JP5818820B2 - 絶縁抵抗検知回路 - Google Patents
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Description
Isence1=(Vm1−Vx)
/{Rx+Rsafe+R1×R2/(R1+R2)} …(1)
Isence2=(Vm2−Vx)
/{Rx+Rsafe+R1×R2×R3/(R1R3+R1R2+R2R3)} …(2)
Isence1=(Vm−Vx)/(Rx+C1) …(3)
Isence2=(Vm−Vx)/(Rx+C2) …(4)
となる。
Isence1×(Rx+C1)=Isence2×(Rx+C2) …(5)
であるので、地絡抵抗値Rxは、
Rx=(Isence2×C2−Isence1×C1)
/(Isence1−Isence2) …(6)
と求められる。
CPU4は、スイッチS1を開路させたときに入力される電流Isence1の変化量を測定し、その電流変化が安定した時点での電流値を確定し、スイッチS1を閉路させ、同じ時間内において電流Isence2の変化量を測定し、その電流変化が安定した時点での電流値を確定する。図5では、スイッチS1を6秒の間隔で開閉した場合の対地浮遊容量による測定電流変化の測定例が示されている。
スイッチS1を開路させたときに入力される電流Isence1のピーク電流を記憶し継続して電流値を測定し、電流の変化率が所定以下に達した時点での電流値を記憶する。次に、スイッチS1を閉路させ、S1開路時と同じ待機時間において電流Isence2のピーク電流を記憶し継続して電流値を測定し、同じ経過時間での電流値を記憶する。
電流Isence1の変化量が安定する前にスイッチS1を反転し、電流Isence2も同様に測定した場合は、対地容量への充電電流が加算されるので、地絡電流は大きくなり、推定する絶縁抵抗値は実際よりも小さくなる。しかし、正常な状態の直流電源2においては、絶縁抵抗判定レベルに対して余裕があるので、地絡抵抗を判定する場合において、短時間にスイッチS1を反転させた場合でも、絶縁抵抗値が判定規格を満足していれば、要求する絶縁抵抗値を保証できる。
式(6)において、「Isence1−Isence2=0」となり地絡抵抗Rxが無限大であっても、回路の雑音防止用コンデンサCemcや直流電源2の対地浮遊容量Cx,Cyに流れる突入電流ピーク値とその後の定常値とを用いることにより、絶縁抵抗検知回路1の故障自己診断を実施することも可能になる。
2 直流電源
3 電圧測定回路
4 制御回路(CPU)
5 分圧用抵抗器R1,R2の共通接続端
6 大地に接続されるアース端子
7 電流測定回路
8 地絡電圧点
Vx,Vy(Vy1,Vy2) 太陽電池モジュール
Rx 地絡抵抗成分
R3 電圧変更用抵抗器
S1 スイッチ
OP3 電圧測定回路を構成する演算増幅器
Rsafe 地絡保護用抵抗器
Rsence 電流測定回路を構成する電圧変換用抵抗器
AMP,OP1,OP2 電流測定回路を構成する演算増幅器
Rbias,RB1〜RB4 電流測定用の零点調整用抵抗器
Vbias 電流測定用の基準電源
Claims (3)
- 複数の電源ユニットが直並列接続されて構成される直流電源の出力電圧の中間電位を分圧生成する分圧回路であって該中間電位生成端が回路グランドに接続される分圧回路と、
前記分圧回路の分圧比を第1の値と第2の値とに変化させるための分圧比変化手段と、
前記直流電源の出力電圧を測定する電圧測定手段と、
大地に接続されるアース端子から前記分圧回路の中間電位生成端に至る経路に配置される地絡保護用抵抗器を流れる電流を測定する電流測定手段と、
前記分圧比変化手段に前記分圧回路の分圧比を第1の値に設定させたときに前記電圧測定手段が測定した前記直流電源の第1の測定電圧および前記電流測定手段が測定した第1の電流から測定した第1の電流値と、前記分圧比変化手段に前記分圧回路の分圧比を第2の値に設定させたときに前記電圧測定手段が測定した前記直流電源の第2の測定電圧および前記電流測定手段が測定した第2の電流から測定した第2の電流値とを用いて前記直流電源の絶縁抵抗値である前記アース端子と前記直流電源内の地絡電圧点との間に形成される地絡抵抗成分の値を算出する絶縁抵抗算出制御手段とを備え、
前記絶縁抵抗算出制御手段は、
前記分圧比変化手段に前記分圧回路の分圧比を第1の値と第2の値とに変化させる時間間隔を、前記電流測定手段が測定した第1の電流の変化率に応じて可変設定し、
前記第1および第2の電流値が絶縁抵抗値の要求規格を満足する電流値以上である場合には、前記分圧比変化手段に前記分圧回路の分圧比を第1の値と第2の値とに変化させる時間間隔を、前記電流測定手段が測定した第1および第2の電流が安定したとみなさせる所定の変化率となる時点で前記第1および第2の電流値を測定できるように設定し、
前記分圧回路の分圧比が第1の値であるときには、前記第1の電流のピーク電流値を記憶し、また前記第1の電流の変化率がしきい値以下に達した時点での電流値を前記第1の電流値として記憶し、
前記分圧回路の分圧比が第2の値であるときには、前記第2の電流のピーク電流値を記憶し、また前記分圧回路の分圧比が第1の値であるときに前記第1の電流の変化率がしきい値以下に達した時点と同じ経過時間での電流値を前記第2の電流値として記憶し、
前記第1の電流及び前記第2の電流の1回目の変化率は、晴天時における対地浮遊容量の静電容量及び正常な絶縁抵抗値であれば高確度で合格する変化率であり、
前記第1の電流及び前記第2の電流の2回目の変化率は、前記第1の電流及び前記第2の電流の前記1回目の電流の変化率よりも小さく、雨天時の浮遊容量においてもシステム要求の絶縁抵抗値以上であれば合格する変化率であり、
前記第1および第2の電流値が絶縁抵抗値の要求規格を満足する電流値未満である場合には、前記分圧比変化手段に前記分圧回路の分圧比を第1の値と第2の値とに変化させる時間間隔を、前記電流測定手段が測定した第1および第2の電流が大きな変化率で変化している時間内で前記第1および第2の電流値を測定できるように設定することを特徴とする絶縁抵抗検知回路。 - 前記絶縁抵抗算出制御手段は、
前記電流測定手段が測定した第1の電流値と第2の電流値との差分を用いて前記電流測定手段内の増幅器のオフセット誤差を軽減する処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁抵抗検知回路。 - 前記アース端子と前記直流電源内の地絡電圧点との間に形成される地絡抵抗成分が無限大である場合に、前記直流電源の対地浮遊容量に流れる突入電流ピーク値または当該絶縁抵抗検知回路内に設けられる雑音防止用コンデンサに流れる突入電流ピーク値とその後の定常値とを用いて故障自己診断を実施する故障自己診断手段
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の絶縁抵抗検知回路。
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