KR100232437B1 - 솔리드 스테이트 모우터제어기의 전류측정장치 - Google Patents

Abstract

전기 유도모우터가 다이리스터 스위치에 의하여 교류전류원에 결합된다. 제어회로가 다이리스터 스위치를 트리거시켜 교류전류의 각 싸이클 중에 전도 및 비전도상태를 형성한다. 회로가 비전도상태 중에 다이리스터 스위치를 통한 전압을 감지한다. 감지된 전압과 제어되는 모우터의 알려진 특성으로부터, 제어회로가 다이리스터 스위치의 전도상태에서 모우터를 통하여 흐르는 전류의 측정값을 유도한다. 두 개의 다른 유도기술 중 하나가 비전도상태의 길이에 따라 사용된다. 제어회로는 특정 모우터에 대한 전류측정값의 유도를 교정하기 위한 수단을 포함한다.

Description

솔리드 스테이트 모우터제어기의 전류측정장치

제1도는 본 발명에 따른 3상 전기모우터 제어기의 개략도.

제2도는 제1도의 모우터와 SCR에 대한 등가회로도.

제3(a)도와 제3(b)도는 제1도에서 보인 SCR쌍 양단의 전압과 이를 통하여 흐르는 전류를 보인 그래프.

제4도는 모우터제어기의 SCR전압측정회로의 블럭다이아그램.

제5도는 SCR전압즉정회로의 여러 접속점에 나타난 신호의 파형도.

본 발명은 교류유도모우터에 인가되는 전원을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 모우터를 통하여 흐르는 전류의 실효값(rms value)을 측정하기 위한 기구가 결합된 장치에 관한 것이다.

3상 유도모우터의 한가지 전형적인 형태는 Y 연결형인 3개의 고정자권선을 갖는다. 이러한 형태의 모우터를 제어하기 위한 통상적인 제어기는 3개의 각 교류전원선에 고정자권선을 연결하는 별도의 다이리스터 스위치를 갖는다. 각 다이리스터 스위치는 트라이악 또는 역방향으로 연결된 한 쌍의 실리콘제어정류기(SCR)로 구성된다. 제어기내의 회로는 전원선 전압의 매 반싸이클 중에 각 다이리스터 스위치를 트리거시키는 적정시간을 결정한다. 트리거된 다이리스터 스위치는 이를 통하여 흐르는 교류전류가 영점에 이를 때까지 전도상태를 유지하며, 전류가 제로가 되었을 때에 다이리스터는 다시 전도상태가 되도록 트리거되어야 한다. 전원선 전압의 영점교차에 대하여(또는 전류휴지시간에 대하여) 스위치의 트리거시간을 변경시키므로서 스위치들이 전도상태를 유지하는 시간이 모우터에 인가되는 전압의 양을 제어하도록 변화될 수 있다.

모우터의 기동을 위하여 종래의 모우터 제어기는 전압의 점진적인 증가가 이루어지도록 다이리스터 스위치 트리거시간을 변화시킨다. 이와 같이 함으로서, 스위치는 초기에는 전압반싸이클에서 비교적 늦게 트리거되고 짧은 시간동안만 전도상태가 된다. 그리고 트리거시간은 스위치 전도시간이 길어지고 모우터가 최고속도에 이를 때까지 이 모우터에 많은 양의 전압을 인가하도록 각 반싸이클에서 점진적으로 빨라진다. 모우터속도를 감속시키기 위하여 반대 기술이 이용될 수 있다.

비록 모우터를 통하여 흐르는 전류의 실효값을 측정하는 것이 기본모우터 제어기의 작동에 대하여 요구되지 않는다 하더라도 가끔 이러한 측정에 있어서는 모우터에 의하여 구동되는 기구의 오동작을 나타내는 표시자로서 이용되는 깃이 바람직하다. 예를 들어, 전류의 상대변화가 조립라인에 따른 문제에 반영되고 정확한 측정값을 취하여야하는 필요성에 반영될 수 있다. 또한 전류레벨은 전류과부하를 검출하고 이러한 과부하를 일으키는 조건이 수정될 때까지 모우터를 정지시키는데 이용될 수 있다. 종래에는 전형적으로 모우터전류에 일치하는 2차측 코일의 신호를 발생토록 전류감지변성기가 전원선에 배치되었다. 이 신호는 모우터전류의 크기를 나타내도록 측정되었다.

모우터와 같은 전기부하는 제어회로에 의하여 작동되는 스위치에 의하여 교류전원에 연결된다. 이 스위치는 교류의 각 싸이클 중에 전도 및 비전도상태가 된다. 예를 들어 한번 트리거될 때마다 다이리스터 스위치는 교류전원이 영점에 이를 때까지 전도상태를 유지한다. 교류가 영점에 이를 때에 다이리스터는 다시 트리거될 때까지는 비전도상태가 된다.

제어회로는 스위치가 비전도상태에 있을 때를 검출하여 스위치 양단전압을 측정하도록 감지회로에 신호를 보내는 수단을 갖는다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 감지회로는 비전도상태에 있는 스위치양단전압의 두 측정값을 취한다. 제1측정값은 전체 비전도시간 중의 스위치양단전압을 적분하여 얻는다. 이러한 적분은 시간간격 중에 나타내는 순간전압의 변화에 대한 계산을 처리한다. 둘째로, 스위치양단의 순간전압이 비전도시간 중에 사전에 결정된 시간에서 측정된다. 이러한 시간은 스위치가 비전도상태로 들어갈 때에 초기에 일어나는 전압변화가 전압측정에 좋지 않은 영향을 주지 않도록 선택된다.

측정된 전압과 모우터의 특성으로부터 제어회로는 상기 스위치수단이 전도상태에 있을 때 모우터를 통하여 흐르는 전류의 측정값을 유도한다. 제어회로는 비전도시간이 주어진 시간을 경과하지 않았을 때에 적분된 전압측정값을 이용한다. 예를 들어 이러한 시간간격을 교류전원전압싸이클의 20° 전기각도이다. 비전도시간이 짧은 경우 전류측정값을 얻기 위하여 순간전압측정값이 이용된다.

제어되는 모우터의 특수한 특성에 대한 제어회로의 측정방법이 이용된다. 이러한 측정방법은 제어회로가 스위치 양단의 감지된 전압으로부터 모우터를 통하여 흐르는 전류의 레벨을 유도해낼 수 있도록 한다.

본 발명의 일반적인 목적은 모우터를 통하여 흐르는 전류를 측정하기 위한 기구를 제공하는데 있다.

본 발명의 특수한 목적은 모우터에 연결되는 전원선에 전류변성기와 같은 부가적인 요소를 배치하지 않는 상기 언급된 기구를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전류가 모우터측으로 향하여 흐르는 다이리스터 스위치의 양단전압을 감지하는 것에 기초하여 전류를 측정하기 위한 기구를 제공하는데 있다. 이러한 측정은 스위치가 비전도상태에 있을 때에 교류싸이클의 일부에서 이루어진다.

본 발명의 다른 목적은 다이리스터 스위치 양단전압의 다른 두 측정값을 얻는 전압감지회로를 제공하는데 있다. 하나의 측정과정에서는 다이리스터 스위치에 비교적 긴 비전도시간 중에 일어나는 전압변화를 계산하는 반면에 다른 하나의 측정기술은 짧은 비전도시간 중의 변화에 의한 좋지 않은 영향을 배제한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제1도에서 보인 모우터제어기(20)로서 설명될 것이다. 교류유도전기모우터(10)는 3개의 고정자권선(11)(12)(13)을 가지며 이들은 중앙접속점(15)에서 Y자 형으로 연결된다. 고정자권선(11)(12)(13)은 다이리스터 스위치모듈(14)과 3개의 전원선(X)(Y)(Z)에 의하여 3상 전원에 연결된다. 전원선(X)의 교류전압은 전원선(Y)에 전압을 유도하고 다시 전원선(Z)에 전압을 유도한다. 다이리스터 스위치모듈(14)은 역방향으로 평행하게 연결된 3개 쌍의 SCR쌍(16)(17)(18)을 갖는다. 각 SCR쌍(16)(17)(18)은 각 전원선(X)(Y)(Z)을 각 모우터단자(41)(42)(43)에서 고정자권선(11)(12)(13)에 연결한다. 제어될 전류의 레벨에 따라서 다이리스터 스위치모듈의 각 SCR쌍을 대신하여 트라이악이 사용될 수 있다.

SCR쌍(16-18)은 마이크로컴퓨터(22), 전압감지기(24), SCR트리거펄스변성기(31-33)와, 이후 상세히 설명되는 바와 같이 다른 구성요소에 의하여 연결된 광커플러(61-63)를 포함하는 제어회로에 의하여 작동된다. 마이크로컴퓨터(22)는 하나의 집적회로패키지에 타이밍회로, 판독전용메모리와, 랜덤 액세스 메모리가 내장된 여러 가지 상업적으로 입수 가능한 형태중의 하나이다. 이 마이크로컴퓨터에는 EEPROM과 같은 부가적인 외부의 영속성메모리가 구비될 수 있다. 모우터를 제어하기 위한 프로그램은 마이크로컴퓨터의 판독전용메모리에 저장되며 기존의 모우터 제어기에 사용된 것과 유사하다.

마이크로컴퓨터(22)는 3개 라인(26)(27)(28)을 갖는 병렬출력포트를 갖는다. 하나의 출력라인(26)은 펄스변성기(31)를 통하여 전원선(X)의 제1SCR쌍(16)의 게이트단자에 결합된다. 다른 트리거 출력라인(27)(28)은 유사한 펄스변성기(32)(33)를 통하여 전원선(Y)(Z)의 제2 및 제3SCR쌍(17)(18)의 게이트단자에 연결된다. 이 마이크로컴퓨터(22)는 3개 라인(26)(27)(28)에 적정시한형의 다이리스터 트리거펄스를 발생한다. 각 트리거펄스는 비교적 지속시간이 짧으나 이러한 트리거펄스가 인가되는 SCR이 전도상태가 되도록 하는 데에는 충분히 길며, 여기에서 전도상태는 SCR을 통하여 흐르는 교류전류의 크기가 제로가 될 때까지 유지된다.

전원선 전압감지기(24)의 각 입력은 3개의 표류전원선(X)(Y)(Z)에 직접 연결되고 3개의 저항(37)(38)(39)을 통하여 회로 접지부에 연결되어 있다. 전원선 전압감지기(24)는 미국특허 제4 916 370호에 기술된 것과 유사하며 마이크로컴퓨터(22)의 입력에 연결된 버스(40)에 신호를 보낸다. 일단의 이들 신호는 서로 다른 쌍의 전원선(X)(Y)(Z)을 통한 전압의 접지전위에 대한 극성을 나타낸다. 버스(40)에 실리는 다른 일단의 신호는 전원선의 전압이 영점 교차될 때를 나타낸다. 이들 신호는 여러 작동모우터에서 SCR쌍(16-18)을 트리거시키는 시기를 결정토록 통상적인 방법으로 마이크로컴퓨터(22)에 사용된다.

마이크로컴퓨터(22)의 다른 입력라인은 두개의 수동형 푸쉬버튼 스위치(51)(52)에 연결되고 한 쌍의 풀업저항(54)(56)을 통하여 모우터제어기(20)의 정정압원 V+에 연결된다. 스위치(51)(52)의 작동으로 이에 연결된 마이크로컴퓨터의 입력라인은 접지된다. 제1스위치(51)가 폐쇄되면 모우터(10)가 기동하고 제2스위치(52)는 이 모우터를 정지시키는데 사용된다.

사용자가 모우터(10)를 기동시키고자할 때에 스위치(51)를 순간적으로 폐쇄시켜 마이크로컴퓨터(22)에 신호를 보냄으로서 통상적인 모우터기동소프트웨어루우틴을 실행하기 시작하도록 한다. SCR쌍은 3개 전원선의 전압의 위상관계에 따른 제한된 원형시퀀스로 트리거된다. 이 소프트웨어루우틴은 각 SCK쌍이 연결된 전원선(X)(Y)(Z)의 전압의 각 반싸이클에서 연속적으로 조기에 각 SCR쌍(16-18)을 점진적으로 트리거시킨다. 실제로 각 SCR쌍은 이들이 순바이어스인 동안에 전원선 전압의 전체 반싸이클동안 전도되도록 트리거될 것이다. 이때에 모우터는 최고 작동속도에 이른다. 이후에 SCR쌍은 연속도통상태가 되도록 계속 트리거된다. 스위치(52)를 순간적으로 폐쇄시킴으로서 사용자는 마이크로컴퓨터(22)에 신호를 보내어 SCR을 트리거시키는 것을 중단시키고 모우터에 진원이 인가되는 것을 차단한다.

본 발명은 유도모우터(10)를 통하여 흐르는 전류의 실효레벨을 측정하는 새로운 구성의 모우터 제어기(20)에 관한 것이다. 전류의 측정은 3상 모우터와 제2도에서 보인 다이리스터 스위치의 모델을 기초로 한다. 각 고정자권선(11-13)은 교류전압원 em과 직렬로 연결된 리액턴스 Xσ로서 표현된다. 리액턴스 Xσ는 누설인덕턴스에 해당하고 교류전압원 em은 모우터의 역기전력에 의하여 고정자권선에 유도된 전압을 나타낸다.

제3(a)도에서 실선은 제1도에서 보인 SCR쌍(16)(17)(18)의 양단전압을 나타낸다. 이 전압은 각 SCR쌍이 전도상태에 있을 때에는 제로이고 파선으로 보인 바와 같이 교류 전원전압의 각 반싸이클에서 비전도시간(예를 들어 T1-T2) 사이의 시간 중에 변화한다. SCR쌍전압의 기본성분은 점선으로 보였다. 전도되지 않은 SCR쌍 또는 다이리스터의 양단 전압은 순간전원선전압과 모우터 단자전압사이의 차이에 의하여 발생된다. 제3(b)도에서 실선으로 보인 모우터전류는 점선으로 보인 기본정형성분을 갖는 맥동파형이다. 제3(a)도의 비교로 전압과 전류의 기본성분 사이에 π/2의 이상이 있음을 알 수 있으며, 여기에서 각 다이리스터 스위치(SCR쌍 16, 17 및 18)가 관련된 고정자권선과 직렬인 리액턴스 X_thy(16′, 17′, 또는 18′)로 표시될 수 있다.

3상모우터에 있어서, 각 전원선의 SCR 리액턴스는 다음과 같이 주어진다:

SCR쌍이 비전도상태인 경우 교류전원전압의 각 반싸이클 중의 주기각도 γ이 0°와 60° 사이의 전기각도값을 가질 때에, 작동범위가 모우터 제어기(20)에 의하여 주어진다.

SCR쌍의 양단전압은 등식(1)으로부터 다음 식으로 유도될 수 있다.

여기에서 I는 관련된 모우터 고정자권선을 통한 전류의 기본성분의 진폭이고 ω는 전원선으로부터 교류전류의 각 주파수이며 ø는 스위치비전도시간의 중간에서 전기각도이다.를 이용하여 전류 I의 기본성분과 그 실효값 사이의 관계가 다음과 같이 주어진다.

만약 다이리스터 스위치가 비전도상태에 있는 동안 다이리스터 스위치양단의 전압이 알려져 있는 경우, 등식(2)은 전원선을 흐르는 전체 전류에 대하여 풀릴 수 있고, 등식(3)이 이러한 전류의 실효레벨을 유도하도록 이용될 수 있다.

그러나, 비전도시간 중에 다이리스터 전압은 일정치 않고 이러한 시간이 길어짐에 따라서 크게 변환한다. 따라서, 단일 전압측정으로부터 전류를 유도해 내는 다른 방법으로서, 제3(a)도에서 시간 T1과 T2사이의 교류전원전압파형하측의 면적을 이용하여 긴 비전도시간에 대하여 보다 정확한 값을 얻을 수 있다. 도면에서 빗금으로 보인 이 면적은 다음 식으로 보인 바와 같이 비전도시간 중에 다이리스터양단의 전압을 적분하여 얻는다.

등식(4)는 면적의 함수로서 실효전류레벨에 대하여 다음 식으로 나타낼 수 있다.

여기에서 함수 f(γ)와 F(γ)는 각각 등식(1)(3)으로 정의된다.

제3(a)도에서 보인 바와 같이, 다이리스터 비전도시간의 시작점(예를 들어 T1)에서 전압은 다이리스터 양단의 완충회로에 의하여 발생되는 링깅(ringing)과 같은 과도현상에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이러한 과도현상은 비교적 짧은 비전도시간에 대한 면적계산에 기초한 전류유도방법의 정확성에 큰 영향을 준다. 따라서, 초기 과도현상과 비전도시간 중의 전압변화는 전류측정과정에서 최적한 정확성이 유지되도록 고려되어야 한다.

따라서, 비전도시간이 비교적 짧은 경우에 순간전압측정은 다이리스터가 시간 T2에서 트리거되기 직전에 수행되어야 한다. 그러나 시간이 긴 경우(예를 들어 20°의 전기각도보다 큰 경우) 전류레벨은 적분된 다이리스터전압으로부터 유도된다.

다시 제1도에서, 부가적인 구성이 모우터(10)의 각 고정자권선(11-13)을 통하면 흐르는 전류의 실효레벨을 결정하도록 모우터 제어기(20)에 결합되었다. 각 광커플러(opto)(61)(62)(63)가 각 SCR쌍(16-18)의 양단에 연결된다. 이들 광커플러(61-63)는 전파정류기를 포함하며 이들의 입력에서는 SCR쌍이 비전도상태인 경우에 일어나는 것과 같이 관련된 SCR쌍의 전압절대값이 정상순방향전압강하보다 클 때에 언제나 라인(64)(65)(66)에서 신호의 발생을 가능하게 한다. 광커플러로부터의 신호는 SCR전압감지기(68)에 인가되며 이 감지기는 또한 SCR쌍의 양측으로부터 전압레벨을 수신한다. 특히 SCR전압감지기는(68)는 전원선(X)(Y)(Z)에 연결된 3개의 입력라인을 가지며 다른 3개의 입력라인이 모우터단자(41-43)에 연결된다. SCR전압감지기(68)는 SCR쌍의 전압 V_thy을 측정하기 위하여 각 전원선에 결합된 두 입력사이의 전압차를 검출한다. 이들 전압측정값은 버스(100)를 통하여 마이크로컴퓨터(22)에 보내어지며 이 마이크로컴퓨터는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 모우터전류를 유도하도록 상기 측정값을 이용한다.

SCR전압감지기(68)는 주어진 전원선에서 SCR쌍 양단의 전압을 측정하기 위한 3개의 동일한 회로가 구성된다. 제4도에서는 전원선(X)에 대한 이들 회로(80) 중의 하나를 보인 것이다. 도선(71)(74)은 전원전압과 모우터 단자전압을 전송하고 별도의 저항(83)(85)을 통하여 차동증폭기(84)에 결합된다. 차동증폭기(84)의 출력은 전원선과 모우터단자전압레벨사이의 차이를 나타내어 전원선(X)에 대한 SCR쌍 양단의 전압을 나타낸다. 차동증폭기(84)의 출력은 회로(86)에 의하여 정류되어 이 출력은 항상 접지전원에 대하여 정전압레벨을 갖는다.

정류된 SCR전압레벨은 이 정류된 전압레벨을 고정토록 마이크로컴퓨터(22)로부터 라인(89)의 신호에 응답하는 표본유지회로(88)의 입력에 인가된다. 이 표본유지회로(88)의 출력은 타측 입력에서 직접 정류회로(86)의 출력을 수신하는 2대 1멀티플렉서(MUX)(90)의 일측입력에 인가된다. 멀티플렉서는 전압-주파수변환기(92)에 대한 두 입력중의 하나를 결합함으로서 셀렉터단자(91)의 제어신호에 응답한다. 변환기(92)는 멀티플렉서(90)로부터의 입력전압레벨의 크기에 따라서 변화하는 주파수를 갖는 출력신호를 발생하는 표준장치이다. 예를 들어 전압-주파수변환기로부터의 출력신호는 SCR쌍 양단의 전압차가 정상작동시의 최대값을 때에 500kHz이다.

전압-주파수변환기(92)로부터의 출력신호는 12-비트 디지털카운터(94)의 입력에 인가되고 카운터는 이 카운터가 단자(95)에 인가된 신호에 의하여 리셋트될 때까지 입력신호의 싸이클 수를 카운트한다. 카운터(94)의 디지탈출력(94)은 가능신호 제어단자(97)의 수신시에 카운터출력값을 저장하는 일련의 데이타 래치(96)에 연결된다. 이들 래치의 출력은 버스(100)를 통하여 마이크로컴퓨터(22)에 결합된 일련의 3상태 데이타버퍼(89)의 입력에 연결된다. 주기적으로 마이크로컴퓨터는 이 마이크로컴퓨터(22)로부터 라인그룹(87)중에서 라인(99)에 제어신호를 인가함으로서 각 전압측정회로버퍼(98)로부터 출력을 선택한다. 이와 같은 방법으로, 마이크로컴퓨터(22)는 각 SCR쌍(16-18)에 관련된 전압측정회로(80)로부터 출력을 판독할 수 있다.

SCR전압감지기회로(80)의 다른 요소들은 상기 언급된 구성부분을 제어하기 위한 신호를 발생하며 제5도에 도시된 신호파형을 참조한 회로동작설명에서 상세히 언급될 것이다. 제4도의 도선에 표시한 참조문자는 제5도의 파형이 이러한 도선에 의하여 전송되는 신호를 나타낸다. 파형A는 교류전원선(X)에서 제1SCR쌍(16)의 양단에 연결된 제1광커플러(61)의 출력을 나타낸다. 제1광커플러로부터 라인(64)상의 출력신호는 제1SCR쌍(16)중의 한 SCR이 전도상태인 경우에 논리레벨이 높고 제1SCR쌍의 두 SCR 모두가 미전도상태인 경우 시간 T1과 T2상의 시간 중에 논리레벨이 낮다. 제1SCR쌍(16)은 시간 T2에서 마이크로컴퓨터(22)와 이에 결합된 변성기(31)로부터의 펄스에 의하여 전도상태로 트리거된다.

제1광커플러(61)로부터의 출력은 제어라인(64)을 통하여 멀티플렉서(90)의 셀렉터 단자(91)에 보내져 그 출력에 연결될 멀티플렉서의 입력을 선택한다. 또한 광커플러신호는 통상적으로 "단사(one-shots)"라 불리는 3개의 단안정 멀티바이브레이터(101)(102)(103)에 인가된다. 광커플러신호의 상승부분이 회로(80)의 각 단안정 멀티바이브레이터(101-103)를 트리거시켜 제5도에서 파형 C, D 및 E로 보인 바와 같이 상이한 지속시간과 논리레벨의 펄스를 발생한다. 특히, 제2단안정 멀티바이브레이터(102)는 시간 T2-T4사이의 시간간격, 예를 들어 약 2밀리초의 시간동안 하이레벨의 펄스를 갖는 파형 D를 발생한다. 제1단안정 멀티바이브레이터(101)는 시간 T2에서 시작하고 시간 T4전 약 0.1밀리초에서 끝나는 로우레벨을 펄스를 갖는 파형 C를 발생한다. 끝으로, 제3단안정 멀티바이브레이터(103)는 시간 T2-T3사이의 시간간격, 예를 들어 약 1밀리초의 시간동안 로우레벨의 펄스를 갖는 파형 E를 발생한다.

제2 및 제3단안정 멀티바이브레이터(102)(103)로부터의 출력신호는 제1NAND 게이트(104)의 입력측에 결합되어 파형 I로 보인 신호를 발생한다. 이 신호는 제2NAND 게이트(106)에서 광커플러신호(파형A)와 조합되어 제어신호파형 J를 발생한다. 이 제어신호는 제1인버어터(108)를 통과하고 그 결과의 신호(파형 K)가 카운터(94)의 리셋트 단자(95)에 인가된다.

제1 및 제2단안정 멀티바이브레이터(101)(102)의 출력은 제3NAND 게이트(110)의 입력에 연결되어 제어신호파형 G를 발생한다. 제3NAND 게이트(110)의 출력으로부터의 이 신호는 제4NAND 게이트(112)의 입력에 결합된다.

마이크로컴퓨터(22)는 시간 T2에서 제 SCR쌍(16)에 트리거신호를 보낸다. 이러한 시간 약 0.1밀리초 전에서 마이크로컴퓨터는 라인(89)상에서 SCR전압감지회로(80)에 파형 B로 보인 짧은 펄스를 보낸다. 이 펄스는 표본유지회로(88)의 제어입력에 직접 결합되고 제2인버어터(114)에 의하여 제4NAND 게이트(112)의 다른 입력에 결합된다. 반전신호(파형 F)는 제4NAND 게이트(112)에서 제3NAND 게이트(110)로부터의 신호와 조합되어 파형 H로 보인 제어신호를 발생한다. 제4NAND 게이트 출력으로부터의 제어신호는 일련의 데이타래치(96)의 가능 입력단자(97)에 연결된다.

계속하여 제1도와 제4도에서, 제1SCR쌍(16)을 통하여 흐르는 전류가 시간 T1에서 제로로 떨어질 때에 이들 SCR양단의 전압은 극적으로 증가한다. 따라서, 단자(41)에서는 전원선(X)의 전압과 모우터전압사이에 측정 가능한 차이가 존재한다. 이들 각 전압레벨은 도선(71)(74)과 저항(83)(85)을 통하여 차동증폭기(84)의 입력에 인가된다. 이 차동증폭기의 출력은 이들 전압레벨사이의 크기에 비례하고 회로(86)에서 정류되어 전압차의 절대값에 일치하는 신호를 발생한다. 이 값은 직접 멀티플렉서(90)와 표본유지회로(88) 인가된다.

시간 T1에서 제1SCR쌍(16)의 양단에 나타난 전압의 증가로 제1광커플러(61)는 낮은 레벨의 출력신호(제5도의 파형 A)을 발생하고 이 신호는 라인(64)을 통하여 멀티플렉서(90)의 셀렉터 단자(91)에 인가된다. 멀티플렉서(90)는 그 입력, 즉 정류기회로(86)의 출력에 직접 연결된 입력이 전압-주파수변환기(92)에 결합됨으로서 이러한 낮은 레벨의 신호에 응답한다. 전압-주파수변환기(92)는 차동증폭기(84)에 의하여 검출된 전압차의 변화에 일치하여 변화하는 주파수를 갖는 출력신호를 발생한다. 전압-주파수변환기(92)로부터의 출력신호의 싸이클은 카운터(94)에 의하여 계수되고, 이 카운터는 그 리셋트단자(95)에서 하이레벨신호(파형 K)에 의해 시간 T1이전에 제로로 리셋트된다.

시간 T2 직전에 라인(89)을 통하여 마이크로컴퓨터(22)에 의하여 SCR전압감지기회로(80)에 보내진 하이레벨의 펄스(파형 B)은 표본유지회로(88)가 정류기(86)로부터의 절대압력차이를 기억토록 한다. 또한 라인(89)상의 펄스는 제4NAND 게이트(112)의 출력에서 약 0.1밀리초동안 하이논리레벨펄스(파형 H)를 발생한다. 이 하이논리레벨이 가능단자(97)에 인가될 때에 일련의 데이타 래치(96)는 그 순간에 카운터(94)의 출력(NA)을 저장한다.

시간 T2에서 마이크로컴퓨터(22)는 제1SCR쌍(16)에 트리거펄스를 보낸다. 이 트리거펄스는 제1SCR쌍(16)을 전도되게 하고 이들을 통한 전압레벨이 시간 T2에서 제로로 떨어지도록 한다. 제1SCR쌍(16)을 통한 전압강하는 제1광커플러(61)로부터 라인(64)상의 신호가 파형 A로 보인 바와 같이 하이논리레벨로 상승되게 한다. 이 신호레벨의 상승은 제4도에서 보인 SCR전압감지기회로(80)에서 여러 가지 효과를 갖는다. 첫째로, 멀티플렉서(90)에 의한 입력선택은 표본유지회로(88)의 출력을 전압-주파수변환기(82)에 연결토록 변경된다. 둘째로, 라인(89)에서 신호의 상승부분이 3개의 단안정 멀티바이브레이터(101-103)를 트리거시키고 각각 파형 C, D, E로 보인 바와 같이 시간 T2에서 출력펄스를 발생한다. 세째로, 선행계수가 일련의 데이타 래치(96)에 저장되므로 제2NAND 게이트(106)와 인버어터(108)를 통하여 인가되는 라인(64)의 전이신호가 카운터(94)를 리셋트시킨다. 이 하이레벨의 리셋트신호는 시간 T2-T3중에 카운터(94)를 제로로 유지한다.

시간 T2와 T3사이의 일부싯점에서, 마이크로컴퓨터(22)는 데이타 버스(102)에 래치(96)의 계수(N_A)를 결합함으로서 응답하는 데이타 버퍼(98)에 제어라인(99)을 통하여 하이논리레벨신호를 전송한다. 제1SCR쌍(16)을 통한 적분전압을 나타내는 값 N_A는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 추후 처리를 위하여 마이크로컴퓨터 메모리 내에 저장된다.

제3단안정 멀티바이브레이터(103)가 시간 T3에서 타임아웃되었을 때에 그 출력(파형 E)은 다시 하이논리레벨이 되어 카운터(94)의 리셋트 단자(95)에 로우논리레벨이 인가된다(파형 K). 따라서 카운터는 리셋트상태에서 벗어나 다시 한번 전압-주파수변환기(92)로부터의 신호의 싸이클을 계수한다. 이때에 변환기(92)는 표본유지회로(88)로부터의 출력을 수신하며 이 출력은 시간 T2에서 저장된 SCR전압에 일치하는 정전압레벨이다. 따라서 전압-주파수변환기는 이 작동시간 중에 일정주파수를 갖는 신호를 발생한다. 카운터(94)는 인버터(108)의 출력(파형 C)에 다시 하이논리레벨이 될 때까지 이 주파수신호의 싸이클을 계수할 수 있게 된다. 이러한 연속계수시간 T3-T4는 마이크로컴퓨터(22)에 의하여 용이하게 처리될 수 있는 범위로 조절된 카운터(94)로부터의 디지탈 값(N_V)을 발생할 수 있도록 충분히 길다(예를 들어 1.06밀리 초).

제1단안정 멀티바이브레이터(101)가 시간 T4전에 약 0.1밀리초를 타임아웃한다. 이러한 작용으로 제4NAND 게이트(112)의 출력에서 다른 하이논리레벨펄스를 발생하며, 그 하강부분은 데이타 패치(96)가 카운터(94)로부터의 다른 값을 저장토록 한다. 이 카운터값(N_A)은 시간 T2에서 제1SCR쌍(16)을 트리거시키기 직전에 표본유지회로(88)에 저장된 순간전압차레벨과 일치한다.

그리고 제2단안정 멀티바이브레이터(102)가 시간 T4에서 타임아웃되어 로우논리레벨출력신호를 발생한다. 이 신호는 제4NAND 게이트(112)의 출력(파형 H)이 로우논리레벨로 복귀되게 하여 데이타 래치(96)의 저장모우드가 종료된다. 또한 제2단안정 멀티바이브레이터(102)의 타임아웃은 제1SCR쌍(16)의 다른 비전도시간까지 시간 T4에서 카운터(94)가 리셋트되게 한다.

시간 T4가 약간 지난 싯점에서, 마이크로컴퓨터(22)는 데이타 버퍼(98)가 다시 가능하게 되도록 힘으로서 일련의 래치(96)의 내용(N_V)을 판독하고 기억한다. 이후에 마이크로컴퓨터 메모리는 최근의 비전도시간 중 제1SCR쌍(16)을 통한 전압을 나타내는 카운터값 N_A와 N_V를 수용한다. 카운터값 N_A은 비전도시간 중에 적분전압차에 일치하고 제2요구카운터값 N_V는 상기 비전도시간의 종료직전의 순간전압레벨과 일치한다.

마이크로컴퓨터(22)는 비전도시간의 길이에 따라 모우터전류를 계산하는데 이들 카운터값의 하나를 이용한다. 이미 언급된 바와 같이 이 시간이 교류전압싸이클의 전기각도 20° 보다 작을 떼에 주기초기의 전이효과가 적분전압차와 카운터값 N_A에 영향을 준다. 따라서 비전도시간이 비교적 짧은 경우에 카운터값 N_V는 다이리스터 전압 V_thy로서 사용될 것이다. 그러나 비전도시간이 교류전압싸이클의 전기각도 20° 보다 크거나 같을 때에는 주기초기의 전이효과가 적분으로 희석되므로 카운터값 N_A가 사용된다. 더욱이 긴 비전도시간 중에 전압차가 변화하므로 카운터값 N_A은 보다 정확히 다이리스터 전압 V_thy을 나타낸다. 마이크로컴퓨터(22)는 비전도시간을 측정하도록 제1광커플러(61)에 의하여 발생된 신호를 이용하며 이로써 교류전원선 전압의 주어진 반싸이클 동안 사용되는 두개의 카운더값 N_A또는 N_V를 결정한다.

또한 시간 T1과 T2사이의 교류전원전압 파형 하에서 영역의 크기, 즉 카운터값 N_A의 크기는 전류를 판정하기 위한 방법을 선택토록 사용될 수 있다. 이 값이 주어진 임계값 이상일 때에 이는 모우터전류를 계산하는데 사용되며 그렇지 않으면 카운터 값 N_V가 사용된다.

마이크로컴퓨터(22)에 의하여 판독되는 카운터값 N_A와 N_V는 차동증폭기(84)의 이득과 전압-주파수변환기(92)의 변환비율에 의하여 영향을 받는다. 특히 비전도시간 중에 SCR전압파형 하에서 영역을 나타내는 값 N_A은 다음 식과 같다.

여기에서 f_c변환기신호주파수이고, k_f는 차동증폭기이득과 전압-주파수변환기의 변환비율(f/V_thy)에 대한 비례상수이다. 등식(5)을 등식(6)의 관계로 수정하면 다음과 같다.

이를 다시 고쳐 쓰면 다음과 같다.

여기에서 L과G(γ )는 등식(7)의 우측에서 처음 두 항을 나타내는 약자이다.

마찬가지로 짧은 전도시간동안 실효(rms) 전류를 유도해 내는데 사용된 카운터값 N_V은 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서 τ는 전압-주파수변환기로부터의 신호의 싸이클이 계산되는 고정시간이다. 등식(9)을 등식(3)과 조합하면 다음 식이 산출된다.

이를 다시 고쳐 쓰면 다음과 같다.

여기에서 L, M과 H(γ)는 등식(10)의 우측에서 처음 3개항을 나타내는 약자이다.

마이크로컴퓨터는 실효전류의 값을 얻기 위하여 등식(8)(11)을 풀어 디스플레이한다. 이들 등식에서 인수 G(γ)과 H(γ)는 비전도시간의 길이 γ의 함수이다. 이들 인수에 대한 값이 1/4°의 증분으로 제로로부터 60°까지의 범위를 갖는 γ의 값에 대하여 마이크로컴퓨터(22)의 메모리 내에 있는 별도의 탐색표에 기억된다. 각 SCR쌍(16-18)에 대한 비전도시간의 길이는 관련된 광커플러(61-63)로부터의 신호 내에 있는 로우레벨의 각 펄스의 시간을 조절함으로서 결정된다. 이러한 시간조절은 매 밀리초마다 마이크로컴퓨터(22)내에 있는 소프트웨어 카운터를 증분시켜 수행된다.

예를 들어 60헤르츠 전원전압의 60° 주기는 한 싸이클의 1/6이고 1/6×1/6초, 약 2778밀리초인 시간에 해당한다. 밀리초로부터 전기각도로 비전도시간 γ의 길이를 변환시키기 위하여 마이크로컴퓨터는 등식 γdeg=(60/2778)γμs를 계산한다. 이 결과의 값에 4를 곱함으로서 G(γ)와 H(γ)에 대한 값을 얻도록 탐색표를 어드레싱하기 위한 1/4° 증분의 시간에서 각 길이를 얻을 수 있다.

등식(11)의 인수 M은 1.06밀리초의 계수시간 τ동안 2.12밀리초 계수시간 τ에 대한 50헤르츠 전원전압의 경부 6, 그리고 60헤르츠 전원전압의 경우 5와 같은 수치상수이다. 인수 L은 제어되는 특정 모우터의 특성에 따라 좌우되고 모우터제어기의 설치 후 수행되는 교정과정에 의하여 결정되는 상수이다.

교정과정은 키패드(57)에 작업자가 명령을 입력시켜 사전에 결정된 길이를 갖는 비전도시간을 얻도록 SCR쌍(16018)을 트리거시키도록 마이크로컴퓨터(22)를 지시함으로서 시작된다. 처음에 마이크로컴퓨터는 모우터전류를 계산하여 이 전류를 수치상으로 디스플레이(58)에 나타내도록 인수 L에 대하여 디폴트값을 이용한다. 작업자는 디스플레이된 전류레벨을 전원선 X, Y 및 Z에 연결된 전류계에 의하여 측정된 레벨과 비교한다. 만약 두 측정값이 같지 않으면 작업자는 키패드(57)에 다른 명령을 입력시켜 마이크로컴퓨터(22)가 부등식방향에 따라 L값을 증가 또는 감소시키도록 한다. 모우터전류가 다시 L에 대한 새로운 값으로 계산된다. 이러한 교정단계는 모우터제어기(20)가 정확한 모우터전류를 디스플레이할 메까지 반복된다. 이때에 작업자는 교정과정을 종료하여 마이크로컴퓨터가 영구메모리에 L에 대한 최종값을 기억토록 한다.

모우터전류를 계산하는데 정밀성에 대한 약간의 오차가 허용될 수 있는 경우에 자기교정방법에 사용될 수 있다. 이 과정은 작업자가 키패드(57)에 적당한 명령을 입력시킴으로서 시작된다. 마이크로컴퓨터(22)는 전기각도 60°와 같이 모우터(10)의 기동에 충분치 아니한 사전에 결정된 길이로 비전도시간을 설정함으로서 응답한다. 사전에 결정된 길이의 비전도시간을 얻기 위하여 SCR을 트리거시키는 위상각은 마이크로컴퓨터에 사전 프로그램된다.

전기각도 60°에서 모우터전류는 총부하전류의 약 50%가 될 것이다.

제조사에 따라 다른 특정모우터에 대한 총부하전류레벨은 키패드(57)에 입력된다. 이러한 값과 60° 비전도시간에서 측정된 SCR전압으로부터 마이크로컴퓨터(22)는 인수 L에 대한 적당한 값을 수학적으로 유도해낼 수 있다.

또한 마이크로컴퓨터(22)는 순간전압을 직접 측정할 수 있는 내부아날로그-디지탈 변환기를 가질 수 있다. 이 실시형태에서 표본유지회로(88)는 생략되고 카운터값 N_V가 발생되지 아니한다. 그러나 값 N_A는 상기 언급된 바와 같이 유도되어 사용될 수 있다. 정류기(86)의 출력은 내부아날로그-디지탈변환기의 입력에 공급된다. 변환기로부터의 디지타이즈된 전압 V_ADC는 선행실시형태의 경우와 같이 표본 유지회로가 트리거되는 시간에 판독된다.

그러나, 카운터값 N_V으로 사용되었던 것보다는 디지타이즈된 전압값 V_ADC로부터 실효전류를 계산하는데 다른 등식이 사용되어야 한다. 다이리스터 V_thy를 통한 전압은 다음 식에 따라 계산된다.

여기에서 k_f는 차용증폭기이득과 아날로그-디지탈변환기의 변환인수에 대한 비례상수이다. 그리고 다이리스터전압은 다음 식으로 보인 바와 같이 실효전류를 유도해 내는데 사용된다.

이를 다음과 같이 표현할 수 있다.

H(γ)에 대한 값은 비전도시간 γ의 길이를 이용하여 탐색표에서 찾을 수 있으며 Xσ에 대한 값은 교정과정에 의하여 결정된다.

비록 본 발명이 각 전원선의 전류레벨을 감지하는 모우터 제어기에 관하여 설명되었으나 다른 제어기가 모우터의 모든 전원선이 아닌 일부전원선의 전류 측정하는데 본 발명의 기본개념을 이용할 수 있다. 예를 들어 전류는 3상의 3선회로 중 두 전원선에서 검출될 수 있으며 이들 두 전류레벨로부터 제3전원선의 잔류가 계산될 수 있다. 아울러 본 발명은 모우터와 같은 유사한 특성을 갖는 형태의 전기적인 부하에 적용될 수 있다.

Claims (20)

1. 전기부하에 교류전류를 인가하는 것을 재어하기 위한 장치에 있어서, 부하를 교류전류원에 결합하고 전도 및 비전도상태를 갖는 스위치, 교류전류의 각 다수의 싸이클 중에 스위치가 전도 및 비전도상태에 놓이도록 상기 스위치에 연결된 제어회로, 상기 스위치가 비전도상태일 때를 검출하는 검출기, 상기 검출기에 결합되어 비전도상태에서 상기 스위치를 통한 전압을 감지하는 감지수단과, 감지된 전압으로부터 상기 스위치가 전도상태일 때에 부하에 흐르는 전류의 측정값을 발생하기 위한 전류측정값 발생수단으로 구성됨을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 모우터 제어기의 전류측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 감지수단이 비전도상태 중에 상기 스위치를 통한 전압레벨을 적분하고 상기 전류측정값 발생수단이 적분의 결과로부터 전류레벨의 측정값을 유도해냄을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전류측정값발생수단이 다음 식에 따라 전류(I)의 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.

   여기에서 ω는 교류전류의 각주파수, Xσ는 부하의 리액턴스, k_f는 비례상수, γ은 교류전류 싸이클의 각도로 표시되는 비전도상태의 시간, N_A는 상기 스위치를 통한 적분전압에 일치하는 수치값이고, F(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻으며

   f(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻는다.
4. 제1항에 있어서, 상기 감지수단이 비전도상태 중에 상기 스위지를 통한 전압의 적분값에 일치하는 제1값을 발생하고 비전도상태 중에 사전에 결정된 시간에서 전압레벨에 일치하는 제2값을 발생함을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전류측정값 발생수단이 사전에 결정된 시간보다 긴 시간동안 비전도상태가 경과하였을 때에 제1값으로부터 전류의 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 전류측정값 발생수단이 제1값이 주어진 임계값보다 클 때에 제1값으로부터 전류의 측정값을 유도하고 그렇지 않으면 전류의 측정값이 제2값으로부터 유도됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 스위치를 통한 전압을 감지하기 위한 상기 수단이 상기 스위치를 통한 전압에 일치하는 출력전압레벨을 발생하는 차동증폭기, 출력전압레벨의 크기를 나타내는 주파수를 갖는 신호를 발생하는 전압-주파수변환기와, 상기 전압-주파수변환기로부터 신호의 싸이클을 계산하고 상기 전류측정값 발생수단에 싸이클계수를 인가하도록 연결된 계산수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
8. 전기부하에 교류전류를 인가하는 것을 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 부하를 교류전류원에 결합하고 전도 및 비전도상태를 갖는 스위치, 상기 스위치가 비전도상태일 때를 검출하는 검출기, 상기 스위치를 통한 전압에 일치하는 출력전압레벨을 발생하는 차동증폭기, 상기 검출기에 응답하여 비전도상태 중 한정된 시간에 출력전압레벨을 저장하기 위한 수단, 입력을 가지며 이 입력에 인가된 전압레벨의 크기를 나타내는 주파수를 갖는 신호를 발생하는 출력-주파수변환기, 상기 저장수단으로부터의 저장된 출력레벨을 상기 전압-주파수변환기의 입력에 연결하는 수단, 주어진 시간 τ에 신호의 싸이클을 계산하고 계수 N_V를 발생하기 위한 수단과, 상기 스위치가 전도상태일 때 부하를 흐르는 전류의 측정값을 계수 N_V로부터 발생하기 위한 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 전기부하에 대한 교류전류의 제어장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 발생수단이 다음 식에 따라 전류(I)의 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.

   여기에서 ω는 교류전류의 각주파수, Xσ는 부하의 리액턴스, k_f는 비례상수, γ는 교류전류싸이클의 각도로 표시되는 비전도상태의 시간이고, 여기에서 F(γ)에 대한 값이 다음 식으로 얻으며

   f(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻는다.
10. 제8항에 있어서, 상기 연결수단이 상기 스위치의 비전도상태 중에 상기 차동증폭기로부터의 출력전압레벨을 직접 주파수변환기에 대한 상기 전압의 입력에 결합시키고 그렇지 않으면 상기 저장수단으로부터 저장된 출력전압레벨을 주파수변환기에 대한 상기 전압의 입력에 결합시키는 멀티플렉서로 구성되고, 상기 계산수단이 상기 스위치의 비전도상태 중에 발생하는 싸이클의 제1계수 N_A를 발생하고 저장된 출력전압레벨이 주파수변환기에 대한 상기 전압의 입력에 인가될 때 주어진 시간 τ동안 제2계수 N_V를 발생하며 이들 제1 및 제2계수가 상기 전류측정값 발생수단에 인가됨을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 전류의 측정값을 발생하기 위한 상기 수단이 비전도상태가 사전에 결정된 시간보다 긴 시간동안 경과되었을 때에는 제1계수 N_A로부터, 그리고 비전도상태가 사전에 결정된 시간보다 짧은 시간동안 경과되었을 때에는 제2계수 N_V로부터 상기 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 발생수단이 비전도상태가 한정된 시간간격보다 긴 시간을 경과하였을 때에는 다음 식에 따라 전류(I)의 측정값을 구하고,

    비전도상태가 한정된 시간간격보다 짧은 시간을 경과하였을 때에는 다음 식으로부터 유도함을 특징으로 하는 장치.

    여기에서 ω는 교류전류의 각 주파수, Xσ는 부하의 리액턴스, k_f는 비례상수, γ는 교류전류싸이클의 각도로 표시되는 비전도상태의 시간이고, F(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻으며,

    f(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻는다.
13. 교류전류의 3상전원에 의하여 전원이 공급되는 전기모우터를 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 전원의 각 상이 전기 모우터에 연결되고 전도 및 비전도상태를 갖는 3개의 스위치, 각 상에 대한 교류전류의 각 다수의 싸이클 중에 상기 각 스위치를 전도 및 비전도상태에 놓이도록 상기 3개의 스위치에 연결된 제어회로, 비전도상태일 때를 검출하는 검출기, 상기 검출기에 연결되어 비전도상태 중에 상기 각 스위치를 통한 전압을 감지하는 수단과, 감지된 전압으로부터 전도상태 중에 상기 각 스위치를 통하여 흐르는 전류의 측정값을 발생하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 전기모우터의 제어장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 감지수단이 비전도시간 중에 상기 각 스위치를 통한 전압의 레벨을 적분하고 상기 발생수단이 적분결과로부터 전류의 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 감지수단이 비전도시간 중에 상기 각 스위치를 통한 전압의 적분값에 일치하는 제1값을 발생하고, 비전도시간 중에 사전에 결정된 시간에서 상기 각 스위치를 통한 전압의 레벨에 일치하는 제2값을 발생함을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 발생수단이 비전도시간이 주어진 길이의 시간보다 길 때에는 제1값으로부터, 또는 비전도시간이 주어진 길이의 시간보다 짧을 때에는 제2값으로부터 전류의 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 발생수단이 제1값이 주어진 임계값보다 클 때에는 제1값으로부터 전류의 측정값을 유도하고 그렇지 않으면 전류의 측정값이 제2값으로부터 유도됨을 특징으로 하는 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 스위치수단을 통한 전압을 감지하기 위한 상기 수단이 상기 스위치수단의 하나를 통한 전압에 일치하는 출력전압레벨을 발생하는 차동증폭기, 하나의 스위치수단의 비전도시간 중에서 한정된 순간의 시간에 출력전압레벨을 저장하기 위한 수단, 입력을 가지며 입력에 인가된 전압레벨의 크기를 나타내는 주파수를 갖는 신호를 발생하는 전압-주파수변환기, 하나의 스위치수단의 비전도시간 중에 상기 전압-주파수변환기의 입력에 상기 차동증폭기로부터 출력전압레벨을 직접 인가하고 그렇지 않으면 상기 전압-주파수변환기의 입력에 저장된 출력전압레벨을 인가하는 수단과, 비전도시간 중에 발생하는 싸이클의 제1계수 N_A와 저장된 출력전압레벨이 상기 전압-주파수변환기의 입력에 인가될 때에 주어진 시간 τ동안 제2계수 N_V를 발생토록 신호의 싸이클을 계수하기 위한 수단으로 구성되고, 제1 및 제2계수가 상기 전류측정값 발생수단에 인가됨을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서, 전류의 측정값을 발생하기 위한 상기 수단이 비전도시간이 사전에 결정된 시간보다 긴 시간동안 경과되었을 때에는 제1계수 N_A로부터, 그리고 비전도시간이 사전에 결정된 시간보다 짧은 시간동안 경과되었을 때에는 제2계수 N_V로부터 상기 측정값을 유도함을 특징으로 하는 장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 발생수단이 비전도시간이 한정된 시간간격보다 긴 시간을 경과하였을 때에는 다음 식에 따라 전류(I)의 측정간을 구하고,

    비전도시간이 한정된 시간간격보다 짧은 시간을 경과하였을 때에는 다음 식으로부터 유도함을 특징으로 하는 장치.

    여기에서 ω는 교류전류의 각 주파수, Xσ는 부하의 리액턴스, k_f는 비례상수, γ는 교류전류싸이클의 각도로 표시되는 비전도상태의 시간이고, F(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻으며,

    f(γ)에 대한 값은 다음 식으로 얻는다.