WO2023095256A1

WO2023095256A1 - 無停電電源装置

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Publication number: WO2023095256A1
Application number: PCT/JP2021/043240
Authority: WO
Inventors: 翔一阿部
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2024-05-25
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Abstract

筐体内に設けられた無停電電源装置は、商用交流電源（２１）からの第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ（６）と、コンバータ（６）によって生成された直流電力または電力貯蔵装置（２３）から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して負荷（２４）に供給するインバータ（１０）と、常時定格回転数で回転して、筐体内の温度を下げるための冷却ファン（５１）と、無停電電源装置の初期動作時の冷却ファン（５１）に流れるファン電流と、診断時の冷却ファン（５１）に流れる電流とに基づいて、冷却ファン（５１）の劣化を診断する制御装置（１９）とを備える。

Description

無停電電源装置

　本開示は、無停電電源装置に関する。

　従来から、コンピュータシステムなど重要な負荷に対して電力を安定的に供給するために無停電電源が用いられている。無停電電源装置は、一般的に、商用交流電力を直流電力に変換するコンバータと、バッテリなどの電力貯蔵装置と、コンバータから生成した直流電力あるいは電力貯蔵装置からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを備える。無停電電源装置が電力貯蔵装置の直流電力を変換するチョッパをさらに備えていることもある。無停電電源装置は、無停電電源装置の本体部が収納された筐体内を冷却するための冷却ファンを備える。

　冷却ファンの劣化を診断する機能を有する無停電電源装置が知られている。たとえば、特許文献１には、ＦＡＮに流れる電流を電圧信号に変換して出力するＦＡＮ電流検出部、ＦＡＮ電流検出部が検出した電圧信号波形をＦＡＮ回転数の検出に適した信号波形に変換する波形成形部、および波形成形部から出力される信号波形に基づいてＦＡＮの動作状態を診断するＦＡＮ状態診断部を備える。

特開２０１１－２２９２６０号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の無停電電源装置は、劣化に応じて回転数が変化する冷却ファンを診断の対象としており、常時定格回転数で回転する冷却ファンの劣化を診断することができない。

　それゆえに、本開示の目的は、常時定格回転数で回転する冷却ファンの劣化を診断することができる無停電電源装置を提供することである。

　本開示の筐体内に設けられた無停電電源装置は、商用交流電源からの第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、常時定格回転数で回転して、筐体内の温度を下げるための冷却ファンと、無停電電源装置の初期動作時の冷却ファンに流れるファン電流と、診断時の冷却ファンに流れる電流とに基づいて、冷却ファンの劣化を診断する制御装置とを備える。

　本開示の無停電電源装置によれば、常時定格回転数で回転する冷却ファンの劣化を診断することができる。

実施の形態１による無停電電源装置１の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態１における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。実施の形態２における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。（ａ）は、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の基本波、および振幅が最大の高調波を表わす図である。（ｂ）は、診断時のファン電流Ｉｆ２の基本波、および振幅が最大の高調波を表わす図である。実施の形態３における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。実施の形態４による無停電電源装置１の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態４における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。実施の形態５における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。実施の形態６における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
　［実施の形態１］
　図１は、実施の形態１による無停電電源装置１の構成を示す回路ブロック図である。無停電電源装置１は、商用交流電源２１から供給される三相交流電力を直流電力に一旦変換し、その直流電力を三相交流電力に変換して負荷２４に供給するものである。図１では、図面および説明の簡単化のため、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のうちの一相（たとえばＵ相）に対応する部分の回路のみが示されている。

　図１において、この無停電電源装置１は、交流入力端子Ｔ１、バイパス入力端子Ｔ２、バッテリ端子Ｔ３、および交流出力端子Ｔ４を備える。

　交流入力端子Ｔ１は、商用交流電源２１から商用周波数の交流電力を受ける。
　バイパス入力端子Ｔ２は、バイパス交流電源２２から商用周波数の交流電力を受ける。バイパス交流電源２２は、商用交流電源であってもよいし、発電機であっても構わない。

　バッテリ端子Ｔ３は、バッテリ（電力貯蔵装置）２３に接続される。バッテリ２３は、直流電力を蓄える。バッテリ２３の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。

　交流出力端子Ｔ４は、負荷２４に接続される。負荷２４は、交流電力によって駆動される。

　無停電電源装置１は、さらに、電磁接触器２，８，１４，１７、電流検出器３，１１，１５、コンデンサ４，９，１３、リアクトル５，１２、コンバータ６、双方向チョッパ７、インバータ１０、半導体スイッチ１６、操作部１８、および制御装置１９を備える。

　電磁接触器２の第１端子は交流入力端子Ｔ１に接続され、電磁接触器２の第２端子（ノードＮＤ１）はリアクトル５の第１端子に接続される。リアクトル５の第２端子はコンバータ６の交流端子６ａに接続される。コンデンサ４は、ノードＮＤ１と中性点ＮＰとの間に接続される。中性点ＮＰは、たとえば接地電圧を受ける。電磁接触器２は、無停電電源装置１の使用時にオンされ、たとえば無停電電源装置１のメンテナンス時にオフされる。

　ノードＮＤ１に現れる交流入力電圧Ｖｉの瞬時値は、制御装置１９によって検出される。交流入力電圧Ｖｉの瞬時値に基づいて、停電の発生の有無などが判別される。電流検出器３は、ノードＮＤ１に流れる交流入力電流Ｉｉを検出し、その検出値を示す信号を制御装置１９に与える。

　コンデンサ４およびリアクトル５は、交流フィルタＦ１を構成し、商用周波数の交流電力を通過させるとともに、コンバータ６で発生するスイッチング周波数の電流が商用交流電源２１に通過することを防止する。

　コンバータ６は、制御装置１９によって制御され、商用交流電源２１から交流電力が正常に供給されている場合（商用交流電源２１の健全時）には、交流電力を直流電力に変換して直流ラインＬ１に出力する。商用交流電源２１から交流電力が正常に供給されなくなった場合（商用交流電源２１の停電時）には、コンバータ６の運転は停止される。コンバータ６の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。

　コンデンサ９は、直流ラインＬ１に接続され、直流ラインＬ１の電圧を平滑化させる。直流ラインＬ１に現れる直流電圧ＶＤＣの瞬時値は、制御装置１９によって検出される。直流ラインＬ１は双方向チョッパ７の高電圧側ノードに接続され、双方向チョッパ７の低電圧側ノードは電磁接触器８を介してバッテリ端子Ｔ３に接続される。

　電磁接触器８は、無停電電源装置１の使用時はオンされ、たとえば無停電電源装置１およびバッテリ２３のメンテナンス時にオフされる。バッテリ端子Ｔ３に現れるバッテリ２３の端子間電圧ＶＢの瞬時値は、制御装置１９によって検出される。

　双方向チョッパ７は、制御装置１９によって制御され、商用交流電源２１の健全時には、コンバータ６によって生成された直流電力をバッテリ２３に蓄え、商用交流電源２１の停電時には、バッテリ２３の直流電力を直流ラインＬ１を介してインバータ１０に供給する。

　双方向チョッパ７は、直流電力をバッテリ２３に蓄える場合には、直流ラインＬ１の直流電圧ＶＤＣを降圧してバッテリ２３に与える。双方向チョッパ７は、バッテリ２３の直流電力をインバータ１０に供給する場合には、バッテリ２３の端子間電圧ＶＢを昇圧して直流ラインＬ１に出力する。直流ラインＬ１は、インバータ１０の入力ノードに接続されている。

　インバータ１０は、制御装置１９によって制御され、コンバータ６または双方向チョッパ７から直流ラインＬ１を介して供給される直流電力を商用周波数の交流電力に変換して出力する。すなわち、インバータ１０は、商用交流電源２１の健全時には、コンバータ６から直流ラインＬ１を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、商用交流電源２１の停電時には、バッテリ２３から双方向チョッパ７を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ１０の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。

　インバータ１０の交流端子１０ａは、リアクトル１２の第１端子に接続され、リアクトル１２の第２端子（ノードＮＤ２）は、電磁接触器１４の第１端子に接続され、電磁接触器１４の第２端子（ノードＮＤ３）は交流出力端子Ｔ４に接続される。コンデンサ１３は、ノードＮＤ２と中性点ＮＰとの間に接続される。中性点ＮＰは、たとえば接地電圧を受ける。

　電流検出器１１は、インバータ１０の出力電流（交流出力電流、インバータ電流）Ｉｏの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置１９に与える。ノードＮＤ２に現れる交流出力電圧Ｖｏの瞬時値は、制御装置１９によって検出される。

　リアクトル１２およびコンデンサ１３は、交流フィルタＦ２を構成し、インバータ１０で生成される商用周波数の交流電力を交流出力端子Ｔ４に通過させ、インバータ１０で発生するスイッチング周波数の電流が交流出力端子Ｔ４に通過することを防止する。

　電磁接触器１４は、制御装置１９によって制御され、インバータ１０によって生成された交流電力を負荷２４に供給するインバータ給電モード時にはオンされ、バイパス交流電源２２からの交流電力を負荷２４に供給するバイパス給電モード時にはオフされる。電流検出器１５は、ノードＮＤ３と交流出力端子Ｔ４との間に流れる負荷電流ＩＬの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置１９に与える。

　半導体スイッチ１６は、互いに逆並列に接続された一対のサイリスタを含み、バイパス入力端子Ｔ２とノードＮＤ３との間に接続される。電磁接触器１７は、半導体スイッチ１６に並列接続される。半導体スイッチ１６は、制御装置１９によって制御され、通常はオフされ、インバータ１０が故障した場合には瞬時にオンし、バイパス交流電源２２からの交流電力を負荷２４に供給する。半導体スイッチ１６は、オンしてから所定時間経過後にオフする。

　電磁接触器１７は、インバータ１０によって生成された交流電力を負荷２４に供給するインバータ給電モード時にはオフされ、バイパス交流電源２２からの交流電力を負荷２４に供給するバイパス給電モード時にはオンされる。

　電磁接触器１７は、インバータ１０が故障した場合にオンし、バイパス交流電源２２からの交流電力を負荷２４に供給する。つまり、インバータ１０が故障した場合には、半導体スイッチ１６が瞬時に所定時間だけオンするとともに電磁接触器１７がオンする。これは、半導体スイッチ１６が過熱されて破損するのを防止するためである。

　操作部１８は、無停電電源装置１の使用者によって操作される複数のボタンを含む。使用者が操作部１８を操作することにより、無停電電源装置１の電源をオンおよびオフしたり、バイパス給電モードおよびインバータ給電モードのうちのいずれか一方のモードを選択したりすることが可能となる。

　制御装置１９は、操作部１８からの信号、交流入力電圧Ｖｉ、交流入力電流Ｉｉ、直流電圧ＶＤＣ、バッテリ２３の端子間電圧ＶＢ、インバータ１０の出力電流Ｉｏ、交流出力電圧Ｖｏ、および負荷電流ＩＬなどに基づいて無停電電源装置１全体を制御する。すなわち、制御装置１９は、交流入力電圧Ｖｉの検出値に基づいて停電が発生したか否かを検出し、交流入力電圧Ｖｉの位相に同期してコンバータ６およびインバータ１０を制御する。

　制御装置１９は、交流入力電圧Ｖｉ、交流入力電流Ｉｉ、および直流電圧ＶＤＣに基づいてコンバータ６を制御する。制御装置１９は、商用交流電源２１の健全時には、直流電圧ＶＤＣが所望の目標電圧ＶＤＣＴになるようにコンバータ６を制御し、商用交流電源２１の停電時には、コンバータ６の運転を停止させる。

　制御装置１９は、直流電圧ＶＤＣおよびバッテリ２３の端子間電圧ＶＢに基づいて双方向チョッパ７を制御する。制御装置１９は、商用交流電源２１の健全時には、バッテリ２３の端子間電圧ＶＢが所望の目標端子間電圧ＶＢＴになるように双方向チョッパ７を制御し、商用交流電源２１の停電時には、直流電圧ＶＤＣが所望の目標電圧ＶＤＣＴになるように双方向チョッパ７を制御する。

　制御装置１９は、交流出力電流Ｉｏおよび交流出力電圧Ｖｏに基づいて、交流出力電圧Ｖｏが所望の目標電圧ＶｏＴになるようにインバータ１０を制御する。制御装置１９は、負荷電流ＩＬを常時監視し、たとえば負荷電流ＩＬが過大になった場合には電磁接触器１４，１７および半導体スイッチ１６をオフさせて無停電電源装置１を保護する。

　無停電電源装置１は、さらに、冷却ファン５１と、電磁接触器２０と、電流検出器５２と、表示装置５３を備える。

　電磁接触器２０の第１端子はノードＮＤ３に接続され、電磁接触器２０の第２端子は、冷却ファン５１に接続される。

　冷却ファン５１は、電磁接触器２０がオンすることにより、インバータ１０から供給される交流電力を受ける。冷却ファン５１は、この交流電力を用いて動作して、無停電電源装置１が収容される筐体の内部の温度を下げる。

　電流検出器５２は、冷却ファン５１に流れる電流（以下、ファン電流）Ｉｆの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を制御装置１９に与える。

　冷却ファン５１には、常時一定電圧が入力され、常時定格回転数で回転する。そのため、冷却ファン５１の劣化が進むと、冷却ファン５１の回転数を維持するため、ファン電流Ｉｆが増加する。

　制御装置１９は、無停電電源装置１の初期動作時のファン電流Ｉｆ１と、診断時のファン電流Ｉｆ２とを監視することによって、冷却ファン５１の劣化を診断する。無停電電源装置１の初期動作時において、冷却ファン５１は劣化していないことを前提としている。

　本実施の形態では、制御装置１９は、診断時において電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ２の実効値ＩＥ２から初期動作時において電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ１の実効値ＩＥ１を減算した結果ｄＩＥが、閾値以上のときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。

　表示装置５３は、冷却ファン５１の劣化の有無などを通知する。
　図２は、実施の形態１における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ１０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ１の大きさを表わす信号を受けて、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の実効値ＩＥ１を算出し、記憶する。

　ステップＳ１０２において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ２の大きさを表わす信号を受けて、診断時のファン電流Ｉｆ２の実効値ＩＥ２を算出する。

　ステップＳ１０３において、制御装置１９は、診断時のファン電流Ｉｆ２の実効値ＩＥ２から初期動作時のファン電流Ｉｆ１の実効値ＩＥ１を減算して、差分値ｄＩＥを算出する。

　ステップＳ１０４において、差分値ｄＩＥが閾値ＴＨＸ以上のときには、処理がステップＳ１０５に進む。

　ステップＳ１０５において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　以上のように、本実施の形態によれば、冷却ファンに流れる電流を監視することによって、冷却ファンの劣化を簡易に診断することができる。

　［実施の形態２］
　実施の形態２の無停電電源装置１の構成は、実施の形態１の無停電電源装置１の構成と同様である。

　本実施の形態では、制御装置１９は、診断時において、電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ２のｉ次の高調波成分の比率Ｒ２（ｉ）と、初期動作時において電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ１のｉ次の高調波成分の比率Ｒ１（ｉ）とが相違するときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。ｉ＝２～ｎのいずれかである。ｎはファン電流の高調波成分の最大の次数である。たとえば、初期動作時の７次の高調波の比率Ｒ１（７）が２０％であるのに対して、診断時の７次の高調波の比率Ｒ２（７）が３０％のときに、冷却ファン５１が劣化していると診断される。

　図３は、実施の形態２における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ２０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ１の大きさを表わす信号を受けて、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の２～ｎ次の高調波の比率Ｒ１（２）～Ｒ１（ｎ）を算出して、記憶する。

　ステップＳ２０２において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ２の大きさを表わす信号を受けて、診断時のファン電流Ｉｆ２の２～ｎ次の高調波の比率Ｒ２（２）～Ｒ２（ｎ）を算出する。

　ステップＳ２０３において、初期動作時のファン電流Ｉｆ１のｉ次の高調波の比率Ｒ１（ｉ）と診断時のファン電流Ｉｆ２のｉ次の高調波の比率Ｒ２（ｉ）とが相違するときに、処理がステップＳ２０４に進む。ここで、ｉ＝２～ｎのいずれかである。

　ステップＳ２０４において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　［実施の形態３］
　実施の形態３の無停電電源装置１の構成は、実施の形態１の無停電電源装置１の構成と同様である。

　本実施の形態では、制御装置１９は、診断時において、電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ２の振幅が最大の高調波の次数Ｎ２と、初期動作時において電流検出器５２によって検出されたファン電流Ｉｆ１の振幅が最大の高調波の次数Ｎ１とが相違するときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。

　図４（ａ）は、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の基本波、および振幅が最大の高調波を表わす図である。図４（ｂ）は、診断時のファン電流Ｉｆ２の基本波、および振幅が最大の高調波を表わす図である。図４（ａ）に示すように、初期動作時においてファン電流Ｉｆ１の振幅が最大の高調波の次数は「７」である。図４（ｂ）に示すように、診断時においてファン電流Ｉｆ２の振幅が最大の高調波の次数は「１１」である。

　図５は、実施の形態３における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ５０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ１の大きさを表わす信号を受けて、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の振幅が最大の高調波の次数Ｎ１を求めて、記憶する。

　ステップＳ５０２において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器５２から出力される冷却ファン５１に流れる電流（ファン電流）Ｉｆ２の大きさを表わす信号を受けて、診断時のファン電流Ｉｆ２の振幅が最大の高調波の次数Ｎ２を求める。

　ステップＳ５０３において、制御装置１９は、診断時のファン電流Ｉｆ２の振幅が最大の高調波の次数Ｎ２と、初期動作時のファン電流Ｉｆ１の振幅が最大の高調波の次数Ｎ１とが相違するときに、処理がステップＳ５０４に進む。

　ステップＳ５０４において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　［実施の形態４］
　図６は、実施の形態４による無停電電源装置１の構成を示す回路ブロック図である。

　実施の形態４の無停電電源装置１は、実施の形態１～３の無停電電源装置１と相違する点は、実施の形態４の無停電電源装置１は、電流検出器５２を備えない点である。これにより、実施の形態４では、無停電電源装置１の構成を簡易化できる。

　制御装置１９は、初期動作時において、電流検出器１１によって検出されたインバータ電流Ｉｏから電流検出器１５によって検出された負荷電流ＩＬを減算した結果を初期動作時のファン電流として推定する。制御装置１９は、診断時において、電流検出器１１によって検出されたインバータ電流Ｉｏから電流検出器１５によって検出された負荷電流ＩＬを減算した結果を診断時のファン電流として推定する。

　制御装置１９は、推定された診断時のファン電流ＰＩｆ２の実効値ＰＩＥ２から、推定された初期動作時のファン電流ＰＩｆ１の実効値ＰＩＥ１を減算した結果ｄＰＩＥが、閾値以上のときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。

　図７は、実施の形態４における冷却ファン５１の劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ３０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ３０２において、制御装置１９は、初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１の実効値ＰＩＥ１を算出して、記憶する。

　ステップＳ３０３において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ３０４において、制御装置１９は、診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２の実効値ＰＩＥ２を算出する。

　ステップＳ３０５において、制御装置１９は、診断時の推定ファン電流の実効値ＰＩＥ２から初期動作時の推定ファン電流の実効値ＰＩＥ１を減算して、差分値ｄＰＩＥを算出する。

　ステップＳ３０６において、差分値ｄＰＩＥが閾値ＴＨＺ以上のときには、処理がステップＳ３０７に進む。

　ステップＳ３０７において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　以上のように、本実施の形態によれば、冷却ファンに流れる電流を検出するためのセンサを設けることなく、冷却ファンの劣化を簡易に診断することができる。

　［実施の形態５］
　実施の形態５の無停電電源装置１の構成は、実施の形態４の無停電電源装置１の構成と同様である。

　制御装置１９は、診断時において、推定されたファン電流ＰＩｆ２のｉ次の高調波成分の比率ＰＲ２（ｉ）と、初期動作時において推定されたファン電流ＰＩｆ１のｉ次の高調波成分の比率ＰＲ１（ｉ）とが相違するときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。ｉ＝２～ｎのいずれかである。ｎはファン電流の高調波成分の最大の次数である。

　図８は、実施の形態５における冷却ファンの劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ４０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ４０２において、制御装置１９は、初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１の２～ｎ次の高調波の比率ＰＲ１（２）～ＰＲ１（ｎ）を算出して、記憶する。

　ステップＳ４０３において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ４０４において、制御装置１９は、診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２の２～ｎ次の高調波の比率ＰＲ２（２）～ＰＲ２（ｎ）を算出する。

　ステップＳ４０５において、初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１のｉ次の高調波の比率ＰＲ１（ｉ）と診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２のｉ次の高調波の比率ＰＲ２（ｉ）とが相違するときに、処理がステップＳ４０６に進む。ここで、ｉ＝２～ｎのいずれかである。

　ステップＳ４０６において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　［実施の形態６］
　実施の形態６の無停電電源装置１の構成は、実施の形態４の無停電電源装置１の構成と同様である。

　制御装置１９は、推定された診断時のファン電流ＰＩｆ２の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ２と、推定された初期動作時のファン電流ＰＩｆ１の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ１とが相違するときに、冷却ファン５１が劣化していると診断する。

　図９は、実施の形態６における冷却ファンの劣化診断の手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ６０１において、初期動作時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ６０２において、制御装置１９は、初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ１を特定して、記憶する。

　ステップＳ６０３において、診断時において、制御装置１９は、電流検出器１１から出力されるインバータ電流Ｉｏの大きさを表わす信号と電流検出器１５から出力される負荷電流ＩＬの大きさを表わす信号とを受けて、インバータ電流Ｉｏと負荷電流ＩＬの差分値を診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２（＝Ｉｏ－ＩＬ）として算出する。

　ステップＳ６０４において、制御装置１９は、診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ２を特定する。

　ステップＳ６０５において、診断時の推定ファン電流ＰＩｆ２の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ２と、初期動作時の推定ファン電流ＰＩｆ１の振幅が最大の高調波の次数ＰＮ１とが相違するときに、処理がＳ６０６に進む。

　ステップＳ６０６において、制御装置１９は、冷却ファン５１の劣化したことを表示装置５３を通じて無停電電源装置１の使用者に通知する。

　変形例．
（１）平均値
　制御装置は、初期動作時におけるファン電流の実効値、高調波の比率、振幅が最大の高調波の次数を複数回算出して、それらの平均値を用いるものとしてもよい。
（２）劣化度
　制御装置は、ｄＩＥとＴＨＸの間の差の大きさ、ｄＰＩＥとＴＨＺの間の差の大きさ、Ｒ１（ｉ）とＲ２（ｉ）との間の差の大きさ、ＰＲ１（ｉ）とＰＲ２（ｉ）との間の差の大きさ、Ｒ１（ｉ）とＲ２（ｉ）とが相違するｉの数、ＰＲ１（ｉ）とＰＲ２（ｉ）とが相違するｉの数、Ｎ１とＮ２との間の差の大きさ、ＰＮ１とＰＮ２との間の差の大きさが大きいほど、冷却ファン５１の劣化度が大きいと判断するものとしてもよい。
（３）実施の形態の組み合わせ
　実施の形態１～６を組み合わせて用いてもよい。たとえば、Ｓ１０４においてＹＥＳ、Ｓ２０３においてＹＥＳ、およびＳ５０３においてＹＥＳとなるときに、制御装置は、ファンの劣化を通知するものとしてもよい。また、Ｓ３０６においてＹＥＳ、Ｓ４０５にいてＹＥＳ、Ｓ６０５においてＹＥＳとなるときに、制御装置は、ファンの劣化を通知するものとしてもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　無停電電源装置、２，８，１４，１７，２０　電磁接触器、３，１１，１５，５２　電流検出器、４，９，１３　コンデンサ、５，１２　リアクトル、６　コンバータ、６ａ，１０ａ　交流端子、７　双方向チョッパ、１０　インバータ、１６　半導体スイッチ、１８　操作部、１９　制御装置、２１　商用交流電源、２２　バイパス交流電源、２３　バッテリ、２４　負荷、５１　冷却ファン、５３　表示装置、Ｌ１　直流ライン、ＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３　ノード、ＮＰ　中性点、Ｔ１　交流入力端子、Ｔ２　バイパス入力端子、Ｔ３　バッテリ端子、Ｔ４　交流出力端子。

Claims

　筐体内に設けられた無停電電源装置であって、
　商用交流電源からの第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
　前記コンバータによって生成された直流電力または電力貯蔵装置から供給される直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
　前記インバータの出力電圧が入力されて、常時定格回転数で回転して、前記筐体内の温度を下げるための冷却ファンと、
　前記無停電電源装置の初期動作時の前記冷却ファンに流れるファン電流と、診断時の前記冷却ファンに流れる電流とに基づいて、前記冷却ファンの劣化を診断する制御装置と、を備えた無停電電源装置。
　前記冷却ファンに流れる電流を検出する電流検出器をさらに備え、
　前記制御装置は、前記診断時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の実効値から前記初期動作時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の実効値を減算した結果が閾値以上のときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。
　前記冷却ファンに流れる電流を検出する電流検出器をさらに備え、
　前記制御装置は、前記診断時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の高調波成分の比率と、前記初期動作時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の前記高調波成分の比率とが相違するときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。
　前記冷却ファンに流れる電流を検出する電流検出器をさらに備え、
　前記制御装置は、前記診断時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の振幅が最大の高調波成分の次数と、前記初期動作時において前記電流検出器によって検出されたファン電流の振幅が最大の高調波成分の次数とが相違するときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。
　前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する第１の電流検出器と、
　前記負荷に流れる負荷電流を検出する第２の電流検出器と、をさらに備え、
　前記制御装置は、前記初期動作時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記初期動作時のファン電流として推定し、前記診断時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記診断時のファン電流として推定し、
　前記診断時のファン電流の実効値から前記初期動作時のファン電流の実効値を減算した結果が、閾値以上のときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。
　前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する第１の電流検出器と、
　前記負荷に流れる負荷電流を検出する第２の電流検出器と、をさらに備え、
　前記制御装置は、前記初期動作時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記初期動作時のファン電流として推定し、前記診断時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記診断時のファン電流として推定し、
　前記診断時のファン電流の高調波成分の比率と、前記初期動作時のファン電流の高調波成分の比率とが相違するときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。
　前記インバータから出力されるインバータ電流を検出する第１の電流検出器と、
　前記負荷に流れる負荷電流を検出する第２の電流検出器と、をさらに備え、
　前記制御装置は、前記初期動作時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記初期動作時のファン電流として推定し、前記診断時において前記第１の電流検出器によって検出されたインバータ電流から前記第２の電流検出器によって検出された負荷電流を減算した結果を前記診断時のファン電流として推定し、
　前記診断時のファン電流の振幅が最大の高調波の次数と、前記初期動作時のファン電流の振幅が最大の高調波の次数とが相違するときに、前記冷却ファンが劣化していると診断する、請求項１記載の無停電電源装置。