[发明专利]电流传感器及电力转换器

说明书

技术领域

本说明书公开的技术涉及在开关电路的输出电流的计测中适用的电流传感器和包含这样的电流传感器的电力转换器。本说明书公开的电流传感器利用磁光学元件(Magneto-Optical Crystal)。

背景技术

在极短时间内高精度地计测电流的设备中，包括使用了磁光学元件的电流传感器。该电流传感器基本上包括：配置在电流的计测点上的磁光学元件；向磁光学元件照射激光的激光源；接收由磁光学元件产生的反射激光(或透过激光)的激光接收器；根据接收到的激光的偏光状态来计算计测点的电流值的运算部。

磁光学元件具有根据受到的磁场而使反射光或透过光的偏光状态变化的特性。因此，在电流发出的磁场内配置磁光学元件，向该磁光学元件照射激光，根据反射光(或透过光)的偏光状态能够求出电流的大小。使用了磁光学元件的电流传感器具有如下优点：能够用极短时间进行计测(频带宽)、非介入、耐电磁噪声强等。需要说明的是，因磁场的影响而透过光的偏光状态发生变化，偏光面旋转的现象被称为法拉第效应，反射光的偏光状态变化的现象被称为磁光克尔效应(Magneto-Optical Kerr Effect)。

例如日本特开平6-224727号公报(专利文献1)公开了这样的电流传感器的适用例。而且，在日本特愿2011-56473号(本申请提出申请时未公开)中也公开了这样的电流传感器的一例。尤其是专利文献1以电动机动车或铁道的逆变器产生强的电磁噪声的情况为理由，提出了在对逆变器的输出交流电流进行计测的电流传感器中适用使用了上述的磁光学元件的电流传感器。

发明内容

发明要解决的课题

并不局限于逆变器，包含开关电路的电力转换器的开关动作是电磁噪声的原因之一。本说明书公开的技术也采用利用了磁光学元件的电流传感器。本说明书公开的技术在开关电路中巧妙地利用特有的结构，抑制在电流计测中开关动作引起的噪声的影响。

用于解决课题的方案

驱动开关电路的信号大多数的情况下是PWM信号(或PAM信号)。PWM信号由被称为载波信号的周期信号和被称为指令信号(驱动信号)的信号生成。指令信号相当于欲输出的交流波形。开关电路的控制器将载波信号与指令信号进行比较，生成任一方(例如载波)的电压高的期间相当于脉冲宽度的可变脉冲宽度的信号、即PWM信号。在此，开关动作产生的定时相当于载波信号与指令信号的交点。并且，开关动作引起而产生噪声。因此，本说明书公开的技术以避开该交点的方式调整激光的发射定时。具体而言，在本说明书公开的电流传感器中，激光源与用于生成开关电路的驱动信号的载波信号同步地照射光。通过如此构成，在与开关动作的定时不同的定时，照射电流计测用的激光。在开关定时产生的噪声不影响基于这样的激光的电流计测值，即使影响也微小。

为了产生与载波信号同步的脉冲激光，例如，将电压电平恒定的指令信号与载波信号进行比较，只要将激光照射载波信号大的期间(或小的期间)即可。在载波信号大的期间照射激光的脉冲激光成为与载波信号的波峰同步的脉冲激光，而且，成为以波峰为中心的脉冲激光。反而，在载波信号小的期间照射激光的脉冲激光成为与载波信号的波谷同步的脉冲激光，而且，成为以波谷为中心的脉冲激光。若使用这样的脉冲激光，则能够避开开关定时而计测电流，能够排除开关引起的噪声的影响。

需要说明的是，若是以载波信号的波峰附近或波谷附近为触发的脉冲激光，则能够得到上述的优点。因而，应留意的是例如将接近波峰(或波谷)的电平的指令振动与载波信号进行比较，产生距该交点的定时为规定的时间宽度的脉冲的激光源也有用。

利用载波信号的优点也有其他。由于利用已存的载波信号，因此无需另外准备用于生成脉冲激光的周期性的触发信号。不使用连续激光而使用脉冲激光，由此激光源的寿命延长。而且，脉冲激光比连续激光的发热量小。在将电流传感器使用于逆变器的3相交流电流的计测时，基于一个载波信号而生成3个脉冲激光，由此能够在相同的定时计测3个交流信号。

上述的电流传感器是利用了开关电路的特性的技术。因而，具备上述的电流传感器和开关电路的电力转换器也是本说明书公开的新的设备。尤其是具备通过与一个载波信号同步的3个激光源来计测UVW3相的输出交流电流的电流传感器的逆变器是本说明书公开的新的设备的最典型的例子。

本说明书公开的技术的详细情况及进一步的改良通过发明的实施方式来说明。

附图说明

图1是混合动力车的驱动系统的框图。

图2是电流传感器的框图。