JP7524565B2 - 電源装置および電源装置の劣化判定方法 - Google Patents

Description

この発明は、電源装置および電源装置の劣化判定方法に関する。

従来、電気設備の劣化および異常を監視する監視システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の監視システムは、電気設備内の機器の発する音波を検出し、検出された音波の波形に基づいて、機器の劣化または異常を診断するシステムである。この監視システムは、電気設備内の変圧器またはインバータを含む機器の発する音波を検出する音響センサと、検出された音波に基づいて電気設備内の機器の劣化または異常を診断する監視装置本体とを備える。監視装置本体は、記憶部および比較判定部を含む。記憶部は、電気設備の通常運転時の音波の波形を記憶する。また、記憶部は、電気設備内の機器ごとに、機器の種類と異常が発生する周波数との対応関係を記憶する。比較判定部は、音響センサによって検出された音波の波形と、記憶部に記憶された通常時の音波の波形とを比較する。そして、比較判定部は、検出された音波の波形が通常時の音波の波形に対して所定の幅を超えて異なっているか否かを判定する。比較判定部は、検出された音波の波形が通常時の波形と異なると判定した場合は、警報を発報する指令を出力する。

特開２０１８－４４９３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の監視システムでは、電気設備の発する音波に基づいて劣化の判定を行っているため、電気設備内の機器が発する音波を検出するための音響センサを新たに設ける必要がある。また、劣化の判定を行うためには、検出された音波に基づいて電気設備内の機器の劣化または異常を診断する監視装置本体を新たに設ける必要がある。そのため、上記特許文献１に記載の監視システムでは、電気設備（電源装置）内の機器の劣化を判定するために新たな装置構成を設ける必要があるので、装置構成が複雑化するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置構成の複雑化を抑制しながら、劣化を判定することが可能な電源装置および電源装置の劣化判定方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電源装置は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを少なくとも含み、入力された電力を変換する電力変換動作を行う電力変換部と、電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を測定する測定部と、電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を制御する指令値を電力変換部に対して出力するとともに、測定部による測定値を取得する制御部と、を備え、制御部は、電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定部による測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因するコンバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うように構成されている。

この発明の第１の局面による電源装置では、上記のように、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを少なくとも含む電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、指令値を変更する。そして、指令値の変更に伴う電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方の測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因するコンバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に行う。これにより、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因する電力変換部の劣化判定を行うため、電力変換動作の制御を行う制御部による制御によって、劣化の判定を行うことができる。そのため、新たな装置構成を設けることなく劣化の判定を行うことができる。その結果、装置構成の複雑化を抑制しながら、劣化を判定することができる。また、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて劣化判定を行うため、指令値を変更させずに一定の指令値によって一定の出力を行っている場合には異常が表れないような軽微な故障および劣化を判定することができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、測定値の変化の態様は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態を含み、制御部は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、応答波形の形状などから測定値の変化の態様の特徴点を取得することができる。そのため、指令値の変化の態様について、測定値の一時点（ピンポイント）の数値を取得して劣化の判定を行う場合と異なり、応答波形の状態に基づいて変化の態様についての特徴点を容易に取得することができる。その結果、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、劣化に起因する測定値の変化を容易に取得することができるので、劣化の判定を容易に行うことができる。

この場合、好ましくは、制御部は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の応答時間と、指令値の変更に伴う測定値の応答波形における測定値の変化量との少なくとも一方を含む応答波形の応答性に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、装置の出力および動作に表れない軽微な故障または劣化がある場合にも、測定値の応答波形の応答時間と応答波形における測定値の変化量との少なくとも一方を含む応答波形の応答性に異常が表れるような劣化を判定することができる。ここで、電力変換部に含まれるコンデンサおよびリアクトルなどが劣化した場合には、動作時の出力値に変化が表れていなくとも、応答波形の応答性において、応答時間が短くなることと測定値の変化量の大きさが正常時と異なることなどの変化が表れる。そのため、応答波形の応答性に基づいて劣化の判定を行うことによって、電力変換部に含まれるコンデンサおよびリアクトルの軽微な故障および劣化について容易に判定を行うことができる。

この場合、好ましくは、応答波形の応答時間は、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間の値と、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が２番目に最大となるタイミングまでの応答時間の値と、指令値を変更したタイミングから指令値の変更に伴って変化した測定値と変更された指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間の値と、の少なくとも一つを含む。このように構成すれば、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間と、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が２番目に最大となるタイミングまでの応答時間の値と、指令値を変更したタイミングから指令値の変更に伴って変化した測定値と変更された指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間の値との少なくとも一つを、応答波形の応答時間として取得することができる。ここで、電力変換部に含まれるコンデンサまたはリアクトルなどが劣化した場合には、測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間と、測定値の変化が２番目に最大となるタイミングまでの応答時間と、測定値と指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間とが、劣化が無い場合に比べて異なる値となる。そのため、測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間と、測定値の変化が２番目に最大となるタイミングまでの応答時間と、測定値と指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間との少なくとも一つを取得することによって、電力変換部の劣化の判定を容易に行うことができる。

上記応答波形の応答性に基づいて、電力変換部の劣化判定を行う電源装置において、好ましくは、応答波形における測定値の変化量は、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値と、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値との少なくとも一方を含む。このように構成すれば、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値と、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値との少なくとも一方を、応答波形における測定値の変化量として取得することができる。ここで、電力変換部に含まれるコンデンサまたはリアクトルなどが劣化した場合には、測定値の変化量の最大値と、指令値と測定値との差の値とが、劣化が無い場合に比べて異なる値となる。そのため、測定値の変化量の最大値と、指令値と測定値との差の値との少なくとも一方を取得することによって、電力変換部の劣化の判定を容易に行うことができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、制御部は、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、測定値の変化の態様の特徴量を取得するとともに、取得された測定値の変化の態様の特徴量と、予め取得された基準となる変化の態様の基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、劣化のない正常時において予め取得された基準特徴量に基づいて、劣化の判定を行うことができる。そのため、取得された特徴量と基準特徴量とを比較することによって、取得された特徴量に異常があった場合に、容易に判定することができる。その結果、劣化が発生した場合に、容易に劣化の判定を行うことができる。

この場合、好ましくは、制御部は、取得された特徴量の基準特徴量に対する割合と所定のしきい値とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、取得された特徴量と基準特徴量との間に差異があった場合にも、所定のしきい値を設けることによって、軽微な故障および劣化に起因する差異と、ノイズなどに起因する偶発的な差異とを判別することができる。そのため、ノイズなどに起因して偶発的に取得された特徴量が変化した場合に、劣化に起因する変化であると誤判定することを抑制することができる。その結果、誤った判定結果に基づく不要な部品交換などの手間を抑制することができる。

上記取得された測定値の変化の態様の特徴量と、予め取得された基準となる変化の態様の基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行う電源装置において、好ましくは、制御部は、取得された特徴量と、電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。ここで、取得された特徴量が、電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて変化する場合がある。そのため、本発明のように、制御部を、取得された特徴量と、電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成すれば、電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて特徴量が変化した場合にも、特徴量の変化に対応するように基準特徴量を変更することによって、精度よく劣化の判定を行うことができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、電力変換部は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを含み、測定部は、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方をそれぞれ測定するように構成されており、制御部は、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々に対して指令値をそれぞれ出力し、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々に対応する測定値を取得するとともに、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うように構成されている。このように構成すれば、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々について劣化の判定を個別に行うことができるので、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部とのうちから、劣化している部位を特定することができる。そのため、電源装置のうちから部位を特定して劣化の判定を行うことができるので、判定結果に基づいて、劣化していると判定された部位のみについて修理または交換を行うことができる。その結果、修理または交換を行う場合に、劣化部位を特定するための手間を抑制することができる。また、複数の部位のうちから、劣化している部位のみを修理または交換することができるので、正常な部位について修理または交換することを効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、制御部は、電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、指令値をステップ状に変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、指令値のステップ状の変更に伴う測定値の変化の態様を劣化判定のために取得する場合には、指令値を緩やかに変更する場合に比べて、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様の正常時と劣化時との差異がより顕著になる。そのため、指令値を緩やかに変更する場合に比べて、正常時と劣化時とにおける変化の態様の差異がより顕著となるので、より精度よく劣化判定を行うことができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、制御部は、電力変換部からの電力が外部の負荷に供給されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、電力変換部から外部の負荷に対する出力を停止させることなく、劣化判定を行うことができる。そのため、劣化判定を行うために、外部の負荷に対する出力を停止させることなく、電源装置からの安定した電力を継続的に外部の負荷に容易に出力することができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、外部から入力された電力を、電力変換部を介さずに出力させるバイパスラインをさらに備え、制御部は、電力変換部からの電力を外部の負荷に供給させずに、バイパスラインを介して入力された電力が負荷に出力されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。ここで、劣化判定を行うために指令値を変更させるので、電力変換部から出力される電力の電圧および電流の少なくとも一方が、通常の出力から変化する。そのため、本発明では、電力変換部からの電力を外部の負荷に供給させずに、バイパスラインを介して入力された電力が負荷に出力されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されているので、劣化判定を行うために、外部の負荷に出力される電力が変化することを抑制しながら、劣化判定を行うことができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、検査作業者による入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、制御部は、操作部に対する入力操作に基づいて、電力変換部の劣化判定を開始するように構成されている。このように構成すれば、検査作業者は、操作部に対する入力操作を行うことによって、検査作業者の任意のタイミングにおいて劣化判定を容易に開始することができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、制御部は、予め定められた所定の期間ごとに、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、定期的に劣化の判定を行うことができるので、劣化が発生した状態のまま長期間に亘って電力変換部を動作させ続けることを抑制することができる。

上記第１の局面による電源装置において、好ましくは、制御部による制御に基づいて、電力変換部の劣化判定の結果の情報を表示する表示部をさらに備え、制御部は、電力変換部の劣化判定の結果の情報を表示部に表示させるように構成されている。このように構成すれば、検査作業者は、表示部の表示を視認することによって、劣化判定の結果の情報を容易に認識することができる。

この発明の第２の局面による電源装置の劣化判定方法は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを少なくとも含み、入力された電力を変換する電力変換動作を行う電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を制御する指令値を変更するステップと、電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を測定して測定値を取得するステップと、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因するコンバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に電力変換部の劣化判定を行うステップと、を備える。

この発明の第２の局面による電源装置の劣化判定方法では、上記のように、電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、指令値を変更する。そして、指令値の変更に伴う電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方の測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因するコンバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に行う。これにより、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて少なくとも電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因するコンバータ部とチョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うため、電力変換動作の制御を行う制御部による制御によって、劣化の判定を行うことができる。そのため、新たな装置構成を設けることなく劣化の判定を行うことができる。その結果、装置構成の複雑化を抑制しながら、劣化を判定することが可能な電源装置の劣化判定方法を提供することができる。また、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて劣化判定を行うため、指令値を変更させずに一定の指令値によって一定の出力を行っている場合には異常が見られないような軽微な故障および劣化を判定することが可能な電源装置の劣化判定方法を提供することができる。

本発明によれば、上記のように、装置構成の複雑化を抑制しながら、劣化を判定することができる。

第１実施形態による電源装置の全体構成を示す図である。 第１実施形態によるコンバータ部の構成を説明するための図である。 第１実施形態によるチョッパ部の構成を説明するための図である。 第１実施形態によるインバータ部の構成を説明するための図である。 第１実施形態による制御部の構成を説明するための図である。 第１実施形態による正常時の応答波形を説明するための図である。 第１実施形態によるコンデンサの劣化時の応答波形を説明するための図である。 第１実施形態によるリアクトルの劣化時の応答波形を説明するための図である。 第１実施形態による特徴量の比較について説明するための図である。 第１実施形態による判定結果の情報の表示について説明するための図である。 第１実施形態による電源装置の劣化判定方法を説明するためのフローチャート図である。 第２実施形態による電源装置の全体構成を示す図である。 第２実施形態による制御部の構成を説明するための図である。 第１および第２実施形態の第１変形例による応答波形の応答時間の例を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１～図１０を参照して、本実施形態による電源装置１００の構成について説明する。

（電源装置の構成）
図１に示すように、第１実施形態による電源装置１００は、外部の交流電源１０１からの交流電力を外部の負荷１０２に出力する無停電電源装置である。電源装置１００は、入力された電力を変換する電力変換動作を行う電力変換部１０を備える。電力変換部１０は、コンバータ部１、チョッパ部２、および、インバータ部３を含む。また、電源装置１００は、バッテリ４、直流測定部５、出力測定部６、操作部７、表示部８、および、制御部９を備える。なお、直流測定部５および出力測定部６は、特許請求の範囲の「測定部」の一例である。

コンバータ部１は、図２に示すように、制御部９による制御に基づいて、外部の交流電源１０１から入力された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作を行う。また、コンバータ部１は、制御部９による制御に基づいて、スイッチング動作を行うスイッチング素子１１を含む。スイッチング素子１１は、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を含む。また、コンバータ部１は、出力された直流電力を平滑化するコンデンサ１２を含む。また、コンバータ部１は、力率改善用の交流リアクトル１３を含む。また、コンバータ部１は、ノイズフィルタ用のコンデンサ１４を含む。

チョッパ部２は、図３に示すように、制御部９による制御に基づいて、入力されたバッテリ４からの直流電力の電圧を変換する電力変換動作を行う。また、チョッパ部２は、制御部９による制御に基づいて、スイッチング動作を行うスイッチング素子２１を含む。スイッチング素子２１は、たとえば、ＩＧＢＴを含む。また、チョッパ部２は、スイッチング素子２１、コンデンサ２２、リアクトル２３、および、整流ダイオード２４、によって構成される昇圧チョッパ回路を含む。チョッパ部２は、制御部９による制御によって、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子２１のスイッチング動作が制御され、バッテリ４からの直流電力を昇圧して出力するように構成されている。

バッテリ４は、停電時などの外部の交流電源１０１の異常時に、コンバータ部１による直流電力の出力が停止された場合に、直流電力を出力する。バッテリ４は、たとえば、リチウムイオン二次電池である。

インバータ部３は、図４に示すように、制御部９による制御に基づいて、入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換動作を行う。また、インバータ部３は、制御部９による制御に基づいて、スイッチング動作を行うスイッチング素子３１を含む。スイッチング素子３１は、たとえば、ＩＧＢＴを含む。また、インバータ部３は、入力される直流電力の電圧を安定化させるコンデンサ３２を含む。コンデンサ３２は、直流電力の電圧が変化した場合に、充電または放電を行うことによって電圧を安定化させる。また、インバータ部３は、出力される交流電力の高調波成分を抑制する交流リアクトル３３を含む。また、インバータ部３は、ノイズフィルタ用のコンデンサ３４を含む。

直流測定部５は、電力変換部１０から出力される電力の電圧を測定する。具体的には、直流測定部５は、コンバータ部１またはチョッパ部２から出力される直流電力の電圧をそれぞれ測定する。そして、直流測定部５は、測定された電圧の測定値として直流電圧測定値を制御部９に出力する。

出力測定部６は、電力変換部１０から出力される電力の電圧および電流を測定する。具体的には、出力測定部６は、インバータ部３から出力される交流電力の電圧および電流を測定する。そして、出力測定部６は、測定された電圧の測定値として出力電圧測定値を制御部９に出力する。また、出力測定部６は、測定された電流の測定値として出力電流測定値を制御部９に出力する。ここで、出力電圧測定値は、出力測定部６によって測定された交流電力の電圧の実効値である。また、出力電流測定値は、出力測定部６によって測定された交流電力の電流の実効値である。

操作部７は、検査作業者による入力操作を受け付ける。そして、操作部７は、検査作業者による入力操作に基づいて、操作信号を制御部９に出力する。操作部７は、たとえば、メンブレンスイッチを含む。

表示部８は、制御部９による制御に基づいて、電力変換部１０の劣化判定の結果の情報を表示する。すなわち、表示部８は、制御部９による制御に基づいて、コンバータ部１、チョッパ部２、および、インバータ部３の各々の劣化判定の結果の情報を表示する。表示部８は、たとえば、液晶ディスプレイを含む。

制御部９は、たとえば、マイコン（マイクロコントローラ）を含む。また、図５に示すように、制御部９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、フラッシュメモリ９２を含む。ＣＰＵ９１は、機能的な構成として、測定値取得部９１ａ、動作制御部９１ｂ、診断シーケンス部９１ｃ、波形取得部９１ｄ、特徴量演算部９１ｅ、比較部９１ｆ、および、判定部９１ｇを含む。すなわち、ＣＰＵ９１は、プログラムを実行することによって、測定値取得部９１ａ、動作制御部９１ｂ、診断シーケンス部９１ｃ、波形取得部９１ｄ、特徴量演算部９１ｅ、比較部９１ｆ、および、判定部９１ｇとして機能する。フラッシュメモリ９２は、プログラムおよび取得された情報などを記憶する。

（制御部による制御について）
制御部９は、電源装置１００の各部の制御を行う。制御部９は、電力変換部１０の各々（コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３）の電力変換動作を制御する。また、制御部９は、電力変換部１０の各々（コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３）の各々の劣化判定を個別に行うように構成されている。

〈電力変換動作の制御について〉
測定値取得部９１ａは、直流測定部５による測定値である直流電圧測定値を取得する。また、測定値取得部９１ａは、出力測定部６による測定値である出力電圧測定値および出力電流測定値を取得する。測定値取得部９１ａは、コンバータ部１とチョッパ部２とインバータ部３との各々に対応する測定値を取得する。

動作制御部９１ｂは、測定値取得部９１ａによって取得された測定値に基づいて、電力変換部１０（コンバータ部１、チョッパ部２、および、インバータ部３）の電力変換動作を制御する。具体的には、動作制御部９１ｂは、電力変換部１０から出力される電圧を制御する指令値を電力変換部１０に対して出力する。すなわち、動作制御部９１ｂは、コンバータ部１とチョッパ部２とインバータ部３との各々に対して指令値をそれぞれ出力する。指令値は、所定の電圧の電力を電力変換部１０に出力させるために、電力変換部１０に含まれるスイッチング素子１１、スイッチング素子２１およびスイッチング素子３１のスイッチング動作をそれぞれ制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）信号を含む。

具体的には、動作制御部９１ｂは、測定値取得部９１ａによって取得された直流電圧測定値に基づいて、コンバータ部１の電力変換動作を制御する。すなわち、動作制御部９１ｂは、コンバータ部１に対して指令値を出力することによって、コンバータ部１から指令値の電圧値の直流電力を出力するように、コンバータ部１に含まれるスイッチング素子１１のスイッチング動作を制御する。また、動作制御部９１ｂは、測定値取得部９１ａによって取得された直流電圧測定値に基づいて、チョッパ部２の電力変換動作を制御する。すなわち、動作制御部９１ｂは、チョッパ部２に対して指令値を出力することによって、チョッパ部２から指令値の電圧値の直流電力を出力するように、チョッパ部２に含まれるスイッチング素子２１のスイッチング動作を制御する。

また、動作制御部９１ｂは、測定値取得部９１ａによって取得された出力電圧測定値に基づいて、インバータ部３の電力変換動作を制御する。すなわち、動作制御部９１ｂは、インバータ部３に対して指令値を出力することによって、インバータ部３から指令値の交流電力を出力するように、インバータ部３に含まれるスイッチング素子３１のスイッチング動作を制御する。なお、インバータ部３に対する指令値は、出力する交流電力の電圧の実効値と、出力する交流電力の周波数を含む。

〈劣化判定の制御について〉
制御部９は、コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３を含む電力変換部１０の各々について個別に劣化判定を行う。コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３は、それぞれ、スイッチング素子１１（スイッチング素子２１、スイッチング素子３１）、コンデンサ１２（コンデンサ１４、コンデンサ２２、コンデンサ３２、コンデンサ３４）、および、リアクトル１３（リアクトル２３、リアクトル３３）の電子部品を含む。これらの電子部品が劣化した場合に、指令値に対する測定値の応答性が変化する。制御部９は、電力変換部１０による電力変換動作が行われている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う直流測定部５または出力測定部６による測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を個別に行うように構成されている。具体的には、制御部９は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態（応答波形の応答性）に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を個別に行う。

診断シーケンス部９１ｃは、操作部７に対する入力操作に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を開始する。具体的には、診断シーケンス部９１ｃは、操作部７からの劣化判定を開始する操作信号を取得する。そして、診断シーケンス部９１ｃは、電力変換部１０の劣化判定を行うための指令を出力する。診断シーケンス部９１ｃは、電力変換部１０に含まれるコンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３との各々について個別に劣化診断を行うための指令を出力する。

たとえば、診断シーケンス部９１ｃは、劣化判定を開始する操作信号を取得した場合に、コンバータ部１の劣化判定を行う指令を出力する。そして、コンバータ部１の劣化判定を行った後に、チョッパ部２の劣化判定を行う指令を出力する。そして、チョッパ部２の劣化判定を行った後に、インバータ部３の劣化判定を行う指令を出力する。

動作制御部９１ｂは、診断シーケンス部９１ｃからの指令に基づいて、電力変換部１０による電力変換動作が行われている状態において、指令値をステップ状に変更する。また、第１実施形態では、動作制御部９１ｂは、電力変換部１０からの電力が外部の負荷１０２に供給されている状態において、指令値をステップ状に変更する。ここで、ステップ状に変更するとは、徐々に指令値を上昇または下降させるのではなく、指令値の値を急変させることを意味する。

たとえば、動作制御部９１ｂは、コンバータ部１の劣化判定を行う指令を取得した場合には、コンバータ部１による電力変換動作が行われている状態において、コンバータ部１に対する指令値を変更する。動作制御部９１ｂは、たとえば、劣化判定を行う場合に、電力変換動作が行われている状態の指令値から、１１０％の値となるように指令値を変更する。したがって、動作制御部９１ｂは、コンバータ部１が指令値に基づいて電圧４００Ｖの直流電力を出力している場合には、４４０Ｖの電圧を出力するように指令値を変更する。

そして、動作制御部９１ｂは、コンバータ部１の劣化判定を行った後にチョッパ部２の劣化判定を行う指令を取得した場合には、コンバータ部１からの出力を停止させ、チョッパ部２による電力変換動作を開始させる。そして、コンバータ部１の劣化判定と同様に、チョッパ部２による電力変換動作が行われている状態において、チョッパ部２に対する指令値を変更する。

そして、動作制御部９１ｂは、チョッパ部２の劣化判定を行った後にインバータ部３の劣化判定を行う指令を取得した場合には、インバータ部３による電力変換動作が行われている状態において、インバータ部３に対する指令値を変更する。すなわち、インバータ部３からの電力が負荷１０２に供給されている状態において、インバータ部３に対する指令値を変更する。

波形取得部９１ｄは、図６～図８に示すように、診断シーケンス部９１ｃからの指令に基づいて、動作制御部９１ｂからの指令値の変更に伴う測定値の変化の態様を取得する。波形取得部９１ｄは、診断シーケンス部９１ｃからの指令に基づいて、測定値取得部９１ａによって取得された測定値を時系列で取得することによって、測定値の応答波形の状態を取得する。波形取得部９１ｄは、たとえば、動作制御部９１ｂが指令値を変更するタイミングから１０秒の間に取得された測定値に基づいて、横軸を経過時間として、かつ、縦軸を取得された測定値としてプロットすることによって、測定値の応答波形を取得する。

なお、図６は、正常な状態における測定値の応答波形の例を示した図である。そして、図７は、コンデンサ１２（コンデンサ２２、コンデンサ３２）が劣化して容量が低下している場合における測定値の応答波形の例を示した図である。このように、電力変換部１０を構成する電子部品が劣化した場合に、指令値の変更に伴う測定値の応答性が変化する。

また、図８に示すように、電力変換部１０に含まれるリアクトル１３（リアクトル２３、リアクトル３３）が劣化した場合にも、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様は、正常時の変化の態様と異なる。具体的には、正常な状態における測定値の応答波形に比べて、リアクトル１３（リアクトル２３、リアクトル３３）が劣化した場合には、コンデンサ１２（コンデンサ２２、コンデンサ３２）の劣化と同様に、応答波形の応答時間Ｃ１および変化量Ｃ２が、正常時と異なる値になる。

特徴量演算部９１ｅは、波形取得部９１ｄによって取得された応答波形に基づいて、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様の特徴量Ｃを取得する。具体的には、特徴量演算部９１ｅは、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の応答時間Ｃ１と、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の変化量Ｃ２とを含む応答波形の応答性を特徴量Ｃとして取得する。たとえば、特徴量演算部９１ｅは、応答時間Ｃ１として、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間の値を取得する。また、特徴量演算部９１ｅは、変化量Ｃ２として、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値Ｃ２ａと、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値Ｃ２ｂを取得する。具体的には、差の値Ｃ２ｂは、測定値の変化量が最大値Ｃ２ａとなったタイミングよりも後に測定値が最小となったタイミングにおける測定値と指令値との差の値である。

比較部９１ｆは、図９に示すように、特徴量演算部９１ｅによって取得された測定値の変化の態様（応答波形）の特徴量Ｃと、予め取得された基準となる変化の態様の基準特徴量Ｄとを比較する。基準特徴量Ｄは、たとえば、出荷時（正常時）において予め取得された特徴量Ｃである。すなわち、制御部９は、劣化判定を行う場合に取得される応答波形の特徴量Ｃと同様の制御処理によって基準特徴量Ｄを出荷時（正常時）に取得する。言い換えると、制御部９は、出荷時（正常時）において、劣化判定を行う場合と同様に、電力変換部１０の各々（コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３）に対して、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様を取得する。そして、制御部９は、劣化判定を行う場合に取得される特徴量Ｃと同様に、特徴量演算部９１ｅによって、出荷時（正常時）における特徴量Ｃを基準特徴量Ｄとして取得する。したがって、基準特徴量Ｄは、特徴量Ｃに含まれる応答時間Ｃ１、変化量の最大値Ｃ２ａ、および、差の値Ｃ２ｂの各々に対応する基準特徴量Ｄを含む。また、制御部９は、取得された基準特徴量Ｄをフラッシュメモリ９２に記憶する。

また、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様（応答波形の応答性）は、電力変換部１０の各々から出力される電力の電流値（電流の実効値）によって変化する。そのため、制御部９は、出荷時（正常時）に、たとえば、電力変換部１０から出力される電力の電流値を、０．５Ａ（アンペア）ずつ変化させて、１つの特徴量Ｃについて、０．５Ａごとに複数の基準特徴量Ｄを取得する。そして、１つの特徴量Ｃについて複数の基準特徴量Ｄをフラッシュメモリ９２に記憶させる。そして、比較部９１ｆは、劣化判定を行う場合に、特徴量Ｃが取得された際に測定値取得部９１ａによって取得された出力電流測定値に基づいて、基準特徴量Ｄを変更する。比較部９１ｆは、取得された特徴量Ｃと、電力変換部１０から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量Ｄとを比較する。たとえば、比較部９１ｆは、特徴量Ｃが取得された際の出力電流測定値が０．０Ａ以上０．５Ａ未満の場合には、取得された特徴量Ｃと、出力される電力の電流値が０．５Ａの場合において取得された基準特徴量Ｄとを比較する。そして、比較部９１ｆは、特徴量Ｃが取得された際の出力電流測定値が０．５Ａ以上１．０Ａ未満の場合には、取得された特徴量Ｃと、出力される電力の電流値が１．０Ａの場合において取得された基準特徴量Ｄとを比較する。このように、比較部９１ｆは、特徴量Ｃが取得された際の出力電流測定値に応じて、０．５Ａごとに基準特徴量Ｄを変更する。

また、比較部９１ｆは、取得された特徴量Ｃの基準特徴量Ｄに対する割合と所定のしきい値とを比較することによって、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。具体的には、取得された複数の特徴量Ｃ（Ｃ１、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ）の各々について、複数の特徴量Ｃの対応する基準特徴量Ｄに対する割合を、変化率として取得する。そして、比較部９１ｆは、取得された変化率と所定のしきい値とを比較することによって、特徴量Ｃの各々が正常な値であるか否かを判定する。そして、比較部９１ｆは、複数の特徴量Ｃの各々について、比較結果を出力する。所定のしきい値は、予めフラッシュメモリ９２に記憶される。所定のしきい値は、特徴量Ｃの種類に応じてそれぞれ定められる。

判定部９１ｇは、比較部９１ｆからの比較結果に基づいて、電力変換部１０の各々（コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３）について、劣化状況を判定する。そして、判定部９１ｇは、電力変換部１０の各々について劣化判定を行い、修理および交換などのメンテナンスが必要であるか否かを示す劣化判定の結果を取得する。たとえば、判定部９１ｇは、測定値の応答波形の複数の特徴量Ｃのうち、少なくとも１つの特徴量Ｃについて、異常であると判定された場合に、異常であると判定された特徴量Ｃが取得された電力変換部１０が、劣化しているとする判定結果を取得する。

また、図１０に示すように、判定部９１ｇは、電力変換部１０の劣化判定の結果の情報を表示部８に表示させる。判定部９１ｇは、コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３の各々についての判定結果を表示部８に表示する。また、判定部９１ｇは、劣化判定によって、電力変換部１０が劣化していると判定された場合には、劣化を報知するための表示を表示部８に表示する。

（第１実施形態による制御処理）
次に、図１１を参照して、第１実施形態による電源装置１００による電源装置の劣化判定方法に関する制御処理フローについて説明する。また、この電源装置の劣化判定方法に関する制御は、制御部９により実行される。

まず、ステップ３０１において、操作部７によって、劣化判定を開始する操作信号が受け付けられたか否かが判断される。劣化判定を開始する操作信号が受け付けられたと判断された場合は、ステップ３０２へと進む。

ステップ３０２では、診断シーケンス部９１ｃによって、コンバータ部１の劣化判定を行うための指令が出力される。そして、動作制御部９１ｂによって、コンバータ部１の電力変換動作が行われている状態において、コンバータ部１に対する指令値が変更される。

次に、ステップ３０３において、測定値取得部９１ａによって、コンバータ部１に対する指令値が変更されたタイミングから１０秒間の直流電圧測定値および出力電流測定値が取得される。

次に、ステップ３０４において、波形取得部９１ｄによって、取得された直流電圧測定値に基づいて、測定値の応答波形が取得される。そして、特徴量演算部９１ｅによって、取得された応答波形から特徴量Ｃが取得される。

次に、ステップ３０５において、比較部９１ｆによって、取得された出力電流測定値に基づいてフラッシュメモリ９２に記憶された対応する基準特徴量Ｄが取得される。そして、比較部９１ｆによって、取得された特徴量Ｃと、取得された基準特徴量Ｄとが比較される。そして、判定部９１ｇによって、コンバータ部１の劣化判定が行われる。

次に、ステップ３０６において、診断シーケンス部９１ｃによって、チョッパ部２の劣化判定を行うための指令が出力される。そして、動作制御部９１ｂによって、コンバータ部１の電力変換動作が停止されるとともに、チョッパ部２の電力変換動作が開始される。そして、チョッパ部２の電力変換動作が行われている状態において、チョッパ部２に対する指令値が変更される。

次に、ステップ３０７において、測定値取得部９１ａによって、チョッパ部２に指令値が変更されたタイミングから１０秒間の直流電圧測定値および出力電流測定値が取得される。

次に、ステップ３０８において、波形取得部９１ｄによって、取得された直流電圧測定値に基づいて、測定値の応答波形が取得される。そして、特徴量演算部９１ｅによって、取得された応答波形から特徴量Ｃが取得される。

次に、ステップ３０９において、比較部９１ｆによって、取得された出力電流測定値に基づいてフラッシュメモリ９２に記憶された対応する基準特徴量Ｄが取得される。そして、比較部９１ｆによって、取得された特徴量Ｃと、取得された基準特徴量Ｄとが比較される。そして、判定部９１ｇによって、チョッパ部２の劣化判定が行われる。

次にステップ３１０において、診断シーケンス部９１ｃによって、インバータ部３の劣化判定を行うための指令が出力される。そして、動作制御部９１ｂによって、インバータ部３の電力変換動作が行われている状態において、インバータ部３に対する指令値が変更される。

次に、ステップ３１１において、測定値取得部９１ａによって、インバータ部３に対する指令値が変更されたタイミングから１０秒間の出力電圧測定値および出力電流測定値が取得される。

次に、ステップ３１２において、波形取得部９１ｄによって、取得された出力電圧測定値に基づいて、測定値の応答波形が取得される。そして、特徴量演算部９１ｅによって、取得された応答波形から特徴量Ｃが取得される。

次に、ステップ３１３において、比較部９１ｆによって、取得された出力電流測定値に基づいてフラッシュメモリ９２に記憶された対応する基準特徴量Ｄが取得される。そして、比較部９１ｆによって、取得された特徴量Ｃと、取得された基準特徴量Ｄとが比較される。そして、判定部９１ｇによって、インバータ部３の劣化判定が行われる。

次に、ステップ３１４において、判定部９１ｇによって、コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３の劣化判定の結果の情報が、表示部８に表示される。

なお、ステップ３０２～ステップ３０５におけるコンバータ部１の劣化判定と、ステップ３０６～ステップ３０９におけるチョッパ部２の劣化判定と、ステップ３１０～ステップ３１３におけるインバータ部３の劣化判定とは、いずれの制御を先に行うようにしてもよい。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、電力変換部１０による電力変換動作が行われている状態において、指令値を変更する。そして、指令値の変更に伴う電力変換部１０から出力される電力の電圧の測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行う。これにより、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて電力変換部１０の劣化判定を行うため、電力変換動作の制御を行う制御部９による制御によって、劣化の判定を行うことができる。そのため、新たな装置構成を設けることなく劣化の判定を行うことができる。その結果、装置構成の複雑化を抑制しながら、劣化を判定することができる。また、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて劣化判定を行うため、指令値を変更させずに一定の指令値によって一定の出力を行っている場合には異常が見られないような軽微な故障および劣化を判定することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、測定値の変化の態様は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態を含み、制御部９は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、応答波形の形状などから測定値の変化の態様の特徴点を取得することができる。そのため、指令値の変化の態様について、測定値の一時点（ピンポイント）の数値を取得して劣化の判定を行う場合と異なり、応答波形の状態に基づいて変化の態様についての特徴点を容易に取得することができる。その結果、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態に基づいて、劣化に起因する測定値の変化を容易に取得することができるので、劣化の判定を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の応答時間Ｃ１と、指令値の変更に伴う測定値の応答波形における測定値の変化量Ｃ２との少なくとも一方を含む応答波形の応答性に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、装置の出力および動作に表れない軽微な故障または劣化がある場合にも、測定値の応答波形の応答時間Ｃ１と応答波形における測定値の変化量Ｃ２との少なくとも一方を含む応答波形の応答性に異常が表れるような劣化を判定することができる。ここで、電力変換部１０に含まれるコンデンサ１２（１４、２２、３２、３４）またはリアクトル１３（２３、３３）などが劣化した場合には、動作時の出力値に変化が表れていなくとも、応答波形の応答性において、応答時間Ｃ１が短くなることと測定値の変化量Ｃ２の大きさが正常時と異なることなどの変化が表れる。そのため、応答波形の応答性に基づいて劣化の判定を行うことによって、電力変換部１０に含まれるコンデンサ１２（１４、２２、３２、３４）またはリアクトル１３（２３、３３）の軽微な故障および劣化について容易に判定を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、応答波形の応答時間Ｃ１は、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間の値を含む。このように構成すれば、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間Ｃ１を、応答波形の応答時間Ｃ１として取得することができる。ここで、電力変換部１０に含まれるコンデンサ１２（１４、２２、３２、３４）またはリアクトル１３（２３、３３）などが劣化した場合には、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間Ｃ１が、劣化が無い場合に比べて異なる値となる。そのため、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間Ｃ１を取得することによって、電力変換部１０の劣化の判定を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、応答波形における測定値の変化量Ｃ２は、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値Ｃ２ａと、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値Ｃ２ｂとの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値Ｃ２ａと、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値Ｃ２ｂとの少なくとも一方を、応答波形における測定値の変化量Ｃ２として取得することができる。ここで、電力変換部１０に含まれるコンデンサ１２（１４、２２、３２、３４）またはリアクトル１３（２３、３３）などが劣化した場合には、測定値の変化量の最大値Ｃ２ａと、指令値と測定値との差の値Ｃ２ｂとが、劣化が無い場合に比べて異なる値となる。そのため、測定値の変化量の最大値Ｃ２ａと、指令値と測定値との差の値Ｃ２ｂとの少なくとも一方を取得することによって、電力変換部１０の劣化の判定を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、測定値の変化の態様の特徴量Ｃを取得するとともに、取得された測定値の変化の態様の特徴量Ｃと、予め取得された基準となる変化の態様の基準特徴量Ｄとを比較することによって、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、劣化のない正常時において予め取得された基準特徴量Ｄに基づいて、劣化の判定を行うことができる。そのため、取得された特徴量Ｃと基準特徴量Ｄとを比較することによって、取得された特徴量Ｃに異常があった場合に、容易に判定することができる。その結果、劣化が発生した場合に、容易に劣化の判定を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、取得された特徴量Ｃの基準特徴量Ｄに対する割合と所定のしきい値とを比較することによって、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、取得された特徴量Ｃと基準特徴量Ｄとの間に差異があった場合にも、所定のしきい値を設けることによって、軽微な故障および劣化に起因する差異と、ノイズなどに起因する偶発的な差異とを判別することができる。そのため、ノイズなどに起因して偶発的に取得された特徴量Ｃが変化した場合に、劣化に起因する変化であると誤判定することを抑制することができる。その結果、誤った判定結果に基づく不要な部品交換などの手間を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、取得された特徴量Ｃと、電力変換部１０から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量Ｄとを比較することによって、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。ここで、取得された特徴量Ｃが、電力変換部１０から出力される電力の電流の大きさに応じて変化する場合がある。そのため、第１実施形態のように、制御部９を、取得された特徴量Ｃと、電力変換部１０から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量Ｄとを比較することによって、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成すれば、電力変換部１０から出力される電力の電流の大きさに応じて特徴量Ｃが変化した場合にも、特徴量Ｃの変化に対応するように基準特徴量Ｄを変更することによって、精度よく劣化の判定を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、電力変換部１０は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部１と、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ部３と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部２とを含み、直流測定部５および出力測定部６（測定部）は、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２との各々から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方をそれぞれ測定するように構成されており、制御部９は、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２との各々に対して指令値をそれぞれ出力し、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２との各々に対応する測定値を取得するとともに、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２との各々の劣化判定を個別に行うように構成されている。このように構成すれば、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２との各々について劣化の判定を個別に行うことができるので、コンバータ部１とインバータ部３とチョッパ部２とのうちから、劣化している部位を特定することができる。そのため、電源装置１００のうちから部位を特定して劣化の判定を行うことができるので、判定結果に基づいて、劣化していると判定された部位のみについて修理または交換を行うことができる。その結果、修理または交換を行う場合に、劣化部位を特定するための手間を抑制することができる。また、複数の部位のうちから、劣化している部位のみを修理または交換することができるので、正常な部位について修理または交換することを効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、電力変換部１０による電力変換動作が行われている状態において、指令値をステップ状に変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、指令値のステップ状の変更に伴う測定値の変化の態様を劣化判定のために取得する場合には、指令値を緩やかに変更する場合に比べて、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様の正常時と劣化時との差異がより顕著になる。そのため、指令値を緩やかに変更する場合に比べて、正常時と劣化時とにおける変化の態様の差異がより顕著となるので、より精度よく劣化判定を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９は、電力変換部１０からの電力が外部の負荷１０２に供給されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、電力変換部１０から外部の負荷１０２に対する出力を停止させることなく、劣化判定を行うことができる。そのため、劣化判定を行うために、外部の負荷１０２に対する出力を停止させることなく、電源装置１００からの安定した電力を継続的に外部の負荷１０２に容易に出力することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検査作業者による入力操作を受け付ける操作部７をさらに備え、制御部９は、操作部７に対する入力操作に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を開始するように構成されている。このように構成すれば、検査作業者は、操作部７に対する入力操作を行うことによって、検査作業者の任意のタイミングにおいて劣化判定を容易に開始することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９による制御に基づいて、電力変換部１０の劣化判定の結果の情報を表示する表示部８をさらに備え、制御部９は、電力変換部１０の劣化判定の結果の情報を表示部８に表示させるように構成されている。このように構成すれば、検査作業者は、表示部８の表示を視認することによって、劣化判定の結果の情報を容易に認識することができる。

［第２実施形態］
次に、図１２および図１３を参照して、第２実施形態による電源装置２００の構成について説明する。電力変換部１０からの電力が外部の負荷１０２に供給されている状態において、劣化判定を行うように構成した第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、電力変換部１０からの電力を外部の負荷１０２に供給させずに劣化判定を行うように構成する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。

（第２実施形態による電源装置の構成）
図１２に示すように、第２実施形態による電源装置２００は、制御部２０９と、バイパスライン２１１と、リレー２１２とを備える。

バイパスライン２１１は、外部の交流電源１０１から入力された電力を、電力変換部１０を介さずに、負荷１０２に出力させる。すなわち、バイパスライン２１１は、外部の交流電源１０１から入力された交流電力を、直接的に外部の負荷１０２に供給するための導線である。

リレー２１２は、制御部２０９による制御によって、接続を切り替える機械式のリレー含む。リレー２１２は、制御部２０９からの信号に基づいて接続を切り替えることによって、電力変換部１０からの電力を負荷１０２に供給することと、外部の交流電源１０１からの交流電力を、電力変換部１０を介さずに負荷１０２に供給することとを切り替える。

制御部２０９は、第１実施形態による制御部９と同様に、電源装置１００の各部の動作を制御する。制御部２０９は、図１３に示すように、ＣＰＵ２９１を含む。ＣＰＵ２９１は、機能的な構成として、診断シーケンス部２９１ｃを含む。すなわち、ＣＰＵ２９１は、プログラムを実行することによって、診断シーケンス部２９１ｃとして機能する。制御部２０９のその他の構成は、第１実施形態による制御部９と同様である。

また、第２実施形態では、診断シーケンス部２９１ｃは、予め定められた所定の期間ごとに、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。たとえば、診断シーケンス部２９１ｃは、１カ月に１度、定期的に電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。すなわち、診断シーケンス部２９１ｃは、１カ月に１度、電力変換部１０（コンバータ部１、チョッパ部２およびインバータ部３）の各々の劣化判定を行うための指令を出力する。

また、第２実施形態では、診断シーケンス部２９１ｃは、電力変換部１０からの電力を外部の負荷１０２に供給させずに、バイパスライン２１１を介して入力された電力が負荷１０２に出力されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。具体的には、診断シーケンス部２９１ｃは、劣化判定を行う場合に、リレー２１２に対して、外部の交流電源１０１からの交流電力を、電力変換部１０を介さずに負荷１０２に供給するように接続を切り替える信号を出力する。したがって、電力変換部１０からの電力を外部の負荷１０２に供給させずに、バイパスライン２１１を介して入力された電力が負荷１０２に出力されている状態において、電力変換部１０の劣化判定が行われる。劣化判定の制御処理は、第１実施形態と同様である。

なお、負荷１０２に対する出力を行わない状態において電力変換部１０の劣化判定を行うため、電力変換部１０の各々から出力される電力の電流値（電流の実効値）は一定となる。そのため、電力変換部１０から出力される電力の電流値に対応するように基準特徴量Ｄを変更した第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、出力される電力の電流値に応じて取得される特徴量Ｃが変化することが無くなるため、予め出荷時（正常時）取得される基準特徴量Ｄは１つの電流値に対応するものとなる。

また、第２実施形態によるその他の構成は、第１実施形態と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、外部から入力された電力を、電力変換部１０を介さずに出力させるバイパスライン２１１をさらに備え、制御部２０９は、電力変換部１０からの電力を外部の負荷１０２に供給させずに、バイパスライン２１１を介して入力された電力が負荷１０２に出力されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。ここで、劣化判定を行うために指令値を変更させるので、電力変換部１０から出力される電力の電圧および電流の少なくとも一方が、通常の出力から変化する。そのため、第２実施形態では、電力変換部１０からの電力を外部の負荷１０２に供給させずに、バイパスライン２１１を介して入力された電力が負荷１０２に出力されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されているので、劣化判定を行うために、外部の負荷１０２に出力される電力が変化することを抑制しながら、劣化判定を行うことができる。

また、第２実施形態では、上記のように、制御部２０９は、予め定められた所定の期間ごとに、電力変換部１０の劣化判定を行うように構成されている。このように構成すれば、定期的に劣化の判定を行うことができるので、劣化が発生した状態のまま長期間に亘って電力変換部１０を動作させ続けることを抑制することができる。

また、第２実施形態によるその他の効果は、第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

（第１変形例）
たとえば、上記第１および第２実施形態では、応答波形の応答時間は、指令値を変更したタイミングから測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間の値を含むように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１４に示す第１変形例による応答波形のように、応答波形の応答時間を、指令値を変更したタイミングから、測定値の変化が２番目に最大（極大）となるタイミングまでの応答時間の値Ｃ１ａを含むようにしてもよい。また、応答波形の応答時間を、指令値を変更したタイミングから、測定値が指令値と一致したタイミングまでの応答時間の値Ｃ１ｂを含むようにしてもよい。また、応答波形の応答時間を、指令値を変更したタイミングから、指令値の変更に伴って変化した測定値と変更された指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間の値Ｃ１ｃを含むようにしてもよい。すなわち、指令値の変更に伴って測定値が振動しながら波形状に変化する場合に、指令値を変更したタイミングから、測定値の振動の振幅と指令値との差が指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間の値Ｃ１ｃを、応答波形の応答時間として取得するようにしてもよい。また、応答波形の応答時間を、指令値を変更したタイミングから、実際に測定値の変化が開始したタイミングまでの応答時間の値Ｃ１ｄを含むようにしてもよい。

（その他の変形例）
また、上記第１および第２実施形態では、測定値の変化の態様は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の状態を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、測定値の変化の態様を、応答波形の状態ではなく、指令値の変更に伴う測定値の一時点（ピンポイント）において測定された数値（瞬間値）を含むようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、指令値の変更に伴う測定値の応答波形の応答時間と、指令値の変更に伴う測定値の応答波形における測定値の変化量との少なくとも一方を含む応答波形の応答性に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を、応答波形の応答性ではなく、指令値を変更したタイミングから、所定の時間が経過した時点における測定値の値（変化量）を取得するとともに、取得された変化量に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、応答波形における測定値の変化量は、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値と、変更された指令値と指令値の変更に伴って変化した測定値との差の値との少なくとも一方を含むように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、応答波形における測定値の変化量は、指令値の変更に伴う測定値の変化量の最大値と指令値との差の値を含むようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、出力測定部（測定部）は、出力された交流電力の電圧の実効値を電圧測定値として取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、出力測定部を、出力された交流電力の瞬間値を測定値として時間軸に沿って取得するようにしてもよい。その場合、制御部を、取得された交流電力の電圧値の波形を生成するとともに、電圧の波形のひずみ量などを応答波形の特徴量として取得するようにしてもよい。また、制御部を、出力された交流電力の電圧の周波数を特徴量として取得するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、測定部（直流測定部および出力測定部）は、コンバータ部とインバータ部とチョッパ部との各々から出力される電力の電圧をそれぞれ測定するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、測定部を、出力される電力の電流を測定するようにしてもよい。そして、制御部を、取得された電流の測定値に基づいて、劣化を判定するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、取得された特徴量と、出荷時において取得された基準となる変化の態様の基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を、劣化判定を行うことによって取得された特徴量を記憶させておくことによって、記憶された特徴量に基づいて基準特徴量を取得するように構成してもよい。すなわち、制御部を、劣化判定において取得された特徴量の平均値を基準特徴量として取得するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、取得された特徴量の基準特徴量に対する割合と所定のしきい値とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を、取得された特徴量と基準特徴量との差を、所定のしきい値と比較することによって、劣化判定を行うようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、制御部は、取得された特徴量と、電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される基準特徴量とを比較することによって、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一定の電流を出力するように構成されている電力変換部の劣化を判定する場合には、電流の大きさに応じて基準特徴量を変更する必要がないため、制御部を、出力される電流の大きさに応じて基準特徴量を変更しないようにしてもよい。また、出力させる電圧の大きさを負荷に応じて変更させるように構成されている電力変換部の劣化を判定する場合には、制御部を、出力される電圧の大きさに応じて、基準特徴量を変更するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、電力変換部に対して、電圧を制御する指令値を出力するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部を、電力変換部から出力される電力の電流を制御する指令値を、電力変換部に対して出力するように構成してもよい。また、交流電力を出力する電力変換部（インバータ部）の劣化を判定する場合には、制御部を、出力される交流電力の電圧の周波数を制御する指令値を変更させることによって、劣化の判定を行うようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、電力変換部は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを含むように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換部を、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ部のみを含むように構成してもよい。すなわち、電源装置を、太陽光発電用パワーコンディショナなどの、入力された直流電力を交流電力に変換する装置にしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、指令値をステップ状に変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を、徐々に指令値を変更するとともに、徐々に変更された指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて劣化を判定するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、劣化判定を行う場合に、出力する電圧を上げるように指令値をステップ状に変更するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を、出力する電圧を下げるように指令値をステップ状に変更するように構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、制御部は、電力変換部からの電力が外部の負荷に供給されている状態において、指令値を変更するとともに、指令値の変更に伴う測定値の変化の態様に基づいて、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、外部の負荷への出力を遮断した状態で、劣化の判定を行うようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、検査作業者による入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、制御部は、操作部に対する入力操作に基づいて、電力変換部の劣化判定を開始するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、操作部を設けず、検査作業者の声を音声認識することによって、劣化判定を開始するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、制御部は、予め定められた所定の期間（一カ月）ごとに、電力変換部の劣化判定を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、断続的に装置を稼働させる場合に、装置の稼働時間の積算値（累積稼働時間）が所定の時間（たとえば、３００時間）経過するごとに、劣化判定を行うように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部は、電力変換部の劣化判定の結果の情報を表示部に表示させるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、通信部を設けて、劣化判定の結果を、通信部を介して装置外部に送信するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、コンバータ部は、出力された直流電力を平滑化するコンデンサを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コンバータ部を、直流電力を安定化するためのコンデンサを含むように構成してもよい。

１ コンバータ部
２ チョッパ部
３ インバータ部
５ 直流測定部（測定部）
６ 出力測定部（測定部）
７ 操作部
８ 表示部
９、２０９ 制御部
１０ 電力変換部
１００、２００ 電源装置
１０２ 負荷
２１１ バイパスライン

Claims (16)

1. 入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを少なくとも含み、入力された電力を変換する電力変換動作を行う電力変換部と、
   前記電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を測定する測定部と、
   前記電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を制御する指令値を前記電力変換部に対して出力するとともに、前記測定部による測定値を取得する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、前記指令値を変更するとともに、前記指令値の変更に伴う前記測定部による前記測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも前記電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因する前記コンバータ部と前記チョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うように構成されている、電源装置。
2. 前記測定値の変化の態様は、前記指令値の変更に伴う前記測定値の応答波形の状態を含み、
   前記制御部は、前記指令値の変更に伴う前記測定値の前記応答波形の状態に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、前記指令値の変更に伴う前記測定値の前記応答波形の応答時間と、前記指令値の変更に伴う前記測定値の前記応答波形における前記測定値の変化量との少なくとも一方を含む前記応答波形の応答性に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項２に記載の電源装置。
4. 前記応答波形の応答時間は、前記指令値を変更したタイミングから前記測定値の変化が最大となるタイミングまでの応答時間の値と、前記指令値を変更したタイミングから前記測定値の変化が２番目に最大となるタイミングまでの応答時間の値と、前記指令値を変更したタイミングから前記指令値の変更に伴って変化した前記測定値と変更された前記指令値との差が前記指令値の変化量の５％以下となるタイミングまでの応答時間の値と、の少なくとも一つを含む、請求項３に記載の電源装置。
5. 前記応答波形における前記測定値の変化量は、前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化量の最大値と、変更された前記指令値と前記指令値の変更に伴って変化した前記測定値との差の値との少なくとも一方を含む、請求項３または４に記載の電源装置。
6. 前記制御部は、前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化の態様に基づいて、前記測定値の変化の態様の特徴量を取得するとともに、取得された前記測定値の変化の態様の前記特徴量と、予め取得された基準となる変化の態様の基準特徴量とを比較することによって、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 前記制御部は、取得された前記特徴量の前記基準特徴量に対する割合と所定のしきい値とを比較することによって、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項６に記載の電源装置。
8. 前記制御部は、取得された前記特徴量と、前記電力変換部から出力される電力の電流の大きさに応じて変更される前記基準特徴量とを比較することによって、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項６または７に記載の電源装置。
9. 前記電力変換部は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを含み、
   前記測定部は、前記コンバータ部と前記インバータ部と前記チョッパ部との各々から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方をそれぞれ測定するように構成されており、
   前記制御部は、前記コンバータ部と前記インバータ部と前記チョッパ部との各々に対して前記指令値をそれぞれ出力し、前記コンバータ部と前記インバータ部と前記チョッパ部との各々に対応する前記測定値を取得するとともに、前記コンバータ部と前記インバータ部と前記チョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うように構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の電源装置。
10. 前記制御部は、前記電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、前記指令値をステップ状に変更するとともに、前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化の態様に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の電源装置。
11. 前記制御部は、前記電力変換部からの電力が外部の負荷に供給されている状態において、前記指令値を変更するとともに、前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化の態様に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電源装置。
12. 外部から入力された電力を、前記電力変換部を介さずに出力させるバイパスラインをさらに備え、
    前記制御部は、前記電力変換部からの電力を外部の負荷に供給させずに、前記バイパスラインを介して入力された電力が前記負荷に出力されている状態において、前記指令値を変更するとともに、前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化の態様に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電源装置。
13. 検査作業者による入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、
    前記制御部は、前記操作部に対する入力操作に基づいて、前記電力変換部の劣化判定を開始するように構成されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電源装置。
14. 前記制御部は、予め定められた所定の期間ごとに、前記電力変換部の劣化判定を行うように構成されている、請求項１～１３のいずれか１項に記載の電源装置。
15. 前記制御部による制御に基づいて、前記電力変換部の劣化判定の結果の情報を表示する表示部をさらに備え、
    前記制御部は、前記電力変換部の劣化判定の結果の情報を前記表示部に表示させるように構成されている、請求項１～１４のいずれか１項に記載の電源装置。
16. 入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、入力された直流電力の電圧を変換するチョッパ部とを少なくとも含み、入力された電力を変換する電力変換動作を行う電力変換部による電力変換動作が行われている状態において、前記電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を制御する指令値を変更するステップと、
    前記電力変換部から出力される電力の電圧または電流の少なくとも一方を測定して測定値を取得するステップと、
    前記指令値の変更に伴う前記測定値の変化の態様に基づいて、少なくとも前記電力変換部に含まれるリアクトルの劣化に起因する前記コンバータ部と前記チョッパ部との各々の劣化判定を個別に行うステップと、を備える、電源装置の劣化判定方法。

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