JP2007171105A - Current detection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流検出回路に関し、特に簡単な回路構成でインバータの出力電流の異常を検出する電流検出回路に関する。 The present invention relates to a current detection circuit, and more particularly to a current detection circuit that detects an abnormality in an output current of an inverter with a simple circuit configuration.
従来、変流器を介して検出される電路の電流を全波整流器により全波整流し、これを抵抗で分圧した後A/D変換してマイクロコンピュータで検出する一方、全波整流器の例えば正極側ダイオードをフォトカプラのダイオードで置き換え、その受光素子側に抵抗を接続して各相を流れる電流極性を検出し、全波整流信号×各相電流極性信号から各相合成電流値を求め、この各相合成電流値を平均化処理した後その中の最大,最小値を求め、その比が予め設定されたレベル以上のとき欠相と判断する欠相検出回路が開示されている(例えば特許文献1参照)。
図5は従来の欠相検出装置の構成図である。
図に示すように、電路の電流を検出する変流器CTと、この変流器CTの出力を全波整流する全波整流回路51と、マイクロコンピュータ等の演算処理手段52とから構成されている。
また、全波整流回路52と並列に抵抗R1、R2の直列回路、およびスイッチング素子SWと平滑コンデンサC1、C2の直列回路が接続され、平滑コンデンサC1、C2の端子電圧は演算処理手段52への電源として用いられる。
また、抵抗R1、R2で分圧された電圧は電流検出用として、スイッチング素子SWがオフしている期間にA/D変換されて演算処理手段52に与えられる。全波整流回路51の正極性側にはフォトカプラPHr,PHs,PHtのフォトダイオードが接続され、受光素子としてのフォトトランジスタ側には抵抗Rr,Rs,Rtが接続され、これによって各相の電流極性を検出している。
図6は演算処理手段の欠相判別部を示すブロック図で、符号61はA/D変換手段、62は全波整流データ、63r〜63tは各相極性信号、64r〜64tは乗算手段、65r〜65tは各相合成電流、66r〜66tは平均化処理手段、67は最大値・最小値演算手段、68は欠相判別手段をそれぞれ示す。全波整流回路51の出力電圧を抵抗分圧しA/D変換した値に、図4の抵抗Rr〜Rtを流れる電流の極性信号を掛け合わせて各相合成電流(各相合成電流:全波整流データ×極性信号)を求め、これを平均化処理手段66r〜66tにて平均化処理してその平均値を求め、さらに演算手段67によりその中の最大、最小値を求め、その比が予め設定された値以上のとき欠相と判別している。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional phase loss detection device.
As shown in the figure, it is composed of a current transformer CT that detects the current in the electric circuit, a full-
A series circuit of resistors R1 and R2 and a series circuit of switching elements SW and smoothing capacitors C1 and C2 are connected in parallel with the full-
Further, the voltage divided by the resistors R1 and R2 is A / D converted and supplied to the arithmetic processing means 52 for current detection during a period in which the switching element SW is off. Photocouplers PHr, PHs, and PHt are connected to the positive polarity side of the full-
FIG. 6 is a block diagram showing an open phase discriminating section of the arithmetic processing means.
このように、従来の欠相検出回路は、各相の電流を検出する変流器CTの出力を全波整流し、負担抵抗に共通の負担抵抗を用いて全波整流データを求め、この全波整流データに極性信号を掛け合わせて各相合成電流を求め、それぞれの各相合成電流の平均値を求め、その中の最大,最小値の比を演算することによって欠相を判別ししているので、極性信号を生成するためのフォトカプラやマイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要とし、回路構成が複雑であるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な回路構成で低コストの電流検出回路を提供することを目的とする。
As described above, the conventional open-phase detection circuit performs full-wave rectification on the output of the current transformer CT that detects the current of each phase, obtains full-wave rectification data using a common burden resistance as the burden resistance, The phase commutation data is multiplied by the polarity signal to determine the combined current of each phase, the average value of the combined current of each phase is calculated, and the missing phase is determined by calculating the ratio between the maximum and minimum values. Therefore, there is a problem that an arithmetic processing means such as a photocoupler or a microcomputer for generating a polarity signal is required, and the circuit configuration is complicated.
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a low-cost current detection circuit with a simple circuit configuration.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、インバータの各相の出力電流をそれぞれ検出する複数の変流器と、前記変流器の出力をそれぞれ整流する複数の整流回路と、前記整流回路の中の最も大きい出力信号を検出する最大値優先回路と、前記整流回路の中の最も小さい出力信号を検出する最小値優先回路と、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力とを比較する比較器とを備え、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力との差分から前記各相の出力電流の不平衡を検出することを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、前記整流回路は、前記変流器の出力にそれぞれ接続される負担抵抗と、前記変流器の出力をそれぞれ整流するダイオードと、整流された信号を平滑するコンデンサと、前記コンデンサの電荷を所定の時定数で放電する放電抵抗と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、前記最大値優先回路の出力が所定のレベルを超えたことを検出する比較器と、前記レベルを設定するレベル設定回路とを備え、前記出力電流の過電流を検出することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 includes a plurality of current transformers that respectively detect output currents of respective phases of the inverter, a plurality of rectifier circuits that rectify the outputs of the current transformers, and the most of the rectifier circuits. The maximum value priority circuit for detecting a large output signal, the minimum value priority circuit for detecting the smallest output signal in the rectifier circuit, and the output of the maximum value priority circuit and the output of the minimum value priority circuit are compared. A comparator, and detecting an imbalance in the output current of each phase from the difference between the output of the maximum value priority circuit and the output of the minimum value priority circuit.
According to a second aspect of the present invention, the rectifier circuit includes a load resistor connected to the output of the current transformer, a diode for rectifying the output of the current transformer, and a smoothed signal. And a discharge resistor for discharging the capacitor with a predetermined time constant.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a comparator that detects that the output of the maximum value priority circuit exceeds a predetermined level, and a level setting circuit that sets the level. It is characterized by detecting current.
請求項1に記載の発明によると、各相のそれぞれの出力電流を検出する変流器からの信号をそれぞれ整流し、各相間で最も大きい出力信号と各相間で最も小さい出力信号とを比較し、その差分の大きさから各相の電流の不平衡を検出しているので、マイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要せず簡素な回路構成で出力電流の不平衡が検出できる。
請求項2に記載の発明によると、整流回路が、変流器の出力をそれぞれ整流するダイオードと、整流された信号を平滑するコンデンサと、コンデンサの電荷を所定の時定数で放電する放電抵抗とを備えれば、放電の時定数をインバータの出力周波数範囲に対応して設定できるので、精度の良いインバータの欠相検出回路が実現できる。
請求項3に記載の発明によると、前記電流検出回路が、最大値優先回路の出力が所定のレベルを超えたことを検出する比較器と、前記レベルを設定するレベル設定回路とを備えれば、簡単な回路構成で欠相と過電流が検出できる。
According to the first aspect of the invention, the signals from the current transformers that detect the respective output currents of the respective phases are rectified, and the largest output signal between the phases is compared with the smallest output signal between the phases. Since the current imbalance of each phase is detected from the magnitude of the difference, it is possible to detect the output current imbalance with a simple circuit configuration without requiring an arithmetic processing means such as a microcomputer.
According to the invention described in claim 2, the rectifier circuit includes a diode for rectifying the output of each current transformer, a capacitor for smoothing the rectified signal, and a discharge resistor for discharging the charge of the capacitor with a predetermined time constant. Since the discharge time constant can be set in accordance with the output frequency range of the inverter, an accurate phase loss detection circuit for the inverter can be realized.
According to the invention of claim 3, if the current detection circuit includes a comparator that detects that the output of the maximum value priority circuit exceeds a predetermined level, and a level setting circuit that sets the level. , Phase loss and overcurrent can be detected with a simple circuit configuration.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施例を示す電流検出回路の回路図である。
図において、21、22、23はインバータ10のU相、V相、W相の出力電流をそれぞれ検出するための変流器、24、25、26は整流回路、31は最大値優先回路、32は最小値優先回路、33、34は抵抗、35は比較器である。
また、40はインバータ10によって駆動される三相交流電動機である。
最大値優先回路31は3個のダイオードで構成され、アノード側を整流回路24、25、26の出力にそれぞれ接続し、カソード側を互いに接続し、電流値が最大となる相の電流に対応した信号を出力する。
また、同様に最小値優先回路32は3個のダイオードで構成され、カソード側を整流回路24、25、26の出力にそれぞれ接続し、アノード側を互いに接続し、電流値が最小となる相の電流に対応した信号を出力する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a current detection circuit showing a first embodiment of the present invention.
In the figure, 21, 22 and 23 are current transformers for detecting the output currents of the U phase, V phase and W phase of the
Reference numeral 40 denotes a three-phase AC motor driven by the inverter 10.
The maximum
Similarly, the minimum value priority circuit 32 is composed of three diodes, the cathode side is connected to the outputs of the
次に、整流回路の詳細な構成について説明する。
図2は、整流回路24の回路図である。
整流回路25および整流回路26も、整流回路24と同じ回路構成であるので、整流回路24についてのみ説明する。
図2において、241は変流器21の出力に接続された負担抵抗、242は半波整流するためのダイオード、243は半波整流された信号を平滑するためのコンデンサ、244はコンデンサの電荷を所定の時定数で放電するための放電抵抗、245はオペアンプで電圧フォロワ回路を形成している。なお、本実施例では半波整流を行ったが、全波整流しても良い。
Next, a detailed configuration of the rectifier circuit will be described.
FIG. 2 is a circuit diagram of the
Since the rectifier circuit 25 and the rectifier circuit 26 have the same circuit configuration as the
In FIG. 2, 241 is a burden resistance connected to the output of the current transformer 21, 242 is a diode for half-wave rectification, 243 is a capacitor for smoothing the half-wave rectified signal, and 244 is the charge of the capacitor. A discharge resistor 245 for discharging at a predetermined time constant is an operational amplifier that forms a voltage follower circuit. In this embodiment, half-wave rectification is performed, but full-wave rectification may be performed.
次に本実施例の動作について説明する。
図3は本発明の電流検出回路の各部の動作を示す信号波形の模式図である。
インバータの出力電流には一般に高調波成分が含まれるが、説明を分かり易くする為に基本波成分のみの正弦波電流波形とした。図3(a)は正常時の各部の信号波形を示し、図3(b)は欠相時の各部の信号波形を示している。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of signal waveforms showing the operation of each part of the current detection circuit of the present invention.
The output current of the inverter generally includes a harmonic component, but a sine wave current waveform having only a fundamental component is used for easy understanding. FIG. 3A shows signal waveforms at various parts during normal operation, and FIG. 3B shows signal waveforms at various parts during phase loss.
先ず、正常時の動作について説明する。
図3(a)において、311、312、313はそれぞれU相電流、V相電流、W相電流の電流検出波形で、図2に示した整流回路の負担抵抗241(U相)の両端の電圧波形である。
また、314は最大値優先回路31の出力信号、315は最大値優先回路31の出力信号314を抵抗33、34で分圧した分圧信号で、この分圧信号は比較器35のマイナス端子に入力されている。また、316は最小値優先回路32の出力信号で、比較器35のプラス端子に入力されている。
図から分かるように、正常時においては、最小値優先回路32の出力316は最大値優先回路31の出力314に比較的近い値となるため、分圧信号315より大きい値を示し、比較器出力(出力端子A)はHレベルになる。
First, the normal operation will be described.
3A,
As can be seen from the figure, since the
次に、欠相により出力電流に不平衡が発生した場合の動作について説明する。
図3(b)において、311、312、313はそれぞれU相電流、V相電流、W相電流の電流検出波形である。図に示すようにW相が欠相し、W相に全く電流が流れない場合の動作について説明する。
最大値優先回路31の出力信号314は、出力電流の周期に対してコンデンサ243と抵抗244による放電の時定数が充分長い場合は正常時に近い信号波形となるため、分圧信号315も正常時に近い信号波形となる。一方、最小値優先回路32の出力信号は、W相の整流回路の出力信号はゼロになるため、この値が優先されゼロになる。従って、欠相時においては、最大値優先回路の分圧信号315より最小値優先回路の出力信号316の方が小さく、比較器出力はLレベルになる。
Next, the operation in the case where an imbalance occurs in the output current due to phase loss will be described.
In FIG. 3B, 311, 312, and 313 are current detection waveforms of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current, respectively. As shown in the figure, the operation when the W phase is lost and no current flows through the W phase will be described.
The
このように、本実施例によるとマイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要せず、簡素な回路構成で不平衡電流の検出ができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to detect an unbalanced current with a simple circuit configuration without requiring an arithmetic processing means such as a microcomputer.
図4は、本発明の第2実施例を示す電流検出回路の回路図である。
図において、36はレベル設定回路、37は比較器である。
インバータの出力に過電流が流れ、最大値検出回路31の出力が、レベル設定回路36で設定した値を超えると、比較器37の出力(出力端子B)がLレベルになる。
このように本実施例では第1実施例で示した電流検出回路に比較器およびレベル設定回路を付加しているので、簡単な回路構成で不平衡電流と過電流が検出できる。
FIG. 4 is a circuit diagram of a current detection circuit showing a second embodiment of the present invention.
In the figure, 36 is a level setting circuit, and 37 is a comparator.
When an overcurrent flows in the output of the inverter and the output of the maximum
Thus, in this embodiment, since the comparator and the level setting circuit are added to the current detection circuit shown in the first embodiment, the unbalanced current and the overcurrent can be detected with a simple circuit configuration.
一般の多相交流電源における各相間の不平衡電流検出にも利用できる。 It can also be used to detect unbalanced current between phases in a general multiphase AC power source.
10 インバータ
20 電流検出回路
21〜23 変流器
24〜26 整流回路
241 負担抵抗
242 ダイオード
243 コンデンサ
244 放電抵抗
245 オペアンプ
31 最大値優先回路
32 最小値優先回路
33、34 抵抗
35、37 比較器
36 レベル設定回路
40 三相交流電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (3)
前記出力電流の過電流を検出することを特徴とする請求項1記載の電流検出回路。 A comparator that detects that the output of the maximum value priority circuit exceeds a predetermined level; and a level setting circuit that sets the level;
The current detection circuit according to claim 1, wherein an overcurrent of the output current is detected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005372237A JP2007171105A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Current detection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005372237A JP2007171105A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Current detection circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007171105A true JP2007171105A (en) | 2007-07-05 |
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ID=38297850
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JP2005372237A Pending JP2007171105A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Current detection circuit |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010124664A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | Ac output unstable state detector and power converter |
-
2005
- 2005-12-26 JP JP2005372237A patent/JP2007171105A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010124664A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | Ac output unstable state detector and power converter |
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