专利名称：漏电检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测电源设备的漏电的漏电检测装置。
背景技术：
图20示出了传统的漏电检测装置的一个实例。在此现有技术的漏电检测装置中，其中的每一个都具有较高的电阻值的分压电阻元件R1和R2相互串联在充当电动车辆(electrical vehicle)的机械电源的DC(直流)电源E的输出端子之间，并且将检测电阻元件R3连接在分压电阻元件R1和R2的连接点和“地”(车身)之间，从而像在诸如日本专利No.3307173(2002)中所公开的那样，通过取得在检测电阻元件R3的两个相反端之间出现的电压降作为检测电压，对漏电进行检测。
现有技术的漏电检测装置的操作如下。由于用作电动车辆的机械电压的DC电源E输出大约为200到300V的非常高的电压，因此，该DC电源E与车身进行电隔离，即，处于即使某人与车身接触，此人也不会受到电冲击的浮动状态。然而，在包括DC电源E的高压系统和“地”之间发生介质击穿的情况下，在人与车身等接触时，可能会通过建立电流路径使该人受到电冲击。另一方面，由于该高压系统与“地”隔离，即使发生了介质击穿，如果该人没有与高压接触，也不会流过电流，因而，不能够对漏电进行检测。因此，现有技术的漏电检测装置适合于在人与高压系统接触之前对漏电进行检测。
图21示出了上述现有技术的漏电检测装置的状态，其中，介质击穿发生在高压系统的负极和“地”之间，并且人与高压系统保持接触。在图21中，电阻r表示在高压系统和“地”之间的介质击穿的位置的电阻，即击穿电阻，电阻R表示人体的电阻。在这里假定DC电源E具有输出电压V，而分压电阻元件R1和R2、检测电阻R3、介质击穿电阻r和人体电阻R分别具有电阻值R1、R2、R3、r和R。如果分压电阻元件R1和R2的电阻值R1和R2远大于介质击穿电阻r的电阻值r，则流经人体电阻R的漏电流(接地故障电流)I由以下等式(1)表达。
I＝V/(r+R)-(1)同时，人体电阻R可能会依据环境例如湿度而变化。在将人体电阻R设置为零的情况下，漏电流I达到最大。
另一方面，如果在人与高压系统保持接触时，检测电压V1跨越检测电阻元件R3的相反端，即假定分压电阻元件R1和R2大于检测电阻元件R3的电阻R3时获得的人体电阻R的电阻值R为无穷大，则经由“地”流经分压电阻元件R1、检测电阻R3和介质击穿电阻r的漏电流i由以下的等式(2)来表达，并且在检测电阻元件R3的相反端之间的检测电压V1由以下的等式(3)给出。
i＝V/(R1+R3+r)-(2)V1＝V×R3/(R1+R3+r)-(3)由于将等式(1)代入等式(3)可以获得与漏电流I对应的检测电压V1，因此，可以依据该检测电压V1来对漏电进行检测。
在上述的现有技术的漏电检测装置中，由于可以检测漏电发生与否，而不能够检测发生漏电的位置，因此，难以迅速地采用适当的措施来防止漏电。
此外，在上述现有技术的漏电检测装置中，在介质击穿出现在用于对电源设备的DC/DC转换电路(未示出)的输入侧和输出侧进行绝缘的变压器中的情况下，在将变压器的次级线圈的高压施加到该变压器的初级线圈上时，可能会损坏与DC电源E连接的其他装置。
发明内容
因此，为了消除现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的是提出一种用于检测电源设备的漏电的漏电检测装置，其中，不仅可以检测漏电的发生与否、以及发生漏电的位置，而且可以提高电源设备的DC/DC转换电路的输出侧的耐压、以及电源设备的安全性。
为了实现本发明的上述目的，依据本发明的漏电检测装置检测电源设备的漏电，其中，所述的电源设备包括DC/DC转换电路，用于对从DC电源提供的DC电压进行斩波，由绝缘的变压器将其升压为所期望的电平，以便通过其整流和平滑来输出；以及DC/AC转换电路，用于将从DC/DC转换电路输出的DC电压转换为AC电压。该电源设备工作在与“地”电绝缘的状态，以便向负载提供AC(交流)电压。所述的漏电检测装置包括两个分压元件，这两个分压元件具有相同的阻抗值，并且相互串联在DC/DC转换电路的输入端子和输出端子之间；检测元件，其具有与分压元件的连接点连接的一端；电容器，其插入在检测元件的另一端和“地”之间；确定装置，用于接收跨越检测元件两端的电压降作为检测信号，并且对该检测信号进行处理，以便判断漏电的发生。
参考附图，从结合优选实施例所采用的以下描述中，本发明的目的和特征将变得显而易见，图1是示出依据本发明的第一实施例的漏电检测装置及电源设备的方框图；图2是在图1的漏电检测装置中所采用的第一确定电路的方框图；图3是解释图2中的第一确定单元的操作的图；图4是图2中的第一确定单元的波形图；图5是在图1中的电源设备输出矩形波AC电压的情况下，图2中的第一确定单元的方框图；图6是图5中的矩形波AC电压的波形图；图7是示出依据本发明的第二实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；图8是在图7中的漏电检测装置中所采用的第二确定单元的方框图；图9是解释图8中的第二确定单元的操作的图；图10A和10B是图7中的第二确定单元的波形图；图11是示出依据本发明的第三实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；
图12是在图11中的漏电检测装置中所采用的第三确定单元的方框图；图13是解释图12中的第三确定单元的操作的图；图14是图12中的第三确定单元的波形图；图15是示出依据本发明的第四实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；图16是示出依据本发明的第五实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；图17是在图16中的漏电检测装置中所采用的信号处理器的方框图；图18是示出依据本发明的第六实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；图19是示出依据本发明的第七实施例的漏电检测装置及图1中的电源设备的方框图；图20是现有技术的漏电检测装置的电路图；以及图21是解释图20中的现有技术的漏电检测装置的操作的电路图。
具体实施例方式
在对本发明进行描述之前，要注意在附图中，由相同的参考符号表示相同的组件。
此后将参考附图对本发明的实施例进行描述。
(第一实施例)图1是示出依据本发明的第一实施例的漏电检测装置20A，其中，该装置用于电源设备10。电源设备10安装在机动车辆上，并且从具有诸如12到42V的低电压的电池1中产生100V的AC电压，从而向负载2提供AC电压。电池1与“地”(车身)连接。电源设备10包括DC/DC转换电路19；DC/AC转换电路14，用于将从DC/DC转换电路19中输出的DC电压转换为正弦波的AC电压；开关元件15，用于断开或者闭合从DC/AC转换电路14到负载2的供电路径；滤波器16，用于消除从DC/AC转换电路14中输出的谐波成分；以及电源控制电路17，用于控制DC/DC转换电路19和DC/AC转换电路14的操作。
DC/DC转换电路19包括升压电路11、绝缘变压器12、以及包括平滑电路的整流电路13。在DC/DC转换电路19中，由电池1提供的DC电压受到升压电路11的开关元件的斩波(chopping)，并且由绝缘变压器12将该电压升高到所期望的电平。然后，通过整流电路13的整流和平滑，输出DC电压。DC/DC转换电路19由已知的绝缘的DC/DC转换器来形成，并且当电源控制电路17对升压电路11的开关元件的开关频率和占空比进行调整时，该DC/DC转换电路19可以将输入电压升高到所期望的电平。同时，DC/AC转换电路14由诸如已知的全桥型的逆变电路(inverter circuit)形成。通过调整逆变电路的开关元件的开关频率和占空比，可以由DC/AC转换电路14将从整流电路13中输出的DC电压转换为具有诸如50Hz或者60Hz的预定频率的正弦波的AC电压。同时，由于电源控制电路17可以由微型计算机形成，而且电源控制电路17的具体结构是已知的，因此，可以简化对电源控制电路17的描述。
另一方面，如图1所示，本发明的漏电检测装置20A包括两个分压电阻元件R1和R2，所述的两个分压元件相互串联在DC/AC转换电路14的输入端子之间，并且具有相同的电阻值；检测电阻元件Rs，该电阻具有与分压电阻元件R1和R2的连接点连接的一端；电容器C0，该电容器插入在检测电阻元件Rs和“地”之间；放大器21，用于取得跨越检测电阻元件Rs两端的电压降来作为检测信号Vs，以便调整检测信号Vs的增益；以及第一确定单元22，用于处理检测信号Vs，以便判断漏电的发生。在该实施例中，通过在检测电阻元件Rs和“地”之间插入电容器C0，可以使漏电检测装置20A与“地”直流绝缘。
如图2所示，第一确定单元22包括带通滤波器22a，用于只取得在检测信号Vs中所包含的、并且具有大致等于正弦波AC电压的频率例如50Hz或者60Hz的频率的频率成分；计算部分22b，用于计算已经通过带通滤波器22a的检测信号Vss的有效值Vssms；以及比较器22c，用于将来自计算部分22b的有效值Vssms与预定的阈值Vr1进行比较。当检测信号Vss的有效值Vssms已经超过阈值Vr1时，第一确定单元22通过断定发生漏电，输出确定信号Vj1。然而，如果检测信号Vs受到全波整流，然后由积分电路使其平滑，从而按照与前述的有效值的计算相同的方式来产生DC检测信号Vss2，则能够判断漏电的发生。
在本实施例中，由于电源设备10的绝缘变压器12的次级线圈与“地”隔离，即处于如果没有出现漏电事故，则暗电流不会流经检测电阻元件Rs，因而也不会输出检测信号Vs的状态。然而，在电源设备10和“地”之间发生介质击穿的情况下，则漏电电流流经检测电阻元件Rs，从而使第一确定单元22判断漏电的发生。
如图3所示，考虑在从光源设备10到负载2的供电路径和“地”之间已经发生介质击穿的情况。在图3中，参考符号3表示在供电路径的正极已经发生介质击穿时的介质击穿电阻、或者人体电阻，而参考符号4表示在供电路径的负极已经发生介质击穿时的介质击穿电阻、或者人体电阻。在这种情况下，漏电流经由“地”，流经介质击穿电阻3或者4、检测电阻元件Rs、以及分压电阻元件R1和R2，并且跨越检测电阻元件Rs的两端，产生检测电压Vs。此时，如图4所示，检测电压Vs是具有等于从电源设备10输出的正弦波AC电压的频率的正弦波AC电压。然而，依据漏电流是流经介质击穿电阻3、还是流经介质击穿电阻4，检测电压Vs的相位与电源设备10的输出电压的相位不一致。在第一确定单元22中，由带通滤波器22a来提取等于电源设备10的输出电压的频率的频率成分，并且由计算部分22b来计算已经通过带通滤波器22a的检测信号Vss的有效值Vssms。然后，由比较器22c将由计算部分22b计算得到的有效值Vssms与预定的阈值Vr1进行比较。当检测信号Vss的有效值Vssms已经超过阈值Vr1时，则通过断定发生漏电来输出确定信号Vj1。
在本实施例中，由于通过在检测电阻元件Rs和“地”之间插入电容器C0，使DC/DC转换电路19的输出侧在DC上与“地”绝缘，因此，可以提高DC/Dc转换电路19的输出侧相对于“地”的耐压，并且即使在绝缘变压器12中发生介质击穿，也不会将绝缘变压器12的次级线圈的高压施加到绝缘变压器12的初级线圈，从而使电源设备10的安全性得到提高。
同时，在电源设备10输出矩形波AC电压而不是正弦波AC电压的情况下，如图6所示，检测电压Vs变为具有与电源设备10输出的矩形波AC电压相同的频率的矩形波AC电压，从而可以如图5所示，通过删除带通滤波器22a，而只由计算部分22b和比较器22c来形成第一确定单元22。在输出矩形波AC电压的电源设备10中，由于通过由全桥型的逆变电路形成的DC/AC转换电路14对DC/DC转换电路19的输出电压的极性进行周期性的反转，可以将DC电压转换为矩形波AC电压，因此，可以只对逆变电路的开关元件的接通周期进行调整，而不需要在将DC电压转换为正弦波AC的电压时对逆变电路的开关元件进行模块调制(PWM)控制，因而，在电源控制电路17中的控制非常简单。同时，在将DC/AC转换电路14设置为输出矩形波AC电压的情况下，不需要设置滤波器16。
(第二实施例)图7是示出依据本发明的第二实施例的漏电检测装置20B，该装置用于电源设备10。当将漏电检测装置20B与本发明的第一实施例的漏电检测装置20A进行比较时，漏电检测装置20A的检测电阻元件Rs由充当检测元件的电容器Cs替代，并且漏电检测装置20A的第一确定单元22由第二确定单元23替代。由于漏电检测装置20B的其他配置与图1中的漏电检测装置20a的配置相同，因此，出于简洁的原因简化所作的描述。
如图8所示，第二确定单元23包括低通滤波器23a，用于只取得检测信号Vs的DC成分；第一比较器23b，用于将已经通过低通滤波器23a的检测信号Vsd与预定的阈值Vr2进行比较；以及第二比较器23c，用于将来自低通滤波器23a的检测信号Vsd与预定的阈值Vr3进行比较。阈值Vr2和Vr3分别具有相同的绝对值但相反的符号。当检测值Vsd已经超过阈值Vr2或者Vr3时，通过断定发生漏电，输出确定信号Vj21或者Vj22。
如图9所示，考虑在电源设备10的整流电路13和DC/AC转换电路14之间已经发生由于介质击穿(绝缘不良)造成的漏电的情况。在图9中，参考符号5表示在正极的供电路径和“地”之间的介质击穿电阻，而参考符号6表示在负极的供电路径和“地”之间的介质击穿电阻。在这种情况下，虽然存在漏电流经由“地”流经介质击穿电阻5或者6、电容器Cs、以及分压电阻元件R1或者R2，但是，电容器Cs和Co插入在该电流路径之间，因此，DC漏电流不会流经该电流路径。然而，在将与“地”绝缘的DC/DC转换电路19的输出线中的至少一条通过介质击穿电阻5或者6接地的情况下，由漏电流对检测电容器Cs进行充电，因而，在电容器Cs的相反端之间产生电位差(检测电压Vs)。此时，检测电压Vs变为图10A和10B所示的DC电压，并且检测电压Vs的极性依据发生漏电的位置，即正极性的供电路径、或者负极的供电路径而改变。
在第二确定单元23中，由低通滤波器23a只提取检测信号Vs的DC成分，并且由第一和第二比较器23b和23c将已经通过低通滤波器23a的检测信号Vsd分别与预定阈值Vr2和Vr3进行比较。当检测信号Vsd已经超过阈值Vr2或者Vr3时，则通过断定发生漏电，输出确定信号Vj21或者Vj22。
在第一实施例中，第一确定单元22能够检测在从电源设备10到负载2的供电路径上发生的漏电。另一方面，在本实施例中，如上所述，第二确定单元23能够检测在电源设备10的整流电路13和DC/AC转换电路14之间发生的漏电。同时，在本实施例中，由于通过按照与第一实施例相同的方式设置电容器C0，使DC/DC转换电路19的输出侧与“地”DC绝缘，从而可以提高DC/DC转换电路19的输出侧相对于“地”的耐压，并且防止将绝缘变压器12的次级线圈的高压施加到绝缘变压器12的初级线圈上，从而使电源设备10的安全性得到提高。
(第三实施例)图11示出依据本发明的第三实施例的漏电检测装置20C，其中所述的装置用于电源设备10。当将漏电检测装置20C与本发明的第一实施例的漏电检测装置20A进行比较时，漏电检测装置20A的第一确定单元22由第三确定单元24替代。由于漏电检测装置20C的其他配置与图1中的漏电检测装置20A的配置相似，因此，出于简洁的目的，简化对其的描述。
如图12所示，第三确定单元24包括高通滤波器24a，用于只提取等于在检测信号VS中所包含的斩波频率、即升压电路11中的开关频率的频率成分；计算部分24b，用于计算已经通过高通滤波器24a的检测信号Vsc的有效值Vscrms；以及比较器24c，用于将来自计算部分24b的有效值Vscrms与预定的阈值Vr4进行比较。当检测值Vsc的有效值Vscrms已经超过阈值Vr4时，则通过断定发生漏电，输出确定信号Vj3。
如图13所示，考虑在电源设备10的绝缘变压器12的次级线圈和整流电路13之间发生由于介质击穿(绝缘不良)造成的漏电的情况。在图13中，参考符号7表示在正极的供电路径和“地”之间的介质击穿电阻，而参考符号8表示在负极的供电路径和“地”之间的介质击穿电阻。在这种情况下，漏电流经由“地”，流经介质击穿电阻7或者8、检测电阻元件Rs、以及分压电阻元件R1或者R2，并且跨越检测电阻元件Rs的两端，产生检测电压Vs。此时，如图14所示，检测电压Vs变为具有大致等于用于切换升压电路的开关元件的开关频率的频率的高频电压。
在第三确定单元24中，由高通滤波器24a从检测信号Vs中只提取大致等于升压电路11的开关频率的频率成分，并且由计算部分24b计算已经通过高通滤波器24a的检测信号Vsc的有效值Vscrms。然后，将由计算部分24b计算得到的检测信号Vsc的有效值Vscrms与预定的阈值Vr4进行比较。当检测信号Vsc的有效值Vscrms已经超过阈值Vr4时，则通过断定发生漏电，输出确定信号Vj3。同时，如果从检测信号提取的频率成分具有大致等于升压电路11的开关频率的频率，则可以断定漏电的发生。
第一实施例的第一确定单元22能够检测在从电源设备10到负载2的电源的路径上发生的漏电，而第二实施例的第二确定单元23能够检测在电源设备10的整流电路13和DC/AC转换电路14之间发生的漏电。另一方面，如上所述，在本实施例中，第三确定单元24能够检测在电源设备10的绝缘变压器12的次级线圈和整流电路13之间发生的漏电。同时，在本实施例中，由于按照与第一实施例相同的方式，通过在检测电阻元件Rs和“地”之间插入电容器C0，使DC/DC转换电路19的输出侧与“地”绝缘，因此，提高了DC/DC转换电路19相对于“地”的耐压，并且防止将绝缘变压器12的次级线圈上的高压施加到绝缘变压器12的初级线圈上，从而使电源设备10的安全性得到提高。
(第四实施例)图15示出依据本发明的第四实施例的漏电检测装置30A，其中所述的装置用于电源设备10。所述的漏电检测装置30A分别包括本发明的第一、第二和第三实施例中的第一、第二和第三确定单元22、23和24。由于漏电检测装置30A的其他配置与图7中的漏电检测装置的配置相似，因此，出于简洁的原因，简化对其的描述。因此，在漏电检测装置30A中，使用电容器Cs来作为检测元件。
由于漏电检测装置30A包括第一、第二和第三确定单元22、23和24，因此，该漏电检测装置30A能够分别检测在本发明的第一、第二和第三实施例中描述的不同位置发生的漏电。换句话说，从第一确定单元22输出的确定信号Vj1表示在从电源设备10到负载2的路径上发生漏电。同时，从第二确定单元23中输出的确定信号Vj21或者Vj22表示在电源设备10的整流电路13和DC/AC转换电路14之间发生漏电。此外，从第三确定单元24中输出的确定信号Vj3表示在电源设备10的绝缘变压器12和整流电路13之间发生的漏电。
即，由于本实施例的漏电检测装置30A包括第一、第二和第三确定单元22、23和24，因此，漏电检测装置30A从第一、第二和第三确定单元22、23和24的决定中，不仅能够检测漏电的发生与否，还能够确定漏电发生的位置。此外，当漏电已经同时发生在多个位置时，漏电检测装置30A能够同时地检测这些漏电的发生、以及漏电发生的位置。在本实施例中，作为实例，将第一、第二和第三确定单元22、23和24都设置在漏电检测装置30A中。然而，漏电检测装置30A可以按照需要，包括第一、第二和第三确定单元22、23和24中的至少两个。
(第五实施例)图16示出依据本发明的第五实施例的漏电检测装置40A，其中所述的装置用于电源设备10。当将漏电检测装置40A与本发明的第二实施例的漏电检测装置20B进行比较时，漏电检测装置20B的第二确定单元23由信号处理器45替代。由于漏电检测装置40A的其他配置与图7所示的漏电检测装置20B的配置相似，因此，出于简洁的原因简化对其的描述。因此，在漏电检测装置40a中，使用电容器Cs作为检测元件。
信号处理器45主要由微型计算机构成，如图17所示，该信号处理器45包括电平确定单元45a、波形确定单元45b、漏电确定单元45c、外部输出单元45d、以及通信单元45e。通过使用微型计算机的模拟到数字(A/D)转换功能，将由放大器21放大的模拟检测信号Vs转换为数字检测信号，并且将该数字检测信号临时存储在存储器(未示出)中。电平确定单元45a对从存储器中读取的数字检测信号进行滤波和有效值计算，以便获得检测信号Vs的电平，并且将检测信号Vs的电平与预定的阈值(参考数据)进行比较，以便判断漏电流的电平。波形确定单元45b获得从存储器读取的数字检测信号的原始检测信号Vs的波形，并且通过诸如图案匹配的方法，判断所获得的波形与包括图4的正弦波(在电源设备10输出矩形波AC电压的情况下的图6所示的矩形波)、图10A和10B中的线性波形、以及图14所示的锯齿波形的多个预设的波形图案中的哪一个波形图案最为接近。
漏电确定单元45c依据由波形确定单元45a判断的漏电流电平，判断漏电的发生与否，并且依据波形确定单元45b的波形决定，判断漏电发生的位置。漏电确定单元45c向外部输出单元45d和通信单元45e，输出表示漏电的发生、以及漏电发生的位置的数据。当已经将数据从漏电确定单元45c输入到外部输出单元45d时，外部输出单元45d向电源控制电路17等，输出用于采用适合于漏电发生的位置的措施的控制信号。例如，在漏电发生在从电源设备10到负载2的供电路径上的情况下，作为措施，断开开关元件15。同时，在漏电发生在电源设备10中的情况下，则作为措施，停止升压电路11或者DC/AC转换电路14的操作。同时，通信单元45e通过通信电缆，向安装在电动车辆上的电子控制单元(ECU)传输从漏电确定单元45c中输入的上述数据。例如，可以使用符合用于电动车辆的局域网(LAN)标准的控制器区域网络(CAN)作为通信单元45e的通信协议。因此，如果通信单元45e向EDU传输关于漏电的发生、以及漏电发生的位置的信息，并且由ECU通过使用视频、字符或者音频来通知机动车辆的驱动装置该信息时，可以进一步提高电源设备10的安全性。
因此，在本实施例的漏电检测装置40A中，按照与第四实施例的漏电检测装置30A相同的方式，依据信号处理器45中信号处理的结果，不仅能够检测漏电的发生与否，而且能够检测漏电发生的位置。在本实施例中，波形确定单元45b执行分别与图15中的漏电检测装置30A中的第一、第二和第三确定单元22、23和24对应的三种波形确定，但是也可以进行一种或者两种波形确定。同时，如果由充当电源设备10的电源控制电路17的微型计算机来执行信号处理器45的功能，则优点在于这简化了漏电检测装置40A的电路配置。
同时，在上述的第一到第五实施例中，分压电阻元件R1和R2连接在DC/AC转换电路14的输入端子之间，但是，即使分压电阻元件R1和R2连接在DC/AC转换电路14的输出端子之间，同样也可以对漏电进行检测。此外，即使将除了电阻元件之外的其他电抗元件例如电容器用作分压元件和检测元件，也可以得到相似的效果。在将电容器用作分压元件和检测元件的情况下，漏电检测装置与DC/DC转换电路19DC绝缘，并且DC通常不会流经这些分压元件(电容器)，从而有助于改善DC/DC转换电路19的耐压。另一方面，在采用分压电阻元件R1和R2及检测元件Rs的情况下，电阻元件R1、R2和Rs的电阻值的分散(scatter)通常小于电容器的电容值的分散，从而可以有助于非常准确地检测DC/DC转换电路19的输出电压。同时，在由电阻元件来形成两个分压元件中的每一个的情况下，DC(暗电流)一直流经两个分压电阻元件R1和R2，从而由于电能消耗的浪费，使电源设备10的电源转换效率降低。然而，如果由电容器来形成两个分压元件中的至少一个，DC通常不会流经充当分压元件的电容器，从而抑制了电能消耗的浪费，因而，可以抑制电源设备10的电源转换效率的降低。
(第六实施例)图18是依据本发明的第六实施例的漏电检测装置30B，所述的装置用于电源设备10，其中，从电源设备10中删除了在本发明的第四实施例中的电源设备10的开关元件15。当将漏电检测装置30B与本发明的第四实施例的漏电检测装置30A进行比较时，图15所示的漏电检测装置30A的分压电阻元件R1和R2及电容器Cs分别由电容器C1、C2和C3替代，所述的电容器C1、C2和C3形成了滤波电路，并且该滤波电路设置在DC/AC转换电路14的输出侧。由于漏电检测装置30B的其他配置与图15中的漏电检测装置30A的配置相似，因此，出于简洁的原因简化对其的描述。因此，漏电检测装置30B包括第一、第二和第三确定单元22、23和24。
如图18所示，由相互串联在DC/AC转换电路14的输出端子之间的电容器C1和C2、以及插入在电容器C1和C2的连接点和“地”之间的电容器C3来形成该滤波电路。设置的该滤波电路消除沿着输出线，泄漏到电源设备10之外的高频噪声，并且该滤波电路通过稳定输出线相对于“地”的电位来降低端电压的噪声。
因此，在本实施例中，通过充当分压元件的电容器C1和C2、以及充当检测元件的电容器C3，可以消除在DC/AC转换电路14的输出中所包含的高频噪声。换句话说，由于分压元件和检测元件还用作滤波电路，因此，通过减少电路元件的数量，有助于简化电路配置，并且可以实现制造成本的降低。
(第七实施例)图19是示出依据本发明的第七实施例的漏电检测装置40B，所述的装置用于电源设备10。当将漏电检测装置40B与本发明的第五实施例的漏电检测装置40A进行比较时，图16中的漏电检测装置40A的电容器Cs由检测电阻元件Rs替代，并且删除图16所示的漏电检测装置40A的电容器C0。由于漏电检测装置40B的其他配置与漏电检测装置40A的配置相似，因此，出于简洁的目的，简化对其的描述。因此，漏电检测装置40B包括信号处理器45。
同时，在本实施例的漏电检测装置40B中，按照与第五实施例的漏电检测装置相同的方式，依据信号处理的结果，不仅能够检测漏电的发生与否，而且能够检测漏电发生的位置。
同时，在本实施例的漏电检测装置40B中，在开始从电源设备10向负载2供电之前，通过断开开关元件15，想要检测电源设备10处于无负载状态下的漏电。即，如果只有升压电路11工作在开关元件15的断开状态下，则可以检测在从电源设备10的绝缘变压器12到DC/AC转换电路14的间隔中的漏电。同时，如果升压电路11和DC/AC转换电路14工作在开关元件15的断开状态下，则可以检测从DC/AC转换电路14到开关元件15的间隔中的漏电。如果在这些初始的检查中没有检测到漏电，则可以采用以下的过程，即，在经过预定的等待时间之后，通过闭合开关元件15来形成从电源设备10到负载2的供电路径，然后，通过操作升压电路11和DC/AC转换电路14来对电源设备10进行操作。
通过检测在电源设备10的无负载状态时的漏电，可以预先防止漏电事故的发生，从而可以有助于提高电源设备10的安全性。
如前面的描述中可以清楚地看到，在本发明的漏电检测装置中可以获得以下的效果。首先，在诸如第一实施例中，由于将电容器插入在检测元件和“地”之间，可以由电容器使DC/DC转换电路的输出侧与“地”绝缘，从而可以提高DC/Dc转换电路的输出侧的耐压，并且即使在绝缘变压器中发生介质击穿，也不会将绝缘变压器的次级线圈的高压施加到绝缘变压器的初级线圈上，从而使电源设备的安全性得到提高。
同时，在第六实施例中，由于由电容器来形成至少一个分压元件，DC不会流经分压元件，从而可以防止电能消耗的浪费。
而且，在第四和第六实施例中，由于确定装置包括第一、第二和第三确定单元，因此，该确定装置能够检测在各个检测位置的漏电，因而，该检测装置不仅能够检测漏电的发生与否，而且能够检测漏电发生的位置。另外，当漏电已经同时发生在多个位置时，该确定装置能够同时地检测这些漏电的发生、以及漏电发生的位置。
此外，在第六实施例中，由于由电容器来形成分压单元和检测单元，因此，可以由这些电容器来消除在DC/AC转换电路的输出中所包含的高频噪声。
权利要求
1.一种检测电源设备的漏电的漏电检测装置，其中所述的电源设备包括DC/DC转换电路，用于对从DC电源提供的DC电压进行斩波，并且由绝缘变压器将该电压升高到所期望的电平，从而通过整流和平滑来输出；以及DC/AC转换电路，用于将从DC/DC转换电路中输出的DC电压转换为AC电压，而且，该电源设备工作在与“地”电绝缘的状态，以便向负载提供AC电压，所述的漏电检测装置包括两个分压元件，所述的两个分压元件具有相同的阻抗值，并且相互串联在DC/AC转换电路的输入端子或者输出端子之间；检测元件，所述的检测元件具有与分压元件的连接点进行连接的一端；电容器，所述的电容器插入在检测元件的另一端和“地”之间；以及确定装置，用于接收跨越检测元件两端的电压降作为检测信号，并且对检测的信号进行处理，以便判断漏电的发生。
2.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于分压元件中的至少一个由电容器形成。
3.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于所述的确定装置包括通过将检测信号中包含的AC电压的有效值与预定的阈值进行比较，判断在一个区域(zone)中漏电的发生的确定单元；以及通过将等于检测信号中所包含的斩波频率的频率成分的有效值与另一预定的阈值进行比较，判断在另一区域中漏电的发生的另一确定单元。
4.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于所述分压元件的每一个由电容器形成，其中，所述的确定装置包括至少一个确定单元，用于通过将检测信号中所包含的AC电压的有效值与预定的阈值进行比较，检测在一个区域中的漏电；另一确定单元，用于通过将等于检测信号中所包含的斩波频率的频率成分的有效值与另一预定的阈值进行比较，检测在另一区域中的漏电；以及又一确定单元，用于通过与对应于检测信号中所包含的DC成分的极性的又一预定的阈值进行比较，判断在又一区域中的漏电的发生。
5.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于所述的分压元件连接在DC/AC转换电路的输出端子之间，并且分压元件和检测元件中的每一个均由电容器形成。
6.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于还包括通信装置，用于通过通信介质，将确定装置的确定结果传输到外部。
7.根据权利要求3所述的漏电检测装置，其特征在于还包括通信装置，用于通过通信介质，将确定装置的确定结果传输到外部。
8.根据权利要求4所述的漏电检测装置，其特征在于还包括通信装置，用于通过通信介质，将确定装置的确定结果传输到外部。
9.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于还包括开关元件，用于断开或者闭合从DC/AC转换电路到负载的供电路径；其中，确定装置通过在开始从电源设备向负载供电之前，断开该开关元件，从而判断在电源设备的无负载状态下的漏电的发生。
10.根据权利要求3所述的漏电检测装置，其特征在于还包括开关元件，用于断开或者闭合从DC/AC转换电路到负载的供电路径；其中，确定装置通过在开始从电源设备向负载供电之前，断开该开关元件，从而判断在电源设备的无负载状态下的漏电的发生。
11.根据权利要求4所述的漏电检测装置，其特征在于还包括开关元件，用于断开或者闭合从DC/AC转换电路到负载的供电路径；其中，确定装置通过在开始从电源设备向负载供电之前，断开该开关元件，从而判断在电源设备的无负载状态下的漏电的发生。
全文摘要
一种用于检测电源设备的漏电的漏电检测装置，包括两个分压元件，所述的两个分压元件具有相同的阻抗值，并且相互串联在该电源装置的DC/AC转换电路的输入端子或者输出端子之间；检测元件，所述的检测元件具有与分压元件的连接点进行连接的一端；电容器，所述的电容器插入在检测元件的另一端和“地”之间；以及确定装置，用于接收跨越检测元件两端的电压降作为检测信号，并且对检测的信号进行处理，以便判断漏电的发生。
文档编号G01R31/40GK1499211SQ20031011383
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月31日 优先权日2002年11月11日
发明者东浜弘忠, 臼井久视, 宗进耕儿, 齐藤寿昭, 南洋次, 儿, 昭, 视 申请人:松下电工株式会社