(57)【要約】【課題】電力変換装置の内部の消費電力、交流電源遮断前の直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる電力変換装置を提供する。【解決手段】交流電源１遮断時に電動機１３に直流電流を流すように逆変換回路５を制御し、出力電流検出回路１４で検出した直流電流および直流電圧検出回路６で検出した直流電圧の値に基づいてＣＰＵ１０で平滑コンデンサ４の静電容量を演算し、演算して得られた平滑コンデンサ４の静電容量があらかじめ不揮発性の記憶回路８に記憶している寿命容量以下になった時点をもって平滑コンデンサ４は寿命であると診断する寿命診断回路１００を備えた。【選択図】図１
2007295655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記直流電圧を任意の周波数に変換する逆変換回路と、
前記逆変換回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、
を備えた電動機を駆動制御する電力変換装置において、
前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、
前記交流電源遮断時に前記電動機に直流電流を流すように前記逆変換回路を制御し、前記出力電流検出回路で検出した前記直流電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記直流電圧を任意の周波数に変換する逆変換回路と、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、
を備えた電力変換装置において、
前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、
前記逆変換回路のスイッチング素子の短絡電流を検出する短絡電流検出回路を備え、前記交流電源遮断時に前記逆変換回路に短絡電流を流すように前記スイッチング素子を制御し、前記短絡電流検出回路で検出した前記短絡電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
ダイオードと直列接続された単数のスイッチング素子からなり前記平滑コンデンサと並列に接続された制動回路と、
前記ダイオードの両端に並列接続された制動抵抗と、
前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、
を備えた電力変換装置において、
前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、
前記制動回路の制動電流を検出する制動電流検出回路を備え、前記交流電源遮断時に前記制動回路に電流を流すように前記制動回路の前記スイッチング素子を制御し、前記制動電流検出回路で検出した前記制動電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主回路の平滑コンデンサの寿命診断回路を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置における平滑コンデンサの寿命診断回路は、交流電源を遮断したときに平滑コンデンサのエネルギーを電力変換装置の内部で消費させ、平滑回路の直流電圧を検出して平滑コンデンサの放電時間を計測し、放電時間が予め定めた値より小さくなったときを平滑コンデンサの寿命として表示している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来技術を示す電力変換装置の構成図である。
図５において、１は交流電源、２は電源遮断回路、３は整流回路、４は平滑コンデンサ、５は逆変換回路、６は直流電圧検出回路、７は放電時間計測回路、８は不揮発性の記憶回路、９は表示回路、１０はＣＰＵ、１１は駆動回路、１２は電力変換装置、１３は電動機、４００は平滑コンデンサ寿命診断回路である。
先ず、図５を用いて従来技術の電力変換装置１２における平滑コンデンサ寿命診断回路４００の構成について説明する。
整流回路３は、交流電源１を整流して直流電圧に変換する。平滑コンデンサ４は、整流回路３で整流された直流電圧を平滑する平滑回路である。逆変換回路５は、それぞれ帰還ダイオードが並列接続された複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなり、平滑コンデンサ４で平滑された直流電圧を任意の周波数に変換して電動機１３を駆動する。直流電圧検出回路６は、平滑コンデンサ４の直流電圧を検出する。計測回路７は、直流電圧検出回路６の出力値により平滑コンデンサ４の放電時間を計測する。記憶回路８は、計測回路７の計測値を記憶する不揮発性メモリである。表示回路９は、記憶回路８の記憶値が予め定めた値より小さくなったことを表示する。ＣＰＵ１０は制御を演算し、駆動回路１１は、逆変換回路５のスイッチング素子を駆動する。
【０００４】
次に、図５を用いて従来技術の電力変換装置１２における平滑コンデンサ寿命診断回路４００の動作について説明する。
平滑コンデンサ４は磨耗するとコンデンサの静電容量が減少することを利用して、電源遮断回路２により交流電源１を遮断したときに、平滑コンデンサ４のエネルギーを電力変換装置１２の内部で消費させ、直流電圧検出回路６の出力値により平滑コンデンサ４の放電時間を計測し、その計測値を不揮発性の記憶回路８に記憶し、この記憶値が予め定めた値より小さくなったことにより平滑コンデンサ４の寿命を判断する。
【０００５】
このように従来の電力変換装置における平滑コンデンサの寿命診断は、交流電源を遮断したときに平滑コンデンサのエネルギーを電力変換装置の内部で消費させ、平滑コンデンサの放電時間を利用してコンデンサ容量の減少により寿命を診断するものである。
【特許文献１】特開平７−１６３０４５号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術による電力変換装置における平滑コンデンサの寿命診断回路は、平滑コンデンサのエネルギーを電力変換装置の内部で消費させていたため、例えばオプションの通信基板を追加したりして電力変換装置の内部の消費電力が変化した場合には、正確に寿命を診断できないという問題があった。また、交流電源遮断前の直流電圧が変動したときに正確に寿命を診断できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは交流電源遮断前の直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる電力変換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】
【０００７】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記直流電圧を任意の周波数に変換する逆変換回路と、前記逆変換回路の出力電流を検出する出力電流検出回路と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、を備えた電動機を駆動制御する電力変換装置において、前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、前記交流電源遮断時に前記電動機に直流電流を流すように前記逆変換回路を制御し、前記出力電流検出回路で検出した前記直流電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記直流電圧を任意の周波数に変換する逆変換回路と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、を備えた電力変換装置において、前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、前記逆変換回路のスイッチング素子の短絡電流を検出する短絡電流検出回路を備え、前記交流電源遮断時に前記逆変換回路に短絡電流を流すように前記スイッチング素子を制御し、前記短絡電流検出回路で検出した前記短絡電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、交流電源を整流して直流電圧に変換する整流回路と、  前記直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、ダイオードと直列接続された単数のスイッチング素子からなり前記平滑コンデンサと並列に接続された制動回路と、前記ダイオードの両端に並列接続された制動抵抗と、前記直流電圧を検出する直流電圧検出回路、制御の演算をおこなうＣＰＵ、不揮発性の記憶回路を有し前記平滑コンデンサの寿命を診断する平滑コンデンサ寿命診断回路と、を備えた電力変換装置において、前記平滑コンデンサ寿命診断回路は、前記制動回路の制動電流を検出する制動電流検出回路を備え、前記交流電源遮断時に前記制動回路に電流を流すように前記制動回路の前記スイッチング素子を制御し、前記制動電流検出回路で検出した前記制動電流および前記直流電圧検出回路で検出した前記直流電圧の値に基づいて前記ＣＰＵで前記平滑コンデンサの静電容量を演算し、前記演算して得られた前記平滑コンデンサの静電容量があらかじめ前記記憶回路に記憶している寿命容量以下になった時点をもって前記平滑コンデンサは寿命であると診断することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、交流電源遮断時に電動機に直流電流を流し、すなわち平滑コンデンサのエネルギーを電動機で消費させ、その際直流電圧検出回路で検出した直流電圧および出力電流検出回路で検出した直流電流の値に基づいて演算し得られた平滑コンデンサの静電容量から寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、交流電源遮断時に逆変換回路に短絡電流を流し、すなわち平滑コンデンサのエネルギーを逆変換回路で消費させ、その際直流電圧検出回路で検出した直流電圧および短絡電流検出回路で検出した短絡電流の値に基づいて演算し得られた平滑コンデンサの静電容量から寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によると、交流電源遮断時に制動回路に制動電流を流し、すなわち平滑コンデンサのエネルギーを制動抵抗で消費させ、その際直流電圧検出回路で検出した直流電圧および制動電流検出回路で検出した制動電流の値に基づいて演算し得られた平滑コンデンサの静電容量から寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１実施例を示す電力変換装置の構成図である。
図１において、１００は本実施例の平滑コンデンサ寿命診断回路、１４は出力電流検出回路である。尚、図１において、従来技術である図５と同じ説明符号のものは図５と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例と従来技術を示す図５の相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路１００は、交流電源１遮断時に電動機１３に直流電流を流すように逆変換回路５を制御し、出力電流検出回路１４で検出した直流電流および直流電圧検出回路６で検出した直流電圧の値に基づいてＣＰＵ１０で平滑コンデンサ４の静電容量を演算し、演算して得られた平滑コンデンサ４の静電容量があらかじめ不揮発性の記憶回路８に記憶している寿命容量以下になった時点をもって平滑コンデンサ４は寿命であると診断するようにしている点である。
【００１５】
図２は、本発明の第1実施例を示す電力変換装置の動作説明図であり、電源遮断時の平滑コンデンサ４の電圧および電動機１３に流す直流電流を示したものである。
図２において、Ｅｄｃ１は直流電流を電動機１３に印加する前の直流電圧、Ｅｄｃ２は直流電流を電動機１３に印加した後の直流電圧、Ｔは直流電流を印加している時間、Ｉは電動機１３に流す直流電流である。
以下、図１、２を用いて本実施例の電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路１００の動作について説明する。
交流電源１遮断時に、電動機１３に電力変換装置の内部の消費電力に比べて十分大きい一定の直流電流Ｉを印加することにより平滑コンデンサ４のエネルギーを電動機１３で消費させる。その時のエネルギー式を式（１）に示す。
Ｃ×Ｅｄｃ１＾２／２−Ｃ×Ｅｄｃ２＾２／２＝（Ｅｄｃ１＋Ｅｄｃ２）／２×Ｉ×Ｔ・・・（１）
式（１）において、Ｃは平滑コンデンサ４の静電容量である。尚、Ｅｄｃ１、Ｅｄｃ２、Ｔ、および、Ｉは図２におけるものと同一であるものとし、その説明は省略する。
ＣＰＵ１０は、式（１）を用いて平滑コンデンサ４の静電容量Ｃを演算する。その演算された平滑コンデンサ４の静電容量Ｃと不揮発性の記憶回路８にあらかじめ記憶されていた平滑コンデンサ４の寿命容量Ｃ１とを比較してＣ＜＝Ｃ１になると平滑コンデンサ４の寿命であると判断する。ＣＰＵ１０は、平滑コンデンサ４が寿命のため交換時期にある旨の信号を発して、表示回路９で平滑コンデンサ４が交換時期にきていることを表示させる。
【００１６】
このように、本実施例に係る電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路１００は、交流電源１を遮断したときに、逆変換回路５のスイッチング素子を制御して電動機１３に直流電流を流すことにより、平滑コンデンサ４のエネルギーを電動機１３で消費させ、平滑コンデンサ４の両端の直流電圧と電動機１３に流す直流電流の値から平滑コンデンサ４の静電容量を求めて平滑コンデンサ４の寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは交流電源遮断前の直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサ４の寿命診断ができる。
【実施例２】
【００１７】
図３は、本発明の第２実施例を示す電力変換装置の構成図である。
図３において、２１は短絡電流検出回路、２００は平滑コンデンサ寿命診断回路である。尚、図３において、従来技術である図５と同じ説明符号のものは図５と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例と従来技術を示す図５の相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路２００は、逆変換回路５のスイッチング素子の短絡電流を検出する短絡電流検出回路２１を備え、交流電源１遮断時に短絡電流検出回路２２で検出した短絡電流の値および直流電圧検出回路６で検出した直流電圧に基づいてＣＰＵ１０で平滑コンデンサ４の静電容量を演算し、演算して得られた平滑コンデンサ４の静電容量があらかじめ不揮発性の記憶回路８に記憶している寿命容量以下になった時点をもって平滑コンデンサ４は寿命であると診断するようにしている点である。
【００１８】
以下、本実施例における平滑コンデンサ寿命診断回路２００の動作について図３および前述の図２を用いて説明する。
交流電源１遮断時に、逆変換回路５に電力変換装置の内部の消費電力に比べて十分大きい一定の短絡電流Ｉを流すことにより平滑コンデンサ４のエネルギーを逆変換回路５で消費させる。以下、第１実施例と同様に、ＣＰＵ１０は式（１）を用いて平滑コンデンサ４の静電容量Ｃを演算する。その演算された平滑コンデンサ４の静電容量Ｃと不揮発性の記憶回路８にあらかじめ記憶されていた平滑コンデンサの寿命容量Ｃ１とを比較してＣ＜＝Ｃ１になると平滑コンデンサ４の寿命であると判断する。ＣＰＵ１０は、平滑コンデンサ４が寿命のため交換時期にある旨の信号を発して、表示回路９で平滑コンデンサ４が交換時期にきていることを表示させる。
【００１９】
このように、本実施例に係る電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路２００は、逆変換回路５のスイッチング素子の短絡電流を検出する短絡電流検出回路２１を有し、交流電源１を遮断したときに、逆変換回路５のスイッチング素子を制御して逆変換回路５に短絡電流を流すことにより、平滑コンデンサ４のエネルギーを逆変換回路５で消費させ、平滑コンデンサ４の両端の直流電圧と逆変換回路５に流す短絡電流の値からＣＰＵ１０で平滑コンデンサ４の静電容量を求めて平滑コンデンサ４の寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは交流電源遮断前の直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる。
【実施例３】
【００２０】
図４は、本発明の第３実施例を示す電力変換装置の構成図である。
図４において、２２は制動回路、２３は制動抵抗、２４は制動電流検出回路、３００は平滑コンデンサ寿命診断回路である。尚、図４において、従来技術である図５と同じ説明符号のものは図５と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例と従来技術を示す図５の相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路３００は、制動回路２２の制動電流を検出する制動電流検出回路２４を備え、交流電源１遮断時に制動回路２２に電流を流すように制動回路２２のスイッチング素子を制御し、制動電流検出回路２４で検出した制動電流および直流電圧検出回路６で検出した直流電圧の値に基づいてＣＰＵ１０で平滑コンデンサ４の静電容量を演算し、演算して得られた平滑コンデンサ４の静電容量があらかじめ不揮発性の記憶回路８に記憶している寿命容量以下になった時点をもって平滑コンデンサ４は寿命であると診断するようにしている点である。
【００２１】
以下、本実施例における平滑コンデンサ寿命診断回路３００の動作について図４および前述の図２を用いて説明する。
交流電源１遮断時に、制動回路２２に電力変換装置の内部の消費電力に比べて十分大きい一定の直流電流Ｉを流すことにより平滑コンデンサ４のエネルギーを制動抵抗２３で消費させる。以下、第１実施例と同様に、ＣＰＵ１０は式（１）を用いて平滑コンデンサ４の静電容量Ｃを演算する。その演算された平滑コンデンサ４の静電容量Ｃと記憶装置８にあらかじめ記憶されている平滑コンデンサの寿命容量Ｃ１とを比較してＣ＜＝Ｃ１になると平滑コンデンサ４の寿命であると判断する。ＣＰＵ１０は、平滑コンデンサ４が寿命のため交換時期にある旨の信号を発して、表示回路９で平滑コンデンサ４が交換時期にきていることを表示させる。
【００２２】
このように、本実施例に係る電力変換装置における平滑コンデンサ寿命診断回路３００は、制動回路２２の制動電流を検出する制動電流検出回路２４を有し、交流電源遮断時に制動回路２２に電流を流すことにより、平滑コンデンサ４のエネルギーを制動抵抗２３で消費させて平滑コンデンサ４の両端の直流電圧と制動電流の値から平滑コンデンサ４の静電容量を求めて平滑コンデンサ４の寿命を診断するようにしているので、電力変換装置の内部の消費電力、あるいは交流電源遮断前の直流電圧が変化しても、正確に平滑コンデンサの寿命診断ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、主回路に平滑コンデンサを備え電動機を駆動するインバータ装置やサーボドライバなどの電力変換装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例を示す電力変換装置の構成図
【図２】本発明の第1実施例を示す電力変換装置の動作説明図
【図３】本発明の第２実施例を示す電力変換装置の構成図
【図４】本発明の第３実施例を示す電力変換装置の構成図
【図５】従来技術を示す電力変換装置の構成図
【符号の説明】
【００２５】
１  交流電源
２  電源遮断回路
３  整流回路
４  平滑コンデンサ
５  逆変換回路
６  直流電圧検出回路
７  放電時間計測回路
８  不揮発性の記憶回路
９  表示回路
１０  ＣＰＵ
１１  駆動回路
１２  電力変換装置
１３  電動機
１４  出力電流検出回路
２１  短絡電流検出回路
２２  制動回路
２３  制動抵抗
２４  制動電流検出回路
１００、２００、３００、４００  平滑コンデンサ寿命診断回路
【図１】
2007295655.tif 000003
【図２】
2007295655.tif 000004
【図３】
2007295655.tif 000005
【図４】
2007295655.tif 000006
【図５】
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