(57)【要約】 【課題】ＰＷＭコンバータのノイズ低減用のＹコンデンサの劣化検出装置を提供する。【解決手段】Ｙコンデンサは、第１〜３のコンデンサ（５１、５２、５３）からなり、これらはＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第１の中性点（５８）において互いにＹ結線された支線（５５、５６、５７）のそれぞれに介装されている。劣化検出装置（６０）を、抵抗値の等しい第１〜３の抵抗（６１、６２、６３）と、第４の抵抗（６４）と、電圧検出手段（６６）とから構成する。第１〜３の抵抗（６１、６２、６３）はＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第２の中性点（７０）において互いにＹ結線された支線（６７、６８、６９）のそれぞれに介装する。第４の抵抗（６４）は第１の中性点（５８）と第２の中性点（７０）の間に設け、両端の電圧差を電圧検出手段（６６）で検出する。第１〜３のコンデンサ（５１、５２、５３）が劣化したら電圧差が検出される。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３本の電力線から入力される三相交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータにおいて、前記３本の電力線側に設けられているノイズ低減用のＹコンデンサの劣化検出装置であって、
前記Ｙコンデンサは、静電容量が等しい第１〜３のコンデンサからなり、前記第１〜３のコンデンサは前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第１の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装されており、
前記劣化検出装置は抵抗値の等しい第１〜３の抵抗と、第４の抵抗と、電圧検出手段とからなり、前記第１〜３の抵抗は前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第２の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装され、前記第４の抵抗は前記第１の中性点と前記第２の中性点とを結ぶ接続線に介装され、前記電圧検出手段は前記第４の抵抗の両端の電圧を検出するようになっていることを特徴とする、ＰＷＭコンバータのＹコンデンサの劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の劣化検出装置において、前記ＰＷＭコンバータは電動射出成形機に設けられているＰＷＭコンバータであることを特徴とする、ＰＷＭコンバータのＹコンデンサの劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から供給される三相交流電力を直流電力に変換し、この直流電力から所望の三相交流電力を生成してＡＣモータに供給するようになっている電力変換装置のうち、外部からの三相交流電力を直流電圧に変換するコンバータがＰＷＭコンバータからなる電力変換装置において、このＰＷＭコンバータの入力側に設けられているノイズ低減用のＹコンデンサについて、その劣化を検出する劣化検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動射出成形機のように各装置がサーボモータ等のＡＣモータで駆動されるようになっている機械には、所望の三相交流電力を生成してＡＣモータに供給する電力変換装置が設けられている。電力変換装置は、工場から供給される三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、この直流電力から所望の周波数、電流の三相交流電力を生成するインバータとから概略構成されている。コンバータには、ダイオードのみからなるダイオード整流回路もあるが、ダイオード整流回路はＡＣモータから回収される回生電力を工場側に戻すことはできない。また、変換する直流電力の電圧は、工場から供給される三相交流電力の電圧によって決定されてしまう。これに対してＰＷＭコンバータは、回生電力を工場側に戻すことができるし、入力側にリアクトルを備えたＰＷＭコンバータは、工場から供給される三相交流電力の電圧を昇圧して直流電力に変換することもでき、優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８４７５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９４９５号公報
【０００４】
ところで三相交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータは、６個のＩＧＢＴと６個のダイオードとから構成されており、これらのＩＧＢＴをスイッチングするとノイズが発生し、三相交流電力の電力線にノイズが乗ってしまう。ノイズには、いわゆるノーマルモード、あるいはディファレンシャルモードと呼ばれるノイズと、いわゆるコモンモードのノイズとがある。三相交流電力の電力線は３本、つまり３相からなるが、ノーマルモードのノイズはこれら３相のうち任意の２相において一方を往路、他方を復路として伝導するノイズであり、任意の２相において相対的に逆方向に伝導する。これに対してコモンモードのノイズは、グランドに対して相対的に伝導するノイズであり、３相の電力線において同方向に伝導する。ＰＷＭコンバータには入力側の三相交流電力の電力線に、ノーマルモードのノイズ低減用コンデンサすなわちＸコンデンサと、コモンモードのノイズ低減用コンデンサすなわちＹコンデンサとが設けられている。Ｘコンデンサは例えば特許文献１の図１に記載されているように、三相交流電力の３相の電力線において任意の２相間に１個のコンデンサが設けられた、計３個のコンデンサからなる。それぞれの２相間を接続するコンデンサによって、２相間において相対的に逆方向に伝導するノイズが低減されることになる。一方Ｙコンデンサは、例えば特許文献２において高周波フィルタとして示されているように、それぞれの相は１個のコンデンサを介して金属フレーム等のシャーシ、つまりグランドに接続されている。つまり各相とグラウンドの間にそれぞれ１個のコンデンサが設けられた、計３個のコンデンサからなる。グランドに対して３相の電力線上を共通して伝送されるノイズは、これらの３個のコンデンサによって低減されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにＰＷＭコンバータには入力側の三相交流電力の電力線に、ＸコンデンサとＹコンデンサとが設けられているので、電力線に乗るノーマルモードのノイズもコモンモードのノイズもいずれも低減できる。従ってＰＷＭコンバータを備えた電力変換装置は、ノイズの発生源になる虞がなく、安心して利用できる。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。具体的にはコンデンサの劣化についてである。コンデンサは長期間の使用によって劣化するが、劣化すると適切にノイズが低減できなくなる。さらにはコンデンサは劣化すると絶縁破壊により発熱して発火の危険もある。このようなコンデンサの劣化について、適切に検出する方法がない。
【０００６】
本発明は、ＰＷＭコンバータを備えた電力変換装置のＰＷＭコンバータの入力側に設けられているノイズ低減用のコンデンサのうち、Ｙコンデンサの劣化を検出する劣化検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明はＰＷＭコンバータの入力側の電力線側に設けられているノイズ低減用のＹコンデンサの劣化検出装置として構成される。Ｙコンデンサは、静電容量が等しい第１〜３のコンデンサからなり、第１〜３のコンデンサはＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第１の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装されている。劣化検出装置は、抵抗値の等しい第１〜３の抵抗と、第４の抵抗と、電圧検出手段とから構成する。第１〜３の抵抗はＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第２の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装する。第４の抵抗は第１の中性点と第２の中性点とを結ぶ接続線に介装する。電圧検出手段は第４の抵抗の両端の電圧差を検出するように構成する。第１〜３のコンデンサのいずれかが劣化して第１の中性点の電位が零から離れたら第４の抵抗に電圧差が生じる。これを検出する。
【０００８】
すなわち請求項１に記載の発明は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３本の電力線から入力される三相交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータにおいて、前記３本の電力線側に設けられているノイズ低減用のＹコンデンサの劣化検出装置であって、前記Ｙコンデンサは、静電容量が等しい第１〜３のコンデンサからなり、前記第１〜３のコンデンサは前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第１の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装されており、前記劣化検出装置は抵抗値の等しい第１〜３の抵抗と、第４の抵抗と、電圧検出手段とからなり、前記第１〜３の抵抗は前記Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第２の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装され、前記第４の抵抗は前記第１の中性点と前記第２の中性点とを結ぶ接続線に介装され、前記電圧検出手段は前記第４の抵抗の両端の電圧を検出するようになっていることを特徴とする、ＰＷＭコンバータのＹコンデンサの劣化検出装置として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の劣化検出装置において、前記ＰＷＭコンバータは電動射出成形機に設けられているＰＷＭコンバータであることを特徴とする、ＰＷＭコンバータのＹコンデンサの劣化検出装置として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３本の電力線から入力される三相交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータにおいて、３本の電力線側に設けられているノイズ低減用のＹコンデンサの劣化検出装置として構成されている。Ｙコンデンサは、静電容量が等しい第１〜３のコンデンサからなり、第１〜３のコンデンサはＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第１の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装されている。本発明によると、劣化検出装置は抵抗値の等しい第１〜３の抵抗と、第４の抵抗と、電圧検出手段とからなり、第１〜３の抵抗はＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電力線から引き出されて第２の中性点において互いにＹ結線された支線のそれぞれに介装され、第４の抵抗は第１の中性点と第２の中性点とを結ぶ接続線に介装され、電圧検出手段は第４の抵抗の両端の電圧を検出するようになっている。まずＹコンデンサは一般的なＹコンデンサであるが、第１〜３のコンデンサは静電容量が等しいので第１の中性点の電位は零近傍になるはずである。劣化検出装置においても第１〜３の抵抗は抵抗値が等しいので、第２の中性点も電位は零近傍になるはずである。そうすると第１、２の中性点を接続している第４の抵抗には通常は電流が流れず電圧検出手段によって電圧差は検出されない。しかしながら第１〜３のコンデンサのいずれか１個、または２個が劣化して静電容量が変化すると、第１の中性点の電位は零にはならない。つまり所定の大きさの電位を有するようになる。第２の中性点の電位は零近傍であるので、第１、２の中性点を接続している第４の抵抗に電流が流れることになる。そうすると電圧検出手段によって電圧が検出されることになる。このようにして本発明の劣化検出装置は、ＰＷＭコンバータに設けられているＹコンデンサの劣化を確実に検出することができる。また劣化検出装置は第１〜４の抵抗と電圧検出手段のみからなるので小コストで提供できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係るＰＷＭコンバータと、Ｙコンデンサと、Ｙコンデンサの劣化検出装置とを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る電力変換装置１は、電動射出成形機に設けられ、射出装置のスクリュ、型締装置の型締機構等を駆動するＡＣモータは、電力変換装置１が生成する三相交流電力によって駆動されるようになっている。本実施の形態に係る電力変換装置１は、図１に示されているように、工場から電動射出成形機に供給される三相交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータ３と、ＡＣモータ５に供給する三相交流電力を生成するインバータ６とから概略構成されている。ＰＷＭコンバータ３には、その入力側において電磁開閉器４を介してＲ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の電力線Ｒ、Ｓ、Ｔが接続され、その出力側において直流電力線Ｐ、Ｎが接続されている。この直流電力線Ｐ、Ｎからの直流電力がインバータ６に供給されるようになっている。図においてインバータ６は簡略的に示されているが、従来周知のように６個のＩＧＢＴと６個のダイオードとから構成されている。６個のＩＧＢＴをスイッチングして、直流電力から任意の周波数、任意の電流の三相交流電力を生成し、ＡＣモータ５に供給するようになっている。このようなインバータ６とＡＣモータ５は、直流電力線Ｐ、Ｎに複数組が接続されているが、図には１組のみ示されている。なお直流電力線Ｐ、Ｎには直流電圧を平滑化する平滑化コンデンサ８が設けられている。
【００１２】
ＰＷＭコンバータ３は、従来周知の構造からなる。すなわち第１〜６のダイオード１１、１２、…と、第１〜６のＩＧＢＴ２１、２２、…とからなる。第１〜６のダイオード１１、１２、…の作用によって入力側の電力線Ｒ、Ｓ、Ｔから供給される三相交流電力は直流電力に変換されて出力側の直流電力線Ｐ、Ｎに供給されるが、ＡＣモータ５からインバータ６を介して回生される回生電力は、第１〜６のＩＧＢＴ２１、２２、…をスイッチングすることによって三相交流電力として電力線Ｒ、Ｓ、Ｔに回生することができる。ところで、本実施の形態においては、ＰＷＭコンバータ３の入力側の電力線Ｒ、Ｓ、Ｔには第１〜３のリアクトル３１、３２、３３が設けられている。従って、三相交流電力を直流電力に変換するときに、第１〜６のＩＧＢＴ２１、２２、…を適切にスイッチングするとチョッパ回路が構成され、直流電力を昇圧して直流電力線Ｐ、Ｎに供給できるようになっている。
【００１３】
本実施の形態に係る電力変換装置１は、ＰＷＭコンバータ３を備えているので第１〜６のＩＧＢＴ２１、２２、…のスイッチングによって高周波ノイズが発生する。高周波ノイズを低減するために、入力側の電力線Ｓ、Ｔ、Ｒには、いわゆるＸコンデンサ４０と、Ｙコンデンサ５０とが設けられている。
【００１４】
Ｘコンデンサ４０は、静電容量の等しい第４〜６のコンデンサ４１、４２、４３からなる。それぞれのコンデンサ４１、４２、４３は、Ｒ相とＳ相、Ｓ相とＴ相、Ｔ相とＳ相の間に介装されている。任意の２相間を相対的に伝送するノーマルモードのノイズは、第４〜６のコンデンサ４１、４２、４３によって低減されることになる。
【００１５】
Ｙコンデンサ５０は、周知のように静電容量の等しい第１〜３のコンデンサ５１、５２、５３から構成されている。第１のコンデンサ５１はＲ相の電力線Ｒから引き出された支線５５に、第２のコンデンサ５２はＳ相の電力線Ｓから引き出された支線５６に、そして第３のコンデンサ５３はＴ相の電力線Ｓから引き出された支線５７にそれぞれ介装され、これらの支線５５、５６、５７は第１の中性点５８においてＹ結線されている。第１〜３のコンデンサ５１、５２、５３は静電容量が等しいので、第１の中性点５８は電位が零近傍になる。第１の中性点５８は、図には示されていないが、所定のコンデンサ、あるいは抵抗を介して電動射出成形機の筐体、つまりグランドに接続されている。従って、電力線Ｒ、Ｓ、Ｔのグランドとの間で相対的に伝送するコモンモードのノイズは第１〜３のコンデンサ５１、５２、５３によって低減されることになる。
【００１６】
本実施の形態に係る劣化検出装置６０は、Ｙコンデンサ５０に関連して設けられ、抵抗値が等しい第１〜３の抵抗６１、６２、６３と、第４の抵抗６４と、電圧検出器６６とから構成されている。第１〜３の抵抗６１、６２、６３は、Ｒ相の電力線Ｒから引き出された支線６７と、Ｓ相の電力線Ｓから引き出された支線６８と、Ｔ相の電力線Ｔから引き出された支線６９のそれぞれに介装され、支線６７、６８、６９は第２の中性点７０においてＹ結線されている。第４の抵抗６４は、Ｙコンデンサ５０の第１の中性点５８と、この第２の中性点７０とを接続する接続線７１に介装されており、電圧検出器６６は第４の抵抗６４の両端の電圧差を検出するようになっている。図には示されていないが電圧検出器６６は、電動射出成形機のコントローラに接続されている。
【００１７】
第１〜３の抵抗６１、６２、６３は抵抗値が等しいので、第２の中性点７０は電位が零近傍になる。前記したように通常は第１の中性点５８の電位も零近傍なので、第４の抵抗６４には電流がほとんど流れない。つまり電圧検出器６６には電圧差はほとんど検出されない。しかしながらＹコンデンサ５０の第１〜３のコンデンサ５１、５２、５３のうち、いずれか１個あるいは２個のコンデンサが劣化して静電容量が変化したら、第１の中性点５８の電位は零から離れる。つまり所定の電位が生じる。そうすると第４の抵抗６４に電流が流れて電圧検出器６６において電圧差が検出される。電動射出成形機のコントローラはＹコンデンサ５０が劣化したと判断する。
【符号の説明】
【００１８】
１                  電力変換装置  
３                  ＰＷＭコンバータ  
４                  電磁開閉器
５                  ＡＣモータ
６                  インバータ
８                  平滑化コンデンサ
１１、１２、…      第１〜６のダイオード
２１、２２、…      第１〜６のＩＧＢＴ
３１、３２、…      第１〜３のリアクトル
４０                Ｘコンデンサ
４１、４２、４３    第４〜６のコンデンサ
５０                Ｙコンデンサ
５１、５２、５３    第１〜３のコンデンサ
５８                第１の中性点
６０                劣化検出装置
６１、６２、６３    第１〜３の抵抗
６４                第４の抵抗
６６                電圧検出器
７０                第２の中性点
７１                接続線
【図１】
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