JPH0473754B2 - - Google Patents

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JPH0473754B2
JPH0473754B2 JP61276165A JP27616586A JPH0473754B2 JP H0473754 B2 JPH0473754 B2 JP H0473754B2 JP 61276165 A JP61276165 A JP 61276165A JP 27616586 A JP27616586 A JP 27616586A JP H0473754 B2 JPH0473754 B2 JP H0473754B2
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transformer
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はACサーボモータ等に用いられる絶縁
形の電流検出回路の改良に関するものである。
[従来の技術] ACサーボモータを駆動する回路の一例として、
第6図に示すものがある。
図で、Q1〜Q4はサーボモータ駆動用のトラ
ンジスタである。
トランジスタQ1とQ3のコレクタはコモンよ
りも高い電位V+に接続され、トランジスタQ2
とQ4のエミツタはコモンに接続されている。ト
ランジスタQ1のエミツタはトランジスタQ2の
コレクタと接続され、トランジスタQ3のエミツ
タはトランジスタQ4のコレクタと接続されてい
る。これらの接続点の間にはACサーボモータM
のコイルL1と電流検出回路Sが接続されている。
電流検出回路Sは検出電流に応じた電圧を発生す
る。
Pは減算器であり、モータの回転速度の指令値
に応じた電圧uと電流検出回路Sの出力電圧の差
をとる。
Aは増幅器であり、減算器Pでとつた差電圧を
増幅する。
Cはコンパレータであり、増幅器Aの出力電圧
を三角波電圧と比較し、比較結果に応じた2値信
号を生成することによつてパルス幅変調(以下、
PWMとする)を行う。PWM信号はトランジス
タQ1とQ4のゲートに与えられ、またPWM信
号の反転信号はトランジスタQ2とQ3のゲート
に与えられる。これによつて、トランジスタQ1
とQ4,Q2とQ3が交互に駆動され、モータM
が回転する。
電流検出回路Sの電位は浮いているため、この
回路には絶縁形のものが用いられる。
従来、電流検出回路Sとしては、ホール素子と
DC−CT(DC用カレント・トランス)を用いたも
のや磁気増幅器を用いたものがあつた。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、前者の電流検出回路では、温度特性が
悪いため、検出信号に例えば数%程度のオフセツ
トが生じ、モータに不要な振動が発生するという
問題点や検出できる電流の周波数範囲が狭いとい
う問題点があつた。また、後者の電流検出回路で
は、応答性が悪いという問題点が生じる。
本発明は上述した問題点を同時に解決するため
になされたものであり、広い範囲にわたつて高精
度で電流を検出でき、しかも応答性が良好な電流
検出回路を実現することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、 可飽和コアで構成されていて、一次側に電流検
出用巻線が巻かれ、二次側にパルス電圧が印加さ
れたパルスバイアス用巻線及びこのパルスバイア
ス用巻線に流れる電流をもとに前記可飽和コアの
磁束を0にするように磁束を発生する帰還巻線が
巻かれていて、この帰還巻線に流れる電流で前記
電流検出用巻線に流れる電流の低周波成分を検出
する低周波用トランスと、 カレント・トランスで構成されていて、一次側
に前記電流検出用巻線が巻かれ、二次側に電流検
出用巻線に流れる電流の高周波成分を検出する検
出巻線が巻かれている高周波用トランスと、 前記帰還巻線と検出巻線で検出した電流のゲイ
ンと位相を補償して加え合わせ測定電流とする補
償手段、 を具備した電流検出回路である。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明を説明する。
第1図は本発明にかかる電流検出回路の一実施
例の構成図である。
図で、1,2は電流検出用巻線Lが接続された
入力端子である。
T1は可飽和コアで構成された低周波用トラン
スであり、一次側には電流検出用巻線が巻かれ、
二次側にはパルスバイアス用巻線LPと帰還巻線
LBが巻かれている。低周波用トランスT1のB−
H特性(B:磁束密度、H:磁界の強さ)は第2
図に示すようになつている。
パルスバイアス用巻線LPには、正負方向が対
称なパルス波形電圧を発生するパルス発生器OS
と、巻線LPに流れる電流を検出する抵抗RPが接
続されている。
帰還巻線LBの一端には抵抗RPの検出電流の帰
還路が接続され、他端には巻線LBの電流検出用
の抵抗RBが接続されている。帰還路は、抵抗RP
の検出電流と電流の指令値(O[A])の差をとる
減算器Sと、減算器Sの差信号を平均化するロー
パスフイルタFと、ローパスフイルタFの出力を
増幅して巻線に帰還するアンプUからなる。
T2はカレント・トランスで構成した高周波ト
ランスであり、一次側には電流検出用巻線Lが巻
かれ、二次側には検出巻線LSが巻かれている。
3は高周波用トランスと低周波用トランスで検
出した電流信号のゲインと位相を補償して加え合
わせて測定電流を検出する補償回路で、帰還巻線
LBで検出した電流は伝達関数が1/(1+TS)
の回路4を通過し(T:時定数、S:ラプラス演
算子)、検出巻線LSで検出した高周波電流は伝達
関数がTS/(1+TS)の回路5を通過した後抵
抗Rで検出される。
このような回路の動作について説明する。
可飽和コアで構成された低周波用トランスT1
は、微少な磁界Hで飽和するため、電流検出用巻
線Lに電流Iが流れ、バイアス点が正方向にシフ
トすると、パルス発生器OSの正方向のパルス電
圧により、パルバイアス用巻線LPには平均的に
正方向に電流IPが流れるようになる。従つて、電
流IPが0になるように帰還巻線LBに電流IBを流せ
ば、電流Iにより発生する起磁力nI(nは巻線L
の巻数)を打消す点にて平衡する。すなわち、nB
IB=nI(nBは巻線LBの巻数)となる。n,nBは既
知で、IBは測定できるため、電流Iが求められ
る。このようにして0〜数10Hzまでの電流Iを測
定する。
一方、カレントトランスで構成した高周波用ト
ランスT2の検出巻線LSでは数10Hz〜数10kHzまで
の高周波の電流が測定される。
補償回路3で両方のトランスの検出電流を加え
合わせることによつて0〜数10kHzの周波数の電
流Iを測定できる。
ここで、高周波用トランスと低周波用トランス
の両方が必要である理由について説明する。
低周波用トランスT1の電流検出用巻線Lに電
流Iが流れると、バイアス点はシフトする。パル
ス発生器OSがパルス電圧を発生しているため、
低周波用トランスT1内の磁界の強さHは、バイ
アス点を基準レベルにしてパルス発生器OSの発
生パルス電圧のパルスレートで変動する。低周波
用トランスT1内の磁界の強さHが第2図の磁束
密度Bが一定になる領域まで達したときに、パル
スバイアス用巻線LPに電流IPが流れる。この電流
IPを平均化して電流Iが検出される。
ここで、低周波用トランスT1の電流検出用巻
線Lに交流電流が流れた場合は、バイアス点は正
方向と負方向に交互にシフトする。シフトの周波
数は流れた交流電流の周波数になる。バイアス点
が正方向と負方向に交互にシフトしている状態で
交流電圧の大きさを検出するためには、バイアス
点が正方向と負方向にシフトした瞬間を確実に捕
らえられるパルス電圧でパルスバイアス用巻線
LPを励磁しなければならない。このためには、
パルス発生器OSの発生パルス電圧のパルスレー
トがバイアス点のシフト周波数に比べて十分大き
くなければならない。ところが、パルス発生器
OSの発生パルス電圧のパルスレートは、パルス
発生器OSの動作速度や、低周波用トランスT1
構成する可飽和コアの材料から限度がある。この
ような制限があるにもかかわらず、低周波用トラ
ンスT1は高精度で電流を検出できる利点をもつ
ている。従つて、低周波域の電流検出には低周波
用トランスT1が必要になる。
一方、カレントトランスで構成した高周波用ト
ランスT2は低周波用トランスT1のような検出周
波数域の制限を受けない。このため、高周波域の
電流検出に高周波用トランスT2が必要になる。
以上のことから、電流検出には高周波用トラン
スと低周波用トランスの両方が必要になる。
回路4は第3図に示すような伝達特性で、回路
5は第4図に示すような伝達特性を有することか
ら(Gはゲイン)、抵抗Rで検出される電流は、
低周波域では主として低周波用トランスT1の検
出電流で占められ、高周波域では主として高周波
用トランスT2の検出電流で占められる。
ここで、補償回路3において、電流信号のゲイ
ンと位相を補償して加え合わせる作用について説
明する。
まず、ゲインを補償する作用について説明す
る。
回路4と回路5は伝達関数がそれぞれ1/(1
+TS)とTS/(1+TS)であるため、1次要
素の伝達関数になつた回路である。このことか
ら、回路4のゲインは第3図に示すように低周波
域では一定値に漸近していて高周波域では減少す
る。また、回路5のゲインは第4図に示すように
低周波域では増加し高周波域では一定値に漸近す
る。
伝達関数1/(1+TS)とTS/(1+TS)
の式から、回路4と回路5のゲイン曲線の折れ曲
がり点は等しい。また、回路4のゲイン曲線の減
少部分の勾配と、回路5のゲイン曲線の増加部分
の勾配は、絶対値が等しくなる。
このことから、補償回路3では、共通の折れ曲
がり点を境にして低周波域では回路4を経た信号
が強調され、高周波域では回路5を経た信号が強
調される。また、強調の度合いは共通の折れ曲が
り点を境にして、低周波域と高周波域で対称にな
る。
このようにしてゲインを補償する。
次に、位相を補償する作用について説明する。
回路4の伝達関数では、 位相角∠{1/(1+TS)}=−tan-1ωT ω:角周波数、S=jω,j:虚数単位 となる。
また、回路5の伝達関数では、 位相角∠{TS/(1+TS)} =90°−tan-1ωT となる。
このことから、回路4の伝達関数の位相角は、
低周波域では0°に漸近し、高周波域では−90°に
漸近する。また、回路5の伝達関数の位相角は、
低周波域では90°に漸近し、高周波域では0°に漸
近する。従つて、低周波域では回路4を経た信号
の位相ずれが小さく、高周波域では回路5を経た
信号の位相ずれが小さくなる。
このようにして位相を補償する。
前述したように、低周波域では回路4を経た信
号のゲインが強調され、高周波域では回路5を経
た信号のゲインが強調されている。これによつ
て、補償回路3では、位相ずれの小さい信号が強
調される。
このようにして位相を補償する作用が行われ
る。
回路4を経た信号と回路5を経た信号の加え合
わせは、抵抗R上の点の電位を取り出すことによ
つて、回路4を経た電流信号に応じた電圧と、回
路5を経た電流信号に応じた電圧を加え合わせる
ことができる。
第5図は本発明にかかる電流検出回路の適用例
を示した図である。
第5図の回路は3相のACサーボモータの駆動
回路である。
図で、CTは本発明にかかる電流検出回路、
はモータのコイル、6は電源7を整流する整流回
路、8はゲートドライブ回路、9は発光素子と受
光素子を対向させた絶縁回路、10はパルス幅変
調回路である。
このような回路では、電流検出回路CTで検出
した電流はモータの駆動回路にフイードバツクさ
れている。
[効果] 本発明によれば、高周波用トランスと低周波用
トランスを使い分けているため、広い周波数範囲
にわたつて電流を検出できる。また、巻線を用い
て電流を検出しているため、応答性が良好にな
る。
更に、零位法を用いた検出であるため、電流検
出手段の非直線性を小さくできる。これに加え
て、正負対称のパルス信号を用いて検出している
ため、可飽和トランスの温度特性の影響を受けに
くい。このようなことから、オフセツトとドリフ
トが小さくなり、高精度で電流を検出できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる電流検出回路の一実施
例の構成図、第2図は可飽和トランスのB−H特
性のグラフ、第3図および第4図は補償回路の伝
達特性を示したグラフ、第5図は本発明にかかる
電流検出回路の適用例を示した図、第6図は電流
検出回路が使用されるモータの駆動回路の一例を
示した図である。 1,2……入力端子、3……補償回路、T1
…低周波用トランス、T2……高周波用トランス、
L……電流検出用巻線、LP……パルスバイアス
用巻線、LB……帰還巻線、LS……検出巻線、OS
……パルス発生器、S……減算器、F……ローパ
スフイルタ、U……アンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可飽和コアで構成されていて、一次側に電流
    検出用巻線が巻かれ、二次側にパルス電圧が印加
    されたパルスバイアス用巻線及びこのパルスバイ
    アス用巻線に流れる電流をもとに前記可飽和コア
    の磁束を0にするように磁束を発生する帰還巻線
    が巻かれていて、この帰還巻線に流れる電流で前
    記電流検出用巻線に流れる電流の低周波成分を検
    出する低周波用トランスと、 カレント・トランスで構成されていて、一次側
    に前記電流検出用巻線が巻かれ、二次側に電流検
    出用巻線に流れる電流の高周波成分を検出する検
    出巻線が巻かれている高周波用トランスと、 前記帰還巻線と検出巻線で検出した電流のゲイ
    ンと位相を補償して加え合わせ測定電流とする補
    償手段、 を具備した電流検出回路。
JP61276165A 1986-11-19 1986-11-19 電流検出回路 Granted JPS63131070A (ja)

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JPS63131070A JPS63131070A (ja) 1988-06-03
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WO1994023307A1 (en) * 1993-04-01 1994-10-13 The Nippon Signal Co., Ltd. Current sensor and motor rotation sensor using the current sensor
CN107621564B (zh) * 2017-09-07 2019-09-24 国电南瑞科技股份有限公司 一种抽水蓄能静止变频器升压变差动保护幅值算法

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