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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Diagnosevorrichtung für Isolierungsbeeinträchtigungen, die einen Leckstrom von einem elektrischen Stromweg zwischen einer Invertervorrichtung und einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung feststellt, um eine Diagnose zum Feststellen einer Isolierungsbeeinträchtigung auszuführen.
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HINTERGRUND
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Exemplarische Inverter-angesteuerte Lastvorrichtungen können einen Elektromotor, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), einen elektromagnetischen Herd, Beleuchtungseinrichtungen und dergleichen beinhalten. Alle dieser Vorrichtungen können Isolierungsbeeinträchtigungen aufgrund von Alterung erleiden. Bei einem für eine Transportmaschine verwendeten Elektromotor zum Beispiel kann Bewegung einer mit dem Motor gekoppelten Plattform Reibung, Verdrehung oder Dehnung und Kontraktion bei einem Stromzuführungs-Leitungskabel hervorrufen, wobei dies zu einer beschädigten Leiterschicht führen kann.
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In einem weiteren Fall, in dem ein Elektromotor für eine Schneidmaschine verwendet wird, kann ein Schneidfluid, Öl oder dergleichen zu dem Motor hin verspritzt werden und dann an einer Welle von diesem entlang fließen und Isoliermaterialien im Inneren des Motors beeinträchtigen.
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Das Ausmaß der Isolierungsbeeinträchtigung der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung kann somit in Abhängigkeit von der Nutzungsumgebung oder der Lebensdauer von Elementen variieren. Sobald ein Leckstrom durch einen Bereich fließt, in dem diese Isolierungsbeeinträchtigung auftritt, entsteht somit das Risiko eines Stromschlags für einen menschlichen Körper oder der Auslösung eines Fehlerstrom-Schutzschalters. Der Fehlerstrom-Schutzschalter ist dafür installiert, einen Stromschlag für einen menschlichen Körper zu verhindern.
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Selbstverständlich besteht für das menschliche Leben die höchste Priorität. Wenn jedoch ein Fehlerstrom-Schutzschalter einmal betätigt worden ist, müssen Geräte oder Anlagen, die die betreffende Lastvorrichtung beinhalten, stillgelegt werden. Es ist somit viel Zeit erforderlich, um festzustellen, wie und wo der elektrische Leckstrom verursacht worden ist, sowie die Geräte oder Anlagen wieder betriebsfähig zu machen, so dass die Betriebseffizienz derselben vermindert wird.
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Exemplarische Einrichtungen zum Messen eines solchen Leckstroms sind in 2 im Patentdokument 1, 1 im Patentdokument 2 und 1 im Patentdokument 3 offenbart. Auf dem Zuführungsweg für elektrischen Strom zu der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung ist ein Nullphasen-Stromwandler angeordnet, der die Differenzstromkomponente zwischen dem Zuführungsweg und dem Rücklaufweg sowie dem Nullphasen-Strom des Dreiphasen-Wechselstroms misst, oder es ist ein Stromdetektor, wie zum Beispiel ein Stromwandler, einen Hall-Stromwandler, ein Nebenschluss-Widerstand für jede Phase angeordnet. Der Leckstrom wird dann durch Summieren der Ausgangssignale von allen Phasen berechnet.
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Wie zum Beispiel in 1 im Patentdokument 4 gezeigt, ist in den letzten Jahren eine Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung vorgeschlagen worden, bei der eine Isolierungsbeeinträchtigung folgendermaßen festgestellt wird: eine Stromzuführungsschaltung zu einem Elektromotor wird unter Verwendung eines Schalters zu einem geschlossenen Stromkreis geschaltet, der einen Isolierwiderstand und Masse aufweist; eine an die Steuerschaltung des Elektromotors angelegte Wechselstromspannung wird mittels einer Gleichrichterschaltung gleichgerichtet; und die erzielte Gleichstromspannung wird zum Messen eines in den geschlossenen Stromkreis fließenden Stroms verwendet.
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Da es sich in diesem Fall bei dem Leckstrom um eine Gleichstromkomponente handelt, kann der Nullphasen-Stromwandler oder der zum Erfassen einer Wechselstromkomponente ausgebildete Stromwandler nicht verwendet werden. Aus diesem Grund wird ein beliebiges Element verwendet, das eine Gleichstromkomponente erfassen kann, wie zum Beispiel ein Hall-Stromwandler oder ein Nebenschluss-Widerstand.
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DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: JP 2003-284 235 A (2)
- Patentdokument 2: JP 4-132 969 A (1992) (1)
- Patentdokument 3: JP 2001-124 814 A (1)
- Patentdokument 4: JP 2007-159 289 A (1)
- Patentdokument 5: JP 7-239 359 A (1995) (3)
- Patentdokument 6: JP 63-85 380 A (1988) (1)
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Da ein Auslöser und ein Fortschritt einer Isolierungsbeeinträchtigung in Abhängigkeit von der Nutzungsumgebung variieren können, muss die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose regelmäßig ausgeführt werden. Wie jedoch im Patentdokument 4 offenbart, ist die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung, die die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausführt, indem auf die für die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose vorgesehene Stromzuführungsschaltung unter Verwendung eines Schalters oder dergleichen umgeschaltet wird, zwar in der Lage, eine exakte Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose auszuführen, jedoch muss die Stromzuführung zu der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung vollständig gestoppt werden.
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Daher kann für die Lastvorrichtung, die über eine lange Zeitdauer kontinuierlich arbeiten muss, die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose erst dann ausgeführt werden, wenn die Stromzuführung vollständig gestoppt ist. Dies führt zu einem Problem dahingehend, dass eine Isolierungsbeeinträchtigung nicht vorab festgestellt werden kann.
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Von dem vorstehend geschilderten Gesichtspunkt ist für eine konstante Messung der Nullphasen-Stromwandler geeignet, der auch für den Fehlerstrom-Schutzschalter, ein Erdschluss-Relais oder dergleichen verwendet wird. Der Leckstrom, der unter Verwendung des Nullphasen-Stromwandlers gemessen werden kann, beträgt jedoch 1 mA oder mehr bei einem System mit hoher Genauigkeit oder mehrere mA oder mehr im Fall eines Allzweck-Systems. Aus diesem Grund besteht ein Problem dahingehend, dass eine Isolierungsbeeinträchtigung der Lastvorrichtung erst dann festgestellt werden kann, wenn diese bereits beträchtlich fortgeschritten ist.
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In ähnlicher Weise kann auch ein Stromwandler, der ein Dünnschicht-Magnetismuserfassungselement, wie zum Beispiel ein Hall-Element oder ein Magnetowiderstandselement aufweist, oder auch der Nebenschluss-Widerstand einen Wechselstrom messen, so dass ein Strom in effektiver Weise gemessen werden kann, während eine Lastvorrichtung in Betrieb ist.
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Aus den folgenden Gründen, wie z. B.: 1) ein Ausgang des Dünnschicht-Magnetismuserfassungselements schwankt in Abhängigkeit von Änderungen in der Umgebungstemperatur; und 2): da der Nebenschluss-Widerstand einen niedrigen Widerstandswert aufweist, ist die Ausgangsspannung ansprechend auf einen sehr geringen elektrischen Strom niedrig, so dass Schwankungen bei dem Widerstandswert und der Einfluss der Umgebungstemperatur beträchtlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung haben können, so dass diese Beispiele zum Messen eines sehr geringen elektrischen Stroms nicht geeignet sind.
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Da der für eine konstante Messung geeignete Nullphasen-Stromwandler das aus dem Nullphasen-Strom erzeugte Nullphasen-Magnetfeld in sensitiver Weise erfassen kann, wird ein magnetisches Material mit hoher Permeabilität als Bestandteil desselben verwendet, d. h. es wird üblicherweise ein PC-Permalloy verwendet. PC-Permalloy weist jedoch eine derartige Frequenzcharakteristik auf, dass sich die magnetische Charakteristik in Abhängigkeit von der Frequenz des angelegten Magnetfeldes ändert, wobei dies zu einer Charakteristik führt, dass die Permeabilität mit steigender Frequenz geringer wird.
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Die Inverter-angesteuerte Lastvorrichtung kann den Ansteuervorgang desselben in effizienter Weise steuern, indem die Frequenz der zugeführten Spannung oder des zugeführten Stroms gesteuert wird. Beispielsweise kann die Ansteuergeschwindigkeit des Inverter-angesteuerten Elektromotors im allgemeinen durch das Steuern der Ansteuerspannungsfrequenz gesteuert werden. Die Ansteuergeschwindigkeit und die Ansteuerspannungsfrequenz stehen somit in proportionaler Relation zueinander.
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Ferner wird ein Inverter zum Modulieren der Ansteuerspannungsfrequenz verwendet, und es wird eine konstante V/f-Steuerung verwendet, die derart ausgeführt wird, dass das Verhältnis der Ansteuerspannung zu der Ansteuerspannungsfrequenz, die an jeder Phase des Elektromotors anliegt, konstant gehalten wird. Wenn die Ansteuerspannungsfrequenz reduziert wird, wird auch die an jede Phase des Elektromotors angelegte Ansteuerspannung vermindert, während bei einer Erhöhung der Ansteuerspannungsfrequenz die an jede Phase des Elektromotors angelegte Ansteuerspannung ebenfalls erhöht wird.
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Das bedeutet, im Fall des Elektromotors, der mit niedrigen Drehzahlen rotiert, tritt selbst bei dem Versuch, den Leckstrom von dem elektrischen Stromweg zu messen, eine Leckage eines geringen elektrischer Stroms von einem Bereich mit beeinträchtigter Isolierung auf, da die an der jeweiligen Phase des Elektromotors anliegende Ansteuerspannung niedrig ist.
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Beim Messen eines Leckstroms einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung unter Verwendung eines Nullphasen-Stromwandlers handelt es sich bei dem zu messenden Nullphasen-Strom immer noch um einen sehr geringen elektrischen Strom, der von dem Wert der Ansteuerspannung oder der Ansteuerspannungsfrequenz abhängig ist, die der Lastvorrichtung zugeführt wird. Unter dem Einfluss der Frequenzcharakteristik von PC-Permalloy besteht ferner ein Problem dahingehend, dass keine exakte Messung ausgeführt werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung, die einen Leckstrom von einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung über einen großen Frequenzbereich in exakter Weise messen kann.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Stromweg geschaffen, der zwischen einer Invertervorrichtung und einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung vorhanden ist, wobei die Diagnosevorrichtung folgendes aufweist:
einen Nullphasen-Stromwandler, der einen ringförmigen Magnetkern, eine um den Magnetkern gewickelte Magnetisierungsspule und eine um den Magnetkern gewickelte Erfassungsspule aufweist, wobei der Wandler zum Erfassen eines Nullphasen-Stroms eines elektrischen Stromweges ausgebildet ist;
eine Magnetisierungssteuerschaltung zum Zuführen eines Wechselstroms mit einer Frequenz, die mindestens doppelt so hoch ist wie eine Ansteuerfrequenz der Lastvorrichtung, zu der Magnetisierungsspule, um den Magnetkern zu magnetisieren; und
eine Frequenz-Extraktionsschaltung zum Extrahieren einer vorbestimmten Frequenzkomponente aus einem Ausgangssignal der Erfassungsspule.
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Vorzugsweise beinhaltet bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung weiterhin einen Detektor zum Erfassen einer Strom-Wellenform oder einer Spannungs-Wellenform, die der Lastvorrichtung zugeführt wird, wobei der der Magnetisierungsspule zugeführte Strom auf der Basis eines Ausgangssignals des Detektors gesteuert wird.
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Vorzugsweise beinhaltet bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung weiterhin eine Frequenzberechnungsschaltung zum Berechnen der Ansteuerfrequenz auf der Basis des Ausgangssignals des Detektors, wobei die Frequenz-Extraktionsschaltung eine mit der Ansteuerfrequenz identische Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Erfassungsspule extrahiert.
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Vorzugsweise extrahiert bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Frequenz-Extraktionsschaltung eine zweite harmonische Komponente der Magnetisierungsfrequenz des Magnetkerns.
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Weiterhin besitzt die Vorrichtung bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Betriebsbestimmungsschaltung für die Bestimmung, ob die Magnetisierungssteuerschaltung in Betrieb zu setzen ist oder nicht, auf der Basis eines Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung.
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Weiterhin vorzugsweise besitzt die Vorrichtung bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Diagnosebestimmungsschaltung für die Bestimmung, ob die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose auszuführen ist oder nicht, auf der Basis des Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Stromweg geschaffen, der zwischen einer Invertervorrichtung und einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung vorhanden ist, wobei die Diagnosevorrichtung folgendes aufweist:
eine Vielzahl von Nullphasen-Stromwandlern, die relativ zueinander jeweils unterschiedliche Magnetismus-Sättigungspegel aufweisen, zum Erfassen eines Nullphasen-Stroms eines elektrischen Stromweges;
einen Detektor zum Erfassen einer Strom-Wellenform oder einer Spannungs-Wellenform, die der Lastvorrichtung zugeführt wird;
eine Frequenzberechnungsschaltung zum Berechnen einer Ansteuerfrequenz der Lastvorrichtung auf der Basis eines Ausgangssignals des Detektors; und
eine Umwandlungs-Bestimmungsschaltung für die Bestimmung, welches Ausgangssignal der Vielzahl von Nullphasen-Stromwandlern für die Ausführung der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose zu verwenden ist, auf der Basis eines Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung für einen elektrischen Stromweg geschaffen, der zwischen einer Invertervorrichtung und einer Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung vorhanden ist, wobei die Diagnosevorrichtung folgendes aufweist:
einen Nullphasen-Stromwandler zum Erfassen eines Nullphasen-Stroms eines elektrischen Stromweges;
einen Detektor zum Erfassen einer Strom-Wellenform oder einer Spannungs-Wellenform, die der Lastvorrichtung zugeführt wird;
eine Frequenzberechnungsschaltung zum Berechnen einer Ansteuerfrequenz der Lastvorrichtung auf der Basis eines Ausgangssignals des Detektors; und
eine Ansprechempfindlichkeits-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers auf der Basis eines Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung.
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Vorzugsweise stellt bei dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Magnetismus-Sättigungsänderungseinrichtung die Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers durch Ändern einer Temperatur eines in dem Nullphasen-Stromwandler enthaltenen Magnetkerns oder einer auf den Magnetkern aufgebrachten Spannungsbelastung ein.
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WIRKUNGSWEISE DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann selbst in dem Fall, in dem die Ansteuerfrequenz der Lastvorrichtung schwankt, die Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz durch Verändern der Ansprechempfindlichkeit oder des Magnetismus-Sättigungspegels des verwendeten Nullphasen-Stromwandlers reduziert werden, so dass der Nullphasen-Strom exakt gemessen wird. Infolgedessen kann eine zuverlässige Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausgeführt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Nullphasen-Stromwandlers;
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3A bis 3C Diagramme jeweils zur Erläuterung eines Zustands, in dem ein Nullphasen-Strom auftritt;
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4A und 4B Diagramme jeweils zur schematischen Erläuterung einer Frequenzcharakteristik von PC-Permalloy, wobei 4A eine Frequenzänderung der B-H-Kurve zeigt und 4B eine Frequenzänderung gegenüber der relativen Permeabilität zeigt;
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5 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
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6A bis 6C Ansichten zur Erläuterung des Betriebsprinzips des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei 6A die B-H-Kurve eines Magnetkerns und eine Wellenform eines Magnetisierungsfeldes zeigt, 6B einen Zustand zeigt, in dem der Magnetkern magnetisch gesättigt ist, und 6C einen Zustand zeigt, in dem ein Gleichstrom-Magnetfeld überlagert ist;
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7 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
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1 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 101 gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Eine Vielzahl von elektrischen Stromwegen 6a, 6b und 6c sind zwischen eine Invertervorrichtung 1 und eine Inverter-angesteuerte Lastvorrichtung 3 geschaltet. Beispielsweise werden im Fall eines Dreiphasen-Ansteuerungsmodus drei elektrische Stromwege verwendet, oder im Fall eines Einphasen-Ansteuerungsmodus werden zwei elektrische Stromwege verwendet. Dabei können ein Erdungsanschluss der Invertervorrichtung 1 und ein Erdungsanschluss der Lastvorrichtung 3 unter Verwendung eines Erdungsdrahts miteinander verbunden werden.
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Die Invertervorrichtung 1 hat die Funktion, ein von einem vorgeschalteten Wandler zugeführtes Gleichstromsignal auf der Basis eines Befehlssignals von einer Steuervorrichtung 2 zu modulieren und ein Wechselstromsignal mit einer Amplitude und einer Frequenz abzugeben, die von der Steuervorrichtung 2 bestimmt werden. Die Lastvorrichtung 3 wird in Abhängigkeit von einem von der Invertervorrichtung 1 über die Stromwege 6a, 6b und 6c zugeführten Wechselstromsignal angesteuert. Bei der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung 3 kann es sich zum Beispiel um einen Elektromotor, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), einen elektromagnetischen Herd, eine Beleuchtungseinrichtung oder dergleichen handeln.
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Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 101 besitzt einen Nullphasen-Stromwandler 4, einen Stromdetektor 5, eine Frequenzberechnungsschaltung 7, eine Magnetisierungssteuerschaltung 8, eine Verarbeitungsschaltung 90 und eine Anzeigeeinrichtung 11.
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Der Nullphasen-Stromwandler 4 ist auf den elektrischen Stromwegen 6a, 6b und 6c vorgesehen und hat die Funktion, einen Nullphasen-Strom zu erfassen, der die elektrischen Stromzuführungswege entlang fließt. Der Nullphasen-Strom stellt einen Leckstrom dar, der durch einen Isolierungswiderstand an Masse fließt.
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2 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Nullphasen-Stromwandlers 4. Der Nullphasen-Stromwandler 4 kann einen Nullphasen-Strom erfassen, der durch Summieren der Ströme von drei Phasen ((Ia + Ib + Ic) ermittelt wird, die durch die Lastvorrichtung 3 fließen. Der Wandler 4 besitzt einen ringförmigen Magnetkern 15, eine um den Magnetkern 15 gewickelte Magnetisierungsspule 16 und eine um den Magnetkern 15 gewickelte Erfassungsspule 17. Die drei zu erfassenden Stromwege 6a, 6b und 6c sind derart angeordnet, dass sie durch den Magnetkern 15 hindurchgehen.
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Zum einfacheren Verständnis veranschaulicht die 2, dass die Magnetisierungsspule 16 und die Erfassungsspule 17 jeweils lokal auf eine Seite gewickelt sind. Zum Unterdrücken von Ausgangsschwankungen aufgrund einer ungleichmäßigen Wicklung der Spule oder aufgrund des externen Magnetfeldes im allgemeinen sind jedoch sowohl die Magnetisierungsspule 16 als auch die Erfassungsspule 17 über den gesamten Umfang des Magnetkerns 15 gleichmäßig gewickelt.
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Obwohl die Spulen direkt auf den Magnetkern 15 gewickelt sind, können die Spulen zum Zweck des Verhinderns einer Beeinträchtigung der Charakteristik des Magnetkerns 15 aufgrund von Wicklungsbelastungen auch auf einem Außenumfang z. B. eines aus Harz hergestellten Gehäuses gewickelt sein, in das der Magnetkern 15 eingeschlossen ist.
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Wie unter erneuter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, hat der Stromdetektor 5 die Funktion, eine Wellenform eines der Lastvorrichtung 3 zugeführten Stroms zu erfassen. Beispielsweise kann der Stromdetektor 5 aus einem Nebenschluss-Widerstand oder einem Stromwandler gebildet sein, der ein Hall-Element oder ein Magnetowiderstandselement (MR-Element) verwendet. Anstelle des Stromdetektors 5 kann auch ein Spannungsdetektor verwendet werden, der eine Wellenform einer der Lastvorrichtung 3 zugeführten Spannung erfasst.
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Die Frequenzberechnungsschaltung 7, die z. B. aus einem Frequenzzähler gebildet sein kann, hat die Funktion, eine Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 auf der Basis der von dem Stromdetektor 5 gemessenen Strom-Wellenform zu berechnen.
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Die Magnetisierungssteuerschaltung 8 hat die Funktion, der Magnetisierungsspule 16 des Nullphasen-Stromwandlers 4 einen Wechselstrom mit einer Frequenz fe zuzuführen, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 ((fe ≥ 2 × fd), um den Magnetkern 15 zu magnetisieren. Beispielsweise kann die Magnetisierungssteuerschaltung 8 aus einer Kombination aus einem Oszillator mit variabler Frequenz und einem Leistungsverstärker gebildet sein.
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Die Verarbeitungsschaltung 90 führt die Ausgangssignalverarbeitung des Nullphasen-Stromwandlers 4 und die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungsschaltung 90 aus einer Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 und einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 gebildet.
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Die Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 verwendet die von der Frequenzberechnungsschaltung 7 berechnete Ansteuerfrequenz fd zum Extrahieren einer mit der Ansteuerfrequenz fd identischen Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Erfassungsspule 17 des Nullphasen-Stromwandlers 4. Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 ist z. B. aus einem Mikroprozessor gebildet, um die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose auf der Basis des Ausgangssignals von der Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 auszuführen.
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Die Anzeigeeinrichtung 11, die z. B. aus einem Display gebildet sein kann, zeigt das Resultat der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose an. Anstelle der Anzeigeeinrichtung 11 kann auch eine Sicherheitsvorrichtung verwendet werden, wie z. B. ein Fehlerstrom-Schutzschalter, ein Erdschluss-Relais oder ein Alarm-Summer, oder es kann eine beliebige Einrichtung ausgewählt werden, die für den Betrieb der Lastvorrichtung 3 nach der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose geeignet ist.
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Im folgenden wird das Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseverfahren beschrieben. Dabei wird als erstes der Fall beschrieben, in dem die Magnetisierungssteuerschaltung 8 nicht in Betrieb ist. Der Nullphasen-Stromwandler 4 sammelt an dem Magnetkern 15 das Nullphasen-Magnetfeld, das aus dem Nullphasen-Strom erzeugt wird, bei dem es sich um die Summe der Einzelphasen-Zuführungs- und Rücklaufströme oder der Zweiphasen- oder Dreiphasen-Ströme handelt, die die jeweiligen Stromwege 6a, 6b und 6c durchfließen, und es fließt ein Strom durch einen Lastwiderstand (nicht gezeigt), der zwischen die Anschlüsse der Erfassungsspule 17 geschaltet ist, um den gesammelten Magnetfluss aufzuheben.
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Unter der Voraussetzung, dass der Kopplungskoeffizient 1 ist, fließt durch die Erfassungsspule 17 ein Strom mit einem Wert, den man durch Dividieren des Nullphasen-Stroms durch die Anzahl der Windungen der Erfassungsspule 17 erhält. Da der Strom in Abhängigkeit von dem Windungsverhältnis erfasst werden kann, wird somit die Bezeichnung ”Stromwandler” verwendet.
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Die 3A bis 3C zeigen jeweils eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands, in dem der Nullphasen-Strom auftritt. Wie in 3A gezeigt ist, ist z. B. angenommen, dass Dreiphasen-Wechselströme mit einer Frequenz von 60 Hz (durchgezogene Linie: U-Phase, gestrichelter Linie: V-Phase, graue Linie: W-Phase) durch die Stromwege 6a, 6b bzw. 6c fließen. Wie andererseits in 3B in einem weiteren Fall gezeigt ist, in dem der Leckstrom nur bei einer Phase auftritt (z. B. V-Phase), der zu Werten mit unterschiedlicher Wellenhöhe führt, zeigt der Nullphasen-Strom einen Strom von 60 Hz, wie dies in 3C gezeigt ist. D. h., die Frequenz des Nullphasen-Magnetfeldes, das an den Magnetkern 15 des Nullphasen-Stromwandlers 4 angelegt wird, beträgt 60 Hz.
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Die Lastvorrichtung 3 wird mit einem gewünschten Stromwert und einer gewünschten Frequenz in Abhängigkeit von einem Inverter-Ansteuerschema angesteuert. Da die Frequenz des der Lastvorrichtung 3 zugeführten Stroms in Abhängigkeit von der Ansteuerungsbedingung der Lastvorrichtung 3 variieren kann, so kann auch die Frequenz des Nullphasen-Stroms in entsprechender Weise innerhalb eines Bereichs von beispielsweise einigen Hertz bei nahezu Gleichstrom bis zu mehreren hundert Hertz variieren.
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Zu diesem Zeitpunkt weist das magnetische Element des Nullphasen-Stromwandlers 4 im allgemeinen eine derartige Frequenzcharakteristik auf, dass sich die magnetische Charakteristik entsprechend der Frequenz des angelegten Magnetfeldes unterscheidet. PC-Permalloy, das zum sensitiven Erfassen eines sehr geringen elektrischen Stroms, wie zum Beispiel Nullphasen-Strom, verwendet wird, ist ebenfalls eines der magnetischen Materialien, deren Charakteristik sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändert.
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Die 4A und 4B zeigen jeweils eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Frequenzcharakteristik von PC-Permalloy. 4A zeigt eine Frequenzänderung der B-H-Kurve, und 4B zeigt eine Frequenzänderung gegenüber der relativen Permeabilität. Es ist zu sehen, dass ein Gradient der B-H-Kurve (entsprechend der Permeabilität × der relativen Permeabilität in der Luft) in Abhängigkeit von der Frequenz des angelegten Magnetfeldes variiert und dass die relative Permeabilität bei 15 Hz höher ist als die bei 60 Hz, so dass erstere Erfassungsempfindlichkeit höher ist als die letztere. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Sättigungs-Magnetflussdichte unabhängig von der Frequenz konstant ist.
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In einem Fall, in dem die Nullphasen-Magnetfelder mit einem identischen effektiven Wert und unterschiedlichen Frequenzen angelegt werden, wird somit die Erfassungsempfindlichkeit umso höher, je niedriger die Frequenz ist. In diesem Fall hat jedoch der Magnetkern die Tendenz, in den magnetisch gesättigten Zustand zu gelangen. Infolgedessen wird die Messgenauigkeit des Nullphasen-Stroms bei einem verschmälerten Messbereich beeinträchtigt.
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Als nächstes wird der Fall beschrieben, in dem die Magnetisierungssteuerschaltung 8 in Betrieb ist. Die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 kann durch die Frequenzberechnungsschaltung 7 ermittelt werden. Die Magnetisierungssteuerschaltung 8 wählt im Hinblick auf die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 die Magnetisierungsfrequenz fe aus, die für eine von einem Benutzer vorgegebene Abtastrate (mindestens das Zweifache der Ansteuerfrequenz fd) geeignet ist, um den Magnetisierungsstrom abzugeben.
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Dieser Magnetisierungsstrom fließt durch die Magnetisierungsspule 16 des Nullphasen-Stromwandlers 4, um das Magnetfeld zu erzeugen, das in dem Magnetkern 15 gesammelt wird. Dabei ist es bevorzugt, dass der Betriebsbereich des Magnetfeldes ausschließlich in dem linearen Bereich der BH-Charakteristik des Magnetkerns 15 vorgegeben wird und dass selbst dann keine magnetische Sättigung auftritt, wenn das Magnetfeld (Nullphasen-Magnetfeld) des Nullphasen-Stroms überlagert ist.
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Wenn der effektive Wert und die Frequenz des Magnetisierungsfeldes höher sind als die des Nullphasen-Magnetfeldes, ist das Magnetisierungsfeld in dem in dem Magnetkern 15 gesammelten Magnetfeld dominant, wobei dies zu einem Zustand führt, dass das Nullphasen-Magnetfeld diesem Magnetisierungsfeld überlagert ist. D. h., beide Komponenten einer zu messenden Frequenz sowie der Magnetisierungsfrequenz sind in dem Ausgangssignal des Nullphasen-Stromwandlers 4 gemischt.
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Die Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 extrahiert eine mit der Ansteuerfrequenz fd identische Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal des Nullphasen-Stromwandlers 4. Die Verwendung einer synchronen Erfassung erlaubt die Extraktion der ausschließlich aus der zu messenden Frequenz bestehenden Signalkomponente, die in dem Ausgangssignal des Nullphasen-Stromwandlers 4 enthalten ist, mit einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis.
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Selbst wenn hierbei der identische Nullphasen-Stromwert erfasst wird, variiert der Wert der durch die synchrone Erfassung extrahierten Signalkomponente in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik des Magnetkerns 15, solange die Magnetisierungsfrequenz unterschiedlich ist. Zur Bewältigung dieser Situation kann eine Korrekturfunktion des erfassten Nullphasen-Stroms auf der Basis der Frequenzcharakteristik des Nullphasen-Stromwandlers 4 in der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 installiert werden, um die Abhängigkeit hinsichtlich der Ansteuerfrequenz zu reduzieren. Infolgedessen kann die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 eine exakte Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausführen.
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Die Anzeigeeinrichtung 11 kann einem Benutzer beispielsweise einen zeitlichen Verlauf des Isolierungswiderstandswerts und des Leckstromwerts, die Lebensdauer und eine Fehlerwarnung der Lastvorrichtung 3 anzeigen, die durch Verarbeitung des von der Verarbeitungsschaltung 90 berechneten Isolierungswiderstandswerts und Leckstromwerts ermittelt werden. Zum Berechnen des Isolierungswiderstandswerts sind ferner die Werte der an die Lastvorrichtung angelegten Phasenspannung erforderlich.
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Dabei ist es auch möglich, die Relation der an die Lastvorrichtung angelegten Phasenspannung durch Berechnung zu ermitteln. In einem Fall zum Beispiel, in dem es sich bei der Lastvorrichtung 3 um einen Elektromotor handelt, kann diese aus der Antriebsgeschwindigkeit oder der Anzahl der Pole des Elektromotors berechnet werden, und der Isolierungswiderstandswerts kann nach dem Ohmschen Gesetz aus dem Nullphasen-Strom und der Phasenspannung berechnet werden.
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Hierbei verwendet die Verarbeitungsschaltung 90 beispielsweise die Synchronisations-Erfassungsschaltung als Schaltung, die eine mit der Ansteuerfrequenz fd identische Frequenzkomponente extrahieren kann. Alternativ hierzu ist es möglich, ein Bandpassfilter zu verwenden, das eine Signalkomponente nahe der Ansteuerfrequenz fd extrahieren kann.
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Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel selbst bei niedriger Ansteuerfrequenz fd die magnetische Sättigung des Magnetkerns 15 verhindert werden, indem der Magnetkern 15 bei der Frequenz fe magnetisiert wird, die höher ist als die Ansteuerfrequenz fd (vorzugsweise fe ≥ 2 × fd). Darüber hinaus kann die Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz reduziert werden, indem der erfasste Nullphasen-Strom auf der Basis der Frequenzcharakteristik des Nullphasen-Stromwandlers 4 korrigiert wird. Infolgedessen kann eine zuverlässige Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausgeführt werden.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
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5 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 102 gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 102 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine ähnliche Konstruktion auf wie die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 101 gemäß Ausführungsbeispiel 1, mit der Abweichung, dass sie anstatt der Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 eine Erfassungsschaltung 12 für eine zweite Harmonische verwendet, um eine zweite harmonische Komponente (2 × fe) der Magnetisierungsfrequenz fe des Magnetkerns 15 aus dem Ausgangssignal des Nullphasen-Stromwandlers 4 zu extrahieren.
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Die 6A bis 6C zeigen jeweils Ansichten zur Erläuterung des Betriebsprinzips gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Dabei zeigt 6A die B-H-Kurve des Magnetkerns 15 und die Wellenform des Magnetisierungsfeldes. 6B zeigt einen Zustand, in dem der Magnetkern 15 magnetisch gesättigt ist. 6C zeigt einen Zustand, in dem ein Gleichstrom-Magnetfeld überlagert ist.
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Wenn gemäß der Darstellung in 6A das sinusförmige Magnetisierungsfeld H an dem Magnetkern 15 anliegt und ein Teil der Wellenform den Magnetismus-Sättigungspegel erreicht, ist gemäß der Darstellung in 6B die Veränderung der Magnetflussdichte B in dem magnetischen Element während der magnetischen Sättigung Null, und die Erfassungsspannung V in der Erfassungsspule 17 ist nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion ebenfalls Null.
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Wie in 6C gezeigt, wird in diesem Zustand, wenn dem sinusförmigen Magnetfeld ein bestimmtes Gleichstrom-Magnetfeld Hdc überlagert wird, die Sättigungsperiode auf der Plus-Seite länger, und die Sättigungsperiode auf der Minus-Seite wird kürzer. Hinsichtlich der von der Erfassungsspule 17 erfassten Erfassungsspannung V wird somit das Null anzeigende Zeitintervall mit einem Doppelzyklus variiert.
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Da der effektive Wert der zweiten harmonischen Signalkomponente der Erfassungsspannung im wesentlichen proportional zu dem dem Magnetkern 15 überlagerten Gleichstrom-Magnetfeld ist, kann somit der effektive Wert des Gleichstrom-Magnetfeldes berechnet werden. Selbst in einem Fall, in dem das überlagerte Magnetfeld kein Gleichstrom-Magnetfeld, sondern ein Wechselstrom-Magnetfeld ist, kann durch Vorgeben der Magnetisierungsfrequenz auf einen eher höheren Wert relativ zu der Frequenz des Wechselstrom-Magnetfeldes eine Veränderung des Wechselstrom-Magnetfeldes pro Welle des Magnetisierungsfeldes lokal als Gleichstrom-Magnetfeld erkannt werden. Auf diese Weise können sowohl das Gleichstrom-Magnetfeld als auch das Wechselstrom-Magnetfeld gemessen werden.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel 1 basiert auf der Voraussetzung, dass der Betriebsbereich des Magnetisierungsfeldes ausschließlich in dem linearen Bereich der BH-Charakteristik des Magnetkerns 15 vorgegeben ist und dass selbst dann keine magnetische Sättigung auftritt, wenn das dem Nullphasen-Strom zugeschriebene Nullphasen-Magnetfeld überlagert wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der Betriebsbereich des Magnetisierungsfeldes in einem Bereich vorgegeben, der den Sättigungsbereich der BH-Charakteristik des Magnetkerns 15 beinhaltet.
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Die Magnetisierungssteuerschaltung 8 wählt im Hinblick auf die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 die Magnetisierungsfrequenz fe aus, die für eine von einem Benutzer vorgegebene Abtastrate (mindestens doppelt so hoch wie die Ansteuerfrequenz fd) geeignet ist, um die Magnetisierungsspule 16 des Nullphasen-Stromwandlers 4 mit einem optimalen Magnetisierungsstrom (d. h. dem Magnetisierungsstrom, der den Magnetkern magnetisch sättigen kann) bei dieser Magnetisierungsfrequenz fe zu aktivieren.
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Die Erfassungsschaltung 12 für die zweite Harmonische extrahiert eine Frequenzkomponente (2 × fe), die doppelt so hoch ist wie die Magnetisierungsfrequenz fe, aus dem Ausgangssignal des Nullphasen-Stromwandlers 4, um einen aufgrund des Nullphasen-Stroms veränderten Betrag zu extrahieren. Selbst wenn der identische Nullphasen-Stromwert erfasst wird, variiert der extrahierte Wert der Signalkomponente in Abhängigkeit von der Frequenzcharakteristik des Magnetkerns 15, solange die Magnetisierungsfrequenz unterschiedlich ist.
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Zur Bewältigung dieser Situation kann eine Funktion zum Korrigieren des erfassten Nullphasen-Stroms auf der Basis der Frequenzcharakteristik des Nullphasen-Stromwandlers 4 in die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 installiert werden, um die Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz zu reduzieren. Infolgedessen kann die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 eine genaue Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausführen.
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Hierbei verwendet die Verarbeitungsschaltung 90 beispielsweise die Erfassungsschaltung für die zweite Harmonische als Schaltung, die eine zweite harmonische Komponente der Magnetisierungsfrequenz fe extrahieren kann. Alternativ ist es möglich, ein Bandpassfilter zu verwenden, das eine Signalkomponente nahe der Frequenzkomponente (2 × fe) extrahieren kann.
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Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem die Veränderung während der Magnetismus-Sättigung als Veränderung der Frequenzkomponente (2 × fe) extrahiert wird, die doppelt so hoch wie die Magnetisierungsfrequenz fe ist, der Nullphasen-Strom mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Außerdem kann die Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz durch Korrigieren des erfassten Nullphasen-Stroms auf der Basis der Frequenzcharakteristik des Nullphasen-Stromwandlers 4 reduziert werden. Infolgedessen kann eine zuverlässige Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausgeführt werden.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
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7 zeigt eine Konfigurationsdarstellung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 103 gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 103 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich ausgebildet wie die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 101 gemäß Ausführungsbeispiel 1, mit der Abweichung, dass sie zusätzlich eine Betriebsbestimmungsschaltung 13 zwischen der Frequenzberechnungsschaltung 7 und der Magnetisierungssteuerschaltung 8 beinhaltet.
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Die Betriebsbestimmungsschaltung 13, die z. B. aus einem Mikroprozessor gebildet sein kann, führt eine Schwellenwertbestimmung auf der Basis des Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung 7 aus, um auf der Basis des Rechenergebnisses zu bestimmen, ob ein Magnetisierungsvorgang von der Magnetisierungssteuerschaltung 8 auszuführen ist oder nicht.
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Obwohl es wünschenswert ist, dass die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose konstant ausgeführt wird, kann auch eine periodische Diagnose in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Lastvorrichtung ausreichend sein. Darüber hinaus kann der Magnetisierungsvorgang des Magnetkerns 15 den Energieverbrauch erhöhen.
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Zur Bewältigung dieser Situation ist es auch möglich, den Magnetisierungsvorgang des Magnetkerns 15 in Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 zu steuern. D. h., die Magnetisierungssteuerschaltung 8 wird mit dem Nullphasen-Strom eines niedrigen Frequenzbandes betrieben, während die Magnetisierungssteuerschaltung 8 nicht mit dem Nullphasen-Strom einer kommerziellen Frequenz oder eines hohen Frequenzbandes betrieben wird und der Magnetkern 15 als allgemein bekannter Nullphasen-Stromwandler 4 betrieben wird, um dadurch den Energieverbrauch zu vermindern.
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Die Schwellenwertfrequenz für die Bestimmung, ob der Vorgang auszuführen ist oder nicht, kann durch einen Benutzer unter Berücksichtigung des unteren Grenzwerts, des oberen Grenzwerts und dergleichen der Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 beliebig vorgegeben werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel beschreibt anhand eines Beispiels die Betriebsbestimmungsschaltung 13, die der Konstruktion des Ausführungsbeispiels 1 hinzugefügt ist. Jedoch ist es auch möglich, die Betriebsbestimmungsschaltung 13 zwischen der Frequenzberechnungsschaltung 7 und der Magnetisierungssteuerschaltung 8 bei Ausführungsbeispiel 2 hinzuzufügen.
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Da in diesem Fall der Nullphasen-Stromwandler 4 des Fluxgate-Prinzips den Magnetkern 15 bis zu dem Sättigungsbereich der BH-Charakteristik desselben magnetisieren kann, ist eine Verminderung des Energieverbrauchs noch effektiver als im Vergleich zu dem Fall, in dem die Schaltung bei Ausführungsbeispiel 1 angewendet wird.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
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8 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 104 gemäß Ausführungsbeispiel 4. Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 104 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 103 gemäß Ausführungsbeispiel 3 ausgebildet, mit der Abweichung, dass sie zusätzlich eine Diagnosebestimmungsschaltung 14 zwischen der Frequenzberechnungsschaltung 7 und der Betriebsbestimmungsschaltung 13 aufweist.
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Die Diagnosebestimmungsschaltung 14, die z. B. aus einem Mikroprozessor gebildet sein kann, bestimmt, ob die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose von der Verarbeitungsschaltung 90 auszuführen ist oder nicht, und zwar auf der Basis des Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung 7.
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Bei jeder Ausbildung der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 wird für die Frequenz des von der Magnetisierungssteuerschaltung 8 zugeführten Magnetisierungsstroms die Magnetisierungsfrequenz fe, die für eine von einem Benutzer vorgegebene Abtastrate (mindestens doppelt so hoch wie die Ansteuerfrequenz fd) geeignet ist, in Bezug auf die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 ausgewählt.
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In Abhängigkeit von der Nutzungsumgebung oder Anwendung der Lastvorrichtung 3 ändert sich jedoch die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 unter Berücksichtigung des Konzepts der Inverter-Ansteuerung nicht dramatisch, solange diese für feststehende Vorgänge oder monotone Vorgänge verwendet wird. Darüber hinaus ist es wichtiger, die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose in periodischer und exakter Weise als in rasch ansprechender Weise auszuführen.
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Mit anderen Worten, es ist für eine exakte Diagnose einer Isolierungsbeeinträchtigung wünschenswert, die Diagnose in einem Zustand auszuführen, in dem die Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 stabil ist. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, als Vorstufe der Magnetisierungssteuerschaltung 8 und der Bestimmungsteuerschaltung 13 die Diagnosebestimmungsschaltung 14 vorzusehen, die eine Änderung der Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 feststellt, um einen Befehl zum Ausführen der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose an die Betriebsbestimmungsschaltung 13 und die Erfassungsschaltung 90 in einer nachgeordneten Stufe abzugeben.
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Weiterhin ist es für die Diagnose der Isolierungsbeeinträchtigung auch möglich, in der Steuervorrichtung 2 einen Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosemodus zum Ansteuern der Lastvorrichtung 3 mit einer konstanten Frequenz vorzusehen. Insbesondere in dem Fall, in dem es sich bei der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung 3 um einen Elektromotor handelt, wird dann, wenn keine speziellen Einschränkungen hinsichtlich der Lastumgebung oder der Ansteuerungsumgebung des Elektromotors vorhanden sind, die Ansteuergeschwindigkeit des Elektromotors hoch vorgegeben.
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Im allgemeinen kann die Ansteuergeschwindigkeit des Elektromotors durch Steuern der Ansteuerspannungsfrequenz gesteuert werden, wobei die Ansteuergeschwindigkeit proportional zu der Ansteuerspannungsfrequenz ist. Ferner wird als Steuerungsschema häufig eine konstante V/f-Steuerung verwendet, so dass ein Verhältnis zwischen der an jede Phase des Elektromotors angelegten Ansteuerspannung und der Ansteuerspannungsfrequenz auf einen konstanten Wert gesteuert wird.
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Je höher die Ansteuerspannungsfrequenz ist, desto höher ist somit die an jeder Phase des Elektromotors anliegende Ansteuerspannung. Natürlich kann eine Leckage eines höheren Stroms durch den Isolierungswiderstand stattfinden, so dass die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose erleichtert wird.
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In einigen Fällen, in denen die Strecke der freien Verschiebung kurz ist, wie z. B. bei einem Stufenumschaltvorgang einer Trägermaschine oder einer Drehbank einer Bearbeitungsmaschine, kann die Ansteuergeschwindigkeit nicht erhöht werden, und aus diesem Grund ist die Ansteuergeschwindigkeit des Elektromotors häufig niedrig vorgegeben. In solchen fällen sind die bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Techniken wirksam.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
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9 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 105 gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Die mehreren Stromwege 6a, 6b und 6c sind zwischen die Invertervorrichtung 1 und die Inverter-angesteuerte Lastvorrichtung 3 geschaltet. Beispielsweise werden im Fall eines Dreiphasen-Ansteuerungsmodus drei elektrische Stromwege verwendet, oder im Fall eines Einzelphasen-Ansteuerungsmodus werden zwei elektrische Stromwege verwendet. Dabei können der Erdungsanschluss der Invertervorrichtung 1 und der Erdungsanschluss der Lastvorrichtung 3 unter Verwendung eines Erdungsdrahts miteinander verbunden sein.
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Die Invertervorrichtung 1 hat eine Funktion zum Modulieren eines von einem vorangehenden Wandler zugeführten Wechselstromsignal auf der Basis eines Befehlssignals von einer Steuervorrichtung 2 sowie zum Abgeben eines Wechselstromsignals mit einer Amplitude und einer Frequenz, die von der Steuervorrichtung 2 vorgegeben werden. Die Lastvorrichtung 3 wird in Abhängigkeit von dem Wechselstromsignal angesteuert, das von der Invertervorrichtung 1 über die Stromwege 6a, 6b und 6c zugeführt wird. Bei der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung 3 kann es sich z. B. um einen Elektromotor, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), einen elektromagnetischen Herd, eine Beleuchtungseinrichtung oder dergleichen handeln.
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Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 105 besitzt eine Vielzahl (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei) von Nullphasen-Stromwandlern 4 und 31, einen Stromdetektor 5, eine Frequenzberechnungsschaltung 7, eine Umwandlungs-Bestimmungsschaltung 32, eine Verarbeitungsschaltung 90 und eine Anzeigeeinrichtung 11.
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Die Nullphasen-Stromwandler 4 und 31 sind im Verlauf der Stromwege 6a, 6b und 6c vorgesehen und besitzen jeweils eine Funktion zum Erfassen eines Nullphasen-Stroms, der die elektrischen Stromzuführungswege entlangfließt. Der Nullphasen-Strom stellt einen Leckstrom dar, der durch einen Isolierungswiderstand an Masse fließt.
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Die Nullphasen-Stromwandler 4 und 31 können einen Nullphasen-Strom erfassen, den man durch Summieren der Ströme von drei Phasen (Ia + Ib + Ic) erhält, die durch die Lastvorrichtung 3 hindurchfließen. Jeder der Wandler 4 und 31 beinhaltet einen ringförmigen Magnetkern sowie eine um den Magnetkern gewickelte Erfassungsspule. Die drei zu erfassenden Stromwege 6a, 6b und 6c sind derart angeordnet, dass sie den Magnetkern durchsetzen.
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Der Stromdetektor 5 hat die Funktion, eine Wellenform eines der Lastvorrichtung 3 zugeführten Stroms zu erfassen. Der Stromdetektor 5 kann beispielsweise durch einen Nebenschluss-Widerstand oder einen Stromwandler gebildet sein, der ein Hall-Element oder ein Magnetowiderstandselement (MR-Element) verwendet. Anstelle des Stromdetektors 5 kann der Spannungsdetektor verwendet werden, der eine Wellenform einer der Lastvorrichtung 3 zugeführten Spannung erfasst.
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Die Frequenzberechnungsschaltung 7, die z. B. durch einen Frequenzzähler gebildet sein kann, hat eine Funktion zum Berechnen einer Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 auf der Basis der von dem Stromdetektor 5 gemessenen Strom-Wellenform.
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Die Umwandlungs-Bestimmungsschaltung 32, die z. B. durch einen Mikroprozessor gebildet sein kann, bestimmt auf der Basis des Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung 7, welcher von der Vielzahl von Nullphasen-Stromwandlern 4 und 31 zum Ausführen der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose verwendet wird, und zwar unter Verwendung eines Ausgangssignals desselben.
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Die Verarbeitungsschaltung 90 führt die Ausgangssignalverarbeitung des Nullphasen-Stromwandlers 4 und die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungsschaltung 90 aus einer Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 und einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 gebildet.
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Die Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 verwendet die von der Frequenzberechnungsschaltung 7 berechnete Ansteuerfrequenz fd zum Extrahieren der mit der Ansteuerfrequenz fd identischen Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Erfassungsspule 17 des Nullphasen-Stromwandlers 4.
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Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 ist z. B. aus einem Mikroprozessor gebildet, um die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose auf der Basis des Ausgangssignals von der Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 auszuführen.
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Die Anzeigeeinrichtung 11, die z. B. aus einem Display gebildet sein kann, zeigt das Resultat der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose an. Anstelle der Anzeigeeinrichtung 11 kann auch eine Sicherheitsvorrichtung, wie z. B. ein Fehlerstrom-Schutzschalter, ein Erdschluss-Relais oder ein Alarm-Summer, verwendet werden, oder es kann eine beliebige Einrichtung ausgewählt werden, die für den Betrieb der Lastvorrichtung 3 nach der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose geeignet ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mindestens ein Nullphasen-Stromwandler 31 zusätzlich zu dem Nullphasen-Stromwandler 4 vorgesehen. Die Nullphasen-Stromwandler 4 und 31 weisen voneinander verschiedene Magnetismus-Sättigungspegel auf. Beispielsweise hat der Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 31 ein größeres Volumen als der Nullphasen-Stromwandler 4.
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Falls eine niedrigere Frequenz des Nullphasen-Stroms gemessen wird, ist der Nullphasen-Stromwandler um so anfälliger für eine magnetische Sättigung, desto niedriger die Frequenz des Nullphasen-Magnetfeldes ist. Wenn eine magnetische Sättigung auftritt, kann die Wellenform des durch die Erfassungsspule fließenden Stroms die Wellenform des Nullphasen-Stroms nicht reproduzieren, so dass die Messgenauigkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 geringer wird.
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Um dies zu verhindern, wird vorzugsweise ein solcher Nullphasen-Stromwandler verwendet, der unter der niedrigen Frequenz des Nullphasen-Stroms nicht magnetisch gesättigt wird. Somit kann durch zusätzliche Installation des Nullphasen-Stromwandlers 31, der ein größeres Volumen des Magnetkerns aufweist als der Nullphasen-Stromwandler 4, die niedrige Frequenz des Nullphasen-Stroms exakt gemessen werden.
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Eine Vergrößerung des Volumens des Magnetkerns kann jedoch zu einer höheren Anzahl von Windungen der Spule führen und somit wiederum zu einem höheren Widerstand der Spule sowie einer größeren Querschnittsfläche des Magnetkerns führen. Infolgedessen kann die Messgenauigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz des zu messenden Nullphasen-Stroms vermindert werden.
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Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur im Fall der Messung einer niedrigen Frequenz des Nullphasen-Stroms der Nullphasen-Stromwandler 31 mit einem größeren Volumen des Magnetkerns zusätzlich verwendet, und die Umwandlungs-Bestimmungsschaltung 32 bestimmt, welcher der Nullphasen-Stromwandler 4 und 31 zum Ausführen der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose verwendet wird, und zwar unter Verwendung eines Ausgangssignals desselben in Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3.
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Dabei kann die Schwellenwertfrequenz für die Bestimmung, welches Ausgangssignal zu verwenden ist, d. h. das des Nullphasen-Stromwandlers 4 oder das des Nullphasen-Stromwandlers 31, von einem Benutzer unter Berücksichtigung des unteren Grenzwerts und des oberen Grenzwerts der Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 beliebig vorgegeben werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel veranschaulicht die exemplarische Verwendung von zwei Nullphasen-Stromwandlern 4 und 31, die jeweils ein unterschiedliches Volumen des Magnetkerns aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, drei oder mehr Nullphasen-Stromwandler mit jeweils unterschiedlichem Volumen des Magnetkerns zu verwenden, wobei die Schwellenwertfrequenz in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Nullphasen-Stromwandler vorgegeben werden kann.
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Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Fall, in dem eine niedrige Frequenz des Nullphasen-Stroms gemessen wird, durch Verwendung des Nullphasen-Stromwandlers 31, dessen Magnetkern ein modifiziertes Volumen aufweist, so dass er durch das Nullphasen-Magnetfeld nicht gesättigt wird, der Nullphasen-Strom in sensitiver Weise gemessen werden, ohne dass eine Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz fd besteht.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
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10 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 106 gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung. Die mehreren Stromwege 6a, 6b und 6c sind zwischen die Invertervorrichtung 1 und die Inverter-angesteuerte Lastvorrichtung 3 geschaltet. Beispielsweise werden bei einem Dreiphasen-Ansteuerungsmodus drei elektrische Stromwege verwendet, oder im Fall eines Einphasen-Ansteuerungsmodus werden zwei elektrische Stromwege verwendet. Dabei können der Erdungsanschluss der Invertervorrichtung 1 und der Erdungsanschluss der Lastvorrichtung 3 unter Verwendung eines Erdungsdrahts miteinander verbunden werden.
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Die Invertervorrichtung 1 hat eine Funktion zum Modulieren eines von einem vorangehenden Wandler zugeführten Gleichstromsignals auf der Basis eines Befehlssignals von einer Steuervorrichtung 2 sowie zum Abgeben eines Wechselstromsignals mit einer Amplitude und einer Frequenz, die von der Steuervorrichtung 2 bestimmt werden.
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Die Lastvorrichtung 3 wird in Abhängigkeit von dem Wechselstromsignal angesteuert, das über die Stromwege 6a, 6b und 6c von der Invertervorrichtung 1 zugeführt wird. Bei der Inverter-angesteuerten Lastvorrichtung 3 kann es sich z. B. um einen Elektromotor, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), einen elektromagnetischen Herd, eine Beleuchtungseinrichtung oder dergleichen handeln.
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Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 106 weist einen Nullphasen-Stromwandler 4, einen Stromdetektor 5, eine Frequenzberechnungsschaltung 7, eine Temperatursteuerschaltung 33, eine Verarbeitungsschaltung 90 und eine Anzeigeeinrichtung 11 auf.
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Der Nullphasen-Stromwandler 4 ist im Verlauf der elektrischen Stromwege 6a, 6b und 6c vorgesehen und hat eine Funktion zum Erfassen eines Nullphasen-Stroms, der in den elektrischen Stromzuführungswegen fließt. Der Nullphasen-Strom stellt einen Leckstrom dar, der durch einen Isolierungswiderstand an Masse fließt.
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Der Nullphasen-Stromwandler 4 kann einen Nullphasen-Strom erfassen, den man durch Summieren der Ströme von drei Phasen (Ia + Ib + Ic) erhält, die durch die Lastvorrichtung 3 fließen. Der Wandler 4 beinhaltet einen ringförmigen Magnetkern sowie eine um den Magnetkern gewickelte Erfassungsspule. Die zu erfassenden Stromwege 6a, 6b und 6c sind den Magnetkern durchsetzend angeordnet.
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Der Stromdetektor 5 weist eine Funktion zum Erfassen einer Wellenform eines der Lastvorrichtung 3 zugeführten Stroms auf. Der Stromdetektor 5 kann beispielsweise aus einem Nebenschluss-Widerstand oder einem Stromwandler gebildet sein, der ein Hall-Element oder ein Magnetowiderstandselement (MR-Element) verwendet. Anstelle des Stromdetektors 5 kann der Spannungsdetektor verwendet werden, der eine Wellenform einer der Lastvorrichtung 3 zugeführten Spannung erfasst.
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Die Frequenzberechnungsschaltung 7, die z. B. durch einen Frequenzzähler gebildet sein kann, besitzt eine Funktion zum Berechnen einer Ansteuerfrequenz fd der Lastvorrichtung 3 auf der Basis der von dem Stromdetektor 5 gemessenen Strom-Wellenform.
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Die Temperatursteuerschaltung 33 besitzt eine Funktion zum Einstellen der Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 durch Steuern der Temperatur des in dem Nullphasen-Stromwandler enthaltenen Magnetkerns auf der Basis des Rechenergebnisses der Frequenzberechnungsschaltung 7.
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Die Verarbeitungsschaltung 90 führt eine Ausgangssignalverarbeitung des Nullphasen-Stromwandlers 4 sowie die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose aus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungsschaltung 90 aus einer Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 und einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 gebildet.
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Die Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 verwendet die von der Frequenzberechnungsschaltung 7 berechnete Ansteuerfrequenz fd zum Extrahieren der mit der Ansteuerfrequenz fd identischen Frequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Erfassungsspule 17 des Nullphasen-Stromwandlers 4.
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Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 ist z. B. aus einem Mikroprozessor gebildet, um die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose auf der Basis des Ausgangssignals von der Synchronisations-Erfassungsschaltung 9 auszuführen.
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Die Anzeigeeinrichtung 11, die z. B. aus einem Display gebildet sein kann, zeigt das Resultat der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose an. Anstelle der Anzeigeeinrichtung 11 kann auch eine Sicherheitsvorrichtung verwendet werden, wie z. B. ein Fehlerstrom-Schutzschalter, ein Erdschluss-Relais oder ein Alarm-Summer, oder es kann eine beliebige Einrichtung ausgewählt werden, die für den Betrieb der Lastvorrichtung 3 nach der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose geeignet ist.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Heizeinrichtungsdraht um den in dem Nullphasen-Stromwandler 4 enthaltenen Magnetkern herumgewickelt, und durch Aktivieren der Heizeinrichtung wird Joulesche Wärme als Wärmequelle zum Erwärmen des Magnetkerns erzeugt. Weiterhin kann einen Temperatursensor, wie z. B. ein Thermoelement, als Temperaturüberwachungseinrichtung des Magnetkerns vorgesehen sein.
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Im allgemeinen verschlechtert sich die magnetische Charakteristik des magnetischen Elements mit steigender Temperatur. Dadurch wird die Permeabilität (Gradient der B-H-Kurve) vermindert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel nutzt diese Beeinträchtigung der magnetischen Charakteristik auf der Basis dieser Temperaturänderung.
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Im Fall der Messung einer niedrigen Frequenz des Nullphasen-Stroms kann zum Verhindern der magnetischen Sättigung für eine niedrige Frequenz eines sehr kleinen Nullphasen-Magnetfeldes die Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 herabgesetzt werden, indem der Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 4 gleichmäßig erwärmt wird.
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Da jedoch eine abrupte Temperatursteuerung nicht praktikabel erscheint, ist es wünschenswert, den Messzeitpunkt vorab vorzugeben und die Steuerung derart auszuführen, dass eine hohe Temperatur des Magnetkerns des Nullphasen-Stromwandlers 4 nur dann erzielt wird, wenn die Messung ausgeführt wird.
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Durch vorab erfolgende Zuordnung der Relation der Temperatur des Magnetkerns, der magnetischen Charakteristik sowie der Frequenz zueinander und durch Ausstatten der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 mit einer Funktion zum Ausführen einer gegenseitigen Berechnung während der Messung kann die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausgeführt werden.
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Ferner kann nicht nur der Mechanismus vorgesehen sein, der den in dem Nullphasen-Stromwandler 4 enthaltenen Magnetkern erwärmt, sondern es kann auch ein Mechanismus vorgesehen sein, der den Magnetkern kühlt, wie z. B. eine natürliche Kühleinrichtung oder eine Zwangskühleinrichtung, beispielsweise ein Gebläse.
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Ferner kann eine Steuerung derart ausgeführt werden, dass die Umgebungstemperatur und die Temperatur des Magnetkerns in einer derartigen Weise korreliert werden können, dass die Temperatur der Installationsumgebung (Raum) des Nullphasen-Stromwandlers 4 gesteuert wird.
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Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Fall, in dem eine niedrige Frequenz des Nullphasen-Stroms gemessen wird, durch Einstellen der Temperatur des in dem Nullphasen-Stromwandler 4 enthaltenen Magnetkerns in einer derartigen Weise, dass die magnetische Sättigung aufgrund des Nullphasen-Magnetfeldes verhindert wird, die Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 eingestellt werden. Infolgedessen kann der Nullphasen-Strom in sensitiver Weise gemessen werden, ohne dass Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz fd besteht.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7
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11 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung einer Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 107 gemäß Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung. Die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 107 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ähnlich ausgebildet wie die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung 106 gemäß Ausführungsbeispiel 6, mit der Abweichung, dass sie eine Drucksteuerschaltung 33 zum Ändern einer auf den Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 4 ausgeübten Belastung anstelle der Temperatursteuerschaltung 33 aufweist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann z. B. ein piezoelektrisches Element an dem Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 4 angebracht sein, so dass die interne Belastung des Magnetkerns in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung des piezoelektrischen Elements gesteuert werden kann.
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Im allgemeinen variiert die magnetische Charakteristik des magnetischen Elements in Abhängigkeit von Veränderungen in der Belastung, wobei sich auch die Permeabilität (der Gradient der B-H-Kurve) ändert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel nutzt die Änderung der magnetischen Charakteristik in Abhängigkeit von einer Änderung bei der Belastung.
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Im Fall einer Messung einer niedrigen Frequenz von Nullphasen-Strom kann zum Verhindern der magnetischen Sättigung für eine niedrige Frequenz eines sehr kleinen Nullphasen-Magnetfeldes die Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 herabgesetzt werden, indem eine Belastung auf den Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 4 aufgebracht wird. Für ein solches magnetisches Element, das die Druckabhängigkeit aufweisen kann, kann amorphes FeSiB oder dergleichen verwendet werden.
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Da jedoch eine abrupte Belastungssteuerung nicht praktikabel erscheint, ist es wünschenswert, vorab den Messzeitpunkt vorzugeben und die Steuerung derart auszuführen, dass die Belastung nur dann auf den Magnetkern des Nullphasen-Stromwandlers 4 aufgebracht wird, wenn die Messung ausgeführt wird.
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Durch vorab erfolgende Zuordnung der Relation zwischen der internen Belastung des Magnetkerns, der magnetischen Charakteristik sowie der Frequenz zueinander sowie Ausstatten der Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung 10 mit einer Funktion zum Ausführen einer gegenseitigen Berechnung während der Messung, kann die Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnose ausgeführt werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nicht bei dem magnetischen Material anwendbar, das keine reversible Charakteristik ansprechend auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Belastung zeigt. Beispielsweise zeigt die magnetische Charakteristik des amorphen FeSiB oder dergleichen die reversible Charakteristik ansprechend auf die auf eine externe Dehnung zurückzuführende Belastung.
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Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel in dem Fall einer Messung einer niedrigen Frequenz des Nullphasen-Stroms durch Einstellen der internen Belastung des in dem Nullphasen-Stromwandler 4 enthaltenen Magnetkerns zum Verhindern der magnetischen Sättigung aufgrund des Nullphasen-Magnetfeldes, die Ansprechempfindlichkeit des Nullphasen-Stromwandlers 4 eingestellt werden. Infolgedessen ist eine sensitive Messung des Nullphasen-Stroms ohne Abhängigkeit von der Ansteuerfrequenz fd möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Invertervorrichtung
- 2
- Steuervorrichtung
- 3
- Lastvorrichtung
- 4
- Nullphasen-Stromwandler
- 5
- Stromdetektor
- 6a, 6b, 6c
- elektrischer Stromweg
- 7
- Frequenzberechnungsschaltung
- 8
- Magnetisierungssteuerschaltung
- 9
- Synchronisations-Erfassungsschaltung
- 10
- Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnoseschaltung
- 11
- Anzeigeeinrichtung
- 12
- Erfassungsschaltung für zweite Harmonische
- 13
- Betriebsbestimmungsschaltung
- 14
- Diagnosebestimmungsschaltung
- 15
- Magnetkern
- 16
- Magnetisierungsspule
- 17
- Erfassungsspule
- 31
- Nullphasen-Stromwandler
- 32
- Umwandlungsbestimmungsschaltung
- 33
- Temperatursteuerschaltung
- 34
- Belastungsteuerschaltung
- 90
- Verarbeitungsschaltung
- 101–107
- Isolierungsbeeinträchtigungs-Diagnosevorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-284235 A [0009]
- JP 4-132969 A [0009]
- JP 2001-124814 A [0009]
- JP 2007-159289 A [0009]
- JP 7-239359 A [0009]
- JP 63-85380 A [0009]
