JP2003088144A - インバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ動作停止時と停電などにより主電
源が切れた場合とにおいてのみ放電制御動作可能とする
こと。 【解決手段】 放電制御回路２５では、コンタクタ１２
のオン時には、閉路しているａ接点リレー２６によって
放電用トランジスタ２７はオフ動作をしているが、コン
タクタ１２がオフになると、ｂ接点リレーが閉路し、放
電用トランジスタ２７がオン動作をし、平滑コンデンサ
１７ａ，１７ｂの蓄積電荷が放電抵抗２６を流れ、消費
されるので、主回路直流母線間電圧を短時間に低下させ
ることができる。また、停電時など主電源が切れた場合
には、電源バックアップ回路３０によって放電用トラン
ジスタ２７をオン動作させ得るので、同様に平滑コンデ
ンサの蓄積電荷を放電させることができ、主回路直流母
線間電圧を短時間に低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御装
置に係り、特に平滑コンデンサに蓄積される電荷の放電
制御機能を備えたインバータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ装置においては、多くの場
合、主回路直流電圧の平滑用コンデンサが組み込まれて
いる。この平滑コンデンサは、容量が大きく数千〜数十
万μＦ以上にも及ぶ。したがって、インバータ装置の電
源を切っても、平滑コンデンサに蓄えられた電荷による
残留電圧がしばらく発生している状態となる。このよう
な状態は、メンテナンス時などにおいては、作業効率が
悪く、危険度も高い状態といえる。

【０００３】そこで、従来では、下記のように平滑コン
デンサの放電回路を設ける方法で対処するようにしてい
る。

【０００４】（１）インバータ主回路直流回路部に、平
滑コンデンサと並列に放電用抵抗を接続する方法。

【０００５】（２）（１）の放電用抵抗と直列に主回路
コンタクタ補助接点などのリレーを接続し、インバータ
停止時にのみ放電を行う方法。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
対策には、次のような問題がある。（１）の方法では、
インバータ運転時においても常に放電動作をしてしまう
ので、無駄な消費電力が生じてしまう。また、インバー
タ停止時のみと比較して放電用抵抗の容量が大きなもの
が必要になる。

【０００７】（２）の方法では、リレーが高圧部（６０
０V〜8００V程度）に使用される場合もあるので、リレ
ーを複数の直列接続とし、また、接点溶着などが起こら
ないようにリレーの遮断容量や寿命の検討が必要であ
る。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、インバータ動作停止時と停電などにより主電
源が切れた場合とにおいてのみ放電制御動作可能とする
ことによって信頼性の向上が図れるインバータ制御装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るインバータ制御装置は、請求宇高１で
は、コンタクタを介して入力される交流電源を直流電源
に変換するコンバータと、前記コンバータが主回路直流
母線間に出力する前記直流電源を任意周波数の交流電源
に変換するインバータと、前記主回路直流母線間に接続
され前記直流電源を平滑する平滑コンデンサと、前記平
滑コンデンサの端子間電圧、前記コンバータの入力状
態、前記インバータ出力状態などに基づき前記コンバー
タ及び前記インバータを制御する制御装置と、前記平滑
コンデンサと並列に接続される放電回路であって、放電
用トランジスタと前記放電用トランジスタの電流入力側
に接続される放電用抵抗とからなる放電回路と、前記放
電用トランジスタの制御端に２次側が共通に接続され前
記コンタクタのオン・オフ動作と連動して開閉動作を行
う２つの接点リレーであって、前記コンタクタのオン時
に閉路する第１接点リレー及び前記コンタクタのオフ時
に閉路する第２接点リレーと、前記第１接点リレーの１
次側に前記放電用トランジスタをオフ動作させる電源を
印加し、前記第２接点リレーの１次側に前記放電用トラ
ンジスタをオン動作させる電源を印加するトランジスタ
駆動手段と、前記第２接点リレーの１次側に接続され前
記放電用トランジスタをオン動作させる電源によって充
電されるバックアップコンデンサと停電時に前記バック
アップコンデンサから電源側への放電を阻止するダイオ
ードとで構成される電源バックアップ回路とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１０】この構成によれば、放電回路は、コンタク
タのオン時には、閉路している第１接点リレーによって
放電用トランジスタはオフ動作をしているが、コンタク
タがオフになると、第２接点リレーが閉路し、放電用ト
ランジスタがオン動作をし、平滑コンデンサの蓄積電荷
が放電用抵抗を流れ、消費されるので、主回路直流母線
間電圧を短時間に低下させることができる。また、停電
時など主電源が切れた場合には、電源バックアップ回路
によって放電用トランジスタをオン動作させ得るので、
同様に平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させることがで
き、主回路直流母線間電圧を短時間に低下させることが
できる。このように、インバータ動作停止時と停電など
により主電源が切れた場合においてのみ放電制御動作を
行うので、無駄な電力消費を低減できる。また、２つの
接点リレーは、放電用トランジスタの駆動用であるの
で、リレーの接点寿命や信頼性の向上が図れる。

【００１１】請求項２では、コンタクタを介して接続さ
れる交流電源を直流電源に変換するコンバータと、前記
コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流電源
を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、前記
主回路直流母線間に接続され前記直流電源を平滑する平
滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの端子間電圧、前
記コンバータの入力状態、前記インバータ出力状態など
に基づき前記コンバータ及び前記インバータを制御する
制御装置と、前記平滑コンデンサと並列に接続される放
電回路であって、放電用トランジスタと前記放電用トラ
ンジスタの電流入力側に接続される放電用抵抗とからな
る放電回路と、前記平滑コンデンサの端子間電圧が少な
くとも所定値以下に降下するまでの間前記放電用トラン
ジスタをオン動作させるトランジスタ駆動手段と、前記
コンバータが出力する直流電源によって充電され、停電
時に前記トランジスタ駆動手段に電源供給を行うバック
アップコンデンサと停電時に前記バックアップコンデン
サから電源側への放電を阻止するダイオードとで構成さ
れる電源バックアップ回路とを備えたことを特徴として
いる。

【００１２】この構成によれば、トランジスタ駆動手段
が、平滑コンデンサの端子間電圧を監視し、通常のイン
バータ制御動作時の電圧から降下すると、コンタクタが
オフされたと判断して、平滑コンデンサの端子間電圧が
少なくとも所定値以下に降下するまでの間、放電用トラ
ンジスタをオン動作させる。その結果、平滑コンデンサ
の蓄積電荷が放電用抵抗を流れ、消費されるので、主回
路直流母線間電圧を短時間に低下させることができる。
また、停電時など主電源が切れた場合には、トランジス
タ駆動手段は電源バックアップ回路から電源供給を受け
て放電用トランジスタをオン動作させ得るので、同様に
平滑コンデンサの蓄積電荷を放電させ得るので、主回路
直流母線間電圧を短時間に低下させることができる。こ
のように、インバータ動作停止時と停電などにより主電
源が切れた場合においてのみ放電制御動作を行うので、
無駄な電力消費を低減できる。このとき、トランジスタ
駆動手段では、ソフト処理によって上記の制御が実現可
能であるので、放電条件の設定・変更が柔軟に行える。

【００１３】請求項３では、上記の発明において、前記
平滑コンデンサは、複数の平滑コンデンサを直列接続し
たものからなり、前記放電回路は、前記複数の平滑コン
デンサのそれぞれに並列接続されていることを特徴とし
ている。

【００１４】この構成によれば、放電回路が、複数の平
滑コンデンサのそれぞれと１対１対応で設けられるの
で、放電用トランジスタまたは回生用トランジスタの低
容量化、小型化が図れる。

【００１５】請求項４では、コンタクタを介して入力さ
れる交流電源を直流電源に変換するコンバータと、前記
コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流電源
を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、前記
直流電源を平滑する平滑コンデンサであって、前記主回
路直流母線間に直列接続された複数個の平滑コンデンサ
と、前記複数個の平滑コンデンサの端子間電圧、前記コ
ンバータの入力状態、前記インバータ出力状態などに基
づき前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御
装置と、前記複数個の平滑コンデンサのそれぞれと並列
に接続される放電回路であって、前記コンタクタのオフ
動作に応答して閉路する接点リレーと前記接点リレーの
電流入力側に接続される放電用抵抗とからなる複数個の
放電回路とを備えたことを特徴としている。

【００１６】この構成によれば、放電回路が、複数の平
滑コンデンサのそれぞれと１対１対応で設けられるの
で、接点リレーの遮断容量を向上させることができる。
また、放電回路に接点リレーを用いるので、停電時でも
電源バックアップなしに支障なく平滑コンデンサの蓄積
電荷を放電させることができる。

【００１７】請求項５では、上記の発明において、前記
複数個の平滑コンデンサは、それぞれ、バランス抵抗が
並列に接続されていることを特徴としている。

【００１８】この構成によれば、複数個の平滑コンデン
サに均等な電圧が印加されるようにすることができる。

【００１９】請求項６では、上記の発明において、前記
放電用トランジスタまたは前記接点リレーの電流出力側
に介挿される電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の
両端電圧を検出する検出回路と、前記検出回路の検出電
圧有無と前記コンタクタのオン・オフ動作とに基づき故
障有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴として
いる。

【００２０】この構成によれば、放電用トランジスタま
たはは接点リレーの電流出力側に電流が流れると、電流
検出用抵抗で発生する電圧が検出回路で検出され、判定
手段に入力される。もともと放電用トランジスタまたは
回生用トランジスタもしくは接点リレーは、コンタクタ
のオン時は動作せず、コンタクタのオフ時に動作するよ
うになっている。したがって、判定手段は、コンタクタ
のオン時に検出回路から検出電圧が入力した場合やコン
タクタのオフ時に検出回路から検出電圧が入力しない場
合には、放電用トランジスタまたは回生用トランジスタ
もしくは接点リレーが故障していると判定することがで
きる。その結果、警報出力によって係員に故障発生を知
らせることができるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞図１は、本発
明によるインバータ制御装置の第１の実施形態の構成を
示すブロック図である。

【００２２】図１において、３相主電源１１は、コンタ
クタ１２を介してＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ）素子などから構成されるコンバータ１３に
入力されている。コンバータ１３の出力は、主回路直流
母線Ｐ，Ｎを介して同じくＩＧＢＴ素子などから構成さ
れるインバータ１４に入力されている。インバータ１４
の出力は、交流モーター１５に入力されている。主回路
直流母線Ｐ，Ｎ間には、２個の直列配置された平滑コン
デンサ１７ａ，１７ｂが接続されている。各平滑コンデ
ンサ１７ａ，１７ｂにはそれぞれ、バランス抵抗９ａ，
９ｂが並列に接続されている。バランス抵抗９ａ，９ｂ
は、平滑コンデンサ１７ａ，１７ｂに均等に電圧が印加
されるようにするためのもので、それぞれほぼ同じ抵抗
値である。

【００２３】コンバータ１３、インバータ１４及び平滑
コンデンサ１７ａ，１７ｂで構成されるインバータ装置
を制御するために、平滑コンデンサ１７ａ，１７ｂの両
端電圧、つまり主回路直流母線Ｐ，Ｎ間の主回路直流電
圧を検出する電圧検出回路１８が設けられている。ま
た、コンバータ１３の入力側およびインバータ１４の出
力側に、それぞれ電流を検出するカレントセンサー１
９，２０が設けられ、さらに、交流モーター１５の回転
軸には機械的に回転速度を検出する速度検出器２１が取
り付けられている。

【００２４】制御回路２２は、いわゆるマイコンを備
え、これら電圧検出回路１８、カレントセンサー１９，
２０及び速度検出器２１の出力に基づきマイコンにて制
御演算処理を行い、インバータ装置の制御信号として、
コンバータ１３用のゲート制御信号Ｇ１と、インバータ
１４用のゲート制御信号Ｇ２とをそれぞれ生成する。

【００２５】ゲート駆動回路２３は、制御回路２２から
入力するゲート制御信号Ｇ１の絶縁増幅を行い、ゲート
駆動信号をコンバータ１３に出力する。また、ゲート駆
動回路２４は、制御回路２２から入力するゲート制御信
号Ｇ２の絶縁増幅を行い、ゲート駆動信号をインバータ
１４に出力する。その結果、インバータ１４から所望周
波数の交流電源が交流モーター１５に供給され、交流モ
ーター１５が所望の状態に駆動制御される。

【００２６】このようなインバータ制御装置において、
インバータ装置内に放電制御回路２５が設けられてい
る。放電制御回路２５は、主回路直流母線Ｐ，Ｎ間に接
続される放電抵抗２６及び放電用トランジスタ２７から
なる放電回路と、放電用トランジスタ２７の制御端（ゲ
ート）に２次側が接続されるａ接点リレー２８及びｂ接
点リレー２９と、ｂ接点リレー２９の一次側に設けられ
る電源バックアップ回路３０とを備えている。

【００２７】放電回路では、放電抵抗２６の一端が主回
路直流母線Ｐに接続され、他端が放電用トランジスタ２
７の電流入力端に接続されている。放電用トランジスタ
２７の電流出力端は、主回路直流母線Ｎに接続されてい
る。

【００２８】電源バックアップ回路３０は、ダイオード
３１と電気二重層コンデンサ（商品名「スーパキャパシ
タ」：以下「スーパキャパシタ」という）３２とで構成
されている。ダイオード３１は、アノードがゲート駆動
回路２３の＋１５Ｖ電源に接続され、カソードがｂ接点
リレー２９の一次側に接続されている。スーパキャパシ
タ３２は、ｂ接点リレー２９の一次側と主回路直流母線
Ｎとの間に接続されている。ａ接点リレー２８の一次側
は、ゲート駆動回路２３の−１５Ｖ電源に接続されてい
る。ゲート駆動回路２３は、−１５Ｖ電源と＋１５Ｖ電
源を常時出力している。

【００２９】ａ接点リレー２８及びｂ接点リレー２９
は、コンタクタ１２のオン・オフに連動して開閉動作を
行う補助接点である。つまり、コンタクタ１２がオンの
場合には、ａ接点リレー２８が閉路し、ｂ接点リレー２
９は開路している。その結果、ゲート駆動回路２３から
の−１５Ｖ電源が放電用トランジスタ２７の制御端（ゲ
ート）に印加され、放電用トランジスタ２７は、オフ状
態となる。

【００３０】逆に、コンタクタ１２がオフの場合には、
ａ接点リレー２８は開路し、ｂ接点リレー２９が閉路す
る。その結果、ゲート駆動回路２３からの＋１５Ｖ電源
が放電用トランジスタ２７の制御端（ゲート）に印加さ
れ、放電用トランジスタ２７は、オン状態となる。

【００３１】電源バックアップ回路３０では、スーパキ
ャパシタ３２がダイオード３１を介してゲート駆動回路
２３から＋１５Ｖ電源の供給を受けて充電される。停電
時等において、ゲート駆動回路２３から＋１５Ｖ電源の
供給が途絶えると、スーパキャパシタ３２の充電電圧が
放電用トランジスタ２７のゲートに印加される。このと
き、ダイオード３１は、ゲート駆動回路２３への無駄な
放電を防止している。

【００３２】次に、以上のように構成されるインバータ
制御装置の放電制御動作を説明する。コンタクタ１２が
投入されている状態、つまり、インバータ装置が制御状
態にある場合には、閉路しているａ接点リレー２８から
−１５Ｖ電源が放電用トランジスタ２７の制御端（ゲー
ト）に入力されるので、放電用トランジスタ２７はオフ
し、放電制御回路２５は、停止状態にある。

【００３３】一方、コンタクタ１２が投入されていない
状態、つまり、インバータ装置が制御停止状態にある場
合には、閉路しているｂ接点リレー２９から＋１５Ｖ電
源が放電用トランジスタ２７の制御端（ゲート）に入力
されるので、放電用トランジスタ２７はオンし、放電制
御回路２５が制御状態になる。この制御状態において
は、平滑コンデンサ１７ａ，１７ｂに蓄えられた電荷が
放電抵抗２６を通して、熱エネルギーとして放出される
ので、短時間に主回路直流母線Ｐ，Ｎ間電圧を低下させ
ることができる。

【００３４】また、停電時など主電源が切れた場合にお
いても電源バックアップ回路３０によって放電用トラン
ジスタ２７のオン駆動が可能であるので、同様に平滑コ
ンデンサ１７ａ，１７ｂに蓄えられた電荷を速やかに減
少させることができる。

【００３５】この第１の実施形態によれば、放電制御回
路２５では、放電制御用デバイスとして、放電用トラン
ジスタ２７を用いるので、リレー等の機械式接点を用い
る場合に比べて回路の信頼性が向上する利点がある。ま
た、インバータ制御停止時のみの放電となるため、無駄
な消費電力が削減できる。さらに、電源バックアップ回
路を設けてあるので、停電時など主電源が切れた場合に
おいても、リレー等の機械式接点と同様に、平滑コンデ
ンサ１７ａ，１７ｂの放電が可能である。加えて、２つ
の接点リレーは、放電用トランジスタの駆動用であるの
で、リレーの接点寿命や信頼性の向上が図れる。

【００３６】＜第２の実施形態＞図２は、本発明に係る
インバータ制御装置の第２の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。なお、図２では、図１で示した構成要素
と同一である要素には、同一の符号が付されている。こ
こでは、この第２の実施形態に係る部分を中心に説明す
る。

【００３７】図２に示すように、第２の実施形態では、
インバータ装置内に設けられる放電回路３５が、主回路
直流母線Ｐ，Ｎ間に接続される放電抵抗２６及び放電用
トランジスタ２７によって構成されている。これに伴
い、ゲート駆動回路２３の構成を変更し、また制御回路
２２に代えて制御回路３４が設けられ、さらに電源バッ
クアップ回路３６が設けらる構成となっている。

【００３８】制御回路３４は、電圧検出回路１８にて検
出された主回路直流母線Ｐ，Ｎ間電圧の電圧検出信号Ｄ
１を読み取り、例えば主回路直流母線Ｐ，Ｎ間の電圧が
ゼロになるまで、放電制御信号Ｈ１を出力し続けるよう
になっている。なお、放電制御信号Ｈ１の出力方法とし
ては、その他に、主回路直流母線Ｐ，Ｎ間電圧の設定電
圧を設けて、ある一定電圧以下になるまで放電制御信号
Ｈ１を出力するという条件付きにしたり、コンタクタ１
２の開閉状態を判断して放電制御信号Ｈ１を出力すると
いうようにしても構わない。

【００３９】ゲート駆動回路２３には、放電用トランジ
スタ２７を駆動するトランジスタ駆動回路３３が設けら
れている。トランジスタ駆動回路３３は、例えば図３に
示すように構成され、制御回路３４から放電制御信号Ｈ
１を受けて放電用トランジスタ２７の制御端（ゲート）
に放電用トランジスタ駆動信号Ｈ２を出力するようにな
っている。

【００４０】また、電源バックアップ回路３６は、ダイ
オード３７とスーパーキャパシタ３８を備え、停電時等
において、放電回路３５の駆動制御に関わる制御回路３
４、電圧検出回路１８など放電回路周辺部に電源を供給
するように構成配置されている。ダイオード３７は、上
記したように、停電時等において、スーパーキャパシタ
３８から電源側への無駄な放電を防止するためのもので
ある。なお、トランジスタ駆動回路３３にも電源バック
アップ回路が設けられている。

【００４１】図３は、トランジスタ駆動回路３３の構成
を示すブロック図である。図３において、トランジスタ
駆動回路３３は、絶縁増幅回路４１を備えている。絶縁
増幅回路４１では、制御回路３４から入力された放電制
御信号Ｈ１が絶縁増幅され、放電用トランジスタ駆動信
号Ｈ２が出力される。この絶縁増幅回路４１の２次側電
源は、電源制御回路４２からトランス４３を経て供給さ
れている。また、トランス４３の２次側には、停電時な
どで主電源が切れた場合にも放電制御可能なように、ス
ーパーキャパシタ４４が接続されている。

【００４２】次に、以上のように構成されるインバータ
制御装置の放電制御動作を説明する。制御回路３４は、
電圧検出回路１８の電圧検出信号に基づき、主回路直流
母線Ｐ，Ｎ間の電圧状態を監視し、降下を始めると放電
制御信号Ｈ１の出力を開始する。または、コンタクタ１
２の投入状態を監視し、閉路状態から開路状態になると
放電制御信号Ｈ１の出力を開始する。その結果、放電用
トランジスタ２７がオンし、平滑用コンデンサ１７ａ，
１７ｂの蓄積電荷が放電抵抗２６を通して、熱エネルギ
ーとして放出されることが開始され、主回路直流母線
Ｐ，Ｎ間の電圧が急降下させられる。制御回路３４は、
主回路直流母線Ｐ，Ｎ間の電圧値がゼロとなるまで、ま
たは、一定電圧にまるまで放電制御信号Ｈ１を出力し続
けるので、短時間に主回路直流母線Ｐ，Ｎ間電圧を低下
させることができる。

【００４３】また、停電時など主電源が切れた場合に
は、制御回路３４と電圧検出回路１８が電源バックアッ
プ回路３６から電源供給を受けて通常時動作状態を維持
し、トランジスタ駆動回路３３もスーパーキャパシタ４
４によって同様に電源バックアップを受けて通常時動作
状態を維持する。したがって、停電時など主電源が切れ
た場合でも、放電用トランジスタ２７のオン駆動が可能
であるので、同様に平滑コンデンサ１７ａ，１７ｂに蓄
えられた電荷を速やかに減少させることができる。

【００４４】この第２の実施形態によれば、放電回路３
５では、放電制御用デバイスとして、放電用トランジス
タ２７を用いるので、リレー等の機械式接点を用いる場
合に比べて回路の信頼性が向上する利点がある。また、
放電制御は、制御回路３４におけるソフト処理によって
行われるので、無駄な消費電力の削減が行えるのに加え
て、放電条件を柔軟に変更できる。さらに、電源バック
アップ回路を設けてあるので、停電時など主電源が切れ
た場合においても、リレー等の機械式接点と同様に、平
滑コンデンサ１７ａ，１７ｂの放電が可能である。

【００４５】＜第３の実施形態＞図４は、本発明に係る
インバータ制御装置の第３の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。なお、図４では、図１で示した構成要素
と同一である要素には、同一の符号が付されている。こ
こでは、この第３の実施形態に係る部分を中心に説明す
る。

【００４６】図４に示すように、この第３の実施形態の
インバータ装置では、コンバータ１３に代えてダイオー
ドブリッジ構成の整流器５１が設けられ、回生運転時に
おいて電源回生ではなく抵抗回生を行う回生回路５２が
設けられている。回生回路５２は、主回路直流母線Ｐ，
Ｎ間に直列に接続される回生抵抗５３及び回生用トラン
ジスタ５４によって構成されている。これに伴い、ゲー
ト駆動回路２３に代えたゲート駆動回路５５が設けられ
ている。

【００４７】ゲート駆動回路５５には、回生用トランジ
スタ５４を駆動するトランジスタ駆動回路５６が設けら
れている。トランジスタ駆動回路５６は、例えば図５に
示すように構成され、電圧検出回路１８の検出対象電圧
信号である主回路直流電圧信号Ｓ１を受けて回生用トラ
ンジスタ５４の制御端（ゲート）に回生用トランジスタ
駆動信号Ｓ２を出力するようになっている。

【００４８】図５は、トランジスタ駆動回路５６の構成
を示すブロック図である。図５において、主回路直流電
圧信号Ｓ１は、回生制御基準回路６１と回生制御回路６
２に入力される。回生制御基準回路６１では、主回路直
流電圧信号Ｓ１から所定値の回生基準信号Ｓ３が生成さ
れ、回生制御回路６２に入力される。回生制御回路６２
では、主回路直流電圧信号Ｓ１が回生基準信号Ｓ３の電
圧値以下になるまで、絶縁増幅回路４１に対して回生用
トランジスタ制御信号Ｓ４が出力される。回生用トラン
ジスタ制御信号Ｓ４は、絶縁増幅回路４１にて絶縁増幅
され、ａ接点リレー６３の一次側に出力される。

【００４９】この絶縁増幅回路４１の２次側電源（＋１
５Ｖ）は、電源制御回路４２からトランス４３、整流平
滑回路６４を経て供給されている。また、絶縁増幅回路
４１の２次側電源（＋１５Ｖ）入力端は、ダイオード６
５を介してｂ接点リレー６６の一次側に接続され、ａ接
点リレー６６の２次側は、ｂ接点リレー６３の２次側に
接続されている。また、ａ接点リレー６３の一次側とｂ
接点リレー６６の一次側との間には、スーパキャパシタ
６７が接続されている。

【００５０】ａ接点リレー６３とｂ接点リレー６６は、
コンタクタ１２のオン・オフ動作に連動して開閉動作を
する補助接点である。つまり、コンタクタ１２がオンの
場合（インバータ制御動作時、回生動作時）には、ａ接
点リレー６３が閉路し、ｂ接点リレー６６は開路してい
る。その結果、絶縁増幅回路４１の出力がａ接点リレー
６３を介して回生用トランジスタ制御信号Ｓ２として出
力される。

【００５１】逆に、コンタクタ１２がオフの場合（イン
バータ制御動作停止時）には、ａ接点リレー６３は開路
し、ｂ接点リレー６６が閉路する。その結果、絶縁増幅
回路４１の２次側電源（＋１５Ｖ）がｂ接点リレー６６
を介して回生用トランジスタ制御信号Ｓ２として出力さ
れる。

【００５２】また、スーパキャパシタ６７は、ダイオー
ド６５を介して電源制御回路４２から＋１５Ｖ電源の供
給を受けて充電される。停電時等において、電源制御回
路４２から＋１５Ｖ電源の供給が途絶えると、スーパキ
ャパシタ６７の充電電圧がｂ接点リレー６６を介して回
生用トランジスタ制御信号Ｓ２として出力される。この
とき、ダイオード６５は、電源制御回路４２への無駄な
放電を防止している。

【００５３】次に、以上のように構成されるインバータ
制御装置の放電制御動作を説明する。インバータ制御動
作時において行われる回生動作では、トランジスタ駆動
回路５６から、主回路直流電圧信号Ｓ１が所定値の回生
基準信号Ｓ３の電圧以下に降下するまでの一定期間内だ
け回生用トランジスタ制御信号Ｓ２が出力されるので、
回生回路５２では、回生用トランジスタ５４が回生動作
の一定期間内だけオン動作を行い、回生抵抗５３にて抵
抗回生が行われる。

【００５４】コンタクタ１２をオフにしたインバータ制
御動作停止時では、トランジスタ駆動回路５６から、＋
１５Ｖ電源が回生用トランジスタ制御信号Ｓ２として出
力されるので、回生回路５２では、回生用トランジスタ
５４がオン動作を行い、回生抵抗５３が放電抵抗として
機能し、短時間に主回路直流母線Ｐ，Ｎ間電圧を低下さ
せることができる。また、停電時など主電源が切れた場
合においてもトランジスタ駆動回路５６に設けたバック
アップ電源（スーパキャパシタ６７）によって回生用ト
ランジスタ５４のオン駆動が可能であるので、同様に平
滑コンデンサ１７ａ，１７ｂに蓄えられた電荷を速やか
に減少させることができる。

【００５５】この第３の実施形態によれば、回生回路を
インバータ制御動作停止状態においても使用可能とした
ので、放電回路の代用とすることができる。なお、トラ
ンジスタ駆動回路では、インバータ制御動作中か、イン
バータ制御動作停止かの切換判断にコンタクタの開閉状
態を用いたが、他の信号を用いるようにしても良い。

【００５６】また、コンタクタオフ時の回路上には電源
バックアップが施されているため、停電等主電源が切れ
た状態においても、回生用トランジスタ５４の駆動が可
能であり、回生抵抗を放電抵抗として用いることができ
る。したがって、第１、第２の実施形態と同様の作用・
効果が得られる。また、２つの接点リレーは、回生用ト
ランジスタの駆動用であるので、リレーの接点寿命や信
頼性の向上が図れる。

【００５７】＜第４の実施形態＞図６は、本発明に係る
インバータ制御装置の第４の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この第４の実施実施では、図２に示した
構成において、図２に示した構成において、放電回路３
５に代えて放電回路７５が設けられている。放電回路７
５では、放電抵抗７６と放電用トランジスタ７７の直列
回路が平滑コンデンサ１７ａと並列に接続され、放電抵
抗７８と放電用トランジスタ７９の直列回路が平滑コン
デンサ１７ｂと並列に接続されている。平滑コンデンサ
１７ａと平滑コンデンサ１７ｂの接続点と、放電用トラ
ンジスタ７７と放電抵抗７８の接続点とは、共通接続さ
れている。つまり、放電回路７５は、直列接続した２個
の放電回路で構成されている。

【００５８】そして、トランジスタ駆動回路３３が出力
する放電用トランジスタ駆動信号Ｈ２は、２つの放電用
トランジスタ７７、７９の制御端（ゲート）にそれぞれ
印加されるようになっている。その他は、図２に示した
構成と同様である。

【００５９】動作は、図２、図３に示した第２の実施形
態と同様であり、同様の作用効果が得られるのに加え、
この第４実施形態では、放電抵抗７６、７８及び放電用
トランジスタ７７、７９には、主回路直流母線Ｐ，Ｎ間
電圧が１／２ずつ分圧されて印加されるので、これらの
デバイスを低容量化、小型化することが可能であり、条
件によっては、基板上に搭載することも可能である。

【００６０】なお、図２（第２の実施形態）への適用例
を示したが、図１（第１実施形態）や図４（第３の実施
形態）の構成についても同様に適用することができる。

【００６１】＜第５の実施形態＞図７は、本発明に係る
インバータ制御装置の第５の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この第５の実施形態では、図６に示した
構成において、放電回路７５に代えて放電回路８１が設
けられている。放電回路８１では、放電抵抗８２と放電
用ｂ接点リレー８３の直列回路が平滑コンデンサ１７ａ
と並列に接続され、放電抵抗８４と放電用ｂ接点リレー
８５の直列回路が平滑コンデンサ１７ａと並列に接続さ
れている。平滑コンデンサ１７ａと平滑コンデンサ１７
ｂの接続点と、放電用ｂ接点リレー８３と放電抵抗８４
の接続点とは、共通接続されている。

【００６２】これに伴い、図６に示した構成において、
ゲート駆動回路２３に代えてゲート駆動回路８６が設け
られ、制御回路３４に代えて図１に示した制御回路２２
が設けられている。放電用ｂ接点リレー８３、８４に
は、コンタクタ１２の補助接点を用いることができる。
放電用ｂ接点リレー８３、８４は、コンタクタ１２のオ
フ時や停電時など主電源が切れた場合に閉路するので、
電源バックアップ回路は不要である。したがって、ゲー
ト駆動回路８６は、制御回路２２からゲート制御信号Ｇ
１を受けてコンバータ１３を駆動する動作のみを行えば
よい。

【００６３】この第５の実施形態では、放電抵抗８２、
８４及び放電用ｂ接点リレー８３、８５には、主回路直
流母線Ｐ，Ｎ間電圧が１／２ずつ分圧されて印加される
ので、放電用接点の遮断容量を２倍にすることが可能で
ある。また、放電回路に接点リレーを用いるので、停電
時でも電源バックアップなしに支障なく平滑コンデンサ
の蓄積電荷を放電させることができる。

【００６４】＜第６の実施形態＞図８は、本発明に係る
インバータ制御装置の第６の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この第６の実施形態では、図１に示した
構成において、放電電流検出用抵抗９０が放電用トラン
ジスタ２７の電流出力側と主回路直流母線Ｎとの間に設
けられている。それに伴い、電圧検出回路１８に代えて
電圧検出回路９２が設けられ、制御回路２２に代えて制
御回路９３が設けられている。

【００６５】放電電流検出用抵抗９１は、放電抵抗２６
よりも十分小さい抵抗値のものである。電圧検出回路９
２は、主回路直流母線Ｐ、Ｎ間電圧を検出するととも
に、この放電電流検出用抵抗９１の両端電圧を検出し、
電圧検出信号Ｄ１及び放電電流検出信号Ｄ２を制御回路
９３に出力する。制御回路９３は、電圧検出回路９２か
ら電圧検出信号Ｄ１及び放電電流検出信号Ｄ２を受け
て、電圧検出信号Ｄ１に基づくインバータ制御動作を第
１の実施形態で説明したように実行する他、放電電流検
出信号Ｄ２に基づく故障検出動作を行うようになってい
る。

【００６６】以下、放電電流検出信号Ｄ２に基づく故障
検出動作について説明する。コンタクタ１２がオフして
いる状態、つまり、放電用トランジスタ２７の制御端
（ゲート）に＋１５Ｖ電源が印加されている状態におい
て、放電電流検出信号Ｄ２が検出されない場合は、オン
動作をすべき放電用トランジスタ２７がオン動作をして
いないことを示すので、制御回路９３は、放電用トラン
ジスタ２７のオフモード故障を検出することができる。

【００６７】また、逆にコンタクタ１２がオンしている
状態、つまり、放電用トランジスタ２７の制御端（ゲー
ト）に−１５Ｖ電源が印加されている状態において、放
電電流検出信号Ｄ２が検出される場合は、オン動作をす
べきでない放電用トランジスタ２７がオン動作をしてい
ることを示すので、制御回路９３は、放電用トランジス
タ２７のオンモード故障を検出することができる。

【００６８】制御回路９３では、これらの故障を検出す
ると、警報出力を行う。例えば、警報ブザーの鳴動や故
障表示ランプの点灯によって係員に故障発生の報知を行
うようになっている。これにより、係員にメンテナンス
実施を促すことができる。

【００６９】なお、図８では、第１の実施形態（図１）
への適用例を示したが、第２乃至際５の実施形態（図
２、図４、図６、図７）にも同様に適用できることはい
うまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータ動作停止時と停電などにより主電源が切れた
場合とにおいてのみ放電制御動作可能とすることができ
るので、信頼性の向上が図れるインバータ制御装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインバータ制御装置の第１の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るインバータ制御装置の第２の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示すトランジスタ駆動回路の構成を示す
ブロック図である。

【図４】本発明に係るインバータ制御装置の第３の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示すトランジスタ駆動回路の構成を示す
ブロック図である。

【図６】本発明に係るインバータ制御装置の第４の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明に係るインバータ制御装置の第５の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明に係るインバータ制御装置の第６の実施
形態の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１ ３相主電源 １２ コンタクタ １３ コンバータ １４ インバータ １５ 交流モーター １７ａ、１７ｂ 平滑コンデンサ １８、９２ 電圧検出回路 １９、２０ カレントセンサー ２１ 速度検出器 ２２、３４、９３ 制御回路 ２３、２４、５５、８６ ゲート駆動回路 ２５ 放電制御回路 ２６、７６、７８、８２、８４ 放電抵抗 ２７、７７、７９ 放電用トランジスタ ２８、６３ ａ接点リレー ２９、６６、８３、８５ ｂ接点リレー ３０、３６ 電源バックアップ回路 ３１、３７、６５ ダイオード ３２、３８、４４、６７ スーパーキャパシタ ３３、５６ トランジスタ駆動回路 ３５、７５、８１ 放電回路 ４１ 絶縁増幅回路 ４２ 電源制御回路 ４３ トランス ５１ 整流器 ５２ 回生回路 ５３ 回生抵抗 ５４ 回生用トランジスタ ６１ 回生制御基準回路 ６２ 回生制御回路 ９ａ、９ｂ バランス抵抗 ９１ 放電電流検出用抵抗

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンタクタを介して入力される交流電源
   を直流電源に変換するコンバータと、 前記コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流
   電源を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、 前記主回路直流母線間に接続され前記直流電源を平滑す
   る平滑コンデンサと、 前記平滑コンデンサの端子間電圧、前記コンバータの入
   力状態、前記インバータ出力状態などに基づき前記コン
   バータ及び前記インバータを制御する制御装置と、 前記平滑コンデンサと並列に接続される放電回路であっ
   て、放電用トランジスタと前記放電用トランジスタの電
   流入力側に接続される放電用抵抗とからなる放電回路
   と、 前記放電用トランジスタの制御端に２次側が共通に接続
   され前記コンタクタのオン・オフ動作と連動して開閉動
   作を行う２つの接点リレーであって、前記コンタクタの
   オン時に閉路する第１接点リレー及び前記コンタクタの
   オフ時に閉路する第２接点リレーと、 前記第１接点リレーの１次側に前記放電用トランジスタ
   をオフ動作させる電源を印加し、前記第２接点リレーの
   １次側に前記放電用トランジスタをオン動作させる電源
   を印加するトランジスタ駆動手段と、 前記第２接点リレーの１次側に接続され前記放電用トラ
   ンジスタをオン動作させる電源によって充電されるバッ
   クアップコンデンサと停電時に前記バックアップコンデ
   ンサから電源側への放電を阻止するダイオードとで構成
   される電源バックアップ回路と、 を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
2. 【請求項２】 コンタクタを介して接続される交流電源
   を直流電源に変換するコンバータと、 前記コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流
   電源を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、 前記主回路直流母線間に接続され前記直流電源を平滑す
   る平滑コンデンサと、 前記平滑コンデンサの端子間電圧、前記コンバータの入
   力状態、前記インバータ出力状態などに基づき前記コン
   バータ及び前記インバータを制御する制御装置と、 前記平滑コンデンサと並列に接続される放電回路であっ
   て、放電用トランジスタと前記放電用トランジスタの電
   流入力側に接続される放電用抵抗とからなる放電回路
   と、 前記平滑コンデンサの端子間電圧が少なくとも所定値以
   下に降下するまでの間前記放電用トランジスタをオン動
   作させるトランジスタ駆動手段と、 前記コンバータが出力する直流電源によって充電され、
   停電時に前記トランジスタ駆動手段に電源供給を行うバ
   ックアップコンデンサと停電時に前記バックアップコン
   デンサから電源側への放電を阻止するダイオードとで構
   成される電源バックアップ回路と、 を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のインバ
   ータ制御装置において、 前記平滑コンデンサは、複数の平滑コンデンサを直列接
   続したものからなり、前記放電回路は、前記複数の平滑
   コンデンサのそれぞれに並列接続されていることを特徴
   とするインバータ制御装置。
4. 【請求項４】 コンタクタを介して入力される交流電源
   を直流電源に変換するコンバータと、 前記コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流
   電源を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、 前記直流電源を平滑する平滑コンデンサであって、前記
   主回路直流母線間に直列接続された複数個の平滑コンデ
   ンサと、 前記複数個の平滑コンデンサの端子間電圧、前記コンバ
   ータの入力状態、前記インバータ出力状態などに基づき
   前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御装置
   と、 前記複数個の平滑コンデンサのそれぞれと並列に接続さ
   れる複数個の放電回路であって、前記コンタクタのオフ
   動作に応答して閉路する接点リレーと前記接点リレーの
   電流入力側に接続される放電用抵抗とからなる複数個の
   放電回路と、 を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４に記載のインバータ制御
   装置において、 前記複数個の平滑コンデンサは、それぞれ、バランス抵
   抗が並列に接続されていることを特徴とするインバータ
   制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５に記載のインバー
   タ制御装置において、 前記放電用トランジスタまたは
   前記接点リレーの電流出力側に介挿される電流検出用抵
   抗と、 前記電流検出用抵抗の両端電圧を検出する検出回路と、 前記検出回路の検出電圧有無と前記コンタクタのオン・
   オフ動作とに基づき故障有無を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。