JP2002062317A - コンデンサ電流測定装置 - Google Patents

コンデンサ電流測定装置

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JP2002062317A
JP2002062317A JP2000252287A JP2000252287A JP2002062317A JP 2002062317 A JP2002062317 A JP 2002062317A JP 2000252287 A JP2000252287 A JP 2000252287A JP 2000252287 A JP2000252287 A JP 2000252287A JP 2002062317 A JP2002062317 A JP 2002062317A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
current
voltage divider
measuring device
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Hiroaki Hara
博 昭 原
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平行導体のインダクタンスを低く抑えると共
に、一次的に電流測定を行う場合でも、手間をかける必
要のないコンデンサ電流測定装置を提供する。 【解決手段】 大電圧、大電流の回路に接続され、一端
が接地されてなるコンデンサの電流を測定するコンデン
サ電流測定装置において、接地点とコンデンサの他端と
の間の電圧を分圧する分圧器(4a)と、分圧器によっ
て分圧された接地点に対する電圧を微分し、得られた微
分値に分圧器の分圧比及びコンデンサのキャパシタンス
を加味した係数を乗算してコンデンサの電流を演算する
演算手段(20)とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大電圧、大電流の
回路に接続されるコンデンサ、例えば、大容量電力変換
器等に用いられるコンデンサの電流を測定するコンデン
サ電流測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】大容量の電力変換器の各要素を接続する
導体は平行導体が主流であり、この平行導体に接続され
たコンデンサの電流を測定する方法として、例えば、図
4、図5及び図6に示す方法が知られている。
【0003】このうち、図4に示す方法は、一対の平行
導体1によって、コンデンサ2と電力変換器3とが接続
されているとき、平行導体1の一方を部分的に他方から
「コ」字形に離隔せしめ、その近傍にホール素子の本体
部8を装着し、この本体部8に測定ユニット9を接続す
ることにより、測定ユニット9が平行導体1の電流値に
対応した電圧を出力し、この電圧をオシロスコープやデ
ィジタル表示器等の測定部11に加えてコンデンサ電流
を測定する。
【0004】図5に示す方法は、平行導体1の一方を部
分的に他方から「コ」字形に離隔せしめ、この導体に抵
抗器を並列接続してなる分流器10を設け、分流器10
の両端に発生する電圧を直接、測定部11に加えてコン
デンサ電流を測定する。
【0005】図6に示す方法は、平行導体1が接続され
たコンデンサ2の一方の端子部の近傍の導体に試験用変
流器12を取付けてその出力を直接、測定部11に加え
てコンデンサ電流を測定する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した大容量の電力
変換器にあっては、平行導体1に大電流が流れる。従っ
て、図4又は図5に示すように、部分的ではあるが導体
間の距離を拡げた場合、この距離を拡げた部分のインダ
クタンスが大きくなり、装置の運転に悪影響を及ぼすと
いう問題があった。
【0007】また、図6に示す方法は試験等で一時的に
電流測定をする場合でも、平行導体1をコンデンサ2か
ら取り外さなければならないため、手間がかかってしま
うという問題があった。
【0008】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、平行導体のインダクタンスを低く抑える
と共に、一次的に電流測定を行う場合でも、手間をかけ
る必要のないコンデンサ電流測定装置を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
大電圧、大電流の回路に接続され、一端が接地されてな
るコンデンサの電流を測定するコンデンサ電流測定装置
において、接地点とコンデンサの他端との間の電圧を分
圧する分圧器と、分圧器によって分圧された接地点に対
する電圧を微分し、得られた微分値に分圧器の分圧比及
びコンデンサのキャパシタンスを加味した係数を乗算し
てコンデンサの電流を演算する演算手段と、を備えたこ
とを特徴とする。
【0010】請求項2に係る発明は、大電圧、大電流の
回路に接続されたコンデンサの電流を測定するコンデン
サ電流測定装置において、接地点とコンデンサの各端子
との間の電圧をそれぞれ分圧する1対の分圧器と、分圧
器の各分圧点間の電圧を微分し、得られた微分値に分圧
器の分圧比及びコンデンサのキャパシタンスを加味した
係数を乗算してコンデンサの電流を演算する演算手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0011】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
記載のコンデンサ電流測定装置において、演算手段は、
分圧器を介して得られた電圧を差動増幅する差動増幅手
段と、この差動増幅手段の出力を微分する微分手段と、
この微分手段の出力に分圧器の分圧比及びコンデンサの
キャパシタンスを加味した係数を乗算してコンデンサの
電流を演算するゲイン調整手段を含むことを特徴とす
る。
【0012】請求項4に係る発明は、請求項3に記載の
コンデンサ電流測定装置において、演算手段は、差動増
幅手段の出力に分圧器の分圧比に対応する係数を乗算し
てコンデンサの電圧を演算するゲイン調整手段を含むこ
とを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係
るコンデンサ電流測定装置の第1の実施形態の構成を示
す回路図である。ここで、大容量の電力変換器3の直流
側には平行導体1によってコンデンサ2が接続され、電
力変換器3の交流側は三相電力系統に接続されている。
コンデンサ2はその両端が共に接地点から浮いた状態、
すなわち、接地点から絶縁された状態にある。このコン
デンサ2の一端と接地点との間に第1の分圧器4aが接
続され、コンデンサ2の他端と接地点との間に第2の分
圧器4bが接続されている。これらの分圧器4a,4b
は互いに等しい分圧比を有し、例えば、数十キロボルト
(kv)の対地電圧を数ボルト(v)に分圧するように
抵抗値が選択されている。
【0014】分圧器4a,4bの各分圧点は演算部20
に接続されている。演算部20は、差動増幅器5、微分
回路6及び2個のゲイン調整器7で構成されている。こ
のうち、差動増幅器5の反転入力端子に分圧器4aの分
圧点が接続され、非反転入力端子に分圧器4bの分圧点
が接続されている。この差動増幅器5の出力端子には出
力電圧を微分する微分回路6が接続されている。また、
差動増幅器5の出力端子と微分回路6の出力端子にはそ
れぞれゲイン調整器7が接続され、それぞれの出力端子
が演算部20の出力端子として測定部11に接続されて
いる。
【0015】上記のように構成された本実施形態の動作
について以下に説明する。先ず、分圧器4aの分圧点に
発生する電圧をVa、分圧器4bの分圧点に発生する電
圧をVbとする。そして、差動増幅器5の増幅率をA0と
するとこの差動増幅器5の出力端には次式の電圧Eが発
生する。 E=−(Va−Vb)・A0 …(1) 微分回路6は電圧Eを入力し、これを微分して次式の電
圧微分値Dを出力する。 D=dE/dt …(2) ゲイン調整器7はそれぞれ演算増幅器でなり、微分回路
6に接続されたゲイン調整器7は、分圧器4a,4bの
分圧比及びコンデンサ2のキャパシタンスを加味した係
数を乗算してコンデンサの電流に対応する電圧を測定部
11に供給するる。すなわち、次式の演算が行われる。 i=−D×k1 …(3) ただし、k1は分圧器4a,4bの分圧比Rとコンデン
サ2のキャパシタンスCとを乗算した値に対応する係数
である。
【0016】差動増幅器5に接続されたゲイン調整器7
は、分圧器4a,4bの分圧比を加味した係数を乗算し
てコンデンサの電圧に対応する電圧を測定部11に供給
する。すなわち、次式の演算が行われる。 v=−E×k2 …(4) ただし、k2は分圧器4a,4bの分圧比Rに対応する
係数である。
【0017】上記(3),(4)式は差動増幅器5とし
て反転増幅器を用いているため負の値で演算される演算
結果を正の値に変換している。また、測定部11は
(3)式で得られたコンデンサの電流と、(4)式で得
られたコンデンサの電圧とを同時又は切り替え表示する
ようになっている。
【0018】かくして、図1に示した第1の実施形態に
よれぱ、他端がそれぞれ接地された分圧器4a,4bの
一端をコンデンサ2の両端に接続すれば済むため、平行
導体のインダクタンスを低く抑えると共に、一次的な電
流測定を行う場合でも、手間をかける必要のないコンデ
ンサ電流測定装置を提供することができる。
【0019】図2は本発明に係るコンデンサ電流測定装
置の第2の実施形態の構成を示す回路図である。図中、
第1の実施形態を示す図1と同一の要素には同一の符号
を付してその説明を省略する。この実施形態は差動増幅
器5の出力端と微分回路6の出力端とにそれぞれもう一
つのゲイン調整器7を接続してなる演算部20aを備え
た点、これらのゲイン調整器7の出力信号を入力しコン
デンサ2の電流が過大になったこと、及び、コンデンサ
2の両端電圧が過大になったことを検出して警報信号を
出力する監視回路13を新たに付加した点が図1と構成
を異にしている。
【0020】ここで、監視回路13は上記(3)式の演
算を実行して得られたコンデンサ電流に対応する電圧
と、上記(4)式の演算を実行して得られたコンデンサ
電圧に対応する電圧とを入力し、これらの値がそれぞれ
許容値を超えた時に警報信号を出力する。
【0021】この第2の実施形態によれば、第1の実施
形態で述べた効果の他に、コンデンサ電流及び電圧の異
常を監視して外部に迅速に報知できるという効果も得ら
れる。
【0022】図3は本発明に係るコンデンサ電流測定装
置の第3の実施形態の構成を示す回路図であり、図中、
第1の実施形態を示す図1と同一の要素には同一の符号
を付してその説明を省略する。この実施形態は図1中の
演算部20の機能と測定部11の機能とを一つにまとめ
て測定部30としたものである。
【0023】この実施形態によれば、測定対象のコンデ
ンサ2に分圧器4a及び4bを接続し、これらの分圧器
の出力端子に測定部30を接続すれば済むため、一時的
に電流測定する場合でもその測定準備がより容易になる
という新たな効果も得られる。
【0024】なお、上記の各実施形態では、測定対象の
コンデンサ2の両端が共に接地点から絶縁された状態の
ものについて説明したが、このコンデンサ2の一端、例
えば、分圧器4bが接続される側が接地されている場合
には、分圧器4bを除去し、差動増幅器5の非反転入力
端子を接地することによって上述したと同様な電流測
定、並びに、電流、電圧の監視ができる。
【0025】また、上記の各実施形態では分圧器4a,
4bの出力電圧を差動増幅器5によって増幅し、得られ
た電圧を微分回路6で微分したが、測定対象のコンデン
サ2が常に一定のキャパシタンスを持つ場合には分圧比
が適切な分圧器4a,4bを用い、各分圧点間の電圧を
微分回路6で直接微分して測定部11に加えるようにし
てもよい。
【0026】なおまた、上記の各実施形態では反転形の
差動増幅器を用いたが、反転形の差動増幅器を2台直列
に接続して正極性の電圧を得るようにすれば、極性を考
慮しなくて済むものが得られる。
【0027】また、上記実施形態を構成する監視回路1
3はコンデンサ2の過電流及び過電圧の両方を監視する
構成としたが、過電流及び過電圧のいずれか一方を監視
するように構成することもできる。
【0028】さらにまた、上記の各実施形態はそれぞれ
差動増幅器及び微分器を主要な構成要素とする演算部を
備えているが、これらの機能をマイクロプロセッサ等の
ディジタル演算処理装置に持たせることもできる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、平行導体のインダクタンスを低く抑える
と共に、一次的な電流測定を行う場合でも、手間をかけ
る必要のないコンデンサ電流測定装置を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコンデンサ電流測定装置の第1の
実施形態の構成を示す回路図。
【図2】本発明に係るコンデンサ電流測定装置の第2の
実施形態の構成を示す回路図。
【図3】本発明に係るコンデンサ電流測定装置の第3の
実施形態の構成を示す回路図。
【図4】大容量の電力変換器を構成するコンデンサの従
来の電流測定方法を説明するための回路図。
【図5】大容量の電力変換器を構成するコンデンサの従
来の他の電流測定方法を説明するための回路図。
【図6】大容量の電力変換器を構成するコンデンサの従
来のもう一つ他の電流測定方法を説明するための回路
図。
【符号の説明】
1 平行導体 2 コンデンサ 3 電力変換器 4a,4b 分圧器 5 差動増幅器 6 微分回路 7 ゲイン調整器 8 ホール素子の本体部 9 測定ユニット 10 分流器 11,30 測定部 12 試験用変流器 13 監視回路 20,20a 演算部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大電圧、大電流の回路に接続され、一端が
    接地されてなるコンデンサの電流を測定するコンデンサ
    電流測定装置において、 接地点と前記コンデンサの他端との間の電圧を分圧する
    分圧器と、 前記分圧器によって分圧された接地点に対する電圧を微
    分し、得られた微分値に前記分圧器の分圧比及び前記コ
    ンデンサのキャパシタンスを加味した係数を乗算して前
    記コンデンサの電流を演算する演算手段と、 を備えたことを特徴とするコンデンサ電流測定装置。
  2. 【請求項2】大電圧、大電流の回路に接続されたコンデ
    ンサの電流を測定するコンデンサ電流測定装置におい
    て、 接地点と前記コンデンサの各端子との間の電圧をそれぞ
    れ分圧する1対の分圧器と、 前記分圧器の各分圧点間の電圧を微分し、得られた微分
    値に前記分圧器の分圧比及び前記コンデンサのキャパシ
    タンスを加味した係数を乗算して前記コンデンサの電流
    を演算する演算手段と、 を備えたことを特徴とするコンデンサ電流測定装置。
  3. 【請求項3】前記演算手段は、前記分圧器を介して得ら
    れた電圧を差動増幅する差動増幅手段と、この差動増幅
    手段の出力を微分する微分手段と、この微分手段の出力
    に前記分圧器の分圧比及び前記コンデンサのキャパシタ
    ンスを加味した係数を乗算して前記コンデンサの電流を
    演算するゲイン調整手段を含むことを特徴とする請求項
    1又は2に記載のコンデンサ電流測定装置。
  4. 【請求項4】前記演算手段は、前記差動増幅手段の出力
    に前記分圧器の分圧比に対応する係数を乗算して前記コ
    ンデンサの電圧を演算するゲイン調整手段を含むことを
    特徴とする請求項3に記載のコンデンサ電流測定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007139434A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Tokyo Electric Power Co Inc:The 高圧コンデンサ電流推定方法及びその装置
JP2010096755A (ja) * 2008-09-18 2010-04-30 Masaaki Kando 電流分流器
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CN108693394A (zh) * 2017-04-12 2018-10-23 上海西门子医疗器械有限公司 X射线球管的管电流计算方法和设备

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