(57)【要約】【課題】インバータの出力電流の不平衡が検出できる簡素で低コストの電流検出回路を提供する。【解決手段】インバータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流をそれぞれ変流器２１、２２、２３で検出し、整流回路２４、２５、２６でそれぞれ整流するとともに平滑する。整流回路２４、２５、２６の出力を最大値優先回路３１および最小値優先回路３２へ入力し、最大値優先回路３１の出力を分圧した信号と最小値優先回路の出力信号を比較器３５で比較する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータの各相の出力電流をそれぞれ検出する複数の変流器と、前記変流器の出力をそれぞれ整流する複数の整流回路と、前記整流回路の中の最も大きい出力信号を検出する最大値優先回路と、前記整流回路の中の最も小さい出力信号を検出する最小値優先回路と、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力とを比較する比較器とを備え、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力との差分から前記各相の出力電流の不平衡を検出することを特徴とする電流検出回路。
【請求項２】
前記整流回路は、前記変流器の出力にそれぞれ接続される負担抵抗と、前記変流器の出力をそれぞれ整流するダイオードと、整流された信号を平滑するコンデンサと、前記コンデンサの電荷を所定の時定数で放電する放電抵抗と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の電流検出回路。
【請求項３】
前記最大値優先回路の出力が所定のレベルを超えたことを検出する比較器と、前記レベルを設定するレベル設定回路とを備え、
前記出力電流の過電流を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出回路に関し、特に簡単な回路構成でインバータの出力電流の異常を検出する電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変流器を介して検出される電路の電流を全波整流器により全波整流し、これを抵抗で分圧した後Ａ／Ｄ変換してマイクロコンピュータで検出する一方、全波整流器の例えば正極側ダイオードをフォトカプラのダイオードで置き換え、その受光素子側に抵抗を接続して各相を流れる電流極性を検出し、全波整流信号×各相電流極性信号から各相合成電流値を求め、この各相合成電流値を平均化処理した後その中の最大，最小値を求め、その比が予め設定されたレベル以上のとき欠相と判断する欠相検出回路が開示されている（例えば特許文献１参照）。
図５は従来の欠相検出装置の構成図である。
図に示すように、電路の電流を検出する変流器ＣＴと、この変流器ＣＴの出力を全波整流する全波整流回路５１と、マイクロコンピュータ等の演算処理手段５２とから構成されている。
また、全波整流回路５２と並列に抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路、およびスイッチング素子ＳＷと平滑コンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路が接続され、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２の端子電圧は演算処理手段５２への電源として用いられる。
また、抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧は電流検出用として、スイッチング素子ＳＷがオフしている期間にＡ／Ｄ変換されて演算処理手段５２に与えられる。全波整流回路５１の正極性側にはフォトカプラＰＨｒ，ＰＨｓ，ＰＨｔのフォトダイオードが接続され、受光素子としてのフォトトランジスタ側には抵抗Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔが接続され、これによって各相の電流極性を検出している。
図６は演算処理手段の欠相判別部を示すブロック図で、符号６１はＡ／Ｄ変換手段、６２は全波整流データ、６３ｒ〜６３ｔは各相極性信号、６４ｒ〜６４ｔは乗算手段、６５ｒ〜６５ｔは各相合成電流、６６ｒ〜６６ｔは平均化処理手段、６７は最大値・最小値演算手段、６８は欠相判別手段をそれぞれ示す。全波整流回路５１の出力電圧を抵抗分圧しＡ／Ｄ変換した値に、図４の抵抗Ｒｒ〜Ｒｔを流れる電流の極性信号を掛け合わせて各相合成電流（各相合成電流：全波整流データ×極性信号）を求め、これを平均化処理手段６６ｒ〜６６ｔにて平均化処理してその平均値を求め、さらに演算手段６７によりその中の最大、最小値を求め、その比が予め設定された値以上のとき欠相と判別している。
【特許文献１】特開２００３−３０２４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来の欠相検出回路は、各相の電流を検出する変流器ＣＴの出力を全波整流し、負担抵抗に共通の負担抵抗を用いて全波整流データを求め、この全波整流データに極性信号を掛け合わせて各相合成電流を求め、それぞれの各相合成電流の平均値を求め、その中の最大，最小値の比を演算することによって欠相を判別ししているので、極性信号を生成するためのフォトカプラやマイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要とし、回路構成が複雑であるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な回路構成で低コストの電流検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、インバータの各相の出力電流をそれぞれ検出する複数の変流器と、前記変流器の出力をそれぞれ整流する複数の整流回路と、前記整流回路の中の最も大きい出力信号を検出する最大値優先回路と、前記整流回路の中の最も小さい出力信号を検出する最小値優先回路と、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力とを比較する比較器とを備え、前記最大値優先回路の出力と前記最小値優先回路の出力との差分から前記各相の出力電流の不平衡を検出することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記整流回路は、前記変流器の出力にそれぞれ接続される負担抵抗と、前記変流器の出力をそれぞれ整流するダイオードと、整流された信号を平滑するコンデンサと、前記コンデンサの電荷を所定の時定数で放電する放電抵抗と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記最大値優先回路の出力が所定のレベルを超えたことを検出する比較器と、前記レベルを設定するレベル設定回路とを備え、前記出力電流の過電流を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、各相のそれぞれの出力電流を検出する変流器からの信号をそれぞれ整流し、各相間で最も大きい出力信号と各相間で最も小さい出力信号とを比較し、その差分の大きさから各相の電流の不平衡を検出しているので、マイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要せず簡素な回路構成で出力電流の不平衡が検出できる。
請求項２に記載の発明によると、整流回路が、変流器の出力をそれぞれ整流するダイオードと、整流された信号を平滑するコンデンサと、コンデンサの電荷を所定の時定数で放電する放電抵抗とを備えれば、放電の時定数をインバータの出力周波数範囲に対応して設定できるので、精度の良いインバータの欠相検出回路が実現できる。
請求項３に記載の発明によると、前記電流検出回路が、最大値優先回路の出力が所定のレベルを超えたことを検出する比較器と、前記レベルを設定するレベル設定回路とを備えれば、簡単な回路構成で欠相と過電流が検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１実施例を示す電流検出回路の回路図である。
図において、２１、２２、２３はインバータ１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力電流をそれぞれ検出するための変流器、２４、２５、２６は整流回路、３１は最大値優先回路、３２は最小値優先回路、３３、３４は抵抗、３５は比較器である。
また、４０はインバータ１０によって駆動される三相交流電動機である。
最大値優先回路３１は３個のダイオードで構成され、アノード側を整流回路２４、２５、２６の出力にそれぞれ接続し、カソード側を互いに接続し、電流値が最大となる相の電流に対応した信号を出力する。
また、同様に最小値優先回路３２は３個のダイオードで構成され、カソード側を整流回路２４、２５、２６の出力にそれぞれ接続し、アノード側を互いに接続し、電流値が最小となる相の電流に対応した信号を出力する。
【０００８】
次に、整流回路の詳細な構成について説明する。
図２は、整流回路２４の回路図である。
整流回路２５および整流回路２６も、整流回路２４と同じ回路構成であるので、整流回路２４についてのみ説明する。
図２において、２４１は変流器２１の出力に接続された負担抵抗、２４２は半波整流するためのダイオード、２４３は半波整流された信号を平滑するためのコンデンサ、２４４はコンデンサの電荷を所定の時定数で放電するための放電抵抗、２４５はオペアンプで電圧フォロワ回路を形成している。なお、本実施例では半波整流を行ったが、全波整流しても良い。
【０００９】
次に本実施例の動作について説明する。
図３は本発明の電流検出回路の各部の動作を示す信号波形の模式図である。
インバータの出力電流には一般に高調波成分が含まれるが、説明を分かり易くする為に基本波成分のみの正弦波電流波形とした。図３（ａ）は正常時の各部の信号波形を示し、図３（ｂ）は欠相時の各部の信号波形を示している。
【００１０】
先ず、正常時の動作について説明する。
図３（ａ）において、３１１、３１２、３１３はそれぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流の電流検出波形で、図２に示した整流回路の負担抵抗２４１（Ｕ相）の両端の電圧波形である。
また、３１４は最大値優先回路３１の出力信号、３１５は最大値優先回路３１の出力信号３１４を抵抗３３、３４で分圧した分圧信号で、この分圧信号は比較器３５のマイナス端子に入力されている。また、３１６は最小値優先回路３２の出力信号で、比較器３５のプラス端子に入力されている。
図から分かるように、正常時においては、最小値優先回路３２の出力３１６は最大値優先回路３１の出力３１４に比較的近い値となるため、分圧信号３１５より大きい値を示し、比較器出力（出力端子Ａ）はＨレベルになる。
【００１１】
次に、欠相により出力電流に不平衡が発生した場合の動作について説明する。
図３（ｂ）において、３１１、３１２、３１３はそれぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流の電流検出波形である。図に示すようにＷ相が欠相し、Ｗ相に全く電流が流れない場合の動作について説明する。
最大値優先回路３１の出力信号３１４は、出力電流の周期に対してコンデンサ２４３と抵抗２４４による放電の時定数が充分長い場合は正常時に近い信号波形となるため、分圧信号３１５も正常時に近い信号波形となる。一方、最小値優先回路３２の出力信号は、Ｗ相の整流回路の出力信号はゼロになるため、この値が優先されゼロになる。従って、欠相時においては、最大値優先回路の分圧信号３１５より最小値優先回路の出力信号３１６の方が小さく、比較器出力はＬレベルになる。
【００１２】
このように、本実施例によるとマイクロコンピュータ等の演算処理手段を必要せず、簡素な回路構成で不平衡電流の検出ができる。
【実施例２】
【００１３】
図４は、本発明の第２実施例を示す電流検出回路の回路図である。
図において、３６はレベル設定回路、３７は比較器である。
インバータの出力に過電流が流れ、最大値検出回路３１の出力が、レベル設定回路３６で設定した値を超えると、比較器３７の出力（出力端子Ｂ）がＬレベルになる。
このように本実施例では第１実施例で示した電流検出回路に比較器およびレベル設定回路を付加しているので、簡単な回路構成で不平衡電流と過電流が検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
一般の多相交流電源における各相間の不平衡電流検出にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例を示す電流検出回路の回路図
【図２】本発明の整流回路の回路図
【図３】本発明の電流検出回路の各部の動作を示す信号波形の模式図
【図４】本発明の第２実施例を示す電流検出回路の回路図
【図５】従来の欠相検出装置の構成図
【図６】従来の欠相検出装置の演算処理手段の欠相判別部を示すブロック図
【符号の説明】
【００１６】
１０        インバータ
２０        電流検出回路
２１〜２３  変流器
２４〜２６  整流回路
２４１      負担抵抗
２４２      ダイオード
２４３      コンデンサ
２４４      放電抵抗
２４５      オペアンプ
３１        最大値優先回路
３２        最小値優先回路
３３、３４  抵抗
３５、３７  比較器
３６        レベル設定回路
４０        三相交流電動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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