JP7030618B2

JP7030618B2 - Deterioration judgment device and power supply device

Info

Publication number: JP7030618B2
Application number: JP2018106750A
Authority: JP
Inventors: 和之指田; 健一鈴木
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: JP2019212725A

Description

本発明は、劣化判定装置、及び電源装置に関する。 The present invention relates to a deterioration determination device and a power supply device.

近年、ロゴスキーコイルを利用して計測したコンデンサに流れる電流に基づいて、コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）などのインピーダンス成分の変化を検出して、コンデンサの劣化を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。 In recent years, a technique has been known in which a change in impedance components such as ESR (equivalent series resistance) of a capacitor is detected based on a current flowing through the capacitor measured using a Rogoski coil to determine deterioration of the capacitor. (See, for example, Patent Document 1).

特開２０１７－１１２６３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-11263

しかしながら、上述した従来技術では、例えば、電源回路の出力線に複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合に、平滑コンデンサの個々にロゴスキーコイルを実装する必要がある。そのため、上述した従来技術では、複数の平滑コンデンサのそれぞれに対応して複数のロゴスキーコイルを挿入するため、構成が複雑になるという問題があった。 However, in the above-mentioned conventional technique, for example, when a plurality of smoothing capacitors are connected in parallel to the output line of the power supply circuit, it is necessary to mount a Rogoski coil for each smoothing capacitor. Therefore, in the above-mentioned conventional technique, since a plurality of Rogoski coils are inserted corresponding to each of the plurality of smoothing capacitors, there is a problem that the configuration becomes complicated.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合であっても、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる劣化判定装置、及び電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to appropriately determine deterioration of capacitors without complicating the configuration even when a plurality of smoothing capacitors are connected in parallel. It is an object of the present invention to provide a deterioration determination device and a power supply device which can be used.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、インダクタに接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部とを備える劣化判定装置である。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is arranged on a power supply line connected to an inductor, and can detect a current flowing through both a load unit and a smoothing capacitor connected to the power supply line. The impedance component of the smoothing capacitor based on the Rogowski coil, the voltage detection unit that detects the voltage of the power supply line, the current value based on the output of the Rogowski coil, and the voltage value detected by the voltage detection unit. It is a deterioration determination device including a deterioration determination unit that detects a change in the voltage and determines deterioration of the smoothing capacitor based on the change in the impedance component.

また、本発明の一態様は、インダクタに発生した交流電力を整流する整流部に接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部とを備える劣化判定装置である。 Further, one aspect of the present invention is arranged in a power supply line connected to a rectifying section that rectifies the AC power generated in the inductor, and a current flowing through both the load section and the smoothing capacitor connected to the power supply line. The smoothing is based on the Rogowski coil capable of detecting, the voltage detection unit that detects the voltage of the power supply line, the current value based on the output of the Rogowski coil, and the voltage value detected by the voltage detection unit. It is a deterioration determination device including a deterioration determination unit that detects a change in the impedance component of a capacitor and determines deterioration of the smoothing capacitor based on the change in the impedance component.

また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記電流値の電流変化量と、電流変化に対応する前記電圧値の電圧変化量とに基づいて、前記インピーダンス成分の変化を検出するようにしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, in the deterioration determination device, the deterioration determination unit has the impedance based on the current change amount of the current value and the voltage change amount of the voltage value corresponding to the current change. The change in the component may be detected.

また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化量に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定するようにしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, in the deterioration determination device, the deterioration determination unit may determine the deterioration of the smoothing capacitor based on the detected change amount of the impedance component.

また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化が、所定の範囲外になった場合に、前記平滑コンデンサが劣化したと判定するようにしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, in the deterioration determination device, the deterioration determination unit determines that the smoothing capacitor has deteriorated when the detected change in the impedance component is out of a predetermined range. You may do so.

また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記平滑コンデンサが劣化したと判定した場合に、前記平滑コンデンサが劣化したことを示す警報を出力するようにしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, in the deterioration determination device, when the deterioration determination unit determines that the smoothing capacitor has deteriorated, an alarm indicating that the smoothing capacitor has deteriorated is output. May be good.

また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記インピーダンス成分の劣化特性に基づいて、前記平滑コンデンサの交換時期を推定し、推定した前記平滑コンデンサの交換時期を提示するようにしてもよい。 Further, in one aspect of the present invention, in the deterioration determination device, the deterioration determination unit estimates the replacement time of the smoothing capacitor based on the deterioration characteristics of the impedance component, and the estimated replacement time of the smoothing capacitor. May be presented.

また、本発明の一態様は、上記に記載の劣化判定装置を備え、前記電力供給線に直流電力を出力する電源装置である。 Further, one aspect of the present invention is a power supply device including the deterioration determination device described above and outputting DC power to the power supply line.

本発明によれば、劣化判定部が、ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサの劣化を判定する。ロゴスキーコイルは、電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能な電力供給線の位置に配置される。そのため、劣化判定装置は、複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイルによりコンデンサの劣化を判定することができる。よって、劣化判定装置は、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。 According to the present invention, the deterioration determination unit detects a change in the impedance component of the smoothing capacitor based on the current value based on the output of the Rogowski coil and the voltage value detected by the voltage detection unit, and changes in the impedance component. Based on, the deterioration of the smoothing capacitor is determined. The Rogoski coil is arranged at the position of the power supply line where the current flowing through both the load portion connected to the power supply line and the smoothing capacitor can be detected. Therefore, the deterioration determination device can determine the deterioration of the capacitor by one Rogoski coil even when a plurality of smoothing capacitors are connected in parallel. Therefore, the deterioration determination device can appropriately determine the deterioration of the capacitor without complicating the configuration.

第１の実施形態による劣化判定装置及び電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the deterioration determination apparatus and power supply apparatus by 1st Embodiment. 第１の実施形態における積分回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the integration circuit in 1st Embodiment. 第１の実施形態における検出電圧の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection voltage in 1st Embodiment. 第１の実施形態における検出電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection current in 1st Embodiment. 第１の実施形態における劣化判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the deterioration determination apparatus in 1st Embodiment. 第２の実施形態における劣化判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of the deterioration determination apparatus in 2nd Embodiment. 第３の実施形態による電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the power supply device by 3rd Embodiment. 第３の実施形態における検出電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection current in 3rd Embodiment.

以下、本発明の一実施形態による劣化判定装置、及び電源装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the deterioration determination device and the power supply device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による劣化判定装置１０、及び電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、直流電源２と、スイッチ素子３１と、ダイオード３２と、インダクタ４と、平滑コンデンサ５０と、制御部６と、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１は、例えば、降圧型のスイッチングレギュレータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力電圧を負荷部７に供給する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a deterioration determination device 10 and a power supply device 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the power supply device 1 includes a DC power supply 2, a switch element 31, a diode 32, an inductor 4, a smoothing capacitor 50, a control unit 6, and a deterioration determination device 10. The power supply device 1 is, for example, a step-down switching regulator that steps down the voltage Vin output by the DC power supply 2 and supplies the output voltage to the load unit 7.

直流電源２は、例えば、バッテリなどの直流電力を供給する供給源であり、電力供給線Ｌ１とＧＮＤ（グランド）線Ｌ２との間に、電圧Ｖｉｎの直流電力を供給する。 The DC power supply 2 is a supply source for supplying DC power such as a battery, and supplies DC power of voltage Vin between the power supply line L1 and the GND (ground) line L2.

スイッチ素子３１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistorｎ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、電力供給線Ｌ１とインダクタ４との間に接続されている。
ダイオード３２は、電力供給線Ｌ１とインダクタ４との間のノードＮ１と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されている。ダイオード３２は、ＧＮＤ線Ｌ２からノードＮ１に向って順方向に接続されている。すなわち、ダイオード３２のアノード端子が、ＧＮＤ線Ｌ２に接続され、ダイオード３２のカソード端子が、ノードＮ１に接続されている。 The switch element 31 is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and is connected between the power supply line L1 and the inductor 4.
The diode 32 is connected between the node N1 between the power supply line L1 and the inductor 4 and the GND line L2. The diode 32 is connected in the forward direction from the GND line L2 toward the node N1. That is, the anode terminal of the diode 32 is connected to the GND line L2, and the cathode terminal of the diode 32 is connected to the node N1.

インダクタ４は、例えば、降圧用のコイルであり、インダクタ４の第１端が、ノードＮ１を介して、スイッチ素子３１に接続されている。また、インダクタ４の第２端は、電源装置１の出力線Ｌ３（電力供給線の一例）に接続されている。ここで、出力線Ｌ３は、インダクタ４の第２端及び平滑コンデンサ５０と接続されている。
なお、電源装置１は、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により、降圧チョッパー回路を構成する。 The inductor 4 is, for example, a coil for step-down, and the first end of the inductor 4 is connected to the switch element 31 via the node N1. Further, the second end of the inductor 4 is connected to the output line L3 (an example of a power supply line) of the power supply device 1. Here, the output line L3 is connected to the second end of the inductor 4 and the smoothing capacitor 50.
The power supply device 1 constitutes a step-down chopper circuit by the switch element 31, the diode 32, and the inductor 4.

平滑コンデンサ５０は、出力線Ｌ３とＧＮＤ線Ｌ２との間に接続され、電源装置１の出力電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５０は、平滑コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２、及び平滑コンデンサ５３の３つのコンデンサから構成され、本実施形態において、電源装置１が備える平滑コンデンサの全体を示す場合に、平滑コンデンサ５０として説明する。
平滑コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２、及び平滑コンデンサ５３は、例えば、電解コンデンサであり、経年変化により特性が劣化する。 The smoothing capacitor 50 is connected between the output line L3 and the GND line L2 to smooth the output voltage of the power supply device 1. The smoothing capacitor 50 is composed of three capacitors, a smoothing capacitor 51, a smoothing capacitor 52, and a smoothing capacitor 53, and will be described as a smoothing capacitor 50 when the entire smoothing capacitor included in the power supply device 1 is shown in the present embodiment. ..
The smoothing capacitor 51, the smoothing capacitor 52, and the smoothing capacitor 53 are, for example, electrolytic capacitors, and their characteristics deteriorate due to aging.

制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、スイッチ素子３１のスイッチングを制御するとともに、後述する劣化判定装置１０の積分回路１２のリセット機能を制御する。制御部６は、例えば、制御信号Ｓ１によるパルス信号で、スイッチ素子３１の導通状態を制御し、例えば、制御信号Ｓ２によるパルス信号で、積分回路１２をリセット（初期化）する制御を行う。 The control unit 6 is, for example, a processor including a CPU (Central Processing Unit) and the like, and controls the switching of the switch element 31 and the reset function of the integration circuit 12 of the deterioration determination device 10 described later. The control unit 6 controls, for example, the conduction state of the switch element 31 by the pulse signal by the control signal S1, and resets (initializes) the integrating circuit 12 by the pulse signal by the control signal S2, for example.

劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する判定装置である。劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、積分回路１２と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４を備える。 The deterioration determination device 10 is a determination device for determining deterioration of the smoothing capacitor 50. The deterioration determination device 10 includes a Rogoski coil 11, an integration circuit 12, a voltage detection unit 13, and a deterioration determination unit 14.

ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４に接続された出力線Ｌ３に配置されている。ロゴスキーコイル１１は、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。ロゴスキーコイル１１は、例えば、インダクタ４の第２端と平滑コンデンサ５０の間の出力線Ｌ３に配置され、当該出力線Ｌ３を流れる電流を検出する。 The Rogoski coil 11 is arranged on the output line L3 connected to the inductor 4. The Rogoski coil 11 can detect the current flowing through both the load unit 7 connected to the output line L3 and the smoothing capacitor 50. The Rogoski coil 11 is arranged, for example, on the output line L3 between the second end of the inductor 4 and the smoothing capacitor 50, and detects the current flowing through the output line L3.

積分回路１２は、リセット機能を有し、ロゴスキーコイル１１の出力を積分する。ここで、図２を参照して、積分回路１２の詳細な構成について説明する。
図２は、本実施形態における積分回路１２の一例を示す回路図である。
図２に示すように、積分回路１２は、抵抗１２１と、オペアンプ１２２と、コンデンサ１２３と、リセットスイッチ１２４とを備えている。 The integrator circuit 12 has a reset function and integrates the output of the Rogoski coil 11. Here, a detailed configuration of the integrator circuit 12 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the integrating circuit 12 in the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the integrating circuit 12 includes a resistor 121, an operational amplifier 122, a capacitor 123, and a reset switch 124.

抵抗１２１は、ロゴスキーコイル１１の一端とオペアンプ１２２の反転入力端子との間に接続されている。また、コンデンサ１２３は、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。 The resistor 121 is connected between one end of the Rogoski coil 11 and the inverting input terminal of the operational amplifier 122. Further, the capacitor 123 is connected between the inverting input terminal (node N3) of the operational amplifier 122 and the output terminal (node N4) of the operational amplifier 122.

オペアンプ１２２は、抵抗１２１及びコンデンサ１２３が接続されることにより、積分回路として機能する。オペアンプ１２２は、反転入力端子に抵抗１２１を介してロゴスキーコイル１１の一端が接続され、非反転入力にロゴスキーコイル１１の他端が接続されている。オペアンプ１２２は、ロゴスキーコイル１１の出力を入力信号（ＩＮ）とし、ロゴスキーコイル１１の出力を積分した出力信号（ＯＵＴ）を出力する。 The operational amplifier 122 functions as an integrator circuit by connecting the resistor 121 and the capacitor 123. In the operational amplifier 122, one end of the Rogoski coil 11 is connected to the inverting input terminal via a resistor 121, and the other end of the Rogoski coil 11 is connected to the non-inverting input. The operational amplifier 122 uses the output of the Rogoski coil 11 as an input signal (IN), and outputs an output signal (OUT) obtained by integrating the output of the Rogoski coil 11.

リセットスイッチ１２４は、コンデンサ１２３と並列に、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。リセットスイッチ１２４は、積分回路１２の出力電位をリセットするスイッチであり、制御部６が出力する制御信号Ｓ２によるパルス信号により導通状態が制御される。なお、リセットスイッチ１２４は、積分回路１２をリセットする際に、導通状態（オン状態）に制御される。なお、積分回路１２の出力信号（ＯＵＴ）は、出力線Ｌ３のロゴスキーコイル１１が配置された部分に流れる電流値に対応する。 The reset switch 124 is connected in parallel with the capacitor 123 between the inverting input terminal (node N3) of the operational amplifier 122 and the output terminal (node N4) of the operational amplifier 122. The reset switch 124 is a switch that resets the output potential of the integrating circuit 12, and the conduction state is controlled by the pulse signal from the control signal S2 output by the control unit 6. The reset switch 124 is controlled to a conduction state (on state) when the integration circuit 12 is reset. The output signal (OUT) of the integrator circuit 12 corresponds to the current value flowing in the portion where the Rogoski coil 11 of the output line L3 is arranged.

図１に説明に戻り、電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。電圧検出部１３は、例えば、出力線Ｌ３と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に、直列に接続される抵抗１３１と抵抗１３２とを備える。 Returning to the description in FIG. 1, the voltage detection unit 13 detects the voltage of the output line L3. The voltage detection unit 13 includes, for example, a resistor 131 and a resistor 132 connected in series between the output line L3 and the GND line L2.

抵抗１３１及び抵抗１３２は、分圧抵抗であり、出力線Ｌ３の電圧Ｖを所定の抵抗比で抵抗分圧して、劣化判定部１４に出力する。抵抗１３１の第１端は、出力線Ｌ３に接続され、抵抗１３１の第２端は、ノードＮ２に接続されている。また、抵抗１３２の第１端は、ノードＮ２に接続され、抵抗１３２の第２端は、ＧＮＤ線Ｌ２に接続されている。ここで、ノードＮ２には、出力線Ｌ３の電圧Ｖを所定の抵抗比で抵抗分圧した電圧であって、出力線Ｌ３の電圧Ｖに対応する電圧が出力される。 The resistor 131 and the resistor 132 are voltage dividing resistors, and the voltage V of the output line L3 is subjected to resistance dividing at a predetermined resistance ratio and output to the deterioration determination unit 14. The first end of the resistor 131 is connected to the output line L3, and the second end of the resistor 131 is connected to the node N2. Further, the first end of the resistor 132 is connected to the node N2, and the second end of the resistor 132 is connected to the GND line L2. Here, a voltage corresponding to the voltage V of the output line L3, which is a voltage obtained by dividing the voltage V of the output line L3 by a predetermined resistance ratio, is output to the node N2.

劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値Ｉと、電圧検出部１３が検出した電圧値Ｖとに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。劣化判定部１４は、検出した当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。劣化判定部１４は、例えば、電流値Ｉの電流変化量ΔＩと、電流変化に対応する電圧値Ｖの電圧変化量ΔＶとに基づいて、インピーダンス成分の変化を検出する。なお、電流変化量ΔＩ、電圧変化量ΔＶ、及びインピーダンス成分の変化の詳細については後述する。 The deterioration determination unit 14 detects a change in the impedance component of the smoothing capacitor 50 based on the current value I based on the output of the Rogoski coil 11 and the voltage value V detected by the voltage detection unit 13. The deterioration determination unit 14 determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 based on the detected change in the impedance component. The deterioration determination unit 14 detects a change in the impedance component based on, for example, a current change amount ΔI of the current value I and a voltage change amount ΔV of the voltage value V corresponding to the current change. The details of the current change amount ΔI, the voltage change amount ΔV, and the change in the impedance component will be described later.

また、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化が、所定の範囲外になった場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。例えば、劣化判定部１４は、インピーダンス成分が予め定められた閾値以上に変化した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化した判定する。 Further, the deterioration determination unit 14 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated when the change in the detected impedance component is out of the predetermined range. For example, the deterioration determination unit 14 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated when the impedance component changes to a predetermined threshold value or more.

また、劣化判定部１４は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。劣化判定部１４は、例えば、警報の出力として、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの警告灯を発光させる、スピーカから警告音を出力する、警告メッセージを表示部に表示するなどを実行する。
また、劣化判定部１４は、変化量算出部１４１と、警報出力部１４２とを備える。 Further, when it is determined that the smoothing capacitor 50 has deteriorated, the deterioration determination unit 14 outputs an alarm indicating that the smoothing capacitor 50 has deteriorated. The deterioration determination unit 14 executes, for example, as an alarm output, causes a warning light such as an LED (light emitting diode) to emit light, outputs a warning sound from a speaker, displays a warning message on the display unit, and the like.
Further, the deterioration determination unit 14 includes a change amount calculation unit 141 and an alarm output unit 142.

変化量算出部１４１は、例えば、電圧検出部１３から出力された出力信号（電圧信号）を、例えば、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）などにより電圧値として取得する。なお、電圧検出部１３の出力信号は、出力線Ｌ３の電圧Ｖに対応している。また、出力線Ｌ３の電圧Ｖは、例えば、図３に示す波形Ｗ１のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値の変化から、出力線Ｌ３の電圧Ｖの最大値と最小値との差である電圧変化量ΔＶ（リップル電圧）を算出する。 The change amount calculation unit 141 acquires, for example, an output signal (voltage signal) output from the voltage detection unit 13 as a voltage value by, for example, an ADC (Analog to Digital Converter). The output signal of the voltage detection unit 13 corresponds to the voltage V of the output line L3. Further, the voltage V of the output line L3 changes as shown in the waveform W1 shown in FIG. 3, and the change amount calculation unit 141 changes the maximum value and the minimum voltage V of the output line L3 from the change of the acquired voltage value. The voltage change amount ΔV (ripple voltage), which is the difference from the value, is calculated.

また、変化量算出部１４１は、例えば、積分回路１２から出力された出力信号（電圧信号）を、例えば、ＡＤＣなどにより電圧値として取得する。なお、積分回路１２の出力信号は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値（ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉ）に対応している。また、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉは、例えば、図４に示す波形Ｗ２のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値（電流値に相当）の変化から、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉの最大値と最小値との差である電流変化量ΔＩを算出する。 Further, the change amount calculation unit 141 acquires, for example, an output signal (voltage signal) output from the integrating circuit 12 as a voltage value by, for example, an ADC or the like. The output signal of the integrating circuit 12 corresponds to a current value based on the output of the Rogoski coil 11 (detection current I of the Rogoski coil 11). Further, the detection current I of the Rogoski coil 11 changes as shown in the waveform W2 shown in FIG. 4, and the change amount calculation unit 141 changes from the change of the acquired voltage value (corresponding to the current value) to the Rogoski coil. The current change amount ΔI, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the detected current I of 11, is calculated.

また、変化量算出部１４１は、算出した電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩに基づいて、下記の式（１）により、平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分を算出する。 Further, the change amount calculation unit 141 calculates the impedance component of the smoothing capacitor 50 by the following equation (1) based on the calculated voltage change amount ΔV and current change amount ΔI.

インピーダンス成分＝ ΔＶ／ΔＩ・・・（１） Impedance component = ΔV / ΔI ・・・ (1)

ここで、平滑コンデンサ５０が劣化した場合に、電圧変化量ΔＶが増加するため、インピーダンス成分の値が増加する。
なお、劣化判定部１４は、上述した式（１）により算出したインピーダンス成分が、例えば、予め定められた所定の閾値以上であるか否かを判定し、予め定められた所定の閾値以上である場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。 Here, when the smoothing capacitor 50 deteriorates, the voltage change amount ΔV increases, so that the value of the impedance component increases.
The deterioration determination unit 14 determines whether or not the impedance component calculated by the above equation (1) is, for example, equal to or higher than a predetermined threshold value, and is equal to or higher than a predetermined threshold value. In this case, it is determined that the smoothing capacitor 50 has deteriorated.

警報出力部１４２は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。警報出力部１４２は、警報として、例えば、警告灯を発光させたり、スピーカから警告音を出力したりする。 When it is determined that the smoothing capacitor 50 has deteriorated, the alarm output unit 142 outputs an alarm indicating that the smoothing capacitor 50 has deteriorated. As an alarm, the alarm output unit 142, for example, emits a warning light or outputs a warning sound from a speaker.

次に、図面を参照して、本実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１の動作について説明する。 Next, the operation of the deterioration determination device 10 and the power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図５は、本実施形態における劣化判定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図５に示す処理を実行する。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the deterioration determination device 10 in the present embodiment.
The deterioration determination device 10 performs the processing shown in FIG. 5 at predetermined time intervals, when a predetermined time is reached, when a determination request is made by a user, or the like, and when a predetermined condition is satisfied. Execute.

図５に示すように、劣化判定装置１０は、検出した電圧Ｖ及び電流Ｉから電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩを算出する（ステップＳ１０１）。すなわち、劣化判定部１４の変化量算出部１４１は、電圧検出部１３によって検出した電圧Ｖの最大値と最小値との差分から電圧変化量ΔＶを算出する。また、変化量算出部１４１は、ロゴスキーコイル１１によって検出した電流Ｉの最大値と最小値との差分から電流変化量ΔＩを算出する。 As shown in FIG. 5, the deterioration determination device 10 calculates the voltage change amount ΔV and the current change amount ΔI from the detected voltage V and current I (step S101). That is, the change amount calculation unit 141 of the deterioration determination unit 14 calculates the voltage change amount ΔV from the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage V detected by the voltage detection unit 13. Further, the change amount calculation unit 141 calculates the current change amount ΔI from the difference between the maximum value and the minimum value of the current I detected by the Rogoski coil 11.

次に、劣化判定装置１０は、電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩからインピーダンス成分を算出する（ステップＳ１０２）。変化量算出部１４１は、例えば、上述した式(１)により、平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分を算出する。 Next, the deterioration determination device 10 calculates an impedance component from the voltage change amount ΔV and the current change amount ΔI (step S102). The change amount calculation unit 141 calculates the impedance component of the smoothing capacitor 50 by, for example, the above-mentioned equation (1).

次に、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分が所定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。劣化判定部１４は、例えば、算出したインピーダンス成分が、所定の閾値に達したか否かによって、所定の範囲内であるか否かを判定する。劣化判定部１４は、インピーダンス成分が、所定の閾値未満である場合に、所定の範囲内であると判定し（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、判定処理を終了する。また、劣化判定部１４は、インピーダンス成分が、所定の閾値以上である場合に、所定の範囲内でないと判定し（ステップＳ１０３：ＮＯ）、処理をステップＳ１０４に進める。 Next, the deterioration determination device 10 determines whether or not the impedance component is within a predetermined range (step S103). The deterioration determination unit 14 determines whether or not the calculated impedance component is within a predetermined range depending on whether or not the calculated impedance component reaches a predetermined threshold value. When the impedance component is less than a predetermined threshold value, the deterioration determination unit 14 determines that the impedance component is within the predetermined range (step S103: YES), and ends the determination process. Further, when the impedance component is equal to or higher than a predetermined threshold value, the deterioration determination unit 14 determines that the impedance component is not within the predetermined range (step S103: NO), and proceeds to the process in step S104.

ステップＳ１０４において、劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定し、利用者に警報を出力する。すなわち、劣化判定部１４の警報出力部１４２は、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。ステップＳ１０４の処理後に、劣化判定装置１０は、判定処理を終了する。 In step S104, the deterioration determination device 10 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated, and outputs an alarm to the user. That is, the alarm output unit 142 of the deterioration determination unit 14 outputs an alarm indicating that the smoothing capacitor 50 has deteriorated. After the process of step S104, the deterioration determination device 10 ends the determination process.

なお、上述した例では、所定の範囲として、平滑コンデンサ５０の劣化を判定するインピーダンス成分の上限閾値のみを設定する例を説明したが、平滑コンデンサ５０の劣化を判定するインピーダンス成分の下限閾値を設定するようにしてもよい。また、上限閾値及び下限閾値は、予め定められた固定値であってもよいし、例えば、インピーダンス成分の初期値の±１０％の値などのように、各電源装置１のインピーダンス成分の初期値に基づいて異なる値に設定されてもよい。 In the above-mentioned example, only the upper limit threshold value of the impedance component for determining the deterioration of the smoothing capacitor 50 is set as a predetermined range, but the lower limit threshold value of the impedance component for determining the deterioration of the smoothing capacitor 50 is set. You may try to do it. Further, the upper limit threshold value and the lower limit threshold value may be a predetermined fixed value, or may be an initial value of the impedance component of each power supply device 1, for example, a value of ± 10% of the initial value of the impedance component. It may be set to a different value based on.

次に、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
本実施形態による電源装置１において、制御部６が、周期的な制御信号Ｓ１をスイッチ素子３１のゲート端子に供給することにより、スイッチ素子３１を周期的にスイッチングする。これにより、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により構成される降圧チョッパー回路が、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力線Ｌ３に出力する。電源装置１は、降圧チョッパー回路によって降圧された電圧を、平滑コンデンサ５０により平滑化して、出力線Ｌ３を介して、負荷部７に供給する。 Next, the operation of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described.
In the power supply device 1 according to the present embodiment, the control unit 6 periodically switches the switch element 31 by supplying the periodic control signal S1 to the gate terminal of the switch element 31. As a result, the step-down chopper circuit composed of the switch element 31, the diode 32, and the inductor 4 steps down the voltage Vin output by the DC power supply 2 and outputs it to the output line L3. The power supply device 1 smoothes the voltage stepped down by the step-down chopper circuit with the smoothing capacitor 50 and supplies it to the load unit 7 via the output line L3.

また、電源装置１は、劣化判定装置１０を備えており、劣化判定装置１０が、上述したように平滑コンデンサ５０の劣化を判定して、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に利用者に警報を出力する。 Further, the power supply device 1 includes a deterioration determination device 10, and when the deterioration determination device 10 determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 as described above and determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated, the user is notified. Output an alarm.

以上説明したように、本実施形態による劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４とを備える。ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４に接続された出力線Ｌ３（電力供給線）に配置され、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値と、電圧検出部１３が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。電圧検出部１３は、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。 As described above, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment includes the Rogoski coil 11, the voltage detection unit 13, and the deterioration determination unit 14. The Rogoski coil 11 is arranged on the output line L3 (power supply line) connected to the inductor 4, and can detect the current flowing through both the load unit 7 connected to the output line L3 and the smoothing capacitor 50. .. The voltage detection unit 13 detects the voltage of the output line L3. The deterioration determination unit 14 detects a change in the impedance component of the smoothing capacitor 50 based on the current value based on the output of the Rogoski coil 11 and the voltage value detected by the voltage detection unit 13. The voltage detection unit 13 determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 based on the change in the impedance component.

これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、複数の平滑コンデンサ（５１～５３）が並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイル１１により平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。すなわち、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ（５１～５３）の個々にロゴスキーコイルを実装する必要がない。よって、劣化判定装置１０は、構成を複雑にさせずに平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。 As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 by one Rogoski coil 11 even when a plurality of smoothing capacitors (51 to 53) are connected in parallel. be able to. That is, in the deterioration determination device 10 according to the present embodiment, it is not necessary to mount the Rogoski coils individually for the smoothing capacitors (51 to 53). Therefore, the deterioration determination device 10 can appropriately determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 without complicating the configuration.

また、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ５０の劣化を故障前に適切に判定できる。そのため、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の交換間隔を、平滑コンデンサ５０が劣化した判定される平滑コンデンサ５０の寿命まで延ばすことが可能であり、電源装置１のメンテナンスに要するコストを低減することができる。 Further, in the deterioration determination device 10 according to the present embodiment, the deterioration of the smoothing capacitor 50 can be appropriately determined before the failure. Therefore, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can extend the replacement interval of the smoothing capacitor 50 to the life of the smoothing capacitor 50 determined to be deteriorated by the smoothing capacitor 50, and the cost required for the maintenance of the power supply device 1 Can be reduced.

また、本実施形態では、劣化判定部１４は、電流値の電流変化量と、電流変化に対応する電圧値の電圧変化量とに基づいて、インピーダンス成分の変化を検出する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の劣化判定に用いる指標（インピーダンス成分）を用意に得ることができ、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。 Further, in the present embodiment, the deterioration determination unit 14 detects the change in the impedance component based on the current change amount of the current value and the voltage change amount of the voltage value corresponding to the current change.
As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can easily obtain an index (impedance component) used for the deterioration determination of the smoothing capacitor 50, and can determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 by a simple method. ..

また、本実施形態では、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化が、所定の範囲外（例えば、所定の閾値以上）になった場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。 Further, in the present embodiment, the deterioration determination unit 14 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated when the change of the detected impedance component is out of a predetermined range (for example, a predetermined threshold value or more).
As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can appropriately determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 by a simple method.

また、本実施形態では、劣化判定部１４は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０が劣化したことを利用者に知らせることができる。よって、本実施形態による劣化判定装置１０は、例えば、平滑コンデンサ５０が劣化したまま使用されて、電源装置１の性能が低下することを防止することができる。 Further, in the present embodiment, when the deterioration determination unit 14 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated, it outputs an alarm indicating that the smoothing capacitor 50 has deteriorated.
As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can notify the user that the smoothing capacitor 50 has deteriorated. Therefore, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can prevent, for example, the smoothing capacitor 50 from being used in a deteriorated state and the performance of the power supply device 1 from being deteriorated.

また、本実施形態において、インピーダンス成分の劣化特性が予め分かっている場合には、劣化判定部１４は、インピーダンス成分の劣化特性に基づいて、平滑コンデンサ５０の交換時期を推定し、推定した平滑コンデンサ５０の交換時期を提示するようにしてもよい。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、交換する平滑コンデンサ５０の手配や平滑コンデンサ５０の交換計画の立案を適切に行うことができ、電源装置１を効率良くメンテナンスすることができる。そのため、本実施形態による劣化判定装置１０は、電源装置１の稼働率を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, when the deterioration characteristic of the impedance component is known in advance, the deterioration determination unit 14 estimates the replacement time of the smoothing capacitor 50 based on the deterioration characteristic of the impedance component, and estimates the smoothing capacitor. You may also present the replacement time of 50.
As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can appropriately arrange the smoothing capacitor 50 to be replaced and formulate a replacement plan for the smoothing capacitor 50, and can efficiently maintain the power supply device 1. Therefore, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment can improve the operating rate of the power supply device 1.

また、本実施形態による電源装置１は、上述した劣化判定装置１０を備え、出力線Ｌ３に直流電力を出力する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。 Further, the power supply device 1 according to the present embodiment includes the deterioration determination device 10 described above, and outputs DC power to the output line L3.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment has the same effect as the deterioration determination device 10 described above, and can appropriately determine the deterioration of the capacitor without complicating the configuration.

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１について説明する。 [Second Embodiment]
Next, the deterioration determination device 10 and the power supply device 1 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

本実施形態による劣化判定装置１０は、劣化判定部１４における平滑コンデンサ５０の劣化の判定処理が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、劣化判定部１４が予め記憶していたインピーダンス成分の初期値を用いて算出されたインピーダンス成分の変化量に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する変形例について説明する。本実施形態による電源装置１及び劣化判定装置１０の構成は、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。 The deterioration determination device 10 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the deterioration determination process of the smoothing capacitor 50 in the deterioration determination unit 14 is different. In this embodiment, a modification for determining the deterioration of the smoothing capacitor 50 based on the amount of change in the impedance component calculated by using the initial value of the impedance component stored in advance by the deterioration determination unit 14 will be described. Since the configurations of the power supply device 1 and the deterioration determination device 10 according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the description thereof will be omitted here.

本実施形態による劣化判定部１４は、不図示の記憶部に、上述したインピーダンス成分の初期値を予め記憶している。また、劣化判定部１４は、上述した式（１）により、現在のインピーダンス成分を算出し、当該現在のインピーダンス成分と、予め記憶しているインピーダンス成分の初期値との差分を、インピーダンス成分の変化量として算出する。劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が所定の閾値以上である場合に、平滑コンデンサ５０が劣化していると判定する。 The deterioration determination unit 14 according to the present embodiment stores the initial values of the impedance components described above in advance in a storage unit (not shown). Further, the deterioration determination unit 14 calculates the current impedance component by the above equation (1), and changes the impedance component by the difference between the current impedance component and the initial value of the impedance component stored in advance. Calculated as a quantity. The deterioration determination unit 14 determines that the smoothing capacitor 50 has deteriorated when the amount of change in the impedance component is equal to or greater than a predetermined threshold value.

なお、本実施形態における変化量算出部１４１は、上述したインピーダンス成分の変化量を算出する処理を実行する。 The change amount calculation unit 141 in the present embodiment executes the process of calculating the change amount of the impedance component described above.

図６は、本実施形態における劣化判定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図６に示す処理を実行する。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the deterioration determination device 10 in the present embodiment.
The deterioration determination device 10 performs the processing shown in FIG. 6 at predetermined time intervals, when a predetermined time is reached, when a determination request is made by a user, or the like, and when a predetermined condition is satisfied. Execute.

図６において、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理は、上述した図５に示すステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 In FIG. 6, the processing of step S201 and step S202 is the same as the processing of step S101 and step S102 shown in FIG. 5 described above, and thus the description thereof will be omitted here.

ステップＳ２０３において、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の初期値と、算出したインピーダンス成分とからインピーダンス成分の変化量を算出する。変化量算出部１４１は、例えば、算出したインピーダンス成分から記憶部（不図示）に記憶しているインピーダンス成分の初期値を差分して、インピーダンス成分の変化量を算出する。 In step S203, the deterioration determination device 10 calculates the amount of change in the impedance component from the initial value of the impedance component and the calculated impedance component. The change amount calculation unit 141 calculates the change amount of the impedance component by, for example, differentiating the initial value of the impedance component stored in the storage unit (not shown) from the calculated impedance component.

次に、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が、所定の閾値以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が、所定の閾値未満である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、判定処理を終了する。 Next, the deterioration determination device 10 determines whether or not the amount of change in the impedance component is equal to or greater than a predetermined threshold value (step S204). When the amount of change in the impedance component is equal to or greater than a predetermined threshold value (step S204: YES), the deterioration determination unit 14 advances the process to step S205. Further, the deterioration determination unit 14 ends the determination process when the amount of change in the impedance component is less than a predetermined threshold value (step S204: NO).

ステップＳ２０５の処理は、上述した図５に示すステップＳ１０４の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、本実施形態による電源装置１の動作は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Since the process of step S205 is the same as the process of step S104 shown in FIG. 5 described above, the description thereof will be omitted here.
Further, since the operation of the power supply device 1 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted here.

以上説明したように、本実施形態における劣化判定装置１０では、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化量に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、上述した第１の実施形態と同様に、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。 As described above, in the deterioration determination device 10 of the present embodiment, the deterioration determination unit 14 determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 based on the detected change amount of the impedance component.
As a result, the deterioration determination device 10 in the present embodiment can appropriately determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 by a simple method as in the first embodiment described above.

また、本実施形態では、劣化判定部１４は、予め記憶していたインピーダンス成分の初期値と、現在のインピーダンス成分とに基づいて、インピーダンス成分の変化量を算出する。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の値が異なる個々の電源装置１において、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。 Further, in the present embodiment, the deterioration determination unit 14 calculates the amount of change in the impedance component based on the initial value of the impedance component stored in advance and the current impedance component.
As a result, the deterioration determination device 10 in the present embodiment can appropriately determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 in the individual power supply devices 1 having different impedance component values.

［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による電源装置１ａについて説明する。 [Third Embodiment]
Next, the power supply device 1a according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.

本実施形態による電源装置１ａは、第１の実施形態と同様の劣化判定装置１０を備える電源装置の変形例である。本実施形態では、劣化判定装置１０を、降圧チョッパー回路の代わりに、トランス４０を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ回路に適用した場合の変形例について説明する。 The power supply device 1a according to the present embodiment is a modification of the power supply device including the deterioration determination device 10 similar to the first embodiment. In this embodiment, a modified example in which the deterioration determination device 10 is applied to a DC / DC converter circuit provided with a transformer 40 instead of the step-down chopper circuit will be described.

図７は、第３の実施形態による電源装置１ａの一例を示すブロック図である。
図７に示すように、電源装置１ａは、直流電源２と、スイッチ素子３１ａと、トランス４０と、整流部４３と、平滑コンデンサ５０と、制御部６ａと、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを所定の電圧に変換して、出力電圧を負荷部７に供給する。
なお、この図において、図１と同一の構成には同一の符号を付与し、ここではその説明を省略する。 FIG. 7 is a block diagram showing an example of the power supply device 1a according to the third embodiment.
As shown in FIG. 7, the power supply device 1a includes a DC power supply 2, a switch element 31a, a transformer 40, a rectifying unit 43, a smoothing capacitor 50, a control unit 6a, and a deterioration determination device 10. The power supply device 1a is, for example, a DC / DC converter, converts the voltage Vin output by the DC power supply 2 into a predetermined voltage, and supplies the output voltage to the load unit 7.
In this figure, the same reference numerals are given to the same configurations as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted here.

スイッチ素子３１ａは、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴ（ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ）であり、直流電源２の両端子間に、後述するトランス４０の一次側コイル４１と直列に接続されている。スイッチ素子３１ａは、制御部６ａが出力する制御信号によりスイッチング制御され、一次側コイル４１に交流信号を発生させる。 The switch element 31a is, for example, an n MOSFET (n-type MOS field effect transistor), and is connected in series between both terminals of the DC power supply 2 with a primary coil 41 of a transformer 40 described later. The switch element 31a is switched and controlled by a control signal output by the control unit 6a, and generates an AC signal in the primary coil 41.

トランス４０は、一次側コイル４１と、二次側コイル４２とを備える。一次側コイル４１の第１端子は、直流電源２の正極端子に接続され、一次側コイル４１の第２端子は、スイッチ素子３１ａのドレイン端子に接続されている。また、二次側コイル４２の第１端子は、整流部４３に接続され、二次側コイル４２の第２端子は、ＧＮＤ線Ｌ２に接続されている。 The transformer 40 includes a primary coil 41 and a secondary coil 42. The first terminal of the primary coil 41 is connected to the positive electrode terminal of the DC power supply 2, and the second terminal of the primary coil 41 is connected to the drain terminal of the switch element 31a. Further, the first terminal of the secondary coil 42 is connected to the rectifying unit 43, and the second terminal of the secondary coil 42 is connected to the GND line L2.

整流部４３は、例えば、ダイオードであり、二次側コイル４２（インダクタ）に発生した交流電力を整流する。整流部４３は、整流した直流電力を、出力線Ｌ３（電力供給線の一例）に供給する。 The rectifying unit 43 is, for example, a diode and rectifies the AC power generated in the secondary coil 42 (inductor). The rectifying unit 43 supplies the rectified DC power to the output line L3 (an example of the power supply line).

制御部６ａは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、スイッチ素子３１ａのスイッチングを制御する。また、制御部６ａは、図示を省略するが、第１の実施形態と同様に、積分回路１２のリセット機能を制御する。 The control unit 6a is a processor including, for example, a CPU, and controls switching of the switch element 31a. Further, although not shown, the control unit 6a controls the reset function of the integration circuit 12 as in the first embodiment.

本実施形態によるロゴスキーコイル１１は、二次側コイル４２に発生した交流電力を整流する整流部４３に接続された出力線Ｌ３に配置されている。ロゴスキーコイル１１は、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。 The Rogoski coil 11 according to the present embodiment is arranged on the output line L3 connected to the rectifying unit 43 that rectifies the AC power generated in the secondary coil 42. The Rogoski coil 11 can detect the current flowing through both the load unit 7 connected to the output line L3 and the smoothing capacitor 50.

また、本実施形態による積分回路１２が出力する電流値に対応する電圧信号の波形は、図８に示す波形Ｗ３のような波形である。すなわち、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉは、例えば、図８に示す波形Ｗ３のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値（電流値に相当）の変化から、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉの最大値と最小値との差である電流変化量ΔＩを算出する。また、本実施形態による出力線Ｌ３の電圧Ｖは、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、その他の劣化判定装置１０の動作は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Further, the waveform of the voltage signal corresponding to the current value output by the integrating circuit 12 according to the present embodiment is a waveform like the waveform W3 shown in FIG. That is, the detected current I of the Rogoski coil 11 changes as shown in the waveform W3 shown in FIG. 8, and the change amount calculation unit 141 changes the acquired voltage value (corresponding to the current value) from the Rogoski coil. The current change amount ΔI, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the detected current I of 11, is calculated. Further, since the voltage V of the output line L3 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted here.
Since the operation of the other deterioration determination device 10 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted here.

以上説明したように、本実施形態による劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４とを備える。ロゴスキーコイル１１は、二次側コイル４２（インダクタ）に発生した交流電力を整流する整流部４３に接続された出力線Ｌ３に配置され、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値と、電圧検出部１３が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。電圧検出部１３は、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。 As described above, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment includes the Rogoski coil 11, the voltage detection unit 13, and the deterioration determination unit 14. The Rogowski coil 11 is arranged on an output line L3 connected to a rectifying section 43 that rectifies AC power generated in the secondary coil 42 (inductor), and is a load section 7 connected to the output line L3 and a smoothing capacitor. It is possible to detect the current flowing through both the 50 and the 50. The voltage detection unit 13 detects the voltage of the output line L3. The deterioration determination unit 14 detects a change in the impedance component of the smoothing capacitor 50 based on the current value based on the output of the Rogoski coil 11 and the voltage value detected by the voltage detection unit 13. The voltage detection unit 13 determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 based on the change in the impedance component.

これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、複数の平滑コンデンサ（５１～５３）が並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイル１１により平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。すなわち、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ（５１～５３）の個々にロゴスキーコイルを実装する必要がない。よって、劣化判定装置１０は、第１の実施形態と同様に、構成を複雑にさせずに平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。 As a result, the deterioration determination device 10 according to the present embodiment determines the deterioration of the smoothing capacitor 50 by one Rogoski coil 11 even when a plurality of smoothing capacitors (51 to 53) are connected in parallel. be able to. That is, in the deterioration determination device 10 according to the present embodiment, it is not necessary to mount the Rogoski coils individually for the smoothing capacitors (51 to 53). Therefore, the deterioration determination device 10 can appropriately determine the deterioration of the smoothing capacitor 50 without complicating the configuration, as in the first embodiment.

また、本実施形態による電源装置１ａは、上述した劣化判定装置１０を備え、出力線Ｌ３に直流電力を出力する。
これにより、本実施形態による電源装置１ａは、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。 Further, the power supply device 1a according to the present embodiment includes the deterioration determination device 10 described above, and outputs DC power to the output line L3.
As a result, the power supply device 1a according to the present embodiment has the same effect as the deterioration determination device 10 described above, and can appropriately determine the deterioration of the capacitor without complicating the configuration.

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、電源装置１が降圧型のスイッチングレギュレータである場合の一例、及び電源装置１ａがＤＣ／ＤＣコンバータである場合の一例を説明したが、これに限定されるものではない。電源装置１（１ａ）は、例えば、昇圧型のスイッチングレギュレータなどの他の方式の電源装置であってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, an example in which the power supply device 1 is a step-down switching regulator and an example in which the power supply device 1a is a DC / DC converter have been described, but the present invention is not limited thereto. .. The power supply device 1 (1a) may be a power supply device of another type such as a step-up switching regulator.

また、上記の各実施形態において、劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値Ｉと、電圧検出部１３が検出した電圧値Ｖとを取得する際に、ＡＤＣを利用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、他の手段を利用するようにしてもよい。また、劣化判定部１４が、演算により、インピーダンス成分を算出する例を説明したが、例えば、アナログ演算回路などを用いて、インピーダンス成分を算出（生成）するようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the deterioration determination unit 14 uses the ADC when acquiring the current value I based on the output of the Rogoski coil 11 and the voltage value V detected by the voltage detection unit 13. However, the present invention is not limited to this, and for example, other means may be used. Further, although the example in which the deterioration determination unit 14 calculates the impedance component by calculation has been described, for example, the impedance component may be calculated (generated) by using an analog calculation circuit or the like.

また、上記の第１及び第２の実施形態において、劣化判定部１４は、第１及び第２の実施形態とで異なる判定処理を行う例を説明したが、２つの判定処理を組み合わせて実行するようにしてもよい。 Further, in the first and second embodiments described above, the deterioration determination unit 14 has described an example in which a determination process different from that of the first and second embodiments is performed, but the two determination processes are combined and executed. You may do so.

また、上述の劣化判定部１４は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した劣化判定部１４の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 Further, the deterioration determination unit 14 described above has a computer system inside. The processing process of the deterioration determination unit 14 described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the processing is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

１、１ａ電源装置
２直流電源
４インダクタ
６、６ａ制御部
７負荷部
１０劣化判定装置
１１ロゴスキーコイル
１２積分回路
１３電圧検出部
１４劣化判定部
３１、３１ａスイッチ素子
３２ダイオード
４０トランス
４１一次側コイル
４２二次側コイル
４３整流部
５０、５１、５２、５３平滑コンデンサ
１２１、１３１、１３２抵抗
１２２オペアンプ
１２３コンデンサ
１２４リセットスイッチ
１４１変化量算出部
１４２警報出力部 1, 1a power supply 2 DC power supply 4 inductor 6, 6a control unit 7 load unit 10 deterioration judgment device 11 Rogowski coil 12 integration circuit 13 voltage detection unit 14 deterioration judgment unit 31, 31a switch element 32 diode 40 transformer 41 primary side coil 42 Secondary coil 43 Rectifier 50, 51, 52, 53 Smoothing capacitor 121, 131, 132 Resistance 122 Operational amplifier 123 Capacitor 124 Reset switch 141 Change amount calculation unit 142 Alarm output unit

Claims

A Rogoski coil that is placed on the power supply line connected to the inductor and can detect the current flowing through both the load section and the smoothing capacitor connected to the power supply line.
A voltage detection unit that detects the voltage of the power supply line,
A change in the impedance component of the smoothing capacitor is detected based on the current value based on the output of the Rogowski coil and the voltage value detected by the voltage detection unit, and the smoothing capacitor is based on the change in the impedance component. A deterioration determination device provided with a deterioration determination unit for determining deterioration.

A Rogowski coil that is located on the power supply line connected to the rectifying section that rectifies the AC power generated in the inductor and can detect the current flowing through both the load section and the smoothing capacitor connected to the power supply line.
A voltage detection unit that detects the voltage of the power supply line,
A change in the impedance component of the smoothing capacitor is detected based on the current value based on the output of the Rogowski coil and the voltage value detected by the voltage detection unit, and the smoothing capacitor is based on the change in the impedance component. A deterioration determination device provided with a deterioration determination unit for determining deterioration.

The first or second aspect of the present invention, wherein the deterioration determination unit detects a change in the impedance component based on a current change amount of the current value and a voltage change amount of the voltage value corresponding to the current change. Deterioration judgment device.

The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the deterioration determination unit determines deterioration of the smoothing capacitor based on the detected change amount of the impedance component.

The deterioration according to any one of claims 1 to 4, wherein the deterioration determination unit determines that the smoothing capacitor has deteriorated when the detected change in the impedance component is out of a predetermined range. Judgment device.

The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 5, wherein the deterioration determination unit outputs an alarm indicating that the smoothing capacitor has deteriorated when it determines that the smoothing capacitor has deteriorated.

The deterioration determination unit estimates the replacement time of the smoothing capacitor based on the deterioration characteristics of the impedance component, and presents the estimated replacement time of the smoothing capacitor according to any one of claims 1 to 6. The deterioration determination device described.

The deterioration determination device according to any one of claims 1 to 7 is provided.
A power supply device that outputs DC power to the power supply line.