JPS6361962A - 電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＷＭ制御されるインバータの出力電流を絶
縁変換器を介して正確に測定する電流検出回路に関する
ものである。

（従来の技術） 交流電動機の可変速駆動に用いるＰＷＭ制御インバータ
の従来回路の一例を第３図に示す。

第３図において、直流電源１はＦＥＴを使用したインバ
ータ２によって３相の交流電源に変換され、各相ごとに
設けられた電流検出器３ａ、　３ｂ、　３ｃを介して交
流電動機４に電流を供給する。

位置センサ５および速度検出器７を介して検出された交
流電動機４の速度は速度設定器６で設定された速度基準
と比較され、増幅器８で増幅されてトルク基準となり、
電流基準発生器９へ入力される。

電流基準発生器９は３相の電流基準ｉａ’、ｉｂ’。

ｉｃ＊を発生し、各相ごとに設けられた電流検出器３ａ
、　３ｂ、　３ｃおよび絶縁変換器１０ａ、１０ｂ、　
１０ｃを介して検出した各相電流ｉａ、　ｉｂ、　ｉｃ
とそれぞれ増幅器１１ａ、　ｌｌｂ、ｌｌｃで比較増幅
され、さらに三角波発生器１２の出力とそれぞれ比較器
１３ａ、　１３ｂ、１３ｃで比較されてＰＷＭ　（パル
ス幅変調）信号を出力し、駆動回路１４を介してインバ
ータ２をＰＷＭ制御して交流電動機４を可変速駆動する
。

交流電動機４を円滑に且つ静かに回転させるためにはＰ
ｗＭ用の三角波の周波数を高くして１０ｋ）ｌｚ以上の
高速スイッチングを行う必要があるが、この場合には電
流検出回路の応答周波数も三角波の周波数程度に高める
必要がある。

しかしながら従来の絶縁変換器は第４図に示すような回
路を用いているので高速動作の点で問題がある。

すなわち直流電源２０を電源とし、発信器２１の出力に
よってトランジスタ２２．２３を交互にオンオフさせ、
変圧器２４−次側に矩形波の交流を発生させる。

駆動回路２５ａは変圧器２４の二次巻線ａ、ｂの電圧を
受けて極性マークが正の時スイッチ２５ｂをオンさせ、
同様にして駆動回路２６ａ、　２７ａ、２８ａはそれぞ
れ、スイッチ２６ｂ、　２７ｂ、２８ｂを駆動して直流
入力電圧ｅｉを交流電圧に変換し、変圧器２９で電気的
に絶縁して交流出力ｅ０゜とじ、さらにスイッチ２７ｂ
。

２８ｂで同期整流して入力直流電圧ｅｉに比例した直流
出力電圧ｅ。１とし、さらに抵抗３０およびコンデンサ
３１から成るフィルタ回路で平滑化して最終的に直流出
力電圧ｅ０を得ている。

上記回路の各部波形は第５図に示す通りであり、変圧器
２９の出力電圧ｅ、。は、変圧器巻線比が１対１の場合
は入力電圧ｅｉのピーク電圧を持つはずであるが、実際
には変圧器のインダクタンス分と回路の浮遊容量によっ
て立上り、立下り時に振動的となり、しかも立上り、立
下りは傾斜を持つ波形となるので、同期整流をした出力
ｅａｔは図に示すようにリップル分をかなり含んだ波形
となる。しかも実際の波形はスイッチ２５ｂ、　２６ｂ
、２７ｂ、２８ｂの動作遅れも影響して、リップル分が
さらに増加する。

このリップル分を除去するためにフィルタ回路を設けて
いるが、フィルタ回路のために応答時間が制限され、一
般的には２０ｋＨｚでスイッチを駆動した場合にも、フ
ィルタのため周波数応答を５ｋＨｚ程度に低下させて使
用しているのが実状である。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように第３図に示した交流電動機駆動回路では制
御応答の向上と電動機の騒音防止のためにインバータの
スイッチング周波数を１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚに上げる
ことが望まれており、従って電流検出回路の応答も１５
ｋＨｚ〜２０ｋＨｚに上昇させる必要があるが、第４図
に示す従来の電流検出回路ではスイッチの駆動が６０〜
８０ｋＨｚ程度に制限されるので十分な応答が得られな
いという問題がある。

本発明は、従来と同じ絶縁変換器を使用してリップル分
が小さく且つ応答速度の速い電流検出回路を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明は上記の
問題を解決するため、変圧器を用いた絶縁変換器のスイ
ッチ回路を外部の周波数に同期して動作させ、さらに上
記スイッチ回路の動作の過渡期を除いてサンプリングす
る回路を設け、上記外部の周波数をインバータのＰＷＭ
変調周波数に同期させることによってリップル分の少な
い且つ応答の速い電流検出回路を構成したものである。

すなわち外部周波数に同期してスイッチ回路を動作させ
、スイッチング時の過渡期を除いた期間をサンプリング
することによってフィルタ回路を小さくすることが可能
となり、応答が速くリップル分の少ない電流検出が可能
となる。

さらに上記外部周波数をインバータのＰＷＭ変調周波数
に同期させることによって負荷に流れる電流のリップル
分の影響を小さくして電動機のトルクに有効な電流を高
速に検出することが可能となる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。第３図と同一部分は
同一符号を附したのでその説明は省略する。なお第１図
においては、電流検出回路および制御回路は１相（ａ相
）のみ示すと共に主回路および他の制御回路は省略した
。

第１図において、絶縁変換器１０ａは三角波発生器の周
波数基準をあたえるタイミング発生器３３の出力３３ｖ
２に同期して駆動され、絶縁変換器１０ａの出力１０Ｖ
はサンプルホールド回路３２ａを介してタイミング発生
器３３の出力３３ｖ３　に同期した出力３２Ｖを検出電
流ｉａとしている。

三角波発生器１２もタイミング発生器３３の出力３３ｖ
ｌに同期して駆動され、三角波発生器１２は３３■、の
直流分をコンデンサを介して除いた高ゲインの一次遅れ
回路により実現できる。

次に本発明の動作を第２図に示す各部波形図を参照して
説明する。

第２図において、３３Ｖはタイミング発生器３３の内部
クロックであり、３３Ｖ□は３３Ｖの半分の周波数であ
って、その電流分を三角波発生器１２で積分動作させて
三角波１２Ｖとしている。

増幅器１１ａの出力１１Ｖと三角波１２Ｖとは比較器１
３ａで比較されてＰＷＭ信号１３Ｖが出力される。

ＰＷＭ信号１３Ｖでインバータ２を駆動すると、交流電
動機４に流れる負荷電流ｉは第２図に示すように変化し
、三角波１２Ｖの頂点がほぼ平均電流を表わす。

タイミング発生器３３の他の出力３３■２は３３■、よ
り９０’遅れた三角波１２Ｖと同相の信号であり、３３
ｖ２で絶縁変換器１０ａを駆動することによって電流ｉ
に比例した出力１０Ｖが得られ、第２図に示すような落
ちこみ波形を示すが、タイミング発生器３３の他の出力
３３ｖ、は３３Ｖ２と同位相で３３Ｖより９０″位相が
進んだ波形でサンプルホールド回路３２ａｔｉ−１１動
し。

３３ｖ、が“１”の時の状態を出力し、３３ｖ３が“Ｏ
１７の時は３３ｖ３が１′″の時の最終法服をホールド
しているので、出力３２ＶはＩＯＶの落ち込みの部分を
無くシ。

これによって電流ｊのリップル電流分をへらした波形を
得ることができる。

なお、第１図において、サンプルホールド回路３２ａに
Ａ／Ｄコンバータを追加すると共に、計算機を用いて電
流制御およびＰＷＭ制御をディジタル制御にすることも
可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、外部発振器出力に
より変圧器を使用した絶縁変換器を駆動し、この変換器
出力を前記発振器出力の２倍の周波数でサンプルホール
ドしているので変換器の波形歪やスイッチの動作遅れに
よる出力電圧の落ちこみ部分を除いてリップルをへらす
ことができ、さらにインバータ駆動のＰＷＭ回路の三角
波を同じ外部発振器出力と同相になるように制御してい
るのでＰＷＭで可変速駆動される交流電動機の電流を速
い応答速度で検出することが可能となる９

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は本発
明の詳細な説明するための各部波形図、第３図は従来の
ＰＷＭインバータの一例を示す系統図、第４図は従来の
絶縁変換器の一例を示す回路図、第５図は第４図の動作
波形図である。 １．２０・・・直流電源　　　　２・・・インバータ３
８〜３０・・・電流検出器　　４・・・交流電動機５・
・・位置センサ　　　　６・・・速度設定器７・・・速
度検出器　　　　８．ｌｌａ〜ｌｌｃ・・・増幅器９・
・・電流基準発生器　　１０ａ〜１０ｃ・・・絶縁変換
器１２・・・三角波発生器　　　１３ａ〜１３ｃ・・・
比較器１４．２５ａ〜２８ａ・・・駆動回路　２１・・
・発振器２２．２３・・・トランジスタ　２４．２９・
・・変圧器２５ｂ〜２８ｂ・・・スイッチ　　３０・・
・抵抗３１・・・コンデンサ ３２１・・サンプルホールド回路 ３３・・・タイミング発生器 第１図 ３３Ｖ ３３ｖ３ ＋３Ｖ ― も ２Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電流をスイッチング回路を用いた絶縁変換器を介し
   て絶縁された直流電圧として検出する絶縁形の電流検出
   回路において、上記絶縁変換器の出力を一時的にホール
   ドして上記絶縁変換器のスイッチング過渡期間の出力低
   下分を補償するサンプルホールド回路を備えたことを特
   徴とする電流検出回路。