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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023170137
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/06 20060101AFI20231124BHJP
H02H 3/16 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
H02M7/06 U
H02M7/06 H
H02H3/16 B
H02H3/16 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022081648
(22)【出願日】2022-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000124591
【氏名又は名称】河村電器産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(74)【代理人】
【識別番号】100140718
【弁理士】
【氏名又は名称】仁内 宏紀
(72)【発明者】
【氏名】加藤 彰訓
【テーマコード（参考）】
5G004
5H006
【Ｆターム（参考）】
5G004AA02
5G004AA04
5G004AA05
5G004AB01
5G004BA01
5G004DA02
5H006CA07
5H006CB01
5H006CC01
5H006CC05
5H006CC08
5H006DC05
5H006FA02
(57)【要約】
【課題】直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置は、高圧三相交流電力を低圧多相交流電力に変換する多相変圧器と、前記低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記多相変圧器によって前記高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路とを備え、前記多段多相変圧器の２次側結線の中点は、前記漏電検出回路を介して接地されている。
【選択図】図１
【解決手段】電力変換装置は、高圧三相交流電力を低圧多相交流電力に変換する多相変圧器と、前記低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記多相変圧器によって前記高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路とを備え、前記多段多相変圧器の２次側結線の中点は、前記漏電検出回路を介して接地されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧三相交流電力を低圧多相交流電力に変換する多相変圧器と、
前記低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記多相変圧器によって前記高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路と
を備え、
前記多相変圧器の２次側結線の中点は、前記漏電検出回路を介して接地されている、電力変換装置。
前記低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記多相変圧器によって前記高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路と
を備え、
前記多相変圧器の２次側結線の中点は、前記漏電検出回路を介して接地されている、電力変換装置。
【請求項2】
前記漏電検出回路は、前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う直流漏電検出回路
をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記直流漏電検出回路は、前記直流電力を出力する配線間を接続する抵抗を備え、
前記抵抗の中点が接地されている、請求項３に記載の電力変換装置。
前記抵抗の中点が接地されている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記漏電検出回路は、バリスタとコンデンサとを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
１２相整流回路において、ＤＣリアクトルを省略し、１２相整流回路内における配線を簡略化する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、１２相整流回路は、変圧器の３相Ｙ結線の巻線の出力電圧を整流する３相ブリッジ整流回路と、３相Δ結線の巻線の出力電圧を整流する３相ブリッジ整流回路とを有し、３相ブリッジ整流回路の出力側と３相ブリッジ整流回路の出力側とを並列に接続して構成される。１２相整流回路は、変圧器の一次入力側の各相にＡＣリアクトル２Ｕ、２Ｖ、２Ｗを設備する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－２９５１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述した技術では、２次側にスター結線とデルタ結線の２つの巻線を設け、それぞれ３相交流を生成することで１２相の直流電力を生成している。前述した技術では、３相交流電力から直流電力が出力される。
多相変圧器を用いた交流・直流併用配線および漏電保護については記載されていない。
本発明の目的は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる電力変換装置を提供することにある。
多相変圧器を用いた交流・直流併用配線および漏電保護については記載されていない。
本発明の目的は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
（１）本発明の一態様は、高圧三相交流電力を低圧多相交流電力に変換する多相変圧器と、前記低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記多相変圧器によって前記高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路とを備え、前記多相変圧器の２次側結線の中点は、前記漏電検出回路を介して接地されている、電力変換装置である。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、前記漏電検出回路は、前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う。
（３）本発明の一態様は、上記（１）または上記（２）に記載の電力変換装置において、前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う直流漏電検出回路をさらに備える。
（４）本発明の一態様は、上記（３）に記載の電力変換装置において、前記直流漏電検出回路は、前記直流電力を出力する配線間を接続する抵抗を備え、前記抵抗の中点が接地されている。
（５）本発明の一態様は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記漏電検出回路は、バリスタとコンデンサとを含む。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、前記漏電検出回路は、前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う。
（３）本発明の一態様は、上記（１）または上記（２）に記載の電力変換装置において、前記整流回路によって前記低圧多相交流電力が変換された前記直流電力を出力する配線の漏電検出を行う直流漏電検出回路をさらに備える。
（４）本発明の一態様は、上記（３）に記載の電力変換装置において、前記直流漏電検出回路は、前記直流電力を出力する配線間を接続する抵抗を備え、前記抵抗の中点が接地されている。
（５）本発明の一態様は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記漏電検出回路は、バリスタとコンデンサとを含む。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す図である。
【図2】本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。
【図3】本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。
【図4】本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。
【図5】本実施形態に係る電力変換装置の他の例を示す回路図である。
【図6】本実施形態に係る電力変換装置の他の例を示す回路図である。
【図7】本実施形態に係る電力変換装置の他の例を説明するための図である。
【図8】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す図である。
【図9】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の動作の一例を示す図である。
【図10】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の動作の一例を示す図である。
【図11】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
次に、本実施形態の電力変換装置を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【0009】
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【0010】
（実施形態）
（電力変換装置）
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す図である。
本実施形態に係る電力変換装置１の一例は、高圧受電設備に組み込まれる。電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容され、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）（図示なし）を介して高圧引き込み線が接続される多相変圧器３と、多相変圧器３の出力を整流する整流回路４と、直流漏電検出回路５と、漏電信号出力回路７と、補助スイッチ回路８と、直流遮断器９と、漏電保護補助回路１１と、漏電信号出力回路１３と、補助スイッチ回路１４と、交流漏電遮断器１５とを備えている。
直流漏電検出回路５は、保護回路６を備える。漏電保護補助回路１１は、漏電検出回路１２を備える。
（電力変換装置）
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す図である。
本実施形態に係る電力変換装置１の一例は、高圧受電設備に組み込まれる。電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容され、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）（図示なし）を介して高圧引き込み線が接続される多相変圧器３と、多相変圧器３の出力を整流する整流回路４と、直流漏電検出回路５と、漏電信号出力回路７と、補助スイッチ回路８と、直流遮断器９と、漏電保護補助回路１１と、漏電信号出力回路１３と、補助スイッチ回路１４と、交流漏電遮断器１５とを備えている。
直流漏電検出回路５は、保護回路６を備える。漏電保護補助回路１１は、漏電検出回路１２を備える。
【0011】
電力変換装置１は、高圧３相電源ＰＳから受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、３８０Ｖ等の特定電圧の低圧交流電力に変換し、変換した電力を直流に変換して出力する。
電力変換装置１は、高圧３相電源ＰＳから受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、低圧三相交流電力に変換し、出力する。
電力変換装置１は、高圧３相電源ＰＳから受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、低圧三相交流電力に変換し、出力する。
【0012】
多相変圧器３の一例は１２相変圧器であり、整流回路４の一例は４つの３相全波整流回路を備える。以下、一例として、多相変圧器３が１２相変圧器である場合について説明を続ける。
１２相変圧器は、低圧１２相の電圧を出力する。４つの３相全波整流回路は、１組の直流出力を生成する。１組の直流出力は、１組の電路である２本の出力線を含む直流線路Ｍ１によって直流負荷ＤＬに供給される。直流負荷ＤＬの筐体は接地されている。
保護回路６は、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線と接続される。保護回路６の一例は、地絡保護回路であり、接地されている。
１２相変圧器は、低圧１２相の電圧を出力する。４つの３相全波整流回路は、１組の直流出力を生成する。１組の直流出力は、１組の電路である２本の出力線を含む直流線路Ｍ１によって直流負荷ＤＬに供給される。直流負荷ＤＬの筐体は接地されている。
保護回路６は、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線と接続される。保護回路６の一例は、地絡保護回路であり、接地されている。
【0013】
漏電信号出力回路７は、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線と接続される。漏電信号出力回路７は、２本の出力線間の電力に基づいて漏電を検出する。漏電信号出力回路７は、漏電を検出した場合に、漏電を検出したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１０に出力する。
補助スイッチ回路８は、２本の出力線のうち、正極側電路に配置されている。補助スイッチ回路８は、主スイッチ（図示なし）がオン／オフされることでオン／オフ動作し、直流線路Ｍ１が開閉される。
制御／出力回路１０は、整流回路４と直流負荷ＤＬとを電気的に接続する直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を接続又は開放する。例えば、制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路７が出力した漏電信号を取得した場合に、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって、整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
補助スイッチ回路８は、２本の出力線のうち、正極側電路に配置されている。補助スイッチ回路８は、主スイッチ（図示なし）がオン／オフされることでオン／オフ動作し、直流線路Ｍ１が開閉される。
制御／出力回路１０は、整流回路４と直流負荷ＤＬとを電気的に接続する直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を接続又は開放する。例えば、制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路７が出力した漏電信号を取得した場合に、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって、整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
【0014】
１２相変圧器が出力する低圧１２相の電圧のうち、低圧３相の電圧は、３本の出力線を含む交流線路Ｍ２によって交流負荷ＡＬに供給される。交流負荷ＡＬの筐体は接地されている。
漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点と接続される。多相変圧器３の２次側結線の中点は、漏電検出回路１２を介して接地されている。
漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２と接続される。漏電信号出力回路１３は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて漏電を検出する。漏電信号出力回路１３は、漏電を検出した場合に、漏電を検出したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点と接続される。多相変圧器３の２次側結線の中点は、漏電検出回路１２を介して接地されている。
漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２と接続される。漏電信号出力回路１３は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて漏電を検出する。漏電信号出力回路１３は、漏電を検出した場合に、漏電を検出したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
【0015】
補助スイッチ回路１４は、主スイッチ（図示なし）がオン／オフされることでオン／オフ動作し、交流線路Ｍ２が開閉される。
制御／出力回路１６は、多相変圧器３と交流負荷ＡＬとを電気的に接続する交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を接続又は開放する。例えば、制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得した場合に、直流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放する。
制御／出力回路１６は、多相変圧器３と交流負荷ＡＬとを電気的に接続する交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を接続又は開放する。例えば、制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得した場合に、直流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放する。
【0016】
図２は、本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。多相変圧器３の一例として、１２相変圧器３ａの具体的構成について説明する。
図２に示すように、１２相変圧器３ａは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線２１、２次側巻線Ｌ２を構成する４つの巻線（第２巻線２２、第３巻線２３、第４巻線２４、第５巻線２５）を備えている。何れの巻線も、入力される３相電力に対応する３つの巻回部（２１ａ～２１ｃ、２２ａ～２２ｃ、２３ａ～２３ｃ、２４ａ～２４ｃ、２５ａ～２５ｃ）を有している。
図２に示すように、１２相変圧器３ａは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線２１、２次側巻線Ｌ２を構成する４つの巻線（第２巻線２２、第３巻線２３、第４巻線２４、第５巻線２５）を備えている。何れの巻線も、入力される３相電力に対応する３つの巻回部（２１ａ～２１ｃ、２２ａ～２２ｃ、２３ａ～２３ｃ、２４ａ～２４ｃ、２５ａ～２５ｃ）を有している。
【0017】
第１巻線２１はデルタ結線され、３つの端子（Ｒｉｎ、Ｓｉｎ、Ｔｉｎ）に高圧の３相交流電力が接続される。第２～第５巻線２２，２３，２４，２５は、全てスター結線されている。但し、後述するように、第４巻線２４、第５巻線２５は完全な形でのスター結線ではない。以下、３相をＲ相、Ｓ相、Ｔ相として説明する。尚、第１巻線２１はスター結線であってもよい。
【0018】
１２相変圧器３ａの２次側は、第２巻線２２の出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１、第３巻線２３の出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２、第４巻線２４の出力端子Ｒ３，Ｓ３，Ｔ３、第５巻線２５の出力端子Ｒ４，Ｓ４，Ｔ４を有し、全１２端子を備えている。
第２巻線２２と第３巻線２３のスター結線された中性点Ｑ同士は連結され、第３巻線２３は第２巻線２２に対して極性が反転するように鉄心１８に巻回されている。また、第４巻線２４と第５巻線２５とは、第３巻線２３の途中の同一点から分岐して形成され、第４巻線２４と第５巻線２５とは、第３巻線２３の中性点Ｑを兼用している。
第２巻線２２と第３巻線２３のスター結線された中性点Ｑ同士は連結され、第３巻線２３は第２巻線２２に対して極性が反転するように鉄心１８に巻回されている。また、第４巻線２４と第５巻線２５とは、第３巻線２３の途中の同一点から分岐して形成され、第４巻線２４と第５巻線２５とは、第３巻線２３の中性点Ｑを兼用している。
【0019】
第４巻線２４、第５巻線２５は具体的に以下のように鉄心１８に巻回されている。まず、第４巻線２４の各相は次のように巻回されている。
Ｒ相巻線２４ａは、第３巻線２３のＲ相巻線２３ａの途中から分岐して引き出され、１次側Ｓ相と共通の脚部鉄心１８ｂに巻回されている。先端が出力端子Ｒ３である。
Ｓ相巻線２４ｂは、第３巻線２３のＳ相巻線２３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＴ相（或いは第２巻線２２のＴ相）と共通の脚部鉄心１８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｓ３である。
Ｔ相巻線２４ｃは、第３巻線２３のＴ相巻線２３ｃの途中から分岐して引き出され、１次側Ｒ相と共通の脚部鉄心１８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｔ３である。
Ｒ相巻線２４ａは、第３巻線２３のＲ相巻線２３ａの途中から分岐して引き出され、１次側Ｓ相と共通の脚部鉄心１８ｂに巻回されている。先端が出力端子Ｒ３である。
Ｓ相巻線２４ｂは、第３巻線２３のＳ相巻線２３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＴ相（或いは第２巻線２２のＴ相）と共通の脚部鉄心１８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｓ３である。
Ｔ相巻線２４ｃは、第３巻線２３のＴ相巻線２３ｃの途中から分岐して引き出され、１次側Ｒ相と共通の脚部鉄心１８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｔ３である。
【0020】
第５巻線２５の各相は次のように巻回されている。
Ｒ相巻線２５ａは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＲ相巻線２３ａの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＴ相（或いは第２巻線２２のＴ相）と共通の脚部鉄心１８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｒ４である。
Ｓ相巻線２５ｂは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＳ相巻線２３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＲ相（或いは第２巻線２２のＲ相）と共通の脚部鉄心１８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｓ４である。
Ｔ相巻線２５ｃは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＴ相巻線２３ｃの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＳ相（或いは第２巻線２２のＳ相）と共通の脚部鉄心１８ｂに巻回されている。先端が出力端子Ｔ４である。
Ｒ相巻線２５ａは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＲ相巻線２３ａの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＴ相（或いは第２巻線２２のＴ相）と共通の脚部鉄心１８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｒ４である。
Ｓ相巻線２５ｂは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＳ相巻線２３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＲ相（或いは第２巻線２２のＲ相）と共通の脚部鉄心１８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｓ４である。
Ｔ相巻線２５ｃは、第４巻線２４と同一部位である第３巻線２３のＴ相巻線２３ｃの途中から分岐して引き出され、第１巻線２１のＳ相（或いは第２巻線２２のＳ相）と共通の脚部鉄心１８ｂに巻回されている。先端が出力端子Ｔ４である。
【0021】
図３は、本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。図３は２次側巻線Ｌ２の個々の巻線のベクトル説明図であり、第２巻線２２のＲ１相を基準に各相を示している。
図３に示すように、第２巻線２２の３相の巻線２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、入力される３相電力と同様にそれぞれ１２０度の位相差を有する電圧を出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１から出力する。
第３巻線２３の各巻線２３ａ，２３ｂ，２３ｃの位相は、この第２巻線２２に対して上述したように正反対の極性を示し、出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２の位相は、第２巻線２２のＲ１，Ｓ１，Ｔ１の各相に対して１８０度の位相差を有している。尚、第２巻線２２に対する第３巻線２３の巻回数は、０．７３倍（√３－１倍）となっている。
図３に示すように、第２巻線２２の３相の巻線２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、入力される３相電力と同様にそれぞれ１２０度の位相差を有する電圧を出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１から出力する。
第３巻線２３の各巻線２３ａ，２３ｂ，２３ｃの位相は、この第２巻線２２に対して上述したように正反対の極性を示し、出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２の位相は、第２巻線２２のＲ１，Ｓ１，Ｔ１の各相に対して１８０度の位相差を有している。尚、第２巻線２２に対する第３巻線２３の巻回数は、０．７３倍（√３－１倍）となっている。
【0022】
第４巻線２４の第３巻線２３から引き出した巻線２４ａ，２４ｂ，２４ｃの各出力端子Ｒ３，Ｓ３，Ｔ３の位相は、第２巻線２２の各相と同位相の電圧を発生する。
第５巻線２５の第３巻線２３から引き出した巻線２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各出力端子Ｒ４，Ｓ４，Ｔ４の位相は、第４巻線２４と同様に第２巻線２２の対応する各相の出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１と同位相の電圧を発生する。
第５巻線２５の第３巻線２３から引き出した巻線２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各出力端子Ｒ４，Ｓ４，Ｔ４の位相は、第４巻線２４と同様に第２巻線２２の対応する各相の出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１と同位相の電圧を発生する。
【0023】
図４は、本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。図４は２次側の位相説明図で、第２巻線２２のＲ１端子の位相に対する第３巻線２３，第４巻線２４，第５巻線２５の出力位相を示している。
図４に示すように、第２巻線２２のＲ１端子とＴ１端子間の電圧絶対値及び位相に対して、第２巻線２２のＲ１端子と第４巻線２４のＴ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は１５度遅れている。
また、第２巻線２２のＲ１端子と第３巻線２３のＲ２端子間の電圧絶対値は等しく、位相は３０度遅れている。第２巻線２２のＲ１端子と第５巻線２５のＳ４端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
図４に示すように、第２巻線２２のＲ１端子とＴ１端子間の電圧絶対値及び位相に対して、第２巻線２２のＲ１端子と第４巻線２４のＴ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は１５度遅れている。
また、第２巻線２２のＲ１端子と第３巻線２３のＲ２端子間の電圧絶対値は等しく、位相は３０度遅れている。第２巻線２２のＲ１端子と第５巻線２５のＳ４端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
【0024】
前述した実施形態では、多相変圧器３が１２相変圧器である場合について説明したが、この例に限られない。例えば、多相変圧器３が、３相変圧器でもよいし、６相変圧器でもよいし、２４相変圧器でもよい。一例として、多相変圧器３が６相変圧器である場合について説明する。
図５は、本実施形態に係る電力変換装置の他の例を示す回路図である。図５は、多相変圧器３を６相変圧器３ｂとした電力変換装置１の構成図である。図５には、１２相変圧器３ａを使用した構成のうち、直流漏電検出回路５、整流回路４を示している。但し、整流回路４は、６相の交流電圧を整流すればよいため、ダイオード数は半減している。
図５は、本実施形態に係る電力変換装置の他の例を示す回路図である。図５は、多相変圧器３を６相変圧器３ｂとした電力変換装置１の構成図である。図５には、１２相変圧器３ａを使用した構成のうち、直流漏電検出回路５、整流回路４を示している。但し、整流回路４は、６相の交流電圧を整流すればよいため、ダイオード数は半減している。
【0025】
図６は、本実施形態に係る電力変換装置の他の例を示す回路図である。６相変圧器３ｂは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線４１、２次側巻線Ｌ２を構成する第２巻線４２及び第３巻線４３の３つの巻線を有している。何れも３相電力に対応するための３つの巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）を有し、スター結線されている。
【0026】
第１巻線４１は高圧の３相電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の各相が接続されるＲｉｎ，Ｓｉｎ，Ｔｉｎの３端子（１次側端子）を備えている。第２巻線４２は３つの出力端子（２次側端子）Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１を有し、第３巻線４３は３つの出力端子（２次側端子）Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２を有している。第２巻線４２と第３巻線４３のスター結線された中性点同士は連結されている。
【0027】
各巻線４１，４２，４３の巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）は、この鉄心４８の３本の脚にそれぞれ巻回されている。但し、第３巻線４３は第２巻線４２に比べて巻回数が少なく、第２巻線４２と第３巻線４３とは１：（√３－１）の比で巻回されている。具体的に、第３巻線４３は第２巻線４２に比べて約０．７３倍の巻数で巻回されている。
【0028】
図７は、本実施形態に係る電力変換装置の他の例を説明するための図である。図７は、前述したように巻回した２次側の６端子に発生する電圧のベクトル図を示し、（ａ）は各相の電圧、（ｂ）は線間電圧を示している。
図７の（ａ）に示すように、第２巻線４２から出力される３相の電圧ＶＲ１、ＶＳ１、ＶＴ１、及び第３巻線４３から出力される３相の電圧ＶＲ２，ＶＳ２，ＶＴ２は、それぞれ１２０度の位相差を有しているが、第３巻線４３の出力は第２巻線４２との巻線比に比例して小さい。そのため、出力される電圧が巻き数比に比例した大きさとなる。
図７の（ａ）に示すように、第２巻線４２から出力される３相の電圧ＶＲ１、ＶＳ１、ＶＴ１、及び第３巻線４３から出力される３相の電圧ＶＲ２，ＶＳ２，ＶＴ２は、それぞれ１２０度の位相差を有しているが、第３巻線４３の出力は第２巻線４２との巻線比に比例して小さい。そのため、出力される電圧が巻き数比に比例した大きさとなる。
【0029】
線間（相間）電圧は、図７（ｂ）に示すように、Ｒ１端子－Ｓ１端子間の電圧ＶＳ１－Ｒ１の位相に対して、Ｓ１端子－Ｓ２端子間の電圧ＶＳ１－Ｓ２（ＶＳ１＋ＶＳ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
Ｓ１端子－Ｔ１端子間の電圧ＶＴ１－Ｓ１の位相に対して、Ｔ１端子－Ｔ２端子間の電圧ＶＴ１－Ｔ２（ＶＴ１＋ＶＴ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
Ｔ１端子－Ｒ１端子間の電圧ＶＲ１－Ｔ１の位相に対して、Ｒ１端子－Ｒ２端子間の電圧ＶＲ１－Ｒ２（ＶＲ１＋ＶＲ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
各巻線を巻回した６相変圧器３ｂの出力電圧は全波整流する整流回路４で整流され、１２相の電圧波形から成る直流が生成され、リップルの小さい直流電圧を得ることができる。
Ｓ１端子－Ｔ１端子間の電圧ＶＴ１－Ｓ１の位相に対して、Ｔ１端子－Ｔ２端子間の電圧ＶＴ１－Ｔ２（ＶＴ１＋ＶＴ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
Ｔ１端子－Ｒ１端子間の電圧ＶＲ１－Ｔ１の位相に対して、Ｒ１端子－Ｒ２端子間の電圧ＶＲ１－Ｒ２（ＶＲ１＋ＶＲ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
各巻線を巻回した６相変圧器３ｂの出力電圧は全波整流する整流回路４で整流され、１２相の電圧波形から成る直流が生成され、リップルの小さい直流電圧を得ることができる。
【0030】
このように、第１巻線４１に加えて、２次側の電圧を生成する第２巻線４２及び第３巻線４３もスター結線するため、生成する電圧を一定にし易い。そして、第３巻線４３もスター結線されるため、従来のデルタ結線に比べて巻数を√３分の１減らすことができるため、６相変圧器３ｂを小型にできる。
第２巻線４２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線４２と第３巻線４３の同一相間の線間電圧は３０度の位相差を有して発生するため、６相の電圧を生成できる。全波整流することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することができる。
よって、６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成することで、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
第２巻線４２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線４２と第３巻線４３の同一相間の線間電圧は３０度の位相差を有して発生するため、６相の電圧を生成できる。全波整流することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することができる。
よって、６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成することで、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
【0031】
本実施形態に係る電力変換装置１によれば、電力変換装置１は、高圧三相交流電力を低圧多相交流電力に変換する多相変圧器３と、低圧多相交流電力を直流電力に変換する整流回路４と、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路１２とを備える。多相変圧器３の２次側結線の中点は、漏電検出回路１２を介して接地されている。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力できるとともに、交流配線の漏電を検出できる。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力できるとともに、交流配線の漏電を検出できる。
【0032】
電力変換装置１において、整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行う直流漏電検出回路５をさらに備える。
このように構成することによって、直流漏電検出回路５は、直流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができるため、交流配線の漏電に加え、直流配線の漏電を検出できる。
このように構成することによって、直流漏電検出回路５は、直流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができるため、交流配線の漏電に加え、直流配線の漏電を検出できる。
【0033】
（実施形態の変形例１）
図８は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す図である。図８において、多相変圧器３は１２相変圧器の２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。
実施形態の変形例1に係る電力変換装置１ａは、電力変換装置１において、直流漏電検出回路５の代わりに直流漏電検出回路５ａを備え、保護回路６の代わりに保護回路６ａを備え、漏電保護補助回路１１の代わりに漏電保護補助回路１１ａを備え、漏電検出回路１２の代わりに漏電検出回路１２ａを備える。
図８は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す図である。図８において、多相変圧器３は１２相変圧器の２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。
実施形態の変形例1に係る電力変換装置１ａは、電力変換装置１において、直流漏電検出回路５の代わりに直流漏電検出回路５ａを備え、保護回路６の代わりに保護回路６ａを備え、漏電保護補助回路１１の代わりに漏電保護補助回路１１ａを備え、漏電検出回路１２の代わりに漏電検出回路１２ａを備える。
【0034】
保護回路６ａは、２個の抵抗Ｒｒを含んで構成される。保護回路６ａにおいて、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線（配線）の各々は、抵抗Ｒｒを介して接地される。抵抗Ｒｒの抵抗値の一例は、１０ｋΩ～５０ｋΩである。
換言すれば、保護回路６ａは、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線（配線）間を接続する抵抗を備え、抵抗の中点が接地されている。
漏電検出回路１２ａは、バリスタＶとコンデンサＣとを含んで構成される。漏電検出回路１２ａは、多相変圧器３の２次側結線の中点とバリスタＶおよびコンデンサＣの一方の端子とが接続され、バリスタＶおよびコンデンサＣの他方の端子は接地される。
換言すれば、保護回路６ａは、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線（配線）間を接続する抵抗を備え、抵抗の中点が接地されている。
漏電検出回路１２ａは、バリスタＶとコンデンサＣとを含んで構成される。漏電検出回路１２ａは、多相変圧器３の２次側結線の中点とバリスタＶおよびコンデンサＣの一方の端子とが接続され、バリスタＶおよびコンデンサＣの他方の端子は接地される。
【0035】
（電力変換装置１ａの動作）
図９は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の動作の一例を示す図である。図９を参照して交流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。交流配線側で漏電が発生した場合の電流の経路を破線で示す。
一例として、Ｒ相が漏電した場合について説明する。Ｒ相からの漏電電流は大地から漏電検出回路１２ａを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
漏電電流が漏電検出回路１２ａから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ａのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ａのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
図９は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の動作の一例を示す図である。図９を参照して交流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。交流配線側で漏電が発生した場合の電流の経路を破線で示す。
一例として、Ｒ相が漏電した場合について説明する。Ｒ相からの漏電電流は大地から漏電検出回路１２ａを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
漏電電流が漏電検出回路１２ａから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ａのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ａのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0036】
Ｒ相が漏電した場合に限らず、Ｓ相、Ｔ相が漏電した場合についても同様に、漏電電流が漏電検出回路１２ａから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ａのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ａのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0037】
漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２ａのコンデンサＣの端子間の電位差を計測し、電位差の計測結果を監視している。漏電検出回路１２ａのコンデンサＣの端子間の電位差は、正常時には零である。
漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの端子間の電位差が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの電位差が閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放することによって多相変圧器３と交流負荷ＡＬとの間を遮断する。
漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの端子間の電位差が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの電位差が閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放することによって多相変圧器３と交流負荷ＡＬとの間を遮断する。
【0038】
図１０は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の動作の一例を示す図である。図１０を参照して直流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。直流配線側で漏電が発生した場合の電流の経路を破線で示す。
一例として、直流電路Ｍ１に含まれる２本の出力線の一方で地絡が発生した場合について説明する。地絡電流は大地から保護回路６ａを介して他方の出力線へ流れ、その後整流回路４、多相変圧器３を経由して地絡した出力線に流れる。
地絡電流が保護回路６ａから他方の出力線へ流れるときに、保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。地絡電流が保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
一例として、直流電路Ｍ１に含まれる２本の出力線の一方で地絡が発生した場合について説明する。地絡電流は大地から保護回路６ａを介して他方の出力線へ流れ、その後整流回路４、多相変圧器３を経由して地絡した出力線に流れる。
地絡電流が保護回路６ａから他方の出力線へ流れるときに、保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。地絡電流が保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0039】
漏電信号出力回路７は、保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒｒの両端電圧を計測し、電流あるいは電圧の計測結果を監視している。保護回路６の抵抗素子Ｒｒには、正常時一定の電流が流れている。例えば、直流電路に３８０Ｖの電圧が通電されている場合、抵抗素子Ｒｒが１０ｋΩであれば、１９ｍＡが常時流れている。
漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒｒの両端電圧の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒｒに流れる電流の計測結果が１０ｍＡ以下になった場合に、地絡事故が発生した判断するようにしてもよい。
漏電信号出力回路７は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が検出されたことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１０に出力する。
制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路７が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって、整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒｒの両端電圧の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒｒに流れる電流の計測結果が１０ｍＡ以下になった場合に、地絡事故が発生した判断するようにしてもよい。
漏電信号出力回路７は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が検出されたことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１０に出力する。
制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路７が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって、整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
【0040】
前述した実施形態の変形例１において、漏電信号出力回路７は、保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒに流れる電流および抵抗素子Ｒｒの両端電圧を計測し、電流および電圧の計測結果を監視するようにしてもよい。漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒｒに流れる電流と抵抗素子Ｒｒの両端電圧のいずれか一方又は両方の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断するようにしてもよい。 実施形態の変形例１に係る電力変換装置１ａによれば、電力変換装置１ａは、電力変換装置１において、直流漏電検出回路５は、直流電力を出力する配線間を接続する抵抗を備え、抵抗の中点が接地されている。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。
このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる。さらに、直流電路Ｍ１に地絡が発生した場合に地絡電流を保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。
このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる。さらに、直流電路Ｍ１に地絡が発生した場合に地絡電流を保護回路６ａの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0041】
電力変換装置１ａにおいて、漏電検出回路１２ａは、バリスタとコンデンサとを含む。
このように構成することによって、交流配線側で漏電が発生した場合に地絡電流が漏電検出回路１２ａのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
このように構成することによって、交流配線側で漏電が発生した場合に地絡電流が漏電検出回路１２ａのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0042】
（実施形態の変形例２）
図１１は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す図である。図１１において、多相変圧器３は、１２相変圧器の２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。
実施形態の変形例２に係る電力変換装置１ｂは、電力変換装置１において、直流漏電検出回路５は省略され、漏電保護補助回路１１の代わりに漏電保護補助回路１１ｂを備え、漏電検出回路１２の代わりに漏電検出回路１２ｂを備える。
漏電検出回路１２ｂは、バリスタＶとコンデンサＣと抵抗Ｒとを含んで構成される。漏電検出回路１２ｂは、多相変圧器３の２次側結線の中点とバリスタＶ、コンデンサＣおよび抵抗Ｒの一方の端子とが接続され、バリスタＶ、コンデンサＣおよび抵抗Ｒの他方の端子は接地される。
漏電信号出力回路１３と、制御／出力回路１０とが接続される。
図１１は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す図である。図１１において、多相変圧器３は、１２相変圧器の２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。
実施形態の変形例２に係る電力変換装置１ｂは、電力変換装置１において、直流漏電検出回路５は省略され、漏電保護補助回路１１の代わりに漏電保護補助回路１１ｂを備え、漏電検出回路１２の代わりに漏電検出回路１２ｂを備える。
漏電検出回路１２ｂは、バリスタＶとコンデンサＣと抵抗Ｒとを含んで構成される。漏電検出回路１２ｂは、多相変圧器３の２次側結線の中点とバリスタＶ、コンデンサＣおよび抵抗Ｒの一方の端子とが接続され、バリスタＶ、コンデンサＣおよび抵抗Ｒの他方の端子は接地される。
漏電信号出力回路１３と、制御／出力回路１０とが接続される。
【0043】
（電力変換装置１ｂの動作）
交流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。一例として、Ｒ相が漏電した場合について説明する。Ｒ相からの漏電電流は大地から漏電検出回路１２ｂを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
漏電電流が漏電検出回路１２ｂから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ｂのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ｂのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
交流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。一例として、Ｒ相が漏電した場合について説明する。Ｒ相からの漏電電流は大地から漏電検出回路１２ｂを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
漏電電流が漏電検出回路１２ｂから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ｂのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ｂのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0044】
Ｒ相が漏電した場合に限らず、Ｓ相、Ｔ相が漏電した場合についても同様に、漏電電流が漏電検出回路１２ｂから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ｂのバリスタＶにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ｂのバリスタＶで制限されるため、交流配線側で電路異常が発生した場合に、バリスタＶにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0045】
漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２ｂのコンデンサＣの端子間の電位差を計測し、電位差の計測結果を監視している。漏電検出回路１２ｂのコンデンサＣの端子間の電位差は、正常時には零である。
漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの端子間の電位差が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの電位差が閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が発生したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放することによって多相変圧器３と交流負荷ＡＬとの間を遮断する。
漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの端子間の電位差が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、コンデンサＣの電位差が閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が発生したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１６に出力する。
制御／出力回路１６は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、交流線路Ｍ２に含まれる３本の出力線を開放することによって多相変圧器３と交流負荷ＡＬとの間を遮断する。
【0046】
直流配線側で漏電等の電路異常が発生した場合について説明する。図１１において、直流配線側で漏電が発生した場合の電流の経路を破線で示す。
一例として、直流電路Ｍ１に含まれる２本の出力線の一方で地絡が発生した場合について説明する。地絡電流は大地から漏電検出回路１２ｂを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
地絡電流が、漏電検出回路１２ｂから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
一例として、直流電路Ｍ１に含まれる２本の出力線の一方で地絡が発生した場合について説明する。地絡電流は大地から漏電検出回路１２ｂを介して多相変圧器３の２次側結線の中点に流れる。
地絡電流が、漏電検出回路１２ｂから多相変圧器３の２次側結線の中点に流れるときに、漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒにより電流が制限される。地絡電流が漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒで制限されるため、直流電力出力側で電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0047】
漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒの両端電圧を計測し、電流あるいは電圧の計測結果を監視している。漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒには、正常時に電流は流れていない。
漏電信号出力回路１３は、抵抗素子Ｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒの両端電圧の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、抵抗素子Ｒに流れる電流の計測結果が所定の閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が発生したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１０に出力する。
制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
前述した実施形態の変形例２において、漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒに流れる電流および抵抗素子Ｒの両端電圧を計測し、電流および電圧の計測結果を監視するようにしてもよい。漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒに流れる電流と抵抗素子Ｒの両端電圧のいずれか一方又は両方の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断するようにしてもよい。
漏電信号出力回路１３は、抵抗素子Ｒに流れる電流あるいは抵抗素子Ｒの両端電圧の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断する。例えば、漏電信号出力回路１３は、抵抗素子Ｒに流れる電流の計測結果が所定の閾値以上になった場合に、地絡事故が発生した判断する。漏電信号出力回路１３は、異常が発生したと判断した場合に、漏電が発生したことを通知するための漏電信号を制御／出力回路１０に出力する。
制御／出力回路１０は、漏電信号出力回路１３が出力した漏電信号を取得し、取得した漏電信号に基づいて、直流線路Ｍ１に含まれる２本の出力線を開放することによって整流回路４と直流負荷ＤＬとの間を遮断する。
前述した実施形態の変形例２において、漏電信号出力回路１３は、漏電検出回路１２ｂの抵抗素子Ｒに流れる電流および抵抗素子Ｒの両端電圧を計測し、電流および電圧の計測結果を監視するようにしてもよい。漏電信号出力回路７は、抵抗素子Ｒに流れる電流と抵抗素子Ｒの両端電圧のいずれか一方又は両方の計測結果が所定の範囲を外れた場合に、異常が発生したと判断するようにしてもよい。
【0048】
実施形態の変形例２に係る電力変換装置１ｂによれば、電力変換装置１ｂは、電力変換装置１において、漏電検出回路１２ｂは、整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行う。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる。
さらに、漏電検出回路１２ｂは、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出に加え、整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路を別途備える場合と比較して、電力変換装置１ｂを小型化できる。
このように構成することによって、多相変圧器３の２次側結線の中点を、漏電検出回路１２を介して接地できるため、漏電検出回路１２は、多相変圧器３の２次側結線の中点の電圧に基づいて、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。このため、電力変換装置１は、直流電力および交流電力を出力でき、交流配線の漏電を検出できる。
さらに、漏電検出回路１２ｂは、多相変圧器３によって高圧三相交流電力が変換された低圧三相交流電力を出力する配線の漏電検出に加え、整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行うことができる。整流回路４によって低圧多相交流電力が変換された直流電力を出力する配線の漏電検出を行う漏電検出回路を別途備える場合と比較して、電力変換装置１ｂを小型化できる。
【0049】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、実施形態に係る電力変換装置１と、実施形態の変形例１に係る電力変換装置１ａと、実施形態の変形例２に係る電力変換装置１ｂとのうち、少なくとも２つが適宜組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【0050】
１、１ａ、１ｂ…電力変換装置、３…多相変圧器、３ａ…１２相変圧器、３ｂ…６相変圧器、４…整流回路、５、５ａ、５ｂ…直流漏電検出回路、６、６ａ、６ｂ…保護回路、７…漏電信号出力回路、８…補助スイッチ回路、９…直流遮断器、１０…制御／出力回路、１１、１１ａ、１１ｂ…漏電保護補助回路、１２、１２ａ、１２ｂ…漏電検出回路、１３…漏電信号出力回路、１４…補助スイッチ回路、１５…交流漏電遮断器、１６…制御／出力回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】