(57)【要約】【課題】モータ運転時にコンデンサに充放電されるリプル電流を測定することによって、モータを停止することなくコンデンサの寿命を判定できるようにしたインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置を提供する。【解決手段】入力電源１とモータ３との間に接続されるインバータ装置の平滑コンデンサ５の寿命判定装置において、平滑コンデンサ５に流れるリプル電流を測定する電流検出装置６と、平滑コンデンサの周辺温度を測定する温度検出装置８と、リプル電流値と周辺温度に基づいて平滑コンデンサ５の残り寿命を求める診断装置７とを備えたものである。【選択図】図１
2008164453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相又は三相の入力電源とモータとの間に接続されるインバータ装置の平滑コンデンサの寿命判定装置において、
前記コンデンサに流れるリプル電流を測定する電流検出装置と、
前記コンデンサの周辺温度を測定する温度検出装置と、
前記電流値と前記周辺温度に基づいて前記コンデンサの残り寿命を求める診断装置と
を備えたことを特徴とするインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置。
【請求項２】
前記診断装置によって求められた前記平滑コンデンサの残り寿命に基づいた表示をする表示装置を
更に備えたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置。
【請求項３】
前記診断装置で演算された残り寿命を記録しておくための記憶装置を
更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置。
【請求項４】
前記診断装置により求められた残り寿命が所定値以下になると、モータの回転数に制限をかけるように前記インバータ装置を制御させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置に関し、特に整流回路の平滑コンデンサの寿命判定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定方法は、例えば、「電源バッテリと該バッテリから電圧が印加される電力変換装置との間に配置されたコンデンサの劣化診断方法であって、電源スイッチ投入から抵抗を介して充電されるコンデンサ電圧が所定電圧に到達するまでの充電時間を測定し、その充電時間をコンデンサが正常な状態で当該充電時間測定時のバッテリ電圧のときにコンデンサ電圧が前記所定電圧に到達するまでの基準時間と比較し、充電時間が基準時間より短いときにコンデンサの劣化と判定するコンデンサの劣化診断方法。」が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、平滑コンデンサと並列に放電回路を設け、電源が遮断されたタイミングから放電時間を測定し、同様に寿命を判定する方法もある。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１５８００号公報（請求項１、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来の特許文献１に開示された平滑コンデンサ寿命判定方法や上記の放電時間による寿命判定方法では、コンデンサの寿命を判定する際に、必ずコンデンサに充放電を行う必要があり、モータの運転を一度止めなければならない、という問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ運転時にコンデンサに充放電されるリプル電流を測定することによって、モータを停止することなくコンデンサの寿命を判定できるようにしたインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置は、単相又は三相の入力電源とモータとの間に接続されるインバータ装置の平滑コンデンサの寿命判定装置において、前記平滑コンデンサに流れるリプル電流を測定する電流検出装置と、前記平滑コンデンサの周辺温度を測定する温度検出装置と、前記電流値と前記周辺温度に基づいて前記平滑コンデンサの残り寿命を求める診断装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、モータ運転時に平滑コンデンサに充放電されるリプル電流を測定するとともに、平滑コンデンサの周辺温度を検出して、これらのリプル電流値及び周辺温度に基づいて平滑コンデンサの残り寿命を求めるようにしたので、モータを停止することなく平滑コンデンサの寿命を判定することができる。したがって、この発明は、製品の連続運転を図るのに有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置及びその平滑コンデンサ寿命判定装置の回路図である。図１において、二相又は三相の商用電源１が、ダイオードブリッジから構成される整流回路９に接続されており、第一のスイッチＳＷ１と、第二のスイッチＳＷ２と抵抗４との並列回路を介し、平滑コンデンサ５に接続されている。また、出力側にはインバータ２が接続されており、インバータ２にはモータ３が接続されている。これらの整流回路９、第一のスイッチＳＷ１と、第二のスイッチＳＷ２、抵抗４、平滑コンデンサ５及びインバータ２が本発明のインバータ装置を構成している。
【００１０】
平滑コンデンサ５の接続線には電流検出装置６が設けられており、これは平滑コンデンサ５のリプル電流を測定する。また、平滑コンデンサ５の近傍には温度検出装置８が設けられており、これは平滑コンデンサ５の周辺温度を測定する。電流検出装置６及び温度検出装置８の出力は診断装置７に供給される。診断装置７は、後述のように、平滑コンデンサ５の残り寿命や寿命判定を行うものであり、その残り寿命に基づいてＬＥＤ１０の点灯を制御する（消灯・点滅・点灯）。これらの電流検出装置６、温度検出装置８、診断装置７及びＬＥＤ１０が本発明の平滑コンデンサ寿命判定装置を構成している。
【００１１】
図１のインバータ装置において、第二のスイッチＳＷ２が開放されている状態において第一のスイッチＳＷ１が投入されると、電源１、整流回路９及び抵抗４を介して平滑コンデンサ５に充電電流が流れ込んで充電される。第一のスイッチＳＷ１が投入される初期の段階では平滑コンデンサ５には電荷が無いので大きな初期突入電流が流れるおそれがあるので、抵抗４を挿入して過大な初期突入電流が流れないようにしている。このため、所定時間経過後に第二のスイッチＳＷ２を閉じて抵抗４を短絡する。通常この段階では平滑コンデンサ５の充電は完了している。平滑コンデンサ５により平滑された直流電圧は、インバータ２により所望の電圧及び周波数に変換されてモータ３を駆動する。
【００１２】
このモータ３が駆動され、平滑コンデンサ５にリプル電流が流れだすと、電流検出装置６はリプル電流値ＩRを測定し、温度検出装置８は平滑コンデンサ５の周辺温度Ｔxを測定する。診断装置７は、そのリプル電流値ＩR及び周辺温度Ｔxに基づいて、一般的に知られている下記の式から、その運転条件下でのコンデンサの推定寿命Ｌxを算出する。
【００１３】
【数１】
2008164453.tif 000003
【００１４】
ここで、Ｌoはカテゴリ上限温度における定格電圧印加時の規定寿命[hours]、Ｔoは電解コンデンサのカテゴリ上限温度[hours]、ΔＴはリプル電流印加による自己発熱[℃]、Ｒはコンデンサの内部抵抗[Ω]、βはコンデンサの放熱定数、Ａはコンデンサのケース表面積[ｍ2]である。
【００１５】
診断装置７は、平滑コンデンサ５の劣化を表す指標として、係数Ｄを下記の式で定義し、上記のコンデンサの推定寿命Lxに基づいて求める。
【００１６】
【数２】
2008164453.tif 000004
【００１７】
上記の式において、ｔは現在時刻で、上式の右辺第２項の値はコンデンサの劣化を表す項であり、初期状態では０であるから、Ｄ＝１となっている。コンデンサの劣化が進み、寿命に近づくと右辺第２項はだんだん１に近づき、寿命に達すると右辺第２項は１となる。このときＤ＝０なり、これはコンデンサが寿命に達していることを示している。また、診断装置７は、上記の係数Ｄの値に応じてＬＥＤ１０の点灯を制御する。例えばその係数Ｄの値に応じて、消灯、点滅、点灯させる（詳細は後述の実施の形態２参照）。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、診断装置７がリプル電流値及び周辺温度に基づいて平滑コンデンサの残り寿命を示すこととなる係数Ｄを演算して求めるようにしたので、モータ３を停止することなく平滑コンデンサ５の寿命を判定することができるとともに、このＤの値を見ることによって、平滑コンデンサ５の劣化がどれほど進んでいて、残り寿命がどれくらいかを容易に判定することができる。また、この寿命判定に基づいてLED１０を点灯、点滅又は消灯するようにしたので、平滑コンデンサ５の寿命状態を簡単に把握することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置の回路図である。図２は、図１の構成に記憶装置１１及び制御部１２が接続されている。この実施の形態２においては、診断装置７は定期的に記憶装置１０に現在の係数Ｄの値を記憶させる。その値をＤ’とする。モータ運転開始時に診断装置７は記憶装置１０の値Ｄ’を読みにいき、
【００２０】
【数３】
2008164453.tif 000005
【００２１】
として係数Ｄの値を算出する。また、断診断装置７は係数Ｄの値に対応した情報を制御部１２に供給し、制御部１２はその情報に基づいてインバータ２の出力周波数等を制御する。
【００２２】
図３は図２の平滑コンデンサ寿命判定装置の処理を示すフローチャートである。まず、モータの運転が開始されると（Ｓ１１）、電流検出装置６はリプル電流値を検出し始める。また、温度検出装置８は平滑コンデンサ５の周辺温度を検出し始める（Ｓ１２）。診断装置７は、リプル電流値とコンデンサ周辺温度から、運転開始から時刻ｔでのＤを算出し、記憶装置１０にその値をＤ’として記録する（Ｓ１３）。そして、Ｄの値が例えば０．１以下になったとき（Ｓ１４）、平滑コンデンサ５の寿命が残り少なくなったものと判断し、ＬＥＤ１０を点滅させて、外部へ平滑コンデンサ５の寿命が残り少なく、平滑コンデンサ５の交換が必要であることを知らせるとともに、断診断装置７は係数Ｄの値に対応した情報を制御部１２に供給し、制御部１２はその情報に基づいてインバータ２を制御することにより、モータ３の運転回転数に制限をかけて運転を継続させる（Ｓ１５）。そして、運転開始から時刻ｔでのＤを算出し、記憶装置１０にその値をＤ’として記録する（Ｓ１６）。その後、Ｄの値がさらに小さくなり、例えば０．０５以下になったとき（Ｓ１７）、平滑コンデンサ５の寿命が尽きたと判断し、ＬＥＤ１０を点灯させ、外部へ平滑コンデンサ５の寿命が尽き、平滑コンデンサ５の交換が必要であることを知らせるとともに、制御部１２を介してインバータ２を制御させることによりモータ３の運転を停止させる（Ｓ１８）。なお、上記の０．１や０．０５といった設定値は機器によって異なるものであり、適宜設定される。また、上記のモータ３の運転回転数に制限をかけることについても、どの程度制限するかはモータ３の駆動対象に応じて適宜決められる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、記憶装置１１に診断装置７で演算された残り寿命を記録しておくようにしたため、モータ３の運転中に電源供給が断たれても、電源復帰後、記憶装置１１により前回までのコンデンサ劣化情報を保持しながら、平滑コンデンサ５の劣化状態を知ることができる。また、機器の管理者は、ＬＥＤ１０を見て、平滑コンデンサ５の交換時期を知ることができる。即ち、メンテナンスの時期を明確に知ることができる。
【００２４】
また、診断装置７で演算された残り寿命が所定値以下になると、モータ３の回転数に制限をかけ平滑コンデンサ５の寿命を延ばすように運転するようにしたので、平滑コンデンサ５の寿命が近づいてくると、モータ出力は落ちるが、機器として故障までの期間を長引かせることができる。即ち、モータ３の回転数に制限をかけて低下させると電圧変動が小さくなり、その結果リプル電流も小さくなるので、平滑コンデンサ５の劣化が低減されて寿命が長くなる。このため、製品の長寿命化が可能になっている。
【００２５】
なお、上記の実施の形態においては表示装置としてＬＥＤ１０を用いた例について説明したが、他の表示手段（液晶パネル等）を用いてもよい。また、診断装置７と制御部１２とを別体のものとして説明したが、制御部１２に診断装置７を組み込むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置を示す回路図である。
【図３】図２のインバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  商用電源、２  インバータ、３  モータ、４  抵抗、５  コンデンサ、６  電流検出装置、７  診断装置、８  温度検出装置、９  整流回路、１０  ＬＥＤ、１１  記憶装置、ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ。  
【図１】
2008164453.tif 000006
【図２】
2008164453.tif 000007
【図３】
2008164453.tif 000008