特許 7548088 電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラム

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240903BHJP

   H02M 1/00 20070101ALI20240903BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

H02M1/00 B

G01R31/00

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021046559

(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公開番号】P2022145239

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2023-12-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】岡 章治

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２８８９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２５６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９７９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１２５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１２８３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３１３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３３０８７７７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ １／００

Ｇ０１Ｒ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、
前記コンデンサの両端間を短絡する短絡回路と、
前記直流電源と前記変換回路との接続点と前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、
前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、
前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、
前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値を算出する算出処理を実行する演算回路と、
を備え、
前記算出処理は、前記コンデンサの等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含み、
前記等価直列抵抗値算出処理は、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する、
電力変換装置。

【請求項2】

前記コンデンサの両端間に接続される放電抵抗と、
前記放電抵抗と前記コンデンサとの間に接続される第３スイッチと、
を備え、
前記評価値は、前記コンデンサの現在の容量を含み、
前記算出処理は、前記コンデンサの現在の容量を算出する容量算出処理を含み、
前記容量算出処理は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ、前記第３スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数に基づいて前記コンデンサの現在の容量を算出する、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記評価値は、前記コンデンサの絶縁抵抗値を含み、
前記算出処理は、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出する絶縁抵抗値算出処理を含み、
前記絶縁抵抗値算出処理は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数及び前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出する、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記演算回路は、前記算出処理において、前記第１スイッチをオフに維持する、
請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記演算回路は、前記算出処理において、前記容量算出処理及び前記絶縁抵抗値算出処理よりも前記等価直列抵抗値算出処理を後に実行する、
請求項４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記演算回路は、前記算出処理において、前記容量算出処理よりも前記絶縁抵抗値算出処理を後に実行し、
前記絶縁抵抗値算出処理は、前記容量算出処理で算出した前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出する、
請求項４または請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記等価直列抵抗値算出処理は、前記減衰振動波形から取得した時定数と前記コンデンサの等価直列インダクタンス値とを用いて、前記等価直列抵抗値を算出する、
請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記等価直列抵抗値算出処理は、前記減衰振動波形から取得した時定数を前記短絡回路のインダクタンス値と前記コンデンサの等価直列インダクタンス値との合成インダクタンス値の２倍で除して得られる値から、前記短絡回路の抵抗値を減じて、前記等価直列抵抗値を算出する、
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項9】

直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、
前記コンデンサと前記直流電源との間に接続される電源スイッチと、
前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、
前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値を算出する算出処理を実行する演算回路と、
を備え、
前記変換回路は、前記コンデンサの両端間に並列に接続される２以上のレグを有し、
前記２以上のレグの各々は、直列に接続された一対のスイッチを有し、
前記２以上のレグの一対のスイッチ間の接続点の各々が前記負荷に接続され、
前記算出処理は、前記コンデンサの等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含み、
前記等価直列抵抗値算出処理は、前記電源スイッチをオフ、前記２以上のレグの少なくとも一つの一対のスイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する、
電力変換装置。

【請求項10】

請求項１～請求項９のいずれか一つに記載の電力変換装置と、
前記評価値に基づいて前記コンデンサの劣化を診断する診断回路と、
を備える、
診断システム。

【請求項11】

直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、
前記コンデンサの両端を短絡する短絡回路と、
前記直流電源と前記変換回路との接続点と、前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、
前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、
前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、
を有する電力変換装置の前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値の算出方法であって、
前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含む、
算出方法。

【請求項12】

容量算出処理及び絶縁抵抗値算出処理をさらに含み、
前記電力変換装置は、
前記コンデンサの両端間に接続される放電抵抗と、
前記放電抵抗と前記コンデンサとの間に接続される第３スイッチと、
をさらに備え、
前記評価値は、前記コンデンサの現在の容量と絶縁抵抗値とを含み、
前記容量算出処理は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ、前記第３スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数に基づいて前記コンデンサの現在の容量を算出し、
前記絶縁抵抗値算出処理は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数及び前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出する、
請求項１１に記載の算出方法。

【請求項13】

請求項１１または請求項１２に記載の算出方法をコンピュータに実行させるための、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、電気回路に設けられたコンデンサの劣化を検知する技術が検討されてきた。例えば、特許文献１には、コイルと、スイッチング素子と、平滑化コンデンサと、コイルに流れる電流を検出する電流センサと、平滑化コンデンサの両端電圧を検出する電圧センサとを備えたＤＣ－ＤＣコンバータが開示されている。そして、当該ＤＣ－ＤＣコンバータにおいて、スイッチング素子がオンからオフへと変化したタイミングにおける電圧値の上昇量と電流値とに基づいて、平滑化コンデンサの等価直列抵抗値を測定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４６４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載されている技術は、コイルの電流値を測定することが必要であり、一般的にコイルを使用しないような回路構成を備える装置（例えばモータ駆動用インバータ）には適用することができない。

【0005】

本開示は、コイルを有さない回路構成を備える装置であっても、コンデンサを取り外すことなくコンデンサの劣化を検知することができる電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラム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】

本開示の電力変換装置は、直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、前記コンデンサの両端間を短絡する短絡回路と、前記直流電源と前記変換回路との接続点と前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値を算出する算出処理を実行する演算回路と、を備え、前記算出処理は、前記コンデンサの等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含み、前記等価直列抵抗値算出処理は、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する。

【0007】

本開示に係る診断システムは、電力変換装置と、評価値に基づいて前記コンデンサの劣化を診断する診断回路と、を備える。

【0008】

本開示に係る算出方法は、直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、前記コンデンサの両端を短絡する短絡回路と、前記直流電源と前記変換回路との接続点と、前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、を有する電力変換装置の前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値の算出方法であって、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含む。

【0009】

本開示にかかるコンピュータプログラムは、コンピュータに本開示に係る算出方法を実行させるためのコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、コイルを有さない回路構成を備える装置であっても、コンデンサを取り外すことなくコンデンサの劣化を検知することができる電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る電力変換装置の構成例の概略的な回路図

【図2】図１の電力変換装置における容量算出処理時のコンデンサの接続状態を示す概略的な回路図

【図3】容量算出処理時の放電によるコンデンサの両端電圧の変化を示すグラフ

【図4】図１の電力変換装置における絶縁抵抗値算出処理時のコンデンサの接続状態を示す概略的な回路図

【図5】コンデンサの等価回路図

【図6】絶縁抵抗値算出処理時の放電によるコンデンサの両端電圧の変化を示すグラフ

【図7】図１の電力変換装置における等価直列抵抗値算出処理時のコンデンサの接続状態を示す概略的な回路図

【図8】等価直列抵抗値算出処理時の放電によるコンデンサの両端電圧の変化を示すグラフ

【図9】一実施形態に係る診断システムの構成例の概略的な回路図

【図10】図９の診断システムによる算出処理および診断処理のフローチャート

【図11】一変形例にかかる電力変換装置の構成例の概略的な回路図

【図12】図１１の電力変換装置における等価直列抵抗値算出処理時のコンデンサの接続状態を示す概略的な回路図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しつつ、本開示に係る実施形態を説明する。ただし、以下に説明する構成は、本開示の一例に過ぎず、本開示は下記の実施形態に限定されることはなく、これら実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0013】

図１は、本開示の実施形態に係る電力変換装置１の構成例の概略的な回路図である。図１に示すように電力変換装置１は、直流電源１０からの直流電圧を所定の電圧に変換して負荷であるモータ５０に出力する。電力変換装置１は、第１スイッチ１１、平滑回路２０、電圧検出装置３０、変換回路４０および制御装置６０を備える。電力変換装置１は、例えば電動車両に搭載されるモータ駆動用インバータに使用され得る。

【0014】

直流電源１０は、直流電圧を平滑回路２０および変換回路４０の両端に印加する電源装置である。それによって、直流電源１０は、モータ５０を駆動するための電流を変換回路４０に供給する。直流電源１０は、後述するようなモータ５０による回生電流によって充電されてもよい。直流電源１０は、例えば、直流電流を供給するバッテリであってもよい。また、直流電源１０は、交流電圧を直流電圧に変換して変換回路４０へと供給する、交流電源およびＡＣ－ＤＣコンバータを含む電源装置であってもよい。

【0015】

第１スイッチ１１は、平滑回路２０と、直流電源１０および変換回路４０とを電気的に接続したオン状態（閉状態）と、電気的に切り離したオフ状態（開状態）とに切り換えることができる電源スイッチとして機能する。第１スイッチ１１は、例えばコンタクタ等のスイッチである。第１スイッチ１１は、直流電源１０と変換回路４０との接続点と、平滑回路２０との間に接続される。以下、電力変換装置１において、直流電源１０、変換回路４０およびモータ５０を適宜「メイン回路」という。

【0016】

平滑回路２０は、コンデンサ２１、放電抵抗２２、第２スイッチ２３および第３スイッチ２４を備える。

【0017】

コンデンサ２１は、直流電源１０からモータ５０へと電流を供給する際に急峻な電流が流れることにより電圧に生じるノイズを、平滑化して抑制することができる。コンデンサ２１は、直流電源１０が印加する電圧に脈流成分がある場合、当該脈流成分を平滑化できてもよい。また、コンデンサ２１は、モータ５０が回転することで生じる回生電流が流れる際、当該回生電流によって生じる電圧の脈流成分を平滑化できてもよい。コンデンサ２１は、ＤＣリンクコンデンサとも称される。

【0018】

第２スイッチ２３は、コンデンサ２１の両端を短絡させる短絡回路２５とコンデンサ２１との間に接続される。第２スイッチ２３は、短絡回路２５をコンデンサ２１に接続するオン状態と、当該短絡回路２５を切り離してコンデンサ２１の両端を開放するオフ状態とに切り換えることができる。

【0019】

第３スイッチ２４は、放電抵抗２２とコンデンサ２１との間に接続される。第３スイッチ２４は、コンデンサ２１の両端に放電抵抗２２を含む放電回路を接続するオン状態と、コンデンサ２１に対する当該放電回路の接続を切り離すオフ状態とに切り換えることができる。放電抵抗２２の抵抗値は、後述する記憶装置６２に格納され、後述する演算回路６１が使用することができる。

【0020】

放電抵抗２２は、任意の放電抵抗値Ｒ１₀を有してもよく、上記しているように当該放電抵抗値Ｒ１₀は、記憶装置６２に格納される。第１スイッチ１１がオフされ、第３スイッチ２４がオンされると、コンデンサ２１および放電抵抗２２を含む閉回路が形成される。閉回路が形成されると、コンデンサ２１の電圧に基づいて、放電抵抗２２に電流が流れる。それによって、コンデンサ２１の電圧が低下する。

【0021】

第１スイッチ１１、第２スイッチ２３、第３スイッチ２４および後述するスイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃは、制御装置６０に接続される。制御装置６０の演算回路６１は、第１スイッチ１１、第２スイッチ２３、第３スイッチ２４のオン・オフを切り替える。制御装置６０の演算回路６１はスイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃのスイッチングを制御する。

【0022】

各スイッチ２３～２４およびスイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃは、機械的なリレーなどのスイッチであってもよいし、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチやソリッドステートリレー（ＳＳＲ）であってもよい。

【0023】

電圧検出装置３０は、コンデンサ２１の両端に接続され、コンデンサ２１の両端の電圧を計測することができる。電圧検出装置３０は、計測した電圧を制御装置６０に出力する。

【0024】

変換回路４０は、コンデンサ２１で平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷であるモータ５０に出力する。所定の電圧は、例えば、三相交流電圧である。本実施の形態において、変換回路４０は、例えば、直流電源１０から供給された直流電流を三相交流電流に変換し、モータ５０へと伝達するインバータである。変換回路４０は、モータ５０が回転することで生じる回生電流が流れる際、交流電流を直流電流へと変換することができてもよい。

【0025】

変換回路４０は、平滑回路２０の両端間に並列に接続される二つ以上のレグを有する。本実施形態において、変換回路４０は、三つのレグ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを備える。レグ４１Ａは、直列に接続された、上流側スイッチ４２Ａおよび下流側スイッチ４３Ａからなる一対のスイッチを有する。レグ４１Ｂは、直列に接続された、上流側スイッチ４２Ｂおよび下流側スイッチ４３Ｂからなる一対のスイッチを有する。レグ４１Ｃは、直列に接続された、上流側スイッチ４２Ｃおよび下流側スイッチ４３Ｃからなる一対のスイッチを有する。レグ４１Ａは、上流側スイッチ４２Ａと下流側スイッチ４３Ａとの間の接続点がモータ５０に抵抗４４Ａを介して接続されている。レグ４１Ｂは、上流側スイッチ４２Ｂと下流側スイッチ４３Ｂとの間の接続点がモータ５０に抵抗４４Ｂを介して接続されている。レグ４１Ｃは、上流側スイッチ４２Ｃと下流側スイッチ４３Ｃとの間の接続点がモータ５０に抵抗４４Ｃを介して接続されている。演算回路６１は、六つのスイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃのオン・オフを制御することができる。それによって、演算回路６１は、直流電源１０から供給される直流電圧を交流電圧へと変換してモータ５０に供給することができる。例えば、演算回路６１は、各レグ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃにおいて上流側スイッチ４２Ａ～４２Ｃおよび下流側スイッチ４３Ａ～４３Ｃを交互にオン・オフする動作を、三つのレグ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃにおいて所定の位相差（例えば１２０度）を持たせて行うことで、モータ５０に三相交流電圧を供給する。

【0026】

モータ５０は、例えば、変換回路４０を介して直流電源１０から供給された電流に基づいて、任意の構成部品を回転させる負荷回路である。負荷回路は、構成部品を回転させる回路に限定されず、交流電流を使用する任意の負荷回路であってよい。モータ５０は、電流が供給されていないときに外力によって回転されることで回生電流を生成し、変換回路４０を介して直流電源１０へと供給してもよい。

【0027】

制御装置６０は、例えば、電力変換装置１の動作を制御するコンピュータである。制御装置６０は、演算回路６１および記憶装置６２を備える。

【0028】

演算回路６１は、プログラムを実行することで所定の機能を実現するＣＰＵまたはＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。演算回路６１は、例えば記憶装置６２に格納された演算プログラム等を呼び出して実行することにより、スイッチ１１、２３～２４のオン・オフ制御処理、スイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃのスイッチング制御処理など、制御装置６０における各種の処理を実現する。演算回路６１は、ハードウェアとソフトウェアとが協働して所定の機能を実現する態様に限定されず、所定の機能を実現する専用に設計されたハードウェア回路でもよい。すなわち、演算回路６１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ以外にも、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等、種々のプロセッサで実現され得る。このような演算回路６１は、例えば、半導体集積回路である信号処理回路で構成され得る。後述する診断回路７１も演算回路６１と同様である。

【0029】

記憶装置６２は、種々の情報を記憶できる記憶媒体である。記憶装置６２は、電圧検出装置３０が計測した電圧情報を格納し、演算回路６１は、格納した情報を利用することができる。記憶装置６２は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、その他の記憶デバイスまたはそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶装置６２は、上述しているように、制御装置６０が演算回路６１によって行う各種の処理を実現するためのプログラムを格納する。後述する記憶装置７２も記憶装置６２と同様である。記憶装置６２は、放電抵抗値Ｒ１₀、演算回路６１が算出したコンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁、絶縁抵抗２６の絶縁抵抗値Ｒ２₁（詳細は後述する）および等価直列抵抗２７の等価直列抵抗値Ｒ３₁（詳細は後述する）など任意のパラメータを格納する。以下、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁、絶縁抵抗値Ｒ２₁、等価直列抵抗値Ｒ３₁を適宜「評価値」という。

【0030】

本実施形態に係る電力変換装置１によるコンデンサ２１の劣化を検出するための評価値の算出は、３つのステップにより実行される。コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁を算出する容量算出処理（Ｓ１）、コンデンサ２１の絶縁抵抗２６の絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出する絶縁抵抗値算出処理（Ｓ２）、コンデンサ２１の等価直列抵抗（ＥＳＲ）２７の等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出する等価直列抵抗値算出処理（Ｓ３）である。

【0031】

（コンデンサの現在の容量の算出）
まず、演算回路６１は、容量算出処理Ｓ１において、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁を算出する。モータ５０の動作中、図１に示すように、電力変換装置１において第１スイッチ１１がオンされており、直流電源１０は、コンデンサ２１に電圧を印加する。モータ５０の停止後、演算回路６１は、コンデンサ２１の容量を算出する場合、コンデンサ２１の両端電圧が所定の放電時電圧である状態で、第１スイッチ１１をオフし、平滑回路２０をメイン回路から切り離す。次に、演算回路６１は、第３スイッチ２４をオンする。このとき、第２スイッチ２３はオフである。また、スイッチ４２Ａ～４２Ｃ、４３Ａ～４３Ｃは、直流電源１０からモータ５０へと電流が流れないように、オフされる。図２並びに後述する図４および図７は、図１に示す電力変換装置１に対して、いずれかのスイッチのオン・オフ状態が切り換わっている電力変換装置１の回路構成を示す模式図である。図２は、図１の電力変換装置１における容量算出処理Ｓ１時のコンデンサ２１の接続状態を示す概略的な回路図である。図２は、図１に示す電力変換装置１に対して、第１スイッチ１１、上流側スイッチ４２Ａおよび下流側スイッチ４３Ｂをオフし、第３スイッチ２４をオンした電力変換装置１を示す。図２において、矢印Ｉ１は、当該放電によって電流が流れる経路および方向を示す。

【0032】

第３スイッチ２４がオンされると、放電抵抗２２および第３スイッチ２４を含む放電回路がコンデンサ２１の両端に接続される。それによって、コンデンサ２１、放電抵抗２２および第３スイッチ２４を含む閉回路が形成され、コンデンサ２１に蓄えられている電荷が放電される。図３は、容量算出処理Ｓ１時の放電によるコンデンサ２１の両端電圧の変化を示すグラフである。図２に示すように本実施形態では、演算回路６１は、コンデンサ２１の両端電圧が４０Ｖである状態で第３スイッチ２４をオンし、当該両端電圧が３０Ｖまで低下すると、第３スイッチ２４をオフする。

【0033】

演算回路６１は、電圧検出装置３０によりコンデンサ２１の両端電圧が４０Ｖから３０Ｖへと低下するまでの電圧の変化を計測し、電圧の変化の時定数ＣＲと放電抵抗値Ｒ１₀とから、コンデンサ２１の容量Ｃ₁を算出する。

【0034】

図３では、時定数ＣＲは５０秒となり、放電抵抗値Ｒ１₀は１００ｋΩであるため、コンデンサ２１の容量Ｃ₁は、５００μＦと算出される。

【0035】

上記のように容量算出処理Ｓ１におけるコンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁の算出は、コンデンサ２１に既知の抵抗値を有する任意の放電抵抗をコンデンサ２１の両端に接続し、コンデンサ２１の両端電圧の変化を計測することで行うことができる。演算回路６１は、上記するように、所定の放電時電圧から別の所定の電圧へと低下するまでの変化を計測することで時定数を取得し、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁を算出することができる。また、演算回路６１は、所定の放電時電圧から所定時間放電して両端電圧の変化を計測することで時定数を取得し、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁を算出してもよい。

【0036】

（コンデンサの絶縁抵抗値の算出）
次に、演算回路６１は、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２において、コンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出する。演算回路６１は、コンデンサ２１の両端電圧が所定の開放放電時電圧であり、かつメイン回路から電気的に切り離されている状態（すなわち、第１スイッチ１１がオフ状態）で、コンデンサ２１を平滑回路２０の他の素子から切り離す。すなわち、演算回路６１は、第２スイッチ２３に加えて、第３スイッチ２４をオフする。図４は、図１の電力変換装置１における絶縁抵抗値算出処理Ｓ２時のコンデンサ２１の接続状態を示す概略的な回路図である。図４は、図２に示す電力変換装置１に対して、第３スイッチ２４をオフした電力変換装置１を示す。

【0037】

コンデンサ２１は、電荷を蓄える電極間は理想的には絶縁されているが、実際には微小な電流が流れており、有限値の絶縁抵抗２６を備える。図５は、コンデンサ２１の等価回路図である。図５において、点線２１で囲まれている構成部品がコンデンサ２１の実質的な回路構成を示す。図５に示すように、コンデンサ２１は、理想的なコンデンサ２１Ａが有する現在の容量Ｃ₁、絶縁抵抗値Ｒ２₁、等価直列抵抗値Ｒ３₁、および等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）２８のインダクタンス値Ｌ１を有する素子として表現される。したがって、コンデンサ２１は、他の回路から切り離されている状態であっても、理想的なコンデンサ２１Ａに蓄えられている電荷が絶縁抵抗２６へと流れることで微小な電流が流れ、放電される。図５において、矢印Ｉ２は、当該放電によって電流が流れる経路および方向を示す。

【0038】

図６は、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２時の放電による、コンデンサ２１の両端電圧の変化を示すグラフである。本実施形態において絶縁抵抗値算出処理Ｓ２は、容量算出処理Ｓ１の終了後に行われる。そのため、容量算出処理Ｓ１の終了時のコンデンサ２１の両端電圧が、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２の開始時のコンデンサ２１の両端電圧、すなわち開放放電時である。図６に示すように本実施形態では、演算回路６１は、コンデンサ２１の両端電圧が３０Ｖである状態からのコンデンサ２１の両端電圧の変化を計測している。

【0039】

演算回路６１は、電圧検出装置３０によりコンデンサ２１の両端電圧が３０Ｖから２０Ｖに低下するまでの電圧の変化を計測し、時定数ＣＲと容量算出処理Ｓ１で算出したコンデンサ２１の容量Ｃ₁とから、絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出する。

【0040】

図６では、時定数ＣＲは５０００秒となり、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁は５００μＦであるため、コンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁は、１０ＭΩと算出される。

【0041】

上記のように絶縁抵抗値算出処理Ｓ２におけるコンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁の算出は、コンデンサ２１の両端を開放し、コンデンサ２１の両端電圧の変化を計測することで行うことができる。演算回路６１は、上記するように、所定の開放放電時電圧から別の所定の電圧へと低下するまでの変化を計測することで時定数を取得し、コンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出することができる。また、演算回路６１は、所定の開放放電時電圧から所定時間放電して両端電圧の変化を計測することで時定数を取得し、コンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出してもよい。

【0042】

（コンデンサの等価直列抵抗値の算出）
次に、演算回路６１は、等価直列抵抗値算出処理Ｓ３において、コンデンサ２１の等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出する。演算回路６１は、コンデンサ２１の両端電圧が所定の短絡時電圧であり、かつメイン回路から電気的に切り離されている状態（すなわち、第１スイッチ１１がオフ状態）で、第２スイッチ２３をオンする。このとき、第３スイッチ２４はオフである。図７は、図１の電力変換装置１における等価直列抵抗値算出処理Ｓ３時のコンデンサ２１の接続状態を示す概略的な回路図である。図７は、図４に示す電力変換装置１に対して、第２スイッチ２３をオンした電力変換装置１を示す。図７において、矢印Ｉ３は、当該短絡によって電流が流れる経路および方向を示す。

【0043】

第２スイッチ２３がオンされると、第２スイッチ２３を含む短絡回路２５がコンデンサ２１の両端に接続される。コンデンサ２１および第２スイッチ２３を含む閉回路が形成され、コンデンサ２１の両端は短絡される。それによって、コンデンサ２１に蓄えられている電荷が放電される。図８は、等価直列抵抗値算出処理Ｓ３時の放電による、コンデンサ２１の両端電圧の変化を示すグラフである。第２スイッチ２３をオンすることでコンデンサ２１に接続される短絡回路２５は、例えば、銅製のバスバで構成され得る。図５に記載するように、コンデンサ２１は、実質的に、理想的なコンデンサ２１Ａの現在の容量Ｃ₁、理想的なコンデンサ２１Ａと並列に接続された絶縁抵抗２６による抵抗値Ｒ２₁、理想的なコンデンサ２１Ａと直列に接続された等価直列抵抗２７による抵抗値Ｒ３₁、理想的なコンデンサ２１Ａと直列に接続された等価直列インダクタンス２８によるインダクタンス値Ｌ１を含む。ここで、等価直列抵抗値Ｒ３₁は非常に小さな抵抗値であるため、閉回路を流れる電流は、コンデンサ２１および等価直列インダクタンス２８によって、振幅を減衰しながら振動する。したがって、電圧検出装置３０が検出するコンデンサ２１の両端電圧は、振幅を減衰しながら振動する。図８において、点線Ａは、減衰振動波形の包絡線を示す。コンデンサ２１の両端電圧のこのような減衰振動波形の包絡線は、一般的に次の式（１）で表すことができる。

【0044】

【数1】

【0045】

演算回路６１は、コンデンサ２１の両端の電圧の変化を計測し、電圧の減衰振動波形の時定数（２Ｌ／Ｒ）から当該回路内の抵抗値を算出する。式（１）において、Ｒ＝Ｒ３₁、Ｌ＝Ｌ１であり、ｔは時間を意味する。また、Ｅは、電圧の初期値、すなわち短絡時電圧であり、本実施形態において、Ｅは２０Ｖである。演算回路６１は、減衰振動の波形から時定数を取得することで、等価直列インダクタンス値Ｌ１を用いて、等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。具体的には、演算回路６１は、取得した時定数を等価直列インダクタンス値Ｌ１の２倍で除することで、等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。等価直列インダクタンス値Ｌ１は、コンデンサ２１の劣化によって値が変化しづらい成分であるため、演算回路６１は、等価直列インダクタンス値Ｌ１を用いることで、精度よく等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。

【0046】

図８では、時定数（２Ｌ／Ｒ）は０．００２秒となり、また、あらかじめ取得したコンデンサ２１の等価直列インダクタンス値Ｌ１は、０．００１ｍＨであった。したがって、コンデンサ２１の等価直列抵抗値Ｒ３₁は、１ｍΩと算出される。

【0047】

演算回路６１は、あらかじめ上記の短絡の閉回路の分布定数回路の抵抗値Ｒ４およびインダクタンス値Ｌ２を計測し、等価直列抵抗値Ｒ３₁の算出に当該抵抗値Ｒ４およびインダクタンス値Ｌ２を用いることで、より正確に等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。

【0048】

分布定数回路を考慮する場合、上記式（１）において、Ｒは合成抵抗であり、その合成抵抗値Ｒ５は、等価直列抵抗値Ｒ３₁と、抵抗値Ｒ４との和である。同様に、上記式（１）においてＬは合成インダクタンスであり、その合成インダクタンス値Ｌ３は、等価直列インダクタンス値Ｌ１と、インダクタンス値Ｌ２との和である。

【0049】

演算回路６１は、減衰振動波形から時定数を取得することで、合成インダクタンス値Ｌ３を用いて、合成抵抗値Ｒ５を算出することができる。演算回路６１は、合成抵抗値Ｒ５と当該分布定数回路の抵抗値Ｒ４との差分を取得することで、等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。すなわち、演算回路６１は、時定数を当該合成インダクタンス値Ｌ３の２倍で除して得られる値から、抵抗値Ｒ４を減じて、等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。

【0050】

演算回路６１は、上記のような容量算出処理Ｓ１、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２および等価直列抵抗値算出処理Ｓ３を実行することで、容量Ｃ₁の減少、絶縁抵抗値Ｒ２₁の低下、等価直列抵抗値Ｒ３₁の増加といったコンデンサ２１の劣化状態を診断するための、評価値を算出することができる。また、演算回路６１は、電力変換装置１が搭載されているシステムの停止後に容量算出処理Ｓ１～等価直列抵抗値算出処理Ｓ３の処理を行うことで、コンデンサ２１に蓄えられている電荷を放電することができる。

【0051】

演算回路６１は、上記のように容量算出処理Ｓ１、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２および等価直列抵抗値算出処理Ｓ３をこの順に実行することで、容量算出処理Ｓ１の終了時の電圧を開放放電時電圧として絶縁抵抗値算出処理Ｓ２を実行することができる。また、演算回路６１は、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２終了時の電圧を短絡時電圧として等価直列抵抗値算出処理Ｓ３を実行することができる。それによって、演算回路６１は、各算出処理Ｓ２、Ｓ３の実行時にコンデンサ２１の両端の電圧を所定の電圧にするために充電または放電することなく、各算出処理Ｓ２、Ｓ３を実行することができる。したがって、演算回路６１は、第１スイッチ１１をオフに維持したまま、容量算出処理Ｓ１、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２および等価直列抵抗値算出処理Ｓ３を実行できる。

【0052】

上記した実施形態では、演算回路６１は、各算出処理Ｓ１～Ｓ３を順番に実行することで、コンデンサ２１の劣化状態を診断するための評価値を算出したが、これに限定されない。例えば、演算回路６１は、各算出処理Ｓ１～Ｓ２を行う前に等価直列抵抗値算出処理Ｓ３を実行し、その後に各算出処理Ｓ１～Ｓ２を実行してもよい。また、演算回路６１は、各算出処理Ｓ１～Ｓ２を行うことなく等価直列抵抗値算出処理Ｓ３のみを実行してもよい。また、演算回路６１は、コンデンサ２１の初期容量Ｃ₀をあらかじめ記憶装置６２に格納し、コンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁ではなく当該初期容量Ｃ₀を用いて、絶縁抵抗値を算出してもよい。したがって、演算回路６１は、容量算出処理Ｓ１を行うことなく、絶縁抵抗値算出処理Ｓ２を実行してもよい。

【0053】

次に、上記算出処理Ｓ１～Ｓ３によって算出されたコンデンサ２１の各評価値を用いた診断処理を説明する。図９は、本実施形態に係る診断システム２の構成例の概略的な回路図である。図９に示すように、診断システム２は、電力変換装置１に加えて診断装置７０を備える。

【0054】

診断装置７０は、例えば、演算回路６１で算出された評価値を用いてコンデンサ２１の劣化状態を診断するコンピュータである。診断回路７１および記憶装置７２を備える。

【0055】

診断回路７１は、例えば記憶装置７２に格納された演算プログラム等を呼び出して実行することにより、後述する診断処理など、診断装置７０における種々の処理を実現する。

【0056】

記憶装置７２は、コンデンサ２１の初期容量Ｃ₀、放電抵抗値Ｒ１₀、絶縁抵抗２６の初期絶縁抵抗値Ｒ２₀、および等価直列抵抗２７の初期等価直列抵抗値Ｒ３₀などを格納する。記憶装置７２は、演算回路６１が算出したコンデンサ２１の現在の容量Ｃ₁、絶縁抵抗値Ｒ２₁および等価直列抵抗値Ｒ３₁などを格納してもよい。

【0057】

診断回路７１は、上記した各算出処理Ｓ１～Ｓ３の実行後、演算回路６１が算出したコンデンサ２１の評価値に基づいて、コンデンサ２１の劣化状態を診断する診断処理Ｓ４を行う。診断回路７１は、等価直列抵抗値算出処理のみが実行された後に診断処理Ｓ４を実行してもよい。

【0058】

診断回路７１は、あらかじめ測定して記憶装置７２に格納しているコンデンサ２１の初期容量Ｃ₀と、演算回路６１が容量算出処理Ｓ１で算出した現在の容量Ｃ₁とを比較することで、コンデンサ２１の劣化を診断することができる。診断回路７１は、例えば、現在の容量Ｃ₁が初期容量Ｃ₀に対して、所定の割合または所定値より大きく低下していると、コンデンサが許容可能な状態以上に劣化していると判断してもよい。診断回路７１は、所定の閾値と演算回路６１が算出した現在の容量Ｃ₁とを比較して、コンデンサ２１の劣化を診断してもよい。

【0059】

また、診断回路７１は、あらかじめ測定して記憶装置７２に格納しているコンデンサ２１の初期絶縁抵抗値Ｒ２₀と、演算回路６１が絶縁抵抗値算出処理Ｓ２で算出した抵抗値Ｒ２₁とを比較することで、コンデンサ２１の劣化を診断することができる。診断回路７１は、例えば、絶縁抵抗値Ｒ２₁が初期絶縁抵抗値Ｒ２₀に対して、所定の割合または所定値より大きく低下していると、コンデンサ２１が許容可能な状態以上に劣化していると判断してもよい。診断回路７１は、所定の閾値と演算回路６１が算出した絶縁抵抗値Ｒ２₁とを比較して、コンデンサ２１の劣化を診断してもよい。

【0060】

また、診断回路７１は、あらかじめ測定して記憶装置７２に格納しているコンデンサ２１の初期等価直列抵抗値Ｒ３₀と、演算回路６１が等価直列抵抗値算出処理Ｓ３で算出した等価直列抵抗値Ｒ３₁とを比較することで、コンデンサ２１の劣化を診断することができる。診断回路７１は、例えば、等価直列抵抗値Ｒ３₁が初期等価直列抵抗値Ｒ３₀に対して、所定の割合または所定値より大きく上昇していると、コンデンサが許容可能な状態以上に劣化していると判断してもよい。診断回路７１は、所定の閾値と演算回路６１が算出した等価直列抵抗値Ｒ３₁とを比較して、コンデンサ２１の劣化を診断してもよい。

【0061】

上記のような方法で、診断回路７１は、演算回路６１が算出した一つ以上の評価値に基づいて、コンデンサ２１の劣化状態を診断することができる。それによって、診断回路７１は、コンデンサ２１を当該コンデンサ２１が取り付けられている部品から取り外すことなく、コンデンサ２１の劣化を総合的に診断することができる。

【0062】

図１０は、本実施形態に係る診断システム２の演算回路６１および診断回路７１による算出処理および診断処理を示すフローチャートである。まず、演算回路６１は、上述しているように、コンデンサ２１および放電抵抗２２を含む閉回路を形成し、コンデンサ２１に蓄えられている電荷を放電する。演算回路６１は、放電によるコンデンサ２１の両端電圧の変化を計測し、時定数を取得することで、コンデンサ２１の容量Ｃ₁を算出する容量算出処理Ｓ１を行う。

【0063】

次に、演算回路６１は、コンデンサ２１に両端を開放し、コンデンサ２１が有する絶縁抵抗２６によってコンデンサ２１に蓄えられている電荷を放電する。演算回路６１は、放電によるコンデンサ２１の両端電圧の変化を計測し、時定数を取得することで、容量算出処理Ｓ１で算出した容量Ｃ₁を用いて、コンデンサ２１の絶縁抵抗値Ｒ２₁を算出する絶縁抵抗値算出処理Ｓ２を行う。

【0064】

次に、演算回路６１は、コンデンサ２１の両端を短絡し、コンデンサ２１に蓄えられている電荷を放電する。演算回路６１は、放電によるコンデンサ２１の両端電圧の変化を計測し、時定数を取得することで、コンデンサ２１の等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出する等価直列抵抗値算出処理Ｓ３を行う。

【0065】

そして、診断回路７１は、各算出処理Ｓ１～Ｓ３で算出された、コンデンサ２１の容量Ｃ₁、絶縁抵抗値Ｒ２₁および等価直列抵抗値Ｒ３₁の少なくとも一つ基づいて、コンデンサ２１の劣化状態を診断する診断処理Ｓ４を行う。

【0066】

本実施形態において、診断システム２は、制御装置６０および診断装置７０を設けているが、制御装置６０に診断装置７０の機能が組み込まれてもよい。また、診断装置７０がサーバ装置であってもよい。この場合、例えば、制御装置６０および診断装置７０がそれぞれイーサネット端子等の通信回路を備え、算出したコンデンサ２１のパラメータ等を含むデータの送受信を有線または無線通信によって行うことで、診断装置７０は、コンデンサ２１の劣化状態を診断することができる。

【0067】

等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出するための閉回路は、上記のような構成に限定されない。図１１は、上記した実施形態とは異なる、等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる閉回路を備える電力変換装置１Ａの構成の変形例の概略的な回路図である。また、図１２は、電力変換装置１Ａにおける等価直列抵抗値算出処理Ｓ３時のコンデンサ２１の接続状態を示す概略的な回路図である。

【0068】

電力変換装置１Ａは、電力変換装置１に対して、第４スイッチ１２をさらに備える。また、電力変換装置１Ａは、電力変換装置１に対して、第２スイッチ２３が取り除かれている。第４スイッチ１２は、平滑回路２０および変換回路４０と、直流電源１０とを電気的に接続したオン状態（閉状態）と、電気的に切り離したオフ状態（開状態）とに切り換えることができる、例えばコンタクタ等のスイッチである。演算回路６１は、第１スイッチ１１等と同様、第４スイッチ１２のオン・オフを制御することができる。

【0069】

演算回路６１は、例えば、図１２に示すように上流側スイッチ４２Ａおよび下流側スイッチ４３Ａをオンし、第３スイッチ２４、および変換回路４０の他のスイッチ４２Ｂ、４２Ｃ、４３Ａ、４３Ｃをオフすることで、コンデンサ２１の両端を短絡させる閉回路を形成することができる。図１２は、図１１に示す電力変換装置１Ａに対して、第１スイッチ１１、上流側スイッチ４２Ａおよび下流側スイッチ４３Ａをオンした電力変換装置１Ａを示す。図１２において、矢印Ｉ４は、当該短絡によって電流が流れる経路および方向を示す。このような閉回路を形成することで、演算回路６１は、上述した方法でコンデンサ２１の等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。このとき、第１スイッチ１１はオン状態、第４スイッチ１２はオフ状態である。上記のように少なくとも１組の上流側スイッチと下流側スイッチをオンすることで、平滑回路２０において、電力変換装置１における第２スイッチ２３を含む回路のようなコンデンサ２１の両端を短絡させるための回路を設けることなく、コンデンサ２１の等価直列抵抗値Ｒ３₁を算出することができる。

【0070】

以上のように、本開示に係る電力変換装置１，１Ａによれば、コンデンサ２１の容量、絶縁抵抗値および等価直列抵抗値の少なくとも一つを含む評価値の変化を検出することができる。また、本開示に係る診断システム２によれば、電力変換装置１で算出したコンデンサ２１の評価値の変化に基づいて、コンデンサ２１を当該コンデンサ２１が取り付けられている部品から取り外すことなく、コンデンサ２１の劣化を総合的に診断することができる。したがって、このような構成を備えた電力変換装置１または診断システム２を備えることで、任意のＤＣ－ＤＣコンバータまたはインバータ等に設けられたコンデンサ２１を、ＤＣ－ＤＣコンバータまたはインバータ等から取り外すことなく劣化状態を診断できるシステムを構築することができる。このようにコンデンサ２１の劣化状態を複数の要素によって診断することで、様々な故障モードに対応することができる。

【0071】

本開示に係る電力変換装置を用いることで、コイルを備えないような装置（例えばモータ駆動用インバータ）であっても、コンデンサの劣化状態を診断することができる。また、コイルの電流を測定する必要がないため、電流センサを備える必要がなく、コストを低減することができる。

【0072】

さらに、コイルを用いてコンデンサの劣化状態を診断する場合、コイルによるインダクタンスだけでなく、回路の電線またはバスバ等によるインダクタンス成分が回路内に含まれるため、電流波形が乱れ、算出精度が低下する可能性がある。しかし、本開示に係る電力変換装置によれば、コイルに流れる電流を用いないため、上記のような精度低下の発生を防ぐことができる。

【0073】

（実施形態のまとめ）
以上のように説明した本実施形態に係る電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラムは、以下のように構成してもよい。

【0074】

（態様１）電力変換装置は、直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、前記コンデンサの両端間を短絡する短絡回路と、前記直流電源と前記変換回路との接続点と前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値を算出する算出処理を実行する演算回路と、を備え、前記算出処理は、前記コンデンサの等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含み、前記等価直列抵抗値算出処理は、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する。

【0075】

（態様２）態様１の電力変換装置において、前記コンデンサの両端間に接続される放電抵抗と、前記放電抵抗と前記コンデンサとの間に接続される第３スイッチと、を備え、前記評価値は、前記コンデンサの現在の容量を含み、前記算出処理は、前記コンデンサの現在の容量を算出する容量算出処理を含み、前記容量算出処理は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ、前記第３スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数に基づいて前記コンデンサの現在の容量を算出してもよい。

【0076】

（態様３）態様２の電力変換装置において、前記評価値は、前記コンデンサの絶縁抵抗値を含み、前記算出処理は、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出する絶縁抵抗値算出処理を含み、前記絶縁抵抗値算出処理は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数及び前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出してもよい。

【0077】

（態様４）態様３の電力変換装置において、前記演算回路は、前記算出処理において、前記第１スイッチをオフに維持してもよい。

【0078】

（態様５）態様４の電力変換装置において、記演算回路は、前記算出処理において、前記容量算出処理及び前記絶縁抵抗値算出処理よりも前記等価直列抵抗値算出処理を後に実行してもよい。

【0079】

（態様６）態様４または態様５の電力変換装置において、前記演算回路は、前記算出処理において、前記容量算出処理よりも前記絶縁抵抗値算出処理を後に実行し、前記絶縁抵抗値算出処理は、前記容量算出処理で算出した前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出してもよい。

【0080】

（態様７）態様１から態様６のいずれか一つの電力変換装置において、前記等価直列抵抗値算出処理は、前記減衰振動波形から取得した時定数と前記コンデンサの等価直列インダクタンス値とを用いて、前記等価直列抵抗値を算出してもよい。

【0081】

（態様８）態様７の電力変換装置において、前記等価直列抵抗値算出処理は、前記減衰振動波形から取得した時定数を前記短絡回路のインダクタンス値と前記コンデンサの等価直列インダクタンス値との合成インダクタンス値の２倍で除して得られる値から、前記短絡回路の抵抗値を減じて、前記等価直列抵抗値を算出してもよい。

【0082】

（態様９）電力変換装置は、直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、前記コンデンサと前記直流電源との間に接続される電源スイッチと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値を算出する算出処理を実行する演算回路と、を備え、前記変換回路は、前記コンデンサの両端間に並列に接続される２以上のレグを有し、前記２以上のレグの各々は、直列に接続された一対のスイッチを有し、前記２以上のレグの一対のスイッチ間の接続点の各々が前記負荷に接続され、前記算出処理は、前記コンデンサの等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含み、前記等価直列抵抗値算出処理は、前記電源スイッチをオフ、前記２以上のレグの少なくとも一つの一対のスイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出してもよい。

【0083】

（態様１０）診断システムは、態様１から態様９のいずれか一つの電力変換装置と、前記評価値に基づいて前記コンデンサの劣化を診断する診断回路と、を備える。

【0084】

（態様１１）算出方法は、直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサと、 前記コンデンサで平滑化された直流電圧を所定の電圧に変換して負荷に出力する変換回路と、前記コンデンサの両端を短絡する短絡回路と、前記直流電源と前記変換回路との接続点と、前記コンデンサとの間に接続される第１スイッチと、前記短絡回路と前記コンデンサとの間に接続される第２スイッチと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧検出装置と、を有する電力変換装置の前記コンデンサの等価直列抵抗値を含む評価値の算出方法であって、前記第１スイッチをオフ、前記第２スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の減衰振動波形から取得した時定数に基づいて前記等価直列抵抗値を算出する等価直列抵抗値算出処理を含む。

【0085】

（態様１２）態様１１の算出方法において、容量算出処理及び絶縁抵抗値算出処理をさらに含み、前記電力変換装置は、前記コンデンサの両端間に接続される放電抵抗と、前記放電抵抗と前記コンデンサとの間に接続される第３スイッチと、をさらに備え、前記評価値は、前記コンデンサの現在の容量と絶縁抵抗値とを含み、前記容量算出処理は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ、前記第３スイッチをオンにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数に基づいて前記コンデンサの現在の容量を算出し、前記絶縁抵抗値算出処理は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフにした状態で、前記電圧検出装置により測定した前記コンデンサの両端電圧の変化から取得した時定数及び前記コンデンサの現在の容量に基づいて、前記コンデンサの絶縁抵抗値を算出してもよい。

【0086】

（態様１３）コンピュータプログラムは、態様１１または態様１２の算出方法をコンピュータに実行させることができる。

【0087】

本開示に記載の算出方法は、ハードウェア資源、例えば、プロセッサ、メモリ、と、ソフトウェア資源（コンピュータプログラム）との協働などによって実現される。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本開示によれば、コイルを有さない回路構成を備える装置であっても、コンデンサを取り外すことなくコンデンサの劣化を検知することができる電力変換装置、診断システム、算出方法およびコンピュータプログラムを提供することができるため、この種の産業分野において好適に利用できる。

【符号の説明】

【0089】

１ 電力変換装置
１Ａ 電力変換装置
２ 診断システム
１０ 直流電源
１１ 第１スイッチ
１２ 第４スイッチ
２０ 平滑回路
２１ コンデンサ
２２ 放電抵抗
２３ 第２スイッチ
２４ 第３スイッチ
２５ 短絡回路
２６ 絶縁抵抗
２７ 等価直列抵抗
２８ 等価直列インダクタンス
３０ 電圧検出装置
４０ 変換回路
５０ モータ
６０ 制御装置
６１ 演算回路
６２ 記憶装置
７０ 診断装置
７１ 診断回路
７２ 記憶装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】