JPH01258406A

JPH01258406A - 直流変流器

Info

Publication number: JPH01258406A
Application number: JP63086918A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Shimada; 隆一嶋田; Masaki Tsuneoka; まさき恒岡; Tatsuya Matsukawa; 達哉松川; Toshiaki Matsuura; 松浦　敏明; Kazunori Yuasa; 湯浅　和典; Masatoshi Takeda; 正俊竹田; Eizo Kayano; 柏野　栄三
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1989-10-16
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0797534B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、直流変流器に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば米国の“ＨＡＬＭＡＲＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣ８゜ＩＮＣ，”から発行されている取扱い説明書に
示された従来の直流変流器の回路構成図であシ、図にお
いて１は１次導体、２は鉄心、３は鉄心２に巻回された
２次コイル、４は鉄心２内に設置されたホール素子等の
磁束検出素子、５は変圧器、６は変圧器５の２次側に設
けられた整流器、７はフィルタ回路、８はフィルタ回路
７からの出力を増幅する増幅器、９はフィルタ回路、１
０はゲート回路、１１はサイリスタ整流器、１２は５０
Ｈｚまたは６０Ｈｚ　の商用周波電源そして１３は負担
抵抗である。

次に動作について説明する。上記のように構成された直
流変流器は、上記の１次導体１に流れる直流電流（１次
導体電流工ｄ１）を、２次コイル３により検出するもの
である。そして、その回路はフィードバック制御系で構
成され、常に上記の１次導体１によるアンペアターンと
２次コイル３によるアンペアターンが等しいように制御
されている。

以下に、上記したフィードバック制御系の動作について
、第６図（ａ）〜（転）に示す波形図を参照しながら説
明する。直流変流器の鉄心２内には、ホール素子等の磁
束検出素子４が設置されておシ、該磁束検出素子４の電
源として商用周波電源１２が印加されている。１次導体
１に電流が流れると、上記の鉄心２にａ束が誘起され、
上記のホール素子等の磁束検出素子４は上記の磁束に比
例した電圧Ｅａを出力する。前述したように、ホール素
子等の磁束検出素子４は商用周波電源１２により駆動さ
れているため、上記の出力電圧Ｅａは第６図（ａ）に示
すような商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈ２）の電圧
波形になる。上記の磁束検出素子４からの出力電圧Ｅａ
は、変圧器５により増幅された後、整流器６により直流
電圧Ｅｄ１に変換される。上記の整流器６の出力電圧Ｅ
ｄ１を第６図（ｂ）に示す。上記の整流器６の出力電圧
Ｅｄ１は電圧リップルが大きいため、フィルタ回路７に
より平滑化し、該フィルタ回路７の出力からは第６図（
ｅ）に示す出力電圧Ｅｄ２を得ている。上記のフィルタ
回路Ｔからの出力電圧Ｅｄ２は増幅器８によって、サイ
リスタ整流器１１０点弧信号に必要なレベルまで増幅さ
れた後、最終段に設けられたフィルタ回路９によりさら
に平滑化され、第６図（ｄ）に示す直流電圧Ｅｄ５を得
ている。ゲート回路ＧＰＧ１０は、上記のフィルタ回路
９からの直流電圧Ｅｄ３によ）、上記のサイリスタ整流
器１１の点弧角をきめ、２次コイル３の印加電圧Ｅｄａ
を制御している。第６図（ｅ）に、上記のサイリスタ整
流器１１の出力電圧Ｅｄｃの波形を示す。上記のサイリ
スタ整流器１１の出力電圧Ｅｄｃ　（第６図（ｅ）参照
）は、ゲート回路ＧＰＧ　１０への入力電圧Ｅ（１５（
第６図（ｄ）参照）に比例している。そして、上記のサ
イリスタ整流器１１の出力電圧Ｅｄｃは、商用周波電源
１２を整流するために商用周波数のリップルをともなっ
ている。

上記した直流変流器は、磁束検出素子４．制御系、サイ
リスタ整流器１１によるフィードバック回路を構成して
おり、上記磁束検出素子４の出力電圧が零になるように
、すなわち２次コイル３のアンペアターンが１次導体１
のアンペアターンに等しくなるように制御されている。

そして、２次コイル３を流れる電流Ｉｄ２を測定するこ
とにょシ（例えば２次側負担抵抗１３の電圧を測定する
）、上記の１次導体１を流れる電流Ｉｄ１を計測するこ
とができる。なお、第６図（ｆ）に上記の１次導体１を
流れる電流Ｉｄ１、第６図（ロ））に２次コイル３を流
れるＩｄ２、第６図缶）に（ｅ）と同じくサイリスタ整
流上記のような従来の直流変流器では、常に磁束を零に
するように制御しているため、鉄心２０寸法が小さく全
体としてコンパクトな構成にできるものであるが、その
反面以下に説明するような問題点があった。すなわち、
サイリスタ整流器１１により２次コイル３を流れる上記
した電流Ｉｄ２を制御するものであるが、上記のサイリ
スタ整流器１１の出力電圧Ｅｄｃは、第６図（ｅ）に示
したようにリップルの大きな直流電圧Ｅｄｃになってい
る。このため、上記の２次コイル電流１ｄ２はリップル
のある電流となる。この様子は、第６図（す〜卸に示さ
れている。すなわち、第６図（ｆ）に示すように１次導
体電流Ｉｄ１が完全表面流電流にも拘らず、第６図（ｇ
）に示すように２次コイル電流Ｉ（１２には、第６図（
社）に示す直流電圧Ｅｄａによるリップル電流が重畳し
ている。上記の１次導体電流Ｉｄ１が完全な直流（電流
値Ｉ（１ｏ　）の場合でも、２次コイル電流Ｉｄ２は平
均電流値Ｉｄ、　、電流リップルΔＩの直流電流となる
。上記の電流リップルは、２次コイル３のリアクタンス
値、サイリスタ整流器１１の入力電圧Ｅｓ、サイリスタ
整流器１１０点弧角などによって異なるが、該電流リッ
プルが大きい場合には、１次導体電流Ｉｄ、の瞬時波形
を正確に測定することは不可能であるという問題点があ
った。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、２次コイルに電流リップルのない（または電流リ
ップルの非常に小さい）直流変流器を得ることを目的と
する。

晶ム〔を解決するための手段〕この発明に係る直流変流器は、２次コイルへの印加電圧
として直流増幅器の出力電圧を供給するとともに、磁束
検出素子の駆動電源を高周波電源により供給する構成と
したものである。

〔作　用〕

この発明においては、磁束検出素子を高周ｅ電源で駆動
するので、直流増幅器の出力電圧のリップルが低減され
るとともに、２次コイルへ印加する電圧が上記リップル
が低減された上記直流増幅器からの出力電圧であるので
、直流変流器の２次コイル電流のリップルを低減するこ
とができ、１次導体電流の瞬時波形を正確に測定するこ
とができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図であシ、
１〜Ｂ、１３は上記従来の直流変流器と全く同一のもの
である。１４は直流増幅器、そして１５は高周波電源で
ある。この発明の一実施例においても、従来の場合と同
様にフィードバック制御系を構成しているが、第５図に
示したサイリスタ整流器１１０代シに直流増幅器１４が
、そしてホール素子等の磁束検出素子４の駆動用電源と
して商用周波電源１２の代シに高周波電源１５がそれぞ
れ設けられている。なお、２次コイル３に印加する直流
電圧Ｅｄｃを平滑化するために、出力にリップルのない
上記の直流増幅器１４が用いられるが、該直流増幅器１
４の出力電圧Ｅｄｃは入力電圧Ｅｄ３に比例するため、
上記した２次コイル電流Ｉｄ２を平滑化するＫは、上記
の入力電圧Ｅｄ５のリップルを低減する必要がある。

上記のように構成された直流変流器においては、フィル
タ回路７および９０時定数を大きくすれば、当然上記の
直流増幅器１４への入力電圧Ｅｄ５のリップルは小さく
なるが、応答時間も遅れることになシ、１次導体電流Ｉ
ｄ、の急峻な変化に追従できなくなる。このような理由
から、上記のフィルタ回路７および９０時定数を大きく
して、上記の入力電圧Ｅｄ５のリップルを小さくするこ
とは好ましくない。

この発明においては、上記のフィルタ回路７および９の
時定数は従来と同値とし、かつ直流増幅器１４への入力
電圧Ｅｄ３のリップルを小さくスルために、ホール素子
等の磁束検出素子４に印加する電源を、従来の商用周波
電源から高周波電源１５にかえたものである。

第２図（ａ）〜（ｅ）に、上記の直流増幅器１４を用い
るとともに、磁束検出素子４を商用周波電源で駆動した
場合の直流変流器の各部の電圧波形を示す。

第２図（ａ）は磁束検出素子４の出力電圧波形Ｅａ、（
ｂ）は整流器６の出力電圧波形Ｋｄ１、（ｃ）はフィル
タ回路Ｔの出力電圧波形Ｅａｚ　、（ｄ）はフィルタ回
路９の出力電圧波形Ｅｄ３　、（ｅ）は直流増幅器１４
の出力電圧波形Ｅｄｃである。上記第２図（ｅ）に示し
た直流電圧波形Ｅｄｃ　（直流増幅器１４の出力波形）
は、第６図（ｅ）に示した直流電圧波形Ｋｄｃ　（サイ
リスタ整流器１１の出力波形）に比べてリップルは非常
に小さくなっている。第２図（ｅ）の電圧リップルをさ
らに小さくするためには、この発明のように上記の直流
増幅器１４と、高周波電源１５で駆動される磁束検出素
子４を用いた直流変流器とすればよい。

第３図（ａ）〜（ｅ）に、上記の直流増幅器１４を用い
るとともに、磁束検出素子４を高周波電源１５で駆動し
た場合の直流変流器の各部の電圧波形を示す。第３図（
ａ）は磁束検出素子４の出力電圧波形Ｅ＆、（ｂ）は整
流器６の出力電圧波形Ｅ（１１、（ｃ）はフィルタ回路
７の出力電圧波形Ｅａｚ　、（ｄ）はフィルタ回路９の
出力電圧波形Ｅｄ３、（ｅ）は直流増幅器１４の出力電
圧波形Ｅｄｃであシ、−例として上記の磁束検出素子４
の駆動周波数を１００Ｈｚとした場合である。

上記のフィルタ回路Ｔ、フィルタ回路９の値が同じ場合
、ホール素子等の磁束検出素子４の駆動周波数を５０Ｈ
ｚから１００ＨｚＫ２倍にすると、第３図（ｅ）に示し
た直流増幅器１４の出力電圧波形Ｅｄｃのリップル電圧
は、第２図（ｅ）に示した電圧リップルの約１／２とな
る。さらに１上記の磁束検出素子４の駆動周波数を大き
くしていくと、第３図（ｅ）に示したリップル電圧を小
さくすることができる。

なお、この発明による直流変流器の１欠場体電流Ｉ（１
１、２次コイル電流Ｉ（１２、直流増幅器１４の出力電
圧波形Ｅｄｃの一例を第４図（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ
示す。第４図かられかるように、（Ｃ）に示す直流増幅
器１４の出力電圧リップルが小さいため、（ｂ）に示す
ように２次コイル電流Ｉｄ２のリップル電流Δ工はほと
んど零となる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、直流変流器の２次コイ
ルへの印加電圧として直流増幅器の出力電圧を供給する
とともに、磁束検出素子の駆動電源を高周波電源により
供給する構成としたので、直流変流器の２次コイル電流
のリップルを零にすることができ、従来の直流変流器に
比べて非常に精度よく１次導体電流Ｉｄ１の瞬時波形を
正確に測定できる効果がある。

なお、上記実施例においては、１次側が導体である直流
変流器に限定して説明したが、この発明は１次コイルを
もつ直流変流器にも適用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す直流変流器の回路構
成図、第２図（ａ）〜（ｅ）は直流増幅器を用いるとと
もに磁束検出素子を商用周波数電源で駆動した場合の上
記直流変流器の各部の電圧波形図、第３図（＆）〜（ｅ
）は直流増幅器を用いるとともに磁束検出素子を高周波
電源で駆動した場合の上記直流変流器の各部の電圧波形
図、第４図（＆）〜（ｃ）はそれぞれこの発明による直
流変流器の１次導体電流Ｉｄ１　、２次コイルＩｄ２．
直流増幅器の出力電圧波形Ｅｄｃを示す波形図、第５図
は従来の直流変流器の回路構成図、第６図（ａ）〜缶）
は従来の上記直流変流器の動作を説明するための電圧ま
たは電流波形図である。図において、１は１次導体、２は鉄心、３は２次コイル
、４は磁束検出素子、１４は直流増幅器、１５は高周波
電源である。なお、各図中同一符号は同一または和光部分を示す。代　理　人　　大　　岩　　増　　雄第と図第３図Ｅｄ＋　　（ｋ）１第４図一５ｒＩＩ＄第６図１１１１１１　　　”’

Claims

【特許請求の範囲】

鉄心と、該鉄心に巻回された２次コイルと、上記鉄心内
に設置された磁束検出素子とを有し、１次コイルまたは
１次導体に電流が流れた場合に、上記磁束検出素子によ
り上記鉄心内の磁束を検出し、上記磁束が零になるよう
に上記２次コイル電流を制御するようにした直流変流器
において、上記磁束検出素子を駆動する電源を高周波電
源とするとともに、上記２次コイル電流を制御するため
の電源として直流増幅器からの出力電圧を上記２次コイ
ルに印加したことを特徴とする直流変流器。