｌ以下になった
だけでは不足電圧検出信号は行なわれず、上記直流電源
３１の出力電圧が、安定化電源回路４０を電源とした制
御装置３つの正常な動作を維持するのに必要な第２の不
足電圧検出レベルＥ２以下になったときに初めて不足電
圧保護動作が行なわれるものであり、以て不足電圧保護
動作が従来のように必要以上に行なわれる虞がなくなる
。

どれにχ・１して、直流電源３１の出力電圧がさらに低
下して、前記第２の不足電圧検出レベルＥ２以下となっ
たときには、第２の信号発生手段５７内のラッチ回路６
３からローレベル信号が出力されるため、ＡＮＤ回路６
６の出力が、比較回路６７からの出力に関係なく、換言
すればＰＷＭ制御回路４５の動作状態に関係なく、不足
電圧検出信号Ｓａ（ローレベル信号）に反転するように
なり、これに応じて不足電圧保護動作が行なわれる。

（発明の効果） 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、イ
ンバータ主回路をスイッチング動作させるための制御信
号発生用の制御手段の電源として、直流電源から給電さ
れる安定化電源回路を用いるようにしたインバータ装置
において、前記直流電源の出力電圧が第１の不足電圧検
出レベル以下となったときに第１の検出信号を発生する
第１の信号発生手段、並びに前記直流電源の出力電圧が
前２第１の不足電圧検出レベルより低く設定された第２
の不足電圧検出レベル以下となったときに第２の検出信
号を発生する第２の信号発生手段を設け、前記制御手段
の動作時には前記第１の検出信号に基づいて不足電圧保
護動作を行なうと共に、その制御手段の停止時には前５
己第２の検ｔイ１信号に基づいて不足電圧保護動作を行
なうように構成したので、直流電源の出力電圧が低下し
た場合に不足電圧保護動作が必要以上に行なわれる事態
を効果的に防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路（１〜冒４第２図
は従来例説明用の第１図相当図である。 図中、３１は直流電源、３２は三相交流電源、３７はイ
ンバータ主回路、３８は三相銹導電動機、３９は制御装
置、４０は安定化電源回路、４５はＰＷＭ制御回路（制
御手段）、４８は電圧検出回路、５６は第１の信号発生
手段、５７は第２の信号発生手段、４６，６４．６６は
ＡＮＤ回路、６５はＯＲ回路、６７は比較回路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流電源から給電される安定化電源回路と、この安
   定化電源回路を電源とした制御手段からの制御信号によ
   りスイッチングされるインバータ主回路とを備え、前記
   インバータ主回路のスイッチング動作に応じて前記直流
   電源の出力を可変電圧・可変周波数の交流出力に変換す
   るようにしたインバータ装置において、前記直流電源の
   出力電圧が第１の不足電圧検出レベル以下となったとき
   に第１の検出信号を発生する第１の信号発生手段と、前
   記直流電源の出力電圧が前記第１の不足電圧検出レベル
   より低く設定された第２の不足電圧検出レベル以下とな
   ったときに第２の検出信号を発生する第２の信号発生手
   段とを設け、前記制御手段の動作時には前記第１の検出
   信号に基づいて不足電圧保護動作を行ない、その制御手
   段の停止時には前記第２の検出信号に基づいて不足電圧
   保護動作を行なうように構成したことを特徴とするイン
   バータ装置。