JP7726232B2 - Partial discharge detector - Google Patents
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Description
本発明は、コイルの部分放電検出装置に関する。 The present invention relates to a partial discharge detection device for coils.
EVやHEVなどの動力源であるモータシステムは、バッテリー、インバータ、モータコントローラ、モータ等で構成されており、モータはインバータによって駆動されている。インバータは、高速にスイッチング動作を繰り返すことでモータ駆動に必要な正弦波電流を作り出している。この際、インバータの出力端子には、スイッチング動作の度にバッテリー電圧を超えるようなサージ電圧が発生している。このサージ電圧は、インバータとモータ間のケーブルを介してモータ内部まで伝搬してしまうので、瞬間的にバッテリー電圧以上の高電圧がモータのコイル間に加わることになる。このサージ電圧は、モータケーブルの配策、ケーブルの長さ、駆動条件などで異なり、サージ電圧は駆動電圧の1.3倍以上になることがある。このようなサージ電圧がモータのコイル間に加わるとコイル皮膜を介して部分放電と呼ばれる微小な放電が発生することが知られている。この部分放電が発生し続けるとコイル皮膜の浸食が伸展し、やがて絶縁破壊を招くことになる。部分放電を監視することは、コイル巻線に劣化が発生しているかどうか、また巻線が損傷する可能性が大きいかどうかを知るために重要である。 Motor systems, which serve as the power source for EVs and HEVs, consist of a battery, inverter, motor controller, and motor, and the motor is driven by the inverter. The inverter generates the sinusoidal current required to drive the motor by repeatedly switching between the inverter's inputs at high speeds. During this process, a surge voltage exceeding the battery voltage is generated at the inverter's output terminals with each switching operation. This surge voltage propagates through the cable between the inverter and motor and into the motor, momentarily applying a voltage greater than the battery voltage across the motor's coils. This surge voltage varies depending on the motor cable routing, cable length, and operating conditions, and can reach 1.3 times the operating voltage or more. When this surge voltage is applied across the motor's coils, it is known to generate minute electrical discharges known as partial discharges through the coil coating. If this partial discharge continues, the erosion of the coil coating spreads, eventually leading to insulation breakdown. Monitoring partial discharges is important for determining whether the coil windings are deteriorating and whether there is a high risk of damage to the windings.
このような背景から、モータの絶縁性能をオンラインで監視することが必要となってきている。特許文献1には、交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出するアンテナ型センサを用い、検出電流から低周波成分を除去し、包絡線状信号に変換した信号と、電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する部分放電検出装置が記載されている。特許文献2には、回転電機のフレーム内に設けられた部分放電センサからの検出信号を狭帯域フィルタで濾波し、ピーク検出回転電機の固定子巻線に印加される電圧周波数の各サイクルに安定して発生する最大部分放電レベルの強度を計測して表示する部分放電検出装置が記載されている。 Given this background, there is a growing need to monitor motor insulation performance online. Patent Document 1 describes a partial discharge detection device that uses an antenna-type sensor to detect the current flowing in the ground wire of equipment to which an AC power supply voltage is applied, removes low-frequency components from the detected current, converts it into an envelope signal, and uses this signal, along with the power supply current detected by a current sensor, as inputs to determine whether or not a partial discharge has occurred. Patent Document 2 describes a partial discharge detection device that uses a narrow-band filter to filter the detection signal from a partial discharge sensor installed within the frame of a rotating electric machine, and measures and displays the intensity of the maximum partial discharge level that stably occurs in each cycle of the voltage frequency applied to the stator winding of the peak-detecting rotating electric machine.
特許文献1、2に記載の部分放電検出装置は、回転電機のコイル間で生じる部分放電を検出するため、高周波電流センサやRFアンテナを用いて検出する必要があり、何れの方法もセンサを回転電機内もしくはその近傍に別途設置しなければならないためコストアップにつながる。また、安定した感度を得るために設置場所が限定され、設置のために新たに回転電機のハウジングの追加工が必要となる。 The partial discharge detection devices described in Patent Documents 1 and 2 require the use of high-frequency current sensors or RF antennas to detect partial discharges that occur between the coils of a rotating electrical machine. Both methods require the sensor to be installed separately inside or near the rotating electrical machine, which increases costs. Furthermore, in order to achieve stable sensitivity, installation locations are limited, and additional work on the rotating electrical machine housing is required for installation.
本発明の目的は、部分放電を検出するセンサを追加することなく、コイルの部分放電を検出可能にする部分放電検出装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a partial discharge detection device that can detect partial discharge in a coil without adding a sensor to detect partial discharge.
本発明の1つの態様は、コイルの部分放電検出装置であって、前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、前記サーミスタが出力する信号から第1周波数帯域の成分を抽出し、前記サーミスタが出力する信号から高周波数帯域である部分放電に対応する第2周波数帯域の成分を抽出し、前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置である。 One aspect of the present invention is a partial discharge detection device for a coil, wherein the coil is equipped with a thermistor for temperature detection, and the device extracts a first frequency band component from the signal output by the thermistor, extracts a second frequency band component corresponding to partial discharge, which is a high frequency band, from the signal output by the thermistor, and detects partial discharge occurring in the coil based on both the first frequency band component and the second frequency band component.
ここで、前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第2周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することが好適である。 Here, it is preferable to provide a high-pass filter that extracts the second frequency band component corresponding to partial discharge from the voltage output by the thermistor, and a pulse converter that outputs a pulse signal when the output voltage of the high-pass filter is equal to or greater than a predetermined reference value, and to detect partial discharge occurring in the coil based on the pulse signal.
また、前記サーミスタが出力する信号から前記第1周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、前記温度信号に応じて前記第2周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第2周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することが好適である。 It is also preferable to include a temperature detection circuit that extracts the first frequency band component from the signal output by the thermistor and generates a temperature signal indicating the temperature of the coil, a signal strength threshold setter that corrects the second frequency band component in accordance with the temperature signal, and detect partial discharges occurring in the coil based on the corrected second frequency band component.
また、前記コイルは、回転電機に備わり、前記回転電機は、インバータによって回転制御され、前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることが好適である。 Furthermore, it is preferable that the coil is provided in a rotating electric machine, the rotation of which is controlled by an inverter, and that the rotating electric machine is provided with a partial discharge discriminator that discriminates the occurrence of partial discharge in the coil based on both the components of the first frequency band and the components of the second frequency band in accordance with the timing of the rise or fall of an inverter control signal of the inverter.
また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることが好適である。 It is also preferable to provide an insulation degradation level determiner that, when a partial discharge is detected in the coil, determines the degree of insulation degradation of the coil based on the frequency of partial discharge occurrences.
また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることが好適である。 It is also preferable to provide an insulation degradation level determiner that determines the degree of insulation degradation of the coil based on the motor current flowing through the coil when partial discharge occurring in the coil is detected.
また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することが好適である。 It is also preferable to limit the drive voltage of the coil when partial discharge occurring in the coil is detected.
本発明に係る部分放電検出装置は、コイルに具備されている温度計測用のサーミスタを用いて、別途にセンサを追加することなく、コイルの部分放電の検出が可能になる。 The partial discharge detection device of the present invention uses a thermistor for measuring temperature that is installed in the coil, making it possible to detect partial discharge in the coil without adding a separate sensor.
<第1の実施の形態>
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する実施形態及び変形例の構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are examples for facilitating understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specifications, etc. Furthermore, it is originally anticipated that the components of the embodiments and modified examples described below can be selectively combined.
第1の実施の形態における部分放電検出装置100は、図1に示すように、回転電機110、インバータ112及びモータコントローラ114に接続される。部分放電検出装置100は、回転電機110に備わるコイル110aに生ずる可能性がある部分放電を検出する。 As shown in FIG. 1, the partial discharge detection device 100 in the first embodiment is connected to a rotating electric machine 110, an inverter 112, and a motor controller 114. The partial discharge detection device 100 detects partial discharges that may occur in the coil 110a provided in the rotating electric machine 110.
回転電機110は、複数のコイル110aを備える。回転電機110は、インバータ112の出力電圧により駆動される。回転電機110は、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車等に搭載される。 The rotating electric machine 110 has multiple coils 110a. The rotating electric machine 110 is driven by the output voltage of the inverter 112. The rotating electric machine 110 is installed in, for example, an electric vehicle or a hybrid electric vehicle.
回転電機110は、筐体内にサーミスタ110bを具備している。サーミスタ110bは筐体内温度の検出に使用される。サーミスタ110bは、回転電機110の内部温度に比例した電圧信号を出力する。すなわち、サーミスタ110bは、コイル110aの温度に応じた温度を電圧信号として出力する。 The rotating electric machine 110 is equipped with a thermistor 110b inside the housing. The thermistor 110b is used to detect the temperature inside the housing. Thermistor 110b outputs a voltage signal proportional to the internal temperature of the rotating electric machine 110. In other words, the thermistor 110b outputs a temperature corresponding to the temperature of the coil 110a as a voltage signal.
インバータ112は、これに限定されるものではないが、PWM制御や1パルス制御によって出力電圧が制御される。インバータ112は、例えばパワースイッチング素子が直列に接続されたアームを並列に3つ接続した3相インバータ回路で構成される。インバータ112は、モータコントローラ114から出力されるインバータ制御信号によりオン/オフ制御される。インバータ112を構成するスイッチング素子がオン/オフすることで、回転電機110のコイル110aに電圧が印加されてコイル110aに正弦波電流が流れる。 The output voltage of the inverter 112 is controlled by, but not limited to, PWM control or single-pulse control. The inverter 112 is configured, for example, as a three-phase inverter circuit in which three arms, each with a series-connected power switching element, are connected in parallel. The inverter 112 is controlled to turn on/off by an inverter control signal output from the motor controller 114. By turning on/off the switching elements that make up the inverter 112, a voltage is applied to the coil 110a of the rotating electric machine 110, causing a sinusoidal current to flow through the coil 110a.
モータコントローラ114は、インバータ112にインバータ制御信号を出力する。インバータ制御信号は、例えば、PWM制御信号である。後述するようにモータコントローラ114は、後述する温度検出回路10の出力や部分放電判別器16からの出力を受けて、回転電機110の出力を制御する。 The motor controller 114 outputs an inverter control signal to the inverter 112. The inverter control signal is, for example, a PWM control signal. As described below, the motor controller 114 receives the output of the temperature detection circuit 10 and the output of the partial discharge determiner 16, and controls the output of the rotating electric machine 110.
なお、本実施の形態では、回転電機110をモータとしており、モータコントローラ114を設けた構成を例としているが、回転電機110を発電機とした場合にはジェネレータコントローラとしてもよい。 In this embodiment, the rotating electric machine 110 is a motor, and a motor controller 114 is provided as an example configuration, but if the rotating electric machine 110 is a generator, it may also be a generator controller.
電気自動車やハイブリッド電気自動車の動力源等として使用される回転電機110においては、インバータ112のスイッチング素子のオン・オフの切り替え動作を高速に繰り返すことで回転電機110の駆動に必要な正弦波電流を作り出している。この場合、インバータ112の出力端子には、スイッチング動作の度にバッテリー電圧を超えるようなサージ電圧が重畳し、当該サージ電圧がインバータ112と回転電機110の間のケーブルを介してモータ内部まで伝搬して瞬間的にバッテリー電圧以上の高電圧がコイル110a間にも加わる。 In rotating electric machines 110 used as power sources for electric vehicles and hybrid electric vehicles, the sinusoidal current required to drive the rotating electric machine 110 is generated by rapidly and repeatedly switching the inverter 112's switching elements on and off. In this case, a surge voltage that exceeds the battery voltage is superimposed on the output terminal of the inverter 112 with each switching operation. This surge voltage propagates through the cable between the inverter 112 and the rotating electric machine 110 to the inside of the motor, and a high voltage exceeding the battery voltage is momentarily applied across the coil 110a.
図2及び図3は、コイル110aの絶縁被膜材に用いられる誘電体の誘電率ε’と誘電損率ε”の周波数特性と温度特性を示す模式図である。図2及び図3において、誘電体の誘電率ε’を実線で示し、誘電体の誘電損率ε”を破線で示している。 Figures 2 and 3 are schematic diagrams showing the frequency and temperature characteristics of the dielectric constant ε' and dielectric loss factor ε" of the dielectric used in the insulating coating material of coil 110a. In Figures 2 and 3, the dielectric constant ε' of the dielectric is shown by a solid line, and the dielectric loss factor ε" of the dielectric is shown by a dashed line.
誘電率ε’は、誘電体に電場を加えた際に単位電場に対して分極により発生する電荷の大きさを表す値で、この誘電率が高いほど単位電場に対して発生する電荷が大きくなる。したがって、誘電体に交流電場を加えた場合、誘電率ε’が高いほど電力消費が大きくなり、その電力消費量が誘電損率ε”となる。誘電損率ε”は、周波数特性、温度特性のいずれの場合にも特定の周波数fm又は特定の温度Tmで極大となる。また、誘電率ε’は、この極大点を中心として増減を示す特性を示す。 The dielectric constant ε' is a value that represents the magnitude of the charge generated by polarization per unit electric field when an electric field is applied to a dielectric; the higher the dielectric constant, the greater the charge generated per unit electric field. Therefore, when an AC electric field is applied to a dielectric, the higher the dielectric constant ε', the greater the power consumption, and this power consumption is expressed as the dielectric loss factor ε". In both the frequency and temperature characteristics, the dielectric loss factor ε" reaches a maximum at a specific frequency fm or a specific temperature Tm. Furthermore, the dielectric constant ε' exhibits characteristics that increase or decrease around this maximum point.
絶縁耐力が求められる材料の場合、誘電率ε’は小さいことが望ましい。しかしながら、図3に示すように、誘電率ε’は環境の温度の上昇に伴い増加する傾向を示す。すなわち、温度の上昇に伴って絶縁材の絶縁耐力は低下する。このように、誘電体の温度特性と絶縁耐力は密接に関係しており、部分放電が開始する電圧は温度の影響を受ける。すなわち、常温に対して温度が異なると部分放電特性も異なる。具体的には、部分放電開始電圧は、図4に示すように環境温度の増加に伴い低下する特性を示す。 For materials that require dielectric strength, a small dielectric constant ε' is desirable. However, as shown in Figure 3, the dielectric constant ε' tends to increase as the environmental temperature rises. In other words, the dielectric strength of an insulating material decreases as the temperature rises. In this way, the temperature characteristics and dielectric strength of a dielectric are closely related, and the voltage at which partial discharges begin is affected by temperature. In other words, partial discharge characteristics differ when the temperature differs from room temperature. Specifically, the partial discharge inception voltage exhibits a tendency to decrease as the environmental temperature increases, as shown in Figure 4.
図5は、インバータ112の出力電圧(パルス幅)と回転電機110のコイル110aに流れる電流の関係を示す。インバータ112の出力電圧幅を変調することによって、回転電機110の出力電流が制御されている。 Figure 5 shows the relationship between the output voltage (pulse width) of the inverter 112 and the current flowing through the coil 110a of the rotating electric machine 110. The output current of the rotating electric machine 110 is controlled by modulating the output voltage width of the inverter 112.
部分放電検出装置100は、温度検出回路10、信号強度閾値設定器11、高域通過フィルタ12、パルス変換器14、部分放電判別器16及びPWMエッジ検出器18を含んで構成される。部分放電検出装置100は、サーミスタ110bが出力する信号から部分放電に対応する高周波数帯域の高周波成分を抽出し、サーミスタ110bが出力する信号から当該高周波成分より低周波数帯域の低周波成分を抽出し、低周波成分と高周波成分との両方に基づいてコイル110aにおいて発生した部分放電を検出する。 The partial discharge detection device 100 comprises a temperature detection circuit 10, a signal intensity threshold setter 11, a high-pass filter 12, a pulse converter 14, a partial discharge discriminator 16, and a PWM edge detector 18. The partial discharge detection device 100 extracts high-frequency components in a high-frequency band corresponding to partial discharge from the signal output by the thermistor 110b, extracts low-frequency components in a band lower than the high-frequency components from the signal output by the thermistor 110b, and detects partial discharge occurring in the coil 110a based on both the low-frequency components and the high-frequency components.
温度検出回路10は、サーミスタ110bと接続される。温度検出回路10は、サーミスタ110bから出力された電圧信号から高周波成分を除去して回転電機110の筐体内の温度を示す温度信号として出力する。温度検出回路10は、例えば、サーミスタ110bから出力された電圧信号から第1周波数帯域である10Hz以下程度の周波数帯域の信号のみを温度信号として出力する。温度信号は、モータコントローラ114及び部分放電判別器16へ入力される。 The temperature detection circuit 10 is connected to thermistor 110b. The temperature detection circuit 10 removes high-frequency components from the voltage signal output from thermistor 110b and outputs a temperature signal indicating the temperature inside the housing of the rotating electric machine 110. For example, the temperature detection circuit 10 outputs only signals in a frequency band of approximately 10 Hz or less, which is the first frequency band, from the voltage signal output from thermistor 110b as the temperature signal. The temperature signal is input to the motor controller 114 and partial discharge determiner 16.
なお、モータコントローラ114は、温度検出回路10から温度信号を受けて、インバータ112の制御信号を変調する。例えば、温度が所定値を超えた場合、回転電機110の回転数を落とすようにインバータ112への制御信号を生成する。ただし、モータコントローラ114の制御はこれに限定されるものではない。 The motor controller 114 receives a temperature signal from the temperature detection circuit 10 and modulates the control signal for the inverter 112. For example, if the temperature exceeds a predetermined value, it generates a control signal for the inverter 112 to reduce the rotation speed of the rotating electric machine 110. However, the control of the motor controller 114 is not limited to this.
高域通過フィルタ12は、サーミスタ110bと接続される。高域通過フィルタ12は、サーミスタ110bから出力された電圧信号から高周波成分のみを通過させてコイル110aの誘電体の誘電率に関する情報を含む信号として出力する。高域通過フィルタ12は、例えば、サーミスタ110bから出力された電圧信号から第2周波数帯域である10MHz以上数100MHz以下程度の周波数帯域の信号を検出信号として出力する。すなわち、高域通過フィルタ12は、部分放電による電磁波の高周波成分をサーミスタ110bの電圧信号より抽出する。 The high-pass filter 12 is connected to thermistor 110b. The high-pass filter 12 passes only the high-frequency components of the voltage signal output from thermistor 110b and outputs a signal containing information about the dielectric constant of the dielectric of coil 110a. The high-pass filter 12 outputs, for example, a signal in the second frequency band of approximately 10 MHz or more and several hundred MHz or less from the voltage signal output from thermistor 110b as a detection signal. In other words, the high-pass filter 12 extracts the high-frequency components of the electromagnetic waves caused by partial discharge from the voltage signal of thermistor 110b.
信号強度閾値設定器11は、温度検出回路10と接続される。信号強度閾値設定器11は、温度検出回路から出力された温度信号に基づいて、図4に示したように部分放電開始電圧の温度特性より定めた信号強度閾値を設定する。 The signal strength threshold setter 11 is connected to the temperature detection circuit 10. Based on the temperature signal output from the temperature detection circuit, the signal strength threshold setter 11 sets a signal strength threshold determined from the temperature characteristics of the partial discharge inception voltage as shown in Figure 4.
部分放電発生時には、コイル110aに発生する電磁波がサーミスタ110bに伝搬する。サーミスタ110bは、電磁波を吸収するときに発生する熱による抵抗変化によって高周波の電圧変化を発生する。高域通過フィルタ12は、サーミスタ110bの出力電圧に含まれる部分放電に特有の高周波成分を通過させてパルス変換器14に出力する。 When a partial discharge occurs, electromagnetic waves generated in coil 110a propagate to thermistor 110b. Thermistor 110b generates a high-frequency voltage change due to a resistance change caused by heat generated when absorbing the electromagnetic waves. High-pass filter 12 passes the high-frequency components specific to partial discharge contained in the output voltage of thermistor 110b and outputs the signal to pulse converter 14.
パルス変換器14は、高域通過フィルタ12の信号強度閾値設定器11が出力する信号強度閾値以上の出力電圧を抽出し、パルス信号として出力する。パルス変換器14によって、高域通過フィルタ12から出力された検出信号から波高値を得ることができる。パルス変換器14は、コンパレータ14a及びパルス検出器14bを含んで構成することができる。コンパレータ14aは、高域通過フィルタ12から出力された検出信号が信号強度閾値設定器11より出力された信号強度閾値より大きい信号を検出する。すなわち、コンパレータ14aは、高域通過フィルタ12から出力された検出信号が信号強度閾値設定器11より出力された信号強度閾値より大きいときに検出信号をそのまま出力し、信号強度閾値より小さいときには信号を出力しない。パルス検出器14bは、コンパレータ14aから出力された信号の波高値を検出して出力する。検出された波高値は、部分放電判別器16へ入力される。 The pulse converter 14 extracts the output voltage of the high-pass filter 12 that is greater than the signal strength threshold output by the signal strength threshold setter 11 and outputs it as a pulse signal. The pulse converter 14 obtains a peak value from the detection signal output from the high-pass filter 12. The pulse converter 14 may include a comparator 14a and a pulse detector 14b. The comparator 14a detects when the detection signal output from the high-pass filter 12 is greater than the signal strength threshold output by the signal strength threshold setter 11. That is, the comparator 14a outputs the detection signal as is when the detection signal output from the high-pass filter 12 is greater than the signal strength threshold output by the signal strength threshold setter 11, and does not output a signal when the detection signal is less than the signal strength threshold. The pulse detector 14b detects and outputs the peak value of the signal output from the comparator 14a. The detected peak value is input to the partial discharge discriminator 16.
部分放電判別器16は、パルス変換器14から出力された波高値を示す信号を受けて、回転電機110において部分放電が発生したか否かを判別する。部分放電判別器16は、温度検出回路10において検出された温度信号、及びパルス変換器14から入力された波高値を受けて部分放電であるかどうかを判別する。すなわち、回転電機110の温度に応じて部分放電開始電圧は変化するので、部分放電判別器16における部分放電開始電圧の判別が正しく行われるように温度検出回路10において検出された温度信号に応じてパルス変換器14から出力された波高値を補正する。図4に示したように、一般的には、環境温度が高くなるにつれて絶縁材の部分放電開始電圧は低くなるので、温度検出回路10において検出された温度が高くなるにつれて信号強度閾値を高くするように補正を行うことが好適である。なお、補正の具体的な手段は特に限定されるものではない。 The partial discharge determiner 16 receives a signal indicating the peak value output from the pulse converter 14 and determines whether a partial discharge has occurred in the rotating electric machine 110. The partial discharge determiner 16 receives the temperature signal detected by the temperature detection circuit 10 and the peak value input from the pulse converter 14 to determine whether a partial discharge has occurred. In other words, since the partial discharge inception voltage changes depending on the temperature of the rotating electric machine 110, the peak value output from the pulse converter 14 is corrected in accordance with the temperature signal detected by the temperature detection circuit 10 so that the partial discharge determiner 16 can correctly determine the partial discharge inception voltage. As shown in Figure 4, generally, the partial discharge inception voltage of an insulating material decreases as the ambient temperature increases, so it is preferable to perform a correction so that the signal strength threshold is increased as the temperature detected by the temperature detection circuit 10 increases. Note that the specific means of correction is not particularly limited.
また、部分放電判別器16は、インバータ112のスイッチング素子のオン/オフのタイミングを検出するPWMエッジ検出器18からインバータ112のスイッチング素子のオン/オフのタイミングを示す信号を受ける。PWMエッジ検出器18は、インバータ112の制御信号の位相反転時(電圧の反転時)に基づいてインバータ112のスイッチング素子のオン/オフのタイミングを検知することができる。部分放電は、サージ電圧の絶対値及び電圧変化率が大きいほど発生しやすい。すなわち、インバータ112の出力電圧波形のパルスの立上り又は立下り毎、換言すると、インバータ112のスイッチングのオン又はオフのタイミングで発生する可能性が高い。したがって、部分放電判別器16は、インバータ112のスイッチング素子のオン/オフのタイミングから所定の期間内においてパルス変換器14から入力された波高値が所定の基準値以上である場合に回転電機110において部分放電が発生したと判別する。 The partial discharge determiner 16 also receives a signal indicating the on/off timing of the inverter 112's switching elements from a PWM edge detector 18, which detects the on/off timing of the inverter 112's switching elements. The PWM edge detector 18 can detect the on/off timing of the inverter 112's switching elements based on the phase inversion (voltage inversion) of the inverter 112's control signal. The greater the absolute value of the surge voltage and the voltage change rate, the more likely partial discharges are to occur. That is, partial discharges are more likely to occur with each rising or falling edge of a pulse in the inverter 112's output voltage waveform, in other words, at the on/off timing of the inverter 112's switching. Therefore, the partial discharge determiner 16 determines that partial discharge has occurred in the rotating electric machine 110 when the peak value input from the pulse converter 14 is equal to or greater than a predetermined reference value within a predetermined period from the on/off timing of the inverter 112's switching elements.
部分放電判別器16における部分放電の判別結果を示す信号はモータコントローラ114へ出力される。モータコントローラ114は、部分放電判別器16から部分放電の判別結果を受けて、部分放電が発生していると判別されているときには回転電機110のコイル110aに流れる電流を正常時より小さくするようにインバータ112を制御するようにしてもよい。 A signal indicating the partial discharge determination result from the partial discharge determiner 16 is output to the motor controller 114. The motor controller 114 may receive the partial discharge determination result from the partial discharge determiner 16 and, if it determines that a partial discharge has occurred, control the inverter 112 so that the current flowing through the coil 110a of the rotating electric machine 110 is smaller than normal.
図6は、インバータ112が出力するパルス電圧にサージを重畳させたときのパルス電圧波形の例を示す。インバータ112の出力電圧の立上りと立下りのタイミングでサージ電圧が重畳されている。 Figure 6 shows an example of a pulse voltage waveform when a surge is superimposed on the pulse voltage output by inverter 112. The surge voltage is superimposed at the rising and falling edges of the output voltage of inverter 112.
図7は、図6に示した電圧波形を平角線に印加したときの電圧の立下りにおけるRFアンテナとサーミスタ110bの高域通過フィルタ後の出力電圧波形である。RFアンテナによる電圧波形は、従来手法として比較のために示している。 Figure 7 shows the output voltage waveform after high-pass filtering of the RF antenna and thermistor 110b at the falling edge of the voltage when the voltage waveform shown in Figure 6 is applied to a rectangular wire. The voltage waveform from the RF antenna is shown for comparison as a conventional method.
図7に示すように、RFアンテナの出力電圧波形においては、サージ電圧のピーク付近で振幅の大きな電圧が発生している。すなわち、従来手法では、RFアンテナに大きな出力電圧が観測されるので部分放電の検出が可能である。 As shown in Figure 7, the RF antenna output voltage waveform shows a large amplitude voltage near the peak of the surge voltage. In other words, with conventional methods, partial discharges can be detected because a large output voltage is observed at the RF antenna.
サーミスタ110bの出力電圧波形においては、サージ電圧のリンギングに同期するように高周波が重畳された電圧が発生する。この高周波電圧は、RFアンテナの出力電圧と同様に、サージ電圧のピーク値付近のタイミングにおいて振幅が最も大きい。そこで、サーミスタ110bの出力電圧からリンギングの周波数より高い高周波成分を抽出することで部分放電を検出することが可能である。 In the output voltage waveform of thermistor 110b, a voltage with a superimposed high frequency is generated in synchronization with the ringing of the surge voltage. Similar to the output voltage of an RF antenna, this high-frequency voltage has the largest amplitude near the peak value of the surge voltage. Therefore, partial discharge can be detected by extracting high-frequency components higher than the ringing frequency from the output voltage of thermistor 110b.
部分放電検出装置100では、回転電機110のコイル110aでの部分放電の発生により生じる高周波の電圧・電流・光・音波・電磁波のうち、電磁波吸収時に発生する熱をサーミスタ110bの抵抗変化として捉え、高域通過フィルタ12において回転電機110の温度信号に相当する周波数領域より高い周波域領域から部分放電時の電磁波に相当する高周波成分を抽出する。そして、高域通過フィルタ12から出力された信号の波高値をパルス変換器14において抽出し、部分放電判別器16において当該波高値に基づいて部分放電が発生したか否かを判別する。 In the partial discharge detection device 100, the high-frequency voltage, current, light, sound waves, and electromagnetic waves generated by the occurrence of partial discharge in the coil 110a of the rotating electric machine 110 are detected as a change in resistance in the thermistor 110b. The high-pass filter 12 extracts high-frequency components corresponding to the electromagnetic waves during partial discharge from a frequency range higher than the frequency range corresponding to the temperature signal of the rotating electric machine 110. The pulse converter 14 then extracts the peak value of the signal output from the high-pass filter 12, and the partial discharge discriminator 16 determines whether or not a partial discharge has occurred based on this peak value.
これにより、部分放電検出装置100は、RFアンテナや高周波電流センサ等を別途設けることなく、回転電機110に従来から設けられているサーミスタ110bを用いて部分放電を検出することができる。 As a result, the partial discharge detection device 100 can detect partial discharges using the thermistor 110b that has traditionally been provided in the rotating electric machine 110, without the need to provide a separate RF antenna, high-frequency current sensor, etc.
さらに、部分放電検出装置100では、部分放電判別器16において温度検出回路10において検出された温度に応じて信号強度閾値設定器11の信号強度閾値を補正することで部分放電の開始電圧の温度による影響を低減させている。これによって、回転電機110の温度の影響を低減しつつ、環境温度に応じて変化する部分放電をより正確に検出することができる。 Furthermore, in the partial discharge detection device 100, the partial discharge discriminator 16 corrects the signal strength threshold of the signal strength threshold setter 11 in accordance with the temperature detected in the temperature detection circuit 10, thereby reducing the influence of temperature on the partial discharge inception voltage. This makes it possible to more accurately detect partial discharges that change according to the ambient temperature while reducing the influence of the temperature of the rotating electric machine 110.
<第2の実施の形態>
図8は、第2の実施の形態における部分放電検出装置120の構成を示す。第1の実施の形態における部分放電検出装置100と同様に、部分放電検出装置120は、回転電機110、インバータ112及びモータコントローラ114に接続される。部分放電検出装置120は、回転電機110に備わるコイル110aに生ずる可能性がある部分放電を検出する。
Second Embodiment
8 shows the configuration of a partial discharge detection device 120 according to the second embodiment. Similar to the partial discharge detection device 100 according to the first embodiment, the partial discharge detection device 120 is connected to a rotating electric machine 110, an inverter 112, and a motor controller 114. The partial discharge detection device 120 detects partial discharge that may occur in a coil 110a provided in the rotating electric machine 110.
部分放電検出装置120では、部分放電検出装置100の構成に加えて、部分放電電流検出器20、メモリ22及び絶縁劣化度判定器24が設けられている。部分放電検出装置100に含まれる温度検出回路10、信号強度閾値設定器11、高域通過フィルタ12、パルス変換器14、部分放電判別器16及びPWMエッジ検出器18については機能が異なる部分を除いて説明を省略する。 In addition to the components of the partial discharge detection device 100, the partial discharge detection device 120 is equipped with a partial discharge current detector 20, a memory 22, and an insulation deterioration level determiner 24. Descriptions of the temperature detection circuit 10, signal strength threshold setter 11, high-pass filter 12, pulse converter 14, partial discharge discriminator 16, and PWM edge detector 18 included in the partial discharge detection device 100 will be omitted except for parts with different functions.
部分放電判別器16は、部分放電を検出すると部分放電が発生したことを示す信号を出力する。部分放電判別器16から出力された部分放電が発生したことを示す信号はメモリ22に記憶される。 When partial discharge is detected, the partial discharge detector 16 outputs a signal indicating that a partial discharge has occurred. The signal indicating that a partial discharge has occurred output from the partial discharge detector 16 is stored in memory 22.
部分放電電流検出器20には、部分放電判別器16から出力された信号と、インバータ112から得られるモータ電流値が入力される。部分放電電流検出器20は、部分放電判別器16から信号が入力されたときのモータ電流値をメモリ22に記憶させる。すなわち、部分放電電流検出器20は、部分放電が発生しているときの回転電機110に流れる電流値をメモリ22に記憶させる。また、部分放電電流検出器20は、部分放電判別器16から信号が入力されると当該信号及びそのタイミングにおいて回転電機110に流れているモータ電流値を示す信号を絶縁劣化度判定器24に出力する。 The partial discharge current detector 20 receives the signal output from the partial discharge determiner 16 and the motor current value obtained from the inverter 112. The partial discharge current detector 20 stores the motor current value when the signal is input from the partial discharge determiner 16 in the memory 22. That is, the partial discharge current detector 20 stores the current value flowing through the rotating electric machine 110 when a partial discharge is occurring in the memory 22. Furthermore, when a signal is input from the partial discharge determiner 16, the partial discharge current detector 20 outputs the signal and a signal indicating the motor current value flowing through the rotating electric machine 110 at that timing to the insulation degradation level determiner 24.
絶縁劣化度判定器24は、部分放電電流検出器20から信号が入力されたタイミング、又は予め設定した期間毎に、メモリ22に記憶されたモータ電流値のデータに基づいて回転電機110の絶縁劣化度を判定する。回転電機110の絶縁劣化度は、例えば、部分放電の発生頻度や部分放電発生時のモータ電流の変化率に応じて判定することができる。具体的には、部分放電の発生頻度が高くなるほど回転電機110の絶縁の劣化がより進行していると判定することができる。また、部分放電が発生したときのモータ電流値が小さいほど、回転電機110の絶縁の劣化が進行したと判定することができる。なお、部分放電の発生頻度や部分放電発生時のモータ電流の変化率は、部分放電電流検出器20から信号を入力する度に毎回演算してもよいし、算出した値をメモリ22に記憶しておいて部分放電が検出される都度更新するように構成してもよい。また、絶縁劣化度は、所定の劣化しきい値を超えるか否かの判定結果としてもよいし、絶縁の劣化の程度を複数のレベルで示した判定結果としてもよい。 The insulation degradation level determiner 24 determines the insulation degradation level of the rotating electric machine 110 based on the motor current value data stored in the memory 22 when a signal is input from the partial discharge current detector 20 or at predetermined intervals. The insulation degradation level of the rotating electric machine 110 can be determined, for example, based on the frequency of partial discharges or the rate of change of the motor current when a partial discharge occurs. Specifically, the higher the frequency of partial discharges, the more advanced the insulation degradation of the rotating electric machine 110 can be determined. Furthermore, the smaller the motor current value when a partial discharge occurs, the more advanced the insulation degradation of the rotating electric machine 110 can be determined. The partial discharge frequency and the rate of change of the motor current when a partial discharge occurs may be calculated each time a signal is input from the partial discharge current detector 20, or the calculated values may be stored in the memory 22 and updated each time a partial discharge is detected. The insulation degradation level may be determined as a result of whether a predetermined degradation threshold is exceeded, or may be a result indicating the degree of insulation degradation at multiple levels.
第2の実施形態の部分放電検出装置120によれば、部分放電の発生頻度や部分放電が発生したときのモータ電流値の変化率の値に基づいて絶縁劣化度の進行を判断することができる。これによって、絶縁劣化度が許容レベルの範囲にあるか否かを判断することができる。 The partial discharge detection device 120 of the second embodiment can determine the degree of insulation deterioration based on the frequency of partial discharge occurrence and the rate of change of the motor current value when partial discharge occurs. This makes it possible to determine whether the degree of insulation deterioration is within an acceptable level.
また、許容レベルの範囲を超えたと判断した場合には、警告信号を出力するなどして、絶縁劣化が許容範囲を超えたことを報知する、又はモータ出力を制限するなどの構成を採ることができる。例えば、回転電機110内のコイル110aの絶縁性能が劣化している旨を報知するように構成することが好ましい。報知の一例としては、電気自動車やハイブリッド電気自動車の場合には、フロントパネルにコイル110aの絶縁劣化を示すアラーム等を表示させる、又は電気自動車やハイブリッド電気自動車から無線ネットワークを介してディーラに情報を送信するなどしてもよい。報知を受けたユーザやディーラは必要な処置をとることができる。ただし、報知の例はこれら限定されるものではない。 Furthermore, if it is determined that the tolerance level has been exceeded, a configuration may be adopted in which a warning signal is output to notify that the insulation degradation has exceeded the tolerance level, or the motor output is restricted. For example, a configuration may be adopted in which an alarm is issued to notify that the insulation performance of the coil 110a in the rotating electric machine 110 has deteriorated. As an example of the notification, in the case of an electric vehicle or hybrid electric vehicle, an alarm indicating insulation deterioration of the coil 110a may be displayed on the front panel, or information may be sent from the electric vehicle or hybrid electric vehicle to the dealer via a wireless network. The user or dealer who receives the notification can take the necessary measures. However, examples of notifications are not limited to these.
<第3の実施の形態>
図9は、第3の実施の形態における部分放電検出装置122の構成を示す。部分放電検出装置122は、第2の実施形態の部分放電検出装置100に加えて、モータ駆動上限電圧設定器26をさらに備える。
Third Embodiment
9 shows the configuration of a partial discharge detection device 122 according to the third embodiment. The partial discharge detection device 122 further includes a motor drive upper limit voltage setter 26 in addition to the components of the partial discharge detection device 100 according to the second embodiment.
モータ駆動上限電圧設定器26は、絶縁劣化度判定器24の絶縁劣化度の出力を受けて、モータコントローラ114に対してモータ駆動上限電圧を設定する。例えば、絶縁劣化度判定器24は、絶縁劣化が進行したと判定した場合にモータ駆動上限電圧設定器26に対して劣化度判定信号を出力する。モータ駆動上限電圧設定器26は、劣化度判定信号を受信すると、モータコントローラ114に電圧制限信号を出力する。モータコントローラ114は、モータ駆動上限電圧設定器26から電圧制限信号を受けると、当該電圧制限信号で示されるモータ駆動上限電圧にモータ駆動電圧の上限値を制限するようにインバータ112を制御する。これによって、回転電機110における部分放電の発生を抑制することができる。 The motor drive upper limit voltage setter 26 receives the insulation degradation level output from the insulation degradation level determiner 24 and sets the motor drive upper limit voltage for the motor controller 114. For example, if the insulation degradation level determiner 24 determines that insulation degradation has progressed, it outputs a degradation level determination signal to the motor drive upper limit voltage setter 26. Upon receiving the degradation level determination signal, the motor drive upper limit voltage setter 26 outputs a voltage limit signal to the motor controller 114. Upon receiving the voltage limit signal from the motor drive upper limit voltage setter 26, the motor controller 114 controls the inverter 112 to limit the upper limit of the motor drive voltage to the motor drive upper limit voltage indicated by the voltage limit signal. This makes it possible to suppress the occurrence of partial discharge in the rotating electric machine 110.
また、絶縁劣化度判定器24が絶縁劣化度を複数レベルで判定している場合には、モータ駆動上限電圧設定器26は絶縁劣化度のレベルに応じたモータ駆動上限電圧となるように電圧制限信号を出力するようにしてもよい。なお、絶縁劣化度判定器24の動作は例示であり、絶縁劣化度に応じてモータ駆動上限電圧を設定する方法を限定するものではない。 Furthermore, if the insulation degradation level determiner 24 determines the degree of insulation degradation at multiple levels, the motor drive upper limit voltage setter 26 may output a voltage limit signal so that the motor drive upper limit voltage corresponds to the level of the insulation degradation level. Note that the operation of the insulation degradation level determiner 24 is an example and does not limit the method of setting the motor drive upper limit voltage according to the degree of insulation degradation.
<第4の実施の形態>
図10は、第4の実施の形態における部分放電検出装置124の構成を示す。部分放電検出装置124は、第1の実施形態の部分放電検出装置100におけるPWMエッジ検出器18の入力を変更し、遅延回路28をさらに設けた構成としたものである。
<Fourth embodiment>
10 shows the configuration of a partial discharge detection device 124 according to the fourth embodiment. The partial discharge detection device 124 is configured such that the input to the PWM edge detector 18 in the partial discharge detection device 100 of the first embodiment is changed and a delay circuit 28 is further provided.
本実施の形態では、PWMエッジ検出器18は、モータコントローラ114によるインバータ112のスイッチング制御信号に基づいてインバータ112のスイッチング素子のオン/オフのタイミングを検知して部分放電判別器16へ出力する。ここで、遅延回路28は、モータコントローラ114のスイッチング制御信号の出力を受けて、当該スイッチング制御信号を遅延させてPWMエッジ検出器18へ出力する。遅延回路28は、モータコントローラ114のスイッチング制御信号がインバータ112に入力されてから、インバータ112において実際にスイッチング素子がオン/オフされるまでの時間を遅らせる。 In this embodiment, the PWM edge detector 18 detects the on/off timing of the inverter 112's switching elements based on the inverter 112 switching control signal from the motor controller 114, and outputs the detected timing to the partial discharge determiner 16. Here, the delay circuit 28 receives the switching control signal output from the motor controller 114, delays the switching control signal, and outputs it to the PWM edge detector 18. The delay circuit 28 delays the time from when the motor controller 114's switching control signal is input to the inverter 112 until the switching elements in the inverter 112 are actually turned on/off.
インバータ112の線間電圧は高電圧であり、インバータ112の前段にDC/DCコンバータが設けられている場合、第1の実施形態の部分放電検出装置100の構成ではPWMエッジ検出器18の構成が複雑となる。本実施の形態における部分放電検出装置124では、モータコントローラ114のスイッチング制御信号を用いることによって、PWMエッジ検出器18の構成を簡素化することができる。 The line voltage of the inverter 112 is high, and if a DC/DC converter is provided upstream of the inverter 112, the configuration of the PWM edge detector 18 in the partial discharge detection device 100 of the first embodiment becomes complex. In the partial discharge detection device 124 of this embodiment, the configuration of the PWM edge detector 18 can be simplified by using the switching control signal of the motor controller 114.
なお、第2の実施の形態の部分放電検出装置120及び第3の実施の形態における部分放電検出装置122においても同様の構成を適用することが可能である。 A similar configuration can also be applied to the partial discharge detection device 120 of the second embodiment and the partial discharge detection device 122 of the third embodiment.
[発明の構成]
[構成1]
コイルの部分放電検出装置であって、
前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、
前記サーミスタが出力する信号から第1周波数帯域の成分を抽出し、
前記サーミスタが出力する信号から高周波数帯域である部分放電に対応する第2周波数帯域の成分を抽出し、
前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
[構成2]
構成1に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第2周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、
前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
[構成3]
構成1又は2に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する信号から前記第1周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、
前記温度信号に応じて前記第2周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第2周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
[構成4]
構成1~3のいずれか1項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルは、回転電機に備わり、
前記回転電機は、インバータによって回転制御され、
前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
[構成5]
構成1~4のいずれか1項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
[構成6]
構成1~4のいずれか1項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
[構成7]
構成1~6のいずれか1項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することを特徴とする部分放電検出装置。
[Configuration of the invention]
[Configuration 1]
A coil partial discharge detection device,
The coil includes a thermistor for detecting temperature.
extracting a component of a first frequency band from the signal output by the thermistor;
extracting a component of a second frequency band corresponding to partial discharge, which is a high frequency band, from the signal output by the thermistor;
A partial discharge detection device that detects a partial discharge occurring in the coil based on both the components of the first frequency band and the components of the second frequency band.
[Configuration 2]
The partial discharge detection device according to configuration 1,
a high-pass filter that extracts the second frequency band component corresponding to partial discharge from the voltage output by the thermistor;
a pulse converter that outputs a pulse signal when the output voltage of the high-pass filter is equal to or greater than a predetermined reference value;
A partial discharge detection device that detects partial discharges occurring in the coil based on the pulse signal.
[Configuration 3]
The partial discharge detection device according to configuration 1 or 2,
a temperature detection circuit that extracts the component of the first frequency band from the signal output by the thermistor and generates a temperature signal that indicates the temperature of the coil;
A partial discharge detection device comprising a signal strength threshold setter that corrects the components of the second frequency band in accordance with the temperature signal, and detects partial discharges occurring in the coil based on the corrected components of the second frequency band.
[Configuration 4]
The partial discharge detection device according to any one of configurations 1 to 3,
The coil is provided in a rotating electric machine,
The rotating electric machine is controlled by an inverter,
a partial discharge detector that determines whether a partial discharge has occurred in the coil based on both the components of the first frequency band and the components of the second frequency band in accordance with the timing of a rise or fall of an inverter control signal of the inverter.
[Configuration 5]
The partial discharge detection device according to any one of configurations 1 to 4,
A partial discharge detection device characterized by comprising an insulation degradation level determiner that, when a partial discharge occurring in the coil is detected, determines the degree of insulation degradation of the coil depending on the frequency of partial discharge occurrence.
[Configuration 6]
The partial discharge detection device according to any one of configurations 1 to 4,
A partial discharge detection device characterized by comprising an insulation degradation level determiner that determines the insulation degradation level of the coil depending on the motor current flowing through the coil when a partial discharge generated in the coil is detected.
[Configuration 7]
The partial discharge detection device according to any one of configurations 1 to 6,
A partial discharge detection device characterized in that, when a partial discharge occurring in the coil is detected, the drive voltage of the coil is limited.
10 温度検出回路、11 信号強度閾値設定器、12 高域通過フィルタ、14 パルス変換器、14a コンパレータ、14b パルス検出器、16 部分放電判別器、18 PWMエッジ検出器、20 部分放電電流検出器、22 メモリ、24 絶縁劣化度判定器、26 モータ駆動上限電圧設定器、28 遅延回路、100,120,122,124 部分放電検出装置、110 回転電機、110a コイル、110b サーミスタ、112 インバータ、114 モータコントローラ。
10 Temperature detection circuit, 11 Signal strength threshold setter, 12 High-pass filter, 14 Pulse converter, 14a Comparator, 14b Pulse detector, 16 Partial discharge discriminator, 18 PWM edge detector, 20 Partial discharge current detector, 22 Memory, 24 Insulation deterioration degree determiner, 26 Motor drive upper limit voltage setter, 28 Delay circuit, 100, 120, 122, 124 Partial discharge detection device, 110 Rotating electric machine, 110a Coil, 110b Thermistor, 112 Inverter, 114 Motor controller.
Claims (7)
前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、
前記サーミスタが出力する信号から第1周波数帯域の成分を抽出し、
前記サーミスタが出力する信号から前記第1周波数帯域より高周波の帯域である部分放電に対応する第2周波数帯域の成分を抽出し、
前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。 A coil partial discharge detection device,
The coil includes a thermistor for detecting temperature.
extracting a component of a first frequency band from the signal output by the thermistor;
extracting a component of a second frequency band corresponding to partial discharge, which is a frequency band higher than the first frequency band, from the signal output by the thermistor;
A partial discharge detection device that detects a partial discharge occurring in the coil based on both the components of the first frequency band and the components of the second frequency band.
前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第2周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、
前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
a high-pass filter that extracts the second frequency band component corresponding to partial discharge from the voltage output by the thermistor;
a pulse converter that outputs a pulse signal when the output voltage of the high-pass filter is equal to or greater than a predetermined reference value;
A partial discharge detection device that detects partial discharges occurring in the coil based on the pulse signal.
前記サーミスタが出力する信号から前記第1周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、
前記温度信号に応じて前記第2周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第2周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
a temperature detection circuit that extracts the component of the first frequency band from the signal output by the thermistor and generates a temperature signal that indicates the temperature of the coil;
A partial discharge detection device comprising a signal strength threshold setter that corrects the components of the second frequency band in accordance with the temperature signal, and detects partial discharges occurring in the coil based on the corrected components of the second frequency band.
前記コイルは、回転電機に備わり、
前記回転電機は、インバータによって回転制御され、
前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第1周波数帯域の成分と前記第2周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
The coil is provided in a rotating electric machine,
The rotating electric machine is controlled by an inverter,
a partial discharge detector that determines whether a partial discharge has occurred in the coil based on both the components of the first frequency band and the components of the second frequency band in accordance with the timing of a rise or fall of an inverter control signal of the inverter.
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
A partial discharge detection device characterized by comprising an insulation degradation level determiner that, when a partial discharge occurring in the coil is detected, determines the degree of insulation degradation of the coil depending on the frequency of partial discharge occurrence.
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
A partial discharge detection device characterized by comprising an insulation degradation level determiner that determines the insulation degradation level of the coil depending on the motor current flowing through the coil when a partial discharge generated in the coil is detected.
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することを特徴とする部分放電検出装置。 The partial discharge detection device according to claim 1,
A partial discharge detection device characterized in that, when a partial discharge occurring in the coil is detected, the drive voltage of the coil is limited.
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