电流检测器和电力变换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对流过电感器的电流进行检测的电流检测器以及使用该电流检测器的电流检测值对半导体开关元件进行导通/截止控制以进行电力变换的电力变换装置。
【背景技术】
[0002]在使直流电压上升或下降的斩波器(chopper)中，存在一种对流过用于蓄积能量的电感器的电流进行检测并基于该电流的检测值对半导体开关元件进行导通/截止控制的斩波器。
[0003]图5表示具备主电路的电流检测功能的一般的降压斩波器。在图5中，在直流电源11 的两端，MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应管)等半导体开关元件12与二极管13互为反向地串联连接。另外，在二极管13的两端串联连接有电感器14、电流检测部15以及平滑电容器16，在平滑电容器16的两端连接有负载17。此外，12d表示寄生二极管。
[0004]在该降压斩波器中，使半导体开关元件12导通来在电感器14中蓄积能量。另外，使半导体开关元件12截止来放出电感器14的蓄积能量，将该能量经由二极管13供给到平滑电容器16，由此实现降压动作。
[0005]在控制电路30中，使用从电流检测部15输出的电流(主电路电流)IL的检测值以及从平滑电容器16得到的输出电压V-的检测值来使半导体开关元件12导通/截止，进行使输出电压V—与指令值一致的反馈控制。
[0006]作为电流检测部15，例如有使用分流电阻、霍尔CT (Curren t-Tran s f οrmer:电流互感器)的电路，通过这些部件来将电流换算为电压值。
[0007]另一方面，作为对电感器的电流进行检测的其它以往技术，例如在专利文献I中示出了以下方法:在电感器中具备主绕组和辅助绕组，将辅助绕组的一端与电感器的主绕组的一端连接来检测辅助绕组的另一端与主绕组的另一端之间的电压。
[0008]图6是对图5中的电流检测部15应用了专利文献I所记载的以往技术的情况下的电路图，141是电感器14的主绕组，142是辅助绕组，20是电压检测部。主绕组141与辅助绕组142是沿同一方向卷绕的，匝数也相等。此外，a、b是主绕组141的一端和另一端，a’、b’是辅助绕组142的一端和另一端。
[0009 ]在此，主绕组141串联连接于主电路(图5中的半导体开关元件12的输出侧与平滑电容器16的一端之间)。另外，辅助绕组142的一端a’连接于主电路，辅助绕组142的另一端b’与主绕组141的另一端b—起连接于电压检测部20。
[0010]在图6中，如果电压检测部20的输入阻抗足够大，则电流Il流过主绕组141而不流过辅助绕组142，因此仅在主绕组141中产生因主绕组141的绕组电阻R产生的压降(R.L.)。
[0011]另外，通过未图示的半导体开关元件的开关动作，在主绕组141的两端产生大小为(L.dIL/dt)的交变电压。此外，L是主绕组141的电感。
[0012]在此，主绕组141和辅助绕组142具有与匝数比1:1的变压器的初级绕组和次级绕组相同的关系，因此在辅助绕组142的两端，以相同的极性产生与在主绕组141的两端产生的交变电压(L.dIL/dt)相等大小的电动势。
[0013]因而，各自的一端a、a’为相同电位的主绕组141和辅助绕组142的另一端b、b’之间的电压仅为流过主绕组141的电流Il所产生的压降(R.Il)，该电压被电压检测部20所检测。因此，只要预先测定主绕组141的绕组电阻R，控制电路就能够根据电压检测部20的电压检测值V(=R.Il)的关系来求出电流II。
[0014]专利文献1:日本特开平3-178555号公报(第3页右上栏第17行?右下栏第20行、第I图等)
【发明内容】
[0015]发明要解决的问题
[0016]众所周知，电感器的绕组的电阻值依赖于绕组材料(铜)的温度，因此，当如向重负载供给电力的情况那样、绕组温度变高时，绕组电阻也变大。例如，在温度上升了 80 [ K ]的情况下，绕组电阻R变得高达1.3倍，因此在以绕组电阻R是固定值为前提的专利文献I的以往技术中，电流检测值的误差显著变大，并不实用。
[0017]因此，本发明的解决课题在于提供一种不受电感器的绕组温度的影响而能够准确地检测流过电感器的主电路电流的大小的电流检测器以及使用该电流检测器的电力变换
目.ο
[0018]用于解决问题的方案
[0019]为了解决上述问题，本发明涉及一种对通过半导体开关元件的开关动作而流过电感器的主电路电流进行检测的电流检测器以及使用该电流检测器的电力变换装置，其中，电感器具备匝数相等的主绕组和辅助绕组，且以在主绕组和辅助绕组中通过开关动作所产生的电动势被抵消的方式被连接。
[0020]而且，第一发明所涉及的电流检测器具备电压检测部，主绕组的一端和辅助绕组的一端连接于主电路线路，该主绕组的另一端和该辅助绕组的另一端分别连接于该电压检测部的输入端子，该电压检测部仅检测主绕组的另一端与辅助绕组的另一端之间的电压。
[0021]并且，该电流检测器具备:温度检测部，其检测主绕组的温度；以及电流运算部，其基于该温度检测部的检测温度来对主绕组的绕组电阻进行校正，使用校正后的绕组电阻和电压检测部的电压检测值来运算流过主绕组的主电路电流。
[0022]此外，如第二发明所述的那样，期望的是，所述电流运算部使用与半导体开关元件的开关动作同步地进行采样得到的电压检测值来运算主电路电流。
[0023]另外，在第三发明所涉及的电流检测器中，主绕组是将多个线材并联连接来构成的，辅助绕组的线材的数量为主绕组的并联连接数以下。
[0024]并且，如第四发明所述的那样，能够设为辅助绕组的线材的直径比主绕组的线材的直径细。
[0025]第五发明所涉及的电流检测器是利用变压器的次级绕组来代替所述辅助绕组而成的。
[0026]S卩，该发明具备变压器，该变压器具备初级绕组和匝数比与该初级绕组相同的次级绕组，该初级绕组与电感器并联连接，该电感器串联连接于主电路线路。另外，具备电压检测部，电感器的一端和次级绕组的一端连接于主电路线路，该电感器的另一端和该次级绕组的另一端分别连接于该电压检测部的输入端子，在电感器和次级绕组中通过开关动作所产生的电动势被抵消，该电压检测部仅检测电感器的另一端与次级绕组的另一端之间的电压。
[0027]还具备:温度检测部，其检测电感器的温度；以及电流运算部，其基于温度检测部的检测温度来对电感器的绕组电阻进行校正，使用校正后的绕组电阻和电压检测部的电压检测值来运算流过电感器的主电路电流。
[0028]另外，第六发明所述的电力变换装置使用第一发明?第五发明中的任一发明所述的电流检测器的电流检测值来控制半导体开关元件的开关动作，由此对直流电力或交流电力进行变换。
[0029]发明的效果
[0030]根据本发明，即使因流过电感器的主电路电流产生的压降存在绕组温度所引起的误差因素，也能够去除该误差因素，从而能够大幅提尚电流检测精度。
【附图说明】
[0031]图1A是表示本发明的第一实施方式的结构图。
[0032]图1B是图1A的电路图。
[0033]图2是波形图。
[0034]图3是表示本发明的第一实施方式的变形例的电路图。
[0035]图4是表示本发明的第二实施方式的电路图
[0036]图5是一般的降压斩波器的电路图。
[0037]图6是专利文献I所记载的以往技术的电路图。
【具体实施方式】
[0038]下面，按图来说明本发明的实施方式。
[0039]首先，图1A是本发明的第一实施方式所涉及的电流检测器的结构图，图1B是其电路图。该电流检测器例如像图5所示那样连接于半导体开关元件12的输出端子与平滑电容器16的一端之间，用于检测流过电感器的电流(主电路电流)IL，通过控制电路30使半导体开关元件12进行开关动作，将输出电压Vciut控制为与指令值一致。
[0040]在图1A、图1B中，在电感器3的铁芯4上沿同一方向卷绕有匝数相等的主绕组I和辅助绕组2。主绕组I和辅助绕组2的作为卷绕起点的一端la、2a与主电路线路50连接，该主电路线路50如图5所示那样与电力变换装置的输出侧连接。另外，主绕组I和辅助绕组2的作为卷绕终点的另一端lb、2b分别与电压检测部5的输入侧连接，该电压检测部5检测主绕组I和辅助绕组2的另一端lb、2b之间的电压并放大该电压。
[0041]主绕组I与辅助绕组2是沿同一方向卷绕的，匝数也相等，因此与图6的主绕组141和辅助绕组142同样地，随着半导体开关元件的开关动作而在主绕组I和辅助绕组2各自的两端产生的交变电压(L.dIL/dt)的大小和极性相等。即，根据图1B可以明确的是，主绕组
1、辅助绕组2以及电压检测部5的连接关系与图6中的主绕组141、辅助绕组142以及电压检测部20的连接关系相同。
[0042]另外，7是检测主绕组I的温度的热敏电阻等温度检测元件，该温度检测元件7的输出与电压检测部5的输出一起被输入到包括微型计算机