JPH1014097A - 電力変換器のコンデンサ容量判定装置 - Google Patents
電力変換器のコンデンサ容量判定装置Info
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- JPH1014097A JPH1014097A JP8177475A JP17747596A JPH1014097A JP H1014097 A JPH1014097 A JP H1014097A JP 8177475 A JP8177475 A JP 8177475A JP 17747596 A JP17747596 A JP 17747596A JP H1014097 A JPH1014097 A JP H1014097A
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単相交流を直流に変換し、この直流を交流に
変換する電力変換器において、外部回路条件に左右され
ることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下
を判定することにある。 【解決手段】 単相交流１を直流に変換する第１の電力
変換器３ａ，３ｂと、直流を交流に変換する第２の電力
変換器５ａ，５ｂ，５ｃと、第１と第２の電力変換器の
直流側に並列接続したコンデンサ４からなる直流中間回
路を備えた電力変換器において、コンデンサの交流電圧
変動の大きさと、第１の電力変換器の交流入力電流と交
流入力電圧またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ
容量値を推定する手段８２を設け、コンデンサ容量の推
定値が比較器８３の基準値以下となったとき、コンデン
サ容量が低下したと判定する。
変換する電力変換器において、外部回路条件に左右され
ることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下
を判定することにある。 【解決手段】 単相交流１を直流に変換する第１の電力
変換器３ａ，３ｂと、直流を交流に変換する第２の電力
変換器５ａ，５ｂ，５ｃと、第１と第２の電力変換器の
直流側に並列接続したコンデンサ４からなる直流中間回
路を備えた電力変換器において、コンデンサの交流電圧
変動の大きさと、第１の電力変換器の交流入力電流と交
流入力電圧またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ
容量値を推定する手段８２を設け、コンデンサ容量の推
定値が比較器８３の基準値以下となったとき、コンデン
サ容量が低下したと判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相交流を直流に
変換し、さらに、この直流を交流に変換する電力変換器
に係わり、特に、電力変換器のコンデンサ容量を判定す
るコンデンサ容量判定装置に関する。
変換し、さらに、この直流を交流に変換する電力変換器
に係わり、特に、電力変換器のコンデンサ容量を判定す
るコンデンサ容量判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力変換器に備えられた直流側コ
ンデンサの容量を検出する技術として、直流中間回路の
初期充電時の波形を利用して、その時定数を充電用抵抗
からなる時定数回路によって測定し、この測定値を元に
容量値を推定する技術（特開平５−３０８７０１号公
報）がある。
ンデンサの容量を検出する技術として、直流中間回路の
初期充電時の波形を利用して、その時定数を充電用抵抗
からなる時定数回路によって測定し、この測定値を元に
容量値を推定する技術（特開平５−３０８７０１号公
報）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
源電圧や充電用抵抗等によってコンデンサの充電時間が
左右されるため、コンデンサ容量の高精度な検出には外
部回路条件の正確な検出が前提となる。本発明の課題
は、単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換す
る電力変換器において、外部回路条件に左右されること
なく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下を判定
することにある。
源電圧や充電用抵抗等によってコンデンサの充電時間が
左右されるため、コンデンサ容量の高精度な検出には外
部回路条件の正確な検出が前提となる。本発明の課題
は、単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換す
る電力変換器において、外部回路条件に左右されること
なく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下を判定
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、単相交流を
直流に変換し、この直流を交流に変換する電力変換器に
おいて、直流中間回路のコンデンサの交流電圧変動の大
きさと、電力変換器の単相交流側の入力電圧、入力電流
またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ容量を推定
する手段を設け、コンデンサ容量の推定値が所定の基準
値以下となったとき、コンデンサ容量が低下したと判定
することにより、解決される。また、直流中間回路のコ
ンデンサの交流電圧変動の大きさと、電力変換器の単相
交流側の入力電圧、入力電流またはそれらの指令値に基
づいて設定した所定の基準電圧を比較し、コンデンサの
交流電圧変動の大きさが基準電圧を超えたとき、コンデ
ンサ容量が低下したと判定することにより、解決され
る。
直流に変換し、この直流を交流に変換する電力変換器に
おいて、直流中間回路のコンデンサの交流電圧変動の大
きさと、電力変換器の単相交流側の入力電圧、入力電流
またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ容量を推定
する手段を設け、コンデンサ容量の推定値が所定の基準
値以下となったとき、コンデンサ容量が低下したと判定
することにより、解決される。また、直流中間回路のコ
ンデンサの交流電圧変動の大きさと、電力変換器の単相
交流側の入力電圧、入力電流またはそれらの指令値に基
づいて設定した所定の基準電圧を比較し、コンデンサの
交流電圧変動の大きさが基準電圧を超えたとき、コンデ
ンサ容量が低下したと判定することにより、解決され
る。
【０００５】本発明では、後述する（数３）からコンデ
ンサ容量Ｃを推定する。この（数３）によれば、コンデ
ンサの交流電圧変動の大きさΔＥが求まれば、電源電圧
やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存することな
く、コンデンサ容量Ｃを求めることができ、コンデンサ
容量Ｃの大きさからその低下を判定する。また、後述す
る（数２）からコンデンサの交流電圧変動の大きさΔＥ
を求める。この（数２）によれば、コンデンサ容量Ｃの
変動によりΔＥの値が変化する。そこで、同様に、電源
電圧やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存するこ
となく、このΔＥを求めることができ、ΔＥの大きさか
らコンデンサ容量Ｃの低下を判定する。したがって、本
発明によれば、外部回路条件に左右されることなく、安
定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定することができ
る。
ンサ容量Ｃを推定する。この（数３）によれば、コンデ
ンサの交流電圧変動の大きさΔＥが求まれば、電源電圧
やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存することな
く、コンデンサ容量Ｃを求めることができ、コンデンサ
容量Ｃの大きさからその低下を判定する。また、後述す
る（数２）からコンデンサの交流電圧変動の大きさΔＥ
を求める。この（数２）によれば、コンデンサ容量Ｃの
変動によりΔＥの値が変化する。そこで、同様に、電源
電圧やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存するこ
となく、このΔＥを求めることができ、ΔＥの大きさか
らコンデンサ容量Ｃの低下を判定する。したがって、本
発明によれば、外部回路条件に左右されることなく、安
定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定することができ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明に基づく電力変換器の
コンデンサ容量判定装置の一実施形態を示し、電気車駆
動用のＰＷＭコンバータ・インバータシステムに適用し
た場合の例である。図１において、１は単相交流電圧源
である架線、２は架線電圧電圧をコンバータに適した入
力電圧に変圧する単相変圧器、３ａ及び３ｂは第１の変
換器であるコンバータを構成するスイッチングアーム、
４は直流中間回路に設置したコンデンサ、５ａ〜５ｃは
第２の変換器であるインバータを構成するスイッチング
アーム、６は負荷装置である誘導電動機である。ここ
で、３ａにおける３１及び３２は、フリーホイール用の
整流素子を備えた自己消弧可能なスイッチング素子であ
り、オン・オフ制御により交流電圧をパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）制御する。この例ではＩＧＢＴとするが、ＧＴ
Ｏ、トランジスタ等でもよい。なお、３ａ、３ｂ及び５
ａ〜５ｃは同一の構成である。
用いて説明する。図１は、本発明に基づく電力変換器の
コンデンサ容量判定装置の一実施形態を示し、電気車駆
動用のＰＷＭコンバータ・インバータシステムに適用し
た場合の例である。図１において、１は単相交流電圧源
である架線、２は架線電圧電圧をコンバータに適した入
力電圧に変圧する単相変圧器、３ａ及び３ｂは第１の変
換器であるコンバータを構成するスイッチングアーム、
４は直流中間回路に設置したコンデンサ、５ａ〜５ｃは
第２の変換器であるインバータを構成するスイッチング
アーム、６は負荷装置である誘導電動機である。ここ
で、３ａにおける３１及び３２は、フリーホイール用の
整流素子を備えた自己消弧可能なスイッチング素子であ
り、オン・オフ制御により交流電圧をパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）制御する。この例ではＩＧＢＴとするが、ＧＴ
Ｏ、トランジスタ等でもよい。なお、３ａ、３ｂ及び５
ａ〜５ｃは同一の構成である。
【０００７】また、７は電力変換器の制御回路であり、
電力変換器の制御回路７は、メイン制御部７１、コンバ
ータＰＷＭ制御部７２及びインバータＰＷＭ制御部７３
からなる。メイン制御部７１は、コンバータＰＷＭ制御
部７２に直流電圧指令Ｅｄ*及びゲートスタート／スト
ップ信号ＧＳ１*等を入力し、インバータＰＷＭ制御部
７３にインバータ周波数指令Ｆｉ*、出力電圧指令Ｅ*及
びゲートスタート／ストップ信号ＧＳ２*等を入力す
る。コンバータＰＷＭ制御部７２とインバータＰＷＭ制
御部７３はゲート信号（オン・オフ信号）を出力する。
ここで、電圧ｅｄは、直流中間回路のコンデンサ４の電
圧であり、その平均電圧をコンバータの出力電圧制御の
フィードバック信号として利用するほか、単相交流電源
に接続されたコンバータ特有の直流中間回路電圧の交流
変動に起因して発生するインバータ出力電流のビートを
抑制するための信号としても利用する。なお、ここで
は、通常の制御に用いる電圧や電流の検出手段を省略す
る。
電力変換器の制御回路７は、メイン制御部７１、コンバ
ータＰＷＭ制御部７２及びインバータＰＷＭ制御部７３
からなる。メイン制御部７１は、コンバータＰＷＭ制御
部７２に直流電圧指令Ｅｄ*及びゲートスタート／スト
ップ信号ＧＳ１*等を入力し、インバータＰＷＭ制御部
７３にインバータ周波数指令Ｆｉ*、出力電圧指令Ｅ*及
びゲートスタート／ストップ信号ＧＳ２*等を入力す
る。コンバータＰＷＭ制御部７２とインバータＰＷＭ制
御部７３はゲート信号（オン・オフ信号）を出力する。
ここで、電圧ｅｄは、直流中間回路のコンデンサ４の電
圧であり、その平均電圧をコンバータの出力電圧制御の
フィードバック信号として利用するほか、単相交流電源
に接続されたコンバータ特有の直流中間回路電圧の交流
変動に起因して発生するインバータ出力電流のビートを
抑制するための信号としても利用する。なお、ここで
は、通常の制御に用いる電圧や電流の検出手段を省略す
る。
【０００８】一方、８は本発明の特徴部分に相当するコ
ンデンサ容量判定回路であり、コンデンサ容量判定回路
８は、直流中間回路のコンデンサ電圧から交流変動成分
を検出する交流成分検出器８１、交流成分検出器８１の
出力であるコンデンサ交流電圧とコンバータＰＷＭ制御
部７２から与えられるコンバータ入力電流指令値Ｉｓ*
及び変調率ａからコンデンサ容量を推定する容量推定器
８２、第１の比較器８３、第２の比較器８４及び前記コ
ンデンサ容量推定値及びこれに関連する制御変数あるい
はフィードバック信号の履歴を記録するメモリ８５から
構成される。９１は第１の比較器によって判定されるコ
ンデンサ容量の低下を警告するための外部表示器であ
る。９２はメモリ８５の記録データを読み出すためのモ
ニタである。当然ながら、表示器９１やモニタ９２はコ
ンデンサ容量判定回路８や電力変換器制御回路７などの
内部にあってもよい。
ンデンサ容量判定回路であり、コンデンサ容量判定回路
８は、直流中間回路のコンデンサ電圧から交流変動成分
を検出する交流成分検出器８１、交流成分検出器８１の
出力であるコンデンサ交流電圧とコンバータＰＷＭ制御
部７２から与えられるコンバータ入力電流指令値Ｉｓ*
及び変調率ａからコンデンサ容量を推定する容量推定器
８２、第１の比較器８３、第２の比較器８４及び前記コ
ンデンサ容量推定値及びこれに関連する制御変数あるい
はフィードバック信号の履歴を記録するメモリ８５から
構成される。９１は第１の比較器によって判定されるコ
ンデンサ容量の低下を警告するための外部表示器であ
る。９２はメモリ８５の記録データを読み出すためのモ
ニタである。当然ながら、表示器９１やモニタ９２はコ
ンデンサ容量判定回路８や電力変換器制御回路７などの
内部にあってもよい。
【０００９】以下、図１〜図３を用いて、本実施形態の
動作を説明する。図２に、主回路構成を示す。単相交流
を電源とするＰＷＭコンバータでは、運転時に単相電源
周波数の２倍の周波数の交流的変動が直流中間回路のコ
ンデンサに発生する。図３に、動作波形の一例を示す。
図３は、電源電圧ｅｓに対してコンバータ入力電流ｉｓ
（電源電流に等しい）を同相（電源力率１）に制御した
場合の例である。ここで、コンバータ入力電圧ｅｃは、
図３（ａ）に示すように、電源電圧ｅｓに対して制御角
θｓで運転される。実際には、コンバータ入力電圧ｅｃ
はＰＷＭ制御された電圧パルスからなる交流電圧である
が、ここでは基本波を示した。この時のコンバータ出力
電流ｉｄは、コンバータ入力電圧ｅｃが正弦波であると
仮定すると、図３（ｂ）に示すように、平均電流Ｉｄと
電源電圧の２倍周波数成分の和となる。交流成分ΔＩｄ
は、
動作を説明する。図２に、主回路構成を示す。単相交流
を電源とするＰＷＭコンバータでは、運転時に単相電源
周波数の２倍の周波数の交流的変動が直流中間回路のコ
ンデンサに発生する。図３に、動作波形の一例を示す。
図３は、電源電圧ｅｓに対してコンバータ入力電流ｉｓ
（電源電流に等しい）を同相（電源力率１）に制御した
場合の例である。ここで、コンバータ入力電圧ｅｃは、
図３（ａ）に示すように、電源電圧ｅｓに対して制御角
θｓで運転される。実際には、コンバータ入力電圧ｅｃ
はＰＷＭ制御された電圧パルスからなる交流電圧である
が、ここでは基本波を示した。この時のコンバータ出力
電流ｉｄは、コンバータ入力電圧ｅｃが正弦波であると
仮定すると、図３（ｂ）に示すように、平均電流Ｉｄと
電源電圧の２倍周波数成分の和となる。交流成分ΔＩｄ
は、
【数１】 ここに、ａ：コンバータ変調率 Ｉｓ：コンバータ入力電流（基本波実効値） で近似的に求められる。一方、インバータ入力電流ｉin
vは、スイッチングに起因した高調波成分を無視すれ
ば、インバータのビートレス制御を実施した場合には、
ほぼ直流電流と見なすことができる。したがって、コン
デンサ電圧ｅｄは、図３（ｃ）に示すような波形とな
り、この時の電圧変動の振幅をΔＥとすると、次式によ
り与えられる。
vは、スイッチングに起因した高調波成分を無視すれ
ば、インバータのビートレス制御を実施した場合には、
ほぼ直流電流と見なすことができる。したがって、コン
デンサ電圧ｅｄは、図３（ｃ）に示すような波形とな
り、この時の電圧変動の振幅をΔＥとすると、次式によ
り与えられる。
【数２】 ここに、ω：電源角周波数 Ｃ：コンデンサ容量 電圧変動の振幅ΔＥは、コンバータ変調率ａ（コンバー
タ入力電圧基本波振幅をコンデンサ平均電圧で規格化し
た値）、コンバータ入力電流Ｉｓ（ｉｓの実効値）とコ
ンデンサ容量Ｃから一義的に定まり、電源電圧やコンデ
ンサ容量以外の外部回路定数に依存しない。したがっ
て、ΔＥが求まれば、外部回路条件に左右されることな
く、（数３）からコンデンサ容量Ｃを推定することがで
きる。
タ入力電圧基本波振幅をコンデンサ平均電圧で規格化し
た値）、コンバータ入力電流Ｉｓ（ｉｓの実効値）とコ
ンデンサ容量Ｃから一義的に定まり、電源電圧やコンデ
ンサ容量以外の外部回路定数に依存しない。したがっ
て、ΔＥが求まれば、外部回路条件に左右されることな
く、（数３）からコンデンサ容量Ｃを推定することがで
きる。
【数３】 当然ながら、コンバータ入力電流Ｉｓは検出値であって
もよいし、コンバータ内の変動変数、例えばコンバータ
変調率ａに代えてコンバータ入力電圧を利用しても何ら
問題ない。
もよいし、コンバータ内の変動変数、例えばコンバータ
変調率ａに代えてコンバータ入力電圧を利用しても何ら
問題ない。
【００１０】本実施形態は、この単相コンバータ特有の
性質を利用したものである。すなわち、図１において、
交流成分検出器８１によりコンデンサ電圧ｅｄの交流成
分振幅値ΔＥを検出し、容量推定器８２はコンデンサ電
圧の交流成分振幅値ΔＥとコンバータ入力電流指令値Ｉ
ｓ*及び変調率ａからコンデンサ容量Ｃを推定する。第
１の比較器８３は、予め定めた基準容量１と容量推定器
８２の推定容量とを比較して、推定した容量が基準容量
１よりも小さいときには、出力ＣＣ１に“１”を出力す
る（通常は“０”を出力）。表示器９１は、ＣＣ１が
“１”となったとき、コンデンサ容量Ｃが低下したこと
を示す表示を出力する。これにより、外部回路条件に左
右されることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量
Ｃの低下を検出できる。さらに、第２の比較器８４は、
容量推定器８２の出力が基準容量２（＜基準容量１）以
下となったとき、出力ＣＣ２に“１”を出力する（通常
は“０”を出力）。その結果、メイン制御部７１はゲー
トスタート／ストップ条件ＧＳ１*及びＧＳ２*をゲート
ストップに固定し、コンバータＰＷＭ制御部７２とイン
バータＰＷＭ制御部７３の働きにより、コンバータ及び
インバータの運転を停止する。これにより、コンデンサ
容量Ｃが異常に低下した際に、それに伴うコンバータ及
びインバータの異常動作を未然に防止することが可能と
なる。一方、メモリ８５は、コンデンサ容量Ｃの変化の
履歴を関連する制御変数やフィードバック値とともに記
録する。このメモリ８５の記録データをモニタ９２に読
み出し、コンデンサ容量Ｃの経年変化の様子を監視す
る。ここで、コンデンサの交流電圧変動に関連する制御
変数は、例えば（数２）に示す変調率ａやコンバータ入
力電流Ｉｓ等である。これにより、容量低下の恐れのあ
るコンデンサを容易に見つけることができるようにな
り、特に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
性質を利用したものである。すなわち、図１において、
交流成分検出器８１によりコンデンサ電圧ｅｄの交流成
分振幅値ΔＥを検出し、容量推定器８２はコンデンサ電
圧の交流成分振幅値ΔＥとコンバータ入力電流指令値Ｉ
ｓ*及び変調率ａからコンデンサ容量Ｃを推定する。第
１の比較器８３は、予め定めた基準容量１と容量推定器
８２の推定容量とを比較して、推定した容量が基準容量
１よりも小さいときには、出力ＣＣ１に“１”を出力す
る（通常は“０”を出力）。表示器９１は、ＣＣ１が
“１”となったとき、コンデンサ容量Ｃが低下したこと
を示す表示を出力する。これにより、外部回路条件に左
右されることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量
Ｃの低下を検出できる。さらに、第２の比較器８４は、
容量推定器８２の出力が基準容量２（＜基準容量１）以
下となったとき、出力ＣＣ２に“１”を出力する（通常
は“０”を出力）。その結果、メイン制御部７１はゲー
トスタート／ストップ条件ＧＳ１*及びＧＳ２*をゲート
ストップに固定し、コンバータＰＷＭ制御部７２とイン
バータＰＷＭ制御部７３の働きにより、コンバータ及び
インバータの運転を停止する。これにより、コンデンサ
容量Ｃが異常に低下した際に、それに伴うコンバータ及
びインバータの異常動作を未然に防止することが可能と
なる。一方、メモリ８５は、コンデンサ容量Ｃの変化の
履歴を関連する制御変数やフィードバック値とともに記
録する。このメモリ８５の記録データをモニタ９２に読
み出し、コンデンサ容量Ｃの経年変化の様子を監視す
る。ここで、コンデンサの交流電圧変動に関連する制御
変数は、例えば（数２）に示す変調率ａやコンバータ入
力電流Ｉｓ等である。これにより、容量低下の恐れのあ
るコンデンサを容易に見つけることができるようにな
り、特に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
【００１１】以上の実施形態は、誘導電動機を駆動する
ＰＷＭコンバータ・インバータシステムに適用した例で
あるが、定周波の交流を出力する電源装置であっても同
様な効果が期待できる。
ＰＷＭコンバータ・インバータシステムに適用した例で
あるが、定周波の交流を出力する電源装置であっても同
様な効果が期待できる。
【００１２】図４は、本発明の他の実施形態を示す。主
回路１〜６及び電力変換器の制御回路７は図１の実施形
態と同様である。８は本発明の特徴部分に相当するコン
デンサ容量判定回路である。このコンデンサ容量判定回
路８は、直流中間回路のコンデンサ電圧ｅｄから交流変
動成分ΔＥを検出する交流成分検出器８１、コンバータ
入力電流Ｉｓや変調率ａから基準電圧を算出する基準電
圧演算器８６、第１の比較器８３、第２の比較器８４及
び前記交流電圧の振幅値ΔＥ及びこれに関連する制御変
数あるいはフィードバック信号の履歴を記録するメモリ
８５から構成される。９１は第１の比較器によって判定
されるコンデンサ容量の低下を警告するための外部表示
器である。９２はメモリ８５の記録データを読み出すた
めのモニタである。当然ながら、表示器９１やモニタ９
２はコンデンサ容量判定回路８や電力変換器制御回路７
などの内部にあってもよい。
回路１〜６及び電力変換器の制御回路７は図１の実施形
態と同様である。８は本発明の特徴部分に相当するコン
デンサ容量判定回路である。このコンデンサ容量判定回
路８は、直流中間回路のコンデンサ電圧ｅｄから交流変
動成分ΔＥを検出する交流成分検出器８１、コンバータ
入力電流Ｉｓや変調率ａから基準電圧を算出する基準電
圧演算器８６、第１の比較器８３、第２の比較器８４及
び前記交流電圧の振幅値ΔＥ及びこれに関連する制御変
数あるいはフィードバック信号の履歴を記録するメモリ
８５から構成される。９１は第１の比較器によって判定
されるコンデンサ容量の低下を警告するための外部表示
器である。９２はメモリ８５の記録データを読み出すた
めのモニタである。当然ながら、表示器９１やモニタ９
２はコンデンサ容量判定回路８や電力変換器制御回路７
などの内部にあってもよい。
【００１３】図４において、交流成分検出器８１により
コンデンサ電圧ｅｄの交流成分振幅値ΔＥを検出する
（交流成分検出器８１に最大値検出機能を付加した場合
には、時々刻々と変化する運転状態のもとで、最大の電
圧振幅を検出する役割を果たすこともできる。）。基準
電圧演算器８６は、（数２）の関係からコンバータ入力
電流Ｉｓや変調率ａから基準電圧である基準値１及び基
準値２を算出する。ここで、基準値１は、ΔＥ＋α１に
設定するか（α１は所定値）、または、ΔＥmax＋α１
に設定する（ΔＥmaxは通常の運転で想定されるΔＥの
最大値）。また、基準値２は、ΔＥ＋α２（α２は所定
値、α２＞α１）、または、ΔＥmax＋α２に設定す
る。第１の比較器８３は、基準値１と交流成分検出器８
１の検出結果とを比較して、ΔＥが基準値１よりも大き
いときには出力ＣＣ１に“１”を出力する（通常は
“０”を出力）。表示器９１は、ＣＣ１が“１”となっ
たとき、コンデンサ容量が低下したことを示す表示を出
力する。これにより、外部回路条件に左右されることな
く、コンデンサ電圧の交流成分の監視によって、コンデ
ンサ容量の低下を検出できる。さらに、第２の比較器８
４は、交流成分検出器８１の検出結果が基準値２を越え
たとき、出力ＣＣ２に“１”を出力する（通常は“０”
を出力）。その結果、メイン制御部７１はゲートスター
ト／ストップ条件ＧＳ１*及びＧＳ２*をゲートストップ
に固定し、コンバータＰＷＭ制御部７２とインバータＰ
ＷＭ制御部７３の働きにより、コンバータ及びインバー
タの運転を停止する。これにより、コンデンサ容量Ｃの
異常低下をコンデンサ交流電圧成分の増加から検出し、
それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を未然
に防止することが可能となる。本実施形態のその他の機
能は、図１の実施形態と同様である。
コンデンサ電圧ｅｄの交流成分振幅値ΔＥを検出する
（交流成分検出器８１に最大値検出機能を付加した場合
には、時々刻々と変化する運転状態のもとで、最大の電
圧振幅を検出する役割を果たすこともできる。）。基準
電圧演算器８６は、（数２）の関係からコンバータ入力
電流Ｉｓや変調率ａから基準電圧である基準値１及び基
準値２を算出する。ここで、基準値１は、ΔＥ＋α１に
設定するか（α１は所定値）、または、ΔＥmax＋α１
に設定する（ΔＥmaxは通常の運転で想定されるΔＥの
最大値）。また、基準値２は、ΔＥ＋α２（α２は所定
値、α２＞α１）、または、ΔＥmax＋α２に設定す
る。第１の比較器８３は、基準値１と交流成分検出器８
１の検出結果とを比較して、ΔＥが基準値１よりも大き
いときには出力ＣＣ１に“１”を出力する（通常は
“０”を出力）。表示器９１は、ＣＣ１が“１”となっ
たとき、コンデンサ容量が低下したことを示す表示を出
力する。これにより、外部回路条件に左右されることな
く、コンデンサ電圧の交流成分の監視によって、コンデ
ンサ容量の低下を検出できる。さらに、第２の比較器８
４は、交流成分検出器８１の検出結果が基準値２を越え
たとき、出力ＣＣ２に“１”を出力する（通常は“０”
を出力）。その結果、メイン制御部７１はゲートスター
ト／ストップ条件ＧＳ１*及びＧＳ２*をゲートストップ
に固定し、コンバータＰＷＭ制御部７２とインバータＰ
ＷＭ制御部７３の働きにより、コンバータ及びインバー
タの運転を停止する。これにより、コンデンサ容量Ｃの
異常低下をコンデンサ交流電圧成分の増加から検出し、
それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を未然
に防止することが可能となる。本実施形態のその他の機
能は、図１の実施形態と同様である。
【００１４】また、本実施形態においては、コンデンサ
電圧の検出の代わりに、ビートレス制御の制御信号を利
用することも可能である。この場合、よりシンプルな構
成により本実施形態と同様の効果を実現できる。
電圧の検出の代わりに、ビートレス制御の制御信号を利
用することも可能である。この場合、よりシンプルな構
成により本実施形態と同様の効果を実現できる。
【００１５】なお、当然ながら、本発明は、電力変換器
の交流側電圧レベル数（２レベル、３レベル、あるいは
それ以上）に関係なく適用可能である。
の交流側電圧レベル数（２レベル、３レベル、あるいは
それ以上）に関係なく適用可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換する電
力変換器において、外部回路条件に左右されることな
く、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定すること
ができる。さらに、コンデンサ容量が異常に低下した際
に、それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を
未然に防止することが可能となる。また、容量低下の恐
れのあるコンデンサを容易に見つけることができ、特
に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換する電
力変換器において、外部回路条件に左右されることな
く、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定すること
ができる。さらに、コンデンサ容量が異常に低下した際
に、それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を
未然に防止することが可能となる。また、容量低下の恐
れのあるコンデンサを容易に見つけることができ、特
に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
【図１】本発明に基づく電力変換器のコンデンサ容量判
定装置の一実施形態を示す図
定装置の一実施形態を示す図
【図２】主回路構成を説明する図
【図３】動作波形を説明する図
【図４】本発明の他の実施形態を示す図
１ 単相交流電圧源である架線 ３ａ、３ｂ、５ａ〜５ｃ スイッチングアーム ３０〜３３ スイッチング素子 ４ コンデンサ ７ 制御回路 ７１ メイン制御部 ７２ コンバータ制御部 ７３ インバータ制御部 ８ コンデンサ容量判定回路 ８１ 交流成分検出器 ８２ 容量推定器 ８３、８４ 比較器 ８５ メモリ ８６ 基準電圧演算器 ９１ 表示器 ９２ モニタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 9181−5Ｈ Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｍ
Claims (7)
- 【請求項１】 単相交流を直流に変換する第１の電力変
換器と、直流を交流に変換する第２の電力変換器と、第
１と第２の電力変換器の直流側に並列接続したコンデン
サからなる直流中間回路を備えた電力変換器において、
前記コンデンサの交流電圧変動の大きさと、前記第１の
電力変換器の交流入力電流と交流入力電圧またはそれら
の指令値に基づいてコンデンサ容量値を推定する手段を
設けることを特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判
定装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記コンデンサ容量
値を推定する手段は、前記コンデンサ容量の推定値が第
１の基準値以下となったとき、前記コンデンサ容量が低
下したと判定し、前記第１の基準値より小さな第２の基
準値以下となったとき、前記第１及び第２の電力変換器
を停止させることを特徴とする電力変換器のコンデンサ
容量判定装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
コンデンサ容量の推定値をコンデンサ容量の変化の履歴
として記憶する手段を設けることを特徴とする電力変換
器のコンデンサ容量判定装置。 - 【請求項４】 単相交流を直流に変換する第１の電力変
換器と、直流を交流に変換する第２の電力変換器と、第
１と第２の電力変換器の直流側に並列接続したコンデン
サからなる直流中間回路を備えた電力変換器において、
前記コンデンサの交流電圧変動の大きさと所定の基準値
を比較し、前記コンデンサ容量の低下を判定する手段を
設けることを特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判
定装置。 - 【請求項５】 請求項４において、前記基準値は、前記
第１の電力変換器の交流入力電流と交流入力電圧または
それらの指令値に基づいて設定することを特徴とする電
力変換器のコンデンサ容量判定装置。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５において、前記
コンデンサ容量の低下を判定する手段は、前記コンデン
サの交流電圧変動の大きさが第１の基準値を超えたと
き、前記コンデンサ容量が低下したと判定し、前記第１
の基準値より大きな第２の基準値を超えたとき、前記第
１及び第２の電力変換器を停止させることを特徴とする
電力変換器のコンデンサ容量判定装置。 - 【請求項７】 請求項４、請求項５または請求項６にお
いて、前記コンデンサの交流電圧変動の大きさをコンデ
ンサ容量の変化の履歴として記憶する手段を設けること
を特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177475A JPH1014097A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 電力変換器のコンデンサ容量判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177475A JPH1014097A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 電力変換器のコンデンサ容量判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1014097A true JPH1014097A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16031571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8177475A Pending JPH1014097A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 電力変換器のコンデンサ容量判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1014097A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-06-18 JP JP8177475A patent/JPH1014097A/ja active Pending
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