WO2024176332A1 - 電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器 - Google Patents

電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器 Download PDF

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拓人 山下
貴彦 小林
章斗 田中
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    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Definitions

  • This disclosure relates to a power conversion device that converts AC power into a desired drive power, a motor drive device, and a refrigeration cycle application device.
  • a power conversion device that supplies drive power to a load such as an air conditioner
  • the AC power supplied from an AC power source is rectified by a diode stack, which serves as the rectifier, and converted to DC power, which is then held by a capacitor in the smoothing section.
  • an inverter equipped with multiple switching elements is operated.
  • the inverter's switching elements perform a switching operation, a ripple current whose amplitude fluctuates flows through the capacitor in the smoothing section. The greater the fluctuation range of the amplitude of the ripple current flowing through the capacitor in the smoothing section, the more accelerated the deterioration of the smoothing capacitor over time becomes.
  • Patent Document 1 discloses a technology that makes it possible to use a low-capacity capacitor in the smoothing section by devising switching control for the inverter.
  • the smoothing section capacitors can deteriorate rapidly due to a variety of factors. If the smoothing section capacitors deteriorate rapidly, the guaranteed lifespan of the smoothing section capacitors cannot be ensured. If the smoothing section capacitors deteriorate rapidly, the device may suddenly stop. Such problems are not anticipated in the above-mentioned conventional technologies. For this reason, there is a demand for technology that can appropriately deal with the progression of deterioration of the smoothing section capacitors.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to obtain a power conversion device that can appropriately deal with the progression of deterioration of the capacitor in the smoothing section.
  • the power conversion device includes a rectifier that rectifies AC current supplied from a commercial power source, a capacitor, an inverter, and a control unit.
  • the rectifier rectifies the AC current supplied from the commercial power source.
  • the capacitor smoothes the rectified current rectified by the rectifier.
  • the inverter converts the current output from the capacitor into a drive current and supplies it to a load.
  • the control unit detects or calculates ripple current flowing in and out of the capacitor, estimates the capacitor's lifetime based on the detected or calculated ripple current, and, if the estimated lifetime is equal to or less than a first threshold value, controls the operation of the inverter so that the estimated lifetime exceeds the first threshold value.
  • the power conversion device disclosed herein has the advantage of being able to appropriately deal with the progression of deterioration of the smoothing section capacitor.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration for implementing the functions of a control unit according to a first embodiment
  • FIG. 13 is a diagram showing the correlation between the ripple current and the estimated life used in the control of the first embodiment. 1 is a flowchart for explaining the control of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the correlation between the ripple current and the estimated life used in the control of the second embodiment.
  • 11 is a flowchart for explaining the control of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device according to a third embodiment; 11 is a flowchart for explaining the control of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a display screen displayed on a display unit in the control of the third embodiment;
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle application device according to a fourth embodiment.
  • Embodiment 1. 1 is a diagram showing a configuration example of a power conversion device 1 according to a first embodiment.
  • the power conversion device 1 is connected to a commercial power source 110 and a compressor 315.
  • the power conversion device 1 converts a first AC power based on a power source voltage supplied from the commercial power source 110 into a second AC power having a desired amplitude and phase, and supplies the second AC power to the compressor 315.
  • the commercial power source 110 is an example of an AC power source
  • the compressor 315 is an example of a load according to the first embodiment.
  • a motor 314 is mounted on the compressor 315.
  • the power conversion device 1 and the motor 314 provided in the compressor 315 constitute a motor drive device 2.
  • the reactor 120 is connected between the commercial power supply 110 and the rectifier 130.
  • the rectifier 130 has a bridge circuit composed of rectifier elements 131 to 134, and rectifies and outputs the AC current supplied from the commercial power supply 110.
  • the rectifier 130 performs full-wave rectification.
  • the smoothing unit 200 is connected to the output terminal of the rectification unit 130.
  • the smoothing unit 200 has a capacitor 210 as a smoothing element.
  • the capacitor 210 smoothes the rectified current rectified by the rectification unit 130.
  • the capacitor 210 is, for example, an electrolytic capacitor or a film capacitor.
  • the capacitor 210 is connected to the output terminal of the rectification unit 130 and has a capacity capable of smoothing the rectified current rectified by the rectification unit 130.
  • the voltage generated in the capacitor 210 by the smoothing is not a full-wave rectified waveform shape of the commercial power supply 110, but a waveform shape in which a voltage ripple according to the frequency of the commercial power supply 110 is superimposed on a DC component, and does not pulsate significantly.
  • the frequency of the voltage ripple is twice the frequency of the power supply voltage when the commercial power supply 110 is single-phase, and is mainly six times the frequency when the commercial power supply 110 is three-phase.
  • the amplitude of the voltage ripple is determined by the capacitance of the capacitor 210. For example, the maximum value of the voltage ripple generated in the capacitor 210 pulsates within a range that is less than twice the minimum value of the voltage ripple.
  • Current detection unit 501 detects rectified current I1 flowing out from rectification unit 130, and outputs the detection value of the detected rectified current I1 to control unit 400.
  • Current detection unit 502 detects inverter input current I2, and outputs the detection value of the detected inverter input current I2 to control unit 400.
  • Inverter input current I2 is a current that is output from capacitor 210 and flows into inverter 310.
  • Current detection units 501 and 502 can be used as detection units that detect the power state of capacitor 210.
  • the inverter 310 is connected to the smoothing unit 200, i.e., both ends of the capacitor 210.
  • the inverter 310 has switching elements 311a to 311f and freewheeling diodes 312a to 312f.
  • the control unit 400 controls the on/off of the switching elements 311a to 311f of the inverter 310. With this control, the inverter 310 converts the current output from the rectifier unit 130 and the smoothing unit 200 into a drive current for the load. That is, the inverter 310 supplies a drive current to the motor 314 by turning on and off the switching elements 311a to 311f.
  • Current detection units 313a and 313b each detect the current value of one phase of the three-phase motor current output from inverter 310, and output the detected current value to control unit 400. By acquiring the current values of two phases out of the three-phase current values output from inverter 310, control unit 400 can calculate the current value of the remaining one phase output from inverter 310.
  • the motor 314 mounted on the compressor 315 rotates in accordance with the amplitude and phase of the AC power supplied from the inverter 310 to perform compression. If the compressor 315 is a hermetic compressor used in an air conditioner or the like, the load torque of the compressor 315 can often be considered as a constant torque load.
  • each component shown in FIG. 1 is one example, and the arrangement of each component is not limited to the example shown in FIG. 1.
  • the reactor 120 may be arranged after the rectifier 130.
  • the power conversion device 1 may include a boost unit, or the rectifier 130 may be given the function of a boost unit.
  • each of the current detection units 313a, 313b, 501, and 502 may be simply referred to as a "detection unit.”
  • the current values detected by the current detection units 313a, 313b, 501, and 502 may be simply referred to as a "detection value.”
  • the control unit 400 acquires the detection value of the rectified current I1 detected by the current detection unit 501, and the detection value of the inverter input current I2 detected by the current detection unit 502.
  • the control unit 400 also acquires the detection values of the motor current detected by the current detection units 313a and 313b.
  • the control unit 400 uses the detection values detected by each detection unit to control the operation of the inverter 310, specifically, the on/off of the switching elements 311a to 311f of the inverter 310.
  • the control unit 400 controls the speed, voltage, or current of the motor 314 so that it is in the desired state. Note that the control unit 400 does not need to use all the detection values acquired from each detection unit, and can perform control using some of the detection values.
  • the control unit 400 also controls the operation of the inverter 310 so that a second AC power including pulsation corresponding to the pulsation of the power flowing from the rectifier 130 to the capacitor 210 of the smoothing unit 200 is output from the inverter 310 to the compressor 315.
  • the pulsation corresponding to the pulsation of the power flowing into the capacitor 210 of the smoothing unit 200 is, for example, pulsation that varies depending on the frequency of the pulsation of the power flowing in and out of the capacitor 210 of the smoothing unit 200. In this way, the control unit 400 suppresses the ripple current I3 flowing in and out of the capacitor 210.
  • the rectified current I1 is a current that combines the inverter input current I2 and the ripple current I3.
  • the ripple current I3 can be calculated as the difference between the rectified current I1 and the inverter input current I2, that is, I1-I2.
  • the ripple current I3 is positive when the smoothing unit 200 is charged, and negative when the smoothing unit 200 is discharged. That is, the smoothing unit 200 can have current flowing in and out of it.
  • the relationship between the ripple voltage ⁇ V and the ripple current I3 can be calculated in advance by a simulation or the like, and a table that associates the ripple voltage ⁇ V with the ripple current I3 can be registered in the control unit 400, and the corresponding ripple current I3 can be calculated from the ripple voltage ⁇ V using the table.
  • a current detector can be placed on the electrical wiring to which the smoothing unit 200 is connected, and the ripple current I3 can be directly detected by the current detector.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the functions of the control unit 400 according to the first embodiment.
  • a configuration including a processor 91 that performs calculations and a memory 92 in which a program read by the processor 91 is stored can be used.
  • the processor 91 is an example of a computing means.
  • the processor 91 may be a computing means called a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor).
  • Examples of the memory 92 include non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, and a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the memory 92 holds a program that executes the functions of the control unit 400.
  • the processor 91 receives and transmits the necessary information and stores it in the memory 92.
  • the processor 91 executes the program held in the memory 92 and refers to the data and tables stored in the memory 92, thereby enabling the above-mentioned and below-mentioned controls to be executed.
  • the results of calculations by the processor 91 can be stored in the memory 92.
  • the control unit 400 estimates the life of the capacitor 210 based on the ripple current detected by any of the above-mentioned methods. Specifically, the control unit 400 estimates the life of the capacitor 210 by using the correlation between the ripple current and the life of the capacitor 210.
  • FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the ripple current and the estimated life used in the control of the first embodiment. The horizontal axis of FIG. 3 indicates the ripple current, and the vertical axis indicates the estimated life. The estimated life is an estimated value of the life of the capacitor 210. The scale of the vertical axis of FIG. 3 is adjusted so that the correlation between the ripple current and the estimated life is linear. Data representing the correlation can be obtained by experiments or the like, and can be stored in the memory 92.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the control of the first embodiment.
  • the estimated life at ripple current A1 is L1
  • the first threshold for determining whether or not to perform the control of embodiment 1 is Llimit1.
  • control unit 400 determines whether inverter 310 is operating. If inverter 310 is not operating (step S1, No), the process proceeds to step S5. If inverter 310 is operating (step S1, Yes), the process proceeds to step S2.
  • step S2 the control unit 400 calculates the estimated life L1 of the capacitor 210 based on the detected ripple current A1, and then proceeds to step S3.
  • step S3 the control unit 400 determines whether the estimated lifespan L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1. If the estimated lifespan L1 exceeds the first threshold Llimit1 (step S3, No), the control unit 400 proceeds to step S5. If the estimated lifespan L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1 (step S3, Yes), the control unit 400 proceeds to step S4.
  • step S4 the control unit 400 controls the operation of the inverter 310 so that the estimated life L1 exceeds the first threshold Llimit1.
  • this control is appropriately referred to as the "first control.”
  • the first control reduces the fluctuation range of the amplitude value of the ripple current. Then, the process proceeds to step S5.
  • the power conversion device 1 prioritizes constant current load control that controls the rotation speed of the motor 314, while also implementing load pulsation compensation control that reduces vibrations of the motor 314, and power supply pulsation compensation control that suppresses the fluctuation range of the amplitude value of the ripple current.
  • the q-axis current command is distributed for each compensation control.
  • the power supply pulsation compensation control is prioritized and the distribution ratio for the power supply pulsation compensation control is increased, the fluctuation range of the amplitude value of the ripple current can be reduced.
  • limited operation is performed while implementing such priority control.
  • step S5 the control unit 400 determines whether the power conversion device 1 is in a stopped state, and if it is in a stopped state (step S5, Yes), the flow in FIG. 4 ends. If the power conversion device 1 is in an operating state (step S5, No), the control unit 400 proceeds to step S1 and repeats the process from step S1.
  • step S3 the case where the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1 is judged as “Yes”, but it may be judged as "No". In other words, the case where the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1 may be judged as either "Yes” or "No".
  • the control unit 400 provided in the power conversion device 1 detects or calculates the ripple current I3 flowing in and out of the capacitor 210, estimates the lifetime of the capacitor 210 based on the detected or calculated ripple current I3, and, if the estimated lifetime L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1, performs a first control to control the operation of the inverter 310 so that the estimated lifetime L1 exceeds the first threshold Llimit1.
  • the rate at which the deterioration of the capacitor 210 progresses can be slowed down, making it possible to appropriately deal with the progression of the deterioration of the capacitor 210. Therefore, by using a power conversion device 1 equipped with such a function, the product lifetime can be extended.
  • Embodiment 2 In the first embodiment, when the estimated life L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1, the operation of the inverter 310 is limited, and the inverter 310 is operated so that the estimated life L1 exceeds the first threshold Llimit1.
  • a control is described in which a plurality of thresholds are set and the inverter 310 is gradually limited in operation or stopped. The control in the second embodiment can be implemented using the power conversion device 1 having the configuration shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing the correlation between the ripple current used in the control of embodiment 2 and the estimated lifespan.
  • the horizontal axis of FIG. 5 indicates the ripple current, and the vertical axis indicates the estimated lifespan.
  • the scale of the vertical axis of FIG. 5 is adjusted so that the correlation between the ripple current and the estimated lifespan is linear. Data showing the correlation can be obtained by experiments, etc., and can be stored in memory 92.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the control of embodiment 2.
  • L1 and Llimit1 have the same meaning as those shown in FIG. 3. Furthermore, Llimit2 is a different determination threshold from the first threshold Llimit1, and is referred to as the "second threshold” in this paper. As shown in FIG. 5, the second threshold Llimit2 is smaller than the first threshold Llimit1.
  • step S6 the control unit 400 determines whether the inverter 310 is operating. If the inverter 310 is not operating (step S6, No), the process proceeds to step S12. If the inverter 310 is operating (step S6, Yes), the process proceeds to step S7.
  • step S7 the control unit 400 calculates the estimated life L1 of the capacitor 210 based on the detected ripple current A1, and then proceeds to step S8.
  • step S8 the control unit 400 determines whether the estimated life L1 is below the second threshold Llimit2. If the estimated life L1 is equal to or greater than the second threshold Llimit2 (step S8, No), the process proceeds to step S10. If the estimated life L1 is below the second threshold Llimit2 (step S8, Yes), the process proceeds to step S9. In step S9, the control unit 400 performs control to stop the operation of the inverter 310. In this document, this control is appropriately referred to as the "second control.” After the second control is performed, the flow in FIG. 6 ends.
  • step S10 the control unit 400 determines whether the estimated lifespan L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1. If the estimated lifespan L1 exceeds the first threshold Llimit1 (step S10, No), the process proceeds to step S12. If the estimated lifespan L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1 (step S10, Yes), the process proceeds to step S11.
  • step S11 the control unit 400 controls the operation of the inverter 310 so that the estimated life L1 exceeds the first threshold Llimit1. This control is the first control described in the first embodiment. Then, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the control unit 400 determines whether the power conversion device 1 is in a stopped state, and if it is in a stopped state (step S12, Yes), ends the flow in FIG. 6. If the power conversion device 1 is in an operating state (step S12, No), the control unit 400 proceeds to step S6 and repeats the process from step S6.
  • step S8 the case where the estimated life L1 is equal to the second threshold Llimit2 is judged as "No", but it may be judged as "Yes”. That is, the case where the estimated life L1 is equal to the second threshold Llimit2 may be judged as either "Yes” or "No”.
  • the case where the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1 is judged as "Yes", but it may be judged as "No". That is, the case where the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1 may be judged as either "Yes” or "No".
  • the control unit 400 provided in the power conversion device 1 according to the second embodiment performs the second control to stop the operation of the inverter 310 when the detected or calculated estimated life L1 is equal to or less than the first threshold Llimit1 and falls below the second threshold Llimit2 that is smaller than the first threshold Llimit1, and performs the first control when the estimated life L1 is equal to or greater than the second threshold Llimit2.
  • the first control and the second control are used in combination, so that it is possible to appropriately deal with the progression of deterioration of the capacitor 210 while preventing the capacitor 210 from being damaged due to continued operation.
  • the thresholds to be compared with the estimated life L1 are the first threshold Llimit1 and the second threshold Llimit2 which is smaller than the first threshold Llimit1, but the first threshold Llimit1 itself may be multiple.
  • the first threshold Llimit1 itself may be multiple.
  • Embodiment 3 The power conversion device 1 of embodiment 2 performs control to stop operation of the inverter 310 when the estimated life L1 is equal to or less than the second threshold value Llimit2. In embodiment 3, a power conversion device 1A with further improved usability will be described.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a power conversion device 1A according to embodiment 3.
  • the power conversion device 1A is provided with a user I/F (interface) 600 that includes a display unit 601 and an input unit 602.
  • the power conversion device 1A and the motor 314 provided in the compressor 315 form a motor drive device 2A.
  • the other configurations are the same or equivalent to those of the power conversion device 1, and the same or equivalent components are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
  • FIG. 8 is a flowchart explaining the control of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a display screen displayed on the display unit 601 during the control of the third embodiment.
  • step S13 the control unit 400 determines whether the inverter 310 is operating. If the inverter 310 is not operating (step S13, No), the process proceeds to step S21. If the inverter 310 is operating (step S13, Yes), the process proceeds to step S14.
  • step S14 the control unit 400 calculates the estimated life L1 of the capacitor 210 based on the detected ripple current A1, and proceeds to step S15.
  • step S15 the control unit 400 determines whether the estimated life L1 is below the second threshold Llimit2. If the estimated life L1 is equal to or greater than the second threshold Llimit2 (step S15, No), the control unit 400 proceeds to step S19. If the estimated life L1 is below the second threshold Llimit2 (step S15, Yes), the control unit 400 proceeds to step S16.
  • step S16 the control unit 400 displays a selection screen 614 on the display unit 601.
  • the selection screen 614 is shown in FIG. 9.
  • the selection screen 614 displays a message indicating that the capacitor 210 has deteriorated.
  • the selection screen 614 also displays a selection button 614a (a button marked “YES") for selecting to stop the operation of the inverter 310, and a non-selection button 614b (a button marked “NO") for not selecting to stop the operation of the inverter 310.
  • the user can use the selection screen 614 to select whether or not to stop the operation of the inverter 310, that is, whether to stop the operation of the inverter 310 or to continue the operation of the inverter 310.
  • the selection button 614a and the non-selection button 614b are depicted as a touch panel displayed by software processing, but this is not limited to a touch panel, and hardware buttons may also be arranged.
  • step S17 the control unit 400 determines whether the signal notified from the input unit 602 is to stop operation. If the user selects the selection button 614a, i.e., "YES", a signal to stop operation is notified to the control unit 400, and if the user selects the non-selection button 614b, i.e., "NO", a signal to continue operation is notified to the control unit 400. If the signal from the input unit 602 is to stop operation (Yes in step S17), the process proceeds to step S18. If the signal from the input unit 602 is not to stop operation, i.e., to continue operation (No in step S17), the process proceeds to step S21.
  • step S18 the control unit 400 stops the operation of the inverter 310 and ends the flow of FIG. 8.
  • step S19 the control unit 400 determines whether the estimated life L1 is less than or equal to the first threshold Llimit1. If the estimated life L1 exceeds the first threshold Llimit1 (step S19, No), the process proceeds to step S21. If the estimated life L1 is less than or equal to the first threshold Llimit1 (step S19, Yes), the process proceeds to step S20.
  • step S20 the control unit 400 controls the operation of the inverter 310 so that the estimated life L1 exceeds the first threshold Llimit1. This control is the first control described in the first embodiment. Then, the process proceeds to step S21.
  • step S21 the control unit 400 determines whether the power conversion device 1 is in a stopped state, and if it is in a stopped state (step S21, Yes), ends the flow in FIG. 8. If the power conversion device 1 is in an operating state (step S21, No), the control unit 400 proceeds to step S13 and repeats the process from step S13.
  • step S15 when the estimated life L1 is equal to the second threshold Llimit2, the result is determined as “No", but it may be determined as “Yes”. That is, when the estimated life L1 is equal to the second threshold Llimit2, the result may be determined as either "Yes” or “No”.
  • step S19 when the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1, the result is determined as "Yes", but it may be determined as "No". That is, when the estimated life L1 is equal to the first threshold Llimit1, the result may be determined as either "Yes” or "No".
  • the power conversion device 1A further includes a user I/F 600 having a display unit 601 and an input unit 602.
  • the control unit 400 displays a message on the display unit 601 indicating that the capacitor 210 has deteriorated. This allows the user to recognize that the capacitor 210 has deteriorated, making it possible to accurately grasp the condition of the product.
  • the power conversion device 1A displays on the display unit 601 a selection screen 614 for selecting whether or not to perform a second control for stopping the operation of the inverter 310, and the control unit 400 receives a signal based on the user's selection action via the input unit 602, and can perform the action desired by the user.
  • This improves usability for users who wish to prioritize continued operation over product life. Furthermore, it is possible to extend the product life for users who wish to prioritize product life over continued operation.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle-applied device 900 according to embodiment 4.
  • the refrigeration cycle-applied device 900 according to embodiment 4 includes the power conversion device 1 described in embodiment 1.
  • the refrigeration cycle-applied device 900 according to embodiment 4 can be applied to products including a refrigeration cycle, such as air conditioners, refrigerators, freezers, and heat pump water heaters.
  • a refrigeration cycle such as air conditioners, refrigerators, freezers, and heat pump water heaters.
  • components having the same functions as those in embodiment 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the refrigeration cycle application device 900 includes a compressor 315 incorporating the motor 314 in the first embodiment, a four-way valve 902, an indoor heat exchanger 906, an expansion valve 908, and an outdoor heat exchanger 910, which are attached via a refrigerant pipe 912.
  • a compression mechanism 904 that compresses the refrigerant, and a motor 314 that operates the compression mechanism 904.
  • the refrigeration cycle device 900 can perform heating or cooling operation by switching the four-way valve 902.
  • the compression mechanism 904 is driven by a variable speed controlled motor 314.
  • the refrigerant is pressurized by the compression mechanism 904 and sent out, passes through the four-way valve 902, the indoor heat exchanger 906, the expansion valve 908, the outdoor heat exchanger 910, and the four-way valve 902, and returns to the compression mechanism 904.
  • the refrigerant is pressurized by the compression mechanism 904 and sent out, passes through the four-way valve 902, the outdoor heat exchanger 910, the expansion valve 908, the indoor heat exchanger 906, and the four-way valve 902, and returns to the compression mechanism 904.
  • the indoor heat exchanger 906 acts as a condenser to release heat, and the outdoor heat exchanger 910 acts as an evaporator to absorb heat.
  • the outdoor heat exchanger 910 acts as a condenser to release heat, and the indoor heat exchanger 906 acts as an evaporator to absorb heat.
  • the expansion valve 908 reduces the pressure of the refrigerant to expand it.
  • the refrigeration cycle application device 900 according to the fourth embodiment has been described as including the power conversion device 1 described in the first embodiment, but is not limited to this. It may also include the power conversion device 1A shown in FIG. 7. Also, a power conversion device other than the power conversion devices 1 and 1A may be used as long as the control methods of the first to third embodiments can be applied.

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Abstract

電力変換装置（１）は、商用電源（１１０）から供給される交流電流を整流する整流部（１３０）と、整流部（１３０）によって整流された整流電流を平滑化するコンデンサ（２１０）と、コンデンサ（２１０）から出力される電流を駆動電流に変換して負荷へ供給するインバータ（３１０）と、コンデンサ（２１０）に流出入するリプル電流を検出もしくは算出し、検出もしくは算出したリプル電流に基づいてコンデンサ（２１０）の寿命を推定し、推定した推定寿命が第１閾値以下である場合、推定寿命が第１閾値を上回るようにインバータ（３１０）の動作を制御する制御部（４００）とを備える。

Description

電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器
　本開示は、交流電力を所望の駆動電力に変換する電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器に関する。
　空気調和機などの負荷に駆動電力を供給する電力変換装置において、交流電源から供給される交流電力は、整流部であるダイオードスタックで整流され、直流電力に変換されて平滑部のコンデンサで保持される。負荷に駆動電力を供給する際には、複数のスイッチング素子を備えるインバータが動作する。インバータのスイッチング素子がスイッチング動作を行うと、平滑部のコンデンサには、振幅値が変動するリプル電流が流れる。平滑部のコンデンサに流れるリプル電流の振幅値の変動幅が大きい程、平滑コンデンサの経年劣化が加速するという問題が生じる。
　上記の問題に対して、平滑部のコンデンサの容量を大きくすることでリプル電流の振幅値の変動幅を抑制する手法、リプル電流の振幅値の変動に対して劣化耐量の大きいコンデンサを使用する手法などが考えられている。しかしながら、これらの手法を用いると、コンデンサ部品のコストが高くなり、装置が大型化してしまうという別の問題が生じる。これらの問題に対し、下記特許文献１には、インバータに対するスイッチング制御を工夫することで、平滑部のコンデンサとして低容量のものを使用可能にする技術が開示されている。
国際公開第２０２２／０９１１８４号
　平滑部のコンデンサは、様々な要因によって劣化が急速に進行することがある。平滑部のコンデンサの劣化が急速に進行すると、平滑部のコンデンサの保証寿命を確保できないという問題が生じる。平滑部のコンデンサの劣化が急速に進行すると、装置が突然に停止することがある。このような問題は、上記の従来技術では想定されていない。このため、平滑部のコンデンサの劣化の進行に適切に対処できる技術が求められている。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、平滑部のコンデンサの劣化の進行に適切に対処できる電力変換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、本開示に係る電力変換装置は、商用電源から供給される交流電流を整流する整流部と、コンデンサと、インバータと、制御部とを備える。整流部は、商用電源から供給される交流電流を整流する。コンデンサは、整流部によって整流された整流電流を平滑化する。インバータは、コンデンサから出力される電流を駆動電流に変換して負荷へ供給する。制御部は、コンデンサに流出入するリプル電流を検出もしくは算出し、検出もしくは算出したリプル電流に基づいてコンデンサの寿命を推定し、推定した推定寿命が第１閾値以下である場合、推定寿命が第１閾値を上回るようにインバータの動作を制御する。
　本開示に係る電力変換装置によれば、平滑部のコンデンサの劣化の進行に適切に対処できるという効果を奏する。
実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態１に係る制御部の機能を実現するためのハードウェア構成の例を示すブロック図 実施の形態１の制御において使用するリプル電流と推定寿命との間の相関関係を示す図 実施の形態１の制御の説明に供するフローチャート 実施の形態２の制御において使用するリプル電流と推定寿命との間の相関関係を示す図 実施の形態２の制御の説明に供するフローチャート 実施の形態３に係る電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態３の制御の説明に供するフローチャート 実施の形態３の制御において表示部に表示される表示画面の例を示す図 実施の形態４に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図
　以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係る電力変換装置、モータ駆動装置及び冷凍サイクル適用機器について詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１の構成例を示す図である。電力変換装置１は、商用電源１１０及び圧縮機３１５に接続される。電力変換装置１は、商用電源１１０から供給される電源電圧による第１の交流電力を所望の振幅及び位相を有する第２の交流電力に変換し、圧縮機３１５に供給する。商用電源１１０は交流電源の一例であり、圧縮機３１５は実施の形態１で言う負荷の一例である。圧縮機３１５には、モータ３１４が搭載されている。電力変換装置１と、圧縮機３１５が備えるモータ３１４とによって、モータ駆動装置２が構成される。
　リアクトル１２０は、商用電源１１０と整流部１３０との間に接続される。整流部１３０は、整流素子１３１～１３４によって構成されるブリッジ回路を有し、商用電源１１０から供給される交流電流を整流して出力する。整流部１３０は、全波整流を行う。
　平滑部２００は、整流部１３０の出力端に接続される。平滑部２００は、平滑素子としてコンデンサ２１０を有する。コンデンサ２１０は、整流部１３０によって整流された整流電流を平滑化する。コンデンサ２１０は、例えば、電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどである。コンデンサ２１０は、整流部１３０の出力端に接続され、整流部１３０によって整流された整流電流を平滑化可能な容量を有する。平滑化によりコンデンサ２１０に発生する電圧は、商用電源１１０の全波整流波形形状ではなく、商用電源１１０の周波数に応じた電圧リプルが直流成分に重畳した波形形状となり、大きく脈動しない。電圧リプルの周波数は、商用電源１１０が単相の場合は電源電圧の周波数の２倍成分となり、商用電源１１０が三相の場合は６倍成分が主成分となる。商用電源１１０から供給される電力とインバータ３１０から出力される電力とが変化しない場合、電圧リプルの振幅は、コンデンサ２１０の容量によって決まる。例えば、コンデンサ２１０に発生する電圧リプルの最大値は、電圧リプルの最小値の２倍未満となるような範囲で脈動している。
　電流検出部５０１は、整流部１３０から流出する整流電流Ｉ１を検出し、検出した整流電流Ｉ１の検出値を制御部４００に出力する。電流検出部５０２は、インバータ入力電流Ｉ２を検出し、検出したインバータ入力電流Ｉ２の検出値を制御部４００に出力する。インバータ入力電流Ｉ２は、コンデンサ２１０から出力されてインバータ３１０に流入する電流である。電流検出部５０１，５０２は、コンデンサ２１０の電力状態を検出する検出部として用いることができる。
　インバータ３１０は、平滑部２００、即ちコンデンサ２１０の両端に接続される。インバータ３１０は、スイッチング素子３１１ａ～３１１ｆ、及び還流ダイオード３１２ａ～３１２ｆを有する。インバータ３１０は、制御部４００の制御によってスイッチング素子３１１ａ～３１１ｆがオンオフ制御される。この制御によって、インバータ３１０は、整流部１３０及び平滑部２００から出力される電流を負荷への駆動電流に変換する。即ち、インバータ３１０は、スイッチング素子３１１ａ～３１１ｆをオンオフすることで、モータ３１４に駆動電流を供給する。
　電流検出部３１３ａ，３１３ｂは、各々、インバータ３１０から出力される３相のモータ電流のうち１相の電流値を検出し、検出した電流値を制御部４００に出力する。制御部４００は、インバータ３１０から出力される３相の電流値のうち２相の電流値を取得することで、インバータ３１０から出力される残りの１相の電流値を算出することができる。
　圧縮機３１５に搭載されるモータ３１４は、インバータ３１０から供給される交流電力の振幅及び位相に応じて回転し、圧縮動作を行う。圧縮機３１５が空気調和機などで使用される密閉型圧縮機の場合、圧縮機３１５の負荷トルクは、定トルク負荷とみなせる場合が多い。
　なお、電力変換装置１において、図１に示す各構成の配置は一例であり、各構成の配置は図１で示される例に限定されない。例えば、リアクトル１２０は、整流部１３０の後段に配置されてもよい。また、電力変換装置１は、昇圧部を備えてもよいし、整流部１３０に昇圧部の機能を持たせるようにしてもよい。以降の説明において、電流検出部３１３ａ，３１３ｂ，５０１，５０２の各々を単に「検出部」と称することがある。また、電流検出部３１３ａ，３１３ｂ，５０１，５０２で検出された電流値を、単に「検出値」と称することがある。
　制御部４００は、電流検出部５０１で検出された整流電流Ｉ１の検出値、及び電流検出部５０２で検出されたインバータ入力電流Ｉ２の検出値を取得する。また、制御部４００は、電流検出部３１３ａ，３１３ｂで検出されたモータ電流の検出値を取得する。制御部４００は、各々の検出部によって検出された検出値を用いて、インバータ３１０の動作、具体的には、インバータ３１０が有するスイッチング素子３１１ａ～３１１ｆのオンオフを制御する。制御部４００は、モータ３１４の速度、電圧及び電流の何れかが所望の状態になるように制御を行う。なお、制御部４００は、各検出部から取得した全ての検出値を用いなくてもよく、一部の検出値を用いて制御を行うことができる。
　また、制御部４００は、整流部１３０から平滑部２００のコンデンサ２１０に流入する電力の脈動に応じた脈動を含む第２の交流電力がインバータ３１０から圧縮機３１５に出力されるようにインバータ３１０の動作を制御する。平滑部２００のコンデンサ２１０に流入する電力の脈動に応じた脈動とは、例えば、平滑部２００のコンデンサ２１０に流出入する電力の脈動の周波数などによって変動する脈動である。これにより、制御部４００は、コンデンサ２１０に流出入するリプル電流Ｉ３を抑制する。
　整流電流Ｉ１は、インバータ入力電流Ｉ２とリプル電流Ｉ３とを併せた電流となる。リプル電流Ｉ３は、整流電流Ｉ１とインバータ入力電流Ｉ２との差分、即ちＩ１－Ｉ２として求めることができる。リプル電流Ｉ３は、平滑部２００の充電方向を正方向とし、平滑部２００の放電方向を負方向とする。即ち、平滑部２００には、電流が流入することもあり、電流が流出することもある。或いは、予めシミュレーション等により、脈動電圧ΔＶとリプル電流Ｉ３との関係を求め、制御部４００に脈動電圧ΔＶとリプル電流Ｉ３とを対応させたテーブルを登録しておくことにより、脈動電圧ΔＶから対応するリプル電流Ｉ３を上記テーブルを用いて算出してもよい。或いは、平滑部２００が接続される電気配線に電流検出部を配置し、当該電流検出部でリプル電流Ｉ３を直接検出してもよい。
　図２は、実施の形態１に係る制御部４００の機能を実現するためのハードウェア構成の例を示すブロック図である。上述した制御部４００の機能及び下述する制御部４００の機能の一部又は全部を実現するには、図２に示すように、演算を行うプロセッサ９１、プロセッサ９１によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ９２を含む構成とすることができる。
　プロセッサ９１は、演算手段の例示である。プロセッサ９１は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）と称される演算手段であってもよい。また、メモリ９２には、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）を例示することができる。
　メモリ９２には、制御部４００の機能を実行するプログラムが保持されている。プロセッサ９１は、必要な情報を授受してメモリ９２に記憶し、メモリ９２に保持されたプログラムをプロセッサ９１が実行し、メモリ９２に記憶されたデータ及びテーブルをプロセッサ９１が参照することにより、上述した制御及び下述する制御を実行することができる。プロセッサ９１による演算結果は、メモリ９２に記憶することができる。
　次に、実施の形態１に係る電力変換装置１における動作の要点について説明する。制御部４００は、上述の何れかの手法で検出されたリプル電流を基に、コンデンサ２１０の寿命を推定する。具体的に、制御部４００は、リプル電流とコンデンサ２１０の寿命との相関性を利用してコンデンサ２１０の寿命を推定する。図３は、実施の形態１の制御において使用するリプル電流と推定寿命との間の相関関係を示す図である。図３の横軸はリプル電流を示し、縦軸は推定寿命を示している。推定寿命は、コンデンサ２１０の寿命の推定値である。図３の縦軸の目盛は、リプル電流と推定寿命との相関関係が直線になるように調整されている。相関関係を表すデータは、実験などにより求めることができ、メモリ９２に保持させることができる。また、図４は、実施の形態１の制御の説明に供するフローチャートである。
　図３において、リプル電流Ａ１での推定寿命をＬ１とし、実施の形態１の制御を行うか否かの判定するための閾値である第１閾値をＬｌｉｍｉｔ１とする。図４において、電力変換装置１の運転が開始されると、ステップＳ１に移行し、制御部４００は、インバータ３１０が動作しているか否かを判定する。インバータ３１０が動作していない場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、ステップＳ５に移行する。インバータ３１０が動作している場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２に移行する。
　ステップＳ２において、制御部４００は、検出されたリプル電流Ａ１に基づいてコンデンサ２１０の推定寿命Ｌ１を算出し、ステップＳ３に移行する。
　ステップＳ３において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下であるか否かを判定する。推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回る場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、ステップＳ５に移行する。また、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下の場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、ステップＳ４に移行する。
　ステップＳ４において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回るようにインバータ３１０の動作を制御する。本稿では、この制御を適宜「第１の制御」と呼ぶ。第１の制御によって、リプル電流の振幅値の変動幅が小さくなる。その後、ステップＳ５に移行する。
　第１の制御について補足する。通常の制御において、電力変換装置１は、モータ３１４の回転速度を制御する定電流負荷制御を優先して行いつつ、モータ３１４の振動を低減する負荷脈動補償制御、及びリプル電流の振幅値の変動幅を抑制する電源脈動補償制御を実施する。これらの各制御においては、各々の補償制御のために、ｑ軸電流指令を配分することが行われる。その際、電源脈動補償制御を優先して、電源脈動補償制御のための分配比を多くすれば、リプル電流の振幅値の変動幅を小さくすることができる。上述した第１の制御では、このような優先制御を実施しながら制限運転を行う。
　ステップＳ５において、制御部４００は、電力変換装置１が運転停止状態か否かを判定し、停止状態の場合は（ステップＳ５、Ｙｅｓ）、図４のフローを終了する。また、電力変換装置１が運転状態の場合は（ステップＳ５、Ｎｏ）、ステップＳ１に移行し、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
　なお、上記ステップＳ３の判定処理では、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”で判定しているが、“Ｎｏ”で判定してもよい。即ち、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上説明したように、実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部４００は、コンデンサ２１０に流出入するリプル電流Ｉ３を検出もしくは算出し、検出もしくは算出したリプル電流Ｉ３に基づいてコンデンサ２１０の寿命を推定し、推定した推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下である場合、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回るようにインバータ３１０の動作を制御する第１の制御を実施する。第１の制御を実施すれば、コンデンサ２１０の劣化の進行度合いを遅くすることができるので、コンデンサ２１０の劣化の進行に適切に対処することが可能となる。従って、このような機能を備えた電力変換装置１を用いれば、製品寿命の延命化を図ることができる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下の場合、インバータ３１０の動作を制限して、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回るようにインバータ３１０を動作させる制御について説明した。実施の形態２では、複数の閾値を設け、段階的にインバータ３１０を制限動作させる、もしくは停止する制御について説明する。なお、実施の形態２の制御は、図１に示す構成の電力変換装置１を用いて実施することができる。
　図５は、実施の形態２の制御において使用するリプル電流と推定寿命との間の相関関係を示す図である。図５の横軸はリプル電流を示し、縦軸は推定寿命を示している。図５の縦軸の目盛は、リプル電流と推定寿命との相関関係が直線になるように調整されている。相関関係を表すデータは、実験などにより求めることができ、メモリ９２に保持させることができる。また、図６は、実施の形態２の制御の説明に供するフローチャートである。
　図５において、Ｌ１及びＬｌｉｍｉｔ１は、図３に示すものと意味は同じである。また、Ｌｌｉｍｉｔ２は、第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１は異なる判定閾値であり、本稿では「第２閾値」と呼ぶ。図５に示すように、第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２は、第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１よりも小さい。
　次に、実施の形態２における制御部４００の動作について説明する。図６において、電力変換装置１の運転が開始されると、ステップＳ６に移行し、制御部４００は、インバータ３１０が動作しているか否かを判定する。インバータ３１０が動作していない場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、ステップＳ１２に移行する。インバータ３１０が動作している場合（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、ステップＳ７に移行する。
　ステップＳ７において、制御部４００は、検出されたリプル電流Ａ１に基づいてコンデンサ２１０の推定寿命Ｌ１を算出し、ステップＳ８に移行する。
　ステップＳ８において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回るか否かを判定する。推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２以上の場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、ステップＳ１０に移行する。また、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回る場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、制御部４００は、インバータ３１０の動作を停止する制御を実施する。本稿では、この制御を適宜「第２の制御」と呼ぶ。第２の制御の実施後、図６のフローを終了する。
　また、ステップＳ１０において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下であるか否かを判定する。推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回る場合（ステップＳ１０、Ｎｏ）、ステップＳ１２に移行する。また、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下の場合（ステップＳ１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に移行する。
　ステップＳ１１において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回るようにインバータ３１０の動作を制御する。この制御は、実施の形態１で説明した第１の制御である。その後、ステップＳ１２に移行する。
　ステップＳ１２において、制御部４００は、電力変換装置１が運転停止状態か否かを判定し、停止状態の場合は（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、図６のフローを終了する。また、電力変換装置１が運転状態の場合は（ステップＳ１２、Ｎｏ）、ステップＳ６に移行し、ステップＳ６からの処理を繰り返す。
　なお、上記ステップＳ８の判定処理では、推定寿命Ｌ１と第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２とが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが、“Ｙｅｓ”で判定してもよい。即ち、推定寿命Ｌ１と第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。また、上記ステップＳ１０の判定処理では、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”で判定しているが、“Ｎｏ”で判定してもよい。即ち、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上説明したように、実施の形態２に係る電力変換装置１が備える制御部４００は、検出もしくは算出した推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下である場合において、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１よりも小さな第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回る場合には、インバータ３１０の動作を停止させる第２の制御を実施し、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２以上である場合には、第１の制御を実施する。実施の形態２に係る電力変換装置１では、第１の制御と第２の制御とが併用されるので、コンデンサ２１０の劣化の進行に適切に対処しつつ、運転の継続によってコンデンサ２１０が損傷するのを防止することが可能となる。
　なお、実施の形態２では、推定寿命Ｌ１と比較する閾値が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１と、第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１よりも小さな第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２との二つである場合について説明したが、第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１自体が複数であってもよい。第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１が複数である場合、制限運転の程度を多段階に変更することが可能となる。
実施の形態３．
　実施の形態２に係る電力変換装置１は、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２以下の場合に、インバータ３１０の動作を停止する制御を実施するものであったが、実施の形態３では、更にユーザビリティを向上させた電力変換装置１Ａについて説明する。
　図７は、実施の形態３に係る電力変換装置１Ａの構成例を示す図である。図１に示す電力変換装置１との相違点は、電力変換装置１Ａが表示部６０１と入力部６０２とを備えるユーザＩ／Ｆ（インターフェース）６００を備えている点である。電力変換装置１Ａと、圧縮機３１５が備えるモータ３１４とによって、モータ駆動装置２Ａが構成される。その他の構成は、電力変換装置１と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して重複する説明は割愛する。
　図８は、実施の形態３の制御の説明に供するフローチャートである。また、図９は、実施の形態３の制御において表示部６０１に表示される表示画面の例を示す図である。
　次に、実施の形態３における制御部４００の動作について説明する。図８において、電力変換装置１Ａの運転が開始されると、ステップＳ１３に移行し、制御部４００は、インバータ３１０が動作しているか否かを判定する。インバータ３１０が動作していない場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、ステップＳ２１に移行する。インバータ３１０が動作している場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に移行する。
　ステップＳ１４において、制御部４００は検出されたリプル電流Ａ１に基づいてコンデンサ２１０の推定寿命Ｌ１を算出し、ステップＳ１５に移行する。
　ステップＳ１５において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回るか否かを判定する。推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２以上の場合（ステップＳ１５、Ｎｏ）、ステップＳ１９に移行する。また、推定寿命Ｌ１が第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回る場合（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に移行する。
　ステップＳ１６において、制御部４００は、表示部６０１に選択画面６１４を表示する。図９には、選択画面６１４が示されている。選択画面６１４には、コンデンサ２１０が劣化している旨を示すメッセージが表示されている。また、選択画面６１４には、インバータ３１０の動作を停止することを選択する選択ボタン６１４ａ（“ＹＥＳ”と表記されたボタン）と、インバータ３１０の動作を停止することを選択しない非選択ボタン６１４ｂ（“ＮＯ”と表記されたボタン）とが表示されている。ユーザは、選択画面６１４を使用して、インバータ３１０の動作を停止するか否か、即ちインバータ３１０の動作を停止するか、インバータ３１０の動作を継続するかを選択することができる。なお、図９において、選択ボタン６１４ａ及び非選択ボタン６１４ｂは、ソフトウェア処理によって表示されるタッチパネルをイメージしているが、タッチパネルに限定されるものではなく、ハード的なボタンを配置してもよい。
　図８に戻り、ステップＳ１７において、制御部４００は、入力部６０２から通知される信号が運転停止であるか否かを判定する。ユーザが選択ボタン６１４ａ、即ち“ＹＥＳ”を選択した場合には運転停止の信号が制御部４００に通知され、ユーザが非選択ボタン６１４ｂ、即ち“ＮＯ”を選択した場合には運転継続の信号が制御部４００に通知される。入力部６０２からの信号が運転停止である場合（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、ステップＳ１８に移行する。入力部６０２からの信号が運転停止ではない、即ち運転継続である場合（ステップＳ１７、Ｎｏ）、ステップＳ２１に移行する。
　ステップＳ１８において、制御部４００は、インバータ３１０の動作を停止し、図８のフローを終了する。また、ステップＳ１９において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下であるか否かを判定する。推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回る場合（ステップＳ１９、Ｎｏ）、ステップＳ２１に移行する。また、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下の場合（ステップＳ１９、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に移行する。
　ステップＳ２０において、制御部４００は、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１を上回るようにインバータ３１０の動作を制御する。この制御は、実施の形態１で説明した第１の制御である。その後、ステップＳ２１に移行する。
　ステップＳ２１において、制御部４００は、電力変換装置１が運転停止状態か否かを判定し、停止状態の場合は（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、図８のフローを終了する。また、電力変換装置１が運転状態の場合は（ステップＳ２１、Ｎｏ）、ステップＳ１３に移行し、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。
　なお、上記ステップＳ１５の判定処理では、推定寿命Ｌ１と第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２とが等しい場合を“Ｎｏ”で判定しているが、“Ｙｅｓ”で判定してもよい。即ち、推定寿命Ｌ１と第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。また、上記ステップＳ１９の判定処理では、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”で判定しているが、“Ｎｏ”で判定してもよい。即ち、推定寿命Ｌ１と第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上説明したように、実施の形態３に係る電力変換装置１Ａは、表示部６０１及び入力部６０２を具備するユーザＩ／Ｆ６００を更に備えている。制御部４００は、検出もしくは算出した推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１以下である場合において、推定寿命Ｌ１が第１閾値Ｌｌｉｍｉｔ１よりも小さな第２閾値Ｌｌｉｍｉｔ２を下回る場合には、表示部６０１にコンデンサ２１０が劣化している旨を示すメッセージを表示する。これにより、ユーザは、コンデンサ２１０が劣化していることを認識できるので、製品の状態を的確に把握することが可能となる。
　また、実施の形態３に係る電力変換装置１Ａは、表示部６０１にインバータ３１０の動作を停止する第２の制御を実施するか否かの選択画面６１４を表示し、制御部４００は、入力部６０２を介してユーザの選択動作に基づく信号を受信して、ユーザの希望する動作を実施することができる。これにより、製品寿命よりも動作継続を優先させたいユーザにとっては、ユーザビリティを改善することができる。また、動作継続よりも製品寿命を優先させたいユーザにとっては、製品寿命の延命化を図ることができる。
実施の形態４．
　図１０は、実施の形態４に係る冷凍サイクル適用機器９００の構成例を示す図である。実施の形態４に係る冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１で説明した電力変換装置１を備える。実施の形態４に係る冷凍サイクル適用機器９００は、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器といった冷凍サイクルを備える製品に適用することが可能である。なお、図１０において、実施の形態１と同等の機能を有する構成要素には、同一の符号を付している。
　冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１におけるモータ３１４を内蔵した圧縮機３１５と、四方弁９０２と、室内熱交換器９０６と、膨張弁９０８と、室外熱交換器９１０とが冷媒配管９１２を介して取り付けられている。
　圧縮機３１５の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構９０４と、圧縮機構９０４を動作させるモータ３１４とが設けられている。
　冷凍サイクル適用機器９００は、四方弁９０２の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。圧縮機構９０４は、可変速制御されるモータ３１４によって駆動される。
　暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室内熱交換器９０６、膨張弁９０８、室外熱交換器９１０及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。
　冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室外熱交換器９１０、膨張弁９０８、室内熱交換器９０６及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。
　暖房運転時には、室内熱交換器９０６が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器９１０が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器９１０が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器９０６が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁９０８は、冷媒を減圧して膨張させる。
　なお、実施の形態４に係る冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１で説明した電力変換装置１を備えるものとして説明したが、これに限定されない。図７に示す電力変換装置１Ａを備えていてもよい。また、実施の形態１～３の制御手法を適用できるものであれば、電力変換装置１，１Ａ以外の電力変換装置でもよい。
　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。
　１，１Ａ　電力変換装置、２，２Ａ　モータ駆動装置、９１　プロセッサ、９２　メモリ、１１０　商用電源、１２０　リアクトル、１３０　整流部、１３１～１３４　整流素子、２００　平滑部、２１０　コンデンサ、３１０　インバータ、３１１ａ～３１１ｆ　スイッチング素子、３１２ａ～３１２ｆ　還流ダイオード、３１３ａ，３１３ｂ，５０１，５０２　電流検出部、３１４　モータ、３１５　圧縮機、４００　制御部、６００　ユーザＩ／Ｆ、６０１　表示部、６０２　入力部、６１４　選択画面、６１４ａ　選択ボタン、６１４ｂ　非選択ボタン、９００　冷凍サイクル適用機器、９０２　四方弁、９０４　圧縮機構、９０６　室内熱交換器、９０８　膨張弁、９１０　室外熱交換器、９１２　冷媒配管。

Claims (5)

  1. 　商用電源から供給される交流電流を整流する整流部と、
    　前記整流部によって整流された整流電流を平滑化するコンデンサと、
    　前記コンデンサから出力される電流を駆動電流に変換して負荷へ供給するインバータと、
    　前記コンデンサに流出入するリプル電流を検出もしくは算出し、検出もしくは算出した前記リプル電流に基づいて前記コンデンサの寿命を推定し、推定した推定寿命が第１閾値以下である場合、推定寿命が第１閾値を上回るように前記インバータの動作を制御する第１の制御を行う制御部と、
    　を備える電力変換装置。
  2. 　前記制御部は、検出もしくは算出した前記推定寿命が前記第１閾値以下である場合において、
    　前記推定寿命が前記第１閾値よりも小さな第２閾値を下回る場合には、前記インバータの動作を停止させる第２の制御を実施し、
    　前記推定寿命が第２閾値以上である場合には、前記第１の制御を実施する
    　請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　入力部及び表示部を具備するユーザインターフェースを更に備え、
    　前記制御部は、検出もしくは算出した前記推定寿命が前記第１閾値以下である場合において、
    　前記推定寿命が前記第１閾値よりも小さな第２閾値を下回る場合には、前記表示部に前記インバータの動作を停止する第２の制御を実施するか否かの選択画面を表示する
    　請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 　請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置を備えるモータ駆動装置。
  5. 　請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置を備える冷凍サイクル適用機器。
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