(57)【要約】【課題】非接地交流回路の地絡を正確に検出できる地絡検出装置を提供する。【解決手段】地絡検出装置１は、単相３線式交流電源ＰＳがＵ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬを介して負荷ＬＤ１，ＬＤ２に接続された非接地交流回路の地絡を検出する装置であり、同じ抵抗値を有する２つの抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２を備え、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の一方端子をそれぞれＵ相線ＵＬおよび中性線ＯＬに接続し、それらの他方端子を互いに接続したものである。地絡検出回路１は、さらに、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の他方端子と接地点との間に流れる電流Ｉｇの値を検出する電流検出器２を備え、電流Ｉｇの絶対値がしきい値ＩＴＨを越えた場合に地絡が発生したと判定する。したがって、Ｕ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬの地絡を検出できる。【選択図】図１
2014240767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、
同じ抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備え、
前記第１および第２の抵抗素子の一方端子はそれぞれ前記第１相線および前記中性線に接続され、それらの他方端子は互いに接続され、
さらに、前記第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、
前記電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に前記地絡が発生したと判定する、地絡検出装置。
【請求項２】
単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、
互いに異なる抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備え、
前記第１および第２の抵抗素子の一方端子はそれぞれ前記第１相線および前記第２相線に接続され、それらの他方端子は互いに接続され、
さらに、前記第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、
前記電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に前記地絡が発生したと判定する、地絡検出装置。
【請求項３】
単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、
同じ抵抗値を有する第１〜第３の抵抗素子と、
交互にオンする第１および第２のスイッチング素子とを備え、
前記第１の抵抗素子および前記第１のスイッチング素子は前記第１相線と所定のノードとの間に直列接続され、
前記第２の抵抗素子および前記第２のスイッチング素子は前記第２相線と前記所定のノードとの間に直列接続され、
前記第３の抵抗素子は前記中性線と前記所定のノードとの間に接続され、
さらに、前記所定のノードと接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、
前記電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に前記地絡が発生したと判定する、地絡検出装置。
【請求項４】
単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、
前記単相３線式交流電源は、
直流電源から正側直流母線および負側直流母線を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、前記第１相線および前記第２相線を介して前記負荷に供給するインバータと、
前記正側直流母線および前記負側直流母線の中間電圧を生成して前記中性線に与える分圧器とを含み、
前記地絡検出装置は、
同じ抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備え、
前記第１の抵抗素子の一方端子は前記正側直流母線または前記負側直流母線に接続され、前記第２の抵抗素子の一方端子は前記中間電圧を受け、前記第１および第２の抵抗素子の他方端子は互いに接続され、
さらに、前記第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、
前記電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に前記地絡が発生したと判定する、地絡検出装置。
【請求項５】
単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、
前記単相３線式交流電源は、
直流電源から正側直流母線および負側直流母線を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、前記第１相線および前記第２相線を介して前記負荷に供給するインバータと、
前記正側直流母線および前記負側直流母線の中間電圧を生成して前記中性線に与える分圧器とを含み、
前記地絡検出装置は、
同じ抵抗値を有する第１〜第３の抵抗素子と、
交互にオンする第１および第２のスイッチング素子とを備え、
前記第１の抵抗素子および前記第１のスイッチング素子は前記正側直流母線と所定のノードとの間に直列接続され、
前記第２の抵抗素子および前記第２のスイッチング素子は前記負側直流母線と前記所定のノードとの間に直列接続され、
前記第３の抵抗素子の一方端子は前記中間電圧を受け、その他方端子は前記所定のノード間に接続され、
さらに、前記所定のノードと接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、
前記電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に前記地絡が発生したと判定する、地絡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は地絡検出装置に関し、特に、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直流電源が正側直流母線および負側直流母線を介して負荷に接続された非接地直流回路の地絡を検出する地絡検出装置が開示されている。この地絡検出装置は、同じ抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備える。第１および第２の抵抗素子の一方端子はそれぞれ正側直流母線および負側直流母線に接続され、それらの他方端子は互いに接続されている。この地絡検出装置は、さらに、第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が所定のしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路に特許文献１の地絡検出装置を適用し、第１および第２の抵抗素子の一方端子をそれぞれ第１相線および第２相線に接続することも考えられる。
【０００５】
しかし、そのように接続した場合において中性線が地絡した場合は、第１相線から第１の抵抗素子、電流検出器、接地点、地絡点を介して中性線に流れる電流と、中性線から地絡点、接地点、電流検出器、第２の抵抗素子を介して第２相線に流れる電流とが互いに打ち消し合い、地絡を検出することができないという問題がある（図５参照）。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、非接地交流回路の地絡を正確に検出することが可能な地絡検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る地絡検出装置は、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、同じ抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備える。第１および第２の抵抗素子の一方端子はそれぞれ第１相線および中性線に接続され、それらの他方端子は互いに接続されている。この地絡検出回路は、さらに、第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【０００８】
また、この発明に係る他の地絡検出装置は、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、互いに異なる抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備える。第１および第２の抵抗素子の一方端子はそれぞれ第１相線および第２相線に接続され、それらの他方端子は互いに接続されている。この地絡検出装置は、さらに、第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【０００９】
また、この発明に係るさらに他の地絡検出装置は、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、同じ抵抗値を有する第１〜第３の抵抗素子と、交互にオンする第１および第２のスイッチング素子とを備える。第１の抵抗素子および第１のスイッチング素子は第１相線と所定のノードとの間に直列接続され、第２の抵抗素子および第２のスイッチング素子は第２相線と所定のノードとの間に直列接続され、第３の抵抗素子は中性線と所定のノードとの間に接続される。この地絡検出装置は、さらに、所定のノードと接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【００１０】
また、この発明に係るさらに他の地絡検出装置は、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、単相３線式交流電源は、直流電源から正側直流母線および負側直流母線を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、第１相線および第２相線を介して負荷に供給するインバータと、正側直流母線および負側直流母線の中間電圧を生成して中性線に与える分圧器とを含み、地絡検出装置は、同じ抵抗値を有する第１および第２の抵抗素子を備える。第１の抵抗素子の一方端子は正側直流母線または負側直流母線に接続され、第２の抵抗素子の一方端子は中間電圧を受け、第１および第２の抵抗素子の他方端子は互いに接続される。この地絡検出装置は、さらに、第１および第２の抵抗素子の他方端子と接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【００１１】
また、この発明に係るさらに他の地絡検出装置は、単相３線式交流電源が第１相線、中性線、および第２相線を介して負荷に接続された非接地交流回路の地絡を検出する地絡検出装置であって、単相３線式交流電源は、直流電源から正側直流母線および負側直流母線を介して供給される直流電力を交流電力に変換し、第１相線および第２相線を介して負荷に供給するインバータと、正側直流母線および負側直流母線の中間電圧を生成して中性線に与える分圧器とを含み、地絡検出装置は、同じ抵抗値を有する第１〜第３の抵抗素子と、交互にオンする第１および第２のスイッチング素子とを備える。第１の抵抗素子および第１のスイッチング素子は正側直流母線と所定のノードとの間に直列接続され、第２の抵抗素子および第２のスイッチング素子は負側直流母線と所定のノードとの間に直列接続され、第３の抵抗素子の一方端子は中間電圧を受け、その他方端子は所定のノード間に接続される。この地絡検出装置は、さらに、所定のノードと接地点との間に流れる電流の値を検出する電流検出器を備え、電流検出器の検出値が予め定められたしきい値を越えた場合に地絡が発生したと判定する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る地絡検出装置では、中性線の地絡も検出することができ、非接地交流回路の地絡を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による地絡検出装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した中性線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図３】図２に示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。
【図４】図１に示したＵ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図５】図４に示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。
【図６】図１に示したＶ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図７】図６に示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。
【図８】実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２による地絡検出装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９に示した中性線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１１】図１０に示した電流Ｉ３，Ｉ４，Ｉｇのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。
【図１２】図９に示したＵ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１３】図１２に示した電流Ｉ３，Ｉ４，Ｉｇのシミュレーション結果を示すタイムチャートである。
【図１４】図９に示したＶ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による地絡検出装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１６】図１５に示した中性線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１７】図１５に示したＵ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１８】図１５に示したＶ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態４による地絡検出装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２０】図１９に示した中性線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図２１】図１９に示したＵ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図２２】図１９に示したＶ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態５による地絡検出装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２４】図２３に示した中性線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図２５】図２３に示したＵ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【図２６】図２３に示したＶ相線が地絡した場合における地絡検出装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[実施の形態１]
本願発明の実施の形態１による地絡検出装置１は、図１に示すように、非接地交流回路の地絡を検出する装置であり、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２、電流検出器２、および判定部３を備える。非接地交流回路は、単相３線式交流電源ＰＳ、Ｕ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、Ｖ相線ＶＬ、および負荷ＬＤ１，ＬＤ２を備える。
【００１５】
単相３線式交流電源ＰＳは、たとえば、変圧器の２次巻線を２つに等分割したものであり、Ｕ相端子ＴＵ、中性端子ＴＯ、およびＶ相端子ＴＶを含む。端子ＴＵ，ＴＯ間の電圧は１００（Ｖ）であり、端子ＴＶ，ＴＯ間の電圧は１００（Ｖ）であり、端子ＴＵ，ＴＶ間の電圧は２００（Ｖ）である。端子ＴＵ，ＴＯ間の交流電圧ＶＡＣ１の位相と、端子ＴＶ，ＴＯ間の交流電圧ＶＡＣ２の位相とは、互いに１８０度ずれている。
【００１６】
Ｕ相端子ＴＵは、Ｕ相線ＵＬを介して負荷ＬＤ１の一方端子に接続される。中性端子ＴＯは、中性線ＯＬを介して負荷ＬＤ１の他方端子および負荷ＬＤ２の一方端子に接続される。Ｖ相端子ＴＶは、Ｖ相線ＶＬを介して負荷ＬＤ２の他方端子に接続される。Ｕ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬは、いずれも接地されていない。
【００１７】
地絡検出装置１の抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２は、同じ抵抗値を有する。抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の一方端子は、それぞれＶ相線ＶＬおよび中性線ＯＬに接続され、それらの他方端子は互いに接続されている。電流検出器２は、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の他方端子から接地電圧ＶＳＳのライン（接地点）に流れる電流Ｉｇの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を判定部３に与える。接地電圧ＶＳＳのラインは、たとえば自動車のシャーシである。
【００１８】
判定部３は、電流検出器２の出力信号に基づいて、非接地交流回路において地絡事故が発生したか否かを示す地絡検出信号φＤを生成する。地絡事故が発生していないために電流Ｉｇの瞬時値の絶対値が所定のしきい値ＩＴＨよりも低い場合は、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。地絡事故が発生したために電流Ｉｇの瞬時値の絶対値が所定のしきい値ＩＴＨを越えた場合は、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００１９】
次に、地絡検出装置１の動作について説明する。Ｖ相線ＶＬから抵抗素子ＲＥ１に流入する電流をＩ１とし、中性線ＯＬから抵抗素子ＲＥ２に流入する電流をＩ２とする。また、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２とする。Ｒ１＝Ｒ２であり、Ｒ１，Ｒ２の各々はたとえば４０（ｋΩ）である。また、交流電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２の実効値をそれぞれＶａｃ１，Ｖａｃ２とする。Ｖａｃ１＝Ｖａｃ２であり、Ｖａｃ１，Ｖａｃ２の各々は１００（Ｖ）である。
【００２０】
地絡事故が発生していない場合は、Ｖ相線ＶＬから抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２を介して中性線ＯＬに電流Ｉ＝Ｉ１＝−Ｉ２＝Ｖａｃ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖａｃ２／（２・Ｒ１）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ１＋Ｉ２＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００２１】
図２（ａ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図２（ａ）において、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、抵抗素子ＲＥ１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇ、中性線ＯＬを介して中性端子ＴＯに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ１となる。
【００２２】
つまり、定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２の最大で２倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ１よりも十分に大きいので、中性線ＯＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００２３】
図２（ｂ）および図３（ａ）〜（ｃ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２（ｂ）および図３（ａ）〜（ｃ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ１＋Ｉ２＝０（ｍＡ）である。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨであり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００２４】
なお、図２（ｂ）および図３（ｃ）では、ＩＴＨ＝２（ｍＡ）となっているが、これは図面が煩雑になるのを避けるためにＩＴＨ＝２（ｍＡ）としただけであり、実際には、ノイズによる誤動作を避けることが可能であり、かつＵ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬの地絡事故を正確に検出することが可能な値にＩＴＨを設定すればよい。ＩＴＨの値については、以下同様である。
【００２５】
ある時刻において中性線ＯＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図２（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉ２＝０（ｍＡ）となり、Ｉｇ＝Ｉ１となり、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図１の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００２６】
図４（ａ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図４（ａ）において、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、抵抗素子ＲＥ１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇ、Ｕ相線ＵＬを介してＵ相端子ＴＵに至る経路で電流Ｉ１が流れる。また、中性端子ＴＯから中性線ＯＬ、抵抗素子ＲＥ２、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇ、Ｕ相線ＵＬを介してＵ相端子ＴＵに至る経路で電流Ｉ２が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ１＋Ｖａｃ１／Ｒ２＝３・Ｖａｃ１／Ｒ１となる。
【００２７】
つまり、定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２の最大で６倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝３・Ｖａｃ１／Ｒ１よりも十分に大きいので、中性線ＯＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００２８】
図４（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図４（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ１と電流Ｉ２は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ１＋Ｉ２＝０（ｍＡ）である。
【００２９】
ある時刻においてＵ相線ＵＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図４（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉｇ＝３・Ｖａｃ１／Ｒ１の瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図１の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００３０】
図６（ａ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図６（ａ）において、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、地絡点Ｐｇ、接地電圧ＶＳＳのライン、電流検出器２、抵抗素子ＲＥ２、中性線ＯＬを介して中性端子ＴＯに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ２となる。
【００３１】
つまり、定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２の最大で２倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ２よりも十分に大きいので、Ｖ相線ＶＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００３２】
図６（ｂ）および図７（ａ）〜（ｃ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図６（ｂ）および図７（ａ）〜（ｃ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ１と電流Ｉ２は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ１＋Ｉ２＝０（ｍＡ）である。
【００３３】
ある時刻においてＶ相線ＶＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図６（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉ１＝０（ｍＡ）となり、Ｉｇ＝Ｉ２となり、Ｉｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ２の瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図１の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００３４】
図８は、実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図８を参照して、比較例が実施の形態１と異なる点は、抵抗素子ＲＥ２の一方端子がＵ相線ＵＬに接続されている点である。図８では、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇが地絡した状態が示されている。この場合、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、抵抗素子ＲＥ１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇ、中性線ＯＬを介して中性端子ＴＯに至る経路で電流Ｉ１が流れる。また、中性端子ＴＯから中性線ＯＬ、地絡点Ｐｇ、接地電圧ＶＳＳのライン、電流検出器２、抵抗素子ＲＥ２、Ｕ相線ＵＬを介してＵ相端子ＴＵに至る経路で電流（−Ｉ２）が流れる。電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝Ｉ１−Ｉ２＝０（ｍＡ）となり、地絡を検出することはできない。
【００３５】
以上のように、実施の形態１では、同じ抵抗値Ｒ１，Ｒ２を有する抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の一方端子をそれぞれＶ相線ＶＬおよび中性線ＯＬに接続し、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の他方端子と接地点との間に電流検出器２を接続し、電流検出器２に流れる電流Ｉｇがしきい値ＩＴＨを越えた場合に地絡が発生したと判別する。したがって、Ｕ相線ＵＬ、Ｖ相線ＶＬ、および中性線ＯＬのいずれが地絡した場合でも地絡の発生を検出することができる。
【００３６】
また、高い抵抗値Ｒ１，Ｒ２を有する抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２を使用することにより、１点地絡が発生したときに人の体内を電流が流れたとしても、人体に危機的な影響を及ぼすこともなく、地絡を検出することが可能となる。
【００３７】
すなわち、実施の形態１において地絡事故が発生した場合に最も大きな電流が流れるのは、Ｕ相線ＵＬが地絡したときであり、このときの電流が人体に悪影響を及ぼさないように抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２を設定する。たとえば、Ｖａｃ１＝Ｖａｃ２＝１００（Ｖ）、Ｒ１＝Ｒ２とすると、Ｉｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ２＋（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ１＝３００／Ｒ１（ＲＭＳ：root mean square value）となる。人体に悪影響を及ぼさない電流値を１０（ｍＡ）未満とすると、Ｒ１＞３０（ｋΩ）であればよいことになる。また、Ｒ１＝３０（ｋΩ）とした場合、Ｖ相線ＶＬまたは中性線ＯＬが地絡したときは、１０（ｍＡ）の１／３である３．３（ｍＡ）の電流が人体に流れる。
【００３８】
なお、この実施の形態１では、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の一方端子をそれぞれＶ相線ＶＬおよび中性線ＯＬに接続したが、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２の一方端子をそれぞれＵ相線ＵＬおよび中性線ＯＬに接続しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
【００３９】
[実施の形態２]
図９は、この発明の実施の形態２による地絡検出装置５の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図９を参照して、この地絡検出装置５が図１の地絡検出装置１と異なる点は、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２がそれぞれ抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４で置換され、抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４の一方端子がそれぞれＶ相線ＶＬおよびＵ相線ＵＬに接続されている点である。また、抵抗素子ＲＥ３の抵抗値Ｒ３と抵抗素子ＲＥ４の抵抗値Ｒ４とは、互いに異なる値である。たとえば、Ｒ３は３０（ｋΩ）であり、Ｒ４は６０（ｋΩ）である。
【００４０】
次に、地絡検出装置５の動作について説明する。Ｖ相線ＶＬから抵抗素子ＲＥ３に流入する電流をＩ３とし、Ｕ相線ＵＬから抵抗素子ＲＥ４に流入する電流をＩ４とする。地絡事故が発生していない場合においてＶ相線ＶＬの電圧がＵ相線ＵＬの電圧よりも高いとき、Ｖ相線ＶＬから抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４を介してＵ相線ＵＬに電流Ｉ＝Ｉ３＝−Ｉ４＝２・Ｖａｃ１／（Ｒ３＋Ｒ４）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ３＋Ｉ４＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ＜|ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００４１】
図１０（ａ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図１０（ａ）において、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成される。これにより、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬおよび抵抗素子ＲＥ１に流れる電流Ｉ３が、抵抗素子ＲＥ４を介してＵ相線ＵＬに至る第１経路と、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇを介して中性線ＯＬに至る第２経路とに分流される。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ３−Ｖａｃ１／Ｒ４＝１００・（Ｒ４−Ｒ３）／（Ｒ３・Ｒ４）となる。
【００４２】
つまり、Ｒ３≠Ｒ４のときＩｇ≠０（ｍＡ）となり、電流検出器２に電流が流れる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝１００・（Ｒ４−Ｒ３）／（Ｒ３・Ｒ４）よりも十分に大きいので、中性線ＯＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００４３】
図１０（ｂ）および図１１（ａ）〜（ｃ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ３，Ｉ４，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１０（ｂ）および図１１（ａ）〜（ｃ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ３と電流Ｉ４は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ３＋Ｉ４＝０（ｍＡ）である。
【００４４】
ある時刻において中性線ＯＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図１０（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図９の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００４５】
図１２（ａ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図１２（ａ）において、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、抵抗素子ＲＥ３、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇ、Ｕ相線ＵＬを介してＵ相端子ＴＵに至る経路で電流Ｉ３が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ３＝２・Ｖａｃ１／Ｒ３となる。
【００４６】
定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ３，Ｉ４の最大で３倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝２・Ｖａｃ１／Ｒ３よりも十分に大きいので、Ｕ相線ＵＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００４７】
図１２（ｂ）および図１３（ａ）〜（ｃ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ３，Ｉ４，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１２（ｂ）および図１３（ａ）〜（ｃ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ３と電流Ｉ４は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ３＋Ｉ４＝０（ｍＡ）である。
【００４８】
ある時刻においてＵ相線ＵＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図１２（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉｇ＝２・Ｖａｃ１／Ｒ３の瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図９の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００４９】
図１４（ａ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇが地絡した場合に流れる電流の経路を示す回路図である。図１４（ａ）において、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇが地絡すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、Ｖ相端子ＴＶからＶ相線ＶＬ、地絡点Ｐｇ、接地電圧ＶＳＳのライン、電流検出器２、抵抗素子ＲＥ４、Ｕ相線ＵＬを介してＵ相端子ＴＵに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝２・Ｖａｃ２／Ｒ４となる。
【００５０】
つまり、定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ３，Ｉ４の最大で３倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝２・Ｖａｃ２／Ｒ４よりも十分に大きいので、中性線ＯＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００５１】
図１４（ｂ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ３，Ｉ４，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１４（ｂ）において、地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ３と電流Ｉ４は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ３＋Ｉ４＝０（ｍＡ）である。
【００５２】
ある時刻においてＶ相線ＶＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、図１４（ａ）で示した経路で電流が流れ、Ｉ３＝０（ｍＡ）となり、Ｉｇ＝Ｉ４となり、Ｉｇ＝２・Ｖａｃ２／Ｒ４の瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図９の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００５３】
この実施の形態２では、互いに異なる抵抗値Ｒ３，Ｒ４を有する抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４の一方端子をそれぞれＶ相線ＶＬおよびＵ相線ＵＬに接続し、抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４の他方端子と接地点との間に電流検出器２を接続し、電流検出器２に流れる電流Ｉｇがしきい値ＩＴＨを越えた場合に地絡が発生したと判別する。したがって、Ｕ相線ＵＬ、Ｖ相線ＶＬ、および中性線ＯＬのいずれが地絡した場合でも地絡の発生を検出することができる。
【００５４】
また、高い抵抗値を有する抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４を使用することにより、１点地絡が発生したときに人の体内を電流が流れたとしても、人体に危機的な影響を及ぼすこともなく、地絡を検出することが可能となる。
【００５５】
すなわち、実施の形態２において地絡事故が発生した場合に最も大きな電流が流れるのは、Ｕ相線ＵＬが地絡したときであり、このときの電流が人体に悪影響を及ぼさないように抵抗素子ＲＥ３，ＲＥ４の抵抗値Ｒ３，Ｒ４を設定する。たとえば、Ｖａｃ１＝Ｖａｃ２＝１００（Ｖ）とすると、Ｉｇ＝（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ３＝２００／Ｒ３（ＲＭＳ）となる。人体に悪影響を及ぼさない電流値を１０（ｍＡ）未満とすると、Ｒ３＞２０（ｋΩ）、Ｒ４＞２０（ｋΩ）であればよいことになる。また、Ｒ３＝３０（ｋΩ）、Ｒ４＝６０（ｋΩ）とすると、Ｏ相の地絡電流は、１００×（６０−３０）／３０×６０＝１．６７（ｍＡ）となる。
【００５６】
なお、Ｒ３＋Ｒ４＝Ｒ１＋Ｒ２である場合、通常時に抵抗素子に流れる電流は実施の形態２の方が大きくなり、抵抗素子で消費される消費電力は大きくなる。
【００５７】
また、地絡が発生する相によって電流検出器２に流れる電流Ｉｇが異なるため、高精度の電流検出器２が必要となる。上記例では１．６７（ｍＡ）の電流を計測できる電流検出器２が必要となる。
【００５８】
[実施の形態３]
図１５は、この発明の実施の形態３による地絡検出装置１０の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図１５を参照して、この地絡検出装置１０が図１の地絡検出装置１と異なる点は、抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２が抵抗素子ＲＥ５〜ＲＥ７で置換され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２およびパルス信号発生器１１が追加されている点である。
【００５９】
スイッチＳＷ１および抵抗素子ＲＥ５は、Ｖ相線ＶＬとノードＮ１の間に直列接続される。抵抗素子ＲＥ６は、中性線ＯＬとノードＮ１の間に接続される。スイッチＳＷ２および抵抗素子ＲＥ７は、Ｕ相線ＵＬとノードＮ１の間に直列接続される。電流検出器２は、ノードＮ１と接地電圧ＶＳＳのラインとの間に接続される。抵抗素子ＲＥ５〜ＲＥ７は、同じ抵抗値を有する。
【００６０】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれパルス信号発生器１１からのパルス信号φ１，φ２によって制御される。スイッチＳＷ１は、信号φ１が「Ｈ」レベルである場合はオンし、信号φ１が「Ｌ」レベルである場合はオフする。スイッチＳＷ２は、信号φ２が「Ｈ」レベルである場合はオンし、信号φ２が「Ｌ」レベルである場合はオフする。
【００６１】
パルス信号発生器１１は、所定の周期でパルス信号φ１を所定時間だけ「Ｈ」レベルにするとともに、所定の周期でパルス信号φ２を所定時間だけ「Ｈ」レベルにする。パルス信号φ２が「Ｌ」レベルである期間内にパルス信号φ１が所定時間だけ「Ｈ」レベルにされ、パルス信号φ１が「Ｌ」レベルである期間内にパルス信号φ２が所定時間だけ「Ｈ」レベルにされる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、交互にオンされ、同時にオンすることはない。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、地絡検出に必要な時間より充分短い間隔でオン／オフされる。
【００６２】
スイッチＳＷ１がオンするとともにスイッチＳＷ２がオフした場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１と同じ構成になる。スイッチＳＷ１がオフするとともにスイッチＳＷ２がオンした場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１のＵ相とＶ相を入れ替えただけで地絡検出装置１と同じ回路構成になる。地絡が発生した時点から所定時間以内で検出するためには、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフである時間を所定時間よりも十分小さい時間に設定すればよい。
【００６３】
次に、地絡検出装置１０の動作について説明する。Ｖ相線ＶＬから抵抗素子ＲＥ５に流入する電流をＩ５とし、中性線ＯＬから抵抗素子ＲＥ６に流入する電流をＩ６とし、Ｕ相線ＵＬから抵抗素子ＲＥ７に流入する電流をＩ７とする。また、抵抗素子ＲＥ５〜ＲＥ７の抵抗値をそれぞれＲ５〜Ｒ７とする。Ｒ５＝Ｒ６＝Ｒ７であり、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７の各々はたとえば４０（ｋΩ）である。
【００６４】
地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ１がオンしているときは、Ｖ相線ＶＬからスイッチＳＷ１および抵抗素子ＲＥ５，ＲＥ６を介して中性線ＯＬに電流Ｉ５＝−Ｉ６＝Ｖａｃ２／（Ｒ５＋Ｒ６）＝Ｖａｃ１／（２・Ｒ６）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ５＋Ｉ６＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００６５】
同様に、地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ２がオンしているときは、Ｕ相線ＶＬからスイッチＳＷ２および抵抗素子ＲＥ７，ＲＥ６を介して中性線ＯＬに電流Ｉ７＝−Ｉ６＝Ｖａｃ１／（Ｒ６＋Ｒ７）＝Ｖａｃ１／（２・Ｒ６）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ５＋Ｉ６＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００６６】
地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフしているときは、抵抗素子ＲＥ５〜ＲＥ７に電流は流れず、Ｉ５〜Ｉ７，Ｉｇはともに０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００６７】
図１６（ａ）〜（ｄ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ５〜Ｉ７，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１６（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。スイッチＳＷ１がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１と同じ構成になり、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇは図２（ａ）（ｂ）および図３（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ１は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ５，Ｉ６，ＩｇはスイッチＳＷ１がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ１に応答してパルス状に変化する。
【００６８】
スイッチＳＷ２がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１のＶ相とＵ相を入れ換えた構成になり、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇは図２（ａ）（ｂ）および図３（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ２は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ６，Ｉ７，ＩｇはスイッチＳＷ２がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ２に応答してパルス状に変化する。
【００６９】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ５と電流Ｉ６は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ５＋Ｉ６＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ６と電流Ｉ７は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ６＋Ｉ７＝０（ｍＡ）である。ある時刻において中性線ＯＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、Ｉ６＝０（ｍＡ）となり、Ｉｇ＝Ｉ５＝Ｖａｃ２／ＲＥ５またはＩｇ＝Ｉ７＝Ｖａｃ１／ＲＥ７となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００７０】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ５〜Ｉ７，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１７（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。スイッチＳＷ１がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１と同じ構成になり、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇは図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ１は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ５，Ｉ６，ＩｇはスイッチＳＷ１がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ１に応答してパルス状に変化する。
【００７１】
スイッチＳＷ２がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１のＶ相とＵ相を入れ換えた構成になり、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇは図６（ａ）（ｂ）および図７（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ２，Ｉ１，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ２は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ６，Ｉ７，ＩｇはスイッチＳＷ２がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ２に応答してパルス状に変化する。
【００７２】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ５と電流Ｉ６は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ５＋Ｉ６＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ６と電流Ｉ７は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ６＋Ｉ７＝０（ｍＡ）である。
【００７３】
ある時刻においてＵ相線ＵＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、Ｉ７＝０（ｍＡ）となり、スイッチＳＷ１がオンしているときはＩｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ６＋（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ５となり、スイッチＳＷ２がオンしているときはＩｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ６となり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにオフしているときはＩｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ６となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００７４】
図１８（ａ）〜（ｄ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ５〜Ｉ７，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図１８（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。スイッチＳＷ１がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１と同じ構成になり、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇは図６（ａ）（ｂ）および図７（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ１は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ５，Ｉ６，ＩｇはスイッチＳＷ１がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ５，Ｉ６，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ１に応答してパルス状に変化する。
【００７５】
スイッチＳＷ２がオンしている場合は、地絡検出装置１０は地絡検出装置１のＶ相とＵ相を入れ換えた構成になり、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇは図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）〜（ｃ）で示した電流Ｉ２，Ｉ１，Ｉｇと同様に変化する。スイッチＳＷ２は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ６，Ｉ７，ＩｇはスイッチＳＷ２がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ６，Ｉ７，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ２に応答してパルス状に変化する。
【００７６】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ５と電流Ｉ６は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ５＋Ｉ６＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ６と電流Ｉ７は互いに逆相になっており、Ｉｇ＝Ｉ６＋Ｉ７＝０（ｍＡ）である。
【００７７】
ある時刻においてＶ相線ＶＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、Ｉ５＝０（ｍＡ）となり、スイッチＳＷ１がオンしているときはＩｇ＝Ｖａｃ２／Ｒ６となり、スイッチＳＷ２がオンしているときはＩｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ６＋（Ｖａｃ１＋Ｖａｃ２）／Ｒ７となり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにオフしているときはＩｇ＝Ｖａｃ１／Ｒ６となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００７８】
上述したように実施の形態１では、地絡する箇所によって、電流検出器２に流れる電流Ｉｇが異なるため、電流Ｉｇが小さい場合でも電流Ｉｇを検知することが可能な高精度な電流検出器２が必要である。これに対して本実施の形態３では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を交互にオンさせるので、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうちのどちらかのスイッチがオンされたときに必ず電流Ｉｇが大きな値になる。このため、高精度な電流検出器２は不要となり、装置の低コスト化を図ることができる。
【００７９】
また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフ状態である場合は、抵抗素子ＲＥ５〜ＲＥ７に電流が流れないので、その間の電力消費を削減することができ、消費電力の低減化を図ることができる。
【００８０】
[実施の形態４]
図１９は、この発明の実施の形態４による地絡検出装置２０の構成を示す回路ブロック図である。図１９において、地絡検出装置２０は、非接地交流回路の地絡を検出する装置であり、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２、電流検出器２、および判定部３を備える。非接地交流回路は、直流電源２１、抵抗素子ＲＥ１３、コンデンサＣ１〜Ｃ４、トランジスタＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ドライバＤＲ１〜ＤＲ４、ＰＷＭコントローラ２２、リアクトルＬ１〜Ｌ４、および負荷ＬＤ１，ＬＤ２を備える。また、非接地交流回路は、正側直流母線ＰＬ、負側直流母線ＮＬ、直流中性点ＮＰ、Ｕ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬを備える。
【００８１】
直流電源２１は、正極と負極の間に直流電圧ＶＤＣを出力する。正側直流母線ＰＬは直流電源２１の正極に接続され、負側直流母線ＮＬは直流電源２１の負極に接続される。コンデンサＣ１は、正側直流母線ＰＬと直流中性点ＮＰの間に接続される。コンデンサＣ２は、直流中性点ＮＰと負側直流母線ＮＬの間に接続される。コンデンサＣ１，Ｃ２は、直流電圧ＶＤＣを等分割して直流中性点ＮＰの電圧をＶＤＣ／２にする分圧器を構成する。また、コンデンサＣ１，Ｃ２は、正側直流母線ＰＬと負側直流母線ＮＬの間の直流電圧を安定化させる。抵抗素子ＲＥ１３は、直流中性点ＮＰと負側直流母線ＮＬの間に接続され、直流中性点ＮＰの電圧を直流母線ＰＬ，ＮＬの中間電圧ＶＤＣ／２に調整するために設けられている。
【００８２】
トランジスタＱ１，Ｑ３のコレクタはともに正側直流母線ＰＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれ出力ノードＮ２，Ｎ３に接続される。トランジスタＱ２，Ｑ４のコレクタはそれぞれ出力ノードＮ２，Ｎ３に接続され、それらのエミッタはともに負側直流母線ＮＬに接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、それぞれトランジスタＱ１〜Ｑ４に逆並列に接続される。
【００８３】
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）コントローラ２２は、ドライバＤＲ１〜ＤＲ４を介してトランジスタＱ１〜Ｑ４のゲート電圧をＰＷＭ制御し、直流母線ＰＬ，ＮＬ間の直流電圧を交流電圧に変換させる。すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４、ドライバＤＲ１〜ＤＲ４、およびＰＷＭコントローラ２２は、直流電力を交流電力に変換するインバータを構成する。
【００８４】
リアクトルＬ１〜Ｌ３の一方端子はそれぞれ出力ノードＮ３、直流中性点ＮＰ、および出力ノードＮ２に接続され、それらの他方端子はそれぞれＵ相線ＵＬ、中性線ＯＬ、およびＶ相線ＶＬの一方端に接続される。コンデンサＣ３は、リアクトルＬ１，Ｌ２の他方端子間に接続される。コンデンサＣ４は、リアクトルＬ２，Ｌ３の他方端子間に接続される。負荷ＬＤ１は、Ｕ相線ＵＬの他方端と中性線ＯＬの他方端との間に接続される。負荷ＬＤ２は、中性線ＯＬの他方端とＶ相線ＶＬの他方端との間に接続される。なお、リアクトルＬ２を除去して、直流中性点ＮＰと中性線ＯＬを直接接続しても構わない。図２０〜図２２のシュミレーション結果は、リアクトルＬ２が無い場合の結果である。
【００８５】
リアクトルＬ１〜Ｌ３およびコンデンサＣ３，Ｃ４は、インバータで生成された交流電圧を負荷ＬＤ１，ＬＤ２に通過させ、インバータで発生するスイッチング周波数のノイズが負荷ＬＤ１，ＬＤ２に通過するのを防止する低域通過フィルタを構成する。また、リアクトルＬ１〜Ｌ３およびコンデンサＣ３，Ｃ４は、インバータで生成されたパルス電圧列を正弦波状の交流電圧に変換して負荷ＬＤ１，ＬＤ２に与える。
【００８６】
地絡検出装置２０の抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２は、同じ抵抗値を有する。抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２の一方端子は、それぞれ正側直流母線ＰＬおよび直流中性点ＮＰに接続され、それらの他方端子は互いに接続されている。電流検出器２は、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２の他方端子から接地電圧ＶＳＳのライン（接地点）に流れる電流Ｉｇの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号を判定部３に与える。接地電圧ＶＳＳのラインは、たとえば自動車のシャーシである。
【００８７】
判定部３は、電流検出器２の出力信号に基づいて、非接地交流回路において地絡事故が発生したか否かを示す地絡検出信号φＤを生成する。地絡事故が発生していないために電流Ｉｇの瞬時値の絶対値が所定のしきい値ＩＴＨよりも低い場合は、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。地絡事故が発生したために電流Ｉｇの瞬時値の絶対値が所定のしきい値ＩＴＨを越えた場合は、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【００８８】
次に、地絡検出装置２０の動作について説明する。正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ１１に流入する電流をＩ１１とし、直流中性点ＮＰから抵抗素子ＲＥ１２に流入する電流をＩ１２とする。また、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２の抵抗値をそれぞれＲ１１，Ｒ１２とする。Ｒ１１＝Ｒ１２であり、Ｒ１１，Ｒ１２はたとえば２０（ｋΩ）である。なお、抵抗素子ＲＥ１３の抵抗値をＲ１３とすると、Ｒ１３＝Ｒ１１＋Ｒ１２である。
【００８９】
地絡事故が発生していない場合は、正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２を介して直流中性点ＮＰに電流Ｉ＝Ｉ１１＝−Ｉ１２＝（ＶＤＣ／２）／（Ｒ１１＋Ｒ１２）＝ＶＤＣ／（４・Ｒ１１）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ１１＋Ｉ１２＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００９０】
図２０は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２０において、地絡事故が発生する前の通常時では、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２に流れる電流Ｉ１１，Ｉ１２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ１１＋Ｉ１２＝０（ｍＡ）である。
【００９１】
ある時刻において中性線ＯＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ１１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇを介して中性線ＯＬに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流はＩｇ＝ＶＤＣ／（２・Ｒ１１）となり、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越える。図１９の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００９２】
つまり、定常時に抵抗素子ＲＥ１，ＲＥ２に流れる電流Ｉ１１，Ｉ１２の最大で４倍の値の電流Ｉｇが電流検出器２に流れることになる。通常はＩｇ＝０（ｍＡ）であるので、電流検出器２にしきい値ＩＴＨを越える値の電流が流れた場合、地絡が発生したと判定することが可能となる。なお、通常は負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流はＩｇ＝ＶＤＣ／Ｒ１１よりも十分に大きいので、中性線ＯＬの地絡が発生しても負荷ＬＤ１，ＬＤ２に供給される電流は変化せず、また、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の大きさによって地絡電流が変化することもない。
【００９３】
図２１は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２１において、地絡事故が発生する前の通常時では、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２に流れる電流Ｉ１１，Ｉ１２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ１１＋Ｉ１２＝０（ｍＡ）である。
【００９４】
ある時刻においてＵ相線ＵＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ１１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇを介してＵ相線ＵＬに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流の平均値はＩｇ＝ＶＤＣ／（２・Ｒ１１）となる。なお、地絡のタイミングによっては、Ｉｇの絶対値がＶＴＨを越えない場合もある。図１９の判定部３は、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越えたことに応じて地絡検出信号φＤを活性化レベルの「Ｈ」レベルにし、地絡事故が発生したことを非接地交流回路の使用者に報知する。
【００９５】
図２２は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２２において、地絡事故が発生する前の通常時では、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２に流れる電流Ｉ１１，Ｉ１２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ１１＋Ｉ１２＝０（ｍＡ）である。
【００９６】
ある時刻においてＶ相線ＶＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、電流検出器２の負側端子と地絡点Ｐｇの間に低インピーダンスの電流経路が形成され、正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ１１、電流検出器２、接地電圧ＶＳＳのライン、地絡点Ｐｇを介してＶ相線ＶＬに至る経路で電流が流れる。地絡経路のインピーダンスが０Ωである場合、電流検出器２に流れる電流の平均値はＩｇ＝ＶＤＣ／（２・Ｒ１１）となる。図２２では、地絡発生時ではしきい値ＩＴＨ以上の電流Ｉｇが流れず、所定時間Ｔｘの経過後に電流Ｉｇの絶対値がしきい値ＩＴＨを超えている。なお、地絡のタイミングによっては、Ｉｇの絶対値がかなり大きくなる場合がある。
【００９７】
[実施の形態５]
図２３は、この発明の実施の形態５による地絡検出装置２５の構成を示す回路ブロック図であって、図１９と対比される図である。図２３を参照して、この地絡検出装置２５が図１９の地絡検出装置２０と異なる点は、抵抗素子ＲＥ１１，ＲＥ１２が抵抗素子ＲＥ２１〜ＲＥ２３で置換され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２およびパルス信号発生器１１が追加されている点である。
【００９８】
スイッチＳＷ１および抵抗素子ＲＥ２１は、正側直流母線ＰＬとノードＮ５の間に直列接続される。抵抗素子ＲＥ２２は、直流中性点ＮＰとノードＮ５の間に接続される。スイッチＳＷ２および抵抗素子ＲＥ２３は、負側直流母線ＮＬとノードＮ５の間に直列接続される。電流検出器２は、ノードＮ５と接地電圧ＶＳＳのライン（接地点）との間に接続される。抵抗素子ＲＥ２１〜ＲＥ２３は、同じ抵抗値を有する。
【００９９】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれパルス信号発生器１１からのパルス信号φ１，φ２によって制御される。スイッチＳＷ１は、信号φ１が「Ｈ」レベルである場合はオンし、信号φ１が「Ｌ」レベルである場合はオフする。スイッチＳＷ２は、信号φ２が「Ｈ」レベルである場合はオンし、信号φ２が「Ｌ」レベルである場合はオフする。
【０１００】
パルス信号発生器１１は、所定の周期でパルス信号φ１を所定時間だけ「Ｈ」レベルにするとともに、所定の周期でパルス信号φ２を所定時間だけ「Ｈ」レベルにする。パルス信号φ２が「Ｌ」レベルである期間内にパルス信号φ１が所定時間だけ「Ｈ」レベルにされ、パルス信号φ１が「Ｌ」レベルである期間内にパルス信号φ２が所定時間だけ「Ｈ」レベルにされる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、交互にオンされ、同時にオンすることはない。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、地絡検出に必要な時間より充分短い間隔でオン／オフされる。
【０１０１】
スイッチＳＷ１がオンするとともにスイッチＳＷ２がオフした場合は、地絡検出装置２５は地絡検出装置２０と同じ構成になる。スイッチＳＷ１がオフするとともにスイッチＳＷ２がオンした場合は、地絡検出装置２５は地絡検出装置２０の正側直流母線ＰＬと負側直流母線ＮＬを入れ替えだけで地絡検出装置２０と同じ回路構成になる。地絡が発生した時点から所定時間以内で検出するためには、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフである時間を所定時間よりも十分小さい時間に設定すればよい。
【０１０２】
次に、地絡検出装置２５の動作について説明する。正側直流母線ＰＬから抵抗素子ＲＥ２１に流入する電流をＩ２１とし、直流中性点ＮＰから抵抗素子ＲＥ２２に流入する電流をＩ２２とし、負側直流母線ＮＬから抵抗素子ＲＥ２３に流入する電流をＩ２３とする。また、抵抗素子ＲＥ２１〜ＲＥ２３の抵抗値をそれぞれＲ２１〜Ｒ２３とする。Ｒ２１＝Ｒ２２＝Ｒ２３であり、Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の各々はたとえば４０（ｋΩ）である。
【０１０３】
地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ１がオンしているときは、正側直流母線ＰＬからスイッチＳＷ１および抵抗素子ＲＥ２１，ＲＥ２２を介して直流中性点ＮＰに電流Ｉ＝Ｉ２１＝−Ｉ２２＝（ＶＤＣ／２）／（Ｒ２１＋Ｒ２２）＝ＶＤＣ／（４・Ｒ２２）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ２１＋Ｉ２２＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【０１０４】
同様に、地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ２がオンしているときは、直流中性点ＮＰからスイッチＳＷ２および抵抗素子ＲＥ２２，ＲＥ２３を介して負側直流母線ＮＬに電流Ｉ＝Ｉ２２＝−Ｉ２３＝（ＶＤＣ／２）／（Ｒ２２＋Ｒ２３）＝ＶＤＣ／（４・Ｒ２２）が流れる。このときＩｇ＝Ｉ２２＋Ｉ２３＝０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【０１０５】
地絡事故が発生していない場合においてスイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフしているときは、抵抗素子ＲＥ２１〜ＲＥ２３に電流は流れず、Ｉ２１〜Ｉ２３，Ｉｇはともに０（ｍＡ）となる。したがって、|Ｉｇ|＜ＩＴＨとなり、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【０１０６】
図２４（ａ）〜（ｄ）は、中性線ＯＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ２１〜Ｉ２３，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２４（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。スイッチＳＷ１がオンしている場合は、地絡検出装置２５は地絡検出装置２０と同じ構成になる。スイッチＳＷ１は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ２１，Ｉ２２，ＩｇはスイッチＳＷ１がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ２１，Ｉ２２，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ１に応答してパルス状に変化する。
【０１０７】
スイッチＳＷ２がオンしている場合は、地絡検出装置２５は地絡検出装置２０の正側直流母線ＰＬと負側直流母線ＮＬを入れ換えた構成になる。スイッチＳＷ２は所定周期で所定時間ずつオンし、電流Ｉ２２，Ｉ２３，ＩｇはスイッチＳＷ２がオンしているときだけ流れるので、電流Ｉ２２，Ｉ２３，Ｉｇの各々もスイッチＳＷ２に応答してパルス状に変化する。
【０１０８】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ２１と電流Ｉ２２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２１＋Ｉ２２＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ２２と電流Ｉ２３は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２２＋Ｉ２３＝０（ｍＡ）である。ある時刻において中性線ＯＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、Ｉ６＝０（ｍＡ）となり、Ｉｇ＝Ｉ５＝ＶＤＣ／（２・Ｒ２１）またはＩｇ＝−Ｉ７＝−ＶＤＣ／（２・Ｒ２３）となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値がしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【０１０９】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、Ｕ相線ＵＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ２１〜Ｉ２３，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２５（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。
【０１１０】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ２１と電流Ｉ２２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２１＋Ｉ２２＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ２２と電流Ｉ２３は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２２＋Ｉ２３＝０（ｍＡ）である。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値はしきい値ＩＴＨよりも低く、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【０１１１】
ある時刻においてＵ相線ＵＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、スイッチＳＷ１がオンしているときはＩｇの平均値がＶＤＣ／（２・Ｒ２１）となり、スイッチＳＷ２がオンしているときはＩｇの平均値が−ＶＤＣ／（２・Ｒ２３）となり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにオフしているときはＩｇの平均値が０となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値はしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【０１１２】
図２６（ａ）〜（ｄ）は、Ｖ相線ＶＬのある箇所Ｐｇがある時刻において地絡した場合における電流Ｉ２１〜Ｉ２３，Ｉｇの時間変化のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図２６（ｅ）（ｆ）は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ状態を示すタイムチャートである。
【０１１３】
地絡事故が発生する前の通常時では、電流Ｉ２１と電流Ｉ２２は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２１＋Ｉ２２＝０（ｍＡ）である。また、電流Ｉ２２と電流Ｉ２３は互いに逆極性になっており、Ｉｇ＝Ｉ２２＋Ｉ２３＝０（ｍＡ）である。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値はしきい値ＩＴＨよりも低く、地絡検出信号φＤは非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【０１１４】
ある時刻においてＶ相線ＶＬのある箇所Ｐｇで地絡が発生すると、スイッチＳＷ１がオンしているときはＩｇの平均値が−ＶＤＣ／（２・Ｒ２１）となり、スイッチＳＷ２がオンしているときはＩｇの平均値がＶＤＣ／（２・Ｒ２３）となり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がともにオフしているときはＩｇの平均値が０となる。したがって、Ｉｇの瞬時値の絶対値はしきい値ＩＴＨを越え、地絡検出信号φＤは活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。
【０１１５】
上述したように実施の形態４では、地絡発生から地絡判定まで時間Ｔｘが必要であり、地絡発生時刻によっては地絡検出までの時間が長くなる。これに対して本実施の形態５では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフ時間で決まる短時間で地絡を検出することができる。
【０１１６】
また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の両方がオフ状態である場合は、抵抗素子ＲＥ２１〜ＲＥ２３に電流が流れないので、その間の電力消費を削減することができ、消費電力の低減化を図ることができる。
【０１１７】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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】
【０１１８】
１，５，１０，２０，２５  地絡検出装置、ＲＥ  抵抗素子、２  電流検出器、３  判定部、ＰＳ  単相３線式交流電源、ＵＬ  Ｕ相線、ＯＬ  中性線、ＶＬ  Ｖ相線、ＬＤ  負荷、ＴＵ  Ｕ相端子、ＴＯ  中性端子、ＴＶ  Ｖ相端子、１１  パルス信号発生回路、ＳＷ  スイッチ、２１  直流電源、Ｃ  コンデンサ、Ｑ  トランジスタ、Ｄ  ダイオード、ＤＲ  ドライバ、２２  ＰＷＭコントローラ、Ｌ  リアクトル、ＰＬ  正側直流母線、ＮＬ  負側直流母線、ＮＰ  直流中性点。
【図１】
2014240767.tif 000003
【図３】
2014240767.tif 000004
【図５】
2014240767.tif 000005
【図７】
2014240767.tif 000006
【図８】
2014240767.tif 000007
【図９】
2014240767.tif 000008
【図１１】
2014240767.tif 000009
【図１３】
2014240767.tif 000010
【図１５】
2014240767.tif 000011
【図１６】
2014240767.tif 000012
【図１７】
2014240767.tif 000013
【図１８】
2014240767.tif 000014
【図１９】
2014240767.tif 000015
【図２３】
2014240767.tif 000016
【図２４】
2014240767.tif 000017
【図２５】
2014240767.tif 000018
【図２６】
2014240767.tif 000019
【図２】
2014240767.tif 000020
【図４】
2014240767.tif 000021
【図６】
2014240767.tif 000022
【図１０】
2014240767.tif 000023
【図１２】
2014240767.tif 000024
【図１４】
2014240767.tif 000025
【図２０】
2014240767.tif 000026
【図２１】
2014240767.tif 000027
【図２２】
2014240767.tif 000028