WO2010055556A1 - 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法 - Google Patents

電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2010055556A1
WO2010055556A1 PCT/JP2008/070571 JP2008070571W WO2010055556A1 WO 2010055556 A1 WO2010055556 A1 WO 2010055556A1 JP 2008070571 W JP2008070571 W JP 2008070571W WO 2010055556 A1 WO2010055556 A1 WO 2010055556A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacitor
capacitor capacity
converter
value
capacity estimation
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/070571
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉生 永塚
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2008/070571 priority Critical patent/WO2010055556A1/ja
Publication of WO2010055556A1 publication Critical patent/WO2010055556A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a capacitor capacity estimation device and a capacitor capacity estimation method applicable to, for example, a power converter for driving an electric vehicle.
  • a power converter includes a PWM converter that converts alternating current into direct current, an inverter that converts direct current converted by the PWM converter into alternating current, and a smoothing filter provided in an intermediate direct current circuit formed by a connection portion between the PWM converter and the inverter. It is configured with a capacitor.
  • the smoothing filter capacitor (hereinafter simply referred to as “capacitor”) has a characteristic that its electrostatic capacity (hereinafter referred to as “capacitor capacity”) decreases by repeating the charge / discharge operation. It is a long-life component that must be replaced periodically to maintain the performance of the device.
  • Patent Document 1 As a technique for estimating the capacitor capacity without being influenced by external circuit conditions, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 below.
  • an intermediate DC current detector provided for detecting an overcurrent during regeneration is used to detect an intermediate DC current during regeneration operation, and the detected intermediate DC current is integrated to start integration operation.
  • a technique for estimating the capacitance of a capacitor by dividing the voltage difference between both ends of the capacitor at the time of stopping and stopping by the integral value of the regenerative current is disclosed.
  • Patent Document 2 As a technique for detecting a decrease in the capacitor capacity without being influenced by external circuit conditions, for example, there is one disclosed in Patent Document 2 below.
  • Patent Document 2 an AC voltage fluctuation component (ripple component) of a capacitor voltage during normal operation is detected, and an amplitude value of the ripple component and a reference value of a ripple component calculated assuming a power factor of 1 are obtained.
  • a technique for detecting a decrease in capacitor capacity by comparison is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is possible to estimate the capacitor capacity stably and accurately without adding an intermediate DC current detector and without being affected by the power factor.
  • An object of the present invention is to provide a capacitor capacity estimation device for a power conversion device.
  • a capacitor capacity estimation device for a power converter is connected to an AC power source, converts a AC to DC, and a DC converted by the converter.
  • An inverter that converts electric current into AC and supplies electric power to the motor, a smoothing filter capacitor connected in parallel between the converter and the inverter, a current detector that detects an input current of the converter, and the smoothing
  • a capacitor detector for estimating the capacity of the smoothing filter capacitor which is applied to a power converter including a voltage detector for detecting the voltage of the filter capacitor, and in an initial charging period for the smoothing filter capacitor , Based on the detection current of the current detector and the detection voltage of the voltage detector, for the smoothing Estimates the volume of I filter capacitor, characterized in that the estimated value with a capacitance estimation calculation unit for outputting a capacitance estimate.
  • the input current of the converter and the voltage of the smoothing filter capacitor are detected to estimate the capacity of the smoothing filter capacitor.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a capacitor capacity estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a main waveform during an initial charging operation in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a capacitor capacity estimation calculation unit that is a main part of the capacitor capacity estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a capacitor capacity estimation device according to an embodiment of the present invention, and more specifically, a diagram showing an example when applied to a power conversion device for driving an electric vehicle.
  • the power conversion device 100 includes a PWM converter / inverter device 20 as a drive system component.
  • the PWM converter / inverter device 20 has, as main components, the single-phase transformer 2 connected to the single-phase AC power source 1 that is a supply source of single-phase AC power, and the AC output of the single-phase transformer 2 as inputs.
  • the three-phase PWM inverter 4 is connected to an electric motor 7 that is driven by the AC output of the three-phase PWM inverter 4.
  • an electric motor 7, an induction motor, a synchronous motor or the like is suitable.
  • the charging circuit 30 includes a charging resistor 8, a charging contactor 9 connected in series to the charging resistor 8, and a main contactor 10 connected in parallel to the charging resistor 8 and the charging contactor 9. And inserted between the single-phase transformer 2 and the single-phase PWM converter 3.
  • the power converter 100 detects the terminal voltage (intermediate DC voltage) of the converter input current detector 11 which detects the input current (converter input current) of the single phase PWM converter 3, and the capacitor
  • the intermediate DC voltage detector (PT) 6 that performs, a capacitor capacity estimation device 12 that generates a signal (illustrated as “capacitor capacity decrease detection flag” in FIG. 1) indicating that the capacitor capacity has decreased, and the capacitor capacity estimation device 12
  • a control unit 16 that controls the single-phase PWM converter 3, the three-phase PWM inverter 4, and the charging circuit 30 based on the output signal is provided.
  • the capacitor capacity estimation device 12 is a component for generating a capacitor capacity decrease detection flag, and a capacitor capacity estimation calculation unit 13 that generates a capacitor capacity estimation value to be described later based on the converter input current Is and the intermediate DC voltage EFC.
  • a holding logic unit 14 that holds the output of the capacitor capacity estimation calculation unit 13, and a comparator that outputs a comparison result between the output of the holding logic unit 14 and a preset capacitor capacity reference value as a capacitor capacity drop detection flag ( CMP) 15.
  • a charging circuit 30 is inserted on one side between the AC terminals, and a converter input current detector is installed on the other side between the AC terminals.
  • 11 is inserted is shown, it is not limited to this configuration.
  • converter input current detector 11 may be inserted on one side between AC terminals, and charging circuit 30 may be inserted on the other side between AC terminals.
  • converter input current detector 11 and charging circuit 30 may be inserted on one side between AC terminals, and conversely, converter input current detector 11 and charging circuit 30 are inserted on the other side between AC terminals. It may be.
  • the capacitor capacity decrease detection flag generated by the capacitor capacity estimation device 12 is input to the storage device 17 and the display 18 provided outside (for example, the cab).
  • the storage device 17 stores a history that the capacitor capacity decrease detection flag is controlled to be turned on, and the display 18 displays the state of the capacitor capacity and the like using the capacitor capacity decrease detection flag.
  • the capacitor capacity decrease detection flag is output to the storage device 17 and the display device 18 provided outside is shown as an example, but the storage device 17 and the display device 18 are Of course, it may be provided inside the power converter.
  • the single-phase transformer 2 converts the primary alternating current supplied from the single-phase alternating current power supply 1 into a secondary alternating current having a voltage suitable for the single-phase PWM converter 3 and supplies the secondary alternating current to the single-phase PWM converter 3.
  • the single-phase PWM converter 3 is composed of, for example, two sets of switching arms including an upper arm side switching element and a lower arm side switching element, and converts secondary AC supplied from the single phase transformer 2 into intermediate DC. Supply to phase PWM inverter 4.
  • the three-phase PWM inverter 4 is composed of, for example, three sets of switching arms composed of an upper arm side switching element and a lower arm side switching element, and converts the intermediate direct current supplied from the single phase PWM converter 3 into a three-phase alternating current to produce an electric motor. 7 is supplied.
  • the capacitor 5 functions as an intermediate DC circuit, and smoothes the intermediate DC voltage applied from the single-phase PWM converter 3.
  • the charging resistor 8 functions as a load resistor (current limiting resistor) when charging the capacitor 5.
  • the charging contactor 9 is inserted when charging the capacitor 5.
  • the main contactor 10 is turned on when the PWM converter / inverter device 20 performs a normal operation after the capacitor 5 is completely charged.
  • Intermediate DC voltage detector 6 detects the terminal voltage (intermediate DC voltage) of capacitor 5 and outputs it as intermediate DC voltage EFC.
  • Converter input current detector 11 detects the input current of single-phase PWM converter 3 and outputs it as converter input current Is.
  • intermediate direct current voltage constant control is performed to maintain the intermediate direct current voltage at a constant value. For this reason, when driving the PWM converter, it is necessary to perform control to increase the intermediate DC voltage to some extent. This is because when the PWM converter is driven in a state where the intermediate DC voltage is low, a large inrush current flows through the PWM converter.
  • Initial charging operation A state in which a sufficient charge is not accumulated in the capacitor, the intermediate DC voltage EFC does not reach a specified value, and the capacitor is charged.
  • a period in the initial charging operation is defined as an “initial charging period”.
  • the “initial charging period” can also be defined as a period of transition from “stop state” to “normal operation state”.
  • the main contactor 10 and the charging contactor 9 provided in the charging circuit 30 are controlled as follows.
  • Stop The main contactor 10 and the charging contactor 9 are both controlled to be off, and no AC power is supplied.
  • Normal operation The main contactor 10 is controlled to be on and the charging contactor 9 is controlled to be off, so that AC power is supplied.
  • Initial charging operation The main contactor 10 is controlled to be off and the charging contactor 9 is controlled to be on, so that the capacitor 5 is charged.
  • FIG. 2 is a figure which shows the principal part waveform at the time of the initial stage charging operation in the power converter device concerning embodiment of this invention.
  • the intermediate DC voltage EFC, the converter input current Is, the intermediate DC current Id, the operating state of the charging contactor, and the operating state of the main contactor are shown from the upper side.
  • the charging contactor 9 is turned on (at time T0 in FIG. 2), and the initial charging operation of the capacitor 5 is started.
  • the capacitor 5 is gradually charged with a time constant determined by the resistance value of the charging resistor 8 and the capacitor capacity.
  • the main contactor 10 is turned on (at time T1 in FIG. 2), and the initial charging of the capacitor 5 is completed.
  • the charging contactor 9 is opened. Note that the period from T0 to T1 shown in FIG. 2 corresponds to the “initial charging period” described above.
  • the capacitor capacity estimation method is estimated using the initial charging period for the capacitor 5 described above, and the concept is as follows.
  • the intermediate DC current Id is generated by full-wave rectification of the converter input current Is by the flywheel diode (FWD) of the single-phase PWM converter 3 during the initial charging period.
  • the relationship between the intermediate DC current Id and the converter input current Is is expressed by the following equation (2).
  • the capacitor capacity C it is possible to estimate the capacitor capacity C by performing an arithmetic process in which the absolute value of the converter input current Is in the initial charging period is time-integrated and multiplied by the reciprocal of the intermediate DC voltage EFC. Obviously, the above equation (3) does not include external circuit conditions such as the internal resistance of the single-phase transformer 2 and the resistance value of the charging resistor 8, power factor control error, and the like.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a capacitor capacity estimation calculation unit that is a main part of the capacitor capacity estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the capacitor capacity estimation calculation unit 13 includes an absolute value calculation unit 21, an inverse number converter 22, an integrator 23, and a multiplier 24.
  • the absolute value calculator 21 performs an absolute value calculation process on the converter input current Is, and outputs the calculation result to the integrator 23 as an intermediate DC current Id.
  • the integrator 23 performs time integration processing on the output of the absolute value calculator 21 and outputs the integration result to the multiplier 24.
  • the reciprocal converter 22 performs reciprocal calculation processing of the intermediate DC voltage EFC and outputs the calculation result to the multiplier 24.
  • the multiplier 24 multiplies the output of the integrator 23 and the output of the reciprocal converter 22 and outputs a multiplication result.
  • the calculation process of the capacitor capacity estimation calculation unit 13 stops (corresponding to the charging timing of the main contactor 10 (T1 in FIG. 2)).
  • the multiplication result of the multiplier 24 at the time when the main contactor 10 is turned on is output as the capacitor capacity estimation value and is held by the holding logic unit 14.
  • the capacitor capacity estimation calculation unit 13 pauses the calculation process until the next initial charging period is started.
  • the capacitor capacity estimation device 12 operates as follows.
  • the holding logic unit 14 holds the capacitor capacity estimation value output from the capacitor capacity estimation calculation unit 13.
  • the comparator 15 compares the capacitor capacity estimated value held in the holding logic unit 14 with the capacitor capacity reference value, and turns on the capacitor capacity decrease detection flag when the capacitor capacity estimated value falls below the capacitor capacity reference value. Set to.
  • the capacitor capacity estimated value can be calculated from the converter input current Is and the intermediate DC voltage EFC, and the capacitor capacity estimated value has fallen below the capacitor capacity reference value when the initial charging period is completed. That is, it can be detected that the capacitor capacity has decreased.
  • control unit 16 can detect the capacitor capacity decrease detection flag set to ON and immediately stop the operation of the PWM converter / inverter device 20.
  • the display 18 can detect the capacitor capacity decrease detection flag set to ON and display information such as a decrease in the capacitor capacity and the stop of the apparatus. Further, the storage device 17 can detect a capacitor capacity decrease detection flag that is controlled to be on, and can store a capacitor capacity decrease history. Note that the capacitor capacity decrease history may be recorded in the holding logic unit 14.
  • the above-described capacitor capacity estimation calculation processing can be performed using a microcomputer or the like.
  • it can be easily realized by incorporating a capacitor capacity estimation calculation process as software of a train information management device (not shown) mounted on an electric vehicle.
  • the converter input current and the intermediate DC voltage are detected and the estimated value of the capacitor capacity is calculated during the initial charging period.
  • the capacitor capacity can be estimated stably and with high accuracy without being affected by external circuit conditions such as the internal resistance of the battery and the resistance value of the charging resistor, or by a power factor control error in a normal operation state.
  • an intermediate DC current detector for detecting the intermediate DC current is additionally provided. This is unnecessary, and can contribute to the reduction in size and cost of the power conversion device.
  • the capacitor capacity decrease detection flag is set to ON, so that the capacitor capacity decrease can be immediately transmitted to the control unit, and the operation of the PWM converter / inverter device is stopped. Can be made.
  • a capacitor having a reduced capacity can be easily detected, it is particularly effective in reducing maintenance work and predicting the life of the capacitor.
  • the absolute value of the converter input current detected by the current detector is integrated over time during the initial charging of the capacitor, and the time integrated value and the voltage detector detect The multiplication value obtained by multiplying the reciprocal of the capacitor voltage is output as the capacitor capacity estimation value, so that the external circuit conditions such as the internal resistance of the single-phase transformer and the resistance value of the charging resistance, or the power factor in the normal operation state
  • the capacitor capacity can be estimated stably and with high accuracy without being affected by a control error or the like.
  • a single-phase AC power source has been described as an input power source for the PWM converter / inverter device.
  • a three-phase AC power source may be input.
  • an AC reactor can be used instead of the single-phase transformer, and a three-phase PWM converter can be used instead of the single-phase PWM converter.
  • the PWM single-phase converter is described as the converter for converting from AC to DC.
  • the present invention can be applied even when a diode rectifier is used instead of the PWM single-phase converter. Of course, it is possible.
  • the capacitor capacity estimation apparatus according to the present invention can be applied regardless of the number of AC side voltage levels (2 levels, 3 levels or more) of the converter of the power converter.
  • the configuration shown in the above embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique, and a part thereof is omitted without departing from the gist of the present invention. Of course, it is possible to change and configure it.
  • the description of the invention is carried out for a power conversion device that is assumed to be applied to the electric railway field as a power conversion device to which the present invention is applied, but the application field is limited to this. Of course, it can be applied to various industrial application fields.
  • the capacitor capacity estimation device for a power converter according to the present invention is useful as an invention that enables stable and highly accurate estimation of a capacitor capacity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

　ハードウェアを追設することなく、安定的かつ高精度なコンデンサ容量の推定を可能とすること。単相ＰＷＭコンバータ３、三相ＰＷＭインバータ４および、単相ＰＷＭコンバータ３と三相ＰＷＭインバータ４との間に並列接続されたコンデンサ５を備えた電力変換装置１００に適用され、コンデンサ５の容量を推定するコンデンサ容量推定装置であって、コンデンサ５の初期充電期間において、単相ＰＷＭコンバータ３の入力電流とコンデンサ５の電圧を検出してコンデンサ５の容量を推定し、推定した値をコンデンサ容量推定値として出力するコンデンサ容量推定演算部１３を備える。

Description

電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法
　本発明は、例えば電気車駆動用の電力変換装置に適用可能なコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法に関する。
　電力変換装置は、交流を直流に変換するＰＷＭコンバータ、このＰＷＭコンバータにより変換された直流を交流に変換するインバータ、ＰＷＭコンバータとインバータとの接続部によって形成される中間直流回路に設けられる平滑用フィルタコンデンサなどを備えて構成される。なお、これらの構成部のうち、平滑用フィルタコンデンサ（以下、単に「コンデンサ」という）は、充放電動作を繰り返すことによって、その静電容量（以下、「コンデンサ容量」という）が減少するという特性を有しており、装置の性能維持のためには定期的な交換を余儀なくされる寿命部品である。
　従来、コンデンサを初期充電する際の電圧波形を利用し、当該電圧波形の時定数の測定によって、コンデンサ容量を推定する技術がある。しかしながら、この推定手法では、コンデンサの充電時間が充電用抵抗の抵抗値等の外部回路条件によって左右されるため、コンデンサ容量を高精度に推定するには、外部回路条件を正確に検出する必要があった。
　一方、外部回路条件に左右されることなくコンデンサ容量を推定する技術として、例えば下記特許文献１に示されたものがある。この特許文献１では、回生時の過電流検出のために設けられた中間直流電流検出器を用いて回生動作時の中間直流電流を検出するとともに、検出した中間直流電流を積分し、積分動作開始時および停止時のコンデンサ両端の電圧差を回生電流の積分値で除算することにより、コンデンサ容量を推定する技術が開示されている。
　また、外部回路条件に左右されることなくコンデンサ容量の低下を検出する技術として、例えば下記特許文献２に示されたものがある。この特許文献２では、通常動作中におけるコンデンサ電圧の交流電圧変動成分（リップル成分）を検出し、このリップル成分の振幅値と、力率を１と仮定して演算したリップル成分の基準値とを比較することにより、コンデンサ容量の低下を検出する技術が開示されている。
特開平２－５１３６５号公報 特開平９－２９４３７５号公報
　ところで、最近の電力変換装置では、中間直流回路に流れる電流を検出するための中間直流電流検出器を搭載せず、ＰＷＭコンバータの入力電流を検出するための電流検出器を搭載することが通例となっている。なぜなら、ＰＷＭコンバータを備えた電力変換装置では、ＰＷＭコンバータに対する力率１制御や直流電圧一定制御を行う必要があるが、力率１制御に対してはコンバータ入力電流を検出する電流検出器を備えていればよく、また、直流電圧一定制御に対しては中間直流電圧を検出する中間直流電圧検出器を備えていればよいので、中間直流電流検出器は不要となるからである。さらに、中間直流電圧検出器を備えていれば保護用としても用いることができるので、保護用としての中間直流電流検出器を搭載する必要もなくなる。したがって、上記特許文献１に示される技術を適用して電力変換装置を構成する場合には、中間直流電流検出器の追設が必要となり、装置サイズが増加し、コスト増にも繋がるという問題点があった。
　また、ＰＷＭコンバータを制御する場合、実際には、制御系の演算遅れ等によって制御誤差が生じ、特に、パワーの低い領域においては、この制御誤差によって力率１とはならないことが知られている。したがって、力率１を前提とする上記特許文献２の技術では、力率制御誤差によって、コンデンサ容量低下の検出精度が悪化するという問題点があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中間直流電流検出器を追設することなく、かつ、力率の影響を受けずに、安定かつ高精度なコンデンサ容量の推定を可能とする電力変換装置のコンデンサ容量推定装置を提供す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に、本発明にかかる電力変換装置のコンデンサ容量推定装置は、交流電源に接続され、交流を直流に変換するコンバータと、前記コンバータにより変換された直流を交流に変換し、電動機に電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間に並列接続された平滑用フィルタコンデンサと、前記コンバータの入力電流を検出する電流検出器と、前記平滑用フィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出器と、を備えた電力変換装置に適用され、前記平滑用フィルタコンデンサの容量を推定するコンデンサ容量推定装置であって、前記平滑用フィルタコンデンサに対する初期充電期間において、前記電流検出器の検出電流と前記電圧検出器の検出電圧とに基づいて、前記平滑用フィルタコンデンサの容量を推定し、推定した値をコンデンサ容量推定値として出力するコンデンサ容量推定演算部を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、コンデンサの初期充電期間において、コンバータの入力電流および平滑用フィルタコンデンサの電圧を検出して平滑用フィルタコンデンサの容量を推定するようにしたので、単相変圧器の内部抵抗や充電抵抗の抵抗値などの外部回路条件およびコンバータの通常動作中における力率制御誤差等の影響を受けることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を推定することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置の一構成例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置における初期充電動作時の要部波形を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置の要部をなすコンデンサ容量推定演算部の一構成例を示す図である。
符号の説明
　１　単相交流電源
　２　単相変圧器
　３　単相ＰＷＭコンバータ
　４　三相ＰＷＭインバータ
　５　コンデンサ
　６　中間直流電圧検出器
　７　電動機
　８　充電抵抗
　９　充電接触器
　１０　主接触器
　１１　コンバータ入力電流検出器
　１２　コンデンサ容量推定装置
　１３　コンデンサ容量推定演算部
　１４　保持論理部
　１５　比較器
　１６　制御部
　１７　記憶装置
　１８　表示器
　２０　ＰＷＭコンバータ・インバータ装置
　２１　絶対値演算器
　２２　逆数変換器
　２３　積分器
　２４　乗算器
　３０　充電回路
　１００　電力変換装置
　以下に、本発明にかかる電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置の一構成例を示す図であり、詳細には、電気車駆動用の電力変換装置に適用した場合の一例を示す図である。
　図１において、電力変換装置１００は、駆動系の構成部として、ＰＷＭコンバータ・インバータ装置２０を備えている。このＰＷＭコンバータ・インバータ装置２０は、主たる構成部として、単相交流電力の供給源である単相交流電源１に接続される単相変圧器２、単相変圧器２の交流出力を入力とする単相ＰＷＭコンバータ３、単相変圧器２と単相ＰＷＭコンバータ３との間に設けられる充電回路３０、単相ＰＷＭコンバータ３の直流出力を入力とする三相ＰＷＭインバータ４および、単相ＰＷＭコンバータ３と三相ＰＷＭインバータ４との間に設けられ中間直流回路として機能するコンデンサ５を備えている。なお、三相ＰＷＭインバータ４には、三相ＰＷＭインバータ４の交流出力によって駆動される電動機７が接続されている。電動機７としては、誘導電動機、同期電動機などが好適である。
　また、図１において、充電回路３０は、充電抵抗８、充電抵抗８に直列接続される充電接触器９ならびに、充電抵抗８および充電接触器９に並列接続される主接触器１０を備えて構成され、単相変圧器２と単相ＰＷＭコンバータ３との間に挿入されている。
　また、電力変換装置１００は、制御系の構成部として、単相ＰＷＭコンバータ３の入力電流（コンバータ入力電流）を検出するコンバータ入力電流検出器１１、コンデンサ５の端子電圧（中間直流電圧）を検出する中間直流電圧検出器（ＰＴ）６、コンデンサ容量が低下したことを表す信号（図１では「コンデンサ容量低下検出フラグ」として例示）を生成するコンデンサ容量推定装置１２、ならびにコンデンサ容量推定装置１２の出力信号に基づいて単相ＰＷＭコンバータ３、三相ＰＷＭインバータ４および充電回路３０を制御する制御部１６を備えている。
　また、コンデンサ容量推定装置１２は、コンデンサ容量低下検出フラグを生成するための構成部として、コンバータ入力電流Ｉｓおよび中間直流電圧ＥＦＣに基づき、後述するコンデンサ容量推定値を生成するコンデンサ容量推定演算部１３、コンデンサ容量推定演算部１３の出力を保持する保持論理部１４ならびに、保持論理部１４の出力と予め設定されているコンデンサ容量基準値との比較結果をコンデンサ容量低下検出フラグとして出力する比較器（ＣＭＰ）１５を備えている。
　なお、図１の構成では、単相変圧器２と単相ＰＷＭコンバータ３との間において、交流端間の一方側に充電回路３０が挿入され、交流端間の他方側にコンバータ入力電流検出器１１が挿入される例を示しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、交流端間の一方側にコンバータ入力電流検出器１１が挿入され、交流端間の他方側に充電回路３０が挿入されていてもよい。また、交流端間の一方側にコンバータ入力電流検出器１１および充電回路３０が挿入されていてもよく、逆に、交流端間の他方側にコンバータ入力電流検出器１１および充電回路３０が挿入されていてもよい。
　コンデンサ容量推定装置１２が生成したコンデンサ容量低下検出フラグは、外部（例えば運転台）に設けられた記憶装置１７および表示器１８に入力される。記憶装置１７は、コンデンサ容量低下検出フラグがオンに制御された履歴を記憶し、表示器１８は、コンデンサ容量低下検出フラグを用いてコンデンサ容量の状態などを表示する。
　なお、図１の構成では、コンデンサ容量低下検出フラグを外部に設けられた記憶装置１７、表示器１８などに出力する場合を一例として示しているが、これらの記憶装置１７および表示器１８が、電力変換装置の内部に設けられていてもよいことは無論である。
　つぎに、電力変換装置１００を構成する各部の概略機能について説明する。
　単相変圧器２は、単相交流電源１から供給される１次交流を単相ＰＷＭコンバータ３に適した電圧の２次交流に変換し、単相ＰＷＭコンバータ３に供給する。単相ＰＷＭコンバータ３は、例えば上アーム側スイッチング素子および下アーム側スイッチング素子からなる２組のスイッチングアームで構成され、単相変圧器２から供給される２次交流を中間直流に変換し、三相ＰＷＭインバータ４に供給する。三相ＰＷＭインバータ４は、例えば上アーム側スイッチング素子および下アーム側スイッチング素子からなる３組のスイッチングアームで構成され、単相ＰＷＭコンバータ３から供給される中間直流を三相交流に変換して電動機７に供給する。コンデンサ５は、中間直流回路として機能し、単相ＰＷＭコンバータ３から印加される中間直流電圧の平滑化を行う。
　また、充電回路３０において、充電抵抗８は、コンデンサ５を充電する際の負荷抵抗（電流制限用の抵抗）として機能する。充電接触器９は、コンデンサ５を充電する際に投入される。主接触器１０は、コンデンサ５の充電完了後、ＰＷＭコンバータ・インバータ装置２０が通常の動作を行う際に投入される。
　中間直流電圧検出器６は、コンデンサ５の端子電圧（中間直流電圧）を検出し、中間直流電圧ＥＦＣとして出力する。コンバータ入力電流検出器１１は、単相ＰＷＭコンバータ３の入力電流を検出し、コンバータ入力電流Ｉｓとして出力する。
　つぎに、本実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置について説明する。
　まず、単相交流を入力電源とするＰＷＭコンバータを備えた電力変換装置では、中間直流電圧を一定値に保持する中間直流電圧一定制御が行われる。このため、ＰＷＭコンバータを駆動する際には、中間直流電圧をある程度まで上昇させておく制御を行う必要がある。なぜなら、中間直流電圧が低い状態でＰＷＭコンバータを駆動すると、ＰＷＭコンバータに大きな突入電流が流れるからである。
　したがって、単相交流を入力電源とするＰＷＭコンバータを備えた電力変換装置では、コンデンサに対する充放電制御を行う必要があり、つぎの３つの状態を定義することができる。
（１）停止
　コンデンサに蓄積された電荷が放電され、中間直流電圧ＥＦＣがほぼゼロとなっている状態。
（２）通常動作
　コンデンサに充分な電荷が蓄積され、中間直流電圧ＥＦＣが規定値もしくは規定値近傍の値となって、ＰＷＭコンバータが動作している状態。
　なお、中間直流電圧一定制御を行う場合、コンデンサに対する充放電制御が行われるが、この状態も通常動作状態に含める。
（３）初期充電動作
　コンデンサに充分な電荷が蓄積されておらず、中間直流電圧ＥＦＣが規定値に達せず、コンデンサに対する充電が行われている状態。
　また、この初期充電動作にある期間を「初期充電期間」と定義する。なお、この「初期充電期間」は、「停止状態」から「通常動作状態」に移行する期間としても定義できる。
　上記各動作状態おいて、充電回路３０に具備される主接触器１０および充電接触器９は、以下のように制御される。
（１）停止
　主接触器１０および充電接触器９はともにオフに制御され、交流電力の供給は行われない。
（２）通常動作
　主接触器１０がオン、充電接触器９がオフに制御され、交流電力の供給が行われる。
（３）初期充電動作
　主接触器１０がオフ、充電接触器９がオンに制御され、コンデンサ５に対する充電が行われる。
　つぎに、本実施の形態にかかる電力変換装置の初期充電動作について、図１および図２の図面を参照して説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置における初期充電動作時の要部波形を示す図である。
　図２に示す要部波形図では、上段側から、中間直流電圧ＥＦＣ、コンバータ入力電流Ｉｓ、中間直流電流Ｉｄ、充電接触器の動作状態、および主接触器の動作状態がそれぞれ示されている。
　停止状態にあるＰＷＭコンバータ・インバータ装置２０を起動するにあたり、まず、充電接触器９が投入され（図２のＴ０の時点）、コンデンサ５の初期充電動作が開始される。コンデンサ５は、充電抵抗８の抵抗値とコンデンサ容量で定まる時定数によって徐々に充電される。そして、中間直流電圧ＥＦＣが目標値付近まで上昇した時点で主接触器１０が投入され（図２のＴ１の時点）、コンデンサ５に対する初期充電が完了する。そして、主接触器１０の投入が完了した後に充電接触器９が開放される。なお、図２に示すＴ０～Ｔ１の期間は、上述した「初期充電期間」に対応している。
　つぎに、本実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置１２におけるコンデンサ容量の推定手法について説明する。なお、本推定手法は、上記したコンデンサ５に対する初期充電期間を利用して、コンデンサ容量の推定を行うものであり、その概念は、以下のとおりである。
　コンデンサ容量をＣとすると、中間直流電圧ＥＦＣと中間直流電流Ｉｄとの関係は、次式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、中間直流電流Ｉｄは、初期充電期間において、コンバータ入力電流Ｉｓが単相ＰＷＭコンバータ３のフライホイールダイオード（ＦＷＤ）で全波整流されて生成されるので、図２の上段部に示すような波形となり、中間直流電流Ｉｄとコンバータ入力電流Ｉｓとの関係は、次式（２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記（１）式および（２）式より、次式（３）が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記（３）式によれば、初期充電期間におけるコンバータ入力電流Ｉｓの絶対値を時間積分し、中間直流電圧ＥＦＣの逆数を乗じる演算処理を行うことで、コンデンサ容量Ｃを推定することが可能となる。なお、上記（３）式には、単相変圧器２の内部抵抗や充電抵抗８の抵抗値などの外部回路条件や力率制御誤差等が含まれていない。すなわち、初期充電期間において、コンバータ入力電流Ｉｓおよび中間直流電圧ＥＦＣの各検出値を用いて演算することにより、単相変圧器２の内部抵抗や充電抵抗８の抵抗値などの外部回路条件、あるいは通常動作状態における力率制御誤差等に左右されることなく、安定かつ高精度なコンデンサ容量の推定が可能となる。
　つぎに、上記推定手法を具現するためのコンデンサ容量推定演算部１３の構成および動作について図３を参照して説明する。ここで、図３は、本発明の実施の形態にかかるコンデンサ容量推定装置の要部をなすコンデンサ容量推定演算部の一構成例を示す図である。
　図３に示すように、コンデンサ容量推定演算部１３は、絶対値演算器２１、逆数変換器２２、積分器２３、および乗算器２４を備えて構成される。絶対値演算器２１は、コンバータ入力電流Ｉｓに対する絶対値演算処理を行い、演算結果を中間直流電流Ｉｄとして積分器２３に出力する。積分器２３は、絶対値演算器２１の出力に対する時間積分処理を行い、積分結果を乗算器２４に出力する。
　一方、逆数変換器２２は、中間直流電圧ＥＦＣの逆数演算処理を行い、演算結果を乗算器２４に出力する。乗算器２４は、積分器２３の出力と逆数変換器２２の出力との乗算処理を行い、乗算結果を出力する。
　中間直流電圧ＥＦＣが目標値まで上昇すると、コンデンサ容量推定演算部１３の演算処理は停止する（主接触器１０の投入タイミング（図２のＴ１）に対応）。すなわち、主接触器１０の投入タイミング時点における乗算器２４の乗算結果がコンデンサ容量推定値として出力され、保持論理部１４によって保持される。なお、コンデンサ容量推定演算部１３は、次回の初期充電期間が開始されるまで演算処理を休止する。
　図３に基づく、コンデンサ容量推定演算部１３の動作は上記のとおりである。また、コンデンサ容量推定演算部１３からコンデンサ容量推定値が出力された場合、コンデンサ容量推定装置１２は、つぎのように動作する。
　図１において、保持論理部１４は、コンデンサ容量推定演算部１３から出力されたコンデンサ容量推定値を保持する。比較器１５は、保持論理部１４において保持されたコンデンサ容量推定値と、コンデンサ容量基準値とを比較し、コンデンサ容量推定値がコンデンサ容量基準値を下回った場合に、コンデンサ容量低下検知フラグをオンに設定する。
　上記した一連の動作により、コンバータ入力電流Ｉｓおよび中間直流電圧ＥＦＣからコンデンサ容量推定値を演算することができ、初期充電期間が完了した時点において、コンデンサ容量推定値がコンデンサ容量基準値を下回ったこと、すなわちコンデンサ容量が低下したことを検出できる。
　これにより、制御部１６は、オンに設定されたコンデンサ容量低下検知フラグを検出し、直ちにＰＷＭコンバータ・インバータ装置２０の動作を停止させることができる。
　また、表示器１８は、オンに設定されたコンデンサ容量低下検知フラグを検出し、コンデンサ容量の低下や装置の停止等の情報を表示させることができる。また、記憶装置１７は、オンに制御されたコンデンサ容量低下検知フラグを検出し、コンデンサ容量の低下履歴を保存することができる。なお、コンデンサ容量の低下履歴は、保持論理部１４に記録できるようにしてもよい。
　また、上記したコンデンサ容量推定演算処理は、マイクロコンピュータ等を用いて実施することが可能である。例えば、電気車に搭載される列車情報管理装置（図示せず）のソフトウェアとしてコンデンサ容量推定演算処理を組み込むことにより、容易に実現することができる。
　以上のように、本実施の形態のコンデンサ容量推定装置によれば、初期充電期間において、コンバータ入力電流および中間直流電圧を検出してコンデンサ容量の推定値を演算するようにしたので、単相変圧器の内部抵抗や充電抵抗の抵抗値などの外部回路条件、あるいは通常動作状態における力率制御誤差等の影響を受けることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を推定することができる。
　また、初期充電期間におけるコンバータ入力電流の絶対値を演算してコンデンサ容量の推定に必要な中間直流電流を求めるようにしたので、中間直流電流を検出するための中間直流電流検出器を追設する必要がなく、電力変換装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。
　さらに、初期充電期間が完了した時点において、コンデンサ容量低下検知フラグをオンに設定するようにしたので、コンデンサ容量の低下を直ちに制御部に伝達することができ、ＰＷＭコンバータ・インバータ装置の動作を停止させることができる。また、容量が低下したコンデンサを容易に検出することができるので、特に保守作業の軽減やコンデンサの寿命予測を行う場合に有効となる。
　さらにまた、本実施の形態にかかるコンデンサ容量推定演算処理を、マイクロコンピュータ等によるソフトウェア処理を用いて実現することにより、特別なハードウェアの追加を回避することができ、簡易かつ容易に実現することが可能である。
　また、本実施の形態にかかるコンデンサ容量推定方法によれば、コンデンサの初期充電時に、電流検出器が検出したコンバータ入力電流の絶対値を時間積分し、この時間積分値と、電圧検出器が検出したコンデンサ電圧の逆数とを乗算した乗算値をコンデンサ容量推定値として出力するようにしたので、単相変圧器の内部抵抗や充電抵抗の抵抗値などの外部回路条件、あるいは通常動作状態における力率制御誤差等による影響を受けることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を推定することができる。
　なお、本実施の形態では、ＰＷＭコンバータ・インバータ装置に対する入力電源として、単相交流電源を用いて説明したが、三相交流電源が入力される場合であっても構わない。この場合は、単相変圧器の代わりにＡＣリアクトルを用い、単相ＰＷＭコンバータの代わりに三相ＰＷＭコンバータを用いることができる。
　また、本実施の形態では、交流から直流に変換するコンバータとして、ＰＷＭ単相コンバータを用いて説明したが、ＰＷＭ単相コンバータの代わりにダイオード整流器を用いた場合においても、本発明を適用することが可能であることは無論である。
　さらに、本発明にかかるコンデンサ容量推定装置は、電力変換装置のコンバータ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）に関係なく適用することが可能であることは無論である。
　なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
　さらに、本実施の形態では、本発明を適用する電力変換装置として、電気鉄道分野への適用を想定した電力変換装置を対象として発明内容の説明を実施しているが、適用分野はこれに限られるものではなく、種々の産業応用分野への応用が可能であることも無論である。
　以上のように、本発明にかかる電力変換装置のコンデンサ容量推定装置は、安定かつ高精度なコンデンサ容量の推定を可能とする発明として有用である。

Claims (7)

  1. 　交流電源に接続され、交流を直流に変換するコンバータと、前記コンバータにより変換された直流を交流に変換し、電動機に電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間に並列接続された平滑用フィルタコンデンサと、前記コンバータの入力電流を検出する電流検出器と、前記平滑用フィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出器と、を備えた電力変換装置に適用され、前記平滑用フィルタコンデンサの容量を推定するコンデンサ容量推定装置であって、
    　前記平滑用フィルタコンデンサに対する初期充電期間において、前記電流検出器の検出電流と前記電圧検出器の検出電圧とに基づいて、前記平滑用フィルタコンデンサの容量を推定し、推定した値をコンデンサ容量推定値として出力するコンデンサ容量推定演算部を備えたことを特徴とする電力変換装置のコンデンサ容量推定装置。
  2. 　前記コンデンサ容量推定値は、前記電流検出器が検出した検出電流値の絶対値を時間積分処理し、前記電圧検出器が検出した検出電圧値の逆数を乗じることにより算出されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置のコンデンサ容量推定装置。
  3. 　前記コンデンサ容量推定値を保持する保持論理部と、当該保持されたコンデンサ容量推定値と予め設定されたコンデンサ容量基準値とを比較する比較器と、をさらに備え、
    　前記保持されたコンデンサ容量推定値が前記コンデンサ容量基準値を下回った場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ容量推定装置。
  4. 　前記電力変換装置の内部または外部に具備される表示器および記憶装置に対し、前記平滑用フィルタコンデンサの容量が低下したことを示す信号を出力することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のコンデンサ容量推定装置。
  5. 　前記記憶装置には、コンデンサ容量推定値に関する複数回の推定結果が記憶され、前記表示器は、前記複数回の推定結果を履歴表示することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のコンデンサ容量推定装置。
  6. 　交流電源に接続され、交流を直流に変換するコンバータと、前記コンバータにより変換された直流を交流に変換し、電動機に電力を供給するインバータと、前記コンバータと前記インバータとの間に並列接続された平滑用フィルタコンデンサと、前記コンバータの入力電流を検出する電流検出器と、前記平滑用フィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出器と、を備えた電力変換装置に適用され、前記平滑用フィルタコンデンサの容量を推定するコンデンサ容量推定方法であって、
    　前記平滑用フィルタコンデンサに対する初期充電期間において、
    　前記電流検出器が検出した検出電流の絶対値を時間積分する第１ステップと、
    　前記第１ステップにて生成された値と、前記電圧検出器が検出した検出電圧の逆数とを乗算する第２ステップと、
    　前記第２ステップにて生成された値をコンデンサ容量推定値として出力する第３ステップと、
    　を含むことを特徴とするコンデンサ容量推定方法。
  7. 　前記第３ステップに生成されたコンデンサ容量推定値を保持する第４ステップと、
    　前記保持されたコンデンサ容量推定値と予め設定されたコンデンサ容量基準値とを比較する第５ステップと、
    　当該保持されたコンデンサ容量推定値が前記コンデンサ容量基準値を下回った場合に、前記電力変換装置の動作を停止させる制御信号を出力する第６ステップと、
    　を有することを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ容量推定方法。
PCT/JP2008/070571 2008-11-12 2008-11-12 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法 WO2010055556A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/070571 WO2010055556A1 (ja) 2008-11-12 2008-11-12 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/070571 WO2010055556A1 (ja) 2008-11-12 2008-11-12 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010055556A1 true WO2010055556A1 (ja) 2010-05-20

Family

ID=42169705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/070571 WO2010055556A1 (ja) 2008-11-12 2008-11-12 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2010055556A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103546045A (zh) * 2013-10-28 2014-01-29 中国东方电气集团有限公司 一种三相不控整流装置直流电容容值计算方法
CN103580497A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 Ls产电株式会社 用于估计逆变器中的dc环节电容器的电容值的装置
JP2014030289A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Tabuchi Electric Co Ltd 蓄電充電装置
EP2704300A1 (en) * 2012-08-06 2014-03-05 Zentrum Mikroelektronik Dresden AG Method for controlling a power stage
DE102015011506A1 (de) 2014-09-10 2016-03-10 Fanuc Corporation PWM-Gleichrichter mit Kapazitätsberechnungseinheit
EP3324529A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-23 ABB Schweiz AG Method of estimating dc-link capacitance of converter assembly and converter assembly
CN109061314A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 华为技术有限公司 一种检测逆变器的滤波电容容值的方法及装置
CN110572042A (zh) * 2019-09-30 2019-12-13 华中科技大学 一种双向无线电能传输***的双侧不对称电压控制方法
WO2019239511A1 (ja) * 2018-06-13 2019-12-19 三菱電機株式会社 コンデンサ容量推定装置、自動車制御システム、ｆａシステム及びコンデンサ容量推定方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05308701A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Mitsubishi Electric Corp 交流電気車の制御装置
JPH1014097A (ja) * 1996-06-18 1998-01-16 Hitachi Ltd 電力変換器のコンデンサ容量判定装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05308701A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Mitsubishi Electric Corp 交流電気車の制御装置
JPH1014097A (ja) * 1996-06-18 1998-01-16 Hitachi Ltd 電力変換器のコンデンサ容量判定装置

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9557360B2 (en) 2012-07-26 2017-01-31 Lsis Co., Ltd. Apparatus for estimating capacitance of DC-link capacitor in inverter
CN103580497A (zh) * 2012-07-26 2014-02-12 Ls产电株式会社 用于估计逆变器中的dc环节电容器的电容值的装置
JP2014030289A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Tabuchi Electric Co Ltd 蓄電充電装置
KR101793196B1 (ko) * 2012-08-06 2017-11-02 아이디티 유럽 게엠베하 전력단을 제어하기 위한 방법
US9882467B2 (en) 2012-08-06 2018-01-30 Idt Europe Gmbh Method for controlling a power stage
TWI501523B (zh) * 2012-08-06 2015-09-21 Zentr Mikroelekt Dresden Gmbh 控制功率級方法
WO2014023446A3 (en) * 2012-08-06 2014-04-03 Zentrum Mikroelektronik Dresden Ag Method for controlling a power stage
EP2704300A1 (en) * 2012-08-06 2014-03-05 Zentrum Mikroelektronik Dresden AG Method for controlling a power stage
CN103546045A (zh) * 2013-10-28 2014-01-29 中国东方电气集团有限公司 一种三相不控整流装置直流电容容值计算方法
US9923477B2 (en) 2014-09-10 2018-03-20 Fanuc Corporation PWM rectifier including capacitance calculation unit
DE102015011506A1 (de) 2014-09-10 2016-03-10 Fanuc Corporation PWM-Gleichrichter mit Kapazitätsberechnungseinheit
DE102015011506B4 (de) 2014-09-10 2023-07-13 Fanuc Corporation PWM-Gleichrichter mit Kapazitätsberechnungseinheit
EP3324529A1 (en) * 2016-11-21 2018-05-23 ABB Schweiz AG Method of estimating dc-link capacitance of converter assembly and converter assembly
WO2019239511A1 (ja) * 2018-06-13 2019-12-19 三菱電機株式会社 コンデンサ容量推定装置、自動車制御システム、ｆａシステム及びコンデンサ容量推定方法
JPWO2019239511A1 (ja) * 2018-06-13 2020-09-24 三菱電機株式会社 コンデンサ容量推定装置、自動車制御システム、ｆａシステム及びコンデンサ容量推定方法
DE112018007585B4 (de) 2018-06-13 2021-12-23 Mitsubishi Electric Corporation Vorrichtung zum Schätzen der Kapazität von Kondensatoren, Kraftfahrzeug-Steuersystem, FA-System und Verfahren zum Schätzen der Kapazität von Kondensatoren
CN109061314A (zh) * 2018-06-29 2018-12-21 华为技术有限公司 一种检测逆变器的滤波电容容值的方法及装置
US11353487B2 (en) 2018-06-29 2022-06-07 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for detecting capacitance of filter capacitor of inverter
CN110572042A (zh) * 2019-09-30 2019-12-13 华中科技大学 一种双向无线电能传输***的双侧不对称电压控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010055556A1 (ja) 電力変換装置のコンデンサ容量推定装置およびコンデンサ容量推定方法
JP5931148B2 (ja) 静電容量計算部を有するｐｗｍ整流器
KR101445057B1 (ko) 교류 모터 구동 시스템
JP5826440B1 (ja) 交流モータ駆動システム
JP5306306B2 (ja) スイッチング電源装置
JP5197897B1 (ja) 電動機制御装置
US8143836B2 (en) Motor controller
JP5204157B2 (ja) 電動車両の充電装置
US20090072839A1 (en) Apparatus and method to detect failure of smoothing electrolytic capacitor
US9543882B2 (en) AC motor drive system
JP2016208773A (ja) 平滑コンデンサの寿命予測手段を有するモータ制御装置
JP2006317425A (ja) 電力変換回路の交流電圧検出方式
WO2011004870A1 (ja) 電力制御装置および電力制御装置における電力算出方法
JP2012205391A (ja) インバータ装置及び平滑コンデンサの容量推定方法
JP5196011B2 (ja) 充電制御システム
JP4590838B2 (ja) インバータ装置
JP2019050673A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータの制御装置
WO2013051100A1 (ja) エレベーターの制御装置
JP7288332B2 (ja) 空調システムの制御装置、空調システムの制御方法及びプログラム
JP2011188627A (ja) インバータ装置
CN112383210A (zh) 控制器、逆变器、包括逆变器和电机的组件、操作逆变器的方法以及计算机程序
JP3235134B2 (ja) コンバータ装置の故障表示方法
US11949341B2 (en) Power converter and electric motor braking method
JP5293554B2 (ja) 電力変換装置
JPH10127046A (ja) 昇圧形コンバータの制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08878102

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08878102

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1