專利名稱：變換器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可判別變換器裝置中使用的電解電容器的壽命的變換器裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，電壓型變換器裝置的主電路平滑部分中使用電解電容器，但由于該電解電容器壽命有限，一般來說，如果變換器裝置經(jīng)過設(shè)計(jì)的一定時(shí)間后，就視為到了電解電容器的壽命，需更換電解電容器。然而，由于電解電容器的壽命隨變換器裝置的使用環(huán)境而產(chǎn)生很大程度的變化，因此有時(shí)會有如下的情況，即經(jīng)過了設(shè)計(jì)的一定時(shí)間，雖然電解電容器還沒有惡化，但仍將其更換；相反，雖然電解電容器已經(jīng)惡化，但由于還沒經(jīng)過設(shè)計(jì)的一定時(shí)間，所以不認(rèn)為到了電解電容器的壽命而不進(jìn)行更換。
專利文獻(xiàn)1(特開平11-98854號公報(bào))中公開了一種變換器裝置，可判別變換器裝置中使用的電解電容器的壽命。專利文獻(xiàn)1中記載的將電解電容器用于主電路平滑部分的變換器裝置包括電解電容器壽命判別單元，該電解電容器壽命判別單元由以下部分構(gòu)成與電解電容器并聯(lián)連接的放電用電阻；監(jiān)視電解電容器的兩端電壓的電壓檢測部分；和判定部分，在中斷向電解電容器的電壓供給時(shí)，測量由放電用電阻R和電解電容器的靜電電容C決定的放電時(shí)間常數(shù)t(t＝C·R)，當(dāng)由該測量值計(jì)算的靜電電容超出預(yù)先作為基準(zhǔn)求出的該電解電容器的靜電電容的許可范圍時(shí)，則判定該電解電容器到了壽命。
專利文獻(xiàn)2(特開平11-231008號公報(bào))公開了以精確診斷電容器的壽命為目標(biāo)的電容器壽命診斷裝置。在專利文獻(xiàn)2中，在電源電壓接入或施加停止后的至少一個(gè)時(shí)刻，多點(diǎn)采樣電容器的兩端電壓，在從各采樣電壓求出時(shí)間常數(shù)T的同時(shí)，根據(jù)T/R公式，由已知的電阻值例如開關(guān)電源裝置中與電容器連接的、防止涌入電流的電阻的阻值R，運(yùn)算求出電容器的電容C0，相對于考慮了周圍溫度的變化引起的電阻的阻值R的變化±ΔR、電容器的電容變化+ΔC的電容器在理論上的最差電容Cr＝T/(R±ΔR)+ΔC而言，在判斷電容器的電容C0等于或小于該電容Cr時(shí)，則判斷為電容器出現(xiàn)了電容減小。
在專利文獻(xiàn)3(特開平11-89264號公報(bào))公開的主電路電源放電方法中，公開了不使用放電用電阻構(gòu)成的專用放電電路，而是利用與電動(dòng)機(jī)組成的閉路使電流流向電動(dòng)機(jī)，從而將電容器的充電剩余電壓作為負(fù)載損耗而放電的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中，當(dāng)對主電路的直流輸入電源被斷開時(shí)，將控制從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制變換為放電模式，利用與電動(dòng)機(jī)組成的閉路，使電流流向電動(dòng)機(jī)，從而將電容器的充電電壓作為負(fù)載損耗、或作為使電動(dòng)機(jī)和負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩能量而進(jìn)行消耗放電。
在上述專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2中，存在如下問題，即因在電解電容器的壽命推算中使用了電阻(專利文獻(xiàn)1中為放電用電阻，專利文獻(xiàn)2中為防止涌入電流的電阻)，所以當(dāng)由于電阻周圍的溫度變化使得電阻值變動(dòng)時(shí)，在通過時(shí)間常數(shù)測定進(jìn)行的電解電容器的壽命推算中，難以確保精度。
此外，存在如下問題，若使電解電容器的放電中使用的電阻的熱容減小，則電阻值變大，電容器輸出電流減小，因此會延長放電時(shí)間的測定，相反，若減小電阻值以縮短放電時(shí)間的測定時(shí)間，則由于電阻消耗的功率變大，從而需要設(shè)置熱容大的電阻，因此變換器裝置尺寸將變大。
另外，存在如下問題，由于在電解電容器的放電中使用的電阻與電解電容器相鄰，所以即便是電阻的使用范圍內(nèi)的發(fā)熱量，也會使得電解電容器本體溫度上升，這將成為使電解電容器的靜電電容變動(dòng)的原因。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，目的是得到可高精度地判斷電解電容器的壽命、可精確地判斷電解電容器的更換時(shí)間的變換器裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的變換器裝置具有作為直流電源的電解電容器；具有開關(guān)元件的變換器主電路，將該電解電容器的直流電壓變換為交流電壓；開關(guān)控制電路，輸出對該變換器主電路的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號；以及電解電容器靜電電容計(jì)算器，算出電解電容器的靜電電容，其特征在于在中斷連接至電解電容器的電源時(shí)，開關(guān)控制電路通過使變換器主電路的開關(guān)元件動(dòng)作，使電流流過負(fù)載，從而使電解電容器的電荷放電，同時(shí)，電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從來自電解電容器的流出電流和放電時(shí)間求出的放電電荷量、以及作為電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，而算出電解電容器的靜電電容，因此可掌握電解電容器的靜電電容的絕對值，并可正確預(yù)測電解電容器的壽命。
此外，在本發(fā)明的變換器裝置中，在中斷連接至電解電容器的電源時(shí)，開關(guān)控制電路通過使變換器主電路的開關(guān)元件動(dòng)作，使電流流過負(fù)載，從而使電解電容器的電荷放電，同時(shí)，電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從由變換器主電路的輸出側(cè)設(shè)置的電流檢測器檢測出的變換器輸出電流和變換器主電路的開關(guān)元件的通/斷狀態(tài)求出的放電電荷量、以及作為電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出電解電容器的靜電電容，因此可原封不動(dòng)地使用在通用變換器中為了元件保護(hù)和負(fù)載控制而對各相所附加的電流檢測器，并可廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)電解電容器的壽命預(yù)測。
還有，在本發(fā)明的變換器裝置中，在中斷連接至電解電容器的電源時(shí)，開關(guān)控制電路通過輸出使變換器主電路內(nèi)的特定的一相的上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷開動(dòng)作、其它相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、下側(cè)開關(guān)元件常通的控制信號，使電流流過負(fù)載，從而使電解電容器的電荷放電，同時(shí)，電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從流經(jīng)使上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相中的電流和進(jìn)行通/斷動(dòng)作的接通時(shí)間而求出的放電電荷量、以及作為電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出電解電容器的靜電電容，因此不需要算出放電時(shí)間，就可正確預(yù)測電解電容器的壽命。
再有，在本發(fā)明的變換器裝置中，在中斷連接至電解電容器的電源時(shí)，開關(guān)控制電路通過輸出使變換器主電路內(nèi)的特定的一相的上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作、其它相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、下側(cè)開關(guān)元件常通的控制信號，使電流流過負(fù)載，從而使電解電容器的電荷放電，同時(shí)，電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從由電解電容器流出的電流和進(jìn)行通/斷動(dòng)作的接通時(shí)間而求出的放電電荷量、以及作為電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出電解電容器的靜電電容，因此可使用廉價(jià)的非絕緣電流檢測器。
另外，在本發(fā)明的變換器裝置中，開關(guān)控制電路在輸入側(cè)設(shè)置比較器和電流控制器，所述比較器對在生成通/斷控制變換器主電路的開關(guān)元件的控制信號時(shí)使用的電流指令值和電解電容器靜電電容計(jì)算器使用的從電解電容器流出的電流或與從電解電容器流出的電流相當(dāng)?shù)碾娏鬟M(jìn)行比較，所述電流控制器用于防止該比較器的輸出側(cè)的過電流，因此在負(fù)載動(dòng)作時(shí)，即便是在繞組的電感變化的情況下，也可控制不產(chǎn)生過電流，并可正確算出電解電容器的靜電電容。
此外，本發(fā)明的變換器裝置包括異常信號輸出電路，在由電解電容器靜電電容計(jì)算器算出的電解電容器的靜電電容比預(yù)先設(shè)定的第一靜電電容許可值低時(shí)，輸出異常信號，因此用戶可容易地判定電解電容器更換時(shí)間。
而且，本發(fā)明的變換器裝置的異常信號輸出電路可設(shè)定比第一靜電電容許可值大的第二靜電電容許可值，同時(shí)在由電解電容器靜電電容計(jì)算器算出的電解電容器的靜電電容比該第二靜電電容許可值低時(shí)，輸出事先通知信號，因此用戶可判斷正接近電解電容器更換時(shí)間，可準(zhǔn)備電解電容器更換工作。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的變換器裝置的變換器主電路的等效電路圖；圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的變換器裝置中電解電容器流出電流Ic和U相電流Iu的關(guān)系圖；
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的變換器裝置的結(jié)構(gòu)的圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的變換器裝置的變換器主電路的等效電路圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的變換器裝置的開關(guān)控制電路的結(jié)構(gòu)圖；圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的變換器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1根據(jù)圖1說明本發(fā)明實(shí)施方式1的變換器裝置的結(jié)構(gòu)和處理。圖1中，變換器裝置1a經(jīng)斷路器3與商用電源2連接，由整流器4將商用電源2的商用頻率的交流電壓變換為直流電壓，變換后的直流電壓由電解電容器5平滑。利用來自開關(guān)控制電路6a的控制信號對構(gòu)成變換器主電路7a的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制，由此將直流電變換為規(guī)定頻率、規(guī)定電壓的交流電，來驅(qū)動(dòng)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)8。
電解電容器靜電電容計(jì)算器10a具有測定電解電容器放電時(shí)的放電時(shí)間的計(jì)時(shí)器，根據(jù)電壓檢測器11a檢測出的電解電容器5的電壓、電流檢測器12a檢測出的來自電解電容器5的流出電流和放電時(shí)間，算出電解電容器5的靜電電容。
下面說明進(jìn)行實(shí)施方式1的變換器裝置1a的電解電容器5的壽命預(yù)測的方法。
變換器裝置1a正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)斷路器3向整流器4供給商用電源，將由變換器主電路7a控制為任意頻率的交流輸出給電動(dòng)機(jī)8。其中，當(dāng)由斷路器3中斷商用電源2時(shí)，仍處于電解電容器5中儲存有電荷的狀態(tài)。
接著，在使變換器主電路7a的開關(guān)元件動(dòng)作、把電解電容器5中儲存的電荷向電動(dòng)機(jī)8中通電時(shí)，該電荷被電動(dòng)機(jī)8快速放電。電動(dòng)機(jī)8具有數(shù)kW或數(shù)十kW的容量，因此快速放電時(shí)產(chǎn)生的熱量對電動(dòng)機(jī)本身不產(chǎn)生任何影響，而且由于電動(dòng)機(jī)8不與電解電容器5相鄰，所以即便電動(dòng)機(jī)8本身的溫度產(chǎn)生大的變化，也不會對電解電容器5產(chǎn)生影響。
放電時(shí)，電解電容器靜電電容計(jì)算器10a根據(jù)電壓檢測器11a檢測出的電解電容器5的電壓，求出作為在放電開始后的壓降量的放電電壓ΔV。用放電時(shí)間t對電流檢測器12a檢測出的從電解電容器5流出的電流即電解電容器流出電流Ic積分，來求出放電電荷量。接著，根據(jù)放電電壓ΔV和放電電荷量，通過式(1)算出電解電容器5的靜電電容C。
靜電電容C＝放電電荷量/放電電壓＝∫(Ic×t)/ΔV .........(1)如上所述，檢測出電解電容器的電壓和電流，來求出電解電容器5的靜電電容，因此可掌握作為絕對值的電解電容器5的靜電電容，可更正確地實(shí)施電解電容器的壽命預(yù)測。
但是，上面是以電解電容器靜電電容計(jì)算器10a中具有測定電解電容器放電時(shí)的放電時(shí)間的計(jì)時(shí)器為例進(jìn)行說明的，然而可利用組裝在變換器中的微機(jī)等(未示出)來測定放電時(shí)間。
實(shí)施方式2根據(jù)圖2說明本發(fā)明實(shí)施方式2的變換器裝置的結(jié)構(gòu)和處理。圖2中，2～5、6a、7a、8與圖1相同，省略其說明。此外，電壓檢測器11b按如下方式構(gòu)成，使得在檢測出電解電容器5的電壓的同時(shí)，求出作為在放電開始后的壓降量的放電電壓ΔV，并且在變換器主電路7a的輸出側(cè)的各相上設(shè)置電流檢測器12b。
電解電容器靜電電容計(jì)算器10b根據(jù)由電流檢測器12b檢測出的各相的變換器輸出電流Iu，Iv，Iw和由開關(guān)控制電路6a輸出、并用于對構(gòu)成變換器主電路7a的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號，求出電解電容器5的放電電荷量，然后使用該放電電荷量和由電壓檢測器11b求出的電解電容器5的放電電壓ΔV，算出電解電容器5的靜電電容。
作為算出該電解電容器5的電荷量和靜電電容的方法，對于(a)通過模擬電路求出的情況、(b)利用變換器裝置搭載的微機(jī)等求出的情況，進(jìn)行如下說明(a)通過模擬電路求出的情況設(shè)各相的變換器輸出電流為Iu，Iv，Iw，表示各相的開關(guān)狀況的變量sign在上側(cè)開關(guān)元件接通時(shí)為sign＝1、在下側(cè)開關(guān)元件接通時(shí)為sign＝-1，則電解電容器的放電電荷量可根據(jù)式(2)算出。這里，Iu，Iv，Iw具有極性，以從變換器裝置向負(fù)載的方向?yàn)檎?br> 電解電容器的放電電荷量＝∫(1/2)×{Iu×sign(u)+Iv×sign(v)+Iw×sign(w)}dt .....(2)此外，根據(jù)式(3)，使用由式(2)算出的電解電容器的放電電荷量和作為在放電開始后的壓降量的放電電壓ΔV，可以求出電解電容器5的靜電電容C。
靜電電容C＝∫(1/2)×{Iu×sign(u)+Iv×sign(v)+Iw×sign(w)}dt/ΔV.......(3)(b)利用在變換器裝置所搭載的微機(jī)等求出的情況設(shè)各相的變換器輸出電流為Iu，Iv，Iw，各相的上側(cè)開關(guān)元件的接通時(shí)間為UPon，VPon，WPon、開關(guān)周期為T時(shí)，則電解電容器5的放電電荷量可根據(jù)式(4)算出。
電解電容器的放電電荷量＝∑(Iu×UPon/T+Iv×VPon/T+Iw×WPon/T).........(4)此外，電解電容器5的靜電電容C可以根據(jù)式(5)求出。
靜電電容C＝∑(Iu×UPon/T+Iv×VPon/T+Iw×WPon/T)/ΔV..........(5)如上所述，在實(shí)施方式2的變換器裝置1b中，利用構(gòu)成變換器主電路7a的開關(guān)元件的通/斷狀態(tài)，可以算出電解電容器5的靜電電容。
在實(shí)施方式1的變換器裝置1a中，示出了由專用的電流檢測器12a檢測出從電解電容器5流出的流出電流的例子，但在實(shí)施方式2的變換器裝置1b中，可使用在通用變換器中用于元件保護(hù)和電動(dòng)機(jī)控制而在變換器主電路7的輸出側(cè)的各相所安裝的電流檢測器12b，因此能實(shí)現(xiàn)低成本。
實(shí)施方式3根據(jù)圖3說明本發(fā)明實(shí)施方式3的變換器裝置的結(jié)構(gòu)和處理。圖3中，5、8、11a與圖1相同，省略其說明。開關(guān)控制電路6c在商用電源中斷時(shí)輸出控制信號，該控制信號僅使U相的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作，對于V相和W相，使上側(cè)開關(guān)元件常斷、使下側(cè)開關(guān)元件常通。另外，在U相(商用電源中斷時(shí)，進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定的一相)的輸出側(cè)設(shè)置電流檢測器12c。
此外，在變換器主電路7c中，在常通的兩相的下側(cè)開關(guān)元件上并聯(lián)連接二極管元件13，形成確保在進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相的上側(cè)開關(guān)元件斷開、下側(cè)的開關(guān)元件接通的狀態(tài)下的電流路徑的電路結(jié)構(gòu)。U相的上側(cè)開關(guān)元件斷開、下側(cè)開關(guān)元件接通時(shí)，作為從電解電容器5流出的電流即電解電容器流出電流Ic，按U相的下側(cè)開關(guān)元件→V，W相的下側(cè)二極管元件→電動(dòng)機(jī)8→U相的下側(cè)開關(guān)元件這樣的路徑流動(dòng)。這里，電解電容器流出電流Ic在流向U相的電流為Iu、流向V相的電流為Iv、流向W相的電流為Iw時(shí)，為Ic＝Iu＝Iv+Iw。
此外，電解電容器靜電電容計(jì)算器10c根據(jù)進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相的開關(guān)元件的上側(cè)開關(guān)元件的接通時(shí)間Ton、電解電容器5的兩端電壓壓降量ΔV和流向U相的電流Iu(＝電解電容器流出電流Ic)，而算出電解電容器5的靜電電容C。
根據(jù)圖3，4，5說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的變換器裝置中算出電解電容器的靜電電容的處理。
商用電源中斷時(shí)，使變換器主電路7c的開關(guān)元件進(jìn)行上述的通/斷動(dòng)作，開始電解電容器5的放電。
圖4表示在使V相和W相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、使下側(cè)開關(guān)元件常通、僅使U相的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作的情況下，U相的上側(cè)開關(guān)元件接通、下側(cè)開關(guān)元件斷開時(shí)的電解電容器流出電流Ic的路徑，按電解電容器5→U相的上側(cè)開關(guān)元件→電動(dòng)機(jī)8→V，W相的下側(cè)開關(guān)元件(向V相和W相均等流過)→電解電容器5的路徑流動(dòng)。
此外，如圖5所示，由于在U相的上側(cè)開關(guān)元件接通的接通時(shí)間Ton期間流過電解電容器流出電流Ic，因此電解電容器5的電荷放電，電流檢測器12c檢測出的U相電流Iu將增加。另一方面，在U相的上側(cè)開關(guān)元件斷開、U相的下側(cè)開關(guān)元件接通時(shí)的載波周期Ts內(nèi)的接通時(shí)間Ton以外的時(shí)間(Ts-Ton)中，電解電容器5的電荷不放電，U相電流Iu減小。因此，僅在根據(jù)從開關(guān)控制電路6c向U相的上側(cè)開關(guān)元件輸出的接通指令求出的接通時(shí)間Ton中，儲存在電解電容器5的電荷被放電，放電時(shí)間＝接通時(shí)間Ton。
接著，在電解電容器靜電電容計(jì)算器10c中，將由電流檢測器12c檢測出的U相電流Iu和放電時(shí)間(＝根據(jù)從開關(guān)控制電路6c向U相的上側(cè)開關(guān)元件輸出的接通指令求出的接通時(shí)間Ton)相乘并積分。并且，根據(jù)由電壓檢測器11a檢測出的電解電容器5的電壓Vdc，求出放電開始時(shí)的電解電容器電壓與放電中的電解電容器電壓之差，求出作為壓降量的放電電壓ΔV。
利用式(6)，可以根據(jù)電解電容器5的放電電荷和放電電壓ΔV，來求出電解電容器5的靜電電容C，其中上述電解電容器5的放電電荷是用根據(jù)輸出到上述U相的上側(cè)開關(guān)元件的接通指令而求出的接通時(shí)間Ton，對U相電流Iu進(jìn)行積分而求出的。
靜電電容C＝∫(Iu×Ton)/ΔV.....(6)上述說明中，是以僅使U相進(jìn)行通/斷動(dòng)作，對于V相和W相則使上側(cè)開關(guān)元件常斷、使下側(cè)開關(guān)元件常通為例進(jìn)行了敘述，但進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定1相為V相或W相也可得到同樣效果。該情況下，電流檢測器12c設(shè)置在V相或W相上。
實(shí)施方式4根據(jù)圖6說明本發(fā)明實(shí)施方式4的變換器裝置的結(jié)構(gòu)和處理。圖6中，5、6c、8、11a、13與圖3相同，省略其說明。變換器主電路7d的下側(cè)開關(guān)元件和電解電容器5之間設(shè)置電流檢測器12d。
此外，電解電容器靜電電容計(jì)算器10d根據(jù)進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相的開關(guān)元件的上側(cè)開關(guān)元件的接通時(shí)間Ton、電解電容器5的兩端電壓壓降量ΔV和電解電容器流出電流Ic，算出電解電容器5的靜電電容C。
根據(jù)圖6，7說明本發(fā)明的實(shí)施方式4的變換器裝置中算出電解電容器的靜電電容的處理。
商用電源中斷時(shí)，使變換器主電路7d的開關(guān)元件進(jìn)行上述的通/斷動(dòng)作，電解電容器5開始放電。
圖7表示在使V相和W相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、使下側(cè)開關(guān)元件常通、僅對U相的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作的情況下，U相的上側(cè)開關(guān)元件接通、下側(cè)開關(guān)元件斷開時(shí)的電解電容器流出電流Ic的路徑，按電解電容器5→U相的上側(cè)開關(guān)元件→電動(dòng)機(jī)8→V，W相的下側(cè)開關(guān)元件(向V相和W相均等流過)→電解電容器5的路徑流動(dòng)。這里，當(dāng)電解電容器流出電流Ic在流向U相的電流為Iu、流向V相的電流為Iv、流向W相的電流為Iw時(shí)，為Ic＝Iu＝Iv+Iw。
電解電容器靜電電容計(jì)算器10d將電流檢測器12d檢測出的電解電容器流出電流Ic和放電時(shí)間(＝根據(jù)從開關(guān)控制電路6c向U相的上側(cè)開關(guān)元件輸出的接通指令而求出的接通時(shí)間Ton)相乘并積分。此外，電解電容器靜電電容計(jì)算器10d利用式(7)，根據(jù)進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相的開關(guān)元件的上側(cè)開關(guān)元件的接通時(shí)間Ton、電解電容器5的兩端電壓壓降量ΔV和電解電容器流出電流Ic，來算出電解電容器5的靜電電容C。
靜電電容C＝∫(Ic×Ton)/ΔV....(7)算出上述電解電容器5的靜電電容C的式(7)把實(shí)施方式3中算出電解電容器5的靜電電容C的式(6)的U相電流Iu置換為電解電容器流出電流Ic。
實(shí)施方式3中，商用電源中斷時(shí)，進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相(圖3的U相)的輸出側(cè)設(shè)置電流檢測器12c，在控制為僅使U相的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作、對于V相和W相則使上側(cè)開關(guān)元件常斷、使下側(cè)開關(guān)元件常通的情況下，由于電解電容器流出電流Ic＝流向U相的電流Iu，因此流向U相的電流Iu可替代電解電容器流出電流Ic使用。
如圖3所示，在由變換器輸出側(cè)設(shè)置的電流檢測器12c檢測出電解電容器靜電電容的計(jì)算中使用的電流(＝電解電容器流出電流Ic)的方法中，在控制電路電源(未示出)與點(diǎn)A的電位相等的情況下，需要絕緣，因此需要使用絕緣型電流檢測器。
實(shí)施方式4中，電解電容器5和變換器主電路7d的下側(cè)開關(guān)元件之間設(shè)置電流檢測器12d，因此即便在控制電路電源與點(diǎn)A的電位相等的情況下，電流檢測器也可以是非絕緣型的，例如可使用廉價(jià)的旁路電阻。
上述說明中是以在電解電容器5和變換器主電路7d的下側(cè)開關(guān)元件之間設(shè)置檢測出電解電容器流出電流Ic的電流檢測器12d為例進(jìn)行了敘述的，然而在U相下側(cè)開關(guān)元件與V相下側(cè)開關(guān)元件之間設(shè)置電流檢測器也可得到同樣的效果。
實(shí)施方式5根據(jù)圖8說明本發(fā)明實(shí)施方式5的變換器裝置的開關(guān)控制電路。
在實(shí)施方式5的變換器裝置的開關(guān)控制電路14中，在輸出對變換器主電路(未示出)的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號的開關(guān)控制電路6(6a，6c)的輸入側(cè)，設(shè)置對電流指令值i*和電流檢測值i進(jìn)行比較的比較器15、以及用于防止過電流的電流控制器16，組成電流環(huán)路。因此在負(fù)載動(dòng)作時(shí)，繞組的電感有變化的情況下，可控制不產(chǎn)生過電流，從而可正確地算出電解電容器的靜電電容。
實(shí)施方式6根據(jù)圖9說明本發(fā)明實(shí)施方式6的變換器裝置的結(jié)構(gòu)和處理。圖9中，2～5、6a、7a、8、10a、11a、12a與圖1相同，省略其說明。
實(shí)施方式6的變換器裝置1e中，異常信號輸出電路17在由電解電容器靜電電容計(jì)算器10a算出的電解電容器5的靜電電容低于第一靜電電容許可值時(shí)，將輸出異常信號。此外，異常信號輸出電路17在電解電容器5的靜電電容低于比第一靜電電容許可值還大的第二靜電電容許可值時(shí)，則輸出事先通知信號。
在實(shí)施方式6的變換器裝置1e中，由于在電解電容器5的靜電電容低于第一靜電電容許可值時(shí)輸出異常信號，用戶容易判斷電解電容器更換時(shí)間。此外，設(shè)置比判斷電解電容器更換時(shí)間的第一靜電電容許可值還大的第二靜電電容許可值，在電解電容器5的靜電電容低于第二靜電電容許可值時(shí)輸出事先通知信號，因此用戶可判斷出已接近電解電容器更換時(shí)間，從而準(zhǔn)備電解電容器更換工作，因此可將電解電容器更換時(shí)的變換器裝置的停止時(shí)間抑制到最小限度。
上述實(shí)施方式1～6中是以電動(dòng)機(jī)8為負(fù)載的例子進(jìn)行了說明，但是即便負(fù)載是電感性加熱器、臭氧發(fā)生器等的電感性負(fù)載，同樣可求出電解電容器5的靜電電容，進(jìn)行正確的壽命預(yù)測。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的變換器裝置可高精度地判定電解電容器的壽命，可準(zhǔn)確判斷電解電容器的更換時(shí)間，因此適合于作為配置在難以從外部對電解電容器壽命進(jìn)行測定的場所的變換器裝置。
權(quán)利要求
1.一種變換器裝置，具有作為直流電源的電解電容器；具有開關(guān)元件的變換器主電路，將該電解電容器的直流電壓變換為交流電壓；開關(guān)控制電路，輸出對該變換器主電路的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號；以及電解電容器靜電電容計(jì)算器，算出上述電解電容器的靜電電容，其特征在于在中斷連接至上述電解電容器的電源時(shí)，上述開關(guān)控制電路通過使上述變換器主電路的開關(guān)元件動(dòng)作，使電流流過負(fù)載，從而使上述電解電容器的電荷放電，同時(shí)，上述電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從來自上述電解電容器的流出電流和放電時(shí)間求出的放電電荷量、以及作為上述電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，而算出上述電解電容器的靜電電容。
2.一種變換器裝置，具有作為直流電源的電解電容器；具有開關(guān)元件的變換器主電路，將該電解電容器的直流電壓變換為交流電壓；開關(guān)控制電路，輸出對該變換器主電路的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號；以及電解電容器靜電電容計(jì)算器，算出上述電解電容器的靜電電容，其特征在于在中斷連接至上述電解電容器的電源時(shí)，上述開關(guān)控制電路通過使上述變換器主電路的開關(guān)元件動(dòng)作，使電流流過負(fù)載，從而使上述電解電容器的電荷放電，同時(shí)，上述電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從由上述變換器主電路的輸出側(cè)設(shè)置的電流檢測器檢測出的變換器輸出電流和上述變換器主電路的開關(guān)元件的通/斷狀態(tài)求出的放電電荷量、以及作為上述電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出上述電解電容器的靜電電容。
3.一種變換器裝置，具有作為直流電源的電解電容器；具有開關(guān)元件的變換器主電路，將該電解電容器的直流電壓變換為交流電壓；開關(guān)控制電路，輸出對該變換器主電路的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號；以及電解電容器靜電電容計(jì)算器，算出上述電解電容器的靜電電容，其特征在于在中斷連接至上述電解電容器的電源時(shí)，上述開關(guān)控制電路通過輸出使上述變換器主電路內(nèi)的特定的一相的上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷開動(dòng)作、其它相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、下側(cè)開關(guān)元件常通的控制信號，使電流流過負(fù)載，從而使上述電解電容器的電荷放電，同時(shí)，上述電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從流經(jīng)使上述上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作的特定一相中的電流和進(jìn)行通/斷動(dòng)作的接通時(shí)間而求出的放電電荷量、以及作為上述電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出上述電解電容器的靜電電容。
4.一種變換器裝置，具有作為直流電源的電解電容器；具有開關(guān)元件的變換器主電路，將該電解電容器的直流電壓變換為交流電壓；開關(guān)控制電路，輸出對該變換器主電路的開關(guān)元件進(jìn)行通/斷控制的控制信號；以及電解電容器靜電電容計(jì)算器，算出上述電解電容器的靜電電容，其特征在于在中斷連接至上述電解電容器的電源時(shí)，上述開關(guān)控制電路通過輸出使上述變換器主電路內(nèi)的特定的一相的上側(cè)開關(guān)元件和下側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行通/斷動(dòng)作、其它相的上側(cè)開關(guān)元件常斷、下側(cè)開關(guān)元件常通的控制信號，使電流流過負(fù)載，從而使上述電解電容器的電荷放電，同時(shí)，上述電解電容器靜電電容計(jì)算器根據(jù)從由上述電解電容器流出的電流和進(jìn)行通/斷動(dòng)作的接通時(shí)間而求出的放電電荷量、以及作為上述電解電容器的在放電開始后的壓降量的放電電壓，算出上述電解電容器的靜電電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的變換器裝置，其特征在于上述開關(guān)控制電路在輸入側(cè)設(shè)置比較器和電流控制器，所述比較器對在生成通/斷控制上述變換器主電路的開關(guān)元件的控制信號時(shí)使用的電流指令值和上述電解電容器靜電電容計(jì)算器使用的從上述電解電容器流出的電流或與從上述電解電容器流出的電流相當(dāng)?shù)碾娏鬟M(jìn)行比較，所述電流控制器用于防止該比較器的輸出側(cè)的過電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的變換器裝置，其特征在于包括異常信號輸出電路，在由上述電解電容器靜電電容計(jì)算器算出的電解電容器的靜電電容比預(yù)先設(shè)定的第一靜電電容許可值低時(shí)，輸出異常信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變換器裝置，其中上述異常信號輸出電路可設(shè)定比上述第一靜電電容許可值大的第二靜電電容許可值，同時(shí)在由上述電解電容器靜電電容計(jì)算器算出的電解電容器的靜電電容比該第二靜電電容許可值低時(shí)，輸出事先通知信號。
全文摘要
在本發(fā)明的變換器裝置中，在中斷連接至電解電容器5的電源時(shí)，開關(guān)控制電路6a通過使變換器主電路7a的開關(guān)元件動(dòng)作，向負(fù)載中提供電流而使該電解電容器5的電荷放電，同時(shí)電解電容器靜電電容計(jì)算器10a根據(jù)從來自電解電容器5的流出電流Ic和放電時(shí)間求出的放電電荷量、以及作為電解電容器5的在放電開始后的壓降量的放電電壓ΔV，算出電解電容器的靜電電容。
文檔編號H02M1/14GK1653678SQ0381129
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者畑井彰, 海野真人, 大上正勝, 江口清 申請人:三菱電機(jī)株式會社