JP4186887B2 - Earth leakage detector - Google Patents
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Description
本発明は、交流発電機と、該交流発電機の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換して負荷に供給する電力変換器とを備えた交流電源装置の漏電を検出する漏電検出装置に関する。 The present invention relates to a leakage detection device that detects leakage of an AC power supply device that includes an AC generator and a power converter that converts the output of the AC generator into an AC output having a constant frequency and supplies the output to a load. .
交流発電機を電源として用いる電源装置の漏電(地絡)を検出する装置として、特許文献1や特許文献2に示されているように、3相交流発電機の電機子巻線の中性点と接地間を接続する接地線を通して流れる零相電流を検出することにより、漏電を検出するようにした漏電検出装置が提案されている。
特許文献1や特許文献2に示されたように、漏電が発生したときに発電機の中性点を接地する接地線を流れる零相電流から漏電を検出する漏電検出装置においては、漏電検出装置を発電機から離れた箇所に設置することが必要とされる場合に、中性点を接地する長い接地線を発電機から漏電検出装置の設置箇所まで引き回す必要があり、接地線の配線処理が面倒になるという問題があった。
As shown in Patent Document 1 and
また交流発電機の電機子巻線が中性点を有しない場合、例えば3相の電機子巻線がΔ結線されている場合や、発電機が単相交流発電機である場合には、上記の提案を適用することができなかった。 When the AC generator armature winding has no neutral point, for example, when the three-phase armature winding is Δ-connected, or when the generator is a single-phase AC generator, The proposal of could not be applied.
また漏電が発生したときに必要な措置を講じるためには、電源装置のいずれの箇所で漏電(地絡)が発生したのかを判定し得るようにしておくことが望ましいが、従来の漏電検出装置では、漏電の発生箇所の判定を行うことまではできなかった。 In addition, in order to take necessary measures when a leakage occurs, it is desirable to be able to determine where the leakage (ground fault) has occurred in the power supply device, but the conventional leakage detection device Then, it was not possible to determine where the leakage occurred.
本発明の目的は、発電機の中性点につながる配線を長く引き回すことなく、交流発電機から離れた箇所で、漏電の発生を検出することができるだけでなく、漏電が発生した箇所の判定をも行うことができるようにした漏電検出装置を提供することにある。 The purpose of the present invention is not only to detect the occurrence of electric leakage at a location away from the AC generator, but to determine the location where the electric leakage has occurred, without extending the wiring leading to the neutral point of the generator for a long time. It is another object of the present invention to provide a leakage detecting device that can also perform the above-mentioned.
本発明の他の目的は、発電機が中性点を有しない場合でも漏電の発生を検出することができる上に、漏電が発生した箇所の判定をも行うことができるようにした漏電検出装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a leakage detecting device capable of detecting the occurrence of a leakage even when the generator does not have a neutral point and determining the location where the leakage has occurred. Is to provide.
本発明は、交流発電機と、交流発電機の出力を一定の周波数を有する交流出力に変換して負荷に供給する電力変換器とを備えた交流電源装置の漏電検出装置に適用される。本発明に係わる漏電検出装置を適用する電源装置は、交流発電機と該交流発電機の出力を一定の周波数の交流出力に変換する電力変換器とを備えたものであれば良く、その構成は任意である。本発明の漏電検出装置を適用するのに適した電源装置の代表的なものは、交流発電機の出力を直流電圧に変換するコンバータと該コンバータから得られる直流電圧を交流電圧に変換するインバータとを備えたものであるが、これに限定されるものではない。 The present invention is applied to a leakage detection device for an AC power supply device including an AC generator and a power converter that converts the output of the AC generator into an AC output having a constant frequency and supplies the AC converter to a load. The power supply device to which the leakage detection device according to the present invention is applied may be any device including an AC generator and a power converter that converts the output of the AC generator into an AC output having a constant frequency. Is optional. A representative power supply device suitable for applying the leakage detection device of the present invention includes a converter that converts an output of an AC generator into a DC voltage, an inverter that converts a DC voltage obtained from the converter into an AC voltage, and However, the present invention is not limited to this.
本発明においては、交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合された検出点を形成する検出点形成回路と、検出点と接地間の電圧を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路により検出される電圧が基準電圧以上になったときに漏電が発生したことを検出する漏電検出手段と、検出点と接地間の電圧の波形から漏電の発生箇所を判定する漏電発生箇所判定手段とが設けられる。 In the present invention, a detection point forming circuit that forms a detection point coupled to each output line of an AC generator through a high impedance element, a voltage detection circuit that detects a voltage between the detection point and ground, and a voltage detection circuit A leakage detection means for detecting that a leakage has occurred when the detected voltage is equal to or higher than a reference voltage, and a leakage occurrence location determination means for determining a leakage occurrence location from the waveform of the voltage between the detection point and ground. Provided.
交流発電機が3相交流発電機である場合、本発明の好ましい態様では、交流発電機の3相の出力線にそれぞれ一端が接続され、他端が共通に接続された抵抗値が大きい3つの抵抗器により上記検出点形成回路が構成され、3つの抵抗器の共通接続点が検出点として用いられる。 When the alternator is a three-phase alternator, in a preferred aspect of the present invention, one of the three-phase output lines of the alternator is connected to one end, and the other end is connected in common. The detection point forming circuit is configured by a resistor, and a common connection point of the three resistors is used as a detection point.
また交流発電機が単相交流発電機である場合、本発明の好ましい態様では、該交流発電機の2つの出力線の間に接続された抵抗分圧回路により上記検出点形成回路が構成され、該抵抗分圧回路の分圧点が検出点として用いられる。 Further, when the AC generator is a single-phase AC generator, in a preferred embodiment of the present invention, the detection point forming circuit is configured by a resistance voltage dividing circuit connected between two output lines of the AC generator, The voltage dividing point of the resistance voltage dividing circuit is used as a detection point.
上記のように交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合された検出点を設けて、この検出点と接地間の電圧を検出すると、電源装置で漏電が発生していないときには検出点と接地間の電圧がほぼ0レベルを示し、電源装置で漏電が発生したときに検出点と接地間の電圧がしきい値以上になる。従って、検出点と接地間の電圧を検出して、検出した電圧が適当な値に設定された基準電圧未満であるときに電源装置で漏電が発生していないことを検出することができ、検出された電圧が基準電圧以上であるときに漏電が発生したことを検出することができる。 As described above, a detection point coupled to each output line of the AC generator through a high impedance element is provided, and when a voltage between the detection point and the ground is detected, the detection point The voltage between the grounds is almost 0 level, and when a power leak occurs in the power supply device, the voltage between the detection point and the ground becomes equal to or higher than the threshold value. Therefore, the voltage between the detection point and ground can be detected, and when the detected voltage is less than the reference voltage set to an appropriate value, it can be detected that there is no leakage in the power supply unit. It is possible to detect that a leakage has occurred when the measured voltage is equal to or higher than the reference voltage.
上記のように構成すると、発電機の中性点につながる配線を引き回すことなく、漏電検出装置の設置箇所の近くで検出点形成回路を発電機の出力線に結合すればよいので、長い接地線の配線処理を要することなく、発電機から離れた箇所で電源装置の漏電を検出することができる。また発電機の電機子コイルが中性点を有していない場合にも漏電を検出することができる。 With the above configuration, a long grounding wire can be used because the detection point forming circuit can be coupled to the output line of the generator in the vicinity of the installation location of the leakage detection device without routing the wiring connected to the neutral point of the generator. Therefore, the leakage of the power supply device can be detected at a location away from the generator. In addition, even when the armature coil of the generator does not have a neutral point, the leakage can be detected.
また上記のように検出点を設けると、漏電(地絡)が発生したときに検出点と接地間に現れる電圧は、漏電が発生した箇所により異なる波形を示す。即ち、交流発電機と電力変換器との間で漏電が発生したときには、交流発電機の出力電圧の周期に周期が一致する波形の電圧が検出点と接地間に現れる。また電力変換器の出力側で漏電が発生したときには、電力変換器が出力する交流電圧の周期に周期が一致する波形の交流電圧が検出点と接地間に現れる。従って、漏電が検出されたときに検出点と接地間に現れる電圧の周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致しているのか、あるいは電力変換器から出力されている交流電圧の周期に一致しているのかを見ることにより、漏電が発電機と電力変換器との間の回路で発生したのか、電力変換器の出力側で発生したのかを判定することができる。 Further, when the detection point is provided as described above, the voltage appearing between the detection point and the ground when a leakage (ground fault) occurs shows a different waveform depending on the location where the leakage occurs. That is, when a leakage occurs between the AC generator and the power converter, a voltage having a waveform whose period coincides with the period of the output voltage of the AC generator appears between the detection point and the ground. When a leakage occurs on the output side of the power converter, an AC voltage having a waveform whose period coincides with the period of the AC voltage output from the power converter appears between the detection point and the ground. Therefore, the cycle of the voltage appearing between the detection point and the ground when a leakage is detected matches the cycle of the output voltage of the AC generator, or equal to the cycle of the AC voltage output from the power converter. By checking whether it has been done, it can be determined whether a leakage has occurred in the circuit between the generator and the power converter or on the output side of the power converter.
従って漏電発生箇所判定手段は、検出点と接地間の電圧の周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致しているときに交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が生じたと判定するように構成することができる。 Therefore, the leakage occurrence location determination means is configured to cause leakage in the circuit between the AC generator and the power converter when the cycle of the voltage between the detection point and the ground matches the cycle of the output voltage of the AC generator. It can be configured to determine that
漏電発生箇所判定手段は、検出点と接地間の電圧の周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないときに電力変換器の出力側で漏電が生じたと判定するように構成することもできる。 The leakage occurrence location determination means is configured to determine that a leakage has occurred on the output side of the power converter when the cycle of the voltage between the detection point and the ground does not match the cycle of the output voltage of the AC generator. You can also.
漏電発生箇所判定手段は、検出点と接地間の電圧の周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致しているときに交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が生じたと判定し、検出点と接地間の電圧の周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないときに電力変換器の出力側で漏電が生じたと判定するように構成することもできる。 The leakage occurrence location determining means is that leakage has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter when the cycle of the voltage between the detection point and the ground matches the cycle of the output voltage of the AC generator. It can also be configured to determine that leakage has occurred on the output side of the power converter when the period of the voltage between the detection point and the ground does not match the period of the output voltage of the AC generator.
上記漏電発生箇所判定手段はまた、検出点と接地間の電圧の周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致しているときに電力変換器の出力側の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 The leakage occurrence location determination means also determines that a leakage has occurred in the circuit on the output side of the power converter when the cycle of the voltage between the detection point and the ground matches the cycle of the output voltage of the power converter. It can also be configured as follows.
漏電発生箇所判定手段はまた、検出点と接地間の電圧の周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していないときに交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 The leakage occurrence location determination means also generates a leakage in the circuit between the AC generator and the power converter when the period of the voltage between the detection point and the ground does not match the period of the output voltage of the power converter. It can also be configured to determine that it has occurred.
漏電発生箇所判定手段は、検出点と接地間の電圧の周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致しているときに電力変換器の出力側で漏電が生じたと判定し、検出点と接地間の電圧の周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していないときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 The leakage occurrence location determination means determines that a leakage has occurred on the output side of the power converter when the cycle of the voltage between the detection point and ground matches the cycle of the output voltage of the power converter, and It is also possible to determine that a leakage has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter when the period of the voltage between them does not match the period of the output voltage of the power converter.
漏電の検出を容易にするため、電圧検出回路が出力する検出電圧を基準電圧と比較して、検出電圧が基準電圧を超えているときと基準電圧以下のときとで異なるレベルを示す漏電検出パルスを発生する漏電検出パルス発生回路を設けるのが好ましい。この場合、漏電検出手段は、漏電検出パルスから検出電圧が基準電圧以上になったことを検出したときに交流電源装置で漏電が発生したことを検出するように構成することができる。また漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの波形から漏電の発生箇所を判定するように構成することができる。 In order to facilitate the detection of leakage, the detection voltage output by the voltage detection circuit is compared with the reference voltage, and the leakage detection pulse that shows different levels when the detection voltage exceeds the reference voltage and when it is below the reference voltage It is preferable to provide a leakage detection pulse generating circuit for generating In this case, the leakage detection means can be configured to detect that leakage has occurred in the AC power supply device when it is detected from the leakage detection pulse that the detected voltage is equal to or higher than the reference voltage. The leakage occurrence location determining means can be configured to determine the location of occurrence of leakage from the waveform of the leakage detection pulse.
上記基準電圧のレベルは、漏電の検出を的確に行なうことができるように、漏電が生じたときに得られる検出電圧のレベルに応じて適宜に設定する。電力変換器の出力側で漏電が発生した場合及び交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生した場合のいずれの場合にも漏電検出パルスを発生させる場合には、交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したときに得られる検出電圧のピーク値がとり得る値の最小値よりも更に低いレベルに基準電圧のレベルを設定する。 The level of the reference voltage is appropriately set according to the level of the detection voltage obtained when the leakage occurs so that the leakage can be accurately detected. If an earth leakage is generated on the output side of the power converter or if an earth leakage occurs in the circuit between the alternator and the power converter, the alternator The level of the reference voltage is set to a level that is lower than the minimum value of the peak value of the detection voltage obtained when a leakage occurs in the circuit between the power converter and the power converter.
交流発電機と電力変換器との間で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧を設定する場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することができる。 When the reference voltage is set so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs between the AC generator and the power converter, the leakage detection location determination means has a period of the leakage detection pulse of the AC generator. It can be configured to determine that a leakage has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that the output voltage period is matched.
また交流発電機と電力変換器との間で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧を設定する場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 In addition, when setting the reference voltage so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs between the AC generator and the power converter, the leakage detection location determination means uses a period of the leakage detection pulse as the AC generator. It can also be configured to determine that a leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that the output voltage period does not match.
更に交流発電機と電力変換器との間で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧を設定する場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定し、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 Furthermore, when the reference voltage is set so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs between the AC generator and the power converter, the leakage detection location determination means has a cycle of the leakage detection pulse of the AC generator. When it can be considered that the output voltage period of the AC generator is the same as the output voltage of the AC generator, it is determined that a leak has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter. It can also be configured to determine that leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that they do not match.
また電力変換器の出力側で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧を設定する場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに電力変換器の出力側の回路で漏電が発生したと判定するように構成することができる。 In addition, when setting the reference voltage so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs on the output side of the power converter, the leakage detection point determination means determines that the leakage detection pulse cycle is equal to the output voltage of the power converter. It can be configured to determine that a leakage has occurred in the circuit on the output side of the power converter when it can be considered that it matches the cycle.
電力変換器の出力側で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧が設定される場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 When the reference voltage is set so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs on the output side of the power converter, the leakage detection point determination means determines that the leakage detection pulse cycle is equal to the output voltage of the power converter. It can also be configured to determine that a leakage has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that they do not match the cycle.
電力変換器の出力側で漏電が発生したときに必ず漏電検出パルスが発生するように基準電圧が設定される場合、漏電発生箇所判定手段は、漏電検出パルスの周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに電力変換器の出力側で漏電が生じたと判定し、漏電検出パルスの周期が電力変換器の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。 When the reference voltage is set so that a leakage detection pulse is always generated when a leakage occurs on the output side of the power converter, the leakage detection point determination means determines that the leakage detection pulse cycle is equal to the output voltage of the power converter. AC generator when it is determined that a leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered to match the cycle, and the cycle of the leakage detection pulse does not match the cycle of the output voltage of the power converter It can also be configured to determine that a leakage has occurred in the circuit between the power converter and the power converter.
以上のように、本発明によれば、交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合された検出点を設けて、この検出点と接地間の電圧から漏電の有無を検出するようにしたので、発電機の中性点につながる配線を長く引き回すことなく、発電機から離れた箇所で交流電源装置の漏電を検出することができる。 As described above, according to the present invention, a detection point coupled to each output line of an AC generator through a high impedance element is provided, and the presence or absence of a leakage is detected from the voltage between the detection point and the ground. Therefore, it is possible to detect the leakage of the AC power supply device at a location away from the generator without drawing the wiring connected to the neutral point of the generator for a long time.
また本発明によれば、交流発電機の電機子コイルが中性点を有しない場合にも漏電を検出できるという利点が得られる。 Further, according to the present invention, there is an advantage that the leakage can be detected even when the armature coil of the AC generator does not have a neutral point.
更に本発明によれば、検出点と接地間に現れる電圧の波形から漏電が発電機と電力変換器との間の回路で発生したのか、電力変換器の出力側で発生したのかを判定することができるため、漏電が発生した箇所を特定して保安のための措置を的確に講じることができる。 Further, according to the present invention, it is determined from the waveform of the voltage appearing between the detection point and the ground whether a leakage has occurred in the circuit between the generator and the power converter or on the output side of the power converter. Therefore, it is possible to identify the location where the electric leakage has occurred and take appropriate measures for security.
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図1に示した実施形態では、内燃機関1により駆動される3相交流発電機2と、発電機2の3相交流出力が3相スイッチ3を通して入力された電力変換器4とにより交流電源装置が構成されている。内燃機関1は図示しない車両の駆動輪を駆動する原動機を兼ねている。電力変換器4は、車両が停止していて、発電モードが選択されているとき(スイッチ3が閉じられているとき)に動作させられて外部の負荷に電力を供給する。車両走行モードが選択されているとき(スイッチ3が開かれているとき)には電力変換器4の動作が停止させられて、電源装置からの出力が停止させられる。発電機2は車両走行時にも駆動されるが、車両走行時に発電機2が発生する出力は、必要に応じて、バッテリを充電したり、内燃機関を動作させるために必要な電装品を駆動したり、ヘッドランプ等、車両に備えられた電装品を駆動したりするため等に用いられる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment shown in FIG. 1, an AC power supply device includes a three-
3相交流発電機2は、例えば磁石式交流発電機からなっていて、その固定子側に3相の電機子コイルLuないしLwを有し、これら3相の電機子コイルが星形結線されている。本発明の漏電検出装置を適用する場合には、発電機の各相電機子コイルを接地電位部から切り離しておく。図示のように3相の電機子コイルLuないしLwを星形結線する場合には、その中性点を接地回路から切り離しておく。
The three-
電力変換器4は、入力された交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ4Aと、コンバータ4Aの出力端子間に接続された電源コンデンサCdと、コンバータ4Aの直流出力を一定の周波数の交流電圧に変換するインバータ4Bと、インバータ4Bの交流出力から高調波成分を除去するフィルタ4Cと、インバータ4Bを制御するコントローラ4Dとを備えた公知のインバータ装置からなっていて、フィルタ回路4Cから引き出された出力端子4a,4b間に負荷5が接続されている。
The power converter 4 converts the input AC voltage into a DC voltage, a power supply capacitor Cd connected between the output terminals of the
コンバータ4Aは例えばダイオードのブリッジ回路からなる全波整流回路からなっていて、発電機2の交流出力を直流出力に変換する。またインバータ4BはHブリッジの各辺をMOSFETなどのオンオフ制御が可能なスイッチ素子により構成したフルブリッジ形のスイッチ回路からなり、フィルタ4Cは、コイルL1及びL2とコンデンサC1とからなる低域通過形のフィルタ回路からなっている。
The
交流発電機2の3相の電機子コイルの中性点に対して反対側の端部から引き出された出力線2uないし2wは、3相の接点3u,3v及び3wと接地回路用接点3eとの4つの接点を有するモードスイッチ3の対応する相の接点を通してコンバータ4Aの3相の入力端子に接続され、コンバータ4Aの直流出力端子間の電圧(コンデンサCdの両端の電圧)がインバータ4Bの直流入力端子間に印加されている。
The
コントローラ4Dはマイクロプロセッサを備えていて、フィルタ4Cから一定の周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ4Bのスイッチ素子をオンオフ制御する。コントローラ4Dは、機関の運転モードを車両走行モードとするか発電モードとするかを選択するモード選択指令が与えられる指令信号入力端子4d1を有している。図示の例では、指令信号入力端子4d1が抵抗Raを通して図示しない定電圧電源回路の正極側出力端子に接続されるとともに、モードスイッチ3の接地回路用接点3eを通して接地されている。モードスイッチ3は手動により、または電気的に操作されて、接点3u,3V,3w及び3eが同位相でオンオフさせられるスイッチで、内燃機関を発電モードで運転する際にオン状態にされ、機関を車両走行モードで運転する際にオフ状態にされる。
The
モードスイッチ3がオン状態にされたときには、コントローラ4Dのモード信号入力端子4d1の電位が接地電位にされることにより、コントローラ4Dに発電モード選択指令が与えられ、モードスイッチ3がオフ状態にされたときには、コントローラ4Dのモード信号入力端子4d1の電位が高レベルにされることによりコントローラ4Dに車両走行モード選択指令が与えられる。
When the mode switch 3 is turned on, the mode signal input terminal 4d1 of the
コントローラ4Dは、発電モード選択指令が与えられているときに電力変換器4から一定の周波数の交流出力を発生させるようにインバータ4Bのスイッチ素子を制御し、車両走行モード選択指令が与えられているときにはインバータ4Bのスイッチ素子の制御を停止して、電力変換器4からの交流電圧の出力を停止させる。コントローラ4Dはまた、後記する漏電検出装置により漏電の発生が検出されたときに、その漏電の発生箇所を判定する漏電発生箇所判定手段を構成する。
The
図示してないが、電力変換器4の出力端子4a,4b間の電圧を検出する交流出力検出回路が設けられていて、この交流出力検出回路の検出出力がコントローラ4Dに入力されている。コントローラ4Dに設けられたマイクロプロセッサは、発電モード選択指令が与えられているときに、交流出力検出回路により検出された電力変換器の出力電圧を設定値に保つために必要な内燃機関の回転速度を目標回転速度として常時演算する。
Although not shown, an AC output detection circuit for detecting a voltage between the
6は内燃機関1を制御する電子式制御ユニット(ECU)で、この電子式制御ユニットは電力変換器4のコントローラ4Dと通信線7により接続されている。コントローラ4D及び電子式制御ユニット6は相互間で通信線7を通してシリアル通信を行う通信手段を備えていて、コントローラ4Dに与えられているモード選択指令の内容と、発電モード選択時にコントローラ4Dのマイクロプロセッサにより演算された機関の目標回転速度の情報と、漏電発生箇所判定手段により判定された漏電発生箇所の情報とが通信線7を通して電子式制御ユニット6に与えられるようになっている。
Reference numeral 6 denotes an electronic control unit (ECU) that controls the internal combustion engine 1, and this electronic control unit is connected to the controller 4 </ b> D of the power converter 4 by a
電子式制御ユニット6は、内燃機関の点火時期の制御と内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置の制御とを行う外、発電モードで機関を運転する際に、内燃機関1の回転速度をコントローラ4Dにより演算された目標回転速度に保つように内燃機関1の回転速度を制御する。 The electronic control unit 6 controls the rotation speed of the internal combustion engine 1 when operating the engine in the power generation mode in addition to controlling the ignition timing of the internal combustion engine and the fuel injection device that supplies fuel to the internal combustion engine. The rotational speed of the internal combustion engine 1 is controlled so as to keep the target rotational speed calculated by 4D.
8は本発明に係わる漏電検出装置で、この漏電検出装置は、図2にも示したように、交流発電機2の3相の出力線2uないし2wにそれぞれ高インピーダンス素子を通して結合された検出点Dを形成する検出点形成回路8Aと、検出点Dと接地間の電圧を検出する電圧検出回路8Bと、電圧検出回路8Bにより検出された電圧Vnが設定された基準電圧未満であるときと基準電圧以上であるときとで異なるレベルを示す漏電検出パルスVsを発生する漏電検出パルス発生回路8Cと、漏電検出パルスVsから検出電圧Vnが基準電圧以上になったことを検出したときに交流電源装置で漏電が発生したことを検出する漏電検出手段8Dと、漏電検出パルスVsの周期から漏電の発生箇所を判定する漏電発生箇所判定手段8Eとからなっている。
8 is a leakage detection device according to the present invention. This leakage detection device is connected to the three-
図1に示した検出点形成回路8Aは、交流発電機2の3相の出力線2uないし2wにそれぞれ一端が電気的に接続され、他端が共通に接続されて星形結線された3つの抵抗器RuないしRwからなり、3つの抵抗器RuないしRwの共通接続点が検出点Dとして用いられる。抵抗器RuないしRwの抵抗値を等しく設定した場合、検出点Dの電位は発電機の電機子コイルLuないしLwの中性点nの電位にほぼ等しくなる。即ち、検出点Dは電源装置の仮想中性点となる。従って、電源装置で地絡事故が発生していない状態では、検出点Dの対地電圧がほぼ零であるが、地絡事故が発生した場合には、検出点Dと接地間に電圧が現れる。なお当然のことながら、抵抗RuないしRwの抵抗値は、検出点形成回路8Aで問題になる損失を生じさせないように、十分に大きな値に設定しておく。
The detection point forming circuit 8A shown in FIG. 1 includes three three-
図示の電圧検出回路8Bは、検出点Dと接地間に直列に接続された抵抗R1及びR2からなる抵抗分圧回路と、この抵抗分圧回路の分圧点に一端が接続された抵抗R3と、抵抗R3の他端と接地間に接続されたコンデンサC2とからなっていて、コンデンサC2の両端に検出点Dと接地間の電圧に比例した検出電圧Vnを出力する。
The illustrated
漏電検出パルス発生回路8Cは、電圧検出回路8Bにより検出された電圧Vnが設定された基準電圧未満であるときと基準電圧以上であるときとで異なるレベルを示す漏電検出パルスVsを発生する回路で、図示の漏電検出パルス発生回路8Cは、判定値を与える一定の基準電圧Vrを発生する基準電圧発生回路8c1と、検出電圧Vnを基準電圧Vrと比較して、検出電圧Vnが基準電圧Vrよりも低いときと高いときとでレベルが異なる出力信号を発生する比較器CPとにより構成されている。
The leakage detection
図示の基準電圧発生回路8c1は、定電圧電源回路(図示せず。)の出力電圧を抵抗R4及びR5により分圧する分圧回路により構成され、この基準電圧発生回路から得られる基準電圧Vrが比較器CPの反転入力端子に入力されている。また電圧検出回路8Bの出力電圧がダイオードD1を通して比較器CPの非反転入力端子に入力されている。比較器CPは、検出電圧Vnが基準電圧Vr未満のときに低レベル(Lレベル)を示し、検出電圧Vnが基準電圧Vr以上になっているときに高レベル(Hレベル)を示す漏電検出パルスVsを出力する。比較器CPが出力する漏電検出パルスVsはコントローラ4Dのマイクロプロセッサに与えられている。
The reference voltage generation circuit 8c1 shown in the figure is constituted by a voltage dividing circuit that divides the output voltage of a constant voltage power supply circuit (not shown) by resistors R4 and R5, and the reference voltage Vr obtained from this reference voltage generation circuit is compared. Is input to the inverting input terminal of the CP. The output voltage of the
コントローラ4Dのマイクロプロセッサは、漏電検出パルスVsのレベル変化から、検出電圧Vnが基準電圧Vr以上になったことを検出したときに電源装置内で漏電が発生したことを検出する。この判定処理を行う過程により漏電検出手段8Dを構成する。マイクロプロセッサはまた、漏電検出パルスVsの周期から漏電が交流発電機2と電力変換器4との間の回路で発生したのか、電力変換器4の出力側の回路で発生したのかを判定する処理を行い、この判定処理を行う過程により、漏電発生箇所判定手段8Eを構成する。
The microprocessor of the
図示の例では、モードスイッチ3と、電力変換器4の構成部品と、漏電検出装置8の構成部品とが共通のケース内に収納されてインバータユニット10としてユニット化されている。
In the illustrated example, the mode switch 3, the components of the power converter 4, and the components of the leakage detector 8 are housed in a common case and unitized as an
図1に示した実施形態において、交流発電機2として3相の電機子コイルを有する磁石発電機を用い、電力変換器4の出力電圧を100[V]、周波数を50[Hz]として、電源装置で地絡が生じていない場合と、地絡を生じさせた場合とについて、電圧検出回路8Bから得られる検出電圧Vnを観測した結果を図4ないし図6に示した。電源装置で地絡が生じていないときに電圧検出回路8Bから得られる検出電圧Vnは、図4(A)に示すようにほぼ0レベルを保持している。このとき検出電圧Vnは基準電圧Vrに達することができないため、比較器CPの出力は図4(B)に示すように低レベル(Lレベル)を保持している。図4(A)においてVacは電力変換器4の出力電圧を示している。
In the embodiment shown in FIG. 1, a magnet generator having a three-phase armature coil is used as the
これに対し、図1の電力変換器4の出力側の回路のX1点で地絡を生じさせた場合には、図5(A)に示したように、検出電圧Vnが、電力変換器4の出力電圧Vacと周波数が等しい交流波形を呈し、検出電圧Vnの周期Tnが電力変換器4の出力電圧Vacの周期Tacに一致する。このとき検出電圧Vnは基準電圧Vrを超えるため、比較器CPは、検出電圧Vnが基準電圧Vrを超えているときと基準電圧以下のときとで異なるレベルを示す漏電検出パルスVsを発生する。本実施形態では、図5(B)に示すように、検出電圧Vnが基準電圧Vrを超えているときに漏電検出パルスVsが高レベル(Hレベル)になり、検出電圧Vnが基準電圧Vr以下のときに漏電検出パルスVsが低レベルになるように比較器CPが設けられている。 On the other hand, when a ground fault occurs at the point X1 of the circuit on the output side of the power converter 4 in FIG. 1, the detected voltage Vn becomes the power converter 4 as shown in FIG. The output voltage Vac has an AC waveform having the same frequency, and the cycle Tn of the detection voltage Vn coincides with the cycle Tac of the output voltage Vac of the power converter 4. At this time, since the detection voltage Vn exceeds the reference voltage Vr, the comparator CP generates a leakage detection pulse Vs indicating different levels when the detection voltage Vn exceeds the reference voltage Vr and when it is equal to or lower than the reference voltage. In this embodiment, as shown in FIG. 5B, when the detection voltage Vn exceeds the reference voltage Vr, the leakage detection pulse Vs becomes a high level (H level), and the detection voltage Vn is equal to or less than the reference voltage Vr. At this time, the comparator CP is provided so that the leakage detection pulse Vs is at a low level.
また本実施形態では、電力変換器4の出力側で漏電が発生した場合及び交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生した場合のいずれの場合にも漏電検出パルスVsが発生するように、基準電圧Vrのレベルが設定されている。
Further, in the present embodiment, the leakage detection pulse Vs is detected in both cases where a leakage occurs on the output side of the power converter 4 and when a leakage occurs in the circuit between the
図1の電源装置において、交流発電機2と電力変換器4との間の回路のモードスイッチ3よりも下流側(電力変換器側)のX2点またはモードスイッチ3よりも上流側(発電機側)のX3点で地絡が発生した場合には、図6(A)に示したように、電圧検出回路8Bから得られる検出電圧Vnが、交流発電機2の出力電圧と周波数が等しい交流波形を呈する。この検出電圧Vnの波高値は、発電機2の出力電圧の上昇に伴って上昇する。
In the power supply device of FIG. 1, point X2 on the downstream side (power converter side) of the circuit between the
この場合も、検出電圧Vnが基準電圧Vnを超える期間が生じるため、比較器CPは、検出電圧Vnが基準電圧Vr未満のときに低レベルを示し、検出電圧Vnが基準電圧Vr以上になっているときに高レベルを示す漏電検出パルスVsを出力する。 Also in this case, since a period in which the detection voltage Vn exceeds the reference voltage Vn occurs, the comparator CP shows a low level when the detection voltage Vn is less than the reference voltage Vr, and the detection voltage Vn becomes equal to or higher than the reference voltage Vr. A leakage detection pulse Vs indicating a high level is output when the power is on.
上記のように、検出点Dと接地間の電圧VDは、電源装置で地絡が発生していないときにほぼ0レベルを保持し、電源装置で地絡が発生している場合に高いレベルを示すため、検出点Dと接地間の電圧VDを検出してその検出電圧Vnが設定された基準電圧Vr以上であるか否かを判定することにより、電源装置で漏電が発生しているか否かを検出することができる。 As described above, the voltage VD between the detection point D and the ground is maintained at almost 0 level when the ground fault is not generated in the power supply apparatus, and is high when the ground fault is generated in the power supply apparatus. For the sake of illustration, whether or not a leakage has occurred in the power supply device by detecting the voltage VD between the detection point D and the ground and determining whether or not the detected voltage Vn is equal to or higher than the set reference voltage Vr. Can be detected.
図示のように、漏電検出パルス発生回路8Cから、検出電圧Vnが基準電圧Vr未満のときに低レベルを示し、基準電圧Vr以上のときに高レベルを示す漏電検出パルスVsを発生させるようにした場合には、この漏電検出パルスVsが高レベルになったことをコントローラ4Dのマイクロプロセッサにより検出したときに電源装置で漏電が発生したと判定することができ、このように漏電検出パルスのレベルを判定して漏電の発生の有無を判定する過程により漏電検出手段8Dを構成することができる。
As shown in the figure, the leakage detection
また本実施形態では、コントローラ4Dのマイクロプロセッサに、漏電検出パルスVsの周期が電力変換器4の出力電圧の周期と一致していると見なせるか否かを判定する処理を行わせることにより漏電発生箇所を判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成している。即ち、漏電検出パルスの周期を電力変換器4の出力電圧の周期と比較することにより、漏電発生箇所の判定を行うようにしている。
Further, in the present embodiment, the
漏電検出パルスの周期が電力変換器4の出力電圧の周期と一致していると見なせるか否かの判定は、漏電検出パルスの周期の検出値と、電力変換器の出力電圧の周期(一定)との偏差が0または設定された誤差範囲にあるか否かを判定することにより行うことができる。漏電検出パルスの周期の検出は、漏電検出パルスの各立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間をタイマによりカウントすることにより行うことができる。 Whether or not it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse coincides with the cycle of the output voltage of the power converter 4 is determined based on the detected value of the cycle of the leakage detection pulse and the cycle of the output voltage of the power converter (constant). Can be performed by determining whether or not the deviation is within the set error range. The period of the leakage detection pulse can be detected by counting the time from each rising edge of the leakage detection pulse to the next rising edge with a timer.
漏電検出パルスVsの周期を電力変換器4の出力電圧の周期と比較することにより、漏電発生箇所の判定を行う場合、漏電発生箇所判定手段8Eは、漏電検出パルスVsの周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに電力変換器4の出力側で漏電が生じたと判定し、漏電検出パルスVsの周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することができる。
When determining the location of leakage occurrence by comparing the cycle of the leakage detection pulse Vs with the cycle of the output voltage of the power converter 4, the leakage occurrence location determination means 8 </ b> E indicates that the cycle of the leakage detection pulse Vs is the power converter 4. It is determined that a leakage has occurred on the output side of the power converter 4 when it can be considered that the output voltage period coincides with the output voltage period, and the period of the leakage detection pulse Vs does not match the output voltage period of the power converter 4. It can be configured to determine that leakage has occurred in the circuit between the
交流発電機と電力変換器との間の回路での漏電の発生の有無及び電力変換器の出力側での漏電の発生の有無を検出する場合、必ずしも交流発電機と電力変換器との間の回路での漏電の発生の有無の判定処理と、電力変換器の出力側での漏電の発生の有無の判定処理との双方を行う必要はなく、いずれか一方の判定処理を行うことにより、他方の判定処理の結果を知ることが可能である。また特定の箇所で漏電が発生していることの検出と、漏電が発生していないことの検出との双方を行うことは必ずしも必要ではなく、特定の箇所で漏電が発生していることの検出のみ、または特定の箇所で漏電が発生していないことの検出のみを行うようにしてもよい。 When detecting the presence or absence of leakage in the circuit between the AC generator and the power converter and the presence or absence of leakage on the output side of the power converter, it is not necessarily between the AC generator and the power converter. It is not necessary to perform both the determination process for the occurrence of electric leakage in the circuit and the determination process for the occurrence of electric leakage on the output side of the power converter. It is possible to know the result of the determination process. In addition, it is not always necessary to detect that a leak has occurred at a specific location and to detect that a leak has not occurred, but to detect that a leak has occurred at a specific location. Or only detection that no leakage has occurred at a specific location.
従って、漏電発生箇所判定手段8Eは、例えば、漏電検出パルスVsの周期が電力変換器4の出力電圧Vacの周期に一致していると見なせるときに電力変換器4の出力側の回路で漏電が発生したと判定するように構成することができる。 Accordingly, the leakage occurrence location determination means 8E, for example, detects that a leakage has occurred in the circuit on the output side of the power converter 4 when the cycle of the leakage detection pulse Vs can be regarded as matching the cycle of the output voltage Vac of the power converter 4. It can be configured to determine that it has occurred.
また漏電検出パルスVsの周期が電力変換器4の出力電圧Vacの周期に一致していないときに交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生したと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することもできる。
Moreover, when the cycle of the leakage detection pulse Vs does not coincide with the cycle of the output voltage Vac of the power converter 4, it is determined that a leakage has occurred in the circuit between the
また漏電発生箇所判定手段8Eは、漏電検出パルスVsの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定し、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように構成することができる。漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期と一致していると見なせるか否かの判定は、漏電検出パルスの周期の検出値と、交流発電機の出力電圧の周期の検出値(発電機の回転数により変化する)との偏差が0または設定された誤差範囲にあるか否かを判定することにより行うことができる。交流発電機の出力電圧の周期の検出は、例えば、交流発電機の出力電圧の検出波形を矩形波に変換して、該矩形波の各立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間または矩形波の各立下りから次の立下りまでの時間をタイマにによりカウントすることにより行うことができる。 In addition, when the leakage occurrence location determination means 8E can be considered that the cycle of the leakage detection pulse Vs coincides with the cycle of the output voltage of the AC generator, a leakage has occurred in the circuit between the AC generator and the power converter. It is possible to determine that leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse does not match the cycle of the output voltage of the AC generator. Whether or not it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse coincides with the cycle of the output voltage of the AC generator is determined by detecting the detection value of the cycle of the leakage detection pulse and the detection value of the cycle of the output voltage of the AC generator ( This can be done by determining whether or not the deviation is 0 or within a set error range. The detection of the cycle of the output voltage of the alternator is performed, for example, by converting the detection waveform of the output voltage of the alternator into a rectangular wave, and the time from each rising edge of the rectangular wave to the next rising edge or each rising edge of the rectangular wave. This can be done by counting the time from the fall to the next fall with a timer.
また交流発電機の出力電圧の周期は、内燃機関の回転速度から計算することもできる。即ち、内燃機関の回転速度N[rpm]を交流発電機2の磁極数pで除することにより交流発電機の出力電圧の周期を求めることができる。内燃機関をマイクロプロセッサを用いて制御する場合には、通常内燃機関の回転速度を検出する手段が設けられている。従って、上記のような演算により発電機の出力電圧の周期を求めるようにすると、該周期を求めるために特別の検出回路を設けたり、タイマを動作させたりする必要がなくなり、発電機の出力電圧の周期の検出を簡単に行なうことができる。
The cycle of the output voltage of the AC generator can also be calculated from the rotational speed of the internal combustion engine. That is, the period of the output voltage of the AC generator can be obtained by dividing the rotational speed N [rpm] of the internal combustion engine by the number of magnetic poles p of the
また漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致しているときに交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。 In addition, when the leak detection pulse cycle coincides with the output voltage cycle of the alternator, the leak occurrence point determination means 8E is determined so that it is determined that a leak has occurred in the circuit between the alternator and the power converter. Can be configured.
更に、漏電検出パルスの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致していないときに電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。 Furthermore, the leakage occurrence location determination means 8E may be configured to determine that leakage has occurred on the output side of the power converter when the cycle of the leakage detection pulse does not coincide with the cycle of the output voltage of the AC generator. it can.
なお漏電検出パルスVsの周期と交流発電機2の出力電圧の周期とが一致しているか否かの判定は、ECU6から内燃機関の回転速度の情報を取得して、漏電検出パルスVsの周期が、内燃機関の回転速度N[rpm]を交流発電機2の磁極数pで除した値(=N/p)に一致しているか否かを判定することにより行うことができる。即ち、漏電検出パルスの周期TcpがN/pに一致しているときに漏電検出パルスの周期が交流発電機2の出力電圧の周期に一致していると判定することができ、漏電検出パルスの周期TcpがN/pに一致していないときに漏電検出パルスの周期が交流発電機2の出力電圧の周期に一致していないと判定することができる。
Whether or not the cycle of the leakage detection pulse Vs and the cycle of the output voltage of the
図1に示した実施形態では、漏電検出パルスVsの周期から漏電の発生箇所を判定するようにしているが、本発明においては、検出点Dと接地間の電圧の周期から漏電発生箇所の判定を行えばよいので、図3に示したように、電圧検出回路8Bから得られる電圧検出信号Vnの波形をマイクロプロセッサにより処理して、電圧検出信号Vnの周期が交流発電機の出力電圧の周期に一致しているか否か、または電力変換器の出力の周期に一致しているか否かを判定することにより漏電発生箇所の判定を行わせるようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the location of occurrence of leakage is determined from the cycle of leakage detection pulse Vs. However, in the present invention, the location of leakage is determined from the cycle of voltage between detection point D and ground. As shown in FIG. 3, the waveform of the voltage detection signal Vn obtained from the
電力変換器4の出力側の回路で地絡が生じた場合には、図5に示したように、検出点Dと接地間の電圧の周期(検出電圧Vnの周期)Tnが電力変換器4の出力電圧Vacの周期Tacに一致する。また交流発電機2と電力変換器4との間の回路で地絡が発生した場合には、図6に示したように、検出点Dと接地間の電圧の周期(検出電圧Vnの周期)が交流発電機2の出力電圧の周期に一致する。従って、検出電圧Vnの周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致しているか否か、または交流発電機の出力電圧の周期に一致しているか否かを見ることにより、電力変換器4の出力側の回路で漏電が発生したのか、または交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したのかを判定することができる。
When a ground fault occurs in the circuit on the output side of the power converter 4, as shown in FIG. 5, the period of the voltage between the detection point D and the ground (the period of the detection voltage Vn) Tn is the power converter 4. Is equal to the cycle Tac of the output voltage Vac. When a ground fault occurs in the circuit between the
この場合、漏電発生箇所判定手段8Eは、検出点Dと接地間の電圧VDの周期が交流発電機2の出力電圧の周期に一致しているときに交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が生じたと判定し、検出点Dと接地間の電圧VDの周期が交流発電機2の出力電圧の周期に一致していないときに電力変換器4の出力側で漏電が生じたと判定するように構成することができる。
In this case, the leakage occurrence location determination means 8E determines whether the
交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生したことを検出すればよい場合には、検出点Dと接地間の電圧VDの周期(検出電圧Vnの周期Tn)が交流発電機2の出力電圧VGの周期に一致しているときに交流発電機2と電力変換器との間の回路で漏電が生じたと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。
When it is only necessary to detect that a leakage has occurred in the circuit between the
また電力変換器4の出力側で漏電が検出されたことを検出すればよい場合には、検出点Dと接地間の電圧VDの周期が交流発電機の出力電圧VGの周期に一致していないときに電力変換器4の出力側で漏電が生じたと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。 If it is sufficient to detect that leakage has been detected on the output side of the power converter 4, the cycle of the voltage VD between the detection point D and the ground does not match the cycle of the output voltage VG of the AC generator. The leakage occurrence location determination means 8E can be configured to determine that leakage has occurred on the output side of the power converter 4 sometimes.
更に漏電発生箇所判定手段8Eは、検出点Dと接地間の電圧の周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致しているときに電力変換器4の出力側で漏電が生じたと判定し、検出点Dと接地間の電圧の周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致していないときに交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成することもできる。
Further, the leakage occurrence location determination means 8E determines that a leakage has occurred on the output side of the power converter 4 when the cycle of the voltage between the detection point D and the ground matches the cycle of the output voltage of the power converter 4. When the period of the voltage between the detection point D and the ground does not coincide with the period of the output voltage of the power converter 4, it is determined that a leakage has occurred in the circuit between the
上記のように、検出点Dと接地間の電圧の周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致しているか否かを見ることにより、漏電の発生箇所を判定する場合に、電力変換器の出力側での漏電の有無のみを判定すればよいのであれば、検出点Dと接地間の電圧VDの周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致しているときに電力変換器4の出力側の回路で漏電が発生したと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。 As described above, when determining the location where the leakage occurs by checking whether the cycle of the voltage between the detection point D and the ground matches the cycle of the output voltage of the power converter 4, the power converter If it is only necessary to determine whether or not there is a leakage at the output side of the power converter 4, the period of the voltage VD between the detection point D and the ground coincides with the period of the output voltage of the power converter 4. The leakage occurrence location determination means 8E can be configured to determine that leakage has occurred in the output side circuit.
また交流発電機と電力変換器との間の回路での漏電の有無を判定すればよい場合には、検出点Dと接地間の電圧VDの周期が電力変換器4の出力電圧の周期に一致していないときに交流発電機2と電力変換器4との間の回路で漏電が発生したと判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。
When it is sufficient to determine whether or not there is a leakage in the circuit between the AC generator and the power converter, the cycle of the voltage VD between the detection point D and the ground is equal to the cycle of the output voltage of the power converter 4. When it is not done, the leakage occurrence location determination means 8E can be configured to determine that leakage has occurred in the circuit between the
また図1に示したように、交流発電機2と電力変換器4との間にスイッチ3が挿入されている場合には、スイッチ3が開かれている状態で漏電検出手段8Dにより漏電の発生が検出されたときにスイッチ3よりも発電機2側で漏電が発生していると判定するように漏電発生箇所判定手段8Eを構成することができる。
Further, as shown in FIG. 1, when the switch 3 is inserted between the
上記の実施形態では、検出点形成回路5Aを構成する抵抗器RuないしRwの抵抗値を等しくして、検出点Dの対地電位を交流発電機の中性点Nの対地電位にほぼ等しくするとしたが、検出点Dは、発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合されていて、発電機のいずれの出力線の電位とも異なる電位を有する点であれば良く、抵抗器RuないしRwの抵抗値は必ずしも等しくなくてもよい。抵抗器RuないしRwの抵抗値を異ならせた場合には、電機子コイルの中性点nの対地電圧と検出点Dの対地電圧との間に差が生じるが、交流発電機の電機子コイルが非接地状態で設けられている場合には、漏電が発生していないときに検出点Dと接地間に電圧がほとんど現れず、漏電が発生したときに検出点Dと接地間に高い電圧が現れるため、検出には支障を来さない。 In the above embodiment, the resistance values of the resistors Ru to Rw constituting the detection point forming circuit 5A are made equal to make the ground potential at the detection point D substantially equal to the ground potential at the neutral point N of the AC generator. However, the detection point D may be any point as long as it is coupled to each output line of the generator through a high impedance element and has a potential different from the potential of any output line of the generator, and the resistance of the resistors Ru to Rw. The values do not necessarily have to be equal. When the resistance values of the resistors Ru to Rw are made different, there is a difference between the ground voltage at the neutral point n of the armature coil and the ground voltage at the detection point D, but the armature coil of the AC generator Is provided in a non-grounded state, almost no voltage appears between the detection point D and the ground when no leakage occurs, and a high voltage is detected between the detection point D and the ground when a leakage occurs. Because it appears, it does not interfere with detection.
図1に示した例では、インバータユニット内で検出点形成回路5Aを発電機の出力線に結合しているが、インバータユニットの外部で検出点形成回路5Aを発電機の出力線に結合するようにしてもよいのはもちろんである。 In the example shown in FIG. 1, the detection point forming circuit 5A is coupled to the generator output line in the inverter unit, but the detection point forming circuit 5A is coupled to the generator output line outside the inverter unit. Of course you may.
上記の実施形態では、交流発電機1の電機子コイルが星形結線されているが、交流発電機が中性点を有しない場合、即ち、電機子コイルがΔ結線されている場合にも漏電の検出は支障なく行うことができる。 In the above embodiment, the armature coil of the alternator 1 is star-connected. However, when the alternator does not have a neutral point, that is, when the armature coil is Δ-connected, the electric leakage Can be detected without any problem.
上記の実施形態では、交流発電機1として3相交流発電機が用いられたが、図7に示したように、交流発電機2として、両端が非接地状態で設けられた単相の電機子コイルWaを有する単相交流発電機が用いられる場合にも本発明を適用することができる。交流発電機2として単相交流発電機を用いる場合には、発電機2の2本の出力線の間に抵抗値が十分に大きい抵抗器R10とR11との直列回路からなる抵抗分圧回路を接続して、この抵抗分圧回路により検出点形成回路8Aを構成し、抵抗分圧回路の分圧点を検出点Dとする。発電コイルWaの出力はモードスイッチ3の接点3a及び3bを通して電力変換器4に入力されている。この例では、電力変換器4のコンバータ4Aが単相ブリッジ全波整流回路からなっている。図7に示した実施形態のその他の構成は図1に示した実施形態と同様である。
In the above embodiment, a three-phase alternator is used as the alternator 1. However, as shown in FIG. 7, a single-phase armature having both ends ungrounded as the
図7に示した例においても、抵抗器R10及びR11の抵抗値は等しくてもよく、異なっていてもよい。検出点Dの電位が発電機の2本の出力線のいずれの電位とも異なっていさえすればよい。 Also in the example shown in FIG. 7, the resistance values of the resistors R10 and R11 may be equal or different. It is only necessary that the potential of the detection point D is different from any of the two output lines of the generator.
上記の各実施形態では、検出点Dを抵抗器を通して交流発電機の各出力線に結合しているが、検出点Dは、交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合されていて、発電機のいずれの出力線の電位とも異なる電位を示す点であればよい。従って、検出点Dと発電機の各出力線との間を結合する高インピーダンス素子は抵抗器に限定されない。 In each of the above embodiments, the detection point D is coupled to each output line of the AC generator through a resistor, but the detection point D is coupled to each output line of the AC generator through a high impedance element, What is necessary is just a point which shows the electric potential different from the electric potential of any output line of a generator. Therefore, the high impedance element that couples between the detection point D and each output line of the generator is not limited to the resistor.
図1に示した実施形態において、電力変換器4の内部で漏電(地絡)が発生したときには、検出点Dと接地間に直流電圧が現れる。コンバータ4aの正極側出力端子が地絡した場合には、検出点Dと接地間に負極性の電圧が現れ、コンバータ4aの負極側出力端子が地絡した場合には、検出点Dと接地間に正極性の電圧が現れる。従って、必要に応じて、検出点Dと接地間に直流電圧が現れたときにそのレベルを基準電圧と比較することにより、電力変換器4の内部で漏電が発生したか否かを判定することができる。 In the embodiment shown in FIG. 1, when a leakage (ground fault) occurs in the power converter 4, a DC voltage appears between the detection point D and the ground. When the positive output terminal of the converter 4a is grounded, a negative voltage appears between the detection point D and the ground. When the negative output terminal of the converter 4a is grounded, the detection point D is connected to the ground. A positive voltage appears at. Therefore, as necessary, when a DC voltage appears between the detection point D and the ground, the level is compared with the reference voltage to determine whether or not a leakage has occurred inside the power converter 4. Can do.
2 交流発電機
4 電力変換器
4A コンバータ
4B インバータ
4C フィルタ
4D コントローラ
8 漏電検出装置
8A 検出点形成回路
8B 電圧検出回路
8C 漏電検出手段
8D 漏電発生箇所判定手段
2 AC generator 4
Claims (17)
前記交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合された検出点を形成する検出点形成回路と、前記検出点と接地間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出される電圧が基準電圧以上になったときに漏電が発生したことを検出する漏電検出手段と、前記検出点と接地間の電圧の周期から漏電の発生箇所を判定する漏電発生箇所判定手段とを具備してなる交流電源装置の漏電検出装置。 A leakage detecting device for an AC power supply device comprising: an AC generator; and a power converter that converts the output of the AC generator into an AC output having a constant frequency and supplies the AC converter to a load,
A detection point forming circuit that forms a detection point coupled to each output line of the AC generator through a high impedance element, a voltage detection circuit that detects a voltage between the detection point and ground, and a voltage detection circuit that detects the detection point A leakage detection means for detecting that a leakage has occurred when the voltage to be exceeded is equal to or higher than a reference voltage; and a leakage occurrence location determination means for determining a location of leakage from the period of the voltage between the detection point and ground. A leakage detection device for an AC power supply device.
前記交流発電機の各出力線に高インピーダンス素子を通して結合された検出点を形成する検出点形成回路と、前記検出点と接地間の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が出力する検出電圧を基準電圧と比較して前記検出電圧が基準電圧以上であるときと基準電圧未満のときとで異なるレベルを示す漏電検出パルスを発生する漏電検出パルス発生回路と、前記漏電検出パルスから前記検出電圧が基準電圧以上になったことを検出したときに前記交流電源装置で漏電が発生したことを検出する漏電検出手段と、前記漏電検出パルスの周期から漏電の発生箇所を判定する漏電発生箇所判定手段とを具備してなる交流電源装置の漏電検出装置。 A leakage detecting device for an AC power supply device comprising: an AC generator; and a power converter that converts the output of the AC generator into an AC output having a constant frequency and supplies the AC converter to a load,
A detection point forming circuit for forming a detection point coupled to each output line of the AC generator through a high impedance element, a voltage detection circuit for detecting a voltage between the detection point and ground, and the voltage detection circuit outputting A leakage detection pulse generating circuit that compares the detection voltage with a reference voltage and generates a leakage detection pulse that indicates a different level between when the detection voltage is equal to or higher than the reference voltage and when the detection voltage is lower than the reference voltage; A leakage detection means for detecting that a leakage has occurred in the AC power supply device when it is detected that a detection voltage is equal to or higher than a reference voltage, and a leakage occurrence location for determining a leakage occurrence location from the cycle of the leakage detection pulse A leakage detection device for an AC power supply device comprising a determination unit.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記交流発電機の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに前記交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs between the AC generator and the power converter,
The leakage occurrence location determining means is configured to detect a leakage in a circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse matches the cycle of the output voltage of the AC generator. The leakage detection device according to claim 8, wherein the leakage detection device is configured to determine that it has occurred.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記交流発電機の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに前記電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs between the AC generator and the power converter,
The leakage occurrence location determination means determines that leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse does not match the cycle of the output voltage of the AC generator. The leakage detection device according to claim 8, which is configured.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記交流発電機の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに前記交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定し、前記漏電検出パルスの周期が前記交流発電機の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに前記電力変換器の出力側で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs between the AC generator and the power converter,
The leakage occurrence location determining means is configured to detect a leakage in a circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse matches the cycle of the output voltage of the AC generator. It is determined that a leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse does not match the cycle of the output voltage of the AC generator. The leakage detection device according to claim 8.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記電力変換器の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに前記電力変換器の出力側の回路で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs on the output side of the power converter,
The leakage occurrence location determination means determines that a leakage has occurred in a circuit on the output side of the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse matches the cycle of the output voltage of the power converter. The leakage detection device according to claim 8 configured as described above.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記電力変換器の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに前記交流発電機と前記電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs on the output side of the power converter,
The leakage occurrence location determination means is configured to detect a leakage in a circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse does not match the cycle of the output voltage of the power converter. The leakage detection device according to claim 8, wherein the leakage detection device is configured to determine that it has occurred.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記漏電検出パルスの周期が前記電力変換器の出力電圧の周期に一致していると見なせるときに前記電力変換器の出力側で漏電が生じたと判定し、前記漏電検出パルスの周期が前記電力変換器の出力電圧の周期に一致していないと見なせるときに前記交流発電機と電力変換器との間の回路で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 The reference voltage is set so that the leakage detection pulse is generated when leakage occurs on the output side of the power converter,
The leakage occurrence location determination means determines that a leakage has occurred on the output side of the power converter when it can be considered that the cycle of the leakage detection pulse matches the cycle of the output voltage of the power converter, It is configured to determine that a leakage has occurred in a circuit between the AC generator and the power converter when it can be considered that the period of the detection pulse does not match the period of the output voltage of the power converter. The electric leakage detection apparatus according to claim 8.
前記漏電発生箇所判定手段は、前記スイッチが開かれている状態で前記漏電検出手段により漏電の発生が検出されたときに前記スイッチよりも交流発電機側で漏電が発生したと判定するように構成されている請求項8に記載の漏電検出装置。 A switch is inserted between the AC generator and the power converter,
The leakage occurrence location determination means is configured to determine that leakage has occurred on the AC generator side of the switch when the occurrence of leakage is detected by the leakage detection means in a state where the switch is open. The electric leakage detection device according to claim 8.
The AC generator is a single-phase AC generator, and the detection point forming circuit is a resistance voltage dividing circuit connected between two output lines of the AC generator. The leakage detection device according to any one of claims 1 to 15, wherein a partial pressure point is used as the detection point.
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