JPH07111777A - 交流電流検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】三相交流電流の検出・演算時間遅れを補正した
交流電流検出器を提供するものである。 【構成】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
るように構成してなるものである。

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】 １／ sin（π／３）＝Ｉｗｃ／ sinθw ＝Ｉｕｃ／ sinθu ・・・・・（５）

【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
式のよにすれば、検出時間遅れＴdを補正できることは
明らかである。

【００２２】 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１相の検出電流より 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
   したものを、第１相の検出電流に加算するようにしたこ
   とを特徴とする交流電流検出器。