JP4812368B2 - Charger with life diagnosis function for power capacitors - Google Patents

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この発明は、機器に組み込まれる直流電源等に備えられる電力用コンデンサを目標電圧まで繰り返し充電する装置において、電力用コンデンサの寿命の到来を診断する電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置に関するものである。   The present invention relates to a charging device with a life diagnosis function of a power capacitor for diagnosing the arrival of the life of a power capacitor in a device that repeatedly charges a power capacitor provided in a DC power source or the like incorporated in a device to a target voltage. is there.

従来、スイッチング電源装置やインバータ装置等で、大容量を必要とする主回路の電力用コンデンサには、一般的に電解コンデンサが使用されている。電解コンデンサでは、内部で電気化学反応が行われるため、使用時間が長くなるに伴い、容量が減少して損失が増大する特性がある。このため電解コンデンサには寿命が規定されている。さらに、この寿命は使用温度環境に影響され、高温環境で使用されるとさらに寿命は短くなる。
寿命が到来した電解コンデンサは、容量抜けや損失増大、漏れ電流増大等の現象が生じるが、これらの劣化は外観から判断することは困難である。このために電解コンデンサの容量抜け等を診断する装置は、従来から様々なものが提案されている。
Conventionally, an electrolytic capacitor is generally used as a power capacitor for a main circuit that requires a large capacity in a switching power supply device, an inverter device, or the like. Electrolytic capacitors have the characteristic that the capacity decreases and the loss increases as the usage time increases because an electrochemical reaction takes place inside. For this reason, the lifetime of the electrolytic capacitor is specified. Furthermore, this lifetime is affected by the operating temperature environment, and when used in a high temperature environment, the lifetime is further shortened.
Electrolytic capacitors that have reached the end of their life are subject to phenomena such as loss of capacity, increased loss, increased leakage current, and the like, but it is difficult to judge their deterioration from the appearance. For this reason, various devices have been proposed for diagnosing a capacity loss of an electrolytic capacitor.

特許文献1は、バッテリの高電位側に直列接続された第1のスイッチと、第2のスイッチおよび抵抗の並列接続からなり、第1のスイッチに直列接続された並列回路と、並列回路およびバッテリの低電位側間に接続された電力用コンデンサと、第2のスイッチがオフされると共に第1のスイッチがオンされ、バッテリから抵抗を介して電力用コンデンサが充電された時の電力用コンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出される電力用コンデンサの電圧が所定の電圧に到達するまでの充電時間を測定し、この充電時間と、正常な電力用コンデンサが所定の電圧に到達するまでの基準時間との比較に基づいて電力用コンデンサの劣化を判定する診断装置とを備えたものである。   Patent Document 1 includes a first switch connected in series to a high potential side of a battery, a parallel connection of a second switch and a resistor, a parallel circuit connected in series to the first switch, a parallel circuit, and a battery. Of the power capacitor connected between the low potential side of the power capacitor and the power capacitor when the second switch is turned off and the first switch is turned on, and the power capacitor is charged from the battery via the resistor. The voltage detector that detects the voltage and the charging time until the voltage of the power capacitor detected by the voltage detector reaches a predetermined voltage is measured. And a diagnostic device that determines the deterioration of the power capacitor based on a comparison with a reference time until it reaches.

特許文献2は、電圧検出回路により測定された電力用コンデンサの電源印加停止後の放電特性曲線から、直流放電電圧が予め定めた電圧レベルまで降下する使用後電圧降下時間を測定する使用後電圧降下時間測定機能と、運転当初の放電特性曲線と使用後の放電特性曲線とを比較し、運転当初電圧降下時間と使用後電圧降下時間との時間差を演算する波形比較回路と、この波形比較回路により演算された時間差が予め定められた許容値を超過した場合に電力用コンデンサが寿命であると判定する判定装置とを備えたものである。   Patent Document 2 discloses a post-use voltage drop for measuring a post-use voltage drop time during which a DC discharge voltage drops to a predetermined voltage level from a discharge characteristic curve after stopping power supply application of a power capacitor measured by a voltage detection circuit. A waveform comparison circuit that compares the time measurement function with the discharge characteristic curve at the beginning of operation and the discharge characteristic curve after use and calculates the time difference between the initial voltage drop time and the voltage drop time after use, and this waveform comparison circuit. And a determination device that determines that the power capacitor has a life when the calculated time difference exceeds a predetermined allowable value.

特許文献3は、インバータ主回路の電源遮断時に電解コンデンサの電荷を放電する放電手段と、電解コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出手段と、予め設定された寿命検出電圧レベルを記憶する記憶手段と、インバータ主回路の電源遮断後に電圧検出手段による検出電圧が予め設定された第1の電圧まで低下した後に、予め設定された基準時間が経過した時点で当該検出電圧が記憶手段に記憶された寿命検出電圧レベル以下である場合に寿命検出信号を出力する寿命検出手段とを備えたものである。   Patent Document 3 discloses a discharging unit that discharges the electric charge of the electrolytic capacitor when the inverter main circuit is powered off, a voltage detecting unit that detects a terminal voltage of the electrolytic capacitor, and a storage unit that stores a preset life detection voltage level. The life in which the detection voltage is stored in the storage means when the preset reference time has elapsed after the detection voltage by the voltage detection means has dropped to the preset first voltage after the power supply of the inverter main circuit is shut off And a life detection means for outputting a life detection signal when the voltage is not more than the detection voltage level.

特許文献4は、電力用コンデンサの端子電圧を検出する電圧検出部と、電源電圧印加停止後における電圧検出部により検出される電力用コンデンサの端子電圧をサンプリングし、各サンプリング電圧とサンプリング間隔とから時定数を求め、この時定数と既知の抵抗値とから電力用コンデンサの容量を演算し、この容量と所定の容量とを比較して容量抜けの判定を行い、この判定に基づいて電力用コンデンサの寿命の到来を診断するCPUとを備えたものである。   Patent Document 4 samples a voltage detection unit that detects a terminal voltage of a power capacitor and a terminal voltage of the power capacitor that is detected by the voltage detection unit after the application of power supply voltage is stopped. From each sampling voltage and a sampling interval, Obtain the time constant, calculate the capacity of the power capacitor from this time constant and the known resistance value, compare this capacity with a predetermined capacity, determine the capacity loss, and based on this determination And a CPU for diagnosing the arrival of the lifetime.

特許文献5は、交流電源を整流する整流回路、入力平滑コンデンサ、およびスイッチング回路を有するコンデンサ内蔵機器と、入力平滑コンデンサの容量抜けの判定を行うコンデンサ寿命診断装置とからなり、コンデンサ内蔵機器は、整流回路の整流出力をオフするスイッチを備え、コンデンサ寿命診断装置は、入力平滑コンデンサの両端電圧が基準電圧に低下したことを検出する電圧検出部と、入力平滑コンデンサの両端電圧がスイッチのオフから基準電圧に低下するまでの時間が一定時間以上であるかを判断するCPUとを備えたものである。   Patent Document 5 is composed of a rectifier circuit that rectifies an AC power supply, an input smoothing capacitor, and a capacitor built-in device having a switching circuit, and a capacitor life diagnosis device that determines whether the input smoothing capacitor has lost capacity. The capacitor life diagnosis device includes a switch for turning off the rectified output of the rectifier circuit. The capacitor life diagnosis device detects that the voltage across the input smoothing capacitor has dropped to the reference voltage, and the voltage across the input smoothing capacitor from the switch off. And a CPU for determining whether the time until the voltage drops to the reference voltage is a certain time or more.

特開平5−215800号公報JP-A-5-215800 特開平7−92212号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-92212 特開平8−80055号公報JP-A-8-80055 特開平11−231008号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-231008 特開2002−281735号公報JP 2002-281735 A

従来の電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置は以上のように構成されているので、特許文献2から特許文献5の装置は、電源印加停止後の電力用コンデンサの放電時の電圧をサンプリング等により測定し、所定の放電特性曲線や所定の容量と比較して、電力用コンデンサの寿命の到来を判断するものである。
これらの装置は、いずれも電源印加停止後の電力用コンデンサの放電特性の測定であるため、電源印加停止後のCPUの電源が降下し、CPUのリセット電圧に至るまで測定を続けると、CPU自身ではリセット電圧到来の予知ができないため、リセット電圧まで電圧が降下する直前にCPUの内部レジスタやデータを退避させることができないまま、測定途中でリセット電圧に至り、測定を中断したり、演算途中のデータが消失する等の課題があり、このため、CPU等で構成された寿命診断機能の電源を、別系統の電源でバックアップする必要が生じる課題があった。
Since the conventional charging device with a life diagnosis function for a power capacitor is configured as described above, the devices of Patent Document 2 to Patent Document 5 sample the voltage at the time of discharging the power capacitor after the power supply is stopped. Is compared with a predetermined discharge characteristic curve or a predetermined capacity to determine the end of the life of the power capacitor.
All of these devices measure the discharge characteristics of the power capacitor after the application of power is stopped. Therefore, if the power of the CPU drops after the application of power is stopped and the measurement continues until the CPU reset voltage is reached, the CPU itself Since the reset voltage cannot be predicted, the CPU internal registers and data cannot be saved immediately before the voltage drops to the reset voltage, the reset voltage is reached in the middle of measurement, the measurement is interrupted, There is a problem that data is lost. For this reason, there is a problem that it is necessary to back up the power supply of the life diagnosis function constituted by a CPU or the like with a power supply of another system.

また、特許文献1の装置は、電力用コンデンサに電圧を強制的に印加して、電力用コンデンサの劣化を判定する手法が採られている。そのため、第2のスイッチおよび抵抗の並列接続等、余分な回路が必要となり、構成が煩雑になると共に従来から存在する回路をそのまま使用することができないなどの課題があった。   Further, the apparatus of Patent Document 1 employs a technique for forcibly applying a voltage to a power capacitor to determine deterioration of the power capacitor. For this reason, an extra circuit such as a parallel connection of the second switch and the resistor is required, and there is a problem that the configuration becomes complicated and the existing circuit cannot be used as it is.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電圧印加後の電力用コンデンサの充電特性の測定により電力用コンデンサの寿命を診断することにより、バックアップ電源や第2のスイッチおよび抵抗の並列接続等、余分な回路を必要とせず、簡易な構成からなる電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. By diagnosing the life of the power capacitor by measuring the charging characteristics of the power capacitor after voltage application, the backup power source, the second switch, An object of the present invention is to obtain a charging device with a life diagnosis function for a power capacitor having a simple configuration without requiring an extra circuit such as parallel connection of resistors.

この発明に係る電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置は、予め設定された電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の関係と、電力用コンデンサの充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較を行い、チェックポイントとなる充電電圧と充電時間により複数個所に細分化される領域のどの領域に至るかを検出することにより電力用コンデンサの容量抜け、等価直列抵抗の増、漏れ電流の増加が規定値を超えたことを検出することにより寿命を診断し、その診断結果を報知する電力用コンデンサ寿命診断回路を備えたものである。 The charging device with a life diagnosis function for a power capacitor according to the present invention includes a preset relationship between a charging time and a charging voltage of the power capacitor, and a measured charging time and a measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor. compares, by the charging voltage and charging time becomes checkpoint capacity leakage of power capacitors by detecting whether leads to which area of the area to be subdivided into multiple locations, the equivalent series resistance of increase large, the leakage current It is provided with a power capacitor life diagnosis circuit for diagnosing the life by detecting that the increase exceeds a specified value and notifying the diagnosis result.

この発明によれば、予め設定された電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の関係と、電力用コンデンサの充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較を行い、チェックポイントとなる充電電圧と充電時間により複数個所に細分化される領域のどの領域に至るかを検出することにより電力用コンデンサの容量抜け、等価直列抵抗の増、漏れ電流の増加が規定値を超えたことを検出することにより寿命を診断するものなので、背景技術のように、電力用コンデンサの放電特性の測定から寿命を診断する場合に必要となったバックアップ電源を必要とせず、また、背景技術のように、電圧を強制的に印加するための第2のスイッチおよび抵抗の並列接続等、余分な回路も必要とせず、簡易に構成することができる効果がある。
According to the present invention, the relationship between the charging time and charging voltage of the power capacitor set in advance and the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor are compared , and the charging voltage serving as a checkpoint detecting that the capacity leakage of power capacitors by detecting whether leads to which area of the region is subdivided into a plurality of locations, the equivalent series resistance of increase large, an increase in leakage current exceeds the specified value by the charge time Because the life is diagnosed by doing so, it does not require the backup power supply that was necessary when diagnosing the life from the measurement of the discharge characteristics of the power capacitor as in the background technology, and as in the background technology, There is an effect that a second switch for forcibly applying a voltage and a parallel connection of resistors do not require an extra circuit and can be simply configured.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置であり、図において、電力用コンデンサ充電回路1は、電力用コンデンサ10を充電する回路であり、電力用コンデンサ充電制御回路11は、その電力用コンデンサ充電回路1を制御する回路であり、電力用コンデンサ寿命診断回路21は、電力用コンデンサ10の寿命を診断し、その診断結果を報知する回路である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a charging device with a life diagnosis function for a power capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a power capacitor charging circuit 1 is a circuit for charging a power capacitor 10 and is charged with a power capacitor. The control circuit 11 is a circuit that controls the power capacitor charging circuit 1, and the power capacitor life diagnosis circuit 21 is a circuit that diagnoses the life of the power capacitor 10 and notifies the diagnosis result.

電力用コンデンサ充電回路1において、電源回路3は、交流電源線2に接続され、電源投入に応じて供給される交流電源を整流および平滑用し、直流電源を発生するものである。
第1の半導体スイッチ(半導体スイッチ)4は、電源回路3の出力側の高電位線に接続されたものである。第1のダイオード5およびその第1のダイオード5のアノードに直列接続された抵抗6は、第1の半導体スイッチ4の出力側の高電位線および低電位線間に逆極性に接続され、抵抗6は、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオフ動作時に電力用コンデンサ10に充電される充電電流を電圧信号として検出するものである。リアクトル7は、第1のダイオード5の出力側の高電位線に接続されたものである。第2の半導体スイッチ(半導体スイッチ)8は、リアクトル7の出力側の高電位線および低電位線間に接続され、第2のダイオード9は、第2の半導体スイッチ8の出力側の高電位線に順極性に接続されたものである。電力用コンデンサ10は、第2のダイオード9の出力側の高電位線および低電位線間に接続され、繰り返し充電されるものである。
In the power capacitor charging circuit 1, the power supply circuit 3 is connected to the AC power supply line 2, and rectifies and smoothes the AC power supplied when the power is turned on to generate a DC power supply.
The first semiconductor switch (semiconductor switch) 4 is connected to the high potential line on the output side of the power supply circuit 3. The first diode 5 and the resistor 6 connected in series to the anode of the first diode 5 are connected in reverse polarity between the high potential line and the low potential line on the output side of the first semiconductor switch 4, and the resistor 6 Is to detect a charging current charged in the power capacitor 10 as a voltage signal when the first and second semiconductor switches 4 and 8 are turned off. The reactor 7 is connected to the high potential line on the output side of the first diode 5. The second semiconductor switch (semiconductor switch) 8 is connected between the high potential line and the low potential line on the output side of the reactor 7, and the second diode 9 is the high potential line on the output side of the second semiconductor switch 8. Are connected to the forward polarity. The power capacitor 10 is connected between the high potential line and the low potential line on the output side of the second diode 9 and is repeatedly charged.

電力用コンデンサ充電制御回路11において、基準電流設定部12は、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオフ動作時の電力用コンデンサ10を充電する基準充電電流を設定するものである。定電流制御用誤差増幅回路13は、基準電流設定部12に設定された基準充電電流に応じた設定電圧と、抵抗6による充電電流に応じた電圧信号とを比較し、電圧信号が設定電圧以下の場合に信号出力するものである。三角波発生回路14は、三角波を発生し、比較回路15は、三角波発生回路14からの三角波を+端子から入力し、定電流制御用誤差増幅回路13からの信号出力を−端子から入力して、両波形の比較に応じた制御パルスを発生するものである。   In the power capacitor charging control circuit 11, the reference current setting unit 12 sets a reference charging current for charging the power capacitor 10 when the first and second semiconductor switches 4 and 8 are turned off. The constant current control error amplifying circuit 13 compares a set voltage corresponding to the reference charging current set in the reference current setting unit 12 with a voltage signal corresponding to the charging current by the resistor 6, and the voltage signal is equal to or lower than the set voltage. In this case, a signal is output. The triangular wave generation circuit 14 generates a triangular wave, the comparison circuit 15 inputs the triangular wave from the triangular wave generation circuit 14 from the + terminal, and inputs the signal output from the constant current control error amplification circuit 13 from the − terminal. A control pulse corresponding to the comparison of both waveforms is generated.

電力用コンデンサ寿命診断回路21において、制御回路用電源回路22は、交流電源線2に接続され、電源投入に応じて供給される交流電源を直流電源に変換し、電力用コンデンサ充電制御回路11および電力用コンデンサ寿命診断回路21の各回路にその直流電源を供給するものである。タイマ回路23は、電力用コンデンサ10の充電時間の測定に必要な基準クロックを発生するものである。充電時間充電電圧記憶部24は、電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の特性(関係)と、それら特性に応じた寿命診断結果とが予め設定され記憶されたものである。   In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the control circuit power supply circuit 22 is connected to the AC power supply line 2, converts the AC power supplied in response to power-on to a DC power supply, and the power capacitor charging control circuit 11 and The DC power supply is supplied to each circuit of the power capacitor life diagnosis circuit 21. The timer circuit 23 generates a reference clock necessary for measuring the charging time of the power capacitor 10. The charging time charging voltage storage unit 24 is configured to store the characteristics (relationships) of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 and the life diagnosis result corresponding to these characteristics in advance.

寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の高電位線に接続された充電電圧検出線(充電電圧検出回路)による電力用コンデンサ10の充電電圧の検出を充電開始(トリガ)として、タイマ回路23から発生される基準クロックによる充電開始からの充電時間を測定すると共に、その充電電圧検出線による電力用コンデンサ10の充電電圧を測定し、充電時間充電電圧記憶部24に記憶された電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の特性と、それら特性に応じた寿命診断結果と、その電力用コンデンサ10の充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較に基づいて該当する電力用コンデンサ10の寿命診断結果を充電時間充電電圧記憶部24から抽出し、発生するものである。表示警報部26は、その寿命診断結果をランプ表示や警報ブザーや警報接点出力により使用者に報知するものである。   The life diagnosis determination unit 25 uses the charging voltage detection line (charging voltage detection circuit) connected to the high potential line of the power capacitor 10 to detect the charging voltage of the power capacitor 10 as a charge start (trigger), and starts the timer circuit 23. The charging time from the start of charging by the reference clock generated from the charging capacitor 10 is measured, the charging voltage of the power capacitor 10 by the charging voltage detection line is measured, and the power capacitor 10 stored in the charging time charging voltage storage unit 24 is measured. Characteristics of the power capacitor 10, the life diagnosis result according to the characteristics, and the comparison of the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor 10, The life diagnosis result is extracted from the charging time charging voltage storage unit 24 and generated. The display alarm unit 26 notifies the user of the life diagnosis result by lamp display, alarm buzzer or alarm contact output.

次に動作について説明する。
図1において、交流電源が投入されると、電源回路3は、電源投入に応じて供給される交流電源を整流および平滑用し、直流電源を発生する。また、交流電源が投入されると、制御回路用電源回路22は、供給される交流電源を直流電源に変換し、電力用コンデンサ充電制御回路11および電力用コンデンサ寿命診断回路21の各回路にその直流電源を供給する。
Next, the operation will be described.
In FIG. 1, when AC power is turned on, the power supply circuit 3 rectifies and smoothes the AC power supplied in response to power-on, and generates DC power. When the AC power source is turned on, the control circuit power source circuit 22 converts the supplied AC power source into a DC power source, and the power source capacitor charging control circuit 11 and the power capacitor life diagnosis circuit 21 are connected to each circuit. Supply DC power.

電力用コンデンサ充電制御回路11において、基準電流設定部12には、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオフ動作時の電力用コンデンサ10を充電する基準充電電流が予め設定され、基準電流設定部12からは、その設定された基準充電電流に応じた設定電圧(1)が発生される。定電流制御用誤差増幅回路13は、基準電流設定部12に設定された基準充電電流に応じた設定電圧(1)と、抵抗6による充電電流に応じた電圧信号(2)とを比較し、電圧信号が設定電圧を超える場合に信号出力せず、電圧信号が設定電圧以下の場合に信号出力(3)する。この信号出力(3)は、時間経過と共に高さが大きくなり、最後には高さが一定になるものである。   In the power capacitor charging control circuit 11, a reference charging current for charging the power capacitor 10 when the first and second semiconductor switches 4 and 8 are turned off is set in the reference current setting unit 12 in advance. A setting voltage (1) corresponding to the set reference charging current is generated from the setting unit 12. The constant current control error amplifying circuit 13 compares the set voltage (1) corresponding to the reference charging current set in the reference current setting unit 12 with the voltage signal (2) corresponding to the charging current by the resistor 6, When the voltage signal exceeds the set voltage, no signal is output, and when the voltage signal is equal to or lower than the set voltage, a signal is output (3). This signal output (3) increases in height over time, and finally becomes constant in height.

比較回路15は、三角波発生回路14からの三角波(8)と定電流制御用誤差増幅回路13からの信号出力(3)とを比較し、三角波が信号出力以上の期間に応じた制御パルス(9)を発生する。この制御パルス(9)は、電源投入時は、そのパルス幅が広く、時間と共に狭くなり、最後には広さが一定になるものである。この制御パルス(9)に基づいて第1および第2の半導体スイッチ4,8の動作を制御する。すなわち、制御パルスのハイレベルで第1および第2の半導体スイッチ4,8をオン動作させ、ローレベルでオフ動作させる。   The comparison circuit 15 compares the triangular wave (8) from the triangular wave generation circuit 14 with the signal output (3) from the constant current control error amplifying circuit 13, and a control pulse (9) corresponding to a period in which the triangular wave is equal to or longer than the signal output. ). The control pulse (9) has a wide pulse width when the power is turned on, narrows with time, and finally has a constant width. Based on the control pulse (9), the operation of the first and second semiconductor switches 4 and 8 is controlled. That is, the first and second semiconductor switches 4 and 8 are turned on when the control pulse is at a high level, and are turned off when the control pulse is at a low level.

電力用コンデンサ充電回路1において、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオン動作により、電源回路3から電流が第1の半導体スイッチ4→リアクトル7→第2の半導体スイッチ8の経路で流れて、リアクトル7に電磁エネルギーが蓄積される。
また、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオフ動作により、リアクトル7に蓄積された電磁エネルギーがリアクトル7→第2のダイオード9→電力用コンデンサ10→抵抗6→第1のダイオード5の経路で循環して電力用コンデンサ10が充電される。
この時、基準電流設定部12および定電流制御用誤差増幅回路13による定電流制御により、電源投入時に第1および第2の半導体スイッチ4,8のオン時間幅が長く、時間経過と共に徐々にオン時間幅が短くなり最後には一定となる制御パルス(9)を発生する。このオン時間幅一定となる制御パルスにより、電力用コンデンサ10の充電電流が基準充電電流になるようにすることができる。
In the power capacitor charging circuit 1, when the first and second semiconductor switches 4 and 8 are turned on, a current flows from the power supply circuit 3 through the path of the first semiconductor switch 4 → the reactor 7 → the second semiconductor switch 8. Thus, electromagnetic energy is accumulated in the reactor 7.
In addition, the electromagnetic energy accumulated in the reactor 7 is changed from the reactor 7 → the second diode 9 → the power capacitor 10 → the resistor 6 → the first diode 5 by the off operation of the first and second semiconductor switches 4 and 8. The power capacitor 10 is charged by circulating through the path.
At this time, by the constant current control by the reference current setting unit 12 and the constant current control error amplifier circuit 13, the ON time width of the first and second semiconductor switches 4 and 8 is long when the power is turned on, and the ON time width is gradually turned on over time. A control pulse (9) is generated in which the time width is shortened and finally becomes constant. With this control pulse having a constant on-time width, the charging current of the power capacitor 10 can be made the reference charging current.

電力用コンデンサ寿命診断回路21において、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の充電電圧(5)の検出に基づく充電開始をトリガとして、タイマ回路23から発生される基準クロック(10)による充電開始からの充電時間を測定すると共に、その電力用コンデンサ10の充電電圧を測定する。また、充電時間充電電圧記憶部24には、電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の特性と、それら特性に応じた寿命診断結果とが予め設定され記憶されている。   In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 uses the reference clock (10) generated from the timer circuit 23 as a trigger when charging starts based on detection of the charging voltage (5) of the power capacitor 10. The charging time from the start is measured, and the charging voltage of the power capacitor 10 is measured. In addition, the charging time charging voltage storage unit 24 stores in advance the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 and the life diagnosis result corresponding to these characteristics.

図2は電力用コンデンサの等価回路を示す回路図であり、図において、一般に電力用コンデンサ10は、容量成分10aのみから構成されているものではなく、容量成分10aの他に等価直列抵抗(ESR:Equivalent Series Resistance)10bが存在する。したがって、電力用コンデンサ10は、等価的に図2に示すようになる。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the power capacitor. In the figure, the power capacitor 10 is not generally composed of only the capacitive component 10a, but in addition to the capacitive component 10a, an equivalent series resistance (ESR) is shown. : Equivalent Series Resistance) 10b exists. Therefore, the power capacitor 10 is equivalent to that shown in FIG.

電力用コンデンサ10の故障および劣化は、まず、静電容量の変化よりも、誘電正接tanδの増加がより顕著に現れる。すなわち、電力用コンデンサ10の劣化が誘電正接tanδの増加である場合には、等価直列抵抗10bが増加していると考えられる。このため、電力用コンデンサ10の等価直列抵抗10bが増加すると電力用コンデンサ10の充電に時間がかかる。同様に、漏れ電流が大きくなった場合は、電力用コンデンサ10の充電に時間がかかる。また、電力用コンデンサ10の容量が減少した場合(いわゆる容量抜け)は、逆に電力用コンデンサ10の充電が早く完了する。   In the failure and deterioration of the power capacitor 10, first, the increase in the dielectric loss tangent tan δ appears more significantly than the change in capacitance. That is, when the degradation of the power capacitor 10 is an increase in the dielectric loss tangent tan δ, it is considered that the equivalent series resistance 10b is increased. For this reason, when the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 increases, it takes time to charge the power capacitor 10. Similarly, when the leakage current increases, it takes time to charge the power capacitor 10. When the capacity of the power capacitor 10 decreases (so-called capacity loss), the charging of the power capacitor 10 is completed quickly.

図3は電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の特性を示す特性図であり、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定され記憶されるデータをイメージしたものである。
図において、横軸は電力用コンデンサ10の充電時間、縦軸は電力用コンデンサ10の充電電圧をそれぞれ示す。縦軸の充電電圧V1,V2,V3,V4は、電力用コンデンサ10の寿命診断に必要なチェックポイントの充電電圧であり、例えば、真空遮断器においては、V1は動作限界電圧、V2は遮断限界電圧、V3は充電閾電圧、V4は充電規定電圧等を定義するものである。横軸の充電時間T1,T2,T3は、縦軸の充電電圧V1,V2,V3,V4に応じた充電時間目標値である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor, and is an image of data set and stored in the charging time charging voltage storage unit 24 in advance.
In the figure, the horizontal axis represents the charging time of the power capacitor 10, and the vertical axis represents the charging voltage of the power capacitor 10. The charging voltages V1, V2, V3, and V4 on the vertical axis are checkpoint charging voltages necessary for the life diagnosis of the power capacitor 10. For example, in a vacuum circuit breaker, V1 is an operation limit voltage and V2 is a cutoff limit. Voltage, V3 defines a charging threshold voltage, and V4 defines a charging regulation voltage and the like. The charging times T1, T2, and T3 on the horizontal axis are charging time target values corresponding to the charging voltages V1, V2, V3, and V4 on the vertical axis.

また、領域Aに至る場合は正常とし、領域Bに至る場合は容量抜けとし、領域Cに至る場合は等価直列抵抗10bの増加とし、領域Dに至る場合は等価直列抵抗10bが極めて増加あるいは漏れ電流の増加とし、領域Eに至る場合は等価直列抵抗10bおよび漏れ電流が極めて増加とし、領域Fに至る場合は劣化が顕著で使用できない状態とする。
なお、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定され記憶されるデータは、図3に示したような特性図ではなく、電力用コンデンサ10の寿命診断に必要なチェックポイントの充電電圧V1,V2,V3,V4、充電時間T1,T2,T3、およびその寿命診断結果だけで良い。
Further, when reaching the region A, it is normal, when reaching the region B, the capacity is lost, when reaching the region C, the equivalent series resistance 10b is increased, and when reaching the region D, the equivalent series resistance 10b is extremely increased or leaked. When the current reaches the region E, the equivalent series resistance 10b and the leakage current are extremely increased. When the region F is reached, the deterioration is remarkable and the state cannot be used.
The data set and stored in the charging time charging voltage storage unit 24 in advance is not a characteristic diagram as shown in FIG. 3, but charging voltages V1, V2, and V2 at checkpoints necessary for life diagnosis of the power capacitor 10. Only V3, V4, charging time T1, T2, T3 and the life diagnosis result are sufficient.

寿命診断判定部25では、電力用コンデンサ10の充電開始に応じて測定した測定充電時間および測定充電電圧を、充電時間充電電圧記憶部24に記憶されたチェックポイントの充電電圧V1,V2,V3,V4、充電時間T1,T2,T3と比較し、電力用コンデンサ10の寿命診断結果(11)をその充電時間充電電圧記憶部24から抽出し発生する。
すなわち、電力用コンデンサ10の充電開始から充電時間の推移に対応した電力用コンデンサ10の充電電圧の上昇の推移が図3におけるどの領域に該当するかを判定する。
In the life diagnosis determination unit 25, the measured charging time and the measured charging voltage measured in accordance with the start of charging of the power capacitor 10 are the checkpoint charging voltages V1, V2, V3 stored in the charging time charging voltage storage unit 24. Compared with V4 and charging time T1, T2, T3, the life diagnosis result (11) of the power capacitor 10 is extracted from the charging time charging voltage storage unit 24 and generated.
That is, it is determined to which region in FIG. 3 the transition of the increase in the charging voltage of the power capacitor 10 corresponding to the transition of the charging time from the start of charging of the power capacitor 10 corresponds.

図3において、より具体的には、
(領域A)充電開始から充電時間T1〜T2内に充電電圧V3に到達した場合には、電力用コンデンサ10は正常とする寿命診断結果を得る。
(領域B)充電開始から充電時間T1内に充電電圧V3に到達した場合には、正常な領域よりも早く充電されたことになり、電力用コンデンサ10には容量抜けが生じているとする寿命診断結果を得る。
(領域C)充電開始から充電時間T2〜T3内に充電電圧V3に到達した場合には、所定の時間内で充電が終わらなかったことから、等価直列抵抗10bが増加しているとする寿命診断結果を得る。
(領域D)充電開始から充電時間T3になっても充電電圧がV2〜V3である場合に、等価直列抵抗10bが極めて増加しているか、漏れ電流が増加しているとする寿命診断結果を得る。
(領域E)充電開始から充電時間T3になっても充電電圧がV1〜V2である場合に、等価直列抵抗10bおよび漏れ電流が極めて増加しているとする寿命診断結果を得る。
(領域F)充電開始から充電時間T3になっても充電電圧がV1に満たない場合に、電力用コンデンサ10の劣化が顕著で使用できない状態にあるとする寿命診断結果を得る。
In FIG. 3, more specifically,
(Area A) When the charging voltage V3 is reached within the charging time T1 to T2 from the start of charging, the power capacitor 10 obtains a normal life diagnosis result.
(Area B) When the charging voltage V3 is reached within the charging time T1 from the start of charging, the battery is charged earlier than the normal area, and the life of the capacitor 10 is assumed to have lost its capacity. Obtain diagnostic results.
(Area C) When the charging voltage V3 is reached within the charging time T2 to T3 from the start of charging, the life diagnosis that the equivalent series resistance 10b is increased because the charging has not ended within a predetermined time. Get results.
(Area D) Obtaining a life diagnosis result that the equivalent series resistance 10b is extremely increased or the leakage current is increased when the charging voltage is V2 to V3 even after the charging time T3 from the start of charging. .
(Area E) A life diagnosis result is obtained that the equivalent series resistance 10b and the leakage current are extremely increased when the charging voltage is V1 to V2 even when the charging time T3 comes from the start of charging.
(Area F) When the charging voltage is less than V1 even after the charging time T3 from the start of charging, a life diagnosis result indicating that the power capacitor 10 is in a state where it cannot be used due to significant deterioration of the power capacitor 10 is obtained.

表示警報部26は、寿命診断判定部25による領域Aから領域Fに場合分けされた寿命診断結果を、ランプ表示や警報ブザーや警報接点出力により使用者に報知する。   The display alarm unit 26 notifies the user of the life diagnosis result divided from the region A to the region F by the life diagnosis determination unit 25 by a lamp display, an alarm buzzer, or an alarm contact output.

以上のように、この実施の形態1によれば、寿命診断判定部25は、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の特性と、それら特性に応じた寿命診断結果と、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較に基づいて電力用コンデンサ10の寿命を診断するものなので、電力用コンデンサ10の放電特性の測定から寿命を診断する場合に必要となったバックアップ電源を必要とせず、また、電圧を強制的に印加するための第2のスイッチおよび抵抗の並列接続等、余分な回路も必要とせず、簡易に構成することができる。
また、電力用コンデンサ10に充電される充電電流を予め設定された基準充電電流にすることから、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧の関係の直線性をより高めると共に、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定される電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の関係の直線性をより高め、その結果、電力用コンデンサ10の寿命の診断性能をより高めることができる。
As described above, according to the first embodiment, the life diagnosis determination unit 25 determines the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 preset in the charging time charging voltage storage unit 24 and the characteristics. Since the lifetime of the power capacitor 10 is diagnosed based on the comparison of the corresponding life diagnosis result with the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor 10, the measurement of the discharge characteristics of the power capacitor 10 is performed. No need for a backup power supply, which is necessary when diagnosing the life from the power supply, and no need for extra circuits such as a parallel connection of a second switch and a resistor for forcibly applying a voltage. Can be configured.
Further, since the charging current charged in the power capacitor 10 is set to a preset reference charging current, the linearity of the relationship between the measured charging time and the measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor 10 is further improved. Further, the linearity of the relationship between the charging time and the charging voltage of the power capacitor 10 preset in the charging time charging voltage storage unit 24 can be further improved, and as a result, the life diagnosis performance of the power capacitor 10 can be further improved. .

実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置であり、電力用コンデンサ充電制御回路11において、目標電圧設定部16は、電力用コンデンサ10を充電する目標充電電圧を設定するものである。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、目標電圧設定部16に設定された目標充電電圧と、電力用コンデンサ10の高電位線に接続された充電電圧検出線(充電電圧検出回路)からの電力用コンデンサ10の充電電圧とを比較し、その充電電圧が目標充電電圧以上の場合に信号出力し、充電電圧が目標充電電圧未満の場合にその信号出力を停止するものである。オア回路18は、定電流制御用誤差増幅回路13からの信号出力と、充電電圧制御用誤差増幅回路17からの信号出力との総和を取り、その総和を比較回路15の−端子に出力するものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 shows a charging device with a life diagnosis function for a power capacitor according to Embodiment 2 of the present invention. In the power capacitor charging control circuit 11, the target voltage setting unit 16 sets a target charging voltage for charging the power capacitor 10. Is set. The charge voltage control error amplifying circuit 17 uses the target charge voltage set in the target voltage setting unit 16 and the power from the charge voltage detection line (charge voltage detection circuit) connected to the high potential line of the power capacitor 10. Compared with the charging voltage of the capacitor 10, a signal is output when the charging voltage is equal to or higher than the target charging voltage, and the signal output is stopped when the charging voltage is lower than the target charging voltage. The OR circuit 18 takes the sum of the signal output from the constant current control error amplifying circuit 13 and the signal output from the charging voltage control error amplifying circuit 17 and outputs the sum to the-terminal of the comparison circuit 15. It is.

電力用コンデンサ寿命診断回路21において、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の高電位線に接続された充電電圧検出線(充電電圧検出回路)による電力用コンデンサ10の充電電圧に基づいて、充電の初期段階では定電流制御用誤差増幅回路13による定電流制御を選択し、充電の完了段階では充電電圧制御用誤差増幅回路17による目標充電電圧制御を選択するものである。その他の構成については図1と同様である。   In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 is based on the charging voltage of the power capacitor 10 by the charging voltage detection line (charging voltage detection circuit) connected to the high potential line of the power capacitor 10. The constant current control by the constant current control error amplifying circuit 13 is selected in the initial stage of charging, and the target charging voltage control by the charging voltage control error amplifying circuit 17 is selected in the charging completion stage. Other configurations are the same as those in FIG.

次に動作について説明する。
電力用コンデンサ寿命診断回路21において、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の充電電圧(5)に基づいて、充電の初期段階では定電流制御用誤差増幅回路13に選択信号(12)を出力し、定電流制御用誤差増幅回路13による定電流制御を選択する。
Next, the operation will be described.
In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 sends a selection signal (12) to the constant current control error amplification circuit 13 in the initial stage of charging based on the charging voltage (5) of the power capacitor 10. The constant current control by the constant current control error amplification circuit 13 is selected.

電力用コンデンサ充電制御回路11において、抵抗(充電電流検出回路)6、基準電流設定部12および定電流制御用誤差増幅回路13からなる構成により、上記実施の形態1に示したように、オア回路18を通じた比較回路15からは、電源投入時に第1および第2の半導体スイッチ4,8のオン時間幅が長く、時間経過と共に徐々にオン時間幅が短くなり最後には一定となる制御パルス(9)を発生し、このオン時間幅一定となる制御パルスにより、電力用コンデンサ10の充電電流が基準充電電流になるようにすることができる。   In the power capacitor charging control circuit 11, an OR circuit as shown in the first embodiment has a configuration including the resistor (charging current detection circuit) 6, the reference current setting unit 12, and the constant current control error amplification circuit 13. From the comparison circuit 15 through 18, a control pulse (the ON time width of the first and second semiconductor switches 4, 8 is long when the power is turned on and gradually decreases with time and becomes constant at the end. 9) can be generated, and the charging current of the power capacitor 10 can be made the reference charging current by the control pulse having a constant on-time width.

また、電力用コンデンサ寿命診断回路21において、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の充電電圧(5)に基づいて、充電の完了段階(例えば、測定充電電圧(5)が図3における充電電圧V3に到達し、寿命診断結果が得られた時点)では充電電圧制御用誤差増幅回路17に選択信号(13)を出力し、充電電圧制御用誤差増幅回路17による電力用コンデンサ10の充電電圧が目標充電電圧になるような制御を選択する。   Further, in the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 determines the charge completion stage (for example, the measured charge voltage (5) is charged in FIG. 3 based on the charge voltage (5) of the power capacitor 10. When the voltage V3 is reached and the life diagnosis result is obtained), a selection signal (13) is output to the charge voltage control error amplification circuit 17, and the charge voltage of the power capacitor 10 by the charge voltage control error amplification circuit 17 is output. Select the control so that becomes the target charging voltage.

電力用コンデンサ充電制御回路11において、目標電圧設定部16には、電力用コンデンサ10の目標充電電圧が予め設定され、目標電圧設定部16からは、その設定された目標充電電圧(4)が発生される。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、目標電圧設定部16に設定された目標充電電圧(4)と、電力用コンデンサ10の高電位線に接続された充電電圧検出線からの電力用コンデンサ10の充電電圧(5)とを比較し、その充電電圧が目標充電電圧に到達しない間は信号出力せず、充電電圧が目標充電電圧に達した場合に信号出力(6)する。比較回路15は、三角波発生回路14からの三角波(8)と充電電圧制御用誤差増幅回路17からのオア回路18を通じた信号出力(7)とを比較し、三角波が信号出力以上の期間に応じた制御パルス(9)を発生する。   In the power capacitor charging control circuit 11, a target charging voltage of the power capacitor 10 is preset in the target voltage setting unit 16, and the set target charging voltage (4) is generated from the target voltage setting unit 16. Is done. The charge voltage control error amplifying circuit 17 includes the target charge voltage (4) set in the target voltage setting unit 16 and the power capacitor 10 from the charge voltage detection line connected to the high potential line of the power capacitor 10. Compared with the charging voltage (5), no signal is output while the charging voltage does not reach the target charging voltage, and a signal is output (6) when the charging voltage reaches the target charging voltage. The comparison circuit 15 compares the triangular wave (8) from the triangular wave generation circuit 14 with the signal output (7) from the charge voltage control error amplification circuit 17 through the OR circuit 18, and according to a period when the triangular wave is longer than the signal output. Control pulse (9) is generated.

この制御パルスは、電力用コンデンサ10の充電電圧が予め設定された目標充電電圧に到達した場合に発生を停止するものである。この制御パルス(9)に基づいて第1および第2の半導体スイッチ4,8の動作を制御することにより、電力用コンデンサ10の充電電圧が予め設定された目標充電電圧に到達した場合に第1および第2の半導体スイッチ4,8の動作を停止させ、電力用コンデンサ10の充電電圧を目標充電電圧に一致させることができる。   The control pulse is stopped when the charging voltage of the power capacitor 10 reaches a preset target charging voltage. By controlling the operation of the first and second semiconductor switches 4 and 8 based on the control pulse (9), the first charging voltage when the charging voltage of the power capacitor 10 reaches a preset target charging voltage is set. In addition, the operation of the second semiconductor switches 4 and 8 can be stopped, and the charging voltage of the power capacitor 10 can be matched with the target charging voltage.

以上のように、この実施の形態2によれば、充電の初期段階、すなわち、電力用コンデンサ10の寿命診断結果が得られる時点までは、電力用コンデンサ10に充電される充電電流を予め設定された基準充電電流にすることから、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧の関係の直線性をより高めると共に、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定される電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の関係の直線性をより高め、その結果、電力用コンデンサ10の寿命の診断性能をより高めることができる。
また、充電の完了段階では、電力用コンデンサ10の充電電圧を予め設定した目標充電電圧に一致させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the charging current charged in the power capacitor 10 is set in advance until the initial stage of charging, that is, until the life diagnosis result of the power capacitor 10 is obtained. Therefore, the linearity of the relationship between the measured charging time and the measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor 10 is further increased, and the power capacitor preset in the charging time charging voltage storage unit 24 is used. The linearity of the relationship between the charging time and the charging voltage of 10 can be further increased, and as a result, the diagnostic performance of the life of the power capacitor 10 can be further improved.
Further, at the stage of completion of charging, the charging voltage of the power capacitor 10 can be matched with a preset target charging voltage.

実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置であり、電力用コンデンサ寿命診断回路21において、スタートスイッチ27は、電力用コンデンサ10の完全放電に連動してオン動作し、寿命診断判定部25に再診断信号を出力するものである。その他の構成については、図1と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 shows a charging device with a life diagnosis function for a power capacitor according to a third embodiment of the present invention. In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the start switch 27 is turned on in conjunction with the complete discharge of the power capacitor 10. It operates and outputs a rediagnosis signal to the life diagnosis determination unit 25. Other configurations are the same as those in FIG.

次に動作について説明する。
電力用コンデンサ寿命診断回路21において、スタートスイッチ27は、この実施の形態3による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置を、例えば、高圧回路の短絡保護や開閉に使用される真空遮断器の投入コイルや遮断コイル駆動用の電源装置として使用した場合に、投入コイルや遮断コイルを使用すると、電力用コンデンサ10が放電されて、充電電圧が0Vとなるため、再度、電力用コンデンサ10を充電する必要が生じる。
Next, the operation will be described.
In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the start switch 27 switches the charging device with a power capacitor life diagnosis function according to the third embodiment into, for example, a vacuum circuit breaker used for short circuit protection and switching of the high voltage circuit. When used as a power supply device for driving a coil or a breaker coil, if a closing coil or a breaker coil is used, the power capacitor 10 is discharged and the charging voltage becomes 0 V. Therefore, the power capacitor 10 is charged again. Need arises.

この時、真空遮断器の投入コイルや遮断コイルの駆動時の信号等の、電力用コンデンサ10の放電完了に連動した信号によりスタートスイッチ27をオン動作することにより、寿命診断判定部25に再診断信号を出力する。寿命診断判定部25では、その再診断信号の入力に応じて、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間および充電電圧の特性と、それら特性に応じた寿命診断結果と、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較に基づいて電力用コンデンサ10の寿命を再診断する。また、表示警報部26では、寿命診断判定部25による寿命診断結果を報知する。   At this time, the life diagnosis determination unit 25 is re-diagnosed by turning on the start switch 27 by a signal linked to the completion of the discharge of the power capacitor 10, such as a signal at the time of driving the closing coil or the breaking coil of the vacuum circuit breaker. Output a signal. In response to the input of the re-diagnosis signal, the life diagnosis determination unit 25 has characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 preset in the charging time charging voltage storage unit 24, and a life diagnosis according to these characteristics. The life of the power capacitor 10 is re-diagnosed based on a comparison between the result and the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor 10. In addition, the display alarm unit 26 notifies the life diagnosis result by the life diagnosis determination unit 25.

以上のように、この実施の形態3によれば、電力用コンデンサ10の完全放電に連動してオン動作するスタートスイッチ27からの再診断信号により、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の寿命を再診断し、表示警報部26では、寿命診断判定部25による寿命診断結果を報知することができる。   As described above, according to the third embodiment, the life diagnosis determination unit 25 determines whether the power capacitor 10 is in response to the rediagnosis signal from the start switch 27 that is turned on in conjunction with the complete discharge of the power capacitor 10. The life is re-diagnosed, and the display alarm unit 26 can notify the life diagnosis result by the life diagnosis determination unit 25.

なお、この実施の形態3におけるスタートスイッチ27は、上記実施の形態2による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置に適用しても良く、また、スタートスイッチ27は、機械的接点に限定されるものではなく、半導体スイッチであっても良い。   The start switch 27 in the third embodiment may be applied to the charging device with the life diagnosis function of the power capacitor according to the second embodiment, and the start switch 27 is limited to a mechanical contact. A semiconductor switch may be used instead.

また、上記実施の形態1から実施の形態3において、交流電源線2が直流電源線の場合は、電源回路3および制御回路用電源回路22は、不要であるか、またはDC/DCコンバータにより構成すれば良い。   In the first to third embodiments, when the AC power supply line 2 is a DC power supply line, the power supply circuit 3 and the control circuit power supply circuit 22 are not required or are configured by a DC / DC converter. Just do it.

さらに、図3において、電力用コンデンサ10の寿命診断結果を、領域A〜領域Fの6領域に分けたが、この6領域に限定されるものではなく、必要に応じた領域に区分すれば良い。   Further, in FIG. 3, the life diagnosis result of the power capacitor 10 is divided into six regions A to F, but is not limited to these six regions, and may be divided into regions as necessary. .

さらに、寿命診断判定部25は、充電電圧が目標電圧に到達する充電時間や、所定の充電時間で到達する充電電圧の値で判定するようにしても良く、場合によっては、充電時間充電電圧記憶部24に記憶されるデータや寿命診断判定部25の構成を簡単にすることができる。   Further, the life diagnosis determination unit 25 may determine the charging time based on the charging time when the charging voltage reaches the target voltage or the value of the charging voltage that reaches the predetermined charging time. The data stored in the unit 24 and the configuration of the life diagnosis determination unit 25 can be simplified.

さらに、充電時間充電電圧記憶部24に記憶される充電電圧V1〜V4や充電時間T1〜T3は固定値でも良いが、各種機器や各種定格に容易に設定できるような設定手段を備えて、任意の充電電圧や充電時間を設定できるようにしても良い。   Further, the charging voltages V1 to V4 and the charging times T1 to T3 stored in the charging time charging voltage storage unit 24 may be fixed values, but are provided with setting means that can be easily set to various devices and various ratings. It may be possible to set the charging voltage and charging time.

さらに、上記実施の形態1から実施の形態3における電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置では、第1および第2の半導体スイッチ4,8のオンオフ動作を同時に行うようにしたが、特開2002−218743号公報に示されたように、第1および第2の半導体スイッチのオン期間にリアクトルに直流電源を印加してリアクトルに電磁エネルギーを蓄積して、第2の半導体スイッチのオフにより、リアクトルに蓄積された電磁エネルギーに加えて交流電源のエネルギーを、整流器、平滑用コンデンサ、リアクトル、ダイオード、電力用コンデンサの経路で循環させて、電力用コンデンサを充電するように構成すれば、交流電源のエネルギーをも含めて電力用コンデンサを充電することができる。   Further, in the charging device with the life diagnosis function of the power capacitor in the first to third embodiments, the first and second semiconductor switches 4 and 8 are simultaneously turned on / off. As shown in Japanese Patent No. 218743, the DC power is applied to the reactor during the ON period of the first and second semiconductor switches, electromagnetic energy is accumulated in the reactor, and the reactor is turned off by turning off the second semiconductor switch. If the AC power supply is configured to circulate through the rectifier, smoothing capacitor, reactor, diode, and power capacitor path in addition to the electromagnetic energy stored in the The power capacitor can be charged including energy.

さらに、基準電流設定部12および目標電圧設定部16は、可変抵抗器やデジタルスイッチ等を使用し、電力用コンデンサ10を充電する基準充電電流や目標充電電圧が操作者に見え、且つ操作の可能な形態にすることができる。また、予め充電装置によって基準充電電流や目標充電電圧が決められる場合は、固定にしても良い。   Furthermore, the reference current setting unit 12 and the target voltage setting unit 16 use a variable resistor, a digital switch, or the like, so that the reference charging current and the target charging voltage for charging the power capacitor 10 can be seen by the operator and can be operated. Can be made into various forms. Further, when the reference charging current and the target charging voltage are determined in advance by the charging device, they may be fixed.

さらに、同様に、充電時間充電電圧記憶部24も、可変抵抗器やデジタルスイッチ等を使用し、設定される充電電圧や充電時間が操作者に見え、且つ操作の可能な形態にすることができる。また、予め充電装置によって充電電圧や充電時間が決められる場合は、固定にしても良い。   Further, similarly, the charging time charging voltage storage unit 24 can also be configured to use a variable resistor, a digital switch, or the like so that the set charging voltage and charging time are visible to the operator and can be operated. . Further, when the charging voltage or charging time is determined in advance by the charging device, it may be fixed.

この発明の実施の形態1による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置である。1 is a charging device with a life diagnosis function for a power capacitor according to Embodiment 1 of the present invention; 電力用コンデンサの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the capacitor | condenser for electric power. 電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of charge time and charge voltage of a capacitor for electric power. この発明の実施の形態2による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置である。It is a charging device with the lifetime diagnosis function of the capacitor | condenser for electric power by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置である。It is a charging device with the lifetime diagnosis function of the capacitor | condenser for electric power by Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力用コンデンサ充電回路、2 交流電源線、3 電源回路、4 第1の半導体スイッチ(半導体スイッチ)、5 第1のダイオード、6 抵抗、7 リアクトル、8 第2の半導体スイッチ(半導体スイッチ)、9 第2のダイオード、10 電力用コンデンサ、10a 容量成分、10b 等価直列抵抗、11 電力用コンデンサ充電制御回路、12 基準電流設定部、13 定電流制御用誤差増幅回路、14 三角波発生回路、15 比較回路、16 目標電圧設定部、17 充電電圧制御用誤差増幅回路、18 オア回路、21 電力用コンデンサ寿命診断回路、22 制御回路用電源回路、23 タイマ回路、24 充電時間充電電圧記憶部、25 寿命診断判定部、26 表示警報部、27 スタートスイッチ。
1 power capacitor charging circuit, 2 AC power line, 3 power circuit, 4 first semiconductor switch (semiconductor switch), 5 first diode, 6 resistor, 7 reactor, 8 second semiconductor switch (semiconductor switch), 9 Second diode, 10 Power capacitor, 10a Capacitance component, 10b Equivalent series resistance, 11 Power capacitor charging control circuit, 12 Reference current setting unit, 13 Constant current control error amplification circuit, 14 Triangular wave generation circuit, 15 Comparison Circuit, 16 Target voltage setting unit, 17 Charging voltage control error amplification circuit, 18 OR circuit, 21 Power capacitor life diagnosis circuit, 22 Control circuit power supply circuit, 23 Timer circuit, 24 Charging time charging voltage storage unit, 25 Life Diagnosis determination unit, 26 display alarm unit, 27 start switch.

Claims (4)

電源回路に接続され、半導体スイッチをオン動作することによりその電源回路から発生される直流電源をリアクトルに電磁エネルギーとして蓄積し、その半導体スイッチをオフ動作することによりそのリアクトルに蓄積された電磁エネルギーを電力用コンデンサに充電する電力用コンデンサ充電回路と、
上記半導体スイッチをオン動作およびオフ動作させる制御パルスを発生する電力用コンデンサ充電制御回路と、
予め設定された上記電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の関係と、その電力用コンデンサの充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較を行い、チェックポイントとなる充電電圧と充電時間により複数個所に細分化される領域のどの領域に至るかを検出することにより電力用コンデンサの容量抜け、等価直列抵抗の増、漏れ電流の増加が規定値を超えたことを検出することにより寿命を診断し、その診断結果を報知する電力用コンデンサ寿命診断回路とを備えた電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置。
Connected to the power supply circuit, the DC power generated from the power supply circuit is stored as electromagnetic energy in the reactor by turning on the semiconductor switch, and the electromagnetic energy stored in the reactor is stored in the reactor by turning off the semiconductor switch. A power capacitor charging circuit for charging the power capacitor;
A power capacitor charging control circuit for generating a control pulse for turning on and off the semiconductor switch;
Compare the relationship between the charging time and charging voltage of the power capacitor set in advance with the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor , and check the charging voltage and charging time as a checkpoint. life by detecting that the capacity leakage of power capacitors by detecting whether leads to which area of the region is subdivided into a plurality of locations, the equivalent series resistance of increase large, an increase in leakage current exceeds a predetermined value A charging device with a life diagnosis function for a power capacitor, comprising a power capacitor life diagnosis circuit for diagnosing the power and reporting the diagnosis result.
電力用コンデンサ充電制御回路は、
半導体スイッチのオフ動作時に電力用コンデンサに充電される充電電流が予め設定された基準充電電流になるような制御パルスを発生することを特徴とする請求項1記載の電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置。
Power capacitor charge control circuit
2. A power capacitor life diagnosis function according to claim 1, wherein a control pulse is generated so that a charging current charged in the power capacitor becomes a preset reference charging current when the semiconductor switch is turned off. Charging device.
電力用コンデンサ充電制御回路は、
電力用コンデンサの充電電圧が予め設定された目標充電電圧に到達した場合に半導体スイッチの動作を停止させるような制御パルスを発生することを特徴とする請求項1または請求項2記載の電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置。
Power capacitor charge control circuit
3. The power capacitor according to claim 1, wherein a control pulse for stopping the operation of the semiconductor switch is generated when the charging voltage of the power capacitor reaches a preset target charging voltage. Battery charger with life diagnosis function.
電力用コンデンサ寿命診断回路は、
電力用コンデンサの完全放電に連動して、予め設定された上記電力用コンデンサの充電時間および充電電圧の関係と、その電力用コンデンサの充電開始からの測定充電時間および測定充電電圧との比較を行い、チェックポイントとなる充電電圧と充電時間により複数個所に細分化される領域のどの領域に至るかを検出することにより電力用コンデンサの容量抜け、等価直列抵抗の増、漏れ電流の増加が規定値を超えたことを検出することにより寿命を診断し、その診断結果を報知することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置。
Power capacitor life diagnosis circuit is
In conjunction with the complete discharge of the power capacitor, the relationship between the preset charging time and charging voltage of the power capacitor is compared with the measured charging time and measured charging voltage from the start of charging of the power capacitor. , capacity leakage of power capacitors by detecting whether leads to which area of the region is subdivided into a plurality of locations by the charging voltage and charging time becomes checkpoint, increase the equivalent series resistance is large, an increase in leakage current prescribed The life diagnosis function for a power capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the life is diagnosed by detecting that the value is exceeded , and the diagnosis result is reported. Charging device.
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