JPH01161809A - 超電導コイルの制御方法 - Google Patents
超電導コイルの制御方法Info
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- JPH01161809A JPH01161809A JP62318911A JP31891187A JPH01161809A JP H01161809 A JPH01161809 A JP H01161809A JP 62318911 A JP62318911 A JP 62318911A JP 31891187 A JP31891187 A JP 31891187A JP H01161809 A JPH01161809 A JP H01161809A
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- Japan
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は核融合用プラズマ発生用コイル、発電機用コイ
ル、リニヤモータカー用磁気浮上コイルなどいわゆる超
電導コイルの制御方法に関する。
ル、リニヤモータカー用磁気浮上コイルなどいわゆる超
電導コイルの制御方法に関する。
従来の方法としては、次のようなものが知られている。
（１）、超電導コイルの励磁途上で、コイル内要所の数
ターンに別途にパルス電流を印加し、常電導への徴候を
予知するが、適切な防止策がない。
ターンに別途にパルス電流を印加し、常電導への徴候を
予知するが、適切な防止策がない。
（２）６強制冷却式の超電導コイルシステムにおいて。
予め記憶したクエンチ時の温度変化データと実運転時の
温度変化データとを比較して、常電導への徴候を検出し
たが、適切な防止策がない。
温度変化データとを比較して、常電導への徴候を検出し
たが、適切な防止策がない。
（３）、超電導コイルの端子電圧の変化をホイートスト
ンブリッヂ等で検出していたが、適切な防止策がない。
ンブリッヂ等で検出していたが、適切な防止策がない。
従来の方式は一部のコイルにパルス電流を印加するため
の付加装置、＊小電圧差検出のためホイートストンブリ
ッヂなどを用いていたため、検出手段として複雑な付加
装置を必要とする。また、パルス電流印加ではクエンチ
を助長し、ホイートストンブリッヂでは過渡時の検出精
度が３ｊｊ％ （、防止信号として利用できない。
の付加装置、＊小電圧差検出のためホイートストンブリ
ッヂなどを用いていたため、検出手段として複雑な付加
装置を必要とする。また、パルス電流印加ではクエンチ
を助長し、ホイートストンブリッヂでは過渡時の検出精
度が３ｊｊ％ （、防止信号として利用できない。
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本発明はクエンチ現象を防止できる超電導コイルの制御
方法に関する。
方法に関する。
制御対象の超電導コイルのモデルは超電導になると、超
電導においては抵抗値が零であるため。
電導においては抵抗値が零であるため。
制御対象モデルは明確に記述すなわち伝達関数で表現さ
れうる。制御対象のモデルが超電導状態において明確に
記述されるならば、運転時超電導状態から常電導状態に
移行すると、同一入力信号に対する両者の出力において
、偏差が生じることになる。この偏差信号を過渡、定常
いずれの場合にも正常時の信号と比較することにより、
クエンチを早期に診断検出して、偏差信号に応じて冷媒
体を調整して、クエンチ現象を防止する。
れうる。制御対象のモデルが超電導状態において明確に
記述されるならば、運転時超電導状態から常電導状態に
移行すると、同一入力信号に対する両者の出力において
、偏差が生じることになる。この偏差信号を過渡、定常
いずれの場合にも正常時の信号と比較することにより、
クエンチを早期に診断検出して、偏差信号に応じて冷媒
体を調整して、クエンチ現象を防止する。
１、超電導コイルに予め定められた一定の電流が流れる
ように制御される電流制御系において。
ように制御される電流制御系において。
電源装置の入力信号を同一として、設計モデルと実モデ
ルの出力すなわち電流の偏差を異常の診断信号とする。
ルの出力すなわち電流の偏差を異常の診断信号とする。
この偏差を異常の診断信号として用いて、クエンチを防
止する。
止する。
第１図に本発明の実施例を示す。
第１図（Ａ）は超電導コイルに通電する電流制御系を示
す。電流制御系は、３なる制御対象Ｇ（これは超電導コ
イルに相当）、Ｇに電圧を供給とる２なる電源装置Ｋｐ
、Ｋｐに印加する制御信号を発生する１なる補償回路
Ｇｃ 、Ｇの出力である電流Ｉｃを検出する４なる検出
回路Ｆよりなる。
す。電流制御系は、３なる制御対象Ｇ（これは超電導コ
イルに相当）、Ｇに電圧を供給とる２なる電源装置Ｋｐ
、Ｋｐに印加する制御信号を発生する１なる補償回路
Ｇｃ 、Ｇの出力である電流Ｉｃを検出する４なる検出
回路Ｆよりなる。
ここで、Ｖｒは電流指令であり、Ｖｒ とＦの出力との
偏差がＧｃに印加されて電流フィードバック制御系が構
成される。
偏差がＧｃに印加されて電流フィードバック制御系が構
成される。
本発明は電流制御系において、超電導状態にお△
ける１０なるＧの設計モデルＧ及び５なる診断回Δ
路りを付加したことにある。ここで、Ｇは設計モデルで
あるため予め伝達関数の定数は定まっているが、Ｇは実
モデルの伝達関数であるため、伝達関数の定数は状態に
よって変化する。従って、超デルＧの状態が変り、Ｇが
例えばクエンチ状態に八 る。この場合、この偏差Ｅは過渡時、定常時の如何を問
わず、状態が変ってＧの定数が変れば、そ△ の影響はＥに生じる。徒って、予め記憶したクエ△ フチ時の偏差と実運転時のＥとを比較することにより、
クエンチの徴候を迅続に検出することかできる。
あるため予め伝達関数の定数は定まっているが、Ｇは実
モデルの伝達関数であるため、伝達関数の定数は状態に
よって変化する。従って、超デルＧの状態が変り、Ｇが
例えばクエンチ状態に八 る。この場合、この偏差Ｅは過渡時、定常時の如何を問
わず、状態が変ってＧの定数が変れば、そ△ の影響はＥに生じる。徒って、予め記憶したクエ△ フチ時の偏差と実運転時のＥとを比較することにより、
クエンチの徴候を迅続に検出することかできる。
なお、Ｇの入出力特性Ｉｃ／Ｖｃの感度は、超電導時の
コイル抵抗がコイル端子間できわめて小さく、わずかな
抵抗変化で大きな変化となって出力へ Δ こともできる。これらはεの検出手段が異なるだけで、
本質的なことではない。
コイル抵抗がコイル端子間できわめて小さく、わずかな
抵抗変化で大きな変化となって出力へ Δ こともできる。これらはεの検出手段が異なるだけで、
本質的なことではない。
第１図（Ｂ）にクエンチを防止するための冷却システム
の一例を示す。本冷却システムは、５７の超電導コイル
制御装置ＳＣＲＥＧ、３の超電導コイル、５８の液体冷
媒槽、５９の液面計。
の一例を示す。本冷却システムは、５７の超電導コイル
制御装置ＳＣＲＥＧ、３の超電導コイル、５８の液体冷
媒槽、５９の液面計。
５２の液化ヘリウムＬ Ｈｅ、５５のポンプＰ、５６の
電動機Ｍ、５３の速度制御装置５ＰＤＣＴＲ１５４の液
化制御装置及び５１のヘリウムガスよりなる。本冷却法
は液化ヘリウＡ Ｌ ＨｅにコイルＣを浸し、気化時に
Ｃを冷却する。
電動機Ｍ、５３の速度制御装置５ＰＤＣＴＲ１５４の液
化制御装置及び５１のヘリウムガスよりなる。本冷却法
は液化ヘリウＡ Ｌ ＨｅにコイルＣを浸し、気化時に
Ｃを冷却する。
Ｃが超電導状態からクエンチ徴候を示すとＣの発熱量が
多くなり、ＬＨｅの使用量も多くなる。
多くなり、ＬＨｅの使用量も多くなる。
従って、Ｃの状態変化は第１図（Ａ）の偏差信号Ｃに反
映し、εより量的にクエンチは検出可能となるので、検
出信号の大小によりポンプＰの回転数を電動機Ｍを制御
するＳＰＤ ＣＴＲで調整することにより、液化ヘリ
ウムの注入量を制御する。
映し、εより量的にクエンチは検出可能となるので、検
出信号の大小によりポンプＰの回転数を電動機Ｍを制御
するＳＰＤ ＣＴＲで調整することにより、液化ヘリ
ウムの注入量を制御する。
なお、ヘリウムガスは冷媒槽からリークする分を含め、
ＨｅＧから常時不足分を補充し、回収ＨｅＧと共に液化
制御装置ＬＱＤ ＣＴＲで液体ヘリウムＬＨ’ｅとし
て才９く。
ＨｅＧから常時不足分を補充し、回収ＨｅＧと共に液化
制御装置ＬＱＤ ＣＴＲで液体ヘリウムＬＨ’ｅとし
て才９く。
また、ここでは冷媒として液体ヘリウ１１を用いる場合
について説明したが、超電導コイルの材質によっては他
の冷媒を用いることも可能である。
について説明したが、超電導コイルの材質によっては他
の冷媒を用いることも可能である。
第２図に本発明の他の実施例を示す。
第２図（Ａ）のｖｒを電流指令とし、補償回路Ｇｃ、電
源装置Ｋｐ、制御対象Ｇ及び検出回路Ｆよりなる電流フ
ィードバック制御系は第１図（Ａ）と全く同一である。
源装置Ｋｐ、制御対象Ｇ及び検出回路Ｆよりなる電流フ
ィードバック制御系は第１図（Ａ）と全く同一である。
第２図（Ａ）において、第１△
て伝達関数表示を簡単化でき、かつＦとＦの出力へ
レベルから偏差εを演算すれば、診断信号は全て制御レ
ベルにて取扱うことができ、信号処理上便利となる。
ベルにて取扱うことができ、信号処理上便利となる。
なお、強電レベルでＩｃとＩｃとの偏差を検出する場合
には、通常差動トランスを用いる。
には、通常差動トランスを用いる。
第２図（Ｂ）は、クエンチを防止するための冷却システ
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわちコイルＣが超電導
状態からクエンチの徴候を△ 示すと、偏差信号εは超電導状態によって量的に変化し
、εの大小によりＰの回転数Ｍを制御する。
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわちコイルＣが超電導
状態からクエンチの徴候を△ 示すと、偏差信号εは超電導状態によって量的に変化し
、εの大小によりＰの回転数Ｍを制御する。
ＳＰ ＣＴＲで調整し１．ＬＨｅの流入量を制御して
、クエンチを事前に防止する。
、クエンチを事前に防止する。
第３図に他の実施例を示す。
第３図（Ａ）で第１図（Ａ）と異なる点は下記のとおり
である。
である。
（１）第３図は、■、２を電圧指令とした電圧制御系で
、電圧制御ループの内側にＶ ｒ １を電流指令とした
電流制御ループを有する。
、電圧制御ループの内側にＶ ｒ １を電流指令とした
電流制御ループを有する。
（２）第３図（Ａ）の電流制御ループは、第１図（Ａ）
においてｖｒがＶｒｔ、ＧがＧ１に変っているだけで全
く同一である。
においてｖｒがＶｒｔ、ＧがＧ１に変っているだけで全
く同一である。
（３）第３図（Ａ）の制御対象ＧはＧｌとＧ２よりなり
、Ｇ１はＩｃ／Ｖｃ特性、Ｇ２はＶｇ／Ｉｃ特性である
。
、Ｇ１はＩｃ／Ｖｃ特性、Ｇ２はＶｇ／Ｉｃ特性である
。
Δ
（４）出力信号の偏差は電圧ｖｇの偏差εを求める。
第３図（Ａ）で、２０は電圧制御系の補償回路Ｇｃｚで
、Ｖｒｘの電圧指令と出力Ｖｇを検出回路Ｆ２で検出し
て、その偏差をＧｃｚに入力する。
、Ｖｒｘの電圧指令と出力Ｖｇを検出回路Ｆ２で検出し
て、その偏差をＧｃｚに入力する。
Ｇｃｚの出力はそのまま電流指令Ｖ ｒ ｔとして用い
る。
る。
電流ループの構成及びその動作は第１図（Ａ）と全く同
一である。このようにして、第３図（Ａ）は内側に電流
ループを持った電圧制御系を構成しを第１図（Ａ）の場
合と同様にして診断して、制御対象の異状を検出する。
一である。このようにして、第３図（Ａ）は内側に電流
ループを持った電圧制御系を構成しを第１図（Ａ）の場
合と同様にして診断して、制御対象の異状を検出する。
なお、この電圧制御系の用途としては超電導発電機の励
磁装置である。このようにすれば超電導発電機へも本発
明を適用拡大することができる。
磁装置である。このようにすれば超電導発電機へも本発
明を適用拡大することができる。
第３図（Ｂ）は、クエンチを防止するための冷却システ
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわち、コイルＣが超電
導状態からクエンチの徴候へ を示すと、偏差信号Ｅは超電導状態によって量的に変化
し、εの大小によりＰの回転数Ｍを制御するＳＰ Ｃ
ＴＲで調整し、ＬＨｅの流入量を制御して、クエンチ現
象を事前に防止する。
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわち、コイルＣが超電
導状態からクエンチの徴候へ を示すと、偏差信号Ｅは超電導状態によって量的に変化
し、εの大小によりＰの回転数Ｍを制御するＳＰ Ｃ
ＴＲで調整し、ＬＨｅの流入量を制御して、クエンチ現
象を事前に防止する。
第４図に本発明の実施例を示す。
第４図（Ａ）で第３図（Ａ）と異なる点は下記のとおり
である。
である。
の差から演算している。
（２）そのため、設計モデルとしては入力をＶｃとした
時、電流を出力するモデルＧｓ を考えている。
時、電流を出力するモデルＧｓ を考えている。
このようにすることにより、第３図（Ａ）の場合の電圧
偏差を異常診断信号として用いる場合に比べ、時間的に
早い信号として異常の徴候を検出することができる。
偏差を異常診断信号として用いる場合に比べ、時間的に
早い信号として異常の徴候を検出することができる。
第４図（Ｂ）は、クエンチを防止するための冷却システ
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわち、コイルＣが超電
導状態からクエンチの徴候へ を示すと、偏差信号εは超電導状態によって量的に変化
し、Ｅの大小によりＰの回転数Ｍを制御するＳＰ Ｃ
ＴＲで調整し、Ｌ Ｈｅの流入量を制御して、クエンチ
現象を事前に防止する。
ムの一例を示す。本冷却システムの構成及び動作は第１
図（Ａ）と全く同一である。すなわち、コイルＣが超電
導状態からクエンチの徴候へ を示すと、偏差信号εは超電導状態によって量的に変化
し、Ｅの大小によりＰの回転数Ｍを制御するＳＰ Ｃ
ＴＲで調整し、Ｌ Ｈｅの流入量を制御して、クエンチ
現象を事前に防止する。
本発明によれば次のような効果が得られる。
（１）、電源装置あるいは制御対象の入力信号を用いて
制御的に異常診断を行っているので、状態把握を時間的
に早く行え、従って防止も容易。
制御的に異常診断を行っているので、状態把握を時間的
に早く行え、従って防止も容易。
（２）、設計モデルと実モデルとの状態変化をとらえて
いるので、定常状態及び過渡状態のいずれでも異常滞断
を精度よく行え、従って防止も容易。
いるので、定常状態及び過渡状態のいずれでも異常滞断
を精度よく行え、従って防止も容易。
（３）、異常診断に当り、異常を助長せしめるような信
号を印加することがなく、防止上有利。
号を印加することがなく、防止上有利。
（４）、電流偏差の場合には、超電導時の回路抵抗は微
小であるため、電流偏差に対する感度は大きい。
小であるため、電流偏差に対する感度は大きい。
（５）、制御手段にて行っており、安価である。
第１図〜第４図はそれぞれ本発明の一実施例を示す構成
図である。 １・・・補償回路、２・・・電源装置、３・・・制御対
象、４・・・検出回路、５・・・診断回路、１０・・・
制御対象の設計モデル。 （已ン 東２−囚
図である。 １・・・補償回路、２・・・電源装置、３・・・制御対
象、４・・・検出回路、５・・・診断回路、１０・・・
制御対象の設計モデル。 （已ン 東２−囚
Claims (1)
- １．超電導コイルの設計モデルの伝達関数と実モデルの
伝達関数において、同一入力に対する出力の差信号を演
算し、それを監視，診断することによつて異常を検出し
、冷媒体を調整して異常現象を防止することを特徴とす
る超電導コイルの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318911A JPH01161809A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導コイルの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318911A JPH01161809A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導コイルの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161809A true JPH01161809A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18104348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62318911A Pending JPH01161809A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 超電導コイルの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01161809A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH042717U (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-10 | ||
| JPH06297934A (ja) * | 1993-04-08 | 1994-10-25 | Toshio Takahata | 自動車内乳幼児安全保持方法およびその装置 |
| JP7513231B1 (ja) * | 2023-09-12 | 2024-07-09 | 三菱ジェネレーター株式会社 | 発電システム |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62318911A patent/JPH01161809A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH042717U (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-10 | ||
| JPH06297934A (ja) * | 1993-04-08 | 1994-10-25 | Toshio Takahata | 自動車内乳幼児安全保持方法およびその装置 |
| JP7513231B1 (ja) * | 2023-09-12 | 2024-07-09 | 三菱ジェネレーター株式会社 | 発電システム |
| WO2025057297A1 (ja) * | 2023-09-12 | 2025-03-20 | 三菱ジェネレーター株式会社 | 発電システム |
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