JPH0733172Y2 - Current detector - Google Patents
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- JPH0733172Y2 JPH0733172Y2 JP5778388U JP5778388U JPH0733172Y2 JP H0733172 Y2 JPH0733172 Y2 JP H0733172Y2 JP 5778388 U JP5778388 U JP 5778388U JP 5778388 U JP5778388 U JP 5778388U JP H0733172 Y2 JPH0733172 Y2 JP H0733172Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、例えば、高周波加熱やアーク溶接等におい
て負荷電流を制御する際に用いて好適な電流検出器に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial field of application" The present invention relates to a current detector suitable for use in controlling a load current in, for example, high frequency heating or arc welding.
「従来の技術」 従来、アーク溶接電源等においては、ホール素子による
電流検出器が用いられており、この電流検出器によりス
イッチング素子を流れる電流が検出され、その信号が制
御回路へフィードバックされることにより負荷電流制
御、過電流時の保護等が行なわれていた。"Prior art" Conventionally, in arc welding power sources, etc., a current detector using a hall element is used, and the current flowing through the switching element is detected by this current detector, and the signal is fed back to the control circuit. This has provided load current control, protection against overcurrent, and the like.
第7図は、従来のアーク溶接電源の回路図であり、この
図において、1はバッテリ等の直流電源、2−1〜2−
4はスイッチング素子であり2−1,2−2及び2−3,2−
4は直列接続され、その各両端は直流電源1に並列接続
されている。各スイッチング素子2−1〜2−4の両端
には各整流素子3−1〜3−4が各々直流電源1と逆極
性となるよう接続されている。そして、上記各スイッチ
ング素子2−1〜2−4及び各整流素子3−1〜3−4
によりインバータINVが構成されている。このインバー
タINVの出力端子間には負荷5が直列に介挿されてい
る。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional arc welding power source. In this figure, 1 is a DC power source such as a battery, and 2-1 to 2-.
4 is a switching element, which is 2-1, 2-2 and 2-3,2-
4 are connected in series, and both ends thereof are connected in parallel to the DC power supply 1. Rectifiers 3-1 to 3-4 are connected to both ends of each of the switching elements 2-1 to 2-4 so as to have a polarity opposite to that of the DC power supply 1. Then, each of the switching elements 2-1 to 2-4 and each of the rectifying elements 3-1 to 3-4
The inverter INV is composed of. A load 5 is inserted in series between the output terminals of this inverter INV.
次に、第7図に示す回路の動作を、説明の適宜上負荷5
が抵抗であるとして説明する。第8図は、上記回路にお
けるスイッチング素子2−1〜2−4のオン/オフ制御
タイミングと回路に流れる電流Idの関係を示す図であ
る。この図において、区間T1は第7図に示す矢印Y1方向
に電流Idが流れる区間であり、区間T2は上記矢印Y1とは
逆方向に電流Idが流れる区間である。従って、負荷5に
は交流電圧が印加される。この時、回路に流れる電流Id
は、ホール素子による直流電流検出器4によって検出さ
れる。Next, the operation of the circuit shown in FIG.
Will be described as a resistance. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the on / off control timing of the switching elements 2-1 to 2-4 in the circuit and the current Id flowing in the circuit. In this figure, a section T1 is a section in which the current Id flows in the arrow Y1 direction shown in FIG. 7, and a section T2 is a section in which the current Id flows in the direction opposite to the arrow Y1. Therefore, the AC voltage is applied to the load 5. At this time, the current Id flowing in the circuit
Is detected by the DC current detector 4 using a Hall element.
「考案が解決しようとする課題」 ところで、上述したように、負荷5が抵抗であれば問題
ないが、例えばアーク溶接電源の場合は、負荷5は抵抗
負荷とはならず、このため、電流Idは脈動分を含んだ電
流となる。しかし、従来のホール素子による直流電流検
出器4は、一般に応答が遅く、高周波脈動電流を高精度
で検出することが困難であるという欠点があった。[Problems to be solved by the invention] By the way, as described above, if the load 5 is a resistance, there is no problem. However, for example, in the case of an arc welding power source, the load 5 does not become a resistance load, and therefore, the current Is a current including pulsation. However, the conventional DC current detector 4 using the Hall element has a drawback that it generally has a slow response and it is difficult to detect a high frequency pulsating current with high accuracy.
この考案は上述した事情に鑑みてなされたもので、容易
にかつ高精度で高周波脈動電流を検出することができる
電流検出器を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a current detector that can easily and highly accurately detect a high-frequency pulsating current.
「課題を解決するための手段」 この考案は、インバータに用いられているスイッチング
素子に流れる電流を検出する電流検出器において、前記
スイッチング素子の電流経路に取り付けられる変流器
と、前記スイッチング素子のオフ期間における前記変流
器の波高値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶
された値の正負を反転した反転値と前記変流器の出力値
とを加算する加算器とを具備することを特徴とする。"Means for Solving the Problem" The present invention relates to a current detector that detects a current flowing in a switching element used in an inverter, and a current transformer attached to a current path of the switching element and a switching element of the switching element. The storage device further includes a storage unit that stores the peak value of the current transformer during the off period, and an adder that adds the inverted value of the value stored in the storage unit to the output value of the current transformer. It is characterized by
「作用」 この考案によれば、スイッチング素子の電流経路に取り
付けられる変流器によって、スイッチング素子オフ時に
励磁電流による逆電圧を発生するので、その出力値を反
転した値と前記変流器出力値とを加算することによっ
て、前記励磁電流を無視することができるようになり、
高精度に高周波脈動電流を検出することが可能となる。[Operation] According to the present invention, the current transformer attached to the current path of the switching element generates a reverse voltage due to the exciting current when the switching element is turned off. By adding and, it becomes possible to ignore the exciting current,
It becomes possible to detect the high frequency pulsating current with high accuracy.
「実施例」 以下、図面を参照してこの考案の一実施例について説明
する。第1図はこの考案の一実施例による電流検出器の
回路図である。なお、この図において、第7図の各部に
対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。第1図において6−1,6−2は2−3,2−4及び2−
1,2−2のスイッチング素子の電流経路に各々取り付け
られている変流器である。7,8はスイッチング素子2−
1〜2−4のオン/オフ制御信号を遅延させた信号S1,S
2が印加される端子である。すなわち、第2図(イ),
(ロ)を各々スイッチング素子2−1,2−4のオン/オ
フ制御信号、スイッチング素子2−2,2−3のオン/オ
フ制御信号とすると、端子7へ印加される信号S1、端子
8へ印加される信号S2は各々、第2図(ハ),(ホ)に
示すように、(イ),(ロ)の信号を1/4周期遅延させ
た信号である。OM1,OM2はワンショットマルチバイブレ
ータであり、上述した信号S1,S2の立ち下がりにおいて
幅の狭いパルス信号を出力する(第2図(ニ),(ヘ)
参照)。S/H1,S/H2はサンプル&ホールド回路であり、
変流器6−1及び6−2に各々接続してあり、ワンショ
ットマルチバイブレータOM1,OM2の各出力信号の立ち上
がりで、変流器6−1及び6−2の各出力を読み込む。
9−1,9−2は反転器であり、サンプル&ホールドS/H1,
S/H2の出力を反転して出力する。10−1,10−2は加算器
であり、変流器6−1及び6−2の各出力と反転器9−
1,9−2の各出力を加算する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a current detector according to an embodiment of the present invention. In this figure, parts corresponding to those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted. In FIG. 1, 6-1, 6-2 are 2-3, 2-4 and 2-
The current transformers are respectively attached to the current paths of the switching elements 1 and 2-2. 7 and 8 are switching elements 2-
Signals S1 and S obtained by delaying the on / off control signals 1 to 2-4
2 is the terminal to which the voltage is applied. That is, as shown in FIG.
When (b) is an on / off control signal for the switching elements 2-1 and 2-4 and an on / off control signal for the switching elements 2-2 and 2-3, respectively, the signal S1 applied to the terminal 7 and the terminal 8 are applied. The signal S2 applied to the signal is a signal obtained by delaying the signals (a) and (b) by 1/4 cycle, as shown in FIGS. OM1 and OM2 are one-shot multivibrators, and output narrow pulse signals at the falling edges of the above-mentioned signals S1 and S2 (Fig. 2 (d) and (f)).
reference). S / H1 and S / H2 are sample and hold circuits,
They are connected to the current transformers 6-1 and 6-2, respectively, and each output of the current transformers 6-1 and 6-2 is read at the rising edge of each output signal of the one-shot multivibrator OM1, OM2.
9-1 and 9-2 are inverters, and sample and hold S / H1,
Inverts the S / H2 output and outputs it. 10-1 and 10-2 are adders, which are the outputs of the current transformers 6-1 and 6-2 and the inverter 9-.
Add the outputs of 1 and 9-2.
次に、上記構成による実施例の動作について説明上便宜
を図るため、第1図中負荷5は抵抗であるとして、以
下、その動作を説明する。まず、第3図(イ),(ロ)
に各スイッチング素子へ印加されるオン/オフ制御信号
を示す。また、同図(ハ)に、変流器6−1が取り付け
られている電線に流れる電流、すなわち、変流器6−1
の一次電流Iaを示す。以下、この場合の変流器6−1の
出力波形を検討する。第4図は変流器6−1の等価回路
図である。この図において、Iは変流器6−1の一次側
電流源であり、出力インピーダンスは、ほぼ無限大であ
る。L1は変流器6−1の一次側漏れインダクタンス、L2
は変流器6−1の二次側漏れインダクタンス、Rは変流
器6−1の二次側負荷抵抗(第1図においては図示を省
略している)である。また、I0は励磁電流、Mは励磁イ
ンダクタンスであり、この励磁インダクタンスMは、一
次側漏れインダクタンスL1,二次側漏れインダクタンスL
2よりはるかに大きい。Next, for convenience of description of the operation of the embodiment having the above-described configuration, the operation will be described below assuming that the load 5 in FIG. 1 is a resistor. First, Fig. 3 (a), (b)
The ON / OFF control signal applied to each switching element is shown in FIG. Further, in FIG. 6C, the current flowing through the electric wire to which the current transformer 6-1 is attached, that is, the current transformer 6-1.
The primary current Ia is shown. Hereinafter, the output waveform of the current transformer 6-1 in this case will be examined. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the current transformer 6-1. In this figure, I is the primary side current source of the current transformer 6-1 and the output impedance is almost infinite. L1 is the primary side leakage inductance of current transformer 6-1 and L2
Is a secondary side leakage inductance of the current transformer 6-1 and R is a secondary side load resistance of the current transformer 6-1 (not shown in FIG. 1). I0 is an exciting current, M is an exciting inductance, and this exciting inductance M is the primary side leakage inductance L1 and the secondary side leakage inductance L.
Much larger than two.
さて、変流器6−1の一次側に電流源Iより一次電流Ia
を流した当初のT1(第3図)の期間中は、励磁インダク
タンスMが大である為、励磁電流I0が小さく、二次電流
I2は、一次電流Iaと同様な波形が検出できる(第5図
(a)参照)。次に、T2の期間中では、励磁電流I0が破
線の経路を流れることにより、負荷抵抗Rに負の電圧v2
が発生する。しかし、この電圧v2は励磁電流I0が小さい
為、無視できる。このことは、励磁電流I0を増加させる
起電圧と、励磁電流I0をゼロにリセットする逆起電圧の
比は、電圧v2の正,負検出電圧の比であるから(オン/
オフ デューティ 50%の場合)、励磁電流I0が増加す
るのみで、ゼロにリセットできないことを意味する。従
って、第5図(b)の区域に示すように励磁電流I0が増
加し続ける。励磁電流I0が第5図(c)の区域に達する
と、増加した励磁電流I0によって発生するT2期間時の負
の電圧v2が大となり励磁電流I0を速く減衰させ、増加分
を相殺するレベルに達すると安定する。この時、電圧v2
の正,負平均レベルは、ゼロである。(第6図参照)。
すなわち、T1,T2それぞれの期間に得られる信号の期間
面積は等しいので、T2期間の負レベルと同等の正レベル
をT1期間の信号に加算すれば、一次電流Iaと同様の直流
成分を含んだ交流信号が得られる。そこで、第2図
(ハ)に示したように同図(イ)のオン信号より1/4周
期遅延させた信号S1をワンショットマルチバイブレータ
OM1により同図(ニ)に示すトリガ信号に変換し、T2期
間中の変流器出力電圧v2をサンプル&ホールドS/H1によ
り読み込む。その値を反転器9−1により反転出力し、
前記変流器出力電圧v2と加算器10−1で加算することに
よって電流検出出力端d1に電流Iaと同等の信号が得られ
る。変流器出力電圧v3についても同様である。なお、変
流器6−1,6−2の二次側負荷抵抗R(第4図参照)の
値を大きくすると、抵抗Rによる電力消費が大きくなる
ので、第5図の電流波形が矩形波にならず、歪んだ波形
になるが、抵抗Rを充分小さな値に選べば、第5図に示
すように、変流器6−1,6−2の二次電流波形がほぼ矩
形波となる。Now, from the current source I to the primary side of the current transformer 6-1, the primary current Ia
During the initial T1 (Fig. 3) when the current flows, the exciting current I0 is small and the secondary current is small because the exciting inductance M is large.
A waveform similar to that of the primary current Ia can be detected for I2 (see FIG. 5 (a)). Next, during the period of T2, the exciting current I0 flows through the path of the broken line, so that the negative voltage v2 is applied to the load resistance R.
Occurs. However, this voltage v2 can be ignored because the exciting current I0 is small. This is because the ratio of the electromotive voltage that increases the exciting current I0 and the counter electromotive voltage that resets the exciting current I0 to zero is the ratio of the positive and negative detection voltages of the voltage v2 (ON /
When the off duty is 50%), it means that the exciting current I0 only increases and cannot be reset to zero. Therefore, the exciting current I0 continues to increase as shown in the area of FIG. 5 (b). When the exciting current I0 reaches the area shown in Fig. 5 (c), the negative voltage v2 generated during the T2 period due to the increased exciting current I0 becomes large and the exciting current I0 is quickly attenuated to a level at which the increase is canceled. It stabilizes when it reaches. At this time, voltage v2
The positive and negative average levels of are zero. (See FIG. 6).
That is, since the period areas of the signals obtained in the respective periods of T1 and T2 are equal, if a positive level equivalent to the negative level of the T2 period is added to the signal of the T1 period, the same DC component as the primary current Ia is included. An AC signal is obtained. Therefore, as shown in FIG. 2C, the one-shot multivibrator is provided with the signal S1 delayed by 1/4 period from the ON signal in FIG.
Converted to the trigger signal shown in (d) of Fig. 3 by OM1, and read the current transformer output voltage v2 during the T2 period by sample & hold S / H1. The value is inverted and output by the inverter 9-1,
A signal equivalent to the current Ia is obtained at the current detection output terminal d1 by adding the current transformer output voltage v2 and the adder 10-1. The same applies to the current transformer output voltage v3. If the value of the secondary side load resistance R (see FIG. 4) of the current transformers 6-1 and 6-2 is increased, the power consumption by the resistance R increases, so that the current waveform of FIG. However, if the resistance R is selected to be a sufficiently small value, the secondary current waveforms of the current transformers 6-1 and 6-2 become substantially rectangular waves, as shown in FIG. .
なお、上記説明においては、負荷5が抵抗負荷であると
して説明したが、この考案は負荷5が誘導性の負荷であ
っても、容量性の負荷であっても勿論適用することが可
能である。また、この考案は、高周波加熱用電源(共振
負荷)、アーク溶接電源(誘導性負荷)等に用いて好適
であるが、これらに限らず、種々のインバータの電流検
出に用いることができる。In the above description, the load 5 is described as a resistive load, but the present invention can of course be applied whether the load 5 is an inductive load or a capacitive load. . Further, the present invention is suitable for use as a high-frequency heating power source (resonance load), arc welding power source (inductive load), etc., but is not limited to these, and can be used for current detection of various inverters.
「考案の効果」 以上説明したように、この考案によれば、スイッチング
素子の電流経路に取り付けられる変流器と、前記スイッ
チング素子のオフ期間における前記変流器の波高値を記
憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された値の正負
を反転した反転値と前記変流器の出力値とを加算する加
算器とを具備したので、容易にかつ高精度で高周波脈動
電流を検出することが可能である。[Advantage of Device] As described above, according to the present invention, the current transformer attached to the current path of the switching element, and the storage means for storing the peak value of the current transformer during the OFF period of the switching element. Since it is provided with an adder that adds an inverted value obtained by inverting the positive and negative values stored in the storage means and the output value of the current transformer, the high-frequency pulsating current can be easily and accurately detected. It is possible.
第1図は、この考案の一実施例の構成を示す回路図、第
2図,第3図,第5図,第6図は同実施例の動作を示す
波形図、第4図は同実施例の変流器の等価回路図、第7
図は従来のアーク溶接電源の構成を示す回路図、第8図
は従来のアーク溶接電源の動作を示す波形図である。 2−1〜2−4……スイッチング素子、6−1,6−2…
…変流器(出力電圧v2,v3)、9−1,9−2……反転器、
10−1,10−2……加算器、OM1,OM2……ワンショットマ
ルチバイブレータ、S/H1,S/H2……サンプル&ホール
ド、INV……インバータ。FIG. 1 is a circuit diagram showing the construction of an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, 5, and 6 are waveform diagrams showing the operation of the embodiment, and FIG. Equivalent circuit diagram of example current transformer, 7th
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional arc welding power source, and FIG. 8 is a waveform diagram showing an operation of the conventional arc welding power source. 2-1 to 2-4 ... Switching elements, 6-1, 6-2 ...
… Current transformer (output voltage v2, v3), 9-1, 9-2 …… Inverter,
10-1, 10-2 ... Adder, OM1, OM2 ... One-shot multivibrator, S / H1, S / H2 ... Sample & hold, INV ... Inverter.
Claims (3)
素子に流れる電流を検出する電流検出器において、前記
スイッチング素子の電流経路に取り付けられる変流器
と、前記スイッチング素子のオフ期間における前記変流
器の波高値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶
された値の正負を反転した反転値と前記変流器の出力値
とを加算する加算器とを具備することを特徴とする電流
検出器。1. A current detector for detecting a current flowing through a switching element used in an inverter, comprising: a current transformer attached to a current path of the switching element; and a current transformer in an off period of the switching element. A current detector, comprising: storage means for storing the peak value; and an adder for adding the inverted value of the value stored in the storage means, which is the inverted value of the positive and negative values, and the output value of the current transformer. .
フ期間中の任意の一点で発生するタイミング信号に基づ
いて前記変流器の出力を読み込むサンプル&ホールド回
路であることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
項記載の電流検出器。2. The utility model registration, wherein the storage means is a sample & hold circuit for reading the output of the current transformer based on a timing signal generated at an arbitrary point during the switching element off period. Claim 1st
The current detector according to the item.
素子をオンとする制御信号によってトリガされるタイマ
回路から出力される信号であることを特徴とする実用新
案登録請求の範囲第2項記載の電流検出器。3. The current detection according to claim 2, wherein the timing signal is a signal output from a timer circuit triggered by a control signal for turning on the switching element. vessel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5778388U JPH0733172Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Current detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5778388U JPH0733172Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Current detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01162673U JPH01162673U (en) | 1989-11-13 |
JPH0733172Y2 true JPH0733172Y2 (en) | 1995-07-31 |
Family
ID=31283625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5778388U Expired - Lifetime JPH0733172Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Current detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0733172Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8687386B2 (en) * | 2010-12-06 | 2014-04-01 | The Boeing Company | Synchronous rectifier bi-directional current sensor |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP5778388U patent/JPH0733172Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01162673U (en) | 1989-11-13 |
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