JP6549002B2 - Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function - Google Patents
Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function Download PDFInfo
- Publication number
- JP6549002B2 JP6549002B2 JP2015184362A JP2015184362A JP6549002B2 JP 6549002 B2 JP6549002 B2 JP 6549002B2 JP 2015184362 A JP2015184362 A JP 2015184362A JP 2015184362 A JP2015184362 A JP 2015184362A JP 6549002 B2 JP6549002 B2 JP 6549002B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor power
- power conversion
- conversion device
- frequency
- abnormality
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 299
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 241
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 title claims description 220
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 81
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims description 77
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 38
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 34
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Description
本発明は、半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラム、並びに、異常診断機能を備える半導体電力変換装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、半導体電力変換装置における異常・故障の診断や検出に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, an abnormality diagnosis device, an abnormality diagnosis program, and a semiconductor power conversion device having an abnormality diagnosis function. More specifically, the present invention relates to a technique suitable for use in the diagnosis and detection of an abnormality or failure in a semiconductor power converter.
半導体スイッチング素子を用いて交流電力から直流電力への変換又は直流電力から交流電力への変換を行う半導体電力変換装置として、例えば、複数のゲートを備え、各ゲートに加えられる信号の組合わせに基づいて、オン時の電圧は比較的に高いがスイッチング速度が速い特性で動作する第一のモードとスイッチング速度は比較的に遅いがオン時の電圧が低い特性で動作する第二のモードとが切替えられる電力用半導体スイッチング素子と、電力用半導体スイッチング素子のゲートに送る信号の組合わせによって通電期間の中でターンオンとその直後の短い期間及びターンオフとその直前の短い期間若しくは両者のうちいずれか一方の期間においては、電力用半導体スイッチング素子を第一のモードによる特性によって駆動し、通電期間の残りの期間においては第二のモードによる特性によって駆動する制御部とを有するものがある（特許文献１）。 A semiconductor power conversion device that converts AC power to DC power or converts DC power to AC power using a semiconductor switching element includes, for example, a plurality of gates, and is based on a combination of signals applied to the respective gates. Switching between a first mode operating with a relatively high on-state voltage but a high switching speed and a second mode operating with a relatively low switching speed but a low on-state voltage. The combination of the power semiconductor switching element and the signal sent to the gate of the power semiconductor switching element turns on and off a short period immediately after the turn-on in the conduction period, and a short period immediately before the turn-off and / or both. In the period, the power semiconductor switching element is driven by the characteristics according to the first mode, and In the period of Ri those having a control unit for driving the characteristics according to the second mode (Patent Document 1).
そして、上記に一例として挙げたような半導体電力変換装置における半導体素子などの異常・故障の診断や検出は、従来は、電圧や電流の異常（言い換えると、変化）、つまり、内部において不具合が発生して正常な動作を保つことができなくなった結果として顕現した外部への出力の異常の有無を検査することによって行われていた。また、従来は、定期的な保守点検によって半導体素子などの異常・故障の診断や検出が行われていた。 In the conventional diagnosis and detection of abnormalities and failures of semiconductor elements and the like in the semiconductor power converter as mentioned above as an example, conventionally, the abnormality of voltage or current (in other words, change), that is, a defect occurs internally It was carried out by examining the presence or absence of abnormality of the output to the outside which appeared as a result of becoming unable to maintain normal operation. Also, conventionally, diagnosis and detection of abnormalities and failures of semiconductor elements and the like have been performed by periodic maintenance and inspection.
しかしながら、半導体電力変換装置における半導体素子などの異常・故障の診断や検出のために電圧や電流の異常（変化）の有無を検査するという従来の手法では、半導体素子などに異常・故障が発生した結果として半導体電力変換装置が停止した後でなければ異常を発見できないケースが多く、このため、半導体電力変換装置の故障停止の未然防止には対応することができないという問題がある。したがって、従来の手法は、半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法として有用性及び信頼性が高いとは言い難い。 However, in the conventional method of inspecting the presence or absence of an abnormality (change) in voltage or current for diagnosing or detecting an abnormality or failure of a semiconductor element or the like in a semiconductor power conversion device, the abnormality or failure occurred in the semiconductor element or the like As a result, there are many cases where it is not possible to find an abnormality unless the semiconductor power conversion device has stopped, so there is a problem that it is not possible to prevent the failure stop of the semiconductor power conversion device. Therefore, it can not be said that the conventional method is highly useful and reliable as a method for detecting an abnormality or failure of a semiconductor power converter.
さらに、従来の手法では、所定のインターバルで定期的に実施される保守点検によって診断や検出が行われるため、点検と点検との間に異常が発生しても故障を未然に発見して対処することができないという問題がある。したがって、従来の手法は、この点においても、半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法として有用性及び信頼性が高いとは言い難い。 Furthermore, in the conventional method, since diagnosis and detection are performed by maintenance inspection regularly performed at predetermined intervals, even if an abnormality occurs between inspections, a failure is detected and dealt with in advance. There is a problem that you can not do it. Therefore, even in this point, the conventional method can not be said to be highly useful and reliable as a method for detecting abnormality / fault of the semiconductor power conversion device.
そこで、本発明は、半導体電力変換装置の電圧や電流といった外部への出力に拠ることなく半導体電力変換装置の異常・故障の診断や検出を行うと共に定期的な保守点検に拠ることなく半導体電力変換装置の異常・故障の診断や検出を行って半導体電力変換装置の故障停止を未然に防止することができる半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラム、並びに、異常診断機能を備える半導体電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, semiconductor power conversion is performed without diagnosis and detection of abnormality and failure of the semiconductor power conversion device without depending on the output to the outside such as voltage and current of the semiconductor power conversion device and not based on periodic maintenance and inspection. Semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function of semiconductor power conversion device capable of preventing or stopping failure of semiconductor power conversion device by performing diagnosis and detection of device abnormality and failure It is an object of the present invention to provide a semiconductor power conversion device comprising:
本発明者らは、半導体電力変換装置の半導体スイッチング素子を故意に故障させながら音を採取する試験を行う中で、半導体素子に不具合が発生して半導体電力変換装置が故障停止する前に、通常の動作音（言い換えると、正常な状態での動作時の音）とは異なる音が発生することを知見した。なお、半導体素子の不具合の種類や程度などによって異常音の発生から半導体電力変換装置が故障停止するまでの時間は特定の時間に限定されるものではないが、本発明者らの試験では例えば半導体電力変換装置が故障停止するおよそ９秒前から６秒前の間に複数回の異音が発生した事例があった。 The inventors of the present invention perform a test for collecting sound while intentionally breaking down a semiconductor switching element of a semiconductor power conversion device, usually before a failure occurs in the semiconductor element and the semiconductor power conversion device fails and stops. It has been found that a sound different from the operation sound of (in other words, the sound at the time of operation in a normal state) is generated. Although the time from the occurrence of abnormal noise to the breakdown stop of the semiconductor power conversion device is not limited to a specific time depending on the type and degree of failure of the semiconductor element, the test of the present inventors, for example, There have been cases in which abnormal noises have occurred several times between about 9 seconds before and 6 seconds before the power converter fails.
本発明は上記知見に基づくものであり、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法は、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音が採取されて取得された音データについて周波数成分毎のスペクトル値が計算され、当該周波数成分毎のスペクトル値が用いられて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無が判定されるようにしている。 The present invention is based on the above findings, and the method of diagnosing abnormality of a semiconductor power converter according to the present invention is a spectrum for each frequency component of sound data acquired by collecting sound generated from a semiconductor power converter to be monitored. A value is calculated, and a spectrum value for each frequency component is used to determine whether or not an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device to be monitored.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法は、監視対象の半導体電力変換装置を少なくとも含む複数台の半導体電力変換装置から発生する音が採取されて取得された音データのそれぞれについて周波数成分毎のスペクトル値が計算され、これら半導体電力変換装置別の周波数成分毎のスペクトル値が用いられて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無が判定されるようにしている。 Further, according to the method of diagnosing abnormality of a semiconductor power conversion device of the present invention, the frequency component of each of the sound data acquired by collecting the sound generated from the plurality of semiconductor power conversion devices including at least the semiconductor power conversion device to be monitored Each spectrum value is calculated, and the spectrum value for each frequency component of each semiconductor power conversion device is used to determine the presence or absence of occurrence of abnormality or failure in the semiconductor power conversion device to be monitored.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断装置は、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音を採取して音データを出力する手段と、音データについて周波数成分毎のスペクトル値を計算する手段と、周波数成分毎のスペクトル値を用いて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無を判定する手段とを有するようにしている。 Further, the abnormality diagnosis device for a semiconductor power conversion device according to the present invention calculates a spectrum value for each frequency component of sound data by means for collecting sound generated from the semiconductor power conversion device to be monitored and outputting the sound data. And means for determining the presence or absence of an abnormality or failure in the semiconductor power conversion device to be monitored using the spectrum value of each frequency component.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断プログラムは、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音を採取して取得された音データについて周波数成分毎のスペクトル値を計算する処理と、当該周波数成分毎のスペクトル値を用いて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無を判定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 Further, the abnormality diagnosis program for a semiconductor power conversion device according to the present invention calculates the spectrum value for each frequency component of the acquired sound data by collecting the sound generated from the semiconductor power conversion device to be monitored, and the frequency The computer is made to perform processing for determining the presence or absence of an abnormality or failure in the semiconductor power conversion device to be monitored using the spectrum value of each component.
したがって、これらの半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムによると、半導体電力変換装置から発生する音に基づいて半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定が行われるようにしているので、半導体電力変換装置の電圧や電流といった外部への出力に変化が顕れる前に半導体電力変換装置における異常が捕捉され、更に言えば半導体電力変換装置における異常の徴候が捕捉される。 Therefore, according to the abnormality diagnosis method for the semiconductor power conversion device, the abnormality diagnosis device, and the abnormality diagnosis program, it is determined whether the semiconductor power conversion device has any abnormality or failure based on the sound generated from the semiconductor power conversion device. Since the operation is performed, the abnormality in the semiconductor power converter is captured before the change in the output to the outside such as the voltage or current of the semiconductor power converter appears, and further, the symptom of the abnormality in the semiconductor power converter is captured Be done.
これらの半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムによると、さらに、電圧や電流といった出力を直接計測する場合のように半導体電力変換装置に介入することなく、半導体電力変換装置から発生する音を採取することによって半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定が行われるようにしているので、半導体電力変換装置が通常の動作を行いながら常時監視が行われる。 According to the abnormality diagnosis method for the semiconductor power conversion device, the abnormality diagnosis device, and the abnormality diagnosis program, the semiconductor power conversion is performed without intervention in the semiconductor power conversion device as in the case of directly measuring the output such as voltage or current. Since the determination of the occurrence of abnormality or failure in the semiconductor power conversion device is performed by collecting the sound generated from the device, the semiconductor power conversion device is constantly monitored while performing the normal operation.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムは、音の採取が、監視対象の半導体電力変換装置が起動する際，停止する際，出力電圧や出力電流を変更する際，またはスイッチング周波数を変更する際のうちの少なくともいずれか一つで行われるようにしている。したがって、通常の連続的・継続的で定常的な動作をしている時には顕在化しない異常音が特別の動作によって顕在化して採取される。 Further, in the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis apparatus and the abnormality diagnosis program of the semiconductor power converter according to the present invention, the output voltage and the output current when the collection of sound is stopped when the semiconductor power converter to be monitored starts up. when changing or so that at least carried out by one of when changing the switching frequency. Therefore, abnormal sounds that are not manifested during normal continuous, continuous and steady operation are manifested and collected by special operations.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムは、周波数成分毎のスペクトル値が、監視対象の半導体電力変換装置のスイッチング周波数の整数倍の周波数のスペクトル値であるようにしても良い。この場合には、スイッチング周波数の整数倍の周波数帯の音として顕在化する異常音が採取される。
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムは、周波数成分毎のスペクトル値が、スイッチング周波数の整数倍以外の周波数のスペクトル値であるようにしても良い。この場合には、スイッチング周波数の整数倍以外の周波数帯の音として顕在化する異常音が採取される。
Furthermore, the abnormality diagnosis method for a semiconductor power conversion device of the present invention, the abnormality diagnosis apparatus, and the abnormality diagnosing program, the spectral value of each frequency component, the spectral value of an integer multiple of the frequency of the switching frequency of the semiconductor power conversion device to be monitored It may be In this case, an abnormal sound that appears as a sound in a frequency band that is an integral multiple of the switching frequency is collected.
In the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis apparatus, and the abnormality diagnosis program of the semiconductor power converter according to the present invention, the spectrum value of each frequency component may be a spectrum value of a frequency other than an integral multiple of the switching frequency. . In this case, an abnormal sound that is manifested as a sound in a frequency band other than an integral multiple of the switching frequency is collected.
また、本発明の異常診断機能を備える半導体電力変換装置は、上述の半導体電力変換装置の異常診断装置を備えるようにしている。したがって、この半導体電力変換装置によると、上述の半導体電力変換装置の異常診断装置によって奏される作用を発揮し得る半導体電力変換装置が実現される。 Further, a semiconductor power conversion device having the abnormality diagnosis function of the present invention includes the above-described abnormality diagnosis device for the semiconductor power conversion device. Therefore, according to this semiconductor power conversion device, a semiconductor power conversion device capable of exerting the action exhibited by the aforementioned abnormality diagnosis device for a semiconductor power conversion device is realized.
本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムや異常診断機能を備える半導体電力変換装置によれば、半導体電力変換装置の電圧や電流といった外部への出力に変化が顕れる前に半導体電力変換装置における異常を捕捉し、更に言えば半導体電力変換装置における異常の徴候を捕捉することができるので、半導体電力変換装置の故障による停止を未然に防ぐことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, and the semiconductor power conversion device having the abnormality diagnosis program and the abnormality diagnosis function of the present invention, the output of the semiconductor power conversion device such as voltage or current changes to the outside Since it is possible to capture an abnormality in the semiconductor power converter before it appears and, more specifically, to capture a symptom of an abnormality in the semiconductor power converter, it is possible to prevent a shutdown due to a failure of the semiconductor power converter. As a result, it is possible to improve the usefulness and the reliability as a method of detecting an abnormality or a failure of the semiconductor power conversion device.
本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムや異常診断機能を備える半導体電力変換装置によれば、さらに、半導体電力変換装置が通常の動作を行いながら常時監視を行うことができるので、定期的な保守点検に拠ることなく半導体電力変換装置における異常・故障の検出を常時行うことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the semiconductor power conversion device with the abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, and the abnormality diagnosis program and the abnormality diagnosis function of the semiconductor power conversion device of the present invention, the semiconductor power conversion device continuously monitors while performing the normal operation. Since it can be performed, it becomes possible to always detect abnormalities and failures in the semiconductor power converter without relying on periodic maintenance and inspection, and as a method of detecting abnormalities and failures in semiconductor power converters. It becomes possible to aim at the improvement of usefulness and reliability.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムや異常診断機能を備える半導体電力変換装置は、装置が起動，停止，出力電圧や出力電流を変更，またはスイッチング周波数を変更する際に音の採取が行われるようにしており、通常の連続的・継続的で定常的な動作をしている時には顕在化しない異常音を特別の動作によって顕在化させて採取することができるので、半導体電力変換装置における異常の捕捉、更に言えば異常の徴候の捕捉を一層確実に行うことができ、半導体電力変換装置の故障停止の未然防止を一層確実に行うことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の更なる向上を図ることが可能になる。 Further, in the semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, and the semiconductor power conversion device provided with the abnormality diagnosis program and the abnormality diagnosis function of the present invention, the device starts up, stops, changes the output voltage and output current, or switches. A sound is collected when changing the frequency, and an abnormal sound that is not manifested when performing a normal continuous, continuous, steady operation is revealed and collected by a special operation. As a result, it is possible to more surely capture the abnormality in the semiconductor power conversion device, and more specifically capture the symptom of the abnormality, and to more surely prevent the failure stop of the semiconductor power conversion device. As a result, it is possible to further improve the usefulness and reliability as a method of detecting abnormality and failure of the semiconductor power conversion device.
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムや異常診断機能を備える半導体電力変換装置は、装置のスイッチング周波数の整数倍の周波数のスペクトル値が用いられるようにした場合には、スイッチング周波数の整数倍の周波数帯の音として顕在化する異常音を採取することができるので、半導体電力変換装置における異常の捕捉、更に言えば異常の徴候の捕捉を一層確実に行うことができ、半導体電力変換装置の故障停止の未然防止を一層確実に行うことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の更なる向上を図ることが可能になる。
また、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムや異常診断機能を備える半導体電力変換装置は、整数倍以外の周波数のスペクトル値が用いられるようにした場合には、スイッチング周波数の整数倍以外の周波数帯の音として顕在化する異常音を採取することができるので、半導体電力変換装置における異常の捕捉、更に言えば異常の徴候の捕捉を一層確実に行うことができ、半導体電力変換装置の故障停止の未然防止を一層確実に行うことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の更なる向上を図ることが可能になる。
Further, in the semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, and the semiconductor power conversion device having the abnormality diagnosis program and the abnormality diagnosis function according to the present invention, spectrum values at frequencies of integral multiples of the switching frequency of the device are used. In this case, since the abnormal sound that appears as a sound in the frequency band of an integral multiple of the switching frequency can be collected, it is more reliable to capture the abnormality in the semiconductor power converter, and further to capture the symptom of the abnormality. The semiconductor power conversion device can be prevented in advance more reliably from being stopped, and hence the utility power and reliability as a method for detecting abnormality and failure of the semiconductor power conversion device can be further improved. Can be improved.
Further, in the semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, and the semiconductor power conversion device having the abnormality diagnosis program and the abnormality diagnosis function of the present invention, when spectrum values of frequencies other than integer multiples are used. Since it is possible to collect an abnormal sound that manifests as a sound in a frequency band other than an integral multiple of the switching frequency, it is possible to more reliably capture the abnormality in the semiconductor power converter, and more specifically capture the symptom of the abnormality. The semiconductor power converter can be more reliably prevented from stopping by failure, which further improves the usefulness and reliability as a method for detecting an abnormality or failure of the semiconductor power converter. It is possible to
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of the embodiment shown in the drawings.
なお、以下の説明において、単位であることを明確にするために単位としての記号や文字を〔 〕で括って表記する場合がある。 In addition, in the following description, in order to clarify that it is a unit, the symbol and character as a unit may be written in parentheses.
図１乃至図３に、本発明の半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムの実施形態の一例を示す。 FIGS. 1 to 3 show an embodiment of a method for diagnosing abnormality of a semiconductor power converter according to the present invention, an abnormality diagnostic device, and a program for diagnosing an abnormality.
本実施形態の半導体電力変換装置の異常診断方法は、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音が採取されて取得された音データに対してフーリエ変換処理若しくはウェーブレット変換処理が施されて周波数成分毎のスペクトル値が計算され（Ｓ１，Ｓ２）、当該周波数成分毎のスペクトル値が用いられて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無が判定される（Ｓ３）と共に異常・故障が発生していると判定された場合には異常通知信号が出力される（Ｓ４）ようにしている（図１参照）。 In the abnormality diagnosis method of the semiconductor power conversion device according to the present embodiment, the sound data generated by collecting the sound generated from the semiconductor power conversion device to be monitored is subjected to Fourier transform processing or wavelet transform processing to obtain frequency components. Each spectrum value is calculated (S1, S2), and the spectrum value for each frequency component is used to determine the presence / absence of occurrence of abnormality / fault in the semiconductor power converter to be monitored (S3), as well as abnormality / fault If it is determined that a failure occurs, an abnormality notification signal is output (S4) (see FIG. 1).
本実施形態の半導体電力変換装置の異常診断装置１０は、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音を採取して音データを出力する手段としての音検知部１と、音データに対してフーリエ変換処理若しくはウェーブレット変換処理を施して周波数成分毎のスペクトル値を計算する手段としての変換部２と、周波数成分毎のスペクトル値を用いて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無を判定すると共に異常・故障が発生していると判定した場合には異常通知信号を出力する手段としての判定部３と、異常通知信号に従って警報を発令する手段としての警報出力部４とを有する（図２参照）。
The
そして、半導体電力変換装置の異常診断方法の実施として、まず、半導体電力変換装置から発生する音の採取が行われて音データの取得が行われる（Ｓ１）。 Then, as the implementation of the method of diagnosing abnormality of the semiconductor power conversion device, first, the sound generated from the semiconductor power conversion device is collected and sound data is acquired (S1).
具体的には、音採取機能を備える音検知部１が監視対象の半導体電力変換装置に対して設置され、動作中の前記半導体電力変換装置から発生する音が音検知部１の音採取機能によって採取される（言い換えると、音の音圧信号が採取される、或いは、音の音圧レベルが測定される）。
Specifically, a
音検知部１の音採取機能を構成する具体的な仕組みは、特定の機器や装置に限定されるものではなく、半導体電力変換装置から発生する動作音（ただし、動作音の発生に起因したり関連したりする種々の物理量を含む）を採取（言い換えると、集音，収音）することに適切な機器や装置が適宜選択される。音検知部１の音採取機能を構成する具体的な仕組みとして、例えば音センサ（マイクロホン）や振動センサ（振動の変位検出型センサ，速度検出型センサ，若しくは加速度検出型センサ）が用いられ得る。
The specific mechanism that configures the sound collection function of the
音検知部１の設置の態様は、特定の態様に限定されるものではなく、監視対象の半導体電力変換装置から発生する動作音を採取（集音，収音）し得るように適切な場所や設置・固定の仕方などが適宜選択される。なお、音検知部１は、半導体電力変換装置の外側に離間して若しくは筐体に接触して設置されるようにしても良く、或いは、半導体電力変換装置の内部に設置されるようにしても良い。
The mode of installation of the
音検知部１は、音採取機能に加え、増幅機能を必要に応じて備え、また、Ａ／Ｄ変換機能を備えるものとして構成される。
The
そして、音検知部１により、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音が音響（言い換えると、音圧、或いは、音圧レベル）として採取され、必要に応じて増幅され、また、デジタル信号に変換された上で出力される。ここで、音検知部１から出力されるデジタル信号のことを音データと呼ぶ。
Then, the sound generated from the semiconductor power conversion device to be monitored is collected as sound (in other words, sound pressure or sound pressure level) by the
なお、音検知部１が音採取機能，必要に応じての増幅機能，Ａ／Ｄ変換機能，及び信号出力機能を一体の機器・装置として備えるようにすることは必須の要件ではなく、これらの機能を有する別々の機器・装置の集まり・組み合わせとして音検知部１が構成されるようにしても良い。
Note that it is not an essential requirement that the
また、一つの半導体電力変換装置の異常診断装置１０が複数の音検知部１を備えるようにしても良い。この場合には、複数の音検知部１から出力される音データのそれぞれに対して以下のＳ２以降の処理が行われる。
Further, the
次に、Ｓ１の処理によって取得された音データに対してフーリエ変換処理若しくはウェーブレット変換処理が施されて周波数強度の計算が行われる（Ｓ２）。 Next, Fourier transform processing or wavelet transform processing is performed on the sound data acquired by the processing of S1 to calculate frequency intensity (S2).
具体的には、Ｓ１の処理において音検知部１から出力された音データが変換部２に入力され、当該変換部２によって音データに対してフーリエ変換処理若しくはウェーブレット変換処理が施されて周波数成分毎のスペクトル値として周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度Ｐ(ｆ)が計算される。なお、フーリエ変換処理若しくはウェーブレット変換処理が施された場合には周波数強度は時間の情報(Ｔ)を含むので「Ｐ(ｆ，Ｔ)」と表され得るものの、本発明の説明においては、フーリエ変換処理やウェーブレット変換処理が施されたものとしてどちらも「Ｐ(ｆ)」と表す。
Specifically, the sound data output from the
ここで、音データの周波数成分毎のスペクトル値の計算の仕方は、フーリエ変換処理やウェーブレット変換処理に限定されるものではなく、周波数成分毎のスペクトル値として周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度Ｐ(ｆ)が計算され得る適当な方法が適宜選択される。 Here, the method of calculating the spectrum value for each frequency component of sound data is not limited to Fourier transform processing or wavelet transform processing, and the frequency intensity P (frequency f [Hz]) is used as a spectrum value for each frequency component. The appropriate method by which f) can be calculated is chosen accordingly.
そして、変換部２により、計算された周波数強度Ｐ(ｆ)が周波数ｆ〔Ｈｚ〕と対応づけられて（言い換えると、周波数ｆ〔Ｈｚ〕と周波数強度Ｐ(ｆ)との組み合わせデータとして）出力される。 Then, the calculated frequency intensity P (f) is associated with the frequency f [Hz] by the conversion unit 2 (in other words, as combined data of the frequency f [Hz] and the frequency intensity P (f)) Be done.
ここで、半導体電力変換装置から発生する音を採取して取得された音データについて得られた、周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度Ｐ(ｆ)（言い換えると、周波数ｆ〔Ｈｚ〕と周波数強度Ｐ(ｆ)との組み合わせデータ）のことを判定データと呼ぶ。 Here, the frequency intensity P (f) (in other words, the frequency f [Hz] and the frequency intensity P at the frequency f [Hz] obtained for the sound data acquired by sampling the sound generated from the semiconductor power conversion device) The combination data of (f) is called determination data.
次に、Ｓ２の処理によって計算された周波数強度の値が用いられて半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定が行われる（Ｓ３）。 Next, the value of the frequency intensity calculated by the process of S2 is used to determine whether or not an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device (S3).
具体的には、Ｓ２の処理において変換部２から出力された周波数強度Ｐ(ｆ)が判定部３に入力され、当該判定部３によって監視対象の半導体電力変換装置において異常や故障が発生しているか否かが判定される。
Specifically, frequency intensity P (f) output from
判定部３による、半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定の仕方は、大きく分けると、以下の四つに区分される。以降に、下記（１）乃至（４）のそれぞれについて説明する。
（１）監視対象の半導体電力変換装置に関する所定の周波数の周波数強度に着目する。
（２）監視対象の半導体電力変換装置に関する二時点の周波数強度に着目する。
（３）監視対象の半導体電力変換装置に関する時系列の周波数強度に着目する。
（４）複数台の半導体電力変換装置に関する周波数強度に着目する。
The determination method of the presence / absence of occurrence of abnormality / fault in the semiconductor power conversion device by the
(1) Focus on the frequency intensity of the predetermined frequency related to the semiconductor power conversion device to be monitored.
(2) Focus on frequency intensity at two points in time of the semiconductor power conversion device to be monitored.
(3) Focus on the time series frequency intensity of the semiconductor power converter to be monitored.
(4) Focus on the frequency intensity related to a plurality of semiconductor power conversion devices.
（１）監視対象の半導体電力変換装置に関する所定の周波数の周波数強度に着目する方法
この方法では、監視対象の半導体電力変換装置に関する判定データのうちの所定の周波数の周波数強度が予め定められた閾値を超えた場合（言い換えると、所定の周波数の音が採取された場合）に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。
(1) Method of Focusing on Frequency Intensity of Predetermined Frequency for Semiconductor Power Converter to be Monitored In this method, a threshold having a predetermined frequency intensity of a predetermined frequency among judgment data on the semiconductor power converter to be monitored is predetermined. Is exceeded (in other words, when a sound of a predetermined frequency is sampled), it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device.
ここで、判定データとしての周波数ｆ別の周波数強度Ｐ(ｆ)のうち（１）の方法において着目する所定の周波数は、特定の周波数に限定されるものではなく、監視対象の半導体電力変換装置において異常・故障が生じた際に発生する音の周波数に対応する適当な周波数に、事前の分析・検討結果などを踏まえて適宜設定される。なお、（１）の方法において着目する所定の周波数は、或る特定の周波数ｆ〔Ｈｚ〕でも良く、或いは、或る特定の周波数ｆ〔Ｈｚ〕を中心とする周波数帯域でも良い。 Here, the predetermined frequency to which attention is paid in the method (1) of the frequency intensity P (f) for each frequency f as the determination data is not limited to a specific frequency, and the semiconductor power conversion device to be monitored The appropriate frequency corresponding to the frequency of the sound generated when an abnormality or failure occurs in the above is appropriately set based on the results of the previous analysis and examination and the like. The predetermined frequency to which attention is paid in the method (1) may be a specific frequency f [Hz] or a frequency band centered on the specific frequency f [Hz].
また、（１）の方法において用いられる周波数強度に関する閾値も、特定の値に限定されるものではなく、監視対象の半導体電力変換装置において異常・故障が生じた際に発生する音の大きさ（言い換えると、音圧，スペクトル値）に対応する適当な値に、事前の分析・検討結果などを踏まえて適宜設定される。 In addition, the threshold for the frequency intensity used in the method (1) is not limited to a specific value, and the magnitude of the sound generated when an abnormality or failure occurs in the semiconductor power conversion device to be monitored ((1)) In other words, appropriate values corresponding to the sound pressure and the spectrum value are appropriately set based on the results of the previous analysis and examination.
具体的には、監視対象の半導体電力変換装置において用いられているものと同種・同型の半導体スイッチング素子などが故意に故障させられて当該半導体スイッチング素子などが故障する際の音が採取されて音データが取得され、当該音データについて得られた周波数成分毎のスペクトル値が分析され、これにより、故障時に発生する音の周波数若しくは周波数帯域と周波数強度とが特定される。そして、故障時の音に関して特定された周波数／周波数帯域と周波数強度とに基づいて、着目する所定の周波数及び周波数強度に関する閾値が設定される。 Specifically, a semiconductor switching element of the same type or the same type as that used in the semiconductor power conversion device to be monitored is intentionally broken down, and a sound is collected when the semiconductor switching element or the like breaks down. Data are acquired, and spectral values for each frequency component obtained for the sound data are analyzed, whereby the frequency or frequency band of the sound generated at the time of failure and the frequency intensity are specified. Then, based on the frequency / frequency band specified for the sound at the time of failure and the frequency intensity, the threshold for the predetermined frequency to be focused and the frequency intensity is set.
また、判定データが取得される時点における半導体電力変換装置の状態は、通常の動作（言い換えると、連続的・継続的で定常的な動作）をしている状態でも良く、或いは、特定の動作をしている状態でも良い。 In addition, the state of the semiconductor power conversion device at the time when the determination data is acquired may be a state in which normal operation (in other words, continuous and continuous, steady operation) is performed, or a specific operation It may be in the state of doing.
判定データが取得される時点における半導体電力変換装置の特定の動作としては、具体的には例えば、以下のものが挙げられる。 Specific examples of the specific operation of the semiconductor power conversion device when the determination data is acquired include the following.
ア）起動時
この場合には、異常・故障の発生有無の判定時点において、監視対象の半導体電力変換装置が起動する際の動作音が採取される。
A) At startup In this case, at the time of determination as to whether or not an abnormality or failure has occurred, an operation sound is obtained at the time of startup of the semiconductor power conversion device to be monitored.
イ）停止時
この場合には、異常・故障の発生有無の判定時点において、監視対象の半導体電力変換装置が停止する際の動作音が採取される。
B) At the time of stopping In this case, at the time of determination of the occurrence of abnormality or failure, the operation noise at the time of stopping the semiconductor power conversion device to be monitored is collected.
ウ）出力変更時
この場合には、異常・故障の発生有無の判定時点において、監視対象の半導体電力変換装置が出力電圧や出力電流を変更する際の動作音が採取される。
C) At the time of output change In this case, at the time of determination as to whether or not an abnormality or failure has occurred, an operation noise is taken when the semiconductor power conversion device to be monitored changes the output voltage or output current.
エ）スイッチング周波数変更時
この場合には、異常・故障の発生有無の判定時点において、監視対象の半導体電力変換装置がスイッチング周波数を変更する際の動作音が採取される。
D) At the time of switching frequency change In this case, at the time of determination of the presence or absence of occurrence of abnormality or failure, an operation noise is taken when the semiconductor power conversion device to be monitored changes the switching frequency.
そして、半導体電力変換装置の通常の動作時或いは上述のア）乃至エ）のうちの少なくともいずれか一つの時機において取得された判定データの、着目する所定の周波数の周波数強度が、予め定められた周波数強度に関する閾値と比較される。 Then, the frequency intensity of a predetermined frequency to which attention is focused is determined in advance in the normal operation of the semiconductor power conversion device or in the determination data acquired in at least one of the above a) to d). The threshold is compared to the frequency intensity.
その結果、着目する所定の周波数の周波数強度が予め定められた周波数強度に関する閾値を超えた場合に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 As a result, when the frequency intensity of the predetermined frequency to which attention is paid exceeds the threshold value regarding the predetermined frequency intensity, it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device.
なお、着目する所定の周波数は、一つでも良く、或いは、複数でも良い。複数の周波数（前述した通り、周波数帯域を含む）に着目する場合には、例えば、第一の周波数ｆaについては閾値以下であり且つ第二の周波数ｆbについては閾値を超えた場合には半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定され、一方で、第一の周波数ｆaについても第二の周波数ｆbについても閾値以下若しくは閾値を超えた場合には半導体電力変換装置に異常・故障は発生していないと判定される、のように、複数の周波数についての閾値との比較結果の組み合わせによって半導体電力変換装置の異常・故障の発生の有無が判定されるようにしても良い。念のために付け加えると、上記では第一及び第二の二つの周波数に着目する例を挙げているが、三つ以上の周波数に着目することも考えられる。 The predetermined frequency to be focused may be one or plural. When focusing on a plurality of frequencies (including the frequency band as described above), for example, the semiconductor power is below the threshold for the first frequency fa and above the threshold for the second frequency fb. If it is determined that an abnormality or failure has occurred in the conversion device, while if the first frequency fa or the second frequency fb is below the threshold or exceeds the threshold, the semiconductor power conversion device has an abnormality or failure As in the case where it is determined that the semiconductor power converter does not occur, the presence or absence of occurrence of abnormality or failure of the semiconductor power converter may be determined by a combination of comparison results with threshold values for a plurality of frequencies. In addition to the above, although the example which focuses on the first and second two frequencies is mentioned in addition to the above, it may be considered to focus on three or more frequencies.
（２）監視対象の半導体電力変換装置に関する二時点の周波数強度に着目する方法
この方法では、監視対象の半導体電力変換装置に関する基準データと判定データとが比較され、これら基準データの周波数強度と判定データの周波数強度との間に差違がある場合に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。
(2) Method Focusing on Two-point Frequency Intensity of Semiconductor Power Converter to be Monitored In this method, reference data and judgment data on semiconductor power converter to be monitored are compared, and frequency strength and judgment of these reference data are judged. When there is a difference between the frequency intensity of the data, it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power converter.
基準データとは、異常・故障の発生有無の判定処理を開始する前に、半導体電力変換装置から発生する音が採取されると共に当該音について得られた（即ち、上述のＳ１及びＳ２の処理と同様の処理によって得られた）、周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度Ｐo(ｆ)（言い換えると、周波数ｆ〔Ｈｚ〕と周波数強度Ｐo(ｆ)との組み合わせデータ）である。 The reference data means that the sound generated from the semiconductor power conversion device is taken before the start of the determination processing of the occurrence of abnormality / fault and that the sound is obtained (that is, the processing of S1 and S2 described above) The frequency intensity Po (f) at the frequency f [Hz] (in other words, combination data of the frequency f [Hz] and the frequency intensity Po (f)) obtained by the same processing).
基準データの取得は、例えば、監視対象の半導体電力変換装置の試験動作の際や実機としての本格動作の初期段階に行われる。この場合には、半導体電力変換装置が健全で安定した状態であることが期待され、即ち、半導体電力変換装置において異常や故障が未だ発生していない正常状態であることが期待されるので、このような基準データと比較することによって正常状態と比較しての装置状態が診断されることになる。 Acquisition of reference data is performed, for example, at the time of test operation of the semiconductor power conversion device to be monitored or at the initial stage of full operation as a real machine. In this case, it is expected that the semiconductor power conversion device is in a healthy and stable state, that is, it is expected that the semiconductor power conversion device is in a normal state where no abnormality or failure has occurred yet. By comparing with such reference data, the device state in comparison with the normal state is diagnosed.
基準データの取得は、或いは、当該半導体電力変換装置が監視対象に選定されてから行われるようにしても良い。この場合には、半導体電力変換装置が初期状態とは言えないものの動作しているので、即ち、半導体電力変換装置が実機本格動作としては問題なく動作している状態であるので、このような基準データと比較することによって正常動作状態と比較しての装置状態が診断されることになる。 Alternatively, acquisition of reference data may be performed after the semiconductor power conversion device is selected as a monitoring target. In this case, although the semiconductor power conversion device is operating although it can not be said that it is in the initial state, that is, the semiconductor power conversion device is in a state of operating without problems as a full-scale operation. The comparison with the data will diagnose the device condition as compared to the normal operating condition.
基準データは、監視対象の半導体電力変換装置の各々に対して個別に設定されるようにしても良く、或いは、半導体電力変換装置の種別・機種毎に設定されるようにしても良い。 The reference data may be set individually for each of the semiconductor power conversion devices to be monitored, or may be set for each type and model of the semiconductor power conversion device.
なお、基準データである周波数ｆ〔Ｈｚ〕と周波数強度Ｐo(ｆ)との組み合わせデータは、判定部３によって参照され得るように、言い換えると、判定部３が読み込むことができるように、例えば判定部３内に適当な記憶回路が設けられて当該記憶回路に記憶される。
Note that the combination data of the frequency f [Hz], which is the reference data, and the frequency intensity Po (f) can be referred to by the
ここで、（２）の方法における二時点、すなわち、基準データが取得される時点と判定データが取得される時点とにおける半導体電力変換装置の状態は、通常の動作（言い換えると、連続的・継続的で定常的な動作）をしている状態でも良く、或いは、特定の動作をしている状態でも良い。 Here, the state of the semiconductor power converter at two time points in the method of (2), that is, the time when the reference data is obtained and the time when the determination data is obtained is normal operation (in other words, continuous and continuous) (A steady and steady operation) or a specific operation may be performed.
基準データや判定データが取得される時点における半導体電力変換装置の特定の動作としては、具体的には例えば、以下のものが挙げられる。 Specific examples of the specific operation of the semiconductor power conversion device when the reference data and the determination data are acquired include, for example, the following.
ア）起動時
この場合には、試験動作の際や本格動作の初期段階或いは監視対象としての選定以降の時点、並びに、異常・故障の発生有無の判定時点において、半導体電力変換装置が起動する際の動作音が採取される。
A) Startup In this case, when the semiconductor power converter starts up at the time of test operation, at the initial stage of full-scale operation or after the selection as a monitoring target, and at the time of determination of occurrence of abnormality or failure. The operation sound of is collected.
イ）停止時
この場合には、試験動作の際や本格動作の初期段階或いは監視対象としての選定以降の時点、並びに、異常・故障の発生有無の判定時点において、半導体電力変換装置が停止する際の動作音が採取される。
B) In this case, when the semiconductor power converter is stopped at the time of test operation, at the initial stage of full-scale operation or after the selection as a monitoring target, and at the time of determination of occurrence of abnormality or failure The operation sound of is collected.
ウ）出力変更時
この場合には、試験動作の際や本格動作の初期段階或いは監視対象としての選定以降の時点、並びに、異常・故障の発生有無の判定時点において、半導体電力変換装置が出力電圧や出力電流を変更する際の動作音が採取される。
C) At the time of output change In this case, the semiconductor power converter outputs the output voltage at the time of the test operation, at the initial stage of the full operation or after the selection as the monitoring target, and at the determination time of occurrence of abnormality or failure. And the operation noise at the time of changing the output current is collected.
エ）スイッチング周波数変更時
この場合には、試験動作の際や本格動作の初期段階或いは監視対象としての選定以降の時点、並びに、異常・故障の発生有無の判定時点において、半導体電力変換装置がスイッチング周波数を変更する際の動作音が採取される。
D) At the time of switching frequency change In this case, the semiconductor power converter switches at the time of test operation, at the initial stage of full-scale operation or after the selection as a monitoring target, and at the time of determination of occurrence of abnormality or failure. The operation sound at the time of changing the frequency is collected.
また、基準データや判定データとしての周波数ｆ別の周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数は、任意の周波数でも良く、或いは、特定の周波数でも良い。 Further, the frequency of interest among the frequency strengths P (f) for each frequency f as reference data or judgment data may be any frequency or a specific frequency.
基準データや判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数としての任意の周波数は、具体的には例えば、上述の（１）の方法において着目する所定の周波数の設定の仕方として説明した方法によって設定されることが考えられる。 An arbitrary frequency as a frequency of interest among the frequency intensities P (f) of the reference data and the determination data is specifically described as, for example, a method of setting a predetermined frequency of interest in the method of (1) described above. It is conceivable that the setting is made by the following method.
また、特定の周波数としては、具体的には例えば、以下のものが挙げられる。 Further, specific examples of the specific frequency include the following.
ｉ）スイッチング周波数の整数倍の周波数
監視対象の半導体電力変換装置のスイッチング周波数の整数倍の周波数の、基準データの周波数強度Ｐo(ｆ)と判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)とが用いられる。この場合、スイッチング周波数の整数倍の周波数のうち、或る一つの整数倍の周波数でも良く、或いは、複数の整数倍の周波数でも良い。
i) Frequency of integer multiple of switching frequency The frequency strength Po (f) of the reference data and the frequency strength P (f) of the determination data are used at the frequency of integer multiples of the switching frequency of the semiconductor power conversion device to be monitored. In this case, among the frequencies of integral multiples of the switching frequency, the frequency of one integral multiple may be used, or the frequency of multiple integral multiples may be used.
ii）スイッチング周波数の整数倍以外の周波数
監視対象の半導体電力変換装置のスイッチング周波数の整数倍以外の周波数の、基準データの周波数強度Ｐo(ｆ)と判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)とが用いられる。この場合、スイッチング周波数の整数倍以外の周波数のうち、或る一つの周波数のみでも良く、或いは、複数の周波数でも良い。
ii) Frequency other than integer multiple of switching frequency Frequency intensity Po (f) of reference data and frequency intensity P (f) of determination data at frequencies other than integer multiple of switching frequency of semiconductor power conversion device to be monitored Be In this case, among frequencies other than integral multiples of the switching frequency, only one frequency may be used, or a plurality of frequencies may be used.
上記ｉ）及びii）における周波数強度は、或る特定の周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度の値（即ち、Ｐo(ｆ)，Ｐ(ｆ)）であるようにしても良く、或いは、或る特定の周波数ｆ〔Ｈｚ〕を中心とする所定の周波数帯域における周波数強度の平均値や分散値などの特徴量であるようにしても良い。なお、この場合の所定の周波数帯域としての周波数帯域の幅（即ち、周波数ｆ1〔Ｈｚ〕からｆ2〔Ｈｚ〕までとして表される範囲）は、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば事前の分析・検討結果などが考慮されて、適当な大きさに適宜設定される。以下では、Ｐo(ｆ)やＰ(ｆ)は、或る特定の周波数ｆにおける周波数強度の値と、周波数ｆを中心とする所定の周波数帯域における周波数強度の特徴量とのどちらをも含む（言い換えると、どちらかを表す）ものとする。 The frequency intensity in the above i) and ii) may be the value of frequency intensity at a particular frequency f [Hz] (ie Po (f), P (f)), or The characteristic value may be an average value or a variance value of frequency intensities in a predetermined frequency band centered on a specific frequency f [Hz]. The width of the frequency band as a predetermined frequency band in this case (that is, the range represented as frequency f1 [Hz] to f2 [Hz]) is not limited to a specific size, and, for example, The size is appropriately set in consideration of the analysis and examination results in advance. In the following, Po (f) and P (f) include both the value of the frequency intensity at a specific frequency f and the feature value of the frequency intensity in a predetermined frequency band centered on the frequency f ( In other words, it represents either).
そして、半導体電力変換装置の通常の動作時或いは上述のア）乃至エ）のうちの少なくともいずれか一つの時機において取得された基準データ及び判定データの、任意の周波数或いは上述のｉ）及びii）のうちの少なくともどちらか一方の周波数の、周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)とが比較される。 And any frequency of the reference data and the determination data acquired during the normal operation of the semiconductor power conversion apparatus or at least one of the above a) to d), or any frequency of the above i) and ii) The frequency strengths Po (f) and P (f) of at least one of these frequencies are compared.
その結果、これら二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違がある場合に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 As a result, when there is a difference between these two frequency strengths Po (f) and P (f), it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power converter.
二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違があるか否かを判断するための指標としては、例えば、絶対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ)−Ｐo(ｆ)｜），相対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ)−Ｐo(ｆ)｜／Ｐo(ｆ)），または比率（即ち、Ｐ(ｆ)／Ｐo(ｆ)）などが用いられ得る。 As an index for determining whether or not there is a difference between the two frequency intensities Po (f) and P (f), for example, an absolute error (ie, | P (f) −Po (f) | , A relative error (i.e., | P (f) -Po (f) / Po (f)), or a ratio (i.e., P (f) / Po (f)) or the like may be used.
そして、上記に一例として挙げたような指標の値が、各指標に対応して予め定められた閾値以下のときには二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違はないと判断され、一方、前記閾値よりも大きいときには二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違があると判断される。 Then, when the value of the index as mentioned above as an example is not more than a predetermined threshold corresponding to each index, there is no difference between the two frequency intensities Po (f) and P (f). On the other hand, when it is larger than the threshold value, it is determined that there is a difference between the two frequency intensities Po (f) and P (f).
なお、指標毎の閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば事前の分析・検討結果などが考慮されて、適当な値に適宜設定される。 In addition, the threshold value for each index is not limited to a specific value, and is appropriately set to an appropriate value in consideration of, for example, previous analysis and examination results.
また、一種類の指標値のみが用いられて当該一種類の指標値に関する閾値との比較によって二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違があるか否かが判断されるようにしても良く、或いは、複数種類の指標値が用いられてこれら複数種類の指標値のそれぞれに関する閾値との比較によって二つの周波数強度Ｐo(ｆ)とＰ(ｆ)との間に差違があるか否かが判断されるようにしても良い。 Also, only one type of index value is used, and it is determined whether there is a difference between the two frequency intensities Po (f) and P (f) by comparison with the threshold value for the one type of index value. Alternatively, a plurality of index values may be used to compare the difference between the two frequency intensities Po (f) and P (f) by comparison with a threshold value for each of the plurality of index values. It may be determined whether or not there is any.
また、基準データと判定データとの比較による半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定において、機械学習（パターン学習とも呼ばれる）が利用されるようにしても良い。 Machine learning (also referred to as pattern learning) may be used to determine the presence or absence of an abnormality or failure in the semiconductor power conversion device by comparing the reference data and the determination data.
この場合には、基準データの周波数強度Ｐo(ｆ)と判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)とが用いられ、或いは、前記周波数強度Ｐo(ｆ)から求められる特徴量と前記周波数強度Ｐ(ｆ)から求められる特徴量とが用いられ、前記周波数強度Ｐ(ｆ)若しくはこれの特徴量が前記周波数強度Ｐo(ｆ)若しくはこれの特徴量（機械学習における教師データに該当する）と異なるパターンであるときに半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 In this case, the frequency intensity Po (f) of the reference data and the frequency intensity P (f) of the determination data are used, or the feature value determined from the frequency intensity Po (f) and the frequency intensity P (f) And the feature quantity of the frequency intensity P (f) or a feature quantity thereof is different from the frequency intensity Po (f) or a feature quantity thereof (corresponding to teacher data in machine learning). At this time, it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device.
また、基準データの代わりに、半導体電力変換装置において異常・故障が発生した時の音が採取されると共に当該音について得られた周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度Ｐw(ｆ)（「故障データ」と呼ぶ）が用いられるようにしても良い。 Also, instead of the reference data, a frequency intensity Pw (f) (“fault data” at the frequency f [Hz] obtained for the sound is obtained while the sound is collected when an abnormality or failure occurs in the semiconductor power conversion device) ) May be used.
この場合には、故障データの周波数強度Ｐw(ｆ)と判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)とが用いられ、或いは、前記周波数強度Ｐw(ｆ)から求められる特徴量と前記周波数強度Ｐ(ｆ)から求められる特徴量とが用いられ、前記周波数強度Ｐ(ｆ)若しくはこれの特徴量が前記周波数強度Ｐw(ｆ)若しくはこれの特徴量（機械学習における教師データに該当する）と同一若しくは似ているパターンであるときに半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 In this case, the frequency strength Pw (f) of the failure data and the frequency strength P (f) of the determination data are used, or the feature value calculated from the frequency strength Pw (f) and the frequency strength P (f) And the feature quantity of the frequency intensity P (f) or the feature quantity thereof is the same as or similar to the frequency intensity Pw (f) or the feature quantity thereof (corresponding to teacher data in machine learning). It is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device when the pattern is
（３）監視対象の半導体電力変換装置に関する時系列の周波数強度に着目する方法
この方法では、監視対象の半導体電力変換装置が通常の動作（言い換えると、連続的・継続的で定常的な動作）をしている状態の判定データが時系列で監視され、時系列並びの周波数強度に特異な変化が生じた場合に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。
(3) Method Focusing on Time-Series Frequency Intensity of Semiconductor Power Converter to be Monitored In this method, the semiconductor power converter to be monitored operates normally (in other words, continuous, continuous and steady operation) It is determined that the semiconductor power conversion device has an abnormality or a failure when the determination data of the state where it is being monitored is monitored in time series and a singular change occurs in the frequency intensity in the time series arrangement.
判定データとしての周波数ｆ別の周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数は、任意の周波数でも良く、或いは、特定の周波数でも良い。 The frequency to be focused among the frequency strengths P (f) for each frequency f as the determination data may be any frequency or a specific frequency.
判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数としての特定の周波数としては、具体的には例えば、上述の（２）のｉ）やii）が挙げられる。 Specific examples of the specific frequency as the target frequency of the frequency intensity P (f) of the determination data include, for example, i) and ii) in (2) described above.
そして、半導体電力変換装置の通常の動作時において取得された判定データの、任意の周波数或いは上述の（２）のｉ）及びii）のうちの少なくともどちらか一方の周波数の、周波数強度Ｐ(ｆ)が時系列並びで比較される。 Then, the frequency intensity P (f) of an arbitrary frequency or at least one of i) and ii) of (2) described above of the determination data acquired in the normal operation of the semiconductor power conversion device ) Are compared in chronological order.
その結果、時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ)（言い換えると、周波数強度の時系列の推移）において特異な変化が生じた場合に、半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 As a result, it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device when a unique change occurs in the frequency intensity P (f) of the time series array (in other words, the transition of the time intensity of the frequency intensity). Be done.
時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)（ただし、ｔは当該周波数強度に関する音データが取得された時刻に付与された識別子を表す）に特異な変化が生じているか否かの判断の仕方としては、例えば、或る時刻ｔ2における周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)と当該時刻ｔ2の前の時刻ｔ1における周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ1)との、絶対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ，ｔ2)−Ｐ(ｆ，ｔ1)｜），相対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ，ｔ2)−Ｐ(ｆ，ｔ1)｜／Ｐ(ｆ，ｔ1)），または比率（即ち、Ｐ(ｆ，ｔ2)／Ｐ(ｆ，ｔ1)）などが用いられ得る。 How to determine whether or not a unique change occurs in the frequency intensity P (f, t) of the time series array (where, t represents an identifier given at the time when the sound data related to the frequency intensity is acquired) For example, an absolute error between the frequency intensity P (f, t2) at a certain time t2 and the frequency intensity P (f, t1) at a time t1 before the time t2 can be calculated (ie, | P (f, t2) ) -P (f, t1) |, relative error (ie, | P (f, t2) -P (f, t1) | / P (f, t1), or ratio (ie, P (f, t2)). ) / P (f, t1)) etc. may be used.
または、時刻ｔ2における周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)と時刻ｔ1における周波数強度Ｐ（ｆ，ｔ1）とが用いられ、或いは、前記周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)から求められる特徴量と前記周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ1)から求められる特徴量とが用いられ、機械学習（パターン学習）が利用されるようにしても良い。この場合には、前記周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)若しくはこれの特徴量が前記周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ1)若しくはこれの特徴量と異なるパターンであるときに半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 Alternatively, the frequency intensity P (f, t2) at time t2 and the frequency intensity P (f, t1) at time t1 are used, or the feature value obtained from the frequency intensity P (f, t2) and the frequency intensity A feature amount obtained from P (f, t1) may be used, and machine learning (pattern learning) may be used. In this case, when the frequency intensity P (f, t2) or the feature thereof is a pattern different from the frequency intensity P (f, t1) or the feature thereof, the semiconductor power conversion device has an abnormality or failure. It is determined that it has occurred.
上記の場合には、上記説明における時刻ｔ2が次の処理においては時刻ｔ1になると共に上記説明における時刻ｔ2の次の時刻が次の処理における新たな時刻ｔ2になり、更に以降の処理でも時刻ｔ1及びｔ2の更新が同様に行われる。 In the above case, time t2 in the above description becomes time t1 in the next process, and the time next to time t2 in the above description becomes new time t2 in the next process, and even in the subsequent processes, time t1 And t2 updates are performed similarly.
時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)に特異な変化が生じているか否かの判断の仕方としては、或いは、或る時刻ｔ2における周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)と当該時刻ｔ2の前の時刻ｔ1以前の所定の期間（即ち、時刻ｔ2よりも前の過去の期間）における周波数強度の平均値Ｐav(ｆ，ｔb)（ただし、ｔbは当該周波数強度に関する音データが取得された期間に付与された識別子を表す）との、絶対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ，ｔ2)−Ｐav(ｆ，ｔb)｜），相対誤差（即ち、｜Ｐ(ｆ，ｔ2)−Ｐav(ｆ，ｔb)｜／Ｐav(ｆ，ｔb)），または比率（即ちＰ(ｆ，ｔ2)／Ｐav(ｆ，ｔb)）などが用いられ得る。なお、この場合の所定の期間としての時間長は、特定の長さに限定されるものではなく、例えば事前の分析・検討結果などが考慮されて、適当な長さに適宜設定される。 As a method of determining whether or not a unique change occurs in the frequency intensity P (f, t) in time series, or the frequency intensity P (f, t2) at a certain time t2 and the time before the time t2 Of the frequency intensity in a predetermined period before time t1 (ie, a past period before time t2) (where tb is a period during which sound data regarding the frequency intensity is acquired) Absolute error (ie, | P (f, t2) -Pav (f, tb) |), relative error (ie, | P (f, t2) -Pav (f, tb) with the assigned identifier / Pav (f, tb)), or a ratio (i.e., P (f, t2) / Pav (f, tb)) may be used. In addition, the time length as the predetermined period in this case is not limited to a specific length, and is appropriately set to an appropriate length in consideration of, for example, a result of analysis and examination in advance.
上記の場合に、時刻ｔ2における周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ2)と所定の期間における周波数強度の平均値Ｐav(ｆ，ｔb)とに対して機械学習（パターン学習）が適用されて、両者が異なるパターンであるときに半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定されるようにしても良い。 In the above case, machine learning (pattern learning) is applied to the frequency intensity P (f, t2) at time t2 and the average value Pav (f, tb) of the frequency intensity in a predetermined period, and both are different. It may be determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device when it is a pattern.
上記の場合には、上記説明における時刻ｔ2が次の処理においては時刻ｔ1になると共に上記説明における時刻ｔ2の次の時刻が次の処理における新たな時刻ｔ2になり且つ周波数強度の平均値Ｐav(ｆ，ｔb)が更新され、更に以降の処理でも時刻ｔ1及びｔ2並びに周波数強度の平均値Ｐav(ｆ，ｔb)の更新が同様に行われる。 In the above case, the time t2 in the above description becomes the time t1 in the next processing, and the time next to the time t2 in the above description becomes the new time t2 in the next processing, and the average value of the frequency intensities Pav ( f and tb are updated, and in the subsequent processes, the times t1 and t2 and the average value Pav (f, tb) of the frequency intensity are similarly updated.
そして、上記に一例として挙げたような指標の値が、各指標に対応して予め定められた閾値以下のときには時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)（言い換えると、周波数強度の時系列の推移）に特異な変化はないと判断され、一方、前記閾値よりも大きいときには時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)に特異な変化があると判断される。 Then, when the value of the index as mentioned above as an example is less than or equal to a predetermined threshold corresponding to each index, the frequency intensity P (f, t) of the time series array (in other words, the time series of frequency intensity It is determined that there is no specific change in (1), while it is determined that there is a specific change in the frequency intensity P (f, t) of the time series when it is larger than the threshold.
なお、指標毎の閾値は、特定の値に限定されるものではなく、例えば事前の分析・検討結果などが考慮されて、適当な値に適宜設定される。 In addition, the threshold value for each index is not limited to a specific value, and is appropriately set to an appropriate value in consideration of, for example, previous analysis and examination results.
また、一種類の指標値のみが用いられて当該一種類の指標値に関する閾値との比較によって時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)に特異な変化があるか否かが判断されるようにしても良く、或いは、複数種類の指標値が用いられてこれら複数種類の指標値のそれぞれに関する閾値との比較によって時系列並びの周波数強度Ｐ(ｆ，ｔ)に特異な変化があるか否かが判断されるようにしても良い。 Also, only one type of index value is used, and it is determined whether there is a unique change in the frequency intensity P (f, t) of the time series by comparison with a threshold value related to the one type of index value. Or a plurality of types of index values are used, and whether there is a unique change in the frequency intensity P (f, t) of the time series array by comparison with the threshold value for each of the plurality of types of index values It may be determined whether or not.
（４）複数台の半導体電力変換装置に関する周波数強度に着目する方法
この方法では、監視対象の半導体電力変換装置を少なくとも含む複数台の半導体電力変換装置（即ち、全てが監視対象である複数台の半導体電力変換装置であっても良い）毎の判定データが比較され、これら複数の判定データの周波数強度を横並びで比較したときに或る一つの判定データの周波数強度と他の判定データの周波数強度との間に差違がある場合に、前記或る一つの判定データが取得された半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。
(4) Method Focusing on Frequency Intensity of Plural Semiconductor Power Converters In this method, plural semiconductor power converters including at least the semiconductor power converter to be monitored (that is, a plurality of semiconductor power converters to be all monitored) The determination data for each semiconductor power converter may be compared, and when the frequency intensities of the plurality of determination data are compared side by side, the frequency intensity of one determination data and the frequency intensity of the other determination data are compared. In the case where there is a difference between the above and the other, it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device for which the certain one determination data has been acquired.
この方法における半導体電力変換装置に関する複数台とは具体的には３台以上のことである。 Specifically, the plurality of semiconductor power converters in this method is three or more.
この方法の場合には、Ｓ１の処理が複数台の半導体電力変換装置のそれぞれにおいて行われると共にＳ２の処理が半導体電力変換装置別の音データのそれぞれに関して行われ、各半導体電力変換装置に対応してＳ２の処理において変換部２から出力される複数の周波数強度Ｐ(Ｎ，ｆ)（ただし、Ｎは複数台の半導体電力変換装置を区別するために半導体電力変換装置各々に付与される識別子であって当該周波数強度に関する音データが取得された半導体電力変換装置に付与された識別子を表す）が判定部３に入力される。なお、各半導体電力変換装置に対応する複数の周波数強度Ｐ(Ｎ，ｆ)が判定部３に入力されるタイミングは同期されることが好ましい。
In the case of this method, the process of S1 is performed in each of the plurality of semiconductor power conversion devices, and the process of S2 is performed on each of the sound data for each semiconductor power conversion device, corresponding to each semiconductor power conversion device And a plurality of frequency intensities P (N, f) output from the
ここで、判定データが取得される時点における半導体電力変換装置の状態は、通常の動作（言い換えると、連続的・継続的で定常的な動作）をしている状態でも良く、或いは、特定の動作をしている状態でも良い。 Here, the state of the semiconductor power conversion device at the time when the determination data is obtained may be a state in which normal operation (in other words, continuous continuous operation) is performed, or a specific operation It may be in a state of
判定データが取得される時点における半導体電力変換装置の特定の動作としては、具体的には例えば、上述の（１）のア）乃至エ）が挙げられる。 Specific examples of the specific operation of the semiconductor power conversion device at the time when the determination data is acquired include, for example, a) to d) of the above (1).
また、判定データとしての周波数ｆ別の周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数は、任意の周波数でも良く、或いは、特定の周波数でも良い。 Further, the frequency of interest among the frequency intensities P (f) for each frequency f as the determination data may be an arbitrary frequency or a specific frequency.
判定データの周波数強度Ｐ(ｆ)のうちの着目する周波数としての特定の周波数としては、具体的には例えば、上述の（２）のｉ）やii）が挙げられる。 Specific examples of the specific frequency as the target frequency of the frequency intensity P (f) of the determination data include, for example, i) and ii) in (2) described above.
そして、半導体電力変換装置の通常の動作時或いは上述の（１）のア）乃至エ）のうちの少なくともいずれか一つの時機において取得された複数台の半導体電力変換装置の判定データの、任意の周波数或いは上述の（２）のｉ）及びii）のうちの少なくともどちらか一方の周波数の、周波数強度Ｐ(Ｎ，ｆ)同士が横並びで比較される。 Then, any of the judgment data of the plurality of semiconductor power conversion devices acquired during the normal operation of the semiconductor power conversion device or at least one of the above-mentioned (1) a) to d) The frequency intensities P (N, f) of the frequency or at least one of i) and ii) of (2) above are compared side by side.
その結果、或る一つの判定データの周波数強度と他の判定データの周波数強度との間に差違がある場合に、前記或る一つの判定データが取得された半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定される。 As a result, when there is a difference between the frequency intensity of one determination data and the frequency intensity of the other determination data, the semiconductor power conversion device from which the one determination data is acquired has an abnormality or failure. It is determined that it has occurred.
また、複数の判定データに対して機械学習（パターン学習）が適用されて、他のパターンと異なるパターンの判定データが取得された半導体電力変換装置に異常・故障が発生していると判定されるようにしても良い。 In addition, machine learning (pattern learning) is applied to a plurality of determination data, and it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device for which the determination data of a pattern different from other patterns is acquired. You may do so.
以上が、判定部３による、半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定の仕方に関する（１）乃至（４）の説明である。
The above is the description of (1) to (4) regarding how the
そして、監視対象の半導体電力変換装置に異常・故障が発生しているとの判定が為されなかった場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ１の処理に戻ってＳ１乃至Ｓ３の処理が繰り返し行われる。 Then, when it is not determined that abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device to be monitored (S3: No), the process returns to S1 and the processes of S1 to S3 are repeated. .
なお、Ｓ１乃至Ｓ３の処理は、例えば、音検知部１からの音データの出力ピッチに合わせて（言い換えると、音検知部１からの音データの出力をトリガーとして）繰り返されたり、或いは、予め定められた処理ピッチ若しくは処理トリガーによって繰り返されたりする。
The processing of S1 to S3 is repeated, for example, in accordance with the output pitch of the sound data from the sound detection unit 1 (in other words, using the output of the sound data from the
一方、監視対象の半導体電力変換装置に異常・故障が発生しているとの判定が為された場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、判定部３により、監視対象の半導体電力変換装置に異常・故障が発生していることを通知する所定の信号（「異常通知信号」と呼ぶ）が出力される。
On the other hand, when it is determined that an abnormality or failure has occurred in the semiconductor power conversion device to be monitored (S3: Yes), the
そして、Ｓ３の処理によって異常通知信号が出力された場合には、半導体電力変換装置が作動を停止したり、警報が発令されたりする（Ｓ４）。 Then, when the abnormality notification signal is output in the process of S3, the semiconductor power conversion device stops its operation or an alarm is issued (S4).
具体的には例えば、半導体電力変換装置の異常診断装置１０の判定部３から監視対象の半導体電力変換装置の作動を制御する制御装置・制御部に対して異常通知信号が出力され、これによって監視対象の半導体電力変換装置が作動を停止する。
Specifically, for example, an abnormality notification signal is output from the
また、半導体電力変換装置の異常診断装置１０の判定部３から警報出力部４に対して異常通知信号が出力され、これによって警報出力部４から外部（具体的には例えば、半導体電力変換装置に関わる作業員や管理者など）に向けて警報が発令される。
In addition, an abnormality notification signal is output from the
警報出力部４は、判定部３からの異常通知信号に従い、具体的には例えば、スピーカやブザー等によって音を発したり、警光灯や回転灯等によって光を灯したり、ディスプレイ等に警告メッセージを表示したり、バイブレーション機能を備えて振動したりすることによって警報を発令する。
The
なお、監視対象の半導体電力変換装置の作動の停止と警報の発令とは、どちらか一方のみが行われるようにしても良く、或いは、両方が行われるようにしても良い。 Note that only one of the operation of the semiconductor power conversion device to be monitored and the issuance of an alarm may be performed, or both may be performed.
ここで、上述の半導体電力変換装置の異常診断装置１０は、各部が全て一体のものとして構成されて監視対象の半導体電力変換装置の内部や近傍に設置されるようにしても良く、或いは、各部が複数の箇所に分散されて設置されるようにしても良い。
Here, the
具体的には例えば、音検知部１は監視対象の半導体電力変換装置の内部や近傍に設置されると共に変換部２，判定部３，及び警報出力部４は前記半導体電力変換装置から離れた場所に設置されるようにしたり、音検知部１，変換部２，及び判定部３は監視対象の半導体電力変換装置の内部や近傍に設置されると共に警報出力部４は前記半導体電力変換装置から離れた場所に設置されるようにしたり、或いは、音検知部１は監視対象の半導体電力変換装置の内部や直近に設置されると共に変換部２及び判定部３は前記半導体電力変換装置が設置されている区画内（例えば、室内）に設置された上で警報出力部４は前記半導体電力変換装置から離れた場所（例えば、管理制御室や監視センタなど）に設置されるようにしたりすることが考えられる。
Specifically, for example, the
また、半導体電力変換装置の異常診断装置１０を構成する各部のうち接続していることが必要とされる各部が、データや制御指令等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように電気的に接続される。
In addition, it is possible that each of the units constituting the
具体的には、半導体電力変換装置の異常診断装置１０を構成する各部が一体のものとして構成される場合は、接続が必要な各部が適宜に、例えばバス等の信号回線によって接続される。
Specifically, when the respective units constituting the
また、半導体電力変換装置の異常診断装置１０を構成する各部が別体のものとして構成される場合（さらに、各部が複数の場所に分散し離れて設置される場合）は、接続が必要な各部が適宜に、例えば、各々に接続されて敷設されたケーブル等が用いられる有線による信号送受の仕組みによって接続されたり、各々に接続された無線信号送受信機が用いられる無線による信号送受の仕組みによって接続されたり、或いは、これら信号送受の仕組みが組み合わされて接続されたりする。
In addition, when each part constituting
＜半導体電力変換装置の異常診断プログラムがコンピュータ上で実行される場合＞
上述の変換部２，判定部３，及び警報出力部４は、半導体電力変換装置の異常診断プログラムがコンピュータ上で実行されることによって当該コンピュータによって実現されるようにしても良い。
<Case where abnormality diagnosis program for semiconductor power converter is executed on a computer>
The
半導体電力変換装置の異常診断プログラム１７を実行するためのコンピュータ２０の全体構成を図３に示す。
An overall configuration of a
このコンピュータ２０は制御部１１，記憶部１２，入力部１３，表示部１４，及びメモリ１５を備え、これらが相互にバス等の信号回線によって接続されている。
The
制御部１１は、記憶部１２に記憶されている半導体電力変換装置の異常診断プログラム１７によってコンピュータ２０全体の制御並びに半導体電力変換装置の異常・故障の診断や検出に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。
The
記憶部１２は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
The
入力部１３は、少なくとも作業者の命令や種々の情報を制御部１１に与えるためのインターフェイス（即ち、情報入力の仕組み）であり、例えばキーボードやマウス或いはタッチパネルである。なお、例えばキーボードとマウスとの両方のように複数種類のインターフェイスを入力部１３として有するようにしても良い。
The
表示部１４は、制御部１１の制御によって文字や図形或いは画像等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
The
メモリ１５は、制御部１１が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ(Ｒandom Ａccess Ｍemory の略)である。
The
また、コンピュータ２０には、音検知部１が、データや制御指令等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように、具体的には例えば上述のような有線による信号送受の仕組みや無線による信号送受の仕組み或いはこれら信号送受の仕組みが組み合わされることにより、電気的に接続される。
Further, in the
そして、コンピュータ２０の制御部１１には、半導体電力変換装置の異常診断プログラム１７が実行されることにより、監視対象の半導体電力変換装置から発生する音を採取する音検知部１から出力される音データの入力を受ける処理を行うデータ受部１１ａと、音データについて周波数成分毎のスペクトル値を計算する処理を行う変換部１１ｂと、周波数成分毎のスペクトル値を用いて監視対象の半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無を判定すると共に異常・故障が発生していると判定した場合には異常通知信号を出力する処理を行う判定部１１ｃと、異常通知信号に従って警報を発令する処理を行う警報出力部１１ｄとが構成される。
Then, the
そして、音検知部１によって上述したＳ１の処理が行われて音データが出力され、当該音データがコンピュータ２０のデータ受部１１ａによって受信されてメモリ１５に記憶され、当該メモリ１５に記憶された音データが用いられて変換部１１ｂによってＳ２の処理として上述した変換部２と同様の処理が行われると共に判定部１１ｃによってＳ３の処理として上述した判定部３と同様の処理が行われ、監視対象の半導体電力変換装置において異常・故障が発生していると判定された場合には異常通知信号が出力されて警報出力部１１ｄによってＳ４の処理として上述した警報出力部４と同様の処理が行われる。
Then, the
なお、コンピュータ２０は警報出力部１１ｄを備えないようにしても良い。この場合には、コンピュータ２０は、コンピュータ２０とは別体として設けられた警報出力部に対して異常通知信号を出力するようにしたり、或いは、監視対象の半導体電力変換装置の作動を制御する制御装置・制御部に対して異常通知信号を出力するようにしたりしても良い。
The
＜半導体電力変換装置自体が半導体電力変換装置の異常診断装置を備える場合＞
上述の半導体電力変換装置の異常診断装置１０は、監視対象の半導体電力変換装置自体に備えられるようにしても良い。この場合の全体構成を図４に示す。
<When the semiconductor power converter itself includes the abnormality diagnosis device for the semiconductor power converter>
The
この場合には、半導体電力変換装置の異常診断装置１０の判定部３から、当該半導体電力変換装置の異常診断装置１０が備えられている半導体電力変換装置の作動を制御する制御装置・制御部に対し、異常通知信号が出力され、これによって監視対象の半導体電力変換装置が作動を停止するように構成されることが考えられる。
In this case, the control unit / control unit that controls the operation of the semiconductor power conversion device provided with the
また、半導体電力変換装置の異常診断装置１０の判定部３から警報出力部４に対して異常通知信号が出力され、これによって警報出力部４から外部（具体的には例えば、半導体電力変換装置に関わる作業員や管理者など）に向けて例えば音や光或いはメッセージの表示などによって警報が発令されるようにしても良い。
In addition, an abnormality notification signal is output from the
以上の構成を有する半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムやこの異常診断装置を備える半導体電力変換装置によれば、半導体電力変換装置から発生する音に基づいて半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定が行われるようにしているので、半導体電力変換装置の電圧や電流といった外部への出力に変化が顕れる前に半導体電力変換装置における異常を捕捉し、更に言えば半導体電力変換装置における異常の徴候を捕捉することができる。このため、半導体電力変換装置の故障による停止を未然に防ぐことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the semiconductor power conversion device having the above configuration, the abnormality diagnosis method for the semiconductor power conversion device, the abnormality diagnosis device, the abnormality diagnosis program, and the semiconductor power conversion device including the abnormality diagnosis device, semiconductor power can be obtained based on the sound generated from the semiconductor power conversion device. Since the determination of the occurrence of abnormality or failure in the converter is performed, the abnormality in the semiconductor power converter is captured before a change appears in the output to the outside such as the voltage or current of the semiconductor power converter, Furthermore, the signs of anomalies in the semiconductor power converter can be captured. For this reason, it is possible to prevent in advance the stoppage due to the failure of the semiconductor power conversion device, and it is possible to improve the usefulness and reliability as a method for detecting an abnormality or failure of the semiconductor power conversion device. Become.
以上の構成を有する半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラムやこの異常診断装置を備える半導体電力変換装置によれば、さらに、電圧や電流といった出力を直接計測する場合のように半導体電力変換装置に介入することなく、半導体電力変換装置から発生する音を採取することによって半導体電力変換装置における異常・故障の発生の有無の判定が行われるようにしているので、半導体電力変換装置が通常の動作を行いながら常時監視を行うことができる。このため、定期的な保守点検に拠ることなく半導体電力変換装置における異常・故障の検出を常時行うことが可能になり、延いては半導体電力変換装置の異常・故障の検出手法としての有用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。 According to the semiconductor power conversion device abnormality diagnosis method, the abnormality diagnosis device, the abnormality diagnosis program, and the semiconductor power conversion device including the abnormality diagnosis device having the above configuration, the output such as voltage or current is directly measured. As described above, the semiconductor power converter is subjected to the determination of the presence / absence of occurrence of abnormality / failure by collecting the sound generated from the semiconductor power converter without intervention in the semiconductor power converter. It is possible to constantly monitor while the converter is operating normally. For this reason, it becomes possible to always detect abnormalities and failures in the semiconductor power converter without relying on periodic maintenance and inspection, and hence the usefulness as a method for detecting abnormalities and failures in semiconductor power converters and It becomes possible to improve the reliability.
なお、上述の形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。 Although the above-described embodiment is an example of the preferred embodiment for carrying out the present invention, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention may be embodied within the scope of the present invention. Can be variously modified.
例えば、上述の実施形態では半導体電力変換装置の異常診断方法として異常通知信号に従って半導体電力変換装置が作動を停止したり警報が発令されたりする（Ｓ４）ようにして半導体電力変換装置の異常診断装置１０として警報出力部４を備えるようにしたり半導体電力変換装置の異常診断プログラム１７が実行されることによってコンピュータ２０の制御部１１に警報出力部１１ｄが構成されるようにしたりしているが、半導体電力変換装置の作動停止や警報の発令或いは警報出力部４，１１ｄを備えることは本発明において必須の構成ではなく、監視対象の半導体電力変換装置に異常・故障が発生しているとの判定結果の利用の仕方は様々なものが検討されてそれによって種々の機器や装置が組み合わされて用いられるようにしても良い。
For example, in the above embodiment, as a method for diagnosing abnormality of a semiconductor power conversion device, the semiconductor power conversion device stops operation or an alarm is issued according to an abnormality notification signal (S4) so that the abnormality diagnosis device for semiconductor power conversion device Although the
また、上述の実施形態では監視対象の半導体電力変換装置において検出された異常・故障の種類が識別されるようにはしていないものの、異常・故障の発生の有無の判定処理に加えて当該異常・故障の種類の識別処理が行われるようにしても良い。異常・故障の種類が識別される場合には、具体的には例えば、異常・故障の種類毎にどのような周波数成分でスペクトル値が大きくなるのかという属性データとして周波数ｆ〔Ｈｚ〕における周波数強度（「異常音データ」と呼ぶ）が予め整備され、Ｓ２の処理において得られる周波数強度Ｐ(ｆ)と異常音データとが比較されて周波数強度Ｐ(ｆ)が所定の値以上になっている周波数ｆ〔Ｈｚ〕に基づいて（言い換えると、周波数強度Ｐ(ｆ)と異常音データとの類似の程度に基づいて）異常・故障の種類が識別される。なお、異常・故障の種類としては、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、半導体スイッチング素子の異常・故障，回路基板の異常・故障，或いはコンデンサ素子の異常・故障が挙げられる。また、周波数強度Ｐ(ｆ)と異常音データとの類似の程度を評価する手法は、特定の方法に限定されるものではなく、複数のデータ群の特徴の相似・相関の度合いを判定したり計量したりし得る適当な手法が適宜選択される。 Further, in the above-described embodiment, although the type of the abnormality or failure detected in the semiconductor power conversion device to be monitored is not identified, the abnormality is added to the determination processing of the occurrence of the abnormality or failure. The identification processing of the type of failure may be performed. When the type of abnormality or failure is identified, specifically, for example, the frequency intensity at the frequency f [Hz] as attribute data indicating what frequency component the spectrum value becomes larger for each type of abnormality or failure The frequency intensity P (f) obtained in the process of S2 is compared with the frequency intensity P (f) obtained in the process of S2 and the frequency intensity P (f) is equal to or greater than a predetermined value. Based on the frequency f [Hz] (in other words, based on the degree of similarity between the frequency intensity P (f) and the abnormal sound data), the type of abnormality or failure is identified. The types of abnormalities / faults specifically include, for example, an abnormality / fault of a semiconductor switching element, an abnormality / fault of a circuit board, or an abnormality / fault of a capacitor element, as an example. Also, the method of evaluating the degree of similarity between the frequency intensity P (f) and the abnormal sound data is not limited to a specific method, and it is possible to determine the degree of similarity and correlation of the features of a plurality of data groups An appropriate method that can be measured is appropriately selected.
本発明に係る異常診断技術は、半導体電力変換装置における異常・故障の診断や検出を精度良く行うことができるので、例えば、交直流の順変換及び逆変換，周波数変換，並びに電圧調整が半導体電力変換装置によって行われる発電や送電・配電などの分野で利用価値が高い。 The abnormality diagnosis technique according to the present invention can accurately diagnose and detect an abnormality or failure in a semiconductor power converter, so that, for example, forward conversion and reverse conversion of AC direct current, frequency conversion, and voltage adjustment are semiconductor power. It has high utility value in the fields of power generation, transmission and distribution, etc., which are performed by conversion devices.
１ 音検知部
２ 変換部
３ 判定部
４ 警報出力部
１０ 半導体電力変換装置の異常診断装置
１１ 制御部
１１ａ データ受部
１１ｂ 変換部
１１ｃ 判定部
１１ｄ 警報出力部
１２ 記憶部
１３ 入力部
１４ 表示部
１５ メモリ
１７ 半導体電力変換装置の異常診断プログラム
２０ コンピュータ
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015184362A JP6549002B2 (en) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015184362A JP6549002B2 (en) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017060333A JP2017060333A (en) | 2017-03-23 |
| JP6549002B2 true JP6549002B2 (en) | 2019-07-24 |
Family
ID=58391892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015184362A Active JP6549002B2 (en) | 2015-09-17 | 2015-09-17 | Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6549002B2 (en) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173897A (en) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Ngk Insulators Ltd | Abnormality monitoring system for unmanned substation or the like |
| JP2777275B2 (en) * | 1990-09-12 | 1998-07-16 | 株式会社東芝 | Power plant abnormality detection device |
| JPH04316198A (en) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Toshiba Corp | Plant abnormality detecting device |
| JP3064196B2 (en) * | 1995-02-28 | 2000-07-12 | 三菱重工業株式会社 | Impact detection apparatus and method |
| JP2004020484A (en) * | 2002-06-19 | 2004-01-22 | Yamatake Corp | Abnormality monitoring device and program for monitoring abnormality |
| JP4926145B2 (en) * | 2008-09-16 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | AC / DC converter, compressor drive, air conditioner, and abnormality detector |
| JP2010197124A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Apparatus, method and program for detecting abnormal noise |
| JP2010271073A (en) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Nissin Electric Co Ltd | Diagnosis device of abnormality in equipment |
| JP5582063B2 (en) * | 2011-02-21 | 2014-09-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Power converter failure diagnosis method and failure diagnosis apparatus |
-
2015
- 2015-09-17 JP JP2015184362A patent/JP6549002B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017060333A (en) | 2017-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100755955B1 (en) | System for fault diagnosing of receiving and distributing electricity equipment | |
| CN103303758B (en) | The abnormal sound diagnostic method of elevator, its device used and there is the elevator of this device | |
| JP2008250594A (en) | Device diagnostic method, device-diagnosing module and device with device-diagnosing module mounted thereon | |
| JP2015527586A (en) | Monitoring system and method for detecting changes in a mechanical system and adapting limits associated with the mechanical system to reflect the current conditions of the mechanical system | |
| KR100719138B1 (en) | Method for fault diagnosing of receiving and distributing electricity equipment | |
| JPH11118592A (en) | Equipment abnormality diagnosis device and plant device mounting the same | |
| WO2019043994A1 (en) | Failure diagnosis system | |
| KR102130271B1 (en) | Apparatus for detecting partial discharge | |
| JP2013060295A (en) | Device and method for diagnosing abnormality of elevator | |
| KR101167918B1 (en) | Diagnosis Apparatus for Partial Discharge of Highvoltage Facility Using Ultrasonic Sensor | |
| JP4417318B2 (en) | Equipment diagnostic equipment | |
| JP2019020278A (en) | Diagnostic system for rotary machine system, electric power converter, rotary machine system, and method for diagnosing rotary machine system | |
| JP2017181138A (en) | Photovoltaic power generation facility abnormality diagnostic method, abnormality diagnostic device, and abnormality diagnostic program | |
| KR20090010430A (en) | Apparatus for detecting mechanical trouble | |
| JP2019067197A (en) | Method for detecting trouble sign | |
| JP6714498B2 (en) | Equipment diagnosis device and equipment diagnosis method | |
| US20170199164A1 (en) | Malfunction diagnosing apparatus, malfunction diagnosing method, and recording medium | |
| US20140058615A1 (en) | Fleet anomaly detection system and method | |
| JP2019082918A (en) | Monitoring object selection device, monitoring object selection method, and program | |
| CN113376457B (en) | Equipment operation state detection method, system, device, equipment and medium | |
| JPH0579903A (en) | Abnormality diagnostic method and device for rotating machine | |
| JPWO2004068078A1 (en) | State determination method, state prediction method and apparatus | |
| JP6549002B2 (en) | Semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program, and abnormality diagnosis function | |
| JP6553462B2 (en) | Semiconductor power converter having a method of specifying a failure site of a semiconductor power converter, a failure site specifying device, a failure site specifying program, and a failure site specifying function | |
| KR20220102364A (en) | System for Predicting Flaw of Facility Using Vibration Sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180719 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190409 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190410 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190603 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190625 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190626 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6549002 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |