(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の＋側出力及び接地点間の電圧値と、−側出力及び接地点間の電圧値とを、前記直流電源の出力電圧の１／２の電圧値とする中点接地制御装置であり、
前記＋側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第１の抵抗部と、
前記−側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第２の抵抗部と、
前記第１の抵抗部両端の第１の電圧値を測定する第１の電圧検出部と、
前記第２の抵抗部両端の第２の電圧値を測定する第２の電圧検出部と、
前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との差分を求める電圧値比較部と
前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の抵抗値を、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の前記差分が予め設定された差分範囲内となるように、予め設定した単位により徐々に前記第１の抵抗部及び第２の抵抗部の抵抗値を調整する抵抗制御部と
を有する
ことを特徴とする中点接地制御装置。
【請求項２】
前記＋側出力と前記接地点との間において、前記第１の抵抗部と直列に接続された第１の抵抗と、
前記−側出力と前記接地点との間において、前記第２の抵抗部と直列に接続された第２の抵抗と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の中点接地制御装置。
【請求項３】
前記電圧値比較部が、予め設定された警報設定値を前記差分が超えた場合に、警報を通知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中点接地制御装置。
【請求項４】
前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部がＭＯＳトランジスタであり、
前記抵抗制御部が前記差分に応じて、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の一方の抵抗値が他方より大きい場合、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の前記一方のＭＯＳトランジスタのゲート電圧を単位電圧ずつ増加させることで、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の各々の抵抗値を制御することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の中点接地制御装置。
【請求項５】
前記第１の抵抗が前記第１の抵抗部が短絡した場合に、前記＋側出力及び接地間の抵抗を維持するために設けられ、前記第２の抵抗が前記第２の抵抗部が短絡した場合に、前記−側出力及び接地間の抵抗を維持するために設けられている
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の中点接地制御装置。
【請求項６】
直流電源の＋側出力及び接地点間の電圧値と、−側出力及び接地点間の電圧値とを、前記直流電源の出力電圧の１／２の電圧値とする中点接地制御装置を動作させる中点接地制御方法であり、
第１の電圧検出部が、前記＋側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第１の抵抗部両端の第１の電圧値を測定し、
第２の電圧検出部が、前記−側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第２の抵抗部両端の第２の電圧値を測定し、
電圧値比較部が前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との差分を求め、
抵抗制御部が、前記第１の抵抗部の抵抗値と、前記第２の抵抗部の抵抗値とを、前記第１の電圧値及び第２の電圧値の差分が予め設定された差分範囲内となるように、予め設定した単位により徐々に前記第１の抵抗部及び第２の抵抗部の抵抗値を調整することを特徴とする中点接地制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ビルやデータセンタなどの情報通信用直流給電システムに用いられる中点接地制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源装置において出力線が地絡した際、地絡を検出して地絡電流を低減する処理が行われている（例えば、特許文献１）。
また、情報通信用直流電源システムにおいては、地絡電流を低減する処理として、両端高抵抗接地方式、すなわち、図４に示すように、直流電源部（整流部）Ｐの出力が接続されている出力端子間に、抵抗Ａ（抵抗値ＲＡ）及び抵抗Ｂ（抵抗値ＲＢ）の２本を直列に接続し、この抵抗間が接地される接地方式を用いることができる。
このとき、この情報通信用直流電源システムが直流電流を供給する情報機器等において、接続されている接地点と、上記出力端子それぞれに接続された電源配線との間には絶縁抵抗Ｃ（抵抗値ＲＣ）及び絶縁抵抗Ｄ（抵抗値ＲＤ）が存在している。この絶縁抵抗Ｃ及びＤは、負荷機器の複数台の合成抵抗を等価的に表している。ここで、絶縁抵抗Ｃは電源配線Ｌ＋（プラス側）と接地点との間の抵抗値、絶縁抵抗Ｄは電源配線Ｌ−（マイナス側）と接地点間との間の抵抗値を示している。
【０００３】
中点接地方式おいては、直流電源装置に接続された電源配線Ｌ＋及び接地点間の電圧Ｖ＋と、電源配線Ｌ−及び接地点間の電圧Ｖ−とを、同一、あるいはほぼ等しくするため、ＲＡ・ＲＤ＝ＲＢ・ＲＣの関係にある。電源配線Ｌ＋は直流電源部Ｐの＋側出力に接続され、電源配線Ｌ−は直流電源部Ｐの−側出力に接続されている。
この構成により、電源配線Ｌ＋及びＬ−間の電圧を、接地電位を中間電圧として１／２に分圧する。すなわち、上記直流電源部Ｐにおける電源配線の対地電圧を１／２とすることで、電源配線に対して接触した際の接触電圧を低下させ、非接触体に対する感電の影響を低減させることができる。
また、中点接地方式においては、直流電源部Ｐの出力間に大きな電流が流れないように、抵抗Ａ及びＢには上記情報機器における絶縁抵抗Ｃ及びＤと同等の高抵抗値（例えば、数十ＭΩ）の抵抗が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３７２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した中点接地方式は、いずれかの電源配線の地絡や、直流電源部Ｐに接続される負荷装置の数や、各負荷装置における電源及び接地点間の絶縁抵抗の変化により、絶縁抵抗Ｃ及びＤの抵抗値ＲＣ、ＲＤが変化する。
この結果、直流電源部Ｐの出力端子各々の対地間電圧、すなわち電源配線Ｌ＋及び接地点間の電圧と、電源配線Ｌ−及び接地点間の電圧との不均衡が発生し、中点接地により分圧している効果が低減してしまう。
このため、負荷装置の追加または取り外しにより、電源配線Ｌ＋、Ｌ−各々の対地間電圧の不均衡が発生する毎に、上述したＲＡ・ＲＤ＝ＲＢ・ＲＣの関係を満たすように、抵抗値ＲＡまたは抵抗値ＲＢを変化させるため、抵抗Ａ及び抵抗Ｂを交換する必要があり、複数の抵抗を用意するなど、処理工程が煩雑となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、負荷機器の増減により、負荷機器における絶縁抵抗（電源配線及び接地点間の抵抗）の抵抗値が変化したとしても、直流電源の出力端子各々の対地間電圧を、この直流電源の出力電圧の１／２に制御する中点接地制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の中点接地制御装置は、直流電源の＋側出力及び接地点間の電圧値と、−側出力及び接地点間の電圧値とを、前記直流電源の出力電圧の１／２の電圧値とする中点接地制御装置であり、前記＋側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第１の抵抗部と、前記−側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第２の抵抗部と、前記第１の抵抗部両端の第１の電圧値を測定する第１の電圧検出部と、前記第２の抵抗部両端の第２の電圧値を測定する第２の電圧検出部と、前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との差分を求める電圧値比較部と、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の抵抗値を、前記第１の電圧値及び前記第２の電圧値の前記差分が予め設定された差分範囲内となるように、予め設定した単位により徐々に前記第１の抵抗部及び第２の抵抗部の抵抗値を調整する抵抗制御部とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の中点接地制御装置は、前記＋側出力と前記接地点との間において、前記第１の抵抗部と直列に接続された第１の抵抗と、前記−側出力と前記接地点との間において、前記第２の抵抗部と直列に接続された第２の抵抗とをさらに有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の中点接地制御装置は、前記電圧値比較部が、予め設定された警報設定値を前記差分が超えた場合に、警報を通知することを特徴とする。
【００１１】
本発明の中点接地制御装置は、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部がＭＯＳトランジスタであり、前記抵抗制御部が前記差分に応じて、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の一方の抵抗値が他方より大きい場合、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の前記一方のＭＯＳトランジスタのゲート電圧を単位電圧ずつ増加させることで、前記第１の抵抗部及び前記第２の抵抗部の各々の抵抗値を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の中点接地制御装置は、前記第１の抵抗が前記第１の抵抗部が短絡した場合に、前記＋側出力及び接地間の抵抗を維持するために設けられ、前記第２の抵抗が前記第２の抵抗部が短絡した場合に、前記−側出力及び接地間の抵抗を維持するために設けられていることを特徴とする。
また、本発明の中点接地制御方法は、直流電源の＋側出力及び接地点間の電圧値と、−側出力及び接地点間の電圧値とを、前記直流電源の出力電圧の１／２の電圧値とする中点接地制御装置を動作させる中点接地制御方法であり、第１の電圧検出部が、前記＋側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第１の抵抗部両端の第１の電圧値を測定し、第２の電圧検出部が、前記−側出力と接地点との間に設けられ、抵抗値が可変な第２の抵抗部両端の第２の電圧値を測定し、電圧値比較部が前記第１の電圧値と前記第２の電圧値との差分を求め、抵抗制御部が、前記第１の抵抗部の抵抗値と、前記第２の抵抗部の抵抗値とを、前記第１の電圧値及び第２の電圧値の差分が予め設定された差分範囲内となるように、予め設定した単位により徐々に前記第１の抵抗部及び第２の抵抗部の抵抗値を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、直流電源の出力端子に接続されている電源配線の地絡や、直流電源に接続される負荷機器の増減により、直流電源の＋側出力及び接地点との間の第１の電圧と、−側出力及び接地点との間の第２の電圧とが同様でなくなった際、第１の抵抗部及び第２の抵抗部それぞれの抵抗値を制御することにより、中点接地に用いる抵抗を交換することなく、容易に第１の電圧及び第２の電圧を同様（直流電源の出力電圧の１／２）とする中点接地状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による中点接地制御装置を用いた直流電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＭＯＳトランジスタの制御処理の動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態による中点接地制御装置を用いた直流電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に関連する中点接地制御装置を用いた直流電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞  
以下、図を用いて本発明の第１の実施形態の中点接地制御装置の説明を行う。図１は本発明の第１の実施形態による中点接地制御装置を用いた直流電源装置の構成例を示すブロック図である。図４と同様な構成については、同一の符号を付して、以下、異なる点のみを説明する。
この図に示すように、本実施形態による直流電源装置１は、直流電源部Ｐと、この直流電源部Ｐの＋側出力及び−側出力間における中点接地状態を制御する中点接地制御装置２とから構成されている。電源配線Ｌ＋は直流電源部Ｐの＋側出力に接続され、電源配線Ｌ−は直流電源部Ｐの−側出力に接続されている。
上記直流電源部Ｐは、例えば、交流電源を直流電源に変換する交流−直流変換を行い、安定化された直流電力を負荷設備に供給している。
【００１６】
中点接地制御装置２は、検出部１１、１２、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、制御部２０、比較部３０を有している。
トランジスタＴｒ１及びＴｒ２は、ゲートに印加するゲート電圧を制御することで、流れる電流値を調整し、高抵抗値から低抵抗値までの範囲に抵抗値が可変な抵抗部として用いられており、直流電源部Ｐの＋側出力と−側出力との間に直列に接続されている。
また、本実施形態においては、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）が用いられ、以下の説明においてｎチャネル型ＭＯＳトランジスタとする。
トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は、ターンオフした状態において、直流電源部Ｐの出力する電圧値を１／２に分圧するため同様の抵抗値であり、かつ感電時に人体保安が図れる、例えば４０ｋΩ以上の抵抗値を有している。
トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は、ゲート電圧ＶＧ１、ＶＧ２を徐々に増加させていくことにより、ターンオフ状態からターンオン状態に移行し、流れる電流値がゲート電圧に対応して増加する。したがって、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は、ゲート電圧を制御して電流値を制御することにより、実質的に抵抗値を任意に制御することができる。
【００１７】
トランジスタＴｒ１は、ドレインが直流電源部Ｐの＋側出力に接続され、ソースがトランジスタＴｒ２のドレイン及び接地点に接続されている。
トランジスタＴｒ２は、ソースが直流電源部Ｐの−側出力に接続されている。
検出部１１は、トランジスタＴｒ１のドレイン−ソース間の電圧、すなわち直流電源部Ｐの＋出力側と接地点との間の電圧Ｖ＋を測定する。
検出部１２は、トランジスタＴｒ２のドレイン−ソース間の電圧、すなわち直流電源部Ｐの−出力側と接地点との間の電圧Ｖ−を測定する。
【００１８】
比較部３０は、内部にタイマが設けられており、予め設定された周期が経過したことを検出すると、検出部１１から入力される電圧Ｖ＋と、検出部１２から入力される電圧Ｖ−とを比較し、電圧Ｖ＋と電圧Ｖ−との差分ΔＶ及びその絶対値｜ΔＶ｜を求める。
制御部２０は、上記差分ΔＶと絶対値｜ΔＶ｜とにより、上記トランジスタＴｒ１及びＴｒ２各々のゲート電圧ＶＧ１、ＶＧ２を制御する。
【００１９】
次に、図１及び図２を用い、第１の実施形態による直流電源装置における中点接地制御装置２の動作を説明する。図２は、本実施形態における中点接地制御装置２の動作例を示すフローチャートである。
比較部３０は、予め設定された周期が経過したか否かを判定し（ステップＳ１）、経過した場合に処理をステップＳ２へ進め、経過していない場合に上記処理を繰り返す。
次に、比較部３０は、予め設定された周期が経過すると、すなわちタイマでカウントした時間が予め設定した周期の時間を経過したことを検出すると、検出部１１から電圧Ｖ＋を読み込む（ステップＳ２）とともに、検出部１２から電圧Ｖ−を読み込む（ステップＳ３）。このとき、比較部３０は、内部のタイマを初期化（クリア）して、新たな時間のカウントを開始させる。
【００２０】
そして、比較部３０は、電圧Ｖ＋から電圧Ｖ−を減算し、電圧Ｖ＋と電圧Ｖ−との差分ΔＶを算出する（ステップＳ４）とともに、差分ΔＶの絶対値｜ΔＶ｜を算出し、差分ΔＶ及び絶対値｜ΔＶ｜からなる差分情報を制御部２０へ出力する。
上記差分情報が入力されると、制御部２０は、絶対値｜ΔＶ｜が予め設定した電圧値α（例えば、α＝１Ｖ）を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ５）、絶対値｜ΔＶ｜が電圧値αを超えている場合、処理をステップＳ６へ進め、超えていない場合、処理をステップＳ１へ進める。ここで、中点接地において、電圧Ｖ＋と電圧Ｖ−とが、直流電源部Ｐの出力電圧のほぼ１／２とする差分範囲を、絶対値｜ΔＶ｜に対する閾値である上記電圧値αの数値として設定する。
【００２１】
次に、制御部２０は、差分ΔＶが正または負のいずれかであるかの判定を行い（ステップＳ６）、差分ΔＶが負の場合に処理をステップＳ７へ進め、差分ΔＶが正の場合処理をステップＳ８へ進める。ここで、制御部２０は、電圧値Ｖ＋及びＶ−のいずれが他方より高いかの検出を行う。
そして、ΔＶが負の値の場合、電圧Ｖ−が高く、トランジスタＴｒ１と絶縁抵抗Ｃの合成抵抗に比較して、トランジスタＴｒ２と絶縁抵抗Ｄの合成抵抗の抵抗値が大きいため、トランジスタＴｒ２の抵抗値を低下させ、電源配線Ｌ＋及び接地点間の合成抵抗と、電源配線Ｌ−及び接地点間の合成抵抗との抵抗値を同様（あるいは同一）とする必要がある。このため、制御部２０は、処理をステップＳ７へ進める。
このため、制御部２０は、トランジスタＴｒ２のゲートに印加している電圧ＶＧ２を、予め設定した単位電圧β（例えば、０．１Ｖ）増加させ（ステップＳ７）、処理をステップＳ１へ進める。
【００２２】
一方、ΔＶが正の値の場合、電圧Ｖ＋が高く、トランジスタＴｒ２と絶縁抵抗Ｄの合成抵抗に比較して、トランジスタＴｒ１と絶縁抵抗Ｃの合成抵抗の抵抗値が大きいため、トランジスタＴｒ１の抵抗値を低下させ、電源配線Ｌ＋及び接地点間の合成抵抗と、電源配線Ｌ−及び接地点間の合成抵抗との抵抗値を同様（あるいは同一）とする必要がある。このため、制御部２０は、処理をステップＳ８へ進める。
このため、制御部２０は、トランジスタＴｒ１のゲートに印加している電圧ＶＧ１を、予め設定した単位電圧β（例えば、０．１Ｖ）増加させ（ステップＳ８）、処理をステップＳ１へ進める。
【００２３】
上述した構成により、電源配線Ｌ＋及び電源配線Ｌ−とから直流電力の供給を受ける負荷（情報機器など）数の増減、あるいは電源配線Ｌ＋あるいは電源配線Ｌ−の地絡により、直流電源装置に接続される負荷の絶縁抵抗Ｃ及びＤが変動したとしても、トランジスタＴｒ１あるいはＴｒ２の抵抗値を制御することにより、電源配線Ｌ＋及びＬ−の対地電圧を直流電源部Ｐの出力電圧の１／２に制御することができる。
したがって、本実施形態によれば、直流電源装置に接続された電源配線Ｌ＋及び接地点間の電圧Ｖ＋と、電源配線Ｌ−及び接地点間の電圧Ｖ−とが、同一、あるいはほぼ等しくするため、ＲＡ（トランジスタＴｒ１の抵抗値）・ＲＤ＝ＲＢ（トランジスタＴｒ２の抵抗値）・ＲＣの関係に容易に制御することができる。
また、制御部２０は、絶対値｜ΔＶ｜が予め設定されている警報設定値γを超えた場合、電源配線Ｌ＋または電源配線Ｌ−のいずれかが地絡したと判定し、図示しない出力装置（表示装置、スピーカ等）から警報を出力するように構成しても良い。
【００２４】
＜第２の実施形態＞  
以下、図を用いて本発明の第２の実施形態の中点接地制御装置２の説明を行う。図３は本発明の第２の実施形態による中点接地制御装置２を用いた直流電源装置の構成例を示すブロック図である。
第２の実施形態は、図１に示す第１の実施形態と構成は同様であり、異なる点は、直流電源部Ｐの＋側出力と接地点との間に、トランジスタＴｒ１と抵抗Ｅとを直列に接続し、また接地点と直流電源部Ｐの−側出力との間に、トランジスタＴｒ２と抵抗Ｆとを直列に接続した構成である。
【００２５】
図３において、抵抗Ｅ及び抵抗Ｆの接続の一例として、抵抗Ｅは一端が直流電源部Ｐの＋側出力に接続され、他端がトランジスタＴｒ１のドレインに接続されている。
トランジスタＴｒ１は、ソースが接地点に接続され、ゲートに制御部２０から電圧ＶＧ１が印加されている。
また、抵抗Ｆは一端がトランジスタＴｒ２のソースに接続され、他端が直流電源部Ｐの−側の出力に接続されている。
トランジスタＴｒ２は、ドレインが接地点に接続され、ゲートに制御部２０から電圧ＶＧ２が印加されている。
検出部１１は直流電源部Ｐの＋出力側と接地点との間の電圧Ｖ＋を測定し、検出部１２は直流電源部Ｐの−出力側と接地点との間の電圧Ｖ−を測定する。
【００２６】
上述したように、第２の実施形態においては、抵抗Ｅ及び抵抗Ｆの各々を、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２それぞれに直列に接続させることにより、トランジスタＴｒ１またはＴｒ２のソース−ドレイン間の短絡故障が発生した場合に、ある程度の抵抗を維持することができる。
さらに、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の各々のソース−ドレイン間に抵抗を並列に接続させることにより、トランジスタＴｒ１またはＴｒ２のソース−ドレイン間が完全に絶縁される故障が発生した場合に、ある程度の抵抗を維持することができる。
【００２７】
なお、図１、図３における比較部３０及び制御部２０の機能（図２のフローチャートの動作）を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりトランジスタＴｒ１及びＴｒ２に流す電流値の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２８】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１…直流電源装置
２…中点接地制御装置
１１，１２…検出部
２０…制御部
３０…比較部
Ｅ，Ｆ…抵抗
Ｃ，Ｄ…絶縁抵抗
Ｐ…直流電源部
【図１】
0005632165.tif 000002
【図２】
0005632165.tif 000003
【図３】
0005632165.tif 000004
【図４】
0005632165.tif 000005