JP6672259B2 - フラックスゲート検出器を備えた電流変換器 - Google Patents
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Description
Lhは、メインインダクタンスであり、
Rfeは、鉄損失抵抗であり、
Csは、巻線の寄生容量であり、
Lsは、漏れインダクタンスであり、
Rcuは、巻線の抵抗であり、
NSは、二次側の巻き数(number of secondary turns)であり、
Nfxは、検出器の巻き数であり、
Rm_Sは、二次回路の測定抵抗器の抵抗であり、
Rm_fxは、フラックスゲート検出器の測定抵抗器の抵抗である。
(1) 一次導体(1)を流れる一次電流(IP)を測定するための閉ループ型の電流変換器(2)において、
フラックスゲート測定ヘッド(7)と、
デジタル信号処理のためのマイクロプロセッサ(18)を含む電子回路(16)と、
を含み、
前記測定ヘッドは、二次コイル(6)、励磁コイルおよび磁性材料コアを含むフラックスゲート検出器(4)、ならびにオプションとして前記フラックスゲート検出器を取り囲む磁気シールドを含み、
前記電子回路は、前記励磁コイルに交互励磁電流(Ifx)を供給するために交互励磁電圧を生成するように構成された励磁コイル駆動回路(14)を含み、前記二次コイル(6)は、前記励磁コイル駆動回路(14)への前記電子回路のフィードバックループに接続され、
前記電子回路は、リプル補償信号を前記測定ヘッドのコイルに注入することにより前記交互励磁電圧によって生成されるリプル信号を補償するように構成されたリプル補償回路をさらに含むことを特徴とする、電流変換器。
(2) 実施態様1に記載の電流変換器において、
前記測定ヘッドは、前記二次コイルまたは前記磁気シールド(8)に巻き付けられた、専用のリプル補償コイル(26)を含み、前記リプル補償信号は、前記リプル補償コイルに注入されている、電流変換器。
(3) 実施態様2に記載の電流変換器において、
前記二次コイルの巻き数(N_S)は、前記リプル補償コイルの巻き数(Nfxc)より少なくとも10倍多い、電流変換器。
(4) 実施態様1に記載の電流変換器において、
前記リプル補償信号は、前記測定ヘッドの前記二次コイルに注入されている、電流変換器。
(5) 実施態様1に記載の電流変換器において、
前記リプル補償信号は、前記測定ヘッドの遮蔽コイルに注入されている、電流変換器。
前記交互励磁電圧は、本質的に正弦波の形態である、電流変換器。
(7) 実施態様1〜6のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電子回路は、前記フラックスゲート検出器において予め設定された飽和レベルを保つために、前記フラックスゲート検出器のインピーダンス(Rm_fx)にわたって印加される前記交互励磁電圧の振幅を制御するように構成されたコントローラ(40)を含み、
前記振幅の制御は、印加された前記交互励磁電圧をデジタルサンプリングおよび信号処理すること、ならびに、サンプリングされた前記信号の振幅の増減を適用することを含む、電流変換器。
(8) 実施態様1〜7のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電子回路は、前記フラックスゲート検出器のインピーダンス(Rm_fx)にわたって印加された交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理によって、また、印加された前記交互励磁電圧を、前記電子回路のルックアップテーブル(52)に記憶されている、予め設定された値と比較することによって、前記リプル補償信号(Vfxc)の振幅を制御するように構成された、コントローラ(36)を含む、電流変換器。
(9) 実施態様8に記載の電流変換器において、
前記予め設定された値は、定められた基準温度(Ta)において、定められた最低動作温度(Ta min)において、また、定められた最高動作温度(Ta max)において、の3つの、前記励磁電圧への対応の値を含む、電流変換器。
(10) 実施態様1〜9のいずれかに記載の電流変換器において、
前記交互励磁電圧は、前記電子回路のマイクロプロセッサのデジタル・アナログ変換器(DAC)によって生成されている、電流変換器。
前記電子回路は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理を行うように構成された離散型フーリエ変換(DFT)モジュールを含む、電流変換器。
(12) 実施態様1〜11のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電子回路は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理を行うように構成されたゲーツェルフィルタを含む、電流変換器。
(13) 実施態様1〜12のいずれかに記載の電流変換器において、
前記電子回路は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理によって、前記フラックスゲート検出器のインピーダンス(Rm_fx)にわたって印加された前記交互励磁電圧の二次高調波を検出するように構成された二次高調波検出回路(23)を含み、
前記二次高調波は、フィードバックループ(12)において前記二次コイルの補償電流を制御するのに使用されている、電流変換器。
(14) 実施態様1〜13のいずれかに記載の電流変換器において、
前記測定ヘッドは、前記フラックスゲート検出器を1つ有する、電流変換器。
Claims (13)
- 一次導体(1)を流れる一次電流(IP)を測定するための閉ループ型の電流変換器(2)において、
フラックスゲート測定ヘッド(7)と、
デジタル信号処理のためのマイクロプロセッサ(18)を含む電子回路(16)と、
を含み、
前記測定ヘッド(7)は、励磁コイルおよび磁性材料コアを含むフラックスゲート検出器(4)、前記フラックスゲート検出器(4)を取り囲む磁気シールド(8)、ならびに前記磁気シールド(8)に巻き付けられた二次コイル(6)を含み、
前記電子回路(16)は、前記励磁コイルに交互励磁電流(Ifx)を供給するために交互励磁電圧を生成するように構成された励磁コイル駆動回路(14)を含み、前記二次コイル(6)は、前記励磁コイル駆動回路(14)への前記電子回路(16)のフィードバックループに接続され、
前記電子回路(16)は、リプル補償信号を前記測定ヘッド(7)の前記二次コイル(6)に注入することにより前記交互励磁電圧によって生成されるリプル信号を補償するように構成されたリプル補償回路をさらに含むことを特徴とする、電流変換器。 - 一次導体(1)を流れる一次電流(I P )を測定するための閉ループ型の電流変換器(2)において、
フラックスゲート測定ヘッド(7)と、
デジタル信号処理のためのマイクロプロセッサ(18)を含む電子回路(16)と、
を含み、
前記測定ヘッド(7)は、励磁コイルおよび磁性材料コアを含むフラックスゲート検出器(4)、前記フラックスゲート検出器(4)を取り囲む磁気シールド(8)、前記磁気シールド(8)に巻き付けられた二次コイル(6)、ならびに前記磁気シールド(8)に巻き付けられた、専用のリプル補償コイル(26)を含み、
前記電子回路(16)は、前記励磁コイルに交互励磁電流(I fx )を供給するために交互励磁電圧を生成するように構成された励磁コイル駆動回路(14)を含み、前記二次コイル(6)は、前記励磁コイル駆動回路(14)への前記電子回路(16)のフィードバックループに接続され、
前記電子回路(16)は、リプル補償信号を前記リプル補償コイル(26)に注入することにより前記交互励磁電圧によって生成されるリプル信号を補償するように構成されたリプル補償回路をさらに含むことを特徴とする、電流変換器。 - 請求項2に記載の電流変換器(2)において、
前記二次コイル(6)の巻き数(N_S)は、前記リプル補償コイル(26)の巻き数(Nfxc)より少なくとも10倍多い、電流変換器。 - 一次導体(1)を流れる一次電流(I P )を測定するための閉ループ型の電流変換器(2)において、
フラックスゲート測定ヘッド(7)と、
デジタル信号処理のためのマイクロプロセッサ(18)を含む電子回路(16)と、
を含み、
前記測定ヘッド(7)は、励磁コイルおよび磁性材料コアを含むフラックスゲート検出器(4)、前記フラックスゲート検出器(4)を取り囲む磁気シールド(8)、前記磁気シールド(8)に巻き付けられた二次コイル(6)、ならびに前記二次コイル(6)に巻き付けられた静電遮蔽コイルを含み、
前記電子回路(16)は、前記励磁コイルに交互励磁電流(I fx )を供給するために交互励磁電圧を生成するように構成された励磁コイル駆動回路(14)を含み、前記二次コイル(6)は、前記励磁コイル駆動回路(14)への前記電子回路(16)のフィードバックループに接続され、
前記電子回路(16)は、リプル補償信号を前記測定ヘッド(7)の前記静電遮蔽コイルに注入することにより前記交互励磁電圧によって生成されるリプル信号を補償するように構成されたリプル補償回路をさらに含むことを特徴とする、電流変換器。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記交互励磁電圧は、実質的に正弦波の形態である、電流変換器。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記電子回路(16)は、前記フラックスゲート検出器(4)において予め設定された飽和レベルを保つために、前記フラックスゲート検出器(4)の測定抵抗器(Rm_fx)に印加される前記交互励磁電圧の振幅を制御するように構成されたコントローラ(40)を含み、
前記振幅の制御は、印加された前記交互励磁電圧をデジタルサンプリングおよび信号処理すること、ならびに、サンプリングされた信号の振幅の増減を適用することを含む、電流変換器。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記電子回路(16)は、前記フラックスゲート検出器(4)の測定抵抗器(Rm_fx)に印加された交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理によって、また、印加された前記交互励磁電圧を、前記電子回路(16)のルックアップテーブル(52)に記憶されている、予め設定された値と比較することによって、前記リプル補償信号の振幅を制御するように構成された、コントローラ(37)を含む、電流変換器。 - 請求項7に記載の電流変換器(2)において、
前記予め設定された値は、定められた基準温度(Ta)において、定められた最低動作温度(Ta min)において、また、定められた最高動作温度(Ta max)において、の3つの、前記交互励磁電圧への対応の値を含む、電流変換器。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記交互励磁電圧は、前記電子回路(16)の前記マイクロプロセッサ(18)のデジタル・アナログ変換器(DAC)によって生成されている、電流変換器。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記電子回路(16)は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理を行うように構成された離散型フーリエ変換(DFT)モジュールを含む、電流変換器。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記電子回路(16)は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理を行うように構成されたゲーツェルフィルタを含む、電流変換器。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記電子回路(16)は、印加された前記交互励磁電圧のデジタルサンプリングおよび信号処理によって、前記フラックスゲート検出器(4)の測定抵抗器(Rm_fx)に印加された前記交互励磁電圧の2次高調波を検出するように構成された2次高調波検出回路(23)を含み、
前記2次高調波は、フィードバックループ(12)において前記二次コイル(6)の補償電流を制御するのに使用されている、電流変換器。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の電流変換器(2)において、
前記測定ヘッド(7)は、前記フラックスゲート検出器(4)を1つ有する、電流変換器。
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