JP2000267745A - 給電系発振検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直流給電系において、負荷が増大して発振の臨
界状態になっている場合、給電系発振検出装置を接続す
ることによりこの装置の結線系の影響により発振が停止
してしまう場合がある。この場合この検出装置を外すこ
とにより再び発振状態となり、この直流給電系に接続さ
れている定電力負荷装置を破壊する危険があった。この
ことから、発振状態になくとも発振の臨界状態にあるこ
とを的確に検出する装置を提供することが課題となって
いた。 【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を定電力負荷と
して給電系に接続し、意図的に発振させるて発振の臨界
状態を検出している。またコンバータ１０の接続方法と
して、接続したままで上記コンバータ１０を動作状態に
して実質的に接続状態とする方法、回路にスイッチを挿
入して接続を行う方法等がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流給電設備の給
電線長に起因するインダクタンスと、スイッチングレギ
ュレータに代表される定電力負荷装置に起因する負性抵
抗と、この負荷装置の入力フィルタを構成する入力コン
デンサとによって生じる発振現象を検知して給電設備の
破壊等の危険を察知する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の給電系発振検出装置の構成
および給電系発振検出装置と直流給電系との接続関係を
示した図である。同図において、定電力負荷装置１の電
力Ｐがある程度大きくなると、給電電圧源２から見た定
電力負荷装置１の等価負荷抵抗が負性抵抗となり、この
負性抵抗値がある臨界値を超えると、給電線インダクタ
ンスＬと定電力負荷装置に内蔵された入力コンデンサＣ
ｉとで決定される周波数の発振現象が生じる。この発振
の振幅電圧は多くの場合、定電力負荷装置１が定電力性
を保つことができる入力電圧の範囲まで急速に増大し、
結果的に定電力負荷装置１が破壊される。このため、従
来、給電系発振検出装置３は給電系にこのような発振現
象が生じた場合、トランジスタＱ、ダイオードＤ、コン
デンサＣ、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２より構成される振幅
抑制回路４により、正極給電線１２と負極給電線１３と
の間の電圧振動である交流成分を２Ｖｐ−ｐ以内に抑圧
するように構成している。ここで、給電系の発振による
電圧振幅を抑制して定電力負荷装置１の破壊を回避する
と同時に、振幅抑制回路４によって抑制された振動電圧
をコンデンサＣｃ、抵抗Ｒ３による時定数回路を経てコ
ンパレータＣＰでその振幅電圧値を検出し、所定の電圧
値を越えるとフリップフロップＦＦが作動してブザーＢ
Ｕを発音させる発振検出・警報回路５によって給電系が
発振状態になったことを報知する構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、給電系の定電
力負荷装置１の電力Ｐの大きさが比較的小さく、その給
電系が発振と非発振との臨界点に近い発振状態の場合、
給電系発振検出装置３を給電系に接続したことによる浮
遊容量等の付加インピーダンスの影響のため、発振状態
が停止してしまうことがある。したがって、発振検出・
警報回路は動作せず、給電系が発振状態であることが検
出できない。その結果、給電系を安定状態と誤認し、給
電系発振検出装置３を給電系から取り外すと同時に上記
付加インピーダンスから開放されて給電系が発振し、そ
れによって定電力負荷装置を破壊する事態に至るという
問題点があった。

【０００４】以上の問題点を解決するため、本発明は、
給電系の発振条件が臨界付近であって明らかな発振状態
に無い場合、明らかな発振状態を意図的に発生させて給
電系が発振状態あるいは発振の臨界状態であることを報
知し、給電系発振検出装置３を取り外すことによる給電
系発振事故を未然に防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、給電系発振検出装置内部の正極
と負極の間に必要に応じて上記発振を起動できる定電力
負荷を内蔵し、この定電力負荷を必要に応じて給電線に
接続し上記発振を起動することにより、給電系の発振条
件が臨界付近であって明らかな発振状態に無い場合で
も、発振状態を意図的に発生させて明らかな発振状態と
し、その結果、給電系が発振状態あるいは発振直前の状
態であることを報知可能とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて詳細に説明す
る。なお、本実施の形態は一例であって、たとえば内蔵
すべき定電力負荷を外部に適宜接続する等、本発明の精
神を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改良が可能な
ことはいうまでもない。図１は本発明である定電力負荷
６をＤＣ／ＤＣコンバータ１０と負荷抵抗ＲＬによって
実現し、起動スイッチ７によって随時発振を起動できる
ように構成したものである。以下、図１に示す各構成要
素について説明する。

【０００７】図１における振幅抑制回路４におけるｎｐ
ｎトランジスタＱのコレクタは抵抗Ｒ２を経て正極給電
線１２に振幅抑制回路４の正極として接続されており、
エミッタは負極給電線に振幅抑制回路４の負極として接
続されている。ここで、コレクタ・ベース間にコンデン
サＣを挿入し、このコンデンサＣの両端の電圧を設定す
るために抵抗Ｒ１をベースとエミッタとの間に接続し、
また発振波形の正の半周期でコンデンサＣに蓄積された
電荷を負の半周期で放電し電圧リセットするためのダイ
オードＤをトランジスタＱのベースとエミッタ間に接続
し、さらにコレクタ電流が過大電流となるのを防止しト
ランジスタが安全動作を行う範囲となるようにコレクタ
抵抗Ｒ２をコレクタと正極給電線間に接続した構成とし
ている。

【０００８】このような振幅抑制回路４の回路構成にお
いて、負荷電力Ｐが発振臨界以上になり給電系が発振す
ると、定電力負荷装置１の入力電圧である給電線の正極
給電線１２と負極給電線１３間の入力電圧Ｖが振動す
る。発振の正の半周期においては入力電圧Ｖが振動によ
り上昇し、コンデンサＣの初期電圧より高くなると、ベ
ース抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣに充電電流が流れ始
める。更に、入力電圧Ｖが初期電圧とトランジスタＱの
ベース・エミッタ間電圧との和の電圧を超えると、コン
デンサＣの充電電流のほとんどがトランジスタＱのベー
ス電流となり、トランジスタＱは能動状態となる。その
結果、トランジスタＱのコレクタ電流がベース電流の電
流増幅率倍だけ流れ、給電系の振動電流を定電力負荷装
置１の手前でバイパスすることになるため、定電力負荷
装置１の入力コンデンサＣｉに発振により充電されるべ
き電荷が蓄積されない。この結果、入力コンデンサＣｉ
の両端の電圧は初期電圧とトランジスタＱのベース・エ
ミッタ間電圧との和まで上昇するに留まる。この結果、
発振の負の半周期では入力コンデンサＣｉの発振に関わ
る初期電圧がベース・エミッタ間電圧と等しくなるの
で、定電力負荷装置１の入力電圧Ｖの負振幅の最大値も
またベース・エミッタ間電圧とほぼ等しくなる。したが
って、定電力負荷装置１の入力電圧Ｖの動作波形は直流
供給電圧源２の給電電圧Ｅを中心にして振幅がベース・
エミッタ間電圧程度の変動に抑制される。一般にトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧は１Ｖ以下であるの
で、この給電系での発振電圧振幅のピーク値は本例のよ
うにバイポーラトランジスタの場合では２Ｖｐ-ｐ以内
であり、電界効果型トランジスタの場合は２．５Ｖｐ-
ｐ程度となり、定電力負荷装置を破壊することはない。

【０００９】なお、トランジスタＱのコレクタと正極給
電線１２との間に接続されたコレクタ抵抗Ｒ２はトラン
ジスタＱに過大電流が流れるのを制限するための保護抵
抗であり、トランジスタＱを安全動作領域以内で動作さ
せるためのものである。また、ダイオードＤは発振の正
の半周期にコンデンサＣに蓄積される電荷を負の半周期
に放電するための電圧リセット機能を実現するものであ
る。さらに、ベース抵抗Ｒ１はコンデンサＣの初期値電
圧を直流給電電圧Ｅに等しくし、給電設備に発振が生じ
ていない場合にトランジスタＱを遮断状態とし、微弱な
雑音電圧によって本回路が誤動作するのを回避するため
の安定化抵抗である。

【００１０】また、図１における発振検出・警報回路５
は、給電系が発振すると、上記のように正極給電線１２
と、負極給電線１３との間の電圧の電圧振動である交流
成分は２Ｖｐ-ｐ以内に抑制されるが、発振が完全に停
止することはない。そこで、この継続した２Ｖｐ-ｐ以
内の交流成分を直流遮断コンデンサＣｃと検出抵抗Ｒ３
とによって構成された時定数回路を経て検出することが
できる。検出した交流成分はトランジスタの特性で決定
される２Ｖｐ-ｐ以内の電圧で反転する閾値電圧を有す
るコンパレータＣＰにより給電線に混入した雑音成分と
明らかに発振による電圧変動を分別検出してフリップフ
ロップＦＦをセットし、さらにフリップフロップＦＦの
出力によってブザーＢＵを鳴動させることにより発振状
態、すなわち過負荷状態を報知することができる。

【００１１】本発明の特徴は、上記二つの機能回路にさ
らに給電線８に負荷を追加するための定電力負荷回路６
を接続したことにある。すなわち、図１に示すような構
成とすることにより、給電線８を含む給電系が発振条件
の臨界付近で明らかな発振を生じない場合であっても、
給電系発振検出装置９を給電線８を含む給電系から取り
外す前に定電力負荷６であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０
を起動スイッチ７によって動作状態とすることにより負
荷状態とし、給電系の定電力負荷の合計が本来の定電力
負荷装置１の負荷Ｐより増加した状態とし、給電系を強
制的に発振を起させることにより発振検出・警報回路５
で発振状態あるいは発振臨界の状態であることを検出す
ることが出来る。

【００１２】図２は本発明の他の実施の形態の例で、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１０がスイッチ１１により給電線８
を含む給電系の負荷として接続あるいは非接続を行わせ
る。すなわち、スイッチ１１を接続の状態とすることに
より上記発振状態を作り出し、この発振を発振検出・警
報回路５で検出するものである。

【００１３】なお、給電系が発振条件の臨界に近い安定
状態の場合、本発明によって安定状態から発振状態とな
る場合もあり得るが、いずれにしても給電系が発振臨界
条件に近い状態にあるわけであるから、結果的に誤警報
になったとしても、給電系への発振抑制対策を講じると
の見地からすれば安全方向の誤警報であり、実用上問題
となるものではない。

【００１４】

【発明の効果】本発明は以上のべたように、テストのた
めに負荷を一時的に増加させることにより、給電系が発
振条件の臨界付近で明らかな発振状態ではなく、発振状
態を検出できない場合であっても、意図的に発振状態を
作り出すため、発振の可能性も含めて発振状態を検出す
ることが出来、このため給電系発振検出装置を誤って取
り外すことにより、給電系が発振して負荷装置が破壊に
至るという事態を防ぐことが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す回路図。

【図３】従来の給電系発振検出装置の構成と給電系への
接続を示す回路図。

【符号の説明】

１ ： 定電力負荷装置 ２ ： 供給電圧源 ３ ： 給電系発振検出装置 ４ ： 振幅抑制回路 ５ ： 発振検出・警報回路 ６ ： 定電力負荷 ７ ： 起動スイッチ ８ ： 給電線 ９ ： 給電系発振検出装置 １０ ： ＤＣ／ＤＣコンバータ １１ ： スイッチ ＢＵ ： ブザー Ｃｉ ： 入力コンデンサ Ｃｃ、Ｃ ： コンデンサ ＣＰ ： コンパレータ Ｄ ： ダイオード ＦＦ ： フリップフロップ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ ： 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電圧源、給電線、および入力にコンデ
   ンサを有する第１の定電力負荷装置からなる直流給電設
   備の、前記第１の定電力負荷装置に比較的近接した前記
   給電線の正極給電線に正極を、負極給電線に負極を接続
   し、給電系の発振によって前記正極給電線と前記負極給
   電線間に振動電圧が発生した場合、その振動電圧振幅を
   抑制する回路とその抑制された振動電圧を検出して給電
   系が発振状態であることを報知する回路とを備えた給電
   系発振検出装置において、 前記正極と負極の間に第２の定電力負荷を接続し、かつ
   上記第２の定電力負荷回路は、少なくともスイッチまた
   は別の起動手段のいずれかによって発振直前にある上記
   給電系の発振を起動することができるように構成したこ
   とを特徴とする給電系発振検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の給電系発振検出装置におい
   て、定電力負荷としてＤＣ／ＤＣコンバータを使用し、
   かつ別の起動手段として上記ＤＣ／ＤＣコンバータを動
   作状態にする手段を有することを特徴とする給電系発振
   検出装置。