JP7409560B2 - 絶縁抵抗算出装置および絶縁抵抗算出方法 - Google Patents
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Description
三相交流電源に接続されている負荷機器の絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出装置であって、
前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流である零相電流を取得する零相電流検出装置と、
前記負荷機器に印加されている三相交流電圧の各相の対地電圧を取得する各相電圧検出装置と、
演算回路と、を備え、
前記演算回路は、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される前記各相の対地電圧の微分値に基づき、または、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される対地中性点電圧の微分値に基づき、各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する。
三相交流電源に接続されている負荷機器の絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出方法であって、
前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流である零相電流を取得する零相電流取得ステップと、
前記負荷機器に印加されている三相交流電圧の各相の対地電圧を取得する各相電圧取得ステップと、
前記負荷機器の各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する絶縁抵抗算出ステップと、を備え、
前記絶縁抵抗算出ステップは、前記各相の対地電圧を時間微分することにより前記各相の対地電圧の微分値を算出し、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧の微分値に基づき、または、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される対地中性点電圧の微分値に基づき、各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10について、図を参照しながら説明する。図1は、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10の構成を示すブロック図である。図2は、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10の構成を示す詳細図である。図3は、第1の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図であり、図4は、第1の実施形態に係るU相の対地電圧euと時間との関係の一例を示した図であり、図5は、第1の実施形態に係るV相の対地電圧evと時間との関係の一例を示した図であり、図6は、第1の実施形態に係るW相の対地電圧ewと時間との関係の一例を示した図である。図7は、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出処理を示すフローチャートである。
絶縁抵抗算出装置10によれば、インバータ2を介して三相デルタ結線方式の三相交流電源1に接続されている三相モータ3(負荷機器)の絶縁抵抗を正確に算出することができる。より詳細には、零相電流検出装置11は、三相モータ3を通じて流れる対地漏洩電流である零相電流iоを検出する。各相電圧検出装置12は、三相モータ3に印加されている三相交流電圧の各相の対地電圧eu,ev,ewを検出する。演算回路15は、零相電流iо、各相の対地電圧eu,ev,ewおよび各相の対地電圧eu,ev,ewの微分値Du,Dv,Dwを算出する。演算回路15は、零相電流iо、各相の対地電圧eu,ev,ewおよび各相の対地電圧eu,ev,ewの微分値Du,Dv,Dwに基づき、各相の対地抵抗成分Ru,Rv,Rwと各相の対地容量成分Cu,Cv,Cwとを算出する。このように、絶縁抵抗算出装置10によれば、複数組の零相電流iо、各相の対地電圧eu,ev,ewおよび各相の対地電圧eu,ev,ewの微分値Du,Dv,Dwを数式1に代入することにより、対地抵抗成分Ru,Rv,Rwと各相の対地容量成分Cu,Cv,Cwとを数学的に算出できる。その結果、絶縁抵抗算出装置10によれば、インバータ2を介して三相デルタ結線方式の三相交流電源1に接続されている三相モータ3(負荷機器)の絶縁抵抗および接地容量を容易に算出することができる。
以下に、本発明の第1の変形例に係る絶縁抵抗算出装置10aについて、図を参照しながら説明する。図8は、第1の変形例に係る絶縁抵抗算出処理を示すフローチャートである。なお、第1の変形例に係る絶縁抵抗算出装置10aについては、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10と異なる部分のみ説明し、後は省略する。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10bについて、図を参照しながら説明する。図9は、第2の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。図10は、第2の実施形態に係るU相の対地電圧euと時間との関係の一例を示した図である。図11は、第2の実施形態に係るV相の対地電圧evと時間との関係の一例を示した図である。図12は、第2の実施形態に係るW相の対地電圧ewと時間との関係の一例を示した図である。なお、第2の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10bについては、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10と異なる部分のみ説明し、後は省略する。
以下に、本発明の第3の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10cについて、図を参照しながら説明する。図13は、第3の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10cの構成を示すブロック図である。図14は、第3の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。図15は、第3の実施形態に係るR相の対地電圧erと時間との関係の一例を示した図である。図16は、第3の実施形態に係るS相の対地電圧esと時間との関係の一例を示した図である。図17は、第3の実施形態に係るT相の対地電圧etと時間との関係の一例を示した図である。なお、第3の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10cについては、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10と異なる部分のみ説明し、後は省略する。
以下に、本発明の第4の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10dについて、図を参照しながら説明する。図18は、第4の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10dの構成を示すブロック図である。図19は、第4の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。図20は、第4の実施形態に係るR相の対地電圧erと時間との関係の一例を示した図である。図21は、第4の実施形態に係るS相の対地電圧esと時間との関係の一例を示した図である。図22は、第4の実施形態に係るT相の対地電圧etと時間との関係の一例を示した図である。なお、第4の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10dについては、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10と異なる部分のみ説明し、後は省略する。
以下に、本発明の第5の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10eについて、図を参照しながら説明する。図23は、第5の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。図24は、第5の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。なお、第5の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10eについては、第1の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10と異なる部分のみ説明し、後は省略する。
以下に、本発明の第6の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10fについて、図を参照しながら説明する。図25は、第6の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。図26は、第6の実施形態に係る零相電流iоと時間との関係の一例を示した図である。なお、第6の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10fについては、第5の実施形態に係る絶縁抵抗算出装置10eと異なる部分のみ説明し、後は省略する。
絶縁抵抗算出装置10,10a,10bによれば、インバータ2を介して三相デルタ結線方式または三相スター結線方式の三相交流電源1に接続されている三相モータ3(負荷機器)の絶縁抵抗を算出することができる。インバータ2が出力する三相(U相、V相、W相)の交流電圧の周波数は、三相交流電源1の三相(R相、S相、T相)の交流電圧の周波数よりも低くてもよいし、等しくてもよいし、高くてもよい。
本発明に係る絶縁抵抗算出装置は、絶縁抵抗算出装置10,10a~10fに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。また、絶縁抵抗算出装置10,10a~10fの構成を任意に組み合わせてもよい。
2:インバータ
3:三相モータ
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f:絶縁抵抗算出装置
11:零相電流検出装置
12:各相電圧検出装置
15:演算回路
111:零相変流器
113,123,133,143:増幅器
114,124,134,144:ローパスフィルタ
115,125,135,145:A/Dコンバータ
121,122,131,132,141,142:抵抗
126,136,146:微分回路
Claims (9)
- 三相交流電源に接続されている負荷機器の絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出装置であって、
前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流である零相電流を検出する零相電流検出装置と、
前記負荷機器に印加されている三相交流電圧の各相の対地電圧を検出する各相電圧検出装置と、
演算回路と、を備え、
前記演算回路は、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される前記各相の対地電圧の微分値に基づき、または、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される対地中性点電圧の微分値に基づき、各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する、
絶縁抵抗算出装置。 - 前記演算回路は、前記各相の対地電圧を時間微分することにより前記各相の対地電圧の微分値を算出する、
請求項1に記載の絶縁抵抗算出装置。 - 前記零相電流をiоとし、前記各相の対地電圧をea,eb,ecとし、前記各相の対地抵抗成分をRa,Rb,Rcとし、前記各相の対地容量成分をCa,Cb,Ccとし、誤差をrとし、前記零相電流および前記各相の対地電圧のサンプリング数をnとし、対地中性点電圧をenとし、
mは、4以上の整数であり、
nは、m以上の整数であり、
前記演算回路は、前記各相の対地電圧から対地中性点電圧を算出し、前記各相の対地容量成分がCоと等しいとみなすことにより、前記零相電流および前記各相の対地電圧に基づき、以下の数式2におけるrが最小となるように、前記各相の対地抵抗成分と前記各相の対地容量成分とを算出する、
請求項1または請求項2に記載の絶縁抵抗算出装置。
- 三相交流電源に接続されている負荷機器の絶縁抵抗を算出する絶縁抵抗算出方法であって、
前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流である零相電流を取得する零相電流取得ステップと、
前記負荷機器に印加されている三相交流電圧の各相の対地電圧を取得する各相電圧取得ステップと、
前記負荷機器の各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する絶縁抵抗算出ステップと、を備え、
前記絶縁抵抗算出ステップは、前記各相の対地電圧を時間微分することにより前記各相の対地電圧の微分値を算出し、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧の微分値に基づき、または、前記零相電流、前記各相の対地電圧および前記各相の対地電圧から算出される対地中性点電圧の微分値に基づき、各相の対地抵抗成分と各相の対地容量成分とを算出する、
絶縁抵抗算出方法。 - 前記零相電流をiоとし、前記各相の対地電圧をea,eb,ecとし、前記各相の対地抵抗成分をRa,Rb,Rcとし、前記各相の対地容量成分をCa,Cb,Ccとし、誤差をrとし、前記零相電流および前記各相の対地電圧のサンプリング数をnとし、対地中性点電圧をenとし、
mは、4以上の整数であり、
nは、m以上の整数であり、
前記絶縁抵抗算出ステップは、前記各相の対地電圧から対地中性点電圧を算出し、前記各相の対地容量成分がCоと等しいとみなすことにより、前記零相電流および前記各相の対地電圧に基づき、以下の数式5におけるrが最小となるように、前記各相の対地抵抗成分と前記各相の対地容量成分とを算出する、
請求項6に記載の絶縁抵抗算出方法。
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