特許 7191227 電力変換装置および劣化診断システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-08

(45)【発行日】2022-12-16

(54)【発明の名称】電力変換装置および劣化診断システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221209BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021532587

(86)(22)【出願日】2019-07-16

(86)【国際出願番号】 JP2019027869

(87)【国際公開番号】W WO2021009831

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2021-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】トボン メンデス マウリシオ デ ジーサス

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０２０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４６６０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４２～ ７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、
前記直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、
前記直流電圧を交流電圧に変換する交流変換部と、
前記交流変換部を制御する制御部と、
前記直流電圧を検出する電圧検出器と、
負荷電流を検出する電流検出器とを有し、
前記制御部は、運転中に、
前記電圧検出器で検出した前記直流電圧に基づいてリップル電圧の最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ 、および最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間を取得し、最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ との差であるΔｖと、最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間の時間差Δｔから、リップル変換量を計算し、
前記リップル変換量と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記平滑コンデンサが放電中における前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記リップル変換量と、前記負荷電流に基づいて推定した前記平滑コンデンサの電流に基づいて、前記平滑コンデンサの静電容量を算出し、算出した前記静電容量から前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記負荷電流が、閾値より小さい場合には、前記負荷電流を前記平滑コンデンサの電流とみなして、前記リップル変換量と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの静電容量を算出し、算出した前記静電容量から前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記負荷電流が、閾値以上の場合には、前記負荷電流とパラメータに基づいて前記平滑コンデンサの電流を算出し、前記リップル変換量と前記平滑コンデンサの電流から、前記平滑コンデンサの静電容量を算出し、算出した前記静電容量から前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記リップル変換量と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの静電容量を算出し、
前記平滑コンデンサが初期状態である場合には、算出した前記静電容量を閾値として保存し、
初期状態でない場合に算出した前記平滑コンデンサの静電容量と前記閾値を比較して、前記平滑コンデンサの劣化状態の判定に用いることを特徴とする電力変換装置。

【請求項7】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記リップル変換量と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの静電容量を算出し、算出した前記静電容量と定めておいた前記静電容量の閾値とを比較して、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項8】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記直流変換部の出力電流を検出する直流変換部出力電流検出部を有し、
前記制御部は、運転中に、
前記リップル変換量と前記直流変換部出力電流検出部で検出した電流と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする電力変換装置。

【請求項9】

交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、
前記直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、
前記直流電圧を交流電圧に変換する交流変換部と、
前記交流変換部を制御する制御部と、
前記直流電圧を検出する電圧検出器と、
負荷電流を検出する電流検出器と、
外部通信部と、
を有する電力変換装置と、
上位装置と、
を有する劣化診断システムであって、
前記制御部は、
前記電圧検出器で検出した前記直流電圧に基づいてリップル電圧の最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ 、および最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間を取得し、最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ との差であるΔｖと、最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間の時間差Δｔから、リップル変換量を計算し、
前記外部通信部は、
前記リップル変換量と前記負荷電流を前記上位装置に送信し、
前記上位装置は、
前記リップル変換量と前記負荷電流に基づいて、
前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする劣化診断システム。

【請求項10】

交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、
前記直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、
前記直流電圧を交流電圧に変換する交流変換部と、
前記交流変換部を制御する制御部と、
前記直流電圧を検出する電圧検出器と、
負荷電流を検出する電流検出器と、
外部通信部と、
を有する電力変換装置と、
上位装置と、
を有する劣化診断システムであって、
前記電力変換装置は、
前記直流変換部の出力電流を検出する直流変換部出力電流検出部を有し、
前記外部通信部は、前記直流電圧と前記直流変換部の出力電流と前記負荷電流を前記上位装置に送信し、
前記上位装置は、
前記電圧検出器で検出した前記直流電圧に基づいてリップル電圧の最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ 、および最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間を取得し、最大電圧ｖ _ｈ と最小電圧ｖ _ｌ との差であるΔｖと、最大電圧ｖ _ｈ を検出した時間と最小電圧ｖ _ｌ を検出した時間の時間差Δｔから、リップル変換量を計算し、
前記リップル変換量と前記直流変換部の出力電流と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定することを特徴とする劣化診断システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置、およびそれを用いた劣化診断システムに関する。

【背景技術】

【0002】

通常の電力変換装置には交流電圧を整流するダイオードブリッジ、平滑コンデンサと複数のスイッチング素子が含まれる。平滑コンデンサが整流された電圧を滑らかにする役割を果たしているが、コンデンサや負荷などのため、リップルが発生する。平滑コンデンサが劣化すると容量が減少するため、リップルが大きくなる。リップルが大きくなると、インバータ部におけるスイッチタイミングが不安定になるため、変換装置が所望の交流信号を生成できなくなる。

【0003】

平滑コンデンサの劣化の診断をするために、以下の特許文献が提案されている。

【0004】

特許文献１の要約には「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寿命診断回路１００を備えた。」と記載されている。

【0005】

また、特許文献２の要約には「平滑コンデンサの劣化検出回路を、脈流を含む直流電圧が印加された平滑コンデンサ３に接続された負荷（変換部６とモータ７）の負荷電流を測定する負荷電流検出部５と、平滑コンデンサ３の直流電圧を測定する直流電圧検出部４と、これらが接続される制御部９と、負荷電流と対応して予め定められた比較平均電圧値を記憶する記憶部９ａとを備えた構成にし、制御部９は平滑コンデンサ３の直流電圧から平均電圧値を算出すると共に、同平均電圧値と、負荷電流検出部５で測定した負荷電流の値に対応する比較平均電圧値とを比較して平滑コンデンサ３の異常を判定する。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開2007-295655

【文献】特開2009-168587

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では平滑コンデンサの劣化状態の判定は遮断時しかできない。しかし、電力変換装置の用途によっては常時運転を行っているため、電力変換装置の運転中に、平滑コンデンサの劣化状態の判定をすることが望まれる。

【0008】

また、特許文献２は平滑コンデンサの異常を検出するために、定めている期間で平滑コンデンサの直流電圧から平均電圧を算出し、負荷電流により決まっている比較平均電圧値と比較する。

【0009】

このため、電力変換装置を運転しながら平滑コンデンサの異常検出ができる。しかし、負荷電流が瞬間的に変化するとリップルも変化し、定めている期間の平均電圧だけで平滑コンデンサの劣化の診断は困難である。

【0010】

さらに、回生電流が流れる場合には、直流電圧が大きく変動するため平均電圧を利用すると劣化診断が困難である。

【0011】

本発明の目的は、瞬間的な負荷変動や回生電流が発生する運転中に、平滑コンデンサの劣化状態の判定ができる電力変換装置を提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の好ましい一例は、交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、前記直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、直流電圧を交流電圧に変換する交流変換部と、前記交流変換部を制御する制御部と、前記直流電圧を検出する電圧検出器と、負荷電流を検出する電流検出器とを有し、
前記制御部は、運転中に、前記電圧検出器で検出した直流電圧に基づいてリップル電圧の時間変化を取得し、前記リップル電圧の時間変化と前記負荷電流に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化状態を判定する電力変換装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、瞬間的な負荷変動や回生電流が発生する運転中に、平滑コンデンサの劣化状態の判定ができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１における電力変換装置を用いたモータ駆動システムの概略構成図である。

【図2】直流変換部からの出力電流、平滑コンデンサの電流、負荷電流、直流電圧の波形を示す図である。

【図3】実施例１における直流電圧のデータを取得する処理フローを示す図である。

【図4】実施例１における平滑コンデンサの劣化状態を判定する処理フローを示す図である。

【図5】実施例２における電力変換装置を用いたモータ駆動システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0016】

図１は、本実施例の電力変換装置１００を用いたモータ駆動システムの概略構成図である。本モータ駆動システムは、制御対象に電力を供給する電力変換装置１００と、電力変換装置１００に電力を供給する三相交流電源１０２と、制御対象である交流電動機105とを備えている。

【0017】

三相交流電源１０２は、電力変換装置１００に対して電力を供給する電源である。具体的には、電力会社から供給される三相交流電圧または発電機から供給される交流電圧を供給する。

【0018】

電力変換装置１００は、平滑コンデンサ１０１、直流変換部１０３、交流変換部１０４、電流検出器１０６、直流電圧検出器１０７、制御部１０８を備えている。

【0019】

直流変換部１０３は、三相交流電源１０２から入力された交流電圧を、直流電圧に変換し、平滑コンデンサ１０１に出力する。例えばダイオードで構成された直流変換回路やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とフライホイールダイオードを用いた直流変換回路で構成される。図１では、一例としてダイオードで構成された直流変換回路を示している。

【0020】

平滑コンデンサ１０１は、直流変換部１０３から入力された直流電圧を平滑にし、交流変換部１０４に直流電圧を出力する。

【0021】

交流変換部１０４は、平滑コンデンサ１０１の直流電圧と制御部の出力指令とを入力とし、直流電圧を制御部の出力指令に基づいた交流電圧に変換する。本実施例の場合、交流電動機１０５に出力している。また、本実施例の交流変換部１０４は、例えばＩＧＢＴとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成される。

【0022】

電流検出器１０６は、交流電動機１０５に出力される電流を検出し、電流検出部１１１に出力する。また、本実施例の電流検出器１０６は、ホールＣＴやシャント抵抗で構成される。また、電流検出器１０６の位置は、図１の位置に限定されることはなく、交流電動機105への出力電流の測定が可能な場所、例えば交流変換部１０４の内部、あるいは、直流変換部１０３と交流変換部１０４の間であってもよい。

【0023】

直流電圧検出器１０７は直流電圧を検出し、直流電圧検出部１０９に出力する。直流電圧検出器１０７は抵抗のアレンジで構成される。なお、直流電圧検出器１０７の位置は、図１の位置に限定されることはなく、平滑コンデンサ１０１の電圧を検出できる場所であればいずれもよい。

【0024】

次に、制御部１０８について説明する。

【0025】

制御部１０８は、電流検出部１１１、直流電圧検出部１０９、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１２、情報蓄積部１１４、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力部１１０、外部通信部１１３を備えている。

【0026】

ＣＰＵ１１２は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などの演算器であって、ソフトウェアあるいはハードウェアの演算回路で後述する機能が実現される。

【0027】

電流検出部１１１は、電流検出器１０６が出力した信号を入力とし、演算用データに変換して、ＣＰＵ１１２に出力する。電流検出部１１１は、ＡＤ変換器などで構成される。

【0028】

直流電圧検出部１０９は、直流電圧検出器１０７が出力した信号を入力とし、演算用データに変換して、ＣＰＵ１１２に出力する。本実施例では、例えばＡＤ変換器などで構成される。

【0029】

ＣＰＵ１１２では、検出された電流や電圧を処理し、交流電動機１０５のための制御処理を行う。具体的には、ＰＷＭ出力部１１０への出力信号の作成、送信である。なお、本実施例では平滑コンデンサ１０１の劣化状態の判定処理をＣＰＵ１１２で行う場合について説明するが、外部通信部１１３を経由して外部の上位装置などの機器で処理を行ってもよい。

【0030】

図２は、電力変換装置１００の直流変換部からの出力電流２０３、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃ２０２、負荷電流ｉ_Ｌ２０１、直流電圧Vdc２００の波形を示す図である。まず、本実施例の原理について説明する。

【0031】

図２に示すように直流電圧Vdcにはリップル電圧２０６があって、その最大電圧２０４はｖ_ｈとし、最小電圧２０５はｖ_ｌとして扱う。さらに、図２示すように、リップル電圧が減少する際におけるリップル電圧の時間における傾きをリップル変換量２０７ Δｖ／Δtと定義する。また、平滑コンデンサ１０１に流れている電流はｉ_Ｃと定義し、交流電動機１０５に供給する負荷電流をｉ_Ｌと定義する。

【0032】

直流変換部１０３は電源からの電圧を直流にし、コンデンサを平滑する。直流変換部１０３の入力が３相の交流電圧なので、図２に示すように、直流変換部１０３の出力電流２０３は周期的である。

【0033】

直流変換部１０３の出力電流２０３の周期の中で、負荷電流ｉ_Ｌは直流変換部１０３から一部しか供給されない。平滑コンデンサ１０１も負荷電流ｉ_Ｌを供給するように動作する。場合によって、平滑コンデンサ１０１はすべての負荷電流ｉ_Ｌを供給する。この時、平滑コンデンサ１０１を放電し、直流電圧Vdcが減少する。

【0034】

図２に示したように、負荷電流ｉ_Ｌが小さい場合、平滑コンデンサ１０１からの電流ｉ_Ｃに近似することができる。そして、式（１）からコンデンサの容量Cを求めることができる。

【0035】

C＝ｉ_Ｃ*（ｄｖ／ｄｔ）^-1 （１）
このように、平滑コンデンサが電流を供給するタイミング（放電時）で負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧Vdcと時間のデータを取得すれば、平滑コンデンサの容量Cを推定することができる。

【0036】

しかし、負荷が増加するほど、平滑コンデンサ１０１が電流を供給するタイミングでも、直流変換部１０３からの供給電流も増加する（電流波形の図は省略）。このため、平滑コンデンサ１０１の電流ｉ_Ｃを負荷電流ｉ_Ｌから近似する必要がある。平滑コンデンサ１０１の電流がｉ_Ｃ≒ｉ_Ｌ（１－ｋ＊ｉ_Ｌ）で近似する。ｋは電力変換装置のパラメータや実験測定で決定する。

【0037】

図３は、直流電圧検出部１０９で検出された直流電圧Vdcについてのデータを取得する処理フローを示す図である。図３と後に説明する図４は、実施例１において制御部１０８におけるＣＰＵ１１２が実行する処理を示す。

【0038】

直流電圧Vdcを監視するため、直流電圧検出部１０９から直流電圧Vdcを取り込む（Ｓ３０１）。

【0039】

取り込んだ時系列の直流電圧Vdcを比較し、最大電圧ｖ_ｈを検出したかどうかを判断する（Ｓ３０２）。
最大電圧ｖ_ｈを検出していない場合（Ｓ３０２のNo）には、Ｓ３０１に戻り、直流電圧Vdcを監視する。
最大電圧ｖ_ｈを検出したら（Ｓ３０２のYes）、負荷電流ｉ_Ｌのサンプリングとその保存を開始する。そして、サンプリングしている、負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧Vdc及び、それらのデータを取得した時間ｔを情報蓄積部１１４に保存する（Ｓ３０３）。

【0040】

次に、直流電圧Vdcを監視するため、直流電圧検出部１０９から直流電圧Vdcを取り込む（Ｓ３０４）。

【0041】

取り込んだ時系列の直流電圧Vdcを比較し、最小電圧ｖ_ｌを検出したかどうかを判断する（Ｓ３０５）。

【0042】

最小電圧ｖ_ｌを検出していない場合（Ｓ３０５のNo）には、Ｓ３０３に戻り、負荷電流ｉ_Ｌのサンプリングと負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧Vdc及び時間ｔの保存をし、最小電圧ｖ_ｌを検出していない間は、Ｓ３０３の処理は繰り返される。

【0043】

Ｓ３０５でｖ_ｌを検出した場合（Ｓ３０５のYes）には、サンプリングしている負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧Vdc、及び時間ｔの保存を停止する（Ｓ３０６）。そして、Ｓ３０１に戻る。

【0044】

図４は、平滑コンデンサ１０１の劣化状態を判定する処理フローを示す図である。

【0045】

制御部１０８におけるＣＰＵ１１２は、データ取得を行う（Ｓ４００）。具体的には、図３で説明したように、情報蓄積部１１４に保存した負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧Vdc、時間tのデータの取得を行う。

【0046】

取得した直流電圧Vdcのリップル電圧と時間tに基づいて、リップル電圧の時間変化であるリップル変換量Δｖ／Δtを計算する（Ｓ４０１）。ここで、Δｖは、リップル電圧の最大電圧ｖ_ｈとリップル電圧の最小電圧ｖ_ｌとの電圧差である。Δtは、最大電圧ｖ_ｈを検出した時間と最小電圧ｖ_ｌを検出した時間との間の時間差である。

【0047】

次に、負荷電流ｉ_Ｌと負荷電流の閾値を比較する（Ｓ４０２）。負荷電流の閾値は電力変換装置１００の仕様（定格電流、容量など）に基づいて、予め決定して設定しておく。

【0048】

負荷電流ｉ_Ｌが負荷電流の閾値より小さい場合（Ｓ４０２のYes）には、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを負荷電流ｉ_Ｌとみなす近似をする（Ｓ４０３）。

【0049】

負荷電流ｉ_Ｌが負荷電流の閾値以上の場合（Ｓ４０２のNo）には、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃは、負荷電流ｉ_Ｌや予め設定しておいたパラメータkを使い、ｉ_Ｌ（１－ｋ＊ｉ_Ｌ）という式に基づいて近似をして平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを算出する（Ｓ４０４）。

【0050】

近似した平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃと、リップル変換量Δｖ／Δtを利用し、C＝ｉ_Ｃ＊（Δｖ／Δt）^-1の式により、平滑コンデンサ１０１の推定コンデンサ容量Cを算出する（Ｓ４０５）。

【0051】

平滑コンデンサ１０１が初期状態であるかどうかを判定する（Ｓ４０６）。初期状態とは、平滑コンデンサ１０１を最初に使う場合もしくは新品に交換した場合をいう。

【0052】

一般的にコンデンサの容量は、ばらつきが大きい。そこで、電力変換装置１００が初期状況で平滑コンデンサ１０１が初期状態であれば（Ｓ４０６のYes）、Ｓ４０５で求めたコンデンサ容量を保存する（Ｓ４０７）。保存した初期状態のコンデンサ容量の値をＳ４０９のステップで使う。ただし、初期状態のコンデンサ容量自体ではなく、許容範囲を考慮しコンデンサ容量の閾値を設定するようにしてもよい。

【0053】

平滑コンデンサ１０１が初期状態でなければ（Ｓ４０６のNo）、Ｓ４０５で算出したコンデンサ容量CとＳ４０７で保存したコンデンサ容量の閾値と比較する（Ｓ４０９）。

【0054】

Ｓ４０９での比較結果に基づいて、平滑コンデンサ１０１の劣化状態を判定する（Ｓ４１０）。具体的には、Ｓ４０５で算出した平滑コンデンサ１０１の容量Cがコンデンサ容量の閾値より小さい場合には、平滑コンデンサ１０１は劣化状態であると判定する（Ｓ４１０のYes）。

【0055】

Ｓ４０５で算出した平滑コンデンサ１０１の容量Cがコンデンサ容量の閾値以上の場合には、平滑コンデンサ１０１は劣化状態ではないと判定する（Ｓ４１０のNo）し、Ｓ４００のステップに戻る。

【0056】

平滑コンデンサ１０１は劣化状態であると判定した場合には、劣化状態であるということをワーニング（警告）する（Ｓ４１１）。ワーニングとしてはエラー信号を出力するようにする。必ずしも、ワーニングをしなくてもよい。例えば、Ｓ４１１の代わりに、メモリなどの情報蓄積部１１４に判定結果を記録するようにしてもかまわない。

【0057】

実施例１によれば、直流電圧検出部１０９と電流検出部１１１を備えることで電力変換装置１００が新たな部品を追加することなく、平滑コンデンサ１０１の劣化状況を判定することができる。

【0058】

直流電圧検出部１０９と電流検出部１１１は、通常の電力変換装置１００に設置されているので、通常の電力変換装置１００に部品を追加する必要がない。さらに、電力変換装置１００が動作中でも診断できることにより継続的な運転が必要な時でもコンデンサの劣化状況を調べることができる。

【0059】

さらに、本実施例によれば、リップル電圧の時間変化に基づいて平滑コンデンサの静電容量を求めることにより、瞬間的な負荷変動や回生電流が発生する運転中に、平滑コンデンサの劣化状態の判定ができる。

【実施例2】

【0060】

図５は、実施例２における電力変換装置１００を用いたモータ駆動システムの概略構成図である。実施例２では、図５に示すように、直流変換部出力電流検出器５０１と直流変換部出力電流検出部５０２が、実施例１の構成に追加される。直流変換部出力電流検出器５０１と直流変換部出力電流検出部５０２以外の構成は図１と同一であるので、重複した説明は省略する。

【0061】

実施例１と同じく、実施例２でも平滑コンデンサ１０１が電流を供給するタイミング、つまり放電時に、直流変換部出力電流検出器５０１で検出した直流変換部の出力電流ｉ_ｄｃを、図４のＳ４００において同様に取得する。

【0062】

図４のうち、Ｓ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０４は、実施例２では、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを近似する必要は無いので不要である。その代わりに、実施例２では、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを近似するではなく直流変換部出力電流ｉ_ｄｃと負荷電流ｉ_Ｌから、（ｉ_Ｃ=ｉ_ｄｃ-ｉ_Ｌ)の演算式により平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを算出する。図４の他のステップは、実施例２においても実行される。

【0063】

算出した平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃと図４のＳ４０５に示す式に基づいて平滑コンデンサ１０１の容量を計算する。実施例２では、直流変換部出力電流検出部５０２が追加されるため、平滑コンデンサの電流ｉ_Ｃを近似することなく、実際に流れている電流を算出できる。

【0064】

このため、コンデンサ容量の計算誤差が減少でき、実施例１より実施例２では平滑コンデンサの劣化状態の判定の正確さを向上できる。また、実施例２は、瞬間的な負荷変動や回生電流が発生する運転中に、平滑コンデンサの劣化状態の判定ができるという、実施例１と同様な効果を有する。

【0065】

なお、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、電力変換装置１００で、図３に示した直流電圧についてのデータを取得し、外部通信部１１３からクラウドなどの上位計算機に、直流変換部出力電流ｉ_ｄｃ、負荷電流ｉ_Ｌ、直流電圧などのデータを送信し、上位装置でリップル変換量、静電容量の計算をし、平滑コンデンサの劣化状態の判断をする劣化診断システムにすることもできる。

【0066】

さらに、直流変換部１０３や交流変換部１０４に対してノイズなどの障害により、計算の誤差がある可能性あるので、平滑コンデンサの劣化の判定に対して閾値レベルだけではなく、算出した平滑コンデンサの静電容量の統計的な解析で、劣化状態を判断することも可能である。

【0067】

上記の実施例における電力変換装置１００は、汎用インバータ、サーボアンプ、ＤＣＢＬコントローラなどの電力変換装置として適用できる。

【符号の説明】

【0068】

１００：電力変換装置、１０１：平滑コンデンサ、１０３：直流変換部、１０４：交流変換部、１０８：制御部、１０９：直流電圧検出部、１１１：電流検出部、１１２：ＣＰＵ、１１３：外部通信部、１１４：情報蓄積部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】