(57)【要約】  主回路コンデンサ４に流入するリプル電流を電動機９への出力電力および系統インピーダンス２に基づき推定することで、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサ４のリプル電流推定および寿命推定演算を実施することを可能にする。主回路コンデンサ４のリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンス２のデータＺｓを用いるので、系統インピーダンス２の大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になる。
2013183118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入される系統インピーダンスを介して入力される系統電源の交流電力を全波整流により直流電力へ変換し正極と負極の直流母線間に出力するコンバータ回路と、前記正極と負極の直流母線間の母線電圧をそれに含まれるリプル成分を取り除いて平滑し安定化させる主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサが安定化形成する母線電圧を制御信号に従ってスイッチングして交流電圧へ変換し電動機を駆動する交流電力を生成するインバータ部と、検出された前記電動機への出力電流と、設定された運転速度指令およびキャリア周波数とに基づき、前記インバータ部のスイッチング動作を規定する前記制御信号を生成するインバータ制御部とを備える電動機制御装置において、
前記主回路コンデンサに印加される直流電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記検出された前記電動機への出力電流と前記設定されたキャリア周波数とに基づき前記電動機への出力電力を演算する前記インバータ制御部と、
前記挿入される系統インピーダンスを設定する系統インピーダンス設定部と、
リプル電流算出データを記憶する第１の記憶部と、
前記系統インピーダンス設定部に設定された系統インピーダンスと前記インバータ制御部にて算出された出力電力と前記設定されたキャリア周波数と予め前記第１の記憶部に用意したリプル電流算出データとに基づき前記主回路コンデンサのリプル電流を推定するコンデンサリプル電流推定部と、
前記主回路コンデンサの周囲温度を検出する周囲温度センサと、
コンデンサ寿命データを記憶する第２の記憶部と、
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と予め前記第２の記憶部に用意したコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの寿命時間を推定し、推定した内部温度および寿命時間を用いてコンデンサ寿命積算時間とコンデンサ寿命消費率とを算出し、前記第２の記憶部に蓄積することを寿命演算周期毎に繰り返すコンデンサ寿命推定部と、
前記コンデンサ寿命推定部が推定したコンデンサ寿命積算時間と前記第２の記憶部にコンデンサ寿命データとして記憶されている基本寿命時間とを比較し、両者がほぼ等しいときプリアラームを生成するコンデンサ寿命判定部と、
少なくとも、前記コンデンサ寿命判定部が生成するプリアラームを表示する表示部と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と前記第２の記憶部に記憶されるコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの残寿命時間を推定算出する前記コンデンサ寿命推定部と、
前記主回路コンデンサの期待寿命時間を設定する期待寿命設定部と、
当該電動機制御装置の稼動時間を積算する稼動時間積算部と、
前記期待寿命設定部に設定された前記主回路コンデンサの期待寿命時間と前記稼動時間積算部が積算した当該電動機制御装置の稼動時間との差分を求め、その求めた差分と前記コンデンサ寿命推定部にて推定された前記主回路コンデンサの残寿命時間とを比較し、前記主回路コンデンサの寿命時間が残寿命時間を満足できないと判定すると電力軽減指示を出力する前記コンデンサ寿命判定部と、
前記コンデンサ寿命判定部から前記電力軽減指示が入力されたとき、前記インバータ部へ出力する前記制御信号を、前記電動機への出力電力を減少させる制御信号に切り換える前記インバータ制御部と
を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機制御装置に関し、特にスイッチング回路の母線電圧を安定化形成する主回路コンデンサの寿命推定機能を備えた電動機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機制御装置におけるインバータ部の主たる要素であるスイッチング回路は、異極の直流母線間に配置されるスイッチング素子により母線電圧をスイッチングして電動機への駆動電力を生成する。このスイッチング回路における母線電圧は、コンバータ回路が入力される交流電圧を整流した直流電圧のリプル成分を平滑コンデンサにより取り除いて安定化した直流電圧である。このようにスイッチング回路における母線電圧を安定化形成する平滑コンデンサは、主回路コンデンサと称されている。【０００３】
ところで、電動機制御装置においては、この平滑コンデンサに、コンバータ回路の出力電流に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れ、また、インバータ部が駆動する電動機の回生動作時にスイッチング回路から直流母線に出力される回生電力に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れる。【０００４】
電解コンデンサからなる平滑コンデンサは、リプル電流が流れると、発熱を惹起する。平滑コンデンサとして使用されるアルミ電解コンデンサは、その温度上昇に伴う熱的ストレスにより、アレニウス則に従い寿命が劣化する。【０００５】
しかし、スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦにより電動機への駆動交流電力を生成するスイッチング回路を備える電動機制御装置においては、その構造上平滑コンデンサに流れるリプル電流を検出する電流センサの設置が困難である。そのため、従来の電動機制御装置においては、リプル電流を用いないで、平滑コンデンサの寿命劣化を診断する方法が実施されている。具体例を３つ示す。【０００６】
第１の従来例：例えば、電動機制御装置の主電源をＯＦＦする際に、一定期間Δτに一定の電流Ｉを流してその間の平滑コンデンサの電圧降下ΔＶを計測し、平滑コンデンサの残容量Ｃを、式「Ｃ＝（Ｉ×Δτ）／ΔＶ」に適用して算出し、コンデンサ容量の許容値と比較しオフラインにて寿命劣化の診断を行う方法が知られている。この第１の従来例では、熱的ストレス量を算出することなく、平滑コンデンサの残容量を高精度に算出することができる。【０００７】
第２の従来例：例えば特許文献１では、平滑コンデンサの温度を検出する手段と、キャリア周波数から正規化した係数および出力電圧指令から正規化した係数により、平滑コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、電動機制御装置の動作時間の間に前記熱的ストレス量を積算する手段を備え、電圧指令から電動機への出力電力を計算し、その出力電力から平滑コンデンサの熱的ストレスを算出して寿命積算演算を行う技術が提案されている。この第２の従来例では、平滑コンデンサの熱的ストレス量を積算することにより、オンラインで平滑コンデンサの寿命劣化を予測することができる。【０００８】
第３の従来例：例えば特許文献２では、寿命劣化の予測結果に基づいて、平滑コンデンサが寿命に到達したと予測した時点で電動機制御装置の出力電力を低減または停止させる技術が提案されている。この特許文献２に開示された電動機制御装置は、コンデンサが寿命と判定する構成を備えているので、平滑コンデンサ自身が過熱し破損に至ったり、コンデンサ容量の低下に伴うリプル電圧の振幅の増加により電動機の制御が不安定になったりすることや、スイッチング素子に対し過電圧が印加されスイッチング素子の破損を招くことがなく、機器の耐久力を極力有効に活用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−０４９８３７公報
【特許文献２】特開２００４−１２０９６９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、オフラインで平滑コンデンサの寿命劣化を検出する電動機制御装置では、長時間連続動作し続ける場合に、平滑コンデンサは、残容量の検出が行われることなく寿命に到達してしまう場合がある。したがって、メンテナンスを行う際には、メンテナンス毎に電動機制御装置の主電源をＯＮ・ＯＦＦする必要があり、メンテナンス作業の効率が悪いという問題がある。【００１１】
また、平滑コンデンサの温度と電圧指令とから平滑コンデンサの熱的ストレス量を算出し積算演算する電動機制御装置では、挿入した系統インピーダンスを介して系統電源から入力される交流電力をダイオードブリッジで整流するコンバータ回路の出力電流に含まれるリプル成分がその系統インピーダンスに大きく左右されるため、平滑コンデンサの正確な熱的ストレス量の算出が困難であり、所望の推定寿命精度が得られないという問題がある。【００１２】
加えて、平滑コンデンサの寿命判定時に電動機への出力を自動的に低減または停止する電動機制御装置では、作業者が電動機制御装置をチェックしてその表示やアラームを確認して寿命判定結果を確認しなければ、延命処置を施すことができない。つまり、表示やアラームを見落とした場合には、延命処置を施すことなく、電動機制御装置は寿命判定により出力を停止してしまうため、所望の寿命時間を満足てきないという問題がある。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、オンラインにおいて、主回路コンデンサの寿命劣化推定を高精度に実施できる電動機制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、挿入される系統インピーダンスを介して入力される系統電源の交流電力を全波整流により直流電力へ変換し正極と負極の直流母線間に出力するコンバータ回路と、前記正極と負極の直流母線間の母線電圧をそれに含まれるリプル成分を取り除いて平滑し安定化させる主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサが安定化形成する母線電圧を制御信号に従ってスイッチングして交流電圧へ変換し電動機を駆動する交流電力を生成するインバータ部と、検出された前記電動機への出力電流と、設定された運転速度指令およびキャリア周波数とに基づき、前記インバータ部のスイッチング動作を規定する前記制御信号を生成するインバータ制御部とを備える電動機制御装置において、前記主回路コンデンサに印加される直流電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記検出された前記電動機への出力電流と前記設定されたキャリア周波数とに基づき前記電動機への出力電力を演算する前記インバータ制御部と、前記挿入される系統インピーダンスを設定する系統インピーダンス設定部と、リプル電流算出データを記憶する第１の記憶部と、前記系統インピーダンス設定部に設定された系統インピーダンスと前記インバータ制御部にて算出された出力電力と前記設定されたキャリア周波数と予め前記第１の記憶部に用意したリプル電流算出データとに基づき前記主回路コンデンサのリプル電流を推定するコンデンサリプル電流推定部と、前記主回路コンデンサの周囲温度を検出する周囲温度センサと、コンデンサ寿命データを記憶する第２の記憶部と、前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と予め前記第２の記憶部に用意したコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの寿命時間を推定し、推定した内部温度および寿命時間を用いてコンデンサ寿命積算時間とコンデンサ寿命消費率とを算出し、前記第２の記憶部に蓄積することを寿命演算周期毎に繰り返すコンデンサ寿命推定部と、前記コンデンサ寿命推定部が推定したコンデンサ寿命積算時間と前記第２の記憶部にコンデンサ寿命データとして記憶されている基本寿命時間とを比較し、両者がほぼ等しいときプリアラームを生成するコンデンサ寿命判定部と、少なくとも、前記コンデンサ寿命判定部が生成するプリアラームを表示する表示部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、電動機への出力電力および系統インピーダンスに基づき主回路コンデンサのリプル電流を推定することができるので、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサのリプル電流推定および寿命推定演算を実施することがきる。そのとき、主回路コンデンサのリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンスのデータを用いるので、系統インピーダンスの大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、主回路コンデンサに使用されるアルミ電解コンデンサの寿命特性の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる電動機制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。図１では、主回路コンデンサの寿命推定を行う構成が電動機制御装置の一般的な構成の一部を利用する形で示されている。
【００１９】
まず、電動機制御装置の一般的な構成について簡単に説明する。
図１において、コンバータ回路１は、ダイオードブリッジで構成される三相全波整流回路であり、交流入力端は、挿入した系統インピーダンス（リアクトル）２を介して系統電源３に接続され、直流出力端は、正極母線Ｐおよび負極母線Ｎに接続される。つまり、コンバータ回路１は、挿入した系統インピーダンス２を介して入力される系統電源３の三相交流電圧を三相全波整流してリプル成分を含む直流電圧へ変換し、それを正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に出力する。
【００２０】
正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間には、平滑コンデンサ４とスイッチング回路５とが並列に配置されている。平滑コンデンサ４は、コンバータ回路１が正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に整流出力する直流電圧に含まれるリプル成分を取り除き安定した母線電圧を形成する。以降、平滑コンデンサ４は、主回路コンデンサ４と称する。
【００２１】
スイッチング回路５は、正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路とが並列に配置された構成であり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれには、ダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。
【００２２】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６それぞれの制御端子は、駆動回路６の出力端に接続されている。駆動回路６は、インバータ制御部７ａからのスイッチングパルス（ＰＷＭ信号）８に従って、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれを個別にＯＮ・ＯＦＦ駆動する。スイッチング回路５と駆動回路６との全体がいわゆるインバータ部である。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各直列回路におけるスイッチング素子同士の接続端が出力端となり、電動機９への電源ケーブルが接続される。この電動機９への電源ケーブルには、電流センサ１０が設けられている。
【００２３】
電流演算部１１は、電流センサ７の検出電流から出力電流ＩＯＵＴを演算する。インバータ制御部７ａは、電流演算部１１が演算した出力電流ＩＯＵＴと、運転速度設定部１２に設定された運転速度指令ωと、キャリア周波数設定回路１３に設定されたスイッチング回路５のスイッチング周波数であるキャリア周波数ｆＳＷとに基づき、駆動回路６へのスイッチングパルス（ＰＷＭ信号）８を生成する。
【００２４】
以上の一般的な構成において、主回路コンデンサ４の寿命推定をオンラインにて行えるようにするため、電圧検出部１４と、系統インピーダンス設定部１５と、コンデンサリプル電流推定部１６と、リプル電流算出データ記憶部１７と、周囲温度センサ１８と、コンデンサ寿命推定部１９ａと、コンデンサ寿命データ記憶部２０と、コンデンサ寿命判定部２１ａと、表示部２２とが追加され、インバータ制御部７ａに若干の機能追加がなされている。
【００２５】
主回路コンデンサ４には、コンバータ回路１の出力電流に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れ、また、電動機９の回生動作時にスイッチング回路５から直流母線（Ｐ，Ｎ）に出力される回生電力に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れる。このリプル電流により主回路コンデンサ４は発熱する。
【００２６】
主回路コンデンサ４に生ずる発熱は、コンデンサの内部温度をＴｘとして式（１）で表される。
Ｔｘ＝Ｔａ＋ΔＴｘ＝Ｔａ＋ＩＲ２×Ｒ×β    …（１）
なお、式（１）において、Ｔａは主回路コンデンサ４の周囲温度である。ΔＴｘは周囲温度からの温度上昇である。ＩＲは主回路コンデンサ４に流れるリプル電流である。Ｒは主回路コンデンサ４の等価直列抵抗である。βは主回路コンデンサ４の放熱係数である。
【００２７】
主回路コンデンサ４として使用されるアルミ電解コンデンサは、その温度上昇に伴う熱的ストレスにより、アレニウス則に従い寿命劣化を惹起する。アルミ電解コンデンサの寿命時間Ｌは式（２）で表される。
Ｌ＝Ｌ０×［２^｛(Ｔ０-ＴＸ)／１０｝］×(Ｖ０／ＶＸ)K    …（２）
【００２８】
なお、式（２）において、Ｌｏは主回路コンデンサ４の使用上限温度下での定格電圧印加かつ定格リプル電圧印加での基本寿命時間である。Ｔｏは主回路コンデンサ４の許容内部温度である。Ｖｏは主回路コンデンサ４の定格電圧である。Ｖｘは使用時に主回路コンデンサ４に印加される直流電圧である。べき数Ｋは主回路コンデンサ４の印加電圧軽減率である。
【００２９】
そして、内部温度Ｔｘと寿命時間Ｌとの関係は、例えば図２に示すようになる。なお、図２は、主回路コンデンサに使用されるアルミ電解コンデンサの寿命特性の一例を示す図である。図２では、縦軸が寿命時間Ｌであり、横軸が内部温度Ｔｘである。図２に示すように、主回路コンデンサ４の許容内部温度をＴｏとし、基本寿命時間をＬｏとすれば、内部温度Ｔｘが、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ０と上昇すると、寿命時間Ｌは、右肩下がりの寿命曲線２３に沿って、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ０と短くなっていく。
【００３０】
さて、図１において、電圧検出部１４は、主回路コンデンサ４に印加される直流電圧Ｖｘを検出し、インバータ制御部７ａとコンデンサ寿命推定部１９ａとに出力する。
【００３１】
インバータ制御部７ａは、運転速度設定回路１２に設定された運転速度指令ωと、電流演算部１１が演算した出力電流ＩＯＵＴと、電圧検出部１４が検出した印加直流電圧Ｖｘとに基づき、電動機９への出力電力ＰＯＵＴを演算し、コンデンサリプル電流推定部１６へ出力する。
【００３２】
コンデンサリプル電流推定部１６は、インバータ制御部７ａが求めた出力電力ＰＯＵＴと、キャリア周波数設定回路１３に設定されたキャリア周波数ｆＳＷと、系統インピーダンス設定部１５に設定された系統インピーダンス３のインピーダンス係数ＺＳと、リプル電流算出データ記憶部１７に記憶された係数ｋ１，ｋ２とを式（３）に適用して、主回路コンデンサ４に流れるリプル電流ＩＲを推定し、コンデンサ寿命推定部１９ａへ出力する。
ＩＲ＝ＰＯＵＴ×√｛（ｋ１×ｆＳＷ）２＋（ＺＳ×ｋ２）２｝  …（３）
なお、係数ｋ１は、キャリアリプル電流補正係数である。係数ｋ２は、系統リプル電流補正係数である。
【００３３】
コンデンサ寿命推定部１９ａは、まず、周囲温度センサ１８が計測した主回路コンデンサ４の周囲温度Ｔａと、電圧検出部１４が計測した主回路コンデンサ４への印加直流電圧Ｖｘと、コンデンサリプル電流推定部１６にて推定されたリプル電流ＩＲと、コンデンサ寿命データ記憶部２０に記憶されている寿命計算データ２４とを前記式（１）に適用して主回路コンデンサ４の内部温度Ｔｘを算出する。
【００３４】
ついで、主回路コンデンサ４の内部温度Ｔｘと寿命時間Ｌとの関係は、式（２）で定められるので、コンデンサ寿命推定部１９ａは、算出された内部温度Ｔｘと、コンデンサ寿命データ記憶部２０に記憶されている寿命計算データ２４と、式（２）と、コンデンサ寿命積算時間ＬＮを定める式（４）とを用いてコンデンサ寿命消費率ＬＮ／Ｌ０を算出する。なお、Ｌ０は基本寿命時間である。
【００３５】
コンデンサ寿命推定部１９ａにて算出されたコンデンサ寿命積算時間ＬＮとコンデンサ寿命消費率ＬＮ／Ｌ０とは、コンデンサ寿命データ記憶部２０に記憶されるとともに、コンデンサ寿命判定部２１ａと表示部２２とに出力される。
【００３６】
すなわち、コンデンサ寿命データ記憶部２０には、寿命計算データ２４として、主回路コンデンサ４の等価直列抵抗Ｒ、放熱係数β、定格電圧Ｖ０、印加電圧低減率ｋ、許容内部温度Ｔ０、基本寿命時間Ｌ０および寿命積算前回データＬＮ−１などが記憶されている。
【００３７】
ここで、コンデンサ寿命積算時間ＬＮを定める式（４）について説明する。
ＬＮ＝ＬＮー１＋（Δｔ×ｋ３）／３６００    …（４）
なお、式（４）において、Δｔは寿命劣化演算周期［秒］である。ｋ３は式（５）により求められる寿命係数である。
ｋ３＝［２^｛(Ｔ０-ＴＸ)／１０｝］×(Ｖ０／ＶＸ)K    …（５）
【００３８】
コンデンサ寿命判定部２１ａは、コンデンサ寿命推定部１９ａにて推定されたコンデンサ寿命消費率ＬＮ／Ｌ０におけるコンデンサ寿命積算時間ＬＮとコンデンサ寿命データ記憶部２０に記憶されている寿命計算データ２３中の基本寿命Ｌ０とを比較し、
ＬＮ≒Ｌ０
となった場合に、プリアラーム２５を生成し、表示器２２に表示させる。
【００３９】
したがって、表示器２２は、オンラインにおいて、主回路コンデンサ４の寿命時間Ｌや寿命消費率ＬＮ／Ｌ０、プリアラーム２４を表示することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１によれば、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、電動機への出力電力および系統インピーダンスに基づき主回路コンデンサのリプル電流を推定することができるので、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサのリプル電流推定および寿命推定演算を実施することがきる。
【００４１】
そして、主回路コンデンサのリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンスのデータを用いるので、系統インピーダンスの大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になる。
【００４２】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４３】
図に示すように、この実施の形態２による電動機制御装置は、図１（実施の形態１）に示した構成において、期待寿命設定部２６および稼動時間積算部２７が追加され、符号を変えたインバータ制御部７ｂ、コンデンサ寿命推定部１９ｂおよびコンデンサ寿命判定部２１ｂが設けられている。
【００４４】
コンデンサ寿命推定回路１９ｂは、主回路コンデンサ４の残寿命時間ＬＲを式（６）を用いて算出し、コンデンサ寿命判定部２１ｂに出力する。
ＬＲ＝（Ｌ０−ＬＮ）×［２^｛(Ｔ０-ＴＸ)／１０｝］×(Ｖ０／ＶＸ)K    …（６）
【００４５】
期待寿命設定部２６は、設定された主回路コンデンサ４の期待寿命時間ＬＥをコンデンサ寿命判定部２１ｂに出力する。また、稼動時間積算部２７は、当該電動機制御装置の稼動時間ＴＬを積算し、コンデンサ寿命判定部２１ｂに出力する。
【００４６】
コンデンサ寿命判定部２１ｂは、期待寿命時間ＬＥと電動機制御装置の稼動時間ＴＬとの差分と、主回路コンデンサ４の残寿命時間ＬＲとを比較し、
ＬＲ≦ＬＥ−ＴＬ
となった場合に、期待寿命推定部２６に設定された主回路コンデンサ４の期待寿命時間ＬＥを満足できないと判断し、電力軽減指示２８をインバータ制御部７ｂに出力する。
【００４７】
インバータ制御部７ｂは、コンデンサ寿命判定部２１ｂから電力軽減指示２８を受け取ると、当該電動機制御装置の出力電力、つまり、電動機９への出力電力を軽減させるスイッチングパルス８を駆動回路６へ出力する。これによって、当該電動機制御装置の出力電力の上限値が制限されるので、主回路コンデンサ４の温度上昇を小さくすることができ、期待寿命推定部２５に設定された主回路コンデンサ４の期待寿命時間ＬＥを満足できるようになる。
【００４８】
以上のように、この実施の形態２によれば、電動機制御装置の出力電力が若干制限されるが、電動機制御装置の周囲温度が高く主回路コンデンサ４の寿命が期待寿命時間を満足できない場合において、メンテナンス作業者が表示部に表示されるコンデンサ寿命消費率やプリアラームを確認して延命措置を施こさずとも、主回路コンデンサに所望の期待寿命時間を満足させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる電動機制御装置は、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、オンラインにおいて、主回路コンデンサの寿命劣化推定を高精度に実施できる電動機制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  コンバータ回路
２  系統インピーダンス
３  系統電源
４  平滑コンデンサ（主回路コンデンサ）
５  スイッチング回路
６  駆動回路
７ａ，７ｂ  インバータ制御部
９  電動機
１０  電流センサ
１１  電流演算部
１２  運転速度設定部
１３  キャリア周波数設定部
１４  電圧検出部
１５  系統インピーダンス設定部
１６  コンデンサリプル電流推定部
１７  リプル電流算出データ記憶部
１８  周囲温度センサ
１９ａ，１９ｂ  コンデンサ寿命推定部
２０  コンデンサ寿命データ記憶部
２１ａ，２１ｂ  コンデンサ寿命判定部
２２  表示部
２６  期待寿命設定部
２７  稼動時間積算部
【図１】
2013183118.tif 000003
【図２】
2013183118.tif 000004
【図３】
2013183118.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入される系統インピーダンスを介して入力される系統電源の交流電力を全波整流により直流電力へ変換し正極と負極の直流母線間に出力するコンバータ回路と、前記正極と負極の直流母線間の母線電圧をそれに含まれるリプル成分を取り除いて平滑し安定化させる主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサが安定化形成する母線電圧を制御信号に従ってスイッチングして交流電圧へ変換し電動機を駆動する交流電力を生成するインバータ部と、検出された前記電動機への出力電流と、設定された運転速度指令およびキャリア周波数とに基づき、前記インバータ部のスイッチング動作を規定する前記制御信号を生成するインバータ制御部とを備える電動機制御装置において、
前記主回路コンデンサに印加される直流電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記検出された前記電動機への出力電流と前記設定されたキャリア周波数とに基づき前記電動機への出力電力を演算する前記インバータ制御部と、
前記挿入される系統インピーダンスをパラメータとして設定する系統インピーダンス設定部と、
リプル電流算出データを記憶する第１の記憶部と、
前記系統インピーダンス設定部にパラメータとして設定された系統インピーダンスと前記インバータ制御部にて算出された出力電力と前記設定されたキャリア周波数と予め前記第１の記憶部に用意したリプル電流算出データとに基づき前記主回路コンデンサのリプル電流を推定するコンデンサリプル電流推定部と、
前記主回路コンデンサの周囲温度を検出する周囲温度センサと、
コンデンサ寿命データを記憶する第２の記憶部と、
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と予め前記第２の記憶部に用意したコンデンサ寿命データと前記推定されたリプル電流とに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの寿命時間を推定し、推定した内部温度および寿命時間を用いてコンデンサ寿命積算時間とコンデンサ寿命消費率とを算出し、前記第２の記憶部に蓄積することを寿命演算周期毎に繰り返すコンデンサ寿命推定部と、
前記コンデンサ寿命推定部が推定したコンデンサ寿命積算時間と前記第２の記憶部にコンデンサ寿命データとして記憶されている基本寿命時間とを比較し、両者がほぼ等しいときプリアラームを生成するコンデンサ寿命判定部と、
少なくとも、前記コンデンサ寿命判定部が生成するプリアラームを表示する表示部と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と前記第２の記憶部に記憶されるコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの残寿命時間を推定算出する前記コンデンサ寿命推定部と、
前記主回路コンデンサの期待寿命時間を設定する期待寿命設定部と、
当該電動機制御装置の稼動時間を積算する稼動時間積算部と、
前記期待寿命設定部に設定された前記主回路コンデンサの期待寿命時間と前記稼動時間積算部が積算した当該電動機制御装置の稼動時間との差分を求め、その求めた差分と前記コンデンサ寿命推定部にて推定された前記主回路コンデンサの残寿命時間とを比較し、前記主回路コンデンサの寿命時間が残寿命時間を満足できないと判定すると電力軽減指示を出力する前記コンデンサ寿命判定部と、
前記コンデンサ寿命判定部から前記電力軽減指示が入力されたとき、前記インバータ部へ出力する前記制御信号を、前記電動機への出力電力を減少させる制御信号に切り換える前記インバータ制御部と
を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。 
【国際調査報告】
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