JP2889700B2 - 電気制御可能なインダクタ - Google Patents

電気制御可能なインダクタ

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JP2889700B2
JP2889700B2 JP7523010A JP52301095A JP2889700B2 JP 2889700 B2 JP2889700 B2 JP 2889700B2 JP 7523010 A JP7523010 A JP 7523010A JP 52301095 A JP52301095 A JP 52301095A JP 2889700 B2 JP2889700 B2 JP 2889700B2
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    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/32Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices
    • G05F1/325Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices with specific core structure, e.g. gap, aperture, slot, permanent magnet
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    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、可変インダクタ、一層詳しくは、電気的に
制御する可変インダクタに関する。
背景技術 可変インダクタは、電子回路の周波数応答性を変更で
きるようにしたい種々の用途で用いられてきた。可変イ
ンダクタを使用する特殊な用途としては、タイミング回
路、チューニング回路、キャリブレーション回路があ
る。インダクタとコンデンサを包含するチューニング回
路では、可変コンデンサよりも可変インダクタを用いる
方が好ましいかも知れない。
可変インダクタを調節するには、普通、磁路の有効透
磁率を変えている。磁路の有効透磁率は、巻線コイル内
の磁気コアの位置を変えることによって機械的に変える
ことができる。磁路の有効透磁率は電気的にも変えるこ
とができる。その場合、コア材料の中の動作磁束密度を
変えて相対透磁率を変えるのである。
電気制御式のインダクタの一例がBolducの米国特許第
4,620,144号に示されている。この可変インダクタは磁
気コアを1つだけ備え、このコアのまわりに一次コイル
と制御コイルが巻き付けてある。制御コイルに直流を供
給して一次コイルのインダクタンスを変えるようになっ
ている。
インダクタの磁気コアの透磁率を電気的に変えること
から生じる欠点としては、電流波形がひずみ、大動力用
途での可能出力の制限、インダクタンス変更範囲の制限
がある。他の欠点としては、インダクタのコアの加熱量
が増大することからの影響があり、その場合、コアの磁
気飽和が増大して透磁率が変わってしまうのである。さ
らに、コア透磁率を変えることによってラインへ入る高
調波またはノイズの量が増えるのである。
インダクタは、送電での力率補正、高調波ひずみ低減
の用途で使用し得る。電源、負荷およびこの負荷を電源
に接続するライン・コンダクタからなる送電システムに
ついてみると、負荷の力率は、負荷に供給される、ある
いは負荷によって吸収される有効電力負荷での皮相電力
の比として定義される。低力率を有する負荷の負うこと
になる費用に鑑みて、電力会社の使用する料金体系は、
消費者の力率が限界値よりも低下したときにはいつでも
損失ファクタによって計算率を高めるようにしている。
たとえば、多くの電力会社は最低計算率で得するように
産業消費者の力率が少なくとも0.90とすることを要求し
ている。3相電力線の力率を補正する1つの方法は、電
力線に並列に平衡3相コンデンサを加えることである。
力率、高調波を制御するのに可変インダクタを使用す
ることは、固有の電力、サイズの制限およびこのような
回路そのものが誘導する高調波によって生じる問題によ
って制限されていた。高調波は電力線に導入されること
があるし、電力線の力率を平衡させるのにコンデンサを
使用するだけで現存する高調波が増大することもある。
コンデンサが高調波そののを発生することはないが、現
存する高調波レベルでの、あるいはその付近での周波数
と共振する回路を作り出す可能性がある。コンデンサ・
ネットワークと並列に結線した適切な高調波フィルタ・
インダクタを使用することによって高調波は最も良く抑
制される。このようなインダクタは、代表的には、特定
の高調波周波数に対して予めチューンされる。
発明の概要 したがって、可能大出力、従来よりも広い範囲の変動
性ならびに本質的に低い高調波誘導傾向を有する可変イ
ンダクタの必要性が存在する。
したがって、本発明の目的は、電気制御式インダクタ
の電力処理能力を高めることにある。
本発明の別の目的は、電気制御式インダクタの変動率
を高めることにある。
本発明のまた別の目的は、電気制御式インダクタで生
じるひずみを減らすことにある。
本発明のさらにまた別の目的は、送電において力率補
正および高調波ひずみ低減を行える改良システムを提供
することにある。
上記の目的を実施するに際して、本発明は、第1磁気
コアと第2磁気コアを包含する電気制御式インダクタで
あって、第2磁気コアが第1磁気コアから隔たっている
電気制御式インダクタを提供する。第1磁気コアには第
1コイルが巻き付けてあり、第1、第2の磁気コア両方
に第2コイルが巻き付けてある。第2コイルのインダク
タンスは、第1コイルを通る直流電流に応じて変化す
る。
さらに、上記目的を実施するに際して、本発明は、多
相電力線の力率を補正するシステムを提供する。少なく
とも1つの電気制御式インダクタと少なくとも1つのコ
ンデンサを有する分路ネットワークを多相電力線に接続
する。この少なくとも1つの電気制御式インダクタは、
第1磁気コア、第1磁気コアから隔たった第2磁気コ
ア、第1磁気コアに巻き付けた第1コイル、および、第
1、第2の両磁気コアに巻き付けた第2コイルを包含す
る。少なくとも1回の高調波ひずみ測定を行うための高
調波ひずみモニタを電力線に接続する。少なくとも1回
の力率測定を行うための力率モニタを多相電力線に接続
する。ひずみ測定値に応じて少なくとも1つの電気制御
式インダクタの第1コイルに直流を加えることによって
プロセッサがひずみモニタに応答する。プロセッサは、
さらに、少なくとも1つの力率測定値に応じて少なくと
も1つのコンデンサのキャパシタンスを適当に制御す
る。直流電流は少なくとも1つの電気制御式インダクタ
のインダクタンスを変えることによって力率を補正する
ように作用する。少なくとも1つのコンデンサは力率モ
ニタの測定した力率を補正するように作用する。
さらにまた、上記目的を実施するに際して、本発明
は、電力線における高調波を低減するシステムを提供す
る。少なくとも1つの電気制御式インダクタを有する分
路ネットワークを電力線に接続する。この少なくとも1
つの電気制御式インダクタは、第1磁気コア、この第1
磁気コアから隔たった第2磁気コア、第1磁気コアに巻
き付けた第1コイル、および、第1、第2の両磁気コア
に巻き付けた第2コイルを包含する。少なくとも1回の
ひずみ測定を行うためにひずみ計を電力線に接続する。
少なくとも1つのひずみ測定値に応じて少なくとも1つ
の電気制御式インダクタの第1コイルに直流電流を加え
ることによってプロセッサがひずみモニタに応答する。
直流電流は、少なくとも1つの電気制御式インダクタの
インダクタンスを変えることによって高調波ひずみを低
減するように作用する。
またさらに、本発明は、複数の位相を有する多相電力
線の高調波を低減するシステムを提供する。少なくとも
1つの電気制御式インダクタの系統連繋によって複数の
接続点を有するインダクタ・ネットワークを形成する。
複数のコンデンサの各々をインダクタ・ネットワークの
対応する接続点に接続し、また、多相電力線の対応する
位相に直接接続する。少なくとも1回の高調波ひずみ測
定を行うために高調波ひずみモニタを多相電力線に接続
する。少なくとも1つの高調波ひずみ測定値に応じて少
なくとも1つの電気制御式インダクタに直流電流をプロ
セッサが加える。直流電流は、少なくとも1つの電気制
御式インダクタのインダクタンスを変えることによって
多相電力線の高調波ひずみを低減するように作用する。
本発明のこれらおよび他の特徴、様相および利点は、
以下の説明、添付の請求の範囲および添付図面に関連し
てより良く理解して貰えよう。
図面の簡単な説明 第1図は本発明の一実施例のブロック図である。
第2図は本発明の一実施例の平面図である。
第3図は本発明の一実施例の概略図である。
第4図は、動的力率補正および高調波ひずみ低減を行
うシステムのブロック図である。
第5a図〜第5d図は、分路ネットワークの4つの変形例
を示している。
発明を実施するための最良の形態 第1図は、本発明の電気制御式インダクタの一実施例
のブロック図を示す。このインダクタは、第1コイル22
を巻き付けた第1磁気コア20を包含する。このインダク
タは、さらに、第1磁気コア20から隔たった第2磁気コ
アを包含する。第2コイルが第1、第2の両磁気コア2
0、24に巻き付けてある。こうして作ったインダクタ構
造によれば、第1コイル22を通る直流電流に応じて第2
コイル26のインダクタンスを変えることができる。
電気制御式インダクタの別の実施例が第2図に示して
ある。第1磁気コア20は、第1のU字形コア・セグメン
ト30と第2のU字形コア・セグメントとからなる。第1U
字形コア・セグメント30は、右脚部34と左脚部36と、横
脚部38とを包含する。第1U字形コア・セグメント30は、
右脚部34と左脚部36の間で横脚部38に対向する開口40を
構成している。同様にして、第2のU字形コア・セグメ
ント32は、右脚部42と、左脚部44と、横脚部46とを有す
る。この第2のU字形コア・セグメント32には、右脚部
42と左脚部44の間で横脚部46に対向して開口48が構成し
てある。第2のU字形コア・セグメント32は、第1U字形
コア・セグメント30に隣接しかつそこから隔たって設置
してあり、第1U字形コア・セグメント30の右脚部34は第
2U字形コア・セグメント32の左脚部44と並んで位置する
ことになる。第1、第2のU字形コア・セグメント30、
32は打ち抜きあるいは切断した鋼片を積重して構成して
ある。
第1U字形コア・セグメント30の開口40内には第1の分
路50が設置してあり、第2U字形コア・セグメント32の開
口48内には第2の分路52が設置してある。第1、第2の
分路50、52は、それぞれ、第1、第2のU字形コア・セ
グメント30、32の上限のところに設置してあり、その結
果、各分路はU字形コア・セグメントの脚部内に完全に
収容され、その上限を越えて突出することはない。第1U
字形コア・セグメント30の右脚部34と第2U字形コア・セ
グメント32の左脚部44の間には、第3の分路54と第4の
分離56がそれぞれ設置してある。第3の分路54は第1、
第2のU字形コア・セグメント30、32の間で上限のとこ
ろに位置し、第4の分路56は第1、第2のU字形コア・
セグメント30、32の間で下限のところに位置している。
こうしてできた、第1、第2、第3、第4の分路50、5
2、54、56の配列を用いてそれぞれのコア脚部とU字形
コア・セグメントとを接続する。分路の各々は別のコア
鋼積重体を用いて構成する。その結果、分路はコア構造
の一部となるようにはさみ込んであり、このコア構造に
密接して位置したコア寸法、材料で作ってある。
第2磁気コア24は、第3のU字形コア・セグメント60
と第4のU字形コア・セグメント62とを包含する。第3
のU字形コア・セグメント60は、左脚部64と、右脚部66
と、横脚部68とを有する。同様にして、第4のU字形コ
ア・セグメント62は、左脚部70と、右脚部72と、横脚部
74とを有する。第3のU字形コア・セグメント60は、左
脚部64と右脚部66の間で横脚部68に対向して開口76を構
成している。第4のU字形コア・セグメント62は、左脚
部70と右脚部72の間で横脚部74に対向して開口78を構成
している。第3のU字形コア・セグメント60は、第4の
U字形コア・セグメント62に隣接しかつそこから隔たっ
て位置しており、第3のU字形コア・セグメント60の左
脚部64が第4のU字形コア・セグメント62の右脚部72に
並んで位置することになる。
第3のU字形コア・セグメント60の左脚部64、右脚部
66および第4のU字形コア・セグメント62の左脚部70、
右脚部72のそれぞれは、分散ギャップ式のコア構造を形
成するように整列した積重コア鋼片で構成してある。こ
のコア構造は渦電流の流れを阻止するのを助ける。積重
コア鋼片は端部を交互に差し込んでできるだけ連続して
いて磁束漏れを減らす磁路を作っている。第3のU字形
コア・セグメント60と第4のU字形コア・セグメント62
の残部は打ち抜くかあるいは切断して積み重ねた鋼片で
構成してもよい。
第1磁気コア20と第2磁気コア24は互いに対向した状
態で配置してある。すなわち、第4U字形コア・セグメン
ト62の左脚部70が第1U字形コア・セグメント30の左脚部
36と整合し、第4U字形コア・セグメント62の右脚部72が
第1U字形コア・セグメント30の右脚部34と整合し、第3U
字形コア・セグメント60の左脚部64が第2U字形コア・セ
グメント32の左脚部44と整合し、第3U字形コア・セグメ
ント62の右脚部66が第2U字形コア・セグメント右脚部42
と整合している。また、第4U字形コア・セグメント62の
開口78は第1U字形コア・セグメント30の開口40に対向し
て隣接しており、第3U字形コア・セグメント60の開口76
は第2U字形コア・セグメント32の開口48に対向して隣接
している。
第1コイル22は、第1コンダクタ(たとえば、第1の
連続した絶縁銅線)で形成してあり、第1U字形コア・セ
グメント30の右脚部34と第2U字形コア・セグメント32の
左脚部44の組み合わせのまわりにコイル状に巻き付けて
ある。第1コイル22は、横脚部38、46と第1、第2の分
路50,52の間の脚部34、44を含み、それらを取り囲んで
いる。さらに、第1コイル22は第3分路54の下方、第4
分路56の上方に位置している。
第2コイル26は、第2コンダクタ(たとえば、第2の
連続した絶縁銅線)からなり、第1、第2の両磁気コア
24、20まりにコイル状に巻き付けてある。一層詳しく
は、第2コイル26は、横脚部38、46と第1、第2の分路
50、52の間で第1磁気コア20の第1コイル22まわりに第
2コンダクタを巻き付けることによって形成する。第2
コンダクタの残部は、第3U字形コア・セグメント60の左
脚部64と第4U字形コア・セグメント62の右脚部72の組み
合わせのまわりに巻き付ける。第1コイル22まわりに巻
き付けた第2コンダクタ部分の長さは、所望のインダク
タンス変更率に基づいて選ぶ。第2磁気コア24まわりに
巻き付けた第2コンダクタ部分の長さは、インダクタで
必要なインダクタンスに関連して決める。第2コイルの
寸法またはゲージは、インダクタが伝送することを要求
されるアンペア数を考慮して選定する。
第2コイル26の巻回数は、インダクタンスの初期レベ
ルまたは出発レベルに対する所望のインダクタンス変化
比率に基づいて選定する。実際、第1コイル22はDCバイ
アス・コイルとして作用する。特に、第1コイル22は可
変インダクタンスを制御するように変化するDC電流源に
接続する。本発明の実施例は、第2図に示すように、第
1つる巻線が右脚部34まわりに巻き付けてあり、第2つ
る巻線が左脚部44まわりに巻き付けてある第コイル22の
二重つる線巻に限定されることはない。代わりに、第1
コイル22が脚部34、44を取り囲む単一のつる巻線を持つ
ものであってもよい。
当業者であればわかるように、本発明の第1、第2の
磁気コア20、24を構成するのに他のコア材料を使用して
もよい。コア材料、構造の選択は、コアの所望磁気飽和
限度、所望の高調波電流抑制レベルならびにコアの寸
法、重量のような物理的ファクタに基づいて行う。
本発明の実施例の使用にすいて以下に説明する。コイ
ル26の端子接続部80、82はいかなるインダクタにとって
も通常の方法で或る回路内に接続してある。したがっ
て、コイル26は、普通のインダクタ用途の場合と同様に
負荷または電力線に接続する。コイル22はDC電流源に接
続する。DC電流源がコイル22に流れることによって、コ
イル26の有効巻回数が変わる。コイル26の有効巻回数が
変わると、一定のコア寸法およびワイヤサイズ・パラメ
ータについてのインダクタンスが変わる。したがって、
コイル22のついてのDC電流を変えることによって、コイ
ル26のインダクタンスを変えることができる。代表的に
は、10〜1の倍数まで変えることができる。コイル26の
インダクタンスはDC電流値が高くなると減少する。イン
ダクタンス設定値の変動性すなわち範囲を最大にするた
めに、装置は、予想されるDCバイアス電流の最高レベル
のアンペア数、熱レベルに耐えるように設計しなければ
ならない。しかしながら、変動性あるいは範囲がもっと
低いレベルでも設計上の有意の制約を招くことはない。
電気制御式インダクタの或る実施例が第3図に示して
ある。このインダクタの実施例は、第1コイル100と、
第2コイル102と、第1磁気コア104と、第2磁気コア10
6とを包含する。第1コイル100は第1磁気コア104に巻
き付けてある。第2コイル102は、第2磁気コア106に巻
き付けた第1インダクタ108と、第1磁気コア104に巻き
付けた第2インダクタ110とを包含する。第1図の実施
例と同様に、第1コイル100の端子接続部112、114はDC
電流源に接続してあり、第2コイル102の端子接続部11
6、118に現れるインダクタンスを調節できるようになっ
ている。
ここで、上述した好ましい構造が上方コア・セグメン
ト60−62と下方コア・セグメント30−32の間などに相対
的に独立した磁束路を与えるということに注目された
い。換言すれば、これら上下のコア・セグメントと分路
50−52の間のエアギャップを組み合わせて使用すること
によって、コイル22、26を通る電流によって生じる磁束
路を連結し、しかも隔離することができる。一層重要な
のは、D.C.バイアス・コイル22を通る電流によって生じ
る磁束がその経路および方向に関して制御されるという
ことである。A.C.およびD.C.磁束路は分路54−56と下方
コア・セグメントの隣接脚部34、44とによって構成され
る矩形内で共有されるが、この磁束路は上方コア・セグ
メント60−62を通る磁束路からは隔離されている。した
がって、D.C.バイアス・コイル22を通る電流がコア脚部
34、44を通る磁束路を部分的に飽和させたり、部分的に
不飽和としたりすることは可能であるかも知れないが、
上方コア・セグメント60−62を通る磁束路には影響を与
えることはない。これに関連して、好ましい実施例で
は、分路50−52は高リラクタンス路を与えるが、分路54
−56は低リラクタンス路を与え、D.C.バイアス・コイル
22に導入される電流からの磁束流の発生を容易にすると
共にそれを案内する。ここで、また、電気制御式インダ
クタの発生する熱を低減するために分散型エアギャップ
の使用が好ましいが、このようなギャップ配置が発明の
本質ではないことに注目されたい。
本発明の他の利点の1つは、無段階に変化できるが、
有限範囲のインダクタンスを得ることができるというこ
とにある。換言すれば、D.C.バイアス・コイル22に供給
されるD.C.電流成分が下方コア脚部34、44を飽和してし
まっている場合でもこの電気制御式インダクタによって
インダクタンスが提供されるのである。このインダクタ
ンスは上方コア・セグメント60−62まわりのコイル26の
巻回部によるものである。或る種の用途では、上方コア
・セグメント60−62、そのまわりのコイル26の巻回部の
必要性および分路50−52の必要性すらなくすことができ
るかも知れないが、D.C.バイアス・コイル22上のフルバ
イアスで利用できる出発インダクタンスはまったくない
ことになろう。したがって、2つの個別の独立した磁束
路およびこれら磁束路の1つに対する制御されたD.C.磁
束路を使用することによって、電気制御式インダクタの
インダクタンスを2つの特別に定めたインダクタンス値
間の連続性を保ちながら変えることができる。
本発明の別の変形例では、未調整D.C.電流成分、パル
ス幅調節済みD.C.電流成分あるいはD.C.電流成分を含む
他のタイプの信号を使用する。同様に、第1、第2のコ
イルの巻回部が下方コア・セグメント30−32まわりに物
理的に重なる必要はない。たとえば、D.C.バイアス・コ
イル22は、コア脚部34、44上のコイル26の巻回部の上下
いずれでこれら同じコア脚部まわりに巻き付けてもよ
い。これに関連して、D.C.バイアス・コイル22は磁気コ
アに密接に連結する必要であり、重なり合っている場合
にはコイル26の巻回部の下方になければならない。しあ
がって、本発明がかなり変更可能であることは了解され
たい。第3図に示す特別の構造は多数の理由のため、た
とえば、高調波電流ひずみが非常に少ないという理由の
ために特に有利であるが、本発明の範囲から逸脱するこ
となく他の適当な配線、構造もすべて可能である。それ
でも、いくつかの変形例では他の変形例よりも利点が少
なくなる可能性があることは了解されたい。たとえば、
コア構造の或る種の変更では、非ゼロの下位インダクタ
ンス値と上位インダクタンス値の間で無段階可変範囲の
インダクタンスを良好に得ることができるが、ライン電
流のひずみが拡大される可能性もある。
第4図は本発明の電気制御式インダクタを使用する、
3相電力線130のための動的力率補正、高調波ひずみ低
減を行うシステムのブロック図である。3相電力線130
の3つの位相それぞれの力率は、力率モニタ132で測定
し、プロセッサ134に送る。同様に、3相電力線130の3
つの位相それぞれの高調波ひずみはひずみモニタ136で
測定し、プロセッサ134に送る。無効電力を加えて力率
を向上させる目的および高調波ひずみを低減すべくフィ
ルタリングを行う目的のために、コンデンサ/インダク
タ分路ネットワーク138が3相電力線130に接続してあ
る。この分路ネットワーク138は、1つまたはそれ以上
の電気制御式インダクタ140と1つまたはそれ以上のコ
ンデンサまたはコンデンサ・バンク142とを包含し、電
気制御式インダクタ140およびコンデンサ142は分路ネッ
トワーク138内で電気的に接続してある。
プロセッサ134は、適当な値のDCバイアス電流を電気
制御式インダクタ140の各々に供給してこれらのインダ
クタをコンデンサ・バンクまたはネットワークに対して
チューンし、3相電力線130の各位相について力率を改
善し、高調波ひずみを低減する手段を提供する。モニタ
132によって検出したような力率を制御するのに必要な
コンデンサまたはコンデンサ・バンク142の選定数を与
えるべく、プロセッサ134は、必要な補正について、可
変コンデンサまたはスイッチのそれぞれを適切な量のキ
ャパシタンスまで適当に調節する。プロセッサ134はア
ナログあるいはディジタルいずれかの演算装置を包含す
る。たとえば、市販のマイクロプロセッサを包含し、こ
れが電気制御式インダクタ140および任意の可変コンデ
ンサを適当に制御するようにプログラムされるようにな
っている。
分路ネットワーク138の特別の変形例が第5a図〜第5d
図に概略的に示してある。図示ネットワークの各々は、
3つのコンデンサまたはコンデンサ・バンクと、3つの
電気制御式インダクタとを包含する。第5a図のネットワ
ークでは、第1コンデンサ・バンク150と、第2コンデ
ンサ・バンク152と、第3コンデンサ・バンク154が三角
形の配置で電気的に接続してある。こうして、三角形配
置から3つの接続点、すなわち、第1接続点156、第2
接続点158、第3接続点160が生じることになる。第1イ
ンダクタ162が第1接続点156に接続してあり、第2イン
ダクタ164が第2接続点158に接続してあり、第3インダ
クタ166が第3接続点160に接続してある。第1、第2、
第3のインダクタ162、164、166の各々は電力線140の3
つの位相のそれぞれに接続してある。
第5b図のネットワークでは、第1インダクタ170と、
第2インダクタ172と、第3インダクタ174が三角形の配
置で電気的に接続してある。こうして、第1接続点17
6、第2接続点178、第3接続点180が三角形配置から生
じる。第1コンデンサ・バンク182が第1接続点176に接
続してあり、第2コンデンサ・バンク184が第2接続点1
78に接続してあり、第3コンデンサ・バンク186が第3
接続点180に接続してある。第1、第2、第3のコンデ
ンサ・バンク182、814、186の各々は電力線140の3つの
位相のそれぞれに接続してある。
第5c図のネットワークでは、第1コンデンサ・バンク
190と、第2コンデンサ・バンク192と、第3コンデンサ
・バンク194がY字形の配置で電気的に接続してある。
こうして、Y字形配置から3つの接続点、すなわち、第
1接続点196、第2接続点198、第3接続点200が生じる
ことになる。第1インダクタ202が第1接続点196に接続
してあり、第2インダクタ204が第2接続点198に接続し
てあり、第3インダクタ206が第3接続点200に接続して
ある。第1、第2、第3のインダクタ202、204、206の
各々は電力線140の3つの位相のそれぞれに接続してあ
る。
第5d図のネットワークでは、第1インダクタ210と、
第2インダクタ212と、第3インダクタ214がY字形の配
置で電気的に接続してある。こうして、3つの分岐接続
点、すなわち、第1接続点216、第2接続点218、第3接
続点220がY字形配置から生じる。第1コンデンサ・バ
ンク222が第1接続点216に接続してあり、第2コンデン
サ・バンク224が第2接続点218に接続してあり、第3コ
ンデンサ・バンク226が第3接続点220に接続してある。
第1、第2、第3のコンデンサ・バンク222、224、226
の各々は電力線140の3つの位相のそれぞれに接続して
ある。
当業者であればわかるように、力率補正、高調波ひず
み低減のためのシステムの実施例は単相あるいは多相電
力線の任意のものに合わせて構成することができ、第4
の3相電力線のための実施例に限定されることはない。
インダクタンスを変えるための従来設計の方法はイン
ダクタ・コアの透磁率を変えることに依存しているが、
本発明の実施例は新しい原理、すなわち、D.C.バイアス
・コイル22を使用して巻線に逆作用させることによって
コイル26の有効巻回数を変えるという原理に依存する。
この新しい原理は、変動性の向上、全寸法の縮小、コス
ト低減ならびに磁気コアの全体(あるいはかなりの部
分)の透磁率に影響を与えることなくインダクタ巻回部
の有効巻回数を変える能力という利点を与える。この最
後に述べた利点は、コア透磁率変更が急激であり、ノイ
ズを発生しやすく、外来の影響に敏感であり、非線形で
ある可能性があるために、特に意味がある。コア全体の
透磁率を変更することに依存する際の固有の問題を避け
ることによって、本発明の実施例はより制御しやすくな
り、より融通性が高まる。
上記の理論に基づいて本発明の実施例の動作を説明し
てきたが、本出願人はこの理論に束縛されることを望ん
でいるわけではない。
電気制御式インダクタの別の利点は、インダクタンス
の精密制御が可能となるということである。第5b図およ
び第5d図の分路ネットワークでは、コンデンサを電力線
に直結しているが、これは、普通、従来のインダクタを
用いる低電圧システムでは使用しない。高調波ひずみに
よるコンデンサの過熱を避けるために、従来、コンデン
サを電力線に直結することはなかった。しかしながら、
本発明の電気制御式インダクタによって行う精密な制御
により、過熱にそれほど気を使うことなくコンデンサを
電力線に直結することができる。さらに、BIL需用を減
らし、したがってインダクタのコストを低減するために
電力線にコンデンサを直結するのが普通である高電圧用
途では、制御可能なインダクタを利用することによっ
て、高調波レベルを分け、コンデンサ・ネットワークを
過負荷にしないことによってコンデンサ寿命を延ばすこ
とができる。
電気制御式インダクタのさらに別の利点は、磁気コア
全体の透磁率を変えるインダクタよりも電流波形ひずみ
が少ないということにある。それ故、本発明の電気制御
式インダクタは付加的な高調波を誘導する傾向を本来的
に低くすることができる。電気制御式インダクタのまた
さらに別の利点は、従来のインダクタに比べてライン・
ノイズの発生を減らすことができることにある。
さらなる利点は、低電圧電源に応答して少なくとも10
の10倍までインダクタンスを無段階あるいは段階的のい
ずれでも変えることができるという能力から明らかであ
る。さらに、同時に、このインダクタは100kVAR以上の
無効電力値を取り扱うことができる。
ここで、本発明を平均して非可変式の相当品よりも小
さい構造で具体化できるということに注目されたい。さ
らに、本発明は、当業者にとっては明らかな多くの代
替、修正、変更を含む広範囲にわたる種々の構造で使用
できる。したがって、本発明は、添付の請求の範囲に記
載の精神および広い範囲内でこれら代替、修正、変更の
すべてを含むことを意図している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブーマー ジョン アメリカ合衆国 ミシガン州 48843 ハウエル バイロン 120 (56)参考文献 特開 平2−231703(JP,A) 実開 昭64−37012(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 29/14 H01F 21/08 H02J 3/18 G05F 1/70

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1磁気コアと、 第1磁気コアに近接した第2磁気コアと、 第1磁気コアに巻き付けた第1コイルと、 第1、第2の両方の磁気コアに巻き付けてあって、第1
    コイルと巻回路を共有し、第2磁気コアのまわりに独立
    した巻回路を形成している第2コイルとを備え、 それによって、第1コイルを通る直流電流に依存して、
    或るインダクタンス範囲にわたって、連続的に、第2コ
    イルのインダクタンスを変えることを特徴とする電気制
    御式インダクタ。
  2. 【請求項2】第2磁気コアは、複数の綱片の積重体を有
    する分散ギャップ式コア構造であることを特徴とする請
    求項1に記載の電気制御式インダクタ。
  3. 【請求項3】さらに、第1コイルに接続された低電圧電
    源を備え、低電圧電源は、連続的あるいは段階的に変化
    し得ることを特徴とする請求項1に記載の電気制御式イ
    ンダクタ。
  4. 【請求項4】第1及び第2の磁気コアは、複数のエアギ
    ャップと組み合って構成、配置された複数の磁気コア・
    セグメントを備えることを特徴とする請求項1に記載の
    電気制御式インダクタ。
  5. 【請求項5】第1磁気コアと、 第1磁気コアに近接した第2磁気コアと、 第1磁気コアに巻き付けた第1コイルと、 第1、第2の両方の磁気コアに巻き付けてあって、第1
    コイルと巻回路を共有し、第2磁気コアのまわりに独立
    した巻回路を形成している第2コイルとを備える少なく
    とも1つの電気制御式インダクタと、 多相電力線に接続されたひずみモニタと、 ひずみモニタによって測定された測定値に応答して、ひ
    ずみ測定値に依存して、電気制御式インダクタの第1コ
    イルに直流電流を与え、それによって、電気制御式イン
    ダクタのインダクタンスを変えて、多相電力線の高調波
    を低減するプロセッサと を備えることを特徴とする、多相電力線で伝送される電
    力の品質を改善するためのシステム。
  6. 【請求項6】多相電力線に接続され、少なくとも1つの
    コンデンサと少なくとも1つの電気制御式インダクタを
    有する分路ネットワークであり、電気制御式インダクタ
    は、 第1磁気コアと、 第1磁気コアに近接した第2磁気コアと、 第1磁気コアに巻き付けた第1コイルと、 第1、第2の両方の磁気コアに巻き付けてあって、第1
    コイルと巻回路を共有し、第2磁気コアのまわりに独立
    した巻回路を形成している第2コイルとを備えるような
    分路ネットワークと、 多相電力線に接続されたひずみモニタと、 多相電力線に接続された力率モニタと、 ひずみモニタによって測定された測定値に応答して、ひ
    ずみ測定値に依存して、電気制御式インダクタの第1コ
    イルに直流電流を与え、それによって、電気制御式イン
    ダクタのインダクタンスを変えて、多相電力線の高調波
    を低減し、また、力率モニタによって測定された測定値
    に応答して、力率測定値に依存して、コンデンサのキャ
    パシタンスを制御し、それによって、多相電力線の力率
    を補正するプロセッサと を備えることを特徴とする、多相電力線で伝送される電
    力の品質を改善するためのシステム。
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CN104505238A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 东南大学 一种等效气隙可调电抗器

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