JPH0797534B2 - 直流変流器 - Google Patents

直流変流器

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JPH0797534B2
JPH0797534B2 JP63086918A JP8691888A JPH0797534B2 JP H0797534 B2 JPH0797534 B2 JP H0797534B2 JP 63086918 A JP63086918 A JP 63086918A JP 8691888 A JP8691888 A JP 8691888A JP H0797534 B2 JPH0797534 B2 JP H0797534B2
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敏明 松浦
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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“HALMAR ELECTRONICS,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り、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
イルタ回路、8はフイルタ回路7からの出力を増幅する
増幅器、9はフイルタ回路、10はゲート回路、11はサイ
リスタ整流器、12は50Hz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Id1)を、2次コイル3により検出するもので
ある。そして、その回路はフイードバツク制御系で構成
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、上記したフイードバツク制御系の動作につい
て、第6図(a)〜(h)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が設置されており、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に磁束が誘起され、
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60Hz)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Ed1を第6図(b)に
示す。上記の整流器6の出力電圧Ed1は電圧リツプルが
大きいため、フイルタ回路7により平滑化し、該フイル
タ回路7の出力からは第6図(c)に示す出力電圧Ed2
を得ている。上記のフイルタ回路7からの出力電圧Ed2
は増幅器8によつて、サイリスタ整流器11の点弧信号に
必要なレベルまで増幅された後、最終段に設けられたフ
イルタ回路9によりさらに平滑化され、第6図(d)に
示す直流電圧Ed3を得ている。ゲート回路GPG10は、上記
のフイルタ回路9からの直流電圧Ed3により、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Edc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GPG10への入力電圧Ed3(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
商用周波数のリツプルをともなつている。
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によるフイードバツ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
より(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(g)に2次コイル3を流れるId2、第6
図(h)に(e)と同じくサイリスタ整流器11の出力電
圧Edcをそれぞれ示す。
〔発明が解決しようとする課題〕
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2の寸法が小さく全体
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つた。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
リツプルの大きな直流電圧Edcになつている。このた
め、上記の2次コイル電流Id2はリツプルのある電流と
なる。この様子は、第6図(f)〜(h)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が完全な直流電流にも拘らず、第6図(g)に示す
ように2次コイル電流Id2には、第6図(h)に示す直
流電圧Edcによるリツ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Id0)の場合で
も、2次コイル電流Id2は平均電流値Id0,電流リツプル
ΔIの直流電流となる。上記の電流リツプルは、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11の点弧角などによつて異なる
が、該電流リツプルが大きい場合には、1次導体電流I
d1の瞬時波形を正確に測定することは不可能であるとい
う問題点があつた。
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次コイルに電流リツプルのない(または電流リ
ツ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。
〔課題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波電源で駆動
するので、直流増幅器の出力電圧のリツプルが低減され
るとともに、2次コイルへ印加する電圧が上記リツプル
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次コイル電流のリツプルを低減する
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り、
1〜9,13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イ
ードバツ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11の代りに直流増幅器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の代りに高周波電源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、出力にリツ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14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
を平滑化するには、上記の入力電圧Ed3のリツプルを低
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、フイル
タ回路7および9の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Ed3のリツプルは小さくなる
が、応答時間も遅れることになり、1次導体電流Id1
急峻な変化に追従できなくなる。このような理由から、
上記のフイルタ回路7および9の時定数を大きくして、
上記の入力電圧Ed3のリツ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、上記のフイルタ回路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のリツプルを小さくするために、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Ed1、(c)はフイルタ回路7の出力電
圧波形Ed2、(d)はフイルタ回路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Edc(サイリスタ整流器11の出力波形)に比べてリツ
プルは非常に小さくなつている。第2図(e)の電圧リ
ツ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Ea、(b)は整流器6
の出力電圧波形Ed1、(c)はフイルタ回路7の出力電
圧波形Ed2、(d)はフイルタ回路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であり、
一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。上記のフイルタ回路7,フイルタ回路
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50Hzから100Hzに2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のリツ
プル電圧は、第2図(e)に示した電圧リツプルの役1/
2となる。さらに、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)に示したリツプル電
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次導体電流Id1,2次コイル電流Id2,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図からわかるように、
(c)に示す直流増幅器14の出力電圧リツプルが小さい
ため、(b)に示すように2次コイル電流Id2のリツプ
ル電流ΔI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り、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
のリツ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(a)〜
(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(a)〜(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)〜(h)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相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 敏明 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2 号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 湯浅 和典 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2 号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 竹田 正俊 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2 号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 柏野 栄三 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2 号 三菱電機株式会社制御製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−119016(JP,A) 特開 昭59−124114(JP,A) 特開 昭51−117073(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄心に巻回された2次コイルと、上記鉄心
    内に配置され1次コイルまたは1次導体に流れる電流に
    応じて変化するその鉄心内の磁束を検出する磁束検出素
    子と、その磁束検出素子を駆動する電源を供給する高周
    波電源と、上記磁束検出素子によって検出された検出信
    号を整流すると共に増幅する整流・増幅回路と、その整
    流・増幅回路からの検出信号に基づいて上記磁束検出素
    子によって検出される鉄心内の磁束が零になるように上
    記2次コイルに流れる電流を制御する直流増幅器とを備
    えた直流変流器。
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