KR20160121642A - Method and apparatus for insulation condition of inverter-fed motor - Google Patents

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KR20160121642A KR1020150050142A KR20150050142A KR20160121642A KR 20160121642 A KR20160121642 A KR 20160121642A KR 1020150050142 A KR1020150050142 A KR 1020150050142A KR 20150050142 A KR20150050142 A KR 20150050142A KR 20160121642 A KR20160121642 A KR 20160121642A
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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for diagnosing an insulated condition of an inverter-fed motor. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for diagnosing an insulation condition of a motor driven by three-phase output current output from an inverter comprises a voltage control part, a current measuring part and a diagnosis part. The voltage control part applies input voltage to each of three-phase input terminals of the inverter. The current measuring part measures leaked current of the motor by applying the three-phase output current. The diagnosis part compares a waveform of the input voltage with a waveform of the leaked current to determine an angle of an insulation capacitor of the motor and diagnoses an insulated condition of the motor based on the angle of the insulation capacitor. According to the present invention, an insulated condition of the motor driven by an inverter can be effectively diagnosed without use of expensive equipment such as a partial discharge monitoring device or the like.

Description

인버터 구동 전동기의 절연 상태 진단 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INSULATION CONDITION OF INVERTER-FED MOTOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting an insulation state of an inverter-driven motor,

본 발명은 인버터로 구동되는 전동기의 절연 상태를 진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing an insulation state of an electric motor driven by an inverter.

인버터는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 스위칭 소자가 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 변환된 직류 전압을 스위칭시켜 교류 전압을 생성하며, 생성된 교류 전압을 부하로 출력시키는 회로로서, 사용자가 원하는 전압 및 주파수의 교류 전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.The inverter converts an AC voltage to a DC voltage, switches the DC voltage converted according to a PWM (Pulse Width Modulation) signal to generate an AC voltage, and outputs the generated AC voltage to the load. The drive of the load can be precisely controlled by supplying the AC voltage of the desired voltage and frequency to the load.

이와 같은 인버터는 유도 전동기와 같은 전동기의 전원을 공급하는데 사용될 수 있다. 그런데 인버터에 의해 구동되는 전동기는 상용 전원으로 구동되는 전동기에 비하여 열적, 전기적 스트레스가 증가하기 때문에 절연에 더욱 취약해지며, 이에 따라 전동기의 신뢰성이 떨어지게 된다. 현재 인버터 구동 전동기의 절연 상태는 상용 전원으로 구동되는 전동기와 마찬가지로 절연 저항 측정, 성극 지수 측정, 유전 정접과 같은 오프라인 방식에 의존하고 있으며, 주요한 전동기의 경우에만 부분 방전 감시 장치가 사용되고 있다.Such an inverter can be used to supply power to an electric motor such as an induction motor. However, the motor driven by the inverter is more susceptible to insulation because of increased thermal and electrical stress as compared with a motor driven by a commercial power supply, and the reliability of the motor is deteriorated. Currently, the insulation condition of the inverter drive motor depends on the off-line method such as insulation resistance measurement, ESD measurement, dielectric tangent, and the like, as in the case of a motor driven by a commercial power supply. Partial discharge monitoring devices are used only for main motors.

이와 같은 종래의 오프라인 진단 기법에 따르면 특정 주기, 예컨대 3~6년에 한번씩 전동기의 절연 상태를 진단한다. 그러나 이와 같은 종래의 오프라인 진단 기법은 절연의 열화가 빠르게 진행되는 인버터 구동 전동기의 절연 상태 진단에는 효과적이지 못하다. 또한 특정 전동기에 사용되는 부분 방전 감시 장치는 온라인으로 전동기의 절연 상태를 진단할 수 있지만, 이와 같은 부분 방전 감시 장치는 고가의 장비이기 때문에 전동기의 절연 상태 진단을 위한 비용의 상승을 유발하게 된다.
According to the conventional offline diagnosis method, the insulation state of the motor is diagnosed at a specific cycle, for example, every 3 to 6 years. However, such a conventional offline diagnosis technique is not effective in diagnosing the insulation state of an inverter-driven motor in which deterioration of insulation rapidly proceeds. In addition, although the partial discharge monitoring apparatus used in a specific motor can diagnose the insulation state of the motor on-line, such a partial discharge monitoring apparatus is expensive and causes an increase in the cost for diagnosing the insulation state of the motor.

본 발명은 부분 방전 감시 장치와 같은 고가의 장비를 이용하지 않고도 인버터에 의해 구동되는 전동기의 절연 상태를 효율적으로 진단할 수 있는 인버터 구동 전동기의 절연 상태 진단 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for inspecting an insulation state of an inverter drive motor which can efficiently diagnose an insulation state of an electric motor driven by an inverter without using expensive equipment such as a partial discharge monitoring device.

또한 본 발명은 기존 인버터 회로의 변경없이 전동기의 절연 상태를 보다 정확하고 빈번하게 진단할 수 있는 인버터 구동 전동기의 절연 상태 진단 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for inspecting the insulation state of an inverter-driven motor, which can diagnose the insulation state of the motor more accurately and frequently without changing the conventional inverter circuit.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인버터에서 출력되는 3상 출력 전류에 의해 구동되는 전동기의 절연 상태를 진단하는 장치에 있어서, 상기 인버터의 3상 입력 단자 각각에 입력 전압을 인가하는 전압 제어부, 상기 3상 출력 전류의 인가에 의한 상기 전동기의 누설 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 입력 전압의 파형 및 상기 누설 전류의 파형을 서로 비교하여 상기 전동기의 절연 캐패시터 각도를 결정하고, 상기 절연 캐패시터 각도에 기초하여 상기 전동기의 절연 상태를 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for diagnosing an insulation state of a motor driven by a three-phase output current output from an inverter, the apparatus comprising: a voltage controller for applying an input voltage to each of three- A current measuring unit for measuring a leakage current of the motor due to the application of the three-phase output current, a waveform of the input voltage and a waveform of the leakage current to determine an insulation capacitor angle of the motor, And a diagnosis unit for diagnosing an insulation state of the electric motor based on the detected state of the electric motor.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 부분 방전 감시 장치와 같은 고가의 장비를 이용하지 않고도 인버터에 의해 구동되는 전동기의 절연 상태를 효율적으로 진단할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention as described above, it is possible to efficiently diagnose the insulation state of an electric motor driven by an inverter without using expensive equipment such as a partial discharge monitoring device.

또한 본 발명에 의하면 기존 인버터 회로의 변경없이 전동기의 절연 상태를 보다 정확하고 빈번하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, it is possible to diagnose the insulation state of the motor more accurately and frequently without changing the conventional inverter circuit.

도 1은 종래 기술에 따른 전동기의 절연 진단 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 절연 진단 장치 및 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 절연 저항 전류 성분 및 절연 캐패시터 전류 성분으로 구성되는 전동기의 누설 전류를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 인버터를 통해 인가되는 입력 전압의 파형과 절연 상태가 정상일 때의 누설 전류 파형을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 인버터를 통해 인가되는 입력 전압의 파형과 절연 상태가 비정상일 때의 누설 전류 파형을 비교하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 절연 진단 방법의 흐름도이다.FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an insulation diagnosis method of a motor according to the related art.
2 is a circuit diagram illustrating an apparatus and method for inspecting an insulation of a motor according to an embodiment of the present invention.
3 shows the leakage current of the motor constituted by the insulation resistance current component and the insulation capacitor current component in one embodiment of the present invention.
4 is a graph for comparing the waveform of the input voltage applied through the inverter and the leakage current waveform when the insulation state is normal in an embodiment of the present invention.
5 is a graph for comparing a waveform of an input voltage applied through an inverter and a leakage current waveform when an insulation state is abnormal in an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method for inspecting an insulation of a motor according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements.

도 1은 종래 기술에 따른 전동기의 절연 진단 방법을 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 1 is a circuit diagram for explaining an insulation diagnosis method of a motor according to the related art.

전술한 바와 같이 종래에는 여러가지 방법을 통해 전동기의 절연 상태를 진단하는데, 도 1에 도시된 종래의 전동기의 절연 진단 방법은 기존의 인버터 회로에 단속기(112)를 추가하여 전동기의 절연 상태를 진단하는 것이다.As described above, in the prior art, the insulation state of the motor is diagnosed through various methods. In the conventional insulation diagnosis method of the motor shown in FIG. 1, the intermittent device 112 is added to the existing inverter circuit to diagnose the insulation state of the motor will be.

도 1에서 인버터 회로는 3상 교류 전압(Vag, Vbg, Vcg)(106)을 입력받아 정류부(108)에서 이를 DC 전압으로 정류한다. 그리고 나서, 정류된 DC 전압은 캐패시터(Cdc)를 통해 평활화된다. 평활화된 DC 전압은 스위칭부(110)를 통하여 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)로 변환되고, 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)는 전동기(102)의 3상 입력 전원으로 인가되어 교류전동기가 구동된다. 1, the inverter circuit receives three-phase AC voltages (Vag, Vbg, and Vcg) 106, and rectifies the three-phase AC voltages (Vag, Vbg, and Vcg) Then, the rectified DC voltage is smoothed through the capacitor C dc . The smoothed DC voltage is converted into three-phase alternating currents (I a, I b, I c) through the switching unit 110, a three-phase alternating currents (I a, I b, I c) is of the electric motor 102 Phase input power source to drive the AC motor.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에서는 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic)가 출력되는 신호선마다 각각 단속기(112)를 배치하고, 단속기(112) 중 A' 단자와 연결되는 단속기에는 전류 검출용 저항(Rsense)이 병렬로 연결된다. 이 때 스위칭부(50)의 S1 및 S4를 교대로 스위칭하면 전류 검출용 저항(Rsense)의 배치로 인해 전동기(102)의 A 단자에는 시정수를 갖고 천천히 증가되는 전압이 인가된다. 그 결과 전동기(102)에는 누설 전류가 흐르게 되고, 이 누설 전류를 측정하여 절연 저항, 커패시턴스, 전압과 누설 전류간 위상차, DF(Dissipation Factor)와 같은 절연 인자를 계산한다. 도 1에 도시된 종래 기술에서는 이와 같은 절연 인자를 전동기(102)가 동작하지 않을 때마다 측정하고, 시간에 따른 변화를 관찰함으로써 전동기의 절연 상태를 진단한다.As shown in FIG. 1, in the prior art, the interrupter 112 is disposed for each signal line for outputting the three-phase alternating currents I a , I b , and I c and connected to the A 'terminal of the intermittent controller 112 A resistor R sense for current detection is connected in parallel. At this time, when S1 and S4 of the switching unit 50 are alternately switched, a voltage having a time constant is slowly applied to the terminal A of the motor 102 due to the arrangement of the current detecting resistor R sense . As a result, a leakage current flows through the motor 102, and the leakage current is measured to calculate an insulation factor such as insulation resistance, capacitance, phase difference between voltage and leakage current, and DF (Dissipation Factor). In the prior art shown in FIG. 1, such an insulation factor is measured every time the electric motor 102 does not operate, and the insulation state of the electric motor is diagnosed by observing a change with time.

그러나 도 1와 같은 종래 기술에 따르면 인버터와 전동기 사이에 별도의 단속기 및 전류 검출용 저항을 추가해야 하기 때문에 진단에 소요되는 비용이 상승한다. 또한 절연 상태 진단을 위해서는 사용자가 직접 수동으로 단속기를 개폐하거나 자기 접점(Magnetic Contact)과 같은 추가적인 장치가 설치되어야 하는 단점도 있다.However, according to the conventional art as shown in FIG. 1, a separate interrupter and a resistor for current detection must be added between the inverter and the motor, so that the cost for diagnosis increases. Also, in order to diagnose the insulation condition, there is a disadvantage that the user must manually open and close the interrupter manually or install additional devices such as a magnetic contact.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 절연 진단 장치 및 방법을 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating an apparatus and method for inspecting an insulation of a motor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 진단 장치(202)는 전압 제어부(204), 전류 측정부(206), 진단부(208)를 포함한다.Referring to FIG. 2, an insulation diagnosis apparatus 202 according to an embodiment of the present invention includes a voltage control unit 204, a current measurement unit 206, and a diagnosis unit 208.

전압 제어부(204)는 인버터(20)의 3상 입력 단자(a, b, c) 각각에 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에서 전압 제어부(204)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 3상 입력 단자(a, b, c) 각각에 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)을 인가할 수 있다. 이 때 3상 입력 단자(a, b, c)에는 동시에 같은 크기를 갖는 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)이 인가되며, 이에 따라 선간 전류는 0이 된다.The voltage control unit 204 applies the input voltages V ag , V bg , and V cg to the three-phase input terminals a, b, and c of the inverter 20, respectively. In one embodiment of the present invention, the voltage controller 204 applies the input voltages V ag , V bg , and V cg to the three-phase input terminals a, b, and c through a PWM (Pulse Width Modulation) . At this time, the input voltages V ag , V bg , and V cg having the same magnitude are applied to the three-phase input terminals a, b, and c at the same time.

입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)의 인가에 의해 인버터(20)의 출력 단자를 통해 3상 출력 전류(ia, ib, ic)가 출력되고, 출력된 3상 출력 전류(ia, ib, ic)는 전동기(22)로 입력되어 전동기(22)를 구동시킨다. 이 때 전동기(22)의 절연 임피던스는 도 2에 도시된 바와 같이 절연 저항(R)과 절연 캐패시터(C)의 병렬 연결 형태로 모델링될 수 있다. 3상 출력 전류(ia, ib, ic)가 입력되면 전동기(22)의 절연 임피던스를 통해 전동기의 권선(n)과 접지 사이에는 누설 전류(Ileak)가 흐르게 된다. 전류 측정부(206)는 센서(210)를 통해 인버터(20)의 3상 출력 전류(ia, ib, ic) 중 어느 하나를 측정하고, 측정된 3상 출력 전류, 예컨대 출력 전류(ia)를 누설 전류(Ileak)로서 측정한다. 이와 같이 출력 전류(ia)를 누설 전류(Ileak)로 간주하는 것은 앞서 설명한 바와 같이 3상 입력 단자(a, b, c)에 동시에 같은 크기를 갖는 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)이 인가되고 그에 따라 선간 전류가 0이 되기 때문이다. 본 발명의 다른 실시예에서 전류 측정부(206)는 출력 전류(ib) 또는 출력 전류(ic)를 누설 전류(Ileak)로서 측정할 수 있다.The three-phase output currents (i a , i b , i c ) are outputted through the output terminal of the inverter 20 by the application of the input voltages V ag , V bg and V cg , i a , i b , and i c are input to the electric motor 22 to drive the electric motor 22. At this time, the insulation impedance of the electric motor 22 can be modeled in the form of a parallel connection of the insulation resistor R and the insulation capacitor C as shown in FIG. When the three-phase output currents (i a , i b , i c ) are inputted, a leakage current (I leak ) flows between the winding n of the motor and the ground through the insulation impedance of the motor 22. The current measuring unit 206 measures any one of the three-phase output currents i a , i b , and i c of the inverter 20 through the sensor 210 and outputs the measured three-phase output currents, i a ) is measured as a leakage current (I leak ). The output current i a is regarded as the leakage current I leak because the input voltages V ag , V bg , and V b having the same magnitude at the three-phase input terminals a, b, cg ) is applied and thus the line-to-line current becomes zero. In another embodiment of the present invention, the current measuring unit 206 may measure the output current i b or the output current i c as the leakage current I leak .

한편, 전술한 바와 같이 전동기(22)의 절연 임피던스는 절연 저항(R)과 절연 캐패시터(C)의 병렬 연결 형태로 모델링될 수 있다. 이에 따라서 전동기(22)의 누설 전류(Ileak)는 절연 저항(R)에 흐르는 절연 저항 전류(IR) 및 절연 캐패시터(C)에 흐르는 절연 캐패시터 전류(IC)로 나누어질 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 누설 전류(Ileak)는 절연 저항 전류(IR) 성분과 절연 캐패시터 전류(IC) 성분의 벡터 합으로 표현될 수 있다. 이 때 누설 전류(Ileak) 성분과 절연 저항 전류(IR) 성분이 이루는 각도는 절연 저항 각도(θ)로 정의되고, 누설 전류(Ileak) 성분과 절연 캐패시터 전류(IC) 성분이 이루는 각도는 절연 캐패시터 각도(δ)로 정의된다.Meanwhile, as described above, the insulation impedance of the electric motor 22 can be modeled in the form of a parallel connection of the insulation resistor R and the insulation capacitor C. The leakage current I leak of the electric motor 22 can be divided into an insulation resistance current I R flowing through the insulation resistor R and an insulation capacitor current I C flowing through the insulation capacitor C. That is, as shown in FIG. 3, the leakage current I leak can be expressed by a vector sum of an insulation resistance current (I R ) component and an insulation capacitor current (I C ) component. In this case the angle a leak current (I leak) component and the insulation resistance current (I R) components make up is defined as the insulating resistance angle (θ), leak current (I leak) component and the isolation capacitor current (I C) components make up The angle is defined as the insulation capacitor angle ([delta]).

진단부(208)는 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)의 파형 및 누설 전류(Ileak)의 파형을 서로 비교하여 전동기(22)의 절연 캐패시터 각도(δ)를 결정한다.The diagnosis unit 208 compares the waveforms of the input voltages V ag , V bg and V cg and the waveform of the leakage current I leak to determine the insulation capacitor angle? Of the electric motor 22.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서 인버터를 통해 인가되는 입력 전압의 파형과 절연 상태가 정상일 때의 누설 전류 파형을 비교하기 위한 그래프를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 인버터를 통해 인가되는 입력 전압의 파형과 절연 상태가 비정상일 때의 누설 전류 파형을 비교하기 위한 그래프를 나타낸다.FIG. 4 is a graph for comparing a waveform of an input voltage applied through an inverter and a leakage current waveform when an insulation state is normal according to an embodiment of the present invention. FIG. A graph for comparing the waveform of the applied input voltage with the leakage current waveform when the insulation state is abnormal is shown.

전동기(22)의 절연 상태가 정상일 때, 입력 전압(Vag)의 파형(402) 및 누설 전류(Ileak)의 파형(404)은 각각 도 4와 같은 정현파 형태로 나타난다. 전동기(22)의 절연 상태가 정상인 경우에는 절연 저항(R)의 크기가 매우 크기 때문에 절연 저항 전류(IR)는 매우 작다. 이에 따라서 입력 전압(Vag)의 파형(402) 및 누설 전류(Ileak)의 파형(404) 간의 위상 차(θ1), 즉 절연 저항 각도(θ1)는 도 4와 같이 90°에 근접하는 크기를 갖게 된다.When the insulation state of the motor 22 is normal, the waveform 402 of the input voltage V ag and the waveform 404 of the leakage current I leak appear in the form of a sine wave as shown in Fig. When the insulation state of the electric motor 22 is normal, the insulation resistance R is very large and the insulation resistance current I R is very small. Accordingly, the phase difference? 1 between the waveform 402 of the input voltage V ag and the waveform 404 of the leakage current I leak , that is, the insulation resistance angle? 1, .

그러나 열화로 인해 전동기(22)의 절연 상태가 비정상인 경우에는 도 5와 같이 입력 전압(Vag)의 파형(402) 및 누설 전류(Ileak)의 파형(504) 간 위상 차(θ2), 즉 절연 저항 각도(θ2)는 도 5와 같이 90°보다 작은 값을 갖게 된다. 참고로 도 4 및 도 5에서는 입력 전압(Vag)의 파형을 나타내었으나 전술한 바와 같이 입력 전압(Vag, Vbg, Vcg)은 모두 동일하므로 입력 전압(Vbg) 또는 입력 전압(Vcg)의 파형을 사용하더라도 같은 결과를 얻을 수 있다.However, if the insulation state of the motor 22 is abnormal due to deterioration, the phase difference? 2 between the waveform 402 of the input voltage V ag and the waveform 504 of the leakage current I leak , as shown in Fig. 5, That is, the insulation resistance angle? 2 has a value smaller than 90 degrees as shown in FIG. Note the input voltage as described above eoteuna represents the waveform of the input voltage (V ag) in Figure 4 and 5 as (V ag, V bg, V cg) is all the same, the input voltage (V bg) or an input voltage (V cg ) can be used to obtain the same result.

결국 절연 상태가 정상일 경우 절연 캐패시터 전류(IC)가 절연 저항 전류(IR)에 비하여 매우 크기 때문에 입력 전압 파형과 누설 전류 파형 간 위상 차는 90도에 가깝지만, 절연이 열화되면 절연 저항 전류(IR)의 증가에 따라 입력 전압 파형과 누설 전류 파형 간 위상 차는 점차 감소하게 된다.As a result, when the insulation condition is normal, the phase difference between the input voltage waveform and the leakage current waveform is close to 90 degrees because the insulation capacitor current (I C ) is much larger than the insulation resistance current (I R ) R ), the phase difference between the input voltage waveform and the leakage current waveform gradually decreases.

진단부(208)는 이와 같이 입력 전압(Vag)의 파형 및 누설 전류(Ileak)의 파형 간 위상차를 이용하여 전동기의 절연 캐패시터 각도(δ)를 결정한다. 예컨대 도 3과 같이 절연 저항 각도(θ)와 절연 캐패시터 각도(δ)의 합은 90°이므로 진단부(208)는 90°에서 입력 전압(Vag)의 파형 및 누설 전류(Ileak)의 파형 간 위상차를 이용하여 계산된 절연 저항 각도(θ)를 뺌으로써 절연 캐패시터 각도(δ)를 결정할 수 있다.The diagnosis unit 208 determines the insulation capacitor angle? Of the electric motor using the waveform of the input voltage V ag and the phase difference between the waveforms of the leakage current I leak . 3, the sum of the insulation resistance angle? And the insulation capacitor angle? Is 90 degrees. Therefore, the diagnosis unit 208 calculates the waveform of the input voltage V ag and the waveform of the leakage current I leak at 90 degrees, The insulation capacitor angle? Can be determined by subtracting the insulation resistance angle? Calculated using the phase difference between the electrodes.

진단부(208)는 이와 같이 결정된 절연 캐패시터 각도(δ)에 기초하여 전동기(22)의 절연 상태를 진단한다. 본 발명의 일 실시예에서, 진단부(208)는 미리 정해진 전압 범위 내에서 측정된 절연 캐패시터 각도(δ)의 변화량이 기준 변화량을 초과하는 경우 전동기의 절연 상태를 비정상으로 판단하고, 그렇지 않은 경우에는 전동기의 절연 상태를 정상으로 판단한다. 이 때 절연 캐패시터 각도(δ)의 변화량이 매우 작을 수 있기 때문에 절연 상태 진단에는 δ 대신에 tan δ 값이 사용될 수 있다.The diagnosis unit 208 diagnoses the insulation state of the electric motor 22 based on the thus determined insulation capacitor angle delta. In an embodiment of the present invention, the diagnosis unit 208 determines that the insulation state of the motor is abnormal if the variation of the insulation capacitor angle? Measured within a predetermined voltage range exceeds the reference variation, The insulation state of the motor is judged to be normal. In this case, since the variation of the insulation capacitor angle? May be very small, the tan? Value may be used instead of? For the insulation state diagnosis.

예를 들어 진단부(208)는 정격 상전압의 25% ~ 100% 전압을 인가하여 절연 캐패시터 각도(δ)를 측정하고, 해당 범위 내에서 tan δ의 변화량을 계산한다. 만약 계산된 tan δ의 변화량이 1% 이하이면 진단부(208)는 전동기의 절연 상태를 정상으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 전동기의 절연이 비정상인 것으로 판단한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 진단부(208)는 정격 상전압의 125% 전압을 인가하여 계산되는 tan δ의 변화량이 2.5%를 초과하게 되면 전동기의 절연이 비정상인 것으로 판단한다.For example, the diagnosis unit 208 measures the insulation capacitor angle? By applying a voltage of 25% to 100% of the rated phase voltage, and calculates a change amount of tan? Within the range. If the calculated amount of change in tan delta is less than 1%, the diagnosis unit 208 determines that the insulation state of the motor is normal, and otherwise determines that the insulation of the motor is abnormal. In another embodiment of the present invention, the diagnosis unit 208 determines that the insulation of the motor is abnormal when the change amount of tan? Calculated by applying the 125% voltage of the rated phase voltage exceeds 2.5%.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 절연 진단 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a method for inspecting an insulation of a motor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저 인버터의 3상 입력 단자 각각에 입력 전압을 인가한다(602). 이 때 3상 입력 단자에는 동시에 같은 크기를 갖는 입력 전압이 인가되며, 이에 따라 선간 전류는 0이 된다.Referring to FIG. 6, an input voltage is applied to each of the three-phase input terminals of the inverter (602). At this time, an input voltage having the same magnitude is simultaneously applied to the three-phase input terminals, so that the line-to-line current becomes zero.

그리고 나서, 입력 전압의 인가에 따라 전동기에 흐르는 누설 전류를 측정한다(604). 본 발명의 일 실시예에서는 출력 단자를 통해 출력되는 3상 출력 전류 중 어느 하나를 측정하여 누설 전류로서 이용할 수 있다.Then, the leakage current flowing to the motor is measured according to the application of the input voltage (604). In one embodiment of the present invention, any one of the three-phase output currents output through the output terminal may be measured and used as a leakage current.

다음으로, 입력 전압의 파형 및 누설 전류의 파형을 비교하여 절연 캐패시터 각도를 결정하고(606), 결정된 절연 캐패시터 각도에 기초하여 전동기의 절연 상태를 진단한다(608). 본 발명의 일 실시예에는 미리 정해진 전압 범위 내에서 측정된 절연 캐패시터 각도의 변화량이 기준 변화량을 초과하는지 여부에 따라서 전동기의 절연 상태가 정상 또는 비정상인지 여부를 판단할 수 있다.Next, the waveform of the input voltage and the waveform of the leakage current are compared to determine the insulation capacitor angle (606), and the insulation condition of the motor is diagnosed based on the determined insulation capacitor angle (608). According to an embodiment of the present invention, whether the insulation state of the motor is normal or abnormal can be determined according to whether the change amount of the insulation capacitor angle measured within a predetermined voltage range exceeds the reference change amount.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.

Claims (6)

인버터에서 출력되는 3상 출력 전류에 의해 구동되는 전동기의 절연 상태를 진단하는 장치에 있어서,
상기 인버터의 3상 입력 단자 각각에 입력 전압을 인가하는 전압 제어부;
상기 3상 출력 전류의 인가에 의한 상기 전동기의 누설 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 입력 전압의 파형 및 상기 누설 전류의 파형을 서로 비교하여 상기 전동기의 절연 캐패시터 각도를 결정하고, 상기 절연 캐패시터 각도에 기초하여 상기 전동기의 절연 상태를 진단하는 진단부를
포함하는 절연 상태 진단 장치.
An apparatus for diagnosing an insulated state of a motor driven by a three-phase output current outputted from an inverter,
A voltage controller for applying an input voltage to each of the three-phase input terminals of the inverter;
A current measuring unit for measuring a leakage current of the motor by application of the three-phase output current;
A diagnosis unit for comparing the waveform of the input voltage and the waveform of the leakage current with each other to determine an insulation capacitor angle of the electric motor and diagnosing an insulation state of the electric motor based on the insulation capacitor angle;
Insulated state diagnostic apparatus.
제1항에 있어서,
상기 진단부는
상기 입력 전압의 파형 및 상기 출력 전류의 파형 간의 위상 차를 이용하여 상기 절연 캐패시터 각도를 결정하는
절연 상태 진단 장치.
The method according to claim 1,
The diagnosis unit
Determining an insulation capacitor angle using a phase difference between a waveform of the input voltage and a waveform of the output current
Insulation condition diagnostic device.
제1항에 있어서,
상기 전류 측정부는
상기 인버터의 3상 출력 전류 중 어느 하나를 상기 누설 전류로서 측정하는
절연 상태 진단 장치.
The method according to claim 1,
The current measuring unit
One of the three-phase output currents of the inverter is measured as the leakage current
Insulation condition diagnostic device.
제1항에 있어서,
상기 누설 전류는
상기 전동기의 절연 임피던스를 구성하는 절연 저항 및 절연 캐패시터에 각각 흐르는 절연 저항 전류 성분 및 절연 캐패시터 전류 성분의 합으로 표현되는
절연 상태 진단 장치.
The method according to claim 1,
The leakage current
An insulation resistance constituting the insulation impedance of the motor, and an insulation resistance current component and an insulation capacitor current component respectively flowing through the insulation capacitor
Insulation condition diagnostic device.
제4항에 있어서,
상기 절연 캐패시터 각도는
상기 절연 캐패시터 전류 성분과 누설 전류 성분이 이루는 각도인
절연 상태 진단 장치.
5. The method of claim 4,
The insulation capacitor angle
And an angle formed by the insulation capacitor current component and the leakage current component
Insulation condition diagnostic device.
제1항에 있어서,
상기 진단부는
미리 정해진 전압 범위 내에서 측정된 상기 절연 캐패시터 각도의 변화량이 기준 변화량을 초과하는 경우 상기 전동기의 절연 상태를 비정상으로 판단하는
절연 상태 진단 장치.The method according to claim 1,
The diagnosis unit
When the amount of change of the insulation capacitor angle measured within a predetermined voltage range exceeds the reference change amount, the insulation state of the electric motor is determined to be abnormal
Insulation condition diagnostic device.
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