(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出する方法であって、エネルギー貯蔵および／または発電システムは、直流（ＤＣ）エネルギー貯蔵および／または発電システム、ＤＣバス、ＤＣ／交流（ＡＣ）電力変換システムおよび絶縁トランスを含み、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムは、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ、ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムとＤＣ／ＡＣ双方向インバータとの間に接続されたＤＣバス、およびＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に接続された絶縁トランスを含み、前記方法は、
アナログ調整回路により、接地電位に対してＤＣバスの正（＋ＤＣ）側の第１のＤＣ電圧のレベル、接地電位に対してＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の振幅、接地電位に対してＤＣバスの負（−ＤＣ）側の第２のＤＣ電圧のレベル、および接地電位に対してＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の振幅を監視するステップと、
アナログ調整回路により、ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＤＣ電圧の監視されたレベルに対応する第１のＤＣ電圧値、ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の監視された振幅に対応する第２のＤＣ電圧値、ＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＤＣ電圧の監視されたレベルに対応する第３のＤＣ電圧値、およびＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の監視された振幅に対応する第４のＤＣ電圧値を生成するステップと、
プログラマブルプロセッサにより、第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否か、および第２のＤＣ電圧値および第４のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＡＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かを判断するステップと、
プログラマブルプロセッサにより、ＤＣ地絡およびＡＣ地絡のためのそれぞれの条件の少なくとも１つが満たされることを判断した場合に、エネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡およびＡＣ地絡の１つまたは複数の検出の少なくとも１つの出力信号表示を生成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、第１のＤＣ電圧値と第３のＤＣ電圧値との間の差が第１の所定のＤＣ電圧値以上である場合には、第１のＤＣ電圧値または第３のＤＣ電圧値が第２の所定のＤＣ電圧値未満であるか否かを判断することを含み、第１の所定のＤＣ電圧値および第２の所定のＤＣ電圧値は、それぞれ接地電位に対してＤＣバスのＤＣ電圧の異なるレベルに対応することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、第１のＤＣ電圧値と第３のＤＣ電圧値との間の差が第１の所定のＤＣ電圧値以上であるが第２の所定のＤＣ電圧値未満である場合には、第１のＤＣ電圧値または第３のＤＣ電圧値が第３の所定のＤＣ電圧値未満であるか否かを判断することを含み、第１の所定のＤＣ電圧値、第２の所定のＤＣ電圧値、および第３の所定のＤＣ電圧値は、それぞれ接地電位に対してＤＣバスのＤＣ電圧の異なるレベルに対応することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
第２のＤＣ電圧値および第４のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＡＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、第２のＤＣ電圧値または第４のＤＣ電圧値が所定のＤＣ電圧値より大きいか否かを判断することを含み、所定のＤＣ電圧値が接地電位に対してＤＣバスのＡＣ電圧の所定の振幅に対応することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】
プログラマブルプロセッサにより、ＤＣバスの＋ＤＣ側または−ＤＣ側と接地電位との間の電圧レベルを監視するステップと、
プログラマブルプロセッサにより、監視された電圧レベルがエネルギー貯蔵および／または発電システム内の故障のための少なくとも１つの条件を満たすか否かを判断するステップと、
故障のための少なくとも１つの条件が満たされると判断され、プログラマブルプロセッサにより、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の故障の検出の少なくとも１つのさらなる出力信号表示を生成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】
監視された電圧レベルがエネルギー貯蔵および／または発電システム内の故障のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、監視された電圧レベルが所定の電圧レベル未満であるか否かを判断することを含むことを特徴とする請求項５の方法。
【請求項７】
第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否か、または第２のＤＣ電圧値および第４のＤＣ電圧値がＡＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、それぞれの条件が少なくとも所定の時間期間持続しているか否かを判断することを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの出力信号の生成は、それぞれの条件が少なくとも所定の時間期間持続している場合に、少なくとも１つの出力信号を生成することを含むことを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＤＣ電圧のレベル、ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の振幅、ＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＤＣ電圧のレベル、およびＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の振幅を監視することは、所定の時間間隔で、第１のＤＣ電圧のレベル、第１のＡＣ電圧の振幅、第２のＤＣ電圧のレベル、および第２のＡＣ電圧の振幅のそれぞれの少なくとも一部を監視することを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１０】
エネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するためのシステムであって、エネルギー貯蔵および／または発電システムは、直流（ＤＣ）エネルギー貯蔵および／または発電システム、ＤＣバス、ＤＣ／交流（ＡＣ）電力変換システム、および絶縁トランスを含み、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムは、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ、ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムとＤＣ／ＡＣ双方向インバータとの間に接続されたＤＣバス、およびＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に接続された絶縁トランスを含み、前記システムは、
アナログ調整回路が、
接地電位に対してＤＣバスの正（＋ＤＣ）側の第１のＤＣ電圧のレベル、接地電位に対してＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の振幅、接地電位に対してＤＣバスの負（−ＤＣ）側の第２のＤＣ電圧のレベル、および接地電位に対してＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の振幅を監視し、
ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＤＣ電圧の監視されたレベルに対応する第１のＤＣ電圧値、ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の監視された振幅に対応する第２のＤＣ電圧値、ＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＤＣ電圧の監視されたレベルに対応する第３のＤＣ電圧値、およびＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の監視された振幅に対応する第４のＤＣ電圧値を生成し、
プログラマブルプロセッサが、
第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否か、および第２のＤＣ電圧値および第４のＤＣ電圧値がエネルギー貯蔵および／または発電システム内のＡＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かを判断し、
ＤＣ地絡およびＡＣ地絡のためのそれぞれの条件の少なくとも１つが満たされることを判断した場合に、エネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡およびＡＣ地絡の１つまたは複数の検出の少なくとも１つの出力信号表示を生成する、
ことを含むシステム。
【請求項１１】
プログラマブルプロセッサが、第１のＤＣ電圧値と第３のＤＣ電圧値との差が第１の所定のＤＣ電圧値以上である場合に、第１のＤＣ電圧値または第３のＤＣ電圧値が第２の所定のＤＣ電圧値未満であるか否かを判断し、第１の所定のＤＣ電圧値および第２の所定のＤＣ電圧値は、それぞれ接地電位に対するＤＣバスのＤＣ電圧の異なるレベルに対応することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１２】
プログラマブルプロセッサが、第１のＤＣ電圧値と第３のＤＣ電圧値との差が第１の所定のＤＣ電圧値以上であるが第２の所定のＤＣ電圧値未満である場合に、第１のＤＣ電圧値または第３のＤＣ電圧値が第３の所定のＤＣ電圧値未満であるか否かを判断し、第１の所定のＤＣ電圧値、第２の所定のＤＣ電圧値、および第３の所定のＤＣ電圧値は、それぞれ接地電位に対してＤＣバスのＤＣ電圧の異なるレベルに対応することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１３】
プログラマブルプロセッサが、第２のＤＣ電圧値または第４のＤＣ電圧値が所定のＤＣ電圧値より大きいか否かを判断し、所定のＤＣ電圧値が接地電位に対するＤＣバスのＡＣ電圧の所定の振幅に対応することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１４】
プログラマブルプロセッサが、
ＤＣバスの＋ＤＣ側または−ＤＣ側と接地電位との間の電圧レベルを監視し、
監視された電圧レベルがエネルギー貯蔵および／または発電システム内の故障のための少なくとも１つの条件を満たすか否かを判断し、
故障のための少なくとも１つの条件が満たされると判断された場合に、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の故障の検出の少なくとも１つのさらなる出力信号表示を生成することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１５】
プログラマブルプロセッサが、監視された電圧レベルが所定の電圧レベル未満であるか否かを判断することを特徴とする請求項１４のシステム。
【請求項１６】
プログラマブルプロセッサが、それぞれの条件が少なくとも所定の時間期間継続するか否かを判断することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１７】
プログラマブルプロセッサが、それぞれの条件が少なくとも所定の時間期間継続する場合に少なくとも１つの出力信号を生成することを特徴とする請求項１６のシステム。
【請求項１８】
アナログ調整回路が、所定の時間間隔で、第１のＤＣ電圧のレベル、第１のＡＣ電圧の振幅、第２のＤＣ電圧のレベル、および第２のＡＣ電圧の振幅のそれぞれの少なくとも一部を監視することを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項１９】
アナログ調整回路およびプログラマブルプロセッサの少なくとも一部がプログラマブルデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を使用して実施されることを特徴とする請求項１０のシステム。
【請求項２０】
エネルギー貯蔵および／または発電システムにおいて地絡を検出する方法であって、エネルギー貯蔵および／または発電システムは複数の接続されたバッテリセル、ＤＣバス、ＤＣ／交流（ＡＣ）電力変換システム、および絶縁トランスを含み、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムはＤＣ／ＡＣ双方向インバータ、複数の接続されたバッテリセルとＤＣ／ＡＣ双方向インバータとの間に接続されたＤＣバス、およびＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に接続された絶縁トランスを含み、前記方法は、
接地電位に対するＤＣバスの正（＋ＤＣ）側または負（−ＤＣ）側の間に切り替え可能に接続された負荷抵抗を設けること、
所定の時間期間で、ＤＣバスの＋ＤＣ側または−ＤＣ側と接地電位との間の負荷抵抗を切り替え可能に接続すること、
所定の時間期間の間、接地電位に対するＤＣバスの＋ＤＣ側または−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルにおける１つまたは複数の変化に対応する１つまたは複数のＤＣ電圧値を得ることと、
ＤＣ電圧レベルにおける１つまたは複数の変化が複数の接続されたバッテリセルの中間点の付近におけるＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かを判断することと、
少なくとも１つの条件が満たされると判断された場合に、ＤＣ地絡の検出の少なくとも１つの信号表示を生成することと、
を含む方法。
【請求項２１】
ＤＣ電圧レベルにおける１つまたは複数の変化がＤＣ地絡のための少なくとも１つの条件を満たすか否かの判断は、ＤＣ電圧レベルにおけるそれぞれの変化が所定の電圧レベルを超えるか否かを判断することを含むことを特徴とする請求項２０の方法。
【請求項２２】
ＤＣ地絡の検出の少なくとも１つの信号表示を生成することが、ＤＣ電圧レベルにおける変化が所定の電圧レベルをいずれも超えない場合に、少なくとも１つの信号を生成することを含むことを特徴とする請求項２１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電力システムで使用するためのエネルギー貯蔵および／または発電システムに関し、より詳細には、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムを使用するこのようなエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なエネルギー貯蔵および／または発電システムは、直流（ＤＣ）エネルギー貯蔵および／または発電システム、ＤＣバス、ＤＣ／交流（ＡＣ）電力変換システム、および絶縁トランスを含むことができる。ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムは、複数のバッテリセルを含むバッテリシステムを含むことができ、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムは、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータを含むことができる。ＤＣバスは、バッテリシステムとＤＣ／ＡＣ双方向インバータとの間に配置され、絶縁トランスは、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に配置される。複数のバッテリセルは、バッテリシステム内で直列および／または並列に相互接続することができる。例えば、複数のバッテリセルは、ニッケル−カドミウム電池セル、ニッケル水素電池セル、リチウムイオン電池セルなどとして二次電池セルを含むことができる。典型的な動作モードでは、複数の電池セルは、ＤＣバスに接続され、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するように動作する。ＤＣ／ＡＣ双方向インバータは、複数のバッテリセルにより供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、ＡＣ電力は絶縁トランスを介してＡＣ網に供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本明細書に記載の典型的なエネルギー貯蔵および／または発電システムにおいて、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータは、典型的には、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側が接地電位から絶縁する必要がある、高周波（例えば、５ｋＨｚ以上）波形合成を採用する。接地電位からのＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側を絶縁する障害は、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータのＤＣ側に印加される高周波交流信号（例えば、５ｋＨｚ以上）を引き起こし、ＤＣバスと接地との間に接続された電気部品を損傷する可能性があり、および／またはノイズに敏感な監視、制御、および／または通信回路に結合する可能性がある。ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側が接地電位から適切に絶縁されないようにするこのような障害は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側からの低抵抗または低インピーダンス経路により引き起こされる地絡がグランドに発生する。
【０００４】
さらに、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側が接地電位から分離されるという安全上の懸念もある。ＤＣバスの片側（正または負）が誤ってまたは意図的に接地電位に接続されると、ＤＣバスの他方の側（負または正）に地絡が発生する危険な状態になる可能性がある。この場合、こような地絡は、ＤＣバスの正または負の側からグランドに低抵抗経路、または直列および／または並列に接続された電池セルとグランドとの間に生じる低抵抗経路により引き起こされる可能性がある。
【０００５】
したがって、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側からのグランドへの低抵抗経路、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側からのグランドへの低抵抗経路または低インピーダンス経路などの地絡を検出することのできるＤＣ／ＡＣ電圧変換システムを採用するエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出する、より信頼できるシステムおよび方法を有することが望ましい。また、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の地絡の検出時に警告信号をより確実に生成しおよび／またはエネルギー貯蔵および／または発電システムの少なくとも一部をシャットダウンすることができるエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するシステムおよび方法が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願によれば、直流（ＤＣ）／交流（ＡＣ）電力変換システムを採用するエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するより信頼できるシステムおよび方法は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側および／またはＡＣ側の地絡を検出し、警告信号をより確実に生成し、および／またはエネルギー貯蔵および／または発電システム内の地絡の検出時にエネルギー貯蔵および／または発電システムの少なくとも一部をシャットダウンすることができることが開示される。開示されたシステムおよび方法は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側のＤＣバスの正側と負側の両方で発生する、ＤＣ電圧のレベル、およびＡＣ電圧の振幅を監視することができ、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を処理して、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の地絡を検出することができる。開示されたシステムおよび方法は、エネルギー貯蔵および／または発電システム内にそのような地絡が検出された場合、例えば、ＤＣバスからＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムを切断することにより、および／またはＤＣ／ＡＣ電力変換システムに含まれるＤＣ／ＡＣ双方向インバータをディスエーブルすることにより、信頼性を高めた警告信号を生成することができ、および／またはエネルギー貯蔵および／または発電システムの少なくとも一部をシャットダウンすることができる。
【０００７】
一態様では、ＤＣ／ＡＣ電力変換システム（本明細書では”地絡検出システム”とも呼ばれる地絡検出のためのシステム）を使用するエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するシステムは、測定／制御回路、地絡検出器、およびＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムをＤＣバスから接続または切断するように測定／制御回路に命令するための、および／またはＤＣ／ＡＣ双方向インバータをイネーブルまたはディスエーブルするための制御システムを含む。例えば、ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムは、電気化学的（例えば、電池セル）エネルギー貯蔵システム、容量充電エネルギー貯蔵システム、燃料電池のエネルギー貯蔵および／または発電システム、光起電エネルギー発電システム、または任意の他の適切なＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムとして実施することができる。地絡検出器は、ＤＣバスおよび接地電位の正側と負側の両方に接続される。地絡検出器は、監視し、増幅し、および／またはＤＣ電圧レベルおよび接地電位に対するＤＣバスの正側および負側に生じるＡＣ電圧振幅をフィルタリングし、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたは対応するＤＣ電圧値を生成するためのアナログ調整回路を含む。地絡検出器は、アナログ調整回路により生成されたＤＣ電圧値を受け取り、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の地絡を検出するＤＣ電圧値を処理する、プログラム可能なマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラをさらに含む。このような地絡をエネルギー貯蔵および／または発電システム内で検出すると、プログラマブルマイクロコントローラは、地絡の存在および位置を示す１つまたは複数のステータス信号を制御システムに提供し、ステータス信号により提供される情報に基づいて、測定／制御回路に、ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムをＤＣバスから切り離すように指示し、および／またはＤＣ／ＡＣ双方向インバータをディスエーブルにする。
【０００８】
このようなエネルギー貯蔵および／または発電システムは、電力システムでの使用のために構成することができる。例示的な態様では、ＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムは、複数のバッテリセルを含むバッテリシステムと、複数のバッテリセルをＤＣバスに接続するための１つまたは複数の電力接触器を含むことができる。ＤＣバスは、バッテリシステムとＤＣ／ＡＣ双方向インバータとの間に配置され、絶縁トランスは、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に配置される。制御システムは、ＤＣ／ＡＣ電力変換システム内のＤＣ／ＡＣ双方向インバータと同様に、地絡検出システム内の測定／制御回路および地絡検出器に通信可能に接続される。複数のバッテリセルは、バッテリシステム内で直列および／または並列に相互接続することができ、１つまたは複数の半導体デバイス、リレー、または他の適切なスイッチング素子を含むことができる電力接触器によりＤＣバスに接続することができる。複数のバッテリセルが電力接触器によりＤＣバスに接続されると、バッテリセルはＤＣバスにＤＣ電力を供給するように動作することができる。ＤＣ／ＡＣ双方向インバータは、複数のバッテリセルにより供給されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換することができ、ＡＣ電力は絶縁トランスを介してＡＣ電力網に供給することができる。
【０００９】
１つのモードでは、地絡検出器に含まれるアナログ調整回路は、（１）接地電位に対してＤＣバスの正側のＤＣ電圧のレベルに比例するかまたはそれに対応する第１のＤＣ電圧値、（２）接地電位に対するＤＣバスの正側のＡＣ電圧の振幅に比例するかまたはそれに対応する第２のＤＣ電圧値、（３）接地電位に対するＤＣバスの負側のＤＣ電圧のレベルに比例するかまたはそれに対応する第３のＤＣ電圧値、および（４）接地電位に対するＤＣバスの負側のＡＣ電圧の振幅に比例するかまたはそれに対応する第４のＤＣ電圧値を生成することができる。地絡検出器に含まれるプログラマブルマイクロコントローラは、アナログ調整回路により生成された第１、第２、第３、および第４のＤＣ電圧値を受け取り、それぞれのＤＣ電圧値を処理して、ＤＣ／ＡＣ電力変換システム内の少なくとも１つの地絡の存在および位置を検出する。例示的な態様では、プログラマブルマイクロコントローラは、アナログ調整回路により生成された第１、第２、第３、および第４のＤＣ電圧値を、少なくとも１つのアルゴリズムに入力としてそれぞれのＤＣ電圧値を供給し、プログラマブルマイクロコントローラに関連する内部メモリまたは外部メモリに格納されたパラメータ値の１つまたは複数の組に従ってアルゴリズムを実行することにより、処理することができる。さらなる例示的な態様では、バッテリシステムがＤＣバスに接続されている場合、およびバッテリシステムがＤＣバスから切り離されている場合に、パラメータ値の異なる組を使用することができる。それぞれの場合において、パラメータ値のそれぞれの組は、ユーザがメモリに格納するために入力することができ、（１）ＤＣバス間の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（２）接地電位に対するＤＣバスの正側の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（３）接地電位に対するＤＣバスの負側の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（４）接地電位に対するＤＣバスの正側の所定の最大／最小ＡＣ電圧振幅、および（５）接地電位に対するＤＣバスの負側の所定の最大／最小ＡＣ電圧振幅に関係づけられる。
【００１０】
別の動作モードでは、アナログ調整回路は、（１）ＤＣバスの正（＋ＤＣ）側の第１のＤＣ電圧のレベル、（２）ＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の振幅、（３）ＤＣバスの負（−ＤＣ）側の第２のＤＣ電圧のレベル、および（４）ＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の振幅を監視することができる。さらに、アナログ調整回路は、（１）接地電位に対するＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＤＣ電圧のレベルに比例するかまたはそれに対応する第１のＤＣ電圧値、（２）接地電位に対するＤＣバスの＋ＤＣ側の第１のＡＣ電圧の振幅に比例するかまたはそれに対応する第２のＤＣ電圧値、（３）接地電位に対してＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＤＣ電圧のレベルに比例するかまたはそれに対応する第３のＤＣ電圧値、および（４）接地電位に対してＤＣバスの−ＤＣ側の第２のＡＣ電圧の振幅に比例するかまたはそれに対応する第４のＤＣ電圧値を生成することができる。次に、プログラマブルマイクロコントローラは、第１のＤＣ電圧値および第３のＤＣ電圧値がＤＣ／ＡＣ電力変換システム内のＤＣ地絡の少なくとも１つの条件を満たすか否か、および／または第２のＤＣ電圧値および第４のＤＣ電圧値がＤＣ／ＡＣ電力変換システム内のＡＣ地絡の少なくとも１つの条件を満たすか否かを決定することができる。ＤＣ地絡および／またはＡＣ地絡のためのそれぞれの条件の少なくとも１つが満たされていることを決定した後、プログラマブルマイクロコントローラは、エネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ地絡および／またはＡＣ地絡の１つまたは複数の検出を示す少なくとも１つの出力信号を生成することができる。
【００１１】
それぞれのＤＣ電圧値を少なくとも１つのアルゴリズムに入力し、パラメータ値の１つまたは複数の組に従ってアルゴリズムを実行するように、エネルギー貯蔵および／または発電システム内のＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側のＤＣバスの正側と負側の両方で発生するＤＣ電圧のレベルおよびＡＣ電圧の振幅を監視し、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を処理することにより、地絡の存在および位置は、ＤＣ側だけでなく、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側でも有利に検出することができる。
【００１２】
本発明の他の特徴、機能、および態様は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１３】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態を例示し、詳細な説明と共に、これらの実施形態を説明する。以下に図面を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】直流（ＤＣ）／交流（ＡＣ）電力変換システムを使用する典型的なエネルギー貯蔵および／または発電システムの概略図である。
【図２】本出願に係るエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するための例示的なシステムの概略図である。
【図３】図２の地絡検出システムに含まれる地絡検出器の概略図である。
【図４ａ】図２のエネルギー貯蔵および／または発電システムに含まれる複数の接続されたバッテリセルのほぼ中間点でＤＣ地絡を検出するのに使用するように構成された図３の地絡検出器の概略図である。
【図４ｂ】図４ａの複数の接続されたバッテリセルのほぼ中間点でＤＣ地絡の検出に関連する例示的な電圧およびタイミング値を示す図である。
【図５ａ】図２の地絡を検出するシステムを動作させる例示的な方法のフロー図である。
【図５ｂ】図２の地絡を検出するシステムを動作させる例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
直流（ＤＣ）／交流（ＡＣ）電力変換システムを使用するエネルギー貯蔵および／または発電システムにおける地絡を検出するより信頼性の高いシステムおよび方法は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側および／またはＡＣ側の地絡を検出し、より確実に警告信号を生成し、および／またはエネルギー貯蔵および／または発電システム内のそのような地絡を検出したときに、エネルギー貯蔵および／または発電システム少なくとも一部をシャットダウンすることができることを開示する。開示されたシステムおよび方法は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側のＤＣバスの正側と負側の両方で発生するＤＣ電圧のレベルおよびＡＣ電圧の振幅を監視し、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を処理し、エネルギー貯蔵および／または発電システム内の地絡を検出することができる。開示されたシステムおよび方法は、エネルギー貯蔵および／または発電システム内にそのような地絡が検出された場合、警告信号をより確実に生成し、および／または、例えば、ＤＣバスからＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムを切り離すことにより、および／またはＤＣ／ＡＣ電力変換システムに含まれるＤＣ／ＡＣ双方向インバータをディスエーブルすることにより、エネルギー貯蔵および／または発電システムの少なくとも一部をシャットダウンすることができる。
【００１６】
図１は、複数のバッテリセル１０３、ＤＣバス１０４、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６、および巻線１０９を有する絶縁トランス１０８を含むバッテリシステム１０２のようなＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムを含む典型的なエネルギー貯蔵および／または発電システムを示す。ＤＣバス１０４は、バッテリシステム１０２とＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６との間に配置され、絶縁トランス１０８，１０９は、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６とＡＣ電力網との間に配置される。複数のバッテリセル１０３は、直列および／または並列にバッテリシステム１０２内で相互接続することができる。例えば、複数のバッテリセルは、ニッケル−カドミウムバッテリセル、ニッケル水素バッテリセル、リチウムイオンバッテリセルなどの充電式バッテリセルを含むことができる。さらに、一旦十分に充電されると、それぞれのバッテリセル１０３は、接続されたＤＣ／ＡＣ双方向インバータ（ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６など）または他の負荷に電力を供給するのに適したＤＣ電圧レベルを供給することができる。典型的な動作モードでは、複数のバッテリセル１０３は、ＤＣバス１０４に接続され、ＤＣバス１０４にＤＣ電力を供給するように動作する。ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６は、複数のバッテリセル１０３により供給されたＤＣ電力を、例えば、ＡＣ３相の４８０ボルトのＡＣ電力に変換し、絶縁トランス１０８，１０９を介してＡＣ電力網に供給する。
【００１７】
図１のエネルギー貯蔵および／または発電システム１００において、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６は、通常、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側（図１参照）が接地電位から絶縁される必要がある、高周波数（例えば、５ｋＨｚ以上）の波形合成器（図示せず）を使用する。ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側を接地電位から絶縁しなければ、接地電位に対してＤＣ／ＡＣ双方向インバータ１０６のＤＣ側（図１参照）に高周波ＡＣ信号（例えば、５ｋＨｚ以上）が印加され、ＤＣバスとグランドとの間に接続された電気部品に損傷を与え、および／またはノイズに敏感な監視、制御、および／または通信回路に結合する可能性がある。接地電位からＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側の適切な絶縁を維持するこのような故障は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＡＣ側からグランドへの低抵抗または低インピーダンス経路１１０により引き起こされる地絡から生じる可能性がある。
【００１８】
さらに、安全性の懸念は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側も接地電位から絶縁されることを必要とする。ＤＣバス１０４の一方の側（正または負）が誤ってまたは故意に接地電位に接続された場合、ＤＣバス１０４の他方の側（負または正）に発生する地絡は、危険な高電流状態をもたらす可能性がある。この場合、そのような地絡は、ＤＣバス１０４の正または負の側からグランドへの低抵抗経路１１２、または接続されたバッテリセル１０３のほぼ中間点とグランドとの間に発生する低抵抗経路１１４により引き起こされる。
【００１９】
図２は、本出願に係るエネルギー貯蔵および／または発電システム２００における地絡を検出するための例示的なシステム２１０の実施形態を示す。図２に示すように、地絡を検出するためのシステム２１０（本明細書では、”地絡検出システム”とも呼ばれる）は、測定／制御回路２１２、地絡検出器２１４、および測定／制御回路２１２にＤＣバス２０４から少なくとも１つのＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システム（バッテリシステム２０２など）を接続または切断し、および／またはＤＣ／ＡＣ電力変換システムに含まれるＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６をイネーブルまたはディスエーブルする命令をする制御システム２１６を含む。例えば、そのようなＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムは、電気化学（例えば、バッテリセル）エネルギー貯蔵システム、容量性充電エネルギー貯蔵システム、燃料電池エネルギー貯蔵および／または発電システム、光起電エネルギー発電システム、または任意の他の適切なＤＣエネルギー貯蔵および／または発電システムとして実施することができる。
【００２０】
地絡検出器２１４は、高電圧および高値抵抗器Ｒ３０，Ｒ３１（図２参照）からなる絶縁ネットワーク２１８を介してＤＣバス２０４の正側と負側の両方に接続されている。地絡検出器２１４は、接地電位に対してＤＣバス２０４の正側および負側で発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視、増幅および／またはフィルタリングし、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成するためのアナログ調整回路３０２（図３参照）を含む。地絡検出器２１４は、アナログ調整回路３０２により生成されたＤＣ電圧値を受け取り、ＤＣ電圧値を処理してエネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の地絡を検出する、プログラマブルマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ３０４（図３参照）をさらに含む。エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内にこのような地絡が検出されると、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、デジタル出力ＤＯ２，ＤＯ３，ＤＯ４の１つまたは複数において、地絡（例えば、ＤＣ地絡、ＡＣ地絡；図３参照）および／または故障（例えば、ＤＣバス２０４上の無効状態）の存在および／または位置を制御システム２１６に表示または警告するために、少なくとも１つの信号線２２３上の１つまたは複数の状態信号を提供する。制御システム２１６は、状態信号により提供される情報に基づいて、制御線２１７を介して、測定／制御回路２１２に指令し、ＤＣバス２０４からバッテリシステム２０２内の複数のバッテリセル２０３を切り離し、および／または、制御線２１９上に制御信号を提供し、ＤＣ／ＡＣ電力変換システム内のＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６をディスエーブルすることができる。
【００２１】
図２のエネルギー貯蔵および／または発電システム２００は、電力システムでの使用のために構成することができる。例えば、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００は、複数のバッテリセル２０３を含むバッテリシステム２０２および１つまたは複数の電力接触器２０５、ＤＣバス２０４、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６、および絶縁された巻線２０９を有する絶縁トランス２０８を含むことができる。図２に示すように、ＤＣバス２０４は、バッテリシステム２０２とＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６との間に配置され、絶縁トランス２０８，２０９は、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータとＡＣ電力網との間に配置される。制御システム２１６は、（１）信号線２１７により測定／制御回路２１２に、（２）信号線２２３および信号線２２５により地絡検出器２１４に、および（３）制御線２１９によりＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６に、通信可能に結合される。複数のバッテリセル２０３は、直列および／または並列にバッテリシステム２０２内で相互接続され、１つまたは複数の半導体デバイス、リレー、または任意の他の適切なスイッチング素子を含むことができる、電力接触器２０５によりＤＣバス２０４に接続可能である。複数のバッテリセル２０３が電力接触器２０５によりＤＣバス２０４に接続されると、バッテリセ２０３は、ＤＣバス２０４上にＤＣ電力を供給するように動作することができる。ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６は、複数のバッテリセル２０３によりＤＣ電力を、例えば、４８０ボルトのＡＣ３相のＡＣ電力に変換し、ＡＣ電力は絶縁トランス２０８，２０９を介してＡＣ電力網に供給することができる。
【００２２】
図３は、図２の地絡検出システム２１０に含まれる地絡検出器２１４の概略図を示す。図３に示すように、地絡検出器２１４は、アナログ調整回路３０２およびプログラマブルマイクロコントローラ３０４を含む。アナログ調整回路３０２は、接地電位に対してＤＣバス２０４の正（＋ＤＣ）側に発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視、増幅、および／またはフィルタリングし、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成するための第１のアナログ調整回路３０２ａを含む。アナログ調整回路３０２は、接地電位に対してＤＣバス２０４の負（−ＤＣ）側に発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視、増幅、および／またはフィルタリングし、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成するための第２のアナログ調整回路３０２ｂをさらに含む。
【００２３】
より詳細には、アナログ調整回路３０２ａは、絶縁ネットワーク２１８に含まれる抵抗Ｒ３０を介してＤＣバス２０４の＋ＤＣ側で発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視する。同様に、アナログ調整回路３０２ｂは、絶縁ネットワーク２１８に含まれる抵抗Ｒ３１を介してＤＣバス２０４の−ＤＣ側で発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視する。抵抗Ｒ３０および抵抗Ｒ３１は、ＤＣバス２０４の、それぞれ、＋ＤＣ側および−ＤＣ側の比較的高いＤＣ電圧レベルを数ボルトＤＣに低減することができ、アナログ調整回路３０２およびプログラマブルマイクロコントローラ３０４を、低減されたＤＣ電圧レベル（例えば、５ボルトＤＣ）で動作する標準外の部品を使用して実施することが可能である。例えば、絶縁ネットワーク２１８内の抵抗Ｒ３０，Ｒ３１は、少なくとも５００，０００オームの抵抗値、または任意の他の適切な値をそれぞれ有することができる。
【００２４】
アナログ調整回路３０２ａ（図３参照）内では、接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧は、演算増幅器Ａ１および抵抗Ｒ２，Ｒ３を含む演算増幅回路３０２ａ．１により増幅され、抵抗Ｒ４およびコンデンサＣ１を含むローパスフィルタ回路３０２ａ．２によりフィルタリングされる。アナログ調整回路３０２ａは、演算増幅器Ａ１の正（非反転）入力と２．５ボルトまたは任意の他の適切な電圧レベルなどの標準基準電圧レベル（＋Ｖｒｅｆ）との間に接続された追加の抵抗Ｒ１を含む。抵抗Ｒ３０に接続する抵抗Ｒ１は、上述したように、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側の比較的高いＤＣ電圧レベルを数ボルトＤＣに降下させる分圧器を形成する。一実施形態では、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ３０の抵抗値の比は、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側で＋／−１，２００ボルトＤＣの電圧に対して、抵抗Ｒ１間の降下したＤＣ電圧は、約＋／−２ボルトＤＣであることができる。ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側の電圧は、接地電位に対して正または負であり得ることに留意されたい。抵抗Ｒ１間のＤＣ電圧は、（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ３のゲインで演算増幅器３０２ａ．１により増幅され、ローパスフィルタ回路３０２ａ．２によりフィルタリングされ、増幅されたＤＣ電圧のＡＣ成分を除去する。これにより、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第１のアナログ入力（ＡＮＡ１）において、接地電位に対してＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成する。
【００２５】
アナログ調整回路３０２ａ（図３参照）に関して、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＡＣ電圧は、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ５を含むハイパスフィルタ回路３０２ａ．３によりフィルタリングされ、演算増幅器Ａ２および抵抗Ｒ６，Ｒ７を含む演算増幅回路３０２ａ．４により増幅され、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ８およびコンデンサＣ３を含む整流器／フィルタ回路３０４ａ．５，３０４ａ．６により整流されフィルタリングされる。ハイパスフィルタ回路３０２ａ．３では、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ５の値は、ＡＣ電圧の減衰がＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＡＣ電圧の最低期待周波数（例えば、５０または６０Ｈｚ）で小さいように選択することができる。抵抗Ｒ１間のＡＣ電圧は、ハイパスフィルタ回路３０２ａ．３によりフィルタリングされ、（Ｒ６＋Ｒ７）／Ｒ７のゲインを有する演算増幅回路３０２ａ．４により増幅され、整流／フィルタ回路３０４ａ．５，３０４ａ．６により整流されフィルタリングされる。これにより、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第２のアナログ入力（ＡＮＡ２）において、接地電位に対してＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成する。
【００２６】
同様に、アナログ調整回路３０２ｂ（図３参照）では、接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧は、演算増幅器Ａ１１および抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を含む演算増幅回路３０２ｂ．１により増幅され、抵抗Ｒ１４およびコンデンサＣ１１を含むローパスフィルタ回路３０２ｂ．２によりフィルタリングされる。アナログ調整回路３０２ｂは、演算増幅器Ａ１１の正（非反転）入力と所定の基準電圧レベル（＋Ｖｒｅｆ）との間に接続された追加の抵抗Ｒ１１を含む。抵抗Ｒ３１に接続される抵抗Ｒ１１は、上述したように、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側の比較的高いＤＣ電圧レベルを数ボルトＤＣに降下させる分圧器を形成する。一実施形態では、抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ３１の抵抗値の比は、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側で約＋／−１，２００ボルトＤＣの電圧に対して、抵抗Ｒ１１間の降下したＤＣ電圧は、約＋／−２ボルトＤＣであることができる。ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側の電圧と同様に、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側の電圧は、接地電位に対して正または負であり得ることに留意されたい。抵抗Ｒ１１間のＤＣ電圧は、（Ｒ１２＋Ｒ１３）／Ｒ１３のゲインを有する演算増幅回路３０２ｂ．１により増幅され、ローパスフィルタ回路３０２ｂ．２によりフィルタリングされ、増幅されたＤＣ電圧のＡＣ成分を除去する。これにより、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第３のアナログ入力（ＡＮＡ３）において、接地電位に対してＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成する。
【００２７】
アナログ調整回路３０２ｂ（図３参照）に関して、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＡＣ電圧は、コンデンサＣ１２および抵抗Ｒ１５を含むハイパスフィルタ回路３０２ｂ．３によりフィルタリングされ、演算増幅器Ａ１２および抵抗Ｒ１６，Ｒ１７を含む演算増幅回路３０２ｂ．４により増幅され、ダイオードＤ１１、抵抗Ｒ１８、およびコンデンサＣ１３を含む整流／フィルタ回路３０４ｂ．５，３０４ｂ．６により整流されフィルタリングされる。ハイパスフィルタ回路３０２ａ．３と同様に、ハイパスフィルタ回路３０２ｂ．３に含まれるコンデンサＣ１２および抵抗Ｒ１５の値は、ＡＣ電圧の減衰がＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＡＣ電圧の最低期待周波数（例えば、５０または６０Ｈｚ）で小さいように選択することができる。抵抗Ｒ１１間のＡＣ電圧は、ハイパスフィルタ回路３０２ｂ．３によりフィルタリングされ、（Ｒ１６＋Ｒ１７）／Ｒ１７のゲインを有する演算増幅回路３０２ｂ．４により増幅され、整流／フィルタ回路３０４ｂ．５，３０４ｂ．６により整流されフィルタリングされる。これにより、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第４のアナログ入力（ＡＮＡ４）において、接地電位に対してＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を生成する。
【００２８】
本明細書で説明するように、プログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）は、第１、第２、第３、および第４のアナログ入力（ＡＮＡ１，ＡＮＡ２，ＡＮＡ３，ＡＮＡ４）、アナログ調整回路３０２により生成されたＤＣ電圧値を受け取り、ＤＣ電圧値を処理して、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内のＤＣまたはＡＣ地絡を検出する。プログラマブルマイクロコントローラ３０４がＤＣバス２０４の＋ＤＣまたは−ＤＣ側と接地電位との間の電圧レベルを監視し、監視された電圧レベルに基づいた複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点付近のＤＣ地絡を検出するために、地絡検出器２１４は、半導体デバイスまたは任意の他の適切なスイッチング素子のようなスイッチ２２１、およびＤＣバス２０４の＋ＤＣ側とスイッチ２２１との間に接続された負荷抵抗２２０をさらに含む。例えば、複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点またはその近傍に位置するそのようなＤＣ地絡は、接続されたバッテリセル２０３のほぼ中間点のノードとグランドとの間で発生する低抵抗経路２２２（図２参照）により引き起こされる可能性がある。プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、デジタル出力ＤＯ１で、制御信号をスイッチ２２１の制御入力に供給し、０．２秒または任意の他の適切な時間期間などの比較的短い時間期間、２秒ごとまたは任意の適切な時間のように、数秒ごとに繰り返しまたは周期的に、負荷抵抗２２０を接地電位に接続することができる。例えば、このような比較的短い期間期間のデューティサイクルは、５％未満であり、その結果、負荷抵抗２２０の電力消費は１ワット未満となる。一実施形態では、接地電位に対する全体の漏れ電流が約２，０００オームより大きい場合、負荷抵抗２２０は、５０，０００オームの値を有し、ＤＣバス２０４上に測定可能な電圧シフトを生成することができる。
【００２９】
複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点の近傍におけるそのようなＤＣ地絡の検出は、以下の例示的な実施例、および図２−図４ｂを参照するとより理解されるであろう。この例では、“＋ＤＣ”（図４ａおよび図４ｂ参照）は、接地電位に対してＤＣバス２０４（図２および図４ａ参照）の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに相当し、“−ＤＣ”（図４ａおよび図４ｂ参照）は、接地電位に対してＤＣバス２０４（図２および図４ａ参照）の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに相当し、および“Ｃｔｒｌ”（図４ａおよび図４ｂ参照）は、プログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）によりスイッチ２２１（図２−図４ａ参照）の制御入力に供給された制御信号に相当する。複数のバッテリセル２０３（図２参照）は、電力接触器２０５（図２参照）によりＤＣバス２０４に接続され、ＤＣバス２０４にＤＣ電力を供給し、その結果、ＤＣ電圧レベル＋ＤＣおよび−ＤＣが、それぞれ接地電位に対して“Ｖ１”および“Ｖ２”（図４ａ，図４ｂ参照）と等しくなることができる。この例では、複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点またはその近傍でＤＣ地絡を引き起こす低抵抗経路２２２（図２参照）は、グランドに対して１，０００オーム抵抗により表現され、接続されたバッテリセル２０３は、９００ボルトＤＣ電池として機能するように構成される。
【００３０】
図３−図４ｂに示されるように、プログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）は、時間“Ｔ２”（図４ｂ参照）と時間“Ｔ１”（図４ｂ参照）との間の差に対応する短い時間期間（例えば、０．２秒）に、制御信号、Ｃｔｒｌをアサートし、これにより、短い時間期間、すなわち、Ｔ２−Ｔ１の継続時間の間負荷抵抗２２０を接地電位に接続することになる。負荷抵抗２２０（例えば、５０，０００オーム）に応じて、時間期間、Ｔ２−Ｔ１の間接地電位に接続され、電圧レベル、＋ＤＣは、瞬間的に負の方向にシフトする。これにより、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルにおいて、変化ΔＶ１（図４ｂ参照）を引き起こす。同様に、電圧レベル、−ＤＣは、瞬間的に負の方向にシフトし、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルにおいて、対応する変化ΔＶ２（図４ｂ参照）を引き起こす。
【００３１】
アナログ調整回路３０２ａ（図３参照）は、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルにおいて、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第１のアナログ入力（ＡＮＡ１）で、監視された変化ΔＶ１に相当するＤＣ電圧値、変化ΔＶ１を監視することができる。同様に、アナログ調整回路３０２ｂ（図３参照）は、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルにおいて、プログラマブルマイクロコントローラ３０４の第３のアナログ入力（ＡＮＡ３）で、監視された変化ΔＶ２に相当するＤＣ電圧値、変化ΔＶ２を監視することができる。プログラマブルマイクロコントローラ３０４が、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側または−ＤＣ側のいずれかのＤＣ電圧レベルにおいて、変化ΔＶ１またはΔＶ２が、５ボルトＤＣまたは任意の他の適切な電圧レベルのような所定の電圧レベル未満であると判断する場合、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点またはその近傍でＤＣ地絡状態の表示を、信号線２２３上の制御システム２１６に提供することができる。
【００３２】
この例では、ＤＣ地絡（例えば、グランドに対して１，０００オーム抵抗）が、９００ボルトＤＣバッテリ（複数の接続されたバッテリセル２０３により代表されるように）のほぼ中間点で発生する場合、グランドに対する瞬時負荷抵抗２２０（例えば、５０，０００オーム）のために、電圧ΔＶ１またはΔＶ２（図４ｂ参照）における変化は、約５ボルトＤＣであると予想される。プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、接続されたバッテリセル２０３の中間点付近におけるＤＣ地絡を表示する閾値電圧レベルとして、例えば、５ボルトＤＣの電圧レベルなどを使用することができる。一実施形態では、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、負荷抵抗２２０がグランドに接続されている間、時間期間Ｔ２−Ｔ１（図４ｂ参照）間で電圧ΔＶ１またはΔＶ２（図４ｂ参照）における変化の１または複数の測定値を採るように構成することができる。プログラマブルマイクロコントローラ３０４が、各測定値のいずれも５ボルトＤＣの閾値電圧レベルより大きくないと判断した場合、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、デジタル出力ＤＯ２（図３参照）で、接続されたバッテリセル２０３の中間点付近におけるＤＣ地絡の存在の表示を提供することができる。そうでなければ、時間期間Ｔ２−Ｔ１の間で電圧ΔＶ１またはΔＶ２における変化の測定値が、約５ボルトＤＣ閾値電圧レベルであるとそれぞれ判断される場合、その後、ＤＣ地絡は、まったく表示されないであろう。
【００３３】
例示的な動作モードでは、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、入力としてそれぞれのＤＣ電圧値を少なくとも１つのアルゴリズムに供給し、プログラマブルマイクロコントローラ３０４に関連付けられた内部または外部メモリ３０６（図３参照）に格納されたパラメータ値の１つまたは複数の組に従ってアルゴリズムを実行することにより、そのアナログ入力（ＡＮＡ１，ＡＮＡ２，ＡＮＡ３，ＡＮＡ４）としてＤＣ電圧値を処理することができる。一実施形態では、パラメータ値の異なる組は、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続される場合、および複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離される場合使用することができる。パラメータ値のそれぞれの組がユーザにより入力される場合、（１）ＤＣバス２０４間の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（２）接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（３）接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側の所定の最大／最小ＤＣ電圧レベル、（４）接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側の所定の最大／最小ＡＣ電圧振幅、および（５）接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側の所定の最大／最小ＡＣ電圧振幅に関連することができる。
【００３４】
エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内のＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側のＤＣバス２０４の＋ＤＣ側と−ＤＣ側の両方に発生するＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅を監視し、それぞれのＤＣ電圧値を少なくとも１つのアルゴリズムに入力し、パラメータ値の１つまたは複数の組に従ってアルゴリズムを実行するような、監視されたＤＣ電圧レベルおよびＡＣ電圧振幅に比例するかまたはそれに対応するＤＣ電圧値を処理することにより、地絡検出システム２１０は、ＤＣ／ＡＣ電力変換システムのＤＣ側だけでなく、ＡＣ側においても、地絡の存在および位置を有利に検出することができる。
【００３５】
地絡検出システム２１０（図２参照）の動作は、以下の追加の例示的な実施例を参照してさらに理解されるであろう。この例では、地絡検出器２１４内のプログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）は、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続される場合、および複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離される場合に、パラメータ値の異なる組に従ってアルゴリズムを実行する。
【００３６】
複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続される場合、制御システム２１６に含まれる高インピーダンス測定回路２１５（図２参照）、測定／制御回路２１２に含まれる高インピーダンス測定回路、および／または地絡検出器２１４に含まれるアナログ調整回路３０２のような高インピーダンス回路は、典型的には、ＤＣバス２０４上の電圧に実質的に影響を与えないことに注目される。しかしながら、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離される場合、このような高インピーダンス回路は、ＤＣバス２０４上の電圧に影響を与える可能性がある。したがって、この例では、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離された場合のパラメータの組は、このような高インピーダンス回路に負のバイアスを取るように選択される。複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離された場合のそのようなパラメータ値は、このような高インピーダンス回路に正のバイアスを取るように代替的に選択することができる。ユーザは、接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側と−ＤＣ側とのＤＣ抵抗の選択された値に対して、ＤＣバス２０４上に発生したＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅の測定値に少なくとも基づいて、パラメータ値の異なる組を計算することができる。この例では、例示的なＤＣ抵抗値は、１，０００オームと５，０００オームとの間になるように選択され、測定されたＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅のＤＣ抵抗値の影響は、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内のＤＣおよび／またはＡＣ地絡の検出のためのトリガポイントを決定するために使用される。
【００３７】
複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続されている場合のＤＣバス２０４上のＤＣ電圧レベルに対応するパラメータ値の第１の例示的な組が、以下の表１に示されている。
【表１】
0006800870.tif 000002
【００３８】
複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離されている場合のＤＣバス２０４上のＤＣ電圧レベルに対応するパラメータ値の第２の例示的な組が、以下の表２に示されている。
【表２】
0006800870.tif 000003
【００３９】
複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続されている場合、あるいはバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離されている場合に適用可能なＤＣバス２０４上のＡＣ電圧振幅に対応するパラメータ値の第３の例示的な組が、以下の表３に示されている。表３では、（１）エネルギー貯蔵および／または発電システム２００に“効果なし”、（２）エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の監視、制御、および／または通信回路に接続された電気的“ノイズ”、（３）エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の“潜在的な危険”状態を引き起こすことが期待される、例示的な最小および最大ＡＣ電圧振幅ピーク間ピーク（ｐ−ｐ）が提供される。
【表３】
0006800870.tif 000004
【００４０】
この例では、地絡検出器２１４内のプログラマブルマイクロコントローラ３０４は、以下に概説するように、そのアナログ入力（ＡＮＡ１，ＡＮＡ２，ＡＮＡ３，ＡＮＡ４）に、ＤＣ電圧値を入力として例示的アルゴリズムに供給し、続いて、前述の表１、表２、および表３に示されたパラメータ値の例示的な組に従って例示的アルゴリズムを実行する。
【００４１】
If ((+DC) - (-DC)) ≧ 500 volts DC
DC GF = (|+DC| < 100 volts DC) || (|-DC | < 100 volts DC)    (1)
If (((+DC) - (-DC)) < 500 volts DC) && (((+DC) - (-DC)) ≧ 20 volts DC) 
DC GF = (|+DC| < 5 volts DC) || (|-DC | < 5 volts DC)    (2)
If ((+DC) - (-DC)) ≦ 20 volts DC 
DC GF = 0    (3)
AC GF (major) = ((+AC) > 400 volts p-p) || ((-AC ) > 400 volts p-p)    (4)
AC GF (minor) = ((+AC) > 100 volts p-p) || ((-AC ) > 100 volts p-p)    (5)
【００４２】
上述の例示的アルゴリズムでは、“＋ＤＣ”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに対応し、“−ＤＣ”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルに対応し、“＋ＡＣ”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＡＣ電圧振幅に対応し、および“−ＡＣ”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＡＣ電圧振幅に対応する。さらに、“ＤＣ  ＧＦ”、“ＡＣ  ＧＦ（ｍａｊｏｒ）”、および“ＡＣ  ＧＦ（ｍｉｎｏｒ）”は、１つまたは複数の状態信号（すなわち、ＤＣ地絡、ＡＣ地絡、図３参照）がプログラマブルマイクロコントローラ３０４によりアサートされるのに従う条件の各代表値であり、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内のＤＣ地絡またはＡＣ地絡の存在および位置を示すことができる。
【００４３】
具体的には、“ＤＣ  ＧＦ”は、ＤＣ地絡がグランドに対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側または−ＤＣ側から低抵抗経路により引き起こされる条件を表している。例えば、＋ＤＣと−ＤＣとの差が５００ボルトＤＣ以上である場合、＋ＤＣまたは−ＤＣのいずれかの大きさが１００ボルトＤＣ未満の条件は、ＤＣ地絡（ＤＣ  ＧＦ、式（１）参照）で示すことができる。さらに、＋ＤＣと−ＤＣとの差が２０ボルトＤＣ以上、５００ボルト未満である場合、＋ＤＣまたは−ＤＣのいずれかの大きさが５ボルトＤＣ未満の条件は、ＤＣ地絡（ＤＣ  ＧＦ、式（２）参照）で示すことができる。さらに、＋ＤＣと−ＤＣとの差が２０ボルト以下である場合、ＤＣバス２０４の間のそのような比較的低い電圧は、典型的にはこのような低抵抗経路から危険なエネルギー散逸が発生することを許容しないので、グランドに対する低抵抗経路により引き起こされる地絡のための危険な条件は、存在する可能性は低い。＋ＤＣと−ＤＣとの差が０ボルトＤＣに等しい状況では、ＤＣ地絡は存在しない（ＤＣ  ＧＦ、式（３）参照）。
【００４４】
さらに、“ＡＣ  ＧＦ（ｍａｊｏｒ）”は、絶縁トランス２０８の任意の巻線（巻線２０９のような）からグランドへの低抵抗または低インピーダンス経路により引き起こされるメジャーＡＣ地絡の条件を表し、潜在的に危険な振幅を有するＡＣ電圧が接地電位に対してＤＣバス２０４の＋ＤＣ側または−ＤＣ側に印加される。例えば、＋ＡＣまたは−ＡＣのいずれかが４００ボルトｐ−ｐを超える条件は、メジャーＡＣ地絡（ＡＣ  ＧＦ（ｍａｊｏｒ）、式（４）参照）で示すことができる。さらに、“ＡＣ  ＧＦ（ｍｉｎｏｒ）”は、絶縁トランス２０８の任意の巻線（巻線２０９のような）からグランドへの低抵抗または低インピーダンス経路により引き起こされるマイナーＡＣ地絡の条件を表し、振幅を有するＡＣ電圧が接地電位に対してＤＣバス２０４の＋ＤＣ側または−ＤＣ側に印加され、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の監視、制御、および／または通信回路に電気的“ノイズ”を引き起こす。例えば、＋ＡＣまたは−ＡＣのいずれかが１００ボルトｐ−ｐを超える条件は、マイナー地絡（ＡＣ  ＧＦ（ｍｉｎｏｒ）、式（５）参照）で示すことができる。
【００４５】
この例では、上述の例示的アルゴリズムは、状態信号（すなわち、故障、図３参照）の１つがプログラマブルマイクロコントローラ３０４によりアサートされる追加的条件を含むことができ、ＤＣバス２０４上の予期しない、または無効な条件を示すことができる。例えば、ＤＣバス２０４の−ＤＣ側または＋ＤＣ側と接地電位との間のＤＣ電圧レベルの大きさが通常１，０００ボルトＤＣ未満であるが、接地電位に対する−ＤＣまたは＋ＤＣの大きさの続く測定値が１，２００ボルトＤＣより大きい場合、ＤＣバス２０４上の故障または他の無効状態の存在を示す状態信号をプログラマブルマイクロコントローラ３０４のデジタル出力ＤＯ４に供給することができる。例示的アルゴリズムの追加的条件は、次のように表現することができる。
Malfunction = (|-DC| > 1,200 volts DC) || (|+DC) > 1,200 volts DC)    (6)
ここで、“｜−ＤＣ｜”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＤＣ電圧レベルの大きさに対応し、“｜＋ＤＣ｜”は、接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＤＣ電圧レベルの大きさに対応する。したがって、接地電位に対する−ＤＣまたは＋ＤＣの測定された大きさが１，２００ボルトＤＣ、または他の適切な電圧の大きさを超える条件は、ＤＣバス２０４の故障または無効状態を示すことができる。
【００４６】
本明細書で提供されるパラメータ値の例示的な組に従って上述の例示的アルゴリズムを実行すると、プログラマブルマイクロコントローラ３０４は、そのデジタル出力ＤＯ２，ＤＯ３，ＤＯ４の１つまたは複数で、信号線２２３上の状態信号の１つまたは複数を提供し、制御システム２１６に地絡（すなわち、ＤＣ地絡、ＡＣ地絡、図３参照）および／または故障（ＤＣバス２０４の無効状態のような）の存在および位置の表示または警告をすることができる。例示的アルゴリズムに関して、状態信号がアサートされた条件が、“ＤＣ  ＧＦ”（上記の式（１）、式（２）、および式（３）参照）または“ＡＣ  ＧＦ（メジャー）”（上記の式（４）参照）により表現される場合、制御システム２１６は、信号線２１７を介して、測定／制御回路２１４に指令し、ＤＣバス２０４から複数のバッテリセル２０３を切り離し、および／または制御線２１９を介して、制御信号を提供し、ＤＣ／ＡＣ双方向インバータ２０６をディスエーブルすることができる。その結果、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００の少なくとも部分的な停止がもたらされる。
【００４７】
開示された地絡検出システムの動作方法を図２、図３、および図５ａを参照して以下に説明する。ブロック５０２（図５ａ参照）に示すように、（１）接地電位（図２参照）に対してＤＣバス２０４の正（＋ＤＣ）側のＤＣ電圧のレベルに比例する第１のＤＣ電圧値、（２）接地電位に対するＤＣバス２０４の＋ＤＣ側のＡＣ電圧の振幅に比例する第２のＤＣ電圧値、（３）接地電位に対するＤＣバス２０４の負（−ＤＣ）側のＤＣ電圧のレベルに比例する第３のＤＣ電圧値、（４）接地電位に対するＤＣバス２０４の−ＤＣ側のＡＣ電圧の振幅に比例する第４のＤＣ電圧値は、地絡検出器２１４に含まれるアナログ調整回路３０２（図３参照）により生成される。ブロック５０４に示すように、アナログ調整回路３０２により生成された第１、第２、第３、および第４のＤＣ電圧値は、プログラマブルマイクロコントローラ３０４により処理され、それぞれのＤＣ電圧値を入力として少なくとも１つのアルゴリズムに提供する。ブロック５０６に示すように、アルゴリズムは、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４に接続される場合のパラメータ値の１つまたは複数の第１の組、および複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離される場合のパラメータ値の第２の組に従って、プログラマブルマイクロコントローラ３０４により実行される。パラメータ値の第１および第２の組は、プログラマブルマイクロコントローラ３０４に関連付けられたメモリ３０６に格納される。ブロック５０８に示すように、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の少なくとも１つのＤＣまたはＡＣ地絡の存在および位置は、アナログ調整回路３０２により生成された第１、第２、第３、および第４のＤＣ電圧値を処理した結果に基づいて検出される。
【００４８】
複数の接続されたバッテリセル２０３の中間点の付近のＤＣ地絡を検出するために使用される、開示された地絡検出システムのさらなる動作方法は、図２−図４ｂ、および図５ｂを参照して以下に説明される。ブロック５１０（図５ｂ参照）に示すように、負荷抵抗２２０は、ＤＣバス２０４（図２−図４ａ参照）の正（＋ＤＣ）側または負（−ＤＣ）側と接地電位との間に切り替え可能に設けられる。ブロック５１２に示すように、負荷抵抗２２０は、プログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）の制御に従って、ＤＣバス２０４の＋ＤＣまたは−ＤＣ側と接地電位との間に所定の時間期間Ｔ２−Ｔ１（図４ｂ参照）切り替え可能に接続される。ブロック５１４に示すように、時間期間Ｔ２−Ｔ１（図４ｂ参照）の間に電圧変化ΔＶ１またはΔＶ２（図４ｂ参照）に比例する１または複数のＤＣ電圧値は、アナログ調整回路３０２（図３参照）により生成され、続いて、プログラマブルマイクロコントローラ３０４に供給される。ブロック５１６に示すように、プログラマブルマイクロコントローラ３０４により、電圧変化ΔＶ１またはΔＶ２のそれぞれの測定値のいずれかが所定のＤＣ電圧閾値を超えるか否か判断される。ブロック５１８に示すように、電圧変化ΔＶ１またはΔＶ２のそれぞれの測定値のいずれも所定のＤＣ電圧閾値を超えない場合、接続されたバッテリセル２０３の中間点またはその近傍のＤＣ地絡の存在の表示が、プログラマブルマイクロコントローラ３０４により提供される。
【００４９】
開示されるシステムおよび方法の上述の例示的な実施形態を説明したが、これら例示的な実施形態の修正および／または変形をしてもよい。例えば、地絡検出器２１４（図２参照）内のプログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）により実行可能な上記の例示的アルゴリズムは、１つまたは複数の時間制約を用いて修正することが可能であり、ＤＣおよび／またはＡＣ地絡の存在および位置の検出を強化し、ならびに、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内のそのような地絡の偽陽性表示の発生を低減することができる。迅速な地絡検出（例えば、１秒未満の遅延）を提供することと過渡的な影響等による疑似偽陽性表示を回避することとの間のバランス達成するために、そのような例示的アルゴリズムは、特定の地絡状態を無視するように修正することが可能であり、特定の地絡状態の表示の提供を遅らせ、および／またはＤＣバス２０４上で発生するＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅における段階的な変化を考慮に入れることができる。具体的には、そのようなアルゴリズムは、０．５秒または任意の他の適切な時間のような所定の時間期間よりも短い時間持続する特定の地絡状態を無視するように修正することが可能である。そのような地絡状態は、ＤＣ地絡、ＡＣ地絡、またはＤＣ地絡とＡＣ地絡の両方に関連する。さらに、特定の地絡状態が無視されるそのような所定の時間期間は、システム内の機器の切り替えにより引き起こされる過渡的な影響、予想される電力線の外乱などのシステム動作特性に基づくことができる。
【００５０】
さらに、そのような例示的アルゴリズムは、ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側および／または−ＤＣ側と接地電位との間に存在する可能性のある比較的大きい容量のためにＤＣバス２０４上で発生するＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅の漸進的な変化を考慮に入れて修正することができる。例えば、複数のバッテリセル２０３がＤＣバス２０４から切り離される場合、ＤＣバス２０４上の電圧読み取り値が徐々に変化することが起こり、高インピーダンス測定回路のため複数のバッテリセル２０３とＤＣバス２０４との間の比較的高いレベルのインピーダンスが生じる。ＤＣバス２０４の＋ＤＣ側および／または−ＤＣ側および接地電位からのコンデンサと組み合わされたこのような比較的高いレベルのインピーダンスは、ＤＣバス２０４上の電圧読み取り値を実質的に指数関数的に増加させるが、数秒の時間定数を有する。このような電圧読み取り値がＤＣバス２０４上で徐々に増加する間、ＤＣバス２０４上に発生するＤＣ電圧レベルまたはＡＣ電圧振幅は、ＤＣまたはＡＣ地絡の特定の基準を満たす可能性があり、ＤＣまたはＡＣ地絡の偽陽性表示を生ずる可能性がある。０．１秒または任意の適切な時間間隔のような比較的短い所定の時間間隔で、ＤＣバス２０４上に発生するＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅の読み取り値を採るようなアルゴリズムに変更することにより、アルゴリズムは、ＤＣバス２０４上の定常電圧により特徴付けられる実際の地絡状態と、地絡表示をトリガしてはならないＤＣバス２０４上のコンデンサの段階的な充電とをより良く識別することができる。
【００５１】
地絡検出器２１４（図２参照）がアナログ調整回路３０２（図３参照）およびプログラマブルマイクロコントローラ３０４（図３参照）を含むことができることも本明細書で説明した。代替の実施形態では、アナログ調整回路３０２およびプログラマブルマイクロコントローラ３０４回路の一部または全部は、プログラマブルデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）およびコンピュータプログラムメモリを使用して実施されてもよい。ＤＳＰは、本明細書で説明した例示的なソフトウェアアルゴリズムをプログラムすることができ、ＤＣバス２０４上で発生するＤＣ電圧レベルおよび／またはＡＣ電圧振幅を解析して、エネルギー貯蔵および／または発電システム２００内の地絡（例えば、ＤＣ地絡、ＡＣ地絡、図３参照）および／または故障（例えば、ＤＣバス２０４上の無効状態）の存在および位置を検出することができる。
【００５２】
本明細書で開示される本発明の概念から逸脱することなく、上述のシステムおよび方法のさらなる修正および／または変形がなされ得ることは、当業者には理解されるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲および精神による場合を除いて、限定的であるとみなすべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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