漏电流计算装置和漏电流计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对流过通过将规定的交流电源设为电源的逆变器设备来驱动的三相 马达的对地电阻分量的漏电流进行计算的漏电流计算装置和漏电流计算方法，特别涉及根 据对三相马达各相输入的对地电压来计算漏电流的漏电流计算装置和漏电流计算方法。
【背景技术】
[0002] 已知了一种对流过通过将规定的交流电源设为电源的逆变器设备来驱动的三相 马达的对地电阻分量即绝缘电阻的漏电流进行计算的漏电流计算装置（例如，专利文献1、 2) 〇
[0003] 在这样的漏电流计算装置中，能够保持马达运行状态地计算漏电流的值。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2011 - 153910号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2009 - 115754号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的技术问题
[0009] 然而，在以往的漏电流计算装置中，存在如下问题。
[0010]例如，在专利文献1所述的漏电流计算装置中，构成为测定与三相马达各相连接 的布线的线间电压来计算漏电流。根据线间电压来计算漏电流是为了避免对地电压、即在 线间电压中重叠了商用交流电源电压而得到的合成电压的波形复杂而计算变得困难的情 况。然而，漏电流根据作为这样的合成电压的对地电压而变化，所以根据线间电压来计算漏 电流有可能缺乏准确性。
[0011] 另一方面，在专利文献2所述的漏电流计算装置中，虽然构成为根据对三相马达 各相输入的对地电压来计算漏电流，但是是根据达到最大值时的对地电压来计算漏电流。 然而，对地电压的最大值不一定限于稳态时的最大值，也有时重叠了高次谐波的噪声，所以 不能说能够准确地计算漏电流。
[0012] 另外，为了准确把握三相马达各相各自的绝缘劣化状态的发展程度，需要计算三 相马达各相各自的对地电阻分量的电阻值（绝缘电阻值），但在目前为止的漏电流计算装 置中，无法计算三相马达各相各自的绝缘电阻值。
[0013] 本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种漏电流计算装置 和漏电流计算方法，该漏电流计算装置和漏电流计算方法尽管测定在商用交流电源电压中 重叠了从逆变器设备向三相马达供电的三相控制电压而得到的对地电压，但不仅能够计算 准确的漏电流值，连三相马达各相各自的绝缘电阻值也能够计算。
[0014] 解决技术问题的技术手段
[0015] 为了达到上述目的，本发明的漏电流计算装置构成为具备：对地电压测定单元，其 在规定的期间内测定被输入至三相马达各相的各个对地电压，所述三相马达通过以规定的 交流电源作为电源的逆变器设备来驱动；零相电流测定单元，其在规定的期间内测定作为 流过三相马达的对地漏电流的零相电流；基本交流波形提取单元，其从所述对地电压中提 取具有相对于所述各相的对地电压同相的频率的基本交流电压波形；频率分量提取单元， 其在至少包含所述基本交流电压波形的频率的频带中提取该频带的零相电流分量；以及漏 电流值计算单元，其通过在与所述基本交流电压波形的过零点间对应的期间内对所述频带 的零相电流分量进行积分，计算所述对地漏电流中的、流过除去三相马达的对地电容分量 的对地电阻分量的漏电流值。
[0016] 另外，本发明的漏电流计算方法具有：对地电压测定工序，在规定的期间内测定被 输入至三相马达各相的各个对地电压，所述三相马达通过以规定的交流电源作为电源的逆 变器设备来驱动；零相电流测定工序，在规定的期间内测定作为流过三相马达的对地漏电 流的零相电流；基本交流波形提取工序，从所述对地电压中提取具有相对于所述各相的对 地电压同相的频率的基本交流电压波形；频率分量提取工序，在至少包含所述基本交流电 压波形的频率的频带中，提取该频带的零相电流分量；以及漏电流值计算工序，通过在与所 述基本交流电压波形的过零点间对应的期间内对所述零相电流分量进行积分，来计算所述 对地漏电流中的、流过除去三相马达的对地电容分量的对地电阻分量的漏电流值。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明的漏电流计算装置和漏电流计算方法，通过积分来计算对地漏电流中 的、流过除去三相马达的对地电容分量的对地电阻分量的漏电流值，所以能够计算抑制了 噪声的影响的准确的漏电流值。
【附图说明】
[0019] 图1是示出本发明的一种实施方式的漏电流计算装置和漏电流计算方法的构成 的图。
[0020] 图2是示出向逆变器设备供电的商用交流电源电压的配电形式的图，（a)是三相 三角形连接方式，（b)是三相星形连接方式的图。
[0021] 图3是示出三相三角形连接方式的电压波形的图，（a)是输入到逆变器设备的商 用电压波形的图，（b)是在逆变器设备中被整流了的商用电压波形（基本交流电压波形）的 图。
[0022] 图4是示出三相星形连接方式的电压波形的图，（a)是输入到逆变器设备的商用 电压波形的图，（b)是在逆变器设备中被整流了的商用电压波形（基本交流电压波形）的 图。
[0023] 图5是示出三相三角形连接方式的波形的图，（a)是基本交流电压波形与控制三 相马达各相的控制电压波形的图，（b)是重叠了基本交流电压波形的控制电压波形的图， (C)是零相电流波形的图。
[0024] 图6是示出三相星形连接方式的波形的图，（a)是基本交流电压波形与控制三相 马达各相的控制电压波形的图，（b)是重叠了基本交流电压波形的控制电压波形的图，（C) 是零相电流波形的图。
[0025] 图7是示出零相电流、零相电流中的电阻分量与零相电流中的电容分量的关系的 图。
[0026] 图8是示意地示出电压波形与电流波形的相位的关系的图，（a)是基本交流电压 波形的图，（b)是重叠了基本交流电压波形的控制电压波形的图，（C)是零相电流波形的 图，（d)是用面积表示零相电流中的电阻分量电流值的图。
[0027] 图9是说明电压值和电流值的计算方法的说明图，（a)是表示基本交流电压值与 各相电压值的计算方法的图，（b)是表示基本交流电压值、各相电压值各自的平均值的图， (C)是示出零相电流中的电阻分量电流值的计算方法的图，（d)是示出零相电流中的电阻 分量电流值的平均值的图。
[0028] 图10是示出本发明的一种实施方式的各相对地电阻值计算处理的流程图。
[0029] 图11是示出本发明的一种实施方式的对地合成电阻值计算处理的流程图。
【具体实施方式】
[0030] 以下，参照图1~图11，说明本发明的漏电流计算装置和漏电流计算方法的优选 实施方式。
[0031] 本实施方式的漏电流计算装置10如图1所示，构成为能够测定流过通过将商用交 流电源1设为电源的逆变器设备2来驱动的伺服马达等三相马达3的对地电阻分量的漏电 流。
[0032] 漏电流计算装置10具备各相电压测定电缆11、零相变流器（ZCT) 12、信号处理部 13、运算部14和显示运算部14的运算结果的显示部15 (例如，液晶显示器）。
[0033] 各相电压测定电缆11作为对地电压测定单元而动作，与三相马达3的各相（U，V， W)连接，在规定的期间内以规定的采样周期测定从逆变器设备2输入到三相马达3的各相 (U，V，W)的控制电压各自的各相对地电压。
[0034] 该各相对地电压表示各相（U，V，W)与大地G间的电位差，被测定为重叠了商用交 流电源1与控制电压（例如，基于PWM控制的合成了基波和载波的电压）的值。
[0035] 零相变流器（ZCT) 12作为零相电流测定单元而动作，在规定的期间内以规定的采 样周期测定在逆变器设备2与三相马达3之间流过的合成了三相而得到的对地零相电流。
[0036] 该对地零相电流被测定为合成了经由三相马达3各相的对地静电电容分量（Cu， Cv，Cw)和成为绝缘电阻的对地电阻分量（Ru，Rv，Rw)而从三相马达3各相流向大地G的漏 电流而得到的值。
[0037] 信号处理部13处理从各相电压测定电缆11和零相变流器（ZCT) 12输入的各相 (U，V，W)对地电压和对地零相电流。
[0038] 具体来说，信号处理部13具备频率分量提取部131、基本交流波形提取部132以及 过零点数据提取部133、134。
[0039] 频率分量提取部131作为频率分量提取单元而动作，提取经由各相电压测定电缆 11和零相变流器（ZCT) 12而测定到的、处于相同的频带的频率分量的各相对地电压和对地 零相电流。
[0040] 频率分量提取部131例如由低通滤波器、带通滤波器等频率滤波器构成，提取处 于某个一定的频带的各相对地电压和对地零相电流的频率分量。
[0041] 在这里，以下说明频率分量提取部131提取的频率分量的频带。
[0042] 频率分量提取部131提取的频率分量的频带被设定为包含商用交流电源1的频率 或者该频率的整数倍的频率。
[0043] 例如，在图2的（a)所示的具有将S相接地了的三相三角形连接方式的配电形式 的商用交流电源1中，三相中的R相与T相的对地电压波形成为图3的（a)所示的相位偏 移了 60°的正弦波。
[0044] 在逆变器设备2中，经由二极管和平滑电容器而对所输入的正弦波进行整流。由 此能够得到的对地电压成为图3的（b)所示的具有与商用交流电源1相同的频率分量的电 压波形F。
[0045] 如果商用交流电源1的频率为50Hz，则该电压波形F的频率为50Hz，如果商用交 流电源1的频率为60Hz，则该电压波形F的频率为60Hz。
[0046] 同样地，在图2的（b)所示的具有三相星形连接方式的配电形式的商用交流电源 1中，三相（R，S，T)各相的对地电压波形成为图4的（a)所示的各相位分别偏移了 60°的 正弦波。
[0047] 在逆变器设备2中，经由二极管和平滑电容器而对所输入的正弦波进行整流。由 此能够得到的对地电压成为图4的（b)所示的具有商用交流电源1的3倍的频率分量的电 压波形F。
[0048] 如果商用交流电源1的频率为50Hz，则该