WO2012127686A9 - 地絡検出回路 - Google Patents

地絡検出回路 Download PDF

Info

Publication number
WO2012127686A9
WO2012127686A9 PCT/JP2011/057211 JP2011057211W WO2012127686A9 WO 2012127686 A9 WO2012127686 A9 WO 2012127686A9 JP 2011057211 W JP2011057211 W JP 2011057211W WO 2012127686 A9 WO2012127686 A9 WO 2012127686A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
loads
ground fault
mode
resonance
load
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/057211
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012127686A1 (ja
Inventor
友章 田辺
豊彦 清原
Original Assignee
東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝三菱電機産業システム株式会社 filed Critical 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority to KR20137015720A priority Critical patent/KR101479436B1/ko
Priority to US13/994,456 priority patent/US9255958B2/en
Priority to PCT/JP2011/057211 priority patent/WO2012127686A1/ja
Priority to JP2013505752A priority patent/JP5695736B2/ja
Priority to CN201180067372.0A priority patent/CN103370630B/zh
Priority to TW100117730A priority patent/TWI443348B/zh
Publication of WO2012127686A1 publication Critical patent/WO2012127686A1/ja
Publication of WO2012127686A9 publication Critical patent/WO2012127686A9/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the present invention relates to a ground fault detection circuit.
  • Patent Document 1 discloses a heating power supply device for heating a negative resistance load.
  • This power supply device includes a power transformer and a plurality of thyristor rectifiers connected to the power transformer. A load is connected to each thyristor rectifier.
  • the power supply device further includes a semiconductor switch for connecting a plurality of loads in series, parallel, or series-parallel to at least one of the plurality of thyristor rectifiers.
  • Patent Document 2 discloses a semiconductor power conversion system having the following configuration. That is, the semiconductor power conversion system monitors an AC power source that supplies an AC output having a frequency different from the output frequency of the semiconductor power converter, a series resonance element having the frequency of the AC power source as a resonance frequency, and a ground current. And a series path composed of impedance elements. The series path is inserted between the load of the semiconductor power converter and the ground.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 58-175922
  • Patent Document 2 a ground fault detection circuit is provided for each load. Therefore, it is considered possible to specify the ground fault position.
  • the configuration of the ground fault detection circuit is complicated.
  • An object of the present invention is to provide a ground fault detection circuit capable of detecting a ground fault position with a simple configuration.
  • the present invention is a ground fault detection circuit for detecting ground faults of a plurality of loads each connected to a power supply device.
  • the ground fault detection circuit includes an AC power supply and a plurality of resonance circuits.
  • the plurality of resonance circuits are connected between at least one current path formed by a plurality of loads and an AC power supply.
  • Each of the plurality of resonance circuits has the same resonance frequency as the frequency of the AC power supply.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the power supply device in mode A. It is a figure for demonstrating the voltage applied to load in mode A.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the power supply device in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage applied to a load in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the power supply device in mode C.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage applied to a load in mode C.
  • FIG. It is the figure which showed the basic composition of the ground fault detection circuit which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the power supply device in mode A. It is a figure for demonstrating the voltage applied to load in mode A.
  • FIG. 6 is a diagram showing the operation of the power supply device in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage applied to a load in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage applied to a load in mode
  • FIG. 5 is a circuit diagram equivalently showing a resonance circuit in a state where none of a plurality of load wires is grounded. It is a circuit diagram equivalently showing a resonance circuit in a state where a load wiring LT5 is grounded. It is the figure which equivalently showed the ground fault detection circuit 10 in the state in which the load wiring LT5 was grounded. It is a figure explaining the impedance of the part enclosed with the broken line among the structures shown by FIG. It is a block diagram of the ground fault detection circuit which concerns on embodiment of this invention. It is a circuit diagram equivalently showing the ground fault detection circuit 30 in a state where the load wiring LT5 is grounded. It is a figure explaining the impedance of the part enclosed with the broken line among the structures shown by FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for describing respective voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode A.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded .
  • FIG. 6 is a diagram for describing respective voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded .
  • FIG. 6 is a diagram for describing respective voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode C.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded . It is the figure which showed the other structural example of the ground fault detection circuit according to embodiment of this invention
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a power supply device to which a ground fault detection circuit according to an embodiment of the present invention is applied.
  • power supply device 100 includes a transformer 1 and a rectifier 2.
  • the rectifier 2 includes thyristor rectifier circuits TB1 to TB4.
  • the loads 11 to 14 are connected to the rectifier 2.
  • the transformer 1 receives AC power from the system.
  • the rectifier 2 converts AC power from the transformer 1 into DC power and supplies the DC power to the loads 11 to 14.
  • the arrows in FIG. 1 indicate the direction of current flow.
  • the loads 11 to 14 are loads having negative resistance.
  • each of the loads 11-14 is a polycrystalline silicon load.
  • the loads 11 to 14 are heated by the DC power supplied from the rectifier 2.
  • the type of load is not limited as described above.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the power supply device shown in FIG.
  • rectifier 2 includes thyristor rectifier circuits TB1 to TB4, thyristor switches TS1 to TS9, current limiting circuits (shown as ACL in FIG. 2) 4, 5, and saturable reactors L1 to L9. Prepare.
  • the transformer 1 is a three-phase four-wire transformer.
  • the thyristor rectifier circuits TB1 to TB4 are connected to the secondary winding of the transformer 1.
  • Each of the thyristor rectifier circuits TB1 to TB4 is a six-phase thyristor rectifier circuit.
  • the thyristor rectifier circuits TB1 and TB2 are directly connected to the secondary winding of the transformer 1.
  • the thyristor rectifier circuits TB3 and TB4 are connected to the secondary winding of the transformer 1 through the current limiting circuits 4 and 5, respectively.
  • the loads 11 to 14 are connected to thyristor rectifier circuits TB2, TB4, TB1 and TB3, respectively.
  • the thyristor switches TS1 to TS9 are provided in a circuit (line) that connects the thyristor rectifier circuits TB1 to TB4 and the loads 11 to 14.
  • Saturable reactors L1 to L9 are provided corresponding to thyristor switches TS1 to TS9, respectively. Each of saturable reactors L1-L9 is connected in series with a corresponding thyristor switch.
  • the power supply apparatus 100 has three modes (mode A, mode B, and mode C). Depending on the magnitude of the load, one of the three modes is selected.
  • the thyristor switches TS1 to TS9 switch the mode of connection of a plurality of loads to at least one thyristor rectifier circuit among mode A, mode B, and mode C.
  • FIG. 3 is a diagram showing the operation of the power supply apparatus in mode A.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the voltage applied to the load in mode A.
  • FIG. 3 and 4 in mode A, all of thyristor rectifier circuits TB1-TB4 and thyristor switches TS2, TS3, TS5 are turned on.
  • loads 11, 12, 13, and 14 are connected to thyristor rectifier circuits TB2, TB4, TB1, and TB3, respectively. Therefore, the currents flowing in the loads 11 to 14 are indicated by arrows in FIG.
  • voltages V 1 , V 2 , V 3 , and V 4 are applied to the loads 11 to 14, respectively.
  • Symbols LT1 to LT5 in FIG. 4 indicate wirings connected to the loads 11 to 14.
  • FIG. 5 is a diagram showing the operation of the power supply apparatus in mode B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the voltage applied to the load in mode B.
  • FIG. 5 and 6 in mode B, thyristor rectifier circuits TB1 and TB2 and thyristor switches TS1, TS3, and TS4 are turned on.
  • the loads 11 and 12 are connected in series to the thyristor rectifier circuit TB2, and the loads 13 and 14 are connected in series to the thyristor rectifier circuit TB1. Therefore, the loads 11 to 14 are connected in series and parallel to at least one thyristor rectifier circuit.
  • the currents flowing through the loads 11 to 14 are indicated by arrows in FIG. As shown in FIG. 6, a voltage V 12 is applied to the loads 11 and 12, and a voltage V 34 is applied to the loads 13 and 14.
  • FIG. 7 is a diagram showing the operation of the power supply apparatus in mode C.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the voltage applied to the load in mode C.
  • the loads 11, 12, 13, and 14 are connected in series to the thyristor rectifier circuit TB1 or TB2. Therefore, the currents flowing through the loads 11 to 14 are indicated by arrows in FIG.
  • the voltage V 14 is applied to the loads 11, 12, 13, and 14 .
  • Loads 11-14 have negative resistance. For this reason, a high voltage and a small current are required at the beginning of energization. On the other hand, a low voltage and a large current are required at the end.
  • the loads 11 to 14 are connected in parallel, while in the final stage, the loads 11 to 14 are connected in series. Thereby, the magnitude
  • the resistance value of the load decreases due to the growth of polycrystalline silicon. As a result, the mode of the power supply apparatus 100 is sequentially switched from mode A to mode B and then to mode C.
  • mode B two loads are connected in series to each of the two thyristor rectifier circuits.
  • the DC output voltage of thyristor rectifier circuits TB1 and TB2 is twice the DC output voltage in mode A, so that the power factor is improved.
  • mode B when the resistance value of the loads 11 to 14 further decreases, the DC voltage decreases. This deteriorates the power factor.
  • the mode of the power supply apparatus 100 is switched from mode B to mode C.
  • mode C since the loads 11 to 14 are connected in series, the output DC voltage of the thyristor rectifier circuits TB1 and TB2 is twice the DC output voltage in mode B. This improves the power factor. Furthermore, since the thyristor rectifier circuits TB1 and TB2 are operated in parallel, a current twice as large as that in the mode B can be supplied to the loads 11 to 14.
  • FIG. 9 is a diagram showing a basic configuration of the ground fault detection circuit according to the embodiment of the present invention.
  • ground fault detection circuit 10 detects that any of loads 11 to 14 has a ground fault.
  • the ground fault detection circuit 10 includes an AC power source 20 that generates an AC voltage V and resonance circuits 21 and 22.
  • Each of the resonance circuits 21 and 22 is provided between the current path formed by the loads 11 to 14 and the AC power supply 20.
  • the resonance circuit 21 includes an inductor L E1 and a capacitor C E1 connected in series between the AC power supply 20 and the load wiring LT2.
  • the resonance circuit 22 includes an inductor L E2 and a capacitor C E2 connected in series between the AC power supply 20 and the load wiring LT4.
  • FIG. 10 is a circuit diagram equivalently showing the resonance circuit in a state where none of the plurality of load wirings is grounded.
  • FIG. 11 is a circuit diagram equivalently showing a resonance circuit in a state where the load wiring LT5 is grounded. Referring to FIGS. 10 and 11, the frequency of AC voltage V is 60 Hz.
  • the resistance value of each of the loads 12 to 14 is 55 ⁇
  • the capacitance value of the capacitor C E1 is 10 ⁇ F
  • the inductance value of the inductor L E1 is 3H
  • the value of the insulation resistance with respect to the ground is 33 k ⁇
  • the floating that exists between the load wiring and the ground 0.047 ⁇ F capacitance value of the capacitor C L the resistance value of the insulation resistance R E between the load wires and ground load wire when the ground fault and 100 [Omega.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 21 is determined to be 30 Hz. That is, the resonance frequency of the resonance circuit 21 is different from the frequency of the AC voltage V.
  • the resistance value described corresponding to each element represents the impedance when the frequency is 30 Hz.
  • the resistance values of the inductor L E1 , the capacitor C E1 and the floating capacitor C L represent the imaginary axis component of the complex impedance, and the resistance values of the loads 12 to 14 represent the real axis component of the complex impedance.
  • FIG. 12 is an equivalent view of the ground fault detection circuit 10 in a state where the load wiring LT5 is grounded.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the impedance of a portion surrounded by a broken line in the configuration shown in FIG. Referring to FIGS. 12 and 13, resonance circuits 21 and 22 have the same configuration. According to the above example, the capacitance values of the capacitors C E1 and C E2 are both 10 ⁇ F, and the inductance values of the inductors L E1 and L E2 are both 3H. Therefore, the resonance frequency of each of the resonance circuits 21 and 22 is about 30 Hz.
  • “Ground fault detection circuit 1” and “Ground fault detection circuit 2” shown in FIG. 13 correspond to the resonance circuits 21 and 22, respectively. As shown in FIG. 13, when the resonance frequency of the resonance circuit is different from the frequency of the AC power supply, the impedance of the imaginary axis (Im) component is much larger than the impedance of the real axis (Re) component, that is, the impedance of the load. High value.
  • FIG. 13 shows that even if a ground fault occurs, the current values of the resonance circuits 21 and 22 do not change greatly. For this reason, it is considered difficult to detect the ground fault position based on the current.
  • the embodiment of the present invention not only the presence or absence of a ground fault can be detected, but also the position of the ground fault can be specified. Furthermore, it is not necessary to stop the power supply device 100 in order to specify the position of the ground fault. Furthermore, since the number of AC power supplies used for detecting a ground fault is one, it is possible to avoid a complicated configuration of the ground fault detection circuit.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of the ground fault detection circuit according to the embodiment of the present invention.
  • ground fault detection circuit 30 includes AC power supply 20 that generates AC voltage V, resonance circuits 21 to 23, and inductor LVE .
  • Each of the resonance circuits 21 to 23 is connected to a current path formed by the loads 11 to 14. Further, the resonance circuits 21 to 23 are connected in parallel to the AC power supply 20 via the inductor LVE .
  • the resonant circuit 21 includes an inductor L E1 and a capacitor C E1 connected in series between the inductor L VE and the load wiring LT2.
  • the resonance circuit 22 includes an inductor L E2 and a capacitor C E2 connected in series between the inductor L VE and the load wiring LT3.
  • the resonant circuit 23 includes an inductor L E3 and a capacitor C E3 connected in series between the inductor L VE and the load wiring LT4.
  • the inductor L VE is an inductor for current reduction.
  • the inductors L E1 , L E2 , and L E3 are inductors for detecting a ground fault.
  • Capacitors C E1 , C E2 and C E3 are capacitors for ground fault detection.
  • the ground fault detection circuit 30 is the same as the ground fault detection circuit 10 shown in FIG. 9 in terms of a basic operation principle and a ground fault detection method. That is, the presence or absence of a ground fault can be detected based on the current flowing through the ground fault detection circuit 30.
  • FIG. 15 is a circuit diagram equivalently showing the ground fault detection circuit 30 in a state where the load wiring LT5 is grounded.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the impedance of a portion surrounded by a broken line in the configuration shown in FIG. Referring to FIGS. 15 and 16, the resonance circuits 21, 22, and 23 have the same configuration.
  • the capacitance values of the capacitors C E1 , C E2 , and C E3 are 2.35 ⁇ F
  • the inductance values of the inductors L E1 , L E2 , and L E3 are 3H
  • the inductance value of the inductor L VE is 3H.
  • the resistance value at the time of grounding of the insulation resistance R E is set to 100 ⁇ , and the resistance values of the loads 12, 13, and 14 are set to 55 ⁇ .
  • the resonance frequency of the resonance circuits 21 to 23 is 60 Hz.
  • the frequency of the AC voltage V is also 60 Hz. That is, in the embodiment of the present invention, the resonance frequency of the resonance circuits 21 to 23 is equal to the frequency of the AC power supply.
  • the resistance value described at the top of each element indicates the impedance when the frequency is 60 Hz.
  • the resistance values described above the inductors L VE , L E1 , L E2 , and L E3 represent the imaginary axis component of the complex impedance, and the resistance values described above the loads 12 to 14 represent the real axis component of the complex impedance. Represent.
  • the resonance circuit 21 is connected to the loads 12, 13, and 14 and the insulation resistance R E.
  • the resonance circuit 22 is connected to the loads 13 and 14 and the insulation resistance R E.
  • the resonance circuit 23 is connected to the load 14 and the insulation resistance R E. Therefore, the impedance of the load resistance differs between the resonance circuits 21 to 23. Further, since the resonance frequency of each of the resonance circuits 21 to 23 is equal to the frequency of the AC power supply 20, the imaginary axis component of the complex impedance of each of the resonance circuits 21 to 23 becomes small. Therefore, as shown in FIG. 16, the complex impedance changes according to the impedance of the load resistance. “Ground fault detection circuit 1”, “Ground fault detection circuit 2”, and “Ground fault detection circuit 3” shown in FIG. 16 correspond to the resonance circuits 21, 22, and 23, respectively.
  • the complex impedance changes according to the impedance of the load resistance.
  • the current flowing through the resonance circuit depends on the impedance of the load resistance.
  • the current flowing through the resonance circuit closest to the ground fault position is the largest, and the current flowing through the resonance circuit becomes farther away from the detection circuit farthest from the ground fault position. Smallest. That is, the current value increases in the order of the resonance circuit 21, the resonance circuit 22, and the resonance circuit 23. For the above reason, the ground fault can be detected from the current values of the resonance circuit 23, the resonance circuit 22, and the resonance circuit 21.
  • the order of increasing current value is the resonance circuit 21, the resonance circuit 22, and the resonance circuit 23.
  • the resonance circuit 23, the resonance circuit 22, and the resonance circuit 21 are in descending order of the current value when any of the load wirings LT4, LT5 is grounded. Therefore, it is difficult to specify the ground fault position only by the current value. Therefore, in the embodiment of the present invention, based on the current flowing through each of the resonance circuits 21 to 23 and the voltage between each of the load wirings LT1 to LT5 and the ground (in other words, the voltage of each of the loads 11 to 14). Thus, the ground fault position is specified.
  • FIG. 17 is a diagram for describing voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode A, respectively.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded .
  • voltages V LT1 to V LT5 are defined as voltages of load wirings LT1 to LT5 with respect to the ground.
  • 18A to 18E show voltages V LT1 to V LT5 when the load wirings LT1 to LT5 are grounded, respectively.
  • the resistance value of the insulation resistance R E existing between the load wire LT1 and the ground corresponds to a degraded state.
  • the current value of the resonance circuit 22 is larger than any of the current values of the resonance circuits 21 and 23. Note that the current value of the resonance circuit 21 and the current value of the resonance circuit 23 are considered to be equal.
  • the order of the magnitude of the current value between the resonance circuits 21 to 23 does not change between the ground fault of the load wiring LT1 and the ground fault of the load wiring LT2, while the voltages V LT1 to V LT5 value is different. Therefore, it is possible to detect which of the load wirings LT1 and LT2 is grounded from the combination of the current value and the voltage value. The same applies to the load wirings LT4 and LT5. Further, the voltage V LT1 to V LT5 is the same between the ground of the load wiring LT3 and the ground of the load wiring LT1 or LT5, but the current flowing through the resonance circuits 21 to 23 is different. Therefore, the ground fault of the load wiring LT3 can be detected from the current value and the voltage value.
  • FIG. 19 is a diagram for describing voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode B, respectively.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded .
  • voltages V LT1 to V LT5 are the same as voltages V LT1 to V LT5 shown in FIG. 20A to 20E show voltages V LT1 to V LT5 when the load wirings LT1 to LT5 are grounded, respectively.
  • the order of increasing current values is the resonance circuits 21, 22, and 23.
  • the order of increasing current values is the resonance circuits 21, 22, and 23.
  • the current value of the resonance circuit 22 is larger than any of the current values of the resonance circuits 21 and 23. Note that the current value of the resonance circuit 21 and the current value of the resonance circuit 23 are considered to be equal.
  • the order of increasing current values is the resonance circuits 23, 22, and 21.
  • the order of increasing current values is the resonance circuits 23, 22, and 21.
  • the order of the magnitude of the current value between the resonance circuits 21 to 23 does not change between the ground fault of the load wiring LT1 and the ground fault of the load wiring LT2, while the voltage V LT1 ⁇ V LT5 is different. Therefore, it is possible to detect which of the load wirings LT1 and LT2 is grounded. The same applies to the load wirings LT4 and LT5. Furthermore, voltages V LT1 to V LT5 at the time of ground fault of load wiring LT3 are different from voltages V LT1 to V LT5 when any one of load wirings LT1, LT2, LT4, LT5 is grounded. Therefore, the ground fault of the load wiring LT3 can be detected. Thus, the ground fault position can be specified by the combination of the voltages V LT1 to V LT5 and the value of the current flowing through the resonance circuits 21 to 23.
  • FIG. 21 is a diagram for describing voltages V LT1 to V LT5 of load wirings LT1 to LT5 in mode C, respectively.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining voltages V LT1 to V LT5 when any of load wirings LT1 to LT5 is grounded .
  • voltages V LT1 to V LT5 are the same as voltages V LT1 to V LT5 shown in FIG. 22A to 22E show voltages V LT1 to V LT5 when the load wirings LT1 to LT5 are grounded, respectively.
  • V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 are the voltage V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 , respectively, 0, -V 14/4, -2V 14/4, -3V 14/4, -V 14 (FIG. 22A).
  • V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 are the voltage V 14 / 4,0, -V 14 /4, -2V 14/4, -3V 14 / 4 (FIG. 22B).
  • V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 the voltage V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 , respectively, 2V 14/4, V 14 / 4,0, -V 14/4, -2V 14 / 4 (FIG. 22C).
  • V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 are the voltage V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 , respectively, 3V 14 / 4,2V 14/4 , V 14 / 4,0, -V 14/4 (FIG. 22D).
  • V LT1, V LT2, V LT3 , V LT4, V LT5 are each, V 14, 3V 14 / 4,2V 14/4, V 14 / 4,0 ( FIG. 22 (e)).
  • the voltages V LT1 , V LT2 , V LT3 , V LT4 , and V LT5 vary according to the ground fault position. Therefore, the ground fault position can be specified from the voltages V LT1 , V LT2 , V LT3 , V LT4 , and V LT5 .
  • FIG. 23 is a diagram showing another configuration example of the ground fault detection circuit according to the embodiment of the present invention.
  • ground fault detection circuit 31 is different from ground fault detection circuit 30 in that voltage detectors 41 to 45, current detectors 46 to 48, and ground fault monitoring unit 50 are further provided.
  • Voltage detectors 41 to 45 detect voltages (voltages V LT1 to V LT5 ) of load wirings LT1 to LT5, respectively.
  • the current detectors 46 to 48 detect currents flowing through the resonance circuits 21 to 23, respectively.
  • the ground fault monitoring unit 50 receives voltage values from the voltage detectors 41 to 45 and current values from the current detectors 46 to 48.
  • the ground fault monitoring unit 50 detects the presence or absence of a ground fault based on the voltage value and the current value.
  • the ground fault monitoring unit 50 identifies the ground fault position.
  • the ground fault monitoring unit 50 can be realized by a microcomputer, for example. Note that the ground fault monitoring unit 50 may automatically determine the mode of the power supply apparatus 100, and the mode of the power supply apparatus 100 is determined by inputting information regarding the mode of the power supply apparatus 100 to the ground fault monitoring unit 50. May be.
  • the ground fault monitoring unit 50 identifies the ground fault position according to the method corresponding to each of the modes A to C described above. That is, the ground fault monitoring unit 50 specifies the ground fault position based on the combination of the voltages V LT1 to V LT5 and the current flowing through the resonance circuits 21 to 23. The ground fault monitoring unit 50 may be omitted.
  • the resonance frequency of the resonance circuit is made equal to the frequency of the AC power supply. Furthermore, the resonant circuit is connected to a connection point where two loads are connected. Thereby, the ground fault position can be specified based on the voltage at the connection point and the current flowing through the resonance circuit.
  • one AC power supply is provided in common for a plurality of resonance circuits. According to the embodiment of the present invention, it is possible to avoid a complicated configuration for detecting a ground fault position. Therefore, the ground fault position can be detected with a simple configuration.
  • the ground fault detection circuit may include (m ⁇ 1) resonance circuits.
  • the resonance frequency of each of the (m ⁇ 1) resonance circuits is made equal to the resonance frequency of the AC power supply.
  • the number of loads may therefore be greater than 4, for example.
  • configuration and operation mode of the power supply device are not limited to the above-described configuration and operation mode, and various modifications are possible.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

　地絡検出回路（３０）は、交流電源（２０）と、複数の共振回路（２１～２３）とを備える。複数の共振回路（２１～２３）は、複数の負荷（１１～１４）によって形成された少なくとも１つの電流経路と、交流電源（２０）との間に接続される。複数の共振回路（２１～２３）の各々は、交流電源（２０）の周波数と同じ共振周波数を有する。

Description

地絡検出回路
　本発明は、地絡検出回路に関する。
　たとえば特開昭６２－１０１７号公報（特許文献１）は、負性抵抗負荷を加熱するための加熱電源装置を開示する。この電源装置は、電源変圧器と、当該電源変圧器に接続された複数のサイリスタ整流器とを備える。各サイリスタ整流器に、負荷が接続される。電源装置は、複数のサイリスタ整流器のうちの少なくとも１つに対して複数の負荷を直列、並列、または直並列に接続するための半導体スイッチをさらに備える。
　さらに、電源装置に接続された負荷の地絡を検出するための構成も提案されている。たとえば特開昭５８－１７５９２２号公報（特許文献２）は、以下の構成を有する半導体電力変換システムを開示する。すなわち半導体電力変換システムは、半導体電力変換装置の出力周波数とは異なる周波数の交流出力を供給する交流電源と、この交流電源の周波数を共振周波数として有する直列共振用素子と、接地電流をモニターするためのインピーダンス素子とから構成される直列路を有する。当該直列路は、半導体電力変換装置の負荷と接地との間に挿入される。
特開昭６２－１０１７号公報 特開昭５８－１７５９２２号公報
　特開昭５８－１７５９２２号公報（特許文献２）に開示された構成によれば、負荷ごとに地絡検出回路が設けられる。したがって、地絡位置を特定することが可能であると考えられる。しかしながら地絡検出回路の構成が複雑化する。
　本発明の目的は、簡素な構成によって地絡位置を検出可能な地絡検出回路を提供することである。
　本発明は要約すれば、電源装置に各々接続された複数の負荷の地絡を検出するための地絡検出回路である。地絡検出回路は、交流電源と、複数の共振回路とを備える。複数の共振回路は、複数の負荷によって形成された少なくとも１つの電流経路と、交流電源との間に接続される。複数の共振回路の各々は、交流電源の周波数と同じ共振周波数を有する。
　本発明によれば、複数の負荷のうちの１つが地絡したことを簡素な構成によって検出できる。
本発明の実施の形態に係る地絡検出回路が適用される電源装置の一例を概略的に示した図である。 図１に示した電源装置の詳細な構成を示した図である。 モードＡにおける電源装置の動作を示した図である。 モードＡにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。 モードＢにおける電源装置の動作を示した図である。 モードＢにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。 モードＣにおける電源装置の動作を示した図である。 モードＣにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る地絡検出回路の基本的構成を示した図である。 複数の負荷配線のいずれも地絡していない状態における共振回路を等価的に示した回路図である。 負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における共振回路を等価的に示す回路図である。 負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における地絡検出回路１０を等価的に示した図である。 図１２に示された構成のうちの破線で囲まれた部分のインピーダンスを説明する図である。 本発明の実施の形態に係る地絡検出回路の構成図である。 負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における地絡検出回路３０を等価的に示す回路図である。 図１５に示された構成のうちの破線で囲まれた部分のインピーダンスを説明する図である。 モードＡにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 モードＢにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 モードＣにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。 本発明の実施の形態に従う地絡検出回路の他の構成例を示した図である。
　以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
　図１は、本発明の実施の形態に係る地絡検出回路が適用される電源装置の一例を概略的に示した図である。図１を参照して、電源装置１００は、変圧器１と、整流器２とを備える。整流器２は、サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４を備える。負荷１１～１４は整流器２に接続される。
　変圧器１は、系統から交流電力を受ける。整流器２は、変圧器１からの交流電力を直流電力に変換するとともに、その直流電力を負荷１１～１４に供給する。図１中の矢印は、電流の流れる方向を示す。
　たとえば負荷１１～１４は負性抵抗を有する負荷である。一例として、負荷１１～１４の各々は、多結晶シリコン負荷である。負荷１１～１４は、整流器２から供給された直流電力により加熱される。なお負荷の種類は上記のように限定されるものではない。
　図２は、図１に示した電源装置の詳細な構成を示した図である。図２を参照して、整流器２は、サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４と、サイリスタスイッチＴＳ１～ＴＳ９と、電流制限回路（図２においてＡＣＬと示す）４，５と、可飽和リアクトルＬ１～Ｌ９とを備える。
　変圧器１は三相４線式の変圧器である。サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４は変圧器１の２次巻線に接続される。サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４の各々は、６相サイリスタ整流回路である。図２に示した構成では、サイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２は変圧器１の２次巻線に直接的に接続される。一方、サイリスタ整流回路ＴＢ３，ＴＢ４は、電流制限回路４，５をそれぞれ介して変圧器１の２次巻線に接続される。
　負荷１１～１４は、サイリスタ整流回路ＴＢ２，ＴＢ４，ＴＢ１，ＴＢ３にそれぞれ接続される。サイリスタスイッチＴＳ１～ＴＳ９は、サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４と、負荷１１～１４とを接続する回路（線路）に設けられる。可飽和リアクトルＬ１～Ｌ９は、サイリスタスイッチＴＳ１～ＴＳ９にそれぞれ対応して設けられる。可飽和リアクトルＬ１～Ｌ９の各々は、対応するサイリスタスイッチと直列に接続される。
　次に、図２に示された電源装置１００の動作について説明する。電源装置１００は、３つのモード（モードＡ、モードＢおよびモードＣ）を有する。負荷の大きさに応じて、３つのモードのうちの１つが選択される。サイリスタスイッチＴＳ１～ＴＳ９は、少なくとも１つのサイリスタ整流回路に対する複数の負荷の接続のモードを、モードＡ、モードＢ、モードＣの間で切換える。
　（モードＡ）
　図３は、モードＡにおける電源装置の動作を示した図である。図４は、モードＡにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。図３および図４を参照して、モードＡでは、サイリスタ整流回路ＴＢ１～ＴＢ４のすべて、およびサイリスタスイッチＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ５がオン状態となる。このモードでは、負荷１１，１２，１３，１４がサイリスタ整流回路ＴＢ２，ＴＢ４，ＴＢ１，ＴＢ３にそれぞれ接続される。したがって負荷１１～１４に流れる電流は図３中の矢印によって示される。図４に示されるように、負荷１１～１４に電圧Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4がそれぞれ印加される。図４中の符号ＬＴ１～ＬＴ５は、負荷１１～１４に接続される配線を示す。
　（モードＢ）
　図５は、モードＢにおける電源装置の動作を示した図である。図６は、モードＢにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。図５および図６を参照して、モードＢでは、サイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２、およびサイリスタスイッチＴＳ１，ＴＳ３，ＴＳ４がオン状態となる。このモードでは、サイリスタ整流回路ＴＢ２に負荷１１，１２が直列接続されるとともに、サイリスタ整流回路ＴＢ１に負荷１３，１４が直列接続される。したがって、負荷１１～１４は少なくとも1つのサイリスタ整流回路に直並列接続される。
　負荷１１～１４に流れる電流は図５中の矢印によって示される。図６に示されるように、負荷１１，１２には電圧Ｖ12が印加され、負荷１３，１４には電圧Ｖ34が印加される。
　（モードＣ）
　図７は、モードＣにおける電源装置の動作を示した図である。図８は、モードＣにおいて負荷に印加される電圧を説明するための図である。図７および図８を参照して、モードＣでは、サイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２、およびサイリスタスイッチＴＳ１，ＴＳ６，ＴＳ７，ＴＳ８，ＴＳ９がオン状態となる。このモードでは、負荷１１，１２，１３，１４がサイリスタ整流回路ＴＢ１またはＴＢ２に直列接続される。したがって負荷１１～１４に流れる電流は図７中の矢印によって示される。図８に示されるように、負荷１１，１２，１３，１４に電圧Ｖ14が印加される。
　負荷１１～１４は負性抵抗を有する。このため通電初期には高電圧および小電流が必要となる。一方、最終時には低電圧および大電流が必要となる。通電初期においては、負荷１１～１４が並列に接続される一方、最終時には負荷１１～１４が直列接続される。これにより変圧器１に対する負荷の大きさをほぼ一定にすることができる。このような理由によって通電初期にはモードＡが選択される。多結晶シリコンの成長によって負荷の抵抗値が低下する。これにより電源装置１００のモードがモードＡからモードＢ，さらにモードＣへと順次切り替わる。モードＢにおいては、２つのサイリスタ整流回路の各々に、２つの負荷が直列接続される。これにより、サイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２の直流出力電圧がモードＡでの直流出力電圧の２倍となるので力率が改善される。
　モードＢにおいて負荷１１～１４の抵抗値がさらに低下した場合には直流電圧が低下する。これにより力率が悪化する。力率が所定値に達した場合に、電源装置１００のモードがモードＢからモードＣへと切り替わる。モードＣでは負荷１１～１４が直列接続されるためサイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２の出力直流電圧は、モードＢでの直流出力電圧の２倍となる。これにより力率が改善される。さらに、サイリスタ整流回路ＴＢ１，ＴＢ２が並列運転されるため、モードＢにおける電流の２倍の電流を負荷１１～１４に流すことができる。
　［地絡検出回路］
　図９は、本発明の実施の形態に係る地絡検出回路の基本的構成を示した図である。図９を参照して、地絡検出回路１０は、負荷１１～１４のいずれかが地絡したことを検出する。地絡検出回路１０は、交流電圧Ｖを発生させる交流電源２０と、共振回路２１，２２とを備える。
[規則91に基づく訂正 05.04.2013]　
　共振回路２１，２２の各々は、負荷１１～１４によって形成された電流経路と、交流電源２０との間に設けられる。具体的には、共振回路２１は交流電源２０と負荷配線ＬＴ２との間に直列接続されたインダクタＬE1とキャパシタＣE1とを備える。共振回路２２は交流電源２０と負荷配線ＬＴ４との間に直列接続されたインダクタＬE2とキャパシタＣE2とを備える。
　次に、共振回路２１を代表的に示すことにより、地絡検出回路１０の基本的な動作を説明する。図１０は、複数の負荷配線のいずれも地絡していない状態における共振回路を等価的に示した回路図である。図１１は、負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における共振回路を等価的に示す回路図である。図１０および図１１を参照して、交流電圧Ｖの周波数は６０Ｈｚである。負荷１２～１４の各々の抵抗値を５５Ω、キャパシタＣE1の容量値を１０μＦ、インダクタＬE1のインダクタンス値を３Ｈ、接地に対する絶縁抵抗の値を３３ｋΩ、負荷配線と接地との間に存在する浮遊キャパシタＣLの容量値を０．０４７μＦ、負荷配線が地絡したときの負荷配線と接地との間の絶縁抵抗ＲEの抵抗値を１００Ωとする。これらの数値は一例であり、本発明はこれらの数値によって限定されない。この場合、共振回路２１の共振周波数は３０Ｈｚと求められる。すなわち共振回路２１の共振周波数が交流電圧Ｖの周波数と異なっている。
　各素子に対応して記載された抵抗値は周波数が３０Ｈｚの場合におけるインピーダンスを表わしている。インダクタＬE1、キャパシタＣE1および浮遊キャパシタＣLの抵抗値は、複素インピーダンスの虚軸成分を表わし、負荷１２～１４の抵抗値は、複素インピーダンスの実軸成分を表わす。
　負荷配線ＬＴ５が地絡していない場合には、負荷配線ＬＴ５と接地との間にある絶縁抵抗ＲEの抵抗値が極めて高い。このため地絡検出回路１０に電流はほとんど流れない。一方、負荷配線ＬＴ５が地絡したときには、絶縁抵抗ＲEの抵抗値が低くなる。このため、地絡検出回路１０に流れる電流が増加する。地絡検出回路１０に流れる電流の増加によって地絡が検出される。
　図１２は、負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における地絡検出回路１０を等価的に示した図である。図１３は、図１２に示された構成のうちの破線で囲まれた部分のインピーダンスを説明する図である。図１２および図１３を参照して、共振回路２１，２２は互いに同一の構成を有する。上記の例によれば、キャパシタＣE1およびＣE2の容量値がともに１０μＦであり、インダクタＬE1およびＬE2のインダクタンス値がともに３Ｈである。したがって、共振回路２１，２２の各々の共振周波数は約３０Ｈｚである。
　図１３に示した「地絡検出回路１」および「地絡検出回路２」は、それぞれ共振回路２１，２２に対応する。図１３に示されるように、共振回路の共振周波数が交流電源の周波数と異なる場合には、虚軸（Ｉｍ）成分のインピーダンスが実軸（Ｒｅ）成分のインピーダンス、すなわち負荷のインピーダンスに比べてはるかに高い値となる。
　すなわち図１３は、地絡が発生した場合であっても、共振回路２１，２２の各々の電流値に大きな変化が生じないことを示している。このため電流に基づいて地絡位置を検出することは難しいと考えられる。
　以上説明したように、図９に示された構成によれば、地絡の有無を検出できる可能性はあるものの、地絡の位置を特定することができない。したがって、図９に示された構成に基づいて地絡の位置を特定するためには、電源装置１００を一旦停止した上で、すべての負荷を調べることが必要とされる。しかしながら電源装置１００を再起動させる必要もまた生じる。電源装置１００の再起動には、ある程度の時間が必要とされる。このことが課題となる。
　これに対して本発明の実施の形態によれば、地絡の有無を検出することができるだけでなく、地絡の位置を特定することもできる。さらに、地絡の位置を特定するために電源装置１００を停止させる必要がない。さらに、地絡の検出のために用いられる交流電源の数は１つであるので、地絡検出回路の構成が複雑化することを回避できる。
　本発明の実施の形態に係る地絡検出回路について、以下に詳細に説明する。
　図１４は、本発明の実施の形態に係る地絡検出回路の構成図である。図１４を参照して、地絡検出回路３０は、交流電圧Ｖを発生させる交流電源２０と、共振回路２１～２３と、インダクタＬVEとを備える。
　共振回路２１～２３の各々は、負荷１１～１４によって形成される電流経路に接続される。さらに、共振回路２１～２３は、インダクタＬVEを介して交流電源２０に並列に接続される。
　共振回路２１はインダクタＬVEと負荷配線ＬＴ２との間に直列接続されたインダクタＬE1とキャパシタＣE1とを備える。共振回路２２はインダクタＬVEと負荷配線ＬＴ３との間に直列接続されたインダクタＬE2とキャパシタＣE2とを備える。共振回路２３はインダクタＬVEと負荷配線ＬＴ４との間に直列接続されたインダクタＬE3とキャパシタＣE3とを備える。インダクタＬVEは減流のためのインダクタである。インダクタＬE1，ＬE2，ＬE3は地絡検出のためのインダクタである。キャパシタＣE1，ＣE2，ＣE3は地絡検出のためのキャパシタである。
　基本的な動作原理および地絡の検出の方法の点において、地絡検出回路３０は、図９に示された地絡検出回路１０と同様である。すなわち、地絡検出回路３０に流れる電流に基づいて地絡の有無を検出することができる。
　図１５は、負荷配線ＬＴ５が地絡した状態における地絡検出回路３０を等価的に示す回路図である。図１６は、図１５に示された構成のうちの破線で囲まれた部分のインピーダンスを説明する図である。図１５および図１６を参照して、共振回路２１，２２，２３は互いに同一の構成を有する。たとえばキャパシタＣE1，ＣE2，ＣE3の容量値が２．３５μＦであり、インダクタＬE1，ＬE2，ＬE3のインダクタンス値が３Ｈであり、インダクタＬVEのインダクタンス値が３Ｈである。また、絶縁抵抗ＲEの地絡時の抵抗値を１００Ωとし、負荷１２，１３，１４の抵抗値を５５Ωとする。この場合の共振回路２１～２３の共振周波数は６０Ｈｚとなる。交流電圧Ｖの周波数も６０Ｈｚである。すなわち本発明の実施の形態では、共振回路２１～２３の共振周波数が交流電源の周波数に等しい。
　各素子の上部に記載された抵抗値は、周波数が６０Ｈｚの場合におけるインピーダンスを示す。インダクタＬVE，ＬE1，ＬE2，ＬE3の上部に記載された抵抗値は複素インピーダンスの虚軸成分を表わし、負荷１２～１４の上部に記載された抵抗値は複素インピーダンスの実軸成分を表わす。
　共振回路２１は、負荷１２，１３，１４および絶縁抵抗ＲEに接続される。共振回路２２は、負荷１３，１４および絶縁抵抗ＲEに接続される。共振回路２３は、負荷１４および絶縁抵抗ＲEに接続される。したがって共振回路２１～２３の間では負荷抵抗のインピーダンスの大きさが異なる。さらに、共振回路２１～２３の各々の共振周波数が交流電源２０の周波数に等しいため、共振回路２１～２３の各々の複素インピーダンスの虚軸成分が小さくなる。したがって図１６に示されるように、負荷抵抗のインピーダンスに応じて複素インピーダンスが変化する。図１６に示した「地絡検出回路１」、「地絡検出回路２」および「地絡検出回路３」は、それぞれ共振回路２１，２２，２３に対応する。
　本発明の実施の形態によれば、負荷抵抗のインピーダンスに応じて複素インピーダンスが変化する。このため、共振回路に流れる電流が負荷抵抗のインピーダンスに依存する。図１５に示されるように、負荷配線ＬＴ５が地絡した場合には、地絡位置に最も近い共振回路に流れる電流が最も大きく、その地絡位置から最も遠い検出回路ほど共振回路に流れる電流が最も小さい。すなわち電流値は、共振回路２１、共振回路２２および共振回路２３の順に大きくなる。上記の理由により、共振回路２３、共振回路２２および共振回路２１の各々の電流値から地絡を検出できる。
　ただし、負荷配線ＬＴ１，ＬＴ２のいずれが地絡した場合にも、電流値の大きい順は、共振回路２１、共振回路２２および共振回路２３となる。同じく、負荷配線ＬＴ４，ＬＴ５のいずれが地絡した場合にも、電流値の大きい順は、共振回路２３、共振回路２２および共振回路２１となる。したがって、電流値のみによって地絡位置を特定することは困難である。したがって本発明の実施の形態では、共振回路２１～２３の各々に流れる電流と、負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５の各々と接地との間の電圧（言い換えると負荷１１～１４の各々の電圧）とに基づいて、地絡位置が特定される。
[規則91に基づく訂正 05.04.2013]　
　以下、モードごとに、地絡位置の特定の方法を説明する。
　（モードＡ）
　図１７は、モードＡにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図１８は、負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図１７および図１８を参照して、電圧ＶLT1～ＶLT5は、接地に対する負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５の電圧として規定される。図１８の（ａ）～（ｅ）は、それぞれ負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５が地絡したときの電圧ＶLT1～ＶLT5を示す。たとえば負荷配線ＬＴ１が地絡した状態とは、負荷配線ＬＴ１と接地との間に存在する絶縁抵抗ＲEの抵抗値が低下した状態に対応する。
　負荷配線ＬＴ１が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT3，ＶLT5は０であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は－Ｖ1である（図１８（ａ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２１，２２，２３となる。
　負荷配線ＬＴ２が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT3，ＶLT5はＶ1であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は０である（図１８（ｂ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２１，２２，２３となる。
　負荷配線ＬＴ３が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT3，ＶLT5は０であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は－Ｖ1である（図１８（ｃ））。このとき共振回路２２の電流値は、共振回路２１，２３のいずれの電流値よりも大きい。なお、共振回路２１の電流値と共振回路２３の電流値とは等しいと考えられる。
　負荷配線ＬＴ４が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT3，ＶLT5はＶ1であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は０である（図１８（ｄ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２３，２２，２１となる。
　負荷配線ＬＴ５が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT3，ＶLT5は０であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は－Ｖ1である（図１８（ｅ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２３，２２，２１となる。
　上記のように、負荷配線ＬＴ１の地絡時と負荷配線ＬＴ２の地絡時とでは、共振回路２１～２３の間での電流値の大きさの順位は変わらない一方で、電圧ＶLT1～ＶLT5の値が異なる。したがって、電流値および電圧値の組み合わせから、負荷配線ＬＴ１，ＬＴ２のいずれが地絡したかを検出することができる。負荷配線ＬＴ４，ＬＴ５についても同様である。さらに、負荷配線ＬＴ３の地絡時と負荷配線ＬＴ１またはＬＴ５の地絡時とでは、電圧ＶLT1～ＶLT5は同じである一方で、共振回路２１～２３に流れる電流が異なる。したがって電流値および電圧値から、負荷配線ＬＴ３の地絡を検出できる。
[規則91に基づく訂正 05.04.2013]　
　（モードＢ）
　図１９は、モードＢにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図２０は、負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図１９および図２０を参照して、電圧ＶLT1～ＶLT5は、図１７に示した電圧ＶLT1～ＶLT5と同じである。図２０の（ａ）～（ｅ）は、それぞれ負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５が地絡したときの電圧ＶLT1～ＶLT5を示す。
　負荷配線ＬＴ１が地絡した場合、電圧ＶLT3はＶ12であり、電圧ＶLT2，ＶLT4はＶ12／２であり、電圧ＶLT1，ＶLT5は０である（図２０（ａ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２１，２２，２３となる。
　負荷配線ＬＴ２が地絡した場合、電圧ＶLT3はＶ12／２であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は０であり、電圧ＶLT1，ＶLT5は－Ｖ12／２である（図２０（ｂ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２１，２２，２３となる。
　負荷配線ＬＴ３が地絡した場合、電圧ＶLT3は０であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は－Ｖ12／２であり、電圧ＶLT1，ＶLT5は－Ｖ12である（図２０（ｃ））。このとき共振回路２２の電流値は、共振回路２１，２３のいずれの電流値よりも大きい。なお、共振回路２１の電流値と共振回路２３の電流値とは等しいと考えられる。
　負荷配線ＬＴ４が地絡した場合、電圧ＶLT3はＶ12／２であり、電圧ＶLT2，ＶLT4は０であり、電圧ＶLT1，ＶLT5は－Ｖ12／２である（図２０（ｄ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２３，２２，２１となる。
　負荷配線ＬＴ５が地絡した場合、電圧ＶLT3はＶ12であり、電圧ＶLT2，ＶLT4はＶ12／２であり、電圧ＶLT1，ＶLT5は０である（図２０（ｅ））。このときの電流値の大きい順は、共振回路２３，２２，２１となる。
　モードＡの場合と同じく、負荷配線ＬＴ１の地絡時と負荷配線ＬＴ２の地絡時とでは、共振回路２１～２３の間での電流値の大きさの順位は変わらない一方で、電圧ＶLT1～ＶLT5は異なる。したがって、負荷配線ＬＴ１，ＬＴ２のいずれが地絡したかを検出することができる。負荷配線ＬＴ４，ＬＴ５についても同様である。さらに、負荷配線ＬＴ３の地絡時における電圧ＶLT1～ＶLT5は、負荷配線ＬＴ１，ＬＴ２，ＬＴ４，ＬＴ５の任意の１つが地絡した場合における電圧ＶLT1～ＶLT5と異なる。したがって、負荷配線ＬＴ３の地絡を検出できる。このように、電圧ＶLT1～ＶLT5および共振回路２１～２３に流れる電流の値の組み合わせによって地絡位置を特定できる。
[規則91に基づく訂正 05.04.2013]　
　（モードＣ）
　図２１は、モードＣにおける負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のそれぞれの電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図２２は、負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５のいずれかが地絡したときにおける電圧ＶLT1～ＶLT5を説明するための図である。図２１および図２２を参照して、電圧ＶLT1～ＶLT5は、図１７に示した電圧ＶLT1～ＶLT5と同じである。図２２の（ａ）～（ｅ）は、それぞれ負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５が地絡したときの電圧ＶLT1～ＶLT5を示す。
　負荷配線ＬＴ１が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5は、それぞれ、０，－Ｖ14／４，－２Ｖ14／４，－３Ｖ14／４，－Ｖ14である（図２２（ａ））。
　負荷配線ＬＴ２が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5は、それぞれ、Ｖ14／４，０，－Ｖ14／４，－２Ｖ14／４，－３Ｖ14／４である（図２２（ｂ））。
　負荷配線ＬＴ３が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5は、それぞれ、２Ｖ14／４，Ｖ14／４，０，－Ｖ14／４，－２Ｖ14／４である（図２２（ｃ））。
　負荷配線ＬＴ４が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5は、それぞれ、３Ｖ14／４，２Ｖ14／４，Ｖ14／４，０，－Ｖ14／４である（図２２（ｄ））。
　負荷配線ＬＴ５が地絡した場合、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5は、それぞれ、Ｖ14，３Ｖ14／４，２Ｖ14／４，Ｖ14／４，０である（図２２（ｅ））。
　モードＣの場合には、電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5が地絡位置に応じて変化する。したがって電圧ＶLT1，ＶLT2，ＶLT3，ＶLT4，ＶLT5から地絡位置を特定できる。
　図２３は、本発明の実施の形態に従う地絡検出回路の他の構成例を示した図である。図１４および図２３を参照して、地絡検出回路３１は、電圧検出器４１～４５、電流検出器４６～４８および地絡監視部５０をさらに備える点において地絡検出回路３０と異なる。電圧検出器４１～４５は、負荷配線ＬＴ１～ＬＴ５の電圧（電圧ＶLT1～ＶLT5）をそれぞれ検出する。電流検出器４６～４８は、共振回路２１～２３に流れる電流をそれぞれ検出する。地絡監視部５０は、電圧検出器４１～４５の各々から電圧値を受けるとともに、電流検出器４６～４８から電流値を受ける。地絡監視部５０は、その電圧値および電流値に基づいて、地絡の有無を検出する。さらに地絡が生じた場合には、地絡監視部５０は、地絡位置を特定する。地絡監視部５０は、たとえばマイクロコンピュータによって実現可能である。なお、地絡監視部５０は、電源装置１００のモードを自動的に判別してもよく、電源装置１００のモードに関する情報が地絡監視部５０に入力されることによって電源装置１００のモードを判別してもよい。
　地絡監視部５０は、上述した、モードＡ～Ｃの各々に対応する方法に従って地絡位置を特定する。すなわち、地絡監視部５０は、電圧ＶLT1～ＶLT5および共振回路２１～２３に流れる電流の組み合わせに基づいて、地絡位置を特定する。なお、地絡監視部５０が省略されていてもよい。
　以上のように本発明の実施の形態によれば、共振回路の共振周波数が交流電源の周波数と等しくされる。さらに、共振回路は、２つの負荷が接続される接続点に接続される。これにより、その接続点における電圧および共振回路に流れる電流に基づいて地絡位置を特定できる。
　さらに本発明の実施の形態によれば、複数の共振回路に対して共通に１つの交流電源が設けられる。本発明の実施の形態によれば、地絡位置を検出するための構成が複雑化することを回避できる。したがって簡素な構成によって地絡位置を検出できる。
　なお、負荷の数は複数であれば４に限定されるものではない。ｍ個（ｍは２以上）の複負荷が直列に接続される場合、２つの負荷が接続される接続点の数は（ｍ－１）個である。本発明では、地絡検出回路は（ｍ－１）個の共振回路を備えればよい。（ｍ－１）個の共振回路の各々の共振周波数は交流電源の共振周波数に等しくされる。負荷の数はしたがって、たとえば４より大きくてもよい。
　さらに、電源装置の構成および動作モードは上述した構成および動作モードに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　変圧器、２　整流器、４，５　電流制限回路、１０，３０，３１　地絡検出回路、１１～１４　負荷、２０　交流電源、２１～２３　共振回路、４１～４５　電圧検出器、
４６～４８　電流検出器、５０　地絡監視部、ＣE1～ＣE3　キャパシタ（地絡検出用）、ＣL　浮遊キャパシタ、Ｌ１～Ｌ９　可飽和リアクトル、ＬE1～ＬE3　インダクタ（地絡検出用）、ＬVE　インダクタ（減流用）、ＬＴ１～ＬＴ５　負荷配線、ＲE　絶縁抵抗、ＴＢ１～ＴＢ４　サイリスタ整流回路、ＴＳ１～ＴＳ９　サイリスタスイッチ。

Claims (6)

  1. 　電源装置（１００）に各々接続された複数の負荷（１１～１４）の地絡を検出するための地絡検出回路であって、
    　交流電源（２０）と、
    　前記複数の負荷（１１～１４）によって形成された少なくとも１つの電流経路と、前記交流電源（２０）との間に接続された、複数の共振回路（２１～２３）とを備え、
    　前記複数の共振回路（２１～２３）の各々は、前記交流電源（２０）の周波数と同じ共振周波数を有する、地絡検出回路。
  2. 　前記複数の共振回路（２１～２３）に対応してそれぞれ設けられて、前記交流電源（２０）から対応する共振回路を経由して前記少なくとも１つの電流経路を流れる電流を検出するための複数の電流検出器（４６～４８）と、
    　前記複数の負荷（１１～１４）に対応してそれぞれ設けられて、対応する負荷の電圧を検出するための複数の電圧検出器（４１～４５）とをさらに備える、請求項１に記載の地絡検出回路。
  3. 　前記電源装置（１００）は、
    　変圧器（１）と、
    　前記複数の負荷（１１～１４）に対応してそれぞれ設けられ、各々が前記変圧器（１）に接続された複数の整流回路（ＴＢ１～ＴＢ４）と、
    　前記複数の整流回路（ＴＢ１～ＴＢ４）のうちの少なくとも１つの整流回路に対する前記複数の負荷（１１～１４）の接続のモードを、第１、第２および第３のモードの間で切換える、少なくとも１つの半導体スイッチ（ＴＳ１～ＴＳ９）とを含み、
    　前記第１のモードは、前記少なくとも１つの整流回路に対して前記複数の負荷（１１～１４）が並列に接続されるモードであり、
    　前記第２のモードは、前記少なくとも１つの整流回路に対して前記複数の負荷（１１～１４）が直並列に接続されるモードであり、
    　前記第３のモードは、前記少なくとも１つの整流回路に対して前記複数の負荷（１１～１４）が直列に接続されるモードである、請求項２に記載の地絡検出回路。
  4. 　前記複数の電流検出器（４６～４８）の各々によって検出された前記電流と、前記複数の電圧検出器（４１～４５）によって検出された前記対応する負荷の前記電圧とを用いて地絡位置を特定するように構成された地絡監視部（５０）をさらに備える、請求項３に記載の地絡検出回路。
  5. 　前記複数の負荷（１１～１４）は、第１から第４の負荷であって、
    　前記第２のモードにおいて、前記第１および第２の負荷（１１，１２）が直列接続されるとともに、前記第３および第４（１３，１４）の負荷が直列接続され、
    　前記第３のモードにおいて、前記第１から第４の負荷が直列接続され、
    　前記複数の共振回路（２１～２３）は、
    　前記第１および第２の負荷の接続点に接続された第１の共振回路（２１）と、
    　前記第２および第３の負荷の接続点に接続された第２の共振回路（２２）と、
    　前記第３および第４の負荷の接続点に接続された第３の共振回路（２３）とを含む、請求項４に記載の地絡検出回路。
  6. 　前記地絡監視部（５０）は、
    　前記第１および第２のモードの各々において、前記第１から第３の共振回路の各々に流れる電流と前記第１から第４の負荷の各々の電圧とに基づいて地絡位置を特定し、前記第３のモードにおいて、前記第１から第４の負荷の各々の電圧に基づいて地絡位置を特定するように構成される、請求項５に記載の地絡検出回路。
PCT/JP2011/057211 2011-03-24 2011-03-24 地絡検出回路 WO2012127686A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20137015720A KR101479436B1 (ko) 2011-03-24 2011-03-24 지락 검출 회로
US13/994,456 US9255958B2 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Ground fault detection circuit
PCT/JP2011/057211 WO2012127686A1 (ja) 2011-03-24 2011-03-24 地絡検出回路
JP2013505752A JP5695736B2 (ja) 2011-03-24 2011-03-24 地絡検出回路
CN201180067372.0A CN103370630B (zh) 2011-03-24 2011-03-24 接地检测电路
TW100117730A TWI443348B (zh) 2011-03-24 2011-05-20 接地故障檢測電路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/057211 WO2012127686A1 (ja) 2011-03-24 2011-03-24 地絡検出回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012127686A1 WO2012127686A1 (ja) 2012-09-27
WO2012127686A9 true WO2012127686A9 (ja) 2013-06-27

Family

ID=46878878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/057211 WO2012127686A1 (ja) 2011-03-24 2011-03-24 地絡検出回路

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9255958B2 (ja)
JP (1) JP5695736B2 (ja)
KR (1) KR101479436B1 (ja)
CN (1) CN103370630B (ja)
TW (1) TWI443348B (ja)
WO (1) WO2012127686A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10274530B2 (en) * 2015-07-22 2019-04-30 Honeywell International Inc. System and method for dynamic ground fault detection
CN106066443B (zh) * 2016-06-07 2018-07-10 浙江医药高等专科学校 一种安全接地检测器的采样电路及安全接地检测器

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2980898A (en) * 1957-09-20 1961-04-18 Collins Radio Co Fault location system
US3699392A (en) * 1971-11-22 1972-10-17 Joo C Lee Ground fault detection system with sequential line testing
US3801871A (en) 1973-04-23 1974-04-02 Amf Inc Gfi circuit having tuned circuit fault detector
US4159499A (en) * 1977-06-20 1979-06-26 Bereskin Alexander B Ground fault detection and protection circuit
US4371832A (en) * 1980-05-27 1983-02-01 Wilson Gerald L DC Ground fault detector wherein fault is sensed by noting imbalance of magnetic flux in a magnetic core
JPS5818173A (ja) * 1981-07-27 1983-02-02 Hitachi Ltd 直流電源回路の地絡位置検出方法
JPS58175922A (ja) * 1982-04-05 1983-10-15 神鋼電機株式会社 半導体電力変換システム
JP2544907B2 (ja) 1985-06-27 1996-10-16 三菱電機株式会社 加熱電源装置
US4809123A (en) * 1986-04-14 1989-02-28 Isco, Inc. Ground fault detector for high-voltage DC power supplies
JPH01185132A (ja) * 1988-01-11 1989-07-24 Fujitsu Ltd 漏電保護回路
US5363047A (en) * 1992-10-30 1994-11-08 Southern California Edison Company Portable ground fault detector
ATE166765T1 (de) * 1993-03-09 1998-06-15 Everbrite Inc Schutzschaltung für eine leistungsversorgung einer beleuchtungsrohre
JP3460336B2 (ja) * 1994-10-21 2003-10-27 富士電機株式会社 多端子系送電線における故障点標定方法
JPH09163590A (ja) * 1995-11-30 1997-06-20 Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk 保護機能付スイッチ回路
US6188553B1 (en) * 1997-10-10 2001-02-13 Electro-Mag International Ground fault protection circuit
US6963178B1 (en) 1998-12-07 2005-11-08 Systel Development And Industries Ltd. Apparatus for controlling operation of gas discharge devices
US6633154B1 (en) 2000-01-04 2003-10-14 William B. Duff, Jr. Method and circuit for using polarized device in AC applications
JP3388440B2 (ja) * 2000-02-29 2003-03-24 マルチ計測器株式会社 接地抵抗の測定方法
US6421214B1 (en) * 2000-03-03 2002-07-16 Pass & Seymour, Inc. Arc fault or ground fault detector with self-test feature
US7508930B2 (en) * 2004-01-20 2009-03-24 Adtran, Inc. Technique for independent ground fault detection of multiple twisted pair telephone lines connected to a common electrical power source
CN100334458C (zh) * 2005-06-02 2007-08-29 昆明理工大学 基于电流分解和无功检测的谐振接地系统故障选线方法
JP4937294B2 (ja) * 2009-03-31 2012-05-23 本田技研工業株式会社 地絡検知システムを備える電気自動車

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130107331A (ko) 2013-10-01
CN103370630A (zh) 2013-10-23
WO2012127686A1 (ja) 2012-09-27
US9255958B2 (en) 2016-02-09
CN103370630B (zh) 2016-01-20
TWI443348B (zh) 2014-07-01
KR101479436B1 (ko) 2015-01-05
US20130285669A1 (en) 2013-10-31
JP5695736B2 (ja) 2015-04-08
JPWO2012127686A1 (ja) 2014-07-24
TW201239371A (en) 2012-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2495863A2 (en) CMV reduction under BUS transient condition
CN109301813B (zh) 一种故障控制方法、控制器以及中高压能量变换系统
US10536071B2 (en) Detecting ground faults on non-isolated DC systems
US20120275202A1 (en) Series multiplex power conversion apparatus
US20120081938A1 (en) Discharging a capacitance provided at the output of an inverter
JP6599071B1 (ja) 電力変換装置
EP3402061A1 (en) Ac-dc converting device and control method for same
JP2018525965A (ja) インバータを動作させる方法およびインバータ
US10069438B2 (en) Power converter with capacitor voltage balancing
US9928955B2 (en) Zero-phase-sequence current transformer, ground fault current detection device, power conditioner, and method for detecting malfunction of zero-phase-sequence current transformer
JP5695736B2 (ja) 地絡検出回路
JP4835930B2 (ja) 地絡検出手段を備えたインバータ装置
JP6819302B2 (ja) 状態検出装置
JP2016123216A (ja) インバータの故障検出方法およびインバータ検査装置
CN104365005B (zh) 用于逆变器的电压供应装置
WO2019186752A1 (ja) 電力変換装置
JP7043607B2 (ja) 電力変換装置
WO2012120703A1 (ja) 電力送電装置
CN110445134B (zh) 一种柔性合环装置
JP6976426B2 (ja) 電力変換装置
JP4974215B2 (ja) 電磁石電源装置
KR20160063873A (ko) 고장진단이 가능한 전력변환장치
KR101936564B1 (ko) 멀티레벨 인버터 제어장치
KR20160062834A (ko) 경부하에서의 전력 변환 장치 및 제어 방법
JP2013005641A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180067372.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11861400

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013505752

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13994456

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137015720

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11861400

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1