專利名稱：功率轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換裝置，該功率轉(zhuǎn)換裝置包括將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓 的整流器(順変換器)、平滑此直流電壓的平滑電容器(平滑二 > 7 >寸)、以及將此被平 滑后的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器(逆変換器)，該功率轉(zhuǎn)換裝置具備計(jì)算平滑電 容器的充電時(shí)間常數(shù)(充電時(shí)定數(shù))的功能。
背景技術(shù)：
在包括將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流器、平滑此直流電壓的平滑電容器、以 及將此被平滑后的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器的功率轉(zhuǎn)換裝置中，在需要大容量的 主電路的平滑電容器中通常采用電解電容器。此電解電容器具有如下特點(diǎn)，即由于在內(nèi)部進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，因此伴隨著使用時(shí) 間延長(zhǎng)，容量減小，損失增大。因此，盡管對(duì)電解電容器規(guī)定了壽命，達(dá)到壽命的電解電容器 需要更換，然而從外觀難以判斷電解電容器的劣化。因此，作為判斷電解電容器的劣化的方 法，例如提出了專利文獻(xiàn)1所記載的方法，在此專利文獻(xiàn)1中記載了如下兩種方法。(1)具備檢測(cè)電解電容器的電壓的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)，當(dāng)交流主電源切斷時(shí)根據(jù)電壓 檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出測(cè)定放電特性，在該放電特性為預(yù)先確定的值的規(guī)定范圍外的情況下，判 斷為電解電容器劣化。(2)具備檢測(cè)電解電容器的電壓的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)、及檢測(cè)電解電容器的電流的電 流檢測(cè)機(jī)構(gòu)，輸入電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出和電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，測(cè)定交流主電源接通時(shí)的 充電特性，在該充電特性為預(yù)先確定的值的規(guī)定范圍外的情況下，判斷為電解電容器劣化。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平3-269268號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻(xiàn)1的上述(1)的方法中，雖然對(duì)交流主電源切斷時(shí)的放電特性 進(jìn)行測(cè)定，然而在把交流主電源作為進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換裝置的控制的控制裝置、電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu) 的電源而使用的功率轉(zhuǎn)換裝置中，交流主電源切斷時(shí)控制裝置的電源電壓下降，在放電特 性的測(cè)定過(guò)程中達(dá)到重啟電壓。其結(jié)果是，由于測(cè)定過(guò)程中發(fā)生中斷、計(jì)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)消 失，因此對(duì)電解電容器的放電特性進(jìn)行計(jì)算測(cè)定變得困難的情況是存在的。為了防止此情 況，例如在控制裝置的電源中準(zhǔn)備其它系統(tǒng)的電源、進(jìn)行備份等的對(duì)策是必要的，存在造成 成本上升的問(wèn)題。而且，在專利文獻(xiàn)1的上述⑵的方法中，為了進(jìn)行充電特性的測(cè)定，檢測(cè)電解電 容器的電流的電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)是必需的，然而對(duì)于此電容器電流的檢測(cè)，為了將輸入直流電 流隔絕進(jìn)行檢測(cè)，需要大型且高價(jià)的直流電流檢測(cè)器。因此，存在功率轉(zhuǎn)換裝置大型化且成 本上升的問(wèn)題。本發(fā)明為了解決上述這樣的問(wèn)題而完成，目的是提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置，在判斷 平滑電容器的壽命時(shí)，無(wú)需控制裝置用的備份電源、及大型且高價(jià)的直流電流檢測(cè)器等的多余電路，能夠通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確計(jì)算出平滑電容器的充電時(shí)間常數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為具備將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流器、平滑上 述直流電壓的平滑電容器、將由該平滑電容器所平滑的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變 器、以及檢測(cè)上述直流電壓的電壓檢測(cè)器的功率轉(zhuǎn)換裝置，本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置還具備 充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部，該充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部根據(jù)上述平滑電容器的初始充電時(shí)的初始充 電曲線和初始充電結(jié)束后的峰值充電電壓測(cè)定值計(jì)算出上述平滑電容器的充電時(shí)間常數(shù)。而且，在上述功率轉(zhuǎn)換裝置中，上述初始充電曲線根據(jù)預(yù)先設(shè)定的額定交流電壓 以及上述直流電壓充電至低于峰值充電電壓的規(guī)定值的時(shí)間來(lái)算出。而且，在上述功率轉(zhuǎn)換裝置中，還具備存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部將該功率轉(zhuǎn)換裝置的初始 使用時(shí)計(jì)算出的上述充電時(shí)間常數(shù)作為充電時(shí)間常數(shù)初始值加以存儲(chǔ)。而且，在上述功率轉(zhuǎn)換裝置中，還具備壽命判斷部，該壽命判斷部在計(jì)算出的上述 充電時(shí)間常數(shù)比上述充電時(shí)間常數(shù)初始值短規(guī)定量以上的情況下，判斷為上述平滑電容器 達(dá)到壽命(前記平滑- >〒 壽命i判斷t易)。而且，在上述功率轉(zhuǎn)換裝置中，在多次連續(xù)發(fā)生計(jì)算出的上述充電時(shí)間常數(shù)比上 述充電時(shí)間常數(shù)初始值短規(guī)定量以上的情況下，判斷為上述平滑電容器的達(dá)到壽命。進(jìn)而，在上述功率轉(zhuǎn)換裝置中，在上述壽命判斷部判斷為上述平滑電容器達(dá)到壽 命的情況下進(jìn)行顯示或者輸出。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于具備根據(jù)平滑電容器的初始充電時(shí)的初始充電曲線和初始充電 結(jié)束后的峰值充電電壓測(cè)定值計(jì)算出上述平滑電容器的充電時(shí)間常數(shù)的充電時(shí)間常數(shù)計(jì) 算部，無(wú)需設(shè)置用于控制裝置的備份電源、直流電流檢測(cè)器，而能夠通過(guò)簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)計(jì)算平滑 電容器的充電時(shí)間常數(shù)，其結(jié)果是，能夠準(zhǔn)確判斷功率轉(zhuǎn)換裝置中使用的平滑電容器的壽 命。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的框圖。圖2是說(shuō)明圖1的動(dòng)作的特性圖。符號(hào)說(shuō)明10-功率轉(zhuǎn)換裝置11-三相整流器12-平滑電容器13-三相逆變器14-充電阻抗15-短路用開(kāi)關(guān)21-操作設(shè)定部22-電壓檢測(cè)部23-充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部24-存儲(chǔ)部25-計(jì)時(shí)器
26-壽命判斷部。
具體實(shí)施例方式圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換裝置的框圖，圖2是表示直流中間電壓特 性的特性圖。在圖1中，11是對(duì)交流電壓進(jìn)行三相全波整流的三相整流器，將二極管三相橋式 連接。12是在直流總線間連接的平滑三相整流器11的輸出的平滑電容器，通常采用電解電 容器。13是三相逆變器，用來(lái)將平滑電容器12的兩端的被平滑了的直流電壓作為輸入并 轉(zhuǎn)換為具有所期望的頻率和電壓的交流電壓，與IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等的開(kāi)關(guān)元 件和用于續(xù)流的二極管的逆并聯(lián)電路三相橋式連接。功率轉(zhuǎn)換裝置10的主電路由這些三 相整流器11、平滑電容器12、三相逆變器13構(gòu)成。14是連接在三相整流器11和平滑電容 器12之間用來(lái)對(duì)初始充電電流進(jìn)行限流的充電阻抗(電阻)，15是與充電阻抗14并聯(lián)連 接并用來(lái)使充電阻抗14的兩端短路的短路用開(kāi)關(guān)，此充電阻抗14及短路用開(kāi)關(guān)15構(gòu)成初 始充電電路。而且，16是電源側(cè)端子，17是負(fù)載側(cè)端子，電源側(cè)端子16連接商用電源等的 交流電源，負(fù)載側(cè)端子17連接交流電動(dòng)機(jī)等的負(fù)載。在這樣的結(jié)構(gòu)中，如果當(dāng)功率轉(zhuǎn)換裝置10啟動(dòng)時(shí)圖中未示出的電源接通開(kāi)關(guān)連 通(ON)，交流電源接通，則交流電源的交流電壓由三相整流器11進(jìn)行三相全波整流，對(duì)平 滑電容器12充電，然而，交流電源剛剛接通之后(電源O投入直後)，由于電荷未充電至平 滑電容器12，因而有大的浪涌電流(突入電流)流動(dòng)。為了防止此情況，設(shè)置由充電阻抗 14及短路用開(kāi)關(guān)15形成的初始充電電路。當(dāng)使功率轉(zhuǎn)換裝置10啟動(dòng)時(shí)，首先斷開(kāi)(OFF) 短路用開(kāi)關(guān)15，通過(guò)連通電源接通開(kāi)關(guān)，經(jīng)由充電阻抗14抑制的充電電流流到平滑電容器 12。其后，利用充電電流使平滑電容器12的兩端電壓達(dá)到規(guī)定的電壓時(shí)，通過(guò)連通短路用 開(kāi)關(guān)15(0N)而使充電阻抗14短路，由此抑制大的浪涌電流流到平滑電容器12。而且，21是操作設(shè)定部，用來(lái)設(shè)定及變更功率轉(zhuǎn)換裝置10的控制動(dòng)作所需要的各 種參數(shù)等，具備顯示平滑電容器12的壽命判斷的結(jié)果的顯示部21a及圖中未示出的操作部 等。22是電壓檢測(cè)部，用來(lái)檢測(cè)平滑電容器12的兩端電壓，即功率轉(zhuǎn)換裝置10的直流中間 電壓，23是用來(lái)算出平滑電容器12的充電時(shí)間常數(shù)的充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部，24是由非易失 性存儲(chǔ)器形成的存儲(chǔ)部，25是生成充電時(shí)間的測(cè)定所需要的基準(zhǔn)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)器(夕O), 26是判斷平滑電容器12的壽命的壽命判斷部。充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部23基于初始充電結(jié)束后的峰值充電電壓的測(cè)定值V1和初始 充電曲線V計(jì)算出平滑電容器12的充電時(shí)間常數(shù)τ，其中該初始充電曲線V基于由操作設(shè) 定部21預(yù)先設(shè)定的額定交流電壓VKATE(A。)、及直流中間電壓充電到設(shè)定為比峰值充電電壓低 的規(guī)定值V2的時(shí)間、而獲取。具體地說(shuō)，首先，額定交流電壓V·細(xì)由操作設(shè)定部21設(shè)定，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部24 中。例如，在額定交流電壓Veate0^)為500V的情況下，將三相輸入以三相整流器11進(jìn)行三 相全波整流時(shí)的直流側(cè)的額定直流電壓VKATE(DC)為500X 1. 35 = 675V，全波整流的峰值充電
電壓VpeAKSsggx遲=707 ν。另一方面，如圖2所示，根據(jù)電壓檢測(cè)器22的輸出，基于 從計(jì)時(shí)器25生成的基準(zhǔn)時(shí)鐘，來(lái)測(cè)定電源接通開(kāi)關(guān)在時(shí)間、連通(ON)時(shí)起至直流中間電 壓
權(quán)利要求
一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其具備將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的整流器、平滑所述直流電壓的平滑電容器、將由該平滑電容器所平滑的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的逆變器、以及檢測(cè)所述直流電壓的電壓檢測(cè)器，該功率轉(zhuǎn)換裝置的特征在于還具備充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部，該充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部根據(jù)所述平滑電容器的初始充電時(shí)的初始充電曲線和初始充電結(jié)束后的峰值充電電壓測(cè)定值計(jì)算出所述平滑電容器的充電時(shí)間常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述初始充電曲線根據(jù)預(yù)先設(shè)定的額定交流電壓以及所述直流電壓充電至低于峰值 充電電壓的規(guī)定值的時(shí)間來(lái)算出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于還具備存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部將該功率轉(zhuǎn)換裝置的初始使用時(shí)計(jì)算出的所述充電時(shí)間常數(shù) 作為充電時(shí)間常數(shù)初始值加以存儲(chǔ)。
4.如權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于還具備壽命判斷部，該壽命判斷部在計(jì)算出的所述充電時(shí)間常數(shù)比所述充電時(shí)間常數(shù) 初始值短規(guī)定量以上的情況下，判斷為所述平滑電容器達(dá)到壽命。
5.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在多次連續(xù)發(fā)生計(jì)算出的所述充電時(shí)間常數(shù)比所述充電時(shí)間常數(shù)初始值短規(guī)定量以 上的情況下，判斷為所述平滑電容器達(dá)到壽命。
6.如權(quán)利要求3或4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在所述壽命判斷部判斷為所述平滑電容器達(dá)到壽命的情況下進(jìn)行顯示或者輸出。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其無(wú)需多余的電路，而能夠通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算出平滑電容器的充電時(shí)間常數(shù)。充電時(shí)間常數(shù)計(jì)算部(23)基于初始充電結(jié)束后的峰值充電電壓的測(cè)定值(V1)和初始充電曲線(V)來(lái)算出平滑電容器(12)的充電時(shí)間常數(shù)(τ)，其中該初始充電曲線(V)基于由操作設(shè)定部(21)預(yù)先設(shè)定的額定交流電壓(VRATE(AC))及直流中間電壓充電到規(guī)定值(V2)的時(shí)間(t1)而獲取，壽命判斷部(26)對(duì)算出的充電時(shí)間常數(shù)(τ)和存儲(chǔ)部分(24)中存儲(chǔ)的充電時(shí)間常數(shù)初始值(τ0)進(jìn)行比較，在充電時(shí)間常數(shù)(τ)比充電時(shí)間常數(shù)初始值(τ0)短規(guī)定量以上的情況下，判斷為平滑電容器(12)達(dá)到壽命。
文檔編號(hào)H02M5/45GK101997424SQ20101026348
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者花澤昌彥, 龍澤將光 申請(qǐng)人:富士電機(jī)系統(tǒng)株式會(huì)社