JP2006180649A

JP2006180649A - 三相電源不平衡検出装置およびそれを用いた空気調和機

Info

Publication number: JP2006180649A
Application number: JP2004372818A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tanaka; 章博田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】専用回路を必要としない安価な方法で、三相電源の不平衡を検出する。
【解決手段】三相交流電源１を直流電圧に整流する整流部２と、前記整流部にて整流された直流電圧を平滑する平滑部３と、前記平滑された直流電圧を電源とするインバータ４と、前記インバータにて駆動する三相電動機５と前記平滑された直流電圧を検出する電圧検出手段６と、前記電圧検出手段にて検出された電圧のリップル量を演算する制御部７を備え、前記三相電動機５の始動後、前記制御部７にて検出されたリップル量が所定値以上で、且つ所定時間経過後であった場合は三相電源不平衡と判断して前記制御部７より前記インバータ４に停止信号を発信して前記三相電動機５を停止させることで、不平衡が生じた場合不平衡を早く確実に検出しインバータ４に保護動作をかけることにより、不平衡状態での運転による制御装置の損傷等の不具合を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相交流電源を電源とする機器において三相交流電源の不平衡検出を行い、機器の保護を行う三相電源不平衡検出装置に関するものである。

従来は図３に示すように、三相交流電源２２のＲ、Ｓ、Ｔの各相の電圧が平衡状態にある場合には、電流検出器１５の出力電圧Ｖｏｕｔはほぼ０［Ｖ］である。ところが、何らかの原因、例えば電力品質の劣悪さ等の理由により不平衡が生じると、電流検出器１５は三相の電源線に配置されているので電流検出器１５の出力電圧Ｖｏｕｔは０［Ｖ］にならず、不平衡状態に応じてＲ、Ｓ、Ｔ各相のベクトル合成によって決まる出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。この出力電圧Ｖｏｕｔの大きさが所定の値を越えた場合に、マイコン１８は不平衡状態が生じていることを検出する。不平衡態が検出されると、磁気スイッチ駆動手段２１は磁気スイッチ１２，１３，１４をオフして三相誘導電動機５への電源供給を停止し、かつ、リモコン１９の表示部２０へ異常を報知する。このように、三相電源線の電流量を監視することにより、空調調和装置の電源異常を検出し、電源供給を停止すると共に電源異常を報知する。
特開平９−９４８７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電流検出器などの専用回路を必要とする為、ハードウェアの回路構成が複雑になり、部品面積が拡大される為に実現が困難である。また、コストアップとなる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、その目的とするところは専用回路を必要とせず、簡素なハードウェアの構成で、三相交流電源の不平衡を早期に、また確実に検出できる三相電源不平衡検出装置を提供することにある。

上記従来の課題を解決する為に、本発明の三相電源不平衡検出装置は、三相交流電源を直流電圧に整流する整流部と、前記整流部にて整流された脈流電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された直流電圧を電源とするインバータと、前記インバータにて駆動する三相電動機と前記平滑された直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された電圧のリップル量を演算する制御部を備えて前記三相電動機の始動後より前記制御部にて検出されたリップル量が所定値以上で、且つ所定時間経過後であった場合は、三相電源不平衡と判断して前記制御部より前記インバータに停止信号を発信して前記三相電動機を停止させる構成とするものである。

本発明の三相電源不平衡検出装置は、不平衡が生じた場合、不平衡を早く確実に検出しインバータに保護動作をかけることにより不平衡状態での運転による不具合から制御装置の損傷を回避することができる。また、制御部、即ちマイクロコンピューターなどにより直接リップル量を演算し、所定値を予め記憶させることでハードウェアの専用回路を必要としないので、コストダウン化が図れる。

第１の発明は、三相交流電源を直流電圧に整流する整流部と、前記整流部にて整流され
た脈流電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された直流電圧を電源とするインバータと、前記インバータにて駆動する三相電動機と前記平滑された直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された電圧のリップル量を演算する制御部を備え、前記三相電動機の始動後に前記制御部にて検出されたリップル量が所定値以上で、且つ所定時間経過後であった場合は、三相電源不平衡と判断して前記制御部より前記インバータに停止信号を発信して前記三相電動機を停止させることで、不平衡が生じた場合、不平衡を早く確実に検出しインバータに保護動作をかけることにより、不平衡状態での運転による不具合から制御装置の損傷を回避することができる。

また、制御部、即ちマイクロコンピューターなどにより直接リップル量を演算し、所定値、所定時間を予め記憶させることでハードウェアの専用回路を必要としないので、コストダウン化が図れる。

第２の発明は、第１の発明で三相電動機の動作を停止した後、ユーザーへ三相電源の不平衡異常であることを発信する構成とすることで、ユーザーへの産三相電源不平衡を確実に知らすことができ、メンテナンス性を向上させることが出来る。

第３の発明は、第１または第２発明の三相電源不平衡検出装置を空気調和機に使用したものであり、不平衡時に確実に保護されるメンテナンス性の良い空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における三相電源不平衡検出装置を用いた空気調和機の構成を示すブロック図で、図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ三相電源平衡時及び不平衡時の波形図である。図１において１は三相電源、２は整流部、３は平滑部、４はインバータ、５は三相電動機、６は電圧検出手段、７は制御部、８は異常表示部である。三相電動機５は、制御部７からの運転指示に基づいてインバータ４が作動することにより駆動する。以上のように構成された制御装置について、以下その動作、作用を説明する。

三相電源１の入力がなされて、平滑部３に十分な電圧が充電されると、制御部７の指示により、インバータ４に運転指示がなされて三相電動機５が始動し始める。本発明は前記三相電動機５の始動後に電圧検出手段６にて検出される直流電圧の上限値と下限値を制御部７へ入力してリップル量を演算する。三相電源１が平衡状態の場合は図２（ａ）のような波形となる。実験的なデータより、三相電源１の相間電圧が３８０Ｖの場合、三相電動機５の負荷が増加しても、約５Ｖ程度のリップル量である。しかし、三相電源１の一相のみ、たとえば±１０％の電圧変化生じて三相電源１が不平衡状態である時は負荷が三相電動機５に生じはじめると図２（ｂ）のような波形となり、リップル量は負荷と共に増加して最大約５０Ｖ程度となり、４０Ｖ以上の差が生じる。また、負荷が軽い時は、三相電源が不平衡状態であっても、負荷による平滑部の放電が少ないので、リップル量に変化はない。したがって、三相電動機５が始動し始めてから、リップル量を比較することで、三相電源１の不平衡検出を行う。また、比較基準となる所定値（Ａ）は、欠相の生じていない時のリップル量にマージンを＋αした値とすることで、三相電源１が平衡時に負荷の増加に伴うリップルの増加による誤検出を防止し、リップル量が所定値（Ａ）を超えてから、所定時間（ｔ）経過後に不平衡異常とすることで、ノイズや瞬時停電などの挙動に影響される事はなく確実に三相電源１の不平衡異常を検出することができる。

本発明は、リップル量の大小により三相電源１の不平衡を検出するので、例えば、三相
電源１の入力電圧が変動しても、前記リップル量マージンの範囲の負荷であれば、所定値（Ａ）の再設定は不要である。制御部７にて演算されたリップル量が所定値（Ａ）以上であり所定時間（ｔ）経過したときは不平衡と判断し、制御部７からインバータ４に停止信号を発信して、三相電動機５を停止させて、不平衡状態での運転による制御装置の損傷等の不具合を回避することが可能となる。また、三相電動機５停止後、制御部７より例えば空気調和機の室内側などに設けた異常表示部８へ三相電源１の不平衡異常信号を発信してＬＥＤ等により表示してユーザーへ異常を知らせることで、メンテナンス性を向上することができる。

以上のように、本発明にかかる三相電源不平衡検出装置は、三相電源の不平衡の確実な検出が可能となるので、三相電源を整流して電源の供給を行なわれる空気調和機以外にも、冷蔵・冷凍装置等の制御装置にも適用できる。

本発明の実施の形態１における三相電源不平衡検出装置の構成図本発明の実施の形態１における三相電源平衡時および不平衡時の波形図従来技術における不平衡検出装置の構成図

符号の説明

１三相電源
２整流部
３平滑部
４インバータ
５三相電動機
６電圧検出手段
７制御部
８異常表示部
９、１０、１１三相電源線
１２、１３、１４磁気スイッチ
１５電流検出器
１６抵抗素子
１７整流回路
１８マイコン
１９リモコン
２０表示部
２１磁気スイッチ駆動回路
２２三相交流電源

Claims

三相交流電源を直流電圧に整流する整流部と、前記整流部にて整流された脈流電圧を平滑する平滑部と、前記平滑された直流電圧を電源とするインバータと、前記インバータにて駆動する三相電動機と、前記平滑された直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出された電圧のリップル量を演算する制御部を備え、前記三相電動機の始動後前記制御部にて検出されたリップル量が所定値以上で、且つ所定時間経過後であった場合は、三相電源不平衡と判断して前記制御部より前記インバータに停止信号を発信して前記三相電動機を停止させることを特徴とする三相電源不平衡検出装置。
不平衡異常を表示する異常表示部を備え、不平衡と判断した時は、三相電動機の始動動作を停止した後、ユーザーに三相交流電源が不平衡異常であることを表示することを特徴とする請求項１に記載の三相電源不平衡検出装置。
請求項１または２に記載の三相電源不平衡検出装置を用いた空気調和機。