TWI731599B - 電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法 - Google Patents

電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI731599B
TWI731599B TW109106272A TW109106272A TWI731599B TW I731599 B TWI731599 B TW I731599B TW 109106272 A TW109106272 A TW 109106272A TW 109106272 A TW109106272 A TW 109106272A TW I731599 B TWI731599 B TW I731599B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conversion device
power conversion
current
value
diagnosis
Prior art date
Application number
TW109106272A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202041867A (zh
Inventor
牧晃司
Original Assignee
日商日立產機系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日立產機系統股份有限公司 filed Critical 日商日立產機系統股份有限公司
Publication of TW202041867A publication Critical patent/TW202041867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI731599B publication Critical patent/TWI731599B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0243—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a broken phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

本發明提供一種電力轉換裝置，其係低成本且具備能夠提前偵測旋轉機或變壓器之絕緣故障之預兆之功能。
一種電力轉換裝置，其具備反相器電路及PWM信號產生部，該PWM信號產生部將載波信號及電壓指令值進行比較，產生驅動上述反相器電路之PWM信號，該電力轉換裝置與具備捲線之旋轉機或變壓器連接而授受電力，其具備：電流感測器，其檢測與上述旋轉機或變壓器授受之電流；及診斷部，其診斷上述旋轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化；其中上述診斷部具備：電流採樣部，其於上述載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點檢測上述電流感測器之電流而獲得電流檢測值；提取部，其於上述電流之檢測時點和上述電壓指令值與上述載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，提取該檢測時點之上述電流檢測值用於絕緣診斷；指標值算出部，其根據所提取之上述電流檢測值算出診斷所使用之指標值；及絕緣劣化偵測部，其根據所算出之上述指標值之自正常狀態之變化偵測上述旋轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化。

Description

電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法
本發明係關於一種與馬達或發電機之旋轉機或變壓器連接，並與該等進行電力之授受之電力轉換裝置、使用其之系統及其診斷方法。
若馬達或發電機之旋轉機由於突發故障而停止，則會產生較大損害。特別是，工廠機器等所使用之馬達由於突發故障而停止，不得不降低生產機器之運轉率或重新評估生產計畫等，影響較大。因此，對於在實際環境中使用之狀態下高精度地實施故障預兆診斷，防止馬達之突發故障之需求變高。
另一方面，隨著太陽能發電或風力發電之可再生能源之普及，位於電力轉換裝置之下游(輸出側)之變壓器增加。由於一直向此種變壓器施加電力轉換裝置所產生之電壓脈衝，故而擔心加速絕緣劣化，要求運轉過程中之絕緣診斷。
針對此種需求，於專利文獻1中揭示有一種技術，其自電力轉換裝置向馬達施加階梯狀之電壓，對電流進行高速採樣而提取振鈴峰值或頻率，檢測線圈絕緣之劣化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2014/0176152號說明書
於專利文獻1中揭示有一種技術，其自電力轉換裝置向馬達施加階梯狀之電壓，對電流進行高速採樣而提取振鈴峰值或頻率，檢測線圈絕緣之劣化。但，於該技術中，高速採樣可直接測量振鈴波形，故而存在測量機器價格高之問題。
本發明係為了解決如上述之先前技術存在之問題而完成者，其目的在於提供一種電力轉換裝置，該電力轉換裝置為低成本且具備能夠提前偵測旋轉機或變壓器之絕緣故障之預兆之功能。
若列舉用於解決上述課題之本發明之「電力轉換裝置」之一例，則提供一種電力轉換裝置，其具備反相器電路及PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調變)信號產生部，該PWM信號產生部將載波信號及電壓指令值進行比較，產生驅動上述反相器電路之PWM信號，該電力轉換裝置與具備捲線之旋轉機或變壓器連接而授受電力，且具備：電流感測器，其檢測與上述旋轉機或變壓器授受之電流；及診斷部，其診斷上述旋 轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化；其中上述診斷部具備：電流採樣部，其於上述載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點檢測上述電流感測器之電流而獲得電流檢測值；提取部，其於上述電流之檢測時點和上述電壓指令值與上述載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，提取該檢測時點之上述電流檢測值用於絕緣診斷；指標值算出部，其根據所提取之上述電流檢測值算出診斷所使用之指標值；及絕緣劣化偵測部，其根據所算出之上述指標值之自正常狀態之變化偵測上述旋轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化。
又，若列舉本發明之「使用電力轉換裝置之系統之診斷方法」之一例，則提供一種系統之診斷方法，該系統具備：電力轉換裝置，其具備PWM信號產生部，該PWM信號產生部將反相器電路、載波信號及電壓指令值進行比較，產生驅動上述反相器電路之PWM信號；旋轉機或變壓器，其具備與上述電力轉換裝置連接而授受電力之捲線；且該方法具備如下步驟：於上述載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點，檢測來自於電流感測器之電流而獲得電流檢測值，其中，該電流感測器檢測與上述旋轉機或變壓器授受之電流；於上述電流之檢測時點和上述電壓指令值與上述載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，提取該檢測時點之上述電流檢測值用於絕緣診斷；根據所提取之上述電流檢測值算出診斷所使用之指標值；根據所算出之上述指標值之自正常狀態之變化偵測上述旋轉機或變壓器之上述捲線之絕緣劣化。
根據本發明，可提供一種電力轉換裝置，其具備能夠低成本地提前偵測旋轉機或變壓器之絕緣故障之預兆之功能。
上述以外之課題、構成及效果藉由以下之實施形態之說明而更明瞭。
10:電力轉換裝置
11:直流電源
12:反相器主電路
13:閘極驅動器
14:控制、診斷部
15:顯示部
16:電流感測器
16a、16b、16c:電流感測器
17:控制部
20:旋轉機
21:電樞線圈
30:變壓器
40:診斷裝置
41:診斷部
42:顯示部
51:泵
52:壓縮機主機
53:齒輪、滾輪等
54:台
55:太陽能面板
56:電力系統
141:PWM信號產生部
142:電流採樣部
143:提取部
144:指標值算出部
145:絕緣劣化偵測部
圖1係本發明之實施例1之電力轉換裝置、及使用其之系統之基本構成圖。
圖2係脈寬調變控制中之電壓脈衝串之代表例。
圖3(a)、(b)係實施例1之電力轉換裝置中所產生之代表性振鈴電流波形。
圖4係實施例1之電力轉換裝置中之電流採樣之概念圖。
圖5(a)、(b)係實施例1之電力轉換裝置中之載波信號、PWM脈衝、相電流之概略圖。
圖6係診斷實施例1之電力轉換裝置所具備之旋轉機或變壓器之絕緣劣化的流程圖。
圖7係表示實施例1之控制、診斷部之詳細情況之方塊構成圖。
圖8係本發明之實施例2之電力轉換裝置、及使用其之系統之基本構成圖。
圖9係本發明之實施例3之電力轉換裝置中之載波信號、PWM脈衝、相電流之概略圖。
圖10係本發明之實施例4之電力轉換裝置、及使用其之系統之基本構 成圖。
圖11(a)~(c)係組裝有本發明之電力轉換裝置之泵、空氣壓縮機、搬送台之概略圖。
圖12係組裝有本發明之電力轉換裝置之太陽能發電系統之概略圖。
以下，使用圖式對本發明之實施例進行說明。再者，於用於說明實施例之各圖中，對於相同構成元件儘可能標註相同名稱、元件符號，而省略其重複說明。
[實施例1]
圖1係本發明之實施例1之電力轉換裝置、及使用其之系統之基本構成圖。本系統具備：電力轉換裝置10，其具備直流電源11、反相器主電路12、閘極驅動器13、控制、診斷部14、顯示部15、電流感測器16a、16b、16c；及旋轉機20，其與電力轉換裝置10連接而進行電力之授受。直流電源11可為對來自於交流電源之輸入進行整流者，亦可為蓄電池或電容器。並且，直流電源11可設置於電力轉換裝置10之外部。作為旋轉機之電樞線圈21，圖1中示出了Y接線之情形，但亦可為△接線。又，此處，示出了利用3根饋電線之三相馬達之情形，但亦可為不同相數。
於電力轉換裝置10中，基於控制、診斷部14所產生之PWM脈衝，利用閘極驅動器13產生驅動信號，切換反相器主電路12之開關元件，藉此由直流電源11產生驅動旋轉機20之三相交流。繼而，基於電流感測器 16a、16b、16c所偵測之電流偵測信號，控制PWM脈衝之產生，並且如下所述，利用控制、診斷部14進行絕緣故障之預兆診斷，利用顯示部15進行顯示。
若旋轉機20之電樞線圈21之絕緣構件劣化，則於絕緣電阻降低之前，靜電電容先發生變化。例如，若絕緣構件由於熱或振動等而劣化，則構件內部產生空隙，或構件表面產生剝離。於是，相較於絕緣構件之介電常數而言空氣之介電常數一般較小，故而線圈導體-鐵心間之靜電電容顯示出減少傾向。另一方面，於水分進入所產生之空隙或剝離之情形時，相較於絕緣構件之介電常數而言水之介電常數一般較大，故而線圈導體-鐵心間之靜電電容增加。並且，若水分消失，則再次減少。劣化加劇而空隙或剝離越多，則伴隨著水分量之靜電電容之增減幅度越大。於本發明中，藉由檢測此種靜電電容之變化，提前偵測絕緣劣化，作為故障預兆。
靜電電容之變化以振鈴電流波形之變化之形式進行檢測。振鈴電流波形若由於伴隨著靜電電容之變化而其峰值或頻率發生變化，故而若能獲取振鈴電流波形，便可檢測靜電電容之變化。
於本發明中，利用電流感測器所進行之電流測量係於電力轉換裝置對旋轉機或變壓器施加經脈寬調變之電壓脈衝之過程中進行。圖2示出該電壓脈衝串之代表例(三相電壓)。
繼而，圖3示出施加電壓脈衝時，某1相電流感測器所測量之代表性 電流波形。圖3(a)係電壓脈衝之上升時點之電流波形，圖3(b)係電壓脈衝之下降時點之電流波形。再者，時刻為零之時點之相電流之值未必為零。於任一圖中，均重疊顯示正常狀態之情形(正常狀態)及旋轉機之電樞線圈之絕緣構件劣化而進行電流測量之相之電樞線圈之對地靜電電容增加為2倍之情形(劣化狀態)。可知於電壓脈衝之上升及下降中，產生電流之振鈴(振動)，其峰值或頻率於正常狀態與劣化狀態下不同。因此，若可對複數個點進行採樣而一定程度上獲取振鈴波形之整體，則可偵測劣化預兆。
該振鈴頻率典型地為10MHz左右，為了精度良好地測量其峰值或頻率以便儘快捕捉劣化預兆，於先前技術中需要100MHz以上之高速採樣。因此，電力轉換裝置通常所具備之控制用微電腦無法達到該速度，需追加設置昂貴之測量機器。
此處，於本發明中，如圖4示出概念圖般，著眼於若在一面緩慢改變施加之電壓脈寬，一面以一定比率分割脈寬之時點，例如若為1：1則為脈衝中心之時點對電流進行採樣並進行合成，則可重新構成振鈴電流波形。即，即便電流測量之時點固定於脈衝中心，脈寬亦發生變化，藉此可收集於自脈衝之上升或下降開始起之延遲時間彼此不同之時點所測得之電流值。於利用電力轉換裝置驅動馬達之情形時通常所使用之脈寬調變控制中，如圖2所示，施加之電壓脈衝之寬度逐漸發生變化，故而可直接活用其。又，電流測量方法亦可沿襲通常所使用之於載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點進行測量之方法。
圖5示出載波信號、PWM脈衝、電流感測器所檢測之相電流之關係。藉由將包含三角波之載波信號與電壓指令值(例如正弦波)進行比較，產生於電壓指令值與載波信號交叉之時點上升、下降之PWM脈衝。又，於載波信號之波峰或波谷之時點對相電流進行採樣。繼而，如圖所示，僅於PWM脈衝變細(工作比接近0%~100%)時選擇作為診斷用資料([0022]L6)。即，於電流之檢測時點和電壓指令值與載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，選擇作為診斷用資料。藉此，於控制用電流測量之延長線上僅自然地提取振鈴波形。再者，於圖5中，圖5(a)示出於載波之波峰進行提取之情形，圖5(b)示出於載波之波谷進行提取之情形。
圖6示出診斷本實施例之電力轉換裝置所具備之旋轉機之絕緣劣化的流程圖。首先，於步驟S100中，啟動診斷模式。除具備用於指示診斷開始之使用者介面，例如自電力轉換裝置之設定項目選擇診斷模式之啟動之方法以外，可為按壓啟動診斷模式之機械按鈕之形式，亦可為觸碰顯示器所顯示之「診斷模式」按鈕之形式。或者，可設定為於特定之日期時間自動啟動，亦可設定為於特定之旋轉機控制動作之前或之後自動啟動。又，亦可設為指定開始診斷模式之條件。
其次，於步驟S101中，確認產生經脈寬調變之電壓脈衝。
其次，於步驟S102中，於載波信號之波峰或波谷或該兩者對電流進行採樣。繼而，於步驟S103中，判斷電流檢測時點是否與脈衝之上升或下降相隔一定時間以內，於為一定時間以內之情形時，於步驟S104提取 電流採樣值。再者，步驟S102~S104可重複複數次。
其次，於步驟S105中，根據所提取之電流資料算出表示劣化徵兆之指標值。相電流之基諧波頻率成分不用於絕緣診斷，故而以低通濾波器等去除。其後，例如可一定時間累加平方值或絕對值而計算移動平均，亦可提取振鈴峰值。或者，亦可提取振鈴之週期。
繼而，於步驟S106中，判定所算出之指標值是否超出或低於預設之閾值，或利用向量量化聚類等機械學習之演算法分析指標值時之異常度是否超過預設之上限，於滿足判定基準之情形時，診斷為有劣化徵兆。作為判定基準，可使用預先於學習期間中所算出之指標值。
最後，於步驟S107中，顯示診斷結果並結束診斷。顯示方法可為顯示器、指示燈、蜂鳴器等訴之於人類之五感者，亦可為記錄於紙或電子檔案者。或者，亦可經由通信網路發送至外部裝置。又，不僅診斷結果，亦可顯示或發送最初是否可實施診斷之資訊、或診斷之進展狀況之資訊。又，可與診斷結果一起輸出規定運轉狀態之參數，例如轉速或轉矩等。藉此，可進行更精密之診斷。
圖7示出實現圖6之流程圖之圖1之控制、診斷部14之方塊構成圖。控制、診斷部14如圖7所示，具備將載波信號與電壓指令值進行比較而產生PWM脈衝之PWM信號產生部141。又，如圖7所示，具備：以PWM脈衝對電流感測器所偵測之相電流進行採樣之電流採樣部142；提取與脈衝之 上升/下降相隔一定時間以內之電流採樣值之提取部143；根據所提取之電流資料算出表示劣化徵兆之指標值之指標值算出部144；偵測絕緣劣化之絕緣劣化偵測部145。控制、診斷部14之該等處理部可向電腦編入程式而以軟體構成。
根據本實施例之電力轉換裝置，無需高速採樣，故而電力轉換裝置所搭載之微電腦及電流感測器亦能執行診斷。又，並非測量絕緣電阻而是測量絕緣構件之靜電電容，故而可高靈敏度地偵測絕緣材料之劣化。又，與電力轉換裝置之通常運轉中之電流測量時點共通，故而通常運轉過程中可輕鬆地收集診斷用資料。進而，由於僅提取診斷所需之振鈴電流波形資料，故而機械學習等後處理計算或通信之負荷亦較少。藉由以上，可實現一種低成本且具備能夠提前偵測旋轉機之絕緣故障之預兆之功能的電力轉換裝置、及使用其之系統。
[實施例2]
圖8示出具有本發明之實施例2之電力轉換裝置之系統之基本構成圖。與實施例1之不同處在於變壓器30代替旋轉機連接於電力轉換裝置10。電力轉換裝置10之絕緣、診斷部14等構成與實施例1相同。再者，圖8中示出了△-△接線之情形，但亦可為其他接線，例如△-Y接線或Y-△接線。又，此處，示出了利用3根饋電線之三相變壓器之情形，但亦可為不同相數。
對於包含該電力轉換裝置與變壓器之系統，以與實施例1之圖6相同 之流程圖實施診斷，藉此可低成本且提前偵測變壓器之絕緣故障之預兆。
[實施例3]
圖9示出本發明之實施例3中之載波信號、PWM脈衝、電流感測器所檢測之相電流之概略圖。與實施例1之不同處在於載波信號之三角波並非為如圖5所示之對稱形，而是前後非對稱。即，作為載波信號，使用最小值至最大值之增加時間之長度與最大值至最小值之減少時間之長度不同之非對稱三角波。此係由於若振鈴衰減時間相對於最小脈寬亦過短，則振鈴無法持續至脈衝中心，且脈衝中心之電流採樣無法獲取波形。
因此，於本實施例中，使載波信號之三角波為前後非對稱，且使電流採樣之時點與脈衝中心錯開。圖係使載波信號之波谷接近PWM脈衝之上升之例。藉此，即便於振鈴衰減時間較短之情形時，亦可獲取振鈴電流波形，從而可實施絕緣診斷。
[實施例4]
圖10示出本發明之實施例4之電力轉換裝置、及使用其之系統之基本構成圖。與實施例1之不同處在於與連接於旋轉機或變壓器之電力轉換裝置10分開，將診斷裝置40安裝於外部。診斷裝置40之診斷部41自電力轉換裝置10之控制部17獲得脈寬或脈衝產生時點之資訊，於適當之時點實施相電流之電流採樣。診斷結果以顯示部42顯示。
根據本實施例，藉由此種構成，可不受控制用微電腦之性能影響地 算出表示劣化徵兆之指標值。
[實施例5]
圖11示出組裝有本發明之電力轉換裝置之製品之概略圖。
圖11(a)係組裝有本發明之電力轉換裝置之泵之概略圖。於與電力轉換裝置10連接之馬達30連接有泵51之葉輪，抽吸、送出水等液體。
又，圖11(b)係組裝有本發明之電力轉換裝置之空氣壓縮機之概略圖。於與電力轉換裝置10連接之馬達30連接有壓縮空氣之壓縮機主機52，送出壓縮空氣。
又，圖11(c)係組裝有本發明之電力轉換裝置之搬送台之概略圖。於與電力轉換裝置10連接之馬達30經由齒輪或滾輪等53連接有搬送台54。
如此，藉由將本發明之電力轉換裝置組裝於各種產業機器，可減少組裝於該等之馬達之突發故障。
[實施例6]
圖12示出組裝有本發明之電力轉換裝置之太陽能發電系統之概略圖。利用電力轉換裝置10將來自太陽能面板55之直流電壓轉換為交流，利用變壓器30使其升壓並連接於電力系統56。
根據本實施例，可診斷電力轉換裝置之下游(輸出側)所連接之變壓器之絕緣劣化。再者，即便對於將太陽能面板之部分置換為蓄電池而成之蓄電系統，本發明亦可使用。
以上，對實施例進行了說明，但本發明並不限定於上述實施例，包含各種變化例。例如，上述實施例係為了易懂地說明本發明而進行詳細說明者，未必限定於具備所說明之所有構成者。又，可將某實施例之構成之一部分置換為其他實施例之構成，又，亦可向某實施例之構成添加其他實施例之構成。又，亦可對於各實施例之構成之一部分，進行其他構成之追加、刪除、置換。
10:電力轉換裝置
11:直流電源
12:反相器主電路
13:閘極驅動器
14:控制、診斷部
15:顯示部
16a、16b、16c:電流感測器
20:旋轉機
21:電樞線圈

Claims (15)

  1. 一種電力轉換裝置，其特徵在於具備反相器電路及PWM信號產生部，該PWM信號產生部將載波信號及電壓指令值進行比較，產生驅動上述反相器電路之PWM信號，該電力轉換裝置與具備捲線之旋轉機或變壓器連接而授受電力，且具備：電流感測器，其檢測與上述旋轉機或變壓器授受之電流；及診斷部，其診斷上述旋轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化；其中上述診斷部具備：電流採樣部，其於上述載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點檢測上述電流感測器之電流而獲得電流檢測值；提取部，其於上述電流之檢測時點和上述電壓指令值與上述載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，提取該檢測時點之上述電流檢測值用於絕緣診斷；指標值算出部，其根據所提取之上述電流檢測值算出診斷所使用之指標值；及絕緣劣化偵測部，其根據所算出之上述指標值之自正常狀態之變化偵測上述旋轉機或變壓器之捲線之絕緣劣化。
  2. 如請求項1之電力轉換裝置，其中上述絕緣劣化偵測部偵測上述捲線之靜電電容之變化。
  3. 如請求項1之電力轉換裝置，其中 上述指標值算出部將自上述電流檢測值去除低頻成分後，以一定時間累加絕對值或平方值而獲得之值作為上述指標值。
  4. 如請求項1之電力轉換裝置，其具備使用學習期間中算出之上述指標值，決定偵測絕緣劣化之判定基準之功能。
  5. 如請求項1之電力轉換裝置，其具備指定開始算出上述指標值之條件之功能。
  6. 如請求項1之電力轉換裝置，其具備將所算出之上述指標值與規定運轉狀態之參數一同輸出之功能。
  7. 如請求項1之電力轉換裝置，其中上述載波信號為三角波。
  8. 如請求項1之電力轉換裝置，其中上述載波信號為最小值至最大值之增加時間之長度與最大值至最小值之減少時間之長度不同之非對稱三角波。
  9. 如請求項1之電力轉換裝置，其具備用於指示診斷開始之使用者介面。
  10. 如請求項1之電力轉換裝置，其具備將可否診斷、診斷進展狀況、或診斷結果進行顯示或與外部通信之介面。
  11. 如請求項1之電力轉換裝置，其中該電力轉換裝置係授受三相電力者。
  12. 如請求項1之電力轉換裝置，其中上述診斷部相對於電力轉換裝置而安裝於外部。
  13. 一種使用電力轉換裝置之系統，其特徵在於具備：如請求項1至12中任一項之電力轉換裝置；及旋轉機或變壓器，其與上述電力轉換裝置連接而授受電力。
  14. 一種系統之診斷方法，其特徵在於該系統具備：電力轉換裝置，其具備反相器電路及PWM信號產生部，該PWM信號產生部將載波信號及電壓指令值進行比較，產生驅動上述反相器電路之PWM信號；以及旋轉機或變壓器，其具備與上述電力轉換裝置連接而授受電力之捲線；且該方法具備如下步驟：於上述載波信號之波峰或波谷或該兩者之時點，檢測來自於電流感測器之電流而獲得電流檢測值，其中，該電流感測器檢測與上述旋轉機或變壓器授受之電流； 於上述電流之檢測時點和上述電壓指令值與上述載波信號交叉之時點相隔一定時間以內之情形時，提取該檢測時點之上述電流檢測值用於絕緣診斷；根據所提取之上述電流檢測值算出診斷所使用之指標值；根據所算出之上述指標值之自正常狀態之變化偵測上述旋轉機或變壓器之上述捲線之絕緣劣化。
  15. 如請求項14之系統之診斷方法，其中偵測上述絕緣劣化之步驟係偵測上述捲線之靜電電容之變化。
TW109106272A 2019-05-10 2020-02-26 電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法 TWI731599B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-089902 2019-05-10
JP2019089902A JP7184706B2 (ja) 2019-05-10 2019-05-10 電力変換装置、それを用いたシステム、およびその診断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202041867A TW202041867A (zh) 2020-11-16
TWI731599B true TWI731599B (zh) 2021-06-21

Family

ID=73222106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109106272A TWI731599B (zh) 2019-05-10 2020-02-26 電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220373588A1 (zh)
EP (1) EP3968510A4 (zh)
JP (1) JP7184706B2 (zh)
CN (1) CN113711062B (zh)
TW (1) TWI731599B (zh)
WO (1) WO2020230399A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7203804B2 (ja) 2020-11-12 2023-01-13 本田技研工業株式会社 固体電池用電極
EP4092431A1 (de) * 2021-05-20 2022-11-23 Airbus (S.A.S.) Strommessschaltkreis für einen stromrichter, stromrichterschaltkreis und stromrichter
CN115704846A (zh) * 2021-08-03 2023-02-17 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种用于变换***的绝缘状态检测方法及装置
CN116865787B (zh) * 2023-07-06 2024-02-09 北京煜邦电力技术股份有限公司 一种智能选择电力载波信号传输时机的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1871523A (zh) * 2003-10-22 2006-11-29 株式会社藤仓 绝缘劣化诊断装置
TW200745583A (en) * 2006-01-17 2007-12-16 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Output inverter for single phase and its output current detection method
CN103733080A (zh) * 2011-08-01 2014-04-16 维也纳技术大学 用于检测运转的电机中的绝缘状态劣化的方法和装置
WO2017119125A1 (ja) * 2016-01-08 2017-07-13 三菱電機株式会社 絶縁抵抗測定装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004226299A (ja) * 2003-01-24 2004-08-12 Toshiba Corp 回転電機巻線の劣化診断装置
JP4680575B2 (ja) 2004-11-29 2011-05-11 三菱電機株式会社 インバータ装置
JP2009142112A (ja) 2007-12-07 2009-06-25 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置とその制御方法
DE112011101326B4 (de) * 2010-04-14 2019-04-04 Mitsubishi Electric Corporation Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung
JP2017069996A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 田淵電機株式会社 非絶縁電力変換装置及び非絶縁電力変換システム
JP6945371B2 (ja) * 2017-07-19 2021-10-06 株式会社日立製作所 回転機システムの診断装置、電力変換装置、回転機システム、および回転機システムの診断方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1871523A (zh) * 2003-10-22 2006-11-29 株式会社藤仓 绝缘劣化诊断装置
TW200745583A (en) * 2006-01-17 2007-12-16 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Output inverter for single phase and its output current detection method
CN103733080A (zh) * 2011-08-01 2014-04-16 维也纳技术大学 用于检测运转的电机中的绝缘状态劣化的方法和装置
US20140176152A1 (en) * 2011-08-01 2014-06-26 Technische Universitat Wien Method and Device for Detecting a Deterioration in the State of an Insulation in an Operating Electric Machine
WO2017119125A1 (ja) * 2016-01-08 2017-07-13 三菱電機株式会社 絶縁抵抗測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3968510A4 (en) 2023-05-17
WO2020230399A1 (ja) 2020-11-19
JP7184706B2 (ja) 2022-12-06
CN113711062B (zh) 2023-07-18
TW202041867A (zh) 2020-11-16
US20220373588A1 (en) 2022-11-24
JP2020188540A (ja) 2020-11-19
EP3968510A1 (en) 2022-03-16
CN113711062A (zh) 2021-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI731599B (zh) 電力轉換裝置、使用電力轉換裝置之系統及其診斷方法
US11079444B2 (en) Insulation detector and electric apparatus
CN102651624B (zh) 马达驱动装置
EP2682769B1 (en) Apparatus for diagnosing DC link capacitor of inverter
JP5401250B2 (ja) 地絡検出装置
JP4053501B2 (ja) モータ駆動装置
CN102201781B (zh) 监测电机控制电路的方法和装置
EP2296265B1 (en) System for detecting generator winding faults
CN101615857A (zh) 断线检测方法及电力转换装置
CN102193066A (zh) 监测电动机驱动电路的接地隔离损失的方法和设备
CN107800333B (zh) 电动机控制装置
CN106291058A (zh) 一种电机的反电动势测量装置及方法
JP5300349B2 (ja) モータ制御装置およびモータ地絡検出方法
KR100823724B1 (ko) 인버터 구동 교류전동기의 고정자권선 절연 진단장치 및방법
US6580284B1 (en) Method and apparatus for determining an operating state of a motor which is connected to a rigid network
CN110161395B (zh) 逆变器驱动电机的绝缘状态在线监测方法及其监测***
JP2002071742A (ja) 部分放電検出装置および部分放電監視システム
EP3745149B1 (en) Power conversion device, rotating machine system using same, and diagnosis method for same
JP2020020611A (ja) 絶縁診断装置、絶縁診断方法、および絶縁診断プログラム
CN107155351A (zh) 光电耦合器诊断装置
CN103842278B (zh) 电梯控制装置
JP2020026967A (ja) 電気機械の診断装置および診断方法、並びに回転電機
JP7312670B2 (ja) 回転機器の診断システム及び方法。
Lipnicki et al. The effect of change in DC link series resistance on the AC/AC converter operation: Power converters embedded diagnostics
CN118160217A (zh) 电动机的诊断装置、电动机的诊断方法及电动机的异常预兆推理装置