JPH06317615A - 電流検出方法と装置 - Google Patents

電流検出方法と装置

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JPH06317615A
JPH06317615A JP5310502A JP31050293A JPH06317615A JP H06317615 A JPH06317615 A JP H06317615A JP 5310502 A JP5310502 A JP 5310502A JP 31050293 A JP31050293 A JP 31050293A JP H06317615 A JPH06317615 A JP H06317615A
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養治侶 宮原
Noboru Azusazawa
昇 梓沢
Masanobu Nemezawa
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Abstract

(57)【要約】 【目的】PWM制御による脈動成分の影響の少ない電流
検出方法及び装置 【構成】負荷電流を電圧信号に変換する電流検知器5
と、その電圧信号を該電圧信号の瞬時値の絶対値に比例
したパルス数を有するパルス列に変換するV/F変換器
12と、そのパルス数を前記電圧信号の瞬時値の正負に
合わせて可逆カウントする可逆カウンタ22と、中央演
算処理装置とを有し、該中央演算処理装置は、搬送波信
号に同期したタイミングで前記カウント値をサンプリン
グし、該サンプリングしたカウント値と前回サンプリン
グ時のカウント値との差を求め、前記サンプリングの時
間差で除した値に基づいて前記負荷電流の検出値を演算
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータの負荷の電
流検出方法と装置に係り、特にパルス幅変調制御による
脈動成分の影響を少なく、高精度に検出可能な電流検出
方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置は、特公昭60−19236号公報
に記載のように瞬時値検出電流を一定電気角毎に順次移
動して平均をとっていた。又特開昭58−198165号公報に
おいては、搬送波信号が最大振幅値近傍のときにパルス
幅変調(以降、PWMと略記する。)制御変換器の出力
電流の瞬時値をA/D変換器を用いて検出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術(特公報
60−19236号公報)は、インバータ周波数の6倍の周波
数で繰返す脈動成分に対しては効果があるが、脈動成分
の異なるPWM制御インバータにおいては配慮がされて
いないため脈動成分を除去できず安定な制御が困難であ
った。又特開昭58−198165号公報においては、脈動分の
影響がなく、出力電流の基本波成分の電流検出値を得る
ことができるが、高速のA/D変換器が必要なため回路
が複雑で高価となり経済性の上で問題があった。
【0004】本発明の目的は、PWM制御インバータの
負荷電流を、PWM制御による脈動成分の影響を少なく
し、高精度で検出できる電流検出方法及び装置を提供す
るにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、PWM制御により駆動されるインバータの負荷電流
を電圧信号に変換し、該電圧信号を該電圧信号の瞬時値
の絶対値に比例したパルス数を有するパルス列に変換
し、該パルス列のパルス数を前記電圧信号の瞬時値の正
負に合わせて可逆カウントしてカウント値を求め、前記
PWM制御の搬送波信号に同期したサンプリングタイミ
ングごとに前記カウント値をサンプリングしてカウント
値の変化量を求め、前記サンプリングの時間差で該変化
量を除した値に基づいて前記負荷電流の検出値を求める
ことを特徴とする電流検出方法としたのである。
【0006】また、この目的を達成するための装置とし
ては、PWM制御により駆動されるインバータの負荷電
流を電圧信号に変換する電流検知器と、該変換された電
圧信号を該電圧信号の瞬時値の絶対値に比例したパルス
数を有するパルス列に変換する電圧・周波数変換器と、
該パルス列を入力してパルス数を前記電圧信号の瞬時値
の正負に合わせて可逆カウントするカウンタと、中央演
算処理装置とを有し、該中央演算処理装置は、前記PW
M制御の搬送波信号に同期したタイミングで前記カウン
タのカウント値をサンプリングし、該サンプリングした
カウント値と前回サンプリング時のカウント値との差を
求め、前記サンプリングの時間差で除した値に基づいて
前記負荷電流の検出値を演算するものとしたのである。
【0007】
【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。
【0008】PWM制御されるインバータは、搬送波信
号の周期に同期したパルス幅変調パルスによりオンオフ
されるから、インバータの負荷電流は前記パルスのオン
オフによる脈動成分を含む。そのため、負荷電流の瞬時
値を周波数変換して得られるパルス列のパルス密度は上
記脈動成分を反映して変動するものとなる。その結果、
このパルス列のパルス数をカウントして得られるカウン
ト値の変化量も上記脈動成分に応じて変動する。したが
って、任意のタイミングでカウント値をサンプリング
し、カウント値の変化量を、サンプリング時間差で除し
て負荷電流を求めると、脈動成分を含んだ瞬時値を検出
してしまうことがある。
【0009】この点、本発明によれば、搬送波信号の周
期に同期したタイミングすなわち脈動成分の脈動周期に
同期してサンプリングし、各サンプリングタイミング間
のカウント値の変化量をサンプリング時間差で除して負
荷電流を求めているから、脈動成分は平均値化される。
その結果、脈動成分を除いた負荷電流の瞬時値を検出す
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明による一実施例を図1〜図10
により説明する。図2は誘導電動機の速度制御装置の構
成を示すブロック図である。図において、1は直流電
源、2はインバータ回路、3は誘導電動機、4はパルス
発信器、5は電流検出器、6はマイクロプロセッサを用
いたデジタル制御装置、7は交流電流を検出しデジタル
値に変換する電流検出回路、8はマイクロプロセッサか
らなる誘導電動機の制御回路、9はPWM制御発生回路
である。
【0011】図1は本実施例を示す電流検出回路7のブ
ロック図である。まず図1の構成について説明する。図
1において、10は電流検出器5の3相交流電流を回転
磁界系直交2軸座標の2相交流電流信号に変換する3φ
/2φ変換回路、11は交流信号の絶対値を出力する絶
対値回路、12はV/F変換器、13は交流信号の正負
を判別する正負判別回路、14は1本のパルス入力に対
して90°位相差を持つ2相のパルス信号を発生させる
2相信号発生回路、15は可逆カウンタ、レジスタ等か
らなる多入力カウンタ回路、16は多入力カウンタ回路
の基準クロックとなるクロック発生回路、17はマイク
ロプロセッサのデータ及びアドレスバスである。
【0012】次に図1の動作について図3、図4を用い
て説明する。図3、図4は各部の動作波形である。3φ
の交流電流波形(電圧信号)eu、ev、ewは3φ/
2φ変換器回路10により、eα、eβの2φに変換さ
れる。絶対値回路11はeαとeβより|eα|、|e
β|の波形を作成し、V/F変換器12に入力する。V
/F変換器12では、入力信号|eα|、|eβ|の瞬
時値に比例した周波数のパルス列feα、feβを出力
する。正負判別回路13はeα、eβの正負を判別した
信号Peα、Peβを出力する。2相信号発生回路14
ではパルス列feα、feβを1/4に分周し、90度
位相のずれた2相信号パルス列Aφ、Bφをfeα、f
eβに対してそれぞれ出力する。
【0013】図4はfeαについての動作について示す
がfeβについても同様である。まず、Peαが“H
(正)”のとき、Aφは、Bφに対して90°位相が進
んでおり、Peαが“L(負)”のとき、Aφは、Bφ
に対して90°位置が遅れている。このAφ、Bφのパ
ルス列は次段の多入力カウンタ回路15に入力される。
多入力カウンタ回路15では、feα及びfeβそれぞ
れのAφとBφのパルス列を計数するとともにクロック
16を計数しそれぞれの計数値をレジスタに格納する。
【0014】次に多入力カウンタ回路15について図5
を用いて説明する。図5は多入力カウンタ回路15のブ
ロック図である。図5において、20、29はそれぞれ
feα、feβに対するカウンタ及びレジスタ回路であ
る。21は周波数逓倍回路、22はfeαを計数する可
逆カウンタ、23、24はレジスタ、25は基準クロッ
クを計数するカウンタ、26、27はレジスタ、28は
レジスタ23、24及び26、27のラッチタイミング
をコントロールするコントロール回路である。
【0015】次に図5の動作について図4を用いて説明
する。図5の周波数逓倍回路21に入力されたfeαの
2相信号Aφ、Bφのパルスは、図4に示すようにA
φ、Bφの立上がり立下がり信号を検出して4倍の周波
数のパルス列となり、V/F変換器12の出力周波数に
等しいパルス列が、次段の可逆カウンタ22に入力され
る。このときAφがBφに対して位相が進んでいるとき
可逆カウンタの+側にパルス列が入力され、位相が遅れ
ているとき、−側に入力され、可逆カウンタはそれぞれ
インクリメント、デクリメントの計数を行なう。
【0016】次に高精度電流検出の動作原理について図
6、図7を用いて説明する。図6はサンプリング周期T
ssに逓倍パルスが入力される高電流の場合、図7は入
力されない低電流域の場合を示す。
【0017】ここにサンプリング周期Tssは、図10
で後述するように、PWM制御の搬送波信号に同期して
決められるものである。
【0018】図6において、逓倍パルス信号は可逆カウ
ンタ22で計数されパルス入力毎にその計数値M(i−
1)、M(i)をレジスタA23に格納する。一方カウ
ンタ25では、基準クロックを計数し、時間計数値とし
て、逓倍パルス入力毎にレジスタA26にT(i−
1)、T(i)を格納する。そして図5に示すアドレス
バスからのサンプリング信号によるサンプリング周期T
ssで、S(i−1)、S(i)のときレジスタA2
3、26の内容をレジスタB24、27に格納したのち
読み出すようにする。この読み出された電流計数値M
(n)及び時間計数値T(n)、(ここにn=1,2,…i-
1,i,i+1…)は逓倍パルス信号が入力される毎に更新さ
れた値であり、サンプリング周期Tssに左右されない。
【0019】電流値IMは次式により高精度に算出する
ことができる。
【0020】 K:定数 サンプリング周期Tssの間にパルスが入力されない低電
流時においては、図7に示すように、逓倍パルス入力毎
のレジスタA23、26への格納の代わりに周期Tss
のサンプリング時にレジスタA23、26への格納、及
びレジスタB24、27への格納を行なうようにする。
【0021】そして{M(i)−M(i−1)}≧|1|に
なるまでの時間ΔTxを算出する。これにより電流計算
式(1)をそのまま使用できる。
【0022】図8に電流計算におけるフローチャートを
示す。ブロック100で計算が開始されると、サンプリ
ング周期Tss毎にブロック110〜160まで実行す
る。すなわち、ブロック110ではレジスタB24、2
7へのラッチ命令を出力し、ブロック120、130で
時間計数値T(n)、電流計数値M(n)を取込む。ブ
ロック140でT(i)とT(i−1)の差ΔT
(n)、M(i)とM(i−1)の差ΔM(n)を計算
する。ここでn=1,2,…i-1,i,i+1…である。
【0023】ブロック141で、ΔM(n)が1以上の
値であるか否かを判定し、以上であればブロック143
でΔTxを求める。前回のΔM(n)が1以上の値であ
ったときはブロック142のフローに入っていないか
ら、加算されるΔTxはないので、ΔTxはΔT(n)
となる。ブロック142のフローを通った回数のΔTx
が加算される。ブロック150で電流IMを算出し、ブ
ロック151で、ΔTxを0におき、ブロック160で
終了する。
【0024】ブロック141でΔM(n)が1以上の値
でなければブロック142でΔTxが加算されて終了し
次のサンプリングになる。ΔM(n)が1以上になるま
で繰り返される。
【0025】図9は3φ/2φ変換回路の出力波形で、
PWM制御により生じる脈動成分が含まれている。
【0026】図10はその動作波形で、脈動成分があっ
ても、その平均値を検出できることを示している。
【0027】本実施例では、前述したように、PWM制
御の搬送波信号に同期して電流をサンプリングしてい
る。そしてサンプリング周期Tss間の平均値を用いて
演算しているので、脈動成分が除去される。
【0028】本実施例で、3φ/2φ変換された、fe
α、feβに基づいた電流値IMを算出し、ベクトル成
分であるトルク電流及び励磁電流成分を高精度に算出す
ることができる。
【0029】このように電流検出回路7にV/F変換器
12と可逆カウンタ22とレジスタ23、24を用いて
電流に比例したパルスを計数し、一方基準クロックを時
間カウンタ25により計数し電流計数値と時間計数値と
から低電流領域まで高精度の電流検出が達成され、PW
M制御の搬送波信号に同期して、その周期毎の平均値の
電流検出演算を行なうことによりPWM制御による脈動
成分が平均化されるので脈動成分の影響を除去すること
ができる。
【0030】
【発明の効果】PWM制御のインバータの負荷電流を瞬
時値に比例したパルス数を有するパルス列に変換し、そ
のパルス数をカウントして、搬送波信号に同期したサン
プリングタイミングごとにカウント値の変化量を求め、
そのサンプリング時間差で除して負荷電流を求めている
ので、負荷電流に含まれる脈動成分を除くことができる
効果を生じる。
【0031】この結果、PWM制御のインバータの負荷
の制御を安定に行えるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電流検出回路のブロッ
ク図である。
【図2】本発明の一実施例において負荷に誘導電動機を
用いたブロック図である。
【図3】本発明の一実施例の電流検出回路の各部の動作
波形の一例を示す図である。
【図4】本発明の一実施例の電流検出回路の各部の動作
波形の一例を示す図である。
【図5】本発明の一実施例の電流検出回路の多入力カウ
ンタ回路のブロック図である。
【図6】本発明の一実施例の多入力カウンタ回路の高電
流検出時の動作波形の一例を示す図である。
【図7】本発明の一実施例の多入力カウンタ回路の低電
流検出時の動作波形の一例を示す図である。
【図8】本発明の一実施例の電流演算のフローチャート
図である。
【図9】3φ/2φ変換回路の出力波形の例を示す図で
ある。
【図10】本発明の一実施例において出力波形の平均値
化の実行を示す波形図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ回路 3 誘導電動機 4 パルス発信器 5 電流検出器 6 デジタル制御装置 7 電流検出回路 8 制御回路 9 PWM制御発生回路 10 3φ/2φ変換回路 11 絶対値回路 12 V/F変換器 13 正負判別回路 14 2相信号発生回路 15 多入力カウンタ回路 16 クロック発生回路 17 アドレスバス 20、29 カウンタ・レジスタ回路 21 周波数逓倍回路 22 可逆カウンタ 23、24、26、27 レジスタ 25 カウンタ 28 コントロール回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス幅変調制御により駆動されるイン
    バータの負荷電流を電圧信号に変換し、該電圧信号を該
    電圧信号の瞬時値の絶対値に比例したパルス数を有する
    パルス列に変換し、該パルス列のパルス数を前記電圧信
    号の瞬時値の正負に合わせて可逆カウントしてカウント
    値を求め、前記パルス幅変調制御の搬送波信号に同期し
    たサンプリングタイミングごとに前記カウント値をサン
    プリングしてカウント値の変化量を求め、前記サンプリ
    ングの時間差で該変化量を除した値に基づいて前記負荷
    電流の検出値を求めることを特徴とする電流検出方法。
  2. 【請求項2】 パルス幅変調制御により駆動されるイン
    バータの負荷電流を電圧信号に変換する電流検知器と、
    該変換された電圧信号を該電圧信号の瞬時値の絶対値に
    比例したパルス数を有するパルス列に変換する電圧・周
    波数変換器と、該パルス列を入力してパルス数を前記電
    圧信号の瞬時値の正負に合わせて可逆カウントするカウ
    ンタと、中央演算処理装置とを有し、該中央演算処理装
    置は、前記パルス幅変調制御の搬送波信号に同期したタ
    イミングで前記カウンタのカウント値をサンプリング
    し、該サンプリングしたカウント値と前回サンプリング
    時のカウント値との差を求め、前記サンプリングの時間
    差で除した値に基づいて前記負荷電流の検出値を演算す
    ることを特徴とする電流検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010276386A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Panasonic Electric Works Co Ltd 電圧検出器および電源装置および点灯装置および電力計測システム
CN102830276A (zh) * 2012-08-27 2012-12-19 江西省电力科学研究院 冲击负荷电能表电流采样方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0638086A (ja) * 1992-07-17 1994-02-10 Hitachi Ltd 遠隔監視装置

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