CN105406737A - 具有静电电容计算部的pwm整流器 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有静电电容计算部的PWM整流器。PWM整流器具备：主电路部，通过PWM控制进行交直电力变换；PWM控制部，对主电路部进行PWM控制；直流电压检测部，检测与主电路部的直流侧连接的平滑电容器的直流电压；直流电压存储部，存储在将初始充电至交流电压峰值的平滑电容器充电至更大电压的初始升压期间的开始时和结束时由直流电压检测部检测出的各直流电压；输入电力计算部，根据交流电压和交流电流计算从交流侧流入的输入电力；累计电力计算部，根据初始升压期间中的输入电力计算累计电力；静电电容计算部，根据在直流电压存储部中存储的初始升压期间的开始时和结束时的各直流电压和累计电力来计算平滑电容器的静电电容。

Description

具有静电电容计算部的PWM整流器

技术领域

本发明涉及一种使用PWM信号(脉冲宽度调制信号)来控制开关元件从而将交流电力变换成直流电力的PWM整流器。

背景技术

在驱动机床、产业机械、锻压机械、注射成形机或各种机器人内的电动机的电动机控制装置中，在将从交流电源侧输入的交流电力暂时变换成直流电力后再变换成交流电力，将该交流电力作为对每个驱动轴设置的电动机的驱动电力来使用。电动机控制装置具备：整流器，其对从交流电源侧供给的交流电力进行整流后输出直流电力；以及逆变换器，其与整流器的直流侧即直流链路连接，将直流链路的直流电力与电动机的驱动电力或再生电力的交流电力进行相互电力变换，控制与该逆变换器的交流侧连接的电动机的速度、扭矩或转子的位置。

作为这样的整流器，有二极管整流方式的整流器。二极管整流方式的整流器具有廉价的优点，但存在电源高次谐波或无效电力大的缺点。

与此相对，近年来，根据降低电源高次谐波以及降低无效电力的要求，广泛采用应用了脉冲幅度调制(PulseWidthModulation：PWM)的整流器(以下，称为“PWM整流器”)。

图4是表示具有PWM整流器的一般的电动机控制装置的结构的图。电动机控制装置101具备：PWM整流器1，其将来自商用三相交流电源(以下，简单地称为“交流电源”)3的交流电力变换成直流电力；以及逆变换器2，其将从PWM整流器1输出的直流电力变换成作为电动机4的驱动电力供给的期望的频率的交流电力或者将从电动机4再生的交流电力变换成直流电力，控制与该逆变换器2的交流侧连接的电动机4的速度、扭矩或转子的位置。PWM整流器1与逆变换器2经由直流链路连接。如后所述，在直流链路上设置平滑电容器5。在PWM整流器1的交流电源3侧连接升压电抗器6。

PWM整流器1主要由主电路部11和PWM控制部12构成，其中，主电路部1由开关元件以及与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成；PWM控制部12生成用于控制主电路部11内的开关元件的开关动作的PWM控制信号。

PWM整流器1的主电路部11由与交流电源3的相数对应的相数的桥接电路构成。例如，在交流电源3为三相的情况下，与此对应PWM整流器1的主电路部11为三相全桥电路。在PWM整流器1的主电路部11的直流侧，为了使PWM整流器1的直流输出平滑化并联连接了平滑电容器5。

PWM整流器1的PWM控制部12根据由交流电压检测部32检测出的交流电源3侧的交流电压値、由交流电流检测部33检测出的交流电源3侧的交流电流值以及由直流电压检测部13检测出的平滑电容器5的直流电压(即，位于PWM整流器1的主电路部11与逆变换器2之间的直流链路的直流电压)生成PWM控制信号。为了使PWM整流器1的主电路部11产生功率因数1的交流电力并且将PWM整流器1的输出即直流电压(即，平滑电容器5的两端的直流电压)保持为期望的值，生成PWM控制信号，并将其施加给PWM整流器1的主电路部11内的开关元件。在通过电动机控制装置101的控制使电动机4减速时，在电动机4产生再生电力，但PWM整流器1通过PWM控制信号控制其内部的开关元件的开关动作，从而进行将直流电力变换成交流电力的再生动作(逆变换动作)，能够使经过逆变换器2返回的再生能量再次返回到交流电源3侧。

平滑电容器5在电动机控制装置101刚启动后直到电动机4开始驱动前(即，逆变换器2的电力变换动作开始前)的期间需要进行充电。以下，将电动机4开始驱动前的平滑电容器5的充电称为“初始充电”。当在开始初始充电时在平滑电容器5中没有积蓄能量的状态下，在PWM整流器1的主电路部11流过大的突入电流。特别是平滑电容器5的电容越大，产生越大的突入电流。作为该突入电流的对策，一般在PWM整流器1的主电路部11与平滑电容器5之间，或在PWM整流器1的主电路部11的三相交流输入侧设置初始充电电路31。在图4所示的例子中表示了在PWM整流器1的主电路部11与平滑电容器5之间设有初始充电电路31的情况。

初始充电电路31具有开关部41和与开关部41并联连接的充点电阻42。开关部41仅在电动机控制装置101刚启动后的平滑电容器5的初始充电期间断开(开路)，在电动机控制装置101驱动电动机4的通常动作期间维持接通(闭路)的状态。更具体而言，在从电动机控制装置101刚启动后到电动机4开始驱动前的初始充电期间断开(开路)开关部41，从而从主电路部11输出的直流电力经过充点电阻42流入平滑电容器5，对平滑电容器5进行充电。当平滑电容器5被充电至交流电源3的交流电压的峰值时，断开(开路)开关部41初始充电动作完成。

此外，在PWM整流器1中，原理上需要输出交流电源3的交流电压的峰值以上的值的直流电压。因此，在针对平滑电容器5的初始充电动作完成后，通过PWM控制部12进行主电路部11内的开关元件的开关动作，将平滑电容器5的两端的直流电压升压至比交流电源3侧的交流电压的峰值大的电压。以下，将从平滑电容器5的初始充电完成后至电动机4开始驱动前的针对平滑电容器5的升压称为“初始升压”。在初始充电动作和初始升压动作完成后，逆变换器2开始电力变换动作转移至向电动机4供给驱动电力的通常动作模式，电动机4根据从逆变换器2输出的交流的驱动电力进行驱动。

一般，已知平滑电容器5是通过重复充放电其静电电容(也被称为“电容器电容”)减少的有限寿命的部件。当平滑电容器5的静电电容下降时，流过直流链路的纹波电流增加，产生直流电压的变动变大的问题。因此，重要的是准确地测定平滑电容器5的静电电容。作为测定的结果，需要对判定为性能恶化的平滑电容器5进行更换。

作为用于推定在整流器的直流链路中设置的平滑电容器的静电电容的方法，例如像日本特开平5－76180号公报所示，具有根据平滑电容器两端的初始充电时的直流电压(直流链路中的直流电压)的值计算时间常数，并除以充电电阻的电阻值来求出静电电容的方法。图5是表示日本特开平5-76180号公报中记载的发明的初始充电时的电容器电压的图。在时刻t＝0开始针对平滑电容器(电解电容器)的初始充电时，平滑电容器两端的直流电压如图5所示一阶滞后地上升。在将充电电阻设为R[Ω]，将平滑电容器的电容设为C[F]时，用RC表示一阶滞后时间常数。由此，测量直流电压达到交流电源侧的交流电压的峰值V的0.63倍的电压即0.63V的时刻t1，将其除以充电电阻的电阻值R，由此来推定平滑电容器的静电电容C。

此外，例如像国际公开第2010/055556号中记载的那样，具有在平滑电容器的初始充电时推定向直流链路流入的电荷量，将该电荷量除以初始充电完成时的直流电压由此来求出静电电容的方法。根据该方法，初始充电期间中的向平滑电容器的流入电流与交流电源侧的交流电流的绝对值相等或近似，根据初始充电时的积分值求出在平滑电容器中累积的电荷量，通过将该电荷量除以充电完成时的直流电压来求出静电电容。

如上所述，与直流输出侧并联连接的平滑电容器由于重复进行充放电，其静电电容减少时，产生流过直流链路的纹波电流增加，直流电压的变动变大的问题，因此重要的是准确地测定平滑电容器的静电电容。如果不能准确地测定平滑电容器的静电电容，则有可能错过平滑电容器的更换定时而在直流链路中产生大的纹波电流或直流电压变动。或者，有可能提前更换尚有寿命的平滑电容器。

例如在日本特开平5－76180号公报中所记载的发明中，推定的平滑电容器的静电电容依存于交流电源侧的交流电压的峰值和充电电阻的电阻值，因此当在交流电压的峰值和充电电阻的电阻值中包含误差时，无法准确地测定平滑电容器的静电电容。

此外，例如根据在国际公开第2010/055556号中所记载的发明，在交流电源为单相的情况下，即使将向平滑电容器的输入电流近似为交流电源侧的交流电流的绝对值也没有大的误差，但在交流电源为三相的情况下，无法进行这样的近似，无法准确地掌握向平滑电容器的输入电流。此外，如果在初始充电电路的前级或后级设置直流电流检测部来测定向平滑电容器的输入电流，则能够准确地计算平滑电容器的静电电容，但新设置直流电流检测部会导致成本增大以及空间增大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够准确地测定与直流输出侧并联连接的平滑电容器的静电容量的小型且低成本的PWM整流器。

为了实现上述目的，PWM整流器具备：主电路部，其通过接收到的PWM控制信号对开关元件的开关动作进行PWM控制，从而在交流侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换；PWM控制部，其生成PWM控制信号向主电路部输出；直流电压检测部，其检测与主电路部的直流侧并联连接的平滑电容器的两端的直流电压；直流电压存储部，其存储在初始升压期间，在初始升压期间的开始时和结束时直流电压检测部检测出的各直流电压，初始升压期间是通过主电路部的电力变换动作将初始充电至主电路部的交流侧的交流电压的峰值的平滑电容器进一步充电至比交流电压的峰值大的电压的期间；输入电力计算部，其根据主电路部的交流侧的交流电压和交流电流，计算从交流侧流入主电路部的输入电力；累计电力计算部，其在初始升压期间累计由输入电力计算部计算出的输入电力，并将累计的值作为累计电力进行输出；以及静电电容计算部，其根据在直流电压存储部中存储的初始升压期间的开始时的直流电压、初始升压期间的结束时的直流电压以及累计电力，计算平滑电容器的静电电容。

在此，在将初始升压期间的开始时的直流电压设为V_L，将初始升压期间的结束时的直流电压设为V_H，将累计电力设为W时，静电电容计算部按照以下的公式来计算平滑电容器的静电电容C，

$C=\frac{2\×W}{{V_H}^2-{V_L}^2}.$

此外，PWM整流器还可以具备：电容降低判定部，其判定由静电电容计算部计算出的静电电容是否低于预定值；以及警告信号输出部，其在通过电容降低判定部判定为静电电容低于预定值时输出警告信号。

此外，PWM整流器还可以具备报知部，其在警告信号输出部输出了警告信号时，催促更换与主电路部的直流侧并联连接的平滑电容器。

此外，PWM整流器还可以具备停止指令部，其在警告信号输出部发出了警告信号时，指令停止主电路部中的开关元件的开关动作。

附图说明

通过参照以下的附图，更明确地理解本发明。

图1是实施例的PWM整流器的原理框图。

图2是表示图1所示的PWM整流器1中的平滑电容器5的静电电容的计算处理的流程图。

图3是实施例的变形例的PWM整流器的原理框图。

图4是表示具有PWM整流器的一般的电动机控制装置的结构的图。

图5是表示日本特开平5-76180号公报中记载的发明的初始充电时的电容器电压的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对具有静电电容计算部的PWM整流器进行说明。然而，应当理解本发明并不局限于附图或以下说明的实施方式。

在此，作为一实施例，说明将PWM整流器设置在经由设有平滑电容器的直流链路与逆变换器连接的电动机控制装置内的情况。然而，PWM整流器并不特别局限于作为电动机控制装置的整流器的用途，也可以应用于经由设有平滑电容器的直流链路将PWM整流器与逆变换器连接的结构，并且与该结构连接的负载也并不特别局限于电动机。

图1是实施例的PWM整流器的原理框图。电动机控制装置100具备实施例的PWM整流器1和与PWM整流器1的直流侧即直流链路连接的逆变换器2。在直流链路中设有平滑电容器5。在电动机控制装置100的交流电源即PWM整流器1的交流电源侧经由升压电抗器6连接商用三相交流电源3，在电动机控制装置100的交流电动机侧即逆变换器2的交流电动机侧连接三相电动机4。

另外，在本实施例中，说明对1个电动机4进行驱动控制的电动机控制装置100，但关于驱动控制的电动机4的个数，并没有对本发明进行特别的限定，也可以应用于对多个电动机4进行驱动控制的电动机控制装置。此外，关于通过电动机控制装置100驱动的电动机4的种类，并没有对本发明进行特别的限定，例如可以是感应电动机，也可以是同步电动机，并且，相数例如也可以是单相或其他的多相。

此外，并列连接与电动机4的个数相同个数的逆变换器2。在本实施例中，因为驱动控制1个电动机4，因此设有1个逆变换器2，但在驱动控制多个电动机4的情况下，为了向各电动机4单独供给驱动动力而设置多个逆变换器2。另外，关于逆变换器2的种类，并没有对本发明进行特别的限定，只要是将直流链路中的直流电力与电动机4的驱动电力或再生电力即交流电力进行相互电力变换的逆变换器，则可以是任意的种类。例如，将逆变换器2构成为在内部具有开关元件的PWM逆变器，只要根据PWM控制信号使内部的开关元件进行开关动作，从而将从直流链路侧供给的直流电力变换为用于驱动电动机4的期望的电压和所期望的频率的三相交流电力即可。由此，电动机4根据由逆变换器2供给的电压可变以及频率可变的三相交流电力进行动作。此外，在电动机4的制动时产生再生电力，但被构成为PWM逆变器的逆变换器2进行通过PWM控制信号控制其内部的开关元件的开关动作而将交流的再生电力变换为直流电力的再生动作(顺变换动作)，能够使电动机4中产生的再生能量向直流链路侧返回。

首先，对实施例的PWM整流器1的结构进行说明。实施例的PWM整流器1具备：主电路部11、PWM控制部12、直流电压检测部13、直流电压存储部14、输入电力计算部15、累计电力计算部16以及静电电容计算部17。

主电路部11由开关元件和与其逆并联连接的二极管的桥接电路构成。作为开关元件的例子，有IGBT、晶闸管、GTO(GateTurn-Offthyristor，可关断晶闸管)、晶体管等，但开关元件的种类本身并不限定本发明，也可以是其他半导体元件。在此，作为一例通过三相表示交流电源3，因此将PWM整流器1的主电路部11设为三相全桥电路。然而，PWM整流器1的相数并不限定本发明，与交流电源3的相数对应地将PWM整流器1构成为相应相数的全桥电路即可。例如，在交流电源3为单相的情况下，与此对应地将PWM整流器1的主电路部11设为单相全桥电路即可。

主电路部11根据从PWM控制部12接收到的PWM控制信号对开关元件的开关动作进行PWM控制，由此在交流电源3侧的交流电力与直流侧的直流链路中的直流电力之间进行电力变换。即，按照接收到的PWM控制信号进行将交流电力变换成直流电力的运行动作(顺变换动作)以及将直流电力变换成交流电力的再生动作(逆变换动作)中的某个动作。

PWM控制部12生成PWM控制信号后向主电路部11输出。在PWM整流器1进行通常运转时(即，通过电动机控制装置100进行的电动机4的通常运转时)，进行反馈控制以使通过直流电压检测部13检测出的平滑电容器5的直流电压跟踪从外部输入的直流电压指令值。由此，将平滑电容器5的直流电压控制成恒定。另一方面，关于在通过电动机控制装置100进行电动机4的运转之前，在后进行详细叙述，但PWM控制部12生成主电路部11进行初始升压动作那样的PWM控制信号。

在主电路部11的直流侧串联连接平滑电容器5。平滑电容器5具有抑制PWM整流器1的主电路部11或逆变换器2的直流输出的波纹的功能，并且具有一次累积从主电路部11或逆变换器2输出的直流电力的功能。

直流电压检测部13检测平滑电容器5的两端的直流电压。

初始充电电路31用于在通过电动机控制装置100进行的电动机4的运转之前的初始充电期间中，通过从PWM整流器1的主电路部11输出的直流电流对平滑电容器5进行充电，在本实施例中设置在PWM整流器1的主电路部11与平滑电容器5之间。作为其替代例，可以将初始充电电路31设在主电路部11的交流电源侧，例如在交流电源3为三相的情况下，在主电路部11的三相交流输入侧的三相中的至少二相分别设置初始充电电路31。此外，在图1中示出了设置1个逆变换器2的例子，但例如在并联连接了多个逆变换器2的情况下关于平滑电容器5也具有相互并联连接的关系，因此在主电路部11与这些平滑电容器5之间设置1个初始充电电路31。

初始充电电路31具有开关部41和与开关部41并联连接的充点电阻42。开关部41例如由机械开关或IGBT或晶闸管等半导体开关元件构成。开关部41仅在电动机控制装置100刚启动后的平滑电容器5的初始充电期间断开(打开)，在电动机控制装置100驱动电动机4的通常动作期间维持接通(闭合)的状态。更具体而言，在电动机控制装置100刚启动后直到开始驱动电动机4为止的初始充电期间将开关部41断开(打开)，由此从主电路部11输出的直流电力经过充点电阻42流入平滑电容器5，对平滑电容器5进行充电。当平滑电容器5被充电至交流电源3的交流电压的峰值时，将开关部41接通(闭合)从而初始充电动作完成。

如上所述，在PWM整流器1原理上需要输出交流电源3的交流电压的峰值以上的值的直流电压，因此在针对平滑电容器5的上述初始充电动作完成后，PWM控制部12生成使主电路部11进行初始升压动作的PWM控制信号，将初始充电至交流电压的峰值的平滑电容器5的两端的直流电压升压至比该交流电压的峰值高的电压。直流电压存储部14存储在该初始升压期间的开始时和结束时由直流电压检测部检测出的各直流电压。直流电压存储部14可以是易失性存储器或非易失性存储器中的任意一个。

输入电力计算部15根据由交流电压检测部32检测出的主电路部11的交流侧的交流电压和由交流电流检测部33检测出的主电路部11的交流侧的交流电流，计算从交流侧向主电路部11流入的输入电力。在电动机控制装置100的情况下，将交流电源3侧的交流电压值和交流电流值用于PWM整流器1的驱动控制，因此一般在电动机控制装置100中设有用于检测这些的交流电压检测部32和交流电流检测部33。在输入电力计算部15中，将这些交流电压检测部32和交流电流检测部33的检测值用于计算。

累计电力计算部16跨初始升压期间累计通过输入电力计算部15计算出的输入电力，并将累计得到的值作为累计电力进行输出。

静电电容计算部17根据存储在直流电压存储部14中的初始升压期间的开始时的直流电压、初始升压期间的结束时的直流电压以及通过累计电力计算部16计算出的累计电力来计算平滑电容器的静电电容。

接着，对图1所示的PWM整流器1中的平滑电容器5的静电电容的计算进行说明。图2是表示图1所示的PWM整流器1中的平滑电容器5的静电电容的计算处理的流程图。

在电动机控制装置100刚启动后，首先，在步骤S101进行初始充电动作。即，将初始充电电路31的开关部41断开(打开)，从主电路部11输出的直流电力经过充电电阻42流入平滑电容器5，对平滑电容器5进行充电。当平滑电容器5被充电至交流电源3的交流电压的峰值时，将开关部41接通(闭合)从而初始充电动作完成。在初始充电期间逆变换器2尚未进行动作。

接着，在步骤S102开始初始升压动作。在初始升压期间，将初始充电电路31的开关部41接通(闭合)，电流不流入充电电阻42。此外，因为逆变换器2也尚未进行动作，所以从交流电源3侧取入的交流电力通过PWM整流器1的主电路部11被变换(整流)成直流电力后全部积蓄在平滑电容器5中。

首先，在步骤S103，直流电压存储部14存储在步骤S101被初始充电的平滑电容器5的、在初始升压期间的开始时由直流电压检测部13检测出的直流电压V_L。

在步骤S104，输入电力计算部15根据由交流电压检测部32检测出的主电路部11的交流侧的交流电压和由交流电流检测部33检测出的主电路部11的交流侧的交流电流，计算从交流侧向主电路部11流入的输入电力。计算该输入电力作为瞬时有效电力。即，在将由交流电压检测部32检测出的主电路部11的交流侧的交流电压设为E_U、E_V以及E_W，将由交流电流检测部33检测出的主电路部11的交流侧的交流电流设为I_U、I_V以及I_W时，通过下式1计算出从交流侧向主电路部11流入的输入电力P。

P＝E_u×I_u+E_v×I_v+E_w×I_w…(1)

在步骤S105，累计电力计算部16累计在步骤S104通过输入电力计算部15计算出的输入电力。接着，在步骤S106判定初始升压动作是否完成。该判定可以由累计电力计算部16自行进行，或者也可以通过累计电力计算部16的上位控制装置(未图示)来进行。当在步骤S106中判定为初始升压动作没有完成时，返回到步骤S104，进行输入电力计算部15的输入电力的计算，并且在步骤S105进行输入电力的累计。当在步骤S106中判定为初始升压动作完成时，向步骤S107前进。这样，通过步骤S104～S106的一连串的处理，累计电力计算部16跨初始升压期间累计由输入电力计算部15计算出的输入电力，将累计得到的值作为累计电力进行输出。即，通过下式2计算初始升压期间的开始至结束的累计电力W。

W＝∫Pdt＝∫(E_u×I_u+E_v×I_v+E_w×I_w)dt…(2)

在初始升压期间结束后，首先在步骤S107，直流电压存储部14存储在初始升压期间的结束时由直流电压检测部13检测出的平滑电容器5的直流电压V_H。

接着，在步骤S108，静电电容计算部17根据存储在直流电压存储部14中的初始升压期间的开始时的直流电压V_L、初始升压期间的结束时的直流电压V_H以及通过累计电力计算部16计算出的累计电力W来计算平滑电容器的静电电容C。根据下式3计算从初始升压期间的开始时至结束时的期间在平滑电容器5中积蓄的能量Δ。

$\mathrm{\Δ}=\frac{1}{2}\×C\×({V_H}^2-{V_L}^2)\mathrm{...}\left(3\right)$

如上所述，在初始升压期间逆变换器2没有进行动作，因此从交流电源3侧取入的交流电力通过PWM整流器1的主电路部11被变换(整流)成直流电力而全部积蓄在平滑电容器5中，因此通过式3计算出的从初始升压期间的开始至结束的期间在平滑电容器5中积蓄的能量Δ等于通过式2计算出的从初始升压期间的开始时至结束时的累计电力W。因此，平滑电容器5的静电电容C如下式4那样表示。

$C=\frac{2\×W}{({V_H}^2-{V_L}^2)}\mathrm{...}\left(4\right)$

静电电容计算部17按照如上所述导出的式4来计算平滑电容器5的静电电容C。从式4中可知，根据本发明，根据存储在直流电压存储部14中的初始升压期间的开始时的直流电压V_L、初始升压期间的结束时的直流电压V_H以及通过累计电力计算部16计算出的累计电力W来计算平滑电容器5的静电电容C。因此，例如与日本特开平5－76180号公报中记载的发明不同，能够不依存于交流电源侧的交流电压的峰值以及充电电阻42的电阻值来计算平滑电容器5的静电电容C，因此能够进行静电电容C的正确的测定。此外，对于累计电力W，在本实施例中因为交流电源3为三相，所以根据式2进行计算，但即使是单相或其他多相的交流电源，向PWM整流器1流入的输入电力(瞬时有效电力)可以通过公知的方法容易地计算出，因此与国际公开第2010/055556号所记载的发明不同，可与交流电源的相数无关地进行静电电容C的正确的测定。此时，不需要新设置直流电流检测部，因此能够实现低成本且省空间的PWM整流器。另外，可以将静电电容计算部17的计算结果例如显示在设于电动机控制装置100中的显示器(未图示)上或保存在存储单元(未图示)中。由此，作业者可以知道PWM整流器1(或电动机控制装置100)的启动情况、平滑电容器5的静电电容C，因此能够容易地判断是否应更换平滑电容器5。

另外，当在步骤S106判定为初始升压动作完成时，启动电动机控制装置100中的逆变换器2。由此，逆变换器2开始电力变换动作而转移至向电动机4供给驱动电力的通常动作模式，电动机4根据从逆变换器2输出的交流的驱动电力进行驱动。

接着，对PWM整流器的变形例进行说明。图3是实施例的变形例的PWM整流器的原理框图。本变形例的PWM整流器1在参照图1和图2说明的PWM整流器中还具备电容降低判定部18、警告信号输出部19、报知部20以及停止指令部21。关于除此以外的电路结构要素，与图1所示的电路结构要素相同，因此对相同的电路构成要素赋予相同符号，并省略对该电路构成要素的详细的说明。

电容降低判定部18判定由静电电容计算部17计算出的静电电容是否低于预定值。在此，将在电容降低判定部18的判定处理中使用的上述“预定值”例如设定成用于保证平滑电容器5的正常动作的静电电容即可。

警告信号输出部19在通过电容降低判定部18判定为静电电容低于预定值的情况下输出警告信号。

报知部20在警告信号输出部19输出警告信号时，进行报知从而催促更换与主电路部11的直流侧并联连接的平滑电容器5。作为报知部20的例子，具有：发出用于催促更换的蜂鸣声或警笛等警告音的扬声器、为了催促更换而点亮或闪烁的灯、显示催促更换的文字或图的显示器等。根据这样的报知部20，与单纯地显示平滑电容器5的静电电容C的数值的情况相比，作业者能够更简单地判断是否应更换平滑电容器5。

停止指令部21在警告信号输出部19发出了警告信号时，指令主电路部11中的开关元件的开关动作的停止。当通过停止指令部21产生了开关动作的停止指令时，主电路部11停止电力变换动作。根据这样的停止指令部21，在平滑电容器5的静电电容C低于预定值的情况下，PWM整流器1停止电力变换动作，因此能够避免在直流链路中产生大的纹波电流或直流电压变动的状态下，使PWM整流器1动作的情况。另外，在图示的例子中，对PWM控制部12发出停止指令部21的开关动作的停止指令，由此PWM整流器12对主电路部11输出开关元件的开关动作停止的控制信号，但作为其替代例，也可以直接对主电路部11发出停止指令部21的开关动作的停止指令，由此对于主电路部11停止开关元件的开关动作。

另外，上述的PWM控制部12、输入电力计算部15、累计电力计算部16、静电电容计算部17、电容降低判定部18、警告信号输出部19以及停止指令部21例如可以通过软件程序形式来构筑，或通过各种电子电路和软件程序的组合来构筑。例如，在通过软件程序形式构筑这些单元的情况下，电动机控制装置100内的运算处理装置按照该软件程序来动作，由此能够实现上述各部的功能。此外，在既有的电动机控制装置中，可以通过将这些单元的软件程序追加安装至该电动机控制装置内的运算处理装置中来应用本发明。

根据本发明，能够实现一种能够正确地测定与直流输出侧并联连接的平滑电容器的静电电容的小型低成本的PWM整流器。

根据本发明，平滑电容器的静电电容根据存储在直流电压存储部中的初始升压期间开始时的直流电压、初始升压期间结束时的直流电压以及初始升压期间的累计电力来进行计算，因此与日本特开平5－76180号公报所记载的发明不同，能够不依存于交流电源侧的交流电压的峰值和充电电阻的电阻值而进行静电电容的正确的测定。此外，在静电电容的计算中使用的累计电力能够通过对使用公知方法容易计算出的输入电力(瞬时有效电力)进行累积而求出，因此与国际公开第2010/055556号所记载的发明不同，能够与交流电源的相数无关地进行静电电容的正确的测定。此外，不需要新设置直流电流检测部，因此能够实现低成本且省空间的PWM整流器。

可以将计算出的静电电容在显示器上显示或保存在存储单元中，由此，作业者能够知道PWM整流器的启动情况、平滑电容器的静电电容，因此能够容易地判断是否应更换平滑电容器。

此外，通过设置在计算出的静电电容低于预定值时产生警告信号，进行报知从而催促更换平滑电容器的结构，作业者能够更简单地判断是否应更换平滑电容器。

此外，通过设置在计算出的静电电容低于预定值时产生警告信号，指令停止PWM整流器的主电路部中的开关元件的开关动作的结构，能够避免在直流链路中产生大的波纹电流或直流电压变动的状态下使PWM整流器动作的情况。

Claims (5)

1.一种PWM整流器，其特征在于，具备：

主电路部，其通过接收到的PWM控制信号对开关元件的开关动作进行PWM控制，从而在交流侧的交流电力与直流侧的直流电力之间进行电力变换；

PWM控制部，其生成所述PWM控制信号向所述主电路部输出；

直流电压检测部，其检测与所述主电路部的直流侧并联连接的平滑电容器的两端的直流电压；

直流电压存储部，其存储在初始升压期间，在所述初始升压期间的开始时和结束时所述直流电压检测部检测出的各直流电压，所述初始升压期间是通过所述主电路部的电力变换动作将初始充电至所述主电路部的交流侧的交流电压的峰值的平滑电容器进一步充电至比所述交流电压的峰值大的电压的期间；

输入电力计算部，其根据所述主电路部的交流侧的交流电压和交流电流，计算从交流侧流入所述主电路部的输入电力；

累计电力计算部，其在所述初始升压期间累计由所述输入电力计算部计算出的输入电力，并将累计的值作为累计电力进行输出；以及

静电电容计算部，其根据在所述直流电压存储部中存储的所述初始升压期间的开始时的直流电压、所述初始升压期间的结束时的直流电压以及所述累计电力，计算平滑电容器的静电电容。

2.根据权利要求1所述的PWM整流器，其特征在于，

在将所述初始升压期间的开始时的直流电压设为V_L，将所述初始升压期间的结束时的直流电压设为V_H，将所述累计电力设为W时，所述静电电容计算部按照以下的公式来计算平滑电容器的静电电容C，

$C=\frac{2\×W}{{V_H}^2-{V_L}^2}.$

3.根据权利要求1或2所述的PWM整流器，其特征在于，

还具备：

电容降低判定部，其判定由所述静电电容计算部计算出的静电电容是否低于预定值；以及

警告信号输出部，其在通过所述电容降低判定部判定为所述静电电容低于所述预定值时输出警告信号。

4.根据权利要求3所述的PWM整流器，其特征在于，

还具备报知部，其在所述警告信号输出部输出了所述警告信号时，催促更换与所述主电路部的直流侧并联连接的平滑电容器。

5.根据权利要求3所述的PWM整流器，其特征在于，

还具备停止指令部，其在所述警告信号输出部发出了所述警告信号时，指令停止所述主电路部中的所述开关元件的开关动作。