JPH02226703A - Electromagnet coil power supply apparatus - Google Patents

Electromagnet coil power supply apparatus

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JPH02226703A
JPH02226703A JP4518689A JP4518689A JPH02226703A JP H02226703 A JPH02226703 A JP H02226703A JP 4518689 A JP4518689 A JP 4518689A JP 4518689 A JP4518689 A JP 4518689A JP H02226703 A JPH02226703 A JP H02226703A
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JP
Japan
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current
voltage
output
electromagnetic coil
error detector
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Pending
Application number
JP4518689A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Shigenobu
重信 正広
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable coil current to follow a current set value very precisely by calculating and setting an electromagnet coil voltage with reference to a current error in the previous cycle by self-learning tuning. CONSTITUTION:Output from a current error detector 9 is accumulated and stored every cycle in a memory 15a of a voltage reference calculating means 15. Output from a current reference setting device 8 and output from an accumulating and storing means 15b are added together by a current reference adder 15c and a current reference calculator 15d calculates an estimated value of an electromagnet voltage and sets a voltage reference value Vref that is corrected every cycle. Thus, output of the current error detector 9 is converged to an approximately fixed value by the self-learning tuning system correcting the reference value Vref repeatedly. Thereby, it is possible to obtain electromagnet coil current following a current set value with high precision, without increasing a total numer of switching operations of an electric powder converter 2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子、或いは隔子などを高エネルギーに加
速するS OR(Synchrotron 0rbit
alRadiation)用の電磁石コイル電源装置に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is an SOR (Synchrotron 0rbit) that accelerates electrons or separators to high energy.
This invention relates to an electromagnetic coil power supply device for radio waves.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、例えば、日立評論、 Vol、60. No
、10(197B−10)に示された従来の電磁石コイ
ル電源装置の構成を示すブロック図であり、図において
、1は交流電源、2は交流を直流に、或いは直流を交流
に変換する電力変換器、3は直流リアクトル3aおよび
その抵抗分3bとコンデンサ3cとから成るフィルタ、
4は抵抗4aとインダクタンス4bとで表わされる電磁
石コイルである。
FIG. 3 is shown in, for example, Hitachi Hyoron, Vol. 60. No
, 10 (197B-10), in which 1 is an AC power source and 2 is a power converter for converting AC into DC or DC into AC. 3 is a filter consisting of a DC reactor 3a, its resistance 3b, and a capacitor 3c;
4 is an electromagnetic coil represented by a resistance 4a and an inductance 4b.

5は前記電磁石コイル4に流れる電流を検出する電磁石
コイル電流検出手段としての直流電流センサで、例えば
直流変流器のようなものである。
Reference numeral 5 denotes a DC current sensor serving as an electromagnetic coil current detection means for detecting the current flowing through the electromagnetic coil 4, and is, for example, a DC current transformer.

そして、この直流電流センサ5は電磁石コイル4と直列
に接続されている。6は電磁石コイル4の電圧を検出す
る電磁石コイル電圧検出手段としての直流電圧センサで
、例えば分圧器のようなものである。7は交流電源lの
電圧の大きさを検出する交流電圧検出手段としての交流
電圧センサで、例えば計器用変圧器のようなものである
。8は電力変換器2を制御し電磁石コイル電流i、の大
きさを定めるための電流基準設定器、9は電流誤差検出
器、10は電流コントローラ、11は電圧基準設定器、
12は電圧誤差検出器、13は電圧コントローラ、14
は交流電圧センサ7から出力される交流電源lの電圧の
周期に同期して電力変換器2の制御角を定めるための点
弧位相回路であり、この点弧位相回路14、上記電流基
準設定器8、電流誤差検出器9、電流コントローラ10
、電圧基準設定器11、電圧誤差検出器12、電圧コン
トローラ13とで制御回路20を構成している。
This DC current sensor 5 is connected in series with the electromagnetic coil 4. Reference numeral 6 denotes a DC voltage sensor serving as an electromagnetic coil voltage detection means for detecting the voltage of the electromagnetic coil 4, and is, for example, a voltage divider. Reference numeral 7 denotes an AC voltage sensor serving as an AC voltage detection means for detecting the magnitude of the voltage of the AC power source 1, and is, for example, a voltage transformer. 8 is a current reference setter for controlling the power converter 2 and determining the magnitude of the electromagnet coil current i; 9 is a current error detector; 10 is a current controller; 11 is a voltage reference setter;
12 is a voltage error detector, 13 is a voltage controller, 14
is a firing phase circuit for determining the control angle of the power converter 2 in synchronization with the cycle of the voltage of the AC power supply l output from the AC voltage sensor 7, and this firing phase circuit 14 and the current reference setting device 8, current error detector 9, current controller 10
, a voltage reference setter 11, a voltage error detector 12, and a voltage controller 13 constitute a control circuit 20.

次に第3図の動作を第4図のタイムチャートを参照して
以下に説明する。まず、定常状態において時刻t・は電
磁石コイル電流i、の前サイクルの完了、すなわち次の
新しいサイクルの始まりであり、この新しいサイクルは
時刻t、でlサイクルを完了する。そして次の新しいサ
イクルに入る。
Next, the operation shown in FIG. 3 will be explained below with reference to the time chart shown in FIG. First, in the steady state, time t is the completion of the previous cycle of electromagnet coil current i, ie the beginning of the next new cycle, and this new cycle completes l cycles at time t. Then the next new cycle begins.

例えばSORにおいて要求され名電磁石コイル電流i、
は、第4図(a)に示すように、演算増幅器、或いはマ
イクロプロセッサなどを用いて構成される電流基準設定
器8の出力l1.、に相似な周期Tなる三角波(或いは
台形波)であり、時刻L+より立ち上がり、時刻t、で
I 、axに達し、また時刻t、でI□ヨであった電磁
石コイル電流i、は時刻t、でOに立ち下がる。
For example, the electromagnet coil current i required in SOR,
As shown in FIG. 4(a), the output l1. It is a triangular wave (or trapezoidal wave) with a period T similar to , and it rises from time L+, reaches I ax at time t, and the electromagnet coil current i, which was I□Y at time t, is at time t. , and falls to O.

従って、電磁石コイル4の両端p−nに印加すべき電圧
V、は、電磁石コイル電流l、の立ち上げ時(1,−1
tの期間)には、 V、−L@(d i@/d t)+R,1,−・−・・
・ (1)但し、Lai電磁石コイル4のインダクタン
ス4bRmi電磁石コイル4の抵抗4a とnを1準電位とした正極性であり、上記電力変換器2
のサイリスタの制御角αは、90°以下で運転される。
Therefore, the voltage V to be applied to both ends p-n of the electromagnetic coil 4 is (1, -1
t period), V, -L@(d i@/d t)+R,1,-・-・・
(1) However, the inductance 4b of the Lai electromagnet coil 4, the resistance 4a and n of the Rmi electromagnet coil 4 are of positive polarity with 1 quasi-potential, and the power converter 2
The control angle α of the thyristor is operated at 90° or less.

また、電磁石コイル電圧V、の立ち下げ時(tx−1,
の期間)に必要な電圧は、 v−−L−(d i −/ d t ) + Ra i
 a ”・”・(2)となるので、上記サイリスタの制
御角αを90″以上遅らすように運転する。
Also, when the electromagnet coil voltage V, falls (tx-1,
The voltage required for the period) is v−−L−(d i −/d t ) + Ra i
a ”・”・(2) Therefore, the control angle α of the thyristor is operated so as to be delayed by 90″ or more.

なお、第4図俤)は、電磁石コイル電圧V、の波形、同
図(C)は電流誤差ε五の波形を示している。
4) shows the waveform of the electromagnet coil voltage V, and FIG. 4(C) shows the waveform of the current error ε5.

このように、電流基準設定器8の出力(=設定値)指令
値に従って電力変換器2は時刻り、以降も周期的にサイ
リスタの制御角αを制御して、電磁石コイル4に三角波
を供給する。
In this way, the power converter 2 clocks in accordance with the output (=set value) command value of the current reference setting device 8, and thereafter periodically controls the control angle α of the thyristor to supply a triangular wave to the electromagnetic coil 4. .

なお、フィルタ3の直流リアクトル3a及びコンデンサ
3Cは、電力変換器2を制御することにより発生する直
流電圧のリップル(電源周波数の整数倍のリップル)を
平滑し、電磁石コイル4ヘリツプルの少ない電流を流す
ようにしている。
Note that the DC reactor 3a and capacitor 3C of the filter 3 smooth the DC voltage ripples (ripples that are integral multiples of the power supply frequency) generated by controlling the power converter 2, and allow a current with less helix pull to flow in the electromagnetic coil 4. That's what I do.

ところで、上述のようなSORの電磁石コイル4の電源
は、電磁石コイル電流taの基準設定値ir*tに対し
て、高精度で追従する電流制御が要求される。
By the way, the power supply for the electromagnetic coil 4 of the SOR described above is required to perform current control that follows the reference setting value ir*t of the electromagnet coil current ta with high precision.

例えば、三角波電流の立ち上がり、または立ち下がり時
に要求される電磁石コイル電流i、′の値はその最大値
に対して数〜100%の範囲で、三角波の電流設定基準
値I Patの追随精度εが要求される。その時の電磁
石コイル電流1.の具体的な追随精度は例えば、電流基
準設定器8の電流設定基準値i1..の±104のオー
ダーで行われる。
For example, the value of the electromagnet coil current i,' required at the rise or fall of the triangular wave current is in the range of several to 100% of its maximum value, and the tracking accuracy ε of the triangular wave current setting reference value I Pat is required. Electromagnet coil current at that time 1. The specific tracking accuracy is, for example, the current setting reference value i1. of the current reference setting device 8. .. This is done on the order of ±104.

但し、前記追随精度εは次のように定義される。However, the tracking accuracy ε is defined as follows.

ε−(12,t−ta)/l、、t  ・・・・・・ 
(3)そのためには、電力変換器2の制御応答を高速化
する必要がある。そこで電力変換器2は構成相数を12
相、あるいは24相、・・・・・・と増やして電源周波
数の1サイクル中でのサイリスクスイッチングトータル
回数を増大させるようにしている。
ε-(12,t-ta)/l,,t...
(3) For this purpose, it is necessary to speed up the control response of the power converter 2. Therefore, the number of constituent phases of power converter 2 is 12.
phase, or 24 phases, etc., to increase the total number of si-risk switching in one cycle of the power supply frequency.

しかし、この場合には経済的、または実装技術的に制約
があり、−船釣には24相程度が良く用いられている。
However, in this case, there are restrictions in terms of economy or implementation technology, and - about 24 phases are often used for boat fishing.

また、その電力変換器2の制御系は、第3図に示すよう
に、直流電圧センサ6→電圧誤差検出器12→電圧コン
トローラ13→点弧位相回路14→電力変換器2→フィ
ルタ3で構成される電圧マイナーループと、この電圧マ
イナーループ→電磁石コイル4→直流電流センサ5→電
流誤差検出器9→電流コントローラ10で構成される電
流メジャーループで構成されている。
The control system of the power converter 2 is composed of the DC voltage sensor 6 → voltage error detector 12 → voltage controller 13 → ignition phase circuit 14 → power converter 2 → filter 3, as shown in FIG. This voltage minor loop is comprised of a voltage minor loop, and a current major loop that is constructed from the voltage minor loop→electromagnetic coil 4→DC current sensor 5→current error detector 9→current controller 10.

従って、従来の電磁石コイル電源装置は、電流メジャー
ループより略1ケタ速い応答速度を持つ電圧マイナール
ープを制御系として有しているので、電流基準設定器8
から出力される電流基準値1rsfと予め測定しておい
た電磁石コイル4の特性(L、、R,)とから該電磁石
コイル4の電圧基準値v1..を電圧基準設定器11で
計算し、電圧誤差検出器12を経て電圧コントローラ1
3に制御偏差ε9を与えて電磁石コイル電流i、を高精
度で電流基準値1 rafに追随するようにしている。
Therefore, since the conventional electromagnetic coil power supply device has a voltage minor loop as a control system, which has a response speed approximately one order of magnitude faster than the current major loop, the current reference setter 8
The voltage reference value v1. .. is calculated by the voltage reference setter 11, and then sent to the voltage controller 1 via the voltage error detector 12.
3 is given a control deviation ε9 so that the electromagnet coil current i follows the current reference value 1 raf with high accuracy.

次に第3図に示した制御回路20内の電流コントローラ
10および電圧コントローラ13の動作について以下に
説明する。
Next, the operations of the current controller 10 and voltage controller 13 in the control circuit 20 shown in FIG. 3 will be explained below.

まず、第3図に示した電磁石コイル電源装置の伝達関数
を図で表現すると、第5図のブロック線図で表わすこと
ができる。また、前記第5図において、電圧マイナール
ープは破線の部分であり、この部分を書き直すと第6図
のように簡略して表わせ、また電流メジャーループは第
7図のように表わすことができる。
First, if the transfer function of the electromagnetic coil power supply device shown in FIG. 3 is expressed graphically, it can be represented by the block diagram shown in FIG. In addition, in FIG. 5, the voltage minor loop is indicated by a broken line, and if this portion is rewritten, it can be represented simply as shown in FIG. 6, and the current major loop can be represented as shown in FIG. 7.

ただし、G vmc j! (s)は電圧マイナールー
プ伝達関数である。
However, G vmc j! (s) is the voltage minor loop transfer function.

上記の第6図および第7図は、それぞれ次のようなパラ
メータで演算が行われる。すなわち、(a)  第6図
の場合 制御対象 i (14,2及び3)−Cg(s)・Gp
(s)・Gf(s)フィードバックゲイン;(6)→K
 v (s)コントローラ(補償回路) : (13)
 →G vc (s)制御量iVa 目標イ直;V、、。、十Δvr*を 制御偏差 ; ε。
The calculations shown in FIGS. 6 and 7 above are performed using the following parameters, respectively. That is, (a) In the case of Fig. 6, the controlled object i (14, 2 and 3) - Cg(s)・Gp
(s)・Gf(s) feedback gain; (6)→K
v (s) Controller (compensation circuit): (13)
→G vc (s) Controlled amount iVa Target direct; V, . , ten Δvr* control deviation; ε.

(ロ)第7図の場合 制御対象 ;  (Gvmcj!(s)及び4)→Gv
mc1(s) ・Gs(s) フィードバックゲイン;(5)→K c (s)コント
ローラ(補償回路);(10)→Gcc(s)制御量;
i 目標値i1r*r 制御偏差 ; ε。
(b) In the case of Fig. 7, the controlled object; (Gvmcj!(s) and 4) → Gv
mc1 (s) ・Gs (s) Feedback gain; (5) → K c (s) controller (compensation circuit); (10) → Gcc (s) control amount;
i Target value i1r*r Control deviation; ε.

から成るフィードバック制御である。This is a feedback control consisting of:

このフィードバック制御では、制御量の値をフィードバ
ックすることによって目標値と比較し、その差の制御偏
差をできるだけ速(小さくするようにコントローラ(補
償回路)が設計される。すなわち、コントローラは、制
御対象の特性の欠陥を補うある種の補償回路であり、比
例、積分、微分などの要素を単独、或いは適当に組み合
わせて構成される。
In this feedback control, the controller (compensation circuit) is designed to feed back the value of the controlled variable and compare it with the target value, and to reduce the control deviation of the difference as quickly (as small as possible).In other words, the controller It is a kind of compensation circuit that compensates for defects in the characteristics of the circuit, and is constructed by using proportional, integral, differential, etc. elements singly or in appropriate combinations.

従って、 電流コントローラ10の出力 ΔV raf−Gcc(s)・ε直  ・・・・・・・
・・ (4)電圧コントローラ13の出力 θ、、t−Gcv(s)・g、  ・・・””  (5
)となる。
Therefore, the output of the current controller 10 ΔV raf-Gcc(s)・ε direct ・・・・・
... (4) Output θ of voltage controller 13,, t-Gcv(s)・g, ..."" (5
).

例えば、コントローラが比例要素の場合には、Gcc(
s) = KccSGcv(s) = Kcν となる
For example, if the controller is a proportional element, Gcc (
s) = KccSGcv(s) = Kcν.

但し、Kcc及びKCV;定数 次に電圧基準設定器11は、下記の(6)、 (7)式
で示すように電圧基準値vvatを出力する。
However, Kcc and KCV are constants. Next, the voltage reference setter 11 outputs the voltage reference value vvat as shown in the following equations (6) and (7).

(^)電流の立ち上げ時(第4図1.−1.の期間)V
r*e−Lm(d i raf/dL) +Ra・l 
rat +・・・・・(6)(B)電流の立ち下げ時(
第4図g−t、の期間)V rat−−Lm(d i 
vat /dt) + Rm・i rat・・・(7)
(C)電圧誤差検出器12は、下記(8)式で示すよう
に単なる加算・減算を行う。
(^) When the current starts up (period of 1.-1. in Figure 4) V
r*e-Lm(d i raf/dL) +Ra・l
rat +... (6) (B) When the current falls (
Fig. 4g-t, period)V rat--Lm(d i
vat/dt) + Rm・i rat...(7)
(C) The voltage error detector 12 simply performs addition and subtraction as shown in equation (8) below.

電圧誤差検出器12の出力 εvm y rsf+ΔV raw  V ah”  
”’ ”’ (8)但し、■、″ ; 直流電圧センサ
6の出力(D)電力変換器2の直流出力 Ed=Ks3Cosα    畳・費−◆・・・働 (
9)Ed−に、・θ7..     ・・・・・・・・
・ QΦ但し、Ks、Kg:定数 θ1.t ;電圧コントローラ13の出力α;電力変換
器2のサイリスタの 制御角 上記(9)、 0ω式より、 α−arc Cos ((Kg/Ks) ・θ−t) 
−”(11)となる、従って、点弧位相回路14におい
ては、電圧コントローラ13の出力θratに応じて、
上記(11)式で示すように電力変換器2のサイリスタ
の制御角αが演算される。
Output of voltage error detector 12 εvm y rsf+ΔV raw V ah”
``'''' (8) However, ■, ″; Output of DC voltage sensor 6 (D) DC output of power converter 2 Ed=Ks3Cosα Tatami・cost−◆・・・Work (
9) Ed-, ·θ7. ..・・・・・・・・・
・QΦHowever, Ks, Kg: constant θ1. t; Output α of voltage controller 13; Control angle of thyristor of power converter 2 From the above equation (9) and 0ω, α-arc Cos ((Kg/Ks) ・θ-t)
Therefore, in the ignition phase circuit 14, depending on the output θrat of the voltage controller 13,
The control angle α of the thyristor of the power converter 2 is calculated as shown in equation (11) above.

そして、下記第8図に示すように、上記サイリスタの制
御角αは、交流電圧センサ7で検出される交流型R1の
波形に同期してαの位相差をもつ点弧パルスとして点弧
位相回路14から出力される。
As shown in FIG. 8 below, the control angle α of the thyristor is controlled by the firing phase circuit as a firing pulse having a phase difference of α in synchronization with the waveform of the AC type R1 detected by the AC voltage sensor 7. It is output from 14.

また1、直流電圧センサ6は一般的に第9図のように分
圧器と絶縁増幅器とを組合わせて直流回路のp−n間の
電圧を単に検出するようにしている。
Further, 1. The DC voltage sensor 6 generally uses a combination of a voltage divider and an isolation amplifier as shown in FIG. 9 to simply detect the voltage between p and n of the DC circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の1磁石コイル電源装置は以上のように構成されて
いるので、三角波の立ち上がり初期の数%付近の電流領
域においては電力変換器2の遅延特性により電力基準設
定値の指令に充分追従した電磁石コイル電流i、が得ら
れず、SORへのビーム入射が不可能となる等の課題が
あった。
Since the conventional one-magnet coil power supply device is configured as described above, the electromagnet sufficiently follows the command of the power standard setting value due to the delay characteristics of the power converter 2 in the current range of around a few percent at the beginning of the rise of the triangular wave. There were problems such as not being able to obtain the coil current i, making it impossible to inject the beam into the SOR.

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、制御回路に電磁石コイル4の電圧基準演算手段
を備え、電磁石コイル電流i、のlサイクル毎に該電圧
基準値V1..を自己学習的チューニングにより補正す
るようにする。そして三角波の立ち上がり初期および立
ち下がり末期において電磁石コイル電流i、の追随が電
流基準設定値に対して高精度に行われる電磁石コイル電
源装置を得ることを目的とする。
This invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a control circuit that includes a voltage reference calculation means for the electromagnetic coil 4, and calculates the voltage reference value V1. .. is corrected by self-learning tuning. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic coil power supply device in which the electromagnetic coil current i follows the current reference setting value with high accuracy at the beginning of the rise and the end of the fall of the triangular wave.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る電磁石コイル電源装置は、1サイクル前
の電流基準設定器の出力と電磁石コイル電流検出手段の
出力との誤差を時系列毎に格納しておくメモリを設け、
このメモリの内容を毎サイクル時系列毎に累積格納手段
に累積すると共に、前記電流基準設定器の出力と累積格
納手段の出力との加算を電流基準加算器によって実行し
、前記電流基準加算器の出力と電磁石コイルのインダク
タンスL、及び抵抗R,とより電磁石コイルの電圧基準
値を毎サイクル演算し、かつ修正する電圧基準演算手段
を制御回路に具備し、自己学習的チューニングにより電
磁石コイル電流を電流基準設定価に合わせるようにした
ものである。
The electromagnetic coil power supply device according to the present invention is provided with a memory that stores the error between the output of the current reference setting device one cycle before and the output of the electromagnetic coil current detection means for each time series,
The contents of this memory are accumulated in the accumulation storage means for each cycle in time series, and the current reference adder adds the output of the current reference setter and the output of the accumulation storage means. The control circuit is equipped with a voltage reference calculation means that calculates and corrects the voltage reference value of the electromagnet coil every cycle from the output, the inductance L of the electromagnet coil, and the resistance R, and adjusts the electromagnet coil current by self-learning tuning. This is to match the standard price.

〔作 用〕[For production]

この発明における電磁石コイル電源装置は、毎回、前サ
イクルの電流基準設定器の出力と電磁石コイル電流との
誤差をメモリに格納し、該誤差に基づき電磁石コイル電
圧を予め修正演算する自己学習的チューニングを電圧基
準演算手段により実行し、SORの電磁石コイルに供給
される電流の立石上げ初期、および立ち下げ末期の電流
基準設定値に対しても高精度に追随する電磁石コイル電
流が得られ、SORへのビーム入射を可能とする。
The electromagnet coil power supply device according to the present invention stores the error between the output of the current reference setter and the electromagnet coil current in the previous cycle in the memory every time, and performs self-learning tuning in which the electromagnet coil voltage is corrected in advance based on the error. This is executed by the voltage reference calculation means, and it is possible to obtain an electromagnetic coil current that accurately follows the current reference set value at the beginning of rising and the end of falling of the current supplied to the electromagnetic coil of the SOR, and the Enables beam injection.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する0図中
、第3図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
1図において、15は電圧基準演算手段であり、電流基
準設定器8の出力1rafと直流電流センサ5の出力と
の差を時系列毎に格納するメモリ15aと、このメモリ
15.aの内容を時系列毎に毎サイクル累積して格納す
る累積格納手段15bと、電流基準加算器15c、及び
電磁石コイル4の電圧基準演算器15dとから構成され
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. In FIG. 1, the same parts as in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. A memory 15a that stores the difference between the output 1raf of the DC current sensor 5 and the output of the DC current sensor 5 for each time series; It is composed of an accumulation storage means 15b that accumulates and stores the contents of a in each cycle in time series, a current reference adder 15c, and a voltage reference calculator 15d for the electromagnetic coil 4.

これらの制御回路21は、演算増幅器のようなハードウ
ェア(H/W)で、あるいはマイクロプロセッサによる
ソフトウェア(S/W)で構築されている。
These control circuits 21 are constructed using hardware (H/W) such as an operational amplifier or software (S/W) using a microprocessor.

次に動作について説明する。ここでは第3図に示した従
来の電磁石コイル電源装置の相違点についてのみ第1図
及び第2図を参照して説明する。
Next, the operation will be explained. Here, only the differences between the conventional electromagnetic coil power supply device shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、電流基準設定器8の出力i ratに高精度で追
随した出力電流(すなわち電磁石コイル電流ta)を得
るために次のような制御を行う。
First, in order to obtain an output current (that is, electromagnet coil current ta) that follows the output i rat of the current reference setting device 8 with high precision, the following control is performed.

すなわち、この発明に係る電磁石コイル電源装置は、電
圧基準演算手段15のメモリ15aにより各サイクル毎
に電流誤差検出器9の出力εiを下記(13)式、及び
第2図(a)、 Cb)に示すように時系列(t=1.
2.3.・・・i)毎に格納する。更に、このメモリ1
5aの格納内容は累積格納手段15bにより下記(12
)式、及び第2図(C)に示す時系列毎に毎サイクル累
積格納される。
That is, the electromagnetic coil power supply device according to the present invention uses the memory 15a of the voltage reference calculation means 15 to calculate the output εi of the current error detector 9 for each cycle using the following equation (13) and FIGS. 2(a) and 2(Cb). As shown in the time series (t=1.
2.3. ...store for each i). Furthermore, this memory 1
The storage contents of 5a are stored in the following (12) by the cumulative storage means 15b.
) and the time series shown in FIG. 2(C) are cumulatively stored every cycle.

t rat”  (t)  −Σ と五(D<5−n但
し、 ε1(t) +11−11 = i raf(t)。−
111a(t) +11−11・・・・・・ (13) 但し、 i rar(t) 1m−11;電流基準設定器8の出
力l a(t) +ll−11;直流電流°センサ5の
出力n−2;2サイクル前を表わす添え字 n  l  ;1サイクル前を表わす添え字L −1,
2,3,・・・・・・l E ;1サイクル中のサンプリング数 (メモリの最大使用数) K ;該電源装置の運転サイクル数 そして、電流基準設定器8の出力1rmtと前記累積格
納手段15bの出力 i reばは、電流基準加算器1
5cにより下記(14)式のように加算される。
t rat” (t) −Σ and five (D<5−n, ε1(t) +11−11 = i raf(t).−
111a(t) +11-11... (13) However, i rar(t) 1m-11; Output of current reference setter 8 l a(t) +ll-11; Output of DC current degree sensor 5 n-2; Subscript n l representing 2 cycles before; Subscript L −1 representing 1 cycle before;
2, 3,...l E ; Number of samplings in one cycle (maximum number of memory usage) K ; Number of operating cycles of the power supply device, and output 1rmt of the current reference setting device 8 and the cumulative storage means The output of 15b is the current reference adder 1
5c, it is added as shown in equation (14) below.

is” (t)= ir*t(t)十trar”(t)
 ’・・・・・(14)次に、電圧基準演算器15dに
おいては、電流基準加算器15cの出力11′と電磁石
コイル4のインダクタンス4bの値し、及び抵抗4aの
値R,とより電磁石電圧の大きさの推定演算を実行し、
次のようにして電圧基準値v11を設定する。
is” (t) = ir*t(t) ten trar”(t)
(14) Next, the voltage reference calculator 15d calculates the output 11' of the current reference adder 15c, the value of the inductance 4b of the electromagnetic coil 4, the value R of the resistor 4a, and the electromagnet Performs voltage magnitude estimation calculation,
The voltage reference value v11 is set as follows.

すなわち、電圧基準値V refを従来の(6)、 (
7)式に対して次の(15)、 (16)式のように修
正する。
That is, the voltage reference value V ref is converted to the conventional (6), (
7) Modify equations as shown in equations (15) and (16) below.

電流の立ち上げ時に電磁石コイル4の両端に印加する電
圧V、の基準値Vrafは、 V rat=LL、(d i a”/ d t ) +
 Re i m” ”・・・(15)また、電流の立ち
下げに必要な電圧V、の基準値V ratは電圧基準演
算器15dにより出力され(16)式で表わされる。
The reference value Vraf of the voltage V applied to both ends of the electromagnetic coil 4 when the current starts up is V rat = LL, (d i a”/d t ) +
Re i m'' (15) Further, the reference value V rat of the voltage V required for decreasing the current is output from the voltage reference calculator 15d and is expressed by equation (16).

Vrmt=  Lm(d Is”/ d t)+R@i
m” ”’(16)但し、■、とVrsfの間には、 v、=K・vr@、      ・・・・・・・・・・
・・(17)K;定数 の関係がある。
Vrmt=Lm(dIs”/dt)+R@i
m” ”’ (16) However, between ■ and Vrsf, v, = K・vr@, ・・・・・・・・・・・・
...(17) K: There is a constant relationship.

上記(12)〜(17)式で表わされる演算或いは処理
は、電磁石コイル電源装置が動作する毎サイクル毎に行
われる。
The calculations or processes expressed by the above equations (12) to (17) are performed every cycle when the electromagnetic coil power supply device operates.

以上のような電磁石コイルの電圧基準値Vrafの補正
を繰り返し行う自己学習的チューニングにより、前記(
13)式で求めた電流誤差検出器9の出力(電流誤差ε
i (t) (−1) )の1個のデータは、各々m回
後にほぼ一定値に収束する。
Through self-learning tuning that repeatedly corrects the voltage reference value Vraf of the electromagnetic coil as described above, the above (
13) The output of the current error detector 9 (current error ε
One piece of data i (t) (-1) ) converges to a substantially constant value after m times.

すなわち、最初、電流誤差εr (t) ta−t)が
正であれば、次のサイクルでは電流基準値がεr (t
) to−z+だけ大きくなるように補正され−るので
電磁石コイル電流i、も前回の演算結果より少し増大し
、その結果次のサイクルにおいては電流誤差ε1(tL
a−nは前回よりも少なくなる。更に、次のサイクルで
も同様の演算処理が行われるので、ついにはεゑ(1)
  ≦ε、五いζOとなる。
That is, if the current error εr (t) ta-t) is positive at first, then in the next cycle the current reference value is εr (t
) Since the electromagnet coil current i is corrected to become larger by to-z+, the electromagnet coil current i also increases slightly from the previous calculation result, and as a result, in the next cycle, the current error ε1(tL
a-n will be less than last time. Furthermore, the same calculation process is performed in the next cycle, so finally εゑ(1)
≦ε, five ζO.

また、最初、電流誤差ε1(1)が、負の場合には、逆
に、電流基準値がei(t)だけ小さくなるように補正
されるので電磁石コイル電流i、も前回より少し減少し
、ついにはεi (t) ≦ε11..lζ0となる。
Additionally, if the current error ε1(1) is initially negative, the current reference value is corrected to be smaller by ei(t), so the electromagnet coil current i also decreases a little from the previous time. Finally, εi (t) ≦ε11. .. It becomes lζ0.

従って、m回後には電磁石コイル電流i、は電流設定基
準値t ratにほぼ等しくなる。
Therefore, after m times, the electromagnet coil current i becomes approximately equal to the current setting reference value t rat.

以上のように電磁石コイル4の電圧基準値Vrmtを自
己学習的チューニングにより補正することにより、電流
基準1 ratに対するメジャーな電流制御ループより
も速い電圧制御ループの電圧基準値(−電磁石の電圧v
、)を正確に定めることができる。
As described above, by correcting the voltage reference value Vrmt of the electromagnet coil 4 through self-learning tuning, the voltage reference value of the voltage control loop (-electromagnet voltage v
, ) can be determined accurately.

従って、上記電力変換器2のトータルスイッヂング回数
(−相数)を増やさずに、電流基準11.。
Therefore, without increasing the total switching frequency (-number of phases) of the power converter 2, the current reference 11. .

に対して高精度に追従する電磁石コイル電流i。The electromagnet coil current i follows with high precision.

を得ることができる。can be obtained.

なお、上記例では交流電源1と電力変換器2について説
明したが、直流電源とチッッパの構成でもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
In the above example, the AC power supply 1 and the power converter 2 have been described, but a configuration of a DC power supply and a chipper may be used, and the same effects as in the above embodiment can be achieved.

〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、電磁石コイル電圧を
前サイクルの電流誤差を基準にして自己学習的なチュー
ニングにより演算・設定するようにしたので、電力変換
器の構成相数を増やさずに、5ORil磁石コイルに供
給する電流の立ち上げ初期および立ち下がり末期に、電
流設定値に対して高精度に追随する電磁石のコイル電流
が得られ、高速、高信頼度をもってSORへのビーム入
射を行うことができる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the electromagnet coil voltage is calculated and set by self-learning tuning based on the current error of the previous cycle. Without increasing the number of magnets, it is possible to obtain an electromagnet coil current that follows the current setting value with high accuracy at the beginning of the rise and at the end of the fall of the current supplied to the 5ORil magnet coil, allowing SOR to be achieved at high speed and with high reliability. This has the effect of making it possible to perform beam injection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例による電磁石コイル電源装
置の構成を示すブロック図、第2図は第1図の電圧基準
演算手段の動作説明図、第3図は従来の電磁石コイル電
源装置の構成を示すブロック図、第4図は第3図の電磁
石電源装置の動作説明図、第5図は電磁石コイル電源装
置の伝達関数を示すブロック線図、第6図は電圧マイナ
ーループのブロック線図、第7図は電流メジャーループ
のブロック線図、第8図はサイリスタ制御の波形図、第
9図は直流電圧センサの概要図である。 図において、lは交流電源、2は電力変換器、3はフィ
ルタ、4は電磁石コイル、5は直流電流センサ、6は直
流電圧センサ、8は電流基準設定器、9は電流誤差検出
器、10は電流コントローラ、12は電圧誤差検出器、
13は電圧コントローラ、15は電圧基準演算手段、1
5aはメモリ、15bは累積格納手段、15cは電流基
準加算器、15dは電圧基準演算器、21は制御回路で
ある。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人  三菱電機株式会社 −NMぐnψ ロ ■ 派 ■ 鍼 第 図 第 図 第 図 (2)別紙の通り第3図を補正する。 7.添付書類の目録 補正後の第3図を記載した書面 以上
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electromagnetic coil power supply device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the voltage reference calculation means of FIG. 1, and FIG. A block diagram showing the configuration, Fig. 4 is an explanatory diagram of the operation of the electromagnetic power supply device in Fig. 3, Fig. 5 is a block diagram showing the transfer function of the electromagnetic coil power supply device, and Fig. 6 is a block diagram of the voltage minor loop. , FIG. 7 is a block diagram of the current measure loop, FIG. 8 is a waveform diagram of thyristor control, and FIG. 9 is a schematic diagram of the DC voltage sensor. In the figure, l is an AC power supply, 2 is a power converter, 3 is a filter, 4 is an electromagnetic coil, 5 is a DC current sensor, 6 is a DC voltage sensor, 8 is a current reference setter, 9 is a current error detector, 10 is a current controller, 12 is a voltage error detector,
13 is a voltage controller; 15 is a voltage reference calculation means; 1
5a is a memory, 15b is an accumulation storage means, 15c is a current reference adder, 15d is a voltage reference calculator, and 21 is a control circuit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Patent Applicant: Mitsubishi Electric Corporation - NM Gunnψ ■ School ■ Acupuncture Diagram Diagram Diagram Diagram (2) Figure 3 is corrected as shown in the attached sheet. 7. At least a document stating Figure 3 after the revised list of attached documents

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  電力変換器を交流電源に接続し、その電力変換器の直
流出力側にフィルタを介して電磁石コイルを接続すると
共に、該交流電源の電圧の大きさを交流電圧検出手段に
よって検出し、前記電磁石コイルの電圧および電流を電
磁石コイル電圧検出手段および電磁石コイル電流検出手
段によって検出し、前記電力変換器の点弧角を制御回路
によって制御する電磁石コイル電源装置において、前記
制御回路の構成として前記電磁石コイル電流の大きさを
定める電流基準設定器と、前記電流基準設定器と電磁石
コイル電流検出手段との出力差を検出する電流誤差検出
器と、前記電流誤差検出器の出力を受け前記電流基準設
定器から出力される電流基準値に等しくなるように電磁
石コイル電流を制御する電流コントローラと、前記電流
基準設定器および電流誤差検出器の出力が入力され電磁
石コイル電圧の大きさの基準値を決める電圧基準演算手
段と、前記電流コントローラの出力と電圧基準演算手段
の出力との和に対する電磁石コイル電圧検出手段の出力
差を検出する電圧誤差検出器と、前記電圧誤差検出器の
出力が入力され前記電磁石コイル電圧の大きさを前記電
圧基準演算手段から出力される電圧基準値に等しくなる
ように調整する電圧コントローラとを備え、かつ、前記
電流基準演算手段の構成として前記電流誤差検出器の1
サイクル前の出力と前記電磁石コイル電流検出手段の出
力との差を格納するメモリと、前記メモリの内容を時系
列的に累積して格納する累積格納手段と、前記累積格納
手段の出力と前記電流基準設定器の出力とを加算する電
流基準加算器と、前記電流基準加算器の出力と前記電磁
石コイルとのインピーダンスに基づいて電圧基準を毎サ
イクル演算し、かつ修正する電圧基準演算器とを備えた
ことを特徴とする電磁石コイル電源装置。
A power converter is connected to an AC power source, an electromagnetic coil is connected to the DC output side of the power converter via a filter, and the magnitude of the voltage of the AC power source is detected by an AC voltage detection means, and the electromagnetic coil is In an electromagnetic coil power supply device, the voltage and current of the electromagnetic coil are detected by an electromagnet coil voltage detection means and an electromagnet coil current detection means, and the firing angle of the power converter is controlled by a control circuit. a current reference setter that determines the magnitude of the current reference setter, a current error detector that detects an output difference between the current reference setter and the electromagnetic coil current detection means, and a current error detector that receives the output of the current error detector from the current reference setter. A current controller that controls the electromagnet coil current so that it is equal to the output current reference value, and a voltage reference calculation that receives the outputs of the current reference setter and the current error detector and determines a reference value for the magnitude of the electromagnet coil voltage. means, a voltage error detector for detecting the difference in the output of the electromagnet coil voltage detection means with respect to the sum of the output of the current controller and the output of the voltage reference calculation means; a voltage controller that adjusts the magnitude of the current error detector to be equal to the voltage reference value outputted from the voltage reference calculation means;
a memory for storing the difference between the output before a cycle and the output of the electromagnet coil current detection means; an accumulation storage means for accumulating and storing the contents of the memory in chronological order; an output of the accumulation storage means and the current; A current reference adder that adds the output of the reference setter and a voltage reference calculator that calculates and corrects the voltage reference every cycle based on the output of the current reference adder and the impedance of the electromagnetic coil. An electromagnetic coil power supply device characterized by:
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