KR101117611B1 - 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 관한 것으로서, 측정 전류는 상이한 지점에 배치된 2개의 분로 저항(Rs1, Rs2)을 통해 안내되고 2개의 상이한 지점에서 상이한 전기 전위로 교번식으로 유동하는 전류인, 접지 전류를 측정하며, 상기 전류는 평가 지점의 전위로부터 적어도 50V 만큼 상이한 전위로 유동하고, 상기 분로 저항(Rs1, Rs2)은 분로에서의 측정에 의해 발생되는 전압 강하가 측정 전류에 비례하는 크기로 전류 미러 회로에서 비대칭하여 발생하는 방식으로 삽입되고, 상기 측정 전류는 선택적인 플러스 극 또는 마이너스 극 접지를 갖는 광발전 시스템의 접지 전류이다.
접지 전류 측정, 광발전기, 분로 저항, 전류 미러 회로
Description
본 발명은 전류 측정 회로에 관한 것이며, 더욱 상세히는 광발전기를 구비한 광발전 시스템에서 직류 전원의 출력을 교류 전압 간선(mains)으로 공급하는 인버터의 접지 장치의 접지 접속 소자 또는 지락(ground-fault) 펄스를 통해 전류를 측정하기 위해 사용되는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 관한 것이다.
전류 측정에는 분로 저항(shunt resistors)으로 언급되는 것이 공지되어 있고, 상기 분로 저항은 제한적으로 허용되고 온도 안정값을 갖는다. 측정 전류는 전류에 비례하는 전압이 저항에서 측정될 수 있도록 상기 분로 저항을 통해 유동한다. 상기 전압은 평가 유닛의 증폭기를 통해, 예컨대 마이크로컨트롤러인 평가 유닛으로 공급될 수 있다. 분로 저항에서의 저항 손실을 유지시키기 위해, 분로 저항의 저항값은 매우 낮게 특히, 1 오옴 이하로 유지된다. 결국, 분로 저항에서의 전압은, 예컨대 몇 mV로 낮다.
이러한 낮은 측정 전압은 전류 측정이, 예컨대 50 V로 평가 유닛에서와 현저하게 상이한 전위에서 이루어지는 경우 문제가 발생한다. 이러한 경우, 간단한 차동 증폭기는 측정 전압을 크게 왜곡하는 커먼 모드 폴트(common mode fault)를 갖는다. 결국, 예컨대 계기용 증폭기로 언급되는 고비용의 특별한 부품이 사용되어야 한다.
이러한 낮은 측정 전압은 전류 측정이, 예컨대 50 V로 평가 유닛에서와 현저하게 상이한 전위에서 이루어지는 경우 문제가 발생한다. 이러한 경우, 간단한 차동 증폭기는 측정 전압을 크게 왜곡하는 커먼 모드 폴트(common mode fault)를 갖는다. 결국, 예컨대 계기용 증폭기로 언급되는 고비용의 특별한 부품이 사용되어야 한다.
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계기용 증폭기는 분로가 평가 유닛의 전위로 설정될 수 있도록 측정 전류가 분로 저항를 통하지 않고 전류 변환기를 통해 직접 유동하는 경우 제거될 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 순수한 교류 전류에만 가능하다.
또한, 직류 전류가 측정되는 경우, 예컨대 측정 전류에 의해 발생되는 자기장을 예컨대 홀(Hall) 센서로 평가하는 전류 변환기가 종종 사용된다. 이러한 타입의 전류 변환기는 매우 고비용이다.
측정 전류에 비례하는 전류를 측정 지점으로부터 평가 지점, 예컨대 프로세서로 공급하는 것은 공지되어 있다. 이러한 원리에 따라 작동하는 전류 측정용 집적 회로가 이용가능하다. 그러나, 일반적으로 이러한 회로는 공지되지 않은 산술적 기호로 전류를 측정하는데 2개의 IC가 요구되도록 1개의 전류 방향만 측정할 수 있다. 또한, 이러한 측정 전자 장치는 평가 지점에서의 전위와 현저하게 상이할 수 있는 측정 지점의 전위에서의 전류 공급을 필요로 한다. 결국, 측정이 어렵다.
광발전기를 갖춘 광발전 시스템에서의 광발전 인버터에서는 장애가 발생하는 경우 부가적인 단락-접지(short-to-ground)가 발생할 수 있다. 이러한 단락-접지에서의 경우, 전류는 접지 장치를 통해 유동한다. 이러한 전류는 단락-접지 상태를 제거하기 원하는 경우 검출되어야 한다.
공지된 방법에는 전류 변환기를 통해 전류를 측정하는 것이 있다. 이러한 변환기는 고비용이지만, 측정시 문제점에 이르게 하는 매우 높은 오프셋을 포함한다.
또한, 광발전 시스템에서는 인버터의 신호 제어 시스템(SCS) 또는 프로세스가 발전기의 마이너스 극에 접속되는 동안 플러스 극에서 접지될 수 있다는 문제가 발생할 수도 있다. 결국, 평가 지점에서의 전위는 접지 전류가 측정되는 지점에서의 전위보다 예컨대 몇백 볼트로 현저하게 상이할 수 있다.
상기 광발전 시스템에서 광발전기(PVG)는 비결정질 또는 결정질 셀로 이루어진 광발전 모듈과 합체되고, 상기 광발전 모듈이 최상의 작동을 위한 상이한 접지 변동을 요구한다는 다른 문제점이 있다. 몇몇 상용으로 입수가능한 모듈에서, 발전기를 마이너스 극에서 접지시키기 위해 다른 것을 구비하면서 발전기를 플러스 극에 접지시키는 것이 바람직하다. 따라서, 측정되는 전류는 광발전 시스템의 2개의 상이한 지점에서 유동할 수 있다. 이러한 문제점은 지금까지 예컨대 마이크로프로세스인 별도의 측정 채널을 각각의 지점에 구비하여 해결하였다. 결국, 전류가 유동하는 지점을 알지 못하는 경우 몇몇의 채널을 일정하게 샘플링할 필요가 있다.
비접지식 광발전 시스템에 절연 저항(Riso)을 측정하는 방법도 공지되어 있다. 이러한 방법은 예컨대, DE 10 2006 022 686 A1으로부터 알 수 있다.
EP 1 857 825 A에는 인버터를 갖춘 광발전 시스템용 측정 장치가 개시되어 있다. 절연 저항(Riso)을 결정하기 위해, 2개의 저항(Rs) 및 2개의 스위치가 사용된다. 스위치 중 하나가 폐쇄되는 경우, 전압은 각각의 저항(Rs) 상에서 측정된다. 접지 전류는 절연 저항(Riso)를 통해 유동한다. 동시에 발생할 수 있는 플러스 극과 접지 사이 및 마이너스 극과 접지 사이 모두에서 절연 장애를 측정하기 위해 저항, 예컨대 전부 2개의 저항이 상이한 지점에서 사용된다.
비접지식 광발전 시스템에 절연 저항(Riso)을 측정하는 방법도 공지되어 있다. 이러한 방법은 예컨대, DE 10 2006 022 686 A1으로부터 알 수 있다.
EP 1 857 825 A에는 인버터를 갖춘 광발전 시스템용 측정 장치가 개시되어 있다. 절연 저항(Riso)을 결정하기 위해, 2개의 저항(Rs) 및 2개의 스위치가 사용된다. 스위치 중 하나가 폐쇄되는 경우, 전압은 각각의 저항(Rs) 상에서 측정된다. 접지 전류는 절연 저항(Riso)를 통해 유동한다. 동시에 발생할 수 있는 플러스 극과 접지 사이 및 마이너스 극과 접지 사이 모두에서 절연 장애를 측정하기 위해 저항, 예컨대 전부 2개의 저항이 상이한 지점에서 사용된다.
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본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 측정 전류는 선택적인 플러스 극 또는 마이너스 극 접지를 갖는 광발전 시스템의 접지 전류로서 상이한 지점에 배치된 2개의 분로 저항(Rs1, Rs2)을 통해 안내되고 2개의 상이한 지점에서 상이한 전기 전위로 교번식으로 유동하는 전류인, 접지 전류를 측정하며, 상기 전류는 평가 지점의 전위로부터 적어도 50V 만큼 상이한 전위로 유동하고, 상기 분로 저항(Rs1, Rs2)은 분로에서의 측정에 의해 발생되는 전압 강하가 측정 전류에 비례하는 크기로 전류 미러 회로에서 비대칭하여 발생하는 방식으로 삽입되는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정 지점이 평가 지점의 전위와 현저하게 상이한 전위에 있는 경우에도 간단하고 저비용의 전류 측정을 허용하고, 특히 광발전 시스템에서 접지 전류는 거의 비용 소모없이 측정할 수 있는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로를 제공하는 것이다.
참고로, 전류 미러 회로의 원리는 공지되어 있다.
전류 미러 회로는 FR 2 856 856 A에 공지되어 있다. 배터리 충전용 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 측정 지점이 평가 지점의 전위와 현저하게 상이한 전위에 있는 경우에도 간단하고 저비용의 전류 측정을 허용하고, 특히 광발전 시스템에서 접지 전류는 거의 비용 소모없이 측정할 수 있는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로를 제공하는 것이다.
참고로, 전류 미러 회로의 원리는 공지되어 있다.
전류 미러 회로는 FR 2 856 856 A에 공지되어 있다. 배터리 충전용 측정 방법을 제공한다.
GB 2 272 300 A에서는 2개의 트랜지스터를 합체한 전류 미러 회로를 갖는 1개의 단일 분로기를 사용하는 것이 교시되어 있다. 이러한 회로는 공급 전압이 매우 높은 경우 작은 전압 강하를 측정할 수 있게 한다.
다른 전류 미러 회로가 WO 03/052433 A에 공지되어 있으며, 상기 회로도 단일 분로를 구비한다. 이러한 회로는 출력 전압의 오프셋을 부과하기 위해 구비되는 오프셋 설정 수단을 포함한다.
또 다른 미러 회로가 미국 특허 제5,498,984 A에 도시되고 기술되어 있다. 이러한 회로는 연산 증폭기 및 분로를 갖는다. 이러한 해결법에서, 전류는 전압이 배터리에 의해 공급될 때 어느 한측으로 유동할 수 있다.
전류 미러 회로는 DE 198 44 465 A에도 공지되어 있다. 여기에서 전류 미러 회로는 반도체를 갖는 기준 분기(brench)과 미러 분기로 구성되는 것으로 정의되어 있다. JP 11160368에서도 반도체를 갖는 미러 회로가 개시되어 있다.
증폭기에서의 접지 장애를 측정하기 위한 전류 미러 회로가 JP 56 006508 A에 공지되어 있다. 이러한 회로는 상이한 지점에 4개의 트랜지스터 및 2개의 분로를 구비한다.
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상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는, 교류전압간선(mains)으로 광발전기의 출력을 공급하는 인버터, 각각 플러스 극(+) 또는 마이너스 극(-)에서 상기 광발전기를 접지하는 접지 장치, 상기 광발전기가 플러스 극(+)에서 접지되어 단락되는 경우 전류가 흐르는 제1분로 저항, 상기 광발전기가 마이너스 극(-)에서 접지되어 단락되는 경우 전류가 흐르는 제2분로 저항을 포함하여 구성되고, 상기 분로 저항이 각각 전류 미러 회로에 삽입되고, 제1직렬 저항을 구비한 제1트랜지스터가 상기 각각의 분로 저항의 제1단자에 연결되고, 상기 제1직렬 저항과 동일한 전기 저항을 가지는 제2직렬 저항을 구비한 제2트랜지스터가 상기 각각의 분로 저항의 제2단자에 연결되고, 2개의 전류 미러 회로가 각각 다른 평가 지점에서 대응하여 접속되고, 단락되는 경우 상기 전류가 흐름에 따라 상기 각각의 분로 저항에서 발생한 전압 강하는 상기 대응하는 전류 미러 회로에서 비대칭을 야기하고, 그 크기는 상기 각각의 분로 저항을 통해 흐르는 상기 전류에 비례하고, 상기 비대칭은 각각 다른 위치에서 대응하여 접속되는 상기 2개의 전류 미러 회로의 평가 지점에서 평가되고, 상기 평가 지점의 전위는 단락되는 경우 상기 전류가 상기 각각의 분로 저항을 통해 흐르는 지점에서의 전위와 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 2개의 전류 미러 회로는 각각 동일한 극성(pnp 또는 npn)의 한 쌍의 트랜지스터로 구성되고, 상기 각각의 전류 미러 회로의 트랜지스터의 에미터 단자(또는 소스 단자)는 상기 각각의 분로 저항의 2개의 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자(또는 게이트 단자)는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되고, 하나의 전류 미러 회로의 각각의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)는 다른 전류 미러 회로의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)에 접속되고, 상기 하나의 전류 미러 회로의 각각의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)가 다른 전류 미러 회로의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)에 접속되는 2개의 접속 지점 사이에서 차동 전류가 결정되어 평가 유닛에 의해 평가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 평가 유닛은 전류 계량기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 2개의 전류 미러 회로의 2개의 접속 지점은 평가 유닛에 의해 컬렉터 전류(또는 드레인 전류)가 평가되는 2개의 트랜지스터의 역병렬 접속된 베이스 에미터 경로(또는 게이트 소스 경로)에 접속되는 것을 특징으로 하고, 상기 평가 유닛은 하나의 연산 증폭기로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 적어도 하나의 제너 다이오드가 바이어스 전압을 제공하기 위하여 상기 전류 미러 회로들 중 하나의 한 쌍의 트랜지스터의 접합된 베이스 단자(또는 게이트 단자)에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 전류 미러 회로들 각각의 하나의 트랜지스터의 에미터 단자(또는 소스 단자)와 접지 사이의 접속을 전류 제한 저항과 직접 또는 직렬로 형성하는 2개의 스위치 소자가 구비되고, 상기 2개의 스위치 소자 중 하나가 폐쇄될 때 상기 2개의 전류 미러 회로 중 하나에서 비대칭이 발생하여 상기 평가 유닛에 의해 평가되고, 상기 2개의 스위치 소자는 평가 유닛의 협조로 절연 저항 측정을 수행하는 데 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에서 사용하는 트랜지스터는 에이터, 베이스, 컬렉터를 구비한 바이폴러 트랜지스터 혹은 소스, 게이트, 드레인을 구비한 전계효과 트랜지스터이다.
상기 전류 미러 회로의 한 쌍의 트랜지스터의 베이스 단자(또는 소스 단자)는 서로 접합되기 때문에, 분로 저항에서의 전압 강하는 직접적으로 베이스 에미터 경로 또는 에미터 저항에서 상이한 전압을 야기하여 결국 전류 미러 회로에서 비대칭(asymmetry)을 야기한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 2개의 전류 미러 회로는 각각 동일한 극성(pnp 또는 npn)의 한 쌍의 트랜지스터로 구성되고, 상기 각각의 전류 미러 회로의 트랜지스터의 에미터 단자(또는 소스 단자)는 상기 각각의 분로 저항의 2개의 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자(또는 게이트 단자)는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되고, 하나의 전류 미러 회로의 각각의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)는 다른 전류 미러 회로의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)에 접속되고, 상기 하나의 전류 미러 회로의 각각의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)가 다른 전류 미러 회로의 컬렉터 단자(또는 드레인 단자)에 접속되는 2개의 접속 지점 사이에서 차동 전류가 결정되어 평가 유닛에 의해 평가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 평가 유닛은 전류 계량기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 2개의 전류 미러 회로의 2개의 접속 지점은 평가 유닛에 의해 컬렉터 전류(또는 드레인 전류)가 평가되는 2개의 트랜지스터의 역병렬 접속된 베이스 에미터 경로(또는 게이트 소스 경로)에 접속되는 것을 특징으로 하고, 상기 평가 유닛은 하나의 연산 증폭기로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 적어도 하나의 제너 다이오드가 바이어스 전압을 제공하기 위하여 상기 전류 미러 회로들 중 하나의 한 쌍의 트랜지스터의 접합된 베이스 단자(또는 게이트 단자)에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에 있어서, 상기 전류 미러 회로들 각각의 하나의 트랜지스터의 에미터 단자(또는 소스 단자)와 접지 사이의 접속을 전류 제한 저항과 직접 또는 직렬로 형성하는 2개의 스위치 소자가 구비되고, 상기 2개의 스위치 소자 중 하나가 폐쇄될 때 상기 2개의 전류 미러 회로 중 하나에서 비대칭이 발생하여 상기 평가 유닛에 의해 평가되고, 상기 2개의 스위치 소자는 평가 유닛의 협조로 절연 저항 측정을 수행하는 데 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에서 사용하는 트랜지스터는 에이터, 베이스, 컬렉터를 구비한 바이폴러 트랜지스터 혹은 소스, 게이트, 드레인을 구비한 전계효과 트랜지스터이다.
상기 전류 미러 회로의 한 쌍의 트랜지스터의 베이스 단자(또는 소스 단자)는 서로 접합되기 때문에, 분로 저항에서의 전압 강하는 직접적으로 베이스 에미터 경로 또는 에미터 저항에서 상이한 전압을 야기하여 결국 전류 미러 회로에서 비대칭(asymmetry)을 야기한다.
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본 발명은 전류 미러 회로의 실제 공지된 원리가 평가 유닛의 전위와 현저하게 상이한 전위에서 전류를 측정하기에 이상적이고 놀라운 이점을 제공한다. 결국, 광발전 시스템에서 접지 전류를 측정하기에 특히 매우 적합하다.
본 발명에 따르면 측정 지점의 전위에서의 작동 전압을 제공하지 않으면서 평가 지점과 현저하게 상이한 전위에서 2개 방향에서의 전류의 간단한 측정이 가능하다.
본 발명에 따라, 평가 유닛의 측정 채널을 스위칭하지 않으면서 2개의 지점에서 교번식으로 유동할 수 있는 전류가 측정될 수 있다. 이러한 점은 광발전 시스템이 플러스 극 접지 또는 마이너스 극 접지를 선택적으로 구비할 수 있는 경우 매우 유익하다. 이러한 점은 전류 미러 회로 및 분로 저항으로 이루어지고 서로에 대해 접속되는, 예컨대 트랜지스터의 컬렉터(collector) 단자(또는 드레인 단자)에서 서로 접속되고 측정 신호가 상기 지점에서 연결되는 상기 설명한 2개의 장치를 구비함으로써 가능해진다.
본 발명의 개선된 실시예로 인해, 거의 비용 소모없이 발전기 또는 장치의 절연 상태를 결정할 수 있다. 일측에서, 전류는 접지식 전력 시스템 또는 설비에서 퓨즈와 같은 접지 장치 상에서 측정될 수 있고, 타측에서 절연 저항은 비접지 전력 시스템 또는 설비에서 절연 저항이 결정될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 회로는 DE 10 2006 022 686 A1의 원리에 따른 측정을 허용하는 방식으로 연장된다.
따라서, 본 발명에 따라, 상기 목적은 측정 전류가 유동하는 2개의 분로 저항를 사용하여 달성된다. 상기 분로 저항에서의 전압 강하는 상기 전류 미러 회로가 비대칭을 나타내도록, 예컨대 에미터(또는 소스) 저항으로 전류 미러 회로에 동조(tune)를 제외한다. 이러한 비대칭은 측정 전류에 비례하고 특히 연산 증폭기 회로와 같이 인버터의 신호 및 제어 시스템의 평가 유닛의 전위에서 평가될 수 있다. 2개의 반도체 소자 특히, 트랜지스터가 바이어스 전압을 받기 때문에, 분로 저항에서의 전압 강하는 트랜지스터의 베이스 에미터 전압(또는 게이트 소스 전압)보다 현저하게 낮아질 수 있다. 온도 변화가 2개의 트랜지스터에서 동일한 효과를 가지므로, 일시적으로 결합되는 것이 바람직하기 때문에, 비대칭은 회로가 온도에 대하여 매우 적절하도록 보호된다.
2개의 상이한 전위에서 교번식으로 전류를 측정하는 경우, 2개의 전류 미러 회로는 2개의 전류 미러 회로를 서로에 대해 접속시킴으로써 통합될 수 있다. 비대칭이 비평행 베이스 에미터 경로(또는 게이트 소스 경로)를 갖는 2개의 트랜지스터를 통해 결합해제되는 경우 상기 평가는 예컨대 연산 증폭기 회로를 통해 이루어질 수 있다.
접지 또는 비접지로 선택적으로 작동될 수 있는 발전 시스템 또는 설비에서, 접지 전류 또는 절연을 측정하기 위해 2개의 분로 저항과 함께 사용되는 회로의 개선된 실시예를 사용할 수 있다. 전류 미러 회로는 저항(Riso) 또는 절연을 측정하기 위해 전류 소스로써 사용되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에서는 평가 지점의 전위로부터 예컨대 50V 이상만큼 크게 상이한 전위에서 유동하는 전류를 결정하기 위한 측정 장치를 제공하는 것을 고안하였고, 상기 측정 전류는 2개의 트랜지스터의 에미터 단자 또는 소스(source) 단자에 직접 또는 동일한 저항을 통해 각각 접속된 2개의 단자를 분로 저항을 통해 안내하고, 2개의 베이스(base) 단자 또는 게이트(gate) 단자는 서로 접속되고 바이어스 전압에 적합하여 2개의 컬렉터 또는 드레인 전류들 사이의 차이는 평가 유닛의 전위에서 결정된다.
측정 어레이가 접속 가능한 설비 특히 인버터 또는 발전 시스템의 절연 저항을 결정하기 위해 별도의 비용 소모 없이 사용될 수 있다면 특별한 이점을 얻을 수 있다. 이러한 측정은 절연 장애를 제때에 검출할 수 있게 한다.
최적으로, 본 발명은 측정 지점의 전위가 평가 지점의 전위와 상이한 경우 사용된다. 실제, 예컨대, 접지 전류가 광발전기의 플러스 극에서 측정되는 경우, 몇백 볼트의 차가 존재할 수 있고, 평가 전자 장치는 발전기의 마이너스 극과 관련된 전위를 갖는다. 본 발명은 측정 지점의 전위가 적어도 50V만큼 평가 지점의 전위와 상이한 경우 이점이 있다.
전류 미러 회로의 원리가 본 발명에 사용된다. 트랜지스터의 베이스 또는 게이트 단자가 접속되면, 그리고 에미터 또는 소스 단자가 직접적으로 또는 동일한 저항을 통해 접지에 접속되면, 그리고 2개의 트랜지스터가 열적으로 결합되면, 2개의 트랜지스터의 컬렉터 또는 드레인 전류는 동일하다. 이러한 원리는 예컨대 연산 증폭기 상의 커먼 모드 작동을 억제하기 위해 구비되는 것이 효과적이다.
전류 측정을 위해, 분로 저항은 전류 미러 회로로 실제 삽입되고 즉, 분로 저항의 2개의 단자는 동일한 저항을 통해 트랜지스터의 소스 단자 또는 에미터에 접속되고, 트랜지스터의 2개의 베이스 또는 게이트 단자는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되며, 컬렉터 또는 드레인 전류 사이의 차가 결정된다.
컬렉터 또는 드레인 전류 사이의 차가 평가 유닛의 전위에서 결정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 컬렉터 또는 드레인 단자가 저항을 통해 마이너스 라인에 접속되는 동안 상술한 측정 장치를 갖는 분로 저항을 플러스 라인에 삽입시킴으로써 플러스 극 접지 광발전기에서 접지 전류가 결정될 수 있다. 마이크로프로세스와 같은 평가 유닛의 측정 범위이고 발전기 전압보다 사실상 낮은 전압을 컬렉터 또는 드레인 전류가 그 안에 부여하도록 상기 저항의 값이 선택되는 경우, 측정 정보는 자기 전류 변환기, 옵토커플러(optocoupler) 등을 필요로 하지 않으면서 양호한 방식으로 하나의 전위에서 다른 것으로 전달된다.
측정 전류가 선택적인 플러스 또는 마이너스 극 접지를 갖는 광발전소의 접지 전류인 경우, 본 발명은 측정 전류가 2개의 상이한 지점에서 교번식으로 유동하는 서로에 대해 접속된 2개의 전류 미러 회로와 함께 사용될 수 있다.
연산 증폭기를 통한 평가를 통해, 매우 작은 단락-접지 전류가 측정될 수 있도록 높은 측정 감도가 달성될 수 있다.
예시적 실시예는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하며, 본 발명의 다른 유익한 개선된 실시예 및 이점을 설명한다.
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본 발명은 광발전기를 구비한 광발전 시스템에서 측정 지점이 평가 지점의 전위와 현저하게 상이한 전위에 있는 경우에도 간단하고 저비용으로 접지 전류를 측정할 수 있다.
도 1은 직류 전원 특히, 광발전기(PVG)의 출력을 교류 전압 간선(N)으로 공급하기 위한 인버터(WR)을 도시한다. 광발전기(PVG)는 비결정질 또는 결정질 셀로 이루어진 광발전 모듈과 합체된다. 이들 모듈은 광발전기의 플러스극 또는 마이너스극 접지를 필요로 한다. 도시한 일 예에서, 발전기는 마이너스 극에 접지되도록 합체된다. 교류 전압 간선(N)은 전원 그리드 또는 절연 네트워크일 수 있다.
인버터는 접지 장치(EV)를 통해 접지에 접속된다.
도 1에서 쇄선에 의한 윤곽선과 같이, 부가적인 단락-접지가 발전기(PVG)의 마이너스 극에 존재할 수 있다. 결국, 전류(I)는 부가적인 단락-접지로부터 접지를 통해 접지 장치(EV)로 유동할 수 있다. 이러한 전류는 접지 장치(EV)를 통해 유동한다. 이것이 측정되는 전류이며, 전류 계량기에 의해 개략적으로 도시된다. 접지는 인버터(WR)를 통해 이루어지지 않아야 한다. 다른 접지 지점도 존재할 수 있다.
이하의 방법은 발전기(PVG)의 출력을 간선(N)로 공급하기 위한 접지 인버터에서의 접지 접속 소자 및 접지 장치(EV)의 단락-접지 퓨즈 소자를 통해 유동하는 전류(I)를 측정하는 것이다.
도2a는 전류 미러 회로의 원리를 도시한다. 한 쌍의 통전식 반도체 소자 특히, 트랜지스터(T1, T2)는 기부에서 서로 접속되고, 트랜지스터(T1, T2) 모두 동일한 형태이고 열적으로 결합된다. 따라서, 이들 모두는 동일한 제어 신호를 수신한다. 각각의 에미터 단자는 동일한 전위를 갖는다. 동일한 전류(I1 - I2)가 양쪽 트랜지스터에 흐른다.
도2b에 도시된 바와 같이, 동일한 값의 저항(R)가 트랜지스터의 각각의 것에 직렬로 접속되는 즉, 2개의 npn 트랜지스터에 대해서도 적용 가능하다. 상기 전류는 항상 대칭이다.
도3에 도시한 바와 같이, 연산 증폭기(OP) 및 분로 저항(R1)으로 인해, 분로 저항(R1)을 통과하는 전류는 전류 계량기에서 측정될 수 있다. 저항 R2는 트랜지스터에 직렬로 접속된다. 이하의 식이 적용된다. I1 x R1 = I2 x R2. 트랜지스터를 통과하는 전류(I2)는 전류(I1)에 비례한다. 이하의 식이 적용된다. I2 = I1(R1/R2). 이러한 공지의 회로의 단점은 회로가 각각의 전류 방향에 대해 설치되어야 한다는 점이다. 이러한 측정 전자 장치는 부가적으로 측정 지점의 전위에서의 전류 공급을 필요로 한다.
따라서, 측정 전류가 분로 저항(Rs)에서 전압을 부여하는 도4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 회로로 측정이 시행되어 도2a 또는 도2b에 도시된 바와 같이 전류 미러 회로에서 비대칭이 발생한다. 측정 회로는 2개의 트랜지스터(T1, T2), 본 명세서에서는 예컨대 에미터와 분로 사이에 접속된 2개의 저항(R1=R2)를 갖는 pnp-트랜지스터를 합체한다. 저항 R3=R4는 각각의 컬렉터에 접속된다. 전류 계량기(A)는 2개의 컬렉터 저항(R3, R4) 사이에 개재된다. 전류 미러 회로용 바이어스 전압을 생성하기 위해, 제너 다이오드(Z) 및 저항 R5가 사용된다.
상기 측정 방법은 도4a에 도시된 바와 같이 전류 미러 회로에서 비대칭을 야기하기 위해 분로(Rs)를 통해 측정 전류가 유도된다는 점을 의지하며, 적어도 2개의 통전가능 반도체 구성요소품은 반도체 소자부(T1, T2) 또는 컬렉터 저항에서 크기가 측정 전류(I1)에 비례하는 전압차가 발생되도록 분로(Rs)에 접속된다.
도4b는 도4a에 도시된 회로의 연장부를 도시한 것으로, 비대칭이 연산 증폭기 회로의 조력으로 평가되었다. 컬렉터는 변환식 연산 증폭기 입력(-)에 접속되고, 다른 컬렉터가 비변환식 연산 증폭기 입력(+)에 접속된다. 연산 증폭기는 전류 미러 회로의 2개의 컬렉터 전류에 대한 차동 증폭기로써 작동하도록 저항(R3)를 통해 역결합된다. 연산 증폭기(OP)에 인가되는 출력 전압은 전류(I1)에 비례하고, 평가 유닛 특히, 마이크로컨트롤러를 통해 직접 평가될 수 있다.
도 5a 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는, 교류전압간선(N)으로 광발전기(PVG)의 출력을 공급하는 인버터(WR), 각각 플러스 극(+) 또는 마이너스 극(-)에서 상기 광발전기(PVG)를 접지하는 접지 장치(GS1,GS2), 상기 광발전기(PVG)가 플러스 극(+)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I1)가 흐르는 제1분로 저항(Rs), 상기 광발전기(PVG)가 마이너스 극(-)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I2)가 흐르는 제2분로 저항(Rs2)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는, 상기 분로 저항(Rs,Rs2)이 각각 전류 미러 회로(M)에 삽입되고, 제1직렬 저항(R1,R3)을 구비한 제1트랜지스터(T1,T3)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 제1단자에 연결되고, 상기 제1직렬 저항(R1,R3)과 동일한 전기 저항을 가지는 제2직렬 저항(R2,R4)을 구비한 제2트랜지스터(T2,T4)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 제2단자에 연결되고, 2개의 전류 미러 회로(M)가 각각 다른 평가 지점(P)에서 대응하여 접속되고, 단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 흐름에 따라 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)에서 발생한 전압 강하는 상기 대응하는 전류 미러 회로(M)에서 비대칭을 야기하고, 그 크기는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 상기 전류(I1,I2)에 비례하고, 상기 비대칭은 각각 다른 위치에서 대응하여 접속되는 상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 평가 지점(P)에서 평가되고, 상기 평가 지점(P)의 전위는 단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 지점에서의 전위와 다르다.
상기 2개의 전류 미러 회로(M)는 각각 동일한 극성(pnp 또는 npn)의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)로 구성되고, 상기 각각의 전류 미러 회로(M)의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 2개의 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되고, 하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)는 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되고, 상기 하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)가 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되는 2개의 접속 지점(C) 사이에서 차동 전류가 결정되어 평가 유닛(U)에 의해 평가된다. 이때, 상기 평가 유닛(U)은 전류 계량기(A)로 구성될 수 있다.
상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 2개의 접속 지점(C)은 평가 유닛(U)에 의해 컬렉터 전류(또는 드레인 전류)가 평가되는 2개의 트랜지스터(T5,T6)의 역병렬 접속된 베이스(B) 에미터(E) 경로(또는 게이트 소스 경로)에 접속되고, 이 경우 상기 평가 유닛(U)은 하나의 연산 증폭기(OP)로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는 , 적어도 하나의 제너 다이오드(Z1,Z2)가 바이어스 전압을 제공하기 위하여 상기 전류 미러 회로(M)들 중 하나의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 접합된 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)에 접속된다.
상기 전류 미러 회로(M)들 각각의 하나의 트랜지스터(T2,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)와 접지 사이의 접속을 전류 제한 저항(R10,R11)과 직접 또는 직렬로 형성하는 2개의 스위치 소자(S1,S2)가 구비되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2) 중 하나가 폐쇄될 때 상기 2개의 전류 미러 회로(M) 중 하나에서 비대칭이 발생하여 상기 평가 유닛(U)에 의해 평가되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2)는 평가 유닛(U)의 협조로 절연 저항 측정을 수행하는 데 사용된다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에서 사용하는 트랜지스터(T1,T2,T3,T4,T5,T6)는 에이터(E),베이스(B),컬렉터(K)를 구비한 바이폴러 트랜지스터 혹은 소스, 게이트, 드레인을 구비한 전계효과 트랜지스터이다.
한편, 도5a에서는 2개의 상이한 전위에서의 본 발명의 교번식 전류 측정의 원리를 도시한다. 기본적으로, 2개의 전류 미러 회로는 2개의 전류 미러 회로를 서로에 대해 접속시킴으로써 합체된다. 상기 회로는 전부 4개의 트랜지스터(T1 내지 T4)을 합체한다. 상부 pnp 트랜지스터(T1, T2)는 제1 분로 저항(Rs1)이 합체된 제1 쌍의 트랜지스터를 전류(I1) 경로에 형성된다. 하부 pnp 트랜지스터(T3, T4)는 제2 분로 저항(Rs2)이 합체된 제2 쌍의 트랜지스터를 다른 전류(I2) 경로에 형성한다. 바이어스 전압을 발생시키기 위해, 2개의 하부 트랜지스터(T3, T4)의 바이어스는 합께 접속되고 트랜지스터(T3, T4)의 컬렉터에 동일한 저항를 통해 접속된 캐소드 및 제2 제너 다이오드(Z2)의 애노드에 접속된다. 제1 제너 다이오드(Z1)는 도4와 유사하게 접속된다.
도 5a 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는, 교류전압간선(N)으로 광발전기(PVG)의 출력을 공급하는 인버터(WR), 각각 플러스 극(+) 또는 마이너스 극(-)에서 상기 광발전기(PVG)를 접지하는 접지 장치(GS1,GS2), 상기 광발전기(PVG)가 플러스 극(+)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I1)가 흐르는 제1분로 저항(Rs), 상기 광발전기(PVG)가 마이너스 극(-)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I2)가 흐르는 제2분로 저항(Rs2)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는, 상기 분로 저항(Rs,Rs2)이 각각 전류 미러 회로(M)에 삽입되고, 제1직렬 저항(R1,R3)을 구비한 제1트랜지스터(T1,T3)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 제1단자에 연결되고, 상기 제1직렬 저항(R1,R3)과 동일한 전기 저항을 가지는 제2직렬 저항(R2,R4)을 구비한 제2트랜지스터(T2,T4)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 제2단자에 연결되고, 2개의 전류 미러 회로(M)가 각각 다른 평가 지점(P)에서 대응하여 접속되고, 단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 흐름에 따라 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)에서 발생한 전압 강하는 상기 대응하는 전류 미러 회로(M)에서 비대칭을 야기하고, 그 크기는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 상기 전류(I1,I2)에 비례하고, 상기 비대칭은 각각 다른 위치에서 대응하여 접속되는 상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 평가 지점(P)에서 평가되고, 상기 평가 지점(P)의 전위는 단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 지점에서의 전위와 다르다.
상기 2개의 전류 미러 회로(M)는 각각 동일한 극성(pnp 또는 npn)의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)로 구성되고, 상기 각각의 전류 미러 회로(M)의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 2개의 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되고, 하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)는 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되고, 상기 하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)가 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되는 2개의 접속 지점(C) 사이에서 차동 전류가 결정되어 평가 유닛(U)에 의해 평가된다. 이때, 상기 평가 유닛(U)은 전류 계량기(A)로 구성될 수 있다.
상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 2개의 접속 지점(C)은 평가 유닛(U)에 의해 컬렉터 전류(또는 드레인 전류)가 평가되는 2개의 트랜지스터(T5,T6)의 역병렬 접속된 베이스(B) 에미터(E) 경로(또는 게이트 소스 경로)에 접속되고, 이 경우 상기 평가 유닛(U)은 하나의 연산 증폭기(OP)로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로는 , 적어도 하나의 제너 다이오드(Z1,Z2)가 바이어스 전압을 제공하기 위하여 상기 전류 미러 회로(M)들 중 하나의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 접합된 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)에 접속된다.
상기 전류 미러 회로(M)들 각각의 하나의 트랜지스터(T2,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)와 접지 사이의 접속을 전류 제한 저항(R10,R11)과 직접 또는 직렬로 형성하는 2개의 스위치 소자(S1,S2)가 구비되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2) 중 하나가 폐쇄될 때 상기 2개의 전류 미러 회로(M) 중 하나에서 비대칭이 발생하여 상기 평가 유닛(U)에 의해 평가되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2)는 평가 유닛(U)의 협조로 절연 저항 측정을 수행하는 데 사용된다.
본 발명에 따른 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로에서 사용하는 트랜지스터(T1,T2,T3,T4,T5,T6)는 에이터(E),베이스(B),컬렉터(K)를 구비한 바이폴러 트랜지스터 혹은 소스, 게이트, 드레인을 구비한 전계효과 트랜지스터이다.
한편, 도5a에서는 2개의 상이한 전위에서의 본 발명의 교번식 전류 측정의 원리를 도시한다. 기본적으로, 2개의 전류 미러 회로는 2개의 전류 미러 회로를 서로에 대해 접속시킴으로써 합체된다. 상기 회로는 전부 4개의 트랜지스터(T1 내지 T4)을 합체한다. 상부 pnp 트랜지스터(T1, T2)는 제1 분로 저항(Rs1)이 합체된 제1 쌍의 트랜지스터를 전류(I1) 경로에 형성된다. 하부 pnp 트랜지스터(T3, T4)는 제2 분로 저항(Rs2)이 합체된 제2 쌍의 트랜지스터를 다른 전류(I2) 경로에 형성한다. 바이어스 전압을 발생시키기 위해, 2개의 하부 트랜지스터(T3, T4)의 바이어스는 합께 접속되고 트랜지스터(T3, T4)의 컬렉터에 동일한 저항를 통해 접속된 캐소드 및 제2 제너 다이오드(Z2)의 애노드에 접속된다. 제1 제너 다이오드(Z1)는 도4와 유사하게 접속된다.
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도5b에 도시된 바와 같이, 평가는 연산 증폭기 회로를 통해 이루어질 수도 있다. 연산 증폭기 입력부는 부가 트랜지스터(T5, T6) 또는 도시한 바와 같이 트랜지스터 회로를 통해 측정 회로에 접속된다.
도6에 도시된 회로는 발전 시스템 또는 그에 접속가능한 장치 또는 인버터(WR)의 절연 저항를 부가적으로 측정할 수 있게 한다. 발전 시스템은 플러스극에서 접지 장치(GS1)을 통해 또는 마이너스극에서 접지 장치(GS2)를 통해 접지되거나 또는 비접지 상태에서 작동된다. 접지 장치는 일예로 종종 사용되는 바와 같이 퓨즈로써 도시한다. 플러스극 접지의 경우, 접지 전류는 전류(I1)에 대응하며, T1 및 T2로부터 전류 미러 회로를 통해 감지된다. 마이너스극 접지의 경우, 접지 전류는 전류(I2)에 대응하며, T3 및 T4로부터 전류 미러 회로를 통해 감지된다. 발전 시스템이 비접지 상태에서 작동되는 경우, 절연 저항은 회로에 의해 결정될 수 있다. 공지된 방식으로 2개의 스위치 바람직하게는 릴레이 스위치(S1, S2)는 단락-접지 시 임의의 지점에서의 저항(Riso)을 결정하도록 몇몇 측정을 실행하는 기능을 한다. 이러한 방법은 DE 10 2006 022 686 A1에 공지되어 있으며, 상세히 설명하지는 않는다. 전류 미러 회로는 본 명세서에서 절연 측정 또는 저항(Riso)의 측정을 위한 전류 소스로써 사용된다. 전류(I1, I2)와 마찬가지로, 스위치(S1, S2)를 통한 전류가 전류 미러 회로에서 비대칭을 발생하므로, 연산 증폭기 또는 그에 접속된 평가 유닛을 통해 결정될 수 있다. 도6에 도시된 회로는 플러스 또는 마이너스 극에서 선택적으로 접지 전류를 감지하고 단지 하나의 측정 채널로 절연 저항을 결정할 수 있게 한다.
도1은 광발전 설비를 도시한 도면.
도2a는 회로 미러의 원리에 따른 회로를 도시한 도면.
도2b는 에미터 저항를 구비한 도2a에 도시한 회로를 도시한 도면.
도3은 측정 분로를 갖는 연산 증폭기 회로를 도시한 도면.
도4a는 전류 측정용 회로를 도시한 도면.
도4b는 연산 증폭기 회로를 갖는 도4a에 도시한 회로의 연장부를 도시한 도면.
도5a는 2개의 상이한 전위에서 유동하는 2개의 전류(I1, I2)를 교번식으로 측정하기 위한 도4a에 도시한 본 발명의 회로.
도5b는 연산 증폭기 회로를 갖는 도5a에 도시한 회로의 연장부를 도시한 도면.
도6은 부가적으로 절연 저항를 측정할 수 있는 광발전 시스템에 사용하기 위한 도5b에 도시한 회로의 연장부를 도시한 도면.
<도면 부호의 간단한 설명>
WR : 인버터 PVG : 광발전기
N : 교류 전압 간선 EV : 접지 장치
T1-T6 : 트랜지스터 R1-R5 : 저항
Z1, Z2 : 제너 다이오드
GS1, GS2 : 예컨대 퓨즈와 같은 선택적으로 장착가능한 접지 장치
OP : 연산 증폭기 S1, S2 : 릴레이 스위치
Rs1, Rs2 : 분로 Riso : 절연 저항
Claims (12)
- 교류전압간선(N)으로 광발전기(PVG)의 출력을 공급하는 인버터(WR),각각 플러스 극(+) 또는 마이너스 극(-)에서 상기 광발전기(PVG)를 접지하는 접지 장치(GS1,GS2),상기 광발전기(PVG)가 플러스 극(+)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I1)가 흐르는 제1분로 저항(Rs),상기 광발전기(PVG)가 마이너스 극(-)에서 접지되어 단락되는 경우 전류(I2)가 흐르는 제2분로 저항(Rs2)을 포함하여 구성되고,상기 분로 저항(Rs,Rs2)이 각각 전류 미러 회로(M)에 삽입되고, 제1직렬 저항(R1,R3)을 구비한 제1트랜지스터(T1,T3)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 제1단자에 연결되고, 상기 제1직렬 저항(R1,R3)과 동일한 전기 저항을 가지는 제2직렬 저항(R2,R4)을 구비한 제2트랜지스터(T2,T4)가 상기 각각의 분로(Rs,Rs2)의 제2단자에 연결되고, 2개의 전류 미러 회로(M)가 각각 다른 평가 지점(P)에서 대응하여 접속되고,단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 흐름에 따라 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)에서 발생한 전압 강하는 상기 대응하는 전류 미러 회로(M)에서 비대칭을 야기하고, 그 크기는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 상기 전류(I1,I2)에 비례하고,상기 비대칭은 각각 다른 위치에서 대응하여 접속되는 상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 평가 지점(P)에서 평가되고, 상기 평가 지점(P)의 전위는 단락되는 경우 상기 전류(I1,I2)가 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)을 통해 흐르는 지점에서의 전위와 다른 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
- 제1항에 있어서,상기 2개의 전류 미러 회로(M)는 각각 동일한 극성(pnp 또는 npn)의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)로 구성되고,상기 각각의 전류 미러 회로(M)의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)는 상기 각각의 분로 저항(Rs,Rs2)의 2개의 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)는 서로 접합되어 바이어스 전압에 접속되고,하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)는 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되고,상기 하나의 전류 미러 회로(M)의 각각의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)가 다른 전류 미러 회로(M)의 컬렉터 단자(K)(또는 드레인 단자)에 접속되는 2개의 접속 지점(C) 사이에서 차동 전류가 결정되어 평가 유닛(U)에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 평가 유닛(U)은 전류 계량기(A)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 2개의 전류 미러 회로(M)의 2개의 접속 지점(C)은 평가 유닛(U)에 의해 컬렉터 전류(또는 드레인 전류)가 평가되는 2개의 트랜지스터(T5,T6)의 역병렬 접속된 베이스(B) 에미터(E) 경로(또는 게이트 소스 경로)에 접속되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
- 제 4 항에 있어서, 상기 평가 유닛(U)은 하나의 연산 증폭기(OP)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
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- 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 제너 다이오드(Z1,Z2)가 바이어스 전압을 제공하기 위하여 상기 전류 미러 회로(M)들 중 하나의 한 쌍의 트랜지스터(T1,T2;T3,T4)의 접합된 베이스 단자(B)(또는 게이트 단자)에 접속되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 전류 미러 회로(M)들 각각의 하나의 트랜지스터(T2,T4)의 에미터 단자(E)(또는 소스 단자)와 접지 사이의 접속을 전류 제한 저항(R10,R11)과 직접 또는 직렬로 형성하는 2개의 스위치 소자(S1,S2)가 구비되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2) 중 하나가 폐쇄될 때 상기 2개의 전류 미러 회로(M) 중 하나에서 비대칭이 발생하여 상기 평가 유닛(U)에 의해 평가되고, 상기 2개의 스위치 소자(S1,S2)는 평가 유닛(U)의 협조로 절연 저항 측정을 수행하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 광발전기를 구비한 광발전 시스템의 접지 전류 측정 회로.
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