JPH11230994A

JPH11230994A - 交流電流計測装置

Info

Publication number: JPH11230994A
Application number: JP2939998A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Torihata; 成典鳥畑
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 1999-08-27
Also published as: WO1999041618A1; GB9924047D0; GB2339295A

Abstract

(57)【要約】【課題】電力調達機能と電流計測機能とを分離すること
により、素子のバラツキや温度特性による影響を受ける
ことなく、高精度な電流計測を行うことができる交流電
流計測装置を提供する。【解決手段】一次側に流れている一次交流電流によって
二次側に二次電流を発生させる変成器１と、変成器１で
発生した二次電流を整流する整流回路４と、整流回路４
で整流された電流を充電及び放電するコンデンサ６と、
コンデンサ６を、二次電流で生成される電圧が所定値に
なるまで充電させ、所定値より高くなると放電するよう
に制御するツェナーダイオード７と、二次電流が流れる
回路に設けられる負荷抵抗１２と、コンデンサ６からの
放電電流が電力調達用に供給され、負荷抵抗１２で発生
する電圧値を周波数値に変換する電圧周波数変換回路１
０と、コンデンサ６からの放電電流が電力調達用に供給
され、電圧／周波数変換回路１０から出力される計測信
号を外部に伝送する電気／光変換回路１１及び光ファイ
バ１３と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電流計測装置
に関し、特に、高電圧で流れている交流電流を計測する
場合のように、高い絶縁性が要求される電流計測のため
に用いられる交流電流計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、受配電設備における配電線、発
電設備における送電線、工場等の大電力を要する負荷等
高電圧で流れている交流電流を計測する場合、高い絶縁
性が要求される。このような場合、例えば、特開昭５６
ー６３２６４号公報に開示されているように、電流を光
信号に変換して検出する交流電流計測装置が用いられ
る。

【０００３】図１１は、従来の交流電流計測装置を示す
回路図である。図１１に示すように、変成器５１内に導
体５２が貫通しており、導体５２に流れる一次交流電流
によって変成器５１が励磁される。

【０００４】変成器５１の二次側のコイル５３にはダイ
オード５４が接続される。ダイオード５４は、導体５２
に流れる一次交流電流によって変成器５１の二次側のコ
イル５３に発生する二次電流を半波整流する。ダイオー
ド５４のカソードにはダイオード５４によって整流され
た電流を充電するコンデンサ５５が接続される。

【０００５】コンデンサ５５及びダイオード５４のカソ
ードにはコンデンサ５５の充電電圧が定電圧よりも高く
なると電流が流れるツェナーダイオード５６が接続され
る。ツェナーダイオード５６のカソードにはコイル５７
及び抵抗５８を介して発光ダイオード５９が接続され
る。発光ダイオード５９にはコンデンサ５５の充電電圧
が定電圧よりも高くなり、ツェナーダイオード５６に電
流が流れるとＯＮしてコンデンサ５５を放電させるサイ
リスタ６０が接続される。サイリスタ６０のゲートはツ
ェナーダイオード５６のアノードと抵抗６１との間に接
続される。

【０００６】次に、従来の交流電流計測装置の動作を説
明する。測定対象となる導体５２に一次交流電流が流れ
ると、変成器５１に巻かれたコイル５３に電圧が生じ、
二次電流が流れるようになる。この二次電流は、ダイオ
ード５４によって半波整流され、コンデンサ５５に充電
される。この時、ツェナーダイオード５６及びサイリス
タ６０はオフになっているので、コンデンサ５５は放電
されない。

【０００７】コンデンサ５５の充電電圧が徐々に昇圧し
てゆき、ツェナーダイオード５６の定電圧よりも高くな
ると、ツェナーダイオード５６に電流が流れ、抵抗６１
を介してサイリスタ６０のゲートに電圧が印可される。
これによって、サイリスタ６０がオンし、コンデンサ５
５に蓄積された電流が放電し、コイル５７、抵抗５８を
介して発光ダイオード５９に流れ、発光ダイオード５９
がパルス状に発光する。

【０００８】コンデンサ５５の放電電流は、コイル５７
により流れ過ぎてコンデンサ５５を逆方向に充電し、サ
イリスタ６０に逆電圧が印可されると、サイリスタ６０
がオフになる。

【０００９】サイリスタ６０がオフになると、コンデン
サ５５の充電が新たに開始し、所定の充電電圧に達する
と、再度発光ダイオード５９が発光し、その後サイリス
タ６０がオフする。

【００１０】このような繰り返しにより発光ダイオード
５９は間欠的に発光（点滅）し、パルスを発生させる。
発生したパルスの周波数はコンデンサ５５の充電速度で
決定され、その充電速度はコイル５３に誘起される電圧
すなわち導体５２を流れる電流によって決定される。

【００１１】従って、発光ダイオード５９から発生する
光信号を光ファイバー７０によって観測地まで伝送し、
発光パルスの周波数を計測することにより、絶縁された
観測地で導体５２に流れる電流を計測することができ
る。

【００１２】従来の交流電流計測装置によれば、変成器
５１によって生成される二次電流によって発光ダイオー
ド５９を発光させるため、外部から動作電力を供給する
必要がなく、外界との絶縁が容易である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の交流電
流計測装置では、たとえ、サイリスタ６０がＯＮして
も、サイリスタ６０のＯＮ時の飽和電圧Ｖ_Sと発光ダイ
オード５９の順電圧Ｖ_fが生じるので、コンデンサ５５
は完全には短絡されない。そのため、サイリスタ６０の
ＯＮ時にも一定の電荷がコンデンサ５５に残り、次回の
充電時間を短くするという悪影響を及ぼす。

【００１４】なお、コイル５７を用い、コンデンサ５５
を逆方向に充電しているが、これはサイリスタ６０を有
効にＯＦＦするためのものであり、精度向上には全く寄
与しておらず、逆充電量もこれらのＶ_S及びＶ_fによる影
響を受けてしまう。

【００１５】また、このサイリスタ６０の飽和電圧Ｖ_S
と発光ダイオード５９の順電圧Ｖ_fが一定ならば、この
効果を打ち消すことも可能であるが、素子のバラツキや
温度特性による変化があるため、実際には困難である。

【００１６】さらに、コンデンサ５５の充放電時間は、
コンデンサ５５の静電容量によって決まるが、この静電
容量も素子毎のバラツキが大きく、また、温度変化によ
る影響も無視できない。特に、発光ダイオード５９を充
分に発光させるためには、ある程度静電容量の大きなコ
ンデンサ５５を必要とするが、通常、静電容量の大きな
コンデンサ５５ほど、素子毎のバラツキ及び温度特性の
変化が大きい。

【００１７】従って、従来の交流電流計測装置では、電
力調達機能と電流計測機能とを一緒の素子で行っていた
ので、装置毎のバラツキが大きく、また温度による影響
を受けやすいため、高精度な電流計測を行うことができ
なかった。

【００１８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、電力調達機能と電流計測機能とを分離
することにより、素子のバラツキや温度特性による影響
を受けることなく、高精度な電流計測を行うことができ
る交流電流計測装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の交流電流計測装
置は、一次側に流れている一次交流電流によって二次側
に二次電流を発生させる変成器と、その変成器で発生し
た二次電流を整流する整流手段と、その整流手段で整流
された電流を充電及び放電する充放電手段と、その充放
電手段を、二次電流で生成される電圧が所定値になるま
で充電させ、所定値より高くなると放電するように制御
する充放電制御手段と、二次電流が流れる回路に設けら
れる負荷抵抗と、充放電手段からの放電電流が動作電力
用に供給され、負荷抵抗で発生する電圧値を、周波数値
に変換する電圧周波数変換手段と、充放電手段からの放
電電流が動作電力用に供給され、電圧周波数変換手段か
ら出力される計測信号を外部に伝送する伝送手段と、を
有することを特徴とするものである。

【００２０】本発明によれば、電力調達機能と電流計測
機能を分離して、電流計測機能として電圧周波数変換手
段を用い、充放電手段からの放電電流を、電圧周波数変
換手段の動作電力用としてのみ用いるため、素子のバラ
ツキや温度特性に影響を受けることがなくなる。

【００２１】上記充放電制御手段は、二次電流で生成さ
れる電圧が所定値より高くなると電流が流れるツェナー
ダイオードと、そのツェナーダイオードに電流が流れる
と、二次電流で生成される電圧を飽和電圧まで下げるサ
イリスタと、そのサイリスタに充放電手段からの放電電
流が逆流するのを防止する逆流防止用ダイオードと、を
有するのが好ましい。この場合、二次電流によって誘起
される電圧が大きい場合でも、サイリスタがＯＮして、
サイリスタの飽和電圧まで低下するので、処理回路全体
の消費電力を低減することができる。

【００２２】充放電手段からの放電電流によって生成さ
れる電圧が設定された動作停止電圧値より低くなると放
電電流の供給を停止させ、設定された動作開始電圧値よ
り高くなると放電電流の供給を開始するように切り換え
る切換手段を、さらに有してもよい。この場合、一次交
流電流が微弱な場合であっても、電圧周波数変換手段を
間欠動作させることができるので、電流計測を行うこと
ができる。

【００２３】上記整流手段は、二次電流を全波整流する
ものでもよく、二次電流を半波整流するものでもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態に係る交流電流計測装置を示す回路図である。

【００２５】図１に示すように、変成器１の二次側のコ
イル３には整流回路４が接続される。整流回路４は、４
つのダイオードで構成されるブリッジ回路であり、導体
２に流れる一次交流電流ｉ₁によって変成器１の二次側
のコイル３に発生する二次電流ｉ₂を全波整流する。整
流回路４には、逆流防止用のダイオード５（順方向電圧
Ｖ_f）を介して二次電流ｉ₂を充電するコンデンサ６が接
続される。

【００２６】また、整流回路４とダイオード５のアノー
ドとの間には、コンデンサ６の充電電圧が定電圧よりも
高くなると電流が流れるツェナーダイオード７と、ツェ
ナーダイオード７に電流が流れるとＯＮして二次電流ｉ
₂で生成される電圧Ｖ₁を飽和電圧Ｖ_Sまで下げるサイリ
スタ８が並列に接続される。サイリスタ８のゲートはツ
ェナーダイオード７のアノードと抵抗９との間に接続さ
れる。

【００２７】コンデンサ６及びダイオード５のカソード
には、電流計測に必要な電力を調達するための電力調達
用経路Ｋ₁を介して、電圧／周波数変換回路１０（以
下、Ｖ／Ｆ変換回路という）及び電気／光変換回路１１
（以下、Ｅ／Ｏ変換回路という）が接続される。Ｖ／Ｆ
変換回路１０としては、例えば、米国バーブラウン社製
のＶＦＣ６２Ｂ等を用いるのが好ましい。この装置は、
ー２０℃〜７０℃の範囲内で非直線性０．００４％とい
う、個別素子の組合せでは達成が極めて難しい精度を実
現できる。Ｅ／Ｏ変換回路１１としては、発光ダイオー
ドを用いてもよい。

【００２８】Ｖ／Ｆ変換回路１０と整流回路４との間に
は、電流を計測するための信号をＶ／Ｆ変換回路１０に
送るための電流計測用経路Ｋ₂（Ｋ₁と区別するため、点
線で示す）が設けられる。電流計測用経路Ｋ₂の一端
は、整流回路４と負荷抵抗１２との間に接続され、他端
はＶ／Ｆ変換回路１０に接続される。負荷抵抗１２、抵
抗９及びコンデンサ６の一端並びにサイリスタ８のカソ
ードは接地される。

【００２９】Ｅ／Ｏ変換回路１１は、光ファイバ１３を
介して信号伝送先の光／電気変換部１４（以下、Ｏ／Ｅ
変換部という）に接続され、Ｏ／Ｅ変換部１４は、周波
数／電圧変換部１５（以下、Ｆ／Ｖ変換部という）に接
続される。

【００３０】次に、第１の実施の形態の動作を説明す
る。まず、測定対象となる導体２に図２（Ａ）に示すよ
うな波形の第１交流電流ｉ₁（例えば、５０Ｈｚあるい
は６０Ｈｚ）が流れているものとする。

【００３１】この第１交流電流ｉ₁によって、変成器１
に巻かれたコイル３に電圧が生じ、二次電流ｉ₂が流れ
る（コイル３の巻線数をＮとすると、ｉ₂＝ｉ₁／Ｎとな
る）。二次電流ｉ₂は、整流回路４、ダイオード５を介
してコンデンサ６に流れ充電される。

【００３２】コンデンサ６の放電電流は、電力調達用経
路Ｋ₁を介して、Ｖ／Ｆ変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回
路１１に流れる。従って、Ｖ／Ｆ変換回路１０及びＥ／
Ｏ変換回路１１に対する動作電力の供給を内部で行うこ
とができる。

【００３３】二次電流ｉ₂によって誘起される電圧のう
ち、ツェナーダイオード７のカソードにおける電圧Ｖ₁
の波形は図２（Ｃ）に示すようになる。あらかじめ、ツ
ェナーダイオード７の定電圧Ｖ_THは、後段の回路（Ｖ／
Ｆ変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１）が必要とする
電圧Ｖ₃より、ダイオード５の順方向電圧Ｖ_fだけ大きい
値に設定されている。また、この電圧Ｖ₃は、図３
（Ａ）に示すように、コンデンサ６により平滑化・直流
化され定電圧Ｖ_D（Ｖ_D＝Ｖ_THーＶ_f）となる。例えば、
後段の処理回路の必要電圧が５Ｖで、ダイオード５の順
方向電圧Ｖ_fが０．７Ｖの場合にはＶ_THは５．７Ｖに設
定すればよい。仮に、一次交流電流ｉ₁が大きく、従っ
て、二次電流ｉ₂によって誘起される電圧が大きい場合
でも、Ｖ_THを超える分については、サイリスタ８がＯＮ
しＶ₁の電圧はサイリスタ８の飽和電圧であるＶ_Sまで低
下する。その結果、処理回路全体の消費電力が低減され
（サイリスタ８の飽和電圧Ｖ_Sが、仮に、１．５Ｖとす
ると回路の消費電力は約１．５Ｗとなる）、発熱による
二次電流ｉ₂への影響を低減できる。

【００３４】ここで、変成器１は直流を通さないため、
一定時間毎に二次電流ｉ₂は必ず０になる。そのため、
サイリスタ８は必ずＯＦＦし、前の周期と同じ動作を繰
り返すことになる（図２（Ｃ）参照）。例えば、二次電
流ｉ₂が５０Ｈｚの正弦波の場合、１０ｍｓｅｃ毎に、
同じ動作を繰り返すことになる。この動作を考えれば、
ダイオード５のカソード側に接続されたコンデンサ６の
容量は、後段の処理回路による電流消費を１０ｍｓｅｃ
の間だけ賄える値とすればよいことがわかる。

【００３５】また、ダイオード５は、サイリスタ８のＯ
Ｎ時の飽和電圧Ｖ_Sが、Ｖ₃の電圧より低いので、コンデ
ンサ６に蓄積された電荷が、ＯＮしたサイリスタ８側に
逆流するのを防止する。

【００３６】一方、変成器１は負荷抵抗１２が極端に大
きくない限りにおいて、定電流源として作用する。従っ
て、変成器１は、整流回路４のダイオードの順方向電圧
及びサイリスタ８のＯＮ時の飽和電圧Ｖ_Sのバラツキ、
温度特性による変化には関係なく定電流である二次電流
ｉ₂を流すように、自らの発生電圧を調整する機能があ
る。

【００３７】従って、負荷抵抗１２には、導体２に流れ
る電流と巻線数Ｎを正確に反映させた二次電流ｉ₂が流
れることになる。第１の実施の形態では、整流回路４が
全波整流するので、負荷抵抗１２には、図２（Ｂ）に示
すように、全波整流波形である電流ｉ₂が流れることに
なる。

【００３８】この二次電流ｉ₂は負荷抵抗１２によっ
て、図２（Ｄ）に示すような波形の電圧Ｖ₂が生じる
（図５では基準電位を図１のようにとるとマイナス極性
になる）。この電圧Ｖ₂は、電流計測経路Ｋ₂の一端に設
けられたＶ／Ｆ変換回路１０によって、図３（Ｂ）に示
すように、パルス列の周波数に変換される。変換された
周波数の計測信号は、Ｅ／Ｏ変換回路１１によって、光
信号に変換され、その光信号は、光ファイバ１３によっ
て絶縁された遠隔地に伝送される。伝送された光信号
は、Ｏ／Ｅ変換部１４及びＦ／Ｖ変換部１５によって、
図３（Ｃ）に示す復調電圧Ｖ₅に復調される。これによ
って、絶縁された観測地で導体２に流れる電流を計測す
ることができる。

【００３９】第１の実施の形態によれば、サイリスタ８
及びツェナーダイオード７をコンデンサ６よりも前段に
配置し、電流計測のための負荷抵抗１２を設けたので、
１つの変成器１で電流計測と電力調達を同時に行うこと
ができるとともに、従来技術で、電力調達と電流計測の
２つの機能を行っていたコンデンサ６を電力調達のみに
用い、電流計測には用いないようにした。これによっ
て、素子のバラツキや温度特性に影響を受けることがな
くなる。従って、製品間の特性のバラツキを抑え広い温
度範囲で高精度の電流計測が可能となる。

【００４０】また、電力調達機能のためにサイリスタ８
を利用したので、後段の処理回路が必要としない電力は
最小限の電力を除き、取り込まないので、発熱を抑える
ことができる。これにより、広い電流計測範囲が得られ
る。特に、一次交流電流ｉ₁が大きく、二次電流ｉ₂が大
きくなっても、発熱が小さく、二次電流ｉ₂の大電流側
で有効である。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図４に示すように、第２の実施の形態に係る交流電
流計測装置では、二次電流ｉ₂を半波整流するためにダ
イオード２０が用いられる。従って、図５（Ａ）に示す
ような一次交流電流ｉ₁が流れている場合、負荷抵抗１
２には、図５（Ｂ）に示すように、半波整流波形である
電流ｉ₂が流れることになる。また、ツェナーダイオー
ド７のカソードの電圧Ｖ₁及びコイル３と負荷抵抗１２
との間の電圧Ｖ₂は、それぞれ図５（Ｃ）及び図５
（Ｄ）に示すような波形となる。

【００４２】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図６に示すように、第３の実施の形態に係る交流電
流計測装置では、第１の実施の形態のように、サイリス
タ８を用いずに、例えば、定電圧５．７Ｖのツェナーダ
イオード３０が用いられる。従って、図７（Ａ）に示す
ような一次交流電流ｉ₁が流れている場合、ツェナーダ
イオード７のカソードの電圧Ｖ₁は、図７（Ｂ）に示す
ように、一定期間Ｖ_THになる。第３の実施の形態では、
第１の実施の形態のようにサイリスタ８を用いないの
で、部品点数を少なくすることができ、構造を簡単にす
ることができる。

【００４３】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態に係る交流電流計測装置では、一
次交流電流ｉ₁が十分に大きい場合、電圧Ｖ₃は図３
（Ａ）に示すような波形となり、電圧Ｖ_Dは、Ｖ／Ｆ変
換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１の動作保証電圧を上
回り、安定動作するため、図３（Ｂ）に示す出力電圧Ｖ
₄が得られる。しかし、一次交流電流ｉ₁が小さくなるに
従ってＶ_Dは小さくなり、図８に示すように、電圧Ｖ₃が
回路の動作保証電圧Ｖ_Kを下回ると、回路の動作は停止
する。従って、第１の実施の形態では、動作電流の下限
（ｉ_1min）が決められており、動作下限電流ｉ_1min以下
については、測定が不可能となる。

【００４４】一方、動作保証電圧Ｖ_Kを下回ったとはい
え、Ｖ／Ｆ変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１に対し
て電力供給がなされているので、動作をしない回路で無
駄な電力を消費していることになる。また、変成器１の
ー般的な特性として、接続された回路が電流消費した場
合にはそれに伴い発生電圧が低下する性質があるため、
ある動作下限電流以下では動作保証電圧を下回り、回路
が動作しない。

【００４５】そこで、第４の実施の形態は、所定の電圧
まで低下した場合、積極的に、Ｖ／Ｆ変換回路１０とＥ
／Ｏ変換回路１１の電力供給を遮断することを特徴とす
るものである。

【００４６】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る
交流電流計測装置を示す回路図である。第４の実施の形
態に係る交流電流計測装置は、第１の実施の形態に回路
動作切換部４０が追加して設けられる。この回路動作切
換部４０は、回路動作開始電圧設定用ツェナーダイオー
ド４１と、回路動作のＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを行
うＰＮＰ形のトランジスタ４２と、トランジスタ４２を
制御するサイリスタ４３と、回路動作停止電圧設定用ツ
ェナーダイオード４４と、抵抗４５、４６とを有する。

【００４７】トランジスタ４２のエミッタは、回路動作
開始電圧設定用ツェナーダイオード４１のカソードに接
続され、そのベースは、サイリスタ４３のアノードに接
続され、そのコレクタは、Ｖ／Ｆ変換回路１０及びＥ／
Ｏ変換回路１１に接続される。

【００４８】また、サイリスタ４３のゲートは、回路動
作開始電圧設定用ツェナーダイオード４１と抵抗４５と
の間に接続され、そのカソードは、回路動作停止電圧設
定用ツェナーダイオード４４のカソードに接続される。

【００４９】次に、第４の実施の形態の動作を説明す
る。一次交流電流ｉ₁が十分大きく、回路に対する供給
電力が豊富な場合は、ツェナーダイオード７で設定され
る定電圧によって、電圧Ｖ₃は、Ｖ_CONTの値になる。こ
れにより回路動作開始電圧設定用ツェナーダイオード４
１の設定電圧Ｖ_ONは、ツェナーダイオード７の設定電圧
Ｖ_CONTより小さいので、常にＯＮ状態になる。これに
よって、トランジスタ制御用のサイリスタ４３はＯＮ
し、トランジスタ４２はＯＮになるので、後段のＶ／Ｆ
変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１には常に電力供給
され、これらの回路は連続動作することになる。

【００５０】一次交流電流ｉ₁が減少し、後段の処理回
路の電力を賄いきれなくなってくると、コンデンサ６の
両端電圧Ｖ₃は低下してくる。この電圧Ｖ₃が、回路動作
停止電圧設定用ツェナーダイオード４４の設定電圧Ｖ
_OFFを下回ると、ダイオード５の電流が遮断し、トラン
ジスタ制御用のサイリスタ４３はＯＦＦになる。これに
よって、トランジスタ４２もＯＦＦし、後段のＶ／Ｆ変
換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１への電力を遮断す
る。

【００５１】トランジスタ４２がＯＦＦして、後段のＶ
／Ｆ変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１が遮断される
と、変成器１の負荷が大きくなるので、電圧Ｖ₁が大き
くなる。この電圧Ｖ₁はコンデンサ６を充電し、蓄積さ
れた電荷に比例して電圧Ｖ₃は徐々に昇圧することにな
る。

【００５２】この電圧Ｖ₃が回路動作開始電圧設定用ツ
ェナーダイオード４１の設定電圧Ｖ_onを超えるとトラン
ジスタ４２がＯＮし、後段のＶ／Ｆ変換回路１０および
Ｅ／Ｏ変換回路１１に電力が供給され動作を開始する。

【００５３】Ｖ_ON＞Ｖ_OFFと設定することにより、本回
路はヒステリシス特性を持つようになり、Ｖ_ONからＶ
_OFFに至るー定時間は後段回路が動作し、それ以外の時
間は、これら後段の回路は動作を停止し、コンデンサ６
に電荷が蓄積されるようになる。このとき、トランジス
タ４２のコレクタ側の電圧Ｖ₆は、図１０（Ａ）に示す
ように変化する。また、Ｖ_OFFを回路の動作保証電圧Ｖ_K
以上に設定すれば、Ｖ_ON→Ｖ_OFFの期間は後段の処理回
路を確実に動作させることができる。

【００５４】電圧Ｖ₂、電圧Ｖ₃、電圧Ｖ₄及び電圧Ｖ
₅は、それぞれ図１０（Ｂ）〜図１０（Ｅ）に示すよう
になる。負荷抵抗１２の両端に発生する電圧Ｖ₂は、図
１０（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同じにな
る。また、Ｖ／Ｆ変換回路１０及びＥ／Ｏ変換回路１１
は、図１０（Ａ）に示すように、Ｖ_ON→Ｖ_OFFの期間の
み動作するので、Ｖ／Ｆ変換回路１０の出力電圧Ｖ₄は
上記期間のみ得られて、図１０（Ｄ）に示すようにな
る。従って、伝送先の出力電圧（復調電圧）Ｖ₅は、図
１０（Ｅ）の実線部分になる。なお、図１０（Ｅ）に示
す実線部分から信号の途絶する点線部分は推定により補
間することが可能である。

【００５５】以上説明したように、ツェナーダイオード
７の設定電圧Ｖ_CONT、回路動作開始電圧設定用ツェナー
ダイオード４１の設定電圧Ｖ_ON、回路動作停止電圧設定
用ツェナーダイオード４４の設定電圧Ｖ_OFFを、Ｖ_CONT
＞Ｖ_ON＞Ｖ_OFFとすることにより、Ｖ₃＞Ｖ_ONの期間では
連続動作を行い、Ｖ_ON＞Ｖ₃＞Ｖ_OFFの下降期間では、間
欠動作を行い、Ｖ_OFF＞Ｖ₃の期間では、間欠動作が停止
する。また、一度Ｖ_OFFを下回った後のＶ_ON＞Ｖ₃＞Ｖ
_OFFの上昇期間では間欠動作の停止期間となる（図１０
（Ｃ）参照）。

【００５６】第４の実施の形態によれば、ー次電流が低
い場合であっても電流計測が可能となり、また、回路動
作停止電圧Ｖ_OFFを回路動作保証電圧Ｖ_Kより高く設定す
ることにより、回路動作保証電圧Ｖ_K近傍における回路
の不安定動作を回避できる。

【００５７】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。例えば、内部
で電力供給を行っているので、Ｅ／Ｏ変換回路１１を、
例えば、米国特許第４３８４２８９号公報に開示されて
いるような無線伝送装置に置き換えることもできる。ま
た、第３の実施の形態及び第４の実施の形態における整
流回路４を１つのダイオードに代えて、二次電流ｉ₂を
半波整流するようにしてもよい。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような優れた効果
を奏する。（１）電力調達機能と電流計測機能を分離して、電流計
測機能として電圧周波数変換手段を用い、充放電手段か
らの放電電流を、電圧周波数変換手段の動作電力用とし
てのみ用いるため、素子のバラツキや温度特性に影響を
受けることがなくなる。従って、製品間の特性のバラツ
キを抑え、広い温度範囲で高精度の電流計測が可能とな
る。（２）分離された電力調達機能と電流計測機能を１つの
変成器によって実現できるので、装置の小型化を図るこ
とができる。（３）電力調達機能と電流計測機能を分離したので、光
ファイバによる伝送方式を他の無線による伝送方式等に
置き換えることが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る交流電流計測
装置を示す回路図である。

【図２】（Ａ）は一次交流電流ｉ₁の波形図、（Ｂ）は
二次電流ｉ₂の波形図、（Ｃ）は電圧Ｖ₁の波形図、
（Ｄ）は電圧Ｖ₂の波形図である。

【図３】（Ａ）は電圧Ｖ₃の波形図、（Ｂ）は電圧Ｖ₄の
波形図、（Ｃ）は電圧Ｖ₅の波形図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る交流電流計測
装置を示す回路図である。

【図５】（Ａ）は一次交流電流ｉ₁の波形図、（Ｂ）は
二次電流ｉ₂の波形図、（Ｃ）は電圧Ｖ₁の波形図、
（Ｄ）は電圧Ｖ₂の波形図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る交流電流計測
装置を示す回路図である。

【図７】（Ａ）は一次交流電流ｉ₁の波形図、（Ｂ）は
電圧Ｖ₁の波形図である。

【図８】第１の実施の形態における電圧Ｖ₃の波形図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施の形態に係る交流電流計測
装置を示す回路図である。

【図１０】（Ａ）は電圧Ｖ₆の波形図、（Ｂ）は電圧Ｖ₂
の波形図、（Ｃ）は電圧Ｖ₃の波形図、（Ｄ）は電圧Ｖ₄
の波形図、（Ｅ）は電圧Ｖ₅の波形図である。

【図１１】従来の交流電流計測装置を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

ｉ₁：一次交流電流ｉ₂：二次電流１：変成器２：導体３：コイル４：整流回路５：ダイオード６：コンデンサ７：ツェナーダイオード８：サイリスタ９：抵抗１０：電圧／周波数変換回路（Ｖ／Ｆ変換回路）１１：電気／光変換回路（Ｅ／Ｏ変換回路）１２：負荷抵抗１３：光ファイバ１４：光／電気変換部（Ｏ／Ｅ変換部）１５：周波数／電圧変換部（Ｆ／Ｖ変換部）２０：ダイオード３０：ツェナーダイオード４０：回路動作切換部４１：回路動作開始電圧設定用ツェナーダイオード４２：トランジスタ４３：サイリスタ４４：回路動作停止電圧設定用ツェナーダイオード４５：抵抗４６：抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次側に流れている一次交流電流によって
二次側に二次電流を発生させる変成器と、その変成器で発生した二次電流を整流する整流手段と、その整流手段で整流された電流を充電及び放電する充放
電手段と、その充放電手段を、前記二次電流で生成される電圧が所
定値になるまで充電させ、所定値より高くなると放電す
るように制御する充放電制御手段と、前記二次電流が流れる回路に設けられる負荷抵抗と、前記充放電手段からの放電電流が動作電力用に供給さ
れ、前記負荷抵抗で発生する電圧値を、周波数値に変換
する電圧周波数変換手段と、前記充放電手段からの放電電流が動作電力用に供給さ
れ、前記電圧周波数変換手段から出力される計測信号を
外部に伝送する伝送手段と、を有することを特徴とする交流電流計測装置。
【請求項２】前記充放電制御手段は、前記二次電流で生
成される電圧が所定値より高くなると電流が流れるツェ
ナーダイオードと、そのツェナーダイオードに電流が流
れると、前記二次電流で生成される電圧を飽和電圧まで
下げるサイリスタと、そのサイリスタに前記充放電手段
からの放電電流が逆流するのを防止する逆流防止用ダイ
オードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の
交流電流計測装置。
【請求項３】前記充放電手段からの放電電流によって生
成される電圧が設定された動作停止電圧値より低くなる
と放電電流の供給を停止させ、設定された動作開始電圧
値より高くなると放電電流の供給を開始するように切り
換える切換手段を、さらに有することを特徴とする請求
項１又は２に記載の交流電流計測装置。
【請求項４】前記整流手段は、前記二次電流を全波整流
することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの
項に記載の交流電流計測装置。
【請求項５】前記整流手段は、前記二次電流を半波整流
することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの
項に記載の交流電流計測装置。