JP2002098725A - コンデンサの良否判定装置 - Google Patents
コンデンサの良否判定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コンデンサの静電容量のチェックを日常的に且
つ自動的に行うことでコンデンサの劣化検出を容易にし
て、装置の安全性を向上させることにある。 【解決手段】コンデンサ６の静電容量が適正か否かのチ
ェックを静電容量チェック回路３１と、これを使ってコ
ンデンサ６が正常か不良かを規定時間経過後にチェック
するチェック動作回路と、この正常か不良かのデータを
所定回数分蓄積するデータ蓄積回路と、論理演算でこの
所定回数分の蓄積データから当該コンデンサの良否を判
定する論理回路を備える。前記静電容量チェック回路３
１は、電圧印加時のコンデンサ電圧が第１設定値から第
２設定値へ上昇する時間または第１設定値から所定時間
経過後に上昇した電圧値で良否を判断する。またはコン
デンサ６を無電圧にする際に放電回路を並列接続し、コ
ンデンサ電圧が第３設定値から第４設定値へ下降する時
間か、第３設定値から所定時間経過後に下降した電圧値
で良否を判断する。
つ自動的に行うことでコンデンサの劣化検出を容易にし
て、装置の安全性を向上させることにある。 【解決手段】コンデンサ６の静電容量が適正か否かのチ
ェックを静電容量チェック回路３１と、これを使ってコ
ンデンサ６が正常か不良かを規定時間経過後にチェック
するチェック動作回路と、この正常か不良かのデータを
所定回数分蓄積するデータ蓄積回路と、論理演算でこの
所定回数分の蓄積データから当該コンデンサの良否を判
定する論理回路を備える。前記静電容量チェック回路３
１は、電圧印加時のコンデンサ電圧が第１設定値から第
２設定値へ上昇する時間または第１設定値から所定時間
経過後に上昇した電圧値で良否を判断する。またはコン
デンサ６を無電圧にする際に放電回路を並列接続し、コ
ンデンサ電圧が第３設定値から第４設定値へ下降する時
間か、第３設定値から所定時間経過後に下降した電圧値
で良否を判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンデンサの静
電容量測定を所定時間範囲ごとに行って得られる正常か
否かの判断データを多数集め、論理演算で良否を判定す
るコンデンサの良否判定装置に関する。
電容量測定を所定時間範囲ごとに行って得られる正常か
否かの判断データを多数集め、論理演算で良否を判定す
るコンデンサの良否判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流を交流に変換するインバータを使用
すれば、誘導電動機の可変速運転が簡単に行えるので、
産業用（例えば長尺材の搬送や巻取り），民生用（例え
ば空調機器のコンプレッサ駆動用），交通機関（例えば
電気車）などの各分野で多数が使用されている。インバ
ータの主回路や制御回路には、いろいろな品種で静電容
量も異なる多数のコンデンサが使用されているが、イン
バータの直流入力側に接続するフィルタ用のコンデンサ
には、特に大きな静電容量が要求される。そこでこの大
静電容量に対応することができる電解コンデンサ，また
はフィルムコンデンサを採用するのが一般的である。そ
こで以下では、電気車に搭載するインバータの直流入力
側にフィルタ用として設置するコンデンサを例にして本
発明の詳細を説明する。
すれば、誘導電動機の可変速運転が簡単に行えるので、
産業用（例えば長尺材の搬送や巻取り），民生用（例え
ば空調機器のコンプレッサ駆動用），交通機関（例えば
電気車）などの各分野で多数が使用されている。インバ
ータの主回路や制御回路には、いろいろな品種で静電容
量も異なる多数のコンデンサが使用されているが、イン
バータの直流入力側に接続するフィルタ用のコンデンサ
には、特に大きな静電容量が要求される。そこでこの大
静電容量に対応することができる電解コンデンサ，また
はフィルムコンデンサを採用するのが一般的である。そ
こで以下では、電気車に搭載するインバータの直流入力
側にフィルタ用として設置するコンデンサを例にして本
発明の詳細を説明する。
【０００３】図８はインバータを搭載した電気車の主回
路構成の従来例を示した主回路接続図である。この図８
において、架線１２からの直流電力はパンタグラフ１で
車内へ取り込まれ、主開閉器２，充電抵抗器３，リアク
トル５を経て電力変換装置であるインバータ７へ与えら
れ、このインバータ７が直流電力を所望の電圧と周波数
の交流電力に変換するので、この交流電力で車輪９を結
合している誘導電動機８を可変速運転させる。よって当
該電気車を所望の速度で走行させることができる。イン
バータ７へ入力した直流電力は、車輪９を介してレール
１３へ放流される。
路構成の従来例を示した主回路接続図である。この図８
において、架線１２からの直流電力はパンタグラフ１で
車内へ取り込まれ、主開閉器２，充電抵抗器３，リアク
トル５を経て電力変換装置であるインバータ７へ与えら
れ、このインバータ７が直流電力を所望の電圧と周波数
の交流電力に変換するので、この交流電力で車輪９を結
合している誘導電動機８を可変速運転させる。よって当
該電気車を所望の速度で走行させることができる。イン
バータ７へ入力した直流電力は、車輪９を介してレール
１３へ放流される。
【０００４】インバータ７の直流入力側には、前述した
大静電容量のコンデンサ６が並列に接続されており、こ
のコンデンサ６とリアクトル５とで構成するローパスフ
ィルタは、インバータ７がスイッチング動作することに
よって発生する高調波電流を低減している。なお符号１
０は車両へ入力する架線１２の電圧を検出する電圧検出
器であり、符号１１はインバータ７のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出器である。またインバータ７を始動す
る際に、インバータ７には大きな充電電流が突入するの
を充電抵抗器３で抑制するのであるが、この充電電流が
充分に減少するタイミングで短絡開閉器４を閉路して充
電抵抗器３を短絡することで、定常運転状態となる。
大静電容量のコンデンサ６が並列に接続されており、こ
のコンデンサ６とリアクトル５とで構成するローパスフ
ィルタは、インバータ７がスイッチング動作することに
よって発生する高調波電流を低減している。なお符号１
０は車両へ入力する架線１２の電圧を検出する電圧検出
器であり、符号１１はインバータ７のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出器である。またインバータ７を始動す
る際に、インバータ７には大きな充電電流が突入するの
を充電抵抗器３で抑制するのであるが、この充電電流が
充分に減少するタイミングで短絡開閉器４を閉路して充
電抵抗器３を短絡することで、定常運転状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コンデンサの静電容量
が低下しているのを放置したままだと、入力フィルタの
高調波の遮断特性が低下し、高調波電流のレール１３へ
の流出量が増加する。レール１３には信号用電流が流れ
ており、この高調波電流の流出量の増加は軌道回路を誤
動作させる可能性があり、電気車の運用を阻害する恐れ
を有する。そこでコンデンサの劣化を、そのコンデンサ
の静電容量の変化から検出するのであるが、図８の従来
例回路に図示しているように、コンデンサ６は回路に組
み込まれているので、このコンデンサを回路から取り外
して静電容量を測定するには手間がかかる。一方、静電
容量の変化は１年間でいくらという程度の比較的小さい
値である。それ故、数年毎に行う電気車の定期検査の際
に静電容量を測定し、減少の程度が大であれば交換する
か、またはコンデンサ寿命より短く設定した使用時間が
経過すれば、静電容量の変化には無関係に新品に交換す
るなどが従来から行われていた対策であった。
が低下しているのを放置したままだと、入力フィルタの
高調波の遮断特性が低下し、高調波電流のレール１３へ
の流出量が増加する。レール１３には信号用電流が流れ
ており、この高調波電流の流出量の増加は軌道回路を誤
動作させる可能性があり、電気車の運用を阻害する恐れ
を有する。そこでコンデンサの劣化を、そのコンデンサ
の静電容量の変化から検出するのであるが、図８の従来
例回路に図示しているように、コンデンサ６は回路に組
み込まれているので、このコンデンサを回路から取り外
して静電容量を測定するには手間がかかる。一方、静電
容量の変化は１年間でいくらという程度の比較的小さい
値である。それ故、数年毎に行う電気車の定期検査の際
に静電容量を測定し、減少の程度が大であれば交換する
か、またはコンデンサ寿命より短く設定した使用時間が
経過すれば、静電容量の変化には無関係に新品に交換す
るなどが従来から行われていた対策であった。
【０００６】しかし前述の対策では、コンデンサの静電
容量が急激に減少するなどの不測の事態に対応すること
ができない。しかしながら静電容量の測定間隔を短くし
ようとすると、その都度回路からコンデンサを外さなけ
ればならないので、手間がかかるし電気車の運転休止回
数が多くなり、車両の運用に支障を来す不具合があっ
た。また頻繁な測定が困難であることから、一回の測定
で良否を判定することになる。ところが、たまたま検査
時の成績が悪かった場合には、未だ使用が可能であるに
もかかわらず高価なコンデンサを新品に交換してしまう
ような損失を生じるなど、一回だけの測定では判断ミス
を発生する恐れもあった。
容量が急激に減少するなどの不測の事態に対応すること
ができない。しかしながら静電容量の測定間隔を短くし
ようとすると、その都度回路からコンデンサを外さなけ
ればならないので、手間がかかるし電気車の運転休止回
数が多くなり、車両の運用に支障を来す不具合があっ
た。また頻繁な測定が困難であることから、一回の測定
で良否を判定することになる。ところが、たまたま検査
時の成績が悪かった場合には、未だ使用が可能であるに
もかかわらず高価なコンデンサを新品に交換してしまう
ような損失を生じるなど、一回だけの測定では判断ミス
を発生する恐れもあった。
【０００７】そこでこの発明の目的は、コンデンサの静
電容量のチェックを日常的に且つ自動的に行うことでコ
ンデンサの劣化検出を容易にして、装置の安全性を向上
させることにある。
電容量のチェックを日常的に且つ自動的に行うことでコ
ンデンサの劣化検出を容易にして、装置の安全性を向上
させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明のコンデンサの良否判定装置は、コンデ
ンサの静電容量が適正であるか否かをチェックする静電
容量チェック回路と、この静電容量チェック回路による
チェック動作を、所定時刻の経過の後に最初にコンデン
サに電圧を印加もしくは無電圧とするときに行わせるチ
ェック動作回路と、前記静電容量チェック回路のチェッ
ク結果を所定回数分蓄積するデータ蓄積回路と、前記蓄
積されたデータに基づいて前記コンデンサの静電容量の
良否を判定する論理回路とを備えるものとする。
めに、この発明のコンデンサの良否判定装置は、コンデ
ンサの静電容量が適正であるか否かをチェックする静電
容量チェック回路と、この静電容量チェック回路による
チェック動作を、所定時刻の経過の後に最初にコンデン
サに電圧を印加もしくは無電圧とするときに行わせるチ
ェック動作回路と、前記静電容量チェック回路のチェッ
ク結果を所定回数分蓄積するデータ蓄積回路と、前記蓄
積されたデータに基づいて前記コンデンサの静電容量の
良否を判定する論理回路とを備えるものとする。
【０００９】前記静電容量チェック回路は、電圧を印加
したときのコンデンサ電圧が第１設定値から第２設定値
に上昇するまでの時間か、第１設定値から所定時間経過
後に上昇した電圧値で正常か不良かを判断する。前記静
電容量チェック回路は、コンデンサを無電圧にする際に
当該コンデンサに放電回路を並列に接続し、コンデンサ
電圧が第３設定値から第４設定値に下降するまでの時間
か、第３設定値から所定時間経過後に下降した電圧値で
正常か不良かを判断するものとする。
したときのコンデンサ電圧が第１設定値から第２設定値
に上昇するまでの時間か、第１設定値から所定時間経過
後に上昇した電圧値で正常か不良かを判断する。前記静
電容量チェック回路は、コンデンサを無電圧にする際に
当該コンデンサに放電回路を並列に接続し、コンデンサ
電圧が第３設定値から第４設定値に下降するまでの時間
か、第３設定値から所定時間経過後に下降した電圧値で
正常か不良かを判断するものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例を表し
たブロック回路図である。この第１実施例回路におい
て、コンデンサが正常か不良かの判断を、規定時間が経
過するごとに行うのであるが、時計ＩＣ２１がこの規定
時間データを出力する。例えば規定時間が１２時間なら
ば日付けと午前のデータ，または日付けと午後のデータ
を時計ＩＣ２１が出力するし、規定時間が２４時間なら
ば日付けデータを時計ＩＣ２１が出力する。以下では時
計ＩＣ２１が２４時間ごとの日付けデータを出力する場
合について説明する。
たブロック回路図である。この第１実施例回路におい
て、コンデンサが正常か不良かの判断を、規定時間が経
過するごとに行うのであるが、時計ＩＣ２１がこの規定
時間データを出力する。例えば規定時間が１２時間なら
ば日付けと午前のデータ，または日付けと午後のデータ
を時計ＩＣ２１が出力するし、規定時間が２４時間なら
ば日付けデータを時計ＩＣ２１が出力する。以下では時
計ＩＣ２１が２４時間ごとの日付けデータを出力する場
合について説明する。
【００１１】バックアップメモリ２２は時計ＩＣ２１が
出力するデータを保存するから、比較器２３は、時計Ｉ
Ｃ２１の出力とバックアップメモリ２２の保存データと
を比較して、日付けに変化が生じたことを検出すれば、
Ａなる日付け更新フラグをセットし保持する。この日付
け更新フラグＡのセットにより、時計ＩＣ２１の日付け
データをバックアップメモリ２２へ転送して日付けデー
タを一致させることで、次に日付けが変化するまでは新
たなフラグがセットされるのを禁止する。
出力するデータを保存するから、比較器２３は、時計Ｉ
Ｃ２１の出力とバックアップメモリ２２の保存データと
を比較して、日付けに変化が生じたことを検出すれば、
Ａなる日付け更新フラグをセットし保持する。この日付
け更新フラグＡのセットにより、時計ＩＣ２１の日付け
データをバックアップメモリ２２へ転送して日付けデー
タを一致させることで、次に日付けが変化するまでは新
たなフラグがセットされるのを禁止する。
【００１２】バッファセット許可信号作成回路２４へ
は、前述した日付け更新フラグＡが入力するが、更にＤ
なる主開閉器２（図８参照）の閉路指令と、Ｅなるコン
デンサ電圧が当該コンデンサの充電開始電圧である第１
設定値以下という条件とを入力する。そこでこれらＡ，
ＤおよびＥをチェックしてすべてが満足したときにバッ
ファセット許可信号作成回路２４はＢなるバッファセッ
ト許可信号をセットし保持する。
は、前述した日付け更新フラグＡが入力するが、更にＤ
なる主開閉器２（図８参照）の閉路指令と、Ｅなるコン
デンサ電圧が当該コンデンサの充電開始電圧である第１
設定値以下という条件とを入力する。そこでこれらＡ，
ＤおよびＥをチェックしてすべてが満足したときにバッ
ファセット許可信号作成回路２４はＢなるバッファセッ
ト許可信号をセットし保持する。
【００１３】判定結果出力回路２５へは前記バッファセ
ット許可信号Ｂを入力させるが、別途にコンデンサの静
電容量をチェックして正常か不良かを判定する静電容量
判定結果Ｆ（判定結果が良のとき論理零信号で不良のと
き論理１信号）がこの判定結果出力回路２５へ入力され
た時点で、バッファセット許可信号Ｂがセットされてい
た場合は、当該判定結果設定回路２５は前述の静電容量
判定結果Ｆをバッファ２６へ出力すると共に、バッファ
セット信号Ｃによって比較器２３とバッファセット許可
信号作成回路２４の日付け更新フラグＡおよびバッファ
セット許可信号Ｂの保持を止める。これにより、バッフ
ァ２６には日付けの更新があったときの１回のみのデー
タが設定される。
ット許可信号Ｂを入力させるが、別途にコンデンサの静
電容量をチェックして正常か不良かを判定する静電容量
判定結果Ｆ（判定結果が良のとき論理零信号で不良のと
き論理１信号）がこの判定結果出力回路２５へ入力され
た時点で、バッファセット許可信号Ｂがセットされてい
た場合は、当該判定結果設定回路２５は前述の静電容量
判定結果Ｆをバッファ２６へ出力すると共に、バッファ
セット信号Ｃによって比較器２３とバッファセット許可
信号作成回路２４の日付け更新フラグＡおよびバッファ
セット許可信号Ｂの保持を止める。これにより、バッフ
ァ２６には日付けの更新があったときの１回のみのデー
タが設定される。
【００１４】バッファ２６の出力信号（図１では１０回
分のデータであるが、適宜の数に変更できる）を論理回
路２７へ与えるが、この論理回路２７は図１では論理積
演算回路であるから、すべてのデータが論理１信号（す
なわち不良）のときにアラーム信号Ｇが出力される。な
お論理回路２７を論理和演算回路で構成するならば、不
良データ（すなわち論理１信号）が１つでもあればアラ
ーム信号Ｇを出力する。あるいは１０のデータの中の所
望数が不良データのときにアラーム信号Ｇを出力するよ
うに論理回路２７を構成することもできる。
分のデータであるが、適宜の数に変更できる）を論理回
路２７へ与えるが、この論理回路２７は図１では論理積
演算回路であるから、すべてのデータが論理１信号（す
なわち不良）のときにアラーム信号Ｇが出力される。な
お論理回路２７を論理和演算回路で構成するならば、不
良データ（すなわち論理１信号）が１つでもあればアラ
ーム信号Ｇを出力する。あるいは１０のデータの中の所
望数が不良データのときにアラーム信号Ｇを出力するよ
うに論理回路２７を構成することもできる。
【００１５】なお、図１の第１実施例は、コンデンサに
電圧を印加したときの充電電圧の変化からコンデンサの
正常か不良かを判定する場合に適用できる構成である
が、バッファセット許可信号作成回路２４へ入力する主
開閉器２閉路指令Ｄを開路指令に変更し、コンデンサ電
圧第１設定値以下Ｅを第３設定値以上に変更すれば、コ
ンデンサの電源を遮断したときの放電電圧の変化からコ
ンデンサの正常か不良かを判定する場合に適用できる
が、以下の説明は第１実施例における静電容量判定結果
Ｆの作成方法について述べる。
電圧を印加したときの充電電圧の変化からコンデンサの
正常か不良かを判定する場合に適用できる構成である
が、バッファセット許可信号作成回路２４へ入力する主
開閉器２閉路指令Ｄを開路指令に変更し、コンデンサ電
圧第１設定値以下Ｅを第３設定値以上に変更すれば、コ
ンデンサの電源を遮断したときの放電電圧の変化からコ
ンデンサの正常か不良かを判定する場合に適用できる
が、以下の説明は第１実施例における静電容量判定結果
Ｆの作成方法について述べる。
【００１６】図２は本発明の第２実施例を表した主回路
接続図、図３は図２に図示の第２実施例回路の動作原理
を表したグラフである。なお、図２の第２実施例回路
は、図８で既述の従来例回路に静電容量チェック回路３
１と主開閉器動作指令回路３２とを付加した構成であ
り、これ以外の部分は図８の従来例回路と同じであるか
ら、同じ部分の説明は省略する。以下ではこれらの図
２，図３で本発明の第２実施例を説明する。
接続図、図３は図２に図示の第２実施例回路の動作原理
を表したグラフである。なお、図２の第２実施例回路
は、図８で既述の従来例回路に静電容量チェック回路３
１と主開閉器動作指令回路３２とを付加した構成であ
り、これ以外の部分は図８の従来例回路と同じであるか
ら、同じ部分の説明は省略する。以下ではこれらの図
２，図３で本発明の第２実施例を説明する。
【００１７】静電容量のチェックにあたっては、電気車
運転台からの運転指令に基づいて、主開閉器動作指令回
路３２が先ず主開閉器２に閉路指令を与え、静電容量チ
ェック回路３１へはチェック動作の開始を指令する。主
開閉器２の閉路によりコンデンサ６に電源電圧が印加さ
れるが、このときコンデンサ電圧が第１設定値ＶC1より
低いことを電圧検出器１１で検出するが、第１設定値Ｖ
C1よりも電圧が高ければチェック動作は行わない。静電
容量チェック回路３１はコンデンサ電圧が第１設定値Ｖ
C1に達した時点から、これよりも高い第２設定値ＶC2に
上昇するまでの時間を計測する。
運転台からの運転指令に基づいて、主開閉器動作指令回
路３２が先ず主開閉器２に閉路指令を与え、静電容量チ
ェック回路３１へはチェック動作の開始を指令する。主
開閉器２の閉路によりコンデンサ６に電源電圧が印加さ
れるが、このときコンデンサ電圧が第１設定値ＶC1より
低いことを電圧検出器１１で検出するが、第１設定値Ｖ
C1よりも電圧が高ければチェック動作は行わない。静電
容量チェック回路３１はコンデンサ電圧が第１設定値Ｖ
C1に達した時点から、これよりも高い第２設定値ＶC2に
上昇するまでの時間を計測する。
【００１８】図３のグラフの横軸は時間，縦軸はコンデ
ンサ電圧を表している。コンデンサの静電容量をＣ（単
位：ファラッド），回路の抵抗値をＲ（単位：オーム）
とすると、回路の時定数τ（単位：秒）は、τ＝Ｃ・Ｒ
で表せるのは周知である。回路抵抗値Ｒは不変である
から、コンデンサが劣化して静電容量Ｃが減少すれば時
定数τも小さくなり、電圧変化曲線は正常時のＰ1 から
Ｐ2 へ変化する。それ故、コンデンサ電圧が第１設定値
ＶC1から第２設定値ＶC2に達するまでの時間が、正常時
のｔ1 よりも短いｔ2 となる。内蔵している比較器はこ
の時間ｔ2 と予め定めた時間とを比較して、当該コンデ
ンサが正常か不良かを判定する。なお、Ｖ0 は電源電圧
である。
ンサ電圧を表している。コンデンサの静電容量をＣ（単
位：ファラッド），回路の抵抗値をＲ（単位：オーム）
とすると、回路の時定数τ（単位：秒）は、τ＝Ｃ・Ｒ
で表せるのは周知である。回路抵抗値Ｒは不変である
から、コンデンサが劣化して静電容量Ｃが減少すれば時
定数τも小さくなり、電圧変化曲線は正常時のＰ1 から
Ｐ2 へ変化する。それ故、コンデンサ電圧が第１設定値
ＶC1から第２設定値ＶC2に達するまでの時間が、正常時
のｔ1 よりも短いｔ2 となる。内蔵している比較器はこ
の時間ｔ2 と予め定めた時間とを比較して、当該コンデ
ンサが正常か不良かを判定する。なお、Ｖ0 は電源電圧
である。
【００１９】図４は図２に図示の回路構成で本発明の第
３実施例の動作原理を表したグラフであって、横軸は時
間，縦軸はコンデンサ電圧を表している。この第３実施
例では、コンデンサ電圧が第１設定値ＶC1に達した時点
から予め定めた時間ｔを経過した時点でのコンデンサ電
圧を検出するが、前述と同様に静電容量が減少して時定
数が小さくなると、コンデンサ電圧の変化曲線は、図３
と同様に正常時のＰ1からＰ2 へ変化する。よってｔな
る一定時間経過後のコンデンサ電圧は、正常時の値Ｖ
C21 よりも高い電圧ＶC22 となる。この電圧を静電容量
チェック回路３１に内蔵している比較器でチェックする
ことで、コンデンサが正常か不良かを判定する。
３実施例の動作原理を表したグラフであって、横軸は時
間，縦軸はコンデンサ電圧を表している。この第３実施
例では、コンデンサ電圧が第１設定値ＶC1に達した時点
から予め定めた時間ｔを経過した時点でのコンデンサ電
圧を検出するが、前述と同様に静電容量が減少して時定
数が小さくなると、コンデンサ電圧の変化曲線は、図３
と同様に正常時のＰ1からＰ2 へ変化する。よってｔな
る一定時間経過後のコンデンサ電圧は、正常時の値Ｖ
C21 よりも高い電圧ＶC22 となる。この電圧を静電容量
チェック回路３１に内蔵している比較器でチェックする
ことで、コンデンサが正常か不良かを判定する。
【００２０】図２の回路を使用する本発明の第２実施例
と第３実施例では、静電容量をチェックするべくコンデ
ンサ６を充電中に、例えば他の電気車が力行運転や回生
運転をするなどのために架線１２の電圧が変動すると、
正確な静電容量を計測できないので、測定中に架線電圧
が変動した場合は測定を実施せず、架線電圧の変動の影
響を無くす考慮を払う必要がある。
と第３実施例では、静電容量をチェックするべくコンデ
ンサ６を充電中に、例えば他の電気車が力行運転や回生
運転をするなどのために架線１２の電圧が変動すると、
正確な静電容量を計測できないので、測定中に架線電圧
が変動した場合は測定を実施せず、架線電圧の変動の影
響を無くす考慮を払う必要がある。
【００２１】図５は本発明の第４実施例を表した主回路
接続図、図６は図５に図示の第４実施例回路の動作原理
を表したグラフである。なお、図５の第４実施例回路
は、図８で既述の従来例回路に、静電容量チェック回路
４１，主開閉器動作指令回路４２，放電開閉器４３と放
電抵抗器４４でなる放電回路を付加した構成であり、こ
れ以外の部分は図８の従来例回路と同じであるから、同
じ部分の説明は省略する。以下ではこれらの図５，図６
で本発明の第４実施例を説明する。
接続図、図６は図５に図示の第４実施例回路の動作原理
を表したグラフである。なお、図５の第４実施例回路
は、図８で既述の従来例回路に、静電容量チェック回路
４１，主開閉器動作指令回路４２，放電開閉器４３と放
電抵抗器４４でなる放電回路を付加した構成であり、こ
れ以外の部分は図８の従来例回路と同じであるから、同
じ部分の説明は省略する。以下ではこれらの図５，図６
で本発明の第４実施例を説明する。
【００２２】静電容量のチェックにあたっては、コンデ
ンサの放電条件が整ったことで主開閉器動作指令回路４
２が、それまで閉路していた主開閉器２に開路指令を与
えるのと同時に、放電開閉器４３に閉路指令を与えて、
コンデンサ６の電荷を放電させるための放電回路を形成
させる。あるいは、任意に設けた静電容量のチェック指
令を主開閉器動作指令回路４２に与えて放電回路を形成
させる。なお従来から別の放電回路が設備されている場
合は、別の放電回路は作動させないでおく。また静電容
量チェック回路４１へはチェック動作の開始指令を与え
る。
ンサの放電条件が整ったことで主開閉器動作指令回路４
２が、それまで閉路していた主開閉器２に開路指令を与
えるのと同時に、放電開閉器４３に閉路指令を与えて、
コンデンサ６の電荷を放電させるための放電回路を形成
させる。あるいは、任意に設けた静電容量のチェック指
令を主開閉器動作指令回路４２に与えて放電回路を形成
させる。なお従来から別の放電回路が設備されている場
合は、別の放電回路は作動させないでおく。また静電容
量チェック回路４１へはチェック動作の開始指令を与え
る。
【００２３】主開閉器２の開路と放電回路の形成により
コンデンサ６の電圧は下降を開始するが、このときコン
デンサ電圧が電源電圧よりも少し低く設定している第３
設定値ＶC3まで下降したことを電圧検出器１１で検出す
るが、チェック動作開始指令発令時にコンデンサ電圧が
既にこの第３設定値ＶC3を下回っていれば、チェック動
作は行わない。静電容量チェック回路４１は、コンデン
サ電圧が第３設定値Ｖ C3まで下降した時点から、これよ
りも低い第４設定値ＶC4に下降するまでの時間を計測す
る。
コンデンサ６の電圧は下降を開始するが、このときコン
デンサ電圧が電源電圧よりも少し低く設定している第３
設定値ＶC3まで下降したことを電圧検出器１１で検出す
るが、チェック動作開始指令発令時にコンデンサ電圧が
既にこの第３設定値ＶC3を下回っていれば、チェック動
作は行わない。静電容量チェック回路４１は、コンデン
サ電圧が第３設定値Ｖ C3まで下降した時点から、これよ
りも低い第４設定値ＶC4に下降するまでの時間を計測す
る。
【００２４】図６のグラフの横軸は時間，縦軸はコンデ
ンサ電圧を表している。放電抵抗器４４の抵抗値は一定
であるから、コンデンサの劣化により静電容量Ｃが減少
すれば時定数τも小さくなって、電圧変化曲線は正常時
のＱ1 からＱ2 へ変化する。それ故、コンデンサ電圧が
第３設定値ＶC3から第４設定値ＶC4に達するまでの時間
が、正常時のｔ3 よりも短いｔ4 となる。この時間ｔ4
と予め定めた時間とを内蔵している比較器により比較し
て、当該コンデンサが正常であるか否かを判定する。
ンサ電圧を表している。放電抵抗器４４の抵抗値は一定
であるから、コンデンサの劣化により静電容量Ｃが減少
すれば時定数τも小さくなって、電圧変化曲線は正常時
のＱ1 からＱ2 へ変化する。それ故、コンデンサ電圧が
第３設定値ＶC3から第４設定値ＶC4に達するまでの時間
が、正常時のｔ3 よりも短いｔ4 となる。この時間ｔ4
と予め定めた時間とを内蔵している比較器により比較し
て、当該コンデンサが正常であるか否かを判定する。
【００２５】図７は図５に図示の回路構成で本発明の第
５実施例の動作原理を表したグラフであって、横軸は時
間，縦軸はコンデンサ電圧を表している。この第５実施
例では、コンデンサ電圧が第３設定値ＶC3に達した時点
から予め定めた時間ｔを経過した後のコンデンサ電圧を
検出するが、前述と同様に静電容量が減少して時定数が
小さくなると、コンデンサ電圧の変化曲線は、図６と同
様に従来のＱ1 からＱ 2 へ変化し、一定時間経過後のコ
ンデンサ電圧は正常時の値Ｖ41よりも低い電圧Ｖ42とな
る。この電圧を静電容量チェック回路４１に内蔵してい
る比較器でチェックすることで、コンデンサが正常か不
良かを判定する。
５実施例の動作原理を表したグラフであって、横軸は時
間，縦軸はコンデンサ電圧を表している。この第５実施
例では、コンデンサ電圧が第３設定値ＶC3に達した時点
から予め定めた時間ｔを経過した後のコンデンサ電圧を
検出するが、前述と同様に静電容量が減少して時定数が
小さくなると、コンデンサ電圧の変化曲線は、図６と同
様に従来のＱ1 からＱ 2 へ変化し、一定時間経過後のコ
ンデンサ電圧は正常時の値Ｖ41よりも低い電圧Ｖ42とな
る。この電圧を静電容量チェック回路４１に内蔵してい
る比較器でチェックすることで、コンデンサが正常か不
良かを判定する。
【００２６】図５の回路を使用する本発明の第４実施例
と第５実施例では、静電容量をコンデンサ６の放電中に
チェックするから、充電中の計測とは異なって架線電圧
変動の影響を受けない利点がある。
と第５実施例では、静電容量をコンデンサ６の放電中に
チェックするから、充電中の計測とは異なって架線電圧
変動の影響を受けない利点がある。
【００２７】
【発明の効果】電気車用の電力変換装置を例にするなら
ば、これの電力変換装置の入力側に設置しているコンデ
ンサは高耐圧であり大静電容量であることから、電解コ
ンデンサあるいはフィルムコンデンサを使用することが
多い。電解コンデンサの場合は電解液が封口部から拡散
することで静電容量の減少を招く恐れがあるし、フィル
ムコンデンサの場合は誘電体の劣化により静電容量が減
少する恐れがある。コンデンサ静電容量の低下が入力側
ローパスフィルタの遮断特性を変化させるから、軌道回
路に高調波電流が流れて電気車の運行に支障を生じるな
ど、大きな被害に発展する恐れもある。そこで日常的に
静電容量をチェックするのが望ましいが、多大の手間と
労力が必要であり、チェック期間中は電気車の運用がで
きなくなる不都合を生じてしまう。
ば、これの電力変換装置の入力側に設置しているコンデ
ンサは高耐圧であり大静電容量であることから、電解コ
ンデンサあるいはフィルムコンデンサを使用することが
多い。電解コンデンサの場合は電解液が封口部から拡散
することで静電容量の減少を招く恐れがあるし、フィル
ムコンデンサの場合は誘電体の劣化により静電容量が減
少する恐れがある。コンデンサ静電容量の低下が入力側
ローパスフィルタの遮断特性を変化させるから、軌道回
路に高調波電流が流れて電気車の運行に支障を生じるな
ど、大きな被害に発展する恐れもある。そこで日常的に
静電容量をチェックするのが望ましいが、多大の手間と
労力が必要であり、チェック期間中は電気車の運用がで
きなくなる不都合を生じてしまう。
【００２８】これに対して本発明では、コンデンサが設
置されたままの状態の電力変換装置を起動したときが停
止したときに、コンデンサ充電電圧，あるいはコンデン
サ放電電圧の変化から当該コンデンサの静電容量の低下
を検出することができるので、日常の運用のなかで装置
を停止させずに、自動的に静電容量のチェックが行える
効果が得られる。更に、このようなチェックを予め定め
た時間間隔ごとに行って得られる多数のデータを論理演
算により処理することで、良品を不良品と誤認したり、
不良品を良品と誤認するような不都合を回避できる効果
も得られる。また、電気車のように運転時間と休止時間
とが交互に存在する装置は、所定の時間間隔ごとにコン
デンサの充電と放電が行われるから、充放電の際に静電
容量をチェックする本発明は、電気車用電力変換装置の
コンデンサをチェックするのに最適である。
置されたままの状態の電力変換装置を起動したときが停
止したときに、コンデンサ充電電圧，あるいはコンデン
サ放電電圧の変化から当該コンデンサの静電容量の低下
を検出することができるので、日常の運用のなかで装置
を停止させずに、自動的に静電容量のチェックが行える
効果が得られる。更に、このようなチェックを予め定め
た時間間隔ごとに行って得られる多数のデータを論理演
算により処理することで、良品を不良品と誤認したり、
不良品を良品と誤認するような不都合を回避できる効果
も得られる。また、電気車のように運転時間と休止時間
とが交互に存在する装置は、所定の時間間隔ごとにコン
デンサの充電と放電が行われるから、充放電の際に静電
容量をチェックする本発明は、電気車用電力変換装置の
コンデンサをチェックするのに最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表したブロック回路図
【図２】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図３】図２に図示の第２実施例回路の動作原理を表し
たグラフ
たグラフ
【図４】図２に図示の回路構成で本発明の第３実施例の
動作原理を表したグラフ
動作原理を表したグラフ
【図５】本発明の第４実施例を表した主回路接続図
【図６】図５に図示の第４実施例回路の動作原理を表し
たグラフ
たグラフ
【図７】図５に図示の回路構成で本発明の第５実施例の
動作原理を表したグラフ
動作原理を表したグラフ
【図８】インバータを搭載した電気車の主回路構成の従
来例を示した主回路接続図
来例を示した主回路接続図
２ 主開閉器 ５ リアクトル ６ コンデンサ ７ インバータ ８ 誘導電動機 １０，１１ 電圧検出器 ２１ 時計ＩＣ ２２ バックアップメモリ ２３ 比較器 ２４ バッファセット許可信号作成回路 ２５ 判定結果出力回路 ２６ バッファ ２７ 論理回路 ３１，４１ 静電容量チェック回路 ３２，４２ 主開閉器動作指令回路 ４３ 放電開閉器 ４４ 放電抵抗器 Ａ 日付け更新フラグ Ｂ バッファセット許可信号 Ｃ バッファセット信号 Ｄ 主開閉器２閉路指令 Ｅ コンデンサ電圧第１設定値以下 Ｆ 静電容量判定結果 Ｇ アラーム信号
フロントページの続き (72)発明者 吉川 春樹 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 義則 直人 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 山田 隆二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G028 AA02 BB06 BC01 CG07 DH03 DH12 FK01 2G036 AA04 AA27 BB02 CA01 5E082 AB04 AB09 BC01 BC40 MM36 MM38
Claims (5)
- 【請求項１】コンデンサの静電容量が適正であるか否か
をチェックする静電容量チェック回路と、この静電容量
チェック回路によるチェック動作を、所定時刻の経過の
後に最初にコンデンサに電圧を印加もしくは無電圧とす
るときに行わせるチェック動作回路と、前記静電容量チ
ェック回路のチェック結果を所定回数分蓄積するデータ
蓄積回路と、前記蓄積されたデータに基づいて前記コン
デンサの静電容量の良否を判定する論理回路とを備えた
ことを特徴とするコンデンサの良否判定装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のコンデンサの良否判定装
置において、前記静電容量チェック回路は、コンデンサ
に電圧を印加してからコンデンサ電圧が第１設定値に達
した時点を基点にしてこの第１設定値の上側に定めた第
２設定値に達するまでの時間を計測する充電時間計測回
路と、この充電時間を所定時間と比較して正常か不良か
を判断する比較回路とを備えたことを特徴とするコンデ
ンサの良否判定装置。 - 【請求項３】請求項１に記載のコンデンサの良否判定装
置において、前記静電容量チェック回路は、コンデンサ
に電圧を印加してからコンデンサ電圧が第１設定値に達
した時点から予め定めた時間を経過したときの前記コン
デンサの電圧を計測する充電電圧計測回路と、この充電
電圧を所定電圧と比較して正常か不良かを判断する比較
回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの良否判定
装置。 - 【請求項４】請求項１に記載のコンデンサの良否判定装
置において、前記静電容量チェック回路は、コンデンサ
を無電圧にする際に当該コンデンサに放電回路を並列に
接続し、コンデンサ電圧が第３設定値に低下した時点を
基点にしてこの第３設定値の下側に定めた第４設定値に
達するまでの時間を計測する放電時間計測回路と、この
放電時間を所定時間と比較して正常か不良かを判断する
比較回路とを備えたことを特徴とするコンデンサの良否
判定装置。 - 【請求項５】請求項１に記載のコンデンサの良否判定装
置において、前記静電容量チェック回路は、コンデンサ
を無電圧にする際に当該コンデンサに放電回路を並列に
接続し、コンデンサ電圧が第３設定値に低下した時点か
ら予め定めた時間を経過したときの前記コンデンサの電
圧を計測する放電電圧計測回路と、この放電電圧を所定
電圧と比較して正常か不良かを判断する比較回路とを備
えたことを特徴とするコンデンサの良否判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293526A JP4362962B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | コンデンサの良否判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293526A JP4362962B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | コンデンサの良否判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098725A true JP2002098725A (ja) | 2002-04-05 |
| JP4362962B2 JP4362962B2 (ja) | 2009-11-11 |
Family
ID=18776298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000293526A Expired - Lifetime JP4362962B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | コンデンサの良否判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4362962B2 (ja) |
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-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000293526A patent/JP4362962B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP6690842B1 (ja) | エレベータ主回路の診断装置 |
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