JP3366705B2 - 交流電流検出器 - Google Patents

交流電流検出器

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JP3366705B2 JP27745893A JP27745893A JP3366705B2 JP 3366705 B2 JP3366705 B2 JP 3366705B2 JP 27745893 A JP27745893 A JP 27745893A JP 27745893 A JP27745893 A JP 27745893A JP 3366705 B2 JP3366705 B2 JP 3366705B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は三相交流電力変換器等に
一般的に用いられている交流電流検出器に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンバータ,インバータなど多
くの電力変換器においては、何らかの手段により入力あ
るいは出力の電流検出が行われ、この検出電流に基づい
て電力制御を行っている。
【0003】これを後述する図1に示される(AC−D
C)変換コンバータの適用例を参照して説明する。図1
においては、1は三相交流電源、2,3は線電流を検出
する電流検出器、4はスイッチング素子41,42,43,4
4,45,46で三相ブリッジを構成したコンバータ、5 は
直流負荷である負荷装置を示す。
【0004】すなわち、三相交流電源1をコンバータ4
により直流変換のうえ負荷装置5に電力を供給する。こ
の種の電力変換器としては何らかの電力制御が必要とな
るのが通例であり、例えば負荷装置5の電圧を一定に保
ったり、交流電源1の電流が所定値を越えぬよう制限す
るなどが行われる。
【0005】その目的のため、スイッチング素子41〜46
の三相交流電源1に対する点弧位相を調整する位相制御
や,オン期間とオフ期間の比を調整するPWM制御や,
電流値が定められた上下限値を越えぬようオンオフを行
う電流瞬時値制御などが行われている。そして、かよう
な制御が全て電流検出器2,3により検出した電流に基
づいて行われるものとなる。
【0006】このことは、位相制御やPWM制御では検
出電流を整流してPID調整器を通し、この出力により
位相やPWM比を調整するものであり、電流瞬時値制御
では、検出電流をヒステリシスコンパレータに加えてこ
の出力によりスイッチング素子のオンオフを行うもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のこの
種の電流検出器は何がしかの検出時間遅れを伴うもので
あって、また検出電流中のノイズ成分を除くために、よ
く設置されるノイズフイルタや絶縁増幅器などによって
も時間遅れを生じるものであった。そして、このような
検出電流の時間遅れは制御系の応答を遅くしたり、時に
は制御系を不安定にして良好な制御を行うことを不可能
としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、時間遅れを生じない電流検出器を提供するととも
に、電流検出器が適用される電力変換器等における検出
電流の時間遅れを補正して良好な制御系を実現し得るも
のとなすことにある。
【0009】しかして本発明は、検出遅れを有する検出
電流を与える検出器出力を得るとともに、第1相の検出
電流に対して 120度進相の第2相の検出電流に、検出遅
れ時間に関連した重み係数を乗算し、この乗算出力を第
1相の検出電流に加算するようにしたものである。
【0010】
【作用】作用説明は後述する実施例にて併せて行う。以
下、本発明は図面に基づいて詳細説明する。
【0011】
【実施例】図1は本発明が適用された一実施例の要部構
成を示すものであり、 101は減算器、 102, 103は係数
器、 104, 105は乗算器、 106は加算器である。ここで
は、U相電流に関する部分のみ示したが、必要であれば
他の相に関しても同様に構成できる。なお、構成部分1
〜5については先に述べた通りでありその説明は省略す
る。
【0012】すなわち、減算器 101にて電流検出器2に
より検出したU相の線電流iuと電流検出器3により検出
したV相の線電流ivを互いに負極性にて加算し、W相の
線電流iwが得られる。さらに、線電流iwを得るには減算
器 101によらず、別途W相用検出器を用いても勿論よ
い。係数器 102, 103は乗算器 104, 105に後述の係数
電圧を与えるものであり、その乗算器 104, 105は線電
流iu,iwを入力とし、加算器 106は乗算器 104,105の
出力を加算するものである。
【0013】さらに、図2は本発明の原理の理解を容易
にするため示したもので、Iu ,Iv ,Iw は三相の線
電流である。以後U相電流Iu を例として説明するが、
他の相についても同様である。いま、線電流Iu の検出
やフイルタ,絶縁増幅器などより、Td だけの時間遅れ
を伴うものとする。この場合、Iu を検出する代わりに
Td に相当する角度θd だけ進んだ線電流Iuaを検出
しておけば、θd とTd とが互いにキャンセルして等価
的に時間遅れのない電流検出器が可能となる。
【0014】このIuaを求めには、図2のベクトル図
により、 Iua=Iwc+Iuc ・・・・・(1) であるから、IwcとIucを求めてこれを加算すれば
よい。
【0015】さて、三相交流電源1の周波数をf(H
z)とすると、角度θd だけ進む時間がTd であるから
式(2)となる。 θd ={2π/(1/f)}・Td =2πf・Td ・・・・・(2)
【0016】つぎにIwcとIucを求めるが、Iua
の大きさはIu と等しく仮に1とすると、Iua,Iw
c,Iucが作る三角形より、つぎの如くである。 θu =(2/3)π−θd ・・・・・(3)
【0017】 θw =π−θu −(π/3) =π−(2/3)π+θd −(π/3)=θd ・・・・・(4)
【0018】また、正弦法則から 1/sin(π/3)=Iwc/sinθw=Iuc/sinθu…(5) として表される。
【0019】故に、式(6),(7)となる。 Iwc= sinθw / sin(π/3) = sinθd / sin(π/3) = sin(2πf・Td )/ sin(π/3) ・・・・・(6)
【0020】 Iuc= sinθu / sin(π/3) = sin{(2π/3)−(2πf・Td )}/ sin(π/3)・(7)
【0021】この結果より、Iuaの瞬時値iuaは次
式のようにすれば、検出時間遅れTdを補正できる。
【0022】すなわち、図2に示すベクトルから(5)
式は次のように示される。 |Iua|/sin(π/3)=|Iwc|/sinθw =|Iuc|/sinθu…(5′) また、|Iua|=|Iu|で、一方、|Iu|=|I
v|=|Iw|であり、従って、これらの式から(5)
式は次に示す式として表される。 1/sin(π/3)=(|Iwc|/|Iw|)/sinθw =(|Iuc|/|Iu|)/sinθu…(5′′) この(5′′)式より(6),(7)式をベクトル表現
すると、 Iwc=Iw・sin(2πf・Td)/sin(π/3)…(6′) Iuc=Iu・sin{(2π/3)−(2πf・Td)}/sin(π/3) ……(7′) として表され、しかるに、これらの式と(1)式から、
Iuaの瞬時値表現が(8)式で表される。 iua=iu・sin{(2π/3)−(2πf・Td)}/sin(π/3) +iw・sin(2πf・Td)/sin(π/3)……(8)
【0023】よって、係数 102, 103の係数ku,kwは、
次式のようにすればよい。 ku= sin{(2π/3)−(2πf・Td )}/ sin(π/3)・・・(9) kw= sin(2πf・Td )/ sin(π/3) ・・・・・(10)
【0024】なお、ここではU相流の補正にW相電流を
加算する手法にて示したが、同様の趣旨より、V相電流
を加算する方法,V相とW相の電流を加算する方法など
によるものとしてもよい。また、近年制御回路にマイク
ロプロセッサが多用されており、前述の検出時間遅れだ
けではなく、マイクロプロセッサなどによる演算時間遅
れも同様に補正することが可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、三
相交流電流検出の時間遅れを格別に解消した簡単な構成
の装置を提供できる。さらには、かかる交流電源検出器
を用いることにより、応答の速い制御系を構成し得ると
ともに、制御系が不安定となるのが防止された電力変換
器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による一実施例の要部構成を示す
系統図である。
【図2】図2は本発明の説明のため示したベクトル図で
ある。
【符号の説明】
1 三相交流電源 2 電流検出器 3 電流検出器 4 コンバータ 5 負荷装置 101 減算器 102 係数器 103 係数器 104 乗算器 105 乗算器 106 加算器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出時間遅れを構造的に有する三相交流
    電流検出器に対して補正を行い瞬時値を出力可能とした
    電流検出器であって、 1相分の補正瞬時値電流を得るに当たり、当該相電流に
    対して120度進相している相電流に対し当該進相電流
    に係る固有遅れ時間に相当する重み係数を進相検出電流
    値に乗算し かつ 当該相検出電流相当値に対しても同様
    に当該相検出電流に係る固有遅れ時間に相当する重み係
    数を検出値に乗算し、前二者の加算にて補正瞬時値を得
    る三相交流電流の瞬時値検出器。
  2. 【請求項2】 前記当該相検出電流相当値は、当該相以
    外の他の2相の電流値同士を加算して、その極性を反転
    させた値を用いることを特徴とする請求項1に記載の三
    相交流電流の瞬時値検出器。
JP27745893A 1993-10-08 1993-10-08 交流電流検出器 Expired - Lifetime JP3366705B2 (ja)

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