(57)【要約】【課題】交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮する必要が無い交流電流検出回路を提供することを目的とする。【解決手段】互いに直列接続される抵抗６、７を有し、インバータ２０から出力される交流電流に応じた交流電圧が抵抗６、７全体にかかる電流−電圧変換回路３と、基準電圧ＶＣＣを１／２に分圧して抵抗６、７の接続点に出力する分圧回路４と、それぞれのコレクタに基準電圧ＶＣＣがかかりそれぞれのエミッタが互いに接続されるｎｐｎバイポーラトランジスタ１１、１２を有し、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１、１２により交流電圧を全波整流し交流電流の絶対値として出力する絶対値回路５とを備えて交流電流検出回路１を構成する。【選択図】図１
2009271034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続される第１及び第２の抵抗を有し、所定の回路から出力される交流電流を交流電圧に変換する電流−電圧変換回路と、
基準電圧を１／２に分圧して前記第１及び第２の抵抗の接続点に出力する分圧回路と、
それぞれのコレクタに前記基準電圧がかかりそれぞれのエミッタが互いに接続される第１及び第２のトランジスタを有し、前記第１及び第２のトランジスタにより前記交流電圧を全波整流し前記交流電流の絶対値として出力する絶対値回路と、
を備えることを特徴とする交流電流検出回路。
【請求項２】
請求項１に記載の交流電流検出回路であって、
前記分圧回路は、前記基準電圧を１／２に分圧する第３及び第４の抵抗と、前記第３及び第４の抵抗により分圧された電圧を１倍して前記第１及び第２の抵抗の接続点に出力するオペアンプとを有する基準電圧発生回路と、
を備えることを特徴とする交流電流検出回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の交流電流検出回路であって、
前記絶対値回路は、コレクタに前記基準電圧がかかりエミッタが前記第１及び第２のトランジスタのそれぞれのエミッタに接続される第３のトランジスタを備える
ことを特徴とする交流電流検出回路。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の交流電流検出回路であって、
前記所定の回路から出力される交流電流がカレントトランスを介して前記第１及び第２の抵抗に流れる
ことを特徴とする交流電流検出回路。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の交流電流検出回路であって、
前記所定の回路から出力される交流電流が直接前記第１及び第２の抵抗に流れる
ことを特徴とする交流電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される交流電流の絶対値を出力する交流電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、交流電流検出回路として、入力される交流電流を電圧に変換する電流−電圧変換回路と、その電流−電圧変換回路から出力される交流電圧の絶対値を出力する絶対値回路とを備えるものがある。
【０００３】
また、交流電流検出回路が利用される構成の一例として、図２に示すように、インバータ２０からモータ２１へ出力される３相の交流電流のうちの１相の交流電流を電流検出器２２で検出し、交流電流検出回路２３において電流検出器２２で検出された交流電流の絶対値を得るとともに、ゼロクロス検出回路２４において電流検出器２２で検出された交流電流のゼロクロス点を得た後、電流演算部２５において交流電流検出回路２３で得られた電圧とゼロクロス検出回路２４で得られたゼロクロス点と電圧指令部２６から出力される指令電圧とに基づいてトルク電流を求めるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２１８２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図２に示すように、交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮すると、ゼロクロス点を補正するための回路が必要になりコストが増大してしまうというという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮する必要が無い交流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】
【０００６】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の交流電流検出回路は、互いに直列接続される第１及び第２の抵抗を有し、所定の回路から出力される交流電流を交流電圧に変換する電流−電圧変換回路と、基準電圧を１／２に分圧して前記第１及び第２の抵抗の接続点に出力する分圧回路と、それぞれのコレクタに前記基準電圧がかかりそれぞれのエミッタが互いに接続される第１及び第２のトランジスタを有し、前記第１及び第２のトランジスタにより前記交流電圧を全波整流し前記交流電流の絶対値として出力する絶対値回路とを備える。
【０００７】
これにより、第１及び第２の抵抗全体にかかる交流電圧のゼロクロス点が基準電圧の１／２になるので、交流電流のゼロクロス点を得るための回路を別途備える必要がなくなる。そのため、交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮する必要が無くなる。
【０００８】
また、前記分圧回路は、前記基準電圧を１／２に分圧する第３及び第４の抵抗と、前記第３及び第４の抵抗により分圧された電圧を１倍して前記第１及び第２の抵抗の接続点に出力するオペアンプとを備えるように構成してもよい。
【０００９】
また、前記絶対値回路は、コレクタに前記基準電圧がかかりエミッタが前記第１及び第２のトランジスタのそれぞれのエミッタに接続される第３のトランジスタを備えるように構成してもよい。
【００１０】
また、上記交流電流検出回路は、前記所定の回路から出力される交流電流がカレントトランスを介して前記第１及び第２の抵抗に流れるように構成してもよい。
また、上記交流電流検出回路は、前記所定の回路から出力される交流電流が直接前記第１及び第２の抵抗に流れるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮する必要を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態の交流電流検出回路を示す図である。
図１に示す交流電流検出回路１は、カレントトランス２と、電流−電圧変換回路３と、分圧回路４と、絶対値回路５とを備えて構成されている。
【００１３】
電流−電圧変換回路３は、抵抗６（第１の抵抗）と、抵抗７（第２の抵抗）とを備えて構成されている。
すなわち、抵抗６、７は互いに直列接続されてカレントトランス２の２次側コイルの両端の間に設けられている。カレントトランス２の１次側コイルにはインバータ２０（所定の回路）からモータ２１へ出力される３相の交流電流のうちの１相の交流電流が流れている。
【００１４】
分圧回路４は、抵抗８（第３の抵抗）と、抵抗９（第４の抵抗）と、オペアンプ１０とを備えて構成されている。
すなわち、抵抗８、９は互いに直列接続されて基準電圧ＶＣＣの電源とＧＮＤとの間に設けられている。抵抗８、９の接続点はオペアンプ１０のプラスの入力端子に接続されている。オペアンプ１０の出力端子はオペアンプ１０のマイナスの入力端子に接続されている。なお、オペアンプ１０の出力端子から出力される電圧が基準電圧ＶＣＣの１／２になるように、抵抗８、９のそれぞれの抵抗値やオペアンプ１０の電気的特性が設定されているものとする。
【００１５】
絶対値回路５は、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１（第１のトランジスタ）と、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１２（第２のトランジスタ）と、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１３（第３のトランジスタ）と、抵抗１４、１５と、コンデンサ１６とを備えて構成されている。
【００１６】
すなわち、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１のベースは抵抗６及びカレントトランス２の２次側コイルの一方端に接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ１２のベースは抵抗７及びカレントトランス２の２次側コイルの他方端に接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１〜１３のそれぞれのエミッタは互いに接続され、その接続点Ａは抵抗１４を介してＧＮＤに接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１、１２のそれぞれのコレクタは互いに接続され、その接続点は基準電圧ＶＣＣの電源に接続されている。ｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のコレクタは抵抗１５を介して基準電圧ＶＣＣの電源に接続されているとともに、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のベースに接続されている。コンデンサ１６は、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のコレクタとＧＮＤとの間に設けられている。
【００１７】
なお、抵抗６、７のそれぞれの抵抗値は抵抗１４の抵抗値よりも十分に小さいものとする。また、コンデンサ１６はノイズキャンセル用とする。また、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１〜１３はベース−エミッタ間電圧や温度特性が互いに同じになるように構成されているものとする。このように、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１〜１３を構成することにより、オペアンプを用いて絶対値回路５を構成する場合と比較しても遜色無い電圧精度を得ることができる。
【００１８】
次に、交流電流検出回路１の動作について説明する。
まず、カレントトランス２の１次側コイルに交流電流が流れると、カレントトランス２の１次側コイルと２次側コイルの巻き線比に比例した交流電流がカレントトランス２の２次側コイルに発生する。
【００１９】
次に、抵抗６、７のそれぞれの抵抗値が抵抗１４の抵抗値よりも十分に小さいことから、カレントトランス２の２次側コイルに流れる交流電流と抵抗６、７のそれぞれの抵抗値の合計とに比例した交流電圧が抵抗６、７全体にかかる。すなわち、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１のベースに基準電圧ＶＣＣの１／２の電圧をゼロクロス点とする交流電圧（１）が入力され、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１２のベースに基準電圧ＶＣＣの１／２の電圧をゼロクロス点とする交流電圧（１）が反転したものである交流電圧（２）が入力される。
【００２０】
次に、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１のベースに入力される交流電圧（１）がｎｐｎバイポーラトランジスタ１２のベースに入力される交流電圧（２）よりも大きいとき、接続点Ａの電圧（＝交流電圧（１）−（ベース−エミッタ間電圧））がｎｐｎバイポーラトランジスタ１３によりベース−エミッタ間電圧分上昇し交流電圧（１）がｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のコレクタに発生する。また、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１２のベースに入力される交流電圧（２）がｎｐｎバイポーラトランジスタ１１のベースに入力される交流電圧（１）よりも大きいとき、接続点Ａの電圧（＝交流電圧（２）−（ベース−エミッタ間電圧））がｎｐｎバイポーラトランジスタ１３によりベース−エミッタ間電圧分上昇し交流電圧（２）がｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のコレクタに発生する。すなわち、絶対値回路５に入力される交流電圧が全波整流されたものがｎｐｎバイポーラトランジスタ１３のコレクタに発生する。
【００２１】
このように、本実施形態の交流電流検出回路１は、カレントトランス２で検出された交流電流に応じた交流電圧を電流−電圧変換回路３により得た後、その交流電圧が全波整流されたものを絶対値回路５から交流電圧の絶対値として出力させることができる。
【００２２】
また、本実施形態の交流電流検出回路１は、抵抗６、７の接続点にかかる電圧を基準電圧ＶＣＣの１／２にしているので、抵抗６、７全体にかかる交流電圧のゼロクロス点を基準電圧の１／２にすることができ、交流電流のゼロクロス点を得るための回路を別途備える必要がなくなる。そのため、交流電流の絶対値と交流電流のゼロクロス点とを用いてある値を求める際に、ゼロクロス点を得るための回路の動作遅延を考慮する必要が無くなる。これにより、交流電流のゼロクロス点を得るための回路や交流電流のゼロクロス点を補正するための回路を備える必要が無くなるので、その分コストが増大することを抑えることができる。
【００２３】
また、本実施形態の交流電流検出回路１は、絶対値回路５をｎｐｎバイポーラトランジスタ１１〜１３により構成しているため、オペアンプを用いて同コストで絶対値回路を構成する場合に比べて、絶対値回路５の応答速度を速くすることができ、絶対値の遅れ時間を小さくすることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、インバータ２０からモータ２１へ出力される交流電流の絶対値を得る構成であるが、Ｈブリッジコンバータなどの交流動作する回路から出力される交流電流の絶対値を得るように構成してもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、カレントトランス２により検出される交流電流の絶対値を得る構成であるが、カレントトランス２を省略し、抵抗６、７を直接インバータ２０とモータ２１との間に接続してもよい。
【００２６】
また、上記実施形態において、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１１、１２により全波整流された電圧のレベルを調整することが可能な回路が絶対値回路５の出力先にある場合、ｎｐｎバイポーラトランジスタ１３や抵抗１５などを省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の交流電流検出回路を示す図である。
【図２】交流電流検出回路が利用される構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  交流電流検出回路
２  カレントトランス
３  電流−電圧変換回路
４  分圧回路
５  絶対値回路
６〜９  抵抗
１０  オペアンプ
１１〜１３  ｎｐｎバイポーラトランジスタ
１４、１５  抵抗
１６  コンデンサ
２０  インバータ
２１  モータ
２２  電流検出器
２３  交流電流検出回路
２４  ゼロクロス検出回路
２５  電流演算部
２６  電圧指令部
【図１】
2009271034.tif 000003
【図２】
2009271034.tif 000004