漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)流過通過將規(guī)定的交流電源設(shè)為電源的逆變器設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)的三相 馬達(dá)的對(duì)地電阻分量的漏電流進(jìn)行計(jì)算的漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法，特別涉及根 據(jù)對(duì)三相馬達(dá)各相輸入的對(duì)地電壓來(lái)計(jì)算漏電流的漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知了一種對(duì)流過通過將規(guī)定的交流電源設(shè)為電源的逆變器設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)的三相 馬達(dá)的對(duì)地電阻分量即絕緣電阻的漏電流進(jìn)行計(jì)算的漏電流計(jì)算裝置（例如，專利文獻(xiàn)1、 2) 〇
[0003] 在這樣的漏電流計(jì)算裝置中，能夠保持馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)地計(jì)算漏電流的值。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011 - 153910號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009 - 115754號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0009] 然而，在以往的漏電流計(jì)算裝置中，存在如下問題。
[0010]例如，在專利文獻(xiàn)1所述的漏電流計(jì)算裝置中，構(gòu)成為測(cè)定與三相馬達(dá)各相連接 的布線的線間電壓來(lái)計(jì)算漏電流。根據(jù)線間電壓來(lái)計(jì)算漏電流是為了避免對(duì)地電壓、即在 線間電壓中重疊了商用交流電源電壓而得到的合成電壓的波形復(fù)雜而計(jì)算變得困難的情 況。然而，漏電流根據(jù)作為這樣的合成電壓的對(duì)地電壓而變化，所以根據(jù)線間電壓來(lái)計(jì)算漏 電流有可能缺乏準(zhǔn)確性。
[0011] 另一方面，在專利文獻(xiàn)2所述的漏電流計(jì)算裝置中，雖然構(gòu)成為根據(jù)對(duì)三相馬達(dá) 各相輸入的對(duì)地電壓來(lái)計(jì)算漏電流，但是是根據(jù)達(dá)到最大值時(shí)的對(duì)地電壓來(lái)計(jì)算漏電流。 然而，對(duì)地電壓的最大值不一定限于穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大值，也有時(shí)重疊了高次諧波的噪聲，所以 不能說能夠準(zhǔn)確地計(jì)算漏電流。
[0012] 另外，為了準(zhǔn)確把握三相馬達(dá)各相各自的絕緣劣化狀態(tài)的發(fā)展程度，需要計(jì)算三 相馬達(dá)各相各自的對(duì)地電阻分量的電阻值（絕緣電阻值），但在目前為止的漏電流計(jì)算裝 置中，無(wú)法計(jì)算三相馬達(dá)各相各自的絕緣電阻值。
[0013] 本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的，其目的在于，提供一種漏電流計(jì)算裝置 和漏電流計(jì)算方法，該漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法盡管測(cè)定在商用交流電源電壓中 重疊了從逆變器設(shè)備向三相馬達(dá)供電的三相控制電壓而得到的對(duì)地電壓，但不僅能夠計(jì)算 準(zhǔn)確的漏電流值，連三相馬達(dá)各相各自的絕緣電阻值也能夠計(jì)算。
[0014] 解決技術(shù)問題的技術(shù)手段
[0015] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的漏電流計(jì)算裝置構(gòu)成為具備：對(duì)地電壓測(cè)定單元，其 在規(guī)定的期間內(nèi)測(cè)定被輸入至三相馬達(dá)各相的各個(gè)對(duì)地電壓，所述三相馬達(dá)通過以規(guī)定的 交流電源作為電源的逆變器設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)；零相電流測(cè)定單元，其在規(guī)定的期間內(nèi)測(cè)定作為 流過三相馬達(dá)的對(duì)地漏電流的零相電流；基本交流波形提取單元，其從所述對(duì)地電壓中提 取具有相對(duì)于所述各相的對(duì)地電壓同相的頻率的基本交流電壓波形；頻率分量提取單元， 其在至少包含所述基本交流電壓波形的頻率的頻帶中提取該頻帶的零相電流分量；以及漏 電流值計(jì)算單元，其通過在與所述基本交流電壓波形的過零點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的期間內(nèi)對(duì)所述頻帶 的零相電流分量進(jìn)行積分，計(jì)算所述對(duì)地漏電流中的、流過除去三相馬達(dá)的對(duì)地電容分量 的對(duì)地電阻分量的漏電流值。
[0016] 另外，本發(fā)明的漏電流計(jì)算方法具有：對(duì)地電壓測(cè)定工序，在規(guī)定的期間內(nèi)測(cè)定被 輸入至三相馬達(dá)各相的各個(gè)對(duì)地電壓，所述三相馬達(dá)通過以規(guī)定的交流電源作為電源的逆 變器設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)；零相電流測(cè)定工序，在規(guī)定的期間內(nèi)測(cè)定作為流過三相馬達(dá)的對(duì)地漏電 流的零相電流；基本交流波形提取工序，從所述對(duì)地電壓中提取具有相對(duì)于所述各相的對(duì) 地電壓同相的頻率的基本交流電壓波形；頻率分量提取工序，在至少包含所述基本交流電 壓波形的頻率的頻帶中，提取該頻帶的零相電流分量；以及漏電流值計(jì)算工序，通過在與所 述基本交流電壓波形的過零點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的期間內(nèi)對(duì)所述零相電流分量進(jìn)行積分，來(lái)計(jì)算所述 對(duì)地漏電流中的、流過除去三相馬達(dá)的對(duì)地電容分量的對(duì)地電阻分量的漏電流值。
[0017] 發(fā)明效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法，通過積分來(lái)計(jì)算對(duì)地漏電流中 的、流過除去三相馬達(dá)的對(duì)地電容分量的對(duì)地電阻分量的漏電流值，所以能夠計(jì)算抑制了 噪聲的影響的準(zhǔn)確的漏電流值。
【附圖說明】
[0019] 圖1是示出本發(fā)明的一種實(shí)施方式的漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法的構(gòu)成 的圖。
[0020] 圖2是示出向逆變器設(shè)備供電的商用交流電源電壓的配電形式的圖，（a)是三相 三角形連接方式，（b)是三相星形連接方式的圖。
[0021] 圖3是示出三相三角形連接方式的電壓波形的圖，（a)是輸入到逆變器設(shè)備的商 用電壓波形的圖，（b)是在逆變器設(shè)備中被整流了的商用電壓波形（基本交流電壓波形）的 圖。
[0022] 圖4是示出三相星形連接方式的電壓波形的圖，（a)是輸入到逆變器設(shè)備的商用 電壓波形的圖，（b)是在逆變器設(shè)備中被整流了的商用電壓波形（基本交流電壓波形）的 圖。
[0023] 圖5是示出三相三角形連接方式的波形的圖，（a)是基本交流電壓波形與控制三 相馬達(dá)各相的控制電壓波形的圖，（b)是重疊了基本交流電壓波形的控制電壓波形的圖， (C)是零相電流波形的圖。
[0024] 圖6是示出三相星形連接方式的波形的圖，（a)是基本交流電壓波形與控制三相 馬達(dá)各相的控制電壓波形的圖，（b)是重疊了基本交流電壓波形的控制電壓波形的圖，（C) 是零相電流波形的圖。
[0025] 圖7是示出零相電流、零相電流中的電阻分量與零相電流中的電容分量的關(guān)系的 圖。
[0026] 圖8是示意地示出電壓波形與電流波形的相位的關(guān)系的圖，（a)是基本交流電壓 波形的圖，（b)是重疊了基本交流電壓波形的控制電壓波形的圖，（C)是零相電流波形的 圖，（d)是用面積表示零相電流中的電阻分量電流值的圖。
[0027] 圖9是說明電壓值和電流值的計(jì)算方法的說明圖，（a)是表示基本交流電壓值與 各相電壓值的計(jì)算方法的圖，（b)是表示基本交流電壓值、各相電壓值各自的平均值的圖， (C)是示出零相電流中的電阻分量電流值的計(jì)算方法的圖，（d)是示出零相電流中的電阻 分量電流值的平均值的圖。
[0028] 圖10是示出本發(fā)明的一種實(shí)施方式的各相對(duì)地電阻值計(jì)算處理的流程圖。
[0029] 圖11是示出本發(fā)明的一種實(shí)施方式的對(duì)地合成電阻值計(jì)算處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下，參照?qǐng)D1~圖11，說明本發(fā)明的漏電流計(jì)算裝置和漏電流計(jì)算方法的優(yōu)選 實(shí)施方式。
[0031] 本實(shí)施方式的漏電流計(jì)算裝置10如圖1所示，構(gòu)成為能夠測(cè)定流過通過將商用交 流電源1設(shè)為電源的逆變器設(shè)備2來(lái)驅(qū)動(dòng)的伺服馬達(dá)等三相馬達(dá)3的對(duì)地電阻分量的漏電 流。
[0032] 漏電流計(jì)算裝置10具備各相電壓測(cè)定電纜11、零相變流器（ZCT) 12、信號(hào)處理部 13、運(yùn)算部14和顯示運(yùn)算部14的運(yùn)算結(jié)果的顯示部15 (例如，液晶顯示器）。
[0033] 各相電壓測(cè)定電纜11作為對(duì)地電壓測(cè)定單元而動(dòng)作，與三相馬達(dá)3的各相（U，V， W)連接，在規(guī)定的期間內(nèi)以規(guī)定的采樣周期測(cè)定從逆變器設(shè)備2輸入到三相馬達(dá)3的各相 (U，V，W)的控制電壓各自的各相對(duì)地電壓。
[0034] 該各相對(duì)地電壓表示各相（U，V，W)與大地G間的電位差，被測(cè)定為重疊了商用交 流電源1與控制電壓（例如，基于PWM控制的合成了基波和載波的電壓）的值。
[0035] 零相變流器（ZCT) 12作為零相電流測(cè)定單元而動(dòng)作，在規(guī)定的期間內(nèi)以規(guī)定的采 樣周期測(cè)定在逆變器設(shè)備2與三相馬達(dá)3之間流過的合成了三相而得到的對(duì)地零相電流。
[0036] 該對(duì)地零相電流被測(cè)定為合成了經(jīng)由三相馬達(dá)3各相的對(duì)地靜電電容分量（Cu， Cv，Cw)和成為絕緣電阻的對(duì)地電阻分量（Ru，Rv，Rw)而從三相馬達(dá)3各相流向大地G的漏 電流而得到的值。
[0037] 信號(hào)處理部13處理從各相電壓測(cè)定電纜11和零相變流器（ZCT) 12輸入的各相 (U，V，W)對(duì)地電壓和對(duì)地零相電流。
[0038] 具體來(lái)說，信號(hào)處理部13具備頻率分量提取部131、基本交流波形提取部132以及 過零點(diǎn)數(shù)據(jù)提取部133、134。
[0039] 頻率分量提取部131作為頻率分量提取單元而動(dòng)作，提取經(jīng)由各相電壓測(cè)定電纜 11和零相變流器（ZCT) 12而測(cè)定到的、處于相同的頻帶的頻率分量的各相對(duì)地電壓和對(duì)地 零相電流。
[0040] 頻率分量提取部131例如由低通濾波器、帶通濾波器等頻率濾波器構(gòu)成，提取處 于某個(gè)一定的頻帶的各相對(duì)地電壓和對(duì)地零相電流的頻率分量。
[0041] 在這里，以下說明頻率分量提取部131提取的頻率分量的頻帶。
[0042] 頻率分量提取部131提取的頻率分量的頻帶被設(shè)定為包含商用交流電源1的頻率 或者該頻率的整數(shù)倍的頻率。
[0043] 例如，在圖2的（a)所示的具有將S相接地了的三相三角形連接方式的配電形式 的商用交流電源1中，三相中的R相與T相的對(duì)地電壓波形成為圖3的（a)所示的相位偏 移了 60°的正弦波。
[0044] 在逆變器設(shè)備2中，經(jīng)由二極管和平滑電容器而對(duì)所輸入的正弦波進(jìn)行整流。由 此能夠得到的對(duì)地電壓成為圖3的（b)所示的具有與商用交流電源1相同的頻率分量的電 壓波形F。
[0045] 如果商用交流電源1的頻率為50Hz，則該電壓波形F的頻率為50Hz，如果商用交 流電源1的頻率為60Hz，則該電壓波形F的頻率為60Hz。
[0046] 同樣地，在圖2的（b)所示的具有三相星形連接方式的配電形式的商用交流電源 1中，三相（R，S，T)各相的對(duì)地電壓波形成為圖4的（a)所示的各相位分別偏移了 60°的 正弦波。
[0047] 在逆變器設(shè)備2中，經(jīng)由二極管和平滑電容器而對(duì)所輸入的正弦波進(jìn)行整流。由 此能夠得到的對(duì)地電壓成為圖4的（b)所示的具有商用交流電源1的3倍的頻率分量的電 壓波形F。
[0048] 如果商用交流電源1的頻率為50Hz，則該