JP4885121B2 - 零相電流検出装置 - Google Patents
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Description
10 電力線
11 パルス発生手段
11a パルス発生器
12 電流検出手段
12a 電流検出器
12b 抵抗
14 検出巻線
15 ピーク検出手段
15a ピーク検出回路
18 加算手段
20 電流調節手段
21 比例積分制御器
25 目標値
25a 目標値出力回路
26 出力端
30 制御極性反転防止手段
30a 制御極性反転防止回路
32 強制着磁手段
32a 強制着磁回路
32b 着磁指令発生器
34 高域周波数通過手段
36 時定数変更手段
図1は、本発明の実施の形態1にかかる零相電流検出装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、この実施の形態にかかる零相電流検出装置は、零相変流器ZCT、パルス発生手段11、電流検出手段12、ピーク検出手段15、加算手段18および電流調節手段20などを備えて構成される。
図7は、本発明の実施の形態2にかかる零相電流検出装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、この実施の形態にかかる零相電流検出装置は、図1に示した零相電流検出装置の構成を基本とし、加算手段18と電流調節手段20との間に制御極性反転防止手段30を備えるように構成している。制御極性反転防止手段30は、ピーク検出手段15の動作点が制御範囲から外れて零相変流器ZCTの検出用コアが飽和してしまうことを防止する機能(動作範囲限定機能)を有している。なお、その他の構成については、図1に示した実施の形態1にかかる零相電流検出装置の構成と同一または同等であり、それらの構成部については、同一符号を付して示すとともに、その説明を省略する。
図10は、本発明の実施の形態3にかかる零相電流検出装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、この実施の形態にかかる零相電流検出装置は、図1に示した零相電流検出装置の構成を基本とし、電流検出手段12あるいは検出巻線14に作用する強制着磁手段32を備えるように構成している。強制着磁手段32は、零相変流器ZCTの検出用コアが一定の着磁状態となるように制御する機能を有している。なお、その他の構成については、図1に示した実施の形態1にかかる零相電流検出装置の構成と同一または同等であり、それらの構成部については、同一符号を付して示すとともに、その説明を省略する。
つぎに本発明の実施の形態4にかかる零相電流検出装置について説明する。実施の形態4にかかる零相電流検出装置は、零相変流器ZCTの検出用コアに対する着磁電流を好適に制御することで、零相変流器ZCTの検出用コアを飽和させないようにして、より高精度な検出性能を維持するための制御手法を提供することを特徴とするものである。なお、本実施の形態では、実施の形態3にかかる零相電流検出装置と同等の構成を用いることができる。
図14は、本発明の実施の形態5にかかる零相電流検出装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、この実施の形態にかかる零相電流検出装置は、図1に示した零相電流検出装置の構成を基本とし、加算手段18と出力端26との間に高域周波数通過手段34を備えるように構成している。高域周波数通過手段34は、零相変流器ZCTの温度特性に起因する出力変動をフィルタリングする機能を有している。なお、その他の構成については、図1に示した実施の形態1にかかる零相電流検出装置の構成と同一または同等であり、それらの構成部については、同一符号を付して示すとともに、その説明を省略する。
図16は、本発明の実施の形態6にかかる零相電流検出装置の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、この実施の形態にかかる零相電流検出装置は、図14に示した零相電流検出装置において、高域周波数通過手段34の時定数の変更を可能とする時定数変更手段36を備えるように構成している。なお、その他の構成については、図14に示した実施の形態6にかかる零相電流検出装置の構成と同一または同等であり、それらの構成部については、同一符号を付して示すとともに、その説明を省略する。
V(t)=(1−e-(t/T))・V0 ……(1)
t=検出時間、T=時定数、V0=調整目標電圧
(1)式より、
V(4)=(1−e-(4/1))・V0≒0.98V0
となる。すなわち、4秒のキャリブレーション時間で、零点調整のばらつきを2%以下までに追従させることが可能となる。
つぎに本発明の実施の形態7にかかる零相電流検出装置について説明する。実施の形態7にかかる零相電流検出装置は、検出出力に励振用パルスの励振周波数にかかるリップル成分が表れないようにして、より高精度な検出性能を維持するための制御手法を提供することを特徴とするものである。なお、本実施の形態では、実施の形態1〜6のいずれか一つにかかる零相電流検出装置と同等の構成を用いることができる。
つぎに本発明の実施の形態8にかかる零相電流検出装置について説明する。実施の形態8にかかる零相電流検出装置は、励振周期の1/2未満の周期(2倍以上の周波数)のサンプリング間隔で検出出力を離散値として得た後に、デジタル信号処理により励振周波数成分を取り除くことを特徴とするものである。なお、本実施の形態では、実施の形態1〜7のいずれか一つにかかる零相電流検出装置と同等の構成を用いることができる。
Claims (20)
- 検出巻線を有し、挿通された電力線に流れる零相電流を該検出巻線を介して検出する零相変流器を備えた零相電流検出装置において、
前記零相変流器の検出巻線の一端に励振用のパルス信号を印加するパルス発生手段と、
前記検出巻線の他端に接続され、該検出巻線を通じて流れる電流を電圧出力に変換する電流検出手段と、
前記電流検出手段から出力された出力電圧のピーク値を検出するピーク検出手段と、
所定の目標値と前記ピーク値との差分値を出力する加算手段と、
前記加算手段の出力に基づいて前記検出巻線に流れる電流を調節する電流調節手段と、
を備え、
前記電流検出手段、前記ピーク検出手段、前記加算手段および前記電流調節手段によってフィードバックループが構成され、該フィードバックループの制御によって該ピーク検出手段の出力が前記目標値に調整される際の該加算手段の出力に基づいて前記零相電流を検出することを特徴とする零相電流検出装置。 - 前記所定の目標値を可変可能とする目標値設定回路が具備され、
前記ピーク検出手段の動作点が、該ピーク検出手段の出力特性における線形領域に位置するように前記所定の目標値が設定されることを特徴とする請求項1に記載の零相電流検出装置。 - 前記加算手段の出力と前記電流調節手段の入力との間に前記ピーク検出手段の動作点が制御範囲から外れることを防止する動作範囲限定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の零相電流検出装置。
- 前記零相変流器の検出用コアの着磁状態を制御する強制着磁手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段による着磁制御は、前記零相変流器の二次側巻線に電流を流すことによって行われることを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記零相変流器の二次側巻線が、前記検出巻線であることを特徴とする請求項5に記載の零相電流検出装置。
- 前記零相変流器の二次側巻線が、前記検出巻線とは異なる、前記検出用コアに巻回される着磁制御巻線であることを特徴とする請求項5に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段による着磁制御は、前記零相変流器の一次側に電流を流すことによって行われることを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段は、前記パルス発生手段が出力する励振用パルスの一定周期または不定周期ごとに該励振用パルスの励振周期よりも短時間の着磁動作を繰り返し、かつ、継続して行うことを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段は、前記着磁制御によって流される着磁電流を前記励振用パルスの励振周期の20%以下に抑えることを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段は、前記励振周期の1周期あたり、1回以上の着磁動作を行うことを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記強制着磁手段が、デジタルプロセッサで構成されることを特徴とする請求項4に記載の零相電流検出装置。
- 前記加算手段の出力の高域周波数成分を通過させる高域周波数通過手段を備え、
前記高域周波数通過手段の時定数が1秒以上に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の零相電流検出装置。 - 前記高域周波数通過手段の時定数を変更する時定数変更手段をさらに備え、
前記時定数変更手段は、装置起動時の零点調整時に前記時定数を一時的に前記設定値よりも小さくすることを特徴とする請求項13に記載の零相電流検出装置。 - 前記高域周波数通過手段および前記時定数変更手段が、デジタルプロセッサで構成されることを特徴とする請求項14に記載の零相電流検出装置。
- 前記デジタルプロセッサは、前記励振用パルスの励振周期に同期して得られた前記加算手段の出力のサンプリング値を離散値として出力することを特徴とする請求項15に記載の零相電流検出装置。
- 前記デジタルプロセッサは、前記離散値を前記励振周期の決まった位相位置で取得することを特徴とする請求項16に記載の零相電流検出装置。
- 前記デジタルプロセッサは、前記離散値を前記励振周期の1/2未満の周期で取得するとともに、該離散値に含まれる前記励振用パルスの励振周波数成分をデジタル信号処理にて除去することを特徴とする請求項16に記載の零相電流検出装置。
- 系統連系型インバータ装置の地絡検出回路として使用することを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の零相電流検出装置。
- 前記系統連系型インバータ装置が、太陽光発電システム用インバータ装置であることを特徴とする請求項19に記載の零相電流検出装置。
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