JPH07255179A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH07255179A
JPH07255179A JP6042127A JP4212794A JPH07255179A JP H07255179 A JPH07255179 A JP H07255179A JP 6042127 A JP6042127 A JP 6042127A JP 4212794 A JP4212794 A JP 4212794A JP H07255179 A JPH07255179 A JP H07255179A
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JP
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capacitor
voltage
power conversion
conversion device
capacitors
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JP6042127A
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English (en)
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Hiromi Hosoda
博美 細田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、コンデンサ回路の異常を早期に検出
し保護する電力変換装置を提供することにある。 【構成】本発明は、交流電源をスイッチング素子により
構成された第1の電力変換装置により直流電源に変換
し、この直流電源をスイッチング素子により構成された
第2の電力変換装置により可変周波数の交流電源に再変
換して負荷に供給する電力変換装置において、前記第1
の電力変換装置と前記第2の電力変換装置の間の直流部
分にコンデンサ回路を設け、このコンデンサ回路のコン
デンサを2組以上直列接続すると共に各組のコンデンサ
に印加される電圧を検出して、この検出電圧が所定値以
上となったことを条件に、異常信号を出力するように構
成しているので、コンデンサ回路を保護することがで
き、またコンデンサの交換のめやすとすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流/直流さらに直流
/可変電源と変換・制御を行う電力変換装置に係わり、
特に電圧源を構成するコンデンサ回路の異常を保護する
電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交流/直流電力変換装置(以下、
コンバータと呼ぶ)と、直流/可変交流電力変換装置
(以下、インバータと呼ぶ)を用いて負荷に電力を供給
する電力変換方式が用いられている。かかる電力変換方
式として、例えば交流電動機の可変速装置や無停電電源
装置をはじめとして多くの応用例があり、既に広く実用
化されている。このように、中間リンク部として一旦直
流電圧源に変換する電力変換方式は、中間リンク部のコ
ンデンサで負荷の無効電力を処理可能なことや、直流電
源部を共通母線として複数台のインバータを接続できる
等の利点があり、有効な電力変換方式の一つである。
【0003】ところで、上記の如き電力変換方式は、コ
ンデンサにより負荷の無効電力の処理を行うので、大容
量のインバータでは大容量のコンデンサが必要であり、
複数の電解コンデンサを並列接続している。さらに出力
電圧によってはコンデンサを直列接続している。しか
し、電解コンデンサは寿命があるので、1つのめやすと
して運転時間により交換するようにしているが、運転状
況や環境で寿命も変るので、交換せずそのまま使用し、
故障して異常が分かるケースがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的はコンデンサ回路の異
常を早期に検出し保護する電力変換装置を提供すること
にある。また他の目的はコンデンサ回路の劣化診断が可
能な電力変換装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、交流電源をスイッチング素
子により構成された第1の電力変換装置により直流電源
に変換し、この直流電源をスイッチング素子により構成
された第2の電力変換装置により可変周波数の交流電源
に再変換して負荷に供給する電力変換装置において、前
記第1の電力変換装置と前記第2の電力変換装置の間の
直流部分にコンデンサ回路を設け、このコンデンサ回路
のコンデンサを2組以上直列接続すると共に各組のコン
デンサに印加される電圧を検出して、この検出電圧が所
定値以上となったことを条件に、異常信号を出力するよ
うに構成したことを特徴とする。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の電
力変換装置において、異常を検出した際に、別に設けた
コンデンサ運転時間信号により所定の時間以上使用され
ていると、当該コンデンサの寿命を警告する信号を出力
するように構成したことを特徴とする。
【0007】請求項3記載の発明は、請求項1記載の電
力変換装置において、前記電力変換装置の使用開始から
所定期間毎に運転中のコンデンサ電圧値をサンプリング
して記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の電力変換装置に
おいて、前記記憶手段によりコンデンサ異常検出の前後
の電圧値を記憶することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明は上記の如く構成されているので、コン
デンサ回路のコンデンサや抵抗器が正常であれば、1つ
のコンデンサと他のコンデンサに印加される電圧は直流
電圧の1/2づつとなる。しかし、特定のコンデンサが
劣化して容量が変化したり、漏れ電流が増大すると、直
流電圧の分担比は1/2ではなくなり、変化した量に関
連して電圧分担が変化する。この電圧変化を、それぞれ
の電圧検出回路により検出してこれを電圧比較回路で比
較してその差が大きくなったら異常を検出する。この異
常検出を警報信号として使用しているので、コンデンサ
の交換のめやすになる。また、異常検出前後の電圧が記
録されているので、突発的な異常状態に対しても状況把
握に役立てることができる。したがって、電力変換装置
の保全性の向上に役立つものである。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の構成図である。同図にお
いて、交流電源1は第1の電力変換装置(以下コンバー
タ)2により一旦直流電源に変換され、コンデンサ回路
3のコンデンサ3A,3Bを充電する。さらに、第2の
電力変換装置(以下インバータ)4にて可変電圧,可変
周波数の交流電源に変換され、負荷装置5に可変電力を
供給する。コンデンサ3Aの電圧は電圧検出回路7Aで
検出し、コンデンサ3Bの電圧は電圧検出回路7Bで検
出する。これらの検出信号は電圧比較回路16に入力して
異常検出を行う。
【0010】図2は図1のコンデンサ回路3の詳細な構
成図である。同図において、コンデンサ3Aと3Bは直
列接続されている。コンデンサ3Aおよび3Bは必要と
される容量を実現するために並列接続されることもある
が、それぞれ同じ容量のコンデンサが用いられる。
【0011】抵抗器12A,12Bはそれぞれコンデンサ3
A,3Bに並列に接続される。これは、電力変換装置を
停止したときに、コンデンサのエネルギを放電すること
と、定常状態での電圧バランスをとるためのものであ
り、運転中の損失低減のために一般には抵抗値は高くし
ている。
【0012】抵抗器13A,14Aはコンデンサ3Aの電圧
を検出するための分圧抵抗で、電圧検出回路15Aに接続
されている。また、抵抗器13B,14Bはコンデンサ3B
の電圧を検出するための分圧抵抗で、電圧検出回路15B
に接続される。
【0013】電圧比較回路16は電圧検出回路15A,15B
の出力信号を入力して設定回路17からの設定信号と比較
し、所定値以上の差があると異常検出信号18を出力す
る。ここで、コンデンサ3Aと3Bは同一定格のものを
使用することは勿論、抵抗器12Aと12B、抵抗器13Aと
13B及び抵抗器14Aと14Bも同一定格のものを用いる。
【0014】次に、図2に示す回路構成において、コン
デンサや抵抗器が正常であれば、コンデンサ3Aとコン
デンサ3Bに印加される電圧は直流電圧の1/2づつと
なる。特定のコンデンサが劣化して容量が変化したり、
漏れ電流が増大すると、直流電圧の分担比は1/2では
なくなり、変化した量に関連して電圧分担も変化する。
【0015】電圧検出回路15A,15Bによりコンデンサ
3A,3Bに印加される電圧を検出して、これを電圧比
較回路16により比較して設定回路17の設定値以上の差が
あったら異常検出信号18を出力する。また、コンデンサ
回路と並列に放電用の抵抗器12A,12Bが接続されてい
るが、これらの抵抗器が断線した場合にもコンデンサに
印加される電圧のバランスが変化するので、これも異常
として検出することができる。
【0016】上述したように、本実施例によると、コン
デンサの容量変化や漏れ電流の変化および放電抵抗の断
線などを検出することができるので、異常を早期に検出
し保護することのできる。
【0017】図3は本発明の他の実施例の構成図であ
る。同図において、電圧比較回路16は前に説明したよう
に、電圧検出回路15A,15Bの検出信号を入力して、コ
ンデンサ3A,3Bに印加される電圧の比較を行い、設
定回路17で設定された設定値以上の差があると、異常検
出信号18を出力する。
【0018】一方、コンデンサ運転時間計数手段20によ
りコンデンサの運転時間を計数して、コンデンサ交換の
めやす時間設定手段21の時間を経過していたら、コンデ
ンサ交換検出手段22によりコンデンサ交換推奨信号23を
出力する。判定回路24は異常検出信号とコンデンサ交換
推奨信号23を入力して、両信号が入力されたことを条件
にコンデンサ劣化信号25を出力する。これにより確実な
コンデンサの劣化診断が可能である。
【0019】図4は本発明のさらに他の実施例の構成図
である。同図において、電圧検出回路15A,15Bは、コ
ンデンサ3A,3Bに印加される電圧信号である。これ
らの電圧信号を、アナログ/ディジタル変換器31A,31
Bに入力して、ディジタル信号に変換する。このディジ
タル信号を記憶手段32に入力する。記憶手段32は、例え
ばマイクロプロセッサやメモリなどから構成される回路
である。この記憶手段32には運転信号33や異常検出信号
18が入力される。
【0020】この記憶手段32は、電力変換装置の使用開
始から所定の時間経過後の定常負荷状態を検出してその
時のコンデンサ電圧を記録する機能を装備している。こ
の機能は記憶毎に別のアドレスとなるような方法によ
り、電力変換装置の使用開始からの電圧が記憶に残るよ
うなものを用いる。
【0021】このように、本実施例によると、コンデン
サ電圧の状態を記憶させておくことにより、異状があっ
た場合に解析や保全のデータとすることができる。ま
た、別に入力する異常信号18を基に、異常発生の前後の
タイミングの電圧信号を記憶する。このように、異常発
生の前後の電圧を記録しておけば、突発的な異常状態に
対して、状況把握に役立てることができる。
【0022】なお、2個のコンデンサが同程度に劣化す
る場合には本発明は有効ではないが、実際の劣化の状況
にはいろいろな劣化度合いがあるので、その点で本発明
の電力変換装置は保護特性も改善できる。
【0023】また、上記した各実施例では、2組のコン
デンサの直列接続について説明したが、直列数が増えて
も本発明の主旨を変えないで適用できる。また、上記実
施例では、記憶手段を別に持つ構成について説明した
が、電力変換装置の制御を行う回路でこの記憶機能を兼
ねる構成とすることもできる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置によれば、交流/直流電力変換器に対して直流フィ
ルタコンデンサを有する直流/可変電源変換器におい
て、コンデンサの異常検出が可能であるので、コンデン
サ回路を保護することができ、またコンデンサ回路の劣
化診断が可能である。さらに異常検出前後の電圧が記録
されているので、突発的な異常状態に対しても状況把握
に役立てることができる。したがって、電力変換装置の
保全性の向上に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】図1のコンデンサ回路の構成図。
【図3】本発明の他の実施例の構成図。
【図4】本発明のさらに他の実施例の構成図。
【符号の説明】 1…交流電源、2…第1の電力変換装置、3…コンデン
サ回路、3A,3B…コンデンサ、4…第2の電力変換
装置、5…負荷装置、7A,7B…電圧検出回路、12
A,12B、13A,13B、14A,14B…抵抗器、15A,15
B…電圧検出回路、16…比較回路、17…設定回路、18…
異常検出信号、20…コンデンサ運転時間計数手段、21…
コンデンサ交換めやす時間設定手段、22…コンデンサ交
換検出手段、23…コンデンサ交換推奨信号、24…判定回
路、25…コンデンサ劣化信号、31A,31B…アナログ/
ディジタル変換器、32…記憶手段、33…運転信号。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源をスイッチング素子により構成
    された第1の電力変換装置により直流電源に変換し、こ
    の直流電源をスイッチング素子により構成された第2の
    電力変換装置により可変周波数の交流電源に再変換して
    負荷に供給する電力変換装置において、前記第1の電力
    変換装置と前記第2の電力変換装置の間の直流部分にコ
    ンデンサ回路を設け、このコンデンサ回路のコンデンサ
    を2組以上直列接続すると共に各組のコンデンサに印加
    される電圧を検出して、この検出電圧が所定値以上とな
    ったことを条件に、異常信号を出力するように構成した
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電力変換装置において、
    異常を検出した際に、別に設けたコンデンサ運転時間信
    号により所定の時間以上使用されていると、当該コンデ
    ンサの寿命を警告する信号を出力するように構成したこ
    とを特徴とする電力変換装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の電力変換装置において、
    前記電力変換装置の使用開始から所定期間毎に運転中の
    コンデンサ電圧値をサンプリングして記憶する記憶手段
    を備えていることを特徴とする電力変換装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電力変換装置において、
    前記記憶手段によりコンデンサ異常検出の前後の電圧値
    を記憶することを特徴とする電力変換装置。
JP6042127A 1994-03-14 1994-03-14 電力変換装置 Pending JPH07255179A (ja)

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