JP7483119B2 - Electrolytic capacitor life determination device and motor drive device - Google Patents

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Description

本開示は、モータ駆動装置の電解コンデンサの寿命推定を行う電解コンデンサ寿命判定装置およびモータ駆動装置に関する。 The present disclosure relates to an electrolytic capacitor life determination device that estimates the life of an electrolytic capacitor in a motor drive device, and a motor drive device.

モータ駆動装置では、モータの回転数またはトルクを制御するために直流電圧を交流に変換するインバータ回路が用いられている。インバータ回路を駆動させるために、交流電源から印加される交流電圧を整流ダイオードブリッジ回路および昇圧コンバータ回路によって一度直流に変換する。インバータ回路は直流母線間に配置されるスイッチング素子を含むスイッチング回路によって母線電圧をスイッチングしてモータへの駆動電力を生成する。このスイッチング回路における母線電圧は、入力される交流電圧が昇圧コンバータ回路で整流された直流電圧のリプル成分を平滑用電解コンデンサによって取り除いて安定化した直流電圧である。このため平滑用電解コンデンサでは、コンバータ回路の出力電流に含まれるリプル電流およびインバータ回路によって発生するリプル電流が流入するため発熱が生じ、熱的ストレスによって、アレニウス則に従って寿命が劣化する。 Motor drive devices use inverter circuits that convert DC voltage to AC to control the motor's rotation speed or torque. To drive the inverter circuit, the AC voltage applied from an AC power source is first converted to DC by a rectifier diode bridge circuit and a boost converter circuit. The inverter circuit switches the bus voltage using a switching circuit containing a switching element arranged between the DC bus bars to generate drive power for the motor. The bus voltage in this switching circuit is a stabilized DC voltage that is the DC voltage rectified by the boost converter circuit from the input AC voltage and has had the ripple component removed by the smoothing electrolytic capacitor. For this reason, the smoothing electrolytic capacitor generates heat due to the inflow of ripple currents contained in the output current of the converter circuit and generated by the inverter circuit, and the thermal stress shortens the lifespan according to the Arrhenius law.

特許文献１には、モータ運転時に平滑用電解コンデンサに充放電されるリプル電流を測定する電流検出装置と、平滑用電解コンデンサの周辺温度を測定する温度検出装置と、電流検出装置で測定したリプル電流値および温度検出装置で測定した周辺温度に基づいて平滑用電解コンデンサの残り寿命を求める診断装置と、を備えるインバータ装置の平滑用電解コンデンサの寿命判定装置が開示されている。Patent document 1 discloses a life determination device for a smoothing electrolytic capacitor in an inverter device, which includes a current detection device that measures the ripple current charged and discharged to the smoothing electrolytic capacitor when the motor is operating, a temperature detection device that measures the ambient temperature of the smoothing electrolytic capacitor, and a diagnostic device that determines the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor based on the ripple current value measured by the current detection device and the ambient temperature measured by the temperature detection device.

特開２００８－１６４４５３号公報JP 2008-164453 A

しかしながら、特許文献１に記載の平滑用電解コンデンサの寿命判定装置では、平滑用電解コンデンサの寿命を判定するために電流検出装置と温度検出装置とを寿命判定装置に設けなければならなかった。このため、インバータ装置を有するモータ駆動装置の部品点数が増加してしまい、モータ駆動装置が大型化してしまうという問題があった。However, in the smoothing electrolytic capacitor lifespan determination device described in Patent Document 1, a current detection device and a temperature detection device had to be provided in the lifespan determination device to determine the lifespan of the smoothing electrolytic capacitor. This resulted in an increase in the number of parts in the motor drive device having an inverter device, which resulted in an increase in the size of the motor drive device.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、従来に比してモータ駆動装置の部品点数を削減し、モータ駆動装置の大型化を抑制することができる電解コンデンサ寿命判定装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to obtain an electrolytic capacitor life determination device that can reduce the number of parts in a motor drive device compared to conventional devices and prevent the motor drive device from becoming larger.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、モータの駆動制御に用いられる直流電圧を測定する電圧検出部を備えるモータ駆動装置の単相または三相の交流電源とモータとの間に接続される電解コンデンサの寿命を判定する電解コンデンサ寿命判定装置である。電解コンデンサ寿命判定装置は、電解コンデンサに流れるリプル電流を測定する電流検出部と、電流検出部で測定されるリプル電流の値であるリプル電流実測値と、電圧検出部で測定される直流電圧の値である直流電圧実測値からリプル電流の推定値として算出したリプル電流推定値と、を用いて、電解コンデンサの残り寿命を求める診断部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present disclosure provides an electrolytic capacitor life determination device that determines the life of an electrolytic capacitor connected between a motor and a single-phase or three-phase AC power source of a motor drive device that includes a voltage detection unit that measures a DC voltage used to control the drive of the motor. The electrolytic capacitor life determination device includes a current detection unit that measures a ripple current flowing through the electrolytic capacitor, and a diagnosis unit that determines the remaining life of the electrolytic capacitor using a ripple current actual measurement value that is the value of the ripple current measured by the current detection unit and a ripple current estimate value calculated as an estimate of the ripple current from a DC voltage actual measurement value that is the value of the DC voltage measured by the voltage detection unit.

本開示にかかる電解コンデンサ寿命判定装置は、従来に比してモータ駆動装置の部品点数を削減し、モータ駆動装置の大型化を抑制することができるという効果を奏する。The electrolytic capacitor life determination device disclosed herein has the effect of reducing the number of components in a motor drive device compared to conventional devices and preventing the motor drive device from becoming larger.

実施の形態１に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to a first embodiment; 実施の形態１に係る平滑用電解コンデンサの寿命判定方法の手順の一例を示すフローチャート1 is a flowchart showing an example of a procedure for a method for determining a life span of a smoothing electrolytic capacitor according to a first embodiment. 実施の形態２に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to a second embodiment; 実施の形態２に係る平滑用電解コンデンサの寿命判定方法の手順の一例を示すフローチャート1 is a flowchart showing an example of a procedure for a method for determining a life span of a smoothing electrolytic capacitor according to a second embodiment. 実施の形態３に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to a third embodiment; 実施の形態３に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の他の例を模式的に示す図FIG. 13 is a schematic diagram showing another example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to the third embodiment; 実施の形態１から３に係る電解コンデンサ寿命判定装置に備えられる診断部および制御部のハードウェア構成の一例を模式的に示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a diagnosis unit and a control unit included in an electrolytic capacitor life determination device according to the first to third embodiments;

以下に、本開示の実施の形態にかかる電解コンデンサ寿命判定装置およびモータ駆動装置を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, the electrolytic capacitor life determination device and motor drive device relating to the embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the drawings.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図である。モータ駆動装置１は、ダイオードブリッジ回路１１と、昇圧コンバータ回路１２と、平滑用電解コンデンサ１３と、インバータ回路１４と、電圧検出部１５と、を備える。一例では、基板上に、ダイオードブリッジ回路１１、昇圧コンバータ回路１２、平滑用電解コンデンサ１３およびインバータ回路１４を実装することによって、モータ駆動装置１が構成される。 Embodiment 1.
1 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to embodiment 1. Motor drive device 1 includes a diode bridge circuit 11, a boost converter circuit 12, a smoothing electrolytic capacitor 13, an inverter circuit 14, and a voltage detection unit 15. In one example, motor drive device 1 is configured by mounting diode bridge circuit 11, boost converter circuit 12, smoothing electrolytic capacitor 13, and inverter circuit 14 on a substrate.

ダイオードブリッジ回路１１は、交流電源２および平滑用電解コンデンサ１３に接続されている。平滑用電解コンデンサ１３は、昇圧コンバータ回路１２およびインバータ回路１４に接続されている。インバータ回路１４は、昇圧コンバータ回路１２、平滑用電解コンデンサ１３およびモータ３に接続されている。The diode bridge circuit 11 is connected to the AC power source 2 and the smoothing electrolytic capacitor 13. The smoothing electrolytic capacitor 13 is connected to the boost converter circuit 12 and the inverter circuit 14. The inverter circuit 14 is connected to the boost converter circuit 12, the smoothing electrolytic capacitor 13, and the motor 3.

ダイオードブリッジ回路１１は、コンバータ回路の機能を有しており、交流電源２から印加される交流電圧を整流して直流電圧に変換する。交流電源２の一例は、三相交流電圧を出力する三相の商用交流電源または単相交流電圧を出力する単相の商用交流電源である。ダイオードブリッジ回路１１は、整流回路部に対応する。The diode bridge circuit 11 has the function of a converter circuit, and rectifies the AC voltage applied from the AC power source 2 to convert it into a DC voltage. An example of the AC power source 2 is a three-phase commercial AC power source that outputs a three-phase AC voltage or a single-phase commercial AC power source that outputs a single-phase AC voltage. The diode bridge circuit 11 corresponds to a rectifier circuit section.

昇圧コンバータ回路１２は、ダイオードブリッジ回路１１から出力される直流電圧を、例えば２倍の直流電圧に昇圧する回路である。すなわち、昇圧コンバータ回路１２の例は、倍電圧回路である。なお、昇圧コンバータ回路１２は、ダイオードブリッジ回路１１から出力される電圧を１．５倍、４倍等の２倍以外の倍数の電圧に昇圧してもよい。すなわち、昇圧コンバータ回路１２は、ダイオードブリッジ回路１１から出力される直流電圧よりも大きな直流電圧に昇圧するのであれば、何倍に昇圧してもよい。The boost converter circuit 12 is a circuit that boosts the DC voltage output from the diode bridge circuit 11, for example, to a DC voltage that is twice as high. That is, an example of the boost converter circuit 12 is a voltage doubler circuit. Note that the boost converter circuit 12 may boost the voltage output from the diode bridge circuit 11 to a voltage that is a multiple other than twice, such as 1.5 times or 4 times. That is, the boost converter circuit 12 may boost the voltage by any multiple as long as it boosts the voltage to a DC voltage greater than the DC voltage output from the diode bridge circuit 11.

平滑用電解コンデンサ１３は、昇圧コンバータ回路１２から送られてくる電荷を蓄え、整流された直流電圧を平滑する。モータ駆動装置１では、昇圧コンバータ回路１２から出力された電荷が平滑用電解コンデンサ１３に蓄えられ、蓄えられた電荷がインバータ回路１４に供給されることで、ダイオードブリッジ回路１１から出力された直流電圧が昇圧された状態でインバータ回路１４に供給される。平滑用電解コンデンサ１３は、電解コンデンサに対応する。The smoothing electrolytic capacitor 13 stores the charge sent from the boost converter circuit 12 and smoothes the rectified DC voltage. In the motor drive device 1, the charge output from the boost converter circuit 12 is stored in the smoothing electrolytic capacitor 13, and the stored charge is supplied to the inverter circuit 14, so that the DC voltage output from the diode bridge circuit 11 is boosted and supplied to the inverter circuit 14. The smoothing electrolytic capacitor 13 corresponds to an electrolytic capacitor.

インバータ回路１４は、平滑用電解コンデンサ１３によって平滑された直流電圧を交流電圧に変換してモータ３に印加する。このように、モータ３へは、平滑用電解コンデンサ１３からインバータ回路１４を介して電源が供給される。The inverter circuit 14 converts the DC voltage smoothed by the smoothing electrolytic capacitor 13 into an AC voltage and applies it to the motor 3. In this way, power is supplied to the motor 3 from the smoothing electrolytic capacitor 13 via the inverter circuit 14.

電圧検出部１５は、昇圧コンバータ回路１２の後段に設けられ、平滑用電解コンデンサ１３にかかる直流電圧を測定する。電圧検出部１５は、一般的にモータ制御および直流部の過電圧保護に用いられる構成部であり、一般的にモータ駆動装置１に設けられている。直流部は、モータ駆動装置１の中で電圧が直流となる部分であり、ダイオードブリッジ回路１１の後段からインバータ回路１４の前段までの部分である。実施の形態１では、電圧検出部１５は、測定した直流電圧の値である直流電圧実測値Ｖdcを後述する診断部２２に出力する。 Voltage detection unit 15 is provided in the rear stage of boost converter circuit 12, and measures the DC voltage applied to smoothing electrolytic capacitor 13. Voltage detection unit 15 is a component generally used for motor control and overvoltage protection of the DC section, and is generally provided in motor drive device 1. The DC section is a portion in motor drive device 1 where the voltage becomes DC, and is the portion from the rear stage of diode bridge circuit 11 to the front stage of inverter circuit 14. In embodiment 1, voltage detection unit 15 outputs a DC voltage actual measurement value Vdc , which is the value of the measured DC voltage, to diagnosis unit 22, which will be described later.

モータ駆動装置１は、交流電源２とモータ３との間に接続される平滑用電解コンデンサ１３の寿命を判定する電解コンデンサ寿命判定装置２０を備える。電解コンデンサ寿命判定装置２０は、電流検出部２１と、診断部２２と、記憶部２３と、表示部２４と、を有する。The motor drive device 1 includes an electrolytic capacitor life determination device 20 that determines the life of a smoothing electrolytic capacitor 13 connected between an AC power source 2 and a motor 3. The electrolytic capacitor life determination device 20 includes a current detection unit 21, a diagnosis unit 22, a memory unit 23, and a display unit 24.

電流検出部２１は、平滑用電解コンデンサ１３に流入するリプル電流を測定し、測定したリプル電流の値であるリプル電流実測値ｉc actを診断部２２に出力する。電流検出部２１は、平滑用電解コンデンサ１３の接続線に設けられる。 The current detection unit 21 measures the ripple current flowing into the smoothing electrolytic capacitor 13, and outputs a ripple current actual value i c act , which is the value of the measured ripple current, to the diagnosis unit 22. The current detection unit 21 is provided on the connection line of the smoothing electrolytic capacitor 13.

診断部２２は、電流検出部２１で測定されるリプル電流実測値ｉc actと、電圧検出部１５で測定される直流電圧実測値Ｖdcと、を用いて、平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を求める。具体的には、診断部２２は、直流電圧実測値Ｖdcとリプル電流実測値ｉc actとを用いて測定時における平滑用電解コンデンサ１３の静電容量である測定時静電容量値Ｃcurrentを算出する。また、診断部２２は、測定時静電容量値Ｃcurrentの変化量を算出し、静電容量値の変化と残り寿命との間の関係を示すコンデンサ寿命相関情報に基づいて、測定時静電容量値Ｃcurrentの変化量に対応する残り寿命を取得する。診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命であると判定する基準値である閾値と残り寿命とを比較することによって、平滑用電解コンデンサ１３の寿命を判定する。 The diagnosis unit 22 obtains the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 using the measured ripple current value i c act measured by the current detection unit 21 and the measured DC voltage value V dc measured by the voltage detection unit 15. Specifically, the diagnosis unit 22 calculates a measurement-time capacitance value C current , which is the capacitance of the smoothing electrolytic capacitor 13 at the time of measurement, using the measured DC voltage value V dc and the measured ripple current value i c act . The diagnosis unit 22 also calculates the amount of change in the measurement-time capacitance value C current , and obtains the remaining life corresponding to the amount of change in the measurement-time capacitance value C current , based on capacitor life correlation information indicating the relationship between the change in the capacitance value and the remaining life. The diagnosis unit 22 determines the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 by comparing the remaining life with a threshold value, which is a reference value for determining that the smoothing electrolytic capacitor 13 has reached the end of its life.

より具体的な診断部２２での処理について説明する。診断部２２は、直流電圧実測値Ｖdcから次式（１）を用いてリプル電流の推定値であるリプル電流推定値ｉc estを算出する。ここで、Ｃinitialは、平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値である。 The process performed by the diagnosis unit 22 will now be described in more detail. The diagnosis unit 22 calculates a ripple current estimate i c est , which is an estimate of the ripple current, from the measured DC voltage V dc using the following equation (1): where C initial is the initial capacitance value of the smoothing electrolytic capacitor 13.

Figure 0007483119000001
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診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estとリプル電流実測値ｉc actとから次式（２）を用いて測定時における平滑用電解コンデンサ１３の測定時静電容量値Ｃcurrentを算出する。 The diagnosis unit 22 calculates the measurement-time capacitance value Ccurrent of the smoothing electrolytic capacitor 13 at the time of measurement from the ripple current estimated value i c est and the actual ripple current value i c act using the following equation (2).

Figure 0007483119000002
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診断部２２は、測定時静電容量値Ｃcurrentを記憶部２３に記憶する。一例では、診断部２２は、測定時静電容量値Ｃcurrentを、直流電圧実測値Ｖdcを測定した時刻と、直流電圧実測値Ｖdcと、に関連付けて記憶部２３に記憶する。記憶部２３には、測定時静電容量値Ｃcurrentの時系列データが記憶されることになる。 The diagnosis unit 22 stores the capacitance value Ccurrent at the time of measurement in the storage unit 23. In one example, the diagnosis unit 22 stores the capacitance value Ccurrent at the time of measurement in the storage unit 23 in association with the time at which the actual measured DC voltage value Vdc was measured and the actual measured DC voltage value Vdc . The storage unit 23 stores time-series data of the capacitance value Ccurrent at the time of measurement.

診断部２２は、記憶部２３に記憶された測定時静電容量値Ｃcurrentの時系列データから劣化による平滑用電解コンデンサ１３の静電容量変化を算出する。静電容量変化の算出は、予め定められた方法によって行われる。一例では、初期段階における測定時静電容量値Ｃcurrentを基準として静電容量変化を算出する。診断部２２は、コンデンサ寿命相関情報を参照して、算出した静電容量変化に対応する平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を取得する。上記の例では、コンデンサ寿命相関情報は、静電容量値と初期段階における測定時静電容量値Ｃcurrentとの差と、このときの平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命と、の関係を示す情報である。 The diagnosis unit 22 calculates the change in capacitance of the smoothing electrolytic capacitor 13 due to deterioration from the time series data of the measurement capacitance value Ccurrent stored in the storage unit 23. The calculation of the capacitance change is performed by a predetermined method. In one example, the capacitance change is calculated based on the measurement capacitance value Ccurrent at the initial stage. The diagnosis unit 22 refers to the capacitor life correlation information to obtain the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 corresponding to the calculated capacitance change. In the above example, the capacitor life correlation information is information indicating the relationship between the difference between the capacitance value and the measurement capacitance value Ccurrent at the initial stage, and the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 at that time.

診断部２２は、残り寿命と閾値とを比較し、残り寿命が閾値よりも大きい場合には、平滑用電解コンデンサ１３はまだ寿命ではないと判定し、残り寿命が閾値よりも小さい場合には、平滑用電解コンデンサ１３は寿命であると判定する。また、診断部２２は、残り寿命についての情報である診断結果を表示部２４に表示する。残り寿命が閾値と等しい場合には、寿命ではないと判定してもよいし、寿命であると判定してもよい。一例では、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命である場合に、寿命であることを示す情報を表示部２４に表示する。また、一例では、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命ではない場合には、残り寿命を表示部２４に表示してもよい。The diagnostic unit 22 compares the remaining life with a threshold value, and if the remaining life is greater than the threshold value, it determines that the smoothing electrolytic capacitor 13 has not yet reached the end of its life, and if the remaining life is smaller than the threshold value, it determines that the smoothing electrolytic capacitor 13 has reached the end of its life. The diagnostic unit 22 also displays the diagnosis result, which is information about the remaining life, on the display unit 24. If the remaining life is equal to the threshold value, it may be determined that the capacitor has not reached the end of its life, or that the capacitor has reached the end of its life. In one example, if the smoothing electrolytic capacitor 13 has reached the end of its life, the diagnostic unit 22 displays information indicating that the capacitor has reached the end of its life on the display unit 24. In another example, if the smoothing electrolytic capacitor 13 has not reached the end of its life, the diagnostic unit 22 may display the remaining life on the display unit 24.

なお、診断部２２は、モータ駆動装置１の初期運転の場合には、初期段階での平滑用電解コンデンサ１３のリプル電流実測値ｉc actとリプル電流推定値ｉc estとを比較することで、平滑用電解コンデンサ１３の静電容量の公称値からのずれを演算し、このずれを用いて上記した演算を補正してもよい。 In addition, when the motor drive device 1 is in an initial operation state, the diagnosis unit 22 may calculate the deviation of the capacitance of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the nominal value by comparing the actual ripple current value i c act of the smoothing electrolytic capacitor 13 at the initial stage with the ripple current estimate value i c est , and use this deviation to correct the above-mentioned calculation.

記憶部２３は、直流電圧実測値Ｖdcを測定した時刻に対応付けて、直流電圧実測値Ｖdcおよび測定時静電容量値Ｃcurrentを記憶する。なお、記憶部２３は、このほかの情報を記憶してもよい。一例では、記憶部２３は、初期静電容量値Ｃinitialを記憶してもよい。初期静電容量値Ｃinitialは、診断部２２によって参照される。 The storage unit 23 stores the DC voltage actual measurement value Vdc and the measurement-time capacitance value Ccurrent in association with the time when the DC voltage actual measurement value Vdc was measured. The storage unit 23 may store other information. In one example, the storage unit 23 may store an initial capacitance value Cinitial. The initial capacitance value Cinitial is referred to by the diagnosis unit 22.

表示部２４は、情報を表示することができる表示装置である。一例では、表示部２４は、液晶表示装置である。表示部２４は、診断部２２から受信した平滑用電解コンデンサ１３の寿命についての診断結果を表示する。The display unit 24 is a display device capable of displaying information. In one example, the display unit 24 is a liquid crystal display device. The display unit 24 displays the diagnosis result regarding the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 received from the diagnosis unit 22.

つぎに、電解コンデンサ寿命判定装置２０における寿命判定方法について説明する。図２は、実施の形態１に係る平滑用電解コンデンサの寿命判定方法の手順の一例を示すフローチャートである。まず、図１のモータ駆動装置１の運転が開始されると（ステップＳ１１）、モータ３が駆動され、平滑用電解コンデンサ１３にリプル電流が流れ出す。電圧検出部１５は、直流電圧実測値Ｖdcを測定し（ステップＳ１２）、直流電圧実測値Ｖdcを診断部２２に出力する。診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estを（１）式に従って算出する（ステップＳ１３）。（１）式では、直流電圧実測値Ｖdcを時間で微分することによって、リプル電流推定値ｉc estを算出しているが、一例では、この時点における直流電圧実測値Ｖdcと、直前の直流電圧実測値Ｖdcと、を用いてリプル電流推定値ｉc estを算出する。このように、リプル電流推定値ｉc estを算出するために、電圧検出部１５は、算出した直流電圧実測値Ｖdcを測定した時刻とともに記憶部２３に記憶する。 Next, a life judgment method in the electrolytic capacitor life judgment device 20 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of the life judgment method for the smoothing electrolytic capacitor according to the first embodiment. First, when the motor drive device 1 in FIG. 1 starts to operate (step S11), the motor 3 is driven and a ripple current starts to flow through the smoothing electrolytic capacitor 13. The voltage detection unit 15 measures the actual DC voltage Vdc (step S12) and outputs the actual DC voltage Vdc to the diagnosis unit 22. The diagnosis unit 22 calculates the ripple current estimate i c est according to equation (1) (step S13). In equation (1), the ripple current estimate i c est is calculated by differentiating the actual DC voltage Vdc with respect to time. In one example, the ripple current estimate i c est is calculated using the actual DC voltage Vdc at this time point and the actual DC voltage Vdc immediately before. In this way, in order to calculate the ripple current estimated value i c est , the voltage detection unit 15 stores the calculated actual DC voltage measurement value V dc in the storage unit 23 together with the time of measurement.

電流検出部２１は、リプル電流実測値ｉc actを測定し（ステップＳ１４）、リプル電流実測値ｉc actを診断部２２に出力する。ステップＳ１２からＳ１３の処理とステップＳ１４の処理とは、並行して行われてもよい。 The current detection unit 21 measures the ripple current actual value i c act (step S14), and outputs the ripple current actual value i c act to the diagnosis unit 22. The processes from steps S12 to S13 and the process of step S14 may be performed in parallel.

ついで、診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estとリプル電流実測値ｉc actとから（２）式に従って平滑用電解コンデンサ１３の測定時静電容量値Ｃcurrentを算出し、算出した測定時静電容量値Ｃcurrentを記憶部２３に記憶する（ステップＳ１５）。一例では、算出した測定時静電容量値Ｃcurrentは、リプル電流推定値ｉc estの算出に使用した直流電圧実測値Ｖdcの測定時刻に対応付けて記憶部２３に記憶される。 Next, the diagnosis unit 22 calculates a measurement-time capacitance value Ccurrent of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the ripple current estimate value i c est and the ripple current actual measurement value i c act according to equation (2), and stores the calculated measurement-time capacitance value Ccurrent in the storage unit 23 (step S15). In one example, the calculated measurement-time capacitance value Ccurrent is stored in the storage unit 23 in association with the measurement time of the DC voltage actual measurement value Vdc used in calculating the ripple current estimate value i c est .

その後、診断部２２は、モータ駆動装置１の初期運転であるかを判定する（ステップＳ１６）。モータ駆動装置１の初期運転である場合（ステップＳ１６でＹｅｓの場合）には、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialを記憶部２３に記憶する（ステップＳ１７）。このとき、平滑用電解コンデンサ１３の初期段階でのリプル電流実測値ｉc actとリプル電流推定値ｉc estとの比較を行うことで、平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialの公称値からのずれを演算し、演算したずれを用いて平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialの公称値を補正する。補正が行われた場合には、移行の処理では、補正した平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialが使用される。なお、平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialの公称値からのずれがない場合には、補正は行われない。 After that, the diagnosis unit 22 judges whether the motor drive device 1 is in the initial operation (step S16). If the motor drive device 1 is in the initial operation (Yes in step S16), the diagnosis unit 22 stores the initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13 in the storage unit 23 (step S17). At this time, the actual ripple current value i c act at the initial stage of the smoothing electrolytic capacitor 13 is compared with the estimated ripple current value i c est to calculate the deviation of the initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the nominal value, and the calculated deviation is used to correct the nominal value of the initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13. If the correction is performed, the corrected initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13 is used in the transition process. Note that if there is no deviation of the initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the nominal value, no correction is performed.

その後、またはステップＳ１６でモータ駆動装置１の初期運転ではない場合（ステップＳ１６でＮｏの場合）には、診断部２２は、記憶部２３に記憶されている静電容量から静電容量変化を算出する（ステップＳ１８）。診断部２２は、コンデンサ寿命相関情報を参照して、算出した静電容量変化に対応する平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を取得する（ステップＳ１９）。コンデンサ寿命相関情報は、一例では初期静電容量値Ｃinitialからの静電容量変化と平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命との間で相関関係を算出した情報である。 Thereafter, or if the motor drive device 1 is not in the initial operation in step S16 (No in step S16), the diagnosis unit 22 calculates a capacitance change from the capacitance stored in the storage unit 23 (step S18). The diagnosis unit 22 refers to the capacitor life correlation information to obtain the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 corresponding to the calculated capacitance change (step S19). The capacitor life correlation information is, for example, information obtained by calculating the correlation between the capacitance change from the initial capacitance value C initial and the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13.

ついで、診断部２２は、取得した残り寿命が閾値以下であるかを判定する（ステップＳ２０）。閾値は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命であると判断される基準値である。残り寿命が閾値以下ではない場合（ステップＳ２０でＮｏの場合）には、平滑用電解コンデンサ１３は寿命ではないので、ステップＳ１２に処理が戻る。また、残り寿命が閾値以下である場合（ステップＳ２０でＹｅｓの場合）には、平滑用電解コンデンサ１３は寿命であるので、診断部２２は、寿命であることを示す情報を表示部２４に表示する（ステップＳ２１）。以上によって、処理が終了する。Next, the diagnostic unit 22 determines whether the acquired remaining life is equal to or less than a threshold value (step S20). The threshold value is a reference value for determining that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life. If the remaining life is not equal to or less than the threshold value (No in step S20), the smoothing electrolytic capacitor 13 is not at the end of its life, and the process returns to step S12. If the remaining life is equal to or less than the threshold value (Yes in step S20), the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life, and the diagnostic unit 22 displays information indicating that it is at the end of its life on the display unit 24 (step S21). This ends the process.

なお、ステップＳ２０で残り寿命が閾値以下ではない場合（ステップＳ２０でＮｏの場合）に、取得した残り寿命を表示部２４に表示してもよい。これによって平滑用電解コンデンサ１３についての残り寿命をモータ駆動装置１のユーザが容易に把握することができる。If the remaining life is not equal to or less than the threshold value in step S20 (No in step S20), the acquired remaining life may be displayed on the display unit 24. This allows the user of the motor drive device 1 to easily grasp the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13.

以上のように、実施の形態１によれば、診断部２２が、平滑用電解コンデンサ１３のリプル電流実測値ｉc actおよびリプル電流推定値ｉc estに基づいて、平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を求めるようにした。これによって、従来のように、リプル電流を検出する電流検出部２１と平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度を測定する温度検出装置とを同時にモータ駆動装置１に設けることなく、電流検出部２１を設けるのみで平滑用電解コンデンサ１３の寿命を判定することができる。すなわち、従来に比してモータ駆動装置１の部品点数を削減し、モータ駆動装置１の大型化を抑制することができるという効果を有する。 As described above, according to the first embodiment, the diagnosis unit 22 determines the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 based on the actual ripple current value i c act and the estimated ripple current value i c est of the smoothing electrolytic capacitor 13. This makes it possible to determine the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 by simply providing the current detection unit 21, without simultaneously providing the current detection unit 21 for detecting the ripple current and a temperature detection device for measuring the ambient temperature of the smoothing electrolytic capacitor 13 in the motor drive device 1 as in the conventional case. In other words, this has the effect of reducing the number of components of the motor drive device 1 compared to the conventional case, and preventing the motor drive device 1 from becoming larger.

また、モータ駆動装置１の初期運転時には、リプル電流実測値ｉc actとリプル電流推定値ｉc estとの比較を行って、平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialの公称値からのずれを演算し、演算結果を用いて初期静電容量値Ｃinitialを補正するようにした。つまり、直流電圧実測値Ｖdcから平滑用電解コンデンサ１３のリプル電流推定値ｉc estを計算することで、寿命計算を行う際に初期リプル電流を記録した運転条件に合わせる処理が不要になる。そして、平滑用電解コンデンサ１３の静電容量が初期段階で公称値からずれている場合でも、初期静電容量値Ｃinitialを補正することができるので、精度の高い平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命の算出が可能になるという効果を有する。 During the initial operation of the motor drive device 1, the measured ripple current value i c act is compared with the estimated ripple current value i c est to calculate the deviation of the initial capacitance value C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the nominal value, and the initial capacitance value C initial is corrected using the calculation result. In other words, by calculating the estimated ripple current value i c est of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the measured DC voltage value V dc , it becomes unnecessary to perform a process of matching the initial ripple current to the recorded operating conditions when calculating the life. Even if the capacitance of the smoothing electrolytic capacitor 13 deviates from the nominal value at the initial stage, the initial capacitance value C initial can be corrected, which has the effect of enabling highly accurate calculation of the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13.

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。実施の形態２のモータ駆動装置１Ａは、実施の形態１とは異なる構成の電解コンデンサ寿命判定装置２０Ａを備える。すなわち、電解コンデンサ寿命判定装置２０Ａは、実施の形態１の電解コンデンサ寿命判定装置２０から電流検出部２１を削除し、平滑用電解コンデンサ１３の周囲の温度を測定する温度検出部２５をさらに備える。温度検出部２５は、測定した温度の値である周囲温度実測値Ｔｘを診断部２２に出力する。 Embodiment 2.
3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to a second embodiment. The same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The motor drive device 1A of the second embodiment includes an electrolytic capacitor life determination device 20A having a different configuration from that of the first embodiment. That is, the electrolytic capacitor life determination device 20A eliminates the current detection unit 21 from the electrolytic capacitor life determination device 20 of the first embodiment, and further includes a temperature detection unit 25 that measures the temperature around the smoothing electrolytic capacitor 13. The temperature detection unit 25 outputs an ambient temperature actual measurement value Tx, which is the value of the measured temperature, to the diagnosis unit 22.

診断部２２は、温度検出部２５で測定される平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度実測値Ｔｘと、電圧検出部１５で測定される直流電圧実測値Ｖdcと、を用いて、平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を求める。具体的には、診断部２２は、直流電圧実測値Ｖdcと平滑用電解コンデンサ１３の初期静電容量値Ｃinitialとを用いてリプル電流推定値ｉc estを算出する。診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estと、周囲温度実測値Ｔｘと、に基づいて、平滑用電解コンデンサ１３の推定寿命である残り寿命Ｌxを算出する。診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命であると判定する基準値である閾値と残り寿命Ｌxとを比較することによって、平滑用電解コンデンサ１３の寿命を判定する。 The diagnosis unit 22 obtains the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 using the measured ambient temperature Tx of the smoothing electrolytic capacitor 13 measured by the temperature detection unit 25 and the measured DC voltage Vdc measured by the voltage detection unit 15. Specifically, the diagnosis unit 22 calculates a ripple current estimate i c est using the measured DC voltage Vdc and the initial capacitance C initial of the smoothing electrolytic capacitor 13. The diagnosis unit 22 calculates a remaining life Lx , which is an estimated life of the smoothing electrolytic capacitor 13, based on the estimated ripple current i c est and the measured ambient temperature Tx. The diagnosis unit 22 determines the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 by comparing the remaining life Lx with a threshold value, which is a reference value for determining that the smoothing electrolytic capacitor 13 has reached the end of its life.

より具体的な診断部２２での処理について説明する。診断部２２は、直流電圧実測値Ｖdcから（１）式を用いてリプル電流推定値ｉc estを算出する。診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estと、温度検出部２５で検出された周囲温度実測値Ｔｘと、を用いて、リプル電流印加によって自己発熱した平滑用電解コンデンサ１３の温度変化ΔＴ［℃］を次式（３）を用いて算出する。ただし、平滑用電解コンデンサ１３の内部抵抗をＲ［Ω］とし、平滑用電解コンデンサ１３の放熱定数をβとし、平滑用電解コンデンサ１３のケース表面面積をＡ［ｍ2］であるとする。 The process performed by the diagnosis unit 22 will now be described in more detail. The diagnosis unit 22 calculates the ripple current estimate i c est from the measured DC voltage V dc using equation (1). The diagnosis unit 22 uses the ripple current estimate i c est and the measured ambient temperature Tx detected by the temperature detection unit 25 to calculate the temperature change ΔT [°C] of the smoothing electrolytic capacitor 13 that has self-heated due to the application of the ripple current using the following equation (3): where the internal resistance of the smoothing electrolytic capacitor 13 is R [Ω], the heat dissipation constant of the smoothing electrolytic capacitor 13 is β, and the case surface area of the smoothing electrolytic capacitor 13 is A [ m2 ].

Figure 0007483119000003
Figure 0007483119000003

診断部２２は、直流電圧実測値Ｖdcおよび周囲温度実測値Ｔｘの検出時の運転条件下における残り寿命Ｌxを公知の次式（４）を用いて算出する。ただし、平滑用電解コンデンサ１３の最高使用温度における定格電圧印加時の規定寿命をＬo［ｈｏｕｒｓ］とし、平滑用電解コンデンサ１３の最高使用温度をＴｏ［℃］とする。ここで、最高使用温度は、カテゴリ上限温度とも称される。 The diagnosis unit 22 calculates the remaining life Lx under the operating conditions when the measured DC voltage Vdc and the measured ambient temperature Tx are detected, using the following known formula (4), where the specified life when the rated voltage is applied at the maximum operating temperature of the smoothing electrolytic capacitor 13 is Lo [hours], and the maximum operating temperature of the smoothing electrolytic capacitor 13 is To [°C]. Here, the maximum operating temperature is also called the category upper limit temperature.

Figure 0007483119000004
Figure 0007483119000004

診断部２２は、残り寿命Ｌxと閾値とを比較し、残り寿命Ｌxが閾値よりも大きい場合には、平滑用電解コンデンサ１３はまだ寿命ではないと判定し、残り寿命Ｌxが閾値よりも小さい場合には、平滑用電解コンデンサ１３は寿命であると判定する。また、診断部２２は、残り寿命Ｌxについての情報である診断結果を表示部２４に表示する。残り寿命Ｌxが閾値と等しい場合には、寿命ではないと判定してもよいし、寿命であると判定してもよい。一例では、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命である場合に、寿命であることを示す情報を表示部２４に表示する。また、一例では、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命ではない場合には、残り寿命Ｌxを表示部２４に表示してもよい。 The diagnostic unit 22 compares the remaining life Lx with a threshold value, and if the remaining life Lx is greater than the threshold value, it determines that the smoothing electrolytic capacitor 13 is not at the end of its life, and if the remaining life Lx is smaller than the threshold value, it determines that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life. The diagnostic unit 22 also displays the diagnosis result, which is information about the remaining life Lx , on the display unit 24. If the remaining life Lx is equal to the threshold value, it may be determined that the smoothing electrolytic capacitor 13 is not at the end of its life, or may be determined that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life. In one example, if the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life, the diagnostic unit 22 displays information indicating that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life on the display unit 24. In another example, if the smoothing electrolytic capacitor 13 is not at the end of its life, the diagnostic unit 22 may display the remaining life Lx on the display unit 24.

図４は、実施の形態２に係る平滑用電解コンデンサの寿命判定方法の手順の一例を示すフローチャートである。まず、図３のモータ駆動装置１Ａの運転が開始されると（ステップＳ３１）、モータ３が駆動され、平滑用電解コンデンサ１３にリプル電流が流れ出す。電圧検出部１５は、直流電圧実測値Ｖdcを測定し（ステップＳ３２）、直流電圧実測値Ｖdcを診断部２２に出力する。診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estを（１）式に従って算出する（ステップＳ３３）。電圧検出部１５は、算出した直流電圧実測値Ｖdcを測定した時刻とともに記憶部２３に記憶する。 Fig. 4 is a flow chart showing an example of the procedure of the method for determining the life span of a smoothing electrolytic capacitor according to the second embodiment. First, when the motor drive device 1A of Fig. 3 starts to operate (step S31), the motor 3 is driven and a ripple current starts to flow through the smoothing electrolytic capacitor 13. The voltage detection unit 15 measures the actual DC voltage value Vdc (step S32) and outputs the actual DC voltage value Vdc to the diagnosis unit 22. The diagnosis unit 22 calculates the ripple current estimate value i c est according to equation (1) (step S33). The voltage detection unit 15 stores the calculated actual DC voltage value Vdc together with the time of measurement in the memory unit 23.

温度検出部２５は、平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度実測値Ｔｘを測定し（ステップＳ３４）、周囲温度実測値Ｔｘを診断部２２に出力する。ステップＳ３２からＳ３３の処理とステップＳ３４の処理とは、並行して行われてもよい。The temperature detection unit 25 measures the actual ambient temperature value Tx of the smoothing electrolytic capacitor 13 (step S34) and outputs the actual ambient temperature value Tx to the diagnosis unit 22. The processes of steps S32 to S33 and the process of step S34 may be performed in parallel.

ついで、診断部２２は、リプル電流推定値ｉc estと平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度実測値Ｔｘとから、（３）式および（４）式を用いて平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命Ｌxを算出し、算出した残り寿命Ｌxを記憶部２３に記憶する（ステップＳ３５）。 Next, the diagnosis unit 22 calculates the remaining life Lx of the smoothing electrolytic capacitor 13 using the ripple current estimate i c est and the measured ambient temperature Tx of the smoothing electrolytic capacitor 13 by using equations (3) and (4), and stores the calculated remaining life Lx in the memory unit 23 (step S35).

その後、診断部２２は、残り寿命Ｌxが閾値以下であるかを判定する（ステップＳ３６）。閾値は、平滑用電解コンデンサ１３が寿命であると判断される基準値である。残り寿命Ｌxが閾値以下ではない場合（ステップＳ３６でＮｏの場合）には、診断部２２は、平滑用電解コンデンサ１３は寿命ではないので、ステップＳ３２に処理が戻る。また、残り寿命Ｌxが閾値以下である場合（ステップＳ３６でＹｅｓの場合）には、平滑用電解コンデンサ１３は寿命であるので、診断部２２は、寿命であることを示す情報を表示部２４に表示する（ステップＳ３７）。以上によって、処理が終了する。 Thereafter, the diagnosis unit 22 judges whether the remaining life Lx is equal to or less than a threshold value (step S36). The threshold value is a reference value for judging that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life. If the remaining life Lx is not equal to or less than the threshold value (No in step S36), the diagnosis unit 22 judges that the smoothing electrolytic capacitor 13 is not at the end of its life, and the process returns to step S32. If the remaining life Lx is equal to or less than the threshold value (Yes in step S36), the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life, and the diagnosis unit 22 displays information indicating that the smoothing electrolytic capacitor 13 is at the end of its life on the display unit 24 (step S37). This ends the process.

なお、ステップＳ３６で残り寿命Ｌxが閾値以下ではない場合（ステップＳ３６でＮｏの場合）に、取得した残り寿命Ｌxを表示部２４に表示してもよい。これによって平滑用電解コンデンサ１３についての残り寿命Ｌxをモータ駆動装置１Ａのユーザが容易に把握することができる。 If the remaining life Lx is not equal to or less than the threshold value in step S36 (No in step S36), the obtained remaining life Lx may be displayed on the display unit 24. This allows the user of the motor drive device 1A to easily grasp the remaining life Lx of the smoothing electrolytic capacitor 13.

以上のように、実施の形態２によれば、診断部２２が、平滑用電解コンデンサ１３の直流電圧実測値Ｖdcからリプル電流推定値ｉc estを算出し、リプル電流推定値ｉc estと温度検出部２５で検出された平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度実測値Ｔｘとに基づいて平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命Ｌxを演算する。これによって、従来のように、電流を検出する電流検出部２１と平滑用電解コンデンサ１３の周囲温度を測定する温度検出部２５とを同時にモータ駆動装置１Ａに設けることなく、温度検出部２５を設けるのみで平滑用電解コンデンサ１３の寿命を判定することができる。すなわち、従来に比してモータ駆動装置１Ａの部品点数を削減し、モータ駆動装置１Ａの大型化を抑制することができるという効果を有する。 As described above, according to the second embodiment, the diagnosis unit 22 calculates the ripple current estimate i c est from the measured DC voltage V dc of the smoothing electrolytic capacitor 13, and calculates the remaining life L x of the smoothing electrolytic capacitor 13 based on the ripple current estimate i c est and the measured ambient temperature Tx of the smoothing electrolytic capacitor 13 detected by the temperature detection unit 25. This makes it possible to determine the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 by only providing the temperature detection unit 25, without simultaneously providing the current detection unit 21 that detects the current and the temperature detection unit 25 that measures the ambient temperature of the smoothing electrolytic capacitor 13 in the motor drive device 1A as in the conventional case. In other words, this has the effect of reducing the number of parts of the motor drive device 1A compared to the conventional case, and preventing the motor drive device 1A from becoming larger.

また、診断部２２は、（３）式および（４）式を用いて平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命Ｌxを算出し、この結果を表示部２４に表示するようにした。これによって、ユーザは、表示部２４の値を見ることによって、平滑用電解コンデンサ１３の劣化がどれほど進んでいて、残り寿命Ｌxがどれくらいであるのかを容易に把握することができる。また、この寿命判定の結果をリモートコントローラ等の表示部に表示することによっても、平滑用電解コンデンサ１３の寿命状態を、ユーザが容易に把握することができるようになる。 Furthermore, the diagnosis unit 22 calculates the remaining life Lx of the smoothing electrolytic capacitor 13 using equations (3) and (4), and displays this result on the display unit 24. This allows the user to easily understand how much the smoothing electrolytic capacitor 13 has deteriorated and what the remaining life Lx is by looking at the value on the display unit 24. Furthermore, by displaying the result of this life judgment on a display unit such as a remote controller, the user can easily understand the life condition of the smoothing electrolytic capacitor 13.

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の一例を模式的に示す図である。なお、実施の形態１の図１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。実施の形態３に係るモータ駆動装置１Ｂは、実施の形態１とは異なる構成の電解コンデンサ寿命判定装置２０Ｂを備える。すなわち、電解コンデンサ寿命判定装置２０Ｂは、診断部２２による電解コンデンサ寿命の判定によって、平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命が予め定められた値である制限実行値以下になると、昇圧コンバータ回路１２に制限を掛ける制御部２６をさらに備える。 Embodiment 3.
5 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to a third embodiment. The same components as those in FIG. 1 of the first embodiment are given the same reference numerals, and their description will be omitted. The motor drive device 1B according to the third embodiment includes an electrolytic capacitor life determination device 20B having a different configuration from that of the first embodiment. That is, the electrolytic capacitor life determination device 20B further includes a control unit 26 that applies a restriction to the boost converter circuit 12 when the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 becomes equal to or less than a restriction execution value, which is a predetermined value, as determined by the diagnosis unit 22 of the electrolytic capacitor life.

具体的には、診断部２２は、算出した平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命を制御部２６に出力する。制御部２６は、診断部２２からの平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命に基づいて昇圧コンバータ回路１２の昇圧に制限をかける。すなわち、制御部２６は、診断部２２で演算された残り寿命が制限実行値より小さくなると、昇圧コンバータ回路１２で昇圧される電圧の値が低くなるように制限をかける。このように、制御部２６は、平滑用電解コンデンサ１３の寿命が近づいてくると、平滑用電解コンデンサ１３の寿命を延ばすよう制御する。昇圧コンバータ回路１２で昇圧する直流電圧が低下すると、インバータ回路１４で変換される交流電圧の実効値も低下するため、モータ３に流れる電流は増加するが、機器として故障と判定されるまでの期間を長引かせることができる。すなわち、昇圧コンバータ回路１２に制限を掛けることで、電圧変動が小さくなり、この結果、リプル電流も小さくなる。これによって、平滑用電解コンデンサ１３の劣化が低減されて、故障と判定されるまでの寿命が長くなる。このため、製品の長寿命化が可能となる。Specifically, the diagnostic unit 22 outputs the calculated remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 to the control unit 26. The control unit 26 limits the boost of the boost converter circuit 12 based on the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 from the diagnostic unit 22. That is, when the remaining life calculated by the diagnostic unit 22 becomes smaller than the limit execution value, the control unit 26 limits the value of the voltage boosted by the boost converter circuit 12 to be lower. In this way, when the smoothing electrolytic capacitor 13 approaches the end of its life, the control unit 26 controls to extend the life of the smoothing electrolytic capacitor 13. When the DC voltage boosted by the boost converter circuit 12 decreases, the effective value of the AC voltage converted by the inverter circuit 14 also decreases, so that the current flowing through the motor 3 increases, but the period until it is determined that the device is broken can be extended. That is, by limiting the boost converter circuit 12, the voltage fluctuation is reduced, and as a result, the ripple current is also reduced. This reduces the deterioration of the smoothing electrolytic capacitor 13, and extends the life of the capacitor until it is determined to be broken, thereby enabling the product to have a longer life.

なお、図５では、実施の形態１のモータ駆動装置１に制御部２６を設ける構成を示したが、実施の形態２のモータ駆動装置１Ａに制御部２６を設けてもよい。図６は、実施の形態３に係る電解コンデンサ寿命判定装置を含むモータ駆動装置の回路構成の他の例を模式的に示す図である。図６に示されるモータ駆動装置１Ｃの電解コンデンサ寿命判定装置２０Ｃは、診断部２２による電解コンデンサ寿命の判定によって、平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命が制限実行値以下になると、昇圧コンバータ回路１２に制限を掛ける制御部２６をさらに備える。なお、図６における制御部２６の機能は、図５で説明したものと同様である。 Note that, although FIG. 5 shows a configuration in which the control unit 26 is provided in the motor drive device 1 of embodiment 1, the control unit 26 may also be provided in the motor drive device 1A of embodiment 2. FIG. 6 is a diagram showing another example of the circuit configuration of a motor drive device including an electrolytic capacitor life determination device according to embodiment 3. The electrolytic capacitor life determination device 20C of the motor drive device 1C shown in FIG. 6 further includes a control unit 26 that imposes a restriction on the boost converter circuit 12 when the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 falls below the restriction execution value as determined by the diagnosis unit 22 of the electrolytic capacitor life. Note that the function of the control unit 26 in FIG. 6 is the same as that described in FIG. 5.

実施の形態３の電解コンデンサ寿命判定装置２０Ｂ，２０Ｃは、診断部２２で診断された平滑用電解コンデンサ１３の残り寿命が制限実行値以下になると、昇圧コンバータ回路１２の昇圧に制限をかける制御部２６を備える。これによって、モータ駆動装置１Ｂ，１Ｃのインバータ出力に制限を掛けることなく、平滑用電解コンデンサ１３の寿命を延ばすことが可能となる。The electrolytic capacitor life determination device 20B, 20C of the third embodiment includes a control unit 26 that limits the boost of the boost converter circuit 12 when the remaining life of the smoothing electrolytic capacitor 13 diagnosed by the diagnosis unit 22 falls below the limit execution value. This makes it possible to extend the life of the smoothing electrolytic capacitor 13 without limiting the inverter output of the motor drive devices 1B, 1C.

実施の形態１から３の診断部２２および制御部２６は、処理回路として実現される。処理回路は専用のハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える回路であってもよい。図７は、実施の形態１から３に係る電解コンデンサ寿命判定装置に備えられる診断部および制御部のハードウェア構成の一例を模式的に示すブロック図である。診断部２２および制御部２６は、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、を有する。プロセッサ５０１とメモリ５０２とは、バスライン５０３を介して接続される。診断部２２および制御部２６は、メモリ５０２に記憶されたプログラムをプロセッサ５０１が実行することによって実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、診断部２２および制御部２６の機能のうちの一部を専用のハードウェアである電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ５０１およびメモリ５０２を用いて実現するようにしてもよい。The diagnostic unit 22 and the control unit 26 in the first to third embodiments are realized as a processing circuit. The processing circuit may be dedicated hardware or a circuit having a processor. FIG. 7 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the diagnostic unit and the control unit provided in the electrolytic capacitor life determination device according to the first to third embodiments. The diagnostic unit 22 and the control unit 26 have a processor 501 and a memory 502. The processor 501 and the memory 502 are connected via a bus line 503. The diagnostic unit 22 and the control unit 26 are realized by the processor 501 executing a program stored in the memory 502. In addition, multiple processors and multiple memories may work together to realize the above functions. In addition, some of the functions of the diagnostic unit 22 and the control unit 26 may be implemented as an electronic circuit, which is dedicated hardware, and the other parts may be realized using the processor 501 and the memory 502.

以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、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 configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known technologies, or the embodiments may be combined with each other. Also, parts of the configurations may be omitted or modified without departing from the spirit of the invention.

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ モータ駆動装置、２ 交流電源、３ モータ、１１ ダイオードブリッジ回路、１２ 昇圧コンバータ回路、１３ 平滑用電解コンデンサ、１４ インバータ回路、１５ 電圧検出部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 電解コンデンサ寿命判定装置、２１ 電流検出部、２２ 診断部、２３ 記憶部、２４ 表示部、２５ 温度検出部、２６ 制御部。 1, 1A, 1B, 1C Motor drive device, 2 AC power supply, 3 Motor, 11 Diode bridge circuit, 12 Boost converter circuit, 13 Smoothing electrolytic capacitor, 14 Inverter circuit, 15 Voltage detection unit, 20, 20A, 20B, 20C Electrolytic capacitor life determination device, 21 Current detection unit, 22 Diagnosis unit, 23 Memory unit, 24 Display unit, 25 Temperature detection unit, 26 Control unit.

Claims (7)

モータの駆動制御に用いられる直流電圧を測定する電圧検出部を備えるモータ駆動装置の単相または三相の交流電源と前記モータとの間に接続される電解コンデンサの寿命を判定する電解コンデンサ寿命判定装置であって、
前記電解コンデンサに流れるリプル電流を測定する電流検出部と、
前記電流検出部で測定される前記リプル電流の値であるリプル電流実測値と、前記電圧検出部で測定される前記直流電圧の値である直流電圧実測値から前記リプル電流の推定値として算出したリプル電流推定値と、を用いて、前記電解コンデンサの残り寿命を求める診断部と、
を備える電解コンデンサ寿命判定装置。 An electrolytic capacitor life determination device for determining the life of an electrolytic capacitor connected between a single-phase or three-phase AC power supply of a motor drive device including a voltage detection unit that measures a DC voltage used to control the drive of the motor, the device comprising:
a current detection unit for measuring a ripple current flowing through the electrolytic capacitor;
a diagnosis unit that determines a remaining life of the electrolytic capacitor using a ripple current actual measurement value that is the value of the ripple current measured by the current detection unit and a ripple current estimated value that is calculated as an estimated value of the ripple current from a DC voltage actual measurement value that is the value of the DC voltage measured by the voltage detection unit; and
An electrolytic capacitor life determination device comprising: 前記診断部は、前記リプル電流実測値および前記リプル電流推定値と、前記電解コンデンサの初期静電容量値と、を用いて前記リプル電流実測値の測定時における前記電解コンデンサの静電容量値を算出し、算出した前記静電容量値および過去に測定した前記静電容量値を用いて前記静電容量値の変化から、前記残り寿命を求める請求項１に記載の電解コンデンサ寿命判定装置。 The electrolytic capacitor life determination device according to claim 1, wherein the diagnostic unit calculates the capacitance value of the electrolytic capacitor at the time of measuring the actual ripple current value using the actual ripple current value, the estimated ripple current value, and the initial capacitance value of the electrolytic capacitor, and determines the remaining life from the change in the capacitance value using the calculated capacitance value and the previously measured capacitance value. 前記診断部は、前記静電容量値の変化と残り寿命との間の関係を示すコンデンサ寿命相関情報を参照して、前記静電容量値の変化に対応する前記残り寿命を求める請求項２に記載の電解コンデンサ寿命判定装置。 The electrolytic capacitor life determination device according to claim 2, wherein the diagnostic unit determines the remaining life corresponding to the change in capacitance value by referring to capacitor life correlation information indicating the relationship between the change in capacitance value and the remaining life. 前記診断部は、前記モータ駆動装置の初期運転時に、前記リプル電流実測値と、前記リプル電流推定値と、を比較し、比較結果に基づいて、前記電解コンデンサの前記静電容量値の公称値からのずれを補正する請求項２または３に記載の電解コンデンサ寿命判定装置。 The electrolytic capacitor life determination device according to claim 2 or 3, wherein the diagnostic unit compares the actual ripple current value with the estimated ripple current value during initial operation of the motor drive device, and corrects the deviation of the capacitance value of the electrolytic capacitor from the nominal value based on the comparison result. 前記診断部によって求められた前記電解コンデンサの残り寿命についての情報を表示する表示部をさらに備える請求項１から４のいずれか１つに記載の電解コンデンサ寿命判定装置。 5. The electrolytic capacitor life determination device according to claim 1, further comprising a display unit that displays information about the remaining life of the electrolytic capacitor determined by the diagnosis unit. 前記モータ駆動装置は、交流電圧を整流して前記直流電圧に変換する整流回路部と、前記整流回路部と前記電解コンデンサとの間に設けられ、前記整流回路部から出力される前記直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、を有し、
前記診断部によって求められた前記残り寿命が予め定められた値以下になると、前記昇圧コンバータ回路に昇圧の制限を掛ける制御部をさらに備える請求項１から５のいずれか１つに記載の電解コンデンサ寿命判定装置。 the motor drive device includes a rectifier circuit section that rectifies an AC voltage and converts it into the DC voltage, and a boost converter circuit that is provided between the rectifier circuit section and the electrolytic capacitor and that boosts the DC voltage output from the rectifier circuit section;
6. The electrolytic capacitor life determination device according to claim 1, further comprising a control unit that limits the boost of the boost converter circuit when the remaining life calculated by the diagnosis unit becomes equal to or less than a predetermined value. 単相または三相の前記交流電源から印加される交流電圧を整流して前記直流電圧に変換する整流回路部と、
前記整流回路部から出力される前記直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、
前記直流電圧を平滑する電解コンデンサと、
平滑された前記直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに印加するインバータ回路と、
前記直流電圧を測定する電圧検出部と、
請求項１から６のいずれか１つに記載の電解コンデンサ寿命判定装置と、
を備えるモータ駆動装置。 a rectifier circuit section that rectifies an AC voltage applied from the single-phase or three-phase AC power source to convert it into the DC voltage;
a boost converter circuit that boosts the DC voltage output from the rectifier circuit unit;
an electrolytic capacitor for smoothing the DC voltage;
an inverter circuit that converts the smoothed DC voltage into an AC voltage and applies the AC voltage to the motor;
A voltage detection unit for measuring the DC voltage;
The electrolytic capacitor life determination device according to any one of claims 1 to 6 ,
A motor drive device comprising:
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024096055A1 (en) * 2022-11-04 2024-05-10 株式会社Ｇｓユアサ Remote diagnosis device, remote diagnosis system, and computer program for power supply equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004056893A (en) 2002-07-18 2004-02-19 Yaskawa Electric Corp Fault detection method for power converter
JP2008164453A (en) 2006-12-28 2008-07-17 Mitsubishi Electric Corp Device for determining smoothing capacitor lifetime for inverter device
JP2010233425A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Fujitsu General Ltd Circuit for detection of deterioration in capacitor, and electronic apparatus with the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11356036A (en) * 1998-06-04 1999-12-24 Toshiba Corp Direct-current power supply
JP6262686B2 (en) * 2015-04-27 2018-01-17 ファナック株式会社 Motor controller having smoothing capacitor life prediction means
JP2018004523A (en) * 2016-07-06 2018-01-11 東洋電機製造株式会社 Capacitor state determination device
CN109085443B (en) * 2018-10-29 2020-08-21 泰华智慧产业集团股份有限公司 Power adapter rated life testing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004056893A (en) 2002-07-18 2004-02-19 Yaskawa Electric Corp Fault detection method for power converter
JP2008164453A (en) 2006-12-28 2008-07-17 Mitsubishi Electric Corp Device for determining smoothing capacitor lifetime for inverter device
JP2010233425A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Fujitsu General Ltd Circuit for detection of deterioration in capacitor, and electronic apparatus with the same

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