JP3083214B2 - Transformer excitation current detection device - Google Patents

Transformer excitation current detection device

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JP3083214B2 JP04327679A JP32767992A JP3083214B2 JP 3083214 B2 JP3083214 B2 JP 3083214B2 JP 04327679 A JP04327679 A JP 04327679A JP 32767992 A JP32767992 A JP 32767992A JP 3083214 B2 JP3083214 B2 JP 3083214B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インバ―タ等の電力変
換器の交流側端子に接続される変圧器の励磁電流検出装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exciting current detecting device for a transformer connected to an AC terminal of a power converter such as an inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大容量の自己消弧形素子(例えば
ゲ―トタ―ンオフサイリスタ等)の開発が盛んに行わ
れ、インバ―タ等の電力変換装置に用いられるようにな
ってきた。インバ―タ等の電力変換器の交流側端子には
絶縁の目的で、或いは交流電圧を昇圧したり、降圧した
りする目的で、更に複数台のインバ―タを多重接続する
目的で変圧器が設置される。
2. Description of the Related Art In recent years, large-capacity self-extinguishing devices (for example, gate turn-off thyristors, etc.) have been actively developed, and have been used in power converters such as inverters. . Transformers are connected to the AC side terminals of power converters such as inverters for the purpose of insulation or for boosting or stepping down the AC voltage, and for the purpose of multiplexing multiple inverters. Will be installed.

【0003】この変圧器は、上記電力変換器を構成する
素子のスイッチング特性のバラツキにより、或いは外部
的要因により直流バイアス電圧が印加され、励磁電流が
増大し、やがては片側方向に磁気飽和(偏磁)すること
がある。このような変圧器の直流偏磁は、上記電力変換
器の素子電流を増大させ、過電流によって素子を破壊す
ることにもなる。また、変圧器が偏磁すると必要な出力
電圧が出なくなり、装置全体としての機能を発揮できな
くなる。従って、変圧器の励磁電流を検出し、励磁電流
が過大にならないように電力変換器の交流側出力電圧を
調整している。図9は従来の変圧器の励磁電流検出装置
を示す構成図である。図中、TRは変圧器、W1 ,W2
は変圧器TRの1次、2次巻線、CT1 ,CT2 は電流
検出器、Kは比例回路、Aは加減算器である。変圧器T
Rの1次/2次巻線比をa1 対a2 とした場合、比例回
路Kによって(a2 /a1 )倍する増幅器を用意する。
In this transformer, a DC bias voltage is applied due to a variation in switching characteristics of elements constituting the power converter or an external factor, so that an exciting current increases, and eventually magnetic saturation (bias) occurs in one direction. (Magnetism). Such DC biasing of the transformer increases the element current of the power converter, and may destroy the element due to overcurrent. In addition, if the transformer is demagnetized, the required output voltage will not be output, and the function of the entire device will not be able to be exhibited. Therefore, the exciting current of the transformer is detected, and the AC side output voltage of the power converter is adjusted so that the exciting current does not become excessive. FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional exciting current detecting device for a transformer. In the figure, TR is a transformer, W1, W2
Is a primary and secondary winding of the transformer TR, CT1 and CT2 are current detectors, K is a proportional circuit, and A is an adder / subtractor. Transformer T
When the primary / secondary winding ratio of R is a1 to a2, an amplifier which is multiplied by (a2 / a1) by a proportional circuit K is prepared.

【0004】電流検出器CT1 ,CT2 により、各々1
次電流I1 および2次電流I2 を検出する。2次電流検
出値I2 を比例回路Kにより(a2 /a1 )倍し、加減
算器Aにより、前記1次電流検出値I1 との差I0 =I
1 −(a2 /a1 )・I2 を求める。この演算値I0 が
変圧器の励磁電流の検出値となる。
Each of the current detectors CT1 and CT2 causes one
The secondary current I1 and the secondary current I2 are detected. The secondary current detection value I2 is multiplied by (a2 / a1) by the proportional circuit K, and the difference I0 from the primary current detection value I1 is calculated by the adder / subtractor A.
1− (a2 / a1) · I2 is calculated. This calculated value I0 is the detected value of the exciting current of the transformer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の変圧
器の励磁電流検出装置は、次のような問題がある。
However, such a conventional exciting current detecting device for a transformer has the following problems.

【0006】即ち、変圧器の励磁電流I0 の値は、1次
電流I1 や2次電流(1次側換算値)I2 ´に比較する
と極僅かな値であり、電流検出器の精度が悪いと、上記
のようにして検出された励磁電流は信頼性のない値とな
ってしまう。
That is, the value of the exciting current I0 of the transformer is extremely small compared to the primary current I1 and the secondary current (primary conversion value) I2 ', and if the accuracy of the current detector is poor, However, the exciting current detected as described above has an unreliable value.

【0007】例えば、大容量の変圧器では、励磁電流I
0 は1次電流の2〜3%となるので、1次電流I1 の定
格を1,000Aとした場合、励磁電流I0 の定格は3
0A程度となる。ここで、電流検出器CT1 ,CT2 の
精度誤差を1%とした場合、10Aの検出誤差が出て、
従来の手法により変圧器の励磁電流I0 を求めると単純
に考えても約30%の誤差を含むことになる。実際に
は、上記励磁電流I0 の計算は、1次電流I1 と2次電
流I2 ´のベクトルの差となるので上記励磁電流I0 の
検出誤差は更に大きくなる。
For example, in a large-capacity transformer, the exciting current I
0 is 2 to 3% of the primary current. Therefore, if the rating of the primary current I1 is 1,000 A, the rating of the exciting current I0 is 3%.
It is about 0A. Here, if the accuracy error of the current detectors CT1 and CT2 is 1%, a detection error of 10A appears,
If the excitation current I0 of the transformer is obtained by the conventional method, an error of about 30% is included even if it is simply considered. Actually, since the calculation of the exciting current I0 is the difference between the vectors of the primary current I1 and the secondary current I2 ', the detection error of the exciting current I0 is further increased.

【0008】この励磁電流の検出誤差は、励磁電流を制
御したとき、指令値と実電流との相違をもたらし、変圧
器から必要な電圧が得られなくなるということにもな
る。また、変圧器の直流偏磁対策を行う場合でも正確な
励磁電流検出ができないため、前記電力変換器側から適
正な補償電圧を発生できなくなるという欠点があった。
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであって、
変圧器の励磁電流を正確に検出できる変圧器の励磁電流
検出装置を提供することを目的とする。
[0008] The detection error of the exciting current causes a difference between the command value and the actual current when the exciting current is controlled, and it means that a necessary voltage cannot be obtained from the transformer. In addition, even when countermeasures against DC bias of the transformer are performed, accurate excitation current cannot be detected, so that there is a disadvantage that an appropriate compensation voltage cannot be generated from the power converter side.
The present invention has been made in view of the above problems,
An object of the present invention is to provide a transformer exciting current detection device capable of accurately detecting an exciting current of a transformer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の変圧器の励磁電流検出装置は、変圧器と、
当該変圧器の1次及び2次電流を検出する電流検出器
と、当該1次電流検出値と2次電流検出値から前記変圧
器の励磁電流を演算する手段と、前記変圧器の磁束に対
する励磁電流の位相角を求める手段と、当該位相角が零
になるように前記励磁電流演算手段に用いられる前記1
次電流検出値あるいは2次電流検出値の一方又は両方を
補正する手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, an exciting current detecting device for a transformer according to the present invention comprises: a transformer;
A current detector for detecting primary and secondary currents of the transformer, a means for calculating an exciting current of the transformer from the primary current detection value and the secondary current detection value, and an excitation for the magnetic flux of the transformer Means for determining the phase angle of the current; and the one used for the exciting current calculating means so that the phase angle becomes zero.
Means for correcting one or both of the secondary current detection value and the secondary current detection value.

【0010】[0010]

【作用】変圧器の1次/2次巻数比をa1 対a2 とした
場合、変圧器の励磁電流I0 は、1次電流検出値I1 と
2次電流検出値I2 から、 I0 =I1 −(a2 /a1 )・I2 によって求められる。一方、変圧器に印加される電圧V
1 (交流電圧の基本波)と変圧器の相互インダクタンス
Mから、直流偏磁しないときの変圧器の励磁電流I0 *
が次式のように近似計算できる。 I0 * =V1 /(jω・M) ここで、ωは交流電圧V1 の角周波数である。即ち、上
記励磁電流I0 * は変圧器の磁束Φ0 と同相になり、印
加電圧V1 に対し、位相が90°遅れる。
When the primary / secondary turns ratio of the transformer is a1 to a2, the exciting current I0 of the transformer is obtained from the primary current detection value I1 and the secondary current detection value I2 as follows: I0 = I1- (a2 / A1) · I2. On the other hand, the voltage V applied to the transformer
1 (fundamental wave of AC voltage) and the mutual inductance M of the transformer, the exciting current I0 *
Can be approximated by the following equation. I0 * = V1 / (jω · M) where ω is the angular frequency of the AC voltage V1. That is, the exciting current I0 * Has the same phase as the magnetic flux .PHI.0 of the transformer, and the phase is delayed by 90.degree. With respect to the applied voltage V1.

【0011】本発明は、この磁束Φ0 に対する前記励磁
電流検出値I0 の位相角ψを求め、その位相角ψが零に
なるように前記1次電流検出値I1 或いは2次電流検出
値I2 の一方又は両方を補正する。
According to the present invention, the phase angle の of the exciting current detection value I0 with respect to the magnetic flux Φ0 is determined, and one of the primary current detection value I1 and the secondary current detection value I2 is determined so that the phase angle に な る becomes zero. Or correct both.

【0012】いま仮に、a1 =a2 として説明する。1
次電流I1 が1%大きく、2次電流I2 が1%小さく検
出されたとする。励磁電流I0 は1次電流I1 と2次電
流I2 のベクトル差であるから、その大きさは言うに及
ばず、磁束Φ0 (印加電圧V1 に対して直交)に対する
位相角ψは進みとなる。この位相角ψが零になるように
2次電流検出値I2 の大きさを補正すると、結果的に2
次電流I2 も1%大きく検出されるようになる。1次及
び2次電流が共に1%だけ大きくなった場合、三角形の
相似関係から、励磁電流I0 も1%だけ大きく検出され
る。
It is assumed that a1 = a2. 1
It is assumed that the secondary current I1 is detected to be 1% larger and the secondary current I2 is detected to be 1% smaller. Since the exciting current I0 is the vector difference between the primary current I1 and the secondary current I2, the phase angle に 対 す る with respect to the magnetic flux Φ0 (perpendicular to the applied voltage V1) is advanced, not to mention its magnitude. When the magnitude of the secondary current detection value I2 is corrected so that the phase angle に な る becomes zero, the result is 2
The secondary current I2 is also detected by 1% larger. When the primary and secondary currents both increase by 1%, the excitation current I0 is also detected by 1% from the similarity of the triangle.

【0013】また、前記位相角ψが零になるように1次
電流検出値I1 の大きさを補正すると、結果的に1次電
流I1 は1%小さく検出されるようになる。1次及び2
次電流が共に1%だけ小さくなった場合、三角形の相似
関係から、励磁電流I0 も1%だけ小さく検出される。
即ち、励磁電流の検出誤差は1%となり、大幅な精度向
上が達成できる。
When the magnitude of the primary current detection value I1 is corrected so that the phase angle に な る becomes zero, the primary current I1 is detected by 1% smaller as a result. Primary and 2
When the secondary currents are both reduced by 1%, the excitation current I0 is also detected to be smaller by 1% from the similarity of the triangle.
That is, the detection error of the exciting current is 1%, and a great improvement in accuracy can be achieved.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は、本発明の一実施例を示す変圧器の
励磁電流検出装置の構成図である。図中、SUPは交流
電圧源、TRは変圧器、LOADは交流負荷、CT1 ,
CT2 は電流検出器、Kは比例回路、Hは係数補正器、
Aは加減算器、CAL位相角演算器である。
FIG. 1 is a block diagram of a transformer exciting current detecting apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, SUP is an AC voltage source, TR is a transformer, LOAD is an AC load, CT1,
CT2 is a current detector, K is a proportional circuit, H is a coefficient corrector,
A is an adder / subtractor and a CAL phase angle calculator.

【0016】変圧器TRの1次/2次巻数比はa1 対a
2 で、その1次巻線には交流電圧源SUPが接続されて
いる。変圧器TRの1次巻線W1 に電圧V1 が印加され
ると、2次巻線W2 には電圧V2 =(a2 /a1 )・V
1 が発生し、負荷LOADに電流I2 が流れる。このと
き、1次電圧V1 の角周波数をω=2πf,変圧器TR
の相互インダクタンスをMとした場合、変圧器TRの励
磁電流I0 は、I0 =V1 /(jω・M)のように近似
できる。変圧器TRの1次電流I1は上記2次電流I2
の1次側換算値と励磁電流I0 のベクトル和で、 I1 =(a2 /a1 )・I2 +I0 で表される。
The primary / secondary turns ratio of the transformer TR is a1 to a
2, an AC voltage source SUP is connected to the primary winding. When voltage V1 is applied to primary winding W1 of transformer TR, voltage V2 = (a2 / a1) .V is applied to secondary winding W2.
1 occurs, and the current I2 flows through the load LOAD. At this time, the angular frequency of the primary voltage V1 is ω = 2πf, and the transformer TR
Is M, the exciting current I0 of the transformer TR can be approximated as I0 = V1 / (j.omega.M). The primary current I1 of the transformer TR is equal to the secondary current I2.
And the vector sum of the excitation current I0 and I1 = (a2 / a1) .I2 + I0.

【0017】即ち、変圧器TRの1次及び2次電流が正
確に検出できれば、励磁電流I0 も正確に検出できるこ
とになる。しかし、電流検出器CT1 ,CT2 には検出
誤差があり、従来装置で説明したような問題点が出てく
る。
That is, if the primary and secondary currents of the transformer TR can be accurately detected, the exciting current I0 can be accurately detected. However, there is a detection error in the current detectors CT1 and CT2, and the problems as described in the conventional apparatus appear.

【0018】図1の装置において、まず、電流検出器C
T1 ,CT2 により1次電流I1 及び2次電流I2 を検
出する。2次電流検出値I2 は比例回路Kにより、(a
2/a1 倍されて1次側量に換算される。即ち、2次電流
I2 の1次側換算値I2 ´はI2 ´=(a2 /a1 )・
I2 となる。2次電流I2 の1次側換算値I2 ´は係数
補正器Hを介して、I2 ´´=K・I2 ´に補正され、
加減算器Aに入力される。また、1次電流検出値I1 は
そのまま加減算器Aに入力され、励磁電流I0 がI0 =
I1 −I2 ´´として出力される。位相角演算器CAL
は変圧器TRの磁束Φ0 に対する励磁電流検出値I0 の
位相ずれψを演算するもので、変圧器TRの1次側に印
加される電圧V1 に同期した単位正弦波sinωtと前
記励磁電流検出値I0 を用いて位相ずれψを演算する。
その動作は後で説明する。前記係数補正器Hは前記位相
角ψに応じてその補正係数Kを調整するもので、ψが正
ならばKを増加させ、ψが負ならばKを減少させる。
In the apparatus shown in FIG. 1, first, a current detector C
The primary current I1 and the secondary current I2 are detected by T1 and CT2. The secondary current detection value I2 is calculated by the proportional circuit K as (a
It is multiplied by 2 / a1 and converted to the primary amount. That is, the primary-side converted value I2 'of the secondary current I2 is I2' = (a2 / a1).
I2. The primary-side converted value I2 'of the secondary current I2 is corrected via a coefficient corrector H to I2 "= K.I2',
It is input to the adder / subtractor A. Further, the primary current detection value I1 is directly input to the adder / subtractor A, and the exciting current I0 becomes I0 =
It is output as I1 -I2 ''. Phase angle calculator CAL
Calculates the phase shift の of the excitation current detection value I0 with respect to the magnetic flux Φ0 of the transformer TR. The unit sine wave sinωt synchronized with the voltage V1 applied to the primary side of the transformer TR and the excitation current detection value I0 Is used to calculate the phase shift ψ.
The operation will be described later. The coefficient corrector H adjusts the correction coefficient K according to the phase angle ψ. If ψ is positive, K is increased, and if ψ is negative, K is decreased.

【0019】図2は図1の装置の電圧電流波形を示すも
ので。V1 は変圧器TRの1次電圧、I0 * は励磁電流
基準値、I0 は励磁電流検出値を表す。ここで、1次電
圧V1 を、V1 =Vm ・sin(ωt)とした場合、励
磁電流基準値I0 * は、I0* =−Im * ・cos(ω
t)と近似できる。なお、Im * =Vm /(ωM)の関
係がある。即ち、励磁電流基準値I0 * は変圧器TRの
磁束Φ0 と同相で、1次電圧V1 より位相角π/2ラジ
アンだけ遅れている。これに対し、励磁電流検出値I0
は前記励磁電流基準値I0 * (磁束Φ0 )より位相角ψ
だけ進んでいる場合を示している。即ち、励磁電流検出
値I0 は、 I0 =Im ・cos(ωt+ψ)=−Im (cosωt
・cosψ−sinωt・sinψ) のように表される。図3は図1の装置の位相角演算器C
ALの具体的な実施例を示す演算ブロック図である。
FIG. 2 shows voltage and current waveforms of the apparatus of FIG. V1 is the primary voltage of the transformer TR, I0 * Represents an exciting current reference value, and I0 represents an exciting current detection value. Here, assuming that the primary voltage V1 is V1 = Vm · sin (ωt), the excitation current reference value I0 * Is I0 * = −Im * ・ Cos (ω
t). In addition, Im * = Vm / (ωM). That is, the excitation current reference value I0 * Is in phase with the magnetic flux .PHI.0 of the transformer TR and is delayed from the primary voltage V1 by a phase angle of .pi. / 2 radians. On the other hand, the exciting current detection value I0
Is the excitation current reference value I0 * (Magnetic flux Φ0) phase angle ψ
Only shows the case where it is advanced. That is, the exciting current detection value I0 is given by I0 = Im.cos (.omega.t + .SIGMA.) =-Im (cos.omega.t
· Cosψ-sinωt · sinψ). FIG. 3 shows a phase angle calculator C of the apparatus of FIG.
FIG. 9 is an operation block diagram illustrating a specific example of the AL.

【0020】図中、UN1 ,UN2 は単位正弦波を求め
るための正規化回路、ADは加算器、MLは乗算器、D
Vは割算器、ROM1,ROM2はテ―ブルメモリ回
路、SHはサンプルホ―ルド回路を示す。
In the figure, UN1 and UN2 are normalizing circuits for obtaining a unit sine wave, AD is an adder, ML is a multiplier, D is
V indicates a divider, ROM1 and ROM2 indicate table memory circuits, and SH indicates a sample hold circuit.

【0021】まず、正規化回路UN1 に1次電圧検出値
V1 を入力し、その波高値Vm で割って、その電圧に同
期した単位正弦波sinωtを求める。これを微分する
と、単位余弦波cosωtが得られる。また、正規化回
路UN2 に励磁電流検出値I0 を入力し、その波高値I
m で割って、その電流に同期した単位正弦波−cos
(ωt+ψ)を求める。乗算器MLは正規化回路UN1
の出力cosωtとサンプルホ―ルド回路SHの出力c
osψとを掛け算し、cosωt・cosψを求める。
加算器ADは正規化回路UN2 の出力−cos(ωt+
ψ)と上記乗算器MLの出力cosωt・cosψを加
えて、 sinωt・sinψ=cosωt・cosψ−cos
(ωt+ψ) を出力する。更に、割算器DVにより、加算器ADの出
力sinωt・sinψを正規化回路UN1 の出力si
nωtで割って、sinψを求める。
First, the primary voltage detection value V1 is input to the normalizing circuit UN1 and divided by the peak value Vm to obtain a unit sine wave sinωt synchronized with the voltage. By differentiating this, a unit cosine wave cosωt is obtained. Also, the excitation current detection value I0 is input to the normalization circuit UN2, and the peak value I
m divided by the unit sine wave synchronized with the current-cos
(Ωt + ψ) is obtained. The multiplier ML includes a normalization circuit UN1
And the output c of the sample hold circuit SH
osψ is multiplied to obtain cosωt · cosψ.
The adder AD outputs the output -cos (ωt +
ψ) and the output cos ωt · cosψ of the multiplier ML are added, and sinωt · sinψ = cosωt · cosψ−cos
(Ωt + ψ) is output. Further, the output sinωt · sinψ of the adder AD is output to the output si of the normalization circuit UN1 by the divider DV.
Divide by nωt to find sinψ.

【0022】テ―ブルメモリROM1は逆正弦関数si
-1xを表として記憶したもので、メモリのアドレスに
x=sinψを入力すると、位相角ψがもとめられる。
又、テ―ブルメモリROM2は余弦関数cosxを表と
して記憶したもので、x=ψをメモリのアドレスに入力
すると、cosψが出力される。サイプルホ―ルド回路
SHは上記テ―ブルメモリROM2の出力cosψをあ
る演算周期毎に保持し、前記乗算器MLに入力する。即
ち、乗算器MLは位相角出力ψの前の演算値を使って掛
け算することになる。
The table memory ROM1 has an inverse sine function si.
The table stores n −1 x, and when x = sinψ is input to the address of the memory, the phase angle ψ can be obtained.
The table memory ROM 2 stores the cosine function cosx as a table. When x = ψ is input to a memory address, cosco is output. The siple hold circuit SH holds the output cos # of the table memory ROM 2 at every operation cycle and inputs it to the multiplier ML. That is, the multiplier ML multiplies using the operation value before the phase angle output ψ.

【0023】このようにして、位相角演算器CALは、
変圧器TRの1次電圧V1 と励磁電流検出値I0 を入力
とし、励磁電流基準値I0 * (磁束Φ0 )に対する励磁
電流検出値I0 の位相角ψを演算することができる。
尚、上記演算はマイクロコンピュ―タを用いて演算プロ
グラムにより実現することもできる。励磁電流検出値I
0 の位相角ψは別の方法によっても求めることができ
る。
Thus, the phase angle calculator CAL is:
The primary voltage V1 of the transformer TR and the exciting current detection value I0 are input, and the exciting current reference value I0 * The phase angle の of the exciting current detection value I0 with respect to (magnetic flux Φ0) can be calculated.
The above calculation can be realized by a calculation program using a microcomputer. Excitation current detection value I
The phase angle 0 of 0 can be obtained by another method.

【0024】例えば、1次電圧V1 のゼロクロス点を基
準とし、励磁電流検出値I0 のゼロクロス点との時間差
を求め、それを位相角θに直し、ψ=(π/2)−θと
して算出することができる。図4は図1の装置の動作を
説明するための電圧、電流ベクトル図を示す。(a)は
1次電流及び2次電流の検出器の誤差が無いときのベク
トル図、(b)は検出誤差がある場合のベクトル図を示
す。まず、検出誤差が無い時のベクトル図を説明する。
For example, with reference to the zero-cross point of the primary voltage V1, the time difference from the zero-cross point of the excitation current detection value I0 is obtained, converted to the phase angle θ, and calculated as ψ = (π / 2) −θ. be able to. FIG. 4 is a voltage and current vector diagram for explaining the operation of the apparatus of FIG. (A) is a vector diagram when there is no error in the primary and secondary current detectors, and (b) is a vector diagram when there is a detection error. First, a vector diagram when there is no detection error will be described.

【0025】図4(a)において変圧器TRに1次電圧
V1 が印加されると、励磁電流I0=V1 /(jω・
M)が流れ、磁束Φ0 が発生する。その結果、2次電圧
V2 =(a2 /a1 )・V1 が発生し、負荷に電流I2
を流す。変圧器TRの1次電流I1 は2次電流I2 の1
次側換算値I2 ´=(a2 /a1 )・I2 と、前記励磁
暖流I0 のベクトル和となる。即ち、1次電流I1 及び
2次電流I2 を正確に検出できれば、励磁電流I0 =I
1 −I2 ´を正確に検出することができる。この時、励
磁電流I0 は磁束Φ0 と同相となり、1次電圧V1 に対
して90°遅れている。
In FIG. 4A, when the primary voltage V1 is applied to the transformer TR, the exciting current I0 = V1 / (jω.
M) flows, and a magnetic flux Φ0 is generated. As a result, a secondary voltage V2 = (a2 / a1) .V1 is generated, and the current I2
Flow. The primary current I1 of the transformer TR is one of the secondary current I2.
The vector sum of the secondary conversion value I2 '= (a2 / a1) .I2 and the exciting warm current I0 is obtained. That is, if the primary current I1 and the secondary current I2 can be accurately detected, the exciting current I0 = I
1-I2 'can be accurately detected. At this time, the exciting current I0 has the same phase as the magnetic flux Φ0 and is delayed by 90 ° with respect to the primary voltage V1.

【0026】次に、1次電流及び2次電流検出器に誤差
が有る場合のベクトル図を説明する。図4(b)におい
て、i1 は1次電流検出値でI1 よりもΔI1 だけ大き
く検出されている。又、i2 ´は2次電流検出値を1次
側に換算したもので、I2 ´よりΔI2 だけ小さく検出
されている。
Next, a vector diagram in the case where there is an error in the primary current and the secondary current detector will be described. In FIG. 4B, i1 is a primary current detection value and is detected to be larger than I1 by .DELTA.I1. I2 'is a value obtained by converting the secondary current detection value to the primary side, and is detected to be smaller than I2' by .DELTA.I2.

【0027】この検出値から励磁電流検出値i0 =i1
−i2 ´を求めると、図示の電流ベクトルとなる。この
励磁電流i0 は磁束Φ0 に対して位相がψだけ進んだベ
クトルとなる。図1の装置では、この位相角ψを位相角
演算器CALで求め、位相角ψに応じて係数補正器Hの
係数kを増減させている。即ち、位相角ψが正(進み)
のとき、係数kを増加させ、位相角kが負(遅れ)の
時、係数kを減少させている。図4(b)の場合、位相
角ψが正(進み)なので、係数kを増加させ、2次電流
検出値I2 ´´=k・i2 ´を増加させる。最終的に
は、ψ=0になる点まで係数kが増加し、図のI2 ´´
となって落ち着く。このとき、1次電流検出値i1 は補
正しない。この結果、励磁電流検出値I0 ´´は、I0
´´=i1 −I2 ´´となる。三角形の相似関係から、
真値I0 に対し、当該励磁電流検出値I0 ´´の誤差は
1次電流の検出誤差に等しくなる。即ち、1次電流I1
の検出精度誤差が1%であった場合、図1の装置による
励磁電流検出誤差は1%となり、検出精度を大幅に向上
させることが可能となる。
From this detection value, the excitation current detection value i0 = i1
When -i2 'is obtained, the current vector shown is obtained. The exciting current i0 is a vector whose phase is advanced by ψ with respect to the magnetic flux Φ0. 1, the phase angle ψ is obtained by the phase angle calculator CAL, and the coefficient k of the coefficient corrector H is increased or decreased according to the phase angle ψ. That is, the phase angle 正 is positive (advance)
, The coefficient k is increased, and when the phase angle k is negative (lag), the coefficient k is decreased. In the case of FIG. 4B, since the phase angle 正 is positive (advanced), the coefficient k is increased and the secondary current detection value I2 ″ = k · i2 ′ is increased. Eventually, the coefficient k increases to the point where ψ = 0, and I 2 ″ in the figure
Calm down. At this time, the primary current detection value i1 is not corrected. As a result, the exciting current detection value I0 ″ becomes I0 ″.
″ = I1−I2 ″. From the similarity of triangles,
With respect to the true value I0, the error of the exciting current detection value I0 '' becomes equal to the detection error of the primary current. That is, the primary current I1
Is 1%, the detection error of the excitation current by the apparatus of FIG. 1 is 1%, and the detection accuracy can be greatly improved.

【0028】図5は、本発明の変圧器の励磁電流検出装
置の別の実施例を示す構成図である。 図中、SUPは
交流電圧源、TRは変圧器、LOADは交流負荷、CT
1 ,CT2 は電流検出器、kは比例回路、Hは係数補正
器、Aは加減算器、CALは位相角演算器である。
FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the exciting current detecting device for a transformer according to the present invention. In the figure, SUP is an AC voltage source, TR is a transformer, LOAD is an AC load, CT
1 and CT2 are current detectors, k is a proportional circuit, H is a coefficient corrector, A is an adder / subtractor, and CAL is a phase angle calculator.

【0029】変圧器TRの1次/2次巻数比はa1 対a
2 で、その1次巻線には交流電圧源SUPが接続されて
いる。変圧器TRの1次巻線W1 に電圧V1 が印加され
ると、2次巻線W2 には電圧V2 =(a2 /a1 )・V
1 が発生し、負荷LOADに電流I2 が流れる。
The primary / secondary turns ratio of the transformer TR is a1 to a
2, an AC voltage source SUP is connected to the primary winding. When voltage V1 is applied to primary winding W1 of transformer TR, voltage V2 = (a2 / a1) .V is applied to secondary winding W2.
1 occurs, and the current I2 flows through the load LOAD.

【0030】図5の装置において、まず、電流検出器C
T1 ,CT2 により1次電流I1 及び2次電流I2 を検
出する。2次電流検出値I2 は比例回路Kにより、(a
2 /a1 )倍されて1次側量に換算される。即ち、2次
電流I2 の1次側換算値はI2 ´=(a2 /a1 )・I
2 となり、加減算器Aに入力される。また、前記1次電
流I1 の検出値は係数補正回路Hを介して、I1 ´=k
・I1 に補正され、加減算器Aに入力される。加減算器
Aは、励磁電流I0 =I1 −I2 ´´を演算し、出力す
る。位相角演算器CALは出力される励磁電流検出値I
0 の基準値I0* に対する位相ずれψを演算するもの
で、変圧器TRの1次側に印加される電圧V1 に同期し
た単位正弦波sinωtと前記励磁電流検出値I0 を用
いてψを演算する。前記係数補正器Hは前記位相角ψに
応じてその補正係数kを調整するもので、ψが正(進
み)ならばkを減少させ、ψが負(遅れ)ならばkを増
加させる。図6は、図5の装置の動作を説明するための
電圧,電流ベクトル図を示す。
In the apparatus shown in FIG. 5, first, the current detector C
The primary current I1 and the secondary current I2 are detected by T1 and CT2. The secondary current detection value I2 is calculated by the proportional circuit K as (a
2 / a1) and converted to the primary amount. That is, the primary-side converted value of the secondary current I2 is I2 '= (a2 / a1) .I
2 is input to the adder / subtractor A. Further, the detected value of the primary current I1 is obtained through a coefficient correction circuit H to obtain I1 '= k
Is corrected to I1 and input to the adder / subtractor A. The adder / subtracter A calculates and outputs the exciting current I0 = I1−I2 ″. The phase angle calculator CAL outputs the exciting current detection value I
0 reference value I0 * Is calculated using the unit sine wave sinωt synchronized with the voltage V1 applied to the primary side of the transformer TR and the exciting current detection value I0. The coefficient corrector H adjusts the correction coefficient k in accordance with the phase angle ψ. When ψ is positive (leading), k is decreased, and when ψ is negative (lagging), k is increased. FIG. 6 is a voltage and current vector diagram for explaining the operation of the device of FIG.

【0031】図6において、i1 は1次電流検出値で、
ΔI1 だけ大きく検出されている。また、i2 ´は2次
電流検出値を1次側に換算したものでΔI2 だけ小さく
検出されている。これらの検出値から励磁電流i0 =i
1 −i2 ´を求めると、図示の電流ベクトルとなる。当
該励磁電流i0 は磁束Φ0 に対して位相がψだけ進んだ
ベクトルとなる。
In FIG. 6, i1 is a primary current detection value,
It is detected as large as ΔI1. Also, i2 'is a value obtained by converting the secondary current detection value to the primary side and is detected to be smaller by .DELTA.I2. From these detected values, the exciting current i0 = i
When 1-i2 'is obtained, the current vector shown is obtained. The exciting current i0 is a vector whose phase is advanced by ψ with respect to the magnetic flux Φ0.

【0032】図5の装置では、この位相角ψを位相演算
器CALで求め、位相角ψに応じて係数補正器Hの係数
kを増減させている。即ち、位相角ψが正(進み)のと
き、係数kを減少させ、位相角ψが負(遅れ)のとき、
係数kを増加させている。
In the apparatus shown in FIG. 5, the phase angle ψ is obtained by the phase calculator CAL, and the coefficient k of the coefficient corrector H is increased or decreased according to the phase angle ψ. That is, when the phase angle ψ is positive (leading), the coefficient k is decreased, and when the phase angle ψ is negative (lagging),
The coefficient k is increased.

【0033】図6の場合、位相角ψが正(進み)なの
で、係数kを減少させ、1次電流検出値i1 ´=k・i
1 を減少させる。最終的にはψ=0になる点まで係数k
が減少し、図6のi1 ´となって落ち着く。このとき、
2次電流検出値i2 ´は補正しない。この結果、励磁電
流検出値Io ´はIo ´=i1 ´−i2 ´となる。三角
形の相似関係から、真値I0 に対し、当該励磁電流I0
´の誤差は2次電流の検出誤差に等しくなる。即ち、2
次電流I2 の検出精度誤差が1%であった場合、図5の
装置による励磁電流検出誤差は1%となり、検出精度を
大幅に向上させることが可能となる。
In the case of FIG. 6, since the phase angle 正 is positive (leading), the coefficient k is reduced, and the primary current detection value i 1 ′ = k · i
Decrease 1 Eventually, the coefficient k reaches the point where ψ = 0.
Is reduced and becomes i1 'in FIG. At this time,
The secondary current detection value i2 'is not corrected. As a result, the exciting current detection value Io 'becomes Io' = i1'-i2 '. From the similarity of the triangle, the exciting current I0 is compared with the true value I0.
Is equal to the detection error of the secondary current. That is, 2
If the detection accuracy error of the secondary current I2 is 1%, the excitation current detection error by the device of FIG. 5 becomes 1%, and the detection accuracy can be greatly improved.

【0034】図1の装置では、励磁電流I0 の位相角ψ
が零になるように2次電流検出値を補正しているのに対
し、図5の装置では励磁電流I0 の位相角ψが零になる
ように1次電流検出値を補正している。
In the apparatus shown in FIG. 1, the phase angle ψ of the exciting current I0
Is corrected to zero, whereas in the apparatus of FIG. 5, the primary current detection value is corrected so that the phase angle の of the exciting current I0 becomes zero.

【0035】いずれの方式でも励磁電流I0 の検出精度
を向上させることができるが、1次及び2次電流検出器
の検出精度が異なる場合、精度の良い方をそのまま使用
し、精度の悪い方の検出値を補正すると、励磁電流の検
出精度は精度の良い方に合せることができる。又、1次
電流検出値及び2次電流検出値の両方を補正しても同様
に励磁電流の検出精度を向上させることができることは
言うまでも無い。図7は本発明の更に別の実施例を示す
構成図である。
Either method can improve the detection accuracy of the exciting current I0. However, when the detection accuracy of the primary and secondary current detectors is different, the one with the higher accuracy is used as it is and the one with the lower accuracy is used. When the detection value is corrected, the detection accuracy of the exciting current can be adjusted to a higher accuracy. Needless to say, even if both the primary current detection value and the secondary current detection value are corrected, the excitation current detection accuracy can be similarly improved. FIG. 7 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.

【0036】図中、Vd は直流電圧源、INVは直流を
可変電圧可変周波数の交流に変換するインバ―タ、TR
は変圧器、CT1 ,CT2 は電流検出器、Kは比例回
路、Hは係数補正回路、CALは位相角演算回路、A1
,A2 は加減算器、C1 は比較器、G0(s)は制御補
正回路、PWMはパルス幅変調回路をそれぞれ示す。
In the figure, Vd is a DC voltage source, INV is an inverter for converting DC to AC of variable voltage and variable frequency, TR
Is a transformer, CT1 and CT2 are current detectors, K is a proportional circuit, H is a coefficient correction circuit, CAL is a phase angle calculation circuit, A1
, A2 denotes an adder / subtractor, C1 denotes a comparator, G0 (s) denotes a control correction circuit, and PWM denotes a pulse width modulation circuit.

【0037】インバ―タINVは自己消弧形素子(例え
ばゲ―トタ―ンオフサイリスタ,以後GTOと記す)S
1 〜S4 と帰還ダイオ―ドD1 〜D4 で構成されてい
る。当該インバ―タINVはパルス幅変調制御され、そ
の出力電圧VINV はPWM制御回路PWMの入力信号
(電圧指令値)ei に比例した値となる。電圧指令値e
iを正弦波状に変化させれば、出力電圧VINV も正弦波
状に変化し、その振幅及び周波数を変えることにより、
可変電圧可変周波数の交流電圧を発生させることができ
る。
The inverter INV is a self-turn-off device (eg, a gate turn-off thyristor, hereinafter referred to as GTO) S
1 to S4 and feedback diodes D1 to D4. The inverter INV is subjected to pulse width modulation control, and its output voltage VINV is a value proportional to the input signal (voltage command value) ei of the PWM control circuit PWM. Voltage command value e
If i is changed sinusoidally, the output voltage VINV also changes sinusoidally, and by changing its amplitude and frequency,
An AC voltage having a variable voltage and a variable frequency can be generated.

【0038】変圧器TRの1次巻線には電圧VINV が印
加され、磁束Φ0 が発生し、変圧器TRの1次/2次巻
数比を(a1 /a2 )とした場合、2次巻線にV2 =
(a2/a1 )・V1 なる電圧が発生する。負荷LOA
Dにはこの2次電圧V2 が印加され、負荷電流(2次電
流)I2 が流れる。
When the voltage VINV is applied to the primary winding of the transformer TR to generate a magnetic flux Φ0 and the primary / secondary turns ratio of the transformer TR is (a1 / a2), the secondary winding And V2 =
A voltage of (a2 / a1) .V1 is generated. Load LOA
This secondary voltage V2 is applied to D, and a load current (secondary current) I2 flows.

【0039】電流検出器CT1 ,CT2 はそれぞれ変圧
器TRの1次電流I1 及び2次電流I2 を検出する。比
例回路Kは2次電流検出値I2 を1次側に換算するもの
で、変圧器TRの1次/2次巻数比を(a1 /a2 )と
した場合、1次側換算値は、I2 ´=(a2 /a1 )・
I2 となる。
The current detectors CT1 and CT2 detect the primary current I1 and the secondary current I2 of the transformer TR, respectively. The proportional circuit K converts the secondary current detection value I2 to the primary side. When the primary / secondary turns ratio of the transformer TR is (a1 / a2), the primary side conversion value is I2 '. = (A2 / a1) ・
I2.

【0040】又、位相角演算器CALは変圧器TRの励
磁電流I0 の磁束Φ0 に対する位相角ψを演算する。詳
細は前に説明したので省略する。係数補正回路Hは位相
角ψに応じて2次電流検出値の補正係数kを補正する。
加減算器A1 により、前記1次電流検出値I1 と上記2
次電流検出値の補正値I2 ´´=k・I2 ´との差を求
め、励磁電流I0 =I1 −I2 ´´を出力する。励磁電
流I0 の磁束Φ0 に対する位相角ψが零になるように係
数kが補正され、そのときの励磁電流I0 の検出精度は
1次電流I1 の検出精度まで向上する。図7の装置で
は、この正確な励磁電流検出値I0 を用いて、変圧器T
Rの偏磁対策を行っている。V1 * はインバ―タINV
が発生すべき出力電圧VINV の指令値で、通常、負荷電
流制御の出力信号等から与えられる。
The phase angle calculator CAL calculates the phase angle ψ of the exciting current I0 of the transformer TR with respect to the magnetic flux Φ0. The details have been described above, and thus are omitted. The coefficient correction circuit H corrects the correction coefficient k of the secondary current detection value according to the phase angle ψ.
The primary current detection value I1 and the above-mentioned 2
The difference between the next current detection value and the correction value I2 "= k.I2" is obtained, and the exciting current I0 = I1-I2 "is output. The coefficient k is corrected so that the phase angle に 対 す る of the exciting current I0 with respect to the magnetic flux Φ0 becomes zero, and the detection accuracy of the exciting current I0 at that time is improved to the detection accuracy of the primary current I1. In the device shown in FIG. 7, the transformer T
The countermeasures against R magnetization are taken. V1 * Is the inverter INV
Is a command value of the output voltage VINV to be generated, and is usually given from an output signal of load current control or the like.

【0041】又、I0 * は変圧器TRの励磁電流指令値
で、前記電圧指令値V1 * と変圧器TRの相互インダク
タンスM及び出力角周波数ωにより、次のように与えら
れる。 I0 * =V1 * /(jω・M)
Also, I0 * Is an exciting current command value of the transformer TR, the voltage command value V1 * And the mutual inductance M of the transformer TR and the output angular frequency ω are given as follows. I0 * = V1 * / (Jω · M)

【0042】この励磁電流指令値I0 * と前記励磁電流
検出値I0 を比較器C1 に入力し、偏差ε0 =I0 *
I0 を求めて、制御補償回路G0 (s)で増幅して、加
算器A2 に入力する。従って、PWM制御回路PWMの
入力信号ei は、 ei =V1 * +G0(s)・ε0 となる。次に、励磁電流
制御について説明する。
This exciting current command value I0 * And the exciting current detection value I0 are input to a comparator C1, and a deviation .epsilon.0 = I0 *
I0 is obtained, amplified by the control compensation circuit G0 (s), and input to the adder A2. Therefore, the input signal ei of the PWM control circuit PWM is ei = V1 * + G0 (s) · ε0. Next, the excitation current control will be described.

【0043】I0 * >I0 となった場合、偏差ε0 は正
となり、PWM制御入力信号ei を増加させインバ―タ
INVの出力電圧VINV を増加させ、変圧器TRの励磁
電流I0 を増やす。逆に、I0 * <I0 となった場合、
偏差ε0 は負となり、PWM制御入力信号ei を減少さ
せインバ―タINVの出力電圧VINV を減少させ、変圧
器TRの励磁電流I0 を減らす。
I 0 * If> I0, the deviation .epsilon.0 becomes positive, the PWM control input signal ei increases, the output voltage VINV of the inverter INV increases, and the exciting current I0 of the transformer TR increases. Conversely, I0 * If <I0,
The deviation .epsilon.0 becomes negative, decreasing the PWM control input signal ei, decreasing the output voltage VINV of the inverter INV, and decreasing the exciting current I0 of the transformer TR.

【0044】このようにして、変圧器TRの励磁電流I
0 はその指令値I0 * に一致するように制御される。I
0 =I0 * に制御されていれば、変圧器TRの直流偏磁
は発生せず、1次電流I1 が過大になるのを防止でき、
かつ、負荷LOADに必要な電圧V2 を供給することが
できる。図8は本発明の更に別の実施例を示す構成図
で、PWMインバ―タを多重運転したときの実施例を示
す。
Thus, the exciting current I of the transformer TR
0 is the command value I0 * Is controlled to match. I
0 = I0 * , The DC bias of the transformer TR does not occur, and the primary current I1 can be prevented from becoming excessive.
In addition, the voltage V2 required for the load LOAD can be supplied. FIG. 8 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention, showing an embodiment in which a PWM inverter is operated in a multiplex manner.

【0045】図中、Vd は直流電圧源、INV1,IN
V2は直流を可変電圧可変周波数の交流に変換するイン
バ―タ、TR1 ,TR2 は変圧器、LOADは交流負
荷、CT1 〜CT3 は電流検出器、Kは比例回路、H1
,H2 は係数補正回路、CAL1 ,CAL2 は位相角
演算回路、CAL0 は励磁電流指令値演算器、A1 〜A
5は加減算器、c1 〜C3 は比較器、G01(s),G02
(s),GL (s)は電流制御補正回路、PWM1 ,P
WM2 はパルス幅変調制御回路をそれぞれ示す。
In the figure, Vd is a DC voltage source, INV1, INV
V2 is an inverter for converting DC into AC of variable voltage and variable frequency; TR1 and TR2 are transformers; LOAD is an AC load; CT1 to CT3 are current detectors; K is a proportional circuit;
, H2 are coefficient correction circuits, CAL1 and CAL2 are phase angle calculation circuits, CAL0 is an excitation current command value calculator, A1 to A
5 is an adder / subtracter, c1 to C3 are comparators, G01 (s), G02
(S), GL (s) are current control correction circuits, PWM1, P
WM2 indicates a pulse width modulation control circuit.

【0046】この装置では、2台のインバ―タINV
1.INV2を変圧器TR1 ,TR2を介して多重運転
している。即ち、第1のPWM制御回路PWM1 に与え
る搬送波信号X1 ,Y1 (X1 の反転)と第2のPWM
制御回路PWM2 に与える搬送波信号X2 ,Y2 (X2
の反転)との位相を90°ずつずらしてPWM制御を行
っている。ここで、変圧器TR1 の1次/2次巻数比
1:1と仮定すれば、変圧器TR1 の2次電圧V12はイ
ンバ―タINV1の出力電圧V11に一致する。同様に、
変圧器TR2 の出力電圧V22もV21に一致する。
In this apparatus, two inverters INV
1. INV2 is multiplexed via transformers TR1 and TR2. That is, the carrier signals X1, Y1 (inversion of X1) applied to the first PWM control circuit PWM1 and the second PWM
The carrier signals X2, Y2 (X2
The PWM control is performed by shifting the phase by 90 °. Here, assuming that the primary / secondary turns ratio of the transformer TR1 is 1: 1, the secondary voltage V12 of the transformer TR1 matches the output voltage V11 of the inverter INV1. Similarly,
The output voltage V22 of the transformer TR2 also matches V21.

【0047】負荷LOADは変圧器TR1 ,TR2 の2
次電圧V12とV22の和が印加される。負荷電圧VL =V
12+V22の等価キャリア周波数は上記多重運転の効果に
より、PWM制御搬送波周波数の4倍の値が得られる。
故に、負荷LOADに供給される電流の脈動は極めて小
さな値となる。負荷電流IL は2台のインバ―タINV
1,INV2の出力電圧を同時に調整することにより制
御している。
The load LOAD is equal to two of the transformers TR1 and TR2.
The sum of the next voltages V12 and V22 is applied. Load voltage VL = V
The equivalent carrier frequency of 12 + V22 has a value four times the PWM control carrier frequency due to the effect of the multiplex operation.
Therefore, the pulsation of the current supplied to the load LOAD has an extremely small value. The load current IL is two inverters INV
The control is performed by simultaneously adjusting the output voltages of INV2 and INV2.

【0048】即ち、電流検出器CT3 で負荷電流IL を
検出し、比較器C3 により負荷電流指令値IL * との偏
差εL =IL * −IL を求める。その偏差εL を電流制
御補償回路GL (s)で増幅し、加算器A3 を介してP
WM1 の入力信号ei1とし、加算器A4 を介してPWM
2 の入力信号ei2としている。
That is, the load current IL is detected by the current detector CT3, and the load current command value IL * is detected by the comparator C3 . Deviation from εL = IL * -Find IL. The deviation .epsilon.L is amplified by a current control compensation circuit GL (s), and is amplified via an adder A3.
The input signal ei1 of WM1 is used as the input signal ei1, and the PWM
2 input signal ei2.

【0049】IL * >IL となった場合、偏差εL は正
の値となり、入力信号ei1,ei2を増やし、負荷電圧V
L =V12+V22を増加させる。故に、負荷電流IL が増
加し、IL はIL * に制御される。逆に、IL * <IL
となった場合、偏差εL は負の値となり、入力信号ei
1,ei2を減らし、負荷電圧VL =V12+V22を減少さ
せる。故に、負荷電流IL が減少し、やはり、IL はI
L * に制御される。ここで、加算器A5 に加えられる信
号VL * /2は上記負荷電流制御の応答を改善するため
のもので、負荷側の電圧を前向に補償している。このV
L * は次式のように与えられる。 VL * =(Vc * +jωLL ・IL * +RL ・IL * ) ただし、Vc * は負荷の逆起電力、ωは出力角周波数、
LL 及びRL は負荷のインダクタンスと抵抗である。
IL * > IL, the deviation εL becomes a positive value, the input signals ei1 and ei2 are increased, and the load voltage V
L = V12 + V22 is increased. Therefore, the load current IL increases, and IL becomes IL * Is controlled. Conversely, IL * <IL
, The deviation εL becomes a negative value and the input signal ei
1, ei2 is reduced, and the load voltage VL = V12 + V22 is reduced. Therefore, the load current IL decreases, and again, IL becomes I
L * Is controlled. Here, the signal VL * applied to the adder A5 / 2 is for improving the response of the load current control, and compensates the voltage on the load side forward. This V
L * Is given by the following equation. VL * = (Vc * + JωLL · IL * + RL · IL * However, Vc * Is the back electromotive force of the load, ω is the output angular frequency,
LL and RL are the inductance and resistance of the load.

【0050】さて、図8の装置において、インバ―タI
NV1,INV2を構成する素子のスイッチング特性の
バラツキ等により若干の直流バイアスが変圧器TR1 ,
TR2 に印加され、直流偏磁を発生させる可能性があ
る。そこで、図8の装置では、2台の変圧器TR1 ,T
R2 の励磁電流を検出し、各インバ―タによって励磁電
流制御を行っている。
Now, in the apparatus shown in FIG.
A slight DC bias is applied to the transformers TR1 and TR1 due to variations in switching characteristics of the elements constituting the NV1 and INV2.
It is applied to TR2 and may cause DC bias. Thus, in the apparatus shown in FIG. 8, two transformers TR1, T
The exciting current of R2 is detected, and the exciting current is controlled by each inverter.

【0051】まず、電流検出器CT1 によって変圧器T
R1 の1次電流I11を検出し、係数補正器H1 を介して
k1 倍し、加減算器A1 に入力する。又、電流検出器C
T3により負荷電流IL を検出し、比例回路Kを介し
て、加減算器A1 に入力する。比例回路Kは変圧器の2
次電流を1次電流に換算するもので、2台の変圧器TR
1 ,TR2 は同一とし、その1次/2次巻数比をa1 対
a2 とした場合、k=(a2 /a1 )となる。加減算器
A1 の出力が変圧器TR1 の励磁電流Io1で、 I01=k1 ・I11−(a2 /a1 )・IL となる。位相角演算器CAL1 は変圧器TR1 の磁束Φ
01に対する励磁電流検出値I01の位相角ψ1 を演算する
もので、具体的には、図3で説明したものと同様に、イ
ンバ―タINV1の出力電圧検出値V11と前記励磁電流
検出値I01とを用いて演算することができる。ここで
は、電圧検出値V11の代りにインバ―タINV1の出力
電圧指令値V11* =VL * /2を用いている。前記係数
補正器H1 は上記位相角ψ1 が零になるように係数k1
を補正し、前述のように励磁電流検出値I01の検出精度
を向上させることができる。変圧器TR2 の励磁電流I
02も同様に、比例回路K,係数補正器H2 、加減算器A
2 及び位相角演算器CAL2 により、精度良く検出する
ことができる。CAL0 は励磁電流の指令値I0 * を演
算する演算器で、2台の変圧器の相互インダクタンスM
が同一であるとした場合、 I0 * =VL * /(jω・2・M) の演算式から求められる。変圧器TR1 の励磁電流は次
のように制御される。
First, the transformer T is detected by the current detector CT1.
The primary current I11 of R1 is detected, multiplied by k1 through a coefficient corrector H1, and input to an adder / subtractor A1. Also, the current detector C
The load current IL is detected by T3 and input to the adder / subtractor A1 via the proportional circuit K. The proportional circuit K is the transformer 2
The primary current is converted to the primary current, and two transformers TR
1 and TR2 are the same, and if the primary / secondary turns ratio is a1 to a2, k = (a2 / a1). The output of the adder / subtractor A1 is the exciting current Io1 of the transformer TR1, and I01 = k1.I11- (a2 / a1) .IL. The phase angle calculator CAL1 calculates the magnetic flux Φ of the transformer TR1.
Calculates the phase angle 検 出 1 of the exciting current detection value I01 with respect to 01. More specifically, the output voltage detection value V11 of the inverter INV1 and the excitation current detection value I01 are calculated in the same manner as described with reference to FIG. Can be calculated using Here, the output voltage command value V11 * of the inverter INV1 is used instead of the voltage detection value V11 . = VL * / 2 is used. The coefficient corrector H1 controls the coefficient k1 so that the phase angle ψ1 becomes zero.
And the detection accuracy of the exciting current detection value I01 can be improved as described above. Exciting current I of transformer TR2
02 also has a proportional circuit K, a coefficient corrector H2, and an adder / subtractor A
2 and the phase angle calculator CAL2 enable accurate detection. CAL0 is the excitation current command value I0 * Is a computing unit that calculates the mutual inductance M of the two transformers
Are the same, I0 * = VL * / (Jω · 2 · M). The exciting current of the transformer TR1 is controlled as follows.

【0052】即ち、上記励磁電流指令値I0 * と前記励
磁電流検出値I01を比較器C1 に入力し、偏差ε01=I
0 * −Io1を求める。当該偏差ε01を電流制御補償回路
G01(s)で増幅し、加減算器A3 を介してPWM制御
回路PWM1 に入力する。
That is, the exciting current command value I0 * And the exciting current detection value I01 are input to a comparator C1, and the deviation ε01 = I
0 * -Find Io1. The deviation .epsilon.01 is amplified by a current control compensation circuit G01 (s) and input to a PWM control circuit PWM1 via an adder / subtracter A3.

【0053】I01* >I01となった場合、偏差ε01は正
の値となり、PWM制御回路PWM1 の入力信号ei1を
増加させる。故に、インバ―タINV1の出力電圧V11
が増えて、変圧器TR1 の励磁電流I01を増加させる。
I01 * If> I01, the deviation .epsilon.01 becomes a positive value, and the input signal ei1 of the PWM control circuit PWM1 is increased. Therefore, the output voltage V11 of the inverter INV1
Increases to increase the exciting current I01 of the transformer TR1.

【0054】逆に、I01* <I01となった場合、偏差ε
01は負の値となり、PWM制御回路PWM1 の入力信号
ei1を減少させる。故に、インバ―タINV1の出力電
圧V11が減って、変圧器TR1 の励磁電流I01は減少す
る。従って、Io1はI01* となるように制御される。変
圧器TR2 の励磁電流I02も同様に制御される。このよ
うにして、各変圧器TR1 ,TR2 の励磁電流が制御さ
れ、変圧器の直流偏磁を防止することができる。
Conversely, I01 * If <I01, the deviation ε
01 becomes a negative value and decreases the input signal ei1 of the PWM control circuit PWM1. Therefore, the output voltage V11 of the inverter INV1 decreases, and the exciting current I01 of the transformer TR1 decreases. Therefore, Io1 is I01 * It is controlled so that The exciting current I02 of the transformer TR2 is similarly controlled. In this way, the exciting current of each of the transformers TR1 and TR2 is controlled, and DC bias of the transformers can be prevented.

【0055】励磁電流制御によって、負荷電流制御に多
少とも影響を与えるが、通常は、励磁電流制御のゲイン
を低めにし、負荷電流制御のゲインを高めにして干渉を
和らげることができる。同様に、3台以上のインバ―タ
の多重運転でも各出力変圧器の励磁電流を制御しながら
負荷電流を制御することができる。以上は単相出力のイ
ンバ―タについて説明したが、2相以上のPWMインバ
―タでも同様に実施できることは言うまでもない。
Although the excitation current control has some influence on the load current control, it is usually possible to lower the gain of the excitation current control and increase the gain of the load current control to mitigate the interference. Similarly, even in the multiplex operation of three or more inverters, the load current can be controlled while controlling the exciting current of each output transformer. Although the above description has been made with respect to an inverter having a single-phase output, it goes without saying that the present invention can be similarly implemented with a PWM inverter having two or more phases.

【0056】以上の励磁電流検出に際し、1次電流又は
2次電流検出値の補正をオンラインで行なったが、オフ
ラインで係数を補正することもできる。即ち、変圧器の
定格電圧、定格電流及び定格周波数付近で上記補正を行
ない、その補正係数を用いて励磁電流を検出するように
しても良い。オフラインで補正係数をkを決定した場
合、運転中はその設定値を変化させないで済む。そのた
め刻々と変化する電流検出値に基づいて励磁電流検出値
の位相各等を演算する必要がなくなり、運転中の演算時
間を短くできる利点がある。
In the above-described detection of the exciting current, the primary or secondary current detection value is corrected online, but the coefficient may be corrected offline. That is, the above correction may be performed near the rated voltage, the rated current, and the rated frequency of the transformer, and the excitation current may be detected using the correction coefficient. When the correction coefficient k is determined offline, the set value does not need to be changed during operation. Therefore, it is not necessary to calculate each phase of the excitation current detection value based on the current detection value that changes every moment, and there is an advantage that the calculation time during operation can be shortened.

【0057】また、オンラインで係数補正を行う場合、
すべての領域で補正するのでなく、例えば、定格電圧、
定格電流付近でのみ補正することもできることは言うま
でもない。
When performing coefficient correction online,
Instead of correcting in all areas, for example, rated voltage,
It goes without saying that the correction can be made only near the rated current.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明のように、本発明の変圧器の励
磁電流検出装置によれば、変圧器の励磁電流を精度良く
検出することが可能となり、正確な励磁電流制御がで
き、しかも、変圧器の直流偏磁を防止することが可能と
なる。
As described above, according to the exciting current detecting device for a transformer of the present invention, the exciting current of the transformer can be detected with high accuracy, and the exciting current can be controlled accurately. DC bias of the transformer can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の変圧器の励磁電流検出装置の一実施例
を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a transformer exciting current detection device of the present invention.

【図2】[図1]の変圧器の励磁電流検出装置の動作を
説明するための電圧電流波形図。
FIG. 2 is a voltage-current waveform diagram for explaining the operation of the transformer excitation current detecting device of FIG. 1;

【図3】[図1]の変圧器の励磁電流検出装置を構成す
る位相演算器の具体的実施例を示す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a specific embodiment of a phase calculator constituting the excitation current detection device for the transformer of FIG. 1;

【図4】[図1]の変圧器の励磁電流検出装置の動作を
説明するための電圧、電流ベクトル図。
FIG. 4 is a voltage and current vector diagram for explaining the operation of the exciting current detecting device for the transformer of FIG. 1;

【図5】本発明の他の実施例を示す変圧器の励磁電流検
出装置の構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of a transformer excitation current detection device according to another embodiment of the present invention.

【図6】[図5]に示す変圧器の励磁電流検出装置の動
作を説明するための電圧,電流ベクトル図。
FIG. 6 is a voltage and current vector diagram for explaining the operation of the transformer exciting current detection device shown in FIG. 5;

【図7】本発明の他の実施例を示す変圧器の励磁電流検
出装置の構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram of a transformer exciting current detection device according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例を示す変圧器の励磁電流検
出装置の構成図。
FIG. 8 is a configuration diagram of a transformer exciting current detection device according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来の変圧器の励磁電流検出装置の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional exciting current detecting device for a transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SUP ……交流電圧源、 TR,TR1 ,TR2 ……アノ―ドリアクト
ル、 LOAD ……交流負荷、 CT1 〜CT3 ……電流検出器、 K ……比例回路、 H ……係数補正器、 CAL,CAL1 ,CAL2 ……位相角演算器、 A,A1 〜A5 ……加減算器、 Vd ……直流電圧源、 PWM,PWM1 ,PWM2 ……パルス幅変調制御回
路、 C1 〜C3 ……比較器、 G0(s),G01(s) ,G02(s) ……励磁電流制御補償回
路、 GL (s) ……負荷電流制御補償回
路、 INV,INV1 ,INV2 ……インバ―タ、 CAL0 ……励磁電流指令演算
器。
SUP: AC voltage source, TR, TR1, TR2: Anode reactor, LOAD: AC load, CT1 to CT3: Current detector, K: Proportional circuit, H: Coefficient corrector, CAL, CAL1 , CAL2... Phase angle calculator, A, A1 to A5... Adder / subtractor, Vd... DC voltage source, PWM, PWM1, PWM2 ... pulse width modulation control circuit, C1 to C3 ... comparator, G0 (s ), G01 (s), G02 (s) ... exciting current control compensation circuit, GL (s) ... load current control compensation circuit, INV, INV1, INV2 ... inverter, CAL0 ... exciting current command calculator .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/00 - 19/32 G05F 1/00 - 1/70 H01F 5/00 - 7/20 H01F 27/00 - 29/14 H01F 39/00 - 40/14 H02M 1/00 - 7/98 G01R 15/00 - 17/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 19/00-19/32 G05F 1/00-1/70 H01F 5/00-7/20 H01F 27 / 00-29/14 H01F 39/00-40/14 H02M 1/00-7/98 G01R 15/00-17/22

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 変圧器と、当該変圧器の1次及び2
次電流を検出する電流検出器と、当該1次電流検出値と
2次電流検出値から前記変圧器の励磁電流を演算する手
段と、前記変圧器の磁束に対する励磁電流の位相角を求
める手段と、当該位相角が零になるように前記励磁電流
演算手段に用いられる前記1次電流検出値を補正する手
段とを具備したことを特徴とする変圧器の励磁電流検出
装置。
1. A transformer and the primary and secondary of the transformer.
A current detector for detecting a secondary current, means for calculating an exciting current of the transformer from the detected primary current value and the detected secondary current value, and means for calculating a phase angle of the exciting current with respect to the magnetic flux of the transformer. Means for correcting the primary current detection value used in the excitation current calculation means so that the phase angle becomes zero.
【請求項2】 前記励磁電流演算手段に用いられる
前記1次電流検出値の補正をオフラインで行うようにし
たことを特徴とする請求項1に記載の変圧器の励磁電流
検出装置。
2. The exciting current detecting device for a transformer according to claim 1, wherein the primary current detected value used in the exciting current calculating means is corrected off-line.
【請求項3】 変圧器と、当該変圧器の1次及び2
次電流を検出する電流検出器と、当該1次電流検出値と
2次電流検出値から前記変圧器の励磁電流を演算する手
段と、前記変圧器の磁束に対する励磁電流の位相角を求
める手段と、当該位相角が零になるように前記励磁電流
演算手段に用いられる前記2次電流検出値を補正する手
段とを具備したことを特徴とする変圧器の励磁電流検出
装置。
3. A transformer and the primary and secondary of the transformer.
A current detector for detecting a secondary current, means for calculating an exciting current of the transformer from the detected primary current value and the detected secondary current value, and means for calculating a phase angle of the exciting current with respect to the magnetic flux of the transformer. Means for correcting the secondary current detection value used in the exciting current calculating means so that the phase angle becomes zero.
【請求項4】 前記励磁電流演算手段に用いられる
前記2次電流検出値の補正をオフラインで行うようにし
たことを特徴とする請求項3に記載の変圧器の励磁電流
検出装置。
4. The exciting current detecting device for a transformer according to claim 3, wherein the correction of the secondary current detected value used in the exciting current calculating means is performed off-line.
【請求項5】 変圧器と、当該変圧器の1次及び2
次電流を検出する電流検出器と、当該1次電流検出値と
2次電流検出値から前記変圧器の励磁電流を演算する手
段と、前記変圧器の磁束に対する励磁電流の位相角を求
める手段と、当該位相角が零になるように前記励磁電流
演算手段に用いられる前記1次電流検出値及び前記2次
電流検出値を補正する手段とを具備したことを特徴とす
る変圧器の励磁電流検出装置。
5. A transformer and the primary and secondary of the transformer.
A current detector for detecting a secondary current, means for calculating an exciting current of the transformer from the detected primary current value and the detected secondary current value, and means for calculating a phase angle of the exciting current with respect to the magnetic flux of the transformer. Means for correcting the primary current detection value and the secondary current detection value used in the excitation current calculation means so that the phase angle becomes zero. apparatus.
【請求項6】 前記励磁電流演算手段に用いられる
前記1次電流検出値及び2次電流検出値の補正をオフラ
インで行うようにしたことを特徴とする請求項5に記載
の変圧器の励磁電流検出装置。
6. The exciting current of a transformer according to claim 5, wherein the correction of the primary current detection value and the secondary current detection value used in the excitation current calculating means is performed off-line. Detection device.
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