KR0182194B1 - Three phase current detection method and its apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3상 교류 전동기 제어장치의 출력전류를 검출하는 3상 전류검출방법 및 그 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a three-phase current detection method for detecting the output current of the three-phase AC motor control device and apparatus therefor.
본 발명은 하나의 전류검출기를 사용해서 2상의 전류를 함께 검출하는 방법을 통해 3상 전류의 각 위상을 검출하는 새로운 전류측정방법 및 장치를 제공토록 한 것으로써, 본 발명에 의하면 전류검출회로를 간단하게 구성할 수 있기 때문에 기기의 소형화가 가능하고, 원가절감의 효과를 거둘 수 있으며, 또한 회로의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.The present invention provides a new current measuring method and apparatus for detecting each phase of a three-phase current through a method of simultaneously detecting two phase currents using a single current detector. Because of the simple configuration, it is possible to miniaturize the device, reduce the cost, and increase the reliability of the circuit.
Description
본 발명은 3상 전류를 검출하는 방법 및 그 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 3상 교류전동기 제어장치의 출력전류를 검출하는 3상 전류검출방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a three-phase current, and more particularly to a three-phase current detection method and apparatus for detecting the output current of the three-phase AC motor control device.
일반적으로, 교류전류를 측정하는 방법으로는 차동전압을 검지 증폭하는 회로를 이용하거나 또는 전류검출을 피드백 저항으로 하는 전류검출회로를 사용하게 되는데, 후자의 경우가 부품점수가 적고 확실한 전류검출을 할 수 있는 장점이 있어 보통은 이 회로를 이용하여 전류검출을 하고 있는 실정이다.In general, a method of measuring AC current is to use a circuit for detecting and amplifying a differential voltage or a current detection circuit using a current detection as a feedback resistor. In the latter case, the number of parts is small and reliable current detection can be performed. There is an advantage that can usually detect current using this circuit.
따라서, 3상 교류전동기의 출력전류를 측정하는데에는 도 1의 장치가 일반적으로 사용되고 있다.Therefore, the apparatus of FIG. 1 is generally used to measure the output current of a three-phase AC motor.
이 장치는 전동기(m)에 결선된 3상중 2상을 택하여 각각의 상에 전류검출기(DCCT1)(DCCT2)를 설치한 다음 그 출력을 측정장치에 연결시켜 3상 전류를 측정하는 방법을 적용하고 있다.This device selects two phases out of three phases connected to motor (m), installs current detector (DCCT 1 ) (DCCT 2 ) in each phase, and connects its output to measuring device to measure three phase current. Is applying.
즉, 전류검출기(DCCT1)를 통해 출력된 U 상의 전류(IU)는 두개의 반전증폭기(OP1)(OP2)를 거쳐 전류검출기(DCCT1)의 출력이 그대로 나타나게 되고, 또한 W 상에 설치된 전류검출기(DCCT2)를 통해 출력된 전류(IW)도 두개의 반전증폭기(OP2)(OP4)를 거쳐 전류검출기(DCCT2)의 출력이 그대로를 나타나게 된다. 그런데, 여기서 V 상의 출력전류(IV)는 3상 평형회로에서 다음의 관계가 성립하므로 쉽게 얻어지게 된다.That is, the current I U output through the current detector DCCT 1 is output through the two inverting amplifiers OP 1 and OP 2 , and the output of the current detector DCCT 1 is displayed as it is. The current (I W ) output through the current detector (DCCT 2 ) installed in the two inverting amplifiers (OP 2 ) (OP 4 ) through the output of the current detector (DCCT 2 ) is shown as it is. By the way, the output current I V of the V phase is easily obtained because the following relationship is established in the three-phase balanced circuit.
IU+ IV+ IW= 0 …… (1)I U + I V + I W = 0... … (One)
따라서, IU, IW를 모두 알고 있는 경우는 위의 (1)식을 통해 IV는Therefore, if I U and I W are both known, I V is
IV =-( IU+ IW) …… (2)I V = -(I U + I W ). … (2)
로서 쉽게 구할 수 있는 것이다.As you can easily get.
그러므로, 두 반전증폭기(OP1)(OP2)의 출력이 합해져 합성된 위상신호는 반전증폭기(OP5)(OP6)를 거쳐서 V 상의 출력전류(IV)가 나타나게 되는 것이다.Therefore, the outputs of the two inverting amplifiers OP 1 and OP 2 are summed together so that the output phase I V of the V phase appears through the inverting amplifiers OP 5 and OP 6 .
그러나, 도 1의 장치는 3상중 2상의 전류를 각각 검출하여 이를 증폭회로를 통한 연산에 의해 3상으로 분해하는 과정을 거쳐 3상 전류를 측정하게 되므로 회로의 구성부품수가 많아지고 측정장치의 크기가 비대해질 수 밖에 없다.However, the apparatus of FIG. 1 detects two-phase currents among three phases and decomposes them into three phases by arithmetic operation through an amplification circuit, thereby measuring three-phase currents, thereby increasing the number of circuit components and the size of the measuring device. There is no choice but to enlarge.
따라서, 점차 소형화되는 기기에 대해 적용하기가 어렵고 또한 구성원가의 절감이 곤란한 생산성 향상에서의 문제가 생기게 되는 것이다.Therefore, there is a problem in productivity improvement that is difficult to apply to a gradually miniaturized device and difficult to reduce the cost of members.
이에, 본 발명에서는 하나의 전류검출기를 사용해서 2상의 전류를 함께(동시에) 검출하는 방법을 사용하여 3상 전류를 간편하게 검출하는 새로운 전류측정방법 및 장치를 제공함으로써 기기의 소형화 및 원가절감의 효과를 거둘 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention provides a novel current measuring method and apparatus for easily detecting three-phase current using a method of simultaneously detecting two phase currents using a single current detector, thereby miniaturizing the device and reducing the cost. The purpose is to be able to reap.
도1은 종래 일반적인 3상 교류전동기 제어장치에 이용되고 있는 3상 전류검출회로도.1 is a three-phase current detection circuit diagram used in a conventional three-phase AC motor control apparatus.
도2는 본 발명의 3상 전류검출회로도.2 is a three-phase current detection circuit diagram of the present invention.
도3은 본 발명의 다른 실시예.Figure 3 is another embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 3상 전류검출방법에 의해 측정된 전류위상도.4 is a current phase diagram measured by the three-phase current detection method of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 전류검출기 2 : 제어기1: current detector 2: controller
3 : 샘플홀드회로 4 : 위상산출수단3: sample and hold circuit 4: phase calculation means
5, 6 : 위상합성수단 OP : 반전증폭기5, 6: phase synthesis means OP: inverting amplifier
VCO : 전압제어발진기 M : 전동기VCO: Voltage Controlled Oscillator M: Motor
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 전류검출방법은 다음과 같은 전류검출방법상의 특징을 제공하게 된다.The three-phase current detection method of the present invention for achieving the above object is to provide the following characteristics of the current detection method.
3상 교류전원중 2상을 택하여 3상 전류의 위상을 측정하는 3상 교류전동기의 전류측정방법에 있어서,In the current measurement method of the three-phase AC motor to select the two-phase of the three-phase AC power source and measure the phase of the three-phase current,
3상 교류전원중 2상에 하나의 전류검출기(1)를 설치하여 2상의 전류를 동시에 검출하는 단계 ;Installing a current detector 1 on two phases of a three-phase AC power source and simultaneously detecting two phase currents;
상기 전류검출기(1)과 연결된 반전증폭기(OP)의 출력으로부터 제어기(2)의 제어주파수를 트리거신호로 하는 샘플홀드회로(3)를 통해 신호의 최대 진폭을 검출하는 단계 ;Detecting the maximum amplitude of the signal from the output of the inverting amplifier (OP) connected to the current detector (1) through a sample and hold circuit (3) using the control frequency of the controller (2) as a trigger signal;
상기 샘플홀드회로(3)에서 검출된 최대 진폭(IM)과 상기 반전증폭기(OP)의 출력전류로부터 현재의 전류가 갖는 위상을 검출하는 단계 ;Detecting a phase of a current current from the maximum amplitude (I M ) detected by the sample and hold circuit (3) and the output current of the inverting amplifier (OP);
현재의 위상에 일정위상(및)을 각각 더하여 두 상의 출력전류(IV)(IW)를 각각 검출하는 단계 ;Constant phase in current phase And ) Respectively detect the output currents I V (I W ) of the two phases;
를 포함하는 간단한 전류검출 과정을 거쳐 3상 전류의 위상을 쉽게 검출할 수 있게 된다.Through a simple current detection process including a it is possible to easily detect the phase of the three-phase current.
따라서, 본 발명에 의하면 전류검출회로를 간단하게 구성할 수 있기 때문에 기기의 소형화가 가능하고 원가절감을 이룩할 수 있으며, 나아가 회로의 신뢰성 제고효과를 거둘 수 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, since the current detection circuit can be simply configured, the device can be miniaturized, the cost can be reduced, and the reliability of the circuit can be improved.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 통해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 3상 전류검출장치의 회로도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 3상 전류검출방법에 의해 측정 검출된 전류위상도를 나타낸다. 도면에 표시된 부호중, 1 은 전류검출기(변류기)를 표시하며, 2 는 제어주파수를 출력하는 제어기이고, 3 은 전류검출기(1)에서 반전증폭기(OP)를 통해 입력된 전류신호를 표본화하여 유지하는 샘플홀드회로이며, 4 는 위상산출수단으로써 반전증폭기(OP)와 샘플홀드회로(3)의 출력으로부터 현재의 전류위상을 산출하는 역할을 수행하고, 5 는 위상합성수단으로써 위상산출수단(4)을 통해 얻어진 위상에 일정 위상을 각각 더하여 두 상의 전류위상을 구하는 역할을 수행한다. R1∼ R5, RB는 저항이다.Figure 2 shows a circuit diagram of a three-phase current detection device according to the present invention, Figure 3 shows another embodiment of the present invention, Figure 4 is a current phase measured and detected by the three-phase current detection method of the present invention Shows a figure. Among the symbols shown in the drawing, 1 denotes a current detector (current transformer), 2 denotes a controller for outputting a control frequency, and 3 denotes and maintains a current signal input through the inverting amplifier OP from the current detector 1. Is a sample hold circuit, and 4 is a phase calculating means to calculate the current current phase from the outputs of the inverting amplifier OP and the sample holding circuit 3, and 5 is a phase calculating means (4). Each phase is obtained by adding a certain phase to the phase obtained through R 1 to R 5 and R B are resistances.
도시한 바와 같이, 본 발명의 검출방법을 실행하는데에는 도 2의 구성을 갖는 3상 전류전동기의 전류측정장치가 사용되는데 본 장치는 전압제어발진기(VCO)를 사용해서 도 4와 같이 구성할 수도 있다.As shown, the current measuring apparatus of the three-phase current motor having the configuration of FIG. 2 is used to implement the detection method of the present invention. The apparatus may be configured as shown in FIG. 4 using a voltage controlled oscillator (VCO). have.
즉, 본 장치는 3상 교류전동기(M)에 결선된 3상(U, V, W)중 2상의 전류를 함께 검출할 수 있도록 2상(예 : V, W)에 동시 설치되는 전류검출기(1)를 구비하게 되며, 이 전류검출기(1)는 저항(R1)을 통하여 반전증폭기(OP)의 - 단에 연결된다. 그리고, 상기 반전증폭기(OP)의 출력은 샘플홀드회로(3)에 연결되는데 이 샘플홀드회로(3)에서는 제어기(2)로부터 출력되는 제어주파수(Sin ωt)를 트리거신호로 하여 상기 반전증폭기(OP)를 통해 들어오는 U 상 전류신호(IU)의 최대 진폭(IM)을 산출하여 출력한다.That is, this device is a current detector (2) installed simultaneously in two phases (for example, V, W) to detect the two-phase current of the three phases (U, V, W) connected to the three-phase AC motor (M) 1), and the current detector 1 is connected to the negative terminal of the inverting amplifier OP through the resistor R 1 . The output of the inverting amplifier OP is connected to the sample holding circuit 3. The sample holding circuit 3 uses the control frequency Sin? T output from the controller 2 as a trigger signal. The maximum amplitude I M of the U-phase current signal I U coming through OP) is calculated and output.
이 샘플홀드회로(3)의 출력(IM)은 위상산출수단(4)으로 연결되는데, 이 위상산출수단(4)에서는 샘플홀드회로(3)에서 산출한 최대 진폭(IM)과 상기 반전증폭기(OP)의 출력전류(IM)로부터 현재의 전류가 갖는 위상을 구한다(위상각).The output I M of the sample hold circuit 3 is connected to the phase calculating means 4, in which the maximum amplitude I M calculated by the sample hold circuit 3 and the inversion are obtained. The phase of the current current is obtained from the output current I M of the amplifier OP (phase angle). ).
이 위상산출수단(4)의 출력은 다시 위상합성수단(5)으로 연결되는데 이 위상합성수단(5)에서는 위상산출수단(4)을 통해서 얻은 현재의 전류위상에 일정 크기의 위상를 더하여 원하는 각 상의 전류를 구하게 된다.The output of the phase calculating means 4 is in turn connected to the phase combining means 5, in which the phase having a certain magnitude in the current current phase obtained through the phase calculating means 4 is obtained. Add to obtain the desired current for each phase.
이와 같은 구성을 보이는 본 발명을 도 4를 참조로 그 작용을 설명하면, 먼저 3상 평형회로에서The operation of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIG. 4.
IV= -( IU+ IW)I V =-(I U + I W )
의 식(2)가 성립함을 알 수 있는 바,It can be seen that Eq. (2) holds,
따라서,…… (3)therefore, … … (3)
IM은 최대 진폭, ω 는 주파수I M is the maximum amplitude, ω is the frequency
일 때,when,
( IU+ IW)는 -IV이므로,(I U + I W ) is -I V, so
위 (3)식에 의거Based on the above formula (3)
( IU+ IW) = IM(Sin ωt + Sin(ωt +) )(I U + I W ) = I M (Sin ωt + Sin (ωt + ))
= -IM(Sin(ωt +) )= -I M (Sin (ωt + ))
= IMSin(ωt -) ) …… (4)= I M Sin (ωt- ))… … (4)
의 결과를 얻을 수 있다. 그러므로, 2상의 전류를 검출하면 3상의 전류를 계산할 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 본 발명자는 (4)식을 통해 명백히 확인되듯이 2개 상의 전류를 함께 검출하여도 3상의 전류를 쉽게 계산할 수 있다는 것을 알게 되었다.Results in: Therefore, it can be seen that the current of three phases can be calculated by detecting the current of two phases. Here, the inventors have found that the three-phase current can be easily calculated even when the two-phase currents are detected together, as is apparent from (4).
그래서, 본 발명에서는 도 2의 예시와 같이 하나의 전류검출기(1)를 사용하여 전동기(M)의 3상 전류를 측정하는 한 예를 보여주게 된 것이다.Thus, the present invention shows an example of measuring the three-phase current of the motor (M) using one current detector (1) as shown in the example of FIG.
예를들면, 하나의 전류검출기(1)를 두 상(V, W)에 동시 설치한 경우를 생각하면, 전류검출기(1)의 출력에는 V 상과 W 상의 두 전류가 합해진 전류신호(IV+ IW)가 출력되게 된다. 그런데, 이 합해진 신호(IV+ IW)는 위의 식에서 볼 때 U 상에서 출력되는 -IU의 전류신호와 같다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 전류신호( -IU)를 반전증폭기(OP)를 통과시키게 되면 이 반전증폭기(OP)의 출력에는 반전된 전류신호(IU)가 나타나게 된다. 즉, U 상의 출력전류(IU)가 흐르는 것과 같은 상태가 될 것이다.For example, in the case where one current detector 1 is installed in two phases V and W simultaneously, the current signal I V obtained by adding the two currents of the V phase and the W phase to the output of the current detector 1 is considered. + I W ) will be printed. However, it can be seen that this summed signal I V + I W is equal to the current signal of -I U outputted on U in the above equation. Therefore, when the current signal -I U is passed through the inverting amplifier OP, the inverted current signal I U appears at the output of the inverting amplifier OP. That is, it will be in the same state as the output current I U on the U flows.
그 다음 이 전류신호(IU)는 샘플홀드회로(3)를 거치게 되는데 이 샘플홀드회로(3)에서는 제어기(2)에서 출력되는 제어주파수(Sin ωt)를 트리거신호로 하여 반전증폭기(OP)를 통해 들어 온 전류신호(IU)의 최대 진폭(최대치)을 구하여 위상산출수단(4)으로 전송한다.Then, the current signal I U passes through the sample hold circuit 3. In the sample hold circuit 3, the inverted amplifier OP using the control frequency Sin ωt output from the controller 2 as a trigger signal. The maximum amplitude (maximum value) of the current signal (I U ) coming through is obtained and transmitted to the phase calculating means (4).
위상산출수단(4)에서는 샘플홀드회로(3)를 통해 입력받은 신호의 최대 진폭(IM)과 반전증폭기(OP)의 출력전류(IU)로부터 현재의 전류가 갖는 전류위상을 구하게 된다. 이 전류위상은 U 상의 신호로 그대로 출력(IU)이 이루어지고, 동시에 위상산출수단(5)으로도 전송된다.In the phase calculating means 4, the current phase of the current is obtained from the maximum amplitude I M of the signal input through the sample hold circuit 3 and the output current I U of the inverting amplifier OP. This current phase is output as it is as a signal on U , I U is transmitted to the phase calculating means 5 at the same time.
그러면, 위상산출수단(5)에서는 전송입력된 전류위상()에 각각와의 위상을 더하여 나머지 두 상(V, W)의 전류위상(IV, IW)을 구하게 되는 것이다.Then, in the phase calculating means 5, the current phase (transmission input) On each Wow The phases of are added to obtain the current phases I V and I W of the remaining two phases (V and W).
한편, 이와 같이 하나의 전류검출기(1)를 사용하여 3상 전류를 검출하는데에는 도 3 예시의 경우와 같이 샘플홀드회로(3)의 출력에 전압제어발진기(VCO)를 설치하여 샘플홀드회로(3)의 출력과 상기 전압제어발진기(VCO)의 각 출력을 위상합성수단(6)을 통해 신호를 합성시키는 방법을 통해 3상 전류의 검출해 낼 수도 있는 것이다.On the other hand, to detect the three-phase current by using one current detector (1) in this way, as shown in the case of FIG. 3, a voltage controlled oscillator (VCO) is provided at the output of the sample hold circuit (3) and the sample hold circuit ( The output of 3) and the respective outputs of the voltage controlled oscillator VCO may be detected by a method of synthesizing a signal through the phase synthesizing means 6.
이와 같이 본 발명에 의하면, 하나의 전류검출기(1)를 사용하여 두 상(V, W)을 동시에 검출하는 방법을 이용하게 됨으로써 회로(H/W)의 구성을 간단하게 구성할 수 있어 기기의 소형화 및 원가절감효과를 거둘 수 있으며, 또한 회로의 신뢰성을 제고시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.As described above, according to the present invention, a method of simultaneously detecting two phases V and W using one current detector 1 can be used to easily configure the circuit H / W. Miniaturization and cost reduction can be achieved, and the reliability of the circuit can be improved.
한편, 본 발명의 전류검출방법은 삼상 교류전동기의 제어장치에 이용되는 인버터 및 서보장치(AC Servo Unit)에의 이용이 가능하고, 삼상 전력측정장치로써 전력계 및 전류계에의 활용이 가능하다 할 것이다.On the other hand, the current detection method of the present invention can be used in the inverter and the servo device (AC Servo Unit) used in the control device of the three-phase AC motor, it can be utilized in the power meter and the ammeter as a three-phase power measuring device.
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|---|---|---|---|
| KR1019960053047A KR0182194B1 (en) | 1996-11-09 | 1996-11-09 | Three phase current detection method and its apparatus |
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|---|---|---|---|
| KR1019960053047A KR0182194B1 (en) | 1996-11-09 | 1996-11-09 | Three phase current detection method and its apparatus |
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|---|---|
| KR19980034851A KR19980034851A (en) | 1998-08-05 |
| KR0182194B1 true KR0182194B1 (en) | 1999-04-15 |
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| KR1019960053047A KR0182194B1 (en) | 1996-11-09 | 1996-11-09 | Three phase current detection method and its apparatus |
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| KR (1) | KR0182194B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460722B1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-12-17 | 디이시스 주식회사 | 3φ current measuring apparatus |
-
1996
- 1996-11-09 KR KR1019960053047A patent/KR0182194B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460722B1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-12-17 | 디이시스 주식회사 | 3φ current measuring apparatus |
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|---|---|
| KR19980034851A (en) | 1998-08-05 |
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