(57)【要約】【課題】活線状態でノイズの影響を低減して精度よく対地漏洩電流を検出可能な漏洩電流検出装置の提供。【解決手段】インバータ機器２から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が三相モータ３に印加されているときに、三相モータ３を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、インバータ機器２を制御して、電源周波数及び駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号を互いに同相で多相駆動電圧の各々に重畳して出力させるコントローラ５と、インバータ機器２と三相モータ３とを接続する電路４を流れる信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する電流センサ６とを備える。【選択図】図１
2020091250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、
前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させるコントローラと、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する電流センサと、
を備えたことを特徴とする、漏洩電流検出装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記インバータ機器に、前記交流電圧信号を前記電路に重畳して出力させ、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理部と、
を更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の漏洩電流検出装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記インバータ機器に、複数の信号周波数の前記交流電圧信号を前記電路に重畳して出力させ、
前記電圧取得部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、請求項２記載の漏洩電流検出装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記インバータ機器に、前記直流電圧信号を前記電路に重畳して出力させ、
前記直流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電圧取得部で取得した前記直流電圧信号の電圧を、前記電流センサで検出された前記直流電流成分の電流で除算して、前記負荷機器の対地絶縁抵抗値を算出する処理部と、
を更に備えたことを特徴とする、請求項１記載の漏洩電流検出装置。
【請求項５】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路の少なくとも一つに、所定の抵抗を介して、前記多相駆動電圧よりも高い電圧で、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を印加する高圧発生回路と、
前記電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する電流センサと、
を備えたことを特徴とする、漏洩電流検出装置。
【請求項６】
前記高圧発生回路は、前記交流電圧信号を前記電路に重畳して印加し、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記対地漏洩電流のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理部と、
を更に備えたことを特徴とする、請求項５記載の漏洩電流検出装置。
【請求項７】
前記高圧発生回路は、複数の信号周波数の交流電圧信号を前記電路に印加し、
前記電圧取得部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧値を取得し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記対地漏洩電流のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、請求項６記載の漏洩電流検出装置。
【請求項８】
前記高圧発生回路は、前記直流電圧信号を前記電路に印加し、
前記直流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電圧取得部で取得した前記直流電圧信号の電圧を、前記電流センサで検出された前記直流電流成分の電流で除算して、前記負荷機器の対地絶縁抵抗値を算出する処理部と、
を更に備えたことを特徴とする、請求項５記載の漏洩電流検出装置。
【請求項９】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、
前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させる工程と、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する工程と、
を有することを特徴とする、対地漏洩電流検出方法。
【請求項１０】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路の少なくとも一つに、所定の抵抗を介して、前記多相駆動電圧よりも高い電圧で、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を印加する工程と、
前記電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する工程と、
を有することを特徴とする、対地漏洩電流検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法に係り、より詳細には、交流電源を電源とするインバータ機器から多相駆動電圧が三相モータ等の負荷機器に印加されているときに、負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の漏洩電流検出装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、所定の交流電源を電源とするインバータ機器によって駆動されるモータの抵抗成分電流、即ちモータの絶縁抵抗を通じて流れる対地漏洩電流を算出する装置が記載されている。かかる装置では、モータの運転を停止することなく活線状態のままで対地漏洩電流値を算出できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５３９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インバータ機器の出力には、交流電源の周波数成分、及び三相モータなどの負荷機器の駆動周波数成分が含まれ、これらの成分は、いずれも磁界ノイズ及び容量結合ノイズを発生させる。これらノイズは、零相変流器（Zero-phase-sequence Current Transformer：ＺＣＴ）を用いた対地漏洩電流検出に影響を与え、検出精度低下の原因となる。このため、対地漏洩電流の検出精度を高めるためには、ノイズ対策を講じる必要があった。
また、三相モータを初めとする負荷機器においては、対地間静電容量に流れる対地漏洩電流（容量成分電流）が周波数に比例して増大し、容量成分電流も対地漏洩電流の抵抗成分電流を検出する際に影響を与えていた。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、活線状態でノイズの影響を低減して対地漏洩電流を精度良く検出することができる漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の漏洩電流検出装置は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を互いに同相で前記多相駆動電圧の各々に重畳して出力させるコントローラと、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する電流センサと、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の第２の漏洩電流検出装置は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路の少なくとも一つに、所定の抵抗を介して、前記多相駆動電圧よりも高い電圧で、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を印加する高圧発生回路と、前記電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する電流センサと、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の第１の対地漏洩電流検出方法は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を互いに同相で前記多相駆動電圧の各々に重畳して出力させる工程と、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する工程と、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の第２の対地漏洩電流検出方法は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路の少なくとも一つに、所定の抵抗を介して、前記多相駆動電圧よりも高い電圧で、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する交流電圧信号又は直流電圧信号を印加する工程と、前記電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出して検出する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の漏洩電流検出装置及び第１の対地漏洩電流検出方法によれば、インバータ機器を制御して、交流電圧信号又は直流電圧信号を互いに同相で多相駆動電圧の各々に重畳して出力させる。重畳される交流電圧信号又は直流電圧信号は、互いに同相であるため、モータの回転数など負荷機器の駆動に影響を与えない。その結果、負荷機器を停止させることなく活線状態で検出を行うことができる。
そして、負荷機器からの対地漏洩がない場合には、重畳された信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分の電流は電路に流れない。一方、負荷機器の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、重畳された信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分の電流が電路に流れる。
この信号周波数成分は、電源周波数及び駆動周波数のいずれとも異なるため、信号周波数成分を抽出することにより、電源周波数成分及び負荷機器の駆動周波数成分による磁界ノイズ及び容量結合ノイズの影響を低減することができる。その結果、信号周波数成分の対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
さらに、信号周波数を低下させるほど、対地間静電容量に流れる対地漏洩電流（容量成分電流）が減少するため、負荷機器の絶縁抵抗の劣化により流れる対地漏洩電流（抵抗成分電流）の検出精度を向上させることができる。
このように、本発明の第１の漏洩電流検出装置及び第１の対地漏洩電流検出方法によれば、活線状態でノイズの影響を低減して対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【００１１】
また、本発明の第２の漏洩電流検出装置及び第２の対地漏洩電流検出方法によれば、インバータ機器と負荷機器とを接続する電路の少なくとも一つに、多相駆動電圧よりも高い電圧で、交流電圧信号又は直流電圧信号を印加する結果、多相駆動電圧に実質的にオフセット電圧が発生する。このとき、交流電圧信号又は直流電圧信号は、所定の抵抗を介して印加されているため、モータなどの負荷機器の駆動電流として実質的に影響しない。
そして、負荷機器からの対地漏洩がない場合には、印加された信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分の抵抗成分電流としての対地漏洩電流は電路に流れない。一方、負荷機器の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、オフセット電圧を発生させている信号周波数の交流電圧信号又は直流成分の抵抗成分電流としての対地漏洩電流が電路に流れる。
この信号周波数成分又は直流成分は、電源周波数及び駆動周波数のいずれとも異なるため、信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分を抽出することにより、電源周波数成分及び負荷機器の駆動周波数成分による磁界ノイズの影響を低減することができる。その結果、信号周波数の交流電流成分又は直流電流成分の電流を精度良く検出することができる。
さらに、信号周波数を低下させるほど、対地間静電容量に流れる対地漏洩電流（容量成分電流）が減少するため、負荷機器の絶縁抵抗の劣化により流れる対地漏洩電流（抵抗成分電流）の検出精度を向上させることができる。
このように、本発明の第２の漏洩電流検出装置及び第２の対地漏洩電流検出方法によれば、活線状態でノイズの影響を低減して対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る漏洩電流検出装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、交流電源から出力される３相交流電圧波形を示し、（ｂ）は、インバータ機器における整流後の対地電圧のプラス電圧波形とマイナス電圧波形を示し、（ｃ）は、インバータ機器の出力波形を示す。
【図３】（ａ）は、インバータ機器の出力波形に含まれる商用周波数成分波形を示し、（ｂ）は、インバータ機器の出力波形に含まれるＵ相のモータ回転周期成分波形を示し、（ｃ）は、インバータ機器の出力波形に含まれるＶ相のモータ回転周期成分波形を示し、（ｄ）は、インバータ機器の出力波形に含まれるＷ相のモータ回転周期成分波形を示す。
【図４】インバータ機器の出力波形図であり、（ａ）は、Ｕ相の商用周波数成分とモータ回転周期成分の合成電圧波形を示し、（ｂ）は、Ｖ相の商用周波数成分とモータ回転周期成分の合成電圧波形を示し、（ｃ）は、Ｗ相の商用周波数成分とモータ回転周期成分の合成電圧波形を示す。
【図５】電流センサで検出する電流波形図であり、（ａ）は、ＵＶＷ相の各々に同じ値の容量成分電流が存在する場合の対地漏洩電流波形を示し、（ｂ）は、Ｕ相に抵抗成分電流が存在する場合の電流波形を示す。
【図６】（ａ）は、重畳される低周波小信号の波形を示し、（ｂ）は、低周波小信号を重畳させたインバータ機器のＵ相の出力波形を示し、（ｃ）は、低周波小信号を重畳させたインバータ機器のＶ相の出力波形を示し、（ｄ）は、低周波小信号を重畳させたインバータ機器のＷ相の出力波形を示す。
【図７】低周波小信号を重畳させた対地漏洩電流波形図であり、（ａ）は、ＵＶＷ相の各々に同じ値の容量成分電流が存在する場合の対地漏洩電流波形を示し、（ｂ）は、Ｕ相に抵抗成分電流が存在する場合の電流波形を示す。
【図８】対地漏洩電流の抵抗成分電流と容量成分電流との関係を示す電流ベクトルを示す。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、信号周波数と抵抗成分電流との関係を模式的に示すグラフである。
【図１０】本発明の第３及び第４実施形態に係る漏洩電流検出装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法の実施形態を説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態として、本発明の第１の漏洩電流検出装置及び第１の対地漏洩電流検出方法の一例を説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る漏洩電流検出装置は、所定の電源周波数の交流電源としての商用交流電源１を電源とするインバータ機器２から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器としての三相モータ３に印加されている電路を測定対象とし、活線状態で、三相モータ３の絶縁抵抗を通じて流れる対地漏洩電流を検出可能に構成されている。
【００１６】
そのために、本実施形態の漏洩電流検出装置は、インバータ機器２を制御して、インバータ機器２に交流電圧信号を重畳して出力させるコントローラ５と、インバータ機器２と三相モータ３とを接続する三相三線の電路４を流れる電流を検出する電流センサ６とをから構成されている。
【００１７】
さらに、本実施形態の漏洩電流検出装置は、交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部７と、電流センサ６で検出された交流電流成分と、電圧取得部７で取得された交流電圧信号とを処理する処理部８とを備えている。
電圧取得部７は、例えば、電圧計で構成することができる。また、処理部８は、例えば、マイクロコンピュータで構成することができる。
【００１８】
コントローラ５は、インバータ機器２において、三相モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に入力される駆動電圧（ＵＶ，ＶＶ，ＷＶ）を生成するスイッチング素子（図示せず）を制御して、各相の駆動電圧（ＵＶ，ＶＶ，ＷＶ）に、互いに同相の交流電圧信号を重畳させてインバータ機器２から出力させる。
【００１９】
インバータ機器２は、三相モータ３の各相の駆動電圧をＰＷＭ制御して出力している。ＰＷＭ制御に使用されるデューティー比は、０〜１００％の全範囲の場合もあるが、０〜１００％の全範囲が使用されない場合もある。
そこで、コントローラ５は、負荷機器３の駆動電圧のＰＷＭ制御に使用されていない部分のデューティー比を利用することにより、交流電圧信号を駆動電圧に重畳して出力させる。例えば、ＰＷＭ制御にデューティー比０〜９５％の範囲が使用されている場合、コントローラ５は、残りのデューティー比９５〜１００％の範囲内においてインバータ機器２を更に制御して交流電圧信号を駆動電圧に重畳して出力させる。
【００２０】
重畳される交流電圧信号は、互いに同相であるため、三相モータ３の回転数に影響を与えない。その結果、三相モータ３を停止させることなく活線状態で対地漏洩電流の検出を行うことができる。
【００２１】
ここで、交流電圧信号の信号周波数は、商用交流電源１の電源周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）及び駆動周波数（例えば、２００Ｈｚ）のいずれとも異なり、好ましくは、いずれよりも低く、例えば、１０Ｈｚ〜２０Ｈｚである。
また、交流電圧信号の電圧は、各相の駆動電圧（ＵＶ，ＶＶ，ＷＶ、例えば、１００Ｖ）よりも低く、例えば、５〜１０Ｖである。以下、本実施形態において重畳される交流電圧信号を「低周波小信号」とも称する。
なお、コントローラ５は、インバータ機器２と一体として設けてもよいし、インバータ機器２と別体として設けてもよい。
【００２２】
電流センサ６は、電路４が貫通するように構成された零相変流器６１と、零相変流器（ＺＣＴ）６１の零相電流のうち信号周波数の成分を抽出して検出する検出部６２とから構成されている。零相変流器６１は、例えば、クランプタイプとして電路４に設置することができる。
【００２３】
零相変流器６１は、インバータ機器２と三相モータ３との間の電路４に流れる三相の合成された零相電流を測定する。この零相電流は、電路４の対地間静電容量（Ｃ）各相の容量成分電流（Ｉｏｃｕ，Ｉｏｃｖ，Ｉｏｓｗ）と、絶縁抵抗（Ｒ）を介して三相モータ３各相から大地に流れる抵抗成分電流（Ｉｖ，Ｉｕ，Ｉｗ）とを合成した値（Ｉｏｃｕ＋Ｉｏｃｖ＋Ｉｏｓｗ＋Ｉｖ＋Ｉｕ＋Ｉｗ）として測定される。
このとき、三相モータ３を通じての対地漏洩がない場合には、重畳された低周波小信号の信号周波数成分の電流は電路４に流れない。一方、三相モータ３の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、重畳された低周波小信号の信号周波数成分の電流も電路４に流れることになる。
【００２４】
検出部６２は、例えば、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタなどの周波数フィルタを備え、零相変流器６１が検出した零相電流（Ｉｏｃｕ＋Ｉｏｃｖ＋Ｉｏｓｗ＋Ｉｖ＋Ｉｕ＋Ｉｗ）のうち、低周波小信号の信号周波数の交流電流成分を抽出して対地漏洩電流Ｉｏとして検出する。
この信号周波数成分は、商用交流電源１の周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）及び三相モータ３の駆動周波数（例えば、２００Ｈｚ）のいずれよりも低い周波数（例えば、１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ）であるため、信号周波数成分を抽出することにより、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータの駆動周波数成分による磁界ノイズ及び容量結合ノイズの影響を低減することができる。さらに、信号周波数成分が低周波数であるため、容量成分電流の影響も低減することができる。その結果、本実施形態の漏洩電流検出装置及び方法によれば、活線状態でノイズの影響を低減して対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【００２５】
ここで、図２〜図７の波形図を参照して、本実施形態の漏洩電流検出装置の動作例を説明する。
図２（ａ）に、交流電源から出力される３相交流電圧波形を示す。同図では、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の対地電圧波形をそれぞれ曲線Ｉ，II及びIIIで示す。
図１に示したＳ相を接地した三相デルタ結線方式の配電形態を有する商用交流電源１では、図２（ａ）に示すように、三相のうちＳ相が接地相となるため０Ｖとなり、Ｒ相とＴ相の対地電圧波形が、位相が互いに６０°ずれた正弦波となる。
【００２６】
インバータ機器２では、入力される正弦波を、ダイオード及び平滑コンデンサ（図示せず）を介して整流する。図２（ｂ）に、インバータ機器２における整流後のプラス電圧波形IVとマイナス電圧波形Ｖを示す。プラス電圧波形IVは、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の最大値をトレースした形となり、マイナス電圧波形Ｖは、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の最小値をトレースした形となっている。このプラス電圧とマイナス電圧との間の電圧が直流電圧として使用される。
【００２７】
インバータ機器２において、整流された直流電圧は、更にスイッチング素子（図示せず）でＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＯＮ／ＯＦＦ制御によりキャリア周波数のＤｕｔｙを変化させるＰＷＭ制御により、所望の三相モータ３の回転周波数が生成される。その結果、インバータ機器２の出力波形は、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）に示したプラス電圧波形IVとマイナス電圧波形Ｖとの間を行き来する波形となる。
なお、図２（ｃ）に示すインバータ出力波形は、低周波小信号を重畳していないものを示している。
【００２８】
図２（ｃ）に示すインバータの出力波形には、以下の１〜３の周波数成分が含まれている。
１．キャリア周波数成分（例えば、１ｋＨｚ以上）
２．商用交流電源１の周波数成分（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）
３．三相モータ３の回転周期成分（例えば、２００Ｈｚ）
【００２９】
図３（ａ）に、インバータ機器の出力波形に含まれる商用周波数成分波形Ｉを示す。同図に示すように、商用周波数成分波形Ｉは、商用交流電源１の周波数成分と同じであり、商用交流電源１の周波数が例えば５０Ｈｚならば５０Ｈｚであり、商用交流電源１の周波数が例えば６０Ｈｚならば６０Ｈｚとなる。この商用周波数成分は、三相モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）にそれぞれ入力される出力波形に互いに同相で存在している。
なお、実際には、インバータ機器２の出力波形にキャリア周波数成分が重畳されているが、発明の理解を容易にするため、図３（ａ）では、キャリア周波数成分を除去した波形を示している。以下、図３〜図７の各波形図においても同様である。
【００３０】
次に、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に、それぞれインバータ機器２の出力波形に含まれる、三相モータ３のＵ相、Ｖ相及びＷ相の回転周期成分波形II，III及びIVを示す。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の回転周期成分波形II，III及びIVは、位相が互いに１２０°ずれている。Ｕ相の位相を基準（０°）とすると、Ｖ相は１２０°、Ｗ相は２４０°ずれた位相となっている。
【００３１】
実際のインバータ機器２の出力には、図３（ａ）に示した商用周波数成分と、図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）に示したモータ回転周期成分とが含まれ、図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）に示す合成電圧波形Ｉ，II，IIIとなっている。
図４（ａ）に示すＵ相の合成電圧波形Ｉ、図４（ｂ）に示すＶ相の合成電圧波形II、図４（ｃ）に示すＷ相の合成電圧波形IIIは、いずれも、商用周波数とモータ回転周期との差分に応じたうなり波形となっている。
【００３２】
次に、図５に、電流センサ６で検出する電流波形図を示す。インバータ機器２の出力側に絶縁抵抗及び対地静電容量が存在する場合、図４に示した合成電圧波形に対応した対地漏洩電流が流れる。電流センサ６の零相変流器６１の零相電流は、各相の対地漏洩電流の合算値となる。このため、零相電流の電流波形は、各相の抵抗成分電流と容量成分電流に応じて変化する。
【００３３】
容量成分電流は、三相モータ３の配線長さや三相モータ３内部の電線長さで決まるため、三相モータ３のＵ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ同じ値の容量成分電流が存在する容量成分電流は基本的に互いに同量となる。三相モータ３の各相の回転周期成分が１２０°ずつずれているため、各相の容量成分電流の合算値は０となる。したがって、三相モータ３の絶縁劣化がない良好な状態の場合には、商用周波数成分のみが残り、図５（ａ）に示す電流波形Ｉとなる。
なお、図５（ａ）に示す電流波形Ｉは、電圧波形に対して９０°進んでいる。
【００３４】
一方、三相モータ３の絶縁劣化が発生した場合には、絶縁劣化が発生した相の電圧波形に同期した対地漏洩電流が流れる。このため、例えば、Ｕ相に絶縁劣化が発生した場合の電流波形は、図５（ｂ）に波形IIで示すように、図４（ａ）の合成電圧波形Ｉと同じ波形となり、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の回転周期成分が含まれている。
なお、Ｖ相又はＷ相に絶縁劣化が発生した場合の電流波形も、位相が１２０°ずつずれているだけでＵ相の電流波形IIと同様の波形となる。
【００３５】
このように、図５（ａ）に示す電流波形Ｉには、商用交流電源１の周波数成分が含まれ、また、図５（ｂ）に示す電流波形IIには、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の回転周期成分が含まれている。これらの成分は、ノイズとして、零相変流器を用いた対地漏洩電流検出に悪影響を与え、誤差の原因となってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、インバータ機器３を制御して、低周波小信号を互いに同相で各相に重畳して、インバータ機器２から出力させる。
その結果、Ｕ相の出力波形は、図４（ａ）の合成電圧波形Ｉに、図６（ａ）に示す低周波小信号波形Ｉを重畳させた図６（ｂ）に示す出力波形IIとなる。
同様に、Ｖ相の出力波形は、図４（ｂ）の合成電圧波形IIに、図６（ａ）に示す低周波小信号波形Ｉを重畳させた図６（ｃ）に示す出力波形IIIとなる。
同様に、Ｗ相の出力波形は、図４（ｂ）の合成電圧波形IIに、図６（ａ）に示す低周波信小号波形Ｉを重畳させた図６（ｄ）に示す出力波形IVとなる。
【００３７】
これにより、電流波形Ｉ三相モータ３の絶縁劣化がない良好な状態の場合、図５（ａ）に示した電流波形Ｉは、図６（ａ）に示した低周波小信号波形Ｉに応じた信号成分が重畳されて、図７（ａ）に示す電流波形Ｉとなる。
【００３８】
一方、例えば、Ｕ相に絶縁劣化が発生した場合の電流波形は、図５（ｂ）に示した電流波形IIに、図６（ａ）に示した低周波小信号波形Ｉに応じた信号周波数成分が重畳されて、図７（ｂ）に示す電流波形IIとなる。
そして、検出部６２で信号周波数の交流電流成分を抽出することにより、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の駆動周波数成分による磁界ノイズの影響を低減することができるため、対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【００３９】
［容量成分電流の分離］
ところで、本実施形態では、重畳する低周波小信号又は印加する低周波信号が交流電圧信号であるため、信号周波数の交流電流成分として検出された対地漏洩電流Ｉ０には、絶縁劣化による抵抗成分電流Ｉｏｒだけでなく、対地間静電容量に流れる容量成分電流Ｉｏｃも含まれる。
【００４０】
抵抗成分電流Ｉｏｒの電流ベクトルの位相は、電圧波形の位相と同位相である。一方、容量成分電流Ｉｏｃの電流ベクトルの位相は、電圧波形の位相Ｖに対して９０°進んでいる。このため、図８に示すように、対地漏洩電流（交流電流成分）Ｉ０は、抵抗成分電流Ｉｏｒと、誘容量成分電流Ｉｏｃとの合成ベクトルとなる。
【００４１】
容量成分電流Ｉｏｃは、周波数に比例するため、信号周波数が低いいほど、対地漏洩電流Ｉ０の検出に与える容量成分電流Ｉｏｃの影響を低減することができる。したがって、信号周波数は、電源周波数及び駆動周波数のいずれよりも低いことが好ましい。
【００４２】
本実施形態においては、対地漏洩電流をより精度良く検出するため、処理部８は、電流センサ６で検出された交流電流成分Ｉｏと、電圧取得部７で取得された交流電圧信号Ｖとから位相差θを求め、この位相差θに基づいて、交流電流成分Ｉｏのうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流Ｉｏｃを含まない、交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流Ｉｏｒを算出する。
【００４３】
具体的には、処理部８は、下記の式（１）により、抵抗成分電流Ｉｏｒを算出する。
Ｉｏｒ＝Ｉｏｃｏｓθ  ・・・（１）
このように、容量成分電流の分離することにより、対地漏洩電流をより精度良く検出することできる。
【００４４】
なお、処理部８は、交流電源１の電圧と、コントローラ５がインバータ機器２を制御する制御信号とから、交流電圧信号Ｖの電圧を算出するとともに、制御信号のタイミングに基づいて、交流電流成分Ｉｏと交流電圧信号Ｖとの位相差θを求めることにより取得してもよい。その場合、処理部８が電圧取得部７を兼ねることができる。
【００４５】
［誘電損失の分離］
ところで、従来は、工場設備の漏洩電流を検出する場合、通常、設備全体での対地漏洩電流が測定されていた。その場合の対地漏洩電流の検出精度には、例えば、ミリアンペア（ｍＡ）のオーダーの精度が必要であった。
これに対し、１つの三相モータのような負荷機器３を通じて流れる対地漏洩電流を検出する場合の検出精度には、例えば、マイクロアンペア（μＡ）のオーダーの精度が必要となることがある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、対地漏洩電流をより一層精度良く検出するため、処理部８は、誘電損失Ｌを含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分を更に算出する。
誘電損失Ｌは、対地間静電容量に電流電圧が印加されたときに、抵抗と同様に熱が発生する現象であり、図８に示すように、電圧波形Ｖの位相と同位相を有する。
【００４７】
正味の抵抗成分電流は、信号周波数が変化しても変化しない特性を有する。一方、誘電損失は、周波数が上昇すると増加する特性を有する。このため、この特性の違いを利用して、抵抗成分電流Ｉｏｒから正味の抵抗成分電流（絶縁抵抗成分）を誘電損失と分離して算出することができる。
【００４８】
誘電損失Ｌを分離するため、コントローラ８は、インバータ機器２に、複数の信号周波数の交流電圧信号を前記電路に重畳して出力させる。電圧取得部７は、複数の信号周波数それぞれにおける交流電圧信号の電圧を取得する。
なお、複数の信号周波数は、同時に重畳しても良いし、タイミングをずらして重畳してもよい。
【００４９】
そして、処理部８は、複数の信号周波数それぞれにおいて、対地漏洩電流Ｉｏのうちの抵抗成分電流Ｉｏｒを、上記の式（１）に従って算出する。続いて、処理部８は、複数の信号周波数それぞれにおける抵抗成分電流Ｉｏｒに基づいて、信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する。
【００５０】
具体的には、例えば、誘電損失の周波数変化を、図９（ａ）のグラフに直線Ｉで示す１次関数と仮定して、表１に示す少なくとも２つ信号周波数（ｆ１及びｆ２）における抵抗成分電流（Ｉｏｒ１及びＩｏｒ２）及び交流電圧信号（Ｖ１及びＶ２）に基づいて、以下の連立方程式（２）及び（３）を解いて、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分ＩＲを算出するとよい。
図９（ａ）のグラフにおいて、絶縁抵抗成分は、信号周波数＝０Ｈｚのときの抵抗成分電流（Ｉｏｒ１）、即ち、直線Ｉの切片の値に相当する。
【００５１】
【表１】
2020091250.tif 000003
【００５２】
Ｉｏｒ１                ＝ｂ（ｆ１）＋ＩＲ  ・・・（２）
Ｉｏｒ２・（Ｖ１／Ｖ２）  ＝ｂ（ｆ２）＋ＩＲ  ・・・（３）
なお、式（２）及び式（３）中のｂは、図９（ａ）のグラフの直線定数を表す。
また、図９（ａ）のグラフのＩｏｒ２’は、交流電圧信号を同条件とするために規格化したＩｏｒ２・（Ｖ１／Ｖ２）を表す。
【００５３】
また、ｆ２＝２×ｆ１の場合には、以下のようにして正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分ＩＲを算出することもできる。
【００５４】
（１）まず、コントローラ５が、インバータ機器２に、交流電圧信号として、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）の交流電圧信号（Ｖ１，Ｖ２）をインバータ機器２からそれぞれ重畳出力させる。
なお、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）は、同時に重畳してもよいし、1つの周波数を重畳する都度、次の（２）及び（３）の工程を繰り返してもよい。
【００５５】
（２）そして、電圧取得部７が、これらの２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）それぞれにおける交流電流成分の電圧（Ｖ１，Ｖ２）を測定するとともに、電流センサ６の検出回路６２が、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）それぞれにおける交流電流成分の電流（Ｉｏ１，Ｉｏ２）のレベルをそれぞれ測定する。さらに、処理部８が、交流電流成分と交流電流成分との位相差θを求める。
【００５６】
（３）次いで、処理部８が、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）それぞれにおける交流電圧信号の電圧と電流（Ｉｏ１，Ｉｏ２）との位相差から、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）それぞれにおける対地漏洩電流（Ｉｏ１，Ｉｏ２）のうちの抵抗成分電流（Ｉｏｒ１，Ｉｏｒ２）を算出する。
【００５７】
（４）次いで、２つの信号周波数（ｆ１，ｆ２）それぞれにおける抵抗成分電流（Ｉｏｒ１，Ｉｏｒ２）から、負荷機器の絶縁抵抗の劣化により流れる対地漏洩電流である正味の抵抗成分電流（絶縁抵抗電流）が信号周波数に依存しないことを利用して、絶縁抵抗成分と誘電損失とを次のよう分離する。
【００５８】
ここでは、第２の信号周波数ｆ２が第１の信号周波数ｆ１の２倍としているので、図９（ａ）に示すように、第１の信号周波数（ｆ１）のときの抵抗成分電流（Ｉｏｒ１）と第２の信号周波数（ｆ２）の規格化した抵抗成分電流（Ｉｏｒ２’＝（Ｖ１／Ｖ２）×Ｉｏｒ２）との差分（Ｉｏｒ２’−Ｉｏｒ１）が、第１の信号周波数（ｆ１）のとき抵抗成分電流（Ｉｏｒ１）の誘電損失Ｌと等しくなっている。
したがって、第１の信号周波数（ｆ１）のときの抵抗成分電流（Ｉｏｒ１）から、差分（Ｉｏｒ２’−Ｉｏｒ１）を除算した値が、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分ＩＲとなる。
このようにして、絶縁抵抗成分ＩＲを容易に求めることができる。
【００５９】
さらに、交流電圧信号の電圧（Ｖ１）を絶縁抵抗成分ＩＲで除算することにより、三相モータ３の絶縁抵抗Ｒ（Ｖ１／ＩＲ）を精度良く算出することができる。
【００６０】
なお、誘電損失Ｌも三相モータ３のような負荷機器の絶縁劣化を知るパラメータの一つであるため、交流電圧信号の電圧（Ｖ１）を抵抗成分電流Ｉｏｒ１で除算したものを、三相モータ３の絶縁抵抗Ｒとして算出してもよい。
また、交流電圧信号の電圧（Ｖ１）を交流電流成分Ｉｏで除算したものを、三相モータ３の絶縁抵抗Ｒとして算出することもできる。
【００６１】
また、例えば、誘電損失の周波数変化を、図９（ｂ）のグラフに曲線IIで示す２次関数と仮定して、表２に示す少なくとも３つ信号周波数（ｆ３、ｆ４、ｆ５）における抵抗成分電流（Ｉｏｒ３、Ｉｏｒ４、Ｉｏｒ５）及び交流電圧信号（Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）に基づいて、以下の連立方程式（４）〜（６）を解いて、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分ＩＲを算出してもとよい。
図９（ｂ）のグラフにおいて、絶縁抵抗成分ＩＲは、信号周波数ｆ＝０Ｈｚのときの抵抗成分電流（Ｉｏｒ）の値に相当する。
【００６２】
【表２】
2020091250.tif 000004
【００６３】
Ｉｏｒ３                ＝ａ（ｆ３）２＋ｂ（ｆ３）＋ＩＲ  ・・・（４）
Ｉｏｒ４・（Ｖ３／Ｖ４）  ＝ａ（ｆ４）２＋ｂ（ｆ４）＋ＩＲ  ・・・（５）
Ｉｏｒ５・（Ｖ３／Ｖ５）  ＝ａ（ｆ５）２＋ｂ（ｆ５）＋ＩＲ  ・・・（６）
なお、式（４）〜式（６）中のａ及びｂは、図９（ｂ）のグラフの曲線IIの傾きを表す定数である。
また、図９（ｂ）のグラフのＩｏｒ４’及びＩｏｒ５’は、それぞれ交流電圧信号を同条件とするために規格化したＩｏｒ４・（Ｖ３／Ｖ４）及びＩｏｒ５・（Ｖ３／Ｖ５）を表す。
【００６４】
［第２実施形態］
本実施形態の漏洩電流検出装置は、図１に示した第１実施形態のものと基本的に同じ構成を有する。このため、本実施形態では、第１実施形態と同じ構成及び動作の説明を省略する。
本実施形態では、コントローラ５は、三相モータ３のような負荷機器の駆動電圧のＰＷＭ制御に使用されていない部分のデューティー比を利用してインバータ機器２を更に制御することにより、直流電圧信号を駆動電圧に重畳して出力させる。例えば、ＰＷＭ制御にデューティー比０〜９５％の範囲が使用されている場合、コントローラ５は、残りのデューティー比９５〜１００％の範囲内においてインバータ機器２を更に制御して直流電圧信号を駆動電圧に重畳して出力させる。
【００６５】
そして、三相モータ３の対地漏洩がない場合には、重畳された直流電圧信号による直流成分電流は電路４に流れない。一方、三相モータ３の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、直流成分電流が電路４に流れる。
【００６６】
また、直流電圧を重畳した場合には、電流センサ６として、零相変流器６１の代わりに、フラックスゲート方式を用いた電流センサのような、微小直流電流を測定できるセンサにより直流成分電流を検出するとよい。
なお、フラックスゲート方式を用いた電流センサは、交流電流成分も検出することができ、第１実施形態における零相変流器６１を用いた電流センサ６の代わりに用いることもできる。
【００６７】
本実施形態では、直流成分電流を検出するので、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の駆動周波数成分による磁界ノイズの影響を低減することができる。さらに、直流成分電流Ｉｏｒは、容量成分電流を含まないため、三相モータ３の絶縁劣化による正味の抵抗成分電流ＩＲだけを直流成分電流Ｉｏｒとして容易に検出することができる。これにより、対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【００６８】
さらに、直流電圧信号の電圧（ＤＣＶ）を、直流電流成分の電流Ｉｏｒで除算することにより、三相モータ３の絶縁抵抗Ｒ（＝ＤＣＶ／Ｉｏｒ）を精度良く算出することができる。
【００６９】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態として、本発明の第２の漏洩電流検出装置及び第２の対地漏洩電流検出方法の一例を説明する。
【００７０】
図１０に示すように、本実施形態に係る漏洩電流検出装置も、第１実施形態と同じく、所定の電源周波数の交流電源としての商用交流電源１を電源とするインバータ機器２から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器としての三相モータ３に印加されている電路を測定対象とし、活線状態で、三相モータ３の絶縁抵抗を通じて流れる対地漏洩電流を検出可能に構成されている。
このため、本実施形態では、第１実施形態と同じ構成及び動作の説明を省略する。
【００７１】
本実施形態の漏洩電流検出装置は、インバータ機器２と三相モータ３とを接続する三相三線の電路４の少なくとも一つに交流電圧信号を印加する高圧発生回路５０と、インバータ機器２と三相モータ３とを接続する電路４を流れる電流を検出する電流センサ６とをから構成されている。電流センサ６の構成は、第１実施形態のものと同じである。
【００７２】
さらに、本実施形態の漏洩電流検出装置も、第１実施形態と同じく、交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部７と、電流センサ６で検出された交流電流成分と、電圧取得部７で取得された交流電圧信号とを処理する処理部８とを備えている。
【００７３】
高圧発生回路５が電路４に印加する交流電圧信号は、三相モータ３に印加される多相駆動電圧（例えば、２００Ｖ）よりも高い電圧（例えば、３００Ｖ）で、商用交流電源１の周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）及び三相モータ３の駆動周波数（例えば、２００Ｈｚ）のいずれよりも低い信号周波数（例えば、１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ）を有する。
【００７４】
印加される交流電圧信号（以下、「低周波信号」とも称する。）はまた、所定の抵抗５１を介して電路４に印加される。
抵抗５１の抵抗値は、印加した低周波信号が三相モータ３の駆動に実質的に影響しない程度に大きい値が望ましく、かつ、漏洩検出対象の負荷機器３の絶縁抵抗値よりも小さいことが望ましい。
また、抵抗５１の抵抗値は、一定値（例えば、１ＭΩ）を設定してもよいし、複数のレンジの抵抗値（例えば、１０ｋΩ、１００ｋΩ、１ＭΩ、１０ＭΩ）を設定してレンジを切り替えてもよい。複数のレンジの抵抗値を設けることにより、広いレンジの対地漏洩電流を検出することができる。
なお、低周波信号は、電路４を構成する三線のうちの一つに印加すれば十分であるが、三線うちの２つ以上に互いに同相で印加してもよい。
【００７５】
高電圧の低周波信号を印加した結果、多相駆動電圧に実質的にオフセット電圧が発生する。そして、三相モータ３からの対地漏洩がない場合には、印加された低周波信号の信号周波数成分の電流は電路４に流れない。一方、三相モータ３の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、オフセット電圧を発生させている低周波信号の信号周波数成分の電流も電路に流れる。
【００７６】
本実施形態における信号周波数（例えば、１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ）は、商用交流電源１の周波数（例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）及び駆動周波数（例えば、２００Ｈｚ）のいずれとも異なるため、信号周波数の交流電流成分を抽出することにより、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の駆動周波数成分による磁界ノイズの影響を低減することができる。さらに、信号周波数を商用交流電源１の周波数及び駆動周波数のいずれよりも低くすれば、容量成分電流に流れる対地漏洩電流を減少させることができる。その結果、負荷機器３の絶縁抵抗の劣化により流れる対地漏洩電流（抵抗成分電流）の検出精度を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施形態においても、第１実施形態において説明したのと同様にして、交流電流成分Ｉｏｒから、容量成分電流Ｉｏｒを除去し、さらに、誘電損失Ｌを除去して、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分ＩＲを算出することが好ましい。
さらに、本実施形態においても、交流電圧信号の電圧Ｖを絶縁抵抗成分ＩＲで除算して、負荷機器３の絶縁抵抗値を算出することが好ましい。
【００７８】
［第４実施形態］
本実施形態の漏洩電流検出装置は、図１０に示した第３実施形態のものと基本的に同じ構成を有する。このため、本実施形態では、第３実施形態と同じ構成及び動作の説明を省略する。
【００７９】
ただし、本実施形態では、高圧発生回路５０により、電路４に直流電圧を印加する。高圧発生回路５０により印加される直流電圧は、多相駆動電圧よりも高い電圧であるため、直流電圧信号を印加する結果、電路４の多相駆動電圧にオフセット電圧が発生する。また、この直流電圧による直流電圧信号は、高抵抗を介して印加されているため、三相モータ３の駆動電流として実質的に影響しない。
【００８０】
そして、三相モータ３の対地漏洩がない場合には、印加された直流電圧による電流は電路４に流れない。一方、三相モータ３の絶縁劣化等により対地漏洩がある場合には、直流成分の電流も電路４に流れる。
【００８１】
また、直流電圧を印加した場合には、電流センサ６として、零相変流器５の代わりに、フラックスゲート方式を用いた電流センサのような微小直流電流を測定できるセンサにより直流成分を検出するとよい。
【００８２】
本実施形態では、直流成分電流を検出するので、商用交流電源１の周波数成分及び三相モータ３の駆動周波数成分による磁界ノイズの影響を低減することができる。さらに、直流成分電流Ｉｏｒは、容量成分電流を含まないため、三相モータ３の絶縁劣化による正味の抵抗成分電流ＩＲだけを直流成分電流Ｉｏｒとして容易に検出することができる。これにより、対地漏洩電流を精度良く検出することができる。
【００８３】
さらに、直流電圧信号の電圧（ＤＣＶ）を、直流電流成分の電流Ｉｏｒで除算することにより、三相モータ３の絶縁抵抗Ｒ（＝ＤＣＶ／Ｉｏｒ）を精度良く算出することができる。
【００８４】
以上、本発明の漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法の実施形態について説明したが、本発明に係る漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、三相モータを負荷機器とした例を説明したが、本発明では、負荷機器はモータに限定されず、また、三相以外のモータにも適用することができる。
また、上述した各実施形態では、電源周波数及び駆動周波数のいずれよりも低い信号周波数を有し、かつ、多相駆動電圧よりも低い電圧を有する低周波の交流電圧信号を交流電圧信号として重畳し例を説明したが、本発明では、交流電圧信号は、低周波の信号に限定されず、電源周波数及び駆動周波数のいずれとも異なる周波数であればよく、これらの周波数よりも高い周波数であってもよい。また、交流電圧信号の周波数は、電流センサにおいて、電源周波数及び駆動周波数と分離して抽出できる程度に、電源周波数及び駆動周波数のいずれの周波数からも離れていることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、三相モータを初めとする負荷機器の絶縁抵抗を通じて流れる対地漏洩電流検出する漏洩電流検出装置において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  交流電源（商用交流電源）
２  インバータ機器
３  負荷機器（三相モータ）
４  電路
５  コントローラ
５０  高圧発生器
５１  抵抗
６  電流センサ
６１  零相変流器
６２  検出部
７  電圧取得部
８  処理部
【図１】
2020091250.tif 000005
【図２】
2020091250.tif 000006
【図３】
2020091250.tif 000007
【図４】
2020091250.tif 000008
【図５】
2020091250.tif 000009
【図６】
2020091250.tif 000010
【図７】
2020091250.tif 000011
【図８】
2020091250.tif 000012
【図９】
2020091250.tif 000013
【図１０】
2020091250.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月15日(2019.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、
前記インバータ機器を制御して、電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させるコントローラと、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する電流センサと、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理部と、
を備え、
前記電圧取得部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、漏洩電流検出装置。
【請求項２】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、
前記インバータ機器を制御して、電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させる工程と、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する工程と、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得工程と、
前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理工程と、
を有し、
前記電圧取得工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、
前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、対地漏洩電流検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の漏洩電流検出装置は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させるコントローラと、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する電流センサと、前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理部と、を備え、前記電圧取得部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の第１の対地漏洩電流検出方法は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させる工程と、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する工程と、前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得工程と、前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理工程と、を有し、前記電圧取得工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出することを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
［第１参考例］
次に、第１参考例（以下、便宜的に「本実施形態」とも称する。）を説明する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
［第２参考例］
第２参考例（以下、「本実施形態」とも称する。）の漏洩電流検出装置は、図１０に示した第１参考例のものと基本的に同じ構成を有する。このため、第２参考例では、第１参考例と同じ構成及び動作の説明を省略する。
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月19日(2019.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置であって、
前記インバータ機器を制御して、電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させるコントローラと、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する電流センサと、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得部と、
前記電流センサで検出された前記交流電流成分と、前記電圧取得部で取得された前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理部と、
を備え、
前記電圧取得部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理部は、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、漏洩電流検出装置。
【請求項２】
インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、
前記インバータ機器を制御して、電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させる工程と、
前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する工程と、
前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得工程と、
前記交流電流成分と、前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理工程と、
を有し、
前記電圧取得工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、
前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、
前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出する
ことを特徴とする、対地漏洩電流検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の第１の対地漏洩電流検出方法は、インバータ機器から所定の駆動周波数の多相駆動電圧が負荷機器に印加されているときに、前記負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流を検出する対地漏洩電流検出方法であって、前記インバータ機器を制御して、前記電源周波数及び前記駆動周波数のいずれとも異なる信号周波数を有する複数の信号周波数の交流電圧信号を前記多相駆動電圧の各々に互いに同相で重畳して出力させる工程と、前記インバータ機器と前記負荷機器とを接続する電路を流れる前記信号周波数の交流電流成分を抽出して検出する工程と、前記交流電圧信号の電圧を取得する電圧取得工程と、前記交流電流成分と、前記交流電圧信号との位相差に基づいて、前記交流電流成分のうち、前記交流電圧信号に対して位相が９０°ずれている対地間静電容量に流れる容量成分電流を含まない、前記交流電圧信号と同位相の抵抗成分電流を算出する処理工程と、を有し、前記電圧取得工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記交流電圧信号の電圧を取得し、前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおいて、前記交流電流成分のうちの前記抵抗成分電流を算出し、前記処理工程において、前記複数の信号周波数それぞれにおける前記抵抗成分電流に基づいて、前記信号周波数が０Ｈｚであるときの抵抗成分電流を、前記信号周波数に依存する対地間静電容量での誘電損失成分を含まない、正味の抵抗成分電流である絶縁抵抗成分として更に算出することを特徴としている。