過電流継電器
【課題】 本発明は故障電流を検出して、早速に故障電流に応じ、ブレーカを駆動する駆動信号を生成することができる過電流継電器を提供する。
【解決手段】本発明の過電流継電器１００は、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する少なくても一つのホールセンサ１１０と、ホール電圧信号を濾波するために用いられて、指数関数波形のみを有して濾波された信号を出力するフィルタ１２０と、参考電圧を提供する参考電圧発生器１３０と、濾波された信号と参考電圧を比較し、濾波された信号が参考電圧となる時、トリガ信号を出力するコンパレーター１４０と、トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる駆動信号を出力するブレーカドライバ１５０と含む。
【解決手段】本発明の過電流継電器１００は、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する少なくても一つのホールセンサ１１０と、ホール電圧信号を濾波するために用いられて、指数関数波形のみを有して濾波された信号を出力するフィルタ１２０と、参考電圧を提供する参考電圧発生器１３０と、濾波された信号と参考電圧を比較し、濾波された信号が参考電圧となる時、トリガ信号を出力するコンパレーター１４０と、トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる駆動信号を出力するブレーカドライバ１５０と含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流継電器に関し、特にホールセンサを利用する過電流継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力システムにおいて、過電流継電器は故障の電力線からの故障電流を例えばブレーカへの信号に変換して、故障した電力線を電力システムから断線して、故障電流よる損害を避けるように電力システム全体を保護する。図１は、従来の継電器１５を含む一般的な保護回路１０の回路図である。
【０００３】
保護回路１０において、周知のように、コンバータ（CT）１３は交流（AC）バス２１からの故障電流を検出するために用いられる。交流（AC）バス２１にカップリングされる設備は故障した時、大きな電流がACバス２１に流れる可能性があり、ACバス２１にカップリングされた電力システム（非表示）を損害する。継電器１５は、コンバータ（CT）１３により検出された故障電流を１つの信号に変換して、この信号をブレーカ１７へ転送する。ブレーカ１７は操作を行って、電力システムからACバス２１を切り離す。
【０００４】
周知のように、コンバータ１３は鉄心を含むので、磁気ヒステリシスの現象が存在する。大きな過電流は検出された時、非線形的なコンバータが電流を励起して、コンバータ１３の中の磁束密度が飽和する。なお、検出された電流の波形は歪んでいる。この歪みはブレーカ17の遮断動作を遅延することが可能である。
【０００５】
図２は従来技術における異なる継電器のトリップ曲線を示す略図である。図２において、水平軸は電流を表し、垂直軸は遮断時間を表す。図２に示すように、これらのトリップ曲線は放物線である。異なる継電器の特性は異なる曲率を有する。したがって、一つの電力システムにおいて、異なるメーカの各種類の継電器を採用する時、トリップ曲線の間の干渉を回避するために、継電器の差異に対する考慮の上に、隣接のトリップ曲線の間に必要な時間間隔を維持することが必要である。コンバータの検出が歪んだ時、コンバータの検出の歪みによる時間遅延は、ブレーカの不適な駆動操作を発生する可能性がある。
【０００６】
図３は電力線の故障期間における、理想的な三相コンバータの電流波形を示す図である。図３に示すように、各相に対して、コンバータの電流波形のエンベロープ（envelope）は滑らかな曲線であるはずである。図４は電力線の故障期間に、歪んだ一相コンバータの電流波形を示す図である。図４に示すように、電流波形のエンベロープは明白である。
【０００７】
前述のように、コンバータ１３の飽和磁束密度は時間遅延が起きるために、継電器１５はすぐに故障電流に対する反応ができない。従って、提供する電力品質とシステムの安全に影響があるため、前述の問題を解決することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、故障電流を検出して、早速に故障電流に応じ、ブレーカを駆動する駆動信号を生成することができる過電流継電器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的を達成するために、本発明の過電流継電器は、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する少なくても一つのホールセンサと、ホール電圧信号を濾波するために用いられて、指数関数波形のみを有して濾波された信号を出力するフィルタ１２０と、参考電圧を提供する参考電圧発生器と、濾波された信号と参考電圧を比較し、濾波された信号が参考電圧となる時、トリガ信号を出力するコンパレーターと、トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる駆動信号を出力するブレーカドライバと含む。
【００１０】
本発明の過電流継電器は、主要部、検出部及び変換部を有する。ホールセンサは検出部に設けられる。未使用の時、検出部は主要部から分離される。使用の時、検出部はまた主要部にカップリングされる。未使用の時、変換部は主要部から分離されてもよい。使用の時、変換部は主要部にカップリングされる。変換部は、後で利用するためにホールセンサのホール電圧信号をデジタル信号と、光信号に変換する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術における従来の継電器を含む一般的な保護回路の回路図である。
【図２】従来技術における異なる継電器のトリップ曲線を示す略図である。
【図３】電力線の故障期間における、理想的な三相コンバータの電流波形を示す図である。
【図４】電力線の故障期間における、歪んだ一相コンバータの電流波形を示す図である。
【図５】本発明の一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図６】従来技術におけるコンバータ及び本発明のホールセンサが検出された故障電流の波形を示す図である。
【図７】本発明におけるフィルタで正弦波を濾波されたホール電圧信号の波形を示す略図である。
【図８】本発明における過電流継電器の濾波されたホール電圧信号Vhf、参考電圧Vr及びトリガ信号Coの波形を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１０】図９に示す過電流継電器の応用例を示す略図である。
【図１１】図９に示す過電流継電器の他の応用例を示す略図である。
【図１２】本発明の他のまた一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１３】本発明における過電流継電器の主要部の各側視図である。
【図１４】本発明における過電流継電器の主要部と検出部の組合図である。
【図１５】本発明の他のまた一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１６】本発明における過電流検出/変換装置を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の上記目的と特徴と効果が更に明らかに理解できるように、添付図面を参照して詳しく説明する。
【００１３】
本発明はホールセンサを利用して、故障電流を検出することにより、コンバータ（CT）の使用を回避する。従って、本発明はコンバータの飽和磁束密度によって起きる時間遅延を回避する。
【００１４】
図５は本発明の一つの実施例における過電流継電器１００の回路図である。過電流継電器１００は電力線等の故障電流を検出するために用いられるホールセンサ１１０を有する。ホールセンサは周知の装置である。ホールセンサは電力システムを流れる電流の磁束密度を検出することによって、ホール電場を生成してホール電圧信号が得られる。ホールセンサ１１０は検出された電流をホール電圧信号に変換する。ホールセンサ１１０は鉄心を含まないので、故障電流が大きくても歪み現象は発生しない。図６は従来技術におけるコンバータ及び本発明のホールセンサがそれぞれ検出された故障電流の波形６１、６３を示す図である。図６に示すように、本発明の過電流継電器１００は検出した故障電流の波形が真の故障電流の波形と接近する。
【００１５】
例えば、三相電力システムにおいて、電力システムの電力線（非図示）に故障が発生した場合に、電流波形が大きな交流故障電流のみを含むことではなく、指数関数的な減衰波も含む。即ち、故障電流Iwを反応するホールセンサ１１０のホール電圧信号Vhは、正弦波と指数関数波を含む。過電流継電器１００において、フィルタ１２０は、ホール電圧信号Vhの正弦波を濾波する。フィルタ１２０が出力した濾波された信号Vhfは指数関数波のみを含む。図７は正弦波を濾波されたホール電圧信号Vhfの波形を示す略図である。
【００１６】
フィルタ１２０の出力信号Vhfは、コンパレーター１４０によって、参考電圧Vrと比較される。前述参考電圧Vrは参考電圧発生器１３０により提供される。
【００１７】
一旦濾波されたホール電圧信号Vhfが参考電圧Vrとなる時、コンパレーター１４０はトリガ信号Coを出力して、ブレーカドライバ１５０をトリガする。最初指数関数波は急に上昇する。トリガ信号Coは簡単な方形波パルスであって、且つ故障電流が発生する時、数微秒以内で生成できる。従って、一旦故障電流が検出された、非常的に短い時間以内にブレーカを駆動するためにブレーカドライバ１５０がトリガされる。ブレーカドライバ１５０がトリガされる時、駆動信号Sdを生成する。駆動信号Sdはブレーカ（非図示）を駆動するために用いられ、故障の電力線を電力システムから断線する。図８は濾波されたホール電圧信号Vhf、参考電圧Vr及びトリガ信号Coの波形を示す図である。トリガ信号Coは方形波、例えばパルスである。方形波Coの立ち上がりエッジは、ブレーカドライバ１５０をトリガでき、ブレーカ（非図示）を駆動する。ブレーカドライバ１５０はサイリスタにより実現できる。
【００１８】
過電流継電器１００に提供された電力は交流電Vpac或いは直流電Vpdcである。例えば、交流電Vpacは１１５Vの交流電圧である。この交流電圧はAC-DC整流器１０３によって、適当な電位（例えば５V）の直流電圧に変換される。この低直流電圧はホールセンサ１１０と参考電圧発生器１３０に提供される。例えば、参考電圧発生器１３０は５Vの直流電圧を受信して、必要な電位を有する参考電圧を出力する。なるべく、参考電圧発生器１３０が連続的に調整でき、各種の必要な参考電圧を提供する。
【００１９】
過電流継電器１００は直流（DC）電力システムに用いられてもできる。直流故障電流は正弦波を含まない。従って、フィルタ１２０の出力Vhfは、ホールセンサ１１０のホール電圧信号Vhと似る。特にこの場合に、濾波されたホール電圧信号Vhfは、また急に上昇する区間を有する。従って、過電流継電器１００はまた早速に故障電流に応じる。過電流継電器１００が直流電力システムに用いられる場合に、DC-DCコンバータ１０５は高電力電圧Vpdc（例えば１１５V）を低電圧（例えば５V）に変換して、この低電圧をホールセンサ１１０と参考電圧発生器１３０に提供する。交流電力システム及び直流電力システムの両者にも適用されるために、なるべく過電流継電器１００はAC-DC整流器１０３及びDC-DCコンバータ１０５を含む。
【００２０】
図９は本発明の他の実施例における過電流継電器２００の回路図である。この実施例において、過電流検出部２１０は複数のホールセンサ２１４、２１６、２１８を有する。過電流検出部２１０は過電流継電器２００の過電流継電器主要部２０１の外に設けられる。例えば、ホールセンサ２１４、２１６、２１８は電力線ケーブルを囲うように設けられ、故障電流を検出する。過電流継電器主要部２０１は三つフィルタ２２２、２２４、２２６及び三つ対応のコンパレーター２４２、２４４、２４６を有する。これらのフィルタ２２２、２２４、２２６はホールセンサ２１４、２１６、２１８のホール電圧信号Vh1、Vh2、Vh3をそれぞれ濾波して、濾波された信号Vhf1、Vhf2、Vhf3を出力する。これらのコンパレーター２４２、２４４、２４６は、濾波された信号Vhf1、Vhf2、Vhf3と参考電圧発生器２３０による提供された参考電圧Vrをそれぞれ比較し、濾波された信号のうちどちらか一つが参考電圧Vrとなる時、故障電流が発生したことになる。これらのコンパレーター２４２、２４４、２４６による出力された方形波形式（例えばパルス）のトリガ信号Coはブレーカ（CB）ドライバ２５０をトリガする。ブレーカドライバ２５０はサイリスタにより実現できる。ブレーカドライバ２５０はトリガされ、ブレーカ（CB、非図示）を駆動するために用いられる駆動信号Sdを出力する。ブレーカは操作され、故障が発生された区間を切り離す。
【００２１】
図９に示すように、過電流継電器２００は高交流電圧（例えば１１５V）を低直流電圧（例えば５V）に変換するAC-DC整流器２０３のみを有する。ただし、過電流継電器２００は高直流電電圧を低直流電圧に変換するDC-DCコンバータ（非図示）のみを有してもよい。代わりに、過電流継電器２００は過電流継電器１００はAC-DC整流器１０３及びDC-DCコンバータ１０５を有してもよい。
【００２２】
本発明の過電流継電器は、他の従来技術の保護装置に併用することができる。図１０と図１１は図９に示す過電流継電器の二つ応用例を示す略図である。図１０において、過電流継電器２００は、従来技術の電磁接触器保護回路（magnetic contactor (MC) tripping protection circuit）８０に併用する。電磁接触器保護回路８０は三相電動機等の負荷に応用される。ホールセンサ２１４、２１６、２１８は接点部品（MC）８３にカップリングされる。故障電流が検出された時に、ブレーカドライバ２５０は、駆動信号Sdを電磁接触器保護回路８０の制御回路８１に転送する。制御回路８１は接点部品８３をオフして、電源から負荷を切り離す。図１１において、過電流継電器２００は、従来技術のノーヒューズブレーカ（NFB）９０に協同して動作する。ノーヒューズブレーカ９０のスイッチ９４はホールセンサ２１４、２１６、２１８にそれぞれカップリングされる。故障電流が検出された時に、過電流継電器２００が直ぐに生成した駆動信号Sdは、ノーヒューズブレーカ９０の復帰スプリング９２をトリガして、スイッチ９４をオフするにより、ノーヒューズブレーカ９０にカップリングされる設備を切り離す。
【００２３】
図１２は本発明のもう一つの実施例における過電流継電器３００の回路図である。過電流継電器３００は過電流継電器主要部３０１、過電流検出部３１０、及び過電流変換部３６０を含む。主要部３０１はDC-DCコンバータ３０５（及び/又はAC-DC整流器）、フィルタ３２０、第一参考電圧発生器３３１、第二参考電圧発生器３３２、第三参考電圧発生器３３３、第一コンパレーター３４１、第二コンパレーター３４３、時間遅延ユニット３４４、第三コンパレーター３４５、第一ブレーカ（CB）ドライバ３５１、第二ブレーカドライバ３５３及び内蔵のホールセンサ３１２を含む。検出部３１０はオプションの複数のホールセンサ３１４、３１６、３１８を有する。検出部３１０はリムーバブルできるように過電流継電器主要部３０１にカップリングされる。過電流変換部３６０もオプションのものであって、直流電圧の中の残留細波が除去できるDC-DCコンバータ３６２（オプション）、比率調節器３６４、アナログ-デジタル変換回路３６６及びデジタル-光変換回路３６８を有する。前述部品については後程詳しく説明する。
【００２４】
過電流検出部３１０は、追加のホールセンサ、例えばホールセンサ３１４、３１６、３１８を含む。図面に示すように、これらの追加のホールセンサ３１４、３１６、３１８は主要部３０１の内蔵のホールセンサ３１２と協同して動作する。例えば、これらの四つホールセンサ３１２、３１４、３１６、３１８は電力線ケーブル（非図示）を囲うようにアレンジされ、設けられる。
【００２５】
ホールセンサ３１２〜３１８は故障電流を検出した時、ホール電圧信号Vhは正弦波（存在の場合）の除去のためにフィルタ３２０に送信される。前述のように指数関数波は保存される。フィルタ３２０が出力した濾波された信号Vhfは指数関数波のみを含む。フィルタ３２０の出力信号Vhfは、第一コンパレーター３４１によって、第一参考電圧発生器３３１による提供された第一参考電圧Vr1と比較される。一旦濾波されたホール電圧信号Vhfが第一参考電圧Vr１となる時、第一コンパレーター３４１は第一トリガ信号Co1（例えばパルスである）を出力して、第一ブレーカ（CB）ドライバ３５１をトリガする。それに対して、第一ブレーカドライバ３５１は、ブレーカ（CB、非図示）を駆動するために用いられる第一駆動信号Sd1を生成する。ただし、各種の原因で、ブレーカは正常操作ができない可能性がある。本実施例の過電流継電器３００はさらに二重保護を提供する。濾波された信号Vhfも第二コンパレーター３４３に転送され、第二参考電圧発生器３３３による提供された第二参考電圧Vr2と比較される。第二参考電圧Vr2は第一参考電圧Vr1より、少し大きくなる。濾波されたホール電圧信号Vhfが第二参考電圧Vr2となる時、第二コンパレーター３４３はトリガ信号Co2（例えばパルスである）を出力する。例えば、時点T1に第二コンパレーター３４３の出力Co2は、時間遅延ユニット３３４によって、時間Δtだけ遅延される。時間遅延ユニット３３４の遅延時間Δtは必要に応じて調整できる。遅延された第二コンパレーター３４３の出力信号Co2dは、時点T2に第三コンパレーター３４５によって、濾波された信号Vhfと比較される。T2=T1＋Δt。時点T2に故障電流が存在した場合に、ブレーカは時点T2ですぐには動作しない。濾波された信号Vhfの波形はまた指数関数波形を有し、遅延された第二コンパレーター３４３の出力Co2dと交差する。この場合に、第三コンパレーター３４５は方波形式（例えばパルスである）のトリガ信号Co3を出力して、第二ブレーカ（CB、非図示）ドライバ３５３をトリガする。第二ブレーカドライバ３５３は第二駆動信号Sd2を生成してブレーカを駆動する。
【００２６】
過電流変換部３６０は、ホールセンサからのホール電圧信号Vhをデジタル信号及び/又はさらに光信号に変換する。比率調節器３６４はホールセンサからのホール電圧信号Vhの電位を調整するために用いられる。アナログ-デジタル変換回路３６６は、アナログのホール電圧信号Vhのをデジタル信号に変換する。このデジタル信号は外部装置に転送することができ、例えば、従来技術の継電器またはアンメーターに転送して、他の応用に用いられる。デジタル-光変換回路３６８は、アナログ-デジタル変換回路３６６からのデジタル信号を光信号に変換して、ファイバーを介して転送されることができる。
【００２７】
過電流継電器主要部３０１は独立の過電流継電器であってもよい。図１３は本発明における過電流継電器３００の主要部３０１の各側視図である。主要部３０１はケーシング３０２を有する。ケーシング３０２の上に電力線にカップリングされるプラグと電流検出部３０２のプラグを設けられ、且つ調整鍵（調整桿）も設けられる。本実施例において、過電流継電器主要部３０１は交流/直流（AC/DC）プラグ３８０、USBプラグ３８１、過電流継電器３００をブレーカ（非図示）にカップリングするブレーカ（CB）復帰プラグ３８５、参考電圧発生器３３１、３３３の電位を調整するために用いられる調整桿３８３及び時間遅延ユニット３４４の遅延時間を調整するために用いられる他の調整桿３８４を含む。
【００２８】
過電流検出部３１０は独立の過電流継電器であってもよい。例えば、過電流検出部３１０はシリコンで作成されたソフトストリップ３１１を含む。未使用の時、ソフトストリップ３１１は過電流検出部３１０から分離される。図１４は過電流継電器３００の主要部３０１と検出部３１０の組合図である。ソフトストリップ３１１の両端にはコネクタ、例えばUSBコネクタ（非図示）がである。ホールセンサ３１４、３１６、３１８はソフトストリップ３１１に設けられ、電気的にこれらのコネクタにカップリングされる。使用の時、過電流検出部３１０は、これらのUSBコネクタ（非図示）によって、主要部３０１のUSBプラグ３８１にカップリングされる。これらのUSBプラグ３８１はケーシング３０２の内のフィルタ３２０電気的にカップリングされる。例えば、故障電流を検出するために、過電流検出部３１０のソフトストリップ３１１は電力線ケーブルを囲うために用いられる。過電流検出部３１０は、コネクタが主要部３０１のUSBプラグ３８１にカップリングされることによって、主要部３０１にカップリングされる。それによって、過電流検出部３１０のホールセンサ３１４、３１６、３１８と主要部３０１の内蔵のホールセンサ３１２は、電力線ケーブルを囲うように設けられることができる。
【００２９】
図１５は本発明のもう一つの実施例における過電流継電器４００の回路図である。過電流継電器４００は図１２に示す過電流継電器３００と似る。二つ図面の中に、類似な参考番号は同じ部分を表示する。ただ一つの差異では、図１２に示す過電流継電器３００はDC-DCコンバータ３０５を有して、過電流継電器４００がAC-DC整流器４０３を有する。
【００３０】
図１６は本発明における過電流検出/変換装置５００を示す略図である。過電流検出/変換装置５００は、故障電流を検出する機能及び検出された故障電流をデジタル信号及び/又は光信号に変換する機能のみを有する。即ち、過電流検出/変換装置５００はブレーカ（非図示）を駆動する機能を有することではない。過電流検出/変換装置５００は、検出部５１０及び変換部５６０を有する。検出部５１０は、故障電流を検出するために用いられ、対応のホール電圧信号を出力する複数のホールセンサ５１４、５１６、５１８を有する。変換部５６０は内蔵のホールセンサ５１２を含む。従って、変換部５６０は検出部５１０にカップリングされなくても使用できる。変換部５６０と検出部５１０は組合せた場合に、ホールセンサ５１２がホールセンサ５１４、５１６、５１８に協同して動作する。変換部５６０は比率調節器５６４を有して、ホール電圧信号の電位を調整する。調整されたホール電圧信号は、アナログ-デジタル（A/D）変換回路５６６によって、デジタル信号に変換される。デジタル信号はさらに、デジタル-光（D/Op）変換回路５６８によって光信号に変換される。図５に示す過電流継電器１００と同じように、過電流検出/変換装置５００はAC-DC整流器５０３及びDC-DCコンバータ５６２を有する。過電流検出/変換装置５００は、交流電または直流電により提供されてもよい。実際的に、過電流検出/変換装置５００の外観は図１３または図１４に示す過電流継電器３００と同様でもよい。
【００３１】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を上記の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 保護回路、１３ コンバータ（CT）、１５ 継電器、１７ ブレーカ（CB）、２１ バス、８０ 電磁接触器（MC）保護回路、８１ 制御回路、８３ 接点部品、９０ ノーヒューズブレーカ、９２ 復帰スプリング、９４ スイッチ、１００ 過電流継電器、１０３ AC-DC整流器、１０５ DC-DCコンバータ、１１０ ホールセンサ、１２０ フィルタ、１３０ 参考電圧発生器、１４０ コンパレーター、１５０ ブレーカドライバ、２００ 過電流継電器、２０１ 主要部、２０３ AC-DC整流器、２１０ 検出部、２１４ ホールセンサ、２１６ ホールセンサ、２１８ ホールセンサ、２２２ 第一フィルタ、２２４ 第二フィルタ、２２６ 第三フィルタ、２３０ 参考電圧発生器、２４２ 第一コンパレーター、２４４ 第二コンパレーター、２４６ 第三コンパレーター、２５０ ブレーカドライバ、３００ 過電流継電器、３０１ 主要部、３０２ ケーシング、３０５ DC-DCコンバータ、３１０ 検出部、３１１ ソフトストリップ、３１２ ホールセンサ、３１４ ホールセンサ、３１６ ホールセンサ、３１８ ホールセンサ、３２０ フィルタ、３３１ 第一参考電圧発生器、３３３ 第二参考電圧発生器、３４１ 第一コンパレーター、３４３ 第二コンパレーター、３４４ 時間遅延ユニット、３４５ 第三コンパレーター、３５１ 第一ブレーカドライバ、３５３ 第二ブレーカドライバ、３６０ 変換部、３６２ DC-DCコンバータ、３６４ 比率調節器、３６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、３６８ デジタル-光（D/Op）変換回路、３８０ 電源プラグ、３８１ USBプラグ、３８３ 調整桿、３８４ 調整桿、３８５ ブレーカ（CB）復帰プラグ、４００ 過電流継電器、４０１ 主要部、４０３ AC-DC整流器、４１０ 検出部、４１２ ホールセンサ、４１４ ホールセンサ、４１６ ホールセンサ、４１８ ホールセンサ、４２０ フィルタ、４３１ 第一参考電圧発生器、４３３ 第二参考電圧発生器、４４１ 第一コンパレーター、４４３ 第二コンパレーター、４４４ 時間遅延ユニット、４４５ 第三コンパレーター、４５１ 第一ブレーカドライバ、４５３ 第二ブレーカドライバ、４６０ 変換部、４６２ DC-DCコンバータ、４６４ 比率調節器、４６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、４６８ デジタル-光（D/Op）変換回路、５００ 過電流検出/変換装置、５０３ AC-DC整流器、５１０ 検出部、５１２ ホールセンサ、５１４ ホールセンサ、５１６ ホールセンサ、５１８ ホールセンサ、５６０ 変換部、５６２ DC-DCコンバータ、５６４ 比率調節器、５６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、５６８ デジタル-光（D/Op）変換回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流継電器に関し、特にホールセンサを利用する過電流継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力システムにおいて、過電流継電器は故障の電力線からの故障電流を例えばブレーカへの信号に変換して、故障した電力線を電力システムから断線して、故障電流よる損害を避けるように電力システム全体を保護する。図１は、従来の継電器１５を含む一般的な保護回路１０の回路図である。
【０００３】
保護回路１０において、周知のように、コンバータ（CT）１３は交流（AC）バス２１からの故障電流を検出するために用いられる。交流（AC）バス２１にカップリングされる設備は故障した時、大きな電流がACバス２１に流れる可能性があり、ACバス２１にカップリングされた電力システム（非表示）を損害する。継電器１５は、コンバータ（CT）１３により検出された故障電流を１つの信号に変換して、この信号をブレーカ１７へ転送する。ブレーカ１７は操作を行って、電力システムからACバス２１を切り離す。
【０００４】
周知のように、コンバータ１３は鉄心を含むので、磁気ヒステリシスの現象が存在する。大きな過電流は検出された時、非線形的なコンバータが電流を励起して、コンバータ１３の中の磁束密度が飽和する。なお、検出された電流の波形は歪んでいる。この歪みはブレーカ17の遮断動作を遅延することが可能である。
【０００５】
図２は従来技術における異なる継電器のトリップ曲線を示す略図である。図２において、水平軸は電流を表し、垂直軸は遮断時間を表す。図２に示すように、これらのトリップ曲線は放物線である。異なる継電器の特性は異なる曲率を有する。したがって、一つの電力システムにおいて、異なるメーカの各種類の継電器を採用する時、トリップ曲線の間の干渉を回避するために、継電器の差異に対する考慮の上に、隣接のトリップ曲線の間に必要な時間間隔を維持することが必要である。コンバータの検出が歪んだ時、コンバータの検出の歪みによる時間遅延は、ブレーカの不適な駆動操作を発生する可能性がある。
【０００６】
図３は電力線の故障期間における、理想的な三相コンバータの電流波形を示す図である。図３に示すように、各相に対して、コンバータの電流波形のエンベロープ（envelope）は滑らかな曲線であるはずである。図４は電力線の故障期間に、歪んだ一相コンバータの電流波形を示す図である。図４に示すように、電流波形のエンベロープは明白である。
【０００７】
前述のように、コンバータ１３の飽和磁束密度は時間遅延が起きるために、継電器１５はすぐに故障電流に対する反応ができない。従って、提供する電力品質とシステムの安全に影響があるため、前述の問題を解決することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、故障電流を検出して、早速に故障電流に応じ、ブレーカを駆動する駆動信号を生成することができる過電流継電器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的を達成するために、本発明の過電流継電器は、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する少なくても一つのホールセンサと、ホール電圧信号を濾波するために用いられて、指数関数波形のみを有して濾波された信号を出力するフィルタ１２０と、参考電圧を提供する参考電圧発生器と、濾波された信号と参考電圧を比較し、濾波された信号が参考電圧となる時、トリガ信号を出力するコンパレーターと、トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる駆動信号を出力するブレーカドライバと含む。
【００１０】
本発明の過電流継電器は、主要部、検出部及び変換部を有する。ホールセンサは検出部に設けられる。未使用の時、検出部は主要部から分離される。使用の時、検出部はまた主要部にカップリングされる。未使用の時、変換部は主要部から分離されてもよい。使用の時、変換部は主要部にカップリングされる。変換部は、後で利用するためにホールセンサのホール電圧信号をデジタル信号と、光信号に変換する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術における従来の継電器を含む一般的な保護回路の回路図である。
【図２】従来技術における異なる継電器のトリップ曲線を示す略図である。
【図３】電力線の故障期間における、理想的な三相コンバータの電流波形を示す図である。
【図４】電力線の故障期間における、歪んだ一相コンバータの電流波形を示す図である。
【図５】本発明の一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図６】従来技術におけるコンバータ及び本発明のホールセンサが検出された故障電流の波形を示す図である。
【図７】本発明におけるフィルタで正弦波を濾波されたホール電圧信号の波形を示す略図である。
【図８】本発明における過電流継電器の濾波されたホール電圧信号Vhf、参考電圧Vr及びトリガ信号Coの波形を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１０】図９に示す過電流継電器の応用例を示す略図である。
【図１１】図９に示す過電流継電器の他の応用例を示す略図である。
【図１２】本発明の他のまた一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１３】本発明における過電流継電器の主要部の各側視図である。
【図１４】本発明における過電流継電器の主要部と検出部の組合図である。
【図１５】本発明の他のまた一つの実施例における過電流継電器の回路図である。
【図１６】本発明における過電流検出/変換装置を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の上記目的と特徴と効果が更に明らかに理解できるように、添付図面を参照して詳しく説明する。
【００１３】
本発明はホールセンサを利用して、故障電流を検出することにより、コンバータ（CT）の使用を回避する。従って、本発明はコンバータの飽和磁束密度によって起きる時間遅延を回避する。
【００１４】
図５は本発明の一つの実施例における過電流継電器１００の回路図である。過電流継電器１００は電力線等の故障電流を検出するために用いられるホールセンサ１１０を有する。ホールセンサは周知の装置である。ホールセンサは電力システムを流れる電流の磁束密度を検出することによって、ホール電場を生成してホール電圧信号が得られる。ホールセンサ１１０は検出された電流をホール電圧信号に変換する。ホールセンサ１１０は鉄心を含まないので、故障電流が大きくても歪み現象は発生しない。図６は従来技術におけるコンバータ及び本発明のホールセンサがそれぞれ検出された故障電流の波形６１、６３を示す図である。図６に示すように、本発明の過電流継電器１００は検出した故障電流の波形が真の故障電流の波形と接近する。
【００１５】
例えば、三相電力システムにおいて、電力システムの電力線（非図示）に故障が発生した場合に、電流波形が大きな交流故障電流のみを含むことではなく、指数関数的な減衰波も含む。即ち、故障電流Iwを反応するホールセンサ１１０のホール電圧信号Vhは、正弦波と指数関数波を含む。過電流継電器１００において、フィルタ１２０は、ホール電圧信号Vhの正弦波を濾波する。フィルタ１２０が出力した濾波された信号Vhfは指数関数波のみを含む。図７は正弦波を濾波されたホール電圧信号Vhfの波形を示す略図である。
【００１６】
フィルタ１２０の出力信号Vhfは、コンパレーター１４０によって、参考電圧Vrと比較される。前述参考電圧Vrは参考電圧発生器１３０により提供される。
【００１７】
一旦濾波されたホール電圧信号Vhfが参考電圧Vrとなる時、コンパレーター１４０はトリガ信号Coを出力して、ブレーカドライバ１５０をトリガする。最初指数関数波は急に上昇する。トリガ信号Coは簡単な方形波パルスであって、且つ故障電流が発生する時、数微秒以内で生成できる。従って、一旦故障電流が検出された、非常的に短い時間以内にブレーカを駆動するためにブレーカドライバ１５０がトリガされる。ブレーカドライバ１５０がトリガされる時、駆動信号Sdを生成する。駆動信号Sdはブレーカ（非図示）を駆動するために用いられ、故障の電力線を電力システムから断線する。図８は濾波されたホール電圧信号Vhf、参考電圧Vr及びトリガ信号Coの波形を示す図である。トリガ信号Coは方形波、例えばパルスである。方形波Coの立ち上がりエッジは、ブレーカドライバ１５０をトリガでき、ブレーカ（非図示）を駆動する。ブレーカドライバ１５０はサイリスタにより実現できる。
【００１８】
過電流継電器１００に提供された電力は交流電Vpac或いは直流電Vpdcである。例えば、交流電Vpacは１１５Vの交流電圧である。この交流電圧はAC-DC整流器１０３によって、適当な電位（例えば５V）の直流電圧に変換される。この低直流電圧はホールセンサ１１０と参考電圧発生器１３０に提供される。例えば、参考電圧発生器１３０は５Vの直流電圧を受信して、必要な電位を有する参考電圧を出力する。なるべく、参考電圧発生器１３０が連続的に調整でき、各種の必要な参考電圧を提供する。
【００１９】
過電流継電器１００は直流（DC）電力システムに用いられてもできる。直流故障電流は正弦波を含まない。従って、フィルタ１２０の出力Vhfは、ホールセンサ１１０のホール電圧信号Vhと似る。特にこの場合に、濾波されたホール電圧信号Vhfは、また急に上昇する区間を有する。従って、過電流継電器１００はまた早速に故障電流に応じる。過電流継電器１００が直流電力システムに用いられる場合に、DC-DCコンバータ１０５は高電力電圧Vpdc（例えば１１５V）を低電圧（例えば５V）に変換して、この低電圧をホールセンサ１１０と参考電圧発生器１３０に提供する。交流電力システム及び直流電力システムの両者にも適用されるために、なるべく過電流継電器１００はAC-DC整流器１０３及びDC-DCコンバータ１０５を含む。
【００２０】
図９は本発明の他の実施例における過電流継電器２００の回路図である。この実施例において、過電流検出部２１０は複数のホールセンサ２１４、２１６、２１８を有する。過電流検出部２１０は過電流継電器２００の過電流継電器主要部２０１の外に設けられる。例えば、ホールセンサ２１４、２１６、２１８は電力線ケーブルを囲うように設けられ、故障電流を検出する。過電流継電器主要部２０１は三つフィルタ２２２、２２４、２２６及び三つ対応のコンパレーター２４２、２４４、２４６を有する。これらのフィルタ２２２、２２４、２２６はホールセンサ２１４、２１６、２１８のホール電圧信号Vh1、Vh2、Vh3をそれぞれ濾波して、濾波された信号Vhf1、Vhf2、Vhf3を出力する。これらのコンパレーター２４２、２４４、２４６は、濾波された信号Vhf1、Vhf2、Vhf3と参考電圧発生器２３０による提供された参考電圧Vrをそれぞれ比較し、濾波された信号のうちどちらか一つが参考電圧Vrとなる時、故障電流が発生したことになる。これらのコンパレーター２４２、２４４、２４６による出力された方形波形式（例えばパルス）のトリガ信号Coはブレーカ（CB）ドライバ２５０をトリガする。ブレーカドライバ２５０はサイリスタにより実現できる。ブレーカドライバ２５０はトリガされ、ブレーカ（CB、非図示）を駆動するために用いられる駆動信号Sdを出力する。ブレーカは操作され、故障が発生された区間を切り離す。
【００２１】
図９に示すように、過電流継電器２００は高交流電圧（例えば１１５V）を低直流電圧（例えば５V）に変換するAC-DC整流器２０３のみを有する。ただし、過電流継電器２００は高直流電電圧を低直流電圧に変換するDC-DCコンバータ（非図示）のみを有してもよい。代わりに、過電流継電器２００は過電流継電器１００はAC-DC整流器１０３及びDC-DCコンバータ１０５を有してもよい。
【００２２】
本発明の過電流継電器は、他の従来技術の保護装置に併用することができる。図１０と図１１は図９に示す過電流継電器の二つ応用例を示す略図である。図１０において、過電流継電器２００は、従来技術の電磁接触器保護回路（magnetic contactor (MC) tripping protection circuit）８０に併用する。電磁接触器保護回路８０は三相電動機等の負荷に応用される。ホールセンサ２１４、２１６、２１８は接点部品（MC）８３にカップリングされる。故障電流が検出された時に、ブレーカドライバ２５０は、駆動信号Sdを電磁接触器保護回路８０の制御回路８１に転送する。制御回路８１は接点部品８３をオフして、電源から負荷を切り離す。図１１において、過電流継電器２００は、従来技術のノーヒューズブレーカ（NFB）９０に協同して動作する。ノーヒューズブレーカ９０のスイッチ９４はホールセンサ２１４、２１６、２１８にそれぞれカップリングされる。故障電流が検出された時に、過電流継電器２００が直ぐに生成した駆動信号Sdは、ノーヒューズブレーカ９０の復帰スプリング９２をトリガして、スイッチ９４をオフするにより、ノーヒューズブレーカ９０にカップリングされる設備を切り離す。
【００２３】
図１２は本発明のもう一つの実施例における過電流継電器３００の回路図である。過電流継電器３００は過電流継電器主要部３０１、過電流検出部３１０、及び過電流変換部３６０を含む。主要部３０１はDC-DCコンバータ３０５（及び/又はAC-DC整流器）、フィルタ３２０、第一参考電圧発生器３３１、第二参考電圧発生器３３２、第三参考電圧発生器３３３、第一コンパレーター３４１、第二コンパレーター３４３、時間遅延ユニット３４４、第三コンパレーター３４５、第一ブレーカ（CB）ドライバ３５１、第二ブレーカドライバ３５３及び内蔵のホールセンサ３１２を含む。検出部３１０はオプションの複数のホールセンサ３１４、３１６、３１８を有する。検出部３１０はリムーバブルできるように過電流継電器主要部３０１にカップリングされる。過電流変換部３６０もオプションのものであって、直流電圧の中の残留細波が除去できるDC-DCコンバータ３６２（オプション）、比率調節器３６４、アナログ-デジタル変換回路３６６及びデジタル-光変換回路３６８を有する。前述部品については後程詳しく説明する。
【００２４】
過電流検出部３１０は、追加のホールセンサ、例えばホールセンサ３１４、３１６、３１８を含む。図面に示すように、これらの追加のホールセンサ３１４、３１６、３１８は主要部３０１の内蔵のホールセンサ３１２と協同して動作する。例えば、これらの四つホールセンサ３１２、３１４、３１６、３１８は電力線ケーブル（非図示）を囲うようにアレンジされ、設けられる。
【００２５】
ホールセンサ３１２〜３１８は故障電流を検出した時、ホール電圧信号Vhは正弦波（存在の場合）の除去のためにフィルタ３２０に送信される。前述のように指数関数波は保存される。フィルタ３２０が出力した濾波された信号Vhfは指数関数波のみを含む。フィルタ３２０の出力信号Vhfは、第一コンパレーター３４１によって、第一参考電圧発生器３３１による提供された第一参考電圧Vr1と比較される。一旦濾波されたホール電圧信号Vhfが第一参考電圧Vr１となる時、第一コンパレーター３４１は第一トリガ信号Co1（例えばパルスである）を出力して、第一ブレーカ（CB）ドライバ３５１をトリガする。それに対して、第一ブレーカドライバ３５１は、ブレーカ（CB、非図示）を駆動するために用いられる第一駆動信号Sd1を生成する。ただし、各種の原因で、ブレーカは正常操作ができない可能性がある。本実施例の過電流継電器３００はさらに二重保護を提供する。濾波された信号Vhfも第二コンパレーター３４３に転送され、第二参考電圧発生器３３３による提供された第二参考電圧Vr2と比較される。第二参考電圧Vr2は第一参考電圧Vr1より、少し大きくなる。濾波されたホール電圧信号Vhfが第二参考電圧Vr2となる時、第二コンパレーター３４３はトリガ信号Co2（例えばパルスである）を出力する。例えば、時点T1に第二コンパレーター３４３の出力Co2は、時間遅延ユニット３３４によって、時間Δtだけ遅延される。時間遅延ユニット３３４の遅延時間Δtは必要に応じて調整できる。遅延された第二コンパレーター３４３の出力信号Co2dは、時点T2に第三コンパレーター３４５によって、濾波された信号Vhfと比較される。T2=T1＋Δt。時点T2に故障電流が存在した場合に、ブレーカは時点T2ですぐには動作しない。濾波された信号Vhfの波形はまた指数関数波形を有し、遅延された第二コンパレーター３４３の出力Co2dと交差する。この場合に、第三コンパレーター３４５は方波形式（例えばパルスである）のトリガ信号Co3を出力して、第二ブレーカ（CB、非図示）ドライバ３５３をトリガする。第二ブレーカドライバ３５３は第二駆動信号Sd2を生成してブレーカを駆動する。
【００２６】
過電流変換部３６０は、ホールセンサからのホール電圧信号Vhをデジタル信号及び/又はさらに光信号に変換する。比率調節器３６４はホールセンサからのホール電圧信号Vhの電位を調整するために用いられる。アナログ-デジタル変換回路３６６は、アナログのホール電圧信号Vhのをデジタル信号に変換する。このデジタル信号は外部装置に転送することができ、例えば、従来技術の継電器またはアンメーターに転送して、他の応用に用いられる。デジタル-光変換回路３６８は、アナログ-デジタル変換回路３６６からのデジタル信号を光信号に変換して、ファイバーを介して転送されることができる。
【００２７】
過電流継電器主要部３０１は独立の過電流継電器であってもよい。図１３は本発明における過電流継電器３００の主要部３０１の各側視図である。主要部３０１はケーシング３０２を有する。ケーシング３０２の上に電力線にカップリングされるプラグと電流検出部３０２のプラグを設けられ、且つ調整鍵（調整桿）も設けられる。本実施例において、過電流継電器主要部３０１は交流/直流（AC/DC）プラグ３８０、USBプラグ３８１、過電流継電器３００をブレーカ（非図示）にカップリングするブレーカ（CB）復帰プラグ３８５、参考電圧発生器３３１、３３３の電位を調整するために用いられる調整桿３８３及び時間遅延ユニット３４４の遅延時間を調整するために用いられる他の調整桿３８４を含む。
【００２８】
過電流検出部３１０は独立の過電流継電器であってもよい。例えば、過電流検出部３１０はシリコンで作成されたソフトストリップ３１１を含む。未使用の時、ソフトストリップ３１１は過電流検出部３１０から分離される。図１４は過電流継電器３００の主要部３０１と検出部３１０の組合図である。ソフトストリップ３１１の両端にはコネクタ、例えばUSBコネクタ（非図示）がである。ホールセンサ３１４、３１６、３１８はソフトストリップ３１１に設けられ、電気的にこれらのコネクタにカップリングされる。使用の時、過電流検出部３１０は、これらのUSBコネクタ（非図示）によって、主要部３０１のUSBプラグ３８１にカップリングされる。これらのUSBプラグ３８１はケーシング３０２の内のフィルタ３２０電気的にカップリングされる。例えば、故障電流を検出するために、過電流検出部３１０のソフトストリップ３１１は電力線ケーブルを囲うために用いられる。過電流検出部３１０は、コネクタが主要部３０１のUSBプラグ３８１にカップリングされることによって、主要部３０１にカップリングされる。それによって、過電流検出部３１０のホールセンサ３１４、３１６、３１８と主要部３０１の内蔵のホールセンサ３１２は、電力線ケーブルを囲うように設けられることができる。
【００２９】
図１５は本発明のもう一つの実施例における過電流継電器４００の回路図である。過電流継電器４００は図１２に示す過電流継電器３００と似る。二つ図面の中に、類似な参考番号は同じ部分を表示する。ただ一つの差異では、図１２に示す過電流継電器３００はDC-DCコンバータ３０５を有して、過電流継電器４００がAC-DC整流器４０３を有する。
【００３０】
図１６は本発明における過電流検出/変換装置５００を示す略図である。過電流検出/変換装置５００は、故障電流を検出する機能及び検出された故障電流をデジタル信号及び/又は光信号に変換する機能のみを有する。即ち、過電流検出/変換装置５００はブレーカ（非図示）を駆動する機能を有することではない。過電流検出/変換装置５００は、検出部５１０及び変換部５６０を有する。検出部５１０は、故障電流を検出するために用いられ、対応のホール電圧信号を出力する複数のホールセンサ５１４、５１６、５１８を有する。変換部５６０は内蔵のホールセンサ５１２を含む。従って、変換部５６０は検出部５１０にカップリングされなくても使用できる。変換部５６０と検出部５１０は組合せた場合に、ホールセンサ５１２がホールセンサ５１４、５１６、５１８に協同して動作する。変換部５６０は比率調節器５６４を有して、ホール電圧信号の電位を調整する。調整されたホール電圧信号は、アナログ-デジタル（A/D）変換回路５６６によって、デジタル信号に変換される。デジタル信号はさらに、デジタル-光（D/Op）変換回路５６８によって光信号に変換される。図５に示す過電流継電器１００と同じように、過電流検出/変換装置５００はAC-DC整流器５０３及びDC-DCコンバータ５６２を有する。過電流検出/変換装置５００は、交流電または直流電により提供されてもよい。実際的に、過電流検出/変換装置５００の外観は図１３または図１４に示す過電流継電器３００と同様でもよい。
【００３１】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を上記の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 保護回路、１３ コンバータ（CT）、１５ 継電器、１７ ブレーカ（CB）、２１ バス、８０ 電磁接触器（MC）保護回路、８１ 制御回路、８３ 接点部品、９０ ノーヒューズブレーカ、９２ 復帰スプリング、９４ スイッチ、１００ 過電流継電器、１０３ AC-DC整流器、１０５ DC-DCコンバータ、１１０ ホールセンサ、１２０ フィルタ、１３０ 参考電圧発生器、１４０ コンパレーター、１５０ ブレーカドライバ、２００ 過電流継電器、２０１ 主要部、２０３ AC-DC整流器、２１０ 検出部、２１４ ホールセンサ、２１６ ホールセンサ、２１８ ホールセンサ、２２２ 第一フィルタ、２２４ 第二フィルタ、２２６ 第三フィルタ、２３０ 参考電圧発生器、２４２ 第一コンパレーター、２４４ 第二コンパレーター、２４６ 第三コンパレーター、２５０ ブレーカドライバ、３００ 過電流継電器、３０１ 主要部、３０２ ケーシング、３０５ DC-DCコンバータ、３１０ 検出部、３１１ ソフトストリップ、３１２ ホールセンサ、３１４ ホールセンサ、３１６ ホールセンサ、３１８ ホールセンサ、３２０ フィルタ、３３１ 第一参考電圧発生器、３３３ 第二参考電圧発生器、３４１ 第一コンパレーター、３４３ 第二コンパレーター、３４４ 時間遅延ユニット、３４５ 第三コンパレーター、３５１ 第一ブレーカドライバ、３５３ 第二ブレーカドライバ、３６０ 変換部、３６２ DC-DCコンバータ、３６４ 比率調節器、３６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、３６８ デジタル-光（D/Op）変換回路、３８０ 電源プラグ、３８１ USBプラグ、３８３ 調整桿、３８４ 調整桿、３８５ ブレーカ（CB）復帰プラグ、４００ 過電流継電器、４０１ 主要部、４０３ AC-DC整流器、４１０ 検出部、４１２ ホールセンサ、４１４ ホールセンサ、４１６ ホールセンサ、４１８ ホールセンサ、４２０ フィルタ、４３１ 第一参考電圧発生器、４３３ 第二参考電圧発生器、４４１ 第一コンパレーター、４４３ 第二コンパレーター、４４４ 時間遅延ユニット、４４５ 第三コンパレーター、４５１ 第一ブレーカドライバ、４５３ 第二ブレーカドライバ、４６０ 変換部、４６２ DC-DCコンバータ、４６４ 比率調節器、４６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、４６８ デジタル-光（D/Op）変換回路、５００ 過電流検出/変換装置、５０３ AC-DC整流器、５１０ 検出部、５１２ ホールセンサ、５１４ ホールセンサ、５１６ ホールセンサ、５１８ ホールセンサ、５６０ 変換部、５６２ DC-DCコンバータ、５６４ 比率調節器、５６６ アナログ-デジタル（A/D）変換回路、５６８ デジタル-光（D/Op）変換回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流継電器であって、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する第一ホールセンサと、前記ホール電圧信号を濾波するために用いられて、濾波された信号を出力するフィルタと、第一参考電圧を提供する第一参考電圧発生器と、前記フィルタが出力した前記濾波された信号と前記第一参考電圧を比較し、前記濾波された信号が前記第一参考電圧となる時、第一トリガ信号を出力する第一コンパレーターと、前記第一トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる第一駆動信号を出力する第一ブレーカドライバと含むことを特徴とする過電流継電器。
【請求項２】
前記フィルタは、前記ホール電圧信号の正弦波を濾し、前記ホール電圧信号の指数関数波を通過させることを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項３】
前記第一ホールセンサと協同して、故障電流を検出し、前記ホール電圧信号を出力する少なくても一つの第二ホールセンサを更に有することを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項４】
前記少なくても一つの第二ホールセンサは、分離の検出部に設けられて、使用の時に前記フィルタにカップリングすることを特徴とする請求項３に記載の過電流継電器。
【請求項５】
少なくても一つの追加の第一ホールセンサと、少なくても一つの追加のフィルタと、少なくても一つの追加の第一コンパレーターとを有し、前記第一ホールセンサは故障電流をそれぞれ検出し、前記フィルタは、前記ホール電圧信号をそれぞれ濾波し、前記第一コンパレーターは前記フィルタの出力と前記第一参考電圧をそれぞれ比較して、前記ブレーカドライバにカップリングされたことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項６】
前記第一参考電圧より高い第二参考電圧を提供する第二参考電圧発生器と、前記濾波された信号と前記第二参考電圧を比較し、前記濾波された信号が前記第二参考電圧となる時、一つの出力値を出力する第二コンパレーターと、前記濾波された信号と前記第二コンパレーターの出力値を比較するために用いられ、前記濾波された信号が前記第二コンパレーターの出力値となる時、第二トリガ信号を出力する第三コンパレーターと、前記第二トリガ信号によりトリガされ、前記ブレーカを駆動するために用いられる第二駆動信号を出力する第二ブレーカドライバとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項７】
前記第二コンパレーターの出力所定時間に遅延する時間遅延ユニットをさらに有し、前記第三コンパレーターが前記濾波された信号と前記遅延された第二コンパレーターの出力値を比較することを特徴とする請求項６に記載の過電流継電器。
【請求項８】
前記ホール電圧信号をデジタル信号に変換するために用いられるアナログ-デジタル変換回路と、前記デジタル信号を光信号に変換するために用いられるデジタル-光変換回路とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項９】
故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力するホールセンサと、前記ホール電圧信号をデジタル信号に変換するために用いられるアナログ-デジタル変換回路とを含むことを特徴とする電流検出/変換装置。
【請求項１０】
前記デジタル信号を光信号に変換するために用いられるデジタル-光変換回路をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の電流検出/変換装置。
【請求項１】
過電流継電器であって、故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力する第一ホールセンサと、前記ホール電圧信号を濾波するために用いられて、濾波された信号を出力するフィルタと、第一参考電圧を提供する第一参考電圧発生器と、前記フィルタが出力した前記濾波された信号と前記第一参考電圧を比較し、前記濾波された信号が前記第一参考電圧となる時、第一トリガ信号を出力する第一コンパレーターと、前記第一トリガ信号によりトリガされ、ブレーカを駆動するために用いられる第一駆動信号を出力する第一ブレーカドライバと含むことを特徴とする過電流継電器。
【請求項２】
前記フィルタは、前記ホール電圧信号の正弦波を濾し、前記ホール電圧信号の指数関数波を通過させることを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項３】
前記第一ホールセンサと協同して、故障電流を検出し、前記ホール電圧信号を出力する少なくても一つの第二ホールセンサを更に有することを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項４】
前記少なくても一つの第二ホールセンサは、分離の検出部に設けられて、使用の時に前記フィルタにカップリングすることを特徴とする請求項３に記載の過電流継電器。
【請求項５】
少なくても一つの追加の第一ホールセンサと、少なくても一つの追加のフィルタと、少なくても一つの追加の第一コンパレーターとを有し、前記第一ホールセンサは故障電流をそれぞれ検出し、前記フィルタは、前記ホール電圧信号をそれぞれ濾波し、前記第一コンパレーターは前記フィルタの出力と前記第一参考電圧をそれぞれ比較して、前記ブレーカドライバにカップリングされたことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項６】
前記第一参考電圧より高い第二参考電圧を提供する第二参考電圧発生器と、前記濾波された信号と前記第二参考電圧を比較し、前記濾波された信号が前記第二参考電圧となる時、一つの出力値を出力する第二コンパレーターと、前記濾波された信号と前記第二コンパレーターの出力値を比較するために用いられ、前記濾波された信号が前記第二コンパレーターの出力値となる時、第二トリガ信号を出力する第三コンパレーターと、前記第二トリガ信号によりトリガされ、前記ブレーカを駆動するために用いられる第二駆動信号を出力する第二ブレーカドライバとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項７】
前記第二コンパレーターの出力所定時間に遅延する時間遅延ユニットをさらに有し、前記第三コンパレーターが前記濾波された信号と前記遅延された第二コンパレーターの出力値を比較することを特徴とする請求項６に記載の過電流継電器。
【請求項８】
前記ホール電圧信号をデジタル信号に変換するために用いられるアナログ-デジタル変換回路と、前記デジタル信号を光信号に変換するために用いられるデジタル-光変換回路とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の過電流継電器。
【請求項９】
故障電流を検出するために用いられ、ホール電圧信号を出力するホールセンサと、前記ホール電圧信号をデジタル信号に変換するために用いられるアナログ-デジタル変換回路とを含むことを特徴とする電流検出/変換装置。
【請求項１０】
前記デジタル信号を光信号に変換するために用いられるデジタル-光変換回路をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の電流検出/変換装置。
【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】
【図１６】
【図２】
【図３】
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【図１１】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２００１０９（Ｐ２０１１−２００１０９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８６１９（Ｐ２０１１−５８６１９）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５０３３７８２３５）国立台湾科技大学 (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５０３３７８２３５）国立台湾科技大学 (32)
【Ｆターム（参考）】
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