JP2009031187A - 絶縁抵抗測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流回路に加えて、直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路についても、絶縁抵抗を煩雑な測定操作をすることなく連続的に、しかも電源変動の影響を受けずに測定できるようにする。
【解決手段】直流回路の正極側の抵抗器の組（Ｒ１１，Ｒ１２）および負極側の組（Ｒ２１，Ｒ２２）を直列に接続し、これら２組の抵抗器の中性点Ｍに低い抵抗値を持つ抵抗器Ｒ３を接続し、その１端を接地したＴ型検出回路により、正極側，負極側のＲ１２，Ｒ２２とＲ３の各抵抗値を同じ値にしたときに、各抵抗器の両端にそれぞれ発生する検出電圧ＶＲ１２，ＶＲ２２，ＶＲ３を検出し、電圧比ＶＲ１２／ＶＲ３またはＶＲ２２／ＶＲ３を求め、この比に抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１と同じ値の定数Ｋ値を乗算することで、直流回路における絶縁抵抗値を求められるようにするとともに、検出電圧ＶＲ３を整流することで前記直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路でも絶縁抵抗を測定できるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、システムの運転状態、つまり活線状態で回路の絶縁抵抗を測定する測定方法および装置に関する。例えば、直流電源を用いた電気推進船舶などにおいては、運転中の安全確認の見地から、活線状態の電源回路について、連続的に絶縁抵抗を監視できることが要求されるが、この発明はこのような用途に使用して好適なものである。

絶縁抵抗の測定方法としては、通称メガーと称する図６のような絶縁抵抗計を用いる方法が一般的である。また、システムの運転状態で絶縁抵抗を測定する方法は通称活線メグと言い、図７に示すブリッジ原理を用いるものが知られている。
前者の絶縁抵抗計によるものは、絶縁抵抗計内の一定電源Ｓ（５００Ｖまたは１０００Ｖが一般的）によって、絶縁抵抗ＲＰＸを流れる電流ｉの電流計指示値から間接的に絶縁抵抗を計測する方法であるため、電源停止状態で絶縁抵抗を測定する必要がある。このため、システムの運転中には絶縁抵抗の測定ができないという問題がある。

一方、後者の活線メグは、ブリッジ回路内の電流計Ｍの指示が０となるよう可変抵抗器ＶＲを調節して、電流計指示が０となったときのＶＲ抵抗値から間接的に絶縁抵抗ＲＰＸを測定する方法であるため、煩雑な測定操作（調節操作）を必要とするとともに、連続的な測定ができないという問題がある。
そこで、上記のような煩雑な測定操作を必要としないものも、例えば特許文献１に開示されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、電源変動に対して何らの考慮もしていないので、電源変動の影響を受け易いという問題がある。
そこで、煩雑な測定操作が不要であるとともに、連続的であり、しかも電源変動の影響を受けない安定な絶縁抵抗測定を可能にすべく、出願人は特願２００６−１２５１８０号（先願）を出願した。以下、その先願について詳細に説明する。

図８は先願による絶縁抵抗測定方式を示す構成図である。
図示のように、検出抵抗１（Ｒ１１）〜５（Ｒ３）によってＴ型検出回路を構成し、抵抗２（Ｒ１２），４（Ｒ２２）および５（Ｒ３）の各々から信号６（電圧ＶＲ１２），８（電圧ＶＲ２２）および７（電圧ＶＲ３）をそれぞれ得る。これら信号６〜８は絶縁変換器９（ＩＡＰ），１０（ＩＡＭ），１１（ＩＡＮ）の一次側に入力され、それぞれ絶縁変換されて二次信号１２〜１４となる。

二次信号１２〜１４は、ローパスフィルタ１５（ＬＰＰ）〜１８（ＬＰＮ）により高調波成分が除去されて信号１９〜２１となり、そのうち信号１９と２０が正極側割算器２５（ＤＰ）に、また信号２０と２１が負極側割算器２６（ＤＮ）に入力され、割算が実行される。また、極性判別器２２（ＰＣ）は信号２０の極性を判別し、信号２０が（＋）方向のとき、すなわち電圧ＶＲ３が（＋）方向のときは信号２３（ＯＮ）を出力し、（−）方向のときは信号２４（ＯＮ）を出力する。

極性判別器２２（ＰＣ）が（＋）方向の信号２３を出力したときは、正極側の演算器２５，３１や表示装置（ＩＮＤ）３５，警報装置（ＡＬ）３６を動作させ、負極側をロックする。同様に、極性判別器２２（ＰＣ）が（−）方向の信号２４を出力したときは、負極側の演算器２６，３２や表示装置３５，警報装置３６を動作させ、正極側をロックする。
以下、極性判別器２２（ＰＣ）が（＋）方向の信号２３を出力し、正極側絶縁抵抗を測定する場合について説明する。

図９（ａ）は正極側絶縁抵抗を測定する場合の説明図である。
ここで、正極側の抵抗Ｒ１１対Ｒ１２、または、負極側の抵抗Ｒ２１対Ｒ２２の比をそれぞれ１：１／１００〜１：１／２５程度とするが、これは測定しようとする回路電圧値、または測定しようとする絶縁抵抗値の範囲などによって最適な値を選定する。詳細は、後述する。

例えば、直流電圧５００Ｖ回路の絶縁抵抗を測定する場合、検出抵抗値をＲ１１，Ｒ２１＝１ＭΩ、Ｒ１２，Ｒ２２＝１０ＫΩに選定したとき、絶縁抵抗が無限大の場合にはＲＰＸ＝∞であるから、図９（ａ）に示す電流ＩＲＸは流れない。その結果、検出抵抗Ｒ１２，Ｒ２２の両端電圧ＶＲ１２，ＶＲ２２はＶＲ１２＝ＶＲ２２で、検出抵抗値Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２に流れる電流ＩＰは、ＩＰ≒Ｖ÷（Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ２１＋Ｒ２２）であり、Ｍ電位はＶＰ＝ＶＮ＝２５０Ｖで、抵抗Ｒ１１とＲ１２の抵抗比１：１／１００から、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２には、２５０Ｖ／１００≒２．５Ｖの電圧が発生することになる。

いま、電源回路、すなわち蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線の正極側絶縁抵抗ＲＰＸが低下したとすると、接地回路には接地電流ＩＲＸ＝Ｖ÷（ＲＰＸ＋Ｒ３＋Ｒ２１＋Ｒ２２）が流れ、検出抵抗Ｒ３の両端にはＶＲ３＝ＩＲＸ×Ｒ３の電圧が発生する。このとき、検出抵抗Ｒ１２の両端電圧ＶＲ１２は電流ＩＰで決定され、検出抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３は電流ＩＲＸで決定される。すなわち、Ｒ１１，ＲＰＸがそれぞれＲ１２，Ｒ３よりも充分に大きい場合、Ｒ１２＝Ｒ３とすれば、ＶＲ１２とＶＲ３の電圧値の割合はＲ１１とＲＰＸの抵抗値の割合の逆数と考えられるから、ＶＲ１２とＶＲ３の電圧比ｎ（ＶＲ１２／ＶＲ３）を求め、この比ｎに検出抵抗Ｒ１１を乗じること、すなわちｎ×Ｒ１１＝ＲＰＸなる計算から絶縁抵抗値を求めることができる。

以上のことは、図８の回路では、以下のように実行される。
すなわち、検出抵抗Ｒ１２の両端電圧ＶＲ１２の信号６が、絶縁変換器９→信号１２→ローパスフィルタ１５を介して信号１９となり、割算器２５の一方に入力される。また、電流ＩＲＸによって発生する検出抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３の信号７が絶縁変換器１０→信号１３→ローパスフィルタ１６を介して信号２０となり、割算器２５の他方に入力されるとともに、極性判別器２２へ入力される。

このとき、信号２０が正極（＋）方向であるから、極性判別器２２が（＋）方向を判別して信号２３（ＯＮ）を出力し、割算器２５および掛算器３１を演算状態とし、表示装置３５および警報装置３６を正極側に切替える。また、信号２４（ＯＦＦ）により、割算器２６および掛算器３２を非演算状態とし、表示装置３５および警報装置３６の負極側の動作をロックする。

上記切替えによって、割算器２５では信号１９と信号２０との比であるＶＲ１２／ＶＲ３を示す信号２７を出力し、掛算器３１の一方に入力する。定数設定器２９（Ｆ）は、設定値Ｋを検出抵抗Ｒ１１およびＲ２１と同値とする信号３０を出力し、掛算器３１の他方に入力する。従って、掛算器３１は割算器２５からの出力信号２７と、定数設定器２９からの定数Ｋを示す信号３０とを掛け合わせ、信号３３を出力する。

信号３３は、求めるべき絶縁抵抗値ＲＰＸ＝（ＶＲ１２／ＶＲ３）×Ｋ（Ｒ１１の抵抗値）を示しており、これは表示装置３５に与えられて表示される一方、警報装置３６では予め設定した絶縁抵抗値よりも低下したら警報を発するとともに、出力信号３７で時系列に変化する絶縁抵抗値を記録するなど、安全管理のための処理をする。なお、図のように、測定用電源３８（Ｓ）および電源スイッチ３９（ＳＷ）を設けておき、これらを使用することで無通電状態、つまり活線状態でない状態での電路，機器または装置の絶縁抵抗の測定が可能となる。

図９（ｂ）は負極側絶縁抵抗を測定する場合の説明図である。
この場合、測定しようとする絶縁抵抗はＲＮｘであり、これに電流ＩＲＸが流れることにより、抵抗Ｒ１２を抵抗Ｒ２２に置き換えることで上記と同様の関係から、求めるべき絶縁抵抗値ＲＮＸは、
ＲＮＸ＝（ＶＲ２２／ＶＲ３）×Ｋ（Ｒ２１の抵抗値）
として求めることができる。

図８の回路も、信号６，１２，１９，２７および３３を信号８，１４，２１，２８および３４に、演算回路２５，３１を演算回路２６，３２に、また信号２３をＯＦＦ，信号２４をＯＮにそれぞれ置き換えることにより、正極側絶縁抵抗を測定する場合と全く同様にして負極側絶縁抵抗を測定することができる。

図１０に電圧検出特性と電圧倍率ｎの計算例を示す。
絶縁抵抗の抵抗値ＲＰＸ＝１ＭΩであるとし、Ｒ１１＝ＲＰＸ＝１ＭΩ、Ｒ１２＝Ｒ３＝１０ＫΩとすると、図１０（ａ）からＶＲ１２＝ＶＲ３≒１．６５と求められ、電圧比ｎ＝ＶＲ１２／ＶＲ３＝１．６５／１．６５＝１となるので、ＲＰＸ＝Ｋ（Ｒ１１＝１ＭΩ）×１＝１ＭΩとして求められる。

同様に、電圧比ｎ＝ＶＲ１２／ＶＲ３＝１０では、ＲＰＸ＝Ｋ（１ＭΩ）×１０＝１０ＭΩ、電圧比ｎ＝ＶＲ１２／ＶＲ３＝１００では、ＲＰＸ＝Ｋ（１ＭΩ）×１００＝１００ＭΩ、電圧比ｎ＝０．１では０．１ＭΩのように求めることができる（図１０（ｂ）参照）。
なお、電源回路（直流給電母線）の電圧が変動した場合、これに比例して電流ＩＰ，ＩＲＸが変動してＶＲ１２，ＶＲ３も変動するが、電圧比ｎ＝ＶＲ１２／ＶＲ３は変わらない。従って、この発明によれば、測定しようとする回路電圧が変動しても測定値はその影響を受けないので、安定した絶縁抵抗の測定が可能となる利点が得られる。

次に、各抵抗Ｒ１１〜Ｒ２２の選定について説明する。
以上では、電圧５００Ｖの回路を抵抗Ｒ１１，Ｒ２１＝１ＭΩ、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２＝１０ＫΩとして測定する場合について説明した。このとき、絶縁抵抗ＲＰＸ，ＲＮＸが無限大のときは、中性点Ｍの電位は２５０Ｖ、検出電圧ＶＲ１２＝ＶＲ２２≒２．５Ｖである。

ここで、電圧５００Ｖの電圧が６００Ｖ（＋２０％）〜４００（−２０％）の範囲で変動した場合、絶縁抵抗ＲＰＸ，ＲＮＸが無限大では、検出電圧ＶＲ１２＝ＶＲ２２≒３Ｖ〜２．５Ｖ〜２Ｖの範囲で変動する。しかし、検出電圧比ｎは変わらないので、測定値への影響はない。また、電圧１０００Ｖの回路の絶縁抵抗を測定するときは、Ｍの電位は５００Ｖ、検出電圧ＶＲ１２＝ＶＲ２２＝５００／１００≒５Ｖとなるが、この場合も検出電圧比ｎは変わらないので、測定値への影響はない。

さらに、各抵抗値をＲ１１，Ｒ２１＝１ＭΩとし、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２＝１０ＫΩの抵抗比１：１／１００を１：１／５０、すなわち抵抗Ｒ１２，Ｒ２２＝２０ＫΩにすれば、ＶＲ１２，ＶＲ２２は２．５Ｖから５Ｖ、また抵抗比を１：１／２５、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２＝４０ＫΩにすれば、ＶＲ１２，ＶＲ２２は２．５Ｖから１０Ｖのように検出電圧は変わるが、電圧比は不変なので、測定への影響はない。

以上では、抵抗Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗値を固定し、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２の抵抗値を変更したが、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２の抵抗値を固定し、抵抗Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗値を変更しても良いのは言うまでもない。すなわち、Ｒ１１，Ｒ２１およびＲ１２，Ｒ２２の抵抗値は、測定回路の電圧と最適な検出電圧を得るため最適値に選択することができる。

特開平０１−１６５９７３号公報

以上、先願について詳細に説明したが、この先願による絶縁抵抗測定方式では、蓄電池等の直流電源に接続された直流給電母線などの直流回路における絶縁抵抗の測定はできるが、このような直流回路にインバータなどの電力変換回路を介して接続された交流回路における絶縁抵抗の測定ができないと言う難点がある。この点について、図１１Ａ，図１１Ｂを参照して具体的に説明する。
図１１Ａは先願による絶縁抵抗測定方式を、電動機駆動インバータに適用した例を示す回路図、図１１Ｂは電動機巻線ＣＬに与えられる電圧波形を示す波形図である。
図１１Ａの回路構成では、蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線に、電動機駆動用インバータの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる電力変換回路を介して、電動機巻線ＣＬなどからなる交流回路が接続されている。

図１１Ａにおける正の半サイクルでは、Ｐ→Ｑ１→ＣＬ→Ｑ２→Ｎの経路で電動機巻線ＣＬに電流ＩＦが流れ、負の半サイクルでは、Ｐ→Ｑ３→ＣＬ→Ｑ４→Ｎの経路で電動機巻線ＣＬに電流ＩＲが流れる。
また、電動機巻線ＣＬには、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の動作によって正の半サイクル，負の半サイクルで所定周波数の交流電圧，電流が印加される。

ここで、電動機巻線ＣＬの絶縁が低下して絶縁抵抗ＲＸが発生すると、正の半サイクルでは上記の動作に加え、Ｐ→Ｑ１→ＲＸ→（３）＝Ｅ（アース）→Ｒ３→Ｒ２２→Ｒ２１→Ｎの経路で接地電流ＩＦＸが流れ、検出抵抗Ｒ３の両端に図示極性の極性電圧ＶＲ３が発生する。また、負の半サイクルでは上記の動作に加え、Ｐ→Ｒ１１→Ｒ１２→Ｒ３→（３）＝Ｅ（アース）→ＲＸ→Ｑ４→Ｎの経路で接地電流ＩＲＸが流れ、検出抵抗Ｒ３の両端には図示極性の極性電圧ＶＲ３が発生する。

すなわち、検出抵抗Ｒ３の両端には、インバータ動作に連動して交番する正，負の検出電圧ＶＲ３が発生することになる。先願による絶縁抵抗測定方式は、直流給電母線Ｐ極またはＮ極の絶縁抵抗を測定する目的には十分に対応可能であるが、先願による絶縁抵抗測定方式を用いてインバータの交流側回路に接続される電動機や変圧器の絶縁抵抗を測定しようとしても、上記のように検出抵抗Ｒ３での検出電圧ＶＲ３が交番するため測定ができない。
また、インバータ停止の場合には、半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はＯＦＦで、素子Ｑ１〜Ｑ４と並列に接続されたダイオードにより、上記電流ＩＦＸ，ＩＲＸが阻止されるため、電動機巻線の絶縁抵抗を測定することができない。

したがって、この発明の課題は、直流回路に加えて、直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路についても、煩雑な測定操作をすることなく連続的に、しかも電源変動の影響を受けず安定に絶縁抵抗を測定可能とすることにある。また、前記電力変換回路の動作停止時にも前記交流回路の絶縁抵抗を測定可能とすることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組を２組直列に接続し、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器を接続し、その１端を接地してなるＴ型検出回路を備え、
前記正極側，負極側の第２抵抗器および第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と第３抵抗器の両端にそれぞれ発生する電圧を検出し、正極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比、または、負極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算し、これらの電圧比のいずれかに第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算して絶縁抵抗値を得るにあたり、前記第３抵抗器の両端に発生する電圧を整流して用いることにより、前記直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路での絶縁抵抗の測定をも可能にしたことを特徴とする。

また、請求項２の発明では、直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組を２組直列に接続し、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器とダイオードとの直列回路を２組並列に接続し、その１端を接地してなり、かつ、前記２組の直列回路のうち一方の組は正極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードを接地点から中性点に向かう方向を順方向として接続するとともに他方の組は負極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードを中性点から接地点に向かう方向を順方向として接続してなるＴ型検出回路を備え、
前記正極側，負極側の第２抵抗器および前記正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用の第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用直列回路の各両端にそれぞれ発生する電圧を検出し、正極側第２抵抗器の電圧対正極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比、または、負極側第２抵抗器の電圧対負極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算し、これらの電圧比のいずれかに第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算して絶縁抵抗値を得ることにより、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする。

請求項３の発明では、直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組が２組直列に接続され、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器が接続され、その１端が接地されたＴ型検出回路と、前記正極側，負極側の第２抵抗器および第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と第３抵抗器の両端にそれぞれ発生する電圧を検出する電圧検出手段と、その第３抵抗器の両端に発生する電圧を整流する整流手段と、この整流手段からの整流電圧と第３抵抗器の両端に発生する電圧とを選択的に切替える切替手段と、正極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算する第１演算手段と、負極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算する第２演算手段と、前記第１演算手段からの電圧比に正極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第３演算手段と、前記第２演算手段からの電圧比に負極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第４演算手段と、第３または第４演算手段のいずれか一方の出力を絶縁抵抗値として表示する表示手段とを有し、前記切替手段による選択により、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする。この請求項３の発明においては、前記第３抵抗器に発生する電圧の極性を判別する極性判別手段を設け、正極性のときは正極側の演算および表示を可能として負極側の演算および表示をロックし、負極性のときは負極側の演算および表示を可能として正極側の演算および表示をロックすることができる（請求項４の発明）。

また、請求項５の発明では、直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組が２組直列に接続され、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器とダイオードとの直列回路が２組並列に接続され、その１端が接地されてなり、かつ、前記２組の直列回路のうち一方の組は正極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードが接地点から中性点に向かう方向を順方向として接続されているとともに他方の組は負極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードが中性点から接地点に向かう方向を順方向として接続されてなるＴ型検出回路と、前記正極側，負極側の第２抵抗器および前記正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用の第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用直列回路の各両端にそれぞれ発生する電圧を検出する電圧検出手段と、正極側第２抵抗器の電圧対正極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算する第１演算手段と、負極側第２抵抗器の電圧対負極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算する第２演算手段と、前記第１演算手段からの電圧比に正極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第３演算手段と、前記第２演算手段からの電圧比に負極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第４演算手段と、第３または第４演算手段のいずれか一方あるいは両方の出力を絶縁抵抗値として表示する表示手段とを有し、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする。

また、請求項３ないし５のいずれか１項の発明においては、前記絶縁抵抗値が予め設定された設定値より低下したことを判別して警報を発する警報手段を設けることができる（請求項６の発明）。さらに、請求項３ないし６のいずれか１項の発明においては、前記直流回路の正極あるいは負極と前記交流回路の導体部とを接離するスイッチング手段を設け、前記電力変換回路の動作が停止している状態で、前記スイッチング手段を閉路して前記導体部に直流電圧を印加することにより、前記交流回路での絶縁抵抗の測定を可能にすることができる（請求項７の発明）。

この発明によれば、直流回路に加えて、直流回路にインバータなどの電力変換回路を介して接続された交流回路についても、システムの運転中に絶縁抵抗を連続的に測定できるので、システムの安全確認を常時行なうことが可能となる。また、煩雑な測定操作が不要であるだけでなく、電源変動の影響も受けないように工夫したので、安定な測定が可能になるという利点もある。
さらに、前記直流回路の正極あるいは負極と前記交流回路の導体部とを接離するスイッチング手段を設けることにより、インバータなどの電力変換回路の動作停止時にも前記交流回路の絶縁抵抗が測定可能となる利点が得られる。

図１はこの発明の実施の形態を示す構成図、図２Ａ，２Ｂは図１の絶縁抵抗測定回路の動作を説明するための説明図である。
図１からも明らかなように、図８に示すものに対し、整流器４０（ＲＥＣ）、スイッチ４１（ＣＯＳ），スイッチ４３（ＳＷＢ）およびスイッチ４４（ＳＷＡ）などを設けた点が特徴である。整流器４０（ＲＥＣ）は、検出電圧ＶＲ３が交番しても絶縁抵抗の測定が可能なように整流する働きをし、スイッチ４１（ＣＯＳ）は「１」側に選択することで、蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線などの直流回路での測定を可能とし、「２」側に選択することで、直流回路にインバータの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる電力変換回路を介して接続された交流回路での測定を可能とするものである。なお、この交流回路での測定においては、図２Ａに示されている電動機巻線ＣＬの絶縁抵抗のみならず、インバータの交流側回路部、インバータと電動機との間の電路，配線などを含む交流回路における全ての電気回路要素の絶縁抵抗を測定することができる。

また、この発明では、図１におけるスイッチ４４（ＳＷＡ），３９（ＳＷ），４３（ＳＷＢ）、図２ＡにおけるスイッチＳＷＣ、試験端子ＴＴを用いることにより、多様な測定形態での絶縁抵抗測定を可能としている。
図１において、スイッチ４４（ＳＷＡ）をＯＦＦさせて蓄電池等の直流電源Ｂから直流給電母線を切り離した後、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の正極側に設けられたスイッチ３９（ＳＷ）をＯＮさせた状態で、スイッチ４３（ＳＷＢ）を「１」側に選択してスイッチ４３（ＳＷＢ）の接点１ｂを閉路させることによって、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の正極側を直流給電母線の正極Ｐに接続し、直流給電母線に絶縁抵抗測定用の直流電圧を印加することにより、無通電状態、つまり活線状態でない状態で、直流給電母線の電路，直流給電母線に接続される機器および装置などの絶縁抵抗測定が可能となる。

また、直流給電母線が無通電状態となっている場合、または、インバータが動作停止状態となっている場合においても、次のようなスイッチング手段の操作によってインバータの交流側回路の導体部に直流電圧を印加することにより、電動機巻線などの交流側回路の絶縁抵抗測定が可能である。
（イ）先ず、スイッチ４４（ＳＷＡ）のＯＦＦにより直流給電母線が蓄電池等の直流電源Ｂから切り離された無通電状態では、インバータの交流側回路の絶縁抵抗測定を次のようにして行なうことができる。
（ａ）スイッチ３９（ＳＷ）をＯＮにするとともにスイッチ４３（ＳＷＢ）を「２」側に選択する。これにより、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の正極側が、スイッチ４３（ＳＷＢ）の閉路状態の接点１ａを介して図２Ａの試験端子ＴＴに接続される。試験端子ＴＴはインバータの交流側回路の導体部に接続されているので、上記導体部に絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の直流電圧が印加される。また、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の正極側は、スイッチ４３（ＳＷＢ）の閉路状態の接点１ａ，２ａの直列回路を介して直流給電母線の正極Ｐにも接続され、絶縁抵抗測定回路における抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ２１からなる直列回路にも、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の直流電圧が印加される。このような状態で、先願の検出原理（直流回路での検出原理）を適用して、インバータの交流側回路の絶縁抵抗を測定することができる。

（ｂ）スイッチ３９（ＳＷ）をＯＮにするとともにスイッチ４３（ＳＷＢ）を「１」側に選択する。これにより、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の正極側がスイッチ４３（ＳＷＢ）の閉路状態の接点１ｂを介して直流給電母線の正極Ｐに接続され、絶縁抵抗測定回路における抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ２１からなる直列回路に、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の直流電圧が印加される。そして、図２ＡにおけるスイッチＳＷＣをＯＮにすることにより、インバータの交流側回路の導体部にも、絶縁抵抗測定用電源３８（Ｓ）の直流電圧が印加されるようにする。このような状態で、先願の検出原理（直流回路での検出原理）を適用して、インバータの交流側回路の絶縁抵抗を測定することができる。

（ロ）次に、スイッチ４４（ＳＷＡ）のＯＮにより直流給電母線が蓄電池等の直流電源Ｂに接続された通電状態であって、インバータの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる電力変換回路が動作停止状態にある場合には、インバータの交流側回路の絶縁抵抗測定を次のようにして行なうことができる。なお、このとき、スイッチ３９（ＳＷ）はＯＦＦになっているものとする。
（ａ）スイッチ４３（ＳＷＢ）を「２」側に選択する。これにより、直流給電母線の正極Ｐが、スイッチ４３（ＳＷＢ）の閉路状態の接点２ａを介して図２Ａの試験端子ＴＴに接続される。試験端子ＴＴはインバータの交流側回路の導体部に接続されているので、上記導体部に直流給電母線の直流電圧が印加される。このとき、絶縁抵抗測定回路における抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ２１からなる直列回路にも、直流給電母線の直流電圧は印加されている。このような状態で、先願の検出原理（直流回路での検出原理）を適用して、インバータの交流側回路の絶縁抵抗を測定することができる。

（ｂ）図２ＡにおけるスイッチＳＷＣをＯＮにすることにより、インバータの交流側回路の導体部に直流給電母線の直流電圧が印加されるようにする。このとき、絶縁抵抗測定回路における抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ２１からなる直列回路にも、直流給電母線の直流電圧は印加されている。このような状態で、先願の検出原理（直流回路での検出原理）を適用して、インバータの交流側回路の絶縁抵抗を測定することができる。
なお、上記（イ）〜（ロ）で説明した、直流給電母線が無通電状態となっている場合、または、インバータが動作停止状態となっている場合においてインバータの交流側回路の絶縁抵抗測定を可能とするための各測定形態では、インバータの交流側回路の導体部に正の直流電圧が印加されることになるので、先願の検出原理（直流回路での検出原理）による検出電圧ＶＲ３と基準電圧ＶＲ１２との比較（割算）に基づく正極側絶縁抵抗測定が行なわれる。一方、インバータの交流側回路の導体部に負の直流電圧を印加する構成でも、同様にインバータの交流側回路の絶縁抵抗測定が可能であるが、この場合には、先願の検出原理（直流回路での検出原理）による検出電圧ＶＲ３と基準電圧ＶＲ２２との比較（割算）に基づく負極側絶縁抵抗測定が行なわれる。

また、図２Ａのように、インバータの交流側回路の導体部に接続された試験端子ＴＴを設けているので、直流給電母線が無通電状態である場合、または、インバータが動作停止状態である場合には、この試験端子ＴＴを用いて、市販の絶縁測定器により、インバータの交流側回路の絶縁抵抗を測定することも可能である。
次に、蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線からなる直流回路に、インバータの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる電力変換回路を介して接続された交流回路の絶縁抵抗を測定する構成や動作について詳述する。なお、直流回路（直流給電母線）の絶縁抵抗測定を行なう測定方式の構成や動作については図８等で詳述したので、以下では相違点について、主に説明する。

図２Ａにおいて、正の半サイクルでは、インバータの電力変換回路を構成するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がＯＮ−ＯＦＦ動作し、負の半サイクルではスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４がＯＮ−ＯＦＦ動作して、巻線ＣＬには交流電圧が印加され、交番電流ＩＦ，ＩＲが流れる。このとき、巻線ＣＬと接地回路の絶縁が劣化して絶縁抵抗ＲＸの低下が発生すると、正の半サイクルでは、Ｐ→Ｑ１→（１）→ＲＸ→（３）＝Ｅ（アース）→Ｒ３→（４）＝Ｍ（中性点）→Ｒ２２→Ｒ２１→Ｎの経路で接地電流ＩＦＸが流れ、検出抵抗Ｒ３の両端には（３）を「＋」とする検出電圧ＶＲ３が発生する。また、負の半サイクルでは、Ｐ→Ｒ１１→Ｒ１２→（４）＝Ｍ（中性点）→Ｒ３→（３）＝Ｅ（アース）→ＲＸ→（１）→Ｑ４→Ｎの経路で接地電流ＩＲＸが流れ、検出抵抗Ｒ３の両端には（４）を「＋」とする検出電圧ＶＲ３が発生する。

ここで、スイッチ４１（ＣＯＳ）を「２」に選択すれば、スイッチ４１（ＣＯＳ）の接点２ｂ，３ｂが開路するとともに接点３ａ，４ａが閉路することによって、抵抗Ｒ３で検出された交番する検出電圧ＶＲ３の代わりに、検出電圧ＶＲ３が整流器４０（ＲＥＣ）で整流されてなる図２Ｂに示すような電圧ＶＲ４が、正側信号４２として絶縁変換器１０（ＩＡＭ）に入力されることで、直流回路にインバータの電力変換回路を介して接続された交流回路の絶縁抵抗が直流回路の場合と同様に測定できることになる。この場合、検出電圧ＶＲ４は常に正であるため、絶縁変換器１０（ＩＡＭ）の出力信号１３の高調波成分がローパスフィルタ１６（ＬＰＭ）により除去されてなる信号２０の極性を判別する極性判別器２２（ＣＰ）は常に正極側の信号２３（ＯＮ）を出力することになり、図１における割算器２５（ＤＰ）、掛算器３１（ＭＰ）などからなる正極側の信号処理回路を用いて絶縁抵抗の測定が行なわれることになる。なお、図１に示されているように、スイッチ４１（ＣＯＳ）を「２」に選択したときには、スイッチ４１（ＣＯＳ）の接点４ｂ，５ｂが開路することにより、検出抵抗Ｒ２２の両端の検出電圧ＶＲ２２は、絶縁変換器１１（ＩＡＮ）の入力端から切り離される。

なお、先願の検出原理（直流回路での検出原理）によれば、正極側および負極側の絶縁抵抗を測定するための電圧比較（割算）動作は、それぞれ、
（イ）正極側絶縁抵抗測定では、ＶＲ１２とＶＲ３（（３）側＋，（４）側−）との比較（割算）
（ロ）負極側絶縁抵抗測定では、ＶＲ２２とＶＲ３（（３）側−，（４）側＋）との比較（割算）
であった。そして、図２Ａの回路における検出抵抗Ｒ３の両端電圧ＶＲ３の極性という点では、インバータ動作における正および負の半サイクルは、上記の（イ）正極側絶縁抵抗測定および（ロ）負極側絶縁抵抗測定の状態にそれぞれ相当している。

一方、この発明では、インバータ回路の絶縁抵抗を測定するとき、上述のように、抵抗Ｒ３に発生する交番電圧となっている検出電圧ＶＲ３を整流器４０（ＲＥＣ）で整流してなる検出電圧ＶＲ４を正側信号４２として絶縁変換器１０（ＩＡＭ）に入力するようにしているので、絶縁抵抗を測定するための電圧比較（割算）に用いられる検出抵抗Ｒ３の両端電圧の検出信号は、正および負の半サイクルのいずれにおいても常に正電圧信号となる。そして、この発明では、電圧比較（割算）における基準電圧として、正の半サイクルだけでなく負の半サイクルにおいても抵抗Ｒ１２による基準電圧ＶＲ１２を用いる構成としている。

このため、この発明において、直流回路にインバータの電力変換回路を介して接続された交流回路の絶縁抵抗を測定するときの負の半サイクルでの電圧比較（割算）動作は、上記の先願の検出原理（直流回路での検出原理）による（ロ）負極側絶縁抵抗測定での、抵抗Ｒ２２の両端電圧（ＶＲ２２）と抵抗Ｒ３の両端電圧（ＶＲ３）とを比較する動作に対し、抵抗Ｒ１２の両端電圧（ＶＲ１２）と抵抗Ｒ３の両端電圧（ＶＲ３を整流してなるＶＲ４）とを比較する動作となる。
上述のように、インバータ動作の正および負の半サイクルにおける接地電流ＩＦＸおよびＩＲＸは、互いに逆方向に共通の検出抵抗Ｒ３を流れるとともに、それぞれ抵抗Ｒ２２およびＲ１２を流れるので、電圧比較（割算）における基準電圧として用いられる抵抗Ｒ１２の両端電圧ＶＲ１２に対して、負の半サイクルで流れる接地電流ＩＲＸが影響することになるが、基準電圧を得るための電流ＩＢｓ（図２Ａ参照）として、絶縁抵抗ＲＰＸ，ＲＮＸを介してＲ３を流れる電流ＩＰＸまたはＩＮＸよりも十分大きな電流が流れるようにＴ型検出回路の各抵抗器の抵抗値を選定しておけば、この電流ＩＢｓは、インバータ動作の正および負の半サイクルに流れる接地電流ＩＦＸおよびＩＲＸに対しても十分大きな電流となっているので、負の半サイクルにおける抵抗Ｒ１２の両端電圧ＶＲ１２に対する接地電流ＩＲＸの影響は小さく抑えることができる。従って、負の半サイクルにおける電圧比較（割算）方式が先願の検出原理（直流回路での検出原理）による上記（ロ）の電圧比較（割算）方式と異なっても、絶縁抵抗測定の精度は十分に高いものとすることができ、測定に影響を与えないようにすることができる。

次に、図３，図４により、この発明の異なる実施の形態について説明する。図３はこの発明の異なる実施の形態を示す構成図、図４は図３の絶縁抵抗測定回路の動作を説明するための説明図である。図３の構成は、図１の構成に対し、次の点を特徴としている。
（イ）中性点（Ｍ）とアース（Ｅ）との間に、検出抵抗Ｒ３だけからなる回路（図１）の代わりに、検出抵抗Ｒ３Ｐとダイオード５ＤＰとの直列回路と、検出抵抗Ｒ３Ｎとダイオード５ＤＮとの直列回路とを並列接続した回路が接続されている。そして、ダイオード５ＤＰおよび５ＤＮは、各アノードが、それぞれアース点（Ｅ）側および中性点（Ｅ）側となるように互いに逆極性に接続されている。なお、前者の直列回路が正極側絶縁抵抗の検出用として機能し、後者の直列回路が負極側絶縁抵抗の検出用として機能する。

（ロ）ダイオードＤ１２が、抵抗Ｒ１２と中性点（Ｍ）との間に、アノードが抵抗Ｒ１２側となるようにして介装されるとともに、ダイオードＤ２２が、中性点（Ｍ）と抵抗Ｒ２２との間に、アノードが中性点（Ｍ）側となるようにして介装されている。なお、ダイオードＤ１２，Ｄ２２は、それぞれ、電圧比ｎ（Ｐ）＝ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐ，ｎ（Ｎ）＝ＶＲ２２／ＶＲ３Ｎの演算に基づく絶縁抵抗測定の精度、電源電圧依存性、温度依存性等を良好なものとするため、上記の正極側，負極側絶縁抵抗検出用直列回路のダイオード５ＤＰ，５ＤＮの沿層電圧の影響を低減するための補償用として設けているものであるが、この発明は、補償用のダイオードＤ１２，Ｄ２２を設ける構成に限定されるものではない。

（ハ）整流器４０（ＲＥＣ），絶縁変換器１０（ＩＡＭ），ローパスフィルタ１６（ＬＰＭ）およびスイッチ４１（ＣＯＳ）の接点（３ａ，４ａ，２ｂ，３ｂ）からなる、検出抵抗Ｒ３の両端電圧（ＶＲ３）用測定回路系（図１）の代わりに、次の測定回路系が設けられている。
（ａ）絶縁変換器１０Ｐ（ＩＡＭＰ）およびローパスフィルタ１６Ｐ（ＬＰＭＰ）からなる、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３Ｐとダイオード５ＤＰ）の両端電圧（ＶＲ３Ｐ）用測定回路系。
（ｂ）絶縁変換器１０Ｎ（ＩＡＭＮ）およびローパスフィルタ１６Ｎ（ＬＰＭＮ）からなる、負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３Ｎとダイオード５ＤＮ）の両端電圧（ＶＲ３Ｎ）用測定回路系。

（ニ）抵抗Ｒ１２の両端電圧（図１）の代わりに、抵抗Ｒ１２とダイオードＤ１２との直列回路の両端電圧がＶＲ１２として絶縁変換器９（ＩＡＰ）に入力されるとともに、抵抗Ｒ２２の両端電圧（図１）の代わりに、検出抵抗Ｒ２２とダイオードＤ２２との直列回路の両端電圧がＶＲ２２として絶縁変換器１１（ＩＡＮ）に入力される。
（ホ）ＶＲ３Ｐ用測定回路系のローパスフィルタ１６Ｐ（ＬＰＭＰ）からの出力信号２０Ｐは正極側の割算器２５（ＤＰ）に入力されるとともに、ＶＲ３Ｎ用測定回路系のローパスフィルタ１６Ｎ（ＬＰＭＮ）からの出力信号２０Ｎは負極側の割算器２６（ＤＮ）に入力される
（ヘ）図１における極性判別器２２（ＣＰ）は、図では設けられていない。

次に、図３の絶縁抵抗測定回路の動作を図４により説明する。図４は、図３の回路図における、直流給電母線のＰ，Ｎ極およびアース（Ｅ）間に接続されたＴ型検出回路の部分のみを取り出して、回路動作を説明するものである。
いま、電源電圧Ｖの直流給電母線の正極側絶縁抵抗ＲＰＸが低下したとすると、ダイオードＤ３Ｐ，Ｄ３Ｎのうち、順バイアスのダイオードＤ３Ｐの方がＯＮ状態となって、電流ＩＦＸが流れ、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）の両端にはＶＲ３Ｐ＝｛（ＩＦＸ×Ｒ３Ｐ）＋ＶＤ３Ｐ｝の電圧が発生する。なお、この状態において、ダイオードＤ３Ｎの方は逆バイアスとなりＯＦＦ状態であり、負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）はＯＦＦ状態となっている。また、抵抗Ｒ１２とダイオードＤ１２との直列回路の両端にはＶＲ１２＝｛（ＩＰ×Ｒ１２）＋ＶＤ１２｝の電圧が発生している。

ここで、ＩＰは、抵抗Ｒ１２，Ｒ２２にそれぞれ正極側，負極側の基準電圧を発生させるために流す基準電流であり、正極側，負極側とも絶縁抵抗が十分に高い状態では、ＩＰ≒Ｖ÷（Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ２２＋Ｒ２１）の電流が流れるようにしている。そして、正極側，負極側いずれかの絶縁抵抗が低下した場合には、電流ＩＦＸあるいはＩＲＸが流れ、中性点Ｍの電圧（図４のＶＰ、ＶＮ）が変化するのに対応して、電流ＩＰも変化するが、電圧比ｎ（Ｐ）＝ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐ，ｎ（Ｎ）＝ＶＲ２２／ＶＲ３Ｎに基づく絶縁抵抗測定に影響するものではない。また、ＶＤ３Ｐ，ＶＤ１２，ＶＤ２２は、それぞれダイオードＤ３Ｐ，Ｄ１２，Ｄ２２の沿層電圧である。なお、ダイオード沿層電圧に関し、上述のように、ダイオードＤ１２，Ｄ２２は、正極側，負極側絶縁抵抗検出用直列回路におけるダイオード５ＤＰ，５ＤＮの沿層電圧の絶縁抵抗測定精度等への影響を低減するための補償用として設けられているものである。

そして、正極側絶縁抵抗ＲＰＸの低下時には、上記の電圧ＶＲ１２，ＶＲ３Ｐが、それぞれ、図３における後段信号処理回路の絶縁変換器９（ＩＡＰ），１０Ｐ（ＩＡＭＰ）に入力され、絶縁変換器９（ＩＡＰ），１０Ｐ（ＩＡＭＰ）の出力信号１２，１３Ｐの高調波成分がローパスフィルタ１５（ＬＰＰ），１６Ｐ（ＬＰＭＰ）により除去されてなる信号１９,２０Ｐが、正極側の割算器２５（ＤＰ）に入力される。割算器２５（ＤＰ）では、電圧比ｎ（Ｐ）＝ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐを求める割算が行なわれ、その演算出力信号２７が正極側の掛算器３１（ＭＰ）に入力される。掛算器３１（ＭＰ）では、正極側の絶縁抵抗値ＲＰＸ＝（ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐ）×Ｋ（Ｒ１１の抵抗値）を求めるため、上記信号２７と定数設定器２９（Ｆ）からの定数Ｋを示す信号３０との掛け合わせ演算が行われ、その演算出力信号３３が絶縁抵抗測定信号として表示装置３５（ＩＮＤ）に与えられる。表示装置３５（ＩＮＤ）では絶縁抵抗測定値が表示される一方、絶縁抵抗測定値が予め設定した絶縁抵抗値よりも低下したときには警報３７（ＡＬ）が発せられるとともに、時系列に変化する絶縁抵抗値を記録するなど、安全管理のための処理が行われる。なお、上記の表示装置３５（ＩＮＤ）における警報機能は、図１のように、別に設けた警報装置３６（ＡＬ）で行なうように構成してもよい。

上記のように、正極側絶縁抵抗ＲＰＸの低下時における絶縁抵抗測定動作では、割算器２５（ＤＰ）において、上述した先願の検出原理（直流回路での検出原理）と同様に、電圧比ｎ（Ｐ）＝ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐを求める割算が行なわれるが、図３の構成では、上記のように、ＶＲ１２＝｛（ＩＰ×Ｒ１２）＋ＶＤ１２｝、ＶＲ３Ｐ＝｛（ＩＦＸ×Ｒ３Ｐ）＋ＶＤ３Ｐ｝となっており、ＶＲ１２，ＶＲ３Ｐには、それぞれ、ダイオード沿層電圧ＶＤ１２，ＶＤ３Ｐが含まれている。ＶＲ１２，ＶＲ３Ｐに含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ１２、ＶＤ３Ｐの絶縁抵抗測定への影響について、次に述べる。
（イ）電圧ＶＲ１２に含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ１２の絶縁抵抗測定への影響：
図４に示されるＴ型検出回路において、ダイオードＤ１２に流れる基準電流ＩＰが、絶縁抵抗ＲＰＸを介して流れる電流ＩＦＸの影響を受け難いような十分に大きな電流（ＩＰｍｘ）となるように各抵抗の抵抗値を選定しておけば、この電流ＩＰ（＝ＩＰｍｘ）に対応するダイオードＤ１２の沿層電圧ＶＤ１２（＝ＶＤ１２ｍｘ）も電流ＩＦＸの影響を受け難いものとなるようにすることができる。ここで、上記の電流値ＩＰｍｘは、ダイオードＤ１２の順方向Ｉ−Ｖ特性における電流ＩＰによる沿層電圧ＶＤ１２の変化率が十分に小さくなるような電流領域に入るように設定されていることが好ましい。

また、電源電圧Ｖの変動による基準電流ＩＰの変動や周囲温度の変動が有る場合には、ダイオードＤ１２の特性に応じた沿層電圧ＶＤ１２の変動が発生するが、電源電圧変動や周囲温度変動の大きさが対象システムで管理されている許容範囲内に入る程度のものである場合、ダイオード沿層電圧ＶＤ１２の変動量は、電圧比ｎ（Ｐ）＝（ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐ）の演算に基づく絶縁抵抗測定の精度に影響を与えるほど大きくはならないと考えられる。
このように、電圧ＶＲ１２に含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ１２の絶縁抵抗測定への影響は小さくすることができると考えられる。

（ロ）電圧ＶＲ３Ｐに含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐの影響、および、その影響への対策：
一方、ダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐの方は、絶縁抵抗の変化に対応する電流ＩＦＸの変化により、そのダイオード特性に応じて変化する。例えば、絶縁抵抗ＲＰＸがＲＰＸｍｎ（例えば１ＭΩ）のときのＩＦＸをＩＦＸｍｘとし、絶縁抵抗ＲＰＸがＲＰＸｍｘ（例えば１０ＭΩ）のときのＩＦＸをＩＦＸｍｎとしたとき、絶縁抵抗ＲＰＸがＲＰＸｍｘからＲＰＸｍｎまで低下し、電流ＩＦＸがＩＦＸｍｎからＩＦＸｍｘに増大（例えば１０倍に増大）した場合、ダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐは、そのダイオード特性に応じてＶＤ３ＰｍｎからＶＤ３Ｐｍｘまで増大する。

このように、絶縁抵抗ＲＰＸが大きいときは電流ＩＦＸが小さいことによりダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐが小さく、絶縁抵抗ＲＰＸが小さいときは電流ＩＦＸが大きいことによりダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐが大きくなるが、ダイオードの順方向Ｉ−Ｖ特性の非直線性により、電流ＩＦＸによるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐの変化率は、電流ＩＦＸが大きいほど小さくなる。これに対して、抵抗Ｒ３Ｐの両端電圧Ｖ（Ｒ３Ｐ）＝（ＩＦＸ×Ｒ３Ｐ）は、電流ＩＦＸに対して比例の関係にある。このため、電圧ＶＲ３Ｐ＝｛（ＩＦＸ×Ｒ３Ｐ）＋ＶＤ３Ｐ｝におけるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐの相対比は、電流ＩＦＸが小さい領域で大きく、電流ＩＦＸが大きい領域で小さくなる。従って、電圧ＶＲ３Ｐに含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐによる絶縁抵抗測定の精度（直線性）への影響は、絶縁抵抗が大きい（電流ＩＦＸが小さい）領域で大きく、絶縁抵抗が小さい（電流ＩＦＸが大きい）領域で小さくなると考えられる。

上記のような、電圧ＶＲ３Ｐに含まれるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐによる絶縁抵抗測定の精度（直線性）への影響を考慮し、絶縁抵抗測定範囲内のいずれの領域においても、必要な精度（直線性）が得られる程度に電圧ＶＲ３Ｐにおけるダイオード沿層電圧ＶＤ３Ｐの相対比が小さく抑えられるように、Ｔ型検出回路の各抵抗器の抵抗値を設定することが好ましい。また、電圧ＶＲ３Ｐにおけるダイオード沿層電圧ＶＤ３による絶縁抵抗測定の精度（直線性）への影響を極力小さくするため、ダイオードＤ３Ｐとして沿層電圧変化の少ないダイオード素子を用いること、ダイオード沿層電圧に相当する非線形要素を例えば掛算器３１（ＭＰ）の演算機能に組み込んでダイオード沿層電圧の影響分を補正処理することなどの対策を適用することができる。

次に、負極側絶縁抵抗ＲＮＸが低下した時の測定回路動作は、上述の、正極側絶縁抵抗ＲＰＸが低下した時の測定回路動作と同様である。すなわち、電源電圧Ｖの直流給電母線の負極側絶縁抵抗ＲＮＸが低下したとすると、ダイオードＤ３Ｐ，Ｄ３Ｎのうち、順バイアスのダイオードＤ３Ｎの方がＯＮ状態となって、電流ＩＲＸが流れ、負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）の両端にはＶＲ３Ｎ＝｛（ＩＲＸ×Ｒ３Ｎ）＋ＶＤ３Ｎ｝の電圧が発生するとともに、抵抗Ｒ２２とダイオードＤ２２との直列回路の両端にはＶＲ２２＝｛（ＩＰ×Ｒ２２）＋ＶＤ２２｝の電圧が発生するので、これらの電圧ＶＲ３Ｎ、ＶＲ２２を用いて、割算器２６（ＮＰ）、掛算器３２（ＭＮ）などからなる負極側の信号処理回路により、電圧比ｎ（Ｎ）＝（ＶＲ２２／ＶＲ３Ｎ）の演算に基づく絶縁抵抗測定が行なわれる。
なお、図３の絶縁抵抗測定回路では、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）および負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）の両方を設けており、正極側絶縁抵抗ＲＰＸおよび負極側絶縁抵抗ＲＮＸのいずれか一方の低下に対応して、電圧比ｎ（Ｐ）＝（ＶＲ１２／ＶＲ３Ｐ），ｎ（Ｎ）＝（ＶＲ２２／ＶＲ３Ｎ）のいずれかの演算に基づく絶縁抵抗測定を行う構成であるため、図１における極性判別器２２（ＣＰ）は不要となっている。

次に、図２Ａに示されるような蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線からなる直流回路に、インバータの半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる電力変換回路を介して接続された交流回路の絶縁抵抗測定を、図１の構成の代わりに図３の構成で行う場合の動作について説明する。この場合のＴ型検出回路の基本構成は、図２Ａに示されている抵抗Ｒ３の代わりに、図３における正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）および負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）を設けた構成となる。なお、図３の構成を適用する場合、図２Ａにおける抵抗Ｒ１２・中性点Ｍ間および中性点Ｍ・抵抗Ｒ２２間にそれぞれダイオードＤ１２およびＤ２２が介装される。

インバータの動作状態では、正の半サイクルでは、インバータの電力変換回路を構成するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２がＯＮ−ＯＦＦ動作し、負の半サイクルではスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４がＯＮ−ＯＦＦ動作して、巻線ＣＬには交流電圧が印加され、交番電流ＩＦ，ＩＲが流れる。このとき、巻線ＣＬと接地回路の絶縁が劣化して絶縁抵抗ＲＸの低下が発生すると、正の半サイクルでは、Ｐ→Ｑ１→（１）→ＲＸ→（３）＝Ｅ（アース）→Ｒ３Ｐ→Ｄ３Ｐ→（４）＝Ｍ（中性点）→Ｄ２２→Ｒ２２→Ｒ２１→Ｎの経路で接地電流ＩＦＸが流れ、検出抵抗Ｒ３Ｐの両端には（３）＝Ｅ（アース）側を「＋」とする電圧Ｖ（Ｒ３Ｐ）＝（ＩＦＸ×Ｒ３Ｐ）が発生する。また、負の半サイクルでは、Ｐ→Ｒ１１→Ｒ１２→Ｄ１２→（４）＝Ｍ（中性点）→Ｄ３Ｎ→Ｒ３Ｎ→（３）＝Ｅ（アース）→ＲＸ→（１）→Ｑ４→Ｎの経路で接地電流ＩＲＸが流れ、検出抵抗Ｒ３Ｎの両端には（４）＝Ｍ（中性点）側を「＋」とする電圧Ｖ（Ｒ３Ｎ）＝（ＩＲＸ×Ｒ３Ｎ）が発生する。

そして、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）および負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）の各両端には、正および負の各半サイクルに対応して、検出電圧ＶＲ３ＰおよびＶＢ３Ｎが発生するとともに、抵抗Ｒ１２とダイオードＤ１２との直列回路、および、抵抗Ｒ２２とダイオードＤ２２との直列回路には、それぞれの両端に、基準電圧ＶＲ１２およびＶＲ２２が発生している。電圧ＶＲ３ＰとＶＲ１２との組み合わせ、および、電圧ＶＲ３ＮとＶＲ２２との組み合わせを用いて、それぞれ、図３〜４により説明した、正極側絶縁抵抗ＲＰＸの低下時、および、負極側絶縁抵抗ＲＮＸの低下時における絶縁抵抗測定と同様の測定動作を行なうことにより、正および負の各半サイクルに対応した絶縁抵抗測定をそれぞれ行なうことができ、表示装置３５（ＩＮＤ）に絶縁抵抗測定値を表示することなどによる連続的な絶縁抵抗監視が可能となる。

なお、図３の絶縁抵抗測定回路では、上記のように、Ｔ型検出回路に、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）および負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）の両方を設けた構成としていることにより、図１の絶縁抵抗測定回路におけるような、整流器４０（ＲＥＣ）は不要であり、また、インバータ交流側回路での絶縁測定モードを選択するためのスイッチ４１（ＣＯＳ）も不要である。
また、図３の絶縁抵抗測定回路では、Ｔ型検出回路に、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＰとダイオードＤ３Ｐ）および負極側絶縁抵抗検出用直列回路（抵抗Ｒ３ＮとダイオードＤ３Ｎ）の両方を設けた構成としていることにより、上記のように、正および負の各半サイクルに対応して、それぞれ、電圧ＶＲ３ＰとＶＲ１２との組み合わせ、および、電圧ＶＲ３ＮとＶＲ２２との組み合わせを用いて、上述の先願の検出原理（直流回路での検出原理）と同様な電圧比較（割算）方式により絶縁抵抗測定を行うことができるものとなっている。

次に、図５により、この発明のさらに異なる実施の形態について説明する。図５はこの発明のさらに異なる実施の形態を示す構成図である。図５の構成は、図３の構成に対し、絶縁抵抗測定範囲の切換手段を加えたものであり、それ以外の点は図３の構成と同様である。
図５の絶縁抵抗測定回路では、Ｔ型検出回路において、図１の正極側の抵抗Ｒ１１の代わりに、互いに異なる抵抗値の４個の抵抗Ｒ１１Ａ〜Ｒ１Ｄを、それぞれの一方端が直流給電母線のＰ極に接続されるように並列接続するとともに、図１の負極側の抵抗Ｒ２１の代わりに、互いに異なる抵抗値の４個の抵抗Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｄを、それぞれの一方端が直流給電母線のＮ極に接続されるように並列接続している。抵抗Ｒ１Ａ〜Ｒ１Ｄおよび抵抗Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｄの他方端は、それぞれ、測定範囲切換操作用のスイッチ４４（ＣＯＳＬ）の接点回路を介して、抵抗Ｒ１２の正極側および抵抗器Ｒ２２の負極側に接続されるようにしている。なお、抵抗Ｒ１Ａ〜Ｒ１Ｄおよび抵抗Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｄは、図５に示した４個ずつ設ける構成に限定されるものではなく、選択可能にしておきたい測定範囲（レンジ）数に合わせて必要個数設ければよい。

スイッチ４４（ＣＯＳＬ）の操作によって正極側の抵抗Ｒ１Ａ〜Ｒ１Ｄおよび負極側の抵抗Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｄの内、それぞれいずれかの抵抗同士の１組（例えば抵抗Ｒ１ＡおよびＲ２Ａ）を選択することにより、絶縁抵抗測定範囲を切換えることができる。なお、各組の抵抗同士（例えば抵抗Ｒ１ＡおよびＲ２Ａ）は、対応する絶縁抵抗測定範囲に合わせて選定された同じ抵抗値を有するものとされている。
また、図５の構成においてスイッチ４４（ＣＯＳＬ）により選択された各測定範囲での測定動作は、図３の構成と同様である。なお、後段の信号処理回路における定数設定器２９（Ｆ）は、スイッチ４４（ＣＯＳＬ）の接点回路から図示されない信号ラインを経由して測定範囲選択信号を受け、選択されている正極側抵抗（Ｒ１Ａ〜Ｒ１Ｄ）および負極側抵抗（Ｒ２Ａ〜Ｒ２Ｄ）の抵抗値に相当する定数Ｋを示す信号３０を掛算器３１（ＭＰ），３２（ＭＮ）に与えて、選択されている測定範囲に対応した絶縁抵抗値の演算が行われるようにする。

なお、図３および図５には、直流給電母線に対する電圧印加手段として、測定用電源３８から電源スイッチ３９（ＳＷ）を介して電圧印加する構成だけが示されているが、図３あるいは図５の絶縁抵抗測定回路は、いずれも、図１の構成と同様に、蓄電池等の直流電源Ｂに接続された直流給電母線、および、直流給電母線にインバータの電力変換回路を介して接続された交流回路での絶縁抵抗測定に適用することができるものである。
また、上述の各実施の形態では、この発明を、蓄電池等の直流電源に接続された直流給電母線からなる直流回路にインバータの電力変換回路を介して接続された交流回路の絶縁抵抗測定に適用した構成について説明したが、この発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、ＣＶＣＦ電源装置の交流出力電源回路の絶縁抵抗測定にも適用可能である。

ＣＶＣＦ電源装置は、入力側の交流電源をダイオード整流器などのコンバータにより、直流中間回路における直流電圧に変換し，これをインバータにより交流に変換して出力する構成であるため、この発明をＣＶＣＦ電源装置の交流出力電源回路の絶縁抵抗測定に適用する場合、図１の構成、あるいは、図３，５の構成と同様に、直流中間回路の正極Ｐと負極Ｎとの間に、高い抵抗値を持つ第１抵抗器（Ｒ１１，Ｒ２１）と低い抵抗値を持つ第２抵抗器（Ｒ１２，Ｒ２２）との組を２組（すなわち、Ｒ１１とＲ１２、Ｒ２１とＲ２２、の２組）直列に接続し、これら２組の検出抵抗器の中性点（Ｍ）に低い抵抗値を持つ第３抵抗器（Ｒ３）、あるいは、正極側絶縁抵抗検出用直列回路（低い抵抗値を持つ第３抵抗器（Ｒ３Ｐ）とダイオード（Ｄ３Ｐ））と負極側絶縁抵抗検出用直列回路（低い抵抗値をもつ第３抵抗器（Ｒ３Ｎ）とダイオード（Ｄ３Ｎ））との並列回路を接続し、その１端を接地してなるＴ型検出回路を備えるようにして、直流中間回路側から交流出力電源回路の絶縁抵抗を測定することができる。

なお、この発明による絶縁抵抗測定方法および装置は、非接地回路を対象として対地絶縁抵抗を測定するものである。一線接地回路では測定すべき絶縁抵抗が短絡されることから、この発明による絶縁抵抗測定方法および装置を適用することはできない。
また、この発明による絶縁抵抗測定方法および装置は、正極側絶縁抵抗および負極側絶縁抵抗のいずれか一方が低下する場合を対象とするものであり、正極側絶縁抵抗および負極側絶縁抵抗の両方が同程度に低下する場合は、接地回路（抵抗Ｒ３）に電流が流れないことにより、適用することができないが、正極側絶縁抵抗および負極側絶縁抵抗の両方が低下する場合であっても、正極側と負極側とで絶縁抵抗低下量が異なる場合には、絶縁抵抗低下量の差異の程度にもよるが、絶縁抵抗測定を行うことは可能である。

この発明の実施の形態を示す構成図 図１における絶縁抵抗の測定動作説明図 図１のインバータ動作と検出電圧波形の説明図 この発明の異なる実施の形態を示す構成図 図３における絶縁抵抗の測定動作説明図 この発明のさらに異なる実施の形態を示す構成図 メガーの説明図 活線メグの説明図 先願の構成を示す構成図 図８の正極側，負極側絶縁抵抗の測定動作説明図 図８の電圧検出特性および電圧検出倍率の説明図 図８における問題点の説明図 図１１Ａのインバータ動作と検出電圧波形説明図

符号の説明

１〜５…抵抗器、６〜８，１２〜１４，１９〜２１，２３，２４，２７，２８，３０，３３，３４，３７，４２…信号、９〜１１…絶縁変換器、１５〜１８…ローパスフィルタ、２２…極性判別器、２５，２６…割算器、２９…定数設定器、３１，３２…掛算器、３５…表示装置、３６…警報装置、３８…測定用電源、３９…電源スイッチ、４０…整流器（ＲＥＣ）。４１（ＣＯＳ），４３（ＳＷＢ），４４（ＳＷＡ）…スイッチ。

Claims (7)

1. 直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組を２組直列に接続し、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器を接続し、その１端を接地してなるＴ型検出回路を備え、
   前記正極側，負極側の第２抵抗器および第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と第３抵抗器の両端にそれぞれ発生する電圧を検出し、正極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比、または、負極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算し、これらの電圧比のいずれかに第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算して絶縁抵抗値を得るにあたり、前記第３抵抗器の両端に発生する電圧を整流して用いることにより、前記直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路での絶縁抵抗の測定をも可能にしたことを特徴とする絶縁抵抗測定方法。
2. 直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組を２組直列に接続し、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器とダイオードとの直列回路を２組並列に接続し、その１端を接地してなり、かつ、前記２組の直列回路のうち一方の組は正極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードを接地点から中性点に向かう方向を順方向として接続するとともに他方の組は負極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードを中性点から接地点に向かう方向を順方向として接続してなるＴ型検出回路を備え、
   前記正極側，負極側の第２抵抗器および前記正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用の第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用直列回路の各両端にそれぞれ発生する電圧を検出し、正極側第２抵抗器の電圧対正極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比、または、負極側第２抵抗器の電圧対負極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算し、これらの電圧比のいずれかに第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算して絶縁抵抗値を得ることにより、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする絶縁抵抗測定方法。
3. 直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組が２組直列に接続され、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器が接続され、その１端が接地されたＴ型検出回路と、前記正極側，負極側の第２抵抗器および第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と第３抵抗器の両端にそれぞれ発生する電圧を検出する電圧検出手段と、その第３抵抗器の両端に発生する電圧を整流する整流手段と、この整流手段からの整流電圧と第３抵抗器の両端に発生する電圧とを選択的に切替える切替手段と、正極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算する第１演算手段と、負極側第２抵抗器の電圧対第３抵抗器の電圧比を演算する第２演算手段と、前記第１演算手段からの電圧比に正極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第３演算手段と、前記第２演算手段からの電圧比に負極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第４演算手段と、第３または第４演算手段のいずれか一方の出力を絶縁抵抗値として表示する表示手段とを有し、前記切替手段による選択により、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする絶縁抵抗測定装置。
4. 前記第３抵抗器に発生する電圧の極性を判別する極性判別手段を設け、正極性のときは正極側の演算および表示を可能として負極側の演算および表示をロックし、負極性のときは負極側の演算および表示を可能として正極側の演算および表示をロックすることを特徴とする請求項３に記載の絶縁抵抗測定装置。
5. 直流回路の正極と負極との間に高い抵抗値を持つ第１抵抗器と低い抵抗値を持つ第２抵抗器との組が２組直列に接続され、これら２組の検出抵抗器の中性点に低い抵抗値を持つ第３抵抗器とダイオードとの直列回路が２組並列に接続され、その１端が接地されてなり、かつ、前記２組の直列回路のうち一方の組は正極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードが接地点から中性点に向かう方向を順方向として接続されているとともに他方の組は負極側絶縁抵抗検出用であって前記ダイオードが中性点から接地点に向かう方向を順方向として接続されてなるＴ型検出回路と、前記正極側，負極側の第２抵抗器および前記正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用の第３抵抗器の抵抗値を同じ値にしたときに正極側，負極側第２抵抗器の各両端と正極側絶縁抵抗検出用，負極側絶縁抵抗検出用直列回路の各両端にそれぞれ発生する電圧を検出する電圧検出手段と、正極側第２抵抗器の電圧対正極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算する第１演算手段と、負極側第２抵抗器の電圧対負極側絶縁抵抗検出用直列回路の電圧比を演算する第２演算手段と、前記第１演算手段からの電圧比に正極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第３演算手段と、前記第２演算手段からの電圧比に負極側第１抵抗器と同じ値の定数Ｋ値を乗算する第４演算手段と、第３または第４演算手段のいずれか一方あるいは両方の出力を絶縁抵抗値として表示する表示手段とを有し、前記直流回路、または、この直流回路に電力変換回路を介して接続された交流回路のいずれの回路でも絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする絶縁抵抗測定装置。
6. 前記絶縁抵抗値が予め設定された設定値より低下したことを判別して警報を発する警報手段を設けたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定装置。
7. 前記直流回路の正極あるいは負極と前記交流回路の導体部とを接離するスイッチング手段を設け、前記電力変換回路の動作が停止している状態で、前記スイッチング手段を閉路して前記導体部に直流電圧を印加することにより、前記交流回路での絶縁抵抗の測定を可能にしたことを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定装置。

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