JPH02504697A - 電圧故障検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ；」ヨ欠１」１比」Ｌ 技ＪＬ分」Ｌ 本発明は、第１の電圧源における電圧故障の検出と同時に、電気負荷から該第１ の電圧源を切り離して第２の電圧源を接続するのを制御する電圧故障検出器に関 する。

各サイクル中にＡＣ電圧源を複数回サンプリングする電圧故障検出器は既知であ る。米国特許第４，４７５，０４７号明細書には、故障状態の検出と同時に負荷 がら第１の電圧源を切り離して該負荷に第２の電圧源を接続するシステムが開示 されている。該米国特許第４，４７５，０４７号明細書のシステムは、各サイク ル中に第１の電圧源からの交流信号すなわちＡＣ信号の振幅を複数回サンプリン グする。カウンタはワードＧＯＯＤＢＤを記憶し、該ワードの積算値は、許容範 囲内にある第１の電圧源からのＡＣ信号のサンプルを計数することにより、第１ の電圧源の振幅が許容できるか否かを示す、５に等しいかもしくは５より大きい 数は、入力されたＡＣ信号が、許容限界内にあるということを示す、該カウンタ は、許容範囲内にあるサンプリングされた波形の検出が生じるごとに増分される 。

もう１つのカウンタはワードＢＡＤＣＯＵＮＴを計数し、そのワードの値は、そ のワードの積算値がゼロに等しいときラインスイッチを開路するために用いられ る。　ＢＡＤＣＯＵＮＴは、ＡＣ入力電圧が許容限界内にないことが検出される ごとに、減分される。米国特許第　３，５０５，５９８号、第４，０８７，６９ ７号、第４，１５６，２８０号、第４，２１９，８５８号、第４．２１９．８６ ０号、第４，３５６，５５３号、第４，４２３，４５８号の各号明細書には、Ａ Ｃ電圧源の電圧をサンプリングするためのシステムが開示されている。

米国特許第４，４４６，４９８号明細書には、負荷への電流の流れを監視し、電 流の流れに比例した計数値を積算及び減分し、該計数値が所定の値に達したとき にトリップ信号を発生するシステムが開示されている。

ｌｉへｌｉ 本発明によれば、第１の電圧源における電圧故障もしくは欠陥の検出と同時に、 負荷から第１の電圧源を切り離しかつ該負荷に第２の電圧源を接続するためのト リップ信号を発生する、単相電源もしくは多相電源のいずれにも有用な、電圧故 障検出器が提供される。該電圧故障検出器は、切り離しを要求しない第１の電圧 源における過渡状態と、真に電圧故障を示す状態との間の区別を行う、第１の電 圧源からの電圧に比例した電圧は、複数個の比較器により比較され、各比較器で は、比較のために異なった所定の範囲が用いられる。各比較器は、第１の電圧源 からの信号に比例した信号が所定の範囲内にあるとき第１のレベルの出力レベル 信号を、そして該信号が所定の範囲の外にあるとき第２のレベルの出力信号を生 成する。１つの計数器もしくはカウンタと各比較器との間には別々のラッチが接 続されており、計数器もしくはカウンタは、各比較器の出力レベル信号が第２の レベルである場合に、ラッチにクロック・パルスが与えられたとき、その計数値 を増分し、各比較器の出力レベル信号が第１のレベルである場合に、ラッチにク ロック・パルスが与えられたとき、その計数値を減分する。ラッチの各々は、組 合わせ論理回路により生成される別々のクロック・パルス列によりゲートされる ０組合わせ論理回路は、第１の電圧源との間で位相においてロックされ、かつ第 １の電圧源の一完全サイクル中に複数個のラッチがクロックされるべき全回数と 、第１の電圧源の周波数との積に等しい周波数で切り換えられる。

本発明による、第１のＡＣ電圧源から第２のＡＣ電圧源への切り換えを生じるト リップ信号を生成するための電圧故障検出器は、 前記第１のＡＣ電圧源の電圧に比例した信号が所定の範囲内にあるときに第１の レベルの出力レベル信号を、かつ該信号が所定の範囲外にあるときに第２のレベ ルの出力レベル信号を、各々が生成する複数個の比較器と、各々が異なった比較 器の出力信号に結合される複数個のラッチであって、クロック信号に応答して各 ラッチが結合される比較器の出力レベル信号のレベルを出力する前記ラッチと。

前記第１のＡＣ電圧源と位相合わせされてロックされて、総数では比較器の数に 等しい複数個のクロック信号　、パルス列を生成する論理回路であって、別々の クロック信号パルス列が前記比較器の各々に与えられ、前記クロック信号パルス 列の各々のパルスは他のクロック信号のパルス列のパルスから変位されている前 記論理回路と、前記第２のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに計数値を 増分し、かつ前記第１のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに前記計数値 を減分するよう、前記複数個のラッチに応答するカウンタであって、該カウンタ が電圧故障を示す所定の計数値に達したときにトリップ信号が生成される前記カ ウンタと、 を備えている。前記クロック信号パルス列の各々は、前記第１の電圧源からの前 記ＡＣ信号の各サイクル中に複数個のパルスを有する。各比較器は、前記ＡＣ信 号に比例した信号を、所定の範囲と比較する。各比較器の前記所定の範囲は、前 記計数値を増分もしくは減分するよう１つの比較器の出力レベル信号が前記カウ ンタに与えられるべきである前記ＡＣ信号における点間での正弦の値に比例して いる。前記ラッチの各々は、各ラッチと関連の比較器が前記出力レベル信号を出 力するべきである、該比較器の角度範囲における中点でクロック合わせされて計 数値を増分もしくは減分する。

本発明の好適な実施例においては、３つの比較器が設けられる。第１の比較器に 結合されるラッチは前記ＡＣ信号の１８°、１６２°、１９８°及び３４２°で クロック合わせされ、その範囲はＯｏ及び３６°間の正弦の値に比例している。

第２の比較器に結合されるラッチは前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号の５４ °、１２６°、２３４°、及び３０６°でクロック合わせされ、範囲は、３６° 及び７２°間の正弦の値に比例している。第３の比較器に結合されるラッチは、 前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号の９０°及び２７０°でクロック合わせさ れ、範囲は７２°及び１０８°間の正弦の値に比例して特表千２−５０４［；９ ７（４） いる。

クロック信号源は、 第１の電圧源からのＡＣ信号の周波数と、該第１の電圧源からのＡＣ信号の関数 である信号が前記複数個の比較器により比較されるべき、前記第１の電圧源から のＡＣ信号のサイクルごとの、回数との、積に等しい同期周波数を有する出力信 号を生成する同期周波数発振器と、該同期周波数発振器の出力信号に応答して、 前記複数個のクロック信号パルス列を生成する組合わせ論理回路と、 第１の電圧源からのＡＣ信号が所定の角度点に達するごとに、該第１の電圧源か らのＡＣ信号の周波数に比例した周波数で位相制御信号を生成する比較器と、前 記同期周波数発振器の出力信号に結合される割り算器もしくは周波数分割器であ って、前記第１の電圧源からのＡＣ電源に比例した前記信号が前記複数個の比較 器によって比較される、前記第１の電圧源からのＡＣ信号のサイクルごとの、前 記回数により、前記同期周波数発振器の出力信号を割り算もしくは分周して、割 り算器出力信号もしくは周波数分割器出力信号を生成する前記割り算器もしくは 周波数分割器と、 該割り算器もしくは周波数分割器と前記位相制御信号を発生する前記比較器とに 結合され、前記同期周波数発振器の前記同期周波数を変え、前記周波数分割器出 力信号と前記位相制御信号との間で固定位相（０°）を維持する位相ロック・ル ープと、 を含んでいる。第１のＡＣ電圧源から前記複数個の比較器の各々に全波整流信号 を与えるよう、前記第１のＡＣ電圧源には全波整流器が結合される。

第２の電圧源が電気負荷に接続されない待機状態にあるときに、第２の電圧源の 相の異常を検出するために、本発明の別の実施例が用いられ得ることを理解すべ きである。

の、単一−日 第１図は、本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は、 第１図のブロック図を実施した電気的略図、 第３図は、本発明の第２の実施例を示すブロック図、である。

本１日を　　　るための最　のモード 第１図は、本発明による電圧故障検出器１０のブロック図を示す、電圧故障検出 器１０は、電圧故障の検出と同時に、電気負荷１３から第１の電圧源１２を切り 離し、そして第２の電圧源１４を電気負荷に接続させるように作用する。以下に 、一層詳細に述べるように、本発明は電圧故障の検出と同時に、電気負荷１３か らの第１の電圧源１２の切り離し、及び第２の電圧源１４の電気負荷への接続を 生じるトリップ信号を発生させるために、第１の電圧源からの電圧の関数である 波形を監視する。第１の電圧源１２からのＡＣ信号は整流器１６によって整流さ れ、電圧源１２によって生成されるＡＣ信号の周波数の２倍の周波数を有する脈 動波形を生成する０本発明はこれに制限されるものではないが、本発明は航空機 の機体に用いられる４００Ｈｚ電源で好適に履行される。

複数個の比較器１８．２０及び２２の各々は、整流器１６からの出力信号を各々 の比較器に割り当てられた所定の範囲と比較する。正弦波の対称性故に、各比較 器の出力は、第１の電圧源１２からのＡＣ信号の複数の角度値でタイミングを取 られる（ｃｌｏｃｋｅｄ）ラッチ内に記憶される０本発明はこれに制限されるも のではないが、ラッチ２４は第１の電圧源１２からのＡＣ信号の１８°、１６２ °、１９８°及び３４２°でタイミングを取られ得；第２のラッチ２６は第１の 電圧源からのＡＣ信号の５４°、１２６°、２３４°及び３０６°でタイミング を取られ得；そして第３のラッチ２８は第１の電圧源１２からのＡＣ信号の９０ °及び２７０°でタイミングを取られ得る。正弦波は、第１、第２及び第３のラ ッチのクロッキング角度（ｃｌｏｃｋｉｎｇ　ａｎｇｌｅｓ）の各々に対して一 定の値を有し、各クロッキング角度は、それら値の対称の単一の所定範囲が比較 器１８．２０及び２２の各々に割り当てられるのを許容する。比較器１８．２０ 及び２２の各々は、整流器１６からの出力が比較器に割り当てられた所定の範囲 内にあるとき第１のレベルの、及び整流器からの出力が所定の範囲外にあるとき 第２のレベルの、出力レベル信号を生成する１本発明は、これに制限されるもの ではないが、第１の比較器１８に対するウィンドは、０゛から３６°までの間の 正弦によって表わされる範囲であって良く；第２の比較器に対するウィンドは、 ３６°から７２°までの間の正弦によって表わされる範囲であって良く：そして 第３の比較器に対するウィンドは、７２°及び１０８°間の正弦によって表わさ れる範囲であって良い、整流器１６からの出力信号の値が比較器１８．２０及び ２２の正弦値外にあるとき、次にその比較器からの出力信号は、第２のレベルを 有する。アップ−ダウン・カウンタ３０は、ラッチ２４．２６及び２８の各々の 出力に結合される。クロックされたもしくはタイミングを取られた（ｅｌｏｃｋ ｅｄ）ラッチ２４．２６及び２８からの出力が第１のレベルを有したその関連の ウィンド比較器１８．２０または２２からの出力レベル信号を与えるとき、カウ ンタの計数値は減分され、そして出力信号が所定の範囲外にあるときに生じる第 ２のレベルである出力レベル信号に応答して増分される。計数値が所定数に達し たとき、カウンタ３０によりトリップ信号が出力される。所定数の目的は、第１ の電圧源の過渡電圧変動に応答して、負荷１３から第１の電圧源１２が切り離さ れたり、電気負荷に第２の電圧源１４が接続されたりするのをそれぞれ妨げるこ とにある。

所定数はゼロでない任意の数に設定され得、所定数が大きければ大きいほど、第 １の電圧源１２から第２の電圧源１４に変えるために必要とされる時間は長くな る。

ラッチ２４．２６及び２８に与えられるクロック・パルスは、組合わせ論理回路 ３２によって生産され、該論理回路３２は、好ましくは、第２Ａ図及び第２ＢＩ ３の電気回路図によるようにして履行される複数の論理ゲートから成る。比較器 １８．２ｏ及び２２の出力が電気故障の存在または不在を本当に示すのを確実に するために、第１の電圧源１２からのＡＣ信号に対してクロック・パルスが生成 される点の固定位相関係を維持することが重要である。クロック・パルスが組合 わせ論理回路３２によってラッチ２４．２６及び２８に与えられる間の時間の制 御は、第１の電圧源の周波数に等しい周波数でかつ該第１の電圧源１２のサイク ルにおける固定角度点でパルスを出力する、ゼロ交さ検出器であって良い、比較 器３４と、該比較器３４によって出力される位相制御信号並びに該比較器により 生成される位相制御信号に等しい周波数を有する割り算器もしくは周波数分割器 ３８からの出力に応答する位相ロック・ループ３６との組合わせによって制御さ れる。同期周波数発振器４０は、第１の電圧源１２の周波数と、ラッチ２４．２ ６及び２８がクロックされるもしくはタイミングを取られる（ｃｌｏｃｋｅｄ） 第１の電圧源の１サイクル中の回数との積に等しい同期周波数でパルスを出力す る。同期周波数発振器４０からの出力信号の周波数は、割り算器３８からの出力 信号及び比較器３４から出力された信号間で固定関係を維持するよう変更される 。これら２つの信号間で固定関係を維持すれば、クロック信号パルス列及び第１ の電圧源１２間で正当な同期を維持する。

第２図は、第１の電圧源１２及び第２の電圧ｆｉ１４の無い第１図の実施例の電 気回路図を示す０通常の集積回路はそれらの工業用称号によって示されている。

同様の部品は、第１図及び第２図において同様の参照数字によって示される。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す、第１図及び第２図において同様の参照 数字は同様の部品を示す、第１図及び第３図間の唯一の相違点は、第３図の実施 例が、特表千２−５０４６９７（５） 補正書の翻訳文提出書く特許法第１８４条の７第１項）平成　１年　８月２３日

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．第１のＡＣ電圧源から第２のＡＣ電圧源への切り換えを生じるトリップ信号 を生成するための電圧故障検出器であって、 （ａ）前記第１のＡＣ電圧源の電圧に比例した信号が所定の値内にあるときに第 １のレベルの出力レベル信号を、かつ該信号が所定の範囲外にあるときに第２の レベルの出力レベル信号を、各々が生成する複数個の比較器と、 （ｂ）各々が、異なった比較器の出力信号に結合される複数個のラッチであって 、クロック信号に応答して各ラッチが結合される比較器の出力レベル信号を出力 する前記ラッチと、 （ｃ）前記第１のＡＣ電圧源と同期して総数で比較器の数に等しい複数個のクロ ック信号パルス列を生成する手段であって、別々のクロック信号パルス列が前記 比較器の各々に与えちれ、前記クロック信号パルス列の各々のパルスは他のクロ ック信号のパルス列のパルスから時間的に変位されている前記手段と、 （ｄ）前記第２のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに計数値を増分し、 かつ前記第１のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに前記計数値を減分す るよう、前記複数個のラッチに応答する計数手段であって、該計数手段が電圧故 障を示す所定の計数値に達したときにトリップ信号が生成される前記計数手段と 、を備えた電圧故障検出器。
2. ２．前記クロック信号パルス列の各々は、前記ＡＣ信号の各サイクル中に複数個 のパルスを有する請求の範囲第１項記載の電圧故障検出器。
3. ３．各比較器は、前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号に比例した信号を、所定 範囲の値と比較する請求の範囲第２項記載の電圧故障検出器。
4. ４．各比較器の前記所定範囲の値は、前記計数値を変更するよう１つの比較器の 出力信号が前記計数手段に与えられるべきである点間での、前記第１の電圧源か らの前記ＡＣ信号における正弦の値に比例している請求の範囲第３項記載の電圧 故障検出器。
5. ５．前記ラッチの各々は、各ラッチと関連の比較器が前記出力レベル信号を出力 するべきである、該比較器の角度範囲における中点でクロック合わせされる請求 の範囲第３項記載の電圧故障検出器。
6. ６．（ａ）３つの比較器が設けられ、 （ｂ）第１の比較器に結合されるラッチは前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号 の１８°、１６２°、１９８°及び３４２°でクロック合わせされ、値の範囲は ０°及び３６°間の正弦の値に比例し、 （ｃ）前記第２の比較器に結合される前記ラッチは前記第１の電圧源からの前記 ＡＣ信号の５４°、１２６°、２３４°、及び３０６°でクロック合わせされ、 値の範囲は、３６°及び７２°間の正弦の値に比例し、（ｄ）前記第３の比較器 に結合さだる前記ラッチは、前記第１の電圧源かちの前記ＡＣ信号の９０°及び ２７０°でクロック合わせされ、値の範囲は７２°及び１０８°間の正弦の正弦 の値に比例する、請求の範囲第３項記載の電圧故障検出器。
7. ７．前記クロック信号を生成する前記手段が、（ａ）第１の電圧源からのＡＣ信 号の周波数と、該第１の電住源からのＡＣ信号の関数である信号が前記複数個の ラッチによりラッチされるべき、前記第１の電圧源からのＡＣ信号のサイクルご との、回数との、積に等しい周波数を有する出力を生成する同期周波数発振器と 、（ｂ）該同期周波数発振器の出力に応答し、前記複数個のクロック信号パルス 列を生成する論理手段と、を備えている請求の範囲第２項記載の電圧故障検出器 。
8. ８．さらに、 （ａ）前記ＡＣ信号の周波数と同期的に生じるパルスを有する位相制御信号を生 成する手段と、（ｂ）前記同期周波数発振器の出力に結合される割り算器であっ て、前記第１の電圧源からのＡＣ電源に比例した前記信号が前記複数個の比較器 によって比較される、前記第１の電圧源からのＡＣ信号のサイクルごとの、前記 回数の積により、前記同期周波数発振器の出力を割り算して、割り算器出力信号 を生成する前記割り算器と、（ｃ）該割り算器及び前記位相制御信号を生成する 前記手段に結合され、前記割り算器出力信号の位相と前記位相制御信号とを比較 し、前記同期周波数発振器の前記周波数を変え、前記割り算器出力信号と前記位 相制御信号との間で固定位相を維持する位相ロック・ループと、を備えた請求の 範囲第７項記載の電圧故障検出器。
9. ９．前記第１のＡＣ信号源から前記複数個の比較器の各々に全波整流信号を与え るよう、前記第１のＡＣ信号源に結合される全波整流器をさらに備えた請求の範 囲第１項記載の電圧故障検出器。
10. １０．ＡＣ電圧源における故障の検出と同時にトリップ信号を生成するための電 圧故障検出器であって、（ａ）前記第１のＡＣ電圧源の電圧に比例した信号が所 定の値内にあるときに第１のレベルの出力レベル信号を、かつ該信号が所定の範 囲外にあるときに第２のレベルの出力レベル信号を、各々が生成する複数個の比 較器と、 （ｂ）各々が、異なった比較器の出力信号に結合される複数個のラッチであって 、クロック信号に応答して各ラッチが結合される比較器の出力レベル信号を出力 する前記ラッチと、 （ｃ）前記第１のＡＣ電圧源と同期して総数で比較器の数に等しい複数個のクロ ック信号パルス列を生成する手段であって、別々のクロック信号パルス列が前記 比較器の各々に与えられ、前記クロック信号パルス列の各々のパルスは他のクロ ック信号のパルス列のパルスから時間的に変位されている前記手段と、 （ｄ）前記第２のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに計数値を増分し、 かつ前記第１のレベルの出力レベル信号が受信されるごとに前記計数値を減分す るよう、前記複数個のラッチに応答する計数手段であって、該計数手段が電圧故 障を示す所定の計数値に達したときにトリップ信号が生成される前記計数手段と 、を備えた電圧故障検出器。
11. １１．前記クロック信号パルス列の各々は、前記ＡＣ信号の各サイクル中に複数 個のパルスを有する請求の範囲第１０項記載の電圧故障検出器。
12. １２．各比較器は、前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ信号に比例した信号を、所定 範囲の値と比較する請求の範囲第１１項記載の電圧故障検出器。
13. １３．各比較器の前記所定範囲の値は、前記計数値を変更するよう１つの比較器 の出力信号が前記計数手段に与えられるべきである点間での、前記第１の電圧源 からの前記ＡＣ信号における正弦の値に比例している請求の範囲第１２項記載の 電圧故障検出器。
14. １４．前記ラッチの各々は、各ラッチと関連の比較器が前記出力レベル信号を出 力するべきである、該比較器の角度範囲における中点でクロック合わせされる請 求の範囲第１２項記載の電圧故障検出器。
15. １５．（ａ）３つの比較器が設けられ、（ｂ）第１の比較器に結合されるラッチ は前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号の１８°、１６２°、１９８°及び３４ ２°でクロック合わせされ、値の範囲は０°及び３６°間の正弦の値に比例し、 （ｃ）第２の比較器に結合される前記ラッチは前記第１の電圧源からの前記ＡＣ 信号の５４°、１２６°、２３４°、及び３０６°でクロック合わせされ、値の 範囲は、３６°及び７２°間の正弦の値に比例し、（ｄ）第３の比較器に結合さ れる前記ラッチは、前記第１の電圧源からの前記ＡＣ信号の９０°及び２７０° でクロック合わせされ、値の範囲は７２°及び１０８°間の正弦の正弦の値に比 例する、 請求の範囲第１２項記載の電圧故障検出器。
16. １６．前記クロック信号を生成する前記手段が、（ａ）前記第１の電圧源からの ＡＣ信号の周波数と、該第１の電圧源からのＡＣ信号の関数である信号が前記複 数個のラッチによりラッチされるべき、前記第１の電圧源からのＡＣ信号のサイ クルごとの、回数との、積に等しい周波数を有する出力を生成する同期周波数発 振器と、 （ｂ）該同期周波数発振器の出力に応答し、前記複数個のクロック信号パルス列 を生成する論理手段と、を備えている請求の範囲第１１項記載の電圧故障検出器 。
17. １７．さらに、 （ａ）前記ＡＣ信号の周波数で生じるパルスを、前記ＡＣ信号の固定角度点にお いて有する位相制御信号を生成する手段と、 （ｂ）前記同期周波数発振器の出力に結合される割り算器であって、前記第１の 電圧源からのＡＣ電源に比例した前記信号が前記複数個の比較器によって比較さ れる、前記第１の電圧源からのＡＣ信号のサイクルごとの、前記回数の積により 、前記同期周波数発振器の出力を割り算して、割り算器出力信号を生成する前記 割り算器と、（ｃ）該割り算器及び前記位相制御信号を生成する前記手段に結合 され、前記割り算器出力信号の位相と前記位相制御信号とを比較し、前記同期周 波数発振器の前記周波数を変え、前記割り算器出力信号と前記位相制御信号との 間で固定位相を維持する位相ロック・ループと、を備えた請求の範囲第１６項記 載の電圧故障検出器。
18. １８．前記第１のＡＣ信号源から前記複数個の比較器の各々に全波整流信号を与 えるよう、前記第１のＡＣ信号源に結合される全波整流器をさらに備えた請求の 範囲第１０項記載の電圧故障検出器。