(57)【要約】【課題】パワーコンディショナの直流バスを流れる直流電流に重畳するノイズには、インバータのスイッチング動作に起因するスイッチングノイズと、地絡等に起因するノイズが含まれる。前者のノイズ振幅は、後者のノイズ振幅より大きいため、直流バスにおける地絡検出等に起因する微小ノイズの精度向上が困難となっている。【解決手段】ノイズ電流検出システム（１００）は、交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータ（３）と、直流電力が供給される直流バス（Ｂｄｃ）と、直流バスの電流を測定して、変流器測定電流（Ｉｃｔ）を出力する変流器（４）と、測定タイミング設定部（５）と、電流測定部（６）と、を備え、測定タイミング設定部は、交流電力のゼロクロス点（ｔｚ）に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、電流測定部は、ノイズ電流測定時間に亘る変流器測定電流に基づき、直流バスのノイズ電流を測定する。【選択図】図１
2015154495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズ電流検出システムであって、
交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、
前記直流電力が供給される直流バスと、
前記直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、
測定タイミング設定部と、
電流測定部と、
を備え、
前記測定タイミング設定部は、
前記交流電力のゼロクロス点を検出し、
検出した前記ゼロクロス点に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、
前記電流測定部は、前記ノイズ電流測定時間に亘る前記変流器測定電流に基づき、前記直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システム。
【請求項２】
前記測定タイミング設定部は、さらに、現在の前記ゼロクロス点を基準とする次回の前記ゼロクロス点を含む前記ノイズ電流測定時間の開始時間、および終了時間を設定する、請求項１記載のノイズ電流検出システム。
【請求項３】
前記測定タイミング設定部は、さらに、前記交流電力の電力量に基づき、前記ノイズ電流測定時間の開始時間、および終了時間を設定する、請求項２記載のノイズ電流検出システム。
【請求項４】
ノイズ電流検出システムであって、
交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、
前記直流電力が供給される直流バスと、
前記直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、
測定タイミング設定部と、
電流測定部と、
を備え、
前記測定タイミング設定部は、前記変流器測定電流の包絡線と閾値との比較結果に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、
前記電流測定部は、前記ノイズ電流測定時間に亘る前記変流器測定電流に基づき、前記直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システム。
【請求項５】
ノイズ電流検出システムであって、
交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、
前記直流電力が供給される直流バスと、
前記直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、
測定タイミング設定部と、
電流測定部と、
を備え、
前記測定タイミング設定部は、
前記交流電力の電力量に基づき閾値を設定し、
前記変流器測定電流の包絡線と前記閾値との比較結果に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、
前記電流測定部は、前記ノイズ電流測定時間に亘る前記変流器測定電流に基づき、前記直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システム。
【請求項６】
前記直流バスは、正極直流バスおよび負極直流バスを含み、
前記変流器は、前記正極直流バスの電流、および前記負極直流バスの電流のいずれか一方を測定して、前記変流器測定電流を出力する、請求項１または請求項５記載のノイズ電流検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノイズ電流検出システムに関し、特に、直流バスに重畳するノイズに起因するノイズ電流を検出可能なノイズ電流検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーコンディショナ（電力変換器）の直流電力を、直流バスを経由して、蓄電池等の直流負荷に供給する場合、直流バスの地絡等に起因する微小ノイズの検出精度を確保する必要がある。特許文献１は、太陽電池アレイの出力線間の差電流を変流器で検出し、フィルタでＰＷＭ成分が除去された変流器の出力から、さらに、系統電力交流周波数の２倍の周波数成分を除去する処理を実行し、その処理結果と閾値とを比較することで、地絡状態を判断する構成を開示する。特許文献２は、複数線からなる直流主電路の周囲に生じる磁束のうち、相殺されずに残留する磁束を磁束検出素子で検出し、その結果に基づき、直流主電路の地絡アークのアークエネルギーを算出する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３３０４５号公報
【特許文献２】特開２０１３−６２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーコンディショナの直流バスを流れる直流電流に重畳するノイズには、インバータのスイッチング動作に起因するスイッチングノイズと、地絡等に起因するノイズが含まれる。前者のノイズ振幅は、後者のノイズ振幅より大きいため、直流バスにおける地絡検出等に起因する微小ノイズの検出精度向上が困難となっている。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、直流電力が供給される直流バスと、直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、測定タイミング設定部と、電流測定部と、を備え、測定タイミング設定部は、交流電力のゼロクロス点を検出し、検出したゼロクロス点に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、電流測定部は、ノイズ電流測定時間に亘る変流器測定電流に基づき、直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システムである。
【０００６】
本発明のノイズ電流検出システムにおいて、測定タイミング設定部は、さらに、現在のゼロクロス点を基準とする次回のゼロクロス点を含むノイズ電流測定時間の開始時間、および終了時間を設定する。
【０００７】
本発明のノイズ電流検出システムにおいて、測定タイミング設定部は、さらに、交流電力の電力量に基づき、ノイズ電流測定時間の開始時間、および終了時間を設定する。
【０００８】
本発明は、ノイズ電流検出システムであって、交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、直流電力が供給される直流バスと、直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、測定タイミング設定部と、電流測定部と、を備え、測定タイミング設定部は、変流器測定電流の包絡線と閾値との比較結果に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、電流測定部は、ノイズ電流測定時間に亘る変流器測定電流に基づき、直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システムである。
【０００９】
本発明は、ノイズ電流検出システムであって、交流電力と直流電力を相互に変換して出力するインバータと、直流電力が供給される直流バスと、直流バスの電流を測定して、変流器測定電流を出力する変流器と、測定タイミング設定部と、電流測定部と、を備え、測定タイミング設定部は、交流電力の電力量に基づき閾値を設定し、変流器測定電流の包絡線と閾値との比較結果に基づき、ノイズ電流測定時間を設定し、電流測定部は、ノイズ電流測定時間に亘る変流器測定電流に基づき、直流バスのノイズ電流を測定する、ノイズ電流検出システムである。
【００１０】
本発明のノイズ電流検出システムにおいて、直流バスは、正極直流バスおよび負極直流バスを含み、変流器は、正極直流バスの電流、および負極直流バスの電流のいずれか一方を測定して、変流器測定電流を出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インバータのスイッチングノイズの影響を抑えつつ、地絡等に起因する微小ノイズ電流の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【図２】図１のノイズ電流検出システムが備える測定タイミング設定部の動作を説明するタイミング図である。
【図３】実施の形態２に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【図４】図３のノイズ電流検出システムが備える測定タイミング設定部の動作を説明するタイミング図である。
【図５】実施の形態３に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【図６】図５のノイズ電流検出システムが備える測定タイミング設定部の動作を説明するタイミング図である。
【図７】実施の形態４に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【図８】図７のノイズ電流検出システムが備える測定タイミング設定部の動作を説明するタイミング図である。
【図９】実施の形態５に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【図１０】実施の形態６に係るノイズ電流検出システムの回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載ある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の図面において、同一の参照符号や参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、実施の形態の説明において、同一の参照符号等を付した部分等に対しては、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るノイズ電流検出システム１００の回路ブロック図である。
【００１５】
（ノイズ電流検出システムの構成）
ノイズ電流検出システム１００は、インバータ３、変流器４、測定タイミング設定部５、電流測定部６、および直流バスＢｄｃを備える。
【００１６】
インバータ３は、交流端子Ｔｖ１、交流端子Ｔｖ２、正極直流端子Ｔｖｐ、負極直流端子Ｔｖｎを含む。交流電圧Ｖａｃが印加される交流端子Ｔｖ１および交流端子Ｔｖ２は、トランス２を経由して、系統電力１と接続される。トランス２として、その中性点２１に、接地電位ＧＮＤが印加されている例が示されている。直流電圧Ｖｄｃが印加される正極直流端子Ｔｖｐおよび負極直流端子Ｔｖｎは、直流バスＢｄｃを経由して、直流機器７と接続される。直流バスＢｄｃは、インバータ３の正極直流端子Ｔｖｐおよび負極直流端子Ｔｖｎとそれぞれ接続される正極直流バスＢｖｐおよび負極直流バスＢｖｎを含む。
【００１７】
（正極直流電流、負極直流電流、高周波ノイズ電流、微小ノイズ電流の定義）
直流機器７は、図示しないローパスフィルタを経由して、正極直流バスＢｖｐおよび負極直流バスＢｖｎと接続される。ローパスフィルタは、例えば、ＬＣ型ローパスフィルタであり、インバータ３から正極直流バスＢｖｐを経由して直流機器７へ流れる正極直流電流に重畳する高周波ノイズを除去する。高周波ノイズは、インバータ３の高周波発振動作に起因して発生するノイズである。直流機器７へは、ローパスフィルタで高周波ノイズが除去された正極直流電流が供給されるため、直流機器７からインバータ３へ流入する負極直流電流には、高周波ノイズは重畳しないことになる。
【００１８】
変流器４は、正極直流バスＢｖｐを流れる正極直流電流、および負極直流バスＢｖｎを流れる負極直流電流を電流ベクトルとして一括測定し、その測定結果を変流器測定電流Ｉｃｔとして出力する。正極直流電流および負極直流電流の向きは、互いに反対方向であり、また、インバータ３の動作に起因する高周波ノイズは、正極直流電流にのみ重畳する。従って、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔは、高周波ノイズに起因する電流（以下、”高周波ノイズ電流”、とも記載する。）の測定結果を出力する。
【００１９】
正極直流バスＢｖｐにおいて、変流器４が配置された場所よりも直流機器７側で地絡が発生した場合、正極直流バスＢｖｐを流れる正極直流電流には、地絡に起因する微小ノイズが重畳する。ここで、微小ノイズとは、その振幅が、高周波ノイズの振幅と比較して、微小であるノイズを意味する。また、微小ノイズの発生原因は、地絡に限らず、正極直流電流に重畳する微小ノイズを生成する原因であれば良い。この微小ノイズに起因する電流（以下、”微小ノイズ電流”、とも記載する。）が発生すると、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔは、高周波ノイズ電流に微小ノイズ電流を加えた電流の測定結果を出力する。
【００２０】
（微小ノイズ電流の測定）
測定タイミング設定部５は、ゼロクロス点検出回路５１、電流検出制御回路５２を含む。ゼロクロス点検出回路５１は、インバータ３に印加される交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出すると、ゼロクロス点検出信号ｔｚを出力する。電流検出制御回路５２は、ゼロクロス点検出信号ｔｚに基づき、所定のパルス幅を有する電流検出同期信号Ｓｚを出力する。電流測定部６は、電流検出同期信号Ｓｚがパルスを生成している時間に亘り、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔを測定し、その結果を微小ノイズ電流Ｉｍｃとして出力する。
【００２１】
図２は、図１のノイズ電流検出システム１００が備える測定タイミング設定部５の動作を説明するタイミング図である。
【００２２】
図２において、横軸は時刻を示し、縦軸は、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔ、および電流検出制御回路５２が出力する電流検出同期信号Ｓｚの各波形を示す。
【００２３】
交流電圧Ｖａｃの値は、時刻ｔｚ１および時刻ｔｚ２において、零に到達する。即ち、時刻ｔｚ１および時刻ｔｚ２は、いずれも、ゼロクロス点である。交流電圧Ｖａｃが、時刻ｔｚ１にゼロクロス点を通過すると、その前後の時間において、インバータ３の動作に起因する高周波ノイズ電流は、ゼロ近くまで減少し、変流器測定電流Ｉｃｔは、微小ノイズ電流が支配的になる。
【００２４】
ゼロクロス点検出回路５１は、交流電圧Ｖａｃの波形が降下してゼロクロス点ｔｚ１に到達すると、電流検出制御回路５２へ、ゼロクロス点検出信号ｔｚを出力する。電流検出制御回路５２は、ゼロクロス点検出信号ｔｚに基づき、時刻ｔｚ１から時刻ｔ１の測定時間Ｔｚのパルス幅を有する電流検出同期信号Ｓｚを出力する。同様に、交流電圧Ｖａｃの波形が上昇してゼロクロス点に到達すると、ゼロクロス点検出回路５１は、電流検出制御回路５２へ、ゼロクロス点検出信号ｔｚを出力する。電流検出制御回路５２は、ゼロクロス点検出信号ｔｚに基づき、時刻ｔｚ２から時刻ｔ２の測定時間Ｔｚのパルス幅を有する電流検出同期信号Ｓｚを出力する。
【００２５】
電流検出制御回路５２は、パルス幅Ｔｚが生成される時間に亘り、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔを測定し、その測定結果を、微小ノイズ電流Ｉｍｃとして出力する。なお、測定時間Ｔｚとパルス幅Ｔｚは、同一の時間を意味する。
【００２６】
ノイズ電流検出システム１００の効果を説明する。
ノイズ電流検出システム１００は、交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点近傍の時間に亘り、正極直流バスＢｖｐおよび負極直流バスＢｖｎを流れる電流を一括測定する。ゼロクロス点近傍の時間において、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔは、微小ノイズ電流が支配的となる。従って、ゼロクロス近傍の時間に亘り変流器測定電流Ｉｃｔを測定することで、高周波ノイズの影響を抑えつつ、地絡発生等に起因する微小ノイズ電流の検出が可能となる。微小ノイズ電流の検出精度を向上させることで、地絡等の微小ノイズ電流の発生原因が引き起こすシステムダウンを未然に防止することが可能となる。
【００２７】
＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係るノイズ電流検出システム２００の回路ブロック図である。
【００２８】
図３において、図１と同一の符号が付されたものは、同一の機能または構成を備え、それらの重複説明は、省略する。図３に示されるノイズ電流検出システム２００は、図１に示されるノイズ電流検出システム１００が備える測定タイミング設定部５を、測定タイミング設定部５Ａに置き換えた構成に相当する。より詳細には、測定タイミング設定部５Ａは、測定タイミング設定部５に、測定時間設定回路５３を追加した構成に相当する。
【００２９】
測定タイミング設定部５Ａは、ゼロクロス点検出回路５１、電流検出制御回路５２、および測定時間設定回路５３を含む。測定時間設定回路５３は、ゼロクロス点検出回路５１が出力するゼロクロス点検出信号ｔｚに基づき、電流検出同期信号Ｓｚのパルス生成タイミングを決定する。具体的には、測定時間設定回路５３は、電流検出制御回路５２へ、測定開始時間Ｔｓｔ、および測定終了時間Ｔｓｐを出力する。
【００３０】
図４は、図３のノイズ電流検出システム２００が備える測定タイミング設定部５Ａの動作を説明するタイミング図である。
【００３１】
図４において、横軸は時刻を示し、縦軸は、交流電圧Ｖａｃの振幅、および電流検出制御回路５２が出力する電流検出同期信号Ｓｚの各波形を示す。
【００３２】
交流電圧Ｖａｃは、時刻ｔｚ１および時刻ｔｚ２において、ゼロクロス点を有する。ゼロクロス点検出回路５１は、時刻ｔｚ１における交流電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出すると、測定開始時間Ｔｓｔ、および測定終了時間Ｔｓｐを出力する。電流検出制御回路５２は、時刻ｔｚ１に測定開始時間Ｔｓｔを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ロウレベルからハイレベルに立ち上げ、時刻ｔｚ１に測定終了時間Ｔｓｐを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ハイレベルからロウレベルに立ち下げる。
【００３３】
その結果、電流検出制御回路５２は、測定終了時間Ｔｓｐから測定開始時間Ｔｓｔを引いた時間のパルス幅Ｔｚ（測定時間Ｔｚ）を有する電流検出同期信号Ｓｚを出力する。電流検出同期信号Ｓｚに生成されるパルス幅Ｔｚの中心は、時刻ｔｚ２と一致するように設定することが好ましい。また、そのパルス幅Ｔｚは、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔにおいて、微小ノイズ電流が支配的となる時間内に設定することが好ましい。時刻ｔｚ２においても、時刻ｔｚ１と同様に、測定タイミング設定部５Ａは、次のゼロクロス点近傍で生成すべき電流検出同期信号Ｓｚの立ち上がり時刻および立ち下がり時刻を決定する。
【００３４】
ノイズ電流検出システム２００の効果を説明する。
ノイズ電流検出システム２００が備える測定タイミング設定部５Ａは、検出したゼロクロス点（時刻ｔｚ１）に基づき、次のゼロクロス点（時刻ｔｚ２）を中心とするパルス幅Ｔｚを有する電流検出同期信号Ｓｚを出力する。さらに、そのパルス幅Ｔｚは、微小電流が支配的となる時間内に設定される。従って、電流測定部６は、微小電流が支配的となる時間を最大限に利用して、変流器４が出力する変流器測定電流Ｉｃｔを測定することが可能となり、微小ノイズ電流の検出精度が、より向上する。
【００３５】
＜実施の形態３＞
図５は、実施の形態３に係るノイズ電流検出システム３００の回路ブロック図である。
【００３６】
図５において、図３と同一の符号が付されたものは、同一の機能または構成を備え、それらの重複説明は、省略する。図５に示されるノイズ電流検出システム３００は、図３におけるノイズ電流検出システム２００が備える測定タイミング設定部５Ａを、測定タイミング設定部５Ｂに置き換えた構成に相当する。より詳細には、測定タイミング設定部５Ｂは、測定タイミング設定部５Ａに、電力検出回路５４を追加するとともに、測定時間設定回路５３を測定時間設定回路５３Ａに置き換えた構成に相当する。
【００３７】
測定タイミング設定部５Ｂは、ゼロクロス点検出回路５１、電流検出制御回路５２、測定時間設定回路５３Ａ、および電力検出回路５４を含む。電力検出回路５４は、インバータ３が出力する交流電力量に基づき、タイミング補正係数αを出力する。測定時間設定回路５３Ａは、ゼロクロス点検出信号ｔｚおよびタイミング補正係数αに基づき、電流検出同期信号Ｓｚのパルス生成タイミングを決定する。具体的には、測定時間設定回路５３Ａは、電流検出制御回路５２へ、低電力測定開始時間Ｔｓｔｌ、低電力測定終了時間Ｔｓｐｌ、高電力測定開始時間Ｔｓｔｈ、および高電力測定終了時間Ｔｓｐｈを出力する。
【００３８】
図６は、図５のノイズ電流検出システム３００が備える測定タイミング設定部５Ｂの動作を説明するタイミング図である。
【００３９】
図６において、交流電圧Ｖａｃは、時刻ｔｚ１および時刻ｔｚ２において、ゼロクロス点に到達する。それらのゼロクロス点は、インバータ３が出力する交流電力量の変化に因らず、系統電力１の周波数により定まる。一方、交流電圧Ｖａｃの振幅は、交流電力量の増減とともに、増減するため、変流器測定電流Ｉｃｔにおける微小電流が支配的となる時間は、交流電力量に依存する。図６に示される通り、交流電力量が増加するに従い、ゼロクロス点近傍における交流電圧Ｖａｃの波形勾配は、増加するため、変流器測定電流Ｉｃｔにおける微小電流が支配的となる時間は、交流電力量の増加とともに、減少する。電力検出回路５４は、交流電力量の増減に基づき、電流検出同期信号Ｓｚに生成されるパルス幅が適切となるように、タイミング補正係数αを出力する。
【００４０】
測定時間設定回路５３Ａは、ゼロクロス点検出信号ｔｚおよび電力検出回路５４が出力するタイミング補正係数αに基づき、測定開始時間および測定終了時間を設定する。例えば、インバータ３が出力する交流電力量が規格の中央値より小さい場合、測定時間設定回路５３Ａは、低電力測定開始時間Ｔｓｔｌおよび低電力測定終了時間Ｔｓｐｌを出力する。低電力測定終了時間Ｔｓｐｌから低電力測定開始時間Ｔｓｔｌを引いた時間のパルス幅Ｔｚｌは、交流電力量が中央値の場合のパルス幅Ｔｚより大きく設定される。逆に、インバータ３が出力する交流電力量が規格の中央値より大きい場合、測定時間設定回路５３Ａは、高電力測定開始時間Ｔｓｔｈおよび高電力測定終了時間Ｔｓｐｈを出力する。高電力測定終了時間Ｔｓｐｈから高電力測定開始時間Ｔｓｔｈを引いた時間のパルス幅Ｔｚｈは、交流電力量が中央値の場合のパルス幅Ｔｚより小さく設定される。
【００４１】
電流検出制御回路５２は、時刻ｔｚ１に低電力測定開始時間Ｔｓｔｌを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ロウレベルからハイレベルに立ち上げ、時刻ｔｚ１に低電力測定終了時間Ｔｓｐｌを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ハイレベルからロウレベルに立ち下げる。同様に、電流検出制御回路５２は、時刻ｔｚ１に高電力測定開始時間Ｔｓｔｈを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ロウレベルからハイレベルに立ち上げ、時刻ｔｚ１に高電力測定終了時間Ｔｓｐｈを加算した時刻において、電流検出同期信号Ｓｚの論理レベルを、ハイレベルからロウレベルに立ち下げる。時刻ｔｚ２においても、時刻ｔｚ１と同様に、測定タイミング設定部５Ｂは、次のゼロクロス点近傍で生成すべき電流検出同期信号Ｓｚの立ち上がり時刻および立ち下がり時刻を決定する。
【００４２】
ノイズ電流検出システム３００の効果を説明する。
ノイズ電流検出システム３００は、インバータ３が出力する交流電力量に基づき生成されるタイミング補正係数αにより、電流検出同期信号Ｓｚに生成するパルス幅を調整する機能を備える。その結果、交流電力量の変動に因らず、変流器測定電流Ｉｃｔにおける微小電流測定時間が最適化され、微小ノイズ電流の検出精度が、確保される。
【００４３】
＜実施の形態４＞
図７は、実施の形態４に係るノイズ電流検出システム４００の回路ブロック図である。
【００４４】
図７において、図１と同一の符号が付されたものは、同一の機能または構成を備え、それらの重複説明は、省略する。図７に示されるノイズ電流検出システム４００は、図１におけるノイズ電流検出システム１００が備える測定タイミング設定部５を、測定タイミング設定部５Ｃに置き換えた構成に相当する。測定タイミング設定部５Ｃは、包絡線生成回路５５、ノイズ検出回路５６、および電流検出制御回路５７を含む。包絡線生成回路５５は、変流器測定電流Ｉｃｔの測定電流包絡線Ｉｃｔｅを生成し、ノイズ検出回路５６は、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値および閾値電圧Ｖｔを比較し、電流検出制御回路５７は、ノイズ検出回路５６の出力に基づき、電流検出同期信号Ｓｚを出力する。
【００４５】
図８は、図７のノイズ電流検出システム４００が備える測定タイミング設定部５Ｃの動作を説明するタイミング図である。
【００４６】
図８は、変流器測定電流Ｉｃｔおよび測定電流包絡線Ｉｃｔｅの波形を模式的に示す。変流器測定電流Ｉｃｔは、正極直流バスＢｖｐに重畳する高周波ノイズ電流および微小ノイズ電流からなる交流電流を出力する。変流器測定電流Ｉｃｔがゼロクロス点を通過する前後の時間において、インバータ３のスイッチング動作に起因する高周波ノイズ電流は零近くまで減少し、変流器測定電流Ｉｃｔは、微小ノイズ電流が支配的になる。包絡線生成回路５５は、交流電流である変流器測定電流Ｉｃｔを整流（半波整流または全波整流）および平滑し、測定電流包絡線Ｉｃｔｅを出力する一連の処理を実行する。
【００４７】
変流器測定電流Ｉｃｔは、図示されるようなピークを有する突起信号であり、そのスイッチング周期は、インバータ３のスイッチング周期と等しい。その突起信号を平滑するコンデンサ等の平滑回路の時定数は、突起信号のスイッチング周波数の２倍の周波数より大きく設定される。測定電流包絡線Ｉｃｔｅは、整流回路および平滑回路に代えて、検出回路およびホールド回路により、変流器測定電流Ｉｃｔに含まれる突起信号から包絡線を抽出するように構成しても良い。
【００４８】
ノイズ検出回路５６は、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値が所定の閾値電圧Ｖｔより小さくなる時間を検出する。電流検出制御回路５７は、ノイズ検出回路５６が出力する時間情報に基づき、電流検出同期信号Ｓｚを生成する。従って、ノイズ検出回路５６で設定される閾値電圧Ｖｔの値は、測定電流包絡線Ｉｃｔｅのうち、微小ノイズ電流に起因する部分より大きく、高周波ノイズ電流に起因する部分より小さく設定される。電流検出制御回路５７は、ノイズ検出回路５６が出力する時間情報、即ち、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値が閾値電圧Ｖｔ以下となる時間に亘り、電流検出同期信号Ｓｚを出力する。
【００４９】
ノイズ電流検出システム４００の効果を説明する。
ノイズ電流検出システム４００は、変流器測定電流Ｉｃｔを測定電流包絡線Ｉｃｔｅに変換し、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値が閾値電圧Ｖｔより小さくなる時間情報に基づき電流検出同期信号Ｓｚを生成する。従って、系統電力１の周波数変動や、インバータ３が出力する交流電力の変動が発生した場合であっても、高周波ノイズの影響を抑えつつ、微小ノイズ電流を正確に検出することが可能となる。
【００５０】
＜実施の形態５＞
図９は、実施の形態５に係るノイズ電流検出システム５００の回路ブロック図である。
【００５１】
図９において、図１と同一の符号が付されたものは、同一の機能または構成を備え、それらの重複説明は、省略する。図１に示されるノイズ電流検出システム１００において、変流器４は、正極直流バスＢｖｐおよび負極直流バスＢｖｎを流れる電流を電流ベクトルとして一括測定していたが、ノイズ電流検出システム５００において、変流器４Ａは、正極直流バスＢｖｐを流れる電流を測定対象とする点が相違する。
【００５２】
従って、変流器４Ａが出力する変流器測定電流Ｉｃｔは、ノイズ電流検出システム１００と比較し、正極直流バスＢｖｐを流れる正極直流電流の分だけ、増加した値となる。つまり、図２において、変流器測定電流Ｉｃｔは、ゼロを基準に変化する代わりに、正極直流バスＢｖｐを流れる正極直流電流を中心に、高周波ノイズ電流および微小ノイズ電流が重畳する波形を有する。交流電圧Ｖａｃの波形および電流検出同期信号Ｓｚを生成する構成および方法は、ノイズ電流検出システム５００およびノイズ電流検出システム１００とも、同一である。
【００５３】
ノイズ電流検出システム５００によれば、変流器４Ａの構成は、変流器４と比較し簡素化され、ノイズ電流検出システム５００の構成が簡略化される。なお、変流器４Ａの電流測定対象を、正極直流バスＢｖｐを流れる電流に代えて、負極直流バスＢｖｎを流れる電流に変更しても、同様の効果が得られる。
【００５４】
＜実施の形態６＞
図１０は、実施の形態６に係るノイズ電流検出システム６００の回路ブロック図である。
【００５５】
図１０において、図７と同一の符号が付されたものは、同一の機能または構成を備え、それらの重複説明は、省略する。図７に示されるノイズ電流検出システム４００において、変流器４は、正極直流バスＢｖｐおよび負極直流バスＢｖｎを流れる電流を電流ベクトルとして一括測定していたが、ノイズ電流検出システム６００において、変流器４Ａは、正極直流バスＢｖｐを流れる電流を測定対象とする点が相違する。さらに、ノイズ電流検出システム６００は、ノイズ電流検出システム４００の測定タイミング設定部５Ｃに代えて、測定タイミング設定部５Ｄを備える。
【００５６】
ノイズ電流検出システム６００において、変流器４Ａは、正極直流バスＢｖｐを流れる電流を測定対象とする。この変流器４Ａが出力する変流器測定電流Ｉｃｔの詳細は、図９のノイズ電流検出システム５００の対応する部分と同一であり、重複説明は省略する。
【００５７】
測定タイミング設定部５Ｄは、包絡線生成回路５５、ノイズ検出回路５６Ａ、電流検出制御回路５７、電力検出回路５８、および閾値設定回路５９を含む。包絡線生成回路５５は、図７の測定タイミング設定部５Ｃと同様に、変流器測定電流Ｉｃｔの測定電流包絡線Ｉｃｔｅを生成する。電力検出回路５８は、インバータ３が出力する交流電力量に基づき、閾値電圧補正係数βを出力する。閾値設定回路５９は、予め設定された閾値電圧Ｖｔに閾値電圧補正係数βを乗じた値（β＊Ｖｔ）を出力する。ノイズ検出回路５６Ａは、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値と、閾値電圧補正係数βを乗じた閾値電圧Ｖｔと、を比較し、電流検出制御回路５７は、ノイズ検出回路５６Ａの出力に基づき、電流検出同期信号Ｓｚを出力する。
【００５８】
閾値設定回路５９の役割を説明する。ノイズ電流検出システム６００において、図９のノイズ電流検出システム５００と同様に、変流器４Ａは、正極直流バスＢｖｐを流れる電流のみを測定対象とするため、変流器４Ａが出力する変流器測定電流Ｉｃｔは、ノイズ電流検出システム１００と比較し、正極直流バスＢｖｐを流れる正極直流電流の分だけ、増加した値となる。この正極直流電流の値は、インバータ３が出力する交流電力量が増加するに従い、増加する。
【００５９】
従って、ノイズ検出回路５６Ａで、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値が所定の閾値電圧より小さくなる時間を検出する場合、インバータ３が出力する交流電力量の値に応じて、予め設定された閾値電圧Ｖｔの値を閾値電圧補正係数βで補正する必要がある。閾値設定回路５９で設定される閾値電圧の値（β＊Ｖｔ）は、測定電流包絡線Ｉｃｔｅのうち、微小ノイズ電流に起因する部分より大きく、高周波ノイズ電流に起因する部分より小さく設定される。
【００６０】
ノイズ電流検出システム６００の効果を説明する。
ノイズ電流検出システム６００において、変流器４Ａは、正極直流バスＢｖｐを流れる電流を測定し、変流器測定電流Ｉｃｔを出力する。包絡線生成回路５５は、変流器測定電流Ｉｃｔを測定電流包絡線Ｉｃｔｅに変換し、測定電流包絡線Ｉｃｔｅの値が、閾値電圧補正係数βを乗じた閾値電圧Ｖｔより小さくなる時間情報に基づき電流検出同期信号Ｓｚを生成する。従って、系統電力１の周波数変動や、インバータ３が出力する交流電力の変動が発生した場合であっても、簡易な構成で、微小ノイズ電流を正確に検出することが可能となる。なお、変流器４Ａの電流測定対象を、正極直流バスＢｖｐを流れる電流に代えて、負極直流バスＢｖｎを流れる電流に変更しても、同様の効果が得られる。
【００６１】
実施の形態１〜６に係るノイズ電流検出システムにおいて、ゼロクロス点検出は、交流電圧に代えて、交流電流に基づき行っても良い。また、実施の形態１〜６に係るノイズ電流検出システムにおいて、処理の一部をソフトウェアで実現しても良い。典型的には、ゼロクロス点の検出を、交流電圧や交流電流のサンプル値の符号変化に基づき実行しても良い。
【００６２】
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】
【００６３】
１  系統電力、２  トランス、３  インバータ、４，４Ａ  変流器、５，５Ａ，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ  測定タイミング設定部、６  電流測定部、７  直流機器、２１  中性点、５１  ゼロクロス点検出回路、５２  電流検出制御回路、５３  測定時間設定回路、５３Ａ  測定時間設定回路、５４  電力検出回路、５５  包絡線生成回路、５６，５６Ａ  ノイズ検出回路、５７  電流検出制御回路、５８  電力検出回路、５９  閾値設定回路、１００〜６００  ノイズ電流検出システム、Ｂｄｃ  直流バス、Ｂｖｎ  負極直流バス、Ｂｖｐ  正極直流バス、ＧＮＤ  接地電位、Ｉｃｔ  変流器測定電流、Ｉｃｔｅ  測定電流包絡線、Ｉｍｃ  微小ノイズ電流、Ｓｚ  電流検出同期信号、Ｔｓｐ  測定終了時間、Ｔｓｐｈ  高電力測定終了時間、Ｔｓｐｌ  低電力測定終了時間、Ｔｓｔ  測定開始時間、Ｔｓｔｈ  高電力測定開始時間、Ｔｓｔｌ  低電力測定開始時間、Ｔｖ１，Ｔｖ２  交流端子、Ｔｖｎ  負極直流端子、Ｔｖｐ  正極直流端子、ｔｚ  ゼロクロス点検出信号、Ｔｚ  パルス幅（測定時間）、ｔｚ１，ｔｚ２  ゼロクロス点、Ｔｚｈ，Ｔｚｌ  パルス幅、Ｖａｃ  交流電圧、Ｖｄｃ  直流電圧、Ｖｔ  閾値電圧、α  タイミング補正係数、β  閾値電圧補正係数。
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図２】
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【図８】
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