异常诊断装置、功率转换装置及异常诊断方法与流程

1.本技术涉及一种用于诊断电动机的异常的异常诊断装置、具备该异常诊断装置并驱动电动机的功率转换装置、以及电动机的异常诊断方法。


背景技术：

2.为了在运转中诊断电动机的异常，例如在专利文献1记载的现有方法中，对流过电动机的电流进行频率分析，从作为电源频率分量的边带出现的频率分量来诊断异常。然后，在流过电动机的电流中，通过对具有相同相位的两个周期的波形彼此进行减法，抵消噪声分量并提取转子异常时出现的脉动分量，从而进行异常诊断。
3.此外，在专利文献2所述的现有方法中，通过逆变器的pwm(脉冲宽度调制)控制驱动感应电动机的情况下，去除在振动的频谱中产生的噪声分量，对去除噪声分量的频谱进行逆傅立叶变换，以去除噪声分量的形式获得由感应电动机采集的振动加速度波形。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本专利特开2003－274691号公报专利文献2：日本专利特开2016－116251号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
5.在专利文献1记载的以往的异常诊断中，在电动机中流过的电流中，每个周期只能抵消相同相位、相同大小的噪声分量。然而，根据电动机的驱动条件或异常状态，噪声分量各不相同，残留着无法降低的噪声分量，难以高可靠性地提取用于异常诊断的频率分量。
6.在专利文献2记载的以往的异常诊断中，避免了由载波频率引起的加速度分量即噪声信号，因此残留有除此以外的噪声分量，特别是低频域的噪声分量，从而难以高可靠性地进行异常诊断。
7.本技术公开了一种用于解决上述问题的技术，其目的在于提供一种异常诊断装置，通过防止包含低频域的噪声的影响，高可靠性地诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。此外，本技术的目的是提供一种功率转换装置，其包括这种异常诊断装置，高可靠性地诊断电动机的异常并驱动电动机。进一步，本技术的目的是提供一种异常诊断方法，通过防止包含低频域的噪声的影响，高可靠性地诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。用于解决技术问题的技术手段
8.本技术公开的异常诊断装置诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。该异常诊断装置包括：检测部，其用于检测流过所述电动机的电流；分析部，其用于对由所述检测部检测的所述电流进行频率分析并输出分析结果；
判定部，其基于从所述分析结果获得的调制波的至少一个边带分量的频谱峰值来判定所述电动机的异常；以及频率设定部，其用于预先设定所述电流内的噪声频率。然后，所述判定部基于所述边带分量的频率和所设定的所述噪声频率，推定所述边带分量的所述频谱峰值中有无噪声干扰，并判定所述电动机的异常。
9.此外，本技术公开的功率转换装置包括将直流电转换为交流电并向所述电动机供电的功率转换部和通过所述脉冲宽度调制控制对所述功率转换部进行输出控制的控制装置，所述控制装置包括所述异常诊断装置，以诊断所述电动机的异常。
10.此外，本技术公开的异常诊断方法是一种诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常的方法，包括：第一步骤，对用于脉冲宽度调制控制的三个频率即调制波频率、载波频率和采样所述调制波的采样频率中包含所述调制波频率的两个以上的频率的最大公约数进行运算，并将该最大公约数的整数倍的频率设定为噪声频率；第二步骤，检测流过所述电动机的电流并进行频率分析；以及第三步骤，基于从所述第二步骤的分析结果获得的调制波的边带分量的频谱峰值，判定所述电动机的异常。然后，在所述第三步骤中，基于所述边带分量的频率和在所述第一步骤中设定的所述噪声频率，推定所述边带分量的所述频谱峰值中有无噪声干扰。
11.此外，本技术公开的异常诊断方法是一种诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常的方法，包括：第一步骤，将从用于脉冲宽度调制控制的调制波频率偏离所述功率转换装置所连接的交流电源的频率的整数倍的频率设定为噪声频率；第二步骤，检测流过所述电动机的电流并进行频率分析；第三步骤，基于从所述第二步骤的分析结果获得的调制波的边带分量的频谱峰值，判定所述电动机的异常。然后，在所述第三步骤中，基于所述边带分量的频率和在所述第一步骤中设定的所述噪声频率，推定所述边带分量的所述频谱峰值中有无噪声干扰。发明效果
12.根据本技术公开的异常诊断装置，能够防止包含低频域的噪声的影响而高可靠性地诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。
13.此外，根据本技术公开的功率转换装置，能够防止包含低频域的噪声的影响而高可靠性地诊断由该功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。
14.此外，根据本技术公开的异常诊断方法，能够防止包含低频域的噪声的影响而高可靠性地诊断由功率转换装置的脉冲宽度调制控制驱动的电动机的异常。
附图说明
15.图1是示出实施方式1所涉及的功率转换装置和异常诊断装置的结构的图。图2是示出实施方式1所涉及的异常诊断装置的简要结构的框图。图3是示出实施方式1所涉及的异常诊断装置的一部分硬件结构的框图。图4是说明实施方式1所涉及的异常诊断装置中的电流的频谱波形的图。图5是说明实施方式1所涉及的功率转换装置的脉冲宽度调制控制的波形图。图6是说明实施方式1所涉及的异常诊断装置的动作的流程图。图7是示出实施方式2所涉及的异常诊断装置的简要结构的框图。图8是示出实施方式3所涉及的异常诊断装置的简要结构的框图。
图9是示出实施方式4所涉及的功率转换装置和异常诊断装置的结构的图。图10是示出实施方式4所涉及的异常诊断装置的简要结构的框图。图11是用于说明实施方式4所涉及的噪声频率的电流的频谱波形。图12是说明实施方式4所涉及的异常诊断装置的动作的流程图。图13是示出实施方式5所涉及的功率转换装置和异常诊断装置的结构的图。图14是示出实施方式5的另一例所涉及的载波的图。图15是用于说明实施方式6所涉及的效果的电流的频谱波形的示意图。
具体实施方式
16.实施方式1.图1是示出实施方式1所涉及的功率转换装置和异常诊断装置的结构的图。如图1所示，功率转换装置100连接在例如由商用电源构成的交流电源1和电动机2之间，对电动机2进行驱动控制。功率转换装置100包括功率转换部10和对功率转换部10进行输出控制的控制装置20。此外，从功率转换部10流过电动机2的电流i由电流传感器3检测，异常诊断装置30基于电流i来诊断电动机2的异常。另外，电流传感器3可以内置于功率转换装置100，亦可外部安装，并且电流传感器3的数量和位置不限于图示的数量和位置。
17.功率转换部10包括转换器部10a、逆变器部10b和滤波电容器10c，它们经由直流母线连接。转换器部10a将来自交流电源1的交流电转换为直流电，并输出到滤波电容器10c，逆变器部10b将滤波电容器10c的直流电转换为交流电，并向电动机2供电。该情况下，交流电源1、电动机2和功率转换装置100示出三相结构，但不限于此。
18.转换器部10a由具备六个二极管da的三相桥式电路构成，并且各相的输入输出线连接到交流电源1。逆变器部10b由具备分别反向并联连接有二极管db的六个开关元件q的三相桥式电路构成，并且各相的输入输出线连接到电动机2。开关元件q例如使用igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)或mosfet(metal-oxide-semiconductor field effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
19.来自交流电源1的交流电由转换器部10a整流，转换为直流电，并输出到滤波电容器10c。控制装置20通过脉冲宽度调制控制(pwm控制)生成到逆变器部10b的各开关元件q的栅极信号g，并且通过控制开关元件q接通断开，从功率转换部10向电动机2输出期望的电力。由此，功率转换装置100驱动电动机2。另外，转换器部10a和逆变器部10b的结构不限于图示的结构。此外，该情况下，虽然示出了功率转换部10具备转换器部10a并与交流电源1连接的情况，但是只要有将直流电转换为交流电并向电动机2供电的逆变器部10b即可，也可以没有转换器部10a。
20.异常诊断装置30获取控制装置20在功率转换部10的pwm控制中使用的调制波(基波)、载波和用于采样的时钟信号(clk)的各频率，即调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs。然后，异常诊断装置30对从功率转换部10流过电动机2的电流i进行频率分析，诊断电动机2的异常。
21.图2是示出异常诊断装置30的简要结构的框图。如图2所示，异常诊断装置30包括用于检测流过电动机2的电流i的检测部31、用于对电流i进行频率分析的分析部32、用于预
先设定电流i中的噪声的频率(噪声频率fnα)的频率设定部33、以及用于判定电动机2的异常的判定部34。检测部31获取电流传感器3的输出，并检测流过电动机2的至少一相电流i的电流波形。分析部32基于检测到的电流i进行频率分析，并导出包含频谱波形的分析结果32a。频率设定部33获取调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs，运算它们的最大公约数gcd，并且设定最大公约数gcd及其整数倍作为噪声频率fnα。
22.判定部34从分析部32的分析结果32a获取调制波的边带分量的频谱峰值，基于频谱峰值判定电动机2的异常，并输出判定结果34a。此时，基于噪声频率fnα，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，并且将推定为有噪声干扰的边带分量从异常判定中排除。
23.另外，构成异常诊断装置30的硬件可以组合使用用于频率分析的公知的专用装置以及例如图3所示的处理器5和存储装置6。处理器5执行从存储装置6输入的控制程序。存储装置6包括辅助存储装置和易失性存储装置。将控制程序从辅助存储装置经由易失性存储装置输入到处理器5。处理器5将运算结果等数据输出到存储装置6的易失性存储装置，并根据需要将这些数据经由易失性存储装置存储在辅助存储装置中。
24.当电动机2有异常的迹象时，作为特定频率分量的调制波的边带分量增加到电流i。例如，由于转子的动态偏心或异常引起的振动，如果将转子的旋转频率设为fr，则以频率(f0
±
fr)为基础，|k1
·
f0
±
k2
·
fr|的边带分量增加。这里，k1、k2分别为正整数。此外，若笼形转子的导体棒有损伤，则滑动设为s时，频率((1
±
2s)
·
f0)的边带分量增加。
25.此外，轴承上有划痕时，偏离调制波频率f0的边带分量只增加由划痕位置和轴承形状决定的特征频率。例如，轴承外轮有损伤时的特征频率是n
·
fr(1-dcosθ/d)/2。其中，n、d、d、θ分别是轴承内的球的数量、球的直径、节径、接触角。另外，以后，在单纯记载为边带或边带分量的情况下，指调制波的边带或调制波的边带分量。
26.图4是说明在电动机2中存在异常时，异常诊断装置30中的电流i的频谱波形的图。如图4所示，多个频谱41、42出现在调制波频率f0的频谱40的两侧。该情况下，在调制波频率f0的两侧偏离了旋转频率fr的频率(f0
±
fr)中，出现调制波的边带分量的频谱41，并且还出现由逆变器部10b的开关动作引起的噪声分量的频谱42。
27.在图4中，边带分量的频谱41和噪声分量的频谱42既不接近也不重复，能够与噪声分量的频谱42区分识别出显示异常征兆的边带分量的频谱41并进行检测。此外，当条件改变时，噪声分量的频谱42可能会接近表示异常征兆的边带分量的频谱41，有时会引起频谱峰值处的噪声干扰(省略图示)。另外，该情况下，虽然仅示出了上述频率|k1
·
f0
±
k2
·
fr|中k1＝k2＝1的情况下的频谱41，但如果包含频谱峰值较小的频谱，则通常也会出现k1＝k2＝1以外的组合的频谱41。
28.图5是说明功率转换装置100的pwm控制的波形图。如图5所示，在pwm控制中，将调制波m与载波cr进行比较以生成栅极信号g。此时，
在时钟信号(clk)的定时对调制波m进行采样，临时存储调制波m的值，并将其与载波cr进行比较。如果载波频率fc或采样频率fs不是调制波频率f0的倍数，则在其值的最大公约数及其整数倍的频率处产生由逆变器部10b的开关动作引起的噪声分量的频谱42。
29.因此，通过计算载波频率fc或采样频率fs与调制波频率f0这两个频率或全部三个频率的最大公约数，可以预先掌握哪个频率可能出现噪声。该情况下，频率设定部33获取调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs，运算它们的最大公约数gcd，并且设定最大公约数gcd及其整数倍作为噪声频率fnα。另外，最大公约数gcd为调制波频率f0的情况下，不设定噪声频率fnα。
30.接着，基于图6所示的流程图来说明异常诊断装置30的动作。首先，异常诊断装置30通过检测部31检测从功率转换装置100的功率转换部10流过电动机2的各相电流i中的至少一相的电流i的电流波形。该情况下，检测部31检测三相的电流波形。电流传感器3可以检测三相的各相电流i，或者可以检测二相的量并通过运算获得剩余相的电流(步骤s1)。接着，分析部32基于检测到的电流i进行频率分析，并导出包含频谱波形的分析结果32a(步骤s2)。
31.另一方面，频率设定部33从功率转换装置100的控制装置20获取调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs(步骤s3)。然后，频率设定部33运算调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs的最大公约数gcd，并且进一步计算最大公约数gcd的整数倍(步骤s4)。
32.当最大公约数gcd不是调制波频率f0时，将所计算的最大公约数gcd及其整数倍设定为噪声频率fnα。另外，噪声频率fnα设定在不超过可测量区域的范围内。最大公约数gcd是低于fc/2的值。此外，在功率转换装置100的正常控制条件下，最大公约数gcd变为低于(fc-4f0)的值。因此，所设定的噪声频率fnα包含低于fc/2的频域的频率，并且通常设定为包含低于(fc-4f0)的频率(步骤s5)。
33.判定部34根据在步骤s2中导出的分析结果32a和在步骤s5中设定的噪声频率fnα，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰。具体而言，判定调制波的边带分量(频谱41)的频率是否与噪声频率fnα重叠或接近，以推定有噪声干扰。由于电动机2的异常征兆而增加的调制波的边带分量(频谱41)是如上述那样特定的频率分量，因此判定部34将该特定的频率分量作为监视对象，将该频率与噪声频率fnα进行比较，当差分小于设定值时，判定为重叠或接近。设定值设定为数hz，例如2hz。当上述差分在设定值以上时，频谱41的峰值不受噪声分量的影响，从而不产生噪声干扰(步骤s6)。
34.在步骤s6中，存在被推定为有噪声干扰的边带分量时，判定部34将该边带分量从异常诊断的对象中排除(步骤s7)，根据其他边带分量判定电动机2的异常，并输出判定结果34a。此时，如果边带分量的频谱峰值超过预先设定的基准值，则判定为异常。基准值例如基于调制波频率f0的频谱峰值来设定(步骤s8)。
35.另外，在步骤s5中，当最大公约数gcd是调制波频率f0时，频率设定部33不设定噪声频率fnα，并转移至步骤s8。然后，判定部34基于边带分量的频谱峰值判定电动机2的异常。
36.如上所述，该实施方式所涉及的异常诊断装置30预先设定在电动机2中流过的电
流i中的噪声分量的频率(噪声频率fnα)，并且对通过频率分析电流i获得的调制波的边带分量进行异常诊断。然后，在异常诊断时，根据边带分量的频率和噪声频率fnα，推定边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，将推定为有噪声干扰的边带分量排除，根据剩余的边带分量的频谱峰值判定异常。因此，可以防止包含低频域的噪声的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。
37.此外，由于噪声频率fnα的频率设定为用于pwm控制的调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs的最大公约数gcd及其整数倍，因此能够可靠地防止包括低频域的噪声分量的影响。此外，在边带分量的频率与所设定的噪声频率fnα之间的差分小于设定值且两者相接近的情况下，由于将该边带分量推定为有噪声干扰，因此能够高可靠性地推定噪声干扰。
38.另外，噪声频率fnα在不超过可测量区域的范围内设定，但是也可以仅在低于载波频率fc的1/2的频域内设定。
39.此外，当由频率设定部33运算的最大公约数gcd是调制波频率f0时，不设定噪声频率fnα，但即使直接将调制波频率f0及其整数倍设定为噪声频率fnα也没有问题，因为其并不是接近调制波的边带分量的频率分量。
40.进一步，关于功率转换装置100的pwm控制，图示了基于三角波的载波cr，但是载波cr不限于三角波，也可以使用正弦波。此外，为了提高电压利用率，可以在调制波m上叠加三次谐波，在该情况下，最大公约数gcd的值没有变化，并且可以同样地设定噪声频率fnα。
41.实施方式2.图7是示出实施方式2所涉及的异常诊断装置30a的简要结构的框图。如图7所示，异常诊断装置30a与上述实施方式1同样，包括检测部31、分析部32、频率设定部33和判定部34，还包括通知部35。判定部34在存在推定为有噪声干扰的边带分量的情况下，将该边带分量从异常诊断的对象中排除(参照图6的步骤s7)，并且向通知部35输出通知指令34b。然后，通知部35输出向外部通知有噪声干扰的通知信号35a。其他的结构及动作与上述实施方式1相同。
42.在该实施方式中，与上述实施方式1同样地，能够防止由于包含低频域的噪声分量的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。此外，在诊断时，将有噪声干扰的推定通知用户，因此提高了便利性。
43.另外，即使存在推定为有噪声干扰的边带分量，也可以不将该边带分量从异常诊断的对象中排除，仅从通知部35输出通知信号35a。该情况下，通知用户以促进注意提醒，对于来自异常诊断装置30a的判定结果34a，用户可以考虑噪声分量的影响，其结果是可以防止错误诊断。
44.实施方式3.图8是示出实施方式3所涉及的异常诊断装置30b的简要结构的框图。如图8所示，异常诊断装置30b与上述实施方式1同样，包括检测部31、分析部32和频率设定部33，还包括判定部36、噪声检测部37、存储部38和切换器39。判定部36、噪声检测
部37、存储部38以及切换器39以外的结构以及动作与上述实施方式1相同。
45.与上述实施方式1同样地，检测部31获取电流传感器3的输出，并检测流过电动机2的至少一相的电流i中的电流波形。分析部32基于检测到的电流i进行频率分析，并导出包含频谱波形的分析结果32a。频率设定部33获取调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs，运算它们的最大公约数gcd，并且在超过可测量区域的范围设定最大公约数gcd及其整数倍作为噪声频率fnα。
46.然后，在电动机2正常运转时，噪声检测部37从分析部32的分析结果32a检测电流i的噪声频率fnα下的噪声的大小，例如噪声分量的频谱峰值的值，并将该检测结果存储在存储部38中。在电动机2的异常诊断之前，噪声检测部37中的噪声检测预先在电动机2的正常运转期间进行。切换器39选择性地将分析部32的分析结果32a的输出目的地切换到噪声检测部37和判定部36中的一个。当电动机2进行异常诊断时，选择判定部36，当预先在电动机2的正常运转期间进行噪声检测时，选择噪声检测部37。
47.判定部36从分析部32的分析结果32a获取调制波的边带分量的频谱峰值，基于频谱峰值判定电动机2的异常，并输出判定结果36a。此时，基于噪声频率fnα，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰。具体而言，与上述实施方式1同样，在调制波的边带分量的频率与噪声频率fnα的差分小于设定值时，判定为边带分量的频率与噪声频率fnα重叠或接近，从而推定有噪声干扰。
48.接着，判定部36从存储部38内提取作为噪声干扰源的噪声频率fnα的噪声的大小。然后，对于噪声干扰目的地的边带分量，基于该边带分量的频谱峰值和提取的噪声的大小来判定电动机2的异常。具体而言，例如，如果从边带分量的频谱峰值的值减去噪声分量的频谱峰值而得到的值超过预先设定的基准值，则判定为异常。基准值例如基于调制波频率f0的频谱峰值来设定。
49.如上所述，该实施方式所涉及的异常诊断装置30b预先设定在电动机2中流过的电流i中的噪声分量的频率(噪声频率fnα)，并且对通过频率分析电流i获得的调制波的边带分量进行异常诊断。此外，异常诊断装置30b在异常诊断之前，在电动机2的正常运转期间，根据分析部32的分析结果32a检测电流i的噪声频率fnα下的噪声的大小，并存储该检测结果。然后，在异常诊断时，基于边带分量的频率和噪声频率fnα，推定边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，在考虑噪声的大小的情况下将被推定为有噪声干扰的边带分量的频谱峰值用于异常判定。
50.因此，与上述实施方式1同样地，能够防止由于包含低频域的噪声分量的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。此外，关于被推定为有噪声干扰的边带分量，由于也在不排除的情况下将其用于异常诊断，因此可以可靠地监视用于异常诊断的监视对象的边带分量，从而可靠地进行电动机2的异常诊断。
51.另外，噪声检测部37中的噪声检测是根据电动机2正常运转时电流i的分析结果32a获得的，但是也可以根据通过检测向电动机2输出的输出电压并进行频率分析得到的结果来获得。该情况下，不需要特别地在电动机2的正常运转时检测，可以根据检测到的电压的频率分析结果运算电流i的噪声频率fnα下的相当于正常运转时的噪声的大小。然后，运算结果可以不存储在存储部38中而由判定部36使用，也可以省略存储部38。
此外，判定部36可以使用检测到的电压的频率分析结果和电动机2正常运转时根据电流i的分析结果32a获得的噪声检测结果这两者，从而提高了异常判定的精度。
52.进一步，在该实施方式3中，也可以应用上述实施方式2设置通知部35，将存在有噪声干扰的推定通知用户。
53.实施方式4.图9是示出实施方式4所涉及的功率转换装置100和异常诊断装置30c的结构图。如图9所示，功率转换装置100与上述实施方式1同样地构成，包括功率转换部10和输出控制功率转换部10的控制装置20。此外，从功率转换部10流过电动机2的电流i由电流传感器3检测，异常诊断装置30基于电流i来诊断电动机2的异常。
54.功率转换部10包括转换器部10a，逆变器部10b和滤波电容器10c，它们经由直流母线连接。在该实施方式中，转换器部10a不可省略，将来自交流电源1的交流电转换为直流电，并将其输出到滤波电容器10c。逆变器部10b将滤波电容器10c的直流电转换为交流电并向电动机2供电。该情况下，功率转换部10中，交流电源1、电动机2和功率转换装置100示出三相结构，但并不限于此。
55.来自交流电源1的交流电由转换器部10a整流，转换为直流电，并输出到滤波电容器10c。控制装置20通过pwm控制生成到逆变器部10b的各开关元件q的栅极信号g，并且通过控制开关元件q接通断开，从功率转换部10向电动机2输出期望的功率。由此，功率转换装置100驱动电动机2。然后，滤波电容器10c的直流电压和输出到电动机2的交流电压以交流电源1的频率及其整数倍的频率微幅变动，并且在电流i中产生与调制波频率f0偏离该值的边带分量(噪声分量)。
56.异常诊断装置30c获取控制装置20在功率转换部10的pwm控制中使用的调制波的频率(调制波频率f0)和交流电源1的频率(交流电源频率fac)。然后，异常诊断装置30c对从功率转换部10流过电动机2的电流i进行频率分析，以诊断电动机2的异常。
57.图10是示出异常诊断装置30c的简要结构的框图。如图10所示，异常诊断装置30c包括用于检测流过电动机2的电流i的检测部31、用于对电流i进行频率分析的分析部32、用于预先设定电流i中的噪声的频率(噪声频率fnβ)的频率设定部33a、以及用于判定电动机2的异常的判定部34。检测部31和分析部32以与上述实施方式1同样的结构同样地进行动作。
58.频率设定部33a获取调制波频率f0和交流电源频率fac，通过运算以下频率来设定噪声频率fnβ。其中，m、n分别为正整数。|m
·
fac
±n·
f0|即，噪声频率fnβ是从调制波频率f0的整数倍偏离交流电源频率fac的整数倍后得到的值的绝对值。
59.判定部34从分析部32的分析结果32a获取调制波的边带分量的频谱峰值，基于频谱峰值判定电动机2的异常，并输出判定结果34a。此时，基于噪声频率fnβ，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，并且将推定为有噪声干扰的边带分量从异常判定中排除。
60.图11是用于说明噪声频率的电流i的频谱波形。
如图11所示，调制波频率f0以及交流电源频率fac分别为50hz、60hz的情况下，调制波频率f0的多倍(100hz，150hz，200hz)的频率和除此之外的频率10hz，70hz，110hz，170hz中，出现噪音分量的频谱。如果将调制波频率f0的多倍以外的噪声分量的频率分别用调制波频率f0(50hz)和交流电源频率fac(60hz)表示，则10hz＝fac-f070hz＝2
·
fac-f0110hz＝fac+f0170hz＝2
·
fac+f0，并满足上述噪声频率fnβ的运算式。
61.接着，基于图12所示的流程图来说明异常诊断装置30c的动作。首先，异常诊断装置30c与上述实施方式1同样，通过检测部31检测从功率转换装置100的功率转换部10流向电动机2的各相电流i中至少一相的电流i的电流波形(步骤s1)，分析部32根据检测到的电流i进行频率分析，导出包含频谱波形的分析结果32a(步骤s2)。
62.另一方面，频率设定部33a获取调制波频率f0和交流电源频率fac(步骤ss3)。然后，频率设定部33a如上所述，进行如下运算(步骤ss4)，|m
·
fac
±
f0|并将其设为噪声频率fnβ。另外，噪声频率fnβ包含m＝n＝1的情况，并且在不超过可测量区域的范围内设定。当m＝n＝1时，即(fac
±
f0)是低于fc/2的值。此外，在功率转换装置100的正常控制条件下，(fac
±
f0)变为低于(fc-4f0)的值。因此，所设定的噪声频率fnβ包含低于fc/2的频域的频率，并且通常设定为包含低于(fc-4f0)的频率(步骤s5)。
63.判定部34根据在步骤s2中导出的分析结果32a和在步骤s5中设定的噪声频率fnβ，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰。具体而言，判定调制波的边带分量(频谱41)的频率是否与噪声频率fnβ重叠或接近，并推定为有噪声干扰。该情况下，也与上述实施方式1同样，判定部34将因异常征兆而增加的特定频率分量(边带分量)作为监视对象，比较该频率与噪声频率fnβ，当差分小于设定值时，判定为重叠或接近，从而推定有噪声干扰。该情况下，将设定值设定为数hz，例如2hz(步骤s6)。
64.在步骤s6中，存在被推定为有噪声干扰的边带分量时，判定部34将该边带分量从异常诊断的对象中排除(步骤s7)，根据其他边带分量判定电动机2的异常。此时，如果边带分量的频谱峰值超过预先设定的基准值，则判定为异常。基准值例如基于调制波频率f0的频谱峰值来设定(步骤s8)。
65.如上所述，该实施方式所涉及的异常诊断装置30c预先设定在电动机2中流过的电流i中的噪声分量的频率(噪声频率fnβ)，并且对通过频率分析电流i获得的调制波的边带分量进行异常诊断。然后，在异常诊断时，根据边带分量的频率和噪声频率fnβ，推定边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，将推定为有噪声干扰的边带分量排除，根据剩余的边带分量的频谱峰值判定异常。因此，可以防止由于包含低频域的噪声分量、即该情况下的调制波频率f0和交流电源频率fac引起的噪声分量的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。
66.此外，在边带分量的频率与设定的噪声频率fnβ之间的差分小于设定值且两者相接近的情况下，由于推定为该边带分量有噪声干扰，因此能够高可靠性地推定噪声干扰。
67.另外，噪声频率fnα在不超过可测量区域的范围内设定，但是也可以仅在低于载波频率fc的1/2的频域内设定。
68.此外，在该实施方式4中，也可以应用上述实施方式2设置通知部35，将有噪声干扰的推定通知用户。
69.进一步，也可以在该实施方式4中应用上述实施方式3。在这种情况下，设置噪声检测部37、存储部38和切换器39，在异常诊断之前，且在电动机2的正常运转期间检测电流i的噪声频率fnβ下的噪声的大小，并预先进行存储。然后，在异常诊断时，基于边带分量的频率和噪声频率fnβ，推定边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰，在考虑噪声的大小的情况下将被推定为有噪声干扰的边带分量的频谱峰值用于异常判定。由此，能够可靠地监视用于异常诊断的监视对象的边带分量，并可靠地进行电动机2的异常诊断。
70.此外，在应用上述实施方式3的情况下，噪声检测部37中的噪声的检测也可以根据通过检测向电动机2输出的线间电压或滤波电容器10c的直流电压并进行频率分析后得到的结果来获得。该情况下，不需要特别地在电动机2的正常运转时检测，可以根据检测到的电压的频率分析结果运算电流i的噪声频率fnβ下的相当于正常运转时的噪声的大小。然后，运算结果可以不存储在存储部38中使用，也可以省略存储部38。此外，也可以使用检测到的电压的频率分析结果和在电动机2正常运算时根据电流i的分析结果32a获得的噪声的检测结果双方，从而提高了异常判定的精度。
71.此外，在上述实施方式4中，频率设定部33a获取调制波频率f0和交流电源频率fac，并设定上述噪声频率fnβ，但也可以同时设定上述实施方式1所示的噪声频率fnα。在这种情况下，频率设定部33a获取调制波频率f0、载波频率fc、采样频率fs和交流电源频率fac，运算噪声频率fnα和噪声频率fnβ，并进行设定。由此，可以广泛地抑制噪声分量的影响并防止错误诊断，并且可以进一步高可靠性地进行电动机2的异常诊断。
72.进一步，上述各实施方式1～4的异常诊断装置30、30a～30c示出了位于功率转换装置100的外部的情况，但也可以位于功率转换装置100的控制装置20内，能够得到同样的效果，并且，噪声频率fnα、fnβ的设定所需的信息的收发变得简便。
73.实施方式5.图13是示出实施方式5所涉及的功率转换装置100a的结构的图。如图13所示，功率转换装置100a与上述实施方式1同样地构成，包括功率转换部10和输出控制功率转换部10的控制装置20a。控制装置20a包括用于输出控制功率转换部10的逆变器控制部21和异常诊断装置30d。此外，从功率转换部10流过电动机2的电流i由电流传感器3检测，异常诊断装置30基于电流i来诊断电动机2的异常。
74.控制装置20a中，逆变器控制部21通过pwm控制生成到逆变器部10b的各开关元件q的栅极信号g，并且通过控制开关元件q接通断开，从功率转换部10向电动机2输出期望的功率。由此，功率转换装置100a驱动电动机2。
75.异常诊断装置30d获取逆变器控制部21在pwm控制中使用的调制波(基波)、载波和
用于采样的时钟信号(clk)的各频率，即调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs。然后，异常诊断装置30d对从功率转换部10流过电动机2的电流i进行频率分析，以诊断电动机2的异常。
76.异常诊断装置30d与上述实施方式1所示的异常诊断装置30同样，包括检测部31、分析部32、频率设定部33和判定部34，检测部31、分析部32和频率设定部33与上述实施方式1同样地进行动作。判定部34与上述实施方式1同样地，基于边带分量的频率和噪声频率fnα，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰。在无噪声干扰的情况下，判定部34与上述实施方式1同样地，基于边带分量的频谱峰值进行电动机2的异常诊断。然后，在有噪声干扰的情况下，判定部34中断异常诊断，将通知信号ss1发送给逆变器控制部21。
77.当从异常诊断装置30d接收到通知异常诊断中断的通知信号ss1时，逆变器控制部21改变载波频率fc，使用改变后的载波频率fc并通过pwm控制来控制功率转换部10的输出，从而驱动电动机2。可以容易地改变载波频率fc而不直接影响功率转换部10的输出。在异常诊断装置30d中，各部分再次进行动作以继续异常诊断。当载波频率fc变更时，噪声频率fnα会发生变化，因此在边带分量的频谱峰值处有无噪声干扰也会发生变化。由此，判定部34中可以导出无噪声干扰的推定，并基于边带分量的频谱峰值进行电动机2的异常诊断。
78.关于载波频率fc的变更，优选通过一次变更就在判定部34中导出无噪声干扰的推定，但是也可以多次变更。
79.如上所述，在本实施方式所涉及的功率转换装置100a中，控制装置20a内的异常诊断装置30d在进行异常诊断时，基于边带分量的频率和噪声频率fnα来推定边带分量的频谱峰值处有无噪声干扰，若推定为有噪声干扰，则对载波频率fc进行变更。由此，改变调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs的最大公约数gcd，并且改变由pwm控制引起的噪声分量的频率本身。因此，可以消除边带分量的频谱峰值处的噪声干扰，从而可靠地进行异常诊断。由此，可以防止由噪声分量的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。
80.另外，在上述实施方式5中示出了对载波频率fc进行变更，但是只要对调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs之中、用于运算最大公约数gcd的频率之中的至少一个进行变更即可。
81.此外，当变更载波频率fc时，如图14所示，使载波频率fc按时间变化即可。在这种情况下，载波cr交替地重复基于两种不同的周期t 1、t2的两种频率(1/t1)、(1/t2)而变化。不仅限于每一周期的变化，还可以使3种以上的频率按时间变化。进一步，也可以以离散的方式非连续地使频率变化。当载波频率fc或采样频率fs如上所述那样按时间变化时，最大公约数gcd及其整数倍频率分量的频谱分散在多个频域中。由此，可以降低噪声分量的频谱峰值，消除或抑制边带分量的频谱峰值中的噪声干扰，从而能够高可靠性地进行异常诊断。
82.实施方式6.在上述实施方式5中，示出了在利用异常诊断装置30d进行异常诊断时，若在边带分量的频谱峰值处推定为有噪声干扰，则对最大公约数gcd的运算中使用的频率内的至少
一个进行变更。在该实施方式中，在上述实施方式5的情况下，进一步对最大公约数gcd的运算中使用的频率内的至少一个进行变更，以使最大公约数gcd与调制波频率f0一致，或者使最大公约数gcd在10hz以下、优选为数hz以下。
83.图15是用于说明实施方式6所涉及的效果的电流的频谱波形的示意图。图15图示了在调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs的最大公约数gcd为数hz的情况和超过10hz的比较例的情况这两种情况下的噪声分量。
84.如图15所示，除了调制波频率f0的频谱40之外，还出现了由逆变器部10b的开关动作引起的噪声分量的频谱42a和42b。频谱42a是最大公约数gcd超过10hz的比较例的情况，频谱42b是最大公约数gcd为数hz的情况。与频谱42a相比，频谱42b具有更多的出现次数，但具有更低的频谱峰值。由此，通过将最大公约数gcd缩小到数hz，噪声分量的频谱出现数增大，但是能够使频谱分散到多个频域，从而降低频谱峰值。由此，可以消除或抑制调制波的边带分量的频谱峰值处的噪声干扰，从而能够高可靠性地进行异常诊断。
85.另外，在上述实施方式6中，在对最大公约数gcd的运算中使用的频率内的至少一个进行变更，以使得最大公约数gcd与调制波频率f0一致的情况下，由于排除了异常诊断装置30d设想的噪声分量，因此能够可靠地以高可靠性进行异常诊断。
86.实施方式7.在该实施方式中，示出将上述实施方式4所示的异常诊断装置30c应用于上述实施方式5所示的功率转换装置100a内的异常诊断装置30d。该情况下，异常诊断装置30c设置在功率转换装置100a的控制装置20a内。异常诊断装置30c与上述实施方式4同样地，包括检测部31、分析部32、频率设定部33a和判定部34，检测部31、分析部32和频率设定部33a与上述实施方式4同样地进行动作。
87.判定部34与上述实施方式4同样地，基于边带分量的频率和噪声频率fnβ，推定调制波的边带分量的频谱峰值中有无噪声干扰。在无噪声干扰的情况下，判定部34与上述实施方式4同样地，基于边带分量的频谱峰值进行电动机2的异常诊断。然后，在有噪声干扰的情况下，判定部34中断异常诊断，将通知信号ss1发送给逆变器控制部21。
88.逆变器控制部21从异常诊断装置30c接收通知异常诊断中断的通知信号ss1时，变更调制波频率f0，使用变更后的调制波频率f0，通过pwm控制对功率转换部10进行输出控制并驱动电动机2。在异常诊断装置30c中，各部分再次进行动作以继续异常诊断。当载波频率fc变更时，噪声频率fnβ会发生变化，因此在边带分量的频谱峰值处有无噪声干扰也会发生变化。由此，判定部34中可以导出无噪声干扰的推定，并基于边带分量的频谱峰值进行电动机2的异常诊断。
89.如上所述，在本实施方式所涉及的功率转换装置100a中，当控制装置20a内的异常诊断装置30c进行异常诊断时，基于边带分量的频率和噪声频率fnβ来推定边带分量的频谱峰值处有无噪声干扰，并且如果推定为有噪声干扰，则对调制波频率f0进行变更。由此，使对应于交流电源频率fac的电压(滤波电容器10c的直流电压和输出到电
动机2的交流电压)的变动而引起噪声分量的频率本身发生变化。因此，可以消除边带分量的频谱峰值处的噪声干扰，从而可靠地进行异常诊断。由此，可以防止由噪声分量的影响而产生的错误诊断，从而高可靠性地进行电动机2的异常诊断。
90.另外，在上述实施方式5～7中，示出了在推定为有噪声干扰的情况下变更与噪声频率相关的频率，但也能够从最初去除或抑制设想的噪声干扰而使功率转换装置100a运转。该情况下，决定调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs，以使得作为监视对象的边带分量的频率与设想的噪声频率之间的差分在设定值以上，从而使功率转换装置100a运转。或者，决定调制波频率f0、载波频率fc和采样频率fs以使最大公约数gcd减小到数hz，使功率转换装置100a运转。
91.虽然本技术记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，在本技术所公开的技术范围内可以设想无数未举例示出的变形例。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。标号说明
92.1交流电源，2电动机，10功率转换部，10a转换器部，10b逆变器部，10c滤波电容器，20、20a控制装置，30、30a～30d异常诊断装置，31检测部，32分析部，32a分析结果，33、33a频率设定部，34判定部，35通知部，36判定部，37噪声检测部，38存储部，100、100a功率转换装置，f0调制波频率，fac交流电源频率，fc载波频率，fs采样频率，fnα、fnβ噪声频率，m调制波。