JPH1141980A - 電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧チョッパ回路を用いて電動機を回転制御
する際に、昇圧チョッパ回路の電圧制限値の範囲内で運
転し、システムの保護を図る。 【解決手段】 電動機制御装置１４は、インバータ１０
の通流率が１００％でかつその入力直流電圧Ｖｄを変化
させて電動機１１を速度制御する制御領域でも、直流電
圧信号Ｓ４によってインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄ
を監視しており、電動機１１の負荷が増加することによ
り、この入力直流電圧Ｖｄが規定値以上になると、昇圧
チョッパ回路３の通流率を制御して入力直流電圧Ｖｄが
規定値以下になるようにし、電動機１１の印加電圧を規
定値以下とする。また、この制御領域で電動機１１の指
定回転数を増加させても入力直流電圧Ｖｄが上昇しない
ときや、この制御領域で入力直流電圧Ｖｄが急激に低下
したときには、昇圧チョッパ回路３が故障したとして、
電動機１１や昇圧チョッパ回路３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、インバータを用い
た電動機駆動装置に係り、特に、交流電源からの電力を
昇圧チョッパ回路によって交流電源電圧よりも高い電圧
値の直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータによ
り交流電力に変換して電動機に供給することにより、電
動機の広範囲にわたる回転速度制御を行なうようにした
電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】昇圧チョッパ回路とインバータとを用い
た電動機駆動装置の一従来例が、例えば、特願平６−１
０５５６３号公報に記載されている。これは、交流電源
からの電力を昇圧チョッパ回路によって交流電源電圧よ
りも高い電圧値の直流電圧に変換し、この直流電圧をイ
ンバータによって交流電力に変換して電動機に供給する
ことにより、電動機の広範囲にわたる回転速度制御を行
なうことができるようにしたものである。

【０００３】この従来技術では、インバータの出力電圧
の制御を、インバータの入力直流電圧を制御して行なう
領域と、入力直流電圧は一定のままでインバータの通流
率を制御して行なう領域とに分けて行なっている。

【０００４】この場合の制御回路は、交流電源からの交
流電圧を整流回路によって整流し、その整流電圧を昇圧
チョッパ回路のスイッチング素子でチョッピングするこ
とにより、インバータの入力直流電圧を制御する構成と
なっている。即ち、昇圧チョッパ回路は、インダクタン
ス素子とスイッチング素子とダイオードとで構成されて
おり、スイッチング素子をオンすることにより、インダ
クタンス素子に直流電流を流してこのインダクタンス素
子にエネルギーを蓄え、次に、スイッチング素子をオフ
することにより、インダクタンス素子に蓄えられたエネ
ルギーを放出させ、ダイオードを介してインバータ入力
側の平滑コンデンサに充電電流を流し、この平滑コンデ
ンサにインバータの昇圧された入力直流電圧を生成させ
る。

【０００５】インバータの出力電圧の制御をインバータ
の入力直流電圧を制御して行なう領域では、インバータ
での通流率を最大値に固定し、昇圧チョッパ回路でのス
イッチング素子の通流率を変化させてインバータの入力
直流電圧を可変することにより、電動機の回転速度制御
が行なわれる。また、インバータの出力電圧の制御をイ
ンバータの通流率を制御して行なう領域では、このイン
バータの入力直流電圧はある一定値に固定して（即ち、
昇圧チョッパ回路でのスイッチング素子の通流率を一定
として）、インバータの通流率を制御することにより、
電動機の回転速度制御が行なわれる。

【０００６】なお、この昇圧チョッパ回路では、スイッ
チング素子の通流率を制御して交流電源電流を正弦波状
に制御することができるため、力率を改善し、かつ交流
電源の高調波電流を抑制することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
動機の回転速度制御を行なう際に、電動機の回転数を検
出し、検出した回転数が所望の回転数となるように、昇
圧チョッパ回路の出力直流電圧（即ち、インバータの入
力直流電圧）を増減させている。

【０００８】しかし、上記従来技術では、電動機の運転
状態によっては、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧がイ
ンバータ及び昇圧チョッパ回路の最大定格を越える場合
がある。即ち、電動機の回転数が高くなるにつれて昇圧
チョッパ回路の出力直流電圧値は上昇するため、電動機
の回転数に所定の制限値を設定してこの制限値を越えな
いように回転制御すれば、昇圧チョッパ回路の出力直流
電圧値をある範囲以内に抑えることができるが、一方、
電動機の負荷が変動した場合でも、その増減に応じて昇
圧チョッパ回路の出力直流電圧が変動する。このため、
単に電動機の回転数に所定の制限値を設定してこれを越
えないように回転数を制御するようにするだけでは、電
動機の回転数がこの制限値を越えていないにもかかわら
ず、負荷の変動によって昇圧チョッパ回路の出力直流電
圧がインバータ及び昇圧チョッパ回路の最大定格、或い
は所定の制限値を越えるおそれがあった。

【０００９】また、上記従来技術では、昇圧チョッパ回
路の故障によってその出力直流電圧がある電圧値までし
か上昇しない場合でも、電動機を駆動できる場合があ
る。即ち、インバータの入力直流電圧を制御する領域で
は、電動機の回転速度を検出して、それが所望の回転速
度となるように、昇圧チョッパ回路でのスイッチング素
子の通流率を変化させることにより、昇圧チョッパ回路
の出力直流電圧を増減させているが、この場合、低速域
では、故障した昇圧チョッパ回路の出力直流電圧をこの
可能なある電圧値まで増加させなくても、この昇圧チョ
ッパ回路の出力直流電圧の増減によって電動機の回転速
度制御が可能であるため、単に電動機の回転数を検出す
るのみでは、昇圧チョッパ回路の故障を検知できない。

【００１０】本発明の目的は、かかる問題を解決し、イ
ンバータや昇圧チョッパ回路の最大電圧定格、或いは所
定の値を越えない範囲で電動機の回転速度制御ができる
ようにした電動機駆動装置及びこれを用いた空気調和機
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、インバータの入力直流電圧を変化させて
電動機を可変速制御する際に、該電動機の速度指令値に
応じて設定される該インバータの入力直流電圧が予め設
定した所定の最大値を越えないように、該電動機を可変
速制御する。

【００１２】また、本発明は、インバータの入力直流電
圧を変化させて電動機を可変速制御する際に、該電動機
の速度指令値に応じて設定される該インバータの入力直
流電圧が予め設定した所定の最大電圧値を越えたときに
は、昇圧チョッパ回路及び該電動機を停止させる。

【００１３】さらに、本発明は、インバータの入力直流
電圧を変化させて電動機を可変速制御する際に、該電動
機の速度指令値を増加させて一定時間経過しても、該イ
ンバータの入力直流電圧が予め設定した所定の最小値を
越えないときには、該電動機及び昇圧チョッパ回路の駆
動を停止させ、また、かかる状態を外部に伝達するか、
表示する。

【００１４】さらに、本発明は、インバータの入力直流
電圧を可変して、或いは一定にして電動機を可変速制御
する際に、該入力直流電圧の所定の単位時間当りの変化
量が該電動機の速度指令値の変動による該入力直流電圧
の変動に基づいて予め推定した所定の最大変化量を越え
たときには、該電動機及び昇圧チョッパ回路の駆動を停
止させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００１６】図１は本発明による電動機駆動装置の一実
施形態を示すブロック図であって、１は交流電源、２は
全波整流回路、２ａ〜２ｄは整流ダイオード、３は昇圧
チョッパ回路、４はインダクタンス素子、５はスイッチ
ング素子、６は昇圧チョッパ回路駆動手段、７はフリー
ホイールダイオード、８は平滑コンデンサ、９ａ，９ｂ
は直流電圧検出用抵抗、１０はインバータ、１０ａ〜１
０ｆはスイッチング素子、１１は直流ブラシレスモータ
などの電動機という、１２はロータ磁極位置検出手段、
１３はインバータ駆動手段、１４は電動機制御装置であ
る。

【００１７】同図において、交流電源１からの交流電源
電圧は整流ダイオード２ａ〜２ｄからなる全波整流回路
２によって全波整流され、全波整流波形の整流電圧が得
られて昇圧チョッパ回路３に供給される。昇圧回路３は
インダクタンス素子４とスイッチング素子５とフリーホ
イールダイオード７とから構成されており、昇圧チョッ
パ回路駆動手段６によりスイッチング素子５がオン，オ
フ駆動される。スイッチング素子５がオンすると、全波
整流回路２からインダクタンス素子４，スイッチング素
子５を介して電流が流れることにより、インダクタンス
素子４にエネルギーが蓄えられ、次にスイッチング素子
５がオフすると、インダクタンス素子４に蓄えられたエ
ネルギーが放出されることにより、フリーホイールダイ
オード７を介してインバータ１０の入力側の平滑コンデ
ンサ８に充電電流が流れ、平滑コンデンサ８が充電され
る。このようにして、スイッチング素子５がオン，オフ
を繰り返すことにより、交流電源電圧よりも昇圧された
インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄが得られる。

【００１８】かかる動作において、スイッチング素子５
がオンしているときには、平滑コンデンサ８に充電電流
が流れず、この平滑コンデンサ８からインバータ１０に
電力が供給されるので、この平滑コンデンサ８の充電電
圧、従って、インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄは低下
していくが、次にスイッチング素子５がオフすると、イ
ンダクタンス素子４からのエネルギーの放出により、平
滑コンデンサ８が充電され、インバータ１０の入力直流
電圧Ｖｄの低下が補われる。

【００１９】スイッチング素子１０ａ〜１０ｆはブリッ
ジに組み合わされてインバータ１０を構成しており、イ
ンバータ駆動手段１３からのＰＷＭ（パルス幅変調）信
号によってオン，オフ駆動されて直流電圧Ｖｄを交流化
する。これによって得られた交流電圧（即ち、インバー
タ１０の出力交流電圧）により、電動機１１が回転駆動
される。

【００２０】電動機制御装置１４は、電動機１１のロー
タ磁極の位置を検出するロータ磁極位置検出手段１２か
ら出力される磁極位置検出信号Ｓ１を参照して電動機１
１の回転数を算出し、これが指定される所望の回転数
（即ち、電動機１１の速度指令値）となるように、イン
バータ駆動手段１３に回転数指令信号Ｓ２を供給する。
インバータ駆動手段１３は、この回転数指令信号Ｓ２に
対応したデューティのＰＷＭ信号を生成し、これによっ
てスイッチング素子１０ａ〜１０ｆをオン，オフ駆動す
る。そして、ＰＷＭ信号のオン期間、即ち、インバータ
１０の通流率を回転数指令信号Ｓ２に応じて変化させる
ことにより、電動機１１に印加するインバータの出力交
流電圧を制御し、その回転数が電動機１１の速度指令値
となるように回転速度制御が行なわれる。

【００２１】また、直流電圧検出用抵抗９ａ，９ｂはイ
ンバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを分圧した直流電圧検
出信号Ｓ４を出力する。電動機制御装置１４は、この直
流電圧検出用抵抗９ａ，９ｂからの直流電圧検出信号Ｓ
４からインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを検出し、こ
のインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを所望の電圧値と
するための直流電圧指令値Ｓ３を生成する。昇圧チョッ
パ回路駆動手段６は直流電圧指令値Ｓ３に応じたデュー
ティのＰＷＭ信号を出力し、これによって昇圧チョッパ
回路３のスイッチング素子５をオン，オフ駆動する。こ
のＰＷＭ信号のオン期間、即ち、昇圧チツョッパ回路３
の通流率をインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄに応じて
制御することにより、このインバータ１０の入力直流電
圧Ｖｄを所定の電圧値にする。

【００２２】このように、インバータの出力交流電圧を
インバータ１０の通流率を制御して電動機１１の速度制
御を行なう領域（以下、インバータ制御領域という）で
は、インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄが最低の一定電
圧値となるように、昇圧チョッパ回路３の通流率が設定
され、インバータ１０の通流率を変化させる。

【００２３】これに対し、インバータの出力交流電圧を
インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを制御して電動機１
１の速度制御を行なう領域（以下、昇圧チョッパ回路制
御領域という）では、インバータの通流率を最大（１０
０％）に固定し、磁極位置検出信号Ｓ１から検出される
電動機１１の回転数が電動機１１の速度指令値となるよ
うに、直流電圧指令値Ｓ３により昇圧チョッパ回路３の
通流率を制御してインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを
増減させることにより、電動機１１の速度制御を行な
う。

【００２４】図２は電動機制御装置１４による制御状態
を示す図であって、同図（ａ）は電動機１１の回転数Ｎ
に対するインバータ１０の通流率とインバータの入力直
流電圧Ｖｄとの関係を示し、同図（ｂ）は電動機１１の
回転数Ｎに対する電動機１１の印加電圧Ｖｍ、即ち、イ
ンバータ１０の出力交流電圧Ｖｍとの関係を示す。

【００２５】図２（ａ）において、いま、電動機１１の
回転数ＮがＮ１未満でインバータ制御領域であり、回転
数Ｎ１以上で昇圧チョッパ回路制御領域であるとする
と、インバータ制御領域では、インバータ１０の入力直
流電圧Ｖｄは一定の最低電圧Ｖ４に保持され、インバー
タ１０の通流率は電動機１１の回転数Ｎの増加とともに
増加する。そして、電動機１１の回転数ＮがＮ１のとき
には、インバータ１０の通流率は１００％となる。ま
た、昇圧チョッバ回路制御領域では、インバータ１０の
通流率が１００％に保持され、電動機１１の回転数Ｎが
Ｎ１から増加するとともに、インバータ１０の入力直流
電圧Ｖｄがその最低電圧Ｖ４から増加していく。

【００２６】図２（ｂ）において、電動機１１の印加電
圧（即ち、インバータ１０の出力交流電圧）Ｖｍは、電
動機１１の回転数Ｎの増加とともに増加する。また、負
荷が大きいほど、電動機の印加電圧Ｖｍは増加する。こ
れを図２（ａ）と関連付けると、電動機１１の回転数Ｎ
がＮ１未満のインバータ制御領域では、インバータ１０
の通流率を増減させて電動機１１の印加電圧Ｖｍを可変
することにより、電動機１１の回転速度の制御を行な
い、電動機１１の回転数ＮがＮ１以上の昇圧チョッパ回
路制御領域では、インバータ１０の通流率が１００％に
なるため、昇圧チョッパ回路３の通流率を増減してイン
バータ１０の入力直流電圧Ｖｄを増減させることによ
り、電動機１１の印加電圧Ｖｍを可変として、電動機１
１の回転速度の制御を行なう。

【００２７】ここで、電動機１１やインバータ１０，昇
圧チョッパ回路３などの保護のために設定される電動機
１１の印加電圧Ｖｍの最大許容電圧値（或いは最大定格
値）をＶmaxとし、このときの或る負荷での電動機１１
の回転数Ｎを最大許容回転数Ｎmax1とする。

【００２８】ところで、電動機１１としての直流ブラシ
レスモータは、その負荷が増加すると、かかる負荷変動
以前と同じ回転数を維持するためには、この電動機１１
の印加電圧Ｖｍを増加させなければならない。例えば、
図２（ｂ）に示すように、いま、負荷特性ｃの状態で電
動機１１の回転数Ｎが最大許容回転数Ｎmax1であり、こ
のときの電動機１１の印加電圧ＶｍをＶ１とすると、負
荷特性ｂ，ａのように順に負荷が増加したときには、こ
の同じ回転数Ｎmax1を維持するためには、電動機１１の
印加電圧Ｖｍが電圧値Ｖ１から電圧値Ｖ２，Ｖ３と順に
増加し、負荷特性ａで示すように、負荷によっては、そ
のときの電動機１１の印加電圧Ｖｍが最大許容電圧値Ｖ
maxを越えてしまう場合もある。従って、単に電動機１
１の回転数Ｎの最大許容回転数Ｎmax1を規定したのみで
は、電動機１１の印加電圧Ｖｍを最大許容電圧値Ｖmax
以下に抑えることができず、電動機１１などの保護に支
障を来すことになる。

【００２９】そこで、この実施形態では、図１におい
て、電動機制御装置１４が、直流電圧検出抵抗９ａ，９
ｂからの直流電圧検出信号Ｓ４を参照して検出されるイ
ンバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを参照して、電動機１
１の印加電圧Ｖｍが最大許容電圧値Ｖmaxを越えないよ
うに、直流電圧指令値Ｓ３で昇圧チョッパ回路駆動手段
６を制御して、昇圧チョッパ回路３の通流率を制御す
る。そこで、例えば、負荷特性ａの負荷状態になると、
電動機１１の最大許容回転数をＮmax1からこれよりも低
いＮmax2に変更させるようにする。従って、電動機１１
の印加電圧Ｖｍは最大許容電圧値Ｖmax を越えることは
ない。

【００３０】この点についてさらに具体的に説明する
と、昇圧チョッパ回路制御領域では、インバータ１０の
通流率が１００％と一定となっているので、インバータ
１０の入力直流電圧Ｖｄと出力交流電圧（＝電動機１１
の印加電圧）Ｖｍとは一対一の関係にある。つまり、こ
の出力交流電圧Ｖｍの最大許容電圧値Ｖmaxに対するイ
ンバータ１０の入力直流電圧Ｖｄは一定であり、これを
Ｖｄmaxとすると、インバータの出力交流電圧Ｖｍが最
大許容電圧値Ｖmaxであるときには、このときのインバ
ータ１０の入力直流電圧ＶｄはＶｄmaxということにな
る。

【００３１】また、昇圧チョッパ回路制御領域では、電
動機制御装置１４に、最大許容回転数Ｎmax1のように、
電動機１１の電動機１１の所要とする回転数Ｎが指定さ
れており、ロータ磁極位置検出手段１２からの磁極位置
検出信号Ｓ１から算出される電動機１１の回転数がこの
指定される回転数Ｎmax1と異なるときには、電動機制御
装置１４が昇圧チョッパ回路３の通流率を制御して、電
動機１１の回転数Ｎが指定回転数Ｎmax1に等しくなるよ
うなインバータ１０の出力交流電圧Ｖｍが得られるよう
に、インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを変化させる。

【００３２】そこで、いま、図２（ｂ）に示すように、
負荷特性ｃの負荷状態にあり、電動機１１の指定回転数
が最大許容回転数Ｎmax1であって、電動機１１に電圧Ｖ
１が印加されて電動機１１がこの最大許容回転数Ｎmax1
で回転しているとき、例えば、負荷特性ａで示す大きい
負荷状態に変化したとすると、電動機１１は、そのとき
の印加電圧Ｖ１では、回転数Ｎが低下しようとするが、
電動機制御装置１４には回転数Ｎmax1が指定されている
ため、この回転数Ｎmax1で回転させるように、電動機制
御装置１４が昇圧チョッパ回路３の通流率を制御して、
インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを高め、電動機１１
の印加電圧Ｖｍを高める。

【００３３】このようにして、電動機制御装置１４は、
電動機１１の印加電圧Ｖｍを高めるが、これとともに、
直流電圧検出信号Ｓ４によってインバータ１０の入力直
流電圧Ｖｄを監視しており、この入力直流電圧Ｖｄがイ
ンバータ１０の出力交流電圧Ｖｍの最大許容電圧値Ｖma
xに対応する電圧値Ｖｄmaxに達すると、電動機１１の指
定回転数を先の最大許容回転数Ｎmax1から小さい方向に
変更し、電動機１１の回転数を下げるように制御を行な
う。

【００３４】これ以降、電動機制御装置１４は、インバ
ータ１０の入力直流電圧Ｖｄと電動機１１の回転数Ｎと
の調整を行ない、負荷特性ａにおいて、電動機１１の印
加電圧Ｖｍが最大許容電圧値Ｖmax にあって、電動機の
回転数Ｎがそのときの最大許容回転数Ｎmax2となる状態
にする。

【００３５】このようにして、電動機１１の印加電圧Ｖ
ｍがその最大許容電圧値Ｖmaxを越えるような負荷状態
になっても、インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄをもと
にして、電動機１１の印加電圧Ｖｍがその最大許容電圧
値Ｖｍａｘを越えないような状態に設定することができ
る。従って、この実施形態によると、常に、インバータ
１０や昇圧チョッパ回路３の最大定格あるいは所定電圧
値を越えないで電動機１１の回転速度の制御ができ、昇
圧チョッパ回路３やインバータ１０，電動機１１の保護
を図ることができる。

【００３６】また、電動機制御装置１４は、昇圧チョッ
パ回路駆動手段６がノイズなどの要因によって誤動作
し、電動機１１の印加電圧Ｖｍが最大許容電圧値Ｖmax
を越えた場合には、昇圧チョッパ回路３及び電動機１１
を停止させ、これにより、昇圧チョッパ回路３やインバ
ータ１０，電動機１１などの保護を図る。

【００３７】図３は電動機制御装置１４による電動機起
動時の制御動作を示す図であって、同図（ａ）は電動機
１１の回転数Ｎの時間的変化を、また、同図（ｂ）はイ
ンバータ１０の通流率とインバータ１０の入力直流電圧
Ｖｄとの時間的変化を夫々示しており、Ｔ１はインバー
タ制御領域から昇圧チョッパ回路制御領域に変更する時
点を示している。

【００３８】図３（ａ），（ｂ）において、時刻０で電
動機１１を起動すると、電動機制御装置１４の制御によ
り、時刻Ｔ１までのインバータ制御領域では、インバー
タ１０の入力直流電圧Ｖｄは一定電圧値Ｖ５に保持さ
れ、インバータ１０の通流率が順次高められることによ
り、電動機１１はその回転数Ｎが順次高められて加速さ
れる。

【００３９】そして、時刻Ｔ１になると、インバータ１
０の通流率が１００％となって昇圧チョッパ回路制御領
域に入り、インバータ１０の通流率は１００％と一定に
保持され、また、昇圧チョッパ回路３の通流率が制御さ
れて、昇圧チョッパ回路３が正常に動作すれば、インバ
ータ１０の入力直流電圧Ｖｄが破線ｅで示すように上昇
し、これとともに、電動機１１の回転数Ｎも破線ｇで示
すように上昇する。

【００４０】しかしながら、例えば、スイッチング素子
５が動作しなかったり、インダクタンス素子４の一部が
短絡したりなどして昇圧チョッパ回路３が故障し、イン
バータ１０の入力直流電圧Ｖｄを、例えば、電圧値Ｖ５
以上高めることができないとすると、時刻Ｔ１からはこ
の入力直流電圧Ｖｄが、実線ｄで示すように、電圧値Ｖ
５に保持されたままとなる。このときには、電動機１１
の回転数Ｎも、実線ｆで示すように、上昇せずにほぼ一
定に保持される。

【００４１】そこで、この実施形態では、かかる電動機
１１の起動動作時、インバータ制御領域が経過して時刻
Ｔ１になると、電動機制御装置１４がこの時刻Ｔ１から
所定の期間Ｔ２だけ、直流電圧検出信号Ｓ４により、イ
ンバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを監視し、この入力直
流電圧Ｖｄがこの期間Ｔ２を経過しても、図３（ｂ）の
実線ｄで示すように、ほぼ一定の電圧値Ｖ５に保持され
ているときには、昇圧チョッパ回路３に何らかの障害が
発生したと判断して、昇圧チョッパ回路３及び電動機１
１を停止させ、それらの保護を図るようにする。この場
合、かかる状態を適宜の手段で電動機駆動装置の外部に
伝達或いは表示し、電動機１１の動作をそのまま継続さ
せて昇圧チョッパ回路３のみを停止させ、その保護を図
るようにしてもよい。

【００４２】このようにして、この実施形態では、イン
バータ１０の入力直流電圧Ｖｄにより、電動機１１の起
動時、昇圧チョッパ回路３の故障を検出することがで
き、早期にシステムの保護を図ることができる。

【００４３】なお、電動機１１の速度指令値の変更によ
ってその回転数を増加させる場合には、電動機１１を加
速させることになるが、この場合にも、図３に示すよう
な制御が行なわれることになり、この場合でも、同様に
して昇圧チョッパ回路３の故障を検出することができ
る。

【００４４】また、電動機１１の運転中に昇圧チョッパ
回路３が故障した場合にも、この実施形態では、インバ
ータ１０の入力直流電圧からこれを検出することができ
る。これを図４により説明する。

【００４５】なお、図４は電動機１１の運転中でのイン
バータ１０の入力直流電圧Ｖｄの時間的変化の一具体例
を示すものであって、Ｔ４は昇圧チョッパ回路３が正常
に動作する期間を、また、Ｔ５は昇圧チョッパ回路３の
故障期間を夫々示し、また、ΔＶ１は昇圧チョッパ回路
３が正常に動作するときの電動機制御装置１４の制御に
よる場合も含めたインバータ１０の入力直流電圧の単位
時間当りの最大変化量を示している。この最大変化量△
Ｖ１は、ほぼ電動機１１の増減速レートに比例するた
め、最大増減速レートからおよその値を推定できる。Δ
Ｖ２はスイッチング素子５が動作しなかったり、インダ
クタンス素子４の一部が短絡したりなどして昇圧チョッ
パ回路３が故障したときのインバータ１０の入力直流電
圧の単位時間当りの変化量を夫々示しており、発明者の
実験結果によると、一般に、 △Ｖ１≪△Ｖ２ である。昇圧チョッパ回路３が故障したときには、平滑
コンデンサ８への充電動作が充分に行なわれなくなる。

【００４６】図４に示すように、この実施形態では、電
動機１１の定常運転状態においても、電動機制御装置１
４が、直流電圧検出信号Ｓ４により、所定の単位時間Ｔ
３毎にインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄを監視し、こ
の単位時間Ｔ３毎のインバータ１０の入力直流電圧Ｖｄ
の変化量ΔＶを検出する。そして、期間Ｔ４のように、
この変化量ΔＶが ΔＶ≦ΔＶ１ のときには、昇圧チョッパ回路３は故障していないと判
定し、そのまま電動機１１の運転を継続するが、昇圧チ
ョッパ回路３が故障して昇圧動作を行なうことができな
くなると、期間Ｔ５のように、インバータ１０の入力直
流電圧Ｖｄが急速に低下していく。このため、電動機制
御装置１４は、直流電圧検出信号Ｓ４によって検出する
インバータ１０の入力直流電圧Ｖｄの単位時間Ｔ３当り
の変化量ΔＶが ΔＶ１＜ΔＶ となると、昇圧チョッパ回路３が故障したものと判定
し、昇圧チョッパ回路３及び電動機１１を停止させてそ
の保護を図る。

【００４７】以上のようにして、この実施形態では、電
動機１１の起動時や加速時においても、また、定常運転
時においても、昇圧チョッパ回路３の故障を検出するこ
とができ、したがって、昇圧チョッパ回路３が故障した
ときには、これを即座に検出して昇圧チョッパ回路３や
電動機１１を停止させることができるから、確実にこれ
らの保護を図ることができる。

【００４８】本発明による空気調和機は、以上説明した
電動機駆動装置を用いるものであって、この場合、電動
機１１がこの空気調和機の冷凍サイクルにおける圧縮機
を回転駆動する電動機となる。そして、かかる空気調和
機では、圧縮機の駆動系としての電動機駆動装置におい
て、上記のように、インバータや昇圧チョッパ回路の最
大電圧定格、或いは所定の電圧値を越えない範囲で電動
機の回転速度制御ができ、また、昇圧チョッパ回路の故
障検出が確実にかつ早期に行なわれるので、より安全な
製品として提供されることになる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電動
機駆動装置によれば、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧
を可変して電動機を可変速制御する際に、電動機の速度
指令値から得られる昇圧チョッパ回路の出力直流電圧
が、予め設定した所定の最大値を越えないように電動機
を可変速制御するので、電動機負荷が変動した場合に
は、単に電動機の回転数に所定の制限値を設定した場合
に比べて、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧が、インバ
ータ及び昇圧チョッパ回路の最大定格、或いは所定の制
限値を越えないようにすることができる。

【００５０】また、本発明による電動機駆動装置によれ
ば、電動機の速度指令値から得られる昇圧チョッパ回路
の出力直流電圧が予め設定した所定の最大値を越えた場
合には、昇圧チョッパ回路及び電動機を停止させるの
で、これらインバータ及び昇圧チョッパ回路の最大電圧
定格、或いは所定の電圧値を越えないようにすることが
でき、これらの保護を図ることができる。

【００５１】さらに、本発明による電動機駆動装置によ
れば、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧を可変して電動
機を可変速制御する際に、電動機の速度指令値を増加し
て一定時間経過したにもかかわらず、電動機の速度指令
値から得られる昇圧チョッパ回路の出力直流電圧が予め
設定した所定の最小値を越えない場合には、これをもっ
て昇圧チョッパ回路の故障を検知することができ、電動
機及び昇圧チョッパ回路の駆動を停止させることによ
り、これらの保護を図ることができる。

【００５２】さらに、本発明による電動機駆動装置によ
れば、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧を可変して電動
機を可変速制御する際に、電動機の速度指令値を増加し
て一定時間経過したにもかかわらず、電動機の速度指令
値から得られる昇圧チョッパ回路の出力直流電圧が予め
設定した所定の最小値を越えない場合には、かかる状態
を電動機駆動装置の外部に伝達、或いは表示し、かつ昇
圧チョッパ回路の駆動を停止させるので、昇圧チョッパ
回路の故障を検知することができるとともに、昇圧チョ
ッパ回路の保護を図ることができる。

【００５３】さらに、本発明による電動機駆動装置によ
れば、昇圧チョッパ回路の出力直流電圧を可変、或いは
一定にして電動機を可変速制御する際に、昇圧チョッパ
回路の出力直流電圧の所定時間における変化量が、電動
機の速度指令値の変動による昇圧チョッパ回路の出力直
流電圧の変動に基づいて予め推定した所定の最大変化量
を越えた場合には、これをもって昇圧チョッパ回路など
が故障して生ずる異常状態を検知することができ、これ
にともなって電動機及び昇圧チョッパ回路の駆動を停止
させるので、これらの保護を図ることができる。

【００５４】さらに、本発明による空気調和機によれ
ば、以上のような効果を奏する本発明による電動機駆動
装置を用いて運転を行なうので、インバータ及び昇圧チ
ョッパ回路の最大電圧定格、或いは所定の電圧値を越え
ない範囲で電動機の回転速度制御ができ、また、昇圧チ
ョッパ回路の故障が確実かつ早期に検出されるものであ
って、安全な製品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動機駆動装置の一実施形態を示
すブロック図である。

【図２】図１に示した実施形態での電動機の回転数に対
する動作特性の一具体例を示す図である。

【図３】図１に示した実施形態での電動機起動特性の一
具体例を示す図である。

【図４】図１に示した実施形態での電動機運転中に障害
が発生した場合のインバータの入力直流電圧の変化の一
具体例を示す図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 全波整流回路 ２ａ〜２ｄ 整流ダイオード ３ 昇圧チョッパ回路 ４ インダクタンス素子 ５ スイッチング素子 ６ 昇圧チョッパ回路駆動手段 ７ フリーホイールダイオード ８ 平滑コンデンサ ９ａ，９ｂ 直流電圧検出抵抗 １０ インバータ １０ａ〜１０ｆ スイッチング素子 １１ 電動機 １２ ロータ磁極位置検出手段 １３ インバータ駆動手段 １４ 電動機制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 幸雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 浩二 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 井上 徹 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 篠崎 弘 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源電圧を整流する整流回路と、該
   整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、該
   昇圧チョッパ回路の出力を平滑して直流電圧を生成する
   平滑コンデンサと、該直流電圧を検出する手段と、該直
   流電圧を入力直流電圧としこれを電動機を駆動するため
   の交流電圧に変換するインバータと、該昇圧チョッパ回
   路や該インバータを制御して該電動機を可変速制御する
   電動機制御装置とを備えた電動機駆動装置において、 該インバータの入力直流電圧を変化させて該電動機を可
   変速制御する際に、該電動機の速度指令値に応じて設定
   される該インバータの入力直流電圧が予め設定した所定
   の最大電圧値を越えないように、該電動機を可変速制御
   することを特徴とする電動機駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動機駆動装置におい
   て、 前記電動機制御装置は、前記インバータの入力直流電圧
   を変化させて前記電動機を可変速制御する際に、前記電
   動機の速度指令値に応じて設定される該インバータの入
   力直流電圧が予め設定した所定の最大値を越えたとき、
   前記昇圧チョッパ回路及び前記電動機の駆動を停止する
   ことを特徴とする電動機駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電動機駆動装置におい
   て、 前記電動機制御装置は、前記電動機の速度指令値の増加
   に伴って前記インバータの入力直流電圧を変化させるこ
   とにより、前記電動機を可変速制御する際に、前記電動
   機の速度指令値が増加してから一定時間経過しても、前
   記インバータの入力直流電圧が予め設定した所定の最小
   値を越えないとき、前記電動機及び前記昇圧チョッパ回
   路の駆動を停止することを特徴とする電動機駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電動機駆動装置におい
   て、 前記電動機制御装置は、前記電動機の速度指令値の増加
   に伴って前記インバータの入力直流電圧を変化させるこ
   とにより、前記電動機を可変速制御する際に、前記電動
   機の速度指令値が増加してから一定時間経過しても、前
   記インバータの入力直流電圧が予め設定した所定の最小
   値を越えないとき、かかる状態を外部に伝達或いは表示
   し、前記昇圧チョッパ回路の駆動を停止することを特徴
   とする電動機駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電動機駆動装置におい
   て、 前記電動機制御装置は、前記インバータの入力直流電圧
   を可変にして或いは一定にして前記電動機を可変速制御
   する際に、前記インバータの入力直流電圧の所定単位時
   間当りの変化量が前記電動機の速度指令値の増減による
   前記インバータの入力直流電圧の変動に基づいて予め推
   定した所定の最大変化量を越えたとき、前記電動機及び
   前記昇圧チョッパ回路の駆動を停止することを特徴とす
   る電動機駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の電動機
   駆動装置を用いて圧縮機用電動機を駆動するように構成
   したことを特徴とする空気調和機。