JP6891745B2 - AC inverter - Google Patents
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Description
本発明は、ACインバータに関する。 The present invention relates to an AC inverter.
既存のACインバータとして、例えば、電力出力を開始した後、一方の出力端子または他方の出力端子とグランドとの間の絶縁抵抗が小さくなる漏電異常または一方の出力端子と他方の出力端子とが短絡する短絡異常が発生していることを判断すると、電力出力を終了して比較的大きな電流が出力端子に流れないようにするものがある。関連する技術として、例えば、特許文献1参照。
As an existing AC inverter, for example, after starting power output, an earth leakage abnormality in which the insulation resistance between one output terminal or the other output terminal and the ground becomes small, or one output terminal and the other output terminal are short-circuited. When it is determined that a short-circuit abnormality has occurred, there is a device that terminates the power output and prevents a relatively large current from flowing to the output terminal. See, for example,
しかしながら、上述の既存のACインバータでは、実際に漏電異常または短絡異常が発生している場合、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生していることを判断するまでの期間において、比較的大きな電流が出力端子に流れてしまうという懸念がある。 However, in the above-mentioned existing AC inverter, when an electric leakage abnormality or a short-circuit abnormality actually occurs, in the period from the start of power output to the determination that the electric leakage abnormality or the short-circuit abnormality has occurred. There is a concern that a relatively large current will flow to the output terminal.
本発明の一側面に係る目的は、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生していることを判断するまでの期間において、出力端子に流れる電流を抑えることが可能なACインバータを提供することである。 An object of the present invention is to provide an AC inverter capable of suppressing the current flowing through the output terminal during the period from the start of power output to the determination that an earth leakage abnormality or a short circuit abnormality has occurred. To provide.
本発明に係る一つの形態であるACインバータは、第1の電源部と、第2の電源部と、出力切替部と、電流検出部と、制御部とを備える。
第1の電源部は、第1の電力を出力する。
An AC inverter according to the present invention includes a first power supply unit, a second power supply unit, an output switching unit, a current detection unit, and a control unit.
The first power supply unit outputs the first electric power.
第2の電源部は、第1の電力よりも小さい第2の電力を出力する。
出力切替部は、第1の電力が出力端子から出力される状態、第2の電力が出力端子から出力される状態、並びに、第1及び第2の電力が出力端子から出力されない状態の何れかの状態に切り替える。
The second power supply unit outputs a second electric power smaller than the first electric power.
The output switching unit is either in a state in which the first power is output from the output terminal, a state in which the second power is output from the output terminal, or a state in which the first and second powers are not output from the output terminal. Switch to the state of.
電流検出部は、出力切替部と出力端子との間の電力線に流れる電流を検出する。
制御部は、電力出力を開始するとき、第2の電力が出力端子から出力される状態に切り替わるように、出力切替部の動作を制御した後、電流検出部により検出される電流値が閾値以上である場合、第1及び第2の電力が出力端子から出力されない状態に切り替わるように、出力切替部の動作を制御し、電流検出部により検出される電流値が閾値よりも小さい場合、第1の電力が出力端子から出力される状態に切り替わるように、出力切替部の動作を制御する。
The current detection unit detects the current flowing in the power line between the output switching unit and the output terminal.
When the control unit starts power output, the control unit controls the operation of the output switching unit so that the second power is switched to the output terminal, and then the current value detected by the current detection unit is equal to or greater than the threshold value. In this case, the operation of the output switching unit is controlled so that the first and second powers are not output from the output terminal, and when the current value detected by the current detection unit is smaller than the threshold value, the first The operation of the output switching unit is controlled so that the power of is switched to the state of being output from the output terminal.
本発明によれば、ACインバータにより電力出力が開始されてから漏電異常または短絡異常が発生していることが判断されるまでの期間において、出力端子に流れる電流を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the current flowing through the output terminal during the period from the start of power output by the AC inverter until it is determined that an earth leakage abnormality or a short circuit abnormality has occurred.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、実施形態のACインバータを示す図である。
図1に示すACインバータは、アウトレットに設けられた出力端子Toutp及び出力端子Toutnを介して負荷に電力を供給する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an AC inverter of an embodiment.
The AC inverter shown in FIG. 1 supplies electric power to a load via an output terminal Touch and an output terminal Touchn provided at an outlet.
また、図1に示すACインバータは、第1の電源部1と、第2の電源部2と、出力切替部3と、電流検出部4と、制御部5とを備える。
第1の電源部1は、第1の電力を出力する。
Further, the AC inverter shown in FIG. 1 includes a first
The first
第2の電源部2は、第1の電力よりも小さい第2の電力を出力する。なお、第2の電源部2から出力される電圧及び電流は、第1の電源部1から出力される電圧及び電流よりも小さいものとする。
The second
出力切替部3は、第1の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態、第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態、並びに、第1及び第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態の何れかの状態に切り替える。
The
電流検出部4は、出力切替部3と出力端子Toutpとの間の電力線に流れる電流を検出する。なお、電流検出部4は、出力切替部3と出力端子Toutnとの間の電力線に流れる電流を検出するように構成してもよい。
The
制御部5は、電力出力を開始するとき、第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御した後、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上である場合、第1及び第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ithよりも小さい場合、第1の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する。
When the power output is started, the control unit 5 controls the operation of the
図2は、制御部5の動作の一例を示すフローチャートである。なお、第1の電源部1から第1の電力が出力されているとともに、第2の電源部2から第2の電力が出力されているものとする。また、出力切替部3は、第1及び第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替えているものとする。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 5. It is assumed that the first electric power is output from the first
まず、制御部5は、電力出力指令が入力されていないとき(S21:No)、現在の状態を維持し、電力出力指令が入力されると(S21:Yes)、第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S22)。
First, the control unit 5 maintains the current state when the power output command is not input (S21: No), and when the power output command is input (S21: Yes), the second power is output to the output terminal. The operation of the
次に、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値を取得し(S23)、その電流値が閾値Ith以上である場合(S24:Yes)、第1及び第2の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S25)。
Next, the control unit 5 acquires the current value detected by the current detection unit 4 (S23), and when the current value is equal to or higher than the threshold value Is (S24: Yes), the first and second powers are output. The operation of the
また、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ithよりも小さい場合(S24:No)、第1の電力が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S26)。
Further, when the current value detected by the
上記閾値Ithは、例えば、図1に示すACインバータから第2の電力が出力されているときで、かつ、出力端子Toutpまたは出力端子Toutnが経年劣化することなどにより出力端子Toutpまたは出力端子Toutnとグランドとの間の絶縁抵抗が小さくなる漏電異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値とする。
The threshold value Is is defined as, for example, when the second electric power is output from the AC inverter shown in FIG. 1 and when the output terminal Tutop or the output terminal Tuton deteriorates over time. This is the current value detected by the
または、上記閾値Ithは、例えば、図1に示すACインバータから第2の電力が出力されているときで、かつ、出力端子Toutp及び出力端子Toutnが水没することなどにより出力端子Toutpと出力端子Toutnとが短絡する短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値とする。
Alternatively, the threshold value Is is set to, for example, when the second electric power is output from the AC inverter shown in FIG. 1 and when the output terminal Toutp and the output terminal Toutn are submerged in water, the output terminal Toutp and the output terminal Toutn are submerged. When a short-circuit abnormality has occurred, the current value is set to the current value detected by the
これにより、図1に示すACインバータでは、漏電異常または短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上になるため、図1に示すACインバータから出力端子Toutp及び出力端子Toutnへ第1及び第2の電力が出力されないようにすることができる。
As a result, in the AC inverter shown in FIG. 1, when an electric leakage abnormality or a short-circuit abnormality occurs, the current value detected by the
また、図1に示すACインバータでは、電力出力指令が入力されてから電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上であるか否かを判断するまでの期間において、すなわち、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生しているか否かを判断するまでの期間において、第1の電力よりも小さい第2の電力を出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力している。これにより、実際に漏電異常または短絡異常が発生していたとしても、電力出力が開始されてから漏電異常または短絡異常が発生していることを判断するまでの期間において、第1の電源部1から出力される電圧及び電流よりも小さい、第2の電源部2から出力される電圧及び電流を、図1に示すACインバータから出力させることができるため、出力端子Toutpや出力端子Toutnに流れる電流を抑えることができる。
Further, in the AC inverter shown in FIG. 1, the power output is measured in the period from the input of the power output command to the determination of whether or not the current value detected by the
<第1実施例>
図3は、第1実施例のACインバータを示す図である。なお、図3に示すACインバータにおいて、図1に示すACインバータと同じ構成には同じ符号を付している。
<First Example>
FIG. 3 is a diagram showing an AC inverter of the first embodiment. In the AC inverter shown in FIG. 3, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the AC inverter shown in FIG.
図3に示すACインバータは、例えば、車両に搭載され、出力端子Toutp及び出力端子Toutnを介して、パーソナルコンピュータやゲーム機器などの負荷に商用電源の交流電力と周波数や電圧が同じ交流電力(以下、商用交流電力という)を出力する。 The AC inverter shown in FIG. 3 is mounted on a vehicle, for example, and has the same frequency and voltage as the AC power of a commercial power source for a load of a personal computer or a game device via an output terminal Touch and an output terminal Touchn (hereinafter referred to as AC power). , Commercial AC power) is output.
また、図3に示すACインバータは、第1の電源部1と、第2の電源部2と、出力切替部3と、電流検出部4と、制御部5とを備える。
第1の電源部1は、車両に搭載されるバッテリBから出力される直流電圧Vinを昇圧または降圧して直流電圧Voutを出力するDCDC変換部11と、DCDC変換部11から出力される直流電力を商用交流電力(第1の電力)に変換するDCAC変換部12とを備える。
Further, the AC inverter shown in FIG. 3 includes a first
The first
DCDC変換部11は、スイッチング素子SWdcと、トランスTと、ダイオードD1と、ダイオードD2と、インダクタLと、コンデンサC1と、制御部111とを備える。
スイッチング素子SWdcは、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)とする。スイッチング素子SWdcのソース端子はバッテリBのマイナス端子に接続されている。バッテリBのプラス端子はトランスTの1次コイルの一方端に接続されている。トランスTの1次コイルの他方端はスイッチング素子SWdcのドレイン端子に接続されている。トランスTの2次コイルの一方端はダイオードD1のアノード端子に接続されている。ダイオードD1のカソード端子はダイオードD2のカソード端子及びインダクタLの一方端に接続されている。インダクタLの他方端はコンデンサC1の一方端に接続されている。コンデンサC1の他方端はトランスTの2次コイルの他方端及びダイオードD2のアノード端子に接続されている。
The DCDC converter 11 includes a switching element SWdc, a transformer T, a diode D1, a diode D2, an inductor L, a capacitor C1, and a control unit 111.
The switching element SWdc is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The source terminal of the switching element SWdc is connected to the negative terminal of the battery B. The positive terminal of the battery B is connected to one end of the primary coil of the transformer T. The other end of the primary coil of the transformer T is connected to the drain terminal of the switching element SWdc. One end of the secondary coil of the transformer T is connected to the anode terminal of the diode D1. The cathode terminal of the diode D1 is connected to the cathode terminal of the diode D2 and one end of the inductor L. The other end of the inductor L is connected to one end of the capacitor C1. The other end of the capacitor C1 is connected to the other end of the secondary coil of the transformer T and the anode terminal of the diode D2.
スイッチング素子SWdcのオン、オフが繰り返されると、直流電圧Vinが交流電圧に変換されトランスTの1次コイルから2次コイルに伝達される。2次コイルに伝達された交流電圧は、ダイオードD1、D2により整流されるとともに、インダクタL及びコンデンサC1により平滑されることで直流電圧Voutに変換される。 When the switching element SWdc is repeatedly turned on and off, the DC voltage Vin is converted into an AC voltage and transmitted from the primary coil of the transformer T to the secondary coil. The AC voltage transmitted to the secondary coil is rectified by the diodes D1 and D2 and smoothed by the inductor L and the capacitor C1 to be converted into a DC voltage Vout.
なお、DCDC変換部11の回路構成は、直流電圧Vinを直流電圧Voutに変換することが可能な回路構成であれば、図3に示す回路構成に限定されない。
制御部111は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはプログラマブルデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)により構成される。
The circuit configuration of the DCDC conversion unit 11 is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 3 as long as it can convert the DC voltage Vin into the DC voltage Vout.
The control unit 111 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device), or the like).
また、制御部111は、制御部5から出力される電力出力開始指示S1が入力されると、スイッチング素子SWdcのオン、オフの制御を開始する。例えば、制御部111は、不図示の記憶部に記憶される、直流電圧Vinと、スイッチング素子SWdcのオン、オフを制御する制御信号Sdcのデューティ比との関係を示す情報を参照して、直流電圧Voutが一定になるように、直流電圧Vinが小さくなるほど、制御信号Sdcのデューティ比を大きくする。なお、直流電圧Vinと、制御信号Sdcのデューティ比との関係を示す情報は、例えば、実験やシミュレーションなどを行うことにより予め求められているものとする。 Further, the control unit 111 starts on / off control of the switching element SWdc when the power output start instruction S1 output from the control unit 5 is input. For example, the control unit 111 refers to the information indicating the relationship between the DC voltage Vin stored in a storage unit (not shown) and the duty ratio of the control signal Sdc that controls the on / off of the switching element SWdc, and direct current. The smaller the DC voltage Vin is, the larger the duty ratio of the control signal Sdc is so that the voltage Vout becomes constant. It is assumed that the information indicating the relationship between the DC voltage Vin and the duty ratio of the control signal Sdc is obtained in advance by, for example, conducting an experiment or a simulation.
また、制御部111は、制御部5から出力される電力出力終了指示S2が入力されると、スイッチング素子SWdcのオン、オフの制御を終了する。
DCAC変換部12は、スイッチング素子SWac1〜SWac4と、制御部121とを備える。
Further, when the power output end instruction S2 output from the control unit 5 is input, the control unit 111 ends the on / off control of the switching element SWdc.
The
スイッチング素子SWac1〜SWac4は、それぞれ、例えば、MOSFETとする。スイッチングSWac1のドレイン端子はコンデンサC1の一方端及びスイッチング素子SWac2のドレイン端子に接続され、スイッチング素子SWac1のソース端子はスイッチング素子SWac3のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子SWac3のソース端子はコンデンサC1の他方端及びスイッチング素子SWac4のソース端子に接続されている。スイッチング素子SWac4のドレイン端子はスイッチング素子SWac2のソース端子に接続されている。 The switching elements SWac1 to SWac4 are, for example, MOSFETs, respectively. The drain terminal of the switching SWac1 is connected to one end of the capacitor C1 and the drain terminal of the switching element SWac2, and the source terminal of the switching element SWac1 is connected to the drain terminal of the switching element SWac3. The source terminal of the switching element SWac3 is connected to the other end of the capacitor C1 and the source terminal of the switching element SWac4. The drain terminal of the switching element SWac4 is connected to the source terminal of the switching element SWac2.
スイッチング素子SWac1及びスイッチング素子SWac4がオンするとともに、スイッチング素子SWac2及びスイッチング素子SWac3がオフした後、スイッチング素子SWac1及びスイッチング素子SWac4がオフするとともに、スイッチング素子SWac2及びスイッチング素子SWac3がオンすることが繰り返されると、DCDC変換部11から出力される直流電力が商用交流電力(第1の電力)に変換される。 After the switching element SWac1 and the switching element SWac4 are turned on and the switching element SWac2 and the switching element SWac3 are turned off, the switching element SWac1 and the switching element SWac4 are turned off, and the switching element SWac2 and the switching element SWac3 are repeatedly turned on. Then, the DC power output from the DCDC converter 11 is converted into commercial AC power (first power).
なお、DCAC変換部12の回路構成は、DCDC変換部11から出力される直流電力を商用交流電力(第1の電力)に変換することが可能な回路構成であれば、図3に示す回路構成に限定されない。
The circuit configuration of the
制御部121は、例えば、CPUまたはプログラマブルデバイスにより構成される。
また、制御部121は、制御部5から出力される電力出力開始指示S3が入力されると、スイッチング素子SWac1〜SWac4のそれぞれのオン、オフの制御を開始する。例えば、制御部121は、不図示の記憶部に記憶される、直流電圧Voutと、スイッチング素子SWac1〜SWac4のそれぞれのオン、オフを制御する制御信号Sac1〜Sac4のデューティ比との関係を示す情報を参照して、商用交流電力(第1の電力)の実効値が許容範囲内になるように、電流検出部4により検出される電流値の増加に伴って直流電圧Voutが小さくなるほど、制御信号Sac1〜Sac4のデューティ比を大きくする。なお、直流電圧Voutと、制御信号Sac1〜Sac4のデューティ比との関係を示す情報は、例えば、実験やシミュレーションなどを行うことにより予め求められているものとする。
The
Further, when the power output start instruction S3 output from the control unit 5 is input, the
また、制御部121は、制御部5から出力される電力出力終了指示S4が入力されると、スイッチング素子SWac1〜SWac4のそれぞれのオン、オフの制御を終了する。
第2の電源部2は、DCDC変換部21と、コンデンサC2を備える。
Further, when the power output end instruction S4 output from the control unit 5 is input, the
The second
また、第2の電源部2は、コンデンサC2を充電させた後、そのコンデンサC2から商用交流電力(第1の電力)よりも小さい直流電力(第2の電力)を出力させる。なお、第2の電源部2から出力される直流電圧及び直流電流は、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流それぞれの実効値または最大値よりも小さいものとする。また、DCDC変換部21の回路構成は、バッテリBから出力される直流電力を用いて、コンデンサC2を充電させることが可能な回路構成であれば、特に限定されない。
Further, the second
出力切替部3は、3端子スイッチSWpと、3端子スイッチSWnとを備える。
3端子スイッチSWpは、端子Tp1と、端子Tp2と、端子Tp3とを備える。
端子Tp1はスイッチング素子SWac1のソース端子とスイッチング素子SWac3のドレイン端子との接続点に接続されている。端子Tp2はコンデンサC2の一方端に接続されている。端子Tp3は電流検出部4を介して出力端子Toutpに接続されている。
The
The 3-terminal switch SWp includes a terminal Tp1, a terminal Tp2, and a terminal Tp3.
The terminal Tp1 is connected to the connection point between the source terminal of the switching element SWac1 and the drain terminal of the switching element SWac3. The terminal Tp2 is connected to one end of the capacitor C2. The terminal Tp3 is connected to the output terminal Tutop via the
3端子スイッチSWnは、端子Tn1と、端子Tn2と、端子Tn3とを備える。
端子Tn1はスイッチング素子SWac2のソース端子とスイッチング素子SWac4のドレイン端子との接続点に接続されている。端子Tn2はコンデンサC2の他方端に接続されている。端子Tn3は出力端子Toutnに接続されている。
The 3-terminal switch SWn includes a terminal Tn1, a terminal Tn2, and a terminal Tn3.
The terminal Tn1 is connected to the connection point between the source terminal of the switching element SWac2 and the drain terminal of the switching element SWac4. The terminal Tn2 is connected to the other end of the capacitor C2. The terminal Tn3 is connected to the output terminal Tount.
電流検出部4は、例えば、シャント抵抗やホール素子により構成される。
制御部5は、例えば、CPUまたはプログラマブルデバイスにより構成される。
また、制御部5は、3端子スイッチSWp及び3端子スイッチSWnのそれぞれの動作を制御する。
The
The control unit 5 is composed of, for example, a CPU or a programmable device.
Further, the control unit 5 controls the operation of each of the three-terminal switch SWp and the three-terminal switch SWn.
例えば、制御部5は、第1の電源部1から出力される商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp1と電気的に接続されるように3端子スイッチSWpの動作を制御するとともに、端子Tn3が端子Tn1と電気的に接続されるように3端子スイッチSWnの動作を制御する。
For example, the control unit 5 operates the
また、例えば、制御部5は、第2の電源部2から出力される直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp2と電気的に接続されるように3端子スイッチSWpの動作を制御するとともに、端子Tn3が端子Tn2と電気的に接続されるように3端子スイッチSWnの動作を制御する。
Further, for example, the control unit 5 of the
また、例えば、制御部5は、商用交流電力(第1の電力)及び直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp1にも端子Tp2にも電気的に接続されないように3端子スイッチSWpの動作を制御するとともに、端子Tn3が端子Tn1にも端子Tn2にも電気的に接続されないように3端子スイッチSWnの動作を制御する。
Further, for example, the control unit 5 operates the
また、制御部5は、電力出力を開始するとき、直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御した後、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上である場合、商用交流電力(第1の電力)及び直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ithよりも小さい場合、商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部4の動作を制御する。
Further, the control unit 5 controls the operation of the
図4は、第1実施例の制御部5の動作を示すフローチャートである。なお、DCDC変換部11及びDCAC変換部12は動作していないものとする。また、DCDC変換部21は動作していないものとし、コンデンサC2にエネルギーが蓄積されていないものとする。また、出力切替部3は、商用交流電力(第1の電力)及び直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替えているものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control unit 5 of the first embodiment. It is assumed that the DCDC conversion unit 11 and the
まず、制御部5は、電力出力指令が入力されていないとき(S41:No)、現在の状態を維持し、電力出力指令が入力されると(S41:Yes)、DCDC変換部21を動作させてコンデンサC2を充電させる(S42)。例えば、ユーザによりイグニッションオンが指示されると、車両の走行を制御する走行制御部6から制御部5へ電力出力指令が出力されるものとする。
First, the control unit 5 maintains the current state when the power output command is not input (S41: No), and operates the DCDC converter 21 when the power output command is input (S41: Yes). To charge the capacitor C2 (S42). For example, when an ignition on is instructed by the user, a power output command is output from the traveling
次に、制御部5は、直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S43)。
Next, the control unit 5 controls the operation of the
次に、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値を取得し(S44)、その電流値が閾値Ith以上である場合(S45:Yes)、商用交流電力(第1の電力)及び直流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し(S46)、漏電異常または短絡異常が発生している旨の信号を走行制御部6に出力する(S47)。走行制御部6は、漏電異常または短絡異常が発生している旨の信号が入力されると、その旨をユーザに通知する。
Next, the control unit 5 acquires the current value detected by the current detection unit 4 (S44), and when the current value is equal to or greater than the threshold Is (S45: Yes), the commercial AC power (first power). The operation of the
また、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ithよりも小さい場合(S45:No)、商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し(S48)、電力出力開始指令S1を制御部111へ出力するとともに、電力出力開始指令S3を制御部121へ出力する(S49)。
Further, when the current value detected by the
上記閾値Ithは、例えば、図3に示すACインバータから直流電力(第2の電力)が出力されているときで、かつ、漏電異常または短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値とする。
The threshold value Is is detected by the
これにより、図3に示すACインバータでは、漏電異常または短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上になるため、図3に示すACインバータから出力端子Toutp及び出力端子Toutnへ商用交流電力(第1の電力)及び直流電力(第2の電力)が出力されないようにすることができる。
As a result, in the AC inverter shown in FIG. 3, when a power leakage abnormality or a short-circuit abnormality occurs, the current value detected by the
また、図3に示すACインバータでは、電力出力指令が入力されてから電流検出部4により検出される電流値が閾値Ith以上であるか否かを判断するまでの期間において、すなわち、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生しているか否かを判断するまでの期間において、商用交流電力(第1の電力)よりも小さい直流電力(第2の電力)を出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力している。これにより、実際に漏電異常または短絡異常が発生していたとしても、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生していることを判断するまでの期間において、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流それぞれの実効値または最大値よりも小さい、第2の電源部2から出力される直流電圧及び直流電流を、図3に示すACインバータから出力させることができるため、出力端子Toutpや出力端子Toutnに流れる電流を抑えることができる。
Further, in the AC inverter shown in FIG. 3, the power output is measured during the period from the input of the power output command to the determination of whether or not the current value detected by the
<第2実施例>
図5は、第2実施例のACインバータを示す図である。なお、図5に示すACインバータにおいて、図1に示すACインバータや図3に示すACインバータと同じ構成には同じ符号を付している。
<Second Example>
FIG. 5 is a diagram showing an AC inverter of the second embodiment. In the AC inverter shown in FIG. 5, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the AC inverter shown in FIG. 1 and the AC inverter shown in FIG.
図5に示すACインバータは、図3に示すACインバータと同様に、例えば、車両に搭載され、出力端子Toutp及び出力端子Toutnを介して、パーソナルコンピュータやゲーム機器などの負荷に商用交流電力を出力する。 Similar to the AC inverter shown in FIG. 3, the AC inverter shown in FIG. 5 is mounted on a vehicle, for example, and outputs commercial AC power to a load of a personal computer, a game device, or the like via an output terminal Touch and an output terminal Touchn. To do.
図5に示すACインバータは、第1の電源部1と、第2の電源部2と、出力切替部3と、電流検出部4と、制御部5とを備える。
第1の電源部1は、車両に搭載されるバッテリBから出力される直流電圧Vinを昇圧または降圧し直流電圧Voutを出力するDCDC変換部11と、DCDC変換部11から出力される直流電力を商用交流電力(第1の電力)に変換するDCAC変換部12とを備える。なお、図5に示すDCDC変換部11の回路構成は、直流電圧Vinを直流電圧Voutに変換することが可能な回路構成であれば、図3に示すDCDC変換部11と同じ回路構成を採用してもよいし、他の回路構成を採用してもよい。また、図5に示すDCAC変換部12の回路構成は、DCDC変換部11から出力される直流電力を商用交流電力(第1の電力)に変換することが可能な回路構成であれば、図3に示すDCAC変換部12と同じ回路構成を採用してもよいし、他の回路構成を採用してもよい。
The AC inverter shown in FIG. 5 includes a first
The first
第2の電源部2は、抵抗Rを備え、DCAC変換部12から出力される商用交流電力(第1の電力)を抵抗Rにより消費させて、商用交流電力(第1の電力)よりも小さい交流電力(第2の電力)を出力する。なお、第2の電源部2から出力される交流電圧及び交流電流は、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流よりも実効値または最大値が小さいものとする。また、抵抗Rは、互いに直列接続される2つ以上の抵抗や互いに並列接続される2つ以上の抵抗により構成されてもよい。
The second
出力切替部3は、3端子スイッチSWpを備える。
3端子スイッチSWpは、端子Tp1と、端子Tp2と、端子Tp3とを備える。すなわち、端子Tp1及び抵抗Rの一方端はDCAC変換部12の一方の出力に接続されている。端子Tp2は抵抗Rの他方端に接続されている。端子Tp3は電流検出部4を介して出力端子Toutpに接続されている。出力端子ToutnはDCAC変換部12の他方の出力に接続されている。
The
The 3-terminal switch SWp includes a terminal Tp1, a terminal Tp2, and a terminal Tp3. That is, one end of the terminal Tp1 and the resistor R is connected to one output of the
電流検出部4は、例えば、シャント抵抗やホール素子により構成される。
制御部5は、例えば、CPUまたはプログラマブルデバイスにより構成される。
また、制御部5は、3端子スイッチSWpの動作を制御する。
The
The control unit 5 is composed of, for example, a CPU or a programmable device.
Further, the control unit 5 controls the operation of the 3-terminal switch SWp.
例えば、制御部5は、第1の電源部1から出力される商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp1と電気的に接続されるように3端子スイッチSWpの動作を制御する。
For example, the control unit 5 operates the
また、例えば、制御部5は、第2の電源部2から出力される交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp2と電気的に接続されるように3端子スイッチSWpの動作を制御する。
Further, for example, the control unit 5 of the
また、例えば、制御部5は、商用交流電力(第1の電力)及び交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する場合、端子Tp3が端子Tp1にも端子Tp2にも電気的に接続されないように3端子スイッチSWpの動作を制御する。
Further, for example, the control unit 5 operates the
また、制御部5は、電力出力を開始するとき、交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御した後、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値が閾値Ith以上である場合、商用交流電力(第1の電力)及び交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値が閾値Ithよりも小さい場合、商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する。
Further, the control unit 5 controls the operation of the
図6は、第2実施例の制御部5の動作を示すフローチャートである。なお、DCDC変換部11及びDCAC変換部12は動作していないものとする。また、出力切替部3は、商用交流電力(第1の電力)及び交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替えているものとする。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control unit 5 of the second embodiment. It is assumed that the DCDC conversion unit 11 and the
まず、制御部5は、電力出力指令が入力されていないとき(S61:No)、現在の状態を維持し、電力出力指令が入力されると(S61:Yes)、交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S62)。例えば、ユーザによりイグニッションオンが指示されると、車両の走行を制御する走行制御部6から制御部5へ電力出力指令が出力されるものとする。
First, the control unit 5 maintains the current state when the power output command is not input (S61: No), and when the power output command is input (S61: Yes), the AC power (second power). ) Is switched to the state of being output from the output terminal Touch and the output terminal Touchn, and the operation of the
次に、制御部5は、DCDC変換部11およびDCAC変換部12の動作を開始させるための電力出力開始指示を出力する(S63)。
次に、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値を求め(S64)、その電流値の実効値または最大値が閾値Ith以上である場合(S65:Yes)、電力出力停止指示を出力し(S66)、商用交流電力(第1の電力)及び交流電力(第2の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力されない状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御し(S67)、漏電異常または短絡異常が発生している旨の信号を走行制御部6に出力する(S68)。走行制御部6は、漏電異常または短絡異常が発生している旨の信号が入力されると、その旨をユーザに通知する。
Next, the control unit 5 outputs a power output start instruction for starting the operation of the DCDC conversion unit 11 and the DCAC conversion unit 12 (S63).
Next, the control unit 5 obtains the effective value or the maximum value of the current value detected by the current detection unit 4 (S64), and when the effective value or the maximum value of the current value is equal to or greater than the threshold Is (S65: Yes). ), Outputs a power output stop instruction (S66), and switches the output so that the commercial AC power (first power) and AC power (second power) are not output from the output terminal Tutop and the output terminal Tuton. The operation of the
また、制御部5は、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値が閾値Ithよりも小さい場合(S65:No)、商用交流電力(第1の電力)が出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力される状態に切り替わるように、出力切替部3の動作を制御する(S69)。
Further, in the control unit 5, when the effective value or the maximum value of the current value detected by the
上記閾値Ithは、例えば、図5に示すACインバータから交流電力(第2の電力)が出力されているときで、かつ、漏電異常または短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値とする。
The threshold Is is detected by the
これにより、図5に示すACインバータでは、漏電異常または短絡異常が発生しているとき、電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値が閾値Ith以上になるため、図5に示すACインバータから出力端子Toutp及び出力端子Toutnへ商用交流電力(第1の電力)及び交流電力(第2の電力)が出力されないようにすることができる。
As a result, in the AC inverter shown in FIG. 5, when an electric power leakage abnormality or a short-circuit abnormality occurs, the effective value or the maximum value of the current value detected by the
また、図5に示すACインバータでは、電力出力指令が入力されてから電流検出部4により検出される電流値の実効値または最大値が閾値Ith以上であるか否かを判断するまでの期間において、すなわち、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生しているか否かを判断するまでの期間において、商用交流電力(第1の電力)よりも小さい交流電力(第2の電力)を出力端子Toutp及び出力端子Toutnから出力している。これにより、実際に漏電異常または短絡異常が発生していたとしても、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生していることを検出するまでの期間において、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流よりも実効値または最大値が小さい、第2の電源部2から出力される交流電圧及び交流電流を、図5に示すACインバータから出力させることができるため、出力端子Toutpや出力端子Toutnに流れる電流を抑えることができる。
Further, in the AC inverter shown in FIG. 5, in the period from the input of the power output command to the determination of whether or not the effective value or the maximum value of the current value detected by the
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
例えば、図5に示すACインバータでは、第2の電源部2の抵抗Rの一方端がDCAC変換部12一方の出力に接続される構成であるが、第2の電源部2の抵抗Rの一方端がDCDC変換部11の一方の出力に接続されるように構成してもよい。
Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the AC inverter shown in FIG. 5, one end of the resistor R of the second
このようにACインバータを構成する場合、第2の電源部2は、DCDC変換部11から出力される直流電力を抵抗Rにより消費させて、商用交流電力(第1の電力)よりも小さい直流電力(第2の電力)を出力する。なお、第2の電源部2から出力される直流電圧及び直流電流は、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流それぞれの実効値または最大値よりも小さいものとする。
When the AC inverter is configured in this way, the second
また、出力切替部3は、図3に示す出力切替部3と同様に、3端子スイッチSWpと、3端子スイッチSWnとを備える。端子Tp1はスイッチング素子SWac1のソース端子とスイッチング素子SWac3のドレイン端子との接続点に接続される。端子Tp2は抵抗Rの他方端に接続される。端子Tp3は電流検出部4を介して出力端子Toutpに接続される。端子Tn1はスイッチング素子SWac2のソース端子とスイッチング素子SWac4のドレイン端子との接続点に接続される。端子Tn2はコンデンサC1の他方端すなわちDCDC変換部11の他方の出力に接続される。端子Tn3は出力端子Toutnに接続される。
Further, the
なお、制御部5の動作は、図3に示す制御部5の動作と同様である。
このようにACインバータを構成した場合、実際に漏電異常または短絡異常が発生していたとしても、電力出力を開始してから漏電異常または短絡異常が発生していることを検出するまでの期間において、第1の電源部1から出力される交流電圧及び交流電流それぞれの実効値または最大値よりも小さい、第2の電源部2から出力される直流電圧及び直流電流を、ACインバータから出力させることができるため、出力端子Toutpや出力端子Toutnに流れる電流を抑えることができる
The operation of the control unit 5 is the same as the operation of the control unit 5 shown in FIG.
When the AC inverter is configured in this way, even if an abnormal current leakage or short circuit actually occurs, the period from the start of power output to the detection of the abnormal current leakage or short circuit occurs. , The DC voltage and DC current output from the second
1 第1の電源部
2 第2の電源部
3 出力切替部
4 電流検出部
5 制御部
6 走行制御部
11 DCDC変換部
111 制御部
12 DCAC変換部
121 制御部
21 DCDC変換部
1 1st
Claims (3)
前記第1の交流電力よりも小さい第2の電力を出力する第2の電源部と、
前記第1の交流電力が出力端子から出力される状態、前記第2の電力が前記出力端子から出力される状態、及び、前記第1の交流電力及び前記第2の電力が出力端子から出力されない状態の何れかの状態に切り替える出力切替部と、
前記出力切替部と前記出力端子との間の電力線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電力出力を開始するとき、前記第2の電力が前記出力端子から出力される状態に切り替わるように、前記出力切替部の動作を制御した後、前記電流検出部により検出される電流値が閾値以上である場合、前記第1の交流電力及び前記第2の電力が前記出力端子から出力されない状態に切り替わるように、前記出力切替部の動作を制御し、前記電流検出部により検出される電流値が前記閾値よりも小さい場合、前記第1の交流電力が前記出力端子から出力される状態に切り替わるように、前記出力切替部の動作を制御する制御部と、
を備えるACインバータ。 The first power supply unit that outputs the first AC power and
A second power supply unit that outputs a second power smaller than the first AC power, and
State in which the first AC power is output from the output terminal, a state where the second power is output from the output terminal, and the first AC power and the second power is not output from the output terminal An output switching unit that switches to any of the states, and
A current detection unit that detects the current flowing through the power line between the output switching unit and the output terminal, and a current detection unit.
After controlling the operation of the output switching unit so that the second power is switched to the state of being output from the output terminal when the power output is started, the current value detected by the current detection unit is equal to or greater than the threshold value. If it is, to switch to a state in which the first AC power and the second power is not output from the output terminal to control the operation of the output switching unit, a current value detected by the current detection unit When it is smaller than the threshold value, the control unit that controls the operation of the output switching unit so that the first AC power is switched to the state of being output from the output terminal.
AC inverter equipped with.
前記第2の電源部は、コンデンサを備え、前記コンデンサを充電させた後、前記コンデンサから前記第2の電力を出力する
ことを特徴とするACインバータ。 The AC inverter according to claim 1.
The second power supply unit is an AC inverter including a capacitor, charging the capacitor, and then outputting the second power from the capacitor.
前記第2の電源部は、抵抗を備え、前記第1の交流電力を前記抵抗により消費させることにより前記第2の電力を出力する
ことを特徴とするACインバータ。 The AC inverter according to claim 1.
The second power supply unit is an AC inverter having a resistor and outputting the second power by consuming the first AC power by the resistor.
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