JPH044762A

JPH044762A - 変圧器の偏磁検出回路

Info

Publication number: JPH044762A
Application number: JP2103663A
Authority: JP
Inventors: Masateru Igarashi; 征輝五十嵐; Toshihisa Shimizu; 敏久清水
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1992-01-09

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）本発明は変圧器の偏磁検出回路に関し、詳しくは、直流
を交流に変換するインバータによって励磁される変圧器
の偏磁現象を防止するための偏磁検出回路に関する。

（従来の技術）第２図に従来の偏磁検出回路の例を、また、第３図にそ
の動作波形図を示す。

第２図において、直流電源１には平滑リアクトル２を介
して平滑コンデンサ３が接続されている。

この平滑コンデンサ３の両端にはトランジスタ４゜６の
直列回路とトランジスタ５，７の直列回路とスナバ回路
２３とが接続され、また、トランジスタ４〜７の両端に
はフライホイールダイオード８〜１１がそれぞれ逆方向
に接続されている。そして、これらの各構成要素１〜１
１．２３により電圧形インバータの主回路が構成されて
いる。

トランジスタ４，６の接続点とトランジスタ５゜７の接
続点には変圧器１２の一次巻線が接続されており、その
二次巻線にはダイオードブリッジを構成するダイオード
１３．１５の直列回路とダイオード１４、１５の直列回
路の各接続点が接続されている。

また、上記ダイオードブリッジの直流出力側には平滑リ
アクトル１７を介して平滑コンデンサ１８が接続され、
その両端には負荷１９が接続されている。

一方、前記平滑コンデンサ３には直列に電流検８器２０
が接続され、また電流検出器２ｏの出力側には半波整流
回路１００が接続されており、半波整流回路１００には
反転回路１０１及び半導体スイッチ１．０２の直列回路
とこの直列回路に並列に接続された半導体スイッチ１０
３とが接続されている。そして、半導体スイッチ１０２
．１０３の出方側は一括して平滑回路１０４に接続され
ており、これらの各構成要素１００〜１０４によって偏
磁検出部２００が構成されている。

更に、偏磁検出部２００の出力側はインバータ制御回路
１０５に接続され、このインバータ制御回路１０５の出
力側は主回路のトランジスタ４〜７と偏磁検出部２００
の半導体スイッチ１．０２．１０３の制御弁にそれぞれ
接続されている。

このような回路構成において、第３図に示すようにトラ
ンジスタ４，７をオン、トランジスタ５゜６をオフ−ト
ランジスタ４，７をオフ、トランジスタ５，６をオン−
トランジスタ４，７をオン、トランジスタ５，６をオフ
する動作を交互に繰り返すことにより、インバータの出
力としてパルス幅制御された交流電圧■１を得ることが
できる。

なお、スナバ回路２３は、トランジスタ４〜７が電流を
遮断する時に直流入力側の配線インダクタンス（例えば
平滑コンデンサ３の出力線配線インダクタンスＱ工）に
より発生する過大電圧を抑制する働きをする。

このようにしてインバータにより出力された交流電圧■
１は変圧器１２の一次巻線に印加され、二次巻線の電圧
はダイオード１３〜１６により構成される整流器及び平
滑リアクトル】７、平滑コンデンサ１８により整流平滑
されて直流電圧となり、この直流電圧が負荷１９に印加
されることになる。

このような動作において、インバータ出力電圧ｖ１の正
、負の電圧時間積には通常わずかな差が生じるため、出
力電圧■、中には直流成分が含まれる。この直流成分は
変圧器１２を直流励磁するため、これが積算されると変
圧器１２が磁気飽和に達してその一次巻線に過大な励磁
電流が流れる。これは、いわゆる偏磁現象としてよく知
られている現象である。この結果、インバータの出力電
流が過電流になる等の不都合が生じる。

そのため、第２図に示す従来例では、変圧器１２の励磁
電流に比例した値をインバータの直流入力側の電流検出
器２０によりコンデンサ電流として検出し、この電流検
出値に基づき偏磁検出部２００にて偏磁電流を検出する
と共に、偏磁検出部２００から出力される偏磁電流検出
信号をインバータ制御回路１０５に送ってインバータの
正、負の出力電圧時間積を増減させ、これにより変圧器
１２の偏磁電流を解消し、磁気飽和を回避している。

例えば、第３図は変圧器１２が直流励磁された場合の各
部の動作波形を示しており、インバータの出力電流工、
は直流励磁されていない場合の電流Ｉｏと直流励磁電流
Ｉｄｃとの和になる。従って、電流工、の正、負の振幅
はＩ、＋　Ｉｄｃ、　Ｉ。−Ｉｄｃになる。この時コン
デンサ３の電流Ｉｃは、電流工、にほぼ比例することが
知られている。

この電流１ｃは、電流検出器２０により検出され、半波
整流回路１００により流出電流だけが取り出されて検出
波形Ａとなる。第３図において、インバータの出力電圧
■１が正である期間Ｉ（トランジスタ４，７がオンの期
間）は偏磁検出部２００のスイッチ１０３がオンし、検
出波形Ａがそのまま平滑回路１０４に入力されると共に
、インバータの出力電圧■１が負である期間１１（）−
ランジスタ５，６がオンの期間）はスイッチ１０２がオ
ンし、反転回路１０１により検出波形Ａを極性反転した
波形が平滑回路１０４に入力される。

従って、平滑回路】０４に入力される波形Ｂは直流偏磁
による直流電流Ｉｄｃと交流電流との和となる。この波
形Ｂを平滑回路１０４にて平滑することにより交流電流
が零となるため、偏磁電流検出信号Ｃは直流偏磁による
直流電流Ｉｄｃに比例した成分のみとなる。この検出信
号Ｃはインバータ制御回路１０５に供給され、制御回路
１０５では検出信号Ｃが零となるようにインバータの正
、負の出力電圧時間積が制御される。これにより、変圧
器１２が飽和して大きな励磁電流を流すことがなくなり
、直流偏磁を防止することができる。

（発明が解決しようとする課題）従来の偏磁検出回路においては、平滑コンデンサ３に直
列に電流検出器２０を挿入しなければならないため、平
滑コンデンサ３の出力線が延びてその配線インダクタン
スＱ工が大きくなる。この配線インダクタンスＱ１に蓄
えられるエネルギーは、コンデンサ電流Ｉｃの自乗に比
例し、インバータ構成素子であるトランジスタ４〜７が
電流を遮断したときにスナバ回路２３に吸収され、その
後、損失としてスナバ回路２３から放出される。特に、
このスナバ損失はインバータの動作周波数に比例するた
め、高周波数インバータを用いた場合には装置の効率を
低下させ、また、スナバ回路が大形化するという問題が
生じていた。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、その目的とするところは、電圧形インバータに付随す
るスナバ回路の損失低減及び小形化等を実現し、しかも
自身の小形化、低価格化をも可能にした変圧器の偏磁検
出回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、電圧形インバータ
の直流入力側の平滑コンデンサ電流を直接検出する代わ
りに、平滑コンデンサに対し並列に偏磁検出用コンデン
サと電流検出器との直列回路を接続し、その電流検出値
を偏磁検出部に入力することによって変圧器の偏磁検出
を行なうものである。

（作用）本発明によれば、偏磁検出用コンデンサと電流検出器と
の直列回路に流れる電流は、平滑コンデンサ電流に比例
した電流となり、またこの電流値は平滑コンデンサ容量
と偏磁検出用コンデンサ容量との比で決まるため、上記
直列回路の電流検出値を従来と同一構成の偏磁検出部の
入力値として利用することができる。

また、偏磁検出用コンデンサと電流検出器との直列回路
の配線インダクタンスが増えても、平滑コンデンサにつ
いては電流検出器を接続する必要がないため出力線を最
短にして配線インダクタンスを減らすことができ、その
蓄積エネルギーを大幅に減少させることが可能なため、
全体としてインバータの直流入力部の配線インダクタン
スの減少が可能になり、スナバ損失の低減を図ることが
できる。

（実施例）以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図はこの実施例の構成を示すもので、第２図と同一
の構成要素には同一番号を付してその説明を省略する。

第２図との相違点は、偏磁検出用コンデンサ２１と電流
検出器２２との直列回路を平滑コンデンサ３に対し並列
に接続し、これらの偏磁検出用コンデンサ２１．電流検
出器２２、後述する増幅回路１０６及び第２図と同一構
成の偏磁検出部２００により偏磁検出回路を構成したも
のである。なお、この実施例では第２図における電流検
出器２０は不要となる。

この回路の各部の動作波形は従来回路とほぼ同じとなり
、第３図で示すことができる。ただ、この実施例では、
第２図において平滑コンデンサ３の電流を電流検出器２
０により検出していたのに代えて、偏磁検出用コンデン
サ２１と電流検出器２２との直列回路によって平滑コン
デンサ３及び偏磁検出用コンデンサ２１の容量比分の１
の電流を検出している。

この検出電流波形は、電流検出器２２のインダクタンス
が小さいため、平滑コンデンサ３の電流波形とほぼ一致
しており、この電流検出値を増幅回路１０６によって増
幅することにより、従来の電流検出器２０の出力値と一
致させることができ、この増幅した波形を偏磁検出部２
００に入力することで従来と同様に変圧器１２の偏磁電
流を検出することができる。そして、偏磁検出部２００
からの偏磁電流検出信号が零になるようにインバータの
正、負の出力時間積を制御することにより、変圧器１２
が飽和して大きな励磁電流を流すことがなくなり、直流
偏磁を防止することができるものである。

なお、本発明は上記実施例のように単相変圧器ばかりで
なく、三相インバータに接続された三相変圧器にも適用
可能である。また、変圧器の負荷としては交流負荷であ
ってもよい。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、新たに付加された偏磁検
出用コンデンサと電流検出器との直列回路による配線イ
ンダクタンスが増えたとしも、平滑コンデンサには電流
検出器を接続する必要がないから出力線を最短にするこ
とによって配線インダクタンスを減少させることができ
、インバータの直流入力部の配線インダクタンスは結果
として増加しないため、この配線インダクタンスにより
発生する損失を減少させて装置の効率低下やスナバ回路
の大形化を回避することができる。

また、偏磁検出用コンデンサに接続される電流検出器は
各コンデンサの容量比分の１の電流定格のものを使用す
ることができ、電流検出器の小形化、低価格化が可能で
ある。例えば、発明者等の実験によれば、平滑コンデン
サの電流が数百への場合、定格がＩＡ以下の電流検出器
を使用できることが確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は従来の
技術を示す回路図、第３図は第２図の各部の動作波形図
である。１・・・直流電源　　２，１７・・平滑リアクトル３．
１８・・平滑コンデンサ４〜７・・・トランジスタ８〜１１．１３〜１６・・ダイオード　　１２・・・変
圧器１９・・・負荷　　２１・偏磁検出用コンデンサ２
２・・・電流検出器　　２３・・・スナバ回路１００・
・・半波整流回路　　１０１・・・反転回路１０２．１
０３・・・半導体スイッチ　　１０４・・・平滑回路１
０５・・・インバータ制御回路　　１０６・・・増幅回
路２００・・・偏磁検出部Ｑ□〜Ｑ２・・・配線インダクタンス

Claims

【特許請求の範囲】一次巻線が電圧形インバータの交流出力側に接続される
変圧器の偏磁検出回路において、前記インバータの直流入力側に接続された平滑コンデン
サに対し並列に、偏磁検出用コンデンサと電流検出器と
の直列回路を接続し、前記電流検出器による電流検出値
から前記変圧器の偏磁電流を検出することを特徴とする
変圧器の偏磁検出回路。