JP2013061322A - 直流電流検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るフラックスゲート型電流センサは、閉磁路を形成する磁性体コア、該磁性体コアに巻回された励磁巻線、及び該磁性体コアに巻回された検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、励磁巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、検出巻線の出力電圧波形から励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、検出巻線の出力電圧波形を積分処理する積分処理部などとを備え、演算処理部は、積分処理などの結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1を示す構成図である。直流電流検出装置101は、電流センサ部51、及びセンサ出力補正処理部52などを備える。
図12は、本発明の実施の形態2に係る直流電流検出装置を示す。図12は、センサ出力補正処理部53に、積分処理部7でなく、基本波成分抽出処理部9を備えた点で図1と異なる。その他の構成は、実施形態1と同様である。
図13は、本発明の実施の形態3を示す構成図である。図13は、励磁磁界制御部20を追加した点で、図1及び図12と異なる。励磁磁界制御部20は、積分処理部7又は基本波成分抽出処理部9の出力結果に基づいて交流励磁部5を制御する。その他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
本実施形態の特徴は、図1、図12において、演算処理部8からフィルタ部6への矢印で示している。その他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
図18は、本発明の実施の形態5に係る、励磁巻線と検出巻線とを共通化した直流電流検出装置を示す。つまり、本実施形態では、励磁巻線1及び検出巻線2が励磁検出巻線11として共通化され、励磁検出巻線11は、励磁巻線としても検出巻線としても機能する。その他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
図19は、本発明の実施の形態6に係る直流電流検出装置を示す。図19は、センサ出力補正処理部56に、積分処理部7でなく、ピーク値抽出処理部12を備えた点で図1と異なる。その他の構成は、実施形態1と同様である。
図20は、本発明の実施の形態7に係る直流電流検出装置を示す。図20は、センサ出力補正処理部57に、積分処理部7でなく、実効値抽出処理部13を備えた点で図1と異なる。その他の構成は、実施形態1と同様である。
図21は、本発明の実施の形態8に係る直流電流検出装置を示す。図21は、センサ出力補正処理部58に、積分処理部7でなく、平均値抽出処理部14を備えた点で図1と異なる。その他の構成は、実施形態1と同様である。
図22は、本発明の実施の形態9に係る直流電流検出装置を示す。図22は、センサ出力補正処理部59に、積分処理部7でなく、基本波成分振幅抽出処理部15を備えた点で図1と異なる。その他の構成は、実施形態1と同様である。
実施形態1と同様に、使用環境温度の変化によって、磁性体コア3の磁気特性が図5のように変化した場合を考える。被測定電流線4に流れる電流が零である場合、検出巻線2の出力電圧は、図7(a)に示した波形が得られ、使用環境温度に応じて、出力電圧波形の振幅値は異なることがわかる。また、使用環境温度の変化に対するセンサ出力値の変化は、式(11)より磁性体コア3の比透磁率μrの変化によって説明することができる。
図23は励磁磁界と磁束密度との関係を示す説明図であり、励磁電流が零の場合を実線で、零でない場合を点線でそれぞれ示している。尚、図23のH−t図において、Hdは被測定電流が発生する磁界の大きさを、Hsは磁性体コア3の飽和磁界を、Hmは励磁磁界の最大値をそれぞれ示す。図23のB−t図より、検出巻線の出力電圧波形を示す図24が得られる。
Claims (11)
- 閉磁路を形成する磁性体コア、該磁性体コアに巻回された励磁巻線、及び該磁性体コアに巻回された検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
検出巻線の出力電圧波形から励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形を積分処理する積分処理部とを備え、
演算処理部は、積分処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 閉磁路を形成する磁性体コア、該磁性体コアに巻回された励磁巻線、及び該磁性体コアに巻回された検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
検出巻線の出力電圧波形から励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界と同一の周波数成分を抽出する基本波成分抽出処理部とを備え、
演算処理部は、基本波成分抽出処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 閉磁路を形成する磁性体コア、該磁性体コアに巻回された励磁巻線、及び該磁性体コアに巻回された検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
検出巻線の出力電圧波形から励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形から、出力電圧のピーク値、実効値及び平均値から成る群から選択される特徴値を抽出する特徴値抽出処理部とを備え、
演算処理部は、特徴値抽出処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 演算処理部は、推定した磁性体コアの使用環境温度に基づいて、演算した電流値を補正するようにした、請求項1〜3のいずれか1項に記載の直流電流検出装置。
- 推定した使用環境温度に基づいて、励磁磁界の大きさ又は周波数を制御する励磁磁界制御部をさらに備えた、請求項1〜4のいずれかに記載の直流電流検出装置。
- 演算処理部は、推定した使用環境温度に基づいて、フィルタ部の通過帯域の中心周波数を制御し、フィルタ部の利得を変更するようにした、請求項1〜4のいずれかに記載の直流電流検出装置。
- 閉磁路を形成する環状の磁性体コア、及び該磁性体コアに巻回された励磁検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁検出巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
励磁検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形を積分処理する積分処理部とを備え、
演算処理部は、積分処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 閉磁路を形成する環状の磁性体コア、及び該磁性体コアに巻回された励磁検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁検出巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
励磁検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界と同一の周波数成分を抽出する基本波成分抽出処理部とを備え、
演算処理部は、基本波成分抽出処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 基本波成分抽出処理部は、検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界と同一の周波数成分の振幅のみを抽出する、請求項2又は8に記載の直流電流検出装置。
- 閉磁路を形成する環状の磁性体コア、及び該磁性体コアに巻回された励磁検出巻線を有し、被測定電流線が磁性体コアを貫通しているフラックスゲート電流センサと、
励磁検出巻線を通電して励磁磁界を発生させる交流励磁部と、
励磁検出巻線の出力電圧波形から、励磁磁界の第2高調波成分のみを抽出するフィルタ部と、
フィルタ部の出力に基づいて、被測定電流線を流れる電流値を演算する演算処理部と、
検出巻線の出力電圧波形から、出力電圧のピーク値、実効値及び平均値から成る群から選択される特徴値を抽出する特徴値抽出処理部とを備え、
演算処理部は、特徴値抽出処理の結果及び該磁性体コアの磁気特性の温度依存性から、磁性体コアの使用環境温度を推定するようにした直流電流検出装置。 - 励磁巻線及び検出巻線は、励磁検出巻線として共通化され、
励磁検出巻線は、励磁巻線及び検出巻線として機能する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の直流電流検出装置。
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