JP2023123087A - Test device, and test method - Google Patents

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匡史 飯島
Tadashi Iijima
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Abstract

To enable analyzing a change in characteristic of a winding of a test object even in the case that magnetic saturation has occurred.SOLUTION: A test device 1 has: an impulse voltage application-purpose capacitor Cs with one end connected to an external terminal T2; a switch SW and current limit resistor R that are connected in series between the other end of the impulse voltage application-purpose capacitor Cs and an external terminal T1; a measurement unit 4 that measures a voltage Vcd between the external terminal T1 and external terminal T2, and a voltage Vcs between both ends of the impulse voltage application-purpose capacitor; and a parameter calculation unit 5. The parameter calculation unit 5 is configured to calculate a time-variant change in at least one value of an equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd and equivalent resistor Rd representing equivalently a winding 11 on the basis of measurement values of the voltage Vcd and voltage Vcs measured by the measurement unit 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、試験装置および試験方法に関し、例えば、電動機および発電機等の回転機や変圧器等の、巻線(コイル)により構成される製品および部品の巻線の特性を測定するための試験装置および試験方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a test apparatus and test method, for example, a test for measuring the characteristics of windings of products and parts composed of windings (coils), such as rotating machines such as electric motors and generators, and transformers. Apparatus and test method.

従来、電動機および発電機等の回転機の巻線の特性を測定するための試験装置として、試験対象の巻線にインパルス電圧を印加したときの電圧の変化に基づいて、当該巻線と試験装置の内部回路とから構成される等価回路におけるインダクタンスLとキャパシタンスCの乗算値LC(LC値)とレジスタンス(抵抗値)RおよびキャパシタンスCの乗算値RC(RC値)を算出するインパルス巻線試験装置が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, as a test device for measuring the characteristics of the windings of rotating machines such as electric motors and generators, based on the change in voltage when an impulse voltage is applied to the windings to be tested, the windings and the testing device Impulse winding test device for calculating multiplication value LC (LC value) of inductance L and capacitance C and multiplication value RC (RC value) of resistance (resistance value) R and capacitance C in an equivalent circuit composed of the internal circuit of is known (see Patent Document 1).

特許第4508211号公報Japanese Patent No. 4508211

特許文献1に代表される従来のインパルス巻線試験装置は、試験対象の巻線に関する各パラメータ(インダクタンスL、キャパシタンスC、および抵抗値R)の乗算値であるLC値およびRC値を算出できるが、各パラメータを個別に算出することはできない。 A conventional impulse winding test apparatus represented by Patent Document 1 can calculate an LC value and an RC value, which are multiplication values of each parameter (inductance L, capacitance C, and resistance value R) related to the winding to be tested. , each parameter cannot be calculated separately.

また、一般に、試験対象の巻線に磁気飽和が発生した場合、巻線のインダクタンス等のパラメータが変化する。しかしながら、従来のインパルス巻線試験装置は、磁気飽和が発生した場合に、巻線に関するパラメータを正確に算出できない。 Further, generally, when magnetic saturation occurs in a winding to be tested, parameters such as the inductance of the winding change. However, the conventional impulse winding test apparatus cannot accurately calculate parameters related to windings when magnetic saturation occurs.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線の特性の変化を解析できるようにすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems described above, and an object of the present invention is to enable analysis of changes in the characteristics of a winding to be tested even when magnetic saturation occurs.

本発明の代表的な実施の形態に係る試験装置は、試験対象の巻線の一方の端子が接続される第1外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第2外部端子と、一端が前記第2外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に接続されたスイッチと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗と、試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の第1電圧と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第2電圧とを測定する測定部と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続されたインダクタ、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続されたキャパシタ、および前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第1電圧および前記第2電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部と、前記測定部よって測定された、前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値を記憶する記憶部と、を有し、前記パラメータ算出部は、前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第1電圧の過渡応答の方程式および前記第2電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。 A test apparatus according to a representative embodiment of the present invention includes a first external terminal to which one terminal of a winding to be tested is connected, and a second external terminal to which the other terminal of the winding is connected. an impulse voltage applying capacitor having one end connected to the second external terminal, a switch connected between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal, and the impulse voltage applying capacitor a current limiting resistor connected in series with the switch between the other end of the first external terminal and the first external terminal; an instruction input unit for turning on the switch in response to an instruction to start testing; a measuring unit for measuring a first voltage between the second external terminal and a second voltage across the impulse voltage applying capacitor; and a measuring unit connected between the first external terminal and the second external terminal. a capacitor connected between the first external terminal and the second external terminal; and a resistor connected in series with the equivalent inductor between the first external terminal and the second external terminal. The first voltage and the second voltage measured by the measurement unit are the temporal changes in the value of at least one of the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance when the windings are equivalently represented. A parameter calculation unit that calculates based on the measured value of the voltage, and memorizes measured value information including the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage and the value of the equivalent capacitor, which are measured by the measuring unit. and a storage unit, wherein the parameter calculation unit calculates resonance based on the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding after the switch is turned on, which is stored in the storage unit. Using the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage for each unit time in a predetermined period until the start of and the value of the equivalent capacitor stored in the storage unit , the first voltage in an equivalent circuit composed of the equivalent inductor, equivalent capacitor, and equivalent resistance of the winding, the impulse voltage applying capacitor, and the current limiting resistor during the predetermined period The value of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance for each unit time is calculated by performing regression analysis based on a transient response equation and a transient response equation of the second voltage.

本発明に係る試験装置によれば、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線の特性の変化を解析することが可能となる。 According to the test apparatus according to the present invention, it is possible to analyze changes in the characteristics of the winding to be tested even when magnetic saturation occurs.

本発明の実施の形態に係る試験装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the testing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 試験装置に試験対象の巻線を接続したときの等価回路を示す図である。It is a figure which shows an equivalent circuit when the coil|winding to be tested is connected to a testing apparatus. 試験装置に巻線が接続された状態において外部端子間にインパルス電圧を印加したときの巻線の両端の電圧Vcdの特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of characteristics of a voltage Vcd across a winding when an impulse voltage is applied between external terminals while the winding is connected to the test apparatus; 巻線の等価キャパシタCdの算出方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating an equivalent capacitor Cd of a winding; 試験装置による巻線の等価キャパシタCdの解析結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis result of the equivalent capacitor Cd of winding by a testing apparatus. 試験装置による巻線の等価キャパシタCdの解析結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis result of the equivalent capacitor Cd of winding by a testing apparatus. 試験装置による巻線の等価キャパシタCdの解析結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the analysis result of the equivalent capacitor Cd of winding by a testing apparatus. 巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding by the testing device when magnetic saturation does not occur in the winding; 巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding by the testing device when magnetic saturation does not occur in the winding; 巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding by the testing device when magnetic saturation does not occur in the winding; 巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of an equivalent inductor Ld and an equivalent resistance Rd of a winding by a testing device when magnetic saturation occurs in the winding; 巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of an equivalent inductor Ld and an equivalent resistance Rd of a winding by a testing device when magnetic saturation occurs in the winding; 巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of analysis results of an equivalent inductor Ld and an equivalent resistance Rd of a winding by a testing device when magnetic saturation occurs in the winding; 試験装置によって算出された巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を別形式で表した波形の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of waveforms representing values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding calculated by the testing device in another form; 試験装置によって算出された巻線の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を別形式で表した波形の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of waveforms representing values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding calculated by the testing device in another format; 試験装置の表示画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the display screen of a testing apparatus. 試験装置を用いた巻線の解析方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the analysis method of the winding using a testing apparatus.

1.実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
1. Outline of Embodiment First, an outline of a representative embodiment of the invention disclosed in the present application will be described. In the following description, as an example, reference numerals on the drawings corresponding to constituent elements of the invention are described with parentheses.

〔1〕本発明の代表的な実施の形態に係る試験装置(1)は、試験対象の巻線(11)の一方の端子が接続される第1外部端子(T1)と、前記巻線の他方の端子が接続される第2外部端子(T2)と、一端が前記第2外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタ(Cs)と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に接続されたスイッチ(SW)と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗(Rs)と、試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部(3)と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の第1電圧(Vcd)と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第2電圧(Vcs)とを測定する測定部(4)と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価インダクタ(Ld)、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価キャパシタ(Cd)、および前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗(Rd)によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第1電圧および前記第2電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部(5)と、前記測定部によって測定された、前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値とを記憶する記憶部と、を有し、前記パラメータ算出部は、前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間(Ta)における単位時間毎の前記第1電圧(Vcd)の測定値および前記第2電圧(Vcs)の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と前記インパルス電圧印加用キャパシタおよび前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第1電圧の過渡応答の方程式および前記第2電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。 [1] A test apparatus (1) according to a representative embodiment of the present invention includes a first external terminal (T1) to which one terminal of a winding (11) to be tested is connected, and a second external terminal (T2) to which the other terminal is connected; an impulse voltage applying capacitor (Cs) whose one end is connected to the second external terminal; the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first a switch (SW) connected between an external terminal and a current limiting resistor (Rs) connected in series with the switch between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal; an instruction input section (3) for turning on the switch in response to an instruction to start testing; a first voltage (Vcd) between the first external terminal and the second external terminal; A measuring unit (4) for measuring a second voltage (Vcs) across both ends, an equivalent inductor (Ld) connected between the first external terminal and the second external terminal, the first external terminal and the The winding by an equivalent capacitor (Cd) connected between the second external terminal and an equivalent resistance (Rd) connected in series with the equivalent inductor between the first external terminal and the second external terminal When the line is equivalently represented, the change in the value of at least one of the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance over time is measured by the measuring unit between the first voltage and the second voltage. a parameter calculator (5) for calculating based on the measured values; measured value information including the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage, and the value of the equivalent capacitor, which are measured by the measuring unit; and a storage unit that stores the value of the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding after the switch is turned on, which is stored in the storage unit. The measured value of the first voltage (Vcd) and the measured value of the second voltage (Vcs) for each unit time in a predetermined period (Ta) until the resonance based on the voltage is started, and the measured value of the second voltage (Vcs) stored in the storage unit configured by the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding, the impulse voltage applying capacitor, and the current limiting resistor in the predetermined period By performing regression analysis based on the equation of the transient response of the first voltage and the equation of the transient response of the second voltage in the equivalent circuit, the value per unit time of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance It is characterized by calculating.

〔2〕上記〔1〕に記載の試験装置において、前記等価インダクタの値をLd、前記等価キャパシタの値をCd、前記等価抵抗の値をRd、前記インパルス電圧印加用キャパシタの値をCs、前記電流制限抵抗の値をRs、前記第1電圧をVcd、前記第2電圧をVcs、時間をtとしたとき、前記第1電圧の過渡応答の方程式は、後述する式(9)で表され、前記第2電圧の過渡応答の方程式は、後述する式(10)で表されてもよい。 [2] In the test apparatus described in [1] above, the value of the equivalent inductor is Ld, the value of the equivalent capacitor is Cd, the value of the equivalent resistance is Rd, the value of the impulse voltage applying capacitor is Cs, and the When the value of the current limiting resistor is Rs, the first voltage is Vcd, the second voltage is Vcs, and the time is t, the transient response equation of the first voltage is expressed by Equation (9) described later, A transient response equation of the second voltage may be represented by Equation (10) described below.

〔3〕上記〔1〕または〔2〕に記載の試験装置において、前記パラメータ算出部は、前記スイッチがオンした直後の前記第1電圧が上昇している期間のうち前記等価インダクタに流れる電流がゼロであるとみなせる第1期間(Tb)における、前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とに基づいて、前記等価キャパシタの値を算出し、前記記憶部に記憶してもよい。 [3] In the test apparatus described in [1] or [2] above, the parameter calculation unit determines whether the current flowing through the equivalent inductor is Based on the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage in the first period (Tb) that can be regarded as zero, the value of the equivalent capacitor may be calculated and stored in the storage unit. good.

〔4〕上記〔3〕に記載の試験装置において、前記パラメータ算出部は、単位時間(h)における前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とによって表される、前記単位時間における前記等価キャパシタの電荷の変化量(Qd)と前記単位時間における前記第1電圧の変化量(Vd)との関係式に基づいて、前記等価キャパシタの値を算出してもよい。 [4] In the test apparatus described in [3] above, the parameter calculator calculates the unit time (h) represented by the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage. The value of the equivalent capacitor may be calculated based on a relational expression between the change amount (Qd) of the electric charge of the equivalent capacitor in the above and the change amount (Vd) of the first voltage in the unit time.

〔5〕上記〔4〕に記載の試験装置において、前記第1期間における時刻aにおける前記第2電圧の測定値をVcs|t=a、前記時刻aにおける前記第1電圧の測定値をVcd|t=a、前記時刻aよりも前記単位時間hだけ進んだ時刻a+hにおける前記第2電圧の測定値をVcs|t=a+h、前記時刻a+hにおける前記第1電圧の測定値をVcd|t=a+h、前記電流制限抵抗の値をRs、前記等価キャパシタの値をCdとしたとき、前記パラメータ算出部は、下記式(8)に基づいて前記単位時間毎の前記等価キャパシタの値を算出してもよい。 [5] In the test apparatus described in [4] above, the measured value of the second voltage at time a in the first period is Vcs|t=a, and the measured value of the first voltage at time a is Vcd| t=a, the measured value of the second voltage at time a+h, which is ahead of time a by the unit time h, is Vcs|t=a+h, and the measured value of the first voltage at time a+h is Vcd|t=a+h , where Rs is the value of the current-limiting resistor and Cd is the value of the equivalent capacitor, the parameter calculator calculates the value of the equivalent capacitor for each unit time based on the following equation (8): good.

〔6〕上記〔3〕乃至〔5〕の何れかに記載の試験装置において、前記測定部は、前記単位時間(h)毎に前記第1電圧と前記第2電圧とをサンプリングし、前記パラメータ算出部は、前記測定部によってサンプリングされた前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う2つのサンプリングポイントの前記サンプリングデータを一組とするデータ対毎に、前記等価キャパシタの値を算出してもよい。 [6] In the test apparatus according to any one of [3] to [5] above, the measurement unit samples the first voltage and the second voltage every unit time (h), and determines the parameter The calculator acquires sampling data including the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage sampled by the measuring unit, and calculates a set of the sampling data of two sampling points adjacent to each other. The value of the equivalent capacitor may be calculated for each data pair.

〔7〕上記〔3〕乃至〔6〕の何れかに記載の試験装置において、前記第1期間(Tb)は、前記第1電圧が上昇している期間のうち、前記スイッチをオンした直後の所定の期間(Tx1)と、前記第1電圧が前記第1電圧の最大値に到達する直前の所定の期間(Tx2)とを除いた期間であってもよい。 [7] In the test apparatus according to any one of [3] to [6] above, the first period (Tb) is the period immediately after the switch is turned on during the period in which the first voltage is rising. It may be a period other than the predetermined period (Tx1) and the predetermined period (Tx2) immediately before the first voltage reaches the maximum value of the first voltage.

〔8〕上記〔7〕に記載の試験装置において、前記第1期間(Tb)は、前記第1電圧の測定値が前記第1電圧の最大値のα(0≦α<100)%となる時刻から、前記第1電圧の測定値が前記第1電圧の最大値のβ(α<β≦100)%となる時刻までの期間であってもよい。 [8] In the test apparatus described in [7] above, the measured value of the first voltage is α (0≦α<100)% of the maximum value of the first voltage during the first period (Tb). It may be a period from time to time when the measured value of the first voltage is β (α<β≦100)% of the maximum value of the first voltage.

〔9〕上記〔1〕乃至〔8〕の何れかに記載の試験装置において、前記パラメータ算出部によって算出された前記等価キャパシタ、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データを生成する波形生成部(6)と、前記波形データに基づく波形を表示する表示部(7)と、を更に有していてもよい。 [9] In the test apparatus according to any one of [1] to [8] above, the value of at least one of the equivalent capacitor, the equivalent inductor, and the equivalent resistance calculated by the parameter calculator is temporally It may further include a waveform generation section (6) that generates waveform data showing a change, and a display section (7) that displays a waveform based on the waveform data.

〔10〕上記〔9〕に記載の試験装置において、前記表示部は、前記等価インダクタの値の逆数(1/Ld)の時間的な変化を示す波形を表示してもよい。 [10] In the test apparatus described in [9] above, the display section may display a waveform representing a temporal change in the reciprocal (1/Ld) of the equivalent inductor value.

〔11〕上記〔9〕または〔10〕に記載の試験装置において、前記表示部は、前記等価抵抗の値を前記等価インダクタの値で除算した値(Rd/Ld)の時間的な変化を示す波形を表示してもよい。 [11] In the test apparatus described in [9] or [10] above, the display section indicates a temporal change in a value (Rd/Ld) obtained by dividing the equivalent resistance value by the equivalent inductor value. A waveform may be displayed.

〔12〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、試験対象の巻線(11)の一方の端子が接続される第1外部端子(T1)と、前記巻線の他方の端子が接続される第2外部端子(T2)と、一端が前記第2外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタ(Cs)と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に接続されたスイッチ(SW)と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗(Rs)とを備えた試験装置(1)を用いた試験方法である。当該試験方法は、前記スイッチをオンする第1ステップ(S4)と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の第1電圧(Vcd)および前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第2電圧(Vcs)を測定する第2ステップ(S5)と、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価インダクタ(Ld)、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価キャパシタ(Cd)、および前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗(Rd)によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記第2ステップにおいて測定した前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とに基づいて算出する第3ステップ(S7,S8)と、を含み、前記第3ステップは、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値と、前記試験装置に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第1電圧の過渡応答の方程式および前記第2電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。 [12] A method according to a representative embodiment of the present invention comprises: a first external terminal (T1) to which one terminal of a winding (11) to be tested is connected; a connected second external terminal (T2), an impulse voltage applying capacitor (Cs) one end of which is connected to the second external terminal, the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal and a current limiting resistor (Rs) connected in series with the switch between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal. It is a test method using (1). The test method includes a first step (S4) of turning on the switch, a first voltage (Vcd) between the first external terminal and the second external terminal, and a second voltage across the impulse voltage applying capacitor. 2 a second step (S5) of measuring a voltage (Vcs), an equivalent inductor (Ld) connected between the first external terminal and the second external terminal, the first external terminal and the second external terminal, and an equivalent resistance (Rd) connected in series with the equivalent inductor between the first external terminal and the second external terminal. the measured value of the first voltage measured in the second step and the second voltage and a third step (S7, S8) of calculating based on the measured values of and the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent The measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage for each unit time in a predetermined period until the resistance-based resonance starts, and the value of the equivalent capacitor stored in the test device. in the equivalent circuit composed of the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding, the impulse voltage applying capacitor, and the current limiting resistor during the predetermined period. The value per unit time of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance is calculated by performing regression analysis based on the transient response equation of the first voltage and the transient response equation of the second voltage. and

2.実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。
2. Specific Examples of Embodiments Specific examples of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る試験装置1の構成を示す図である。
図1に示す試験装置1は、例えば、電動機および発電機等の回転機や変圧器等の電気機器を構成する巻線(コイル)の特性を測定する装置である。例えば、試験装置1は、試験対象の巻線にインパルス電圧を印加したときの電圧の変化に基づいて、試験対象の巻線に関するパラメータであるインダクタ、キャパシタ、および抵抗の夫々の値を算出するインパルス巻線試験装置である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a test apparatus 1 according to an embodiment of the invention.
A test apparatus 1 shown in FIG. 1 is, for example, an apparatus for measuring the characteristics of windings (coils) that constitute rotating machines such as electric motors and generators, and electrical equipment such as transformers. For example, the test apparatus 1 calculates each value of an inductor, a capacitor, and a resistance, which are parameters related to the winding under test, based on changes in voltage when an impulse voltage is applied to the winding under test. It is a winding test device.

図1に示すように、試験装置1は、外部端子T1,T2、インパルス電圧発生回路2、指示入力部3、測定部4、パラメータ算出部5、波形生成部6、表示部7、および記憶部8を有する。 As shown in FIG. 1, the test apparatus 1 includes external terminals T1 and T2, an impulse voltage generation circuit 2, an instruction input section 3, a measurement section 4, a parameter calculation section 5, a waveform generation section 6, a display section 7, and a storage section. 8.

外部端子T1,T2は、試験対象物(DUT:Device Under Test)としての巻線11を接続するための端子である。例えば、外部端子T1には、巻線11の一方の端子が接続され、外部端子T2には、巻線11の他方の端子が接続される。 The external terminals T1 and T2 are terminals for connecting windings 11 as a test object (DUT: Device Under Test). For example, one terminal of the winding 11 is connected to the external terminal T1, and the other terminal of the winding 11 is connected to the external terminal T2.

インパルス電圧発生回路2は、外部端子T1,T2間に接続された試験対象の巻線11に対して所望のインパルス電圧を印加するための回路である。インパルス電圧発生回路2は、例えば、インパルス電圧印加用キャパシタCs、スイッチSW、電流制限抵抗Rs、および整流素子Dを有する。 The impulse voltage generating circuit 2 is a circuit for applying a desired impulse voltage to the winding 11 under test connected between the external terminals T1 and T2. The impulse voltage generating circuit 2 has an impulse voltage applying capacitor Cs, a switch SW, a current limiting resistor Rs, and a rectifying element D, for example.

インパルス電圧印加用キャパシタCsは、インパルス電圧Eを発生させるための電荷を充電するキャパシタである。インパルス電圧印加用キャパシタCsの一端は、外部端子T2に接続されている。 The impulse voltage application capacitor Cs is a capacitor that charges an electric charge for generating the impulse voltage E. As shown in FIG. One end of the impulse voltage applying capacitor Cs is connected to the external terminal T2.

スイッチSWは、インパルス電圧Eの出力の可否を切り替えるための素子である。スイッチSWは、例えば、パワートランジスタやサイリスタ等の半導体素子によって実現されている。スイッチSWは、インパルス電圧印加用キャパシタCsの他端と外部端子T1との間に接続されている。 The switch SW is an element for switching whether to output the impulse voltage E or not. The switch SW is realized by, for example, a semiconductor element such as a power transistor or a thyristor. The switch SW is connected between the other end of the impulse voltage applying capacitor Cs and the external terminal T1.

電流制限抵抗Rsは、インパルス電圧印加用キャパシタCsを放電したときに、外部端子T1から試験対象の巻線11に流れる電流を制限するための素子である。電流制限抵抗Rsは、インパルス電圧印加用キャパシタCsの他端と外部端子T1との間にスイッチSWと直列に接続されている。 The current limiting resistor Rs is an element for limiting the current flowing from the external terminal T1 to the winding 11 under test when the impulse voltage applying capacitor Cs is discharged. The current limiting resistor Rs is connected in series with the switch SW between the other end of the impulse voltage applying capacitor Cs and the external terminal T1.

整流素子Dは、インパルス電圧印加用キャパシタCs側から外部端子T1側への電流を通過させ、外部端子T1側からインパルス電圧印加用キャパシタCs側への電流を遮断する素子である。整流素子Dは、例えば、ダイオードである。なお、以下の説明において、整流素子Dを「逆流防止ダイオードD」とも表記する。 The rectifying element D is an element that passes a current from the impulse voltage applying capacitor Cs side to the external terminal T1 side and cuts off a current from the external terminal T1 side to the impulse voltage applying capacitor Cs side. The rectifying element D is, for example, a diode. In addition, in the following description, the rectifying element D is also written as "backflow prevention diode D."

逆流防止ダイオードDは、インパルス電圧印加用キャパシタCsの他端と外部端子T1との間にスイッチSWおよび電流制限抵抗Rsと直列に接続されている。例えば、逆流防止ダイオードDのアノード電極が電流制限抵抗Rsの一端に接続され、逆流防止ダイオードDのカソード電極が外部端子T1に接続されている。 The backflow prevention diode D is connected in series with the switch SW and the current limiting resistor Rs between the other end of the impulse voltage applying capacitor Cs and the external terminal T1. For example, the anode electrode of the backflow prevention diode D is connected to one end of the current limiting resistor Rs, and the cathode electrode of the backflow prevention diode D is connected to the external terminal T1.

インパルス電圧発生回路2は、指示入力部3からの指示に応じて、インパルス電圧Eを、スイッチSWを介して電流制限抵抗Rsの一端と外部端子T2との間に出力する。
例えば、先ず、インパルス電圧発生回路2は、インパルス電圧印加用キャパシタCsの電圧がインパルス電圧Eとなるように、図示されていない直流電源によってインパルス電圧印加用キャパシタCsを充電する。次に、インパルス電圧発生回路2は、指示入力部3からの指示に応じて、スイッチSWをオンさせる。これにより、インパルス電圧印加用キャパシタCsに充電されていた電荷が電流制限抵抗Rsおよび逆流防止ダイオードDを通って放電され、外部端子T1,T2間に電圧Vcdが発生する。
The impulse voltage generation circuit 2 outputs the impulse voltage E between one end of the current limiting resistor Rs and the external terminal T2 via the switch SW in accordance with the instruction from the instruction input section 3 .
For example, first, the impulse voltage generation circuit 2 charges the impulse voltage application capacitor Cs by a DC power supply (not shown) so that the voltage of the impulse voltage application capacitor Cs becomes the impulse voltage E. FIG. Next, the impulse voltage generation circuit 2 turns on the switch SW according to the instruction from the instruction input section 3 . As a result, the charge stored in the impulse voltage applying capacitor Cs is discharged through the current limiting resistor Rs and the backflow prevention diode D, and a voltage Vcd is generated between the external terminals T1 and T2.

指示入力部3は、試験装置1に対する指示を受け付ける機能部である。指示入力部3は、例えば、ユーザによる試験装置1への操作を受け付ける操作ボタン、タッチパネル等の入力インターフェース装置と、CPUによるプログラム処理とによって実現されている。指示入力部3は、ユーザによってインパルス電圧Eの値や後述する測定部4のサンプリング周波数等の試験条件が入力された場合に、それらの入力値を記憶部8に記憶することにより、試験装置1に試験条件を設定する。また、指示入力部3は、ユーザによる試験開始の指示の入力に応じて、インパルス電圧発生回路2のスイッチSWをオンする。 The instruction input unit 3 is a functional unit that receives instructions to the test apparatus 1 . The instruction input unit 3 is implemented by, for example, an input interface device such as an operation button or a touch panel for receiving an operation of the test apparatus 1 by the user, and program processing by the CPU. When the user inputs test conditions such as the value of the impulse voltage E and the sampling frequency of the measuring unit 4, which will be described later, the instruction input unit 3 stores these input values in the storage unit 8 so that the test apparatus 1 Set the test conditions to In addition, the instruction input unit 3 turns on the switch SW of the impulse voltage generation circuit 2 in response to the user inputting an instruction to start the test.

測定部4は、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された巻線11に電圧を印加したときの電圧等の物理量を測定する機能部である。具体的に、測定部4は、外部端子T1と外部端子T2との間の電圧Vcd(第1電圧)と、インパルス電圧印加用キャパシタCsの両端の電圧Vcs(第2電圧)とを測定する。例えば、測定部4は、スイッチSWと電流制限抵抗Rsとが接続されるノードと外部端子T2との間の電圧を、電圧Vcsとして測定する。 The measuring unit 4 is a functional unit that measures a physical quantity such as voltage when voltage is applied to the winding 11 connected between the external terminal T1 and the external terminal T2. Specifically, the measurement unit 4 measures the voltage Vcd (first voltage) between the external terminals T1 and T2 and the voltage Vcs (second voltage) across the impulse voltage applying capacitor Cs. For example, the measurement unit 4 measures the voltage between the node where the switch SW and the current limiting resistor Rs are connected and the external terminal T2 as the voltage Vcs.

例えば、測定部4は、公知の電圧検出回路および電流検出回路と、電圧検出回路および電流検出回路によって検出された電圧および電流を所定のサンプリング周期でサンプリングし、デジタル信号に変換するA/D変換回路とを含む。 For example, the measurement unit 4 samples the voltage and current detected by a known voltage detection circuit, current detection circuit, voltage detection circuit and current detection circuit at a predetermined sampling period, and converts them into digital signals through A/D conversion. circuit.

測定部4は、電圧Vcdの測定値および電圧Vcsの測定値を含む測定値情報81を記憶部8に記憶する。例えば、測定部4は、電圧Vcdおよび電圧Vcsを所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧Vcdおよび電圧Vcsの測定値(サンプリングデータ)の時系列データを取得し、測定値情報81として記憶部8に記憶する。 Measurement unit 4 stores measurement value information 81 including the measurement value of voltage Vcd and the measurement value of voltage Vcs in storage unit 8 . For example, the measurement unit 4 samples the voltage Vcd and the voltage Vcs at a predetermined sampling period to obtain time-series data of the measured values (sampling data) of the voltage Vcd and the voltage Vcs, and stores the data as the measured value information 81 in the storage unit. Store in 8.

なお、測定部4による電圧Vcsの測定方法は、スイッチSWと電流制限抵抗Rsが接続されるノードと外部端子T2との間の電圧を電圧検出回路によって直接測定する方法に限定されない。例えば、測定部4は、外部端子T1に流れる電流、すなわち電流制限抵抗Rsに流れる電流Irsを電流検出回路によって検出し、電流Irsの測定値と電圧Vcdの測定値に基づいて、電圧Vcsの測定値を算出してもよい(Vcs=Vcd+Rs×Irs)。あるいは、測定部4は、電流制限抵抗Rsの両端の電圧Vrsを電圧検出回路によって測定し、電圧Vrsの測定値と電圧Vcdの測定値とに基づいて、電圧Vcsの測定値を算出してもよい(Vcs=Vcd+Vrs)。 Note that the method of measuring the voltage Vcs by the measuring unit 4 is not limited to the method of directly measuring the voltage between the node to which the switch SW and the current limiting resistor Rs are connected and the external terminal T2 using the voltage detection circuit. For example, the measuring unit 4 detects the current Irs flowing through the external terminal T1, that is, the current Irs flowing through the current limiting resistor Rs by means of a current detection circuit, and measures the voltage Vcs based on the measured values of the current Irs and the voltage Vcd. A value may be calculated (Vcs=Vcd+Rs*Irs). Alternatively, the measurement unit 4 may measure the voltage Vrs across the current limiting resistor Rs with a voltage detection circuit, and calculate the measured value of the voltage Vcs based on the measured values of the voltage Vrs and the voltage Vcd. Good (Vcs=Vcd+Vrs).

パラメータ算出部5は、試験対象の巻線11に関するパラメータとしての等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの夫々の値を算出する機能部である。波形生成部6は、試験対象の巻線11に関する電圧および電流等の特性を示す各種波形のデータを生成するための機能部である。なお、パラメータ算出部5および波形生成部6の詳細な機能については後述する。 The parameter calculator 5 is a functional unit that calculates the values of the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd as parameters related to the winding 11 to be tested. The waveform generation unit 6 is a functional unit for generating various waveform data indicating characteristics such as voltage and current related to the winding 11 to be tested. Detailed functions of the parameter calculator 5 and the waveform generator 6 will be described later.

記憶部8は、試験装置1がインパルス巻線試験装置として機能するためのプログラムや各種パラメータ、試験対象の巻線11の試験結果等を記憶するための機能部である。 The storage unit 8 is a functional unit for storing programs and various parameters for the test apparatus 1 to function as an impulse winding test apparatus, test results of the winding 11 to be tested, and the like.

ここで、パラメータ算出部5、波形生成部6、および記憶部8は、例えば、プログラム処理装置によって実現されている。プログラム処理装置は、例えば、CPU等のプロセッサと、RAM、ROM等の各種記憶装置と、カウンタ(タイマ)、A/D変換回路、D/A変換回路、クロック発生回路、および入出力I/F回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するマイクロコントローラである。例えば、プログラム処理装置において、CPUがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その演算結果をRAM等の記憶装置に記憶するとともに、カウンタや入出力インターフェース回路等の周辺回路を制御することによって、上述したパラメータ算出部5、波形生成部6、および記憶部8が実現される。 Here, the parameter calculation unit 5, the waveform generation unit 6, and the storage unit 8 are implemented by, for example, a program processing device. The program processing device includes, for example, a processor such as a CPU, various storage devices such as RAM and ROM, a counter (timer), an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a clock generation circuit, and an input/output I/F. It is a microcontroller having a configuration in which peripheral circuits such as circuits are connected to each other via a bus or a dedicated line. For example, in a program processing device, a CPU executes various arithmetic processes according to a program stored in a memory, stores the arithmetic results in a storage device such as a RAM, and controls peripheral circuits such as counters and input/output interface circuits. By doing so, the above-described parameter calculator 5, waveform generator 6, and storage unit 8 are realized.

表示部7は、試験条件を設定するための情報や試験結果の情報等を表示する機能部である。表示部7は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置によって実現されている。 The display unit 7 is a functional unit that displays information for setting test conditions, information on test results, and the like. The display unit 7 is realized by, for example, a display device such as a liquid crystal display.

上述したように、試験装置1は、試験対象の巻線11の特性の解析として、巻線11に関するパラメータを算出する。具体的には、試験装置1は、外部端子T1,T2に間に接続された巻線11にインパルス電圧Eを印加したときの外部端子T1,T2間の電圧Vcdおよびインパルス電圧印加用キャパシタCsの両端の電圧Vcsの過渡応答特性に基づいて、巻線11に関するパラメータである等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdの夫々の値を算出する。 As described above, the test apparatus 1 calculates parameters related to the winding 11 as analysis of the characteristics of the winding 11 to be tested. Specifically, the test apparatus 1 detects the voltage Vcd between the external terminals T1 and T2 when the impulse voltage E is applied to the winding 11 connected between the external terminals T1 and T2, and the impulse voltage application capacitor Cs. Values of equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent resistance Rd, which are parameters related to winding 11, are calculated based on the transient response characteristics of voltage Vcs across both ends.

図2は、試験装置1に試験対象の巻線11を接続したときの等価回路を示す図である。
図3は、試験装置1に巻線11が接続された状態において外部端子T1,T2間にインパルス電圧を印加したときの巻線11の両端の電圧Vcdの特性の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit when the winding 11 to be tested is connected to the testing apparatus 1. As shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the characteristics of the voltage Vcd across the winding 11 when an impulse voltage is applied between the external terminals T1 and T2 with the winding 11 connected to the testing apparatus 1. As shown in FIG.

図3において、横軸は時間〔μs〕を表し、縦軸は電圧〔V〕を表している。参照符号110に示す波形は、インパルス電圧Eが1000Vになるようにインパルス電圧印加用キャパシタCsを充電し、スイッチSWをオンした後の電圧Vcdの時間的な変化を示している。 In FIG. 3, the horizontal axis represents time [μs] and the vertical axis represents voltage [V]. A waveform indicated by reference numeral 110 indicates a temporal change in the voltage Vcd after the impulse voltage application capacitor Cs is charged so that the impulse voltage E becomes 1000 V and the switch SW is turned on.

図2に示すように、巻線11は、等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdによって等価的に表される。具体的には、外部端子T1,T2から巻線11側を見たときの回路は、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された等価インダクタLdと、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された等価キャパシタCdと、外部端子T1と外部端子T2との間に等価インダクタLdと直列に接続された等価抵抗Rdとによって等価的に表される。 As shown in FIG. 2, winding 11 is equivalently represented by equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent resistance Rd. Specifically, when the winding 11 side is viewed from the external terminals T1 and T2, the circuit includes an equivalent inductor Ld connected between the external terminals T1 and T2, and the external terminals T1 and T2. and an equivalent resistor Rd connected in series with the equivalent inductor Ld between the external terminals T1 and T2.

図3に示すように、インパルス電圧発生回路2のスイッチSWがオンしたとき、インパルス電圧印加用キャパシタCsの電荷が電流制限抵抗Rsおよび逆流防止ダイオードDを通って移動し、巻線11の等価キャパシタCdが充電される。 As shown in FIG. 3, when the switch SW of the impulse voltage generating circuit 2 is turned on, the charge of the impulse voltage applying capacitor Cs moves through the current limiting resistor Rs and the backflow prevention diode D, and the equivalent capacitor of the winding 11 Cd is charged.

時刻t=0sにおいてスイッチSWをオンした場合、スイッチSWがオンした直後においては、等価インダクタLdの性質から、電流は巻線11の等価インダクタLdに流れず、等価キャパシタCdに流れ込む。そのため、外部端子T1,T2間の電圧Vcdは、インパルス電圧印加用キャパシタCsの充電電圧(インパルス電圧E)である1000V程度まで上昇する。ただし、電圧Vcdの上昇する程度は、巻線11の特性により変化する。 When the switch SW is turned on at time t=0 s, the current does not flow through the equivalent inductor Ld of the winding 11 but into the equivalent capacitor Cd immediately after the switch SW is turned on due to the properties of the equivalent inductor Ld. Therefore, the voltage Vcd between the external terminals T1 and T2 rises to about 1000 V, which is the charging voltage (impulse voltage E) of the impulse voltage applying capacitor Cs. However, the degree to which voltage Vcd rises varies depending on the characteristics of winding 11 .

その後、等価抵抗Rdを経由して等価インダクタLdに電流が流れ始め、電圧Vcdが低下する。電圧Vcdが-1000V程度まで低下したとき、逆流防止ダイオードDによりインパルス電圧発生回路2と巻線11側の回路とが電気的に分離する。これにより、図3の時刻t=10μs付近において、巻線11の等価インダクタLd,等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdの共振が始まり、電圧Vcdが減衰振動する。その後、電圧Vcdは、最終的に0Vになる。ただし、電圧Vcdの低下する程度とその時刻は、巻線11の特性により大幅に変化する。 After that, the current starts to flow through the equivalent resistor Rd to the equivalent inductor Ld, and the voltage Vcd drops. When the voltage Vcd drops to about -1000 V, the impulse voltage generating circuit 2 and the circuit on the winding 11 side are electrically isolated by the backflow prevention diode D. FIG. As a result, the resonance of the equivalent inductor Ld, the equivalent capacitor Cd, and the equivalent resistance Rd of the winding 11 starts around time t=10 μs in FIG. 3, and the voltage Vcd undergoes damped oscillation. After that, the voltage Vcd finally becomes 0V. However, the extent to which the voltage Vcd drops and the time at which it drops varies greatly depending on the characteristics of the winding 11 .

本実施の形態1に係る試験装置1は、図3に示すように、スイッチSWがオンしてから巻線側の等価インダクタLd,等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdによる共振が開始されるまでの所定の期間Taを解析期間とし、解析期間Taにおける電圧Vcdおよび電圧Vcsの測定値と、解析期間Taにおける等価回路に基づく電圧VcdおよびVcsの過渡応答の方程式とに基づいて、等価インダクタLd,等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdの少なくとも一つの値の時間的な変化を算出する。 As shown in FIG. 3, in the test apparatus 1 according to the first embodiment, from when the switch SW is turned on until resonance by the equivalent inductor Ld, the equivalent capacitor Cd, and the equivalent resistance Rd on the winding side starts. With a predetermined period Ta as the analysis period, the equivalent inductor Ld, equivalent A temporal change in the value of at least one of the capacitor Cd and the equivalent resistance Rd is calculated.

従来のインパルス巻線試験機(測定装置)は、巻線11の等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdによる共振時の電圧Vcdの方程式および測定値を用いるので、LC値およびRC値等の各パラメータの乗算値しか算出することができない。これに対し、本実施の形態に係る試験装置1は、共振が始まる前の等価回路における電圧Vcd,Vcsの過渡応答の方程式に基づいた演算を行う。これにより、後述するように、等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdのそれぞれの値の時間的な変化を個別に算出することができる上に、より短時間に解析を完了することが可能となる。
以下、試験装置1による巻線11に関する各パラメータの具体的な算出方法について説明する。
Since the conventional impulse winding tester (measuring device) uses the equation and measured value of the voltage Vcd at resonance due to the equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent resistance Rd of the winding 11, the LC value, RC value, etc. can only be calculated by multiplying each parameter of . On the other hand, the test apparatus 1 according to the present embodiment performs calculations based on the transient response equations of the voltages Vcd and Vcs in the equivalent circuit before resonance begins. Thereby, as will be described later, it is possible to individually calculate temporal changes in the values of the equivalent inductor Ld, the equivalent capacitor Cd, and the equivalent resistance Rd, and to complete the analysis in a shorter time. It becomes possible.
A specific method of calculating each parameter related to the winding 11 by the test apparatus 1 will be described below.

(1)等価キャパシタCdの算出方法
先ず、巻線11の等価キャパシタCdの算出方法について説明する。
本実施の形態に係る試験装置1は、スイッチSWをオンした直後の電圧Vcdが上昇している期間のうち、等価インダクタLdに流れる電流が無視できる期間の電圧Vcdの測定値に基づいて、単位時間毎の等価キャパシタCdの値を算出し、解析結果情報83として記憶部8に記憶する。
(1) Method for Calculating Equivalent Capacitor Cd First, a method for calculating the equivalent capacitor Cd of the winding 11 will be described.
The test apparatus 1 according to the present embodiment measures the unit The value of the equivalent capacitor Cd for each time is calculated and stored in the storage unit 8 as analysis result information 83 .

図4は、巻線11の等価キャパシタCdの算出方法を説明するための図である。
図4において、参照符号110Aが付された波形は、図3に示した電圧Vcdの波形110の範囲Aの部分を拡大したものである。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the equivalent capacitor Cd of the winding 11. As shown in FIG.
In FIG. 4, the waveform with reference numeral 110A is an enlarged portion of the range A of the waveform 110 of the voltage Vcd shown in FIG.

上述したように、インパルス電圧印加用キャパシタCsを充電した状態でスイッチSWをオンした場合、スイッチSWがオンした直後においては、電圧Vcdは、図4の参照符号110Aのように0Vから最大値Vmax(例えば、980V)まで上昇する。 As described above, when the switch SW is turned on while the impulse voltage applying capacitor Cs is charged, the voltage Vcd changes from 0 V to the maximum value Vmax immediately after the switch SW is turned on, as indicated by reference numeral 110A in FIG. (eg, 980V).

ここで、インパルス電圧発生回路2の電流制限抵抗Rsを通って外部端子T1に流れる電流をIrs、巻線11の等価キャパシタCdに流れる電流をIcd、巻線11の等価抵抗Rdを通って等価インダクタLdに流れる電流をIldとしたとき、Irs=Icd+Ildとなる。 Here, Irs is the current flowing through the current limiting resistor Rs of the impulse voltage generating circuit 2 to the external terminal T1, Icd is the current flowing through the equivalent capacitor Cd of the winding 11, and Icd is the equivalent inductor through the equivalent resistance Rd of the winding 11. When the current flowing through Ld is Ild, Irs=Icd+Ild.

上述したように、スイッチSWをオンした直後においては、巻線11の等価インダクタLd側に電流が流れないので、Ild=0とみなすことができる。Ild=0とみなした場合、等価キャパシタCdに流れる電流Icdが電流制限抵抗Rsから外部端子T1に流れる電流Irsと等しいと考えることができ、図2に示した等価回路において等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdを無視することができる。 As described above, immediately after the switch SW is turned on, no current flows to the equivalent inductor Ld side of the winding 11, so Ild=0. Assuming that Ild=0, the current Icd flowing through the equivalent capacitor Cd can be considered equal to the current Irs flowing from the current limiting resistor Rs to the external terminal T1. Rd can be ignored.

そこで、パラメータ算出部5は、スイッチSWがオンした直後の電圧Vcdが上昇している期間のうち等価インダクタLdに流れる電流Ildがゼロであるとみなせる解析期間Tbにおける、電圧Vcdの測定値と電圧Vcsの測定値とに基づいて、等価キャパシタCdの値を算出する。 Therefore, the parameter calculator 5 calculates the measured value of the voltage Vcd and the voltage The value of the equivalent capacitor Cd is calculated based on the measured value of Vcs.

ここで、等価キャパシタCdのための解析期間Tbは、図4に示すように、電圧Vcdが上昇している期間のうち、スイッチSWをオンした直後の所定の期間Tx1と、電圧Vcdが電圧Vcdの最大値Vmaxに到達する直前の所定の期間Tx2とを除いた期間とすることが好ましい。 Here, the analysis period Tb for the equivalent capacitor Cd is, as shown in FIG. It is preferable that the period excludes the predetermined period Tx2 immediately before reaching the maximum value Vmax of .

例えば、解析期間Tbは、電圧Vcdの測定値が電圧Vcdの最大値Vmaxのα(0≦α<100)%となる時刻tαから、電圧Vcdの測定値が電圧の最大値Vmaxのβ(α<β≦100)%となる時刻tβまでの期間である。ここで、例えば、α=25%であり、β=75%である。 For example, in the analysis period Tb, from the time tα when the measured value of the voltage Vcd becomes α (0≦α<100)% of the maximum value Vmax of the voltage Vcd, the measured value of the voltage Vcd becomes β(α <β≦100)% until the time tβ. Here, for example, α=25% and β=75%.

期間Tx1は、スイッチSWがオンしたか否かが明確でない期間が含まれている上に、スイッチSWをオンした直後に、寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングや図示されない制御回路の影響に起因する波形の歪が発生する可能性の高い期間である。また、期間Tx2は、巻線11の等価インダクタLdに電流が徐々に流れ始めることにより、Ild=0とした前提条件を満たさなくなる上に、期間Tx1と同様に寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングが発生する可能性が高い期間である。 The period Tx1 includes a period during which it is unclear whether or not the switch SW is turned on. This is a period in which there is a high possibility that waveform distortion will occur. During the period Tx2, the current gradually begins to flow through the equivalent inductor Ld of the winding 11, and the precondition of Ild=0 is no longer satisfied. is likely to occur.

したがって、このような期間Tx1,Tx2を除外した期間Tbを等価キャパシタCdの解析期間とすることにより、上述したリンギング等が等価キャパシタCdの解析結果に与える影響を低減できる。 Therefore, by setting the period Tb, excluding the periods Tx1 and Tx2, as the analysis period of the equivalent capacitor Cd, it is possible to reduce the influence of the above-described ringing and the like on the analysis result of the equivalent capacitor Cd.

以下、等価キャパシタCdの算出方法について詳述する。
解析期間Tbの時刻t=aにおける電圧VcsをVcs|t=a,時刻t=aにおける電圧VcdをVcd|t=aとした場合、Irs=Icdより、時刻t=aにおける電流Icdは、下記式(1)によって表される。
A method for calculating the equivalent capacitor Cd will be described in detail below.
When the voltage Vcs at the time t=a in the analysis period Tb is Vcs|t=a and the voltage Vcd at the time t=a is Vcd|t=a, from Irs=Icd, the current Icd at the time t=a is given by the following: It is represented by Formula (1).

Figure 2023123087000002
Figure 2023123087000002

解析期間Tbの時刻t=a+h(hは単位時間)での電圧VcsをVcs|t=a+h,時刻t=a+hにおける電圧VcdをVcd|t=a+hとした場合、Irs=Icdより、時刻t=a+hにおける電流Icdは、下記式(2)によって表される。 When the voltage Vcs at time t=a+h (h is a unit time) in the analysis period Tb is Vcs|t=a+h, and the voltage Vcd at time t=a+h is Vcd|t=a+h, Irs=Icd, time t= The current Icd at a+h is represented by the following equation (2).

ここで、単位時間hは、例えば、上述した測定部4を構成するA/D変換回路のサンプリング周期に相当する時間である。 Here, the unit time h is, for example, the time corresponding to the sampling period of the A/D conversion circuit that constitutes the measurement section 4 described above.

Figure 2023123087000003
Figure 2023123087000003

ここで、時刻t=aから時刻t=a+hまでの期間における電流Icdの平均値Iaveは、下記式(3)によって表される。 Here, the average value Iave of the current Icd in the period from time t=a to time t=a+h is represented by the following equation (3).

Figure 2023123087000004
Figure 2023123087000004

時刻t=aから時刻t=a+hまでの期間に巻線11の等価キャパシタCdに流れ込んだ電流による電荷の変化量Qdは、電流Icdの平均値Iaveを用いて下記式(4)によって表される。 A charge change amount Qd due to the current flowing into the equivalent capacitor Cd of the winding 11 during the period from time t=a to time t=a+h is expressed by the following equation (4) using the average value Iave of the current Icd. .

Figure 2023123087000005
Figure 2023123087000005

また、時刻t=aから時刻t=a+hまでの期間における等価キャパシタCdの両端の電圧の変化量Vdは、下記式(5)によって表される。 Also, the amount of change Vd in the voltage across the equivalent capacitor Cd during the period from time t=a to time t=a+h is expressed by the following equation (5).

Figure 2023123087000006
Figure 2023123087000006

また、等価キャパシタCdにおける電圧の変化量Vdと電荷量の変化量Qdとの関係は、下記式(6)によって表される。 Also, the relationship between the voltage change amount Vd and the charge amount change amount Qd in the equivalent capacitor Cd is represented by the following equation (6).

Figure 2023123087000007
Figure 2023123087000007

ここで、上記式(6)に式(4),(5)を代入すると、下記式(7)が得られる。 By substituting equations (4) and (5) into equation (6), equation (7) below is obtained.

Figure 2023123087000008
Figure 2023123087000008

上記式(6),式(7)から理解されるように、等価キャパシタCdの値は、単位時間hにおける等価キャパシタCdの電荷の変化量と等価キャパシタCdの電圧Vcdの変化量とによって表される。 As can be understood from the above equations (6) and (7), the value of the equivalent capacitor Cd is expressed by the amount of change in the charge of the equivalent capacitor Cd and the amount of change in the voltage Vcd of the equivalent capacitor Cd per unit time h. be.

ここで、上記式(7)に上記式(1)乃至(3)を代入してCdについて解くと、等価キャパシタCdは、下記式(8)によって表すことができる。 Here, by substituting the above equations (1) to (3) into the above equation (7) and solving for Cd, the equivalent capacitor Cd can be expressed by the following equation (8).

Figure 2023123087000009
Figure 2023123087000009

上記式(8)から理解されるように、等価キャパシタCdは、解析期間Tbにおける2つのサンプリングポイント(時刻)の電圧Vcd,Vcsと電流制限抵抗Rsとによって表すことができる。 As can be understood from the above equation (8), the equivalent capacitor Cd can be represented by the voltages Vcd and Vcs at two sampling points (times) during the analysis period Tb and the current limiting resistor Rs.

そこで、パラメータ算出部5は、単位時間hにおける電圧Vcdの測定値と電圧Vcsの測定値とによって表される、単位時間hにおける等価キャパシタCdの電荷の変化量Qdと電圧Vcdの変化量Vdとの関係式(上記式(8))に基づいて、単位時間毎の等価キャパシタCdの値を算出する。 Therefore, the parameter calculator 5 calculates the change amount Qd of the charge of the equivalent capacitor Cd and the change amount Vd of the voltage Vcd in the unit time h, which are represented by the measured value of the voltage Vcd and the measured value of the voltage Vcs in the unit time h. (Equation (8) above), the value of the equivalent capacitor Cd per unit time is calculated.

具体的には、パラメータ算出部5は、解析期間Tbの時刻t=aにおける電圧Vcsの測定値Vcs|t=aおよびVcdの測定値Vcd|t=aと、解析期間Tbの時刻t=a+hでの電圧Vcsの測定値Vcs|t=a+hおよびVcdの測定値Vcd|t=a+hと、既知である電流制限抵抗Rsの値とを上記式(8)に代入することにより、等価キャパシタCdの値を算出する。 Specifically, the parameter calculator 5 calculates the measured value Vcs|t=a of the voltage Vcs and the measured value Vcd|t=a of the voltage Vcd at the time t=a of the analysis period Tb, and the time t=a+h of the analysis period Tb. By substituting the measured value Vcs|t=a+h of the voltage Vcs and the measured value Vcd|t=a+h of Vcd at the above equation (8) and the known value of the current limiting resistor Rs, the value of the equivalent capacitor Cd is Calculate the value.

パラメータ算出部5は、解析期間Tbにおける電圧Vcd,Vcsの複数のサンプリングデータを用いて、等価キャパシタCdの値を複数算出する。具体的には、パラメータ算出部5は、測定部4によってサンプリングされた電圧Vcdの測定値および電圧Vcsの測定値を含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う2つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とするデータ対毎に、等価キャパシタCdの値を算出する。 The parameter calculator 5 calculates multiple values of the equivalent capacitor Cd using multiple sampling data of the voltages Vcd and Vcs during the analysis period Tb. Specifically, the parameter calculator 5 acquires sampling data including the measured value of the voltage Vcd and the measured value of the voltage Vcs sampled by the measuring unit 4, and generates a set of sampling data of two adjacent sampling points. The value of the equivalent capacitor Cd is calculated for each data pair.

例えば、図4に示した時刻tαから時刻tβまでの解析期間Tbにおいて、測定部4が単位時間h毎に電圧Vcs,Vcdをサンプリングし、21組のサンプリングデータを取得したとする。この場合、パラメータ算出部5は、互いに隣り合う2つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とした合計20組のデータ対を上記式(8)にそれぞれ代入することにより、20組の等価キャパシタCdの値を算出する。
これによれば、解析期間Tbにおける等価キャパシタCdの時間的な変化を知ることができる。
For example, in the analysis period Tb from time tα to time tβ shown in FIG. 4, it is assumed that the measurement unit 4 samples the voltages Vcs and Vcd every unit time h to obtain 21 sets of sampled data. In this case, the parameter calculation unit 5 substitutes a total of 20 sets of data pairs, each set of sampling data of two sampling points adjacent to each other, into the above equation (8) to obtain 20 sets of equivalent capacitors Cd. Calculate the value.
According to this, it is possible to know the temporal change of the equivalent capacitor Cd in the analysis period Tb.

パラメータ算出部5は、上述したデータ対毎に算出した複数(上記例の場合20個)の等価キャパシタCdの値の平均値または中央値を算出することにより、一つの等価キャパシタCdの値(固定値)を算出してもよい。ここで、等価キャパシタCdの平均値の算出方法は、特に限定されず、例えば、算術平均やトリム平均等の種々の手法を採用することができる。 The parameter calculation unit 5 calculates the average value or the median value of the values of a plurality of (20 in the above example) equivalent capacitors Cd calculated for each data pair described above, thereby obtaining one value (fixed value) of the equivalent capacitor Cd. value) may be calculated. Here, the method of calculating the average value of the equivalent capacitor Cd is not particularly limited, and various methods such as arithmetic averaging and trimming averaging can be employed.

パラメータ算出部5は、上述の手法により算出した等価キャパシタCdの時系列データおよび等価キャパシタCdの平均値等を解析結果情報83として記憶部8に記憶する。 The parameter calculator 5 stores the time-series data of the equivalent capacitor Cd calculated by the above method, the average value of the equivalent capacitor Cd, and the like as the analysis result information 83 in the storage unit 8 .

図5乃至図7は、試験装置1による巻線11の等価キャパシタCdの解析結果の一例を示す図である。 5 to 7 are diagrams showing an example of analysis results of the equivalent capacitor Cd of the winding 11 by the test apparatus 1. FIG.

図5乃至図7には、インパルス電圧印加用キャパシタCsが100Vになるように充電した後にスイッチSWをオンして試験対象の巻線11に電圧を印加したときの、電圧Vcdの波形120、電流Icdの波形121、および等価キャパシタCdの値の波形122がそれぞれ示されている。 5 to 7 show a waveform 120 of a voltage Vcd, a current A waveform 121 of Icd and a waveform 122 of the equivalent capacitor Cd value are shown respectively.

時刻t=0においてスイッチSWをオンした後の、巻線11の等価インダクタLdに流れる電流Ild=0とみなすことができる解析期間Tbにおいて、図5に示すように、等価キャパシタCdの電圧Vcdは直線的に上昇する一方で、図6に示すように、等価キャパシタCdに流れる電流Icdは振動しながら減少していく。このとき、図7に示すように、解析期間Tbにおける等価キャパシタCdの値は、変動しつつも他の期間に比べて安定した値となる。 After the switch SW is turned on at time t=0, the voltage Vcd of the equivalent capacitor Cd is, as shown in FIG. While increasing linearly, as shown in FIG. 6, the current Icd flowing through the equivalent capacitor Cd decreases while oscillating. At this time, as shown in FIG. 7, the value of the equivalent capacitor Cd in the analysis period Tb fluctuates but becomes a stable value compared to other periods.

(2)等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの算出方法
次に、巻線11の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの算出方法について説明する。
(2) Method for Calculating Equivalent Inductor Ld and Equivalent Resistance Rd Next, a method for calculating the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding 11 will be described.

パラメータ算出部5は、記憶部8に記憶されている、スイッチSWがオンしてから巻線11の等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdに基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の電圧Vcd,Vcsの測定値(測定値情報81)と、記憶部8に記憶されている等価キャパシタCdの値(解析結果情報83)とを用いて、上記所定の期間における、巻線11の等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdと、インパルス電圧印加用キャパシタCsと、電流制限抵抗Rsとによって構成される等価回路に基づく電圧Vcdの過渡応答の方程式および電圧Vcsの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの少なくとも一つの単位時間毎の値を算出する。 The parameter calculation unit 5 calculates a predetermined value stored in the storage unit 8 from when the switch SW is turned on until resonance based on the equivalent inductor Ld, the equivalent capacitor Cd, and the equivalent resistance Rd of the winding 11 starts. Using the measured values (measured value information 81) of the voltages Vcd and Vcs for each unit time in the period of and the value of the equivalent capacitor Cd (analysis result information 83) stored in the storage unit 8, the predetermined period , the equation of the transient response of the voltage Vcd based on an equivalent circuit composed of the equivalent inductor Ld of the winding 11, the equivalent capacitor Cd, the equivalent resistance Rd, the impulse voltage applying capacitor Cs, and the current limiting resistor Rs, and the voltage A value per unit time of at least one of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd is calculated by performing regression analysis based on the Vcs transient response equation.

パラメータ算出部5は、上記所定の期間、すなわち等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析期間として、スイッチSWがオンしてから巻線11の等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdに基づく共振が開始されるまでの期間Taを解析期間とする(図3参照)。 The parameter calculation unit 5 calculates the above-described predetermined period, that is, the analysis period of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd, after the switch SW is turned on. is defined as an analysis period (see FIG. 3).

より好ましくは、パラメータ算出部5は、スイッチSWをオンしてから電圧Vcdが最大値Vmaxとなった後の所定の時刻から、電圧Vcdが最小値となる前の所定の時刻までの期間を解析期間とする。例えば、図3に示すように、電圧Vcdが正のピーク値の90%となる時刻t1から、電圧Vcdが負のピーク値の90%となる時刻t2までの期間Tcを、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析のための期間とする。 More preferably, the parameter calculator 5 analyzes the period from a predetermined time after the voltage Vcd reaches the maximum value Vmax after the switch SW is turned on to a predetermined time before the voltage Vcd reaches the minimum value. period. For example, as shown in FIG. 3, the period Tc from the time t1 when the voltage Vcd reaches 90% of its positive peak value to the time t2 when the voltage Vcd reaches 90% of its negative peak value is the equivalent inductor Ld and the equivalent This is the period for analysis of the resistance Rd.

時刻t1までの期間を解析期間から除外することにより、スイッチSWをオンした直後の電圧Vcdが立ち上がる期間が除外されるので、寄生容量や寄生インダクタンスによる電圧Vcdのリンギング等が等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果に与える影響を低減できる。また、時刻t2から整流素子Dが電流を遮断する時点までの期間を解析期間から除外することによっても同様に、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果に与える影響を低減できる。 By excluding the period up to time t1 from the analysis period, the period in which the voltage Vcd rises immediately after the switch SW is turned on is excluded. The influence of Rd on analysis results can be reduced. Similarly, by excluding the period from the time t2 to the time when the rectifying element D cuts off the current from the analysis period, the influence of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd on the analysis results can be reduced.

パラメータ算出部5は、解析期間Tcにおける電圧Vcd,Vcsの測定値を用いて、電圧Vcd,Vcsの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値の時間的な変化を算出する。以下、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの算出方法について詳述する。 The parameter calculator 5 uses the measured values of the voltages Vcd and Vcs during the analysis period Tc to perform regression analysis based on the equation of the transient response of the voltages Vcd and Vcs, thereby calculating the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd over time. Calculate the change in A method for calculating the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd will be described in detail below.

図2の等価回路においてスイッチSWをオンしてからの経過時間をtとしたとき、解析期間Tcにおける電圧Vcdの過渡応答の方程式は、下記式(9)によって表される。また、解析期間Tcにおける電圧Vcsの過渡応答の方程式は、下記式(10)によって表される。 When the elapsed time from turning on the switch SW in the equivalent circuit of FIG. Also, the equation of the transient response of the voltage Vcs during the analysis period Tc is represented by the following equation (10).

Figure 2023123087000010
Figure 2023123087000010

Figure 2023123087000011
Figure 2023123087000011

上記式(9)および上記式(10)から、下記式(11)および下記式(12)を導出することができる。下記式(11)は、上記式(9)を、Ldを含む項と、Rdを含む項と、それ以外の項とにまとめた式である。また、下記式(12)は、上記式(10)から上記式(9)を減算した式を、Ldを含む項と、Rdを含む項と、それ以外の項とにまとめた式である。 Equations (11) and (12) below can be derived from Equations (9) and (10) above. The following formula (11) is a formula obtained by summarizing the above formula (9) into a term containing Ld, a term containing Rd, and other terms. Further, the following formula (12) is a formula obtained by subtracting the above formula (9) from the above formula (10) into a term containing Ld, a term containing Rd, and other terms.

Figure 2023123087000012
Figure 2023123087000012

Figure 2023123087000013
Figure 2023123087000013

ここで、下記式(13)乃至(18)に示すように、上記式(11)および上記式(12)の各項の一部をa,b,c,d,e,fにそれぞれ置き換えた場合、上記式(11)および上記式(12)は、下記式(19)および式(20)によってそれぞれ表すことができる。 Here, as shown in the following formulas (13) to (18), some of the terms of the above formulas (11) and (12) are replaced with a, b, c, d, e, and f, respectively. , the above formulas (11) and (12) can be represented by the following formulas (19) and (20), respectively.

Figure 2023123087000014
Figure 2023123087000014

Figure 2023123087000015
Figure 2023123087000015

Figure 2023123087000016
Figure 2023123087000016

Figure 2023123087000017
Figure 2023123087000017

Figure 2023123087000018
Figure 2023123087000018

Figure 2023123087000019
Figure 2023123087000019

Figure 2023123087000020
Figure 2023123087000020

Figure 2023123087000021
Figure 2023123087000021

ここで、上記式(19)および上記式(20)をLdおよびRdについてそれぞれ解くと、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdは、下記式(21)および下記式(22)によってそれぞれ表すことができる。 Here, when the above equations (19) and (20) are solved for Ld and Rd respectively, the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd can be expressed by the following equations (21) and (22), respectively.

Figure 2023123087000022
Figure 2023123087000022

Figure 2023123087000023
Figure 2023123087000023

上記式(21),(22)から理解されるように、上記a~fの値は電圧Vcd,Vcsの波形の任意の時刻(サンプリングポイント)において求めることができるので、電圧Vcd,Vcsの波形の任意の時刻(サンプリングポイント)における等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値をそれぞれ算出することが可能となる。具体的には、パラメータ算出部5は、以下の手法により等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を算出する。 As can be understood from the above equations (21) and (22), the values of a to f can be obtained at any time (sampling point) of the waveforms of the voltages Vcd and Vcs. It is possible to calculate the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd at an arbitrary time (sampling point). Specifically, the parameter calculator 5 calculates the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd by the following method.

パラメータ算出部5は、電圧Vcd,Vcsの測定値と上記式(13)乃至(18)とに基づいてa~fを算出し、算出したa~fと式(21),(22)に基づいて、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を算出する。
例えば、先ず、パラメータ算出部5は、解析期間Tcを決定する。例えば、図3に示すように、パラメータ算出部5は、電圧Vcdが正のピーク値(最大値Vmax)の90%となるサンプリングポイント(時刻)t1と、電圧Vcdが負のピーク値(最小値Vmin)の90%となるサンプリングポイント(時刻)t2とをそれぞれ検出する。パラメータ算出部5は、サンプリングポイントt1とサンプリングポイントt2との間の期間を解析期間Tcとするともに、スイッチSWをオンした時刻をt=0とする。
Parameter calculator 5 calculates a to f based on the measured values of voltages Vcd and Vcs and formulas (13) to (18), and calculates a to f based on the calculated a to f and formulas (21) and (22). to calculate the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd.
For example, first, the parameter calculator 5 determines the analysis period Tc. For example, as shown in FIG. 3, the parameter calculator 5 sets the sampling point (time) t1 at which the voltage Vcd is 90% of the positive peak value (maximum value Vmax) and the voltage Vcd at the negative peak value (minimum value). Vmin) and the sampling point (time) t2 at which 90% of Vmin) is detected. The parameter calculator 5 sets the period between the sampling point t1 and the sampling point t2 as the analysis period Tc, and sets the time when the switch SW is turned on as t=0.

次に、パラメータ算出部5は、例えば、解析期間Tcにおける電圧Vcdの測定値の時系列データと電圧Vcsの測定値の時系列データに対して公知の平滑化処理を行う。例えば、パラメータ算出部5は、解析期間Tcにおける電圧Vcd,Vcsの測定値の時系列データの移動平均をそれぞれ算出することにより、平滑化した電圧Vcd,Vcsの測定値を得る。 Next, the parameter calculator 5 performs a known smoothing process, for example, on the time-series data of the measured value of the voltage Vcd and the time-series data of the measured value of the voltage Vcs in the analysis period Tc. For example, the parameter calculator 5 obtains smoothed measured values of the voltages Vcd and Vcs by calculating moving averages of time-series data of the measured values of the voltages Vcd and Vcs in the analysis period Tc.

次に、パラメータ算出部5は、平滑化した電圧Vcd,Vcsの測定値を用いて、

Figure 2023123087000024
を夫々算出する。例えば、パラメータ算出部5は、隣り合う2つのサンプリングポイントのVcd,Vcsの測定値を用いて、Vcsを時間tによって一階微分した値、Vcsを時間tによって二階微分した値、Vcsを時間tによって三階微分した値、Vcdを時間tによって一階微分した値、Vcdを時間tによって二階微分した値、およびVcdを時間tによって三階微分した値をそれぞれ算出する。 Next, the parameter calculator 5 uses the smoothed measured values of the voltages Vcd and Vcs to
Figure 2023123087000024
are calculated respectively. For example, the parameter calculator 5 uses the measured values of Vcd and Vcs at two adjacent sampling points to obtain a value obtained by first differentiating Vcs with respect to time t, a value obtained by differentiating Vcs secondly with respect to time t, and comparing Vcs with time t. , a value obtained by first differentiating Vcd by time t, a value obtained by secondly differentiating Vcd by time t, and a value obtained by differentiating Vcd by three times by time t are calculated.

ここで、インパルス電圧印加用キャパシタCsおよび電流制限抵抗Rsの値はそれぞれ既知である。また、巻線11の等価キャパシタCdの値は、上述した手法により推定され、記憶部8に記憶されている。 Here, the values of the impulse voltage applying capacitor Cs and the current limiting resistor Rs are known. Also, the value of the equivalent capacitor Cd of the winding 11 is estimated by the method described above and stored in the storage unit 8 .

パラメータ算出部5は、記憶部8に記憶されている、インパルス電圧印加用キャパシタCs、電流制限抵抗Rsの値、および等価キャパシタCdの値と、算出した

Figure 2023123087000025
とを、上記式(13)乃至(18)に代入することにより、任意の時刻(サンプリングポイント)におけるa,b,c,d,e,fをそれぞれ算出する。 The parameter calculator 5 calculates the values of the impulse voltage applying capacitor Cs, the current limiting resistor Rs, and the equivalent capacitor Cd, which are stored in the storage unit 8.
Figure 2023123087000025
are substituted into the above equations (13) to (18) to calculate a, b, c, d, e, and f at an arbitrary time (sampling point).

次に、パラメータ算出部5は、上記式(21),(22)に、算出したa,b,c,d,e,fの値を代入することにより、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値をそれぞれ算出する。 Next, the parameter calculator 5 substitutes the calculated values of a, b, c, d, e, and f into the above equations (21) and (22) to obtain the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd. are calculated respectively.

パラメータ算出部5は、上述の計算を、解析期間Tcにおけるサンプリングポイント(単位時間)毎に行うことにより、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を単位五時間(サンプリングポイント)毎に算出する。パラメータ算出部5は、算出した単位時間毎の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を解析結果情報83として記憶部8に記憶する。
これにより、解析期間Tcにおける等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの時間的な変化を算出することができる。
The parameter calculator 5 calculates the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd every five hours (sampling points) by performing the above calculation for each sampling point (unit time) in the analysis period Tc. The parameter calculation unit 5 stores the calculated values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd for each unit time in the storage unit 8 as the analysis result information 83 .
Thereby, temporal changes in the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd in the analysis period Tc can be calculated.

ここで、等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdを算出するために必要な情報は、予め記憶部8に記憶しておけばよい。例えば、上記式(8)、上記式(13)乃至(18)、上記式(21)、および上記式(22)の情報と、電流制限抵抗Rsの値と、インパルス電圧印加用キャパシタCsの値とを数式情報82として予め記憶部8に記憶しておけばよい。また、試験開始時にユーザによって設定されたインパルス電圧Eの値も数式情報82として記憶部8に合わせて記憶しておく。 Information necessary for calculating the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd may be stored in the storage unit 8 in advance. For example, the information of the above formula (8), the above formulas (13) to (18), the above formula (21), and the above formula (22), the value of the current limiting resistor Rs, and the value of the impulse voltage applying capacitor Cs is stored in the storage unit 8 in advance as the formula information 82 . In addition, the value of the impulse voltage E set by the user at the start of the test is also stored in the storage unit 8 as mathematical formula information 82 .

パラメータ算出部5は、記憶部8に記憶されている数式情報82および測定値情報81を読み出して上述の計算を行うことにより、巻線11の等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの夫々の値を算出することができる。 The parameter calculation unit 5 reads out the mathematical expression information 82 and the measured value information 81 stored in the storage unit 8 and performs the above calculations to obtain the values of the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd of the winding 11. Each value can be calculated.

図8乃至図10は、巻線11に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置1による巻線11の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。
図11乃至図13は、巻線11に磁気飽和が発生した場合における、試験装置1による巻線11の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの解析結果の一例を示す図である。
8 to 10 are diagrams showing an example of analysis results of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding 11 by the test apparatus 1 when the winding 11 is not magnetically saturated.
11 to 13 are diagrams showing an example of analysis results of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd of the winding 11 by the test apparatus 1 when magnetic saturation occurs in the winding 11. FIG.

図8乃至図10には、インパルス電圧印加用キャパシタCsが100Vになるように充電した後に、時刻t=0においてスイッチSWをオンして試験対象の巻線11に電圧を印加することにより、巻線11に磁気飽和が発生しなかった場合の電圧Vcdの波形210、等価インダクタLdの波形211、および等価抵抗Rdの波形212がそれぞれ示されている。 8 to 10, after charging the impulse voltage applying capacitor Cs to 100 V, the switch SW is turned on at time t=0 to apply a voltage to the winding 11 to be tested. A waveform 210 of voltage Vcd, a waveform 211 of equivalent inductor Ld, and a waveform 212 of equivalent resistance Rd are respectively shown when magnetic saturation does not occur in line 11 .

また、図11乃至図13には、インパルス電圧印加用キャパシタCsが300Vになるように充電した後に、時刻t=0においてスイッチSWをオンして試験対象の巻線11に電圧を印加することにより、巻線11に磁気飽和が発生した場合の電圧Vcdの波形220、等価インダクタLdの波形221、および等価抵抗Rdの波形222がそれぞれ示されている。 11 to 13, after charging the impulse voltage application capacitor Cs to 300 V, the switch SW is turned on at time t=0 to apply a voltage to the winding 11 under test. , waveform 220 of voltage Vcd, waveform 221 of equivalent inductor Ld, and waveform 222 of equivalent resistance Rd when magnetic saturation occurs in winding 11, respectively.

図8乃至図13において、横軸は、測定部4による単位時間h毎のサンプリング数(サンプリングポイント)、すなわち経過時間を表している。図8および図11において、縦軸は電圧〔V〕を表している。図9および図12において、縦軸はインダクタンス〔H〕を表している。図10および図13において、縦軸はレジスタンス〔Ω〕を表している。 8 to 13, the horizontal axis represents the number of samplings (sampling points) per unit time h by the measurement unit 4, that is, the elapsed time. 8 and 11, the vertical axis represents voltage [V]. 9 and 12, the vertical axis represents inductance [H]. 10 and 13, the vertical axis represents resistance [Ω].

巻線11に磁気飽和が発生していない場合、図9に示すように、等価インダクタLdの値は、約1mHとなり、安定している。また、図10に示すように、等価抵抗Rdの値は、ばらついているが、平均すると約43Ωとなる。なお、等価抵抗Rdのばらつきを更に抑えるために、上述したように電圧Vcd,Vcsの測定値の時系列データに対して移動平均処理を行うのではなく、他の既知の平滑化処理を行ってもよい。 When magnetic saturation does not occur in the winding 11, the value of the equivalent inductor Ld is about 1 mH and stable, as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 10, the value of the equivalent resistance Rd varies, but is about 43Ω on average. In order to further suppress variations in the equivalent resistance Rd, instead of performing the moving average processing on the time-series data of the measured values of the voltages Vcd and Vcs as described above, other known smoothing processing is performed. good too.

巻線11に磁気飽和が発生した場合、図12および図13に示すように、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値は、磁気飽和が発生していない場合に比べて大きく変動し、一部のサンプリングポイントにおいて発散する。巻線11に磁気飽和が発生した場合の等価インダクタLdの平均値は、磁気飽和が発生していない場合に比べて約十分の一となり、等価抵抗Rdの平均値は20~30Ωとなる。 When magnetic saturation occurs in the winding 11, as shown in FIGS. 12 and 13, the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd fluctuate greatly compared to when magnetic saturation does not occur. Diverge at the sampling points. The average value of the equivalent inductor Ld when magnetic saturation occurs in the winding 11 is about one tenth of that when magnetic saturation does not occur, and the average value of the equivalent resistance Rd is 20 to 30Ω.

上述したように、磁気飽和が発生した場合には、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値が一部のサンプリングポイントにおいて発散する場合がある。そこで、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの波形を別の形式で表してもよい。 As described above, when magnetic saturation occurs, the values of equivalent inductor Ld and equivalent resistance Rd may diverge at some sampling points. Therefore, the waveforms of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd may be expressed in another form.

図14および図15は、試験装置1によって測定された巻線11の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を別形式で表した波形の一例を示す図である。 FIGS. 14 and 15 are diagrams showing examples of waveforms in another format representing the values of the equivalent inductor Ld and equivalent resistance Rd of the winding 11 measured by the test apparatus 1. FIG.

図14には、等価インダクタLdの値の逆数である“1/Ld”の時間的な変化を示す波形230が示されている。図15には、等価抵抗Rdの値を等価インダクタLdの値で除算した値“Rd/Ld”の時間的な変化を示す波形231が示されている。図14において、横軸は、測定部4による単位時間h毎のサンプリングポイント(経過時間)を表し、縦軸は1/Ld〔1/H〕を表している。図15において、横軸は、測定部4による単位時間h毎のサンプリングポイント(経過時間)を表し、縦軸はRd/Ld〔Ω/H〕を表している。 FIG. 14 shows a waveform 230 showing temporal changes in "1/Ld", which is the reciprocal of the value of the equivalent inductor Ld. FIG. 15 shows a waveform 231 representing temporal changes in the value "Rd/Ld" obtained by dividing the value of the equivalent resistance Rd by the value of the equivalent inductor Ld. In FIG. 14, the horizontal axis represents sampling points (elapsed time) per unit time h by the measuring unit 4, and the vertical axis represents 1/Ld [1/H]. In FIG. 15, the horizontal axis represents sampling points (elapsed time) per unit time h by the measuring unit 4, and the vertical axis represents Rd/Ld [Ω/H].

図14および図15に示すように、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdを別形式の波形によって表すことにより、磁気飽和が発生した場合であっても波形が発散しないので、ユーザによる巻線11の特性の解析が容易となる。 As shown in FIGS. 14 and 15, by representing the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd by different waveforms, the waveforms do not diverge even when magnetic saturation occurs. analysis becomes easier.

試験装置1は、上述した検査対象の巻線11に関する等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdの値を個別に算出する機能に加えて、算出した等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdの時間的な変化を示す波形を表示する波形表示機能を有している。以下、波形表示機能について詳細に説明する。 In addition to the function of individually calculating the values of the equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent resistance Rd related to the winding 11 to be inspected, the test apparatus 1 has the calculated equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent It has a waveform display function for displaying a waveform showing the temporal change of the resistance Rd. The waveform display function will be described in detail below.

図1に示す試験装置1において、波形生成部6は、パラメータ算出部5によって算出された等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データ84を生成する。例えば、波形生成部6は、記憶部8に記憶されている解析結果情報83および測定値情報81に基づいて、例えば、Vcd,Icd,Cd,Ld,およびRdの時間的な変化を示す波形データ84を生成し、記憶部8に記憶する。 In the test apparatus 1 shown in FIG. 1, the waveform generation section 6 generates waveform data 84 indicating temporal changes in at least one of the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd calculated by the parameter calculation section 5. to generate For example, based on the analysis result information 83 and the measured value information 81 stored in the storage unit 8, the waveform generation unit 6 generates, for example, waveform data indicating temporal changes in Vcd, Icd, Cd, Ld, and Rd. 84 is generated and stored in the storage unit 8 .

表示部7は、波形生成部6によって生成された波形データ84に基づく波形を画面に表示する。 The display unit 7 displays a waveform based on the waveform data 84 generated by the waveform generation unit 6 on the screen.

図16は、試験装置1の表示画面の一例を示す図である。
図16に示すように、試験装置1は、表示部7としての機能を実現するための一手段としてディスプレイ70を備えている。試験装置1は、ディスプレイ70の画面上に、試験条件を設定するための情報や試験結果の情報等を表示する。例えば、ディスプレイ70は、タッチパネルを搭載しており、ディスプレイ70によって指示入力部3の一部の機能が実現されている。例えば、ユーザは、ディスプレイ70の画面に触れることにより、試験条件等を設定することが可能となっている。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the display screen of the test apparatus 1. As shown in FIG.
As shown in FIG. 16 , the test apparatus 1 includes a display 70 as means for realizing the function of the display section 7 . The test apparatus 1 displays information for setting test conditions, information on test results, and the like on the screen of the display 70 . For example, the display 70 is equipped with a touch panel, and a part of the functions of the instruction input unit 3 is implemented by the display 70 . For example, the user can set test conditions and the like by touching the screen of the display 70 .

また、試験装置1は、指示入力部3の一部の機能を実現するための手段として、各種の物理ボタンを有していてもよい。例えば、図16に示すように、試験装置1は、試験装置1を起動させるための電源ボタン30、試験を開始するための開始ボタン31、試験を停止するための停止ボタン32等を有していてもよい。 Moreover, the test apparatus 1 may have various physical buttons as means for realizing a part of the functions of the instruction input section 3 . For example, as shown in FIG. 16, the test apparatus 1 has a power button 30 for activating the test apparatus 1, a start button 31 for starting the test, a stop button 32 for stopping the test, and the like. may

例えば、ユーザが指示入力部3を操作することによって特定の物理量の波形の表示を指示した場合、表示部7は、ユーザによって指定された物理量の波形データ84を記憶部8から読み出して、ディスプレイ70に表示する。例えば、前述の図5乃至図15に示した波形120~122、210~212、220~222、230、および231の少なくとも一つをディスプレイ70に表示する。なお、図16には、電圧Vcdの波形300がディスプレイ70に表示された場合が示されている。 For example, when the user operates the instruction input unit 3 to instruct display of a waveform of a specific physical quantity, the display unit 7 reads the waveform data 84 of the physical quantity specified by the user from the storage unit 8, and displays the display 70. to display. For example, at least one of waveforms 120-122, 210-212, 220-222, 230, and 231 shown in FIGS. 16 shows a case where the waveform 300 of the voltage Vcd is displayed on the display 70. As shown in FIG.

表示部7は、複数の波形を同時に表示してもよい。例えば、等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの波形を、ディスプレイ70の画面の上下方向または左右方向に並べて表示してもよい。 The display unit 7 may display multiple waveforms at the same time. For example, the waveforms of the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd may be displayed side by side vertically or horizontally on the screen of the display 70 .

また、表示部7は、上述したように、ユーザによる指示入力部3の操作に応じて測定波形をディスプレイ70に表示してもよいし、試験対象の巻線11のパラメータ(Ld,Cd,Rd)の算出後、ユーザからの指示の有無に関わらず、測定波形をディスプレイ70に表示してもよい。 In addition, as described above, the display unit 7 may display the measured waveform on the display 70 in response to the operation of the instruction input unit 3 by the user, or the parameters (Ld, Cd, Rd ), the measured waveform may be displayed on the display 70 regardless of the presence or absence of an instruction from the user.

次に、試験装置1を用いた試験対象の巻線11の解析方法の流れを説明する。 Next, a flow of a method for analyzing the winding 11 to be tested using the test apparatus 1 will be described.

図17は、本実施の形態に係る試験装置1を用いた巻線11の解析方法の流れを示すフローチャートである。 FIG. 17 is a flow chart showing the flow of the method for analyzing the winding 11 using the test apparatus 1 according to this embodiment.

例えば、ユーザが電源ボタン30を操作して試験装置1を起動した後、ユーザが指示入力部3としてのディスプレイ70をタッチ操作することにより、試験条件等を試験装置1に設定する(ステップS1)。例えば、ユーザが、インパルス電圧Eの値や、電圧Vcd,Vcsを測定するためのサンプリング周期(サンプリング周波数)等を試験装置1に設定する。 For example, after the user operates the power button 30 to activate the test apparatus 1, the user sets the test conditions and the like in the test apparatus 1 by performing a touch operation on the display 70 as the instruction input unit 3 (step S1). . For example, the user sets the value of the impulse voltage E, the sampling period (sampling frequency) for measuring the voltages Vcd and Vcs, and the like in the test apparatus 1 .

なお、試験装置1の起動後の初期状態において、インパルス電圧発生回路2のスイッチSWはオフ状態である。 In the initial state after the test apparatus 1 is activated, the switch SW of the impulse voltage generation circuit 2 is in the OFF state.

次に、ユーザが、試験対象の巻線11を試験装置1の外部端子T1,T2間に接続する(ステップS2)。なお、巻線11の試験装置1への接続は、ステップS1の前に行われていてもよい。 Next, the user connects the winding 11 to be tested between the external terminals T1 and T2 of the test apparatus 1 (step S2). Note that the winding 11 may be connected to the testing apparatus 1 before step S1.

次に、試験装置1が、ユーザによって試験の実行指示が入力されたか否かを判定する(ステップS3)。例えば、ユーザによって開始ボタン31が操作されていない場合には(ステップS3:NO)、試験装置1は、開始ボタン31が操作されるまで待機する。 Next, the test apparatus 1 determines whether or not the user has input a test execution instruction (step S3). For example, if the start button 31 is not operated by the user (step S3: NO), the test apparatus 1 waits until the start button 31 is operated.

開始ボタン31が操作された場合には(ステップS3:YES)、試験装置1は、インパルス電圧Eを、スイッチSWを介して電流制限抵抗Rsの一端と外部端子T2との間に出力する(ステップS4)。具体的には、指示入力部3からの指示に応じて、インパルス電圧発生回路2が、インパルス電圧印加用キャパシタの電圧がステップS1で設定されたインパルス電圧Eとなるように、インパルス電圧印加用キャパシタCsを図示されない直流電源によって充電する。次に、インパルス電圧発生回路2がスイッチSWをオンする。これにより、外部端子T1,T2間に電圧が印加される。 When the start button 31 is operated (step S3: YES), the test apparatus 1 outputs the impulse voltage E between one end of the current limiting resistor Rs and the external terminal T2 via the switch SW (step S4). Specifically, in response to an instruction from the instruction input unit 3, the impulse voltage generation circuit 2 controls the impulse voltage application capacitor so that the voltage of the impulse voltage application capacitor becomes the impulse voltage E set in step S1. Cs is charged by a DC power supply (not shown). Next, the impulse voltage generating circuit 2 turns on the switch SW. Thereby, a voltage is applied between the external terminals T1 and T2.

また、試験装置1は、例えばステップS4と同時に、外部端子T1,T2間の電圧Vcdおよびインパルス電圧印加用キャパシタCsの電圧Vcsの測定を開始する(ステップS5)。具体的には、上述したように、測定部4が、外部端子T1,T2間の電圧Vcdおよびインパルス電圧印加用キャパシタCsの両端の電圧VcsをステップS1で設定されたサンプリング周期に基づいて測定し、電圧Vcd,Vcsの測定値の時系列データを記憶部8に測定値情報81として記憶する。 At the same time as step S4, for example, the test apparatus 1 starts measuring the voltage Vcd between the external terminals T1 and T2 and the voltage Vcs of the impulse voltage applying capacitor Cs (step S5). Specifically, as described above, the measuring unit 4 measures the voltage Vcd between the external terminals T1 and T2 and the voltage Vcs across the impulse voltage applying capacitor Cs based on the sampling period set in step S1. , voltages Vcd and Vcs are stored in the storage unit 8 as measured value information 81 .

なお、上述したように、測定部4は、インパルス電圧印加用キャパシタCsの電圧Vcsを測定することに代えて、電流制限抵抗Rsに流れる電流Irsまたは電流制限抵抗Rsの電圧Vrsを測定し、その測定値に基づいて電圧Vcsの測定値を算出してもよい。 Note that, as described above, instead of measuring the voltage Vcs of the impulse voltage applying capacitor Cs, the measuring unit 4 measures the current Irs flowing through the current limiting resistor Rs or the voltage Vrs of the current limiting resistor Rs. A measured value of the voltage Vcs may be calculated based on the measured value.

次に、パラメータ算出部5が、上述した手法により、巻線11の等価キャパシタCdを解析するための解析期間Tbと、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を解析するための解析期間Tcをそれぞれ決定する(ステップS6)。 Next, the parameter calculation unit 5 sets the analysis period Tb for analyzing the equivalent capacitor Cd of the winding 11 and the analysis period Tc for analyzing the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd by the method described above. Determine (step S6).

次に、パラメータ算出部5が、ステップS6において設定した解析期間Tbにおける電圧Vcd,Vcsの測定値と記憶部8に記憶されている数式情報82とを用いて、上述した手法により、巻線11に関する等価キャパシタCdの値を算出する(ステップS7)。 Next, the parameter calculation unit 5 uses the measurement values of the voltages Vcd and Vcs during the analysis period Tb set in step S6 and the mathematical expression information 82 stored in the storage unit 8 to calculate the winding 11 is calculated (step S7).

次に、パラメータ算出部5が、ステップS6において設定した解析期間Tcにおける電圧Vcd,Vcsの測定値と記憶部8に記憶されている数式情報82とを用いて、上述した手法により、巻線11に関する等価インダクタLdの値および等価抵抗Rdの値をそれぞれ算出する(ステップS8)。 Next, the parameter calculation unit 5 uses the measurement values of the voltages Vcd and Vcs in the analysis period Tc set in step S6 and the mathematical expression information 82 stored in the storage unit 8 to calculate the winding 11 , the value of the equivalent inductor Ld and the value of the equivalent resistance Rd are calculated (step S8).

次に、波形生成部6が、上述した手法により、ステップS5において取得された電圧Vcd,Vcsの測定値およびステップS7,S8において算出された巻線11に関する等価インダクタLd,等価キャパシタCd,および等価抵抗Rdの値に基づいて、波形データ84を生成する(ステップS9)。 Next, the waveform generation unit 6 generates the measured values of the voltages Vcd and Vcs obtained in step S5 and the equivalent inductor Ld, equivalent capacitor Cd, and equivalent Waveform data 84 is generated based on the value of the resistor Rd (step S9).

次に、表示部7が、ステップS9において生成された波形データ84に基づいて、試験装置1のディスプレイ70の画面に波形を表示させる(ステップS10)。 Next, the display unit 7 displays a waveform on the screen of the display 70 of the test apparatus 1 based on the waveform data 84 generated in step S9 (step S10).

なお、上述した波形データの生成処理(ステップS9)と波形の表示処理(ステップS10)は、例えば、ユーザが試験装置1を操作し、指示入力部3がユーザからの波形表示の指示を受け付けた場合にのみ、実行されるようにしてもよい。 Note that the above-described waveform data generation processing (step S9) and waveform display processing (step S10) are executed when, for example, the user operates the test apparatus 1 and the instruction input unit 3 receives a waveform display instruction from the user. It may be executed only when

以上、本実施の形態に係る試験装置1は、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された検査対象の巻線11を、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された等価インダクタLdと、外部端子T1と外部端子T2との間に接続された等価キャパシタCdと、外部端子T1と外部端子T2との間に等価インダクタLdと直列に接続された等価抵抗Rdとによって等価的に表したときの、等価インダクタLdの値、等価キャパシタCdの値、および等価抵抗Rdの少なくとも一つの値の時間的な変化を、測定部4によって測定した外部端子T1,T2間の電圧Vcdおよびインパルス電圧印加用キャパシタCsの両端の電圧Vcsの測定値に基づいて算出するパラメータ算出部5を有している。 As described above, the test apparatus 1 according to the present embodiment has the winding 11 to be tested connected between the external terminal T1 and the external terminal T2 connected between the external terminal T1 and the external terminal T2. An inductor Ld, an equivalent capacitor Cd connected between the external terminals T1 and T2, and an equivalent resistance Rd connected in series with the equivalent inductor Ld between the external terminals T1 and T2 The voltage Vcd between the external terminals T1 and T2 measured by the measurement unit 4, and It has a parameter calculator 5 for calculating based on the measured value of the voltage Vcs across the impulse voltage applying capacitor Cs.

具体的には、パラメータ算出部5は、スイッチSWがオンしてから巻線11の等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdに基づく共振が開始されるまでの期間(解析期間Tc)における電圧Vcdおよび電圧Vcsの測定値を用いて、解析期間Tcにおける巻線11に関する等価インダクタLd、等価キャパシタCd、および等価抵抗Rdとインパルス電圧印加用キャパシタCsおよび電流制限抵抗Rsとによって構成される等価回路における電圧Vcdおよび電圧Vcsの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、巻線11に関する等価インダクタLdの値および等価抵抗Rdの値の少なくとも一つの単位時間毎の値を算出する。 Specifically, the parameter calculation unit 5 calculates the Using the measured values of the voltage Vcd and the voltage Vcs, the equivalent inductor Ld, the equivalent capacitor Cd, and the equivalent resistance Rd for the winding 11 in the analysis period Tc, the impulse voltage application capacitor Cs, and the current limiting resistor Rs are calculated. A value per unit time of at least one of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd for the winding 11 is calculated by performing a regression analysis based on the equations of the transient response of the voltage Vcd and the voltage Vcs in the circuit.

このような構成を有する試験装置1によれば、従来の試験装置のように、電圧Vcdの過渡応答だけでなく、インパルス電圧印加用キャパシタCsの両端の電圧Vcsの過渡応答も測定して等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を算出するので、測定部4による測定のサンプリングポイント(単位時間)毎に等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を算出することができる。すなわち、試験装置1によれば、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値の時間的な変化を算出することができる。これにより、ユーザは、試験対象の巻線11に磁気飽和が発生した場合における巻線11の特性の変化を解析することが可能となる。 According to the test apparatus 1 having such a configuration, not only the transient response of the voltage Vcd but also the transient response of the voltage Vcs across the impulse voltage applying capacitor Cs is measured as in the conventional test apparatus, and the equivalent inductor is measured. Since the values of Ld and equivalent resistance Rd are calculated, the values of equivalent inductor Ld and equivalent resistance Rd can be calculated for each sampling point (unit time) of measurement by measurement unit 4 . That is, according to the test apparatus 1, temporal changes in the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd can be calculated. This enables the user to analyze changes in the characteristics of the winding 11 when magnetic saturation occurs in the winding 11 to be tested.

また、試験装置1において、第1電圧としての電圧Vcdの過渡応答の方程式は、上記式(9)で表され、第2電圧としての電圧Vcsの過渡応答の方程式は、上記式(10)で表される。
これによれば、単位時間毎の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を、より正確、且つ容易に算出することができる。
Further, in the test apparatus 1, the transient response equation of the voltage Vcd as the first voltage is represented by the above equation (9), and the transient response equation of the voltage Vcs as the second voltage is represented by the above equation (10). expressed.
According to this, the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd for each unit time can be calculated more accurately and easily.

また、パラメータ算出部5は、スイッチSWがオンしてから電圧Vcdが上昇している期間のうち等価インダクタLdに流れる電流がゼロであるとみなせる第1期間(解析期間Tb)における、電圧Vcdおよび電圧Vcsの測定値に基づいて、等価キャパシタCdの値を算出する。
これによれば、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdを無視した等価回路に基づく簡単な方程式を用いて、等価キャパシタCdの値を容易に算出することができる。
Further, the parameter calculation unit 5 calculates the voltage Vcd and Based on the measured value of the voltage Vcs, the value of the equivalent capacitor Cd is calculated.
According to this, the value of the equivalent capacitor Cd can be easily calculated using a simple equation based on an equivalent circuit ignoring the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd.

また、パラメータ算出部5は、単位時間hにおける電圧Vcdの測定値と電圧Vcsの測定値とによって表される、単位時間hにおける等価キャパシタCdの電荷の変化量と単位時間hにおける電圧Vcdの変化量との関係式に基づいて、等価キャパシタCdの値を算出する。より具体的には、パラメータ算出部5は、上記式(8)に基づいて、等価キャパシタCdの値を算出する。
これによれば、より簡単な方程式を用いて、等価キャパシタCdの値を正確に算出することができる。
In addition, the parameter calculator 5 calculates the amount of change in the charge of the equivalent capacitor Cd per unit time h and the change in the voltage Vcd per unit time h, which are represented by the measured value of the voltage Vcd and the measured value of the voltage Vcs per unit time h. The value of the equivalent capacitor Cd is calculated based on the relational expression with the quantity. More specifically, the parameter calculator 5 calculates the value of the equivalent capacitor Cd based on the above equation (8).
This makes it possible to accurately calculate the value of the equivalent capacitor Cd using a simpler equation.

また、パラメータ算出部5は、測定部4によって単位時間h毎にサンプリングされた電圧Vcdの測定値と電圧Vcsの測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う2つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とするデータ対毎に、等価キャパシタCdの値を算出する。
これによれば、単位時間h毎の等価キャパシタCdの値が得られるので、等価キャパシタCdの値の時間的な変化を算出することができる。また、単位時間h毎の等価キャパシタCdの値の平均値または中央値を算出することにより、巻線11の等価キャパシタCdの値(固定値)を推定することができる。
Further, the parameter calculator 5 acquires sampling data including the measured value of the voltage Vcd and the measured value of the voltage Vcs sampled by the measuring unit 4 every unit time h, and obtains sampling data of two adjacent sampling points. , the value of the equivalent capacitor Cd is calculated for each data pair.
According to this, since the value of the equivalent capacitor Cd for each unit time h can be obtained, the temporal change in the value of the equivalent capacitor Cd can be calculated. Further, the value (fixed value) of the equivalent capacitor Cd of the winding 11 can be estimated by calculating the average value or median value of the equivalent capacitor Cd for each unit time h.

このように、本実施の形態に係る試験装置1によれば、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線に関するパラメータを正確に算出することが可能となる。 As described above, according to the test apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to accurately calculate parameters related to the winding to be tested even when magnetic saturation occurs.

また、等価キャパシタCdのための解析期間Tbは、スイッチSWをオンした直後の期間である。これによれば、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdを算出する前に等価キャパシタCdの値を得ることができるので、その後の等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdのための解析処理を速やかに行うことができる。 Also, the analysis period Tb for the equivalent capacitor Cd is the period immediately after the switch SW is turned on. According to this, the value of the equivalent capacitor Cd can be obtained before calculating the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd, so that subsequent analysis processing for the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd can be quickly performed. .

また、パラメータ算出部5は、等価キャパシタCdのための解析期間Tbを、図4に示したように、電圧Vcdが上昇している期間のうち、スイッチSWをオンした直後の所定の期間Tx1と、電圧Vcdが電圧Vcdの最大値Vmaxに到達する直前の所定の期間Tx2とを除いた期間とする。 In addition, the parameter calculator 5 sets the analysis period Tb for the equivalent capacitor Cd to a predetermined period Tx1 immediately after the switch SW is turned on during the period in which the voltage Vcd is rising, as shown in FIG. , and a predetermined period Tx2 immediately before the voltage Vcd reaches the maximum value Vmax of the voltage Vcd.

これによれば、上述したように、寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングや図示されない制御回路の影響に起因する波形の歪等の影響を抑えることができるので、巻線11に関連する各パラメータを、より高精度に算出することができる。 According to this, as described above, it is possible to suppress the effects of ringing caused by parasitic capacitance and parasitic inductance and waveform distortion caused by the influence of a control circuit (not shown). can be calculated with higher accuracy.

また、解析期間Tbを、図4に示したように、電圧Vcdの測定値が電圧Vcdの最大値Vmaxのα(0≦α<100)%となる時刻tαから、電圧Vcdの測定値が電圧Vcdの最大値Vmaxのβ(α<β≦100)%となる時刻tβまでの期間とすることにより、パラメータ算出部5は、解析期間Tbを容易に決定することができる。 Further, as shown in FIG. 4, the analysis period Tb is defined as the measured value of the voltage Vcd from the time tα when the measured value of the voltage Vcd is α (0≦α<100)% of the maximum value Vmax of the voltage Vcd. The parameter calculator 5 can easily determine the analysis period Tb by setting the period up to the time tβ when β (α<β≦100)% of the maximum value Vmax of Vcd.

また、本実施の形態に係る試験装置1において、表示部7は、パラメータ算出部5によって算出された試験対象の巻線11に関する等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形を表示する。 In addition, in the test apparatus 1 according to the present embodiment, the display unit 7 displays at least one value of the equivalent capacitor Cd, the equivalent inductor Ld, and the equivalent resistance Rd related to the winding 11 under test calculated by the parameter calculation unit 5. Displays waveforms showing changes over time.

これによれば、ユーザが、磁気飽和の発生の有無を判断し、磁気飽和に起因する等価キャパシタCd、等価インダクタLd、および等価抵抗Rdの変化を解析することが容易となる。 This makes it easier for the user to determine whether or not magnetic saturation occurs, and to analyze changes in equivalent capacitor Cd, equivalent inductor Ld, and equivalent resistance Rd caused by magnetic saturation.

また、表示部7は、算出した各パラメータに関する波形を表示する場合に、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値の時間的な変化を示す波形だけでなく、等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を時間的な変化を別の形式の波形として表示することが可能となっている。例えば、上述したように、等価インダクタLdの値の逆数(1/Ld)の時間的な変化を示す波形や、等価抵抗Rdの値を等価インダクタLdの値で除算した値(Rd/Ld)の時間的な変化を示す波形を表示することが可能となっている。
これによれば、磁気飽和の発生に起因して等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値が発散する期間が存在する場合であっても、図14および図15に示したように、数値が発散しない波形に変更して表示することができるので、ユーザによる巻線11の特性の解析が更に容易となる。
In addition, when displaying waveforms related to the calculated parameters, the display unit 7 displays the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd in addition to the waveforms showing temporal changes in the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd. It is possible to display changes over time as another form of waveform. For example, as described above, a waveform indicating a temporal change in the reciprocal (1/Ld) of the value of the equivalent inductor Ld, or a value (Rd/Ld) obtained by dividing the value of the equivalent resistance Rd by the value of the equivalent inductor Ld. It is possible to display waveforms that show changes over time.
According to this, even if there is a period during which the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd diverge due to the occurrence of magnetic saturation, the numerical values do not diverge as shown in FIGS. Since the waveform can be changed and displayed, it becomes easier for the user to analyze the characteristics of the winding 11 .

≪実施の形態の拡張≫
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
<<Expansion of Embodiment>>
The invention made by the inventor of the present application has been specifically described above based on the embodiment, but the invention is not limited to it, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. .

例えば、上記実施の形態では、等価キャパシタCdの値を上述の手法により算出して記憶部8に記憶し、記憶部8に記憶されている等価キャパシタCの値を用いて等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値を算出する場合を例示したが、これに限られない。
例えば、試験対象の巻線11の等価キャパシタCdの値がインパルス電圧印加用キャパシタCsの値よりも十分に小さいことがわかっている場合には、Cd=Cs/100のように等価キャパシタCdの値を仮定し、その仮定した値を予め記憶部8に記憶しておく。例えば、ユーザが指示入力部3を操作して等価キャパシタCdの値を入力し、パラメータ算出部5が、ユーザによって入力された値を記憶部8に記憶する。そして、パラメータ算出部5が、記憶部8に記憶されている等価キャパシタの値を用いて、上述した手法により等価インダクタLdおよび等価抵抗Rdの値をそれぞれ算出してもよい。これによれば、試験装置1が等価キャパシタCdの解析を行う必要がないので、より短時間に巻線11の解析を完了することができる。
For example, in the above embodiment, the value of the equivalent capacitor Cd is calculated by the method described above and stored in the storage unit 8, and the value of the equivalent capacitor C stored in the storage unit 8 is used to calculate the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Although the case of calculating the value of Rd has been exemplified, the present invention is not limited to this.
For example, when it is known that the value of the equivalent capacitor Cd of the winding 11 to be tested is sufficiently smaller than the value of the impulse voltage applying capacitor Cs, the value of the equivalent capacitor Cd is expressed as Cd=Cs/100. is assumed, and the assumed value is stored in the storage unit 8 in advance. For example, the user operates the instruction input unit 3 to input the value of the equivalent capacitor Cd, and the parameter calculation unit 5 stores the value input by the user in the storage unit 8 . Then, the parameter calculator 5 may use the values of the equivalent capacitors stored in the storage unit 8 to calculate the values of the equivalent inductor Ld and the equivalent resistance Rd by the method described above. According to this, since the test apparatus 1 does not need to analyze the equivalent capacitor Cd, the analysis of the winding 11 can be completed in a shorter time.

また、上記実施の形態では、単位時間hが測定部4による1サンプリング周期に相当する時間であるとして説明したが、これに限られない。例えば、単位時間hが2サンプリング周期や3サンプリング周期など、サンプリング周期に基づく時間であればよい。 Further, in the above-described embodiment, the unit time h has been described as a time corresponding to one sampling period by the measurement unit 4, but it is not limited to this. For example, the unit time h may be a time based on a sampling cycle such as 2 sampling cycles or 3 sampling cycles.

また、上記実施の形態において、時刻t=aから時刻t=a+hまでの期間における電流Icdの平均値Iaveを、2つのサンプリングポイントの電流Icdの平均値とする場合(式(3)参照)を例示したが、これに限られない。例えば、平均値Iaveを、3つ以上のサンプリングポイントの電流Icdの平均値としてもよい。 In the above embodiment, the average value Iave of the current Icd in the period from time t=a to time t=a+h is the average value of the current Icd at the two sampling points (see equation (3)). Although exemplified, it is not limited to this. For example, the average value Iave may be the average value of currents Icd at three or more sampling points.

また、上記実施の形態では、試験装置1が逆流防止ダイオードDを備える場合を例示したが、試験装置1は、逆流防止ダイオードDを備えていなくてもよい。また、試験装置1に波形表示機能が求められていない場合には、試験装置1は、波形生成部6および表示部7を有していなくてもよい。 Moreover, although the test apparatus 1 includes the backflow prevention diode D in the above embodiment, the test apparatus 1 may not include the backflow prevention diode D. FIG. If the test apparatus 1 is not required to have a waveform display function, the test apparatus 1 does not have to have the waveform generation section 6 and the display section 7 .

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。 Also, the above-described flowchart is an example for explaining the operation, and is not limited to this. That is, the steps shown in each diagram of the flowchart are specific examples, and the flow is not limited to this flow. For example, the order of some processes may be changed, other processes may be inserted between each process, and some processes may be performed in parallel.

1…試験装置、2…インパルス電圧発生回路、3…指示入力部、4…測定部、5…パラメータ算出部、6…波形生成部、7…表示部、8…記憶部、81…測定値情報、82…数式情報、83…解析結果情報、84…波形データ、Cs…インパルス電圧印加用キャパシタ、Cd…巻線11の等価キャパシタ、Ld…巻線11の等価インダクタ、Rd…巻線11の等価抵抗、Rs…電流制限抵抗、D…整流素子(逆流防止用ダイオード)、E…インパルス電圧、Ta,Tb,Tc…解析期間、Vmax…電圧Vcdの最大値、Vmin…電圧Vcdの最小値、T1…外部端子(第1外部端子)、T2…外部端子(第2外部端子)、70…ディスプレイ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Testing apparatus 2... Impulse voltage generation circuit 3... Instruction input part 4... Measurement part 5... Parameter calculation part 6... Waveform generation part 7... Display part 8... Storage part 81... Measured value information , 82...equation information, 83...analysis result information, 84...waveform data, Cs...capacitor for impulsive voltage application, Cd...equivalent capacitor of winding 11, Ld...equivalent inductor of winding 11, Rd...equivalent of winding 11 Resistance, Rs... Current limiting resistor, D... Rectifying element (backflow prevention diode), E... Impulse voltage, Ta, Tb, Tc... Analysis period, Vmax... Maximum value of voltage Vcd, Vmin... Minimum value of voltage Vcd, T1 ... external terminal (first external terminal), T2 ... external terminal (second external terminal), 70 ... display.

Claims (12)

試験対象の巻線の一方の端子が接続される第1外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第2外部端子と、
一端が前記第2外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に接続されたスイッチと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗と、
試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部と、
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の第1電圧と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第2電圧とを測定する測定部と、
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部と、
前記測定部によって測定された、前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値とを記憶する記憶部と、を有し、
前記パラメータ算出部は、
前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第1電圧の過渡応答の方程式および前記第2電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験装置。
a first external terminal to which one terminal of the winding to be tested is connected, and a second external terminal to which the other terminal of the winding is connected;
an impulse voltage applying capacitor having one end connected to the second external terminal;
a switch connected between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal;
a current limiting resistor connected in series with the switch between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal;
an instruction input unit for turning on the switch in response to an instruction to start testing;
a measuring unit that measures a first voltage between the first external terminal and the second external terminal and a second voltage across the impulse voltage applying capacitor;
An equivalent inductor connected between the first external terminal and the second external terminal, an equivalent capacitor connected between the first external terminal and the second external terminal, and an equivalent capacitor connected between the first external terminal and the second external terminal. change over time in the value of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance when the winding is equivalently represented by an equivalent resistance connected in series with the equivalent inductor between a second external terminal , a parameter calculator that calculates based on the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage measured by the measuring unit;
a storage unit that stores measured value information including the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage measured by the measuring unit and the value of the equivalent capacitor;
The parameter calculation unit
every unit time in a predetermined period from when the switch is turned on to when resonance based on the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the windings is started, which is stored in the storage unit using the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage of and the value of the equivalent capacitor stored in the storage unit, the equivalent inductor of the winding during the predetermined period of time; The equation of the transient response of the first voltage and the equation of the transient response of the second voltage in an equivalent circuit composed of the equivalent capacitor, the equivalent resistance, the impulse voltage applying capacitor, and the current limiting resistor A test device that calculates the value of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance for each unit time by performing regression analysis based on the test device.
請求項1に記載の試験装置において、
前記等価インダクタの値をLd、前記等価キャパシタの値をCd、前記等価抵抗の値をRd、前記インパルス電圧印加用キャパシタの値をCs、前記電流制限抵抗の値をRs、前記第1電圧をVcd、前記第2電圧をVcs、時間をtとしたとき、前記第1電圧の過渡応答の方程式は、下記式(1)で表され、前記第2電圧の過渡応答の方程式は、下記式(2)で表される
試験装置。
Figure 2023123087000026
Figure 2023123087000027
In the testing device according to claim 1,
The value of the equivalent inductor is Ld, the value of the equivalent capacitor is Cd, the value of the equivalent resistance is Rd, the value of the impulse voltage applying capacitor is Cs, the value of the current limiting resistor is Rs, and the first voltage is Vcd. , where the second voltage is Vcs and the time is t, the equation of the transient response of the first voltage is expressed by the following equation (1), and the equation of the transient response of the second voltage is expressed by the following equation (2) ) test equipment.
Figure 2023123087000026
Figure 2023123087000027
請求項1または2の何れか一項に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部は、
前記スイッチがオンした直後の前記第1電圧が上昇している期間のうち前記等価インダクタに流れる電流がゼロであるとみなせる第1期間における、前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とに基づいて、前記等価キャパシタの値を算出し、前記記憶部に記憶する
試験装置。
In the test device according to any one of claims 1 or 2,
The parameter calculation unit
Measurement of the first voltage and measurement of the second voltage during a first period during which the first voltage is rising immediately after the switch is turned on and during which the current flowing through the equivalent inductor can be considered to be zero. A test device that calculates the value of the equivalent capacitor based on the value and stores it in the storage unit.
請求項3に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部は、前記単位時間における前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とによって表される、前記単位時間における前記等価キャパシタの電荷の変化量と前記単位時間における前記第1電圧の変化量との関係式に基づいて、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
In the testing device according to claim 3,
The parameter calculator calculates an amount of change in the charge of the equivalent capacitor in the unit time and the first voltage in the unit time, which are represented by the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage in the unit time. 1. A testing device that calculates the value of the equivalent capacitor based on a relational expression with the amount of change in voltage.
請求項4に記載の試験装置において、
前記第1期間における時刻aにおける前記第2電圧の測定値をVcs|t=a、前記時刻aにおける前記第1電圧の測定値をVcd|t=a、前記時刻aよりも前記単位時間hだけ進んだ時刻a+hにおける前記第2電圧の測定値をVcs|t=a+h、前記時刻a+hにおける前記第1電圧の測定値をVcd|t=a+h、前記電流制限抵抗の値をRs、前記等価キャパシタの値をCdとしたとき、
前記パラメータ算出部は、下記式(3)に基づいて単位時間毎の前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
Figure 2023123087000028
In the test device according to claim 4,
The measured value of the second voltage at the time a in the first period is Vcs|t=a, the measured value of the first voltage at the time a is Vcd|t=a, and the unit time h from the time a Vcs|t=a+h is the measured value of the second voltage at the advanced time a+h, Vcd|t=a+h is the measured value of the first voltage at the time a+h, Rs is the value of the current limiting resistor, and Rs is the value of the equivalent capacitor When the value is Cd,
The parameter calculation unit calculates the value of the equivalent capacitor for each unit time based on the following formula (3).
Figure 2023123087000028
請求項3乃至5の何れか一項に記載の試験装置において、
前記測定部は、前記単位時間毎に前記第1電圧と前記第2電圧とをサンプリングし、
前記パラメータ算出部は、前記測定部によってサンプリングされた前記第1電圧の測定値と前記第2電圧の測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う2つのサンプリングポイントの前記サンプリングデータを一組とするデータ対毎に、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
In the test device according to any one of claims 3 to 5,
The measurement unit samples the first voltage and the second voltage for each unit time,
The parameter calculator acquires sampling data including the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage sampled by the measuring unit, and integrates the sampling data of two sampling points adjacent to each other. A testing device that calculates the value of the equivalent capacitor for each pair of data to be set.
請求項3乃至6の何れか一項に記載の試験装置において、
前記第1期間は、前記第1電圧が上昇している期間のうち、前記スイッチをオンした直後の所定の期間と、前記第1電圧が前記第1電圧の最大値に到達する直前の所定の期間とを除いた期間である
試験装置。
In the test device according to any one of claims 3 to 6,
The first period includes a predetermined period immediately after the switch is turned on and a predetermined period immediately before the first voltage reaches the maximum value of the first voltage. test equipment.
請求項7に記載の試験装置において、
前記第1期間は、前記第1電圧の測定値が前記第1電圧の最大値のα(0≦α<100)%となる時刻から、前記第1電圧の測定値が前記第1電圧の最大値のβ(α<β≦100)%となる時刻までの期間である
試験装置。
In the test device according to claim 7,
In the first period, the measured value of the first voltage reaches the maximum value of the first voltage from the time when the measured value of the first voltage becomes α (0≦α<100)% of the maximum value of the first voltage. It is the period until the time when β (α < β ≤ 100)% of the value is reached.
請求項1乃至8の何れか一項に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部によって算出された前記等価キャパシタ、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データを生成する波形生成部と、前記波形データに基づく波形を表示する表示部と、を更に有する
試験装置。
In the test device according to any one of claims 1 to 8,
a waveform generation unit for generating waveform data indicating a temporal change in at least one of the equivalent capacitor, the equivalent inductor, and the equivalent resistance calculated by the parameter calculation unit; and displaying a waveform based on the waveform data. and a display unit for testing.
請求項9に記載の試験装置において、
前記表示部は、前記等価インダクタの値の逆数の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
In the test device according to claim 9,
The test apparatus, wherein the display section displays a waveform representing a temporal change in the reciprocal of the value of the equivalent inductor.
請求項9または10に記載の試験装置において、
前記表示部は、前記等価抵抗の値を前記等価インダクタの値で除算した値の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
In the test device according to claim 9 or 10,
The test apparatus, wherein the display unit displays a waveform representing a temporal change in a value obtained by dividing the value of the equivalent resistance by the value of the equivalent inductor.
試験対象の巻線の一方の端子が接続される第1外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第2外部端子と、一端が前記第2外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に接続されたスイッチと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第1外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗とを備えた試験装置を用いた試験方法であって、
前記スイッチをオンする第1ステップと、
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間の第1電圧と前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第2電圧とを測定する第2ステップと、
前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第1外部端子と前記第2外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記第2ステップにおいて測定した前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値に基づいて算出する第3ステップと、を含み、
前記第3ステップは、
前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第1電圧の測定値および前記第2電圧の測定値と、前記試験装置に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第1電圧の過渡応答の方程式および前記第2電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験方法。
A first external terminal to which one terminal of a winding to be tested is connected, a second external terminal to which the other terminal of the winding is connected, and an impulse voltage application having one end connected to the second external terminal. a switch connected between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal; and the switch between the other end of the impulse voltage applying capacitor and the first external terminal. A test method using a test device comprising a current-limiting resistor connected in series with
a first step of turning on the switch;
a second step of measuring a first voltage between the first external terminal and the second external terminal and a second voltage across the impulse voltage applying capacitor;
An equivalent inductor connected between the first external terminal and the second external terminal, an equivalent capacitor connected between the first external terminal and the second external terminal, and an equivalent capacitor connected between the first external terminal and the second external terminal. Time change in the value of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance when the winding is equivalently represented by an equivalent resistance connected in series with the equivalent inductor between a second external terminal is calculated based on the measured value of the first voltage and the measured value of the second voltage measured in the second step,
The third step is
a measurement value of the first voltage per unit time during a predetermined period from when the switch is turned on until resonance based on the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding is started; and Using the measured value of the second voltage and the value of the equivalent capacitor stored in the test device, the equivalent inductor, the equivalent capacitor, and the equivalent resistance of the winding over the predetermined period of time. , the impulse voltage applying capacitor and the current limiting resistor, by performing a regression analysis based on the equation of the transient response of the first voltage and the equation of the transient response of the second voltage in the equivalent circuit, A test method for calculating a value per unit time of at least one of the equivalent inductor and the equivalent resistance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20230036325A1 (en) * 2021-07-21 2023-02-02 Hioki E.E. Corporation Testing instrument and test method

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