JPH08330128A - 超電導コイルのクエンチ検出方法 - Google Patents
超電導コイルのクエンチ検出方法Info
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- JPH08330128A JPH08330128A JP7133391A JP13339195A JPH08330128A JP H08330128 A JPH08330128 A JP H08330128A JP 7133391 A JP7133391 A JP 7133391A JP 13339195 A JP13339195 A JP 13339195A JP H08330128 A JPH08330128 A JP H08330128A
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導コイルと電磁的相互作用を有する他の
構成要素の影響を排除し、クエンチ電圧の検出誤差や計
算誤差を小さくして高い信頼性の超電導コイルのクエン
チ検出方法を提供する。 【構成】 超電導コイルである１次巻線１０及び２次巻
線１２によって構成された変圧器１４の１次側電圧Ｖ
１、２次側電圧Ｖ２及び１次側電流Ｉ１、２次側電流Ｉ
２をそれぞれ検出し、Ａ／Ｄ変換器２６に入力する。Ａ
／Ｄ変換器２６によってディジタル変換された上記検出
値を使用し、ＤＳＰ３２により所定の回路計算が行わ
れ、１次巻線１０及び２次巻線１２にクエンチが発生し
た際のクエンチ抵抗が算出される。これらのクエンチ抵
抗が比較器３４でしきい値Ｒｒと比較され、しきい値Ｒ
ｒを越えた時間がタイマ３６により測定され、その時間
が基準時間Ｔｒを越えたときにタイマ３６からクエンチ
検出信号が出力される。
構成要素の影響を排除し、クエンチ電圧の検出誤差や計
算誤差を小さくして高い信頼性の超電導コイルのクエン
チ検出方法を提供する。 【構成】 超電導コイルである１次巻線１０及び２次巻
線１２によって構成された変圧器１４の１次側電圧Ｖ
１、２次側電圧Ｖ２及び１次側電流Ｉ１、２次側電流Ｉ
２をそれぞれ検出し、Ａ／Ｄ変換器２６に入力する。Ａ
／Ｄ変換器２６によってディジタル変換された上記検出
値を使用し、ＤＳＰ３２により所定の回路計算が行わ
れ、１次巻線１０及び２次巻線１２にクエンチが発生し
た際のクエンチ抵抗が算出される。これらのクエンチ抵
抗が比較器３４でしきい値Ｒｒと比較され、しきい値Ｒ
ｒを越えた時間がタイマ３６により測定され、その時間
が基準時間Ｔｒを越えたときにタイマ３６からクエンチ
検出信号が出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導コイル、特に超電
導モータあるいは超電導変圧器等に使用され、他の構成
要素による誘導起電圧が発生する超電導コイルのクエン
チ検出方法に関する。
導モータあるいは超電導変圧器等に使用され、他の構成
要素による誘導起電圧が発生する超電導コイルのクエン
チ検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に超電導コイルにおいては、安全対
策上の理由から高い信頼性でクエンチの発生を検出する
必要がある。
策上の理由から高い信頼性でクエンチの発生を検出する
必要がある。
【０００３】特に、同時に２箇所以上でクエンチが発生
した場合にもクエンチ検出ができるようなクエンチ検出
方法が従来から望まれており、特開平６−２７５４３２
号公報には、このような検出方法が開示されている。
した場合にもクエンチ検出ができるようなクエンチ検出
方法が従来から望まれており、特開平６−２７５４３２
号公報には、このような検出方法が開示されている。
【０００４】図６には、上記従来例に開示された超電導
コイルのクエンチ検出装置の構成が示される。図６にお
いて、超電導コイル１００の両端電圧は、絶縁１０２を
介して電圧比較器１０４の一方の端子に入力される。一
方、超電導コイル１００に流れる電流は、電流検出器１
０６により検出され、電流検出器１０６の出力が端子電
圧演算器１０８に入力される。端子電圧演算器１０８に
おいては、電流の時間微分にインダクタンスを乗じた値
すなわち電圧相当であるＬ・ｄＩ／ｄｔが出力され、電
圧比較器１０４の他方の端子に入力される。
コイルのクエンチ検出装置の構成が示される。図６にお
いて、超電導コイル１００の両端電圧は、絶縁１０２を
介して電圧比較器１０４の一方の端子に入力される。一
方、超電導コイル１００に流れる電流は、電流検出器１
０６により検出され、電流検出器１０６の出力が端子電
圧演算器１０８に入力される。端子電圧演算器１０８に
おいては、電流の時間微分にインダクタンスを乗じた値
すなわち電圧相当であるＬ・ｄＩ／ｄｔが出力され、電
圧比較器１０４の他方の端子に入力される。
【０００５】電圧比較器１０４では、超電導コイル１０
０の両端電圧と、超電導コイル１００に流れる電流の時
間変化から端子電圧演算器１０８で算出された電圧相当
とが比較され、その出力が次段の電圧比較器１１０に入
力される。電圧比較器１１０では前段の電圧比較器１０
４の出力が、検出基準電圧Ｖｒと比較され、Ｖｒより大
きくなるとタイマ１１２により時間がカウントされる。
電圧比較器１０４の出力が検出基準電圧Ｖｒより大きい
状態がクエンチ検出のための検出基準時間Ｔｒより長く
なると、超電導コイル１００がクエンチしたと判断さ
れ、タイマ１１２よりクエンチ検出信号が発生される。
０の両端電圧と、超電導コイル１００に流れる電流の時
間変化から端子電圧演算器１０８で算出された電圧相当
とが比較され、その出力が次段の電圧比較器１１０に入
力される。電圧比較器１１０では前段の電圧比較器１０
４の出力が、検出基準電圧Ｖｒと比較され、Ｖｒより大
きくなるとタイマ１１２により時間がカウントされる。
電圧比較器１０４の出力が検出基準電圧Ｖｒより大きい
状態がクエンチ検出のための検出基準時間Ｔｒより長く
なると、超電導コイル１００がクエンチしたと判断さ
れ、タイマ１１２よりクエンチ検出信号が発生される。
【０００６】上述した従来例においては、超電導コイル
１００を複数の部分に分割してクエンチ検出を行うので
はなく、超電導コイル１００の両端電圧を、端子電圧演
算器１０８の出力と比較することにより、クエンチ検出
を行っているので、複数箇所に同時にクエンチが発生し
てもこれを検出することができる。
１００を複数の部分に分割してクエンチ検出を行うので
はなく、超電導コイル１００の両端電圧を、端子電圧演
算器１０８の出力と比較することにより、クエンチ検出
を行っているので、複数箇所に同時にクエンチが発生し
てもこれを検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、超電導コイル１００の両端電圧を自己インダ
クタンスＬによる誘導起電力と抵抗による電圧との和と
して演算しているので、超電導モータに使用した場合に
は電機子（ロータ）の反作用、超電導変圧器に使用した
場合には２次側電流による誘導起電力等の電磁的相互作
用の影響を浮け、誤動作するおそれがある。このため、
超電導モータ、超電導変圧器、ブリッジ型ＳＭＥＳ（超
電導磁気エネルギー貯蔵装置、Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｒａ
ｇｅ）等の超電導コイルへの適用は困難であるという問
題がある。
おいては、超電導コイル１００の両端電圧を自己インダ
クタンスＬによる誘導起電力と抵抗による電圧との和と
して演算しているので、超電導モータに使用した場合に
は電機子（ロータ）の反作用、超電導変圧器に使用した
場合には２次側電流による誘導起電力等の電磁的相互作
用の影響を浮け、誤動作するおそれがある。このため、
超電導モータ、超電導変圧器、ブリッジ型ＳＭＥＳ（超
電導磁気エネルギー貯蔵装置、Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｒａ
ｇｅ）等の超電導コイルへの適用は困難であるという問
題がある。
【０００８】また、ＳＭＥＳ、超電導変圧器等の場合に
は、通常使用電圧が数ｋＶのレベルであり、その中のク
エンチによる電圧はｍＶのレベルである。従って、一般
の安価な計測検出システムではクエンチ電圧の分離検出
は困難であるという問題もあった。
は、通常使用電圧が数ｋＶのレベルであり、その中のク
エンチによる電圧はｍＶのレベルである。従って、一般
の安価な計測検出システムではクエンチ電圧の分離検出
は困難であるという問題もあった。
【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、超電導コイルと電磁的相互作用
を有する他の構成要素の影響を排除し、クエンチ電圧の
検出誤差や計算誤差を小さくして高い信頼性の超電導コ
イルのクエンチ検出方法を提供することにある。
のであり、その目的は、超電導コイルと電磁的相互作用
を有する他の構成要素の影響を排除し、クエンチ電圧の
検出誤差や計算誤差を小さくして高い信頼性の超電導コ
イルのクエンチ検出方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超電導モータのステータあるいは超電導
変圧器の１次コイル等に使用され、超電導モータのロー
タあるいは超電導変圧器の２次コイル等の他の構成要素
と電磁的相互作用を有する超電導コイルのクエンチ検出
方法であって、超電導コイルの両端電圧をモニタし、前
記他の構成要素との電磁的相互作用を考慮した方程式か
ら超電導コイルに発生する誘導起電圧を算出し、前記モ
ニタされた超電導コイルの両端電圧と前記算出された誘
導起電圧とを比較し、超電導コイルのクエンチ発生の有
無を判断することを特徴とする。
に、本発明は、超電導モータのステータあるいは超電導
変圧器の１次コイル等に使用され、超電導モータのロー
タあるいは超電導変圧器の２次コイル等の他の構成要素
と電磁的相互作用を有する超電導コイルのクエンチ検出
方法であって、超電導コイルの両端電圧をモニタし、前
記他の構成要素との電磁的相互作用を考慮した方程式か
ら超電導コイルに発生する誘導起電圧を算出し、前記モ
ニタされた超電導コイルの両端電圧と前記算出された誘
導起電圧とを比較し、超電導コイルのクエンチ発生の有
無を判断することを特徴とする。
【００１１】また、超電導変圧器に使用される超電導コ
イルのクエンチ検出方法であって、超電導変圧器の１次
側電圧、１次側電流、２次側電圧、２次側電流をそれぞ
れ検出し、これらの値を使用して回路方程式から超電導
コイルに発生している電気抵抗を算出し、前記算出され
た電気抵抗と基準抵抗とを比較し、前記算出された電気
抵抗が前記基準抵抗を越える状態が所定時間継続したか
否かにより超電導コイルのクエンチ発生の有無を判断す
ることを特徴とする。
イルのクエンチ検出方法であって、超電導変圧器の１次
側電圧、１次側電流、２次側電圧、２次側電流をそれぞ
れ検出し、これらの値を使用して回路方程式から超電導
コイルに発生している電気抵抗を算出し、前記算出され
た電気抵抗と基準抵抗とを比較し、前記算出された電気
抵抗が前記基準抵抗を越える状態が所定時間継続したか
否かにより超電導コイルのクエンチ発生の有無を判断す
ることを特徴とする。
【００１２】また、上記超電導コイルのクエンチ検出方
法は、超電導コイルのクエンチ発生の有無の判断を、超
電導コイルに流れる電流の変化率が小さい時期に行うこ
とを特徴とする。
法は、超電導コイルのクエンチ発生の有無の判断を、超
電導コイルに流れる電流の変化率が小さい時期に行うこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、超電導コイルと電磁的相互
作用を有する他の構成要素の影響を考慮した方程式によ
り超電導コイルに発生する誘導起電圧を算出しているの
で、これらの影響を排除することができる。
作用を有する他の構成要素の影響を考慮した方程式によ
り超電導コイルに発生する誘導起電圧を算出しているの
で、これらの影響を排除することができる。
【００１４】また、クエンチ発生の有無は、電流の変化
率が小さい時期に判断するので、クエンチ電圧の検出誤
差や計算誤差を小さくすることができる。
率が小さい時期に判断するので、クエンチ電圧の検出誤
差や計算誤差を小さくすることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１６】実施例１．図１には、本発明に係る超電導
コイルのクエンチ検出方法を変圧器に応用した例が示さ
れる。図１において、１次巻線１０と２次巻線１２とに
より構成される変圧器１４には、その１次側に電源１６
がまた２次側には負荷１８が接続されている。変圧器１
４の１次側の電圧Ｖ１は、絶縁２０を介して、また２次
側の電圧Ｖ２は絶縁２２を介して、それぞれフィルタ２
４によりノイズを除去された後にＡ／Ｄ変換器２６に入
力される。また変圧器１４の１次側電流Ｉ１は電流計２
８及びフィルタ２４を介して、また２次側の電流Ｉ２は
電流計３０及びフィルタ２４を介してそれぞれＡ／Ｄ変
換器２６に入力される。
コイルのクエンチ検出方法を変圧器に応用した例が示さ
れる。図１において、１次巻線１０と２次巻線１２とに
より構成される変圧器１４には、その１次側に電源１６
がまた２次側には負荷１８が接続されている。変圧器１
４の１次側の電圧Ｖ１は、絶縁２０を介して、また２次
側の電圧Ｖ２は絶縁２２を介して、それぞれフィルタ２
４によりノイズを除去された後にＡ／Ｄ変換器２６に入
力される。また変圧器１４の１次側電流Ｉ１は電流計２
８及びフィルタ２４を介して、また２次側の電流Ｉ２は
電流計３０及びフィルタ２４を介してそれぞれＡ／Ｄ変
換器２６に入力される。
【００１７】Ａ／Ｄ変換器２６によりディジタル変換さ
れた上述の１次側、２次側の各電圧及び電流は、ディジ
タルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３２によって所定の
演算が行われる。以下にこの演算の内容について説明す
る。
れた上述の１次側、２次側の各電圧及び電流は、ディジ
タルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３２によって所定の
演算が行われる。以下にこの演算の内容について説明す
る。
【００１８】図２（ａ）には図１に示された変圧器１４
及びその周辺の回路図が示され、また図２（ｂ）には図
２（ａ）に示された変圧器の等価回路が示される。な
お、変圧器１４は、１次側２次側とも超電導コイルが使
用されており、また巻数比は１対１として以下の説明を
行う。
及びその周辺の回路図が示され、また図２（ｂ）には図
２（ａ）に示された変圧器の等価回路が示される。な
お、変圧器１４は、１次側２次側とも超電導コイルが使
用されており、また巻数比は１対１として以下の説明を
行う。
【００１９】図２（ｂ）において、１次側の配線抵抗Ｒ
１、超電導コイルである１次巻線１０にクエンチが発生
したときのクエンチ抵抗をＲｑ１、１次側の漏れリアク
タンスをＬ１とし、また２次側の配線抵抗をＲ２、超電
導コイルである２次巻線１２にクエンチが発生したとき
のクエンチ抵抗をＲｑ２、２次側の漏れリアクタンスを
Ｌ２とし、変圧器１４の相互リアクタンスをＭとし、さ
らに１次側の電源電圧をＶ１、２次側の負荷に発生する
電圧をＶ２とした場合に、Ｖ１及びＶ２は以下のような
式で表される。
１、超電導コイルである１次巻線１０にクエンチが発生
したときのクエンチ抵抗をＲｑ１、１次側の漏れリアク
タンスをＬ１とし、また２次側の配線抵抗をＲ２、超電
導コイルである２次巻線１２にクエンチが発生したとき
のクエンチ抵抗をＲｑ２、２次側の漏れリアクタンスを
Ｌ２とし、変圧器１４の相互リアクタンスをＭとし、さ
らに１次側の電源電圧をＶ１、２次側の負荷に発生する
電圧をＶ２とした場合に、Ｖ１及びＶ２は以下のような
式で表される。
【００２０】
【数１】 Ｖ１＝Ｉ１（Ｒ１＋Ｒｑ１）＋（Ｍ＋Ｌ１）（ｄＩ１／ｄｔ）−Ｍ（ｄＩ２／ ｄｔ）…（１）
【数２】 Ｖ２＝Ｉ２（−Ｒ２−Ｒｑ２）−（Ｍ＋Ｌ２）（ｄＩ２／ｄｔ）＋Ｍ（ｄＩ１ ／ｄｔ）…（２） 上記式（１）及び式（２）は、変圧器１４の１次側２次
側の電磁的相互作用を考慮した方程式となっている。
側の電磁的相互作用を考慮した方程式となっている。
【００２１】ここで、Ｍ、Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２は既
知である。１次巻線１０及び２次巻線１２にクエンチが
発生していなければ、Ｒｑ１及びＲｑ２は０であるの
で、図１に示されるＤＳＰ３２によりＩ１及びＩ２の時
間変化率すなわちｄＩ１／ｄｔ及びｄＩ２／ｄｔを計算
し、またこれらと電流計２８、３０で検出されたＩ１、
Ｉ２とを使用して式（１）及び式（２）からＶ１及びＶ
２が算出できる。
知である。１次巻線１０及び２次巻線１２にクエンチが
発生していなければ、Ｒｑ１及びＲｑ２は０であるの
で、図１に示されるＤＳＰ３２によりＩ１及びＩ２の時
間変化率すなわちｄＩ１／ｄｔ及びｄＩ２／ｄｔを計算
し、またこれらと電流計２８、３０で検出されたＩ１、
Ｉ２とを使用して式（１）及び式（２）からＶ１及びＶ
２が算出できる。
【００２２】以上の様にして、ＤＳＰ３２によって算出
されたＶ１及びＶ２は、図１の比較器３４により、変圧
器１４の１次側及び２次側で実測された１次側電圧Ｖ１
及び２次側電圧Ｖ２とそれぞれ比較される。比較器３４
には、この比較の基準となるしきい値Ｖｒが設定されて
いる。
されたＶ１及びＶ２は、図１の比較器３４により、変圧
器１４の１次側及び２次側で実測された１次側電圧Ｖ１
及び２次側電圧Ｖ２とそれぞれ比較される。比較器３４
には、この比較の基準となるしきい値Ｖｒが設定されて
いる。
【００２３】１次巻線１０又は２次巻線１２にクエンチ
が発生した場合には、計算で求めたＶ１、Ｖ２と実測し
たＶ１、Ｖ２との間に差が発生するので、これらの差が
しきい値Ｖｒを越えた場合には、タイマ３６が起動され
る。そして、上述した電圧の差がしきい値Ｖｒを越えた
状態の継続時間が基準時間Ｔｒを越えた場合にはクエン
チが発生したと判断され、タイマ３６からクエンチ検出
信号が出力される。
が発生した場合には、計算で求めたＶ１、Ｖ２と実測し
たＶ１、Ｖ２との間に差が発生するので、これらの差が
しきい値Ｖｒを越えた場合には、タイマ３６が起動され
る。そして、上述した電圧の差がしきい値Ｖｒを越えた
状態の継続時間が基準時間Ｔｒを越えた場合にはクエン
チが発生したと判断され、タイマ３６からクエンチ検出
信号が出力される。
【００２４】次に図１の回路を使用した他のクエンチ検
出方法について説明する。
出方法について説明する。
【００２５】上述した式（１）及び式（２）を変形する
と、Ｒｑ１及びＲｑ２は以下のように表される。
と、Ｒｑ１及びＲｑ２は以下のように表される。
【００２６】
【数３】 Ｒｑ１＝（Ｖ１−（Ｍ＋Ｌ１）（ｄＩ１／ｄｔ）＋Ｍ（ｄＩ２／ｄｔ））／Ｉ １−Ｒ１…（３）
【数４】 Ｒｑ２＝−（Ｖ２＋（Ｍ＋Ｌ２）（ｄＩ２／ｄｔ）−Ｍ（ｄＩ１／ｄｔ））／ Ｉ２−Ｒ２…（４） 上述の通り、Ｍ、Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２は既知である
ので、Ｉ１、Ｉ２、Ｖ１、Ｖ２を検出すれば図１に示さ
れたＤＳＰ３２により式（３）及び式（４）を使用して
Ｒｑ１及びＲｑ２を計算することができる。
ので、Ｉ１、Ｉ２、Ｖ１、Ｖ２を検出すれば図１に示さ
れたＤＳＰ３２により式（３）及び式（４）を使用して
Ｒｑ１及びＲｑ２を計算することができる。
【００２７】ＤＳＰ３２で算出された上述のＲｑ１、Ｒ
ｑ２は比較器３４に入力され、ここで比較器３４に設定
されている所定のしきい値Ｒｒと比較される。１次側巻
線１０及び２次側巻線１２にクエンチが発生していなけ
れば、Ｒｑ１及びＲｑ２はこのしきい値Ｒｒよりも小さ
いはずである。従って、これらの値がＲｒを越えたとき
にタイマ３６が起動され、この状態の継続時間が基準時
間Ｔｒを越えた場合には、タイマ３６からクエンチ検出
信号が出力される。
ｑ２は比較器３４に入力され、ここで比較器３４に設定
されている所定のしきい値Ｒｒと比較される。１次側巻
線１０及び２次側巻線１２にクエンチが発生していなけ
れば、Ｒｑ１及びＲｑ２はこのしきい値Ｒｒよりも小さ
いはずである。従って、これらの値がＲｒを越えたとき
にタイマ３６が起動され、この状態の継続時間が基準時
間Ｔｒを越えた場合には、タイマ３６からクエンチ検出
信号が出力される。
【００２８】上述した変圧器１４においては、１次側と
２次側の電磁的な相互作用は電流の変化率すなわちｄＩ
１／ｄｔ、ｄＩ２／ｄｔが大きいときに大きくなる。従
って、クエンチ検出の精度を上げるためにＩ１、Ｉ２が
大きくかつこれらの時間変化率が小さい区間でクエンチ
検出を行うのがよい。
２次側の電磁的な相互作用は電流の変化率すなわちｄＩ
１／ｄｔ、ｄＩ２／ｄｔが大きいときに大きくなる。従
って、クエンチ検出の精度を上げるためにＩ１、Ｉ２が
大きくかつこれらの時間変化率が小さい区間でクエンチ
検出を行うのがよい。
【００２９】例えば、１次巻線１０のクエンチ検出を行
う場合には、Ｖ１の波形をＶｍ・ｃｏｓωｔとした場合
に、｜ｃｏｓωｔ｜＞αとなるような期間でクエンチ判
断すればよい。この場合αは１よりも小さい所定の値と
する。
う場合には、Ｖ１の波形をＶｍ・ｃｏｓωｔとした場合
に、｜ｃｏｓωｔ｜＞αとなるような期間でクエンチ判
断すればよい。この場合αは１よりも小さい所定の値と
する。
【００３０】また平均力率φを考慮した場合には、φ＝
ｃｏｓθとして、｜ｃｏｓ（ωｔ＋θ）｜＞αとなる期
間でクエンチ判断すればよい。
ｃｏｓθとして、｜ｃｏｓ（ωｔ＋θ）｜＞αとなる期
間でクエンチ判断すればよい。
【００３１】さらに、１次側電流Ｉ１によってクエンチ
判断をする期間を定める場合には、Ｉ１の波形をＩｍｃ
ｏｓωｔとした場合に、｜ｃｏｓωｔ｜＞αとして期間
を定めればよい。
判断をする期間を定める場合には、Ｉ１の波形をＩｍｃ
ｏｓωｔとした場合に、｜ｃｏｓωｔ｜＞αとして期間
を定めればよい。
【００３２】なお本実施例においては、変圧器１４に本
発明に係る超電導コイルのクエンチ検出方法を応用した
場合を説明したが、超電導モータに応用することもでき
る。この場合図１及び図２に示した２次側の回路は、モ
ータのロータに相当するので、式（１）から式（４）ま
でにおける２次側の物理量は、それぞれモータのロータ
の電流や回転角度に置き換えて方程式を立てればよい。
発明に係る超電導コイルのクエンチ検出方法を応用した
場合を説明したが、超電導モータに応用することもでき
る。この場合図１及び図２に示した２次側の回路は、モ
ータのロータに相当するので、式（１）から式（４）ま
でにおける２次側の物理量は、それぞれモータのロータ
の電流や回転角度に置き換えて方程式を立てればよい。
【００３３】実施例２．図３には、本発明に係る超電導
コイルのクエンチ検出方法を半導体スイッチング素子を
用いた回路に応用した例が示される。なお、図３におい
ては、２次側の回路は省略してあり、また、絶縁２０、
フィルタ２４、Ａ／Ｄ変換器２６、１次側の電流計２
８、ＤＳＰ３２、比較器３４及びタイマ３６はそれぞれ
図１に示されたものと同じであるので、その説明は省略
する。
コイルのクエンチ検出方法を半導体スイッチング素子を
用いた回路に応用した例が示される。なお、図３におい
ては、２次側の回路は省略してあり、また、絶縁２０、
フィルタ２４、Ａ／Ｄ変換器２６、１次側の電流計２
８、ＤＳＰ３２、比較器３４及びタイマ３６はそれぞれ
図１に示されたものと同じであるので、その説明は省略
する。
【００３４】図３において、超電導コイル４０には、永
久電流スイッチ４２が接続されており、さらにブリッジ
４４にも接続されている。ブリッジ４４は、負荷４６の
消費電力に応じて、電源１６からの電流に加えて超電導
コイル４０からも負荷４６に電流を供給するモードと、
負荷４６で消費しきれなかった電源１６からの電流を超
電導コイルに蓄えるモードとを切り替える機能を有して
いる。このブリッジ４４は、コレクタエミッタ間にダイ
オードが接続された４つのトランジスタＳ１、Ｓ（−）
１、Ｓ２、Ｓ（−）２より構成されている。なおＳ
（−）は反転を意味しており、トランジスタＳ１に制御
信号としてＨが入力されたときにトランジスタＳ（−）
１には制御信号としてＬが入力されることを意味してい
る。
久電流スイッチ４２が接続されており、さらにブリッジ
４４にも接続されている。ブリッジ４４は、負荷４６の
消費電力に応じて、電源１６からの電流に加えて超電導
コイル４０からも負荷４６に電流を供給するモードと、
負荷４６で消費しきれなかった電源１６からの電流を超
電導コイルに蓄えるモードとを切り替える機能を有して
いる。このブリッジ４４は、コレクタエミッタ間にダイ
オードが接続された４つのトランジスタＳ１、Ｓ（−）
１、Ｓ２、Ｓ（−）２より構成されている。なおＳ
（−）は反転を意味しており、トランジスタＳ１に制御
信号としてＨが入力されたときにトランジスタＳ（−）
１には制御信号としてＬが入力されることを意味してい
る。
【００３５】図４には、ブリッジ４４の制御回路の構成
図が示される。この制御回路から出力される制御信号Ｃ
Ｓ１は、トランジスタＳ１及びＳ（−）１の制御信号で
あり、また、制御信号ＣＳ２は、トランジスタＳ２及び
Ｓ（−）２の制御信号である。
図が示される。この制御回路から出力される制御信号Ｃ
Ｓ１は、トランジスタＳ１及びＳ（−）１の制御信号で
あり、また、制御信号ＣＳ２は、トランジスタＳ２及び
Ｓ（−）２の制御信号である。
【００３６】図４に示された制御回路には、クエンチ検
出ＲＥＡＤＹ信号とＰＷＭ信号とが入力されている。ク
エンチ検出ＲＥＡＤＹ信号は、ＯＲ回路４８にバッファ
５４を経由して、また、ＡＮＤ回路５０にインバータ５
２を経由して入力される。
出ＲＥＡＤＹ信号とＰＷＭ信号とが入力されている。ク
エンチ検出ＲＥＡＤＹ信号は、ＯＲ回路４８にバッファ
５４を経由して、また、ＡＮＤ回路５０にインバータ５
２を経由して入力される。
【００３７】通常クエンチ検出ＲＥＡＤＹ信号はＬの状
態であり、ＰＷＭ信号が負荷４６の電力消費量に応じて
ＨとＬの状態を繰り返している。ＰＷＭ信号がＨの時に
は、ＯＲ回路４８の出力であるＣＳ１はＨとなる。ま
た、ＡＮＤ回路５０の出力である制御信号ＣＳ２は、Ａ
ＮＤ回路５０にクエンチＲＥＡＤＹ信号（Ｌ）がインバ
ータ５２により反転された信号が入力されているので、
これもＨとなる。
態であり、ＰＷＭ信号が負荷４６の電力消費量に応じて
ＨとＬの状態を繰り返している。ＰＷＭ信号がＨの時に
は、ＯＲ回路４８の出力であるＣＳ１はＨとなる。ま
た、ＡＮＤ回路５０の出力である制御信号ＣＳ２は、Ａ
ＮＤ回路５０にクエンチＲＥＡＤＹ信号（Ｌ）がインバ
ータ５２により反転された信号が入力されているので、
これもＨとなる。
【００３８】一方、ＰＷＭ信号がＬの時には、ＯＲ回路
４８の出力である制御信号ＣＳ１がＬとなり、ＡＮＤ回
路５０の出力である制御信号ＣＳ２も同様にＬとなる。
４８の出力である制御信号ＣＳ１がＬとなり、ＡＮＤ回
路５０の出力である制御信号ＣＳ２も同様にＬとなる。
【００３９】上述したようにこのＰＷＭ信号は負荷４６
の電力消費量に応じてＨ及びＬのパルス幅が決定される
が、ＰＷＭ信号のＨ及びＬにより制御信号ＣＳ１及びＣ
Ｓ２のＨ及びＬが決定されるので、クエンチ検出ＲＥＡ
ＤＹ信号がＬの状態では、これによりブリッジ４４の４
つのトランジスタのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられること
になる。
の電力消費量に応じてＨ及びＬのパルス幅が決定される
が、ＰＷＭ信号のＨ及びＬにより制御信号ＣＳ１及びＣ
Ｓ２のＨ及びＬが決定されるので、クエンチ検出ＲＥＡ
ＤＹ信号がＬの状態では、これによりブリッジ４４の４
つのトランジスタのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられること
になる。
【００４０】すなわち、ＰＷＭ信号がＨであり、制御信
号ＣＳ１及びＣＳ２がＨのときには、ブリッジ４４のト
ランジスタＳ１及びＳ２がＯＮとなり、トランジスタＳ
（−）１及びＳ（−）２がＯＦＦとなる。また反対にＰ
ＷＭ信号がＬのときには、ブリッジ４４のトランジスタ
Ｓ１及びＳ２がＯＦＦとなり、トランジスタＳ（−）１
及びＳ（−）２がＯＮとなる。
号ＣＳ１及びＣＳ２がＨのときには、ブリッジ４４のト
ランジスタＳ１及びＳ２がＯＮとなり、トランジスタＳ
（−）１及びＳ（−）２がＯＦＦとなる。また反対にＰ
ＷＭ信号がＬのときには、ブリッジ４４のトランジスタ
Ｓ１及びＳ２がＯＦＦとなり、トランジスタＳ（−）１
及びＳ（−）２がＯＮとなる。
【００４１】このブリッジ４４の動作により、超電導コ
イル４０から負荷４６に電流を供給するモードと、電源
１６からの余剰電流を超電導コイル４０に蓄えるモード
とが切り替えられる。２つのモードが切り替えられる時
には、超電導コイル４０にかかる電圧の極性が反転する
ので、ＰＷＭ信号のＨ及びＬに応じて、超電導コイル４
０の両端電圧が、電源電圧Ｖの状態と−Ｖの状態とを繰
り返すことになる。例えば、電源電圧Ｖとして３００Ｖ
が採用されている場合には、３００Ｖと−３００Ｖとの
間で反転動作が繰り返されることになる。この様子が図
５（ａ）に示される。
イル４０から負荷４６に電流を供給するモードと、電源
１６からの余剰電流を超電導コイル４０に蓄えるモード
とが切り替えられる。２つのモードが切り替えられる時
には、超電導コイル４０にかかる電圧の極性が反転する
ので、ＰＷＭ信号のＨ及びＬに応じて、超電導コイル４
０の両端電圧が、電源電圧Ｖの状態と−Ｖの状態とを繰
り返すことになる。例えば、電源電圧Ｖとして３００Ｖ
が採用されている場合には、３００Ｖと−３００Ｖとの
間で反転動作が繰り返されることになる。この様子が図
５（ａ）に示される。
【００４２】図５（ａ）に示されるような状態で超電導
コイルのクエンチを検出する場合には、超電導コイル４
０に係る電圧が３００Ｖあるいは−３００Ｖの状態でク
エンチ検出を行わなければならず、しかもクエンチ電圧
は数ｍＶであるので、このままではクエンチ検出の精度
を上げることができない。
コイルのクエンチを検出する場合には、超電導コイル４
０に係る電圧が３００Ｖあるいは−３００Ｖの状態でク
エンチ検出を行わなければならず、しかもクエンチ電圧
は数ｍＶであるので、このままではクエンチ検出の精度
を上げることができない。
【００４３】そこで、本実施例においては、図４に示さ
れる制御回路に入力されるクエンチ検出ＲＥＡＤＹ信号
をＨとして超電導コイル４０のクエンチ検出期間の設定
を行っている。クエンチ検出ＲＥＡＤＹ信号がＨとして
入力された場合には、ＯＲ回路４８には、バッファ５４
を介してクエンチＲＥＡＤＹ信号のＨが入力されるの
で、ＯＲ回路４８の出力である制御信号ＣＳ１もＨとな
る。またＡＮＤ回路５０にはクエンチ検出ＲＥＡＤＹ信
号がインバータ５２を介して反転されて入力されるの
で、ＡＮＤ回路５０の出力である制御信号ＣＳ２はＬと
なる。この結果、ブリッジ４４のトランジスタＳ１及び
Ｓ（−）２がＯＮとなりＳ２及びＳ（−）１がＯＦＦと
なる。
れる制御回路に入力されるクエンチ検出ＲＥＡＤＹ信号
をＨとして超電導コイル４０のクエンチ検出期間の設定
を行っている。クエンチ検出ＲＥＡＤＹ信号がＨとして
入力された場合には、ＯＲ回路４８には、バッファ５４
を介してクエンチＲＥＡＤＹ信号のＨが入力されるの
で、ＯＲ回路４８の出力である制御信号ＣＳ１もＨとな
る。またＡＮＤ回路５０にはクエンチ検出ＲＥＡＤＹ信
号がインバータ５２を介して反転されて入力されるの
で、ＡＮＤ回路５０の出力である制御信号ＣＳ２はＬと
なる。この結果、ブリッジ４４のトランジスタＳ１及び
Ｓ（−）２がＯＮとなりＳ２及びＳ（−）１がＯＦＦと
なる。
【００４４】超電導コイル４０を流れる電流はトランジ
スタＳ（−）２のコレクタエミッタ間に接続されたダイ
オードとトランジスタＳ１を経由したループ回路を流れ
ることになる。従ってこの場合には、ブリッジ回路４４
を通過するときの電圧降下のみが発生することになる。
この電圧効果は約３Ｖ程度となる。この様子が図５
（ｂ）に示される。
スタＳ（−）２のコレクタエミッタ間に接続されたダイ
オードとトランジスタＳ１を経由したループ回路を流れ
ることになる。従ってこの場合には、ブリッジ回路４４
を通過するときの電圧降下のみが発生することになる。
この電圧効果は約３Ｖ程度となる。この様子が図５
（ｂ）に示される。
【００４５】図５（ａ）においては、制御信号であるＣ
Ｓ１とＣＳ２のＨとＬの状態が一致しているが、図５
（ｂ）に示される制御信号ＣＳ１及びＣＳ２において
は、ＨとＬのタイミングがずれている区間がある。この
区間が上述した超電導コイル４０にかかる電圧が３Ｖの
区間であり、この３Ｖの区間で超電導コイルのクエンチ
検出を行えばよい。こうすることにより、超電導コイル
にかかっている電圧が低い状態でクエンチの検出を行う
ことができるので、クエンチ検出の精度を上げることが
できる。
Ｓ１とＣＳ２のＨとＬの状態が一致しているが、図５
（ｂ）に示される制御信号ＣＳ１及びＣＳ２において
は、ＨとＬのタイミングがずれている区間がある。この
区間が上述した超電導コイル４０にかかる電圧が３Ｖの
区間であり、この３Ｖの区間で超電導コイルのクエンチ
検出を行えばよい。こうすることにより、超電導コイル
にかかっている電圧が低い状態でクエンチの検出を行う
ことができるので、クエンチ検出の精度を上げることが
できる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１次側及び２次側の電磁的相互作用を考慮した方程式を
使用してクエンチ検出を行うとともに、そのクエンチ検
出を行う時期を、１次側及び２次側の相互作用が小さい
時期に限定しているので、検出誤差や計算誤差を小さく
でき信頼性の高い超電導コイルのクエンチ検出方法を提
供することができる。
１次側及び２次側の電磁的相互作用を考慮した方程式を
使用してクエンチ検出を行うとともに、そのクエンチ検
出を行う時期を、１次側及び２次側の相互作用が小さい
時期に限定しているので、検出誤差や計算誤差を小さく
でき信頼性の高い超電導コイルのクエンチ検出方法を提
供することができる。
【図１】 本発明に係る超電導コイルのクエンチ検出方
法を使用した変圧器の例を示す実施例１の回路図であ
る。
法を使用した変圧器の例を示す実施例１の回路図であ
る。
【図２】 図１に示された変圧器の周辺の回路図及びそ
の等価回路図である。
の等価回路図である。
【図３】 本発明に係る超電導コイルのクエンチ検出方
法を半導体スイッチング素子を使用した回路に応用した
実施例２の回路図である。
法を半導体スイッチング素子を使用した回路に応用した
実施例２の回路図である。
【図４】 図３に示された回路のブリッジの制御信号を
発生するための制御回路を示す図である。
発生するための制御回路を示す図である。
【図５】 図４に示された制御信号と超電導コイルにか
かる電圧との関係の説明図である。
かる電圧との関係の説明図である。
【図６】 従来における超電導コイルのクエンチ検出方
法を説明するための回路図である。
法を説明するための回路図である。
１０ １次巻線、１２ ２次巻線、１４ 変圧器、１６
電源、１８，４６負荷、２０，２２ 絶縁、２４ フ
ィルタ、２６ Ａ／Ｄ変換器、２８，３０電流計、３２
ＤＳＰ、３４ 比較器、３６ タイマ、４０ 超電導
コイル、４２ 永久電流スイッチ、４４ ブリッジ、４
８ ＯＲ回路、５０ ＡＮＤ回路、５２ インバータ、
５４ バッファ。
電源、１８，４６負荷、２０，２２ 絶縁、２４ フ
ィルタ、２６ Ａ／Ｄ変換器、２８，３０電流計、３２
ＤＳＰ、３４ 比較器、３６ タイマ、４０ 超電導
コイル、４２ 永久電流スイッチ、４４ ブリッジ、４
８ ＯＲ回路、５０ ＡＮＤ回路、５２ インバータ、
５４ バッファ。
Claims (3)
- 【請求項１】 超電導モータのステータあるいは超電導
変圧器の１次コイル等に使用され、超電導モータのロー
タあるいは超電導変圧器の２次コイル等の他の構成要素
と電磁的相互作用を有する超電導コイルのクエンチ検出
方法であって、 超電導コイルの両端電圧をモニタし、 前記他の構成要素との電磁的相互作用を考慮した方程式
から超電導コイルに発生する誘導起電圧を算出し、 前記モニタされた超電導コイルの両端電圧と前記算出さ
れた誘導起電圧とを比較し、超電導コイルのクエンチ発
生の有無を判断する、 ことを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出方法。 - 【請求項２】 超電導変圧器に使用される超電導コイル
のクエンチ検出方法であって、 超電導変圧器の１次側電圧、１次側電流、２次側電圧、
２次側電流をそれぞれ検出し、 これらの値を使用して回路方程式から超電導コイルに発
生している電気抵抗を算出し、 前記算出された電気抵抗と基準抵抗とを比較し、 前記算出された電気抵抗が前記基準抵抗を越える状態が
所定時間継続したか否かにより超電導コイルのクエンチ
発生の有無を判断する、 ことを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の超電導コ
イルのクエンチ検出方法であって、 超電導コイルのクエンチ発生の有無の判断を、超電導コ
イルに流れる電流の変化率が小さい時期に行うことを特
徴とする超電導コイルのクエンチ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7133391A JPH08330128A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超電導コイルのクエンチ検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7133391A JPH08330128A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超電導コイルのクエンチ検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330128A true JPH08330128A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15103655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7133391A Pending JPH08330128A (ja) | 1995-05-31 | 1995-05-31 | 超電導コイルのクエンチ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08330128A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006014579A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | General Electric Co <Ge> | 超電導体のクエンチ保護のためのシステム及び方法 |
| JP2006041274A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル保護装置及び高温超電導マグネット |
| WO2010055885A1 (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-20 | 三菱重工業株式会社 | 超電導コイルクエンチの検出装置及び検出方法 |
| KR101042002B1 (ko) * | 2010-01-25 | 2011-06-16 | 한국전기연구원 | 고온 초전도 코일의 퀀치 검출 장치 및 방법 |
-
1995
- 1995-05-31 JP JP7133391A patent/JPH08330128A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006014579A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | General Electric Co <Ge> | 超電導体のクエンチ保護のためのシステム及び方法 |
| JP2006041274A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル保護装置及び高温超電導マグネット |
| WO2010055885A1 (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-20 | 三菱重工業株式会社 | 超電導コイルクエンチの検出装置及び検出方法 |
| US8405410B2 (en) | 2008-11-12 | 2013-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Detection apparatus and method for superconducting coil quench |
| KR101042002B1 (ko) * | 2010-01-25 | 2011-06-16 | 한국전기연구원 | 고온 초전도 코일의 퀀치 검출 장치 및 방법 |
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