(57)【要約】  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。
2012127686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地絡検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１０１７号公報
【特許文献２】特開昭５８−１７５９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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２】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３】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】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５】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】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７】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】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９】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１０】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】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１２】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】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１４】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１５】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】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１７】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】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】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】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】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】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２３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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））。
【００５９】
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））。
【００６０】
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））。
【００６１】
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））。
【００６２】
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））。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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