JPH06315277A - スイッチング電源の電流検出装置 - Google Patents

スイッチング電源の電流検出装置

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JPH06315277A
JPH06315277A JP5107111A JP10711193A JPH06315277A JP H06315277 A JPH06315277 A JP H06315277A JP 5107111 A JP5107111 A JP 5107111A JP 10711193 A JP10711193 A JP 10711193A JP H06315277 A JPH06315277 A JP H06315277A
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JP
Japan
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power supply
output
transformer
current
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP5107111A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Yano
浩司 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH06315277A publication Critical patent/JPH06315277A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】負荷電流検出値をフィードバックする際にフィ
ルタを追加しなくてもスイッチング電源の安定した制御
ができるよう、負荷電流の正確な値を検出することので
きるスイッチング電源の電流検出装置の提供。 【構成】スイッチング電源20の負荷電流を検出する変
成器7の1次側回路に、2本の出力母線A,Bを前記2
本の母線に流れる電流の向きが同じになるように貫通さ
せこと、あるいは、変成器7Aの1次側回路に出力母線
Aを、変成器7Bの1次側回路に出力母線Bを、それぞ
れ出力母線に流れる電流の向きが同じになるように貫通
させることによって、コモンモード電流成分を磁気的あ
るいは電気的にキャンセルさせ、変成器の出力に負荷電
流のみを誘起させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スイッチング電源が
負荷に対して出力する電流を、素早くかつ正確に検出す
るためのスイッチング電源の電流検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源の電流検出装置
を図3を用いて説明する。図3において、20はスイッ
チング電源、1は直流電源、2は半導体スイッチング素
子、3はフィルタリアクトル、4はフィルタコンデン
サ、5Aはスイッチング電源20を制御する制御装置、
5Bはスイッチング電源の出力電流を設定する設定器、
6は負荷、7は変成器、8は電流検出器、11はフィル
タである。
【0003】スイッチング電源20の出力は、フィルタ
リアクトル3,フィルタコンデンサ4を介し、出力母線
A,Bにより負荷6に供給されている。スイッチング電
源20は、図3の如く直流電源1と複数の半導体スイッ
チング素子2によって構成されていて、スイッチング電
源20が出力する電流が設定器5Bに設定された設定値
に一致するように、半導体スイッチング素子2のスイッ
チングを制御装置5Aにより制御する。
【0004】即ち、出力母線Aに変成器7を設け、変成
器7の出力Iを電流検出器8に導くことによりスイッチ
ング電源20が負荷6に対して出力する負荷電流を検出
する。そしてこの検出値をフィルタ11を介して制御装
置5Aにフィードバックし、前記検出値が設定器5Bに
あらかじめ設定した設定値と等しくなるよう制御装置5
Aによりスイッチング電源20を制御する。また、スイ
ッチング電源20の制御には、例えばパルス幅変調制御
(以下においてはPWM制御と呼ぶ)の如く半導体スイ
ッチング素子のオン・オフ比を変える制御が用いられ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スイッチング電源の出
力を負荷に供給する2本の出力母線は、大地に対し容量
性の結合を持っており、スイッチング電源においてスイ
ッチングが開始されると前記2本の母線と大地との間の
容量に充放電がなされ、該充放電に伴ってコモンモード
電流が流れる。
【0006】よって、従来の電流検出装置では該コモン
モード電流も検出されてしまい、コモンモード電流が重
畳された負荷電流検出値を、スイッチング電源の制御装
置にフィードバックして負荷電流の制御を行おうとする
と、制御にとって前記コモンモード電流は外乱となる。
そこで従来は、負荷電流検出値をスイッチング電源の制
御装置にフィードバックする際に、時定数の大きいフィ
ルタ11を追加することにより前記コモンモード電流の
影響を回避していた。しかしながら、前記フィルタ11
が追加される分コストが増えるだけでなく、該フィルタ
11の時定数が影響して制御応答を上げられないという
問題がある。
【0007】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、フィルタを追加しなくてもスイ
ッチング電源の安定した制御ができるよう、負荷電流の
正確な値を検出することができるスイッチング電源の電
流検出装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明においては、スイッチング電源が負荷に
対して出力する負荷電流を検出する変成器の1次側回路
に、2本の出力母線のうち一方を電源側から負荷側へ、
もう一方を負荷側から電源側へそれぞれ電源側から負荷
側へ向かって前記2本の出力母線に流れる電流の向きが
同じになるように貫通させて設ける。
【0009】また第2の発明においては、前記2本の出
力母線それぞれに変成器を該変成器の1次側回路に流れ
る電流の向きが同じになるように貫通させて設け、前記
2つの変成器出力の和を求める。
【0010】
【作用】第1の発明においては、変成器の1次側回路に
2本の出力母線のうち一方を電源側から負荷側へ、もう
一方を負荷側から電源側へそれぞれ電源側から負荷側へ
向かって前記2本の出力母線に流れる電流の向きが同じ
になるように貫通させたことにより、コモンモード電流
成分は磁気的にキャンセルされ、変成器の出力には、負
荷電流のみが誘起される。
【0011】また第2の発明においても同様に、前記2
本の出力母線それぞれに変成器を該変成器の1次側回路
に流れる電流の向きが逆になるように貫通させて前記2
つの変成器出力の和を求めたことによりコモンモード成
分は電気的にキャンセルされ、変成器の出力には負荷電
流のみが誘起される。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は第1の発明による実施例を示す図であり、ス
イッチング電源20およびフィルタリアクトル3、フィ
ルタコンデンサ4、制御装置5Aの構成は図3と同様で
あるので説明を省略する。また図3と同様にスイッチン
グ電源20の出力は出力母線A,Bを介して負荷6に供
給されている。
【0013】スイッチング電源20が負荷6に対して出
力する負荷電流を検出するための変成器7は、フィルタ
リアクトル3と負荷6との間に設けられている。変成器
7の1次側回路をA,B両出力母線が貫通していて、出
力母線Aは電源側から負荷側へ、出力母線Bは負荷側か
ら電源側へ、それぞれ図1の矢印Cの向きで貫通してい
る。即ち、変成器7には2つの出力母線A,Bが流れる
電流の向きをそろえて貫通していて、変成器7の出力が
2Iとなるため変成器7と電流検出器8との間に2分の
1のゲインを持つアンプ9を挿入している。従って、電
流検出器8には2I×1/2=Iが導かれ、該電流検出
器8の出力を制御装置5Aにフィードバックして設定器
5Bにあらかじめ設定した設定値に等しくなるようスイ
ッチング電源20のスイッチングの制御を行う。
【0014】スイッチング電源20においてスイッチン
グ動作がなされると、電源の出力母線A,Bには直流電
源のプラス側,マイナス側の電位が交互に現れる。電源
の出力母線は大地に対して容量性の結合を持っているた
め、出力母線の電位がプラスからマイナスへ、あるいは
マイナスからプラスへ変化する度に前記容量への充放電
が行われる。
【0015】特に、負荷電流を零にすべく制御すると、
PWM制御のデューティが50%となり、直流電源のプ
ラス側に接続されているスイッチング素子とマイナス側
に接続されている素子とが同じタイミングでオン・オフ
動作を行う。すると、スイッチング電源20の出力母線
A,Bには前記容量に対する充放電に伴うコモンモード
電流が流れるが、変成器7の1次側回路には、出力母線
Aが電源側から負荷側へ、出力母線Bが負荷側から電源
側へそれぞれ矢印Cの向きで貫通しているため、コモン
モード成分は変成器7において磁気的にキャンセルされ
る。
【0016】本実施例においては、負荷電流を検出する
変成器に、ある負荷電流に対して従来と同じ電気量を出
力する変成器を用いたため、該変成器と電流検出器との
間に2分の1のゲインを持つアンプを挿入して前記電流
検出器への入力を調整したが、同じ負荷電流に対して2
分の1の電気量を出力する変成器を負荷電流の検出に用
いれば前記アンプは不要となる。
【0017】次に第2の発明による実施例を図2を用い
て説明する。図2において7A,7Bは変成器(構成は
変成器7と同じ)、10は加算器である。第2の発明に
おいては、図2の如く、スイッチング電源より出力され
る負荷電流を検出するため、出力母線A,Bに対してそ
れぞれ変成器7A,7Bを設けている。出力母線A,B
はそれぞれ変成器7A,7Bの1次側回路を出力母線を
流れる電流の向きが同じになるように貫通している。
【0018】そして2つの変成器7A,7Bの出力
A ,IB (IA ,IB は変成器7A,7Bの出力であ
ってその大きさは共にIである)をそれぞれ加算器10
に導いて和を求め、加算器10の出力を2分の1のゲイ
ンを持つアンプ9へ入力することにより、アンプ9から
は(IA +IB )/2=Iが負荷電流の検出値として出
力される。このアンプ9の出力を制御装置5Aに入力
し、設定器5Bにあらかじめ設定した設定値と前記検出
値が等しくなるようにスイッチング電源20を制御す
る。
【0019】ここで、負荷電流を零にすべくスイッチン
グ電源20を制御すると、PWM制御のデューティが5
0%となり、直流電源のプラス側に接続されているスイ
ッチング素子とマイナス側に接続されている素子とが同
じタイミングでオン・オフ動作を行い、出力母線A,B
には前記容量に対する充放電に伴うコモンモード電流が
流れる。また該コモンモード電流が制御上の外乱となる
ことは上述のとおりである。
【0020】第2の発明では、加算器10において出力
母線A,Bに設けられた変成器7A,7Bの出力IA
B の和を求めている。前記変成器7A,7Bがそれぞ
れ異なる出力母線の電流を検出しているため、前記
A ,IB には極性の異なるコモンモード成分が含まれ
ていて、加算器10において前記IA ,IB の和を求め
ることによってコモンモード成分が電気的にキャンセル
される。
【0021】第2の発明による実施例においても同様
に、ある負荷電流に対して従来の2分の1の電気量を出
力する変成器を負荷電流の検出に用いれば前記アンプは
不要となる。
【0022】
【発明の効果】第1の発明においては、負荷電流検出用
変成器の1次側回路に、負荷に電力を供給する2本の母
線のうち一方を電源側から負荷側へ、もう一方を負荷側
から電源側へ、それぞれ電源側から負荷側へ向かって前
記2本の出力母線に流れる電流の向きが同じになるよう
に貫通させることにより、出力母線の容量性結合による
充放電に起因したコモンモード成分が磁気的にキャンセ
ルされる。
【0023】また、第2の発明においては、負荷電流検
出用変成器を2本の出力母線それぞれに設け、2つの変
成器の出力の和を求めることにより、コモンモード成分
が電気的にキャンセルされる。よって、第1,第2の発
明により負荷電流の検出値に含まれるコモンモード成分
がキャンセルされるため、制御上の外乱がなくなり、従
来の制御系に設けていた時定数の大きいフィルタを省略
することができる。そして、該フィルタを省略すること
により、コストダウンが図れるだけでなく、電流制御の
高速応答が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明による実施例を示す図
【図2】第2の発明による実施例を示す図
【図3】従来例を示す図
【符号の説明】
1 直流電源 2 半導体スイッチング素子 3 フィルタリアクトル 4 フィルタコンデンサ 5A 制御装置 5B 設定器 6 負荷 7,7A,7B 変成器 8 電流検出器 9 アンプ 10 加算器 11 フィルタ 20 スイッチング電源 A,B 出力母線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と複数の半導体スイッチング素子
    とによって構成され、スイッチング制御手段からの指令
    により前記半導体スイッチング素子をオン・オフ制御す
    ることにより、負荷に対して可変の直流電力を供給する
    スイッチング電源に、第1,第2の出力母線を介して負
    荷を接続し、該負荷に対し前記スイッチング電源より出
    力される電流を検出するスイッチング電源の電流検出装
    置において、 前記電流を検出するための変成器を、該変成器の1次側
    回路に前記第1の出力母線と前記第2の出力母線とに流
    れる電流の向きが同じとなるように貫通させて設け、該
    変成器出力に基づいて電流検出値を得ることを特徴とす
    るスイッチング電源の電流検出装置。
  2. 【請求項2】直流電源と複数の半導体スイッチング素子
    とによって構成され、スイッチング制御手段からの指令
    により前記半導体スイッチング素子をオン・オフ制御す
    ることにより、負荷に対して可変の直流電力を供給する
    スイッチング電源に、第1,第2の出力母線を介して負
    荷を接続し、該負荷に対し前記スイッチング電源より出
    力される電流を検出するスイッチング電源の電流検出装
    置において、 前記電流を検出するための第1の変成器を前記第1の出
    力母線に、第2の変成器を前記第2の出力母線に、前記
    2つの変成器の1次側回路に前記2つの母線に流れる電
    流の向きが同じになるように貫通させて設け、前記2つ
    の変成器出力の和に基づいて電流検出値を得ることを特
    徴とするスイッチング電源の電流検出装置。
JP5107111A 1993-03-04 1993-05-10 スイッチング電源の電流検出装置 Pending JPH06315277A (ja)

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JP5-43088 1993-03-04
JP4308893 1993-03-04
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008043042A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電源装置
JPWO2008001427A1 (ja) * 2006-06-27 2009-11-19 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2013198343A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Hitachi Ltd 電力変換器ユニット及びこれを用いた電力変換装置
JP6771693B1 (ja) * 2019-08-30 2020-10-21 三菱電機株式会社 電力変換装置

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US11909305B2 (en) 2019-08-30 2024-02-20 Mitsubishi Electric Corporation AC-to-DC power converter which removed a common mode component form the output current

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