JP7241590B2 - Condition Diagnosis Device, Condition Diagnosis Method, and Condition Diagnosis Program - Google Patents

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Description

本発明は、整流回路および平滑コンデンサを備える電源装置における平滑コンデンサの状態を診断することができる状態診断装置、状態診断方法、および状態診断プログラムに関する。 The present invention relates to a state diagnosis device, a state diagnosis method, and a state diagnosis program capable of diagnosing the state of a smoothing capacitor in a power supply device having a rectifier circuit and a smoothing capacitor.

従来、電気設備の電源装置には、スイッチング電源回路が広く採用されており、かかるスイッチング電源回路の寿命は電気設備の信頼性に大きく影響する。スイッチング電源回路の寿命は、一次側に配置される平滑コンデンサの劣化に大きく影響する。そのため、かかる平滑コンデンサが設備の保守点検の対象になることが多く、保守費用の削減または設備稼働の最適化などへの影響が大きい。 2. Description of the Related Art Conventionally, switching power supply circuits have been widely used in power supply devices for electrical equipment, and the life of such switching power supply circuits greatly affects the reliability of the electrical equipment. The life of the switching power supply circuit greatly affects the deterioration of the smoothing capacitor arranged on the primary side. Therefore, such a smoothing capacitor is often the object of maintenance and inspection of equipment, and has a great impact on the reduction of maintenance costs and the optimization of equipment operation.

そこで、例えば、特許文献1には、平滑コンデンサの寿命を判定する電源装置が提案されている。特許文献1に記載の電源装置は、整流回路によって整流された電圧を平滑する平滑コンデンサへ流れる電流の瞬時値のピーク値を判定基準値と比較した結果に基づいて、平滑コンデンサの寿命を判定する。 Therefore, for example, Patent Literature 1 proposes a power supply device that determines the life of a smoothing capacitor. The power supply device described in Patent Document 1 determines the life of the smoothing capacitor based on the result of comparing the peak value of the instantaneous value of the current flowing to the smoothing capacitor that smoothes the voltage rectified by the rectifier circuit with the determination reference value. .

特開2011-106987号公報JP 2011-106987 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、整流回路と平滑コンデンサとの間に流れる電流を測定する電流測定部を電源装置の内部に設ける必要があるため、かかる電流測定部を設けた電源装置以外の電源装置に特許文献1に記載の技術を適用するのは難しい。 However, in the technique described in Patent Document 1, since it is necessary to provide a current measuring unit that measures the current flowing between the rectifier circuit and the smoothing capacitor inside the power supply, It is difficult to apply the technology described in Patent Document 1 to the power supply device of

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、整流回路および平滑コンデンサを有する電源装置の外部から平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断することができる状態診断装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a condition diagnosis device capable of diagnosing at least one of deterioration and service life of a smoothing capacitor from the outside of a power supply device having a rectifying circuit and a smoothing capacitor. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の状態診断装置は、電流測定部と、電圧位相算出部と、診断部とを備える。電流測定部は、整流回路および平滑コンデンサを備える電源装置へ交流電力を供給する交流電源と電源装置との間の電流の瞬時値を測定する。電圧位相算出部は、交流電源から整流回路へ交流電力の供給が開始されたタイミングである第1タイミングにおける交流電源の電圧位相を算出する。診断部は、第1タイミングから第1期間の間における電流測定部によって測定された瞬時値の大きさの移動平均値である電流移動平均値を、第1期間より長い第2期間の間算出し、第2期間における電流移動平均値のピーク値である電流移動平均ピーク値を算出することを、平滑コンデンサの劣化状態判定時に複数回行って、平滑コンデンサの劣化状態判定時における電圧位相である第1電圧位相と平滑コンデンサの劣化状態判定時における電流移動平均ピーク値である第1電流移動平均ピーク値との関係である第1関係を取得し、第1関係における第1電流移動平均ピーク値の経時的な全体的減少に基づいて、平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the condition diagnosis device of the present invention includes a current measurement section, a voltage phase calculation section, and a diagnosis section. The current measurement unit measures an instantaneous value of current between the power supply and an AC power supply that supplies AC power to the power supply including a rectifying circuit and a smoothing capacitor. The voltage phase calculator calculates the voltage phase of the AC power supply at a first timing when the supply of AC power from the AC power supply to the rectifier circuit is started. The diagnosis unit calculates a current moving average value, which is a moving average value of magnitudes of instantaneous values measured by the current measurement unit during the first period from the first timing, during a second period longer than the first period. , the current moving average peak value, which is the peak value of the current moving average value in the second period, is calculated a plurality of times when determining the deterioration state of the smoothing capacitor, and the voltage phase when determining the deterioration state of the smoothing capacitor is calculated. A first relationship, which is a relationship between one voltage phase and a first current moving average peak value that is a current moving average peak value at the time of determining the deterioration state of the smoothing capacitor, is acquired, and the first current moving average peak value in the first relationship is acquired. Diagnosing at least one of smoothing capacitor degradation and life based on the overall decrease over time .

本発明によれば、整流回路および平滑コンデンサを有する電源装置の外部から平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断することができる、という効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to diagnose at least one of deterioration and lifetime of a smoothing capacitor from the outside of the power supply device which has a rectifier circuit and a smoothing capacitor.

本発明の実施の形態1にかかる状態診断装置による状態診断処理を説明するための図FIG. 4 is a diagram for explaining state diagnosis processing by the state diagnosis device according to the first embodiment of the present invention; 実施の形態1にかかる電気設備の構成例を示す図1 is a diagram showing a configuration example of electrical equipment according to a first embodiment; FIG. 実施の形態1にかかる状態診断装置の具体的な構成例を示す図FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the condition diagnosis device according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電源装置への突入電流の波形の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of a waveform of inrush current to the power supply device according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電流移動平均値の時間変化の一例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of temporal change in current moving average value according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相が0度である場合の電圧位相、電流移動平均値、および電流移動平均ピーク値の各々の時間変化の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of temporal changes in each of a voltage phase, a current moving average value, and a current moving average peak value when the voltage phase is 0 degrees at power-on timing according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相が90度である場合の電圧位相、電流移動平均値、および電流移動平均ピーク値の各々の時間変化の一例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of temporal changes in each of the voltage phase, current moving average value, and current moving average peak value when the voltage phase is 90 degrees at power-on timing according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相と電流移動平均ピーク値との関係を示す図4 is a diagram showing the relationship between the voltage phase and current moving average peak value at power-on timing according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1にかかる平滑コンデンサの静電容量が変化した場合における電源投入タイミングでの電圧位相と電流移動平均ピーク値との関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the voltage phase and current moving average peak value at power-on timing when the capacitance of the smoothing capacitor changes according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電流移動平均ピーク値平均値と平滑コンデンサの静電容量との関係の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the current moving average peak value average value and the capacitance of the smoothing capacitor according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電流移動平均ピーク値平均値と突入電流制限抵抗の抵抗値と平滑コンデンサの静電容量との関係の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the current moving average peak value average value, the resistance value of the inrush current limiting resistor, and the capacitance of the smoothing capacitor according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる電流特性算出部の構成例を示す図4 is a diagram showing a configuration example of a current characteristic calculation unit according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1にかかる判定部の構成例を示す図4 is a diagram showing a configuration example of a determination unit according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1にかかる状態診断装置の診断部による処理の一例を示すフローチャート3 is a flow chart showing an example of processing by the diagnosis unit of the condition diagnosis device according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる初期特性算出処理の一例を示すフローチャート4 is a flowchart showing an example of initial characteristic calculation processing according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる劣化寿命判定処理の一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of deterioration life determination processing according to the first embodiment 実施の形態1にかかる劣化寿命判定処理の他の例を示すフローチャート4 is a flowchart showing another example of deterioration life determination processing according to the first embodiment; 実施の形態1にかかる状態診断装置における診断部のハードウェア構成の一例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a diagnosis unit in the condition diagnosis device according to the first embodiment; FIG.

以下に、本発明の実施の形態にかかる状態診断装置、状態診断方法、および状態診断プログラムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 A condition diagnosis device, a condition diagnosis method, and a condition diagnosis program according to embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる状態診断装置による状態診断処理を説明するための図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる状態診断装置1は、交流電源2と電気設備3との間に配置される。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram for explaining state diagnosis processing by a state diagnosis device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1 , the condition diagnosis device 1 according to the first embodiment is arranged between an AC power supply 2 and electrical equipment 3 .

交流電源2は、交流電力を電気設備3へ供給する。電気設備3は、一次側に整流回路41および平滑コンデンサ42を有し、交流電源2から供給される交流電力を直流電力へ変換する電源装置4と、電源装置4から直流電力が供給される負荷5とを備える。負荷5は、例えば、電気部品または電動部品などを含み、電気設備3の機能を実行するために電力を消費する。かかる負荷5は、例えば、スイッチング素子、スイッチングトランス、二次側のダイオード、および二次側の平滑コンデンサを一部に含む。かかる負荷5の一部と、整流回路41および平滑コンデンサ42とでスイッチング電源回路が構成される。 The AC power supply 2 supplies AC power to the electrical equipment 3 . The electrical equipment 3 has a rectifier circuit 41 and a smoothing capacitor 42 on the primary side, a power supply 4 that converts AC power supplied from the AC power supply 2 into DC power, and a load to which the DC power is supplied from the power supply 4. 5. The load 5 includes, for example, electrical or motorized components, and consumes power to perform the functions of the electrical equipment 3 . Such a load 5 partially includes, for example, a switching element, a switching transformer, a secondary-side diode, and a secondary-side smoothing capacitor. A part of the load 5, the rectifying circuit 41 and the smoothing capacitor 42 constitute a switching power supply circuit.

電源装置4は、突入電流制限抵抗43と、スイッチ44とを備える。突入電流制限抵抗43は、整流回路41と平滑コンデンサ42との間に配置され、平滑コンデンサ42への突入電流を制限する。なお、突入電流制限抵抗43は、平滑コンデンサ42への突入電流を制限することができればよく、図1に示す位置に限定されない。 The power supply device 4 includes an inrush current limiting resistor 43 and a switch 44 . Rush current limiting resistor 43 is arranged between rectifier circuit 41 and smoothing capacitor 42 to limit the rush current to smoothing capacitor 42 . Note that the inrush current limiting resistor 43 is not limited to the position shown in FIG. 1 as long as it can limit the inrush current to the smoothing capacitor 42 .

スイッチ44は、交流電源2と整流回路41との間の電路の開閉を行う。スイッチ44による電路の開閉は、例えば、手動または自動で行われる。かかるスイッチ44が開状態から閉状態へ切り替えられた場合に、交流電源2から電源装置4への交流電力の供給が開始される。電源装置4は、交流電源2から供給される交流電力を直流電力へ変換し、変換した直流電力を負荷5に供給する。これにより、電気設備3が稼働状態になる。以下、例えば、スイッチ44が開状態から閉状態へ切り替えられるタイミングを電源投入タイミングと記載する。 The switch 44 opens and closes the electric circuit between the AC power supply 2 and the rectifier circuit 41 . Opening and closing of the electric circuit by the switch 44 is performed manually or automatically, for example. When the switch 44 is switched from the open state to the closed state, supply of AC power from the AC power supply 2 to the power supply device 4 is started. The power supply device 4 converts AC power supplied from the AC power supply 2 into DC power and supplies the converted DC power to the load 5 . Thereby, the electric equipment 3 will be in an operating state. Hereinafter, for example, the timing at which the switch 44 is switched from the open state to the closed state is referred to as power-on timing.

図2は、実施の形態1にかかる電気設備の構成例を示す図である。図2に示す例では、電源装置4の整流回路41は、ダイオードブリッジ回路により構成される全波整流回路であり、交流電源2から出力される交流電圧を全波整流する。なお、整流回路41は、図2に示す例に限定されず、例えば、交流電源2から出力される交流電圧を半波整流する半波整流回路であってもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of electrical equipment according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 2 , the rectifier circuit 41 of the power supply device 4 is a full-wave rectifier circuit configured by a diode bridge circuit, and performs full-wave rectification of the AC voltage output from the AC power supply 2 . In addition, the rectifier circuit 41 is not limited to the example shown in FIG.

図1に戻って、状態診断装置1の説明を続ける。状態診断装置1は、変流器10と、電流測定部11と、電圧測定部12と、診断部13とを備える。変流器10は、交流電源2と電源装置4とを接続する電線に取り付けられる。電流測定部11は、変流器10の出力に基づいて、交流電源2と電源装置4との間の電流の瞬時値を予め設定された周期で測定する。 Returning to FIG. 1, the description of the condition diagnosis device 1 is continued. The condition diagnosis device 1 includes a current transformer 10 , a current measurement section 11 , a voltage measurement section 12 and a diagnosis section 13 . The current transformer 10 is attached to a wire that connects the AC power supply 2 and the power supply device 4 . Based on the output of the current transformer 10, the current measurement unit 11 measures the instantaneous value of the current between the AC power supply 2 and the power supply device 4 at preset intervals.

電圧測定部12は、交流電源2から電源装置4へ出力される電圧の瞬時値を予め設定された周期で測定する。診断部13は、電流測定部11によって測定された電流の瞬時値と電圧測定部12によって測定された電圧の瞬時値とに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断する。 The voltage measurement unit 12 measures the instantaneous value of the voltage output from the AC power supply 2 to the power supply device 4 at preset intervals. Diagnosis section 13 diagnoses deterioration and life of smoothing capacitor 42 based on the instantaneous value of current measured by current measurement section 11 and the instantaneous value of voltage measured by voltage measurement section 12 .

交流電源2から電源装置4への交流電力の供給が開始された場合、電源装置4において平滑コンデンサ42の充電が開始され、平滑コンデンサ42に突入電流が流れる。そのため、交流電源2と電源装置4との間に突入電流に応じた電流が流れ、かかる電流の瞬時値が電流測定部11によって測定される。以下、電流測定部11によって測定される電流の瞬時値を電流瞬時値iと記載し、電圧測定部12によって測定された電圧の瞬時値を電圧瞬時値vと記載する。 When the supply of AC power from the AC power supply 2 to the power supply device 4 is started, charging of the smoothing capacitor 42 in the power supply device 4 is started, and a rush current flows through the smoothing capacitor 42 . Therefore, a current corresponding to the inrush current flows between the AC power supply 2 and the power supply device 4 , and the instantaneous value of this current is measured by the current measurement unit 11 . Hereinafter, the instantaneous value of the current measured by the current measuring section 11 will be referred to as the instantaneous current value id , and the instantaneous value of the voltage measured by the voltage measuring section 12 will be referred to as the instantaneous voltage value vd .

診断部13は、電流測定部11によって測定される電流瞬時値iを自乗した値を予め設定された期間Tにおいて積算した値である期間積算値Idaを算出する。具体的には、診断部13は、予め設定された期間Tで電流測定部11によって測定された複数の電流瞬時値iを各々自乗し、かかる複数の自乗値を積算することで、期間積算値Idaを求める。 The diagnosis unit 13 calculates a period integration value Ida, which is a value obtained by squaring the current instantaneous value id measured by the current measurement unit 11 and integrating the value over a preset period T. Specifically, the diagnosis unit 13 squares each of a plurality of instantaneous current values id measured by the current measurement unit 11 during a preset period T, and integrates the squared values to obtain a period integration value. Determine the value Ida .

交流電源2から電源装置4への交流電力の供給が開始された直後は、交流電源2から供給される交流電力は平滑コンデンサ42への充電に用いられることから、期間積算値Idaは平滑コンデンサ42の突入電流に応じた値になる。そして、かかる突入電流は、平滑コンデンサ42の静電容量、突入電流制限抵抗43、および電源投入タイミングでの交流電源2の交流電圧の位相に依存する。以下、交流電源2の交流電圧の位相を電圧位相と記載する。 Since the AC power supplied from the AC power supply 2 is used to charge the smoothing capacitor 42 immediately after the supply of AC power from the AC power supply 2 to the power supply device 4 is started, the period integrated value Ida It becomes a value corresponding to the inrush current of 42. This inrush current depends on the capacitance of the smoothing capacitor 42, the inrush current limiting resistor 43, and the phase of the AC voltage of the AC power supply 2 at the power-on timing. Hereinafter, the phase of the alternating voltage of the alternating current power supply 2 is described as a voltage phase.

平滑コンデンサ42は、充放電が繰り返されることによって、劣化していき、平滑コンデンサ42の静電容量が低下していくが、突入電流制限抵抗43は、平滑コンデンサ42に比べて、劣化の進行が無視できる程度に小さい。したがって、電源投入タイミングでの電圧位相が変わらない場合、突入電流は、平滑コンデンサ42の静電容量に主に依存する。 As the smoothing capacitor 42 is repeatedly charged and discharged, the smoothing capacitor 42 deteriorates and the capacitance of the smoothing capacitor 42 decreases. small enough to be ignored. Therefore, if the voltage phase does not change at power-on timing, the rush current mainly depends on the capacitance of the smoothing capacitor 42 .

そこで、診断部13は、電流測定部11によって測定された電流瞬時値iを自乗した値を予め設定された期間T積算した値である期間積算値Idaを算出し、かかる期間積算値Idaに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断する。 Therefore, the diagnosis unit 13 calculates a period integration value Ida, which is a value obtained by squaring the current instantaneous value id measured by the current measurement unit 11 and integrating it for a preset period T, and calculates the period integration value Ida. Deterioration and life of the smoothing capacitor 42 are diagnosed based on da .

電流測定部11は、電源装置4の内部の電流ではなく、交流電源2と電源装置4との間の電流を測定するため、状態診断装置1は、電源装置4の外部から平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断することができる。 Since the current measurement unit 11 measures the current between the AC power supply 2 and the power supply device 4 instead of the current inside the power supply device 4, the condition diagnosis device 1 detects deterioration of the smoothing capacitor 42 from the outside of the power supply device 4. and can diagnose longevity.

電源投入タイミングでの電圧位相が変わる場合、突入電流も電源投入タイミングでの電圧位相に応じて変わる。そこで、診断部13は、電圧測定部12によって測定された電圧瞬時値vに基づいて、電源投入タイミングでの電圧位相を判定し、電源投入タイミングでの電圧位相と期間積算値Idaとに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断する。以下、電源投入タイミングでの電圧位相を電圧位相θonと記載する場合がある。 When the voltage phase changes at power-on timing, the rush current also changes according to the voltage phase at power-on timing. Therefore, the diagnosis unit 13 determines the voltage phase at the power-on timing based on the voltage instantaneous value vd measured by the voltage measurement unit 12, and determines the voltage phase at the power-on timing and the period integrated value Ida . Based on this, the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 are diagnosed. Hereinafter, the voltage phase at power-on timing may be referred to as voltage phase θon .

電気設備3は、電源投入タイミングを示すオン信号を出力する機能を有しており、診断部13は、電気設備3からオン信号が出力されるタイミングでの電圧位相を、電圧位相θonとして判定することができる。 The electrical equipment 3 has a function of outputting an ON signal indicating the power-on timing, and the diagnostic unit 13 determines the voltage phase at the timing when the ON signal is output from the electrical equipment 3 as the voltage phase θ on . can do.

また、交流電源2は、内部に開閉器6を有しており、かかる開閉器6が開状態から閉状態へ切り替わった場合に、交流電源2から交流電圧が出力される。交流電源2は、開閉器6が開状態から閉状態へ切り替わるタイミングを示すオン信号を出力する機能を有している。診断部13は、例えば、スイッチ44が閉状態である場合に、交流電源2からオン信号が出力されるタイミングでの電圧位相を、電圧位相θonとして判定することができる。 The AC power supply 2 has a switch 6 inside, and an AC voltage is output from the AC power supply 2 when the switch 6 is switched from an open state to a closed state. The AC power supply 2 has a function of outputting an ON signal indicating the timing at which the switch 6 switches from the open state to the closed state. For example, when the switch 44 is closed, the diagnosis unit 13 can determine the voltage phase at the timing when the ON signal is output from the AC power supply 2 as the voltage phase θon .

このように、診断部13は、交流電源2または電気設備3からのオン信号に基づいて、電圧位相θonを判定できる。そして、診断部13は、電圧位相θonと期間積算値Idaとに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断する。したがって、状態診断装置1は、電圧位相θonが変わる場合であっても、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断することができる。 In this manner, the diagnostic unit 13 can determine the voltage phase θ on based on the ON signal from the AC power supply 2 or the electrical equipment 3 . Then, the diagnosis unit 13 diagnoses deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the voltage phase θon and the period integrated value Ida . Therefore, the condition diagnosis device 1 can diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 even when the voltage phase θ on changes.

なお、電源投入タイミングにおける電圧位相が変わらない場合、状態診断装置1は電圧測定部12を有しない構成であってもよい。例えば、交流電源2の交流電圧のゼロクロス点で開閉器6が開状態から閉状態になる場合、または電気設備3において交流電源2の交流電圧のゼロクロス点でスイッチ44が開状態から閉状態になる場合、状態診断装置1は電圧測定部12を有しない構成であってもよい。 If the voltage phase does not change at power-on timing, the condition diagnosis device 1 may be configured without the voltage measurement unit 12 . For example, when the switch 6 changes from an open state to a closed state at the zero cross point of the AC voltage of the AC power supply 2, or when the switch 44 changes from the open state to the closed state at the zero cross point of the AC voltage of the AC power supply 2 in the electric equipment 3 In this case, the condition diagnosis device 1 may be configured without the voltage measurement section 12 .

以下、状態診断装置1の構成について具体的に説明する。図3は、実施の形態1にかかる状態診断装置の具体的な構成例を示す図である。図3に示すように、状態診断装置1は、変流器10と、電流測定部11と、電圧測定部12と、診断部13とを備える。診断部13は、算出部21と、記憶部22と、判定部23とを備える。 The configuration of the condition diagnosis device 1 will be specifically described below. FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration example of the condition diagnosis device according to the first embodiment; As shown in FIG. 3 , the condition diagnosis device 1 includes a current transformer 10 , a current measurement section 11 , a voltage measurement section 12 and a diagnosis section 13 . Diagnosis unit 13 includes calculation unit 21 , storage unit 22 , and determination unit 23 .

上述したように、電圧位相θonが変わる場合、電圧位相θonに依存して突入電流が変わる。すなわち、電圧位相θonによって平滑コンデンサ42への突入電流の波形は、大きく変化する。そこで、算出部21は、電流瞬時値iを自乗した値を予め設定された期間Tにおいて積算した値である期間積算値Idaを算出し、かかる期間積算値Idaに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断する。これにより、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を電源装置4の外部から精度よく診断することができる。 As described above, when the voltage phase θon changes, the inrush current changes depending on the voltage phase θon . That is, the waveform of the rush current to the smoothing capacitor 42 changes greatly depending on the voltage phase θon . Therefore, the calculation unit 21 calculates the period integrated value Ida , which is a value obtained by accumulating the value obtained by squaring the current instantaneous value id in a preset period T, and based on the period integrated value Ida , the smoothing capacitor Diagnose the deterioration and life of 42. As a result, deterioration and life of the smoothing capacitor 42 can be accurately diagnosed from the outside of the power supply device 4 .

ここで、突入電流の特性について説明する。時刻tにおいて電気設備3に入力される交流電源2の交流電圧v(t)が下記式(1)で表されるとする。 Here, the characteristics of the inrush current will be described. Assume that the AC voltage v(t) of the AC power supply 2 input to the electrical equipment 3 at time t is represented by the following equation (1).

Figure 0007241590000001
Figure 0007241590000001

電源投入タイミングで流れる電流は、整流回路41、突入電流制限抵抗43、および平滑コンデンサ42によって制御される。整流回路41のダイオードブリッジによって整流回路41から出力される電圧v’(t)の値は、下記式(2)に示すように、絶対値になる。なお、交流電圧v(t)に比べ、ダイオードブリッジによる電圧降下は無視できる程度に小さいものとする。 The current flowing at power-on timing is controlled by a rectifying circuit 41, a rush current limiting resistor 43, and a smoothing capacitor . The value of the voltage v'(t) output from the rectifier circuit 41 by the diode bridge of the rectifier circuit 41 becomes an absolute value as shown in the following equation (2). It is assumed that the voltage drop due to the diode bridge is negligibly small compared to the AC voltage v(t).

Figure 0007241590000002
Figure 0007241590000002

ここで、突入電流制限抵抗43の抵抗値を「R」、電気設備3の負荷5を「R」とし、平滑コンデンサ42の静電容量を「C」とする。また、突入電流制限抵抗43、負荷5、および平滑コンデンサ42に時刻tにおいてそれぞれに流れる電流を「i(t)」、「i(t)」、および「iR0(t)」とし、平滑コンデンサ42の電荷を「q(t)」とする。この場合、下記式(3)~(6)の回路方程式が成り立つ。 Here, let the resistance value of the rush current limiting resistor 43 be "R", the load 5 of the electrical equipment 3 be "R 0 ", and the capacitance of the smoothing capacitor 42 be "C". Further, the currents flowing through the inrush current limiting resistor 43, the load 5, and the smoothing capacitor 42 at time t are defined as "i(t)", " iC (t)", and " iR0 (t)", respectively, and the smoothing Let the charge on the capacitor 42 be "q(t)". In this case, the following circuit equations (3) to (6) hold.

Figure 0007241590000003
Figure 0007241590000003

上記式(3)~(6)から下記式(7)の微分方程式が成り立つ。 A differential equation of the following equation (7) is established from the above equations (3) to (6).

Figure 0007241590000004
Figure 0007241590000004

v’(t)<q(t)/Cとなった場合、整流回路41を構成するダイオードブリッジにより、電源装置4から交流電源2へ電流が流れないため、負荷5で平滑コンデンサ42の電荷q(t)は消費されるのみになる。したがって、v’(t)<q(t)/Cの状態とv’(t)>q(t)/Cの状態とでそれぞれで微分方程式を解く必要がある。 When v′(t)<q(t)/C, the current does not flow from the power supply 4 to the AC power supply 2 due to the diode bridge that constitutes the rectifier circuit 41, so the charge q of the smoothing capacitor 42 in the load 5 (t) is only consumed. Therefore, it is necessary to solve differential equations in the states of v'(t)<q(t)/C and v'(t)>q(t)/C respectively.

平滑コンデンサ42における電荷の初期値を「Q」とし、電源投入タイミングから経過した時刻を「t」とすると、v’(t)>q(t)/Cの状態において、平滑コンデンサ42の電荷q(t)は、下記式(8)で表される。下記式(8)において、φは下記式(9)で表される。 Assuming that the initial value of the charge in the smoothing capacitor 42 is “Q 0 ” and the time elapsed from the power-on timing is “t”, the charge of the smoothing capacitor 42 is q(t) is represented by the following formula (8). In the following formula (8), φ is represented by the following formula (9).

Figure 0007241590000005
Figure 0007241590000005

また、平滑コンデンサ42の電荷q(t)の初期値を「Q’」とすると、v’(t)<q(t)/Cの期間において、平滑コンデンサ42の電荷q(t)は、下記式(10)で表される。 Further, if the initial value of the charge q(t) of the smoothing capacitor 42 is "Q' 0 ", the charge q(t) of the smoothing capacitor 42 during the period of v'(t)<q(t)/C is It is represented by the following formula (10).

Figure 0007241590000006
Figure 0007241590000006

図4は、実施の形態1にかかる電源装置への突入電流の波形の一例を示す図である。図4に示す例では、θon=0、すなわち電源投入タイミングでの電圧位相が0度である場合を示している。図4に示すように、電流i(t)は、v’(t)の周波数に応じた間隔でピークになり、時間の経過に伴ってピーク値が小さくなる波形になる。なお、図4に示す電流i(t)は、電荷q(t)を微分することで求めることができる。また、図4に示す例では、電源投入タイミングの時間を「0」としている。 4 is a diagram illustrating an example of a waveform of rush current to the power supply device according to the first embodiment; FIG. The example shown in FIG. 4 shows the case where θ on =0, that is, the voltage phase at power-on timing is 0 degrees. As shown in FIG. 4, the current i(t) has a waveform with peaks at intervals corresponding to the frequency of v'(t), and the peak value decreases over time. Note that the current i(t) shown in FIG. 4 can be obtained by differentiating the charge q(t). In addition, in the example shown in FIG. 4, the power-on timing is set to "0".

電圧位相θonが同じであっても劣化によって平滑コンデンサ42の静電容量が低下すると、電流i(t)の各ピーク値も小さくなる。そのため、例えば、最初に出現する電流i(t)のピーク値の減少度合いから平滑コンデンサ42の劣化を判定することができる。しかしながら、電流i(t)の波形は、電圧位相θonによって変わる。したがって、電圧位相θonを同じにできない場合、電流i(t)のピーク値の減少度合いから平滑コンデンサ42の劣化を判定することが難しい。 Even if the voltage phase θ on is the same, when the capacitance of the smoothing capacitor 42 decreases due to deterioration, each peak value of the current i(t) also decreases. Therefore, for example, deterioration of the smoothing capacitor 42 can be determined from the degree of decrease in the peak value of the current i(t) that appears first. However, the waveform of the current i(t) changes with the voltage phase θ on . Therefore, if the voltage phase θ on cannot be made the same, it is difficult to determine deterioration of the smoothing capacitor 42 from the degree of decrease in the peak value of the current i(t).

そこで、診断部13は、予め設定された期間Tで電流測定部11によって測定された複数の電流瞬時値iを各々自乗し、かかる複数の自乗値を積算することで、期間積算値Idaを求める。そして、診断部13は、期間積算値Idaを予め設定され期間Tで除算し、かかる除算結果の平方根を算出する。例えば、診断部13は、予め設定された期間Tで電流測定部11によって測定された複数の電流瞬時値iを用いて下記式(11)の計算を行う。 Therefore, the diagnosis unit 13 squares each of the plurality of instantaneous current values id measured by the current measurement unit 11 in a preset period T, and integrates the plurality of squared values to obtain the period integrated value Ida Ask for Then, the diagnosis unit 13 divides the integrated period value Ida by a preset period T, and calculates the square root of the division result. For example, the diagnosis unit 13 uses a plurality of current instantaneous values id measured by the current measurement unit 11 in a preset period T to calculate the following formula (11).

Figure 0007241590000007
Figure 0007241590000007

診断部13は、電流瞬時値iが計測される毎に繰り返し上記式(11)を計算するため、上記式(11)で算出される値Iは、予め設定された期間Tにおける電流瞬時値iの大きさの移動平均値と呼ぶことができる。以下、上記式(11)で算出される値Iを電流移動平均値Iと記載する。 Since the diagnosis unit 13 repeatedly calculates the above formula (11) each time the instantaneous current value id is measured, the value Ir calculated by the above formula (11) is the current instantaneous value in the preset period T. It can be called a moving average of the magnitude of the value id . Hereinafter, the value Ir calculated by the above formula (11) will be referred to as the current moving average value Ir .

電流瞬時値iは、例えば4kHz周期で電流測定部11によって測定される。予め設定された期間Tは、例えば、25msである。なお、予め設定され期間Tは、交流電源2から出力される交流電圧波形の1周期よりも長い時間であればよく、25msに限定されず、例えば、20msであってもよい。また、電流測定部11による電流瞬時値iの測定周期は、4kHzでなくてもよい。 The current instantaneous value i d is measured by the current measuring unit 11 at a cycle of 4 kHz, for example. The preset period T is, for example, 25 ms. Note that the preset period T may be longer than one cycle of the AC voltage waveform output from the AC power supply 2, and is not limited to 25 ms, and may be 20 ms, for example. Moreover, the measurement period of the current instantaneous value id by the current measurement unit 11 does not have to be 4 kHz.

図5は、実施の形態1にかかる電流移動平均値の時間変化の一例を示す図である。図5に示すように、電流移動平均値Iの時間変化は、山形状の特性になる。診断部13は、繰り返し算出した電流移動平均値Iのピーク値を算出することができる。以下、電流移動平均値Iのピーク値を、電流移動平均ピーク値Irpと記載する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of temporal change in current moving average value according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the time change of the current moving average value Ir has a mountain-shaped characteristic. The diagnosis unit 13 can calculate the peak value of the current moving average value Ir that is repeatedly calculated. Hereinafter, the peak value of the current moving average value Ir is referred to as the current moving average peak value Irp .

電流移動平均値Iの時間変化は、電圧位相θonによって異なるため、電流移動平均ピーク値Irpの時間変化も、電圧位相θonによって異なる。 Since the time change of the current moving average value Ir varies depending on the voltage phase θon , the time change of the current moving average peak value Irp also varies depending on the voltage phase θon .

図6は、実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相が0度である場合の電圧位相、電流移動平均値、および電流移動平均ピーク値の各々の時間変化の一例を示す図である。図7は、実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相が90度である場合の電圧位相、電流移動平均値、および電流移動平均ピーク値の各々の時間変化の一例を示す図である。図8は、実施の形態1にかかる電源投入タイミングでの電圧位相と電流移動平均ピーク値との関係を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of temporal changes in each of a voltage phase, a current moving average value, and a current moving average peak value when the voltage phase is 0 degrees at power-on timing according to the first embodiment. . FIG. 7 is a diagram showing an example of temporal changes in each of a voltage phase, a current moving average value, and a current moving average peak value when the voltage phase is 90 degrees at power-on timing according to the first embodiment. . FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the voltage phase and current moving average peak value at power-on timing according to the first embodiment.

図6および図7に示すように、電流i(t)の時間変化は、θon=0度である場合と、θon=90度である場合とで大きく異なる。かかる電流i(t)の時間変化に比べ、電流移動平均値Iの時間変化は、図6および図7に示すように、電圧位相θonの変化による変化が抑制されていることが分かる。 As shown in FIGS. 6 and 7, the time change of the current i(t) differs greatly between when θ on =0 degrees and when θ on =90 degrees. As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the change in the current moving average value Ir due to the change in the voltage phase θon is suppressed compared to the time change in the current i(t).

また、電流移動平均ピーク値Irpは、図8に示すように、電圧位相θonの変化で変化する山形状の特性であり、電圧位相θonの変化による変化が抑制されていることが分かる。なお、図8に示す例では、電圧位相θonが0度から180度までの変化に対する電流移動平均ピーク値Irpの変化を示している。電圧位相θonが180度から360度までの変化に対する電流移動平均ピーク値Irpの変化は、電圧位相θonが0度から180度までの変化に対する電流移動平均ピーク値Irpの変化と同じである。 Also, as shown in FIG. 8, the current moving average peak value Irp has a mountain-shaped characteristic that changes with changes in the voltage phase θon , and it can be seen that changes due to changes in the voltage phase θon are suppressed. . Note that the example shown in FIG. 8 shows changes in the current moving average peak value Irp with respect to changes in the voltage phase θon from 0 degrees to 180 degrees. The change in the current moving average peak value Irp with respect to the voltage phase θon changing from 180 degrees to 360 degrees is the same as the change in the current moving average peak value Irp with respect to the voltage phase θon changing from 0 degrees to 180 degrees. is.

電気設備3の起動と停止とが繰り返されることで、電源装置4において、平滑コンデンサ42で充電と放電とが繰り返され、劣化によって平滑コンデンサ42の静電容量が低下する。平滑コンデンサ42の静電容量が低下すると、平滑コンデンサ42における充電可能な電荷量も低下するため、電源投入時の突入電流も小さくなる。 As the electrical equipment 3 is repeatedly started and stopped, the smoothing capacitor 42 in the power supply device 4 is repeatedly charged and discharged, and the electrostatic capacity of the smoothing capacitor 42 decreases due to deterioration. When the capacitance of the smoothing capacitor 42 decreases, the amount of charge that can be charged in the smoothing capacitor 42 also decreases, so the inrush current at power-on also decreases.

図9は、実施の形態1にかかる平滑コンデンサの静電容量が変化した場合における電源投入タイミングでの電圧位相と電流移動平均ピーク値との関係を示す図である。図9では、平滑コンデンサ42の静電容量が100%の状態と、平滑コンデンサ42の静電容量が67%および33%に各々減少した状態とにおける電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係が示される。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the voltage phase and current moving average peak value at power-on timing when the capacitance of the smoothing capacitor changes according to the first embodiment. 9, the voltage phase θ on and current moving average peak value I rp is shown.

図9に示すように、平滑コンデンサ42の静電容量が低下すると、山形状の特性が全体的に減少する。そこで、診断部13は、電流移動平均ピーク値Irpと電圧位相θonとに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化を検出する。例えば、診断部13は、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係の全体的な減少量または減少率から平滑コンデンサ42の劣化を判定することができる。 As shown in FIG. 9, when the capacitance of the smoothing capacitor 42 decreases, the mountain-shaped characteristic decreases as a whole. Therefore, the diagnostic unit 13 detects deterioration of the smoothing capacitor 42 based on the current moving average peak value Irp and the voltage phase θon . For example, the diagnosis unit 13 can determine the deterioration of the smoothing capacitor 42 from the overall reduction amount or reduction rate of the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp .

診断部13は、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を、異なる電圧位相を電源投入タイミングとして得られる複数の電流移動平均ピーク値Irpに基づいて、近似する近似処理を行う。かかる近似処理によって、診断部13は、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcを算出することができる。近似式Fvcは、例えば、図8に示す特性に近似する式である。診断部13は、近似処理を、例えば、多項式近似、または最小二乗法などによって実行することができる。また、診断部13は、近似処理に代えて、補間処理によって、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcを算出することができる。 Diagnosis unit 13 performs approximation processing for approximating the relationship between voltage phase θ on and current moving average peak value I rp based on a plurality of current moving average peak values I rp obtained at power-on timings at different voltage phases. conduct. Through such approximation processing, the diagnosis unit 13 can calculate the approximate expression Fvc representing the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp . The approximation formula Fvc is, for example, a formula that approximates the characteristics shown in FIG. The diagnosis unit 13 can perform the approximation process by, for example, polynomial approximation or the method of least squares. Further, the diagnosis unit 13 can calculate an approximate expression Fvc representing the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp by interpolation processing instead of approximation processing.

例えば、診断部13は、電気設備3における電源の投入が1日1回である場合、20日の各々の日の電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの組を得る。これにより、診断部13は、20組分の電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの組み合わせを得ることができる。診断部13は、かかる20組分の情報から近似処理または補間処理を行うことで、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcを算出することができる。 For example, if the electric equipment 3 is turned on once a day, the diagnosis unit 13 obtains a set of the voltage phase θ on and the current moving average peak value I rp for each day on the 20th. Thereby, the diagnosis unit 13 can obtain 20 sets of combinations of the voltage phase θ on and the current moving average peak value I rp . The diagnosis unit 13 performs approximation processing or interpolation processing from the 20 sets of information to calculate an approximation formula Fvc representing the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp .

電源投入タイミングが特定の電圧位相になるように電気設備3における電源の投入を行うことができない場合、各電圧位相θonは、一般的にランダムな電圧位相になる。この場合、20日の電圧位相θonが均等間隔になる可能性は低い。そのため、0度から180度までの電圧位相のうち両端の特性が真値と離れるように発散する近似式になる可能性がある。 Each voltage phase θ on will generally be a random voltage phase if the power-on in the electrical equipment 3 cannot be performed such that the power-on timing is at a particular voltage phase. In this case, it is unlikely that the 20-day voltage phase θ on will be evenly spaced. Therefore, there is a possibility that the approximation formula diverges so that the characteristics at both ends of the voltage phase from 0 degrees to 180 degrees diverge from the true values.

そこで、診断部13は、両端までの電圧位相θonの傾向を示す情報を記憶している。診断部13は、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの複数の組の情報と両端までの電圧位相θonの傾向の情報とから、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcを算出することができる。これにより、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcを精度よく算出することができる。 Therefore, the diagnostic unit 13 stores information indicating the tendency of the voltage phase θ on to both ends. Diagnosis unit 13 determines voltage phase θ on and current moving average peak value I rp based on information on a plurality of sets of voltage phase θ on and current moving average peak value I rp and information on the tendency of voltage phase θ on to both ends. It is possible to calculate an approximation F vc representing the relationship with rp . Accordingly, it is possible to accurately calculate the approximate expression Fvc representing the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp .

診断部13は、電圧位相θonと電流移動平均ピーク値Irpとの関係を示す近似式Fvcに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定することができる。具体的には、診断部13は、初期状態判定モードにおいて、算出した近似式Fvcを初期近似式FBvcとする。その後、診断部13は、劣化状態判定モードにおいて、算出した近似式Fvcを現在近似式FCvcとする。初期状態判定モードは、電源装置4が初期状態である場合の平滑コンデンサ42の状態を判定するためのモードである。劣化状態判定モードは、平滑コンデンサ42の劣化状態を判定するためのモードである。 The diagnosis unit 13 can determine the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the approximate expression Fvc representing the relationship between the voltage phase θon and the current moving average peak value Irp . Specifically, the diagnosis unit 13 sets the calculated approximation formula F vc as the initial approximation formula FB vc in the initial state determination mode. After that, the diagnosis unit 13 sets the calculated approximation formula F vc as the current approximation formula FC vc in the deterioration state determination mode. The initial state determination mode is a mode for determining the state of the smoothing capacitor 42 when the power supply device 4 is in the initial state. The deterioration state determination mode is a mode for determining the deterioration state of the smoothing capacitor 42 .

診断部13は、算出した初期近似式FBvcと現在近似式FCvcとに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定することができる。初期近似式FBvcと現在近似式FCvcとの差または比が変化するほど、平滑コンデンサ42の静電容量が低下していることを示している。診断部13は、初期近似式FBvcと現在近似式FCvcとの差または比を算出することで、平滑コンデンサ42の静電容量の低下を検出することができる。 The diagnosis unit 13 can determine the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the calculated initial approximation formula FB vc and current approximation formula FC vc . It shows that the capacitance of the smoothing capacitor 42 decreases as the difference or ratio between the initial approximation formula FB vc and the current approximation formula FC vc changes. The diagnosis unit 13 can detect a decrease in the capacitance of the smoothing capacitor 42 by calculating the difference or ratio between the initial approximation formula FB vc and the current approximation formula FC vc .

例えば、診断部13は、初期近似式FBvcに含まれる電流移動平均ピーク値Irpの平均値を電流特性値Iの初期値とし、現在近似式FCvcに含まれる電流移動平均ピーク値Irpの平均値を電流特性値Iの現在値として算出する。診断部13は、電流特性値Iにおける初期値と現在値との差または比を初期近似式FBvcと現在近似式FCvcの差または比として算出することができる。以下、電流移動平均ピーク値Irpの平均値を、電流移動平均ピーク値平均値Irpavと記載する。 For example, the diagnosis unit 13 sets the average value of the current moving average peak values Irp included in the initial approximation formula FBvc as the initial value of the current characteristic value Ic , and the current moving average peak value Irp included in the current approximation formula FCvc . The average value of rp is calculated as the current value of the current characteristic value Ic . The diagnosis unit 13 can calculate the difference or ratio between the initial value and the current value of the current characteristic value Ic as the difference or ratio between the initial approximation formula FBvc and the current approximation formula FCvc . Hereinafter, the average value of the current moving average peak values Irp is referred to as the current moving average peak value average value Irpav .

図10は、実施の形態1にかかる電流移動平均ピーク値平均値と平滑コンデンサの静電容量との関係の一例を示す図である。図10に示すように、電流移動平均ピーク値平均値Irpavは、平滑コンデンサ42の静電容量が低下するほど小さくなる。 10 is a diagram showing an example of a relationship between a current moving average peak value average value and a capacitance of a smoothing capacitor according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 10, current moving average peak value average value Irpav decreases as the capacitance of smoothing capacitor 42 decreases.

図11は、実施の形態1にかかる電流移動平均ピーク値平均値と突入電流制限抵抗の抵抗値と平滑コンデンサの静電容量との関係の一例を示す図である。図11では、整流回路41が全波整流回路であり、交流電源2の交流電圧の実効値が100Vである場合の例を示している。図11に示すように、突入電流制限抵抗43の抵抗値と平滑コンデンサ42の静電容量によって、電流移動平均ピーク値平均値Irpavが異なる。 FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the current moving average peak value average value, the resistance value of the inrush current limiting resistor, and the capacitance of the smoothing capacitor according to the first embodiment. FIG. 11 shows an example in which the rectifier circuit 41 is a full-wave rectifier circuit and the effective value of the AC voltage of the AC power supply 2 is 100V. As shown in FIG. 11, the current moving average peak value average value I rpav differs depending on the resistance value of the inrush current limiting resistor 43 and the capacitance of the smoothing capacitor 42 .

診断部13は、電源装置4の等価回路などから得られる計算式またはテーブルなどによって電流特性値Iの初期値を算出することもできる。例えば、診断部13は、不図示の入力部から、交流電源2の交流電圧の実効値および周波数、整流回路41の種別、突入電流制限抵抗43の抵抗値、および平滑コンデンサ42の静電容量の情報を取得する。診断部13は、取得した情報に基づいて、電流特性値Iの初期値を算出することができる。なお、整流回路41の種別には、全波整流と半波整流とがある。 The diagnosis unit 13 can also calculate the initial value of the current characteristic value Ic using a calculation formula or a table obtained from the equivalent circuit of the power supply device 4 or the like. For example, the diagnosis unit 13 receives from an input unit (not shown) the effective value and frequency of the AC voltage of the AC power supply 2, the type of the rectifier circuit 41, the resistance value of the inrush current limiting resistor 43, and the capacitance of the smoothing capacitor 42. Get information. The diagnosis unit 13 can calculate the initial value of the current characteristic value Ic based on the acquired information. The types of the rectifier circuit 41 include full-wave rectification and half-wave rectification.

図3に戻って、診断部13の説明を続ける。図3に示すように、診断部13は、算出部21と、算出部21によって算出された初期特性の情報を記憶する記憶部22と、算出部21で算出された電流特性値Iの現在値と記憶部22に記憶された電流特性値Iの初期値とに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する判定部23を備える。記憶部22に記憶される初期特性の情報は、例えば電流特性値Iの初期値および初期近似式FBvcである。なお、以下において、電流特性値Iの初期値を初期特性値Iicと記載し、電流特性値Iの現在値を現在特性値Iccと記載する場合がある。 Returning to FIG. 3, the description of the diagnosis unit 13 is continued. As shown in FIG. 3, the diagnosis unit 13 includes a calculation unit 21, a storage unit 22 that stores information on the initial characteristics calculated by the calculation unit 21, and a current characteristic value Ic calculated by the calculation unit 21. A judgment unit 23 is provided for judging deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the value and the initial value of the current characteristic value Ic stored in the storage unit 22 . The initial characteristic information stored in the storage unit 22 is, for example, the initial value of the current characteristic value Ic and the initial approximation formula FBvc . Note that, hereinafter, the initial value of the current characteristic value Ic may be referred to as the initial characteristic value Iic , and the current value of the current characteristic value Ic may be referred to as the current characteristic value Icc .

算出部21は、電圧測定部12から得られる電圧瞬時値vに基づいて、電圧位相θonを算出する電圧位相算出部31と、電流測定部11から得られる電流瞬時値iに基づいて、電流特性値Iを算出する電流特性算出部32とを備える。 Calculation unit 21 calculates voltage phase θon based on voltage instantaneous value vd obtained from voltage measurement unit 12, and voltage phase calculation unit 31 calculates voltage phase θon based on current instantaneous value id obtained from current measurement unit 11. , and a current characteristic calculator 32 for calculating the current characteristic value Ic .

電圧位相算出部31は、例えば、電圧測定部12によって測定された電圧瞬時値vに基づいて電圧位相を繰り返し算出し、電気設備3から示すオン信号が出力されたタイミングでの電圧位相を電圧位相θonとして算出することができる。また、電圧位相算出部31は、交流電源2からオン信号が出力されたタイミングでの電圧位相を電圧位相θonとして算出することもできる。 The voltage phase calculation unit 31, for example, repeatedly calculates the voltage phase based on the voltage instantaneous value vd measured by the voltage measurement unit 12, and calculates the voltage phase at the timing when the ON signal indicated by the electrical equipment 3 is output. It can be calculated as the phase θ on . The voltage phase calculator 31 can also calculate the voltage phase at the timing when the ON signal is output from the AC power supply 2 as the voltage phase θon .

図12は、実施の形態1にかかる電流特性算出部の構成例を示す図である。図12に示すように、電流特性算出部32は、自乗値算出部51と、期間積算値算出部52と、期間平均値算出部53と、平方根値算出部54と、ピーク値判定部55と、ピーク平均値算出部56と、電流特性出力部57とを備える。 12 is a diagram illustrating a configuration example of a current characteristic calculation unit according to the first embodiment; FIG. As shown in FIG. 12, the current characteristic calculator 32 includes a square value calculator 51, a period integrated value calculator 52, a period average value calculator 53, a square root value calculator 54, and a peak value determiner 55. , a peak average value calculator 56 and a current characteristic output unit 57 .

自乗値算出部51は、電流測定部11によって予め設定さられた周期で測定される電流瞬時値iを取得する。自乗値算出部51は、電流瞬時値iを取得する毎に、電流瞬時値iを繰り返し自乗することで、自乗値i を算出する。自乗値算出部51は、自乗値i を算出する毎に、算出した自乗値i を期間積算値算出部52へ出力する。 The squared value calculator 51 acquires the current instantaneous value id measured by the current measuring unit 11 at a preset cycle. The squared value calculator 51 repeatedly squares the instantaneous current value id every time the instantaneous current value id is obtained, thereby calculating the squared value id2 . The squared value calculator 51 outputs the calculated squared value i d 2 to the period integrated value calculator 52 every time it calculates the squared value i d 2 .

期間積算値算出部52は、自乗値算出部51から自乗値i を取得する毎に、現時点から予め設定され期間T前までの自乗値i を積算することで、期間積算値Idaを繰り返し算出する。期間積算値算出部52は、期間積算値Idaを算出する毎に、算出した期間積算値Idaを期間平均値算出部53へ出力する。 Every time the period integrated value calculation unit 52 acquires the squared value id 2 from the squared value calculation unit 51, the period integrated value calculation unit 52 integrates the squared value id 2 from the current time point to the preset period T before, thereby obtaining the period integrated value I Iteratively calculate da . The period integrated value calculator 52 outputs the calculated period integrated value Ida to the period average value calculator 53 each time it calculates the period integrated value Ida .

期間平均値算出部53は、期間積算値算出部52から期間積算値Idaを取得する毎に、期間積算値Idaを予め設定され期間Tで除算することで、期間平均値Idavを繰り返し算出する。期間平均値算出部53は、期間平均値Idavを算出する毎に、算出した期間平均値Idavを平方根値算出部54へ出力する。 The period average value calculation unit 53 divides the period integration value Ida by a preset period T each time it acquires the period integration value Ida from the period integration value calculation unit 52, thereby repeating the period average value Idav . calculate. The period average value calculator 53 outputs the calculated period average value I dav to the square root value calculator 54 each time it calculates the period average value I dav .

平方根値算出部54は、期間平均値算出部53から期間平均値Idavを取得する毎に、期間平均値Idavの平方根である電流移動平均値Iを算出する。平方根値算出部54は、電流移動平均値Iを算出する毎に、算出した電流移動平均値Iをピーク値判定部55へ出力する。 Each time the square root value calculator 54 acquires the period average value I dav from the period average value calculator 53 , the square root value calculator 54 calculates the current moving average value I r that is the square root of the period average value I dav . The square root value calculation unit 54 outputs the calculated current moving average value Ir to the peak value determination unit 55 each time it calculates the current moving average value Ir .

ピーク値判定部55は、電源投入タイミングを示すオン信号を電気設備3から取得したタイミングから予め設定された期間TAが経過するまでの間に、平方根値算出部54から繰り返し出力される電流移動平均値Iのうち最も大きい電流移動平均値Iを判定する。ピーク値判定部55は、最も大きいと判定した電流移動平均値Iが電流移動平均ピーク値Irpであると判定する。期間TAは、予め設定され期間Tよりも大きく、例えば、予め設定され期間Tの2倍以上の期間である。 The peak value determination unit 55 determines the current moving average repeatedly output from the square root value calculation unit 54 from the timing when the ON signal indicating the power-on timing is acquired from the electrical equipment 3 until the preset period TA elapses. A current moving average value I r that is the largest among the values I r is determined. The peak value determination unit 55 determines that the current moving average value Ir determined to be the largest is the current moving average peak value Irp . The period TA is longer than the preset period T, and is, for example, twice as long as the preset period T or more.

以下においては、上述した期間積算値Ida、期間平均値Idav、電流移動平均値I、または電流移動平均ピーク値Irpを電流特性値Ic1と記載する。期間平均値Idav、電流移動平均値I、または電流移動平均ピーク値Irpは、期間積算値Idaに基づく値の一例である。また、電流移動平均ピーク値Irpの平均値を電流特性値Ic2と記載する場合がある。なお、電流特性値Ic1および電流特性値Ic2を各々区別せずに示す場合、電流特性値Iと記載する場合がある。 Hereinafter, the period integration value I da , period average value I dav , current moving average value I r , or current moving average peak value I rp described above will be referred to as current characteristic value I c1 . The period average value I dav , current moving average value I r , or current moving average peak value I rp are examples of values based on the period integrated value I da . Also, the average value of the current moving average peak values Irp may be referred to as the current characteristic value Ic2 . Note that when the current characteristic value Ic1 and the current characteristic value Ic2 are not distinguished from each other, they may be referred to as the current characteristic value Ic .

ピーク平均値算出部56は、電流特性値Ic1を取得すると共に、電圧位相算出部31で算出される電圧位相θonを取得する。ピーク平均値算出部56は、取得した電流特性値Ic1と電圧位相θonとに基づいて、上述した近似式Fvcを算出する。 The peak average value calculator 56 acquires the current characteristic value I c1 and also acquires the voltage phase θ on calculated by the voltage phase calculator 31 . The peak average value calculator 56 calculates the above-described approximate expression Fvc based on the acquired current characteristic value Ic1 and the voltage phase θon .

例えば、ピーク平均値算出部56は、初期状態判定モードである場合、初期近似式FBvcを算出し、算出した初期近似式FBvcの情報を記憶部22に記憶する。また、ピーク平均値算出部56は、算出した初期近似式FBvcに基づいて、電流特性値Ic2である電流移動平均ピーク値平均値Irpavを初期特性値Iicとして算出する。 For example, in the initial state determination mode, the peak average value calculator 56 calculates an initial approximation formula FB vc and stores information on the calculated initial approximation formula FB vc in the storage unit 22 . Further, the peak average value calculation unit 56 calculates the current moving average peak value average value Irpav , which is the current characteristic value Ic2 , as the initial characteristic value Iic based on the calculated initial approximation formula FBvc .

また、ピーク平均値算出部56は、劣化状態判定モードである場合、平滑コンデンサ42の現在近似式FCvcを算出し、算出した現在近似式FCvcに基づいて、電流特性値Ic2である電流移動平均ピーク値平均値Irpavを現在特性値Iccとして算出する。 In addition, in the deterioration state determination mode, the peak average value calculation unit 56 calculates the current approximate expression FC vc of the smoothing capacitor 42, and based on the calculated current approximate expression FC vc , the current characteristic value I c2 is calculated. The moving average peak value average value Irpav is calculated as the current characteristic value Icc .

なお、算出部21は、劣化状態判定モードである場合、電流移動平均ピーク値Irpと電圧位相θonとの関係を示す近似式に代えて、期間積算値Ida、期間平均値Idav、または電流移動平均値Iと電圧位相θonとの関係を示す近似式を初期近似式FBvcとして算出することもできる。 Note that, in the deterioration state determination mode, the calculation unit 21 replaces the approximate expression representing the relationship between the current moving average peak value Irp and the voltage phase θon with the period integrated value I da , the period average value I dav , Alternatively, an approximation expression representing the relationship between the current moving average value Ir and the voltage phase θon can be calculated as the initial approximation expression FBvc .

また、電流特性出力部57は、電流特性算出部32において算出された初期近似式FBvcおよび初期特性値Iicを記憶部22に記憶する。また、電流特性出力部57は、電流特性算出部32において算出された現在特性値Iccを判定部23へ出力する。また、電流特性出力部57は、劣化状態判定モードにおいて電流特性算出部32において算出された電流特性値Ic1を現在特性値Iccとして判定部23へ出力することもできる。 The current characteristic output unit 57 also stores the initial approximate expression FB vc and the initial characteristic value I ic calculated in the current characteristic calculation unit 32 in the storage unit 22 . The current characteristic output unit 57 also outputs the current characteristic value Icc calculated by the current characteristic calculation unit 32 to the determination unit 23 . The current characteristic output unit 57 can also output the current characteristic value Ic1 calculated by the current characteristic calculation unit 32 in the deterioration state determination mode to the determination unit 23 as the current characteristic value Icc .

次に、判定部23について説明する。図13は、実施の形態1にかかる判定部の構成例を示す図である。図13に示すように、判定部23は、劣化状態判定モードである場合に、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する。かかる判定部23は、比較部61と、劣化度判定部62と、寿命判定部63とを備える。 Next, the determination unit 23 will be described. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a determination unit according to the first embodiment; FIG. As shown in FIG. 13, the determination unit 23 determines the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 in the deterioration state determination mode. The determination unit 23 includes a comparison unit 61 , a deterioration degree determination unit 62 and a life determination unit 63 .

比較部61は、記憶部22から取得した初期特性値Iicと電流特性算出部32から取得した現在特性値Iccとを比較する。例えば、比較部61は、初期特性値Iicに対する現在特性値Iccの差である減少量を算出する。また、比較部61は、初期特性値Iicに対する現在特性値Iccの比である減少率を算出することもできる。 The comparison unit 61 compares the initial characteristic value I ic obtained from the storage unit 22 and the current characteristic value I cc obtained from the current characteristic calculation unit 32 . For example, the comparison unit 61 calculates the amount of decrease, which is the difference between the initial characteristic value Iic and the current characteristic value Icc . The comparison unit 61 can also calculate a reduction rate, which is the ratio of the current characteristic value Icc to the initial characteristic value Iic .

また、比較部61は、初期特性値Iicと比較する現在特性値Iccとして電流特性値Ic2に代えて電流特性値Ic1を用いることもできる。電流特性値Ic1は、上述したように、例えば、期間平均値Idav、電流移動平均値I、電流移動平均ピーク値Irp、または電流移動平均ピーク値Irpである。 Further, the comparison unit 61 can use the current characteristic value Ic1 instead of the current characteristic value Ic2 as the current characteristic value Icc to be compared with the initial characteristic value Iic . The current characteristic value I c1 is, for example, the period average value I dav , the current moving average value I r , the current moving average peak value I rp , or the current moving average peak value I rp , as described above.

この場合、比較部61は、初期近似式FBvcに含まれる各電圧位相θonでの電流特性値Ic1のうち劣化状態判定モードで電圧位相算出部31によって算出された電圧位相θonに対応する電流特性値Ic1を初期特性値Iicにする。例えば、電圧位相算出部31によって算出された電圧位相θonが90度であるとする。この場合、比較部61は、初期近似式FBvcに90度を電圧位相θonとして代入して得られる電流特性値Ic1を初期特性値Iicにする。また、比較部61は、劣化状態判定モードにおいて、算出部21によって算出される電流特性値Ic1を現在特性値Iccとする。そして、比較部61は、初期特性値Iicと現在特性値Iccとの比または差を算出することができる。 In this case, the comparison unit 61 corresponds to the voltage phase θon calculated by the voltage phase calculation unit 31 in the deterioration state determination mode among the current characteristic values Ic1 at each voltage phase θon included in the initial approximation formula FBvc. The current characteristic value I c1 is set to the initial characteristic value I ic . For example, assume that the voltage phase θ on calculated by the voltage phase calculator 31 is 90 degrees. In this case, the comparison unit 61 sets the current characteristic value I c1 obtained by substituting 90 degrees as the voltage phase θ on into the initial approximation formula FB vc as the initial characteristic value I ic . In addition, in the deterioration state determination mode, the comparison unit 61 sets the current characteristic value Ic1 calculated by the calculation unit 21 as the current characteristic value Icc . Then, the comparison unit 61 can calculate the ratio or difference between the initial characteristic value Iic and the current characteristic value Icc .

劣化度判定部62は、比較部61による比較結果に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化度を判定することができる。具体的には、劣化度判定部62は、初期特性値Iicと現在特性値Iccとの比または差毎に劣化度を関連付けた劣化度判定情報を有している。かかる劣化度判定情報は、例えば、テーブルまたは演算式の情報である。 The deterioration degree determination unit 62 can determine the deterioration degree of the smoothing capacitor 42 based on the comparison result by the comparison unit 61 . Specifically, the deterioration degree determination unit 62 has deterioration degree determination information in which a deterioration degree is associated with each ratio or difference between the initial characteristic value Iic and the current characteristic value Icc . Such deterioration degree determination information is, for example, information of a table or an arithmetic expression.

劣化度判定部62は、かかる劣化度判定情報と、比較部61によって算出された減少量または減少率に基づいて、減少量または減少率に対応する劣化度を平滑コンデンサ42の劣化度として判定することができる。 The deterioration degree determination unit 62 determines the degree of deterioration corresponding to the amount of decrease or the rate of decrease as the degree of deterioration of the smoothing capacitor 42 based on the degree of deterioration determination information and the amount of decrease or the rate of decrease calculated by the comparison unit 61. be able to.

寿命判定部63は、比較部61による比較結果に基づいて、平滑コンデンサ42の寿命を判定することができる。具体的には、寿命判定部63は、初期特性値Iicと現在特性値Iccとの比または差毎に寿命までの残期間を関連付けた寿命判定情報を有している。かかる寿命判定情報は、例えば、テーブルまたは演算式の情報である。 The life determination unit 63 can determine the life of the smoothing capacitor 42 based on the comparison result by the comparison unit 61 . Specifically, the lifespan determination unit 63 has lifespan determination information that associates the remaining time until the lifespan with each ratio or difference between the initial characteristic value Iic and the current characteristic value Icc . Such life determination information is, for example, information of a table or an arithmetic expression.

寿命判定部63は、かかる寿命判定情報と、比較部61によって算出された減少量または減少率とに基づいて、減少量または減少率に対応する残期間を平滑コンデンサ42の寿命として判定することができる。 Based on the life determination information and the reduction amount or reduction rate calculated by the comparison section 61, the life determination section 63 can determine the remaining period corresponding to the reduction amount or reduction rate as the life of the smoothing capacitor 42. can.

つづいて、状態診断装置1の診断部13の動作を、フローチャートを用いて説明する。図14は、実施の形態1にかかる状態診断装置の診断部による処理の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the diagnosis unit 13 of the condition diagnosis device 1 will be explained using a flowchart. 14 is a flowchart illustrating an example of processing by a diagnosis unit of the condition diagnosis device according to the first embodiment; FIG.

図14に示すように、状態診断装置1の診断部13は、設定されているモードが初期状態判定モードであるか否かを判定する(ステップS11)。かかる初期状態判定モードは、例えば、状態診断装置1における不図示の入力部への入力操作によって設定される。 As shown in FIG. 14, the diagnosis unit 13 of the condition diagnosis device 1 determines whether or not the set mode is the initial condition determination mode (step S11). Such an initial state determination mode is set by, for example, an input operation to an input unit (not shown) in the state diagnostic device 1 .

診断部13は、設定されているモードが初期状態判定モードであると判定した場合(ステップS11:Yes)、電源投入タイミングから設定期間内であるか否かを判定する(ステップS12)。診断部13は、電源投入タイミングから設定期間内であると判定した場合(ステップS12:Yes)、初期特性算出処理を実行する(ステップS13)。かかる初期特性算出処理は、例えば、図15に示すステップS21~S26の処理であり、後述する。 When the diagnostic unit 13 determines that the set mode is the initial state determination mode (step S11: Yes), it determines whether or not it is within a set period from the power-on timing (step S12). When the diagnosis unit 13 determines that it is within the set period from the power-on timing (step S12: Yes), the diagnosis unit 13 executes initial characteristic calculation processing (step S13). Such initial characteristic calculation processing is, for example, the processing of steps S21 to S26 shown in FIG. 15, and will be described later.

診断部13は、設定されているモードが初期状態判定モードでないと判定した場合(ステップS11:No)、電源投入タイミングから設定期間内ではないと判定した場合(ステップS12:No)、またはステップS13の処理が終了した場合、設定されているモードが劣化状態判定モードであるか否かを判定する(ステップS14)。かかる劣化状態判定モードは、例えば、状態診断装置1における不図示の入力部への入力操作によって設定される。 If the diagnosis unit 13 determines that the set mode is not the initial state determination mode (step S11: No), or determines that it is not within the set period from the power-on timing (step S12: No), or step S13 When the process of (1) is completed, it is determined whether or not the set mode is the deterioration state determination mode (step S14). Such a deterioration state determination mode is set by, for example, an input operation to an input unit (not shown) in the state diagnosis device 1 .

診断部13は、設定されているモードが劣化状態判定モードであると判定した場合(ステップS14:Yes)、電源投入タイミングから設定期間内であるか否かを判定する(ステップS15)。診断部13は、電源投入タイミングから設定期間内であると判定した場合(ステップS15:Yes)、劣化寿命判定処理を実行する(ステップS16)。かかる劣化寿命判定処理の処理は、例えば、図16に示すステップS31~S35の処理であり、後述する。 When the diagnostic unit 13 determines that the set mode is the deterioration state determination mode (step S14: Yes), it determines whether or not it is within a set period from the power-on timing (step S15). When the diagnostic unit 13 determines that the set period has elapsed since the power-on timing (step S15: Yes), it executes deterioration life determination processing (step S16). Such deterioration life determination processing is, for example, the processing of steps S31 to S35 shown in FIG. 16, and will be described later.

診断部13は、設定されているモードが劣化状態判定モードでないと判定した場合(ステップS14:No)、電源投入タイミングから設定期間内ではないと判定した場合(ステップS15:No)、またはステップS16の処理が終了した場合、図14に示す処理を終了する。 If the diagnosis unit 13 determines that the set mode is not the deterioration state determination mode (step S14: No), or determines that it is not within the set period from the power-on timing (step S15: No), or step S16 When the processing of is completed, the processing shown in FIG. 14 is terminated.

つづいて、図14に示すステップS13の初期特性算出処理について説明する。図15は、実施の形態1にかかる初期特性算出処理の一例を示すフローチャートである。 Next, the initial characteristic calculation process in step S13 shown in FIG. 14 will be described. 15 is a flowchart illustrating an example of initial characteristic calculation processing according to the first embodiment; FIG.

図15に示すように、診断部13は、電源投入タイミングでの電圧位相である電圧位相θonを算出し(ステップS21)、電流特性値Ic1を算出する(ステップS22)。そして、診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングであるか否かを判定する(ステップS23)。ステップS23において、診断部13は、例えば、初期状態判定モードにおいて、電圧位相θonおよび電流特性値Ic1の算出が予め設定された回数または期間行われた場合に、電流特性値Ic2の算出タイミングであると判定することができる。 As shown in FIG. 15, the diagnosis unit 13 calculates a voltage phase θon , which is the voltage phase at power-on timing (step S21), and calculates a current characteristic value Ic1 (step S22). Then, the diagnosis unit 13 determines whether or not it is time to calculate the current characteristic value Ic2 (step S23). In step S23, for example, in the initial state determination mode, the diagnosis unit 13 calculates the current characteristic value Ic2 when the calculation of the voltage phase θon and the current characteristic value Ic1 is performed a preset number of times or for a period of time. It can be determined that it is time.

診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングであると判定した場合(ステップS23:Yes)、ステップS21,S22で算出された電圧位相θonおよび電流特性値Ic1に基づいて、近似式Fvcを算出する(ステップS24)。また、診断部13は、近似式Fvcに基づいて初期特性値Iicを算出する(ステップS25)、そして、診断部13は、算出した近似式Fvcおよび初期特性値Iicを記憶部22に記憶する(ステップS26)。診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングではないと判定した場合(ステップS23:No)、またはステップS26の処理が終了した場合、図15に示す処理を終了する。 When the diagnosis unit 13 determines that it is time to calculate the current characteristic value Ic2 (step S23: Yes) , the approximation formula Fvc is calculated (step S24). In addition, the diagnosis unit 13 calculates the initial characteristic value I ic based on the approximate expression F vc (step S25). (step S26). When the diagnostic unit 13 determines that it is not the timing for calculating the current characteristic value Ic2 (step S23: No), or when the process of step S26 ends, the process shown in FIG. 15 ends.

つづいて、図14に示すステップS16の劣化寿命判定処理について説明する。図16は、実施の形態1にかかる劣化寿命判定処理の一例を示すフローチャートである。 Next, the deterioration life determination process in step S16 shown in FIG. 14 will be described. 16 is a flowchart illustrating an example of deterioration life determination processing according to the first embodiment; FIG.

図16に示すように、診断部13は、電源投入タイミングでの電圧位相である電圧位相θonを算出し(ステップS31)、電流特性値Ic1を算出する(ステップS32)。そして、診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングであるか否かを判定する(ステップS33)。ステップS33において、診断部13は、例えば、劣化状態判定モードにおいて、電圧位相θonおよび電流特性値Ic1の算出が予め設定された回数または期間行われた場合に、電流特性値Ic2の算出タイミングであると判定することができる。 As shown in FIG. 16, the diagnostic unit 13 calculates a voltage phase θon , which is the voltage phase at power-on timing (step S31), and calculates a current characteristic value Ic1 (step S32). Then, the diagnosis unit 13 determines whether or not it is time to calculate the current characteristic value Ic2 (step S33). In step S33, the diagnostic unit 13 calculates the current characteristic value Ic2 , for example, when the calculation of the voltage phase θon and the current characteristic value Ic1 is performed a preset number of times or for a period of time in the deterioration state determination mode. It can be determined that it is time.

診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングであると判定した場合(ステップS33:Yes)、ステップS31,S32で算出された電圧位相θonおよび電流特性値Ic1に基づいて、現在特性値Iccとして電流特性値Ic2を算出する(ステップS34)。なお、ステップS34において、診断部13は、ステップS31,S32で算出された電圧位相θonおよび電流特性値Ic1に基づいて、現在近似式FCvcを算出し、かかる現在近似式FCvcから電流特性値Ic2を算出することができる。 When the diagnosis unit 13 determines that it is time to calculate the current characteristic value Ic2 (step S33: Yes), the current characteristic A current characteristic value Ic2 is calculated as the value Icc (step S34). In step S34, the diagnosis unit 13 calculates the current approximate expression FC vc based on the voltage phase θ on and the current characteristic value I c1 calculated in steps S31 and S32, and the current approximate expression FC vc is calculated from the current approximate expression FC vc . A characteristic value Ic2 can be calculated.

診断部13は、算出した現在特性値Iccと記憶部22に記憶された初期特性値Iicとの比較結果に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する(ステップS35)。診断部13は、電流特性値Ic2の算出タイミングではないと判定した場合(ステップS33:No)、またはステップS35の処理が終了した場合、図16に示す処理を終了する。 Diagnosis unit 13 determines deterioration and life of smoothing capacitor 42 based on the result of comparison between calculated current characteristic value Icc and initial characteristic value Iic stored in storage unit 22 (step S35). If the diagnostic unit 13 determines that it is not the time to calculate the current characteristic value Ic2 (step S33: No), or if the process of step S35 ends, the process shown in FIG. 16 ends.

図14に示すステップS16の劣化寿命判定処理は、図16に示す例に限定されない。図17は、実施の形態1にかかる劣化寿命判定処理の他の例を示すフローチャートである。 The deterioration life determination process in step S16 shown in FIG. 14 is not limited to the example shown in FIG. 17 is a flowchart illustrating another example of the deterioration life determination process according to the first embodiment; FIG.

図17に示すように、診断部13は、電源投入タイミングでの電圧位相である電圧位相θonを算出し(ステップS41)、現在特性値Iccとして電流特性値Iを算出する(ステップS42)。そして、診断部13は、ステップS41で算出した電圧位相θonとステップS42で算出した電流特性値Iとに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する(ステップS43)。 As shown in FIG. 17, the diagnostic unit 13 calculates a voltage phase θon , which is the voltage phase at power-on timing (step S41), and calculates a current characteristic value Ic as the current characteristic value Icc (step S42). ). Then, the diagnosis unit 13 determines deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the voltage phase θon calculated in step S41 and the current characteristic value Ic calculated in step S42 (step S43).

例えば、診断部13は、記憶部22に記憶された初期近似式FBvcにステップS41で算出した電圧位相θonを代入して得られる電流特性値IとステップS42で算出した電流特性値Iとを比較する。診断部13は、かかる比較結果に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定することができる。診断部13は、ステップS43の処理が終了した場合、図17に示す処理を終了する。 For example, the diagnosis unit 13 stores the current characteristic value I c obtained by substituting the voltage phase θ on calculated in step S41 into the initial approximation formula FB vc stored in the storage unit 22, and the current characteristic value I c calculated in step S42. Compare with c . The diagnosis unit 13 can determine the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the comparison result. Diagnosis part 13 ends the processing shown in Drawing 17, when processing of Step S43 is completed.

図18は、実施の形態1にかかる状態診断装置における診断部のハードウェア構成の一例を示す図である。図18に示すように、状態診断装置1の診断部13は、プロセッサ101と、メモリ102と、インタフェース回路103とを備えるコンピュータを含む。 18 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a diagnosis unit in the condition diagnosis device according to Embodiment 1; FIG. As shown in FIG. 18 , diagnosis unit 13 of condition diagnosis device 1 includes a computer having processor 101 , memory 102 , and interface circuit 103 .

プロセッサ101、メモリ102、およびインタフェース回路103は、バス104によって互いにデータの送受信が可能である。記憶部22は、メモリ202によって実現される。プロセッサ101は、メモリ102に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、算出部21、記憶部22、および判定部23の機能を実行する。プロセッサ101は、処理回路の一例であり、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processer)、およびシステムLSI(Large Scale Integration)のうち一つ以上を含む。 Processor 101 , memory 102 and interface circuit 103 can transmit and receive data to and from each other via bus 104 . Storage unit 22 is implemented by memory 202 . The processor 101 reads out and executes programs stored in the memory 102 to perform the functions of the calculation unit 21 , the storage unit 22 , and the determination unit 23 . The processor 101 is an example of a processing circuit and includes one or more of a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a system LSI (Large Scale Integration).

メモリ102は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、およびEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)のうち一つ以上を含む。また、メモリ102は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびDVD(Digital Versatile Disc)のうち一つ以上を含む。なお、状態診断装置1の診断部13は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路を含んでいてもよい。 The memory 102 includes one or more of RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (Registered Trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). include. The memory 102 also includes a recording medium in which a computer-readable program is recorded. Such recording media include one or more of nonvolatile or volatile semiconductor memories, magnetic disks, flexible memories, optical disks, compact disks, and DVDs (Digital Versatile Disks). The diagnosis unit 13 of the condition diagnosis device 1 may include integrated circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field Programmable Gate Array).

なお、上述した例では、診断部13は、交流電源2または電気設備3からのオン信号に基づいて、電源投入タイミングにおける電圧位相を判定するが、かかる例に限定されない。例えば、診断部13は、交流電源2または電気設備3からのオン信号を用いずに、電源投入タイミングにおける電圧位相を判定することもできる。例えば、診断部13は、電流瞬時値iの変化の状態から電源投入タイミングにおける電圧位相を判定することもできる。 In the example described above, the diagnosis unit 13 determines the voltage phase at the power-on timing based on the ON signal from the AC power supply 2 or the electrical equipment 3, but the present invention is not limited to such an example. For example, the diagnostic unit 13 can also determine the voltage phase at the power-on timing without using the ON signal from the AC power supply 2 or the electrical equipment 3 . For example, the diagnostic unit 13 can also determine the voltage phase at the power-on timing from the change state of the current instantaneous value id .

また、電流特性算出部32は、初期状態判定モードと劣化状態判定モードで図12に示す構成を各々有する構成であってもよい。すなわち、電流特性算出部32は、初期状態判定モードでの算出処理を行う図12に示す構成と、劣化状態判定モードでの算出処理を行う図12に示す構成とをそれぞれ別々に有する構成であってもよい。 Further, the current characteristic calculator 32 may have the configuration shown in FIG. 12 for each of the initial state determination mode and the deterioration state determination mode. That is, the current characteristic calculator 32 has the configuration shown in FIG. 12 for performing the calculation process in the initial state determination mode and the configuration shown in FIG. 12 for performing the calculation process in the deterioration state determination mode. may

以上のように、実施の形態1にかかる状態診断装置1は、電流測定部11と、診断部13とを備える。電流測定部11は、整流回路41および平滑コンデンサ42を備える電源装置4へ交流電力を供給する交流電源2と電源装置4との間の電流の瞬時値である電流瞬時値iを測定する。診断部13は、電流測定部11によって測定された電流瞬時値iを自乗した値を予め設定された期間積算した値である期間積算値Idaに基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断する。これにより、整流回路41および平滑コンデンサ42を有する電源装置4の外部から平滑コンデンサ42の劣化および寿命を診断することができる。 As described above, the condition diagnosis device 1 according to the first embodiment includes the current measurement section 11 and the diagnosis section 13 . Current measurement unit 11 measures current instantaneous value id , which is the instantaneous value of current between power supply 4 and AC power supply 2 that supplies AC power to power supply 4 having rectifier circuit 41 and smoothing capacitor 42 . Diagnosis unit 13 detects deterioration and life of smoothing capacitor 42 based on period integration value Ida , which is a value obtained by squaring current instantaneous value id measured by current measurement unit 11 and integrating it for a preset period of time. Diagnose at least one of them. As a result, deterioration and service life of the smoothing capacitor 42 can be diagnosed from the outside of the power supply device 4 having the rectifying circuit 41 and the smoothing capacitor 42 .

また、診断部13は、算出部21と、判定部23とを備える。算出部21は、期間積算値Idaまたは期間積算値Idaに基づく値を電流特性値Iとして算出する。判定部23は、電流特性値Iと平滑コンデンサ42の初期特性値Iicとの比較結果に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する。これにより、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を容易に診断することができる。 The diagnosis unit 13 also includes a calculation unit 21 and a determination unit 23 . The calculator 21 calculates the period integrated value Ida or a value based on the period integrated value Ida as the current characteristic value Ic . The determining unit 23 determines the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 based on the result of comparison between the current characteristic value Ic and the initial characteristic value Iic of the smoothing capacitor 42 . This makes it possible to easily diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 .

また、算出部21は、交流電源2から整流回路41へ交流電力の供給が開始されたタイミングにおける交流電源2の電圧位相である電圧位相θonを算出する。判定部23は、電圧位相算出部31で算出された電圧位相θonに対応する初期特性値Iicと現在特性値Iccである電流特性値Iとの比較に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する。これにより、電源投入タイミングが同じ電圧位相θonでない場合であっても、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を容易に診断することができる。 The calculator 21 also calculates a voltage phase θ on that is the voltage phase of the AC power supply 2 at the timing when the supply of AC power from the AC power supply 2 to the rectifier circuit 41 is started. The determination unit 23 compares the initial characteristic value Iic corresponding to the voltage phase θon calculated by the voltage phase calculation unit 31 and the current characteristic value Ic , which is the current characteristic value Icc , to the smoothing capacitor 42. Determining deterioration and life. This makes it possible to easily diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 even when the power-on timing is not at the same voltage phase θon .

また、算出部21は、電流特性値Iと電圧位相算出部31によって算出された電圧位相θonとに基づいて、電流特性値Iの平均値を算出する。判定部23は、現在特性値Iccである電流特性値Iの平均値と初期特性値Iicとの差または比に基づいて、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を判定する。これにより、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を精度よく診断することができる。 Further, the calculation unit 21 calculates an average value of the current characteristic values I c based on the current characteristic values I c and the voltage phase θ on calculated by the voltage phase calculation unit 31 . Determination unit 23 determines the deterioration and life of smoothing capacitor 42 based on the difference or ratio between the average current characteristic value Ic , which is the current characteristic value Icc , and the initial characteristic value Iic . This makes it possible to accurately diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 .

また、算出部21は、電流特性値Iと電圧位相算出部31によって算出された電圧位相θonとに基づいて、初期特性値Iicを算出する。これにより、電源装置4に個体差がある場合であっても、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を精度よく診断することができる。 Further, the calculator 21 calculates an initial characteristic value I ic based on the current characteristic value I c and the voltage phase θ on calculated by the voltage phase calculator 31 . As a result, even if the power supply device 4 has individual differences, it is possible to accurately diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 .

また、算出部21は、予め設定された期間Tよりも短い間隔で期間積算値Idaを繰り返し算出し、期間積算値Idaのピーク値、期間積算値Idaに基づく値のピーク値、またはピーク値の平均値を電流特性値Iとして算出する。これにより、平滑コンデンサ42の劣化および寿命を精度よく診断することができる。 Further, the calculation unit 21 repeatedly calculates the period integrated value Ida at intervals shorter than the preset period T, and calculates the peak value of the period integrated value Ida , the peak value of the value based on the period integrated value Ida , or The average value of the peak values is calculated as the current characteristic value Ic . This makes it possible to accurately diagnose the deterioration and life of the smoothing capacitor 42 .

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and it is possible to combine it with another known technology, and one configuration can be used without departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

1 状態診断装置、2 交流電源、3 電気設備、4 電源装置、5 負荷、6 開閉器、10 変流器、11 電流測定部、12 電圧測定部、13 診断部、21 算出部、22 記憶部、23 判定部、31 電圧位相算出部、32 電流特性算出部、41 整流回路、42 平滑コンデンサ、43 突入電流制限抵抗、44 スイッチ、51 自乗値算出部、52 期間積算値算出部、53 期間平均値算出部、54 平方根値算出部、55 ピーク値判定部、56 ピーク平均値算出部、61 比較部、62 劣化度判定部、63 寿命判定部。 1 state diagnosis device 2 AC power supply 3 electrical equipment 4 power supply device 5 load 6 switch 10 current transformer 11 current measurement unit 12 voltage measurement unit 13 diagnosis unit 21 calculation unit 22 storage unit , 23 determination unit, 31 voltage phase calculation unit, 32 current characteristic calculation unit, 41 rectifier circuit, 42 smoothing capacitor, 43 rush current limiting resistor, 44 switch, 51 square value calculation unit, 52 period integrated value calculation unit, 53 period average Value calculation unit 54 Square root value calculation unit 55 Peak value determination unit 56 Peak average value calculation unit 61 Comparison unit 62 Deterioration degree determination unit 63 Life determination unit.

Claims (7)

整流回路および平滑コンデンサを備える電源装置へ交流電力を供給する交流電源と前記電源装置との間の電流の瞬時値を測定する電流測定部と、
前記交流電源から前記整流回路へ交流電力の供給が開始されたタイミングである第1タイミングにおける前記交流電源の電圧位相を算出する電圧位相算出部と、
前記第1タイミングから第1期間の間における前記電流測定部によって測定された前記瞬時値の大きさの移動平均値である電流移動平均値を、前記第1期間より長い第2期間の間算出し、前記第2期間における前記電流移動平均値のピーク値である電流移動平均ピーク値を算出することを、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時に複数回行って、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電圧位相である第1電圧位相と前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電流移動平均ピーク値である第1電流移動平均ピーク値との関係である第1関係を取得し、前記第1関係における前記第1電流移動平均ピーク値の経時的な全体的減少に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断する診断部と、を備える
ことを特徴とする状態診断装置。
a current measurement unit that measures an instantaneous value of current between an AC power supply that supplies AC power to a power supply device that includes a rectifying circuit and a smoothing capacitor, and the power supply device;
a voltage phase calculator that calculates the voltage phase of the AC power supply at a first timing, which is the timing at which supply of AC power from the AC power supply to the rectifier circuit is started;
A current moving average value, which is a moving average value of magnitudes of the instantaneous values measured by the current measuring unit during a first period from the first timing, is calculated for a second period longer than the first period. and calculating a current moving average peak value, which is a peak value of the current moving average value in the second period, a plurality of times when determining the deterioration state of the smoothing capacitor, Acquiring a first relationship that is a relationship between a first voltage phase that is a voltage phase and a first current moving average peak value that is the current moving average peak value at the time of determining the deterioration state of the smoothing capacitor, and obtaining a first relationship in the first relationship a diagnostic unit that diagnoses at least one of deterioration and life of the smoothing capacitor based on the overall decrease in the first current moving average peak value over time .
前記診断部は、
前記電源装置の初期状態時における前記電圧位相である第2電圧位相と前記電源装置の初期状態時における前記電流移動平均ピーク値である第2電流移動平均ピーク値との関係である第2関係を予め取得し、前記第1関係と前記第2関係との比較に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを判定す
ことを特徴とする請求項1に記載の状態診断装置。
The diagnosis unit
a second relationship that is a relationship between a second voltage phase that is the voltage phase in the initial state of the power supply and a second moving average peak value that is the current moving average peak value in the initial state of the power supply; Determine at least one of deterioration and life of the smoothing capacitor obtained in advance and based on a comparison between the first relationship and the second relationship
The condition diagnosis device according to claim 1, characterized in that:
前記診断部は、
前記第1関係に含まれる前記第1電流移動平均ピーク値の平均値である第1電流移動平均ピーク値平均値を算出し、前記第2関係に含まれる前記第2電流移動平均ピーク値の平均値である第2電流移動平均ピーク値平均値を算出し、前記第1電流移動平均ピーク値平均値と前記第2電流移動平均ピーク値平均値との比較に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の状態診断装置。
The diagnosis unit
Calculate a first current moving average peak value average value that is an average value of the first current moving average peak values included in the first relationship, and average the second current moving average peak values included in the second relationship A second current moving average peak value average value is calculated, and based on a comparison between the first current moving average peak value average value and the second current moving average peak value average value, deterioration of the smoothing capacitor and 3. The condition diagnosis device according to claim 2, wherein at least one of lifespans is determined.
前記第1関係および前記第2関係は、近似式である
ことを特徴とする請求項2または3に記載の状態診断装置。
4. The condition diagnosis device according to claim 2, wherein said first relationship and said second relationship are approximate expressions .
前記移動平均値は、前記瞬時値を自乗した値を前記第1期間の間積算した値である期間積算値を前記第1期間で除算し、除算結果の平方根を求めることによって取得される
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の状態診断装置。
The moving average value is obtained by dividing a period integrated value, which is a value obtained by accumulating a value obtained by squaring the instantaneous value during the first period, by the first period, and obtaining the square root of the division result. The condition diagnosis device according to any one of claims 1 to 4 .
整流回路および平滑コンデンサを備える電源装置へ交流電力を供給する交流電源と前記電源装置との間の電流の瞬時値を測定する電流測定ステップと、
前記交流電源から前記整流回路へ交流電力の供給が開始されたタイミングである第1タイミングにおける前記交流電源の電圧位相を算出する電圧位相算出ステップと、
前記第1タイミングから第1期間の間における前記電流測定ステップで測定された前記瞬時値の大きさの移動平均値である電流移動平均値を、前記第1期間より長い第2期間の間算出し、前記第2期間における前記電流移動平均値のピーク値である電流移動平均ピーク値を算出することを、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時に複数回行って、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電圧位相である第1電圧位相と前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電流移動平均ピーク値である第1電流移動平均ピーク値との関係である第1関係を取得し、前記第1関係における前記第1電流移動平均ピーク値の経時的な全体的減少に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断する診断ステップと、を含む
ことを特徴とする状態診断方法。
a current measuring step of measuring an instantaneous value of a current between an AC power supply that supplies AC power to a power supply comprising a rectifying circuit and a smoothing capacitor and the power supply;
A voltage phase calculation step of calculating the voltage phase of the AC power supply at a first timing, which is the timing at which the supply of AC power from the AC power supply to the rectifier circuit is started;
A current moving average value, which is a moving average value of magnitudes of the instantaneous values measured in the current measuring step from the first timing to the first period, is calculated for a second period longer than the first period. and calculating a current moving average peak value, which is a peak value of the current moving average value in the second period, a plurality of times when determining the deterioration state of the smoothing capacitor, Acquiring a first relationship that is a relationship between a first voltage phase that is a voltage phase and a first current moving average peak value that is the current moving average peak value at the time of determining the deterioration state of the smoothing capacitor, and obtaining a first relationship in the first relationship and a diagnostic step of diagnosing at least one of deterioration and life of the smoothing capacitor based on an overall decrease in the first current moving average peak value over time .
整流回路および平滑コンデンサを備える電源装置へ交流電力を供給する交流電源と前記電源装置との間の電流の瞬時値を測定する電流測定ステップと、
前記交流電源から前記整流回路へ交流電力の供給が開始されたタイミングである第1タイミングにおける前記交流電源の電圧位相を算出する電圧位相算出ステップと、
前記第1タイミングから第1期間の間における前記電流測定ステップで測定された前記瞬時値の大きさの移動平均値である電流移動平均値を、前記第1期間より長い第2期間の間算出し、前記第2期間における前記電流移動平均値のピーク値である電流移動平均ピーク値を算出することを、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時に複数回行って、前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電圧位相である第1電圧位相と前記平滑コンデンサの劣化状態判定時における前記電流移動平均ピーク値である第1電流移動平均ピーク値との関係である第1関係を取得し、前記第1関係における前記第1電流移動平均ピーク値の経時的な全体的減少に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化および寿命のうち少なくとも一つを診断する診断ステップと、をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする状態診断プログラム。
a current measuring step of measuring an instantaneous value of a current between an AC power supply that supplies AC power to a power supply comprising a rectifying circuit and a smoothing capacitor and the power supply;
A voltage phase calculation step of calculating the voltage phase of the AC power supply at a first timing, which is the timing at which the supply of AC power from the AC power supply to the rectifier circuit is started;
A current moving average value, which is a moving average value of magnitudes of the instantaneous values measured in the current measuring step from the first timing to the first period, is calculated for a second period longer than the first period. and calculating a current moving average peak value, which is a peak value of the current moving average value in the second period, a plurality of times when determining the deterioration state of the smoothing capacitor, Acquiring a first relationship that is a relationship between a first voltage phase that is a voltage phase and a first current moving average peak value that is the current moving average peak value at the time of determining the deterioration state of the smoothing capacitor, and obtaining a first relationship in the first relationship a diagnostic step of diagnosing at least one of deterioration and life of the smoothing capacitor based on the overall decrease in the first current moving average peak value over time. program.
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