JPH0240572A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流電動機を駆動するインバータ装置に係り、
特に装置内に使用される平滑コンデンサの劣化診断機能
を有するインバータ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のインバータ装置は、平滑コンデンサの劣化診断と
して定量的にコンデンサ容量を測定する場合には、例え
ば「インバータ応用マニュアル」電気書院、三菱電機株
式会社編（昭和６０年）第３６０頁から第３６１頁およ
び第４９７頁に記載のように、平滑コンデンサを装置か
ら取りはずして測定用機器を利用して容量を測定してい
た。一方で静止レオナード装置の負荷の直流電動機の絶
縁劣化を測定する場合に、特開昭６０−７８３５９号公
報に記載のようにコンデンサの放電時定数によって直流
電動機の絶縁抵抗を測定する方法があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、インバータ装置の平滑コンデンサの劣
化診断を行う場合に装置よりコンデンサを取りはずして
測定する必要があったため、この点検作業には多くの時
間を要していてインバータ装置の多いシステムでは十分
に点検作業が行えない問題があった。一方の静止レオナ
ード装置の負荷電動機の絶縁劣化をコンデンサの放電時
定数によって測定する場合には、放電抵抗および切換用
接触器が必要となる問題があった。

本発明の目的は特別の測定用回路または測定器を用意す
ることなく、短時間に自動的に平滑コンデンサの劣化診
断を行う手段をもつインバータ装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、交流電源を直流電源に変換する変換器と、
該変換器の出力の直流電力を可変周波の交流電力に変換
して負荷の交流電動機を駆動するインバータとから成る
インバータ装置において、上記変換器の出力の直流電圧
を平滑する平滑コンデンサと、上記インバータをパルス
幅変調（ＰＷＭ）動作させる制御手段とを有し、上記平
滑コンデンサの入力電源を遮断するとともに上記インバ
ータをＰＷＭ動作させることにより負荷に放電電流を流
して該直流電圧および電流値より平滑コンデンサの静電
容量を求めて平滑コンデンサの劣化を判定する手段を備
えるインバータ装置により達成される。

〔作　用〕

上記インバータ装置は、内蔵する平滑コンデンサの劣化
診断を行う場合に、平滑コンデンサの入力電源を切り離
してＰＷＭインバータのスイッチング動作を止め、この
状態でＰＷＭインバータを単相スイッチング動作させて
負荷に見合った電流を流すことにより平滑コンデンサの
充電電力を負荷に消費させ、この放電電流を流している
所定期間の直流電圧および電流の変化率より放電時定数
に対応する平滑コンデンサの静電容量を算出して平滑コ
ンデンサの劣化を判定することが可能となり、この際に
平滑コンデンサの経年変化により減少した静電容量の測
定値に対する推定寿命の判定ではＪ　Ｉ　５−Ｃ−５１
４１に規定の静電容量の初期値の８５％以下とすること
ができ、これにより特別の測定用機器を用いることなく
インバータおよび負荷を測定器として使用して該測定値
を基に平滑コンデンサの劣化判定を行うことができる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図から第３図により説明す
る。

第１図は本発明によるインバータ装置の一実施例を示す
構成図である。第１図において、１は交流遮断器、２は
交流電源を直流電源に変換する整流器（変換器）、３は
直流電圧を平滑にするための平滑コンデンサ、４は電圧
検出器、５は電流検出器、６は整流器２の出力である直
流電力を可変周波の交流電力に変換するＰＷＭ　（パル
ス幅変調）動作可能なスイッチング素子を有するインバ
ータ。

７は負荷である交流電動機、８は遮断器指令回路、９は
電圧電流測定回路、１０はインバータ６のスイッチング
素子をＰＷＭ制御するインバータ制御回路、１１は平滑
コンデンサ３の寿命判定回路である。

上記構成において、交流電源ＡＣ３φは遮断器１を介し
て整流器２に供給され、整流器２で変換された直流電源
は平滑コンデンサ３により平滑されてインバータ６に供
給される。このインバータ６はインバータ制御回路１０
のＰＷＭ制御により可変電圧可変周波数の交流電力を出
力して、負荷である交流電動機ＩＭ７を駆動している。

一方で平滑コンデンサ３は経年変化により静電容量が減
少するため、電圧検出器４および電流検出器５の検出出
力を基にして、この平滑コンデンサ３の静電容量（放電
時定数）を測定することにより、コンデンサ３の劣化診
断が可能である。なおこれらの電圧検出器４および電流
検出器５はインバータ６のスイッチング素子たとえばト
ランジスタ等の保護回路用検出器と兼用することが可能
である。

つぎに平滑コンデンサ３の劣化診断を行う動作を説明す
る。まず通常には交流電動機７の停止状態で、平滑コン
デンサ３の容量測定の指令を遮断器指令回路８に与えて
、遮断器指令回路８より交流遮断器１を遮断する。その
後にインバータ制御回路１０に指令を与え、インバータ
６を単相ＰＷＭスイッチング動作させることにより、負
荷側に負荷？ＩｉＤ機７に見合った電流を流して平滑コ
ンデンサ３の電荷を放電させる。この放電の期間に所定
時間ごとに電圧検出器４および電流検出器５の検出出力
を電圧電流測定回路９に取り込み、平滑コンデンサ３の
電圧および放電電流の測定データを収集する。ついで放
電を終了後にインバータ制御回路１０を停止させ、収集
した測定データを寿命判定回路１１に送り、平滑コンデ
ンサ３の静電容量（放電時定数）を算出して寿命の判定
を行う。

第２図は第１図の平滑コンデンサ３を放電させた時の電
圧・電流測定結果の一例を示す説明図である。つぎに第
１図の平滑コンデンサ３の静電容量の計算方法を第２図
により説明する。ここで放電開始時刻ｔｏでインバータ
６の単相スイッチング動作により負荷側に許容される一
定電流ＩＯを放電電流Ｉとして流すと、平滑コンデンサ
３の直流電圧Ｖは一定電圧Ｖｏから図示のように減少す
る。この直流電圧Ｖの変化率はコンデンサ容量（時定数
）に応じて変わるため、この電圧変化率よりコンデンサ
容量（時定数）を求めることができる。いま放電開始時
刻ｔｏからある時間経過後の時刻ｔ１の電圧Ｖ、とし、
さらに時刻１．から−定時間経過後の時刻ｔ２の電圧■
２とすると、電圧変化率とコンデンサ容量Ｃの間の関係
を示す次式によりコンデンサ容量Ｃを寿命判定回路１１
で算出することができる。

Ｃ＝Ｉｏ　　（ｔ２　　　ｔ＋）／　　（Ｖ２−Ｖ＋）
”（１）また上記は放電電流Ｉを一定電流１．とじてコ
ンデンサ容量Ｃを求めているが、他の方法として放ｆｆ
ｉ電流工を一定電流にしないやり方もあり、この方法で
は第２図の時刻ｔ１から時刻ｔｚまでの間に時間Δｔご
とに電流検出データを取り込み、この電流検出値１．を
積算することにより次式を用いてコンデンサ容量Ｃを算
出することができる。

これより平滑コンデンサ３の初期の静電容量（定格容量
値）Ｃｏとして、次式の寿命判定式によりコンデンサ３
の寿命（劣化）を寿命判定回路１１で判定することがで
きる。

Ｃ≦ｋ　−ｃｏ　　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・・・・（３）二二でｋは寿命（劣化）の判定に使用
する係数で。

−殻内には寿命判定に対して０．８５程度の値である。

第３図は本発明によるインバータ装置の他の実施例を示
す構成図である。第３図において、第１図と同一符号は
相当部分を示すものとし、１２は可変電圧制御可能な逆
並列接続された変換器で構成された直流電源装置、１３
は直流遮断器、１４　（１４−１゜１４−２）はインバ
ータ装置である。直流電源装置１２には複数台のインバ
ータ装置１４が接続されている。

上記の構成において、交流電源ＡＣ３φは直流電源装置
１２で可変電圧の直流電源に変換され、複数台のインバ
ータ装置１４に直流遮断器１３を介して供給されて、複
数の交流電動機７がそれぞれ駆動される。このインバー
タ装置１４の平滑コンデンサ３の静電容量を測定する場
合には、測定指令を遮断器指令回路８に与えることによ
り、測定しようとするインバータ装置１４の直流遮断器
１３を遮断して当該インバータ装置１４の入力回路を遮
断し、直流電源の電力供給を遮断する。その後に当該イ
ンバータ装置１４のインバータ制御回路ｌＯに指令を与
えることにより、以後は第１図と同様の動作手順で平滑
コンデンサ３の静電容量（放電時定数）の測定を行い、
寿命（劣化）を判定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インバータ装置内に使用される平滑コ
ンデンサの静電容量（放電時定数）を該コンデンサを装
置から取りはずすことなく簡単に測定できるうえ、測定
に必要な電圧検出器および電流検出器にはインバータの
保護用検出器を兼用でき、電圧電流測定回路のデータ収
集および寿命判定回路の判定処理機能などにはマイクロ
プロセッサによるソフトウェア化が可能であって、これ
らをインバータ装置に内蔵容易であるから、特別の測定
回路を用意することなく静電容量（放電時定数）を測定
することにより、平滑コンデンサの劣化診断を行い寿命
を判定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインバータ装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図の平滑コンデンサを放電させた
時の電圧・電流測定結果の一例を示す説明図、第３図は
本発明によるインバータ装置の他の実施例を示す構成図
である。 １・・・遮断器、２・・・整流器（変換器）、３・・・
平滑コンデンサ、４・・・電圧検出器、５・・・電流検
出器、６・・・インバータ、７・・・交流電動機、８・
・・遮断器指令回路、９・・・電圧電流測定回路、１０
・・・インバータ制御回路、１１・・・寿命判定回路、
１２・・・直流電源装置、１３・・・直流遮断器、１４
・・・インバータ装置。 代理人弁理士　　秋　本　正　実

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電源を直流電源に変換する変換器と、該変換器
   の出力である直流電力を可変周波の交流電力に変換して
   該交流電力により負荷の交流電動機を駆動するインバー
   タとから成るインバータ装置において、上記変換器の出
   力の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、上記インバ
   ータをパルス幅変調動作させる制御手段とを有し、上記
   平滑コンデンサの入力電源を遮断するとともに上記イン
   バータをパルス幅変調動作させることにより負荷に平滑
   コンデンサの放電電流を流して該直流電圧および電流値
   より平滑コンデンサの静電容量を求めて平滑コンデンサ
   の劣化を判定する手段を備えることを特徴とするインバ
   ータ装置。