(57)【要約】【課題】コストの観点から有利なモニタリング技術を提供する。【解決手段】中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧を検出する。第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧を検出する。第２非接地電線１０ｂ上に設けられた電流検出用抵抗部２５に現れる換算用電圧を検出する。中性線１０ｏと第１非接地電線１０ａとの間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、計算部３１を用いて線間電圧を表す検出値と第２相電圧を表す検出値との差を計算する。第１相電圧を表す計算値、第２相電圧を表す検出値および換算用電圧を表す検出値を、単一の絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達する。計算部３１および絶縁回路３４は、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源７４ｂから供給される電力を用いて動作する。【選択図】図１
2019144084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１非接地電線、第２非接地電線および中性線を有する単相３線式線路における電圧および電流をモニタリングする方法であって、
前記中性線と前記第２非接地電線との間の第２相電圧を検出することと、
前記第１非接地電線と前記第２非接地電線との間の線間電圧を検出することと、
前記第２非接地電線を流れる電流に換算可能な換算用電圧であって、前記第２非接地電線上に設けられた電流検出用抵抗部に現れる換算用電圧を検出することと、
前記中性線と前記第１非接地電線との間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、計算部を用いて前記線間電圧を表す検出値と前記第２相電圧を表す検出値との差を計算することと、
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、単一の絶縁回路を介して制御装置に伝達することと、を含み、
前記計算部および前記絶縁回路は、前記第２非接地電線の電位を基準電位とする電源から供給される電力を用いて動作する、モニタリング方法。
【請求項２】
前記計算部は、差動増幅回路である、請求項１に記載のモニタリング方法。
【請求項３】
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値が、マルチプレクサを用いてシリアル化され、その後、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達され、
前記マルチプレクサは、前記電源から供給される電力を用いて動作する、請求項１または２に記載のモニタリング方法。
【請求項４】
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値が、アナログデジタルコンバータを用いてデジタル化され、その後、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達され、
前記アナログデジタルコンバータは、前記電源から供給される電力を用いて動作する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモニタリング方法。
【請求項５】
第１非接地電線、第２非接地電線および中性線を有する単相３線式線路における電圧および電流をモニタリングするシステムであって、
前記第２非接地電線の電位を基準電位とする電源と、
前記中性線と前記第２非接地電線とを接続する電路上に設けられた相電圧検出用抵抗部であって、前記中性線と前記第２非接地電線との間の第２相電圧を検出するのに用いられる相電圧検出用抵抗部と、
前記第１非接地電線と前記第２非接地電線とを接続する電路上に設けられた線間電圧検出用抵抗部であって、前記第１非接地電線と前記第２非接地電線との間の線間電圧を検出するのに用いられる線間電圧検出用抵抗部と、
前記第２非接地電線上に設けられた電流検出用抵抗部であって、前記第２非接地電線を流れる電流に換算可能な換算用電圧を検出するのに用いられ、前記換算用電圧は前記電流検出用抵抗部に現れる電圧である電流検出用抵抗部と、
前記中性線と前記第１非接地電線との間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、前記線間電圧を表す検出値と前記第２相電圧を表す検出値との差を計算する計算部と、
単一の絶縁回路と、
制御装置と、を備え、
前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達し、
前記計算部および前記絶縁回路は、前記電源から供給される電力を用いて動作する、モニタリングシステム。
【請求項６】
前記計算部は、差動増幅回路である、請求項５に記載のモニタリングシステム。
【請求項７】
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値をシリアル化するマルチプレクサを備え、
前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記マルチプレクサおよび前記絶縁回路をこの順に介して前記制御装置に伝達し、
前記マルチプレクサは、前記電源から供給される電力を用いて動作する、請求項５または６に記載のモニタリングシステム。
【請求項８】
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値をデジタル化するアナログデジタルコンバータを備え、
前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記アナログデジタルコンバータおよび前記絶縁回路をこの順に介して前記制御装置に伝達し、
前記アナログデジタルコンバータは、前記電源から供給される電力を用いて動作する、請求項５〜７のいずれか一項に記載のモニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モニタリング方法およびモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
単相３線式線路をモニタリングする技術が検討されている。特許文献１にはそのような技術の例が記載されている。
【０００３】
特許文献１の装置では、燃料電池、太陽電池などの直流電源で発電された電力が、直流から交流に変換され、その後、単相３線式線路に供給される。この線路におけるＯ相−Ｕ相間電圧、Ｏ相−Ｗ相間電圧、Ｕ相電流およびＷ相電流を表す各検出値が、複数の絶縁回路を介して制御装置に送られる。こうして、Ｏ相−Ｕ相間電圧、Ｏ相−Ｗ相間電圧、Ｕ相電流およびＷ相電流がモニタリングされる。制御装置は、これらのモニタリング結果に基づいて単相３線式線路の電圧を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２８５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のモニタリングの技術は、コストの観点から有利とは言えない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、
第１非接地電線、第２非接地電線および中性線を有する単相３線式線路における電圧および電流をモニタリングする方法であって、
前記中性線と前記第２非接地電線との間の第２相電圧を検出することと、
前記第１非接地電線と前記第２非接地電線との間の線間電圧を検出することと、
前記第２非接地電線を流れる電流に換算可能な換算用電圧であって、前記第２非接地電線上に設けられた電流検出用抵抗部に現れる換算用電圧を検出することと、
前記中性線と前記第１非接地電線との間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、計算部を用いて前記線間電圧を表す検出値と前記第２相電圧を表す検出値との差を計算することと、
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、単一の絶縁回路を介して制御装置に伝達することと、を含み、
前記計算部および前記絶縁回路は、前記第２非接地電線の電位を基準電位とする電源から供給される電力を用いて動作する、モニタリング方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係るモニタリングの技術は、コストの観点から有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るモニタリングシステムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、比較形態に係るモニタリングシステムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１の装置では、燃料電池、太陽電池などの直流電源で発電された電力が、直流から交流に変換され、その後、単相３線式線路に供給される。この線路におけるＯ相−Ｕ相間電圧、Ｏ相−Ｗ相間電圧、Ｕ相電流およびＷ相電流を表す各検出値が、複数の絶縁回路を介して制御装置に送られる。こうして、Ｏ相−Ｕ相間電圧、Ｏ相−Ｗ相間電圧、Ｕ相電流およびＷ相電流がモニタリングされる。制御装置は、これらのモニタリング結果に基づいて単相３線式線路の電圧を制御する。
【００１０】
本発明者らは、コストの観点から特許文献１の技術を分析した。
【００１１】
Ｏ相−Ｕ相間電圧およびＯ相−Ｗ相間電圧は、Ｏ相の電位を基準に検出できる電圧である点で共通している。本発明者らの検討によれば、この共通性は、Ｏ相−Ｕ相間電圧およびＯ相−Ｗ相間電圧を表す各検出値を、Ｏ相の電位を基準電位とする電源だけを用いて取得することを可能にする。また、この共通性は、Ｏ相−Ｕ相間電圧を表す検出値が通る絶縁回路とＯ相−Ｗ相間電圧を表す検出値が通る絶縁回路を１つに集約することを可能にする。
【００１２】
また、本発明者らの検討によれば、Ｕ相電流およびＷ相電流の一方の検出値を得なくても、単相３線式線路の電圧の制御は可能である。
【００１３】
仮に、Ｗ相電流を表す検出値を得るとする。この検出値は、Ｗ相に存在する抵抗の電圧を検出し、この抵抗の電圧をＷ相電流に換算することによって得ることができる。この抵抗の電圧は、Ｏ相ではなくＷ相の電位を基準に検出できる電圧である点で、Ｏ相−Ｕ相間電圧とは相違する。Ｗ相電流に代えてＵ相電流を表す検出値を得る場合にも、同様の相違が生じる。
【００１４】
本発明者らは、上記の相違を踏まえつつ、少ない数の電源および絶縁回路で実現でき、コストの観点から有利なモニタリング技術を検討した。本開示は、そのようなモニタリング技術を提供することを目的とする。
【００１５】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係るモニタリング方法は、
第１非接地電線、第２非接地電線および中性線を有する単相３線式線路における電圧および電流をモニタリングする方法であって、
前記中性線と前記第２非接地電線との間の第２相電圧を検出することと、
前記第１非接地電線と前記第２非接地電線との間の線間電圧を検出することと、
前記第２非接地電線を流れる電流に換算可能な換算用電圧であって、前記第２非接地電線上に設けられた電流検出用抵抗部に現れる換算用電圧を検出することと、
前記中性線と前記第１非接地電線との間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、計算部を用いて前記線間電圧を表す検出値と前記第２相電圧を表す検出値との差を計算することと、
前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、単一の絶縁回路を介して制御装置に伝達することと、を含み、
前記計算部および前記絶縁回路は、前記第２非接地電線の電位を基準電位とする電源から供給される電力を用いて動作する。
【００１６】
第１態様に係るモニタリングの技術は、少ない数の電源および絶縁回路で実現でき、コストの観点から有利である。
【００１７】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係るモニタリング方法では、前記計算部は、差動増幅回路である。
【００１８】
第２態様では、計算部は、差動増幅回路である。差動増幅回路によれば、第１相電圧を表す計算値を適切に得ることができる。
【００１９】
本開示の第３態様において、例えば、第１態様または第２態様に係るモニタリング方法では、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値が、マルチプレクサを用いてシリアル化され、その後、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達され、前記マルチプレクサは、前記電源から供給される電力を用いて動作する。
【００２０】
第３態様のようにマルチプレクサを用いて第１相電圧を表す計算値、第２相電圧を表す検出値および換算用電圧を表す検出値をシリアル化すると、これらの値を単一の絶縁回路を介して制御装置に伝達することが容易となる。
【００２１】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係るモニタリング方法では、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値が、アナログデジタルコンバータを用いてデジタル化され、その後、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達され、前記アナログデジタルコンバータは、前記電源から供給される電力を用いて動作する。
【００２２】
第４態様では、デジタル化された値が、絶縁回路を通る。デジタル化により、絶縁回路を介した値の伝達品質が確保され易くなる。このことは、制御装置に届くこれらの値を実際の線路の電圧を精度よく表したものとする観点から有利である。
【００２３】
本開示の第５態様に係るモニタリングシステムは、
第１非接地電線、第２非接地電線および中性線を有する単相３線式線路における電圧および電流をモニタリングするシステムであって、
前記第２非接地電線の電位を基準電位とする電源と、
前記中性線と前記第２非接地電線とを接続する電路上に設けられた相電圧検出用抵抗部であって、前記中性線と前記第２非接地電線との間の第２相電圧を検出するのに用いられる相電圧検出用抵抗部と、
前記第１非接地電線と前記第２非接地電線とを接続する電路上に設けられた線間電圧検出用抵抗部であって、前記第１非接地電線と前記第２非接地電線との間の線間電圧を検出するのに用いられる線間電圧検出用抵抗部と、
前記第２非接地電線上に設けられた電流検出用抵抗部であって、前記第２非接地電線を流れる電流に換算可能な換算用電圧を検出するのに用いられ、前記換算用電圧は前記電流検出用抵抗部に現れる電圧である電流検出用抵抗部と、
前記中性線と前記第１非接地電線との間の第１相電圧を表す計算値が得られるように、前記線間電圧を表す検出値と前記第２相電圧を表す検出値との差を計算する計算部と、
単一の絶縁回路と、
制御装置と、を備え、
前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記絶縁回路を介して前記制御装置に伝達し、
前記計算部および前記絶縁回路は、前記電源から供給される電力を用いて動作する。
【００２４】
本開示の第６態様において、例えば、第５態様に係るモニタリングシステムでは、前記計算部は、差動増幅回路である。
【００２５】
本開示の第７態様において、例えば、第５態様または第６態様に係るモニタリングシステムでは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値をシリアル化するマルチプレクサを備え、前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記マルチプレクサおよび前記絶縁回路をこの順に介して前記制御装置に伝達し、前記マルチプレクサは、前記電源から供給される電力を用いて動作する。
【００２６】
本開示の第８態様において、例えば、第５〜第７態様のいずれか１つに係るモニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値をデジタル化するアナログデジタルコンバータを備え、前記モニタリングシステムは、前記第１相電圧を表す計算値、前記第２相電圧を表す検出値および前記換算用電圧を表す検出値を、前記アナログデジタルコンバータおよび前記絶縁回路をこの順に介して前記制御装置に伝達し、前記アナログデジタルコンバータは、前記電源から供給される電力を用いて動作する。
【００２７】
第５態様〜第８態様によれば、第１態様〜第４態様と同様の効果が得られる。
【００２８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るモニタリングシステム９９を示す。モニタリングシステム９９は、単相３線式線路１０における電圧および電流をモニタリングするシステムである。また、本実施形態に係るモニタリング方法は、そのようなモニタリングを行う。
【００３０】
単相３線式線路１０は、第１非接地電線１０ａ、第２非接地電線１０ｂおよび中性線１０ｏを有している。第１非接地電線１０ａは、系統電源２００のＡ相に接続されている。第２非接地電線１０ｂは、系統電源２００のＢ相に接続されている。中性線１０ｏは、系統電源２００のＯ相に接続されている。Ａ相およびＢ相は、非接地相である。Ｏ相は、接地相である。
【００３１】
正常状態において、中性線１０ｏと第１非接地電線１０ａとの間の第１相電圧は、実効値が１００Ｖの交流電圧である。中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧は、実効値が１００Ｖの交流電圧である。第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧は、実効値が２００Ｖの交流電圧である。
【００３２】
本実施形態では、系統電源２００のＡ相は、Ｕ相である。Ｂ相は、Ｗ相である。第１非接地電線１０ａは、Ｕ相電線である。第２非接地電線１０ｂは、Ｗ相電線である。中性線１０ｏは、Ｏ相電線である。
【００３３】
別例では、系統電源２００のＡ相は、Ｗ相である。Ｂ相は、Ｕ相である。第１非接地電線１０ａは、Ｗ相電線である。第２非接地電線１０ｂは、Ｕ相電線である。中性線１０ｏは、Ｏ相電線である。
【００３４】
本実施形態では、単相３線式線路１０は、インバータ１５０に接続されている。インバータ１５０は、燃料電池１４０によって生成された直流電圧を、交流電圧に変換する。この交流電圧は、単相３線式線路１０を介して系統電源２００に供給される。
【００３５】
補機１６０は、燃料電池１４０の運転に必要な動作を実行する機器類である。補機１６０としては、ブロア、ポンプ、弁、流量計、圧力計などが例示される。
【００３６】
モニタリングシステム９９は、相電圧検出用抵抗部２２と、線間電圧検出用抵抗部２３と、電流検出用抵抗部２５と、を備えている。モニタリングシステム９９は、計算部３１と、マルチプレクサ３２と、アナログデジタルコンバータ（以下、ＡＤコンバータと称することがある）３３と、絶縁回路３４と、制御装置３５と、を備えている。モニタリングシステム９９は、補機電源７０と、電源ＩＣ（Integrated Circuit）７１ｂと、絶縁トランス７２ｂと、ダイオード７３ｂと、コンデンサ７４ｂと、を備えている。
【００３７】
補機電源７０は、補機１６０に交流電圧を供給する。また、補機電源７０は、以下のようにして、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源の実現に利用される。
【００３８】
具体的には、補機電源７０から出力された交流電圧は、電源ＩＣ７１ｂおよび絶縁トランス７２ｂをこの順に通過し、その後、ダイオード７３ｂおよびコンデンサ７４ｂにより半波整流される。こうして、コンデンサ７４ｂの両端間に、直流電圧Ｖdc_bが現れる。電源ＩＣ７１ｂは、絶縁トランス７２ｂに流す電流を制御する役割を担っている。絶縁トランス７２ｂは、補機１６０、補機電源７０および電源ＩＣ７１ｂとダイオード７３ｂおよびコンデンサ７４ｂとの間の絶縁を確保する役割を担っている。
【００３９】
本実施形態では、コンデンサ７４ｂが、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源に対応する。つまり、モニタリングシステム９９は、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源として、コンデンサ７４ｂを備える。以下、コンデンサ７４ｂを、電源７４ｂと表記することがある。
【００４０】
本実施形態では、電源７４ｂ（具体的にはコンデンサ７４ｂ）は、計算部３１、マルチプレクサ３２、ＡＤコンバータ３３および絶縁回路３４に、電力を供給する。具体的には、電源７４ｂは、これらの要素に電圧Ｖdc_bの電力を供給する。
【００４１】
図１では、図面の簡略化の観点から、電源７４ｂを、計算部３１、マルチプレクサ３２、ＡＤコンバータ３３および絶縁回路３４に接続する線路は描かれていない。しかし、本実施形態では、電源７４ｂからこれらへの電力供給は、有線接続を介して行われている。
【００４２】
電源７４ｂ、計算部３１、マルチプレクサ３２、ＡＤコンバータ３３および絶縁回路３４は、第２非接地電線１０ｂに接続されている。このことは、電源７４ｂ、計算部３１、マルチプレクサ３２、ＡＤコンバータ３３および絶縁回路３４の基準電位を第２非接地電線１０ｂの電位とすることを可能にしている。
【００４３】
相電圧検出用抵抗部２２は、中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとを接続する電路上に設けられている。相電圧検出用抵抗部２２は、中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧を検出するのに用いられる。この検出により、第２相電圧を表す検出値Ｖobが得られる。
【００４４】
線間電圧検出用抵抗部２３は、第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとを接続する電路上に設けられている。線間電圧検出用抵抗部２３は、第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧を検出するのに用いられる。この検出により、線間電圧を表す検出値Ｖabが得られる。
【００４５】
電流検出用抵抗部２５は、第２非接地電線１０ｂ上に設けられている。電流検出用抵抗部２５は、第２非接地電線１０ｂを流れる電流に換算可能な換算用電圧を検出するのに用いられる。換算用電圧は、電流検出用抵抗部２５に現れる電圧である。この検出により、換算用電圧を表す検出値Ｖconが得られる。
【００４６】
これらの説明から理解されるように、本実施形態のモニタリング方法は、中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧を検出するステップを備える。この方法は、第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧を検出するステップを備える。この方法は、第２非接地電線１０ｂを流れる電流に換算可能な換算用電圧であって、第２非接地電線１０ｂ上に設けられた電流検出用抵抗部２５に現れる換算用電圧を検出するステップを備える。
【００４７】
図１では、図面の簡略化の観点から、相電圧検出用抵抗部２２を単一の抵抗として描いている。相電圧検出用抵抗部２２は、単一の抵抗であってもよい。この場合、単一の抵抗の両端電圧値が得られる。また、相電圧検出用抵抗部２２は、分圧回路であってもよい。この場合、分圧された電圧値が得られる。相電圧検出用抵抗部２２が単一の抵抗である場合も分圧回路である場合も、中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧を表す検出値Ｖobが得られると言える。つまり、検出値Ｖobは、上記両端電圧値および分圧された電圧値を含む概念である。一般化すると、検出値Ｖobは、第２相電圧を認識可能な情報である。
【００４８】
図１では、図面の簡略化の観点から、線間電圧検出用抵抗部２３を単一の抵抗として描いている。線間電圧検出用抵抗部２３は、単一の抵抗であってもよい。この場合、単一の抵抗の両端電圧値が得られる。また、線間電圧検出用抵抗部２３は、分圧回路であってもよい。この場合、分圧された電圧値が得られる。線間電圧検出用抵抗部２３が単一の抵抗である場合も分圧回路である場合も、第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧を表す検出値Ｖabが得られると言える。つまり、検出値Ｖabは、上記両端電圧値および分圧された電圧値を含む概念である。一般化すると、検出値Ｖabは、線間電圧を認識可能な情報である。
【００４９】
図１では、図面の簡略化の観点から、電流検出用抵抗部２５を単一の抵抗として描いている。電流検出用抵抗部２５は、単一の抵抗であってもよい。この場合、単一の抵抗の両端電圧値が得られる。また、電流検出用抵抗部２５は、分圧回路であってもよい。この場合、分圧された電圧値が得られる。電流検出用抵抗部２５が単一の抵抗である場合も分圧回路である場合も、電流検出用抵抗部２５に現れる換算用電圧を表す検出値Ｖconが得られると言える。つまり、検出値Ｖconは、上記両端電圧値および分圧された電圧値を含む概念である。一般化すると、検出値Ｖconは、換算用電圧を認識可能な情報である。
【００５０】
計算部３１は、中性線１０ｏと第１非接地電線１０ａとの間の第１相電圧を表す計算値Ｖaoが得られるように、線間電圧を表す検出値Ｖabと第２相電圧を表す検出値Ｖobとの差を計算する。計算部３１は、電源７４ｂから供給される電力を用いて動作する。
【００５１】
上記説明から理解されるように、本実施形態のモニタリング方法は、中性線１０ｏと第１非接地電線１０ａとの間の第１相電圧を表す計算値Ｖaoが得られるように、計算部３１を用いて線間電圧を表す検出値Ｖabと第２相電圧を表す検出値Ｖobとの差を計算するステップを備える。
【００５２】
本実施形態では、計算部３１は、差動増幅回路である。差動増幅回路によれば、第１相電圧を表す計算値Ｖaoを適切に得ることができる。具体的には、本実施形態では、この差動増幅回路は、オペアンプである。計算部３１は、ＩＣであってもよく、ディスクリート回路であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、第１相電圧は、第１非接地電線１０ａの電位から中性線１０ｏの電位を差し引いた値である。ただし、第１相電圧は、中性線１０ｏの電位から第１非接地電線１０ａの電位を差し引いた値であってもよい。本実施形態では、第２相電圧は、中性線１０ｏの電位から第２非接地電線１０ｂの電位を差し引いた値である。ただし、第２相電圧は、第２非接地電線１０ｂの電位から中性線１０ｏの電位を差し引いた値であってもよい。本実施形態では、線間電圧は、第１非接地電線１０ａの電位から第２非接地電線１０ｂの電位を差し引いた値である。ただし、線間電圧は、第２非接地電線１０ｂの電位から第１非接地電線１０ａの電位を差し引いた値であってもよい。本実施形態では、第１相電圧を表す計算値Ｖaoは、線間電圧を表す検出値Ｖabから第２相電圧を表す検出値Ｖobを差し引いた値である。しかし、上記説明から理解されるように、第１相電圧を表す計算値は、第２相電圧を表す検出値から線間電圧を表す検出値を差し引いた値であることもあり得る。
【００５４】
モニタリングシステム９９は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを、単一の絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達する。モニタリング方法は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを、単一の絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達するステップを備える。このようにしてこれらの値Ｖao，ＶobおよびＶconを伝達することは、コストの観点から有利である。
【００５５】
以下、本実施形態における値Ｖao，ＶobおよびＶconの伝達に関する要素について、さらに説明する。
【００５６】
マルチプレクサ３２は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconをシリアル化する。マルチプレクサ３２は、電源７４ｂから供給される電力を用いて動作する。
【００５７】
こうしてシリアル化された後、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconは、絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達される。別の言い方をすると、モニタリングシステム９９は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを、マルチプレクサ３２および絶縁回路３４をこの順に介して制御装置３５に伝達する。マルチプレクサを用いて値Ｖao，ＶobおよびＶconをシリアル化すると、値Ｖao，ＶobおよびＶconを単一の絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達することが容易となる。
【００５８】
ＡＤコンバータ３３は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを、デジタル化する。具体的には、このデジタル化は、これらの値Ｖao，ＶobおよびＶconがシリアル化された後になされる。ＡＤコンバータ３３は、電源７４ｂから供給される電力を用いて動作する。
【００５９】
こうしてデジタル化された後、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconは、絶縁回路３４を介して制御装置３５に伝達される。別の言い方をすると、モニタリングシステム９９は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを、ＡＤコンバータ３３および絶縁回路３４をこの順に介して制御装置３５に伝達する。本実施形態では、デジタル化された値Ｖao，ＶobおよびＶconが、絶縁回路３４を通る。デジタル化により、絶縁回路３４を介した値Ｖao，ＶobおよびＶconの伝達品質が確保され易くなる。このことは、制御装置３４に届くこれらの値Ｖao，ＶobおよびＶconを実際の線路１０の電圧を精度よく表したものとする観点から有利である。
【００６０】
絶縁回路３４は、制御装置３５と単相３線式線路１０との間の絶縁を確保する。先に述べたとおり、絶縁回路３４は、単一の絶縁回路である。具体的には、絶縁回路３４は、電気的に互いに絶縁された１次側部分と２次側部分とを有している。１次側部分は、単相３線式線路１０と電気的に接続されている。２次側部分は、制御装置３５と電気的に接続されている。本実施形態では、絶縁回路３４は、フォトカプラである。
【００６１】
制御装置３５は、第１相電圧を表す計算値Ｖao、第２相電圧を表す検出値Ｖobおよび換算用電圧を表す検出値Ｖconを用いて、インバータ１５０を制御する。本実施形態では、制御装置３５は、マイクロコンピュータである。
【００６２】
具体的には、制御装置３５は、第１相電圧を表す計算値Ｖaoの実効値が第１目標値に近づくように、インバータ１５０を制御する。制御装置３５は、第２相電圧を表す検出値Ｖobの実効値が第２目標値に近づくように、インバータ１５０を制御する。制御装置３５は、計算値Ｖaoの実効値の第１目標値からの逸脱幅が第１許容範囲を超える場合、検出値Ｖobの実効値の第２目標値からの逸脱幅が第２許容範囲を超える場合、または、計算値Ｖaoの実効値と検出値Ｖobの実効値との差が許容値よりも大きい場合には、インバータ１５０による電力変換を停止させる。これにより、インバータ１５０から単相３線式線路１０への電圧の出力が停止される。このような制御は、インバータ１５０から単相３線式線路１０への高品質な電圧の供給に寄与する。
【００６３】
また、制御装置３５は、換算用電圧を表す検出値Ｖconに基づいて、第２非接地電線１０ｂを流れる電流を認識する。制御装置３５は、この電流の直流成分が目標範囲内に収まるように、インバータ１５０を制御する。目標範囲は、ゼロを跨ぐ範囲である。制御装置３５は、電流の直流成分がゼロに追従するようにインバータ１５０を制御するように構成されていてもよい。また、制御装置３５は、直流成分が正の上限値を上回っている場合または負の下限値を下回っている場合には、インバータ１５０による電力変換を停止させる。これにより、インバータ１５０から単相３線式線路１０への電圧の出力が停止される。このような制御は、インバータ１５０から単相３線式線路１０への高品質な電圧の供給に寄与する。
【００６４】
本実施形態の値Ｖao，ＶobおよびＶconの伝達のさせ方は、コストの観点から有利である。以下、この利点について、図２の比較形態と対比しながらより詳細に説明する。なお、図２では、図１の要素と同じ要素には同じ参照符号を付し、それらの要素の説明は省略することがある。
【００６５】
図２に示すモニタリングシステム５９９は、補機電源７０、電源ＩＣ７１ｂ、絶縁トランス７２ｂ、ダイオード７３ｂおよびコンデンサ７４ｂに加え、電源ＩＣ７１ｏ、絶縁トランス７２ｏ、ダイオード７３ｏおよびコンデンサ７４ｏを備えている。電源ＩＣ７１ｏ、絶縁トランス７２ｏ、ダイオード７３ｏおよびコンデンサ７４ｏは、それぞれ、電源ＩＣ７１ｂ、絶縁トランス７２ｂ、ダイオード７３ｂおよびコンデンサ７４ｂと同様に動作する。コンデンサ７４ｏの両端間に、直流電圧Ｖdc_ｏが現れる。以下、コンデンサ７４ｏを、電源７４ｏと表記することがある。電源７４ｏは、中性線１０ｏの電位を基準電位とする電源である。
【００６６】
モニタリングシステム５９９は、第１相電圧検出用抵抗部５１０と、第１ＡＤコンバータ５１１と、第１絶縁回路５１２と、第１デジタルアナログコンバータ（以下、デジタルアナログコンバータをＤＡコンバータと称することがある）５１３と、を備えている。第１相電圧検出用抵抗部５１０は、第１非接地電線１０ａと中性線１０ｏとを接続する電路上に設けられている。第１相電圧検出用抵抗部５１０は、第１非接地電線１０ａと中性線１０ｏとの間の相電圧を検出するのに用いられる。この検出により、この相電圧を表す検出値Ｖaoが得られる。検出値Ｖaoは、第１ＡＤコンバータ５１１でデジタル化され、第１絶縁回路５１２を通り、その後、第１ＤＡコンバータ５１３でアナログ化される。第１ＡＤコンバータ５１１および第１絶縁回路５１２には、電源７４ｏから有線接続を介して電圧Ｖdc_oの電力が供給される。
【００６７】
モニタリングシステム５９９は、第２相電圧検出用抵抗部５２０と、第２ＡＤコンバータ５２１と、第２絶縁回路５２２と、第２デジタルアナログコンバータ５２３と、を備えている。第２相電圧検出用抵抗部５２０は、第２非接地電線１０ｂと中性線１０ｏとを接続する電路上に設けられている。第２相電圧検出用抵抗部５２０は、第２非接地電線１０ｂと中性線１０ｏとの間の相電圧を検出するのに用いられる。この検出により、この相電圧を表す検出値Ｖboが得られる。検出値Ｖboは、第２ＡＤコンバータ５２１でデジタル化され、第２絶縁回路５２２を通り、その後、第２ＤＡコンバータ５２３でアナログ化される。第２ＡＤコンバータ５２１および第２絶縁回路５２２には、電源７４ｏから有線接続を介して電圧Ｖdc_oの電力が供給される。
【００６８】
モニタリングシステム５９９は、電流検出用抵抗部２５と、第３ＡＤコンバータ５５１と、第３絶縁回路５５２と、第３デジタルアナログコンバータ５５３と、を備えている。電流検出用抵抗部２５は、図１を用いて説明したように、換算用電圧を検出するのに用いられる。この検出により、換算用電圧を表す検出値Ｖconが得られる。検出値Ｖconは、第３ＡＤコンバータ５５１でデジタル化され、第３絶縁回路５５２を通り、その後、第３ＤＡコンバータ５５３でアナログ化される。第３ＡＤコンバータ５５１および第３絶縁回路５５２には、電源７４ｂから有線接続を介して電圧Ｖdc_bの電力が供給される。
【００６９】
電源７４ｏ、第１ＡＤコンバータ５１１、第１絶縁回路５１２、第２ＡＤコンバータ５２１および第２絶縁回路５２２は、中性線１０ｏに接続されている。このことは、電源７４ｏ、第１ＡＤコンバータ５１１、第１絶縁回路５１２、第２ＡＤコンバータ５２１および第２絶縁回路５２２の基準電位を中性線１０ｏの電位とすることを可能にしている。電源７４ｂ、第３ＡＤコンバータ５５１および第３絶縁回路５５２は、第２非接地電線１０ｂに接続されている。このことは、電源７４ｂ、第３ＡＤコンバータ５５１および第３絶縁回路５５２の基準電位を第２非接地電線１０ｂの電位とすることを可能にしている。
【００７０】
モニタリングシステム５９９は、マルチプレクサ５６０と、第４ＡＤコンバータ５７０と、制御装置３５と、を備えている。マルチプレクサ５６０には、第１ＤＡコンバータ５１３でアナログ化された検出値Ｖaoが入力される。マルチプレクサ５６０には、第２ＤＡコンバータ５２３でアナログ化された検出値Ｖboが入力される。マルチプレクサ５６０には、第３ＤＡコンバータ５５３でアナログ化された検出値Ｖconが入力される。マルチプレクサ５６０は、これら３つの検出値Ｖao，ＶboおよびＶconをシリアル化する。シリアル化されたこれらの検出値Ｖao，ＶboおよびＶconは、第４ＡＤコンバータ５７０でデジタル化され、その後、制御装置３５に伝達される。
【００７１】
図２に示すモニタリングシステム５９９では、第１非接地電線１０ａと中性線１０ｏとの間の相電圧と、第２非接地電線１０ｂと中性線１０ｏとの間の相電圧と、電流検出用抵抗部２５に現れる換算用電圧と、を検出する。上記２つの相電圧は、中性線１０ｏの電位を基準に検出できる電圧である点で共通している。しかし、上記換算用電圧は、中性線１０ｏの電位ではなく第２非接地電線１０ｂの電位を基準に検出できる電圧である。このため、上記３つの電圧に対応する検出値Ｖao，ＶboおよびＶconの伝達のために、中性線１０ｏの電位を基準電位とする電源７４ｏと、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源７４ｂの２つの電源が必要となる。これに対し、図１に示すモニタリングシステム９９では、中性線１０ｏと第２非接地電線１０ｂとの間の第２相電圧と、第１非接地電線１０ａと第２非接地電線１０ｂとの間の線間電圧と、電流検出用抵抗部２５に現れる換算用電圧と、を検出する。これら３つの電圧は、第２非接地電線１０ｂの電位を基準に検出できる電圧である点で共通している。このため、モニタリングシステム９９では、このような検出を通じて得た値Ｖao，ＶobおよびＶconを制御装置３５に伝達するのに、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源７４ｂという１つの電源があれば足りる。このことは、システムの低コスト化の観点から有利である。
【００７２】
上述のように、図２に示すモニタリングシステム５９９では、検出される３つの電圧は、単一の電位を基準に検出できる電圧ではない。このため、検出値Ｖaoが通る絶縁回路５１２，Ｖboが通る絶縁回路５２２およびＶconが通る絶縁回路５５２を１つに集約することができない。これに対し、上述のように、図１に示すモニタリングシステム９９では、検出される３つの電圧は、第２非接地電線１０ｂの電位を基準に検出できる電圧である点で共通している。このため、これらの検出を通じて得た値Ｖao，ＶobおよびＶconを制御装置３５に伝達するのに、絶縁回路３４という１つの絶縁回路があれば足りる。このことは、システムの低コスト化の観点から有利である。
【００７３】
モニタリングシステム５９９では、ＡＤコンバータ５１１，５２１および５５１で値Ｖao，ＶboおよびＶconがデジタル化され、ＤＡコンバータ５１３，５２３および５５３で値Ｖao，ＶboおよびＶconがアナログ化され、ＡＤコンバータ５７０で値Ｖao，ＶboおよびＶconがデジタル化される。値Ｖao，ＶboおよびＶconのアナログ−デジタル間の変換が、３回なされる。これに対し、モニタリングシステム９９では、ＡＤコンバータ３３で値Ｖao，ＶobおよびＶconがデジタル化される。値Ｖao，ＶobおよびＶconのアナログ−デジタル間の変換が、１回なされる。値のアナログ−デジタル間の変換が少ないことは、コンバータの数の削減に繋がる。このことは、システムの低コスト化の観点から有利である。また、アナログ−デジタル間の変換が少ないことは、制御装置３５によるインバータ１５０の制御精度の向上に寄与する。
【００７４】
本実施形態に対し、種々の改変を適用できる。例えば、本実施形態では、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源として、コンデンサ７４ｂが用いられている。しかし、第２非接地電線１０ｂの電位を基準電位とする電源として、他の電源を利用してもよい。また、燃料電池１４０に代えて、太陽電池などの他の直流電源を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本開示に係るモニタリングの技術は、コストの観点から有利である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  単相３線式線路
１０ａ，１０ｂ，１０ｏ  電線
２２，２３，２５，５１０，５２０  抵抗部
３１  計算部
３２，５６０  マルチプレクサ
３３，５１１，５２１，５５１，５７０  ＡＤコンバータ
３４，５１２，５２２，５５２  絶縁回路
３５  制御装置
７０  補機電源
７１ｂ，７１ｏ  電源ＩＣ
７２ｂ，７２ｏ  絶縁トランス
７３ｂ，７３ｏ  ダイオード
７４ｂ，７４ｏ  コンデンサ（電源）
９９，５９９  モニタリングシステム
１４０  燃料電池
１５０  インバータ
１６０  補機
２００  系統電源
５１３．５２３，５５３  ＤＡコンバータ
【図１】
2019144084.tif 000003
【図２】
2019144084.tif 000004