JP2019515639A - ソリッドステート配線不良回路遮断器 - Google Patents
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Abstract
Description
を知らせる閾値検知を達成するサブプログラム711によって処理される。アーク不良信号712及び地絡信号713は結合され、外部リセット信号によってクリアされるまで、不良状態107を記憶するラッチ714の入力に印加される。
プロセスは電流異常検出サブプロセスを終了し、次の電圧ゼロクロスが生じるまで開始800に戻る。
Claims (15)
- 電圧を印加され且つ電流を印加される負荷回路に電力を供給し前記負荷回路における地絡、並列アーク不良又は直列アーク不良を検知した場合に電力を制御する交流電源回路のためのソリッドステート回路遮断器において、
前記回路遮断器は、
(a)低電圧直流電力を不良検出回路及びソリッドステート検出回路に提供し、(b)前記ソリッドステート検出回路は、前記負荷回路への印加電圧及び印加電流の波形を検知し、前記印加電圧及び前記印加電流の比例アナログ波形を発生させるセンサを備える、ソリッドステートAC−DC変換回路と、
(c)ソリッドステート検出器及びリセットポートとを備える不良処理回路であって、前記ソリッドステート検出器は、前記比例アナログ波形を処理し、(i)前記負荷回路内の地絡の存在の検出、及び(ii)前記負荷回路内のアーク不良の存在の検出の少なくとも1つが検出されると、不良出力信号を生成し、前記リセットポートは、リセット信号を受信すると前記不良出力信号を停止させる、不良処理回路と、
(d)前記交流電源回路と前記負荷回路との間に配置され、前記AC−DC変換回路、前記ソリッドステート検出回路及び前記不良処理回路から電気的に絶縁されたソリッドステート双方向電子スイッチ回路であって、前記不良出力信号に接続される接続される制御回路と、前記負荷回路に接続された電力出力端子とを備え、前記ソリッドステート双方向電子スイッチ回路の電力出力端子は、電圧及び電流を有する、ソリッドステート双方向電子スイッチ回路と
を備える、ソリッドステート回路遮断器。 - 前記スイッチ回路は、前記不良出力信号が生成されたときに前記負荷回路への前記電力出力端子を切断する、請求項1に記載の回路遮断器。
- 前記スイッチ回路の前記制御回路は、前記不良出力信号が生成されたときに、前記電子スイッチから前記負荷回路への出力電圧を低減する、請求項1に記載の回路遮断器。
- 前記スイッチ回路は、1つの交流電力サイクル内で前記負荷回路を前記電源回路から切断する、請求項2に記載の回路遮断器。
- 前記AC−DC変換回路は、
(a)前記交流電源回路によって駆動され、時間的に変化する直流電圧波形を出力として供給する整流回路と、
(b)直流の形態でエネルギーを供給することができ、内部負荷に接続されるよう動作可能なエネルギー蓄積素子と、
(c)前記整流回路と前記エネルギー蓄積素子との間に配置され、閾値電圧を有する電子スイッチであって、(i)前記時間的に変化する直流電圧波形が前記閾値電圧を超えたときに前記電子スイッチが開放され、(ii)前記閾値電圧が前記時間的に変化する電圧波形を超えた場合に前記電子スイッチが閉じられる、電子スイッチと、
(d)前記電子スイッチを流れる電流を制限するために、前記電子スイッチと前記エネルギー蓄積素子との間に挿入された電子回路と、
(e)前記エネルギー蓄積素子と前記内部負荷との間に介在された電圧調整回路と
を備える、請求項1に記載の回路遮断器。 - 前記負荷回路に印加される電圧及び電流の波形を検出するための前記ソリッドステート回路は、
(a)直流バイアス端子及び電流センス端子を備えるホール効果電流センサであって、前記AC−DC変換器によって提供される直流バイアスを有する電源線の各々に搭載される1つのユニットを有し、且つ前記不良検出回路に取り付けられるセンス端子を有する、ホール素子電流センサと、
(b)前記交流電源回路によって駆動され、出力として時間的に変化する直流電圧波形を出力する整流回路であって、前記電圧波形は抵抗分割器を用いて減衰され、結果として生じる減衰電圧波形が前記不良検出回路に印加される、整流回路と
を備える、請求項1に記載の回路遮断器。 - 前記不良検出回路は、
(a)前記電圧及び電流検出回路に動作可能に接続され、前記比例アナログ波形を調整して、調整された比例アナログ波形を生成するAC−DC変換器によって電力供給されるインターフェース回路と、
(b)前記AC−DC変換器によって電力供給され、前記調整された比例アナログ波形をデジタル化し、デジタル化された電流及び電圧波形を生成するようにプログラムされたマイクロプロセッサであって、サブプログラムを実行してデジタル化された電流及び電圧波形の信号処理を達成して地絡の検出を行い、サブプログラムを実行してデジタル化された電流及び電圧波形の信号処理を達成してアーク不良の検出を行う、マイクロプロセッサと、
(c)前記AC−DC変換器により電力供給される、セット条件及びリセット条件を有するラッチ回路であって、いずれかの不良の検出によって前記セット状態に置かれ、外部リセット信号を使用してリセット状態に置かれるまでセット状態に維持されるラッチ回路と
を備える、請求項1に記載の回路遮断器。 - アーク不良の検出を行うために前記デジタル化された電圧及び電流波形上の信号処理を達成するための前記サブプログラムは、
(a)予め設定された測定時間間隔に亘って生じる実質的なサブインターバルの存在を検出するサブプログラムであって、前記電流波形の振幅は予め設定された値未満である、
サブプログラムと、
(b)前記予め設定された測定時間間隔に亘ってデジタル化された電圧波形内に含まれる合計のノイズエネルギーを計算し、さらに、前記サブインターバルの間にデジタル化された電圧波形内に含まれる前記ノイズエネルギーから閾値エネルギー値を計算するサブプログラムであって、前記デジタル化された電流波形の振幅が予め設定された値よりも小さい、サブプログラムと、
(c)デジタル化された電流波形の振幅が、前記予め設定された測定時間間隔に亘って得られた予め設定された設定値よりも小さいサブインターバルの和が、予め設定された時間間隔値の範囲内にあり、且つ前記デジタル化された電圧波形内に含まれる造形のノイズエネルギーが、計算された閾値エネルギー値を超える場合、アーク不良の検出を知らせるサブプログラムと
を備える、請求項5に記載の回路遮断器。 - 前記双方向電子スイッチ回路は、入力端子と出力端子とを有し、さらに、
(a)第1及び第2の直列接続された電子スイッチデバイスであって、各スイッチデバイスは、ドレイン端子、ソース端子及びゲート端子を有し、前記ゲート端子と前記ソース端子との間において規定される閾値電圧により特徴付けられ、前記第1のスイッチデバイスのドレイン端子は、前記スイッチ回路の前記入力端子を含み、前記第2のスイッチデバイスのドレイン端子は、前記スイッチ回路の前記出力端子を含み、前記第1及び第2のスイッチデバイスの前記ソース端子は第1の制御端子において相互接続され、前記第1及び第2のスイッチデバイスの前記ゲート端子は、第2の制御端子において相互接続される、第1及び第2の電子スイッチデバイスと、
(b)前記スイッチ回路の入力端子から前記第2スイッチデバイスの制御端子に接続された第1整流デバイスと、前記スイッチ回路の出力端子から前記第2スイッチデバイスの制御端子に接続された第2整流素子と、前記第1のスイッチデバイスの制御端子から前記第2のスイッチデバイスの制御端子に接続される電圧レギュレータとを備える電圧源であって、前記第2のスイッチデバイスの制御端子は、スイッチ閾値電圧を超える電圧を有し、その電圧は前記第1及び第2のスイッチデバイスの制御端子の間に、電流制限抵抗を介して印加される、電圧源と、
(c)光活性化電子デバイスを含むスイッチであって、その光活性化電子デバイスは、前記光活性化電子デバイスに入射する照明の強度に比例するコンダクタンスにより特徴付けられ、且つ、前記第1のスイッチデバイスの制御端子から前記第2のスイッチデバイスの制御端子に接続されるスイッチと、
(d)前記AC−DC変換器によって電力を供給され、前記光活性化電子デバイスを照明するように構成され、不良が通知されたときに前記不良検出回路によって起動される発光装置と
を含む、請求項1に記載の回路遮断器。 - 前記双方向電子スイッチ回路は、前記負荷への前記スイッチの電力出力の制御回路及び位相制御をさらに含む、請求項9に記載の回路遮断器。
- 前記双方向電子スイッチ回路は、前記負荷への前記スイッチの電力出力の制御回路及び線形制御を更に含む、請求項9に記載の回路遮断器。
- アーク不良から負荷回路を保護する方法であって、前記負荷回路は交流電源を有し、前記電源は、電圧波形、電流波形及び電力を有し、
前記方法は、
(a)予め設定された測定時間間隔に亘って生じる実質的なサブインターバルの存在を検出し、前記電流波形の振幅は予め設定された値よりも小さく、
(b)前記予め設定された測定時間間隔に亘って前記電圧波形内に含まれる合計のノイズエネルギーを計算し、さらに、前記サブインターバルの間に前記電圧波形内に含まれる合計のノイズエネルギーから閾値エネルギー値を計算し、前記電流波形の振幅は予め設定された値よりも小さく、
(c)前記電流波形の振幅が予め設定された測定時間間隔に亘って得られた設定値よりも小さいサブインターバルの合計が、時間間隔値の予め設定された範囲内にあり、且つ前記電圧波形内に含まれる合計のノイズエネルギーが、計算された閾値エネルギー値を超えた場合、アーク不良を通知し、
(d)アーク不良の検出時に前記負荷回路への交流電力の供給を減少させる、方法。 - 前記交流電力の供給を低減することは、前記負荷回路への電力をオフにすることを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記交流電力の供給を低減することは、前記電力をゼロでない値に低減することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記交流電力の供給を低減することは、アーク不良が検出されなくなるまで前記交流電力の供給を徐々に減少させることを含む、請求項12に記載の方法。
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