(57)【要約】  重大な故障電流の発生に関して、複数の直流発電機（３）のための個別の入力側コネクタ（２）を含むインバータ（１）の監視のため、少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）における差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、インバータ内で別々に測定され、前記入力ラインが、異なる入力側コネクタ（２）へ供給される電流を伝導し、ここで、すべての対の入力ライン（１４、１５）が、それらの全体においてコネクタ（２）へ供給されるすべての電流を伝導する。差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、各対の入力ライン（１４、１５）に対して別々に限度値と比較され、ここで、限度値が超過される場合にはこれは故障と認識される。それに加えてすべての対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の合計が決定され、さらに、合計はもう１つの限度値と比較され、ここで、もう１つの限度値が超過される場合にはこれも故障と認識される。【選択図】図１
2015531859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流発電機のための個別の入力側コネクタ（２）を含むインバータ（１）を重大な故障電流（ＩＲ）の発生に関して監視する方法であって、
−入力ライン（１４、１５）間の差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が前記インバータ（１）において測定され、これらの入力ライン（１４、１５）はそれらの全体において、前記個別のコネクタ（２）に供給されるすべての電流を伝導し、かつ、
−前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が限度値と比較され、前記限度値が超過される場合にはこれは故障と認識される方法において、
−前記インバータ（１）内の少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）における前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に測定され、これらの少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）は、異なる入力側コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導すること、
−前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記限度値と別々に比較されること、および、
−それに加えてすべての対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の合計が決定され、前記合計はもう１つの限度値と比較され、前記もう１つの限度値が超過される場合には、これも同様に故障と認識されること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に比較される前記限度値が、特定の期間内の電流の増加に対する限度値であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に比較される前記限度値が、前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の増加に対する限度値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記抵抗性故障電流部分（ＩＲ）が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々について決定されること、および、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々が、その抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の形で前記限度値と比較されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
すべての対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が比較される前記もう１つの限度値が、前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の合計に対する限度値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記容量性漏洩電流部分（ＩＣ）が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々について決定されること、および、すべての対の前記入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が、それらの容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の前記合計の形で決定され、かつ、前記合計が前記もう１つの限度値と比較されること、を特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
すべての対の前記入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計の容量性漏洩電流部分の形で決定され、かつ、前記合計が、前記もう１つの限度値と比較されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
各対の入力ライン（１４、１５）が、少なくとも２つの直流発電機に対する前記コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
故障が認識される場合に前記インバータ（１）のスイッチが切られ、かつ／または、前記出力側で接続されるＡＣ送電網（１１）から切断されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
故障が１対だけの入力ライン（１４、１５）で認識されている場合に、これらの入力ライン（１４、１５）が選択的に切断されるか、または、前記割り当てられたコネクタ（２）のスイッチが選択的に切られることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
１対の入力ライン（１４、１５）において前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の低下が、それに接続される直流発電機の故障の徴候として判定されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、互いと比較されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）における差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の長期的な特性が判定されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
−複数の直流発電機に対する個別の入力側コネクタ（２）、
−入力ライン全体においてコネクタ（２）に供給されるすべての電流を伝導する入力ライン（１４、１５）間の前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を測定する測定器、および、
前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を限度値と比較し、前記限度値を超過する場合にはこれを故障と認識する監視装置、
を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実行するためのインバータ（１）において、
−前記測定器が、少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）の各々に対して個別の差動電流センサ（１２）を含み、これらの少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）は、異なる入力側コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することと、
−前記監視装置が、前記差動電流センサ（１２）の各々によって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を、別々に前記限度値と比較することと、
−前記監視装置が、すべての差動電流センサ（１２）によって同時に測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の合計をさらに決定し、かつ、前記合計をもう１つの限度値と比較し、かつ、前記限度値が超過される場合には、これも同様に故障と認識することと
を特徴とするインバータ（１）
【請求項１５】
前記監視装置、前記差動電流センサ（１２）の１つによって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々に対する、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の抵抗性故障電流部分（ＩＲ）のことを特徴とする、請求項１４に記載のインバータ。
【請求項１６】
前記監視装置が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々をその抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の形で、前記限度値と比較することを特徴とする、請求項１５に記載のインバータ。
【請求項１７】
前記監視装置が、前記差動電流センサ（１２）の１つによって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々に対して、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の容量性漏洩電流部分（ＩＣ）を決定することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のインバータ。
【請求項１８】
前記監視装置が、すべての対の入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計を、それらの容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の合計の形で決定し、かつ、前記合計を前記もう１つの限度値と比較することを特徴とする、請求項１７に記載のインバータ。
【請求項１９】
前記監視装置が、すべての対の入力ライン（１４、１５）において、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計を、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計の容量性漏洩電流部分の形で決定し、かつ、前記合計を前記もう１つの限度値と比較することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のインバータ。
【請求項２０】
各対の入力ライン（１４、１５）が、少なくとも２つの直流発電機に対する前記コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のインバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の直流発電機のための個別の入力側コネクタを含むインバータを、重大な漏洩電流の発生に関して監視する方法に関し、前記方法は独立請求項１のプリアンブルの特徴を含む。さらに本発明は、そのような方法を実行するためのインバータに関し、前記インバータは独立請求項１４のプリアンブルの特徴を有する。
【０００２】
本発明は、地絡の徴候を表わす重大な漏洩電流の発生に関して光起電力インバータを監視することに特に関する。光起電力発電機の接続ラインの間で測定される差動電流の場合には、目的とする故障電流部分に加えて、例えば漏洩電流部分と比較して小さい階段状変化の発生に関して抵抗性の故障電流部分を監視することを困難にする非常に高い容量性漏洩電流部分も生じる。その高い漏洩電流部分は、接地に対する光起電力発電機の高容量によって引き起こされる。この容量は、インバータの入力ラインがその動作中に接地に対する電位の変位にさらされるとすぐに、高い漏洩電流となって現われる。
【背景技術】
【０００３】
変圧器がないインバータ、および直流入力と交流出力との間に直流電気の絶縁のない他のインバータの場合には、危険な抵抗性の障害電流が直流入力側で地絡がただ１つしかない場合でさえ生じ得ることも可能性がある。言いかえれば、単純な地絡でさえ入力線が（不都合にも）接地されることにつながるだけではない。したがって、変圧器がないインバータの場合、それらのインバータが障害電流の発生に関して確実に監視されなければならないことは必要条件である。そうする際に、２つの基準を厳守することが必要である。一方では、人身傷害に対して最大の保護を確保するために、抵抗性の故障電流部分は階段状変化に遭遇してはならない、言いかえれば、比較的低い限度値例えば３０ｍＡを超過する急速な増加はないということである。他方では、防火および施設防御を行うため、生じる全体の差動電流、またはさらにその容量性漏洩電流部分もしくはその絶対的な抵抗性漏洩電流部分は、約１００ｍＡの相当により高い限度値を超過してはならない。さらに、このより高い限度値はそれぞれの光起電力システムの合計電力出力につれて増加する。このことは、抵抗性漏洩電流部分における短期間の増加のより低い限度値については適用されない。
【０００４】
特に大規模な光起電力システムの場合には、抵抗性の漏洩電流部分を監視し、その抵抗性の漏洩電流部分が短期間の増加に対する低い限度値を厳守することを確実にするために、測定された差動電流から抵抗性の漏洩電流部分を十分な精度で引き出すことは特に困難である。
【０００５】
特許文献１は、複数の並列接続の光起電力発電機を含む光起電力システムを開示する。並列接続は、最初には個別である光起電力発電機が連結されて接続ユニットを形成する点においてグループで実行され、次いで、これらのいくつかの接続ユニットの電流は、前記電流がインバータに導かれることに先立って１つの収集ユニット内で合流させられる。故障監視手順は、それぞれの個別の光起電力発電機に対して接続ユニット内で実行されるが、前記手順は地絡を検知すること、または差動電流を測定することには特に向けられない。
【０００６】
特許文献２は、複数の光起電力発電機が、先ほど論じた従来技術にあるように、グループで並列接続される光起電力システムを開示する。このシステムにおいて、光起電力発電機を監視して地絡の発生の検知するために、差動電流が接続ユニット内のそれぞれの個別の光起電力発電機に対して測定される。個別の光起電力発電機の差動電流センサとインバータとの間のラインを地絡の発生に関して同じく監視するために、さらなる差動電流測定が、すべての光起電力発電機の直流のための共有のインバータ内で実行される。特許文献３もまた光起電力システムの地絡の発生に関するそのような監視を開示する。
【０００７】
特許文献４は、光起電力インバータの入力ラインの差動電流の故障電流部分が、接続している光起電力発電機の実容量を考慮に入れることによって、および接地に対する入力ラインでの電位変動を考慮に入れることによって決定され、それは、前記の故障電流部分を、軽微の階段状変化の発生に関して、差動電流内の大きな変動する容量性漏洩電流部分の場合においてさえ確実に監視することができるためのものである光起電力システムを開示する。
【０００８】
特許文献５は、光起電力システムの複数の光起電力発電機、ここではストリングと呼ぶが、それを、例えば初期段階での光起電力発電機のサブストリングのただ一つの部分的な故障でさえ認識することができるように監視する方法を開示する。この目的のために、個別のストリングの電流が測定され、同時に生じる電流が互いに関して配列され、これらの関係の長期的な推移が評価される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２１０６１０Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／００４８３２６Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／００４９６２７Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／０１０５７６５Ａ１号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１１／０２６８７４Ａ２号パンフレット
【特許文献６】欧州特許出願公開第２  ３７２  ８５７Ａ１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０  ２０１１  ００２  ０８４Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、重大な故障電流の発生に関してインバータを監視する方法を提供すること、および、そのような方法を実行するのにふさわしいインバータを提供することであり、前記の方法およびインバータは、高い電力出力の場合においてでさえ、およびそれに応じて、接続している光起電力発電機が高容量の場合においてでさえ、故障電流の軽微な短期間の増加を、インバータ内を流れる全差動電流の絶対値またはこの差動電流のうちの特定の電流部分の絶対値と全く同等に確実に検知することを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、複数の直流発電機のための個別の入力側コネクタを有するインバータを、重大な故障電流の発生に関して監視する方法によって達成され、前記方法は独立請求項１の特徴を含み、また本発明の目的は、そのような方法を実行するための、かつ、独立請求項１４の特徴を有するインバータによっても達成される。本発明に従う方法の、および本発明に従うインバータの好適な実施形態は、従属請求項において定める。
【００１２】
複数の直流発電機、特に光起電力発電機のための個別の入力側コネクタを含むインバータを監視するための本発明に従う方法の場合に、重大な故障電流の発生に関して、差動電流が、異なる入力側コネクタに供給される電流を伝導する、少なくとも２対の入力ラインにおいてインバータ内で別々に測定され、ここで、すべての対の入力ラインは、ともに、言いかえればそれらの全体において、コネクタに供給されているすべての電流を伝導する。差動電流は、各対の入力ラインに対して別々に限度値と比較され、限度値が超過される場合には、これは故障と認識される。それに加えて、すべての対の入力ラインにおいて同時に生じる差動電流の合計が決定され、さらに前記合計はもう１つの限度値と比較され、もう１つの限度値が超過される場合には、これも故障と認識される。
【００１３】
本発明に従う方法を実行するために、差動電流はもっぱらインバータ自体内で測定される。インバータに流れている全差動電流を測定するために単一の差動電流センサを用いる可能性は存在するが、本発明に従うとこの目的のために少なくとも２つの差動電流センサを使用することが提案され、前記差動電流センサは差動電流の発生に関して、いずれの場合も、直流発電機のサブセットから流れている電流だけを監視する。結果として、測定された差動電流のうちの容量性漏洩電流部分は、直流発電機の全体にわたり実行される単一の差動電流測定に対して低下させられる。例えば、２つの差動電流センサの各々がすべての直流発電機の半分からの電流を検知する場合、差動電流のうちの容量性漏洩電流部分の絶対値は半減される。したがってそれぞれの容量性漏洩電流部分は、いっそう多くの差動電流センサを用いてさらに低下させることができる。その結果として、その故障電流部分における軽微な短期間の増加の発生に関してそれぞれの差動電流を監視する場合の感度が増大される。この感度は、個々の差動電流センサにより測定される差動電流を突然の増加の発生に関して直接的に、言いかえれば容量性漏洩電流部分を先に分離することなしで、または、純粋な抵抗性故障電流部分を他の方法によって抽出することなしで、監視することができるような程度にまで増大することができる。インバータに流れている全電流の抵抗性故障電流部分における軽微な増加に関する感度の増加は、インバータ内の複数の通常の差動電流センサにより達成される。しかしながら、本発明の場合には、対象となる差動電流またはその電流部分の絶対値は、個別の差動電流センサの信号の対応する合計によって同じく検知され、またその結果、全体としてのみそれぞれの光起電力システムに当てはまる、割り当てられた限度値と比較することができる。これは以下の事実によりはっきりした利点をもたらす。すなわち、この限度値は個別の差動電流センサに割り当てられず、むしろそれぞれの合計だけが限度値と比較されるが、それは、この限度値は全体の光起電力システムのみによって厳守されなければならないからであり、さらに、限度値のただ１つの部分が、差動電流センサの単独の１つにおいて超過されることになっている場合、それは、光起電力システム全体がスイッチを不必要に切られることにつながるだけであるからである。
【００１４】
既述の通り、各対の入力ラインに対する差動電流が別々に比較される限度値は、通常、特定の期間内の各電流の増加に対する限度値である。具体的に言うと、この限度値は、差動電流のうちの抵抗性故障電流部分に通常当てはまる。既述の通り、したがって、測定された差動電流の各々の抵抗性故障電流部分を決定することは可能であり、さらに、測定された差動電流の各々はその抵抗性故障電流部分の形において、差動電流のうちの抵抗性故障電流部分に対する限度値と比較することができる。しかしながらたとえそれが有利としても、抵抗性故障電流部分を別々に決定することは絶対的に必須というものではない。むしろ、測定された差動電流は、その他の部分、特に差動電流のうちの容量性漏洩電流部分が軽微なままにとどまる限り、限度値と直接比較することができる。
【００１５】
すべての対の入力ラインの同時に生じる差動電流の合計が比較されるもう１つの限度値は、差動電流の直和に対する限度値であり得て、または、好適には差動電流のうちの容量性漏洩電流部分の合計に対する限度値であり得る。差動電流のうちの容量性漏洩電流部分の合計は、この場合の差動電流の合計のうちの容量性漏洩電流部分として同じく決定することができる。測定された差動電流の各々に対してその容量性漏洩電流部分は、このようにして決定することができ、さらにすべての対の入力ラインにおいて同時に生じる差動電流の合計は、それらの容量性漏洩電流部分の合計の形で決定することができ、またもう１つの限度値と比較することができる。代わりに、すべての対の入力ラインの同時に生じる差動電流の合計は、同時に生じる差動電流の合計のうちの容量性漏洩電流部分の形で決定することができ、また、もう１つの限度値と比較することができる。
【００１６】
概して、もう１つの限度値が、差動電流のうちの抵抗性故障電流部分の合計に対する限度値であること、または差動電流の合計のうちの抵抗性故障電流部分に対する限度値であることは、同じく可能である。
【００１７】
抵抗性故障電流部分の決定に対する方法、および、逆に同じく差動電流のうちの容量性漏洩電流部分の決定に対する方法は、ここで同じく適用することができる通り、例えば特許文献６および特許文献７から公知である。
【００１８】
差動電流センサの１つを用いて監視される各対の入力ラインは、少なくとも２つの直流発電機に対するコネクタに供給される電流を伝導することができる。言いかえれば、本発明の場合には、個々の直流発電機に対して専用の直流電流センサを備えることは必要ではない。むしろ、単一の差動電流センサを用いて監視される直流発電機は、差動電流のうちの事故電流部分において軽微であるが重要な増加さえ確実に認識されることが保証される限り連結することができる。
【００１９】
差動電流センサの各々の検知された差動電流に基づいて、または、前記差動電流の合計に基づいて故障を認識した場合には、インバータのスイッチは直ちに切られ、かつ／または出力側で接続されるＡＣ送電網から切断され、後者の手順は特にインバータがＡＣ送電網から直流的に絶縁されていない場合に行われる。
【００２０】
故障がインバータの１対の入力ラインにのみ認識される場合、これらの入力ラインを同じく選択的に切断することができ、または、割り当てられたコネクタ、したがってそのコネクタに接続している直流発電機のスイッチを切ることができる。
【００２１】
差動電流の本発明に従う測定は、インバータに接続される直流発電機のサブセットとして、故障の発生に関して、個別の直流発電機、または、直流発電機としての光起電力発電機の個別のサブストリングの故障の観点から、これらのサブセットを互いとは別々に監視することを同じく可能にする。１対の入力ラインでの差動電流のいかなる低下も、その入力ラインに接続される直流発電機のうちの１つに故障が生じた徴候として直接評価することができる。光起電力発電機の１つの故障の結果、例えば、前記光起電力発電機を保護する両方の安全ヒューズの溶断の結果、光起電力発電機の容量性漏洩電流部分は差動電流において発生しなくなる。しかしながら、これらの安全ヒューズの１つだけを溶断させた場合でさえ、差動電流のうちの容量性漏洩電流部分において減少が発生する。
【００２２】
この発生の終了、または容量性漏洩電流部分のこの減少は、すべての対の入力ラインの同時に起こる差動電流が比較される場合、言いかえれば、個別の差動電流センサを用いて測定される差動電流が比較される場合、特に容易に認識することができる。結果として、すべての差動電流に対して同時に発生する任意の変化を外部的事象に割り当てること、および、個別の差動電流センサによって測定される、差動電流だけに影響する個別の直流発電機の実際の故障から前記変化を分離することは可能である。
【００２３】
それに加えて、差動電流および特にそれらの互いの関係の、長期的な特性を評価することは可能である。概して、特許文献５で公知のものと同一のアルゴリズムを用いることは可能であり、この点においてその内容は本明細書に包含される。特許文献５に従うと、それぞれのストリング電流、言いかえれば差動モード電流が観察され、一方、本発明の場合には、差動電流、言いかえればコモンモード電流が観察される。
【００２４】
本発明に従う方法を実行するための本発明に従うインバータの場合であって、前記インバータが複数の直流発電機に対する個別の入力側コネクタ、入力ラインでありそれらの全体においてコネクタに供給されるすべての電流を伝導する入力ラインの間の差動電流を測定する測定器を含み、また、前記インバータが差動電流を限度値と比較し、限度値が超過される場合にはこれを故障と認識する監視装置を含むインバータの場合において、この測定器は少なくとも２対の入力ラインの各々に対して個別の差動電流センサを含み、ここで、これらの少なくとも２対の入力ラインは異なる入力側コネクタに供給される電流を伝導する。差動電流センサの各々によって測定される差動電流は監視装置によって別々に限度値と比較される。さらに、監視装置はすべての差動電流センサによって同時に測定される差動電流の合計をさらに決定し、また、この合計をもう１つの限度値と比較する。同じく、このもう１つの限度値が超過される場合には、監視装置はこれを故障と認識する。
【００２５】
本発明に従う方法のすべての好適な実施形態は、この方法が完全にインバータ内で実行されるので、本発明に従うインバータの場合にそれらの均等物を有する。
【００２６】
本発明の有利なさらなる展開は請求の範囲、明細書および図面に開示される。特徴の説明および複数の特徴の組み合わせに記述されている利点は単に例示であり、また、代替的にまたは累積的に用いることができるが、利点が本発明に従う実施形態によって必ず達成されなければならないということではない。添付の請求の範囲の主題をそれによって変化させることなく、下記はもとの特許文献の発明の内容に対して当てはまり、さらなる特徴は、図面において、特に複数の構成要素の相対的な配置および操作的な接続において明らかである。本発明の異なる実施形態の特徴の組み合わせ、または、異なる請求項の特徴の組み合わせは、請求項の選択された言及からの変更として同様に可能であり、また、これによって示唆される。これは同様に、個別の図面内に図示され、または、そのような特徴の説明で述べられるような特徴に関する。これらの特徴は、異なる請求項の特徴と組み合わせることもできる。請求項に開示される特徴は、同様に本発明のさらなる実施形態に対して省略することができる。
【００２７】
請求の範囲と明細書に述べられた特徴は、それらの数値に関して、副詞「少なくとも」の明示的な使用を必要とすることなく、正確にこの数値または述べられた数値より大きい数値が提供されているような扱いで理解されるべきである。したがって例として１素子が言及される場合、これは精密に１つの素子、２つの素子またはより多くの素子が提供されることを意味すると理解される。これらの特徴は、他の特徴によって補うこともでき、または、それぞれの製品を作り上げるただ一つの特徴であり得る。
【００２８】
請求の範囲で提供される参照数字は、請求の範囲によって保護された主題の範囲の限定を表すものではない。前記参照数字は単に請求の範囲をより容易に理解し得るようにする目的を果たすために用いられる。
【００２９】
本発明は、以下にさらに説明し、また、添付図面を参照し、例示の実施形態の補助を用いて記述する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】複数の光起電力発電機とＡＣ送電網との間の、本発明に従うインバータを図示する。
【図２】図１のインバータの改変形態を図示する。
【図３】光起電力発電機のうちの１つが故障した場合の図２のインバータの詳細を図示する。
【図４】測定された故障電流Ｉｄｉｆｆと、その抵抗性故障電流部分ＩＲおよびその容量性漏洩電流部分ＩＣとの関係を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
直流発電機に対する特定の例として、図１に示されるインバータ１は、いずれの場合も光起電力発電機３に対する複数のコネクタ２を含む。光起電力発電機３は、それらの出力電圧が、いずれの場合も同等になり、また、インバータ１の入力側ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力側中間回路電圧に一致するように、インバータ１内のグループで並列接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータは、インバータ１内で、接地中点値６とこの場合三相のＤＣ／ＡＣコンバータ８に送り込む２つキャパシタ７とを伴い例としてここで具体化するＤＣ電圧中間回路５における中間回路電圧を設定する。ＤＣ／ＡＣコンバータ８は、本線フィルタ９および本線スイッチ１０を介してＡＣ送電網１１に接続される。光起電力発電機３およびそれらの並列接続の領域で地絡が発生した徴候を提供する重大な障害電流の発生に関してインバータ１を監視するために、複数の差動電流センサ１２が提供され、さらに、前記センサが１対の入力ライン１４、１５においていずれの場合も差動電流を検知するために用いられる。これらの入力ライン１４、１５はこの場合、いずれの場合も２つの光起電力発電機からの電流を伝導するが、より多くの光起電力発電機を各対の入力ライン１４、１５へ接続することも可能であり、しかし、ただ１つの光起電力発電機３を接続することも可能である。差動電流センサ１２の各々により測定される差動電流Ｉｄｉｆｆは、引き続き他の差動電流とは別々に、前記差動電流Ｉｄｉｆｆが限度値を超過して急速に増加したかどうかに関して監視される。この監視プロセスは、差動電流Ｉｄｉｆｆに基づいて、または、その抵抗性故障電流部分ＩＲに基づいて直接実行することができる。
【００３２】
この抵抗性故障電流部分は、差動電流Ｉｄｉｆｆの実数部であり、言いかえれば、電圧と同相である電流である。それに対して、容量性漏洩電流部分ＩＣは、電圧に対して９０°の位相オフセットを有する差動電流Ｉｄｉｆｆの虚数部である。これらの関係は図４に示される。図４において、大きな容量性漏洩電流部分ＩＣは、絶対的にははるかに小さいがそれでも重要である抵抗性故障電流部分ＩＲの増加を、差動電流Ｉｄｉｆｆの絶対値または位相角φの観察によって認識することを困難にすることは明らかである。
【００３３】
図１の光起電力システムの場合の差動電流Ｉｄｉｆｆは、インバータ１内で複数の差動電流センサ１２に割り当てられるという事実によって、接地に対する光起電力発電機の大きい容量により生じる容量性漏洩電流は、各差動電流センサに対して、ほぼ
【００３４】
【数１】
2015531859.tif 000003
に減少し、ここでＮは差動電流センサの数を表わす。したがって、感度は、全差動電流を監視する場合に、故障電流部分ＩＲにおける重要な増加を認識することに関して係数Ｎで向上する。
【００３５】
同時に、図１の光起電力システムの場合に、差動電流の合計ΣＩｄｉｆｆｉが決定され、ここで、ｉが１からＮまでであるＩｄｉｆｆｉは、個別の異なる電流センサ１２の差動電流であり、もう１つの限度値と比較される。これは合計ΣＩｄｉｆｆｉをもう１つの限度値と直接的に比較することによって行うことができる。しかしながら、同様に、同時に測定された差動電流Ｉｄｉｆｆの合計の電流部分をもう１つの限度値と比較することは可能である。同時に測定された差動電流Ｉｄｉｆｆの合計のこの電流部分は、合計ΣＩｄｉｆｆｉ自体から決定することができ、または、個別の差動電流Ｉｄｉｆｆｉの対応する電流部分の合計として決定することができる。同時に、好適な実施形態において電流部分は、故障電流部分ＩＲの代わりに、同様に容量性漏洩電流部分ＩＣであり得る。
【００３６】
図２に示された光起電力システムの場合には、Ｎ個の差動電流センサ１２がインバータ１に提供され、また、前記差動電流センサは、３つ以上の光起電力発電機３の差動電流Ｉｄｉｆｆをいずれの場合も検知するために用いられ、前記差動電流は１対の入力ライン１４、１５に流れている。図２において、光起電力発電機３はインバータ１内で１対のヒューズ１６、１７によって個々にいずれの場合も保護されているが、この場合付加的なヒューズ１８および１９が入力ライン１４および１５において配置される。ヒューズ１６および１７は、この場合インバータ１の外部に、例えば接続ユニット内に配置することもでき、それによって、複数の光起電力発電機３は、インバータ１のコネクタ２に接続される前に１対の入力ライン１４および１５へ並列で接続される。それに加えて、各対の入力ラインは、スイッチ２０によって個々に切断することができる。そのような切断があれば個別の対の入力ライン１４および１５の差動電流Ｉｄｉｆｆｉの抵抗性故障電流部分における重大な増加に対応することは可能であり、前記重大な増加は差動電流センサ１２のうちの１つによってのみ認識されるものである。他方では、差動電流の合計ΣＩｄｉｆｆｉがもう１つの限度を超過する場合、スイッチ２０のうちの１つを開くことによりその最大の被加数を排除することを試みることも実際可能である。しかしながら、そのときは、残りの合計に対してもう１つの限度値を比例的に低下させることも必要であろう。したがって、差動電流の合計ΣＩｄｉｆｆｉに対するもう１つの限度値が超過される場合、本線スイッチ１０を開き、インバータ１、特にそのＤＣ／ＡＣコンバータ８のスイッチを切ることは通常必要である。
【００３７】
図３では、個別の光起電力発電機の故障を検知する目的で差動電流Ｉｄｉｆｆを用いることもできることを説明している。例として、この場合、第２の光起電力発電機３の２本のヒューズ１６および１７が飛び、光起電力発電機３がもはや入力ライン１４および１５に接続されていない。結果として、第２の光起電力発電機３の漏洩容量、したがって故障電流Ｉｄｉｆｆ１の容量性漏洩電流部分のかなりの部分は落ちる。しかしながら、ヒューズ１６および１７のうちの１つだけが飛ぶ場合でも、故障電流Ｉｄｉｆｆ１の容量性漏洩電流部分も低下させられる。この減少がヒューズ１６および１７の両方が飛ぶ場合より少なくても、差動電流Ｉｄｉｆｆ１を故障していない光起電力発電機３に対して同時に測定される差動電流Ｉｄｉｆｆ２と比較する場合、前記減少は有意である。
【符号の説明】
【００３８】
１  インバータ
２  コネクタ
３  光起電力発電機
４  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５  ＤＣ電圧中間回路
６  接地中点値
７  キャパシタ
８  ＤＣ／ＡＣコンバータ
９  本線フィルタ
１０  本線スイッチ
１１  ＡＣ送電網
１２  差動電流センサ
１３  （未使用）
１４  入力ライン
１５  入力ライン
１６  ヒューズ
１７  ヒューズ
１８  ヒューズ
１９  ヒューズ
２０  スイッチ
【図１】
2015531859.tif 000004
【図２】
2015531859.tif 000005
【図３】
2015531859.tif 000006
【図４】
2015531859.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月24日(2015.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流発電機のための個別の入力側コネクタ（２）を含むインバータ（１）を重大な故障電流（ＩＲ）の発生に関して監視する方法であって、
−入力ライン（１４、１５）間の差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が前記インバータ（１）において測定され、これらの入力ライン（１４、１５）はそれらの全体において、前記個別のコネクタ（２）に供給されるすべての電流を伝導し、かつ、
−前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が限度値と比較され、前記限度値が超過される場合にはこれは故障と認識される方法において、
−前記インバータ（１）内の少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）における前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に測定され、これらの少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）は、異なる入力側コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導すること、
−前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記限度値と別々に比較されること、および、
−それに加えてすべての対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の合計が決定され、前記合計はもう１つの限度値と比較され、前記もう１つの限度値が超過される場合には、これも同様に故障と認識されること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に比較される前記限度値が、特定の期間内の電流の増加に対する限度値であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各対の入力ライン（１４、１５）に対して前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が別々に比較される前記限度値が、前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の増加に対する限度値であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記抵抗性故障電流部分（ＩＲ）が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々について決定されること、および、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々が、その抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の形で前記限度値と比較されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
すべての対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が比較される前記もう１つの限度値が、前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の合計に対する限度値であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記容量性漏洩電流部分（ＩＣ）が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々について決定されること、および、すべての対の前記入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が、それらの容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の前記合計の形で決定され、かつ、前記合計が前記もう１つの限度値と比較されること、を特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
すべての対の前記入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計が、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計の容量性漏洩電流部分の形で決定され、かつ、前記合計が、前記もう１つの限度値と比較されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
各対の入力ライン（１４、１５）が、少なくとも２つの直流発電機に対する前記コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
故障が認識される場合に前記インバータ（１）のスイッチが切られ、かつ／または、前記出力側で接続されるＡＣ送電網（１１）から切断されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
故障が１対だけの入力ライン（１４、１５）で認識されている場合に、これらの入力ライン（１４、１５）が選択的に切断されるか、または、前記割り当てられたコネクタ（２）のスイッチが選択的に切られることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
１対の入力ライン（１４、１５）において前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の低下が、それに接続される直流発電機の故障の徴候として判定されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）において同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）が、互いと比較されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）における差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の長期的な特性が判定されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
−複数の直流発電機に対する個別の入力側コネクタ（２）、
−入力ライン全体においてコネクタ（２）に供給されるすべての電流を伝導する入力ライン（１４、１５）間の前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を測定する測定器、および、
前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を限度値と比較し、前記限度値を超過する場合にはこれを故障と認識する監視装置、
を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法を実行するためのインバータ（１）において、
−前記測定器が、少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）の各々に対して個別の差動電流センサ（１２）を含み、これらの少なくとも２対の入力ライン（１４、１５）は、異なる入力側コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することと、
−前記監視装置が、前記差動電流センサ（１２）の各々によって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）を、別々に前記限度値と比較することと、
−前記監視装置が、すべての差動電流センサ（１２）によって同時に測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の合計をさらに決定し、かつ、前記合計をもう１つの限度値と比較し、かつ、前記もう１つの限度値が超過される場合には、これも同様に故障と認識することと
を特徴とするインバータ（１）
【請求項１５】
前記監視装置が、前記差動電流センサ（１２）の１つによって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々に対する、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の抵抗性故障電流部分（ＩＲ）を決定することを特徴とする、請求項１４に記載のインバータ。
【請求項１６】
前記監視装置が、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々をその抵抗性故障電流部分（ＩＲ）の形で、前記限度値と比較することを特徴とする、請求項１５に記載のインバータ。
【請求項１７】
前記監視装置が、前記差動電流センサ（１２）の１つによって測定される前記差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の各々に対して、前記測定された差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の容量性漏洩電流部分（ＩＣ）を決定することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のインバータ。
【請求項１８】
前記監視装置が、すべての対の入力ライン（１４、１５）において前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計を、それらの容量性漏洩電流部分（ＩＣ）の合計の形で決定し、かつ、前記合計を前記もう１つの限度値と比較することを特徴とする、請求項１７に記載のインバータ。
【請求項１９】
前記監視装置が、すべての対の入力ライン（１４、１５）において、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計を、前記同時に発生する差動電流（Ｉｄｉｆｆ）の前記合計の容量性漏洩電流部分の形で決定し、かつ、前記合計を前記もう１つの限度値と比較することを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のインバータ。
【請求項２０】
各対の入力ライン（１４、１５）が、少なくとも２つの直流発電機に対する前記コネクタ（２）に供給される前記電流を伝導することを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のインバータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図２に示された光起電力システムの場合には、Ｎ個の差動電流センサ１２がインバータ１に提供され、また、前記差動電流センサは、３つ以上の光起電力発電機３の差動電流Ｉｄｉｆｆをいずれの場合も検知するために用いられ、前記差動電流は１対の入力ライン１４、１５に流れている。図１において、光起電力発電機３はインバータ１内で１対のヒューズ１６、１７によって個々にいずれの場合も保護されているが、この場合付加的なヒューズ１８および１９が入力ライン１４および１５において配置される。ヒューズ１６および１７は、この場合インバータ１の外部に、例えば接続ユニット内に配置することもでき、それによって、複数の光起電力発電機３は、インバータ１のコネクタ２に接続される前に１対の入力ライン１４および１５へ並列で接続される。それに加えて、各対の入力ラインは、スイッチ２０によって個々に切断することができる。そのような切断があれば個別の対の入力ライン１４および１５の差動電流Ｉｄｉｆｆｉの抵抗性故障電流部分における重大な増加に対応することは可能であり、前記重大な増加は差動電流センサ１２のうちの１つによってのみ認識されるものである。他方では、差動電流の合計ΣＩｄｉｆｆｉがもう１つの限度を超過する場合、スイッチ２０のうちの１つを開くことによりその最大の被加数を排除することを試みることも実際可能である。しかしながら、そのときは、残りの合計に対してもう１つの限度値を比例的に低下させることも必要であろう。したがって、差動電流の合計ΣＩｄｉｆｆｉに対するもう１つの限度値が超過される場合、本線スイッチ１０を開き、インバータ１、特にそのＤＣ／ＡＣコンバータ８のスイッチを切ることは通常必要である。
【国際調査報告】
2015531859.tif 000008
2015531859.tif 000009
2015531859.tif 000010
2015531859.tif 000011
2015531859.tif 000012
2015531859.tif 000013