(57)【要約】【課題】  インバータ負荷回路の絶縁劣化検出において、インバータ制御に起因する誤差要因を軽減させ、インバータ負荷回路の微小な漏洩電流を高精度に検出可能とするインバータ装置用絶縁劣化検出装置を提供する。【解決手段】  インバータ負荷回路の絶縁劣化検出を行うに際して、零相変流器６と低域通過フィルター７と増幅器８を一連に構成し、これらを一体に構成される零相変流器収納部９をインバータ制御装置３の負荷側に置き、該収納部９からの出力を絶縁劣化検出ユニット１１に入力し、電磁誘導による影響と、フィルターやインバータ制御回路自身の漏れ電流の影響を軽減させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ出力により駆動されるモーターなどの負荷回路の絶縁劣化検出装置において、零相変流器と低域通過フィルターと増幅器とを一連に構成し、これらをインバータ制御回路の負荷側に設置し、該増幅器の出力を絶縁劣化検出ユニットの入力とすることを特徴とするインバータ装置用絶縁劣化検出装置。
【請求項２】
零相変流器と低域通過フィルターと増幅器を一連に構成し、これらを一体に構成される零相変流器収納部とすることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置用絶縁劣化検出装置。
【請求項３】
絶縁劣化検出ユニットの検出方式として、電源電圧と同相成分である有効分電流により絶縁劣化を検出することを特徴とした請求項１〜２記載のインバータ装置用絶縁劣化検出装置。
【請求項４】
インバータ出力により駆動されるモーターなどの負荷回路の絶縁劣化検出装置において、零相変流器と低域通過フィルターと増幅器とを一連に構成し、これらをインバータ制御回路の負荷側に設置し、該増幅器の出力を絶縁劣化検出ユニットの入力とすることを特徴とするインバータ装置用絶縁劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、インバータ制御電源を用いた負荷回路において、高周波成分や、アンバランスな浮遊静電容量が存在する系統においても、負荷の絶縁劣化を高感度に検出することが可能な絶縁劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、インバータ制御電源を用いた負荷回路の絶縁劣化検出は、図５に示すようにインバータ制御装置の１次側（電源側）に設けた零相変流器の出力を、そのまま絶縁劣化検出ユニットに導入してその零相電流の大きさから負荷における絶縁劣化状態を判定していた。また、その他の手段として零相変流器の出力に高周波成分を阻止する低域フィルターを設けたものもあるが、何れも１次側（電源側）の工夫でしかなかった。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】  特開平５−１５０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  この方法によれば、零相変流器及び、絶縁劣化検出ユニットは従来から使用している商用周波数に応動する汎用タイプのものをそのまま使用できるという利点があったが、次の２つの理由によりインバータの負荷回路の絶縁劣化検出を高感度に行うことができなかった。【０００４】  理由の一つ目としてインバータ制御装置の電源側には、インバータ制御装置内部で生じた高調波電流成分を電源側に逆流させないためラインフィルターが使用される。ラインフィルター内の大地間の静電容量により、大地への漏れ電流が流れることになり負荷の絶縁劣化検出感度を鈍くする要因となってしまう。【０００５】  理由の二つ目として、インバータ制御装置では当然商用周波数以外の周波数での運転を行うことが多く、特に周波数の高い領域では、インバータ制御装置内部における対地浮遊静電容量による漏れ電流が増大する。これは、対地浮遊静電容量の各相間における僅かなアンバランスは、通常の商用周波数においてはごく小さく無視可能であっても、高い周波数領域における運転時には数十倍から、時には数百倍以上の漏れ電流に相当してしまう。これらの関係は次のようになっている。【０００６】  従来方式の図５において、交流電源１は、接地抵抗２１を介して大地に接地されている。この接地抵抗に流れる電流がこの系統の漏れ電流Ｉｏであり、従来この電流は零相変流器６を用いて検出していた。いまラインフィルター２の大地間の静電容量によって流れる漏れ電流をＩｏ１、インバータ制御装置３の内部における対地浮遊静電容量２２−１、２２−２、２２−３による漏れ電流とインバータ制御装置内の絶縁抵抗分の漏れ電流の合計をＩｏ２、負荷１０における絶縁抵抗２３による漏れ電流をＩｏ３とすると
Ｉｏ＝Ｉｏ１＋Ｉｏ２＋Ｉｏ３
となり、本来必要とする負荷における漏れ電流Ｉｏ３に対して、Ｉｏ１とＩｏ２が不必要な漏れ電流分として加わっているため、負荷回路の絶縁劣化検出の値は、これら二つの漏れ電流Ｉｏ１、Ｉｏ２の影響を受けない範囲での検出値とならざるをえない。【０００７】  例えば、対地静電容量が１μＦあると５０Ｈｚ，１００Ｖの電源においては  約３１ｍＡの大地漏れ電流が流れる。これは対地絶縁抵抗に換算すると絶縁状態としては、かなり悪い値である約３．２ｋΩに相当する。このように大きな大地漏れ電流が流れている中から、負荷回路の絶縁劣化状況を１ＭΩオーダーで検出することは不可能であった。これらＩｏ１、Ｉｏ２の漏れ電流が大きい設備で絶縁劣化検出を行う場合、感度を大幅に低下させざるを得ず、インバータ制御電源を用いた負荷回路の絶縁劣化検出を負荷回路を活かしたまま高感度に行うことはできないため、これらの設備では、負荷回路の絶縁劣化状況を把握するために、設備停止を行いインバータ制御装置を負荷回路から切り離して絶縁抵抗を測定する方法によらざるを得なかった。【０００８】  一方、Ｉｏ３だけを検出するためにインバータ制御装置の負荷側に零相変流器を設置すると、負荷の絶縁状態を高感度に検出するためには、零相変流器の２次側電流は、μＡオーダ以下となることより、周囲の電磁誘導の影響で正しく測定することができなかった。【０００９】  本発明の目的は、ラインフィルターにおける大地漏れ電流とインバータ制御装置内部における対地浮遊静電容量のアンバランスの影響を受けず、負荷回路の絶縁劣化検出を高感度に行うことを可能とし、絶縁劣化による機器の損傷や火災などの２次災害を未然に予防する装置及びその手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のインバータ用絶縁劣化検出装置は、以下のごとく構成されている。【００１１】（１）インバータ出力により駆動されるモーターなどの負荷回路の絶縁劣化検出装置において、零相変流器と低域通過フィルターと増幅器とを一連に構成し、これらをインバータ制御回路の負荷側に設置し、前記増幅器の出力を絶縁劣化検出ユニットの入力とすることを特徴としてなるインバータ用絶縁劣化検出装置に関する。【００１２】（２）本発明のインバータ用絶縁劣化検出装置は上記（１）に記載の装置であり、零相変流器と低域通過フィルターと増幅器とを一連に構成し、これらを一体に構成される零相変流器収納部としてケースに収納したことを特徴とするインバータ用絶縁劣化検出装置に関する。【００１３】（３）本発明のインバータ用絶縁劣化検出装置は上記（１）（２）に記載の装置であり、かつ前記絶縁劣化検出ユニットにおける検出方法として電源電圧と同相成分である有効分電流による絶縁劣化検出としたことを特徴としている。【００１４】（４）インバータ出力により駆動されるモーターなどの負荷回路の絶縁劣化検出装置において、零相変流器と低域通過フィルターと増幅器とを一連に構成し、これらを一体構成される零相変流器収納部をインバータ制御回路の負荷側に設置し、前記増幅器の出力を絶縁劣化検出ユニットの入力とすることを特徴としてなるインバータ用絶縁劣化検出方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の零相変流器収納部を用いれば、電磁誘導の影響を軽減しかつ電源周波数領域の信号のみを増幅してＳ／Ｎ比の改善を図ることにより、インバータ制御装置を用いた負荷の絶縁劣化状況の検出において、１ｍＡ以下と言った高感度検出を容易に実現できる。【００１６】  すなわち、本発明によれば、インバータ制御装置を用いた負荷回路の絶縁劣化状況を設備停止を行わず、可動部を持つコンタクタなどを動作位置に置き、さらには負荷回路に切削機器を使用している場合は冷却用の水を流している状態など、全ての負荷回路を稼働状態においたまま高感度検出ができるので、負荷回路の絶縁劣化による機器の損傷や火災などの２次災害の発生を未然に防止するための処置を行うことが可能となる。負荷回路の絶縁劣化状況を常に把握できることより、負荷設備を突然停止させることなく、予定した作業計画を立てられるので、負荷設備の運用信頼性を大きく向上させることができる。【００１７】  また、動作判定処理部に漏れ電流の有効分のみに応動する方式を適用すれば、負荷の絶縁劣化監視をさらに高感度化することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  図１は、本発明の絶縁劣化検出装置の一形態例を示す図である。この絶縁劣化検出装置は、インバータ負荷回路の絶縁劣化検出を行う。
【００１９】  交流電源１から、ラインフィルター２を介して電源が供給されるインバータ制御装置３は、整流回路４とパワースイッチ手段５より構成され、大地との間には浮遊静電容量２２−１，２２−２，２２−３をそれぞれ持っている。インバータ制御装置３の出力は零相変流器６を通ってモーターなどの負荷１０に供給される。零相変流器６の２次側出力は低域通過フィルター７により高調波成分を除いたのち直ちに増幅器８により信号増幅する。零相変流器６と、低域通過フィルター７及び増幅器８は、配線距離をできるだけ短くし一連に構成し、これらを一体に構成される零相変流器収納部９として収納される。
【００２０】  増幅器８の出力は、制御盤やキュービクルのパネル面などメンテナンスのやりやすい位置に設置された絶縁劣化検出ユニット１１に接続される。絶縁劣化検出ユニット１１は帯域通過フィルター１２、レベル検出部１３、動作判定処理部１４、出力処理部１５によって構成され負荷１０における絶縁抵抗低下に伴う漏れ電流が整定された所定の値より大きい時に出力１６を出す。
【００２１】  零相変流器６の設置位置をインバータ制御装置３の負荷側にすることにより、漏れ電流のうち、フィルター２に流れる漏れ電流Ｉｏ１と、インバータ制御装置３の内部浮遊容量に流れる漏れ電流Ｉｏ２を含まない負荷１０に流れる漏れ電流Ｉｏ３だけを検出できるので負荷１０における絶縁監視を高感度に実施可能となる。
【００２２】  さらに、零相変流器収納部９が設置される環境は、一般にモーターなどの負荷の近傍となることが多いため、電磁気的にはダーティであり電磁誘導の影響を受けやすい。特に零相変流器６の出力は通常１Ｖ以下のごく低い電圧領域であり、電磁誘導の影響を受けると正しい判定が不可能となってしまう。そこで、零相変流器６と低域通過フィルター７及び増幅器８をごく近くに配置し、電圧レベルの低い信号部分の引き回しをなくすことにより電磁誘導の影響を受けにくくするとともに、インバータ制御回路特有のキャリア周波数成分や、高調波成分を低域通過フィルターで除去したのち増幅することによりＳ／Ｎ比の大幅な改善を図ることができる。
【００２３】  なお、零相変流器収納部９に内蔵する零相変流器６と、低域通過フィルター７および増幅器８を一括収納するケースの選択は、材質、形状など特に制限はないがシールドタイプのものがより好ましい。シールド処理を行うことにより、電磁誘導の影響をさらに軽減することができる。
【００２４】  また、絶縁劣化検出ユニット１１内の動作判定処理部１４で行う判定方法としては、漏れ電流の大きさのみで判定する方式（Ｉｏ検出方式）としても良いし、有効分電流判定用電圧入力１７を接続し、漏れ電流のうち電圧位相と同相方向にある有効分の漏れ電流のみを検出する方式（Ｉｏｒ検出方式）としても良い。いずれの方式においても、負荷１０の絶縁劣化により流れる漏れ電流は、交流電源１における接地抵抗２１から供給されることより、電源周波数に一致しているので、電源周波数に対応した絶縁劣化検出ユニット１１を適用することができる。
【００２５】  なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる絶縁劣化検出装置の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる絶縁劣化検出装置の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる絶縁劣化検出装置の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる絶縁劣化検出装置の構成図である。
【図５】従来の絶縁劣化検出装置の一形態例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２７】１…交流電源、２…フィルター、３…インバータ制御装置、４…整流回路、５…パワースイッチ手段、６…零相変流器、７…低域通過フィルター、８…増幅器、９…零相変流器収納部、９’…シールド付零相変流器収納部、１０…負荷、１１…絶縁劣化検出ユニット、１２…帯域通過フィルター、１３…レベル検出部、１４…動作判定処理部、１５…出力処理部、１６…絶縁劣化検出ユニットの出力、１７…有効分電流判定用電圧入力、２１…接地抵抗、２２−１，２２−２，２２−３…浮遊静電容量、２３…絶縁抵抗、２４…シールド処理部、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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