JP2019158456A - 正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転周波数が変化したとしても正弦波フィルタのコンデンサの容量又はその低下状態を常時正確に判定できるようにした正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置を提供する。【解決手段】一実施形態は、ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、前記コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、前記コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路により処理された前記コンデンサの電流成分と、前記変換機から取得した出力周波数情報及び出力電圧情報と、の間の所定の関係に基づいて、前記コンデンサの容量を推定する容量推定手段と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置に関する。

例えば、インバータ装置は、交流電源を整流、平滑化して直流電圧を生成し、当該直流電圧をインバータ主回路に供給してインバータ主回路を駆動することで負荷を駆動する。このとき、出力電流のリップル低減のため、インバータ主回路と負荷との間に正弦波フィルタを接続することがある。この正弦波フィルタは、例えばインダクタ及びコンデンサを組み合わせたＬＣフィルタにより構成され、コンデンサは、使用環境等の影響により劣化し容量値が低下する。

コンデンサの容量値が低下してしまうと、正弦波フィルタとしての性能を保持できず、しかも、インバータ装置のＰＷＭスイッチング周波数と正弦波フィルタの共振周波数とが接近することもあるため、共振電流が流れてしまう虞がある。このため、異常発熱の虞があることから、安全性能上、回避しなければならない。

インバータ装置の運転中には、コンデンサの容量値を外部から容易に確認できないため工夫を要する。そこで特許文献１は、正弦波フィルタとなる交流フィルタを設けている。この特許文献１によれば、交流フィルタの３相コンデンサへの３本の接続線を貫通させた零相変流器と、３本の接続線のうちのいずれか１本を流れる電流を検出する相電流検出器と、零相変流器および相電流検出器の出力側にそれぞれ接続された第１および第２のローパスフィルタと、を備え、第１のローパスフィルタの出力が所定値以上または第２のローパスフィルタの出力が所定値以下となったときにコンデンサの容量低下と判別している。

他方、正弦波フィルタは、そのインピーダンスが低周波数にて高くなるため、たとえコンデンサが正常に機能を保持していたとしても、運転周波数に応じてコンデンサの通電電流が変化する。このため、ローパスフィルタ回路の出力は、インバータの出力周波数により変化することになり、コンデンサ容量又はその低下状況を正確に判定することはできない。

特開平１１−１７４１０５号公報

運転周波数が変化したとしても正弦波フィルタのコンデンサの容量又はその低下状態を常時正確に判定できるようにした正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置を提供する。

実施形態のコンデンサ容量判定装置は、ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、ローパスフィルタ回路により処理されたコンデンサの電流成分と、変換機から取得した出力周波数情報及び出力電圧情報と、コンデンサの容量との間の所定の関係に基づいて、コンデンサの容量を推定する容量推定手段と、を含む。
実施形態のコンデンサ容量判定装置は、ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、変換機の出力の電流に応じて出力周波数を検出する出力周波数検出手段と、変換機の出力電圧又は正弦波フィルタの出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、ローパスフィルタ回路により処理されたコンデンサの電流成分と、出力周波数検出手段の出力周波数情報及び出力電圧検出手段の出力電圧情報と、コンデンサの容量と、の間の所定の関係に基づいて、コンデンサの容量を推定する容量推定手段と、を含む。

また実施形態のコンデンサ容量判定装置は、ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、変換機から取得した出力周波数情報及び出力電圧情報と、正弦波フィルタのコンデンサ容量初期値と、コンデンサ基準電流実効値との間の所定の関係に基づいて、コンデンサ基準電流実効値を計算するコンデンサ基準電流計算手段と、計算されたコンデンサ基準電流実効値とローパスフィルタ回路の出力電流の実効値とを比較する電流比較手段と、を含む。
実施形態は、ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、変換機の出力電流に応じて出力周波数を検出する出力周波数検出手段と、変換機の出力電圧又は正弦波フィルタの出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、出力周波数検出手段の出力周波数と、出力電圧検出手段の出力電圧と、前記正弦波フィルタのコンデンサ容量初期値と、コンデンサ基準電流実効値と、の間の所定の関係に基づいて、コンデンサ基準電流実効値を計算するコンデンサ基準電流計算手段と、計算されたコンデンサ基準電流実効値と前記ローパスフィルタ回路の出力電流の実効値とを比較する電流比較手段と、を含む。

第１実施形態について示すコンデンサ容量判定装置の機能構成図 第１実施形態について示す変換機の電気的構成図 第１実施形態について各部の電圧、電流の時間変化を示す波形 第２実施形態について示すコンデンサ容量判定装置の機能構成図 第２実施形態について各部の電圧、電流の時間変化を示す波形 第３実施形態について示す異常信号出力部の機能構成図 第３実施形態について各部の電圧、電流の時間変化を示す波形 第４実施形態について示すコンデンサ容量判定装置の機能構成図 第４実施形態について各部の電圧、電流の時間変化を示す波形 第５実施形態について示すコンデンサ容量判定装置の機能構成図

以下、コンデンサ容量判定装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の各実施形態において、同一又は類似の機能を備える部分には同一又は類似の符号を付し、第２実施形態以降では同一機能又は類似の機能を奏する部分については必要に応じて説明を省略する。

（第１実施形態）
コンデンサ容量判定装置の第１実施形態について図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るコンデンサ容量判定装置１の電気的構成を示している。

このコンデンサ容量判定装置１は、変換機２の後段に接続された正弦波フィルタ３を構成するコンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuの容量値を判定するために設けられている。コンデンサ容量判定装置１は、正弦波フィルタ３及びコンデンサ容量推定ブロック４を備える。

変換機２は、例えば交流−交流変換又は直流−交流変換するブロックを備え、例えば太陽電池の発電システムに用いられるパワーコンディショナ、無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）、または、産業用インバータ２ａなどを適用できる。

本実施形態は、図１に示す変換機２を図２に示す産業用インバータ（以下、インバータと略す）２ａにより構成した形態を説明する。この図２に示すインバータ２ａは、コンバータ部６と、インバータ部７と、制御回路８と、出力インタフェース９と、を備える。コンバータ部６は、例えばダイオードを三相ブリッジ接続して構成され、三相交流電源５の三相交流電圧を直流変換しインバータ部７に出力する。

インバータ部７は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子を三相ブリッジ接続して構成される。制御回路８は、例えばＣＰＵ、メモリを備えたコンピュータ（図示せず）により構成され、メモリに記憶されたプログラムに応じて動作し、入力される指令運転周波数（例えば５０Ｈｚ）により当該周波数に応じたＰＷＭ信号を生成してインバータ部７の各スイッチング素子をオン、オフ制御することで、正弦波フィルタ３を通じて得られる三相正弦波電圧を負荷としてのモータ１０（図１参照）に通電可能になっている。

このとき制御回路８は、インバータ部７をＰＷＭ制御する。制御回路８は、このインバータ部７を制御するときに取得される各種情報（例えば、出力周波数情報Ｆ、出力電圧情報Ｖｏ）を出力インタフェース９を通じてコンデンサ容量推定ブロック４の入力インタフェース１１（図１参照）に送信する。

図１に示すように、インバータ２ａの出力は正弦波フィルタ３に入力されている。正弦波フィルタ３は、インバータ２ａの各相出力とモータ１０の各相巻線の一端との間にそれぞれ直列接続されたコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗと、当該コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗとモータ１０の各相巻線との間に位置して三相のうち各二相巻線間にデルタ接続されたコンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuと、を備えたＬＣフィルタにより構成される。コンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuは、互いに同一の容量値に設定されている。これにより、変換機２により変換出力されたＰＷＭ電圧は、正弦波フィルタ３により濾波されノイズ除去された上でモータ１０に入力される。

他方、デルタ結線された３つのコンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuのうち、一つのコンデンサＣwuの電流通電経路には、電流検出器１２がコンデンサ電流検出手段として設置されている。この電流検出器１２には、コンデンサ容量推定ブロック４が接続されている。

このコンデンサ容量推定ブロック４は、例えばハードウェアブロック又はＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータによる制御主体を備えて構成され、入力インタフェース１１、ローパスフィルタ回路１３、実効値算出手段１４、及び容量推定手段１５を備える。入力インタフェース１１は、インバータ２ａの出力インタフェース９から出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏを通信により取得入力する取得手段として用いられる。

ローパスフィルタ回路１３は、電流検出器１２の出力信号のうち所定周波数以下の電流を通過し、所定周波数を超える周波数領域の電流を減衰させる。実効値算出手段１４は、ローパスフィルタ回路１３により処理された電流成分の実効値Ｉｍを例えば運転周波数の１周期毎に計算し、また容量推定手段１５は、実効値算出手段１４により計算されたコンデンサ電流の実効値Ｉｍ、入力インタフェース１１から取得入力されたインバータ２ａの出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏに応じてコンデンサＣwuの容量を推定する。

上記構成において、コンデンサ容量値をＣｍ、実効値算出手段１４により計算された電流実効値をＩｍ、インバータ２ａの出力電圧の実効値をＶｏとすれば、容量推定手段１５は、インバータ２ａの出力周波数情報Ｆおよび出力電圧情報Ｖｏと、電流実効値Ｉｍと、コンデンサ容量値Ｃｍと、の間の所定の関係に基づいて、コンデンサＣwuの容量値Ｃｍを計算できる。このとき、例えば（１）に示す関係、対応、式のように計算することが望ましい。
Ｃｍ ＝ Ｉｍ ／ （Ｖｏ×２・π・Ｆ） …（１）
これによりコンデンサＣwuの容量値Ｃｍを推定できる。なお、（１）式を適用することに限らず、メモリにこの（１）式のＶｏ、Ｉｍ、Ｆ、Ｃｍの値の対応関係を予め記憶させておき、容量推定手段１５が、この関係を参照することで、この関係に基づいてコンデンサＣwuの容量値Ｃｍを推定しても良い。

図３は、インバータ２ａの動作中における各部の信号波形のシミュレーション結果を示している。シミュレーション結果に用いた素子値を挙げる。運転周波数５０［Ｈｚ］、出力電圧３５０［Ｖrms］のインバータ２ａを想定した。また正弦波フィルタ３の各コンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuの容量値Ｃｍをそれぞれ２４０［μＦ］に設定し、また、ローパスフィルタ回路１３が、時定数１［msec］の一次遅れＬＰＦにより構成されることを想定した。

図３には、ａ．インバータ２ａの出力のＵＶ相間電圧波形、ｂ．正弦波フィルタ３によるフィルタ処理後のＵＶ相間出力電圧、ｃ．コンデンサＣvwに流れる電流、ｄ．ローパスフィルタ回路１３の出力電流、ｅ．ローパスフィルタ回路１３の出力電流の実効値、を示している。

発明者は、前述の条件を考慮してシミュレーションを行った。このとき図３のａ．に示すように、インバータ２ａの出力のＵＶ相間電圧は、運転周波数５０［Ｈｚ］の周期で正負反転した短周期のＰＷＭ電圧となる。また図３のｂ．に示すように、正弦波フィルタ３がこの電圧をフィルタ処理すると概ね正弦波電圧となる。また図３のｃ．に示すように、コンデンサＣvwに流れる電流は、この正弦波信号にＰＷＭ電圧による高周波成分を重畳した電流波形となる。また図３ｄ．に示すように、コンデンサＣvwに流れる電流を電流検出器１２により検出し、ローパスフィルタ回路１３がこの検出信号をフィルタ処理することで正弦波状の電流となる。

実効値算出手段１４が電流実効値Ｉｍを例えば運転周波数の１周期毎に検出すると、図３ｅ．に示すように概ね一定値に検出される。このとき電流実効値Ｉｍは約２６．５［Ａrms］と検出されることから、（１）式に代入すると、コンデンサ容量値Ｃｍは２４１［μＦ］となり、実容量２４０［μＦ］にほぼ一致することが確認された。

コンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwu等が劣化すると、その内部抵抗が上昇することからコンデンサ電流が低下し電流実効値Ｉｍも低下する。容量推定手段１５がコンデンサ容量値Ｃｍを推定することでコンデンサＣvwの劣化状態を知ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、コンデンサ容量判定装置１は、ローパスフィルタ回路１３により処理されたコンデンサＣvwの電流成分（実効値）Ｉｍと、インバータ２ａの出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏと、コンデンサＣvwの容量値Ｃｍと、の間の所定の関係に基づいて、コンデンサＣvwの容量値Ｃｍを推定している。このため、運転周波数が変化したとしてもコンデンサ容量値Ｃｍを推定できるようになり、コンデンサＣvwの劣化状態を常時知ることができ、運転中においてもコンデンサＣvwの容量低下を常時監視できる。

また、インバータ２ａの出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏとをインバータ２ａから取得しており、インバータ２ａからの通信入力情報に応じてコンデンサ容量値Ｃｍを求めることができる。

（第２実施形態）
図４から図５は、第２実施形態の追加説明図を示しており、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４は図１に代えて示すコンデンサ容量判定装置２０１の電気的構成を示す。

このコンデンサ容量判定装置２０１は、正弦波フィルタ３、検出ブロック１６、及びコンデンサ容量推定ブロック２０４を備える。図１の構成では、コンデンサ容量推定ブロック４に入力インタフェース１１を設けることでインバータ２ａの出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏを取得したが、本実施形態の図４の構成では、これに代わる検出ブロック１６が設けられている。

この検出ブロック１６は、電流検出器１７ｕ、１７ｖ、出力周波数検出手段１８、及び出力電圧検出手段１９を備える。電流検出器１７ｕ、１７ｖは、インバータ２ａの３相出力のうち２相出力（例えばＵ相、Ｖ相）に流れる電流を検出する。出力周波数検出手段１８は、この電流検出器１７ｕ、１７ｖの電流検出結果に応じて、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）による周波数応答特性を用いて出力周波数情報Ｆを検出し、容量推定手段１５に出力する。また出力電圧検出手段１９は、モータ１０の入力ノードの３相入力のうち２相（例えばＵ相、Ｖ相）の入力電位を検出し、これらの相間電圧の実効値を算出し、これを出力電圧情報Ｖｏとして容量推定手段１５に出力する。

容量推定手段１５は、実効値算出手段１４により計算された電流実効値Ｉｍ、出力周波数検出手段１８により検出された出力周波数情報Ｆ、及び、出力電圧検出手段１９により算出された出力電圧情報Ｖｏ、に応じてコンデンサ容量値Ｃｍを推定する。その他の構成は第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

図５は、インバータ２ａの動作中における各部の信号波形のシミュレーション結果を示している。この図５は、ａ．出力周波数検出値、ｂ．出力電圧実効値、ｃ．コンデンサＣvwの電流、ｄ．ローパスフィルタ回路１３の出力後のコンデンサ電流、ｅ．この電流実効値、ｆ．コンデンサ容量値Ｃｍの推定値、を示している。

この図５に示されるように、出力周波数５０［Ｈｚ］、出力電圧の実効値Ｖｏ＝３５４［Ｖrms］、コンデンサ電流実効値Ｉｍ＝２６．５［Ａrms］、を検出することができ、（１）式を用いてコンデンサ容量値Ｃｍを計算したときには２３８［μＦ］となり、コンデンサ容量値Ｃｍの標準値２３８［μＦ］に一致する。このため、コンデンサ容量推定ブロック２０４は、正弦波フィルタ３内のコンデンサ容量値Ｃｍの劣化状態を知ることができる。

以上、本実施形態によっても、前述実施形態と同様の作用効果を得られる。しかも、変換機２の出力電流に応じて出力周波数を出力周波数情報Ｆとして検出し、変換機２の出力電圧を正弦波フィルタ３によるフィルタ処理後の電圧に応じて出力電圧情報Ｖｏとして検出しているため、変換機２（インバータ２ａ）から通信により情報を取得することなく、コンデンサ容量判定装置２０１が自身で出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏを取得できる。

（第３実施形態）
図６及び図７は第３実施形態の追加説明図を示している。本実施形態の構成では、異常信号を出力するための異常信号出力部２０を備えている。図６に異常信号出力部２０のブロック構成図を示している。

この図６に示すように、異常信号出力部２０は、許容低下率入力手段２１、容量初期値入力手段２２、乗算器２３、及び、容量比較手段としての比較手段２４を備える。許容低下率入力手段２１は、内部のメモリに予め記憶された所定の許容低下率を入力する。容量初期値入力手段２２は、コンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwu（例えば、Ｃvw）の標準値を初期値として入力する。この入力元は内部にメモリを設けて予め記憶させても良いし外部から通信により入力するようにしても良い。

異常信号出力部２０は、容量初期値入力手段２２により入力されたコンデンサＣvwの初期値と、許容低下率入力手段２１により入力された所定の許容低下率とを乗算器２３により乗算し、この乗算された乗算値と推定したコンデンサ容量値Ｃｍとを比較手段２４により比較し、所定の許容低下率以下となれば異常信号を外部に出力する。その他の構成は、第１または第２実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。

上記構成の作用について説明する。
図７は、インバータ２ａの動作中における各部の信号波形のシミュレーション結果を示している。この図７において、ａ．はコンデンサ電流、ｂ．はローパスフィルタ回路１３の出力後のコンデンサ電流、ｃ．はコンデンサ電流の実効値、ｄ．は推定コンデンサ容量値Ｃｍとそのコンデンサ容量閾値Ｃｔ、ｅ．は０［Ｖ］が正常信号、１［Ｖ］が異常信号を示している。コンデンサ容量閾値Ｃｔは、異常と判断するための下限閾値を示すもので許容コンデンサ容量値として規定される値である。

この図７に示す例では、時刻ｔ＝ｔ０＝２６０［ｍｓ］から正弦波フィルタ３のコンデンサ容量値Ｃｍが低下し始めている。このとき、インバータ２ａの出力周波数を５０［Ｈｚ］、出力電圧３５４［Ｖrms］の条件とすると、コンデンサＣvwの容量低下に伴い、コンデンサ電流実効値Ｉｍが２６．５［Ａrms］から７［Ａrms］に低下している。

容量推定手段１５は、推定コンデンサ容量値Ｃｍを（１）式により計算する。このとき図７のｄ．に示すように、推定コンデンサ容量値Ｃｍは２３８［μＦ］から最低値６３［μＦ］に低下する。例えば、容量初期値入力手段２２に２４０［μＦ］と入力され、許容低下率が許容低下率入力手段２１に７０［％］と入力されていれば、乗算器２３は、コンデンサ容量閾値Ｃｔ＝容量初期値２４０［μＦ］×７０［％］＝１６８［μＦ］と導出する。比較手段２４が、容量推定手段１５の推定コンデンサ容量値Ｃｍをコンデンサ容量閾値Ｃｔと比較することで、推定コンデンサ容量値Ｃｍがコンデンサ容量閾値Ｃｔに低下した時刻ｔ１において、異常信号出力部２０が、正常信号０［Ｖ］を異常信号１［Ｖ］に変化して出力する。

すなわち、コンデンサ容量値Ｃｍが異常値を示すと、異常信号１［Ｖ］が出力されることになり、外部ではこの異常を検知、認識できる。例えば、異常信号１［Ｖ］が出力されれば、正弦波フィルタ３のコンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwu（例えばＣvw）が故障する前に交換時期を外部にアラームや表示器（図示せず）を通じて通報することもできる。

以上、本実施形態によれば、異常信号出力部２０は、推定コンデンサ容量値Ｃｍを、コンデンサの初期値と許容低下率とを乗算して算出されたコンデンサ容量閾値Ｃｔと比較手段２４により比較することにより異常信号を出力しているため、推定コンデンサ容量値Ｃｍがコンデンサ容量閾値Ｃｔに達すると異常信号を出力でき、異常を生じたときに外部に通報できる。

これにより、運転中においてもコンデンサＣvwの容量低下を常時監視でき、遅れなく異常を通報することができ、コンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwuが異常発熱、致命的な故障に至る前に外部に通報できる。

（第４実施形態）
図８および図９は第４実施形態の追加説明図を示している。図８は図１に代えて示すコンデンサ容量判定装置４０１の電気的構成を示している。この図８に示すように、コンデンサ容量判定装置４０１は、正弦波フィルタ３及びコンデンサ容量推定ブロック４０４を備える。

コンデンサ容量推定ブロック４０４は、第１実施形態で説明した入力インタフェース１１、ローパスフィルタ回路１３、実効値算出手段１４と共に、容量初期値入力手段３１、基準実効値計算手段３２、減算器３３、許容電流誤差入力手段３４、及び電流差比較手段３５を備える。これらのうち減算器３３及び電流差比較手段３５は電流比較手段として構成される。

容量初期値入力手段３１は、正弦波フィルタ３のコンデンサＣuv、Ｃvw、Ｃwu（例えばＣvw）の容量初期値Ｃ０を入力する。入力元はメモリからでも通信入力でも良い。

基準実効値計算手段３２は、容量初期値入力手段３１により入力されたコンデンサＣvwの容量初期値Ｃ０、入力インタフェース１１を通じて取得されたインバータ２ａの出力電圧情報Ｖｏ及び出力周波数情報Ｆと、コンデンサ基準電流実効値Ｉc0との間の所定の関係に基づいて、コンデンサ基準電流実効値Ｉc0を計算する。この基準実効値計算手段３２はコンデンサ基準電流計算手段として用いられる。このとき、例えば（２）に示す関係、対応、式を用いて計算することが望ましい。
Ｉc0 ＝ Ｖｏ × ２・π × Ｆ ×Ｃ０ …（２）
なお、（２）式を適用することに限らず、メモリにこの（２）式のＶｏ、Ｉc0、Ｃ０、Ｆの値の対応関係を予め記憶させておき、基準実効値計算手段３２は、この関係を参照し、この関係に基づいてコンデンサ基準電流実効値Ｉc0を計算しても良い。

減算器３３は、コンデンサ基準電流実効値Ｉc0とローパスフィルタ回路１３のコンデンサ電流実効値Ｉｍとの差を算出して電流差比較手段３５に出力する。他方、許容電流誤差入力手段３４は、電流誤差の許容範囲となる許容電流誤差Ｉtoを入力する。入力元はメモリからでも通信入力でも良い。

電流差比較手段３５は、減算器３３により算出された差分と、許容電流誤差入力手段３４により入力された許容電流誤差Ｉtoとを比較し、差分が許容電流誤差Ｉtoよりも大きいときには異常信号１［Ｖ］を出力し、差分が許容電流誤差Ｉto以内であるときには正常信号０［Ｖ］を出力する。その他の構成は、第１実施形態と同一構成であるため説明を省略する。

上記構成の作用について説明する。
図９は、インバータ２ａの動作中における各部の信号波形のシミュレーション結果を示している。ａ．は正弦波フィルタ３の処理後のコンデンサ電流、ｂ．はローパスフィルタ回路１３の出力電流、ｃ．はコンデンサ電流の実効値Ｉｍ、ｄ．はコンデンサ基準電流実効値Ｉc0、ｅ．は電流差比較手段３５による比較内容、ｆ．は０［Ｖ］が正常信号、１［Ｖ］が異常信号を示している。

この図９に示す例では、インバータ２ａの出力周波数を５０［Ｈｚ］、出力電圧３５４［Ｖrms］、コンデンサ容量初期値Ｃ０＝２４０［μＦ］とした例を示している。また許容電流誤差Ｉt0＝８［Ａ］としている。基準実効値計算手段３２は、容量初期値入力手段３１により入力されたコンデンサＣvwの初期値、入力インタフェース１１を通じて取得されたインバータ２ａの出力電圧情報Ｖｏ及び出力周波数情報Ｆとの間の所定の関係に基づいて、図９ｄ．に示すようにコンデンサ基準電流実効値Ｉc0を２６．２５３［Ａ］と計算する。

図９ｅ．に示すように、減算器３３は、コンデンサ基準電流実効値Ｉc0とローパスフィルタ回路１３のコンデンサ電流実効値Ｉｍとの差Ｉc0−Ｉmを算出し、電流差比較手段３５がこの差Ｉc0−Ｉmを許容電流誤差Ｉt0と比較する。電流差比較手段３５が、差Ｉc0−Ｉmを許容電流誤差Ｉt0と比較し、差Ｉc0−Ｉmが許容電流誤差Ｉt0を超えたときに、コンデンサ容量異常と判断し、図９ｆ．に示すように異常信号１［Ｖ］を出力する。

この図９に示す例では、時刻ｔ＝ｔ０＝２６０［ｍｓ］からコンデンサ電流実効値Ｉｍが２５．５［Ａrms］から７［Ａrms］まで低下している。差Ｉc0−Ｉmが許容電流誤差Ｉt0＝８［Ａ］を超えた時刻ｔ１１にて正常信号０［Ｖ］を異常信号１［Ｖ］に変化して出力する。この場合においても、異常信号１［Ｖ］が出力されることになり、外部ではこの異常信号を検知、認識できる。

本実施形態によれば、インバータ２ａの出力周波数情報Ｆ及び出力電圧情報Ｖｏと、正弦波フィルタ３のコンデンサ容量初期値Ｃ０に応じてコンデンサ基準電流実効値Ｉc0を算出し、このコンデンサ基準電流実効値Ｉc0とローパスフィルタ回路１３の出力電流の実効値とを電流差比較手段３５により比較しており、これによりコンデンサ容量異常を極力正確に判断できる。特に、許容電流誤差Ｉt0を含めて電流差を比較することで信頼性高くコンデンサ異常を素早く判断できる。

（第５実施形態）
図１０は第５実施形態の追加説明図を示している。図１０は図４に代えて示すコンデンサ容量判定装置５０１の電気的構成を示している。この図１０に示すように、コンデンサ容量判定装置５０１は、正弦波フィルタ３、第２実施形態で説明した検出ブロック１６、及びコンデンサ容量推定ブロック５０４を備える。

コンデンサ容量推定ブロック５０４は、ローパスフィルタ回路１３、実効値算出手段１４と共に、第４実施形態で説明した容量初期値入力手段３１、基準実効値計算手段３２、減算器３３、許容電流誤差入力手段３４、及び電流差比較手段３５を備える。検出ブロック１６は、第２実施形態と同様に、電流検出器１７ｕ、１７ｖ、出力周波数検出手段１８、及び出力電圧検出手段１９を備え、インバータ２ａの出力周波数情報Ｆ、及び、出力電圧情報Ｖｏを検出、算出する。

コンデンサ容量推定ブロック５０４は、第４実施形態と同様に、ローパスフィルタ回路１３の出力電流の実効値Ｉｍが、異常判定閾値Ｉｔ（＝Ｉc0＋Ｉt0）以下となるときに、コンデンサ容量異常と判断して異常信号１［Ｖ］を出力するようになっている。このため、第２及び第４実施形態と同様の作用効果を奏する。

（他の実施形態）
上記構成に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
三相に適用した形態を説明したが、これに限定されるものではなく、単相であっても良い。

第２又は第５実施形態において、出力電圧検出手段１９は、正弦波フィルタ３の出力電圧を検出する形態を示したが、これに限定されることなく、例えば変換機２の出力電圧を検出するようにしても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、各実施形態１〜５に示した構成、条件に限定されることはなく、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、２０１、４０１、５０１はコンデンサ容量判定装置、２は変換機、２ａはインバータ、３は正弦波フィルタ、４、２０４、４０４、５０４はコンデンサ容量推定ブロック、１０はモータ（負荷）、１１は入力インタフェース（取得手段）、１２は電流検出器（コンデンサ電流検出手段）、１３はローパスフィルタ回路、１５は容量推定手段、１８は出力周波数検出手段、１９は出力電圧検出手段、２４は比較手段（容量比較手段）、３２は基準実効値計算手段（コンデンサ基準電流計算手段）、３３は減算器（電流比較手段）、３５は電流差比較手段（電流比較手段）、Ｃuv、Ｃvw、Ｃwuはコンデンサ、を示す。

Claims (5)

1. ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、
   前記コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、
   前記コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、
   前記ローパスフィルタ回路により処理された前記コンデンサの電流成分と、前記変換機から取得した出力周波数情報及び出力電圧情報と、前記コンデンサの容量と、の間の所定の関係に基づいて、前記コンデンサの容量を推定する容量推定手段と、
   を備える正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置。
2. ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、
   前記コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、
   前記コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、
   前記変換機の出力の電流に応じて出力周波数を検出する出力周波数検出手段と、
   前記変換機の出力電圧又は前記正弦波フィルタの出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記ローパスフィルタ回路により処理された前記コンデンサの電流成分と、前記出力周波数検出手段の出力周波数情報及び前記出力電圧検出手段の出力電圧情報と、前記コンデンサの容量と、の間の所定の関係に基づいて、前記コンデンサの容量を推定する容量推定手段と、
   を備える正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置。
3. 前記容量推定手段により出力される推定コンデンサ容量値と、許容コンデンサ容量値とを比較する容量比較手段、をさらに備える請求項１または２記載の正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置。
4. ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、
   前記コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、
   前記コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、
   前記変換機から取得した出力周波数情報及び出力電圧情報と、前記正弦波フィルタのコンデンサ容量初期値と、コンデンサ基準電流実効値と、の間の所定の関係に基づいて、前記コンデンサ基準電流実効値を計算するコンデンサ基準電流計算手段と、
   前記計算された前記コンデンサ基準電流実効値と前記ローパスフィルタ回路の出力電流の実効値とを比較する電流比較手段と、
   を備える正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置。
5. ＰＷＭ電圧を出力する変換機の出力と前記変換機の出力が与えられる負荷との間に設けられ、コンデンサを有し前記変換機のＰＷＭ電圧を濾波する正弦波フィルタと、
   前記コンデンサの電流を検出するコンデンサ電流検出手段と、
   前記コンデンサの電流のうち所定周波数以下の電流を通過させるローパスフィルタ回路と、
   前記変換機の出力電流に応じて出力周波数を検出する出力周波数検出手段と、
   前記変換機の出力電圧又は前記正弦波フィルタの出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記出力周波数検出手段の出力周波数と、前記出力電圧検出手段の出力電圧と、前記正弦波フィルタのコンデンサ容量初期値と、コンデンサ基準電流実効値と、の間の所定の関係に基づいて、前記コンデンサ基準電流実効値を計算するコンデンサ基準電流計算手段と、
   前記計算された前記コンデンサ基準電流実効値と前記ローパスフィルタ回路の出力電流の実効値とを比較する電流比較手段と、
   を備える正弦波フィルタのコンデンサ容量判定装置。

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