JPH0322821A - 電源用電解コンデンサの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電源用電解コンデンサの故障診断装置に関し、
特にその劣化故障を診断するものに関する。

（従来の技術） 従来、交流を他の周波数の交流に変換するインバータで
は、例えば実開昭６１−１４９９９０号公報に開示され
るように、交流電源とインバータのパワートランジスタ
部との間に、限流抵抗と、平滑コンデンサとしての電解
コンデンサとを配置している。

（発明が解決しようとする課８） しかしながら、上記電解コンデンサが寿命により劣化す
ると、電解液が消失し、その容量が低下して、開放故障
に至る場合が多い。この場合には、インバータにより駆
動するモータの回生エネルギーや外来サージ、又はパワ
ートランジスタのスイッチングサージ等により、パワー
トランジスタモジュールやダイオードモジュールに過電
圧が印加されて破壊したり、異常電流が流れてトリップ
停止することになる。

以上、電源とパワートランジスタ部との間に配置する電
解コンデンサの場合について説明したが、その他、スイ
ッチングレギュレー夕の前段に配置する電解コンデンサ
等の電源用電解コンデンサについても同様である。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、パワートランジスタモジュールの破壊等の二次故
障を防止するよう、電解コンデンサの劣化故障を検出す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達威するため、本発明では、電源と所定の
機器との間に上記の如き電解コンデンサと共に限流抵抗
を配置した場合に電源投入時には、この両者で定まる時
定数で電圧が上昇する特性に着目し、この特性を利用し
て、電解コンデンサの端子電圧をこの時定数に応じた端
子電圧の上昇特性と比較して、電解コンデンサの劣化故
障を診断するようにしている。

つまり、請求項（１）に係る発明の具体的な構成は、図
面に示すように、電源（７）と、該電源（７）から電圧
が印加される所定の機器（１．４０）との間に配置され
た電解コンデンサ（Ｃｏ　ｓ　．ＣＤ　２　）の劣化故
障を診断する電源用電解コンデンサの故障診断装置を対
象とする。そして、上記電解コンデンサ（Ｃｏ１　．ｃ
ｏ　２　）の端子電圧を検出する端子電圧検出手段（３
５．３５゜〉と、上記電源（７）と所定の機器（１．４
０）との間に配置する限流抵抗（Ｒｏ　Ｉ．ＲＯ　２　
）と、上記端子電圧検出手段（３５．３５’）の出力を
受け、電源投入から設定時間経過時における電解コンデ
ンサ（Ｃｏ　＋　．ＣＤ　２　）の端子電圧が、上記限
流抵抗（ＲＯ１、Ｒｏ２）及び電解コンデンサ（Ｃｏ　
＋　．ｃＤ　ｚ　）で定まる時定数で上記設定時間経過
時に充電されるべき設定端子電圧値を越えるとき、電解
コンデンサ（Ｃｏ　ｓ　．ＣＣｌ　２　）の劣化故障と
診断する診断手段（３Ｂ．３８゜）とを設ける構成とし
ている。

また、請求項（２）に係る発明では、端子電圧検出手段
（３５．３５’）で検出した電解コンデンサ（Ｃｏ　ｓ
　．ＣＤ２）の端子電圧が電源投入から設定電圧値にな
るまでの経過時間を計測する時間計測手段（３８〉を設
けると共に、上記の請求項（１）の発明の診断手段（３
８．３８’）の構成に代えて、上記時間計測手段（３８
）で計測した経過時間が、上記限流抵抗（Ｒｏ　＋　．
Ｒｏ２〉及び電解コンデンサ（Ｃｏ　＋　．ｃＤ　ｚ　
）で定まる時定数で上記設定電圧値に充電されるまでの
設定経過時間未満のとき、電解コンデンサ（Ｃｏ　＋　
．ｃＤ２〉の劣化故障と診断する診断手段（３９）を設
ける構成としている。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）記載の発明では、電解
コンデンサ（Ｃｏ　＋　．ＣＤ　２　）の劣化時には、
電源（７）から所定の機器（１．４０）に印加する電圧
、つまり電解コンデンサ（Ｃｏ　＋　．ＣＤ　２　）の
端子電圧は急上昇し、電源投入から設定時間経過後にお
ける電解コンデンサ（Ｃｏ　Ｉ，ＣＤ　２　）の端子電
圧は、時定数で定まる端子電圧値を大きく越えているの
で、この状態が診断手段（３Ｂ．３６゜）で検出されて
、電解コンデンサ（Ｃｏ　＋　．ＣＤ　２　）の劣化故
障時と診断される。

また、請求項（′２Ｊ記載の発明では、電解コンデンサ
（Ｃｏ　ｓ　，ＣＤ　２　）の劣化時には、印加される
電圧の上昇の程度は時定数よりも急峻であるので、電解
コンデンサ（Ｃｏ　ｓ　．ＣＤ　２　）の端子電圧が上
記設定電圧値に上昇するまでの時間は短く、設定経過時
間未満となる。このため、この状態が診断手段（３９）
で検出されて、電源用電解コンデンサ（ＣＤ１、ＣＣ）
　２　）の劣化故障時と診断される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、電源とその電圧
を印加すべき所定の機器との間に限流抵抗と電解コンデ
ンサとを配置し、その両者で定まる時定数に応じた印加
電圧の上昇特性を基準として、電源投入により電解コン
デンサに加わる端子電圧の上昇の程度を比較して電解コ
ンデンサの劣化故障を検出する構或としたので、電解コ
ンデンサの劣化故障を早期に検出できて、パワートラン
ジスタ等が破壊する等の二次故障を防止できると共に、
サービス性の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図はセパレート形の空気調和装置の圧縮機を回転制
御するインバータに用いる電源用電解コンデンサに対し
てその劣化故障を診断する診断装置に適用した実施例を
示す。同図にをいて、（４）は室内機を制御する室内側
コントローラ、（５）は室外機を制御する室外側コント
ローラ、（６）はインバータ用コントローラである。

上記室内側コントローラ（４）は、電源（４ｌ）が接続
されると共に、リモートコントロール装置（以下、リモ
コン装置という）　（４２）が信号線（４ａ）を介して
、また室外側コントローラ（５）が信号１ｍ！　（４ｂ
）を介して接続されている。

一方、圧縮機のモータ（ＣＭ）には三相交流電源（７）
がモータ駆動回路ク７ｌ）を介して接続されており、該
モータ駆動回路（７ｌ）は、電源スイッチ（５２ｅ）と
、三相交流を直流に変換するコンバータ部（７２）と、
直流リアクトル（７３ａ）及び電解コンデンサよりなる
平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）を有するフィルタ回路（
７３）と、直流を任意の周波数の交流に変換するインバ
ータのパワートランジスタ部（１）とが順に接続されて
或り、制御電力を圧縮機モータ（ＣＭ）に供給するよう
に構成されている。上記フィルタ回路（７３）のモータ
（ＣＭ）側にはシャント抵抗（７３Ｃ）が介設される一
方、三相ｆｆｉｉ（７）のＲ相及びＴ相には電源スイッ
チ（５２Ｃ）をバイパスして限流回路（７５〉が接続さ
れ、該限流回路（７５）には限流抵抗（Ｒｏ＋）及びｂ
接点の開閉スイッチ（８４〉が設けられている。

更に、上記インバータのパワートランジスタ部（１）に
は、該インバータ用のマイクロコンピュータよりなるコ
ントローラ（６）が信号線（６ａ）を介して接続され、
該インバータ用コントローラ（６）には、マイクロコン
ピュータ（６゛）以下、マイコンと略す）と、上記パワ
ートランジスタ部（１）を駆動するドライブ回路（３９
）とを有する。マイコン（６”）は、電源（７）のＲ相
及びＳ相からトランス（４５）及び２個の三端子レギュ
レータ（４Ｂ）．　（４７）よりなる制御用電源回路（
４８）を介して電源供給を受ける。

一方、ドライブ回路〈３９〉は、スイッチングレギュレ
ー夕よりなるドライバ用電源（４０〉からインバータの
パワートランジスタ部（Ｌ）を制御する直流電圧を得る
。そして、上記ドライバ用電源（スイッチングレギュレ
ータ’）　（４０）の入力側には、限流抵抗（ＲＯ２）
と平滑コンデンサ（Ｃｏ　２　）とが配置されている。

上記インバータ用コントローラ（６〉はインバータのパ
ワートランジスタ部（１）をそのドライブ回路（３９）
を介して制御することにより、圧縮機を回転数制御して
、その容量を制御するように構成されている。

また、インバータ用コントローラ（６〉は室外用コント
ローラ〈５）と信号線（５ａ）を介して接続され、該室
外用コントローラ（５〉は上記室内側フントロ一ラ（４
）及びインバータ用コントローラ（６）との間で制御信
号を授受する 而して、インバータ用コントローラ〈６〉には、上記コ
ンバータ部（７２）からインバータ（１）に供給する直
流電圧の不足を検出する不足電圧検出回路（３０）が備
えられる。該不足電圧検出回路（３０）を利用して平滑
コンデンサ（電解コンデンサ）　（Ｃｏ　１）の劣化故
障を診断する。つまり、不足電圧検出回路（３０）にお
いては、平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の端子電圧をコ
ンパレータ（ＣＰ　＋　）の十端子に人力し、その一端
子に抵抗（１？５）　，　（１？６）で定める電圧不足
時に相当する基準電圧Ｖ１を入力する。そして、第２図
に示すようにパワートランジスタ部（１）に甲加する直
流電圧が低下して不足し、基準電圧Ｖ１以下になる，又
は瞬時停電が生じると、コンバレータ（ｅｐ　＋　）か
ら第３図に示すような出力が発生し、この出力でフォト
カブラ（ＰＩＩＣ＋　）を作動させ、このフォトカプラ
（ＰＭＣＩ　）の第４図に示すような出力をマイコン（
６゛）に人力して、瞬時停電や不足電圧を検出するよう
にしている。

？記基準電圧Ｖ１は、第５図に示すように、電源投入時
に平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の端子電圧が上記限流
抵抗（Ｒｏ　＋　）及び平滑コンデンサ（Ｃｏｔ）で定
まる時定数τで図中実線の如く上昇し、電源投入時から
設定時間ｔ１の経過時に充電されるべき設定端子電圧値
ｖ■を越えた値であり、且つ図中破線の如く平滑コンデ
ンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化故障時にその端子電圧が上記
設定時間ｔ１の経過時にとる電圧値ｖ２未満の値である
。

そして、マイコン（６゜〉では、電源投入以後の経過時
間を計測し、ｔ１時間の経過時に上記不足電圧検出回路
（３０）のフォトカプラ（ＰｔｌＣ＋　）からの出力（
不足電圧検出信号〉を受信していない場合には、平滑コ
ンデンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化故障時と判断する機能を
有している。

同様に、（３Ｂ’）はドライバ用電源（スイッチングレ
ギュレータ）（４０＞に供給する電圧の不足を検出する
不足電圧検出手段であって、上記インバータ（１）用の
不足電圧検出回路（３０）と同様にコンバレータ（ＣＰ
　２　）とフォトカプラ（ＰＨＣ２　）とを備えて、平
滑コンデンサ（ＣＤ　２　）の劣化故障を判断する機能
を有している。

よって、各平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）．（Ｃｏ　２
　）の十側端子を各々コンバレータ（ＣＰ　１）．＜Ｏ
Ｐ　２　）の＋端子に接続することにより、各平滑コン
デンサ（Ｃｏ　ｌ），（Ｃｏ　ｚ　）の端子電圧を検出
する端子電圧検出手段（３５）　（３５゜）を構戊して
いると共に、上記各不足電圧検出回路（３０）　．　（
３０゜〉及びマイコン（８゛〉により、各端子電圧検出
手段（３５）．（３５’）の出力を受け、電源投入時か
ら設定時間ｔ１の経過時における平滑コンデンサ（Ｃｏ
　１）．（Ｃｏ　２　）の端子電圧が、時定数τで設定
時間ｔ１経過時に充電されるべき設定端子電圧値Ｖｏを
越えるとき、各平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）．（Ｃｏ
　２　）の劣化故障と診断する診断手段（３Ｂ）　，　
（３Ｂ）を構成している。

尚、第１図中、（ＲＹＩ）は開閉スイッチ（８４〉のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御用のリレーの接点、（１？Ｙ２）は電源
スイッチ（５２Ｃ）のＯＮ／ＯＦＦ制御用のリレーの接
点、（５５）は室外側コントローラ（５）の内部に備え
るマイコン、（５６）は保護装置である。

次に、上記実施例の作動をフィルタ回路（７３）の平滑
コンデンサ（ＣＤ１）の劣化故障を例に取って説明する
。先ず、電源投入時には、先ずリレーく８４）がＯＮ制
御され、このことにより、コンバータ部（７２〉には第
５図に示す電圧波形が印加される。そして、該コンバー
タ部（７２〉からパワートランジスタ部（１）に印加さ
れる電圧波形、つまり平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の
端子電圧は、同図に示すように、限流抵抗（Ｒｏ　＋　
）と平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）とで定まる時定数τ
でもって徐々に上昇し、設定時間ｔ１の経過時には設定
電圧Ｖ１未満にある。このため、不足電圧検出回路（３
０〉のコンバレータ（ＣＰ１）は出力を発生していて、
これに伴いフォトカブラ（ＰＨＣ＋　）も作動し、その
出力が不足電圧検出信号としてマイコン（Ｂ゛〉に入力
されている。このため該マイコン（６゛）は、平滑コン
デンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化の無い正常時と判断する。

その後は、同図に示すように平滑コンデンサ（Ｃｏ　１
）の充電が完了すれば、リレー（８４）をＯＦＦ制御す
ると共にリレー　（５２ｃ）をＯＮ制御して、インバー
タのパワートランジスタ部〈１〉の運転を開始させる。

一方、平滑コンデンサ（ＣＤ１）の劣化故障時には同図
に破線で示すように、その端子電圧は、時定数τよりも
大きい傾きで急上昇し、設定時間ｔ１の経過時には設定
電圧ｖ１を越えている。このため、不足電圧検出回路（
３０）のコンバレータ（ＣＰ１）は出力を発生しなくな
り、マイコン（６゛）は不足電圧検出信号を受信しない
。このため該マイコン（Ｂ゜）は、平滑コンデンサ（Ｃ
ｏ　＋　）の劣化故障時と判断し、パワートランジスタ
部（１）の運転を停止すると共に、平滑コンデンサ（Ｃ
ＤＩ）の故障をリモコン装置（４２〉に表示する。

よって、平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化故障を自
動検出できるので、パワートランジスタ部（１）の過電
圧による破壊等の二次故障を防止できると共に、サービ
ス性の向上を図ることができる。

また、第６図は診断装！　（３Ｂ）の変形例を示す。

同診断フローは平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化故
障の診断用を示し（平滑コンデンサ（Ｃｏ　２）の診断
フローは同様であるので省略する）、電源投入？にスタ
ートして、ステップＳ１でリレー（８４）をＯＮ＄１１
１Ｌコンバータ部〈７２〉に電圧を印加する。そして、
ステップＳ２で電源投入後の経過時間をタイマで計測し
、ステップＳ３で平滑コンデンサ（Ｃ０＋）の端子電圧
ＶＤＣを基準値ｖ１と比較し、ＶＤＣ≠ｖ１の場合には
上記ステップＳ２に戻って時間計測を続行し、ＶＤＣ−
Ｖ！になればステップＳ４でそれまでの経過時間Ｔ１を
設定経過時間Ｔｏと比較する。ここに、設定経過時間Ｔ
ｏは、平滑コンデンサ（Ｃｏ　１）及び限流抵抗（Ｒｏ
ｔ）とで定まる時定数τで上記設定電圧値ｖ１に充電さ
れるまでの経過時間である。

そして、Ｔ，；ａ’ｒｏの場合には、平滑コンデンサ（
Ｃｏ　１）の正常時と判断して、ステップＳ５で通常運
転を開始する。一方、Ｔ，＜”ｒ■の場合には、ステッ
プＳ６で平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）の劣化故障時と
判断して、トリップ停止すると共に平滑コンデンサ（Ｃ
ｏ　＋　）の劣化故障をリモコン装置（４２）に表示す
る。

よって、上記診断フローのステップＳ２及びＳ３により
、端子電圧検出手段（３５）の出力を受け、平滑コンデ
ンサ（Ｃｏ　＋　）の端子電圧ＶＯＣが電源投入から設
定電圧値ｖ１になるまでの経過時間Ｔ１を計測する時間
計測手段（３８）を構成している。

また、ステップ８４及びＳ６により、上記時間計測手段
（３８）で計測した経過時間Ｔ１が、限流抵抗（Ｒｏ＋
＞及び平滑コンデンサ（Ｃｏ　＋　）で定まる時定数τ
で設定電圧値ｖ１に充電されるまでの設定経過時間Ｔｏ
未満のとき、平滑コンデンサ（Ｃｏｔ）の劣化故障と診
断する診断装置（３９〉を構成している。

したがって、本実施例においても、上記実施例と同様に
、平滑コンデンサ（Ｃｏ　Ｉ），（Ｃｏ　ｚ　）の劣化
故障を自動で診断するので、パワートランジスタ部（１
）やドライバ用電源（スイッチングレギュレータ）（４
０）の過電圧による破壊等の二次故障を防止できると共
に、サービス性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体構成図、第
２図ないし第４図は劣化検出回路の要部の電圧波形図、
第５図は請求項（１）に係る発明の作動説明図、第６図
は他の実施例を示す平滑コンデンサーの劣化診断を示す
フローチャート図である。 （１）−・・パワートランジスタ部、（Ｒｏ　１）．（
Ｒｏ　２）・・・限流抵抗、（Ｃｏ　１），（Ｃｏ　２
　）・・・平滑コンデンサ（電源用電解コンデンサ）　
、（ＣＰ　＋　）．（ＣＰ　２　）・・・コンバレー夕
、（６゜）・・・マイコン、（３０）・・・不足電圧検
出回路、（３５）．　（３５’）・・・端子電圧検出手
段、（３ｅ）．（ａｅ’）・・・診断手段、（３８）・
・・経過時間計測手段、（３９）・・・診断手段、（４
０）・・・ドライバ用電源（スイッチングレギュレータ
）。 ほか２名 （１）・・・パワートランジスタ部 （ＲＯ　＋　），（Ｒｏ　：　）・・・限流抵抗（Ｃｏ
　＋　）−（Ｃｏ　！）・・・平滑コンデンサ（電源用
電解コンデンサ） （ＣＰ　＋　）．（ＣＰ　！　＞・・・コンパレータ（
Ｂ゜〉・・−マイコン 〈３０）・・不足電圧検出回路 （３５），（３５’）・・・端子電圧検出手段（３）ｉ
）．（３６゜）・・・診断手段＜３８）・・経過時間計
測手段 ＜３９）・・・診断手段 （４０）・・・ドライバ用電源 （スイッチングレギュレータ） 第４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源（７）と、該電源（７）から電圧が印加され
   る所定の機器（１、４０）との間に配置された電解コン
   デンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の劣化故障を診断す
   る電源用電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の
   故障診断装置であって、上記電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿
   １、Ｃ＿Ｄ＿２）の端子電圧を検出する端子電圧検出手
   段（３５、３５′）と、上記電源（７）と所定の機器（
   １、４０）との間に配置する限流抵抗（Ｒ＿Ｏ＿１、Ｒ
   ＿Ｏ＿２）と、上記端子電圧検出手段（３５、３５′）
   の出力を受け、電源投入から設定時間経過時における電
   解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の端子電圧が
   、上記限流抵抗（Ｒ＿Ｏ＿１、Ｒ＿Ｏ＿２）及び電解コ
   ンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）で定まる時定数で
   上記設定時間経過時に充電されるべき設定端子電圧値を
   越えるとき、上記電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ
   ＿２）の劣化故障と診断する診断手段（３６、３６′）
   とを備えたことを特徴とする電源用電解コンデンサの故
   障診断装置。
2. （２）電源（７）と、該電源（７）から電圧が印加され
   る所定の機器（１、４０）との間に配置された電解コン
   デンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の劣化故障を診断す
   る電源用電解コンデンサの故障診断装置であって、上記
   電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の端子電圧
   を検出する端子電圧検出手段（３５、３５′）と、上記
   電源（７）と所定の機器（１、４０）との間に配置する
   順流抵抗（Ｒ＿Ｏ＿１、Ｒ＿Ｏ＿２）と、上記端子電圧
   検出手段（３５、３５′）の出力を受け、電解コンデン
   サ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）の端子電圧が電源投入か
   ら設定電圧値になるまでの経過時間を計測する時間計測
   手段（３８）と、該時間計測手段（３８）で計測した経
   過時間が、上記限流抵抗（Ｒ＿Ｏ＿１、Ｒ＿Ｏ＿２）及
   び電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿２）で定まる
   時定数で上記設定電圧値に充電されるまでの設定経過時
   間未満のとき、電解コンデンサ（Ｃ＿Ｄ＿１、Ｃ＿Ｄ＿
   ２）の劣化故障と診断する診断手段（３９）とを備えた
   ことを特徴とする電源用電解コンデンサの故障診断装置
   。
3. （３）所定の機器（１、４０）はインバータのパワート
   ランジスタ部（１）である請求項（１）又は（２）記載
   の電源用電解コンデンサの故障診断装置。
4. （４）所定の機器（１、４０）はスイッチングレギュレ
   ータ（４０）である請求項（１）又は（２）記載の電源
   用電解コンデンサの故障診断装置。