JP2019030101A - Electric power conversion system, method of estimating voltage at earth position, and distributed power supply system - Google Patents
Electric power conversion system, method of estimating voltage at earth position, and distributed power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019030101A JP2019030101A JP2017146535A JP2017146535A JP2019030101A JP 2019030101 A JP2019030101 A JP 2019030101A JP 2017146535 A JP2017146535 A JP 2017146535A JP 2017146535 A JP2017146535 A JP 2017146535A JP 2019030101 A JP2019030101 A JP 2019030101A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- ground fault
- bus
- converter
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電力変換装置、地絡箇所の電圧推定方法、及び、分散型電源システムに関する。 The present invention relates to a power conversion device, a ground fault location voltage estimation method, and a distributed power supply system.
分散型電源システムにおける地絡検出には、DCバスの中性点(2線間の電位の中性点)から高抵抗で接地電位に繋ぐ高抵抗接地方式が用いられている。この場合、高抵抗接地点に流れる電流が一定値以上になると、地絡が発生したと判断することができる(例えば、特許文献1参照。)。
また、中性点と地絡点とが互いに同電位となった場合には電流が流れない「不感帯」が生じることに着目し、中性点ではなく、あえて非中性点から高抵抗接地する技術も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
For detecting a ground fault in a distributed power supply system, a high-resistance grounding method is used in which a neutral point of a DC bus (a neutral point between two wires) is connected to a ground potential with a high resistance. In this case, it can be determined that a ground fault has occurred when the current flowing through the high-resistance grounding point exceeds a certain value (see, for example, Patent Document 1).
Also, pay attention to the fact that a “dead zone” in which current does not flow when the neutral point and ground fault point are at the same potential. Techniques have also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、高抵抗接地の接地点に流れる電流を検出するだけでは、システム全体として、どこかで地絡が発生したという事実を捉えることができるにとどまり、地絡箇所の絞り込みまでは、できない。
かかる課題に鑑み、本発明は、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる電力変換装置、地絡箇所の電圧推定方法、及び、分散型電源システムを提供することを目的とする。
However, simply detecting the current flowing through the ground point of the high-resistance ground can only capture the fact that a ground fault has occurred somewhere in the entire system, and cannot narrow down the ground fault location.
In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a power conversion device that can narrow down a ground fault location, a voltage estimation method for a ground fault location, and a distributed power supply system when a ground fault occurs. .
《電力変換装置》
本発明の一表現に係る電力変換装置は、スイッチングによって電力の変換を行う電力変換装置であって、非絶縁の変換器と、前記変換器と繋がっているDCバスと、地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定するものである。
《Power conversion device》
A power conversion device according to an expression of the present invention is a power conversion device that performs power conversion by switching, and includes a non-insulated converter, a DC bus connected to the converter, A ground fault detection element interposed between the ground fault location of the DC bus and an intermediate node that divides the two lines of the DC bus, and a control unit that controls the converter, wherein the control unit includes the ground plane. At the time of a fault, the voltage of the DC bus is changed using the converter, and the voltage at the ground fault location is estimated based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element before and after the change. To do.
《地絡箇所の電圧推定方法》
また、本発明の一表現に係る地絡箇所の電圧推定方法は、非絶縁の変換器がDCバスと繋がっている電力変換装置において、当該電力変換装置の制御部が行う地絡箇所の電圧推定方法であって、地絡検出素子に流れる電流に基づいて地絡の発生を検出し、地絡が発生した場合、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する。
《Ground fault location voltage estimation method》
Moreover, the voltage estimation method of the ground fault location which concerns on one expression of this invention is the voltage estimation of the ground fault location which the control part of the said power converter device performs in the power converter device with which the non-insulated converter is connected with DC bus. A method of detecting the occurrence of a ground fault based on a current flowing in a ground fault detection element, and when a ground fault occurs, the voltage of the DC bus is changed using the converter, and before and after the change. The voltage at the ground fault location is estimated based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element.
《分散型電源システム》
また、本発明の一表現に係る分散型電源システムは、直流電源又は直流負荷である直流設備と、前記直流設備と交流電路との間に設けられ、スイッチングによって電力の変換を行う電力変換装置と、を含む分散型電源システムであって、前記電力変換装置は、前記直流設備と接続された複数の非絶縁のDC/DCコンバータと、前記複数のDC/DCコンバータと繋がっている共通のDCバスと、前記DCバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定するものである。
《Distributed power supply system》
Further, a distributed power system according to an expression of the present invention includes a DC power source or a DC load that is a DC load, and a power converter that is provided between the DC facility and the AC circuit and converts power by switching. The power converter includes a plurality of non-insulated DC / DC converters connected to the DC equipment and a common DC bus connected to the plurality of DC / DC converters. And an inverter provided between the DC bus and the AC circuit, and a ground interposed between a ground fault location on the circuit and an intermediate node that divides the two lines of the DC bus at the time of a ground fault. And a controller for controlling the converter, and the controller changes the voltage of the DC bus using the converter at the time of the ground fault, before and after the change, DC bus voltage and Based on the voltage across the serial ground fault detector element, and estimates the voltage of the ground 絡箇 plants.
本発明によれば、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる。 According to the present invention, when a ground fault occurs, the ground fault location can be narrowed down.
[実施形態の要旨]
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
[Summary of Embodiment]
The gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.
(1)これは、スイッチングによって電力の変換を行う電力変換装置であって、非絶縁の変換器と、前記変換器と繋がっているDCバスと、地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定する、電力変換装置である。 (1) This is a power conversion device that performs power conversion by switching, and includes a non-insulated converter, a DC bus connected to the converter, a ground fault location on the electric circuit, and the A ground fault detection element interposed between an intermediate node that divides the two lines of the DC bus, and a control unit that controls the converter, wherein the control unit is configured to convert the converter during the ground fault. A power converter that estimates the voltage of the ground fault location based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element before and after the change. is there.
上記の電力変換装置では、地絡検出素子に流れる電流に基づいて地絡を検出することができる。そして、地絡時に、変換器を用いてDCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、DCバスの電圧及び地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する。当該電圧が推定されれば、その情報を基に、地絡している電路を容易につきとめることができる。すなわち、このような電力変換装置によれば、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる。 In said power converter device, a ground fault can be detected based on the electric current which flows into a ground fault detection element. And at the time of a ground fault, the voltage of a DC bus is changed using a converter, and the voltage of a ground fault location is estimated based on the voltage of a DC bus and the both-ends voltage of a ground fault detection element before and behind a change. If the voltage is estimated, the grounded electric circuit can be easily found based on the information. That is, according to such a power converter, when a ground fault occurs, the ground fault location can be narrowed down.
(2)また、(1)の電力変換装置において、前記制御部は、推定した前記地絡箇所の電圧と、前記電力変換装置内の互いに異なる各電路の電圧とを比較して、電圧値が最も近い電圧の電路で地絡が発生していると判断するようにしてもよい。
この場合、制御部は、地絡箇所(電路)の特定まで実行することができる。
(2) Further, in the power conversion device of (1), the control unit compares the estimated voltage of the ground fault location with the voltage of each different electric circuit in the power conversion device, and the voltage value is It may be determined that a ground fault has occurred in the closest voltage circuit.
In this case, the control unit can execute until the ground fault location (electric circuit) is specified.
(3)また、(1)又は(2)の電力変換装置において、前記地絡時に、前記DCバスの電圧を2値以上に変化させてもよい。
この場合、2値以上のDCバス電圧及び、それらに対応する地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を正確に推定することができる。
(3) Moreover, in the power converter of (1) or (2), the voltage of the DC bus may be changed to a binary value or more during the ground fault.
In this case, it is possible to accurately estimate the voltage at the ground fault location based on the DC bus voltage of two or more values and the voltage across the ground fault detection element corresponding thereto.
(4)また、(3)の電力変換装置において例えば、前記DCバスの電圧の変化とは、最初の電圧から見て、下降させた電圧及び上昇させた電圧の両方を含む。
この場合、変化幅を確保しやすい。変化幅が大きい方が、地絡箇所の電圧を、より正確に推定することができる。
(4) In the power conversion device of (3), for example, the change in the voltage of the DC bus includes both a lowered voltage and a raised voltage as seen from the initial voltage.
In this case, it is easy to ensure the change width. The larger the change width, the more accurately the voltage at the ground fault location can be estimated.
(5)また、(2)の電力変換装置において、前記DCバスに複数のDC/DCコンバータが接続されている場合であって、いずれかのDC/DCコンバータの電源又は負荷側におけるプラス側電路で地絡が発生しているとき、前記制御部は、当該DC/DCコンバータを解列し、その他のDC/DCコンバータによって運転を継続するようにしてもよい。
この場合、いずれかのDC/DCコンバータの電源又は負荷側におけるプラス側電路で地絡が生じても、他のDC/DCコンバータを用いて運転を継続することができるので、地絡時でも、電力変換装置の運転が可能となる場合がある。
(5) Further, in the power conversion device of (2), when a plurality of DC / DC converters are connected to the DC bus, the power supply of any DC / DC converter or the plus side electric circuit on the load side When the ground fault occurs, the control unit may disconnect the DC / DC converter and continue the operation with the other DC / DC converter.
In this case, even if a ground fault occurs in the power source of any DC / DC converter or a plus side electric circuit on the load side, operation can be continued using another DC / DC converter. The power converter may be allowed to operate.
(6)方法の観点からは、非絶縁の変換器がDCバスと繋がっている電力変換装置において、当該電力変換装置の制御部が行う地絡箇所の電圧推定方法であって、地絡検出素子に流れる電流に基づいて地絡の発生を検出し、地絡が発生した場合、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する、地絡箇所の電圧推定方法である。 (6) From the viewpoint of the method, in the power conversion device in which the non-insulated converter is connected to the DC bus, the voltage estimation method of the ground fault location performed by the control unit of the power conversion device, the ground fault detection element The occurrence of a ground fault is detected based on the current flowing through the current, and when a ground fault occurs, the DC bus voltage is changed using the converter, and the DC bus voltage and the ground before and after the change are changed. A ground fault location voltage estimation method for estimating a ground fault location voltage based on a voltage across a fault detection element.
このような地絡箇所の電圧推定方法では、地絡時に、変換器を用いてDCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、DCバスの電圧及び地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する。当該電圧が推定されれば、その情報を基に、地絡している電路を容易につきとめることができる。すなわち、このような地絡箇所の電圧推定方法によれば、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる。 In such a ground fault location voltage estimation method, at the time of a ground fault, a DC bus voltage is changed using a converter, and based on the DC bus voltage and the voltage across the ground fault detection element before and after the change. Estimate the voltage at the ground fault location. If the voltage is estimated, the grounded electric circuit can be easily found based on the information. That is, according to such a ground fault location voltage estimation method, ground fault locations can be narrowed down when a ground fault occurs.
(7)一方、分散型電源システムとしては、直流電源又は直流負荷である直流設備と、前記直流設備と交流電路との間に設けられ、スイッチングによって電力の変換を行う電力変換装置と、を含む分散型電源システムである。そして、前記電力変換装置は、前記直流設備と接続された複数の非絶縁のDC/DCコンバータと、前記複数のDC/DCコンバータと繋がっている共通のDCバスと、前記DCバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定する。 (7) On the other hand, the distributed power system includes a DC power source that is a DC power source or a DC load, and a power converter that is provided between the DC facility and the AC circuit and converts power by switching. It is a distributed power system. The power converter includes a plurality of non-insulated DC / DC converters connected to the direct current facility, a common DC bus connected to the plurality of DC / DC converters, the DC bus, and the AC electric circuit. A ground fault detecting element interposed between a ground fault location on the electric circuit and an intermediate node that divides the two lines of the DC bus at the time of the ground fault, and the converter. A controller for controlling, the controller changes the voltage of the DC bus using the converter at the time of the ground fault, and detects the voltage of the DC bus and the ground fault before and after the change. Based on the voltage across the element, the voltage at the ground fault location is estimated.
このような分散型電源システムでは、地絡検出素子に流れる電流に基づいて地絡を検出することができる。そして、地絡時に、変換器を用いてDCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、DCバスの電圧及び地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する。当該電圧が推定されれば、その情報を基に、地絡している電路を容易につきとめることができる。すなわち、このような分散型電源システムによれば、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる。 In such a distributed power supply system, a ground fault can be detected based on the current flowing through the ground fault detection element. And at the time of a ground fault, the voltage of a DC bus is changed using a converter, and the voltage of a ground fault location is estimated based on the voltage of a DC bus and the both-ends voltage of a ground fault detection element before and behind a change. If the voltage is estimated, the grounded electric circuit can be easily found based on the information. That is, according to such a distributed power supply system, when a ground fault occurs, the ground fault location can be narrowed down.
[実施形態の詳細]
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置、地絡検出方法、分散型電源システムについて、図面を参照して説明する。
[Details of the embodiment]
Hereinafter, a power converter, a ground fault detection method, and a distributed power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
《電力変換装置及び分散型電源システムの構成例》
図1は、分散型電源システム100の一例を示す回路図である。分散型電源システム100は、蓄電池1,2と、電力変換装置3とによって構成されている。蓄電池1,2は、直流電源であると同時に、充電時は直流負荷となるものである性格を有する直流設備である。なお、直流電源としてのみであれば、他にも、例えば、太陽光発電パネル、燃料電池等を用いることもできる。蓄電池1の電圧と、蓄電池2の電圧とは、ここでは互いに異なるものとする。
一方、電力変換装置3の交流側には、交流電路10が接続されている。交流電路10には例えば変圧器11を介して、需要家の負荷12及び商用電力系統13が接続されている。
<< Configuration example of power converter and distributed power supply system >>
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of a distributed
On the other hand, an AC
電力変換装置3は、大きく分けて、双方向性のDC/DCコンバータ4,5と、双方向性のインバータ6と、DCバス(P線,N線)7と、地絡検出回路8と、制御部9とを備えている。DC/DCコンバータ4は、蓄電池1とDCバス7との間に設けられている。DC/DCコンバータ5は、蓄電池2とDCバス7との間に設けられている。2つのDC/DCコンバータ4,5は、DCバス7側で相互に接続されている。すなわち、2つのDC/DCコンバータ4,5に対して、DCバス7は共通の存在である。DC/DCコンバータ4,5及びインバータ6はいずれも、入力−出力間で非絶縁の変換器である。N線は、分散型電源システム100全体として共通の電路となっている。
The
なお、図1では、2つの蓄電池1,2にそれぞれDC/DCコンバータ4,5が接続されている直流側2系統の構成例を示したが、直流側3系統以上を設けることもできる。逆に、1系統であってもよい。また、直流側n系統(nは自然数)とすれば、n個のDC/DCコンバータが存在するが、蓄電池1は、2以上のDC/DCコンバータに共用される構成であってもよい。
Although FIG. 1 shows a configuration example of two DC side systems in which the DC /
図1において、DC/DCコンバータ4は、主回路要素として、スイッチング素子41、ダイオード42、直流リアクトル43、ハイサイドのスイッチング素子44、ローサイドのスイッチング素子45、及び、平滑用のコンデンサ46を備えている。また、計測用要素として、蓄電池1の両端電圧を計測する電圧センサ40を備えている。スイッチング素子41,44,45は、制御部9により、制御される。電圧センサ40の計測出力は、制御部9に送られる。制御部9は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア(コンピュータプログラム)をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部9の記憶装置(図示せず。)に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部を構成することも可能である。
In FIG. 1, the DC / DC converter 4 includes a switching element 41, a
DC/DCコンバータ4は、蓄電池1の電圧を、所望の電圧に変換してDCバス7に提供することができる。また、逆に、DC/DCコンバータ4は、DCバス7の電圧を所望の電圧に変換して蓄電池1を充電することができる。
The DC / DC converter 4 can convert the voltage of the storage battery 1 into a desired voltage and provide it to the
同様に、DC/DCコンバータ5は、主回路要素として、スイッチング素子51、ダイオード52、直流リアクトル53、ハイサイドのスイッチング素子54、ローサイドのスイッチング素子55、及び、平滑用のコンデンサ56を備えている。また、計測要素として、蓄電池2の両端電圧を計測する電圧センサ50を備えている。スイッチング素子51,54,55は、制御部9により、制御される。電圧センサ50の計測出力は、制御部9に送られる。
Similarly, the DC /
DC/DCコンバータ5は、蓄電池2の電圧を、所望の電圧に変換してDCバス7に提供することができる。また、逆に、DC/DCコンバータ5は、DCバス7の電圧を所望の電圧に変換して蓄電池2を充電することができる。
The DC /
インバータ6は、主回路要素として、スイッチング素子61〜66、交流リアクトル67、及び、DCバス7の電圧を平滑するコンデンサ68とを備えている。スイッチング素子61〜66は、スイッチング素子61,62のペアと、スイッチング素子63,64のペアと、スイッチング素子65,66のペアとによって単相3線用の3レグを構成する。また、計測要素として、DCバス7の2線(P線−N線)間の電圧を計測する電圧センサ60を備えている。なお、電圧センサ60はインバータ6の外に設けられていてもよく、要するに、DCバス7の2線間の電圧を計測して制御部7に送ることができればよい。
The
なお、上記の各スイッチング素子としては、図示のようにIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)に逆極性のダイオードを並列接続したもの、又は、ボディダイオードを有するMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)を使用することができる。 In addition, as each of the switching elements described above, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) connected in parallel with a diode of reverse polarity or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) having a body diode as shown in the figure. Can be used.
《電力変換装置の基本動作》
蓄電池1,2を放電させるときの上記電力変換装置3は、DC/DCコンバータ4,5がそれぞれ、蓄電池1,2の電圧を変換して同じ電圧をDCバス7に送り込む。インバータ6は、DCバス7の直流電圧を単相3線の交流に変換して交流電路10に提供することができる。交流電路10に提供された電力は、負荷12にて消費される。
蓄電池1,2を充電するときの上記電力変換装置3は、インバータ6が交流から直流への逆変換を行い、DCバス7に電圧を供給する。DC/DCコンバータ4,5はそれぞれ、DCバス7の電圧を所望の電圧に変換して蓄電池1,2を充電する。
<Basic operation of power converter>
In the
In the
電力変換装置3が商用電力系統13と接続され、系統連系運転を行っている時、交流電圧は商用電力系統13により決まる。この状態では、インバータは、DCバス7が定電圧になるよう制御している。
一方、商用電力系統13と切り離された電力変換装置3が自立運転を行っている時は、負荷12に供給する交流電圧をインバータ6が定電圧に制御している。この状態では、インバータ6がDCバス7の電圧を制御することはできず、DCバス7の電圧は、DC/DCコンバータ4,5によって定電圧に制御されている。
When the
On the other hand, when the
《地絡検出回路》
次に、地絡検出回路について説明する。
《Ground fault detection circuit》
Next, the ground fault detection circuit will be described.
図1における地絡検出回路8は、DCバス7のP線−N線間に、互いに直列に接続された分圧抵抗R1,R2と、分圧抵抗R1,R2の相互接続点と接地電位との間に設けられた地絡検出素子としての検出抵抗R3と、その検出抵抗R3の両端電圧を検出する電圧センサ80とを備えている。電圧センサ80の計測出力は、制御部9に送られる。なお、分圧抵抗R1,R2及び検出抵抗R3はそれぞれ、抵抗値もR1,R2,R3で表すものとする。抵抗値R1,R2,R3の一例については後述するが、相対的な大小関係として、R1,R2は高抵抗(例えばkΩオーダー)であり、R3は低抵抗(例えば数十Ωオーダー)である。
The ground fault detection circuit 8 in FIG. 1 includes a voltage dividing resistor R1, R2 connected in series between the P line and the N line of the
《蓄電池プラス極側の地絡》
図2は、図1の回路において、蓄電池1におけるプラス極側の電路上のある点を「ノード」と称した場合に、ノードP1に地絡が発生した場合に電流が流れる経路を示した図である。図において、電流は、ノードP1から地絡抵抗RLP1(抵抗値RLP1)、検出抵抗R3、分圧抵抗R2を通って、システム全体として共通のN線に至る。このとき流れる電流をIleakとすると、電圧センサ80は、電圧(Ileak・R3)を検出する。
<Storage battery plus ground fault on the pole side>
FIG. 2 is a diagram showing a path through which a current flows when a ground fault occurs at the node P1 when a certain point on the electric circuit on the positive electrode side of the storage battery 1 is referred to as a “node” in the circuit of FIG. It is. In the figure, the current passes from the node P1 through the ground fault resistance R LP1 (resistance value R LP1 ), the detection resistance R3, and the voltage dividing resistance R2 to the N line common to the entire system. Assuming that the current flowing at this time is I leak , the
同様に、図3は、図1の回路において、蓄電池2におけるプラス極側の電路上のノードP2に地絡が発生した場合に電流が流れる経路を示した図である。図において、電流は、ノードP2から地絡抵抗RLP2、検出抵抗R3、分圧抵抗R2を通って、N線に至る。このとき流れる電流をIleakとすると、電圧センサ80は、電圧(Ileak・R3)を検出する。
なお、前述のように、直流側系統が、n組(nは3以上の自然数)ある場合も同様である。
Similarly, FIG. 3 is a diagram showing a path through which a current flows when a ground fault occurs in the node P2 on the electric circuit on the positive electrode side in the
As described above, the same applies to the case where there are n sets (n is a natural number of 3 or more) of direct current systems.
《DCバスのP線の地絡》
図4は、図1の回路において、DCバス7のP線に地絡が発生した場合に電流が流れる経路を示した図である。図において、電流は、P線から地絡抵抗RLP(抵抗値RLP)、検出抵抗R3、分圧抵抗R2を通って、システム全体として共通のN線に至る。このとき流れる電流をIleakとすると、電圧センサ80は、電圧(Ileak・R3)を検出する。
《P bus ground fault of DC bus》
FIG. 4 is a diagram showing a path through which a current flows when a ground fault occurs in the P line of the
《N線の地絡》
図5は、図1の回路において、N線に地絡が発生した場合に電流が流れる経路を示した図である。図において、電流は、分圧抵抗R1から検出抵抗R3、地絡抵抗RLN(抵抗値RLN)を通って、システム全体として共通のN線に至る。このとき流れる電流をIleakとすると、電圧センサ80は、電圧(Ileak・R3)を検出する。
《N-line ground fault》
FIG. 5 is a diagram showing a path through which a current flows when a ground fault occurs in the N line in the circuit of FIG. In the figure, the current passes from the voltage dividing resistor R1 to the common resistor N as a whole system through the detection resistor R3 and the ground fault resistor R LN (resistance value R LN ). Assuming that the current flowing at this time is I leak , the
《交流電路の地絡》
図6は、図1の回路において、変圧器11より電力変換装置3側の交流電路10の電圧線に地絡が発生した場合に電流が流れる経路を示した図である。図において、電流は、交流電路10の電圧線から地絡抵抗RLAC(抵抗値RLAC)、検出抵抗R3、分圧抵抗R2を通って、N線に至る。このとき流れる電流をIleakとすると、電圧センサ80は、電圧(Ileak・R3)を検出する。
《AC ground fault》
FIG. 6 is a diagram illustrating a path through which a current flows when a ground fault occurs in the voltage line of the
《地絡時の回路》
図7は、上記各種の地絡時に形成される回路にのみ着目して、これを普遍的に表現した回路図である。図7において、回路の基準電位ノードはN線である。Vxは、地絡時に検出抵抗R3を含む閉回路中にある、N線から見た地絡箇所の電圧である。Vdcは、DCバス7のP線−N線間の電圧である。R1,R2は、図1〜6に示している分圧抵抗であり、その相互接続点は、DCバス7の2線間を分圧した中間ノードndcとなる。R3は、図1〜6に示している検出抵抗であり、一端が中間ノードndcに接続され、他端が接地電位に接続される。RLは、図2〜6に示した地絡抵抗RLP1,RLP2,RLP,RLN.RLACの総称である。電流Ileakは、検出抵抗R3に流れる。
《Circuit at ground fault》
FIG. 7 is a circuit diagram universally expressed focusing on only the circuits formed at the time of various ground faults. In FIG. 7, the reference potential node of the circuit is an N line. Vx is a voltage at the ground fault point as seen from the N line in the closed circuit including the detection resistor R3 at the time of the ground fault. V dc is a voltage between the P line and the N line of the
図2,図3に示す蓄電池1,2側のノードP1,P2の地絡時には、地絡箇所の電圧Vxは、蓄電池1側のノードP1又は蓄電池2側のノードP2の、対N線電圧となる。図4に示すDCバス7のP線地絡時は、電圧Vxは、DCバス7のP線−N線間電圧となる。図5に示すN線地絡時は、電圧Vxは、N線を基準電位ノードとすると、地絡箇所の電圧Vxは0である。従って、電源としての電圧Vxは存在せず、その両端を短絡した状態となる。また、図6に示す交流電路の地絡時には、電圧Vxは、N線から見た交流電路の電圧となる。
2 and 3, when a ground fault occurs in the nodes P1 and P2 on the
図7において、分圧抵抗R2の両端にかかる電圧をVR2、流れる電流をIR2、電流Ileakが分圧抵抗R1,R2の相互接続点(中間ノードndc)から検出抵抗R3に向かって流れているとすると、分圧抵抗R1,R2に関して、以下の式が成り立つ。
Vdc−VR2=R1(IR2+Ileak) ・・・(1)
VR2=R2×IR2 ・・・(2)
式(1)及び(2)からIR2を消去すると、以下の式(3)が得られる。
Vdc=VR2{(R1+R2)/R2}+(R1×Ileak)
・・・(3)
In FIG. 7, the voltage applied to both ends of the voltage dividing resistor R2 is V R2 , the flowing current is I R2 , and the current I leak is from the interconnection point (intermediate node n dc ) of the voltage dividing resistors R1 and R2 toward the detection resistor R3. Assuming that the current is flowing, the following equation is established with respect to the voltage dividing resistors R1 and R2.
V dc −V R2 = R1 (I R2 + I leak ) (1)
V R2 = R2 × I R2 (2)
When IR2 is eliminated from the formulas (1) and (2), the following formula (3) is obtained.
V dc = V R2 {(R1 + R2) / R2} + (R1 × I leak )
... (3)
また、R3,RLに関しては、以下の関係となる。
(Vx−VR2)=−Ileak×(R3+RL) ・・・(4)
式(3)及び(4)からVR2を消去すると、以下のようになる。
Vdc=IL×[{(R1+R2)(R3+RL)+R1・R2}/R2]+{(R1+R2)/R2}Vx ・・・(5)
Further, R3 and RL have the following relationship.
(Vx−V R2 ) = − I leak × (R3 + R L ) (4)
Erasing VR2 from equations (3) and (4) yields :
V dc = I L × [{(R1 + R2) (R3 + R L ) + R1 · R2} / R2] + {(R1 + R2) / R2} Vx (5)
式(5)に基づいて、地絡抵抗RL及び電流Ileakについて整理すると、以下のようになる。
RL=[R2・Vdc/{Ileak(R1+R2)}]−(Vx/Ileak)−{R1・R2/(R1+R2)}−R3 ・・・(6)
Ileak={(R1+R2)Vx−R2・Vdc}/{(R1+R2)(R3+RL)+R1・R2} ・・・(7)
Based on the equation (5), the ground fault resistance R L and the current I leak are arranged as follows.
RL = [R2 * Vdc / { Ileak (R1 + R2)}]-(Vx / Ileak )-{R1 * R2 / (R1 + R2)}-R3 (6)
I leak = {(R1 + R2) Vx−R2 · V dc } / {(R1 + R2) (R3 + R L ) + R1 · R2} (7)
次に、検出抵抗R3の両端電圧をVsensとすると、
Vsens=Ileak・R3 ・・・(8)
である。ここに、式(7)のIleakを代入すると、以下の式(9)が得られる。
Vsens=[{(R1+R2)Vx−R2・Vdc}/{(R1+R2)(R3+RL)+R1・R2}]R3 ・・・(9)
Next, when the voltage across the detection resistor R3 is V sens ,
V sens = I leak · R3 (8)
It is. Substituting I leak in equation (7) here yields equation (9) below.
V sens = [{(R1 + R2) Vx−R2 · V dc } / {(R1 + R2) (R3 + R L ) + R1 · R2}] R3 (9)
式(9)において、Vxは本来、求めたい値であるから不定パラメータである。また、地絡抵抗RLは、検出困難な不定パラメータである。1つの式内に2つの不定パラメータがあると、地絡箇所の電圧Vxを求めることができない。そこで、特定パラメータを変化させることでVxを推定することを考える。ここで、分圧抵抗R1,R2を変化させると、地絡検出の不感帯が生じる可能性があるので、R1,R2は変化させない。また、検出抵抗R3は、数Ω〜数十Ωの値であり、他のkΩオーダーの抵抗に比べると非常に小さく、そのため、変化させても全体として影響が出ない。 In Expression (9), Vx is an indefinite parameter because it is originally a desired value. Further, the ground fault resistance RL is an indefinite parameter that is difficult to detect. If there are two indefinite parameters in one equation, the voltage Vx at the ground fault location cannot be obtained. Accordingly, consider estimating Vx by changing a specific parameter. Here, if the voltage dividing resistors R1 and R2 are changed, there is a possibility that a dead zone for detecting a ground fault may be generated. Therefore, R1 and R2 are not changed. The detection resistor R3 has a value of several ohms to several tens of ohms, and is very small compared to other resistances in the order of kΩ. Therefore, even if the resistance is changed, there is no influence as a whole.
そこで、残るパラメータであるVdcを変化させることを考える。
まず、式(9)を変形し、以下の式(10)とする。
{(R1+R2)(R3+RL)+R1・R2}/R3={(R1+R2)Vx−R2・Vdc}/Vsens ・・・(10)
ここで、Vdcを変化させても左辺は一定値である。従って、Vdcを変化させる前の右辺と、変化させた後の右辺とは、互いに同じである。そこで、変化させる前のVdc、Vsensに対して、Vdcを変化させた後の値を、V’dc、V’sensとすると、以下の関係が成り立つ。
Accordingly, consider changing the remaining parameter V dc .
First, equation (9) is transformed into the following equation (10).
{(R1 + R2) (R3 + R L ) + R1 · R2} / R3 = {(R1 + R2) Vx−R2 · V dc } / V sens (10)
Here, even if V dc is changed, the left side is a constant value. Therefore, the right side before changing V dc and the right side after changing V dc are the same. Therefore, when V dc and V ′ sens are values after changing V dc with respect to V dc and V sens before being changed, the following relationship is established.
{(R1+R2)Vx−R2・Vdc}/Vsens={(R1+R2)Vx−R2・V’dc}/V’sens ・・・(11)
式(11)をVxについて解き、かつ、変化を絶対値で考えると、以下の式(12)が得られる。
Vx={R2/(R1+R2)}×
|(V’sensVdc−VsensV’dc)/(Vsens−V’sens)|
・・・(12)
{(R1 + R2) Vx−R2 · Vdc } / Vsens = {(R1 + R2) Vx−R2 · V′dc } / V′sens (11)
When the equation (11) is solved for Vx and the change is considered as an absolute value, the following equation (12) is obtained.
Vx = {R2 / (R1 + R2)} ×
| (V 'sens V dc -V sens V' dc) / (V sens -V 'sens) |
(12)
式(12)は、DCバス7の線間電圧を、ある値から他の値に変化させ、それらの2値に対応する検出抵抗R3の両端電圧を取得すれば、地絡箇所の電圧Vxが求められることを示している。
Equation (12) shows that if the line voltage of the
そこで、式(12)の有効性について、種々の地絡を発生させて、検証した。
数値例としては、分圧抵抗R1は60.8kΩ、分圧抵抗R2は8kΩ、検出抵抗R3は55Ωとした。検出抵抗R3の両端電圧に基づいて地絡と判定するための閾値として19mV、電圧センサ80の精度は定格10mVに対して0.1%の0.01mVとした。DCバス7は、最初、350Vで運転し、地絡を検出すると、DCバス7の線間電圧を335Vに低下させて検出抵抗R3の両端電圧を取得し、次に、DCバス7の線間電圧を375Vに上昇させて検出抵抗R3の両端電圧を取得することにより、式(12)に基づいて地絡箇所の推定電圧を求めた。結果を以下の表1に示す。
Therefore, the effectiveness of the equation (12) was verified by generating various ground faults.
As a numerical example, the voltage dividing resistor R1 is 60.8 kΩ, the voltage dividing resistor R2 is 8 kΩ, and the detection resistor R3 is 55 Ω. The threshold for determining a ground fault based on the voltage across the detection resistor R3 is 19 mV, and the accuracy of the
表1における最も左側の数値は、N線から見た地絡箇所の電圧である。N線地絡は図7におけるVx=0の場合であるから地絡箇所の電圧は0である。「直流負荷」とは、例えば蓄電池1又は2を負荷として充電している場合のプラス側電路地絡を想定し、90〜130Vの範囲とした。交流は、100V/110Vのピーク値141.4V/155.6Vとした。蓄電池1又は2を放電させる場合の電圧としては、165〜280Vとした。DCバス7のP線は350Vとした。
The leftmost numerical value in Table 1 is the voltage at the ground fault point as seen from the N line. Since the N-line ground fault is in the case of Vx = 0 in FIG. 7, the voltage at the ground fault location is zero. The “DC load” is assumed to be a range of 90 to 130 V assuming a plus side electric circuit ground fault in the case where the
表1において、式(12)により求めた地絡箇所推定電圧(右から2行目の数値)は、地絡箇所電圧と良く近似しており、推定誤差も5%未満に収まっている。すなわち、式(12)の演算の有効性が確かめられた。 In Table 1, the ground fault location estimated voltage (numerical value in the second row from the right) obtained by the equation (12) closely approximates the ground fault location voltage, and the estimation error is less than 5%. That is, the effectiveness of the calculation of Expression (12) was confirmed.
続いて、DCバス7の線間電圧の変化量を2種類に分けて、違いを確かめた。ここでは例えば、DCバス電圧が定常350Vで、運転可能範囲が330から380Vである場合において、地絡が生じた場合に、335Vと375V(電圧差40V)で式(12)の演算を行った場合と、350Vと375V(電圧差25V)で式(12)の演算を行った場合とで、推定の誤差の違いを調べた。その結果を以下の表2に示す。
Subsequently, the amount of change in the line voltage of the
推定誤差は、電圧差40Vの方が少ない場合と、電圧差25Vの方が少ない場合とがあるが、誤差平均値をとると、電圧差40Vの誤差平均値は1.43%、電圧差25Vの誤差平均値は1.82%であった。すなわち、電圧差をより大きくとった方が、誤差の平均値が小さくなり、精度が、より良くなると解される。 There are cases where the voltage difference 40V is smaller and the voltage difference 25V is smaller than the estimated error, but when the error average value is taken, the error average value of the voltage difference 40V is 1.43% and the voltage difference 25V. The average error value was 1.82%. That is, it is understood that the larger the voltage difference, the smaller the average error value and the better the accuracy.
《地絡箇所の特定処理例》
上記の知見に基づき、地絡箇所を特定する処理について説明する。制御の主体となるのは、電力変換装置3の制御部9である。この処理は定期的に実行される。
《Example of identifying ground fault location》
Based on said knowledge, the process which specifies a ground fault location is demonstrated. The control subject is the
図8は、地絡箇所を特定する処理の第1例を示すフローチャートである。この第1例は基本形とも言える最もシンプルな処理である。まず、ステップS1において、制御部9は、電圧センサ80の計測出力に基づいて、検出抵抗R3の両端電圧Vsensが閾値以上であるか否かを判定する。地絡していない場合でも微小な電流が検出抵抗R3に流れており、従って、閾値を適切に設けることで、地絡電流が流れたと認められる場合のみを識別することができる。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a first example of processing for identifying a ground fault location. This first example is the simplest process that can be said to be a basic form. First, in step S1, the
検出抵抗R3の両端電圧が閾値に満たない場合は、地絡が生じていないので、処理は終了し、制御部9は、電力変換装置3の運転を継続する。検出抵抗R3の両端電圧が閾値以上である場合は、その値を記憶した上で、制御部9は、DCバス電圧(DCバス7の線間電圧)を例えば350Vから335Vに変更する(ステップS2)。この変更は、電力変換装置3が系統連系時であればインバータ6のスイッチング制御により実行され、自立運転時であればDC/DCコンバータ4,5のスイッチング制御により実行される。
When the both-ends voltage of detection resistance R3 is less than a threshold value, since a ground fault has not arisen, a process is complete | finished and the
DCバス電圧を335Vに変更後、制御部9は、検出抵抗R3の両端電圧を計測する(ステップS3)。次に、制御部9は、地絡箇所特定の処理(ステップS4)を行う。地絡箇所特定の処理のサブルーチン(図10)については後述する。
After changing the DC bus voltage to 335 V, the
地絡箇所が特定されると、地絡箇所が交流電路である場合(ステップS5)、N線である場合(ステップS6)、又は、DCバス7のP線である場合(ステップS7)には、制御部9は、電力変換装置3を全停止させる(ステップS10)。この場合、運転終了となり、地絡の原因が取り除かれるまで運転再開はできない。
When a ground fault location is specified, when the ground fault location is an AC circuit (step S5), when it is an N line (step S6), or when it is a P line of the DC bus 7 (step S7). And the
一方、ステップS5,S6,S7で、いずれにも該当しない場合は、DC/DCコンバータに対応したノードでの地絡ということになる。そこで、制御部9は、地絡しているノードのDC/DCコンバータのみを運転停止させる(ステップS8)。そして、制御部9は、DCバス電圧を350Vに変更し(ステップS9)、運転を継続する。この場合、地絡していない他のノードのDC/DCコンバータは、引き続き運転することができる。これにより、複数系統のDC/DCコンバータの中で、地絡したノードがあっても、電力変換装置3全体として停止させることなく、他のノードのDC/DCコンバータにより運転を維持することができる。
On the other hand, if none of the above applies in steps S5, S6, S7, it means a ground fault at a node corresponding to the DC / DC converter. Therefore, the
図9は、地絡箇所を特定する処理の第2例を示すフローチャートである。第1例との違いは、ステップS3とS4との間に、ステップS3a及びS3bが挿入されている点であり、その他のステップについては同様であるので説明を省略する。
ステップS3aにおいて、制御部9は、DCバス電圧を、例えば、335V(ステップS2)から375Vに変更する。そして、ステップS3bにおいて制御部9は、検出抵抗R3の両端電圧を計測する。制御部9は、ステップS3での両端電圧と、ステップS3bでの両端電圧とに基づいて、地絡箇所を特定することができる(ステップS4)。この場合、DCバス電圧の変化幅が40V(図8では15V)もあるので、地絡箇所電圧を、より精度良く演算することができる。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a second example of the process of identifying the ground fault location. The difference from the first example is that steps S3a and S3b are inserted between steps S3 and S4, and the other steps are the same, so the description is omitted.
In step S3a, the
図10は、図8及び図9におけるステップS4のサブルーチンの例を示す図である。なお、ルーチン内に記載する数値は一例であり、これらの数値に限定されるものではない。図8のフローチャートにおけるステップS4のサブルーチンでは、制御部9は、Vdc=350[V]のときの両端電圧をVsens、V’dc=335[V]のときの両端電圧をV’sensとして、式(12)により、N線から見た地絡箇所電圧[V]を求める(ステップS41)。また、図9のフローチャートにおけるステップS4のサブルーチンでは、制御部9は、Vdc=335[V]のときの両端電圧をVsens、V’dc=375[V]のときの両端電圧をV’sensとして、式(12)により、N線から見た地絡箇所電圧[V]を求める(ステップS41)。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a subroutine of step S4 in FIGS. In addition, the numerical value described in a routine is an example, and is not limited to these numerical values. In the subroutine of step S4 in the flowchart of FIG. 8, the
そして、制御部9は、求めた地絡箇所電圧が例えば10V以下であるか否かを判定する(ステップS42)。ここで、10V以下であれば、制御部9は、地絡箇所がN線であると判定し(ステップS4a)、処理を終了する。
ステップS42において、10Vより大きい場合、制御部9は、続いて地絡箇所電圧が140〜160Vの間にあるか否かを判定する(ステップS43)。ここで、140〜160Vの間にある場合、制御部9は、地絡箇所は交流電路であると判定し(ステップS4b)、処理を終了する。
And the
In step S42, when larger than 10V, the
ステップS43において、140〜160Vの範囲内にない場合、制御部9は、続いて地絡箇所電圧が320V以上であるか否かを判定する(ステップS44)。ここで、320V以上である場合、制御部9は、地絡箇所はDCバス7のP線であると判定し(ステップS4c)、処理を終了する。
In step S43, when it is not in the range of 140-160V, the
ステップS44において、320V以上ではない場合、制御部9は、続いて地絡箇所電圧がノードP1(図2)の電圧の±10V以内であるか否かを判定する(ステップS45)。ここで、±10V以内である場合、制御部9は、地絡箇所はノードP1であると判定する(ステップS4d)。この場合、さらに、制御部9は、地絡箇所電圧がノードP2(図3)の電圧の±10V以内であるか否かを判定する(ステップS46)。ここで、±10V以内である場合、制御部9は、地絡箇所はノードP2であると判定する(ステップS4e)。DC/DCコンバータがn(2以上の自然数)系統設けられている場合、制御部9は、同様の判定をノードPnまで続ける(ステップS47,S4f)。
In step S44, when it is not 320V or more, the
ステップS45,S46,S47の判定により、ノードの電圧が例えば相互に20V以上差がある場合には、地絡を生じているノードのみを特定することができる。全ノードの中に、電圧差が10V以内に接近しているノードが含まれていて、かつ、それらのノードのいずれかで地絡を生じている場合には、実際に地絡を生じているノード以外にも複数のノードを地絡箇所と判定してしまう可能性があるが、その場合でも、複数のノードの中から、該当するノードを絞り込むことができる。 As a result of the determinations in steps S45, S46, and S47, when the node voltages are different from each other by, for example, 20 V or more, only the node causing the ground fault can be specified. If all of the nodes include nodes that have a voltage difference approaching within 10V, and a ground fault has occurred at any of those nodes, a ground fault has actually occurred. Although there is a possibility that a plurality of nodes other than the node may be determined as a ground fault location, even in that case, the corresponding nodes can be narrowed down from the plurality of nodes.
なお、上記実施形態は、複数系統のDC/DCコンバータと、インバータとを含む電力変換装置を例示して説明したが、基本的には、地絡時に図7に示すような回路が構成される電力変換装置であれば同様に地絡箇所電圧を求めることができる。図7に示すような回路とは、地絡時に、電路上の地絡箇所とDCバスの2線間を分圧した中間ノード(ndc)との間に介在する地絡検出素子(R3)を備えている回路である。 In addition, although the said embodiment illustrated and demonstrated the power converter device containing multiple systems DC / DC converter and an inverter, fundamentally, a circuit as shown in FIG. 7 is comprised at the time of a ground fault. If it is a power converter device, a ground fault location voltage can be calculated | required similarly. The circuit as shown in FIG. 7 is a ground fault detecting element (R3) interposed between a ground fault location on an electric circuit and an intermediate node (n dc ) obtained by dividing the voltage between two lines of a DC bus at the time of a ground fault. It is a circuit provided with.
《まとめ》
以上、総括すると、本実施形態の電力変換装置3は、地絡時に、電路上の地絡箇所とDCバス7の2線間を分圧した中間ノードndcとの間に介在する地絡検出素子(検出抵抗R3)を備えている。また、DCバス7の電圧を変化させることができる非絶縁の変換器(DC/DCコンバータ4,5又はインバータ6)を備えている。そして、制御部9は、地絡時に、変換器を用いてDCバス7の電圧を変化させ、変化の前後での、DCバス7の電圧及び地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定することができる。
<Summary>
In summary, the
かかる電力変換装置では、地絡時に、地絡箇所の電圧を推定することができる。当該電圧が推定されれば、その情報を基に、地絡している電路を容易につきとめることができる。すなわち、このような電力変換装置によれば、地絡が発生した場合に、地絡箇所の絞り込みができる。 In such a power converter, the voltage at the ground fault location can be estimated at the time of the ground fault. If the voltage is estimated, the grounded electric circuit can be easily found based on the information. That is, according to such a power converter, when a ground fault occurs, the ground fault location can be narrowed down.
また、例えば図10に示す判定処理により、制御部9は、地絡箇所の電圧と、電力変換装置3内の互いに異なる各電路の電圧とを比較して、電圧値が最も近い電圧の電路で地絡が発生していると判断することができる。これにより、制御部9は、地絡箇所(電路)の特定まで実行することができる。
Further, for example, by the determination process illustrated in FIG. 10, the
また、地絡時には、DCバス7の電圧を2値以上に変化させてもよい。その場合、2値以上のDCバス電圧及び、それらに対応する地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を正確に推定することができる。
なお、DCバス7の電圧の変化とは、最初の電圧から見て、下降させた電圧及び上昇させた電圧の両方を含むものとしてもよい。その場合、変化幅を確保しやすい。変化幅が大きい方が、地絡箇所の電圧を、より正確に推定することができる。
Further, at the time of ground fault, the voltage of the
Note that the change in the voltage of the
また、図1に示すように、DCバス7に複数のDC/DCコンバータ4,5他が接続されている場合において、いずれかのDC/DCコンバータの電源又は負荷側におけるプラス側電路で地絡が発生しているとき、制御部9は、図8のステップS8に示したように、当該DC/DCコンバータを解列し、その他のDC/DCコンバータによって運転を継続することができる。
すなわち、いずれかのDC/DCコンバータの電源又は負荷側におけるプラス側電路で地絡が生じても、他のDC/DCコンバータを用いて運転を継続することができるので、地絡時でも、電力変換装置の運転が可能となる場合がある、という実用上の利点が得られる。もし地絡箇所が特定できなければ、このようなことはできない。
In addition, as shown in FIG. 1, when a plurality of DC /
That is, even if a ground fault occurs in the power source of any DC / DC converter or a plus side electric circuit on the load side, the operation can be continued using another DC / DC converter. There is a practical advantage that the converter can be operated. If you cannot identify the ground fault location, you cannot do this.
《その他》
なお、上記実施形態では、地絡検出素子として検出抵抗R3(抵抗値R3)を用い、その両端電圧を式(12)で用いたが、これに代えて、例えば、内部抵抗R3(若しくは外部の直列抵抗と合わせてR3)の電流センサを地絡検出素子として用いてもよい。この場合、直接的に計測するのは電流になるが、電流にR3を乗じた地絡検出素子の両端電圧を演算として用いることには変わりはない。
<Others>
In the above embodiment, the detection resistor R3 (resistance value R3) is used as the ground fault detection element, and the voltage at both ends thereof is used in the equation (12). Instead, for example, the internal resistance R3 (or the external resistance R3) is used. A current sensor of R3) may be used as a ground fault detection element together with the series resistance. In this case, the current is directly measured, but the voltage across the ground fault detection element obtained by multiplying the current by R3 is still used as the calculation.
《補記》
なお、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はないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
《Supplementary Note》
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,2 蓄電池(直流設備)
3 電力変換装置
4,5 DC/DCコンバータ
6 インバータ
7 DCバス
8 地絡検出回路
9 制御部
10 交流電路
11 変圧器
12 負荷
13 商用電力系統
40 電圧センサ
41 スイッチング素子
42 ダイオード
43 直流リアクトル
44,45 スイッチング素子
46 コンデンサ
50 電圧センサ
51 スイッチング素子
52 ダイオード
53 直流リアクトル
54,55 スイッチング素子
56 コンデンサ
60 電圧センサ
61〜66 スイッチング素子
67 交流リアクトル
68 コンデンサ
80 電圧センサ
100 分散型電源システム
ndc 中間ノード
P1,P2 ノード
R1、R2 分圧抵抗
R3 検出抵抗(地絡検出素子)
RL,RLP1,RLP2,RLP,RLN.RLAC 地絡抵抗
Vx 地絡箇所の電圧
1, 2 Storage battery (DC equipment)
DESCRIPTION OF
R L , R LP1 , R LP2 , R LP , R LN . R LAC ground fault resistance Vx Ground fault voltage
Claims (7)
非絶縁の変換器と、
前記変換器と繋がっているDCバスと、
地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、
前記変換器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定する、電力変換装置。 A power conversion device that converts power by switching,
A non-isolated transducer;
A DC bus connected to the converter;
At the time of a ground fault, a ground fault detection element interposed between a ground fault location on the electric circuit and an intermediate node that divides the two lines of the DC bus,
A control unit for controlling the converter,
The controller changes the voltage of the DC bus using the converter at the time of the ground fault, and based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element before and after the change, A power converter that estimates the voltage at a ground fault location.
地絡検出素子に流れる電流に基づいて地絡の発生を検出し、
地絡が発生した場合、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、地絡箇所の電圧を推定する、
地絡箇所の電圧推定方法。 In a power conversion device in which a non-insulated converter is connected to a DC bus, a voltage estimation method for a ground fault location performed by a control unit of the power conversion device,
Detects the occurrence of a ground fault based on the current flowing through the ground fault detection element,
When a ground fault occurs, the voltage of the DC bus is changed using the converter, and the ground fault location is determined based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element before and after the change. Estimate the voltage,
Voltage estimation method for ground fault location.
前記直流設備と交流電路との間に設けられ、スイッチングによって電力の変換を行う電力変換装置と、を含む分散型電源システムであって、
前記電力変換装置は、
前記直流設備と接続された複数の非絶縁のDC/DCコンバータと、
前記複数のDC/DCコンバータと繋がっている共通のDCバスと、
前記DCバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、
地絡時に、電路上の地絡箇所と前記DCバスの2線間を分圧した中間ノードとの間に介在する地絡検出素子と、
前記変換器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記地絡時に、前記変換器を用いて前記DCバスの電圧を変化させ、変化の前後での、前記DCバスの電圧及び前記地絡検出素子の両端電圧に基づいて、前記地絡箇所の電圧を推定する、分散型電源システム。 DC equipment that is a DC power supply or a DC load;
A power conversion device that is provided between the DC facility and the AC circuit and converts power by switching, and a distributed power supply system comprising:
The power converter is
A plurality of non-insulated DC / DC converters connected to the DC facility;
A common DC bus connected to the plurality of DC / DC converters;
An inverter provided between the DC bus and the AC circuit;
At the time of a ground fault, a ground fault detection element interposed between a ground fault location on the electric circuit and an intermediate node that divides the two lines of the DC bus,
A control unit for controlling the converter,
The controller changes the voltage of the DC bus using the converter at the time of the ground fault, and based on the voltage of the DC bus and the voltage across the ground fault detection element before and after the change, A distributed power system that estimates the voltage at a ground fault location.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017146535A JP6979822B2 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Power converter, voltage estimation method for ground faults, and distributed power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017146535A JP6979822B2 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Power converter, voltage estimation method for ground faults, and distributed power supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019030101A true JP2019030101A (en) | 2019-02-21 |
JP6979822B2 JP6979822B2 (en) | 2021-12-15 |
Family
ID=65476786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017146535A Active JP6979822B2 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Power converter, voltage estimation method for ground faults, and distributed power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6979822B2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06113442A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Ground-fault detection circuit of dc current-feeding circuit |
JP2001169561A (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-22 | Canon Inc | Power supply device, controller and its control method |
JP2001275259A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Canon Inc | Linked system inverter and distributed power generation system |
JP2002140123A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Canon Inc | Electric power converter and control method therefor, and generating set |
JP2004212376A (en) * | 2002-11-11 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Leakage detecting device |
JP2006060893A (en) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Tohoku Electric Power Co Inc | Apparatus and method for determining direct-current earth fault line |
JP2011019312A (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Hitachi Ltd | Power conversion device |
-
2017
- 2017-07-28 JP JP2017146535A patent/JP6979822B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06113442A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Ground-fault detection circuit of dc current-feeding circuit |
JP2001169561A (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-22 | Canon Inc | Power supply device, controller and its control method |
JP2001275259A (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Canon Inc | Linked system inverter and distributed power generation system |
JP2002140123A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Canon Inc | Electric power converter and control method therefor, and generating set |
JP2004212376A (en) * | 2002-11-11 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Leakage detecting device |
JP2006060893A (en) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Tohoku Electric Power Co Inc | Apparatus and method for determining direct-current earth fault line |
JP2011019312A (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Hitachi Ltd | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6979822B2 (en) | 2021-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104767464B (en) | The insulation resistance detection method of motor drive and motor | |
CN105406737B (en) | PWM rectifier with electrostatic capacitance calculating part | |
US9899953B2 (en) | Method and apparatus for detecting ground faults in inverter outputs on a shared DC bus | |
KR101158455B1 (en) | Uninterruptible power supply apparatus | |
EP2682769B1 (en) | Apparatus for diagnosing DC link capacitor of inverter | |
JP2018038254A (en) | Safety switch for photovoltaic systems | |
US20150131187A1 (en) | Systems and Methods for Photovoltaic String Protection | |
US9966770B2 (en) | Charging apparatus and charging control circuit and control method thereof | |
CN103069286A (en) | Method and device for detecting insulating state of ungrounded power supply | |
CN101206245A (en) | Insulation deterioration detection device for motor | |
KR20180083931A (en) | Uninterruptible power supply | |
JP2012120376A (en) | Inverter device | |
CN105005293A (en) | Computer-implemented method for real-time testing of a control unit and simulator | |
CN104166083B (en) | Fault detection method and device for IGBT (insulated gate bipolar transistor) reverse parallel diode | |
US11196290B2 (en) | Uninterruptible power supply apparatus | |
CN105659485A (en) | Rectification device | |
Farivar et al. | A generalized capacitors voltage estimation scheme for multilevel converters | |
JP2022505455A (en) | A method for measuring insulation resistance in an inverter having a multi-point connection form, and an inverter having a multi-point connection form. | |
Chen et al. | A fuzzy logic approach for fault diagnosis and recovery in PHEV and EV chargers | |
RU2678583C9 (en) | Device-converter for energy collection, energy generator, fitted with such converter device and application of such converter device | |
US20190305681A1 (en) | Dc/dc converter having failure detection based on voltage sensor values | |
US9219406B1 (en) | Systems and methods for assessing current in a resonant circuit | |
JP2019030101A (en) | Electric power conversion system, method of estimating voltage at earth position, and distributed power supply system | |
US8885373B1 (en) | Earth leakage current control for a multi-level grounded inverter | |
JP6089967B2 (en) | Inverter device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20200715 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200716 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200715 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201007 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210521 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6979822 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |