JP4845613B2 - Battery charger with power capacitor life diagnosis function - Google Patents

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Description

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 power capacitor life diagnosis function 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. .

従来、スイッチング電源装置やインバータ装置で、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。この電解コンデンサには寿命が規定され、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。   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 or an inverter device. Electrolytic capacitors have the characteristic that, since an electrochemical reaction takes place internally, the capacity decreases and the loss increases as the usage time increases. The life of the electrolytic capacitor is specified, and this life is affected by the operating temperature environment, and the life is further shortened when used in a high temperature environment.

寿命が到来した電解コンデンサは、容量抜けや損失増大や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する装置は、従来から様々なものが提案されている。   Electrolytic capacitors that have reached the end of their life experience phenomena such as loss of capacity, increased loss, and increased leakage current. However, it is difficult to judge these deteriorations from the appearance. For this reason, various devices for diagnosing capacity loss of electrolytic capacitors have been proposed.

特許文献1では、電力用コンデンサに充電された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き、電力用コンデンサの劣化を判定する診断装置が記述されている。   In Patent Document 1, the charging time until the voltage charged in the power capacitor reaches a predetermined voltage is measured, and the charging time and the reference time until the normal power capacitor reaches the predetermined voltage are measured. A diagnostic device is described that determines the degradation of a power capacitor based on a comparison.

また、特許文献2では、電力用コンデンサの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断している。   In Patent Document 2, a discharge characteristic curve at the beginning of operation of a power capacitor is compared with a discharge characteristic curve after use, and the time difference between the initial voltage drop time after operation and the voltage drop time after use is a predetermined allowable value. If it exceeds the limit, it is determined that the power capacitor has a lifetime.

さらに、特許文献3では、インバータ回路の電源遮断後、電解コンデンサの電圧が予め定めた第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、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を備えている。   Further, in Patent Document 3, after the inverter circuit is powered off, the voltage of the electrolytic capacitor is lowered to the first predetermined voltage, and when the preset reference time has elapsed, it is below the life detection voltage level. In some cases, a life detection means for outputting a life detection signal is provided.

さらに、特許文献4では、電力用コンデンサの電源電圧印加停止後における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、この判定に基づき電力用コンデンサの寿命の到来を診断している。   Further, in Patent Document 4, the terminal voltage of the power capacitor after the application of the power supply voltage is stopped is sampled, a time constant is obtained from each sampling voltage and the sampling interval, and the power capacitor is determined from the time constant and a known resistance value. The capacity is calculated, and the capacity is compared with a predetermined capacity to determine whether the capacity is missing. Based on this determination, the arrival of the life of the power capacitor is diagnosed.

さらに、特許文献5では、入力平滑用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し、入力平滑用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している。   Further, in Patent Document 5, it is detected that the voltage across the input smoothing capacitor has dropped to the reference voltage, and the time until the voltage across the input smoothing capacitor drops from the switch off to the reference voltage is a certain time or longer. Judging whether there is.

特開平5−215800号公報(段落0006)Japanese Patent Laid-Open No. 5-215800 (paragraph 0006) 特開平7−92212号公報(段落0005)JP 7-92212 A (paragraph 0005) 特開平8−80055号公報(段落0010)JP-A-8-80055 (paragraph 0010) 特開平11−231008号公報(要約 解決手段)Japanese Patent Laid-Open No. 11-231008 (Summary Solution) 特開2002−281735号公報(段落0005)JP 2002-281735 A (paragraph 0005)

従来の電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置は以上のように構成され、上記特許文献2から上記特許文献5における装置は、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診断するものであり、いずれも電源停止後の電力用コンデンサの放電特性を測定しているため、電源印加停止後に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の到来を予知できないため、リセット電圧まで電圧降下する直前に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したりするので、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とか、CPUの電源電圧の降下を監視して、所定の電圧まで降下すると、演算途中のデータやレジスタのデータを停電補償付きメモリに退避させる処理が必要になる等の課題があった。   The conventional charging device with a power capacitor life diagnosis function is configured as described above, and the devices in Patent Document 2 to Patent Document 5 measure the voltage at the time of discharging the power capacitor after stopping the power supply by sampling or the like. Compared with a predetermined discharge characteristic curve and a predetermined capacity, the power capacitor is diagnosed to have reached the end of its life. Both of them measure the discharge characteristic of the power capacitor after the power is stopped. If the power supply of the CPU drops after the application stops and the measurement continues until the CPU reset voltage is reached, the CPU itself cannot predict the arrival of the reset voltage, so the CPU internal registers and data are saved immediately before the voltage drops to the reset voltage. Since the reset voltage is reached in the middle of measurement without being able to be performed, the measurement is interrupted or data in the middle of calculation is lost. When the power supply of the life diagnosis function configured by PU is backed up by another system power supply or the power supply voltage drop of the CPU is monitored and dropped to a predetermined voltage, the data in the middle of calculation and the data of the register are interrupted There has been a problem that a process of saving to a memory with compensation is required.

また、上記特許文献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しているため、第2のスイッチ及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利用することができないという課題があった。   In addition, since the device of Patent Document 1 forcibly applies a voltage to the power capacitor and determines the deterioration of the power capacitor, an extra circuit such as a parallel connection of the second switch and the resistor is not provided. There is a problem that the configuration is complicated and the conventional 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、電解コンデンサの放電特性の測定から寿命を診断する際に使用するバックアップ電源やデータの退避を必要とせず、また、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際に使用する余分な回路を必要とせずに、簡易な構成により電力用コンデンサの寿命を診断することができ、かつ寿命劣化要因を判定することができる電力用コンデンサ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, and does not require backup power supply or data backup used for diagnosing the life from the measurement of the discharge characteristics of the electrolytic capacitor, and forcing the voltage. The life of a power capacitor can be diagnosed with a simple configuration and the cause of life deterioration can be determined without the need for an extra circuit to be used when judging the deterioration of the power capacitor An object of the present invention is to obtain a charging device with a function for diagnosing power capacitor life.

この発明に係る電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置は、電力用コンデンサを充電する電力用コンデンサ充電回路と、該電力用コンデンサ充電回路による充電を制御す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及び充電電圧の特性並びに各特性に対応した上記電力用コンデンサの状態を記憶し、上記電力用コンデンサの充電開始からの充電時間及び充電電圧を測定し、測定した充電時間及び充電電圧と記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合することで定電流充電時の充電時間と充電電圧との関係から、上記電力用コンデンサの容量抜け状態、正常状態、等価直列抵抗の増加状態、或いは漏れ電流の増加状態判定し、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態と判定された場合であって定電圧充電に移行できた場合上記電力用コンデンサ充電制御回路により発生した制御パルスをカウントし、上記カウントされた制御パルスに基づいて、上記電力用コンデンサは、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態であるかを判別する電力用コンデンサ寿命診断回路とを備えたものである。

A charging device with a power capacitor life diagnosis function according to the present invention includes a power capacitor charging circuit for charging a power capacitor, and a power capacitor charging control circuit for generating a control pulse for controlling charging by the power capacitor charging circuit. And the preset charging time and charging voltage characteristics of the power capacitor and the state of the power capacitor corresponding to each characteristic are measured, and the charging time and charging voltage from the start of charging of the power capacitor are measured. Then, by comparing the measured charging time and charging voltage with the characteristics of the stored charging time and charging voltage, from the relationship between the charging time and charging voltage during constant current charging, the capacity of the power capacitor is lost. , normal state, increasing state of the equivalent series resistance, or to determine the increasing state of the leakage current, increasing state or the leakage of the equivalent series resistance A case where it is determined that increasing state of the flow when possible transition to constant voltage charging, and counts the control pulses generated by the power capacitor charging control circuit, based on the counted control pulses, the power The capacitor for use includes a power capacitor life diagnosis circuit for determining whether the equivalent series resistance is increased or the leakage current is increased .

この発明により、簡易な構成により電力用コンデンサの寿命を診断し寿命劣化要因を判定することができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to diagnose the life of the power capacitor and determine the life deterioration factor with a simple configuration.

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寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。この電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置は、電力用コンデンサ充電回路1、電力用コンデンサ充電制御回路11及び電力用コンデンサ寿命診断回路21を備えている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing a configuration of a charging device with a power capacitor life diagnosis function according to Embodiment 1 of the present invention. The charging device with power capacitor life diagnosis function includes a power capacitor charging circuit 1, a power capacitor charging control circuit 11, and a power capacitor life diagnosis circuit 21.

ここで、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、電力用コンデンサ充電制御回路11は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の寿命を診断し寿命劣化要因を判定してその結果を報知する回路である。   Here, the power capacitor charging circuit 1 is a circuit for charging the power capacitor 10, the power capacitor charging control circuit 11 is a circuit for controlling the power capacitor charging circuit 1, and the power capacitor life diagnosis circuit 21 is a power. This is a circuit for diagnosing the life of the capacitor 10 and determining the life deterioration factor and informing the result.

図1において、電力用コンデンサ充電回路1は、電源回路3、半導体スイッチ4、ダイオード5、抵抗6、リアクトル7、半導体スイッチ8及びダイオード9を備えている。   In FIG. 1, the power capacitor charging circuit 1 includes a power supply circuit 3, a semiconductor switch 4, a diode 5, a resistor 6, a reactor 7, a semiconductor switch 8, and a diode 9.

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、電源投入により供給される交流電源を整流及び平滑して直流電源を発生する。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、ダイオード5及びそのダイオード5のアノードに直列に接続された抵抗6は、半導体スイッチ4の出力側の高電位線及び低電位線間に逆極性に接続され、抵抗6は半導体スイッチ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102として検出するものである。   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. The semiconductor switch 4 is connected to a high potential line on the output side of the power supply circuit 3, and a resistor 6 connected in series to the anode of the diode 5 and the diode 5 is a high potential line and a low potential line on the output side of the semiconductor switch 4. The resistor 6 detects a charging current charged to the power capacitor 10 as the voltage 102 when the semiconductor switches 4 and 8 are turned off.

リアクトル7はダイオード5の出力側の高電位線に接続され、半導体スイッチ8はリアクトル7の出力側の高電位線及び低電位線間に接続され、ダイオード9は半導体スイッチ8の出力側の高電位線に順極性に接続され、電力用コンデンサ10はダイオード9の出力側の高電位線及び低電位線間に接続されて繰り返し充電される。   The reactor 7 is connected to the high potential line on the output side of the diode 5, the 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 diode 9 is the high potential on the output side of the semiconductor switch 8. The power capacitor 10 is connected between the high potential line and the low potential line on the output side of the diode 9 and is repeatedly charged.

図1において、電力用コンデンサ充電制御回路11は、基準電流設定部12、定電流制御用誤差増幅回路13、三角波発生回路14、比較回路15、目標電圧設定部16、充電電圧制御用誤差増幅回路17及びオア回路18を備えている。   In FIG. 1, a power capacitor charge control circuit 11 includes a reference current setting unit 12, a constant current control error amplification circuit 13, a triangular wave generation circuit 14, a comparison circuit 15, a target voltage setting unit 16, and a charge voltage control error amplification circuit. 17 and an OR circuit 18 are provided.

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、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を充電する基準充電電流を予め設定し、基準充電電流に応じた設定電圧101を出力する。定電流制御用誤差増幅回路13は、後述の寿命診断判定部25からの選択信号112により動作を開始し、基準電流設定部12により設定された基準充電電流に応じた設定電圧101と抵抗6に生じた充電電流に応じた電圧102とを比較し、設定電圧101と電圧102との差が大きいほど小さな電圧の信号103を出力する。   In the power capacitor charging control circuit 11, the reference current setting unit 12 presets a reference charging current for charging the power capacitor 10 when the semiconductor switches 4 and 8 are turned off, and sets a set voltage 101 corresponding to the reference charging current. Output. The constant current control error amplifying circuit 13 starts its operation in response to a selection signal 112 from a life diagnosis determination unit 25 described later, and applies a set voltage 101 and a resistor 6 corresponding to the reference charging current set by the reference current setting unit 12. The voltage 102 corresponding to the generated charging current is compared, and the signal 103 having a smaller voltage is output as the difference between the set voltage 101 and the voltage 102 increases.

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104を予め設定して出力する。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、後述の寿命診断判定部25からの選択信号113により動作を開始し、目標電圧設定部16により設定された目標充電電圧104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105とを比較し、充電電圧105が目標充電電圧104に到達している場合には、三角波発生回路14からの三角波108のピーク値より大きな電圧の信号106を出力し、電力用コンデンサ10のリーク電流等により充電電圧105が目標充電電圧104より低下した場合には、三角波発生回路14からの三角波108のピーク値より小さな電圧で、低下した電圧が大きいほど小さな電圧の信号106を出力する。   The target voltage setting unit 16 presets and outputs a target charging voltage 104 for charging the power capacitor 10. The charge voltage control error amplifying circuit 17 starts to operate in response to a selection signal 113 from a life diagnosis determination unit 25 described later, and the target charging voltage 104 set by the target voltage setting unit 16 and the high potential line of the power capacitor 10. When the charging voltage 105 has reached the target charging voltage 104, the peak of the triangular wave 108 from the triangular wave generating circuit 14 is compared. When the signal 106 having a voltage larger than the value is output and the charging voltage 105 is lower than the target charging voltage 104 due to the leakage current of the power capacitor 10 or the like, the voltage is smaller than the peak value of the triangular wave 108 from the triangular wave generating circuit 14. The smaller the voltage, the smaller the signal 106 is output.

オア回路18は定電流制御用誤差増幅回路13からの信号103又は充電電圧制御用誤差増幅回路17からの信号106の何れかを信号107として出力する。三角波発生回路14は一定のピーク値と幅を有する三角波108を発生して出力する。比較回路15は、オア回路18からの信号107をマイナス入力端子に入力し、三角波発生回路14からの三角波108をプラス入力端子に入力して、オア回路18からの信号107の電圧が小さい場合にはパルス幅の長い制御パルス109を出力し、オア回路18からの信号107の電圧が大きい場合にはパルス幅の短い制御パルス109を出力する。   The OR circuit 18 outputs either the signal 103 from the constant current control error amplification circuit 13 or the signal 106 from the charge voltage control error amplification circuit 17 as a signal 107. The triangular wave generation circuit 14 generates and outputs a triangular wave 108 having a constant peak value and width. The comparison circuit 15 inputs the signal 107 from the OR circuit 18 to the negative input terminal, inputs the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14 to the positive input terminal, and the voltage of the signal 107 from the OR circuit 18 is small. Outputs a control pulse 109 having a long pulse width, and outputs a control pulse 109 having a short pulse width when the voltage of the signal 107 from the OR circuit 18 is large.

比較回路15からの制御パルス109は、電力用コンデンサ充電回路1の半導体スイッチ4のベース及び半導体スイッチ8のベースに出力されると共に、後述の電力用コンデンサ寿命診断回路21の制御パルスカウンタ27に出力される。電力用コンデンサ充電回路1の半導体スイッチ4及び半導体スイッチ8は、比較回路15からパルス幅の長い制御パルス109を各ベースに入力した場合にはオン期間が長くなり、電力用コンデンサ10の充電電流を増加させ、比較回路15からパルス幅の短い制御パルス109を各ベースに入力した場合にはオン期間が短くなり、電力用コンデンサ10の充電電流を減少させる。   The control pulse 109 from the comparison circuit 15 is output to the base of the semiconductor switch 4 and the base of the semiconductor switch 8 of the power capacitor charging circuit 1 and to the control pulse counter 27 of the power capacitor life diagnosis circuit 21 described later. Is done. The semiconductor switch 4 and the semiconductor switch 8 of the power capacitor charging circuit 1 have a longer ON period when the control pulse 109 having a long pulse width is input from the comparison circuit 15 to each base, and the charging current of the power capacitor 10 is reduced. When the control pulse 109 having a short pulse width is input from the comparison circuit 15 to each base, the ON period is shortened and the charging current of the power capacitor 10 is decreased.

図1において、電力用コンデンサ寿命診断回路21は、制御回路用電源回路22、タイマ回路23、充電時間充電電圧記憶部24、寿命診断判定部25、表示警報部26及び制御パルスカウンタ27を備えている。   In FIG. 1, a power capacitor life diagnosis circuit 21 includes a control circuit power supply circuit 22, a timer circuit 23, a charge time charge voltage storage unit 24, a life diagnosis determination unit 25, a display alarm unit 26, and a control pulse counter 27. Yes.

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、電源投入により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及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。   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 when the power is turned on into a DC power supply, the power capacitor charging control circuit 11 and the power supply circuit 22. The DC power is supplied to each circuit of the capacitor life diagnosis circuit 21.

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110を発生し、充電時間充電電圧記憶部24は、予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間及び充電電圧の特性(関係)とそれらの特性に応じた寿命診断結果111とを記憶している。   The timer circuit 23 generates a reference clock 110 necessary for measuring the charging time of the power capacitor 10, and the charging time charging voltage storage unit 24 sets characteristics (relationships) of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 that are set in advance. ) And life diagnosis results 111 corresponding to those characteristics are stored.

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からの電力用コンデンサ10の充電電圧105に基づき、充電の初期段階では、電力用コンデンサ10にコンスタントに電荷を送り込むために、定電流制御用誤差増幅回路13に選択信号112を出力して定電流制御を実施させ、充電の完了段階では、その充電電圧を一定の電圧に保持するために、充電電圧制御用誤差増幅回路17に選択信号113を出力して定電圧制御を実施させる。   Based on the charging voltage 105 of the power capacitor 10 from the charging voltage detection line connected to the high potential line of the power capacitor 10, the life diagnosis determination unit 25 constantly charges the power capacitor 10 in the initial stage of charging. In order to keep the charging voltage constant at the stage of completion of charging, the charging voltage control is performed to output the selection signal 112 to the error amplifier circuit 13 for constant current control. The selection signal 113 is output to the error amplifier circuit 17 to perform constant voltage control.

また、寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の充電電圧105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110により、充電開始からの充電時間を測定すると共に、充電電圧検出線からの電力用コンデンサ10の充電電圧105を測定し、充電時間充電電圧記憶部24に記憶されている電力用コンデンサ10の充電時間及び充電電圧の特性、それら特性に応じた寿命診断結果111と、測定した電力用コンデンサ10の充電開始からの充電時間及び充電電圧との比較に基づき、該当する電力用コンデンサ10の寿命診断結果111を充電時間充電電圧記憶部24から抽出して表示警報部26に出力する。   The life diagnosis determination unit 25 uses the reference clock 110 generated from the timer circuit 23 as a charge start (trigger) to detect the charge voltage 105 of the power capacitor 10 and measures the charge time from the start of charge. The charging voltage 105 of the power capacitor 10 from the charging voltage detection line is measured, and the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10 stored in the charging time charging voltage storage unit 24, and the life diagnosis according to these characteristics Based on the comparison of the result 111 with the measured charging time and charging voltage from the charging start of the power capacitor 10, the life diagnosis result 111 of the corresponding power capacitor 10 is extracted from the charging time charging voltage storage unit 24 and displayed. Output to the alarm unit 26.

制御パルスカウンタ27は、寿命診断判定部25が選択信号113により定電圧制御を選択するとカウント可能になり、比較回路15からの制御パルス109をカウントしてカウント値114を出力する。寿命診断判定部25は所定の時間内におけるカウント値114により寿命劣化要因115を判定して表示警報部26に出力する。表示警報部26は寿命診断結果111と寿命劣化要因115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 control pulse counter 27 can count when the life diagnosis determination unit 25 selects the constant voltage control by the selection signal 113, counts the control pulse 109 from the comparison circuit 15, and outputs the count value 114. The life diagnosis determination unit 25 determines the life deterioration factor 115 based on the count value 114 within a predetermined time and outputs it to the display alarm unit 26. The display alarm unit 26 notifies the user of the life diagnosis result 111 and the life deterioration factor 115 by a lamp display, an alarm buzzer, or an 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、電力用コンデンサ充電回路1の電源回路3は電源投入により供給される交流電源を整流及び平滑して直流電源を発生する。また、交流電源が投入されると、電力用コンデンサ寿命診断回路21の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及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 of the power capacitor charging circuit 1 rectifies and smoothes the AC power supplied when the power is turned on to generate DC power. When the AC power source is turned on, the control circuit power source circuit 22 of the power capacitor life diagnosis circuit 21 converts the supplied AC power source into a DC power source, and the power capacitor charging control circuit 11 and the power capacitor life time. The DC power is supplied to each circuit of the diagnostic circuit 21.

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は設定された基準充電電流に応じた設定電圧101を発生する。定電流制御用誤差増幅回路13は、寿命診断判定部25からの選択信号112により動作を開始し、基準電流設定部12により設定された基準充電電流に応じた設定電圧101と抵抗6に生じた充電電流に応じた電圧102とを比較し、設定電圧101と電圧102との差が大きいほど小さな電圧の信号103を出力する。   In the power capacitor charging control circuit 11, the reference current setting unit 12 is preset with a reference charging current for charging the power capacitor 10 when the semiconductor switches 4 and 8 are turned off, and the reference current setting unit 12 sets the set reference. A set voltage 101 corresponding to the charging current is generated. The constant current control error amplifying circuit 13 starts operating in response to the selection signal 112 from the life diagnosis determination unit 25, and is generated in the set voltage 101 and the resistor 6 corresponding to the reference charging current set by the reference current setting unit 12. The voltage 102 corresponding to the charging current is compared, and the signal 103 having a smaller voltage is output as the difference between the set voltage 101 and the voltage 102 increases.

比較回路15は、三角波発生回路14からの三角波108と定電流制御用誤差増幅回路13からのオア回路18を経由した信号107とを比較し、三角波108が信号107の電圧以上の期間に応じたパルス幅の制御パルス109を出力する。なお、この回路の電源が投入された直後では、比較回路15には三角波発生回路14からの三角波108のみが入力され、三角波108の周期で最大のパルス幅の制御パルス109を出力する。   The comparison circuit 15 compares the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14 with the signal 107 via the OR circuit 18 from the constant current control error amplification circuit 13, and responds to a period in which the triangular wave 108 is equal to or higher than the voltage of the signal 107. A control pulse 109 having a pulse width is output. Immediately after the power supply of this circuit is turned on, only the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14 is input to the comparison circuit 15, and the control pulse 109 having the maximum pulse width is output in the period of the triangular wave 108.

図2は比較回路15の入出力のタイミングを示す図であり、ここでは、定電流制御用誤差増幅回路13からの信号103(信号107)と三角波発生回路14からの三角波108と比較回路15からの制御パルス109のタイミングを示している。
この制御パルス109は電源投入時にそのパルス幅が広く、時間と共に狭くなり、最後にはパルス幅は一定になる。この制御パルス109に基づき半導体スイッチ4,8の動作を制御し、すなわち、制御パルス109のハイレベルで半導体スイッチ4,8をオン動作させ、制御パルス109のローレベルで半導体スイッチ4,8をオフ動作させる。
FIG. 2 is a diagram showing the input / output timing of the comparison circuit 15. Here, the signal 103 (signal 107) from the constant current control error amplification circuit 13, the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14, and the comparison circuit 15 are shown. The timing of the control pulse 109 is shown.
The pulse width of the control pulse 109 is wide when the power is turned on, narrows with time, and finally the pulse width becomes constant. Based on the control pulse 109, the operation of the semiconductor switches 4 and 8 is controlled. That is, the semiconductor switches 4 and 8 are turned on when the control pulse 109 is at a high level, and the semiconductor switches 4 and 8 are turned off when the control pulse 109 is at a low level. Make it work.

電力用コンデンサ充電回路1において、半導体スイッチ4,8のオン動作により、電源回路3から電流が半導体スイッチ4、リアクトル7、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、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、ダイオード9、電力用コンデンサ10、抵抗6、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。
In the power capacitor charging circuit 1, when the semiconductor switches 4 and 8 are turned on, a current flows from the power supply circuit 3 through the paths of the semiconductor switch 4, the reactor 7, and the semiconductor switch 8, and electromagnetic energy is accumulated in the reactor 7.
In addition, the electromagnetic energy accumulated in the reactor 7 is circulated through the path of the reactor 7, the diode 9, the power capacitor 10, the resistor 6, and the diode 5 by turning off the semiconductor switches 4 and 8, and the power capacitor 10 is charged. The

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105に基づき、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112を出力し、定電流制御用誤差増幅回路13に電力用コンデンサ10への充電電流が基準充電電流(設定電圧101)になるよう定電流制御を実施させる。   In the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 outputs a selection signal 112 to the constant current control error amplifier circuit 13 in the initial stage of charging based on the charging voltage 105 of the power capacitor 10, and the constant current The control error amplifier circuit 13 is caused to carry out constant current control so that the charging current to the power capacitor 10 becomes the reference charging current (set voltage 101).

まず、定電流制御の場合は、電力用コンデンサ充電制御回路11において、抵抗6、基準電流設定部12及び定電流制御用誤差増幅回路13からなる構成により、オア回路18を経由して比較回路15からは、電源投入時に半導体スイッチ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109を発生する。このオン時間幅が一定となるよう制御パルス109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制御することができる。   First, in the case of the constant current control, the power capacitor charging control circuit 11 has a configuration including the resistor 6, the reference current setting unit 12, and the constant current control error amplification circuit 13, and the comparison circuit 15 via the OR circuit 18. From this time, when the power is turned on, the on-time width of the semiconductor switches 4 and 8 is long, the on-time width gradually decreases with time, and finally a control pulse 109 is generated which becomes constant. It is possible to control the charging current of the power capacitor 10 to become the reference charging current by the control pulse 109 so that the on-time width becomes constant.

次に、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105に基づき、充電の完了段階、例えば、充電電圧105が後述の図4における充電電圧V4に到達して寿命診断結果111を得た場合には、定電流制御用誤差増幅回路13への選択信号112の出力を停止し、充電電圧制御用誤差増幅回路17に選択信号113を出力して、充電電圧制御用誤差増幅回路17に電力用コンデンサ10の充電電圧が目標充電電圧104に保持されるように定電圧制御を実施させる。   Next, in the power capacitor life diagnosis circuit 21, the life diagnosis determination unit 25 is based on the charging voltage 105 of the power capacitor 10, and the charging completion stage, for example, the charging voltage 105 is changed to a charging voltage V 4 in FIG. When the life diagnosis result 111 is reached, the output of the selection signal 112 to the constant current control error amplification circuit 13 is stopped, and the selection signal 113 is output to the charge voltage control error amplification circuit 17, The charge voltage control error amplification circuit 17 is caused to perform constant voltage control so that the charge voltage of the power capacitor 10 is held at the target charge voltage 104.

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104が予め設定され、その目標電圧設定部16からは設定された目標充電電圧104が出力される。   In the power capacitor charging control circuit 11, the target charging voltage 104 of the power capacitor 10 is preset in the target voltage setting unit 16, and the set target charging voltage 104 is output from the target voltage setting unit 16. .

充電電圧制御用誤差増幅回路17は、寿命診断判定部25からの選択信号113により動作を開始し、目標電圧設定部16により設定された目標充電電圧104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105とを比較し、充電電圧105が目標充電電圧104に到達している場合には、三角波発生回路14からの三角波108のピーク値より大きな電圧の信号106を出力し、電力用コンデンサ10のリーク電流等により充電電圧105が目標充電電圧104より低下した場合には、三角波発生回路14からの三角波108のピーク値より小さな電圧で、低下した電圧が大きいほど小さな電圧の信号106を出力する。   The charge voltage control error amplification circuit 17 starts operating in response to the selection signal 113 from the life diagnosis determination unit 25 and is connected to the target charging voltage 104 set by the target voltage setting unit 16 and the high potential line of the power capacitor 10. The charging voltage 105 of the power capacitor 10 from the charged charging voltage detection line is compared, and when the charging voltage 105 has reached the target charging voltage 104, the peak value of the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14 is obtained. When a large voltage signal 106 is output and the charging voltage 105 is lower than the target charging voltage 104 due to a leakage current of the power capacitor 10 or the like, the voltage is lower than the peak value of the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14. The larger the applied voltage is, the smaller the signal 106 is output.

比較回路15は、三角波発生回路14からの三角波108と充電電圧制御用誤差増幅回路17からのオア回路18を経由した信号107とを比較し、三角波108が信号107の電圧以上の期間に応じたパルス幅の制御パルス109を出力する。すなわち、比較回路15は、電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104に到達した場合には、充電電圧制御用誤差増幅回路17からオア回路18を経由した三角波108のピーク値より大きな信号107を入力することにより制御パルス109の発生を停止し、電力用コンデンサ10のリーク電流等により電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104より低下した場合には、充電電圧制御用誤差増幅回路17からオア回路18を経由した、三角波108のピーク値より小さな電圧で、低下した電圧が大きいほど小さな電圧の信号107を入力し、三角波108が信号107の電圧以上の期間に応じたパルス幅の制御パルス109を出力する。   The comparison circuit 15 compares the triangular wave 108 from the triangular wave generation circuit 14 with the signal 107 via the OR circuit 18 from the charge voltage control error amplification circuit 17, and the triangular wave 108 corresponds to a period of time equal to or higher than the voltage of the signal 107. A control pulse 109 having a pulse width is output. That is, when the charging voltage 105 of the power capacitor 10 reaches the target charging voltage 104, the comparison circuit 15 outputs a signal larger than the peak value of the triangular wave 108 from the charging voltage control error amplification circuit 17 via the OR circuit 18. 107, the generation of the control pulse 109 is stopped, and when the charging voltage 105 of the power capacitor 10 is lower than the target charging voltage 104 due to the leakage current of the power capacitor 10, an error amplification for charging voltage control A signal 107 having a voltage smaller than the peak value of the triangular wave 108 from the circuit 17 via the OR circuit 18 and a smaller voltage is inputted as the voltage decreases, and a pulse width corresponding to a period in which the triangular wave 108 is equal to or longer than the voltage of the signal 107. The control pulse 109 is output.

この制御パルス109により、電力用コンデンサ10の充電電圧105が予め設定された目標充電電圧104に到達した場合には半導体スイッチ4,8の動作を停止させ、電力用コンデンサ10のリーク電流等により電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104より低下した場合には、制御パルス109の期間に応じて半導体スイッチ4,8を動作させることにより、電力用コンデンサ10の充電電圧105を目標充電電圧104に保持することができる。   When the charging voltage 105 of the power capacitor 10 reaches the preset target charging voltage 104 by the control pulse 109, the operation of the semiconductor switches 4 and 8 is stopped, and the power is increased by the leakage current of the power capacitor 10 and the like. When the charging voltage 105 of the capacitor for electric power 10 is lower than the target charging voltage 104, the charging voltage 105 of the electric capacitor 10 is set to the target charging voltage by operating the semiconductor switches 4 and 8 according to the period of the control pulse 109. 104 can be held.

図3は電力用コンデンサ10の等価回路を示す回路図であり、図3に示すように、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。さらに電力用コンデンサ10が劣化してくると、陽極、陰極箔の酸化皮膜の順方向絶縁が劣化し、内部抵抗10cが低下して漏れ電流が増大する。したがって、電力用コンデンサ10は等価的に図3に示すようになる。
なお、実際の等価回路では、等価直列抵抗10bと直列に誘導性リアクタンスが存在するが、この発明には大きな影響がないので、便宜上図3では省略している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the power capacitor 10. As shown in FIG. 3, the power capacitor 10 is not generally composed of only the capacitance component 10a, but is equivalent to the capacitance component 10a. There is an ESR (Equivalent Series Resistance) 10b. When the power capacitor 10 further deteriorates, the forward insulation of the oxide film of the anode and cathode foil deteriorates, the internal resistance 10c decreases, and the leakage current increases. Therefore, the power capacitor 10 is equivalent to that shown in FIG.
In the actual equivalent circuit, inductive reactance exists in series with the equivalent series resistance 10b, but this is not greatly affected by the present invention, and is omitted in FIG. 3 for convenience.

電力用コンデンサ10の故障及び劣化の過程において、まず、静電容量の変化よりも誘導正接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の劣化が誘導正接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。そして、電力用コンデンサ10の等価直列抵抗10bが増加すると、電力用コンデンサの充電に時間がかかる。同様に、電力用コンデンサ10の陽極、陰極箔の酸化皮膜の内部抵抗10cが小さくなり漏れ電流が大きくなった場合には電力用コンデンサ10の充電に時間がかる。また、電力用コンデンサ10の容量が減少し容量抜けの場合には、逆に電力用コンデンサ10の充電が早く完了する。   In the process of failure and deterioration of the power capacitor 10, first, an increase in the induction 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 induction tangent tan δ, it is considered that the equivalent series resistance 10b is increased. When the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 increases, it takes time to charge the power capacitor. Similarly, when the internal resistance 10c of the oxide film of the anode and cathode foil of the power capacitor 10 is reduced and the leakage current is increased, it takes time to charge the power capacitor 10. On the other hand, when the capacity of the power capacitor 10 decreases and the capacity is lost, the charging of the power capacitor 10 is completed quickly.

図4は電力用コンデンサ10の充電時間及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4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の充電電圧を示している。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、高圧用真空電磁接触器においては、V1は動作限界電圧、V2は遮断限界電圧、V3は充電閾値、V4は充電規定電圧等を定義するものである。横軸のT1,T2,T3は、縦軸の充電電圧V1,V2,V3,V4に応じた充電時間の目標値である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor 10, and is an image of data that is preset and stored in the charging time charging voltage storage unit 24.
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the charging time of the power capacitor 10, and the vertical axis indicates the charging voltage of the power capacitor 10. Charging voltages V1, V2, V3, and V4 on the vertical axis are checkpoint charging voltages necessary for life diagnosis of the power capacitor 10. For example, in a high-pressure vacuum electromagnetic contactor, V1 is an operating limit voltage, V2 Is a cut-off limit voltage, V3 is a charge threshold value, V4 is a charge regulation voltage, and the like. T1, T2, and T3 on the horizontal axis are target values for the charging time corresponding to the charging voltages V1, V2, V3, and V4 on the vertical axis.

また、図4において、電力用コンデンサ10は、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の増加又は漏れ電流の増加とし、領域Dに至る場合は等価直列抵抗10bが極めて増加又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及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。   In FIG. 4, the power capacitor 10 is normal when reaching the region A, the capacity is lost when reaching the region B, and the equivalent series resistance 10b is increased or the leakage current is increased when reaching the region C. When it reaches the region D, the equivalent series resistance 10b is extremely increased or the leakage current is increased. When it reaches the region E, the equivalent series resistance 10b and the leakage current are extremely increased. State.

なお、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定されるデータは、図4に示す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及びその寿命診断結果111だけを記憶すれば良い。   Note that the data preset in the charging time charging voltage storage unit 24 is not a characteristic diagram as shown in FIG. 4, but charging voltages V1, V2, V3, V4 at check points necessary for the life diagnosis of the power capacitor 10. Only the charging times T1, T2, T3 and the life diagnosis result 111 may be stored.

寿命診断判定部25は、電力用コンデンサ10の充電開始に応じて測定した充電時間及び充電電圧を、充電時間充電電圧記憶部24に予め設定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111を充電時間充電電圧記憶部24から抽出して表示警報部26に出力する。ここでは、寿命診断判定部25は、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105の推移が、図4におけるどの領域に該当するかを判定する。   The life diagnosis determination unit 25 uses the charging time and charging voltage measured in response to the start of charging of the power capacitor 10 as charging voltages V1, V2, V3, V4 at check points preset in the charging time charging voltage storage unit 24. Compared with the charging times T1, T2, and T3, the life diagnosis result 111 of the power capacitor 10 is extracted from the charging time charging voltage storage unit 24 and output to the display alarm unit 26. Here, the life diagnosis determination unit 25 determines to which region in FIG. 4 the transition of the charging voltage 105 of the power capacitor 10 corresponding to the transition of the charging time from the start of charging of the power capacitor 10 corresponds.

具体的には、寿命診断判定部25は下記のように判定する。
(領域A)充電開始から充電時間T1〜T2内に充電電圧V4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111を得る。
(領域B)充電開始から充電時間T1内に充電電圧V4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111を得る。
(領域C)充電開始から充電時間T2〜T3内に充電電圧V4に到達した場合には、所定の時間内に充電が終了しなかったことから、電力用コンデンサ10には等価直列抵抗10bが増加しているか、又は漏れ電流が増加しているとする寿命診断結果111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である場合には、電力用コンデンサ10には、等価直列抵抗10bが極めて増加しているか、又は漏れ電流が増加しているとする寿命診断結果111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である場合には、電力用コンデンサ10には、等価直列抵抗10b及び漏れ電流が極めて増加しているとする寿命診断結果111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に満たない場合には、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111を得る。
Specifically, the life diagnosis determination unit 25 determines as follows.
(Area A) When the charging voltage V4 is reached within the charging time T1 to T2 from the start of charging, the power capacitor 10 obtains a normal life diagnosis result 111 that is normal.
(Area B) When the charging voltage V4 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. A diagnosis result 111 is obtained.
(Area C) When the charging voltage V4 is reached within the charging time T2 to T3 from the start of charging, the charging is not completed within a predetermined time, and therefore the equivalent series resistance 10b increases in the power capacitor 10. The life diagnosis result 111 is obtained that the leakage current is increased.
(Region D) If the charging voltage is V2 to V3 even after the charging start time T3 from the start of charging, the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 is extremely increased or the leakage current is increased. A life diagnosis result 111 is obtained.
(Area E) If the charging voltage is V1 to V2 even after the charging time T3 from the start of charging, the life diagnosis that the equivalent series resistance 10b and the leakage current are extremely increased in the power capacitor 10 A result 111 is obtained.
(Area F) If the charging voltage is less than V1 even after the charging time T3 from the start of charging, the life diagnosis result 111 is obtained that the power capacitor 10 is significantly deteriorated and cannot be used.

領域Cから領域Fを通過して電力用コンデンサ10の充電電圧がV4に到達すると、寿命診断判定部25は定電圧制御を選択する。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、上述のように、電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104になるように定電圧制御を行うために、漏れ電流等により充電電圧105が目標充電電圧104より低下すると、比較回路15が制御パルス109を出力する。制御パルスカウンタ27は、寿命診断判定部25が定電圧制御を選択するとカウント可能となり、比較回路15からの制御パルス109をカウントする。 When the charging voltage of the power capacitor 10 reaches V4 after passing through the region F from the region C, the life diagnosis determination unit 25 selects the constant voltage control. As described above, the charge voltage control error amplification circuit 17 performs constant voltage control so that the charge voltage 105 of the power capacitor 10 becomes the target charge voltage 104. When the voltage drops below the voltage 104, the comparison circuit 15 outputs a control pulse 109. The control pulse counter 27 can count when the life diagnosis determination unit 25 selects the constant voltage control, and counts the control pulse 109 from the comparison circuit 15.

なお、制御パルスカウンタ27は、制御パルス109にノイズが重畳した場合の誤カウント防止又は充電制御方式がいわゆるパルス幅変調の場合には、充電が完了した場合も幅の狭い制御パルス109が出力されることがあるので、所定のパルス幅以下の制御パルス109をカウントしないように入力フィルタ機能を有するものとする。   Note that the control pulse counter 27 outputs a narrow control pulse 109 even when charging is completed when the control pulse 109 is miscounted when noise is superimposed or the charge control method is so-called pulse width modulation. Therefore, it is assumed that an input filter function is provided so as not to count control pulses 109 having a predetermined pulse width or less.

寿命診断判定部25は所定の時間毎に制御パルスカウンタ27のカウント値114を読み取り、このカウント値114が所定のカウント目標値を超えている場合は、半導体スイッチ4,8を多く駆動したことになり、電力用コンデンサ10の漏れ電流が大であると判定する。また、所定のカウント目標値を超えていない場合は、漏れ電流は規定の範囲内であるので、電力用コンデンサ10の等価直列抵抗10bが大であると判定する。もちろん、この場合は、既に表示警報部26で領域Cから領域Fのいずれかに該当するとの寿命診断結果111が表示されており、この表示に加えて、漏れ電流が大又は等価直列抵抗10bが大であるという寿命劣化要因115の表示を行う。 The life diagnosis determination unit 25 reads the count value 114 of the control pulse counter 27 every predetermined time. If the count value 114 exceeds the predetermined count target value, it means that the semiconductor switches 4 and 8 have been driven a lot. Therefore, it is determined that the leakage current of the power capacitor 10 is large. If the predetermined count target value is not exceeded, the leakage current is within a specified range, and therefore it is determined that the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 is large. Of course, in this case, the display alarm unit 26 has already displayed the life diagnosis result 111 corresponding to any of the region C to the region F. In addition to this display, the leakage current is large or the equivalent series resistance 10b is The life deterioration factor 115 indicating that it is large is displayed.

以上のように、この実施の形態1によれば、充電時間充電電圧記憶部24が予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間及び充電電圧の特性並びに各特性に応じた寿命診断結果111を記憶し、寿命診断判定部25が、電力用コンデンサ10の充電開始からの充電時間及び充電電圧105を測定し、測定した充電時間及び充電電圧105と充電時間充電電圧記憶部24に記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合して寿命診断結果111を抽出し、制御パルスカウンタ27が電力用コンデンサ10の充電を制御する制御パルス109をカウントし、寿命診断判定部25が制御パルスカウンタ27によりカウントされたカウント値114により寿命劣化要因115を判定することにより、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やデータの退避を必要とせず、また、電圧を強制的に印加するための余分な回路も必要とせず、簡易な構成により電力用コンデンサの寿命を診断し寿命劣化要因を判定することができるという効果が得られる。   As described above, according to the first embodiment, the charging time charging voltage storage unit 24 stores the preset charging time and charging voltage characteristics of the power capacitor 10 and the life diagnosis result 111 corresponding to each characteristic. Then, the life diagnosis determination unit 25 measures the charging time and charging voltage 105 from the start of charging of the power capacitor 10, and the charging time and charging voltage 105 measured and the charging time stored in the charging time charging voltage storage unit 24. The life diagnosis result 111 is extracted by collating the characteristics of time and charging voltage, the control pulse counter 27 counts the control pulse 109 for controlling the charging of the power capacitor 10, and the life diagnosis determining unit 25 is controlled by the control pulse counter 27. The discharge characteristic of the power capacitor 10 is measured by determining the life deterioration factor 115 based on the count value 114 counted by This eliminates the need for backup power supply and data backup required for diagnosing the service life, and does not require an extra circuit for forcibly applying voltage. It is possible to obtain an effect that it is possible to determine the life deterioration factor.

また、この実施の形態1によれば、充電の初期段階では、寿命診断判定部25が定電流制御用誤差増幅回路13に電力用コンデンサ10への充電電流が基準充電電流になるよう定電流制御を実施させることにより、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積され、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定した充電時間及び測定した充電電圧の関係の直線性をより高めると共に、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積されて図4に示すように寿命領域への到達の誤差が少なくなるために、電力用コンデンサ10の寿命診断性能をより高めることができるという効果が得られる。   Further, according to the first embodiment, in the initial stage of charging, the life diagnosis determining unit 25 controls the constant current control error amplifying circuit 13 so that the charging current to the power capacitor 10 becomes the reference charging current. , The electric charge is linearly accumulated in the power capacitor 10, and the linearity of the relationship between the measured charging time from the start of charging of the power capacitor 10 and the measured charging voltage is further improved, and the electric charge is As shown in FIG. 4, since the error in reaching the lifetime region is reduced linearly in the capacitor 10 for power use, the life diagnosis performance of the power capacitor 10 can be further improved.

さらに、この実施の形態1によれば、充電の完了段階では、寿命診断判定部25が充電電圧制御用誤差増幅回路17に電力用コンデンサ10の充電電圧が目標充電電圧104に保持されるように定電圧制御を実施させることにより、電力用コンデンサ10の充電電圧を目標充電電圧に保持させることができるという効果が得られる。   Furthermore, according to the first embodiment, at the completion stage of charging, the life diagnosis determination unit 25 causes the charging voltage control error amplification circuit 17 to hold the charging voltage of the power capacitor 10 at the target charging voltage 104. By performing the constant voltage control, an effect that the charging voltage of the power capacitor 10 can be held at the target charging voltage is obtained.

なお、この実施の形態1では、寿命診断判定部25が制御パルスカウンタ27のカウント値114を読み取る所定の時間及び電力用コンデンサ10の漏れ電流が大であると判定する所定のカウント目標値は固定値であっても良いが、設定手段を備えて任意の値に設定することにより、充電制御される電力用コンデンサ10の容量や種類等に応じて最適な値を選択することができる。   In the first embodiment, a predetermined time for the life diagnosis determination unit 25 to read the count value 114 of the control pulse counter 27 and a predetermined count target value for determining that the leakage current of the power capacitor 10 is large are fixed. Although it may be a value, an optimum value can be selected according to the capacity, type, etc. of the power capacitor 10 to be charged by setting the setting means to an arbitrary value.

実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。図5に示す構成は、上記実施の形態1の図1と比較して、電力用コンデンサ寿命診断回路21において、制御パルスカウンタ27を削除し、充電電流測定部28を追加した点が異なっており、その他の構成は図1と同じである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a charging device with a power capacitor life diagnosis function according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration shown in FIG. 5 differs from that in FIG. 1 of the first embodiment in that the control pulse counter 27 is deleted and the charging current measuring unit 28 is added in the power capacitor life diagnosis circuit 21. Other configurations are the same as those in FIG.

電力用コンデンサ10の充電が領域Cから領域Fを通過して充電電圧がV4に到達すると、寿命診断判定部25は選択信号113を充電電圧制御用誤差増幅回路17に出力して定電圧制御を選択する。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、上述のように、電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104になるように定電圧制御を行うために、充電電圧105が低下すると比較回路15が制御パルス109を出力する。制御パルス109により半導体スイッチ4,8がオンし、充電電流が流れ、抵抗6に生じた充電電流に応じた電圧102が発生する。充電電流測定部28は抵抗6に生じた充電電流に応じた電圧102を測定して寿命診断判定部25に出力する。 When charging of power capacitor 10 passes from region C to region F and the charging voltage reaches V4, life diagnosis determination unit 25 outputs selection signal 113 to charging voltage control error amplification circuit 17 to perform constant voltage control. select. As described above, the charge voltage control error amplification circuit 17 performs constant voltage control so that the charge voltage 105 of the power capacitor 10 becomes the target charge voltage 104. A control pulse 109 is output. The semiconductor switches 4 and 8 are turned on by the control pulse 109, a charging current flows, and a voltage 102 corresponding to the charging current generated in the resistor 6 is generated. The charging current measuring unit 28 measures the voltage 102 corresponding to the charging current generated in the resistor 6 and outputs the voltage 102 to the life diagnosis determining unit 25.

寿命診断判定部25は、充電電流測定部28により測定された充電電流に応じた電圧102を入力し、電圧102に対応する充電電流が所定の目標充電電流を超えている場合には、充電電流を多く必要としているために電力用コンデンサ10の漏れ電流が大と判定する。また、所定の目標充電電流を超えていない場合には、漏れ電流は規定の範囲内であるので、電力用コンデンサ10の等価直列抵抗10bが大であると判定する。もちろん、この場合は、既に表示警報部26で領域Cから領域Fのいずれかに該当するとの寿命診断結果111が表示されているので、この表示に加えて、漏れ電流が大であるか又は等価直列抵抗が大であるかの寿命劣化要因115の表示を行う。 The life diagnosis determination unit 25 inputs a voltage 102 corresponding to the charging current measured by the charging current measurement unit 28, and when the charging current corresponding to the voltage 102 exceeds a predetermined target charging current, the charging current Therefore, it is determined that the leakage current of the power capacitor 10 is large. When the predetermined target charging current is not exceeded, the leakage current is within a specified range, and therefore it is determined that the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 is large. Of course, in this case, since the life diagnosis result 111 corresponding to any of the areas C to F is already displayed on the display alarm unit 26, in addition to this display, the leakage current is large or equivalent. The life deterioration factor 115 indicating whether the series resistance is large is displayed.

なお、電力用コンデンサ充電制御回路11は、電力用コンデンサ10の充電電圧105が漏れ電流等により目標充電電圧104を下回ったときに、目標充電電圧104になるよう定電圧制御を行うために、電力用コンデンサ充電回路1による電力用コンデンサ10の充電動作は間欠的である。間欠的に流れる充電電流の瞬時値による電圧102では、寿命診断判定部25は判断が困難なため、充電電流測定部28は充電電流の瞬時値による電圧102の積分値又は平均値を測定して寿命診断判定部25に出力する。
図5におけるその他の各構成の処理は上記実施の形態1の処理と同じである。
The power capacitor charging control circuit 11 performs power supply control so that the target charging voltage 104 becomes constant when the charging voltage 105 of the power capacitor 10 falls below the target charging voltage 104 due to leakage current or the like. The charging operation of the power capacitor 10 by the capacitor charging circuit 1 is intermittent. Since it is difficult for the life diagnosis determination unit 25 to determine the voltage 102 based on the instantaneous value of the charging current that flows intermittently, the charging current measurement unit 28 measures the integral value or the average value of the voltage 102 based on the instantaneous value of the charging current. Output to the life diagnosis determination unit 25.
The processing of the other components in FIG. 5 is the same as the processing of the first embodiment.

以上のように、この実施の形態2によれば、充電時間充電電圧記憶部24が予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間及び充電電圧の特性並びに各特性に応じた寿命診断結果111を記憶し、寿命診断判定部25が、電力用コンデンサ10の充電開始からの充電時間及び充電電圧105を測定し、測定した充電時間及び充電電圧105と充電時間充電電圧記憶部24に記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合して寿命診断結果111を抽出し、充電電流測定部28が電力用コンデンサ10の充電電流に応じた電圧102を測定し、寿命診断判定部25が充電電流測定部28により測定された充電電流に応じた電圧102により寿命劣化要因115を判定することにより、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やデータの退避を必要とせず、また、電圧を強制的に印加するための余分な回路も必要とせず、簡易な構成により電力用コンデンサの寿命を診断し寿命劣化要因を判定することができるという効果が得られる。   As described above, according to the second embodiment, the charging time charging voltage storage unit 24 stores the preset charging time and charging voltage characteristics of the power capacitor 10 and the life diagnosis result 111 corresponding to each characteristic. Then, the life diagnosis determination unit 25 measures the charging time and charging voltage 105 from the start of charging of the power capacitor 10, and the charging time and charging voltage 105 measured and the charging time stored in the charging time charging voltage storage unit 24. The life diagnosis result 111 is extracted by collating the characteristics of the time and the charging voltage, the charging current measuring unit 28 measures the voltage 102 according to the charging current of the power capacitor 10, and the life diagnosis determining unit 25 measures the charging current. By determining the life deterioration factor 115 based on the voltage 102 corresponding to the charging current measured by the unit 28, the life can be calculated from the measurement of the discharge characteristics of the power capacitor 10. It does not require backup power supply or data backup required for disconnection, and does not require an extra circuit for forcibly applying voltage, and diagnoses the life of power capacitors with a simple configuration. The effect that the lifetime deterioration factor can be determined is obtained.

また、この実施の形態2によれば、充電の初期段階では、寿命診断判定部25が定電流制御用誤差増幅回路13に電力用コンデンサ10への充電電流が基準充電電流になるよう定電流制御を実施させることにより、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積され、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定した充電時間及び測定した充電電圧の関係の直線性をより高めると共に、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積されて図4に示すように寿命領域への到達の誤差が少なくなるために、電力用コンデンサ10の寿命診断性能をより高めることができるという効果が得られる。   Further, according to the second embodiment, in the initial stage of charging, the life diagnosis determination unit 25 controls the constant current control error amplifier circuit 13 so that the charging current to the power capacitor 10 becomes the reference charging current. , The electric charge is linearly accumulated in the power capacitor 10, and the linearity of the relationship between the measured charging time from the start of charging of the power capacitor 10 and the measured charging voltage is further improved, and the electric charge is As shown in FIG. 4, since the error in reaching the lifetime region is reduced linearly in the capacitor 10 for power use, the life diagnosis performance of the power capacitor 10 can be further improved.

さらに、この実施の形態2によれば、充電の完了段階では、寿命診断判定部25が充電電圧制御用誤差増幅回路17に電力用コンデンサ10の充電電圧が目標充電電圧104に保持されるように定電圧制御を実施させることにより、電力用コンデンサ10の充電電圧を目標充電電圧に保持させることができるという効果が得られる。   Furthermore, according to the second embodiment, at the completion stage of charging, the life diagnosis determination unit 25 causes the charging voltage control error amplification circuit 17 to hold the charging voltage of the power capacitor 10 at the target charging voltage 104. By performing the constant voltage control, an effect that the charging voltage of the power capacitor 10 can be held at the target charging voltage is obtained.

実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。図6に示す構成は、上記実施の形態1の図1と比較して、電力用コンデンサ寿命診断回路21において、制御パルスカウンタ27を削除し、制御パルス幅測定部29を追加した点が異なっており、その他の構成は図1と同じである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a charging device with a power capacitor life diagnosis function according to Embodiment 3 of the present invention. The configuration shown in FIG. 6 differs from FIG. 1 of the first embodiment in that the control pulse counter 27 is deleted and the control pulse width measurement unit 29 is added in the power capacitor life diagnosis circuit 21. Other configurations are the same as those in FIG.

電力用コンデンサ10の充電が領域Cから領域Fを通過して充電電圧がV4に到達すると、寿命診断判定部25は選択信号113を充電電圧制御用誤差増幅回路17に出力して定電圧制御を実施させる。充電電圧制御用誤差増幅回路17は、上述のように、電力用コンデンサ10の充電電圧105が目標充電電圧104に保持させるように定電圧制御を行うために、充電電圧105が低下すると比較回路15が制御パルス109を出力する。制御パルス109により半導体スイッチ4,8がオンして電力用コンデンサ10への充電電流が流れ、電力用コンデンサ10の充電電圧105が増加する。 When charging of power capacitor 10 passes from region C to region F and the charging voltage reaches V4, life diagnosis determination unit 25 outputs selection signal 113 to charging voltage control error amplification circuit 17 to perform constant voltage control. Let it be implemented. As described above, the charge voltage control error amplification circuit 17 performs constant voltage control so that the charge voltage 105 of the power capacitor 10 is held at the target charge voltage 104, so that the comparison circuit 15 decreases when the charge voltage 105 decreases. Outputs a control pulse 109. The semiconductor switches 4 and 8 are turned on by the control pulse 109 and a charging current to the power capacitor 10 flows, and the charging voltage 105 of the power capacitor 10 increases.

制御パルス幅測定部29は、比較回路15から出力される制御パルス109のパルス幅116を測定し、測定したパルス幅116を寿命診断判定部25に出力する。   The control pulse width measurement unit 29 measures the pulse width 116 of the control pulse 109 output from the comparison circuit 15 and outputs the measured pulse width 116 to the life diagnosis determination unit 25.

寿命診断判定部25は、そのパルス幅116を入力し、パルス幅116が所定の目標のパルス幅を超えている場合に、電力用コンデンサ10の漏れ電流が大であると判定し、パルス幅116が所定の目標のパルス幅を超えていない場合は、漏れ電流は規定の範囲内であるので、電力用コンデンサ10の等価直列抵抗10bが大であると判定する。もちろん、この場合は既に表示警報部26が領域Cから領域Fのいずれかに該当するとの寿命診断結果111を表示しており、この表示に加えて、漏れ電流が大であるか又は等価直列抵抗10bが大であるかの寿命劣化要因115を表示する。
図6におけるその他の各構成の処理は上記実施の形態1の処理と同じである。

The life diagnosis determination unit 25 receives the pulse width 116, and determines that the leakage current of the power capacitor 10 is large when the pulse width 116 exceeds a predetermined target pulse width. Is not exceeding the predetermined target pulse width, the leakage current is within the specified range, and therefore it is determined that the equivalent series resistance 10b of the power capacitor 10 is large. Of course, in this case, the display alarm unit 26 has already displayed the life diagnosis result 111 indicating that it corresponds to one of the regions C to F. In addition to this display, the leakage current is large or the equivalent series resistance The life deterioration factor 115 indicating whether 10b is large is displayed.
The processing of each other configuration in FIG. 6 is the same as the processing of the first embodiment.

この実施の形態3による寿命診断方法は、比較回路15から出力される制御パルス109が充電電流を増加させるときにパルス幅116が広がり、充電電流を減少させるときにパルス幅116が狭くなる、いわゆるパルス幅変調方式で制御する場合に有効である。   In the life diagnosis method according to the third embodiment, the pulse width 116 is widened when the control pulse 109 output from the comparison circuit 15 increases the charging current, and the pulse width 116 is narrowed when the charging current is decreased. This is effective when controlling by the pulse width modulation method.

以上のように、この実施の形態3によれば、充電時間充電電圧記憶部24が予め設定された電力用コンデンサ10の充電時間及び充電電圧の特性並びに各特性に応じた寿命診断結果111を記憶し、寿命診断判定部25が、電力用コンデンサ10の充電開始からの充電時間及び充電電圧105を測定し、測定した充電時間及び充電電圧105と充電時間充電電圧記憶部24に記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合して寿命診断結果111を抽出し、制御パルス幅測定部29が電力用コンデンサ10の充電を制御する制御パルス109のパルス幅116を測定し、寿命診断判定部25が制御パルス幅測定部29により測定されたパルス幅116により寿命劣化要因115を判定することにより、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やデータの退避を必要とせず、また、電圧を強制的に印加するための余分な回路も必要とせず、簡易な構成により電力用コンデンサの寿命を診断し寿命劣化要因を判定することができるという効果が得られる。   As described above, according to the third embodiment, the charging time charging voltage storage unit 24 stores the preset charging time and charging voltage characteristics of the power capacitor 10 and the life diagnosis result 111 corresponding to each characteristic. Then, the life diagnosis determination unit 25 measures the charging time and charging voltage 105 from the start of charging of the power capacitor 10, and the charging time and charging voltage 105 measured and the charging time stored in the charging time charging voltage storage unit 24. The life diagnosis result 111 is extracted by collating the characteristics of the time and the charging voltage, and the control pulse width measuring unit 29 measures the pulse width 116 of the control pulse 109 for controlling the charging of the power capacitor 10, and the life diagnosis determining unit 25 determines the life deterioration factor 115 based on the pulse width 116 measured by the control pulse width measuring unit 29, so that the discharge characteristics of the power capacitor 10 are discharged. There is no need for backup power supply or data saving required for diagnosing life from measurement, and no extra circuit for forcibly applying voltage is required. The effect that the lifetime can be diagnosed and the lifetime deterioration factor can be determined is obtained.

また、この実施の形態3によれば、充電の初期段階では、寿命診断判定部25が定電流制御用誤差増幅回路13に電力用コンデンサ10への充電電流が基準充電電流になるよう定電流制御を実施させることにより、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積され、電力用コンデンサ10の充電開始からの測定した充電時間及び測定した充電電圧の関係の直線性をより高めると共に、電荷が電力用コンデンサ10に直線的に蓄積されて図4に示すように寿命領域への到達の誤差が少なくなるために、電力用コンデンサ10の寿命診断性能をより高めることができるという効果が得られる。   Further, according to the third embodiment, in the initial stage of charging, the life diagnosis determination unit 25 controls the constant current control error amplifier circuit 13 so that the charging current to the power capacitor 10 becomes the reference charging current. , The electric charge is linearly accumulated in the power capacitor 10, and the linearity of the relationship between the measured charging time from the start of charging of the power capacitor 10 and the measured charging voltage is further improved, and the electric charge is As shown in FIG. 4, since the error in reaching the lifetime region is reduced linearly in the capacitor 10 for power use, the life diagnosis performance of the power capacitor 10 can be further improved.

さらに、この実施の形態3によれば、充電の完了段階では、寿命診断判定部25が充電電圧制御用誤差増幅回路17に電力用コンデンサ10の充電電圧が目標充電電圧104に保持されるように定電圧制御を実施させることにより、電力用コンデンサ10の充電電圧を目標充電電圧に保持させることができるという効果が得られる。   Further, according to the third embodiment, at the completion stage of charging, the life diagnosis determination unit 25 keeps the charging voltage of the power capacitor 10 at the target charging voltage 104 in the charging voltage control error amplification circuit 17. By performing the constant voltage control, an effect that the charging voltage of the power capacitor 10 can be held at the target charging voltage is obtained.

上記実施の形態1〜上記実施の形態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及び制御回路用電源回路22は不要であるか、又はDC/DCコンバータにより構成すれば良い。   In the first to third embodiments described above, 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 necessary or configured by a DC / DC converter. good.

また、図4において、電力用コンデンサ10の寿命診断結果111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なく、必要に応じた領域に区分すれば良い。   In FIG. 4, the life diagnosis result 111 of the power capacitor 10 is divided into six regions, region A to region 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105が目標充電電圧104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105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。   Furthermore, the life diagnosis determination unit 25 may determine the charging time based on the charging time when the charging voltage 105 reaches the target charging voltage 104 or the value of the charging voltage 105 that reaches the predetermined charging time. The data stored in the time charging voltage storage 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〜上記実施の形態3において、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、上記特許文献5に示すように、第1及び第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、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 first to third embodiments, the semiconductor switches 4 and 8 are turned on and off at the same time. However, as shown in Patent Document 5, the first and second semiconductor switches are turned on. DC power is applied to the reactor during the period and electromagnetic energy is stored in the reactor. When the second semiconductor switch is turned off, in addition to the electromagnetic energy stored in the reactor, the AC power source energy is converted into a rectifier, smoothing capacitor, and reactor. If the power capacitor is configured to be circulated through the diode and power capacitor paths, the power capacitor can be charged including the energy of the AC power supply.

さらに、基準電流設定部12及び目標電圧設定部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104が操作者に見え、かつ操作の可能な形態にすることができる。さらに、予め充電装置により基準充電電流や目標充電電圧104が決められる場合に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 104 for charging the power capacitor 10 can be seen by the operator and the operation can be performed. Possible forms. Furthermore, when the reference charging current and the target charging voltage 104 are determined in advance by the charging device, they may be fixed.

さらに、充電時間充電電圧記憶部24も、同様に、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受電時間が操作者に見え、かつ操作の可能な形態にすることができる。さらに、予め充電装置により基準充電電流や目標充電電圧が決められる場合には固定にしても良い。   Furthermore, the charging time charging voltage storage unit 24 can similarly be configured to use a variable resistor, a digital switch, etc., so that the set charging voltage and power receiving time can be seen by the operator and can be operated. . Furthermore, when the reference charging current and the target charging voltage are determined in advance by the charging device, they 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寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charging device with a capacitor | condenser life diagnosis function for electric power by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置における比較回路の入出力のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the input / output timing of the comparison circuit in the charging device with a capacitor life diagnosis function for electric power by Embodiment 1 of this 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及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 charge time of a capacitor | condenser for electric power, and the characteristic of a charge voltage. この発明の実施の形態2による電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charging device with a capacitor | condenser life diagnosis function 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寿命診断機能付き充電装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the charging device with a capacitor | condenser life diagnosis function 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 半導体スイッチ、5 ダイオード、6 抵抗、7 リアクトル、8 半導体スイッチ、9 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、10c 内部抵抗、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 制御パルスカウンタ、28 充電電流測定部、29 制御パルス幅測定部、101 設定電圧、102 電圧、103 信号、104 目標充電電圧、105 充電電圧、106 信号、107 信号、108 三角波、109 制御パルス、110 基準クロック、111 寿命診断結果、112 選択信号、113 選択信号、114 カウント値、115 寿命劣化要因、116 パルス幅。
1 power capacitor charging circuit, 2 AC power line, 3 power circuit, 4 semiconductor switch, 5 diode, 6 resistor, 7 reactor, 8 semiconductor switch, 9 diode, 10 power capacitor, 10a capacitive component, 10b equivalent series resistance, 10c internal 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 charge voltage control error amplification circuit , 18 OR circuit, 21 power capacitor life diagnosis circuit, 22 control circuit power supply circuit, 23 timer circuit, 24 charge time charge voltage storage unit, 25 life diagnosis determination unit, 26 display alarm unit, 27 control pulse counter, 28 charge Current measurement unit, 29 control pulse width measurement unit, 101 set voltage, 102 voltage, 103 signal, 04 Target charge voltage, 105 Charge voltage, 106 signal, 107 signal, 108 Triangular wave, 109 Control pulse, 110 Reference clock, 111 Life diagnosis result, 112 Selection signal, 113 Selection signal, 114 Count value, 115 Life deterioration factor, 116 pulse width.

Claims (7)

電力用コンデンサを充電する電力用コンデンサ充電回路と、
該電力用コンデンサ充電回路による充電を制御す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及び充電電圧の特性並びに各特性に対応した上記電力用コンデンサの状態を記憶し、上記電力用コンデンサの充電開始からの充電時間及び充電電圧を測定し、測定した充電時間及び充電電圧と上記記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合することで定電流充電時の充電時間と充電電圧との関係から、上記電力用コンデンサの容量抜け状態、正常状態、等価直列抵抗の増加状態、或いは漏れ電流の増加状態判定し、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態と判定された場合であって定電圧充電に移行できた場合上記電力用コンデンサ充電制御回路により発生した制御パルスをカウントし、上記カウントされた制御パルスに基づいて、上記電力用コンデンサは、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態であるかを判別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寿命診断機能付き充電装置。
A power capacitor charging circuit for charging the power capacitor;
A power capacitor charging control circuit for generating a control pulse for controlling charging by the power capacitor charging circuit;
Store the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor set in advance and the state of the power capacitor corresponding to each characteristic, measure the charging time and charging voltage from the start of charging of the power capacitor, From the relationship between the charging time and charging voltage during constant current charging by comparing the measured charging time and charging voltage with the stored charging time and charging voltage characteristics, the capacity loss state of the power capacitor, When the normal state, the increase state of the equivalent series resistance, or the increase state of the leakage current is determined, and it is determined that the increase state of the equivalent series resistance or the increase state of the leakage current, and when it can shift to the constant voltage charging , counting the control pulses generated by the power capacitor charging control circuit, based on the counted control pulses, the above power capacitors, equivalent Power capacitors life diagnosis function charging device including a power capacitor life diagnosis circuit that determines an increase state of the increasing state or the leakage current of the series resistance.
電力用コンデンサ寿命診断回路は、所定の時間毎の制御パルスのカウント値が所定のカウント目標値を超えている場合に、電力用コンデンサ漏れ電流増加状態であると判別し、上記カウント値が上記所定のカウント目標値を超えていない場合に、上記電力用コンデンサ等価直列抵抗増加状態であると判別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寿命診断機能付き充電装置。 The power capacitor life diagnosis circuit determines that the power capacitor is in a leakage current increasing state when the count value of the control pulse every predetermined time exceeds the predetermined count target value, and the count value is 2. The charging device with a power capacitor life diagnosis function according to claim 1, wherein when the predetermined count target value is not exceeded, it is determined that the power capacitor is in an equivalent series resistance increasing state . 電力用コンデンサを充電する電力用コンデンサ充電回路と、
該電力用コンデンサ充電回路による充電を制御す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及び充電電圧の特性並びに各特性に対応した上記電力用コンデンサの状態を記憶し、上記電力用コンデンサの充電開始からの充電時間及び充電電圧を測定し、測定した充電時間及び充電電圧と上記記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合することで定電流充電時の充電時間と充電電圧との関係から、上記電力用コンデンサの容量抜け状態、正常状態、等価直列抵抗の増加状態、或いは漏れ電流の増加状態判定し、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態と判定された場合であって定電圧充電に移行できた場合上記電力用コンデンサの充電電流を測定し、上記測定された充電電圧に基づいて、上記電力用コンデンサは、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態であるかを判別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寿命診断機能付き充電装置。
A power capacitor charging circuit for charging the power capacitor;
A power capacitor charging control circuit for generating a control pulse for controlling charging by the power capacitor charging circuit;
Store the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor set in advance and the state of the power capacitor corresponding to each characteristic, measure the charging time and charging voltage from the start of charging of the power capacitor, From the relationship between the charging time and charging voltage during constant current charging by comparing the measured charging time and charging voltage with the stored charging time and charging voltage characteristics, the capacity loss state of the power capacitor, When the normal state, the increase state of the equivalent series resistance, or the increase state of the leakage current is determined, and it is determined that the increase state of the equivalent series resistance or the increase state of the leakage current, and when it can shift to the constant voltage charging , the charging current of the power capacitor is measured, based on the measured charge voltage, the power capacitors are increasing the increasing state or the leakage current of the equivalent series resistance Power capacitors life diagnosis function charging device including a power capacitor life diagnosis circuit that determines a state.
電力用コンデンサ寿命診断回路は、電力用コンデンサの充電電流が所定の目標充電電流を超えている場合に、電力用コンデンサ漏れ電流増加状態であると判別し、上記充電電流が上記所定の目標充電電流を超えていない場合に、上記電力用コンデンサ等価直列抵抗増加状態であると判別することを特徴とする請求項3記載の電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置。 The power capacitor life diagnosis circuit determines that the power capacitor is in a leakage current increasing state when the charging current of the power capacitor exceeds a predetermined target charging current, and the charging current is determined to be the predetermined target charging current. 4. The charging device with a power capacitor life diagnosis function according to claim 3, wherein when the current does not exceed, the power capacitor is determined to be in an equivalent series resistance increasing state . 電力用コンデンサを充電する電力用コンデンサ充電回路と、
該電力用コンデンサ充電回路による充電を制御す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及び充電電圧の特性並びに各特性に対応した上記電力用コンデンサの状態を記憶し、上記電力用コンデンサの充電開始からの充電時間及び充電電圧を測定し、測定した充電時間及び充電電圧と上記記憶されている充電時間及び充電電圧の特性とを照合することで定電流充電時の充電時間と充電電圧との関係から、上記電力用コンデンサの容量抜け状態、正常状態、等価直列抵抗の増加状態、或いは漏れ電流の増加状態判定し、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態と判定された場合であって定電圧充電に移行できた場合上記電力用コンデンサ充電制御回路により発生した制御パルスのパルス幅を測定し、上記測定されたパルス幅に基づいて、上記電力用コンデンサは、等価直列抵抗の増加状態或いは漏れ電流の増加状態であるかを判別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寿命診断機能付き充電装置。
A power capacitor charging circuit for charging the power capacitor;
A power capacitor charging control circuit for generating a control pulse for controlling charging by the power capacitor charging circuit;
Store the characteristics of the charging time and charging voltage of the power capacitor set in advance and the state of the power capacitor corresponding to each characteristic, measure the charging time and charging voltage from the start of charging of the power capacitor, From the relationship between the charging time and charging voltage during constant current charging by comparing the measured charging time and charging voltage with the stored charging time and charging voltage characteristics, the capacity loss state of the power capacitor, When the normal state, the increase state of the equivalent series resistance, or the increase state of the leakage current is determined, and it is determined that the increase state of the equivalent series resistance or the increase state of the leakage current, and when it can shift to the constant voltage charging , the pulse width of the control pulses generated by the power capacitor charging control circuit is measured, based on the measured pulse width, it is the power capacitors, equivalent Power capacitors life diagnosis function charging device including a power capacitor life diagnosis circuit that determines an increase state of the increasing state or the leakage current of the series resistance.
電力用コンデンサ寿命診断回路は、パルス幅が所定の目標のパルス幅を超えている場合に、電力用コンデンサ漏れ電流増加状態であると判別し、上記パルス幅が上記所定の目標のパルス幅を超えていない場合に、上記電力用コンデンサ等価直列抵抗増加状態であると判別することを特徴とする請求項5記載の電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置。 When the pulse width exceeds a predetermined target pulse width, the power capacitor life diagnosis circuit determines that the power capacitor is in a leakage current increasing state, and the pulse width exceeds the predetermined target pulse width. 6. The charging device with a power capacitor life diagnosis function according to claim 5, wherein if it does not exceed, the power capacitor is determined to be in an equivalent series resistance increasing state . 電力用コンデンサ充電制御回路は、充電の初期段階に電力用コンデンサへの充電電流が予め設定した基準充電電流になるよう定電流制御を実施し、充電の完了段階に上記電力用コンデンサの充電電圧が予め設定した目標充電電圧に保持されるように定電圧制御を実施することを特徴とする請求項1、請求項3、請求項5のうちのいずれか1項記載の電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置。   The power capacitor charging control circuit performs constant current control so that the charging current to the power capacitor becomes a preset reference charging current in the initial stage of charging, and the charging voltage of the power capacitor is set in the charging completion stage. 6. The power capacitor life diagnosis function according to claim 1, wherein constant voltage control is performed so as to be maintained at a preset target charging voltage. Charging device.
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