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JP2002186172A - インバータ発電装置及びその過負荷時制御方法 - Google Patents

インバータ発電装置及びその過負荷時制御方法

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Publication number
JP2002186172A
JP2002186172A JP2000380684A JP2000380684A JP2002186172A JP 2002186172 A JP2002186172 A JP 2002186172A JP 2000380684 A JP2000380684 A JP 2000380684A JP 2000380684 A JP2000380684 A JP 2000380684A JP 2002186172 A JP2002186172 A JP 2002186172A
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JP
Japan
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overload
inverter
value
load current
circuit
Prior art date
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Application number
JP2000380684A
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English (en)
Inventor
Kaoru Shinba
薫 榛葉
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Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Original Assignee
Kokusan Denki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kokusan Denki Co Ltd filed Critical Kokusan Denki Co Ltd
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Priority to US10/014,999 priority patent/US6710580B2/en
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Priority to US10/706,754 priority patent/US6826062B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】起動電流が大きい誘導電動機の駆動を可能にし
てしかも過負荷時の保護を適確に図ることができるイン
バータ発電装置の過負荷時制御方法を提供する。 【解決手段】負荷電流検出器１２により検出したインバ
ータの負荷電流が第１の過負荷判定値以上第２の過負荷
判定値以下の範囲にあるときには過負荷継続時間が第１
の設定時間を超えたときにスイッチ回路５ヘの駆動信号
の供給を停止させてインバータの動作を停止させる。負
荷電流が第２の過負荷判定値を超え、インバータの出力
電圧が短絡判定値よりも高いときには、過負荷継続時間
がインバータの出力電圧に応じて設定した第２の設定時
間を超えたときにインバータの動作を停止させ、負荷電
流が第２の過負荷判定値を超え、インバータの出力電圧
が短絡判定値以下であるときには直ちにインバータの動
作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関により種
々の回転速度で駆動される交流発電機と、該交流発電機
の出力を任意の周波数を有する交流出力に変換するイン
バータとを備えたインバータ発電装置及びその過負荷時
の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関を原動機とする発電装置とし
て、インバータ発電装置が用いられている。
【０００３】一般にインバータ発電装置は、内燃機関に
より駆動される交流発電機と、この交流発電機の出力電
圧を直流電圧に変換する直流電源部と、この直流電源部
の出力電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバ
ータとを備えている。
【０００４】インバータは、スイッチ素子のオンオフに
より上記直流電源部の出力を交流電圧に変換するブリッ
ジ形のスイッチ回路と、該スイッチ回路から出力される
交流電圧から高調波成分を除去するフィルタ回路と、フ
ィルタ回路の出力が印加される負荷接続端子と、負荷接
続端子を通して所望の波形の交流電圧を出力させるよう
にスイッチ回路のスイッチ素子をＰＷＭ制御するＰＷＭ
制御手段とを備えている。
【０００５】直流電源部は、交流発電機の出力を整流す
る整流器と、この整流器の直流出力端子間に接続された
平滑用コンデンサとを備えていて、平滑用コンデンサの
両端に直流電圧を発生する。
【０００６】またブリッジ形のスイッチ回路は、互いに
直列に接続された上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッ
チ素子と該上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素子
にそれぞれ逆並列接続された上辺の帰還用ダイオード及
び下辺の帰還用ダイオードとからなるスイッチアームを
複数個並列に接続した構成を有していて、複数のスイッ
チアームの一端側及び他端側の共通接続点から１対の直
流入力端子が導出され、複数のスイッチアームのそれぞ
れの上辺及び下辺のスイッチ素子どうしの接続点から交
流出力端子が導出されている。
【０００７】上記スイッチ回路のスイッチ素子をＰＷＭ
制御するＰＷＭ制御手段は、例えばスイッチ回路のブリ
ッジの対角位置にある対のスイッチ素子に与える駆動信
号の少なくとも一方をＰＷＭ変調されたパルス波形の駆
動信号（ＰＷＭ信号）として、該ＰＷＭ信号により対の
スイッチ素子を通して流れる電流を所定のタイミングで
オンオフさせることにより、負荷接続端子を通して負荷
に印加する交流出力電圧の瞬時値に応じてＰＷＭ周期毎
にデューティ値Ｄが変化する断続波形の交流電圧をイン
バータ回路から出力させる。
【０００８】ＰＷＭ制御におけるデューティ値Ｄは、負
荷接続端子から出力させる交流出力電圧の波形を所望の
波形とするために必要な基準デューティ値Ｄo に補正係
数Ｋv を乗じることにより求めることができる。通常、
補正係数Ｋv としては、負荷接続端子間に得る交流出力
電圧の波高値の定格値ＶA と直流電源電圧ＶD との比Ｖ
A ／ＶD を用いる。
【０００９】スイッチ回路から出力される断続波形の交
流電圧は、フィルタ回路によりその高調波成分が除去さ
れて滑らかな波形の交流出力電圧に変換される。
【００１０】またインバータ発電装置では、インバータ
を構成するスイッチ回路等を過電流から保護するため
に、負荷電流が過大になったときにインバータの動作を
停止させる過負荷保護手段が設けられている。従来のイ
ンバータ発電装置に設けられていた過負荷保護手段は、
インバータから負荷接続端子を通して流れる負荷電流を
検出する変流器と、該変流器により検出された負荷電流
を制限値と比較して、検出された負荷電流が制限値を超
えたときに過負荷信号を発生する過負荷信号発生回路
と、過負荷信号が発生している状態が設定時間継続した
ときに、インバータのスイッチ回路への駆動信号の供給
を停止させてインバータの動作を停止させるインバータ
動作停止手段とにより構成されていた。
【００１１】インバータ発電装置を用いると、インバー
タを制御することにより、直流電源部から出力される直
流電圧を任意の周波数の交流電圧に変換することができ
るため、発電機の回転数の如何に係わりなく、負荷接続
端子から所望の周波数の交流電圧を得ることができる。
またＰＷＭ制御においてＰＷＭ周期毎に変化するデュー
ティ値を制御することにより、任意の大きさを有する交
流電圧を得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
インバータ発電装置においては、インバータから負荷接
続端子を通して流れる負荷電流が制限値を超える状態が
設定時間継続したときにインバータの動作を停止させる
過負荷保護制御を行って、インバータのスイッチ回路を
構成するスイッチ素子等を過電流から保護するようにし
ていたが、このような過負荷保護制御を行う従来のイン
バータ発電装置では、誘導電動機のような誘導負荷を駆
動する際に、起動時に流れる大きな突入電流で過負荷保
護制御が働いてインバータの動作が停止することがある
ため、負荷を起動することができないことがあった。
【００１３】このような問題を解決するために、過負荷
保護制御における負荷電流の制限値を誘導電動機の突入
電流よりも高く設定しておくことが考えられるが、この
ように制限値を設定すると、誘導負荷以外の負荷を駆動
する際に、過電流が長時間流れても保護動作が行われな
くなるため、インバータの保護を適確に図ることができ
なくなる。
【００１４】本発明の目的は、誘導負荷及び誘導負荷以
外の負荷の双方に対して、インバータの保護を適確に図
ることができるようにしたインバータ発電装置の過負荷
時の制御方法を提供することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、誘導負荷及び誘導負
荷以外の負荷の双方に対して、過負荷保護制御を適確に
行うことができるようにしたインバータ発電装置を提供
することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関によ
り駆動される交流発電機と、該交流発電機の出力を整流
する整流器と、該整流器の出力電圧を一定の周波数の交
流電圧に変換して負荷に供給するインバータとを備えた
インバータ発電装置の過負荷時の制御方法に係わるもの
である。
【００１７】本発明の制御方法においては、インバータ
に設定した第１の過負荷判定値を超える負荷電流が流れ
たことを検出した時に過負荷継続時間の計測を開始さ
せ、負荷電流が第１の過負荷判定値よりも大きく設定さ
れた第２の過負荷判定値を超えているか否かの判定と、
インバータの出力電圧が短絡判定値以下であるか否かの
判定とを行って、負荷電流が第２の過負荷判定値を超え
ていて、前記インバータの出力電圧が短絡判定値以下で
ある時には直ちにインバータの動作を停止させる。また
負荷電流が第１の過負荷判定値以上で、かつ第２の過負
荷判定値以下であるときには過負荷継続時間が第１の設
定時間を超えたときにインバータの動作を停止させ、過
負荷電流が第２の過負荷判定値を超え、かつインバータ
の出力電圧が短絡判定値よりも高いときには、過負荷継
続時間がインバータの出力電圧に応じて設定した第２の
設定時間を超えたときにインバータの動作を停止させ
る。ここで、第２の設定時間は、インバータの出力電圧
が低い場合ほど短くなるように設定する。
【００１８】上記第１の過負荷判定値は、第１の設定時
間の間インバータに流すことが許される過負荷電流の下
限値である。
【００１９】上記第２の過負荷判定値は、第１の設定時
間の間インバータに流すことができる過負荷電流の上限
値である。第１及び第２の過負荷判定値は、インバータ
のスイッチ回路を構成するスイッチ素子の電流容量や第
１の設定時間の長さに応じて適宜に設定する。
【００２０】第１の設定時間は、一定値に設定してもよ
く、検出されている負荷電流の大きさに応じて変更する
ようにしてもよい。すなわち、検出されている負荷電流
が大きい場合ほど第１の設定時間を短くするように、負
荷電流の大きさに応じて該第１の設定時間を設定しても
よい。
【００２１】また上記短絡判定値は、発電装置の出力端
子間が短絡された状態または短絡に近い状態にあるか否
かを判定するための判定値で、この判定値は、インバー
タ発電装置の出力端子間に接続された負荷が起動時の過
渡状態にあるときの該負荷の両端電圧の最低値よりも更
に小さい値に設定する。
【００２２】例えば、インバータ発電装置の負荷が誘導
電動機である場合には、該誘導電動機の起動時に突入電
流が流れた際の該誘導電動機の両端の電圧（インバータ
発電装置の出力端子間の電圧）の最低値よりも更に小さ
い値に設定する。
【００２３】上記のような制御を行った場合、過負荷電
流が第１の過負荷判定値以上、第２の過負荷判定値以下
の範囲にあるときには、過負荷継続時間が第１の設定時
間を超えたときにインバータの動作が停止させられる。
【００２４】したがって、第１及び第２の過負荷判定値
を適値に設定しておくことにより、誘導負荷以外の負荷
に対して従来と同様な過負荷保護制御動作を行わせるこ
とができる。また過負荷電流が第２の過負荷判定値を超
え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値以下になっ
たときには、直ちにインバータの動作が停止させられる
ため、インバータの出力端子間が短絡または短絡に近い
状態になったときに、直ちにインバータの動作を停止さ
せてインバータの保護を図ることができる。
【００２５】また過負荷電流が第２の過負荷判定値を超
え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値よりも高い
ときには、過負荷継続時間が第２の設定時間を超えたと
きにインバータの動作が停止させられる。したがって、
第２の過負荷判定値及び短絡判定値を適当な値に設定す
ることにより、起動時に大きな電流が流れる誘導負荷を
も支障なく駆動することができる。例えば、第２の過負
荷判定値を誘導電動機の起動時に流れる突入電流のピー
ク値よりも高く設定し、短絡判定値を突入電流が流れた
ときの誘導電動機の両端の電圧の最低値よりも低く設定
しておくことにより、誘導電動機の起動を支障なく行わ
せることができる。
【００２６】上記の方法を実施するインバータ発電装置
は、内燃機関により駆動される交流発電機と、前記交流
発電機の出力を整流する整流器と、整流器の出力電圧を
一定の周波数の交流電圧に変換して負荷に供給するイン
バータとを備えたもので、本発明においては、インバー
タから負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出器
と、負荷電流検出器により検出された負荷電流が第１の
過負荷判定値以上になったときに過負荷信号を発生する
過負荷信号発生手段と、過負荷信号の発生時刻からの経
過時間である過負荷継続時間を計測する過負荷継続時間
計測手段と、過負荷信号が発生したときに負荷電流が第
１の過負荷判定値よりも大きい値に設定された第２の過
負荷判定値を超えているか否かを判定する過負荷電流判
定手段と、過負荷電流判定手段により負荷電流が前記第
２の過負荷判定値を超えていると判定されたときにイン
バータの出力電圧が設定された短絡判定値以下であるか
否かを判定する短絡判定手段と、短絡判定手段により、
インバータの出力電圧が短絡判定値以下であると判定さ
れたときに直ちにインバータの動作を停止させる短絡時
インバータ保護手段と、過負荷電流判定手段により負荷
電流の大きさが第１の過負荷判定値以上で、かつ第２の
過負荷判定値以下である判定されている状態で過負荷継
続時間が第１の設定時間を超えたとき、及び過負荷電流
判定手段により負荷電流の大きさが第２の過負荷判定値
を超えていると判定され、かつ短絡判定手段によりイン
バータの出力電圧が短絡判定値よりも高いと判定されて
いる状態で過負荷継続時間が第２の設定時間を超えたと
きにインバータの動作を停止させる過負荷時インバータ
保護手段とが設けられる。第２の設定時間は、インバー
タの出力電圧が低い場合ほど短くなるように設定され
る。
【００２７】上記の方法では、インバータの出力の短絡
の有無を判定するために、インバータの出力電圧を短絡
判定値と比較するようにしたが、短絡判定値を用いず
に、インバータの負荷電流の大きさの判定のみからイン
バータの短絡または短絡に近い状態と過負荷状態とを判
別するようにすることもできる。即ち、インバータを流
れる負荷電流の値を、許容限界値と該許容限界値よりも
小さい値に設定された少なくとも１つの過負荷判定値と
比較して、負荷電流が許容限界値を超えているときには
直ちにインバータの動作を停止させ、負荷電流が許容限
界値以下で、かついずれかの過負荷判定値を超えている
ことを検出したときには、その過負荷判定値の大きさに
応じて設定した時間が経過したときにインバータの動作
を停止させるようにしてもよい。
【００２８】このような方法をとる場合、インバータ発
電装置は、インバータを流れる負荷電流を検出する負荷
電流検出器と、負荷電流検出器により検出された負荷電
流の値を許容限界値と比較して該負荷電流が許容限界値
を超えたことが検出された時に直ちにインバータを停止
させることを指令する停止指令を発生する瞬時停止指令
発生回路と、負荷電流検出器により検出された負荷電流
の値を許容限界値よりも小さい値に設定された過負荷判
定値と比較して検出された負荷電流の値が過負荷判定値
を超えていることを検出した時に該過負荷判定値の大き
さに応じて設定された時間の間時限動作を行って、該時
限動作が完了したときにインバータの動作を停止させる
ことを指令する停止指令を発生する少なくとも１つの過
負荷時停止指令発生回路と、瞬時停止指令発生回路また
は過負荷時停止指令発生回路のいずれかが停止指令を発
生したときにインバータの動作を停止させるインバータ
停止手段とを備えた構成とすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。
【００３０】図１は本発明に関わるインバータ発電装置
１の構成を示したものである。同図において、２は３相
磁石式交流発電機、３は交流発電機２を駆動する内燃機
関（Ｅ／Ｇ）である。交流発電機２は、多極に構成され
た磁石回転子（図示せず。）と、３相結線された発電コ
イル２u 〜２w を有する固定子とからなっていて、磁石
回転子は、内燃機関３のクランク軸に取り付けられてい
る。
【００３１】また、４ＡはダイオードＤｕ〜Ｄｗとダイ
オードＤｘ〜Ｄｚとを３相ブリッジ接続して構成した整
流器で、整流器４Ａの３相の交流入力端子４ｕ〜４ｗに
それぞれ発電機２の３相の出力端子が接続され、整流器
４Ａの直流出力端子４ａ，４ｂ間には平滑用コンデンサ
Ｃｄが接続されている。整流器４Ａと平滑用コンデンサ
Ｃｄとにより直流電源部４が構成されている。
【００３２】５は上辺のスイッチ素子Ｆｕ及び下辺のス
イッチ素子Ｆｘの直列回路からなるスイッチアームと、
上辺のスイッチ素子Ｆｖ及び下辺のスイッチ素子Ｆｙの
直列回路からなるスイッチアームとを並列に接続して構
成したＨブリッジ形のスイッチ回路である。
【００３３】この例では、各スイッチ素子がＩＧＢＴ
（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）からなってい
て、スイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖをそれぞれ構成するＩＧＢ
Ｔのエミッタとスイッチ素子Ｆｘ，Ｆｙをそれぞれ構成
するＩＧＢＴのコレクタとの接続点から交流出力端子５
ｕ，５ｖが引き出され、スイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖを構成
するＩＧＢＴのコレクタの共通接続点、及びスイッチ素
子Ｆｘ，Ｆｙを構成するＩＧＢＴのエミッタの共通接続
点からそれぞれ直流入力端子５ａ及び５ｂが引き出され
ている。
【００３４】なおこのスイッチ回路は、ＭＯＳＦＥＴや
バイポーラ形のパワートランジスタ等の他のオンオフ制
御が可能なスイッチ素子を用いて構成してもよい。
【００３５】スイッチ回路５の入力端子５ａ及び５ｂは
それぞれ整流器４Ａの出力端子４ａ及び４ｂに接続さ
れ、対の出力端子５ｕ及び５ｖはそれぞれインダクタン
スＬ1及びＬ2 とコンデンサＣ1 とからなる低域通過形
のフィルタ回路６を通して対の負荷接続端子７ｕ及び７
ｖに接続されている。負荷接続端子７ｕ及び７ｖ間には
負荷８が接続されている。
【００３６】１０は直流電源部４が出力する直流電源電
圧を検出する電源電圧検出回路、１１はフィルタ回路６
から出力される交流出力電圧を検出する出力電圧検出回
路で、これらの検出回路はそれぞれ演算増幅器ＯＰ1 及
びＯＰ2 を用いて構成された増幅回路からなっている。
【００３７】また１２はインバータの負荷電流を検出す
る負荷電流検出器で、図示の例ではこの負荷電流検出器
が、フィルタ回路６の出力端子と負荷接続端子７ｖとの
間を接続するラインに取り付けられた変流器ＣＴからな
っている。負荷電流検出器１２から得られる負荷電流検
出信号Ｖi は、比較器ＣＰ1 の非反転入力端子に入力さ
れるとともに、演算増幅器ＯＰ3 を用いて構成した増幅
回路１３に入力されている。比較器ＣＰ1 の反転入力端
子には、図示しない直流定電圧電源回路の出力電圧を抵
抗Ｒ1 とＲ2 の直列回路からなる分圧回路により分圧し
て得た第１の過負荷判定信号Ｖis1 が入力されている。
第１の過負荷判定信号Ｖis1 は、インバータの過負荷範
囲の下限を定める第１の過負荷判定値ｉs1を与えるもの
で、インバータの負荷電流が第１の過負荷判定値を超え
たときに、比較器ＣＰ1 の出力電圧が高レベルの状態か
ら低レベルの状態に変化するようになっている。
【００３８】図示の例では、抵抗Ｒ1 及びＲ2 と図示し
ない直流定電圧電源回路とにより、第１の過負荷判定信
号発生回路が構成され、この信号発生回路と、比較器Ｃ
Ｐ1とにより、インバータの負荷電流が第１の過負荷判
定値以上になったときに過負荷信号を発生する（インバ
ータが過負荷状態になったことを検出する）過負荷検出
回路１４（過負荷信号発生手段）が構成されている。こ
の例では、比較器ＣＰ1 の出力電圧のレベルの低下が過
負荷信号として用いられる。
【００３９】電源電圧検出回路１０、出力電圧検出回路
１１、増幅回路１３及び過負荷検出回路１４の出力はス
イッチ回路５を制御するコントローラ１５に入力されて
いる。コントローラ１５は、電源電圧検出回路１０の出
力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１５ａと、出
力電圧検出回路１１の出力をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器１５ｂと、増幅回路１３を通して入力される
負荷電流検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器１５ｃと、ＣＰＵ１５ｄと、図示しないＲＡＭ及びＲ
ＯＭ等とを有するマイクロコンピュータと、ＣＰＵ１５
ｄから出力される駆動指令信号に応じてスイッチ素子Ｆ
ｕ，Ｆｖ，Ｆｘ及びＦｙの制御端子（図示の例ではＩＧ
ＢＴのベース）にＰＷＭ信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｘ及びＧｙ
を与える出力ポート１５ｅとを備えている。
【００４０】図１に示した例では、スイッチ回路５と、
フィルタ回路６と、電源電圧検出回路１０及び出力電圧
検出回路１１と、負荷電流検出器１２と、負荷電流検出
信号を増幅する増幅回路１３と、過負荷検出回路１４
と、コントローラ１５とにより、直流電源部４が出力す
る直流電圧を一定周波数の交流電圧に変換するインバー
タが構成され、このインバータと、交流発電機２と、直
流電源部とによりインバータ発電装置１が構成されてい
る。
【００４１】図１に示したインバータ発電装置１におい
ては、交流発電機２が出力する交流電圧が整流器４Ａと
平滑用コンデンサＣｄとからなる直流電源部４により直
流電源電圧ＶD に変換され、この直流電源電圧ＶD がイ
ンバータのスイッチ回路５に入力される。
【００４２】コントローラ１５のＣＰＵ１５ｄは、直流
電源部４から与えられる直流電源電圧ＶD のデータＡＮ
１を演算増幅器ＯＰ1 とＡ／Ｄ変換器１５ａとを通して
読み込むとともに、出力電圧検出回路１１の演算増幅器
ＯＰ2 とＡ／Ｄ変換器１５ｂとを通して負荷接続端子７
ｕ，７ｖ間の電圧の瞬時値を示す瞬時データＡＮ０を読
み込む。ＣＰＵ１５ｄは、これらのデータに基づいて各
ＰＷＭ周期のデューティ値Ｄを演算して、演算したデュ
ーティ値Ｄで各ＰＷＭ周期のスイッチ回路の出力を断続
させるようにスイッチ回路５のスイッチ素子の制御端子
にＰＷＭ信号を与える。これにより、負荷接続端子７
ｕ，７ｖを通して負荷８に印加する交流出力電圧の瞬時
値に応じてＰＷＭ周期毎にデューティ値が変化する断続
波形の交流電圧をスイッチ回路５から出力させる。
【００４３】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）は
それぞれ、負荷接続端子間に正弦波形の交流出力電圧を
得る場合に、コントローラ１５からスイッチ素子Ｆｕ，
Ｆｙ，Ｆｘ及びＦｖの制御端子に与えられるＰＷＭ信号
Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖを示したものである。スイッ
チ素子Ｆｕ，Ｆｙ，Ｆｘ及びＦｖはそれぞれ、ＰＷＭ信
号Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖがＨレベルにあるときにオ
ン状態になり、ＰＷＭ信号Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖが
Ｌレベルにあるときにオフ状態になる。
【００４４】図２（Ｅ）及び（Ｆ）はスイッチ回路５の
Ｈブリッジの対角位置にある対のスイッチ素子（Ｆｕ，
Ｆｙ）及び（Ｆｘ，Ｆｖ）が同時にオン状態になるタイ
ミングを示し、図２（Ｇ）及び（Ｈ）はそれぞれＨブリ
ッジの上辺を構成する２つのスイッチ素子（Ｆｕ，Ｆ
ｖ）が同時にオン状態になるタイミング、及び下辺を構
成する２つのスイッチ素子（Ｆｘ，Ｆｙ）が同時にオン
状態になるタイミングを示している。
【００４５】負荷接続端子７ｕ，７ｖを通して出力する
交流出力電圧の波形を正弦波形とする場合には、交流出
力電圧の正の半波の期間において、対角位置にある対の
スイッチ素子Ｆｕ，Ｆｙのゲートにそれぞれパルス波形
のＰＷＭ信号Ｇｕ，Ｇｙを与えることにより、これらの
スイッチ素子が同時にオン状態になる期間を図２（Ｅ）
に示すように生じさせて、正弦波交流電圧の瞬時値に比
例してＰＷＭ周期Δｔ毎にデューティ値が変化する断続
波形（図２Ｅに示した波形と同様の波形）の正の半波の
電圧をスイッチ回路５から出力させる。
【００４６】また交流出力電圧の負の半波の期間におい
て、対角位置にある対のスイッチ素子Ｆｘ，Ｆｖのゲー
トにそれぞれパルス波形のＰＷＭ信号Ｇｘ，Ｇｖを与え
ることにより、これらのスイッチ素子が同時にオン状態
になる期間を図２（Ｆ）に示すように生じさせて、正弦
波交流電圧の瞬時値に比例してＰＷＭ周期Δｔ毎にデュ
ーティ値が変化する断続波形（図２Ｆに示した波形と同
様の波形）の負の半波の電圧をスイッチ回路５から出力
させる。
【００４７】スイッチ回路５から出力される断続波形の
交流電圧は、フィルタ回路６を通して滑らかな正弦波交
流出力電圧に変換された後、負荷接続端子７ｕ，７ｖを
通して負荷９に与えられる。
【００４８】ＰＷＭ信号は、通常、第１の状態（図２に
示した例ではＨレベルの状態）と第２の状態（図２に示
した例ではＬレベルの状態）とを交互にとるパルス波形
の信号からなっていて、ＰＷＭ信号が第１の状態をとる
期間スイッチ回路５のスイッチ素子をオン状態にし、Ｐ
ＷＭ信号が第２の状態をとる期間スイッチ回路５のスイ
ッチ素子をオフ状態にする。
【００４９】図２に示した例では、ＰＷＭ信号Ｇｕ及び
Ｇｘを一定のＰＷＭ周期Δｔで発生する互いに逆位相の
パルス信号とし、ＰＷＭ信号Ｇｙ及びＧｖをそれぞれＰ
ＷＭ信号Ｇｕ及びＧｘに対して所定の位相遅れを持った
互いに逆位相のパルス信号として、各ＰＷＭ信号のデュ
ーティ値をＰＷＭ周期Δｔ毎に変化させることにより、
スイッチ回路５からＰＷＭ周期Δｔ毎にデューティ値が
変化する断続波形の交流電圧を出力させるようにしてい
る。
【００５０】図１に示したインバータ発電装置では、図
２（Ｇ）及び（Ｈ）に示したように、スイッチ回路のブ
リッジの上辺を構成するスイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖが同時
にオン状態になる期間及びブリッジの下辺を構成するス
イッチ素子Ｆｘ，Ｆｙが同時にオン状態になる期間を生
じさせるように、スイッチ回路のスイッチ素子のスイッ
チングパターンを定めている。
【００５１】このようにスイッチングパターンを定める
と、上辺のスイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖが同時にオン状態に
なる期間、及び下辺のスイッチ素子Ｆｘ，Ｆｙが同時に
オン状態になる期間にフィルタ回路６のコンデンサＣ1
の電荷を放電させることができるため、負荷接続端子７
ｕ，７ｖ間に得る交流出力電圧をより滑らかな波形とす
ることができる。
【００５２】本明細書では、各ＰＷＭ周期Δｔにおい
て、スイッチ回路の出力電圧または出力電流が高レベル
になる期間（スイッチ回路の対角位置にあるスイッチ素
子が同時にオン状態になる期間）がＰＷＭ周期Δｔに対
して占める割合をＰＷＭ制御のデューティ値Ｄとしてい
る。
【００５３】マイクロコンピュータを用いてコントロー
ラ１５を構成する場合には、マイクロコンピュータ内で
一定の周期で発生するパルスをＰＷＭ周期計数用カウン
タにより計数することにより各ＰＷＭ周期を検出し、各
ＰＷＭ周期が開始されるタイミングをスイッチタイミン
グとする。
【００５４】マイクロコンピュータ１５ｄは、スイッチ
素子Ｆｕ，Ｆｘ及びＦｖ，Ｆｙのそれぞれに対して、Ｐ
ＷＭ周期Δｔ毎に内部割込み処理を行い、その内部割込
み処理でマップから読み出す等の方法により求めたデュ
ーティ値に基づいてＰＷＭ信号発生用タイマにスイッチ
素子のオン時間をセットして、該タイマがセットされた
オン時間の計時を行っている間ＣＰＵ１５ｄの駆動指令
信号出力ポートの電位を第１の状態（例えばＨレベルの
状態）にして、出力ポート１５ｅからパルス波形の駆動
指令信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｘ及びＧｙを発生させる。
【００５５】図３は、負荷接続端子間に得る交流出力電
圧の波形を正弦波形とする場合の内部割込みタイミング
（スイッチ回路のスイッチ素子のスイッチタイミング）
とＰＷＭ信号のデューティ値との関係を示したもので、
同図においてａは負荷接続端子７ｕ，７ｖ間に得る交流
電圧の波形、ΔｔはＰＷＭ周期、ＶA は交流電圧ａの波
高値の定格値、Ｖavは交流電圧ａの平均値、Ｔは負荷接
続端子間に得る交流電圧の周期である。
【００５６】この場合、スイッチ回路５は、負荷接続端
子間に得る交流出力電圧ａの瞬時値に応じてＰＷＭ周期
Δｔ毎にデューティ値Ｄが変化する断続波形の交流電圧
を出力する。この交流電圧の波形は、１サイクルの正弦
波交流電圧をｎ個に分割して、階段状とした波形とな
る。この階段状の交流電圧波形をフィルタ回路６に通す
ことにより、高調波成分を除去して負荷接続端子７ｕ，
７ｖ間に滑らかな正弦波形の出力電圧を得る。
【００５７】インバータ発電装置の出力電圧を正弦波形
の交流電圧とする場合、インバータの出力の基準デュー
ティ値Ｄo は下記の式により与えられる。
【００５８】 Ｄo ＝Sin （２πｎΔｔ／Ｔ） …（１） ここでｎはＰＷＭ周期が交流電圧波形の立ち上がりの零
クロス点から何番目のＰＷＭ周期であるかを示す数値
で、ＰＷＭ周期を計数するためにコントローラに設けら
れたカウンタの計数値により与えられる。
【００５９】コントローラ１５が行うＰＷＭ制御では、
上記（１）式により与えられる基準デューティ値Ｄo
に、直流電源電圧ＶD の変化に伴なって変化する所定の
補正係数Ｋv を乗じた値をデューティ値Ｄとする。
【００６０】直流電源電圧ＶD は、出力電流ＩD に対し
て例えば図４に示す曲線のように変化する。負荷接続端
子７ｕ，７ｖ間に得る交流出力電圧の波高値の最大定格
値をＶAmaxとすると、その時の動作点は図４に示すＰr
となり、最大定格負荷電流はＩDmaxとなる。ここで最大
定格負荷電流ＩDmaxは、負荷接続端子間に波形歪みがな
い交流電圧を得る場合に許容される最大負荷電流であ
る。この最大定格負荷電流ＩDmaxを超える負荷電流を流
すと、交流出力電圧の波形は頭が潰れた歪み波形とな
る。
【００６１】ここでインバータ発電装置から出力させる
交流電圧の波高値の定格値をＶA （＜ＶAmax）とすると
動作点は図４のＰ1 点となり、定格負荷電流はＩDAとな
る。図４に示すように直流電源電圧ＶD が変化する場合
に、交流出力電圧の波高値を定格値ＶA とするために、
上記基準デューティ値Ｄo に乗じる必要がある補正係数
をＫv とすると、この補正係数Ｋv は、下記の式により
与えられる。
【００６２】 Ｋv ＝ＶA ／ＶD …（２） 従って、交流出力電圧の波高値の定格値をＶA とする場
合の、ＰＷＭ制御のデューティ値Ｄは、下記の式により
与えられる。
【００６３】 Ｄ＝Sin （２πｎΔｔ／Ｔ）×（ＶA ／ＶD ） …（３） また図１に示したインバータ発電装置では、負荷接続端
子７ｕ，７ｖ間の電圧の瞬時値を与えるデータＡＮ０を
ＣＰＵ１５ｄに読み込んで、このデータが定格値を与え
るデータよりも小さいときにＰＷＭ制御のデューティ値
Ｄを大きくし、負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧の瞬時
値を与えるデータＡＮ０が定格値を与えるデータよりも
大きいときに、ＰＷＭ制御のデューティ値Ｄを小さくす
るようにデューティ値Ｄを補正して、出力電圧検出回路
１１により検出される電圧と定格値との偏差を零に近付
ける制御を行うようにしている。
【００６４】このような補正を行った後のデューティ値
Ｄ´は、下記の式により与えられる。
【００６５】 Ｄ´＝Ｄ＋Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）×Ｋc …（４） ここで、ＡＮＳは交流出力電圧の各瞬時値の定格値、Ｇ
は定格値ＡＮＳとＡＮ０との偏差に対する補正量の割合
を決めるゲインである。ゲインＧは通常１以下の値に設
定される。また係数Ｋc は、負荷接続端子間の電圧の瞬
時データの補正値［Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）］をその時
のデューティ値の補正値に変換するために補正値に乗じ
る係数で、Ｋv により決まる数値である。
【００６６】ＣＰＵ１５ｄは、ＰＷＭ周期計数用カウン
タによりＰＷＭ周期が検出される毎に、カウンタの計数
値ｎに応じてＲＯＭから読み出した基準デューティ値Ｄ
o と、読み込んだ直流電源電圧のデータＡＮ１（＝ＶD
）に対して（２）式により演算した補正係数Ｋv とを
用いて、（３）式によりデューティ値Ｄを求めるか、ま
たは予めＲＯＭに記憶させたデューティ演算用マップか
ら読み出すことによりデューティ値Ｄの値を求める。こ
こで用いるデューティ演算用マップは、例えば、カウン
タの計数値ｎと整流器の出力電圧のデータＡＮ１とデュ
ーティ値Ｄとの間の関係を与える３次元マップである。
【００６７】また、負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧と
定格値との偏差を零にする制御を行う場合には、（４）
式を用いて出力電圧のデータＡＮ０と定格値との偏差を
無くすように補正されたデューティ値Ｄ´を演算し、こ
のデューティ値Ｄ´でスイッチ回路の出力をＰＷＭ制御
するようにスイッチ回路のスイッチ素子にＰＷＭ信号を
与える。
【００６８】図１のインバータ発電装置においてはま
た、インバータを過負荷電流から保護するために、過負
荷保護制御を行う。従来のインバータ発電装置における
過負荷保護制御において、インバータの負荷電流が過電
流判定値以上になる状態が設定時間継続したときに、Ｃ
ＰＵ１５ｄのポートをオフ状態にして（Enable／Disabl
e 信号をDisable の状態にして）、スイッチ回路５のス
イッチ素子へのＰＷＭ信号の供給を停止することによ
り、過電流を遮断するようにしていた。しかしながら、
このような方法によると、負荷８が誘導電動機のような
誘導負荷で、起動時に大きな突入電流が流れる場合に、
起動時の突入電流により過負荷保護制御が働いてしま
い、負荷を起動させることができないことがあった。
【００６９】そこで、本発明においては、インバータの
負荷電流に対して、第１の過負荷判定値を設定するとと
もに、該第１の過負荷判定値よりも大きい第２の過負荷
判定値を設定し、負荷電流が第１の過負荷判定値と第２
の過負荷判定値との間にある場合には、過負荷継続時間
が第１の設定時間を超えたときにスイッチ回路５への駆
動信号の供給を停止させてインバータの動作を停止させ
る。また負荷電流が第２の過負荷判定値を超えたときに
は、続いてインバータの出力電圧（負荷接続端子７ｕ，
７ｖ間の電圧）が短絡判定値以下であるか否かを判定し
て、負荷電流が過大になった原因がインバータの出力側
で生じた短絡事故にあるか否かを判定する。その結果、
短絡事故が生じていると判定された場合には、直ちにス
イッチ回路５への駆動信号の供給を停止させてインバー
タの動作を停止させる。また短絡事故が生じていないと
判定された場合には、インバータの出力電圧の大きさに
応じて第２の設定時間を定めて、過負荷継続時間がこの
第２の設定時間を超えたときにスイッチ回路５への駆動
信号の供給を停止させてインバータの動作を停止させ
る。
【００７０】即ち、本発明の過負荷時制御においては、
インバータに第１の過負荷判定値を超える負荷電流が流
れたことを検出した時に過負荷継続時間の計測を開始さ
せるとともに、負荷電流が第１の過負荷判定値よりも大
きく設定された第２の過負荷判定値を超えているか否か
の判定と、インバータの出力電圧が短絡判定値以下であ
るか否かの判定とを行って、負荷電流が第２の過負荷判
定値を超えていて、かつインバータの出力電圧が短絡判
定値以下である時には直ちにインバータの動作を停止さ
せる。また負荷電流が第１の過負荷判定値以上で、かつ
第２の過負荷判定値以下であるときには、過負荷継続時
間が第１の設定時間を超えたときにインバータの動作を
停止させる。更に、過負荷電流が第２の過負荷判定値を
超え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値よりも高
いときには、過負荷電流が過大ではあるが、短絡事故に
起因するものではないと判定して、インバータの出力電
圧に応じて設定した第２の設定時間を超えるまでの間過
負荷電流が流れるのを許容し、過負荷継続時間が第２の
設定時間を超えたときにインバータの動作を停止させ
る。上記第２の設定時間は、インバータの出力電圧が低
い場合ほど短くなるように設定する。
【００７１】上記のような過負荷時制御を行う場合にコ
ントローラのＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリ
ズムの一例を図５に示した。この例では、ＣＰＵが実行
するプログラムが、多数のタスクを所定の順序で繰り返
し実行するマルチタスクの手法で一連の処理を行うよう
に構成されている。図５は、ＣＰＵが実行する一つのタ
スクｎの構成を示したもので、このタスクにおいては、
先ずステップ１において過負荷検出回路１４が過負荷信
号を発生しているか否かを判定する。その結果、過負荷
信号が発生している場合には、ステップ２に進んでフラ
グが１にセットされているか否かを判定する。過負荷信
号が発生した直後はフラグが１にセットされていないた
め、次いでステップ３に進んでマイクロコンピュータ内
に設けられているタイマをセットし、ステップ４でフラ
グを１にセットする。次いでステップ５において、負荷
電流の検出値ｉが第２の過負荷判定値ｉs2を超えている
か否かを判定し、負荷電流の検出値が第２の過負荷判定
値を超えている場合には、ステップ６に進んでインバー
タの出力電圧（負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧）ＶL
の平均値Ｖavが短絡判定値Ｖs 以下であるか否かを判定
する。
【００７２】ＣＰＵ１５ｄは、例えば図６（Ａ）に示す
ような波形のインバータの出力電圧ＶL の瞬時値を図６
（Ｂ）に示すように一定のサンプリング周期でサンプリ
ングして、サンプリングした電圧値を電圧ＶL の１周期
Ｔに亘って積算し、その積算値を周期Ｔで割ることによ
りインバータの出力電圧の平均値Ｖavを演算する処理を
随時行っている。ステップ６では、このようにして求め
られたインバータの出力電圧ＶL の平均値Ｖavを短絡判
定値（負荷接続端子間が短絡または短絡に近い状態にな
ったときの出力電圧の平均値）Ｖs と比較する。
【００７３】その結果、インバータの出力電圧の平均値
Ｖavが短絡判定値Ｖs 以下であると判定されたとき（負
荷接続端子間が短絡または短絡に近い状態にあって直ち
にインバータの動作を停止させる必要があるとき）に
は、ステップ７に進んで直ちにスイッチ回路５への駆動
信号の供給を停止させる出力停止処理を行うことにより
インバータの動作を停止させる。インバータの動作を停
止させた後、ステップ８においてタイマをリセットし、
次いでステップ９においてフラグを０にリセットして、
メインルーチンに復帰する。
【００７４】ステップ５において負荷電流の検出値ｉが
第２の過負荷判定値ｉs2以下であると判定されたとき、
及びステップ６においてインバータの出力電圧の平均値
Ｖavが短絡判定値Ｖs を超えていると判定されたときに
は、負荷電流の検出値ｉとインバータの出力電圧の平均
値Ｖavとに応じて設定時間を決定するための処理を行う
ステップ１０に進む。
【００７５】ステップ１０の設定時間決定処理では、負
荷電流の検出値ｉが第２の過負荷判定値ｉs2以下のとき
（ステップ５からステップ１０に移行したとき）に、設
定時間を第１の設定時間とし、負荷電流の検出値ｉが第
２の過負荷判定値ｉs2を超え、かつインバータの出力電
圧の平均値Ｖavが短絡判定値Ｖs を超えているとき（ス
テップ６からステップ１０に移行したとき）には、設定
時間を第２の設定時間とする。負荷電流の検出値が第２
の過負荷判定値以下のときの設定時間である第１の設定
時間は、一定値であってもよく、負荷電流が大きい場合
程短くなるように、負荷電流の大きさに応じて変化する
時間であってもよい。
【００７６】また負荷電流の検出値が第２の過負荷判定
値を超えているときの設定時間である第２の設定時間
は、インバータの出力電圧が低い場合程短くなり、イン
バータの出力電圧が高い場合程長くなるように、インバ
ータの出力電圧に応じて変化させられる。
【００７７】なおステップ１０における設定時間の決定
処理は、タスクｎが繰り返される毎に行ってもよいが、
次にタスクｎを実行する際に、前回設定した設定時間を
変更する必要がない場合（設定時間を決定するための条
件が前回タスクｎを実行した際と変っていない場合）に
は、ステップ１０において設定時間を決定する処理を行
わずに直ちに次のステップ１１に移行するようにしても
よい。
【００７８】ステップ１０で設定時間を決定した後、ス
テップ１１において、過負荷信号が発生した時刻から設
定時間が経過したか否かを判定する。即ち、ステップ３
でセットされて計時動作を開始したタイマの計測値（過
負荷継続時間）がステップ１０で決定された設定時間
（第１の設定時間または第２の設定時間）を超えている
か否かを判定する。その結果、過負荷継続時間が設定時
間を超えていると判定されたときには、ステップ７に進
んでインバータの動作を停止させる。ステップ１１で過
負荷継続時間が設定時間を超えていないと判定されたと
きにはメインルーチンに復帰する。
【００７９】またステップ１において、過負荷信号が発
生していないと判定されたときには、ステップ８に移行
してタイマをリセットし、ステップ９でフラグを０にリ
セットしてメインルーチンに復帰する。
【００８０】図７は、本実施形態において、負荷電流が
第２の過負荷判定値を超えている場合の過負荷保護動作
の一例を示したもので、同図の横軸は第２の設定時間を
示し、縦軸はインバータの出力電圧の検出値（平均値）
を示している。また図７において折れ線ａは実際の検出
電圧を示し、階段状の折れ線ｂは実際の保護動作におけ
る設定時間とインバータの出力電圧との関係を示してい
る。図７において斜線を施した領域は、インバータの動
作が禁止される禁止領域を示している。
【００８１】図７に示した例では、短絡判定値が１０
［Ｖ］に設定されていて、検出されたインバータの出力
電圧の平均値が零ないし１０［Ｖ］の範囲にあるときに
は、直ちにインバータの動作が停止されられる。またイ
ンバータの出力電圧の平均値が１０［Ｖ］ないし３０
［Ｖ］の範囲にあるときには第２の設定時間が１［sec]
に設定され、過負荷状態が検出された後、１［sec]が経
過したときにインバータの動作が停止させられる。
【００８２】同様に、インバータの出力電圧が３０〜５
０［Ｖ］，５０〜７０［Ｖ］及び７０〜９０［Ｖ］の範
囲にあるときにはそれぞれ第２の設定時間が２［sec]，
３［sec]及び４［sec]に設定され、インバータの出力電
圧が９０［Ｖ］以上の範囲では、第２の設定電圧が５
［sec]に設定される。
【００８３】上記のように、負荷電流が第２の過電流判
定値を超え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値を
超えているときに、過負荷電流が短絡事故に起因するも
のではないと判定して、過負荷継続時間が第２の設定時
間に達するまでの間はその過負荷電流が流れるのを許容
し、過負荷継続時間が第２の設定値を超えたときにイン
バータの動作を停止させるようにすると、第２の過負荷
判定値及び短絡判定値を適値に設定し、インバータの出
力電圧に応じて第２の継続時間を適値に設定しておくこ
とにより、誘導電動機のように起動時に大きな突入電流
が流れる負荷であっても支障なく駆動することができ
る。
【００８４】上記の例では、図１に示した過負荷検出回
路１４が、負荷電流検出器により検出された負荷電流が
第１の過負荷判定値以上になったときに過負荷信号を発
生する過負荷信号発生手段を構成している。
【００８５】また図５のタスクのステップ１ないし４
と、ステップ８及び９とにより、過負荷信号の発生時刻
からの経過時間である過負荷継続時間を計測する過負荷
継続時間計測手段が構成される。
【００８６】更に図５のステップ５により、過負荷信号
が発生したときに負荷電流が第１の過負荷判定値よりも
大きい値に設定された第２の過負荷判定値を超えている
か否かを判定する過負荷電流判定手段が構成される。
【００８７】またステップ６により、負荷電流が第２の
過負荷判定値を超えていると過負荷電流判定手段により
判定されたときにインバータの出力電圧が設定された短
絡判定値以下であるか否かを判定する短絡判定手段が構
成され、このステップ６とステップ７とにより、インバ
ータの出力電圧が短絡判定値以下であると判定されたと
きに直ちにインバータの動作を停止させる短絡時インバ
ータ保護手段が構成される。
【００８８】更に、図５のタスクのステップ５及び６と
ステップ１０及び１１とステップ７とにより、負荷電流
の大きさが第１の過負荷判定値以上で、かつ第２の過負
荷判定値以下であることが過負荷電流判定手段により判
定されている状態で過負荷継続時間が第１の設定時間を
超えたとき、及び負荷電流の大きさが第２の過負荷判定
値を超えていると過負荷電流判定手段により判定され、
かつインバータの出力電圧が短絡判定値よりも高いこと
が短絡判定手段により判定されている状態で過負荷継続
時間が第２の設定時間を超えたときにインバータの動作
を停止させる過負荷時インバータ保護手段が構成され
る。
【００８９】上記のように、過負荷電流判定手段と、短
絡判定手段と、短絡時インバータ保護手段と、過負荷時
インバータ保護手段とをソフトウェアにより実現するよ
うにした場合には、過負荷判定値や短絡判定値をソフト
ウェア上で任意に設定できるため、各種の負荷に対して
過負荷保護動作特性の設定を容易にすることができ、多
様な負荷に対応するインバータ発電装置を容易に得るこ
とができる。
【００９０】上記の例では、負荷電流が第２の過負荷判
定値を超えたときにインバータの出力電圧を短絡判定値
と比較して、過負荷電流が短絡事故に基づくものである
か否かを判定するようにしたが、インバータを流れる負
荷電流の値を許容限界値と該許容限界値よりも小さい値
に設定された少なくとも１つの過負荷判定値と比較し
て、負荷電流が許容限界値を超えているときには直ちに
インバータの動作を停止させ、負荷電流が許容限界値以
下で、かついずれかの過負荷判定値を超えていることを
検出したときには、その過負荷判定値の大きさに応じて
設定した時間が経過したときにインバータの動作を停止
させるようにしてもよい。
【００９１】このような方法により過負荷保護制御を行
う場合のインバータ発電装置の要部構成を図８に示し
た。
【００９２】図８において、２０Ａは負荷電流検出器に
より検出された負荷電流の値を許容限界値と比較して該
負荷電流が許容限界値を超えたことが検出された時に直
ちに前記インバータを停止させることを指令する停止指
令を発生する瞬時停止指令発生回路、２０Ｂは負荷電流
検出器により検出された負荷電流の値ｉを許容限界値よ
りも小さい値に設定された第１の過電流判定値ｉ1 と比
較して検出された負荷電流の値が第１の過負荷判定値を
超えていることを検出した時に該過負荷判定値の大きさ
に応じて設定された時間の間時限動作を行って、該時限
動作が完了したときにインバータの動作を停止させるこ
とを指令する停止指令を発生する第１の過負荷時停止指
令発生回路、２０Ｃは負荷電流検出器により検出された
負荷電流の値ｉを第１の過負荷判定値ｉ1 よりも大きい
値に設定された第２の過負荷判定値ｉ2 と比較して検出
された負荷電流の値が第２の過負荷判定値を超えている
ことを検出した時に該第２の過負荷判定値の大きさに応
じて設定された時間の間時限動作を行って、該時限動作
が完了したときにインバータの動作を停止させることを
指令する停止指令を発生する第２の過負荷時停止指令発
生回路である。
【００９３】瞬時停止指令発生回路２０Ａは、反転入力
端子に負荷電流検出信号Ｖi が入力された比較器ＣＰa
と、抵抗Ｒa1及びＲa2の直列回路からなっていて、図示
しない直流定電圧電源回路から得られる電源電圧Ｅを分
圧して得た許容限界値信号Ｖimを比較器ＣＰa の非反転
入力端子に与える分圧回路と、比較器ＣＰa の出力端子
側にカソードを向けたダイオードＤa1を介して比較器Ｃ
Ｐa の出力端子と非反転入力端子との間に接続された抵
抗Ｒa3とからなっている。比較器ＣＰa の出力端子が瞬
時停止指令発生回路２０Ａの出力端子２０ａとなってい
る。
【００９４】第１の過負荷時停止指令発生回路２０Ｂ
は、反転入力端子に負荷電流検出信号Ｖi が抵抗Ｒaoを
通して入力された比較器ＣＰb1と、抵抗Ｒb1及びＲb2の
直列回路からなっていて、電源電圧Ｅを分圧することに
より得た第１の過負荷判定信号Ｖi1を比較器ＣＰb の非
反転入力端子に入力する分圧回路と、比較器ＣＰb1の出
力端子に抵抗Ｒb3を介してカソードが接続されたダイオ
ードＤb1と、比較器ＣＰb1の出力端子とダイオードＤb1
のアノードとの間に接続された抵抗Ｒb4と、比較器ＣＰ
b1の出力端子と直流定電圧電源回路の正極側出力端子と
の間に接続された抵抗Ｒb5と、ダイオードＤb1のアノー
ドと接地間に接続されたタイマコンデンサＣb2と、コン
デンサＣb2の両端の電圧が非反転入力端子に入力され、
反転入力端子に基準電圧Ｖr が入力された比較器ＣＰb2
とからなっている。この例では、比較器ＣＰb2の出力端
子から第１の過負荷時停止指令発生回路２０Ｂの出力端
子２０ｂが引き出されている。
【００９５】第２の過負荷時停止指令発生回路２０Ｃ
は、反転入力端子に負荷電流検出信号Ｖi が抵抗Ｒcoを
通して入力された比較器ＣＰc と、抵抗Ｒc1及びＲc2の
直列回路からなっていて、電源電圧Ｅを分圧することに
より得た第２の過負荷判定信号Ｖi2（＞Ｖi1）を比較器
ＣＰc1の非反転入力端子に入力する分圧回路と、比較器
ＣＰc1の出力端子に抵抗Ｒc3を介してカソードが接続さ
れたダイオードＤc1と、比較器ＣＰc1の出力端子とダイ
オードＤc1のアノードとの間に接続された抵抗Ｒc4と、
比較器ＣＰc1の出力端子と直流定電圧電源回路の正極側
出力端子との間に接続された抵抗Ｒc5と、ダイオードＤ
c1のアノードと接地間に接続されたタイマコンデンサＣ
c2と、比較器ＣＰc2とにより、第１の過負荷時停止指令
発生回路２０Ｂと同様に構成されている。比較器ＣＰc2
の出力端子から第２の過負荷時停止指令発生回路２２の
出力端子２０ｃが引き出されている。
【００９６】停止指令発生回路２０Ａないし２０Ｃの出
力端子２０ａないし２０ｃはオア回路２１を構成するダ
イオードＤa2ないしＤc2のカソードにそれぞれ接続さ
れ、ダイオードＤa2ないしＤc2のアノードの共通接続点
から停止指令出力端子２２が導出されている。
【００９７】瞬時停止指令発生回路２０Ａにおいては、
負荷電流検出信号Ｖi により検出された負荷電流が第１
の許容限界値信号Ｖimにより与えられる許容限界値を超
えたときに比較器ＣＰa の出力端子の電位が高レベルか
ら零レベルに低下し、停止指令出力端子２２の電位を零
レベルに低下させる。この停止指令出力端子の電位の低
下が停止指令信号として用いられる。
【００９８】第１の過負荷時停止指令発生回路２０Ｂに
おいては、負荷電流検出信号Ｖi により検出された負荷
電流が第１の過負荷判定信号Ｖi1により与えられる第１
の過負荷判定値以下のときに、比較器ＣＰb1の出力段が
オープン状態にある。このとき図示しない電源回路から
抵抗Ｒb5とＲb4とを通してコンデンサＣb2が電源電圧Ｅ
まで充電されているため、比較器ＣＰb2の出力段はオー
プン状態にある。
【００９９】負荷電流検出信号Ｖi により検出された負
荷電流が上記許容限界値よりも小さく設定された第１の
過負荷判定値ｉ1 （＜ｉm ）を超えると、負荷電流検出
信号Ｖi が第１の過負荷判定値Ｖi1よりも高くなるた
め、比較器ＣＰb1の出力段がオン状態になる。これによ
り、コンデンサＣb2に蓄積されていた電荷がダイオード
Ｄb1と抵抗Ｒb3と比較器ＣＰb1の出力段とを通して一定
の時定数で放電していく。負荷電流が第１の過負荷判定
値を超えた後、第１の設定時間Ｔ1 が経過するとコンデ
ンサＣb2の両端の電圧が基準信号Ｖr よりも低くなるた
め、比較器ＣＰb2の出力段がオン状態になって、停止指
令出力端子２２の電位を高レベルの状態から零レベルの
状態に変化させる。このときの停止指令出力端子２２の
電位の変化が停止指令となる。
【０１００】同様に、第２の過負荷時インバータ出力停
止回路２０Ｃにおいては、負荷電流ｉが第２の過負荷判
定値ｉ2 を超えてＶi ＞Ｖi2となった後、第２の設定時
間Ｔ2 が経過したときにコンデンサＣc2の両端の電圧が
基準電圧Ｖr よりも低くなる。これにより比較器ＣＰc2
の出力段がオン状態になって、停止指令出力端子２２の
電位低下させ、停止指令を発生させる。第２の設定時間
Ｔ2 は第１の設定時間Ｔ1 よりも短く設定されている。
【０１０１】停止指令出力端子２２はコントローラの停
止指令入力端子に入力されていて、コントローラは、停
止指令出力端子２２から停止指令が出力されたときに、
ＣＰＵに所定のプログラムを実行させてスイッチ回路５
への駆動信号の供給を停止させ、インバータの動作を停
止させる。オア回路２１と、ＣＰＵが停止指令に応じて
インバータの動作を停止させる過程とにより、瞬時停止
指令発生回路または過負荷時停止指令発生回路のいずれ
かが停止指令を発生したときにインバータの動作を停止
させるインバータ停止手段が構成される。
【０１０２】図８に示したような回路を用いて停止指令
を発生させるようにした場合には、図９に示すように、
負荷電流ｉが第１の過負荷判定値ｉ1 以上、第２の過負
荷判定値ｉ2 未満の範囲にあるときに過負荷が検出され
た後、第１の設定時間Ｔ1 が経過したときにインバータ
の動作が停止させられる。また負荷電流ｉが第２の過負
荷判定値ｉ2 以上、許容限界値ｉm 以下の範囲にあると
きには、過負荷が検出された後第２の設定時間Ｔ2 （＜
Ｔ1 ）が経過したときにインバータの動作が停止させら
れる。
【０１０３】また負荷電流が許容限界値ｉm を超えたと
きには、直ちにインバータの動作が停止させられる。
【０１０４】したがって、例えば第１の過負荷判定値ｉ
1 を誘導負荷以外の負荷に対する過負荷範囲の下限を与
える値に設定し、第２の過負荷判定値ｉ2 を誘導負荷に
対する過負荷範囲の下限を与える値に設定することによ
り、起動時に大きな電流が流れる誘導負荷を支障なく駆
動することができる。また許容限界値を適当な値に設定
しておくことにより、負荷接続端子間が短絡または短絡
に近い状態になったときにインバータを瞬時に停止させ
て、インバータの保護を適確に図ることができる。
【０１０５】図８に示した例では、過負荷時停止指令発
生回路を２つ設けているが、この停止指令発生回路を３
以上設けて過負荷判定値を３以上設定することにより、
更にきめが細かい過負荷保護制御を行わせることもでき
る。
【０１０６】また瞬時停止指令発生回路の他に、過負荷
時停止指令発生回路を一つだけ設けるだけでも本発明の
目的を達成することができる。過負荷時停止指令発生回
路を一つだけ設ける場合には、該過負荷時停止指令発生
回路に対して設定する過負荷判定値を過負荷範囲の下限
を与える値に設定し、瞬時停止指令発生回路に対して設
定する許容限界値を誘導負荷の起動時に流れる突入電流
のピーク値よりも高く設定しておく。
【０１０７】過負荷時停止指令発生回路を複数個設ける
場合、該複数の過負荷時停止指令発生回路がそれぞれ過
負荷判定値以上の負荷電流を検出してから停止指令を発
生するまでの時間（設定時間）は、それぞれの停止指令
発生回路で用いる過負荷判定値が大きい場合程短く設定
する。
【０１０８】
【発明の効果】以上のように、請求項１及び２に記載し
た発明によれば、過負荷電流が第１の過負荷判定値以
上、第２の過負荷判定値以下の範囲にある場合に、過負
荷継続時間が第１の設定時間を超えたときにインバータ
の動作を停止させ、過負荷電流が第２の過負荷判定値を
超え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値を超えて
いる場合には、過負荷継続時間がインバータの出力電圧
に応じて設定した第２の設定時間を超えたときにインバ
ータの動作を停止させ、過負荷電流が第２の過負荷判定
値を超え、かつインバータの出力電圧が短絡判定値以下
になったときには、直ちにインバータの動作を停止させ
るようにしたので，誘導負荷の駆動を可能にして、しか
もインバータの過負荷保護制御を適確に行うことができ
るという利点が得られる。
【０１０９】また請求項３及び４に記載した発明によれ
ば、負荷電流に対して許容限界値と少なくとも一つの過
負荷判定値とを設定して、負荷電流が過負荷判定値以
上、許容限界値以下の範囲にあるときには、過負荷が検
出された後設定時間が経過したときにインバータの動作
を停止させ、負荷電流が許容限界値を超えたときには直
ちにインバータの動作を停止させるようにしたので、過
負荷判定値及び許容限界値を適当な値に設定することに
より、誘導負荷の駆動を許容しつつ、インバータの過負
荷保護制御を適確に行うことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わるインバータ発電装置の構成例を
示した回路図である。
【図２】図１のインバータ発電装置においてインバータ
のスイッチ回路に与える駆動信号とスイッチ素子のオン
オフのタイミングとを示したタイムチャートである。
【図３】図１のインバータ発電装置において負荷接続端
子間に得る交流電圧の波形とＰＷＭ制御における内部割
込みタイミングとを示した説明図である。
【図４】図１のインバータ発電装置の直流電源部の出力
特性の一例を示した線図である。
【図５】図１のインバータ発電装置のコントローラが実
行するプログラムのアルゴリズムの要部を示したフロー
チャートである。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）はインバータ発電装置から得
られる交流電圧波形と該交流電圧の平均値を求める際の
サンプリングのタイミングとを示した波形図である。
【図７】図５に示すアルゴリズムに従う場合の過負荷保
護制御を説明するための線図である。
【図８】本発明において、ハードウェア回路を用いて過
負荷時にインバータ停止指令を発生させる場合の、停止
指令発生回路部分の構成例を示した回路図である。
【図９】図８の回路を用いた場合の過負荷保護動作を説
明する線図である。
【符号の説明】
１…インバータ発電装置、２…交流発電機、３…内燃機
関、４Ａ…整流器、４…直流電源部、５…スイッチ回
路、６…フィルタ回路、７ｕ，７ｖ…負荷接続端子、８
…負荷、１０…電源電圧検出回路、１１…出力電圧検出
回路、１２…負荷電流検出器、１３…増幅回路、１４…
過負荷検出回路、１５…コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G004 AB02 BA03 BA04 DC01 DC14 EA01 5G053 AA01 AA02 AA05 BA01 BA04 CA02 EA03 EB01 EC03 FA04 5H590 AA30 AB03 CA07 CC02 CC24 CD01 CD03 DD06 EA05 FA08 FB02 GA04 HA04 HB03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関により駆動される交流発電機
    と、前記交流発電機の出力を整流する整流器と、前記整
    流器の出力電圧を一定の周波数の交流電圧に変換して負
    荷に供給するインバータとを備えたインバータ発電装置
    の過負荷時の制御方法であって、 前記インバータに第１の過負荷判定値を超える負荷電流
    が流れたことを検出した時に過負荷継続時間の計測を開
    始させ、 前記負荷電流が前記第１の過負荷判定値よりも大きく設
    定された第２の過負荷判定値を超えているか否かの判定
    と、前記インバータの出力電圧が短絡判定値以下である
    か否かの判定とを行って、前記負荷電流が第２の過負荷
    判定値を超えていて、かつ前記インバータの出力電圧が
    前記短絡判定値以下である時には直ちに前記インバータ
    の動作を停止させ、 前記負荷電流が前記第１の過負荷判定値以上で、かつ前
    記第２の過負荷判定値以下であるときには前記過負荷継
    続時間が第１の設定時間を超えたときに前記インバータ
    の動作を停止させ、 前記過負荷電流が前記第２の過負荷判定値を超え、かつ
    前記インバータの出力電圧が前記短絡判定値よりも高い
    ときには、前記過負荷継続時間がインバータの出力電圧
    に応じて設定した第２の設定時間を超えたときに前記イ
    ンバータの動作を停止させ、 前記第２の設定時間は、前記インバータの出力電圧が低
    い場合ほど短くなるように設定する、 ことを特徴とするインバータ発電装置の過負荷時制御方
    法。
  2. 【請求項２】 内燃機関により駆動される交流発電機
    と、前記交流発電機の出力を整流する整流器と、前記整
    流器の出力電圧を一定の周波数の交流電圧に変換して負
    荷に供給するインバータとを備えたインバータ発電装置
    において、 前記インバータから負荷に流れる負荷電流を検出する負
    荷電流検出器と、 前記負荷電流検出器により検出された負荷電流が第１の
    過負荷判定値以上になったときに過負荷信号を発生する
    過負荷信号発生手段と、 前記過負荷信号の発生時刻からの経過時間である過負荷
    継続時間を計測する過負荷継続時間計測手段と、 前記過負荷信号が発生したときに前記負荷電流が前記第
    １の過負荷判定値よりも大きい値に設定された第２の過
    負荷判定値を超えているか否かを判定する過負荷電流判
    定手段と、 前記過負荷電流判定手段により前記負荷電流が前記第２
    の過負荷判定値を超えていると判定されたときに前記イ
    ンバータの出力電圧が設定された短絡判定値以下である
    か否かを判定する短絡判定手段と、 前記短絡判定手段により、前記インバータの出力電圧が
    前記短絡判定値以下であると判定されたときに直ちに前
    記インバータの動作を停止させる短絡時インバータ保護
    手段と、 前記過負荷電流判定手段により前記負荷電流の大きさが
    前記第１の過負荷判定値以上で、かつ前記第２の過負荷
    判定値以下である判定されている状態で前記過負荷継続
    時間が第１の設定時間を超えたとき、及び前記過負荷電
    流判定手段により前記負荷電流の大きさが前記第２の過
    負荷判定値を超えていると判定され、かつ前記短絡判定
    手段により前記インバータの出力電圧が前記短絡判定値
    よりも高いと判定されている状態で前記過負荷継続時間
    が第２の設定時間を超えたときに前記インバータの動作
    を停止させる過負荷時インバータ保護手段とを具備し、 前記第２の設定時間は、前記インバータの出力電圧が低
    い場合ほど短くなるように設定されること、 を特徴とするインバータ発電装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関により駆動される交流発電機
    と、前記交流発電機の出力を整流する整流器と、前記整
    流器の出力電圧を一定の周波数の交流電圧に変換して負
    荷に供給するインバータとを備えたインバータ発電装置
    の過負荷時の制御方法において、 前記インバータを流れる負荷電流の値を、許容限界値と
    該許容限界値よりも小さい値に設定された少なくとも１
    つの過負荷判定値と比較し、 前記負荷電流が前記許容限界値を超えているときには直
    ちに前記インバータの動作を停止させ、 前記負荷電流が前記許容限界値以下で、かついずれかの
    過負荷判定値を超えていることを検出したときには、そ
    の過負荷判定値の大きさに応じて設定した時間が経過し
    たときに前記インバータの動作を停止させることを特徴
    とするインバータ発電装置の過負荷時制御方法。
  4. 【請求項４】 内燃機関により駆動される交流発電機
    と、前記交流発電機の出力を整流する整流器と、前記整
    流器の出力電圧を一定の周波数の交流電圧に変換して負
    荷に供給するインバータとを備えたインバータ発電装置
    において、 前記インバータを流れる負荷電流を検出する負荷電流検
    出器と、 前記負荷電流検出器により検出された負荷電流の値を許
    容限界値と比較して該負荷電流が許容限界値を超えたこ
    とが検出された時に直ちに前記インバータを停止させる
    ことを指令する停止指令を発生する瞬時停止指令発生回
    路と、 前記負荷電流検出器により検出された負荷電流の値を前
    記許容限界値よりも小さい値に設定された過負荷判定値
    と比較して検出された負荷電流の値が前記過負荷判定値
    を超えていることを検出した時に該過負荷判定値の大き
    さに応じて設定された設定時間の間時限動作を行って、
    該時限動作が完了したときに前記インバータの動作を停
    止させることを指令する停止指令を発生する少なくとも
    １つの過負荷時停止指令発生回路と、 前記瞬時停止指令発生回路または過負荷時停止指令発生
    回路のいずれかが停止指令を発生したときに前記インバ
    ータの動作を停止させるインバータ停止手段と、 を具備したことを特徴とするインバータ発電装置。
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