JP5518965B2 - Excitation power source for superconducting magnets - Google Patents
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Description
本発明は、超電導マグネット用の励磁電源に関する。 The present invention relates to an excitation power source for a superconducting magnet.
超電導マグネットには、クエンチという超電導状態がやぶれ抵抗ゼロが常電導化し電圧が発生する、また抵抗発生により電流が急変するため大きな超電導コイルにより構成されている超電導マグネットには大きな電圧が発生する現象がある。また逆に、励磁電源自体のトラブルにより急激に電流が変化すると上記クエンチが発生するなど相互に影響しあっている。励磁電源側では、高電圧や行き場を失った大きなエネルギーの逆流により、パワー素子が破損することがあり、超電導マグネット側では、電流の急変でクエンチが発生し、これにより当該超電導マグネットが破損することがある。 In superconducting magnets, the superconducting state of quenching is fluctuated, and zero resistance is normally conducted and voltage is generated. is there. Conversely, if the current changes suddenly due to a problem with the excitation power supply itself, the above-mentioned quench occurs, which affects each other. On the excitation power source side, the power element may be damaged due to the reverse flow of high voltage or large energy that has lost its place of travel. On the superconducting magnet side, quenching occurs due to a sudden change in current, which may damage the superconducting magnet. There is.
そのため、励磁電源および超電導マグネットのうちのいずれかの異常を検知した場合、相互の関係(接続)を断つことが無難である。しかしながら、大きな電流が流れているときに相互の関係(接続)を断つ(遮断する)のは危険である。ここで、特許文献1に記載された技術では、遮断器に対して並列にコンデンサを配置するなどの工夫をしている。 Therefore, it is safe to disconnect the mutual relationship (connection) when any abnormality of the exciting power supply and the superconducting magnet is detected. However, it is dangerous to break (cut off) the mutual relationship (connection) when a large current flows. Here, in the technique described in Patent Document 1, a contrivance is made such as arranging a capacitor in parallel with the circuit breaker.
しかしながら、通電中の接点を遮断するような保護方法は、大電流の制御には不向きである。大電流の制御における保護方法では、一般に、励磁電源の出力両端を短絡させて当該励磁電源と超電導コイルとを実質的に切り離す方法が採用されている。 However, a protection method that interrupts a contact point that is energized is not suitable for controlling a large current. In the protection method in the control of a large current, generally, a method is adopted in which both ends of the output of the excitation power supply are short-circuited so that the excitation power supply and the superconducting coil are substantially separated.
ここで、励磁電源の出力両端を短絡させる方法には欠点がある。例えば、実際には超電導コイルがクエンチしていないのに誤検知で短絡させてしまうと(誤動作させてしまうと)、小さな抵抗(R)と超電導コイル(L)との組み合わせとなり貯積エネルギーの放出に長時間を要し、出力両端の短絡を長時間解除できない状態となる。 Here, the method of short-circuiting both ends of the output of the excitation power supply has a drawback. For example, if the superconducting coil is not actually quenched but is short-circuited due to a false detection (if it malfunctions), a combination of a small resistance (R) and superconducting coil (L) will result in the release of stored energy Takes a long time, and the short circuit at both ends of the output cannot be released for a long time.
また、励磁電源側からの異常(トラブル)としては、パワー素子が加熱したオーバーヒートと称する異常がある。使用しているシーケンサーやマイクロコンピューターが元電源の瞬低を検出した際に内部異常として電流出力を停止するが、この時に励磁電源の出力両端を短絡させると、長時間を要するLR放電の間、出力の短絡を同様に解除できない状態となる。なお、仮に瞬低対策としてUPSを使用していたとしても、そのバックアップ時間やバックアップできる範囲に制約があり、10分のみ保持できるとか、制御系のみ保持できるがパワー系までバックアップできないなどがあり、やはり、いずれかのタイミングで励磁電源の出力両端を短絡させてマグネットを保護する必要があり、通常状態への復帰が難しいという問題がある。 Further, as an abnormality (trouble) from the excitation power source side, there is an abnormality called overheating in which the power element is heated. When the used sequencer or microcomputer detects an instantaneous drop in the main power supply, the current output is stopped as an internal abnormality. If both ends of the excitation power supply output are short-circuited at this time, the LR discharge takes a long time. Similarly, the output short circuit cannot be released. Even if UPS is used as a measure against instantaneous voltage drop, there are restrictions on the backup time and the range that can be backed up, and it can hold only 10 minutes, or it can hold only the control system, but it can not back up to the power system, etc. Again, it is necessary to protect the magnet by short-circuiting both ends of the excitation power supply at any timing, and there is a problem that it is difficult to return to the normal state.
また、例えば、励磁電源内部のヒューズが切れた場合の対応は、そのヒューズを交換すれば、ヒューズ切れの対応自体は完了する。しかしながら、前記したように、クエンチしていない超電導マグネットを保護状態から通常状態へ復帰させるには長い時間がかかってしまう。 Further, for example, when the fuse in the excitation power source is blown out, the replacement of the fuse itself is completed by replacing the fuse. However, as described above, it takes a long time to return the unquenched superconducting magnet from the protected state to the normal state.
一方、励磁電源や超電導マグネットの破損を防止する観点からは、クエンチなどの異常状態検知レベルを上げることが望ましい。また、シーケンサーやマイクロコンピューターを誤動作させない観点からも瞬低を感度よく検出できることが望ましい。しかしながら、異常状態検知レベルを上げると誤動作の発生頻度を高めてしまう(トレードオフの問題)。 On the other hand, from the viewpoint of preventing damage to the excitation power source and the superconducting magnet, it is desirable to raise the level of detection of abnormal conditions such as quenching. In addition, it is desirable that the instantaneous drop can be detected with high sensitivity from the viewpoint of preventing malfunction of the sequencer and the microcomputer. However, increasing the abnormal state detection level increases the frequency of malfunctions (tradeoff problem).
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、クエンチ・内部異常・元電源の瞬低など異常状態を誤検知して励磁電源の出力両端を短絡させてしまったとしても、その後、迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができる超電導マグネット用の励磁電源を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is that an abnormal state such as quench, internal abnormality, or instantaneous power supply voltage drop is erroneously detected and both ends of the output of the excitation power supply are short-circuited. Then, it is providing the excitation power supply for superconducting magnets which can be returned to a normal state (state which is not short-circuited) rapidly after that.
上記目的を達成するために本発明は、超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、電源と、前記電源に接続されたパワーユニットと、前記電源、前記パワーユニット、または前記超電導マグネットの異常を誤検出した場合に、前記パワーユニットの出力の両端を短絡させる接点を閉じて保護状態とする保護手段と、前記超電導コイルと前記接点とを含むループ内に設けられ、当該ループ内の電流値を検出する第1電流検出器と、を備え、前記パワーユニットは、増幅器と、当該パワーユニットの出力電流値を検出する第2電流検出器と、当該出力電流値を制御する電流制御手段と、を有し、前記保護手段により前記接点が閉じられた際、前記第1電流検出器および前記第2電流検出器の検出値を用いて前記出力電流値と前記超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち当該接点を開いて保護状態から復帰させる復帰手段を備えている超電導マグネット用の励磁電源を提供する。 To achieve the above object, the present invention provides an exciting power source for exciting a superconducting magnet comprising a superconducting coil, the power source, a power unit connected to the power source, the power source, the power unit, or the superconducting power source. Provided in a loop that includes a protection means that closes a contact that short-circuits both ends of the output of the power unit and protects it when a magnet abnormality is detected, the superconducting coil, and the contact. A first current detector that detects a current value, wherein the power unit includes an amplifier, a second current detector that detects an output current value of the power unit, and a current control unit that controls the output current value; And when the contact is closed by the protection means, the output value is detected using the detection values of the first current detector and the second current detector. Providing excitation power supply for the superconducting magnet has a return means for returning from protection state to open the contact mixture was allowed to coincide with the current flowing through the superconducting coil and the current value.
この構成によると、上記第1電流検出器および上記第2電流検出器の検出値を用いてパワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち接点を開くことにより、接点を開いた後の電流の急変を防止できる。これにより、超電導コイルのクエンチを防止できる。すなわち、本発明によると、異常状態を誤検知して励磁電源の出力両端を短絡させてしまったとしても、パワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち接点を開くことで、迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができる。 According to this configuration, the contact point is opened by opening the contact point after matching the output current value of the power unit with the current value flowing through the superconducting coil using the detection values of the first current detector and the second current detector. A sudden change in current after opening can be prevented. Thereby, quenching of the superconducting coil can be prevented. That is, according to the present invention, even if an abnormal state is erroneously detected and both ends of the output of the excitation power supply are short-circuited, the contact point is opened after matching the output current value of the power unit and the current value flowing through the superconducting coil. Thus, it is possible to quickly return to the normal state (the state where the short circuit is not short-circuited).
また、本発明によると、迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができるので、クエンチなどの異常状態検知レベルを上げることで誤動作の発生頻度が高まり誤動作が発生したとしても通常状態への復帰に手間取ることがない。すなわち、クエンチなどの異常状態検知レベルを上げたとしても支障がなく(通常状態への復帰に手間取ることがない)、異常状態検知レベルを上げて比較的敏感に接点を動作させる状態とすることができ、励磁電源や超電導マグネットの破損を従来よりも防止できる。 Further, according to the present invention, it is possible to quickly return to the normal state (the state in which the short circuit is not short-circuited). Therefore, even if a malfunction occurs more frequently by raising the abnormal state detection level such as quenching, No time is required to return to the state. In other words, even if the abnormal state detection level such as quenching is increased, there is no trouble (there is no trouble in returning to the normal state), and the abnormal state detection level is increased to make the contact operate relatively sensitively. This can prevent damage to the excitation power source and superconducting magnet.
なお、上記した「パワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち接点を開く」において、「一致」とは、完全な一致のみをいうものではなく、ほぼ一致していることをいう。すなわち、パワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値との間に少しの差があってもよい。接点を開いた後の超電導コイルを流れる電流値の急変を防止して、当該超電導コイルのクエンチを防止できる程度に、パワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値とを一致させればよいのである。 In the above-mentioned “opening the contact after matching the output current value of the power unit and the current value flowing through the superconducting coil”, “match” does not mean only perfect match but almost match. That means. That is, there may be a slight difference between the output current value of the power unit and the current value flowing through the superconducting coil. It is only necessary to match the output current value of the power unit and the current value flowing through the superconducting coil to such an extent that the sudden change of the current value flowing through the superconducting coil after opening the contact can be prevented and quenching of the superconducting coil can be prevented. is there.
また本発明において、前記復帰手段は、復帰ボタンが押されると、前記第1電流検出器の検出値を目標値として読み込み、前記第2電流検出器の検出値を現在値として、所定のスイープレートで両検出値を一致させたのち前記接点を開くように構成されているのもよい。 In the present invention, when the return button is pressed, the return means reads the detected value of the first current detector as a target value, sets the detected value of the second current detector as a current value, and a predetermined sweep rate. It is also possible that the contact point is opened after both detection values are matched.
この構成によると、所定のスイープレートで両検出値を一致させることにより、保護状態から通常状態への復帰時、パワーユニットに与えるダメージを抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress damage to the power unit when returning from the protection state to the normal state by matching both detection values with a predetermined sweep plate.
さらに本発明において、前記第1電流検出器は、前記ループ内において前記出力電流値を検出できる位置に設けられ、前記電流制御手段は、通常時、前記第1電流検出器の検出値を用いて前記出力電流値を制御し、保護状態からの復帰時、前記第2電流検出器の検出値を用いて前記出力電流値を制御することにより、当該通常時と当該復帰時とにおいて出力電流制御用の電流検出器を切り替えるように構成されているのもよい。 Further, in the present invention, the first current detector is provided at a position where the output current value can be detected in the loop, and the current control means normally uses the detection value of the first current detector. The output current value is controlled and the output current value is controlled by using the detection value of the second current detector when returning from the protection state, thereby controlling the output current at the normal time and the return time. The current detectors may be switched.
保護状態からの復帰時の出力電流制御は、通常時の出力電流制御よりも比較的ラフな精度でよい。すなわち、この構成によると、第2電流検出器をラフな精度の電流検出器とすることができ、励磁電源の部品コストを削減できる。 The output current control at the time of return from the protection state may be relatively rougher than the normal output current control. That is, according to this configuration, the second current detector can be a current detector with rough accuracy, and the parts cost of the excitation power source can be reduced.
さらに本発明において、複数の前記パワーユニットを有し、前記第1電流検出器は、当該励磁電源全体の出力電流値を検出する電流検出器であり、前記第2電流検出器は、各パワーユニットに設けられ、当該パワーユニットの出力電流値を検出する電流検出器であり、前記第1電流検出器の検出値が当該励磁電源全体の設定出力電流値と等しくなるように電流指令値を出力するメイン制御手段と、前記メイン制御手段から出力された前記電流指令値を各パワーユニットに分配する指令値分配手段と、を備え、各パワーユニットに設けられた前記電流制御手段は、前記第2電流検出器の検出値が、前記指令値分配手段から分配された電流指令値と等しくなるように各パワーユニットの出力電流値を制御するように構成されているのもよい。 Furthermore, in the present invention, the power unit includes a plurality of power units, the first current detector is a current detector that detects an output current value of the entire excitation power source, and the second current detector is provided in each power unit. A current detector for detecting an output current value of the power unit, and outputting a current command value so that a detection value of the first current detector is equal to a set output current value of the entire excitation power source And command value distribution means for distributing the current command value output from the main control means to each power unit, wherein the current control means provided in each power unit is a detection value of the second current detector. However, the output current value of each power unit may be controlled to be equal to the current command value distributed from the command value distribution means.
この構成によると、仮に複数のパワーユニットの中のあるパワーユニット内の増幅器に部品不良などがおこり、当該パワーユニットが定まった電流を流せない状況が発生した場合、メイン制御手段からそれを補うような電流指令値が発せられる。また、指令値分配手段により各パワーユニットに対して電流指令値が分配される。そして、各パワーユニットの電流制御手段が指令値分配手段により分配された電流指令値と等しくなるように各出力電流値を制御するため、正常なパワーユニットに極端に電流が偏流することなく、全体として偏流現象を防止できる。 According to this configuration, if a component failure occurs in an amplifier in a power unit among a plurality of power units and the power unit is unable to flow a fixed current, a current command that compensates for it from the main control means A value is emitted. Further, the current command value is distributed to each power unit by the command value distribution means. And since each output current value is controlled so that the current control means of each power unit becomes equal to the current command value distributed by the command value distribution means, the current does not extremely drift to the normal power unit, and the current drifts as a whole. The phenomenon can be prevented.
また本発明において、前記第1電流検出器は、前記接点に対して直列な位置であって、かつ、前記接点が閉じた状態における前記パワーユニットの出力のループと前記超電導コイル側のループとの共通部分に設けられ、前記復帰手段は、復帰ボタンが押されると、前記第1電流検出器の検出値を現在値とし、かつ、当該第1電流検出器の目標値をゼロとして、パワーユニット部を所定のスイープレートで制御して、当該第1電流検出器の検出値をゼロに一致させたのち前記接点を開くように構成されているのもよい。 In the present invention, the first current detector is in a position in series with the contact, and the output loop of the power unit and the loop on the superconducting coil side when the contact is closed are common. The return means is provided in a portion, and when the return button is pushed, the detection value of the first current detector is set to the current value, and the target value of the first current detector is set to zero, and the power unit portion is set to a predetermined value. The contact point may be opened after the detection value of the first current detector is made equal to zero by controlling with the sweep plate.
この構成によると、所定のスイープレートで第1電流検出器の検出値をゼロに一致させることにより、保護状態から通常状態への復帰時、パワーユニットに与えるダメージを抑制できる。 According to this configuration, by causing the detection value of the first current detector to match zero with a predetermined sweep plate, it is possible to suppress damage to the power unit when returning from the protection state to the normal state.
なお、上記した「第1電流検出器の検出値をゼロに一致させたのち接点を開く」において、「一致」とは、ゼロの値への完全な一致のみをいうものではなく、ほぼゼロの値になっていることをいう。すなわち、完全にゼロになっていなくてもよい。接点を開いた後の超電導コイルを流れる電流値の急変を防止して、当該超電導コイルのクエンチを防止できる程度に、第1電流検出器の検出値をゼロに一致させればよいのである。 In the above-described “opening the contact after matching the detection value of the first current detector to zero”, “match” does not mean only a perfect match to the zero value, but almost zero. It means that it is a value. That is, it may not be completely zero. The detection value of the first current detector may be made equal to zero to the extent that a sudden change in the current value flowing through the superconducting coil after opening the contact can be prevented and quenching of the superconducting coil can be prevented.
また本発明において、前記第1電流検出器は、前記接点に対して直列な位置であって、かつ、前記接点が閉じた状態における前記パワーユニットの出力のループと前記超電導コイル側のループとの共通部分に設けられ、前記復帰手段は、復帰ボタンが押されると、前記第1電流検出器の検出値と前記第2電流検出器の検出値とを加算した値を目標値として、パワーユニット部を所定のスイープレートで制御して、前記第2電流検出器の検出値を当該目標値に一致させたのち前記接点を開くように構成されているのもよい。ここでは、前記第1電流検出器の検出値と前記第2電流検出器の検出値との加算を順次繰り返して実施し、目標値を順次更新するのが好ましい。 In the present invention, the first current detector is in a position in series with the contact, and the output loop of the power unit and the loop on the superconducting coil side when the contact is closed are common. When the return button is pressed, the return means sets the power unit portion to a predetermined value using a value obtained by adding the detection value of the first current detector and the detection value of the second current detector as a target value. The contact point may be opened after the detection value of the second current detector is matched with the target value under the control of the sweep plate. In this case, it is preferable that the detection value of the first current detector and the detection value of the second current detector are sequentially added repeatedly to sequentially update the target value.
この構成によると、パワー部の制御が通常のスイープ制御と同じであるため制御を行いやすい。なお、ここでいう「一致」も、完全な一致のみをいうものではなく、ほぼ一致していることを含む。 According to this configuration, since the control of the power unit is the same as the normal sweep control, the control is easy to perform. Note that “matching” here does not mean only perfect matching, but includes being substantially matched.
また本発明は、その第2の態様によれば、超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、電源と、前記電源に接続されたパワーユニットと、前記電源、前記パワーユニット、または前記超電導マグネットの異常を誤検出した場合に、前記パワーユニットの出力の両端を短絡させる接点を閉じて保護状態とする保護手段と、前記保護手段により前記接点が閉じられた際、その時点またはその直前の前記パワーユニットの出力電流値を記憶する記憶手段と、を備え、前記パワーユニットは、増幅器と、当該パワーユニットの出力電流値を検出する電流検出器と、前記出力電流値を制御する電流制御手段と、を有し、前記保護手段により前記接点が閉じられた際、前記電流検出器の検出値および前記記憶手段の記憶値を用いて前記出力電流値と前記超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち当該接点を開いて保護状態から復帰させる復帰手段を備えている超電導マグネット用の励磁電源を提供する。 According to the second aspect of the present invention, there is provided an exciting power source for exciting a superconducting magnet having a superconducting coil, the power source, a power unit connected to the power source, the power source, the power unit, Or when the abnormality of the superconducting magnet is erroneously detected, when the contact that closes the both ends of the output of the power unit to make it in a protected state and the contact is closed by the protection means, Storage means for storing the output current value of the power unit immediately before, the power unit comprising an amplifier, a current detector for detecting the output current value of the power unit, and current control means for controlling the output current value. And when the contact is closed by the protection means, the detected value of the current detector and the stored value of the storage means Providing excitation power supply for the superconducting magnet has a return means for returning from protection state to open the contact mixture was allowed to coincide with the current flowing through the superconducting coil and the output current value by using.
この構成によると、電流検出器が1つで済む。元々、制御にマイクロコンピューターを使用していることを前提とすれば、計算や記憶はほぼマイクロコンピューターのプログラム(ソフトウェア)で対応できるので、ハード部品である電流検出器を省略できるメリットがある。 According to this configuration, only one current detector is required. If it is assumed that a microcomputer is originally used for the control, calculation and storage can be handled by a microcomputer program (software), so there is an advantage that a current detector as a hardware component can be omitted.
また本発明において、前記記憶手段が前記出力電流値を記憶した時点からの経過時間を計測するタイマーと、前記タイマーの計測した経過時間および予め記憶している時間当たりの補正値より前記記憶手段の記憶値を補正する補正手段と、を備え、前記復帰手段は、前記保護手段により前記接点が閉じられた際、前記電流検出器の検出値および前記補正手段により補正された前記記憶手段の記憶値を用いて前記出力電流値と前記超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち当該接点を開くように構成されているのもよい。 Further, in the present invention, a timer for measuring an elapsed time from the time when the storage means stores the output current value, an elapsed time measured by the timer, and a correction value per time stored in advance. Correction means for correcting a stored value, and the return means is a detection value of the current detector and a storage value of the storage means corrected by the correction means when the contact is closed by the protection means. After the output current value and the current value flowing through the superconducting coil are matched with each other, the contact may be opened.
この構成によると、記憶手段だけでなく、タイマーおよび補正手段をさらに具備していることで、より確実に保護状態から復帰させることができる。 According to this configuration, not only the storage unit but also the timer and the correction unit are further provided, so that the protected state can be restored more reliably.
本発明によれば、保護手段により前記接点が閉じられた際、パワーユニットの出力電流値と超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち接点を開いて保護状態から復帰させることにより、異常状態を誤検知して、励磁電源の出力両端を短絡させてしまったとしても、その後、迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができる。 According to the present invention, when the contact is closed by the protection means, the output current value of the power unit and the current value flowing through the superconducting coil are matched, and then the contact is opened to return from the protection state. Even if erroneous detection is performed and both ends of the output of the excitation power supply are short-circuited, it is possible to quickly return to the normal state (the state where the short-circuit is not short-circuited).
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る励磁電源101を示す構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an excitation power source 101 according to the first embodiment of the present invention.
(励磁電源101の構成)
励磁電源101は、超電導コイル2Lを具備してなる超電導マグネット2を励磁するための電源であり、超電導コイル2Lに接続される。超電導コイル2Lは、超電導線材が巻回されてなるものである。
(Configuration of excitation power supply 101)
The excitation power source 101 is a power source for exciting the superconducting magnet 2 including the superconducting coil 2L, and is connected to the superconducting coil 2L. Superconducting coil 2L is formed by winding a superconducting wire.
図1に示すように、励磁電源101は、電源1、パワーユニット3、第1シャント抵抗5(第1電流検出器)、および保護回路16(保護手段)を備えている。 As shown in FIG. 1, the excitation power supply 101 includes a power supply 1, a power unit 3, a first shunt resistor 5 (first current detector), and a protection circuit 16 (protection means).
(電源)
電源1は、交流電源に接続された変圧器(不図示)や、変圧器の交流電力を整流し平滑した直流電流を超電導コイル2Lに供給するトランジスタ回路(不図示)などにより構成される。なお、電源1では、市販のスイッチングレギュレータなどを用いてもよい。
(Power supply)
The power source 1 includes a transformer (not shown) connected to an AC power source, a transistor circuit (not shown) that supplies a DC current that is obtained by rectifying and smoothing the AC power of the transformer to the superconducting coil 2L. For the power supply 1, a commercially available switching regulator or the like may be used.
(第1電流検出器)
電流検出器(第1電流検出器)としては、シャント抵抗ではなく、電流により発生する磁場をホール素子により検出する非接触型の電流検出器を用いてもよい(後述の第2シャント抵抗8についても同様)。第1シャント抵抗5は、超電導コイル2Lと保護リレー4の接点4aとを含むループA内の電流値を検出できる位置(さらには、接点4aが開いた状態においてパワーユニット3の出力電流値を検出できるループA内の位置)に設けられている。
(First current detector)
As the current detector (first current detector), not a shunt resistor but a non-contact type current detector that detects a magnetic field generated by a current by a Hall element may be used (about a second shunt resistor 8 described later). The same). The first shunt resistor 5 can detect the current value in the loop A including the superconducting coil 2L and the contact 4a of the protection relay 4 (and can detect the output current value of the power unit 3 when the contact 4a is open). (Position in the loop A).
(パワーユニット)
電源1には、パワーユニット3が接続されている。パワーユニット3は、増幅器であるトランジスタ7(通常、複数のトランジスタ)と、保護状態(接点4aが閉じた状態)でもパワーユニット3の出力電流値を検出可能な第2シャント抵抗8(第2電流検出器)と、パワーユニット3の出力電流値を制御する電流制御回路9(電流制御手段)と、電流制御回路9に電流値を指令する電流指令回路10(電流指令手段)と、電流指令回路10にスイープレートを指示するスイープレート設定器33と、電流指令回路10と連携し保護状態から復帰させる復帰回路31(復帰手段)と、復帰回路31に復帰(復帰制御開始)を指示するための復帰ボタン32とを備えている。なお、スイープレート設定器33、復帰回路31、および復帰ボタン32を、パワーユニット3の構成品とみなす必要は必ずしもなく、すなわち、パワーユニット3とは別の構成品とみなしてもよい。
(Power unit)
A power unit 3 is connected to the power source 1. The power unit 3 includes a transistor 7 (usually a plurality of transistors) that is an amplifier, and a second shunt resistor 8 (second current detector) that can detect the output current value of the power unit 3 even in a protected state (contact 4a is closed). ), A current control circuit 9 (current control means) for controlling the output current value of the power unit 3, a current command circuit 10 (current command means) for commanding the current value to the current control circuit 9, and a sweep for the current command circuit 10 A sweep rate setting device 33 for instructing a rate, a return circuit 31 (return means) for returning from the protected state in cooperation with the current command circuit 10, and a return button 32 for instructing the return circuit 31 to return (start return control) And. Note that the sweep plate setting device 33, the return circuit 31, and the return button 32 are not necessarily regarded as components of the power unit 3, that is, they may be regarded as components different from the power unit 3.
(増幅器)
トランジスタ7には、一般的なバイポーラトランジスタを用いているが、電界効果トランジスタ(FET)や、IGBTや、MOSFETなどの各パワー素子を用いてもよい(後述のトランジスタ17についても同様)。
(amplifier)
Although a general bipolar transistor is used as the transistor 7, each power element such as a field effect transistor (FET), IGBT, or MOSFET may be used (the same applies to the transistor 17 described later).
(保護状態からの復帰手段)
復帰回路31は、電流制御回路9と連携して、保護回路16により接点4aが閉じられた際(復帰制御時において)、第1シャント抵抗5および第2シャント抵抗8の検出値を用いてパワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開いて保護状態(パワーユニット3の出力の両端が短絡している状態)から復帰させる(短絡していない状態にする)ように回路構成されている(回路が組まれている)。すなわち、復帰回路31は、保護回路16により接点4aが閉じられた後、復帰ボタン32が押され、パワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とが一致すると、保護リレー4に対してその接点4aを開くように信号を出す。
(Returning from the protected state)
The return circuit 31 cooperates with the current control circuit 9 to use the detected values of the first shunt resistor 5 and the second shunt resistor 8 when the contact 4a is closed by the protection circuit 16 (during the return control). After the output current value of 3 and the current value flowing through the superconducting coil 2L are matched, the contact 4a is opened to return from the protected state (the state where both ends of the output of the power unit 3 are short-circuited) (The circuit is assembled). That is, after the contact 4a is closed by the protection circuit 16, the return circuit 31 is pressed against the protection relay 4 when the return button 32 is pressed and the output current value of the power unit 3 matches the current value flowing through the superconducting coil 2L. A signal is sent to open the contact 4a.
なお、上記した「パワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開く」において、「一致」とは、完全な一致のみをいうものではなく、ほぼ一致していることをいう。すなわち、パワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値との間に少しの差があってもよい。接点4aを開いた後の超電導コイル2Lを流れる電流値の急変を防止して、当該超電導コイル2Lのクエンチを防止できる程度に、パワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させればよいのである。 In the above-mentioned “opening the contact 4a after matching the output current value of the power unit 3 and the current value flowing through the superconducting coil 2L”, “match” does not mean only perfect match, but almost one. Say what you do. That is, there may be a slight difference between the output current value of the power unit 3 and the current value flowing through the superconducting coil 2L. The output current value of the power unit 3 and the current value flowing through the superconducting coil 2L coincide with each other to prevent sudden change of the current value flowing through the superconducting coil 2L after the contact 4a is opened and to prevent quenching of the superconducting coil 2L. You can do that.
また、本実施形態のように電流制御回路9と復帰回路31とをそれぞれ別構成にするのではなく、1つの回路構成にしてもよい。 Further, the current control circuit 9 and the return circuit 31 may not be configured separately as in the present embodiment, but may be configured as one circuit.
さらには、本実施形態では、電流制御手段、復帰手段、および保護手段を回路構成としているが、マイコン(マイクロコンピューター)などを用いてプログラム制御するコントローラーを採用して、当該コントローラーにより制御を行ってもよい。この場合、プログラム設定に自由度があるので、設定変更を行いやすい(後述の電流指令回路10、電流制御回路(19、29)、分配器14、およびメイン制御回路12などについても同様)。 Furthermore, in this embodiment, the current control means, the return means, and the protection means have a circuit configuration. However, a controller that performs program control using a microcomputer (microcomputer) or the like is adopted, and control is performed by the controller. Also good. In this case, since there is a degree of freedom in program setting, it is easy to change the setting (the same applies to a current command circuit 10, a current control circuit (19, 29), a distributor 14, and a main control circuit 12 described later).
また、詳しくは後述するが、復帰回路31を励磁電源101に組み込まず、第1シャント抵抗5を単なる電流表示用の検出器として用い、復帰回路31による制御を、オペレータ(人)が手動で行ってもよい。 As will be described in detail later, the return circuit 31 is not incorporated in the excitation power supply 101, the first shunt resistor 5 is used as a mere current display detector, and the operator (person) manually controls the return circuit 31. May be.
(電流指令手段)
電流指令回路10は、通常時、図示しない操作スイッチにより例えば電流を増加させる励磁時はスイープレート設定器33で定めた増加量に従い指令電流を徐々に増加させるなど、電流制御回路9に対して電流値を指令する(出力する)ように構成されている。電流制御回路9は、電流指令回路10から出力された電流指令値と第2シャント抵抗8の検出値とに基づき、パワーユニット3の出力電流値を制御するように構成されている。ここで、通常時とは、接点4aが開いている状態(短絡していない状態)のことをいう。
(Current command means)
The current command circuit 10 normally supplies a current to the current control circuit 9 such as gradually increasing the command current according to the amount of increase determined by the sweep plate setting unit 33 during excitation for increasing the current, for example, by an operation switch (not shown). It is configured to command (output) a value. The current control circuit 9 is configured to control the output current value of the power unit 3 based on the current command value output from the current command circuit 10 and the detected value of the second shunt resistor 8. Here, the normal time means a state where the contact 4a is open (a state where the contact 4a is not short-circuited).
また、復帰回路31は、保護状態からの復帰時、第1シャント抵抗5の検出値(電流検出値)を目標値として、電流指令回路10と連携して電流制御回路9に対して電流値を出力するように構成されている。復帰回路31は、電流制御回路9と連携して、第1シャント抵抗5の検出値を目標値として読み込み、当該目標値と第2シャント抵抗8の検出値とを一致させた後、接点4aを開くように構成されている(第2シャント抵抗8の検出値を用いてパワーユニット3の出力電流値を制御する。第1シャント抵抗5の検出値は目標値として使用する。)。ここで、保護状態とは、接点4aが閉じている状態(短絡している状態)のことをいう。復帰とは、閉じている状態から開いている状態に移行させる過程をいう。 Further, the return circuit 31 sets the current value to the current control circuit 9 in cooperation with the current command circuit 10 with the detection value (current detection value) of the first shunt resistor 5 as a target value when returning from the protection state. It is configured to output. The return circuit 31 cooperates with the current control circuit 9 to read the detected value of the first shunt resistor 5 as a target value, and after matching the target value with the detected value of the second shunt resistor 8, the contact 4a is connected. (The detection value of the second shunt resistor 8 is used to control the output current value of the power unit 3. The detection value of the first shunt resistor 5 is used as a target value). Here, the protection state means a state where the contact 4a is closed (a state where the contact 4a is short-circuited). Returning refers to a process of shifting from a closed state to an open state.
なお、一般に、電流シャントを用いた電流フィードバック制御では、指令された電流に対してフィードバックをかけ制御するので、基本的に指令が出ればリアルタイムに出力電流がその指令電流に調整される。これまでの説明はわかりやすさのために第2シャント抵抗8の検出値と一致させると説明したが、実際的な方法としては、電流指令回路10の出力値を、目標値である第1シャント抵抗5の値と一致させれば、電流制御回路9は第2シャント抵抗8とこの指令値をつきあわせてただちに調整するので、「第2シャント抵抗8の検出値」は「電流指令回路10の出力指令値」と読みかえる方法をとる。なお、最初の説明のように、実際に第2シャント抵抗8の検出値を用いて一致を確認する方法でもよい。 Generally, in current feedback control using a current shunt, control is performed by applying feedback to the commanded current. Therefore, basically, when a command is issued, the output current is adjusted to the command current in real time. The description so far has been made to match the detected value of the second shunt resistor 8 for the sake of clarity, but as an actual method, the output value of the current command circuit 10 is set to the first shunt resistor 5 which is the target value. Since the current control circuit 9 adjusts the second shunt resistor 8 and this command value immediately after adjustment, the “detected value of the second shunt resistor 8” is “the output command of the current command circuit 10”. The value is read as “value”. Note that, as in the first description, a method of actually confirming the match using the detection value of the second shunt resistor 8 may be used.
なお、保護回路16(保護手段)には、前記マイクロコンピューターを用いたコントローラー(不図示)などから発する瞬低異常や停電などの内部異常信号100も入力されている。 The protection circuit 16 (protection means) is also supplied with an internal abnormality signal 100 such as an instantaneous voltage drop or power failure generated from a controller (not shown) using the microcomputer.
(保護リレー)
保護リレー4は接点4aを具備してなる。接点4aは、パワーユニット3の出力の両端を短絡させる位置に組み込まれる。換言すれば、超電導コイル2Lの両端を短絡させる位置に組み込まれる。保護リレー4の接点4aはA接点で構成されてもよいし、B接点で構成されてもよい。保護リレー4の接点4aをA接点で構成した場合、電気信号ONで接点4aが閉じ、電気信号OFFで接点4aが開くように構成される。保護リレー4の接点4aをB接点で構成した場合、電気信号OFFで接点4aが閉じ、電気信号ONで接点4aが開くように構成される。すなわち、B接点とは、リレー(保護リレー4)に電源を供給しないときはばねの復元力により閉じた状態となり、リレー(保護リレー4)に電源を供給しているときは電磁力により開いた状態となる電気接点のことをいう。
(Protection relay)
The protection relay 4 includes a contact 4a. The contact 4a is incorporated at a position where both ends of the output of the power unit 3 are short-circuited. In other words, the superconducting coil 2L is incorporated at a position where both ends are short-circuited. The contact 4a of the protection relay 4 may be composed of an A contact or a B contact. When the contact 4a of the protection relay 4 is configured as an A contact, the contact 4a is closed when the electrical signal is turned on, and the contact 4a is opened when the electrical signal is turned off. When the contact 4a of the protection relay 4 is configured as a B contact, the contact 4a is closed when the electrical signal is turned off, and the contact 4a is opened when the electrical signal is turned on. That is, the B contact is closed by the restoring force of the spring when power is not supplied to the relay (protection relay 4), and is opened by electromagnetic force when power is supplied to the relay (protection relay 4). An electrical contact that is in a state.
なお、停電時(リレー(保護リレー4)に電源が供給されない状態)を考慮すると、保護リレー4の接点4aはB接点(ノーマルクローズ)で構成されることが望ましい(後述の実施形態においても同様)。接点4aがB接点で構成されていると、停電時に、停電により復帰回路31(復帰手段)が作動しなくなっても接点4aが閉じて出力両端が短絡状態となる。これにより、クエンチしていない超電導コイル2Lに流れる電流を、接点4aを介して還流させることができる。その後、元電源が回復すれば、復帰回路31(復帰手段)の作動により保護状態から通常状態へ復帰させることができる。一方、接点4aがA接点で構成されていると、停電後の短い時間は、復帰回路31が作動するが、停電が長くなると、復帰回路31が作動しなくなって接点4aが開いてしまう。その結果、クエンチしていない超電導コイル2Lに流れる電流を還流させることができなくなってしまう。 In consideration of a power failure (a state in which power is not supplied to the relay (protection relay 4)), the contact 4a of the protection relay 4 is preferably configured as a B contact (normally closed) (the same applies to the embodiments described later). ). If the contact 4a is configured as a B contact, even if the return circuit 31 (return means) does not operate due to a power failure, the contact 4a is closed and both ends of the output are short-circuited. Thereby, the electric current which flows into the superconducting coil 2L which is not quenched can be recirculated through the contact 4a. Thereafter, when the original power supply is restored, the return state can be returned from the protected state to the normal state by the operation of the return circuit 31 (return means). On the other hand, when the contact 4a is configured as the A contact, the return circuit 31 operates for a short time after the power failure. However, when the power failure becomes longer, the return circuit 31 does not operate and the contact 4a opens. As a result, the current flowing through the superconducting coil 2L that has not been quenched cannot be recirculated.
ここで、保護回路16は過電圧検出回路である。例えば、超電導コイル2Lの励磁電圧の設定値が10Vであれば、励磁電圧が12Vを超えると過電圧(異常)として保護リレー4および電流指令回路10に信号を出すように構成されている。なお、保護回路には様々なものがあり、過電圧検出回路に限られるものではない。 Here, the protection circuit 16 is an overvoltage detection circuit. For example, if the set value of the excitation voltage of the superconducting coil 2L is 10V, a signal is output to the protection relay 4 and the current command circuit 10 as an overvoltage (abnormal) when the excitation voltage exceeds 12V. There are various protection circuits, and the protection circuit is not limited to the overvoltage detection circuit.
ここで、電流指令回路10は、保護回路16からの信号を受け取ると、パワーユニット3の出力電流がゼロになるように電流制御回路9に対して指令するように構成されている。また、保護リレー4は、保護回路16からの信号を受け取ると、接点4aを閉じるように構成されている。 Here, when receiving a signal from the protection circuit 16, the current command circuit 10 is configured to command the current control circuit 9 so that the output current of the power unit 3 becomes zero. Further, the protection relay 4 is configured to close the contact 4 a when receiving a signal from the protection circuit 16.
本実施形態では、保護回路16を励磁電源101に組み込み、超電導マグネット2の異常を検出する例を示しているが、電源1やパワーユニット3の異常を検出する回路(手段)を励磁電源101に組み込み、この回路にクエンチ検出情報も加えて当該回路から保護リレー4および電流指令回路10に信号を出すように構成してもよい。電源1やパワーユニット3の異常を検出する回路は、例えば、電源1やパワーユニット3の過加熱、過電流、元電源の瞬低、および停電を検出するように構成された回路である。 In the present embodiment, an example is shown in which the protection circuit 16 is incorporated in the excitation power source 101 and abnormality of the superconducting magnet 2 is detected. However, a circuit (means) for detecting abnormality of the power source 1 and the power unit 3 is incorporated in the excitation power source 101. Further, quench detection information may be added to this circuit, and a signal may be output from the circuit to the protection relay 4 and the current command circuit 10. The circuit for detecting an abnormality in the power source 1 or the power unit 3 is a circuit configured to detect, for example, overheating, overcurrent, power source voltage drop, and power failure of the power source 1 or power unit 3.
(励磁電源による保護状態からの復帰制御)
次に、保護状態からの復帰制御について説明する。図2は、保護状態からの復帰時の動作を示すフロー図である。
(Return control from the protection state by the excitation power supply)
Next, return control from the protected state will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation at the time of return from the protected state.
超電導マグネット2の異常が保護回路16により検出されると、保護回路16により保護リレー4を介して接点4aが閉じられるとともに、電流制御回路9によりパワーユニット3の出力電流がゼロにされる。このとき、超電導コイル2Lに流れていた電流は、図1中にIAで示したように、超電導コイル2Lと保護リレー4の接点4aとを含むループAを流れる。一方、パワーユニット3のトランジスタ7から流れていた電流IBはゼロになる。電源1やパワーユニット3の異常を検出した場合も同様である。 When the abnormality of the superconducting magnet 2 is detected by the protection circuit 16, the contact 4a is closed by the protection circuit 16 via the protection relay 4, and the output current of the power unit 3 is made zero by the current control circuit 9. At this time, the current flowing through the superconducting coil 2L flows through the loop A including the superconducting coil 2L and the contact 4a of the protective relay 4 as indicated by IA in FIG. On the other hand, the current IB flowing from the transistor 7 of the power unit 3 becomes zero. The same applies when an abnormality of the power source 1 or the power unit 3 is detected.
ここで、超電導コイル2Lがクエンチを発生している場合には、当該超電導コイル2Lは常電導化して抵抗をもつのでIAは早く減衰する。しかしながら、ノイズなどで保護回路16が誤動作する場合がある。また、超電導コイル2Lに一瞬電圧がたっても、その後、超電導の状態に戻る場合もある。また僅かな元電源の瞬低で保護回路16が動作することもある。このような場合、超電導コイル2Lは超電導の状態にあるため、ループAの抵抗は極めて小さく、電流IAがゼロになるには1日程度要する場合がある。接点4aを開いてしまえば、電流IAをゼロにすることができるが、そうすると超電導コイル2Lはクエンチする。無理にクエンチさせることは、超電導コイル2Lの損傷につながる。 Here, when the superconducting coil 2L is quenched, the superconducting coil 2L becomes normal conducting and has resistance, so that IA attenuates quickly. However, the protection circuit 16 may malfunction due to noise or the like. Moreover, even if a voltage is applied to the superconducting coil 2L for a moment, the superconducting coil 2L may return to the superconducting state thereafter. In addition, the protection circuit 16 may operate when the power source voltage drops slightly. In such a case, since the superconducting coil 2L is in a superconducting state, the resistance of the loop A is extremely small, and it may take about one day for the current IA to become zero. If the contact 4a is opened, the current IA can be reduced to zero, but then the superconducting coil 2L is quenched. Forcibly quenching leads to damage to the superconducting coil 2L.
ここで、励磁電源101内では図2にフローを示したように制御が行われる。復帰ボタン32が押されると(S1、ステップ1の略である)、電流指令回路10は、第1シャント抵抗5の検出値(電流値)を目標値として、電流制御回路9に対して電流値を出力する。電流制御回路9は、第1シャント抵抗5の検出値(電流値)を目標値として読み込む(S2)。そして、電流制御回路9は、読み込んだ第1シャント抵抗5の目標値を設定値とする(S3)。また、電流制御回路9は、電流指令回路10を介して、予め定められたスイープレートの値またはスイープレート設定器33からのスイープレートの値を読み込む(S4)。そして、電流指令回路10は、電流制御回路9が、第2シャント抵抗8の検出値(パワーユニット3の出力電流値)が設定値に一致するよう所定のスイープレートで電流制御回路9へ電流指令値を上げていく(S5)。IAとIBとが一致するまで、S2〜S5を繰り返す。そして、IA=IBを確認したら(IA=IBとなれば)、復帰回路31は、保護リレー4に対してその接点4aを開くように信号を出し、接点4aは開く(S7)。なお、IA=IBとは、IBが実際に第2シャント抵抗8の検出値である場合もあれば、電流制御回路9への電流指令回路10からの電流指令値がIBである場合もよい。また、このフローの中でS2において毎回、第1シャント抵抗5の値を取り込んでいるが、処理の時間は短くその間に減衰するコイル電流(IA)もわずかなため、S2ステップは1度だけおこない、その後はS3〜S6を繰り返す方法でもよい。 Here, in the excitation power source 101, control is performed as shown in the flow in FIG. When the return button 32 is pressed (S1, an abbreviation for Step 1), the current command circuit 10 sets the detected value (current value) of the first shunt resistor 5 as a target value and the current value to the current control circuit 9. Is output. The current control circuit 9 reads the detection value (current value) of the first shunt resistor 5 as a target value (S2). Then, the current control circuit 9 sets the read target value of the first shunt resistor 5 as a set value (S3). Further, the current control circuit 9 reads a predetermined sweep plate value or a sweep plate value from the sweep plate setting unit 33 via the current command circuit 10 (S4). Then, the current command circuit 10 causes the current control circuit 9 to send the current command value to the current control circuit 9 with a predetermined sweep rate so that the detected value of the second shunt resistor 8 (the output current value of the power unit 3) matches the set value. (S5). S2 to S5 are repeated until IA and IB match. When IA = IB is confirmed (if IA = IB), the return circuit 31 issues a signal to the protective relay 4 to open the contact 4a, and the contact 4a is opened (S7). Note that IA = IB may be a case where IB is actually a detected value of the second shunt resistor 8 or a current command value from the current command circuit 10 to the current control circuit 9 may be IB. Further, in this flow, the value of the first shunt resistor 5 is taken every time in S2, but since the processing time is short and the coil current (IA) decaying during that time is small, the S2 step is performed only once. Thereafter, S3 to S6 may be repeated.
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る励磁電源201を示す構成図である。第1実施形態との相違は、第1シャント抵抗(第1電流検出器)の位置である。本実施形態では、第1シャント抵抗5を、超電導コイル2Lに対して並列に位置させている。このように、第1シャント抵抗5は、保護リレー4の接点4aが閉じたときに超電導コイル2Lに流れる電流IAを検出できる位置に設けられていればよい。換言すれば、第1シャント抵抗5は、接点4aに対して直列な位置であって、かつ、接点4aが閉じた状態におけるパワーユニット3の出力のループBと超電導コイル2L側のループAとの共通部分に設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing an excitation power source 201 according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is the position of the first shunt resistor (first current detector). In the present embodiment, the first shunt resistor 5 is positioned in parallel with the superconducting coil 2L. Thus, the 1st shunt resistance 5 should just be provided in the position which can detect the electric current IA which flows into the superconducting coil 2L, when the contact 4a of the protection relay 4 closes. In other words, the first shunt resistor 5 is located in series with the contact 4a and is common to the loop B of the output of the power unit 3 and the loop A on the superconducting coil 2L side when the contact 4a is closed. It is provided in the part.
本実施形態の場合、第1シャント抵抗5の検出値(電流検出値)がゼロになるように、電流制御回路9は、所定のスイープレートでパワーユニット3の出力電流値を上げていく。第1シャント抵抗5の検出値がゼロということは、互いに逆向きに流れるIAとIBとが一致したことを意味する。IA=IBを確認したら(IA=IBとなれば)、電流制御回路9は、保護リレー4に対してその接点4aを開くように信号を出し、接点4aは開く。 In the present embodiment, the current control circuit 9 increases the output current value of the power unit 3 with a predetermined sweep rate so that the detection value (current detection value) of the first shunt resistor 5 becomes zero. The detection value of the first shunt resistor 5 being zero means that IA and IB flowing in opposite directions coincide with each other. When IA = IB is confirmed (if IA = IB), the current control circuit 9 issues a signal to the protective relay 4 to open the contact 4a, and the contact 4a is opened.
なお、変形例として、復帰ボタン32が押されると、第1シャント抵抗5の検出値と第2シャント抵抗8の検出値とを加算した値を目標値として、所定のスイープレートで第2シャント抵抗8の検出値を当該目標値に一致させたのち接点4aを開くように構成するのもよい。ここでは、第1シャント抵抗5の検出値と第2シャント抵抗8の検出値との加算を順次繰り返して実施し、目標値を順次更新するのが好ましい。IAは、IBとは逆向きに流れるIBよりも大きな電流であるので、第1シャント抵抗5の検出値は、「IA−IB」である。第2シャント抵抗8の検出値は、「IB」である。よって、第1シャント抵抗5の検出値と第2シャント抵抗8の検出値とを加算した値は、「IA」となる。 As a modification, when the return button 32 is pressed, a value obtained by adding the detection value of the first shunt resistor 5 and the detection value of the second shunt resistor 8 is used as a target value, and the second shunt resistor is used with a predetermined sweep plate. Alternatively, the contact point 4a may be opened after the detected value 8 matches the target value. Here, it is preferable that the target value is sequentially updated by repeatedly adding the detected value of the first shunt resistor 5 and the detected value of the second shunt resistor 8 sequentially. Since IA is a current larger than IB flowing in the direction opposite to IB, the detected value of the first shunt resistor 5 is “IA−IB”. The detected value of the second shunt resistor 8 is “IB”. Therefore, the value obtained by adding the detection value of the first shunt resistor 5 and the detection value of the second shunt resistor 8 is “IA”.
さらなる変形例としては、前記した制御の組み合せてとして、復帰ボタン32が押されると、所定のスイープレートで第1シャント抵抗5の検出値をゼロに一致させる制御を行うとともに、所定のスイープレートで第2シャント抵抗8の検出値を、第1シャント抵抗5の検出値と第2シャント抵抗8の検出値とを加算した値に一致させる制御を行う。そして、第1シャント抵抗5の検出値がゼロに一致する、第2シャント抵抗8の検出値が第1シャント抵抗5の検出値と第2シャント抵抗8の検出値とを加算した値に一致する、のいずれか早い段階で接点4aを開くように制御を行う。このように励磁電源を構成すると、より迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができる。 As a further modification, as a combination of the above-described controls, when the return button 32 is pressed, the detection value of the first shunt resistor 5 is controlled to zero with a predetermined sweep plate, and the predetermined sweep plate is used. Control is performed so that the detection value of the second shunt resistor 8 matches the value obtained by adding the detection value of the first shunt resistor 5 and the detection value of the second shunt resistor 8. Then, the detection value of the first shunt resistor 5 matches zero, and the detection value of the second shunt resistor 8 matches the value obtained by adding the detection value of the first shunt resistor 5 and the detection value of the second shunt resistor 8. Control is performed so as to open the contact 4a at the earlier stage. By configuring the excitation power supply in this way, it is possible to return to the normal state (the state where it is not short-circuited) more quickly.
以上説明したように、本発明によると、第1シャント抵抗5および第2シャント抵抗8の検出値を用いてパワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開くことにより、接点4aを開いた後の電流の急変を防止できる。これにより、超電導コイル2Lのクエンチを防止できる。すなわち、本発明によると、異常状態を誤検知して励磁電源(パワーユニット3)の出力両端を短絡させてしまったとしても、パワーユニット3の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開くことで、迅速に通常状態(短絡していない状態)に復帰させることができる。 As described above, according to the present invention, the contact value 4a is obtained after matching the output current value of the power unit 3 with the current value flowing through the superconducting coil 2L using the detected values of the first shunt resistor 5 and the second shunt resistor 8. Opening can prevent a sudden change in current after the contact 4a is opened. Thereby, quenching of the superconducting coil 2L can be prevented. That is, according to the present invention, even if an abnormal state is erroneously detected and both ends of the output of the excitation power supply (power unit 3) are short-circuited, the output current value of the power unit 3 and the current value flowing through the superconducting coil 2L are matched. After that, by opening the contact 4a, it is possible to quickly return to a normal state (a state in which a short circuit has not occurred).
また、本発明によると、迅速に通常状態に復帰させることができるので、例えば、保護回路16の異常状態検知レベルを上げることで誤動作の発生頻度が高まり誤動作が発生したとしても通常状態への復帰に手間取ることがない。すなわち、クエンチなどの異常状態検知レベルを上げたとしても支障がなく(通常状態への復帰に手間取ることがない)、異常状態検知レベルを上げて比較的敏感に接点4aを動作させる状態とすることができ、励磁電源(101、201)や超電導マグネット2の破損を従来よりも防止できる。励磁電源内部の異常、元電源の瞬低・停電などの異常に関しても同様である。 Further, according to the present invention, it is possible to quickly return to the normal state. For example, if the abnormal state detection level of the protection circuit 16 is increased, the frequency of malfunctions increases and even if a malfunction occurs, the normal state is restored. There is no hassle. That is, even if the abnormal state detection level such as quenching is increased, there is no trouble (there is no trouble in returning to the normal state), and the abnormal state detection level is increased to make the contact 4a operate relatively sensitively. And the breakage of the excitation power source (101, 201) and the superconducting magnet 2 can be prevented more than before. The same applies to abnormalities in the excitation power source, abnormalities such as a momentary voltage drop or power failure of the main power supply.
また、第1実施形態では、ループA内の超電導コイル2Lに流れる電流を検出する事用の第1シャント抵抗5を用い、この検出値を目標値としたが、この変形例として、通常時、第1シャント抵抗5の検出値を用いてパワーユニット3の出力電流値を制御し、保護状態からの復帰時においては、第2シャント抵抗8の検出値を用いてパワーユニット3の出力電流値を制御するようにしてもよい。このようにすると、励磁電源101内の制御では、通常時と復帰時とにおいて出力電流制御用の電流検出器を切り替えるように構成される。一方、保護状態からの復帰時の出力電流制御は、通常時の出力電流制御よりも比較的ラフな精度でよい。すなわち、この構成によると、第2シャント抵抗8をラフな精度(低い精度)の電流検出器とし、超電導コイル2Lに流れる電流については保護された状態(接点4aが閉じた状態)であっても精度の高い第1シャント抵抗5でより精度の高い電流検出(表示)が可能というメリットがある。 In the first embodiment, the first shunt resistor 5 for detecting the current flowing in the superconducting coil 2L in the loop A is used, and the detected value is set as the target value. However, as a modified example, The output current value of the power unit 3 is controlled using the detected value of the first shunt resistor 5, and the output current value of the power unit 3 is controlled using the detected value of the second shunt resistor 8 when returning from the protected state. You may do it. In this way, the control in the excitation power supply 101 is configured to switch the output current control current detector between the normal time and the return time. On the other hand, the output current control at the time of returning from the protection state may be relatively rougher than the normal output current control. That is, according to this configuration, even if the second shunt resistor 8 is a current detector with rough accuracy (low accuracy) and the current flowing through the superconducting coil 2L is protected (contact 4a is closed). There is an advantage that current detection (display) with higher accuracy is possible with the first shunt resistor 5 with higher accuracy.
なお、第1実施形態において、第2シャント抵抗8は通常時および復帰時のパワーユニット3の出力電流値制御に用い、第1シャント抵抗5は単なる表示用としてもよい。この場合、保護状態からの復帰時、オペレータが、第1シャント抵抗5の表示値を復帰用設定値としてセットしてパワーユニット3の出力電流値を上げていき、IAとIBとが一致したときに接点4aを開き復帰を完了させるのもよい。さらに上記において、IA、IBの一致は、オペレータが最終的に確認する。その後、オペレータは接点4aを手動で開くボタンを押す。 In the first embodiment, the second shunt resistor 8 may be used for controlling the output current value of the power unit 3 at the normal time and at the time of return, and the first shunt resistor 5 may be merely used for display. In this case, when the operator returns from the protected state, the operator sets the display value of the first shunt resistor 5 as the set value for return and increases the output current value of the power unit 3, and when IA and IB match. It is also possible to open the contact 4a and complete the return. Further, in the above, the operator finally confirms whether IA and IB match. Thereafter, the operator presses a button for manually opening the contact 4a.
(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係る励磁電源301を示す構成図である。本実施形態と、第1実施形態との大きな相違点は、本実施形態の励磁電源301が、2つの(複数の)パワーユニットを具備してなることである。なお、励磁電源に3つ以上のパワーユニットを具備させてもよい。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing an excitation power supply 301 according to the third embodiment of the present invention. The major difference between this embodiment and the first embodiment is that the excitation power supply 301 of this embodiment includes two (plural) power units. The excitation power supply may be provided with three or more power units.
図4に示すように、励磁電源301は、電源1、第1パワーユニット13、第2パワーユニット23、第1シャント抵抗5(第1電流検出器)、メイン制御回路12(メイン制御手段)、分配器14(指令値分配手段)、スイープレート設定器33、保護回路16(保護手段)、復帰ボタン32、および復帰回路131を備えている。 As shown in FIG. 4, the excitation power source 301 includes a power source 1, a first power unit 13, a second power unit 23, a first shunt resistor 5 (first current detector), a main control circuit 12 (main control means), and a distributor. 14 (command value distribution means), a sweep plate setting device 33, a protection circuit 16 (protection means), a return button 32, and a return circuit 131.
(第1電流検出器)
第1シャント抵抗5は、励磁電源301全体の出力電流値を検出する電流検出器である。また保護状態において超電導コイル2Lと保護リレー4の接点4aとを含むループA内の出力電流値(2つのパワーユニット13・23の全体出力電流値)を検出できる位置に設けられている。
(First current detector)
The first shunt resistor 5 is a current detector that detects the output current value of the entire excitation power supply 301. Further, it is provided at a position where the output current value in the loop A including the superconducting coil 2L and the contact 4a of the protection relay 4 (the total output current value of the two power units 13 and 23) can be detected in the protected state.
(パワーユニット)
電源1には、2つのパワーユニット13・23が接続されている。第1パワーユニット13は、増幅器であるトランジスタ17(通常、複数のトランジスタ)と、パワーユニット13の出力電流値を検出する第2シャント抵抗18(第2電流検出器)と、パワーユニット13の出力電流値を制御する電流制御回路19(電流制御手段)とを備えている。
(Power unit)
Two power units 13 and 23 are connected to the power source 1. The first power unit 13 includes a transistor 17 (usually a plurality of transistors) that is an amplifier, a second shunt resistor 18 (second current detector) that detects an output current value of the power unit 13, and an output current value of the power unit 13. And a current control circuit 19 (current control means) for controlling.
第2パワーユニット23も第1パワーユニット13と同様の構成であり、第2パワーユニット23は、増幅器であるトランジスタ27(通常、複数のトランジスタ)と、パワーユニット23の出力電流値を検出する第2シャント抵抗28(第2電流検出器)と、パワーユニット23の出力電流値を制御する電流制御回路29(電流制御手段)とを備えている。 The second power unit 23 has the same configuration as that of the first power unit 13. The second power unit 23 includes a transistor 27 (usually a plurality of transistors) that is an amplifier and a second shunt resistor 28 that detects an output current value of the power unit 23. (Second current detector) and a current control circuit 29 (current control means) for controlling the output current value of the power unit 23 are provided.
なお、メイン制御回路12、分配器14、スイッチ30、復帰回路131、復帰ボタン32、およびスイープレート設定器33を、パワーユニット13・23の構成品(パワーユニット13・23に共通の構成品)とみてもよい。 The main control circuit 12, the distributor 14, the switch 30, the return circuit 131, the return button 32, and the sweep plate setting device 33 are regarded as components of the power units 13 and 23 (components common to the power units 13 and 23). Also good.
(メイン制御手段)
メイン制御回路12は、励磁電源301全体の出力電流値を設定および制御するためのものであり、当該メイン制御回路12の設定機能部分にはデジタル-アナログ変換回路(DAC)を備えている。励磁電源301が維持すべき出力電流値を設定することで、マイコン回路からDACを経由してアナログ化された出力電流値を指令値としてメイン制御回路12内の制御部分に出力する。
(Main control means)
The main control circuit 12 is for setting and controlling the output current value of the entire excitation power supply 301, and the setting function portion of the main control circuit 12 includes a digital-analog conversion circuit (DAC). By setting the output current value to be maintained by the excitation power supply 301, the output current value analogized from the microcomputer circuit via the DAC is output as a command value to the control portion in the main control circuit 12.
メイン制御回路12の制御部分は、第1シャント抵抗5の検出値(電流値)が励磁電源301全体の設定出力電流値と等しくなるように分配器14へ電流指令値を出力するように構成されている。具体的には、第1シャント抵抗5の検出値と設定出力電流値との偏差を求め、求めた偏差に比例した電流指令値を分配器14へ出力するように構成されている。 The control part of the main control circuit 12 is configured to output a current command value to the distributor 14 so that the detected value (current value) of the first shunt resistor 5 becomes equal to the set output current value of the entire excitation power supply 301. ing. Specifically, the deviation between the detected value of the first shunt resistor 5 and the set output current value is obtained, and a current command value proportional to the obtained deviation is output to the distributor 14.
(指令値分配手段)
分配器14は、メイン制御回路12から出力された電流指令値を各パワーユニット(13、23)に分配するように構成されている。なお、第1パワーユニット13および第2パワーユニット23の電流容量が等しい場合、メイン制御回路12から出力された電流指令値を均等に分配するように分配器14は構成される。第1パワーユニット13および第2パワーユニット23の電流容量比が2:3の場合、メイン制御回路12から出力された電流指令値を2:3に分配するように分配器14は構成される。
(Command value distribution means)
The distributor 14 is configured to distribute the current command value output from the main control circuit 12 to each power unit (13, 23). When the current capacities of the first power unit 13 and the second power unit 23 are equal, the distributor 14 is configured to evenly distribute the current command value output from the main control circuit 12. When the current capacity ratio between the first power unit 13 and the second power unit 23 is 2: 3, the distributor 14 is configured to distribute the current command value output from the main control circuit 12 to 2: 3.
(電流制御回路19・29について)
ここで、各パワーユニット13・23に設けられた電流制御回路19・29は、第2シャント抵抗18・28の検出値(電流値)が、分配器14から分配して出力された電流指令値と等しくなるように各パワーユニット13・23の出力電流値を制御するように構成されている。
(About current control circuits 19 and 29)
Here, the current control circuits 19 and 29 provided in the respective power units 13 and 23 are configured so that the detected values (current values) of the second shunt resistors 18 and 28 are distributed from the distributor 14 and output as current command values. The output current values of the power units 13 and 23 are controlled to be equal.
保護リレー4は、保護回路16からの信号を受け取ると、接点4aを閉じるように構成されている。なお、保護回路16には、マイクロコンピューターを用いたコントローラー(不図示)などから発する瞬低異常や停電などの内部異常信号100も入力されている。また、保護リレー4は、復帰回路131からの信号を受け取ると(IA=IB1+IB2の状態)、接点4aを開くように構成されている。 The protection relay 4 is configured to close the contact 4 a when receiving a signal from the protection circuit 16. Note that the protection circuit 16 also receives an internal abnormality signal 100 such as a momentary voltage drop or power failure generated from a controller (not shown) using a microcomputer. Further, the protection relay 4 is configured to open the contact 4a when receiving a signal from the return circuit 131 (in the state of IA = IB1 + IB2).
(スイッチ)
スイッチ30は、メイン制御回路12からの信号および復帰回路131からの信号のうちのいずれかを切り替えて分配器14へ入れるためのスイッチである。スイッチ30は、復帰回路131により作動される。
(switch)
The switch 30 is a switch for switching one of the signal from the main control circuit 12 and the signal from the return circuit 131 to enter the distributor 14. The switch 30 is operated by the return circuit 131.
(励磁電源の動作)
次に、励磁電源301の通常状態(保護状態でない)の動作について説明する。
(Excitation power supply operation)
Next, the operation of the excitation power supply 301 in the normal state (not in the protected state) will be described.
本実施形態に係る励磁電源301には、保護回路作動(接点4aが閉じた状態)あるいは復帰モード(接点4aが閉じた状態から、IAとIBとを一致させ、その後、接点4aを開く、までの一連の状態)でない通常の状態では、電流の偏流現象を防止または軽減する機能がある。ここでの偏流現象とは、あるパワーユニットの内部で何らかの要因で部品の不良や導体の劣化等の不具合が発生した場合に、他の正常なパワーユニットに不具合が発生したパワーユニットの出力電流を補う作用が働き、他の正常なパワーユニットに出力電流が偏る現象のことをいう。 The excitation power supply 301 according to the present embodiment includes a protection circuit operation (contact 4a is closed) or a return mode (contact 4a is closed, IA and IB are matched, and then the contact 4a is opened). In a normal state that is not a series of states), there is a function of preventing or reducing the current drift phenomenon. The drift phenomenon here refers to an action that compensates for the output current of a power unit that has failed in another normal power unit when a defect such as component failure or conductor deterioration occurs for some reason within a power unit. This is a phenomenon in which the output current is biased to other normal power units.
電流の偏流現象が発生する場面としては、例えば、第1パワーユニット13内に備わった冷却装置(不図示)の性能が低下して第1パワーユニット13内の温度が上がることによって、第1パワーユニット13に他の正常な第2パワーユニット23に比べて電流が多く流れる場合がある。そして、この場合、第2パワーユニット23には、第1パワーユニット13に流れる過多電流を補うように、第1パワーユニット13よりも少ない電流が流れる(偏流現象)。また、例えば、第1パワーユニット13内のトランジスタ17などの素子が劣化することによって偏流現象が起こる場合がある。 As a scene where the current drift phenomenon occurs, for example, the performance of the cooling device (not shown) provided in the first power unit 13 decreases and the temperature in the first power unit 13 rises. More current may flow than other normal second power units 23. In this case, a current smaller than that of the first power unit 13 flows through the second power unit 23 so as to compensate for an excessive current flowing through the first power unit 13 (a drift phenomenon). Further, for example, a drift phenomenon may occur due to deterioration of elements such as the transistor 17 in the first power unit 13.
本実施形態に係る励磁電源301によれば、メイン制御回路12が第1シャント抵抗5の両端に発生した電圧を測定して求められた出力電流値が全体用電流設定指令部(不図示)において設定した出力電流値になるように第1パワーユニット13および第2パワーユニット23に電流指令値として出力するように制御し、分配器14がメイン制御回路12から出力された電流指令値を第1パワーユニット13および第2パワーユニット23に分配する。そして、第1パワーユニット13(第2パワーユニット23)の電流制御回路19(電流制御回路29)は、第2シャント抵抗18(第2シャント抵抗28)の両端に発生した電圧を測定することにより検出される出力電流値が分配器14より分配された電流指令値になるように制御する。これにより、もし第1パワーユニット13内のトランジスタ17などの素子に部品不良などが起こり、第1パワーユニット13が定まった電流を流せない状況が発生した場合、メイン制御回路12からそれを補うような電流指令値が発せられるが、分配器14により第1パワーユニット13および第2パワーユニット23に電流指令値が分配される。そして、第1パワーユニット13および第2パワーユニット23の電流制御回路19および電流制御回路29が分配器14より分配された電流指令値になるように制御するため、正常な第2パワーユニット23に極端に偏流することがなく、全体として電流が平準化され偏流現象を防止することができる。 According to the excitation power supply 301 according to the present embodiment, the output current value obtained by measuring the voltage generated at both ends of the first shunt resistor 5 by the main control circuit 12 is obtained in the overall current setting command unit (not shown). Control is performed so as to output current command values to the first power unit 13 and the second power unit 23 so that the set output current value is obtained, and the current command value output from the main control circuit 12 by the distributor 14 is used as the first power unit 13. And distributed to the second power unit 23. The current control circuit 19 (current control circuit 29) of the first power unit 13 (second power unit 23) is detected by measuring the voltage generated at both ends of the second shunt resistor 18 (second shunt resistor 28). The output current value is controlled to be the current command value distributed by the distributor 14. As a result, if a component failure or the like occurs in an element such as the transistor 17 in the first power unit 13 and the first power unit 13 cannot flow a predetermined current, a current that compensates for it from the main control circuit 12 Although the command value is issued, the current command value is distributed to the first power unit 13 and the second power unit 23 by the distributor 14. Since the current control circuit 19 and the current control circuit 29 of the first power unit 13 and the second power unit 23 are controlled so as to have the current command value distributed by the distributor 14, the current flows to the normal second power unit 23. Therefore, the current is leveled as a whole, and the drift phenomenon can be prevented.
また、電流制御回路19および電流制御回路29の増幅率は、メイン制御回路12の増幅率より小さくなっている。これにより、第1パワーユニット13および第2パワーユニット23における電流制御回路19および電流制御回路29に若干の偏流現象を許容して、メイン制御回路12ではシビアに電流制御することで、全体を流れる電流の安定化を図ることができる。すなわち、励磁電源301全体での極端な偏流現象を防ぐことができる。 Further, the amplification factors of the current control circuit 19 and the current control circuit 29 are smaller than the amplification factor of the main control circuit 12. As a result, the current control circuit 19 and the current control circuit 29 in the first power unit 13 and the second power unit 23 are allowed to have a slight drift phenomenon, and the main control circuit 12 performs severe current control, so that Stabilization can be achieved. That is, an extreme drift phenomenon in the entire excitation power supply 301 can be prevented.
また、第1シャント抵抗5には、第2シャント抵抗18・28よりも高精度な抵抗器を使用している。これにより、励磁電源301のコストを低減することができる。 The first shunt resistor 5 is a resistor with higher accuracy than the second shunt resistors 18 and 28. Thereby, the cost of the excitation power supply 301 can be reduced.
なお、分配器14は必ずしも本実施形態の構成でなくてもよく、全体制御系(励磁電源301全体(パワーユニット全体)の電流指令値)を各パワーユニット13・23の電流指令に分けて入力できればよい。 The distributor 14 does not necessarily have the configuration of the present embodiment, and it is sufficient that the entire control system (the current command value of the entire excitation power supply 301 (the entire power unit)) can be divided into the current commands of the power units 13 and 23 and input. .
(保護状態の説明)
さて、超電導コイル2Lに通電中に保護回路16がクエンチを検出すると、その信号が保護回路16を経由してメイン制御回路12に入り電流指令をゼロにする。これにより、パワー素子17・27から出力されるIB1・IB2はゼロになる。保護回路16は同時に接点4aを閉じる。それまで超電導コイル2Lに流れていたIAの電流は接点4aに流れる。ここで、超電導コイル2Lが本当にクエンチしている場合は、IAは急激に減衰していく。一方、このクエンチ検知が誤検知の場合は、IAはほとんど減衰せず減衰には長時間を要する。
(Description of protection status)
When the protection circuit 16 detects quenching while the superconducting coil 2L is energized, the signal enters the main control circuit 12 via the protection circuit 16 and sets the current command to zero. As a result, IB1 and IB2 output from the power elements 17 and 27 become zero. The protection circuit 16 closes the contact 4a at the same time. The current IA that has been flowing through the superconducting coil 2L until then flows to the contact 4a. Here, when the superconducting coil 2L is really quenched, IA attenuates rapidly. On the other hand, when this quench detection is a false detection, IA hardly attenuates and it takes a long time to attenuate.
そこで、復帰ボタン32を押すと復帰回路131はまずメイン制御回路12の出力を復帰回路131の出力に切り替える。スイッチ30を30aから30bの接点に切り替える。復帰回路131には、メイン制御回路12と同様に第1シャント抵抗5から電流の検出値が入力されている。復帰回路131は第1シャント抵抗5の検出値を目標値としてスイープレート設定器33の値とから分配器14に対して徐々に電流指令を上げる指令値を作り出力する。分配器14は通常状態(保護状態でない状態)と同様に2つのパワーユニット(13・23)に対して電流指令を分配する。復帰回路131で決定したスイープレートを用いて目標値であるIAに指令電流が達すると、分配された2つのパワーユニット(13・23)の電流IB1、IB2の合計値もIAに一致する。 Therefore, when the return button 32 is pressed, the return circuit 131 first switches the output of the main control circuit 12 to the output of the return circuit 131. The switch 30 is switched from the contact 30a to the contact 30b. Similarly to the main control circuit 12, the current detection value is input from the first shunt resistor 5 to the return circuit 131. The return circuit 131 uses the detected value of the first shunt resistor 5 as a target value to generate and output a command value for gradually increasing the current command from the value of the sweep plate setting device 33 to the distributor 14. The distributor 14 distributes the current command to the two power units (13, 23) in the same manner as in the normal state (the state that is not the protection state). When the command current reaches the target value IA using the sweep plate determined by the return circuit 131, the total value of the currents IB1 and IB2 of the two distributed power units (13 and 23) also matches IA.
このように、励磁電源301は、第1・2実施形態の励磁電源と同様、復帰回路131が作動し、第1シャント抵抗5および第2シャント抵抗18・28の検出値(第2シャント抵抗18・28の検出値の合計値)を用いてパワーユニット全体の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開くことにより、接点4aを開いた後の電流の急変を防止する機能ももっている。 As described above, in the excitation power supply 301, the return circuit 131 operates in the same manner as the excitation power supply in the first and second embodiments, and the detected values of the first shunt resistor 5 and the second shunt resistors 18 and 28 (second shunt resistor 18). (A total value of 28 detected values) is used to match the output current value of the entire power unit with the current value flowing through the superconducting coil 2L, and then the contact 4a is opened, thereby suddenly changing the current after the contact 4a is opened. It also has a function to prevent it.
なお、復帰モードと通常モードとの違いは、通常モードでは、全体の電流を第1シャント抵抗5がとらえ、全体指令との誤差を修正するように分配器14に出力するが、復帰モードでは、分配器14に復帰回路131で作成された電流指令値のみを出力する。結果、IB1およびIB2は、第2シャント抵抗18・28の精度で制御される。ここで、例えば、第2シャント抵抗18・28は、全体のシャント(第1シャント抵抗5)と比べてコスト削減の観点からラフな精度のもの(電流検出精度が低いもの)を用いる。また、二重の制御系のため、各ユニット(パワーユニット13・23)のフィードバックゲインは比較的低めにしている。よって、IB1、IB2は、通常モードと比べてややラフな値になることがある。ただ、(IB1+IB2)≒IAであればよく、ほぼ一致さえすればその後は通常モードにもどるので多少の誤差は問題にならない。 The difference between the return mode and the normal mode is that in the normal mode, the first shunt resistor 5 captures the entire current and outputs it to the distributor 14 so as to correct the error with the overall command. Only the current command value created by the return circuit 131 is output to the distributor 14. As a result, IB1 and IB2 are controlled with the accuracy of the second shunt resistors 18,. Here, for example, the second shunt resistors 18 and 28 have rough accuracy (low current detection accuracy) from the viewpoint of cost reduction as compared with the entire shunt (first shunt resistor 5). In addition, because of the double control system, the feedback gain of each unit (power units 13 and 23) is relatively low. Therefore, IB1 and IB2 may be slightly rough values as compared with the normal mode. However, (IB1 + IB2) .apprxeq.IA is sufficient, and if there is almost a match, then the normal mode is resumed, and some errors do not become a problem.
さて、IB1+IB2がほぼIAに一致すると復帰回路131は、メイン制御回路12に現在の電流値IAを転送する。そして、スイッチ30を30a側に切り替え、同時に接点4aを開く。その後は、通常モードで設定電流値IAにホールドされた状態で電流制御される。なお、IAはクエンチ発生時、メイン制御回路12が記憶している値を使用してもよい。検出電流値のIAを用いると、通常モードに戻ると本来制御したい超電導コイル2Lの電流値と多少誤差が発生するので、その場合は通常の方法で微調整する。 When IB1 + IB2 substantially coincides with IA, the return circuit 131 transfers the current value IA to the main control circuit 12. Then, the switch 30 is switched to the 30a side and the contact 4a is opened at the same time. Thereafter, the current is controlled in the normal mode while being held at the set current value IA. Note that IA may use a value stored in the main control circuit 12 when a quench occurs. If the detected current value IA is used, there is a slight error from the current value of the superconducting coil 2L to be originally controlled when returning to the normal mode. In this case, fine adjustment is performed by a normal method.
なお、第3実施形態において、メイン制御回路12と復帰回路131とを分けて回路構成するように説明したが、機能面では、第1シャント抵抗5の電流検出値をフィードバック信号として利用する(メイン制御回路)、第1シャント抵抗5の電流検出値を目標値として利用する(復帰回路)違い、分配器14の出力値が多少異なる点はあるが、回路構成上は、第1シャント抵抗5の信号入力を受け、スイープレート設定器33の信号を受け、所定のスイープレートの電流信号を作成することは共通であって、一般にこれらの処置がマイコンおよびDA変換器でアナログ変換して出力されるので、(1)復帰ボタン32の入力をみるみない、(2)第1シャント抵抗5の検出値の取扱の差、(3)分配器14へ出力する信号の内容の違い、などは内蔵されたマイコンのプログラムの小差であり、メイン制御回路12と復帰回路131とを一体化するのが好ましい。 In the third embodiment, the main control circuit 12 and the return circuit 131 are described as separate circuits. However, in terms of function, the current detection value of the first shunt resistor 5 is used as a feedback signal (main Control circuit), the current detection value of the first shunt resistor 5 is used as a target value (recovery circuit), and the output value of the distributor 14 is slightly different, but the circuit configuration of the first shunt resistor 5 It is common to receive a signal input, receive a signal from the sweep plate setting unit 33, and create a current signal of a predetermined sweep plate. Generally, these measures are analog-converted and output by a microcomputer and a DA converter. Therefore, (1) the input of the return button 32 cannot be seen, (2) the difference in handling of the detection value of the first shunt resistor 5, (3) the difference in the content of the signal output to the distributor 14, Is a small difference in the program of the microcomputer which is built, it is preferable to integrate the main control circuit 12 and the return circuit 131.
(第4実施形態)
図5は、本発明の第4実施形態に係る励磁電源401を示す構成図である。本実施形態の励磁電源401は、第3実施形態に係る励磁電源301の変形例である。図5に示すように、励磁電源401は、電源1、第1パワーユニット13、第2パワーユニット23、第1シャント抵抗5(第1電流検出器)、メイン制御回路12(メイン制御手段)、分配器14(指令値分配手段)、スイープレート設定器33、保護回路16(保護手段)、復帰ボタン32、および復帰回路231を備えている。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing an excitation power source 401 according to the fourth embodiment of the present invention. An excitation power supply 401 according to this embodiment is a modification of the excitation power supply 301 according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the excitation power source 401 includes a power source 1, a first power unit 13, a second power unit 23, a first shunt resistor 5 (first current detector), a main control circuit 12 (main control means), and a distributor. 14 (command value distribution means), a sweep plate setting device 33, a protection circuit 16 (protection means), a return button 32, and a return circuit 231.
例えば、保護回路16により接点4aが閉じたあとの復帰制御について以下に説明する。第1シャント抵抗5でIAの電流値を検出した後、これを目標値として(IB1+IB2)を制御するが、復帰動作にあたっては第2シャント抵抗18および第2シャント抵抗28の電流検出値の合計値を作り出す加算器304で(IB1+IB2)を求める。メイン制御回路12には、通常モードでの第1シャント抵抗5からの信号の代わりに加算器304からスイッチ302・303で切替信号を入力する。復帰回路231からの信号によりスイッチ302・303は作動する(切り替わる)。 For example, the return control after the contact 4a is closed by the protection circuit 16 will be described below. After the current value of IA is detected by the first shunt resistor 5, (IB 1 + IB 2) is controlled using this as a target value, but in the return operation, the total value of the current detection values of the second shunt resistor 18 and the second shunt resistor 28 is controlled. (IB1 + IB2) is obtained by the adder 304 for generating. Instead of the signal from the first shunt resistor 5 in the normal mode, the main control circuit 12 receives a switching signal from the adder 304 through the switches 302 and 303. The switches 302 and 303 are activated (switched) by a signal from the return circuit 231.
IAと(IB1+IB2)とが一致した時点で、接点4aおよびスイッチ302・303を復帰回路231により切り替えて通常の状態に復帰する(接点4aを開く。スイッチ302・303は302a・303a側にする。)。スイッチ302・303の302a・303a側が通常モード、302b・303b側が復帰モードである。さらに、第1シャント抵抗5の検出値を常に(常時)メイン制御回路12に入力して、少しずつ減衰するIAに対応してもよい。 When IA and (IB1 + IB2) coincide with each other, the contact 4a and the switches 302 and 303 are switched by the return circuit 231 to return to the normal state (the contact 4a is opened. The switches 302 and 303 are set to the 302a and 303a side. ). The 302a and 303a sides of the switches 302 and 303 are the normal mode, and the 302b and 303b sides are the return mode. Further, the detected value of the first shunt resistor 5 may be always (always) input to the main control circuit 12 to cope with IA that gradually attenuates.
復帰モード(復帰制御)では、第1シャント抵抗5に代えて偏流防止用の第2シャント抵抗18・28の電流検出値の合計値を用いるので、コスト設計の関係で第2シャント抵抗18・28は比較的ラフな精度のものを使用してもよい。この場合は、復帰時(復帰モード時)に限って電流の検出精度は低下する。しかしながら、復帰後は通常モードになり、第1シャント抵抗5(全体シャント)を用いた制御に移行するので、その後の電流制御精度は通常にもどる。本復帰モードの役割は、復帰時に大きな電流変化を超電導コイル2Lに与えてクエンチなどを発生させないことにあり、この程度の誤差(電流測定精度の誤差)は問題にならない(大きな電流変化は生じない)。 In the return mode (return control), since the total value of the current detection values of the second shunt resistors 18 and 28 for preventing current drift is used instead of the first shunt resistor 5, the second shunt resistors 18 and 28 are related to cost design. May have a relatively rough accuracy. In this case, the current detection accuracy decreases only at the time of return (in the return mode). However, after returning to normal mode, the control shifts to control using the first shunt resistor 5 (overall shunt), and the subsequent current control accuracy returns to normal. The role of this return mode is to apply a large current change to the superconducting coil 2L at the time of return so as not to cause a quench or the like, and this level of error (error in current measurement accuracy) does not cause a problem (a large current change does not occur). ).
(第5実施形態)
図6は、本発明の第5実施形態に係る励磁電源501を示す構成図である。本実施形態の励磁電源501は、第1実施形態の励磁電源101で用いていた第1シャント抵抗5を省略し、代わりに記憶回路50をパワーユニット43に組み込んでいる。記憶回路50は、復帰回路31により接点4aが閉じられた際、その時点またはその直前のパワーユニット43の出力電流値を記憶する記憶手段である。なお、図6に示した例では、シャント抵抗8(電流検出器)の検出値を記憶回路50が記憶する構成とされているが、電流制御回路9への電流指令値を記憶回路50が記憶する構成とされてもよい。記憶手段にはいろいろあり、バッテリバックアップしたRAMのほか、不揮発のメモリなどがある。なお、通常はデジタル化するためADC(アナログーデジタル変換器)などを経由して記憶手段に記憶する。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing an excitation power source 501 according to the fifth embodiment of the present invention. In the excitation power source 501 of this embodiment, the first shunt resistor 5 used in the excitation power source 101 of the first embodiment is omitted, and the memory circuit 50 is incorporated in the power unit 43 instead. The storage circuit 50 is a storage unit that stores the output current value of the power unit 43 at or immediately before the contact point 4a is closed by the return circuit 31. In the example shown in FIG. 6, the storage circuit 50 stores the detection value of the shunt resistor 8 (current detector), but the storage circuit 50 stores the current command value for the current control circuit 9. It may be configured to. There are various storage means such as a battery-backed RAM and a non-volatile memory. Usually, in order to digitize, it is stored in the storage means via an ADC (analog-digital converter) or the like.
なお、本実施形態の復帰回路31は、保護回路16により接点4aが閉じられた際、シャント抵抗8の検出値および記憶回路50の記憶値を用いてパワーユニット43の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開いて保護状態から復帰させる復帰手段である。以下、具体的に説明する。 The return circuit 31 of the present embodiment uses the detected value of the shunt resistor 8 and the stored value of the storage circuit 50 when the contact 4a is closed by the protection circuit 16 to determine the output current value of the power unit 43 and the superconducting coil 2L. It is a return means for opening the contact point 4a and returning from the protected state after matching the value of the flowing current. This will be specifically described below.
例えば超電導マグネット2の異常が検出された時、保護回路16は、記憶回路50、電流指令回路10、および保護リレー4に対してほぼ同時に信号を送る。これにより、記憶回路50はこの時点でのパワーユニット43の出力電流値を記憶する。電流指令回路10は電流制御回路9への電流指令値をゼロにし、パワーユニット43の出力はゼロにされる。また、保護リレー4の動作により接点4aが閉じパワーユニット43の出力は短絡される。なお、保護回路16は、接点4aが閉じる前であって、且つパワーユニット43の出力がゼロに落ちる前の(通常時の)出力電流値を記憶回路50が記憶できるタイミングで、記憶回路50に対して信号を送る。 For example, when an abnormality of the superconducting magnet 2 is detected, the protection circuit 16 sends a signal to the storage circuit 50, the current command circuit 10, and the protection relay 4 almost simultaneously. Thereby, the memory circuit 50 stores the output current value of the power unit 43 at this time. The current command circuit 10 sets the current command value to the current control circuit 9 to zero, and the output of the power unit 43 is set to zero. Further, the contact 4a is closed by the operation of the protection relay 4, and the output of the power unit 43 is short-circuited. The protection circuit 16 is connected to the storage circuit 50 at a timing at which the storage circuit 50 can store the output current value (normal time) before the contact 4a is closed and before the output of the power unit 43 drops to zero. Send a signal.
なお、当然ではあるが、異常処置を含めたコントロールをマイクロコンピューターまたはシーケンサーで行う場合は、これらに内蔵する瞬停検出回路の信号を保護回路16に入力することはできないので(瞬停をシーケンサーが検知すると外部に状態出力し、シーケンサー自らは停止するため、それ以降使用できない。)、別途瞬停検出回路を設けてこの信号を保護回路16に入力するか、例えば異常処置につかっていないマイクロコンピューターまたはシーケンサーがあればそれに内蔵する瞬停検出回路の信号を保護回路16に入力する。その上で、異常処置を含めたコントロールをするマイクロコンピューターまたはシーケンサーあるいは他の機器は、瞬停検出回路が元電源の瞬停検出した後もしばらく(例えば3秒程度)機能できるよう、その電源部分に通常より大きい電解コンデンサーを持っているとか、バッテリ駆動に切り替えられる手段が必要である。 Of course, when the control including the abnormality treatment is performed by the microcomputer or the sequencer, the signal of the instantaneous power failure detection circuit incorporated therein cannot be input to the protection circuit 16 (the power failure is detected by the sequencer). If it is detected, the status is output to the outside and the sequencer itself stops, so it cannot be used thereafter.) A separate instantaneous stop detection circuit is provided and this signal is input to the protection circuit 16 or, for example, a microcomputer that is not used for anomaly treatment Alternatively, if there is a sequencer, the signal of the instantaneous power failure detection circuit incorporated in the sequencer is input to the protection circuit 16. In addition, the microcomputer, sequencer, or other device that performs control, including abnormal measures, has its power supply part so that it can function for a while (for example, about 3 seconds) even after the instantaneous power failure detection circuit detects the instantaneous power failure. It is necessary to have a larger electrolytic capacitor than usual, or a means for switching to battery driving.
ここで、超電導マグネット2の異常が誤検出であった場合、LとRで電流IAは減衰するが、Lが極めて大きくRが極めて小さいため減衰は僅かであり、例えば5分経過しても減衰は1%程度である。一方、異常状態にオペレータが気がつけば、オペレータは復帰ボタン32を押す。これにより記憶回路50の例えば200Aの記憶値を復帰回路31が読み取り、パワーユニット43の出力IBを200Aに制御する。IBを200Aに制御する指令を出した時点で、IBとIAとが一致したと復帰回路31が判断し、復帰回路31は接点4aを開く。実際には、IAが198Aに減衰していてもこの程度の差であれば超電導マグネット2をクエンチさせたり、励磁電源501本体が故障したりすることはなく、直ちにマグネットに流れる電流が200Aに調整される。 Here, when the abnormality of the superconducting magnet 2 is a false detection, the current IA is attenuated by L and R, but the attenuation is slight because L is very large and R is very small. Is about 1%. On the other hand, if the operator notices an abnormal condition, the operator presses the return button 32. As a result, the storage circuit 50 reads the stored value of, for example, 200A, and the output circuit IB of the power unit 43 is controlled to 200A. When a command for controlling IB to 200A is issued, the return circuit 31 determines that IB and IA match, and the return circuit 31 opens the contact 4a. Actually, even if IA is attenuated to 198A, if the difference is about this level, the superconducting magnet 2 will not be quenched and the excitation power source 501 will not break down, and the current flowing through the magnet will be adjusted to 200A immediately. Is done.
励磁電源501によると、電流検出器が1つで済む。元々、制御にマイクロコンピューターを使用していることを前提とすれば、計算や記憶はほぼマイクロコンピューターのプログラム(ソフトウェア)で対応できるので、ハード部品である電流検出器を省略できるメリットがある。
(第6実施形態)
図7は、本発明の第6実施形態に係る励磁電源601を示す構成図である。本実施形態の励磁電源601は、第5実施形態に係る励磁電源501の変形例である。本実施形態では、さらに、タイマー51および補正回路52をパワーユニット53に組み込んでいる
According to the excitation power source 501, only one current detector is required. If it is assumed that a microcomputer is originally used for the control, calculation and storage can be handled by a microcomputer program (software), so there is an advantage that a current detector as a hardware component can be omitted.
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing an excitation power source 601 according to the sixth embodiment of the present invention. The excitation power source 601 of this embodiment is a modification of the excitation power source 501 according to the fifth embodiment. In the present embodiment, the timer 51 and the correction circuit 52 are further incorporated in the power unit 53.
タイマー51は、パワーユニット53の出力電流値を記憶回路50が記憶した時点からの経過時間を計測するタイマーである。また、補正回路52は、タイマー51の計測した経過時間および予め記憶している時間当たりの補正値より記憶回路50の記憶値を補正する電流値の補正手段である。 The timer 51 is a timer that measures an elapsed time from the time when the storage circuit 50 stores the output current value of the power unit 53. The correction circuit 52 is a current value correction means for correcting the stored value of the storage circuit 50 from the elapsed time measured by the timer 51 and the correction value per time stored in advance.
なお、本実施形態の復帰回路31は、保護回路16により接点4aが閉じられた際、シャント抵抗8の検出値および補正回路52により補正された記憶回路50の記憶値を用いてパワーユニット53の出力電流値と超電導コイル2Lを流れる電流値とを一致させたのち接点4aを開くように構成されている。以下、具体的に説明する。 Note that the return circuit 31 of the present embodiment outputs the output of the power unit 53 using the detected value of the shunt resistor 8 and the stored value of the storage circuit 50 corrected by the correction circuit 52 when the contact 4a is closed by the protection circuit 16. The contact point 4a is opened after matching the current value with the current value flowing through the superconducting coil 2L. This will be specifically described below.
例えば、超電導マグネット2の異常誤検出により保護リレー4が動作して接点4aが閉じ、その5分後に異常状態にオペレータが気付き、オペレータが復帰ボタンを押したとする。このとき、補正回路52は、記憶回路50の例えば200Aの記憶値を読み取り、且つタイマー51の例えば5分(計測した経過時間)の値を読み取る。そして、補正回路52は、この200Aと5分の値とから多少減衰しているはずのIAを推測する(計算する)。短時間であれば減衰カーブは直線的であり、1分あたり0.4A減衰と補正値を補正回路52に予め記憶させておけば5分で2A減衰しているはずとの計算は補正回路52にて容易にできる。接点4aが閉じた時刻とオペレータが復帰ボタンを押した時刻との差が長時間であることを前提にすれば、更に複雑な計算を補正回路52にさせることも可能である。例えば、LおよびRを記憶しておき、これらLおよびRの値と計測された経過時間とで電流の減衰を求めるなど、更に複雑な計算を補正回路52にさせることも可能である。元々、制御にマイクロコンピューターを使用していることを前提とすれば、補正回路52は、記憶回路50などの他の回路と統合されてマイクロコンピューターで構成されることが好ましい。 For example, it is assumed that the protection relay 4 is operated due to an erroneous detection of the superconducting magnet 2 and the contact 4a is closed. After 5 minutes, the operator notices an abnormal state and presses the return button. At this time, the correction circuit 52 reads, for example, a stored value of 200 A in the storage circuit 50 and reads a value of, for example, 5 minutes (measured elapsed time) of the timer 51. Then, the correction circuit 52 estimates (calculates) IA that should be somewhat attenuated from the 200 A and the value of 5 minutes. The attenuation curve is linear for a short time, and if the attenuation value of 0.4 A per minute and the correction value are stored in advance in the correction circuit 52, the calculation that the 2 A attenuation should have occurred in 5 minutes is calculated. Easily. Assuming that the difference between the time when the contact 4a is closed and the time when the operator presses the return button is a long time, it is possible to make the correction circuit 52 perform more complicated calculation. For example, it is possible to cause the correction circuit 52 to perform more complicated calculations such as storing L and R and obtaining the current attenuation based on the values of L and R and the measured elapsed time. Assuming that a microcomputer is originally used for control, the correction circuit 52 is preferably integrated with other circuits such as the memory circuit 50 and configured by a microcomputer.
その後、補正値198A(200−0.4×5)を復帰回路31が読み取り、パワーユニット53の出力IBを198Aに制御する。IBを198Aに制御する指令を出した時点で、IBとIAとが一致したと復帰回路31が判断し、復帰回路31は接点4aを開く。 Thereafter, the correction value 198A (200−0.4 × 5) is read by the return circuit 31, and the output IB of the power unit 53 is controlled to 198A. When a command for controlling IB to 198A is issued, the return circuit 31 determines that IB and IA match, and the return circuit 31 opens the contact 4a.
励磁電源601によると、タイマー51および補正回路52をさらに具備していることで、励磁電源501に比べて、より確実に保護状態から復帰させることができる。なお、励磁電源501においても励磁電源601においても、復帰可能な時間制約を設けるほうが好ましい。励磁電源501では例えば10分以内は復旧可能、励磁電源601では、計算誤差しだいではあるが例えば3時間以内は復旧可能となど定めて、復帰可能な時間制約を設けるほうが好ましい。なお、第1シャント抵抗5を記憶回路50に置き換えるなどの励磁電源501・601に示した方法は、励磁電源101だけでなく、励磁電源201・301・401にも採用できる。 According to the excitation power source 601, by further including the timer 51 and the correction circuit 52, it is possible to return from the protected state more reliably than the excitation power source 501. It should be noted that both the excitation power source 501 and the excitation power source 601 are preferably provided with a time limit that allows recovery. For example, the excitation power source 501 can be restored within 10 minutes, and the excitation power source 601 can be restored within, for example, 3 hours, depending on a calculation error. The method shown in the excitation power sources 501 and 601 such as replacing the first shunt resistor 5 with the storage circuit 50 can be applied not only to the excitation power source 101 but also to the excitation power sources 201, 301, and 401.
(瞬低検出後の処理)
上記した全ての実施形態において、瞬低検出後の処理は下記のようになる。例えばマイクロコンピューター(図示せず)が瞬低を検出すると電流の指令をゼロにするにするとともに接点4aを閉じるように回路構成されている。接点4aが閉じられると超電導マグネット2はこの接点経由で電流を巡回され、超電導コイル2Lには電流が流れ続ける。超電導マグネット2内の抵抗はゼロ、他に励磁電源と超電導マグネット2とを繋ぐリード線、接点の接触抵抗、シャント5など僅かな抵抗があるが、超電導マグネット2に貯まったエネルギーを消費する比率はわずかであり、少々の時間では流れる電流は減少しない。例えば5分の異常常態があっても1%程度しか減衰しない。
(Process after instantaneous voltage drop detection)
In all the embodiments described above, the processing after the instantaneous voltage drop is detected is as follows. For example, when a microcomputer (not shown) detects an instantaneous drop, the circuit is configured such that the current command is set to zero and the contact 4a is closed. When the contact 4a is closed, the superconducting magnet 2 is circulated through this contact, and the current continues to flow through the superconducting coil 2L. The resistance in the superconducting magnet 2 is zero, and there are other resistances such as lead wires connecting the excitation power supply and the superconducting magnet 2, contact resistance of the contact, shunt 5, etc. The ratio of consuming energy stored in the superconducting magnet 2 is The current that flows is small and does not decrease in a short time. For example, even if there is an abnormal normal state for 5 minutes, it attenuates only about 1%.
瞬低で異常状態になっていることをオペレータが確認後、復旧ボタンを押せば、例えば電流200Aで使用していたものが短絡状態でIA=198Aに減衰していたとすれば、復帰処理でIB=198Aに調整後接点4aを開いてパワーユニットからの電流供給に切り替えた後、再び200Aに回復することができる。これにより、磁場を使っていた作業に実害なく、復旧を行える。また、瞬停検出回路復電確認の機能を付けこの復電確認の信号を、復帰ボタン32を押す代わりに用いてもよい。一方、停電用にUPSを搭載し、制御系のみをバックアップするとしてもパワー系までは大掛かりでバックアップできない場合が多く、この場合、制御が生きていてもパワーユニットは動かせないので、接点4aの短絡が効果的である。 If the operator presses the recovery button after confirming that it is in an abnormal state due to a momentary drop, for example, if the current used at 200A is attenuated to IA = 198A in a short-circuit state, IB After the adjustment at 198A, the contact 4a is opened to switch to the current supply from the power unit, and then it can be restored to 200A again. As a result, the work using the magnetic field can be restored without any actual harm. Further, a power failure confirmation signal function for confirming power failure may be added, and this power recovery confirmation signal may be used instead of pressing the return button 32. On the other hand, even if UPS is installed for power failure and only the control system is backed up, the power system is often large and cannot be backed up. In this case, the power unit cannot be moved even if the control is alive, so the contact 4a is short-circuited. It is effective.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
1:電源
2:超電導マグネット
2L:超電導コイル
3:パワーユニット
4:保護リレー
4a:接点
5:第1シャント抵抗(第1電流検出器)
7:トランジスタ(増幅器)
8:第2シャント抵抗(第2電流検出器)
9:電流制御回路(電流制御手段)
16:保護回路(保護手段)
100:内部異常信号
101:励磁電源
1: Power supply 2: Superconducting magnet 2L: Superconducting coil 3: Power unit 4: Protection relay 4a: Contact 5: First shunt resistor (first current detector)
7: Transistor (amplifier)
8: Second shunt resistor (second current detector)
9: Current control circuit (current control means)
16: Protection circuit (protection means)
100: Internal abnormality signal 101: Excitation power supply
Claims (2)
電源と、
前記電源に接続されたパワーユニットと、
前記超電導マグネットのクエンチを誤検出した場合に、前記パワーユニットの出力の両端を短絡させる接点を閉じて保護状態とする保護手段と、
前記超電導コイルと前記接点とを含むループ内に設けられ、当該ループ内の電流値を検出する第1電流検出器と、
を備え、
前記パワーユニットは、
増幅器と、
当該パワーユニットの出力電流値を検出する第2電流検出器と、
前記出力電流値を制御する電流制御手段と、
を有し、
前記保護手段により前記接点が閉じられた際、少なくとも前記第1電流検出器の検出値を用いて、所定のスイープレートで前記出力電流値を上げていき、当該出力電流値と前記超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち当該接点を開いて保護状態から復帰させる復帰手段を備え、
前記復帰手段は、復帰ボタンが押されると、前記第1電流検出器の検出値を目標値として読み込み、前記第2電流検出器の検出値を現在値として、所定のスイープレートで両検出値を一致させたのち前記接点を開くように構成されていることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。 An exciting power source for exciting a superconducting magnet having a superconducting coil,
Power supply,
A power unit connected to the power source;
If the erroneously detected quenching before Symbol superconducting magnet, and a protective means to protect state closes the contacts to short-circuit across the output of the power unit,
A first current detector provided in a loop including the superconducting coil and the contact, and detecting a current value in the loop;
With
The power unit is
An amplifier;
A second current detector for detecting an output current value of the power unit;
Current control means for controlling the output current value;
Have
When the contact is closed by the protection means, at least the detection value of the first current detector is used to increase the output current value with a predetermined sweep rate and flow through the output current value and the superconducting coil. It is equipped with a return means that opens the contact after matching the current value and returns from the protected state ,
When the return button is pressed, the return means reads the detection value of the first current detector as a target value, sets the detection value of the second current detector as a current value, and sets both detection values with a predetermined sweep rate. An excitation power source for a superconducting magnet, characterized in that the contacts are opened after matching .
電源と、
前記電源に接続されたパワーユニットと、
前記超電導マグネットのクエンチを誤検出した場合に、前記パワーユニットの出力の両端を短絡させる接点を閉じて保護状態とする保護手段と、
前記保護手段により前記接点が閉じられた際、その時点またはその直前の前記パワーユニットの出力電流値を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記パワーユニットは、
増幅器と、
当該パワーユニットの出力電流値を検出する電流検出器と、
前記出力電流値を制御する電流制御手段と、
を有し、
前記保護手段により前記接点が閉じられた際、前記電流検出器の検出値および前記記憶手段の記憶値を用いて、所定のスイープレートで前記出力電流値を上げていき、当該出力電流値と前記超電導コイルを流れる電流値とを一致させたのち当該接点を開いて保護状態から復帰させる復帰手段を備えていることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。 An exciting power source for exciting a superconducting magnet having a superconducting coil,
Power supply,
A power unit connected to the power source;
If the erroneously detected quenching before Symbol superconducting magnet, and a protective means to protect state closes the contacts to short-circuit across the output of the power unit,
When the contact is closed by the protection means, storage means for storing the output current value of the power unit at that time or immediately before,
With
The power unit is
An amplifier;
A current detector for detecting the output current value of the power unit;
Current control means for controlling the output current value;
Have
When the contact is closed by the protection means, the output current value is increased by a predetermined sweep rate using the detection value of the current detector and the storage value of the storage means, and the output current value and An excitation power source for a superconducting magnet, comprising: a return means for opening the contact after returning the value of the current flowing through the superconducting coil to coincide with the protection state.
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