JP5622670B2 - Insulation deterioration diagnosis device - Google Patents

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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Description

本発明は、絶縁劣化診断装置に関する。   The present invention relates to an insulation deterioration diagnosis apparatus.

一般に、モータ、インバータ、及び両者を接続する電線などのモータ回路の絶縁劣化診断を行う技術として、外部から電圧を印加して流れる電流により絶縁劣化を診断する方法や、変流器により検出した零相電流により絶縁劣化を診断する方法が知られている。直流電流電源(または、1台のコンバータ)に、複数インバータおよびモータが接続されたモータシステムに対してこれらの方法を適用して絶縁劣化を診断すると、診断するモータの数だけ診断回路や診断装置が必要となるため、装置が大型化する傾向にある。   In general, as a technique for diagnosing insulation deterioration of motor circuits such as motors, inverters, and electric wires that connect the two, a method of diagnosing insulation deterioration using a current flowing by applying a voltage from the outside, or a zero detected by a current transformer A method for diagnosing insulation deterioration by phase current is known. When these methods are applied to a motor system in which a plurality of inverters and motors are connected to a direct current power supply (or one converter) to diagnose insulation deterioration, a diagnosis circuit and a diagnosis device corresponding to the number of motors to be diagnosed. Therefore, the apparatus tends to be enlarged.

それに対して、特許文献1には、1つのコンバータ部に対して複数のインバータ部が接続されたモータ駆動装置において、絶縁劣化の検出の際に、3相交流電源とコンバータ部との間の電磁接触器をオフし、各インバータ部における平滑コンデンサの一端を第1のスイッチにより接地させるとともに平滑コンデンサの他端をモータの巻線に第2のスイッチにより接続することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、各モータに取り付けた電流測定回路で測定した電流値とコンバータにおける電圧測定回路で測定した電圧値とからモータの絶縁抵抗を算出するので、最小限の回路構成及び構成部品で絶縁抵抗劣化検出が可能となるとされている。   On the other hand, in Patent Document 1, in a motor drive device in which a plurality of inverter units are connected to one converter unit, an electromagnetic wave between a three-phase AC power source and the converter unit is detected when insulation deterioration is detected. It is described that the contactor is turned off, one end of the smoothing capacitor in each inverter unit is grounded by a first switch, and the other end of the smoothing capacitor is connected to the winding of the motor by a second switch. Thus, according to Patent Document 1, since the motor insulation resistance is calculated from the current value measured by the current measurement circuit attached to each motor and the voltage value measured by the voltage measurement circuit in the converter, the minimum circuit configuration In addition, it is supposed that the insulation resistance deterioration can be detected by the component parts.

また、特許文献2には、互いに異なるPWMキャリア周波数で駆動される複数のインバータと高電圧のバッテリとの間の電路にカップリングコンデンサを介して検出抵抗素子を接続し、この検出抵抗素子の電圧降下に基づいてモータ回路系の対地絶縁不良を検出することが記載されている。具体的には、検出抵抗素子の電圧降下のうち、各インバータのPWMキャリア周波数に相当する交流電圧成分のみを各同調フィルタで個別に抽出し、各同調フィルタの出力電圧の大きさを所定のしきい値と比較して複数のインバータ制御モータの対地絶縁不良の有無を判定する。これにより、特許文献2によれば、コスト、スペースの増加を抑制しつつ、対地絶縁不良が生じたインバータ制御モータの特定が可能であるとされている。   In Patent Document 2, a detection resistance element is connected to a circuit between a plurality of inverters driven at mutually different PWM carrier frequencies and a high-voltage battery via a coupling capacitor. It is described that a ground insulation failure of a motor circuit system is detected based on a drop. Specifically, only the AC voltage component corresponding to the PWM carrier frequency of each inverter in the voltage drop of the detection resistor element is individually extracted by each tuning filter, and the magnitude of the output voltage of each tuning filter is set to a predetermined value. The presence or absence of ground insulation failure of a plurality of inverter control motors is determined by comparison with a threshold value. Thereby, according to patent document 2, it is supposed that the inverter control motor in which the ground insulation failure has occurred can be specified while suppressing an increase in cost and space.

特許第4565036号公報Japanese Patent No. 4565036 特許第4098069号公報Japanese Patent No. 4098069

特許文献1に記載のモータ駆動装置では、絶縁劣化の検出を行うために電路を切り替える必要があるため、電路切り替えの際にモータなどの負荷機器を完全に停止させる必要があり、負荷機器の駆動中に絶縁劣化の検出を行うことが困難である。このため、特に長時間連続運転が必要な機器では、絶縁劣化を未然に防ぐことが困難である。   In the motor driving device described in Patent Document 1, since it is necessary to switch the electric circuit in order to detect insulation deterioration, it is necessary to completely stop a load device such as a motor when switching the electric circuit. It is difficult to detect insulation deterioration. For this reason, it is difficult to prevent deterioration of insulation particularly in devices that require continuous operation for a long time.

また、特許文献1に記載のモータ駆動装置では、モータ台数に応じた数だけモータに流れる電流を測定するための電流測定回路を設ける必要があるため、接続するモータの数が増えることに応じてコストが増大する傾向にある。   Moreover, in the motor drive device described in Patent Document 1, it is necessary to provide a current measurement circuit for measuring the current flowing through the motor by the number corresponding to the number of motors, so that the number of motors to be connected increases. Cost tends to increase.

一方、特許文献2に記載の絶縁不良検出回路では、PWMキャリア周波数に相当する交流電圧成分の分離を行うため、PWMキャリア周波数が同一であるインバータが複数台接続されるような構成に適用した場合に、絶縁劣化状態のモータを特定することができない。   On the other hand, the insulation failure detection circuit described in Patent Document 2 is applied to a configuration in which a plurality of inverters having the same PWM carrier frequency are connected to separate AC voltage components corresponding to the PWM carrier frequency. In addition, it is not possible to specify a motor that is in an insulating deterioration state.

また、特許文献2に記載の絶縁不良検出回路は、予めPWMキャリア周波数に応じた周波数の同調フィルタを設計する必要があるため、PWMキャリア周波数の異なるインバータを新たに取り付ける場合には同調フィルタを再設計する必要があり、モータの動作周波数を柔軟に変更することが困難である。また、システム構成を柔軟に変更することも困難である。   In addition, since the insulation failure detection circuit described in Patent Document 2 needs to design a tuning filter having a frequency corresponding to the PWM carrier frequency in advance, when newly installing an inverter having a different PWM carrier frequency, the tuning filter must be re-installed. It is necessary to design and it is difficult to flexibly change the operating frequency of the motor. It is also difficult to change the system configuration flexibly.

仮に、モータの動作周波数を柔軟に変更できるようにするために同調フィルタの処理をデジタル信号処理で行う構成を考えると、PWMキャリア周波数のように帯域の高い周波数成分をサンプリングし、周波数分離を行うためには、細かいサンプリング周期が必要となる。例えば、10kHzのPWM周波数の交流電圧成分を分別するには、少なくとも20kHz以上のサンプリング周波数(サンプリング周期が50μs)以上必要であり、サンプリング周期が細かい上にバンドパスフィルタ(帯域通過フィルタ)などのフィルタ処理を行わせようとすると処理負荷が重くなるので、実時間での検知には不適である。   Assuming a configuration in which tuning filter processing is performed by digital signal processing so that the motor operating frequency can be flexibly changed, frequency components with a high band such as PWM carrier frequency are sampled and frequency separation is performed. For this purpose, a fine sampling period is required. For example, in order to separate an AC voltage component having a PWM frequency of 10 kHz, a sampling frequency of at least 20 kHz or more (sampling period is 50 μs) or more is required, and the sampling period is fine and a filter such as a bandpass filter (bandpass filter) is used. If processing is to be performed, the processing load increases, which is not suitable for real-time detection.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電路を切り替えずに絶縁劣化軸を特定できるとともにモータの動作周波数を柔軟に変更できる絶縁劣化診断装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an insulation deterioration diagnosis apparatus that can specify an insulation deterioration axis without switching an electric circuit and can flexibly change an operating frequency of a motor.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる絶縁劣化診断装置は、複数のモータと電源との間の電路に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部により検出された漏洩電流から、前記複数のモータの電気角の角周波数を計算する角周波数計算部により計算された複数の角周波数に相当する複数の周波数成分を分別する周波数成分分別部と、前記分別された複数の周波数成分の電流振幅に基づいて、前記複数のモータに対応した複数の軸のうち絶縁劣化軸を特定する絶縁劣化軸特定部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an insulation deterioration diagnosis device according to one aspect of the present invention includes a leakage current detection unit that detects a leakage current flowing in an electric circuit between a plurality of motors and a power supply. A frequency component classification unit that classifies a plurality of frequency components corresponding to a plurality of angular frequencies calculated by an angular frequency calculation unit that calculates an angular frequency of an electrical angle of the plurality of motors from the detected leakage current; and the classification And an insulation deterioration axis specifying unit that specifies an insulation deterioration axis among a plurality of axes corresponding to the plurality of motors based on the current amplitudes of the plurality of frequency components.

本発明によれば、複数のモータと交流電源との間の電路に流れる漏洩電流の検出結果を用いて絶縁劣化軸を特定するので、電路を切り替えずに絶縁劣化軸を特定できる。また、予め決定された周波数ではなく、角周波数計算部により計算された複数の角周波数に相当する複数の周波数成分を漏洩電流から分別した結果を用いて絶縁劣化軸を特定するので、絶縁劣化軸を特定する際にモータの動作周波数を柔軟に変更することが容易である。すなわち、電路を切り替えずに絶縁劣化軸を特定できるとともにモータの動作周波数を柔軟に変更できる。   According to the present invention, since the insulation deterioration axis is specified using the detection result of the leakage current flowing in the electric circuit between the plurality of motors and the AC power supply, the insulation deterioration axis can be specified without switching the electric circuit. In addition, since the insulation deterioration axis is specified by using the result of separating the plurality of frequency components corresponding to the plurality of angular frequencies calculated by the angular frequency calculation unit from the leakage current, instead of the predetermined frequency, the insulation deterioration axis It is easy to flexibly change the operating frequency of the motor when specifying the motor. That is, it is possible to specify the insulation deterioration axis without switching the electric circuit and to flexibly change the operating frequency of the motor.

図1は、実施の形態1にかかる絶縁劣化診断装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the insulation deterioration diagnosis apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1における絶縁劣化診断装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the insulation deterioration diagnosis apparatus in the first embodiment. 図3は、実施の形態2にかかる絶縁劣化診断装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the insulation deterioration diagnosis apparatus according to the second embodiment. 図4は、実施の形態2にかかる絶縁劣化診断装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the insulation deterioration diagnosis apparatus according to the second embodiment.

以下に、本発明にかかる絶縁劣化診断装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an insulation deterioration diagnosis apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
実施の形態1にかかる絶縁劣化診断装置10について説明する。
Embodiment 1 FIG.
An insulation deterioration diagnosis apparatus 10 according to the first embodiment will be described.

絶縁劣化診断装置10は、インバータ駆動される機器における絶縁劣化状態を診断するための装置であり、特にモータに対応した軸における絶縁劣化を診断することに利用できるものである。   The insulation deterioration diagnosis device 10 is a device for diagnosing an insulation deterioration state in an inverter-driven device, and can be used particularly for diagnosing insulation deterioration in a shaft corresponding to a motor.

図1は、絶縁劣化診断装置10をモータシステムMSに取り付けた場合の一例を示した図である。モータシステムMSは、交流電源AC及びコンバータCVを有するとともに、それに連なるn個の軸として、インバータINV−1〜INV−n、モータM−1〜M−n、及び位置検出器ENC−1〜ENC−nを軸ごとに有する。各モータM−1〜M−nは、例えば、交流モータである。モータシステムMSでは、1台のコンバータCVに対して、一端側で交流電源ACが接続され、他端側で複数のインバータINV−1〜INV−nを介して複数のモータM−1〜M−nが接続されている。各位置検出器ENC−1〜ENC−nは、対応するモータM−1〜M−nにおける回転子(又は可動子)の位置を検出して、検出した位置を示す位置情報P1〜Pnを出力する。各位置検出器ENC−1〜ENC−nは、例えば、エンコーダ又はレゾルバである。なお、部材番号におけるハイフン「−」の後の番号は、軸の番号に対応させてある。   FIG. 1 is a diagram showing an example when the insulation deterioration diagnosis device 10 is attached to the motor system MS. The motor system MS has an AC power supply AC and a converter CV, and includes n inverters INV-1 to INV-n, motors M-1 to Mn, and position detectors ENC-1 to ENC as the n shafts connected thereto. -N for each axis. Each motor M-1 to M-n is, for example, an AC motor. In the motor system MS, an AC power source AC is connected to one converter CV on one end side, and a plurality of motors M-1 to M- are connected to the other end side via a plurality of inverters INV-1 to INV-n. n is connected. Each position detector ENC-1 to ENC-n detects the position of the rotor (or mover) in the corresponding motor M-1 to Mn, and outputs position information P1 to Pn indicating the detected position. To do. Each position detector ENC-1 to ENC-n is, for example, an encoder or a resolver. Note that the number after the hyphen “-” in the member number corresponds to the axis number.

図1に示すように、モータシステムMSは、さらに、漏洩電流検出部20及び角周波数計算部30を有する。   As shown in FIG. 1, the motor system MS further includes a leakage current detection unit 20 and an angular frequency calculation unit 30.

漏洩電流検出部20は、交流電源ACと複数のモータM−1〜M−nとの間の電路に流れる漏洩電流ILを検出する。漏洩電流検出部20は、変流器21を有する。変流器21は、例えば、交流電源ACとコンバータCVとの間に配され、交流電源ACとコンバータCVとの間の電路に流れる漏洩電流ILを検出する。漏洩電流検出部20は、検出された漏洩電流ILを絶縁劣化診断装置10へ供給する。   Leakage current detection unit 20 detects a leakage current IL flowing in the electric path between AC power supply AC and a plurality of motors M-1 to M-n. The leakage current detection unit 20 includes a current transformer 21. The current transformer 21 is, for example, disposed between the AC power supply AC and the converter CV, and detects a leakage current IL that flows in an electric path between the AC power supply AC and the converter CV. The leakage current detection unit 20 supplies the detected leakage current IL to the insulation deterioration diagnosis device 10.

なお、漏洩電流検出部20は、絶縁劣化状態診断の対象となる軸が絶縁劣化状態にある場合に生じる漏洩電流ILが流れる経路であれば上記の経路に限らず、どの経路の漏洩電流でもよい。例えば、図1に示す交流電源ACに1台のコンバータCVが接続され、さらにコンバータCVと複数のインバータINV−1〜INV−nとが接続された構成の場合に、交流電源ACとコンバータCVと間の電路に変流器21として零相変流器を取り付け、零相変流器より計測した零相電流を漏洩電流ILとして検出してもよいし、コンバータCVとインバータINV−1〜INV−nとの間の電路と、大地との間に流れる直流電流を漏洩電流ILとして検出してもよい。   The leakage current detection unit 20 is not limited to the above path as long as the leakage current IL is generated when the shaft subjected to the insulation deterioration state diagnosis is in the insulation deterioration state. . For example, in the case where one converter CV is connected to the AC power supply AC shown in FIG. 1 and the converter CV and a plurality of inverters INV-1 to INV-n are connected, the AC power supply AC and the converter CV A zero-phase current transformer as a current transformer 21 may be attached to the electric circuit between them, and the zero-phase current measured from the zero-phase current transformer may be detected as the leakage current IL, or the converter CV and the inverters INV-1 to INV- You may detect the direct current which flows between the electric circuit between n, and the earth as leakage current IL.

また、通常、電気機器には漏洩遮断機が取り付けられているため、この漏洩遮断機に内蔵される変流器の信号を漏洩電流ILとして用いてもよい。   In addition, since a leakage breaker is usually attached to an electrical device, a signal from a current transformer built in the leakage breaker may be used as the leakage current IL.

さらに、変流器21としての零相変流器により得られる零相電流が微小電流である場合、漏洩電流検出部20は、増幅回路22をさらに有していても良い。すなわち、変流器21で検出され増幅回路22を通して増幅された漏洩電流ILを絶縁劣化診断装置10へ供給してもよい。一方、零相変流器により得られる零相電流が微小でない場合には増幅回路を設ける必要はない。   Furthermore, when the zero-phase current obtained by the zero-phase current transformer as the current transformer 21 is a minute current, the leakage current detection unit 20 may further include an amplifier circuit 22. That is, the leakage current IL detected by the current transformer 21 and amplified through the amplifier circuit 22 may be supplied to the insulation deterioration diagnosis device 10. On the other hand, if the zero-phase current obtained by the zero-phase current transformer is not very small, it is not necessary to provide an amplifier circuit.

角周波数計算部30は、位置検出器ENC−1〜ENC−nから出力される位置情報P1〜Pnから、複数のモータの電気角の角周波数F1〜Fnを計算する。具体的には、角周波数計算部30は、n個の軸に対応したn個の角周波数計算部31−1〜31−nを有する。各角周波数計算部31−1〜31−nは、対応する位置検出器ENC−1〜ENC−nから出力される位置情報P1〜Pnを受けて、その受けた位置情報P1〜Pnから対応するモータM−1〜M−nの電気角の角周波数を計算する。各角周波数計算部31−1〜31−nは、計算した角周波数を絶縁劣化診断装置10へ供給する。すなわち、角周波数計算部30は、計算された複数(n個)の角周波数を絶縁劣化診断装置10へ供給する。   The angular frequency calculator 30 calculates the angular frequencies F1 to Fn of the electrical angles of the plurality of motors from the position information P1 to Pn output from the position detectors ENC-1 to ENC-n. Specifically, the angular frequency calculation unit 30 includes n angular frequency calculation units 31-1 to 31-n corresponding to n axes. Each angular frequency calculation unit 31-1 to 31-n receives position information P1 to Pn output from the corresponding position detectors ENC-1 to ENC-n, and corresponds from the received position information P1 to Pn. The angular frequency of the electrical angle of the motors M-1 to M-n is calculated. Each angular frequency calculation unit 31-1 to 31-n supplies the calculated angular frequency to the insulation deterioration diagnosis device 10. That is, the angular frequency calculation unit 30 supplies the calculated plurality (n) of angular frequencies to the insulation deterioration diagnosis device 10.

なお、各角周波数計算部31−1〜31−nは、モータM−1〜M−nに取り付けられた位置検出器ENC−1〜ENC−nの出力信号(位置フィードバック値や速度フィードバック値)から実際のモータ角速度(機械角の角周波数)を計算し、モータM−1〜M−n固有の値である極対数(または、極数の1/2)をモータ角速度に乗算した周波数をモータM−1〜M−nの電気角の角周波数F1〜Fnとして出力してもよい。   In addition, each angular frequency calculation part 31-1 to 31-n outputs the output signals (position feedback value and speed feedback value) of the position detectors ENC-1 to ENC-n attached to the motors M-1 to M-n. The actual motor angular velocity (the angular frequency of the mechanical angle) is calculated from the motor, and the frequency obtained by multiplying the motor angular velocity by the number of pole pairs (or 1/2 of the number of poles) that is unique to the motors M-1 to M-n is used as the motor. You may output as angular frequency F1-Fn of the electrical angle of M-1 to M-n.

また、各角周波数計算部31−1〜31−nは、位置検出器ENC−1〜ENC−nの出力信号を使わずに、モータM−1〜M−nへの指令角速度にモータM−1〜M−n固有の値である極対数(または、極数の1/2)を乗算した周波数をモータM−1〜M−nの電気角の角周波数として代用してもよい。   Further, each of the angular frequency calculation units 31-1 to 31-n does not use the output signals of the position detectors ENC-1 to ENC-n, and sets the motor M- to the command angular velocity to the motors M-1 to M-n. A frequency obtained by multiplying the number of pole pairs (or ½ of the number of poles), which is a value unique to 1 to M−n, may be used as the angular frequency of the electrical angle of the motor M−1 to M−n.

ただし、上述のモータ角速度、または、モータへの指令角速度から計算した値をモータM−1〜M−nの電気角の角周波数F1〜Fnとして使用する場合、かつ、モータM−1〜M−nがすべりを有するモータ(誘導モータなど)の場合には、すべりを考慮したモータM−1〜M−nの電気角の角周波数を使用する。   However, when using the motor angular velocity or the value calculated from the commanded angular velocity for the motor as the angular frequencies F1 to Fn of the electrical angles of the motors M-1 to M-n, and the motors M-1 to M- In the case of a motor in which n has slip (such as an induction motor), the angular frequency of the electrical angle of the motors M-1 to M-n considering slip is used.

また、モータM−1〜M−nの電気角の角周波数F1〜Fnは、複数のインバータINV−1〜INV−nそれぞれに接続されたモータM−1〜M−nに流れる交流電流を変流器21などの測定手段により測定した信号から、公知の周波数分別技術(バンドパスフィルタ、同調フィルタ、共振フィルタ、周波数解析(FFT解析)など)を用いて得られるモータの電気角の角周波数を用いてもよい。   Further, the angular frequencies F1 to Fn of the electrical angles of the motors M-1 to Mn change the alternating currents flowing through the motors M-1 to Mn connected to the inverters INV-1 to INV-n, respectively. The angular frequency of the electrical angle of the motor obtained from a signal measured by a measuring means such as the fluency device 21 using a known frequency separation technique (bandpass filter, tuning filter, resonance filter, frequency analysis (FFT analysis), etc.) It may be used.

次に、絶縁劣化診断装置10の構成について説明する。   Next, the configuration of the insulation deterioration diagnosis device 10 will be described.

絶縁劣化診断装置10は、周波数成分分別部11及び絶縁劣化軸特定部12を有する。   The insulation deterioration diagnosis device 10 includes a frequency component sorting unit 11 and an insulation deterioration axis specifying unit 12.

周波数成分分別部11は、検出された漏洩電流ILを漏洩電流検出部20から受け、計算された複数の角周波数F1〜Fnを角周波数計算部30から受ける。周波数成分分別部11は、漏洩電流検出部20により検出された漏洩電流ILから、角周波数計算部30により計算された複数の角周波数F1〜Fnに相当する複数の周波数成分信号FL1〜FLnを分別する。そして、周波数成分分別部11は、周波数成分信号FL1〜FLnと、FL1〜FLnの振幅である電流振幅AL1〜ALnとを絶縁劣化軸特定部12へ出力する。ここで、公知の周波数分別技術(バンドパスフィルタ、同調フィルタ、共振フィルタ、周波数解析(FFT解析)など)に改良を加えた構成により、角周波数に相当する周波数成分の分別を行ってもよい。   The frequency component classification unit 11 receives the detected leakage current IL from the leakage current detection unit 20 and receives the calculated angular frequencies F1 to Fn from the angular frequency calculation unit 30. The frequency component classification unit 11 classifies a plurality of frequency component signals FL1 to FLn corresponding to the plurality of angular frequencies F1 to Fn calculated by the angular frequency calculation unit 30 from the leakage current IL detected by the leakage current detection unit 20. To do. Then, the frequency component sorting unit 11 outputs the frequency component signals FL1 to FLn and current amplitudes AL1 to ALn that are the amplitudes of FL1 to FLn to the insulation degradation axis specifying unit 12. Here, the frequency component corresponding to the angular frequency may be separated by a configuration obtained by improving a known frequency separation technique (bandpass filter, tuning filter, resonance filter, frequency analysis (FFT analysis), etc.).

例えば、周波数成分分別部11は、制御信号生成部11aと、通過帯域がそれぞれ可変であるn個のバンドパスフィルタ11b−1〜11b−nと、演算回路11cとを有していても良い。例えば、バンドパスフィルタを用いて角周波数F1に相当する周波数成分の分別を行う場合、制御信号生成部11aは、角周波数F1に所定の演算を施す(例えば、所定の係数をかける)ことにより、通過帯域を角周波数F1に対応したものに調整するための制御信号を生成してバンドパスフィルタ11b−1の制御端子へ供給する。これに応じて、通過帯域が角周波数F1に対応したものに調整されたバンドパスフィルタ11b−1に漏洩電流ILを通すようにする。これにより、周波数成分信号FL1を得る。このとき、周波数成分信号FL1が交流信号であるので、演算回路11cは、周波数成分信号FL1の最大値または最小値を演算して電流振幅AL1として出力する。他の角周波数F2〜Fnに相当する周波数成分の分別についても同様であり、演算回路11cは、周波数成分信号FL2〜FLnの最大値または最小値を演算して電流振幅AL2〜ALnとして出力する。   For example, the frequency component classification unit 11 may include a control signal generation unit 11a, n band pass filters 11b-1 to 11b-n each having a variable pass band, and an arithmetic circuit 11c. For example, when the frequency component corresponding to the angular frequency F1 is separated using a bandpass filter, the control signal generation unit 11a performs a predetermined calculation (for example, a predetermined coefficient) on the angular frequency F1, A control signal for adjusting the passband to one corresponding to the angular frequency F1 is generated and supplied to the control terminal of the bandpass filter 11b-1. Accordingly, the leakage current IL is passed through the band-pass filter 11b-1 whose pass band is adjusted to correspond to the angular frequency F1. Thereby, the frequency component signal FL1 is obtained. At this time, since the frequency component signal FL1 is an AC signal, the arithmetic circuit 11c calculates the maximum value or the minimum value of the frequency component signal FL1 and outputs it as the current amplitude AL1. The same applies to the separation of the frequency components corresponding to the other angular frequencies F2 to Fn, and the arithmetic circuit 11c calculates the maximum value or the minimum value of the frequency component signals FL2 to FLn and outputs them as current amplitudes AL2 to ALn.

絶縁劣化軸特定部12は、計算された複数の角周波数F1〜Fnを角周波数計算部30から受ける。また、絶縁劣化軸特定部12は、分別された漏洩電流ILの周波数成分信号FL1〜FLnとその電流振幅AL1〜ALnとを周波数成分分別部11から受ける。絶縁劣化軸特定部12は、計算された複数の角周波数F1〜Fnと、分別された漏洩電流ILの周波数成分信号FL1〜FLnと、分別された複数の周波数成分の電流振幅AL1〜ALnとに基づいて、複数のモータM−1〜M−nに対応した複数の軸のうち絶縁劣化軸を特定する。例えば、絶縁劣化軸特定部12は、複数の周波数成分の電流振幅AL1〜ALnのそれぞれの絶対値と所定の閾値とを比較し、所定の閾値より大きな電流振幅の絶対値を有する周波数成分を抽出し、その周波数成分に対応する軸を絶縁劣化軸として特定する。絶縁劣化軸特定部12は、絶縁劣化軸の特定結果、すなわち絶縁劣化診断結果を表示装置40に出力する。これにより、表示装置40の画面上に、絶縁劣化診断結果が表示される。   The insulation deterioration axis specifying unit 12 receives the calculated angular frequencies F <b> 1 to Fn from the angular frequency calculating unit 30. Further, the insulation degradation axis specifying unit 12 receives the frequency component signals FL1 to FLn of the separated leakage current IL and the current amplitudes AL1 to ALn from the frequency component sorting unit 11. The insulation deterioration axis specifying unit 12 divides the calculated angular frequencies F1 to Fn, the frequency component signals FL1 to FLn of the separated leakage current IL, and the current amplitudes AL1 to ALn of the divided frequency components. Based on the plurality of shafts corresponding to the plurality of motors M-1 to Mn, the insulation deterioration axis is specified. For example, the insulation deterioration axis specifying unit 12 compares each absolute value of the current amplitudes AL1 to ALn of a plurality of frequency components with a predetermined threshold value, and extracts a frequency component having an absolute value of a current amplitude larger than the predetermined threshold value. Then, the axis corresponding to the frequency component is specified as the insulation deterioration axis. The insulation deterioration axis specifying unit 12 outputs an insulation deterioration axis specification result, that is, an insulation deterioration diagnosis result to the display device 40. Thereby, the insulation deterioration diagnosis result is displayed on the screen of the display device 40.

次に、絶縁劣化診断装置10の動作について図2を用いて説明する。図2は、絶縁劣化診断装置10の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the insulation deterioration diagnosis apparatus 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the insulation deterioration diagnosis apparatus 10.

ステップST21では、絶縁劣化軸特定部12が、周波数成分分別部11で分別された周波数成分信号FL1〜FLnの電流振幅AL1〜ALnと所定の閾値と比較することで、閾値以上の電流振幅を有する電気角の角周波数を全て抽出する。   In step ST21, the insulation deterioration axis specifying unit 12 has a current amplitude greater than or equal to the threshold by comparing the current amplitudes AL1 to ALn of the frequency component signals FL1 to FLn sorted by the frequency component sorting unit 11 with a predetermined threshold. Extract all angular frequencies of electrical angle.

具体的には、絶縁劣化軸特定部12は、計算された複数の角周波数F1〜Fnを角周波数計算部30から受ける。また、絶縁劣化軸特定部12は、分別された漏洩電流ILの周波数成分信号FL1〜FLnとその電流振幅AL1〜ALnとを周波数成分分別部11から受ける。絶縁劣化軸特定部12は、複数の周波数成分の電流振幅AL1〜ALnのそれぞれと所定の閾値とを比較し、所定の閾値より大きな電流振幅を有する周波数成分を抽出する。   Specifically, the insulation deterioration axis specifying unit 12 receives the calculated angular frequencies F <b> 1 to Fn from the angular frequency calculating unit 30. Further, the insulation degradation axis specifying unit 12 receives the frequency component signals FL1 to FLn of the separated leakage current IL and the current amplitudes AL1 to ALn from the frequency component sorting unit 11. The insulation deterioration axis specifying unit 12 compares each of the current amplitudes AL1 to ALn of the plurality of frequency components with a predetermined threshold value, and extracts a frequency component having a current amplitude larger than the predetermined threshold value.

なお、漏洩電流ILの各周波数成分AL1〜ALnの大きさはモータM−1〜M−nに印加される電圧に依存し、モータM−1〜M−nに印加される電圧はモータ回転数、モータにかかる負荷に応じて高くなるため、例えば、絶縁劣化検知のための閾値をモータ回転数に応じて変化することが望ましく、具体的には、モータM−1〜M−nの電気角の周波数が高くなるのに伴って、絶縁劣化検知のための閾値を大きくする。   The magnitude of each frequency component AL1 to ALn of the leakage current IL depends on the voltage applied to the motors M-1 to Mn, and the voltage applied to the motors M-1 to Mn is the number of rotations of the motor. For example, it is desirable to change the threshold value for detecting the deterioration of insulation in accordance with the number of rotations of the motor. Specifically, the electrical angles of the motors M-1 to M-n are desirable. As the frequency increases, the threshold for detecting insulation deterioration is increased.

ただし、モータ出力特性によっては、モータ回転数を高くしてもモータに印加される電圧が上がらない(飽和する)場合があるため、モータ出力特性を考慮に入れて、モータ回転数に応じて変化させることが望ましい。   However, depending on the motor output characteristics, the voltage applied to the motor may not increase (saturate) even if the motor speed is increased. Therefore, the motor output characteristics should be taken into account and change depending on the motor speed. It is desirable to make it.

また、上記のような電流振幅と閾値との比較による電気角の角周波数の抽出に代えて、モータM−1〜M−nに印加される電圧を角周波数成分AL1〜ALnで除算することでモータM−1〜M−nの絶縁抵抗値を計算し、モータM−1〜M−nそれぞれの絶縁抵抗値が閾値以上であるかどうかで判定してもよい。   Further, instead of extracting the angular frequency of the electrical angle by comparing the current amplitude and the threshold as described above, the voltage applied to the motors M-1 to Mn is divided by the angular frequency components AL1 to ALn. The insulation resistance values of the motors M-1 to Mn may be calculated, and determination may be made based on whether or not the insulation resistance values of the motors M-1 to Mn are equal to or greater than a threshold value.

ステップST22では、絶縁劣化軸特定部12が、所定の閾値より大きな電流振幅を有する周波数成分があるか否かを判断する。絶縁劣化軸特定部12は、所定の閾値より大きな電流振幅を有する周波数成分がある場合、絶縁劣化状態の軸が存在すると判断し、処理をステップST23へ進める。また、絶縁劣化軸特定部12は、所定の閾値より大きな電流振幅を有する周波数成分がなく回転中のモータM−1〜M−nに対応した全て軸が絶縁劣化状態にない(健全状態である)であると判断した場合、処理をステップST24へ進める。   In step ST22, the insulation deterioration axis specifying unit 12 determines whether there is a frequency component having a current amplitude larger than a predetermined threshold. If there is a frequency component having a current amplitude larger than a predetermined threshold value, the insulation deterioration axis specifying unit 12 determines that there is an insulation deterioration state axis, and proceeds to step ST23. Further, the insulation deterioration axis specifying unit 12 does not have a frequency component having a current amplitude larger than a predetermined threshold, and all the axes corresponding to the rotating motors M-1 to M-n are not in the insulation deterioration state (a healthy state). ), The process proceeds to step ST24.

なお、回転状態にないモータに対応した軸の状態判定(健全状態か異常状態かの判断)は行わず、回転動作を行うまで判定を保留とする。   Note that the shaft state determination (determination of whether the state is healthy or abnormal) corresponding to a motor that is not in a rotating state is not performed, and the determination is suspended until a rotating operation is performed.

ステップST23では、絶縁劣化軸特定部12が、ステップST21で抽出した角周波数FL1〜FLnとモータM−1〜M−nの電気角の角周波数F1〜Fnとを比較し、絶縁劣化が発生しているとして抽出した角周波数FL1〜FLnと同じ電気角の角周波数で回転しているモータに対応する軸を絶縁劣化軸として特定する。   In step ST23, the insulation deterioration axis specifying unit 12 compares the angular frequencies FL1 to FLn extracted in step ST21 with the angular frequencies F1 to Fn of the electrical angles of the motors M-1 to Mn, and insulation deterioration occurs. The axis corresponding to the motor rotating at the same electrical angular frequency as the angular frequencies FL1 to FLn extracted as being specified is specified as the insulation deterioration axis.

ステップST24では、絶縁劣化軸特定部12が、ステップST22での判定結果、または、ステップST23で特定した絶縁劣化診断結果を例えば表示装置40へ出力する。これにより、例えば表示装置40の画面上に、絶縁劣化診断結果が表示される。   In step ST24, the insulation deterioration axis specifying unit 12 outputs the determination result in step ST22 or the insulation deterioration diagnosis result specified in step ST23 to the display device 40, for example. Thereby, the insulation deterioration diagnosis result is displayed on the screen of the display device 40, for example.

ここで、仮に、絶縁劣化の検出を行うために、交流電源ACとコンバータCVとの接続をオフし、各インバータ部における平滑コンデンサの一端を第1のスイッチにより接地させるとともに平滑コンデンサの他端をモータの巻線に第2のスイッチにより接続し、各モータに取り付けた電流測定回路で測定した電流値とコンバータにおける電圧測定回路で測定した電圧値とからモータの絶縁抵抗を算出する場合について考える。この場合、電路切り替えの際にモータなどの負荷機器を完全に停止させる必要があり、負荷機器の駆動中に絶縁劣化の検出を行うことが困難である。このため、特に長時間連続運転が必要な機器では、絶縁劣化を未然に防ぐことが困難である。   Here, in order to detect insulation deterioration, the connection between the AC power source AC and the converter CV is turned off, and one end of the smoothing capacitor in each inverter unit is grounded by the first switch and the other end of the smoothing capacitor is connected to the other end. Consider a case in which the insulation resistance of a motor is calculated from a current value measured by a current measurement circuit attached to each motor and a voltage value measured by a voltage measurement circuit in a converter, connected to the motor winding by a second switch. In this case, it is necessary to completely stop the load device such as a motor at the time of switching the electric circuit, and it is difficult to detect insulation deterioration while the load device is being driven. For this reason, it is difficult to prevent deterioration of insulation particularly in devices that require continuous operation for a long time.

それに対して、実施の形態1では、周波数成分分別部11が、複数のモータM−1〜M−nと交流電源ACとの間の電路に流れる漏洩電流ILを検出する漏洩電流検出部20により検出された漏洩電流ILから、複数のモータM−1〜M−nの電気角の角周波数を計算する角周波数計算部30により計算された複数の角周波数に相当する複数の周波数成分(複数の周波数成分信号FL1〜FLn)を分別する。そして、絶縁劣化軸特定部12は、周波数成分分別部11により分別された複数の周波数成分の電流振幅に基づいて、複数のモータM−1〜M−nに対応した複数の軸のうち絶縁劣化軸を特定する。これにより、長時間連続運転を行う電気機器においても電路切り替えを行うことなく、絶縁劣化軸を特定でき、絶縁劣化を未然に防ぐことが容易である。すなわち、絶縁劣化軸の常時検知が可能になる。   On the other hand, in the first embodiment, the frequency component sorting unit 11 uses the leakage current detection unit 20 that detects the leakage current IL flowing in the electric path between the plurality of motors M-1 to Mn and the AC power supply AC. A plurality of frequency components (a plurality of frequency components corresponding to the plurality of angular frequencies calculated by the angular frequency calculating unit 30 that calculates the angular frequency of the electrical angle of the plurality of motors M-1 to M-n from the detected leakage current IL. The frequency component signals FL1 to FLn) are separated. And the insulation degradation axis | shaft specific | specification part 12 is insulation degradation among the some axes | shafts corresponding to several motors M-1 to Mn based on the current amplitude of the several frequency component sorted by the frequency component classification | category part 11. FIG. Identify the axis. As a result, even in an electric device that operates continuously for a long time, the insulation deterioration axis can be identified without switching the electric circuit, and it is easy to prevent the insulation deterioration. That is, it is possible to always detect the insulation deterioration axis.

また、電路を切り替えて、各モータに取り付けた電流測定回路で測定した電流値とコンバータにおける電圧測定回路で測定した電圧値とからモータの絶縁抵抗を算出する場合、モータ台数に応じた数だけモータに流れる電流を測定するための電流測定回路を設ける必要があるため、接続するモータの数が増えることに応じてコストが増大する傾向にある。   In addition, when switching the electric circuit and calculating the insulation resistance of the motor from the current value measured by the current measurement circuit attached to each motor and the voltage value measured by the voltage measurement circuit in the converter, the number of motors corresponding to the number of motors Since it is necessary to provide a current measurement circuit for measuring the current flowing in the circuit, the cost tends to increase as the number of connected motors increases.

それに対して、実施の形態1では、複数のモータM−1〜M−nと交流電源ACとの間の電路に流れる漏洩電流ILを検出する漏洩電流検出部20が複数の軸に対して共通に設けられているので、接続するモータに対応した軸の数が増えてもコストの増大を抑制できる。   On the other hand, in the first embodiment, the leakage current detection unit 20 that detects the leakage current IL flowing in the electric path between the plurality of motors M-1 to Mn and the AC power supply AC is common to the plurality of axes. Therefore, even if the number of shafts corresponding to the motor to be connected increases, an increase in cost can be suppressed.

また、電路を切り替えて、各モータに取り付けた電流測定回路で測定した電流値とコンバータにおける電圧測定回路で測定した電圧値とからモータの絶縁抵抗を算出する場合、複数のモータへ順次に接続を切り替えて絶縁劣化の検知を行う必要があるので、絶縁劣化の検知の処理の時間が長くなる傾向にある。   In addition, when switching the electric circuit and calculating the insulation resistance of the motor from the current value measured by the current measurement circuit attached to each motor and the voltage value measured by the voltage measurement circuit in the converter, connections to multiple motors are made sequentially. Since it is necessary to detect insulation deterioration by switching, the processing time for detecting insulation deterioration tends to be longer.

それに対して、実施の形態1では、複数のモータに対応した複数の軸に対する絶縁劣化のための処理が並行して行われる。すなわち、複数台のモータに対応した複数の軸の一括チェックが可能であるので、絶縁劣化の検知の処理の時間を短縮できる。   On the other hand, in Embodiment 1, the process for the insulation deterioration with respect to the some axis | shaft corresponding to a some motor is performed in parallel. That is, since a plurality of axes corresponding to a plurality of motors can be collectively checked, it is possible to shorten the processing time for detecting insulation deterioration.

あるいは、仮に、複数のPWMキャリア周波数で駆動される複数のインバータINV−1〜INV−nと交流電源ACとの間の電路にカップリングコンデンサを介して検出抵抗素子を接続し、この検出抵抗素子の電圧降下から各PWMキャリア周波数に相当する交流電圧成分の分離を行うことで各軸の絶縁劣化を検知する場合について考える。この場合、複数のインバータINV−1〜INV−nのうちに同一のPWMキャリア周波数で駆動されるものがあると、同一のPWMキャリア周波数で駆動されるインバータに対応した2以上の軸のうちの1つの軸に絶縁劣化が発生し残りの軸に絶縁劣化が発生していないときに、どの軸に絶縁劣化が発生したのかを特定できない。   Alternatively, suppose that a detection resistance element is connected to a circuit between a plurality of inverters INV-1 to INV-n driven by a plurality of PWM carrier frequencies and an AC power supply AC via a coupling capacitor. Consider a case in which insulation deterioration of each axis is detected by separating an AC voltage component corresponding to each PWM carrier frequency from the voltage drop. In this case, if one of the plurality of inverters INV-1 to INV-n is driven at the same PWM carrier frequency, one of the two or more axes corresponding to the inverter driven at the same PWM carrier frequency When insulation deterioration has occurred on one shaft and insulation deterioration has not occurred on the remaining shafts, it cannot be specified which shaft has undergone insulation deterioration.

それに対して、実施の形態1では、絶縁劣化軸特定部12が、モータの電気角の角周波数を用いた絶縁劣化診断を行う。このため、PWMキャリア周波数が同じインバータを複数使用した場合でも、モータの電気角の角周波数が異なっていれば、絶縁劣化した軸を特定することができる。   On the other hand, in the first embodiment, the insulation deterioration axis specifying unit 12 performs insulation deterioration diagnosis using the angular frequency of the electrical angle of the motor. For this reason, even when a plurality of inverters having the same PWM carrier frequency are used, if the angular frequency of the electrical angle of the motor is different, it is possible to identify the shaft that has undergone insulation degradation.

また、複数のインバータINV−1〜INV−nと交流電源ACとの間の電路にカップリングコンデンサを介して接続された検出抵抗素子の電圧降下から各PWMキャリア周波数に相当する交流電圧成分の分離を行う場合、その分離を行うために、予めPWMキャリア周波数に応じた周波数の同調フィルタを設計する必要がある。PWMキャリア周波数の異なるインバータを新たに取り付ける場合には同調フィルタを再設計する必要があり、モータの動作周波数を柔軟に変更することが困難である。また、システム構成を柔軟に変更することも困難である。   Further, the AC voltage component corresponding to each PWM carrier frequency is separated from the voltage drop of the detection resistance element connected via a coupling capacitor to the electric circuit between the plurality of inverters INV-1 to INV-n and the AC power supply AC. In order to perform the separation, it is necessary to design a tuning filter having a frequency corresponding to the PWM carrier frequency in advance. When newly installing an inverter having a different PWM carrier frequency, it is necessary to redesign the tuning filter, and it is difficult to flexibly change the operating frequency of the motor. It is also difficult to change the system configuration flexibly.

それに対して、実施の形態1では、周波数成分分別部11が、予め決定された周波数ではなく、角周波数計算部30により計算された複数の角周波数に相当する複数の周波数成分(複数の周波数成分信号FL1〜FLn)を漏洩電流ILから分別する。これにより、モータの動作周波数を柔軟に変更することが容易である。また、システム構成を柔軟に変更することも容易である。   On the other hand, in the first embodiment, the frequency component classification unit 11 is not a predetermined frequency, but a plurality of frequency components (a plurality of frequency components) corresponding to a plurality of angular frequencies calculated by the angular frequency calculation unit 30. The signals FL1 to FLn) are separated from the leakage current IL. Thereby, it is easy to flexibly change the operating frequency of the motor. It is also easy to change the system configuration flexibly.

また、複数のインバータINV−1〜INV−nと交流電源ACとの間の電路にカップリングコンデンサを介して接続された検出抵抗素子の電圧降下から各PWMキャリア周波数に相当する交流電圧成分の分離を行う際に、モータの動作周波数を柔軟に変更できるようにするためにその分離に用いる同調フィルタの処理をデジタル信号処理で行う場合を考える。この場合、PWMキャリア周波数のように帯域の高い周波数成分をサンプリングし、周波数分離を行うためには、細かいサンプリング周期が必要となる。例えば、10kHzのPWM周波数の交流電圧成分を分別するには、少なくとも20kHz以上のサンプリング周波数(サンプリング周期が50μs)以上必要であり、サンプリング周期が細かい上にバンドパスフィルタ(帯域通過フィルタ)などのフィルタ処理を行わせようとすると処理負荷が重くなるので、実時間での検知には不適である。   Further, the AC voltage component corresponding to each PWM carrier frequency is separated from the voltage drop of the detection resistance element connected via a coupling capacitor to the electric circuit between the plurality of inverters INV-1 to INV-n and the AC power supply AC. Consider that the tuning filter used for the separation is digital signal processing so that the operating frequency of the motor can be flexibly changed when performing the above. In this case, in order to sample a frequency component having a high band like the PWM carrier frequency and perform frequency separation, a fine sampling cycle is required. For example, in order to separate an AC voltage component having a PWM frequency of 10 kHz, a sampling frequency of at least 20 kHz or more (sampling period is 50 μs) or more is required, and the sampling period is fine and a filter such as a bandpass filter (bandpass filter) is used. If processing is to be performed, the processing load increases, which is not suitable for real-time detection.

それに対して、実施の形態1では、周波数成分分別部11が、モータの電気角の角周波数を用いた診断を実施しているため、PWMキャリア周波数に比べて低い周波数信号での周波数分別を行うこととなるので、漏洩電流の周波数分離をデジタル処理により周波数分離を行う場合でも処理負荷が小さくすむようになるという効果も奏する。   On the other hand, in the first embodiment, the frequency component classification unit 11 performs diagnosis using the angular frequency of the electrical angle of the motor, and thus performs frequency classification with a frequency signal lower than the PWM carrier frequency. As a result, the processing load can be reduced even when the frequency separation of the leakage current is performed by digital processing.

実施の形態2.
実施の形態2にかかる絶縁劣化診断装置10iについて図3を用いて説明する。図3は、絶縁劣化診断装置10iをモータシステムMSに取り付けた場合の一例を示した図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
An insulation deterioration diagnosis apparatus 10i according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example when the insulation deterioration diagnosis device 10i is attached to the motor system MS. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1. FIG.

実施の形態2では、複数のモータM−1〜M−nに対応した複数の軸のうちに電気角の角周波数が同一である軸が複数存在する場合に、軸特定用動作指令を生成して、軸特定用動作指令を用いて角周波数が同一である軸の角周波数を互いに異なるものに変更し、その状態で絶縁劣化軸の特定を行う。   In the second embodiment, when there are a plurality of axes having the same angular frequency of the electrical angle among a plurality of axes corresponding to the plurality of motors M-1 to M-n, an axis specifying operation command is generated. Then, using the axis specifying operation command, the angular frequencies of the axes having the same angular frequency are changed to different ones, and the insulation deterioration axis is specified in this state.

具体的には、絶縁劣化診断装置10iは、軸特定用動作指令生成部13iをさらに有する。軸特定用動作指令生成部13iは、複数の角周波数F1〜Fn及び絶縁劣化軸の特定結果(絶縁劣化診断結果)を絶縁劣化軸特定部12から受ける。軸特定用動作指令生成部13iは、絶縁劣化軸の特定結果に応じて、複数の角周波数F1〜Fnのうちの同一の角周波数で動作する2以上のモータに対応した2以上の軸に絶縁劣化があると判断される場合、同一の角周波数で動作する2以上のモータのうち1以上のモータに対して、インバータINV−1〜INV−nを介した軸特定用動作指令を行う。軸特定用動作指令は、同一電気角の角周波数で動作する2以上のモータを互いに異なる角周波数で動作させるための指令である。   Specifically, the insulation deterioration diagnosis device 10i further includes an axis specifying operation command generation unit 13i. The axis specifying operation command generating unit 13i receives the identification results (insulation deterioration diagnosis result) of the plurality of angular frequencies F1 to Fn and the insulating deterioration axis from the insulating deterioration axis specifying unit 12. The axis specifying operation command generation unit 13i is insulated on two or more axes corresponding to two or more motors operating at the same angular frequency among the plurality of angular frequencies F1 to Fn according to the identification result of the insulation deterioration axis. When it is determined that there is deterioration, an axis specifying operation command is given to one or more motors out of two or more motors operating at the same angular frequency via the inverters INV-1 to INV-n. The axis specifying operation command is a command for operating two or more motors operating at an angular frequency of the same electrical angle at different angular frequencies.

また、絶縁劣化診断装置10iの動作が、図4に示すように、次の点で実施の形態1と異なる。図4は、絶縁劣化診断装置10iの動作を示すフローチャートである。   Further, as shown in FIG. 4, the operation of the insulation deterioration diagnosis device 10i is different from that of the first embodiment in the following points. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the insulation deterioration diagnosis device 10i.

図4に示すフローチャートでは、ステップST33及びステップST35の処理がさらに行われる。   In the flowchart shown in FIG. 4, the processes of step ST33 and step ST35 are further performed.

ステップST33では、絶縁劣化軸特定部12が、ステップST21で抽出された角周波数で回転しているモータの数に応じた処理分岐を行う。すなわち、絶縁劣化軸特定部12は、ステップST21で抽出された角周波数で回転しているモータの数が1の場合に、その該当するモータが絶縁劣化状態にあると判断し、処理をステップST23へ進める。また、絶縁劣化軸特定部12は、ステップST21で抽出された角周波数で回転しているモータの数が2以上である場合に、処理をステップST35へ進める。   In step ST33, the insulation deterioration axis specifying unit 12 performs processing branching according to the number of motors rotating at the angular frequency extracted in step ST21. That is, when the number of motors rotating at the angular frequency extracted in step ST21 is 1, the insulation deterioration axis specifying unit 12 determines that the corresponding motor is in an insulation deterioration state, and the process is performed in step ST23. Proceed to Moreover, the insulation deterioration axis | shaft specific | specification part 12 advances a process to step ST35, when the number of the motors rotated with the angular frequency extracted by step ST21 is two or more.

ステップST35では、絶縁劣化軸特定部12が、同一角周波数で回転している2以上のモータから、絶縁劣化状態にある軸を特定するための動作を指示するために、複数の角周波数F1〜Fn及び絶縁劣化軸の特定結果を軸特定用動作指令生成部13iへ出力する。軸特定用動作指令生成部13iでは、同一電気角の角周波数で動作している2以上のモータの中から絶縁劣化状態にある軸の特定を行うための軸特定用動作指令の生成を行う。そして、ステップST23と同様の処理を行い、絶縁劣化軸を特定する。   In step ST35, in order to instruct | indicate the operation | movement for specifying the axis | shaft in an insulation degradation state from two or more motors which the insulation degradation axis | shaft specific | specification part 12 rotates with the same angular frequency, several angular frequency F1- The result of specifying Fn and the insulation deterioration axis is output to the axis specifying operation command generator 13i. The axis specifying operation command generation unit 13i generates an axis specifying operation command for specifying an axis in an insulation deterioration state from two or more motors operating at an angular frequency of the same electrical angle. And the process similar to step ST23 is performed and an insulation degradation axis | shaft is specified.

ここで、軸特定用動作指令の生成は、同じ電気角の角周波数で動作している軸のうち少なくとも1以上の軸に対して、元の動作指令(位置決め指令や速度一定指令など)を絶縁劣化軸特定用の動作指令に変更、または、元の動作指令に絶縁劣化軸特定用の動作指令を重畳させるようインバータINV−1〜INV−nに指示するものである。   Here, the generation of the axis specifying operation command is performed by isolating the original operation command (positioning command, constant velocity command, etc.) from at least one of the axes operating at the same electrical angular frequency. The inverter INV-1 to INV-n is instructed to change to the operation command for specifying the deteriorated axis or to superimpose the operation command for specifying the insulation axis on the original operation command.

例えば、商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数成分、または、複数のモータの電気角の角周波数(F1〜Fn)の整数倍の周波数以外の周波数成分を含む指令を、元の指令に重畳させる指示を軸特定用動作指令として行う。これにより、軸特定用動作を指示されたモータM−1〜M−nのインバータINV−1〜INV−nは、指示された指令に基づきインバータ制御を行いモータM−1〜M−nを駆動する。   For example, a command that includes a frequency component other than a frequency that is an integral multiple of the commercial power supply frequency or a frequency component other than a frequency that is an integer multiple of the electrical frequency (F1 to Fn) of the motors is superimposed on the original command. This command is given as an axis specifying operation command. As a result, the inverters INV-1 to INV-n of the motors M-1 to M-n instructed to perform the axis specifying operation perform inverter control based on the instructed commands and drive the motors M-1 to M-n. To do.

また、元の動作指令に重畳する軸特定用動作指令とは、例えば、D軸電流指令、Q軸電流指令、速度指令、位置指令のいずれかの指令であり、複数軸に対して軸特定用の動作を指示する場合は、互いに異なる周波数を有する指令を行う。   The axis specifying operation command superimposed on the original operation command is, for example, any one of a D-axis current command, a Q-axis current command, a speed command, and a position command. When instructing the operation, the commands having different frequencies are issued.

なお、同一周波数で回転しているモータに対応した軸のうち1つの軸に対して指令を重畳する場合には、三角波、ノコギリ波、矩形波、M系列信号のように多数の周波数信号を組み合わせた指令を行い、元の漏洩電流指令の周波数特性からの変化に基づいて、絶縁劣化状態であることを判別してもよい。   When superimposing a command on one of the axes corresponding to a motor rotating at the same frequency, a combination of a number of frequency signals such as a triangular wave, a sawtooth wave, a rectangular wave, and an M-sequence signal is combined. May be determined, and based on a change from the frequency characteristics of the original leakage current command, it may be determined that the insulation deterioration state.

また、元の動作指令を変更する軸特定用動作指令は、モータの電気角周波数が同じ軸が複数存在していると判断した場合に、モータへの速度指令を互いに周波数の異なる動きとなるよう変更することでモータ毎のモータの電流角の角周波数が同じ値にならないようにするよう構成してもよい。例えば、複数モータが3000rpm(50Hz)で回転している場合、一方のモータの回転数を2900rpm(48.3Hz)として回転させることで、異なる電気角の角周波数とすることができる。   Also, the axis specifying operation command for changing the original operation command is such that when it is determined that there are a plurality of shafts having the same electric angular frequency of the motor, the speed command to the motor is moved with different frequencies. By changing, the angular frequency of the current angle of the motor for each motor may not be the same value. For example, when a plurality of motors are rotating at 3000 rpm (50 Hz), the rotational frequency of one motor can be set to 2900 rpm (48.3 Hz) to obtain different angular frequencies of electrical angles.

以上のように、実施の形態2では、軸特定用動作指令生成部13iが、絶縁劣化軸特定部12により同一の角周波数で動作する2以上のモータが存在すると特定された場合、2以上のモータが互いに異なる角周波数で動作するように2以上のモータのうちの1以上のモータに対して軸特定用動作指令を行う。これにより、同一電気角の角周波数で動作する軸が複数ある場合でも絶縁劣化軸の特定が可能となる。   As described above, in the second embodiment, when the axis specifying operation command generating unit 13i is specified by the insulation deterioration axis specifying unit 12 that there are two or more motors operating at the same angular frequency, two or more An axis specifying operation command is issued to one or more of the two or more motors so that the motors operate at different angular frequencies. Thereby, even when there are a plurality of axes that operate at an angular frequency of the same electrical angle, it is possible to specify an insulation deterioration axis.

また、実施の形態2では、軸特定用動作指令が、例えば、商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数成分、または、回転中の交流モータの電気角の角周波数の整数倍の周波数以外の周波数成分を含む指令である。これにより、同一の角周波数で動作する2以上のモータが存在する場合に、2以上のモータが互いに異なる角周波数で動作するように軸特定用動作指令を行うことが容易である。   In the second embodiment, the axis specifying operation command is, for example, a frequency component other than a frequency that is an integral multiple of the commercial power supply frequency, or a frequency other than an integer multiple of the angular frequency of the electrical angle of the rotating AC motor. This command includes frequency components. As a result, when there are two or more motors operating at the same angular frequency, it is easy to issue an axis specifying operation command so that the two or more motors operate at different angular frequencies.

また、実施の形態2では、軸特定用動作指令が、D軸電流、Q軸電流、速度、位置のいずれかの指令に対して重畳する指令、または、D軸電流、Q軸電流、速度、位置のいずれかの指令を変更する指令である。これにより、同一の角周波数で動作する2以上のモータが存在する場合に、2以上のモータが互いに異なる角周波数で動作するように軸特定用動作指令を行うことが容易である。   In the second embodiment, the axis specifying operation command is superposed on any of the D axis current, Q axis current, speed, and position commands, or the D axis current, Q axis current, speed, This is a command to change any command of position. As a result, when there are two or more motors operating at the same angular frequency, it is easy to issue an axis specifying operation command so that the two or more motors operate at different angular frequencies.

以上のように、本発明にかかる絶縁劣化診断装置は、複数の軸に対する絶縁劣化の診断に有用である。   As described above, the insulation deterioration diagnosis device according to the present invention is useful for diagnosis of insulation deterioration with respect to a plurality of axes.

10 絶縁劣化診断装置
11 周波数成分分別部
12 絶縁劣化軸特定部
20 漏洩電流検出部
30 角周波数計算部
AC 交流電源
AL1〜ALn 電流振幅
CV コンバータ
F1〜Fn 角周波数
FL1〜FLn 周波数成分信号
IL 漏洩電流
INV−1〜INV−n インバータ
M−1〜M−n モータ
P1〜Pn 位置情報
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulation deterioration diagnostic apparatus 11 Frequency component classification part 12 Insulation deterioration axis | shaft specific part 20 Leakage current detection part 30 Angular frequency calculation part AC AC power supply AL1-ALn Current amplitude CV converter F1-Fn Angular frequency FL1-FLn Frequency component signal IL Leakage current INV-1 to INV-n Inverter M-1 to M-n Motor P1 to Pn Position information

Claims (4)

複数のモータと電源との間の電路に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部により検出された漏洩電流から、前記複数のモータの電気角の角周波数を計算する角周波数計算部により計算された複数の角周波数に相当する複数の周波数成分を分別する周波数成分分別部と、
前記複数のモータに対応した複数の軸のうち、前記分別された複数の周波数成分における電流振幅が閾値よりも大きなものを抽出し、当該抽出した周波数成分に対応する軸を絶縁劣化軸として特定する絶縁劣化軸特定部と、
を備えたことを特徴とする絶縁劣化診断装置。
Calculated by the angular frequency calculation unit that calculates the angular frequency of the electrical angle of the plurality of motors from the leakage current detected by the leakage current detection unit that detects the leakage current flowing in the electric path between the plurality of motors and the power source. A frequency component separation unit for separating a plurality of frequency components corresponding to a plurality of angular frequencies;
Among the plurality of axes corresponding to the plurality of motors, the one with the current amplitude in the plurality of separated frequency components larger than the threshold is extracted, and the axis corresponding to the extracted frequency components is specified as the insulation deterioration axis. An insulation deterioration axis identifying part;
An insulation deterioration diagnosis device characterized by comprising:
前記絶縁劣化軸特定部により同一の角周波数で動作する2以上のモータが存在すると特定された場合、前記2以上のモータが互いに異なる角周波数で動作するように前記2以上のモータのうちの1以上のモータに対して軸特定用動作指令を行う軸特定用動作指令生成部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁劣化診断装置。
One of the two or more motors is operated so that the two or more motors operate at different angular frequencies when the insulation deterioration axis specifying unit specifies that there are two or more motors operating at the same angular frequency. The insulation deterioration diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising: an axis specifying operation command generation unit that issues an axis specifying operation command to the motor.
前記軸特定用動作指令は、商用電源周波数の整数倍の周波数以外の周波数成分、または、回転中の交流モータの電気角の角周波数の整数倍の周波数以外の周波数成分を含む指令である
ことを特徴とする請求項2に記載の絶縁劣化診断装置。
The axis specifying operation command is a command including a frequency component other than an integer multiple of the commercial power supply frequency or a frequency component other than an integer multiple of the angular frequency of the electrical angle of the rotating AC motor. The insulation deterioration diagnosis apparatus according to claim 2, wherein
前記軸特定用動作指令は、D軸電流、Q軸電流、速度、位置のいずれかの指令に対して重畳する指令、または、D軸電流、Q軸電流、速度、位置のいずれかの指令を変更する指令である
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の絶縁劣化診断装置。
The axis specifying operation command is a command to be superimposed on any of the D-axis current, Q-axis current, speed, and position commands, or any command of D-axis current, Q-axis current, speed, and position. The insulation deterioration diagnosis apparatus according to claim 2, wherein the instruction is a command to be changed.
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