JPH112647A - Direct current sensor and method for preventing flowing-out of direct current - Google Patents

Direct current sensor and method for preventing flowing-out of direct current

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Publication number
JPH112647A
JPH112647A JP10073168A JP7316898A JPH112647A JP H112647 A JPH112647 A JP H112647A JP 10073168 A JP10073168 A JP 10073168A JP 7316898 A JP7316898 A JP 7316898A JP H112647 A JPH112647 A JP H112647A
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JP
Japan
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current
coil
component
core
sensor
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Application number
JP10073168A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Kawakami
川上  誠
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Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH112647A publication Critical patent/JPH112647A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a direct current sensor which can measure a very small direct current mixed in an alternating current flowing through a conductor to be detected for forming a transformerless type inverter which can substantially prevent the flowing-out of the direct current by detecting a relatively small direct current which flows in and is mixed with a large alternating current on the output side of the inverter and making the direct current zero by applying negative feedback based on the detected data. SOLUTION: A direct current sensor detects a direct current by reducing an alternating current component generated in an alternating current component detecting sensor by passively canceling the greater part of the alternating current component with a constitution in which a short-circuited coil 26 for reducing alternating current is extendedly wound around three cores in a toroidal core-like state and actively canceling the alternating current component with a coil 22 for feedback current which is extendedly wound around detecting cores 10 and 20 and through which a feedback current is made to flow so that the electromotive force generated in an alternating current detecting coil 21 by an alternating current may become zero.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、太陽光発電シス
テム、無停電電源装置、各種家電製品等の直流電流を交
流電流に変換する設備等の分野で使用される、交流電流
中に混入する直流電流を検出する直流電流センサーに係
り、特に、構造が簡単で比較的大電流の交流電流に重畳
される小さな直流電流を高感度で検出可能とする直流電
流センサーとそれを用いて交流電流中に直流電流が流出
するのを防止する直流電流の流出防止方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct current mixed in an alternating current, which is used in the field of facilities for converting a direct current into an alternating current, such as a photovoltaic power generation system, an uninterruptible power supply, and various home appliances. The present invention relates to a DC current sensor for detecting a current, particularly, a DC current sensor having a simple structure and capable of detecting a small DC current superimposed on an AC current of a relatively large current with high sensitivity, and using the same in an AC current. The present invention relates to a DC current outflow prevention method for preventing a DC current from flowing out.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から太陽光発電システムや無停電電
源装置等の機器においては、直流電流をインバーターを
介して交流電流に変換していたが、このインバーター出
力側の交流電流中に相対的に小さな直流電流が流出し
て、負荷側で使用される交流電源を用いる電気機器に直
流電流が流入すると、機器に内蔵されている電源トラン
スやリアクトル、モーター等が直流偏磁によりインダク
タンスが減少し、過電流が流れて焼損する等の問題を発
生するため、インバーター出力側にトランスを配置する
構成が採用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a device such as a photovoltaic power generation system or an uninterruptible power supply, a direct current is converted into an alternating current through an inverter. When a small DC current flows out and DC current flows into electrical equipment using an AC power supply used on the load side, the inductance of the power transformer, reactor, motor, etc. built in the equipment decreases due to DC bias, In order to cause a problem such as burning due to overcurrent, a configuration in which a transformer is arranged on the inverter output side has been adopted.

【0003】太陽光発電システムや無停電電源装置等の
機器では、インバーター出力が数百Aとなる構成もあ
り、この交流大電流中に相対的に小さいといえども数A
程度の直流電流が流出することから、大型のトランスを
配置する必要がある。
In a device such as a photovoltaic power generation system or an uninterruptible power supply, there is a configuration in which the inverter output is several hundreds of amps.
Since a small amount of direct current flows out, it is necessary to arrange a large transformer.

【0004】しかし、この構成では絶縁トランスが高価
で大型、重量があるため、インバーターの小型軽量化、
コスト低減の阻害要因となっており、トランスを配置し
ない、所謂トランスレスインバーターの使用が検討され
ていた。
However, in this configuration, since the insulating transformer is expensive, large, and heavy, the inverter can be reduced in size and weight.
It is a factor that hinders cost reduction, and the use of a so-called transformerless inverter without a transformer has been considered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記のトランスレスイ
ンバーターは小型、軽量、低価格等の長所を有するもの
の、先に説明したインバーター出力側への直流電流の流
出防止の観点からは問題点を有したままである。
Although the above-mentioned transformerless inverter has advantages such as small size, light weight and low cost, it has a problem from the viewpoint of preventing DC current from flowing to the inverter output side as described above. It remains.

【0006】トランスレスインバーターの実用化のため
には、従来のトランス配置構成に比較して、構造が比較
的簡単で安価な直流電流流出防止手段の提案が不可欠で
ある。しかし、現在まで、具体的な直流電流流出防止手
段は提案されておらず、トランスレスインバーターとし
て実用化に至っていないのが現状である。
In order to put a transformerless inverter into practical use, it is indispensable to propose an inexpensive DC current outflow prevention means having a relatively simple structure as compared with the conventional transformer arrangement. However, until now, no specific DC current outflow prevention means has been proposed, and at present, it has not been put to practical use as a transformerless inverter.

【0007】そこで、発明者は、トランスレスインバー
ターの実現に際して、インバーター出力側への直流電流
の流出を防止するためには、まず、交流電流中に流出し
て混入する小さな直流電流を直流電流センサーにて検出
することが必要であり、この検出したデータに基づいて
負帰環をかけ、該直流電流を零にすることで、実質的な
直流電流流出防止が可能となるとの知見を得た。
In order to prevent a DC current from flowing out to the inverter output side when realizing a transformerless inverter, the inventor firstly uses a DC current sensor to detect a small DC current flowing out and mixed into an AC current. It has been found that by applying a negative feedback based on the detected data and setting the DC current to zero, it is possible to substantially prevent DC current from flowing out.

【0008】この発明は、上記の問題点を解決する実質
的な直流電流の流出防止方法を実現するために好適な直
流電流センサーの提供を主たる目的とするものであり、
構造が簡単で交流電流に重畳される相対的に小さな直流
電流を高感度で検出可能とする直流電流センサーの提供
並びにこれを用いた直流電流流出防止方法の提供を目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a DC current sensor suitable for realizing a substantial DC current outflow prevention method which solves the above problems.
It is an object of the present invention to provide a DC current sensor having a simple structure and capable of detecting a relatively small DC current superimposed on an AC current with high sensitivity, and to provide a DC current outflow prevention method using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】発明者は、先に、配電盤
制御回路信号の保守管理を行なうための電流計測、各種
直流機器の制御を行なうための電流計測等、広範囲分野
で使用される種々の構成からなる直流電流センサーを提
案した(特開平6‐74978号、特開平6‐1943
89号、特開平6‐281674号、特開平7‐493
57号、特開平7‐55846号、特開平7‐1103
43号、特開平7−128373号、特開平7−198
754号、特開平9−5361号他)。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventor has previously made various measurements used in a wide range of fields, such as current measurement for maintaining and managing a switchboard control circuit signal and current measurement for controlling various DC devices. (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-74978 and 6-1943) have been proposed.
No. 89, JP-A-6-281674, JP-A-7-493
No. 57, JP-A-7-55846, JP-A-7-1103
No. 43, JP-A-7-128373, JP-A-7-198
754, JP-A-9-5361, etc.).

【0010】前記の目的を達成するために、先に提案し
た種々の構成からなる直流電流センサーを有効に活用す
ることが可能な構成を検討した。発明者は、被検出導線
中に流れる直流成分を検出するセンサーと、被検出導線
中に流れる交流成分を検出するセンサーとを併設し、更
に、これらセンサーのそれぞれにまたがる帰還電流用コ
イルを配置した構成を採用することにより、前述の目的
が達成できることを知見した。
[0010] In order to achieve the above object, the present inventors have studied a configuration that can effectively utilize the DC current sensors having various configurations proposed above. The inventor provided a sensor for detecting a DC component flowing in the detected wire and a sensor for detecting an AC component flowing in the detected wire, and further arranged a coil for a feedback current extending over each of these sensors. It has been found that the above object can be achieved by adopting the configuration.

【0011】すなわち、一旦、交流成分検出センサーに
て前記交流成分のみを検出し、該交流成分検出センサー
の出力が零となるように帰還電流用コイルに帰還電流を
流すと、交流成分検出センサーにおける交流成分の影響
を実質的に零とするだけでなく、同時に直流成分検出セ
ンサーにおける交流成分の影響をも実質的に零とするこ
とができるため、該直流成分検出センサーが有する本来
的な特徴を有効に活用することができ、交流電流中に混
入する直流電流を検出できることを知見した。
That is, once the AC component detection sensor detects only the AC component and applies a feedback current to the feedback current coil so that the output of the AC component detection sensor becomes zero, the AC component detection sensor In addition to making the effect of the AC component substantially zero, the effect of the AC component in the DC component detection sensor can also be made substantially zero at the same time. It has been found that it can be used effectively and that DC current mixed in AC current can be detected.

【0012】特に発明者が先に提案した直流電流センサ
ーでは、いずれも環状の軟質磁性材料からなる検出コア
を配置し、被検出導線中に流れる直流電流によって発生
する検出コア内の磁束に基づいて該直流電流の絶対値を
検出する構成であり、被検出導線に交流電流と直流電流
が同時に流れると、交流電流により発生する検出コア内
の磁束と直流電流により発生する検出コア内の磁束が重
畳されてしまい、直流電流のみの絶対値を検出すること
が不可能となってしまう。
Particularly, in the DC current sensors proposed by the inventor, a detection core made of an annular soft magnetic material is disposed in each case, and the detection core is formed based on a magnetic flux in the detection core generated by a DC current flowing in a detected wire. This configuration detects the absolute value of the DC current, and when the AC current and the DC current simultaneously flow through the detected wire, the magnetic flux in the detection core generated by the AC current and the magnetic flux in the detection core generated by the DC current are superimposed. As a result, it becomes impossible to detect the absolute value of only the DC current.

【0013】しかし、発明者は、先に説明した交流成分
検出センサーと帰還電流用コイルを併設し、交流電流に
より発生する検出コア内の磁束を実質的に零とするアク
ティブキャンセルが可能となると、先に提案した直流電
流センサーのすぐれた特徴を有効に活用でき、直流電流
のみの絶対値を高感度に検出することが可能であること
を知見した。
However, the inventor of the present invention provided the above-described AC component detection sensor and the feedback current coil together, and became able to perform active cancellation in which the magnetic flux in the detection core generated by the AC current was made substantially zero. We have found that the superior characteristics of the DC current sensor proposed earlier can be used effectively, and that the absolute value of only DC current can be detected with high sensitivity.

【0014】さらに、太陽光発電システムや無停電電源
装置等の機器では、インバーター出力が数百Aとなるも
のがあり、出力側に少なくとも数Aの直流電流が重畳さ
れることがあり、交流成分検出センサーと帰還電流用コ
イルを併設した構成では、検出センサー出力が大きくな
り、アクティブキャンセルさせるためのアンプなどに大
出力のものを必要とする問題を生じるが、直流成分検出
センサーと交流成分検出センサーそして交流電流低減用
コアを配置して、両センサーとこの交流電流低減用コア
にまたがって交流電流低減用コイル巻回配置することに
より、交流成分検出センサーに生じる交流成分の大半を
パッシブキャンセルして低減でき、前記アクティブキャ
ンセル用アンプに小型のものを使用できることを知見
し、この発明を完成した。
Further, in some devices such as a photovoltaic power generation system and an uninterruptible power supply, the output of the inverter is several hundred A, and a DC current of at least several A is superimposed on the output side, and an AC component In the configuration where the detection sensor and the feedback current coil are installed together, the output of the detection sensor becomes large, and there is a problem that an amplifier or the like for active cancellation needs a large output, but the DC component detection sensor and the AC component detection sensor are used. And, by arranging the AC current reduction core and arranging the AC current reduction coil around both sensors and this AC current reduction core, most of the AC component generated in the AC component detection sensor is passively canceled. Completed the present invention by finding that a small amplifier can be used for the active cancellation amplifier. It was.

【0015】すなわち、この発明は、直流成分検出セン
サーと交流成分検出センサー並びに交流電流低減用コア
の各内側に直流電流と交流電流が流れる被検出導線を貫
通配置し、両センサーにまたがって巻回配置する帰環電
流用コイルと両センサー及び交流電流低減用コアにまた
がって巻回配置する交流電流低減用コイルを有した構成
からなり、前記被検出導線を流れる交流電流によって発
生した交流成分電流を交流電流低減用コイルによって予
め所要値に低減された交流成分検出センサーの出力が零
になるよう帰環電流用コイルに帰環電流を流し、前記被
検出導線を流れる交流電流による直流成分検出センサー
への影響を実質的に零にして、直流成分検出センサーに
て前記被検出導線に流れる直流電流を検出する直流電流
センサーである。
That is, according to the present invention, a DC component detection sensor, an AC component detection sensor, and a conductor to be detected through which a DC current and an AC current flow are arranged inside each of the AC current reduction cores, and the winding is wound over both the sensors. A coil having a return current coil to be arranged and an alternating current reduction coil arranged to be wound around both sensors and an alternating current reduction core, and has an AC component current generated by an alternating current flowing through the detected wire. The return current is passed through the return current coil so that the output of the AC component detection sensor, which has been reduced to a required value in advance by the AC current reduction coil, becomes zero, and the DC component is detected by the AC current flowing through the detected wire. Is a DC current sensor in which a DC component detection sensor detects a DC current flowing through the detected conductor by substantially eliminating the influence of.

【0016】また、発明者は、上記構成の直流電流セン
サーにおいて、交流成分検出センサーが、環状の軟質磁
性材料からなる交流成分検出コアと該コアにトロイダル
状に巻回配置する交流検出コイルとからなる構成、交流
成分検出コアの周方向の少なくとも一箇所にギャップを
形成した構成、直流成分検出センサーが、環状の軟質磁
性材料からなる直流成分検出コアと該コアにトロイダル
状に巻回配置する励磁コイルと直流検出コイルとからな
る構成を併せて提案する。
Further, the inventor has set forth that in the DC current sensor having the above-described configuration, the AC component detection sensor includes an AC component detection core made of an annular soft magnetic material and an AC detection coil wound around the core in a toroidal shape. A DC component detection sensor comprising a ring-shaped soft magnetic material and a DC component detection sensor wound around the core in a toroidal manner. A configuration consisting of a coil and a DC detection coil is also proposed.

【0017】さらに、発明者は、上記構成のの直流電流
センサーにおいて、直流成分検出センサーが、励磁コイ
ルに直流成分検出コア内に該コアの保磁力を超える磁場
を発生させる三角波状の励磁電流を流し、直流成分検出
コア内の磁束の向きが反転するタイミングを検出コイル
に発生するパルス状の電圧にて検出し、該パルスの間隔
を比較測定して直流電流を検出する構成からなるもの、
直流成分検出センサーが励磁コイルに直流成分検出コア
を、磁気的に飽和可能なピーク値を有する正・負のパル
ス電流を交互に流し、検出コイルに発生する正・負のパ
ルス状出力の各々ピーク値を個別にサンプルアンドホー
ルドし、該ピーク値の平均出力を測定して直流電流を検
出する構成からなるもの、直流成分検出センサーが、励
磁コイルに所定の交流電流を流すことにより前記被検出
導線を流れる直流電流に基づき発生する直流成分検出コ
ア内の磁束を、周期的にスイッチングする構成からなる
直流電流センサーを併せて提案する。
Further, the inventor has set forth that, in the DC current sensor having the above-described configuration, the DC component detection sensor causes the excitation coil to generate a triangular wave-like excitation current for generating a magnetic field exceeding the coercive force of the core in the DC component detection core. Flowing, detecting the timing at which the direction of the magnetic flux in the DC component detection core is reversed with a pulse-like voltage generated in the detection coil, and comparing and measuring the interval between the pulses to detect the DC current,
A DC component detection sensor causes a DC component detection core to flow through the excitation coil alternately with a positive / negative pulse current having a magnetically saturable peak value. The sampled and held values are individually measured, and the average output of the peak value is measured to detect a DC current. Also proposed is a DC current sensor configured to periodically switch the magnetic flux in the DC component detection core generated based on the DC current flowing through the DC current sensor.

【0018】また、発明者は、前述のごとく、インバー
ター出力側への直流電流流出の防止を実現するためには
交流電流中に流出して混入する微小な直流電流を検出す
ることが必要であると考え、この検出したデータに基づ
いて負帰環をかけ、該直流電流を零にすることで、実質
的な直流電流の流出防止が可能であることを知見した。
Further, as described above, the inventor needs to detect a minute DC current flowing out and mixed in an AC current in order to prevent the DC current from flowing out to the inverter output side. It has been found that by applying a negative feedback based on the detected data and setting the DC current to zero, it is possible to substantially prevent the DC current from flowing out.

【0019】この発明は、直流電流をインバーターを介
して交流電流に変換してなる該インバーター出力側の交
流電流中に流出した直流電流を直流電流センサーにて検
出し、該直流電流センサーの検出データに基づいて負帰
還をかけて、前記の流出した直流電流を実質的に零とす
る直流電流流出防止方法において、直流成分検出センサ
ーと交流成分検出センサー並びに交流電流低減用コアの
各内側に直流電流と交流電流が流れる被検出導線を貫通
配置し、両センサーにまたがって巻回配置する帰環電流
用コイルと両センサー及び交流電流低減用コアにまたが
って巻回配置する交流電流低減用コイルを有した構成か
らなり、前記被検出導線を流れる交流電流によって発生
した交流成分電流を交流電流低減用コイルによって予め
所要値に低減された交流成分検出センサーの出力が零に
なるよう帰環電流用コイルに帰環電流を流し、前記被検
出導線を流れる交流電流による直流成分検出センサーへ
の影響を実質的に零にして、直流成分検出センサーにて
前記被検出導線に流れる直流電流を検出する直流電流セ
ンサーを用いる直流電流流出防止方法である。
According to the present invention, a DC current is detected by a DC current sensor, and the DC current flowing out of the AC current on the output side of the inverter, which is obtained by converting the DC current into an AC current via an inverter, is detected. In the DC current outflow prevention method of applying the negative feedback based on the DC current to make the leaked DC current substantially zero, the DC current detection sensor, the AC component detection sensor, and the DC current The coil has a return current coil that is wound around both sensors and an AC current reduction coil that is wound around both sensors and the AC current reduction core. The AC component current generated by the AC current flowing through the detected wire is reduced to a required value in advance by the AC current reducing coil. A return current is caused to flow through the return current coil so that the output of the AC component detection sensor becomes zero, and the effect of the AC current flowing through the detected wire on the DC component detection sensor is substantially reduced to zero. This is a method for preventing direct current outflow using a direct current sensor in which a direct current flowing through the detected conductor is detected by a sensor.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、この発明の直流電流センサ
ーの作用を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、こ
の発明の直流電流センサーの一実施例を示す概要説明図
である。図1において、3個の環状の軟質磁性材料から
なるコアを示すが、上から交流成分電流を低減するため
の交流電流低減用コア25、交流成分検出センサー3を
構成する交流成分検出コア20、直流成分検出センサー
2を構成する直流成分検出コア10である。これらの各
々コア25,20,10の内側には交流電流とともに流
出した直流電流が流れる被検出導線1が貫通配置され
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation of the DC current sensor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a DC current sensor according to the present invention. FIG. 1 shows a core made of three annular soft magnetic materials. From above, an AC current reducing core 25 for reducing an AC component current, an AC component detection core 20 constituting the AC component detection sensor 3, A DC component detection core 10 constituting the DC component detection sensor 2. Inside each of these cores 25, 20, and 10, a detected conducting wire 1 through which a direct current flowing out together with an alternating current flows is arranged.

【0021】直流成分検出コア10には励磁コイル11
及び直流検出コイル12をトロイダル状に巻回配置し、
交流成分検出コア20には交流検出コイル21をトロイ
ダル状に巻回配置している。直流成分検出コア10と交
流成分検出コア20とにまたがってトロイダル状に帰環
電流用コイル22を巻回配置してあり、前記交流検出コ
イル21と帰環電流用コイル22の間には位相補正回路
30、アンプ31が接続される。そして交流電流低減用
コア25、交流成分検出コア20、直流成分検出コア1
0の3個のコアにまたがってトロイダル状に交流電流低
減用コイル26を巻回配置して短絡してある。
The DC component detecting core 10 includes an exciting coil 11
And the DC detection coil 12 is wound and disposed in a toroidal shape,
An AC detection coil 21 is wound around the AC component detection core 20 in a toroidal shape. A return current coil 22 is wound around the DC component detection core 10 and the AC component detection core 20 in a toroidal manner, and a phase correction is provided between the AC detection coil 21 and the return current coil 22. The circuit 30 and the amplifier 31 are connected. The AC current reduction core 25, the AC component detection core 20, and the DC component detection core 1
The AC current reducing coil 26 is wound around the three cores 0 in a toroidal manner and short-circuited.

【0022】以上の構成からなる直流電流センサーにお
いて、特に直流成分検出センサー2は、先に発明者が提
案した構造で、励磁コイル11に直流成分検出コア10
内に該コア10の保磁力を越える磁場を発生させる三角
波状の励磁電流を流し、直流成分検出コア10内の磁束
の向きが反転するタイミングを直流検出コイル12に発
生するパルス状の電圧にて検出し、該パルスの間隔を比
較測定する構成(特開平7−128373号)を基本構
造とする。
In the DC current sensor having the above structure, the DC component detection sensor 2 has the structure proposed by the inventor, and the excitation coil 11 has the DC component detection core 10 attached thereto.
A triangular wave-like exciting current for generating a magnetic field exceeding the coercive force of the core 10 flows therein, and the timing at which the direction of the magnetic flux in the DC component detecting core 10 is reversed is determined by a pulse voltage generated in the DC detecting coil 12. The basic structure is a configuration for detecting and comparing and measuring the interval between the pulses (Japanese Patent Laid-Open No. 7-128373).

【0023】かかる構成は、図示のごとく、直流成分検
出コアの構造が極めて簡単で、しかも付属する電子回路
も簡単であることから直流センサー全体構造も簡単で、
小型化、低価格に最も有効な直流電流センサーの提供が
可能になる。
In this configuration, as shown in the figure, the structure of the DC component detection core is extremely simple, and the attached electronic circuit is also simple.
It is possible to provide the most effective DC current sensor at a small size and at a low price.

【0024】さらに、これらの構成を図4、図5及び図
6にて詳細に説明する。図4は直流成分検出センサー2
の斜視説明図であり、図5は直流成分の検出作動原理を
説明する概念説明図である。ここでは、直流電流の検出
作動原理を説明するため、被検出導線1に交流電流が流
れていない状態を仮定し、直流電流の検出のみを対象と
して説明する。
Further, these configurations will be described in detail with reference to FIGS. 4, 5 and 6. FIG. 4 shows a DC component detection sensor 2
FIG. 5 is a conceptual explanatory diagram illustrating the principle of operation of detecting a DC component. Here, in order to explain the principle of detection and operation of DC current, it is assumed that AC current does not flow through the detected conducting wire 1, and only DC current detection will be described.

【0025】励磁コイル11に、直流成分検出コア10
内に該コア10の保磁力を超える磁場を発生させる図5
Aの実線に示すような三角波状の励磁電流iを流す。す
なわち、励磁電流のピーク値をipとし、励磁コイル1
1の巻数をN、直流成分検出コア10の保磁力をHc、
直流成分検出コア10の磁路長をlとすると、Hc<N
p/lとなるように三角波状の励磁電流iのピーク値
をipを設定する。
The excitation coil 11 has a DC component detection core 10
5 in which a magnetic field exceeding the coercive force of the core 10 is generated.
A triangular waveform exciting current i as shown by the solid line of A flows. That is, the peak value of the exciting current and i p, the exciting coil 1
1, the number of turns is N, the coercive force of the DC component detection core 10 is Hc,
Assuming that the magnetic path length of the DC component detection core 10 is l, Hc <N
so that i p / l the peak value of the triangular waveform exciting current i to set a i p.

【0026】被検出導線1に直流電流Iが流れていない
場合(I=0)、励磁電流iが増加してNi/l=Hc
になった時、また、励磁電流iが減少してNi/l=−
Hcになった時に図5Bの実線に示すように、直流成分
検出コア10内の磁束の向きが急速に反転し、直流検出
コイル12に図5Cの実線に示すような逆向きのパルス
電圧が発生する。
When the DC current I is not flowing through the detected conductor 1 (I = 0), the exciting current i increases and Ni / l = Hc
, The exciting current i decreases and Ni / l = −
At the time of Hc, the direction of the magnetic flux in the DC component detection core 10 rapidly reverses as shown by the solid line in FIG. 5B, and the reverse direction pulse voltage as shown by the solid line in FIG. I do.

【0027】このパルス電圧を所定の電気回路を介する
ことによって、最終的に図5Dに示すようなアナログ出
力として得ることができる。ここで、直流成分検出コア
10の保磁力Hcが正負対称であれば、保磁力Hcの大
きさによらず、三角波状励磁電流iの山側と谷側で発生
するパルス間隔T1,T2は等しくなる。
By passing this pulse voltage through a predetermined electric circuit, it is possible to finally obtain an analog output as shown in FIG. 5D. Here, if the coercive force Hc of the DC component detection core 10 is positive / negative symmetric, the pulse intervals T 1 and T 2 generated on the peak side and the valley side of the triangular excitation current i are independent of the magnitude of the coercive force Hc. Become equal.

【0028】被検出導線1に直流電流Iが流れている場
合(I=I0)、直流成分検出コア10内には上述した
ように励磁電流iの増減によって発生する磁場以外に、
被検出導線1に流れる直流電流Iによって、予め磁場I
0/lが形成されることから、これらの磁場が重畳さ
れ、それぞれ図5A〜Cの破線に示すように変化し、最
終的には図5Eに示すようなアナログ出力が得られる。
When the DC current I is flowing through the detected conductor 1 (I = I 0 ), the DC component detection core 10 has a magnetic field other than the magnetic field generated by the increase and decrease of the exciting current i as described above.
The direct current I flowing through the detection target wire 1 causes the magnetic field I
Since 0/1 is formed, these magnetic fields are superimposed and change as shown by broken lines in FIGS. 5A to 5C, respectively, and finally, an analog output as shown in FIG. 5E is obtained.

【0029】この場合は、直流成分検出コア10の保磁
力Hcが正負対称であっても、三角波状励磁電流iの山
側と谷側で発生するパルス間隔T1,T2に差(T2
1)が生じることとなる。
In this case, even if the coercive force Hc of the DC component detection core 10 is positive / negative symmetric, the difference (T 2 <) between the pulse intervals T 1 , T 2 generated on the peak side and the valley side of the triangular excitation current i.
T 1 ) will occur.

【0030】しかし、三角波状励磁電流iの時間あたり
の変化が一定で、かつ増加時と減少時の傾きの絶対値が
等しい場合は、被検出導線1に流れる直流電流Iが、
{(T1−T2)/(T1十T2)}に比例する。
However, when the change per unit time of the triangular-wave excitation current i is constant and the absolute values of the gradients at the time of increase and decrease are equal, the DC current I flowing through the detected wire 1 becomes
Proportional to {(T 1 -T 2) / (T 1 ten T 2)}.

【0031】したがって、予めこれらのパルス間隔
1,T2の差と被検出導線1に流れる直流電流Iとの相
関を測定しておくことによって、それぞれのパルス間隔
1,T2を電気的に計測することで、被検出導線1に流
れる直流電流Iの絶対値を検出することが可能となるの
である。
Therefore, by previously measuring the correlation between the difference between these pulse intervals T 1 and T 2 and the DC current I flowing through the wire 1 to be detected, the respective pulse intervals T 1 and T 2 are electrically determined. Thus, the absolute value of the DC current I flowing through the detected conductor 1 can be detected.

【0032】次に、交流電流により発生する検出コア内
の磁束を実質的に零とする手段について、図6にて説明
する。図6は交流成分検出センサー3の斜視説明図であ
り、交流成分検出コア20に交流検出コイル21及び帰
環電流用コイル22を巻回配置した構成を示している。
Next, means for making the magnetic flux in the detection core generated by the alternating current substantially zero will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory perspective view of the AC component detection sensor 3, and shows a configuration in which an AC detection coil 21 and a return current coil 22 are wound around an AC component detection core 20.

【0033】被検出導線1に流れる交流電流によって、
交流成分検出コア20内には磁束φが発生し、さらに、
その磁束φの時間的変化に基づき交流検出コイル21に
起電力が発生する。ここで、交流検出コイル21に発生
する起電力が零になるよう帰環電流用コイル22に所定
の帰環電流を流すと、交流成分検出コア20内の磁束を
実質的に零とすることができる。
The alternating current flowing through the detected wire 1 causes
A magnetic flux φ is generated in the AC component detection core 20, and further,
An electromotive force is generated in the AC detection coil 21 based on the temporal change of the magnetic flux φ. Here, when a predetermined return current is passed through the return current coil 22 so that the electromotive force generated in the AC detection coil 21 becomes zero, the magnetic flux in the AC component detection core 20 can be substantially reduced to zero. it can.

【0034】従って、図1に示すように、帰環電流用コ
イル22を交流成分検出センサー3及び直流成分検出セ
ンサー2、すなわち、交流成分検出コア20だけでな
く、直流成分検出コア10にもまたがって巻回配置すれ
ば、直流成分検出コア10内に発生する被検出導線1に
流れる交流電流によって発生する磁束をも実質的に零と
することができ、直流成分検出コア10に巻回配置され
る直流検出コイル12は、交流電流による影響を受ける
ことなく、先に説明したアクティブキャンセルの作動原
理に基づいて、直流電流のみの検出を実現することがで
きる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the return current coil 22 is connected not only to the AC component detection sensor 3 and the DC component detection sensor 2, that is, the AC component detection core 20, but also to the DC component detection core 10. If it is wound and arranged, the magnetic flux generated by the alternating current flowing through the detected wire 1 generated in the DC component detection core 10 can be substantially reduced to zero. The DC detection coil 12 can detect only the DC current based on the above-described operation principle of the active cancellation without being affected by the AC current.

【0035】要するに、交流成分検出センサー3と直流
成分検出センサー2及びこの両者に巻回配置した帰環電
流用コイル22によって、被検出導線1に流れる交流電
流により発生する検出コア20内の磁束を実質的に零と
し、同様に直流成分検出コア10内に発生する該交流電
流によって発生する磁束をも実質的に零とすることによ
り、直流検出コイル12は、交流電流による影響を受け
ることなく直流電流のみの検出が可能であるが、被検出
導線1に流れる交流電流が例えば、数百Aの場合には当
然、交流成分検出コア20内の磁束も大きくなり、これ
をキャンセルする帰環電流用コイル22に流す電流もず
っと大きくする必要があり、交流検出コイル21と帰環
電流用コイル22の間に接続する位相補正回路30、ア
ンプ31を大電流に対応した構成にしなければならな
い。
In short, the alternating current component detecting sensor 3 and the direct current component detecting sensor 2 and the return current coil 22 wound around both of them detect the magnetic flux in the detecting core 20 generated by the alternating current flowing through the conductor 1 to be detected. By substantially setting the magnetic flux generated by the AC current generated in the DC component detection core 10 to substantially zero, the DC detection coil 12 can be connected to the DC detection coil 12 without being affected by the AC current. Although it is possible to detect only the current, if the AC current flowing through the detection target wire 1 is, for example, several hundred A, the magnetic flux in the AC component detection core 20 naturally increases, and the return current The current flowing through the coil 22 also needs to be much larger, so that the phase correction circuit 30 and the amplifier 31 connected between the AC detection coil 21 and the return current coil 22 have a large current. It must be in the corresponding configuration.

【0036】そこで、交流成分検出コア20内の発生磁
束を小さくするために、図1に示すごとく、交流成分検
出コア20に隣接させて交流電流低減用コア25を同様
にコアの内側に被検出導線1を貫通配置し、さらに交流
成分検出コア20と直流成分検出コア10の3個のコア
にまたがってトロイダル状に交流電流低減用コイル26
を巻回配置した構成となして、交流成分検出コア20に
印加される交流電流をパッシブキャンセルして低減す
る。
Therefore, in order to reduce the magnetic flux generated in the AC component detecting core 20, as shown in FIG. 1, the AC current reducing core 25 is similarly detected adjacent to the AC component detecting core 20 inside the core. The conducting wire 1 is penetrated, and the AC current reducing coil 26 is toroidally formed over the three cores of the AC component detection core 20 and the DC component detection core 10.
Are wound, and the AC current applied to the AC component detection core 20 is passively canceled and reduced.

【0037】この交流電流低減用コア25と交流電流低
減用コイル26を用いたパッシブキャンセル機構につい
て詳述すると、図2aに示すごとく、被検出導線1に流
れる交流電流がI0のとき、被検出導線1に流れる交流
電流によって、交流電流低減用コア25内には磁束φ0
が発生し、さらにその磁束φ0の時間的変化に基づき交
流電流低減用コイル26に起電力が発生し、図2bに示
すごとく、交流電流低減用コア25の該コイル26には
位相のずれた交流電流i(=IA/N、Nはコイル26
の巻数)が流れることになる。
The passive canceling mechanism using the AC current reducing core 25 and the AC current reducing coil 26 will be described in detail. As shown in FIG. 2A, when the AC current flowing through the detected conductor 1 is I 0 , Due to the alternating current flowing through the conducting wire 1, the magnetic flux φ 0
Is generated, and an electromotive force is generated in the alternating current reducing coil 26 based on the temporal change of the magnetic flux φ 0 , and the phase of the coil 26 of the alternating current reducing core 25 is shifted as shown in FIG. 2B. AC current i (= I A / N, N is the coil 26
Turns).

【0038】被検出導線1に流れる交流電流I0は、交
流成分検出コア20にも作用するが、先の交流電流低減
用コイル26に流れる電流iにより発生した起磁力が貫
通電流I0により発生した起磁力と逆方向に作用して交
流成分検出コア20に印加される起磁力がIA分だけ低
減され、図2cに示すごとく、交流成分検出コア20に
はIB(=I0−IA)の分の起磁力が印加されることに
なる。
The AC current I 0 flowing through the detected conductor 1 also acts on the AC component detection core 20, but the magnetomotive force generated by the current i flowing through the AC current reducing coil 26 is generated by the through current I 0. is magnetomotive force applied to the AC component detecting core 20 acts on the magnetomotive force in the opposite direction is reduced by I A min, as shown in FIG. 2c, the AC component detecting core 20 I B (= I 0 -I A ) Magnetomotive force is applied.

【0039】交流成分検出コア20に巻回されている帰
環電流用コイル22には、先に説明したアクティブキャ
ンセルにてIBを打ち消す電流が流れており、交流成分
検出コア20だけでなく、直流成分検出コア10も同様
に実質的に零にして、図2dに示すごとく、直流成分検
出コア10には直流成分だけが残り、直流電流のみの検
出を実現することができる。すなわち、交流成分検出コ
ア20の交流起磁力IBによる磁束を、帰環電流用コイ
ル22に流すアンプ31からの帰環電流による磁束にて
実質的にキャンセルし、帰環電流用コイル22が交流成
分検出コア20と直流成分検出コア10にもまたがって
巻回配置してあるから、直流成分検出コア10には直流
成分だけが残り、直流電流のみの検出を実現することが
できる。
[0039] AC component detecting core 20 wound Kikan current coil 22 are wound are current flows to cancel the I B in an active cancellation described above, not only the AC component detecting core 20, Similarly, the DC component detection core 10 is also substantially zero, so that only the DC component remains in the DC component detection core 10 as shown in FIG. 2D, and detection of only the DC current can be realized. That is, the magnetic flux due to the AC magnetomotive force I B of the AC component detecting core 20, substantially cancel in the magnetic flux due Kikan current from the amplifier 31 to flow in Kikan current coil 22, coil 22 for Kikan current AC Since the winding is arranged so as to extend over the component detection core 20 and the DC component detection core 10, only the DC component remains in the DC component detection core 10, and detection of only the DC current can be realized.

【0040】また、作動時に交流電流低減用コア25が
発熱して図2bに破線で示すごとく、パッシブキャンセ
ル量が減少した場合は、交流成分検出コア20に現れる
交流成分は増大するが、これを見越して帰環電流を増大
させるとよい。
When the passive canceling amount is reduced as shown by a broken line in FIG. 2B when the AC current reducing core 25 generates heat during operation, the AC component appearing in the AC component detecting core 20 increases. It is advisable to increase the return current in anticipation.

【0041】図1では、交流電流低減用コア25、交流
成分検出コア20と直流成分検出コア10の3個のコア
にまたがってトロイダル状に交流電流低減用コイル26
を巻回配置した構成を示したが、広幅材による1ターン
の構成であってもよく、さらには図3に示すごとく、交
流電流低減用コア25にトロイダル状に交流電流低減用
コイル26aを巻回配置し、さらに交流成分検出コア2
0と直流成分検出コア10にまたがって交流電流低減用
コイル26bを巻回配置して連結して1つの交流電流低
減用コイル26とする構成も採用できる。但し、交流電
流低減用コイル26a、26bの巻数比は交流成分検出
コア20と直流成分検出コア10側の方が多くなるよう
に設定する必要がある。
In FIG. 1, the alternating current reducing coil 25, the alternating current detecting coil 20 and the direct current component detecting core
Is shown, a one-turn configuration made of a wide material may be used. Further, as shown in FIG. 3, the AC current reducing coil 26a is wound around the AC current reducing core 25 in a toroidal shape. And the AC component detection core 2
It is also possible to adopt a configuration in which the AC current reducing coil 26b is wound around the 0 and the DC component detection core 10 and connected to form one AC current reducing coil 26. However, it is necessary to set the turns ratio of the AC current reducing coils 26a and 26b to be larger on the AC component detection core 20 side and on the DC component detection core 10 side.

【0042】交流電流低減用コイル26のインダクタン
スをL1、帰環電流用コイル22のインダクタンスをL2
とした場合、共にその値は各コイル22,26の巻数と
交流成分検出コア20と直流成分検出コア10の断面積
に依存することになるが、コア材質、形状、被検出導線
1に流れる交流電流並びに検出すべき直流電流の範囲な
ど、センサーに要求される特性に応じて巻数やコア断面
積等の諸条件を適宜選定する必要がある。
The inductance of the alternating current reducing coil 26 is L 1 , and the inductance of the return current coil 22 is L 2
In both cases, the value depends on the number of turns of each of the coils 22 and 26 and the cross-sectional areas of the AC component detection core 20 and the DC component detection core 10. It is necessary to appropriately select various conditions such as the number of turns and the core cross-sectional area according to characteristics required for the sensor, such as a current and a range of a DC current to be detected.

【0043】なお、交流成分検出コア20には直流偏磁
による交流検出コイル21及び帰還電流用コイル22の
インダクタンス変化が発生し、帰環回路での位相補正が
不適切となると系が不安定となり、発振する。これを防
止するために、インダクタンスの安定を目的に周方向の
少なくとも一箇所にギャップを形成することが望まし
い。特に、電気的なバランスや製造性等の観点からは、
図6に示すように対称位置となる周方向の二箇所にギャ
ップ23a,23bを形成することが望ましい。ギャッ
プ寸法は各々検出コアの磁気特性及び測定する直流電流
の大きさにより適宜選定することが望ましい。
The inductance of the AC detection coil 21 and the feedback current coil 22 due to the DC bias occurs in the AC component detection core 20, and if the phase correction in the return circuit becomes inappropriate, the system becomes unstable. Oscillate. In order to prevent this, it is desirable to form a gap at at least one location in the circumferential direction for the purpose of stabilizing the inductance. In particular, from the viewpoint of electrical balance and manufacturability,
As shown in FIG. 6, it is desirable to form gaps 23a and 23b at two locations in the circumferential direction that are symmetrical. It is desirable to appropriately select the gap size according to the magnetic characteristics of the detection core and the magnitude of the DC current to be measured.

【0044】また、直流成分検出コア、交流成分検出コ
ア並びに交流電流低減用コアにはNi‐Fe系合金(パ
ーマロイ)、ケイ素鋼板、ソフトフェライト等の公知の
軟質磁性材料を用いることが可能であるが、先の説明か
らも分かるように、直流成分検出コアには透磁率が高く
保磁力が小さな材料がより好ましく、交流成分検出コア
並びに交流電流低減用コアには交流磁気特性が良好な材
料がより好ましいことから、直流成分検出コアをNi‐
Fe系合金にて、交流成分検出コア並びに交流電流低減
用コアをMn−Zn系ソフトフェライトにて構成するこ
とが望ましい。また、交流電流低減用コアには、低Br
(残留磁束密度)、高Bm(飽和磁束密度)材を用いる
ことにより、ギャップレスとすることができる。
Known soft magnetic materials such as a Ni—Fe alloy (permalloy), a silicon steel plate, and a soft ferrite can be used for the DC component detection core, the AC component detection core, and the AC current reduction core. However, as can be seen from the above description, a material having a high magnetic permeability and a small coercive force is more preferable for the DC component detection core, and a material having good AC magnetic characteristics is used for the AC component detection core and the AC current reduction core. Because it is more preferable, the DC component detection core is Ni-
It is desirable that the AC component detecting core and the AC current reducing core are made of Mn-Zn soft ferrite in an Fe-based alloy. In addition, the AC current reducing core has a low Br
(Residual magnetic flux density) and high Bm (saturated magnetic flux density) can be used to achieve gapless operation.

【0045】なお、直流成分検出コアに巻回配置する励
磁コイル及び直流検出コイルは、図示のように独立して
設ける構成に限定されることなく、各々の機能を共用し
た一つのコイルとすることも可能である。すなわち、励
磁コイル及び直流検出コイルは実質的に同方向、同位置
に巻回配置されており、励磁コイルにも前記のパルス状
の電圧が発生することから、電気的にパルス成分のみを
取り出す回路を付加することによって、励磁コイルに直
流検出コイルの機能を共用させることが可能となる。
Note that the excitation coil and the DC detection coil wound around the DC component detection core are not limited to the configuration provided independently as shown in the figure, but may be one coil sharing each function. Is also possible. That is, the excitation coil and the DC detection coil are wound substantially in the same direction and at the same position, and the pulse-like voltage is also generated in the excitation coil. Is added, the exciting coil can share the function of the DC detection coil.

【0046】図1に示す構成からなるこの発明の直流電
流センサーでは、センサーとしての全体の構造が簡単
で、小型化、低価格を実現できるという長所を有する反
面、直流成分検出センサーとして三角波状の励磁電流を
使用することから必然的に応答速度が限定されてしまう
ことが分かった。すなわち、三角波状励磁電流の周波数
を増大すると、直流成分検出コアを構成する軟質磁性材
料の交流磁気特性が、直流磁気特性のものと異なりルー
プ状となってしまい、検出コイルから明確なゼロクロ
ス、パルスが得られなくなってしまうことから、通常数
10Hz程度までの三角波状電流を用いることになる。
The DC current sensor of the present invention having the structure shown in FIG. 1 has the advantages that the whole structure of the sensor is simple, and that it can be reduced in size and inexpensive. It has been found that the use of the exciting current inevitably limits the response speed. That is, when the frequency of the triangular excitation current is increased, the AC magnetic characteristic of the soft magnetic material constituting the DC component detection core becomes a loop shape unlike the DC magnetic characteristic, and a clear zero crossing and a pulse are generated from the detection coil. Therefore, a triangular current of up to about several tens of Hz is usually used.

【0047】この程度の周波数の三角波電流を用いた場
合、該センサーの応答速度は2秒程度となり、例えば、
0.5秒以内の高い応答速度を要求される太陽光発電シ
ステムの用途などへの適用は困難とされる。発明者は、
図1に示す構成の直流電流センサーが有する長所を維持
したままで、高い応答速度を可能とする構成を検討した
結果、図1に示す構成において、励磁コイル11に三角
波状の励磁電流を流すことなく、直流成分検出コア10
を磁気的に飽和可能なピーク値を有する正・負のパルス
電流を交互に流すことによって高応答性の実現が可能で
あることを確認した。
When a triangular wave current having such a frequency is used, the response speed of the sensor is about 2 seconds.
Application to a photovoltaic power generation system that requires a high response speed within 0.5 seconds is difficult. The inventor
As a result of studying a configuration that enables a high response speed while maintaining the advantages of the DC current sensor having the configuration shown in FIG. 1, it was found that, in the configuration shown in FIG. No, DC component detection core 10
It was confirmed that high responsiveness can be realized by alternately passing positive and negative pulse currents having peak values that can be magnetically saturated.

【0048】図14に示す検出コイルへの起電力発生メ
カニズムの概要に基づき、さらに詳述する。図1に示す
構成からなる直流電流センサーにおいて、被検出導線に
直流電流が流れていない状態にて、励磁コイル11に直
流成分検出コア10を磁気的に飽和可能なピーク値を有
する正・負のパルス電流(ピーク値の絶対値は同一)を
交互に流すと、該検出コア10には図14Aに示すよう
にB−Hカーブ上のO→a→O、さらにO→b→Oの変
化に応じた磁束が発生し、図14Bの如くその発生した
磁束の変化量に比例した起電力が検出コイル12に出力
1、V2として検出される。
The mechanism for generating an electromotive force to the detection coil shown in FIG. 14 will be further described in detail. In the DC current sensor having the configuration shown in FIG. 1, in a state where no DC current is flowing through the detection target wire, the excitation coil 11 has a positive / negative value having a peak value capable of magnetically saturating the DC component detection core 10. When a pulse current (the absolute value of the peak value is the same) is alternately passed, the detection core 10 changes to O → a → O, and further changes to O → b → O on the BH curve as shown in FIG. 14A. A corresponding magnetic flux is generated, and as shown in FIG. 14B, an electromotive force proportional to the amount of change in the generated magnetic flux is detected by the detection coil 12 as outputs V 1 and V 2 .

【0049】被検出導線に直流電流が流れていない状態
では図示のようにV1=V2となり該ピーク値の平均出力
は零となる。ここで被検出導線に例えば+側の直流電流
が流れると、該直流電流によって直流成分検出コア10
が磁化され、図14AのB−Hカーブ上のO点が+側に
+ΔHだけ移動し、図14CのO1の位置となる。この
ような状態において、前記と同様な正・負のパルス電流
を励磁コイル11に流すと、検出コア10には図14C
に示すようにB−Hカーブ上のO1−a1−O1、さらに
1→b1→O1の変化に応じた磁束が発生し、図14D
の如くその発生した磁束の変化量に比例した起電力が検
出コイル12にV11,V12として検出される。
In the state where no DC current is flowing through the conductor to be detected, V 1 = V 2 as shown in the figure, and the average output of the peak value becomes zero. Here, for example, when a DC current on the + side flows through the detected wire, the DC component is detected by the DC current.
There is magnetized, moved by + [Delta] H in O point + side on the B-H curve of FIG. 14A, the position of O 1 of FIG 14C. In such a state, when the same positive / negative pulse current as described above is applied to the exciting coil 11, the detection core 10
As shown in FIG. 14D, a magnetic flux is generated according to the change of O 1 -a 1 -O 1 on the BH curve, and further, the change of O 1 → b 1 → O 1 , and FIG.
As described above, the electromotive force proportional to the amount of change in the generated magnetic flux is detected by the detection coil 12 as V 11 and V 12 .

【0050】なお、図14のA,C,Eの表示におい
て、aとbの位置は、所要のB−H位置で被検出導線に
流れる直流電流に応じてH方向に変化するが、図示の都
合上移動位置を短縮して概略的に表示してある。
In the display of A, C, and E in FIG. 14, the positions a and b change in the H direction according to the DC current flowing through the conductor to be detected at the required BH position. For convenience, the moving position is shortened and schematically displayed.

【0051】図から明らかなようにO1−a1−O1の変
化に基づく磁束の変化量は少ない。すなわち、O点が+
側に+ΔHだけ移動することによってわずかな電流変化
で+側の飽和領域に達し、その後電流が増加しても実質
的に発生する磁束量に変化がないためである。また、O
1−b1−O1の変化に基づく磁束の変化量は大きい。す
なわち、O点が+側に+ΔHだけ移動することによっ
て、−側の飽和領域に達するまでの磁束変化量が大きく
なるためである。従って、起電力V11,V12もその変化
に応じてV11<V12となる。
As is apparent from the figure, the amount of change of the magnetic flux based on the change of O 1 -a 1 -O 1 is small. That is, the O point is +
This is because, by moving to the side by + ΔH, the saturation region on the + side is reached with a slight change in current, and the amount of magnetic flux generated substantially does not change even if the current increases thereafter. Also, O
1 the amount of change in magnetic flux based on the change in the -b 1 -O 1 is large. That is, when the point O moves to the + side by + ΔH, the amount of change in magnetic flux until reaching the saturation region on the − side increases. Therefore, the electromotive forces V 11 and V 12 also satisfy V 11 <V 12 according to the change.

【0052】同様に被検出導線に−側の直流電流が流れ
ると、該直流電流によって直流成分検出コア10が磁化
され、図14AのB−Hカーブ上のO点が−側に−ΔH
だけ移動し、図14EのO2の位置となる。このような
状態において、前記と同様な正・負のパルス電流を励磁
コイル11に流すと、検出コア10には図14Eに示す
ようにB−Hカーブ上のO2→a2→O2、さらにO2→b
2→O2の変化に応じた磁束が発生し、図14Fの如くそ
の発生した磁束の変化量に比例した起電力が検出コイル
12にV21,V22として検出される(V21>V22)。
Similarly, when a negative DC current flows through the conductor to be detected, the DC component magnetizes the DC component detection core 10, and the O point on the BH curve in FIG.
Only moves, the position of the O 2 in FIG. 14E. In such a state, when the same positive / negative pulse current as described above is applied to the exciting coil 11, the detection core 10 receives O 2 → a 2 → O 2 on the BH curve as shown in FIG. Furthermore, O 2 → b
A magnetic flux corresponding to the change of 2 → O 2 is generated, and as shown in FIG. 14F, electromotive forces proportional to the amount of change of the generated magnetic flux are detected by the detection coil 12 as V 21 and V 22 (V 21 > V 22). ).

【0053】図14C、図14Eにて説明したように、
被検出導線に流れる直流電流に応じて、検出コイル12
の出力における正・負側で異なるピーク値(V11
12,V21>V22)が得られ、これら正・負の各々ピー
ク値を個別にサンプルアンドホールドし、該ピーク値の
平均出力を測定することで、該平均出力と直流電流の絶
対値の相関を予め確認しておくことによって、被検出導
線に流れる直流電流の絶対値と向きを確認することがで
きる。なお、V1+V2、V11+V12、V21+V22は実質
的に同値になる。
As described with reference to FIGS. 14C and 14E,
According to the DC current flowing through the detected wire, the detection coil 12
Different peak values (V 11 <
V 12 , V 21 > V 22 ) are obtained, these positive and negative peak values are individually sampled and held, and the average output of the peak values is measured to obtain the average output and the absolute value of the DC current. Is confirmed in advance, the absolute value and direction of the DC current flowing through the detected conductor can be confirmed. Note that V 1 + V 2 , V 11 + V 12 , and V 21 + V 22 have substantially the same value.

【0054】上記の作用効果を得るためには、励磁コイ
ル11に流す正・負の各々パルス電流は検出コア10を
十分に飽和することが可能な大きさでなければならな
い。すなわち、被検出導線に流れる直流電流によって、
B−Hカーブ上のO点が移動した後にも、正・負のパル
ス電流によってB−Hカーブ上の飽和領域(図中a,
b,a1,b1,a2,b2)に至るまでの変化を起こさせ
る必要があることは前記の説明からも明らかである。
In order to obtain the above effects, the positive and negative pulse currents flowing through the exciting coil 11 must be large enough to sufficiently saturate the detection core 10. That is, by the DC current flowing through the detected wire,
Even after the point O on the BH curve has moved, the saturation region on the BH curve (a,
It is clear from the above description that changes up to b, a 1 , b 1 , a 2 , b 2 ) need to be made.

【0055】従って、要求される応答速度、検出コア1
0の材質等に応じて、励磁コイル11に流すパルス電流
の周波数とピーク値を設定することが望ましい。なお、
本発明者の実験によれば、図13に示す構成において励
磁コイル11に周波数2kHz、正・負の各々のピーク
値25Vのパルス電流を流して測定した結果、励磁コイ
ル11に三角波電流を流して測定した場合と同程度の直
線性を有する測定結果が得られ、応答速度も0.1秒程
度と、三角波電流を流した場合と比べて1桁以上速い応
答速度での測定が可能であることが確認できた。上記の
実験に際し、励磁コイル11としては外径0.1mmの
エナメル線を50ターン巻回し、検出コイル12として
は外径0.1mmのエナメル線を500ターン巻回した
構成とした。
Therefore, the required response speed, the detection core 1
It is desirable to set the frequency and the peak value of the pulse current flowing through the exciting coil 11 according to the material of 0 or the like. In addition,
According to the experiment of the inventor, in the configuration shown in FIG. 13, a pulse current having a frequency of 2 kHz and a positive and negative peak value of 25 V was passed through the exciting coil 11 and measured. A measurement result with the same linearity as the measurement is obtained, and the response speed is about 0.1 second, which enables measurement at a response speed that is at least an order of magnitude faster than when a triangular wave current is applied. Was confirmed. In the above experiment, the excitation coil 11 was formed by winding an enamel wire having an outer diameter of 0.1 mm for 50 turns, and the detection coil 12 was formed by winding an enamel wire having an outer diameter of 0.1 mm for 500 turns.

【0056】この励磁コイル11に所定のパルス電流を
流す構成では、検出コア10の交流磁気特性(B−H)
カーブに影響を受けず、パルス電流の波形がシャープ
(短時間)であれば、必然的に検出コイル12に発生す
る起電力もシャープ(短時間)となり、応答速度を大幅
に向上することが可能となる。
In the configuration in which a predetermined pulse current is applied to the exciting coil 11, the AC magnetic characteristics (BH)
If the waveform of the pulse current is sharp (short time) without being affected by the curve, the electromotive force generated in the detection coil 12 inevitably becomes sharp (short time), and the response speed can be greatly improved. Becomes

【0057】以上において直流電流の検出原理について
詳述したが、交流成分検出センサー3を構成する交流成
分検出コア20、交流検出コイル21、帰還電流用コイ
ル22も図1と同様な配置構成を採用することができる
ため、前記の励磁コイル11に三角波電流を流す構成と
同様な原理にて被検出導線中に交流電流とともに流れる
微小な直流電流のみを高感度にて測定することが可能と
なる。
Although the principle of detecting a direct current has been described in detail above, the alternating current component detecting core 20, the alternating current detecting coil 21, and the feedback current coil 22 constituting the alternating current component detecting sensor 3 also adopt the same arrangement as in FIG. Therefore, only a minute DC current flowing together with an AC current in the detected conductor can be measured with high sensitivity based on the same principle as that of the configuration in which a triangular wave current flows through the exciting coil 11.

【0058】以上に説明した構成はいずれも直流成分検
出コアとして非常にシンプルな構成を採用できることか
ら、直流電流センサーとしての全体の構成が簡単で小型
化、低価格を実現できることは先にも説明した通りであ
り、要求される応答速度により励磁コイルに流す電流を
選択することでその用途を一層拡大することができる。
しかし、検出電流が渦電流となり、スケールアウトした
場合、センサーとしての動作が不安定となることから測
定レンジも比較的狭い(通常0.1〜20A程度)範囲
となる。
Since any of the above-described configurations can employ a very simple configuration as the DC component detection core, it has already been described that the entire configuration as the DC current sensor can be simplified, miniaturized, and inexpensive. As described above, by selecting the current to be supplied to the exciting coil according to the required response speed, the use thereof can be further expanded.
However, when the detection current becomes an eddy current and scales out, the operation as a sensor becomes unstable, so that the measurement range is relatively narrow (usually about 0.1 to 20 A).

【0059】かかる欠点を改善するために、発明者は先
に提案した種々の構成からなる直流電流センサーを、こ
の発明の直流電流センサーにおける直流成分検出センサ
ーとして配置したところ、測定レンジに関する問題の解
決だけでなく、要求される諸特性に応じた種々の構成を
提供することが可能であることを確認した。例えば、図
11に示すような構成を採用すれば測定レンジの範囲拡
大だけでなく応答速度の向上も可能であることが確認で
きた。
In order to remedy such a drawback, the inventor arranged DC current sensors having various configurations as proposed above as a DC component detection sensor in the DC current sensor of the present invention. In addition, it has been confirmed that various configurations according to various required characteristics can be provided. For example, it has been confirmed that the adoption of the configuration as shown in FIG. 11 enables not only expansion of the measurement range but also improvement of the response speed.

【0060】すなわち、直流成分検出センサー2とし
て、電気的に接続されている一対の直流検出コイル33
a,33bを矩形枠状の軟質磁性材料からなる直流成分
検出コア32の対向位置にある短辺部にトロイダル状に
巻回配置するとともに、該直流成分検出コア32の内側
に交流電流とともに流出した微小な直流電流が流れる被
検出導線1を貫通配置する構成からなり、さらに、被検
出導線1を流れる直流電流Iに基づき発生する直流成分
検出コア32内の磁束Φ0をスイッチングする手段とし
て、該検出コア32の対向位置にある長辺部に4角筒状
を構成する軟質磁性材料からなる一対の励磁コア34
a,34bを配置するとともに、直流成分検出コア32
外周の周方向に励磁コイル35を巻回配置した構成(特
開平6−74978号)を採用することができる。
That is, as the DC component detection sensor 2, a pair of DC detection coils 33 electrically connected
a and 33b are wound in a toroidal shape on the short side of the rectangular frame-shaped soft magnetic material opposite to the DC component detection core 32, and flow out together with the AC current into the DC component detection core 32. The detecting conductor 1 through which a minute DC current flows flows through the detecting conductor 1. Further, as means for switching the magnetic flux Φ 0 in the DC component detecting core 32 generated based on the DC current I flowing through the detecting conductor 1, A pair of exciting cores 34 made of a soft magnetic material forming a quadrangular cylindrical shape on the long sides at positions opposing the detection core 32
a, 34b and the DC component detection core 32
A configuration in which the exciting coil 35 is wound around the outer circumference (Japanese Patent Laid-Open No. 6-74978) can be employed.

【0061】このような構成からなる直流成分検出セン
サー2において、被検出導線1に直流電流Iが流れると
直流成分検出コア32内に磁束Φ0が発生するが、この
時、励磁コイル35に所定の交流電流(周波数f0)を
流すと励磁コア34a,34b部に図中α方向に交番磁
束が発生し、該交番磁束によって直流成分検出コア32
と励磁コア34a,34bとの直交部36が磁気的に飽
和され、前記直流成分検出コア32内の磁束Φ0がスイ
ッチングされることとなり、周波数が励磁周波数の2倍
(2f0)の交番磁束に変調される。この磁束Φ0の変化
に伴い被検出導線1を流れる直流電流Iに比例した周波
数2f0の起電力(VDET)が直流検出コイル33a,3
3bに検出され、結果として被検出導線1を流れる直流
電流Iの絶対値を知ることができる。
In the DC component detection sensor 2 having such a configuration, when the DC current I flows through the detected conductor 1, a magnetic flux Φ 0 is generated in the DC component detection core 32. When an alternating current (frequency f 0 ) flows, an alternating magnetic flux is generated in the excitation cores 34a and 34b in the α direction in the figure, and the alternating magnetic flux causes the DC component detecting core 32 to rotate.
And the excitation cores 34a and 34b are magnetically saturated, and the magnetic flux Φ 0 in the DC component detection core 32 is switched, so that the frequency of the alternating magnetic flux is twice (2f 0 ) the excitation frequency. Is modulated. With the change of the magnetic flux Φ 0 , an electromotive force (V DET ) having a frequency of 2f 0 proportional to the DC current I flowing through the wire 1 to be detected is applied to the DC detection coils 33 a, 3.
3b, and as a result, the absolute value of the DC current I flowing through the detected conductor 1 can be known.

【0062】さらに、交流成分検出センサー3として、
軟質磁性材料からなる矩形板状の交流成分検出コア40
に交流検出コイル41を配置することともに前記直流成
分検出コア32と、交流成分検出コア40にまたがるよ
うに、帰還電流用コイル42を巻回配置することによ
り、図1と同様な作動原理によって、被検出導線Iを流
れる交流電流による直流成分検出コア32内に発生する
磁束を実質的に零とすることが可能となる。従って直流
成分検出センサー2により、先に説明した作動原理に基
づいて、直流電流のみの検出を実現できる。なお、図中
43a,43bは、インダクタンス変化防止用のギャッ
プである。
Further, as the AC component detection sensor 3,
Rectangular component AC component detection core 40 made of soft magnetic material
By arranging a return current coil 42 so as to straddle the DC component detection core 32 and the AC component detection core 40 while arranging an AC detection coil 41 in the same manner as in FIG. The magnetic flux generated in the DC component detection core 32 due to the AC current flowing through the detected conductor I can be made substantially zero. Therefore, the DC component detection sensor 2 can realize detection of only the DC current based on the operation principle described above. In the drawings, 43a and 43b are gaps for preventing a change in inductance.

【0063】図においては、帰還電流用コイル42を一
か所にのみ配置した構成を示したが、電磁的なバランス
を考慮すると、直流成分検出コア32及び交流成分検出
コア40の各々の辺部である4ヶ所に配置することが最
も好ましい。また、交流成分検出コア40を矩形板状の
構成として示したが、その形状に限定されるものではな
く、要求される測定精度や各種コイルの巻回作業性等を
考慮して、円盤状等の構成を採用することも可能であ
る。
In the drawing, the configuration in which the feedback current coil 42 is arranged at only one location is shown. However, considering the electromagnetic balance, each side of the DC component detection core 32 and the AC component detection core 40 is provided. It is most preferable to dispose them at four locations. Further, although the AC component detection core 40 is shown as a rectangular plate-shaped configuration, the shape is not limited to the shape, and a disk-shaped or the like may be used in consideration of required measurement accuracy, winding workability of various coils, and the like. It is also possible to adopt the configuration described above.

【0064】図11の構成によれば、三角波状の励磁電
流を使用する必要がなく、図1の構成に比べて、応答性
を大幅に向上することができる。また、図1の構成に比
べ、若干、直流成分検出コア32の構造が複雑となる
が、検出電流が渦電流となり、スケールアウトした場合
でも比較的センサーとしての動作が安定しており、か
つ、高感度、高精度の測定も可能となることから測定レ
ンジも1mA〜100A程度と広範囲になる。また、電
子回路上でノイズ除去が容易であることから耐ノイズ特
性も良好となる長所を有する。
According to the configuration of FIG. 11, it is not necessary to use a triangular excitation current, and the responsiveness can be greatly improved as compared with the configuration of FIG. Further, although the structure of the DC component detection core 32 is slightly more complicated than that of the configuration of FIG. 1, the detection current becomes an eddy current, and the operation as a sensor is relatively stable even when scaled out. Since high-sensitivity and high-accuracy measurement can be performed, the measurement range is also as wide as about 1 mA to 100 A. In addition, since noise can be easily removed on an electronic circuit, noise resistance is improved.

【0065】図12に示す構成においても、図11の構
成と同等以上の特性を得ることができる。図12の直流
電流センサーを構成する直流成分検出センサー2は、直
流成分検出コアの構成を簡単にするとともに、S/N比
の向上を可能にするものであり、直流検出コイル53を
トロイダル状に巻回配置する環状の軟質磁性材料からな
る直流成分検出コア52を管状となし、該検出コア52
の周方向に連通する中空部に、励磁コイル55を巻回配
置した構成(特開平7−198754号)からなる。
In the configuration shown in FIG. 12, characteristics equal to or higher than the configuration shown in FIG. 11 can be obtained. The DC component detection sensor 2 constituting the DC current sensor shown in FIG. 12 simplifies the configuration of the DC component detection core and enables the S / N ratio to be improved, and the DC detection coil 53 is formed in a toroidal shape. The DC component detection core 52 made of an annular soft magnetic material to be wound and arranged is formed in a tubular shape.
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-198754) in which an exciting coil 55 is wound around a hollow portion communicating in the circumferential direction.

【0066】このような構成において、被検出導線1に
直流電流Iが流れると直流成分検出コア52内に磁束Φ
0が発生するが、この時、励磁コイル55に所定の励磁
電流(交流電流)を流すと直流成分検出コア52内に図
中α方向の交番磁束が発生し、該交番磁束によって直流
成分検出コア52のほぼ全域が周期的に磁気的飽和さ
れ、前記直流成分検出コア52内の磁束Φ0がスイッチ
ングされることとなる。この構成では、図11にて説明
した直流成分検出センサーにおける、励磁コアの役目を
直流成分検出コア52が兼ねることになるが、基本的に
図11の直流電流センサーの作動原理と同様にして被検
出導線1を流れる直流電流Iの絶対値を知ることができ
る。
In such a configuration, when the DC current I flows through the conductive wire 1 to be detected, the magnetic flux Φ
0 occurs, but this time, alternating magnetic flux in the figure α direction is generated and flow excitation coil 55 in a predetermined excitation current (AC current) in the DC component detecting core 52, the DC component detecting core by the alternating magnetic flux Almost the entire region 52 is periodically magnetically saturated, and the magnetic flux Φ 0 in the DC component detection core 52 is switched. In this configuration, the DC component detection core 52 also serves as the excitation core in the DC component detection sensor described with reference to FIG. 11, but is basically covered in the same manner as the operation principle of the DC current sensor in FIG. It is possible to know the absolute value of the DC current I flowing through the detection conductor 1.

【0067】なお、図中3は、交流成分検出センサー3
であり実質的に図1の直流電流センサーの場合と同様な
構成からなっている。すなわち、図中60は環状の軟質
磁性材料からなる交流成分検出コアであり、61は交流
検出コイル、62は帰還電流用コイル、63a,63b
はインダクタンス変化防止用ギャップである。従って、
図1と同様な作動原理によって、被検出導線を流れる交
流電流による直流成分検出コア52内に発生する磁束を
実質的に零とすることが可能となり、前記直流成分検出
センサー2により、先に説明した作動原理に基づいて、
直流電流のみの検出を実現することができる。
In the figure, 3 is an AC component detection sensor 3
The configuration is substantially the same as that of the DC current sensor of FIG. That is, in the figure, reference numeral 60 denotes an AC component detection core made of a ring-shaped soft magnetic material, 61 denotes an AC detection coil, 62 denotes a feedback current coil, and 63a and 63b.
Is a gap for preventing inductance change. Therefore,
The operating principle similar to that of FIG. 1 makes it possible to make the magnetic flux generated in the DC component detection core 52 by the AC current flowing through the detected wire substantially zero, and the DC component detection sensor 2 described earlier. Based on the working principle
Detection of only DC current can be realized.

【0068】この構成の直流電流センサーにおいても、
図11に示した構成と同様に高速応答、高感度、高精度
を実現できるが、特に直流成分検出コア52の製造が機
械化し易く、より低価格が実現できる。また、直流成分
検出コア52にフェライトコアを使用すれば、本来的に
交流磁気特性が良好であることから、より一層の高速応
答性向上を実現できる。さらに、電子回路が若干複雑に
なるものの、耐ノイズ特性についても、図1及び図11
の構成より、優れた特性を得ることができる。
Also in the DC current sensor having this configuration,
As in the configuration shown in FIG. 11, high-speed response, high sensitivity, and high accuracy can be realized, but in particular, the manufacture of the DC component detection core 52 is easy to mechanize, and a lower price can be realized. Further, if a ferrite core is used for the DC component detection core 52, the AC magnetic characteristics are originally good, so that a higher speed response can be further improved. Further, although the electronic circuit is slightly complicated, the noise resistance characteristics are also shown in FIGS.
With the above configuration, excellent characteristics can be obtained.

【0069】以上に説明した図11、図12の構成から
なる直流電流センサーを構成する直流成分検出センサー
は、被検出導線1を流れる直流電流Iに基づき発生する
直流成分検出コア内の磁束Φ0をスイッチングする手段
が、直流成分検出コア52の周方向の一部又は全部に交
番磁束による磁気的な飽和領域を形成して磁束Φ0を周
期的に遮断する構成であったが、以下に示す図13の構
成からなる直流成分検出センサーは、磁束Φ0をスイッ
チングする手段が異なる。
The DC component detection sensor constituting the DC current sensor having the configuration shown in FIGS. 11 and 12 described above has a magnetic flux Φ 0 in the DC component detection core generated based on the DC current I flowing through the conductor 1 to be detected. Is configured to form a magnetically saturated region due to the alternating magnetic flux in a part or all of the DC component detection core 52 in the circumferential direction to periodically cut off the magnetic flux Φ 0. The DC component detection sensor having the configuration shown in FIG. 13 differs in the means for switching the magnetic flux Φ 0 .

【0070】図13に示す直流電流センサーを構成する
直流成分検出センサー2は、被検出導線1を流れる直流
電流Iに基づき発生する直流成分検出コア72内の周方
向の磁場に、該周方向の磁場に直交し周期的に向きが変
化する磁場を作用させることで、これらの合成磁場に基
づく直流成分検出コア72内での磁化方向を回転させ、
実質的に被検出導線1を流れる直流電流Iに基づき発生
する直流成分検出コア72内の磁束Φ0に変調をかけ磁
気的なスイッチングを行なう構成からなる。この構成に
おいても直流検出コイル73への起電力発生メカニズム
はスイッチング手段が異なるものの実質的に図11の直
流電流センサーと同様である(特願平7−180721
号)。
The DC component detection sensor 2 constituting the DC current sensor shown in FIG. 13 is applied to a circumferential magnetic field in the DC component detection core 72 generated based on the DC current I flowing through the detected wire 1. By applying a magnetic field whose direction changes periodically orthogonal to the magnetic field, the magnetization direction in the DC component detection core 72 based on these synthetic magnetic fields is rotated,
The magnetic flux Φ 0 in the DC component detection core 72 generated based on the DC current I flowing through the detected conductor 1 is modulated to perform magnetic switching. Also in this configuration, the mechanism of generating an electromotive force to the DC detection coil 73 is substantially the same as that of the DC current sensor of FIG. 11 except for the switching means (Japanese Patent Application No. Hei 7-180721).
issue).

【0071】詳細すると、直流成分検出コア72には、
該検出コア72の側面に形成されている複数の貫通孔7
8(図においては矩形状にて示すが、円形状等でもよ
い)内に同一貫通孔内の電流の向きが同一で隣接貫通孔
内の電流の向きが反対向きとなるよう励磁コイル75
a,75bを巻回配置するとともに、外周に直流検出コ
イル73をトロイダル状に巻回配置した構成からなって
いる。励磁コイル75a,75bに所定の励磁電流(交
流電流)を印加することによって、直流成分検出コア7
2内での磁化方向を回転させ、上記の説明の通り目的と
する被検出導線1を流れる直流電流Iの絶対値を知るこ
とができる。
More specifically, the DC component detection core 72 includes:
A plurality of through holes 7 formed on the side surface of the detection core 72
8 (shown in a rectangular shape in the figure, but may be a circular shape, etc.) so that the direction of the current in the same through-hole is the same and the direction of the current in the adjacent through-hole is opposite.
a, 75b are wound and the DC detection coil 73 is wound around the outer periphery in a toroidal shape. By applying a predetermined exciting current (AC current) to the exciting coils 75a and 75b, the DC component detecting core 7
2, the absolute value of the DC current I flowing through the target wire 1 to be detected can be known as described above.

【0072】図中3は、交流成分検出センサー3であ
り、実質的に図1の直流電流センサーの場合と同様な構
成からなっている。すなわち、図中80は環状の軟質磁
性材料からなる交流成分検出コアであり、81は交流検
出コイル、82は帰還電流用コイル、83a,83bは
インダクタンス変化防止用ギャップである。従って、図
1と同様な作動原理によって、被検出導線を流れる交流
電流による直流成分検出コア72内に発生する磁束を実
質的に零とすることが可能となり、前記直流成分検出セ
ンサー2により、先に説明した作動原理に基づいて、直
流電流のみの検出を実現することができる。
In the figure, reference numeral 3 denotes an AC component detection sensor 3, which has substantially the same configuration as that of the DC current sensor of FIG. That is, in the drawing, reference numeral 80 denotes an AC component detection core made of a ring-shaped soft magnetic material, 81 denotes an AC detection coil, 82 denotes a feedback current coil, and 83a and 83b denote inductance change preventing gaps. Therefore, the magnetic flux generated in the DC component detection core 72 due to the AC current flowing through the detected wire can be made substantially zero by the operation principle similar to that of FIG. Based on the operation principle described above, detection of only DC current can be realized.

【0073】この構成の直流電流センサーにおいても図
11に示した構成とほぼ同様な特性を得ることが可能で
あるが、検出電流が渦電流となり、スケールアウトした
場合には、直流成分検出コア72内での磁化方向の回転
が円滑に行われず、センサーとしての動作が不安定とな
ることから若干測定レンジが狭くなるものの、通常1m
A〜10A程度の範囲であれば、高速応答、高感度、高
精度を実現できる。又、直流成分検出コア72の構造が
非常に簡単であることから、小型化、低価格化の点から
も有効な構成である。
Although the DC current sensor having this configuration can obtain substantially the same characteristics as the configuration shown in FIG. 11, when the detected current becomes an eddy current and scales out, the DC component detection core 72 Although the rotation of the magnetization direction in the inside is not performed smoothly and the operation as a sensor becomes unstable, the measurement range is slightly narrowed, but it is usually 1 m.
Within the range of about A to 10 A, high-speed response, high sensitivity, and high accuracy can be realized. Further, since the structure of the DC component detection core 72 is very simple, it is an effective configuration from the viewpoint of size reduction and cost reduction.

【0074】以上、図11〜図15は、直流成分検出セ
ンサーとして、励磁コイルに、所定の交流電流を流すこ
とによって、被検出導線中を流れる交流電流中に混入す
る直流電流に基づき発生する直流成分検出コア内の磁束
を同期的にスイッチングする構成からなる例を示した
が、図示の例に限らず、例えば、被検出導線中を流れる
直流電流に基づき発生する検出コア内の磁束Φ0の方向
を該磁束Φ0に対して直交する方向の交番磁束との反発
作用によって変化させることで実質的に磁束Φ0を周期
的に遮断し、結果として磁束Φ0をスイッチングする構
成(特開平7−55846号)等、先に提案した種々構
成のセンサーを用いることが可能である。
As described above, FIGS. 11 to 15 show a DC component detection sensor in which a predetermined AC current is supplied to an exciting coil to generate a DC component generated based on the DC current mixed in the AC current flowing in the conductor to be detected. Although the example has been described in which the configuration is such that the magnetic flux in the component detection core is switched synchronously, the present invention is not limited to the illustrated example.For example, the magnetic flux Φ 0 in the detection core generated based on the DC current flowing in the detected wire is detected. substantially blocking the magnetic flux [Phi 0 periodically by changing the repulsion between the direction of the alternating magnetic flux perpendicular to a direction with respect to magnetic flux [Phi 0, switching the magnetic flux [Phi 0 as a result configuration (JP-a-7 It is possible to use sensors of various configurations proposed earlier, such as US Pat.

【0075】さらに、直流成分検出センサーとしては、
環状の軟質磁性材料からなる直流成分検出コアの一部に
空隙を形成し、該空隙内にホール素子を配置するような
構成も採用できる。
Further, as a DC component detection sensor,
It is also possible to adopt a configuration in which a gap is formed in a part of a DC component detection core made of an annular soft magnetic material, and a Hall element is arranged in the gap.

【0076】また、零点精度及び温度特性に優れ、小電
流から大電流までの広範囲の直流電流の測定が可能な直
流成分検出センサーの構成として、検出コイルをトロイ
ダル状に巻回配置する環状の軟質磁性材料からなる検出
コアの内側に直流電流が流れる被検出導線を貫通配置
し、該被検出導線を流れる直流電流に基づき発生する検
出コア内の磁束をスイッチングする手段を有する直流電
流センサーにおいて、前記被検出導線を流れる直流電流
に基づき発生する検出コア内の磁束を打ち消す方向の磁
束を発生し、検出コイルの出力を実質的に零とするフィ
ードバックコイルを、検出コアにトロイダル状に巻回配
置し、該フィードバックコイルへの印加電流を測定する
ことによって被検出導線に流れている直流電流を検出す
る構成(特願平8−354454号)が採用できる。
Further, as a configuration of a DC component detecting sensor having excellent zero point accuracy and temperature characteristics and capable of measuring a wide range of DC current from a small current to a large current, an annular soft coil having a detection coil wound in a toroidal shape is provided. A direct current sensor having a means for switching a magnetic flux in a detection core generated based on a direct current flowing through the detected conductor, wherein the detected conductor through which a direct current flows is disposed through a detection core made of a magnetic material, A feedback coil that generates a magnetic flux in a direction to cancel the magnetic flux in the detection core generated based on the DC current flowing through the detected wire and makes the output of the detection coil substantially zero is disposed in a toroidal shape around the detection core. A configuration for detecting a direct current flowing through a detection target wire by measuring an applied current to the feedback coil (Japanese Patent Application No. Hei 8 54454 No.) can be adopted.

【0077】また、同様な直流成分検出センサーの構成
として、内側に直流電流が流れる被検出導線を貫通配置
する円環状又は多角形環状の軟質磁性材料からなる検出
コアと、該検出コア外周部の少なく4箇所以上で検出コ
ア軸方向中心に対して対称となる位置に検出コアの周方
向に対して直角方向に接続して環状を形成する軟質磁性
材料からなる励磁コアと、前記検出コアにトロイダル状
に巻回配置する検出コイルと、前記検出コアの外周部周
方向に巻回配置する励磁コイルと、検出コアにトロイダ
ル状に巻回配置し、前記被検出導線を流れる直流電流に
基づき発生する検出コア内の磁束を打ち消す方向の磁束
を発生し、検出コイルの出力を実質的に零とするフィー
ドバックコイルとを有する構成(特願平8−35445
3号)が採用できる。
Further, as a configuration of a similar DC component detection sensor, a detection core made of an annular or polygonal annular soft magnetic material through which a detected wire through which a DC current flows is disposed, and an outer peripheral portion of the detection core are provided. An exciting core made of a soft magnetic material connected at right angles to the circumferential direction of the detecting core at a position symmetrical with respect to the axial center of the detecting core at least at four or more locations to form an annular shape; A detection coil wound around the detection core, an excitation coil wound around the detection core in the circumferential direction, and a toroidal winding around the detection core, which is generated based on a DC current flowing through the detected conductor. A feedback coil that generates a magnetic flux in a direction to cancel the magnetic flux in the detection core and makes the output of the detection coil substantially zero (Japanese Patent Application No. 8-35445).
No. 3) can be adopted.

【0078】この発明の直流電流センサーにおいて、帰
還電流用コイルを、直流成分検出センサー(直流成分検
出コア)と交流成分検出センサー(交流成分検出コア)
とにまたがって、巻回配置する構成とは、2つの各々セ
ンサー(コア)に同じ起磁力(アンペア・ターン)が印
加される巻き方であれば、図示のような巻き方に限定さ
れることなく、各々のセンサー(コア)に独立して巻回
配置したのちに互いに直列接続する構成等が採用でき
る。
In the DC current sensor of the present invention, the feedback current coil includes a DC component detection sensor (DC component detection core) and an AC component detection sensor (AC component detection core).
The configuration in which the coils are wound and arranged means that the winding is such that the same magnetomotive force (ampere turn) is applied to each of the two sensors (cores). Instead, it is possible to employ a configuration in which each sensor (core) is independently wound and arranged, and then connected in series with each other.

【0079】この発明において、環状の軟質磁性材料と
は、軟質磁性材料が所謂リング状になっていることに限
定されるものではなく、軟質磁性材料が電磁気的な閉回
路を構成できていればよく、図示のごとく円環状、矩形
枠状等の他、種々の構成が採用でき、また、必ずしも直
流成分検出コアと交流成分検出コアを同一形状、同一寸
法とする必要性はない。
In the present invention, the ring-shaped soft magnetic material is not limited to the soft magnetic material having a so-called ring shape, but may be any other material as long as the soft magnetic material can form an electromagnetic closed circuit. Various configurations such as an annular shape, a rectangular frame shape and the like can be adopted as shown in the figure, and the DC component detection core and the AC component detection core do not necessarily have to have the same shape and the same dimensions.

【0080】[0080]

【実施例】直流成分検出コアは、厚さ0.5mmの薄板
からなるパーマロイC(78%Ni‐5%Mo‐4%C
u‐balFe)を、外径45mm、内径33mmに打
ち抜き、所定の熱処理を施して完成した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The direct current component detection core is a permalloy C (78% Ni-5% Mo-4% C) made of a thin plate having a thickness of 0.5 mm.
u-balFe) was punched into an outer diameter of 45 mm and an inner diameter of 33 mm, and was subjected to a predetermined heat treatment to complete it.

【0081】交流成分検出コア及び交流電流低減用コア
は、上記の直流成分検出コアと同材質、同寸法からなる
パーマロイCの打ち抜き品を10枚積層した後、対称形
状となるよう1/2に切断しそれぞれ略C型とし、さら
に、所定の熱処理を施した後、これら一対のコア片を厚
さ50μmのギャップスペーサーを介して周方向の二か
所にインダクタンス変化防止用ギャップが形成されるよ
うリング状に一体化し、完成した。
The AC component detecting core and the AC current reducing core are formed by stacking ten permalloy C punched products having the same material and the same dimensions as those of the DC component detecting core, and then halving the symmetrical shape. After each of the core pieces is cut into a substantially C-shape and subjected to a predetermined heat treatment, the pair of core pieces are formed with a gap spacer having a thickness of 50 μm so that gaps for preventing inductance change are formed at two places in the circumferential direction. It was integrated into a ring and completed.

【0082】直流成分検出コアと交流成分検出コア及び
交流電流低減用コアの各々を絶縁ケースに入れた後、図
1に示すごとく励磁コイル、直流検出コイル、交流検出
コイル、帰環電流用コイル、交流電流低減用コイルを所
定位置にトロイダル状に巻回配置した。なお、これらの
励磁コイル、直流検出コイル、交流検出コイル、帰環電
流用コイルには、外径0.2mmのエナメル線を300
ターン巻回した。交流電流低減用コイルは外径0.2m
mのエナメル線を1000ターン巻回した。
After each of the DC component detection core, the AC component detection core, and the AC current reduction core are placed in an insulating case, as shown in FIG. 1, an excitation coil, a DC detection coil, an AC detection coil, a return current coil, The alternating current reducing coil was wound and arranged in a toroidal shape at a predetermined position. The excitation coil, the DC detection coil, the AC detection coil, and the return current coil are each provided with an enameled wire having an outer diameter of 0.2 mm.
Turn wound. AC current reduction coil is 0.2m in outer diameter
The m enameled wire was wound 1000 turns.

【0083】さらに、各々のコイルに図7に示す電子回
路を接続し、この発明の直流電流センサーの特性を測定
し、その結果を図8〜図10に示す。図7AのL21は交
流検出コイル、L22は帰環電流用コイル、図7BのL12
は直流検出コイル、Aoutはセンサー出力、図7Cの
11は励磁コイルを示している。
Further, the electronic circuit shown in FIG. 7 was connected to each coil, and the characteristics of the DC current sensor of the present invention were measured. The results are shown in FIGS. L 21 is the alternating-current detection coil in FIG. 7A, L 22 is Kikan current coil, L 12 in FIG. 7B
DC detection coil, Aout the sensor output, L 11 in FIG 7C illustrates the excitation coil.

【0084】なお、直流成分検出コアと交流成分検出コ
ア、交流電流低減用コアの内側に貫通配置する被検出導
線は外径15mmのビニル被覆線であり、交流電流が3
00A、励磁コイルに流す三角波状の励磁電流は90H
z、lp=±15mAとした。
The detected conductor penetrating through the DC component detecting core, the AC component detecting core, and the AC current reducing core is a vinyl-coated wire having an outer diameter of 15 mm, and the AC current is 3 mm.
00A, the triangular excitation current flowing through the excitation coil is 90H
z, l p = ± 15 mA.

【0085】まず、交流電流低減用コアと交流電流低減
用コイルによって、被検出導線に流れる300Aの交流
電流の影響を交流成分検出コアでは15Aにパッシブキ
ャンセルできた。図8は被検出導線に交流電流を流さな
い状態で直流電流のみを流した場合の入・出力特性を示
すもので、図9は交流成分検出コアに作用する被検出導
線の交流電流が15Aの状態で直流電流を測定した入・
出力特性を示すものであり、図10はこれら図6と図7
の測定結果を同一グラフ上に記載した入・出力特性であ
る。なお図10における黒○印は図8に、○印は図9に
相当する入出力特性を示すものである。
First, the influence of the AC current of 300 A flowing through the wire to be detected was passively canceled to 15 A by the AC component detecting core by the AC current reducing core and the AC current reducing coil. FIG. 8 shows the input / output characteristics when only the DC current is applied to the detected conductor while no AC current is applied. FIG. 9 shows the case where the AC current of the detected conductor acting on the AC component detection core is 15 A. Input current measured DC current in
FIG. 10 shows the output characteristics.
Are the input / output characteristics in which the measurement results are shown on the same graph. In FIG. 10, black circles indicate input / output characteristics corresponding to FIG. 8, and circles indicate input / output characteristics corresponding to FIG.

【0086】図10より、この発明の直流電流センサー
によれば、被検出導線に流れる交流電流の有無にかかわ
らず、微小な直流電流を高感度で測定可能であることが
分かる。すなわち、パッシブキャンセルとアクティブキ
ャンセル機構により、300Aの交流電流中に流出、混
入する相対的に小さな直流電流を高感度で測定すること
が可能となり、トランスレスインバーターの実用化を達
成するとの目的を実現可能とするものである。
FIG. 10 shows that the DC current sensor according to the present invention can measure a minute DC current with high sensitivity regardless of the presence or absence of an AC current flowing through the conductor to be detected. In other words, the passive cancellation and active cancellation mechanisms make it possible to measure with relatively high sensitivity the relatively small DC current flowing into and out of the 300 A AC current, realizing the objective of achieving the practical use of a transformerless inverter. It is possible.

【0087】なお、交流成分検出コアは前記のようにイ
ンダクタンス安定化のためにギャップを形成することか
ら、磁気抵抗が増大して磁束発生量が実質的に減少する
こととなり、交流検出コイルで適切な出力が得られなく
なる。このため、交流成分検出コアに実施例のようなパ
ーマロイ薄板の打ち抜き品を複数枚積層し、検出コアの
断面積を大きくすることで、実質的な磁束発生量を増大
させるとともに、良好な交流磁気特性を確保することが
可能となった。
Since the AC component detection core forms a gap for stabilizing inductance as described above, the magnetic resistance increases and the amount of magnetic flux generated substantially decreases. Output cannot be obtained. For this reason, a plurality of punched permalloy thin sheets as in the embodiment are laminated on the AC component detection core, and by increasing the cross-sectional area of the detection core, the substantial amount of magnetic flux generated is increased and good AC magnetic field is obtained. Characteristics can be secured.

【0088】なお、Mn−Zn系フェライトを用いれ
ば、本質的に交流磁気特性が良好なため、所定厚さのC
型一体品とすることができ、組立てが容易となり、生産
性等の面で好ましい構成となる。
Since the use of the Mn-Zn ferrite essentially has good AC magnetic properties, the C
Since it can be made into a mold integrated product, it is easy to assemble and has a preferable configuration in terms of productivity and the like.

【0089】また、直流電流センサー全体としての測定
感度等については上記パーマロイ積層体とMn−Zn系
フェライト一体品を用いた構成とともにほぼ同様な結果
を得ることが可能であることを確認した。
Further, it was confirmed that substantially the same results can be obtained with respect to the measurement sensitivity and the like of the entire DC current sensor as well as the configuration using the above-described integrated product of the permalloy laminate and the Mn—Zn-based ferrite.

【0090】さらに、図11、図12、図13の構成に
ついても先の実施例と同様に、交流電流中に流出,混入
する微小あるいは比較的大きな直流電流を高感度で測定
すること可能であったこと、並びにトランスレスインバ
ーターの実用化が可能であったを確認した。
Further, in the configurations shown in FIGS. 11, 12, and 13, it is possible to measure a small or relatively large DC current flowing out or mixed into the AC current with high sensitivity, similarly to the previous embodiment. It was confirmed that the transformer-less inverter could be put to practical use.

【0091】[0091]

【発明の効果】この発明による直流電流センサーは、パ
ッシブキャンセルとアクティブキャンセル機構にてセン
サーのコアに作用する交流電流成分をキャンセルするこ
とが可能で、被検出導線中の大電流の交流電流に流出,
混入する相対的に小さな直流電流を非接触にて高感度で
測定することが可能であり、例えば、トランスレスイン
バーター等において、インバーター出力側の交流電流中
に流出して混入する微小な直流電流を検出し、その検出
したデータに基づいて負帰環をかけ、該直流電流を零に
することで、実質的な直流電流の流出を防止することが
実現できる。
The direct current sensor according to the present invention can cancel an alternating current component acting on the sensor core by a passive canceling and active canceling mechanism, and flows out to a large current alternating current in the detected wire. ,
It is possible to measure the relatively small DC current mixed in with high sensitivity without contact.For example, in a transformerless inverter, etc., a minute DC current flowing out and mixed into the AC current on the inverter output side can be measured. By detecting, applying a negative feedback based on the detected data, and making the DC current zero, it is possible to substantially prevent the DC current from flowing out.

【0092】従って、この発明による直流電流センサー
並びにこれを用いた直流電流流出防止方法は、インバー
ターにおける負荷側の交流電気機器に直流電流が流入す
るのを防止でき、従来のインバーター出力側にトランス
を配置した構成に比較して、構成が簡単で安価なトラン
スレスインバーターを、インバーターの焼損等の問題を
発生することなく、実用化できる。
Therefore, the DC current sensor and the DC current outflow prevention method using the same according to the present invention can prevent DC current from flowing into AC electric equipment on the load side of the inverter, and connect a transformer to the conventional inverter output side. A transformerless inverter having a simpler configuration and a lower cost can be put into practical use without causing a problem such as burnout of the inverter as compared with the configuration in which the inverters are arranged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の直流電流センサーの一実施例を示す
概要説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a DC current sensor of the present invention.

【図2】この発明の直流電流センサーのパッシブキャン
セルの作動原理を説明する概念説明図であり、aは被検
出導線の交流成分電流、bは交流電流低減用コアでの交
流電流低減用コイルに発生する交流成分電流、cは交流
成分検出コアでの交流成分電流、dは直流電流を表す。
FIGS. 2A and 2B are conceptual explanatory views illustrating the operation principle of passive cancellation of a DC current sensor according to the present invention. FIG. 2A illustrates an AC component current of a detected wire, and FIG. 2B illustrates an AC current reduction coil in an AC current reduction core. The generated AC component current, c represents the AC component current in the AC component detection core, and d represents the DC current.

【図3】この発明の直流電流センサーの交流電流低減用
コイルの巻回配置例を示す斜視説明図である。
FIG. 3 is a perspective explanatory view showing an example of a winding arrangement of an alternating current reducing coil of the direct current sensor of the present invention.

【図4】この発明の直流電流センサーの直流成分検出セ
ンサーの斜視説明図である。
FIG. 4 is a perspective explanatory view of a DC component detection sensor of the DC current sensor according to the present invention.

【図5】この発明の直流電流センサーの直流成分検出セ
ンサーの作動原理を説明する概念説明図であり、Aは三
角波状の励磁電流、Bは磁束の向き、Cはパルス電圧、
Dはアナログ出力、Eはアナログ出力を表す。
FIG. 5 is a conceptual explanatory view illustrating the operation principle of the DC component detection sensor of the DC current sensor according to the present invention, wherein A is a triangular excitation current, B is the direction of magnetic flux, C is a pulse voltage,
D represents an analog output, and E represents an analog output.

【図6】この発明の直流電流センサーの交流成分検出セ
ンサーの斜視説明図である。
FIG. 6 is an explanatory perspective view of an AC component detection sensor of the DC current sensor according to the present invention.

【図7】A,B,Cはこの発明の直流電流センサーに接
続した電子回路の回路図である。
FIGS. 7A, 7B, and 7C are circuit diagrams of electronic circuits connected to the DC current sensor of the present invention.

【図8】実施例における貫通直流電流と出力電圧との関
係を示すグラフであり、被検出導線に交流電流を流さな
い状態で直流電流のみを流した場合の入・出力特性を示
す。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a through DC current and an output voltage in the embodiment, and shows input / output characteristics when only a DC current is passed in a state where an AC current is not passed through a detected conductor.

【図9】実施例における貫通直流電流と出力電圧との関
係を示すグラフであり、被検出導線に15Aの交流電流
を重畳した状態で直流電流を測定した入・出力特性を示
す。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a through DC current and an output voltage in the example, and shows input / output characteristics obtained by measuring a DC current in a state where a 15 A AC current is superimposed on a conductive wire to be detected.

【図10】図6と図7の測定結果を同一グラフ上に記載
した入・出力特性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing input / output characteristics in which the measurement results of FIGS. 6 and 7 are described on the same graph.

【図11】この発明による他の直流電流センサーを構成
する交流成分検出センサーと直流成分検出センサーの組
合せを示す斜視説明図である。
FIG. 11 is an explanatory perspective view showing a combination of an AC component detection sensor and a DC component detection sensor that constitute another DC current sensor according to the present invention.

【図12】この発明による他の直流電流センサーを構成
する交流成分検出センサーと直流成分検出センサーの組
合せを示す斜視説明図である。
FIG. 12 is a perspective explanatory view showing a combination of an AC component detection sensor and a DC component detection sensor that constitute another DC current sensor according to the present invention.

【図13】この発明による他の直流電流センサーを構成
する交流成分検出センサーと直流成分検出センサーの組
合せを示す斜視説明図である。
FIG. 13 is an explanatory perspective view showing a combination of an AC component detection sensor and a DC component detection sensor that constitute another DC current sensor according to the present invention.

【図14】図1の直流電流センサーの励磁コイルに直流
成分検出コアを磁気的に飽和させるピーク値を有する正
・負のパルス電流を交互に流した場合における検出コイ
ルへの起電力発生メカニズムを説明するもので、A,
C,DはB−Hカーブ、B,D,Fは検出コイルに出力
される起電力を示すグラフである。
FIG. 14 shows an electromotive force generation mechanism for a detection coil when a positive / negative pulse current having a peak value that magnetically saturates a DC component detection core is alternately supplied to an excitation coil of the DC current sensor of FIG. 1; To explain, A,
C and D are BH curves, and B, D and F are graphs showing the electromotive force output to the detection coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出導線 2 直流成分検出センサー 3 交流成分検出センサー 10,32,52,72 直流成分検出コア 11,35,55,75a,75b 励磁コイル 12,33a,33b,53,73 直流検出コイル 20,40,60,80 交流成分検出コア 21,41,61,81 交流検出コイル 22,42,62,82 帰環電流用コイル 23a,23b,43a,43b,63a,63b,8
3a,83b ギャップ 25 交流電流低減用コア 26,26a,26b 交流電流低減用コイル 30 位相補正回路 31 アンプ 34a,34b 励磁コア 36 直交部 78 貫通孔 L11 励磁コイル L12 直流検出コイル L21 交流検出コイル L22 帰環電流用コイル
DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS 1 detected conductor 2 DC component detection sensor 3 AC component detection sensor 10, 32, 52, 72 DC component detection core 11, 35, 55, 75a, 75b Exciting coil 12, 33a, 33b, 53, 73 DC detection coil 20, 40, 60, 80 AC component detection cores 21, 41, 61, 81 AC detection coils 22, 42, 62, 82 Return current coils 23a, 23b, 43a, 43b, 63a, 63b, 8
3a, 83b Gap 25 AC current reducing core 26, 26a, 26b AC current reducing coil 30 Phase correction circuit 31 Amplifier 34a, 34b Exciting core 36 Orthogonal section 78 Through hole L 11 Exciting coil L 12 DC detecting coil L 21 AC detecting coil L 22 Kikan current for the coil

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流成分検出センサーと交流成分検出セ
ンサー並びに交流電流低減用コアの各内側に直流電流と
交流電流が流れる被検出導線を貫通配置し、両センサー
にまたがって巻回配置する帰環電流用コイルと両センサ
ー及び交流電流低減用コアにまたがって巻回配置する交
流電流低減用コイルを有した構成からなり、前記被検出
導線を流れる交流電流によって発生した交流成分電流を
交流電流低減用コイルによって予め所要値に低減された
交流成分検出センサーの出力が零になるよう帰環電流用
コイルに帰環電流を流し、前記被検出導線を流れる交流
電流による直流成分検出センサーへの影響を実質的に零
にして、直流成分検出センサーにて前記被検出導線に流
れる直流電流を検出する直流電流センサー。
1. A return ring in which a detection target wire through which a DC current and an AC current flow is penetrated inside each of a DC component detection sensor, an AC component detection sensor, and an AC current reduction core, and is wound around both sensors. A current coil and an alternating current reducing coil arranged to be wound over both sensors and an alternating current reducing core, and configured to reduce an alternating current component generated by an alternating current flowing through the detected wire to reduce the alternating current. A return current is passed through the return current coil so that the output of the AC component detection sensor, which has been reduced to a required value in advance by the coil, becomes zero, and the effect of the AC current flowing through the detected wire on the DC component detection sensor is substantially reduced. A direct current sensor for detecting a direct current flowing through the detected conductor with a direct current component detection sensor by setting the current to zero.
【請求項2】 請求項1において、交流成分検出センサ
ーが、環状の軟質磁性材料からなる交流成分検出コアと
該コアにトロイダル状に巻回配置する交流検出コイルと
からなる直流電流センサー。
2. The direct current sensor according to claim 1, wherein the alternating current component detecting sensor comprises an alternating current component detecting core made of an annular soft magnetic material and an alternating current detecting coil wound around the core in a toroidal shape.
【請求項3】 請求項2において、交流成分検出コアの
周方向の少なくとも一箇所にギャップを形成した直流電
流センサー。
3. The direct current sensor according to claim 2, wherein a gap is formed in at least one circumferential position of the alternating current component detection core.
【請求項4】 請求項2において、直流成分検出センサ
ーが、環状の軟質磁性材料からなる直流成分検出コアと
該コアにトロイダル状に巻回配置する励磁コイルと直流
検出コイルとからなる直流電流センサー。
4. A DC current sensor according to claim 2, wherein the DC component detection sensor comprises a DC component detection core made of an annular soft magnetic material, an excitation coil wound around the core in a toroidal shape, and a DC detection coil. .
【請求項5】 請求項4において、直流成分検出センサ
ーが、励磁コイルに直流成分検出コア内に該コアの保磁
力を超える磁場を発生させる三角波状の励磁電流を流
し、直流成分検出コア内の磁束の向きが反転するタイミ
ングを検出コイルに発生するパルス状の電圧にて検出
し、該パルスの間隔を比較測定して直流電流を検出する
構成からなる直流電流センサー。
5. The DC component detection sensor according to claim 4, wherein the DC component detection sensor supplies a triangular wave-like exciting current for generating a magnetic field exceeding a coercive force of the DC component detection core to the excitation coil. A DC current sensor having a configuration in which a timing at which the direction of a magnetic flux is reversed is detected by a pulse-like voltage generated in a detection coil, and an interval between the pulses is compared and measured to detect a DC current.
【請求項6】 請求項4において、直流成分検出センサ
ーが、励磁コイルに直流成分検出コアを、磁気的に飽和
可能なピーク値を有する正・負のパルス電流を交互に流
し、検出コイルに発生する正・負のパルス状出力の各々
ピーク値を個別にサンプルアンドホールドし、該ピーク
値の平均出力を測定して直流電流を検出する構成からな
る直流電流センサー。
6. The DC component detecting sensor according to claim 4, wherein the DC component detecting core flows through the exciting coil alternately a positive / negative pulse current having a peak value which can be magnetically saturated, and is generated in the detecting coil. A direct current sensor comprising a configuration in which the peak value of each of positive and negative pulse-shaped outputs is individually sampled and held, and an average output of the peak values is measured to detect a direct current.
【請求項7】 請求項4において、直流成分検出センサ
ーが、励磁コイルに所定の交流電流を流すことにより前
記被検出導線を流れる直流電流に基づき発生する直流成
分検出コア内の磁束を、周期的にスイッチングする構成
からなる直流電流センサー。
7. A DC component detecting sensor according to claim 4, wherein the DC component detecting sensor periodically generates a magnetic flux in the DC component detecting core based on the DC current flowing through the detected conductor by flowing a predetermined AC current through the exciting coil. DC current sensor consisting of a switching device.
【請求項8】 直流電流をインバーターを介して交流電
流に変換してなる該インバーター出力側の交流電流中に
流出した直流電流を直流電流センサーにて検出し、該直
流電流センサーの検出データに基づいて負帰還をかけ
て、前記の流出した直流電流を実質的に零とする直流電
流流出防止方法において、直流成分検出センサーと交流
成分検出センサー並びに交流電流低減用コアの各内側に
直流電流と交流電流が流れる被検出導線を貫通配置し、
両センサーにまたがって巻回配置する帰環電流用コイル
と両センサー及び交流電流低減用コアにまたがって巻回
配置する交流電流低減用コイルを有した構成からなり、
前記被検出導線を流れる交流電流によって発生した交流
成分電流を交流電流低減用コイルによって予め所要値に
低減された交流成分検出センサーの出力が零になるよう
帰環電流用コイルに帰環電流を流し、前記被検出導線を
流れる交流電流による直流成分検出センサーへの影響を
実質的に零にして、直流成分検出センサーにて前記被検
出導線に流れる直流電流を検出する直流電流センサーを
用いる直流電流流出防止方法。
8. A DC current, which is obtained by converting a DC current into an AC current via an inverter and flowing out into the AC current on the output side of the inverter, is detected by a DC current sensor, and based on data detected by the DC current sensor. In the DC current outflow prevention method of applying the negative feedback to make the outflowing DC current substantially zero, the DC current and the AC component are detected inside each of the DC component detecting sensor and the AC component detecting sensor and the AC current reducing core. Arrange the lead wire through which the current flows,
It has a configuration having a coil for a return current that is wound and disposed over both sensors and a coil for AC current reduction that is wound and disposed over both sensors and an AC current reduction core,
An AC component current generated by the AC current flowing through the detected wire is passed through the return current coil so that the output of the AC component detection sensor reduced to a required value by the AC current reduction coil in advance becomes zero. A DC current flowing using a DC current sensor for detecting the DC current flowing through the detected conductor by the DC component detection sensor with substantially zero effect of the AC current flowing through the detected conductor on the DC component detection sensor. Prevention method.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2370363A (en) * 2000-12-22 2002-06-26 Nada Electronics Ltd Measuring DC component of AC current
KR100913833B1 (en) 2009-03-02 2009-08-26 선광엘티아이 주식회사 Surge protective device using minimized power sensing technology of winding laminated structure
US8212549B2 (en) 2009-02-18 2012-07-03 Hd Electric Company Ammeter with improved current sensing
US8324894B2 (en) 2006-12-22 2012-12-04 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University Resonant linearly polarized eddy current sensor
WO2013016002A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Abb Inc. Current sensor
KR101329240B1 (en) * 2012-10-31 2013-11-20 이상철 Non-contact current measuring apparatus using flux gate
WO2014080609A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 パナソニック株式会社 Current detecting device
CN104465057A (en) * 2015-01-07 2015-03-25 谭成忠 Drum-type conductor current transformer
JP2015068725A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 Current detector and substation facility including the same
CN105975666A (en) * 2016-04-28 2016-09-28 国家电网公司 Optimal configuration method of DC magnetic bias treatment device
CN108281269A (en) * 2018-01-31 2018-07-13 国网上海市电力公司 A kind of current conversion station direct current detection mutual inductor

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2370363A (en) * 2000-12-22 2002-06-26 Nada Electronics Ltd Measuring DC component of AC current
US8324894B2 (en) 2006-12-22 2012-12-04 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University Resonant linearly polarized eddy current sensor
US8212549B2 (en) 2009-02-18 2012-07-03 Hd Electric Company Ammeter with improved current sensing
KR100913833B1 (en) 2009-03-02 2009-08-26 선광엘티아이 주식회사 Surge protective device using minimized power sensing technology of winding laminated structure
WO2013016002A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Abb Inc. Current sensor
KR101329240B1 (en) * 2012-10-31 2013-11-20 이상철 Non-contact current measuring apparatus using flux gate
WO2014069841A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Lee Sangchul Flux-gate type non-contact current measuring device
JP2014122879A (en) * 2012-11-21 2014-07-03 Panasonic Corp Current detector
WO2014080609A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 パナソニック株式会社 Current detecting device
US9841442B2 (en) 2012-11-21 2017-12-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Current detecting device
JP2015068725A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 東日本旅客鉄道株式会社 Current detector and substation facility including the same
CN104465057A (en) * 2015-01-07 2015-03-25 谭成忠 Drum-type conductor current transformer
CN104465057B (en) * 2015-01-07 2016-06-22 谭成忠 A kind of tubular conductor current transformer
CN105975666A (en) * 2016-04-28 2016-09-28 国家电网公司 Optimal configuration method of DC magnetic bias treatment device
CN105975666B (en) * 2016-04-28 2023-02-21 国家电网公司 Optimal configuration method of direct-current magnetic bias treatment equipment
CN108281269A (en) * 2018-01-31 2018-07-13 国网上海市电力公司 A kind of current conversion station direct current detection mutual inductor
CN108281269B (en) * 2018-01-31 2020-06-05 国网上海市电力公司 Converter station direct current detection mutual inductor

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