特許 6229535 直流電圧供給回路および地絡検出回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6229535

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】直流電圧供給回路および地絡検出回路

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/16 20060101AFI20171106BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20171106BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20171106BHJP

【ＦＩ】

   H02H3/16 A

   H02M3/155 C

   G01R31/02

【請求項の数】4

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-34757(P2014-34757)

(22)【出願日】2014年2月26日

(65)【公開番号】特開2015-162908(P2015-162908A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000682

【氏名又は名称】特許業務法人ワンディーＩＰパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】吉田 通廣

(72)【発明者】

【氏名】竹下 幸一

(72)【発明者】

【氏名】浦川 文男

(72)【発明者】

【氏名】久田 俊哉

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１９３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１２２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１４２６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４８４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ３／０８−３／２５３

Ｇ０１Ｒ ３１／０２−３１／０６

Ｈ０２Ｍ ３／００−３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いの正側線および負側線がそれぞれ接続された複数の直流回路と、
前記正側線および前記負側線間の中間ノードと各前記直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する地絡検出回路とを備え、
前記地絡検出回路は、
前記正側線に電気的に接続された第１の抵抗と、
前記負側線に電気的に接続された第２の抵抗と、
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗と前記基準電位ノードとの間に接続された電流検出回路とを含み、
前記中間ノードの電圧が、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように、前記第１の抵抗の抵抗値および前記第２の抵抗の抵抗値が異なる値に設定されている、直流電圧供給回路。

【請求項2】

前記直流電圧供給回路は、さらに、
前記直流回路に対応して設けられ、対応の前記直流回路の電圧を変換する電圧変換回路を備え、
前記地絡検出回路は、前記電圧変換回路の前記直流回路に対して反対側に電気的に接続されている、請求項１に記載の直流電圧供給回路。

【請求項3】

前記電圧変換回路において、前記直流回路側の回路と前記地絡検出回路側の回路とは、電気的に絶縁されていない、請求項２に記載の直流電圧供給回路。

【請求項4】

複数の直流回路の正側線に電気的に接続された第１の接続ノードと、
各前記直流回路の負側線に電気的に接続された第２の接続ノードと、
前記第１の接続ノードおよび前記第２の接続ノード間の中間ノードと前記各直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する電流検出回路とを備え、
さらに、
前記第１の接続ノードと前記中間ノードとの間に接続された第１の抵抗と、
前記第２の接続ノードと前記中間ノードとの間に接続された第２の抵抗とを備え、
前記中間ノードの電圧が、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように、前記第１の抵抗の抵抗値および前記第２の抵抗の抵抗値が異なる値に設定されている、地絡検出回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電圧供給回路および地絡検出回路に関し、特に、地絡により生じる電流を用いて地絡検出を行う直流電圧供給回路および地絡検出回路に関する。

【背景技術】

【0002】

地絡による事故等を回避するために、地絡検出回路を用いた地絡の検出が行われる。地絡とは、たとえば、電気回路およびグランド間の絶縁が破壊され、両者が低いインピーダンスで電気的に接続された状態を言う。地絡は、電気回路に損傷を与えるとともに、感電および火災の原因となる場合がある。

【0003】

地絡検出回路の一例として、たとえば、特許文献１（特開２０１０−２１３４５０号公報）の図５には、以下のような回路が開示されている。すなわち、地絡検出回路は、Ｐ極およびＮ極間に直列に接続された、等しい抵抗値を有する２つの分圧抵抗と、中性点Ｍおよび接地点Ｇ間に直列に接続された地絡検出抵抗および地絡検出リレーとにより構成される。

【0004】

当該地絡検出回路は、直流電源と負荷との間に設けられている。たとえば、直流電源の正側端が地絡した場合、地絡電流が、地絡箇所からグランドへ流れ、さらにグランドから接地点Ｇを通じて地絡検出リレーを通して流れる。当該地絡検出回路は、地絡検出リレーを通して流れる電流を用いて地絡を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２１３４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、直流電源、負荷および地絡検出回路を備える上記の回路において、直流電源と地絡検出回路との間に、新たに非絶縁型の電圧変換回路を設けた構成について考える。当該電圧変換回路は、直流電源の出力を、たとえば昇圧して負荷に供給する。また、当該電圧変換回路の入出力間は絶縁されていないため、直流電源の負側端とＮ極とは同電位となっている。

【0007】

いま、直流電源の両端の電位差が１００Ｖであり、負荷の両端の電位差、すなわちＰ極およびＮ極間の電位差が２００Ｖであるとする。このとき、中性点Ｍの電圧は、接地点Ｇの電圧と同じであるため、ゼロボルトである。そして、２つの分圧抵抗の抵抗値は互いに等しいため、Ｎ極の電圧はマイナス１００ボルトである。

【0008】

また、直流電源の負側端とＮ極とは同電位であるため、直流電源の負側端の電圧もマイナス１００Ｖである。そして、直流電源の両端の電位差は１００Ｖであるため、直流電源の正側端の電圧はゼロボルトである。このとき、直流電源の正側端とグランドとは同電位となっている。

【0009】

直流電源の正側端とグランドとが同電位の場合、直流電源の正側端が何らかの理由により地絡したとしても、地絡箇所およびグランド間に地絡電流は流れない。したがって、地絡検出リレーにも電流が流れないため、地絡検出回路は地絡を検出することができない。

【0010】

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、より確実に地絡を検出することが可能な直流電圧供給回路および地絡検出回路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る直流電圧供給回路は、互いの正側線および負側線がそれぞれ接続された複数の直流回路と、前記正側線および前記負側線間の中間ノードと各前記直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する地絡検出回路とを備え、前記中間ノードの電圧は、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている。

【0012】

（５）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係る地絡検出回路は、複数の直流回路の正側線に電気的に接続された第１の接続ノードと、各前記直流回路の負側線に電気的に接続された第２の接続ノードと、前記第１の接続ノードおよび前記第２の接続ノード間の中間ノードと前記各直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する電流検出回路とを備え、前記中間ノードの電圧は、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、より確実に地絡を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【図3】図３は、図２に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【図4】図４は、図２に示す直流電圧供給回路における地絡の他の例を示す図である。

【図5】図５は、図３および図４における直流電圧供給回路の地絡電流の大きさを求めるためのモデル化した回路の構成を示す図である。

【図6】図６は、図５の直流回路を変形した直流回路の構成を示す図である。

【図7】図７は、図６に示す直流回路の等価回路への置き換えを示す図である。

【図8】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路における地絡電流の大きさを説明するための図である。

【図9】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る地絡検出回路が地絡検出に用いる閾値の設定の一例を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る地絡検出回路が地絡検出に用いる閾値の設定の他の例を示す図である。

【図11】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路がノイズフィルタを備える構成を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【図13】図１３は、図１２に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【図14】図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【図15】図１５は、図１４に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

最初に、本発明の実施の形態の内容を列記して説明する。

【0016】

（１）本発明の実施の形態に係る直流電圧供給回路は、互いの正側線および負側線がそれぞれ接続された複数の直流回路と、前記正側線および前記負側線間の中間ノードと各前記直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する地絡検出回路とを備え、前記中間ノードの電圧は、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている。

【0017】

このような構成により、複数の直流回路における各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードと異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、地絡箇所および基準電位ノード間に地絡電流が流れる。したがって、より確実に地絡を検出することができる。

【0018】

（２）好ましくは、前記地絡検出回路は、前記正側線に電気的に接続された第１の抵抗と、前記負側線に電気的に接続された第２の抵抗と、前記第１の抵抗および前記第２の抵抗と前記基準電位ノードとの間に接続された第３の抵抗とを含む。

【0019】

このような構成により、簡易な回路で、より確実に地絡を検出することができる。

【0020】

（３）好ましくは、前記直流電圧供給回路は、さらに、前記直流回路に対応して設けられ、対応の前記直流回路の電圧を変換する電圧変換回路を備え、前記地絡検出回路は、前記電圧変換回路の前記直流回路に対して反対側に電気的に接続されている。

【0021】

このような構成により、入力電圧または出力電圧の異なる複数の直流回路を共通の地絡検出回路に接続することができ、また、各直流回路における正側線および負側線のいずれもが基準電位ノードと異なる電圧となるため、各正側線および各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、より確実に地絡を検出することができる。

【0022】

（４）より好ましくは、前記電圧変換回路において、前記直流回路側の回路と前記地絡検出回路側の回路とは、電気的に絶縁されていない。

【0023】

このような構成により、直流回路側の回路が地絡した場合でも、地絡箇所とグランドとの間で電流が地絡検出回路を通して流れ、また、各直流回路における正側線および負側線のいずれもが基準電位ノードと異なる電圧となるため、各正側線および各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、より確実に地絡を検出することができる。

【0024】

（５）本発明の実施の形態に係る地絡検出回路は、複数の直流回路の正側線が電気的に接続された第１の接続ノードと、各前記直流回路の負側線が電気的に接続された第２の接続ノードと、前記第１の接続ノードおよび前記第２の接続ノード間の中間ノードと各前記直流回路の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する電流検出回路とを備え、前記中間ノードの電圧は、前記各直流回路の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている。

【0025】

このような構成により、複数の直流回路の各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードと異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、地絡箇所および基準電位ノード間に地絡電流が流れる。したがって、より確実に地絡を検出することができる。

【0026】

本発明は、このような特徴的な処理部を備える直流電圧供給回路または地絡検出回路として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、直流電圧供給回路または地絡検出回路の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、直流電圧供給回路または地絡検出回路を含むシステムとして実現したりすることができる。

【0027】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0028】

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路の概略構成を示す図である。

【0029】

図１を参照して、直流電圧供給回路１０は、負荷部９に電圧を供給する。直流電圧供給回路１０は、直流回路１，２と、地絡検出回路４と、電圧変換回路５，６とを備える。負荷部９は、インバータ９１と、負荷９２とを備える。

【0030】

直流回路１，２は、たとえば、太陽電池モジュールまたは蓄電池を含む直流回路である。電圧変換回路５は、たとえば、直流回路１から直流電圧を受けて、受けた直流電圧のレベルを変換して負荷部９へ供給する。電圧変換回路６は、たとえば、直流回路２から直流電圧を受けて、受けた電圧のレベルを変換して負荷部９へ供給する。電圧変換回路５の出力側と電圧変換回路６の出力側とは互いに接続されている。

【0031】

なお、たとえば、直流回路２が蓄電池を含む回路である場合であって、当該蓄電池が充電されるときには、電圧変換回路６は、電圧変換回路５から受けた直流電圧のレベルを変換して当該蓄電池に供給してもよい。

【0032】

地絡検出回路４は、電圧変換回路５および電圧変換回路６と負荷部９との間に配置され、電圧変換回路５および電圧変換回路６の出力側とグランドとの間に接続されている。地絡検出回路４は、直流電圧供給回路１０において地絡が発生した場合に、自己を通して流れる電流に基づいて地絡を検出する。

【0033】

なお、地絡検出回路４を電圧変換回路５および電圧変換回路６と負荷部９との間に配置する構成ではなく、直流回路１と電圧変換回路５との間、および直流回路２と電圧変換回路６との間にそれぞれ配置する構成も考えられる。但し、電圧変換回路５および電圧変換回路６と負荷部９との間に地絡検出回路４を配置する構成の方が、部品数を少なくすることができ、たとえばコストを抑えることができる。

【0034】

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【0035】

図２を参照して、直流回路１は、直流電源Ｅ１４を含む。直流回路２は、直流電源Ｅ２４を含む。直流電源Ｅ１４および直流電源Ｅ２４は、たとえば、太陽電池モジュールまたは蓄電池である。

【0036】

電圧変換回路５は、キャパシタＣ１５と、インダクタＬ１６と、スイッチＳＷ１７と、ダイオードＤ１８と、キャパシタＣ２９とを含む。スイッチＳＷ１７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0037】

電圧変換回路６は、キャパシタＣ２５と、インダクタＬ２６と、スイッチＳＷ２７と、ダイオードＤ２８と、キャパシタＣ２９とを含む。スイッチＳＷ２７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0038】

地絡検出回路４は、抵抗（第１の抵抗）Ｒ３１と、抵抗（第２の抵抗）Ｒ３２と、電流検出回路３６とを備える。電流検出回路３６は、抵抗（第３の抵抗）Ｒ３３と、電圧計測部３４と、警報部３５とを含む。

【0039】

地絡検出回路４は、電圧変換回路５の直流回路１に対して反対側であって、電圧変換回路６の直流回路２に対して反対側に電気的に接続されている。

【0040】

以下、回路または回路要素が「接続されている」とは、これらが直接接続されている状態に限らず、他の回路または回路要素を介して、電気的に接続されている状態も含む。

【0041】

電圧変換回路５において、直流電源Ｅ１４の正側端と、キャパシタＣ１５の第１端と、インダクタＬ１６の第１端とが接続されている。直流電源Ｅ１４の負側端と、キャパシタＣ１５の第２端と、スイッチＳＷ１７の第２端とが接続されている。インダクタＬ１６の第２端と、スイッチＳＷ１７の第１端と、ダイオードＤ１８のアノードとが接続されている。ダイオードＤ１８のカソードと、キャパシタＣ２９の第１端とが接続されている。スイッチＳＷ１７の第２端と、キャパシタＣ２９の第２端とが接続されている。キャパシタＣ２９の第１端は、負荷部９の正側端に接続されている。キャパシタＣ２９の第２端は、負荷部９の負側端に接続されている。

【0042】

電圧変換回路６において、直流電源Ｅ２４の正側端と、キャパシタＣ２５の第１端と、インダクタＬ２６の第１端とが接続されている。直流電源Ｅ２４の負側端と、キャパシタＣ２５の第２端と、スイッチＳＷ２７の第２端とが接続されている。インダクタＬ２６の第２端と、スイッチＳＷ２７の第１端と、ダイオードＤ２８のアノードとが接続されている。ダイオードＤ２８のカソードと、キャパシタＣ２９の第１端とが接続されている。スイッチＳＷ２７の第２端と、キャパシタＣ２９の第２端とが接続されている。

【0043】

電圧変換回路５は、直流回路１に対応して設けられ、スイッチＳＷ１７をスイッチングすることにより、直流回路１の出力電圧を変換する。

【0044】

また、電圧変換回路６は、直流回路２に対応して設けられ、スイッチＳＷ２７をスイッチングすることにより、直流回路２の出力電圧を変換する。

【0045】

より詳細には、たとえば、電圧変換回路５において、インダクタＬ１６は、スイッチＳＷ１７がオンしたときに、自己を通して流れる電流を増加させてエネルギーを蓄積する。そして、インダクタＬ１６に蓄積されたエネルギーは、スイッチＳＷ１７がオフしたときにダイオードＤ１８を通してキャパシタＣ２９へ放出され、キャパシタＣ２９を充電する。これにより、電圧変換回路５は、直流回路１から受けた直流電圧を、所定レベルの直流電圧に変換して出力することができる。電圧変換回路６においても同様である。

【0046】

電圧変換回路５において、直流回路１側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。また、電圧変換回路６において、直流回路２側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。つまり、電圧変換回路５および電圧変換回路６は、非絶縁型の電圧変換回路である。

【0047】

以下、直流回路１の正側の出力端子と接続され、直流回路１の正側の出力端子と同電位になる配線を直流回路１の正側線とも称する。また、直流回路１の負側の出力端子と接続され、直流回路１の負側の出力端子と同電位になる配線を直流回路１の負側線とも称する。

【0048】

また、直流回路２の正側の出力端子と接続され、直流回路２の正側の出力端子と同電位になる配線を直流回路２の正側線とも称する。また、直流回路２の負側の出力端子と接続され、直流回路２の負側の出力端子と同電位になる配線を、直流回路２の負側線とも称する。

【0049】

直流回路１および直流回路２の正側線は互いに接続されている。具体的には、直流回路１および直流回路２の正側線は、電圧変換回路５および電圧変換回路６を介して互いに接続されている。また、直流回路１および直流回路２の負側線は互いに接続されている。

【0050】

抵抗Ｒ３１は、正側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第１端は、電圧変換回路５を介して、直流回路１の正側線に接続されており、電圧変換回路６を介して、直流回路２の正側線に接続されている。

【0051】

抵抗Ｒ３１の第１端は、接続ノード（第１の接続ノード）Ｎ４１において、直流回路１の正側線および直流回路２の正側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４１は、直流回路１および直流回路２の正側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４１は、電圧変換回路５を介して、直流回路１の正側線に接続され、電圧変換回路６を介して、直流回路２の正側線に接続されている。接続ノードＮ４１は、たとえば、ケーブルの接続端子またはプリント基板の配線の接続箇所である。また、接続ノードＮ４１は、地絡検出回路４に含まれる。

【0052】

抵抗Ｒ３２は、負側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３２の第１端は、電圧変換回路５を介して、直流回路１の負側線に接続されており、電圧変換回路６を介して、直流回路２の負側線に接続されている。

【0053】

抵抗Ｒ３２の第１端は、接続ノード（第２の接続ノード）Ｎ４２において、直流回路１の負側線および直流回路２の負側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４２は、直流回路１および直流回路２の負側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４２は、電圧変換回路５を介して、直流回路１の負側線に接続され、電圧変換回路６を介して、直流回路２の負側線に接続されている。接続ノードＮ４２は、たとえば、ケーブルの接続端子またはプリント基板の配線の接続箇所である。また、接続ノードＮ４２は、地絡検出回路４に含まれる。

【0054】

抵抗Ｒ３１の第２端および抵抗Ｒ３２の第２端は、正側線および負側線間の中間のノードである中間ノードにおいて接続される。正側線および負側線間の電圧は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２により分圧される。したがって、中間ノードの電圧は、正側線の電圧と負側線の電圧との間の電圧である。中間ノードは、たとえば、ケーブルの接続端子またはプリント基板の配線の接続箇所である。

【0055】

抵抗Ｒ３３は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２と、直流電圧供給回路１０の基準電位ノードＮ４４との間に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第２端と、抵抗Ｒ３２の第２端と、抵抗Ｒ３３の第１端とが、中間ノードＮ４３において接続されている。また、抵抗Ｒ３３の第２端と、基準電位ノードＮ４４とが接続されている。

【0056】

基準電位ノードＮ４４は、たとえばグランドに接続されており、直流回路１，２、地絡検出回路４、電圧変換回路５，６および負荷部９の基準電位となっている。

【0057】

また、電圧計測部３４の第１端は、中間ノードＮ４３に接続され、電圧計測部３４の第２端は、基準電位ノードＮ４４に接続されている。

【0058】

電流検出回路３６は、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間を流れる電流、すなわち抵抗Ｒ３３を通して流れる電流を検出する。より詳細には、電圧計測部３４は、抵抗Ｒ３３を通して電流が流れることにより生じる抵抗Ｒ３３の両端の電圧を測定し、測定結果を警報部３５へ出力する。警報部３５は、電圧計測部３４から受けた抵抗Ｒ３３の両端の電圧の測定結果に基づいて、地絡が発生したか否かを判断する。そして、地絡が発生したと判断した場合には警報を発する。

【0059】

たとえば、電流検出回路３６は、所定の閾値を用いて地絡を検出する。具体的には、たとえば警報部３５が、電圧計測部３４から受けた抵抗Ｒ３３の両端電圧の測定結果と所定の閾値とを比較し、比較結果に基づいて地絡を検出する。

【0060】

図３は、図２に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【0061】

図３を参照して、直流回路２の負側線が地絡している。より詳細には、直流電源Ｅ２４の負側端が、地絡抵抗Ｒ５０を介して、基準電位ノードＮ４４に接続されている。

【0062】

このように、直流回路２の負側線が地絡した場合、地絡電流Ｉ１が、基準電位ノードＮ４４から地絡抵抗５０を通って直流回路２の負側線へ流れる。具体的には、たとえば、地絡電流Ｉ１は、直流電源Ｅ２４から出力され、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３３を通って基準電位ノードＮ４４へ流れ、基準電位ノードＮ４４から地絡抵抗Ｒ５０を通って直流電源Ｅ２４へ戻る。

【0063】

このとき、抵抗Ｒ３３の両端には、地絡電流Ｉ１によって電位差が生じる。電流検出回路３６は、抵抗Ｒ３３の両端に生じた電位差に基づいて、地絡を検出する。

【0064】

図４は、図２に示す直流電圧供給回路における地絡の他の例を示す図である。

【0065】

図４を参照して、直流回路２の正側線が地絡している。具体的には、直流電源Ｅ２４の正側端が、地絡抵抗Ｒ５０を介して、基準電位ノードＮ４４に接続されている。

【0066】

このように、直流回路２の正側線が地絡した場合、地絡電流Ｉ２が、直流回路２の正側線から地絡抵抗Ｒ５０を通って基準電位ノードＮ４４へ流れる。具体的には、たとえば、地絡電流Ｉ２は、直流電源Ｅ２４から出力され、地絡抵抗Ｒ５０を通って基準電位ノードＮ４４へ流れ、基準電位ノードＮ４４から抵抗Ｒ３３および抵抗Ｒ３２を通って直流電源Ｅ２４へ戻る。

【0067】

このとき、抵抗Ｒ３３の両端には、地絡電流Ｉ２によって電位差が生じる。電流検出回路３６は、抵抗Ｒ３３の両端に生じた電位差に基づいて、地絡を検出する。

【0068】

ここで、直流電圧供給回路１０のいずれの箇所も地絡していない場合であって、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値、つまり直流電源Ｅ１４の両端の電位差の絶対値が５０Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値、つまり直流電源Ｅ２４の両端の電位差の絶対値が１００Ｖであり、負荷部９に印加される電圧の絶対値が２００Ｖであり、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値が４０ｋΩであり、抵抗Ｒ３３の抵抗値が１ｋΩである場合について考える。以下、特に文中に示した場合を除き、基準電位ノードＮ４４の電位をゼロボルトとする。

【0069】

直流電圧供給回路１０のいずれの箇所も地絡していない場合、中間ノードＮ４３および基準電位ノードＮ４４間には電流が流れない。つまり、抵抗Ｒ３３には電流が流れないため、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトである。

【0070】

抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値は同じであり、負荷部９に印加される電圧の絶対値は２００Ｖであるため、接続ノードＮ４１の電圧は１００Ｖであり、接続ノードＮ４２の電圧はマイナス１００Ｖである。

【0071】

また、直流電源Ｅ２４の負側端の電圧は、接続ノードＮ４２の電圧と同じであるため、マイナス１００Ｖである。

【0072】

直流電源Ｅ２４の負側端の電圧はマイナス１００Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値は１００Ｖであるため、直流電源Ｅ２４の正側端の電圧は、直流電源Ｅ２４の負側端の電圧より１００Ｖ高いゼロボルトである。つまり、直流電源Ｅ２４の正側端は、基準電位ノードＮ４４と同電位である。

【0073】

この場合において、たとえば図４に示すように、直流回路２の正側線が地絡したとしても、直流電源Ｅ２４の正側端は基準電位ノードＮ４４と同電位であるため、地絡電流Ｉ２は流れない。つまり、直流回路２の正側線が地絡したとしても、直流回路２の正側線および中間ノードＮ４３は同電位であるため、地絡電流Ｉ２は、抵抗Ｒ３３を通して流れない。

【0074】

したがって、抵抗Ｒ３３の両端には電位差が生じないため、電流検出回路３６は、地絡を検出することができない。

【0075】

すなわち、電流検出回路３６は、地絡箇所の電圧の絶対値と、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値とが同じである場合、地絡を検出できないことがある。

【0076】

そこで、直流電圧供給回路１０では、地絡が発生した場合に、電圧計測部３４がより確実に地絡を検出することができる様に、地絡検出回路４の回路定数を設定する。具体的には、地絡していない状態において、負側線を基準とした中間ノードＮ４３の電圧、すなわち中間ノードＮ４３および負側線の電位差が、直流回路１および直流回路２の出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定する。

【0077】

より具体的には、たとえば上記のように、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値が５０Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値が１００Ｖである場合であって、直流電圧供給回路１０のいずれの箇所も地絡していない状態のときに、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値が５０Ｖより小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定する。

【0078】

ここで、直流電圧供給回路１０のいずれの箇所も地絡していない状態において、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値を｜Ｖｎ｜とし、負荷部９に印加される電圧の絶対値を｜Ｖｚ｜とし、Ｒ３１およびＲ３２の抵抗値をそれぞれＲａ３１およびＲａ３２とすると、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値｜Ｖｎ｜は、以下の式で表される。
｜Ｖｎ｜＝｜Ｖｚ｜×Ｒａ３２／（Ｒａ３１＋Ｒａ３２）

【0079】

たとえば、負荷部９に印加される電圧の絶対値｜Ｖｚ｜が２００Ｖである場合に、抵抗値Ｒａ３１を８２ｋΩに設定し、抵抗値Ｒａ３２を１２ｋΩに設定したときには、上記の式より、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値｜Ｖｎ｜は、約２５．５Ｖとなり、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値の５０Ｖより小さくなる。

【0080】

このとき、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトであって、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値は２５．５Ｖであるため、負側線の電圧は、中間ノードＮ４３の電圧より２５．５Ｖ低いマイナス２５．５Ｖである。

【0081】

直流電源Ｅ２４の負側端の電圧は、負側線の電圧と同じであるため、マイナス２５．５Ｖである。

【0082】

直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値は１００Ｖであるため、直流電源Ｅ２４の正側端の電圧は、直流電源Ｅ２４の負側端の電圧より１００Ｖ高い７４．５Ｖである。

【0083】

また、直流電源Ｅ１４の負側端の電圧は、負側線の電圧と同じであるため、マイナス２５．５Ｖである。

【0084】

直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値は５０Ｖであるため、直流電源Ｅ１４の正側端の電圧は、直流電源Ｅ１４の負側端の電圧より５０Ｖ高い２４．５Ｖである。

【0085】

このように、たとえば、直流回路１および直流回路２の各出力電圧の絶対値のうちの最小値より、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値が小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定することによって、直流電源Ｅ１４の正側端および直流電源Ｅ２４の正側端の電圧を、基準電位ノードＮ４４と同じゼロボルトにならないようにすることができる。

【0086】

そして、これにより、直流回路１または直流回路２の正側線が地絡した場合でも、地絡箇所、基準電位ノードＮ４４および抵抗Ｒ３３を通して地絡電流が流れ、抵抗Ｒ３３の両端に電位差が生じるため、電流検出回路３６は、より確実に地絡電流を検出することができる。つまり、地絡検出回路４は、直流電圧供給回路１０において地絡が生じた場合には、より確実に地絡を検出することができる。

【0087】

なお、直流回路１および直流回路２の出力電圧が変動する場合、すなわち、直流回路１および直流回路２の出力電圧の絶対値が変動する場合には、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値が、直流回路１および直流回路２の出力電圧の絶対値の変動範囲における最小値よりも小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定する。

【0088】

図５は、図３および図４における直流電圧供給回路の地絡電流の大きさを求めるためのモデル化した回路の構成を示す図である。

【0089】

図５を参照して、直流回路２９０は、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、抵抗Ｒ３３と、地絡抵抗Ｒ５０と、直流電源Ｅ１９０とを備える。

【0090】

直流電源Ｅ１９０の正側端は、Ｒ３１の第１端と接続されている。直流電源Ｅ１９０の負側端は、負側線を介して抵抗Ｒ３２の正側端と接続されている。抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の第２端は、中間ノードＮ４３において抵抗Ｒ３３の第１端と接続されている。抵抗Ｒ３３の第２端は、基準電位ノードＮ４４を介して地絡抵抗Ｒ５０の第２端と接続されている。

【0091】

接続点Ｘは、図３および図４における直流電圧供給回路１０と地絡抵抗Ｒ５０との接続箇所、すなわち直流電圧供給回路１０の地絡箇所に対応する。Ｖｘは、負側線に対する接続点Ｘの電圧である。Ｖｄｃは、直流電源Ｅ１９０が出力する電圧であり、図３および図４において負荷部９に印加される電圧に対応する。接続ノードＮ４１および接続ノードＮ４２間には、電圧Ｖｄｃが印加されている。また、地絡電流Ｉ９は、図３または図４における地絡電流Ｉ１またはＩ２に対応し、抵抗Ｒ３３の第１端側から第２端側へ抵抗Ｒ３３を通して流れる。

【0092】

図６は、図５の直流回路を変形した直流回路の構成を示す図である。

【0093】

図６を参照して、直流回路２９１は、図５に示す直流回路２９０と比べて、さらに、接続点Ｘおよび負側線間に直流電源Ｅ１９１を備える。直流電源Ｅ１９１の正側端は、地絡抵抗Ｒ５０の第１端と接続点Ｘにおいて接続されている。直流電源Ｅ１９１の負側端は、負側線と接続されている。直流電源Ｅ１９１は、電圧Ｖｘを出力する。直流回路２９１における直流電源Ｅ１９１以外の各回路要素の接続は、直流回路２９０における各回路要素の接続と同様である。

【0094】

以下、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３の抵抗値をそれぞれ抵抗値Ｒａ３１，Ｒａ３２，Ｒａ３３とし、地絡抵抗Ｒ５０の抵抗値をＲａ５０とする。

【0095】

図７は、図６に示す直流回路の等価回路への置き換えを示す図である。

【0096】

図７（ａ）は、図６の直流回路２９１から導いた等価回路の構成を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の回路から導いた等価回路の構成を示す。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の回路から導いた等価回路の構成を示す。図７（ｄ）は、図７（ｃ）の回路から導いた等価回路を示す。

【0097】

図７（ａ）を参照して、等価回路２９２は、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、直流電源Ｅ１９０と、直流電源Ｅ１９１と、抵抗Ｒ１９５とを備える。

【0098】

等価回路２９２において、直流電源Ｅ１９０の正側端と抵抗Ｒ３１の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ３１の第２端と、抵抗Ｒ３２の第１端と、抵抗Ｒ１９５の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ１９５の第２端と、直流電源Ｅ１９１の正側端とが接続されている。直流電源Ｅ１９０の負側端と、抵抗Ｒ３２の第２端と、直流電源Ｅ１９１の負側端とが接続されている。地絡電流Ｉ９は、抵抗Ｒ１９５の第１端側から第２端側へ抵抗Ｒ１９５を通して流れる。

【0099】

抵抗Ｒ１９５は、図６に示す回路おいて直列接続されている抵抗Ｒ３３および地絡抵抗Ｒ５０を１つの抵抗で表したものである。したがって、抵抗Ｒ１９５の抵抗値をＲａ１９５とすると、抵抗値Ｒａ１９５は、以下の式で表される。
Ｒａ１９５＝Ｒａ３３＋Ｒａ５０

【0100】

図７（ｂ）を参照して、等価回路２９３は、直流電流源ｇ１と、直流電源Ｅ１９１と、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、抵抗Ｒ１９５とを備える。

【0101】

等価回路２９３において、直流電流源ｇ１の正側端と、抵抗Ｒ３１の第１端と、抵抗Ｒ３２の第１端と、抵抗Ｒ１９５の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ１９５の第２端と、直流電源Ｅ１９１の正側端とが接続されている。直流電流源ｇ１の負側端と、抵抗Ｒ３１の第２端と、抵抗Ｒ３２の第２端と、直流電源Ｅ１９１の負側端とが接続されている。地絡電流Ｉ９は、抵抗Ｒ１９５の第１端側から第２端側へ抵抗Ｒ１９５を通して流れる。

【0102】

並列接続されている直流電流源ｇ１および抵抗Ｒ３１は、図７（ａ）において直列接続されている直流電源Ｅ１９０および抵抗Ｒ３１を等価変換したものである。したがって、直流電流源ｇ１の出力電流をＩｇとすると、電流Ｉｇは以下の式で表される。
Ｉｇ＝Ｖｄｃ／Ｒａ３１

【0103】

図７（ｃ）を参照して、等価回路２９４は、直流電流源ｇ１と、直流電源Ｅ１９１と、抵抗Ｒ１９５と、抵抗Ｒ１９６とを備える。

【0104】

等価回路２９４において、直流電流源ｇ１の正側端と、抵抗Ｒ１９６の第１端と、抵抗Ｒ１９５の第１端とが接続されている。直流電源Ｅ１９１の正側端と、抵抗Ｒ１９５の第２端とが接続されている。直流電流源ｇ１の負側端と、抵抗Ｒ１９６の第２端と、直流電源Ｅ１９１の負側端とが接続されている。地絡電流Ｉ９は、抵抗Ｒ１９５の第１端側から第２端側へ抵抗Ｒ１９５を通して流れる。

【0105】

抵抗Ｒ１９６は、図７（ｂ）において並列接続されている抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２を１つの抵抗で表したものである。したがって、抵抗Ｒ１９６の抵抗値をＲａ１９６とすると、抵抗値Ｒａ１９６は、以下の式で表される。
Ｒａ１９６＝Ｒａ３１×Ｒａ３２／（Ｒａ３１＋Ｒａ３２）

【0106】

図７（ｄ）を参照して、等価回路２９５は、直流電源Ｅ１９１と、直流電源Ｅ１９２と、抵抗Ｒ１９５と、抵抗Ｒ１９６とを備える。

【0107】

等価回路２９５において、直流電源Ｅ１９２の正側端と、抵抗Ｒ１９６の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ１９６の第２端と、抵抗Ｒ１９５の第１端とが接続されている。抵抗Ｒ１９５の第２端と、直流電源Ｅ１９１の正側端とが接続されている。直流電源Ｅ１９２の負側端と、直流電源Ｅ１９１の負側端とが接続されている。地絡電流Ｉ９は、抵抗Ｒ１９５の第１端側から第２端側へ抵抗Ｒ１９５を通して流れる。

【0108】

直列接続されている直流電源Ｅ１９２および抵抗Ｒ１９６は、図７（ｃ）において並列接続されている直流電流源ｇ１および抵抗Ｒ１９６を等価変換したものである。したがって、直流電源Ｅ１９２の出力電圧をＶｗとすると、電圧Ｖｗは以下の式で表される。
Ｖｗ＝Ｉｇ×Ｒａ１９６
＝Ｖｄｃ×Ｒａ３２／（Ｒａ３１＋Ｒａ３２）

【0109】

以上より、地絡電流Ｉ９は、以下に示す式（１）で表される。

【数1】

【0110】

抵抗値Ｒａ３１，Ｒａ３２，Ｒａ３３は、それぞれ抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３の抵抗値であるため一定である。さらに、電圧Ｖｄｃおよび抵抗値Ｒａ５０が一定であるとすると、地絡電流Ｉ９は、以下の式で表される。ここで、ａおよびｂは定数である。
Ｉ９＝−ａ×Ｖｘ＋ｂ

【0111】

すなわち、電圧Ｖｄｃおよび抵抗値Ｒａ５０が一定の場合、地絡電流Ｉ９は、電圧Ｖｘの一次式で表される。

【0112】

図８は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路における地絡電流の大きさを説明するための図である。

【0113】

グラフＧ１およびグラフＧ２は、式（１）における電圧Ｖｄｃおよび抵抗値Ｒａ５０の各々を一定値とした場合の地絡電流Ｉ９と電圧Ｖｘとの関係を示す。グラフＧ１およびグラフＧ２は、電圧Ｖｄｃが等しく、抵抗値Ｒａ５０が異なる。

【0114】

グラフＧ１およびグラフＧ２は、抵抗値Ｒａ５０が大きくなるにしたがって、その傾きが小さくなる。グラフＧ１は、たとえば、抵抗値Ｒａ５０が２０ｋΩである場合の地絡電流Ｉ９と電圧Ｖｘとの関係を示す。グラフＧ２は、たとえば、抵抗値Ｒａ５０が１ＭΩである場合の地絡電流Ｉ９と電圧Ｖｘとの関係を示す。

【0115】

グラフＧ１を参照して、地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝０のとき、レベルｈ１１であり、Ｖｘが大きくなるにしたがって小さくなる。地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝Ｖｘｃにおいてゼロアンペアとなり、Ｖｘ＝Ｖｘｐにおいてレベルｈ１４となる。

【0116】

レベルｈ１１は、負側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。また、レベルｈ１４は、電圧Ｖｘｐの正側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。

【0117】

グラフＧ２を参照して、地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝０のとき、レベルｈ１２であり、Ｖｘが大きくなるにしたがって小さくなる。地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝Ｖｘｃにおいてゼロアンペアとなり、Ｖｘ＝Ｖｘｐにおいてレベルｈ１３となる。

【0118】

レベルｈ１２は、負側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。また、レベルｈ１３は、回路における電圧Ｖｘｐの箇所が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。

【0119】

Ｉ９＝０となるときの電圧Ｖｘ、すなわち電圧Ｖｘｃは、式（１）に基づいて以下に示す式（２）で表される。
Ｖｘ＝Ｖｄｃ×Ｒａ３２／（Ｒａ３１＋Ｒａ３２） ・・・（２）

【0120】

式（２）より、たとえば図６に示す直流回路２９１において、負側線を基準とした、接続点Ｘの電圧と抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の接続箇所の電圧とが等しい場合に、地絡電流Ｉ９が流れないことが分かる。

【0121】

再び図３および図４を参照して、負側線が地絡した場合に抵抗Ｒ３３を通して流れる地絡電流Ｉ１と、正側線が地絡した場合に抵抗Ｒ３３を通して流れる地絡電流Ｉ２とでは、流れる方向が反対である。したがって、図６に示す直流回路２９１において、地絡電流Ｉ９は、負側線が地絡した場合と、正側線が地絡した場合とで流れる方向が反対となる。

【0122】

ここで、図３および図４に示す警報部３５が、前述のように閾値を用いて地絡を検出する場合、警報部３５は、たとえば、地絡電流Ｉ１に対応する第１の閾値と地絡電流Ｉ２に対応する第２の閾値とを用いる。

【0123】

より詳細には、警報部３５は、中間ノードＮ４３から基準電位ノードＮ４４へ向かって流れる地絡電流Ｉ１が第１の閾値より大きい場合、または基準電位ノードＮ４４から中間ノードＮ４３へ向かって流れる地絡電流Ｉ２が第２の閾値より大きい場合に、直流電圧供給回路１０において地絡が発生したと判定する。たとえば、第１の閾値のレベルの絶対値と第２の閾値のレベルの絶対値とは同じである。

【0124】

図６において、第１の閾値は、地絡電流Ｉ９が正の場合に対応し、第２の閾値は、地絡電流Ｉ９が負の場合に対応する。図８において、たとえば、第１の閾値をレベルｈ１１に設定し、第２の閾値をレベルｈ１４に設定した場合、地絡電流Ｉ９がレベルｈ１１以上またはレベルｈ１４以下となったときに地絡が検出される。

【0125】

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る地絡検出回路が地絡検出に用いる閾値の設定の一例を示す図である。

【0126】

グラフＧ３およびグラフＧ４は、式（１）における電圧Ｖｄｃおよび抵抗値Ｒａ５０の各々を一定値とした場合の地絡電流Ｉ９と電圧Ｖｘとの関係を示す。グラフＧ３およびグラフＧ４は、電圧Ｖｄｃが異なり、抵抗値Ｒａ５０が等しい。

【0127】

グラフＧ３およびグラフＧ４は、電圧Ｖｄｃが大きくなるにしたがって地絡電流Ｉ９が増加する方向へ平行に移動する。具体的には、たとえば、グラフＧ３は、パラメータである電圧Ｖｄｃをある値大きくするとグラフＧ４の位置へ移動する。

【0128】

グラフＧ３を参照して、地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝０のとき、レベルｈ２２であり、Ｖｘが大きくなるにしたがって小さくなる。地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝Ｖｘ３においてゼロアンペアとなり、Ｖｘ＝Ｖｘｐにおいてレベルｈ２４となる。

【0129】

レベルｈ２２は、負側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。また、レベルｈ２４は、電圧Ｖｘｐの正側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。

【0130】

グラフＧ４を参照して、地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝０のとき、レベルｈ２１であり、Ｖｘが大きくなるにしたがって小さくなる。地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝Ｖｘ４においてゼロアンペアとなり、Ｖｘ＝Ｖｘｐにおいてレベルｈ２３となる。

【0131】

レベルｈ２１は、負側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。また、レベルｈ２３は、電圧Ｖｘｐの正側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。

【0132】

電圧Ｖｄｃが変化すると地絡電流Ｉ９の値も変化するため、第１の閾値および第２の閾値は、電圧Ｖｄｃの変化を考慮して設定してもよい。具体的には、Ｖｄｃが変化した場合であっても確実に地絡を検出することができるように各閾値を設定する。たとえば、地絡電流Ｉ９がグラフＧ３およびグラフＧ４に挟まれた範囲において変化する場合、第１の閾値をｈ２２に設定し、第２の閾値をｈ２３に設定する。

【0133】

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る地絡検出回路が地絡検出に用いる閾値の設定の他の例を示す図である。

【0134】

グラフは、式（１）における電圧Ｖｄｃおよび抵抗値Ｒａ５０の各々を一定値とした場合の地絡電流Ｉ９と電圧Ｖｘとの関係を示す。

【0135】

グラフを参照して、地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝０においてレベルｈ３１であり、Ｖｘが大きくなるにしたがって小さくなる。地絡電流Ｉ９は、Ｖｘ＝Ｖｘｐ１においてレベルｈ３２となり、Ｖｘ＝Ｖｘｐ２においてレベルｈ３３となる。

【0136】

レベルｈ３１は、負側線が地絡した場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。また、レベルｈ３２は、正側線における地絡箇所の電圧がＶｘｐ１の場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。レベルｈ３３は、正側線における地絡箇所の電圧がＶｘｐ２の場合の地絡電流Ｉ９のレベルである。

【0137】

地絡箇所の電圧が変化する場合、第２の閾値はＶｘの変化を考慮して設定されてもよい。たとえば、地絡箇所の電圧がＶｘｐ１からＶｘｐ２の範囲で変化する場合、第２の閾値は、Ｖｘｐ１に対応するレベルｈ３２に設定する。

【0138】

図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路がノイズフィルタを備える構成を示す図である。

【0139】

図１１を参照して、直流電圧供給回路１３は、図２に示す直流電圧供給回路１０と比べて、さらに、直流回路２および電圧変換回路６の間にノイズフィルタ１２０を備える。

【0140】

ノイズフィルタ１２０は、キャパシタＣ１４１，Ｃ１４２，Ｃ１４３，Ｃ１４４と、インダクタＬ１４５，Ｌ１４６とを含む。

【0141】

ノイズフィルタ１２０において、キャパシタＣ１４１の第１端と、キャパシタＣ１４３の第１端と、インダクタＬ１４５の第１端と、直流回路２における直流電源Ｅ２４の正側端とが接続されている。キャパシタＣ１４２の第１端と、キャパシタＣ１４３の第２端と、インダクタＬ１４６の第１端と、直流回路２における直流電源Ｅ２４の負側端とが接続されている。インダクタＬ１４６の第２端と、キャパシタＣ１４４の第２端と、電圧変換回路６におけるキャパシタＣ２５の第２端とが接続されている。インダクタＬ１４５の第２端と、キャパシタＣ１４４の第１端と、電圧変換回路６におけるキャパシタＣ２５の第１端とが接続されている。キャパシタＣ１４１の第２端と、キャパシタＣ１４２の第２端とが、基準電位ノードＮ４４に接続されている。

【0142】

ここで、たとえば、直流電源Ｅ２４の出力電圧が急激に上昇した場合、キャパシタＣ１４１に充電電流Ｉ１０が流れる。具体的には、充電電流Ｉ１０は、直流電源Ｅ２４から出力され、キャパシタＣ１４１を通って基準電位ノードＮ４４へ流れ、基準電位ノードＮ４４から抵抗Ｒ３３、抵抗Ｒ３２およびインダクタＬ１４６を通って直流電源Ｅ２４へ戻る。

【0143】

充電電流Ｉ１０は、抵抗Ｒ３３を通るため、電流検出回路３６が誤って地絡を検出する場合がある。

【0144】

しかしながら、充電電流Ｉ１０は、短時間しか流れない。そこで、たとえば、電圧計測部３４が、抵抗Ｒ３３の両端電圧の測定結果をローパスフィルタ経由で警報部３５へ送る。これにより、電流検出回路３６における地絡の誤検出を回避することができる。

【0145】

なお、電圧計測部３４は、抵抗Ｒ３３の両端電圧の測定結果をローパスフィルタ経由で警報部３５へ送る構成に限らず、当該測定結果に対して平均化処理を行って警報部３５へ送る構成であってもよいし、当該測定結果を実効値換算して警報部３５へ送る構成であってもよい。

【0146】

ところで、特許文献１の図５に示される回路の直流電源と地絡検出回路との間に、新たに非絶縁型の電圧変換回路を設けた構成においては、地絡検出回路が地絡を検出することができない場合がある。

【0147】

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路では、直流回路１および直流回路２は、互いの正側線および負側線がそれぞれ接続される。地絡検出回路４は、当該正側線および当該負側線間の中間ノードＮ４３と直流回路１および直流回路２の基準電位ノードＮ４４との間を流れる電流を検出する。中間ノードＮ４３の電圧は、直流回路１および直流回路２の出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定される。

【0148】

このような構成により、直流回路１および直流回路２における各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードＮ４４と異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、地絡箇所および基準電位ノードＮ４４間に地絡電流が流れる。したがって、より確実に地絡を検出することができる。

【0149】

また、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路では、地絡検出回路４において、抵抗Ｒ３１は、直流回路１および直流回路２の正側線に電気的に接続される。抵抗Ｒ３２は、直流回路１および直流回路２の負側線に電気的に接続される。抵抗Ｒ３３は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２と基準電位ノードＮ４４との間に接続される。

【0150】

このような構成により、簡易な回路で、より確実に地絡を検出することができる。

【0151】

また、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路では、電圧変換回路５および電圧変換回路６は、直流回路１および直流回路２にそれぞれ対応して設けられ、対応の直流回路の電圧を変換する。地絡検出回路４は、電圧変換回路５および電圧変換回路６の直流回路１および直流回路２に対して反対側に電気的に接続される。

【0152】

このような構成により、出力電圧の異なる直流回路１および直流回路２を地絡検出回路４に接続することができる。また、直流回路１および直流回路２における各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードＮ４４と異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、より確実に地絡を検出することができる。

【0153】

また、本発明の第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路では、電圧変換回路５および電圧変換回路６において、直流回路１および直流回路２側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。

【0154】

このような構成により、直流回路１および直流回路２側の回路が地絡した場合でも、地絡に起因する電流が地絡検出回路４に流れる。また、直流回路１および直流回路２における各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードＮ４４と異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、より確実に地絡を検出することができる。

【0155】

また、本発明の第１の実施の形態に係る地絡検出回路では、接続ノードＮ４１は、直流回路１および直流回路２の各正側線と電気的に接続される。接続ノードＮ４２は、直流回路１および直流回路２の各負側線と電気的に接続される。電流検出回路３６は、接続ノードＮ４１および接続ノードＮ４２間の中間ノードＮ４３と直流回路１および直流回路２の基準電位ノードＮ４４との間を流れる電流を検出する。中間ノードＮ４３は、直流回路１および直流回路２の入力電圧または出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定される。

【0156】

このような構成により、直流回路１および直流回路２の各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードＮ４４と異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線のいずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、地絡箇所および基準電位ノードＮ４４間に地絡電流が流れる。したがって、より確実に地絡を検出することができる。

【0157】

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0158】

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と比べて、電圧変換回路の構成が異なる直流電圧供給回路に関する。以下で説明する内容以外は、第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と同様である。

【0159】

図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【0160】

図１２を参照して、直流電圧供給回路１１は、図２に示す直流電圧供給回路１０と比べて、電圧変換回路５の代わりに電圧変換回路７を備え、電圧変換回路６の代わりに電圧変換回路８を備える。

【0161】

電圧変換回路７は、キャパシタＣ７５と、インダクタＬ７６と、スイッチＳＷ７７と、ダイオードＤ７８と、キャパシタＣ８９とを含む。スイッチＳＷ７７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0162】

電圧変換回路８は、キャパシタＣ８５と、インダクタＬ８６と、スイッチＳＷ８７と、ダイオードＤ８８と、キャパシタＣ８９とを含む。スイッチＳＷ８７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0163】

地絡検出回路４は、電圧変換回路７の直流回路１に対して反対側であって、電圧変換回路８の直流回路２に対して反対側に接続されている。

【0164】

電圧変換回路７において、直流電源Ｅ１４の正側端と、キャパシタＣ７５の第１端と、スイッチＳＷ７７の第１端とが接続されている。直流電源Ｅ１４の負側端と、キャパシタＣ７５の第２端と、インダクタＬ７６の第１端とが接続されている。インダクタＬ７６の第２端と、スイッチＳＷ７７の第２端と、ダイオードＤ７８のカソードとが接続されている。ダイオードＤ７８のアノードと、キャパシタＣ８９の第２端とが接続されている。スイッチＳＷ７７の第１端と、キャパシタＣ８９の第１端とが接続されている。キャパシタＣ８９の第１端は、負荷部９の正側端に接続されている。キャパシタＣ８９の第２端は、負荷部９の負側端に接続されている。

【0165】

電圧変換回路８において、直流電源Ｅ２４の正側端と、キャパシタＣ８５の第１端と、スイッチＳＷ８７の第１端とが接続されている。直流電源Ｅ２４の負側端と、キャパシタＣ８５の第２端と、インダクタＬ８６の第１端とが接続されている。インダクタＬ８６の第２端と、スイッチＳＷ８７の第２端と、ダイオードＤ８８のカソードとが接続されている。ダイオードＤ８８のアノードと、キャパシタＣ８９の第２端とが接続されている。スイッチＳＷ８７の第１端と、キャパシタＣ８９の第１端とが接続されている。

【0166】

電圧変換回路７は、直流回路１に対応して設けられ、スイッチＳＷ７７をスイッチングすることにより、直流回路１の電圧を変換する。

【0167】

また、電圧変換回路８は、直流回路２に対応して設けられ、スイッチＳＷ８７をスイッチングすることにより、直流回路２の電圧を変換する。

【0168】

より詳細には、たとえば、電圧変換回路７において、インダクタＬ７６は、スイッチＳＷ７７がオンしたときに、自己を通して流れる電流を増加させてエネルギーを蓄積する。そして、インダクタＬ７６に蓄積されたエネルギーは、スイッチＳＷ７７がオフしたときにキャパシタＣ８９へ放出され、キャパシタＣ８９を充電する。これにより、電圧変換回路７は、直流回路１から受けた直流電圧を、所定レベルの直流電圧に変換して出力することができる。電圧変換回路８においても同様である。

【0169】

電圧変換回路７において、直流回路１側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。また、電圧変換回路８において、直流回路２側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。つまり、電圧変換回路７および電圧変換回路８は、非絶縁型の電圧変換回路である。

【0170】

直流回路１および直流回路２の正側線は互いに接続されている。また、直流回路１および直流回路２の負側線は接続されている。具体的には、直流回路１および直流回路２の負側線は、電圧変換回路７および電圧変換回路８を介して接続されている。

【0171】

抵抗Ｒ３１は、正側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第１端は、電圧変換回路７を介して、直流回路１の正側線に接続されており、電圧変換回路８を介して、直流回路２の正側線に接続されている。

【0172】

抵抗Ｒ３１の第１端は、接続ノードＮ４１において、直流回路１の正側線および直流回路２の正側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４１は、直流回路１および直流回路２の正側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４１は、電圧変換回路７を介して、直流回路１の正側線に接続され、電圧変換回路８を介して、直流回路２の正側線に接続されている。接続ノードＮ４１は、地絡検出回路４に含まれる。

【0173】

抵抗Ｒ３２は、負側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３２の第１端は、電圧変換回路７を介して、直流回路１の負側線に接続されており、電圧変換回路８を介して、直流回路２の負側線に接続されている。

【0174】

抵抗Ｒ３２の第１端は、接続ノードＮ４２において、直流回路１の負側線および直流回路２の負側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４２は、直流回路１および直流回路２の負側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４２は、電圧変換回路７を介して、直流回路１の負側線に接続され、電圧変換回路８を介して、直流回路２の負側線に接続されている。接続ノードＮ４２は、地絡検出回路４に含まれる。

【0175】

抵抗Ｒ３３は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２と、直流電圧供給回路１０の基準電位ノードＮ４４との間に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第２端と、抵抗Ｒ３２の第２端と、抵抗Ｒ３３の第１端とが、中間ノードＮ４３において接続されている。また、抵抗Ｒ３３の第２端と、基準電位ノードＮ４４とが接続されている。

【0176】

基準電位ノードＮ４４は、たとえばグランドに接続されており、直流回路１，２、地絡検出回路４、電圧変換回路７，８および負荷部９の基準電位となっている。

【0177】

図１３は、図１２に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【0178】

図１３を参照して、直流回路２の負側線が地絡している。具体的には、直流電源Ｅ２４の負側端が、地絡抵抗Ｒ５０を介して、直流電圧供給回路１１の基準電位に接続されている。

【0179】

このように、直流回路２の負側線が地絡した場合、地絡電流Ｉ３が、基準電位ノードＮ４４から地絡抵抗Ｒ５０を通って直流回路２の負側線へ流れる。具体的には、たとえば、地絡電流Ｉ３は、直流電源Ｅ２４から出力され、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３３を通って基準電位ノードＮ４４へ流れ、基準電位ノードＮ４４から地絡抵抗Ｒ５０を通って直流電源Ｅ２４へ戻る。

【0180】

このとき、抵抗Ｒ３３の両端には、地絡電流Ｉ３によって電位差が生じる。電流検出回路３６は、抵抗Ｒ３３の両端に生じた電位差に基づいて地絡を検出する。

【0181】

ここで、直流電圧供給回路１１のいずれの箇所も地絡していない場合であって、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値、つまり直流電源Ｅ１４の両端の電位差の絶対値が５０Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値、つまり直流電源Ｅ２４の両端の電位差の絶対値が１００Ｖであり、負荷部９に印加される電圧の絶対値が２００Ｖであり、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値が４０ｋΩであり、抵抗Ｒ３３の抵抗値が１ｋΩである場合について考える。以下、特に文中に示した場合を除き、基準電位ノードＮ４４の電位をゼロボルトとする。

【0182】

直流電圧供給回路１１のいずれの箇所も地絡していない場合、中間ノードＮ４３および基準電位ノードＮ４４間には電流が流れない。つまり、抵抗Ｒ３３には電流が流れないため、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトである。

【0183】

抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値は同じであり、負荷部９に印加される電圧の絶対値は２００Ｖであるため、接続ノードＮ４１の電圧は１００Ｖであり、接続ノードＮ４２の電圧はマイナス１００Ｖである。また、直流電源Ｅ２４の正側端の電圧は、接続ノードＮ４１の電圧と同じであるため、１００Ｖである。

【0184】

直流電源Ｅ２４の正側端の電圧は１００Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値は１００Ｖであるため、直流電源Ｅ２４の負側端の電圧は、直流電源Ｅ２４の正側端の電圧より１００Ｖ低いゼロボルトである。つまり、直流電源Ｅ２４の負側端は、基準電位ノードＮ４４と同電位である。

【0185】

この場合において、たとえば図１３に示すように、直流回路２の負側線が地絡したとしても、直流電源Ｅ２４の負側端は基準電位ノードＮ４４と同電位であるため、地絡電流Ｉ３は流れない。つまり、直流回路２の負側線が地絡したとしても、直流回路２の正側線および中間ノードＮ４３は同電位であるため、地絡電流Ｉ３は、抵抗Ｒ３３を通して流れない。

【0186】

したがって、抵抗Ｒ３３の両端には電位差が生じないため、電流検出回路３６は、地絡を検出することができない。

【0187】

すなわち、電圧計測部３４は、地絡箇所の電圧の絶対値と、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値とが同じである場合、地絡を検出できないことがある。

【0188】

そこで、直流電圧供給回路１１では、地絡が発生した場合に、電圧計測部３４がより確実に地絡を検出することができる様に、地絡検出回路４の回路定数を設定する。具体的には、地絡していない状態において、正側線を基準とした中間ノードＮ４３の電圧、すなわち中間ノードＮ４３および正側線の電位差が、直流回路１および直流回路２の出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定する。

【0189】

より具体的には、たとえば、上記のように、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値が５０Ｖであり、直流電源Ｅ２４の出力電圧電位差の絶対値が１００Ｖである場合であって、直流電圧供給回路１１のいずれの箇所も地絡していない状態のときに、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値が５０Ｖより小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定する。

【0190】

ここで、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値を｜Ｖｍ｜とし、負荷部９の両端の電位差の絶対値を｜Ｖｚ｜とし、Ｒ３１およびＲ３２の抵抗値をそれぞれＲｂ３１およびＲｂ３２とすると、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値｜Ｖｍ｜は、以下の式で表される。
｜Ｖｍ｜＝｜Ｖｚ｜×Ｒｂ３１／（Ｒｂ３１＋Ｒｂ３２）

【0191】

たとえば、負荷部９に印加される電圧の絶対値｜Ｖｚ｜が２００Ｖである場合に、抵抗値Ｒｂ３１を１２ｋΩに設定し、抵抗値Ｒｂ３２を８２ｋΩに設定したときには、上記の式より、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値｜Ｖｍ｜は、約２５．５Ｖとなり、直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値の５０Ｖより小さくなる。

【0192】

このとき、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトであり、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値は２５．５Ｖであるため、正側線の電圧は、中間ノードＮ４３の電圧より２５．５Ｖ高い２５．５Ｖである。

【0193】

直流電源Ｅ２４の正側端の電圧は、正側線の電圧と同じであるため、２５．５Ｖである。直流電源Ｅ２４の出力電圧の絶対値は１００Ｖであるため、直流電源Ｅ２４の負側端の電圧は、直流電源Ｅ２４の正側端の電圧より１００Ｖ低いマイナス７４．５Ｖである。

【0194】

また、直流電源Ｅ１４の正側端の電圧は、正側線の電圧と同じであるため、２５．５Ｖである。直流電源Ｅ１４の出力電圧の絶対値は５０Ｖであるため、直流電源Ｅ１４の負側端の電圧は、直流電源Ｅ１４の正側端の電圧より５０Ｖ低いマイナス２４．５Ｖである。

【0195】

このように、たとえば、直流回路１および直流回路２の各出力電圧の絶対値のうちの最小値より、中間ノードＮ４３および正側線の電位差の絶対値が小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定することによって、直流電源Ｅ１４の負側端および直流電源Ｅ２４の負側端の電圧を、基準電位ノードＮ４４と同じゼロボルトにならないようにすることができる。

【0196】

そして、これにより、直流回路１または直流回路２の負側線が地絡した場合でも、地絡箇所、基準電位ノードＮ４４および抵抗Ｒ３３を通して地絡電流が流れ、抵抗Ｒ３３の両端に電位差が生じるため、電流検出回路３６は、より確実に地絡電流を検出することができる。つまり、地絡検出回路４は、直流電圧供給回路１１において地絡が生じた場合には、より確実に地絡を検出することができる。

【0197】

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

【0198】

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0199】

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と比べて、１つの直流電源から複数の直流回路へ電圧が供給される直流電圧供給回路に関する。以下で説明する内容以外は、第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と同様である。

【0200】

図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る直流電圧供給回路の構成を示す図である。

【0201】

図１４を参照して、直流電圧供給回路１２は、直流回路１０１，１０２と、電圧変換回路１０５，１０６と、地絡検出回路４とを備える。直流回路１０１は、負荷Ｚ１１４を含む。直流回路１０２は、負荷Ｚ１２４を含む。

【0202】

電圧変換回路１０５は、キャパシタＣ１１５と、インダクタＬ１１６と、スイッチＳＷ１１７と、ダイオードＤ１１８と、キャパシタＣ１２９とを含む。スイッチＳＷ１１７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0203】

電圧変換回路１０６は、キャパシタＣ１２５と、インダクタＬ１２６と、スイッチＳＷ１２７と、ダイオードＤ１２８と、キャパシタＣ１２９とを含む。スイッチＳＷ１２７は、トランジスタまたはＦＥＴ等のスイッチ素子である。

【0204】

地絡検出回路４は、抵抗Ｒ３１と、抵抗Ｒ３２と、電流検出回路３６とを備える。電流検出回路３６は、抵抗Ｒ３３と、電圧計測部３４と、警報部３５とを含む。地絡検出回路４は、電圧変換回路１０５の直流回路１０１に対して反対側であって、電圧変換回路１０６の直流回路１０２に対して反対側に接続されている。

【0205】

電圧変換回路１０５において、負荷Ｚ１１４の正側端と、キャパシタＣ１１５の第１端と、インダクタＬ１１６の第１端とが接続されている。負荷Ｚ１１４の負側端と、キャパシタＣ１１５の第２端と、ダイオードＤ１１８のアノードとが接続されている。インダクタＬ１１６の第２端と、ダイオードＤ１１８のカソードと、スイッチＳＷ１１７の第１端とが接続されている。スイッチＳＷ１１７の第２端と、キャパシタＣ１２９の第１端とが接続されている。ダイオードＤ１１８のアノードと、キャパシタＣ１２９の第２端とが接続されている。キャパシタＣ１２９の第１端と、直流電源Ｅ１０９の正側端とが接続されている。キャパシタＣ１２９の第２端と、直流電源Ｅ１０９の負側端とが接続されている。

【0206】

電圧変換回路１０６において、負荷Ｚ１２４の正側端と、キャパシタＣ１２５の第１端と、インダクタＬ１２６の第１端とが接続されている。負荷Ｚ１２４の負側端と、キャパシタＣ１２５の第２端と、ダイオードＤ１２８のアノードとが接続されている。インダクタＬ１２６の第２端と、ダイオードＤ１２８のカソードと、スイッチＳＷ１２７の第１端とが接続されている。スイッチＳＷ１２７の第２端と、キャパシタＣ１２９の第１端とが接続されている。ダイオードＤ１２８のアノードと、キャパシタＣ１２９の第２端とが接続されている。

【0207】

電圧変換回路１０５は、直流回路１０１に対応して設けられ、スイッチＳＷ１１７をスイッチングすることにより、直流回路１０１の入力端間に印加される電圧を変換する。

【0208】

また、電圧変換回路１０６は、直流回路１０２に対応して設けられ、スイッチＳＷ１２７をスイッチングすることにより、直流回路１０２の入力端間に印加される電圧を変換する。

【0209】

より詳細には、たとえば、電圧変換回路１０５において、スイッチＳＷ１１７がオンしたとき、インダクタＬ１１６には、直流電源Ｅ１０９の出力電圧と逆方向に自己誘導起電力が生じるため、キャパシタＣ１１５は、直流電源Ｅ１０９の出力電圧より低い電圧により充電される。また、インダクタＬ１１６は、自己を通して流れる電流を増加させてエネルギーを蓄積する。そして、スイッチＳＷ１１７がオフしたとき、直流電源Ｅ１０９からキャパシタＣ１１５への電圧の供給は遮断される一方、インダクタＬ１１６に蓄積されたエネルギーがキャパシタＣ１１５を充電する。これにより、電圧変換回路１０５は、直流電源Ｅ１０９から受けた直流電圧を、所定レベルの直流電圧に変換して直流回路１０１の入力端間に印加する。電圧変換回路１０６においても同様である。

【0210】

以下、直流回路１０１の正側の入力端子と接続され、直流回路１０１の正側の入力端子と同電位になる配線を直流回路１０１の正側線とも称する。また、直流回路１０１の負側の入力端子と接続され、直流回路１０１の負側の入力端子と同電位になる配線を直流回路１０１の負側線とも称する。

【0211】

また、直流回路１０２の正側の入力端子と接続され、直流回路１０２の正側の入力端子と同電位になる配線を直流回路１０２の正側線とも称する。また、直流回路１０２の負側の入力端子と接続され、直流回路１０２の負側の入力端子と同電位になる配線を、直流回路１０２の負側線とも称する。

【0212】

電圧変換回路１０５において、直流回路１０１側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。また、電圧変換回路１０６において、直流回路１０２側の回路と地絡検出回路４側の回路とは、電気的に絶縁されていない。つまり、電圧変換回路１０５および電圧変換回路１０６は、非絶縁型の電圧変換回路である。

【0213】

直流回路１０１および直流回路１０２の正側線は互いに接続されている。具体的には、直流回路１０１および直流回路１０２の正側線は、電圧変換回路１０５および電圧変換回路１０６を介して接続されている。また、直流回路１０１および直流回路１０２の負側線は互いに接続されている。

【0214】

抵抗Ｒ３１は、正側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第１端は、電圧変換回路１０５を介して、直流回路１０１の正側線に接続されており、電圧変換回路１０６を介して、直流回路１０２の正側線に接続されている。

【0215】

抵抗Ｒ３１の第１端は、接続ノードＮ４１において、直流回路１０１の正側線および直流回路１０２の正側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４１は、直流回路１０１および直流回路１０２の正側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４１は、電圧変換回路１０５を介して、直流回路１０１の正側線に接続され、電圧変換回路１０６を介して、直流回路１０２の正側線に接続されている。接続ノードＮ４１は、地絡検出回路４に含まれる。

【0216】

抵抗Ｒ３２は、負側線に電気的に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３２の第１端は、電圧変換回路１０５を介して、直流回路１０１の負側線に接続されており、電圧変換回路１０６を介して、直流回路１０２の負側線に接続されている。

【0217】

抵抗Ｒ３２の第１端は、接続ノードＮ４２において、直流回路１０１の負側線および直流回路１０２の負側線と接続されている。つまり、接続ノードＮ４２は、直流回路１０１および直流回路１０２の負側線に電気的に接続されている。より詳細には、接続ノードＮ４２は、電圧変換回路１０５を介して、直流回路１０１の負側線に接続され、電圧変換回路１０６を介して、直流回路１０２の負側線に接続されている。接続ノードＮ４２は、地絡検出回路４に含まれる。

【0218】

抵抗Ｒ３３は、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２と、たとえばグランドに接続された基準電位ノードＮ４４との間に接続されている。より詳細には、抵抗Ｒ３１の第２端と、抵抗Ｒ３２の第２端と、抵抗Ｒ３３の第１端とが、正側線および負側線間の中間のノードである中間ノードＮ４３において接続され、抵抗Ｒ３３の第２端と、基準電位ノードＮ４４とが接続されている。

【0219】

基準電位ノードＮ４４の電位は、直流電圧供給回路１２の基準電位である。すなわち基準電位ノードＮ４４は、直流回路１０１および直流回路１０２の基準電位ノードである。

【0220】

図１５は、図１４に示す直流電圧供給回路における地絡の一例を示す図である。

【0221】

図１５を参照して、直流回路１０２の正側線が地絡している。具体的には、負荷Ｚ１２４の正側端が、地絡抵抗Ｒ５０を介して、基準電位ノードＮ４４に接続されている。

【0222】

このように、直流回路１０２の正側線が地絡した場合、地絡電流Ｉ４が、直流回路１０２の正側線から地絡抵抗Ｒ５０を通って基準電位ノードＮ４４へ流れる。具体的には、たとえば、地絡電流Ｉ４は、直流電源Ｅ１０９から出力され、地絡抵抗５０を通って基準電位ノードＮ４４へ流れ、基準電位ノードＮ４４から抵抗Ｒ３３および抵抗Ｒ３２を通って直流電源Ｅ１０９へ戻る。

【0223】

このとき、抵抗Ｒ３３の両端には、地絡電流Ｉ４によって電位差が生じる。電流検出回路３６は、抵抗Ｒ３３の両端に生じた電位差に基づいて、地絡を検出する。

【0224】

ここで、直流電圧供給回路１２のいずれの箇所も地絡していない場合であって、直流電源Ｅ１０９の出力電圧の絶対値、つまり直流電源Ｅ１０９の両端の電位差の絶対値が２００Ｖであり、負荷Ｚ１１４に印加される電圧の絶対値が５０Ｖであり、負荷Ｚ１２４に印加される電圧の絶対値が１００Ｖであり、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値が４０ｋΩであり、抵抗Ｒ３３の抵抗値が１ｋΩである場合について考える。以下、特に文中に示した場合を除き、基準電位ノードＮ４４の電位をゼロボルトとする。

【0225】

直流電圧供給回路１２のいずれの箇所も地絡していない場合、中間ノードＮ４３および基準電位ノードＮ４４間には電流が流れない。つまり、抵抗Ｒ３３には電流が流れないため、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトである。

【0226】

抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値は同じであり、直流電源Ｅ１０９の出力電圧の絶対値は２００Ｖであるため、接続ノードＮ４１の電圧は１００Ｖであり、接続ノードＮ４２の電圧はマイナス１００Ｖである。

【0227】

また、負荷Ｚ１２４の負側端の電圧は、接続ノードＮ４２の電圧と同じであるため、マイナス１００Ｖである。

【0228】

負荷Ｚ１２４の負側端の電圧はマイナス１００Ｖであり、負荷Ｚ１２４に印加される電圧の絶対値は１００Ｖであるため、負荷Ｚ１２４の正側端の電圧は、負荷Ｚ１２４の負側端の電圧より１００Ｖ高いゼロボルトである。つまり、負荷Ｚ１２４の正側端は、基準電位ノードＮ４４と同電位である。

【0229】

この場合において、たとえば図１５に示すように、直流回路１０２の正側線が地絡したとしても、負荷Ｚ１２４の正側端は基準電位ノードＮ４４と同電位であるため、地絡電流Ｉ４は流れない。つまり、直流回路１０２の正側線が地絡したとしても、直流回路１０２の正側線および中間ノードＮ４３は同電位であるため、地絡電流Ｉ４は、抵抗Ｒ３３を通して流れない。

【0230】

したがって、抵抗Ｒ３３の両端には電位差が生じないため、電流検出回路３６は、地絡を検出することができない。

【0231】

すなわち、電圧計測部３４は、地絡箇所の電圧の絶対値と、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値とが同じである場合、地絡を検出できないことがある。

【0232】

そこで、直流電圧供給回路１２では、地絡が発生した場合に、電流検出回路３６がより確実に地絡を検出することができる様に、地絡検出回路４の回路定数を設定する。具体的には、地絡していない状態において、負側線を基準とした中間ノードＮ４３の電圧、すなわち中間ノードＮ４３および負側線の電位差が、直流回路１０１および直流回路１０２の入力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定する。

【0233】

より具体的には、たとえば上記のように、負荷Ｚ１１４に印加される電圧の絶対値が５０Ｖであり、負荷Ｚ１２４に印加される電圧の絶対値が１００Ｖである場合であって、直流電圧供給回路１２のいずれの箇所も地絡していない状態のときに、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値が５０Ｖより小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定する。

【0234】

ここで、直流電圧供給回路１２のいずれの箇所も地絡していない状態において、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値を｜Ｖｐ｜とし、直流電源Ｅ１０９の出力電圧の絶対値を｜Ｖｅ｜とし、Ｒ３１およびＲ３２の抵抗値をそれぞれＲｃ３１およびＲｃ３２とすると、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値｜Ｖｐ｜は、以下の式で表される。
｜Ｖｐ｜＝｜Ｖｅ｜×Ｒｃ３２／（Ｒｃ３１＋Ｒｃ３２）

【0235】

たとえば、直流電源Ｅ１０９の出力電圧の絶対値｜Ｖｅ｜が２００Ｖである場合に、抵抗値Ｒｃ３１を８２ｋΩに設定し、抵抗値Ｒｃ３２を１２ｋΩに設定したときには、上記の式より、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値｜Ｖｐ｜は、約２５．５Ｖとなり、負荷Ｚ１１４に印加される電圧の絶対値の５０Ｖより小さくなる。

【0236】

このとき、中間ノードＮ４３の電圧はゼロボルトであって、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値は２５．５Ｖであるため、負側線の電圧は、中間ノードＮ４３の電圧より２５．５Ｖ低いマイナス２５．５Ｖである。

【0237】

負荷Ｚ１２４の負側端の電圧は、負側線の電圧と同じであるため、マイナス２５．５Ｖである。負荷Ｚ１２４に印加される電圧の絶対値は１００Ｖであるため、負荷Ｚ１２４の正側端の電圧は、負荷Ｚ１２４の負側端の電圧より１００Ｖ高い７４．５Ｖである。

【0238】

また、負荷Ｚ１１４の負側端の電圧は、負側線の電圧と同じであるため、マイナス２５．５Ｖである。負荷Ｚ１１４に印加される電圧の絶対値は５０Ｖであるため、負荷Ｚ１１４の正側端の電圧は、負荷Ｚ１１４の負側端の電圧より５０Ｖ高い２４．５Ｖである。

【0239】

このように、たとえば、直流回路１０１および直流回路１０２の各入力電圧の絶対値のうちの最小値より、中間ノードＮ４３および負側線の電位差の絶対値が小さくなるように、抵抗Ｒ３１および抵抗Ｒ３２の抵抗値を設定することによって、負荷Ｚ１１４の正側端および負荷Ｚ１２４の正側端の電圧を、基準電位ノードＮ４４の電位と同じゼロボルトにならないようにすることができる。

【0240】

そして、これにより、直流回路１０１または直流回路１０２の正側線が地絡した場合でも、地絡箇所、基準電位ノードＮ４４および抵抗Ｒ３３を通して地絡電流が流れ、抵抗Ｒ３３の両端に電位差が生じるため、電流検出回路３６は、より確実に地絡電流を検出することができる。つまり、地絡検出回路４は、直流電圧供給回路１２において地絡が生じた場合には、より確実に地絡を検出することができる。

【0241】

以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る直流電圧供給回路では、直流回路１０１および直流回路１０２は、互いの正側線および負側線がそれぞれ接続されている。地絡検出回路４は、当該正側線および当該負側線間の中間ノードＮ４３と直流回路１０１および直流回路１０２の基準電位ノードＮ４４との間を流れる電流を検出する。中間ノードＮ４３の電圧は、直流回路１０１および直流回路１０２の入力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている。

【0242】

このような構成により、直流回路１０１および直流回路１０２における各正側線および各負側線のいずれもが基準電位ノードＮ４４と異なる電圧となるため、当該各正側線および当該各負側線いずれの箇所において地絡が発生した場合であっても、地絡箇所および基準電位ノードＮ４４間に地絡電流が流れる。したがって、より確実に地絡を検出することができる。

【0243】

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る直流電圧供給回路と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

【0244】

なお、本発明の実施の形態において、地絡検出回路４は、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間を流れる電流を検出するために、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間に抵抗Ｒ３３を備える構成としたが、このような構成に限らず、たとえば、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間にカレントトランスを備える構成であってもよいし、リレーを備える構成であってもよい。

【0245】

具体的には、たとえば、地絡検出回路４が抵抗Ｒ３３の代わりにカレントを備える場合、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間に当該カレントトランスの一次側巻線が接続される。地絡検出回路４は、当該カレントトランスの二次側巻線を通して流れる電流に基づいて地絡を検出する。

【0246】

また、地絡検出回路４が抵抗Ｒ３３の代わりにリレーを備える場合、中間ノードＮ４３と基準電位ノードＮ４４との間に当該リレーの巻線が接続される。地絡検出回路４は、当該リレーの接点のオンまたはオフの状態に基づいて地絡を検出する。

【0247】

上記実施の形態は、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。

【0248】

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

【0249】

［付記１］
互いの正側線および負側線がそれぞれ接続された複数の直流電源と、
前記正側線および前記負側線間の中間ノードと各前記直流電源の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する地絡検出回路とを備え、
前記中間ノードの電圧は、前記各直流電源の出力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている、直流電源供給回路。

【0250】

［付記２］
互いの正側線および負側線がそれぞれ接続された複数の負荷と、
前記正側線および前記負側線間の中間ノードと各前記負荷の基準電位ノードとの間を流れる電流を検出する地絡検出回路とを備え、
前記中間ノードの電圧は、前記各負荷の入力電圧の絶対値のうちの最小の絶対値よりも小さい絶対値となるように設定されている、直流電源供給回路。

【符号の説明】

【0251】

１，２，９０，９１，２９０，２９１ 直流回路
４ 地絡検出回路
５，６，７，８，１０５，１０６ 電圧変換回路
９ 負荷部
１０，１１，１２，１３ 直流電圧供給回路
３４ 電圧計測部
３５ 警報部
３６ 電流検出回路
５０ 地絡抵抗
９１ インバータ
９２ 負荷
１０１ 直流回路
１０２ 直流回路
１２０ ノイズフィルタ
２９２，２９３，２９４，２９５ 等価回路
Ｃ１５，Ｃ２５，Ｃ２９，Ｃ７５，Ｃ８５，Ｃ８９，Ｃ１１５，Ｃ１２５，Ｃ１２９，Ｃ１４１，Ｃ１４２，Ｃ１４３，Ｃ１４４ キャパシタ
Ｄ１８，Ｄ２８，Ｄ７８，Ｄ８８，Ｄ１１８，Ｄ１２８ ダイオード
Ｅ１４，Ｅ２４，Ｅ１０９，Ｅ１９０，Ｅ１９１，Ｅ１９２ 直流電源
ｇ１ 直流電流源
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４ 地絡電流
Ｌ１６，Ｌ２６，Ｌ７６，Ｌ８６，Ｌ１１６，Ｌ１４５，Ｌ１４６，Ｌ１２６ インダクタ
Ｎ４１ 接続ノード
Ｎ４２ 接続ノード
Ｎ４３ 中間ノード
Ｎ４４ 基準電位ノード
Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ５０，Ｒ１９５，Ｒ１９６ 抵抗
ＳＷ１７，ＳＷ２７，ＳＷ７７，ＳＷ８７，ＳＷ１１７，ＳＷ１２７ スイッチ
Ｚ１１４，Ｚ１２４ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】