JPWO2013183118A1 - 電動機制御装置 - Google Patents

電動機制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2013183118A1
JPWO2013183118A1 JP2012551014A JP2012551014A JPWO2013183118A1 JP WO2013183118 A1 JPWO2013183118 A1 JP WO2013183118A1 JP 2012551014 A JP2012551014 A JP 2012551014A JP 2012551014 A JP2012551014 A JP 2012551014A JP WO2013183118 A1 JPWO2013183118 A1 JP WO2013183118A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
life
unit
main circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012551014A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5197897B1 (ja
Inventor
加藤 昌則
昌則 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5197897B1 publication Critical patent/JP5197897B1/ja
Publication of JPWO2013183118A1 publication Critical patent/JPWO2013183118A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/64Testing of capacitors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/026Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a power fluctuation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40Testing power supplies
    • G01R31/42AC power supplies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

主回路コンデンサ4に流入するリプル電流を電動機9への出力電力および系統インピーダンス2に基づき推定することで、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサ4のリプル電流推定および寿命推定演算を実施することを可能にする。主回路コンデンサ4のリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンス2のデータZsを用いるので、系統インピーダンス2の大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になる。

Description

本発明は、電動機制御装置に関し、特にスイッチング回路の母線電圧を安定化形成する主回路コンデンサの寿命推定機能を備えた電動機制御装置に関するものである。
電動機制御装置におけるインバータ部の主たる要素であるスイッチング回路は、異極の直流母線間に配置されるスイッチング素子により母線電圧をスイッチングして電動機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、コンバータ回路が入力される交流電圧を整流した直流電圧のリプル成分を平滑コンデンサにより取り除いて安定化した直流電圧である。このようにスイッチング回路における母線電圧を安定化形成する平滑コンデンサは、主回路コンデンサと称されている。
ところで、電動機制御装置においては、この平滑コンデンサに、コンバータ回路の出力電流に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れ、また、インバータ部が駆動する電動機の回生動作時にスイッチング回路から直流母線に出力される回生電力に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れる。
電解コンデンサからなる平滑コンデンサは、リプル電流が流れると、発熱を惹起する。平滑コンデンサとして使用されるアルミ電解コンデンサは、その温度上昇に伴う熱的ストレスにより、アレニウス則に従い寿命が劣化する。
しかし、スイッチング素子のON・OFFにより電動機への駆動交流電力を生成するスイッチング回路を備える電動機制御装置においては、その構造上平滑コンデンサに流れるリプル電流を検出する電流センサの設置が困難である。そのため、従来の電動機制御装置においては、リプル電流を用いないで、平滑コンデンサの寿命劣化を診断する方法が実施されている。具体例を3つ示す。
第1の従来例:例えば、電動機制御装置の主電源をOFFする際に、一定期間Δτに一定の電流Iを流してその間の平滑コンデンサの電圧降下ΔVを計測し、平滑コンデンサの残容量Cを、式「C=(I×Δτ)/ΔV」に適用して算出し、コンデンサ容量の許容値と比較しオフラインにて寿命劣化の診断を行う方法が知られている。この第1の従来例では、熱的ストレス量を算出することなく、平滑コンデンサの残容量を高精度に算出することができる。
第2の従来例:例えば特許文献1では、平滑コンデンサの温度を検出する手段と、キャリア周波数から正規化した係数および出力電圧指令から正規化した係数により、平滑コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、電動機制御装置の動作時間の間に前記熱的ストレス量を積算する手段を備え、電圧指令から電動機への出力電力を計算し、その出力電力から平滑コンデンサの熱的ストレスを算出して寿命積算演算を行う技術が提案されている。この第2の従来例では、平滑コンデンサの熱的ストレス量を積算することにより、オンラインで平滑コンデンサの寿命劣化を予測することができる。
第3の従来例:例えば特許文献2では、寿命劣化の予測結果に基づいて、平滑コンデンサが寿命に到達したと予測した時点で電動機制御装置の出力電力を低減または停止させる技術が提案されている。この特許文献2に開示された電動機制御装置は、コンデンサが寿命と判定する構成を備えているので、平滑コンデンサ自身が過熱し破損に至ったり、コンデンサ容量の低下に伴うリプル電圧の振幅の増加により電動機の制御が不安定になったりすることや、スイッチング素子に対し過電圧が印加されスイッチング素子の破損を招くことがなく、機器の耐久力を極力有効に活用することができる。
特開2007−049837公報 特開2004−120969公報
しかし、オフラインで平滑コンデンサの寿命劣化を検出する電動機制御装置では、長時間連続動作し続ける場合に、平滑コンデンサは、残容量の検出が行われることなく寿命に到達してしまう場合がある。したがって、メンテナンスを行う際には、メンテナンス毎に電動機制御装置の主電源をON・OFFする必要があり、メンテナンス作業の効率が悪いという問題がある。
また、平滑コンデンサの温度と電圧指令とから平滑コンデンサの熱的ストレス量を算出し積算演算する電動機制御装置では、挿入した系統インピーダンスを介して系統電源から入力される交流電力をダイオードブリッジで整流するコンバータ回路の出力電流に含まれるリプル成分がその系統インピーダンスに大きく左右されるため、平滑コンデンサの正確な熱的ストレス量の算出が困難であり、所望の推定寿命精度が得られないという問題がある。
加えて、平滑コンデンサの寿命判定時に電動機への出力を自動的に低減または停止する電動機制御装置では、作業者が電動機制御装置をチェックしてその表示やアラームを確認して寿命判定結果を確認しなければ、延命処置を施すことができない。つまり、表示やアラームを見落とした場合には、延命処置を施すことなく、電動機制御装置は寿命判定により出力を停止してしまうため、所望の寿命時間を満足てきないという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、オンラインにおいて、主回路コンデンサの寿命劣化推定を高精度に実施できる電動機制御装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、挿入される系統インピーダンスを介して入力される系統電源の交流電力を全波整流により直流電力へ変換し正極と負極の直流母線間に出力するコンバータ回路と、前記正極と負極の直流母線間の母線電圧をそれに含まれるリプル成分を取り除いて平滑し安定化させる主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサが安定化形成する母線電圧を制御信号に従ってスイッチングして交流電圧へ変換し電動機を駆動する交流電力を生成するインバータ部と、検出された前記電動機への出力電流と、設定された運転速度指令およびキャリア周波数とに基づき、前記インバータ部のスイッチング動作を規定する前記制御信号を生成するインバータ制御部とを備える電動機制御装置において、前記主回路コンデンサに印加される直流電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記検出された前記電動機への出力電流と前記設定されたキャリア周波数とに基づき前記電動機への出力電力を演算する前記インバータ制御部と、前記挿入される系統インピーダンスを設定する系統インピーダンス設定部と、リプル電流算出データを記憶する第1の記憶部と、前記系統インピーダンス設定部に設定された系統インピーダンスと前記インバータ制御部にて算出された出力電力と前記設定されたキャリア周波数と予め前記第1の記憶部に用意したリプル電流算出データとに基づき前記主回路コンデンサのリプル電流を推定するコンデンサリプル電流推定部と、前記主回路コンデンサの周囲温度を検出する周囲温度センサと、コンデンサ寿命データを記憶する第2の記憶部と、前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と予め前記第2の記憶部に用意したコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの寿命時間を推定し、推定した内部温度および寿命時間を用いてコンデンサ寿命積算時間とコンデンサ寿命消費率とを算出し、前記第2の記憶部に蓄積することを寿命演算周期毎に繰り返すコンデンサ寿命推定部と、前記コンデンサ寿命推定部が推定したコンデンサ寿命積算時間と前記第2の記憶部にコンデンサ寿命データとして記憶されている基本寿命時間とを比較し、両者がほぼ等しいときプリアラームを生成するコンデンサ寿命判定部と、少なくとも、前記コンデンサ寿命判定部が生成するプリアラームを表示する表示部とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、電動機への出力電力および系統インピーダンスに基づき主回路コンデンサのリプル電流を推定することができるので、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサのリプル電流推定および寿命推定演算を実施することがきる。そのとき、主回路コンデンサのリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンスのデータを用いるので、系統インピーダンスの大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になるという効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 図2は、主回路コンデンサに使用されるアルミ電解コンデンサの寿命特性の一例を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態2による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
以下に、本発明にかかる電動機制御装置の実施の形態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。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。図1では、主回路コンデンサの寿命推定を行う構成が電動機制御装置の一般的な構成の一部を利用する形で示されている。
まず、電動機制御装置の一般的な構成について簡単に説明する。
図1において、コンバータ回路1は、ダイオードブリッジで構成される三相全波整流回路であり、交流入力端は、挿入した系統インピーダンス(リアクトル)2を介して系統電源3に接続され、直流出力端は、正極母線Pおよび負極母線Nに接続される。つまり、コンバータ回路1は、挿入した系統インピーダンス2を介して入力される系統電源3の三相交流電圧を三相全波整流してリプル成分を含む直流電圧へ変換し、それを正極母線Pと負極母線Nとの間に出力する。
正極母線Pと負極母線Nとの間には、平滑コンデンサ4とスイッチング回路5とが並列に配置されている。平滑コンデンサ4は、コンバータ回路1が正極母線Pと負極母線Nとの間に整流出力する直流電圧に含まれるリプル成分を取り除き安定した母線電圧を形成する。以降、平滑コンデンサ4は、主回路コンデンサ4と称する。
スイッチング回路5は、正極母線Pと負極母線Nとの間に、スイッチング素子Q1,Q2の直列回路と、スイッチング素子Q3,Q4の直列回路と、スイッチング素子Q5,Q6の直列回路とが並列に配置された構成であり、スイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれには、ダイオードD1〜D6が逆並列に接続されている。
スイッチング素子Q1〜Q6それぞれの制御端子は、駆動回路6の出力端に接続されている。駆動回路6は、インバータ制御部7aからのスイッチングパルス(PWM信号)8に従って、スイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれを個別にON・OFF駆動する。スイッチング回路5と駆動回路6との全体がいわゆるインバータ部である。スイッチング素子Q1〜Q6の各直列回路におけるスイッチング素子同士の接続端が出力端となり、電動機9への電源ケーブルが接続される。この電動機9への電源ケーブルには、電流センサ10が設けられている。
電流演算部11は、電流センサ7の検出電流から出力電流IOUTを演算する。インバータ制御部7aは、電流演算部11が演算した出力電流IOUTと、運転速度設定部12に設定された運転速度指令ωと、キャリア周波数設定回路13に設定されたスイッチング回路5のスイッチング周波数であるキャリア周波数fSWとに基づき、駆動回路6へのスイッチングパルス(PWM信号)8を生成する。
以上の一般的な構成において、主回路コンデンサ4の寿命推定をオンラインにて行えるようにするため、電圧検出部14と、系統インピーダンス設定部15と、コンデンサリプル電流推定部16と、リプル電流算出データ記憶部17と、周囲温度センサ18と、コンデンサ寿命推定部19aと、コンデンサ寿命データ記憶部20と、コンデンサ寿命判定部21aと、表示部22とが追加され、インバータ制御部7aに若干の機能追加がなされている。
主回路コンデンサ4には、コンバータ回路1の出力電流に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れ、また、電動機9の回生動作時にスイッチング回路5から直流母線(P,N)に出力される回生電力に含まれるリプル成分によるリプル電流が流れる。このリプル電流により主回路コンデンサ4は発熱する。
主回路コンデンサ4に生ずる発熱は、コンデンサの内部温度をTxとして式(1)で表される。
Tx=Ta+ΔTx=Ta+I ×R×β …(1)
なお、式(1)において、Taは主回路コンデンサ4の周囲温度である。ΔTxは周囲温度からの温度上昇である。Iは主回路コンデンサ4に流れるリプル電流である。Rは主回路コンデンサ4の等価直列抵抗である。βは主回路コンデンサ4の放熱係数である。
主回路コンデンサ4として使用されるアルミ電解コンデンサは、その温度上昇に伴う熱的ストレスにより、アレニウス則に従い寿命劣化を惹起する。アルミ電解コンデンサの寿命時間Lは式(2)で表される。
L=L×[2^{(T-T)/10}]×(V/V)K …(2)
なお、式(2)において、Loは主回路コンデンサ4の使用上限温度下での定格電圧印加かつ定格リプル電圧印加での基本寿命時間である。Toは主回路コンデンサ4の許容内部温度である。Voは主回路コンデンサ4の定格電圧である。Vxは使用時に主回路コンデンサ4に印加される直流電圧である。べき数Kは主回路コンデンサ4の印加電圧軽減率である。
そして、内部温度Txと寿命時間Lとの関係は、例えば図2に示すようになる。なお、図2は、主回路コンデンサに使用されるアルミ電解コンデンサの寿命特性の一例を示す図である。図2では、縦軸が寿命時間Lであり、横軸が内部温度Txである。図2に示すように、主回路コンデンサ4の許容内部温度をToとし、基本寿命時間をLoとすれば、内部温度Txが、T<T<Tと上昇すると、寿命時間Lは、右肩下がりの寿命曲線23に沿って、L>L>Lと短くなっていく。
さて、図1において、電圧検出部14は、主回路コンデンサ4に印加される直流電圧Vxを検出し、インバータ制御部7aとコンデンサ寿命推定部19aとに出力する。
インバータ制御部7aは、運転速度設定回路12に設定された運転速度指令ωと、電流演算部11が演算した出力電流IOUTと、電圧検出部14が検出した印加直流電圧Vxとに基づき、電動機9への出力電力POUTを演算し、コンデンサリプル電流推定部16へ出力する。
コンデンサリプル電流推定部16は、インバータ制御部7aが求めた出力電力POUTと、キャリア周波数設定回路13に設定されたキャリア周波数fSWと、系統インピーダンス設定部15に設定された系統インピーダンス3のインピーダンス係数Zと、リプル電流算出データ記憶部17に記憶された係数k,kとを式(3)に適用して、主回路コンデンサ4に流れるリプル電流Iを推定し、コンデンサ寿命推定部19aへ出力する。
=POUT×√{(k×fSW+(Z×k} …(3)
なお、係数kは、キャリアリプル電流補正係数である。係数kは、系統リプル電流補正係数である。
コンデンサ寿命推定部19aは、まず、周囲温度センサ18が計測した主回路コンデンサ4の周囲温度Taと、電圧検出部14が計測した主回路コンデンサ4への印加直流電圧Vxと、コンデンサリプル電流推定部16にて推定されたリプル電流Iと、コンデンサ寿命データ記憶部20に記憶されている寿命計算データ24とを前記式(1)に適用して主回路コンデンサ4の内部温度Txを算出する。
ついで、主回路コンデンサ4の内部温度Txと寿命時間Lとの関係は、式(2)で定められるので、コンデンサ寿命推定部19aは、算出された内部温度Txと、コンデンサ寿命データ記憶部20に記憶されている寿命計算データ24と、式(2)と、コンデンサ寿命積算時間Lを定める式(4)とを用いてコンデンサ寿命消費率L/Lを算出する。なお、Lは基本寿命時間である。
コンデンサ寿命推定部19aにて算出されたコンデンサ寿命積算時間Lとコンデンサ寿命消費率L/Lとは、コンデンサ寿命データ記憶部20に記憶されるとともに、コンデンサ寿命判定部21aと表示部22とに出力される。
すなわち、コンデンサ寿命データ記憶部20には、寿命計算データ24として、主回路コンデンサ4の等価直列抵抗R、放熱係数β、定格電圧V、印加電圧低減率k、許容内部温度T、基本寿命時間Lおよび寿命積算前回データLN−1などが記憶されている。
ここで、コンデンサ寿命積算時間Lを定める式(4)について説明する。
=LNー1+(Δt×k)/3600 …(4)
なお、式(4)において、Δtは寿命劣化演算周期[秒]である。kは式(5)により求められる寿命係数である。
=[2^{(T-T)/10}]×(V/V)K …(5)
コンデンサ寿命判定部21aは、コンデンサ寿命推定部19aにて推定されたコンデンサ寿命消費率L/Lにおけるコンデンサ寿命積算時間Lとコンデンサ寿命データ記憶部20に記憶されている寿命計算データ23中の基本寿命Lとを比較し、
≒L
となった場合に、プリアラーム25を生成し、表示器22に表示させる。
したがって、表示器22は、オンラインにおいて、主回路コンデンサ4の寿命時間Lや寿命消費率L/L、プリアラーム24を表示することができる。
以上のように、実施の形態1によれば、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、電動機への出力電力および系統インピーダンスに基づき主回路コンデンサのリプル電流を推定することができるので、オンラインにおいて、常時主回路コンデンサのリプル電流推定および寿命推定演算を実施することがきる。
そして、主回路コンデンサのリプル電流推定に大きな影響を与える系統インピーダンスのデータを用いるので、系統インピーダンスの大小に応じたコンデンサリプル電流を推定することができ、精度の高い主回路コンデンサ寿命推定演算が可能になる。
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図3では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
図に示すように、この実施の形態2による電動機制御装置は、図1(実施の形態1)に示した構成において、期待寿命設定部26および稼動時間積算部27が追加され、符号を変えたインバータ制御部7b、コンデンサ寿命推定部19bおよびコンデンサ寿命判定部21bが設けられている。
コンデンサ寿命推定回路19bは、主回路コンデンサ4の残寿命時間Lを式(6)を用いて算出し、コンデンサ寿命判定部21bに出力する。
=(L−L)×[2^{(T-T)/10}]×(V/V)K …(6)
期待寿命設定部26は、設定された主回路コンデンサ4の期待寿命時間Lをコンデンサ寿命判定部21bに出力する。また、稼動時間積算部27は、当該電動機制御装置の稼動時間Tを積算し、コンデンサ寿命判定部21bに出力する。
コンデンサ寿命判定部21bは、期待寿命時間Lと電動機制御装置の稼動時間Tとの差分と、主回路コンデンサ4の残寿命時間Lとを比較し、
≦L−T
となった場合に、期待寿命推定部26に設定された主回路コンデンサ4の期待寿命時間Lを満足できないと判断し、電力軽減指示28をインバータ制御部7bに出力する。
インバータ制御部7bは、コンデンサ寿命判定部21bから電力軽減指示28を受け取ると、当該電動機制御装置の出力電力、つまり、電動機9への出力電力を軽減させるスイッチングパルス8を駆動回路6へ出力する。これによって、当該電動機制御装置の出力電力の上限値が制限されるので、主回路コンデンサ4の温度上昇を小さくすることができ、期待寿命推定部25に設定された主回路コンデンサ4の期待寿命時間Lを満足できるようになる。
以上のように、この実施の形態2によれば、電動機制御装置の出力電力が若干制限されるが、電動機制御装置の周囲温度が高く主回路コンデンサ4の寿命が期待寿命時間を満足できない場合において、メンテナンス作業者が表示部に表示されるコンデンサ寿命消費率やプリアラームを確認して延命措置を施こさずとも、主回路コンデンサに所望の期待寿命時間を満足させることができる。
以上のように、本発明にかかる電動機制御装置は、主回路コンデンサに流入するリプル電流を検出しなくとも、オンラインにおいて、主回路コンデンサの寿命劣化推定を高精度に実施できる電動機制御装置として有用である。
1 コンバータ回路
2 系統インピーダンス
3 系統電源
4 平滑コンデンサ(主回路コンデンサ)
5 スイッチング回路
6 駆動回路
7a,7b インバータ制御部
9 電動機
10 電流センサ
11 電流演算部
12 運転速度設定部
13 キャリア周波数設定部
14 電圧検出部
15 系統インピーダンス設定部
16 コンデンサリプル電流推定部
17 リプル電流算出データ記憶部
18 周囲温度センサ
19a,19b コンデンサ寿命推定部
20 コンデンサ寿命データ記憶部
21a,21b コンデンサ寿命判定部
22 表示部
26 期待寿命設定部
27 稼動時間積算部

Claims (2)

  1. 挿入される系統インピーダンスを介して入力される系統電源の交流電力を全波整流により直流電力へ変換し正極と負極の直流母線間に出力するコンバータ回路と、前記正極と負極の直流母線間の母線電圧をそれに含まれるリプル成分を取り除いて平滑し安定化させる主回路コンデンサと、前記主回路コンデンサが安定化形成する母線電圧を制御信号に従ってスイッチングして交流電圧へ変換し電動機を駆動する交流電力を生成するインバータ部と、検出された前記電動機への出力電流と、設定された運転速度指令およびキャリア周波数とに基づき、前記インバータ部のスイッチング動作を規定する前記制御信号を生成するインバータ制御部とを備える電動機制御装置において、
    前記主回路コンデンサに印加される直流電圧を検出する電圧検出部と、
    前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記検出された前記電動機への出力電流と前記設定されたキャリア周波数とに基づき前記電動機への出力電力を演算する前記インバータ制御部と、
    前記挿入される系統インピーダンスを設定する系統インピーダンス設定部と、
    リプル電流算出データを記憶する第1の記憶部と、
    前記系統インピーダンス設定部に設定された系統インピーダンスと前記インバータ制御部にて算出された出力電力と前記設定されたキャリア周波数と予め前記第1の記憶部に用意したリプル電流算出データとに基づき前記主回路コンデンサのリプル電流を推定するコンデンサリプル電流推定部と、
    前記主回路コンデンサの周囲温度を検出する周囲温度センサと、
    コンデンサ寿命データを記憶する第2の記憶部と、
    前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と予め前記第2の記憶部に用意したコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの寿命時間を推定し、推定した内部温度および寿命時間を用いてコンデンサ寿命積算時間とコンデンサ寿命消費率とを算出し、前記第2の記憶部に蓄積することを寿命演算周期毎に繰り返すコンデンサ寿命推定部と、
    前記コンデンサ寿命推定部が推定したコンデンサ寿命積算時間と前記第2の記憶部にコンデンサ寿命データとして記憶されている基本寿命時間とを比較し、両者がほぼ等しいときプリアラームを生成するコンデンサ寿命判定部と、
    少なくとも、前記コンデンサ寿命判定部が生成するプリアラームを表示する表示部と
    を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
  2. 前記電圧検出部にて検出された直流電圧と前記周囲温度センサにて検出されて前記主回路コンデンサの周囲温度と前記第2の記憶部に記憶されるコンデンサ寿命データとに基づき、前記主回路コンデンサの内部温度を推定し、推定した内部温度を用いて前記主回路コンデンサの残寿命時間を推定算出する前記コンデンサ寿命推定部と、
    前記主回路コンデンサの期待寿命時間を設定する期待寿命設定部と、
    当該電動機制御装置の稼動時間を積算する稼動時間積算部と、
    前記期待寿命設定部に設定された前記主回路コンデンサの期待寿命時間と前記稼動時間積算部が積算した当該電動機制御装置の稼動時間との差分を求め、その求めた差分と前記コンデンサ寿命推定部にて推定された前記主回路コンデンサの残寿命時間とを比較し、前記主回路コンデンサの寿命時間が残寿命時間を満足できないと判定すると電力軽減指示を出力する前記コンデンサ寿命判定部と、
    前記コンデンサ寿命判定部から前記電力軽減指示が入力されたとき、前記インバータ部へ出力する前記制御信号を、前記電動機への出力電力を減少させる制御信号に切り換える前記インバータ制御部と
    を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の電動機制御装置。
JP2012551014A 2012-06-05 2012-06-05 電動機制御装置 Active JP5197897B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/064475 WO2013183118A1 (ja) 2012-06-05 2012-06-05 電動機制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5197897B1 JP5197897B1 (ja) 2013-05-15
JPWO2013183118A1 true JPWO2013183118A1 (ja) 2016-01-21

Family

ID=48534037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012551014A Active JP5197897B1 (ja) 2012-06-05 2012-06-05 電動機制御装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9397593B2 (ja)
JP (1) JP5197897B1 (ja)
KR (1) KR101668174B1 (ja)
CN (1) CN104335470B (ja)
TW (1) TWI485970B (ja)
WO (1) WO2013183118A1 (ja)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160105097A1 (en) * 2013-05-13 2016-04-14 Linak A/S Electric actuator system
JP6382536B2 (ja) * 2014-03-11 2018-08-29 株式会社日立産機システム インバータ式クレーン装置
JP2016031305A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 日本電信電話株式会社 寿命判定方法、寿命予測方法、および装置
US9816743B2 (en) * 2014-08-22 2017-11-14 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor drive device and air-conditioning apparatus or refrigerating and air-conditioning apparatus using the same
KR101605990B1 (ko) * 2015-03-25 2016-03-23 영남대학교 산학협력단 인버터 벡터 구동 시스템 및 그것을 이용한 커패시터 용량 추정 방법
EP3109648B1 (en) * 2015-06-25 2018-05-02 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Method and system for on-line monitoring an electrolytic capacitor condition
JP6614825B2 (ja) * 2015-06-30 2019-12-04 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 電力変換装置およびモータ駆動装置、冷凍装置
US20170218947A1 (en) * 2016-01-28 2017-08-03 SPOC Automation Ironhorse controller with automatic pump off control
US9869722B1 (en) * 2016-09-22 2018-01-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for electrical component life estimation
JP6776951B2 (ja) * 2017-03-06 2020-10-28 株式会社デンソー 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP6825975B2 (ja) * 2017-04-21 2021-02-03 株式会社日立製作所 電力変換装置、その診断システム、診断方法、及びそれを用いた電動機制御システム
CN109526233A (zh) * 2017-07-18 2019-03-26 三菱电机株式会社 可编程逻辑控制器、控制单元及单元的寿命计算方法
US10710617B2 (en) * 2017-08-24 2020-07-14 Alstom Transport Technologies Control and monitoring device for a switch machine, a system and method for monitoring a switch machine
JP6942190B2 (ja) * 2017-09-06 2021-09-29 株式会社日立産機システム 電力変換装置
JP7206758B2 (ja) * 2018-09-28 2023-01-18 日本ケミコン株式会社 コンデンサの寿命推定方法、その寿命推定プログラム、情報処理装置およびコンデンサ
WO2020183540A1 (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 三菱電機株式会社 空気調和機の制御装置
EP3715879B1 (en) * 2019-03-26 2021-03-10 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Non-intrusive esr/c estimation method for dc bus capacitor ageing detection in power converters
JP7366571B2 (ja) * 2019-04-02 2023-10-23 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 寿命予測装置、空調システム、寿命予測方法及びプログラム
JP7288332B2 (ja) * 2019-04-02 2023-06-07 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 空調システムの制御装置、空調システムの制御方法及びプログラム
CN112834889A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 空调室外机中的平滑用电容的寿命预测装置及寿命预测方法
FR3104727B1 (fr) 2019-12-13 2021-12-24 Commissariat Energie Atomique Surveillance du vieillissement d’un composant
KR20210076728A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 현대자동차주식회사 인버터 직류 커패시터의 과온 보호 시스템 및 방법
CN111208370B (zh) * 2020-01-16 2022-06-17 宁波市江北九方和荣电气有限公司 一种电容器老化测试全自动试验装置
JP2022012534A (ja) 2020-07-01 2022-01-17 株式会社デンソー 電動機制御装置
JP2022025408A (ja) * 2020-07-29 2022-02-10 株式会社日立産機システム 電力変換装置および遠隔監視システム
JP7008770B1 (ja) * 2020-09-10 2022-01-25 三菱電機株式会社 モータ駆動システム
JPWO2022131292A1 (ja) * 2020-12-16 2022-06-23
US11283382B1 (en) 2020-12-29 2022-03-22 Hamilton Sundstrand Corporation Sensorless current determination in variable speed constant frequency (VSCF) generator control system
EP4109063A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-28 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Lifetime estimation of electrolytic capacitors
WO2023037470A1 (ja) * 2021-09-09 2023-03-16 三菱電機株式会社 空調システム
WO2024096055A1 (ja) * 2022-11-04 2024-05-10 株式会社Gsユアサ 電源機器の遠隔診断装置、遠隔診断システム及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2960469B2 (ja) * 1990-03-19 1999-10-06 株式会社日立製作所 インバータ装置
JPH0792212A (ja) 1993-09-24 1995-04-07 Toshiba Corp コンデンサ寿命診断装置
JPH0792213A (ja) 1993-09-28 1995-04-07 Meidensha Corp 直流電解コンデンサの寿命診断装置
JPH09290970A (ja) 1996-04-26 1997-11-11 Hitachi Ltd エレベータの制御装置
JPH1169834A (ja) * 1997-08-12 1999-03-09 Fuji Electric Co Ltd インバータ装置用アルミ電解コンデンサの寿命警報装置
JPH11163074A (ja) 1997-12-02 1999-06-18 Toshiba Corp 半導体装置およびその寿命推定方法
JPH11190754A (ja) 1997-12-26 1999-07-13 Isuzu Motors Ltd 電解コンデンサ寿命推定方法および装置
JPH11231008A (ja) 1998-02-16 1999-08-27 Omron Corp コンデンサ寿命診断装置およびコンデンサ内蔵機器
JPH11356036A (ja) * 1998-06-04 1999-12-24 Toshiba Corp 直流電源装置
JP2002025872A (ja) 2000-07-11 2002-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルミ電解コンデンサの寿命推定方法
JP3958938B2 (ja) 2001-02-21 2007-08-15 矢崎総業株式会社 自動通報装置
JP2002281735A (ja) 2001-03-23 2002-09-27 Hitachi Ltd コンデンサ寿命診断装置付き電源ユニット及びコンデンサ寿命診断装置
JP2004120969A (ja) 2002-09-30 2004-04-15 Kyocera Corp 電力変換装置
JP4069373B2 (ja) 2002-11-22 2008-04-02 株式会社安川電機 コンデンサ寿命診断装置およびコンデンサ寿命診断方法
GB2407218B (en) * 2003-03-17 2005-11-02 Mitsubishi Electric Corp Inverter device
JP2006524332A (ja) 2003-04-23 2006-10-26 パワートロン エンジニアリング カンパニー リミテッド 非常電源システムの劣化診断システム
JP2006229130A (ja) 2005-02-21 2006-08-31 Kansai Electric Power Co Inc:The 電源装置の寿命推定方法および寿命管理方法
JP4755840B2 (ja) 2005-03-31 2011-08-24 関西電力株式会社 電解コンデンサの劣化診断装置および劣化診断方法
JP2007049837A (ja) * 2005-08-10 2007-02-22 Hitachi Ltd 電力変換器の制御装置
JP4812368B2 (ja) 2005-08-24 2011-11-09 三菱電機エンジニアリング株式会社 電力用コンデンサの寿命診断機能付き充電装置
JP4661590B2 (ja) * 2005-12-27 2011-03-30 パナソニック株式会社 洗濯乾燥機のモータ駆動装置
US7132816B1 (en) * 2006-02-20 2006-11-07 Hamilton Sundstrand Corporation Brushless wound field synchronous machine rotor position tracking with exciter stator current harmonic tracking
JP2007244161A (ja) 2006-03-10 2007-09-20 Mels Corp 電源装置及びその寿命診断装置
JP2007295655A (ja) 2006-04-21 2007-11-08 Yaskawa Electric Corp 電力変換装置
JP2007318838A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 Daikin Ind Ltd 制御装置
JP2007318872A (ja) 2006-05-24 2007-12-06 Daikin Ind Ltd 制御装置
JP4845613B2 (ja) 2006-07-05 2011-12-28 三菱電機エンジニアリング株式会社 電力用コンデンサ寿命診断機能付き充電装置
US8093905B2 (en) * 2006-07-31 2012-01-10 Mitsubishi Electric Corporation Power supply device and sequencer system
JP4861784B2 (ja) 2006-09-27 2012-01-25 三菱電機株式会社 スイッチング電源装置
US7723929B2 (en) * 2006-11-27 2010-05-25 Power Integrations, Inc. Variable inductive power supply arrangement for cold cathode fluorescent lamps
JP2008164453A (ja) 2006-12-28 2008-07-17 Mitsubishi Electric Corp インバータ装置の平滑コンデンサ寿命判定装置
US7728544B2 (en) * 2007-05-08 2010-06-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for controlling input line harmonics in a motor drive
JP5294704B2 (ja) 2008-05-26 2013-09-18 株式会社日立産機システム 電源監視装置
JP5428810B2 (ja) 2009-12-03 2014-02-26 富士電機株式会社 余寿命推定方法及び余寿命推定システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN104335470A (zh) 2015-02-04
KR101668174B1 (ko) 2016-10-20
TWI485970B (zh) 2015-05-21
JP5197897B1 (ja) 2013-05-15
TW201351872A (zh) 2013-12-16
KR20150021535A (ko) 2015-03-02
CN104335470B (zh) 2017-03-08
WO2013183118A1 (ja) 2013-12-12
US9397593B2 (en) 2016-07-19
US20150130380A1 (en) 2015-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5197897B1 (ja) 電動機制御装置
JP4591246B2 (ja) 電力変換器
JP5837534B2 (ja) インバータの直流リンクコンデンサ診断装置
JP5931148B2 (ja) 静電容量計算部を有するpwm整流器
US8303171B2 (en) Cooling capacity measurement method for inverter device
JP5024827B2 (ja) インバータ装置
JPH03261877A (ja) 電力変換装置及びインバータ装置
JPH11356036A (ja) 直流電源装置
WO2010055556A1 (ja) 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法
JP5184911B2 (ja) 電源装置及び電解コンデンサ寿命警告方法
JP2007295655A (ja) 電力変換装置
JP5829412B2 (ja) インバータ装置及び平滑コンデンサの容量推定方法
JP2013023305A (ja) エレベータ制御装置
JPH06233553A (ja) インバータ装置
JP5660222B2 (ja) エレベーターの制御装置
JP2011188627A (ja) インバータ装置
JP6786012B1 (ja) 電力変換装置
JP4777289B2 (ja) サーボアンプおよびその診断装置
JP5873287B2 (ja) インバータ装置
WO2022264270A1 (ja) 寿命診断装置および電力変換装置
JP2009148085A (ja) 電力変換器
KR20200007586A (ko) 압축기 제어장치, 압축기 및 압축기 제어방법
KR20210137837A (ko) 전력 변환기에서 dc 링크 커패시터 수명 측정 방법 및 장치
KR20180074934A (ko) 인버터의 직류링크 커패시터의 열화 판단장치
JP2007236167A (ja) 電力変換器の制御方法及び制御装置並びに電力変換器

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5197897

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250